CN103930323A - 控制装置 - Google Patents

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CN103930323A
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吉田高志
白村阳明
田岛阳一
伊泽仁
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Aisin AW Co Ltd
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Abstract

所需要的是一种控制装置,该控制装置能够降低内燃机的启动时间,并且当第一啮合装置从脱离状态转变到滑动啮合状态时以及当第一啮合装置从滑动啮合状态转变到直接啮合状态时、能够抑制到车轮侧的转矩冲击的传送。在第一啮合装置处于脱离状态并且第二啮合装置处于直接啮合状态的同时、提供启动内燃机的请求之后,控制装置开始用于第一啮合装置从脱离状态转变到滑动啮合状态的第一转变控制和用于第二啮合装置从直接啮合状态转变到滑动啮合状态的第二转变控制,在第一啮合装置转变到滑动啮合状态之前开始旋转电机的旋转速度控制,以及在确定第二啮合装置已经转变到滑动啮合状态之后、使得第一啮合装置从滑动啮合状态转变到直接啮合状态。

Description

控制装置
技术领域
本发明涉及一种控制车辆驱动装置的控制装置,在该车辆驱动装置中,旋转电机布置在将内燃机连接到车轮的动力传送(powertransmission)路径上,第一啮合(engagement)装置布置在内燃机与旋转电机之间,以及第二啮合装置布置在旋转电机与车轮之间。
背景技术
作为以上所述的控制装置的示例,已经已知在专利文献1和专利文献2中所描述的技术。在专利文献1和专利文献2中所描述的技术中,控制装置配置成在提供了启动内燃机的请求而同时第一啮合装置处于脱离(desengaged)状态并且第二啮合装置处于直接啮合状态的情况下,使得第一啮合装置转变到滑动(slip)啮合状态,并且执行使用旋转电机的旋转驱动力增加内燃机的旋转速度的内燃机的启动控制。
在专利文献1的技术中,为了缩短内燃机的启动时间,控制装置配置成在第二啮合装置从直接啮合状态到滑动啮合状态的转变之前、开始第一啮合装置从脱离状态到滑动啮合状态的转变。
在专利文献1的技术中,控制装置配置成在使得第一啮合装置转变到滑动啮合状态时,即使第一啮合装置的传送转矩容量大小的滑动转矩从旋转电机被传送到内燃机侧,也通过将第一啮合装置的目标传送转矩容量相加到旋转电机的目标转矩来以前馈方式补偿由于滑动转矩所降低的转矩量,使得从旋转电机传送到车轮侧的转矩没有降低。
然而,在专利文献1的技术中,当在第一啮合装置的滑动转矩中存在补偿误差的情况下,存在由于补偿误差所引起的转矩冲击通过处于直接啮合状态的第二啮合装置被传送到车轮侧并且给予驾驶员不舒适的感觉的风险。
另外,在专利文献2的技术中,控制装置配置成在选择了未对第二啮合装置进行控制以使得其进入滑动啮合状态的内燃机启动方法的情况下,通过设置目标旋转速度执行旋转电机的旋转速度控制。尽管专利文献2的技术未详细地公开设置目标旋转速度的配置,但是建议当第一啮合装置转变到滑动啮合状态时旋转速度控制发挥作用以减少转矩冲击。然而,在专利文献2中,第一啮合装置从滑动啮合状态转变到直接啮合状态而同时第二啮合装置处于直接啮合状态中;因此,当第一啮合装置从滑动啮合状态转变到直接啮合状态时,对于抑制到车轮侧的转矩冲击的传送存在限制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利申请公布第2007-99141号(JP2007-99141A)
专利文献2:日本专利申请公布第2011-20543号(JP2011-20543A)
发明内容
发明要解决的问题
因此,期望实现下述控制装置,该控制装置能够在为了缩短内燃机的启动时间、在第二啮合装置从直接啮合状态到滑动啮合状态的转变之前、开始第一啮合装置从脱离状态到滑动啮合状态的转变的情况下,抑制由于第一啮合装置的传送转矩容量的波动所引起的到车轮侧的转矩冲击的传送,以及抑制当第一啮合装置从滑动啮合状态转变到直接啮合状态时到车轮侧的转矩冲击的传送。
解决问题的手段
本发明提供了一种控制车辆驱动装置的控制装置,在该车辆驱动装置中,旋转电机布置在将内燃机连接到车轮的动力传送路径上,第一啮合装置布置在内燃机与旋转电机之间,以及第二啮合装置布置在旋转电机与车轮之间,其中,在第一啮合装置处于脱离状态并且第二啮合装置处于直接啮合状态的同时、提供启动内燃机的请求的情况下,当在执行用于使用旋转电机的旋转驱动力增加内燃机的旋转速度的内燃机的启动控制时,该控制装置:在提供启动内燃机的请求之后,开始第一转变控制和第二转变控制,第一转变控制使得第一啮合装置从脱离状态转变到滑动啮合状态,第二转变控制使得第二啮合装置从直接啮合状态转变到滑动啮合状态,并且在第一啮合装置从脱离状态转变到滑动啮合状态之前,开始旋转速度控制,该旋转速度控制对旋转电机进行控制、使得旋转电机的旋转速度达到目标旋转速度;以及当使得第二啮合装置进入预定滑动啮合状态时、或当由旋转速度控制所导致的在输出转矩降低方向上的改变量变为等于或大于预定值时,确定第二啮合装置已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态,并且在确定第二啮合装置已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之后,使得第一啮合装置从滑动啮合状态转变到直接啮合状态。
根据需要,在本申请中的术语“旋转电机”指的是电动机(电机)、发电机(电力发电机)、以及用作电动机和发电机两者的电动发电机中的任一个。
在本申请中,表述“驱动地耦合”指的是两个旋转元件耦合在一起、使得可以在两个旋转元件之间传送驱动力的状态,并且表述“驱动地耦合”被用作包括下述状态的概念:两个旋转元件耦合在一起以便一起旋转的状态,或两个旋转元件耦合在一起、使得可以经由一个或更多个传送构件在两个旋转元件之间传送驱动力的状态。这样的传送构件包括以相同的速度或变速的速度传送旋转的各种构件,并且包括例如主轴、齿轮机构、带、链条等。另外,这样的传送构件可以包括选择性地传送旋转和驱动力的啮合装置,例如,摩擦啮合装置、牙嵌式啮合装置等。
根据这样的特征配置,在提供了启动内燃机的请求之后,控制装置开始使得第一啮合装置从脱离状态转变到滑动啮合状态的第一转变控制,并且还开始使得第二啮合装置从直接啮合状态转变到滑动啮合状态的第二转变控制。从而,可以缩短启动内燃机所需要的时间。
另外,在使得第一啮合装置从脱离状态转变到滑动啮合状态时,即使由于第一啮合装置的传送转矩容量的改变、转矩冲击从第一啮合装置被传送到旋转电机侧,但是因为正在执行旋转速度控制,所以校正了旋转电机的输出转矩、以便降低由转矩冲击所导致的旋转电机的旋转速度改变。从而,校正了旋转电机的输出转矩以便抵消转矩冲击,并且可以抑制通过处于直接啮合状态中的第二啮合装置从旋转电机侧到车轮侧的转矩冲击的传送。
另外,根据以上所述的特征配置,在确定第二啮合装置已经转变到滑动啮合状态之后,控制装置使得第一啮合装置从滑动啮合状态转变到直接啮合状态。从而,即使当第一啮合装置从滑动啮合状态转变到直接啮合状态时、转矩冲击从第一啮合装置被传送到第二啮合装置侧,也可以可靠地防止转矩冲击从第二啮合装置被传送到车轮。
另外,即使在执行旋转速度控制期间,也可以降低车轮的旋转速度的改变速率。从而,可以通过增加第二啮合装置的啮合构件之间的旋转速度差异,使得第二啮合装置转变到滑动啮合状态。因此,按照前述配置,当使得第二啮合装置进入预定滑动啮合状态时,可以确定第二啮合装置已经转变到滑动啮合状态。
替选地,当使得第二啮合装置进入滑动啮合状态时,旋转电机的旋转速度的改变速率尝试增加。然而,通过旋转速度控制抑制旋转电机的旋转速度的改变速率的增加。此时,通过旋转速度控制,输出转矩在降低方向上发生改变。因此,按照上述配置,当通过旋转速度控制在输出转矩的降低方向上的改变量变为等于或大于预定值时,可以确定已经使得第二啮合装置进入滑动啮合状态。
在旋转速度控制中,优选的是控制装置:在确定第二啮合装置已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之前,基于旋转电机的旋转速度的改变,估计作为被输入到动力传送路径的转矩的传送路径输入转矩;通过从传送路径输入转矩中至少减去旋转电机的输出转矩,估计作为从车轮输入到动力传送路径的转矩的外部输入转矩;将基于外部输入转矩和作为驱动车轮所需要的转矩的车辆所需转矩所计算出的旋转速度设置为目标旋转速度;以及在确定第二啮合装置已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之后,将比在第二啮合装置处于直接啮合状态情况下旋转电机的旋转速度高预定值的旋转速度,设置为目标旋转速度。
根据这样的配置,在确定第二啮合装置已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之前,基于外部输入转矩的估计值和车辆所需转矩计算目标旋转速度。因此,可以使用由于作为对于外部输入转矩和车辆所需转矩的干扰因素的转矩冲击所引起的旋转速度的波动作为与目标旋转速度的偏离,执行旋转速度控制。从而,通过旋转速度控制,可以控制旋转电机的输出转矩,以抵消当第一啮合装置从脱离状态转变到滑动啮合状态时所引起的转矩冲击。除了车辆所需转矩之外、还基于所估计的外部输入转矩,计算旋转电机的目标旋转速度。因此,可以通过将行驶阻力转矩、制动转矩等反映到车辆所需转矩中,计算未抵消外部输入转矩的目标旋转速度。因此,可以减少由于转矩冲击所引起的旋转电机的旋转速度的波动成分,而同时保持由于行驶状态、制动操作等的车辆的加速和减速。另外,根据前述的配置,可以基于旋转电机的旋转速度的改变,估计被输入到动力传送路径的传送路径输入转矩。通过从所估计的传送路径输入转矩中减去旋转电机的输出转矩,计算外部输入转矩的估计值。因此,除了旋转电机的输出转矩之外,还可以精确地估计被输入到动力传送路径的转矩。因此,可以改进从车轮被输入到动力传送路径的外部输入转矩的估计精确度。
另一方面,在确定第二啮合装置已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之后,将目标旋转速度设置为比第二啮合装置处于直接啮合状态的情况下旋转电机的旋转速度高预定值的旋转速度。因此,当第一啮合状态从滑动啮合状态转变到直接啮合状态时,即使转矩冲击被从第一啮合装置传送到旋转电机侧,也可以将旋转电机的旋转速度维持在比第二啮合装置处于直接啮合状态下的旋转电机的旋转速度高预定值的目标旋转速度附近,并且将第二啮合装置维持在滑动啮合状态中。因此,可以可靠地防止转矩冲击被传送到车轮侧。
优选的是,第一啮合装置的脱离状态是在第一啮合装置中未生成传送转矩容量的状态,第一啮合装置的滑动啮合状态是如下状态:在第一啮合装置中生成传送转矩容量,并且在内燃机的旋转速度与旋转电机的旋转速度之间存在差异,第一啮合装置的直接啮合状态是如下状态:在第一啮合装置中生成传送转矩容量,并且在内燃机的旋转速度与旋转电机的旋转速度之间不存在差异,第二啮合装置的滑动啮合状态是如下状态:在第二啮合装置中生成传送转矩容量,并且在第二啮合装置的两个啮合构件的旋转速度之间存在差异,以及第二啮合装置的直接啮合状态是如下状态:在第二啮合装置中生成传送转矩容量,并且在第二啮合装置的两个啮合构件的旋转速度之间不存在差异。
根据这样的配置,适当地控制第一啮合装置和第二啮合装置的啮合状态。
优选地是,开始第一转变控制意味着提供如下请求:使得第一啮合装置生成传送转矩容量,以及开始第二转变控制意味着提供如下请求:逐渐地降低在第二啮合装置中所生成的传送转矩容量,直到生成第二啮合装置的两个啮合构件的旋转速度之间的差异为止。
根据这样的配置,在开始第一转变控制之后,可以在第一啮合装置中生成传送转矩容量,并且在开始第二转变控制之后,可以在第二啮合装置中降低传送转矩容量,直到在第二啮合装置的啮合构件之间生成旋转速度差异为止。
优选地是,在执行旋转速度控制期间,控制装置使得第一啮合装置从脱离状态转变到滑动啮合状态,并且之后,使得第二啮合装置从直接啮合状态转变到滑动啮合状态。
根据这样的配置,可以在第二啮合装置转变到滑动啮合状态之前,使得第一啮合装置转变到滑动啮合状态。因此,可以缩短启动内燃机所需的时间。此时,正在执行旋转速度控制。因此,即使在第二啮合装置转变到滑动啮合状态之前、执行第一啮合装置到滑动啮合状态的转变的情况下,也可以通过旋转速度控制抑制由第一啮合装置到滑动啮合状态的转变所引起的转矩冲击被从旋转电机侧通过第二啮合装置传送到车轮侧。
优选的是,使得第二啮合装置进入预定滑动啮合状态的情况意味着,基于旋转电机的旋转速度和车轮的旋转速度所计算出的、与第二啮合装置的啮合构件之间的旋转速度差异相对应的旋转速度差异变为等于或大于预定阈值的情况,并且根据降低到在控制旋转电机的旋转速度以便达到目标旋转速度时、第二啮合装置处于直接啮合状态的情况下的车轮的旋转速度之下的车轮的旋转速度,生成与第二啮合装置的啮合构件之间的旋转速度差异相对应的旋转速度差异。
如上所述,当使得第二啮合装置进入滑动啮合状态时,旋转电机的旋转速度的改变速率尝试增加。然而,通过旋转速度控制,抑制了旋转电机的旋转速度的改变速率的增加。然而,即使在执行旋转速度控制期间,当使得第二啮合装置进入滑动啮合状态时,也降低了车轮的旋转速度的改变速率。因此,增加了第二啮合装置的啮合构件之间的旋转速度差异。即,根据降低到在控制旋转电机的旋转速度以便实现目标旋转速度时、第二啮合装置处于直接啮合状态的情况下的车轮旋转速度之下的车轮旋转速度,生成第二啮合装置的啮合构件之间的旋转速度差异。根据这样的配置,基于旋转电机的旋转速度和车轮的旋转速度,计算与第二啮合装置的啮合构件之间的旋转差异对应于的旋转速度差异。因此,当所计算出的旋转速度差异等于或大于预定值时,可以确定第二啮合装置已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施例的车辆驱动装置和控制装置的示意配置的示意图。
图2是示出了根据本发明的实施例的控制装置的示意配置的框图。
图3是示出了根据本发明的实施例的启动控制的处理的时间图。
图4是示出了启动控制的传统处理的时间图。
图5是示出了根据本发明的实施例、当第一啮合装置处于滑动啮合状态时的控制行为的时间图。
图6是示出了根据本发明的实施例的控制装置的处理的流程图。
图7是示出了根据本发明的实施例的直接旋转速度控制部的配置的框图。
图8示出了作为根据本发明的实施例的动力传送路径的弹性系统的模型。
图9示出了作为根据本发明的实施例的动力传送路径的双惯性系统的模型。
图10是示出了根据本发明的实施例的直接旋转速度控制的处理的波特图。
图11是示出了根据本发明的对比例的直接旋转速度控制的处理的时间图。
图12是示出了根据本发明的实施例的直接旋转速度控制的处理的时间图。
图13是示出了根据本发明的另一实施例的车辆驱动装置和控制装置的示意配置的示意图。
图14是示出了根据本发明的又一实施例的车辆控制装置和控制装置的示意配置的示意图。
具体实施方式
将参照附图描述根据本发明的实施例的控制装置30。图1是示出了根据本实施例的车辆驱动装置1和控制装置30的示意配置的示意图。在此图中,实线指示驱动力的传送路径,虚线指示液压用油的供给路径,以及虚点线指示信号的传送路径。如此图所示,根据本实施例的车辆驱动装置1示意地包括引擎E和旋转电机MG作为驱动力源,并且配置成将驱动力从这些驱动力源通过动力传送机构传送到车轮W。车辆驱动装置1包括设置在将引擎E连接到车轮W的动力传送路径2上的旋转电机MG,设置在引擎E与旋转电机MG之间的第一啮合装置CL1、以及设置在旋转电机MG与车轮W之间的第二啮合装置CL2。依照啮合状态,使得第一啮合装置CL1选择性地进入引擎E与车轮W之间的耦合状态或释放状态。依照啮合状态,使得第二啮合装置CL2选择性地进入旋转电机MG与车轮W之间的耦合状态或释放状态。根据本实施例的车辆驱动装置1包括设置在旋转电机MG与车轮W之间的动力传送路径2上的变速机构TM。第二啮合装置CL2是在变速机构TM中所设置的多个啮合装置中的一个。
混合动力车辆包括控制车辆驱动装置1的控制装置30。根据本实施例的控制装置30包括:旋转电机控制单元32,执行用于旋转电机MG的控制;动力传送控制单元33,执行用于变速机构TM、第一啮合装置CL1以及第二啮合装置CL2的控制;以及车辆控制单元34,对这些控制装置进行整合并且执行用于车辆驱动装置1的控制。另外,混合动力车辆包括执行用于引擎E的控制的引擎控制装置31。
如图2和图3所示,控制装置30包括启动控制部46,在提供启动引擎E的请求而同时第一啮合装置CL1处于脱离啮合状态并且第二啮合装置CL2处于直接啮合状态的情况下,启动控制部46执行使用旋转电机MG的旋转驱动力增加引擎E的旋转速度的引擎E的启动控制。
在提供了启动引擎E的请求之后,启动控制部46开始使得第一啮合装置CL1从脱离啮合状态转变到滑动啮合状态的第一转变控制和使得第二啮合装置CL2从直接啮合状态转变到滑动啮合状态的第二啮合控制。在第一啮合装置CL1从脱离状态转变到滑动啮合状态之前,启动控制部46开始旋转速度控制,该旋转速度控制对旋转电机MG进行控制使得旋转电机MG的旋转速度达到目标旋转速度。之后,当使得第二啮合装置CL2进入预定滑动啮合状态时,或当通过旋转速度控制所导致的在输出转矩减低方向上的改变量ΔT变为等于或大于预定值时,启动控制部46确定第二啮合装置CL2已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态。在这样的确定之后,启动控制部46使得第一啮合装置CL1从滑动啮合状态转变到直接啮合状态。
在下文中,详细地解释根据本实施例的车辆驱动装置1和控制装置30。
1.车辆驱动装置1的配置
首先,解释根据本实施例的混合动力车辆的车辆驱动装置1的配置。如图1所示,混合动力车辆包括引擎E和旋转电机MG作为车辆的驱动力源,并且混合动力车辆是平行式的混合动力车辆,其中引擎E和旋转电机MG串联地驱动地耦合。混合动力车辆包括变速机构TM,并且使用变速机构TM改变被传送到中间轴(intermediate shaft)M的引擎E和旋转电机MG的旋转速度ωm、对转矩进行转换,以及将生成的旋转速度和转矩传送到输出轴O。
引擎E是通过燃耗燃料而驱动的内燃机。各种已知的引擎,例如汽油引擎、柴油引擎等被用作引擎E。在本示例中,引擎E的引擎输出轴Eo(诸如曲轴)经由第一啮合装置CL1选择性地驱动地耦合到输入轴I。输入轴I驱动地耦合到旋转电机MG。即,引擎E经由用作摩擦啮合元件的第一啮合装置CL1选择性地驱动地耦合到旋转电机MG。另外,引擎输出轴Eo设置有阻尼器,并且配置成能够对由于引擎E的间歇性燃烧所引起的输出转矩和旋转速度的波动进行减幅(damp),以及能够将转矩和旋转速度传送到车轮W侧。
旋转电机MG包括固定在不可旋转的构件上的定子,和可旋转地支撑在径向向内方向上面对定子的位置处的转子。旋转电机MG的转子驱动地耦合到输入轴I和中间轴M,以便一起旋转。即,在本实施例中,引擎E和旋转电机MG两者均配置成驱动地耦合到输入轴I和中间轴M。旋转电机MG经由在直流电流与交流电流之间执行转换的逆变器装置电连接到用作电力存储装置的电池。旋转电机MG当接收电力供给时能够执行如同生成动力的电动机(电机)的功能,并且当接收到动力供给时能够执行如同生成电力的发电机(电力发电机)的功能。即,从电池为旋转电机MG提供电力,以执行动力运转;或使用从引擎E或车轮W所传送的旋转驱动力生成电力以将所生成的电力经由逆变器存储在电池中。
驱动地耦合到驱动力源的中间轴M驱动地耦合到变速机构TM。在本实施例中,变速机构TM是自动变速机构,其包括具有不同的速度比例的多个档位(shift)速度。为了建立多个档位速度,变速机构TM包括诸如行星齿轮机构的齿轮机构,以及多个啮合装置。在本实施例中,多个啮合装置中的一个是第二啮合装置CL2。变速机构TM以针对每个档位速度所设置的速度比例改变中间轴M的旋转速度,并且对其转矩进行转换,以及将生成的旋转速度和转矩传送到输出轴O。从变速机构TM传送到输出轴矩O的转矩通过输出差分齿轮装置DF被分布并且被传送到在左侧和右侧的车轴(axle shaft)AX,并且之后被传送到耦合到各个车轴AX的车轮W。在此,速度比例是当在变速机构TM中建立各个档位速度时,中间轴M的旋转速度与输出轴O的旋转速度的比例。在本申请中,速度比例是通过将中间轴M的旋转速度除以输出轴O的旋转速度而获取的值。即,通过将中间轴M的旋转速度除以速度比例所获取的旋转速度是输出轴O的旋转速度。另外,通过将从中间轴M传送到变速机构TM的转矩乘以速度比例所获取的转矩是从变速机构TM传送到输出轴O的转矩。
在本示例中,变速机构TM中的多个啮合装置(包括第二啮合装置CL2)和第一啮合装置CL1是诸如离合器、制动器等的摩擦啮合元件,其各自包括摩擦构件。这些摩擦啮合元件能够通过控制被供给为控制啮合压力的液压压力、连续地控制传送转矩容量的增加和降低。优选地利用例如湿式多板离合器、湿式多板制动器等作为这样的摩擦啮合元件。
摩擦啮合元件通过啮合构件之间的摩擦在啮合构件之间传送转矩。在摩擦啮合元件的啮合构件之间存在旋转差异(滑动)的情况下,传送转矩容量大小的转矩(滑动转矩)通过动态摩擦从具有较高旋转速度的构件被传送到具有较低旋转速度的构件。在摩擦啮合元件的啮合构件之间不存在旋转差异(滑动)的情况下,摩擦啮合元件通过达到传送转矩容量大小的静摩擦、传送在摩擦啮合元件的啮合构件之间发挥作用的转矩。在此,传送转矩容量是通过摩擦啮合元件的摩擦可以传送的转矩的最大的大小。传送转矩容量大小与摩擦啮合元件的啮合压力成正比。啮合压力是输入侧啮合构件(摩擦板)与输出侧啮合构件(摩擦板)彼此压迫的压力。在本实施例中,啮合压力与所提供的液压压力成正比地改变。即,在本实施例中,传送转矩容量大小与供给到摩擦啮合元件的液压压力大小成正比地改变。
每个摩擦啮合元件包括返回弹簧,并且通过弹簧的反作用力在脱离侧致动(energize)。当由被提供给每个摩擦啮合元件的液压缸的液压压力所生成的力超过弹簧的反作用力时,开始在摩擦啮合元件中生成传送转矩容量,并且摩擦啮合元件从脱离状态改变到啮合状态。传送转矩容量开始生成时的液压压力被称为“冲程结束压力”。配置每个摩擦啮合元件使得在所提供的液压压力超过冲程结束压力之后,传送转矩容量与液压压力增加成正比地增加。另外,摩擦啮合元件可以配置成不包括返回弹簧,并且通过在液压缸的活塞的两侧所生成的差分压力控制传送转矩容量。
在本实施例中,啮合状态意味着在摩擦啮合元件中生成传送转矩容量的状态,并且包括滑动啮合状态和直接啮合状态。脱离状态意味着在摩擦啮合元件中未生成传送转矩容量的状态。滑动啮合状态意味着在摩擦啮合元件的啮合构件之间存在旋转速度差异(滑动)的啮合状态。直接啮合状态意味着在摩擦啮合元件的啮合构件之间不存在旋转速度差异(滑动)的啮合状态。另外,非直接啮合状态意味着除了直接啮合状态之外的啮合状态,并且包括脱离状态和滑动啮合状态。
注意,即使在未由控制装置30提供生成传送转矩容量的请求的情况下,也存在由于啮合构件(摩擦构件)之间的拖拉在摩擦啮合元件中生成传送转矩容量的情况。例如,即使在摩擦构件未通过活塞彼此压迫的情况下,也存在摩擦构件彼此接触并且由于摩擦构件之间的拖拉生成传送转矩容量的情况。因此,术语“脱离状态”还包括在未由控制装置30提供生成传送转矩容量请求的情况下、由于摩擦构件之间的拖拉生成传送转矩容量的情况。
在本实施例中,第一啮合装置CL1的脱离状态意味着在第一啮合装置CL1中未生成传送转矩容量的状态。第一啮合装置CL1的滑动啮合状态意味着在第一啮合装置CL1中生成传送转矩容量、并且在引擎E的旋转速度与旋转电机MG的旋转速度ωm之间存在差异的状态。第一啮合装置CL1的直接啮合状态意味着在第一啮合装置CL1中生成传送转矩容量、并且在引擎E的旋转速度与旋转电机MG的旋转速度ωm之间不存在差异的状态。
第二啮合装置CL2的脱离状态意味着在第二啮合装置CL2中未生成传送转矩容量的状态。第二啮合装置CL2的滑动啮合状态意味着在第二啮合装置CL2中生成传送转矩容量、并且在第二啮合装置CL2的两个啮合构件的旋转速度之间存在差异的状态。第二啮合装置CL2的直接啮合状态意味着在第二啮合装置CL2中生成传送转矩容量、并且在第二啮合装置CL2的两个啮合构件的旋转速度之间不存在差异的状态。在第二啮合装置CL2是离合器的情况下,两个啮合构件的旋转速度之间的差异是关于第二啮合装置CL2的、在旋转电机MG侧的啮合构件70的旋转速度与在车轮W侧的啮合构件71的旋转速度之间的差异。在第二啮合装置CL2是制动器的情况下,两个啮合构件之间的旋转速度的差异是在不可旋转构件侧(诸如壳体)的啮合构件的旋转速度(例如,0)与在旋转电机MG和车轮W侧的啮合构件的旋转速度之间的差异。在下文中,例示了第二啮合装置CL2是离合器的情况。
2.液压控制系统的配置
车辆驱动装置1的液压控制系统包括:液压压力控制装置PC,其将从油泵所提供的液压用油的液压压力调节到预定压力。油泵由车辆的驱动力源或专用的电动机所驱动。在此未提供详细的解释。然而,注意液压控制装置PC基于来自用于液压调节的线性电磁阀的信号压力调节一个或更多个调节阀的打开程度,以调节从一个或更多个调节阀所排出的液压用油的量、并且将液压用油的液压压力调节到一个或更多个预定压力。被调节到预定压力的液压用油以各个所需的压力水平被提供给变速机构TM、第一啮合装置CL1和第二啮合装置CL2的各个摩擦啮合元件等。
3.控制装置的配置
接下来,将参照图2解释控制车辆驱动装置1的控制装置30和引擎控制装置31的配置。
控制装置30中的控制单元32至34以及引擎控制装置31各自包括诸如CPU等的算术处理装置作为核心构件,并且包括诸如能够从算术处理装置读取数据并且将数据写入到算术处理装置算术处理装置的RAM(随机存取存储器)、能够从算术处理装置读取数据的ROM(只读存储器)等的存储装置。控制装置30中的各个功能部41至47等由控制装置中的ROM中所存储的软件(程序)构成,或由独立地提供的硬件构成,或由上述两者构成。控制装置30中的控制单元32至34以及引擎控制装置31配置成彼此通信,并且共享诸如所检测到的传感器信息和控制参数等的各种信息,以及执行协同控制以实现各个功能部41至47的功能。
另外,车辆驱动装置1包括传感器Se1至Se3。从各个传感器所输出的电信号被输入到控制装置30和引擎控制装置31。控制装置30和引擎控制装置31基于所输入的电信号计算各个传感器的所检测到的信息。
输入旋转速度传感器Se1是检测输入轴I和中间轴M的旋转速度的传感器。输入轴I和中间轴M以集成的方式驱动地耦合到旋转电机MG的转子。因此,旋转电机控制单元32基于输入旋转速度传感器Se1的输入信号,检测旋转电机MG的旋转速度ωm(角速度)以及输入轴I和中间轴M的旋转速度。输出旋转速度传感器Se2是检测输出轴O的旋转速度的传感器。动力传送控制单元33基于输出旋转速度传感器Se2的输入信号,检测输出轴O的旋转速度(角速度)。另外,输出轴O的旋转速度与车辆速度成正比。因此,动力传送控制单元33基于输出旋转速度传感器Se2的输入信号计算车辆速度。引擎旋转速度传感器Se3是检测引擎输出轴Eo(引擎E)的旋转速度的传感器。引擎控制装置31基于引擎旋转速度传感器Se3的输入信号,检测引擎E的旋转速度(角速度)。
3-1.引擎控制装置31
引擎控制装置31包括执行用于引擎E的操作控制的引擎控制部41。在本实施例中,在由车辆控制单元34请求引擎所需转矩的情况下,引擎控制部41将由车辆控制单元34所请求的引擎所需转矩设置为输出转矩请求值,并且执行使得引擎E输出输出转矩请求值的转矩的转矩控制。另外,在提供开始引擎燃烧的请求的情况下,引擎控制单元31确定请求了引擎E的燃烧开始,并且执行通过开始将燃料供给到引擎E、引擎E的点火等执行开始引擎E的燃烧的控制。
3-2.动力传送控制单元33
动力传送控制单元33包括:变速机构控制部43,执行用于变速机构TM的控制;第一啮合装置控制部44,执行用于第一啮合装置CL1的控制;以及第二啮合装置控制部45,在引擎E的启动控制期间、执行用于第二啮合装置CL2的控制。
3-2-1.变速机构控制部43
变速机构控制部43在变速机构TM中执行建立每个档位速度的控制。变速机构控制部43基于诸如车辆速度、加速器的打开的程度、档位位置等的传感器所检测到的信息,确定在变速机构TM中的目标档位速度。变速机构控制部43通过液压压力控制装置PC控制提供给在变速机构TM中所设置的多个啮合装置的液压压力,使得各个啮合装置啮合或分离,并且在变速机构TM中建立目标档位速度。具体地,变速机构控制部43将用于每个啮合装置的目标液压压力(请求压力)的请求提供给液压压力控制装置PC,并且将所请求的目标液压压力(请求压力)的液压压力提供给每个啮合装置。
3-2-2.第一啮合装置控制部44
第一啮合装置控制部44控制第一啮合装置CL1的啮合状态。在本实施例中,第一啮合装置控制部44通过液压压力控制装置PC控制被提供给第一啮合装置CL1的液压压力,以便与由车辆控制单元34所请求的第一目标转矩容量一致。具体地,第一啮合装置控制部44将用于基于第一目标转矩容量所设置的目标液压压力(请求压力)的请求提供给液压压力控制装置PC。液压压力控制装置PC将由所请求的目标液压压力(请求压力)的液压压力提供给第一啮合装置CL1。
3-2-3.第二啮合装置控制部45
第二啮合装置控制部45在引擎E的启动控制期间、控制第二啮合装置CL2的啮合状态。在本实施例中,第二啮合装置控制部45通过液压压力控制装置PC控制被提供给第二啮合装置CL2的液压压力,使得第二啮合装置CL2的传送转矩容量与由车辆控制单元34所请求的第二目标转矩容量一致。具体地,第二啮合装置控制部45将用于基于第二目标转矩容量所设置的目标液压压力(请求压力)的请求提供给液压压力控制装置PC。液压压力控制装置PC将所请求的目标液压压力(请求压力)的液压压力提供给第二啮合装置CL2。
在本实施例中,第二啮合装置CL2是在变速机构TM中建立各个档位速度的一个或多个啮合装置中的一个。用作第二啮合装置CL2的变速机构TM的啮合装置可以根据所建立的档位速度而改变,或可以是相同的啮合装置。
3-3.旋转电机控制单元32
旋转电机控制单元32包括:旋转电机控制部42,执行用于旋转电机MG的操作控制。在本实施例中,由车辆控制单元34请求旋转电机所需转矩时,旋转电机控制部42将由车辆控制单元34所请求的旋转电机所需转矩Tmo设置为输出转矩请求值,并且控制旋转电机MG以便输出输出转矩请求值的转矩。具体地,旋转电机控制部42通过用于在逆变器中所设置的多个开关元件的开关控制来控制旋转电机MG的输出转矩Tm。
3-4.车辆控制单元34
车辆控制单元34包括功能部,其执行将关于引擎E、旋转电机MG、变速机构TM、第一啮合装置CL1、第二啮合装置CL2等所执行的各种转矩控制、针对各个啮合装置的啮合控制等整合为整个车辆的控制。
车辆控制单元34依照加速器的打开的程度、车辆速度、在电池中所存储的电力的量等,计算驱动车轮W所需要的转矩(即,作为从中间轴M侧传送到输出轴O侧的目标驱动力的车辆所需转矩Tr),并且确定引擎E和旋转电机MG的驱动模式。车辆控制单元34是如下功能部:该功能部通过计算作为引擎E所需的输出转矩的引擎所需转矩、作为旋转电机MG所需的输出转矩的旋转电机所需转矩Tmo、作为第一啮合装置CL1所需的传送转矩容量的第一目标转矩容量、作为第二啮合装置CL2所需的传送转矩容量的第二目标转矩容量来执行整合控制,并且将对于所计算出的值的请求提供给其他控制单元32和33以及引擎控制装置31。
在本实施例中,车辆控制单元34包括执行引擎E的启动控制的启动控制部46、和执行直接旋转速度控制的直接旋转速度控制部47。
在下文中,详细地解释启动控制部46和直接旋转速度控制部47。
3-4-1.启动控制部46
启动控制部46是如下功能部:该功能部如图3的时间图所示,在提供了启动引擎E的请求而同时第一啮合装置CL1处于脱离状态并且第二啮合装置CL2处于直接啮合状态的情况下,使用旋转电机MG的旋转驱动力、执行增加引擎E的旋转速度的对于引擎E的启动控制。
如上所述,在提供了启动引擎E的请求之后,启动控制部46开始使得第一啮合装置CL1从脱离啮合状态转变到滑动啮合状态的第一转变控制、和使得第二啮合装置CL2从直接啮合状态转变到滑动啮合状态的第二转变控制。在第一啮合装置CL1从脱离状态转变到滑动啮合状态之前,启动控制部46开始旋转速度控制,该旋转速度控制对旋转电机MG进行控制、使得旋转电机MG的旋转速度达到目标旋转速度。之后,当使得第二啮合装置CL2进入预定滑动啮合状态时,或当由旋转速度控制所导致的在输出转矩降低方向上的改变量ΔT变为等于或大于预定值时,启动控制部46确定第二啮合装置CL2已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态。在这样的确定之后,启动控制部46使得第一啮合装置CL1从滑动啮合状态转变到直接啮合状态。
<启动控制中的问题>
改变第一啮合装置CL1的啮合状态以启动引擎E时,存在从第一啮合装置CL1传送到旋转电机MG侧的转矩突然地改变并且转矩冲击被传送到车轮W的可能性。
因此,如图4的时间图所示,传统的启动控制配置成在布置在第一啮合装置CL1与车轮W之间的第二啮合装置CL2从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之后并且第二啮合装置CL2处于滑动啮合状态(时间t52至t55)时、改变第一啮合装置CL1的啮合状态。当使得第二啮合状态CL2处于滑动啮合状态时,从第二啮合装置CL2被传送到车轮W侧的转矩变为第二啮合装置CL2的传送转矩容量大小的滑动转矩。因此,即使在因为第一啮合装置CL1的啮合状态的改变、转矩冲击从第一啮合装置CL1被传送到旋转电机MG侧的情况下,也可以防止转矩冲击从旋转电机MG侧通过第二啮合装置CL2被传送到车轮W。另一方面,配置传统启动控制、使得在第二啮合装置CL2从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之后(在时间t52之后),第一啮合装置CL1从直接啮合状态转变到滑动啮合状态。因此,在第一啮合装置CL1转变到滑动啮合状态之前,需要等待直到使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态。由于这样的等待时间,从请求启动引擎E直到引擎E的旋转速度开始增加的时间段变长。因此,存在引擎E的启动控制的时间段变长的问题。
<本发明的目的>
另一方面,根据本发明的启动控制配置成开始下述转变控制,该转变控制在第二啮合装置CL2转变到滑动啮合状态之前使得第一啮合装置CL1转变到滑动啮合状态。因此,不同于传统的启动控制,在第二啮合装置CL2转变到滑动啮合状态之前不存在等待时间。因此,将从请求启动引擎E直到引擎E的旋转速度开始增加的时间缩短了这样的等待时间,其使得可以缩短引擎E的启动控制的时间段。
另外,在根据本发明的启动控制中,即使在因为第一啮合装置CL1的传送转矩容量改变、转矩冲击从第一啮合装置CL1被传送到旋转电机MG侧的情况下,也控制旋转电机MG的输出转矩、以便通过执行旋转速度控制抵消转矩冲击。因此,可以防止转矩冲击从旋转电机MG侧通过处于第一啮合状态中的第二啮合装置CL2被传送到车轮W侧。
在下文中,参照图3的时间图详细地解释启动控制。
在满足引擎E的启动条件(例如在引擎E的燃烧关闭并且旋转电机MG旋转的状态下、加速器的打开程度增加或在电池中所存储的电力的量降低)、并且提供了启动引擎E的请求的情况下,启动控制部46开始一系列启动控制(时间t11)。
在本实施例中,启动控制部46配置成执行顺序控制,其通过依照之前所限定的操作和条件切换控制阶段来切换控制内容。
3-4-1-1.阶段1
在提供了启动引擎E的请求之后,启动控制部46开始使得第一啮合装置CL1从脱离啮合状态转变到滑动啮合状态的第一转变控制,和使得第二啮合装置CL2从直接啮合状态转变到滑动啮合状态的第二转变控制。在第一啮合装置CL1从脱离状态转变到滑动啮合状态之前,启动控制部46开始旋转速度控制,该旋转速度对旋转电机MG进行控制、使得旋转电机MG的旋转速度达到目标旋转速度。
开始第一转变控制在此意味着提供生成第一啮合装置CL1中的传送转矩容量的请求。另外,开始第二转变控制意味着提供如下请求:逐渐地降低在第二啮合装置CL2中生成的传送转矩容量,直到生成第二啮合装置CL2的两个啮合构件之间的旋转速度的差异。
在本实施例中,当提供了启动引擎E的请求(时间t11)时,启动控制部46将控制阶段设置为阶段1。之后,启动控制部46启动用于旋转电机MG的旋转速度控制。在本实施例中,启动控制部46配置成在确定第二啮合装置CL2已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之前、将直接目标旋转速度(稍后解释)设置为目标旋转速度。按照这种方式将直接目标旋转速度设置为目标旋转速度的旋转速度控制被称为“直接旋转速度控制”。直接旋转速度控制部47配置成基于旋转电机MG的旋转速度ωm、估计作为被输入到动力传送路径2的转矩的传送路径输入转矩Tin,通过从所估计的传送路径输入转矩Tine中至少减去旋转电机的输出转矩Tm、估计从车轮W输入到动力传送路径2的外部输入转矩Tw,以及基于所估计的外部输入转矩Twre和作为驱动车轮W所需的转矩的车辆所需转矩Tr,计算直接目标旋转速度ωmo。稍后描述细节。
另外,当提供了启动引擎E的请求(时间t11)时,启动控制部46开始使得第一啮合装置CL1从脱离啮合状态转变到滑动啮合状态的第一转变控制。另外,启动控制部46开始使得第二啮合装置CL2从直接啮合状态转变到滑动啮合状态的第二转变控制。注意,在开始阶段1时,启动控制部46保持引擎E的燃烧关闭。
<第一啮合装置CL1的目标转矩容量设置>
在本实施例中,当提供启动引擎E的请求(t11)时,启动控制部46将第一啮合装置CL1的第一目标转矩容量从0增加到预定启动转矩。启动转矩被设置为大于引擎E的负转矩(诸如,引擎E的摩擦转矩)的绝对值的转矩,以便能够增加引擎E的旋转速度。
在本实施例中,第一目标转矩容量配置成以阶梯式方式从0开始增加。在第一目标转矩容量快速地增加的情况下,第一啮合装置CL1的传送转矩容量快速地增加,由于在第一传送转矩容量中的估计误差其可能增加转矩冲击。然而,在本实施例中,可以通过直接旋转速度控制减少传送到车轮W侧的转矩冲击。相反,因为可以通过直接旋转速度控制抑制被传送到车轮W侧的转矩冲击,所以可以通过以阶梯式方式改变第一目标转矩容量、加速第一啮合装置CL1的传送转矩容量的增加速度。从而,可以加速第一啮合装置CL1到滑动啮合状态的转变,可以缩短启动引擎E的时间。
<第一啮合装置CL1的滑动转矩>
如图5的示例所示,第一啮合装置CL的实际传送转矩容量以关于第一目标转矩容量的响应延迟发生改变。在第一转矩容量从0开始增加之后,直到第一啮合装置CL1的液压缸填满油并且传送转矩容量从0起开始增加之前,生成死时间。另外,在经过死时间之后,传送转矩容量以一阶延迟增加。即,可以采用死时间延迟和一阶延迟对传送转矩容量的响应延迟特性进行建模。
启动控制部46配置成使用传送转矩容量的响应延迟特征、基于第一目标转矩容量或目标液压压力估计第一啮合装置CL1的传送转矩容量(第一传送转矩容量)。
在本实施例中,启动控制部46配置成通过关于第一目标转矩容量执行死时间延迟处理和一阶延迟滤波器处理、估计第一啮合装置CL1的传送转矩容量。死时间和一阶延迟滤波器系数(时间常数)被设置为预先所设置的值。替选地,启动控制部46可以配置成包括瞬时行为映射,在瞬时行为映射中,预先设置在第一目标转矩容量从0开始起增加之后的经过时间与第一啮合装置CL1的传送转矩容量的改变之间的关系,并且配置成使用瞬时行为映射、基于从第一目标转矩容量从0开始起增加之后的经过时间、估计第一啮合装置CL1的传送转矩容量。
启动控制部46基于所估计的第一传送转矩容量、计算通过动态摩擦从第一啮合装置CL1被传送到旋转电机MG侧的第一滑动转矩Tf(所估计的第一滑动转矩Tfe)的估计值。在启动控制期间,关于第一啮合装置CL1,转矩从旋转电机MG侧被传送到引擎E侧。因此,启动控制部46将通过将所估计的第一传送转矩容量乘以负号(-1)所获取的值设置为所估计的第一滑动转矩Tfe。
<旋转电机所需转矩的设置>
在启动控制期间,从旋转电机MG侧被传送到车轮W侧的转矩降低了第一滑动转矩的绝对值。为了以前馈方式对降低了第一滑动转矩的绝对值进行补偿,启动控制部46配置成基于车辆所需转矩Tr和作为第一啮合装置CL1的传送转矩的估计值的所估计的第一滑动转矩Tfe,设置基本旋转电机所需转矩Tb。具体地,启动控制部46配置成通过将所估计的第一滑动转矩Tfe相加到车辆所需转矩Tr,设置基本旋转电机所需转矩Tb
然而,如图5的示例所示,在估计的第一传送转矩容量(估计的第一滑动转矩Tfe)中引起估计误差的情况下,旋转电机MG的输出转矩Tm和第一滑动转矩Tf的转矩总量发生波动偏离车辆所需转矩,并且导致转矩冲击。然而,第一滑动转矩Tf以一阶延迟从0开始起增加。因此,转矩冲击不具有按照阶梯式方式改变的波形、而是具有逐渐地增加的波形。注意,在图5中例示了下述情况,在该情况中,因为在死时间、一阶延迟滤波系数以及增益中的设置误差,引起了估计误差。
在本实施例中,为了减少被传送到车轮W侧的转矩冲击,启动控制部46配置成通过基于根据直接旋转速度控制所计算出的旋转控制转矩请求Tp,对基本旋转电机所需转矩Tb进行校正,计算旋转电机请求转矩Tmo。稍后描述直接旋转速度控制的细节。
<引擎E的燃烧开始和0Nm控制的开始>
当第一啮合装置CL1的传送转矩容量超过引擎E的摩擦转矩的绝对值时,引擎E的旋转速度开始增加。在本实施例中,当引擎E的旋转速度变为等于或大于预定旋转速度(时间t12)时,启动控制部46将引擎E的燃烧开始请求提供给引擎控制装置31,以开始引擎E的燃烧。另外,在引擎E开始燃烧之后,启动控制部46开始0Nm控制,其对引擎E的输出转矩进行控制使其为0。
另外,启动控制部46可以配置成在当引擎E的旋转速度等于或大于引擎E能够开始燃烧的旋转速度、并且第一啮合装置CL1和第二啮合装置CL2中的至少一个处于滑动啮合状态的时间期间,执行引擎E的燃烧开始。即使在这样的配置中,因为第一啮合装置CL1或第二啮合装置CL2处于滑动啮合状态,所以也可以防止由引擎E的燃烧开始所导致的引擎E的输出转矩的波动被传送到车轮W侧。例如,可以在第二啮合装置CL2从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之后、执行引擎E的燃烧开始。另外,与这样的情况相关联地,引擎E的旋转速度增加的开始时间或第一啮合装置CL1的传送转矩容量的增加的开始时间可以是在第二啮合装置CL2从直接啮合装置转变到滑动啮合状态之后。即使在这样的情况下,因为第二啮合装置CL2处于滑动啮合状态、所以可以防止由于第一啮合装置CL1的传送转矩容量改变所引起的转矩冲击被传送到车轮W侧。
<第二啮合装置CL2的第二转变控制>
在本实施例中,当提供开始引擎E的请求(时间t11)时,启动控制部46开始使得第二啮合装置CL2从直接啮合状态转变到滑动啮合状态的第二转变控制。在本实施例中,启动控制部46开始作为第二转变控制的向下扫描(sweep-dwon),其从完全(full)啮合容量起逐渐地降低第二目标转矩容量。在本实施例中,启动控制部46配置成在开始向下扫描时,以阶梯式方式将第二目标转矩容量从完全啮合容量起降低到第二啮合装置不发生到滑动啮合状态的转变的预定传送转矩容量,并且之后逐渐地降低第二目标转矩容量。在此,完全啮合容量是即使在从驱动力源被传送到第二啮合装置CL2的转矩发生波动时,也可以维持没有滑动的啮合状态的传送转矩容量。在本实施例中,启动控制部46配置成以阶梯式方式将第二目标转矩容量从完全啮合容量降低到比与车辆所需转矩相对应的传送转矩容量大预定转矩容量的容量,并且之后以预定角度逐渐地降低第二目标转矩容量。
当通过向下扫描逐渐地降低第二目标转矩容量并且第二啮合装置CL2的传送转矩容量降低到从旋转电机MG侧传送到第二啮合装置CL2的转矩之下时,在第二啮合装置CL2的啮合构件之间开始发生滑动(时间t13)。
第二目标转矩容量持续地逐渐地降低,直到确定第二啮合装置CL2已经进入滑动啮合状态为止。因此,从旋转电机MG侧通过第二啮合装置CL2传送到车轮W侧的转矩(车辆传送转矩)从车辆所需转矩Tr起逐渐地降低(在时间t13之后)。
因此,旋转电机MG的旋转速度ωm尝试关于通过将输出轴O的旋转速度乘以速度比例Kr所获取的输出旋转速度增加。然而,通过直接旋转速度控制抑制旋转电机MG的旋转速度ωm的快速改变。因此,抑制旋转电机MG的旋转速度ωm的改变速率的增加(从时间t13至t14)。此时,为了抑制旋转电机MG的旋转速度ωm的增加,当车辆传送转矩降低时,旋转控制转矩请求Tp逐渐地降低。
另外,从旋转电机MG侧通过第二啮合装置CL2被传送到车轮W侧的车辆传送转矩降低。因此,车轮W的旋转速度的改变速率降低。
在使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态之后,与第二啮合装置CL2的啮合构件之间的旋转差异相对应的、旋转电机MG的旋转速度ωm与输出旋转速度之间的旋转速度差异Δω1逐渐地增加(从时间t13至t14)。注意,在直接旋转速度控制的行为的部分中详细地解释在直接旋转速度控制期间旋转速度差异Δω1的增加。
3-4-1-2.阶段2
当使得第二啮合装置CL2进入预定滑动啮合状态时,或当通过旋转速度控制所导致的在输出转矩降低方向上的改变量ΔT(绝对值)变为等于或大于预定值时,启动控制部46确定第二啮合装置CL2已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态。在这样的确定之后,启动控制部46使得第一啮合装置CL1从滑动啮合状态转变到直接啮合状态。
在本实施例中,启动控制部46配置成当使得第二啮合装置CL2进入预定滑动啮合状态时,确定第二啮合装置CL2已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态。使得第二啮合装置CL2进入预定滑动啮合状态的情况意味着基于旋转电机MG的旋转速度ωm与车轮W的旋转速度所计算出的、与第二啮合装置CL2的啮合构件之间的旋转速度差异相对应的旋转速度差异变为等于或大于预定值的情况。启动控制部46配置成当与第二啮合装置CL2的啮合构件之间的旋转速度差异相对应的旋转速度差异变为等于或大于预定值时,确定第二啮合装置CL2已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态。注意,在本申请中的“预定值”是预先所确定的值,并且可以是固定值或可以是随着参数变化的值。
如稍后所述,根据降低到在当控制旋转电机MG的旋转速度ωm以便变为直接目标旋转速度时、第二啮合装置CL2处于直接啮合状态的情况下的车轮W的旋转速度之下的车轮W的旋转速度,生成与第二啮合装置CL2的啮合构件的旋转速度差异相对应的旋转速度差异。
在本实施例中,启动控制部46配置成,计算旋转电机MG的旋转速度ωm与输出旋转速度之间的旋转速度差异Δω1,作为与第二啮合装置CL2的啮合构件之间的旋转速度差异相对应的旋转速度差异,其中输出旋转速度是通过将作为车轮W的旋转速度的输出轴O的旋转速度乘以变速机构TM的速度比例Kr所获取的。
注意,启动控制部46可以配置成当通过直接旋转速度控制在作为输出转矩的校正值的旋转控制转矩请求Tp降低方向上的改变量ΔT(绝对值)变为等于或大于预定值时,确定第二啮合装置已经进入了滑动啮合状态。改变量ΔT可以是从0开始降低的量(绝对值)。
启动控制部46配置成在确定第二啮合装置CL2已经从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之后,代替直接目标旋转速度、将滑动目标旋转速度设置为目标旋转速度。按照这种方式将滑动目标旋转速度设置为目标旋转速度的旋转速度控制被称为“滑动旋转速度控制”。启动控制部46计算比在第二啮合装置CL2处于直接啮合状态的情况下的旋转电机MG的旋转速度ωm高预定值的旋转速度,作为滑动目标旋转速度,并且将所计算出的滑动目标旋转速度设置为目标旋转速度。在此,在第二啮合装置CL2处于直接啮合状态下的旋转电机MG的旋转速度ωm意味着,在输出轴O的旋转速度为当前旋转速度的情形下假定使得第二啮合装置CL2进入直接啮合状态的情况下的旋转电机MG的旋转速度ωm。在本实施例中,启动控制部46配置成计算通过将输出轴O的旋转速度乘以变速机构TM的速度比例Kr所获取的输出旋转速度,作为在第二啮合装置CL2处于直接啮合状态情况下的旋转电机MG的旋转速度ωm。
在本实施例中,当旋转电机MG的旋转速度ωm与输出旋转速度之间的旋转速度差异Δω1变为等于或大于预定旋转速度差异(时间t14)时,启动控制部46确定第二啮合装置CL2已经转变到滑动啮合状态,并且将控制阶段从阶段1改变到阶段2。启动控制部46代替直接目标旋转速度、将滑动目标旋转速度设置为目标旋转速度,并且开始滑动旋转速度控制(时间t14)。启动控制部46终止用于第二啮合装置CL2的第二目标转矩容量的向下扫描,并且开始将第二目标转矩容量设置为车辆所需转矩Tr的转矩控制(时间t14)。另外,启动控制部46维持0Nm控制,其对引擎E的输出转矩进行以便使其为0。另外,启动控制部46维持转矩控制,其对第一啮合装置CL1进行控制以便使其处于滑动啮合状态。
3-4-1-3.阶段3
在第二啮合装置CL2从直接啮合状态转变到滑动啮合状态之后,启动控制部46配置成使得第一啮合装置CL1从滑动啮合状态转变到直接啮合状态。当旋转电机MG的旋转速度ωm与引擎E的旋转速度之间的旋转速度差异Δω2变为小于或等于预定值(时间t15)时,启动控制部46确定已经使得第一啮合装置CL1进入直接啮合状态,并且将控制阶段从阶段2改变到阶段3。
启动控制部46终止用于第一啮合装置CL1的转矩控制,并且将第一目标转矩容量从启动转矩增加到完全啮合容量。在此,完全啮合容量是即使在从驱动力源被传送到第一啮合装置CL1的转矩发生波动时,也可以维持没有滑动的啮合状态的传送转矩容量。另外,启动控制部46终止用于引擎E的0Nm控制,并且开始转矩控制,其使得引擎E输出与车辆所需转矩Tr相对应的转矩。启动控制部46将旋转电机MG的目标旋转速度逐渐地降低到输出旋转速度,以将旋转电机MG的旋转速度ωm降低到输出旋转速度。
3-4-1-4.阶段4
当旋转电机MG的旋转速度ωm与输出旋转速度之间的旋转速度差异Δω1变为小于或等于预定值(时间t16)时,启动控制部46确定已经使得第二啮合装置CL2进入直接啮合状态,并且将控制阶段从阶段3改变到阶段4。
启动控制部46开始向上扫描(sweep-up),其将第二啮合装置CL2的第二目标转矩容量逐渐地增加到完全啮合容量。另外,启动控制部46终止用于旋转电机MG的旋转速度控制,并且开始转矩控制,其依照车辆所需转矩Tr设置旋转电机所需转矩。在此,设置引擎所需转矩和旋转电机所需转矩,使得引擎所需转矩和旋转电机所需转矩的总和与车辆所需转矩一致。
当第二目标转矩容量增加达到完全啮合容量(时间t17)时,启动控制部46终止一系列启动控制。
3-4-1-5.启动控制的流程图
接下来,参照图6的流程图解释启动控制的处理。首先,当提供启动引擎E的请求时,启动控制部46开始一系列启动控制(步骤#01:是)。然后,启动控制部46开始阶段1的控制(步骤#02)。具体地,启动控制部46在开始阶段1时保持引擎E的燃烧关闭,并且当引擎E的旋转速度增加达到预定旋转速度时,开始燃烧和0Nm控制。另外,为了使得第一啮合装置CL1从脱离状态转变到滑动啮合状态,启动控制部46开始转矩控制、开始用于旋转电机MG的直接旋转速度控制、以及开始用于第二啮合装置CL2的第二目标转矩容量的向下扫描,以逐渐地降低第二啮合装置CL2的传送转矩容量。
当确定已经使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态(步骤#03:是)时,启动控制部46开始阶段2的控制(步骤#04)。具体地,启动控制部46:维持用于引擎E的0Nm控制;维持用于第一啮合装置CL1的转矩控制;终止直接旋转速度控制并且开始用于旋转电机MG的滑动旋转速度控制;以及终止向下扫描并且开始用于第二啮合装置CL2的转矩控制。
当第一啮合装置CL1的旋转速度差异Δω2变为小于或等于预定值并且确定第一啮合装置CL1已经转变到直接啮合状态(步骤#05:是)时,启动控制部46开始阶段3的控制(步骤#06)。具体地,启动控制部46:终止0Nm控制并且开始用于引擎E的转矩控制;终止用于第一啮合装置CL1的转矩控制并且将第一目标转矩容量增加达到完全啮合容量;维持用于旋转电机MG的滑动旋转速度控制;以及维持用于第二啮合装置CL2的转矩控制。
当第二啮合装置CL2的旋转速度差异Δω1变为小于或等于预定值并且确定第二啮合装置CL2已经转变到直接啮合状态(步骤#07:是)时,启动控制部46开始阶段4(步骤#8)。具体地,启动控制部46:维持用于引擎E的转矩控制;维持第一啮合装置CL1的直接啮合状态;终止滑动旋转速度控制并且开始用于旋转电机MG的转矩控制;并且增加第二啮合装置CL2的第二目标转矩容量达到完全啮合容量。
当第二啮合装置CL2的第二目标转矩容量增加达到完全啮合容量(步骤#9:是)时,启动控制部46终止一系列启动控制(步骤#10)。
3-4-2.直接旋转速度控制部47
接下来,详细地解释由直接旋转速度控制部47所执行的直接旋转速度控制。
直接旋转速控制部47是下述功能部:计算用作目标旋转速度的直接目标旋转速度,并且控制旋转电机MG、使得旋转电机MG的旋转速度ωm达到直接目标旋转速度。
在本实施例中,如图7所示,直接旋转速度控制部47包括外部输入估计器51,其基于旋转电机MG的旋转速度ωm的改变、估计作为被输入到动力传送路径2的转矩的传送路径输入转矩Tin,并且通过从所估计的传送路径输入转矩Tine中至少减去旋转电机的输出转矩Tm、估计从车轮W输入到动力传送路径2的外部输入转矩Tw。另外,直接旋转速度控制部47包括低振动速率计算单元52,其基于所估计的外部输入转矩Twre和作为驱动车轮W所需的转矩的车辆所需转矩Tr,计算直接目标旋转速度ωmo。直接旋转速度控制部47包括旋转速度控制单元53,其计算使得旋转电机MG的旋转速度ωm接近直接目标旋转速度ωmo的旋转控制转矩请求Tp,并且使用旋转控制转矩请求Tp控制旋转电机MG的输出转矩Tm。
3-4-2-1.作为双惯性系统的动力传送路径2的建模
首先,图8示出了用作用于直接旋转速度控制的基础的动力传送路径2的模型。动力传送路径2被建模为轴扭转振动系统。当第一啮合装置CL1处于直接啮合状态时旋转电机MG驱动地耦合到引擎E,并且当第二啮合装置CL2处于直接啮合状态时旋转电机MG驱动地耦合到变速机构TM。变速机构TM经由输出轴O和车轴AX驱动地耦合到作为负载L的车辆。变速机构TM以速度比例Kr改变中间轴M与输出轴O之间的旋转速度并且对转矩进行转换。注意,输出轴O和车轴AX整体地称为输出轴。
引擎E、旋转电机MG以及负载L(车辆)被建模为具有相应惯性矩(惯性)Je、Jm、以及Jl的刚体。各个刚体经由引擎输出轴Eo、输入轴I、中间轴M以及输出轴的轴驱动地耦合。在第一啮合装置CL1处于滑动啮合状态并且第二啮合装置CL2处于直接啮合状态的情况下(如同在启动控制中的阶段1的情况),动力传送路径2可以被建模为旋转电机MG和负载(车辆)的双惯性系统。
Tf指示当第一啮合装置CL1处于滑动啮合状态时、从第一啮合装置CL1传送到旋转电机MG的滑动转矩(第一滑动转矩)。Tm指示旋转电机MG所输出的输出转矩,并且ωm指示旋转电机MG的旋转速度ωm(角速度)。另外,Tw指示从车轮W输入到动力传送路径2的、诸如制动转矩和行驶阻力(例如,斜坡阻力、空气阻力、轮胎摩擦阻力)转矩的外部输入转矩。Kc指示输出轴的扭转弹簧常数,并且Cc指示输出轴的粘滞摩擦系数。
3-4-2-2.双惯性系统模型的传递函数
如图9所示,当动力传送路径2被建模为双惯性系统时,从旋转电机MG的输出转矩Tm、第一滑动转矩Tf、以及外部输入转矩Tw到旋转电机MG的旋转速度ωm的传递函数P(s)表示为等式(1)。
[等式1]
ωm(s)=P(s)Tin(s)
P ( s ) = 1 J 1 s ( 1 / &omega; z 2 ) s 2 + 2 ( &zeta;z / &omega;z ) s + 1 ( 1 / &omega; a 2 ) s 2 + 2 ( &zeta;a / &omega;a ) s + 1 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 1 )
Tin ( s ) = Tm ( s ) + Tf ( s ) + 1 Kr Tw ( s )
在此,Tin指示被输入到动力传送路径2的、旋转电机MG的输出转矩Tm、第一滑动转矩Tf、以及外部输入转矩Tw的总值。外部输入转矩Tw对旋转电机MG的旋转速度ωm的影响为通过将外部输入转矩Tw除以速度比例Kr所获取的大小。J指示整个动力传送路径2的惯性矩。ωa指示动力传送路径2的共振频率,ζa指示共振点阻尼率,ωz指示动力传送路径2的反共振频率,以及ζz指示反共振点阻尼率。参见等式(2),使用输出轴的扭转弹簧常数Kc和粘滞摩擦系数Cc、负载(车辆)的惯性矩J1、旋转电机MG的惯性矩Jm、以及速度比例Kr表达上述标记。
速度比例Kr依照在变速机构TM中所建立的档位速度而改变。因此,整个动力传送路径2的惯性矩J和共振频率ωa依照速度比例Kr而改变。
[等式2]
J = 1 K r 2 Jl + Jm
&omega;a = Kc ( 1 Jl + 1 K r 2 Jm ) , &zeta;a = Cc&omega;a 2 Kc &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 2 )
&omega;z = Kc Jl , &zeta;z = Cc&omega;z 2 Kc
3-4-2-3.外部输入估计器
<传送路径输入转矩的估计>
根据等式(1)可以理解,旋转电机MG的旋转速度ωm是通过将传送路径输入转矩Tin除以整个动力传送路径2的惯性矩J、积分、以及之后与将作为动力传送路径2的固有频率的共振频率ωa的振动成分相加所获取的旋转速度。因此,为了基于旋转电机MG的旋转速度ωm估计传送路径输入转矩Tin,需要至少减少旋转电机MG的旋转速度ωm的共振频率ωa的振动成分。另外,还可以理解除了振动成分的减少之外、还可以通过执行微分算术处理并且乘以整个动力传送路径2的惯性矩来估计传送路径输入转矩Tin。
因此,如上所述,外部输入估计器51配置成基于在减少动力传送路径2的共振频率的振动成分之后的、旋转电机MG的旋转速度ωm的改变,估计作为被输入到动力传送路径2的转矩的传送路径输入转矩Tin。
在本实施例中,如图7所示,设置在外部输入估计器51中的输入转矩估计器55配置成通过关于旋转电机MG的旋转速度ωm执行固有振动降低处理60、微分算术处理61、以及整个动力传送路径2的惯性矩J的乘法处理62,来计算传送路径输入转矩Tin的估计值Tine,固有振动降低处理60是至少降低动力传送路径2的振动成分的信号处理。另外,可以按照期望地改变固有振动降低处理60、惯性矩的乘法处理62、以及微分算术处理61的处理顺序。
在图7所示的示例中,输入转矩估计器55被设置为执行下述信号处理:该信号处理是基于表达从旋转电机MG的输出转矩Tm到旋转电机MG的旋转速度ωm的传递特征的传递函数P(s)的逆传递特征1/P(s)而设置的。
在本示例中,固有振动降低处理60设置成基于双惯性振动特征的逆特征的等式(3)的传递函数Pr(s)。
[等式3]
Pr ( s ) = ( 1 / &omega; a 2 ) s 2 + 2 ( &zeta;a / &omega;a ) s + 1 ( 1 / &omega; z 2 ) s 2 + 2 ( &zeta;z / &omega;z ) s + 1 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 3 )
如图10的波特图所示,固有振动降低处理60的传递函数Pr(s)包括降低动力传送路径2的共振频率ωa的振动成分的频率特征。
另外,输入转矩估计器55的每个控制常数依照速度比例Kr改变,速度比例Kr依照变速机构TM的档位速度改变,如等式(2)所示。
替选地,固有振动降低处理60可以配置成设置为滤波器处理,其在动力传送路径2的共振频率ωa附近的频率范围中截止固有振动。可以使用低通滤波器处理或带通滤波器处理作为这样的滤波器处理。另外,在这样的情况下,滤波器频率范围依照速度比例Kr改变。
替选地,动力传送路径2的振动特征可以被建模为较高阶传递函数,并且固有振动降低处理60可以基于逆传递特征而设置。替选地,固有振动降低处理60可以基于实验上所获取的动力传送路径2的传递特征的逆传递特征而设置。
<外部输入转矩的估计>
另外,如等式(1)所示,除了外部输入转矩Tw之外,传送路径输入转矩Tin还包括旋转电机MG的输出转矩Tm和第一滑动转矩Tf。因此,为了基于所估计的传送路径输入转矩Tine估计从车轮W输入到动力传送路径2的外部输入转矩Tw,应理解需要至少减去旋转电机MG的输出转矩Tm。另外,在第一啮合装置CL1处于滑动啮合状态并且生成第一滑动转矩Tf的状态下,除了减去旋转电机MG的输出转矩Tm之外,还需要进一步减去第一滑动转矩Tf。
因此,外部输入估计器51配置成通过从所估计的传送路径输入转矩Tine中至少减去旋转电机MG的输出转矩Tm,估计外部输入转矩Tw。
在本实施例中,在执行直接旋转速度控制期间,第一啮合装置CL1处于滑动啮合状态。因此,外部输入估计器51配置成通过从所估计的传送路径输入转矩Tine中减去旋转电机MG的输出转矩Tm、以及与所估计的第一滑动转矩Tfe的绝对值相加,估计外部输入转矩Tw。在此,外部输入估计器51估计通过将外部输入转矩Tw除以速度比例Kr所获取的转矩(Tw/Kr)。因此,所估计的外部输入转矩Twre是Tw/Kr的估计值。在下文中,作为在旋转电机MG侧的转换值的外部输入转矩Tw/Kr被简单地称为外部输入转矩Tw。
在此,在本实施例中,在旋转电机MG中转矩输出关于请求值的响应延迟较小。因此,旋转电机所需转矩Tmo被设置为旋转电机MG的输出转矩Tm。
另外,虽然第一啮合装置CL1的传送转矩容量增加,但是因为来自实际外部输入转矩Tw的波动,所以所估计的第一滑动转矩Tfe的估计误差可以导致所估计的外部输出转矩Twre中的估计误差。
因此,外部输入估计器51可以配置成至少在第一啮合装置CL1的传送转矩容量增加时、维持在传送转矩容量增加之前所估计的估计外部输入转矩Twre。从而,可以抑制在所估计的外部输入转矩Twre中估计误差的发生。
3-4-2-4.低振动速率计算器
如上所述,低振动速率计算单元52基于所估计的外部输入转矩Twre和作为驱动车轮W所需要的转矩的车辆所需转矩Tr,计算直接目标旋转速度ωmo。直接目标旋转速度ωmo是在降低旋转电机MG的旋转速度ωm的振动成分之后的旋转速度。
在本实施例中,如图7所示,低振动速率计算单元52配置成通过执行除法处理计算旋转加速度(角加速度),并且通过执行旋转加速度的积分算术处理计算直接目标旋转速度ωmo,该除法处理将通过将所估计的外部输入转矩Twre相加到车辆所需转矩Tr所获取的转矩除以整个动力传送路径2的惯性矩J。
3-4-2-5.旋转速度控制单元
旋转速度控制单元53计算使得旋转电机MG的旋转速度ωm接近直接目标旋转速度ωmo的旋转控制转矩请求Tp。
在本实施例中,如图7所示,旋转速度控制单元53配置成通过基于旋转速度偏差Δωm执行反馈控制、计算旋转控制转矩请求Tp,旋转速度偏差Δωm是通过从直接目标旋转速度ωmo减去旋转电机MG的旋转速度ωm所获取的。
可以使用诸如PID控制单元和PI控制单元的各种反馈控制单元作为旋转速度控制单元53。
累积器54配置成将通过将基本旋转电机所需转矩Tb相加到旋转控制转矩请求Tp所获取的值设置为旋转电机所需转矩Tmo。基本旋转电机所需转矩Tb是通过将车辆所需转矩Tr相加到所估计的第一滑动转矩Tfe的绝对值而计算的。
注意,被相加到车辆所需转矩Tr的所估计的第一滑动转矩Tfe的绝对值是关于第一滑动转矩Tf的改变的前馈控制项,并且旋转控制转矩请求Tp是关于第一滑动转矩Tf的改变的反馈控制项。另外,旋转控制转矩请求Tp的值可以配置成被设置为旋转电机所需转矩Tmo而不需要相加基本旋转电机所需转矩Tb。
3-4-2-6.直接旋转速度控制的行为
随后,将参照在图11和图12的示例中所示的时间图解释由直接旋转速度控制部47进行的直接旋转速度控制的行为。图11示出了在未执行直接旋转速度控制的情况下的比较例。图12是在执行直接旋转速度控制情况下的示例。
<不进行直接旋转速度控制的示例>
首先,解释图11的比较例。当提供启动引擎的请求(时间t31)时,第一啮合装置CL1的第一目标转矩容量从0起增加到启动转矩,并且开始从完全啮合容量起逐渐地降低第二啮合装置CL2的第二目标转矩容量的向下扫描。在第一啮合装置CL1的第一目标转矩容量增加之后,实际传送转矩容量以液压供给系统的响应延迟发生改变。在本示例中,在传送逐渐容量的所估计的值中导致了关于实际传送转矩容量的相位超前(lead)方向中的误差,并且还在通过将所估计的值乘以负号所计算出的所估计的第一滑动转矩Tfe中导致了相位超前方向中的估计误差。
由于此所估计的误差,在通过将所估计的第一滑动转矩Tfe的绝对值相加到车辆所需转矩Tr以便抵消第一滑动转矩Tf的改变所计算出的基本旋转电机所需转矩Tb中,导致了相位超前方向中的误差。因此,当第一啮合装置CL1的传送转矩容量改变时,旋转电机MG的输出转矩和第一滑动转矩Tf的总转矩发生波动偏离车辆所需转矩Tr,从而导致了转矩冲击。由于此转矩冲击,导致了输出轴的扭转,旋转电机MG的旋转速度ωm发生波动,以及在轴扭转振动系统激发共振频率的振动。在图11所示的示例中,未执行直接旋转速度控制。因此,振动的减幅小并且即使在振动激发之后仍然持续振动。为了参考,示出了在执行直接旋转速度控制的情况下所计算出的直接目标旋转速度ωmo。应理解,旋转电机MG的旋转速度ωm以直接目标旋转速度ωmo为中心振动,并且通过执行直接旋转速度控制、减振是可能的。
通过向下扫描第二目标转矩容量逐渐地降低。当从旋转电机MG侧被传送到第二啮合装置CL2的转矩下降到与车辆所需转矩相对应的转矩之下时,在第二啮合装置CL2的啮合构件之间开始发生滑动(时间t33)。
当使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态时,从旋转电机MG侧通过第二啮合装置CL2被传送到车轮W侧的转矩变为与传送转矩容量相对应的滑动转矩。在使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态之后,第二目标转矩容量逐渐地降低直到确定使得第二啮合装置进入滑动啮合状态为止。因此,从第二啮合装置CL2被传送到车轮W的滑动转矩逐渐地下降到车辆所需转矩之下。另外,作为反应,从第二啮合装置CL2被传送到旋转电机MG侧的滑动转矩逐渐地增加。在图11中,从使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态的时间点起反作用滑动转矩的增加量被指示为第二啮合装置CL2的反作用滑动转矩改变量。因此,施加在旋转电机MG侧的传送路径输入转矩Tin(总值)依照在使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态之后、第二啮合装置CL2的反作用滑动转矩改变量的增加而增加。从而,旋转电机MG的旋转速度ωm的改变速率增加。另一方面,尽管未在图11中示出,但是施加在车轮W侧的传送路径输入转矩Tin(总值)依照在使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态之后、第二啮合装置CL2的滑动转矩的降低而降低。因此,输出旋转速度的改变速率降低。在此,旋转电机MG的惯性矩Jm小于负载(车辆)的惯性矩J1。因此,旋转电机MG的旋转速度ωm的改变速率的增加量(绝对值)大于输出旋转速度的改变速率的降低量(绝对值)。注意,当使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态时,未导致旋转电机MG与负载(车辆)之间的轴扭转。因此,在每个独立的惯性系统中旋转电机MG和负载(车辆)分离,并且旋转速度改变与各个惯性矩成反比例。
<直接旋转速度控制的情况>
随后,图12示出了当在与图11相同的操作条件下提供启动引擎的请求时(时间t41)开始直接旋转速度控制的情况下、根据本实施例的示例。通过直接旋转速度控制,依照直接目标旋转速度ωmo与旋转电机MG的旋转速度ωm之间的偏离Δω,计算旋转控制转矩请求Tp。从而,旋转电机MG的输出转矩Tm关于基本旋转电机所需转矩Tb改变了旋转控制转矩请求Tp的改变量。另外,与图11所示的不进行控制的情况相比,传送路径输入转矩Tin的总值改变了旋转控制转矩请求Tp的改变量,并且减少了转矩冲击。
解释转矩冲击的降低。由于所估计的第一滑动转矩Tfe中的估计误差,关于实际外部输入转矩(行驶阻力转矩)、在所估计外部的输入转矩Twre中导致了估计误差。然而,通过执行将所估计的外部输入转矩Twre除以整个动力传送路径2的惯性矩J的除法处理,计算直接目标旋转速度ωmo。因此,在直接目标旋转速度ωmo中不太可能发生在所估计的第一滑动转矩Tfe的估计误差所导致的转矩冲击。另一方面,相对于整个动力传送路径2的惯性矩J、旋转电机G的惯性矩Jm较小,并且旋转电机MG经由具有弹性的轴耦合到车辆侧的负载L。因此,在旋转电机MG的旋转速度ωm中,可能发生由所估计的外部输入转矩Twre中的估计误差所导致的转矩冲击的影响。因此,通过计算旋转控制转矩请求Tp可以抑制转矩冲击,旋转控制转矩请求Tp使得旋转电机MG的旋转速度ωm接近直接目标旋转速度ωmo。
在图12所示的示例中,在车辆所需转矩Tr或外部输入转矩(行驶阻力转矩)的任一个中不存在改变。然而,在其发生改变的情况下,直接目标旋转速度ωmo的加速度可以依照这样的改变以前馈方式发生改变。从而,可以实现下述行为:直接目标旋转速度ωmo依照车辆所需转矩Tr和外部输入转矩的改变而没有延迟的改变。因此,即使在执行直接旋转速度控制的情况下、也可以不导致旋转电机MG的旋转速度ωm的行为的时间延迟。
除了前述的情况1之外,情况2是下述示例:维持在传送转矩容量增加之前估计的所估计的外部输入转矩Twre,而同时第一啮合装置CL1的传送转矩容量保持增加。在情况2的示例中,所估计的外部输入转矩Twre配置成甚至在开始直接旋转速度控制之前、由外部输入估计器51所计算,并且配置成维持在开始直接旋转速度控制之前的所估计的外部输入转矩Twre。从而,即使在所估计的第一滑动转矩Tfe中导致估计误差的情况下,也可以抑制在所估计的外部输入转矩Twre中发生估计误差。
当通过用于第二目标转矩容量的向下扫描在第二啮合装置CL2的啮合构件之间开始发生滑动时(在时间t43之后),由于第二啮合装置CL2的反作用滑动转矩改变量的增加,旋转电机MG的旋转速度ωm的改变速率开始增加。直接旋转速度控制部47计算旋转控制转矩请求Tp以便抑制改变速率的增加。具体地,直接旋转速度控制部47基于通过固有振动降低处理60降低了旋转电机MG的旋转速度ωm的振动成分之后的旋转速度、估计所估计的外部输入转矩Tine。因此,反作用滑动转矩改变量的增加的影响被降低并且被反映在外部输入转矩Tine中。因此,与在如图11所示的未执行直接旋转速度控制的情况下的旋转电机MG的旋转速度ωm的增加相比,降低了直接目标旋转速度ωmo的增加。因此,降低旋转控制转矩请求Tp,以便抑制由于反作用滑动转矩改变量导致的旋转电机MG的旋转速度ωm的增加。即,为了使得尝试增加的旋转电机MG的旋转速度ωm更接近直接目标旋转速度ωmo,随着反作用滑动转矩改变量增加而降低旋转控制转矩请求Tp。另一方面,即使在由于旋转控制转矩请求Tp降低而旋转电机MG的输出转矩Tm降低的情况下,因为第二啮合装置CL2处于滑动啮合状态,所以旋转电机MG的旋转速度ωm的降低对车轮W侧没有影响,并且输出旋转速度(车轮W的旋转速度)依照与图11所示的相同方式在第二啮合装置CL2的滑动转矩的降低而降低。
以这样的方式,根据降低到在控制旋转电机MG的旋转速度以便达到直接目标旋转速度时、第二啮合装置CL2处于直接啮合状态的情况下的车轮W的旋转速度(输出轴O的旋转速度)之下的车轮W的旋转速度(输出轴O的旋转速度),生成旋转电机MG的旋转速度与输出旋转速度之间的旋转速度差异。
在此,旋转电机MG的旋转速度与输出旋转速度之间的旋转速度差异对应于第二啮合装置CL2的啮合构件之间的旋转速度差异。另外,在此,控制旋转电机MG的旋转速度以便达到直接目标旋转速度,并且假定旋转电机MG的旋转速度与直接目标旋转速度一致。
因此,即使在执行直接旋转速度控制的情况下,在使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态之后(在时间t43之后),旋转电机MG的旋转速度ωm与输出旋转速度之间的旋转速度差异Δω1增加。启动控制部46确定当旋转速度差异Δω1等于或大于预定旋转速度差异时、第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态。
另外,在使得第二啮合装置CL2进入滑动啮合状态之后(在时间t43之后),旋转控制转矩请求Tp从0起降低。因此,启动控制部46可以确定当在从0的降低方向上的旋转控制转矩请求Tp的改变量ΔT(绝对值)变为等于或大于预定值时,第二啮合装置CL2已经进入了滑动啮合状态。
[其他实施例]
最后,解释本发明的其他实施例。在以下所述的实施例的每个中所公开的配置不限于分离地应用。可以与任何其他实施例中所公开的配置组合地应用该配置,除非发生任何矛盾。
(1)在以上所述的本实施例中,例示了下述情况:在该情况中,变速机构TM中的多个啮合装置中的一个被设置为第二啮合装置CL2(在引擎E的启动控制期间控制第二啮合装置CL2的啮合状态)。然而,本发明的实施例不限于此。如图13所示,车辆驱动装置1还可以包括在旋转电机MG与变速机构TM之间的动力传送路径2上的啮合装置,并且可以配置成啮合装置被设置为第二啮合装置CL2(在引擎E的启动控制期间控制第二啮合装置CL2的啮合状态)。替选地,可以在图13所示的车辆驱动装置1中不设置变速机构TM。
替选地,如图14所示,车辆驱动装置1还包括在旋转电机MG与变速机构TM之间的动力传送路径上的转矩转换器TC,并且可以配置成实现了转矩转换器TC的输入输出构件之间的直接啮合状态的锁止离合器被设置为第二装置CL2(在引擎E的启动控制期间控制第二啮合装置CL2的啮合状态)。
(2)在前述的实施例中,作为示例解释了下述情况:在该情况中,第一啮合装置CL1和第二啮合装置CL2是采用液压压力控制的啮合装置。然而,本发明的实施不限于此。第一啮合装置CL1和第二啮合装置CL2中的一个或两者可以是采用除了液压压力之外的驱动力(例如,电磁驱动力,伺服电机的驱动力等)控制的啮合装置。
(3)在前述的实施例中,作为示例解释了下述情况:在该情况中,变速机构TM是自动步进变速机构。然而,本发明的实施不限于此。变速机构TM可以配置成除了自动步进变速机构之外的变速机构,诸如能够连续地改变速度比例的自动连续可变变速箱。另外,在这样的情况下,在变速机构TM中所设置的啮合装置可以被设置为第二啮合装置CL2(在引擎E的启动控制期间控制第二啮合装置CL2的啮合状态)。替选地,与变速机构TM分离地安装的啮合装置可以被设置为第二啮合装置CL2。
(4)在前述的实施例中,作为示例解释了下述情况:在该情况中,控制装置30包括多个控制单元32-34,并且这些多个控制单元32-34包括多个功能部41-47。然而,本发明的实施不限于此。控制装置30可以包括前述的多个控制单元32-34作为与任何组合集成或分离的控制装置。可以按照期望地进行将多个功能部41-47到多个控制单元32-34的分配。例如,在第一啮合装置CL1是变速机构TM的啮合装置中的一个的情况下,可以集成变速机构控制部43和第一啮合装置控制部44。
(5)在前述的实施例中,作为示例解释了下述情况:在该情况中,当提供启动引擎E的请求时,启动控制部46同时开始用于旋转电机MG的直接旋转速度控制,使得第一啮合装置CL1从脱离状态转变到滑动啮合状态的第一转变控制,以及使得第二啮合装置CL2从直接啮合装置转变到滑动啮合状态的第二转变控制。然而,本发明的实施例不限于此。在提供了启动引擎E的请求之后,启动控制部46可以开始用于第一啮合装置CL1的第一转变控制和用于第二啮合装置CL2的第二转变控制,并且在第一啮合装置CL1从脱离状态进入滑动啮合状态之前,开始旋转速度控制,其对旋转电机MG进行控制使得旋转电机MG的旋转速度达到目标旋转速度。结果,在提供了启动引擎E的请求之后,用于旋转电机MG的直接旋转速度控制的启动时间点、用于第一啮合装置CL1的第一转变控制的启动时间点、以及用于第二啮合装置CL2的第二转变控制的启动时间点可以不同。例如,当提供了启动引擎E的请求时,启动控制部46可以启动用于旋转电机MG的直接旋转速度控制和用于第一啮合装置CL1的第一转变控制,并且之后,开始用于第二啮合装置CL2的第二转变控制。
(6)在前述的实施例中,作为示例解释了下述情况:在该情况中,为了在第一啮合装置CL1中生成传送转矩容量,当提供启动引擎E的请求时,启动控制部46从0起将第一啮合装置CL1的第一目标转矩容量增加到预定启动转矩。然而,本发明的实施例不限于此。在提供了启动引擎E的请求之后,为了使得第一啮合装置CL1从脱离状态转变到滑动啮合状态,启动控制部46可以提供在第一啮合装置CL1中生成传送转矩容量的请求,并且开始第一转变控制。例如,在提供启动引擎E的请求之前,启动控制部46可以配置成预先执行将足够低以无法生成传送转矩容量的初始液压压力提供给第一啮合装置CL1的控制,使得紧接在提供了启动引擎E的请求之后、第一啮合装置CL1可以转变到滑动啮合状态,并且在提供了启动引擎E的请求之后,开始将液压压力从初始液压压力增加到采用其可以生成传送转矩容量的液压压力的第一转变控制。注意提供足够低以无法生成传送转矩容量的初始液压压力的控制未被包括在第一转变控制中,并且将液压压力从初始液压压力起增加到采用其生成传送转矩容量的液压压力的控制包括在第一转变控制中。
工业适用性
优选地,本发明可以应用到控制车辆驱动装置的控制装置,在该车辆驱动装置中,在将驱动地耦合到内燃机的输入构件连接到车轮的动力传送路径上设置有旋转电机,在内燃机与旋转电机之间设置第一啮合装置,以及在旋转电机与车轮之间设置第二啮合装置。
附图标记的说明
1  车辆驱动装置
2  动力传送路径
30 控制装置
31 引擎控制装置
32 旋转电机控制单元
33  动力传送控制单元
34  车辆控制单元
41  引擎控制部
42  旋转电机控制部
43  变速机构控制部
44  第一啮合装置控制部
45  第二啮合装置控制部
46  启动控制部
47  直接旋转速度控制部
51  外部输入估计器
52  低振动速率计算单元
53  旋转速度控制单元
ωm   旋转电机的旋转速度
ωmo  直接目标旋转速度
AX  车轴
CL1 第一啮合装置
CL2 第二啮合装置
DF  输出差分齿轮装置
E   引擎(内燃机)
Eo  引擎输出轴(输入构件)
I    输入轴
J    整个动力传送路径的惯性矩
J1  负载(车辆)的惯性矩
Jm  旋转电机的惯性矩
Kr  速度比例
L   负载(车辆)
M   中间轴
O    输出轴
MG   旋转电机
PC   液压压力控制装置
Se1  输入旋转速度传感器
Se2  输出旋转速度传感器
Se3  引擎旋转速度传感器
TM   变速机构
Tb   基本旋转电机所需转矩
Tf   第一滑动转矩
Tfe  所估计的第一滑动转矩
Tin  传送路径输入转矩
Tine 所估计的传送路径输入转矩
Tm   旋转电机的输出转矩
Tmo  旋转电机所需转矩
Tp   旋转控制转矩请求
Tr   车辆所需转矩
Tw   外部输入转矩
Twre 所估计的外部输入转矩
W    车轮

Claims (6)

1.一种控制车辆驱动装置的控制装置,在所述车辆驱动装置中,旋转电机布置在将内燃机连接到车轮的动力传送路径上,第一啮合装置布置在所述内燃机与所述旋转电机之间,以及第二啮合装置布置在所述旋转电机与所述车轮之间,其中,
在所述第一啮合装置处于脱离状态并且所述第二啮合装置处于直接啮合状态的同时、提供启动所述内燃机的请求的情况下,当在执行用于使用所述旋转电机的旋转驱动力增加所述内燃机的旋转速度的内燃机的启动控制时,
所述控制装置:
在提供启动所述内燃机的请求之后,开始第一转变控制和第二转变控制,所述第一转变控制使得所述第一啮合装置从所述脱离状态转变到滑动啮合状态,所述第二转变控制使得所述第二啮合装置从所述直接啮合状态转变到所述滑动啮合状态;并且
在所述第一啮合装置从所述脱离状态转变到所述滑动啮合状态之前,开始旋转速度控制,所述旋转速度控制对所述旋转电机进行控制、使得所述旋转电机的旋转速度达到目标旋转速度,以及
当使得所述第二啮合装置进入预定滑动啮合状态时、或当由所述旋转速度控制所导致的在输出转矩降低方向上的改变量变为等于或大于预定值时,确定所述第二啮合装置已经从所述直接啮合状态转变到所述滑动啮合状态,并且
在确定所述第二啮合装置已经从所述直接啮合状态转变到所述滑动啮合状态之后,使得所述第一啮合装置从所述滑动啮合状态转变到所述直接啮合状态。
2.根据权利要求1所述的控制装置,其中,
在所述旋转速度控制中,
所述控制装置:
在确定所述第二啮合装置已经从所述直接啮合状态转变到所述滑动啮合状态之前,
基于所述旋转电机的旋转速度的改变,估计作为被输入到所述动力传送路径的转矩的传送路径输入转矩;
通过从所述传送路径输入转矩中至少减去所述旋转电机的输出转矩,估计作为从所述车轮输入到所述动力传送路径的转矩的外部输入转矩;
将基于所述外部输入转矩和作为驱动所述车轮所需要的转矩的车辆所需转矩所计算出的旋转速度,设置为所述目标旋转速度;以及
在确定所述第二啮合装置已经从所述直接啮合状态转变到所述滑动啮合状态之后,将比在所述第二啮合装置处于所述直接啮合状态情况下所述旋转电机的旋转速度高预定值的旋转速度,设置为所述目标旋转速度。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置,其中
所述第一啮合装置的脱离状态是在所述第一啮合装置中未生成传送转矩容量的状态,
所述第一啮合装置的滑动啮合状态是如下状态:在所述第一啮合装置中生成传送转矩容量,并且在所述内燃机的旋转速度与所述旋转电机的旋转速度之间存在差异,
所述第一啮合装置的直接啮合状态是如下状态:在所述第一啮合装置中生成传送转矩容量,并且在所述内燃机的旋转速度与所述旋转电机的旋转速度之间不存在差异,
所述第二啮合装置的滑动啮合状态是如下状态:在所述第二啮合装置中生成传送转矩容量,并且在所述第二啮合装置的两个啮合构件的旋转速度之间存在差异,以及
所述第二啮合装置的直接啮合状态是如下状态:在所述第二啮合装置中生成传送转矩容量,并且在所述第二啮合装置的两个啮合构件的旋转速度之间不存在差异。
4.根据权利要求3所述的控制装置,其中
开始所述第一转变控制意味着提供如下请求:使得所述第一啮合装置生成传送转矩容量,以及
开始所述第二转变控制意味着提供如下请求:逐渐地降低在所述第二啮合装置中所生成的传送转矩容量,直到生成所述第二啮合装置的两个啮合构件的旋转速度之间的差异为止。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置,其中,
在执行所述旋转速度期间,
所述控制装置使得所述第一啮合装置从所述脱离状态转变到所述滑动啮合状态,并且之后,使得所述第二啮合装置从所述直接啮合状态转变到所述滑动啮合状态。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制装置,其中,
使得所述第二啮合装置进入预定滑动啮合状态的情况意味着,基于所述旋转电机的旋转速度和所述车轮的旋转速度所计算出的、与所述第二啮合装置的啮合构件之间的旋转速度差异相对应的旋转速度差异变为等于或大于预定阈值的情况,以及
根据降低到在控制所述旋转电机的旋转速度以便达到所述目标旋转速度时、所述第二啮合装置处于所述直接啮合状态的情况下的所述车轮的旋转速度之下的所述车轮的旋转速度,生成与所述第二啮合装置的啮合构件之间的旋转速度差异相对应的旋转速度差异。
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