JP2004080967A

JP2004080967A - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP2004080967A
Application number: JP2002241034A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ishikawa; 石川　豊; Kazuhisa Yamamoto; 山本　和久; Kazuhiko Kitano; 喜多野　和彦; Toshitaka Imai; 今井　利隆
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: JP3549876B2

Abstract

【課題】自動変速機による変速時において、トルク変動により車両に衝撃が発生することを抑制して、滑らかな走行状態を維持する。
【解決手段】ＥＣＵ２０は、変速機１５の各シンクロクラッチの係合度合いを指示するクラッチ油圧指令値Ｐｃｃｏｍに応じて、各シンクロクラッチの油圧アクチュエータの駆動および変速機１５の変速動作を制御する。ＥＣＵ２０は、予め設定された各シンクロクラッチの応答特性に基づき、各シンクロクラッチの作動状態の変化に応じて発生する駆動輪Ｗでのトルク変動を抑制するようにして、バッテリ１９の残容量に応じて、フィードフォワード制御によりモータ１２の駆動トルクを制御すると共に、回転数センサＳ１により検出されるモータ１２の回転数を、目標回転数に追従させるようにフィードバック制御を行う。ＥＣＵ２０は、モータ１２の駆動トルクを制御する際にスロットル開度を制御する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機を備え、内燃機関及びモータを併用して走行駆動するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平６−３１９２１０号公報に開示された電気モータ駆動車両や、例えば特開平１０−４６０６号公報に開示されたハイブリッド車両の駆動制御装置や、例えば特開平９−３３１６０３号公報や例えば特開平１０−２４３５０２号公報に開示された車両用駆動装置の制御装置のように、例えばクラッチの係合または開放により複数の所定変速段を選択可能な有段自動変速機を備え、内燃機関及びモータを併用して走行駆動するハイブリッド車両において、変速時に発生するトルク変動をモータの出力トルクによって抑制する制御装置が知られている。
これらの制御装置においては、例えば、自動変速機の入力軸の回転数を検出する回転数検出器から出力される回転数の検出値の変化や、変速動作の開始時点からの経過時間等に基づいて、変速動作に起因するトルク変動状態の開始タイミングを推定し、この開始タイミングにおいてモータの出力トルクを変更するように設定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術に係る制御装置において、回転数検出器からの出力に基づいてモータの出力トルクを変更する場合には、例えば回転数検出器における検出処理に係る時間遅れや、例えばモータに対するトルク指令値の入力から、このトルク指令値に応じた出力トルクが発生するまでの応答遅れ等によって、変速時における実際のトルク変動を抑制するための適切な出力トルクを、的確なタイミングで発生させることができず、車両走行時に意図しない衝撃が発生してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自動変速機による変速時において、車両に意図しない衝撃が発生することを抑制して、滑らかな走行状態を維持することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置は、少なくとも内燃機関（例えば、実施の形態での内燃機関１１）またはモータ（例えば、実施の形態でのモータ１２）の何れか一方を、ロックアップクラッチ（例えば、実施の形態でのロックアップクラッチ１３）を具備する伝達手段（例えば、実施の形態でのトルクコンバータ１４）と、変速機（例えば、実施の形態での変速機１５）とを介して駆動輪（例えば、実施の形態での駆動輪Ｗ）に連結し、駆動力を前記駆動輪に伝達するハイブリッド車両の制御装置であって、前記変速機は、前記内燃機関または前記モータに接続された入力軸（例えば、実施の形態での入力軸１５Ａ）、および、前記駆動輪に連結された出力軸（例えば、実施の形態での出力軸１５Ｂ）に設けられた複数の変速ギア（例えば、実施の形態での入力側ギア、出力側ギア）間の噛み合いの状態を変更するクラッチ（例えば、実施の形態でのシンクロクラッチ）を具備し、変速比を段階的に変更可能に前記入力軸および前記出力軸を接続する有段自動変速機であり、前記クラッチの作動状態を指示する制御指令値（例えば、実施の形態でのクラッチ油圧指令値Ｐｃｃｏｍ）に応じて、予め設定された前記クラッチの応答特性（例えば、実施の形態での油圧アクチュエータモデル）に基づき、前記制御指令値による前記クラッチの作動状態の変化に応じて発生する前記駆動輪でのトルク変動を抑制するようにして、前記モータの駆動トルクを制御するモータ駆動トルク制御手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０７）を備えることを特徴としている。
【０００５】
上記構成のハイブリッド車両の制御装置によれば、クラッチの作動状態を指示する制御指令値に応じて有段変速機による変速動作が実行される際に、この制御指令値の入力から実際にクラッチが作動させられ、駆動輪においてトルク変動が発生する一連の状態変化等に基づき設定されたクラッチの応答特性に応じてモータの駆動トルクが制御される。
これにより、的確なタイミングで適切にモータの駆動トルクが制御され、この駆動トルクによって、変速時におけるトルク変動が確実に抑制され、車両走行時に意図しない衝撃等が発生してしまうことを防止することができる。
【０００６】
さらに、請求項２に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記クラッチの作動状態を指示する制御指令値に応じて、前記クラッチの応答特性に基づき、前記クラッチを介して伝達されるトルクを算出するクラッチトルク推定手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ２０）と、前記クラッチトルク推定手段により推定したクラッチトルクに応じて前記モータの駆動トルクに対するトルク指令値を算出するトルク指令値設定手段（例えば、実施の形態でのステップＳ０６）とを備えることを特徴としている。
【０００７】
上記構成のハイブリッド車両の制御装置によれば、クラッチトルク推定手段はクラッチの接続状態つまり内燃機関と変速機との接続の度合いを指示する制御指令値に応じて、クラッチを介して伝達されるトルクを推定する。ここで、クラッチトルク推定手段は、クラッチの応答特性に基づき、例えば、クラッチを駆動するアクチュエータの作動遅れ等を考慮し、クラッチの作動状態に係る位相を実際にクラッチにて伝達されるトルクの位相と同等になるように設定する。
そして、トルク指令値設定手段は、クラッチトルク推定手段にて推定されたクラッチの実際の作動状態に応じて、変速時のトルク変動を抑制するように、モータの駆動トルクに対するトルク指令値を算出する。
これにより、実際にクラッチにて伝達されるトルクと同等の位相特性によって適切にモータの駆動トルクを制御することができ、車両の走行状態に衝撃等が発生することを確実に抑制し、滑らかな走行状態を維持することができる。
【０００８】
さらに、請求項３に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記モータの回転数に対する目標回転数（例えば、実施の形態での回転数ω_ｍｓｔ）を設定する目標回転数設定手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ２０）と、前記モータの回転数（例えば、実施の形態での回転数ω_ｍｓ）を検出する回転数検出手段（例えば、実施の形態での回転数センサＳ１）と、前記回転数検出手段により検出される前記回転数を、前記目標回転数に追従させるようにフィードバック制御を行う回転数フィードバック制御手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ２０）とを備え、前記トルク指令値設定手段は、前記回転数検出手段により検出される前記回転数に基づき前記トルク指令値を算出することを特徴としている。
【０００９】
上記構成のハイブリッド車両の制御装置によれば、クラッチの作動状態を指示する制御指令値に応じた変速時に、予め設定されたクラッチの応答特性に基づいて算出したトルク指令値によりモータの駆動トルクを制御するフィードフォワード制御に加えて、回転数検出手段により検出されるモータの回転数を、目標回転数に追従させるようにフィードバック制御を行うことにより、例えばクラッチを油圧制御する作動油の温度変化や劣化、クラッチの摩耗等の状態変化が発生した場合であっても、確実に所望の制御を行うことができる。
【００１０】
さらに、請求項４に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記トルク指令値に応じてスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ２０）を備えることを特徴としている。
【００１１】
上記構成のハイブリッド車両の制御装置によれば、例えばトルク指令値に応じたモータの駆動により内燃機関のクランク軸の回転数を上昇させる際には、スロットル開度制御手段によってスロットル開度を増大させることにより、内燃機関の動作損失を低減させ、クランク軸の回転数を増大させ易くすることができる。一方、内燃機関のクランク軸の回転数を低下させる際には、スロットル開度を低下させることにより、クランク軸の回転数を低下させ易くすることができる。
【００１２】
さらに、請求項５に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記伝達手段は、車両の減速時に前記ロックアップクラッチにより前記内燃機関のクランク軸と前記変速機の入力軸とを締結状態に設定することを特徴としている。
【００１３】
上記構成のハイブリッド車両の制御装置によれば、例えばトルクコンバータ等からなる伝達手段において、ロックアップクラッチが締結状態に設定されることにより、内燃機関のクランク軸の回転数と、変速機の入力軸の回転数とが同等となり、変速時におけるモータの駆動により内燃機関のクランク軸の回転数を上昇させる際に、容易かつ確実に所望の制御を行うことができる。
【００１４】
さらに、請求項６に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置は、車両の減速時における変速動作の前後において、前記内燃機関の動作損失および前記モータの回生トルクに応じて発生する減速トルクが不変となるように、前記回生トルクを制御するモータ回生トルク制御手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ２０）を備えることを特徴としている。
【００１５】
上記構成のハイブリッド車両の制御装置によれば、変速前後において減速トルクが不変となるように設定されることにより、車両の走行状態に意図しない衝撃等が発生することを抑制し、滑らかな走行状態を維持することができる。
【００１６】
さらに、請求項７に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記内燃機関の出力または車両の運動エネルギーの一部が前記モータにより変換されてなる電気エネルギーを蓄電する蓄電装置（例えば、実施の形態でのバッテリ１９）と、前記蓄電装置の蓄電状態に応じて前記モータのトルクを制御するモータトルク制御手段（例えば、実施の形態でのＥＣＵ２０）とを備えることを特徴としている。
【００１７】
上記構成のハイブリッド車両の制御装置によれば、モータトルク制御手段は、例えば、車両の減速時における変速動作の前後において、蓄電装置の残容量が相対的に低下している場合には、モータの駆動により内燃機関のクランク軸の回転数を上昇させる制御の実行を規制し、モータの回生作動の実行を規制する。これにより、いわば積極的に内燃機関のクランク軸の回転数を上昇させることはできないものの、回生トルクをゼロに設定することで、内燃機関のクランク軸の回転数を上昇させ易くすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態によるハイブリッド車両の制御装置１０は、例えば図１に示す模式図のように、少なくとも内燃機関１１またはモータ１２の何れか一方の駆動力を、ロックアップクラッチ１３を具備するトルクコンバータ１４および変速機１５を介して、車両の駆動輪Ｗに伝達するものであって、直列に直結された内燃機関１１およびモータ１２と、モータ１２の回転軸１２Ａに接続されたトルクコンバータ１４と、変速機１５と、トルクコンバータ１４および変速機１５を駆動制御するための油圧を発生する機械式のオイルポンプ１６および電動オイルポンプ１７と、パワードライブユニット（ＰＤＵ）１８と、バッテリ１９と、ＥＣＵ（電子演算装置）２０とを備えて構成されている。
【００１９】
トルクコンバータ１４は、流体を介してトルクの伝達を行うものであって、モータ１２の回転軸１２Ａに連結されたフロントカバー１４ａと一体のポンプインペラ１４ｂと、フロントカバー１４ａとポンプインペラ１４ｂとの間でポンプインペラ１４ｂに対向配置されたタービンランナ１４ｃと、ポンプインペラ１４ｂとタービンランナ１４ｃとの間に配置されたステータ１４ｄとを備えて構成されている。
さらに、タービンランナ１４ｃとフロントカバー１４ａとの間には、ＥＣＵ２０からの制御指令に応じてフロントカバー１４ａの内面に向かい押圧され、フロントカバー１４ａに係合するロックアップクラッチ１３が備えられている。
そして、フロントカバー１４ａおよびポンプインペラ１４ｂにより形成される容器内に作動油（ＡＴＦ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｆｌｕｉｄ）が封入されている。
【００２０】
ここで、ＥＣＵ２０からの制御指令に応じてロックアップクラッチ１３の係合が解除された状態でポンプインペラ１４ｂがフロントカバー１４ａと一体に回転すると作動油の螺旋流が発生し、この作動油の螺旋流がタービンランナ１４ｃに作用して回転駆動力を発生させ、作動油を介してトルクが伝達される。
また、ＥＣＵ２０からの制御指令に応じてロックアップクラッチ１３が係合状態に設定されると、フロントカバー１４ａからタービンランナ１４ｃへと、作動油を介さず直接に回転駆動力が伝達される。
なお、ロックアップクラッチ１３の係合状態は可変とされ、ロックアップクラッチ１３を介してフロントカバー１４ａからタービンランナ１４ｃへと伝達される回転駆動力は任意に変更可能とされている。
【００２１】
変速機１５は、例えばＥＣＵ１８からの駆動指令により各複数のシンクロクラッチが駆動されることによって変速動作が制御される自動変速機タイプのものであり、例えば、メインシャフトである入力軸１５Ａと、カウンタシャフトである出力軸１５Ｂと、互いに異なるギア比に設定されている複数のギア対（例えば、前進１〜５速ギア対および後進ギア対等）とを備えて構成され、入力軸１５Ａと出力軸１５Ｂとは互いに平行に配置されている。
複数のギア対は、入力軸１５Ａに取り付けられた各入力側ギアと、出力軸１５Ｂに取り付けられた各出力側ギアとから構成されており、対をなす各ギア同士は、常に噛み合っている。
そして、各入力側ギアまたは各出力側ギアの何れか一方は、各入力軸１５Ａまたは出力軸１５Ｂに対して回転可能のアイドルギアとされ、各シンクロクラッチによって各入力軸１５Ａまたは出力軸１５Ｂに対して接続または分離される。
【００２２】
なお、以下においては、例えば図１に示すように、複数のギア対のうち、特に各前進ギア対を、相対的に高変速段（例えば、４速等）の高速ギア対２１と、相対的に低変速段（例えば、３速等）の低速ギア対２２とに分類して説明する。ここで、高速ギア対２１の高速出力側ギア２１ａおよび低速ギア対２２の低速出力側ギア２２ａは出力軸１５Ｂと一体に設けられており、各出力側ギア２１ａ，２２ａと対をなす各入力側ギア２１ｂ，２２ｂは、入力軸１５Ａに対して回転可能のアイドルギアとされ、各シンクロクラッチ３１，３２によって入力軸１５Ａに対して接続または分離される。
また、ファイナルギア対３６をなす、変速機１５の出力軸１５Ｂと一体に設けられた出力側ファイナルギア３６ａと、駆動輪Ｗに接続された駆動軸３７と一体に設けられた駆動側ファイナルギア３６ｂとは、常に噛み合うように設定されている。
【００２３】
ここで、各シンクロクラッチは、例えば湿式多板クラッチ等とされ、例えば図１に示すように、変速機１５の入力軸１５Ａと一体的に回転可能に配置された各アウタークラッチ板３１ａ，３２ａと、これらの各アウタークラッチ板３１ａ，３２ａと交互に重ね合わせるように配置されると共に各アウタークラッチ板３１ａ，３２ａに当接可能とされ、入力軸１５Ａに対して回転可能のアイドルギアとされる各入力側ギア２１ｂ，２２ｂと一体的に回転可能に配置された各インナークラッチ板３１ｂ，３２ｂと、ＥＣＵ２０により制御可能な各油圧アクチュエータ（図示略）とを備えている。
各油圧アクチュエータは、摺動可能に配設されると共にピストン室を形成するピストンを備えている。すなわち、油圧アクチュエータは、ピストン室内に供給される作動油の油圧に応じてスラスト力を発生させ、例えば各アウタークラッチ板３１ａ，３２ａと各インナークラッチ板３１ｂ，３２ｂとを相互に当接（つまり、係合）させることによって、変速機１５の出力軸１５Ｂと各入力側ギア２１ｂ，２２ｂの何れかとを一体に締結する。
なお、後述するように、ピストン室内に供給される作動油の油圧は、ＥＣＵ２０によってクラッチ油圧指令値Ｐｃｃｏｍに基づいて制御され、これに伴い各シンクロクラッチの係合度合い（係合状態）が調整可能とされている。
【００２４】
ＥＣＵ２０は、例えば各シンクロクラッチの係合度合い（係合状態）を指示するクラッチ油圧指令値Ｐｃｃｏｍに応じて、各シンクロクラッチの油圧アクチュエータの駆動および変速機１５の変速動作を制御する。このとき、後述するように、予め設定された各シンクロクラッチの応答特性に基づき、各シンクロクラッチの作動状態の変化に応じて発生する駆動輪Ｗでのトルク変動を抑制するようにして、モータ１２の駆動トルクを制御する。また、車両の減速時における変速動作の前後において、内燃機関１１の動作損失およびモータ１２の回生トルクに応じて発生する減速トルクが不変となるように回生トルクを制御する。
ここで、モータ１２の駆動および回生作動は、ＥＣＵ２０からの制御指令を受けてＰＤＵ１８により行われ、ＰＤＵ１８にはモータ１２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）バッテリ等のバッテリ１９が接続されている。
【００２５】
また、ＥＣＵ２０は、クラッチ油圧指令値Ｐｃｃｏｍに応じた変速時に、予め設定されたクラッチの応答特性に基づいて算出したトルク指令値によりモータ１２の駆動トルクを制御するフィードフォワード制御に加えて、回転数センサＳ１により検出されるモータ１２の回転数を、目標回転数に追従させるようにフィードバック制御を行う。
さらに、ＥＣＵ２０は、例えば電流センサＳ２により検出されるバッテリ１９の充電電流及び放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量及び積算放電量を算出し、これらの積算充電量及び積算放電量を初期状態或いは充放電開始直前の残容量に加算又は減算する電流積算法等により算出したバッテリ１９の残容量に応じてモータ１２の駆動制御を行う。
また、ＥＣＵ２０は、クラッチ油圧指令値Ｐｃｃｏｍに応じてモータ１２の駆動トルクを制御する際に、スロットル開度を制御する。例えばモータ１２の駆動により内燃機関１１のクランク軸１１Ａの回転数を上昇させる際には、スロットル開度を増大させることにより、内燃機関１１の動作損失を低減させ、クランク軸１１Ａの回転数を増大させ易くする。
【００２６】
このため、ＥＣＵ２０には、例えば図１に示すように、モータ１２の回転数を検出する回転数センサＳ１から出力される検出信号と、バッテリ１９の充電電流及び放電電流を検出する電流センサＳ２から出力される検出信号と、変速機１５の各シンクロクラッチの内燃機関１１側と駆動輪Ｗ側との回転数差、つまり入力軸１５Ａの回転数と出力軸１５Ｂの回転数との差である差回転Ｎｄを検出する差回転検出器Ｓ３から出力される検出信号とが入力されている。
なお、図１において、各慣性モーメントＩ_Ｅ，Ｉ_ＭＯＴ，Ｉ_ＭＳ，Ｉ_ＣＳ，Ｉ_ｔｒ，Ｉ_Ｖは、順次、各軸１１Ａ，１２Ａ，１５Ａ，１５Ｂと、トルクコンバータ１４と、駆動輪Ｗとの慣性モーメントである。
【００２７】
本実施形態によるハイブリッド車両の制御装置１０は上記構成を備えており、次に、このハイブリッド車両の制御装置１０の動作、特に、変速時におけるモータ１２の駆動制御について添付図面を参照しながら説明する。
【００２８】
以下に、例えば、高変速段（例えば、４速等）から低変速段（例えば、３速等）への減速動作が実行される場合について説明する。
先ず、図２および図８（ａ）〜（ｆ）の時刻ｔ１から時刻ｔ２に示すように、高変速段のシンクロクラッチ３１が締結された４速固定時の状態では、例えば下記数式（１）に示すように、駆動輪Ｗのトルク（車輪トルク）Ｔ_ｖは、内燃機関１１の駆動トルク（エンジントルク）Ｔ_Ｅとモータ１２の駆動トルク（モータトルク）Ｔ_ＭＯＴとが加算されてなるクランク軸１１Ａの端部でのトルク（クランク軸端トルク）Ｔ_ｔに、高速ギア対２１の変速比Ｒ_４ｔｈと、ファイナルギア対３６の変速比Ｒ_ｆとが乗算された値として設定される。
ここで、ロックアップクラッチ１３が締結されていると、車体には、内燃機関１１の動作損失およびモータ１２の回生トルクに応じて発生する減速トルクが付与されることとなる。
【００２９】
【数１】

【００３０】
次に、図３および図８（ａ）〜（ｆ）の時刻ｔ２から時刻ｔ３に示すように、低変速段のシンクロクラッチ３２の容量（伝達可能なトルク）がゼロの状態で、高変速段のシンクロクラッチ３１の容量（高変速段クラッチ容量）Ｔ_４ｃが減少傾向に変化させられ、クランク軸端トルクＴ_ｔよりも小さくなる４速滑り時（第１イナーシャ相）の状態では、例えば下記数式（２）に示すように、車輪トルクＴ_ｖは、高変速段クラッチ容量Ｔ_４ｃに、高速ギア対２１の変速比Ｒ_４ｔｈと、ファイナルギア対３６の変速比Ｒ_ｆとが乗算された値として設定される。
ここでは、図８（ａ）に示すように、高変速段のシンクロクラッチ３１に対するクラッチ油圧指令（図８（ａ）での、現変速段クラッチ油圧指令）の値が減少させられ、これに伴い、作動油の実際の油圧（図８（ａ）での、現変速段クラッチ実油圧）が減少傾向に変化し、図８（ｂ）に示すように、高変速段のシンクロクラッチ３１にて伝達されるクラッチトルクが減少傾向に変化する。
これにより、駆動輪Ｗ側へ伝達される減速トルクが低下し、図８（ｅ）に示すように、車輪トルクＴ_ｖが増大傾向に変化する。
【００３１】
【数２】

【００３２】
なお、この第１イナーシャ相においては、例えば図８（ａ）に示すように、適宜のタイミングで、低変速段のシンクロクラッチ３２に対するクラッチ油圧指令（図８（ａ）での、次変速段クラッチ油圧指令）が所定の値まで増大させられ、これに伴い、作動油の実際の油圧（図８（ａ）での、次変速段クラッチ実油圧）が所定の値まで増大させられる。ここでは、低変速段のシンクロクラッチ３２に対して油圧アクチュエータのピストン室内に作動油が充満させられ、低変速段のシンクロクラッチ３２の各クラッチ板３２ａ，３２ｂが係合直前の状態、いわゆる無効ストローク詰めの状態に設定される（つまり、係合直前の位置までピストンが移動させられる）。従って、この無効ストローク詰めの状態においては、図８（ｂ）に示すように、低変速段のシンクロクラッチ３２にて伝達されるクラッチトルクはゼロとされる。
【００３３】
次に、図４および図８（ａ）〜（ｆ）の時刻ｔ３から時刻ｔ４に示すように、高変速段のシンクロクラッチ３１の容量（高変速段クラッチ容量）Ｔ_４ｃが減少傾向に変化させられる状態で、低変速段のシンクロクラッチ３２の容量（低変速段クラッチ容量）Ｔ_３ｃが増大傾向に変化させられる４速、３速滑り時（第２イナーシャ相）の状態では、例えば下記数式（３）に示すように、車輪トルクＴ_ｖは、高変速段クラッチ容量Ｔ_４ｃに高速ギア対２１の変速比Ｒ_４ｔｈとファイナルギア対３６の変速比Ｒ_ｆとが乗算された値から、低変速段クラッチ容量Ｔ_３ｃに低速ギア対２２の変速比Ｒ_３ｔｈとファイナルギア対３６の変速比Ｒ_ｆとが乗算された値を減算して得た値として設定される。すなわち、変速機１５の出力軸１５Ｂの回転数が入力軸１５Ａの回転数よりも大きい状態では、低変速段のシンクロクラッチ３２において、出力軸１５Ｂから入力軸１５Ａへと向かう方向、つまり高変速段のシンクロクラッチ３１でのトルク伝達方向とは逆方向にトルクが伝達される。
【００３４】
【数３】

【００３５】
この第２イナーシャ相では、図８（ａ）に示すように、低変速段のシンクロクラッチ３２に対するクラッチ油圧指令（図８（ａ）での、次変速段クラッチ油圧指令）の値が増大させられ、これに伴い、作動油の実際の油圧（図８（ａ）での、次変速段クラッチ実油圧）が増加傾向に変化し、図８（ｂ）に示すように、低変速段のシンクロクラッチ３３にて伝達されるクラッチトルクがゼロから増大傾向に変化する。
これにより、図８（ｃ）に示すように、低変速段のシンクロクラッチ３３に対する低変速段クラッチ容量Ｔ_３ｃの増大分だけ、内燃機関１１の回転数（エンジン回転数）が増大し、図８（ｅ）に示すように、車輪トルクＴ_ｖが減少傾向に変化する。
【００３６】
ここで、例えば図５および図８（ｄ）に示すように、高変速段クラッチ容量Ｔ_４ｃおよび低変速段クラッチ容量Ｔ_３ｃと差回転Ｎｄとに基づき設定したタイミングで、各慣性モーメントＩ_Ｅ，Ｉ_ＭＯＴ，Ｉ_ＭＳ，Ｉ_ｔｒおよびバッテリ１９の残容量等に基づき算出したモータ１２のトルク（モータトルク）Ｔ_ＭＯＴを付与するようにして、モータ１２を駆動させる。これにより、図８（ｃ）に示すように、モータトルクＴ_ＭＯＴの増大分だけ、エンジン回転数が増大し、回転同期に要する時間つまり変速時間が低減されると共に、図８（ｅ）に示すように、車輪トルクＴ_ｖの減少分が低減され、変速前後におけるトルク変動が低減される。なお、ここで、例えば、バッテリ１９の残容量が相対的に小さく、モータ１２の駆動が禁止される条件下においては、モータ１２の回生作動の実行を規制し、回生トルクをゼロに設定することで、エンジン回転数を増大させ易くする。
【００３７】
次に、図６および図８（ａ）〜（ｆ）の時刻ｔ４から時刻ｔ５に示すように、高変速段のシンクロクラッチ３１の容量（高変速段クラッチ容量）Ｔ_４ｃが減少傾向に変化させられる状態で、低変速段のシンクロクラッチ３２の容量が増大傾向に変化させられ、低速ギア対２２の回転数が入力軸１５Ａの回転数（入力軸回転数）に同期する３速滑り時（トルク相）の状態では、例えば下記数式（４）に示すように、車輪トルクＴ_ｖは、高変速段クラッチ容量Ｔ_４ｃに高速ギア対２１の変速比Ｒ_４ｔｈとファイナルギア対３６の変速比Ｒ_ｆとが乗算された値から、低変速段クラッチ容量Ｔ_３ｃからクランク軸端トルクＴ_ｔが減算された値に低速ギア対２２の変速比Ｒ_３ｔｈとファイナルギア対３６の変速比Ｒ_ｆとが乗算された値を減算して得た値として設定される。
この場合、低変速段のシンクロクラッチ３２において、入力軸１５Ａから出力軸１５Ｂへと向かう方向にトルクが伝達される。
【００３８】
【数４】

【００３９】
次に、図７および図８（ａ）〜（ｆ）の時刻ｔ５以降に示すように、高変速段のシンクロクラッチ３１の容量（高変速段クラッチ容量）Ｔ_４ｃがゼロとなる３速固定時の状態では、例えば下記数式（５）に示すように、車輪トルクＴ_ｖは、低変速段クラッチ容量Ｔ_３ｃに低速ギア対２２の変速比Ｒ_３ｔｈとファイナルギア対３６の変速比Ｒ_ｆとが乗算された値として設定される。
【００４０】
【数５】

【００４１】
以下に、モータトルクＴ_ＭＯＴおよびモータトルクＴ_ＭＯＴを付与するタイミングを設定する処理について添付図面を参照しながら説明する。
図９（ａ）に示すように、高変速段のシンクロクラッチ３１にて伝達されるクラッチトルク（高変速段クラッチトルク）が減少傾向に変化させられ、低変速段のシンクロクラッチ３２にて伝達されるクラッチトルク（低変速段クラッチトルク）が増大傾向に変化させられる第２イナーシャ相の状態において、例えば高変速段クラッチトルクが所定トルクよりも小さくなる等の時刻ｔ１１において、図９（ｃ）に示すように、高変速段クラッチトルク抜け判断フラグのフラグ値に「１」が設定される。そして、図９（ａ）に示すように、低変速段クラッチトルクがゼロから増大させられる時刻ｔ１２において、図９（ｄ）に示すように、低変速段クラッチトルク立ちあがり判断フラグのフラグ値に「１」が設定され、図９（ｆ）に示すように、モータトルク付与フラグのフラグ値に「１」が設定される。
すなわち、モータトルクＴ_ＭＯＴの付与を開始するタイミングは、高変速段クラッチトルク抜け判断フラグのフラグ値が「１」であって、低変速段クラッチトルク立ちあがり判断フラグのフラグ値が「１」となるタイミングとなる。
さらに、モータトルクＴ_ＭＯＴの付与を停止するタイミングは、図９（ｅ）に示すように、次変速段クラッチつまり低変速段のシンクロクラッチ３２に対する差回転Ｎｄが所定回転数よりも小さくなる等によって、差回転判断フラグのフラグ値に「０」が設定される時刻ｔ１３とされる。これにより、図９（ｂ）に示すように、時刻ｔ１３近傍において低速ギア対２２の回転数（低速ギア対回転数）が入力軸１５Ａの回転数（入力軸回転数）に同期するようになる。
【００４２】
以下に、モータトルクＴ_ＭＯＴを発生させるモータトルク指令を設定する処理について説明する。
先ず、図１０に示すステップＳ０１においては、例えば上述した各イナーシャ相またはトルク相からなる変速動作の実行中であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進み、モータトルク指令にゼロを設定して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。
ステップＳ０３においては、前段クラッチトルクつまり変速以前における高変速段クラッチトルクが第１所定値以下か否かを判定する。
ステップＳ０３の判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
一方、ステップＳ０３の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
【００４３】
ステップＳ０４においては、次段クラッチトルクつまり変速以後における低変速段クラッチトルクが第２所定値以上か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０５に進む。
ステップＳ０５においては、次段クラッチトルク差回転つまり変速以後における低変速段のシンクロクラッチ３２に対する差回転Ｎｄが所定回転数以上か否かを判定する。
ステップＳ０５の判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
一方、ステップＳ０５の判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０６に進む。
【００４４】
ステップＳ０６においては、例えば下記数式（６）に示すように、回転数センサＳ１により検出されるモータ１２の回転数つまり入力軸１５Ａの回転数ω_ｍｓを目標回転数つまり次変速段のギア対の回転数ω_ｍｓｔに追従させるようにフィードバック制御を行い、各慣性モーメントＩ_Ｅ，Ｉ_ＭＯＴ，Ｉ_ＭＳ，Ｉ_ｔｒと、次変速段クラッチの差回転（ω_ｍｓｔ−ω_ｍｓ）と、エンジントルクＴ_Ｅと、制御周期ｄｔとに基づき、モータトルクＴ_ＭＯＴを算出する。
なお、各慣性モーメントＩ_Ｅ，Ｉ_ＭＯＴ，Ｉ_ＭＳ，Ｉ_ｔｒは、例えば下記数式（７）に示すように、各シンクロクラッチのクラッチ容量、例えば高変速段クラッチ容量Ｔ_４ｃおよび低変速段クラッチ容量Ｔ_３ｃに基づき算出される。
そして、ステップＳ０７においては、算出したモータトルクＴ_ＭＯＴをモータトルク指令として出力し、一連の処理を終了する。
【００４５】
【数６】

【００４６】
【数７】

【００４７】
上述したように、本実施形態によるハイブリッド車両の制御装置１０によれば、クラッチ油圧指令値Ｐｃｃｏｍに応じて、予め設定された各シンクロクラッチの応答特性に基づき各シンクロクラッチを介して伝達される推定クラッチトルクＴｃｌｉを推定し、この推定クラッチトルクＴｃｌｉに基づいてモータトルク指令値を設定し、モータ１２の駆動制御を行うことで、変速時のトルク変動分に起因する衝撃の発生を抑制した滑らかな走行状態を維持させることができる。
しかも、推定クラッチトルクＴｃｌｉに基づいて算出されるモータトルク指令値は、例えばシンクロクラッチの油圧アクチュエータやモータ１２の作動遅れ等が考慮されて推定されたものであり、実際にシンクロクラッチにて伝達されるトルクと同等の位相を有するように設定されている。これにより、的確なタイミングで適切なトルク制御を行うことができる。すなわち、例えば適宜のセンサーによる油圧等の検出値に基づいて各シンクロクラッチにて伝達されるトルクを推定し、このトルクに応じてモータ１２の出力を制御する場合に比べて、フィードフォワード制御により、例えばセンサーやＥＣＵ２０での処理時間に起因する時間遅れや、例えば油圧アクチュエータやモータ１２の応答遅れ等の影響無しに変速時のトルク変動を抑制することができ、実際に各シンクロクラッチにて伝達されるトルクと同等の位相を有する推定クラッチトルクＴｃｌｉによって、適切な位相特性を有するモータトルク指令を設定することができる。
【００４８】
さらに、クラッチ油圧指令値Ｐｃｃｏｍに応じた変速時に、回転数センサＳ１により検出されるモータ１２の回転数を目標回転数に追従させるようにフィードバック制御を行うことにより、例えば環境変動や経年劣化等が発生した場合であっても、モータ１２に対する所望の駆動制御を確実に行うことができる。
また、変速時にモータトルクを付与することで、回転同期に要する時間つまり変速時間を短縮させることができる。
【００４９】
なお、上述した本実施形態においては、車両の減速時について説明したが、これに限定されず、例えば車両の加速時においては、変速時にモータ１２による回生量を増大させることによって、変速時に車体に生じるトルク変動を抑制することができる。
【００５０】
なお、上述した本実施形態においては、各シンクロクラッチの油圧アクチュエータの動特性を線形の伝達関数により近似するとしたが、これに限定されず、例えば２次よりも高次の伝達関数や、例えば非線形の伝達関数等により近似してもよい。
【００５１】
また、上述した本実施の形態において、摩擦係数算出部４３は、各シンクロクラッチの係合時における各クラッチ板の滑り速度と、油圧アクチュエータの油圧と、摩擦係数μとの関係を示す所定のマップを予め備えるとしたが、これに限定されず、所定のマップにおける変数として、例えば作動油の油温や、経年劣化に係るパラメータ等を含めてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、クラッチの作動状態を指示する制御指令値に応じて、予め設定されたクラッチの応答特性に基づいてモータの駆動トルクを制御することで、変速時におけるトルク変動を確実に抑制するようにして、的確なタイミングで適切にモータを駆動制御することができる。
さらに、請求項２に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、実際にクラッチにて伝達されるトルクと同等の位相特性によって適切にモータの駆動トルクを制御することができ、車両の走行状態に意図しない衝撃等が発生することを確実に抑制し、滑らかな走行状態を維持することができる。
さらに、請求項３に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、予め設定されたクラッチの応答特性に基づいて算出したトルク指令値によりモータの駆動トルクを制御するフィードフォワード制御に加えて、回転数検出手段により検出されるモータの回転数を、目標回転数に追従させるようにフィードバック制御を行うことにより、例えばクラッチを油圧制御する作動油の温度変化や劣化、クラッチの摩耗等の状態変化が発生した場合であっても、確実に所望の制御を行うことができる。
【００５３】
さらに、請求項４に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、トルク指令値に応じてスロットル開度を制御することにより、モータによる内燃機関の駆動を補助することができ、モータの駆動トルクの制御を効率良く行うことができる。
さらに、請求項５に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、内燃機関のクランク軸の回転数と変速機の入力軸の回転数とを同等に設定することができ、変速時におけるモータの駆動により内燃機関のクランク軸の回転数を上昇させる際に、容易かつ確実に所望の制御を行うことができる。
さらに、請求項６に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、変速前後において減速トルクが不変となるように設定することにより、車両の走行状態に意図しない衝撃等が発生することを抑制し、滑らかな走行状態を維持することができる。
さらに、請求項７に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、蓄電装置の蓄電状態に応じてモータのトルクを制御することにより、例えば過剰な頻度で蓄電装置が過放電状態となり、蓄電装置の寿命が短命化してしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成図である。
【図２】ハイブリッド車両の制御装置の動作、特に４速固定時の状態で伝達されるトルクを示す模式図である。
【図３】ハイブリッド車両の制御装置の動作、特に第１イナーシャ相の状態で伝達されるトルクを示す模式図である。
【図４】ハイブリッド車両の制御装置の動作、特に第２イナーシャ相の状態で伝達されるトルクを示す模式図である。
【図５】ハイブリッド車両の制御装置の動作、特に第２イナーシャ相の状態で伝達されるトルクを示す模式図である。
【図６】ハイブリッド車両の制御装置の動作、特にトルク相の状態で伝達されるトルクを示す模式図である。
【図７】ハイブリッド車両の制御装置の動作、特に３速固定時の状態で伝達されるトルクを示す模式図である。
【図８】図８（ａ）はクラッチ油圧の時間変化の一例を示すグラフ図であり、図８（ｂ）はクラッチトルクの時間変化の一例を示すグラフ図であり、図８（ｃ）は回転数の時間変化の一例を示すグラフ図であり、図８（ｄ）はモータトルクＴ_ＭＯＴの時間変化の一例を示すグラフ図であり、図８（ｅ）は車輪トルクＴ_ｖの時間変化の一例を示すグラフ図であり、図８（ｆ）は変速機の作動状態の時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図９】図９（ａ）はクラッチトルクの時間変化の一例を示すグラフ図であり、図９（ｂ）は回転数の時間変化の一例を示すグラフ図であり、図９（ｃ）は高変速段クラッチトルク抜け判断フラグのフラグ値の時間変化の一例を示すグラフ図であり、図９（ｄ）は低変速段クラッチトルク立ちあがり判断フラグのフラグ値の時間変化の一例を示すグラフ図であり、図９（ｅ）は差回転判断フラグのフラグ値の時間変化の一例を示すグラフ図であり、図９（ｆ）はモータトルク付与フラグのフラグ値の時間変化の一例を示すグラフ図である。
【図１０】モータトルク指令を設定する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０　ハイブリッド車両の制御装置
１１　内燃機関
１２　モータ
１３　ロックアップクラッチ
１４　トルクコンバータ（伝達手段）
１５　変速機
１５Ａ　入力軸
１５Ｂ　出力軸
１９　バッテリ（蓄電装置）
２０　ＥＣＵ（クラッチトルク推定手段、目標回転数設定手段、回転数フィードバック制御手段、スロットル開度制御手段、モータ回生トルク制御手段、モータトルク制御手段）
ステップＳ０６　トルク指令値設定手段
ステップＳ０７　モータ駆動トルク制御手段

Claims

少なくとも内燃機関またはモータの何れか一方を、ロックアップクラッチを具備する伝達手段と、変速機とを介して駆動輪に連結し、駆動力を前記駆動輪に伝達するハイブリッド車両の制御装置であって、
前記変速機は、前記内燃機関または前記モータに接続された入力軸、および、前記駆動輪に連結された出力軸に設けられた複数の変速ギア間の噛み合いの状態を変更するクラッチを具備し、変速比を段階的に変更可能に前記入力軸および前記出力軸を接続する有段自動変速機であり、
前記クラッチの作動状態を指示する制御指令値に応じて、予め設定された前記クラッチの応答特性に基づき、前記制御指令値による前記クラッチの作動状態の変化に応じて発生する前記駆動輪でのトルク変動を抑制するようにして、前記モータの駆動トルクを制御するモータ駆動トルク制御手段を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記クラッチの作動状態を指示する制御指令値に応じて、前記クラッチの応答特性に基づき、前記クラッチを介して伝達されるトルクを算出するクラッチトルク推定手段と、
前記クラッチトルク推定手段により推定したクラッチトルクに応じて前記モータの駆動トルクに対するトルク指令値を算出するトルク指令値設定手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記モータの回転数に対する目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段により検出される前記回転数を、前記目標回転数に追従させるようにフィードバック制御を行う回転数フィードバック制御手段とを備え、
前記トルク指令値設定手段は、前記回転数検出手段により検出される前記回転数に基づき前記トルク指令値を算出することを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記トルク指令値に応じてスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記伝達手段は、車両の減速時に前記ロックアップクラッチにより前記内燃機関のクランク軸と前記変速機の入力軸とを締結状態に設定することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
車両の減速時における変速動作の前後において、前記内燃機関の動作損失および前記モータの回生トルクに応じて発生する減速トルクが不変となるように、前記回生トルクを制御するモータ回生トルク制御手段を備えることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記内燃機関の出力または車両の運動エネルギーの一部が前記モータにより変換されてなる電気エネルギーを蓄電する蓄電装置と、
前記蓄電装置の蓄電状態に応じて前記モータのトルクを制御するモータトルク制御手段と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載のハイブリッド車両の制御装置。