JP2006118681A - ハイブリッド車用駆動装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 モータと、前記モータとエンジンとの間で駆動力の伝達又は切断を行う第一クラッチと、前記モータ及び前記エンジンの一方又は双方の駆動力の車輪側への伝達又は切断を行う第二クラッチと、これらの動作制御を行う制御装置とを備え、前記制御装置は、前記エンジンが停止状態であって、車両がコースト状態である場合に、少なくとも前記第一クラッチの前記モータ側の回転数がエンジン始動可能回転数以上に設定された所定の待機回転数以下であるときには、前記第二クラッチを開放して前記第一クラッチを係合した待機状態とする制御を行う。
【選択図】 図6
Description
図1は本実施形態に係るハイブリッド車用駆動装置のシステム構成の概略を示す概念図である。
また、モータ・ジェネレータM/Gは、第一クラッチC1を係合した状態ではエンジンEからの駆動力により発電機として動作させることができる。また、第二クラッチC2を係合した状態であって、車両が慣性走行しているコースト状態では車輪側からの駆動力により発電機として動作させることができる。この場合、モータ・ジェネレータM/Gで発電された電力は、インバータ8により交流から直流に変換されてバッテリ9に蓄えられる。
そして、このモータ・ジェネレータM/Gの動作制御は、M/G制御装置12からの制御信号に基づいて行われる。
したがって、エンジンEの停止時には、この第一クラッチC1を係合することによりモータ・ジェネレータM/Gの駆動力をエンジンEに伝達してエンジンEの始動を行うことができ、エンジンEの動作時には、この第一クラッチC1を係合することによりエンジンEの駆動力が変速機2を介して車輪Wに伝達される。
このような第一クラッチC1としては、係合開始から完全係合状態となるまでの間の半係合状態で滑らせながら駆動力の伝達を行うことが可能なクラッチが好適に用いられ、例えば湿式多板クラッチ等が用いられる。
そして、この第一クラッチC1の動作制御は、第一クラッチ制御装置13からの制御信号に基づいて行われる。
このような変速機2としては、有段又は無段の自動変速機が好適に用いられる。本実施形態においては、変速機2として例えば6段等の有段の自動変速機を用いており、これは中間軸10を介して伝達された入力回転を所望の変速比で変速して出力軸4に出力するための遊星歯車列や、この遊星歯車列の動作制御を行うためのクラッチ及びブレーキ等を有している。そして、この変速機2は、これらのクラッチ及びブレーキの係合又は開放を行うことにより、所望の変速段への切り替えを行い、或いは中間軸10から入力された駆動力を出力軸4に伝達しない空転(ニュートラル)状態とすることができる。
すなわち、変速機2は、所望の変速段を選択して中間軸10から入力された駆動力を出力軸4に伝達する伝達状態と、その駆動力を出力軸4に伝達しない空転状態とを切り替えることができるので、第二クラッチC2としても機能することになる。したがって上記のとおり、変速機2は、機能的に見ると、第二クラッチC2と変速機構7とを有するものとして考えることができる。
本実施形態においては、変速機2の動作制御は、変速機制御装置14からの制御信号に基づいて行われる。
また、車両制御装置16には、中間軸10の回転数Rmを検出する回転数センサ17、変速機2の出力軸4の回転数を検出する車速センサ18、アクセルペダル19の踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセルセンサ20、及びブレーキペダル21の踏み込み量を検出するブレーキセンサ22からの検出信号がそれぞれ入力される構成となっている。
更に、車両制御装置16のメモリ23には、後述するように、車両の各部からの情報に基づいて車両制御装置16により決定した状態フラグ及び待機フラグの情報が格納される。
図2から図5は、本実施形態に係る駆動装置1の動作制御を示すフローチャートである。また、図6は、本実施形態に係る駆動装置1におけるコースト状態からのエンジン始動時の各部の動作状態を示すタイミングチャートの一例である。
以下、エンジンEが停止状態であって、車両が慣性走行しているコースト状態である場合の動作制御を中心に、本実施形態に係る駆動装置1の動作制御について詳細に説明する。
したがって、待機回転数Rsは、例えば900〜1200rpm程度となる。
このとき、車両制御装置16は、メモリ23に格納されている待機フラグをOFFとする(ステップ#18)。
したがって、この状態では、モータ・ジェネレータM/Gは、バッテリ9からの電力は供給されておらず、慣性走行している車両の車輪Wから出力軸4及び第二クラッチC2を含む変速機2を介して伝達される駆動力により駆動され、回生制動を行っている状態となる。
ここで、第二クラッチC2のスタンバイ圧P2sは、第二クラッチC2を開放状態とする圧力であり、第二クラッチC2を係合開始直前の状態とする圧力から圧力「0」までの間の任意の圧力とすることが可能である。したがって、この状態ではモータ・ジェネレータM/Gと車輪W側との間で駆動力の伝達が行われないので、モータ・ジェネレータM/Gの回生制動も行われない。
そして、これにより第一クラッチC1及び第二クラッチC2の状態は、低回転時エンジン始動(ステップ#06)を即座に開始することが可能な待機状態となる。そこで、車両制御装置16は、メモリ23に格納されている待機フラグをONとする(ステップ#22)。
以上で「モータ走行」の制御処理を終了する。
そして、第二クラッチC2の作動圧P2を完全係合圧P2eとした(ステップ#33)状態で、モータ・ジェネレータM/Gの出力トルクTmgを要求トルクTthに合せるようにモータ・ジェネレータM/Gを動作させる(ステップ#34)。
このクラッチ伝達トルクTcの検出は、例えば、第一クラッチC1の作動圧P1に基づいて、車両制御装置16においてクラッチ伝達トルクTcを算出することにより行うことができる。すなわち、このとき第一クラッチC1は、その作動圧P1を完全係合圧P1eまで上昇させる制御が行われており(ステップ#37)、第一クラッチC1において伝達されるトルクが大きい程大きい作動圧P1ひいては完全係合圧P1eにより係合されることになる。したがって、第一クラッチC1の作動圧P1は、第一クラッチC1により伝達されるクラッチ伝達トルクTcとの間に一定の関係を有する。よって、車両制御装置16において、第一クラッチC1の作動圧P1とクラッチ伝達トルクTcとの関係式又はテーブルを用いて、第一クラッチC1の作動圧P1に基づいてクラッチ伝達トルクTcを算出することができる。
以上で「高回転時エンジン始動」の制御処理を終了する。
エンジンEが完爆状態となっていない場合には(ステップ#51:NO)、制御装置3は、第二クラッチC2の作動圧P2をスタンバイ圧P2sとし(ステップ#52)、第一クラッチC1の作動圧P1を完全係合圧P1eとしたまま(ステップ#53)、モータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgをエンジンスタート回転数Resとするように回転数制御を行う(ステップ#54)。
なお、このようにモータ・ジェネレータM/Gを所定回転数に維持する回転数制御は、中間軸10に作用する負荷に関わらずモータ・ジェネレータM/Gが当該所定回転数となるように、モータ・ジェネレータM/Gの出力トルクTmgを制御することにより行うことができる。
ここで、第二クラッチ車輪側回転数Rwは、第二クラッチC2を完全係合状態とした際に、第二クラッチC2のモータ・ジェネレータM/G側(中間軸10側)と車輪W側(変速機構7側)との回転数が所定の範囲内の差でほぼ同じになるときのモータ・ジェネレータM/Gの回転数である。すなわち、この第二クラッチ車輪側回転数Rwは、そのときの車両の走行速度及び変速機構7において選択されている変速段によって異なる回転数となる。ここで、車両の走行速度は車速センサ18により検出することができる。なお、変速機構7の変速段は変速機制御装置14により制御されている。
なお、このステップ#55の判断においては、第二クラッチ車輪側回転数Rwは一定の範囲を有する値とし、モータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgが、第二クラッチ車輪側回転数Rwの当該範囲内にあれば、条件を満たすものと判断するのが好適である。
このモータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgを第二クラッチ車輪側回転数Rwとする回転数制御は、車速センサ18により検出される車両の走行速度及び変速機構7において選択されている変速段の情報から定まる第二クラッチ車輪側回転数Rwに基づいて、モータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgを第二クラッチ車輪側回転数Rwとするために必要なモータ・ジェネレータM/Gの出力トルクTmgを算出し、その算出結果にしたがってモータ・ジェネレータM/Gを制御することにより行うことができる。
このように、第二クラッチC2のモータ・ジェネレータM/G側と車輪W側との回転数を合せておくことにより、第二クラッチC2を係合する際に、モータ・ジェネレータM/G側と車輪W側との回転数の差を吸収することにより駆動力の変動が生じ、それが車輪側に伝達されることを防止できる。したがって、第二クラッチC2の係合時に第二クラッチC2に対して大きな負荷がかかることを防ぎ、車輪の円滑な動作状態を維持することができる。
これにより、車輪の円滑な動作状態を維持したまま、モータ・ジェネレータM/Gの駆動力により車輪Wが駆動される状態とすることができる。
以上で「低回転時エンジン始動」の制御処理を終了する。
ここまでの領域A〜Cでの各部の動作は、既に説明した図3のフローチャートに示す制御処理に従って行われている。
この際、モータ・ジェネレータM/Gの出力トルクTmgは、モータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgをエンジンスタート回転数Resとし、更にエンジンEをクランキングするために必要なトルク分だけ上昇している。
そして、領域Fでは、第一クラッチC1の作動圧P1をスタンバイ圧P1sに、モータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgを第二クラッチ車輪側回転数Rwに維持したままで(図5のステップ#60及び62参照)、第二クラッチC2の作動圧P2を完全係合圧P2eとする(図5のステップ#61参照)。これにより、モータ・ジェネレータM/Gの駆動力により車輪Wが駆動される状態となる。
そして、領域Iに示されているように、第一クラッチC1の作動圧P1が完全係合圧P1eとなった後は、エンジンEの回転数Reとモータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgとが同じになり、モータ・ジェネレータM/GはエンジンEの駆動力により回転駆動されて発電機として動作する。
(1)上記実施形態においては、車両が慣性走行しているコースト状態である場合に、中間軸10の回転数Rm、すなわち第一クラッチC1のモータ・ジェネレータM/G側の回転数が所定の待機回転数Rsより大きいときには、第一クラッチC1を開放して第二クラッチC2を係合した状態とし、モータ・ジェネレータM/Gに回生制動を行わせる制御処理を採用しているが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、少なくとも第一クラッチC1のモータ・ジェネレータM/G側の回転数が待機回転数Rs以下であるときに上記のような待機状態とする制御を行うものであるので、第一クラッチC1のモータ・ジェネレータM/G側の回転数が待機回転数Rsより大きい場合の制御については特に限定されない。
したがって、例えば、第一クラッチC1のモータ・ジェネレータM/G側の回転数が待機回転数Rsより大きい場合にも、第二クラッチC2を開放して第一クラッチC1を係合した待機状態とする制御を行うことも可能である。このような構成とすると、第一クラッチC1を係合させるだけでエンジンEの始動を行うことができる状態でもモータ・ジェネレータM/Gによる回生制動を行うことができないが、エンジン始動要求があった場合におけるエンジン始動の迅速性は確保することができる。
すなわち、車両が勾配のある道路をコースト状態で走行している場合には、その勾配の傾斜角度(上りか下りかという勾配の向きも含む)により、エンジン始動要求があった時から第一クラッチC1を係合するまでの間に中間軸10の回転数Rmが低下する程度が異なる。そこで、このような道路の勾配の傾斜角度に応じて、エンジン始動要求があった時から第一クラッチC1を係合するまでの間の中間軸10の回転数Rmの低下量を算出し、その道路の勾配に応じた待機回転数Rsを設定すると好適である。
また、このように算出された道路勾配に応じた待機回転数Rsを予めテーブル化してメモリ23に格納しておくことも好適な実施形態の一つである。
なお、この場合、図示しないが、駆動装置1は車両が走行中である道路の勾配を検知する道路勾配検知装置を備える構成とする必要がある。このような道路勾配検知装置としては、公知の傾斜センサ等を用いることができる。
2 変速機
3 制御装置
4 出力軸
E エンジン
M/G モータ・ジェネレータ
W 車輪
C1 第一クラッチ
C2 第二クラッチ
Rm 中間軸の回転数(第一クラッチのモータ・ジェネレータ側の回転数)
Rs 待機回転数
Rmg モータ・ジェネレータの回転数
Rt しきい値回転数
Rw 第二クラッチ車輪側回転数
Claims (6)
- モータと、前記モータとエンジンとの間で駆動力の伝達又は切断を行う第一クラッチと、前記モータ及び前記エンジンの一方又は双方の駆動力の車輪側への伝達又は切断を行う第二クラッチと、前記モータ、前記第一クラッチ及び前記第二クラッチの動作制御を行う制御装置と、を備えたハイブリッド車用駆動装置であって、
前記制御装置は、前記エンジンが停止状態であって、車両が慣性走行しているコースト状態である場合に、少なくとも前記第一クラッチの前記モータ側の回転数がエンジン始動可能回転数以上に設定された所定の待機回転数以下であるときには、前記第二クラッチを開放して前記第一クラッチを係合した待機状態とする制御を行うハイブリッド車用駆動装置。 - 前記制御装置は、前記エンジンが停止状態であって、車両が慣性走行しているコースト状態である場合に、前記第一クラッチの前記モータ側の回転数が前記待機回転数より大きいときには、前記第一クラッチを開放して前記第二クラッチを係合した状態とし、前記モータに回生制動を行わせる制御を行う請求項1に記載のハイブリッド車用駆動装置。
- 前記待機回転数は、前記エンジン始動可能回転数に、エンジン始動要求があった時から前記第一クラッチを係合するまでの間に前記第一クラッチの前記モータ側の回転数が低下し得る回転数を加えた回転数に設定する請求項1又は2に記載のハイブリッド車用駆動装置。
- 車両が走行中である道路の勾配を検知する道路勾配検知装置を備え、
前記制御装置は、前記道路勾配検知装置により検知した道路勾配に基づいて、前記待機回転数を設定する請求項1又は2に記載のハイブリッド車用駆動装置。 - 前記制御装置は、前記待機状態でエンジン始動要求があった場合には、前記モータの回転数を前記エンジンの始動が可能な回転数以上として前記エンジンを始動させ、前記エンジンの始動後に前記第一クラッチを開放して前記第二クラッチを係合し、その後前記第一クラッチを係合する制御を行う請求項1から3の何れか一項に記載のハイブリッド車用駆動装置。
- モータと、前記モータとエンジンとの間で駆動力の伝達又は切断を行う第一クラッチと、前記モータ及び前記エンジンの一方又は双方の駆動力の車輪側への伝達又は切断を行う第二クラッチと、を備えたハイブリッド車用駆動装置の制御方法であって、
前記エンジンが停止状態であって、車両が慣性走行しているコースト状態である場合に、少なくとも前記第一クラッチの前記モータ側の回転数がエンジン始動可能回転数以上に設定された所定の待機回転数以下であるときには、前記第二クラッチを開放して前記第一クラッチを係合するハイブリッド車用駆動装置の制御方法。
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