JP2006131037A - 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、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、前記制御装置は、前記モータによる前記車輪の駆動中にエンジン始動要求があった場合、直接的又は間接的に検出される前記モータの回転数に応じて異なる制御パターンにより前記モータ、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い、前記エンジンを始動する。
【選択図】 図7
Description
このような制御として、例えば、前記制御装置は、前記エンジンの始動後に前記第二クラッチを係合する際、前記モータの回転数を前記第二クラッチの車輪側の回転数に同期させつつ、前記第二クラッチの係合圧を上昇させる制御を行うことができる。
また、例えば、前記制御装置は、前記エンジンの始動後に前記第二クラッチを係合する際、前記モータの回転数を前記第二クラッチの車輪側の回転数に同期させた後、前記第二クラッチの係合を開始する制御を行うこともできる。
また、第二クラッチに対して作用する摩擦等の負荷が少ない構成とすることができる。したがって、第二クラッチの寿命を延ばすことができ、或いは、第二クラッチとしてスリップさせながらの駆動力の伝達をほとんど行うことができないが安価なクラッチを使用することが可能となる。これにより、例えば従来から一般的に用いられている自動変速機の内部のクラッチやブレーキ等を用いて第二クラッチを構成することも可能となる。
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、エンジンE又は車輪W側からの駆動力により中間軸10が駆動されている状態では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(本実施形態においてはモータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgと一致する)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及び図7は、本実施形態に係る駆動装置1における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である。
以下、このようなエンジンEの始動のため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。
ここで、要求トルクTthは、アクセルセンサ20により検出されたアクセル開度の情報に基づいて車両制御装置16において決定される。この際、エンジンによる走行時とモータ・ジェネレータM/Gによる走行時とでアクセル開度に対する出力トルクが相違することを防止するために、アクセル開度とモータ・ジェネレータM/Gの出力トルクTmgとの関係は、アクセル開度とエンジンの出力トルクとの関係に合せたものとすると好適である。したがって、ここでは、要求トルクTthは、アクセルセンサ20により検知されるアクセル開度に応じて、そのときのアクセル開度でのエンジンの出力トルクと一致するように決定されることとしている。これにより、モータ走行時にも運転者に違和感を与えることがなく、運転者のアクセル操作による出力要求を反映したモータ走行を行うことができる。
しきい値回転数Rtは、第一クラッチC1を完全係合状態とした際にエンジンEを始動可能なモータ・ジェネレータM/Gの回転数以上の回転数に設定される。すなわち、しきい値回転数Rtは、第一クラッチC1を完全係合状態とした際におけるモータ・ジェネレータM/Gの駆動力によるエンジンEのクランキング回転数がエンジンEを始動可能な回転数以上となるように設定される。具体的には、エンジンEのアイドリング回転数程度に設定することが望ましく、例えば600〜700rpm程度とすると好適である。
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。
なお、この図6に示す一連の動作中、第二クラッチC2の作動圧P2は完全係合圧P2eのままとなっている。また、この「高回転時エンジン始動」の制御処理を行う場合は、モータ・ジェネレータM/Gは、上記領域B〜Gの全てにおいてトルク制御により制御される。
そして、第二クラッチC2の作動圧P2をスタンバイ圧P2sとする(ステップ#53)。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。
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。
この際、第一クラッチC1の作動圧P1を完全係合圧P1eまで上昇させることにより、第一クラッチC1が半係合状態を経て完全係合状態となる。これにより、モータ・ジェネレータM/Gにより回転駆動される中間軸10とエンジンEの図示しないクランクシャフトに同期回転するクランク軸11とが接続され、モータ・ジェネレータM/Gの駆動力によりエンジンEのクランクシャフトが回転されることになる。したがって、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に維持するためには、モータ・ジェネレータM/Gの出力トルクTmgは、エンジンEのクランキングに要するトルク分だけ上昇することになる(図7の領域K参照)。
これにより、第二クラッチC2を開放してモータ・ジェネレータM/Gの駆動力を出力軸4に伝達しない空転状態とし、モータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgの変動が車両の走行状態に影響を与えないようにした状態(空走状態)で、モータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgを、エンジンEの始動が可能な回転数まで上昇させてエンジンEの始動を行うことができる。したがって、「モータ走行」時におけるモータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgが低い場合においても、エンジンE始動時のモータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgの変動を車輪Wに伝達することなく車輪Wの円滑な動作状態を維持しながら、確実にエンジンEを始動させることができる。
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#59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側との回転数を同期さ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。
そして、第一クラッチC1の作動圧P1をスタンバイ圧P1sに(図5のステップ#64参照)、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#66参照)、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#65参照)。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(領域M)。
しかし、図5のフローチャートを用いて説明したように、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に同期させた後に、第二クラッチC2の作動圧P2の上昇を開始する構成とすることも可能である。この場合、モータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgを短時間で第二クラッチ車輪側回転数Rwに同期させることにより、第二クラッチC2の係合に要する時間を短縮することができる。
そして、「エンジン+モータ・ジェネレータ走行」の定常状態では、エンジンEの出力トルクTeは、要求トルクTthとモータ・ジェネレータM/Gの発電に要するトルク(発電トルク)Tegとを加えたトルクに等しくなり、エンジンEの出力トルクTeにより車両が走行するとともに、モータ・ジェネレータM/Gは回転駆動されて発電機として動作する(領域O)。
以上のように、「低回転時エンジン始動」の制御処理を行う場合は、制御装置3は、第二クラッチC2が開放状態となっている領域J〜Mではモータ・ジェネレータM/Gに対して回転数制御を行い、第二クラッチC2が完全係合状態となっている領域H、I、N及びOではモータ・ジェネレータM/Gに対してトルク制御を行っている。
(1)上記実施形態においては、中間軸10の回転数を検出する回転数センサ17からの検出信号に基づいてモータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgを検出する構成について説明したが、モータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgの検出手段はこれに限定されるものではなく、直接的又は間接的にモータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgを検出できる手段であればよい。したがって、例えば、変速機2の出力軸4の回転数を検出する車速センサ18からの検出信号と、変速機2において選択されている変速段の情報とに基づいて、間接的にモータ・ジェネレータM/Gの回転数Rmgを検出する構成とすることも好適な実施形態の一つである。
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
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 (11)
- 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、前記モータによる前記車輪の駆動中にエンジン始動要求があった場合、直接的又は間接的に検出される前記モータの回転数に応じて異なる制御パターンにより前記モータ、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い、前記エンジンを始動するハイブリッド車用駆動装置。 - 前記制御装置は、前記制御パターンとして少なくとも高回転用制御パターンと低回転用制御パターンとの二通りの制御パターンを有し、
前記高回転用制御パターンは、前記第二クラッチを完全係合した状態で前記第一クラッチの係合圧を上昇させて前記エンジンを始動する制御パターンであり、前記低回転用制御パターンは、前記第二クラッチを開放した状態で前記第一クラッチの係合圧を上昇させて前記エンジンを始動する制御パターンである請求項1に記載のハイブリッド車用駆動装置。 - 前記制御装置は、前記モータの回転数が、前記第一クラッチを係合した状態で前記エンジンを始動可能な回転数以上に設定されたしきい値以上の場合に前記高回転用制御パターンを選択し、前記しきい値未満の場合に前記低回転用制御パターンを選択する制御を行う請求項2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、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、前記モータによる前記車輪の駆動中にエンジン始動要求があった際に、前記モータの回転数が所定のしきい値未満である場合には、前記第二クラッチを開放した状態で前記エンジンを始動する制御を行う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、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、前記モータによる前記車輪の駆動中にエンジン始動要求があった際に、前記モータの回転数が所定のしきい値未満である場合には、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、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、前記エンジンの始動後、少なくとも前記第二クラッチの完全係合時には、前記モータを前記第二クラッチの車輪側の回転数に応じた回転数で回転駆動する制御を行う請求項5に記載のハイブリッド車用駆動装置。
- 前記制御装置は、前記エンジンの始動後に前記第二クラッチを係合する際、前記モータの回転数を前記第二クラッチの車輪側の回転数に同期させつつ、前記第二クラッチの係合圧を上昇させる制御を行う請求項5に記載のハイブリッド車用駆動装置。
- 前記制御装置は、前記エンジンの始動後に前記第二クラッチを係合する際、前記モータの回転数を前記第二クラッチの車輪側の回転数に同期させた後、前記第二クラッチの係合を開始する制御を行う請求項5に記載のハイブリッド車用駆動装置。
- 前記制御装置は、前記第二クラッチの開放状態では前記モータに対して回転数制御を行い、前記第二クラッチの係合状態では前記モータに対してトルク制御を行う請求項4から8の何れか一項に記載のハイブリッド車用駆動装置。
- 前記しきい値は、前記エンジンを始動可能な回転数以上に設定されている請求項4から9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、
前記モータによる前記車輪の駆動中にエンジン始動要求があった際に、前記モータの回転数が所定のしきい値未満である場合には、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、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するハイブリッド車用駆動装置の制御方法。
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