JP2007055343A - 車両の変速制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 動力源として少なくとも第1トルク発生要素と第2トルク発生要素を有し、2自由度で少なくとも3つの回転要素を持つ差動装置に、出力要素を挟んで両側に2つのトルク発生要素が連結され、要求駆動力指令値の変更時、前記差動装置の変速比を無段階に制御する変速制御手段を備えた車両の変速制御装置において、前記変速制御手段は、要求駆動力指令値の変更時、前記2つのトルク発生要素のうち、一方のトルク発生要素のイナーシャを利用した反力トルクを前記出力要素に対し過渡的に作用させるイナーシャ反力変速を行うように、前記トルク発生要素へのトルク指令値を設定する手段とした。
【選択図】 図5
Description
前記変速制御手段は、要求駆動力指令値の変更時、前記2つのトルク発生要素のうち、一方のトルク発生要素のイナーシャを利用した反力トルクを前記出力要素に対し過渡的に作用させるイナーシャ反力変速を行うように、前記トルク発生要素へのトルク指令値を設定することを特徴とする。
図1は実施例1の変速制御装置が適用されたハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例1におけるハイブリッド車の駆動系は、図1に示すように、エンジンE(トルク発生要素)と、第1モータジェネレータMG1(第1トルク発生要素)と、第2モータジェネレータMG2(第2トルク発生要素)と、出力ギヤOG(出力要素)と、駆動力合成変速機TMと、を有する。
ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数(回転速度)をとり、横軸に各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比になるように配置したものである。
実施例1におけるハイブリッド車の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、インバータ3と、バッテリ4と、油圧制御装置5と、統合コントローラ6と、アクセル開度センサ7と、車速センサ8と、エンジン回転数センサ9と、第1モータジェネレータ回転数センサ10と、第2モータジェネレータ回転数センサ11と、第2リングギヤ回転数センサ12と、車輪速センサ13と、を有して構成されている。
実施例1のハイブリッド車における走行モードとしては、電気自動車無段変速モード(以下、「EVモード」という。)と、電気自動車固定変速モード(以下、「EV-LBモード」という。)と、ハイブリッド車固定変速モード(以下、「LBモード」という。)と、ハイブリッド車無段変速モード(以下、「E-iVTモード」という。)と、を有する。
[変速制御処理]
図5は実施例1の統合コントローラ6にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する(変速制御手段)。
ここで、図7に示すイナーシャ反力利用指令マップは、連続的にイナーシャ反力を利用するため、イナーシャ増加駆動力To_inertia(=To_Fdrv−To_final)に対し、比例的に増加するdT1分担トルク比率kinertiaを与えるように特性線を設定している。
また、変速用制御トルクdT1と変速用制御トルクdT2は、
dT1=(1+α)J1×Ti×(1+kinertia)
dT2=−βJ2×Ti×(1−kinertia)
の式にて求められる。この式において、α,βはレバー比、Tiは入力点の目標回転数と実回転数の乖離から算出する変速比安定用レバー操作トルク、J1は第1モータジェネレータMG1のイナーシャ、J2は第2モータジェネレータMG2のイナーシャである。
「E-iVTモード」を選択しての走行時、実変速比iactと最ロー変速比ilowとの差が設定値β未満であったり、または、エンジン回転数ωeが設定回転数we1を超えているような場合には、図5のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS7へと進み、ステップS7では、各要素のイナーシャを各要素自身が打ち消して変速する通常変速が実行される。
まず、実施例1に示すようなハイブリッドシステムにおいて、キックダウン操作等によるロー変速時、通常は、変速後の目標入力回転数と実入力回転数の差から変速用制御トルクTiを算出する。そして、レバー比と各要素のイナーシャから変速用トルクdT1,dTe,dT2を算出し、要求駆動力と「E-iVTモード」でのレバーバランスから駆動用トルクfT1,fTe,fT2を算出し、変速用トルクdT1,dTe,dT2と駆動用トルクfT1,fTe,fT2とを合成してエンジン、第1モータジェネレータ、第2モータジェネレータへのトルク指令値を設定し、設定されたトルク指令値を出力することでレバーを動作させて変速している(図8)。
ちなみに、変速用制御トルクTiと変速用トルクdT1,dT2の算出式は、
Ti=kPID×(ωi_ref−ωi_act)
dT1=(1+α)J1×Ti
dT2=−βJ2×Ti
となる。
実施例1の車両の変速制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
[変速制御処理]
図12は実施例2の統合コントローラ6にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する(変速制御手段)。なお、ステップS21〜ステップS23は、図5のステップS1〜ステップS3に対応し、ステップS25〜ステップS27は、図5のステップS5〜ステップS7に対応するので説明を省略する。
ここで、図13に示すイナーシャ反力利用指令マップは、最大限にイナーシャ反力を利用するため、イナーシャ増加駆動力To_inertia(=To_Fdrv−To_final)に対し、ステップ的に増加するdT1分担トルク比率kinertiaを与えるように特性線を設定している。
また、変速用制御トルクdT1と変速用制御トルクdT2は、
dT1=(1+α)J1×Ti×(1+kinertia)
dT2=−βJ2×Ti×(1−kinertia)
の式にて求められる。この式において、α,βはレバー比、Tiは入力点の目標回転数と実回転数の乖離から算出する変速比安定用レバー操作トルク、J1は第1モータジェネレータMG1のイナーシャ、J2は第2モータジェネレータMG2のイナーシャである。
実施例1におけるキックダウン操作によるロー変速時の変速動作を、アクセル開度APO及び車速VSP・目標レバー入力点回転数Wi_ref及び実レバー入力点回転数Wi_act・実駆動力To_Fdrv・目標最終増加駆動力To_final_ref・エンジントルクTeと第1モータジェネレータトルクT1と第2モータジェネレータトルクT2のトルク指令を示す図14のタイムチャートにより説明する。なお、このタイムチャートは、時刻aにてアクセル急踏みによるキックダウン操作が開始され、時刻aの直後にて、イナーシャ反力変速の開始条件が成立する場合の変速動作である。
実施例2の車両の変速制御装置にあっては、実施例1の(1),(2),(4),(5),(6)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
[変速制御処理]
図15は実施例3の統合コントローラ6にて実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する(変速制御手段)。
ここで、図16に示すイナーシャ反力利用指令マップは、連続的にイナーシャ反力を利用するため、イナーシャ減少駆動力To_inertia(=To_final−To_Fdrv)に対し、比例的に増加するdT1分担トルク比率kinertiaを与えるように特性線を設定している。
また、変速用制御トルクdT1と変速用制御トルクdT2は、
dT1=(1+α)J1×Ti×(1+kinertia)
dT2=−βJ2×Ti×(1−kinertia)
の式にて求められる。この式において、α,βはレバー比、Tiは入力点の目標回転数と実回転数の乖離から算出する変速比安定用レバー操作トルク、J1は第1モータジェネレータMG1のイナーシャ、J2は第2モータジェネレータMG2のイナーシャである。
「E-iVTモード」を選択しての走行時、実変速比iactと最ハイ変速比ihighとの差が設定値β未満であったり、または、エンジン回転数ωeが設定回転数we1未満であるような場合には、図15のフローチャートにおいて、ステップS31→ステップS37へと進み、ステップS37では、各要素のイナーシャを各要素自身が打ち消して変速する通常変速が実行される。
まず、実施例1に示すようなハイブリッドシステムにおいて、アクセル足離し操作等によるハイ変速時、通常は、変速後の目標入力回転数と実入力回転数の差から変速用制御トルクTiを算出する。そして、レバー比と各要素のイナーシャから変速用トルクdT1,dTe,dT2を算出し、要求駆動力と「E-iVTモード」でのレバーバランスから駆動用トルクfT1,fTe,fT2を算出し、変速用トルクdT1,dTe,dT2と駆動用トルクfT1,fTe,fT2とを合成してエンジン、第1モータジェネレータ、第2モータジェネレータへのトルク指令値を設定し、設定されたトルク指令値を出力することでレバーを動作させて変速している(図7(a))。
ちなみに、変速用制御トルクTiと変速用トルクdT1,dT2の算出式は、
Ti=kPID×(ωi_ref−ωi_act)
dT1=(1+α)J1×Ti
dT2=−βJ2×Ti
となる。
実施例3の車両の変速制御装置にあっては、実施例1の(1),(4),(5),(6)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
第1例は、図20(a)に示すように、イナーシャ反力を利用したロー変速時におけるトルク指令値の設定として、第1モータジェネレータMG1は、第1モータジェネレータイナーシャJ1分と第2モータジェネレータイナーシャJ2分の大半を変速用制御トルクdT1にて分担し、エンジンEは、エンジンイナーシャJe分のみを変速用制御トルクdTeにて分担し、第2モータジェネレータMG2は、第2モータジェネレータイナーシャJ2分の残りのみを変速用制御トルクdT2にて分担する。
この第1例では、エンジンEと両モータジェネレータMG1,MG2は同じトルク発生要素であるが、制御応答は両モータジェネレータMG1,MG2が高く、エンジンEは応答遅れ気味となる。これに対し、変速用制御トルクdT2によりエンジントルクの応答遅れを補える。つまり、エンジン応答遅れをレバー比で分担することになる。ただし、エンジン応答遅れ補償は別ロジックにて行われる。
この第2例では、第1モータジェネレータトルクT1とエンジントルクTeにてイナーシャ反力利用の変速を行うことができ、作用トルク上限値を高められる。
この第3例では、イナーシャ反力利用のトルクを全てエンジントルクTeにて分担させることができる。
この第4例では、第1モータジェネレータトルクT1でイナーシャ反力利用のトルクを分担することになり、第1モータジェネレータトルク最大値T1maxが制限値になる。
この第5例では、第1例と同様に、変速用制御トルクdT2によりエンジントルクの応答遅れを補える。つまり、エンジン応答遅れをレバー比で分担することになる。ただし、エンジン応答遅れ補償は別ロジックにて行われる。
実施例4の車両の変速制御装置にあっては、実施例1,2,3の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。
MG1 第1モータジェネレータ(第1トルク発生要素)
MG2 第2モータジェネレータ(第2トルク発生要素)
OG 出力ギヤ(出力要素)
TM 駆動力合成変速機
PGR ラビニョウ型遊星歯車列(差動装置)
EC エンジンクラッチ
LB ローブレーキ
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
3 インバータ
4 バッテリ
5 油圧制御装置
6 統合コントローラ
7 アクセル開度センサ
8 車速センサ
9 エンジン回転数センサ
10 第1モータジェネレータ回転数センサ
11 第2モータジェネレータ回転数センサ
12 第2リングギヤ回転数センサ
13 車輪速センサ
Claims (15)
- 動力源として少なくとも第1トルク発生要素と第2トルク発生要素を有し、2自由度で少なくとも3つの回転要素を持つ差動装置に、出力要素を挟んで両側に2つのトルク発生要素が連結され、要求駆動力指令値の変更時、前記差動装置の変速比を無段階に制御する変速制御手段を備えた車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、要求駆動力指令値の変更時、前記2つのトルク発生要素のうち、一方のトルク発生要素のイナーシャを利用した反力トルクを前記出力要素に対し過渡的に作用させるイナーシャ反力変速を行うように、前記トルク発生要素へのトルク指令値を設定することを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項1に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、実変速比が最ロー変速比よりもハイ側で、かつ、エンジン回転数が設定回転数以下のとき、イナーシャ反力を利用したロー変速可能と判断し、アクセル開度が設定閾値以上で、かつ、変速比指令変化が設定閾値以上であるとき、イナーシャ反力を利用したロー変速を実行することを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項2に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、変速開始時、実変速比と最ロー変速比との差によりイナーシャ増加駆動力を決め、このイナーシャ増加駆動力と連続的にイナーシャ反力を利用する特性により第1トルク発生要素と第2トルク発生要素との分担トルク比率を決め、この分担トルク比率にしたがって両トルク発生要素へのトルク指令値を設定することを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項2に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、変速開始時変速比と最ロー変速比との差によりイナーシャ増加駆動力を決め、このイナーシャ増加駆動力と最大限にイナーシャ反力を利用する特性により第1トルク発生要素と第2トルク発生要素との分担トルク比率を決め、この分担トルク比率にしたがって両トルク発生要素へのトルク指令値を設定することを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項1に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、実変速比が最ハイ変速比よりもロー側で、かつ、エンジン回転数が設定回転数以上のとき、イナーシャ反力を利用したハイ変速可能と判断し、アクセル開度が設定閾値以下で、かつ、変速比指令変化が設定閾値以上であるとき、イナーシャ反力を利用したハイ変速を実行することを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項5に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、変速開始時、最ハイ変速比と実変速比との差によりイナーシャ減少駆動力を決め、このイナーシャ減少駆動力と連続的にイナーシャ反力を利用する特性により第1トルク発生要素と第2トルク発生要素との分担トルク比率を決め、この分担トルク比率にしたがって両トルク発生要素へのトルク指令値を設定することを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項1乃至6の何れか1項に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、イナーシャ反力変速中に、目標入力回転数に実入力回転数が設定値以下まで近づいてきたら、イナーシャ反力利用のトルク配分から通常のトルク配分に切り替えて変速を終了することを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項1乃至7の何れか1項に記載された車両の変速制御装置において、
前記車両は、動力源として、エンジンと第1モータジェネレータと第2モータジェネレータとを有し、これらの動力源と出力要素とが連結される駆動力合成変速機を備えたハイブリッド車両であり、
前記駆動力合成変速機は、共線図上に4つ以上の回転要素が配列され、各回転要素のうちの内側に配列される2つの回転要素の一方にエンジンからの入力を割り当て、他方に駆動系統への出力要素を割り当てると共に、前記内側の回転要素の両外側に配列される2つの回転要素にそれぞれ第1モータジェネレータと第2モータジェネレータとを割り当てた差動装置を有することを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項8に記載された車両の変速制御装置において、
前記第1モータジェネレータと第2モータジェネレータとは、共用するステータとインナーロータとの組み合わせを第1モータジェネレータとし、共用するステータとアウターロータとの組み合わせを第2モータジェネレータとする多層モータ構造であることを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項9に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、イナーシャ反力を利用したロー変速時におけるトルク指令値の設定として、前記第1モータジェネレータは、第1モータジェネレータイナーシャ分と第2モータジェネレータイナーシャ分の大半を分担し、前記エンジンは、エンジンイナーシャ分のみを分担し、前記第2モータジェネレータは、第2モータジェネレータイナーシャ分の残りのみを分担することを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項9に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、イナーシャ反力を利用したロー変速時におけるトルク指令値の設定として、前記第1モータジェネレータは、第1モータジェネレータイナーシャ分と第2モータジェネレータイナーシャ分の半分を分担し、前記エンジンは、エンジンイナーシャ分と第2モータジェネレータイナーシャ分の半分を分担し、前記第2モータジェネレータは分担ゼロとすることを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項9に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、イナーシャ反力を利用したロー変速時におけるトルク指令値の設定として、前記第1モータジェネレータは、第1モータジェネレータイナーシャ分のみを分担し、前記エンジンは、エンジンイナーシャ分と第2モータジェネレータイナーシャ分を分担し、前記第2モータジェネレータは、分担ゼロとすることを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項9に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、イナーシャ反力を利用したロー変速時におけるトルク指令値の設定として、前記第1モータジェネレータは、第1モータジェネレータイナーシャ分と第2モータジェネレータイナーシャ分を分担し、前記エンジンは、エンジンイナーシャ分のみを分担し、前記第2モータジェネレータは、分担ゼロとすることを特徴とする車両の変速制御装置。 - 請求項9に記載された車両の変速制御装置において、
前記変速制御手段は、イナーシャ反力を利用したロー変速時におけるトルク指令値の設定として、前記第1モータジェネレータは、第1モータジェネレータイナーシャ分のみを分担し、前記エンジンは、エンジンイナーシャ分と第2モータジェネレータイナーシャ分の大半を分担し、前記第2モータジェネレータは、第2モータジェネレータイナーシャ分の残りのみを分担することを特徴とする車両の変速制御装置。 - 動力源として少なくとも第1トルク発生要素と第2トルク発生要素を有し、2自由度で少なくとも3つの回転要素を持つ差動装置に、出力要素を挟んで両側に2つのトルク発生要素が連結され、要求駆動力指令値の変更時、前記差動装置の変速比を無段階に制御する車両の変速制御装置において、
前記トルク発生要素へのトルク指令値を設定することで、要求駆動力指令値の変更時、前記2つのトルク発生要素のうち、一方のトルク発生要素のイナーシャを利用した反力トルクを前記出力要素に対し過渡的に作用させるイナーシャ反力変速を行い、変速過渡時に応答良く増加または減少する駆動力を発生させることを特徴とする車両の変速制御装置。
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