JP2009001078A - Controller for power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関や電動機などの動力源が出力した動力を出力軸や出力ギヤなどの出力部材に伝達するための動力伝達装置を対象とした制御装置に関し、特に内燃機関と電動機とが差動機構に連結され、その差動機構から変速機構にトルクを出力するように構成された動力伝達装置を対象とする制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a power transmission device for transmitting power output from a power source such as an internal combustion engine or an electric motor to an output member such as an output shaft or an output gear, and in particular, the difference between the internal combustion engine and the electric motor. The present invention relates to a control device for a power transmission device that is coupled to a dynamic mechanism and configured to output torque from the differential mechanism to a transmission mechanism.
従来、変速比もしくは変速段を設定するための複数対の変速ギヤ対を備え、隣接する変速比もしくは変速段を設定するための変速ギヤ対に対するエンジンからの動力の伝達経路を切り替えることにより、動力の伝達効率が良好で、かつ同期変速の可能な変速装置が知られている。その一例が特許文献1に記載されている。
Conventionally, a plurality of transmission gear pairs for setting a transmission gear ratio or a gear stage are provided, and a power transmission path from the engine to the transmission gear pair for setting an adjacent transmission gear ratio or a gear stage is switched to There is known a transmission that has a good transmission efficiency and can be synchronized. One example thereof is described in
特許文献1に記載された装置は、エンジンが出力した動力を選択的に伝達される二本の駆動軸を備えており、それらの駆動軸と出力軸との間に、クラッチによって選択的にトルク伝達可能とされる変速ギヤ対が設けられ、さらにその駆動軸同士の間に、電動機が連結された差動機構が設けられている。したがって、特許文献1に記載された装置では、一方の駆動軸および変速ギヤ対を介して出力軸に動力を伝達している状態で、電動機をモータもしくは発電機として動作させることにより、他方の駆動軸側の変速ギヤ対の回転数を出力軸の回転数に応じた回転数に同期させ、その状態でクラッチを切替動作させてトルクの伝達に関与する変速ギヤ対を変更し、これによって変速を達成する。また、特許文献1の発明では、変速の前後で駆動力が変化することを抑制するために、変速の開始にあたって、先ず、エンジン出力を低減し、そのエンジン出力が低減されている間にトルクを伝達するギヤを切換え、その後にエンジン出力を復帰させている。
The device described in
上述した特許文献1に記載された装置では、エンジン出力が変速後の変速段での駆動力にほぼ等しくなるように低減されているので、変速ギヤ対を切り替えることに伴って駆動力が変化することを抑制することができる。しかしながら、変速の開始の際にエンジン出力を低減させるので、それに伴う駆動力の低下を避けられない。そのため、そのエンジン出力の低減による駆動トルクの低下がショックになる可能性がある。またエンジン出力の低減に続けて実行される電動機のトルク増大によって駆動トルクが増大するので、これがショックの要因となる可能性がある。
In the device described in
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、変速ショックを低減することのできる動力伝達装置の制御装置を提供することを目的とし、特に加減速の要求に基づかない変速の場合であってもショックを抑制することのできる制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and has as its object to provide a control device for a power transmission device that can reduce shift shock, and in particular, gear shifting that is not based on a request for acceleration / deceleration. Even if it is a case, it aims at providing the control apparatus which can suppress a shock.
この発明は、内燃機関と電動機とが差動機構に連結されるとともに、その差動機構から出力されるトルクを出力部材に選択的に伝達する変速機構が設けられている動力伝達装置の制御装置において、前記変速機構での変速の際に前記電動機のトルクを変化させる電動機制御手段と、前記電動機制御手段による前記電動機のトルクの増減に応じて、前記出力部材のトルクの変化を抑制するように前記内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関制御手段と、前記変速中のトルク相もしくはイナーシャ相で前記電動機のトルクを予め定めた変化率で変化させ、かつ前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には前記変化率を、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合とは異ならせる変化率制御手段とを備えている。 The present invention relates to a control device for a power transmission device in which an internal combustion engine and an electric motor are connected to a differential mechanism, and a transmission mechanism for selectively transmitting torque output from the differential mechanism to an output member is provided. And a motor control means for changing the torque of the motor at the time of shifting by the speed change mechanism, and a change in the torque of the output member is suppressed in accordance with an increase or decrease in the torque of the motor by the motor control means. An internal combustion engine control means for controlling an output torque of the internal combustion engine; a torque of the electric motor is changed at a predetermined rate of change in a torque phase or an inertia phase during the shift; and the internal combustion engine control means by the internal combustion engine control means When the output torque change control is impossible, the change rate control means for making the change rate different from that when the output torque change control of the internal combustion engine is possible It is equipped with a.
この発明は、好ましくは、前記差動機構は、少なくとも三つの回転要素を有するとともに、いずれか二つの回転要素に前記内燃機関と電動機とが連結され、かつ他の回転要素と出力部材との間に選択的にトルク伝達可能な状態にされる第1の変速ギヤ対が設けられ、前記差動機構の全体を選択的に一体化させるロック機構が設けられ、さらに前記内燃機関と前記出力部材との間で選択的にトルク伝達可能とされる第2の変速ギヤ対が設けられ、前記電動機制御手段は、前記第1の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比と前記第2の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比との間での変速を行う場合に前記ロック機構を係合もしくは解放させるために前記電動機のトルクを変化させる手段を含み、前記内燃機関制御手段は、前記電動機制御手段による前記電動機のトルクの増減に応じて、前記出力部材のトルクの変化を抑制するように前記内燃機関の出力トルクを制御する手段を含むように構成される。 In the present invention, it is preferable that the differential mechanism has at least three rotating elements, the internal combustion engine and the electric motor are connected to any two rotating elements, and between the other rotating elements and the output member. Is provided with a first transmission gear pair that is capable of selectively transmitting torque, a lock mechanism that selectively integrates the entire differential mechanism is provided, and the internal combustion engine, the output member, A second transmission gear pair capable of selectively transmitting torque between the first transmission gear pair and the electric motor control means for transmitting torque to the output member via the first transmission gear pair; Means for changing the torque of the electric motor to engage or release the lock mechanism when performing a shift with a gear ratio for transmitting torque to the output member via a second transmission gear pair. The above The combustion engine control means is configured to include means for controlling the output torque of the internal combustion engine so as to suppress a change in torque of the output member in accordance with an increase or decrease in torque of the electric motor by the electric motor control means. .
また、この発明は、好ましくは、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より増大もしくは低下させる手段を含むように構成される。 In the present invention, it is preferable that the motor control means is configured to change the torque of the motor in the inertia phase during the shift when the output torque of the internal combustion engine cannot be changed by the internal combustion engine control means. Further, it is configured to include a means for increasing or decreasing the output torque of the internal combustion engine when it can be changed.
さらに、この発明は、好ましくは、前記変速の開始時における前記出力部材のトルクを目標トルクとし、変速中における前記出力部材のトルクが前記目標トルクとなるように前記内燃機関の出力とを前記電動機のトルクの増減に応じて制御する手段を含むように構成される。 Further, in the present invention, it is preferable that the torque of the output member at the start of the shift be a target torque, and the output of the internal combustion engine to be the target torque so that the torque of the output member during the shift becomes the target torque. It is comprised so that the means to control according to the increase / decrease in torque may be included.
またさらに、この発明は、好ましくは、前記変化率制御手段は、前記変化率を、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より小さくする手段を含むように構成される。 Still further, according to the present invention, preferably, the change rate control means outputs the change rate when the change control of the output torque of the internal combustion engine by the internal combustion engine control means is impossible. It is configured to include means for making the torque change control smaller than possible.
そして、この発明は、好ましくは、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より増大させて変速時間を短縮させる手段を含むように構成される。 In the present invention, it is preferable that the electric motor control unit is configured such that the torque of the electric motor in the inertia phase during the shift cannot be controlled by the internal combustion engine control unit to change the output torque of the internal combustion engine. Further, it is configured to include means for increasing the output torque of the internal combustion engine more than when it is possible to reduce the shift time.
さらにまた、この発明は、好ましくは、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より低下させて変速ショックを抑制する手段を含むように構成される。 Still further, according to the present invention, preferably, the motor control means is configured to change the output torque of the internal combustion engine by the internal combustion engine control means using the torque of the motor in the inertia phase during the shift. Is configured to include means for reducing the shift shock by lowering the output torque of the internal combustion engine when control is possible.
この発明によれば、変速の際に電動機のトルクが変化させられ、したがって電動機が正トルクもしくは負トルクを出力するが、出力部材のトルクが変化しないように、電動機のトルクの変化に応じて内燃機関の出力トルクが制御される。したがって、変速に伴って出力部材のトルクを低下させる制御が実行されないので、変速ショックを防止もしくは低減することができる。また、内燃機関の出力トルクが上限に達してしまってそれ以上には変化させられないなど、内燃機関の出力トルクを変更させることができない場合には、電動機のトルクの変化率が変更される。 According to the present invention, the torque of the electric motor is changed at the time of shifting, and therefore the electric motor outputs a positive torque or a negative torque, but the internal combustion engine responds to the change in the torque of the electric motor so that the torque of the output member does not change. The engine output torque is controlled. Therefore, since the control for reducing the torque of the output member is not performed with the shift, the shift shock can be prevented or reduced. Further, when the output torque of the internal combustion engine cannot be changed, for example, when the output torque of the internal combustion engine reaches the upper limit and cannot be changed any more, the rate of change of the torque of the electric motor is changed.
つぎにこの発明を更に具体的に説明する。この発明に係る動力伝達装置は、車両に搭載されて使用されるものであって、基本的には、エンジンなどの内燃機関が出力した動力を、互いにギヤ比が異なる複数の変速ギヤ対から選択された変速ギヤ対を介して出力部材に伝達し、ここから動力を出力し、また必要に応じて電動機(発電機能を兼ね備えたモータ・ジェネレータを含む)によってトルクを補助し、あるいは走行のための動力を出力するように構成されている。その内燃機関は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのがその典型的な例である。また、電動機は、モータとして機能した場合には、正のトルクを出力し、発電機として機能した場合には、回転を止める方向の負トルクを出力する。さらに、変速ギヤ対は互いに常時噛み合っている駆動ギヤと被駆動ギヤ(従動ギヤ)とからなるギヤ対であり、従来の車両用の手動変速機やツインクラッチ式変速機などで採用されているギヤ対と同様の構成であってよい。また、その変速ギヤ対の数は複数であればよく、その数が多いほど、設定可能な変速比(もしくは変速段)の数が多くなって、原動機の回転数や駆動トルクを細かく制御することが可能になる。図8には、四対の変速ギヤ対を設けた例を示してある。 Next, the present invention will be described more specifically. The power transmission device according to the present invention is used by being mounted on a vehicle. Basically, the power output from an internal combustion engine such as an engine is selected from a plurality of transmission gear pairs having different gear ratios. Is transmitted to an output member through a pair of transmission gears, and power is output therefrom, and if necessary, torque is assisted by an electric motor (including a motor / generator having a power generation function) or for running. It is comprised so that motive power may be output. Typical examples of the internal combustion engine include a gasoline engine and a diesel engine. Further, when the motor functions as a motor, it outputs a positive torque, and when it functions as a generator, it outputs a negative torque in a direction to stop rotation. Further, the transmission gear pair is a gear pair composed of a driving gear and a driven gear (driven gear) that are always meshed with each other, and is used in a conventional manual transmission for a vehicle, a twin clutch transmission, or the like. The configuration may be the same as that of the pair. In addition, the number of the transmission gear pairs may be plural, and the larger the number, the greater the number of gear ratios (or gear positions) that can be set, and the number of rotations and driving torque of the prime mover can be finely controlled. Is possible. FIG. 8 shows an example in which four pairs of transmission gears are provided.
この発明では、それらの変速ギヤ対を第1変速ギヤ対と第2変速ギヤ対とに分けてあり、内燃機関の動力をそれら第1変速ギヤ対と第2変速ギヤ対とに選択的に伝達するように構成されている。この発明に係る動力伝達装置は、その切り替えのための機構として差動機構を主体とした機構を備えている。より具体的には、その差動機構は、少なくとも三つの回転要素によって差動作用を行う機構であり、シングルピニオン型遊星歯車機構やダブルピニオン型遊星歯車機構がその典型的な例であるが、これらの遊星歯車機構以外の機構であってもよい。なお、回転要素とは、差動機構を構成する要素のうち、外部の何らかの部材に連結することの可能な要素である。 In the present invention, these transmission gear pairs are divided into a first transmission gear pair and a second transmission gear pair, and the power of the internal combustion engine is selectively transmitted to the first transmission gear pair and the second transmission gear pair. Is configured to do. The power transmission device according to the present invention includes a mechanism mainly composed of a differential mechanism as a mechanism for switching. More specifically, the differential mechanism is a mechanism that performs differential action by at least three rotating elements, and a single pinion type planetary gear mechanism and a double pinion type planetary gear mechanism are typical examples. A mechanism other than these planetary gear mechanisms may be used. The rotating element is an element that can be connected to some external member among the elements constituting the differential mechanism.
差動機構における三つの回転要素は、その機能で分ければ、入力要素、出力要素、反力(もしくは固定)要素であり、入力要素に前記内燃機関が連結される。出力要素には前述した変速ギヤ対における駆動側ギヤが連結される。そして、この発明における動力伝達装置では、反力要素に電動機が連結されている。なお、内燃機関はトルクを出力するだけでなく、エネルギが供給されない非動作状態ではフリクショントルクを発生し、また電動機は反転動作もしくは回生動作する場合に負のトルクを発生する。さらに動力伝達装置が車両に搭載されて車輪に連結されている場合には出力部材から差動機構に動力が入力されることもあるので、上記の入力要素および出力要素ならびに反力要素は、いずれかの回転要素が固定的にそのような要素になるのではなく、動力伝達装置の動作の状態によって入力要素が反力要素に切り替わったり、反力要素が出力要素に切り替わったりする。図8にはシングルピニオン型遊星歯車機構を主体に構成した差動機構を示してある。 The three rotating elements in the differential mechanism are an input element, an output element, and a reaction force (or fixed) element, if divided according to their functions, and the internal combustion engine is connected to the input element. The output element is connected to the drive side gear in the transmission gear pair described above. And in the power transmission device in this invention, the electric motor is connected with the reaction force element. Note that the internal combustion engine not only outputs torque, but also generates friction torque in a non-operating state where energy is not supplied, and the motor generates negative torque when performing a reverse operation or a regenerative operation. Furthermore, when the power transmission device is mounted on a vehicle and connected to a wheel, power may be input from the output member to the differential mechanism. Therefore, the input element, the output element, and the reaction force element described above are The rotating element does not become such an element in a fixed manner, but the input element is switched to the reaction force element or the reaction force element is switched to the output element depending on the operating state of the power transmission device. FIG. 8 shows a differential mechanism mainly composed of a single pinion type planetary gear mechanism.
そして、この発明に係る制御装置は、上記の動力伝達装置を対象とするものであって、前記変速機構での変速の際に前記電動機のトルクを変化させる電動機制御手段と、前記電動機制御手段による前記電動機のトルクの増減に応じて、前記出力部材のトルクの変化を抑制するように前記内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関制御手段と、前記変速中のトルク相もしくはイナーシャ相で前記電動機のトルクを予め定めた変化率で変化させ、かつ前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には前記変化率を、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合とは異ならせる変化率制御手段とを備えている。 The control device according to the present invention is directed to the above-described power transmission device, and includes an electric motor control unit that changes the torque of the electric motor during a shift by the transmission mechanism, and the electric motor control unit. An internal combustion engine control means for controlling an output torque of the internal combustion engine so as to suppress a change in torque of the output member in accordance with an increase or decrease in the torque of the electric motor; and a torque phase or an inertia phase during the shift of the electric motor. When the torque is changed at a predetermined change rate, and the change control of the output torque of the internal combustion engine by the internal combustion engine control means is impossible, the change control of the output torque of the internal combustion engine is possible. Change rate control means that is different from the above case.
この発明の好ましい実施の形態では、前記差動機構は、少なくとも三つの回転要素を有するとともに、いずれか二つの回転要素に前記内燃機関と電動機とが連結され、かつ他の回転要素と出力部材との間に選択的にトルク伝達可能な状態にされる第1の変速ギヤ対が設けられ、前記差動機構の全体を選択的に一体化させるロック機構が設けられ、さらに前記内燃機関と前記出力部材との間で選択的にトルク伝達可能とされる第2の変速ギヤ対が設けられ、前記電動機制御手段は、前記第1の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比と前記第2の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比との間での変速を行う場合に前記ロック機構を係合もしくは解放させるために前記電動機のトルクを変化させる手段を含み、前記内燃機関制御手段は、前記電動機制御手段による前記電動機のトルクの増減に応じて、前記出力部材のトルクの変化を抑制するように前記内燃機関の出力トルクを制御する手段を含んでいる。このような構成であれば、変速の際にロック機構を係合もしくは解放させるために電動機のトルクが変化させられるが、その電動機のトルクが変化しても、それに応じて内燃機関の出力トルクが制御されて出力部材のトルクが変化しないように維持されるので、変速ショックを防止もしくは低減することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the differential mechanism has at least three rotating elements, the internal combustion engine and the electric motor are connected to any two rotating elements, and another rotating element and an output member are connected. Is provided with a first transmission gear pair that can be selectively transmitted with torque, a lock mechanism that selectively integrates the entire differential mechanism, and further, the internal combustion engine and the output. A second transmission gear pair capable of selectively transmitting torque to and from the member; and the electric motor control means transmits the torque to the output member via the first transmission gear pair. For changing the torque of the electric motor to engage or release the lock mechanism when performing a shift between a transmission gear ratio and a transmission gear ratio for transmitting torque to the output member via the second transmission gear pair. The The internal combustion engine control means includes means for controlling the output torque of the internal combustion engine so as to suppress a change in the torque of the output member in accordance with an increase or decrease in the torque of the electric motor by the electric motor control means. . With such a configuration, the torque of the electric motor is changed in order to engage or release the lock mechanism at the time of shifting, and even if the torque of the electric motor changes, the output torque of the internal combustion engine is accordingly changed. Since it is controlled so that the torque of the output member does not change, a shift shock can be prevented or reduced.
また、この発明の他の好ましい実施の形態では、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より増大もしくは低下させる手段を含んでいる。このような構成であれば、イナーシャ相で電動機のトルクのみを変化させる事態が生じてもその変化が適正化されて変速ショックが防止もしくは低減され、あるいは変速の進行が速くなって変速時間を短縮できる。 In another preferred embodiment of the present invention, the motor control means cannot control the change of the output torque of the internal combustion engine by the internal combustion engine control means with respect to the torque of the motor in the inertia phase during the shift. In such a case, means for increasing or decreasing the output torque of the internal combustion engine is included. With such a configuration, even if a situation in which only the torque of the motor is changed in the inertia phase occurs, the change is optimized and shift shock is prevented or reduced, or the shift progress is accelerated and the shift time is shortened. it can.
この発明の更に他の好ましい実施の形態では、前記変速の開始時における前記出力部材のトルクを目標トルクとし、変速中における前記出力部材のトルクが前記目標トルクとなるように前記内燃機関の出力とを前記電動機のトルクの増減に応じて制御する手段を含んでいる。このような構成であれば、変速開始時における出力部材のトルクを目標トルクとして内燃機関の出力トルクが、電動機のトルクの変化に合わせて制御されるので、変速開始から終了に到る間の出力部材のトルクの変化が抑制され、その結果、変速ショックを防止もしくは低減することができる。 In still another preferred embodiment of the present invention, the torque of the output member at the start of the shift is set as a target torque, and the output of the internal combustion engine is set so that the torque of the output member during the shift becomes the target torque. Means for controlling the motor according to the increase or decrease of the torque of the motor. With such a configuration, the output torque of the internal combustion engine is controlled in accordance with the change in the torque of the electric motor using the torque of the output member at the start of the shift as the target torque, so the output from the start to the end of the shift The change in the torque of the member is suppressed, and as a result, the shift shock can be prevented or reduced.
またさらに、この発明の好ましい実施の形態では、前記変化率制御手段は、前記変化率を、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より小さくする手段を含んでいる。このような構成であれば、前記変化率が小さくされ、したがって、電動機のトルクのみを変化させる場合にはその変化が緩やかになるので、変速ショックを防止もしくは低減できる。 Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, the change rate control means is configured to change the change rate when the change control of the output torque of the internal combustion engine by the internal combustion engine control means is impossible. Means for making the output torque smaller than when control is possible. With such a configuration, the rate of change is reduced, and therefore, when only the torque of the motor is changed, the change becomes gentle, so that a shift shock can be prevented or reduced.
そして、この発明の他の好ましい実施の形態では、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より増大させて変速時間を短縮させる手段を含んでいる。このような構成であれば、変速時間を短縮することができる。 In another preferred embodiment of the present invention, the motor control means cannot control the change of the output torque of the internal combustion engine by the internal combustion engine control means with respect to the torque of the motor in the inertia phase during the shift. In such a case, there is included means for shortening the shift time by increasing the output torque of the internal combustion engine when possible. With such a configuration, the shift time can be shortened.
そしてまた、この発明の他の好ましい実施の形態では、前記電動機制御手段は、前記変速中のイナーシャ相における前記電動機のトルクを、前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合より低下させて変速ショックを抑制する手段を含んでいる。このような構成であれば、変速ショックを防止もしくは低減できる。 According to another preferred embodiment of the present invention, the motor control means controls the change of the output torque of the internal combustion engine by the internal combustion engine control means using the torque of the motor in the inertia phase during the shift. If possible, it includes means for reducing the shift shock by lowering the output torque of the internal combustion engine than is possible. With such a configuration, a shift shock can be prevented or reduced.
つぎに、図8に示す構成について説明すると、この発明における差動機構に相当するシングルピニオン型の遊星歯車機構1は、外歯歯車であるサンギヤSnと、そのサンギヤSnに対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤRgと、これらサンギヤSnとリングギヤRgとに噛み合った状態に配置されているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤCrとを備えている。
Next, the configuration shown in FIG. 8 will be described. A single pinion type
そのキャリヤCrにエンジン(Eng)2が連結されている。このエンジン2と遊星歯車機構1とは、同一軸線上に配置されていることが好ましいが、これらを互いに異なる軸線上に配置して、歯車機構やチェーンなどの伝動機構を介して両者を連結してもよい。また、サンギヤSnにこの発明の電動機に相当するモータ・ジェネレータ(MG)3が連結されている。このモータ・ジェネレータ3は、例えば永久磁石式の同期電動機であって、そのロータがサンギヤSnに連結され、ステータは図示しないケーシングなどの固定部に固定されている。さらにモータ・ジェネレータ3は全体として環状もしくは円筒状をなしており、その内周側に前記遊星歯車機構1が配置されている。すなわち、モータ・ジェネレータ3と遊星歯車機構1とは軸線方向でほぼ同じ位置に配置されており、両者が半径方向で少なくとも一部、重なっている(オーバーラップしている)。これは、モータ・ジェネレータ3の外径を相対的に大きくして高トルク化するとともに、エンジン2側に径の大きい部分を配置してスペースを有効に利用するためである。
An engine (Eng) 2 is connected to the carrier Cr. The
そして、モータ・ジェネレータ3は、インバータなどのコントローラ4を介して二次電池などの蓄電装置5に接続されている。そのコントローラ4は、モータ・ジェネレータ3に対して供給する電流もしくは電圧などを変化させてモータ・ジェネレータ3の出力トルクや回転数を制御し、またモータ・ジェネレータ3が外力によって強制的に回転させられる場合の発電量や発電に要するトルクなどを制御するように構成されている。
The motor /
モータ・ジェネレータ3を上記のように制御することにより、これが連結されているサンギヤSnの回転数を制御することができ、その回転数制御によってサンギヤSnの回転数をキャリヤCrやリングギヤRgの回転数と一致させれば、遊星歯車機構1は差動状態とならず、その全体が一体となって回転する。このような一体回転状態を電力を消費せずに設定するためのロック用係合機構が設けられている。このロック用係合機構は、遊星歯車機構1における少なくとも二つの回転要素を連結することにより、その全体を一体化するように構成された連結機構であり、噛み合いクラッチ(ドグクラッチ)や摩擦クラッチなどによって構成されている。
By controlling the motor /
図8に示す例では、キャリヤCrとサンギヤSnとを選択的に連結するロック用係合機構(ロッククラッチ)SLが設けられている。これは、一例として、スリーブをスプラインに噛み合わせることによりキャリヤCrとサンギヤSnとを連結するドグクラッチによって構成されている。その構成を簡単に説明すると、キャリヤCrをエンジン2に連結している入力軸6にハブ7が設けられており、そのハブ7の外周面に形成したスプラインにスリーブ8が軸線方向に移動でき、かつ回転方向に一体化された状態で嵌合している。そのスリーブ8が嵌合することのできるスプライン9が、サンギヤSnと一体の部材もしくはサンギヤSnとモータ・ジェネレータ3のロータとを連結している部材に形成されている。したがって、スリーブ8をサンギヤSn側に移動させてそのスプライン9に嵌合させることにより、キャリヤCrとサンギヤSnとが少なくとも回転方向で連結されるようになっている。スリーブ8をその軸線方向に往復動させるためのアクチュエータ10が設けられている。このアクチュエータ10は、油圧式あるいは電動式のいずれでもよい。
In the example shown in FIG. 8, a locking engagement mechanism (lock clutch) SL that selectively connects the carrier Cr and the sun gear Sn is provided. As an example, this is constituted by a dog clutch that connects the carrier Cr and the sun gear Sn by engaging the sleeve with the spline. Briefly describing the configuration, a
上記の遊星歯車機構1を挟んでエンジン2とは反対側に第1駆動軸11と第2駆動軸12とが配置されている。第1駆動軸11は、遊星歯車機構1の中心軸線と同一の軸線上に回転自在に配置されており、その一端部でキャリヤCrに連結されている。そのキャリヤCrには前述したようにエンジン2が連結されているから、結局、第1駆動軸11はエンジン2にも連結されている。第2駆動軸12は、第1駆動軸11の外周側に嵌合し、かつ第1駆動軸11と相対回転可能に配置されており、この第2駆動軸12はその一端部で前記リングギヤRgに連結されている。
A
第1駆動軸11は中空軸である第2駆動軸12より長く、したがって第1駆動軸11は第2駆動軸12から突出している。これらの駆動軸11,12と平行に、この発明における出力部材に相当する出力軸13が回転自在に配置されており、この出力軸13と各駆動軸11,12との間に四対の変速ギヤ対14,15,16,17が設けられている。これらの各変速ギヤ対14,15,16,17は、それぞれ駆動ギヤ14a,15a,16a,17aとこれに常時噛み合っている被駆動ギヤ14b,15b,16b,17bとを備えており、それぞれの駆動ギヤ14a,15a,16a,17aと被駆動ギヤ14b,15b,16b,17bとの歯数の比すなわちギヤ比が互いに異なっている。すなわち、これらの変速ギヤ対14,15,16,17は、第1速ないし第4速の各変速比(変速段)を設定するためのものであって、ここに挙げてある順にギヤ比が小さく設定されている。
The
ギヤ比が最大の第1速用ギヤ対14における駆動ギヤ14aと、ギヤ比としては第1速用ギヤ対14に対して一つおいた第3速用ギヤ対16における駆動ギヤ16aとが、第2駆動軸12に取り付けられており、ギヤ比としては第1速ギヤ対14に隣接する第2速用ギヤ対15における駆動ギヤ15aと、最小のギヤ比である第4速用ギヤ対17における駆動ギヤ17aとが、第1駆動軸11の前記第2駆動軸12から突出した部分に取り付けられている。すなわち、奇数段を設定するための変速ギヤ対14,16が一方の駆動軸12と出力軸13との間に配置され、偶数段を設定するための変速ギヤ対15,17が他方の駆動軸11と出力軸13との間に配置されている。
The
各変速ギヤ対14,15,16,17における被駆動ギヤ14b,15b,16b,17bは、出力軸13に対して回転自在の状態で出力軸13上に配列されている。したがって、被駆動ギヤ14b,15b,16b,17bの出力軸13上での配列は、図8の右側から、第1速被駆動ギヤ14b、第3速被駆動ギヤ16b、第2速被駆動ギヤ15b、第4速被駆動ギヤ17bの順である。
The driven gears 14 b, 15 b, 16 b, 17 b in each of the transmission gear pairs 14, 15, 16, 17 are arranged on the
これらの変速ギヤ対14,15,16,17は、出力軸13に対して選択的に連結されるように構成されており、そのためのクラッチ機構が設けられている。このクラッチ機構は、ドグクラッチや摩擦クラッチなどの適宜の構造のものでよいが、図8にはドグクラッチの例が示されている。また、そのドグクラッチは、第1速被駆動ギヤ14bと第3速被駆動ギヤ16bとの間、および第2速被駆動ギヤ15bと第4速被駆動ギヤ17bとの間の二箇所に設けられている。
These transmission gear pairs 14, 15, 16, and 17 are configured to be selectively connected to the
第1速被駆動ギヤ14bと第3速被駆動ギヤ16bとを出力軸13に対して選択的に連結する奇数段用クラッチS1は、遊星歯車機構1の全体を一体化するように遊星歯車機構1をロックする前記ロッククラッチSLと同様な構成であって、出力軸13と一体のハブ18に軸線方向に前後動自在にスプライン嵌合されているスリーブ19と、そのハブ18を挟んだ両側に位置しかつ第1速被駆動ギヤ14bに一体のスプライン20および第3速被駆動ギヤ16bに一体のスプライン21とを備えている。したがって、スリーブ19が第1速被駆動ギヤ14b側に移動してそのスプライン20に嵌合することにより、第1速被駆動ギヤ14bがスリーブ19およびハブ18を介して出力軸13に連結されるように構成されている。また、スリーブ19が第3速被駆動ギヤ16b側に移動してそのスプライン21に嵌合することにより、第3速被駆動ギヤ16bがスリーブ19およびハブ18を介して出力軸13に連結されるように構成されている。
The odd-numbered stage clutch S1 that selectively connects the first speed driven
第2速被駆動ギヤ15bと第4速被駆動ギヤ17bとを出力軸13に対して選択的に連結する偶数段用クラッチS2も上記の奇数段用クラッチS1と同様に構成されている。すなわち、出力軸13と一体のハブ22に軸線方向に前後動自在にスプライン嵌合されているスリーブ23と、そのハブ22を挟んだ両側に位置しかつ第2速被駆動ギヤ15bに一体のスプライン24および第4速被駆動ギヤ17bに一体のスプライン25とを備えている。したがって、スリーブ23が第2速被駆動ギヤ15b側に移動してそのスプライン24に嵌合することにより、第2速被駆動ギヤ15bがスリーブ23およびハブ22を介して出力軸13に連結されるように構成されている。また、スリーブ23が第4速被駆動ギヤ17b側に移動してそのスプライン25に嵌合することにより、第4速被駆動ギヤ17bがスリーブ23およびハブ22を介して出力軸13に連結されるように構成されている。
The even-numbered clutch S2 that selectively connects the second-speed driven
そして、奇数段用のドグクラッチS1および偶数段用のドグクラッチS2における各スリーブ19,23を軸線方向に前後動させるアクチュエータ26,27が設けられている。これらのアクチュエータ26,27は、油圧式あるいは電動式のいずれでもよい。
上記の出力軸13は、その遊星歯車機構1側の端部に設けられたカウンタギヤ28を介して終減速機として機能するデファレンシャル29に連結されている。このデファレンシャル29は、カウンタギヤ28に噛み合っているリングギヤ30と一体のデフケースの内部にピニオンギヤを取り付け、そのピニオンギヤに噛み合っている一対のサイドギヤ(それぞれ図示せず)を設けた公知の構成の歯車機構であり、そのサイドギヤのそれぞれに車輪(図示せず)にトルクを伝達する左右の車軸31が連結されている。したがって、図8に示す構成の動力伝達装置は、車両におけるトランスアクスルとして構成されている。
The
そして、前述したコントローラ4や各アクチュエータ10,26,27に制御指令信号を出力して駆動モードの設定や変速などを制御する電子制御装置(ECU)32が設けられている。この電子制御装置32は、マイクロコンピュータを主体として構成され、アクセル開度などの駆動要求量や車速、エンジン回転数、設定されている変速比などの入力データと、変速線図(変速マップ)などの予め記憶しているデータとに基づいて演算を行い、その演算結果に基づく制御指令信号を出力するように構成されている。
An electronic control unit (ECU) 32 is provided that outputs a control command signal to the
上記の動力伝達装置は、変速段用のいずれかのクラッチS1,S2によって出力軸13に対して第1駆動軸11もしくは第2駆動軸12をトルク伝達可能に連結し、またその駆動軸11,12のいずれかに対するエンジン2からのトルクの伝達を遊星歯車機構1によって切り替えることにより所定の変速段を設定する。また、そのいずれかのクラッチS1,S2を切り替え動作させて変速を行う場合に、遊星歯車機構1およびモータ・ジェネレータ3によって、ギヤの回転数を変速後の回転数に合わせる同期制御を行う。その動作を説明すると、図9はエンジン2を出力軸13に対して機械的に直結して設定される変速比である変速段と、それらの変速段を設定するための各クラッチSL,S1,S2の動作状態をまとめて示す図表であり、○を付した数字は、図8に記載してある丸付きの数字と対応しており、変速段用のクラッチS1,S2におけるスリーブ19,23の移動方向もしくは位置あるいは係合している変速ギヤ対の番号を示している。また図9における「×」印は解放状態であって連結もしくはロックを行っていないこと、「○」印は、ロッククラッチSLが係合状態であって遊星歯車機構1をロックしていることを示している。
In the power transmission device, the
図9に示すように、エンジン2の動力で走行する場合、第1速と第3速とのいわゆる奇数段では、ロッククラッチSLが係合状態とされて遊星歯車機構1の全体が一体化され、その遊星歯車機構1から第2駆動軸12および第1速ギヤ対14もしくは第3速ギヤ対16を介して出力軸13に動力が伝達される。すなわち、機械的直結段となる。これに対して第2速と第4速とのいわゆる偶数段では、ロッククラッチSLが解放状態とされ、エンジン2の動力は第1駆動軸11から第2速ギヤ対15もしくは第4速ギヤ対17を介して出力軸13に動力が伝達される。すなわち、エンジン直結段となる。
As shown in FIG. 9, when traveling with the power of the
したがって隣接する変速比(変速段)同士の間での変速の場合には、ロッククラッチSLを係合させて遊星歯車機構1の全体を一体化させ、あるいは反対にロッククラッチSLを解放させて遊星歯車機構1をフリー状態とする必要があり、またそれに伴って変速後に互いに連結される回転部材同士の回転数を一致させる同期制御が実行される。これらの制御は、モータ・ジェネレータ3のトルクを増減させ、またそれに伴ってその回転数を変化させることにより行われる。その場合、モータ・ジェネレータ3が遊星歯車機構1を介して出力軸13に連結されているので、モータ・ジェネレータ3のトルクの変化が駆動力の変化要因となる。そこでこの発明に係る制御装置は、変速に伴う駆動力もしくは駆動トルクの変化や変速ショックを防止するために、モータ・ジェネレータ3のトルクの増減に応じてエンジントルクを協調制御するように構成されている。その制御例を以下に説明する。
Therefore, in the case of a shift between adjacent gear ratios (shift speeds), the lock clutch SL is engaged and the entire
図1は、変速開始からイナーシャ相の開始までのいわゆる第1のトルク相での制御を説明するためのフローチャートであり、先ず、第1のトルク相(トルクPh#1)が開始されているか否かが判断される(ステップS01)。これは、要は、変速が開始されたか否かの判断であり、例えば車速やアクセル開度あるいは駆動力要求量などの走行状態が、所定の変速段領域から他の変速段領域に変化したことの判断の成立に基づいて判定でき、また予め用意してある変速線図上での走行状態がその変速線を横切って変化したこと、あるいはそれに基づいて変速信号が出力されたことに基づいて判定することができる。このステップS01で否定的に判断された場合には、変速が実行されないので、特に制御を行うことなく、図1に示すルーチンを一旦終了する。 FIG. 1 is a flowchart for explaining control in a so-called first torque phase from the start of shifting to the start of inertia phase. First, whether or not the first torque phase (torque Ph # 1) has been started. Is determined (step S01). In essence, this is a determination as to whether or not a shift has started. For example, the running state such as the vehicle speed, the accelerator opening, or the required driving force has changed from a predetermined shift range to another shift range. It can be determined based on the establishment of the determination, and it is determined based on whether the traveling state on the prepared shift map has changed across the shift line or the shift signal is output based on the change. can do. If a negative determination is made in step S01, the gear shift is not executed, so the routine shown in FIG. 1 is temporarily terminated without performing any particular control.
これに対してステップS01で肯定的に判断された場合には、モータ・ジェネレータ3のトルク(MGトルク)Tsを徐々に変化させる。図1に示す例では、徐々に低下(スイープダウン)させる(ステップS02)。具体的には、
Ts=κ1・Δt
となるようにモータ・ジェネレータ3のトルクTsが制御される。ここで、κ1は単位時間当たりのトルクTsの低下率(スイープ率)であって、エンジン2のトルク制御応答性を考慮して、実験やシミュレーションなどによって予め定められており、好ましくはエンジン2のトルク制御応答性とほぼ同じ応答性となるように設定される。また、Δtは時間幅であり、例えば図1に示すルーチンの実行サイクル時間である。なお、ここで、低下とは、エンジントルクとは反対の方向へのトルクの増大を意味し、正回転している場合には、その回転を止める方向のトルクを増大させ、またエンジン2とは反対方向に回転している場合には、いわゆる負の方向へのトルクを増大させることである。
On the other hand, when a positive determination is made in step S01, the torque (MG torque) Ts of the motor /
Ts = κ1 · Δt
The torque Ts of the motor /
上記のモータ・ジェネレータ3のトルクTsの低下に伴う出力軸13のトルクの低下を防止するために、エンジン2の出力トルクTeが徐々に変化させられる。図1に示す例では、徐々に増大(スイープアップ)させられる(ステップS03)。具体的には、
Te=Te0+Ts
となるようにエンジントルクTeが制御される。ここで、Te0は変速開始時のエンジントルクである。なお、この式から知られるように、モータ・ジェネレータ3のトルクTsが負の値であれば、エンジントルクTeは小さくなるので、エンジントルクの増大とは、正の値もしくは負の値のモータ・ジェネレータ3のトルクTsを変速開始時のエンジントルクに加算することである。
In order to prevent a decrease in the torque of the
Te = Te0 + Ts
The engine torque Te is controlled so that Here, Te0 is the engine torque at the start of shifting. As is known from this equation, if the torque Ts of the motor /
ついで、上記のようにして求められたエンジントルクTeが制御可能なトルクであるか否かが判断される。例えばそのエンジントルクTeが補正限界内の最大値になっているか否かが判断される(ステップS04)。エンジン2のスロットル開度が100%未満であってエンジントルクTeを補正できる場合には、すなわちステップS04で否定的に判断された場合には、エンジントルクTeを変更制御する。これは、例えば電子スロットルバルブのスロットル開度を電気的に制御し、あるいはディーゼルエンジンにおける燃料噴射量を制御することによる可能である。さらにトルク相(トルクPh#1)が終了したか否かが判断される(ステップS05)。この判断は、モータ・ジェネレータ3のトルクあるいは電流値に基づいて行うことができる。例えば図8に示す構成では遊星歯車機構1がシングルピニオン型のものであってキャリヤCrにエンジン2のトルクが入力されているので、エンジン2からキャリヤCrにトルクを入力することによりサンギヤSnに作用するトルクは(Te/(1+ρ))となり、モータ・ジェネレータ3のトルクがこれに釣り合うことによりステップS05の判断を行うことができる。そして、ステップS05で否定的に判断された場合には、ステップS02に戻って上記の制御を継続する。これとは反対にステップS05で肯定的に判断された場合には、図1のルーチンを一旦終了する。
Next, it is determined whether or not the engine torque Te obtained as described above is a controllable torque. For example, it is determined whether or not the engine torque Te is the maximum value within the correction limit (step S04). When the throttle opening of the
一方、エンジントルクTeが補正限界を超えていて制御できない場合、すなわちステップS04で肯定的に判断された場合には、モータ・ジェネレータ3のトルクの変化率(スイープ率)を変更する(ステップS06)。すなわち、モータ・ジェネレータ3のトルクTsを
Ts=κ2・Δt
とする。ここで、κ2は新たなスイープ率であり、実験やシミュレーションなどによって予め定めた値である。また、このスイープ率κ2は、変速の進行の状況や変速ショックの抑制要求の大きさなどによって異なる値とすることができる。例えば、変速ショックをより確実に低減する要求が強い場合には、スイープ率κ2は小さい値とし、変速時間を短縮したほうが良い状況の場合にはスイープ率κ2を大きい値にする。そして、エンジントルクの補正が禁止される(ステップS07)。算出された上記のエンジントルクTeが補正限界を超えているからである。その後、ステップS05に進んでトルク相の終了が判断される。
On the other hand, if the engine torque Te exceeds the correction limit and cannot be controlled, that is, if a positive determination is made in step S04, the torque change rate (sweep rate) of the motor /
And Here, κ2 is a new sweep rate, which is a value determined in advance by experiments or simulations. Further, the sweep rate κ2 can be set to a different value depending on the progress of the shift, the magnitude of the shift shock suppression request, and the like. For example, the sweep rate κ2 is set to a small value when there is a strong demand to reduce the shift shock more reliably, and the sweep rate κ2 is set to a large value when it is better to shorten the shift time. Then, correction of the engine torque is prohibited (step S07). This is because the calculated engine torque Te exceeds the correction limit. Thereafter, the process proceeds to step S05 to determine the end of the torque phase.
上記の第1のトルク相は、サンギヤSnの回転数が変化し始めるなど、回転部材の回転数が変速後の変速比での回転数に向けて変化するイナーシャ相の開始によって終了する。そのイナーシャ相(イナーシャPh#1)ではエンジントルクTeが図2に示すように制御される。先ず、イナーシャ相の開始が判断される(ステップS11)。モータ・ジェネレータ3が連結されている遊星歯車機構1のサンギヤSnが回転し始めるトルクは、前述したように遊星歯車機構1におけるトルクの釣り合いによって求めることができ、またモータ・ジェネレータ3のトルクはその電流値などの制御量から知ることができるので、ステップS11の判断は、モータ・ジェネレータ3の電流値などの制御量に基づいて行うことができる。なお、タイマーによってイナーシャ相の開始を判断することとしてもよい。
The first torque phase is terminated by the start of an inertia phase in which the rotation speed of the rotating member changes toward the rotation speed at the speed ratio after the shift, such as the rotation speed of the sun gear Sn starts to change. In the inertia phase (inertia Ph # 1), the engine torque Te is controlled as shown in FIG. First, the start of the inertia phase is determined (step S11). The torque at which the sun gear Sn of the
ステップS11で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了する。これとは反対にステップS11で肯定的に判断された場合には、目標トルクTxが設定される(ステップS12)。変速の前後で駆動力を可及的に一定に維持するために、イナーシャ相開始時のエンジントルクTe0が目標トルクTxとされる(Tx=Te0)。さらに、モータ・ジェネレータ3のトルクTsが、変速後の変速比(変速段)で釣り合うトルクTs1に設定される(ステップS13)。モータ・ジェネレータ3のトルクTsを変速後の変速比(変速段)で釣り合うトルクTs1に変化させる制御に応じてエンジントルクTeを制御するために、エンジントルクTeが算出される(ステップS14)。具体的には、
Te=(Tx+K2・Ts)/K1
である。
If a negative determination is made in step S11, this routine is temporarily terminated without performing any particular control. On the other hand, if the determination in step S11 is affirmative, the target torque Tx is set (step S12). In order to keep the driving force as constant as possible before and after the shift, the engine torque Te0 at the start of the inertia phase is set as the target torque Tx (Tx = Te0). Further, the torque Ts of the motor /
Te = (Tx + K2 · Ts) / K1
It is.
この関係を更に説明すると、イナーシャ相では回転数の変化に起因する慣性トルクが生じるので、以下の関係式が成立する。
Ie・dωe/dt=Te−Tx
Is・dωs/dt=Ts+ρ・Tx/(1+ρ)
Ir・dωr/dt=Tr+Tx/(1+ρ)
ここで、Ieはエンジン2の慣性モーメント、ωeはエンジン2の回転速度、Txは目標出力トルク、IsはサンギヤSnおよびこれと一体に回転する部材の慣性モーメント、ωsはサンギヤSnおよびこれと一体に回転する部材の回転速度、ρは前述した遊星歯車機構1におけるギヤ比(サンギヤの端数とリングギヤの端数との比)、IrはリングギヤRgおよびこれと一体に回転する部材の慣性モーメント、ωrはリングギヤRgの回転速度である。
This relationship will be further explained. Inertia torque is caused by a change in the rotational speed in the inertia phase, so the following relational expression is established.
Ie · dωe / dt = Te−Tx
Is · dωs / dt = Ts + ρ · Tx / (1 + ρ)
Ir · dωr / dt = Tr + Tx / (1 + ρ)
Here, Ie is the moment of inertia of the
上記のリングギヤRgについての慣性モーメントは大きく、これに対して一定車速で走行している状態での変速の際にはその回転数ωrは実質上、変化しないのでその回転角加速度は「0」になる。この関係を代入して目標トルクTxについて解くと、
Tx=K1・Te−K2・Ts
となる。なお、
K1=(1+ρ)2・Is/{ρ2・Ie+(1+ρ)2・Is}
K2=ρ(1+ρ)・Ie/{ρ2・Ie+(1+ρ)2・Is}
である。
The moment of inertia of the ring gear Rg is large. On the other hand, the speed of rotation ωr does not substantially change at the time of shifting while running at a constant vehicle speed, so that the rotational angular acceleration becomes “0”. Become. Substituting this relationship and solving for the target torque Tx,
Tx = K1, Te-K2, Ts
It becomes. In addition,
K1 = (1 + ρ) 2 · Is / {ρ 2 · Ie + (1 + ρ) 2 · Is}
K2 = ρ (1 + ρ) · Ie / {ρ 2 · Ie + (1 + ρ) 2 · Is}
It is.
したがって、アクセルペダル(図示せず)の踏み増しやアクセルペダルを戻す減速操作などの加減速要求に変化がない状態での変速、すなわち「Te=0」の状態では目標トルクTxはモータ・ジェネレータ3のトルクTsの一次関数になる。そして、モータ・ジェネレータ3のトルクTsを前述したように変化させた場合に目標トルクTxを一定に維持するためのエンジントルクTeは、
Te=(Tx+K2・Ts)/K1
となる。したがって、変速の前後で駆動トルクを一定に維持するためには、Tx=Te0であるから、前述したステップS14での式が成り立つ。言い換えれば、エンジントルクを以上述べた関係を維持するように制御することにより、イナーシャ相での駆動トルクを一定に維持できる。
Therefore, in a state where there is no change in acceleration / deceleration requests such as a depressing operation of an accelerator pedal (not shown) or a deceleration operation for returning the accelerator pedal, that is, in a state of “Te = 0”, the target torque Tx is equal to the
Te = (Tx + K2 · Ts) / K1
It becomes. Therefore, in order to keep the driving torque constant before and after the shift, since Tx = Te0, the above-described equation in step S14 is established. In other words, the driving torque in the inertia phase can be kept constant by controlling the engine torque so as to maintain the relationship described above.
ついで、上記のようにして求められたエンジントルクTeが制御可能なトルクであるか否かが判断される(ステップS15)。これは、前述した図1におけるステップS04と同様の制御である。そのエンジントルクTeが補正限界内であってエンジントルクTeを補正できる場合には、すなわちステップS15で否定的に判断され場合には、エンジントルクTeを変更制御し、かつイナーシャ相(イナーシャPh#1)が終了したか否かが判断される(ステップS15)。遊星歯車機構1におけるトルクの釣り合いは演算して求められ、かつモータ・ジェネレータ3が出力するトルクはその電流値などの制御量で知ることができるので、前述した図1に示すステップS05におけるトルク相の終了の判断と同様に、モータ・ジェネレータ3の電流値などの制御量に基づいてステップS16の判断を行うことができる。
Next, it is determined whether or not the engine torque Te obtained as described above is a controllable torque (step S15). This is the same control as step S04 in FIG. 1 described above. When the engine torque Te is within the correction limit and the engine torque Te can be corrected, that is, when a negative determination is made in step S15, the engine torque Te is changed and controlled, and the inertia phase (inertia Ph # 1) is controlled. ) Is determined (step S15). Since the balance of torque in the
そして、ステップS16で否定的に判断された場合には、ステップS12に戻って上記の制御を継続する。これとは反対にステップS16で肯定的に判断された場合には、図1のルーチンを一旦終了する。 If a negative determination is made in step S16, the process returns to step S12 and the above control is continued. On the other hand, if the determination in step S16 is affirmative, the routine of FIG. 1 is temporarily terminated.
一方、エンジントルクTeが補正限界を超えていて制御できない場合、すなわちステップS15で肯定的に判断された場合には、モータ・ジェネレータ3のトルクTsを前述したステップS13で設定したトルクTs1とは異なるトルクTs2に設定する(ステップS17)。すなわち、Ts=Ts2に制御する。ここで、新たなトルクTs2は、実験やシミュレーションなどによって予め定めた値である。また、このトルクTs2は、変速の進行の状況や変速ショックの抑制要求の大きさなどによって異なる値とすることができる。例えば、変速ショックをより確実に低減する要求が強い場合には、トルクTs2は小さい値(Ts2<Ts1)とし、変速時間を短縮したほうが良い状況の場合にはトルクTs2を大きい値(Ts2>Ts1)にする。そして、エンジントルクの補正が禁止される(ステップS18)。算出された上記のエンジントルクTeが補正限界を超えているからである。その後、ステップS05に進んでトルク相の終了が判断される。
On the other hand, when the engine torque Te exceeds the correction limit and cannot be controlled, that is, when a positive determination is made in step S15, the torque Ts of the motor /
前述した図2に示すように、奇数段では、遊星歯車機構1がロックされてモータ・ジェネレータ3は正トルクおよび負トルクのいずれも出力せず、また偶数段では遊星歯車機構1はいわゆるフリー状態とされてモータ・ジェネレータ3は動作しないから、変速の終了に伴ってモータ・ジェネレータ3のトルクは、「0」に向けて低減される。それに伴う駆動力(駆動トルク)の低下を抑制するために、イナーシャ相終了後の第2のトルク相では、以下の制御が実行される。
As shown in FIG. 2, the
図3において、先ず、第2のトルク相(トルクPh#2)が開始されたか否かが判断される(ステップS21)。これは、前述したイナーシャ相の開始の判断と同様に、モータ・ジェネレータ3の電流値などの制御量に基づいて行うことができる。このステップS21で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなくこのルーチンを一旦終了し、これとは反対に肯定的に判断された場合には、目標トルクTxが、第2のトルク相の開始時のエンジントルクTe2に設定される(ステップS22)。
In FIG. 3, it is first determined whether or not the second torque phase (torque Ph # 2) has started (step S21). This can be performed based on the control amount such as the current value of the motor /
前述したように、イナーシャ相でモータ・ジェネレータ3のトルクを低下させていた場合、すなわちエンジン2の回転方向とは反対方向のトルクを増大させていた場合には、そのトルクを「0」にするようにモータ・ジェネレータ3のトルクTsを徐々に増大(スイープアップ)させる(ステップS23)。これは、モータ・ジェネレータ3のトルクの絶対値としては「0」に近づける制御である。すなわち、モータ・ジェネレータ3のトルクTsを
Ts=κ3・Δt
とする。ここで、κ3は単位時間当たりのトルクTsの変化率(スイープ率)であって、エンジン2のトルク制御応答性を考慮して、実験やシミュレーションなどによって予め定められており、好ましくはエンジン2のトルク制御応答性とほぼ同じ応答性となるように設定される。
As described above, when the torque of the motor /
And Here, κ3 is the rate of change (sweep rate) of the torque Ts per unit time, and is determined in advance by experiments, simulations, etc. in consideration of the torque control response of the
そのモータ・ジェネレータ3のトルクTsの変化に伴う駆動力の変化を可及的に抑制して、理論上「0」となるように制御するためのエンジントルクTeが算出される(ステップS24)。そのエンジントルクTeを一般化した式で示せば、
Te=(Tx−K3・Ts)/Gx
である。なお、Gxは変速後の変速比である。
The engine torque Te for controlling to theoretically “0” is calculated by suppressing the change in the driving force accompanying the change in the torque Ts of the motor /
Te = (Tx−K3 · Ts) / Gx
It is. Gx is a gear ratio after the gear change.
この関係式について説明すると、遊星歯車機構1におけるトルクの釣り合い式は、
Ie・dωe/dt=Te−Tx
Is・dωs/dt=Ts+ρ・Tx/(1+ρ)
Ir・dωr/dt=Tr+Tx/(1+ρ)
である。第1速から第2速へのアップシフトを考えると、第1速では遊星歯車機構1がロックされているから、各回転要素の回転角加速度は「0」であり、これを上記の式に代入して、リングギヤRgの慣性トルクについて解くと、
Ir・dωr/dt=−Ts/ρ
となる。一方、第2速ギヤ対15がトルク伝達可能な状態になっているので、出力軸13には第2速ギヤ対15を介してトルクが伝達され、そのトルクT2ndは、
T2nd=Te−Tx
である。
When this relational expression is described, the torque balance expression in the
Ie · dωe / dt = Te−Tx
Is · dωs / dt = Ts + ρ · Tx / (1 + ρ)
Ir · dωr / dt = Tr + Tx / (1 + ρ)
It is. Considering the upshift from the first speed to the second speed, since the
Ir · dωr / dt = −Ts / ρ
It becomes. On the other hand, since the second
T2nd = Te-Tx
It is.
出力軸13のトルクToは、これらのトルクに各変速ギヤ対のギヤ比を掛けた値の合計となるから、
To=−Ts・G1/ρ+(Te−Tx)G2
である。なお、G1は第1速ギヤ対14のギヤ比、G2は第2速ギヤ対15のギヤ比である。これを整理すると、
To=Te・G2+K3・Ts
ここで、K3は、
K3={(1+ρ)G2−G1}/ρ
である。したがって、このK3は、変速比のステップ幅に応じて正の値、あるいは負の値とを採る。
Since the torque To of the
To = −Ts · G1 / ρ + (Te−Tx) G2
It is. G1 is the gear ratio of the first
To = Te · G2 + K3 · Ts
Where K3 is
K3 = {(1 + ρ) G2-G1} / ρ
It is. Therefore, this K3 takes a positive value or a negative value depending on the step width of the gear ratio.
そして、第2のトルク相の開始時における出力軸13のトルクToを目標トルクTxとすれば、
Tx=Te・G2+K3・Ts
となり、これをエンジントルクTeについて解けば、
Te=(Tx−K3・Ts)/G2
となる。そして、これを一般化すれば、上記のステップS24の式になる。したがって、第2のトルク相でエンジン2をトルクTeが上記の関係を満たすように制御することにより、駆動力の変化を防止もしくは抑制でき、また変速ショックを防止できる。
If the torque To of the
Tx = Te · G2 + K3 · Ts
If we solve this for the engine torque Te,
Te = (Tx−K3 · Ts) / G2
It becomes. Then, if this is generalized, the above equation of step S24 is obtained. Therefore, by controlling the
そして、ステップS24に続けて、上記の算出されたエンジントルクTeが制御可能もしくは補正可能なものか否かが判断される(ステップS25)。これは、前述した図1のステップS04や図2のステップS15と同様の判断ステップである。したがって、このステップS25で否定的に判断された場合には、エンジントルクTeを所期どおりに制御できるので、第2のトルク相が終了した否かが判断される(ステップS26)。この判断は、第1のトルク相の終了やイナーシャ相の終了の判断と同様に、モータ・ジェネレータ3の電流値などの制御量に基づいて行うことができる。このステップS26で否定的に判断された場合には、ステップS22に戻り、反対に肯定的に判断された場合には、このルーチンを一旦終了する。
Subsequently to step S24, it is determined whether or not the calculated engine torque Te can be controlled or corrected (step S25). This is a determination step similar to step S04 in FIG. 1 and step S15 in FIG. Therefore, if a negative determination is made in step S25, the engine torque Te can be controlled as expected, so it is determined whether or not the second torque phase has ended (step S26). This determination can be made based on the control amount such as the current value of the motor /
一方、エンジントルクTeが補正限界を超えていて制御できない場合、すなわちステップS25で肯定的に判断された場合には、モータ・ジェネレータ3のトルクの変化率(スイープ率)を変更する(ステップS27)。すなわち、モータ・ジェネレータ3のトルクTsを
Ts=κ4・Δt
とする。ここで、κ4は新たなスイープ率であり、実験やシミュレーションなどによって予め定めた値である。また、このスイープ率κ4は、変速の進行の状況や変速ショックの抑制要求の大きさなどによって異なる値とすることができる。例えば、変速ショックをより確実に低減する要求が強い場合には、スイープ率κ4は小さい値とし、変速時間を短縮したほうが良い状況の場合にはスイープ率κ4を大きい値にする。そして、エンジントルクの補正が禁止される(ステップS28)。算出された上記のエンジントルクTeが補正限界を超えているからである。その後、ステップS25に進んで第2のトルク相の終了が判断される。
On the other hand, if the engine torque Te exceeds the correction limit and cannot be controlled, that is, if a positive determination is made in step S25, the torque change rate (sweep rate) of the motor /
And Here, κ4 is a new sweep rate, which is a value determined in advance by experiments or simulations. Further, the sweep rate κ4 can be set to a different value depending on the progress of the shift, the magnitude of the shift shock suppression request, and the like. For example, the sweep rate κ4 is set to a small value when there is a strong demand to reduce the shift shock more reliably, and the sweep rate κ4 is set to a large value when it is better to shorten the shift time. Then, correction of the engine torque is prohibited (step S28). This is because the calculated engine torque Te exceeds the correction limit. Thereafter, the process proceeds to step S25 to determine the end of the second torque phase.
なお、上記の説明では、第1速から第2速への変速の場合を例に採って説明したが、他の変速の場合にもそれぞれに応じたトルクの釣り合いが成立するので、上記の説明と同様にしてエンジントルクTeを制御し、駆動力もしくは駆動トルクの変動を「0」にすることができる。 In the above description, the case of shifting from the first speed to the second speed has been described as an example. However, since the balance of torque corresponding to each shift is established in the case of other shifting, the above description is provided. In the same manner as described above, the engine torque Te is controlled, and the fluctuation of the driving force or the driving torque can be set to “0”.
上記の変速制御を行った場合の挙動の変化を、遊星歯車機構1の共線図に基づいて説明する。図4は第1速から第2速への変速の例を示しており、先ず、図4の(a)に示す第1速では、ロッククラッチSLが係合して遊星歯車機構1の全体が一体回転しており、そのトルクが第1速ギヤ対14を介して出力軸13に伝達され、さらにカウンタギヤ(Co)28を介してデファレンシャル29に出力されている。エンジン2あるいはこれが連結されているキャリヤCrのトルクの向き、および出力軸13のトルクの向きは、矢印で示してあるとおり、図4の上向きである。
A change in behavior when the above-described shift control is performed will be described based on the alignment chart of the
変速が開始されると、モータ・ジェネレータ3のトルクTsがスイープダウンされるので、これが連結されているサンギヤSnには図4の下向きのトルクが作用する(図4の(b))。そして、そのトルクTsがエンジントルクTeと釣り合って、ロッククラッチSLに替わって、遊星歯車機構1の全体を一体回転させることのできるトルクとなると、ロッククラッチSLが解放させられる。すなわち、遊星歯車機構1のロック(プラネタリロック)が解除される。この場合、モータ・ジェネレータ3は発電を行い、それに伴う負のトルクを生じることになるので、エンジントルクTeの一部が発電に消費される。そのため、このようなトルクの消費に基づく駆動トルクの低下を生じさせないようにエンジントルクTeが、モータ・ジェネレータ3のトルクの増減に応じて制御される。
When the shift is started, the torque Ts of the motor /
これは、第1のトルク相に続くイナーシャ相においても同様であって、図4の(c)に示すように、モータ・ジェネレータ3の逆回転方向へのトルクの増大に伴ってサンギヤSnの回転数が次第にゼロに近付き、その後、逆回転する。そうすると、出力要素となっているリングギヤRgの回転数を維持したまま、キャリヤCrおよびこれに連結されているエンジン2の回転数が低下する。そのキャリヤCrには第1駆動軸11を介して第2速ギヤ対15が連結されているので、第2速ギヤ対15の回転数も低下し、ついには第2速被駆動ギヤ15bの回転数が出力軸13の回転数に一致する。すなわち、回転同期する。そして、偶数段用クラッチS2によって第2速被駆動ギヤ15bが出力軸13に連結され、第2速ギヤ対15でトルク伝達可能な状態になる。
This is the same in the inertia phase following the first torque phase, and as shown in FIG. 4C, the rotation of the sun gear Sn as the torque of the motor /
この状態でモータ・ジェネレータ3はそのトルクの絶対値がゼロになるように徐々に制御され(図4の(d))、それに合わせてエンジントルクTeが上述したように制御される。すなわち、第2のトルク相での制御が実行される。モータ・ジェネレータ3のトルクが「0」になった時点に奇数段用クラッチS1が解放状態に制御され、第1速被駆動ギヤ14bと出力軸13との連結が解かれる。その結果、モータ・ジェネレータ3に対して積極的にはトルクが作用しないので、トルク損失によりモータ・ジェネレータ3の回転数が自然に低下し、ついには停止する(図4の(e))。そして、エンジン2がキャリヤCrおよび第1駆動軸11を介して第2速ギヤ対15に連結され、エンジン2のトルクがこの経路を介して出力軸13に伝達されるので、いわゆるエンジン直結段である第2速が設定される(図4の(f))。
In this state, the motor /
このようにモータ・ジェネレータ3は、回転同期のため、また変速後のトルクとなるように、そのトルクが制御されるが、そのモータ・ジェネレータ3のトルクの増減に応じて、駆動力もしくは駆動トルクが変化しないようにエンジントルクTeが制御される。その結果、変速の前後に亘って駆動力もしくは駆動トルクがほぼ一定に維持され、ショックのない変速が可能である。
Thus, the torque of the motor /
図5は、第2速から第3速への変速の際の挙動を示しており、図5の(a)は前述した図4の(f)と同様の状態を示している。すなわち、エンジン2のトルクがそのまま第2速ギヤ対15に伝達され、その第2速ギヤ対15で変速された動力が出力軸13に伝達され、さらにカウンタギヤ28を介してデファレンシャル29に出力されている。この状態では、モータ・ジェネレータ3は、トルクを出力しておらず、また停止している。
FIG. 5 shows the behavior at the time of shifting from the second speed to the third speed, and FIG. 5A shows the same state as FIG. 4F described above. That is, the torque of the
第3速への変速の判断が成立すると、同期制御のために、モータ・ジェネレータ3のトルクが増大させられてその回転数が増大する。この場合、遊星歯車機構1はいわゆるフリー状態になっているので、モータ・ジェネレータ3のトルクが駆動トルクに特には影響しない。モータ・ジェネレータ3の回転数の増大に伴ってこれが連結されているサンギヤSnの回転数が増大すると、出力要素となってキャリヤCrの回転数が維持されたまま、リングギヤRgの回転数が低下する。このリングギヤRgには第2駆動軸12を介して第3速ギヤ対16が連結されているので、その被駆動ギヤ16bの回転数が低下し、ついには出力軸13の回転数と一致する。すなわち、回転同期する(図5の(b))。この状態で、奇数段用クラッチS1によって第3速被駆動ギヤ16bが出力軸13に連結される。したがって、奇数段用クラッチS1が係合することによる回転数の変化や駆動トルクの変化は生じない。
When the determination of the shift to the third speed is established, the torque of the motor /
こうしてモータ・ジェネレータ3のトルクを出力軸13に伝達できる状態になってから第1のトルク相が開始され、そのトルクがエンジントルクTeと釣り合うように徐々に低下させられる(図5の(c))。そして、これらのトルクが釣り合った状態で、偶数段用クラッチS2が解放させられ、第2速被駆動ギヤ15bと出力軸13との連結が解かれる。
Thus, the first torque phase is started after the torque of the motor /
その後にモータ・ジェネレータ3が発電機として機能してそのトルクが更に低下すると、出力要素であるリングギヤRgの回転数を維持したまま、サンギヤSnの回転数が低下するとともに、キャリヤCrおよびこれに連結されているエンジン2の回転数が低下する。そして、ついには、各回転要素の回転数が一致して遊星歯車機構1の全体が一体となって回転する(図5の(d))。この過程でモータ・ジェネレータ3によるいわゆる負のトルクが駆動トルクを低下させる要因となるが、モータ・ジェネレータ3のトルクの変化に応じてエンジン2のトルクを前述したように変化させるので、駆動トルクが変化することはない。
Thereafter, when the motor /
遊星歯車機構1の全体が一体となって回転する状態になると、ロッククラッチSLが係合して遊星歯車機構1がロックされる。すなわち、機械的に一体化される。遊星歯車機構1を一体化させるトルクがロッククラッチSLによって受け持たれることによりモータ・ジェネレータ3はトルクを出力する必要がなくなり、したがってモータ・ジェネレータ3はオフ状態に制御されるとともに、エンジントルクTeがその分、復帰させられる。すなわち、低下させられる。これが第2のトルク相であり、図5の(e)に示してある。こうして第3速が達成される(図5の(f))。
When the entire
さらに、図6は、第3速から第4速への変速の際の挙動を示しており、図6の(a)は前述した図5の(f)と同様の状態を示している。すなわち、遊星歯車機構1がロックされてその全体が一体となって回転するので、エンジン2のトルクがそのまま第3速ギヤ対16に伝達され、その第3速ギヤ対16で変速された動力が出力軸13に伝達され、さらにカウンタギヤ28を介してデファレンシャル29に出力されている。この状態では、モータ・ジェネレータ3は、トルクを出力しておらず、またサンギヤSnと共に回転している。
Further, FIG. 6 shows the behavior at the time of shifting from the third speed to the fourth speed, and FIG. 6A shows the same state as FIG. 5F described above. That is, since the
第4速への変速の判断が成立すると、ロッククラッチSLが受け持っていたトルクをモータ・ジェネレータ3で受け持つためにそのトルクが逆回転方向に増大させられる(図6の(b))。すなわち、変速の開始と同時に第1のトルク相が開始され、その際のモータ・ジェネレータ3のトルクの低減に応じてエンジントルクTeが増大させられる。こうして、モータ・ジェネレータ3のトルクがエンジントルクTeと釣り合う状態になると、ロッククラッチSLにトルクが掛からなくなるので、ロッククラッチSLが解放させられる。すなわち、プラネタリロックが解除される。
When the determination of the shift to the fourth speed is established, the torque generated by the lock clutch SL is received by the motor /
この状態からモータ・ジェネレータ3の逆回転方向のトルクが更に増大すると、サンギヤSnの回転数が低下し、さらに逆回転方向に回転し始める。それに伴って、出力要素であるリングギヤRgの回転数を維持したまま、エンジン2およびこれが連結されているキャリヤCrの回転数が低下する。すなわち、イナーシャ相が開始する(図6の(c))。その場合も、モータ・ジェネレータ3のトルクの低下に応じてエンジントルクTeが増大させられる。そのキャリヤCrには第1駆動軸11を介して第4速ギヤ対17が連結されているので、第4速ギヤ対17の回転数も低下し、ついには第4速被駆動ギヤ17bの回転数が出力軸13の回転数に一致する。すなわち、回転同期する。そして、偶数段用クラッチS2によって第4速被駆動ギヤ17bが出力軸13に連結され、第4速ギヤ対17でトルク伝達可能な状態になる。
If the torque in the reverse rotation direction of the motor /
この状態でモータ・ジェネレータ3はそのトルクの絶対値がゼロになるように徐々に制御され(図6の(d))、それに合わせてエンジントルクTeが上述したように制御される。すなわち、第2のトルク相での制御が実行される。モータ・ジェネレータ3のトルクが「0」になった時点に奇数段用クラッチS1が解放状態に制御され、第3速被駆動ギヤ16bと出力軸13との連結が解かれる。その結果、モータ・ジェネレータ3に対して積極的にはトルクが作用しないので、トルク損失によりモータ・ジェネレータ3の回転数が自然に低下し、ついには停止する(図6の(e))。そして、エンジン2がキャリヤCrおよび第1駆動軸11を介して第4速ギヤ対17に連結され、エンジン2のトルクがこの経路を介して出力軸13に伝達されるので、いわゆるエンジン直結段である第4速が設定される(図6の(f))。
In this state, the motor /
このように第2速から第3速への変速の場合および第3速から第4速への変速の場合であっても、モータ・ジェネレータ3は、回転同期のため、また変速後のトルクとなるように、そのトルクが制御されるが、そのモータ・ジェネレータ3のトルクの増減に応じて、駆動力もしくは駆動トルクが変化しないようにエンジントルクTeが制御される。その結果、変速の前後に亘って駆動力もしくは駆動トルクがほぼ一定に維持され、ショックのない変速が可能である。
Thus, even in the case of a shift from the second speed to the third speed and in the case of a shift from the third speed to the fourth speed, the motor /
これを第1速から第2速への変速の場合を例に採ってタイムチャートで示せば、図7のとおりである。アクセル開度もしくは駆動力要求量を一定に維持して第1速が設定されている状態では、ロッククラッチSLが係合状態(ON)になっていて遊星歯車機構1の全体が一体化されている(ロックされている)。また、奇数段用クラッチS1によって第1速被駆動ギヤ14bが出力軸13に連結されている。さらに、偶数段用クラッチS2は解放状態になっている。したがって、エンジントルクTeおよび出力軸13のトルクは一定になっており、また遊星歯車機構1にはトルクが特に作用していない。この状態で第2速への変速判断が成立する(t1時点)と、モータ・ジェネレータ3のトルクが所定の変化率で低下させられ、それに合わせてエンジントルクTeが増大させられる。その結果、出力軸13のトルクは一定の維持される。これに対して、エンジントルクTeの補正を行わない場合には、図7に破線で示すように、出力軸13のトルクが低下する。
Taking this as an example in the case of a shift from the first speed to the second speed, it is shown in FIG. 7 as a time chart. When the first speed is set while maintaining the accelerator opening or the required driving force constant, the lock clutch SL is engaged (ON), and the entire
ロッククラッチSLで受け持っていたトルクをモータ・ジェネレータ3が受け持つようになると、ロッククラッチSLが解放させられ、第1のトルク相が終了する(t2時点)。この状態からモータ・ジェネレータ3のトルクを更に低下させると、遊星歯車機構1のロックが解除されていることにより、キャリヤCrおよびこれに連結されているエンジン2の回転数と、サンギヤSnおよびこれに連結されているモータ・ジェネレータ3の回転数が低下する。その場合、出力要素となっているリングギヤRgの回転数は維持される。こうしてイナーシャ相が開始する。このイナーシャ相においても、回転数の変化に伴う慣性トルクおよびモータ・ジェネレータ3のトルクの低下に応じてエンジントルクTeが前述したように制御されるので、出力軸13のトルクが一定に維持される。これに対して、エンジントルクTeについての前述した補正を行わない場合には、破線で示すように、出力軸13のトルクが低下したままとなる。
When the torque generated by the lock clutch SL is received by the motor /
キャリヤCrおよびこれに連結されているエンジン2の回転数が低下することにより、第2速被駆動ギヤ15bの回転数が出力軸13の回転数に同期すると、偶数段用クラッチS2によって第2速被駆動ギヤ15bが出力軸13に連結される(t3時点)。こうしてイナーシャ相が終了する。
When the rotation speed of the carrier Cr and the
ついで、モータ・ジェネレータ3のトルクを次第に「0」にする第2のトルク相での制御を行う。この場合、モータ・ジェネレータ3の逆回転方向のトルクが次第に低下することに応じてエンジントルクTeが増大させられ、その結果、出力軸13のトルクが一定に維持される。また、偶数段用クラッチS2に掛かるトルクが増大するとともに、奇数段用クラッチS1に掛かるトルクが次第に低下する。そして、モータ・ジェネレータ3のトルクが「0」になると、エンジン2が出力したトルクが第1駆動軸11および第2速ギヤ対15を介して出力軸13に伝達されるようになるので、奇数段用クラッチS1が解放状態に制御され、第1速被駆動ギヤ14bと出力軸13との連結が解除される(t4時点)。この第2のトルク相の過程では、エンジントルクTeが前述したようにモータ・ジェネレータ3のトルクの変化に応じて制御され、モータ・ジェネレータ3の逆回転方向のトルクが次第に小さくなることに伴ってエンジントルクTeが次第に増大させられるので、出力軸13のトルクは一定に維持される。エンジントルクTeのこのような補正制御を行わない場合には、図7に破線で示すように、モータ・ジェネレータ3の逆回転方向のトルクの低下(正回転方向へのトルクの増大)に応じて出力軸13のトルクが低下してしまう。
Next, control is performed in a second torque phase in which the torque of the motor /
奇数段用クラッチS1が解放状態になると、リングギヤRgが自由に回転する状態になり、またモータ・ジェネレータ3はOFF状態に制御されるので、モータ・ジェネレータ3の逆回転、およびこれが連結されているサンギヤSnの回転数が、摩擦などの損失によって次第に低下し、ついには停止する(t5時点)。その場合、キャリヤCrはエンジン2および出力軸13に連結されていてその回転数が維持されているので、リングギヤRgの回転数がサンギヤSnの回転数の変化に応じて低下する。
When the odd-numbered stage clutch S1 is released, the ring gear Rg is freely rotated, and the motor /
この過程では、出力軸13はエンジン2に第2速ギヤ対15を介して直結された状態になっていて、遊星歯車機構1の内部での相互の回転数の変化が生じるのみであるから、出力軸13のトルクは一定に維持される。これは、エンジントルクTeの補正制御を行わない場合であっても同様であり、前述したエンジントルクTeの補正制御を行わない場合には、図7に破線で示すように、出力軸13のトルクは低下したままとなる。なお、図7は第1速から第2速への変速の場合を示しているが、エンジントルクTeの上述した補正制御により、出力軸13のトルクが一定に維持されることは、第2速と第3速との間での変速などの他の変速の場合であっても同様である。
In this process, the
このように、この発明による制御を行えば、アクセル開度の変化などの駆動力要求量の変化がない状態での変速の際に、出力軸13のトルクが変速の前後に亘ってほぼ一定に維持される。そのため、この発明によれば、駆動力(駆動トルク)の低下や急激な変化あるいはそれに伴うショックを防止もしくは抑制することができる。
As described above, when the control according to the present invention is performed, the torque of the
なお、この発明で対象とする動力伝達装置は図8に示す構成のものに限定されないのであって、例えば差動機構は上述したシングルピニオン型遊星歯車機構1を主体とした構成以外に、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を主体にして構成することができる。また、各変速ギヤ対14,15,16,17は駆動軸11,12と出力軸13との間で選択的にトルク伝達可能な状態になればよいのであり、したがってそれぞれの駆動ギヤ14a,15a,16a,17aを駆動軸11,12に対して相対回転自在に配置し、それらをクラッチ機構によって駆動軸11,12に選択的に連結するように構成してもよい。
The power transmission device that is the subject of the present invention is not limited to the one shown in FIG. 8. For example, the differential mechanism has a double pinion other than the above-described configuration that mainly uses the single pinion
その例を図10に示してある。なお、図10には前述した各アクチュエータおよびコントローラならび蓄電装置、電子制御装置は省略し、記載していないが、図8に示す動力伝達装置と同様に、これらの機構、装置が設けられている。すなわち、遊星歯車機構1としてダブルピニオン型のものが用いられている。ダブルピニオン型の遊星歯車機構1は、サンギヤSnとリングギヤRgとの間に、サンギヤSnに噛み合っているピニオンギヤと、そのピニオンギヤおよびリングギヤRgに噛み合っている他のピニオンギヤとを配置し、これらのピニオンギヤをキャリヤCrによって自転自在および公転自在に保持した遊星歯車機構である。なお、エンジン2がキャリヤCrに連結され、モータ・ジェネレータ3がサンギヤSnに連結され、第1駆動軸11がキャリヤCrに連結され、第2駆動軸12がリングギヤRgに連結されていることは、図8に示す構成と同様である。
An example of this is shown in FIG. In FIG. 10, the actuators, controllers, power storage devices, and electronic control devices described above are omitted and not shown, but these mechanisms and devices are provided as in the power transmission device shown in FIG. . That is, a double pinion type
また、図10に示す構成では、第1速駆動ギヤ14aおよび第3速駆動ギヤ16aが第2駆動軸12に対して回転自在になっており、これらの駆動ギヤ14a,16aの間に奇数段用クラッチS1が配置されている。その奇数段用クラッチS1におけるハブ18は、第2駆動軸12に取り付けられている。また同様に、第2速駆動ギヤ15aと第4速駆動ギヤ17aとが第1駆動軸11に対して回転自在になっており、これらの駆動ギヤ15a,17aの間に偶数段用クラッチS2が配置されている。このような構成に伴い各被駆動ギヤ14b,15b,16b,17bは出力軸13に一体となって回転するように取り付けられている。
In the configuration shown in FIG. 10, the first
さらに、この発明で対象とする動力伝達装置は、4速以上に多段化した構成のものや、出力軸を二本以上設けて多段化した構成のものであってもよく、要は、内燃機関と電動機とが連結された差動機構によって、トルクを出力する経路を複数に切り替え、かつその切り替えの際に回転数の同期制御を行うことができるものであればよい。 Furthermore, the power transmission device targeted by the present invention may have a configuration in which the number of stages is four or more, or a structure in which two or more output shafts are provided to provide a number of stages. As long as the differential mechanism in which the motor and the motor are connected can switch the torque output path to a plurality of paths and perform synchronous control of the rotational speed at the time of switching.
ここで上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図1に示すステップS02およびステップS06、図2に示すステップS13およびステップS17、図3に示すステップS23およびステップS27の各機能的手段がこの発明の電動機制御手段もしくは変化率制御手段に相当し、また図1に示すステップS03および図2に示すステップS14ならびに図3に示すステップS24の各機能的手段が、この発明の内燃機関制御手段に相当する。 Here, the relationship between the above-described specific example and the present invention will be briefly described. Each function of Step S02 and Step S06 shown in FIG. 1, Step S13 and Step S17 shown in FIG. 2, and Step S23 and Step S27 shown in FIG. The functional means corresponds to the motor control means or change rate control means of the present invention, and the functional means of step S03 shown in FIG. 1, step S14 shown in FIG. 2, and step S24 shown in FIG. It corresponds to engine control means.
1…遊星歯車機構、 2…エンジン、 3…モータ・ジェネレータ、 11…第1駆動軸、 12…第2駆動軸、 13…出力軸、 14,15,16,17…変速ギヤ対、 32…電子制御装置(ECU)、 Sn…サンギヤ、 Rg…リングギヤ、 Cr…キャリヤ、 SL…ロッククラッチ、 S1…奇数段用クラッチ、 S2…偶数段用クラッチ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記変速機構での変速の際に前記電動機のトルクを変化させる電動機制御手段と、
前記電動機制御手段による前記電動機のトルクの増減に応じて、前記出力部材のトルクの変化を抑制するように前記内燃機関の出力トルクを制御する内燃機関制御手段と、
前記変速中のトルク相もしくはイナーシャ相で前記電動機のトルクを予め定めた変化率で変化させ、かつ前記内燃機関制御手段による前記内燃機関の出力トルクの変更制御が不可能な場合には前記変化率を、前記内燃機関の出力トルクの変更制御が可能な場合とは異ならせる変化率制御手段と
を備えていることを特徴とする動力伝達装置の制御装置。 In the control device of the power transmission device, the internal combustion engine and the electric motor are coupled to the differential mechanism, and a transmission mechanism is provided that selectively transmits torque output from the differential mechanism to the output member.
Electric motor control means for changing the torque of the electric motor at the time of shifting by the transmission mechanism;
An internal combustion engine control means for controlling an output torque of the internal combustion engine so as to suppress a change in torque of the output member in accordance with an increase or decrease in torque of the electric motor by the electric motor control means;
When the torque of the motor is changed in the torque phase or the inertia phase during the shift at a predetermined change rate, and the change control of the output torque of the internal combustion engine by the internal combustion engine control means is impossible, the change rate And a rate-of-change control means for changing the output torque of the internal combustion engine from that when change control is possible.
前記差動機構の全体を選択的に一体化させるロック機構が設けられ、
さらに前記内燃機関と前記出力部材との間で選択的にトルク伝達可能とされる第2の変速ギヤ対が設けられ、
前記電動機制御手段は、前記第1の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比と前記第2の変速ギヤ対を介して前記出力部材にトルクを伝達する変速比との間での変速を行う場合に前記ロック機構を係合もしくは解放させるために前記電動機のトルクを変化させる手段を含み、
前記内燃機関制御手段は、前記電動機制御手段による前記電動機のトルクの増減に応じて、前記出力部材のトルクの変化を抑制するように前記内燃機関の出力トルクを制御する手段を含む
請求項1に記載の動力伝達装置の制御装置。 The differential mechanism has at least three rotating elements, the internal combustion engine and the electric motor are connected to any two rotating elements, and torque can be selectively transmitted between the other rotating elements and the output member. A first transmission gear pair is provided,
A locking mechanism for selectively integrating the entire differential mechanism is provided;
Furthermore, a second transmission gear pair that is capable of selectively transmitting torque between the internal combustion engine and the output member is provided,
The electric motor control means is provided between a transmission gear ratio that transmits torque to the output member via the first transmission gear pair and a transmission gear ratio that transmits torque to the output member via the second transmission gear pair. Means for changing the torque of the electric motor in order to engage or release the lock mechanism when performing a shift at
The internal combustion engine control means includes means for controlling an output torque of the internal combustion engine so as to suppress a change in torque of the output member in accordance with an increase or decrease in torque of the electric motor by the electric motor control means. The control apparatus of the power transmission device described.
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