JP2010036781A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デュアルクラッチ式変速機を備えたハイブリッド車両の制御技術に関する。 The present invention relates to a control technique for a hybrid vehicle including a dual clutch transmission.
車両用の変速機においては、近年、第1入力軸で受けた機械的動力を、複数の変速段(例えば、奇数ギア段)のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第1変速機構と、第2入力軸で受けた機械的動力を、複数の変速段(例えば、偶数ギア段)のうちいずれか1つにより変速して駆動輪に向けて伝達可能な第2変速機構と、機関出力軸と第1入力軸とを係合させることが可能な第1クラッチと、機関出力軸と第2入力軸とを係合させることが可能な第2クラッチとを有する、いわゆるデュアルクラッチ式変速機(Dual Clutch Transmission)が知られている。 In recent years, in a vehicle transmission, mechanical power received by a first input shaft is shifted by any one of a plurality of shift stages (for example, odd gear stages) and transmitted to drive wheels. A first transmission mechanism capable of transmitting the mechanical power received by the second input shaft and the second input shaft by any one of a plurality of shift stages (for example, even gear stages) and transmitting it to the drive wheels. A second transmission mechanism, a first clutch capable of engaging the engine output shaft and the first input shaft, and a second clutch capable of engaging the engine output shaft and the second input shaft. A so-called dual clutch transmission is known.
デュアルクラッチ式変速機は、第1クラッチと第2クラッチを交互に係合状態にすることで、内燃機関の機関出力軸からの機械的動力を変速する変速段を切替えるときに、機関出力軸から駆動輪への動力伝達に途切れが生じることを抑制している。 In the dual clutch transmission, the first clutch and the second clutch are alternately engaged to change the gear stage for shifting the mechanical power from the engine output shaft of the internal combustion engine. This prevents the power transmission to the drive wheels from being interrupted.
下記の特許文献1には、内燃機関(エンジン)と電気モータ(モータジェネレータ)とを備えた、いわゆるハイブリッド車両において、デュアルクラッチ式変速機の2つの入力軸のうち少なくとも一方に、モータジェネレータのロータ(回転子)が係合する車両用動力伝達システム(例えば、図8参照)が開示されている。 In Patent Document 1 below, in a so-called hybrid vehicle including an internal combustion engine (engine) and an electric motor (motor generator), at least one of two input shafts of a dual clutch transmission has a motor generator rotor. A vehicle power transmission system (for example, see FIG. 8) with which a (rotor) is engaged is disclosed.
このようなデュアルクラッチ式変速機を備えたハイブリッド車両において、駆動輪に生じることが要求される駆動力(以下、要求駆動力と記す)が大きく変化する場合には、内燃機関が機関出力軸から出力する機械的動力や、電気モータがロータから入出力する機械的動力を変化させるだけでなく、第1変速機構及び第2変速機構のうち、対応するクラッチが係合状態にある変速機構において、内燃機関からの機械的動力を駆動輪に伝達する動力伝達に用いる変速段(以下、単に「動力伝達変速段」と記す)を、より低速側又は高速側の変速段に切替える動作を行うことが要望されている。 In a hybrid vehicle equipped with such a dual clutch transmission, when the driving force required to be generated on the drive wheels (hereinafter referred to as the required driving force) changes greatly, the internal combustion engine is removed from the engine output shaft. In addition to changing the mechanical power to be output and the mechanical power that the electric motor inputs and outputs from the rotor, among the first speed change mechanism and the second speed change mechanism, the corresponding clutch is in the engaged state. An operation of switching a gear stage used for power transmission for transmitting mechanical power from the internal combustion engine to the drive wheels (hereinafter simply referred to as “power transmission gear stage”) to a lower speed side or a higher speed side gear stage; It is requested.
このような変速段を切替える動作を行う場合、当該動作を行う変速機構に対応するクラッチを係合状態から、一旦、解放状態にして、当該変速機構の変速段においてトルクが作用しない状態を作り出してから、現在、係合状態にある変速段(以下、現変速段と記す)を解放状態にする解放動作を行い、その後、新たに係合状態にする変速段(以下、新変速段と記す)を係合状態にする係合動作を行って、再びクラッチを係合状態にする必要がある。 When performing such an operation to switch the gear position, the clutch corresponding to the gear mechanism that performs the operation is temporarily released from the engaged state to create a state in which no torque acts at the gear position of the gear mechanism. , A release operation for releasing the gear stage currently engaged (hereinafter referred to as the current gear stage) to the released state is performed, and then the gear stage newly engaged (hereinafter referred to as the new gear stage). It is necessary to perform the engagement operation to bring the clutch into the engaged state, and again bring the clutch into the engaged state.
しかし、上述の動作を行うために、当該動作を行う変速機構に対応するクラッチを係合状態から解放状態にし、さらに再び係合状態にする動作を行ったのでは、新変速段により動力伝達が可能となるまでに要する時間が長くなるという問題や、当該クラッチの摩耗が進むという問題が生じる。 However, in order to perform the above-described operation, if the clutch corresponding to the speed change mechanism performing the operation is released from the engaged state and then re-engaged, the power transmission is performed by the new gear. There arises a problem that the time required until it becomes possible and a problem that the wear of the clutch proceeds.
したがって、デュアルクラッチ式変速機の2つの入力軸のうち一方に、電気モータのロータが係合するハイブリッド車両においては、入力軸に当該ロータが係合する変速機構において、当該入力軸に対応するクラッチを係合状態にしたまま、変速段を切替える動作を行うことが可能な制御技術が要望されている。 Therefore, in the hybrid vehicle in which the rotor of the electric motor is engaged with one of the two input shafts of the dual clutch transmission, the clutch corresponding to the input shaft in the speed change mechanism in which the rotor is engaged with the input shaft. There is a demand for a control technique capable of performing an operation of switching the gear position while keeping the engaged state.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、デュアルクラッチ式変速機の2つの入力軸のうち一方に電気モータのロータが係合するハイブリッド車両において、当該ロータが入力軸に係合する変速機構において、当該入力軸に対応するクラッチを係合状態にしたまま、変速段を切替える飛び段シフトを行うことが可能なハイブリッド車両の制御技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in a hybrid vehicle in which a rotor of an electric motor is engaged with one of two input shafts of a dual clutch transmission, the rotor is engaged with the input shaft. An object of the present invention is to provide a control technique for a hybrid vehicle that is capable of performing a jump shift that switches the shift speed while the clutch corresponding to the input shaft is engaged in the shift mechanism.
上記の目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド車両は、原動機としての内燃機関及び電気モータと、第1入力軸で受けた機械的動力を、複数の変速段のうちいずれか1つの係合状態にある変速段により変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第1変速機構と、電気モータのロータと係合する第2入力軸で受けた機械的動力を、複数の変速段のうちいずれか1つの係合状態にある変速段により変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第2変速機構と、内燃機関の機関出力軸と第1入力軸とを係合させることが可能な第1クラッチと、当該機関出力軸と第2入力軸とを係合させることが可能な第2クラッチと、を有するデュアルクラッチ式変速機と、内燃機関及び電気モータと、第2クラッチの係合/解放状態と、第2変速機構の各変速段における係合/解放状態とを制御可能な制御手段と、を備えたハイブリッド車両であって、制御手段は、第2クラッチを係合状態にして、機関出力軸からの機械的動力を第2変速機構により変速して駆動輪に伝達しているときに、第2変速機構において現在、係合状態にある変速段である現変速段から、第2変速機構において新たに係合状態にする変速段である新変速段に切替える場合、機関出力軸から第2入力軸に伝達されたトルクを打ち消すよう、電気モータにより当該トルクとは逆向きのトルクを第2入力軸に作用させて、第2変速機構において係合状態にある現変速段を解放状態にする解放動作を行わせ、第2入力軸の回転速度が、車速と新変速段に基づいて設定された目標回転速度となるよう内燃機関及び電気モータを協調して作動させて、解放状態にある新変速段を係合状態にする係合動作を行わせることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a hybrid vehicle according to the present invention relates to an internal combustion engine and an electric motor as a prime mover, and mechanical power received by a first input shaft in any one of a plurality of shift stages. The mechanical power received by the first input mechanism engaged with the rotor of the electric motor and the first input mechanism engaged with the rotor of the electric motor is transmitted to the plurality of shift stages. It is possible to engage the second speed change mechanism capable of shifting to the drive wheels and the engine output shaft of the internal combustion engine and the first input shaft by changing the speed at any one of the engaged gears. A dual clutch transmission having a first clutch, a second clutch capable of engaging the engine output shaft and the second input shaft, an internal combustion engine and an electric motor, and a second clutch Combined / released state and each gear stage of the second transmission mechanism And a control unit capable of controlling the engaged / released state in which the second clutch is engaged and the mechanical power from the engine output shaft is shifted to the second speed. A gear stage that is newly engaged in the second speed change mechanism from the current speed stage that is currently engaged in the second speed change mechanism when the speed is changed by the mechanism and transmitted to the drive wheels. In order to cancel the torque transmitted from the engine output shaft to the second input shaft, a torque opposite to the torque is applied to the second input shaft by the electric motor so as to cancel the torque. An internal combustion engine and a release operation for releasing the current gear position in the engaged state in the mechanism so that the rotation speed of the second input shaft becomes a target rotation speed set based on the vehicle speed and the new gear position; Create an electric motor in cooperation By, characterized in that to perform the engagement operation of the new gear position in the released state to the engaged state.
上記のハイブリッド車両において、制御手段は、第2変速機構において新変速段の係合動作を完了した時点の車速であるシフト完了車速を推定するシフト完了車速推定手段を含み、前記シフト完了車速と新変速段に基づいて前記目標回転速度を設定するものとすることができる。 In the hybrid vehicle described above, the control means includes shift completion vehicle speed estimation means for estimating a shift completion vehicle speed that is a vehicle speed at the time when the engagement operation of the new gear stage is completed in the second transmission mechanism, The target rotation speed can be set based on a gear position.
上記のハイブリッド車両において、シフト完了車速推定手段は、第2変速機構において現変速段から新変速段への解放動作を開始する時点の車速であるシフト開始車速と、現変速段と新変速段に基づいて前記シフト完了車速を推定するものとすることができる。 In the hybrid vehicle described above, the shift completion vehicle speed estimating means determines the shift start vehicle speed, which is the vehicle speed at the time of starting the releasing operation from the current shift speed to the new shift speed, and the current shift speed and the new shift speed in the second speed change mechanism. Based on this, the shift completion vehicle speed can be estimated.
本発明によれば、現変速段を解放状態にする解放動作を円滑に行いつつ、電気モータのロータが第2入力軸に係合する第2変速機構の変速段がいずれも解放状態となっている間に、第2入力軸の回転速度を、車速と新変速段に応じた目標回転速度にすることで、第2変速機構において新変速段を係合状態にする係合動作を円滑に行うことができ、第2入力軸に対応する第2クラッチを係合状態にしたまま、第2変速機構において飛び段シフトを実現することができる。 According to the present invention, the speed change operation of the second speed change mechanism in which the rotor of the electric motor is engaged with the second input shaft is smoothly released while smoothly performing the release operation for releasing the current speed change speed. During this time, the rotational speed of the second input shaft is set to the target rotational speed corresponding to the vehicle speed and the new shift speed, so that the second shift mechanism smoothly engages with the new shift speed. Thus, it is possible to realize a jump shift in the second speed change mechanism while the second clutch corresponding to the second input shaft is in an engaged state.
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same.
まず、本実施形態に係るハイブリッド車両の構成について、図1〜図3を用いて説明する。図1は、ハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。図2は、デュアルクラッチ式変速機が有するデュアルクラッチ機構の構造を示す模式図である。図3は、変形例のデュアルクラッチ機構の構造を示す模式図である。 First, the structure of the hybrid vehicle which concerns on this embodiment is demonstrated using FIGS. 1-3. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle. FIG. 2 is a schematic diagram showing a structure of a dual clutch mechanism included in the dual clutch transmission. FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of a modified dual clutch mechanism.
ハイブリッド車両1は、駆動輪88を回転駆動するための原動機(動力源)として、内燃機関5と、発電可能な電動機であるモータジェネレータ50(以下、単に「電気モータ」と記す)とを備えている。電気モータ50は、デュアルクラッチ式変速機10と共に駆動装置(10,50)を構成している。駆動装置(10,50)は、内燃機関5と結合されて、ハイブリッド車両1に搭載される。ハイブリッド車両1には、内燃機関5、電気モータ50、及びデュアルクラッチ式変速機10を協調して制御する制御手段として、ハイブリッド車両用の電子制御装置(以下、単に「ECU」と記す)100が設けられている。ECU100には、各種制御定数を記憶する記憶手段としてROM(図示せず)が設けられている。
The hybrid vehicle 1 includes an internal combustion engine 5 and a motor generator 50 (hereinafter simply referred to as “electric motor”) that is an electric motor capable of generating electricity as a prime mover (power source) for rotationally driving the
内燃機関5は、燃料のエネルギを燃焼により機械的動力に変換して出力する熱機関であり、ピストン6がシリンダ内を往復運動するピストン往復動機関である。内燃機関5は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置を備えている。これら装置は、ECU100により制御される。内燃機関5は、発生した機械的動力を、機関出力軸(クランク軸)8から出力する。機関出力軸8には、後述するデュアルクラッチ式変速機10のデュアルクラッチ機構20の入力側、例えば、クラッチハウジング14a(図2参照)が結合される。ECU100は、内燃機関5の機関出力軸8から出力する機械的動力を調整することが可能となっている。内燃機関5には、機関出力軸8の回転角位置(以下、クランク角と記す)を検出するクランク角センサ(図示せず)が設けられており、クランク角に係る信号をECU100に送出している。内燃機関5の作動により機関出力軸8に生じるトルク(以下、機関トルクと記す)は、ECU100により制御される。
The internal combustion engine 5 is a heat engine that converts fuel energy into mechanical power by combustion and outputs it, and is a piston reciprocating engine in which a
電気モータ50は、供給された電力を機械的動力に変換して出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換して回収する発電機としての機能とを兼ね備えた回転電機、いわゆるモータジェネレータである。電気モータ50は、永久磁石型交流同期電動機で構成されており、後述するインバータ110から三相の交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するステータ54と、回転磁界に引き付けられて回転する回転子であるロータ52とを有しており、当該ロータ52から機械的動力を入出力可能となっている。電気モータ50には、ロータ52の回転角位置を検出するレゾルバ(図示せず)が設けられており、ロータ52の回転角位置に係る信号をECU100に送出している。
The
また、ハイブリッド車両1には、電気モータ50に電力を供給する電力供給装置として、インバータ110と二次電池120が設けられている。インバータ110は、二次電池120から供給される直流電力を交流電力に変換して電気モータ50に供給することが可能に構成されている。また、インバータ110は、電気モータ50からの交流電力を直流電力に変換して二次電池120に回収することも可能に構成されている。このようなインバータ110から電気モータ50への電力供給、及び電気モータ50からの電力回収は、ECU100により制御される。
The hybrid vehicle 1 is provided with an
なお、以下の説明において、電気モータ50を電動機として機能させて、電気モータ50がロータ52から機械的動力を出力することを「力行」と記す。これに対して、電気モータ50を発電機として機能させて、駆動輪88から電気モータ50のロータ52に伝達された機械的動力を電力に変換して二次電池120に回収すると共に、このときロータ52に生じる回転抵抗により、ロータ52及びこれに係合する部材(例えば、駆動輪88)の回転を制動することを「回生制動」と記す。電気モータ50の電動機/発電機としての機能の切替えと、電気モータ50においてロータ52から入力又は出力されるトルク(以下、モータトルクと記す)は、ECU100により制御される。
In the following description, the fact that the
また、ハイブリッド車両1は、内燃機関5及び電気モータ50からの機械的動力を駆動輪88に伝達する動力伝達装置として、機関出力軸8及び電気モータ50からの機械的動力を変速しトルクを変化させて、駆動輪88に係合する推進軸66に向けて伝達可能なデュアルクラッチ式変速機10と、推進軸66に伝達された機械的動力を、減速すると共に駆動輪88に係合する左右の駆動軸80に分配する終減速装置70とを有している。
The hybrid vehicle 1 is a power transmission device that transmits mechanical power from the internal combustion engine 5 and the
デュアルクラッチ式変速機10は、第1入力軸27で受けた機械的動力を、第1群の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つにより変速して駆動輪88に係合する推進軸66に伝達可能な第1変速機構30と、第2入力軸28で受けた機械的動力を、第2群の変速段42,44,46のうちいずれか1つにより変速して駆動輪88に係合する推進軸66に伝達可能な第2変速機構40とを有しており、加えて、内燃機関5の機関出力軸8と第1入力軸27とを係合させることが可能な第1クラッチ21と、機関出力軸8と第2入力軸28とを係合させることが可能な第2クラッチ22により構成されるデュアルクラッチ機構20を有している。
The dual
デュアルクラッチ式変速機10は、前進用に第1速ギア段31から第6速ギア段46までの6つの変速段を有しており、後進用に1つの変速段、後進ギア段39を有している。第1速〜第6速ギア段31〜46の減速比は、第1速ギア段31、第2速ギア段42、第3速ギア段33、第4速ギア段44、第5速ギア段35、第6速ギア段46の順に小さくなるよう設定されている。
The dual
第1変速機構30は、複数の歯車対を備えた平行軸歯車装置として構成されており、第1群の変速段は、奇数段すなわち第1速ギア段31と、第3速ギア段33と、第5速ギア段35と、後進ギア段39により構成されている。第1変速機構30において、前進用の変速段31,33,35のうち、第1速ギア段31が最も低速側の変速段となっている。
The first
第1速ギア段31は、第1入力軸27に結合されている第1速メインギア31aと、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられ、第1速メインギア31aと噛み合う第1速カウンタギア31cとを有している。第1変速機構30には、第1速ギア段31に対応して、第1速カウンタギア31cと第1出力軸37とを係合させることが可能な第1速カップリング機構31eが設けられている。第1速カップリング機構31eにより第1速カウンタギア31cと第1出力軸37を係合させる、すなわち第1速ギア段31を係合状態にすることで、第1変速機構30は、第1入力軸27で受けた機械的動力を、第1速ギア段31により変速し、トルクを変化させて第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
The first
同様に、第3速ギア段33は、第1入力軸27に結合されている第3速メインギア33aと、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられ、第3速メインギア33aと噛み合う第3速カウンタギア33cとを有している。第1変速機構30には、第3速ギア段33に対応して、第3速カウンタギア33cと第1出力軸37とを係合させることが可能な第3速カップリング機構33eが設けられている。第3速カップリング機構33eにより第3速カウンタギア33cと第1出力軸37を係合させる、すなわち第3速ギア段33を係合状態にすることで、第1変速機構30は、第1入力軸27で受けた機械的動力を、第3速ギア段33により変速し、トルクを変化させて第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
Similarly, the third
また、第5速ギア段35は、第1入力軸27に結合されている第5速メインギア35aと、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられ、第5速メインギア35aと噛み合う第5速カウンタギア35cとを有している。第1変速機構30には、第5速ギア段35に対応して、第5速カウンタギア35cと第1出力軸37とを係合させることが可能な第5速カップリング機構35eが設けられている。第5速カップリング機構35eにより第5速カウンタギア35cと第1出力軸37を係合させる、すなわち第5速ギア段35を係合状態にすることで、第1変速機構30は、第1入力軸27で受けた機械的動力を、第5速ギア段35により変速し、トルクを変化させて、第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
The fifth
また、後進ギア段39は、第1入力軸27に結合されている後進メインギア39aと、後進メインギア39aと噛み合う後進中間ギア39bと、後進中間ギア39bと噛み合い、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられた後進カウンタギア39cとを有している。第1変速機構30には、後進ギア段39に対応して、後進カウンタギア39cと第1出力軸37とを係合させることが可能な後進カップリング機構39eが設けられている。後進カップリング機構39eにより後進カウンタギア39cと第1出力軸37とを係合させる、すなわち後進ギア段39を係合状態にすることで、第1変速機構30は、第1入力軸27から受けた機械的動力を、後進ギア段39により、回転方向を逆方向に変えると共に変速し、トルクを変化させて第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
The
第1変速機構30の第1出力軸37には、第1駆動ギア37cが結合されており、当該第1駆動ギア37cは、動力統合ギア58と噛み合っている。動力統合ギア58には、推進軸66が結合されている。推進軸66は、後述する終減速装置70を介して、駆動輪88が結合された駆動軸80と係合している。つまり、第1変速機構30の第1群の変速段31,33,35,39の出力側にある第1出力軸37と、駆動輪88は係合している。
A
第1変速機構30における各変速段31,33,35,39の係合状態と解放状態(非係合状態)との切替えは、図示しないアクチュエータを介してECU100により制御される。ECU100は、第1変速機構30の第1群の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つを選択して係合状態にすることで、第1変速機構30が第1入力軸27で受けた機械的動力を、選択されて係合状態にある変速段により変速し、第1出力軸37から駆動輪88に向けて伝達することが可能となっている。
Switching between the engaged state and the disengaged state (non-engaged state) of each of the gear stages 31, 33, 35, 39 in the
一方、第2変速機構40は、第1変速機構30と同様に、複数の歯車対を備えた平行軸歯車装置として構成されており、第2群の変速段は、偶数段、すなわち第2速ギア段42と、第4速ギア段44と、第6速ギア段46から構成されている。第2変速機構40の入力軸である第2入力軸28には、電気モータ50のロータ52が結合されている。第2変速機構40において、変速段42,44,46のうち、第2速ギア段42が最も低速側の変速段となっている。
On the other hand, like the
第2速ギア段42は、第2入力軸28に結合されている第2速メインギア42aと、第2出力軸48を中心に回転可能に設けられ、第2速メインギア42aと噛み合う第2速カウンタギア42cとを有している。第2変速機構40には、第2速ギア段42に対応して、第2速カウンタギア42cと第2出力軸48とを係合させることが可能な第2速カップリング機構42eが設けられている。第2速カップリング機構42eにより第2速カウンタギア42cと第2出力軸48とを係合させる、すなわち第2速ギア段42を係合状態にすることで、第2変速機構40は、第2入力軸28で受けた機械的動力を、第2速ギア段42により変速し、トルクを変化させて、第2出力軸48に伝達することが可能となっている。
The second
同様に、第4速ギア段44は、第2入力軸28に結合されている第4速メインギア44aと、第2出力軸48を中心に回転可能に設けられ、第4速メインギア44aと噛み合う第4速カウンタギア44cとを有している。第2変速機構40には、第4速ギア段44に対応して、第4速カウンタギア44cと第2出力軸48とを係合させることが可能な第4速カップリング機構44eが設けられている。第4速カップリング機構44eにより第4速カウンタギア44cと第2出力軸48とを係合させる、すなわち第4速ギア段44を係合状態にすることで、第2変速機構40は、第2入力軸28で受けた機械的動力を、第4速ギア段44により変速し、トルクを変化させて、第2出力軸48に伝達することが可能となっている。
Similarly, the fourth
第6速ギア段46は、第2入力軸28に結合されている第6速メインギア46aと、第2出力軸48を中心に回転可能に設けられ、第6速メインギア46aと噛み合う第6速カウンタギア46cとを有している。第2変速機構40には、第6速ギア段46に対応して、第6速カウンタギア46cと第2出力軸48とを係合させることが可能な第6速カップリング機構46eが設けられている。第6速カップリング機構46eにより第6速カウンタギア46cと第2出力軸48とを係合させる、すなわち第6速ギア段46を係合状態にすることで、第2変速機構40は、第2入力軸28で受けた機械的動力を、第6速ギア段46により変速し、トルクを変化させて、第2出力軸48に伝達することが可能となっている。
The sixth
第2変速機構40の第2出力軸48には、第2駆動ギア48cが結合されており、当該第2駆動ギア48cは、動力統合ギア58と噛み合っている。動力統合ギア58には、推進軸66が結合されており、推進軸66は、後述する終減速装置70を介して、駆動輪88に結合された駆動軸80と係合している。つまり、第2変速機構40の第2群の変速段42,44,46の出力側を構成する第2出力軸48と、駆動輪88は係合している。
A
電気モータ50のロータ52は、第2変速機構40の第2入力軸28に結合されており、ロータ52から入出力する機械的動力すなわちトルクは、第2変速機構40の第2入力軸28にそのまま伝達される。つまり、デュアルクラッチ式変速機10を構成する第1変速機構30及び第2変速機構40にそれぞれ対応して設けられた第1入力軸27及び第2入力軸28のうち、第2入力軸28には、電気モータ50のロータ52が係合している。
The
第2変速機構40における各変速段42,44,46の係合状態と解放状態(非係合状態)との切替えは、図示しないアクチュエータを介してECU100により制御される。ECU100は、第2変速機構40の第2群の変速段42,44,46のうちいずれか1つの変速段を選択して係合状態にすることで、第2変速機構40が第2入力軸28で受けた機械的動力を、選択されて係合状態にある変速段により変速し、第2出力軸48から駆動輪88に向けて伝達することが可能となっている。
Switching between the engaged state and the disengaged state (non-engaged state) of each
デュアルクラッチ機構20は、内燃機関5の機関出力軸8と第1変速機構30の第1入力軸27とを係合させることが可能な第1クラッチ21と、内燃機関5の機関出力軸8と第2変速機構40の第2入力軸28とを係合させることが可能な第2クラッチ22とを有している。第1クラッチ21及び第2クラッチ22は、湿式多板クラッチや乾式単板クラッチ等の摩擦式ディスククラッチ装置で構成される。
The dual
第1クラッチ21が係合状態となることで、機関出力軸8と第1入力軸27が一体に回転して、機関出力軸8からの機械的動力を、第1変速機構30の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つにより変速して駆動輪88に向けて伝達することが可能となっている。つまり、第1クラッチ21は、第1変速機構30の第1群の変速段31,33,35,39に対応して設けられている。
When the first clutch 21 is engaged, the
一方、第2クラッチ22を係合状態にすることで、機関出力軸8と第2入力軸28が一体に回転して、機関出力軸8からの機械的動力を、第2変速機構40の変速段42,44,46のうちいずれか1つにより変速して駆動輪88に向けて伝達することが可能となっている。つまり、第2クラッチ22は、第2変速機構40の第2群の変速段42,44,46に対応して設けられている。
On the other hand, by bringing the second clutch 22 into the engaged state, the
第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合状態と解放状態(非係合状態)との切替えは、図示しないアクチュエータを介してECU100により制御される。ECU100は、デュアルクラッチ機構20において、第1クラッチ21又は第2クラッチ22のうちいずれか一方を係合状態にして、他方を解放状態にすることで、内燃機関5からの機械的動力を、第1変速機構30及び第2変速機構40のうちいずれか一方に伝達させることが可能となっている。
Switching between the engaged state and the released state (non-engaged state) of the first clutch 21 and the second clutch 22 is controlled by the
ここで、デュアルクラッチ機構20の詳細な構造の一例について図2を用いて説明する。図2に示すように、デュアルクラッチ機構20において、機関出力軸8には、図示しないダンパ等を介してデュアルクラッチ機構20のクラッチハウジング14aが結合されている。すなわち、クラッチハウジング14aは、機関出力軸8と一体に回転する。クラッチハウジング14aは、摩擦板(クラッチディスク)27a,28aを収容可能に構成されている。
Here, an example of a detailed structure of the dual
これに対して、第1変速機構30の第1入力軸27と、第2変速機構40の第2入力軸28は、同軸に配置されており、2重軸構造となっている。具体的には、第1入力軸27は、中空シャフトとして構成されており、第1入力軸27内には、第2入力軸28が延びている。内側の軸である第2入力軸28は、外側の軸である第1入力軸27に比べて軸方向に長く構成されている。機関出力軸8側から駆動輪88側に向かうに従って、まず、第1変速機構30の各変速段のメインギア31a,33a,35a,39aが配設されており、次に、第2変速機構40の各変速段のメインギア42a,44a,46aが配設されている。
On the other hand, the
第1入力軸27の端には、円板状の摩擦板27aが結合されており、一方、第2入力軸28の端にも、同様の摩擦板28aが結合されている。第1クラッチ21は、摩擦板27aと対向して設けられた摩擦相手板(図示せず)と、摩擦相手板を駆動するアクチュエータ(図示せず)とを有している。摩擦相手板が摩擦板27aをクラッチハウジング14aに結合された部材に押し付けることで、第1クラッチ21は、機関出力軸8と、第1変速機構30の第1入力軸27とを係合することが可能となっている。
A disc-shaped
これと同様に、第2クラッチ22は、摩擦板28aに対向して設けられた摩擦相手板(図示せず)が、摩擦板28aをクラッチハウジング14aに結合された部材に押し付けることで、機関出力軸8と、第2変速機構40の第2入力軸28とを係合することが可能となっている。デュアルクラッチ機構20における、第1及び第2クラッチ21,22にそれぞれ対応して設けられた摩擦相手板のアクチュエータによる駆動は、ECU100により制御される。
Similarly, the second clutch 22 is configured such that a friction mating plate (not shown) provided opposite to the
なお、上述のデュアルクラッチ機構20の詳細な構造において、第1変速機構30の第1入力軸27と第2変速機構40の第2入力軸28は同軸に配置されるものとしたが、デュアルクラッチ機構20の詳細な構造は、これに限定されるものではない。例えば、図3に示すように、第1入力軸27と第2入力軸28は、所定の間隔を空けて平行に延びるよう配置されるものとしても良い。この変形例のデュアルクラッチ機構20においては、機関出力軸8の端に、駆動ギア14cが結合されている。駆動ギア14cには、第1ギア16と、第2ギア18が噛み合っており、第1ギア16は、第1クラッチ21に結合されており、第2ギア18は、第2クラッチ22に結合されている。第1クラッチ21は、第1変速機構30の第1入力軸27と、機関出力軸8に係合する第1ギア16とを係合させることが可能に構成されている。一方、第2クラッチ22は、第2変速機構40の第2入力軸28と、機関出力軸8に係合する第2ギア18とを係合させることが可能に構成されている。
In the detailed structure of the dual
第1及び第2クラッチ21,22は、それぞれ摩擦式クラッチ等の任意のクラッチ機構で構成することができる。第1クラッチ21及び第2クラッチ22において交互に係合状態と解放状態を切替ることで、機関出力軸8から出力される内燃機関5の機械的動力は、駆動ギア14cから、第1変速機構30の第1入力軸27、又は第2変速機構40の第2入力軸28のいずれかに伝達されることとなる。
Each of the first and
また、ハイブリッド車両1には、原動機から推進軸66に伝達された機械的動力を、減速すると共に、駆動輪88に係合する左右の駆動軸80に分配する終減速装置70が設けられている。終減速装置70は、推進軸66に結合された駆動ピニオン68と、駆動ピニオン68とリングギア72が直交して噛み合う差動機構74とを有している。終減速装置70は、原動機すなわち内燃機関5及び電気モータ50のうち少なくとも一方から推進軸66に伝達された機械的動力を、駆動ピニオン68及びリングギア72により減速し、差動機構74により左右の駆動軸80に分配して、駆動軸80に結合されている駆動輪88に伝達することで、当該駆動輪88の接地面にハイブリッド車両1を駆動する駆動力[N]を生じさせることが可能となっている。
The hybrid vehicle 1 is also provided with a
また、ハイブリッド車両1には、駆動輪88の回転速度を検出する車輪速センサ(図示せず)が設けられており、検出した駆動輪88の回転速度に係る信号をECU100に送出している。また、ハイブリッド車両1には、電気モータ50に電力を供給する二次電池120の蓄電状態(state-of-charge、SOC)を検出する電池監視ユニット(図示せず)が設けられており、検出した二次電池120の蓄電状態に係る信号を、ECU100に送出している。
Further, the hybrid vehicle 1 is provided with a wheel speed sensor (not shown) that detects the rotational speed of the
以上のように構成されたハイブリッド車両1において、ECU100は、第1変速機構30及び第2変速機構40における各変速段の係合/解放状態と、第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放状態とを検出している。また、ECU100は、クランク角センサ(図示せず)からの機関出力軸8の回転角位置(クランク角)に係る信号と、レゾルバからの電気モータ50のロータ52の回転角位置に係る信号と、車輪速センサからの駆動輪88の回転速度に係る信号とを検出している。また、ECU100は、アクセルペダルポジションセンサ(図示せず)からのアクセルペダルの操作量に係る信号を検出している。また、ECU100は、二次電池120のSOCに係る信号を検出している。
In the hybrid vehicle 1 configured as described above, the
これら信号に基づいて、ECU100は、各種制御変数を算出している。制御変数には、内燃機関5の機関出力軸8の回転速度(以下、機関回転速度と記す)と、内燃機関5が機関出力軸8から出力するトルク(以下、機関トルクと記す)と、電気モータ50のロータ52の回転速度(以下、モータ回転速度と記す)と、電気モータ50のロータ52に作用するモータトルクと、第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放状態と、第1変速機構30及び第2変速機構40において現在選択されている(係合状態にある)変速段(以下、現変速段と記す)と、ハイブリッド車両1の走行速度(以下、車速と記す)と、二次電池120のSOCと、運転者により駆動軸80及び駆動輪88に生じることが要求される駆動トルク等が含まれている。
Based on these signals, the
これら制御変数に基づいて、ECU100は、内燃機関5及び電気モータ50の作動を把握しており、ECU100は、内燃機関5の運転状態、すなわち機関回転速度及び機関トルクと、電気モータ50の運転状態、すなわちモータ回転速度及びモータトルクと、第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放状態と、第1変速機構30及び第2変速機構40の各変速段31〜46の係合/解放状態とを、協調して制御することが可能となっている。
Based on these control variables, the
以上のように構成されたハイブリッド車両1において、ECU100が第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にすることで、機関出力軸8は、第1入力軸27、第1変速機構30において係合状態にある変速段、第1出力軸37、動力統合ギア58、推進軸66、終減速装置70を介して駆動輪88と係合する。これにより、第1変速機構30は、内燃機関5の機関出力軸8から出力された機械的動力を、第1入力軸27で受けて、変速段(奇数段)31,33,35、及び後進ギア段39のうち係合状態にある変速段により変速し、トルクを変化させて、駆動輪88に向けて伝達することが可能となっている。
In the hybrid vehicle 1 configured as described above, the
この場合、駆動輪88の回転は、動力統合ギア58を介して第2変速機構40の第2出力軸48に伝達される。第2出力軸48に伝達された機械的動力は、第2変速機構40の第2群の変速段(偶数段)42,44,46のうち係合状態にある変速段により変速され、第2入力軸28に伝達されて、電気モータ50のロータ52を空転させる。なお、ECU100が第2変速機構40の変速段42,44,46をいずれも解放状態にしているときには、第2出力軸48と第2入力軸28との間で動力伝達が遮断されて、駆動輪88の回転は、第2入力軸28に伝達されることはない。
In this case, the rotation of the
一方、ECU100が、第2クラッチ22を係合状態にすると共に第1クラッチ21を解放状態にすることで、機関出力軸8は、第2入力軸28、第2変速機構40において係合状態にある変速段、第2出力軸48、動力統合ギア58、推進軸66、終減速装置70を介して駆動輪88と係合する。これにより、第2変速機構40は、内燃機関5の機関出力軸8及び電気モータ50のロータ52からの機械的動力を、第2入力軸28で受けて、各変速段(偶数段)42,44,46のうち係合状態にある変速段により変速し、トルクを変化させて、駆動輪88に係合する駆動軸80に向けて伝達することが可能となっている。
On the other hand, when the
この場合、駆動輪88の回転は、動力統合ギア58を介して第1変速機構30の第1出力軸37に伝達される。第1出力軸37に伝達された機械的動力は、第1変速機構30の変速段(奇数段)31,33,35及び後進ギア段39のうち係合状態にある変速段により変速され、第1入力軸27に伝達されて、当該第1入力軸27を回転させる。なお、ECU100が第1変速機構30の変速段31,33,35,39をいずれも解放状態にしているときには、第1出力軸37と第1入力軸27との間で動力伝達が遮断されて、駆動輪88の回転は、第1入力軸27に伝達されることはない。
In this case, the rotation of the
以上のように構成されたハイブリッド車両1は、第1クラッチ21及び第2クラッチ22を交互に係合状態にすることで、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力を駆動輪88に伝達する動力伝達に用いる変速段(動力伝達変速段)を、第1変速機構30の変速段31,33,35と、第2変速機構40の変速段42,44,46との間で切替えるときに、機関出力軸8から駆動輪88への動力伝達に途切れが生じることを抑制することが可能となっている。
In the hybrid vehicle 1 configured as described above, the mechanical power from the
例えば、動力伝達変速段を、第1変速機構30の第1速ギア段31から、第2変速機構40の第2速ギア段42に切替えるアップシフトを行う場合、第1クラッチ21が係合状態にしており、且つ第2クラッチ22を解放状態にしているときに、第2速ギア段42を予め係合状態にしておくことで、第2入力軸28を空転させる。そして、係合状態にある第1クラッチ21を解放状態にしながら、解放状態にする第2クラッチ22を係合状態にすることで、第1クラッチ21と第2クラッチ22とをつなぎ替える動作、いわゆる「クラッチ・トゥ・クラッチ」を行わせる。これにより、機関出力軸8から推進軸66への動力伝達経路を、徐々に第1変速機構30の第1入力軸27から第2変速機構40の第2入力軸28に移していき、第1速ギア段31から第2速ギア段42へのアップシフトが完了する。このようにして、デュアルクラッチ式変速機10は、機関出力軸8から駆動輪88への動力伝達に途切れを生じさせることなく、第1変速機構30の変速段すなわち奇数段と、第2変速機構40の変速段すなわち偶数段との間において、動力伝達変速段を切替える動作(以下、単に「シフト」と記す)を行うことができる。
For example, when performing an upshift to switch the power transmission shift speed from the first
また、ハイブリッド車両1は、原動機として内燃機関5と電気モータ50とを併用又は選択使用することで、様々な車両走行(走行モード)を実現することができる。例えば、内燃機関5の機関出力軸8から出力される機械的動力のみを駆動輪88に伝達して駆動力を生じさせる車両走行である「エンジン走行」と、内燃機関5の機関出力軸8から出力される機械的動力と、電気モータ50のロータ52から出力される機械的動力とを統合して駆動輪88に伝達することで駆動力を生じさせる車両走行である「HV走行」、電気モータ50のロータ52から出力される機械的動力のみを駆動輪88に伝達して駆動力を生じさせる車両走行である「EV走行」等がある。
Moreover, the hybrid vehicle 1 can implement | achieve various vehicle driving | running | working (running modes) by using together or selectively using the internal combustion engine 5 and the
これら車両走行は、運転者が要求する車両駆動力や、電気モータ50に供給する電力を貯蔵する二次電池120の蓄電状態に応じて、ECU100により、逐次、自動的に切替えられる。以下に、各走行モードにおけるECU100の制御と、内燃機関5、第1クラッチ21及び第2クラッチ22、第1変速機構30及び第2変速機構40、及び電気モータ50の動作を併せて説明する。
These vehicle travels are automatically and sequentially switched by the
ECU100が、第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にすることで、デュアルクラッチ式変速機10は、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力を、第1入力軸27で受け、第1変速機構30の変速段31,33,35,39のいずれか1つの係合状態にある変速段により変速し、第1出力軸37から駆動輪88に伝達することができる。このように、ハイブリッド車両1は、第1クラッチ21を係合状態にしている場合に、エンジン走行を実現することができる。
The
この場合において、第2変速機構40の変速段42,44,46のいずれか1つを係合状態にすることで、第2入力軸28は、駆動輪88の回転速度すなわちハイブリッド車両1の車速に比例する回転速度で回転する。このとき、ECU100が電気モータ50を力行させて、ロータ52から第2入力軸28にモータトルクを出力することで、デュアルクラッチ式変速機10は、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力と、電気モータ50のロータ52からの機械的動力とを、それぞれ第1変速機構30において係合状態にある変速段と、第2変速機構40において係合状態にある変速段により変速し、動力統合ギア58で統合して、駆動輪88に伝達することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第1クラッチ21を係合状態にしている場合に、HV走行を実現することができる。
In this case, by bringing any one of the gear stages 42, 44, 46 of the
一方、ECU100が第1クラッチ21を解放状態にすると共に第2クラッチ22を係合状態にすることで、デュアルクラッチ式変速機10は、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力を、第2入力軸28で受け、第2変速機構40の変速段42,44,46のいずれか1つの係合状態にある変速段により変速し、第2出力軸48から駆動輪88に伝達することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第2クラッチ22を係合状態にしている場合に、エンジン走行を実現することができる。
On the other hand, the
この場合において、第1変速機構30の変速段31,33,35のいずれか1つを係合状態にすることで、第1入力軸27は、ハイブリッド車両1の車速に比例する回転速度で回転する。このとき、ECU100が電気モータ50を力行させて、ロータ52から第2入力軸28にモータトルクを出力することで、デュアルクラッチ式変速機10は、電気モータ50のロータ52からの機械的動力と、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力とを、第2入力軸28で統合し、第2変速機構40において係合状態にある変速段により変速して、動力統合ギア58を介して駆動軸80に伝達することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第2クラッチ22を係合状態にしている場合に、HV走行を実現することができる。
In this case, the
また、ハイブリッド車両1に原動機として電気モータ50のみを選択使用するEV走行を行わせる場合、上述のエンジン走行及びHV走行の制御とは異なり、ECU100は、第1クラッチ21及び第2クラッチ22を双方共に解放状態にして、電気モータ50を力行させる。デュアルクラッチ式変速機10は、電気モータ50のロータ52からの機械的動力を、第2入力軸28で受け、第2変速機構40において係合状態にある変速段により変速して、動力統合ギア58を介して駆動輪88に伝達する。
Further, when the hybrid vehicle 1 performs EV traveling that selectively uses only the
ところで、上述のようにデュアルクラッチ式変速機10の2つの入力軸27,28のうち一方に、電気モータ50のロータ52が係合しているハイブリッド車両1においては、ロータ52が係合する第2入力軸28から機械的動力を受ける第2変速機構40において、当該第2入力軸28と機関出力軸8を係合する第2クラッチ22を係合状態にしたまま、動力伝達変速段を切替える動作(飛び段シフト)を行うことが求められることがある。
By the way, in the hybrid vehicle 1 in which the
そこで、本実施形態に係るハイブリッド車両1において、第2クラッチ22を係合状態にして、機関出力軸8からの機械的動力(機関出力)を、第2変速機構40の変速段42,44,46のうち第4速ギア段44により変速して、駆動輪88に伝達しているときに、第2変速機構40において、現変速段である第4速ギア段44から、より低速側にある第2速ギア段42に切替えるダウンシフト(飛び段シフト)を行う場合について、制御手段としてのECU100が実行する車両制御について、図1、図4及び図5を用いて説明する。
Therefore, in the hybrid vehicle 1 according to the present embodiment, the second clutch 22 is engaged, and mechanical power (engine output) from the
図4は、制御手段としてのECUが実行する車両制御を示すフローチャートである。図5は、制御手段としてのECUが実行する車両制御と、ハイブリッド車両の動作を示すタイミングチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing vehicle control executed by the ECU as the control means. FIG. 5 is a timing chart showing the vehicle control executed by the ECU as the control means and the operation of the hybrid vehicle.
なお、一例として、ハイブリッド車両1が、上述のエンジン走行を行っており、且つ動力伝達変速段として第4速ギア段44が用いられている場合に飛び段シフト(ダウンシフト)を行う場合について説明する。図5に時点T1以前に示すように、デュアルクラッチ式変速機10においては、第2クラッチ22が係合状態となっており、且つ第1クラッチ21が解放状態となっている。また、内燃機関5からの機械的動力は、第2クラッチ22を介して、第2入力軸28に伝達され、第4速ギア段44により、所定の減速比で回転速度が減速されると共にトルクが増大されて、駆動輪88に伝達される。
As an example, a description will be given of a case where the hybrid vehicle 1 performs the above-described engine travel and performs a jump shift (downshift) when the fourth
このとき、内燃機関5は、機関出力軸8に機関トルクTe1を生じさせており、当該機関トルクTe1は、係合状態にある第2クラッチ22を介して、そのまま第2入力軸28に伝達される。当該機関トルクTe1は、係合状態にある第4速ギア段44、及び終減速装置70により増大されて、駆動軸80及び駆動輪88には、駆動トルクTg1が作用している。この駆動トルクTg1により駆動輪88の接地面に駆動力が生じて、ハイブリッド車両1は、車速Vsで走行している。なお、このとき、電気モータ50のモータトルクは、ゼロとなっており、ロータ52は、空転している。
At this time, the internal combustion engine 5 generates an engine torque Te1 on the
このとき、図4に示すように、ステップS100において、ECU100は、各種制御変数を取得する。この制御変数には、ハイブリッド車両1の車速、内燃機関5の機関回転速度及び機関トルク、電気モータ50のモータ回転速度及びモータトルク、駆動輪88(駆動軸80)に作用する駆動トルク、第1変速機構30及び第2変速機構40において現在、係合状態となっている変速段(第4速ギア段)、第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放状態、ハイブリッド車両1に要求される要求駆動力などが含まれている。
At this time, as shown in FIG. 4, in step S100, the
そして、ステップS102において、ECU100は、第2変速機構40において飛び段シフトの要求があるか否かを判定する。具体的には、第2変速機構40において、現在、係合状態となっている現変速段である第4速ギア段44に替えて、より低速側の変速段である第2速ギア段42(新変速段)を、新たに係合状態にする新変速段にするか否かを判定する。つまり、第2変速機構40において、第4速ギア段44から第2速ギア段42に切替えるか否かを判定する。
In step S102, the
この判定は、要求駆動力の時間当たりの増大分が、予め設定された判定値より大きく、内燃機関5の機関トルクの増大や、電気モータ50のモータトルクの増大では、当該要求駆動力を即座に実現することが困難であると判断した場合に、ECU100は、第2変速機構40において、より低速側の変速段に切替える動作(飛び段シフト)を行うものと判定する。なお、この判定値は、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU100のROMに記憶されている。
In this determination, the increase in the required driving force per time is larger than a predetermined determination value. When the engine torque of the internal combustion engine 5 increases or the motor torque of the
第2変速機構40において、第4速ギア段44から第2速ギア段42に変速段を切替える要求がある(S102:Yes)と判定した場合、ECU100は、ステップS104において、第2変速機構40において、係合状態にある第4速ギア段44(現変速段)を解放状態にする解放動作を行った後に、解放状態にある第2速ギア段42(新変速段)を係合状態にする係合動作を完了する時点の車速であるシフト完了車速Veを推定する。
When it is determined in the
具体的には、ECU100は、第2変速機構40において、現変速段である第4速ギア段44の解放動作を開始する時点T1すなわち現在の車速Vsと、現変速段である第4速ギア段44と、新変速段である第2速ギア段42に基づいて、シフト完了車速Veを推定する。
Specifically, the
シフト完了車速Veは、第4速ギア段44(現変速段)の解放動作に要する時間、第2速ギア段42(新変速段)の係合動作に要する時間、第2速ギア段42の係合動作を行うために、第2入力軸28を後述する目標回転速度Ntにするのに必要な時間、及びこれら時間が経過する間に低下する車速の低下量を予め適合実験等により求めておき、当該低下量を現在(時点T1)のシフト開始車速Vsから減じることで求めることが可能である。つまり、シフト開始車速Vsと、現在係合状態にある現変速段(第4速ギア段44)と、新たに係合状態にする新変速段(第2速ギア段42)に基づいて、シフト完了車速Veを推定することができる。なお、第2変速機構40の現変速段、新変速段及び車速Vsに対するシフト完了車速Veは、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU100のROMに記憶されている。
The shift completed vehicle speed Ve is determined based on the time required for releasing the fourth speed gear stage 44 (current gear stage), the time required for engaging the second speed gear stage 42 (new gear stage), In order to perform the engaging operation, the time necessary for setting the
そして、ステップS106において、ECU100は、第2変速機構40において、解放状態にある新変速段である第2速ギア段42を係合状態にする係合動作を行わせるときの、機関回転速度(すなわち第2入力軸28の回転速度)の目標値である目標回転速度Ntを設定する。
In step S106, the
具体的には、ECU100は、車速Vsに基づいて推定されたシフト完了車速Veと、駆動輪88の動半径rと、新変速段である第2速ギア段42の減速比と、終減速比Rfと、下記の式(1)に基づいて、目標回転速度Ntを設定する。
Nt=Ve/r×Rt×Rf ・・・(1)
この目標回転速度Ntは、新変速段(第2速ギア段42)において円滑に係合動作を行うことが可能となる第2入力軸28の回転速度であり、詳細には、車速に比例する第2出力軸48の回転速度と、第2入力軸28の回転速度に比例する第2速カウンタギア42cの回転速度が略一致する回転速度となっている。
Specifically, the
Nt = Ve / r × Rt × Rf (1)
This target rotational speed Nt is the rotational speed of the
なお、動半径r、終減速比Rf、第2変速機構40の各変速段42,44,46についてそれぞれの減速比Rt等の車両諸元は、制御定数としてECU100のROMに記憶されている。なお、終減速比Rfには、終減速装置70における減速比だけでなく、第2駆動ギア48cと動力統合ギア58との間における減速比も含まれている。
Note that the vehicle specifications such as the moving radius r, the final reduction ratio Rf, and the reduction ratio Rt for each of the
そして、ステップS108において、ECU100は、係合状態にある第2クラッチ22を介して第2入力軸28に伝達された機関トルクTe1を打ち消すよう、電気モータ50を作動させて、機関トルクTe1とは逆向きのトルクを第2入力軸28に作用させる(図5の時点T1〜T2)。詳細には、ECU100は、電気モータ50を電動機として作動させて、第2入力軸28に伝達された機関トルクTe1と略等しい値であり、且つ逆向きのモータトルクTm1をロータ52に生じさせる。
In step S108, the
このように電気モータ50を作動させることで、図5の時点T1〜T2においては、第2クラッチ22を係合状態にしたまま、機関出力軸8と係合する第2入力軸28と、駆動輪88と係合する第2出力軸48との間において、詳細には、第4速メインギア44aと第4速カウンタギア44cの間において、トルクが作用しない状態を作り出している。なお、時点T1から、駆動輪88に作用する駆動トルクがゼロとなる。
By operating the
この状態において、ECU100は、係合状態にある第4速ギア段44を解消状態にする解放動作を行う(S110)。第4速メインギア44aと第4速カウンタギア44cの間においてトルクが作用していないため、第4速ギア段44の解放動作を円滑に行うことができる。
In this state, the
図5に示す時点T2において、第4速ギア段44の解放動作が完了すると、第2変速機構40の第2群の変速段42,44,46は、いずれも解放状態となるため、第2クラッチ22を介して機関出力軸8と係合する第2入力軸28と、駆動輪88との間における動力伝達が遮断される。すなわち、この時点T2から、内燃機関5の機関出力軸8には、駆動輪88からの走行負荷が伝達されなくなる。機関出力軸8と、これに係合する第2入力軸28及びロータ52は、駆動輪88の回転速度すなわち車速に関係なく、一体に空転する。この状態において、電気モータ50を電動機として作動させることで、ロータ52と係合する第2入力軸28及び機関出力軸8を回転駆動することが可能となる。
When the release operation of the
そして、ステップS112において、ECU100は、第2変速機構40の変速段42,44,46がいずれも解放状態となっている間(図5の時点T2〜T3)において、機関回転速度Nsすなわち第2入力軸28の回転速度が、ステップS106において設定された目標回転速度Ntとなるよう、内燃機関5と電気モータ50とを協調して作動させる。
In step S112, the
具体的には、ECU100は、内燃機関5の作動状態を維持するのに必要な機関トルクTe2を機関出力軸8に生じさせると共に、電気モータ50のロータ52にモータトルクTm2を第2入力軸28に作用させて回転駆動することで、第2入力軸28の回転速度(すなわち機関回転速度)を、車速Vs及び新変速段に基づいて設定された目標回転速度Ntまで上昇させる。なお、機関トルクTe2は、内燃機関5の機関出力軸8の回転を維持するのに必要な値となっている。
Specifically, the
図5に時点T3で示すように、機関回転速度すなわち第2入力軸28の回転速度を、目標回転速度Ntまで上昇させることで、第2速ギア段42(新変速段)において、車速に比例する第2出力軸48の回転速度と、第2入力軸28の回転速度に比例する第2速カウンタギア42cの回転速度を略一致させる。この時点T3から時点T4にかけて、ECU100は、第2クラッチ22を係合状態にしたまま、解放状態にある第2速ギア段42を係合状態にする係合動作を行う(S114)。
As shown at time T3 in FIG. 5, the engine rotational speed, that is, the rotational speed of the
詳細には、第2速カップリング機構42eを係合状態にすることで、第2速カウンタギア42cと第2出力軸48とを係合させて、時点T4において第2速ギア段42の係合動作が完了する。機関出力軸8は、第2クラッチ22及び第2速ギア段42を介して駆動輪88と係合する。機関出力軸8からの機械的動力は、第2速ギア段42により変速されて、駆動輪88に伝達される。
Specifically, by engaging the second
これにより、時点T4以降において、内燃機関5が機関出力軸8に再び生じさせた機関トルク(例えば、Te1)は、第2速ギア段42により減速しトルクを増大して、第4速ギア段44により変速した場合の駆動トルクTg1より高い値の駆動トルクTg2を、駆動輪88に作用させることができる。つまり、同一の機関トルクであっても、より高い駆動力を駆動輪88に生じさせることができる。
Thus, after the time T4, the engine torque (for example, Te1) generated again by the internal combustion engine 5 on the
以上のようにして、ECU100は、第2クラッチ22を係合状態にして機関出力軸8からの機械的動力を、第2変速機構40の変速段42,44,46のうちいずれか1つにより変速して駆動輪88に伝達している場合において、要求駆動力の増大量が大きく、第2変速機構40において、現在、係合状態にある第4速ギア段44(現変速段)から、より低速側にある第2速ギア段42(新変速段)に切替える飛び段シフトを行うと判定した場合、第2入力軸28に伝達された機関トルクを打ち消すよう、機関トルクとは逆向きに作用するモータトルクを電気モータ50により第2入力軸28に作用させることで、係合状態にある第4速ギア段44(現変速段)においてトルクが作用しない状態を作り出し、第2クラッチ22を係合状態にしたまま、第4速ギア段44を解放状態にする解放動作を円滑に行わせることができる。
As described above, the
そして、第2クラッチ22を係合状態にしたまま、第2変速機構40の変速段42,44,46がいずれも解放状態となっている間において、すなわち車速に関係なく回転可能となった、第2入力軸28の回転速度を、新たに係合状態にする第2速ギア段42(新変速段)と、車速に基づいて設定された目標回転速度Ntとなるように、内燃機関5及び電気モータ50を協調して作動させて回転駆動することで、第2速ギア段42において、第2入力軸28に係合する第2速カウンタギア42cの回転速度と、駆動輪88に係合する第2出力軸48の回転速度を略一致させることができ、第2速ギア段42を係合状態にする係合動作を円滑に行わせることができる。
Then, while the second clutch 22 is in an engaged state, the
このようにして、ハイブリッド車両1は、第2クラッチ22を係合状態にしたまま、第2変速機構40において、現変速段44から、より低速側にある新変速段42に切替える、いわゆる飛び段シフトを円滑に実現することができる。
In this way, the hybrid vehicle 1 switches from the
以上に説明したように本実施形態に係るハイブリッド車両1は、機関出力軸8から機械的動力を出力可能な内燃機関5と、ロータ52から機械的動力を入出力可能な電気モータ50とを原動機として備え、第1入力軸27で受けた機械的動力を、第1群の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つの係合状態にある変速段により変速して、駆動輪88に向けて伝達可能な第1変速機構30と、電気モータ50のロータ50と係合する第2入力軸28で受けた機械的動力を、第2群の変速段42,44,46のうちいずれか1つの係合状態にある変速段により変速して、駆動輪88に向けて伝達可能な第2変速機構40と、機関出力軸8と第1入力軸27とを係合させることが可能な第1クラッチ21と、当該機関出力軸8と第2入力軸28とを係合させることが可能な第2クラッチ22とを有するデュアルクラッチ式変速機10と、内燃機関5及び電気モータ50の運転状態と、第2クラッチ22の係合/解放状態と、第2変速機構40の各変速段42,44,46における係合/解放状態とを制御可能な制御手段としてのECU100とを備えている。
As described above, the hybrid vehicle 1 according to the present embodiment includes the internal combustion engine 5 that can output mechanical power from the
ECU100は、第2クラッチ22を係合状態にして、機関出力軸8からの機械的動力を、第2変速機構40により変速して、駆動輪88に伝達しているときに、第2変速機構40において現在、係合状態にある変速段である現変速段(例えば、第4速ギア段44)から、第2クラッチ22を係合状態にしたまま、第2変速機構40において新たに係合状態にする変速段である新変速段(例えば、第2速ギア段42)に切替える場合、機関出力軸8から第2入力軸28に伝達されるトルクを打ち消すよう、電気モータ50により当該トルクと逆向きのトルクを第2入力軸28に作用させて、第2変速機構40において係合状態にある現変速段(第4速ギア段44)を解放状態にする解放動作を行わせ、その後、第2変速機構40の変速段42,44,46がいずれも解放状態となっている間に、第2入力軸28の回転速度が、新変速段(第2速ギア段42)と車速Vsに基づいて設定された目標回転速度Ntとなるよう、内燃機関5及び電気モータ50を協調して作動させて、解放状態にある新変速段(第2速ギア段42)を係合状態にする係合動作を行わせるものとした。
When the second clutch 22 is engaged and the mechanical power from the
これにより、現変速段44を解放状態にする解放動作を円滑に行いつつ、電気モータ50のロータ52が第2入力軸28に係合する第2変速機構40の変速段42,44,46がいずれも解放状態となっている間に、第2入力軸28の回転速度を、新変速段42及び車速Vsに基づいて設定された目標回転速度Ntにすることで、第2変速機構40において新変速段42を係合状態にする係合動作を円滑に行うことができ、第2入力軸28に対応する第2クラッチ22を係合状態にしたまま、第2変速機構40における飛び段シフトを実現することができる。
As a result, the speed change stages 42, 44, 46 of the second
また、本実施形態に係るハイブリッド車両1において、ECU100は、第2変速機構40において新変速段42の係合動作を完了した時点T4の車速であるシフト完了車速Veを推定する機能(シフト完了車速推定手段)を含み、シフト完了車速Veと新変速段42に基づいて目標回転速度Ntを設定するものとした。新変速段42の係合動作を完了した時点T4のシフト完了車速Veを推定しておき、新たに係合状態にする新変速段42を特定すれば、当該新変速段42の係合動作が円滑に行える第2入力軸28の目標回転速度Ntを、容易に設定することができる。
In the hybrid vehicle 1 according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係るハイブリッド車両1において、ECU100のシフト完了車速推定手段は、第2変速機構40において現変速段44から新変速段42への解放動作を開始する時点T1の車速であるシフト開始車速Vsと、現変速段44と、新変速段42に基づいて前記シフト完了車速Veを推定するものとした。現変速段の解放動作に要する時間、新変速段の係合動作に要する時間、新変速段の係合動作を行うために、第2入力軸28を目標回転速度Ntに上昇させるのに必要な時間、及びこれら時間が経過する間に低下する車速の低下量等を、予め適合実験等により求めておけば、シフト開始車速Vsに基づいて、シフト完了車速Veを容易に推定することができる。
Further, in the hybrid vehicle 1 according to the present embodiment, the shift completion vehicle speed estimation means of the
なお、本実施形態において、電気モータ50のロータ52が入力軸(第2入力軸28)に係合する変速機構である第2変速機構40の変速段42,44,46は、偶数段(第2速ギア段、第4速ギア段、第6速ギア段)で構成されているものとしたが、本発明が適用可能なデュアルクラッチ式変速機10の態様は、これに限定されるものではない。第2変速機構40の変速段が、奇数段で構成されており、一方、第1変速機構30の変速段が、偶数段で構成されていても良いことは勿論である。
In the present embodiment, the shift stages 42, 44, and 46 of the
また、本実施形態において、電気モータ50は、供給された電力を機械的動力に変換して出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えたモータジェネレータであるものとしたが、本発明に係る電気モータは、これに限定されるものではない。電気モータ50は、二次電池120から供給された電力を、機械的動力に変換してロータ52から出力する機能のみを有する電動機で構成するものとしても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施形態に係る第1及び第2変速機構30,40の各変速段31〜46において、メインギア31a〜46aは、それぞれ第1入力軸27又は第2入力軸28に結合されており、メインギア31a〜46aとそれぞれ噛み合うカウンタギア31c〜46cは、第1出力軸37又は第2出力軸48を中心に回転可能に設けられており、カップリング機構31e〜46eは、カウンタギア31c〜46cと、これに対応する出力軸37,48とを係合させるものとしたが、カップリング機構の態様は、これに限定されるものではない。第1及び第2変速機構30,40の各変速段31〜46のうち少なくとも一部の変速段において、メインギアが、これに対応する入力軸を中心に回転可能に設けられ、カウンタギアが、これに対応する出力軸に結合されており、カップリング機構がメインギアと入力軸とを係合させるものしても良い。
In each of the shift stages 31 to 46 of the first and
また、本実施形態において、第2変速機構40の第2入力軸28には、電気モータ50のロータ52が結合されているものとしたが、本発明が適用可能なデュアルクラッチ式変速機10の態様は、これに限定されるものではない。第2入力軸28は、電気モータ50のロータ52と係合していれば良く、例えば、第2入力軸28とロータ52との間に、ロータの回転速度を減速して第2入力軸28に伝達する減速機構や、ロータ52の回転速度を変速して第2入力軸28に伝達する変速機構を設けるものとしても良い。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態において、第1変速機構30は、第1入力軸27で受けた機械的動力を、第1出力軸37から駆動輪88と係合する動力統合ギア58に伝達し、第2変速機構40は、第2入力軸28で受けた機械的動力を、第2出力軸48から動力統合ギア58に伝達するものとしたが、第1変速機構30及び第2変速機構40の態様は、これに限定されるものではない。第1変速機構30及び第2変速機構40は、それぞれ入力軸27,28で受けた機械的動力を、駆動輪88に向けて伝達可能であれば良く、例えば、第1変速機構30と第2変速機構40は、それぞれ第1入力軸27、第2入力軸28で受けた機械的動力を、駆動輪88と係合する共通の出力軸に伝達するものとしても良い。
In the present embodiment, the first
また、本実施形態において、デュアルクラッチ式変速機10は、内燃機関5の機関出力軸8及び電気モータ50のロータ52からの機械的動力を、第1変速機構30及び第2変速機構40のうち少なくとも一方により変速して、動力統合ギア58から、推進軸66、終減速装置70の差動機構74を介して駆動輪88に伝達するものとしたが、第1変速機構30及び第2変速機構40から駆動輪88に向けての動力伝達の態様は、これに限定されるものではない。デュアルクラッチ式変速機10において、第1変速機構30及び第2変速機構40は、それぞれ第1入力軸27及び第2入力軸28で受けた機械的動力を、駆動輪88に向けて伝達可能であれば良く、例えば、動力統合ギア58、又は当該動力統合ギア58と噛み合う第1及び第2駆動ギア37c,48cが、直接に差動機構74のリングギア72を駆動するものとしても良い。
In the present embodiment, the dual
また、本実施形態において、ハイブリッド車両1がエンジン走行を行っているときに、飛び段シフト(ダウンシフト)を行う場合について説明したが、本発明の制御技術が適用可能な車両走行は、これに限定されるものではない。ハイブリッド車両1がHV走行を行っている場合にも適用することができる。 In the present embodiment, the case where the hybrid vehicle 1 performs the engine traveling while performing the jumping shift (downshift) has been described. However, the vehicle traveling to which the control technology of the present invention can be applied is described here. It is not limited. The present invention can also be applied when the hybrid vehicle 1 is running on HV.
また、本実施形態において、電気モータ50のロータ52が第2入力軸28に係合する第2変速機構40において、動力伝達変速段を第4速ギア段44から、より低速側にある第2速ギア段42に切替える飛び段シフト(ダウンシフト)を行う場合について説明したが、本発明の制御技術が適用可能な、飛び段シフトの態様は、これに限定されるものではない。動力伝達変速段を第6速ギア段46から、第2速ギア段42に切替えるダウンシフトにも適用することができる。また、第2変速機構40において、動力伝達変速段を、より高速側の変速段に切替るアップシフトにも適用することもできる。
In the present embodiment, in the second
以上のように、本発明は、デュアルクラッチ式の変速機を備えたハイブリッド車両に有用であり、特に、デュアルクラッチ式変速機の2つの入力軸のうち一方に、電気モータのロータが係合するハイブリッド車両に有用である。 As described above, the present invention is useful for a hybrid vehicle including a dual clutch transmission, and in particular, the rotor of an electric motor is engaged with one of the two input shafts of the dual clutch transmission. Useful for hybrid vehicles.
1 ハイブリッド車両
5 内燃機関
8 機関出力軸
10 デュアルクラッチ式変速機
20 デュアルクラッチ機構
21 第1クラッチ
22 第2クラッチ
27 第1入力軸
28 第2入力軸
30 第1変速機構
31,33,35,39 ギア段(変速段、歯車対)
37 第1出力軸
40 第2変速機構
42,44,46 ギア段(変速段、歯車対)
48 第2出力軸
50 電気モータ(モータジェネレータ)
52 電気モータのロータ
66 推進軸
70 終減速装置
74 差動機構
80 駆動軸
88 駆動輪
100 ハイブリッド車両用の電子制御装置(ECU、制御手段、記憶手段、シフト完了車速推定手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid vehicle 5
37
48
52
Claims (3)
第1入力軸で受けた機械的動力を、複数の変速段のうちいずれか1つの係合状態にある変速段により変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第1変速機構と、電気モータのロータと係合する第2入力軸で受けた機械的動力を、複数の変速段のうちいずれか1つの係合状態にある変速段により変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第2変速機構と、内燃機関の機関出力軸と第1入力軸とを係合させることが可能な第1クラッチと、当該機関出力軸と第2入力軸とを係合させることが可能な第2クラッチと、を有するデュアルクラッチ式変速機と、
内燃機関及び電気モータと、第2クラッチの係合/解放状態と、第2変速機構の各変速段における係合/解放状態とを制御可能な制御手段と、
を備えたハイブリッド車両であって、
制御手段は、
第2クラッチを係合状態にして、機関出力軸からの機械的動力を第2変速機構により変速して駆動輪に伝達しているときに、第2変速機構において現在、係合状態にある変速段である現変速段から、第2変速機構において新たに係合状態にする変速段である新変速段に切替える場合、
機関出力軸から第2入力軸に伝達されたトルクを打ち消すよう、電気モータにより当該トルクとは逆向きのトルクを第2入力軸に作用させて、第2変速機構において係合状態にある現変速段を解放状態にする解放動作を行わせ、
第2入力軸の回転速度が、車速と新変速段に基づいて設定された目標回転速度となるよう内燃機関及び電気モータを協調して作動させて、解放状態にある新変速段を係合状態にする係合動作を行わせる
ことを特徴とするハイブリッド車両。 An internal combustion engine and an electric motor as a prime mover;
A first speed change mechanism capable of shifting the mechanical power received by the first input shaft by a shift stage in any one of a plurality of shift stages and transmitting it to a drive wheel; and an electric motor The mechanical power received by the second input shaft that is engaged with the rotor of the second gear is shifted by a shift stage that is in any one of a plurality of shift stages and can be transmitted to the drive wheels. A speed change mechanism, a first clutch capable of engaging the engine output shaft of the internal combustion engine and the first input shaft, and a second clutch capable of engaging the engine output shaft and the second input shaft And a dual clutch transmission having
A control means capable of controlling an internal combustion engine and an electric motor, an engagement / release state of the second clutch, and an engagement / release state at each shift stage of the second transmission mechanism;
A hybrid vehicle with
The control means
When the second clutch is engaged and mechanical power from the engine output shaft is shifted by the second transmission mechanism and transmitted to the drive wheels, the second transmission mechanism is currently engaged. When switching from the current shift stage to the new shift stage, which is a shift stage that is newly engaged in the second transmission mechanism,
In order to cancel the torque transmitted from the engine output shaft to the second input shaft, a torque opposite to the torque is applied to the second input shaft by the electric motor, and the current shift gear in the engaged state in the second transmission mechanism. Let the release action to release the stage,
The internal gear engine and the electric motor are operated in a coordinated manner so that the rotational speed of the second input shaft becomes a target rotational speed set based on the vehicle speed and the new shift speed, and the new shift speed in the released state is engaged. A hybrid vehicle characterized in that the engaging operation is performed.
制御手段は、
第2変速機構において新変速段の係合動作を完了した時点の車速であるシフト完了車速を推定するシフト完了車速推定手段を含み、
前記シフト完了車速と新変速段に基づいて前記目標回転速度を設定する
ことを特徴とするハイブリッド車両。 The hybrid vehicle according to claim 1,
The control means
Shift completion vehicle speed estimation means for estimating a shift completion vehicle speed that is a vehicle speed at the time when the engagement operation of the new gear stage is completed in the second transmission mechanism;
The target vehicle speed is set based on the shift completion vehicle speed and the new gear position.
シフト完了車速推定手段は、
第2変速機構において現変速段から新変速段への解放動作を開始する時点の車速であるシフト開始車速と、現変速段と新変速段に基づいて前記シフト完了車速を推定する
ことを特徴とするハイブリッド車両。 The hybrid vehicle according to claim 2,
Shift completion vehicle speed estimation means,
The shift start vehicle speed, which is the vehicle speed at the time of starting the release operation from the current gear position to the new gear position in the second speed change mechanism, and the shift completion vehicle speed are estimated based on the current gear position and the new gear position. Hybrid vehicle.
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