JP2010265951A - 電動車両の変速制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】変速ショックの発生を抑制し、かつ、変速時間の適正化を図ることが可能な電動車両の変速制御装置を提供すること。
【解決手段】変速制御を実行する統合コントローラ48が、ローギヤからハイギヤへ変速する際の変速処理として、変速中に、ハイ側ウエットクラッチ7に対し、第2モータジェネレータ5から駆動輪32,32へのトルク伝達を補償するスリップ締結状態を形成する摩擦トルク指令を出力するとともに、第2モータジェネレータ5に対し、ハイギヤへの変速後の目標モータトルクである変速後目標モータトルクに、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例した補正トルクを、入出力回転数差を減少させる向きに加算したトルク指令を出力する変速補正処理が含まれることを特徴とする電動車両の変速制御装置とした。
【選択図】図1

Description

本発明は、入力側が駆動モータに接続され、出力側が駆動輪に接続された有段の変速機を備えた電動車両の変速制御装置に関する。
従来、入力側が駆動モータに接続され、出力側が駆動輪に接続された有段の変速機を備え、この変速機が、ローギヤからハイギヤへの変速時に締結させるハイ側ウエットクラッチを備えた電動車両の変速制御装置が、例えば、特許文献1などにより知られている。
この従来の電動車両の変速制御装置は、アクセルを踏んだ状態でローギヤからハイギヤに変速するときに、ハイ側ウエットクラッチの油圧を一定値に保ち、ハイ側ウエットクラッチの摩擦トルクでモータ回転数を減少させていた。
そして、変速によりギヤ比が低くなるため、モータ指令トルクを上げていた。さらに、慣性トルクによる出力軸トルクの増加を防止するため、慣性トルク分、モータトルクを減少させる補正を加えていた。
特開2004−203219号公報
しかしながら、従来の電動車両の変速制御装置は、慣性トルクを見込んでモータトルクを一定値減少させているため、変速終了条件成立時にも、モータ軸には慣性トルク分の負トルクがかかったままになっている。このため、変速終了条件成立後、モータ回転数が減少を続け、目標モータ回転数を下回ってしまい、ハイ側ウエットクラッチの入出力回転数差が発生し、変速ショックが発生するおそれがあった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、変速時間の適正化を図りつつ、変速ショックの発生を抑制することが可能な電動車両の変速制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の電動車両の変速制御装置は、変速制御手段が、第1の変速段から第2の変速段へ変速する際の変速処理として、変速中に、摩擦締結要素に対し、モータから駆動輪へのトルク伝達を補償するスリップ締結状態を形成する摩擦トルク指令を出力するとともに、モータに対し、第2の変速段への変速後の目標モータトルクである変速後目標モータトルクに、摩擦締結要素の入出力回転数差に比例した補正トルクを、入出力回転数差を減少させる向きに加算したトルク指令を出力する変速補正処理が含まれることを特徴とする電動車両の変速制御装置とした。
本発明の電動車両の変速制御装置にあっては、第1の変速段から第2の変速段へ変速する際には、変速制御手段は、変速中に、摩擦締結要素に対して、駆動輪へのトルク伝達を補償する摩擦トルク指令を出力する。
加えて、変速中に、モータに対しては、第2の変速段への変速後の変速後目標モータトルクに、摩擦締結要素の入出力回転数差に比例した補正トルクを加算し、入出力回転数差を減少させる。
すなわち、モータに変速後目標モータトルクだけを指令した場合、モータ回転数変化が小さく、変速ショックは抑制できるが、変速時間は長くなる。
一方、モータに、摩擦締結要素の入出力回転数差に応じた補正トルクだけを指令した場合、変速時間は速いが、変速完了後は、目標モータトルクが生じず、摩擦締結要素による摩擦トルクによりモータ回転数が低下し、変速ショックが発生する。
それに対して、本発明では、変速後目標トルクに、摩擦締結要素の入出力回転数差に比例した補正トルクを加算したモータトルク指令値を出力するため、入出力回転数差が大きいときは、補正トルクが大きくなりモータ回転数減少を速める。したがって、変速時間が長くなるのを抑えることが可能である。
そして、入出力回転数差が小さくなると、補正トルクが小さくなり、モータトルクの変速後目標モータトルクと摩擦締結要素の摩擦トルクとが釣り合うことで、モータ回転数が安定し、入出力回転数差が一定値以内を保てるため、変速ショックを低減させることが可能である。
したがって、変速時間の適正化を図りつつ、変速ショックの発生を抑制することが可能となる。
実施例1の電動車両の変速制御装置が適用されたハイブリッド車両(電動車両の一例)の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。 実施例1の電動車両の変速制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有する各回転要素の回転速度(回転数)を縦軸にとってあらわした速度線図である。 実施例1の電動車両の変速制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有するロー側ドグクラッチ8を締結したローギヤを示す速度線図である。 実施例1の電動車両の変速制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有するハイ側ウエットクラッチ(摩擦締結要素)7を締結したハイギヤを示す速度線図である。 実施例1の電動車両の変速制御装置において、ローギヤからハイギヤに変速する際に統合コントローラ48で実行される処理の流れを示すフローチャートである。 実施例1の電動車両の変速制御装置における、パワーアップアップシフト時のモータ回転数理想特性と、第1回転数減少変化率閾値a1および第2回転数減少変化率閾値a2と、を示すモータ回転数特性図である。 実施例1の電動車両の変速制御装置における第1トルク補正の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例1の電動車両の変速制御装置における第2トルク補正の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例1の電動車両の変速制御装置のローギヤからハイギヤへの変速時の作動例を示すタイムチャートである。 実施例2の電動車両の変速制御装置における第1トルク補正の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例2の電動車両の変速制御装置における第2トルク補正の処理の流れを示すフローチャートである。 実施例3の電動車両の変速制御装置が適用されたハイブリッド車両(電動車両の一例)の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。 実施例3の電動車両の変速制御装置のローギヤからハイギヤへの変速時の作動例を示すタイムチャートである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態のクラッチ制御装置は、駆動輪(32,32)に駆動トルクを与えるモータ(5)と、このモータ(5)と駆動輪(32,32)との駆動伝達経路に設けられた有段の変速機(6)と、この変速機(6)に設けられ、変速時に開放および締結して摩擦トルクを変更可能な摩擦締結要素(8)を含む複数の締結要素(7,8)と、前記変速機(6)の変速時に、前記締結要素(7,8)のトルク伝達状態を切り換える変速制御を実行する変速制御手段(46,48)と、を備え、前記変速制御手段(46,48)は、第1の変速段から第2の変速段へ変速する際の変速処理として、変速中に、摩擦締結要素(8)に対し、前記モータ(5)から前記駆動輪(32,32)へのトルク伝達を補償するスリップ締結状態を形成する摩擦トルク指令を出力するとともに、前記モータ(5)に対し、前記第2の変速段への変速後の目標モータトルクである変速後目標モータトルクに、前記摩擦締結要素(8)の入出力回転数差に比例した補正トルクを、前記入出力回転数差を減少させる向きに加算したトルク指令を出力する変速補正処理が含まれることを特徴とする電動車両の変速制御装置である。
図1〜図9に基づき、この発明の最良の実施の形態の実施例1のクラッチ制御装置について説明する。
(実施例1の構成)
図1は、実施例1の制御装置が適用されたハイブリッド車両(電動車両の一例)の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。以下、図1に基づき駆動系構成と制御系構成を説明する。
実施例1のハイブリッド車両の駆動系は、図示のように、エンジン1と、ダンパー2と、第1モータジェネレータ3と、オイルポンプ4と、第2モータジェネレータ(モータ)5と、変速機6と、ハイ側ウエットクラッチ(摩擦締結要素)7と、ロー側ドグクラッチ8と、遊星歯車装置10と、を備えている。
エンジン1は、その出力トルクを、遊星歯車装置10にて第1モータジェネレータ3への発電トルク分と走行トルク分とに分配する。そして、第1モータジェネレータ3が発電した電力を使って第2モータジェネレータ5が、変速機6を介してトルクを出力する。そして、遊星歯車装置10からの出力トルクと、変速機6からの出力トルクを、最終出力軸23にて合成している。
遊星歯車装置10は、リングギヤ11と、ピニオン12と、サンギヤ13と、ピニオン12を支持するキャリア14と、を有するシングルピニオン型遊星歯車により構成されている。リングギヤ11には、出力ギヤ15が接続される。キャリア14には、ダンパー2を介してエンジン1が接続される。サンギヤ13には、第1モータジェネレータ3が接続される。サンギヤ13とキャリア14には、オイルポンプ4が接続される。すなわち、第1モータジェネレータ3(サンギヤ13)の回転速度と、エンジン1(キャリア14)の回転速度が決まると、出力ギヤ15(リングギヤ11)の回転速度が自動的に決まる無段変速機能を有する。なお、出力ギヤ15は、最終出力軸23に固定されたハイ側従動ギヤ21に噛み合う。
変速機6は、有段の変速機であり、モータ出力軸29にベアリング27を介して回転可能に支持されたハイ側駆動ギヤ25と、モータ出力軸29とハイ側駆動ギヤ25を滑り断接するハイ側ウエットクラッチ7と、モータ出力軸29にベアリング28を介して回転可能に支持されたロー側駆動ギヤ24と、モータ出力軸29とロー側駆動ギヤ24を噛み合い断接するロー側ドグクラッチ8と、を有して構成されている。
モータ出力軸29には、第2モータジェネレータ5が接続される。ハイ側駆動ギヤ25には、最終出力軸23に固定されたハイ側従動ギヤ21が噛み合う。ロー側駆動ギヤ24には、最終出力軸23に固定されたロー側従動ギヤ22が噛み合う。そして、ハイ側ウエットクラッチ7を締結し、ロー側ドグクラッチ8を開放すると、ハイ側駆動ギヤ25とハイ側従動ギヤ21の歯数比により決まるハイギヤになり、ハイ側ウエットクラッチ7を開放し、ロー側ドグクラッチ8を締結すると、ロー側駆動ギヤ24とロー側従動ギヤ22の歯数比により決まるローギヤになる。すなわち、変速機6は、ハイギヤとローギヤとの2段階の変速機能を有する。なお、ハイ側ウエットクラッチ7は、多板あるいは単板の湿式のクラッチである。
最終出力軸23は、ベアリング26,26により両端部が支持され、ハイ側従動ギヤ21とロー側従動ギヤ22とともに、最終出力ギヤ30が固定されている。この最終出力ギヤ30に伝達されたトルクは、図示しない終減速ギヤとディファレンシャル装置31を介して、一対の駆動輪32,32へ伝達される。
実施例1のハイブリッド車両の制御系は、第1インバータ41と、第2インバータ42と、バッテリ43と、モータコントローラ44と、エンジンコントローラ45と、変速コントローラ(変速制御手段)46と、CAN通信線47と、統合コントローラ(変速制御手段)48と、を備えている。
モータコントローラ(充電量検出手段)44は、第1インバータ41に対する制御指令により第1モータジェネレータ3の動作点(第1トルクTm1、第1回転数Nm1)を制御する。また、第2インバータ42に対する制御指令により第2モータジェネレータ5の動作点(第2トルクTm2、第2回転数Nm2)を制御する。また、モータコントローラ44では、バッテリ43の充電容量をあらわすバッテリ充電量SOCを監視していて、このバッテリ充電量SOC情報は、両モータジェネレータ3,5の制御情報に用いられると共に、CAN通信線47を介して統合コントローラ48へ供給される。
エンジンコントローラ45は、図示しない電子制御スロットルアクチュエータへの制御指令によりエンジン1の動作点(エンジントルクTe、エンジン回転数Ne)を制御する。
変速コントローラ46は、図示しない摩擦クラッチアクチュエータへの制御指令によりハイ側ウエットクラッチ7の動作点(締結・スリップ締結・開放)を制御する。また、図示しないドグクラッチアクチュエータへの制御指令によりロー側ドグクラッチ8の動作点(締結・開放)を制御する。
統合コントローラ48は、車両全体の消費エネルギを管理し、要求駆動力を確保しながら最高効率でハイブリッド車両を走らせるための機能を担うもので、CAN通信線47を介して、モータコントローラ44とエンジンコントローラ45と変速コントローラ46等に接続される。この統合コントローラ48は、アクセル操作量センサ49,車速センサ50,エンジン回転数センサ51,第1モータジェネレータ回転数センサ52,第2モータジェネレータ回転数センサ53、ドグクラッチセンサ54、バッテリ温度センサ55、油温センサ56等から必要情報を入力する。そして、入力した情報に基づいて、所定の演算処理を行い、各コントローラ44,45,46に対し動作点指令値を出力する。
なお、ドグクラッチセンサ54は、ロー側ドグクラッチ8が締結状態と開放状態とのいずれであるかを検出するセンサである。
バッテリ温度センサ55は、バッテリ43の温度を検出するセンサである。
油温センサ56は、オイルポンプ4から変速機6およびハイ側ウエットクラッチ7へ供給されるオイル温度を検出している。
図2は、実施例1の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有する各回転要素の回転速度(回転数)を縦軸にとって表した速度線図である。図3は、実施例1の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有するロー側ドグクラッチ8を締結したローギヤを示す速度線図である。図4は、実施例1の制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系に有するハイ側ウエットクラッチ(摩擦締結要素)7を締結したハイギヤを示す速度線図である。
電気変速部分は、図2に示すように、遊星歯車装置10に接続される第1モータジェネレータ3と、エンジン1と、出力ギヤ15により構成される。そして、電気変速部分は、2自由度系の遊星歯車装置10により、第1モータジェネレータ3の回転速度と、エンジン1の回転速度が決まると、出力ギヤ15の回転速度が自動的に決まる無段変速機能を有する。
モータ変速部分は、変速機6にモータ出力軸29を介して接続される第2モータジェネレータ5と、ハイ側ウエットクラッチ7と、ロー側ドグクラッチ8と、噛み合い対であるハイ側駆動ギヤ25とハイ側従動ギヤ21と、噛み合い対であるロー側駆動ギヤ24とロー側従動ギヤ22と、により構成される。そして、モータ変速部分は、ハイ側ウエットクラッチ7の締結(ロー側ドグクラッチ8の開放)によるハイギヤと、ロー側ドグクラッチ8の締結(ハイ側ウエットクラッチ7の開放)によるローギヤと、を切り替える2段変速機能を有する。
そして、最終出力軸23において、電気変速部分からのエンジン直行駆動トルクとモータ変速部分からのモータ駆動トルクが合成され、最終出力ギヤ30に伝達された合成駆動トルクは、終減速ギヤとディファレンシャル装置31を介して、一対の駆動輪32,32へ伝達され、車速Vとされる。
このとき、図3に示すように、第2モータジェネレータ5の回転数を上げてロー側ドグクラッチ8を締結状態にし、ハイ側ウエットクラッチ7を開放すると、ローギヤが選択される。一方、図4に示すように、第2モータジェネレータ5の回転数を下げてハイ側ウエットクラッチ7を締結状態にし、ロー側ドグクラッチ8を開放すると、ハイギヤが選択される。
ここで、ハイギヤでハイ側ウエットクラッチ7を用い、ローギヤでロー側ドグクラッチ8を用いる理由を説明する。例えば、両方共に摩擦クラッチとした場合、引き摺り損失や油圧ポンプ損失が生じ、特に、伝達されるトルクが大きいローギヤで損失が顕著になる。また、例えば、両方共にドグクラッチとした場合、損失を伴わないという利点があるが、変速の際に締結側も開放側も完全に開放し、回転同期をとって締結させる必要がある。つまり、回転同期制御が必要であると共に、変速過渡期にトルク抜けが生じる。そこで、ハイギヤでは、回転同期制御を必要としないハイ側ウエットクラッチ7を用い、ローギヤでは、損失を抑えたロー側ドグクラッチ8を用い、ハイギヤからローギヤへの変速過渡期には、ハイ側ウエットクラッチ7での摩擦力によりトルク抜けを補償している。
(アップシフト変速時の処理の流れ)
次に、ローギヤからハイギヤにアップシフトする際に統合コントローラ48で実行される処理の流れを図5のフローチャートに基づいて説明する。なお、アップシフト時には、ローギヤが第1の変速段に相当し、ハイギヤが第2の変速段に相当する。
ステップS1では、ローギヤで走行中、車速があらかじめ設定された変速車速αkm/h以上かどうかを判定し、車速が変速車速αkm/hに到達していなければ変速を行なわずに1回の処理を終了し、変速車速αkm/hを超えていれば、ローギヤからハイギヤへの変速を実行すべくステップS2に進む。すなわち、ステップS1では、アップシフトを行なうか否かを車速により判定している。
ステップS2では、アクセル開度があらかじめ設定された開度判定値β%以上かどうかを判定し、開度判定値β%未満のときは、ステップS3に進み、開度判定値β%以上のときはステップS4に進む。このステップS2は、パワーアップ(加速)時のアップシフトか、パワーオフ(減速)時のアップシフトかを判定し、パワーオフ時のアップシフトの場合は、ステップS3に進み、パワーアップ時のアップシフトの場合はステップS4に進み、本実施例1の変速補正処理を伴う変速の処理に進む。
パワーオフ時のアップシフトの場合、第2モータジェネレータ5は、トルク出力を行なっていない状態となっており、この場合ステップS3では、いったんロー側ドグクラッチ8、ハイ側ウエットクラッチ7を共に開放した状態とした上で、ハイ側ウエットクラッチ7を締結して、ローギヤからハイギヤへの変速を実行する。
このパワーアップ時のアップシフトの場合に進む最初のステップS4では、ロー側ドグクラッチ8に開放指令を出力し、同時にハイ側ウエットクラッチ7に半クラッチ(スリップ締結)指令を出力し、ステップS5に進む。
このパワーアップ時のアップシフトの場合、第2モータジェネレータ5は、トルク出力を行なっており、ハイ側ウエットクラッチ7に半クラッチ指令を出力した場合、ハイ側ウエットクラッチ7の油圧を徐々に上げて摩擦トルクを徐々に高くしていき、ローギヤで伝達されている駆動力をハイギヤ側に振り替える。これによりロー側ドグクラッチ8にかかるトルクが0になり、ロー側ドグクラッチ8が開放される。
ステップS5では、ドグクラッチセンサ54からの信号に基づいてロー側ドグクラッチ8が開放されたか否か判定し、開放された場合はステップS6に進み、開放されていない場合は、ステップS4に戻る。
ステップS6では、ハイ側ウエットクラッチ7の油圧を上げ、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクにより駆動力を補償するとともに、モータ回転数Nmを減少させるため、変速後目標モータトルクに、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルクを加えた値を目標モータトルクとして第2モータジェネレータ5に指令し、ステップS7に進む。
ステップS7では、モータ回転減少変化率があらかじめ設定された第1回転数減少変化率閾値a1よりも小さいか否か判定し、この第1回転数減少変化率閾値a1よりも小さい場合はステップS9に進み、第1回転数減少変化率閾値a1よりも大きい場合はステップS8に進む。
また、ステップS8では、モータ回転数減少変化率があらかじめ設定された第2回転数減少変化率閾値a2よりも大きいか否か判定し、第2回転数減少変化率閾値a2よりも大きい場合はステップS10に進み、第2回転数減少変化率閾値a2よりも小さい場合はステップS11に進む。
ここで、第1回転数減少変化率閾値a1および第2回転数減少変化率閾値a2について、図6に基づいて説明する。
この変速時の目標モータトルクは、変速後目標モータトルクに、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルクを加算した値となる。この場合、入出力回転数差が大きいときは、目標モータトルクは、変速後目標モータトルクに対し、絶対値の大きなモータ負トルクが加算されるため、第2モータジェネレータ5の駆動トルクは相対的に小さな値となり、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクでモータ回転数Nmを急激に減少させる。
このようにモータ回転数Nmが減少したときに、モータ回転数減少変化率が相対的に小さい場合には、運転者は変速時間が長いと感じる。そこで、運転者が変速時間を長いと感じるか否かの判定基準値として第1回転数減少変化率閾値a1を設定している。
一方、モータ回転数減少変化率が相対的に大きい場合には、運転者は変速ショックを感じる。そこで、運転者が変速ショックを感じるか否かの判定基準値として第2回転数減少変化率閾値a2を設定している。
したがって、モータ回転数減少変化率を、第1回転数減少変化率閾値a1と第2回転数減少変化率閾値a2との間の理想減少範囲に制御することで、変速ショックを感じにくく、変速時間も長過ぎない変速を実行することができる。
モータ回転数減少変化率が第1回転数減少変化率閾値a1よりも小さい場合に進むステップS9では、第1トルク補正を実行し、ステップS11に進む。この第1トルク補正は、モータ回転数減少変化率を上げる(傾きを急にする)補正であり、車両状態に応じ、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクとウエットクラッチ入出力回転数差に比例したモータ負トルクとのいずれかを大きくして、モータ出力軸29に加える負トルクを増加する
一方、モータ回転数減少変化率が第2回転数減少変化率閾値a2よりも大きい場合に進むステップS10では、第2トルク補正を実行し、ステップS11に進む。この第2トルク補正は、モータ回転数減少変化率を下げる(傾きを緩やかにする)補正であり、車両状態に応じ、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクと、ウエットクラッチ入出力回転数差に比例したモータ負トルクとのいずれかを小さくして、モータ出力軸29に加える負トルクを減少させる。
上述のステップS9およびS10における両トルク補正において、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクで補正するのか、ウエットクラッチ入出力回転数差に比例したモータ負トルクで補正するのかは、バッテリ充電量SOC、バッテリ温度Tb、油温Toを含む車両状態に基づいて判断する。なお、その詳細については、後述する。
ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差が小さくなると、第2モータジェネレータ5は、変速後目標トルクのみを出力し、ハイ側ウエットクラッチ7による摩擦トルクとほぼ釣り合った状態になる。そこで、ステップS11では、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転差が、入出力側で同期したと判定できるあらかじめ設定された回転差基準値γrpmよりも小さくなったか否か判定し、小さくなった場合はステップS12に進み、小さくなっていない場合はステップS7に戻る。
ステップS12では、ハイ側ウエットクラッチ7の油圧を上昇させて完全締結状態に移行させステップS13に進む。
ステップS13では、ハイ側ウエットクラッチ7の油圧が油圧最大値に到達したか否か判定し、油圧最大値に到達したら変速処理を終了し、油圧最大値に到達しない場合はステップS11に戻る。
(トルク補正)
次に、前述した第1トルク補正および第2トルク補正について説明する。これらのトルク補正において、前述したように、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクで補正するのか、ウエットクラッチ入出力回転数差に比例したモータ負トルクで補正するのかは、車両状態に応じて選択する。
この車両状態として、本実施例1では、バッテリ充電量SOC、バッテリ温度Tb、油温Toを用いており、その判断序列を、バッテリ充電量SOC>バッテリ温度Tb>油温Toの順に設定している。
その理由は、まず、バッテリ充電量SOCは、燃費と動力性能に密接にかかわるためである。すなわち、減速の多いシーンでバッテリ充電量SOCが高い場合、過充電状態を避けるために回生を実施できず、回生エネルギを効率的に得られない。一方、モータアシストを必要とするシーンでバッテリ充電量SOCが少ない場合、バッテリ43の放電を避けるためにモータアシストを実施できず、動力性能が著しく低下する。そのため、バッテリ充電量SOCを最優先事項とした。
また、バッテリ温度Tbが安定していない場合、バッテリ43に入出力制限がかかってしまい、回生やモータアシストを実施できず、燃費、動力性能ともに低下する。このため、バッテリ温度Tbを2番目の判定基準とした。
また、油温Toは、油温状態が安定していることにより目標とする摩擦トルクが得られることから動力性能にかかわるとして3番目とした。
(第1トルク補正)
次に、ステップS9で実行する第1トルク補正の処理の流れを図7のフローチャートに基づいて説明する。
ステップS21では、バッテリ充電量SOCが、あらかじめ設定された第1充電量閾値v1よりも大きいか否か判定し、第1充電量閾値v1よりも大きい(過充電に近い)場合は、ステップS22に進み、第1充電量閾値v1よりも大きくない(過充電と成るまで余裕がある)場合は、ステップS23に進む。なお、第1充電量閾値v1は、過充電状態を判定する閾値であり、過充電状態の直前に設定されている。
バッテリ43が過充電に近い状態である場合に進むステップS22では、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクを増加する補正を行なう。
バッテリ43が過充電に余裕がある場合に進むステップS23では、バッテリ充電量SOCが第2充電量閾値v2よりも小さいか否か判定し、第2充電量閾値v2よりも小さい(充電不足に近い)場合は、ステップS27に進み、第2充電量閾値v2よりも小さくない(充電量に余裕がある)場合は、ステップS24に進む。なお、第2充電量閾値v2は、充放電量不足状態を判定する閾値であり、充電量不足となる直前に設定されている。
ステップS27では、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルクの増加補正を行なう。
ステップS24では、バッテリ温度センサ55が検出するバッテリ温度Tbが第1温度閾値t1よりも低いか否か判定し、第1温度閾値t1よりも低い場合はステップS27に進み、第1温度閾値t1よりも低くない場合はステップS25に進む。なお、第1温度閾値t1は、バッテリ43を積極的に充放電させるのが好ましい低温に設定されている。
ステップS25では、バッテリ温度Tbが第2温度閾値t2よりも高いか否か判定し、第2温度閾値t2よりも高い場合には、ステップS22に進み、第2温度閾値t2よりも高くない場合には、ステップS26に進む。なお、第2温度閾値t2は、バッテリ入出力制限をかける必要のある高温に設定されている。
ステップS26では、油温センサ56が検出する油温Toが油温閾値T1よりも大きいか否か判定し、油温閾値T1よりも大きい場合はステップS27に進み、油温閾値T1よりも大きくない場合はステップS22に進む。なお、油温閾値T1は、正常時の油温平均値である。
(第2トルク補正)
次に、ステップS10で実行する第2トルク補正の処理の流れを、図8のフローチャートに基づいて説明する。
ステップS31では、バッテリ充電量SOCが、あらかじめ設定された第1充電量閾値v1よりも大きいか否か判定し、第1充電量閾値v1よりも大きい場合はステップS37に進み、第1充電量閾値v1よりも大きくない場合はステップS32に進む。
ステップS32では、バッテリ充電量SOCが第2充電量閾値v2よりも小さいか否か判定し、第2充電量閾値v2よりも小さい場合は、ステップS36に進み、第2充電量閾値v2よりも小さくない場合は、ステップS33に進む。
ステップS33では、バッテリ温度が第1温度閾値t1よりも低いか否か判定し、第1温度閾値t1よりも低い場合はステップS36に進み、第1温度閾値t1よりも低くない場合はステップS34に進む。
ステップS34では、バッテリ温度Tbが第2温度閾値t2よりも高いか否か判定し、第2温度閾値t2よりも高い場合には、ステップS37に進み、第2温度閾値t2よりも高くない場合には、ステップS35に進む。
ステップS35では、油温Toが油温閾値T1よりも高いか否か判定し、油温閾値T1よりも高い場合はステップS36に進み、油温閾値T1よりも高くない場合はステップS37に進む。
ステップS36では、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクの減少補正を行なう。
ステップS37では、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルクの減少補正を行なう。
(ダウンシフト時)
次に、ハイギヤからローギヤへの変速時の制御について簡単に説明する。なお、ハイギヤからローギヤへの変速時には、ハイギヤが第1の変速段に相当し、ローギヤが第2の変速段に相当する。
すなわち、ハイギヤからローギヤへ移行する変速過渡期には、第2モータジェネレータ5を目標トルクに一致させるモータトルク制御(モータ回転数Nmは、トルク制御中の第2モータジェネレータ5に作用する負荷で決まる)から、目標回転数に一致させるモータ回転数制御(モータトルクは、回転数制御中の第2モータジェネレータ5に作用する負荷で決まる)に変更する。そして、ハイ側ウエットクラッチ7を半クラッチ状態とし、摩擦トルクによる駆動トルクの抜けを抑える駆動力補償を行いながら、第2モータジェネレータ5の回転数を上昇させ、ロー側ドグクラッチ8の入力回転数(=第2モータジェネレータ5の回転数)をロー側ドグクラッチ8の出力回転数(車速やギア比で決まる)に同期させ、回転数同期タイミングにてロー側ドグクラッチ8を噛み合い締結させる。
このようなダウンシフトの際には、モータ回転数の上昇変化率が、あらかじめ設定された理想範囲内に収まるように、変速後目標モータトルクに、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ正トルクを加えた目標モータトルクを第2モータジェネレータ5に指令する変速補正処理を行なう。
なお、この補正は、アップシフト時の裏返しであり、モータ回転数上昇変化率が大きすぎる場合、相対的に大きなモータ正トルクを加算してモータ回転数上昇を抑え、モータ回転数上昇変化率が小さすぎる場合は、相対的に小さなモータ正トルクを加算して、上昇を促進させる。
(実施例1の作用)
次に、実施例1の作用を図9のタイムチャートに基づいて説明する。
このタイムチャートに示す走行例では、t=0の時点で、ローギヤ状態においてアクセルを徐々に踏み込む加速操作を行なっている。
この加速操作を行なった結果、t1の時点で、アクセル開度が開度判定値β%以上となっており、かつ、車速が変速車速αkm/hに到達し、シフトアップ変速条件が成立している(ステップS1→S2→S4)。
そこで、t1の時点で、ロー側ドグクラッチ8に向けて開放指令が出力され、一方、ハイ側ウエットクラッチ7に向けてスリップ締結(半クラッチ)指令が出力されて、油圧が上昇する。
その後、t2の時点で、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルク(油圧)が一定となり、半クラッチ状態に維持される。
この時、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクがモータトルクと同等になるため、ロー側ドグクラッチ8にかかっているトルクが0になり、ロー側ドグクラッチ8の開放動作が開始される。そして、t3の時点で、ロー側ドグクラッチ8の開放動作が完了する(図において点線で示す)。
このロー側ドグクラッチ8の開放がドグクラッチセンサ54により検出されると、ハイ側ウエットクラッチ7の油圧が、駆動輪32,32側へ駆動力を補償する油圧に上昇される。したがって、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクにより出力軸の駆動トルクが補償される。なお、この油圧は、t4の時点で一定になる。
一方、第2モータジェネレータ5には、変速後目標モータトルクに、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルクを加算した目標モータトルクが指令される。
さらに、このときのモータ回転数減少変化率に基づき、必要に応じ、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクが増減されるか、第2モータジェネレータ5のトルクが増減されるかのトルク補正が実行される。
この場合、モータ回転数減少変化率が、第1回転数減少変化率閾値a1と第2回転数減少変化率閾値a2との間であれば、トルク補正は実行されない。
また、モータ回転数減少変化率が、第1回転数減少変化率閾値a1よりも小さい場合には、車両状態に応じて、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクを増加させるか、目標モータトルクに、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルクを加算するかの、トルク補正(第1トルク補正)が実行される(ステップS7→S9)。
これにより、モータ回転数減少変化率が高まり、モータ回転数減少変化率が、図6に示す理想特性範囲内に制御される。
また、モータ回転数減少変化率が、第2回転数減少変化率閾値a2よりも大きい場合には、車両状態に応じて、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクを減少させるか、目標モータトルクに、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルクを減算するかの、トルク補正(第2トルク補正)が実行される(ステップS7→S8→S10)。
これにより、モータ回転数減少変化率が低下され、モータ回転数減少変化率が、図6に示す理想特性範囲内に制御される。
上述のような第2モータジェネレータ5のトルク制御およびハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルク制御により、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差が減少し、モータ回転数Nmも急激に減少する。そして、t5の時点で、入出力回転数差が回転差基準値γrpm以下となると、ハイ側ウエットクラッチ7の油圧が最大圧に向けて上昇され(ステップS11→S12)、t6の時点で、最大圧に達し、ローギヤからハイギヤへの変速を完了する(ステップS13)。
(実施例1の効果)
以上説明したように、実施例1では、以下に列挙する効果を得ることができる。
a)ローギヤからハイギヤへの変速中は、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクにより駆動輪32,32側への駆動力を補償するとともに、目標モータトルクは、変速後目標モータトルクに、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルクを加算した値とした。
このため、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差が大きいときは、モータ負トルク成分が大きくなり、モータ回転数減少を速め、変速時間の短縮を図ることが可能となる。また、入出力回転数差が小さくなると、モータ負トルク成分が小さくなり、第2モータジェネレータ5にかかるモータトルクが、変速後目標トルクとハイ側ウエットクラッチ7による摩擦トルクとなり、両者が釣り合う。このため、モータ回転数Nmが安定し、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差を一定値以内に保つことができ、変速ショックを低減可能となる。
なお、ハイギヤからローギヤへの変速時にも、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差が大きいときは、モータ正トルク成分が大きくなり、モータ回転数増加を速め、変速時間の短縮を図ることが可能となる。また、入出力回転数差が小さくなると、モータ正トルク成分が小さくなり、第2モータジェネレータ5にかかるモータトルクが、変速後目標トルクとハイ側ウエットクラッチ7による摩擦トルクとなり、両者が釣り合う。このため、モータ回転数Nmが安定し、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差を一定値以内に保つことができ、変速ショックを低減可能となる。
b)変速中に、モータ回転数減少変化率が理想減少範囲内となるように、車両状態に応じ、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクの増減補正と、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルク(シフトダウン時はモータ正トルク)の増減補正と、のいずれかを選択して行なうようにした。
したがって、車両状態に応じ、モータ回転数Nmを理想的に変化させて動力性能を確保することができる。
c)上記b)の車両状態として、バッテリ充電量SOCおよびモータ回転数減少変化率に応じ、過充電状態に近い場合には、第2モータジェネレータ5の発電傾向が弱くなるように、トルク増加補正時にはハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクを増加させ、トルク減少補正時にはモータジェネレータ負トルクを減少させるようにした。
一方、不足充電状態に近い場合には、第2モータジェネレータ5の発電傾向が強くなるように、トルク増加補正時にモータ負トルクを増加させ、トルク減少補正時にハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクを減少させるようにした。
したがって、バッテリ充電量SOCの安定化を図り、バッテリ充電量SOCを原因とする第2モータジェネレータ5の駆動停止状態が生じないようにして動力性能を確保しつつ、変速時間の短縮および変速ショックの抑制を図ることが可能となる。
d)上記b)の車両状態として、バッテリ温度Tbおよびモータ回転数減少変化率に応じ、低温時には、第2モータジェネレータ5の発電傾向が強くなるように、トルク増加補正時にモータ負トルクを増加させ、トルク減少補正時にハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクを減少させるようにした。一方、高温時には、第2モータジェネレータ5の発電傾向が弱くなるように、トルク増加補正時にはハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクを増加させ、トルク減少補正時にはモータジェネレータ負トルクを減少させるようにした。
したがって、バッテリ温度Tbの安定化を図り、バッテリ温度Tbを原因とする第2モータジェネレータ5の駆動停止状態が生じないようにして動力性能を確保しつつ、変速時間の短縮および変速ショックの抑制を図ることが可能となる。
e)上記b)の車両状態として、油温Toおよびモータ回転数減少変化率に応じ、低温時には、ハイ側ウエットクラッチ7の発熱傾向が強くなるように、トルク増加補正時に摩擦トルクを増加させ、トルク減少補正時にモータ負トルクを減少させるようにした。
一方、高温時には、ハイ側ウエットクラッチ7の発熱傾向が弱くなるように、トルク増加補正時にはモータ負トルクを増加させ、トルク減少補正時には摩擦トルクを減少させるようにした。
したがって、油温Toの安定化を図ることで、ハイ側ウエットクラッチ7を含む動力伝達系の性能安定化を図って動力性能を確保しつつ、変速時間の短縮および変速ショックの抑制を図ることが可能となる。
(他の実施例)
以下に、他の実施例について説明するが、これら他の実施例は、実施例1の変形例であるため、その相違点についてのみ説明し、実施例1あるいは他の実施例と共通する構成については共通する符号を付けることで説明を省略する。
実施例2の電動車両の変速制御装置について説明する。
この実施例2は、第1トルク補正および第2トルク補正を実行する際に、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクの増減と、モータ負トルクの増減とのいずれを選択するかを決定する車両状態の優先度を実施例1と異ならせた例である。すなわち、実施例2では、バッテリ43の保護を図るのにあたり、温度を最優先事項とし、バッテリ温度Tb>バッテリ充電量SOC>油温Toの優先度でトルク補正を行なうようにしている。
以下に、実施例2における第1トルク補正および第2トルク補正の処理の流れを詳細に説明する。
(第1トルク補正)
図10のフローチャートは、実施例2における第1トルク補正の処理の流れを示しており、ステップS201では、バッテリ温度センサ55が検出するバッテリ温度Tbが第1温度閾値t1よりも低いか否か判定し、第1温度閾値t1よりも低い場合はステップS207に進み、第1温度閾値t1よりも低くない場合はステップS202に進む。
ステップS202では、バッテリ温度Tbが第2温度閾値t2よりも高いか否か判定し、第2温度閾値t2よりも高い場合には、ステップS206に進み、第2温度閾値t2よりも高くない場合には、ステップS203に進む。
ステップS203では、バッテリ充電量SOCが、第1充電量閾値v1よりも大きいか否か判定し、第1充電量閾値v1よりも大きい(過充電に近い)場合は、ステップS206に進み、第1充電量閾値v1よりも大きくない(過充電と成るまで余裕がある)場合は、ステップS204に進む。なお、第1充電量閾値v1は、過充電状態を判定する閾値であり、過充電状態の直前に設定されている。
ステップS204では、バッテリ充電量SOCが第2充電量閾値v2よりも小さいか否か判定し、第2充電量閾値v2よりも小さい(充電不足に近い)場合は、ステップS207に進み、第2充電量閾値v2よりも小さくない(充電量に余裕がある)場合は、ステップS205に進む。
ステップS205では、油温センサ56が検出する油温Toが油温閾値T1よりも大きいか否か判定し、油温閾値T1よりも大きい場合はステップS207に進み、油温閾値T1よりも大きくない場合はステップS206に進む。
ステップS206では、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクを増加する補正を行なう。
ステップS207では、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルクの増加補正を行なう。
(第2トルク補正)
次に、実施例2における第2トルク補正の処理の流れを、図11のフローチャートに基づいて説明する。
ステップS211では、バッテリ温度が第1温度閾値t1よりも低いか否か判定し、第1温度閾値t1よりも低い場合はステップS216に進み、第1温度閾値t1よりも低くない場合はステップS212に進む。
ステップS212では、バッテリ温度Tbが第2温度閾値t2よりも高いか否か判定し、第2温度閾値t2よりも高い場合には、ステップS217に進み、第2温度閾値t2よりも高くない場合には、ステップS213に進む。
ステップS213では、バッテリ充電量SOCが、あらかじめ設定された第1充電量閾値v1よりも大きいか否か判定し、第1充電量閾値v1よりも大きい場合はステップS217に進み、第1充電量閾値v1よりも大きくない場合はステップS214に進む。
ステップS214では、バッテリ充電量SOCが第2充電量閾値v2よりも小さいか否か判定し、第2充電量閾値v2よりも小さい場合は、ステップS216に進み、第2充電量閾値v2よりも小さくない場合は、ステップS215に進む。
ステップS215では、油温Toが油温閾値T1よりも高いか否か判定し、油温閾値T1よりも高い場合はステップS216に進み、油温閾値T1よりも高くない場合はステップS217に進む。
ステップS216では、ハイ側ウエットクラッチ7の摩擦トルクの減少補正を行なう。
ステップS217では、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差に比例したモータ負トルクの減少補正を行なう。
(実施例2の効果)
バッテリ温度Tbが安定していない場合、バッテリ43に入出力制限がかかってしまって、回生やモータアシストを実施できず、燃費、動力性能ともに低下する。
このため、実施例2では、変速中のトルク補正を行うのにあたり、バッテリ温度Tbを最優先事項とし、バッテリ温度Tbの安定化を図り、バッテリ温度Tbを原因とする第2モータジェネレータ5の駆動停止状態が生じないようにして動力性能を確保しつつ、変速時間の短縮および変速ショックの抑制を図ることが可能となる。
(実施例3の構成)
実施例3は、実施例1の変形例であり、図12に示すように、ローギヤを形成する場合に締結する締結要素としてハイ側ウエットクラッチ7と同様の多板クラッチなどのロー側ウエットクラッチ308を設けた例である。
この場合、図示は省略するが、実施例1で説明した変速時のフローチャートにおいて、ステップS4においてロー側ウエットクラッチ308に開放指令を出力し、ステップS5において、ロー側ウエットクラッチ308が開放されたか判定する点が実施例1と異なる。
また、図13のタイムチャートに示すように、ロー側ウエットクラッチ308に開放指令を出力した場合、t21〜t22のタイミングで、摩擦トルクが徐々に減少する。
したがって、ハイ側ウエットクラッチ7にあっても、このロー側ウエットクラッチ308の開放タイミング(t22)に合わせて、駆動力を補償する油圧指令が出力される。その後、ハイ側ウエットクラッチ7の入出力回転数差が回転差基準値γrpm未満となったt23の時点で、ハイ側ウエットクラッチ7を完全に締結させる油圧指令を出力し、このタイムチャートの例では、t24の時点で、その締結が完了している。
なお、この実施例3では、ハイギヤからローギヤへの変速時には、駆動力の確保を、実施例1と同様に、ハイ側ウエットクラッチ7をスリップ締結させて行ってもよいし、ロー側ウエットクラッチ308をスリップ締結させて行ってもよい。
この実施例3では、実施例1と同様に、上記a)〜e)の効果が得られるのに加え、ロー側ウエットクラッチ308を設けたため、伝達トルクの制御精度が高くなる。
以上、本発明のクラッチ制御装置を、実施の形態および実施例1〜3に基づき説明してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例1〜3では、電動車両として、駆動源にエンジン1を備えたハイブリッド車両を示したが、電動車両としてはこれに限定されるものではなく、駆動源としてモータのみを備えた車両にも適用することができる。
また、実施例1〜3では、モータとして、力行と回生とを行なうことができるモータジェネレータを示したが、力行のみを行なうものを用いてもよい。
5 第2モータジェネレータ(モータ)
6 変速機
7 ハイ側ウエットクラッチ(摩擦締結要素)
8 ロー側ドグクラッチ(締結要素)
32 駆動輪
46 変速コントローラ(変速制御手段)
48 統合コントローラ(変速制御手段)
54 ドグクラッチセンサ
55 バッテリ温度センサ
56 油温センサ
308ロー側ウエットクラッチ(締結要素)
a1 第1回転数減少変化率閾値
a2 第2回転数減少変化率閾値

Claims (5)

  1. 駆動輪に駆動トルクを与えるモータと、
    このモータと駆動輪との駆動伝達経路に設けられた有段の変速機と、
    この変速機に設けられ、変速段の切換時に開放および締結して摩擦トルクを変更可能な摩擦締結要素を含む複数の締結要素と、
    前記変速機の変速時に、前記締結要素のトルク伝達状態を切り換える変速制御を実行する変速制御手段と、
    を備え、
    前記変速制御手段は、第1の変速段から第2の変速段へ変速する際の変速処理として、変速中に、前記摩擦締結要素に対し、前記モータから前記駆動輪へのトルク伝達を補償するスリップ締結状態を形成する摩擦トルク指令を出力するとともに、前記モータに対し、前記第2の変速段への変速後の目標モータトルクである変速後目標モータトルクに、前記摩擦締結要素の入出力回転数差に比例した補正トルクを、前記入出力回転数差を減少させる向きに加算したトルク指令を出力する変速補正処理が含まれることを特徴とする電動車両の変速制御装置。
  2. 前記変速制御手段は、前記変速補正処理において、モータ回転数の変化が、あらかじめ設定された範囲内に収まるように、車両状態に応じて、前記摩擦締結要素に対する前記摩擦トルクの補正と、前記モータに対する前記補正トルクの補正とを選択して行なうことを特徴とする請求項1に記載の電動車両の変速制御装置。
  3. 前記モータに電力供給を行なうバッテリの充電量を検出する充電量検出手段を備え、
    前記変速制御手段の前記補正処理における車両状態として、前記摩擦締結要素の締結状態および前記バッテリ充電量が含まれていることを特徴とする請求項2に記載の電動車両の変速制御装置。
  4. 前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段を備え、
    前記変速制御手段の前記補正処理における車両状態として、前記摩擦締結要素の締結状態およびバッテリ温度が含まれていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の電動車両の変速制御装置。
  5. 前記摩擦締結要素を駆動させる油圧系の温度を検出する油温検出手段を備え、
    前記変速制御手段の前記補正処理における車両状態として、前記摩擦締結要素の締結状態および油温が含まれていることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載の電動車両の変速制御装置。
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