JP2012197075A - 電動車両用自動変速機の回生制動時変速制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自動変速機は、実線で示すアップシフト線、破線で示すダウンシフト線を基に、車速およびアクセル開度から、現在の運転状態に好適な目標変速段を求め、この目標変速段が選択されるよう変速摩擦要素の締結・解放の組合せを決定する。回生制動走行への移行時の自動変速機のダウンシフトに際しては、現在の車速が所定の変速線変更可能車速域にあるとき、破線で示すダウンシフト用のノーマル変速線よりも高車速側におけるコースト変速線を選択し、ノーマル変速線に代えてこのコースト変速線に基づき自動変速機のダウンシフトを行う。回生制動走行への移行時における自動変速機のダウンシフトが、移行後の車速低下に伴って生起されることとなり、このダウンシフトが移行と同時に開始される違和感を解消する。
【選択図】図8
Description
このハイブリッド車両は、動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、該エンジンおよび/またはモータ/ジェネレータからの動力を変速機による変速下で駆動車輪に伝達するよう構成したものである。
この算出した目標出力と回生可能出力とから、モータ/ジェネレータの最適回転数を算出し、
モータ/ジェネレータ回転数がこの最適回転数となるような変速比へと変速機を変速制御する技術が開示されている。
有段式自動変速機を、現在の変速段からこの目標変速段へと変速させる技術も示唆されている。
当該変速(ダウンシフト)が、急なダウンシフトとなってしまい、有段式自動変速機の入力側における回転数が違和感を伴うほど急に上昇したように感ずる場合がある。
この問題は、特許文献1に記載の従来技術を用い、有段式自動変速機を上記のごとくモータ/ジェネレータ回転数が上記の最適回転数に最も近い回転数となるような目標変速段へ変速させたとしても解消され得ない。
かかるコースティング(惰性)走行時は、有段式自動変速機が通常、アクセルペダルの釈放に伴ってアップシフト、若しくは、或る程度減速してからダウンシフトするのが普通であり、ダウンシフトについては、これが、アクセルペダルの釈放と同時に行われることはない。
アクセルペダルの釈放に伴って回生制動走行へ移行すると同時に、有段式自動変速機の上記目標変速段へのダウンシフトが行われることとなり、
かように回生制動走行への移行と同時に発生する有段式自動変速機のダウンシフトを、いつもとは違うタイミングのダウンシフト故に、運転者が違和感に思うことがある。
上記の違和感を解消し得るようにした電動車両用自動変速機の回生制動時変速制御装置を提案することを目的とする。
先ず、前提となる電動車両を説明するに、これは、
動力源として少なくともモータ/ジェネレータを具え、該モータ/ジェネレータからの動力により有段式自動変速機を介し車輪を駆動して走行可能な車両である。
上記駆動車輪を上記モータ/ジェネレータにより回生制動しながらの回生制動走行時に、現在の車速が所定の変速線変更可能車速域にあるとき、上記有段式自動変速機の変速線のうち、少なくともダウンシフト変速線を高車速側にずらす変速線変更手段を設けたことを特徴とするものである。
回生制動走行時に低速段選択領域が高車速側に拡がり、自動変速機が低速段選択(ダウンシフト)傾向となって、回生制動による燃費向上効果を高め得るが、
当該ダウンシフトが回生制動走行への移行と同時ではなく、回生制動走行への移行後の車速低下に伴って発生することとなる。
図1は、本発明の前記した電動車両用自動変速機の変速制御装置を適用可能なハイブリッド車両のパワートレーンを例示する。
このハイブリッド車両は、フロントエンジン・リヤホイールドライブ車(後輪駆動車)をベース車両とし、これをハイブリッド化したもので、
1は、第1動力源としてのエンジンであり、2は駆動車輪(後輪)である。
エンジン1(クランクシャフト1a)からの回転を自動変速機3の入力軸3aへ伝達する軸4に結合してモータ/ジェネレータ5を設け、
このモータ/ジェネレータ5を、第2動力源として具える。
このモータ/ジェネレータ5およびエンジン1間、より詳しくは、軸4とエンジンクランクシャフト1aとの間に第1クラッチ6を介挿し、この第1クラッチ6によりエンジン1およびモータ/ジェネレータ5間を切り離し可能に結合する。
ここで第1クラッチ6は、伝達トルク容量を連続的もしくは段階的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的もしくは段階的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。
第2クラッチ7も第1クラッチ6と同様、伝達トルク容量を連続的もしくは段階的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的もしくは段階的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。
変速段の決定に際しては、図8に例示するような変速線(実線がアップシフト線、破線がダウンシフト線)マップを基に、車速VSPおよびアクセル開度APOから、現在の運転状態において好適な目標変速段(第1速〜第4速)を求め、この目標変速段が選択されるよう変速摩擦要素の締結・解放の組み合わせを決定する。
この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置8により左右後輪2へ分配して伝達され、車両の走行に供される。
この場合、第2クラッチ7が締結により上記の変速段選択機能(変速機能)を果たして自動変速機3を動力伝達状態にするのに加え、第1クラッチ6の解放・締結との共働により、後述するモード選択機能を果たし得ることとなり、専用の第2クラッチが不要でコスト上大いに有利である。
停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EV)モードが要求される場合、
第1クラッチ6を解放し、第2クラッチ7の締結により自動変速機3を動力伝達状態にする。
なお第2クラッチ7は、自動変速機3内の変速摩擦要素のうち、現変速段で締結させるべき変速摩擦要素であって、選択中の変速段ごとに異なる。
変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をモータ/ジェネレータ5のみによって電気走行(EV走行)させることができる。
第2クラッチ7の締結により自動変速機3を対応変速段選択状態(動力伝達状態)にしたまま、第1クラッチ6も締結させる。
この状態では、エンジン1からの出力回転およびモータ/ジェネレータ5からの出力回転の双方が変速機入力軸3aに達することとなり、自動変速機3が当該入力軸3aへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸3bより出力する。
変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をエンジン1およびモータ/ジェネレータ5の双方によってハイブリッド走行(HEV走行)させることができる。
この余剰エネルギーによりモータ/ジェネレータ5を発電機として作動させることで余剰エネルギーを電力に変換し、
この発電電力をモータ/ジェネレータ5のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン1の燃費を向上させることができる。
図2の制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御する統合コントローラ20を具え、
パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクtTeと、目標モータ/ジェネレータトルクtTm(目標モータ/ジェネレータ回転数tNmでもよい)と、第1クラッチ6の目標伝達トルク容量tTc1と、第2クラッチ7の目標伝達トルク容量tTc2とで規定する。
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ11からの信号と、
モータ/ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ/ジェネレータ回転センサ12からの信号と、
変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ13からの信号と、
変速機出力回転数No(これから車速VSPを求め得る)を検出する出力回転センサ14からの信号と、
車両への要求負荷を表すアクセルペダル踏み込み量(アクセル開度APO)を検出するアクセル開度センサ15(運転負荷検出手段)からの信号と、
モータ/ジェネレータ5用の電力を蓄電しておくバッテリ9の蓄電状態SOC(持ち出し可能電力)を検出する蓄電状態センサ16からの信号と、
ブレーキペダルの踏み込み時にONとなるブレーキスイッチ17からの信号とを入力する。
運転者が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード(EVモード、HEVモード)を選択すると共に、
目標エンジントルクtTe、目標モータ/ジェネレータトルクtTm(目標モータ/ジェネレータ回転数tNmでもよい)、目標第1クラッチ伝達トルク容量tTc1、および目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2をそれぞれ演算する。
目標エンジントルクtTeはエンジンコントローラ21に供給され、目標モータ/ジェネレータトルクtTm(目標モータ/ジェネレータ回転数tNmでもよい)はモータ/ジェネレータコントローラ22に供給される。
モータ/ジェネレータコントローラ22はモータ/ジェネレータ5のトルクTm(または回転数Nm)が目標モータ/ジェネレータトルクtTm(または目標モータ/ジェネレータ回転数tNm)となるよう、バッテリ9およびインバータ10を介してモータ/ジェネレータ5を制御する。
統合コントローラ20は、目標第1クラッチ伝達トルク容量tTc1および目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2に対応したソレノイド電流を第1クラッチ6および第2クラッチ7の締結制御ソレノイド(図示せず)に供給し、第1クラッチ6の伝達トルク容量Tc1が目標伝達トルク容量tTc1に一致するよう、また、第2クラッチ7の伝達トルク容量Tc2が目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2に一致するよう、第1クラッチ6および第2クラッチ7を個々に締結力制御する。
運転モード選択部40では、図5に示すEV−HEV領域マップを用いて、アクセル開度APOおよび車速VSPから目標とする運転モードを決定する。
図5に示すEV−HEV領域マップから明らかなように、高負荷・高車速時はHEVモードを選択し、低負荷・低車速時はEVモードを選択し、
EV走行中にアクセル開度APOおよび車速VSPの組み合わせで決まる運転点がEV→HEV切り換え線を越えてHEV領域に入るとき、EVモードからエンジン始動を伴うHEVモードへのモード切り換えを行い、
また、HEV走行中に運転点がHEV→EV切り換え線を越えてEV領域に入るとき、HEVモードからエンジン停止およびエンジン切り離しを伴うEVモードへのモード切り換えを行うものとする。
動作点指令部60では、アクセル開度APOと、目標駆動カtFoと、目標運転モードと、車速VSPと、目標充放電電力tPとから、これらを動作点到達目標として、時々刻々の過渡的な目標エンジントルクtTeと、目標モータ/ジェネレータトルクtTmと、第1クラッチ6の目標伝達トルク容量tTc1に対応した目標ソレノイド電流Is1と、第2クラッチ7の目標伝達トルク容量tTc2と、目標変速段SHIFTとを演算する。
これにより図1の自動変速機3は、第2クラッチ7を目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2が達成されるよう締結制御されつつ、目標変速段SHIFTが選択された動力伝達状態になる。
上記の動作点指令部60は、図7に示す制御プログラムを実行して、回生制動走行中における自動変速機3の変速制御を、本発明の狙いが達成されるよう、以下のごとくに遂行するものとする。
そのため図7の制御プログラムは、駆動車輪2をモータ/ジェネレータ5により回生制動しながらのコースティング(惰性)走行中に実行する。
次のステップS12においては、アクセル開度APOの時間変化割合ΔAPOを算出し、
次のステップS13においては、自動変速機3の前記した変速に際し現在、図8に実線(アップシフト線)および破線(ダウンシフト線)で示したノーマル変速線が選択されているか否かをチェックする。
ステップS14でVSP≧V1(ノーマル変速線からコースト変速線への切り替えが可能な車速域)であると判定する場合は、
ステップS15において、ブレーキスイッチ17がON(制動操作があった)か否かをチェックする。
従ってステップS15は、本発明における制動操作検知手段に相当し、この制動操作の検知に当たっては、ブレーキスイッチ17に代えて、ブレーキペダル踏力センサや、ブレーキ液圧センサの検出値を用いることもできる。
ステップS15で制動操作があったと判定するとき、ステップS16においてタイマTM1のカウントを開始し、制動操作が続く間ステップS16でタイマTM1のカウントを継続することにより、制動操作継続時間を計測する。
ここで所定時間T1は、制動操作のONとOFFのハンチングを防止するための時間で、制動操作が継続されるのが確かな時間と、燃費効果(長くし過ぎると回生制動による燃費改善効果が低下する)とを考慮して決める。
かかる選択により、図8に破線で示すダウンシフト用のノーマル変速線から、これよりも高車速側のコースト変速線α1,α2,α3,α4への切り替えが行われたこととなる。
従ってステップS18は、本発明における変速線変更手段に相当する。
次にステップS19において、上記のタイマTM1を次回の制御に備え、0にリセットしておく。
なお、ステップS14における前記したコースト変速線選択可能判定車速設定値V1は、当該ノーマル変速線復帰可能判定車速設定値VLよりも高車速側の値とする。
かかる選択により、図8に二点鎖線で示すコースト変速線α1,α2,α3,α4から、元のダウンシフト用ノーマル変速線への復帰が行われたこととなる。
従ってステップS22は、本発明における変速線変更手段に相当する。
従ってステップS24は、本発明における非加速検知手段に相当する。
ここで所定時間T2は、非加速状態のONとOFFのハンチングを防止するための時間で、非加速状態が継続されるのが確かな時間に決定する。
かかる選択により、図8に二点鎖線で示すコースト変速線α1,α2,α3,α4から、同図に破線で示すダウンシフト用のノーマル変速線への復帰が行われたこととなる。
従ってステップS27は、本発明における変速線変更手段に相当する。
次にステップS28において、上記のタイマTM2を次回の制御に備え、0にリセットしておく。
従ってステップS31は、本発明におけるエンジン始動検知手段に相当する。
かかる選択により、図8に二点鎖線で示すコースト変速線α1,α2,α3,α4から、同図に破線で示すダウンシフト用のノーマル変速線への復帰が行われたこととなる。
従ってステップS32は、本発明における変速線変更手段に相当する。
上記した本実施例の回生制動時変速制御によれば、以下のような作用効果を達成することができる。
モータ/ジェネレータ5により回生制動しながらの回生制動走行時に、有段式自動変速機3の変速線のうち、少なくとも図8に破線で示すダウンシフト用ノーマル変速線を高車速側にずらして設定した、同図に二点鎖線で示すコースト変速線α1,α2,α3,α4に基づき自動変速機3の変速制御を行うため(ステップS18)、
回生制動走行時に、図8に破線で示すノーマル変速線と、同図に二点鎖線で示すコースト変速線との比較から明らかなごとく、低速段選択領域が高車速側に拡がり、自動変速機3が低速段選択(ダウンシフト)傾向となって、回生制動による燃費向上効果を高めることができる。
エンジン1の良燃費領域は低回転・大トルク域にあるため、加速時はなるべくエンジン回転を低くしたいが、回生エネルギーを回収する回生制動走行時シーンにおいては、モータ/ジェネレータ5のモータ高効率領域が図9に示すように中回転・小トルク側にあるため、モータ/ジェネレータ回転数Nmを高くしたい要求がある。
自動変速機3をできるだけ低速段にした状態で回生を行った方が、回生可能な減速度を増加させることができる。
モータ/ジェネレータ回転数Nmを図10に実線で示すごとく、同図に破線で示すノーマル変速線使用時の場合よりも高回転に維持し得ることとなり、
その結果として、回生可能減速度Gを図11に実線で示すごとく、同図に破線で示すノーマル変速線使用時の場合よりも増大させ得て、回生制動による燃費向上効果を高めることができる。
回生制動走行への移行時における自動変速機3のダウンシフトをノーマル変速線に基づいて行うのでは、当該ダウンシフトが回生制動走行への移行と同時に開始されて、急なダウンシフトとなってしまい、自動変速機3の入力側におけるモータ/ジェネレータ回転数Nmが違和感を伴うほど急に上昇したように感ずる場合がある。
当該ダウンシフトが回生制動走行への移行と同時ではなく、回生制動走行への移行後の車速低下に伴って発生することとなる。
回生制動力がモータ/ジェネレータ5の図9に示す回生制動トルク上限値に制限される頻度を減じて、回生制動による燃費向上効果を更に高めることができる。
更に、有段式自動変速機3のダウンシフト変速線を高車速側にずらすだけの、簡単で安価な制御方式により上記諸々の作用効果を達成することができる。
アクセルペダルの釈放だけでノーマル変速線からコースト変速線への切り替えが行われ得ことはなく、ブレーキペダルの踏み込みによる制動操作が行われないのにノーマル変速線からコースト変速線への切り替えが行われて、違和感のあるダウンシフトが発生する不都合を回避することができる。
(1)図7のステップS21で、VSP<ノーマル変速線復帰可能判定車速設定値VL(ノーマル変速線に戻してもダウンシフトおよびアップシフトを生じない車速域である)と判定することを条件とし、
(2)ステップS23およびステップS24で、車両を加速していない(非加速状態である)と判定することを条件とし、
(3)ステップS29で自動変速機3のダウンシフトが有ると判定することを条件としたため、
コースト変速線からノーマル変速線に復帰させても違和感でない場合にのみ当該復帰が行われることとなり、この復帰が違和感を伴ったものになるのを禁ずることができる。
このような踏み込み時にコースト変速線からノーマル変速線への復帰を行うと、この復帰に伴って自動変速機3がアップシフトし、アクセルペダルを踏み込んでいるのにダウンシフトとは逆のアップシフトが生起される違和感を生ずる。
しかし本実施例では、アクセルペダルを踏み込んでいる時、図7のステップS24がステップS27をスキップして制御を終了させるため、このような踏み込み時にコースト変速線からノーマル変速線への復帰を行うことがなく、アクセルペダルを踏み込んでいるのにアップシフトが発生する違和感を回避することができる。
ステップS31においてエンジン始動要求(EV→HEVモード切り替え指令)が有ると判定することを条件としたため、
エンジン始動時のモータ/ジェネレータ回転数Nmを低くすることができ、これによりモータ/ジェネレータトルクTmを最大限に利用した、確実で速やかなエンジン始動が可能になる。
なお上記では、電動車両がハイブリッド車両である場合について説明を展開したが、電動車両が、動力源としてモータ/ジェネレータのみを搭載した電気自動車である場合も、本発明の上記着想は適用可能であり、同様な作用効果を奏し得ること勿論である。
2 駆動車輪(後輪)
3 有段式自動変速機
4 モータ/ジェネレータ軸
5 モータ/ジェネレータ(動力源)
6 第1クラッチ
7 第2クラッチ
8 ディファレンシャルギヤ装置
9 バッテリ
10 インバータ
11 エンジン回転センサ
12 モータ/ジェネレータ回転センサ
13 変速機入力回転センサ
14 変速機出力回転センサ
15 アクセル開度センサ
16 バッテリ蓄電状態センサ
17 ブレーキスイッチ
20 統合コントローラ
21 エンジンコントローラ
22 モータ/ジェネレータコントローラ
30 目標駆動力演算部
40 運転モード選択部
50 目標充放電量演算部
60 動作点指令部
70 変速制御部
Claims (4)
- 動力源として少なくともモータ/ジェネレータを具え、該モータ/ジェネレータからの動力により有段式自動変速機を介し車輪を駆動して走行可能な電動車両において、
前記駆動車輪を前記モータ/ジェネレータにより回生制動しながらの回生制動走行時に、現在の車速が所定の変速線変更可能車速域にあるとき、前記有段式自動変速機の変速線のうち、少なくともダウンシフト変速線を高車速側にずらす変速線変更手段を設けたことを特徴とする電動車両用自動変速機の回生制動時変速制御装置。 - 請求項1に記載の電動車両用自動変速機の回生制動時変速制御装置において、
運転者による電動車両の制動操作を検知する制動操作検知手段を設け、
前記変速線変更手段は、この制動操作検知手段により制動操作が検知されるときに、前記変速線の高車速側へのずらしを行うものであることを特徴とする電動車両用自動変速機の回生制動時変速制御装置。 - 請求項1に記載の電動車両用自動変速機の回生制動時変速制御装置において、
運転者による電動車両の非加速を検知する非加速検知手段を設け、
前記変速線変更手段は、この非加速検知手段により非加速が検知されるとき、前記高車速側にずらした変速線を元の低車速側に戻すものであることを特徴とする電動車両用自動変速機の回生制動時変速制御装置。 - 電動車両が、動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、これらエンジンおよびモータ/ジェネレータ間に第1クラッチを介在され、モータ/ジェネレータおよび駆動車輪間に第2クラッチおよび前記有段式自動変速機を介在され、第1クラッチを解放すると共に第2クラッチを締結した電気走行モードの選択中、第1クラッチを締結することにより、モータ/ジェネレータからの動力でエンジンを始動させて、ハイブリッド走行モードへのモード切り替えが可能なハイブリッド車両である、請求項1に記載の電動車両用自動変速機の回生制動時変速制御装置において、
前記電気走行モードからハイブリッド走行モードへのモード切り替え時におけるエンジン始動を検知するエンジン始動検知手段を設け、
前記変速線変更手段は、このエンジン始動検知手段によりエンジン始動が検知されるとき、前記高車速側にずらした変速線を元の低車速側に戻すものであることを特徴とする電動車両用自動変速機の回生制動時変速制御装置。
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