JP2013082428A - Ａｍｔハイブリッド車両の変速制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＭＴハイブリッド車両で車速の急激な変化があっても、ギア噛み合いの失敗を防止して、迅速なギア噛み合いで動力断絶状態を最小化して運転性を向上させ、かつ、変速機の耐久性を向上させるＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法を提供する。
【解決手段】変速中に入力軸に連結されたモータの慣性と入力軸の制御目標回転速度の変化を考慮してモータでトルクを発生させ、同期化の崩壊を抑制する能動同期維持段階を含んで構成され、能動同期維持段階は、目標変速段へのギア噛み合いが開始された以後、入力軸の制御目標回転速度の変化量にモータの慣性モーメントを掛けて得られたシンクロ負荷トルクが０ではない場合に遂行し、能動同期維持段階で、モータで発生させるトルクは、シンクロ負荷トルクであることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法に係り、より詳しくは、ＡＭＴ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を搭載したハイブリッド車両の変速時にギア噛み合いの円滑性を向上させるＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法に関する。

最近、自動車車両では燃費、動力性能の向上及び運転者便宜性などを考慮して、自動マニュアルトランスミッション（以下、ＡＭＴと略す）の使用が増加している。
従来の一般的な自動変速機は、トルクコンバートが具備されていて運転性は良いが、動力伝達効率が劣り、燃費に不利になる短所があった。これに比べて、ＡＭＴは動力損失が少ないという長所があるが、その一方で変速中に動力伝達が絶たれる瞬間が存在して運転性が多少落ちる傾向がある。

したがって、ＡＭＴを搭載した車両では変速時間を最大限に短縮させて動力が絶たれる時間を減らすことが非常に重要な技術の一つである（例えば、特許文献１参照）。また、変速時にいつもギアを一端分離してから再度噛み合いをするために、ギアの分離及び噛み合い動作が円滑になされるようにすることが重要である。仮に、ギア噛み合いに失敗すると変速が不可能になり、車両の走行が不能になる。
特に、ハイブリッドＡＭＴ車両は、変速機入力軸にモータが一緒に連結されているために、モータが装着されない車両のＡＭＴのようにシンクロナイザだけで同期化が難しく、モータを使用して入力軸の回転速度をほとんど同じ回転数に近づけた後、シンクロナイザを使用して同期化する（例えば、特許文献２参照）。シンクロナイザの使用は小さな速度差範囲内に限られる。

図１は、従来のハイブリッドＡＭＴ車両が上り坂走行中での変速時にギア噛み合いに失敗した状況を示したものであり、時間の変化によるモータトルクのグラフにエンジン速度と変速機入力軸速度のグラフを一緒に表示したものである。
図１のグラフを見ると、クラッチ分離後同期化のために、次の目標ギア段の同期化回転数でモータ速度を追従する制御を遂行した後、モータトルクを無くしてギア噛み合いを試みている。

しかし、この時上り坂での車速の減少によって、出力軸の速度が急激に減少すると、これに同期化させるための入力軸の制御目標回転速度も急激に低下するが、モータ慣性は従来の一般的なディスククラッチに比べて非常に大きいために、５０ＲＰＭ内外の比較的小さな速度差にもかかわらずシンクロナイザの摩擦力でこの慣性力を抑止することができない。このため、同期化初期にはほとんど同期化がなされていたが、時間が経つほど入力軸の制御目標回転速度と入力軸速度が離れてゆく同期化崩壊現象によって結局ギア噛み合いに失敗したことが分かる。

特開２０１２−０２０６１９号公報 特開２００６−１７６０９８号公報

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ＡＭＴハイブリッド車両で車速の急激な変化があっても、ギア噛み合いの失敗を防止して、迅速なギア噛み合いで動力断絶状態を最小化して運転性を向上させ、かつ、変速機の耐久性を向上させるＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明のＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法は、変速中に入力軸に連結されたモータの慣性と入力軸の制御目標回転速度の変化を考慮してモータでトルクを発生させ、同期化の崩壊を抑制する能動同期維持段階を含んで構成されたことを特徴とする。

能動同期維持段階は、目標変速段へのギア噛み合いが開始された以後、入力軸の制御目標回転速度の変化量にモータの慣性モーメントを掛けて得られたシンクロ負荷トルクが０ではない場合に遂行することを特徴とする。
能動同期維持段階で、モータで発生させるトルクは、シンクロ負荷トルクであることを特徴とする。
能動同期維持段階は、目標変速段へのギア噛み合いが開始された以後から始めて、ギア噛み合いが完了すると終了することを特徴とする。

また、本発明によるＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法は、変速が開始されて同期化がなされた後、ギア噛み合いが開始されるかを判断する開始条件判断段階と、
ギア噛み合いが開始された後、入力軸の制御目標回転速度の変化量にモータの慣性モーメントを掛けて、シンクロ負荷トルクを求めるトルク計算段階と、計算されたシンクロ負荷トルクが０であるかを判断するシンクロ負荷判断段階と、シンクロ負荷トルクが０ではない場合、モータがシンクロ負荷トルクに該当するトルクを発生させるようにモータを制御する能動同期維持段階と、ギア噛み合いが完了するとモータのトルクを元の状態に復帰させる解除段階と、を含んで構成されたことを特徴とする。

本発明は、ＡＭＴハイブリッド車両で車速の急激な変化があっても、変速機が円滑で安定した同期作用がなされるようにすることで、ギア噛み合いの失敗を防止することができる。迅速なギア噛み合いができるため、動力断絶状態を最小化して運転性を向上させることができ、さらに変速機の耐久性を向上させることができる。

従来のハイブリッドＡＭＴ車両が上り坂走行中での変速時にギア噛み合いに失敗した状況を説明したグラフである。 本発明によるＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法の一例を示した流れ図である。 本発明によるＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法で変速がなされる状況を説明したグラフである。

図２は本発明によるＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法の一例を示した流れ図である。図２に示すとおり、本発明実施例のＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法は、変速が開始されて同期化がなされた後、ギア噛み合いが開始されるかを判断する開始条件判断段階（Ｓ１０）と、ギア噛み合いが開始された後、入力軸の制御目標回転速度の変化量にモータの慣性モーメントを掛けてシンクロ負荷トルクを求めるトルク計算段階（Ｓ２０）と、計算されたシンクロ負荷トルクが０であるかを判断するシンクロ負荷判断段階（Ｓ３０）と、シンクロ負荷トルクが０ではない場合モータがシンクロ負荷トルクに該当するトルクを発生させるようにモータを制御する能動同期維持段階（Ｓ４０）と、ギア噛み合いが完了するとモータのトルクを元の状態に復帰させる解除段階（Ｓ５０）を含んで構成される。

すなわち、変速過程中に、一旦同期化がなされてギア噛み合いが開始された後でも、車速が急激に変化してシンクロナイザだけで同期状態を維持しにくい状況が発生すると、入力軸に連結されたモータの慣性と入力軸の制御目標回転速度の変化を考慮してモータでトルクを発生させて、同期化の崩壊を抑制する能動同期維持段階（Ｓ４０）を遂行することで、安定した同期状態を確保して円滑な変速作動がなされる。

能動同期維持段階（Ｓ４０）は、目標変速段へのギア噛み合いが開始された以後、入力軸の制御目標回転速度の変化量にモータの慣性モーメントを掛けて得られたシンクロ負荷トルクが０ではない場合に遂行する。
すなわち、シンクロ負荷トルクが０である場合は、モータの慣性モーメントは０ではありえず、入力軸の制御目標回転速度の変化量が０であるから、結果的に変速中車速の変化がない状況を意味している。この場合には当然同期状態維持のためにモータでトルクを発生させる必要がない。

勿論、能動同期維持段階（Ｓ４０）でモータで発生させるトルクは、シンクロ負荷トルクである。すなわち、モータ慣性モーメントに入力軸の制御目標回転速度の変化量を掛けて得られるシンクロ負荷トルクを計算してモータのトルク命令に割り当てる。
能動同期維持段階（Ｓ４０）は、目標変速段でのギア噛み合いが開始された以後から始めて、ギア噛み合いが完了すると終了する。能動同期維持段階（Ｓ４０）によってモータでトルクを発生させながらギア噛み合いが完了したかを判断し、ギア噛み合いが完了すると、モータのトルクを元の状態に修復させて能動同期維持段階（Ｓ４０）を終了する。
ここで、モータトルクを元の状態に修復させることは、通常モータのトルクを０で設定するものであるが、必ず０の状態にすることに限定するものではなく、能動同期維持段階（Ｓ４０）のモータトルク命令によってモータでさらに発生させたトルク分を発生しないように解除するという意味である。

図３は本発明によるＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法で変速がなされる状況を説明したグラフである。図３に示すとおり、一段変速が開始されて、従来のようにモータによって次の目標ギア段の同期化回転数でモータ速度を追従する制御を遂行した後、能動同期維持段階（Ｓ４０）の遂行によってシンクロナイザに作用する負荷を低減させるためのモータトルクが発生される。
上記の能動同期維持段階（Ｓ４０）の遂行によって安定した同期状態が確保及び維持されて、目標変速段への円滑で迅速、かつ安定的なギア噛み合いがなされる。迅速な変速完了で車両のトルク断絶時間を短縮して車両の運転性を改善することができ、また、シンクロナイザの耐久性を向上させることができる。さらに、安定した変速品質確保で車両の商品性向上に寄与できる。

本発明は、特定の実施例について説明したが、本発明の権利は、上述した実施例に限定されず、請求の範囲に記載の内容によって定義され、本発明の分野における通常の知識を有する者が、請求の範囲に記載された権利範囲内で様々な変形と改作を行うことができることは自明である。

Ｓ１０ 開始条件判断段階
Ｓ２０ トルク計算段階
Ｓ３０ シンクロ負荷判断段階
Ｓ４０ 能動同期維持段階
Ｓ５０ 解除段階

Claims (5)

1. 変速中に入力軸に連結されたモータの慣性と前記入力軸の制御目標回転速度の変化を考慮して前記モータでトルクを発生させ、同期化の崩壊を抑制する能動同期維持段階（Ｓ４０）を含んで構成されたことを特徴とするＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法。
2. 前記能動同期維持段階（Ｓ４０）は、目標変速段へのギア噛み合いが開始された以後、前記入力軸の制御目標回転速度の変化量に前記モータの慣性モーメントを掛けて得られたシンクロ負荷トルクが０ではない場合に遂行することを特徴とする請求項１に記載のＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法。
3. 前記能動同期維持段階（Ｓ４０）で、前記モータで発生させるトルクは、前記シンクロ負荷トルクであることを特徴とする請求項２に記載のＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法。
4. 前記能動同期維持段階（Ｓ４０）は、目標変速段への前記ギア噛み合いが開始された以後から始めて、前記ギア噛み合いが完了すると終了することを特徴とする請求項２に記載のＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法。
5. 変速が開始されて同期化がなされた後、ギア噛み合いが開始されるかを判断する開始条件判断段階（Ｓ１０）と、
   前記ギア噛み合いが開始された後、入力軸の制御目標回転速度の変化量にモータの慣性モーメントを掛けて、シンクロ負荷トルクを求めるトルク計算段階（Ｓ２０）と、
   計算された前記シンクロ負荷トルクが０であるかを判断するシンクロ負荷判断段階（Ｓ３０）と、
   前記シンクロ負荷トルクが０ではない場合、前記モータが前記シンクロ負荷トルクに該当するトルクを発生させるように前記モータを制御する能動同期維持段階（Ｓ４０）と、
   前記ギア噛み合いが完了すると前記モータのトルクを元の状態に復帰させる解除段階（Ｓ５０）と、
   を含んで構成されたことを特徴とするＡＭＴハイブリッド車両の変速制御方法。
   

Images