JP2014168966A - ハイブリッド車両の変速制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】システム大型化を抑えて搭載面で有利としながら、変速時にトルク切れによる空走感を抑えること。
【解決手段】ハイブリッド車両の変速制御装置は、エンジン1と、モータ/ジェネレータ4と、変速動作を自動化した歯車式多段変速機2と、発進クラッチ3と、変速制御手段(図7)と、を備える。モータ/ジェネレータ4は、エンジン1のクランク軸15から発進クラッチ3を介し歯車式多段変速機2の変速機入力軸21に至る駆動力伝達系に対して力行と回生が可能な設定とする。変速制御手段(図7)は、変速指令に対し、発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ、ドグクラッチ機構24のクラッチ開放制御と、モータ/ジェネレータ4の回生制御または力行制御によるエンジン回転同期制御と、エンジン1の回転数Neが変速後の目標エンジン回転数となったエンジン回転同期状態で変速後の変速段を選択するドグクラッチ機構24のクラッチ締結制御を行う。
【選択図】図7

Description

本発明は、エンジンとモータ/ジェネレータと歯車式多段変速機とを組み合わせた駆動系を備えたハイブリッド車両の変速制御装置に関する。
従来、手動変速機の変速動作を自動化した自動MTに、遊星歯車と2つのモータ/ジェネレータを配置し、各変速段の間を無段変速することにより、エンジン出力を用いて、変速時のトルク中断を埋合わせることを可能とするハイブリッド車両の変速制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1の図1に記載されたハイブリッド車両は、遊星歯車のサンギヤにモータ/ジェネレータを直結し、リングギヤを自動MTの2速ギヤに連結し、キャリアを出力軸に伝達できる構成としている。そして、図4に記載された変速制御のタイムチャートに示すように、発進クラッチを締結したままでアップ変速ができるようにしている。
特開2002−262409号公報
しかしながら、従来のハイブリッド車両の変速制御装置にあっては、アップ変速時のトルクフェーズにおいて、駆動力不足となるため、それを補う別のモータ/ジェネレータが必要となり、ハイブリッドシステムが大型化する、という問題があった。さらに、遊星歯車を介して自動MTの変速機入力軸と連結するモータ/ジェネレータは、リングギヤおよびキャリアがそれぞれ変速機入力軸に設けられるギヤと連結する構造であるため、軸方向に大きなスペースが必要で、搭載面で不利になる、という問題があった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、システム大型化を抑えて搭載面で有利としながら、変速時にトルク切れによる空走感を抑えることができるハイブリッド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、本発明では、前提構成として、エンジンと、モータ/ジェネレータと、変速段の切り替えを変速段選択クラッチ機構により自動化した歯車式多段変速機と、前記エンジンから駆動輪へのトルク伝達を断接する発進クラッチと、前記歯車式多段変速機の変速段の切り替え制御を行う変速制御手段と、を備えた。
このハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記モータ/ジェネレータは、前記エンジンのクランク軸から前記発進クラッチを介し前記歯車式多段変速機の変速機入力軸に至る駆動力伝達系に対して力行と回生が可能な設定とした。
前記変速制御手段は、変速段を切り替える変速指令に対し、前記発進クラッチに締結トルク容量を持たせつつ、変速前の変速段選択を解除する前記変速段選択クラッチ機構のクラッチ開放制御と、前記モータ/ジェネレータの回生制御または力行制御により前記エンジンの回転数を変速後の目標エンジン回転数とするエンジン回転同期制御と、前記エンジンの回転数が前記変速後の目標エンジン回転数となったエンジン回転同期状態で変速後の変速段を選択する前記変速段選択クラッチ機構のクラッチ締結制御を行う。
よって、モータ/ジェネレータは、エンジンのクランク軸から発進クラッチを介し歯車式多段変速機の変速機入力軸に至る駆動力伝達系に対して力行と回生が可能な設定とされる。このため、1つのモータ/ジェネレータの配置により力行と回生が可能であり、2つのモータ/ジェネレータを配置する必要があるハイブリッド駆動系に比べてシステム小型化が図られる。また、遊星歯車を用いるハイブリッド駆動系のように、軸方向に大きなスペースが必要ではなく、搭載面で有利である。
変速段を切り替えるアップ変速やダウン変速の指令に対する変速制御は、発進クラッチに締結トルク容量を持たせつつ、変速前の変速段選択を解除するクラッチ開放制御と、モータ/ジェネレータの回生制御または力行制御によりエンジン回転数を変速後の目標エンジン回転数とする回転同期制御と、エンジンの回転数が変速後の目標エンジン回転数となった回転同期状態で変速後の変速段を選択するクラッチ締結制御が行われる。
クラッチ開放制御は、例えば、変速段選択クラッチ機構がドグクラッチ機構である場合、変速開始時、エンジントルクまたは発進クラッチ容量を下げるだけで、ドグクラッチ締結が速やかに開放される。回転同期制御は、発進クラッチの締結により駆動連結状態となっているモータ/ジェネレータとエンジンの協調により行われるため、エンジンが同期回転数に達するまでの所要時間が短縮される。クラッチ締結制御は、エンジンの回転数が変速後の目標エンジン回転数となった回転同期状態になると速やかにクラッチ締結される。このように、変速制御が、発進クラッチに締結トルク容量を持たせつつ、変速段選択クラッチ機構の速やかなクラッチ開放と速やかなクラッチ締結により行われるため、変速時にトルク切れによる空走感が抑えられる。
この結果、システム大型化を抑えて搭載面で有利としながら、変速時にトルク切れによる空走感を抑えることができる。
実施例1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を示す全体構成図である。 実施例1の変速制御装置が適用されたハイブリッド駆動系の第1ギヤ列を示す図1のA方向矢視図である。 実施例1の変速制御装置が適用されたハイブリッド駆動系の第2ギヤ列を示す図1のB方向矢視図である。 実施例1の変速制御装置が適用されたハイブリッド駆動系に有する発進クラッチの一例を示す概略図である。 実施例1の変速制御装置が適用されたハイブリッド駆動系に有するシフトアクチュエータの一例を示す概略図である。 実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置における変速制御系を示す制御ブロック図である。 実施例1の統合コントローラにて実行されるアップ変速時における変速制御処理の構成および流れを示すフローチャートである。 実施例1の統合コントローラにて実行されるダウン変速時における変速制御処理の構成および流れを示すフローチャートである。 実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置における第1ワンウェイクラッチ締結作用を示す作用説明図である。 実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置における第2ワンウェイクラッチ締結作用を示す作用説明図である。 実施例1のハイブリッド車両でのエンジン始動時および発進時におけるエンジン回転数・変速機入力軸回転数・車速・モータ/ジェネレータ・発進クラッチ・第1ワンウェイクラッチ・第2ワンウェイクラッチ・スロットル開度・1速ドグクラッチ・2速ドグクラッチの各特性を示すタイムチャートである。 実施例1のハイブリッド車両でのエンジン回転数が所定値以下のときのアップ変速時におけるエンジン回転数・変速機入力軸回転数・車速・エンジントルクダウン・スロットル開度・モータ/ジェネレータ・発進クラッチ・第1ワンウェイクラッチ・第2ワンウェイクラッチ・1速ドグクラッチ・2速ドグクラッチの各特性を示すタイムチャートである。 実施例1のハイブリッド車両でのエンジン回転数が所定値を超えるときのアップ変速時におけるエンジン回転数・変速機入力軸回転数・車速・エンジントルクダウン・スロットル開度・モータ/ジェネレータ・発進クラッチ・第1ワンウェイクラッチ・第2ワンウェイクラッチ・1速ドグクラッチ・2速ドグクラッチの各特性を示すタイムチャートである。 実施例1のハイブリッド車両でのダウン変速時におけるエンジン回転数・変速機入力軸回転数・車速・エンジントルクダウン・スロットル開度・モータ/ジェネレータ・発進クラッチ・第1ワンウェイクラッチ・第2ワンウェイクラッチ・1速ドグクラッチ・2速ドグクラッチの各特性を示すタイムチャートである。
以下、本発明のハイブリッド車両の変速制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
図1は、実施例1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を示す。図2および図3は、実施例1の変速制御装置が適用されたハイブリッド駆動系の第1ギヤ列と第2ギヤ列を示す。以下、図1〜図3に基づきFFハイブリッド駆動系の全体構成を説明する。
実施例1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は、図1に示すように、エンジン1と、歯車式多段変速機2と、発進クラッチ3と、モータ/ジェネレータ4と、第1ギヤ列5と、第2ギヤ列6と、第1ワンウェイクラッチ7と、第2ワンウェイクラッチ8と、終減速ギヤ列9と、ディファレンシャルギヤ10と、左ドライブシャフト11と、右ドライブシャフト12と、左前輪13(駆動輪)と、右前輪14(駆動輪)と、を備えている。
前記エンジン1は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であり、後述するエンジンコントローラ101からエンジンアクチュエータ112へのエンジン制御指令に基づいて、エンジン始動制御やスロットルバルブのバルブ開度制御やフューエルカット制御等が行われる。なお、エンジン1のクランク軸15には、フライホイール16が設けられている。
前記歯車式多段変速機2は、手動変速機の変速段の切り替えをドグクラッチ機構24(変速段選択クラッチ機構)により自動化したシングルクラッチ式自動MTと呼ばれる変速機である。実施例1においては、前進5速/後退1速の変速段を持ち、油圧アクチュエータを用いることなくモータアクチュエータにより変速制御を行う油圧レス多段変速機を採用している。この歯車式多段変速機2は、平行2軸式多段変速機とも呼ばれ、クランク軸15と同軸配置の変速機入力軸21と、変速機入力軸21に平行配置の変速機出力軸22と、を備えている。
前記変速機入力軸21は、1速ギヤ21aと3速ギヤ21bと2速ギヤ21cと4速ギヤ21dと5速ギヤ21eとリバースギヤ21fを有し、各ギヤ21a,21b,21c,21d,21e,21fは、変速機入力軸21に対し一体に、あるいは、変速機入力軸21に対し一体的に固定して設けられる。
前記変速機出力軸22は、1速選択ギヤ22aと3速選択ギヤ22bと2速選択ギヤ22cと4速選択ギヤ22dと5速選択ギヤ22eとリバース選択ギヤ22fを有し、変速段の切り替えに応じて変速機出力軸22への固定が選択される。
前記1速ギヤ〜5速ギヤ21a,21b,21c,21d,21eと、1速選択ギヤ〜5速選択ギヤ22a,22b,22c,22d,22eは、変速段毎に組み合わせた一対のギヤを常時噛み合い状態としている。但し、リバースギヤ21fとリバース選択ギヤ22fについては、回転方向を逆にするためのリバースカウンターギヤ23を介して噛み合っている(図3参照)。そして、これら1速〜リバースの各変速段は、シンクロ容量のないドグクラッチ機構24により選択される。
前記ドグクラッチ機構24は、1−3ドグクラッチ機構24aと、1−3シフトフォーク24bと、2−4ドグクラッチ機構24cと、2−4シフトフォーク24dと、5−Rドグクラッチ機構24eと、5−Rシフトフォーク24fと、を備えている。
前記1−3ドグクラッチ機構24aおよび1−3シフトフォーク24bは、1速選択ギヤ22aと3速選択ギヤ22bの間の位置に設定され、1速選択ギヤ22aまたは3速選択ギヤ22bの変速機出力軸22への固定を噛み合い嵌合により選択する。
前記2−4ドグクラッチ機構24cおよび2−4シフトフォーク24dは、2速選択ギヤ22cと4速選択ギヤ22dの間の位置に設定され、2速選択ギヤ22cまたは4速選択ギヤ22dの変速機出力軸22への固定を噛み合い嵌合により選択する。
前記5−Rドグクラッチ機構24eおよび5−Rシフトフォーク24fは、5速選択ギヤ22eとリバース選択ギヤ22fの間の位置に設定され、5速選択ギヤ22eまたはリバース選択ギヤ22fの変速機出力軸22への固定を噛み合い嵌合により選択する。
前記発進クラッチ3は、クランク軸15と変速機入力軸21の間に介装され、クランク軸15と変速機入力軸21のトルク伝達を断接する乾式摩擦クラッチである。この発進クラッチ3は、後述するクラッチコントローラ103からクラッチモータドライバ115への制御指令に基づくクラッチモータ35の回転駆動制御によって締結トルク容量が制御される。
前記モータ/ジェネレータ4は、ロータ軸41と、永久磁石を埋設したロータ42と、ステータコイルが巻き付けられたステータ43と、を有する同期型モータ/ジェネレータである。このモータ/ジェネレータ4は、バッテリ114からの電力供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし(以下、この動作状態を「力行」と呼ぶ)、ロータ42がエンジン1や左右前輪13,14から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリ114を充電することもできる(以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ)。そして、モータ/ジェネレータ4から両軸方向に延びるロータ軸41を、クランク軸15および変速機入力軸21に対し平行な並列配置としている。
前記第1ギヤ列5は、ロータ軸41のうちエンジン側の第1ロータ軸端部41aと、エンジン1のクランク軸15と、を駆動連結するギヤ列である。この第1ギヤ列5は、図1および図2に示すように、第1ロータ軸端部41aに固定された第1モータギヤ51と、エンジン1からのクランク軸15に固定され、第1モータギヤ51に噛み合うエンジンクランクギヤ52と、により構成される。
前記第2ギヤ列6は、ロータ軸41のうち変速機入力軸側の第2ロータ軸端部41bと、変速機入力軸21の後端部、つまり、エンジン1からクランク軸方向に延在する変速機入力軸21のうち、エンジン1から遠い側に位置する端部とを、連結駆動するギヤ列である。この第2ギヤ列6は、図1および図3に示すように、変速機入力軸21に配置された各速ギヤの最後列に配置され、変速機入力軸21と同期回転するリバースギヤ21f(後端ギヤ)と、このリバースギヤ21fと噛み合うリバースカウンターギヤ23と、第2ロータ軸端部41bに固定された第2モータギヤ61と、追加カウンター軸63に固定され、第2モータギヤ61とリバースカウンターギヤ23に同時に噛み合う追加カウンターギヤ62と、により構成される。
前記第1ワンウェイクラッチ7は、第1ロータ軸端部41aと第1ギヤ列5の第1モータギヤ51の間に介装され、図示しないインナーレースと、アウターレースとにより構成されている。インナーレースは、第1ロータ軸端部41aに固定され、このインナーレースの回転数がアウターレースの回転数以上で回ろうとするときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ(以下、単に、「モータ回転数がエンジン回転数以上のときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ」と説明する。)である。なお、第1ワンウェイクラッチ7は、インナーレース回転数がアウターレース回転数未満であるときは、機械的な係合が解除されて空転(開放)する。つまり、第1ワンウェイクラッチ7は、モータ/ジェネレータ4からエンジン1へトルクが伝達されるときのみ締結する。これにより、モータ/ジェネレータ4とエンジン1との間のトルク伝達において、モータ・ジェネレータ4側からエンジン1側へのトルクのみが伝達される。
前記第2ワンウェイクラッチ8は、第2ロータ軸端部41bと第2ギヤ列6の第2モータギヤ61の間に介装され、図示しないアウターレースと、インナーレースとにより構成されている。インナーレースは、第2ロータ軸端部41bに固定される。この場合、アウターレースの回転数がインナーレースの回転数以上で回ろうとするときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ(以下、単に、「変速機入力軸回転数がモータ回転数以上のときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ」と説明する。)である。なお、第2ワンウェイクラッチ8は、アウターレースの回転数がインナーレースの回転数未満であるとき、機械的な係合が解除されて空転(開放)する。つまり、第2ワンウェイクラッチ8は、歯車式多段変速機2からモータ/ジェネレータ4へトルクが伝達されるときのみ締結する。これにより、歯車式多段変速機2とモータ/ジェネレータ4との間のトルク伝達において、歯車式多段変速機2側からモータ/ジェネレータ4側へのトルクのみが伝達される。
前記終減速ギヤ列9は、変速機出力軸22の端部位置に設けられた変速機出力ギヤ91と、変速機出力ギヤ91に噛み合い、ディファレンシャルギヤ10のデフケースを回転させる駆動出力減速ギヤ92と、を有するギヤ列である。ディファレンシャルギヤ10のデフケースへの駆動出力は左右に等配分され、左ドライブシャフト11を経由して左前輪13に伝達され、右ドライブシャフト12を経由して右前輪14に伝達される。
図4は、実施例1のハイブリッド駆動装置に用いられる発進クラッチ3の一例を示す。以下、図4に基づき発進クラッチ3の概略構成を説明する。
前記発進クラッチ3は、図4に示すように、クラッチプレート31と、エンジン側プレッシャプレート32と、変速機側プレッシャプレート34と、を有して構成される。
前記クラッチプレート31は、変速機入力軸21の端部位置にスプライン嵌合されている。そして、クランク軸15にスプライン嵌合された固定のエンジン側プレッシャプレート32と、軸方向に移動可能な変速機側プレッシャプレート34の間に挟み込まれて介装されている。つまり、3枚のプレート31,32,34のうち、変速機側プレッシャプレート34からの締結力を解除することで、クラッチ開放状態とする。そして、変速機側プレッシャプレート34から締結力を与え、隙間を詰めて3枚のプレート31,32,34を一体化することで、クラッチ締結状態とする。
前記発進クラッチ3に締結力を与えるモータアクチュエータは、油圧を一切使わずに駆動させるアクチュエータであり、モータ35と、ボールスクリュー36と、スプリング37と、ローラ38と、エンゲイジメントレバー39と、を有して構成される。すなわち、モータ35によりボールスクリュー36を動かすことで、エンゲイジメントレバー39の支点となるローラ38が図4の上下方向に移動する。このエンゲイジメントレバー39の支点移動により、スプリング37による付勢力に基づく締結力を、第1プレッシャプレート33と第2プレッシャプレート34に対し与えるようにしている。このように、モータ35からの出力を締結力としない仕組みを持つため、小さいモータ出力でも充分に発進クラッチ3に締結力を与えることができる利点を持つ。
図5は、実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置に用いられるシフトアクチュエータの一例を示す。以下、図5に基づきシフトアクチュエータの概略構成を説明する。
前記シフトアクチュエータは、選択される変速段の位置に応じて1−3シフトフォーク24bと2−4シフトフォーク24dと5−Rシフトフォーク24fを軸方向に移動させるもので、円筒ドラム25とモータ機構26とを有する。
前記円筒ドラム25には、1−3シフトフォーク24bの軸方向移動を案内する1−3シフトカム溝25aと、2−4シフトフォーク24dの軸方向移動を案内する2−4シフトカム溝25bと、5−Rシフトフォーク24fの軸方向移動を案内する5−Rシフトカム溝25cと、が円筒面に沿って形成されている。
前記モータ機構26は、DCモータによるシフトモータ27を減速して円筒ドラム25を選択される変速段の位置に応じて回す。この円筒ドラム25の回動により、1−3シフトフォーク24bと2−4シフトフォーク24dと5−Rシフトフォーク24fが、選択前の変速段から選択後の変速段に切り替えるように各シフトカム溝25a,25b,25cに沿って軸方向に移動する。このように、1つのモータ機構26により3つのシフトフォーク24b,24d,24fを駆動する仕組みを持つため、シフトアクチュエータの構成を簡素化できる利点を持つ。
図6は、実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置における変速制御系を示す。以下、図6に基づいて変速制御系の構成を説明する。
実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置における変速制御系は、図6に示すように、統合コントローラ100と、エンジンコントローラ101と、モータコントローラ102と、クラッチコントローラ103と、シフトコントローラ104と、を備えている。そして、これらのコントローラ100,101,102,103,104は、CAN通信線等の双方向通信線105により情報交換可能に接続されている。
前記統合コントローラ100は、イグニッションキースイッチ106,エンジン回転数センサ107,変速機入力軸回転センサ108,変速機出力軸回転センサ109,スロットル開度センサ110,車速センサ111等からスイッチ信号やセンサ信号を入力する。そして、これらの入力情報に基づき、モータ/ジェネレータ4をスタータモータとしてエンジン1を始動するエンジン始動制御、1速状態として発進クラッチ3の締結トルク容量を増加させる発進制御、変速段の切り替えをドグクラッチ機構24により行う変速制御、等を実行する。
前記エンジンコントローラ101は、統合コントローラ100から双方向通信線105を介して制御指令を受けると、制御指令に基づく制御信号をエンジンアクチュエータ112に対し出力する。アップ変速時に統合コントローラ100から制御指令を受けると、リタードまたはフューエルカットによるエンジントルクダウン制御を行う。ダウン変速時に統合コントローラ100から制御指令を受けると、電子スロットルの早開き制御を行う。
前記モータコントローラ102は、統合コントローラ100から双方向通信線105を介して制御指令を受けると、制御指令に基づく制御信号をインバータ113に対し出力する。アップ変速時に統合コントローラ100から制御指令を受けると、モータ/ジェネレータ4の回転数を制御することにより、エンジン4の回転数を目標エンジン回転数に、または、変速機入力軸21の回転数を目標変速機入力軸回転数に一致させる回生制御(回転数制御)を行う。ダウン変速時に統合コントローラ100から制御指令を受けると、コースト中は力行制御によりドライブ中は回生制御によりドグクラッチが伝達しているエンジントルクをキャンセルするエンジントルクキャンセル制御と、モータ/ジェネレータ4の回転数を制御することによりエンジン4の回転数を目標エンジン回転数に一致させる力行制御(回転数制御)を行う。
前記クラッチコントローラ103は、統合コントローラ100から双方向通信線105を介して制御指令を受けると、制御指令に基づく制御信号をクラッチモータドライバ115に対し出力する。エンジン回転数Neが所定値Ne1以下のアップ変速時またはダウン変速時に統合コントローラ100から制御指令を受けると、発進クラッチ3の締結トルク容量維持する制御を行う。エンジン回転数Neが所定値Ne1を超えるアップ変速時に統合コントローラ100から制御指令を受けると、クラッチ容量ゼロ制御を行い、ドグクラッチの開放・締結が完了すると、クラッチ容量増加制御を行う。
前記シフトコントローラ104は、統合コントローラ100から双方向通信線105を介して制御指令を受けると、制御指令に基づく制御信号をシフトモータドライバ116に対し出力する。アップ変速時またはダウン変速時に統合コントローラ100から制御指令を受けると、変速前の変速段で締結されているドグクラッチを開放するクラッチ開放制御と、変速後の変速段で開放されているドグクラッチを締結するクラッチ締結制御を行う。
図7は、実施例1の統合コントローラ100にて実行されるアップ変速時における変速制御処理の構成および流れを示す(変速制御手段)。以下、図7の各ステップについて説明する。このアップ変速制御処理は、シフトマップ上の運転点(TVO,VSP)がアップ変速線を横切ったときに出されるアップ変速指令により、発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ開始される。
ステップS1では、エンジン回転数Neが所定値Ne1以下であるか否かを判断する。YES(Ne≦Ne1)の場合はステップSへ進み、NO(Ne>Ne1)の場合はステップSへ進む。
ここで、所定値Ne1は、(エンジン1+発進クラッチ3+変速機入力軸21)のイナーシャと、モータ/ジェネレータ4の出力値(ワット数)と、によって決定される値である。具体的には、モータ/ジェネレータ4の回生制御による回転同期制御を開始してから、エンジン回転数がアップ変速後の目標エンジン回転数Ne*(n+1)になって回転同期制御が終了するまでに要する時間が所望時間(例えば、0.2sec)となるエンジン回転数Neを設定する。
ステップS2では、ステップS1でのNe≦Ne1であるとの判断に続き、n速で締結されているドグクラッチの開放を促すエンジントルクダウン制御を開始し、ステップS3へ進む。
ステップS3では、ステップS2でのエンジントルクダウン制御開始に続き、n速で締結されているドグクラッチの開放指令を出力し、ステップS4へ進む。
ステップS4では、ステップS3でのn速ドグクラッチ開放指令に続き、力行制御されているモータ/ジェネレータ4を一時的にニュートラル状態とした後、モータ/ジェネレータ4による回生制御を開始し、ステップS5へ進む。
このモータ/ジェネレータ4の回生制御の開始は、アップ変速開始時のエンジン回転数Neを低下させ、アップ変速後の目標エンジン回転数Ne*(n+1)に一致させる回転同期制御の開始を意味する。
ステップS5では、ステップS4でのモータ回生制御開始に続き、n速で締結されているドグクラッチの開放が完了したか否かを判断する。YES(n速ドグクラッチ開放完了)の場合はステップS6へ進み、NO(n速ドグクラッチ開放未完)の場合はステップS5の判断を繰り返す。
ステップS6では、ステップS5でのn速ドグクラッチ開放完了であるとの判断に続き、そのときの実エンジン回転数Neとアップ変速後の目標エンジン回転数Ne*(n+1)の差の絶対値が設定偏差ε1未満であるか否かを判断する。YES(|Ne−Ne*(n+1)|<ε1)の場合はステップS7へ進み、NO(|Ne−Ne*(n+1)|≧ε1)の場合はステップS6の判断を繰り返す。
ここで、設定偏差ε1は、実エンジン回転数Neがほぼ目標エンジン回転数Ne*(n+1)に近い値であり、(n+1)速で締結されるドグクラッチに締結指令を出しても良い小さな回転数値に設定される。
ステップS7では、ステップS6での|Ne−Ne*(n+1)|<ε1であるとの判断に続き、開放されている(n+1)速ドグクラッチに対しクラッチ締結指令を出し、ステップS8へ進む。
ステップS8では、ステップS7での(n+1)速ドグクラッチ締結指令に続き、(n+1)速ドグクラッチの締結が完了しているか否かを判断する。YES((n+1)速ドグクラッチ締結完了)の場合はステップS9へ進み、NO((n+1)速ドグクラッチ締結未完)の場合はステップS8の判断を繰り返す。
ステップS9では、ステップS8での(n+1)速ドグクラッチ締結完了であるとの判断に続き、エンジントルクダウン制御を終了し、ステップS10へ進む。
ステップS10では、ステップS9でのエンジントルクダウン制御終了に続き、モータ回生制御を終了し、エンドへ進む。
ステップS11では、ステップS1でのNe>Ne1であるとの判断に続き、締結トルク容量を維持している発進クラッチ3のクラッチ容量をゼロにするクラッチ容量ゼロ制御を開始し、ステップS12へ進む。
このクラッチ容量ゼロ制御とは、発進クラッチ3を隙間詰め状態とすることで、スリップしているがトルク伝達量がゼロになるようにする制御をいう。このクラッチ容量ゼロ制御により、n速で締結されているドグクラッチの開放を促す。
ステップS12では、ステップS11でのクラッチ容量ゼロ制御開始に続き、エンジントルクダウン制御を開始し、ステップS13へ進む。
ステップS13では、ステップS12でのエンジントルクダウン制御開始に続き、n速で締結されているドグクラッチの開放指令を出力し、ステップS14へ進む。
ステップS14では、ステップS13でのn速ドグクラッチ開放指令に続き、力行制御されているモータ/ジェネレータ4を一時的にニュートラル状態とした後、モータ/ジェネレータ4による回生制御を開始し、ステップS15へ進む。
このモータ/ジェネレータ4の回生制御の開始は、アップ変速開始時の変速機入力軸回転数Ninを低下させ、アップ変速後の目標変速機入力軸回転数Nin*(n+1)に一致させる回転同期制御の開始を意味する。
ステップS15では、ステップS14でのモータ回生制御開始に続き、n速で締結されているドグクラッチの開放が完了したか否かを判断する。YES(n速ドグクラッチ開放完了)の場合はステップS16へ進み、NO(n速ドグクラッチ開放未完)の場合はステップS15の判断を繰り返す。
ステップS16では、ステップS15でのn速ドグクラッチ開放完了であるとの判断に続き、そのときの実変速機入力軸回転数Ninとアップ変速後の目標変速機入力軸回転数Nin*(n+1)の差の絶対値が設定偏差ε1'未満であるか否かを判断する。YES(|Nin−Nin*(n+1)|<ε1')の場合はステップS17へ進み、NO(|Nin−Nin*(n+1)|≧ε1')の場合はステップS16の判断を繰り返す。
ここで、設定偏差ε1'は、実変速機入力軸回転数Ninがほぼ目標変速機入力軸回転数Nin*(n+1)に近い値であり、(n+1)速で締結されるドグクラッチに締結指令を出しても良い小さな回転数値に設定される。
ステップS17では、ステップS16での|Nin−Nin*(n+1)|<ε1'であるとの判断に続き、開放されている(n+1)速ドグクラッチに対しクラッチ締結指令を出し、ステップS18へ進む。
ステップS18では、ステップS17での(n+1)速ドグクラッチ締結指令に続き、(n+1)速ドグクラッチの締結が完了しているか否かを判断する。YES((n+1)速ドグクラッチ締結完了)の場合はステップS19へ進み、NO((n+1)速ドグクラッチ締結未完)の場合はステップS18の判断を繰り返す。
ステップS19では、ステップS18での(n+1)速ドグクラッチ締結完了であるとの判断に続き、クラッチ容量ゼロ制御を終了し、ステップS20へ進む。
ステップS20では、ステップS19でのクラッチ容量ゼロ制御終了に続き、発進クラッチ3の回転数差(スリップ量)である偏差eを徐々に減少させるように偏差eに応じてクラッチ容量を増加する制御を開始し、ステップS21へ進む。
ここで、偏差eは、エンジン回転数Neと変速機入力軸回転数Ninの差の絶対値により算出される。
ステップS21では、ステップS20での偏差eに応じたクラッチ容量制御開始に続き、偏差eが設定偏差ε2未満になったか否かを判断する。YES(e<ε2)の場合はステップS22へ進み、NO(e≧ε2)の場合はステップS21の判断を繰り返す。
ここで、設定偏差ε2は、発進クラッチ3を完全締結状態に移行しても変速ショックとならない小さな値に設定される。
ステップS22では、ステップS21でのe<ε2であるとの判断に続き、クラッチ容量制御を終了し、発進クラッチ3をスリップのない締結状態にする完全締結制御に移行し、ステップS23へ進む。
ステップS23では、ステップS22での発進クラッチ3のクラッチ容量制御終了に続き、エンジントルクダウン制御を終了し、ステップS24へ進む。
ステップS24では、ステップS23でのエンジントルクダウン制御終了に続き、モータ回生制御を終了し、エンドへ進む。
図8は、実施例1の統合コントローラ100にて実行されるダウン変速時における変速制御処理の構成および流れを示す(変速制御手段)。以下、図8の各ステップについて説明する。このダウン変速制御処理は、シフトマップ上の運転点(TVO,VSP)がダウン変速線を横切ったときに出されるダウン変速指令により、発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ開始される。
ステップS31では、モータ/ジェネレータ4の力行制御または回生制御によるエンジントルクキャンセル制御を開始し、ステップS32へ進む。
ここで、エンジントルクキャンセル制御とは、n速で締結されているドグクラッチが伝達しているエンジントルクを相殺(キャンセル)することでドグクラッチの開放を促す制御をいう。アクセル足離しによるコースト中(エンジントルクが負)は、モータ/ジェネレータ4の力行制御によりエンジントルクキャンセルが行われる。アクセル踏み込みによるドライブ中(エンジントルクが正)は、モータ/ジェネレータ4の回生制御によりエンジントルクキャンセルが行われる。
ステップS32では、ステップS31でのエンジントルクキャンセル制御開始に続き、n速で締結されているドグクラッチの開放指令を出力し、ステップS33へ進む。
ステップS33では、ステップS32でのn速ドグクラッチ開放指令に続き、n速で締結されているドグクラッチの開放が完了したか否かを判断する。YES(n速ドグクラッチ開放完了)の場合はステップS34へ進み、NO(n速ドグクラッチ開放未完)の場合はステップS33の判断を繰り返す。
ステップS34では、ステップS33でのn速ドグクラッチ開放完了であるとの判断に続き、エンジントルクキャンセル制御を終了し、ステップS35へ進む。
ステップS35では、ステップS34でのエンジントルクキャンセル制御終了に続き、モータ/ジェネレータ4による力行制御を開始し、ステップS36へ進む。
このモータ/ジェネレータ4の力行制御の開始は、ダウン変速開始時のエンジン回転数Neを上昇させ、ダウン変速後の目標エンジン回転数Ne*(n-1)に一致させる回転同期制御の開始を意味する。なお、モータ/ジェネレータ4の力行制御の開始と併用してエンジン1の電子スロットルを早開きする制御を行い、回転同期を速やかに行うようにしている。
ステップS36では、ステップS35でのモータ力行制御開始に続き、そのときの実エンジン回転数Neとダウン変速後の目標エンジン回転数Ne*(n-1)の差の絶対値が設定偏差ε未満であるか否かを判断する。YES(|Ne−Ne*(n-1)|<ε)の場合はステップS37へ進み、NO(|Ne−Ne*(n-1)|≧ε)の場合はステップS36の判断を繰り返す。
ここで、設定偏差εは、実エンジン回転数Neがほぼ目標エンジン回転数Ne*(n-1)に近い値であり、(n−1)速で締結されるドグクラッチに締結指令を出しても良い小さな回転数値に設定される。
ステップS37では、ステップS36での|Ne−Ne*(n-1)|<εであるとの判断に続き、開放されている(n−1)速ドグクラッチに対しクラッチ締結指令を出し、ステップS38へ進む。
ステップS38では、ステップS37での(n−1)速ドグクラッチ締結指令に続き、(n−1)速ドグクラッチの締結が完了しているか否かを判断する。YES((n−1)速ドグクラッチ締結完了)の場合はステップS9へ進み、NO((n−1)速ドグクラッチ締結未完)の場合はステップS38の判断を繰り返す。
ステップS39では、ステップS38での(n−1)速ドグクラッチ締結完了であるとの判断に続き、モータ力行制御を終了し、エンドへ進む。
次に、作用を説明する。
実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置における作用を、「第1ワンウェイクラッチ締結による力行制御作用」、「第2ワンウェイクラッチ締結による回生制御作用」、「エンジン低回転域でのアップ変速作用」、「エンジン高回転域でのアップ変速作用」、「ダウン変速作用」に分けて説明する。
[第1ワンウェイクラッチ締結による力行制御作用]
実施例1のハイブリッド駆動系には、モータ/ジェネレータ4のロータ軸41の一端部に第1ワンウェイクラッチ7を介装し、他端部に第2ワンウェイクラッチ8を介装した。以下、第1ワンウェイクラッチ7の締結による力行制御作用を説明する。
モータ/ジェネレータ4に対しモータ駆動させる力行制御(トルク制御、回転数制御)が実行されている場合、図9に示すように、モータ回転数がエンジン回転数以上となり、第1ワンウェイクラッチ7が締結し、第2ワンウェイクラッチ8が空転する。この第1ワンウェイクラッチ7の締結によるエンジン始動時力行制御作用、パワーアシストモード時力行制御作用を説明すると共に、2つの力行制御が実行されるエンジン始動・発進制御作用を説明する。
*エンジン始動時力行制御作用
例えば、乗車直後やアイドルストップ制御後においては、停止しているエンジン1を始動する必要がある。このエンジン始動時には、発進クラッチ3を開放し、モータ/ジェネレータ4を力行制御(回転数制御)するエンジン始動時力行制御が実行される。
このモータ制御によるモータ/ジェネレータ4のロータ軸41からの力行エネルギーは、第1ワンウェイクラッチ7→第1モータギヤ51→エンジンクランクギヤ52→クランク軸15へと伝達され、エンジン1を回すエンジンクランキングが行われる。そして、所定のエンジン回転数に達すると、燃料噴射や点火を行うことでエンジン1を始動する。
即ち、モータ/ジェネレータ4がエンジンスタータモータ機能を発揮し、エンジン1を始動させることができる。
*パワーアシスト時力行制御作用
例えば、発進時や中間加速時等においては、エンジン1の駆動力をモータ/ジェネレータ4の駆動力により補助(パワーアシスト)する必要がある。このパワーアシスト時には、発進クラッチ3を締結したままで、モータ/ジェネレータ4を力行制御(トルク制御)するパワーアシスト時力行制御が実行される。
この力行制御によるモータ/ジェネレータ4のロータ軸41からの力行エネルギーは、第1ワンウェイクラッチ7→第1モータギヤ51→エンジンクランクギヤ52→クランク軸15へと伝達され、エンジン1からの駆動力に、モータ/ジェネレータ4からの駆動力が加わる。そして、合算された駆動力は、発進クラッチ3を経過して変速機入力軸21へと伝達され、そのとき選択されている変速段のギヤから、変速機出力軸22→終減速ギヤ列9→ディファレンシャルギヤ10へと伝達される。さらに、ディファレンシャルギヤ10のデフケースに伝達された駆動出力は左右に等配分され、左ドライブシャフト11を経由して左前輪13に伝達され、右ドライブシャフト12を経由して右前輪14に伝達される。
即ち、モータ/ジェネレータ4がエンジン1の駆動力を補助するパワーアシスト機能を発揮し、駆動源からの駆動力を高めることができる。
*エンジン始動・発進制御作用
図11は、実施例1のハイブリッド車両でのエンジン始動時および発進時における各特性を示すタイムチャートであり、以下、図11に基づいてエンジン始動・発進制御作用を説明する。
時刻t1にてイグニッションキースイッチ106がオンにされるとモータ/ジェネレータ4を力行制御(回転数制御)が開始される。このモータ/ジェネレータ4の力行制御と同時に第1ワンウェイクラッチ7が係合し、モータ/ジェネレータ4からの力行エネルギーがクランク軸15へと伝達され、エンジン1を回すエンジンクランキングが行われる。そして、時刻t2にてエンジン1の始動完了が判断されると、モータ/ジェネレータ4の力行制御を停止し、第1ワンウェイクラッチ7が開放する。その後、時刻t3において1速ドグクラッチが締結されることで、発進クラッチ3の締結を待つニュートラル状態での発進態勢が整えられる。
したがって、上記のように、モータ/ジェネレータ4がエンジンスタータモータ機能を発揮し、図11の矢印Dに示すように、モータ/ジェネレータ4によりエンジン1が始動される。
そして、時刻t4にてアクセルペダルの踏み込みによる発進操作を行うと、スロットル開度TVOの上昇にしたがってエンジン回転数Neが上昇を開始する。次いで、時刻t5にて発進クラッチ3の締結を開始すると、変速機入力軸回転数Ninの上昇を開始すると共に車速VSPの上昇を開始し、ハイブリッド車両が発進し始める。発進開始後、時刻t6にて発進クラッチ3が完全締結状態になると、モータ/ジェネレータ4の力行制御(トルク制御)が開始され、このモータ/ジェネレータ4の力行制御と同時に第1ワンウェイクラッチ7が係合する。
したがって、上記のように、エンジン1からの駆動力にモータ/ジェネレータ4からの駆動力が加わるというように、モータ/ジェネレータ4がエンジン1の駆動力を補助するパワーアシスト機能を発揮しながらの発進となる。
[第2ワンウェイクラッチ締結による回生制御作用]
実施例1のハイブリッド駆動系には、モータ/ジェネレータ4のロータ軸41の一端部に第1ワンウェイクラッチ7を介装し、他端部に第2ワンウェイクラッチ8を介装した。以下、第2ワンウェイクラッチ8の締結による回生制御作用を説明する。
モータ/ジェネレータ4に対しジェネレータ発電させる回生制御(トルク制御、回転数制御)が実行されている場合、図10に示すように、変速機入力軸回転数(=エンジン回転数)がモータ回転数以上となり、第2ワンウェイクラッチ8が締結し、第1ワンウェイクラッチ7が空転する。この第2ワンウェイクラッチ8の締結によるエンジンエネルギー回生制御作用、コーストエネルギー回生制御作用を説明する。
*エンジンエネルギー回生制御作用
例えば、走行中にバッテリ充電容量が低下したとき、エンジンエネルギーの一部を用いてバッテリ114への充電が必要である。このバッテリ充電必要時には、発進クラッチ3を締結したままで、モータ/ジェネレータ4を回生制御(トルク制御)するエンジンエネルギー回生制御が実行される。
よって、エンジン1のクランク軸15からのエネルギーの一部が、発進クラッチ3→変速機入力軸21→リバースギヤ21f→リバースカウンターギヤ23→追加カウンターギヤ62→第2モータギヤ61→第2ワンウェイクラッチ8→ロータ軸41へと伝達される。そして、モータ/ジェネレータ4は、エンジンエネルギーの一部を回生エネルギーとして取り込み、モータ/ジェネレータ4での発電により得られた電力を、バッテリ114への充電電力として充電する。
即ち、モータ/ジェネレータ4がエンジンエネルギーの一部を回生エネルギーとして取り込むエンジンエネルギー回生機能を発揮し、走行中、必要に応じてバッテリ114の充電を行うことができる。
*コーストエネルギー回生制御作用
例えば、アクセル足離し操作により減速する、あるいは、減速して停車するとき、コーストエネルギーを回生することで、駆動輪に回生制動力を与えることが燃費向上に繋がる。このコースト時には、発進クラッチ3を開放し、モータ/ジェネレータ4を回生制御(トルク制御)するコーストエネルギー回生制御が実行される。
よって、左右前輪13,14からのコーストエネルギーが、ドライブシャフト11,12→ディファレンシャルギヤ10→終減速ギヤ列9→変速機出力軸22→選択段での噛み合いギヤ→変速機入力軸21→リバースギヤ21f→リバースカウンターギヤ23→追加カウンターギヤ62→第2モータギヤ61→第2ワンウェイクラッチ8→ロータ軸41へと伝達される。そして、モータ/ジェネレータ4は、コースト走行による左右前輪13,14からのコーストエネルギーを回生エネルギーとして取り込み、モータ/ジェネレータ4での発電により得られた電力を、バッテリ114への充電電力として充電する。
即ち、モータ/ジェネレータ4がコースト走行による左右前輪13,14からのコーストエネルギーを回生エネルギーとして取り込むコーストエネルギー回生機能を発揮し、コースト走行時にバッテリ114の充電を行うことができる。
[エンジン低回転域でのアップ変速作用]
上記のように、力行制御と回生制御を行えるハイブリッド駆動系においては、入力回転数を低下させる変速モードであるエンジン低回転域でのアップ変速時、短時間にて回転同期を達成できる回転同期制御が有効である。以下、図7のフローチャートおよび図12のタイムチャートに基づいて、エンジン低回転域でのアップ変速作用を説明する。
走行中、アップ変速指令が出されたとき、エンジン回転数Neが所定値Ne1以下のエンジン低回転域であると、発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ、図7のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5へと進む。つまり、ステップS2では、エンジントルクダウン制御が開始され、ステップS3では、n速で締結されているドグクラッチの開放指令が出力され、ステップS4では、力行制御から一時的なニュートラル状態を経過して回生制御が開始される。ステップS5では、n速で締結されているドグクラッチの開放が完了したか否かが判断される。
そして、ステップS5にてn速で締結されているドグクラッチの開放完了が判断されると、ステップS5から次のステップS6へ進む。このステップS6では、実エンジン回転数Neとアップ変速後の目標エンジン回転数Ne*(n+1)の差の絶対値が設定偏差ε1未満であるか否かが判断される。つまり、モータ/ジェネレータ4の回生制御により実エンジン回転数Neが目標エンジン回転数Ne*(n+1)に近い値まで低下することで回転同期の完了が判断される。そして、ステップS6にてアップ変速時の回転同期が完了したと判断されると、ステップS6からステップS7→ステップS8へと進む。ステップS7では、開放されている(n+1)速ドグクラッチに対しクラッチ締結指令が出される。ステップS8では、(n+1)速ドグクラッチの締結が完了しているか否かが判断される。
そして、ステップS8にて(n+1)速ドグクラッチの締結完了が判断されると、ステップS8からステップS9→ステップS10→エンドへと進む。ステップS9では、エンジントルクダウン制御が終了され、ステップS10では、モータ回生制御が終了される。以上の処理動作の流れにより、エンジン低回転域でのアップ変速制御処理が行われる。
上記n速で締結されているドグクラッチの開放制御は、アップ変速開始時、エンジントルクダウン制御を開始するようにしている。このため、エンジントルクダウンによる噛み合い開放方向のトルクが、ドグクラッチの噛み合い方向に作用しているトルクを相殺し、ドグクラッチ締結が速やかに開放される。
上記モータ/ジェネレータ4の回生制御による回転同期制御は、発進クラッチ3の締結により駆動連結状態となっているモータ/ジェネレータ4とエンジン1の協調により行われるため、同期回転数に達する所要時間が短縮される。即ち、モータ/ジェネレータ4の回生制御によりロータ軸41には発電負荷によるブレーキトルクが作用する。このロータ軸41のブレーキトルクは、第2ワンウェイクラッチ8→第2モータギヤ61→追加カウンターギヤ62→リバースカウンターギヤ23→リバースギヤ21f→変速機入力軸21→発進クラッチ3→クランク軸15へと伝達される。このモータ/ジェネレータ4のロータ軸41からのブレーキトルクによりクランク軸15の回転数(実エンジン回転数Ne)を、アップ変速後の目標エンジン回転数Ne*(n+1)に近い値まで瞬時に引き下げる回転同期制御が行われる。
上記(n+1)速で開放されているドグクラッチの締結制御は、変速機入力軸21の回転数が(n+1)速での回転数(回転同期状態)になると、ドククラッチの噛み合い嵌合構造が相対回転なく対向する。このため、軸方向に押し込むだけで速やかにドククラッチが締結される。
このように、エンジン低回転域でのアップ変速制御は、発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ、ドグクラッチ機構の速やかなクラッチ開放と速やかなクラッチ締結により行われる。このため、エンジン低回転域でのアップ変速時、n速ドグクラッチ開放から(n+1)速ドグクラッチ締結までの僅かな時間がトルク切れとなるだけで、トルク切れによる空走感が小さく抑えられる。
図12のタイムチャートによりエンジン低回転域でのアップ変速作用を説明する。
時刻t1にてエンジン1のトルクダウン制御が開始され、モータ/ジェネレータ4の力行制御を解除されると、第1ワンウェイクラッチ7が開放され、1速で締結されている1速ドグクラッチが開放される。次いで、時刻t2にてモータ/ジェネレータ4の回生制御が開始されると、第2ワンウェイクラッチ8が係合され、時刻t2から時刻t3までの間で実エンジン回転数Neを2速の目標エンジン回転数Ne*(n+1)に向かって引き下げる回転同期制御が行われる。そして、時刻t3にて2速の目標エンジン回転数Ne*(n+1)域に達すると、2速ドグクラッチが締結され、トルクダウン制御とモータ回生制御を終了する。即ち、1速ドグクラッチ開放から2速ドグクラッチ締結までの僅かな時間(Δt=t3−t1)がトルク切れとなるだけで、エンジン低回転域での1→2アップ変速を完了する。
[エンジン高回転域でのアップ変速作用]
上記のように、力行制御と回生制御を行えるハイブリッド駆動系においては、入力回転数を低下させる変速モードであるエンジン高回転域でのアップ変速時、発進クラッチ3のクラッチ容量制御と回転同期制御の併用が有効である。以下、図7のフローチャートおよび図13のタイムチャートに基づいて、エンジン高回転域でのアップ変速作用を説明する。
走行中、アップ変速指令が出されたとき、エンジン回転数Neが所定値Ne1を超えるエンジン高回転域であると、発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ、図7のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS11→ステップS12→ステップS13→ステップS14→ステップS15へと進む。つまり、ステップS11では、発進クラッチ3のクラッチ容量をゼロにするクラッチ容量ゼロ制御が開始され、ステップS12では、エンジントルクダウン制御が開始される。ステップS13では、n速で締結されているドグクラッチの開放指令が出力され、ステップS14では、一時的なニュートラル状態を経過して回生制御が開始される。ステップS15では、n速で締結されているドグクラッチの開放が完了したか否かが判断される。
そして、ステップS15にてn速で締結されているドグクラッチの開放完了が判断されると、ステップS15から次のステップS16へ進む。このステップS16では、実変速機入力軸回転数Ninとアップ変速後の目標変速機入力軸回転数Nin*(n+1)の差の絶対値が設定偏差ε1'未満であるか否かが判断される。つまり、モータ/ジェネレータ4の回生制御により実変速機入力軸回転数Ninが目標変速機入力軸回転数Nin*(n+1)に近い値まで低下することで回転同期の完了が判断される。そして、ステップS16にてアップ変速時の回転同期が完了したと判断されると、ステップS16からステップS17→ステップS18へと進む。ステップS17では、開放されている(n+1)速ドグクラッチに対しクラッチ締結指令が出される。ステップS18では、(n+1)速ドグクラッチの締結が完了しているか否かが判断される。
そして、ステップS18にて(n+1)速ドグクラッチの締結完了が判断されると、ステップS18からステップS19→ステップS20→ステップS21へと進む。ステップS19では、クラッチ容量ゼロ制御が終了され、ステップS20では、発進クラッチ3の回転数差(スリップ量)である偏差eを徐々に減少させるように偏差eに応じてクラッチ容量を増加する制御が開始され、ステップS21では、偏差eが設定偏差ε2未満になったか否かが判断される。
そして、ステップS21にて偏差eが設定偏差ε2未満になったと判断されると、ステップS21からステップS22→ステップS23→ステップS24→エンドへと進む。ステップS22では、クラッチ容量制御が終了され、発進クラッチ3がスリップのない完全締結状態にされ、ステップS23では、エンジントルクダウン制御が終了され、ステップS24では、モータ回生制御が終了される。
以上の処理動作の流れにより、エンジン高回転域でのアップ変速制御処理が行われる。
上記n速で締結されているドグクラッチの開放制御は、アップ変速開始時、発進クラッチ3のクラッチ容量ゼロ制御を開始するようにしている。このため、エンジントルク遮断による噛み合い開放方向のトルクが、ドグクラッチの噛み合い方向に作用しているトルクを相殺し、ドグクラッチ締結が速やかに開放される。
上記モータ/ジェネレータ4の回生制御による回転同期制御は、発進クラッチ3の開放により駆動連結状態となっているモータ/ジェネレータ4と変速機入力軸21の間で瞬時に行われる。即ち、モータ/ジェネレータ4の回生制御によりロータ軸41には発電負荷によるブレーキトルクが作用する。このロータ軸41のブレーキトルクは、第2ワンウェイクラッチ8→第2モータギヤ61→追加カウンターギヤ62→リバースカウンターギヤ23→リバースギヤ21f→変速機入力軸21へと伝達される。このモータ/ジェネレータ4のロータ軸41からのブレーキトルクにより変速機入力軸21の回転数(実変速機入力軸回転数Nin)を、アップ変速後の目標変速機入力軸回転数Nin*(n+1)に近い値まで瞬時に引き下げる回転同期制御が行われる。
上記(n+1)速で開放されているドグクラッチの締結制御は、変速機入力軸21の回転数が(n+1)速での回転数(回転同期状態)になると、ドククラッチの噛み合い嵌合構造が相対回転なく対向する。このため、軸方向に押し込むだけで速やかにドククラッチが締結される。
上記発進クラッチ3の容量ゼロ制御からクラッチ容量を与えるクラッチ容量制御は、発進クラッチ3のスリップ量である偏差eを監視しながら徐々にクラッチ容量を増加してゆく制御により行われる。このため、(n+1)速ドグクラッチが締結した後、エンジン回転数Neの低下勾配を抑えながら駆動輪へ伝達する駆動力が徐々に回復される。
このように、エンジン高回転域でのアップ変速制御は、発進クラッチ3のクラッチ容量ゼロ制御と、ドグクラッチ機構の速やかなクラッチ開放と速やかなクラッチ締結と、発進クラッチ3のクラッチ容量増加制御により行われる。このため、エンジン高回転域でのアップ変速時、n速ドグクラッチ開放から(n+1)速ドグクラッチ締結までの僅かな時間がトルク切れとなるだけで、トルク切れによる空走感が小さく抑えられると共に、(n+1)速ドグクラッチ締結後、変速ショックを抑えた滑らかな駆動力の立ち上がり特性が得られる。
さらに、エンジン回転数Neの所定値Ne1は、モータ/ジェネレータ4の回生制御による回転同期制御を開始から回転同期制御が終了までに要する時間が所望時間(例えば、0.2sec)となるエンジン回転数Neに設定している。
例えば、エンジン回転数Neが所定値Ne1を超えるエンジン高回転域において、上記エンジン低回転域のアップ変速制御を行うと、エンジン1の高い回転数を同期回転数まで低下させるために回転同期の所要時間が長くなり、トルク切れによる空走感が出てしまう。
これに対し、エンジン高回転域のアップ変速制御は、発進クラッチ3の容量ゼロ制御を伴う回転同期制御とすることで、回転同期の所要時間を長くするエンジンイナーシャ影響が排除される。このため、エンジン高回転域のアップ変速制御でありながら、トルク切れによる空走感が小さく抑えられる。
図13のタイムチャートによりエンジン高回転域でのアップ変速作用を説明する。
時刻t1にて発進クラッチ3の容量ゼロ制御が開始され、エンジン1のトルクダウン制御が開始され、モータ/ジェネレータ4の力行制御が解除されると、第1ワンウェイクラッチ7が開放され、1速で締結されている1速ドグクラッチが開放される。次いで、時刻t2にてモータ/ジェネレータ4の回生制御が開始されると、第2ワンウェイクラッチ8が係合され、時刻t2から時刻t3までの間で実変速機入力軸回転数Ninを2速の目標変速機入力軸回転数Nin*(n+1)に向かって引き下げる回転同期制御が行われる。そして、時刻t3にて2速の目標変速機入力軸回転数Nin*(n+1)域に達すると、2速ドグクラッチが締結され、容量ゼロ制御が解除されてクラッチ容量制御が開始される。時刻t3から時刻t4までの間は、偏差eに応じたクラッチ容量制御により、エンジン回転数Neを滑らかに低下させながら、発進クラッチ3のクラッチ容量が徐々に増加される(図13の矢印E)。そして、時刻t4にて発進クラッチ3が完全締結されると、エンジントルクダウン制御とモータ回生制御を終了する。即ち、1速ドグクラッチ開放から2速ドグクラッチ締結までの僅かな時間(Δt=t3−t1)がトルク切れとなるだけで、エンジン高回転域での1→2アップ変速を完了する。加えて、2速ドグクラッチ締結後、変速ショックを抑えた滑らかな駆動力の立ち上がり特性が得られる。
[ダウン変速作用]
上記のように、力行制御と回生制御を行えるハイブリッド駆動系においては、入力回転数を上昇させる変速モードであるダウン変速時、短時間にて回転同期を達成できる回転同期制御が有効である。以下、図8のフローチャートおよび図14のタイムチャートに基づいて、エンジン低回転域でのアップ変速作用を説明する。
走行中、ダウン変速指令が出されたとき、発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ、図8のフローチャートにおいて、ステップS31→ステップS32→ステップS33へと進む。つまり、ステップS31では、モータ/ジェネレータ4の力行制御または回生制御によるエンジントルクキャンセル制御が開始される。ステップS32では、n速で締結されているドグクラッチの開放指令が出力され、ステップS33では、n速で締結されているドグクラッチの開放が完了したか否かが判断される。
そして、ステップS33にてn速で締結されているドグクラッチの開放完了が判断されると、ステップS33からステップS34→ステップS35→ステップS36へと進む。ステップS34では、エンジントルクキャンセル制御が終了され、ステップS35では、モータ/ジェネレータ4による力行制御が開始される。ステップS36では、そのときの実エンジン回転数Neとダウン変速後の目標エンジン回転数Ne*(n-1)の差の絶対値が設定偏差ε未満であるか否かが判断される。つまり、モータ/ジェネレータ4の力行制御により実エンジン回転数Neが目標エンジン回転数Ne*(n-1)に近い値まで上昇することで回転同期の完了が判断される。
そして、ステップS36にてダウン変速時の回転同期が完了したと判断されると、ステップS36からステップS37→ステップS38へと進む。ステップS37では、開放されている(n−1)速ドグクラッチに対しクラッチ締結指令が出される。ステップS38では、(n−1)速ドグクラッチの締結が完了しているか否かが判断される。
そして、ステップS38にて(n−1)速ドグクラッチの締結完了が判断されると、ステップS38からステップS39へと進み、ステップS39では、モータ力行制御が終了される。
以上の処理動作の流れにより、ダウン変速制御処理が行われる。
上記n速で締結されているドグクラッチの開放制御は、ダウン変速開始時、エンジントルクキャンセル制御を開始するようにしている。例えば、ダウン変速開始時にモータ/ジェネレータ4が回生制御中であるときは、力行制御に切り替えることがエンジントルクキャンセル制御となる。このため、エンジントルクキャンセルによる噛み合い開放方向のトルクが、ドグクラッチの噛み合い方向に作用しているトルクを相殺し、ドグクラッチ締結が速やかに開放される。
上記モータ/ジェネレータ4の力行制御による回転同期制御は、発進クラッチ3の締結により駆動連結状態となっているエンジン1との協調により行われるため、同期回転数に達する所要時間が短縮される。即ち、モータ/ジェネレータ4の力行制御によりロータ軸41にはモータ駆動による駆動トルクが作用する。このロータ軸41の駆動トルクは、第1ワンウェイクラッチ7→第1モータギヤ51→エンジンクランクギヤ52→クランク軸15へと伝達される。このモータ/ジェネレータ4のロータ軸41からの駆動トルクによりクランク軸15の回転数(実エンジン回転数Ne)を、ダウン変速後の目標エンジン回転数Ne*(n-1)に近い値まで瞬時に引き上げる回転同期制御が行われる。
上記(n−1)速で開放されているドグクラッチの締結制御は、変速機入力軸21の回転数が(n−1)速での回転数(回転同期状態)になると、ドククラッチの噛み合い嵌合構造が相対回転なく対向する。このため、軸方向に押し込むだけで速やかにドククラッチが締結される。
このように、ダウン変速制御は、発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ、ドグクラッチ機構の速やかなクラッチ開放と速やかなクラッチ締結により行われる。このため、ダウン変速時、n速ドグクラッチ開放から(n−1)速ドグクラッチ締結までの僅かな時間がトルク切れとなるだけで、トルク切れによる空走感が小さく抑えられる。
図14のタイムチャートによりダウン変速作用を説明する。
時刻t1にて、アクセル踏み込み操作によりスロットル開度TVOが全開域まで開かれるとモータ/ジェネレータ4の力行制御が開始され、第2ワンウェイクラッチ8が開放されて、第1ワンウェイクラッチ7が係合され、2速で締結されている2速ドグクラッチが開放される。また、時刻t1にてアクセル踏み込み操作によりスロットル開度TVOが全開域まで開かれると、モータ/ジェネレータ4の力行制御と電子スロットルの早開きにより、時刻t1から時刻t2までの間で実エンジン回転数Neを1速の目標エンジン回転数Ne*(n-1)に向かって引き上げる回転同期制御が行われる。そして、時刻t2にて回転同期状態となると、1速ドグクラッチが締結される。即ち、2速ドグクラッチ開放から1速ドグクラッチ締結までの僅かな時間(Δt=t2−t1)がトルク切れとなるだけで、2→1ダウン変速を完了する。
次に、効果を説明する。
実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1) エンジン1と、
モータ/ジェネレータ4と、
変速段の切り替えを変速段選択クラッチ機構(ドグクラッチ機構24)により自動化した歯車式多段変速機2と、
前記エンジン1から駆動輪(左右前輪13,14)へのトルク伝達を断接する発進クラッチ3と、
前記歯車式多段変速機2の変速段の切り替え制御を行う変速制御手段(図7,図8)と、
を備えたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記モータ/ジェネレータ4は、前記エンジン1のクランク軸15から前記発進クラッチ3を介し前記歯車式多段変速機2の変速機入力軸21に至る駆動力伝達系に対して力行と回生が可能な設定とし、
前記変速制御手段(図7,図8)は、変速段を切り替える変速指令に対し、前記発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ、変速前の変速段選択を解除する前記変速段選択クラッチ機構(ドグクラッチ機構24)のクラッチ開放制御と、前記モータ/ジェネレータ4の回生制御または力行制御により前記エンジン1の回転数Neを変速後の目標エンジン回転数Ne*とするエンジン回転同期制御と、前記エンジン1の回転数Neが変速後の目標エンジン回転数Ne*となったエンジン回転同期状態で変速後の変速段を選択する前記変速段選択クラッチ機構(ドグクラッチ機構24)のクラッチ締結制御を行う。
このため、システム大型化を抑えて搭載面で有利としながら、変速時にトルク切れによる空走感を抑えることができる。
(2) 前記歯車式多段変速機2は、変速段の切り替えを行う変速段選択クラッチ機構としてドグクラッチ機構24を用い、
前記変速制御手段(図7)は、変速段を高速段側に切り替えるアップ変速指令に対し、第1のアップ変速制御を行う(ステップS2〜ステップS10)、
前記第1のアップ変速制御は、前記発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ、前記モータ/ジェネレータ4の回生制御により前記エンジン1の回転数Neをアップ変速後の目標エンジン回転数Ne*(n+1)とする前記エンジン回転同期制御を行い、前記ドグクラッチ機構24のクラッチ開放制御が完了した後、前記エンジン回転同期状態が確認されると前記ドグクラッチ機構24のクラッチ締結制御を行う。
このため、(1)の効果に加え、アップ変速時、n速ドグクラッチ開放から(n+1)速ドグクラッチ締結までの僅かな時間がトルク切れとなるだけで、トルク切れによる空走感を小さく抑えることができる。
(3) 前記変速制御手段(図7)は、前記アップ変速指令があったときの前記エンジン1の回転数が所定値N1を超える場合、前記アップ変速指令に対し、第2のアップ変速制御を行う(ステップS11〜ステップS24)、
前記第2のアップ変速制御は、前記発進クラッチ3の締結トルク容量をゼロにするゼロ制御と、前記モータ/ジェネレータ4の回生制御により前記変速機入力軸21の回転数Ninをアップ変速後の目標変速機入力軸回転数Nin*(n+1)とする入力軸回転同期制御と、を開始し、発進クラッチ容量ゼロ状態にて前記ドグクラッチ機構24の前記クラッチ開放制御が完了した後、前記変速機入力軸21の回転数Ninがアップ変速後の前記目標変速機入力軸回転数Nin*(n+1)となった入力軸回転同期状態が確認されると前記ドグクラッチ機構24の前記クラッチ締結制御を行い、その後、前記発進クラッチ3の締結トルク容量のゼロ制御を終了し、前記発進クラッチ3の締結トルク容量を増加するクラッチ容量制御を行う。
このため、(2)の効果に加え、エンジン高回転域でのアップ変速時、n速ドグクラッチ開放から(n+1)速ドグクラッチ締結までの僅かな時間がトルク切れとなるだけで、トルク切れによる空走感を小さく抑えることができる共に、(n+1)速ドグクラッチ締結後、変速ショックを抑えた滑らかな駆動力の立ち上がり特性を得ることができる。
(4) 前記変速制御手段(図7)は、前記エンジン回転同期制御を開始してから前記エンジン1の回転数Neがアップ変速後の目標エンジン回転数Ne*(n+1)になって回転同期制御が終了するまでに要する時間が所望時間となるエンジン回転数Neを所定値Ne1として設定しておき、前記アップ変速指令があったときの前記エンジン1の回転数Neが所定値Ne1以下のとき(ステップS1でYES)、前記第1のアップ変速制御を実行する(ステップS2〜ステップS10)。
このため、(3)の効果に加え、エンジン高回転域のアップ変速制御時、エンジン回転同期の所要時間を長くするエンジンイナーシャ影響を排除することで、エンジン回転数の下げ幅が大きなエンジン高回転域からのアップ変速制御でありながら、トルク切れによる空走感を小さく抑えることができる。
(5) 前記歯車式多段変速機2は、変速段の切り替えを行う変速段選択クラッチ機構としてドグクラッチ機構24を用い、
前記変速制御手段(図8)は、変速段を低速段側に切り替えるダウン変速指令に対し、前記発進クラッチ3に締結トルク容量を持たせつつ、前記ドグクラッチ機構24を回転させるトルクの方向と逆方向のトルクを前記モータ/ジェネレータ4により前記ドグクラッチ機構24にかけるエンジントルクキャンセル制御を開始し、前記ドグクラッチ機構24にかかるトルクが低減されたエンジントルクキャンセル状態にて前記ドグクラッチ機構24の前記クラッチ開放制御が完了した後、前記モータ/ジェネレータ4の力行制御により前記エンジン1の回転数Neをダウン変速後の目標エンジン回転数Ne*(n-1)とするエンジン回転同期制御を開始し、前記エンジン1の回転数Neが前記ダウン変速後の目標エンジン回転数Ne*(n-1)となったエンジン回転同期状態が確認されると前記ドグクラッチ機構24の前記クラッチ締結制御を行う(ステップS31〜ステップS39)。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、ダウン変速時、n速ドグクラッチ開放から(n−1)速ドグクラッチ締結までの僅かな時間がトルク切れとなるだけで、トルク切れによる空走感を小さく抑えることができる。
(6) 前記モータ/ジェネレータ4は、両軸方向に延びるロータ軸41を、前記クランク軸15および前記変速機入力軸21に対して平行な並列配置とし、
前記ロータ軸41のうちエンジン側の第1ロータ軸端部41aと、前記エンジン1のクランク軸15と、を第1ギヤ列5と前記モータ/ジェネレータ4が力行のときに係合する第1ワンウェイクラッチ7により断接可能に駆動連結し、
前記ロータ軸41のうち前記エンジン1とは反対側に突出させた第2ロータ軸端部41bと、前記エンジン1側とは反対側に位置する前記変速機入力軸21の端部と、を第2ギヤ列6と前記変速機入力軸21からモータ/ジェネレータ4へトルクが伝達されるときに係合する第2ワンウェイクラッチ8により断接可能に駆動連結した。
このため、(1)〜(5)の効果に加え、モータ/ジェネレータ4と第1ギヤ列5と第2ギヤ列6を追加するだけで、コストアップやスペースアップを招くことなく、エンジン1から変速機入力軸21に至る駆動力伝達系に対して力行と回生が可能なモータ/ジェネレータ4の設定とすることができる。
(7) 前記発進クラッチ3は、前記エンジン1のクランク軸15と前記変速機入力軸21の間に設けられ、
前記第1ギヤ列5は、
前記第1ロータ軸端部41aに配置される第1モータギヤ51と、
前記クランク軸15に配置されるとともに、前記第1モータギヤ51と噛み合うエンジンクランクギヤ52とで構成し、
前記第2ギヤ列6は、
前記第2ロータ軸端部41bに配置される第2モータギヤ61と、
前記変速機入力軸21に配置される複数のギヤ21a,21b,21c,21d,21e,21fのうち、前記エンジン1から最も離れた位置に配置されるとともに、前記第2モータギヤ61と噛み合う後端ギヤ(リバースギヤ21f)を有して構成した。
このため、(6)の効果に加え、モータ/ジェネレータ4を歯車式多段変速機2の軸方向長さ相当による細長い構成とすることができ、その結果、スペースアップを招くことなく、エンジン駆動時に負荷となるモータイナーシャを小さく抑えることができる。
(8) 前記歯車式多段変速機2は、前記変速機入力軸21からのトルクを受けて駆動輪へ変速して伝達する変速機出力軸22を有し、
前記第1ギヤ列5は、
前記クランク軸15に配置されたエンジンクランクギヤ52と、
前記第1ロータ軸端部41aに配置されるとともに前記エンジンクランクギヤ52と噛み合う第1モータギヤ51とで構成し、
前記第2ギヤ列6は、
前記変速機入力軸21に配置されるとともに、前記変速機入力軸21と同期回転するリバースギヤ21fと、
前記リバースギヤ21fと噛み合うとともに、前記変速機入力軸21に入力されるトルクを前記変速機出力軸22に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤ23と、
前記リバースカウンターギヤ23と噛み合う追加カウンターギヤ62と、
前記第2ロータ軸端部41bに配置されるとともに、前記追加カウンターギヤ62と噛み合う第2モータギヤ61とで構成した。
このため、(6)の効果に加え、リバースギヤ21fとリバースカウンターギヤ23を第2ギヤ列6の一部とする構成により、1つの追加カウンターギヤ62を加えるだけで、モータ/ジェネレータ4の力行と回生の回転方向を合わせることができる。
(9) 前記リバースギヤ21fは、前記変速機入力軸21に配置される複数のギヤ21a,21b,21c,21d,21e,21fのうち、前記エンジン1から最も離れた位置に配置された後端ギヤである。
このため、(8)の効果に加え、第2ギヤ列6の一部としてリバースギヤ21fとリバースカウンターギヤ23を利用するとともに、モータ/ジェネレータ4を歯車式多段変速機2の軸方向に沿った配置にすることで、既存のエンジン1+歯車式多段変速機2からの部品点数追加とスペースアップを最小限に抑えながら、ハイブリッド駆動装置を構成することができる。
以上、本発明のハイブリッド車両の変速制御装置を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例1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。
実施例1では、歯車式多段変速機2として、前進5速/後退1速の変速段を有する多段変速機の例を示した。しかし、複数の変速段の切り替えが可能な歯車式多段変速機であれば具体的な変速段は実施例1の前進5速/後退1速の変速段に限られない。
実施例1では、モータ/ジェネレータ4を、コストアップやスペースアップを招くことのなく設定する例を示した。しかし、モータ/ジェネレータは、エンジンのクランク軸から発進クラッチを介し歯車式多段変速機の変速機入力軸に至る駆動力伝達系に対して力行と回生が可能な設定であれば、実施例1の設定に限られない。
実施例1では、歯車式多段変速機2の変速に伴いトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として、噛み合いによるドグクラッチ機構を用いる例を示した。しかし、コーンクラッチ機構など、クラッチ機構として周知のシンクロ機構を用いる例としても良い。
実施例1では、歯車式多段変速機2の変速段選択操作アクチュエータとして、油圧レス化に好適なモータアクチュエータを用いる例を示した。しかし、変速段選択操作アクチュエータとしては、電磁アクチュエータや油圧アクチュエータ等の他のアクチュエータを用いても良い。
実施例1では、発進クラッチ3のクラッチ断接操作アクチュエータとして、油圧レス化に好適なモータアクチュエータを用いる例を示した。しかし、クラッチ断接操作アクチュエータとしては、電磁アクチュエータや油圧アクチュエータ等の他のアクチュエータを用いても良い。また、発進クラッチのタイプとしては、乾式タイプであっても湿式タイプであっても良いし、さらに、単板タイプであっても多板タイプであっても良い。
実施例1では、第1クラッチとして第1ワンウェイクラッチ7を用い、第2クラッチとして第2ワンウェイクラッチ8を用いる例を示した。しかし、第1クラッチや第2クラッチとして、外部からの指令により断接制御される電磁クラッチや油圧クラッチ等を用いても良い。
実施例1では、後端ギヤとして、リバースギヤ21fを用いる例を示した。しかし、歯車式多段変速機の変速機入力軸の最後列に配置されていなくても変速機入力軸と同期回転するギヤであれば、リバースギヤ以外のギヤを用いる例としても良い。
実施例1では、本発明のハイブリッド車両の変速制御装置をFFハイブリッド車両の駆動系に適用する例を示した。しかし、本発明のハイブリッド車両の変速制御装置は、FRハイブリッド車両の駆動系や4WDハイブリッド車両の駆動系等に対しても適用することができる。
1 エンジン
15 クランク軸
2 歯車式多段変速機
21 変速機入力軸
22 変速機出力軸
24 ドグクラッチ機構(変速段選択クラッチ機構)
24a 1−3ドグクラッチ機構
24c 2−4ドグクラッチ機構
24e 5−Rドグクラッチ機構
3 発進クラッチ
4 モータ/ジェネレータ
41 ロータ軸
41a 第1ロータ軸端部
41b 第2ロータ軸端部
42 ロータ
43 ステータ
5 第1ギヤ列
51 第1モータギヤ
52 エンジンクランクギヤ
6 第2ギヤ列
21f リバースギヤ(後端ギヤ)
23 リバースカウンターギヤ
61 第2モータギヤ
62 追加カウンターギヤ
7 第1ワンウェイクラッチ
8 第2ワンウェイクラッチ
100 統合コントローラ
101 エンジンコントローラ
102 モータコントローラ
103 クラッチコントローラ
104 シフトコントローラ

Claims (9)

  1. エンジンと、
    モータ/ジェネレータと、
    変速段の切り替えを変速段選択クラッチ機構により自動化した歯車式多段変速機と、
    前記エンジンから駆動輪へのトルク伝達を断接する発進クラッチと、
    前記歯車式多段変速機の変速段の切り替え制御を行う変速制御手段と、
    を備えたハイブリッド車両の変速制御装置において、
    前記モータ/ジェネレータは、前記エンジンのクランク軸から前記発進クラッチを介し前記歯車式多段変速機の変速機入力軸に至る駆動力伝達系に対して力行と回生が可能な設定とし、
    前記変速制御手段は、変速段を切り替える変速指令に対し、前記発進クラッチに締結トルク容量を持たせつつ、変速前の変速段選択を解除する前記変速段選択クラッチ機構のクラッチ開放制御と、前記モータ/ジェネレータの回生制御または力行制御により前記エンジンの回転数を変速後の目標エンジン回転数とするエンジン回転同期制御と、前記エンジンの回転数が前記変速後の目標エンジン回転数となったエンジン回転同期状態で変速後の変速段を選択する前記変速段選択クラッチ機構のクラッチ締結制御を行う
    ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。
  2. 請求項1に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
    前記歯車式多段変速機は、変速段の切り替えを行う変速段選択クラッチ機構としてドグクラッチ機構を用い、
    前記変速制御手段は、変速段を高速段側に切り替えるアップ変速指令に対し、第1のアップ変速制御を行う、
    前記第1のアップ変速制御は、前記発進クラッチに締結トルク容量を持せつつ、前記モータ/ジェネレータの回生制御により前記エンジンの回転数をアップ変速後の目標エンジン回転数とする前記エンジン回転同期制御を行い、前記ドグクラッチ機構の前記クラッチ開放制御が完了した後、前記エンジン回転同期状態が確認されると前記ドグクラッチ機構の前記クラッチ締結制御を行う
    ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。
  3. 請求項2に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
    前記変速制御手段は、前記アップ変速指令があったときの前記エンジンの回転数が所定値を超える場合、前記アップ変速指令に対し、第2のアップ変速制御を行う、
    前記第2のアップ変速制御は、前記発進クラッチの締結トルク容量をゼロにするゼロ制御と、前記モータ/ジェネレータの回生制御により前記変速機入力軸の回転数をアップ変速後の目標変速機入力軸回転数とする入力軸回転同期制御と、を開始し、発進クラッチ容量ゼロ状態にて前記ドグクラッチ機構の前記クラッチ開放制御が完了した後、前記変速機入力軸の回転数が前記アップ変速後の前記目標変速機入力軸回転数となった入力軸回転同期状態が確認されると前記ドグクラッチ機構の前記クラッチ締結制御を行い、その後、前記発進クラッチの締結トルク容量のゼロ制御を終了し、前記発進クラッチの締結トルク容量を増加するクラッチ容量制御を行う
    ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。
  4. 請求項3に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
    前記変速制御手段は、前記エンジン回転同期制御を開始してから前記エンジンの回転数がアップ変速後の目標エンジン回転数になって回転同期制御が終了するまでに要する時間が所望時間となるエンジン回転数を所定値として設定しておき、前記アップ変速指令があったときの前記エンジンの回転数が所定値以下の場合、前記第1のアップ変速制御を実行する
    ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。
  5. 請求項1から請求項4までの何れか1項に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
    前記歯車式多段変速機は、変速段の切り替えを行う変速段選択クラッチ機構としてドグクラッチ機構を用い、
    前記変速制御手段は、変速段を低速段側に切り替えるダウン変速指令に対し、前記発進クラッチに締結トルク容量を持たせつつ、前記ドグクラッチ機構を回転させるトルクの方向と逆方向のトルクを前記モータ/ジェネレータにより前記ドグクラッチ機構にかけるエンジントルクキャンセル制御を開始し、前記ドグクラッチ機構にかかるトルクが低減されたエンジントルクキャンセル状態にて前記ドグクラッチ機構の前記クラッチ開放制御が完了した後、前記モータ/ジェネレータの力行制御により前記エンジンの回転数をダウン変速後の目標エンジン回転数とするエンジン回転同期制御を開始し、前記エンジンの回転数が前記ダウン変速後の目標エンジン回転数となったエンジン回転同期状態が確認されると前記ドグクラッチ機構の前記クラッチ締結制御を行う
    ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。
  6. 請求項1から請求項5までの何れか1項に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
    前記モータ/ジェネレータは、ロータのロータ軸を、前記クランク軸および前記変速機入力軸に対して平行な並列配置とし、
    前記ロータ軸のうちエンジン側に突出させた第1ロータ軸端部と、前記エンジンのクランク軸と、を第1ギヤ列と前記モータ/ジェネレータから前記エンジンへトルクが伝達されるときに係合する第1ワンウェイクラッチにより断接可能に駆動連結し、
    前記ロータ軸のうち前記エンジンとは反対側に突出させた第2ロータ軸端部と、前記エンジン側とは反対側に位置する前記変速機入力軸の端部と、を第2ギヤ列と前記変速機入力軸から前記モータ/ジェネレータへトルクが伝達されるときに係合する第2ワンウェイクラッチにより断接可能に駆動連結した
    ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。
  7. 請求項6に記載されたハイブリッド駆動装置において、
    前記発進クラッチは、前記エンジンのクランク軸と前記変速機入力軸の間に設けられ、
    前記第1ギヤ列は、
    前記第1ロータ軸端部に配置される第1モータギヤと、
    前記クランク軸に配置されるとともに、前記第1モータギヤと噛み合うエンジンクランクギヤとで構成し、
    前記第2ギヤ列は、
    前記第2ロータ軸端部に配置される第2モータギヤと、
    前記変速機入力軸に配置される複数のギヤのうち、前記エンジンから最も離れた位置に配置されるとともに、前記第2モータギヤと噛み合う後端ギヤを有して構成した
    ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
  8. 請求項6に記載されたハイブリッド駆動装置において、
    前記歯車式多段変速機は、前記変速機入力軸からのトルクを受けて駆動輪へ変速して伝達する変速機出力軸を有し、
    前記第1ギヤ列は、
    前記クランク軸に配置されたエンジンクランクギヤと、
    前記第1ロータ軸端部に配置されるとともに前記エンジンクランクギヤと噛み合う第1モータギヤとで構成し、
    前記第2ギヤ列は、
    前記変速機入力軸に配置されるとともに、前記変速機入力軸と同期回転するリバースギと、
    前記リバースギヤと噛み合うとともに、前記変速機入力軸に入力されるトルクを前記変速機出力軸に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤと、
    前記リバースカウンターギヤと噛み合う追加カウンターギヤと、
    前記第2ロータ軸端部に配置されるとともに、前記追加カウンターギヤと噛み合う第2モータギヤとで構成した
    ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
  9. 請求項8に記載されたハイブリッド駆動装置において、
    前記リバースギヤは、前記変速機入力軸に配置される複数のギヤのうち、前記エンジンから最も離れた位置に配置された後端ギヤである
    ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
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