JP2016022944A - ハイブリッド車両用のダウンシフト制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転モード間の移行時におけるダウンシフトを制御するハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】ダウンシフト制御装置は、多段変速機、選択的に多段変速機に連結されたエンジン、多段変速機に連結された電動機、そして電子制御装置を有している。電子制御装置は、要求トルクを評価し、エンジンを起動させ、そして部分的に第２シフトクラッチの係合を解き、第１シフトクラッチを部分的に係合することで、ダウンシフトシーケンスを予備段階として行う。電子制御装置はまた、所定のトルク補助が発生するまでダウンシフトシーケンスを中断し、そしてその後、第２シフトクラッチにより第２歯車装置を入力軸から完全に非係合とし、また第１シフトクラッチにより第１歯車装置と入力軸を完全に係合するために、バルブボディを通して油圧を変化させることで、ダウンシフトシーケンスを完了する。
【選択図】図６

Description

本明細書は、総体的にはハイブリッド車両のダウンシフト制御装置に関するものであり、より詳しくは、ハイブリッド車両の変速機のダウンシフトを中断する装置に関するものである。

エンジンとモータジェネレータ（電動発電機）を有するハイブリッド車両は、電動機運転モード、エンジン運転モード、およびエンジン／電動機運転モードを含む様々なモードで運転される。一般にハイブリッド車両は運転者の要求トルクが増加すると、電動機運転モードからエンジン／電動機運転モードまたはエンジン運転モードへ切り替わることができる。さらには、運転者の高い要求トルクがある場合には、エンジンおよび／またはモータジェネレータからハイブリッド車両の駆動輪へ要求トルクを供給することができるように、変速機のダウンシフトが発生させられる。運転モード間の移行は、運転者の要求トルク、車両の運転速度、および車両の運転条件によっては、複雑なものとなる。

特開２００９−１０７５０２号公報

それに伴って、ハイブリッド車両のダウンシフトを制御する装置が望まれている。

本発明の一つの態様例は、多段変速機を備えたハイブリッド車両のダウンシフト制御装置であり、その多段変速機は、入力軸と、第１歯車装置と、第１歯車装置と入力軸とを選択的に連結する第１シフトクラッチと、第２歯車装置と、入力軸に第２歯車装置を選択的に連結する第２シフトクラッチ、および第１シフトクラッチと第２シフトクラッチを選択的に係合するために第１シフトクラッチと第２シフトクラッチに供給される油圧を制御するバルブボディとを持っている。また、そのダウンシフト制御装置は、多段変速機の入力軸に選択的に係合するエンジンと、多段変速機の入力軸に連結された電動機と、電子制御装置とを備えている。その電子制御装置は、要求トルクを評価し、エンジンを起動し、そしてバルブボディを介して油圧を調整することにより、第２シフトクラッチの係合を部分的に解放し且つ第１シフトクラッチを部分的に係合することによって、ダウンシフトシーケンスの予備段階を行うようにプログラムされている。また、その電子制御装置は、所定のトルク補助が発生するまでダウンシフトシーケンスを中断し、そして第２シフトクラッチにより第２歯車装置を入力軸から完全に非係合とし、また第１シフトクラッチにより第１歯車装置と入力軸を完全に係合するために、バルブボディを介して油圧を変化させることでダウンシフトシーケンスを完了することがプログラムされている。

本発明の他の態様例は、多段変速機を備えたハイブリッド車両のダウンシフト制御装置であり、入力軸と、第１歯車装置と、第１歯車装置と入力軸とを選択的に連結する第１シフトクラッチと、第２歯車装置と、第２歯車装置を入力軸に選択的に連結する第２シフトクラッチ、および第１シフトクラッチと第２シフトクラッチを選択的に係合するために第１シフトクラッチと第２シフトクラッチに供給される油圧を制御するバルブボディを持っている。また、そのダウンシフト制御装置は、多段変速機の入力軸に選択的に連結するエンジンと、多段変速機の入力軸に連結された電動機、および電子制御装置を備えている。その電子制御装置は、多段変速機のダウンシフトシーケンスを開始し、ダウンシフトシーケンスを中断することと部分的に非係合な第２シフトクラッチと部分的に係合する第１シフトクラッチへの圧力を維持することでダウンシフトシーケンスの圧力遅れを発生し、所定のトルク補助が発生するまで圧力遅れを維持し、そしてダウンシフトシーケンスを第２シフトクラッチにより入力軸から第２歯車装置を完全に非係合にし、また第１シフトクラッチにより入力軸と第１歯車装置を完全に係合する事でダウンシフトシーケンスを完了することがプログラミングされている。

ここに記載された本発明の各態様例が示すこれらの、および付加的な特徴は、以下の詳細な説明と、図によりさらに十分に理解される。

その性質上、図に示された実施例は図示的、例示的であり、クレームで定義された主題を限定する意図はない。以下に実例とした実施例の詳細な説明は、特徴的な構造を示し、適切な参照符号が付与された以下の図とともに読むことで理解することが出来る。

図１は本明細書で示しもしくは記述される一つ以上の実施例に関する、モジュラーハイブリッド技術を持つハイブリッド車両のパワートレイン装置を示している。 図２は本明細書で示しもしくは記述される一つ以上の実施例に関する、ハイブリッド車両の多段変速機を示している。 図３は本明細書で示しもしくは記述される一つ以上の実施例に関する、電動機の仮定的トルク出力図を示している。 図４は本明細書で示しもしくは記述される一つ以上の実施例に関する、ダウンシフトシーケンスの作動を示すタイムチャートである。 図５は本明細書で示しもしくは記述される一つ以上の実施例に関する、ダウンシフトシーケンスの作動を示すタイムチャートである。 図６は本明細書で示しもしくは記述される一つ以上の実施例に関する、ダウンシフトシーケンス制御のロジックを示すフローチャートである。

ハイブリッド車両のダウンシフト制御装置について、実施例の詳細を以下に説明する。ダウンシフト制御装置は、歯車装置と入力軸とを選択的に係合する複数の油圧式クラッチと、多段変速機の入力軸と選択的に連結するエンジン、そして多段変速機の入力軸に連結した電動機を持つ、多段変速機を備えている。さらに、ダウンシフト制御装置は、電動機と電子的コミュニケーションをとる電子制御装置と、エンジンの構成部品、および複数の歯車装置間のシフトを行う多段変速機内部の作動油の動きを決める多段変速機のバルブボディを備えている。ハイブリッド車両が電動機運転モードにあり、また運転者がトルク増加を要求した時、電子制御装置は要求トルクを評価し、運転者の要求トルクを満たすために十分なトルク出力容量を電動機が持っているかを判断する。電動機が要求トルクを満すことができない場合、電子制御装置は、エンジンを起動し、そして第２シフトクラッチの係合を部分的に解きまた第１シフトクラッチを部分的に係合するためにバルブボディ内の油圧を調整することで、ダウンシフトシーケンスを予備段階とする。電子制御装置は、所定のトルク補助の発生、例えばエンジンが所定のトルクを発生するか、または所定の時間を経過するまでは、第１シフトクラッチと第２シフトクラッチの部分的係合を維持しながら、ダウンシフトシーケンスを中断する。所定のトルク補助の発生後、電子制御装置はバルブボディ内の油圧を変化させることで、第２クラッチにより第２歯車装置を入力軸から完全に非係合とし、また第１クラッチにより第１歯車装置と入力軸を完全に係合し、ダウンシフトシーケンスを完了する。ハイブリッド車両におけるダウンシフト制御装置の様々な実施例についてさらに詳細に説明する。

図１を参照すると、ハイブリッド車両１００のためのパワートレイン１１０の一つの実施例は、モジュラーハイブリッド技術（Ｍｏｄｕｌａｒ Ｈｙｂｒｉｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＭＨＴ）を組み込んでいる。ＭＨＴを持つハイブリッド車両１００は、エンジンクラッチ１２４を介して電動機１３０の入力軸１３２と連結する出力軸１２２を持つエンジン（以下、エンジンと言う）１２０を備えている。ある実施例では、エンジン１２０は、バッテリ１３６と電気的に連結されたスタータ電動機１１２ともまた連結している。

ハイブリッド車両１００の電動機１３０は、電動機１３０のロータに連結された出力軸１３４を備えている。電動機１３０の出力軸１３４は、モータクラッチ１３８によって多段変速機１４０の入力軸１４２と選択的に連結されている。モータクラッチ１３８は電動機１３０の出力軸１３４に多段変速機１４０の入力軸１４２を選択的に連結する。電動機１３０はバッテリ１３６にもまた連結されている。いくつかの実施例では、電動機１３０が連結されたバッテリ１３６と、ハイブリッド車両１００の付随的な電子部品が連結されているバッテリ１３６とは異なっているので、ハイブリッド車両１００は電子部品を様々な電圧で作動できる。

多段変速機１４０は、選択可能な複数の歯車装置１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄを備えており、以下に詳述する様に、それ等は多段変速機１４０の入力軸１４２と出力軸１４４の回転比（変速比）を変化させるために、係合もしくは非係合にする事が可能である。多段変速機１４０の出力軸１４４は、多段変速機１４０から車軸１６２を介して左右の駆動輪１７０にトルクを配分するデファレンシャル１６０と共に作動する。ある実施例では、多段変速機１４０の構成部品と、出力軸１４４と、デファレンシャル１６０、および車軸１６２の対応要素をトランスアクセル（図示しない）内に組み込むことも可能である。

ハイブリッド車両１００は、電動機１３０により多段変速機１４０の入力軸１４２にトルクが供給される電動機運転モード、またはエンジン１２０により多段変速機１４０の入力軸１４２にトルクが供給されるエンジン運転モード、もしくはエンジン１２０と電動機１３０の両方により多段変速機１４０の入力軸１４２にトルクが供給される混合の電動機エンジン運転モードといった様々な運転モードで作動される。ある運転モードでは、たとえばハイブリッド車両１００がエンジン運転モードで作動しているとき、電動機１３０の作動を変更できるので、電動機１３０はエンジン１２０の出力軸１２２からエネルギーを抜き出して電力を発生しバッテリ１３６の蓄電に振り向けることが出来る。

エンジン１２０と、電動機１３０、そして多段変速機１４０は電子制御装置１８０と電子的コミュニケーションをとっている。電子制御装置１８０は、コンピュータプロセッサ１８２と、読出し可能な指令セット（プログラム）を収める非一時的メモリ１８４とを備えている。コンピュータの読出し可能な指令セットがコンピュータプロセッサ１８２によって実行されると、電子制御装置１８０は、パワートレイン構成部品の動作を制御するために、エンジン１２０、電動機１３０、および多段変速機との間で信号の送受信をする。

ある実施例では、また、ハイブリッド車両１００は、電子制御装置１８０と電子的コミュニケーションをとる変速制御装置１９０も備えている。これらの実施例では、変速制御装置１９０は多段変速機１４０の作動を制御している。変速制御装置１９０は、コンピュータプロセッサ１９２と非一時的メモリ１９４とを持っている。変速制御装置１９０の非一時的メモリ１９４に収められた、コンピュータの読出し可能な指令セットがコンピュータプロセッサ１９２によって実行され、多段変速機１４０の構成部品の作動を制御する。

図２について、多段変速機１４０が図示されている。この実施例では、多段変速機１４０は複数の歯車装置１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄを備えている。図示された実施例では、歯車装置１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄのいずれかを、多段変速機１４０の出力軸１４４と入力軸１４２に指定のギヤ比で連結するために選択する事が出来る。図２の実施例では、複数の歯車装置１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄはそれぞれ入力軸１４２と出力軸１４４との間で常時噛み合う遊星歯車装置であり、複数のシフトクラッチ１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃ、１４８ｄの中の１つを動かすことにより、指定ギヤ比の選択が変更され、選択的に各々の歯車装置１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ、１４６ｄ（のリングギヤ）をトランスミッションケースに連結する。複数のシフトクラッチ１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃ、１４８ｄは、一つ以上のシフトクラッチ１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃ、１４８ｄが少なくとも部分的に係合することで複数のシフトクラッチ１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃ、１４８ｄの間でトルクが移行できるように、一方向にトルクを伝達し、他の方向には自由回転であるスプラングクラッチであってもよい。

多段変速機１４０はさらにポンプから加圧された流体を受け、多段変速機の中に加圧された流体を送るバルブボディを備えている。図２に示された実施例では、多段変速機１４０はバルブボディ１５２に組み込まれている複数のシフトソレノイド１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄを備えている。そのシフトソレノイド１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄは電子制御装置１８０と電気的に結合され、電子制御装置１８０からのコマンドを受け取るように構成されている。多段変速機１４０のアップシフトが指令されたとき、たとえば第１歯車装置１４６ａから第２歯車装置１４６ｂへの変速係合では、バルブボディ１５２は第２シフトクラッチ１４８ｂの係合（トルク容量）を増加させる一方、第１シフトクラッチ１４８ａの係合を減少させるように、シフトソレノイド１５４ａ、１５４ｂを通じて加圧された流体を送り換える事ができる。シフトソレノイド１５４ａ、１５４ｂは第１、第２シフトクラッチ１４８ａ、１４８ｂに加える圧力を調整するので、第２歯車装置１４６ｂと多段変速機１４０の入力軸１４２および出力軸１４４との係合への、なめらかな移行が実現される。

同様に、多段変速機１４０のダウンシフトシーケンスが指令されたとき、たとえば第２歯車装置１４６ｂから第１歯車装置１４６ａへの変速係合では、バルブボディ１５２は第１シフトクラッチ１４８ａの係合を増加させる一方、第２シフトクラッチ１４８ｂの係合を減少させるようにシフトソレノイド１５４ａ、１５４ｂを通じて加圧された流体を送り換える事ができる。シフトソレノイド１５４ａ、１５４ｂは第１、第２シフトクラッチ１４８ａ、１４８ｂに加える圧力を調整するので、第１歯車装置１４６ａと多段変速機１４０の入力軸１４２および出力軸１４４との係合への、なめらかな移行が実現される。

多段変速機１４０の構成について特に言及されているが、ここで説明されているダウンシフト制御装置は、様々なパワートレイン構成を持つハイブリッド車両１００に組み入れることが可能ということは理解されなければならない。

一般的に知られているように、多段変速機１４０は所定の速度範囲内で動作するために、エンジン１２０および／または電動機１３０を作動させることが可能となっている。電子制御装置１８０は、車両の運転速度と、エンジン１２０と電動機１３０の出力パワーと回転速度、およびハイブリッド車両１００の運転者からの要求トルクに基づいて、多段変速機１４０のアップシフトとダウンシフトを指令する事が出来る。

一般に、電子制御装置１８０は、アップシフトもしくはダウンシフトを出来るだけ速やかに完了するよう多段変速機１４０の動作を指令することが出来るため、エンジン１２０および／または電動機１３０から駆動輪１７０へ加えるトルクが最大化される。アップシフトもしくはダウンシフト時間の減少は、ハイブリッド車両１００の運転者の入力に対する応答性の改善と運転者には感じられるので、運転性を改善することになる。

しかしながら、運転条件によっては、アップシフトもしくはダウンシフトを出来るだけ速やかに完了することが、感じられる運転性に悪影響を与えることもある。そういった運転条件は、たとえば、電動機１３０が運転者の要求トルクを満足させる十分なトルクもしくは回転を生み出すことが出来ないような、限られた付加トルク出力余力もしくは回転出力余力で運転しているにも係わらず、運転者が電動機１３０にトルク増加の発生を要求するといった、チップイン（ｔｉｐ−ｉｎ）アクセル操作中に発生する可能性がある。さらに、電動機１３０は十分なトルク出力容量、および／またはダウンシフトを完了する回転出力容量を持たず、ハイブリッド車両１００の望ましい運転特性ということで、低速の歯車装置による運転を続ける可能性がある。電動機１３０の動作範囲の一例を図３に示す。電動機１３０の付加トルク容量が限られた動作範囲内部の点では、付加的な回転速度は電動機１３０の出力トルクを減少させる。それに伴って、多段変速機１４０のダウンシフトを完了するには補助トルクが必要とされる場合がある。

そういった運転条件では、電子制御装置１８０はエンジン１２０を起動しトルクの発生を開始する指令を出すことができる。しかし、電子制御装置１８０がエンジン１２０を起動する指令を出す時点と、エンジン１２０がダウンシフトシーケンスを完了するため多段変速機１４０に実質的にプラスのトルクを供給するまでの時点との時間遅れは大きくなる場合がある。この遅れは、運転者にはハイブリッド車両の運転性が低いと受け取られる可能性がある。

反対に、電子制御装置１８０による多段変速機１４０へのダウンシフトの指令とダウンシフトシーケンスの完了との間の時間遅れは、電動機１３０によって生み出されたトルクを駆動輪１７０から除き多段変速機１４０に向かわせることで短縮される。しかし、ハイブリッド車両１００の駆動輪１７０からの駆動トルクの減少はハイブリッド車両１００の速度を低下することになる。ハイブリッド車両１００の減速は、多段変速機１４０がダウンシフトシーケンスを完了し、および／またはエンジン１２０がパワートレインに与える実質的にプラスのトルクを発生する場合に加速に切り換えられる。

ハイブリッド車両１００の減速または加速の中断をもたらす電動機１３０およびエンジン１２０から供給されるトルクの不足は、ハイブリッド車両１００の動作範囲内のトルクホール（ｔｏｒｑｕｅ ｈｏｌｅ）と称されることがある。トルクホールは、ハイブリッド車両１００の運転者に車両の運転性が低いと受け取られるだろう。したがって、ハイブリッド車両１００の動作範囲内のそういったトルクホールは最小化が望まれる。

図４および図５には、現行の開示内容に関するハイブリッド車両１００のシフトシーケンスが図示されている。図４については、電動機１３０が多段変速機１４０の急激なダウンシフトを維持するために十分な付加トルク出力容量を持つ、従来技術のダウンシフトシーケンスを示している。この実施例では、ハイブリッド車両１００の運転者が時刻ｔ＝−１で駆動輪１７０への供給トルクを増加する要求している。時刻ｔ＝０で、電子制御装置１８０は多段変速機１４０のダウンシフトが必要であると判断する。時刻ｔ＝１で、多段変速機１４０のプリシフトが開始される。解放側の歯車装置（ここでは、第２歯車装置１４６ｂ）の完全な係合を維持するために、解放側のシフトクラッチ（ここでは、第２シフトクラッチ１４８ｂ）を加圧しながら、多段変速機１４０のバルブボディ１５２は解放側のシフトクラッチへ供給している圧力を減少する。電子制御装置１８０はまた、エンジン１２０の起動を要求する。エンジンクラッチ１２４は加圧されるので、エンジン１２０は、電動機１３０の入力軸１３２と少なくとも部分的に係合される。本実施例では、この電動機１３０はエンジン１２０の発進を補助するために、エンジン１２０にトルクを供給することも可能である。

時刻ｔ＝２で、ダウンシフトシーケンスが開始される。多段変速機１４０のバルブボディ１５２は、解放側のシフトクラッチ１４８ｂへ供給する圧力が所定の解放側の圧力限界に減少するまで徐々に圧力を減少し始めるように指令される。多段変速機１４０のバルブボディ１５２はまた、係合中のシフトクラッチに向けて圧力を加えるように指令を受ける。解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力が所定の解放側の圧力限界に到達した後、時刻ｔ＝３で、変速比変更シーケンスが開始される。変速比変更シーケンスの開始により、係合中の歯車装置１４６ａが多段変速機１４０の入力軸１４２と部分的に係合するように、係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力は高い値に維持される。時刻ｔ＝３以降では、解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力はバルブボディ１５２によって減少される。解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力が減少するので、係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力は同期点と呼ばれる時刻ｔ＝３以降は増加する。解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力が減少し続ける一方、係合中のシフトクラッチ１４８ａに導入される圧力は急速に増加する。

同期点では、多段変速機１４０の出力軸１４４へ供給されるトルクのバランスは、係合中の歯車装置１４６ａと解放中の歯車装置との間で移動する。変速比変更シーケンス中は、解放側のシフトクラッチ１４８ｂと係合中のシフトクラッチ１４８ａとに掛かっている圧力が解放側の歯車装置１４６ｂと係合中の歯車装置１４６ａの部分的な係合（スリップ係合）をそれぞれ維持する。同期点以前の時間では、解放側のシフトクラッチ１４８ｂと係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力は、多段変速機１４０を経由するトルクの大半が解放側の歯車装置１４６ｂを経由するように、解放側の歯車装置１４６ｂと係合中の歯車装置１４６ａへのトルクをバランスさせる。同期点では、解放側の歯車装置１４６ｂを経由するトルクと係合中の歯車装置１４６ａを経由するトルクとがほぼ同一となる。同期点以降では、多段変速機１４０を経由するトルクの大半は係合中の歯車装置１４６ａを経由する。

同期点以降では、多段変速機１４０のバルブボディ１５２は、係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力増加と、解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力減少を継続する。バルブボディ１５２は、解放側のシフトクラッチ１４８ｂの圧力を速やかに調整することができるので、係合中の歯車装置１４６ａへのトルク伝達が変速時にスムースに行われる。多段変速機１４０の出力軸１４４の回転速度が多段変速機の係合中の歯車装置１４６ａによって制御されるレベルにまで係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力が達したので、時刻ｔ＝４で変速比変更は完了したとみなすことができる。時刻ｔ＝４以降は、多段変速機１４０のバルブボディ１５２は解放側のシフトクラッチ１４８ｂに供給する圧力減少を継続し、また係合側のクラッチへの圧力増加を継続する。時刻ｔ＝６では、係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力は、動作中の係合中のシフトクラッチ１４８ａへ定常状態で供給される最大圧力のおおよそ９５％以内となり、変速は完了したとみなされる。時刻ｔ＝６以降、解放側のシフトクラッチ１４８ｂへ供給される残存圧力は減少し続ける。

ハイブリッド車両１００のダウンシフトについて他の変速シーケンスが図５に示されている。図４および上記に示されたダウンシフトシーケンスとは対照的に、図５に示されたダウンシフトシーケンスは、変速時の圧力制御遅れを備えている。ハイブリッド車両１００の動作特性を維持しながら、ダウンシフトシーケンスを完了するための付加トルク出力容量を電動機１３０が持っていない動作範囲内の条件では、そういったダウンシフトシーケンスが選択的に実行できる。変速時に圧力制御遅れを導入することにより、図４に示された圧力制御遅れを備えていないダウンシフトシーケンスと比較すると、ダウンシフトシーケンスの完了時間は増加する。しかしながら、変速時に圧力制御遅れを持つと、エンジン１２０に始動と多段変速機１４０に供給する実質的にプラスのトルクを発生する時間を与え、それにより車両の運転性へのトルクホールの影響を最小限にする。

図５の詳細を参照すると、時刻ｔ＝−１で、ハイブリッド車両１００の運転者が駆動輪１７０に供給されるトルク増加を指令する。時刻ｔ＝０で、電子制御装置１８０が多段変速機１４０のダウンシフトが必要であると判断する。時刻ｔ＝１で、多段変速機１４０のプリシフトが開始される。多段変速機１４０のバルブボディ１５２は、解放側の歯車装置（ここでは、第２歯車装置１４６ｂ）の完全な係合を維持するように解放側のシフトクラッチ（ここでは、第２シフトクラッチ１４８ｂ）の圧力を保持しながら、解放側のシフトクラッチに供給される圧力を下げる。電子制御装置１８０はまたエンジン１２０に起動を命じる。エンジンクラッチ１２４が加圧されるので、エンジン１２０は電動機１３０の入力軸１３２と少なくとも部分的に係合する。本実施例では、この電動機１３０はエンジン１２０の起動を補助するためにトルクを与えることができる。

エンジン１２０が始動し多段変速機１４０に供給する実質的プラスのトルクを供給し始める時間までは、多段変速機１４０は、予備段階の変速設定に保持される。図５に示された変速シーケンスを図４の従来技術の変速シーケンスと比較すると、多段変速機１４０が予備段階の変速設定に保持されるｔ＝１とｔ＝２の間の継続時間は、図５に示される変速シーケンスのほうが長い。多段変速機１４０が保持される予備段階の変速設定の継続時間増加は、しかしながら、運転者が運転性に悪影響を与えるようにも感じるトルクホールの影響軽減をパワートレインにもたらす。

時刻ｔ＝２は、多段変速機１４０がダウンシフトシーケンスを開始する時間であり、図４に示された従来技術の変速シーケンスと比較すると時刻ｔ＝１からの遅れが発生している。しかしながら、図５に示された変速シーケンスの時刻ｔ＝２においては、エンジン１２０は実質的にプラスのトルクを発生し、それによってダウンシフトシーケンスを完了するためのトルクを多段変速機１４０へ供給する。いくつかの実施例では、エンジン１２０は多段変速機１４０へのトルクの供給増加を継続し、それにより電動機１３０のトルク出力要求を低減している。ほかには、電動機１３０は最大トルク出力作動を継続して、ダウンシフトシーケンスを速やかに完結するため、または運転者の要求トルクを満たすために駆動輪１７０にトルクを供給するためにすることもできる。

時刻ｔ＝２で、多段変速機１４０のバルブボディ１５２は、解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力供給が所定の解放側の圧力限界に減少するまで、徐々に圧力を減少し始めるように指令される。多段変速機１４０のバルブボディ１５２はまた、係合中のシフトクラッチへ圧力を加えるよう指令される。解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力が所定の解放側圧力限界に達した後、時刻ｔ＝３で、変速比変更シーケンスが開始される。変速比変更シーケンスの開始により、係合中の歯車装置１４６ａが多段変速機１４０の入力軸１４２と部分的に係合されるように、係合中のシフトクラッチの圧力は高い値に維持される。時刻ｔ＝３以降では、解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力はバルブボディ１５２によって減少される。解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力が減少すると、同期点と呼ばれる時刻ｔ＝３以降の時間では、係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力は増加する。解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力が減少し続ける一方で、係合中のシフトクラッチ１４８ａに導入される圧力は急速に増加する。

同期点で、多段変速機１４０の出力軸１４４へ供給されるトルクのバランスは、係合中の歯車装置１４６ａと解放中の歯車装置との間で移動する。変速比変更シーケンス中は、解放側のシフトクラッチ１４８ｂと係合中のシフトクラッチ１４８ａとに掛かっている圧力が、解放側の歯車装置１４６ｂと係合中の歯車装置１４６ａの部分的な係合をそれぞれ維持する。同期点以前の時間では、解放側のシフトクラッチ１４８ｂと係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力は、多段変速機１４０を経由するトルクの大半が解放側の歯車装置１４６ｂを経由するように、解放側の歯車装置１４６ｂと係合中の歯車装置１４６ａを経由するトルクをバランスさせる。同期点では、解放側の歯車装置１４６ｂを経由するトルクと係合中の歯車装置１４６ａを経由するトルクとがほぼ同一となる。同期点以降では、多段変速機１４０を経由するトルクの大半は係合中の歯車装置１４６ａを経由する。

同期点以降では、多段変速機１４０のバルブボディ１５２は、係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力増加と、解放側のシフトクラッチ１４８ｂへの圧力減少を継続する。バルブボディ１５２は、解放側のシフトクラッチ１４８ｂの圧力を速やかに調整することができるので、係合中の歯車装置１４６ａへのトルク伝達が変速時にスムースに行われる。係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力が、多段変速機１４０の出力軸１４４の回転速度が多段変速機の係合中の歯車装置１４６ａによって制御されるレベルにまで達すると、時刻ｔ＝４で変速比変更は完了したとみなすことができる。時刻ｔ＝４以降は、多段変速機１４０のバルブボディ１５２は解放側のシフトクラッチ１４８ｂに供給する圧力減少を継続し、係合側のクラッチへの圧力増加を継続する。時刻ｔ＝６では、係合中のシフトクラッチ１４８ａへの圧力は、定常状態で動作中の係合中のシフトクラッチ１４８ａへ供給される最大圧力のおおよそ９５％以内となり、変速は完了したとみなされる。時刻ｔ＝６以降、解放側のシフトクラッチ１４８ｂへ供給される残存圧力は減少し続ける。ダウンシフトシーケンスには、本明細書中に記述されたように圧力遅れを取り入れており、 時刻ｔ＝２と時刻ｔ＝５の間の継続時間は、電動機がダウンシフトを完了するための十分な付加トルク容量もたない場合には、従来技術のｔ＝２と時刻ｔ＝５の間の継続時間より減少することも出来る。こういった作動条件では、付加トルク容量の欠如によって、エンジンがダウンシフトシーケンスを完了するための十分なトルクを発生する事が可能になるまで、ダウンシフトシーケンスが保持される。

図４と図５に示したように、本願の圧力制御遅れは、電動機１３０が ダウンシフトシーケンスを完了するために、十分な付加トルク出力容量持っていない作動条件については、エンジン１２０を同時に始動し、駆動トルクを発生させるため連動したとしても、ダウンシフトシーケンスを遅らせることになる。しかしながら、解放側のシフトクラッチ１４８ｂおよび係合中のシフトクラッチ１４８ａに供給する圧力を調整することでダウンシフトシーケンスの予備段階を行うことは、多段変速機１４０に実質的プラスのトルクを供給する事が可能となったエンジン１２０により、多段変速機１４０に速やかにシフトシーケンスを完了させる準備となる。

対照的に、電動機１３０がダウンシフトを完了するための十分な付加トルク出力容量をもっていない動作範囲内でダウンシフトシーケンスが発生し、またハイブリッド車両１００が電子制御装置１８０に組み込まれた圧力制御遅れを持っていない場合、その代わりにダウンシフトシーケンスの開始を遅らせ、エンジン１２０を起動し、そしてエンジン１２０が多段変速機１４０に実質的にプラスのトルクを供給する時間までシフトシーケンスを遅らせる。これらの実施例では、運転者のトルク増加要求の開始と、時刻ｔ＝６の終了とで評価される、ダウンシフトシーケンスを完了する時間は、ここで説明されたように、圧力制御遅れを備えたハイブリッド車両と比較して圧力制御遅れを備えていないハイブリッド車両がより長くなる。

ダウンシフトシーケンス中に圧力制御遅れを実施するかどうかの決定は、電子制御装置１８０にプログラムされ、そしてパワートレインの操作を制御する電子制御装置１８０により実行される読出し可能な指令は、コンピュータに組み込むことができる。運転者が付加トルクを要求したときに評価が行われる、コンピュータに組み込まれた読出し可能な指令セットのロジックを示したブロックダイアグラムが図６のフローチャートに示されている。図６を詳細に参照すると、車両が運転者のチップイン操作中にありながら、運転者が付加トルクを要求した場合は、ハイブリッド車両１００の制御ロジックが評価ルーティンを開始することができる。電子制御装置１８０は、アクセルペダルの位置センサ１０６から運転者が付加トルクを要求しているか判断する。電子制御装置１８０は運転者要求トルク変数を設定し、その変数は運転者の要求を満足するためパワートレインが発生する必要のあるトルクを反映している。運転者要求トルク変数は、電動機１３０の現行動作トルク、アクセルペダル１０４の位置変化、および／またはアクセルペダル１０４が運転者に操作された時の開速度といった様々な組み合わせを基に計算される。付加的な動力をハイブリッド車両１００に発生させる運転者の入力を評価することで、電子制御装置１８０はハイブリッド車両１００を加速する運転者の要求トルクを推定する。

電子制御装置１８０は、運転者の要求トルクが電動機１３０の付加トルク出力容量を超えるかどうか判断する事ができる。もし電動機１３０が、計算された要求トルクを満足するのに十分な付加トルク容量を持っていれば、電子制御装置１８０は電動機１３０に付加トルクの供給を指令することができる。もし電子制御装置１８０が電動機１３０は計算された要求トルクを満足するのに十分な付加トルク容量を持っていないと判断すると、電子制御装置１８０はエンジン１２０の起動を指令する。

いくつかの実施例では、ハイブリッド車両１００、および／または電動機１３０の作動領域に対応する作動領域図を基にした決定マトリクスが、電子制御装置１８０にプログラムされている。これらの実施例では、ある特定のダウンシフトシーケンスに圧力制御遅れを実行するかどうかの決定には、電動機１３０の動作条件、たとえば回転速度、およびトルク出力を評価する。電子制御装置１８０はまた、アクセルペダル１０４の位置、および／またはペダルセンサ１０６によるアクセルペダル１０４の開速度を評価することで運転者の要求トルク変数を計算する。運転者の要求トルク変数の計算は、どのくらいの付加トルク出力が運転者に必要とされるのか、そして付加トルク出力が運転者による継続的な要求でありそうなのかを評価するために電子制御装置１８０によって処理される。電子制御装置１８０はそこで、電動機１３０が運転者の要求トルクを満足するために十分な付加トルク出力容量を持っているのかを判断するため、電動機１３０の動作範囲を評価する。

電子制御装置１８０はまた、多段変速機１４０にダウンシフトシーケンスを実行するよう指令するので、電動機１３０および／またはエンジン１２０は、駆動輪１７０に供給される付加トルクが利用できる動作条件で動作することができる。一般に、ダウンシフトシーケンスの完了には、多段変速機１４０のタービンに供給される付加トルクを必要とする。多段変速機１４０の内部損失は、アップシフトとダウンシフトシーケンス中の方が、多段変速機１４０の定常運転中よりも大きくなることがある。それに伴って、電動機１３０の付加トルクもシフトシーケンスを完了するため多段変速機１４０に向けられる。電動機１３０が十分な付加トルク容量を持っていない動作条件では、ハイブリッド車両１００の加速または速度維持のために駆動輪１７０に供給されるはずであったトルクは、その代わりに、多段変速機１４０に供給される。駆動輪１７０から多段変速機１４０へのこの供給先変更は、ハイブリッド車両１００の運転速度の低下をもたらし、ハイブリッド車両１００の運転性に悪影響を与えると運転者が感じることのある、トルクホールを作り出す。

電子制御装置１８０は、電動機１３０が多段変速機１４０のダウンシフトシーケンスを完了させための付加トルク容量を十分に持っていないと判断すると、電子制御装置１８０は、本明細書開示内容に従って圧力遅延シーケンスを開始することができる。電子制御装置１８０は、係合中の歯車装置１４６ａに対応する係合中のシフトクラッチ１４８ａに供給する圧力を増加し、そして解放側の歯車装置１４６ｂに対応する解放側のシフトクラッチ１４８ｂに供給する圧力を減少するようバルブボディ１５２に指令することで、ダウンシフトシーケンスを開始する。電子制御装置１８０は、エンジン１２０の起動から所定の時間が過ぎるか、またはエンジン１２０の回転速度、エンジン１２０へ供給される燃料の量、エンジン１２０へのマスエアフロ、および／またはエンジンクラッチ１２４を介して供給されるトルクの方向と大きさの測定により推定する所定のトルクをエンジン１２０が発生するまでは、係合中および解放側のシフトクラッチ１４８ａ、１４８ｂ、１４８ｃ、１４８ｄに供給される圧力のバランスを維持することができる。

様々な実施例では、電子制御装置１８０はトルクダウンシフトシーケンスを継続しながら、様々な所定時間、および／またはエンジン１２０の様々な所定の出力トルクにおいて圧力遅延制御シーケンスを停止する。一つの実施例では、エンジン１２０が多段変速機１４０へ供給するために実質的プラスのトルクを一度発生すると、電子制御装置１８０は圧力遅延制御シーケンスを停止することができる。他の実施例では、エンジン１２０が、ハイブリッド車両１００の動作範囲内のいかなるトルクホールも除去するために十分なトルクを一度発生すると、電子制御装置１８０は圧力遅延制御シーケンスを停止する。さらに他の実施例では、ダウンシフトシーケンスの継続により発生するトルクホールが、ハイブリッド車両１００の運転者にとって最小限にしか感じられない十分なトルクをエンジン１２０が供給する時、電子制御装置１８０は圧力遅延制御シーケンスを停止する。

本開示内容によれば、運転者の要求トルクを評価し、多段変速機のダウンシフトが必要か判断し、そして電動機がダウンシフトシーケンスを完了するため十分な付加トルク容量を持っているかを判断することが、プログラムされた電子制御装置を備えたハイブリッド車両のダウンシフト制御装置であることが、ここで理解されなければならない。もし電子制御装置が、電動機はダウンシフトシーケンスを完了するために十分な付加トルク容量を持っていないと判断した場合は、ハイブリッド車両のエンジンを起動する時間と、電動機を補うためトルクを供給できる運転条件に達するための時間を与えることで、電子制御装置はダウンシフトシーケンスを中断する圧力遅延シーケンスを開始する。予備段階と圧力遅延シーケンスでダウンシフトシーケンスを中断することにより、ハイブリッド車両の運転性への運転者の不都合な認知を最小化する一方で、ダウンシフトシーケンスを完了する合計時間を最小化することが可能となった。

本文中に使用されている可能性もある、実質的にという文言は、全ての量的な比較、価値、測定、およびその他の表示に帰することができる固有の不明確さの程度を示すことに留意しなければならない。この文言はまた、出願時の主題に基本的な機能の変更を生じない、記述された引例からの量的な表示の変化の程度を示すために本文中で使用されている。

具体的な実施例が本文中に図示および説明がされてはいるが、クレームされた主題の範囲と精神から離れることなく、様々な変更や改良が実施できることは理解されねばならない。さらに、クレームされた主題の様々な様態が本文中に説明されているが、それらの様態は組み合わせで実施しないとの必要はない。そのため従属クレームは、クレームされた主題の範囲にある全てのそれら変更や改良を包含することを意図している。

１００ ：ハイブリッド車両
１０４ ：アクセルペダル
１１２ ：スタータ電動機
１２０ ：エンジン
１２４ ：エンジンクラッチ
１３０ ：電動機
１３６ ：バッテリ
１４０ ：多段変速機
１４２ ：入力軸
１４６ａ ：第１歯車装置
１４６ｂ ：第２歯車装置
１４８ａ ：第１シフトクラッチ
１４８ｂ ：第２シフトクラッチ
１５２ ：バルブボディ
１６０ ：デファレンシャル
１６２ ：車軸
１８０ ：電子制御装置
１８４ ：非一時的メモリ（メモリ）
１９０ ：変速制御装置
１９２ ：コンピュータプロセッサ

Claims (20)

1. 入力軸と、第１歯車装置と、該第１歯車装置と該入力軸とを選択的に連結する第１シフトクラッチと、第２歯車装置と、該第２歯車装置を該入力軸に選択的に連結する第２シフトクラッチと、該第１シフトクラッチと該第２シフトクラッチに選択的に係合するために該第１シフトクラッチと該第２シフトクラッチに供給される油圧を制御するバルブボディとを備えた多段変速機と、
   前記多段変速機の前記入力軸と選択的に連結されるエンジンと、
   前記多段変速機の前記入力軸に連結される電動機を備え、
   要求トルクを評価し、
   前記エンジンを起動し、
   前記第２シフトクラッチの係合を部分的に解き、そして前記第１シフトクラッチを部分的に係合するために前記バルブボディを介して前記油圧を変化させることで、ダウンシフトシーケンスの予備段階を実行し、
   所定のトルク補助が発生するまでは、前記ダウンシフトシーケンスを中断し、
   前記バルブボディを介して前記油圧を変化させることで、前記第２シフトクラッチにより前記第２歯車装置を前記入力軸から完全に非係合とし、また前記第１シフトクラッチにより前記第１歯車装置と前記入力軸を完全に係合することで、前記ダウンシフトシーケンスを完了する
   ことがプログラムされた、電子制御装置
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
2. 要求トルクに基づき運転者要求トルク変数をさらに計算し、前記電動機と前記エンジンとが該運転者要求トルク変数と同一のトルク量を発生した後に、前記ダウンシフトシーケンスの完了を開始する前記電子制御装置を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
3. 前記エンジンが実質的にプラスのトルクを発生した後に、該エンジンを前記入力軸に連結する指令がさらにプログラムされている前記電子制御装置を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
4. 前記エンジンが所定のトルク量を発生すると、所定のトルク補助が発生する
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
5. 前記エンジンと前記電動機が、車両速度を減らすことなく前記ダウンシフトシーケンスを完了するために十分なトルクを発生するまで、該ダウンシフトシーケンスを中断する
   ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
6. 前記エンジンの起動の継続から所定の時間が経過した後、前記所定のトルク補助が発生する
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
7. コンピュータプロセッサ、およびコンピュータが読み出し可能な指令セットが該コンピュータプロセッサによって実行される時に前記バルブボディ内部の油圧を制御する、該コンピュータが読み出し可能な指令セットを蓄積するメモリを持つ、変速制御装置をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置
8. 前記トルク要求がアクセルペダルの位置に基づいて判断される
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
9. 前記電子制御装置は、アクセルペダルの開速度に基づいて前記要求トルクをさらに計算する
   ことを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
10. 前記電子制御装置は、前記第２歯車装置から前記第１歯車装置への前記ダウンシフトシーケンスを完了するために十分な付加トルク容量を前記電動機が持っているかどうかをさらに判断する
    ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
11. 車両速度と、電動機トルク発生量、そして前記電動機の付加トルク出力容量を評価することで、該電動機が前記ダウンシフトシーケンスを完了するために十分な付加トルク容量を持っているかどうかを判断する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
12. 入力軸と、第１歯車装置と、該第１歯車装置と該入力軸と選択的に連結する第１シフトクラッチと、第２歯車装置と、該第２歯車装置を該入力軸に選択的に連結する第２シフトクラッチと、該第１シフトクラッチと該第２シフトクラッチに選択的に係合するために該第１シフトクラッチと該第２シフトクラッチに供給される油圧を制御するバルブボディとを備えた多段変速機と、
    前記多段変速機の前記入力軸と選択的に連結するエンジンと、
    前記多段変速機の前記入力軸に連結する電動機を備え、
    前記多段変速機のダウンシフトシーケンスを開始し
    前記ダウンシフトシーケンスを中断し、そして前記第２シフトクラッチを部分的に非係合とし、また前記第１シフトクラッチと部分的に係合するために圧力を維持することで該ダウンシフトシーケンス中に圧力遅れを発生し
    所定のトルク補助が発生するまで前記圧力遅れを維持し
    前記第２シフトクラッチにより前記第２歯車装置を前記入力軸から完全に非係合とし、また前記第１シフトクラッチにより前記第１歯車装置と該入力軸を完全に係合することで前記ダウンシフトシーケンスを完了する
    ことがプログラムされた、電子制御装置を備える
    ことを特徴とするハイブリッド車両のダウンシフトダウンシフト装置。
13. 前記エンジンが実質的にプラスのトルクを発生した後に、該エンジンを前記入力軸に連結する指令がさらにプログラムされている前記電子制御装置を備える
    ことを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
14. 前記エンジンが所定のトルク量を発生すると、前記所定のトルク補助が発生する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
15. 前記エンジンと前記電動機が、車両速度を減らすことなく前記ダウンシフトシーケンスを完了するトルクを発生するまで、該ダウンシフトシーケンスを中断する
    ことを特徴とする請求項１４に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
16. 前記エンジンの起動を継続し所定の時間が経過した後、前記トルク補助が発生する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
17. コンピュータプロセッサ、およびコンピュータが読み出し可能な指令セットが該コンピュータプロセッサにより実行された時に前記バルブボディ内部の油圧を制御する、コンピュータが読み出し可能な該指令セットを蓄積するメモリを持つ、変速制御装置をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置
18. 要求トルクを評価し、
    前記電動機が前記トルク要求を満たす十分な付加トルク容量を持つかどうかを判断し、
    前記エンジンを起動する
    ことがさらにプログラムされている前記電子制御装置を備える
    ことを特徴とする請求項１２に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
19. 前記電動機が前記第２歯車装置から前記第１歯車装置への前記ダウンシフトシーケンスを完了するために十分な付加トルク容量を持つかどうかを判断することがさらにプログラムされている前記電子制御装置を備える
    ことを特徴とする請求項１８に記載のハイブリッド車両のダウンシフト制御装置。
20. 車両速度と、電動機トルク発生量、そして前記電動機の付加トルク出力容量を評価することで、該電動機が前記ダウンシフトシーケンスを完了するために十分な付加トルク容量を持っているかどうかの判断が評価される
    ことを特徴とする請求項１９に記載のハイブリッド車両の変速制御装置。

Images