JP2016183765A - 車両用油圧制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、従来の車両用油圧制御装置では、第2吐出圧を不足分(補填分)の油圧に設定しているため、リークや油圧ばらつき等により、第1,第2オイルポンプ吐出圧で賄う実油圧が、必要油圧に対して低くなることがあった。特に、発進時等の低車速領域では、走行駆動源回転数が低く、第1オイルポンプ吐出圧がばらつきやすいため、この第1オイルポンプ吐出圧が想定よりも低くなり、必要油圧を確保できないおそれがあった。そして、必要油圧を確保できなければ、動力伝達部材においてスリップが発生し、運転者の意図する駆動力を駆動輪に伝達することができなくなるおそれがあった。
前記第1オイルポンプは、走行駆動源によって駆動されて油圧供給を行う。
前記第2オイルポンプは、走行駆動源とは別の電動モータによって駆動されて油圧供給を行う。
前記第2オイルポンプコントローラは、車速が第1車速未満の低車速領域であって運転者からの要求駆動力が発生したとき、前記要求駆動力に応じて決まる必要油圧から第1オイルポンプ吐出圧を差し引いた補填油圧よりも第2オイルポンプ吐出圧が大きくなるように前記第2オイルポンプを駆動する。
まず、実施例1の車両用油圧制御装置の構成を、「ハイブリッド車両の全体システム構成」、「油圧制御回路の詳細構成」、「必要油圧担保処理構成」に分けて説明する。
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(車両の一例)を示す全体システム図である。以下、図1に基づいて、実施例1のハイブリッド車両の全体システム構成を説明する。
この電動オイルポンプM/O/Pは、三相交流モータ構造であり、回転数制御による作動油の吐出流量の制御が可能となっている。
前記「EVモード」は、第1クラッチCL1を解放し、第2クラッチCL2を締結してモータ/ジェネレータMGのみを駆動源に有する電気自動車モードである。
前記「HEVモード」は、第1,第2クラッチCL1,CL2を締結してエンジンEngとモータ/ジェネレータMGを駆動源に有するハイブリッド車モードである。
また、この統合コントローラ10は、電動オイルポンプM/O/Pの制御を行う第2オイルポンプコントローラである。すなわち、この統合コントローラ10では、電動オイルポンプM/O/Pの流量制御を、車速が後述する第1車速V1以下のときと、第1車速V1より大きく後述する第2車速V2以下のときと、第2車速V2より大きいときとで切り替える。
そして、ライン圧PLからプライマリプーリPriに供給する油圧と、セカンダリプーリSecに供給する油圧を作り出した際に生じた余剰圧は、第1クラッチCL1や第2クラッチCL2の冷却や潤滑に回される。
そして、ライン圧PLから第1クラッチCL1に供給される油圧と、第2クラッチCL2に供給される油圧を作り出した際に生じた余剰圧は、第1クラッチCL1や第2クラッチCL2の冷却や潤滑に回される。
図2は、実施例1のハイブリッド車両に備えられた油圧制御回路を示す油圧回路図である。以下、図2に基づいて、実施例1の油圧制御回路の詳細構成を説明する。
すなわち、実施例1の油圧制御回路100は、図2に示すように、機械式オイルポンプO/Pと、電動オイルポンプM/O/Pと、第1油路101と、第1フラッパー弁101aと、第2油路102と、第2フラッパー弁102aと、第3油路103と、ライン圧調圧弁104(調圧バルブ)と、ライン圧油路105と、冷却系油路106と、切替弁107と、を有している。
ここで、電動オイルポンプM/O/Pの吐出流量は、ポンプ回転数に依存する。つまり、電動オイルポンプM/O/Pが一回転することで、この電動オイルポンプM/O/Pから吐出する流量は決まっており、ポンプ回転数とポンプ吐出流量はある回転数(流量)までは比例関係になっている。このことから、電動オイルポンプM/O/Pに対して目標回転数を設定することは、電動オイルポンプM/O/Pへ流量を指示することと同義であるといえる。
なお、この実施例1における電動オイルポンプM/O/Pは、一般的なアイドルストップ制御中のみに用いられる電動オイルポンプに比べて、吐出流量が大きいオイルポンプを用いる。つまり、この電動オイルポンプM/O/Pの吐出流量(第2油圧P2)のみで第2クラッチCL2の締結/解放制御を行ったり、無段変速機CVTを変速させたりする油圧を確保することができるオイルポンプとする。したがって、発進時に必ずしも機械式オイルポンプO/Pを駆動させる必要はなく、この電動オイルポンプM/O/Pのみを駆動させればよい。
なお、この第1油路101は、第1フラッパー弁101aが開くことで、第3油路103と連通する。
なお、この第2油路102は、第2フラッパー弁102aが開くことで、第3油路103と連通する。また、この第2油路102は、途中位置に切替弁107が介装されている。つまり、第2油路102は途中位置が分断され、一方が切替弁107の切替弁入力ポート107aに接続され、他方が切替弁107の切替弁出力ポート107bに接続されている。
さらに、この第2油路102には、第2油圧P2を検出する第2圧力センサ28と、圧力リーク弁28aとが設けられている。そして、第2圧力センサ28によって監視されている第2油圧P2が所定のリリーフ圧に達したら、圧力リーク弁28aが開いて、第2油路102内の作動油をドレンするようになっている。
ここで、第3油圧P3の大きさは、第1油圧P1と第2油圧P2のうち高い方の油圧で決まる。つまり、この第1,第2フラッパー弁101a,102aは、第1油圧P1と第2油圧P2のうち高い方の油圧に対応した方が開き、他方が閉じる。これにより、第3油圧P3は、フラッパー弁が開いた方の油圧と同じ大きさになる。
なお、第1,第2フラッパー弁101a,102aは、第1油圧P1と第2油圧P2の間に油圧差がないときには両方とも開く。そして、油圧差がない状態から、第1油圧P1と第2油圧P2のうちいずれか一方の油圧が高くなったら、この油圧差に基づいて、高い方の油圧に対応したフラッパー弁の開度が大きくなっていき、他方のフラッパー弁が次第に閉まっていく。
すなわち、この第3油路103は、油圧供給源OIL(機械式オイルポンプO/P及び/又は電動オイルポンプM/O/P)から吐出された作動油が流れる油路であり、この第3油路103における油圧である第3油圧P3は、ライン圧調圧弁104によって調圧されるライン圧PLの元圧になる。
すなわち、このライン圧調圧弁104は、入力ポート104aに、第3油路103が接続され、出力ポート104bに、変速機構用油圧系Supに繋がるライン圧油路105が接続されている。そして、このライン圧調圧弁104では、統合コントローラ10からの指示値によってスプールを移動させ、第3油路103内の作動油を図示しないドレン回路に逃がすことでライン圧PLを調圧する。
なお、変速機構の冷却/潤滑系Lubにて使用された作動油は、ドレン回路109bを介してストレーナ108に回収される。
すなわち、この切替弁107は、オン・オフソレノイドと切替バルブを有しており、切替弁入力ポート107aを切替弁出力ポート107bに連通させたとき、第2油路102が完全開通する。また、切替弁入力ポート107aを冷却側ポート107cに連通させたとき、第2油路102は冷却系油路106に切り替えられる。
図3は、実施例1の統合コントローラにて実行される必要油圧担保処理の流れを示すフローチャートである。以下、実施例1の必要油圧担保処理構成を表す図3の各ステップについて説明する。
ここで、車軸の回転数は、第2クラッチ出力回転数センサ24によって検出された第2クラッチ出力回転数に基づいて判断する。
ここで、ブレーキ状態は、ブレーキスイッチ27によって検出する。
なお、油圧供給源OILからの作動油供給が停止することで、第3油路103や、ライン圧油路105、変速機構用油圧系Sup内の回路からは作動油が抜け、ライン圧PLやプライマリプーリPri、セカンダリプーリSec、第2クラッチCL2(前進クラッチFCや後退ブレーキRB)に供給される油圧は低下する。
ここで、運転者からの駆動力要求の有無は、アクセル開度のON/OFF状態に基づいて行う。アクセル開度がONになったら駆動力要求があると判断する。なお、アクセル開度は、アクセル開度センサ21によって検出する。ここで、駆動力要求ありとの判断は、アクセル開度が所定値以上になったときや、アクセル開度の変化速度が所定値以上(いわゆる急踏みのとき)であってもよい。
ここで、「低速時回転数Nmax」とは、電動オイルポンプM/O/Pの最高回転数であり、第2油圧P2を最大出力圧(圧力リーク弁28aが開放するリリーフ圧)にする値である。なお、この最大出力圧は、運転者の要求駆動力に応じて決まる必要油圧Pneから第1油圧P1を差し引いた補填油圧Pαよりも大きい値である。また、「必要油圧Pne」とは、運転者からの要求駆動力に基づいて走行駆動源(エンジンEngやモータ/ジェネレータMG)が発生するトルクを、無段変速機CVTや第2クラッチCL2において伝達するために必要な最低油圧である。この「必要油圧Pne」は、運転者の要求駆動力(ここでは、アクセル開度によって大きさを判定する)が大きいほど高い値に設定される。
ステップS7へ進む。NO(車速≦第1車速V1)の場合には、ステップS4へ進む。
ここで、「第1車速V1」とは、機械式オイルポンプO/Pの回転数が低くて、この機械式オイルポンプO/Pからの吐出流量がばらつく低車速領域の上限値であり、ここでは2〜3km/hに設定する。つまり、例えばベーンポンプからなる機械式オイルポンプO/Pでは、回転数が低すぎるとロータの溝に組み込まれたベーンが飛び出さず、作動油を吐出することができない。しかし、ベーンが飛び出すポンプ回転数は、ポンプ状態や作動油状態(温度・粘度等)によって異なるので、同じポンプ回転数であっても吐出流量に差異が生じる。
そのため、この第1車速V1以下の低車速領域では、機械式オイルポンプO/Pの吐出流量をあてにできない。
ここで、「第2車速V2」とは、機械式オイルポンプO/Pの吐出流量が安定し、第1油圧P1のみの油圧供給によって必要油圧Pneを担保できると判断できる車速であり、ここでは10km/hに設定する。
ここで、必要総流量Fneは、図4に示す必要総流量Fneと必要油圧Pneとの関係を示す必要流量テーブルに基づいて設定する。なお、この必要総流量Fneを設定する際、まず要求駆動力に応じた目標駆動トルクを演算する。そして、この目標駆動トルクを必要油圧Pneに換算してから、図4の必要流量テーブルを用いて必要総流量Fneを設定する。
なお、運転者の要求駆動力に応じた目標駆動トルクは、バッテリ状態、アクセル開度、車速から演算する。
ここで、「補填流量Fα」とは、必要油圧Pneを担保するために電動オイルポンプM/O/Pで賄う必要がある流量であり、必要総流量Fneから機械式オイルポンプO/Pの吐出流量を差し引いた値である。また、「補填時回転数Nα」とは、補填流量Fαを吐出するために必要な電動オイルポンプM/O/Pの回転数であり、以下の式(1)により算出する。
補填流量Fα=(必要総流量Fne − 機械式オイルポンプ回転数×機械式オイルポンプ吐出流量換算係数) / 電動オイルポンプ吐出流量換算係数 …(1)
ここで、機械式オイルポンプ回転数は、モータ回転数センサ23により検出したモータ/ジェネレータMGの回転数から算出する。また、機械式オイルポンプ吐出流量換算係数は、機械式オイルポンプO/Pが一回転あたり吐出する作動油流量であり、機械式オイルポンプO/Pごとに予め設定されている。また、電動オイルポンプ吐出流量換算係数は、電動オイルポンプM/O/Pが一回転あたり吐出する作動油流量であり、電動オイルポンプM/O/Pごとに予め設定されている。
ここで、「下限回転数Nmin」とは、ライン圧調圧弁104が適正に調圧できるバルブ応答速度に基づいて設定される値である。
一方、電動オイルポンプM/O/Pは、図5(a)に示すように、ポンプ回転数をゼロから目標回転数Nthまで上昇させる際、最大出力で駆動すると所定の時間taで上昇させることができる。しかし、このときの回転数の上昇勾配(吐出流量に比例)は、バルブ応答速度を超えないように制限されたライン圧調圧弁104への作動油流入速度の上昇勾配よりも大きくなっている。そのため、電動オイルポンプM/O/Pの回転数を急激に立ち上げて最大出力で駆動すると、ライン圧調圧弁104での適正な調圧が行えず、無段変速機CVTや第2クラッチCL2等の動力伝達部材の伝達容量が不足して、スリップが発生するおそれがある。
なお、電動オイルポンプM/O/Pを、ライン圧調圧弁104のバルブ応答速度を超えない出力で駆動し、電動オイルポンプM/O/Pの回転数の上昇勾配を、バルブ応答速度を超えないように制限されたライン圧調圧弁104への作動油流入速度の上昇勾配に合わせると、ポンプ回転数をゼロから目標回転数Nthまで上昇させるために時間tbが必要になる。
これにより、車速が第2車速V2を超えたら、第2油圧P2は徐々に低減していき停止する。
図6は、実施例1の制御装置において、発進時のアクセル開度・ブレーキ踏込量・車速・電動オイルポンプ目標回転数・機械式オイルポンプ回転数の各特性を示すタイムチャートである。以下、図6に基づき、実施例1の発進時必要油圧担保作用を説明する。
そして、時刻t4´〜時刻t5の間は、補填時回転数Nα<下限回転数Nminとなるため、電動オイルポンプM/O/Pの目標回転数は「下限回転数Nmin」に設定される。これにより、車速が第2車速V2に達するまで、電動オイルポンプM/O/Pの目標回転数は、機械式オイルポンプO/Pの吐出流量に拘らず「下限回転数Nmin」を維持する。
これにより、電動オイルポンプM/O/Pの目標回転数は次第に低減していき、時刻t6時点でゼロになると、サブモータS/Mが停止され、電動オイルポンプM/O/Pからの作動油の供給は終了する。
これにより、機械式オイルポンプO/Pの出力が不安定な低車速領域(ゼロ〜V1)では、電動オイルポンプM/O/Pを最高回転数で駆動させることで、第2油圧P2を補填油圧Pαよりも大きい値にすることができる。この結果、機械式オイルポンプO/Pからの吐出流量のばらつきによって、第1油圧P1が想定よりも低くなったとしても、必要油圧Pneに対して第1油圧P1では不足する分を、第2油圧P2によって確実に賄うことができる。そのため、低車速領域における要求駆動力発生時に、必要油圧Pneを確保することができる。
そして、必要油圧Pneが確保できるため、無段変速機CVTのプライマリプーリPriやセカンダリプーリSec、第2クラッチCL2といった動力伝達部のスリップが発生することを防止でき、運転者の意図する駆動力を左右駆動輪LT,LRに伝達することができる。
ここで、例えば、発進直後のさらなる加速要求(アクセルペダルの踏み増し)が生じる運転シーンでは、加速要求により必要油圧Pneは増大する。これに対し、電動オイルポンプM/O/Pを最高回転数にて駆動することにより、さらなる加速要求がなされた場合であっても、第3油圧P3が増大された必要油圧Pneとなるまでの時間を短縮することができ、駆動力の応答性を向上させることができる。
しかしながら、実施例1において、「低速時回転数Nmax」を電動オイルポンプM/O/Pの最高回転数とすることで、発進に際してこの電動オイルポンプM/O/Pを最大出力で駆動することになり、油圧制御回路100内の作動油充填を最大限速やかに行うことができる。この結果、動力伝達部材において動力伝達が可能になるまでのタイムラグを短縮することができる。
実施例1では、車速が第1車速V1〜第2車速V2の間、つまり、機械式オイルポンプO/Pの吐出流量が、必要油圧Pneを担保できるほどではないものの、ばらつきが小さくなったと判断できれば、電動オイルポンプM/O/Pの目標回転数を、必要総流量Fneから機械式オイルポンプO/Pの吐出流量を差し引いた補填流量Fαを吐出させるために必要な「補填時回転数Nα」か、予め設定された「下限回転数Nmin」のうち、いずれか大きい方の値に設定する。
すなわち、車速の増加に伴って機械式オイルポンプO/Pからの作動油の吐出流量が増加し、第1油圧P1が増大すること、また、車速が増加することでさらなる加速要求が行われる可能性が低いことから、車速が第1車速V1を超えたら、第2油圧P2を必要油圧Pneから第1油圧を差し引いた補填油圧Pαに設定し、徐々に低下させていく。
これにより、電動オイルポンプM/O/Pの回転数を抑制し、サブモータS/Mにおける電力消費量を抑えることができる。
ここで、「下限回転数Nmin」は、ライン圧調圧弁104が適切に調圧制御できるバルブ応答速度に基づいて設定され、電動オイルポンプM/O/Pの出力をライン圧調圧弁104のバルブ応答速度を超えない出力に抑えつつ、最大出力で駆動した場合と同じ時間(ta)でポンプ回転数をゼロから目標回転数Nthまで上昇させるためのマージンが確保される。
これにより、発進後にアクセルペダルの踏み増し等によって運転者からの要求駆動力が増大しても、ライン圧調圧弁104のよる適切な調圧を行いつつ、電動オイルポンプM/O/Pの回転数を最大出力時と同じスピードで速やかに上昇させることができる。そのため、ライン圧PLのハンチングが防止して、無段変速機CVT等の動力伝達部材の伝達容量が、動力伝達部材への入力トルクを下回ることを防止できる。そして、動力伝達部材がスリップすることを防ぐことができる。
実施例1の車両用油圧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。
前記走行駆動源(モータ/ジェネレータMG)とは別の電動モータ(サブモータS/M)によって駆動されて油圧供給を行う第2オイルポンプ(電動オイルポンプM/O/P)と、
車速が第1車速V1未満の低車速領域であって運転者からの要求駆動力が発生したとき、前記要求駆動力に応じて決まる必要油圧Pneから第1オイルポンプ吐出圧(第1油圧P1)を差し引いた補填油圧Pαよりも第2オイルポンプ吐出圧(第2油圧P2)が大きくなるように前記第2オイルポンプ(電動オイルポンプM/O/P)を駆動する第2オイルポンプコントローラ(統合コントローラ10)と、
を備える構成とした。
これにより、第1オイルポンプ(機械式オイルポンプO/P)の出力が不安定な低車速領域における要求駆動力発生時に、必要油圧Pneを確保することができる。
これにより、(1)の効果に加え、さらなる加速要求がなされた場合であっても、第3油圧P3が増大された必要油圧Pneとなるまでの時間を短縮することができ、駆動力の応答性を向上させることができる。
これにより、(1)又は(2)の効果に加え、第1油圧P1が増大すると共にさらなる加速要求が行われる可能性が低くなったら、電動オイルポンプM/O/Pの回転数を抑制し、サブモータS/Mにおける電力消費量を抑えることができる。
これにより、(3)の効果に加え、サブモータS/Mにおける電力消費量を抑えつつ、運転者からの要求駆動力が増大したときには、ライン圧PLのハンチングを防止しながら、電動オイルポンプM/O/Pの回転数を最大出力時と同じスピードで速やかに上昇させて、動力伝達部材の伝達容量が入力トルクを下回ることを防止できる。
ここで、機械式オイルポンプO/Pは、駆動輪に駆動力を出力するための走行駆動源(モータ/ジェネレータMG)によって駆動されるため、運転状態によっては回転数が制限される。つまり、電動オイルポンプM/O/Pのように、目標回転数を自由に設定することができない。そこで、車速が第1車速V1よりも低い低車速領域において、第2油圧P2が必要油圧Pneよりも大きくなるようにすることで、機械式オイルポンプO/Pの吐出流量(第1油圧P1)に関係なく、必要油圧Pneを確実に確保することができる。
つまり、車速が第1車速V1から第2車速V2の間では、必要油圧Pneの大きさに応じて電動オイルポンプ目標回転数の設定値が変動する。
つまり、低車速領域であって、機械式オイルポンプO/Pの出力が不安定なシーンであれば、停車中であるか走行中であるかは関係なく本発明を適用することができる。
そして、機械式オイルポンプO/Pは、エンジンEngによって駆動されるものであってもよい。
CL1 第1クラッチ
MG モータ/ジェネレータ(走行駆動源)
CL2 第2クラッチ
CVT 無段変速機
O/P 機械式オイルポンプ(第1オイルポンプ)
M/O/P 電動オイルポンプ(第2オイルポンプ)
S/M サブモータ(電動モータ)
10 統合コントローラ(第2オイルポンプコントローラ)
100 油圧制御回路
101 第1油路
102 第2油路
103 第3油路
104 ライン圧調圧弁(調圧バルブ)
Claims (5)
- 走行駆動源によって駆動されて油圧供給を行う第1オイルポンプと、
前記走行駆動源とは別の電動モータによって駆動されて油圧供給を行う第2オイルポンプと、
車速が第1車速未満の低車速領域であって運転者からの要求駆動力が発生したとき、前記要求駆動力に応じて決まる必要油圧から第1オイルポンプ吐出圧を差し引いた補填油圧よりも第2オイルポンプ吐出圧が大きくなるように前記第2オイルポンプを駆動する第2オイルポンプコントローラと、
を備えることを特徴とする車両用油圧制御装置。 - 請求項1に記載された車両用油圧制御装置において、
前記第2オイルポンプコントローラは、前記第2オイルポンプ吐出圧が前記必要油圧よりも大きくなるように前記第2オイルポンプを駆動する
ことを特徴とする車両用油圧制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載された車両用油圧制御装置において、
前記第2オイルポンプコントローラは、前記第2オイルポンプ吐出圧を前記第2オイルポンプの最大出力圧になるように前記第2オイルポンプを駆動する
ことを特徴とする車両用油圧制御装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載された車両用油圧制御装置において、
前記第2オイルポンプコントローラは、前記車速が前記第1車速以上であって、該第1車速よりも高い第2車速以下の間、第2オイルポンプ吐出圧が前記補填油圧になるように前記第2オイルポンプを駆動する
ことを特徴とする車両用油圧制御装置。 - 請求項4に記載された車両用油圧制御装置において、
前記第2オイルポンプコントローラは、第2オイルポンプ吐出圧を前記補填油圧にする際、前記第1オイルポンプ吐出圧及び/又は前記第2オイルポンプ吐出圧によって生じる油圧を調圧する調圧バルブが適正に調圧制御できるバルブ応答速度に基づいて設定する下限油圧を設定する
ことを特徴とする車両用油圧制御装置。
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