JP2019032068A - 車両の制御装置 - Google Patents

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Kazuyuki Shiiba
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Toru Matsubara
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Koji Sugiyama
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Abstract

【課題】動力源と駆動輪との間に、ワンウェイクラッチを含んで構成される有段変速機を備えた車両において、アップ変速中のワンウェイクラッチの耐久性低下および変速ショックを抑制する。
【解決手段】アップ変速のイナーシャ相開始前の入力トルクTiが所定値K以上である場合は、ブレーキB2の解放が遅延されることで、共振が発生した場合であってもワンウェイクラッチOWCにかかる負荷が低減される。また、入力トルクTiが所定値K以下の場合には、ワンウェイクラッチOWCにかかる負荷が小さいため、ブレーキB2が解放される。従って、イナーシャ相開始前にアクセルペダルが踏み戻され、入力トルクTiが所定値K以下になった場合にはブレーキB2が解放されるため、有段変速機20がタイアップ状態になることが防止され、イナーシャ相開始時に発生する変速ショックも抑制される。
【選択図】図9

Description

本発明は、動力源と駆動輪との間に、ワンウェイクラッチを含んで構成される有段変速機を有する車両の制御装置に関するものである。
動力源と駆動輪との間に、有段変速機を有する車両がよく知られている。例えば特許文献1に記載の車両がその1つである。特許文献1に記載の車両は、エンジンと、差動機構として機能する遊星歯車装置と、遊星歯車装置の各回転要素に動力伝達可能に連結されている第1電動機および第2電動機とを備えて構成されているハイブリッド車両である。また、特許文献1には、第1電動機および第2電動機の電流値に基づいて各電動機の出力トルクを算出し、算出された第1電動機のトルクおよび第2電動機のトルクに基づいて有段変速機の入力トルクを推定し、この入力トルクに基づいて有段変速機の変速に関与する係合装置の過渡油圧を制御する技術が開示されている。
特開2006−9942号公報
ところで、有段変速機において、ワンウェイクラッチを含んで構成されるものが知られている。ワンウェイクラッチは、所定のギヤ段(例えば1速ギヤ段)が成立する際に係合させられる。また、特許文献1に示すようなハイブリッド車両にあっては、所定のギヤ段で走行中において、駆動輪側から被駆動トルクが伝達されると回生制御が実行されるが、被駆動トルクが有段変速機に入力されると、ワンウェイクラッチの係合が解除されて所定のギヤ段が成立しなくなり、回生制御が困難となる。これを防止するため、ワンウェイクラッチと並列に配置される係合装置が設けられており、所定のギヤ段で走行中はその係合装置が係合されることで、被駆動トルクが入力されても所定のギヤ段が維持されることにより回生制御が可能となる。
また、所定のギヤ段から他のギヤ段にアップ変速する際には、ワンウェイクラッチと並列に設けられている係合装置が解放されるが、このときアップ変速中に共振が発生すると、過大なトルクがワンウェイクラッチに作用することで、ワンウェイクラッチの耐久性が低下する虞がある。これを防止するため、係合装置の解放を遅らせると、例えばアップ変速過渡期にアクセルペダルが踏み戻された場合には、入力トルクの急減少に対して係合装置の係合油圧が高くなることで、有段変速機がタイアップ状態となり、イナーシャ相開始時に変速ショックが発生する虞がある。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、動力源と駆動輪との間に、ワンウェイクラッチを含んで構成される有段変速機を備えた車両において、アップ変速中のワンウェイクラッチの耐久性低下および変速ショックを抑制することにある。
第1発明の要旨とするところは、(a)動力源と駆動輪との間に有段変速機を有し、前記有段変速機は、所定のギヤ段に変速される際に係合されるワンウェイクラッチと、そのワンウェイクラッチと並列に設けられた係合装置とを含む、車両の制御装置であって、(b)前記有段変速機において前記所定のギヤ段が形成され、且つ、前記係合装置が係合されている状態からのアップ変速に際して、イナーシャ相開始前において要求トルクが所定値よりも大きい場合は、前記要求トルクが所定値以下である場合に比べて前記係合装置の解放を遅延する制御部を備えることを特徴とする。
また、第2発明の要旨とするところは、第1発明の車両の制御装置において、前記制御部は、前記係合装置の解放を遅延する間、前記係合装置の指示圧をゼロよりも大きい所定油圧で保持することを特徴とする。
また、第3発明の要旨とするところは、第2発明の車両の制御装置において、前記所定油圧は、前記係合装置に供給される作動油の作動油温に応じて変更されることを特徴とする。
また、第4発明の要旨とするところは、第2発明の車両の制御装置において、前記所定油圧は、車速に応じて変更されることを特徴とする。
また、第5発明の要旨とするところは、第1発明の車両の制御装置において、前記制御部は、前記有段変速機のアップ変速開始時点からイナーシャ相開始までの間、前記要求トルクが所定値よりも大きいかを常時判定することを特徴とする。
また、第6発明の要旨とするところは、第1発明の車両の制御装置において、前記動力源は、エンジンと、前記エンジンが動力伝達可能に連結された第1回転要素、第1回転機が動力伝達可能に連結された第2回転要素、および前記有段変速機の入力軸が連結された第3回転要素を有する差動機構と、前記第3回転要素に動力伝達可能に連結された第2回転機と、を含んで構成されていることを特徴とする。
第1発明の車両の制御装置によれば、アップ変速のイナーシャ相開始前の要求トルクが所定値よりも大きい場合は、要求トルクが所定値以下の場合に比べて係合装置の解放が遅延されるため、共振が発生した場合であってもワンウェイクラッチにかかる負荷が低減され、ワンウェイクラッチの耐久性低下が抑制される。また、要求トルクが所定値以下の場合には、ワンウェイクラッチにかかる負荷が小さいため、要求トルクが所定値よりも大きい場合に比べて係合装置が速やかに解放される。従って、イナーシャ相開始前に例えばアクセルペダルが踏み戻されるなどして、要求トルクが所定値以下になった場合には係合装置が速やかに解放されるため、有段変速機がタイアップ状態になることが防止され、イナーシャ相開始時に発生する変速ショックも抑制される。このようにして、ワンウェイクラッチの耐久性低下を抑制しつつ、アップ変速中の変速ショックを抑制することができる。
また、第2発明の車両の制御装置によれば、係合装置の解放を遅延する間、係合装置の指示圧がゼロよりも大きい所定油圧で保持されるため、ワンウェイクラッチの耐久性低下を抑制しつつ、係合装置を解放するときには、速やかに係合装置を解放して有段変速機のタイアップ状態を防止することができる。
また、第3発明の車両の制御装置によれば、係合装置の解放を遅延する間に設定される所定油圧が、作動油の作動油温に応じて変更されるため、作動油温に拘わらず、ワンウェイクラッチの耐久性低下を抑制しつつ、要求トルクが所定値以下になると、速やかに係合装置を解放することができる。
また、第4発明の車両の制御装置によれば、係合装置の解放を遅延する間に設定される所定油圧が、車速に応じて変更されるため、車速に拘わらず、ワンウェイクラッチの耐久性低下を抑制しつつ、要求トルクが所定値以下になると、速やかに係合装置を解放することができる。
また、第5発明の車両の制御装置によれば、有段変速機のアップ変速開始からイナーシャ相開始前までの間、要求トルクが所定値以上かが常時判定されるため、アップ変速中に要求トルクが所定値以下になると、係合装置が速やかに解放され、有段変速機がタイアップ状態になることが防止される。
また、第6発明の車両の制御装置によれば、有段変速機に入力される入力トルクを、エンジン、第1回転機、および第2回転機の出力状態に基づいて算出することができる。
本発明が適用される車両に備えられた車両用駆動装置の概略構成を説明する図であると共に、車両における各種制御の為の制御機能および制御系統の要部を説明する図である。 図1で例示した機械式有段変速機の変速作動とそれに用いられる係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。 電気式無段変速機と機械式有段変速機とにおける各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。 複数のATギヤ段に複数の模擬ギヤ段を割り当てたギヤ段割当テーブルの一例を説明する図である。 図3と同じ共線図上に有段変速機のATギヤ段と変速機の模擬ギヤ段とを例示した図である。 複数の模擬ギヤ段の変速制御に用いる模擬ギヤ段変速マップの一例を説明する図である。 AT1速ギヤ段からAT2速ギヤ段へのアップ変速中にアクセルペダルの踏み戻しが実行されたときの、従来制御に基づいて制御作動が実行されたときの作動状態を説明するタイムチャートである。 AT入力トルクと共振トルクとの関係を示す図である。 図1の電子制御装置の制御作動の要部、すなわち有段変速機のAT1速ギヤ段からAT2速ギヤ段へのアップ変速中における、ワンウェイクラッチの耐久性低下と変速ショックとを抑制できる制御作動を説明するためのフローチャートである。 図9のフローチャートに基づいてアップ変速されたときの作動結果を示すタイムチャートの一態様である。 図9のフローチャートに基づいてアップ変速されたときの作動結果を示すタイムチャートの他の態様である。 本発明の他の実施例である車両を構成するエンジンおよび回転機から駆動輪までの動力伝達経路の概略構成を説明する図である。
ここで、本明細書において、係合装置の解放とは、係合装置の指示圧である解放油圧をゼロまたは略ゼロにすることに対応している。これに関連して、係合装置の解放の遅延は、解放油圧をゼロまたは略ゼロよりも大きい値に保持することに対応している。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は、本発明が適用される車両10に備えられた車両用駆動装置12の概略構成を説明する図であると共に、車両10における各種制御の為の制御系統の要部を説明する図である。図1において、車両用駆動装置12は、動力源として機能するエンジン14と、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース16(以下、ケース16という)内において共通の軸心上に配設された、エンジン14に直接或いは図示しないダンパーなどを介して間接的に連結された電気式無段変速機18(以下、無段変速機18という)と、無段変速機18の出力側に連結された機械式有段変速機20(以下、有段変速機20という)とを直列に備えている。また、車両用駆動装置12は、有段変速機20の出力回転部材である出力軸22に連結された差動歯車装置24、差動歯車装置24に連結された一対の車軸26等を備えている。車両用駆動装置12において、エンジン14や後述する第2回転機MG2から出力される動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)は、有段変速機20へ伝達され、その有段変速機20から差動歯車装置24等を介して車両10が備える駆動輪28へ伝達される。車両用駆動装置12は、例えば車両10においてFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型車両に好適に用いられるものである。なお、無段変速機18や有段変速機20等はエンジン14などの回転軸心(上記共通の軸心)に対して略対称的に構成されており、図1ではその回転軸心の下半分が省略されている。
エンジン14は、車両10の走行用の動力源であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。このエンジン14は、後述する電子制御装置80によってスロットル弁開度θth或いは吸入空気量、燃料供給量、点火時期等の運転状態が制御されることによりエンジン14の出力トルクであるエンジントルクTeが制御される。本実施例では、エンジン14は、トルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介することなく無段変速機18に連結されている。
無段変速機18は、第1回転機MG1と、エンジン14の動力を第1回転機MG1および無段変速機18の出力回転部材である中間伝達部材30に機械的に分割する動力分割機構としての差動機構32と、中間伝達部材30に動力伝達可能に連結された第2回転機MG2とを備えている。無段変速機18は、第1回転機MG1の運転状態が制御されることにより差動機構32の差動状態が制御される電気式無段変速機である。第1回転機MG1は、差動用回転機(差動用電動機)に相当し、また、第2回転機MG2は、動力源として機能する回転機(電動機)であって、走行駆動用回転機に相当する。
無段変速機18において、エンジン14から出力される動力が、第1回転機MG1および中間伝達部材30へ分配される。また、第1回転機MG1によって発電された電力の一部または全部が、第2回転機MG2に供給される。第2回転機MG2は、第1回転機MG1の発電電力およびバッテリ52からの電力の少なくとも一方によって駆動し、中間伝達部材30に動力を伝達する。そして、中間伝達部材30に伝達された動力が、有段変速機20に入力される。このように、車両10は、走行用の動力源として、エンジン14および第2回転機MG2を備えたハイブリッド車両である。なお、エンジン14および無段変速機18からなる構造が、本発明の動力源に対応している。
第1回転機MG1および第2回転機MG2は、電動機(モータ)としての機能および発電機(ジェネレータ)としての機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。第1回転機MG1および第2回転機MG2は、各々、車両10に備えられたインバータ50を介して、車両10に備えられた蓄電装置としてのバッテリ52に接続されており、後述する電子制御装置80によってインバータ50が制御されることにより、第1回転機MG1および第2回転機MG2の各々の出力トルク(力行トルクまたは回生トルク)であるMG1トルクTgおよびMG2トルクTmが制御される。バッテリ52は、第1回転機MG1および第2回転機MG2の各々に対して電力を授受する蓄電装置である。
差動機構32は、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、サンギヤS0、キャリアCA0、およびリングギヤR0を備えている。キャリアCA0には連結軸34を介してエンジン14が動力伝達可能に連結され、サンギヤS0には第1回転機MG1が動力伝達可能に連結され、リングギヤR0には第2回転機MG2が動力伝達可能に連結されている。差動機構32において、キャリアCA0は入力要素として機能し、サンギヤS0は反力要素として機能し、リングギヤR0は出力要素として機能する。
有段変速機20は、中間伝達部材30と駆動輪28との間の動力伝達経路の一部を構成する機械式変速機構である。中間伝達部材30は、有段変速機20の入力軸としても機能する。有段変速機20は、例えば第1遊星歯車装置36および第2遊星歯車装置38の複数組の遊星歯車装置と、クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、ブレーキB2の複数の係合装置(以下、特に区別しない場合は単に係合装置CBという)と、ワンウェイクラッチOWCとを備え、係合装置CBおよびワンウェイクラッチOWCの係合状態が切り替えられることにより変速される、公知の遊星歯車式の自動変速機である。ワンウェイクラッチOWCは、よく知られたスプラグタイプまたはローラータイプから構成され、一方向の回転を許容する一方、他方向への回転を阻止する。
係合装置CBは、油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチやブレーキ、油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成される、油圧式摩擦係合装置である。係合装置CBは、車両10に備えられた油圧制御回路54内のソレノイドバルブSL1−SL4等から各々出力される調圧された各クラッチ油圧PRcbによりそれぞれのトルク容量(係合トルク、クラッチトルクともいう)Tcbが変化させられることで、それぞれ作動状態(係合や解放などの状態)が切り替えられる。係合装置CBを滑らすことなく(すなわち係合装置CBに差回転速度を生じさせることなく)中間伝達部材30と出力軸22との間でトルク(例えば有段変速機20に入力される入力トルクであるAT入力トルクTi)を伝達する為には、そのトルクに対して係合装置CBの各々にて受け持つ必要がある伝達トルク(係合伝達トルク、クラッチ伝達トルクともいう)分(すなわち係合装置CBの分担トルク)が得られる係合トルクTcbが必要になる。但し、伝達トルク分が得られる係合トルクTcbにおいては、係合トルクTcbを増加させても伝達トルクは増加しない。つまり、係合トルクTcbは、係合装置CBが伝達できる最大のトルクに相当し、伝達トルクは、係合装置CBが実際に伝達するトルクに相当する。なお、係合トルクTcb(或いは伝達トルク)とクラッチ油圧PRcbとは、例えば係合装置CBのパック詰めに必要なクラッチ油圧PRcbを供給する領域を除けば、略比例関係にある。
有段変速機20は、第1遊星歯車装置36および第2遊星歯車装置38の各回転要素(サンギヤS1,S2、キャリアCA1,CA2、リングギヤR1,R2)が、直接的に或いは係合装置CBやワンウェイクラッチOWCを介して間接的(或いは選択的)に、一部が互いに連結されたり、中間伝達部材30、ケース16、或いは出力軸22に連結されている。
有段変速機20は、係合装置CBのうちの所定の係合装置の係合によって、変速比(ギヤ比)γat(=入力軸回転速度ωi/出力軸回転速度ωo)が異なる複数の変速段(ギヤ段)のうちの何れかのギヤ段が形成される、有段式の自動変速機である。つまり、有段変速機20は、係合装置CBの何れかが選択的に係合されることで、ギヤ段が切り替えられる(すなわち変速が実行される)、有段式の自動変速機である。本実施例では、有段変速機20にて形成されるギヤ段をATギヤ段と称す。入力軸回転速度ωiは、有段変速機20の入力軸の回転速度(角速度)である有段変速機20の入力軸回転速度であって、中間伝達部材30の回転速度と同値であり、また、第2回転機MG2は、有段変速機20に動力伝達可能に連結されていることから、入力軸回転速度ωiは、第2回転機MG2の回転速度であるMG2回転速度ωmと同値である。すなわち、入力軸回転速度ωiは、MG2回転速度ωmで表すことができる。出力軸回転速度ωoは、有段変速機20の出力軸22の回転速度であって、無段変速機18と有段変速機20とを合わせた全体の変速機40の出力軸回転速度でもある。
有段変速機20は、例えば図2の係合作動表に示すように、複数のATギヤ段として、AT1速ギヤ段(図中の「1st」)−AT4速ギヤ段(図中の「4th」)の4段の前進用のATギヤ段が形成される。AT1速ギヤ段の変速比γatが最も大きく、高車速側(ハイ側のAT4速ギヤ段側)程、変速比γatが小さくなる。図2の係合作動表は、各ATギヤ段と係合装置CBの各作動状態(各ATギヤ段において各々係合される係合装置である所定の係合装置)との関係をまとめたものであり、「○」は係合、空欄は解放をそれぞれ表している。AT1速ギヤ段を成立させるブレーキB2には並列にワンウェイクラッチOWCが設けられているので、発進時にはブレーキB2を係合させなくても構わない。なお、係合装置CBが何れも解放されることにより、有段変速機20は、何れのATギヤ段も形成されないニュートラル状態(すなわち動力伝達を遮断するニュートラル状態)とされる。
有段変速機20は、後述する電子制御装置80(特には有段変速機20の変速制御を実行する後述するAT変速制御部82)によって、ドライバー(運転者)のアクセル操作や車速V等に応じて係合装置CBのうちの(つまり変速前のATギヤ段を形成する所定の係合装置のうちの)解放側係合装置の解放と係合装置CBのうちの(つまり変速後のATギヤ段を形成する所定の係合装置のうちの)係合側係合装置の係合とが制御されることで、形成されるATギヤ段が切り替えられる(すなわち複数のATギヤ段が選択的に形成される)。つまり、有段変速機20の変速制御においては、例えば係合装置CBの何れかの掴み替えにより(すなわち係合装置CBの係合と解放との切替えにより)変速が実行される、所謂クラッチツゥクラッチ変速が実行される。例えば、AT1速ギヤ段からAT2速ギヤ段へのアップ変速(1→2アップ変速と表す)では、図2の係合作動表に示すように、アップ変速中に解放される解放側係合装置となるブレーキB2が解放されると共に、アップ変速中に係合される係合側係合装置となるブレーキB1が係合させられる。この際、ブレーキB1の係合油圧(係合過渡圧)やブレーキB2の解放油圧(解放過渡圧)が調圧制御される。
図3は、無段変速機18と有段変速機20とにおける各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。図3において、無段変速機18を構成する差動機構32の3つの回転要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第2回転要素RE2に対応するサンギヤS0の回転速度を表すg軸であり、第1回転要素RE1に対応するキャリアCA0の回転速度を表すe軸であり、第3回転要素RE3に対応するリングギヤR0の回転速度(すなわち有段変速機20の入力軸回転速度)を表すm軸である。また、有段変速機20の4本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7は、左から順に、第4回転要素RE4に対応するサンギヤS2の回転速度、第5回転要素RE5に対応する相互に連結されたリングギヤR1およびキャリアCA2の回転速度(すなわち出力軸22の回転速度)、第6回転要素RE6に対応する相互に連結されたキャリアCA1およびリングギヤR2の回転速度、第7回転要素RE7に対応するサンギヤS1の回転速度をそれぞれ表す軸である。縦線Y1、Y2、Y3の相互の間隔は、差動機構32のギヤ比(歯車比)ρ0に応じて定められている。また、縦線Y4、Y5、Y6、Y7の相互の間隔は、第1、第2遊星歯車装置36,38の各歯車比ρ1,ρ2に応じて定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリアとの間が「1」に対応する間隔とされるとキャリアとリングギヤとの間が遊星歯車装置の歯車比ρ(=サンギヤの歯数Zs/リングギヤの歯数Zr)に対応する間隔とされる。
図3の共線図を用いて表現すれば、無段変速機18の差動機構32において、第1回転要素RE1にエンジン14(図中の「ENG」参照)が動力伝達可能に連結され、第2回転要素RE2に第1回転機MG1(図中の「MG1」参照)が動力伝達可能に連結され、中間伝達部材30と一体回転する第3回転要素RE3に第2回転機MG2(図中の「MG2」参照)が動力伝達可能に連結されて、エンジン14の回転を中間伝達部材30を介して有段変速機20へ伝達するように構成されている。無段変速機18では、縦線Y2を横切る各直線L0,L0Rにより、サンギヤS0の回転速度とリングギヤR0の回転速度との関係が示される。
また、有段変速機20において、第4回転要素RE4はクラッチC1を介して中間伝達部材30に選択的に連結され、第5回転要素RE5は出力軸22に連結され、第6回転要素RE6はクラッチC2を介して中間伝達部材30に選択的に連結されると共にブレーキB2を介してケース16に選択的に連結され、第7回転要素RE7はブレーキB1を介してケース16に選択的に連結されている。有段変速機20では、係合装置CBの係合解放制御によって縦線Y5を横切る各直線L1,L2,L3,L4,LRにより、出力軸22における「1st」,「2nd」,「3rd」,「4th」,「Rev」の各回転速度が示される。
図3中の実線で示す、直線L0および直線L1,L2,L3,L4は、少なくともエンジン14を動力源として走行するエンジン走行が可能なハイブリッド走行モードでの前進走行における各回転要素の相対速度を示している。このハイブリッド走行モードでは、差動機構32において、キャリアCA0に入力されるエンジントルクTeに対して、第1回転機MG1による負トルクである反力トルクが正回転にてサンギヤS0に入力されると、リングギヤR0には正回転にて正トルクとなるエンジン直達トルクTd(=Te/(1+ρ)=−(1/ρ)×Tg)が現れる。そして、要求駆動力に応じて、エンジン直達トルクTdとMG2トルクTmとの合算トルクが車両10の前進方向の駆動トルク(AT入力トルクTi)として、AT1速ギヤ段−AT4速ギヤ段のうちの何れかのATギヤ段が形成された有段変速機20を介して駆動輪28へ伝達される。このとき、第1回転機MG1は正回転にて負トルクを発生する発電機として機能する。第1回転機MG1の発電電力Wgは、バッテリ52に充電されたり、第2回転機MG2にて消費される。第2回転機MG2は、発電電力Wgの全部または一部を用いて、或いは発電電力Wgに加えてバッテリ52からの電力を用いて、MG2トルクTmを出力する。
図3に図示はしていないが、エンジン14を停止させると共に第2回転機MG2を動力源として走行するモータ走行が可能なモータ走行モードでの共線図では、差動機構32において、キャリアCA0はゼロ回転とされ、リングギヤR0には正回転にて正トルクとなるMG2トルクTmが入力される。このとき、サンギヤS0に連結された第1回転機MG1は、無負荷状態とされて負回転にて空転させられる。つまり、モータ走行モードでは、エンジン14は駆動されず、エンジン14の回転速度であるエンジン回転速度ωeはゼロとされ、MG2トルクTm(ここでは正回転の力行トルク)が車両10の前進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段−AT4速ギヤ段のうちの何れかのATギヤ段が形成された有段変速機20を介して駆動輪28へ伝達される。
図3中の破線で示す、直線L0Rおよび直線LRは、モータ走行モードでの後進走行における各回転要素の相対速度を示している。このモータ走行モードでの後進走行では、リングギヤR0には負回転にて負トルクとなるMG2トルクTmが入力され、そのMG2トルクTmが車両10の後進方向の駆動トルクとして、AT1速ギヤ段が形成された有段変速機20を介して駆動輪28へ伝達される。後述する電子制御装置80は、前進用の低車速側(ロー側)ギヤ段(例えばAT1速ギヤ段)を形成した状態で、前進用のMG2トルクTm(ここでは正回転の正トルクとなる力行トルク)とは正負が反対となる後進用のMG2トルクTm(ここでは負回転の負トルクとなる力行トルク)を第2回転機MG2から出力させることで後進走行を行うことができる。このように、車両10では、前進用のATギヤ段(つまり前進走行を行うときと同じATギヤ段)を用いて、MG2トルクTmの正負を反転させることで後進走行を行う。なお、ハイブリッド走行モードにおいても、直線L0Rのように第2回転機MG2を負回転とすることが可能であるので、モータ走行モードと同様に後進走行を行うことが可能である。
車両用駆動装置12では、エンジン14が動力伝達可能に連結された第1回転要素RE1としてのキャリアCA0と、第1回転機MG1が動力伝達可能に連結された第2回転要素RE2としてのサンギヤS0と、中間伝達部材30が連結された(見方を換えれば第2回転機MG2が動力伝達可能に連結された)第3回転要素RE3としてのリングギヤR0と、の3つの回転要素を有する差動機構32を備え、第1回転機MG1の運転状態が制御されることにより差動機構32の差動状態が制御される電気式変速機構(電気式差動機構)としての無段変速機18が構成される。つまり、エンジン14が動力伝達可能に連結された差動機構32と、差動機構32に動力伝達可能に連結された第1回転機MG1とを有して、第1回転機MG1の運転状態が制御されることにより差動機構32の差動状態が制御される無段変速機18が構成される。無段変速機18は、中間伝達部材30の回転速度であるMG2回転速度ωmに対する連結軸34の回転速度(すなわちエンジン回転速度ωe)の変速比γ0(=ωe/ωm)が変化させられる電気的な無段変速機として作動させられる。
例えば、ハイブリッド走行モードにおいては、有段変速機20にてATギヤ段が形成されたことで駆動輪28の回転に拘束されるリングギヤR0の回転速度に対して、第1回転機MG1の回転速度を制御することによってサンギヤS0の回転速度が上昇或いは下降させられると、キャリアCA0の回転速度(すなわちエンジン回転速度ωe)が上昇或いは下降させられる。従って、エンジン走行では、エンジン14を効率の良い運転点にて作動させることが可能である。つまり、ATギヤ段が形成された有段変速機20と無段変速機として作動させられる無段変速機18とで、無段変速機18(差動機構32も同意)と有段変速機20とが直列に配置された変速機40全体として無段変速機を構成することができる。
または、無段変速機18を有段変速機のように変速させることも可能であるので、ATギヤ段が形成される有段変速機20と有段変速機のように変速させる無段変速機18とで、変速機40全体として有段変速機のように変速させることができる。つまり、変速機40において、出力軸回転速度ωoに対するエンジン回転速度ωeの変速比γt(=ωe/ωo)が異なる複数のギヤ段(模擬ギヤ段と称する)を選択的に成立させるように、有段変速機20と無段変速機18とを制御することが可能である。変速比γtは、直列に配置された、無段変速機18と有段変速機20とで形成されるトータル変速比であって、無段変速機18の変速比γ0と有段変速機20の変速比γatとを乗算した値(γt=γ0×γat)となる。
模擬ギヤ段は、例えば有段変速機20の各ATギヤ段と1または複数種類の無段変速機18の変速比γ0との組合せによって、有段変速機20の各ATギヤ段に対してそれぞれ1または複数種類を成立させるように割り当てられる。例えば、図4は、ギヤ段割当(ギヤ段割付)テーブルの一例であり、AT1速ギヤ段に対して模擬1速ギヤ段−模擬3速ギヤ段が成立させられ、AT2速ギヤ段に対して模擬4速ギヤ段−模擬6速ギヤ段が成立させられ、AT3速ギヤ段に対して模擬7速ギヤ段−模擬9速ギヤ段が成立させられ、AT4速ギヤ段に対して模擬10速ギヤ段が成立させられるように予め定められている。
図5は、図3と同じ共線図上に有段変速機20のATギヤ段と変速機40の模擬ギヤ段とを例示した図である。図5において、実線は、有段変速機20がAT2速ギヤ段のときに、模擬4速ギヤ段−模擬6速ギヤが成立させられる場合を例示したものである。変速機40では、出力軸回転速度ωoに対して所定の変速比γtを実現するエンジン回転速度ωeとなるように無段変速機18が制御されることによって、あるATギヤ段において異なる模擬ギヤ段が成立させられる。また、破線は、有段変速機20がAT3速ギヤ段のときに、模擬7速ギヤ段が成立させられる場合を例示したものである。変速機40では、ATギヤ段の切替えに合わせて無段変速機18が制御されることによって、模擬ギヤ段が切り替えられる。
また、車両10は、エンジン14、無段変速機18、および有段変速機20などの制御に関連する車両10の制御装置を含むコントローラとしての電子制御装置80を備えている。よって、図1は、電子制御装置80の入出力系統を示す図であり、また、電子制御装置80による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。電子制御装置80は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両10の各種制御を実行する。電子制御装置80は、必要に応じてエンジン制御用、変速制御用等に分けて構成される。
電子制御装置80には、車両10に備えられた各種センサ等(例えばエンジン回転速度センサ60、MG1回転速度センサ62、MG2回転速度センサ64、出力軸回転速度センサ66、アクセル開度センサ68、スロットル弁開度センサ70、Gセンサ72、シフトポジションセンサ74、バッテリセンサ76、油温センサ78、吸入空気量センサ79、冷却水温センサ81など)による検出値に基づく各種信号等(例えばエンジン回転速度ωe、第1回転機MG1の回転速度であるMG1回転速度ωg、入力軸回転速度ωiであるMG2回転速度ωm、車速Vに対応する出力軸回転速度ωo、運転者の加速操作の大きさを表す運転者の加速操作量(すなわちアクセルペダルなどのアクセル操作部材の操作量であるアクセル操作量)としてのアクセル開度θacc、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θth、車両10の前後加速度G、車両10に備えられたシフト操作部材としてのシフトレバー56の操作位置(操作ポジション)POSsh、バッテリ52のバッテリ温度THbatやバッテリ充放電電流Ibatやバッテリ電圧Vbat、係合装置CBの油圧アクチュエータへ供給される作動油の温度である作動油温THoil、エンジン14の吸入空気量Qair、エンジン14の冷却水温Twなど)が、それぞれ供給される。
また、電子制御装置80からは、車両10に備えられた各装置(例えばスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置等のエンジン制御装置58、インバータ50、油圧制御回路54など)に各種指令信号(例えばエンジン14を制御する為のエンジン制御指令信号Se、第1回転機MG1および第2回転機MG2を制御する為の回転機制御指令信号Smg、係合装置CBの作動状態を制御する為の(すなわち有段変速機20の変速を制御する為の)油圧制御指令信号Satなど)が、それぞれ出力される。この油圧制御指令信号Satは、例えば係合装置CBの各々の油圧アクチュエータへ供給される各クラッチ油圧PRcbを調圧する各ソレノイドバルブSL1−SL4等を駆動する為の指令信号(駆動電流)であり、油圧制御回路54へ出力される。なお、電子制御装置80は、係合装置CBの狙いの係合トルクTcbを得る為の、各油圧アクチュエータへ供給される各クラッチ油圧PRcbの値に対応する油圧指令値(指示圧ともいう)を設定し、その油圧指令値に応じた油圧制御指令としての駆動電流を出力する。
電子制御装置80は、例えばバッテリ充放電電流Ibatおよびバッテリ電圧Vbatなどに基づいてバッテリ52の充電状態を示す値(以下、充電状態SOC[%]という)を算出する。また、電子制御装置80は、例えばバッテリ温度THbatおよびバッテリ52の充電状態SOCに基づいて、バッテリ52のバッテリパワーPbatの使用可能な範囲を規定する(すなわちバッテリ52の入力電力の制限を規定する充電可能電力(入力可能電力)Win、およびバッテリ52の出力電力の制限を規定する放電可能電力(出力可能電力)Woutである)、充放電可能電力Win,Woutを算出する。充放電可能電力Win,Woutは、例えばバッテリ温度THbatが常用域より低い低温域ではバッテリ温度THbatが低い程小さくされ、また、バッテリ温度THbatが常用域より高い高温域ではバッテリ温度THbatが高い程小さくされる。また、充電可能電力Winは、例えば充電状態SOCが大きな領域では充電状態SOCが大きい程小さくされる。また、放電可能電力Woutは、例えば充電状態SOCが小さな領域では充電状態SOCが小さい程小さくされる。
電子制御装置80は、車両10における各種制御を実現する為に、変速制御手段としてのAT変速制御手段としてのAT変速制御部82、およびハイブリッド制御手段としてのハイブリッド制御部84を機能的に備えている。
AT変速制御部82は、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された(すなわち予め定められた)関係(例えばATギヤ段変速マップ)を用いて有段変速機20の変速判断を行い、必要に応じて有段変速機20の変速制御を実行して有段変速機20のATギヤ段を自動的に切り替えるように、ソレノイドバルブSL1−SL4により係合装置CBの係合解放状態を切り替えるための油圧制御指令信号Satを油圧制御回路54へ出力する。上記ATギヤ段変速マップは、例えば出力軸回転速度ωo(ここでは車速Vなども同意)およびアクセル開度θacc(ここでは要求駆動トルクTdemやスロットル弁開度θthなども同意)を変数とする二次元座標上に、有段変速機20の変速が判断されるための変速線(アップ変速線およびダウン変速線)を有する所定の関係である。
ハイブリッド制御部84は、エンジン14の作動を制御するエンジン制御手段すなわちエンジン制御部としての機能と、インバータ50を介して第1回転機MG1および第2回転機MG2の作動を制御する回転機制御手段すなわち回転機制御部としての機能を含んでおり、それら制御機能によりエンジン14、第1回転機MG1、および第2回転機MG2によるハイブリッド駆動制御等を実行する。ハイブリッド制御部84は、予め定められた関係(例えば駆動力マップ)にアクセル開度θaccおよび車速Vを適用することで要求駆動パワーPdem(見方を換えれば、そのときの車速Vにおける要求駆動トルクTdem)を算出する。ハイブリッド制御部84は、バッテリ52の充放電可能電力Win,Wout等を考慮して、要求駆動パワーPdemを実現するように、エンジン14、第1回転機MG1、および第2回転機MG2を制御する指令信号(エンジン制御指令信号Seおよび回転機制御指令信号Smg)を出力する。エンジン制御指令信号Seは、例えばそのときのエンジン回転速度ωeにおけるエンジントルクTeを出力するエンジンパワーPe(エンジン出力Peともいう)の指令値(要求エンジンパワーPedem)である。回転機制御指令信号Smgは、例えばエンジントルクTeの反力トルク(そのときのMG1回転速度ωgにおけるMG1トルクTg)を出力する第1回転機MG1の発電電力Wgの指令値であり、また、そのときのMG2回転速度ωmにおけるMG2トルクTmを出力する第2回転機MG2の消費電力Wmの指令値である。
ハイブリッド制御部84は、例えば無段変速機18を無段変速機として作動させて変速機40全体として無段変速機として作動させる場合、エンジン最適燃費点等を考慮して、要求駆動パワーPdemを実現するエンジンパワーPeが得られるエンジン回転速度ωeとエンジントルクTeとなるように、エンジン14を制御すると共に第1回転機MG1の発電電力Wgを制御することで、無段変速機18の無段変速制御を実行して無段変速機18の変速比γ0を変化させる。この制御の結果として、無段変速機として作動させる場合の変速機40の変速比γtが制御される。
ハイブリッド制御部84は、例えば無段変速機18を有段変速機のように変速させて変速機40全体として有段変速機のように変速させる場合、予め定められた関係(例えば模擬ギヤ段変速マップ)を用いて変速機40の変速判断を行い、AT変速制御部82による有段変速機20のATギヤ段の変速制御と協調して、複数の模擬ギヤ段を選択的に成立させるように無段変速機18の変速制御を実行する。複数の模擬ギヤ段は、それぞれの変速比γtを維持できるように出力軸回転速度ωoに応じて第1回転機MG1によりエンジン回転速度ωeを制御することによって成立させることができる。各模擬ギヤ段の変速比γtは、出力軸回転速度ωoの全域に亘って必ずしも一定値である必要はなく、所定範囲で変化させても良いし、各部の回転速度の上限や下限等によって制限が加えられても良い。
上記模擬ギヤ段変速マップは、ATギヤ段変速マップと同様に出力軸回転速度ωoおよびアクセル開度θaccをパラメータとして予め定められている。図6は、模擬ギヤ段変速マップの一例であって、実線はアップ変速線であり、破線はダウン変速線である。模擬ギヤ段変速マップに従って模擬ギヤ段が切り替えられることにより、無段変速機18と有段変速機20とが直列に配置された変速機40全体として有段変速機と同様の変速フィーリングが得られる。変速機40全体として有段変速機のように変速させる模擬有段変速制御は、例えば運転者によってスポーツ走行モード等の走行性能重視の走行モードが選択された場合や要求駆動トルクTdemが比較的大きい場合に、変速機40全体として無段変速機として作動させる無段変速制御に優先して実行するだけでも良いが、所定の実行制限時を除いて基本的に模擬有段変速制御が実行されても良い。
ハイブリッド制御部84による模擬有段変速制御と、AT変速制御部82による有段変速機20の変速制御とは、協調して実行される。本実施例では、AT1速ギヤ段−AT4速ギヤ段の4種類のATギヤ段に対して、模擬1速ギヤ段−模擬10速ギヤ段の10種類の模擬ギヤ段が割り当てられている。このようなことから、模擬3速ギヤ段と模擬4速ギヤ段との間での変速(模擬3⇔4変速と表す)が行われるときにAT1速ギヤ段とAT2速ギヤ段との間での変速(AT1⇔2変速と表す)が行なわれ、また、模擬6⇔7変速が行われるときにAT2⇔3変速が行なわれ、また、模擬9⇔10変速が行われるときにAT3⇔4変速が行なわれる(図4参照)。
そのため、模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでATギヤ段の変速が行なわれるように、ATギヤ段変速マップが定められている。具体的には、図6における模擬ギヤ段の「3→4」、「6→7」、「9→10」の各アップ変速線は、ATギヤ段変速マップの「1→2」、「2→3」、「3→4」の各アップ変速線と一致している(図6中に記載した「AT1→2」等参照)。また、図6における模擬ギヤ段の「3←4」、「6←7」、「9←10」の各ダウン変速線は、ATギヤ段変速マップの「1←2」、「2←3」、「3←4」の各ダウン変速線と一致している(図6中に記載した「AT1←2」等参照)。
または、図6の模擬ギヤ段変速マップによる模擬ギヤ段の変速判断に基づいて、ATギヤ段の変速指令をAT変速制御部82に対して出力するようにしても良い。このように、AT変速制御部82は、有段変速機20のATギヤ段の切替えを、模擬ギヤ段が切り替えられるときに行う。模擬ギヤ段の変速タイミングと同じタイミングでATギヤ段の変速が行なわれるため、エンジン回転速度ωeの変化を伴って有段変速機20の変速が行なわれるようになり、その有段変速機20の変速に伴うショックがあっても運転者に違和感を与え難くされる。
ハイブリッド制御部84は、走行モードとして、モータ走行モード或いはハイブリッド走行モードを走行状態に応じて選択的に成立させる。例えば、ハイブリッド制御部84は、要求駆動パワーPdemが予め定められた閾値よりも小さなモータ走行領域にある場合には、モータ走行モードを成立させる一方で、要求駆動パワーPdemが予め定められた閾値以上となるエンジン走行領域にある場合には、ハイブリッド走行モードを成立させる。また、ハイブリッド制御部84は、要求駆動パワーPdemがモータ走行領域にあるときであっても、バッテリ52の充電容量SOCが予め定められた閾値未満となる場合には、ハイブリッド走行モードを成立させる。
有段変速機20がAT1速ギヤ段で走行中は、図2の作動表に示すように、クラッチC1、ブレーキB2、およびワンウェイクラッチOWCが係合される。ここで、AT1速ギヤ段で通常走行中は、ブレーキB2が係合されなくてもAT1速ギヤ段が形成される。しかしながら、通常走行からコースト走行に切り替わったとき、ワンウェイクラッチOWCの係合が解除されてAT1速ギヤ段が形成されなくなることを回避し、速やかに第2回転機MG2による回生制御を実行できるように、通常走行であってもワンウェイクラッチOWCに並列に設けられているブレーキB2が係合されている。ここでいう通常走行とは、エンジン14および第2回転機MG2の少なくとも一方の動力による走行に対応している。また、コースト走行は、例えばアクセルペダルの踏み込みが解除されるなどして、駆動輪28側から被駆動トルクが入力される状態での走行に対応している。なお、ブレーキB2が、本発明の係合装置に対応している。
ところで、アクセルペダルの踏み込みを伴うAT1速ギヤ段からAT2速ギヤ段へのアップ変速の際には、ブレーキB2を解放するとともにブレーキB1を係合する変速制御が実行される。このアップ変速の際には、ブレーキB2を速やかに解放することが好ましいが、例えば波状路などの悪路を走行中にアップ変速が実行されると、アップ変速中に共振が発生し、この共振に伴って過大な入力トルクが有段変速機20に入力されることが考えられる。このとき、ワンウェイクラッチOWCにも、共振に伴う過大なトルクがかかることで、ワンウェイクラッチOWCの耐久性が低下する虞がある。
これに対して、アップ変速開始からのブレーキB2の解放を遅延し、ブレーキB2の指示圧である解放油圧(以下、解放油圧Pb2と記載)を所定時間だけ所定油圧で保持すれば、トルクの一部をブレーキB2が受け持つことでワンウェイクラッチOWCにかかるトルクが低減されるため、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下が抑制される。しかしながら、アップ変速中にアクセルペダルが踏み戻される場合、要求トルクであるAT入力トルクTiの急減少に対して、ブレーキB2の解放油圧Pb2の低下(抜け)が遅れることで解放油圧Pb2が過多になり、ブレーキB2とブレーキB1とのトルクの受け渡しがスムーズに行われず、有段変速機20がタイアップ状態となる。この状態でイナーシャ相が開始されると、イナーシャ相開始時に変速ショックが発生する虞がある。
上記問題について、図7のタイムチャートを用いて説明する。図7のタイムチャートは、AT1速ギヤ段からAT2速ギヤ段へのアップ変速中にアクセルペダルの踏み戻しが実行された場合を示している。図7において、横軸が時間を示し、縦軸が、上から順番に、アクセル開度θacc、要求駆動力(要求トルク)に対応するAT入力トルクTi、前後加速度G、MG2回転速度ωm(すなわち入力軸回転速度ωi)、係合側係合装置に対応するブレーキB1の係合油圧Pb1(指示圧)および解放側係合装置に対応するブレーキB2の解放油圧Pb2(指示圧)をそれぞれ示している。また、t1時点が、変速制御開始時点(すなわち変速指令出力時点)に対応し、t2時点が、アクセルペダルが踏み戻された時点に対応し、t3時点が、イナーシャ相開始時点に対応し、t4時点が、変速制御終了時点に対応している。
t1時点において、有段変速機20のアップ変速制御が開始されると、実線で示すブレーキB2の解放油圧Pb2(指示圧)が所定油圧αまで低下し、所定時間だけその所定油圧αで保持されている。また、所定時間が経過すると、解放油圧Pb2がゼロに向かって漸減させられる。破線が、解放油圧Pb2(指示圧)に対する実圧Pb2x(以下、実解放油圧Pb2x)を示している。実解放油圧Pb2xは、実線で示す解放油圧Pb2に対して遅れて追従している。実線で示すブレーキB1の係合油圧Pb1(指示圧)は、t1時点から所定の遅延時間経過後に一時的に引き上げられ(クイックフィル)、その後は所定油圧βで保持された後、漸増させられている。
t2時点では、アクセルペダルが踏み戻されることによりアクセル開度θaccが低下し、これに伴ってAT入力トルクTiおよび前後加速度Gについても低下している。t3時点では、イナーシャ相が開始される。ここで、t3時点では、t2時点でのアクセルペダルの踏み戻しに伴ってAT入力トルクTiが減少しているため、入力トルクTiに対して解放油圧Pb2の実解放油圧Pb2xが過多となり、有段変速機20がタイアップ状態となる。よって、イナーシャ相が開始されるt3時点において、前後加速度Gが変動し、ショック(変速ショック)が発生する。
上記問題を解消するため、電子制御装置80は、アップ変速の際に後述する制御を実行することで、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下を抑制しつつ、変速ショックについても抑制する。以下、有段変速機20のアップ変速制御について主に説明する。
電子制御装置80は、イナーシャ相判定手段としてのイナーシャ相判定部86と、要求トルク判定手段としての要求トルク判定部88と、保持圧設定手段としての保持圧設定部90と、暫定保持時間設定手段としての暫定保持時間設定部92とを、機能的に備えている。なお、AT変速制御部82、要求トルク判定部88、および保持圧設定部90が、本発明の制御部に対応している。
イナーシャ相判定部86は、AT1速ギヤ段からAT2速ギヤ段へのアップ変速が開始されると、イナーシャ相が開始される前(イナーシャ相開始前)の状態であるかを判定する。イナーシャ相判定部86は、例えば有段変速機20のAT1速ギヤ段のギヤ比γ1および出力軸回転速度ωoから算出される1速同期回転速度ω1(=γ1×ωo)と、MG2回転速度センサ64によって検出される入力軸回転速度ωiとの差分Δω(=|γ1×ωo−ωi|)を算出する。なお、差分Δωは、絶対値で算出される。また、イナーシャ相判定部86は、算出された差分Δωが予め設定されている所定値A以下かを判定する。イナーシャ相判定部86は、差分Δωが所定値A以下のとき、イナーシャ相が開始される前(イナーシャ相開始前)と判定し、差分Δωが所定値Aを越えるとき、イナーシャ相が開始されたものと判定する。なお、所定値Aは、予め実験的または設計的に求められ、イナーシャ相開始前と判断できる微小な値に設定されている。
要求トルク判定部88は、要求トルクであるAT入力トルクTiを算出し、算出されたAT入力トルクTiが予め設定されている所定値K以下であるかを判定する。ここで、所定値Kは、予め実験的または設計的に求められる値であり、AT1速ギヤ段からAT2速ギヤ段へのアップ変速中に共振が発生した場合であっても、ワンウェイクラッチOWCにかかるトルクが許容値(後述するOWC限界値Tallow)以下となり、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下が生じない値に設定されている。なお、AT入力トルクTiは、エンジントルクTe、MG1トルクTg、MG2トルクTm、および差動機構32のギヤ比ρに基づいて随時算出される、要求トルクのベース値(ベース要求トルク)である。このAT入力トルクTiが、本発明の要求トルクに対応している。
図8は、AT入力トルクTiとワンウェイクラッチOWCにかかる共振トルクTowcとの関係を示している。共振トルクTowcは、アップ変速中に共振が発生したときにワンウェイクラッチOWCに入力されるトルク(OWC入力トルク)に対応している。図8において、OWC限界値Tallowは、ワンウェイクラッチOWCの耐久性を考慮して許容される許容値であり、このOWC限界値Tallowを越えた場合には、ワンウェイクラッチOWCの耐久性が低下する虞がある。
図8に示す黒丸が実験値を示している。図8に示すように、AT入力トルクTiと共振トルクTowcとは略比例関係にある。これは、AT入力トルクTiに比例して大きくなるトルク値に、共振による周期的なトルクが加算された値が、ワンウェイクラッチOWCにかかる共振トルクTowcとして現れるためである。また、AT入力トルクTiが所定値K以下では、共振トルクTowcがOWC限界値Tallowよりも小さく、AT入力トルクTiが所定値Kを越えると、共振トルクTowcがOWC限界値Tallowを越えている。よって、図8において斜線が施されている、AT入力トルクTiが所定値K以下の領域では、共振トルクTowcがOWC限界値Tallowよりも小さくなることから、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下は抑制される。すなわち、共振トルクTowcがOWC限界値Tallowよりも小さくなるAT入力トルクTiが、所定値Kとして設定される。
要求トルク判定部88は、AT入力トルクTiが所定値K以下である場合、アップ変速中(イナーシャ相開始前)にブレーキB2が解放(完全解放)されても、ワンウェイクラッチOWCにかかる共振トルクTowcがOWC限界値Tallow以下になると判断し、ブレーキB2を解放するため、AT変速制御部82に、ブレーキB2の解放油圧Pb2(指示圧)をゼロにする指令を出力する。これを受けて、AT変速制御部82は、ブレーキB2の解放油圧Pb2をゼロにする油圧制御指令を油圧制御回路54に出力する。よって、イナーシャ相開始前にブレーキB2の実解放油圧Pb2xがゼロまたは略ゼロ(ブレーキB2の解放)となり、実解放油圧Pb2xの過多により有段変速機20がタイアップ状態になることが防止される。従って、イナーシャ相開始時に発生する変速ショックが抑制される。また、AT入力トルクTiが所定値K以下である場合、ワンウェイクラッチOWCにかかる共振トルクTowcもOWC限界値Tallow以下になることから、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下も生じない。
要求トルク判定部88は、AT入力トルクTiが所定値Kよりも大きい場合、アップ変速中(イナーシャ相開始前)にブレーキB2が解放されると、ワンウェイクラッチOWCにかかる共振トルクTowcがOWC限界値Tallowを越えると判断し、AT変速制御部82に、AT入力トルクTiが所定値K以下である場合に比べてブレーキB2の解放(完全解放)を遅延し、ブレーキB2の解放油圧Pb2(指示圧)をゼロよりも大きい所定油圧αで保持する指令を出力する。これを受けて、AT変速制御部82は、ブレーキB2の解放油圧Pb2を所定油圧αとする油圧制御指令を油圧制御回路54に出力する。これより、ワンウェイクラッチOWCにかかるトルクの一部をブレーキB2が受け持つこととなり、ワンウェイクラッチOWCに係る共振トルクTowcが低減される。よって、イナーシャ相開始前にワンウェイクラッチOWCにかかる共振トルクTowcによって、ワンウェイクラッチOWCの耐久性が低下することが抑制される。
保持圧設定部90は、前記所定油圧αを設定する。保持圧決定部90は、イナーシャ相開始前に共振が発生した場合であっても、ワンウェイクラッチOWCにOWC限界値Tallowを越えるトルクがかからない範囲において低圧の値に設定する。例えば、AT入力トルクTinが大きくなるほど、ワンウェイクラッチOWCに係るトルクも大きくなる。従って、保持圧設定部90は、AT入力トルクTiが増加しても、ワンウェイクラッチOWCにかかるトルクがOWC限界値Tallow以下となるように、AT入力トルクTinが大きくほど、所定油圧αを大きくする。保持圧設定部90は、例えばAT入力トルクTiと所定油圧αとの関係マップを記憶しており、この関係マップにAT入力トルクTiを適用することで所定油圧αを決定する。関係マップは、予め実験的または設計的に求められており、AT入力トルクTiに比例して所定油圧αが大きくなるように設定されている。
また、所定油圧αは、AT入力トルクTiだけでなく、ブレーキB2に供給される作動油の作動油温THoilおよび車速Vに応じて変更されても構わない。例えば、作動油の作動油温THoilが低くなるほど、作動油の粘度が高くなることから、油圧の応答性が悪くなる。これを考慮して、解放油圧Pb2(指示圧)をゼロにしたとき実解放油圧Pb2xも速やかにゼロまで低下するように、作動油温THoilが低くなるほど所定油圧αが低い値に設定される。また、車速Vが高くなるほど、アップ変速中に共振が発生したときの共振による変動が大きくなることから、車速Vが高くなるほど、所定油圧αが高い値に設定される。
保持圧設定部90は、例えば、AT入力トルクTi、作動油温THoil、および車速Vから構成される、所定油圧αを求めるための関係マップを記憶しており、この関係マップにAT入力トルクTi、作動油温THoil、車速Vを適用することで所定油圧αを決定する。関係マップは、予め実験的または設計的に求められ、例えばAT入力トルクTiが大きくなるほど所定油圧αが大きくなり、作動油圧THoilが低くなるほど所定油圧αが小さくなり、車速Vが高くなるほど所定油圧αが大きくなるように設定されている。
また、保持圧設定部90は、AT入力トルクTiから求められた所定油圧αに対して、作動油温THoilおよび車速Vの少なくとも1つから設定される補正係数を乗算することにより、作動油温THoilおよび車速Vの少なくとも1つを考慮した所定油圧αに補正(変更)するものであっても構わない。なお、補正係数は、例えば作動油温THoilが高くなるほど小さい値に設定され、車速Vが高くなるほど大きい値に設定される。
保持圧設定部90は、所定油圧αを設定すると、AT変速制御部82にブレーキB2の解放油圧Pb2を所定油圧αに制御する指令を出力する。これを受けて、AT変速制御部82は、ブレーキB2の解放油圧Pb2を所定油圧αに制御することで、ワンウェイクラッチOWCにかかるトルクがOWC限界値Tallow以下となる。
暫定保持時間設定部92は、アップ変速開始時点からブレーキB2の解放油圧Pb2を所定油圧αで保持する暫定的な保持時間tkeepを設定する。保持時間tkeepは、アップ変速開始時点からイナーシャ相が開始される時点までの時間よりも短い時間に設定される。暫定保持間設定部92は、AT入力トルクTi、作動油温THoil等に応じて保持時間tkeepを変更する。例えば、AT入力トルクTiが小さくなるほど保持時間tkeepが短くされ、作動油温THoilが低くなるほど保持時間tkeepが短くされる。暫定保持時間設定部92は、例えばAT入力トルクTi、作動油温THoilから構成される保持時間tkeepを求めるための関係マップを記憶しており、この関係マップにAT入力トルクTi、作動油温THoilを適用することで保持時間tkeepを設定する。
アップ変速開始時点からの経過時間が、暫定保持時間設定部92によって設定された保持時間tkeepに到達すると、AT変速制御部82は、ブレーキB2の解放油圧Pb2をゼロに向かって漸減する。また、暫定保持時間設定部92によって設定される保持時間tkeepは、暫定的に設定される値(上限値)であって、アップ変速中にAT入力トルクTiが所定値K以下と判定された場合には、経過時間が保持時間tkeepに到達していなくても、解放油圧Pb2の保持が終了し、解放油圧Pb2がゼロに制御(ブレーキB2の解放)される。よって、アップ変速中に入力トルクTiが所定値K以下になった場合には、暫定保持時間設定部92によって暫定的に設定された保持時間tkeepよりも、実際の保持時間が短くなる。
ここで、要求トルク判定部88は、有段変速機20のアップ変速開始時点からイナーシャ相開始までの間(或いは、アップ変速開始時点から暫定保持時間設定部92によって設定された保持時間tkeep経過するまでの間)、入力トルクTiが所定値Kよりも大きいかを常時判定する。従って、アップ変速中において、例えばAT入力トルクTiが所定値Kよりも大きい状態からアクセルペダルが踏み戻され、AT入力トルクTiが所定値K以下になると、ブレーキB2の解放油圧Pb2がゼロに制御(ブレーキB2の解放)される。これに関連して、実解放油圧Pb2xについても解放油圧Pb2に追従してゼロになることから、イナーシャ相開始前に有段変速機20がタイアップ状態になることが抑制される。
この要求トルク判定部88の判定結果に基づくブレーキB2の解放は、予め設定された保持時間tkeepに優先して実行される。すなわち、保持時間tkeepが経過していないときでも、AT入力トルクTiが所定値K以下になると、ブレーキB2の解放油圧Pb2がゼロに制御される。このように、アップ変速中のイナーシャ相開始前にAT入力トルクTiが所定値K以下になると、解放油圧Pb2がゼロに制御されることで、実解放油圧Pb2xもイナーシャ相開始時点でゼロまたは略ゼロになることで、有段変速機20がタイアップ状態になることもなくなり、イナーシャ相開始時点での変速ショックが抑制される。
図9は、電子制御装置80の制御作動の要部、すなわち有段変速機20のAT1速ギヤ段からAT2速ギヤ段へのアップ変速中における、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下と変速ショックとを抑制できる制御作動を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、車両10の走行中において繰り返し実行される。
イナーシャ相判定部86の制御機能に対応するステップST1(以下、ステップを省略する)では、AT1速ギヤ段からAT2速ギヤ段へのアップ変速であって、且つ、イナーシャ相開始前の状態であるかが判定される。ST1が否定される場合、本ルーチンは終了させられる。ST1が肯定される場合、要求トルク判定部88の制御機能に対応するST2において、要求トルクであるAT入力トルクTiが所定値K以下(Ti≦K)かが判定される。
ST2が肯定される場合、AT変速制御部82および要求トルク判定部88の制御機能に対応するST3において、ブレーキB2の解放油圧Pb2がゼロに制御される。すなわち、解放油圧Pb2の即抜き(ブレーキB2の解放)が実行される。ST2が否定される場合、AT変速制御部82、保持圧設定部90、暫定保持時間設定部92の制御機能に対応するST4において、暫定的に設定された保持時間tkeepを上限値としてブレーキB2の解放油圧Pb2が所定油圧αで保持される。このように、AT入力トルクTiが所定値Kを越える場合には、解放油圧Pb2が所定油圧αに制御(保持)されることで、ワンウェイクラッチOWCにかかる負荷による耐久性低下が抑制される。また、アップ変速中(イナーシャ相開始前)にAT入力トルクTiが所定値K以下になると、解放油圧Pb2がゼロに制御される(ブレーキB2が解放される)ことで、実解放油圧Pb2xの過多による有段変速機20のタイアップ状態が抑制されて、イナーシャ相開始時に発生する変速ショックが抑制される。
図10は、図9のフローチャートに基づいてアップ変速されたときの作動結果を示すタイムチャートの一態様である。図10のタイムチャートにあっては、アップ変速の制御開始時点からAT入力トルクTiが所定値K以下(Ti≦K)である場合を示している。なお、図10の横軸および縦軸は、前述した図7と同じであるため、その説明を省略する。また、t1時点が、変速制御開始時点(変速開始時点、変速指令出力時点)に対応し、t2時点が、アクセルペダルが踏み戻された時点に対応し、t3時点が、イナーシャ相開始時点に対応し、t4時点が、変速制御終了時点に対応している。
t1時点において、有段変速機20のアップ変速制御が開始されると、実線で示すブレーキB2の解放油圧Pb2がゼロに制御される。これは、t1時点において、入力トルクTiが所定値K以下であるためである。これに追従するようにして、破線で示す実解放油圧Pb2xがゼロに向かって低下している。係合側係合装置であるブレーキB1の係合油圧Pb1は、実線で示すように、t1時点から所定の遅延時間経過後に一時的に引き上げられ(クイックフィル)、その後は、所定油圧βで保持されたあと漸増させられている。
t2時点では、アクセルペダルが踏み戻されることによりアクセル開度θaccが低下し、これに伴ってAT入力トルクTiおよび前後加速度Gについても低下している。t3時点では、イナーシャ相が開始される。ここで、t3時点では、実解放油圧Pb2xが既にゼロになっていることから、タイアップ状態になることはなく、イナーシャ相開始後に発生する変速ショックが抑制されている。
図11は、図9のフローチャートに基づいて有段変速機20がアップ変速されたときの作動結果を示すタイムチャートの他の態様である。図11のタイムチャートにあっては、波状路を走行中に共振が発生し、変速制御開始時点からAT入力トルクTiが所定値Kを越えている場合に対応している。
t1時点において、有段変速機20のアップ変速制御が開始されると、AT入力トルクTiが所定値Kよりも大きいことから、AT入力トルクTiが所定値K以下の場合に比べてブレーキB2の解放を遅延させるため、実線で示すブレーキB2の解放油圧Pb2が、所定油圧αで保持されている。また、t1時点から保持時間tkeepが経過すると、解放油圧Pb2がゼロに向かって漸減されている。また、ブレーキB1の係合油圧Pb1は、t1時点から所定の遅延時間経過後に一時的に引き上げられ(クイックフィル)、その後は、所定油圧βで保持されたあと漸増させられている。
図11に示すように、アップ変速前から共振が発生しているため、AT入力トルクTiが振動し、前後加速度Gについても振動している。この状態で、t1時点においてブレーキB1が解放されると、ワンウェイクラッチOWCにかかるトルクがOWC限界値Tallowを越え、ワンウェイクラッチOWCの耐久性が低下する。これに対して、ブレーキB2の解放油圧Pb2が所定油圧αに維持されることで、ワンウェイクラッチOWCにかかるトルクがOWC限界値Tallow以下となり、ワンウェイクラッチOWCの耐久性の低下が抑制される。
上述のように、本実施例によれば、アップ変速のイナーシャ相開始前の入力トルクTiが所定値Kよりも大きい場合は、入力トルクTiが所定値K以下の場合に比べてブレーキB2の解放が遅延されるため、共振が発生した場合であってもワンウェイクラッチOWCにかかる負荷が低減され、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下が抑制される。また、入力トルクTiが所定値K以下の場合には、ワンウェイクラッチOWCにかかる負荷が小さいため、入力トルクTiが所定値Kよりも大きい場合に比べてブレーキB2が速やかに解放される。従って、イナーシャ相開始前に例えばアクセルペダルが踏み戻されるなどして、入力トルクTiが所定値K以下になった場合にはブレーキB2が速やかに解放されるため、有段変速機20がタイアップ状態になることが防止され、イナーシャ相開始時に発生する変速ショックも抑制される。このようにして、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下を抑制しつつ、アップ変速中の変速ショックを抑制することができる。
また、本実施例によれば、ブレーキB2の解放を遅延する間、ブレーキB2の指示圧である解放油圧Pb2がゼロよりも大きい所定油圧αで保持されるため、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下を抑制しつつ、ブレーキB2を解放するときには、速やかにブレーキB2を解放して有段変速機20のタイアップ状態を防止することができる。
また、本実施例によれば、所定油圧αが、作動油の作動油温THoilに応じて変更されるため、作動油温THoilに拘わらず、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下を抑制しつつ、入力トルクTiが所定値K以下になると、速やかにブレーキB2を解放することができる。また、本実施例によれば、所定油圧αが、車速Vに応じて変更されるため、車速Vに拘わらず、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下を抑制しつつ、入力トルクTiが所定値K以下になると、速やかにブレーキB2を解放することができる。
また、本実施例によれば、有段変速機20のアップ変速開始からイナーシャ相開始前までの間、入力トルクTiが所定値Kよりも大きいかが常時判定されるため、アップ変速中に入力トルクTiが所定値K以下になると、ブレーキB2が速やかに解放され、有段変速機20がタイアップ状態になることが防止される。
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図12は、本発明の他の実施例である車両100を構成する、エンジン102および回転機MGから駆動輪28までの動力伝達経路の概略構成を説明する図である。図12において、車両用駆動装置104(以下、駆動装置104という)は、エンジン102とエンジン断接用クラッチK0、回転機MG、トルクコンバータ106、および有段変速機108等を備えている。また、駆動装置104は、有段変速機108の出力回転部材である出力軸110、図示しないプロペラシャフトを介してその出力軸110に動力伝達可能に連結された差動歯車装置(ディファレンシャルギヤ)24、その差動歯車装置24に連結された1対の車軸26等を備えている。このように構成された駆動装置104は、例えばFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型の車両100に好適に用いられるものである。駆動装置104において、エンジン102の動力は、エンジン断接用クラッチK0が係合された場合に、エンジン102とエンジン断接用クラッチK0とを連結するエンジン連結軸114から、エンジン断接用クラッチK0、トルクコンバータ106、有段変速機108、出力軸110、差動歯車装置24、及び1対の車軸26等を順次介して1対の駆動輪28へ伝達される。
トルクコンバータ106は、ポンプ翼車106aに入力された駆動力を有段変速機108側へ流体を介して伝達する流体式伝動装置である。このポンプ翼車106aは、エンジン断接用クラッチK0とエンジン連結軸114とを順次介してエンジン102に連結されており、エンジン102からの駆動力が入力され且つ軸心回りに回転可能な入力側回転要素である。トルクコンバータ106のタービン翼車106bは、トルクコンバータ106の出力側回転要素であり、有段変速機108の入力回転部材である変速機入力軸116にスプライン嵌合等によって相対回転不能に連結されている。また、トルクコンバータ106は、ロックアップクラッチ118を備えている。このロックアップクラッチ118は、ポンプ翼車106aとタービン翼車106bとの間に設けられた直結クラッチであり、油圧制御等により係合状態、スリップ状態、或いは解放状態とされる。
回転機MGは、電気エネルギから機械的な駆動力を発生させる発動機としての機能及び機械的なエネルギーから電気エネルギを発生させる発電機としての機能を有する所謂モータジェネレータである。換言すれば、回転機MGは、動力源であるエンジン102の代替として、或いはそのエンジン102と共に走行用の駆動力を発生させる走行用駆動力源として機能し得るとともに、駆動輪28側の被駆動トルクによって回生制御を実行する発電機としても機能し得る。
エンジン断接用クラッチK0は、例えば互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型の油圧式摩擦係合装置であり、油圧制御回路120によって係合解放制御される。そして、その係合解放制御においてはエンジン断接用クラッチK0の動力伝達可能なトルク容量すなわちエンジン断接用クラッチK0の係合力が、油圧制御回路120内のリニヤソレノイドバルブ等の調圧により例えば連続的に変化させられる。
有段変速機108は、エンジン断接用クラッチK0を介することなく回転機MGに動力伝達可能に連結されて、エンジン102および回転機MGから駆動輪28での動力伝達経路の一部を構成し、走行用駆動力源(エンジン102および回転機MG)からの動力を駆動輪28側へ伝達する。有段変速機18は、例えば複数の係合装置例えばクラッチCやブレーキB等の油圧式摩擦係合装置ならびにワンウェイクラッチOWCの何れかの掴み替えにより(すなわち油圧式摩擦係合装置の係合と解放とにより)変速が実行されて複数のATギヤ段が選択的に成立させられる有段の自動変速機として機能する遊星歯車式多段変速機である。
また、有段変速機108において、所定のATギヤ段(例えばAT1速ギヤ段)では、ワンウェイクラッチOWCおよびワンウェイクラッチOWCと並列に設けられているブレーキBとが係合させられる構造となっている。従って、所定のATギヤ段から他のギヤ段にアップ変速する際には、前述の実施例と同様に、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下およびイナーシャ相開始時に発生する変速ショックが問題となる。これに対して、前述の実施例と同様に、有段変速機108に入力されるAT入力トルクTiが、所定値K以上かに応じてブレーキBの解放油圧Pbが変更されることで、ワンウェイクラッチOWCの耐久性低下および変速ショックを抑制することができる。よって、本実施例によっても、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、車両10、100は、何れもエンジン14、102を備えるハイブリッド車両であったが、本発明は、必ずしもエンジンを備える構成に限定されない。具体的には、動力源としての回転機のみから構成される電気自動車であっても、本発明を適用することができる。すなわち、ワンウェイクラッチOWCおよびワンウェイクラッチOWCと並列に設けられた係合装置を有する有段変速機を備えたものであれば、動力源については特に限定されない。
また、前述の実施例では、ブレーキB2がワンウェイクラッチOWCと並列に設けられていたが、他の係合装置(例えばブレーキB1)がワンウェイクラッチOWCと並列に設けられていても構わない。
また、前述の実施例では、車両10は、通常走行(駆動走行)中であってもブレーキB2が係合されていたが、例えば被駆動走行に切り替わることが予測される場合に、ブレーキB2が係合されるものであっても構わない。なお、被駆動走行への切り替わりの予測は、例えばアクセル開度θaccの減少等から判定される。
また、前述の実施例では、解放油圧Pb2の指示圧である所定油圧αが、入力トルクTi、作動油温THoil、および車速Vに基づいて設定されていたが、所定油圧αが、これらの各パラメータのうち少なくとも1つから決定されるものであっても構わない。また、必ずしも入力トルクTiに限定されず、入力トルクTiの関連値(例えばアクセル開度θaccなど)から所定油圧αが求められても構わない。同様に、必ずしも車速Vに限定されず、車速Vの関連値(例えば出力軸回転速度ωo)から所定油圧αが求められても構わない。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
10、100:車両
14、102:エンジン(動力源)
20、108:有段変速機
28:駆動輪
30:中間伝達部材(入力軸)
32:差動機構
80:電子制御装置
82:AT変速制御部(制御部)
88:要求トルク判定部(制御部)
90:保持圧設定部(制御部)
RE1:第1回転要素
RE2:第2回転要素
RE3:第3回転要素
B2、B:第2ブレーキ(係合装置)
OWC:ワンウェイクラッチ
MG:回転機
MG1:第1回転機
MG2:第2回転機
α:所定油圧
THoil:作動油温
V:車速

Claims (6)

  1. 動力源と駆動輪との間に有段変速機を有し、前記有段変速機は、所定のギヤ段に変速される際に係合されるワンウェイクラッチと、該ワンウェイクラッチと並列に設けられた係合装置とを含む、車両の制御装置であって、
    前記有段変速機において前記所定のギヤ段が形成され、且つ、前記係合装置が係合されている状態からのアップ変速に際して、イナーシャ相開始前において要求トルクが所定値よりも大きい場合は、前記要求トルクが所定値以下である場合に比べて前記係合装置の解放を遅延する制御部を備える
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記制御部は、前記係合装置の解放を遅延する間、前記係合装置の指示圧をゼロよりも大きい所定油圧で保持することを特徴とする請求項1の車両の制御装置。
  3. 前記所定油圧は、前記係合装置に供給される作動油の作動油温に応じて変更されることを特徴とする請求項2の車両の制御装置。
  4. 前記所定油圧は、車速に応じて変更されることを特徴とする請求項2の車両の制御装置。
  5. 前記制御部は、前記有段変速機のアップ変速開始時点からイナーシャ相開始までの間、前記要求トルクが所定値よりも大きいかを常時判定することを特徴とする請求項1の車両の制御装置。
  6. 前記動力源は、エンジンと、前記エンジンが動力伝達可能に連結された第1回転要素、第1回転機が動力伝達可能に連結された第2回転要素、および前記有段変速機の入力軸が連結された第3回転要素を有する差動機構と、前記第3回転要素に動力伝達可能に連結された第2回転機とを、含んで構成されていることを特徴とする請求項1の車両の制御装置。
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