JP2023044795A - 無段変速機の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハイブリッド車両に搭載された無段変速機の制御装置において、通信ラインを介して、他のコントロールユニットからモータトルクを取得できない場合であっても、モータトルクを推定することが可能な無段変速機の制御装置を提供する。【解決手段】TCU74は、HEV-CU70からCAN100を介してモータトルクを取得できない場合に、VDCU76からCAN100を介して取得される車速から、エンジン10のエンジン回転速度及び車両加速度を求め、該エンジン回転速度、車両加速度、及び、ECU71からCAN100を介して取得されるエンジントルクを用いて、ハイブリッド車両の運動方程式から、モータトルクを求める。【選択図】 図1
Description
本発明は、無段変速機の制御装置に関し、特に、ハイブリッド車両に搭載される無段変速機の制御装置に関する。
近年、エンジンと電動モータとを併用することで車両の燃料消費率(燃費)を効果的に向上させることができるハイブリッド車が広く実用化されている。
また、より燃費を向上させるために、走行中にアクセルペダルが戻され、車両が惰性走行(コースティング)しているときに、例えばエンジンと駆動輪との間に設けられたクラッチを解放することにより、エンジンを駆動系統から切り離すとともに、エンジンへの燃料の供給を停止(燃料カット)する惰性走行制御(コースティング制御)を行うハイブリッド車が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
ところで、無段変速機を搭載したハイブリッド車において、例えば、コースティング減速中に、無段変速機に異常が生じることにより急減速する故障モードに対し、先の減速度を予測して、その予測減速度が所定のしきい値よりも大きくなった場合に、無段変速機の変速比を固定して(一定にして)急減速を回避する技術が知られている。
例えば、無段変速機を制御するトランスミッションコントロールユニット(TCU)、エンジンを制御するエンジンコントロールユニット(ECU)、電動モータを制御するモータコントロールユニット(MCU又はHEV-CU)、車両挙動を制御するビークルダイナミクスコントロールユニット(VDCU)等がCAN(Controller Area Network)等の通信ラインを介して相互に通信可能に接続された制御システムにおいて、上述した予測減速度が、例えば、無段変速機の目標プライマリプーリ回転速度、ECUからCANを介して取得されるエンジン実トルク、MCU又はHEV-CUからCANを介して取得されるモータ実トルク、VDCUからCANを介して取得される車速等に基づいて、TCUにおいて求められる場合に、例えば、CANを経由して、MCU又はHEV-CUからモータ実トルクを取得できなくなると、TCUにおいて予測減速度を求めることができなくなってしまう。
上述したようなシステム構成の場合、予測減速度を求めるために、CANを介して取得されるMCU又はHEV-CU(他のコントロールユニット)からのモータ実トルク情報を用いるため、CANを介してMCU又はHEV-CU(他のコントロールユニット)からモータ実トルク情報を取得できない場合の故障対応が要求される。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ハイブリッド車両に搭載された無段変速機の制御装置において、通信ラインを介して、他のコントロールユニットからモータトルクを取得できない場合であっても、モータトルクを推定することが可能な無段変速機の制御装置を提供することを目的とする。
本発明に係る無段変速機の制御装置は、エンジンと、該エンジンのクランク軸との間で動力伝達が可能な電動モータとを備えるハイブリッド車両に搭載され、少なくともエンジンのエンジントルクを無段階に変換する無段変速機の制御装置において、エンジンを制御するエンジンコントロールユニット、電動モータを制御するモータコントロールユニット、ハイブリッド車両の車両挙動を制御する車両コントロールユニットと通信ラインを介して互いに通信可能に接続され、無段変速機を制御するトランスミッションコントロールユニットを有し、トランスミッションコントロールユニットは、モータコントロールユニットから通信ラインを介してモータトルクを取得できない場合に、車両コントロールユニットから通信ラインを介して取得される車速から、エンジンのエンジン回転速度及び車両加速度を求め、該エンジン回転速度、車両加速度、及び、エンジンコントロールユニットから通信ラインを介して取得されるエンジントルクを用いて、ハイブリッド車両の運動方程式から、モータトルクを求めることを特徴とする。
本発明に係る無段変速機の制御装置によれば、モータコントロールユニットから通信ラインを介してモータトルクを取得できない場合に、車両コントロールユニットから通信ラインを介して取得される車速から、エンジンのエンジン回転速度及び車両加速度が求められ、該エンジン回転速度、車両加速度、及び、エンジンコントロールユニットから通信ラインを介して取得されるエンジントルクを用いて、ハイブリッド車両の運動方程式から、モータトルクが求められる。そのため、通信ラインを介して、通信により、他のコントロールユニットからモータトルクを取得できない場合であっても、モータトルクを推定することができる。
本発明によれば、ハイブリッド車両に搭載された無段変速機の制御装置において、通信ラインを介して、他のコントロールユニット(モータコントロールユニット)からモータトルクを取得できない場合であっても、モータトルクを推定することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
まず、図1を用いて、実施形態に係る無段変速機の制御装置1、及び、該制御装置1が適用されたハイブリッド車両の要部の構成について説明する。図1は、無段変速機の制御装置1、及び、該制御装置1が適用されたハイブリッド車両の要部の構成を示すブロック図である。
エンジン10は、どのような形式のものでもよいが、例えば水平対向型の筒内噴射式4気筒ガソリンエンジンである。エンジン10では、エアクリーナ(図示省略)から吸入された空気が、吸気管に設けられた電子制御式のスロットルバルブにより絞られ、インテークマニホールドを通り、エンジン10に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナから吸入された空気の量はエアフローメータ83により検出される。さらに、スロットルバルブには、該スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサが配設されている。各気筒には、燃料を噴射するインジェクタが取り付けられている。また、各気筒には混合気に点火する点火プラグ、及び、該点火プラグに高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイルが取り付けられている。エンジン10の各気筒では、吸入された空気とインジェクタによって噴射された燃料との混合気が点火プラグにより点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気管を通して排出される。
上述したエアフローメータ83、スロットル開度センサに加え、エンジン10のカムシャフト近傍には、エンジン10の気筒判別を行うためのカム角センサが取り付けられている。また、エンジン10のクランク軸15近傍には、クランク軸15の回転位置(回転速度)を検出するクランク角センサ84が取り付けられている。これらのセンサは、後述するエンジンコントロールユニット(以下「ECU」という)71に接続されている。また、ECU71には、エンジン10の冷却水の温度を検出する水温センサ等の各種センサも接続されている。
エンジン10のクランク軸15には、クラッチ機能とトルク増幅機能を持つトルクコンバータ20、及び、前後進切替機構30を介して、エンジン10からの駆動力を変換して出力する無段変速機50が接続されている。
トルクコンバータ20は、主として、ポンプインペラ21、タービンランナ22、及び、ステータ23から構成されている。クランク軸15に接続されたポンプインペラ21がオイルの流れを生み出し、ポンプインペラ21に対向して配置されたタービンランナ22がオイルを介してエンジン10の動力を受けてタービン軸25を駆動する。両者の間に位置するステータ23は、タービンランナ22からの排出流(戻り)を整流し、ポンプインペラ21に還元することでトルク増幅作用を発生させる。
また、トルクコンバータ20は、入力と出力とを直結状態にするロックアップクラッチ24を有している。トルクコンバータ20は、ロックアップクラッチ24が締結されていないとき(非ロックアップ状態のとき)はエンジン10の駆動力をトルク増幅して無段変速機50に伝達し、ロックアップクラッチ24が締結されているとき(ロックアップ時)はエンジン10の駆動力を無段変速機50に直接伝達する。トルクコンバータ20を構成するタービンランナ22の回転数(タービン回転数)は、タービン回転センサ87により検出される。検出されたタービン回転数は、後述するトランスミッションコントロールユニット(以下「TCU」という)74に出力される。
前後進切替機構30は、駆動輪の正転と逆転(車両の前進と後進)とを切り替えるものである。前後進切替機構30は、主として、ダブルピニオン式の遊星歯車列31、前進クラッチ32及び後進ブレーキ33を備えている。前後進切替機構30では、前進クラッチ32、及び、後進ブレーキ33それぞれの状態を制御することにより、エンジン駆動力の伝達経路を切り替えることが可能に構成されている。
より具体的には、Dレンジ(前進走行レンジ)が選択された場合には、前進クラッチ32を締結して後進ブレーキ33を解放することにより、タービン軸25の回転がそのまま後述するプライマリ軸51に伝達され、車両を前進走行させることが可能となる。また、Rレンジ(後進走行レンジ)が選択された場合には、前進クラッチ32を解放して後進ブレーキ33を締結することにより、遊星歯車列31を作動させてプライマリ軸51の回転方向を逆転させることができ、車両を後進走行させることが可能となる。なお、Nレンジ又はPレンジが選択された場合には、前進クラッチ32及び後進ブレーキ33を解放することにより、タービン軸25とプライマリ軸51とは切り離され(エンジン駆動力の伝達が遮断され)、前後進切替機構30はプライマリ軸51に動力を伝達しないニュートラル状態となる。
前進クラッチ32及び後進ブレーキ33の動作(締結、解放)は、後述するTCU74、及び、コントロールバルブ75によって制御される。
無段変速機50は、前後進切替機構30を介してトルクコンバータ20のタービン軸25と接続されるプライマリ軸51と、該プライマリ軸51と平行に配設されたセカンダリ軸55とを有している。
プライマリ軸51には、プライマリプーリ52が設けられている。プライマリプーリ52は、プライマリ軸51に接合された固定シーブ52aと、該固定シーブ52aに対向して、プライマリ軸51の軸方向に摺動自在に装着された可動シーブ52bとを有し、それぞれのシーブ52a,52bのコーン面間隔、すなわちプーリ溝幅を変更できるように構成されている。一方、セカンダリ軸55には、セカンダリプーリ53が設けられている。セカンダリプーリ53は、セカンダリ軸55に接合された固定シーブ53aと、該固定シーブ53aに対向して、セカンダリ軸55の軸方向に摺動自在に装着された可動シーブ53bとを有し、プーリ溝幅を変更できるように構成されている。
プライマリプーリ52とセカンダリプーリ53との間には駆動力を伝達するチェーン54が巻き掛けられている。プライマリプーリ52及びセカンダリプーリ53の溝幅を変化させて、各プーリ52、53に対するチェーン54の巻き掛け径の比率(プーリ比)を変化させることにより、変速比が無段階に変更される。ここで、チェーン54のプライマリプーリ52に対する巻き掛け径をRpとし、セカンダリプーリ53に対する巻き掛け径をRsとすると、変速比iは、i=Rs/Rpで表される。よって、変速比iは、プライマリプーリ回転数Npをセカンダリプーリ回転数Nsで除算する(i=Np/Ns)ことにより求められる。
ここで、プライマリプーリ52の可動シーブ52bの背面側には油圧室52cが形成されている。一方、セカンダリプーリ53の可動シーブ53bの背面側には油圧室53cが形成されている。プライマリプーリ52、セカンダリプーリ53それぞれの溝幅は、プライマリプーリ52の油圧室52cに導入されるプライマリ油圧と、セカンダリプーリ53の油圧室53cに導入されるセカンダリ油圧とを調節することにより設定・変更される。
無段変速機50のプライマリ軸51には、電動モータ40がトルク伝達可能に接続されている。電動モータ40は、例えば、三相交流タイプの交流同期モータである。なお、本実施形態では、電動モータ40として、回転子に永久磁石を用い、固定子にコイルを用いるタイプのものを採用した。電動モータ40は、主として車両を駆動する駆動力源として動作し、回生時等には発電機として働く所謂モータジェネレータである。なお、電動モータ40では、回転子にコイルを用い、固定子に永久磁石を用いてもよい。また、電動モータ40として、交流同期モータに代えて、例えば、交流誘導モータや直流モータ等を用いてもよい。
無段変速機50には、無段変速機50や、前後進切替機構30、電動モータ40等に用いられるオイルを圧送するためにオイルポンプ35が設けられている。オイルポンプ35は、オイルパン(図示省略)に貯留されているオイルを吸入し、昇圧して、無段変速機50や、前後進切替機構30、電動モータ40等に圧送する。オイルポンプ35としては、例えば、トロコイドポンプやベーンポンプなどが用いられる。オイルポンプ35の駆動軸は、例えば、チェーン等を介して、タービン軸25及びプライマリ軸51それぞれとトルク伝達可能に接続されている。すなわち、オイルポンプ35は、エンジン10及び電動モータ40それぞれによって駆動可能に構成されている。
無段変速機50のセカンダリ軸55は、一対のギヤ(リダクションドライブギヤ、リダクションドリブンギヤ)からなるリダクションギヤ(セカンダリリダクションギヤ)59を介して、カウンタ軸60につながれており、無段変速機50で変換された駆動力は、リダクションギヤ59を介して、カウンタ軸60に伝達される。カウンタ軸60には、出力クラッチ61、及び、パーキング機構を構成するパーキングギヤ62が取り付けられている。
出力クラッチ61は、無段変速機50のセカンダリ軸55と駆動輪との間に設けられ、無段変速機50(エンジン10及び電動モータ40)と駆動輪との間のトルク伝達を断続するものであり、例えば、停車中に、エンジン10で電動モータ40を回して発電する際に、エンジン10や電動モータ40と車輪側とを切り離すために、解放される。よって、出力クラッチ61は、それ以外のときは(例えば走行中は)締結される。なお、出力クラッチ61の制御(締結、解放)は、後述するTCU74によって行われる。なお、停車中に発電をしない構成(仕様)であれば、出力クラッチ61は省略してもよい。
カウンタ軸60は、一対のギヤ(カウンタドライブギヤ、カウンタドリブンギヤ)からなるカウンタギヤ63を介して、フロントドライブシャフト66につながれている。カウンタ軸60に伝達された駆動力は、カウンタギヤ63、及び、フロントドライブシャフト66を介してフロントデファレンシャル(以下「フロントデフ」ともいう)67に伝達される。フロントデフ67は、例えば、ベベルギヤ式の差動装置である。フロントデフ67からの駆動力は、左前輪ドライブシャフトを介して左前輪に伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフトを介して右前輪に伝達される。
一方、上述したカウンタ軸60上のカウンタギヤ63(カウンタドライブギヤ)の後段には、リヤデファレンシャル(以下「リヤデフ」ともいう)69に伝達される駆動力を調節するトランスファクラッチ64が介装されている。トランスファクラッチ64は、4輪の駆動状態(例えば前輪のスリップ状態等)やエンジントルクなどに応じて締結力(すなわち後輪へのトルク分配率)が制御される。よって、カウンタ軸60に伝達された駆動力は、トランスファクラッチ64の締結力に応じて分配され、後輪側にも伝達される。
より具体的には、カウンタ軸60の後端は、一対のギヤ(トランスファドライブギヤ、トランスファドリブンギヤ)からなるトランスファギヤ65を介して、車両後方へ延在するプロペラシャフト68とつながれている。よって、カウンタ軸60に伝達され、トランスファクラッチ64によって調節(分配)された駆動力は、トランスファギヤ65(トランスファドリブンギヤ)から、プロペラシャフト68を介してリヤデフ69に伝達される。
リヤデフ69には左後輪ドライブシャフト及び右後輪ドライブシャフトが接続されている。リヤデフ69からの駆動力は、左後輪ドライブシャフトを介して左後輪に伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフトを介して右後輪に伝達される。
上述したように構成されているため、このハイブリッド車両では、エンジン10と電動モータ40の2つの動力で車輪(車両)を駆動することができる。また、電動モータ40を用いて減速回生や発電を行うことができる。また、上述したように駆動力伝達系が構成されることにより、例えば、シフトレバーがDレンジに操作された場合には、前進クラッチ32が係合され、エンジン駆動力(及び電動モータ40の駆動力)が無段変速機50のプライマリ軸51に入力される。無段変速機50により変換された駆動力は、セカンダリ軸55から出力され、リダクションギヤ59、カウンタ軸60、カウンタギヤ63を介してフロントドライブシャフト66に伝達される。そして、フロントデフ67によって駆動力が左右に分配され、左右の前輪に伝達される。
一方、カウンタ軸60に伝達された駆動力の一部は、トランスファクラッチ64、及び、トランスファギヤ65を介してプロペラシャフト68に伝達される。ここで、トランスファクラッチ64に所定のクラッチトルクが付与されると、そのクラッチトルクに応じて分配された駆動力がプロペラシャフト68に出力される。そして、リヤデフ69を介して駆動力が後輪にも伝達される。
車両の駆動力源であるエンジン10、電動モータ40、及び、無段変速機50は、ハイブリッド車コントロールユニット(以下「HEV-CU」という)70(特許請求の範囲に記載のモータコントロールユニットに相当)、ECU71、パワーコントロールユニット(以下「PCU」という)72、TCU74、ビークルダイナミクスコントロールユニット(以下「VDCU」という)76(特許請求の範囲に記載の車両コントロールユニットに相当)等を有して構成される制御システムによって総合的に制御される。
HEV-CU70、ECU71、PCU72、TCU74、VDCU76それぞれは、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するEEPROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM、その記憶内容が保持されるバックアップRAM、及び、入出力I/F等を有して構成されている。
HEV-CU70、ECU71、PCU72、TCU74、VDCU76それぞれは、CAN(Controller Area Network)100(特許請求の範囲に記載の通信ラインに相当)を介して、相互に通信可能に接続されている。
HEV-CU70には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダル操作量を検出するアクセルペダルセンサ81、電動モータ40の回転位置(回転速度)を検出するレゾルバ82などを含む各種センサが接続されている。また、HEV-CU70は、CAN100を介して、ECU71やPCU72、TCU74、VDCU76等から、例えば、エンジン回転数や、プライマリプーリ回転数、セカンダリプーリ回転数、ブレーキ操作量、ステアリングホイールの操舵角、ヨーレート等の各種情報を受信する。
HEV-CU70は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン10、電動モータ40、及び、無段変速機50の駆動を総合的に制御する。HEV-CU70は、例えば、アクセルペダル操作量(運転者の要求駆動力)、エンジン回転数、モータ回転数、プライマリプーリ回転数、セカンダリプーリ回転数、車両の運転状態(車速や操舵角等)、高電圧バッテリ73の充電状態(SOC)などの各種情報に基づいて、エンジン10の要求出力、電動モータ40のトルク指令値、及び、無段変速機50の目標変速比を求める。そして、HEV-CU70は、求めた要求出力、トルク指令値、目標変速比などをCAN100を介して出力する。また、HEV-CU70は、電動モータ40のモータ実トルクを取得し、CAN100を介してTCU74に送信する。
ECU71では、上述したカム角センサの出力から気筒が判別され、クランク角センサ84の出力によって検出されたクランク軸15の回転位置の変化からエンジン回転数(回転速度)が求められる。また、ECU71では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、アクセルペダル操作量、混合気の空燃比、及び、水温等の各種情報が取得される。そして、ECU71は、取得したこれらの各種情報、及び、HEV-CU70からの要求出力に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びに、電子制御式スロットルバルブ等の各種デバイスを制御することによりエンジン10を制御する。なお、ECU71は、コースティング制御時(惰性走行制御時)にエンジン10に対する燃料噴射を停止する(燃料カットを行う)。
また、ECU71は、例えば、エアフローメータ83により検出された吸入空気量やエンジン回転数等に基づいて、エンジン10のエンジン実トルク(出力トルク)を算出する。そして、ECU71は、CAN100を介して、エンジン回転数(回転速度)、エンジン実トルク等の情報をTCU74やHEV-CU70等に送信する。
PCU72は、HEV-CU70からの上記トルク指令値に基づいて、インバータ72aを介して、電動モータ40を駆動する。ここで、インバータ72aは、高電圧バッテリ73の直流電力を三相交流の電力に変換して電動モータ40に供給する。一方、インバータ72aは、回生時などに、電動モータ40で発電した交流電圧を直流電圧に変換して高電圧バッテリ73を充電する。
VDCU76には、ブレーキペダルが踏まれているか否かを検出するブレーキスイッチ89や、ブレーキアクチュエータのマスタシリンダ圧力(ブレーキ油圧)を検出するブレーキ液圧センサ90が接続されている。また、VDCU76には、車両の各車輪の回転速度(車速)を検出する車輪速センサ91等も接続されている。
VDCU76は、ブレーキペダルの操作量(踏み込み量)に応じてブレーキアクチュエータを駆動して車両を制動するとともに、車両挙動を各種センサ(例えば車輪速センサ91、操舵角センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ等)により検知し、自動加圧によるブレーキ制御とエンジン10等のトルク制御により、横滑りを抑制し、旋回時の車両安定性を確保する。また、VDCU76は、急制動や滑りやすい路面で制動した場合に生じる車輪ロックを防止し、各車輪のスリップ率を適正に保つことで、制動時の方向安定性と操舵性を確保するとともに、最適な制動力を得るアンチロックブレーキ機能(ABS機能)、及び、滑りやすい路面や過大な駆動力によって生ずる駆動輪の空転を抑えて、発進時や加速時の車両安定性と加速性を確保するトラクションコントロール機能(TCS機能)を兼ね備えている。
VDCU76は、検出したブレーキスイッチ89やブレーキ液圧等の制動情報(ブレーキ操作情報)や車輪速(車速)等を、CAN100を介してTCU74、HEV-CU70、及び、ECU71等に送信する。
TCU74には、プライマリプーリ52の回転数を検出するプライマリプーリ回転センサ85や、セカンダリプーリ53の回転数(車速に対応)を検出するセカンダリプーリ回転センサ86などが接続されている。また、TCU74には、タービン回転センサ87、出力クラッチ回転センサ88等も接続されている。
また、TCU74は、CAN100を介して、ECU71からエンジン実トルク等の情報を受信し、HEV-CU70からモータ実トルクやアクセルペダル操作量等の情報を受信し、VDCU76から車速やブレーキ操作情報等を受信する。
TCU74は、取得したこれらの各種情報(車両の運転状態)、及び、HEV-CU70からの目標変速比に基づいて無段変速機50の変速比を無段階に変更する。
その際に、TCU74は、上述したコントロールバルブ75を構成するソレノイドバルブ(電磁弁)の駆動を制御することにより、プライマリプーリ52の油圧室52c及びセカンダリプーリ53の油圧室53cに供給する油圧を調節して、無段変速機50の変速比を変更する。また、TCU74は、上述したコントロールバルブ75を構成する前進クラッチソレノイドの駆動を制御することにより、前進クラッチ32に供給、排出するオイル量を調節して、前進クラッチ32の締結、解放を行う。同様に、TCU74は、コントロールバルブ75を構成する後進クラッチソレノイドの駆動を制御することにより、後進ブレーキ33に供給、排出するオイル量を調節して、後進ブレーキ33の締結、解放を行う。
また、TCU74は、上述したコントロールバルブ75を構成するソレノイドバルブの駆動を制御することにより、トランスファクラッチ64に供給する油圧を調節(すなわち締結力を調節)して、後輪へ伝達される駆動力の分配比率を調節する。さらに、TCU74は、上述したコントロールバルブ75を構成するソレノイドバルブの駆動を制御することにより、出力クラッチ61の締結、解放を制御する。
特に、TCU74は、CAN100を介して、通信により、HEV-CU70(特許請求の範囲に記載の他のコントロールユニットに相当)からモータトルクを取得(受信)できない場合であっても、モータトルクを推定する機能を有している。TCU74では、EEPROM等に記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、当該機能が実現される。
(実施例1)
TCU74は、所定のコースティング条件(例えば、アクセルOFF、ブレーキOFF、減速燃料カット中、かつ、車速≧20km/hでロックアップクラッチ締結状態)が成立している場合に、コースティング制御を実行する。TCU74は、正常時には、無段変速機50の目標プライマリプーリ回転速度、ECU71からCAN100を介して取得されるエンジン実トルク、HEV-CU70からCAN100を介して取得されるモータ実トルク、VDCU76からCAN100を介して取得される車速等に基づいて、予測減速度(先の減速度)を演算により求める。そして、TCU74は、予測減速度が所定のしきい値よりも大きくなった場合に、無段変速機50の変速比を固定する(一定にする)ことにより、異常発生時の急減速を回避する。
TCU74は、所定のコースティング条件(例えば、アクセルOFF、ブレーキOFF、減速燃料カット中、かつ、車速≧20km/hでロックアップクラッチ締結状態)が成立している場合に、コースティング制御を実行する。TCU74は、正常時には、無段変速機50の目標プライマリプーリ回転速度、ECU71からCAN100を介して取得されるエンジン実トルク、HEV-CU70からCAN100を介して取得されるモータ実トルク、VDCU76からCAN100を介して取得される車速等に基づいて、予測減速度(先の減速度)を演算により求める。そして、TCU74は、予測減速度が所定のしきい値よりも大きくなった場合に、無段変速機50の変速比を固定する(一定にする)ことにより、異常発生時の急減速を回避する。
一方、TCU74は、コースティング減速中(図2のステップS100がYES)に、HEV-CU70からCAN100を介してモータトルクを取得(受信)できない場合(図2のステップS102がNO)に、まず、VDCU76からCAN100を介して取得(受信)される車速vから、次式(1)、(2)により、エンジン10のエンジン回転速度ωengine及び車両加速度aを求める(図2のステップS104)。
ωengine=(rgear×rcvt/Rtyre)/v ・・・(1)
a=dv/dt ・・・(2)
ここで、rgear:セカンダリリダクションギア比rsrgear×ファイナルギア比rfinal、rcvt:実変速比、Rtyre:タイヤ半径、である。
ωengine=(rgear×rcvt/Rtyre)/v ・・・(1)
a=dv/dt ・・・(2)
ここで、rgear:セカンダリリダクションギア比rsrgear×ファイナルギア比rfinal、rcvt:実変速比、Rtyre:タイヤ半径、である。
次に、TCU74は、求めたエンジン回転速度、車両加速度、及び、ECU71からCAN100を介して取得(受信)したエンジン実トルクTengine、オイルポンプトルクToilpumpを用いて、ハイブリッド車両の運動方程式(次式(3))から導出される次式(4)を用いて、モータトルクTmotorを求める(推定する)(図2のステップS106)。
ma=FPU-(Froll+Fair)=(rgear×rcvt/Rtyre){Tengine+Tmotor-Toilpump-I(dωengine/dt)}-{μmg+(ρCdAv2)/2} ・・・(3)
ここで、FPU:タイヤの駆動力、Froll:転がり抵抗、Fair:空気抵抗、である。
ma=FPU-(Froll+Fair)=(rgear×rcvt/Rtyre){Tengine+Tmotor-Toilpump-I(dωengine/dt)}-{μmg+(ρCdAv2)/2} ・・・(3)
ここで、FPU:タイヤの駆動力、Froll:転がり抵抗、Fair:空気抵抗、である。
Tmotor=-Tengine+Toilpump+I(dωengine/dt)+{(Rtyre/rgear×rcvt){ma+μmg+(ρCdAv2)/2} ・・・(4)
ここで、rgear:セカンダリリダクションギア比rsrgear×ファイナルギア比rfinal、Rtyre:タイヤ半径、Toilpump:メカオイルポンプトルク、m:車重、ρ:空気密度、Cd:空気抵抗係数、A:前面投影断面積、μ:転がり抵抗係数、g:重力加速度、I:イナーシャ(クランク軸15~プライマリプーリ52間のイナーシャ)、である。なお、これらの値(変数以外の諸元値)は、例えば、EEPROM等にデータとして記憶されている。
ここで、rgear:セカンダリリダクションギア比rsrgear×ファイナルギア比rfinal、Rtyre:タイヤ半径、Toilpump:メカオイルポンプトルク、m:車重、ρ:空気密度、Cd:空気抵抗係数、A:前面投影断面積、μ:転がり抵抗係数、g:重力加速度、I:イナーシャ(クランク軸15~プライマリプーリ52間のイナーシャ)、である。なお、これらの値(変数以外の諸元値)は、例えば、EEPROM等にデータとして記憶されている。
続いて、TCU74は、目標プライマリプーリ回転速度ωtarget_rev_primarypulley、エンジン実トルクTengine、モータトルクTmotor、車速v等から予測減速度を求める(図2のステップS108)。
aasumption=f(ωtarget_rev_primarypulley,Tengine,Tmotor,v,・) ・・・(5)
aasumption=f(ωtarget_rev_primarypulley,Tengine,Tmotor,v,・) ・・・(5)
そして、TCU74は、予測減速度が所定のしきい値よりも大きくなった場合(図2のステップS110がYES)に、無段変速機50の変速比を固定する(図2のステップS112)。なお、予測減速度が所定のしきい値以下の場合(図2のステップS110がNO)には、通常の変速制御が実行される。
(実施例2)
上記実施例1では、HEV-CU70からモータ実トルクを取得できない場合に、VDCU76から取得した車速を用いてモータトルクを求めたが、VDCU76からCAN100を介して取得(受信)される車速に代えて、TCU74が、トルクコンバータ20のタービン回転速度ωturbineと無段変速機50の変速比とから車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求める(推定する)構成としてもよい。
上記実施例1では、HEV-CU70からモータ実トルクを取得できない場合に、VDCU76から取得した車速を用いてモータトルクを求めたが、VDCU76からCAN100を介して取得(受信)される車速に代えて、TCU74が、トルクコンバータ20のタービン回転速度ωturbineと無段変速機50の変速比とから車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求める(推定する)構成としてもよい。
この場合、TCU74は、次式(6)を用いて車速を求める。
v={Rtyre/(rgear×rcvt)}×ωturbine ・・・(6)
なお、その他の構成(以降の処理)は、上述した実施例1と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
v={Rtyre/(rgear×rcvt)}×ωturbine ・・・(6)
なお、その他の構成(以降の処理)は、上述した実施例1と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
(実施例3)
上記実施例1では、HEV-CU70からモータ実トルクを取得できない場合に、VDCU76から取得した車速を用いてモータトルクを求めたが、VDCU76からCAN100を介して取得(受信)される車速に代えて、TCU74が、無段変速機50のプライマリプーリ回転速度ωpripulleyと無段変速機50の変速比とから車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求める(推定する)構成としてもよい。
上記実施例1では、HEV-CU70からモータ実トルクを取得できない場合に、VDCU76から取得した車速を用いてモータトルクを求めたが、VDCU76からCAN100を介して取得(受信)される車速に代えて、TCU74が、無段変速機50のプライマリプーリ回転速度ωpripulleyと無段変速機50の変速比とから車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求める(推定する)構成としてもよい。
この場合、TCU74は、次式(7)を用いて車速を求める。
v={Rtyre/(rgear×rcvt)}×ωpripulley ・・・(7)
なお、その他の構成(以降の処理)は、上述した実施例1と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
v={Rtyre/(rgear×rcvt)}×ωpripulley ・・・(7)
なお、その他の構成(以降の処理)は、上述した実施例1と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
(実施例4)
上記実施例1では、HEV-CU70からモータ実トルクを取得できない場合に、VDCU76から取得した車速を用いてモータトルクを求めたが、VDCU76からCAN100を介して取得(受信)した車速に代えて、TCU74が、無段変速機50のセカンダリプーリ回転速度ωsecpulleyから車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求める(推定する)構成としてもよい。
上記実施例1では、HEV-CU70からモータ実トルクを取得できない場合に、VDCU76から取得した車速を用いてモータトルクを求めたが、VDCU76からCAN100を介して取得(受信)した車速に代えて、TCU74が、無段変速機50のセカンダリプーリ回転速度ωsecpulleyから車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求める(推定する)構成としてもよい。
この場合、TCU74は、次式(8)を用いて車速を求める。
v={Rtyre/(rgear×rcvt)}×(rcvt×ωsecpulley) ・・・(8)
なお、その他の構成(以降の処理)は、上述した実施例1と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
v={Rtyre/(rgear×rcvt)}×(rcvt×ωsecpulley) ・・・(8)
なお、その他の構成(以降の処理)は、上述した実施例1と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
(実施例5)
上記実施例1では、HEV-CU70からモータ実トルクを取得できない場合に、VDCU76から取得した車速を用いてモータトルクを求めたが、VDCU76からCAN100を介して取得(受信)した車速に代えて、TCU74が、出力クラッチ61のクラッチ回転速度(出力軸回転速度)ωoutclutchから車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求める(推定する)構成としてもよい。
上記実施例1では、HEV-CU70からモータ実トルクを取得できない場合に、VDCU76から取得した車速を用いてモータトルクを求めたが、VDCU76からCAN100を介して取得(受信)した車速に代えて、TCU74が、出力クラッチ61のクラッチ回転速度(出力軸回転速度)ωoutclutchから車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求める(推定する)構成としてもよい。
この場合、TCU74は、次式(9)を用いて車速を求める。
v={Rtyre/(rsrgear×rfinal×rcvt)}×(rsrgear×rcvt×ωoutclutch) ・・・(9)
なお、その他の構成(以降の処理)は、上述した実施例1と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
v={Rtyre/(rsrgear×rfinal×rcvt)}×(rsrgear×rcvt×ωoutclutch) ・・・(9)
なお、その他の構成(以降の処理)は、上述した実施例1と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
以上、詳細に説明したように、本実施形態(実施例1)によれば、HEV-CU70からCAN100を介してモータトルクを取得できない場合に、VDCU76からCAN100を介して取得される車速から、エンジン10のエンジン回転速度及び車両加速度が求められ、該エンジン回転速度、車両加速度、及び、ECU71からCAN100を介して取得されるエンジントルクを用いて、ハイブリッド車両の運動方程式から、モータトルクが求められる。その結果、CAN100を介して、HEV-CU70(他のコントロールユニット)からモータトルクを取得できない場合であっても、モータトルクを求めることが可能となる。
同様に、実施例2~5によっても、CAN100を介して、HEV-CU70からモータトルクを取得できない場合であっても、モータトルクを求めることが可能となる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、電動モータ40を無段変速機50のプライマリ軸51に接続したが、電動モータ40の接続位置は無段変速機50のセカンダリプーリ53の下流側でもよい。なお、この場合、無段変速機50と電動モータ40との配置に合わせて、上記演算式中の変速比やギヤ比の取り扱いを変更する。また、上記実施形態では、前後進切替機構30を、プライマリプーリ52の前段に配置したが、セカンダリプーリ53の後段に配置する構成としてもよい。
上記実施例1~4において、停車中に発電をしない構成(仕様)であれば、出力クラッチ61は省略してもよい。また、上記実施例2~5では、VDCU76を備えていない構成としてもよい。
上記実施形態では、通信ラインとしてCAN100を用いたが、通信ラインはCANには限られない。また、上記実施形態では、前進クラッチ32、後進ブレーキ33、トランスファクラッチ64、出力クラッチ61として油圧式のものを用いたが、例えば電磁式のものを用いることもできる。
上記実施形態では、演算に、エンジン回転速度、プライマリプーリ回転速度、セカンダリプーリ回転速度を用いたが、回転速度(m/s)に代えて、回転数(rpm)を用いてもよい。すなわち、エンジン回転数、プライマリプーリ回転数、セカンダリプーリ回転数を用いてもよい。
上記実施形態では、本発明をチェーン式の無段変速機50に適用したが、チェーン式の無段変速機50に代えて、例えば、ベルト式の無段変速機や、トロイダル式の無段変速機等にも適用することができる。
上記実施形態では、コースティング制御の実行判断をTCU74で行ったが、コースティング制御の実行判断をHEV-CU70側又はECU71側で行い、その判断結果をCAN100を介してTCU74に送信する構成としてもよい。また、上記実施形態では、エンジン10を制御するECU71と、無段変速機50を制御するTCU74とを別々のハードウェアで構成したが、一体のハードウェアで構成してもよい。
1 無段変速機の制御装置
10 エンジン
15 クランク軸
20 トルクコンバータ
21 ポンプインペラ
22 タービンランナ
23 ステータ
24 ロックアップクラッチ
25 タービン軸
30 前後進切替機構
31 遊星歯車列
32 前進クラッチ
33 後進ブレーキ
35 オイルポンプ
40 電動モータ
50 無段変速機
51 プライマリ軸
52 プライマリプーリ
53 セカンダリプーリ
54 チェーン
55 セカンダリ軸
59 リダクションギヤ(セカンダリリダクションギヤ)
60 カウンタ軸
61 出力クラッチ
62 パーキングギヤ
63 カウンタギヤ
64 トランスファクラッチ
65 トランスファギヤ
66 フロントドライブシャフト
67 フロントデファレンシャル
68 プロペラシャフト
69 リヤデファレンシャル
70 HEV-CU
71 ECU
72 PCU
73 高電圧バッテリ
74 TCU
75 コントロールバルブ(バルブボディ)
76 VDCU
81 アクセルペダルセンサ
82 レゾルバ
83 エアフローメータ
84 クランク角センサ
85 プライマリプーリ回転センサ
86 セカンダリプーリ回転センサ
87 タービン回転センサ
88 出力クラッチ回転センサ
89 ブレーキスイッチ
90 ブレーキ液圧センサ
91 車輪速センサ
100 CAN
10 エンジン
15 クランク軸
20 トルクコンバータ
21 ポンプインペラ
22 タービンランナ
23 ステータ
24 ロックアップクラッチ
25 タービン軸
30 前後進切替機構
31 遊星歯車列
32 前進クラッチ
33 後進ブレーキ
35 オイルポンプ
40 電動モータ
50 無段変速機
51 プライマリ軸
52 プライマリプーリ
53 セカンダリプーリ
54 チェーン
55 セカンダリ軸
59 リダクションギヤ(セカンダリリダクションギヤ)
60 カウンタ軸
61 出力クラッチ
62 パーキングギヤ
63 カウンタギヤ
64 トランスファクラッチ
65 トランスファギヤ
66 フロントドライブシャフト
67 フロントデファレンシャル
68 プロペラシャフト
69 リヤデファレンシャル
70 HEV-CU
71 ECU
72 PCU
73 高電圧バッテリ
74 TCU
75 コントロールバルブ(バルブボディ)
76 VDCU
81 アクセルペダルセンサ
82 レゾルバ
83 エアフローメータ
84 クランク角センサ
85 プライマリプーリ回転センサ
86 セカンダリプーリ回転センサ
87 タービン回転センサ
88 出力クラッチ回転センサ
89 ブレーキスイッチ
90 ブレーキ液圧センサ
91 車輪速センサ
100 CAN
Claims (5)
- エンジンと、該エンジンのクランク軸との間で動力伝達が可能な電動モータと、を備えるハイブリッド車両に搭載され、少なくとも前記エンジンのエンジントルクを無段階に変換する無段変速機の制御装置において、
前記エンジンを制御するエンジンコントロールユニット、前記電動モータを制御するモータコントロールユニット、前記ハイブリッド車両の車両挙動を制御する車両コントロールユニットと通信ラインを介して互いに通信可能に接続され、前記無段変速機を制御するトランスミッションコントロールユニットを有し、
前記トランスミッションコントロールユニットは、前記モータコントロールユニットから前記通信ラインを介してモータトルクを取得できない場合に、前記車両コントロールユニットから前記通信ラインを介して取得される車速から、前記エンジンのエンジン回転速度及び車両加速度を求め、該エンジン回転速度、車両加速度、及び、前記エンジンコントロールユニットから前記通信ラインを介して取得されるエンジントルクを用いて、前記ハイブリッド車両の運動方程式から、モータトルクを求めることを特徴とする無段変速機の制御装置。 - 前記トランスミッションコントロールユニットは、前記車両コントロールユニットから前記通信ラインを介して取得される車速に代えて、前記エンジンと前記無段変速機との間に介装されるトルクコンバータのタービン回転速度と前記無段変速機の変速比とから車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求めることを特徴とする請求項1に記載の無段変速機の制御装置。
- 前記トランスミッションコントロールユニットは、前記車両コントロールユニットから前記通信ラインを介して取得される車速に代えて、前記無段変速機のプライマリプーリ回転速度と前記無段変速機の変速比とから車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求めることを特徴とする請求項1に記載の無段変速機の制御装置。
- 前記トランスミッションコントロールユニットは、前記車両コントロールユニットから前記通信ラインを介して取得される車速に代えて、前記無段変速機のセカンダリプーリ回転速度から車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求めることを特徴とする請求項1に記載の無段変速機の制御装置。
- 前記トランスミッションコントロールユニットは、前記車両コントロールユニットから前記通信ラインを介して取得される車速に代えて、前記電動モータと駆動輪との間に設けられ、前記エンジン及び前記電動モータと駆動輪との間のトルク伝達を断続する出力クラッチのクラッチ回転速度から車速を求め、該車速を用いてモータトルクを求めることを特徴とする請求項1に記載の無段変速機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021152841A JP2023044795A (ja) | 2021-09-21 | 2021-09-21 | 無段変速機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021152841A JP2023044795A (ja) | 2021-09-21 | 2021-09-21 | 無段変速機の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023044795A true JP2023044795A (ja) | 2023-04-03 |
Family
ID=85776662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021152841A Pending JP2023044795A (ja) | 2021-09-21 | 2021-09-21 | 無段変速機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023044795A (ja) |
-
2021
- 2021-09-21 JP JP2021152841A patent/JP2023044795A/ja active Pending
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