JP3285842B2 - 変速制御装置 - Google Patents
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Description
する変速機を制御する変速制御装置及び制御方法に係
り、特に、自動M/T等に適用するに好適な変速制御装
置及び制御方法に関する。
ョン)は、一般的なオートマチックトランスミッション
(A/T)で使用している流体クラッチに代えて、機械
的なクラッチを用いるとともに、クラッチの断続操作は
アクチュエータにより自動的に行うものであり、欧州の
スポーティな車両において用いられつつある。シフトレ
バーは、通常のマニュアルトランスミッション(M/
T)と同様に、1速、2速、…、6速等とあり、車両の
運転者がシフトレバーを用いて変速操作を行うと、変速
制御装置は変速操作を検出して、アクチュエータを制御
してクラッチを解放した後、ギヤ段の切替を行い、クラ
ッチを締結するというように、従来のM/Tにおける運
転者によるクラッチ操作を自動化したものである。ま
た、Dレンジも備えており、Dレンジのホールドする
と、アクセルペダルの踏込量と車速に応じて、クラッチ
の解放・締結とギヤ段の切替操作を自動的に行い、A/
Tのように変速することも可能である。
は、例えば、特開平7−197955号公報に記載され
ているように、クラッチの強引な動作によるダンピング
作用によりエンジンが失速しないようエンジン制御にお
いて、エンジンの出力トルクを点火時期、燃料噴射量、
エンジン吸入空気量を用いて変化させ、変速要求からく
るトルク及び回転数制御を行っている。
7−197955号公報に記載されているように、変速
操作に応じて、エンジン制御を行う方式では、本来のエ
ンジン制御の燃焼要求での最適値からは大きく外れた運
転であり、はねかえりとして燃費の悪化及びトルクレス
ポンスの低下、排気ガス成分の悪化等の問題が生じてく
る。
性が悪化することを低減するととも本発明の目的は、変
速操作時のエンジン特性が悪化することを低減するとと
もに、応答遅れによるクラッチ及び変速機側への負担を
軽減できる変速制御装置を提供することにある。に、応
答遅れによるクラッチ及び変速機側への負担を軽減でき
る変速制御装置を提供することにある。
るために、本発明は、駆動力を発生するエンジンと、こ
のエンジンが発生する駆動力を駆動輪に伝達する複数の
ギヤ段を有する変速機と、上記エンジンと上記変速機と
を連結するクラッチと、上記エンジンを制御するエンジ
ン制御手段と、上記変速機のギヤ段の切換を行う変速機
制御手段と、上記クラッチの解放及び締結を制御するク
ラッチ制御手段と、上記エンジンの駆動軸に接続される
とともに、回生動作可能な電動機と、上記変速機による
変速動作時に、上記駆動輪に駆動力を伝達し、また、上
記駆動輪からの動力により回生動作させるように上記電
動機を制御する電動機制御手段と、上記変速機による変
速動作時に、上記エンジンによるトルク発生と上記電動
機によるトルク発生の役割分担を判断し、上記エンジン
制御手段若しくは上記電動機制御手段を介して、上記エ
ンジン若しくは上記電動機を制御する統合制御手段とを
有する変速制御装置において、上記統合制御手段は、変
速操作によるギヤ段の切換時に、次のギヤが要求するト
ルクと現在のギヤトルクの差が上記電動機のトルク制御
範囲内であるときは、上記電動機制御手段により、上記
電動機を制御するようにしたものである。かかる構成に
より、変速操作時に必要なトルクが小さい場合には電動
機の回転数を制御することにより、エンジン特性が悪化
することを低減するとともに、応答遅れによるクラッチ
及び変速機側への負担を軽減し得るものとなる。
上記電動機制御手段は、変速後の時間経過とともに変化
する上記電動機の目標回転数を算出し、この目標回転数
に基づいて、上記電動機の回転数を制御するようにした
ものである。
は、駆動力を発生するエンジンと、このエンジンが発生
する駆動力を駆動輪に伝達する複数のギヤ段を有する変
速機と、上記エンジンと上記変速機とを連結するクラッ
チと、上記エンジンを制御するエンジン制御手段と、上
記変速機のギヤ段の切換を行う変速機制御手段と、上記
クラッチの解放及び締結を制御するクラッチ制御手段
と、上記エンジンの駆動軸に接続されるとともに、回生
動作可能な電動機と、上記変速機による変速動作時に、
上記駆動輪に駆動力を伝達し、また、上記駆動輪からの
動力により回生動作させるように上記電動機を制御する
電動機制御手段とを有する車両であって、上記変速機に
よる変速動作時に、上記エンジンによるトルク発生と上
記電動機によるトルク発生の役割分担を判断し、上記エ
ンジン制御手段若しくは上記電動機制御手段を介して、
上記エンジン若しくは上記電動機を制御する変速制御方
法において、変速操作によるギヤ段の切換時に、次のギ
ヤが要求するトルクと現在のギヤトルクの差が上記電動
機のトルク制御範囲内であるときは、上記電動機制御手
段により、上記電動機を制御するうにしたものである。
かかる構成により、変速操作時に必要なトルクが小さい
場合には電動機の回転数を制御することにより、エンジ
ン特性が悪化することを低減するとともに、応答遅れに
よるクラッチ及び変速機側への負担を軽減し得るものと
なる。
上記電動機制御手段は、変速後の時間経過とともに変化
する上記電動機の目標回転数を算出し、この目標回転数
に基づいて、上記電動機の回転数を制御するようにした
ものである。
発明の一実施形態による変速制御装置の構成について説
明する。最初に、図1を用いて、本実施形態による変速
制御装置を用いた車両制御システムの全体構成について
説明する。
ユニット110によって制御され、ドライバのアクセル
操作などにより、燃焼によって駆動力を発生する。エン
ジン200の駆動力軸(クランク軸))219には、電
動機300が接続されている。電動機300は、回生機
能を有する電動機であり、車両の減速エネルギーなどを
電気エネルギーとして回収する機能を有するとともに、
通常の回転駆動時には駆動力軸219に駆動力トルクを
発生することにより、エンジン200をできるだけ高効
率な条件下で動かすことができるものである。電動機3
00は、必要最小限の規模のものであり、エンジンの出
力トルクの5〜10%程度の出力トルクを有している。
例えば、エンジン200の出力トルクが300PSの場
合、電動機300としては、出力15PS程度のものを
用いる。電動機300は、電動機コントロールユニット
120により制御される。電動機300の回生動作によ
り、制動エネルギーは、電気エネルギーとして回収さ
れ、第一電源310に蓄電される。第二電源315は、
主として、駆動用の電力を供給する。
生した駆動力は、クラッ310により、変速機320側
と連結され、駆動輪側へと伝達される。クラッ310
は、ドライバや運転条件からの変速要求が発生した場
合、クラッチコントロールユニット130により油圧機
構などで構成されるクラッチアクチュエータ340が制
御され、ドライバによるクラッチの解放・締結操作なし
で、クラッ310の開放・締結動作を実現できる。
シフト操作での手動変速と車両速度及び負荷からなる運
転条件による自動変速との両方を実現することができる
自動M/Tである。変速機320は、変速機コントロー
ルユニット12により制御され、油圧機構などで構成さ
れる変速アクチュエータ330を制御することにより、
次のギヤ段への切換えを行う。
変速要求が発生した場合、それらは統括コントロールユ
ニット150によって検出・認識され、実際の変速動作
が開始される。統括コントロールユニット150は、ク
ラッチ作動コントロールユニット130へクラッ310
の開放要求,及びギヤ段切換え後のクラッ310の締結
要求が出力される。また、統括コントロールユニット1
50は、変速機コントロールユニット140に、次ギヤ
段への切換え要求を出力する。さらに、統括コントロー
ルユニット150は、エンジンコントロールユニット1
10及び電動機コントロールユニット120に、クラッ
310の締結までのトルク・回転数要求を出力する。統
括コントロールユニット150が、クラッチ作動コント
ロールユニット130,変速機コントロールユニット1
40,エンジンコントロールユニット110及び電動機
コントロールユニット120を制御することにより、一
連の変速動作を制御する。要求を受けた側は、それぞれ
のアクチュエータを駆動して、滑らかな変速を実現す
る。なお、以上の構成では、それぞれのアクチュエータ
を制御するコントロールユニットを個別に有するシステ
ムとしているが、それらは複数のアクチュエータを制御
可能な機能を有するコントロールユニットにより集約し
て制御することでも可能である。
速制御装置を用いた車両制御システムに用いるエンジン
200の構成について説明する。図2は、本発明の一実
施形態による変速制御装置を用いた車両制御システムに
用いるエンジンの構成を示すブロック図である。
クリーナ201の入口部201aから取り入れられ、エ
アフローセンサ203,吸入空気量を制御するスロット
ル弁を設置したスロットル弁ボディ205を通り、コレ
クタ206に入る。コレクタ206に吸入された空気
は、エンジンの各シリンダに接続された各吸気管210
に分配され、シリンダ220内に導かれる。また、スロ
ットル弁205は、モータにより、開弁・閉弁が可能と
なっている。
214から低圧燃料ポンプ210により加圧された上
で、インジェクタ209に供給される。燃料は、プレッ
シャレギュレータ213により所定の圧力に調圧されて
いる。インジェクタ209から噴射された燃料は、点火
コイル222で高電圧化された点火信号により、点火プ
ラグ208で着火される。
量を表わす信号を出力し、エンジンコントロールユニッ
ト110に入力する。さらに、スロットルボディ205
には、スロットル弁の開度を検出するスロットルセンサ
が取り付けられており、その出力もエンジンコントロー
ルユニット110に入力する。クランク角センサ216
は、クランク軸219によって回転駆動され、クランク
軸の回転数信号は、エンジンコントロールユニット11
0に入力する。エンジンコントロールユニット110
は、これらの信号により、燃料の噴射量及びタイミン
グ,点火のタイミング及びスロットル開度等を制御す
る。
速制御装置の構成について説明する。なお、図1と同一
符号は、同一部分を示している。図3は、本発明の一実
施形態による変速制御装置の構成を示すブロック図であ
る。
求判定手段152には、ドライバ操作または車両速度と
負荷による運転条件からの変速要求(シフト位置要求)
と、現在のギヤ段位置(シフト位置)と、その他の車両
情報として、エンジン回転数,車両速度,冷却水温,ク
ラッチ締結開放状態,ギヤ状態などの必要なパラメータ
が入力する。変速要求判定手段152は、現在の運転域
及び要求により、実際に変速を開始して良いか否かを判
断し、変速が許可されれば、クラッチコントロールユニ
ット130のクラッチ断続制御手段132に、クラッチ
開放要求を出力する。
開放要求に対して、油圧,空気圧,電気機構などで構成
されるクラッチアクチュエータ340を操作(開放)し
て、エンジン及び電動機からなる駆動源側であるクラッ
チ入力軸と、変速機側であるクラッチ出力軸との動力伝
達を遮断する。その際、クラッチ断続制御手段132
は、機構特有の油温,圧力,電気特性の補正をする。ク
ラッチ断続制御手段132は、クラッチ状態をモニタし
ており、実際に開放動作が終了すると、変速機コントロ
ールユニット140のギヤ段切換制御手段142に、ギ
ヤ段の切り換え要求を出力する。
要求に基づき、変速アクチュエータ330を制御して、
まず現在締結しているギヤ段を抜き(開放し)、駆動輪
側と変速機内部との連結をなくし、ニュートラル状態と
する。その後、変速機内のシンクロメッシュなどの回転
同期噛合機構を用い、要求された次ギヤ段への切換えを
行う。変速アクチュエータ330が、油圧式,電気式,
空気圧式などで構成されている場合は、ギヤ段切換手段
142hは、それらの特性補正を行う。
切換え動作と平行して、変速要求判定手段152からの
変速要求により、エンジンに対してトルクの要求値を出
力し、電動機に対して回転数制御の要求値を出力する。
制御分担判定手段154は、運転条件とそれらから推測
されるドライバ意図に適した変速応答要求時間なども考
慮し、変速時の要求が電動機の出力性能分のみで賄える
か、エンジン+電動機の組み合わせで満足できるかを判
断し、それぞれ分担を切り分ける。制御分担判定手段1
54において、エンジンによるトルク制御が必要と判断
した場合は、次ギヤ段で必要とされる動力源での発生ト
ルク値または、トルク操作分を推定し、目標トルク値と
して、エンジンコントロールユニット110のトルク制
御手段112に出力する。
発生トルク値を基に、エンジン側において制御可能な空
気量を制御するスロットルボディ(スロットルアクチュ
エータ)205、点火プラグ208による点火時期、イ
ンジェクタ209からの燃料噴射量を、要求トルク値お
よび応答時間を満足するように、単独または組み合わせ
でそれぞれを操作する。現在のエンジン発生トルク値
は、計量したエンジン吸入空気量や燃料噴射量等の運転
負荷を用いて、エンジン全域性能特性から求めた値で代
用してもよいものである。
クチュエータ340により変速され、駆動輪側より回転
させられている駆動輪側クラッチ部の回転数を車両速度
等により推定し、クラッチ締結時にショック及び過負荷
が発生しないよう動力源側クラッチ部の目標回転数を決
定する。目標回転数をうけた電動機コントロールユニッ
ト120の回転数制御手段122は、現在の動力源側ク
ラッチ部の回転数を目標になるように電動機アクチュエ
ータ312を操作し、フィードバック制御等により行
う。
段112若しくは回転数制御手段122により動力調整
が終了したことを判断し、且つ、ギヤ段切換手段142
でのギヤ段切換えが完了している場合、再度クラッチ断
続制御手段132にクラッチ締結要求を出力し、クラッ
チアクチュエータ340により、動力源側と駆動輪側と
の接続を行い、一連の変速動作を終了とする。
よる変速制御装置に用いる変速要求判定手段152にお
ける要求判定処理の内容について説明する。図4は、本
実施形態による変速要求判定手段152の要求判定処理
の内容を示すフローチャートである。
るギヤ段切換え要求が発生した場合について説明する。
そして、この処理は、時間または回転角度周期で常時演
算されてもよいが、ここではドライバのギヤ段切換え要
求発生時にのみ処理する構成とする。
求判定手段152は、クラッチ断続制御手段132への
クラッチ開放要求等の出力状態に基づいて、現在変速要
求が行われているか否か判定する。非変速中であればス
テップs404に移行し、変速要求発生中であればステ
ップs402に移行する。
で変速中)の場合には、ステップs402において、変
速要求判定手段152は、その切換えが同一方向(シフ
トアップ,シフトダウン)であるか否かを判定する。同
一方向の場合には、ステップs405に移行する。それ
以外の時は、ステップs403に移行する。
手段152は、運転者からのギヤ段切換え要求を破棄
(保留)して、現在実行中の変速を実行する。具体的に
は、1→2速変速中に1→3速切換え要求が発生した場
合には、切換えギヤ段目標を3速に置きかえるが、変速
中に2→1速切換え要求(実際は1速状態もしくは、ニ
ュートラル状態)が発生した場合は、要求を破棄して現
在の1→2速変速を実行する。
変速中でないと判定されると、ステップs404におい
て、変速要求判定手段152は、ギヤ段切換え要求がシ
フトアップか否か、即ち、シフトアップであるか、シフ
トダウンであるかを判定する。シフトダウンであれば、
ステップs406以降の処理に進み、シフトアップであ
れば、ステップs412以降の処理に進む。
おいて、変速要求判定手段152は、次の変速ギヤ段で
の回転数を車両速度から算出し、所定回転数と比較して
レブリミット判定を実施し、ステップs407におい
て、切換え可能な領域内であるか否かを判定する。
の一例について説明する。図5は、本発明の一実施形態
による変速要求判定手段152におけるレブリミット判
定の説明図である。
軸はエンジン回転数を示している。そして、各ギヤ段毎
に、車両速度とエンジン回転数の関係をマップ及びテー
ブル化した制御定数としておく。ギヤ段切換え要求発生
時、目標となる次のギヤ段での回転数を算出し、その値
が所定回転数(レブリミット)以下であれば切換えを許
可し、逆にレブリミット以上の場合は、エンジン保護及
び運転性面から切り換えを禁止することにする。例え
ば、車両速度がV1で現在のギヤ段が3速で、次のギヤ
段が2速の場合、エンジン回転数はレブリミットを超え
ることになるため、ギヤ段切換えが禁止される。ここ
で、レブリミットは、エンジンの特性等で異なるもので
あるが、例えば、6500rpmに設定されている。
速要求判定手段152は、駆動系保護のため、次のギヤ
段のトルクと現在のギヤ段におけるトルクを比較し、ス
テップs409において、許容範囲か否かの判定をす
る。
判定の一例について説明する。図6は、本発明の一実施
形態による変速要求判定手段152における駆動保護用
トルク判定の説明図である。
軸はエンジンの出力トルクを示している。そして、各ギ
ヤ段毎に、車両速度と出力トルクの関係をマップ及びテ
ーブル化した制御定数としておく。ギヤ段切換え要求発
生時、現状のギヤ段におけるトルクAと次のギヤ段での
発生トルクBとの変化量ΔTORQEに許容値を設定
し、車両運転性および駆動系の保護などを目的として切
り換え許可・禁止を判定する。例えば、車両速度がV3
であり、現在のギヤ段が3速の場合、次のギヤ段を1速
にすると、図中のA〜Bの間のトルク差ΔTORQEが
生じる。このトルク差ΔTORQEに許容値を設定し、
許容値以上であれば、切換えを禁止する。
408における判定において、許容範囲内であれば、ス
テップs410において、変速要求判定手段152は、
ギヤ段切換え要求を許可し、クラッチ断続制御手段15
2へのクラッチ開放要求を出力する。それ以外の場合
は、ステップs411において、変速要求判定手段15
2は、ギヤ段切換え要求を破棄(保留)する。
シフトアップ時の場合には、ステップs412におい
て、変速要求判定手段152は、エンジンストールを懸
念して低回転側のリミッタ判定を行う。
転数の関係をギヤ段毎にマップ及びテーブル化した制御
定数としておき、ギヤ段切換え要求発生時、目標となる
次のギヤ段での回転数を算出し、その値が所定回転数
(ストール限界)以下であれば変速した際に駆動輪側に
よりエンジン側が失速させられ、エンストする可能性が
あるためギヤ段切換えを禁止する。例えば、車両速度が
V2で、現状のギヤ段が2速の場合、4速にシフトダウ
ンしようとすると、ストール限界以下となるため、ギヤ
段切換えを禁止する。ストール限界のエンジン回転数
は、エンジンの特性によって異なるが、例えば、500
rpmに設定される。
変速要求判定手段152は、シフトダウンがストール限
界内であるか否かを判定し、許容範囲内であれば、ステ
ップs414において、クラッチ開放要求を出力する。
それ以外は、ステップs415において、ギヤ段切換え
要求を破棄(保留)する。
転条件による自動変速時における変速要求判定手段15
2の動作について説明する。図7は、本発明の一実施形
態による運転条件による自動変速時における変速要求判
定手段の動作の説明図である。
軸はアクセルペダル操作による負荷相当値を示してい
る。そして、車両速度と運転者のアクセルペダル操作に
よる負荷相当値により各ギヤ段毎に自動変速パターンが
設定されている。変速要求判定手段152は、この自動
変速パターンを用いて、車両速度と相当値からギヤ段切
換え要求が発生したことを判断し、クラッチ断続制御手
段152へのクラッチ開放要求を出力する。
による制御分担判定手段154の動作の第1の例につい
て説明する。図8は、本発明の一実施形態による制御分
担判定手段の動作の第1の例を示すフローチャートであ
り、図9及び図10は、本発明の一実施形態による制御
分担判定手段の動作の第1の例の説明図である。
担判定手段154は、(現在のエンジントルクT−次の
ギヤの要求トルクT2)の絶対値が、電動機トルクTm
より小さいか否かを判定する。小さいときは、ステップ
s802において、制御分担判定手段154は、モータ
回転数操作を実行し、そうでない場合には、ステップs
803において、制御分担判定手段154は、エンジン
トルク操作を実行する。
について具体的に説明する。図9の横軸は時間tを示し
ており、図9(A)はクラッチの締結若しくは解放の状
態を示している。また、図9(B)はギヤトルクを示し
ている。
刻t1において、クラッチの締結が解かれ、時刻t3に
おいてクラッチが完全に解放状態になるものとする。図
9(B)は、図9(A)に示したようなクラッチの締結
時のギヤトルクT1と、次のギヤの要求トルクT2を示
している。ここでは、シフトアップする場合について説
明するので、ギヤトルクT1に対して、ギヤトルクT2
は小さな値となっている。さらに、図9(C)は、制御
分担,即ち、エンジントルク操作を行うか、モータ回転
数操作を行うかを示している。
おいてクラッチが締結状態から解かれ始めると、少し時
間差があって、時刻t2からギヤトルクが減少し始め
る。このとき、現在のエンジントルクTと次のギヤの要
求トルクT2の差は、電動機トルクTmよりも大きくな
っている。従って、図8のステップs801の判定で
は、Noとなるため、ステップs803において、エン
ジントルク操作を行うことになる。そして、時刻t1〜
時刻t4の間は、図3に示したエンジンコントロールユ
ニット110のトルク制御手段112によって、スロッ
トルアクチュエータ205等を制御して、エンジンの出
力トルクを制御する。即ち、トルク制御を、エンジン制
御側で対応させる。
Tが、次のギヤ要求トルクT2に電動機トルクTmを加
えた値まで低下する。すると、図8のステップs801
の判定では、YESとなるため、ステップs802にお
いて、電動機コントロールユニット120の回転数制御
手段122によってモータ回転数を操作する。このと
き、ギヤトルクを低減させるように電動機を操作するた
め、電動機は回生動作させられる。そして、時刻t5に
おいて、現在のトルクTが、次のギヤの要求トルクに等
しくなると、トルク制御が停止する。即ち、時刻t4〜
t5までは、トルク制御を、電動機制御側で対応させ
る。
のギヤの要求トルクに近づけるために、モータの回転数
制御によって行える場合には、モータ回転数操作によっ
て行うようにしている。時刻t1〜t4の間は、従来と
同様にエンジントルク操作によってギヤトルクを制御す
るようにしているが、時刻t4〜t5の間は、モータ回
転数操作によってギヤトルクを制御するようにしている
ので、エンジン制御は、本来のエンジン制御を行うこと
ができるので、燃費の向上及びトルクレスポンスの向
上、排気ガス成分の悪化が低減を図ることができる。
させているが、例えば、シフトダウンの場合には、電動
機を駆動させるようにして、電動機のトルクを制御させ
るものである。
の第2の具体例に説明する。図10は、図9と同様に、
横軸は時間tを示しており、図10(A)はクラッチの
締結若しくは解放の状態を示している。また、図10
(B)はギヤトルクを示している。
変速前トルクT1’と次のギヤの要求トルクの差が小さ
い場合である。この状態では、電動機出力分Tmのみで
対応できるため、トルク操作部のエンジン側への要求は
なしとする。従って、このような状態では、エンジンは
運転状態を変化させることなく対応可能となる。しか
し、電動機による制御応答は早いため、低回転域では失
速によるエンジンエンスト等が考えられるので、それに
見合った(回避)条件分けを行うこととする。
11において、クラッチの締結が解かれ、時刻t13に
おいてクラッチが完全に解放状態になるものとする。図
10(B)の実線は、シフトアップする場合に、図10
(A)に示したようなクラッチの締結時のギヤトルクT
1’と、次のギヤの要求トルクT2を示している。図1
0(B)の一点鎖線は、シフトダウンする場合を示して
いる。さらに、図10(C)は、制御分担,即ち、エン
ジントルク操作を行うか、モータ回転数操作を行うかを
示している。
て見ると、時刻t11においてクラッチが締結状態から
解かれ始めると、少し時間差があって、時刻t12から
ギヤトルクが減少し始める。このとき、現在のエンジン
トルクTと次のギヤの要求トルクT2の差は、電動機ト
ルクTmよりも小さいものとする。従って、図8のステ
ップs801の判定では、YESとなるため、ステップ
s802において、電動機コントロールユニット120
の回転数制御手段122によってモータ回転数を操作す
る。このとき、ギヤトルクを低減させるように電動機を
操作するため、電動機は回生動作させられる。そして、
時刻t15において、現在のトルクTが、次のギヤの要
求トルクに等しくなると、トルク制御が停止する。即
ち、時刻t11〜t15までは、トルク制御を、電動機
制御側で対応させる。
いても、現在のエンジントルクTと次のギヤの要求トル
クT2の差は、電動機トルクTmよりも小さいので、図
8のステップs801の判定では、YESとなるため、
ステップs802において、電動機コントロールユニッ
ト120の回転数制御手段122によってモータ回転数
を操作する。このとき、ギヤトルクを低減させるように
電動機を操作するため、電動機は回生動作させられる。
そして、時刻t15において、現在のトルクTが、次の
ギヤの要求トルクに等しくなると、トルク制御が停止す
る。即ち、時刻t11〜t15までは、トルク制御を、
電動機制御側で対応させる。
トルクの差が小さい場合には、モータの回転数操作のみ
で、ギヤトルクを制御するようにしているので、エンジ
ン制御は、本来のエンジン制御を行うことができるの
で、燃費の向上及びトルクレスポンスの向上、排気ガス
成分の悪化が低減を図ることができる。
形態による制御分担判定手段154の動作の第2の例に
ついて説明する。図11は、本発明の一実施形態による
制御分担判定手段の動作の第2の例を示すフローチャー
トであり、図12は、本発明の一実施形態による制御分
担判定手段の動作の第2の例の説明図である。
御分担判定手段154は、(現在のエンジントルクT−
元のギヤの要求トルクT1)の絶対値が、電動機トルク
Tmより小さいか否かを判定する。小さいときは、ステ
ップs1103において、制御分担判定手段154は、
モータ回転数操作を実行する。そうでない場合には、ス
テップs1102において、制御分担判定手段154
は、(現在のエンジントルクT−次のギヤの要求トルク
T2)の絶対値が、電動機トルクTmより小さいか否か
を判定する。小さいときは、ステップs1103におい
て、制御分担判定手段154は、モータ回転数操作を実
行する。そうでない場合には、ステップs1104にお
いて、制御分担判定手段154は、エンジントルク操作
を実行する。
流れについて具体的に説明する。図12は、図9と同様
に、横軸は時間tを示しており、図12(A)はクラッ
チの締結若しくは解放の状態を示している。また、図1
2(B)はギヤトルクを示している。
21において、クラッチの締結が解かれ、時刻t23に
おいてクラッチが完全に解放状態になるものとする。図
12(B)は、図12(A)に示したようなクラッチの
締結時のギヤトルクT1(元のギヤのトルク)と、次の
ギヤの要求トルクT2を示している。さらに、図12
(C)は、制御分担,即ち、エンジントルク操作を行う
か、モータ回転数操作を行うかを示している。
1においてクラッチが締結状態から解かれ始めると、少
し時間差があって、時刻t22からギヤトルクが減少し
始める。このとき、現在のエンジントルクTと元のギヤ
の要求トルクT1の差は、電動機トルクTmよりも小さ
くなっている。従って、図11のステップs1101の
判定では、YESとなるため、ステップs1103にお
いて、モータ回転数操作を行うことになる。
ントルクTと元のギヤの要求トルクT1の差が、電動機
トルクTmよりも大きくなるため、図11のステップs
1101の判定がNOとなり、しかも、現在のエンジン
トルクTと次のギヤの要求トルクT2の差は、電動機ト
ルクTmよりも大きいので、図11のステップs110
2の判定はNOとなるので、エンジンコントロールユニ
ット110のトルク制御手段112によって、スロット
ルアクチュエータ205等を制御して、エンジンの出力
トルクを制御する。
Tが、次のギヤ要求トルクT2に電動機トルクTmを加
えた値まで低下すると、図11のステップs1102の
判定では、YESとなるため、ステップs1103にお
いて、電動機コントロールユニット120の回転数制御
手段122によってモータ回転数を操作する。このと
き、ギヤトルクを低減させるように電動機を操作するた
め、電動機は回生動作させられる。そして、時刻t5に
おいて、現在のトルクTが、次のギヤの要求トルクに等
しくなると、トルク制御が停止する。即ち、時刻t4〜
t5までは、トルク制御を、電動機制御側で対応させ
る。
のギヤの要求トルクに近づけるために、モータの回転数
制御によって行える場合には、モータ回転数操作によっ
て行うようにしている。時刻t23〜t24の間は、従
来と同様にエンジントルク操作によってギヤトルクを制
御するようにしているが、時刻t21〜t23の間と時
刻t24〜t25の間は、モータ回転数操作によってギ
ヤトルクを制御するようにしているので、エンジン制御
は、本来のエンジン制御を行うことができるので、燃費
の向上及びトルクレスポンスの向上、排気ガス成分の悪
化が低減を図ることができる。
転数制御を行うようにしているため、トルクレスポンス
を早くでき、また、回転数応答を早くすることができ
る。
させているが、例えば、シフトダウンの場合には、電動
機を駆動させるようにして、電動機のトルクを制御させ
るものである。また、図8〜図12に示した例では、ク
ラッチの締結から解放時の制御であるが、クラッチの解
放から締結時についても同様に制御することができる。
さらに、上述の例では、ギヤトルクのリアルタイム値に
基づいて制御するようにしているが、ギヤトルクを表わ
す負荷相当値もしくは回転数変化に基づいて制御するこ
とも可能である。また、図9,図10若しくは図12に
おける制御の切換パターンは、運転条件および変速性能
要求等からさまざまな組み合わせが必要とされるため、
分担をリアルタイムの情報で切り換えたが、予め設定し
た時間などでの切り換えも可能である。さらに、車両挙
動として回避しなければならないエンジン・ストップ、
急加速をふせぐために、エンジン回転およびトルクまた
はトルク代用値の急激な変化を予定時間の変化量などか
ら検出した場合には、上記のパターン設定を解除及び変
更できるようにする。
変速制御装置に用いるトルク制御手段112の制御動作
について説明する。図13は、本発明の一実施形態によ
る変速制御装置に用いるトルク制御手段の制御動作の説
明図である。
ラメータとしては、点火時期,燃料噴射量,スロットル
制御による吸入空気量がある。そこで、トルク制御手段
112は、これらのパラメータを使い分けて、トルク振
り分けを行うようにしている。
した場合において制御分担判定手段154からの要求ト
ルクに応じて、どのパラメータで対応するかを予めマッ
プおよびテーブルで記憶しておき、トルクの振り分けを
実現する。図示する例では、要求トルクとその時のトル
ク制御応答要求から点火時期のみ、燃料のみ、点火+燃
料、空気量のみ、全パラメータの何れかを選択し、トル
ク制御を行う。ここでトルク制御応答要求は、例えば運
転者によるアクセルペダルの所定時間の操作量をパラメ
ータとした関数などとする。
形態による回転数制御手段122の動作について説明す
る。図14は、本実施形態による回転数制御手段の構成
を示すブロック図であり、図15は、本実施形態による
回転数制御手段を用いた制御のタイミングチャートであ
る。
算出手段122Aと、発電量算出手段122Bとを備え
ている。目標回転数偏差算出手段122Aは、目標回転
数変化パターン設定手段122A1と、回転数偏差算出
手段122A2とから構成される。
ける変速操作時の各部の挙動について説明する。図15
は、アップシフト(ギヤ比を下げる方向)時におけるク
ラッチ状態、ギヤ段位置、要求トルク、エンジン回転
(クラッチ入力側)の挙動を示している。
(B)に示すように、ギヤ位置はA速になっているもの
として、時刻t31に運転者が、B速にシフトアップす
るように変速操作を行うものとする。
おいて、図15(A)に示すように、クラッチの開放動
作が開始される。同時に、図15(E)に示すように、
スロットル開度を小さくする。これによって、クラッチ
解放時のエンジンの吹き上がりを低減するようにしてい
る。このとき、図15(D)に示すように、アクセル開
度は一定のままである。スロットル開度を小さくするこ
とにより、図15(F)に示すように、エンジン回転数
が低下し、また、図15(C)に示すように、要求トル
クも低下する。
線で示すように、クラッチが完全に解放されえると、エ
ンジンの出力軸にかかっている負荷は完全になくなるた
めにエンジン回転はフリクション等の慣性分により一瞬
吹け上がり(図中X)、その後低下する。そこで、この
吹き上がりを、電動機の制御により、さらに、低減する
ようにしている。
1は、制御分担判定手段154から目標回転数の情報が
入力すると、シフト操作(変速要求発生点)からの経過
時間により予め記憶しておいた目標回転数パターンのテ
ーブル及びマップから時間とともに変化する目標回転数
を生成する。ここでは、各変速で変速開始からの目標回
転数変化パターンを予め決定して設定している例を示し
ている。ここで目標回転数は演算により求めるようにし
てもよいものである。
転数変化パターン設定手段122A1によって算出され
た目標回転数と、実エンジン回転数とを比較して、目標
回転数偏差ΔNEを算出する。この算出は、単純な差分
方式や差分値にゲインをあわせた方式などが用いられ
る。
出手段122A2によって算出された目標回転数偏差Δ
NEを用いて、電動機の発電量(駆動側を+、放電側を
ーと仮に定義する)を予め記憶しておいたテーブルまた
はマップにより算出する。回転偏差ΔNEが大きい場合
は、発電量を上げ、また逆に小さい場合は下げて、目標
回転数となるように電動機を制御する。
に、吹き上がりXが低減され、目標回転数パターンに従
って、図15(G)に示すように、電動機を駆動するこ
とにより、エンジン回転数の制御を行うことができる。
の間に備えた電動機を駆動させ、エンジン回転が不要に
低下・上昇しないように、電動機を発電・駆動を切換え
てアシストするようにしている。電動機の性能で吸収可
能領域で最小限のスロットル開度制御を行えば、エンジ
ン側にかかる負担を軽減でき、性能悪化を回避すること
ができる。
放状態から締結状態に移行するが、ギヤ段位置がA速か
らニュートラル状態を経てB速への切換えが終了する
と、図15(E)に示すように、スロットル開度を大き
くして、図15(C),(E)に示すように、トルク及
びエンジン回転を上昇させながら、クラッチを締結し始
める。ここで、クラッチが十分に締結される前に、スロ
ットル開度が大きくなると、図15(F)に示すよう
に、吹き上がりYが生じ、また、クラッチが実際に締結
し始めると、クラッチ出力側(駆動輪側)に引きずられ
て、エンジン回転の低下Zが発生する。このようなエン
ジン回転の吹き上がりYや低下Zも、目標回転数パター
ンに従って、電動機の発電量を制御することにより低減
することができる。
エンジン回転と変速後エンジン回転には差があり、ま
た、クラッチ開放締結時には、エンジン回転は変速中、
不要な低下・上昇域が発生するが、このようなエンジン
回転数の上下をも低減することができる。エンジン回転
数の上下は、エンジン制御では最適値を外れた運転状態
となり、性能悪化するが、本実施形態においては、かか
る問題も解消されるものである。
はエンジントルク操作分を担当し、電動機ではモータ回
転数操作分を担当するものとしているが、目標回転偏差
ΔNEを用いて電動機を制御するとともに、図14に示
すように、点火時期操作量算出手段112Xを用いて、
エンジンの点火時期を操作して目標回転数への漸近精度
及び速度を上げるようにすることもできる。
操作を例にして説明したが、トルク操作要求発生時でも
同様であり、目標トルクと実トルクまたは相当値との偏
差を用いても実現可能である。ここでもトルク操作に電
動機制御を併せるも可能である。
ば、変速動作時のトルク及び回転数要求をエンジン制御
だけでなく、電動機制御により行うことができ、エンジ
ン出力面において性能要求からなる最適値を逸脱しない
範囲での運転が可能となり、燃費・排気悪化の低減を達
成することが可能となる。
特性が悪化することを低減するとともに、応答遅れによ
るクラッチ及び変速機側への負担を軽減することができ
る。
た車両制御システムの全体構成を示すシステムブロック
図である。
た車両制御システムに用いるエンジンの構成を示すブロ
ック図である。
を示すブロック図である。
52の要求判定処理の内容を示すフローチャートであ
る。
52におけるレブリミット判定の説明図である。
52における駆動保護用トルク判定の説明図である。
変速時における変速要求判定手段の動作の説明図であ
る。
動作の第1の例を示すフローチャートである。
動作の第1の例の説明図である。
の動作の第1の例の説明図である。
の動作の第2の例を示すフローチャートである。
の動作の第2の例の説明図である。
いるトルク制御手段の制御動作の説明図である。
構成を示すブロック図である。
用いた制御のタイミングチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】駆動力を発生するエンジンと、このエンジ
ンが発生する駆動力を駆動輪に伝達する複数のギヤ段を
有する変速機と、上記エンジンと上記変速機とを連結す
るクラッチと、上記エンジンを制御するエンジン制御手
段と、上記変速機のギヤ段の切換を行う変速機制御手段
と、上記クラッチの解放及び締結を制御するクラッチ制
御手段と、 上記エンジンの駆動軸に接続されるとともに、回生動作
可能な電動機と、 上記変速機による変速動作時に、上記駆動輪に駆動力を
伝達し、また、上記駆動輪からの動力により回生動作さ
せるように上記電動機を制御する電動機制御手段と、 上記変速機による変速動作時に、上記エンジンによるト
ルク発生と上記電動機によるトルク発生の役割分担を判
断し、上記エンジン制御手段若しくは上記電動機制御手
段を介して、上記エンジン若しくは上記電動機を制御す
る統合制御手段とを 有する変速制御装置において、上記統合制御手段は、変速操作によるギヤ段の切換時
に、次のギヤが要求するトルクと現在のギヤトルクの差
が上記電動機のトルク制御範囲内であるときは、上記電
動機制御手段により、上記電動機を制御する ことを特徴
とする変速制御装置。 - 【請求項2】請求項1記載の変速制御装置において、 上記電動機制御手段は、変速後の時間経過とともに変化
する上記電動機の目標回転数を算出し、この目標回転数
に基づいて、上記電動機の回転数を制御することを特徴
とする変速制御装置。 - 【請求項3】駆動力を発生するエンジンと、このエンジ
ンが発生する駆動力を駆動輪に伝達する複数のギヤ段を
有する変速機と、上記エンジンと上記変速機とを連結す
るク ラッチと、上記エンジンを制御するエンジン制御手
段と、上記変速機のギヤ段の切換を行う変速機制御手段
と、上記クラッチの解放及び締結を制御するクラッチ制
御手段と、上記エンジンの駆動軸に接続されるととも
に、回生動作可能な電動機と、上記変速機による変速動
作時に、上記駆動輪に駆動力を伝達し、また、上記駆動
輪からの動力により回生動作させるように上記電動機を
制御する電動機制御手段とを有する車両であって、 上記変速機による変速動作時に、上記エンジンによるト
ルク発生と上記電動機によるトルク発生の役割分担を判
断し、上記エンジン制御手段若しくは上記電動機制御手
段を介して、上記エンジン若しくは上記電動機を制御す
る変速制御方法において、 変速操作によるギヤ段の切換時に、次のギヤが要求する
トルクと現在のギヤトルクの差が上記電動機のトルク制
御範囲内であるときは、上記電動機制御手段により、上
記電動機を制御することを特徴とする変速制御方法。 - 【請求項4】請求項3記載の変速制御方法において、 上記電動機制御手段は、変速後の時間経過とともに変化
する上記電動機の目標回転数を算出し、この目標回転数
に基づいて、上記電動機の回転数を制御することを特徴
とする変速制御方法。
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