JP3702567B2

JP3702567B2 - 車両用駆動装置の変速制御装置

Info

Publication number: JP3702567B2
Application number: JP05110697A
Authority: JP
Inventors: 誠司鈴木
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2017-02-20
Also published as: JPH10234106A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源に燃焼機関（本明細書において、エンジンという）と電動・発電機（同じく、モータジェネレータという）を組み合わせて有段の自動変速機により複数の変速段を達成する車両用駆動装置に関し、特に、その変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用駆動装置の一形態として、エンジンとモータジェネレータと有段の自動変速機を組み合わせた駆動装置がある。この種の駆動装置は、モータジェネレータを発電機として用いることで、車輪からの制動エネルギーを回収して、電力として蓄えておき、この電力をモータジェネレータの駆動に用いて、エンジンの始動や車両の駆動を行う構成とされている。
【０００３】
一方、複数の変速段を達成する通常の車両用有段自動変速機において、所定の変速段達成のために、その変速機構中において、２つの異なる摩擦係合要素の一方の解放と他方の係合、いわゆるクラッチ・トゥ・クラッチのつかみ替え変速を必要とする場合がある。こうした変速時に、変速ショックの原因となる両摩擦係合要素のタイアップによるトルクの引き込みを防止することを主眼とする提案として、特開平４−２１１７６０号公報に開示の技術がある。この提案の技術では、変速時にエンジンがやや吹きぎみになるように、つかみ替えのタイミングを設定し、更にその吹き量が所定量内に抑えられるように解放側の摩擦係合要素の油圧をフィードバック制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術の油圧によるつかみ替えの制御では、タイアップを少なくするために、解放側の摩擦係合要素の圧力を係合保持圧ぎりぎりの圧力まで急激に落とし、係合側の摩擦係合要素がトルク伝達を開始するまで、入力回転数をフィードバックして、回転数のスリップ量が一定になるように解放側の摩擦係合要素の圧力を制御してその圧力を維持する制御を行うことになるが、実際には油圧の応答性の悪さから、電気信号指令どおりの高精度の制御が達成されるとは限らない。
【０００５】
図４は、上記解放側及び係合側摩擦係合要素の油圧特性とエンジン回転数との関係をタイムチャートで示すもので、ここで解放側の油圧（Ｐｒ）は、解放側摩擦係合要素をぎりぎりで保持できる圧力を確保して、極力小さいタイアップで係合側油圧（Ｐａ）のゆるやかな上昇による摩擦係合要素の係合を待つことになるが、解放側油圧（Ｐｒ）を急激に落とすために、図に白抜き矢印で示すように油圧低下の行き過ぎが生じやすく、摩擦係合要素の保持圧以下になって、エンジンが吹き上がってしまう恐れがある。そして、このように一旦入力回転が吹き上がってしまうと、吹き上がった高い回転数から係合側の摩擦係合要素の係合に伴い回転を引き落とすために大きなイナーシャトルクが出て、不快な変速ショックが生じる。これを嫌って、エンジンが吹き上がらないように保持圧を高めに設定して、逆にタイアップぎみに制御すると、解放側摩擦係合要素の負荷が大きくなり、耐久性上の問題点が発生する。
【０００６】
そこで、本発明は、駆動源にエンジンとモータジェネレータを組み合わせた車両用駆動装置において、自動変速機の摩擦係合要素のつかみ替え変速時のエンジンの吹き量を精度良く制御できる変速制御装置を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
次に、本発明は、所定の目標回転数を設定し、それを基準として入力回転数を制御することで、エンジンの吹き量を適切かつ確実に抑制することを第２の目的とする。
【０００８】
更に、本発明は、上記制御に伴う不要な電力消費を防ぐことを第３の目的とする。
【０００９】
また、本発明は、上記変速におけるつかみ替えの達成時期を的確に判断して、制御をより高精度のものとすることを第４の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の目的を達成するため、本発明は、駆動源としてエンジンとモータジェネレータとを備えるとともに、２つの異なる摩擦係合要素の一方の解放と他方の係合により所定の変速段を達成する有段変速の自動変速機を備える車両用駆動装置の変速制御装置において、前記変速制御装置は、所定の変速段達成のために、一方の摩擦係合要素を解放させながら他方の摩擦係合要素を係合させるつかみ替え変速時に、解放される側の摩擦係合要素の係合圧の低下に伴う自動変速機の入力回転数の上昇を、モータジェネレータの出力トルクで抑制する回転数制御手段を有することを特徴とする。
【００１１】
また、上記第２の目的を達成するため、前記自動変速機の実際の入力回転数を検出する入力回転数検出手段が設けられ、前記回転数制御手段は、前記つかみ替え変速時に、解放側摩擦係合要素の係合圧の低下に伴い上昇する自動変速機の入力回転数の目標値を設定する目標回転数設定手段とを有し、入力回転数検出手段により検出される実際の入力回転数が目標回転数設定手段により設定された目標回転数を上回ったときに、入力回転数を抑制するトルクをモータジェネレータに出力させる構成とされる。
【００１２】
更に、上記第３の目的を達成するため、前記回転数制御手段は、実際の入力回転数が目標回転数を下回ったときに、モータジェネレータの出力トルクを０とする構成とされる。
【００１３】
そして、上記第４の目的を達成するため、前記自動変速機の実際の出力回転数を検出する出力回転数検出手段が設けられ、前記回転数制御手段は、出力回転数検出手段により検出される出力回転数と変速前の変速段で達成されるギヤ比により自動変速機の入力回転数を推定する入力回転数推定手段を有し、前記目標回転数設定手段は、目標回転数を、入力回転数推定手段により推定される推定入力回転数より所定値だけ大きく設定する構成とされる。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
本発明では、自動変速機の入力回転数がモータジェネレータの出力トルクにより直接制御されることで、従来の摩擦係合要素の油圧によるフィードバック制御に比べて応答性を上げることができる。したがって、本発明によれば、エンジンの吹き上がりによる変速ショックの発生を確実に防ぐことができる。
【００１５】
そして、請求項２に記載の構成では、解放側摩擦係合要素の係合圧の低下に伴い、入力回転数が上昇するのを監視して、該回転数が目標回転数を上回ったときに、モータジェネレータをエンジンの負荷として入力回転数の吹き上がりを抑制する制御がなされる。したがって、この構成によれば、エンジンの吹き上がりによる変速ショックの発生を更に確実に防ぐことができる。
【００１６】
次に、請求項３に記載の構成では、入力回転数が上昇する前、又はモータジェネレータのトルク負荷により入力回転数が目標回転数を下回ったときには、モータジェネレータのトルク出力を停止し、入力回転数を自然に上昇させる作動が生じる。また、係合側摩擦係合要素の係合圧の上昇に伴い、イナーシャ相に達し、変速が開始されるが、それにより自動変速機の入力回転数が下がるので、そのまま、モータジェネレータの出力０を続ける制御がなされる。したがって、この構成によれば、不要な入力回転数引き下げのためのトルク制御をなくして、そのための電力消費を防ぐことができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の構成では、係合側摩擦係合要素の係合圧の上昇に伴い、イナーシャ相に達し、変速が開始され、それにより自動変速機の入力回転数が下がるが、この変速開始時点を入力回転数の推定により確実に判断する制御がなされる。したがって、この構成によれば、モータジェネレータによるトルク出力期間を適正化して、より一層変速トルクの低減に有効な制御を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。図１は実施形態に係る車両用駆動装置の全体構成を概念的にブロックで示す。この駆動装置は、エンジン１（Ｅ／Ｇ）と、エンジン１の動力を車輪に伝達する自動変速機（Ａ／Ｔ）３と、モータとしてエンジン１を駆動するとともに自動変速機３を介して車輪を駆動し、ジェネレータとしてエンジン１及び車輪からの逆駆動エネルギを回収する永久磁石式同期モータ形式のモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）４とを備えている。そして、この駆動装置は、そのエンジン１と、モータジェネレータ４と、自動変速機３とを制御装置（Ｔ／Ｍ＆Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ）５により制御する。
【００１９】
この車両用駆動装置では、自動変速機３が駆動源としてのエンジン１とモータジェネレータ４に発進装置を兼ねるパワースプリット装置２を介して連結されている。パワースプリット装置２は、エンジン１にフォワードクラッチＣＦを介して連結されるとともに、モータジェネレータ４と自動変速機３とに連結されたプラネタリギヤユニット２０を備える。プラネタリギヤユニット２０は、リングギヤ２１、サンギヤ２２及び両ギヤ２１，２２に噛み合うピニオンギヤ２３のキャリア２４を回転要素とするシンプルプラネタリギヤ構成とされ、リングギヤ２１がフォワードクラッチＣＦを介してエンジン１の出力軸１１に、サンギヤ２２がモータジェネレータ４のロータ４１に、そして、キャリア２４が自動変速機３の入力軸３１にそれぞれ連結されている。更に、リングギヤ２１とサンギヤ２２を相互に連結及び切離しさせる直結クラッチＣＤが設けられ、プラネタリギヤユニット２０を直結又は遊星回転可能としている。
【００２０】
こうした構成からなる駆動装置を制御する制御装置は、モータジェネレータ４をインバータ４０を介して、更に、自動変速機３の各摩擦係合要素を油圧制御装置を介して制御する電子制御装置（Ｔ／Ｍ＆Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ）５を主体とし、モータジェネレータ４により回収されるエネルギを電力として蓄えるとともに、モータジェネレータ４を駆動するための電力を供給するバッテリ６と、モータジェネレータ４の制御手段を構成する上記インバータ４０と、自動変速機３の制御手段を構成する上記油圧制御装置と、エンジン１の制御手段を構成し、電子制御装置５と情報を交換するエンジン制御コンピュータ（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）７から構成されている。更に、制御のための情報検出手段として、自動変速機３の入力軸３１の入力回転数を検出する入力回転数検出手段としての入力回転センサ８１、自動変速機３の出力軸３４の回転から車速を検出する出力回転数検出手段としての車速センサ８２、図には示されていないが、自動変速機のシフトポジションを検出するニュートラルスタートスイッチ等を備えている。
【００２１】
上記の構成からなる車両用駆動装置は、パワースプリット装置２のフォワードクラッチＣＦ及び直結クラッチＣＤの係合及び解放の選択で、モータジェネレータ４の単独駆動によるモータモード走行、エンジン１による駆動主体のモータジェネレータ４の駆動又は制動によるスプリットモード走行、エンジン１及びモータジェネレータ４の並列駆動によるパラレルハイブリッドモード走行、エンジン１の単独駆動によるエンジンモード走行及びモータジェネレータ４の発電制動による回生モード走行時が可能とされている。
【００２２】
なお、自動変速機３のギヤトレイン全体の具体的構成は図示されていないが、この自動変速機３は、本発明の変速制御に係る２つの摩擦係合要素３２，３３を備える構成とされている。
【００２３】
本発明の特徴に従い、変速制御装置は、所定の変速段達成のために、一方の摩擦係合要素３２を解放させながら他方の摩擦係合要素３３を係合させるつかみ替え変速時に、解放される側の摩擦係合要素３２の係合圧の低下に伴う自動変速機３の入力回転数の上昇を、モータジェネレータ４の出力トルクで抑制する回転数制御手段を有する。この回転数制御手段は、電子制御装置５に組み込まれた制御プログラムとして構成されている。以下、回転数制御手段としてのこの制御プログラムについてフローチャートとタイミングチャートを参照して説明する。
【００２４】
図２のフローチャートに示すように、まず、最初のステップＳ１で、自動変速機に常設のニュートラルスタートスイッチの信号から、変速信号が出力されたか否かで変速判断を行う。この判断が不成立（Ｎｏ）である限りステップＳ１１で通常の走行制御を行う。この制御は、アクセル開度に応じて、エンジン（Ｅ／Ｇ）又はモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）の出力を制御するものである。
【００２５】
ステップＳ１の変速判断が成立（Ｙｅｓ）すると、次にステップＳ２で、入力回転センサで検出される実際のトランスミッション（Ｔ／Ｍ）入力回転数（Ｎｅ）（又は本形態の車両用駆動装置において、実質的にこれと同等の回転数であって、エンジン制御コンピュータから取り込み可能なエンジン回転数）を読み込む。この場合、エンジン（Ｅ／Ｇ）とモータジェネレータが直結状態なので、モータジェネレータの回転数（Ｎｍ）を読み込んでもよい。次のステップＳ３では、車速センサで検出される出力回転数（Ｎｏｕｔ）と変速前ギヤ比（ｉ）から推定されるトランスミッション（Ｔ／Ｍ）入力回転数（Ｎｉｎ）を算出する。算出式は、Ｎｉｎ＝Ｎｏｕｔ×ｉで表される。このステップが本発明にいう入力回転数推定手段に当たる。更に、ステップＳ４では、目標トランスミッション（Ｔ／Ｍ）入力回転数（Ｎｉｎ^*）を算出する。算出式は、Ｎｉｎ^*＝Ｎｏｕｔ×ｉ＋ａで表される。ここに、ａは所望の吹き度を表す。このステップが本発明にいう目標回転数推定手段に当たる。
【００２６】
かくしてステップＳ５で、実トランスミッション入力回転数（Ｎｅ）が目標トランスミッション入力回転数（Ｎｉｎ^*）より大きいか否かみる。そして、この判断が成立（Ｙｅｓ）した場合に、本発明の制御を開始する。一方、このステップの判断が不成立（Ｎｏ）の場合は、ステップＳ１０でモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）のトルクを０に設定する。すなわち、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）の出力を停止させて、エンジン（Ｅ／Ｇ）を吹かせるようにする。
【００２７】
ここで出力トルクの演算に入り、ステップＳ６で実トランスミッション入力回転数（Ｎｅ）と目標トランスミッション入力回転数（Ｎｉｎ^*）との偏差を算出する。更にステップＳ７で偏差に応じて予め設定されているモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）の出力トルクを設定する。モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）によりエンジン（Ｅ／Ｇ）の吹き度を抑える。そして、最後にステップＳ８で、設定されたトルクに応じた電流値（Ｉ）を出力する。
【００２８】
その後は、ステップＳ９で実トランスミッション入力回転数（Ｎｅ）が推定トランスミッション入力回転数（Ｎｉｎ）より小さくなったか監視する。つまり、イナーシャ相（回転変化）が開始されたか否かを判断する。イナーシャ相が開始されていない（Ｎｏ）場合には、ステップＳ２に戻って制御を繰り返し、開始された（Ｙｅｓ）の場合には、本制御を終了する。
【００２９】
図３は、上記回転数制御の典型例としてのアップシフト時のタイミングチャートを示す。この例では当初、実トランスミッション入力回転数（Ｎｅ）は、変速前の低速側ギヤ段に対応する高回転数で、車両の加速につれて漸増状態にある。一方、解放側油圧は、摩擦係合要素の係合を維持する油圧（ライン圧）に保たれており、係合側油圧は、解放状態の０となっている。
【００３０】
ここで、上記ステップＳ１により変速出力が判断されると、ステップＳ３による処理が実行されるため、図に点線で示す推定トランスミッション入力回転数（Ｎｉｎ）が算出され、それに応じた、図に一点鎖線で示す目標トランスミッション入力回転数（Ｎｉｎ^*）が設定される。一方、油圧制御装置側では、変速出力により解放側油圧が急速に降圧し、解放側摩擦係合要素の解放が生じ、それに伴って実トランスミッション入力回転数（Ｎｅ）が急上昇し目標トランスミッション入力回転数（Ｎｉｎ^*）を超える。すると、ステップＳ５の判断が成立し、ステップＳ８によりモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）のトルク出力により制御が開始される。これにより実トランスミッション入力回転数（Ｎｅ）は目標トランスミッション入力回転数（Ｎｉｎ^*）に沿って制御精度範囲内の変動を伴いながら変化する。
【００３１】
やがて係合側油圧のスイープアップにより係合側の摩擦係合要素がイナーシャ相に達し、トルク伝達が生じるため、目標トランスミッション入力回転数（Ｎｉｎ^*）に沿って変動していた実トランスミッション入力回転数（Ｎｅ）は推定トランスミッション入力回転数（Ｎｉｎ）に急下降して、回転変化が開始する。この段階でステップＳ９の判断が成立するので入力回転数制御を終了する。こうしてトルク伝達が係合側の摩擦係合要素で行われるようになり、実トランスミッション入力回転数（Ｎｅ）は、変速後の高速ギヤ段に同期する低い回転数まで下降する。以後は、係合側油圧の上昇につれて実トランスミッション入力回転数（Ｎｅ）は下降し、同期回転数に達したところで実際の変速終了となる。この段階で解放側油圧は０となり、係合側油圧は所定の係合圧に達している。その後、係合圧は係合維持のためにライン圧まで昇圧される。
【００３２】
以上詳述したように、本実施形態の変速制御装置によれば、入力回転数（Ｎｅ）をモータジェネレータ４の出力トルクにより直接制御することで、従来の摩擦係合要素の油圧によるフィードバック制御に比べて応答性を向上させることができる。そして、具体的には、本実施形態では、解放側摩擦係合要素３２の係合圧の低下に伴い、入力回転数（Ｎｅ）が上昇して目標回転数（Ｎｉｎ^*）を上回ったときのみ、モータジェネレータ４によりエンジン１に負荷をかけて入力回転数（Ｎｅ）を落とすように制御し、入力回転数（Ｎｅ）が上昇する前、又はモータジェネレータ４の負荷により入力回転数（Ｎｅ）が目標回転数（Ｎｉｎ^*）を下回るようになったときには、モータジェネレータ４の出力を停止して、入力回転数（Ｎｅ）が自然に上昇するようにし、更に、係合側摩擦係合要素３３の係合圧の上昇に伴い、変速が開始されて、自動変速機の入力回転数が下がり始めると制御を終了するようにしているので、電力消費を伴うことなく高精度にエンジン吹き量を制御して、変速ショックの発生を抑えることができる。
【００３３】
以上、本発明を一実施形態に基づき説明したが、本発明は、特許請求の範囲の個々の請求項に記載の事項の範囲内で種々に細部の具体的な構成を変更して実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した車両用駆動装置の実施形態の構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】上記実施形態の変速制御手段の制御プロセスを示すフローチャートである。
【図３】上記制御に従うつかみ替え変速の典型例を示すタイミングチャートである。
【図４】従来の入力回転数フォードバック油圧制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
３自動変速機
４モータジェネレータ
５電子制御装置（変速制御装置）
３２，３３摩擦係合要素
８１入力回転センサ（入力回転数検出手段）
８２車速センサ（出力回転数検出手段）
Ｓ３入力回転数推定手段
Ｓ４目標回転数設定手段

Claims

駆動源としてエンジンとモータジェネレータとを備えるとともに、２つの異なる摩擦係合要素の一方の解放と他方の係合により所定の変速段を達成する有段変速の自動変速機を備える車両用駆動装置の変速制御装置において、
前記変速制御装置は、所定の変速段達成のために、一方の摩擦係合要素を解放させながら他方の摩擦係合要素を係合させるつかみ替え変速時に、解放される側の摩擦係合要素の係合圧の低下に伴う自動変速機の入力回転数の上昇を、モータジェネレータの出力トルクで抑制する回転数制御手段を有することを特徴とする、車両用駆動装置の変速制御装置。
前記自動変速機の実際の入力回転数を検出する入力回転数検出手段が設けられ、
前記回転数制御手段は、前記つかみ替え変速時に、解放側摩擦係合要素の係合圧の低下に伴い上昇する自動変速機の入力回転数の目標値を設定する目標回転数設定手段とを有し、入力回転数検出手段により検出される実際の入力回転数が目標回転数設定手段により設定された目標回転数を上回ったときに、入力回転数を抑制するトルクをモータジェネレータに出力させる、請求項１記載の車両用駆動装置の変速制御装置。
前記回転数制御手段は、実際の入力回転数が目標回転数を下回ったときに、モータジェネレータの出力トルクを０とする、請求項２記載の車両用駆動装置の変速制御装置。
前記自動変速機の実際の出力回転数を検出する出力回転数検出手段が設けられ、
前記回転数制御手段は、出力回転数検出手段により検出される出力回転数と変速前の変速段で達成されるギヤ比により自動変速機の入力回転数を推定する入力回転数推定手段を有し、
前記目標回転数設定手段は、目標回転数を、入力回転数推定手段により推定される推定入力回転数より所定値だけ大きく設定する、請求項２又は３記載の車両用駆動装置の変速制御装置。