JP3852403B2 - ハイブリッド駆動装置の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド駆動装置から出力されるトルクを制御する制御装置に関し、特に出力軸トルクを補助する電動機もしくはモータ・ジェネレータが入力側に連結されている変速機での変速の際の出力軸トルクを制御する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
変速機を電動機と出力部材との間に介在させた駆動装置の一例が特開2002−225578号公報(特許文献1)に記載されている。その駆動装置は、内燃機関とモータ・ジェネレータとを動力源としたハイブリッド駆動装置であって、内燃機関と第1モータ・ジェネレータとが、遊星歯車機構を主体とするトルク合成機構を介して連結され、そのトルク合成機構に連結された出力軸に、高低二段に変速できる変速機を介して第2モータ・ジェネレータが連結されている。
【0003】
上記の第1モータ・ジェネレータが主として内燃機関の回転数を制御するとともに発電をおこなうためのものであるのに対して、第2モータ・ジェネレータは出力軸トルクを補助し、あるいは制動力を補助するためのものである。また、変速機は、二つの摩擦係合装置の係合・解放状態を切り換えることにより、いわゆる直結段と低速段とに変速できるようになっており、低車速時には低速段に設定して変速比に対応するトルクの増幅率を大きくし、また車速が増大した際には高速段に変速することより第2モータ・ジェネレータの回転数を相対的に低下させて動力損失を防止するようになっている。そして、その変速は、一方の摩擦係合装置の係合圧を低下させるとともに、他方の摩擦係合装置の係合圧を増大させることにより、第2モータ・ジェネレータや他の回転部材の回転数を変化させて実行される。
【0004】
また従来、エンジンの出力トルクと電動機の出力トルクとを遊星歯車機構によって合成した後に出力し、その出力トルクを変速機を介して車輪に伝達するように構成したハイブリッド駆動装置であって、かみ合いクラッチによって変速を実行する際に、引きずりトルクなどに相当する付加トルクを求め、前記電動機によってその付加トルクを付与することにより、クラッチの回転数を同期回転数に速やかに到達させるように構成した装置が、特開2000−295709号公報(特許文献2)に記載されている。
【0005】
さらに、ハイブリッド駆動装置に組み込まれている変速機での変速の際のショックを低減するために、イナーシャ相もしくはその終期にモータトルクを低下させて慣性トルクを吸収するように構成した装置が、特開平6−319210号公報(特許文献3)に記載されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−225578号公報(段落(0047)〜(0054)、図3)
【特許文献2】
特開2000−295709号公報(段落(0024))
【特許文献3】
特開平6−319210号公報(段落(0043)〜(0044))
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開2002−225578号公報に記載されたハイブリッド駆動装置における変速機は、ブレーキとクラッチとによってロー(低速段)とハイ(直結段)との二段に変速するように構成されている。したがって変速時にはブレーキとクラッチとの一方を解放し、かつ他方を係合させることになるから、両者を協調して制御する必要があり、そのために変速に要する時間が長くなる傾向にある。またその変速の間に変速機による伝達トルク容量が低下する。そのため、出力軸トルクの落ち込みが、変速時間が長いことと相まって大きくなる可能性があった。
【0008】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、電動機を出力部材に連結している変速機での変速に伴う出力部材のトルクの変動もしくは落ち込みを抑制もしくは防止することのできる制御装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、変速機の入力側に連結されている電動機のトルクを補正することにより、変速に伴う出力部材のトルクの変動を抑制するように構成したことを特徴とするものである。より具体的には、請求項1の発明は、主動力源からトルクが伝達される出力部材に、変速機を介して電動機が連結されたハイブリッド駆動装置の制御装置において、前記主動力源が、内燃機関と、モータ・ジェネレータと、三つの回転要素を備えて差動作用をなしかつ前記内燃機関のトルクおよび前記モータ・ジェネレータのトルクを合成もしくは分配して前記出力部材に出力する歯車機構とを備え、前記変速機による変速の際に、前記出力部材のトルクの変化を抑制する方向に前記電動機のトルクを補正する電動機トルク補正手段を備えるとともに、該電動機トルク補正手段は、前記変速機での変速の際のイナーシャ相の開始が判定される以前では前記電動機の出力トルクを増大補正するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置である。
【0012】
したがって請求項1の発明では、変速時のイナーシャ相の開始前に変速機から出力されるトルクが低下するが、そのイナーシャ相の開始前では電動機のトルクが増大側に補正されるので、結局は、変速機から出力部材に出力されるトルクの低下が抑制もしくは防止され、その結果、変速機での変速に伴う出力部材のトルクの変動あるいは落ち込みが防止もしくは抑制される。
【0013】
さらに、請求項3の発明は、主動力源からトルクが伝達される出力部材に、変速機を介して電動機が連結されたハイブリッド駆動装置の制御装置において、前記主動力源が、内燃機関と、モータ・ジェネレータと、差動作用をなしかつ前記内燃機関のトルクおよび前記モータ・ジェネレータのトルクを合成もしくは分配して前記出力部材に出力する歯車機構とを備え、前記変速機による変速の際に、前記出力部材のトルクの変化を抑制する方向に前記電動機のトルクを補正する電動機トルク補正手段を備えるとともに、該電動機トルク補正手段は、前記変速機での変速の際のイナーシャ相の開始が判定された後は前記電動機の出力トルクを減少補正するように構成されていることを特徴とする制御装置である。
【0014】
したがって請求項3の発明では、変速機での変速の際のイナーシャ相では、所定の回転部材の回転数の変化に伴う慣性トルクが生じ、これが出力部材に作用するので、電動機のトルクが減少補正され、その結果、変速機での変速に伴う出力部材のトルクの変動あるいは落ち込みが防止もしくは抑制される。
【0015】
またさらに、請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明において、前記変速機が、係合・解放状態を変更することによって変速を実行する摩擦係合装置を備え、前記電動機トルク補正手段が、前記摩擦係合装置のトルク容量もしくはトルク容量に関係する制御量の制御と協調して前記電動機の出力トルクを制御するように構成されていることを特徴とする制御装置である。
【0016】
したがって請求項4の発明では、変速時における変速機の伝達トルク容量が、前記摩擦係合装置のトルク容量に関連して変化し、その摩擦係合装置のトルク容量もしくはそのトルク容量に関係する制御量に基づいて電動機のトルクが制御されるので、変速機での変速の際における出力部材のトルクの変動あるいは落ち込みが、より正確に防止もしくは抑制される。
【0017】
そして、請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの発明において、前記摩擦係合装置が、前記変速の際に係合させられる係合側摩擦係合装置と解放させられる解放側摩擦係合装置とを含み、前記電動機トルク補正手段は、前記解放側摩擦係合装置を滑らせながら次第に解放させている際に、前記電動機の出力トルクを増大補正するように構成されていることを特徴とする制御装置である。
【0018】
したがって請求項5の発明では、変速機での変速初期においては解放側摩擦係合装置が滑りを伴って次第に解放させられ、そのトルク容量が低下し、それに合わせて電動機のトルクが増大補正されるので、変速機から出力部材に伝達されるトルクの変化が少なく、その結果、変速初期における出力部材のトルクの低下を防止もしくは抑制することができる。
また、請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの構成に加えて、前記変速機の入力要素が前記電動機に連結され、かつ、前記変速機の出力要素が前記出力部材に連結されていることを特徴とするものである。
この請求項6の発明によれば、請求項1ないし5のいずれかの発明と同様の作用が生じる。
請求項7の発明は、請求項1ないし6のいずれかの構成に加えて、前記変速機が、前記電動機と前記出力部材との間で伝達されるトルクを、変速比に応じて増減するように構成されていることを特徴とするものである。
この請求項7の発明によれば、請求項1ないし6のいずれかの発明と同様の作用が生じる。
請求項8の発明は、請求項1ないし7のいずれかの構成に加えて、前記歯車機構は、差動作用を生じる第1回転要素および第2回転要素および第3回転要素を有し、かつ前記内燃機関が前記第1回転要素に連結され、前記モータ・ジェネレータが前記第2回転要素に連結され、前記出力部材が前記第3回転要素に連結された遊星歯車機構からなることを特徴とするとするものである。
この請求項8の発明によれば、請求項1ないし7のいずれかの発明と同様の作用が生じる。
また、請求項9の発明は、請求項1ないし7のいずれかの構成に加えて、前記歯車機構は、サンギヤと、このサンギヤに対して同心円上に配置されたリングギヤと、これらサンギヤおよびリングギヤに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤとを有し、かつ前記内燃機関が前記キャリヤに連結され、前記モータ・ジェネレータが前記サンギヤに連結され、前記出力部材が前記リングギヤに連結されている遊星歯車機構からなることを特徴とするものである。
この請求項9の発明によれば、請求項1ないし7のいずれかの発明と同様の作用が生じる。
【0019】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置について説明すると、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、一例として車両に搭載されるものであって、図3に示すように、主動力源1のトルクが出力部材2に伝達され、その出力部材2からデファレンシャル3を介して駆動輪4にトルクが伝達されるようになっている。一方、走行のための駆動力を出力する力行制御あるいはエネルギを回収する回生制御の可能なアシスト動力源5が設けられており、このアシスト動力源5が変速機6を介して出力部材2に連結されている。したがってアシスト動力源5と出力部材2との間で伝達されるトルクを、変速機6で設定する変速比に応じて増減するようになっている。
【0020】
その変速機6は、設定する変速比が“1”以上となるように構成することができ、このように構成することにより、アシスト動力源5でトルクを出力する力行時に、アシスト動力源5で出力したトルクを増大させて出力部材2に伝達できるので、アシスト動力源5を低容量もしくは小型のものとすることができる。しかしながら、アシスト動力源5の運転効率を良好な状態に維持することが好ましいので、例えば車速に応じて出力部材2の回転数が増大した場合には、変速比を低下させてアシスト動力源5の回転数を低下させる。また、出力部材2の回転数が低下した場合には、変速比を増大させることがある。
【0021】
そのような変速の場合、変速機6でのトルク容量が低下したり、あるいは回転数の変化に伴う慣性トルクが生じたりし、これが出力部材2のトルクすなわち出力軸トルクに影響する。そこで上記のハイブリッド駆動装置は、変速機6による変速の際に主動力源1のトルクを補正して出力部材2のトルク変動を防止もしくは抑制するように制御される。
【0022】
より具体的に説明すると、主動力源1は図4に示すように、内燃機関10と、モータ・ジェネレータ(以下、仮に第1モータ・ジェネレータもしくはMG1と記す)11と、これら内燃機関10と第1モータ・ジェネレータ11との間でトルクを合成もしくは分配する遊星歯車機構12とを主体として構成されている。その内燃機関(以下、エンジンと記す)10は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度(吸気量)や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(E−ECU)13によっておこなうように構成されている。
【0023】
また、第1モータ・ジェネレータ11は、一例として同期電動機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成され、インバータ14を介してバッテリーなどの蓄電装置15に接続されている。そして、そのインバータ14を制御することにより、第1モータ・ジェネレータ11の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御をおこなうために、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(MG1−ECU)16が設けられている。
【0024】
さらに、遊星歯車機構12は、外歯歯車であるサンギヤ17と、そのサンギヤ17に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ18と、これらサンギヤ17とリングギヤ18とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ19とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記内燃機関10の出力軸がダンパー20を介して第1回転要素であるキャリヤ19に連結されている。言い換えれば、キャリヤ19が入力要素となっている。
【0025】
これに対して第2回転要素であるサンギヤ17に第1モータ・ジェネレータ11が連結されている。したがってサンギヤ17がいわゆる反力要素となっており、また第3回転要素であるリングギヤ18が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ18が出力部材(すなわち出力軸)2に連結されている。
【0026】
一方、変速機6は、図4に示す例では、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわちそれぞれ外歯歯車である第1サンギヤ(S1)21と第2サンギヤ(S2)22とが設けられており、その第1サンギヤ21にショートピニオン23が噛合するとともに、そのショートピニオン23がこれより軸長の長いロングピニオン24に噛合し、そのロングピニオン24が前記各サンギヤ21,22と同心円上に配置されたリングギヤ(R)25に噛合している。なお、各ピニオン23,24は、キャリヤ(C)26によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第2サンギヤ22がロングピニオン24に噛合している。したがって第1サンギヤ21とリングギヤ25とは、各ピニオン23,24と共にタプルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第2サンギヤ22とリングギヤ25とは、ロングピニオン24と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【0027】
そして、第1サンギヤ21を選択的に固定する第1ブレーキB1と、リングギヤ25を選択的に固定する第2ブレーキB2とが設けられている。これらのブレーキB1,B2は摩擦力によって制動力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキB1,B2は、油圧や電磁力などによる係合圧に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第2サンギヤ22に前述したアシスト動力源5が連結され、またキャリヤ26が前記出力軸2に連結されている。
【0028】
したがって、上記の変速機6は、第2サンギヤ22がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ26が出力要素となっており、第1ブレーキB1を係合させることにより変速比が“1”より大きい高速段が設定され、第1ブレーキB1に替えて第2ブレーキB2を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定されるように構成されている。この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力(もしくはアクセル開度)などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ(変速線図)として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。その制御をおこなうためのマイクロコンピュータを主体とした電子制御装置(T−ECU)27が設けられている。
【0029】
なお、図4に示す例では、アシスト動力源5として、トルクを出力する力行およびエネルギを回収する回生の可能なモータ・ジェネレータ(以下仮に、第2モータ・ジェネレータもしくはMG2と記す)が採用されている。この第2モータ・ジェネレータ5は、インバータ28を介してバッテリー29に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(MG2−ECU)30によってそのインバータ28を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、そのバッテリー29および電子制御装置30は、前述した第1モータ・ジェネレータ11についてのインバータ14およびバッテリー(蓄電装置)15と統合することもできる。
【0030】
上述したトルク合成分配機構としてのシングルピニオン型遊星歯車機構12についての共線図を示せば、図5の(A)のとおりであり、キャリヤ19に入力されるエンジン10の出力するトルクに対して、第1モータ・ジェネレータ11による反力トルクをサンギヤ17に入力すると、出力要素となっているリングギヤ18には、エンジン10から入力されたトルクより大きいトルクが現れる。その場合、第1モータ・ジェネレータ11は、発電機として機能する。また、リングギヤ18の回転数(出力回転数)を一定とした場合、第1モータ・ジェネレータ11の回転数を大小に変化させることにより、エンジン10の回転数を連続的に(無段階に)変化させることができる。すなわち、エンジン10の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第1モータ・ジェネレータ11を制御することによっておこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【0031】
また、変速機6を構成しているラビニョ型遊星歯車機構についての共線図を示せば、図5の(B)のとおりである。すなわち第2ブレーキB2によってリングギヤ25を固定すれば、低速段Lが設定され、第2モータ・ジェネレータ5の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸2に付加される。これに対して第1ブレーキB1によって第1サンギヤ21を固定すれば、低速段Lより変速比の小さい高速段Hが設定される。この高速段Hにおける変速比も“1”より大きいので、第2モータ・ジェネレータ5の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸2に付加される。
【0032】
なお、各変速段L,Hが定常的に設定されている状態では、出力軸2に付加されるトルクは、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキB1,B2でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸2に付加されるトルクは、第2モータ・ジェネレータ5の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【0033】
上述したハイブリッド駆動装置は、主動力源1とアシスト動力源5との二つの動力源を備えているので、これらを有効に利用して低燃費で排ガス量の少ない運転がおこなわれる。またエンジン10を駆動する場合であっても、第1モータ・ジェネレータ11によって最適燃費となるようにエンジン10の回転数が制御される。さらに、コースト時には車両の有する慣性エネルギーが電力として回生される。そして、第2モータ・ジェネレータ5を駆動してトルクアシストする場合、車速が遅い状態では変速機6を低速段Lに設定して出力軸2に付加するトルクを大きくし、車速が増大した状態では、変速機6を高速段Hに設定して第2モータ・ジェネレータ5の回転数を相対的に低下させて損失を低減し、効率の良いトルクアシストが実行される。
【0034】
上述したハイブリッド駆動装置についてのこのような基本的な制御の例を図6にフローチャートで示してある。図6に示す例では、先ず、シフト位置の検出がおこなわれる(ステップS1)。このシフト位置とは、車両を停止状態に維持するパーキングP、後進走行させるリバースR、ニュートラル状態とするニュートラルN、前進走行するためのドライブD、出力軸2の回転数に対してエンジン回転数を相対的に大きく維持して駆動トルクを大きくし、あるいはコースト時に制動力を増大させるエンジンブレーキSなどのシフト装置(図示せず)で選択されている各状態であり、ステップS1ではリバースR、ドライブD、エンジンブレーキSの各シフト位置を検出する。
【0035】
ついで、要求駆動力が決定される(ステップS2)。例えば、シフト位置やアクセル開度さらには車速などの車両の走行状態に関する情報ならびに駆動力マップなどの予め記憶している情報に基づいて要求駆動力が決定される。
【0036】
さらに、上記のステップS2で決定された要求駆動力に基づいて変速段(変速比)が決定される(ステップS3)。すなわち前述した変速機6で設定すべき変速段が低速段Lあるいは高速段Hに決定される。
【0037】
その変速機6で設定すべき変速段への変速中か否かが判断される(ステップS4)。この判断は、変速を実行すべきか否かの判断であり、ステップS3で決定された変速段が、その時点に設定されている変速段とは異なっている場合に、ステップS4で肯定的に判断される。
【0038】
ステップS4で肯定的に判断された場合には、ステップS3で決定された変速段を設定するための変速を実行するように油圧が制御される(ステップS5)。この油圧は、前述した各ブレーキB1,B2の油圧であり、例えば係合側のブレーキについては、係合直前の状態にするために油圧を一次的に増大させるファーストフィルの後に所定の低い油圧に維持する低圧待機の制御をおこない、これに対して解放側のブレーキについては、所定油圧までステップダウンさせた後、第2モータ・ジェネレータ5の回転数に応じて次第に解放させるように油圧を低下させる制御をおこなう。
【0039】
各ブレーキB1,B2の係合圧をこのように制御することにより第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との間で伝達されるトルクが制限されるので、パワーオン状態では、出力トルクが低下する。そのトルクの低下量は、変速機6における少なくともいずれか一方のブレーキB1,B2のトルク容量に応じたものとなるので、ブレーキトルクが推定される(ステップS6)。これは、各ブレーキB1,B2の油圧指令値およびマップに基づいて推定することができる。
【0040】
推定されたブレーキトルクが出力トルクの低下量に対応しているので、出力トルクの低下を補うための主動力源1によるトルク補償制御量(MG1目標回転数)が求められる(ステップS7)。図4に示すハイブリッド駆動装置では、主動力源1がエンジン10と第1モータ・ジェネレータ11ならびに遊星歯車機構12によって構成されているので、第1モータ・ジェネレータ11のトルクを制御することにより、変速時のトルク補償をおこなうことができ、したがってステップS7では第1モータ・ジェネレータ11の補償制御量が求められる。
【0041】
前述したように変速機6での変速は、各ブレーキB1,B2の係合・解放状態を変化させることにより実行され、その過程では出力軸トルクが低下することがあるので、その出力軸トルクの低下を第2モータ・ジェネレータ5で補償するために第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを一時的に変化させる。そこで、第1モータ・ジェネレータ11の補正制御量の算出と併せて、第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正量が求められる(ステップS8)。
【0042】
ついで、上記のようにして求められた各制御量もしくは補正量が出力される。すなわち上記のステップS5で求められたブレーキ油圧を制御するための指令信号が出力され(ステップS9)、ステップS7で求められたMG1目標回転数を設定する指令信号が出力され(ステップS10)、ステップS8で求められた第2モータ・ジェネレータ5のトルクを設定する指令信号が出力される(ステップS11)。
【0043】
一方、変速中ではないことによりステップS4で否定的に判断された場合には、定常走行時(非変速時)のブレーキ油圧が算出される(ステップS12)。そのブレーキ油圧は、第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との間で伝達するトルクに対応したトルク容量を設定するための油圧であり、したがって第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との間で伝達することが要求されているトルクに基づいて算出することができる。
【0044】
また、定常走行時の第2モータ・ジェネレータ5のトルクが算出される(ステップS13)。定常走行時には、エンジン10は燃費が良好になるように制御され、その状態での要求駆動力に対する主動力源1の出力の過不足分を第2モータ・ジェネレータ5で補うから、第2モータ・ジェネレータ5のトルクは、エンジン10および第1モータ・ジェネレータ11によって出力されるトルクと要求されているトルクとに基づいて算出することができる。
【0045】
前述したようにエンジン10の回転数は、第1モータ・ジェネレータ11によって制御することができ、定常走行状態では、最適燃費となるようにエンジン10を運転するので、第1モータ・ジェネレータ11の回転数として、エンジン10の燃費が最適となる回転数が目標として算出される(ステップS14)。
【0046】
その後、前述したステップS9ないしステップS11に進み、ステップS12で求められたブレーキ油圧を設定するための指令信号、ステップS13で求められた第2モータ・ジェネレータ5のトルクを設定するための指令信号、ステップS14で算出された第1モータ・ジェネレータ11の回転数を設定するための指令信号が、それぞれ出力される。
【0047】
上述した図6に示す制御によれば、変速中の出力軸トルクの補償のために、少なくともいずれか一方のモータ・ジェネレータ5,11のトルクを制御するが、第2モータ・ジェネレータ5は変速機6を介して出力軸2に連結されているので、この発明の制御装置では、変速に伴う出力軸トルクの変動を抑制するために、第2モータ・ジェネレータ5のトルクを変速の状態に応じて制御する。すなわちこの発明に係る制御装置は、図1に示す制御を実行するように構成されている。
【0048】
図1に示す制御例では、先ず、変速中か否かが判断される(ステップS21)。前記変速機6での変速の判断は、通常の車両用自動変速機における変速の判断と同様に、車速あるいは出力軸回転数とアクセル開度や要求駆動力などとをパラメータとした変速マップに基づいて判断され、したがってその変速の判断が成立していること、もしくはその判断の成立に伴う制御が開始されていることによってステップS21の判断をおこなうことができる。
【0049】
このステップS21で否定的に判断された場合、すなわち変速中でない場合には、第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正量Tmadjがゼロとされる(ステップS22)。そして、“0”とされている第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正量Tmadjが出力される(ステップS23)。すなわち、第2モータ・ジェネレータ5のトルクは加速要求(もしくは駆動力の要求量)や要求制動力などの加減速要求量に応じたトルクに制御され、これを変速を要因として補正することはおこなわれない。その後、リターンする。
【0050】
これに対して変速中であることによりステップS21で肯定的に判断された場合には、変速のための制御信号が出力されたか否かが判断される(ステップS24)。その制御信号は例えば変速前の変速段を設定するために係合していた摩擦係合装置の係合圧を低下させて実質的に変速を開始する制御信号である。このステップS24での判断時点に変速出力があればステップS24で肯定的に判断され、既に変速出力がなされていれば、ステップS24で否定的に判断される。そして、ステップS24で肯定的に判断された場合には、変速シーケンス計測用のタイマ(ガードタイマ)がゼロリセットされて起動される(ステップS25)。また、この時点の出力軸トルクTo の推定値Totg が記憶(ストア)される(ステップS26)。これは、変速中における出力軸トルクの目標値として、変速開始時の推定トルクTotg を採用するためである。その後、ガードタイマが成立したか否か、すなわちガードタイマの起動時から予め定めた所定時間が経過したか否かが判断される(ステップS27)。
【0051】
これとは反対に、既に変速出力があったことによりステップS24で否定的に判断された場合には、既にガードタイマが起動されているので、直ちにステップS27に進んでガードタイマの起動時から予め定めた所定時間が経過したか否かが判断される。なお、このステップS27では、駆動力の急変がないこと、油温が所定値以上であること、制御機器にフェイルが生じていないことなどのトルク補正制御の前提条件の成立を併せて判断することとしてもよい。
【0052】
したがってステップS27で否定的に判断された場合には、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを補正して出力軸トルクのアシストを実行する状況ではないことになるので、前述したステップS22に進んで、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクの補正量Tmadjをゼロにする。これとは反対にステップS27で肯定的に判断された場合には、モータの吹き上がりの判定が成立したか否かが判断される(ステップS28)。
【0053】
上述した変速機6では、一方のブレーキB1(もしくはB2)を解放し、かつ他方のブレーキB2(もしくはB1)を係合させるいわゆるつかみ替えによって変速が実行される。したがって第2モータ・ジェネレータ5がトルクを出力しているパワーオン状態での変速の際には、解放側(ドレン側)のブレーキのトルク容量が低下することに伴って、第2モータ・ジェネレータ5の回転を抑制するように作用していたトルクが低下するので、第2モータ・ジェネレータ5の回転数が、その時点の変速比に応じた回転数よりも増大する。したがってこのステップS28の判断は、第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT に基づいておこなうことができる。
【0054】
第2モータ・ジェネレータ5の回転数の吹き上がりの判定が成立してステップS28で肯定的に判断された場合、ドレン側ブレーキ(解放側の摩擦係合装置)のフィードバック(FB)制御が実行される(ステップS29)。すなわち、第2モータ・ジェネレータ5の回転数が変速前の変速比に基づいて定まる回転数に対して所定値だけ大きい回転数となるように、検出された回転数差に基づいてドレン側ブレーキの係合圧が制御される。
【0055】
摩擦係合装置の係合圧とそのトルク容量との関係は、実験や学習制御によって予め求めておくことができるので、フィードバック制御(FB制御)により設定される係合圧に基づいて解放側摩擦係合装置すなわちブレーキB1(もしくはB2)のトルク容量を求めることができる。そのトルク容量分のトルクと係合側のトルク容量分のトルクとが第2モータ・ジェネレータ5から出力軸2に伝達されるので、ドレン側ブレーキのトルク容量から出力軸トルクTo が算出される(ステップS30)。すなわち、ドレン側ブレーキのトルク容量に基づいて出力軸トルクTo の低下分が求まるので、出力軸トルクTo を算出できる。なお、既にモータの吹き上がりの判定が成立していてステップS28で否定的に判断された場合には、直ちにこのステップS30に進む。
【0056】
第2モータ・ジェネレータ5の吹き上がりが生じている状態では変速機6の伝達トルク容量が低下しているので、出力軸トルクTo が所期のトルクより低下している。すなわち前述したステップS26で記憶した目標値としての推定トルクTotgとステップS30で推定した出力軸トルクTo とに差が生じており、したがってこれらのトルク差(Totg−To )に応じて第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクの補正値Tmadjが算出される(ステップS31)。
【0057】
すなわちこの状態は、変速開始後のトルク相であって、ドレン側ブレーキに微少滑りを生じさせつつ入力側からのトルクの伝達容量を低下させ、かつ所定の回転部材の回転数変化が生じていない状態である。この変速初期の状態では、出力軸トルクTo が低下傾向にあるので、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクが増大補正される。結局、第2モータ・ジェネレータ5のトルクは、解放側摩擦係合装置のトルク容量あるいはこれに関連する係合圧(油圧)との協調制御によって補正される。
【0058】
ついで、イナーシャ相の開始が判定されたか否かが判断される(ステップS32)。このステップS32で否定的に判断された場合には、変速状態は未だトルク相にあり、したがってトルク相での第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正を実行するためにステップS23に進み、第2モータ・ジェネレータ5のトルクの補正値Tmadjを出力する。
【0059】
これに対してイナーシャ相の開始の判定が成立していることによりステップS32で肯定的に判断された場合には、慣性トルクを考慮して出力軸トルクTo が算出される(ステップS33)。例えば低速段Lから高速段Hに変速する場合、第2モータ・ジェネレータ5などの所定の回転部材の回転数を、変速後の高速段Hでの変速比に応じた回転数に低下させることになるので、その回転数変化に伴って慣性トルクが生じ、これが出力軸トルクTo に現れる。そこで、その慣性トルクに基づいて出力軸トルクTo が補正される。
【0060】
こうして求められた出力軸トルクTo と前述した目標値としての推定トルクTotgとのトルク差(Totg−To )に応じて第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクの補正値Tmadjが算出される(ステップS34)。すなわちこの状態は、係合側摩擦係合装置(すなわちアプライ側ブレーキ)がトルク容量を持ち始め、その結果、回転数変化が生じるイナーシャ相でのトルク制御であり、慣性トルクに基づいて出力軸トルクTo が増大する傾向を示すので、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクは、減少補正される。
【0061】
その後、変速の終了判定が成立したか否かが判断される(ステップS35)。その変速の終了は、例えば第2モータ・ジェネレータ5などの所定の回転部材の回転数が、変速後の変速比に応じた同期回転数に達したこと、もしくは同期回転数との差が所定値以内になったことによって判定することができる。
【0062】
このステップS34で否定的に判断された場合には、変速状態は未だイナーシャ相にあり、したがってイナーシャ相での第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正を実行するためにステップS23に進み、第2モータ・ジェネレータ5のトルクの補正値Tmadjを出力する。すなわち、第2モータ・ジェネレータ5のトルクが減少補正される。
【0063】
これに対して変速終了の判定が成立していることによりステップS35で肯定的に判断された場合には、変速に伴う第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正を終了するために、そのトルクの補正値Tmadjがゼロとされる(ステップS35)。そして、これが出力される(ステップS23)。
【0064】
上記の図1に示す制御をおこなった場合のタイムチャートを図2に模式的に示してある。図2は、低速段Lから高速段Hに変速する場合の例を示しており、低速段Lを設定して走行しているt0 時点に高速段Hへの変速の判断が成立すると、高速段Hを設定するための第1ブレーキB1の油圧(高速段側油圧)Phiが一時的に増大させられた後、所定の低圧に維持される。すなわちパッククリアランスを詰めるためのファーストフィルおよびその後の低圧待機のための油圧制御が実行される。また、これと同時に、変速判断時点における推定出力軸トルクが目標値Totgとして記憶される。
【0065】
その後、所定時間T1 が経過すると、変速信号が出力され、低速段Lを設定している第2ブレーキB2の油圧(低速段側油圧)Ploが、所定圧までステップ的に低下させられる(t1 時点)。t1 時点からガードタイマの計測が開始され、そのカウント時間がガード値として予め定めた時間に達すると(t2 時点)、ガードタイマの成立が判定される。その後に低速段側油圧Ploが次第に低下させられるので、第2ブレーキB2のトルク容量に対して第2モータ・ジェネレータ5から入力されるトルクが相対的に大きくなった時点に第2ブレーキB2に滑りが生じ始め、その結果、第2モータ・ジェネレータ5の回転数が低速段Lでの回転数に対して増大し始める。これがモータ吹きと称される現象である。
【0066】
パワーオン状態であることにより低速段側油圧Ploが低下することに伴って第2モータ・ジェネレータ5の回転数NTが低速段での同期回転数より増大し、その増大量が予め定めたしきい値を超えるとモータ吹きの判定が成立する(t3 時点)。これと同時に低速段側油圧Ploのフィードバック制御(FB制御)が開始される。また、そのフィードバック制御量に基づいて第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正制御が実行される。さらに、これとほぼ同時に高速段側油圧Phiが次第に増大させられる。
【0067】
低速段側油圧Ploのフィードバック制御は、解放側の第2ブレーキB2を微少滑り状態に維持する制御であり、したがってその油圧Ploが次第に低下する。それに応じて第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正量Tmadjが次第に増大させられる。そのため、変速機6でのトルク容量の低下を補うように第2モータ・ジェネレータ5のトルクが増大させられるので、出力軸トルク(推定出力軸トルク)To がその目標値Totgにほぼ維持される。このような第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正がない場合には、図2に破線で示すように、出力軸トルクTo が低下する。
【0068】
上記の変速は、一方の摩擦係合装置を解放し、かつ他方の摩擦係合装置を係合させるいわゆるクラッチ・ツウ・クラッチ変速であり、両方の摩擦係合装置が共に所定以上の係合状態となるいわゆるオーバーラップや反対に両方の摩擦係合装置が共に解放状態となるいわゆるアンダーラップが過剰に生じないように、それぞれの油圧(係合圧)が協調して制御される。したがって低速段側油圧Ploがほぼゼロまで低下した状態では高速段側油圧Phiがある程度高くなり、こうして摩擦係合装置のいわゆるつかみ替えがおこなわれる。その際に変速機6の全体としてのトルク容量が大きく低下し、また第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正量Tmadjがほぼ上限に達しているので、推定出力軸トルクTo が低下する。
【0069】
高速段側油圧Phiの増大によって係合側の第1ブレーキB1のトルク容量がある程度増大すると、その時点では低速段側の第2ブレーキB2がほぼ解放していることにより、第2モータ・ジェネレータ5などの所定の回転部材の回転数が、高速段Hでの同期回転数に向けて変化し始める。これと相前後して推定出力軸トルクTo が慣性トルクに応じて増大し始める。
【0070】
第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT が変速前の低速段Lにおける同期回転数より所定値低下すると、イナーシャ相の判定が成立する(t4 時点)。したがってt3 時点からt4 時点までのトルク相における低速段側油圧Ploのフィードバック制御およびそれに基づく第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正制御が終了する。これに替えて、イナーシャ相では、第2モータ・ジェネレータ5の回転数変化に基づく慣性トルクを考慮した第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正制御が実行される。したがって第2モータ・ジェネレータ5のトルクは減少補正される。
【0071】
したがって回転数の変化に起因する慣性トルクを第2モータ・ジェネレータ5が吸収し、推定出力軸トルクTo が目標値Totgにまで復帰させられ、またその際に大きくトルクが変動することが防止される。その後、第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT が変速後の高速段Hでの同期回転数に近づいてその回転数差が所定値以下となった時点(t5 時点)に変速の終了条件が成立し、それに伴って高速段側油圧Phiが急激に増大させられ、前記回転数NTが同期回転数に一致し、また第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正制御が終了する(t6 時点)。
【0072】
このように、この発明に係る制御装置によれば、第2モータ・ジェネレータ5が入力側に連結されている変速機6での変速の際に、トルク相では第2モータ・ジェネレータ5のトルクを増大補正し、またイナーシャ相では、第2モータ・ジェネレータ5のトルクを慣性トルクを考慮して減少補正する。そのため、変速中における出力軸トルクの落ち込みや変速終了時点のオーバーシュートが軽減される。すなわち、変速に伴う出力軸トルクの変動を抑制してショックを防止もしくは抑制することができる。特に上記のようにいわゆるクラッチ・ツウ・クラッチ変速であることにより、変速に関与する複数の摩擦係合装置の係合圧を互いに協調して制御する必要があり、そのために変速に要する時間が相対的に長い場合であっても、出力軸トルクの落ち込みや変動を効果的に低減してショックを防止もしくは抑制することができる。
【0073】
ここで上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上記の図1に示すステップS31およびステップS34の機能的手段が、この発明の電動機トルク補正手段に相当する。また、図4に示された第1モータ・ジェネレータ11が、この発明のモータ・ジェネレータに相当し、サンギヤ17が、この発明のサンギヤに相当し、リングギヤ18が、この発明のリングギヤに相当し、キャリヤ19が、この発明のキャリヤに相当する。
【0074】
なお、この発明は上述した各具体例に限定されない。この発明で対象とする変速機は、図4に示すように内燃機関のトルクと第1モータ・ジェネレータ(もしくは電動機)のトルクとを遊星歯車機構を主体とする合成分配機構を介して出力部材に伝達し、さらにその出力部材に第2モータ・ジェネレータ(もしくは電動機)のトルクを変速機を介して伝達するいわゆる機械分配式のハイブリッド駆動装置における変速機が好適であるが、これ以外の構成のものであってもよく、要は、入力側に電動機が連結され、かつ摩擦係合装置に係合・解放によって変速が実行される変速機が、主動力源からトルクの伝達される出力部材に連結されていればよい。また、この発明における電動機は、トルクを出力する電動機に限られず、上記の具体例で示したように、回生トルク(負のトルク)を発生し、かつそのトルクを制御可能なモータ・ジェネレータであってもよい。さらにこの発明における摩擦係合装置は、上述したブレーキ以外に、摩擦力でトルクを伝達するクラッチであってもよい。
【0075】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、変速機での変速に伴ってその伝達トルク容量が変化しても、その入力側に連結されている電動機のトルクが、出力部材でのトルクの変化を補うように補正されるので、出力部材におけるトルクの変動が防止され、その結果、変速に伴うトルクの変動あるいは落ち込みを防止もしくは抑制することができる。
【0076】
また、請求項2の発明によれば、イナーシャ相の開始前では電動機のトルクが増大側に補正されるので、変速機から出力部材に出力されるトルクの低下が抑制もしくは防止され、その結果、変速機での変速に伴うトルクの変動あるいは落ち込みを防止もしくは抑制することができる。
【0077】
さらに、請求項3の発明によれば、変速機での変速の際のイナーシャ相では、所定の回転部材の回転数の変化に伴う慣性トルクが生じ、これが出力部材に作用するので、電動機のトルクが減少補正され、その結果、変速機での変速に伴うトルクの変動あるいは落ち込みを防止もしくは抑制することができる。
【0078】
またさらに、請求項4の発明によれば、変速時における変速機の伝達トルク容量が、前記摩擦係合装置のトルク容量に関連して変化し、その摩擦係合装置のトルク容量もしくはそのトルク容量に関係する制御量に基づいて電動機のトルクが制御されるので、変速機での変速の際における出力部材のトルクの変動あるいは落ち込みを、より正確に防止もしくは抑制することができる。
【0079】
そして、請求項5の発明によれば、変速機での変速初期においては解放側摩擦係合装置が滑りを伴って次第に解放させられ、そのトルク容量が低下し、それに合わせて電動機のトルクが増大補正されるので、変速機から出力部材に伝達されるトルクの変化が少なく、その結果、変速初期における出力部材のトルクの低下やそれに伴うトルクの変動あるいは落ち込みを防止もしくは抑制することができる。また、請求項6の発明によれば、請求項1ないし5のいずれかの発明と同様の効果を得られる。さらに、請求項7の発明によれば、請求項1ないし6のいずれかの発明と同様の効果を得られる。さらに、請求項8の発明によれば、請求項1ないし7のいずれかの発明と同様の効果を得られる。さらに、請求項9の発明によれば、請求項1ないし7のいずれかの発明と同様の効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の制御装置による制御例を説明するためのフローチャートである。
【図2】 その制御をアップシフトの際に実行した場合の模式的なタイムチャートである。
【図3】 この発明で対象とするハイブリッド駆動装置の一例を模式的に示すブロック図である。
【図4】 そのハイブリッド駆動装置を更に具体的に示すスケルトン図である。
【図5】 図4に示す各遊星歯車機構についての共線図である。
【図6】 そのハイブリッド駆動装置における変速制御の一例を説明するための全体的なフローチャートである。
【符号の説明】
1…主動力源、 2…出力部材(出力軸)、 5…アシスト動力源(第2モータ・ジェネレータ)、 6…変速機、 10…内燃機関(エンジン)、 11…第1モータ・ジェネレータ、 12…遊星歯車機構、 B1,B2…ブレーキ。
Claims (9)
- 主動力源からトルクが伝達される出力部材に、変速機を介して電動機が連結されたハイブリッド駆動装置の制御装置において、
前記主動力源が、内燃機関と、モータ・ジェネレータと、差動作用をなしかつ前記内燃機関のトルクおよび前記モータ・ジェネレータのトルクを合成もしくは分配して前記出力部材に出力する歯車機構とを備え、
前記変速機による変速の際に、前記出力部材のトルクの変化を抑制する方向に前記電動機のトルクを補正する電動機トルク補正手段を備えるとともに、該電動機トルク補正手段は、前記変速機での変速の際のイナーシャ相の開始が判定される以前では前記電動機の出力トルクを増大補正するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記電動機トルク補正手段は、前記変速機での変速の際のイナーシャ相の開始が判定された後は前記電動機の出力トルクを減少補正するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
- 主動力源からトルクが伝達される出力部材に、変速機を介して電動機が連結されたハイブリッド駆動装置の制御装置において、
前記主動力源が、内燃機関と、モータ・ジェネレータと、差動作用をなしかつ前記内燃機関のトルクおよび前記モータ・ジェネレータのトルクを合成もしくは分配して前記出力部材に出力する歯車機構とを備え、
前記変速機による変速の際に、前記出力部材のトルクの変化を抑制する方向に前記電動機のトルクを補正する電動機トルク補正手段を備えるとともに、該電動機トルク補正手段は、前記変速機での変速の際のイナーシャ相の開始が判定された後は前記電動機の出力トルクを減少補正するように構成されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記変速機が、係合・解放状態を変更することによって変速を実行する摩擦係合装置を備え、
前記電動機トルク補正手段が、前記摩擦係合装置のトルク容量もしくはトルク容量に関係する制御量の制御と協調して前記電動機の出力トルクを制御するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記摩擦係合装置が、前記変速の際に係合させられる係合側摩擦係合装置と解放させられる解放側摩擦係合装置とを含み、
前記電動機トルク補正手段は、前記解放側摩擦係合装置を滑らせながら次第に解放させている際に、前記電動機の出力トルクを増大補正するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記変速機の入力要素が前記電動機に連結され、かつ、前記変速機の出力要素が前記出力部材に連結されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
- 前記変速機が、前記電動機と前記出力部材との間で伝達されるトルクを、変速比に応じて増減するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
- 前記歯車機構は、差動作用を生じる第1回転要素および第2回転要素および第3回転要素を有し、かつ前記内燃機関が前記第1回転要素に連結され、前記モータ・ジェネレータが前記第2回転要素に連結され、前記出力部材が前記第3回転要素に連結された遊星歯車機構からなることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
- 前記歯車機構は、サンギヤと、このサンギヤに対して同心円上に配置されたリングギヤと、これらサンギヤおよびリングギヤに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤとを有し、かつ前記内燃機関が前記キャリヤに連結され、前記モータ・ジェネレータが前記サンギヤに連結され、前記出力部材が前記リングギヤに連結されている遊星歯車機構からなることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
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