JP4274128B2 - 車両の変速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、主駆動源と副駆動源とクラッチによって断接される有段変速機を備える車両の変速制御装置に関し、特に、変速中に副駆動源でトルクアシストを行う車両の変速制御装置に関する。

近年、伝達効率に優れたマニュアル変速機に自動クラッチ機構、自動変速機構を組み込み電子制御化した自動マニュアル変速機（ＡＭＴ）の開発が進んでいる。この自動マニュアル変速機では、運転者のアクセル操作量と車両の走行状態に応じて自動的にクラッチ操作及び変速操作が行われるのであるが、変速時はクラッチを切断して変速操作が行なわれるので、その間はエンジンの駆動力が絶たれ、いわゆる脱力感・減速感が感じられる。

そこで、前記脱力感を低減又は回避する方法として、第２の駆動源として備えるモータジェネレータ（以下Ｍ／Ｇともいう）を用いて、クラッチ切断状態ではＭＧの駆動力を車軸側に伝達させて駆動力の低減を抑える方式が、Ｍ／Ｇ付き車両用自動変速機（以下ＨＶ−ＡＭＴ）として提案されている。また、ＨＶ−ＡＭＴでは、Ｍ／Ｇを用いて発進時のアシスト、減速時のエネルギー回生等を行うことも可能である。

例えば、特開平１１−６９５０９号公報には、有段変速機を有するエンジン（以下、Ｅ／Ｇともいう）の出力アシストをするモータを備え、変速時のトルク変動を抑えるため、モータトルクを補助的に利用する構成を有するハイブリッド車両の変速制御装置が紹介されている。上記公報に記載の技術によれば、変速時にクラッチが切れて、エンジン出力が車軸に伝わらない状態において、車軸に繋がったモータの駆動を開始し、以後モータから駆動トルクを増大させて、脱力感・減速感を解消することとしている。なお、同公報によれば、変速指令が発せられるとクラッチを一時的に切断し、クラッチストロークがミートポイントを越えたところでクラッチ断を検出し、電動機による駆動トルクを発生させると記載されている。

特開平１１−６９５０９号公報

上記のようにＨＶ−ＡＭＴ等の変速中にモータトルクによる出力アシストを行う場合において、よりドライバビリティを向上させるためには、上記クラッチを切断する際には徐々にＥ／Ｇトルクを減少させ、当該減少分のトルクをＭ／Ｇでアシストさせることにより、変速中の出力軸トルクを一定に保つことができ、空走感を解消することが可能である。

図８は、ＨＶ−ＡＭＴにおける変速中のエンジン回転数、インプット回転数、エンジントルク、Ｍ／Ｇトルク、アウトプットトルクの変化を表した図である。図８の変速前半に着目すると、上述したエンジントルクをゆっくり抜いていくとともに、Ｍ／Ｇの駆動を開始する操作が行われている。同図の例では、変速前半のアウトプットトルクの変化は大きく、これには、Ｍ／Ｇトルクが最大値になってからもエンジントルクの減操作が行われていること、Ｍ／Ｇのトルクの立ち上がりがエンジントルクの減少勾配よりも急であることなどが影響していると考えられる。

また、Ｅ／Ｇトルクに比べて小容量のＭ／Ｇしか搭載できない場合、クラッチ解放中のＥ／Ｇトルク相当分のアシストトルクを発生させることができず、完全に空走感を解消できないという問題点がある。また、相応の容量のあるＭ／Ｇであっても、大トルクが要求されるスロットル高開度においては、アシストトルクが不足する事態が生じやすくなり、良好なフィーリングを得ることが難しくなってしまう。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、主駆動源と副駆動源を使用する場合に、各駆動源の特性の違いを考慮したトルク源の切換過程の実現、又は、アウトプットトルクの変化の平準化を達成することのできる車両の変速制御装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の視点によれば、第１の駆動源（例えば内燃機関）と、クラッチによって前記第１の駆動源に対して断接される有段変速機と、前記クラッチの断接状態に拘わらずトルクを車輪へ伝達可能な第２の駆動源（例えばモータジェネレータ）と、を備える車両の変速制御装置において、低速デクリメント速度を適用する変速前半のトルク抜き過程のうち、前記第２の駆動源によってトルクアシストを開始し、少なくとも前記第２の駆動源からの出力トルクが増加している間は、該第２の駆動源の出力トルクの増加に見合った割合で前記第１の駆動源から伝達されるトルクを急減する高速デクリメント速度を適用すること、を特徴とする車両の変速制御装置が提供される。

本発明によれば、所謂ＨＶ−ＡＭＴにおける変速前半の制御を高速化し、または、アウトプットトルクの変動を大幅に緩和することが可能となる。

［第１の実施の形態］
続いて、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明を適用可能なハイブリッド車の概略構成を表した図である。図１を参照すると、このハイブリッド車両は、エンジン１１のほかに、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ、以下、単にモータともいう）１２、トランスミッション１３、クラッチ１４、車輪１５、これらを制御するエンジンコントロールユニット１１１、モータコントロールユニット１２１、トランスミッションコントロールユニット１３１とを備えている。モータジェネレータ１２は、クラッチ１４の切断時に駆動し、車輪１５に連結された車軸１５１にトルクを伝達可能であり、また、降坂時や制動時に電力の回生を行なうことが可能である。

エンジンコントロールユニット１１１は、ドライバーのアクセル操作を受けて、エンジン１１の停止及び燃焼状態を制御するほか、トランスミッションコントロールユニット１３１に対して、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、エンジントルクといった各情報を出力する。

モータコントロールユニット１２１は、トランスミッションコントロールユニット１３１からトルク指令を受けて、モータ１２の駆動と回生とを切り替え制御するほか、バッテリの充電状態の管理等を行う。なお、本発明では、モータジェネレータ１２はモータエンジントルクの高速側の抜き速度に追従可能な応答性を有しているものとする。

トランスミッションコントロールユニット１３１は、シフトレバーの操作を受けて、トランスミッション１３に対して、変速、クラッチ指示を出力し、トランスミッション１３に組み込まれた各アクチュエータをコントロールし、最適な変速を行なわしめるものである。また、本実施の形態におけるトランスミッションコントロールユニット１３１は、本発明にいう車両の変速制御装置を構成し、後述する演算をなし、モータトルク、エンジントルクの指令値を生成・出力する処理を、内蔵するコンピュータにおいて実行するプログラムとして備えている。

続いて、図２を参照して本実施の形態に係る変速前半の制御概要を説明する。図２の各チャートの点線は従来方法による指令値の変化とその結果（アウトプットトルク）を表しており、実線及び一点鎖線は本実施の形態による指令値の変化とその結果（アウトプットトルク）を表している。図２に示されたとおり、本実施の形態は、従来技術同様、変速指令後速やかにモータアシストトルクを急速に引き上げるとともに、このモータによるトルクアシスト分を相殺するようにエンジントルクを急減させる。このエンジントルクの急減制御は、モータトルクがその容量（最大値）に達するまで継続される。その後は、モータトルクを最大値に達すると、モータトルクはそのまま保持するとともに、アウトプットトルクに大きな変化が生じない程度に、エンジントルクの減少勾配を緩和させる。

モータトルクがその容量（最大値）に達した後のエンジントルクの減少勾配を従来方法相当にした場合は、実線で表されたとおり、エンジントルクの抜き過程に要する時間を従来の約２分の１にすることが可能となる。また、モータトルクがその容量（最大値）に達した後のエンジントルクの減少勾配をより緩やかにした場合は、一点鎖線で表されたとおり、エンジントルクの抜き過程を従来の約４分の３にすることが可能となるとともに、アウトプットトルクの変化を抑えることが可能となっている。

続いて、上記した変速前半の制御を実現するための具体例について、図面を参照して詳細に説明する。図３は、変速前半のエンジントルクの抜き過程（以下、抜きフェーズともいう。）のトランスミッションコントロールユニット１３１の処理の流れを表したフローチャートである。図３を参照すると、まず、トランスミッションコントロールユニット１３１は、変速開始とともに以下の変数を初期化し、演算タイマをスタートさせる（ステップＳ１０１）。

ｔｅｃ：ドライバ要求トルク
ｖｔｅ＿ｒｅｑ：エンジン要求トルク
ｖｔｅ＿ｒｅｑ＿ｔｍｐ：エンジン要求トルクテンポラリ（仮のエンジン要求トルク）
ｖｔｅ＿ｏｌｄ：エンジン要求トルク前回値
ｖｔｅｄｅｃ：デクリメント速度
ｖｔｅｄｅｃ１：デクリメント速度１（低速）
ｖｔｅｄｅｃ２：デクリメント速度２（高速）
ｒ＿ｇｅａｒ：現在変速ギヤ比
ｍ＿ｇｅａｒ：モータギヤ比
ｍｔｅ＿ｒｅｑ：モータ要求トルク
ｍｔｅ＿ｒｅｑ＿ｔｍｐ：モータ要求トルクテンポラリ（仮のモータ要求トルク）
ｍｔｅ＿ＭＡＸ：モータトルク出力上限値

続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１は、アクセル開度と、エンジン回転数からドライバ要求トルク（ｔｅｃ）を算出する（ステップＳ１０２）。

続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１は、エンジン要求トルク前回値からデクリメント速度２（高速）を減じて仮のエンジン要求トルクを算出する（ステップＳ１０３）。本実施例では、先にモータアシストを開始し、エンジントルクを急減させる操作を行うため、仮のエンジン要求トルクは、デクリメント速度２（高速）を用いて算出される。

続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１は、ドライバ要求トルク（ｔｅｃ）から仮のエンジン要求トルクを減じたものに、現在変速段とモータの各ギヤ比を用いて補正し、仮のモータ要求トルクを算出する（ステップＳ１０４）。

続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１は、仮のモータ要求トルクがモータトルク出力上限値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、肯定判定（Ｙｅｓ）の場合は、モータトルクの上昇余地があるため、エンジントルクの急減制御を継続すべく、トランスミッションコントロールユニット１３１は、高速デクリメント速度で算出した仮のエンジン要求トルク、仮のモータ要求トルクを、エンジン要求トルク、モータ要求トルクとして採用する（ステップＳ１０６、Ｓ１０７）。

一方、ステップＳ１０５にて否定判定（Ｎｏ）の場合はモータトルクの上昇余地はないため、トランスミッションコントロールユニット１３１は、エンジントルクの緩減制御に移行すべく、デクリメント量を低速側に設定し（ステップＳ１０８）、上記したステップＳ１０３、Ｓ１０４と同様に、仮のエンジン要求トルク及び仮のモータ要求トルクを再計算する（ステップＳ１０９、Ｓ１１０）。

続いて、低速側のデクリメント量で求めた仮のモータ要求トルクがモータトルク出力上限値を上回っているか否かを判定し（ステップＳ１１１）、上回っている場合は、モータトルク出力上限値を超えないようモータ要求トルクを書き換える（ステップＳ１１２）。

最後に、次回の判定のために、確定したエンジン要求トルクをエンジン要求トルク前回値として保持し（ステップＳ１１３）、更に、エンジン要求トルクが０Ｎｍ以下となっているか否かで抜きフェーズの終了を判定する（ステップＳ１１４）。

図４は、本実施の形態に係る変速制御装置が搭載されたハイブリッド車の挙動を時系列で説明するための図である。変速開始後クラッチが断状態となるまでのトルク抜き過程で、エンジントルクの急減を補うようにモータからのアシストトルクの出力が開始され、アシストトルクはモータトルク出力上限値に至った後も保持される。一方、エンジントルクは、アシストトルクがモータトルク出力上限値に達した以降は、ゆっくり減少している。

図４と図７を対比すれば明らかなとおり、本実施の形態に係る制御により、トルク抜き過程が大幅に短縮されており、また変速過程全体の短縮化も達成することが可能となっている。その理由は、エンジントルクの抜き速度を極力高速化するとともに、エンジントルクの抜き速度に追従可能な範囲は応答性の高いモータを駆動するよう構成したことにある。

［第２の実施の形態］
続いて、本発明の第２の実施の形態について、ＨＶ−ＡＭＴの構成等既に説明した事項は省略して説明する。図５は、本実施の形態に係る変速前半の制御概要を説明するための図である。図５の各チャートの点線は従来方法による指令値の変化とその結果（アウトプットトルク）を表しており、実線は本実施の形態による指令値の変化とその結果（アウトプットトルク）を表している。図５に示されたとおり、本実施の形態は、エンジントルクの抜き余地（減少余地）がモータトルク出力上限値に達するまで、緩やかにエンジントルクを抜いていき、エンジントルクの抜き余地（減少余地）がモータトルク出力上限値に達した段階で、モータアシストを開始するとともに、エンジントルクを一気に抜いていくことを特徴とする。

本実施の形態においても上記した第１の実施の形態同様、エンジントルクの抜き過程に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。以下、その変速前半の制御を実現するための具体例について、図面を参照して詳細に説明する。

図６は、変速前半のエンジントルクの抜き過程（以下、抜きフェーズともいう。）のトランスミッションコントロールユニット１３１の処理の流れを表したフローチャートである。図６を参照すると、まず、トランスミッションコントロールユニット１３１は、変速開始とともに以下の変数を初期化し、演算タイマをスタートさせる（ステップＳ２０１）。尚、使用する各変数は、上記した第１の実施の形態のものと同一である。

続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１は、アクセル開度と、エンジン回転数からドライバ要求トルク（ｔｅｃ）を算出する（ステップＳ２０２）。

続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１は、エンジン要求トルク前回値からデクリメント速度１（低速）を減じて仮のエンジン要求トルクを算出する（ステップＳ２０３）。本実施例では、最初はエンジントルクをゆっくり抜いていく操作を行うため、仮のエンジン要求トルクは、デクリメント速度１（低速）を用いて算出される。

続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１は、ドライバ要求トルク（ｔｅｃ）から仮のエンジン要求トルクを減じたものに、現在変速段とモータの各ギヤ比を用いて補正し、仮のモータ要求トルクを算出する（ステップＳ２０４）。

続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１は、仮のモータ要求トルクがモータトルク出力上限値を上回っているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。ここで、モータトルク要求トルクがモータトルク出力上限値を上回っている場合は（Ｙｅｓ）、、エンジン要求トルクがモータで一気に補完できるレベルにまで下がっていないためことになる。この場合は、エンジントルクの緩減制御を継続すべく、トランスミッションコントロールユニット１３１は、低速デクリメント速度で算出した仮のエンジン要求トルク、仮のモータ要求トルクを、エンジン要求トルク、モータ要求トルクとして採用する（ステップＳ２０６、Ｓ２０７）。

一方、ステップＳ２０５にて否定判定（Ｎｏ）の場合は、エンジン要求トルクがモータで一気に補完できるレベルにまで下がっているため、トランスミッションコントロールユニット１３１は、エンジントルクの急減制御に移行すべく、デクリメント量を高速側に設定し（ステップＳ２０８）、上記したステップＳ２０３、Ｓ２０４と同様に、仮のエンジン要求トルク及び仮のモータ要求トルクを再計算する（ステップＳ２０９、Ｓ２１０）。

最後に、次回の判定のために、確定したエンジン要求トルクをエンジン要求トルク前回値として保持し（ステップＳ２１１）、更に、エンジン要求トルクが０Ｎｍ以下となっているか否かで抜きフェーズの終了を判定する（ステップＳ２１２）。

図４は、本実施の形態に係る変速制御装置が搭載されたハイブリッド車の挙動を時系列で説明するための図である。変速開始後クラッチが断状態となるまでのトルク抜き過程の後半で、エンジントルクの急減を補うようにモータからのアシストトルクの出力が開始される。

本実施の形態に係る制御によっても、上記した第１の実施の形態同様、トルク抜き過程が大幅に短縮されており、また変速過程全体の短縮化も達成することが可能となっている。

以上、上記した各実施の形態では、第２の駆動源としてモータ・ジェネレータを用いる例を挙げて説明したが、エンジントルクの減少に追従可能な応答性を有する装置であれば、特に限定するものではないことは勿論である。

また、上記した各実施の形態では、変速前半と変速後半にトルクアシストを行う例を挙げて説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、高容量である駆動源と、低容量であるが応答性の高い駆動源といったの駆動源を組み合わせて用いる場合において、変速中の各駆動源の特性の違いを考慮したトルク源の切換過程の実現、アウトプットトルクの平準化という本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種の変形・置換をなしうることが可能であることはいうまでもない。

本発明を適用可能なハイブリッド車の概略構成を表した図である。 本発明の第１の実施の形態の概要を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における処理の流れを表したフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る変速制御措置が搭載されたハイブリッド車の挙動を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態の概要を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態における処理の流れを表したフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る変速制御措置が搭載されたハイブリッド車の挙動を説明するための図である。 従来の変速制御措置が搭載されたハイブリッド車の挙動を説明するための図である。

符号の説明

１１ エンジン
１２ モータ
１３ トランスミッション
１４ クラッチ
１５ 車輪
１１１ エンジンコントロールユニット
１２１ モータコントロールユニット
１３１ トランスミッションコントロールユニット
１５１ 車軸

Claims (4)

1. 第１の駆動源と、クラッチによって前記第１の駆動源に対して断接される有段変速機と、前記クラッチの断接状態に拘わらずトルクを車輪へ伝達可能な第２の駆動源と、を備える車両の変速制御装置において、
   低速デクリメント速度を適用する変速前半のトルク抜き過程のうち、
   前記第２の駆動源によってトルクアシストを開始し、少なくとも前記第２の駆動源からの出力トルクが増加している間は、該第２の駆動源の出力トルクの増加に見合った割合で、前記第１の駆動源から伝達されるトルクを急減する高速デクリメント速度を適用すること、
   を特徴とする車両の変速制御装置。
2. 第１の駆動源と、クラッチによって前記第１の駆動源に対して断接される有段変速機と、少なくとも第１の駆動源のトルク減少速度に追従可能な出力応答性を有し前記クラッチの断接状態に拘わらずトルクを車輪へ伝達可能な第２の駆動源と、を備える車両の変速制御装置において、
   変速指令後、トルクを急減する高速デクリメント速度を適用して前記第１の駆動源からのトルクの減制御を開始するとともに、該トルクの減少量を補うよう、前記第２の駆動源を駆動し、
   前記第２の駆動源から出力トルクが所定値に至った段階で、前記第２の駆動源の出力トルクを該所定値に保持し、以後、より緩やかな割合でトルクを減少させる低速デクリメント速度を適用して、前記第１の駆動源から伝達されるトルクを減ずること、
   を特徴とする車両の変速制御装置。
3. 第１の駆動源と、クラッチによって前記第１の駆動源に対して断接される有段変速機と、少なくとも第１の駆動源のトルク減少速度に追従可能な出力応答性を有し前記クラッチの断接状態に拘わらずトルクを車輪へ伝達可能な第２の駆動源と、を備える車両の変速制御装置において、
   変速指令後、トルクを緩やかな割合で減少する低速デクリメント速度を適用して前記第１の駆動源からのトルクの減制御を開始するとともに、前記第１の駆動源からのトルクの減少余地を算出し、
   前記トルクの減少余地が前記第２の駆動源のトルク容量以下となった段階で、トルクを急減する高速デクリメント速度を適用して前記第１の駆動源からのトルクの減少割合を増大するとともに、該増大された減少割合によるトルクの減少を補うよう、前記第２の駆動源の駆動を開始すること、
   を特徴とする車両の変速制御装置。
4. 前記第１の駆動源は内燃機関であり、前記第２の駆動源はモータであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか一に記載の車両の変速制御装置。

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