JP4405374B2 - 有段変速機を備えた車両のトルク制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のトルク制御装置に関し、特に、有段変速機と電力の回生機構を備えた車両に適したトルク制御装置に関する。

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、低排気ガス・省燃費を目的としたハイブリッドシステムが注目され、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電気モータを用いて、前記クラッチ切断状態ではモータの駆動力をタイヤに伝達させて、駆動力の低減を抑える方式が検討されている。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、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。また、同公報によれば、変速操作が完了すると、クラッチの係合が開始され、ミートポイントを越えたところで上記モータの駆動トルクを減少させると記載されている。

特開平１１−６９５０９号公報

図５は、上記公報のように出力アシストを行うモータを備える車両の変速中のエンジン回転数、インプット回転数、クラッチストローク、スロットル開度、エンジンのアウトプットトルク、モータトルクの変化を表した図である。上記のように変速完了後、クラッチを係合側に推移させていくと、エンジン回転数は低下しながら変速機の入力軸回転数と同期していく。その間のクラッチ伝達トルクは、エンジントルクとエンジン慣性トルクとを合わせた値となり、アウトプットトルクがエンジン慣性トルク分増加するという現象が表れている。その一方で、クラッチの係合が完了した時点では、クラッチ伝達トルクはエンジントルクと一致する。この変化は、同図に表されたように変速後半におけるアウトプットトルクの変動となって表れ、特に変速が急速に行われる場合、車両の乗り心地の悪化を招く場合があった。

本発明の第１の視点によれば、駆動源と、該駆動源とクラッチによって断接される有段変速機と、前記有段変速機の回転要素から電力の回生を行う電力回生装置と、を備える車両のトルク制御装置において、駆動源の慣性トルクを算出する慣性トルク算出部とこの慣性トルクを相殺すべく前記電力回生装置を制御する出力制御部を備えた車両のトルク制御装置が提供される。前記慣性トルクは、変速中の前記駆動源の回転数の変化率と慣性量から算出することが可能であり、前記出力制御部をして、慣性トルクの値に応じ、前記電力回生装置に対するトルク指令を出力させ、慣性トルクを相殺しうる回生制御をさせる。

また、本発明の第２の視点によれば、上記した車両のトルク制御装置において、慣性トルク算出部が、クラッチ伝達トルクと前記駆動源から出力されるトルクの差から慣性トルクを求める構成を採ることもできる。

本発明によれば、有段変速機による変速時後半のトルク変動を解消することが可能となり、また、トルク変動を引き起こしていたエンジン慣性トルクによって電力回生を行うことが可能となる。

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、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、クラッチ切断時に出力軸を駆動し、また、降坂時や制動時に電力の回生を行なうことが可能な構成となっている。

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。

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トルク制御装置を構成し、エンジンの慣性トルクを算出する慣性トルク算出部１３３と、エンジン慣性トルクを打ち消しうるトルク指令を生成・出力する出力制御部１３２を、その処理制御部を構成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、本実施の形態の動作について、図面を参照して詳細に説明する。図２は、本実施の形態のトランスミッションコントロールユニット１３１で行われる処理の流れを表したフローチャートである。図２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、所定の時間間隔毎に、クラッチストロークＳ_ｃからクラッチトルクマップ等を用いてクラッチ伝達トルクＴ_ｃを算出する（ステップＳ００１）。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エンジントルクＲｅｑ＿Ｔｒｑを算出する（ステップＳ００２）。この値がモータ駆動時のトルク指令量となる。

続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１は、慣性トルク算出部１３３により、エンジン慣性ｊ_ｅと、エンジン回転数ω_ｅからエンジン慣性トルクＴ_ｊｅ＝ｊ_ｅ・ｄω_ｅ／ｄｔを算出する（ステップＳ００３）。このエンジン慣性トルクＴ_ｊｅがモータ回生時のトルク指令量となる。なお、上記ｄω_ｅ／ｄｔはエンジン回転数の変化率である。

最後に、トランスミッションコントロールユニット１３１の出力制御部１３２が、ドライバ要求エンジントルクＲｅｑ＿Ｔｒｑとエンジン慣性トルクＴ_ｊｅを加算して、モータ指示トルクＴ_ｍを算出し、トルク指令としてモータコントロールユニット１２１に対して出力する（ステップＳ００４）。

図３は、本実施の形態に係るトルク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接続するまでの運転域では、モータ指示トルクＴ_ｍが正となるトルク指令が送出され、モータの駆動制御が行われてアウトプットトルクが補完されていることが示されている。そして、クラッチが係合を開始すると、エンジン回転数が減少し始め、上記エンジン慣性トルクが負の値となり、負のモータ指示トルクＴ_ｍによって回生制御が開始される。従って、アウトプットトルクは実質エンジントルクＴ_ｅとなる。また、係合完了時のアウトプットトルクもエンジントルクＴ_ｅであり、係合前後でのトルクの差は解消されている。

また、図３を参照すると、アウトプットトルク線の上側の網かけ領域は、従来のアウトプットトルクとの差を表しており、最下段のモータトルク線図の網掛け領域で表されたモータの回生制御によって変速中のエンジン慣性トルクが相殺されていることが示されている。

続いて、本発明の第２の実施の形態について、上記した第１の実施の形態と共通する部分は適宜省略して説明する。上記した本発明の第１の実施の形態では、エンジン慣性トルクを直接算出するものとして説明したが、エンジン慣性ｊ_ｅの算出が困難である場合もある。そこで、第２の実施の形態では、クラッチ伝達トルクＴ_ｃとエンジントルクＴ_ｅとから、エンジン慣性トルクを算出することとしている。

Ｔ_ｅをエンジントルク、ｊ_ｅをエンジン慣性、ω_ｅをエンジン回転数とすると、クラッチ伝達トルクＴ_ｃは、次式によって表すことができる。

上式右辺第１項のエンジントルクＴ_ｅの差を求めることができれば、上式右辺第２項の、エンジン慣性トルクＴ_ｊｅ（＝ｊ_ｅ・ｄω_ｅ／ｄｔ）を求めることが可能となる。この値と同等のトルクをモータでトルクとして出力することを考える。このとき、モータトルクＴ_ｍは次式で表すことができる。

従って、エンジンとモータとから車軸へ伝達されるトルクは、次式のとおりとなる。

図４は、本実施の形態のトランスミッションコントロールユニット１３１で行われる処理の流れを表したフローチャートである。図４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の慣性トルク算出部１３３は、所定の時間間隔毎に、クラッチストロークＳ_ｃからクラッチトルクマップ等を用いてクラッチ伝達トルクＴ_ｃを算出する（ステップＳ１０１）。続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１の慣性トルク算出部１３３は、エンジンコントロールユニット１１１で算出されたエンジントルクＴ_ｅを得る（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、アクセル開度と、エンジン回転数からドライバ要求エンジントルクＲｅｑ＿Ｔｒｑを算出する（ステップＳ１０３）。

続いて、トランスミッションコントロールユニット１３１の慣性トルク算出部１３３は、エンジントルクＴ_ｅとクラッチ伝達トルクＴ_ｃの差を求めてエンジン慣性トルクＴ_ｊｅを算出する（ステップＳ１０４）。

最後に、トランスミッションコントロールユニット１３１の出力制御部１３２が、ドライバ要求エンジントルクＲｅｑ＿Ｔｒｑとエンジン慣性トルクＴ_ｊｅを加算して、モータ指示トルクＴ_ｍを算出し、トルク指令としてモータコントロールユニット１２１に対して出力する（ステップＳ１０５）。

以上のとおり、本実施の形態によっても図３に表したように、変速中のクラッチスリップ区間のエンジン慣性トルクＴ_ｊｅをモータの回生トルクによって打ち消すことが可能となる。

以上、上記した各実施の形態では、エンジンの出力アシストを行うモータ・ジェネレータを用いる例を挙げて説明したが、エンジン慣性トルクを打ち消し可能な装置であれば、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、トランスミッションコントロールユニット１３１の一機能（モータトルク制御機能）として出力制御部１３２、慣性トルク算出部１３３を実現した例を挙げて説明したが、同種のものをモータコントロールユニット１２１に設けてエンジンコントロールユニット１１１からエンジン回転数等を入手することとしてもよいし、車両のトルク制御をなしうる独立した装置を設けることとしてもよい。

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トルク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の実施の形態における処理の流れを表したフローチャートである。 従来の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
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
１３２ 出力制御部
１３３ 慣性トルク算出部

Claims (1)

1. 駆動源と、該駆動源とクラッチによって断接される有段変速機と、前記有段変速機の回転要素から電力の回生を行う電力回生装置と、を備える車両のトルク制御装置において、
   前記電力回生装置はモータジェネレータであり、前記クラッチ切断時に駆動制御が行なわれてアウトプットトルクを補完し、
   変速中の前記駆動源の回転数の変化率と慣性量から、前記有段変速機の出力トルクに含まれる慣性トルク相当値を算出する慣性トルク算出部と、
   前記慣性トルク相当値に応じたトルク指令を前記電力回生装置に与えて慣性トルクを相殺しうる回生制御をさせる出力制御部と、を備えたこと、
   を特徴とする車両のトルク制御装置。

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