JP5130799B2 - Drive control apparatus for hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド車両に好適な変速機の制御装置に関する。 The present invention relates to a transmission control apparatus suitable for a hybrid vehicle.
内燃機関に加えて、電動機やモータジェネレータなどの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機又はモータジェネレータで補う。 Hybrid vehicles that include a power source such as an electric motor or a motor generator in addition to an internal combustion engine are known. In a hybrid vehicle, an internal combustion engine is operated in a highly efficient state as much as possible, while an excess or deficiency of driving force or engine braking force is compensated by an electric motor or a motor generator.
上記のようなハイブリッド車両において、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替えて運転することが可能なように構成された変速機構の例が特許文献1に記載されている。特許文献1の構成では、2つの遊星歯車機構を組み合わせて4つの回転要素を有する動力分配機構が構成される。4つの回転要素のうち、1つの回転要素は、内燃機関からトルクが入力される入力要素とされ、他の1つの回転要素は内燃機関のトルクに対する反力トルクが第1のモータジェネレータから入力される反力要素とされる。また、残りの2つの回転要素は、上記の入力要素及び反力要素とともに差動作用をなす出力要素とされる。2つの出力要素は連結機構により出力軸に連結可能となっている。
ここで、2つの出力要素のうちのいずれか一方のみが出力軸に連結された状態では、遊星歯車機構が差動作用をなすことができるので、第1のモータジェネレータによる反力トルクを制御することにより、内燃機関と出力軸との変速比を連続的に変化させることができる、いわゆる無段変速モードを実現できる。一方、複数対の変速用ギア対を有する歯車変速機構を介して2つの出力要素を同時に出力軸に連結した状態では、内燃機関と出力軸とが所定の変速比をもって機械的に直結された状態となり、いわゆる固定変速比モードを実現できる。こうして、特許文献1では、無段変速モードと固定変速比モードとを使い分けることにより、動力伝達効率を向上させている。
Here, in a state where only one of the two output elements is connected to the output shaft, the planetary gear mechanism can perform a differential action, and therefore, the reaction force torque by the first motor generator is controlled. Thus, a so-called continuously variable transmission mode in which the speed ratio between the internal combustion engine and the output shaft can be continuously changed can be realized. On the other hand, in a state where two output elements are simultaneously connected to the output shaft through a gear transmission mechanism having a plurality of pairs of gears for transmission, the internal combustion engine and the output shaft are mechanically directly connected with a predetermined gear ratio. Thus, a so-called fixed gear ratio mode can be realized. Thus, in
なお、特許文献2は、ハイブリッド車両において、バッテリの状態に応じてエンジントルク及びモータジェネレータトルクを補正することを記載している。また、特許文献3は、自動変速機の制御装置において、バッテリ電圧の変化に対応して、変速時間の標準値を変更することを記載している。
特許文献1のように複数の変速比を有する駆動装置において、モータジェネレータ及び内燃機関の動作点を高速で切り替える変速制御を実施すると、以下のような問題が生じうる。まず、変速時にモータジェネレータや内燃機関の動作点を遷移させるにはモータジェネレータのトルク出力を利用するため、高速な変速制御を行うと、バッテリの入出力パワーの制限を守れなくなり、バッテリの劣化が促進される恐れがある。
In the drive device having a plurality of gear ratios as in
また、内燃機関とモータジェネレータとではトルク応答性が異なるため、変速時にモータジェネレータの動作点を高速で遷移させても、内燃機関のトルク変化がそれに追従できず、変速ショックが生じる場合がある。このような場合、通常は出力軸に連結されるモータジェネレータによりトルク変動を補償して変速ショック低減するが、バッテリの入出力パワーが制限されると、トルク変動の補償が不十分となり、変速ショックを低減することができなくなる。 Further, since the torque response is different between the internal combustion engine and the motor generator, even if the operating point of the motor generator is changed at a high speed during a shift, the torque change of the internal combustion engine cannot follow it and a shift shock may occur. In such a case, the motor generator connected to the output shaft usually compensates for torque fluctuations to reduce shift shocks. However, if the input / output power of the battery is limited, the torque fluctuations are insufficiently compensated and the shift shocks are reduced. Cannot be reduced.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、無段変速モードと固定変速比モードとを有するハイブリッド車両の駆動制御装置において、変速時にバッテリの入出力パワー制限を守り、かつ、変速ショックを低減することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. In a drive control device for a hybrid vehicle having a continuously variable transmission mode and a fixed transmission ratio mode, the input / output power limitation of the battery is maintained during a shift. And it aims at reducing a shift shock.
本発明の1つの観点では、エンジンと、第1及び第2モータジェネレータと、前記エンジン及び前記第1モータジェネレータが連結された動力分配機構と、を有し、前記第1モータジェネレータによる反力トルクによって、変速比を連続的に変化させる無段変速モードと、前記動力分配機構が有する回転要素を固定することによって、前記変速比を固定にする固定変速モードと、を切り替え可能なハイブリッド車両の駆動制御装置は、前記無段変速モードから前記固定変速モードへの変速時に、バッテリの状態と、前記第1及び第2モータジェネレータ及び前記エンジンの動作点とに基づいて、目標変速時間を決定する決定手段と、前記目標変速時間で変速制御を実行する変速実行手段と、を備え、前記変速実行手段は、前記目標変速時間が予め決められた所定時間以上となる場合には、前記変速制御を禁止する。
In one aspect of the present invention, the engine and the first and second motor-generator, the engine and the the power distribution mechanism first motor generator are connected, have a reaction torque by the first motor-generator The hybrid vehicle is capable of switching between a continuously variable transmission mode in which the transmission gear ratio is continuously changed and a fixed transmission mode in which the transmission gear mechanism is fixed by fixing the rotation element of the power distribution mechanism. controller determines that the during shifting from the continuously variable transmission mode to the fixed speed change mode, the state of the battery, based on the operating point of the first and second motor-generator and the engine, determining a target shift time Means, and a shift execution means for executing shift control during the target shift time, wherein the shift execution means If the order-determined a predetermined time or more, it prohibits the shift control.
上記の駆動制御装置は、エンジンと、第1及び第2モータジェネレータ(以下では第1モータジェネレータと第2モータジェネレータとを区別しない場合には単に「モータジェネレータ」と呼ぶ。)と、エンジン及び第1モータジェネレータが連結された動力分配機構と、を有し、第1モータジェネレータによる反力トルクによって、変速比を連続的に変化させる無段変速モードと、動力分配機構が有する回転要素を固定することによって、変速比を固定にする固定変速モードと、を切り替え可能なハイブリッド車両に搭載される。ハイブリッド車両は、エンジンとモータジェネレータとの駆動力により走行する。モータジェネレータはバッテリに接続され、バッテリからの電力によりモータとして機能して車両の駆動力を生成するとともに、電動機として機能して回生により電力を発生し、バッテリを充電する。モータジェネレータを含んで構成される変速機構による変速時には、その時のバッテリの状態と、モータジェネレータ及びエンジンの動作点に基づいて、目標変速時間が決定される。そして、目標変速時間で変速が完了するように変速制御が実行される。バッテリの状態には、バッテリの温度及びSOCなどにより決まるバッテリの入出力制限値、実際のバッテリ電力使用量、それらから算出されるバッテリ電力余裕などが含まれる。また、エンジン及びモータジェネレータの動作点には、ユーザ要求駆動力、車速などが含まれる。
The drive control device includes an engine, first and second motor generators (hereinafter simply referred to as “motor generator” when the first motor generator and the second motor generator are not distinguished from each other), the engine, and the second motor generator. A continuously variable transmission mode in which the gear ratio is continuously changed by a reaction torque generated by the first motor generator, and a rotating element included in the power distribution mechanism. Thus, the vehicle is mounted on a hybrid vehicle capable of switching between a fixed transmission mode in which the transmission ratio is fixed . The hybrid vehicle travels by the driving force of the engine and the motor generator. The motor generator is connected to a battery and functions as a motor by the electric power from the battery to generate a driving force of the vehicle, and functions as an electric motor to generate electric power by regeneration and charge the battery. At the time of shifting by the speed change mechanism including the motor generator, the target shift time is determined based on the state of the battery at that time and the operating points of the motor generator and the engine. Then, the shift control is executed so that the shift is completed within the target shift time. The state of the battery includes a battery input / output limit value determined by the battery temperature, SOC, and the like, an actual battery power consumption, a battery power margin calculated from these, and the like. Further, the operating points of the engine and the motor generator include a user request driving force, a vehicle speed, and the like.
バッテリの状態、並びに、モータジェネレータ及びエンジンの動作点を考慮して目標変速時間を設定することにより、変速制御中に使用されるバッテリ電力がバッテリの出力制限値を超えることが防止できる。また、目標変速時間に従って、モータジェネレータのトルクを制御しつつ変速を実施するので、急激なトルクの補正その他により変速ショックが生じることが防止できる。また、許容範囲を超えて目標変速時間が長くなる場合には変速制御を実行しないこととし、燃費やドライバビリティの悪化を防止する。 By setting the target shift time in consideration of the state of the battery and the operating points of the motor generator and the engine, it is possible to prevent the battery power used during the shift control from exceeding the output limit value of the battery. Further, since the shift is performed while controlling the torque of the motor generator according to the target shift time, it is possible to prevent a shift shock from being caused by abrupt torque correction or the like. Further, when the target shift time exceeds the allowable range and the target shift time becomes long, the shift control is not executed, thereby preventing deterioration of fuel consumption and drivability.
上記のハイブリッド車両の駆動制御装置の一態様は、前記車両に対する要求駆動力の増加量に基づいて、前記目標変速時間を補正する補正手段を備える。これにより、バッテリ電力の消費量が大きい加速時に変速制御がなされる場合でも、目標変速時間が補正されるので、バッテリ出力制限値を超えてバッテリの電力が消費されたり、変速ショックが生じることを防止できる。 One aspect of the drive control apparatus for a hybrid vehicle includes a correction unit that corrects the target shift time based on an increase amount of a required drive force for the vehicle. As a result, even when shift control is performed at the time of acceleration when the battery power consumption is large, the target shift time is corrected, so that the battery power is consumed exceeding the battery output limit value or a shift shock occurs. Can be prevented.
上記のハイブリッド車両の駆動制御装置の他の一態様では、前記目標変速時間に基づいて、前記第1及び第2モータジェネレータのトルクを制御する。これにより、予定された目標変速時間で変速を行うので、モータジェネレータのトルク変化を緩やかにすことができる。よって、バッテリ出力制限値を超過することがなくなり、変速ショックも防止できる。 In another aspect of the drive control apparatus for a hybrid vehicle, the torques of the first and second motor generators are controlled based on the target shift time. As a result, the shift is performed in the scheduled target shift time, so that the torque change of the motor generator can be moderated. Therefore, the battery output limit value is not exceeded and shift shock can be prevented.
上記のハイブリッド車両の駆動制御装置の他の一態様は、前記変速制御の実行中におけるバッテリ状態に基づいて、前記目標変速時間を補正する補正手段を備える。この態様では、変速制御の実行中であっても、バッテリの状態が変化した場合には、それに応じて目標変速時間を補正する。これにより、変速制御実行中にバッテリ状態が変化しても、バッテリ出力制限値を超過することが防止できる。 Another aspect of the hybrid vehicle drive control device includes a correction unit that corrects the target shift time based on a battery state during execution of the shift control. In this aspect, even when the shift control is being executed, if the state of the battery changes, the target shift time is corrected accordingly. Thereby, even if the battery state changes during the execution of the shift control, it is possible to prevent the battery output limit value from being exceeded.
好適な例では、前記バッテリ状態は、前記バッテリの容量及び前記バッテリの入出力制限値の少なくとも一方を含む。 In a preferred example, the battery state includes at least one of a capacity of the battery and an input / output limit value of the battery.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[装置構成]
図1に本発明を適用したハイブリッド装置の駆動装置の概略構成を示す。図1の例は、機械分配式2モータ型と称されるハイブリッド装置であり、エンジン1、第1のモータジェネレータMG1、第2のモータジェネレータMG2、動力分配機構20、を備える。動力源に相当するエンジン1と、回転数制御機構に相当する第1のモータジェネレータMG1とが動力分配機構20に連結されている。動力分配機構20の出力軸3には、駆動トルク又はブレーキ力のアシストを行うための副動力源である第2のモータジェネレータMG2が連結されている。第2のモータジェネレータMG2と出力軸3とはMG2変速部6を介して接続されている。さらに、出力軸3は最終減速機8を介して左右の駆動輪9に連結されている。第1のモータジェネレータMG1と第2のモータジェネレータMG2とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ(図2参照)を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第1のモータジェネレータMG1で生じた電力で第2のモータジェネレータMG2を駆動するように構成されている。
[Device configuration]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a drive device of a hybrid device to which the present invention is applied. The example of FIG. 1 is a hybrid device called a mechanical distribution type two-motor type, and includes an
エンジン1は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第1のモータジェネレータMG1はエンジン1からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴う反力トルクが作用する。第1のモータジェネレータMG1の回転数を制御することにより、エンジン1の回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。無段変速モードは、後述する動力分配機構20の差動作用により実現される。
The
第2のモータジェネレータMG2は、駆動トルク又はブレーキ力を補助(アシスト)する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第2のモータジェネレータMG2は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第2のモータジェネレータMG2は、駆動輪9から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。 The second motor generator MG2 is a device that assists the driving torque or the braking force. When assisting the drive torque, the second motor generator MG2 receives power supply and functions as an electric motor. On the other hand, when assisting the braking force, the second motor generator MG2 functions as a generator that is rotated by the torque transmitted from the drive wheels 9 to generate electric power.
図2は、図1に示す第1及び第2のモータジェネレータMG1及びMG2、並びに動力分配機構20の構成を示す。
FIG. 2 shows a configuration of first and second motor generators MG1 and MG2 and
動力分配機構20は、エンジン1の出力トルクを第1のモータジェネレータMG1と出力軸3とに分配する機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる4つの回転要素のうち、第1の回転要素にエンジン1が連結され、第2の回転要素に第1のモータジェネレータMG1が連結され、第3の回転要素に出力軸3が連結される。第4の回転要素はブレーキ部7により固定可能となっている。ブレーキ部7は例えばドグクラッチなどにより構成され、ブレーキ操作部5により制御される。ブレーキ部7が第4の回転要素を固定していない状態では、第1のモータジェネレータMG1の回転数を連続的に変化させることによりエンジン1の回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ブレーキ部7が第4の回転要素を固定している状態では、動力分配機構20により決定される変速比がオーバードライブ状態(即ち、エンジン回転数が出力回転数より小さくなる状態)に固定され、固定変速比モードが実現される。
The
本実施形態では、図2に示すように、動力分配機構20は、2つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第1の遊星歯車機構はリングギア21、キャリア22、サンギア23を備える。第2の遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、リングギア25、キャリア26、サンギア27を備える。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
エンジン1の出力軸2は第1の遊星歯車機構のキャリア22に連結され、そのキャリア22は第2の遊星歯車機構のリングギア25に連結されている。これらが第1の回転要素を構成する。第1のモータジェネレータMG1のロータ11は第1の遊星歯車機構のサンギア23に連結され、これらが第2の回転要素を構成している。
The
第1の遊星歯車機構のリングギア21と第2の遊星歯車機構のキャリア26は相互に連結されているとともに出力軸3に連結されている。これらが第3の回転要素を構成している。また、第2の遊星歯車機構のサンギア27は回転軸29に連結されており、回転軸29とともに第4の回転要素を構成している。回転軸29はブレーキ部7により固定可能となっている。
The
電源ユニット30は、インバータ31、コンバータ32、HVバッテリ33及びコンバータ34を備える。第1のモータジェネレータMG1は電源線37によりインバータ31に接続されており、第2のモータジェネレータMG2は電源線38によりインバータ31に接続されている。また、インバータ31はコンバータ32に接続され、コンバータ32はHVバッテリ33に接続されている。さらに、HVバッテリ33はコンバータ34を介して補機バッテリ35に接続されている。
The
インバータ31は、モータジェネレータMG1及びMG2との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ31はモータジェネレータMG1及びMG2が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ32へ供給する。コンバータ32は、インバータ31から供給される電力を電圧変換し、HVバッテリ33を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、HVバッテリ33から出力される直流電力はコンバータ32により昇圧され、電源線37又は38を介してモータジェネレータMG1又はMG2へ供給される。
HVバッテリ33の電力はコンバータ34により電圧変換されて補機バッテリ35に供給され、各種の補機の駆動に使用される。
The electric power of the
インバータ31、コンバータ32、HVバッテリ33及びコンバータ34の動作はECU4により制御されている。ECU4は制御信号S4を送信することにより、電源ユニット30内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット30内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号S4としてECU4に供給される。具体的には、HVバッテリ33の状態を示すSOC(State Of Charge)及びバッテリの入出力制限値などは制御信号S4としてECU4に供給される。
The operation of the
ECU4は、エンジン1、第1のモータジェネレータMG1及び第2のモータジェネレータMG2との間で制御信号S1〜S3を送受信することにより、それらを制御する。また、ECU4はブレーキ操作部5に対してブレーキ操作指示信号S5を供給する。ブレーキ操作部5は、ブレーキ操作指示信号S5に基づいて、ブレーキ部7を操作し、第4の回転要素である回転軸29の固定/解放を制御する。
The
[変速制御]
次に、本発明による変速制御について説明する。本実施例では、無段変速モードで走行している状態から、固定変速比モードへ移行する変速制御について本発明を適用する。具体的には、上記のように、ブレーキ部7を解放状態として無段変速モードで走行している状態から、ブレーキ部7により第4の回転要素である回転軸29を固定して固定変速比モードへ移行する。この際、本発明では、変速時のバッテリ状態、並びに、モータジェネレータ及びエンジンの動作点に基づいて変速時間を決定し、その変速時間で変速を実行する。なお、変速時間とは、変速の開始から終了までに要する時間であり、本実施例では、ブレーキ部7が解放状態にある無段変速モードから、ブレーキ部7を固定状態として固定変速比モードに移行するまでに要する時間を指す。
[Shift control]
Next, the shift control according to the present invention will be described. In the present embodiment, the present invention is applied to the shift control for shifting from the state of traveling in the continuously variable transmission mode to the fixed gear ratio mode. Specifically, as described above, from the state where the brake unit 7 is in the released state and the vehicle is traveling in the continuously variable transmission mode, the
本発明では、上記のような変速時において、バッテリの状態、並びに、エンジン及びモータジェネレータの動作点に基づいて目標変速時間を設定し、目標設定時間で変速を行うことを特徴とする。目標変速時間を適切に設定することにより、変速時に使用されるバッテリ電力がバッテリ出力制限値を超えたり、バッテリ出力制限によってモータジェネレータからのトルクが不足して変速ショックが生じたりという不具合を防止する。 The present invention is characterized in that at the time of shifting as described above, the target shift time is set based on the state of the battery and the operating points of the engine and the motor generator, and the shift is performed at the target set time. By appropriately setting the target shift time, it is possible to prevent problems such as the battery power used during shifting exceeds the battery output limit value or the torque from the motor generator is insufficient due to the battery output limit and shift shock occurs. .
図3は本実施例による変速制御のフローチャートを示す。この処理は、ECU4がエンジン1、第1のモータジェネレータMG1、第2のモータジェネレータMG2及びブレーキ操作部5などを制御することにより実行される。また、この制御は、ドライバーによる要求パワー、車速などにより決定される所定の変速条件が成立したときに実行される。なお、ドライバーの操作入力により無段変速モードと固定変速比モードを選択できる場合には、固定変速比モードの選択指示が入力されたときにこの処理が実行される。
FIG. 3 is a flowchart of the shift control according to this embodiment. This process is executed by the
まず、ECU4は、基本変速時間を算出する(ステップS101)。基本変速時間とは、目標変速時間を設定する際の基礎となる時間であり、バッテリの状態に基づいて決定される。図4は、基本変速時間を算出する際に使用されるマップの例を示す。横軸はバッテリ電力余裕を示し、縦軸は基本変速時間を示す。バッテリ電力余裕とは、その時点においてバッテリから使用できる電力余裕を示す。バッテリの出力制限値を「wout」とし、現在のバッテリ電力使用量を「pbat」とすると、バッテリ電力余裕は「wout−pbat」で与えられる。なお、バッテリの入出力制限値は、入力制限値winと出力制限値woutとを含み、バッテリの温度、SOCなどに基づいて算出される。バッテリ電力使用量pbatは現在のHVバッテリ33の使用量を示し、第1又は第2のモータジェネレータMG1又はMG2により使用されている電力の他、補機により使用されている電力も含む。
First, the
基本的には、変速時間を短くし、高速で変速を行う場合ほど、そのために消費されるバッテリ電力は大きくなる。この理由は以下の通りである。上述のように、変速時にブレーキ部7により回転軸29を固定する際には、第1のモータジェネレータMG1のトルクを制御して回転軸29の回転をゼロにする必要がある。回転軸29の回転を止めるためには、第1のモータジェネレータMG1の回転や動力分配機構20の回転の慣性を、第1のモータジェネレータMG1からのトルクにより吸収する必要があり、そのためにバッテリの電力を使用するからである。
Basically, the shorter the shift time and the faster the shift, the greater the battery power consumed for that. The reason is as follows. As described above, when the rotating
図4では、バッテリ電力余裕に応じて3つの領域A1〜A3が設定されている。バッテリ電力余裕が負(<0)である場合(領域A1)、バッテリの電力を使用することはできないので、基本変速時間は、バッテリの電力を使用せずに変速を行うことができる変速時間T1となり、比較的長い変速時間が必要となる。一方、バッテリ電力余裕が大きい場合(領域A3)、バッテリの電力を利用してモータジェネレータなどを駆動することにより短時間で変速を行うことが可能となるので、基本変速時間は短い変速時間T3となる。また、バッテリの電力余裕が負ではないが十分でもない領域A2の場合には、変速機構の構成によって決定される変速時使用電力に基づいて基本変速時間が決定される。この場合、変速時使用電力は、変速時のモータジェネレータ及びエンジンの動作点に応じて変化する。なお、領域A2の場合でも、全体傾向としてはバッテリ余裕度が大きい方が基本変速時間を短くすることができる。 In FIG. 4, three areas A1 to A3 are set according to the battery power margin. When the battery power margin is negative (<0) (area A1), the battery power cannot be used. Therefore, the basic shift time is a shift time T1 at which a shift can be performed without using the battery power. Thus, a relatively long shift time is required. On the other hand, when the battery power margin is large (area A3), it is possible to perform a shift in a short time by driving a motor generator or the like using the power of the battery, so the basic shift time is a short shift time T3. Become. In the case of the region A2 in which the battery power margin is not negative but not sufficient, the basic shift time is determined based on the shift-use power determined by the configuration of the transmission mechanism. In this case, the electric power used at the time of shifting changes according to the operating points of the motor generator and the engine at the time of shifting. Even in the case of the area A2, the basic shift time can be shortened when the battery margin is large as an overall tendency.
次にECU4は、算出した基本変速時間を補正して目標変速時間を決定する(ステップS102)。具体的には、ECU4は、ユーザ要求駆動力に応じて、基本変速時間を補正する。基本変速時間の算出時と比較してユーザが要求する駆動力が増加傾向にある(即ち、加速度が増加している)場合には、その後に変速を行う際のバッテリ電力使用量pbatが増加している可能性が高い。よって、ユーザ要求駆動力の増加量が大きい場合には、変速時間が長くなるように変速時間を補正する。なお、ユーザ要求駆動力の変化はエンジン及びモータジェネレータの動作点の変化を伴う。
Next, the
図5は変速時間の補正に使用されるマップの例を示す。横軸はユーザ要求駆動力の増加量を示し、縦軸は基本変速時間に加算される変速時間補正量を示す。図示のように、ユーザ要求駆動力の増加量が大きいほど、変速時間補正量が大きくなり、その結果目標変速時間が長くなる。即ち、ユーザ要求によるその後の加速によって電力消費が予想されるので、その分目標変速時間を長くし、変速に使用する電力消費を減らす。これにより、ユーザ要求駆動力が増加し、バッテリの電力消費が大きくなった状態で変速が行われた場合でも、バッテリの出力制限値を超えて電力が使用されることが防止されるとともに、変速ショックが低減される。なお、ユーザ要求駆動力は、例えばアクセル開度の変化量により検出することができる。 FIG. 5 shows an example of a map used for correcting the shift time. The horizontal axis indicates the amount of increase in user-requested driving force, and the vertical axis indicates the shift time correction amount that is added to the basic shift time. As shown in the figure, the greater the amount of increase in the user-requested driving force, the greater the shift time correction amount, resulting in a longer target shift time. That is, since power consumption is predicted by the subsequent acceleration according to the user request, the target shift time is lengthened correspondingly, and the power consumption used for the shift is reduced. As a result, even when a shift is performed in a state where the user-requested driving force increases and the power consumption of the battery increases, it is possible to prevent power from being used exceeding the output limit value of the battery and Shock is reduced. In addition, a user request | requirement driving force can be detected by the variation | change_quantity of accelerator opening, for example.
次に、ECU4は、変速を実行するか否かを決定する(ステップS103)。上記のように、基本変速時間に対して、ユーザ要求駆動力に応じた補正がなされて目標変速時間が決定されるが、目標変速時間があまり長くなると、変速の過渡状態が長引くことにより燃費が悪化したり、変速時間が長いことによりユーザがもたつき感を感じるなどしてドライバビリティが悪化したりする場合がある。その一方で、モータジェネレータMG1及びMG2や動力分配機構20などにより構成される駆動装置の構成(ギア構成など)や車速などの条件によっては、燃費やドライバビリティを多少犠牲にしても、変速を行う必要がある場合もある。そこで、ECU4は、予め決定した指標に基づいて、実際に変速を実行するか否かを判断する。
Next, the
図6は変速を実行するか否かを判断する際の指標の例である。横軸は車速を示し、縦軸は目標変速時間を示す。領域A4及びA6は、駆動装置の構成及び車速の観点から、変速が必要な条件を示している。例えば、駆動装置の構成上、低速及び高速域では適切な変速比とするために変速が必要となるような場合である。一方、中速域に相当する領域A5及びA6では、目標変速時間が許容範囲であれば(領域A5)、変速を実行するが、目標変速時間が長すぎる場合には(領域A7)、変速を行わない。このように、目標変速時間が、燃費やドライバビリティの観点から許容範囲を超えて長くなる場合には、変速を実施しないこととする。なお、変速を行わない場合(ステップS103;No)、処理は終了する。 FIG. 6 is an example of an index used to determine whether or not to execute a shift. The horizontal axis indicates the vehicle speed, and the vertical axis indicates the target shift time. Regions A4 and A6 indicate conditions that require gear shifting from the viewpoint of the configuration of the drive device and the vehicle speed. For example, there is a case where a speed change is required in order to obtain an appropriate speed ratio in the low speed and high speed range due to the configuration of the drive device. On the other hand, in the regions A5 and A6 corresponding to the medium speed region, the shift is executed if the target shift time is within the allowable range (region A5), but if the target shift time is too long (region A7), the shift is performed. Not performed. Thus, when the target shift time becomes longer than the allowable range from the viewpoint of fuel consumption and drivability, the shift is not performed. Note that if no shift is performed (step S103; No), the process ends.
変速を行う場合(ステップS103;Yes)、ECU4は変速制御を実行する(ステップS104)。具体的には、ECU4は、目標変速時間に変速が終了するように、第1及び第2のモータジェネレータMG1及びMG2を制御し、回転軸29の回転を停止させ、ブレーキ部7により回転軸29を固定して固定変速比モードへ移行する。
When shifting is performed (step S103; Yes), the
図7は変速前後の共線図を示す。出力軸3に連結された第2のモータジェネレータMG2の回転は動作点P1にある。変速前は無段変速モードの状態であり、MG1の回転は動作点P5にあり、エンジン回転はそれに対応する動作点P2にある。この状態では、第4の回転要素であるサンギア27(及び回転軸29)は回転している。変速制御では、モータジェネレータMG1及びMG2のトルクを制御して、第1のモータジェネレータMG1の動作点をP5からP6へ移行させることにより、第4の回転要素であるサンギア27及び回転軸29の回転を停止させる(即ち、動作点P4に示すように回転数をゼロとする。)。そして、ブレーキ操作部5の指令により、ブレーキ部7が回転軸29を固定し、固定変速比モードへ移行する。このとき、エンジン回転は動作点P3となる。
FIG. 7 shows an alignment chart before and after shifting. The rotation of the second motor generator MG2 connected to the
図8は、変速制御中のモータジェネレータMG1及びMG2、エンジン1及びHVバッテリ33の状態を示すタイムチャートである。変速開始時刻t1以前は、無段変速モードであり、モータジェネレータMG1はエンジン回転の反力を受けて発電機として機能し、モータジェネレータMG2はモータとして機能して出力軸にトルクを付与している。
FIG. 8 is a time chart showing the states of motor generators MG1 and MG2,
変速開始時刻t1において、ECU4はモータジェネレータMG1のトルクを制御して回転を上昇させる。この際、目標変速時間に応じてモータジェネレータMG1のトルクの上昇度合いを変えることにより、モータジェネレータMG1及びエンジン1の回転変化速度が変わり、実際の変速時間を調整することができる。
At the shift start time t1, the
ECU4は変速開始時刻t1でモータジェネレータMG1のトルクを上昇させると、エンジンの回転数はそれに追従して急激に上昇するが、エンジントルクは応答が遅いため直ぐに追従はできず、符号72で示すように徐々に減少する。エンジントルクの応答遅れは出力軸のトルクに影響を与えるので、符号73で示すように、それを補償する分のトルクをモータジェネレータMG2から出力軸に与える。
When the
こうしてモータジェネレータMG1及びMG2のトルクを制御して、変速終了時刻t2で回転軸29の回転を停止させ、変速制御を終了する。変速制御中にはモータジェネレータMG1及びMG2の制御によりバッテリからの電力の入出力が生じ、特に変速時間が短い(変速速度が速い)場合にはバッテリからの電力使用が多くなるが、目標変速時間が適切に設定されているので、変速時間T中のバッテリ出力はバッテリ出力制限値を超えることはない。また、エンジンの応答遅れ分による一時的なトルク不足をモータジェネレータMG2からのトルクで補うので、変速ショックも防止される。
Thus, the torques of motor generators MG1 and MG2 are controlled, and rotation of rotating
こうして変速制御を行っている間にも、ECU4は変速中補正を実行する(ステップS105)。変速中補正とは、変速制御中に、バッテリ状態に応じて変速時間、変速速度を補正することを言う。ステップS104において、変速制御はそれまでに設定された目標変速時間に基づいて行われる。しかし、変速制御中のエンジントルク推移のバラツキ、車両速度の変化などが原因で、目標変速時間の決定時に想定したバッテリ電力使用量と実際のバッテリ電力使用量との間にずれが生じる場合がある。特に、実際のバッテリ電力使用量が、目標変速時間の決定時に想定したバッテリ電力使用量より大きくなると、目標変速時間通りに変速を行った場合には、バッテリ出力制限値を超えてしまう恐れがある。そこで、変速制御の実行中においても、その時点のバッテリ状態に応じて目標変速時間を補正する。
Even during the shift control in this way, the
図9(a)に変速中補正に使用するマップの例を示す。横軸はバッテリ出力超過量を示し、縦軸は変速時間補正量を示す。バッテリ出力超過量は、実際のバッテリ出力と、目標変速時間の設定時に想定していた想定バッテリ出力との差で与えられる。また、変速補正量は、目標変速時間に加算される補正量を示す。図示のように、バッテリ出力超過量が大きいほど、即ち、想定していたバッテリ使用量よりも実際のバッテリ使用量が大きいほど、変速時間補正量が増加し、目標変速時間が延長されるように補正される。なお、バッテリ出力超過量がゼロ以下である場合、即ち、実際のバッテリ使用量が想定バッテリ使用量を超えていない場合には、変速時間補正量はゼロとなり、目標変速時間は補正されない。 FIG. 9A shows an example of a map used for correction during shifting. The horizontal axis indicates the battery output excess amount, and the vertical axis indicates the shift time correction amount. The battery output excess amount is given by the difference between the actual battery output and the assumed battery output assumed when the target shift time is set. The shift correction amount indicates a correction amount added to the target shift time. As shown in the figure, the shift time correction amount increases and the target shift time is extended as the battery output excess amount increases, that is, as the actual battery use amount is larger than the assumed battery use amount. It is corrected. When the battery output excess amount is less than or equal to zero, that is, when the actual battery usage amount does not exceed the assumed battery usage amount, the shift time correction amount is zero and the target shift time is not corrected.
図9(b)は、変速中補正による効果を示すグラフである。横軸は時間であり、縦軸はバッテリ出力である。破線のグラフ151は、本発明による変速時間の調整を実施しない場合のバッテリ出力の推移を示す。変速時間を調整せずに変速を実行すると、バッテリ出力はバッテリ出力制限値を超えてしまう。この場合、バッテリ出力制限値を超えた後に、バッテリ出力制限値以内となるようにモータジェネレータトルクを急に補正すると、急な変速ショックなどが発生する。
FIG. 9B is a graph showing the effect of correction during shifting. The horizontal axis is time, and the vertical axis is battery output. The
一方、グラフ153は本実施例による想定バッテリ出力を示し、グラフ152は変速中補正を行った場合の実バッテリ出力を示す。本実施例の変速中補正では、予め目標変速時間を調整しているため、実バッテリ出力と想定バッテリ出力とのずれは小さい。また、想定バッテリ出力に対して実際のバッテリ出力は大きくなっているが、想定バッテリ出力と実バッテリ出力との偏差を早い段階からフィードバック補正するので、実バッテリ出力がバッテリ出力制限を超えることが防止される。また、急激な補正に伴うモータジェネレータトルクの急変は生じないので、変速ショックが生じることもない。
On the other hand, the
なお、上記の例では、バッテリ出力超過量がゼロ以上である場合には目標変速時間を延長しているが、これに伴い、必要に応じてモータジェネレータトルクを補正してもよい。 In the above example, the target shift time is extended when the battery output excess amount is zero or more. However, the motor generator torque may be corrected as necessary.
以上のように、ステップS105においては、変速中制御を実行しつつ変速が行われ、変速制御は終了する。 As described above, in step S105, a shift is performed while executing the shift control, and the shift control ends.
[他の実施例]
図10に、他の実施例に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の一例を示す。図10の例では、ハイブリッド車両は、内燃機関(エンジン)101と、第1のモータジェネレータ(MG1)102及び第2のモータジェネレータ(MG2)103とを動力装置として備える。エンジン101の出力トルクは動力分配機構104により第1のモータジェネレータ102と出力軸とに分配され、第2のモータジェネレータ103により駆動トルク及びブレーキ力のアシスト(補助)が行われる。この構成は、機械分配式2モータハイブリッド装置と呼ばれる。
[Other embodiments]
FIG. 10 shows an example of a drive control apparatus for a hybrid vehicle according to another embodiment. In the example of FIG. 10, the hybrid vehicle includes an internal combustion engine (engine) 101, a first motor generator (MG1) 102, and a second motor generator (MG2) 103 as a power unit. The output torque of the
エンジン101は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第1のモータジェネレータ102はエンジン101からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴う反力トルクが作用する。
The
第2のモータジェネレータ103は、駆動トルク又はブレーキ力を補助(アシスト)する。駆動トルクをアシストする場合、第2のモータジェネレータ103は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第2のモータジェネレータ103は、図示しない駆動輪から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。
The
動力分配機構104は、実質的に2組の遊星歯車機構を組み合わせて構成されており、図10に示す例では、シングルピニオン型遊星歯車機構とダブルピニオン型遊星歯車機構とを組み合わせたラビニョ型遊星歯車機構が使用されている。具体的には、外歯歯車である第1サンギア105と、第1サンギア105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ア106との間に、第1サンギア105とリングギア106とに噛み合っているロングピニオン107が配置されている。第1サンギア105とリングギア106とロングピニオン107との三者でシングルピニオン型遊星歯車機構が構成されている。また、第1サンギア105に隣接して第2サンギア108が同一軸線上に配置され、第2サンギア108に噛み合っているショートピニオン109がロングピニオン107に噛み合っている。したがって、第2サンギア108と各ピニオン109、107とリングギア106との四者でダブルピニオン型遊星歯車機構が構成されている。そして、互いに噛み合っているロングピニオン107とショートピニオン109とは複数対設けられており、これらのピニオン107、109がキャリヤ110によって自転かつ公転するように保持されている。
The
動力分配機構104におけるリングギア106にエンジン101からトルクが入力される。したがって、リングギア106が入力要素となっている。
Torque is input from the
動力分配機構104における第1サンギア105には、第1のモータジェネレータ102からトルクが伝達される。したがって、第1サンギア105が反力要素となっている。具体的には、エンジン101と同一軸線上に反力軸111が配置されており、反力軸111のエンジン101側とは反対側の端部が、ギア対112を介して第1のモータジェネレータ102のロータに連結されている。なお、第1のモータジェネレータ102のステータは、ケーシング113などの固定部に連結されて固定されている。
Torque is transmitted from the
上述した動力分配機構104は、入力要素となっているリングギア106と、反力要素となっている第1サンギア105と、第2サンギア108と、キャリヤ110との四つの要素を回転要素とするものであり、第2サンギア108とキャリヤ110とが選択的に出力要素とされる。そして、リングギア106と、第1サンギア105あるいは第2サンギア108と、キャリヤ110との三者で差動作用を生じるように構成されている。
In the
これらの出力要素と出力部材との間に、両者の間で選択的にトルクを伝達させる同期連結機構が設けられている。具体的には、反力軸111の外周側に、それぞれ中空軸である第1および第2の中間軸114,115が回転自在に嵌合されている。外周側の第2中間軸115はキャリヤ110に連結されており、内周側の第1中間軸114は第2サンギア108に連結されるとともに第2中間軸115の先端側(エンジン101とは反対側)に突出している。
A synchronous coupling mechanism is provided between these output elements and the output member for selectively transmitting torque between them. Specifically, first and second
中間軸114,115から所定距離離れ、かつ中間軸114,115に対して平行に出力軸116が回転自在に配置されている。第1中間軸114と出力軸116との間に、第1速用ギア対117及び第3速用ギア対118が配置されている。ギア対117,118は、軸線方向において互いに隣接して配置されている。また、第2中間軸115と出力軸116との間に第2速用ギア対119及び第4速用ギア対120が配置されている。ギア対119,120は、軸線方向において互いに隣接して配置されている。
An
ギア対117〜120のそれぞれは、各中間軸114,115側の駆動ギアと、これに常時噛み合っている出力軸116側の従動ギアとから構成されている。各ギア対117、118の出力軸116側の従動ギアは、クラッチ機構121に連結されている。また、各ギア対119、120の出力軸116側の従動ギアは、クラッチ機構122に連結されている。クラッチ機構121、122は、相互に対向配置されたドグ歯を係合させるドグクラッチとして構成される。具体的には、クラッチ機構121において、アクチュエータ131を図中左方向に移動させることにより出力軸116は第1速用ギア対117の従動ギアと係合し、アクチュエータ131を図中右方向に移動させることにより出力軸116は第3速用ギア対118の従動ギアと係合する。同様に、クラッチ機構122において、アクチュエータ132を図中左方向に移動させることにより出力軸116は第2速用ギア対119の従動ギアと係合し、アクチュエータ132を図中右方向に移動させることにより出力軸116は第4速用ギア対120の従動ギアと係合する。このように、アクチュエータ131、132を駆動することにより、第1速〜第4速のいずれかの変速段を選択することができる。なお、このようなアクチュエータ131、132の駆動制御は、図示しないECUにより実行される。
Each of the gear pairs 117 to 120 includes a drive gear on the side of each of the
上記の構成において、変速機構により、第1速から第4速のいずれかの変速段が選択されている場合、本駆動制御装置は無段変速モードで動作する。即ち、動力分配機構104により、第1のモータジェネレータ102の回転数を連続的に変化させるとエンジン101の回転数が連続的に変化し、無段変速モードでの運転が実行される。これに対して、第1速から第2速、第2速から第3速、第3速から第4速への変速時には複数のギアが出力軸に固定された状態、即ち、固定変速比モードとなる。例えば、図10において、第1速での運転時にはクラッチ機構121は第1速用ギア対117側に係合している。第1速から第2速への変速時には、まず、クラッチ機構121はそのままで、アクチュエータ132が図中左方向へ駆動され、クラッチ機構122は第2速用ギア対119側に係合する。このとき、一時的に、第1速用ギア対117と第2速用ギア対119とが同時に出力軸116に連結された状態、即ち固定変速比モードとなる。同様に、第2速から第3速、第3速から第4速への移行時にも固定変速比モードが存在する。
In the above configuration, when any one of the first speed to the fourth speed is selected by the speed change mechanism, the drive control apparatus operates in the continuously variable speed mode. That is, when the rotational speed of the
本発明は、上記のような構成の駆動制御装置における無段変速モードから固定変速比モードへの変速時にも適用することができる。即ち、変速時には、モータジェネレータMG1及びMG2のトルクを制御してクラッチ機構121、122を構成するドグ歯の回転を停止させ、クラッチを係合させて固定変速比モードへの移行が行われる。
The present invention can also be applied at the time of shifting from the continuously variable transmission mode to the fixed transmission ratio mode in the drive control device having the above-described configuration. That is, at the time of shifting, the torque of motor generators MG1 and MG2 is controlled to stop the rotation of dog teeth constituting
1 エンジン
3 出力軸
4 ECU
5 ブレーキ操作部
7 ブレーキ部
31 インバータ
32、34 コンバータ
33 HVバッテリ
20 動力分配機構
1
5 Brake operation part 7
Claims (5)
前記無段変速モードから前記固定変速モードへの変速時に、バッテリの状態と、前記第1及び第2モータジェネレータ及び前記エンジンの動作点とに基づいて、目標変速時間を決定する決定手段と、
前記目標変速時間で変速制御を実行する変速実行手段と、を備え、
前記変速実行手段は、前記目標変速時間が予め決められた所定時間以上となる場合には、前記変速制御を禁止することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。 An engine, a first and a second motor generator, wherein possess the engine and the first motor generator linked power distribution mechanism, and the reaction torque by the first motor-generator, continuously the transmission ratio A hybrid vehicle drive control device capable of switching between a continuously variable transmission mode to be changed and a fixed transmission mode in which the transmission ratio is fixed by fixing a rotation element of the power distribution mechanism ,
Wherein during a shift from the stepless speed change mode to the fixed speed change mode, a determination unit configured battery status, based on the operating point of the first and second motor-generator and the engine, determining a target shift time,
Shift execution means for executing shift control at the target shift time,
The drive control device for a hybrid vehicle, wherein the shift execution means prohibits the shift control when the target shift time is equal to or longer than a predetermined time.
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