JP5279908B2 - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents
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Description
内燃機関(例えば、後述の実施形態のエンジン6)と、電動機(例えば、後述の実施形態のモータ7)と、第1〜第3回転要素(例えば、後述の実施形態のサンギヤ32、リングギヤ35、キャリア36)を互いに差動回転可能に構成した差動式減速機(例えば、後述の実施形態の差動式減速機30、遊星歯車機構31)と、該差動式減速機の前記第1回転要素に結合され第1断接手段(例えば、後述の実施形態の第1クラッチ41)を介して選択的に前記内燃機関に接続される第1の入出力軸(例えば、後述の実施形態の第1主軸11)と、第2断接手段(例えば、後述の実施形態の第2クラッチ42)を介して選択的に前記内燃機関に接続される第2の入出力軸(例えば、後述の実施形態の第2中間軸16)と、前記第1の入出力軸と前記第2の入出力軸と動力伝達可能に配置された出入力軸(例えば、後述の実施形態のカウンタ軸14)と、を備え、前記電動機は前記第1の入出力軸に直結されることで前記第1回転要素に接続され、前記第1の入出力軸には第1同期装置(例えば、後述の実施形態の第1変速用シフター51)により選択可能な複数のギヤ(例えば、後述の実施形態の第3速用駆動ギヤ23a、第5速用駆動ギヤ25a、第7速用駆動ギヤ97a)からなる第1ギヤ群が設けられ、前記第2の入出力軸には第2同期装置(例えば、後述の実施形態の第2変速用シフター52)により選択可能な複数のギヤ(例えば、後述の実施形態の第2速用駆動ギヤ22a、第4速用駆動ギヤ24a、第6速用駆動ギヤ96a)からなる第2ギヤ群が設けられ、前記第1断接手段を締結して前記第1同期装置により選択された前記第1ギヤ群のギヤを介して駆動中に、前記第1断接手段と前記第2断接手段とをつなぎかえることにより前記第2同期装置により選択された前記第2ギヤ群のギヤで駆動可能な車両用駆動装置(例えば、後述の実施形態の車両用駆動装置1、1A、1B)の制御装置であって、
前記内燃機関の動力を前記第2ギヤ群のギヤを介して前記出入力軸伝達して駆動中に、前記電動機の回転数が所定回転数を超えないように、前記第1ギヤ群のうち前記第2ギヤ群のギヤより高速側のギヤにプレシフトすることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
前記第3回転要素にはロック機構(例えば、後述の実施形態のシンクロ機構61)が設けられていることを特徴とする。
前記出入力軸には、前記第1ギヤ群のギヤと前記第2ギヤ群のギヤとが共に噛合する複数のギヤ(例えば、後述の実施形態の第1共用従動ギヤ23b、第2共用従動ギヤ24b、第3共用従動ギヤ96b)よりなる第3ギヤ群が設けられることを特徴とする。
車速を検出する車速検出手段(例えば、後述の実施形態の車速検出手段58)と、
前記第1同期装置の接続位置を検出する同期位置検出手段(例えば、後述の実施形態の同期位置検出手段57)と、を備え、
前記第1同期装置の接続位置に応じて予め定められた車速の範囲内で前記電動機が回転するように、前記第1同期装置を制御することを特徴とする。
前記第1の入出力軸の回転数を検出する検出手段(例えば、後述の実施形態の軸回転数検出手段59)を備え、
前記第1の入出力軸が所定の回転数の範囲内で回転するように、前記第1同期装置を制御することを特徴とする。
前記出入力軸の回転数を検出する検出手段(例えば、後述の実施形態の軸回転数検出手段59)と、
前記第1同期装置の接続位置を検出する同期位置検出手段(例えば、後述の実施形態の同期位置検出手段57)と、を備え、
前記第1同期装置の接続位置に応じて予め定められた前記出入力軸の回転数の範囲内で前記電動機が回転するように、前記第1同期装置を制御することを特徴とする。
前記電動機の回転数を検出する検出手段(例えば、後述の実施形態のモータ回転数検出手段8)を備え、
前記電動機が所定の回転数の範囲内で回転するように、前記第1同期装置を制御することを特徴とする。
前記電動機の温度を検出するか、又は電流値を検出し電流値から前記電動機の温度を推定する電動機温度検出手段(例えば、後述の実施形態のモータ温度検出手段9)を備え、
前記電動機の温度に応じてプレシフトするタイミングを補正することを特徴とする。
前記内燃機関の動力を前記第2ギヤ群のギヤを介して駆動中に、前記第1同期装置が前記第1ギヤ群の最高速ギヤを選択しているにも関わらず、前記電動機の回転数が所定の回転数を越えるか、又は前記電動機が所定の温度を超える場合には、前記第1同期装置をニュートラル状態にすることを特徴とする。
車両用駆動装置1は、図1に示すように、車両(図示せず)の駆動軸9,9を介して駆動輪DW,DW(被駆動部)を駆動するためのものであり、駆動源である内燃機関(以下「エンジン」という)6と、電動機(以下「モータ」という)7と、動力を駆動輪DW,DWに伝達するための変速機20と、変速機20の一部を構成する差動式減速機30と、を備えている。
ここで、第1共用従動ギヤ23bは、連結軸13に取り付けられた第3速用駆動ギヤ23aと噛合して第3速用駆動ギヤ23aと共に第3速用ギヤ対23を構成し、第2中間軸16に設けられた第2速用駆動ギヤ22aと噛合して第2速用駆動ギヤ22aと共に第2速用ギヤ対22を構成する。
第2共用従動ギヤ24bは、第1主軸11に設けられた第5速用駆動ギヤ25aと噛合して第5速用駆動ギヤ25aと共に第5速用ギヤ対25を構成し、第2中間軸16に設けられた第4速用駆動ギヤ24aと噛合して第4速用駆動ギヤ24aと共に第4速用ギヤ対24を構成する。
ファイナルギヤ26aは差動ギヤ機構8と噛合して、差動ギヤ機構8は、駆動軸9,9を介して駆動輪DW,DWに連結されている。従って、カウンタ軸14に伝達された動力はファイナルギヤ26aから差動ギヤ機構8、駆動軸9,9、駆動輪DW,DWへと出力される。
(1)第1伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第1主軸11、遊星歯車機構31、連結軸13、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。ここで、差動式減速機である遊星歯車機構31の減速比は、第1伝達経路を介して伝達されるエンジントルクが第1速相当となるように設定されている。即ち、遊星歯車機構31の減速比と第3速用ギヤ対23の減速比をかけ合わせた減速比が第1速相当となるように設定されている。
(2)第2伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第2主軸12、第1アイドルギヤ列27A(アイドル駆動ギヤ27a、第1アイドル従動ギヤ27b、第2アイドル従動ギヤ27c)、第2中間軸16、第2速用ギヤ対22(第2速用駆動ギヤ22a、第1共用従動ギヤ23b)又は第4速用ギヤ対24(第4速用駆動ギヤ24a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。
(3)第3伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第1主軸11、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)又は第5速用ギヤ対25(第5速用駆動ギヤ25a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。(4)第4伝達経路は、モータ7が、遊星歯車機構31又は第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)又は第5速用ギヤ対25(第5速用駆動ギヤ25a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。
(5)第5伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第2主軸12、第2アイドルギヤ列27B(アイドル駆動ギヤ27a、第1アイドル従動ギヤ27b、第3アイドル従動ギヤ27d)、リバース軸17、後進用ギヤ列28(後進用駆動ギヤ28a、後進用従動ギヤ28b)、遊星歯車機構31、連結軸13、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。
先ず、車両用駆動装置1における車両の停止中、即ち、イグニッションがOFF(IG_OFF)の状態について説明する。
イグニッションがOFFの状態においては、図3に示すように、エンジン6及びモータ7が停止しているため、トルクは発生していない。このとき、車両用駆動装置1は初期状態となっている。
1stモードで走行中に、モータ7を駆動して正転方向にモータトルクを印加することで、モータトルクがサンギヤ32からキャリア36に減速して伝達され、前述した第3速用ギヤ対23を通る第4伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達される。言い換えると、エンジントルクとモータトルクがサンギヤ32に伝達され、合成トルクが駆動輪DW,DWに伝達される。一方、モータ7を駆動せずに、モータ7に逆転方向の回生トルクを印加させることにより、モータ7で充電することができる。
車両の後進走行には、エンジン6を用いる場合と、EV走行で後進走行する場合があるが、ここではエンジン6を用いる場合を説明し、EV走行で後進走行する場合はEV走行の説明とあわせて後述する。
エンジン6のトルクのみを用いる場合の後進走行は、初期状態から後進用シフター53を後進用接続位置でインギヤするとともにシンクロ機構61をロック状態にして第2クラッチ42を締結することにより実現される。これにより、エンジン6のトルクが、上述した第5伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達される。この状態においても、モータ7を駆動して逆転方向にモータトルクを印加したり、正転方向に回生トルクを印加することでモータ7でアシスト又は充電を行なうことができる。
車両用駆動装置1は3つのEV走行モードを備えている。
1つ目のEV走行は、初期状態からシンクロ機構61をロック状態(OWC ロックON)にすることによりなされる1stEVモードである。
この状態で、モータ7を駆動(正転方向にトルクを印加)すると、図18(a)に示すように、ロータ72に接続された遊星歯車機構31のサンギヤ32が正転方向に回転する。このとき、図18(b)に示すように、第1及び第2クラッチ41、42が切断されているため、サンギヤ32に伝達された動力は第1主軸11からエンジン6のクランク軸6aに伝達されることはない。そして、シンクロ機構61のロックがなされているため、モータトルクがサンギヤ32からキャリア36に減速して伝達され、第3速用ギヤ対23を通る第4伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達される。
また、この1st EVモードでの後進走行は、モータ7を逆転方向に駆動して逆転方向にモータトルクを印加することでなされる。
この状態で、モータ7を駆動(正転方向にトルクを印加)すると、図19(a)に示すように、ロータ72に接続された遊星歯車機構31は一体で正転方向に回転する。このとき、第1及び第2クラッチ41、42が切断されているため、サンギヤ32に伝達された動力は第1主軸11からエンジン6のクランク軸6aに伝達されることはない。そして、モータトルクが第3速用ギヤ対23を通る第4伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達される。
また、この3rd EVモードでの後進走行は、モータ7を逆転方向に駆動して逆転方向にモータトルクを印加することでなされる。
この状態で、モータ7を駆動(正転方向にトルクを印加)すると、図20(a)に示すように、ロータ72に接続された遊星歯車機構31のサンギヤ32が正転方向に回転する。このとき、図20(b)に示すように、第1及び第2クラッチ41、42が切断されているため、サンギヤ32に伝達された動力は第1主軸11からエンジン6のクランク軸6aに伝達されることはない。そして、モータトルクが第5速用ギヤ対25を通る第4伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達される。
また、この5th EVモードでの後進走行は、モータ7を逆転方向に駆動して逆転方向にモータトルクを印加することでなされる。
先ず、図19で示す3rd走行中に、モータ7のトルク抜きを行なうとともに第3速用接続位置でインギヤしていた第1変速用シフター51をニュートラル位置に戻す(S1)。続いて、第1クラッチ41を締結して(S2)、クランク軸6aをクランキングしてエンジン6を始動する(S3)。続いて、第1クラッチ41を切断し(S4)、シンクロ機構61をロックするとともに第1クラッチ41を締結する(S5)と同時に、モータトルクをあげてリングギヤ35を正転方向に回転させる(S6)。これにより、3rdEVモードでの走行から図5に示す第1速走行(1stモード アシスト)に移行することができる(S7)。
なお、第1クラッチ41を締結してエンジン6を始動する以外にも、第2クラッチ42を締結するとともに、第2変速用シフター52を第2速用接続位置又は第4速用接続位置でインギヤすることで、エンジン6を始動することができる。
車両の停車(アイドリング)中に充電する場合は、初期状態から第1クラッチ41を締結してアイドリングした状態からエンジントルクをあげることで、図22に示すように、サンギヤ32に直結したモータ7が正転方向に回転するとともに逆転方向にトルクが印加され、充電がなされる。このとき、シンクロ機構61のロックが解除されているため、リングギヤ35が空転しキャリア36にトルクが伝達されることはない。
ここで本実施形態では、ECU5は、モータ回転数検出手段8で検出したモータ7の回転数が予め定められた所定の回転数を超えないように、第1変速用シフター51により第2変速用シフター52がインギヤしている偶数ギヤ群のギヤより高速側の奇数ギヤ群のギヤにプレシフトする制御指令(以下、プレシフト制御と呼ぶ。)を出力する。
図中(1)は、図13(b)に示す4th Post3モードでアシスト走行を行なっている状態を示している。車速の上昇と共にモータ回転数が閾値1に近づくと(2)において、モータ7のトルク抜きを行なっている。これによりエンジン回転数は上昇する。そして、4th Post3モードにおけるエンジン走行から(3)において、モータ回転数が閾値1を越えないように第1変速用シフター51をニュートラル位置に戻す。このとき、車両用駆動装置1は図16(a)の4thモードの状態となっている。(4)は(3)の状態からモータ7の回転数あわせを行なった状態であり、(5)において第1変速用シフター51を第5速用接続位置でインギヤすることで図15に示す4thPre5モードのアシスト走行に移行している。これにより、車速が上昇しているにも関わらず、モータ7が過回転状態となるのを抑制することができる。
なお、本実施形態においては、モータ7の回転数に基づいてプレシフト制御を行なったが、これに限定されず、同期位置検出手段57で第1変速用シフター51の同期位置を検出し、第1変速用シフター51の同期位置に応じて予め定められた車速、第1主軸11又はカウンタ軸14の回転数の範囲内でモータ7が回転するようにプレシフトを行なってもよい。
ここで、第3共用従動ギヤ96bは、第1主軸11に設けられた第7速用駆動ギヤ97aと噛合して第7速用駆動ギヤ97aと共に第7速用ギヤ対97を構成し、第2中間軸16に設けられた第6速用駆動ギヤ96aと噛合して第6速用駆動ギヤ96aと共に第6速用ギヤ対26を構成する。
車両用駆動装置1Bは、変速機20Bにおいて遊星歯車機構31がトルク合成機構を構成しており、モータ7がリングギヤ35に接続され、サンギヤ32に伝達されるエンジントルクとリングギヤ35に入力されるモータトルクの合成トルクがキャリア36から第3速用ギヤ対23を介してカウンタ軸14に伝達されるように構成されている。
3 バッテリ(蓄電手段)
4 SOC検出手段(蓄電容量検出手段)
5 ECU
8 モータ回転数検出手段
9 モータ温度検出手段
57 同期位置検出手段
58 車速検出手段59 軸回転数検出手段
6 エンジン(内燃機関)
7 モータ(電動機)
11 第1主軸(第1の入出力軸)
12 第2主軸
13 連結軸
14 カウンタ軸(出入力軸)
15 第1中間軸16 第2中間軸(第2の入出力軸)
20、20A、20B 変速機
30 差動式減速機
31 遊星歯車機構
32 サンギヤ(第1回転要素)
35 リングギヤ(第3回転要素)
36 キャリア(第2回転要素)
41 第1クラッチ(第1断接手段)
42 第2クラッチ(第2断接手段)
61 シンクロ機構(ロック機構)
Claims (9)
- 内燃機関と、
電動機と、
第1〜第3回転要素を互いに差動回転可能に構成した差動式減速機と、
該差動式減速機の前記第1回転要素に結合され第1断接手段を介して選択的に前記内燃機関に接続される第1の入出力軸と、
第2断接手段を介して選択的に前記内燃機関に接続される第2の入出力軸と、
前記第1の入出力軸と前記第2の入出力軸と動力伝達可能に配置された出入力軸と、を備え、
前記電動機は前記第1の入出力軸に直結されることで前記第1回転要素に接続され、前記第1の入出力軸には第1同期装置により選択可能な複数のギヤからなる第1ギヤ群が設けられ、
前記第2の入出力軸には第2同期装置により選択可能な複数のギヤからなる第2ギヤ群が設けられ、
前記第1断接手段を締結して前記第1同期装置により選択された前記第1ギヤ群のギヤを介して駆動中に、前記第1断接手段と前記第2断接手段とをつなぎかえることにより前記第2同期装置により選択された前記第2ギヤ群のギヤで駆動可能な車両用駆動装置の制御装置であって、
前記内燃機関の動力を前記第2ギヤ群のギヤを介して前記出入力軸に伝達して駆動中に、前記電動機の回転数が所定回転数を超えないように、前記第1ギヤ群のうち前記第2ギヤ群のギヤより高速側のギヤにプレシフトすることを特徴とする車両用駆動装置の制御装置。 - 前記第3回転要素にはロック機構が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動装置の制御装置。
- 前記出入力軸には、前記第1ギヤ郡のギヤと前記第2ギヤ群のギヤとが共に噛合する複数のギヤよりなる第3ギヤ群が設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用駆動装置の制御装置。
- 車速を検出する車速検出手段と、
前記第1同期装置の接続位置を検出する同期位置検出手段と、を備え、
前記第1同期装置の接続位置に応じて予め定められた車速の範囲内で前記電動機が回転するように、前記第1同期装置を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。 - 前記第1の入出力軸の回転数を検出する検出手段を備え、
前記第1の入出力軸が所定の回転数の範囲内で回転するように、前記第1同期装置を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。 - 前記出入力軸の回転数を検出する検出手段と、
前記第1同期装置の接続位置を検出する同期位置検出手段と、を備え、
前記第1同期装置の接続位置に応じて予め定められた前記出入力軸の回転数の範囲内で前記電動機が回転するように、前記第1同期装置を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。 - 前記電動機の回転数を検出する検出手段を備え、
前記電動機が所定の回転数の範囲内で回転するように、前記第1同期装置を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。 - 前記電動機の温度を検出するか、又は電流値を検出し電流値から前記電動機の温度を推定する電動機温度検出手段を備え、
前記電動機の温度に応じてプレシフトするタイミングを補正することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。 - 前記内燃機関の動力を前記第2ギヤ群のギヤを介して駆動中に、前記第1同期装置が前記第1ギヤ群の最高速ギヤを選択しているにも関わらず、前記電動機の回転数が所定の回転数を越えるか、又は前記電動機が所定の温度を超える場合には、前記第1同期装置をニュートラル状態にすることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の車両用駆動装置の制御装置。
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