JP5472904B2 - ハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法 - Google Patents

ハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法 Download PDF

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Description

本発明はハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法に係り、より詳しくは、ハイブリッド車両のＥＶモード走行中にモーター駆動トルクの方向を転換する際、自動変速機内のクラッチをスリップさせ、モーターと駆動リンとの間で発生するバックラッシュによる振動を容易に低減させることができるハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法に関する。
ハイブリッド車両は、エンジンだけでなくモーターを補助動力源として採択し、排気ガスの低減及び燃費向上を目的とした未来型車両である。並列型ハイブリッド車両の駆動系構成は、図３の構成図に示す通り、エンジン１０、モーター２０、自動変速機３０が一軸上に直結されており、エンジン１０及びモーター２０間にはクラッチ４０が配列されている。そのほか、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）７０がベルトによりエンジンのクランクプーリーと直結され、高電圧バッテリー５０がインバータ６０を通してモーター２０と充放電が可能となるように連結されている。
このようなハイブリッド車両で、モーター２０の動力のみを自動変速機３０を通して駆動輪８０に伝達する純粋電気自動車モードであるＥＶ走行モードでは、車両の初期出発時にモーター駆動を利用して車両の走行が行われる。
更に、エンジン１０の動力を駆動軸に伝達するために、エンジン１０とモーター２０との間に配列されたクラッチ４０を連結すると、エンジン１０及びモーター２０の動力を共に利用するＨＥＶ（ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）走行モード、即ち、中速または高速走行時にエンジン１０の動力を主動力としながら、モーター２０の動力を補助動力として利用するＨＥＶ走行モードが具現できる。
また、前記ハイブリッド車両の走行モードには、減速時にモーター２０に発電させて車両の慣性エネルギーをバッテリー５０に充電する回生制動モードを含む。即ち、クラッチによりエンジン動力転換が可能な構造であるため、バッテリーの充電制限がかからない場合（クラッチが結合されていない状態）で、他行走行時にモーター２０が発電機となり慣性エネルギーを回収してバッテリー５０を充電する。
このようなハイブリッド車両において、モーター２０と駆動輪８０との間に配列される自動変速機３０及び自動変速機３０の出力軸と連結された終減速ギア（図示せず）などはバックラッシュの特性を有するギア要素を含んでおり、トーションダンパーなどのダンピング要素が不足し、有効伝達トルクの方向転換時にバックラッシュによる振動が発生するという問題がある。このような振動現象は、モーターと駆動輪との間のギア要素のバックラッシュの累積によりクリープ発進時に主に発生するが、このような振動現象は次世代の環境にやさしい車両という消費者のイメージに反して車両の運転性全般に良くない影響を及ぼす。
従って、バックラッシュによる振動を低減させる方法として、トーションダンパーのような物理的なダンピング要素を別に追加装着する受動ダンピング法と、振動の逆方向に減殺力を作動させる閉ループ制御方式の能動ダンピング法と、バックラッシュメカニズムの入力トルクを変形して振動発生を抑制させる開ループ制御方式のトルクプロファイリング法などがある。しかし、受動ダンピング法の場合は、駆動系に別のダンピングが更に装着されなければならないため、ダンピング追加によるパッケージング問題及び原価上昇をもたらすという問題点がある。能動ダンピング法の場合は高性能センサー及び観測装置の設計が必須であり、でこぼこ道の走行のようにバックラッシュ以外の振動が発生する特定状況で性能が低下する問題点がある。
更に、トルクプロファイリング法の場合は、多様な形態のトルク変形が考慮されているため、バックラッシュ発生付近でトルク変化率を減少させる制御を適用することができるが、トルク応答性と振動低減性能のバランスをとる必要があるため十分な振動低減性能を確保するのが困難である。そこで、能動ダンピング法及びトルクプロファイリング法を共に適用する方法が考えられるが、同様な類型の振動低減法案は互いに干渉を引き起こすため、互いに干渉が起きない追加的な振動低減法案が要求されている。
特開２００４−１４７４９１号公報 特開２００４−１５９４０４号公報
本発明の目的は、ハイブリッド車両のＥＶモード走行中にモーター駆動トルクの方向を転換する際、自動変速機内のクラッチをスリップさせ、モーターと駆動輪との間でギア要素により発生するバックラッシュによる振動を容易に低減させることができるハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明によるハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法は、ハイブリッド車両のＥＶ走行時にモータートルクの方向転換が行われる場合、モーターと駆動輪との間に存在する自動変速機内のクラッチ要素をスリップさせるクラッチスリップ制御を通してバックラッシュによる振動低減が行われるようにし、
前記クラッチスリップ制御は、
前記モータートルク方向が転換されると、自動変速機内の変速用クラッチに油圧指令値を下げてクラッチ制御油圧を減少させる段階と、
前記クラッチ制御油圧の減少により、自動変速機内クラッチのスリップが行われる段階と、
前記自動変速機内クラッチスリップ量が一定値に到達すると、クラッチをロックアップする段階と、を含むことを特徴とする。
前記油圧指令値は［現在のモータートルク＞変速機クラッチのトルク容量］となる範囲に下げることを特徴とする。
前記クラッチをロックアップする時、結合ショック防止のためにクラッチに一定の油圧プロファイルが適用されることを特徴とする。
本発明によると、ハイブリッド車両のＥＶ走行時、モータートルクの方向転換が行われると、モーターと駆動輪との間に存在する自動変速機のクラッチをスリップさせる制御を通して、バックラッシュによる振動を容易に低減させることができる。また、別のハードウエア的な装置を追加しなくとも、自動変速機内クラッチのスリップを誘導することにより原価節減を実現することができる。さらに、既存の異なる振動低減方法（能動ダンピング法、トルクプロファイリング法に基盤する方法）を並行して適用すると、バックラッシュによる振動低減効果を更に増大させることができる。
本発明によるハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法のための制御シーケンス図である。 本発明によるハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法を説明する順序図である。 ハイブリッド車両の駆動系を表す構成図である。
以下、本発明の好ましい実施例を添付した図面を参照して詳しく説明する。本発明の振動低減方法が適用されるハイブリッド車両の駆動系は、図３に示すように、エンジン１０、モーター２０、自動変速機３０が一軸上に直結されており、エンジン１０及びモーター２０間にはＥＶ走行モード及びＨＥＶ走行モードへの変更のためのエンジンクラッチ４０が配列されている。更にモーター２０と駆動輪８０との間には自動変速機３０及び減速ギア（図示せず）が位置しており、特にエンジン１０とクラッチ４０との間にはトーションダンパー９０が配列されている。
モーター２０と駆動輪８０との間に配列された６段の自動変速機３０内のギア要素、主減速ギアなどにはモーターの駆動トルクが方向転換するとき、バックラッシュ現象が起きて振動が発生する。このとき、エンジンクラッチ４０が接合されエンジン及びモーター動力が共に使用されるＨＥＶ走行モード時にはエンジン１０側に連結されたトーションダンパー９０によりトーション振動が吸収される。しかし、エンジンクラッチ４０が解放されてモーター動力のみで走行が行われるＥＶ走行モード時には、モーター２０と駆動輪８０との間に配列された自動変速機及び主減速ギアには特別なダンピング要素が存在しないため、バックラッシュによる振動が発生するという問題点がある。
即ち、モーター駆動トルクの方向転換時、モーター２０と駆動輪８０との間に存在する自動変速機３０内のギア要素及び主減速ギアにバックラッシュが発生し、同時にバックラッシュにより振動が発生するという問題点がある。本発明はＥＶ走行モードで車両が走行中、モーターの駆動トルクの方向転換が行われると、自動変速機内に存在するクラッチ要素を人為的にスリップさせて、バックラッシュによる振動を低減させるダンピング役割をさせる点に主眼点がある。
以下、本発明によるハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法を具体的に説明する。図２に示すように、まず、ハイブリッド車両の走行モードを判断して（Ｓ１０１）、ハイブリッド車両がモーター駆動によるＥＶ走行状態の場合、モーターの有効入力トルクの方向が転換されるかを判定する（Ｓ１０２）。即ち、モーター２０の有効入力トルクの方向、即ち、モータートルクでモーターにかかる様々な摩擦力を除いた駆動トルクの方向が変わったかを判断して、その感知信号を制御装置（例えば、ハイブリッド車両の最上位制御装置であるＨＣＵまたはモーター制御装置（ＭＣＵ））に送る。このとき、前記モーター２０の「駆動トルクの方向が転換される」とは、その一例として、運転者が加速ペダルを踏んでモーターの駆動トルクが（＋）方向に作用した後、加速ペダルからはずすとモーターの駆動トルクが（−）方向に変わることを意味する。
次に、モーター２０の有効入力トルクの方向が転換されたと判定されると、前記制御装置（図示せず）で自動変速機３０内に存在しながら油圧により結合または解除作動する変速用クラッチ（図示せず）に油圧指令をだす。油圧指令値は［現在のモータートルク＞変速機のクラッチトルク容量］となるようにし、自動変速機内のクラッチ制御油圧が減少するようにする（Ｓ１０３）。従って、自動変速機３０内のクラッチ制御油圧が減少するのと同時に、クラッチスリップが行われ（Ｓ１０４）、クラッチスリップにより自動変速機３０内のギア要素と主減速ギアなどで発生したバックラッシュによる振動が低減する。即ち、前記のように自動変速機３０内のクラッチ要素に一定値または一定時間の間スリップを誘導して、振動低減のためのダンピングの役割をするようにすることで、モータートルク作用方向が転換されて発生するバックラッシュによる振動が低減される。言い換えると、前記自動変速機用クラッチスリップ時のクラッチ摩擦は、バックラッシュ振動による速度方向により負荷を加えて一種のダンパーの役割を行うため、バックラッシュによる振動が低減される。
次に、自動変速機３０内のクラッチに印加されるスリップ量が一定値または一定時間に到達したかを判定し（Ｓ１０５）、スリップ量が一定または一定時間に到達した場合、クラッチをロックアップしてスリップなくモーター動力が駆動輪に伝達されるようにする。クラッチのロックアップ時、その結合ショックが発生しないように、クラッチに一定の油圧プロファイルを適用しながらロックアップする（Ｓ１０６）。一方、図１に示すように、自動変速機内のクラッチスリップ量、即ち、Δｒｐｍが増加すると、自動変速機内のクラッチをはじめ、その周辺部品の耐久性が低下するため、一定値または一定時間の間のスリップ量（耐久性が低下しない範囲でありながら、バックラッシュを解消できる水準のスリップ量）を印加するのが好ましい。
本発明は、ハイブリッド車両のバックラッシュによる振動を低減できる振動低減方法として好適である。
１０ エンジン
２０ モーター
３０ 自動変速機
４０ クラッチ
５０ バッテリー
６０ インバータ
７０ ＩＳＧ
８０ 駆動輪
９０ トーションダンパー

Claims (3)

  1. ハイブリッド車両のＥＶ走行時にモータートルクの方向転換が行われる場合、モーターと駆動輪との間に存在する自動変速機内のクラッチ要素をスリップさせるクラッチスリップ制御を通してバックラッシュによる振動低減が行われるようにし、
    前記クラッチスリップ制御は、
    前記モータートルク方向が転換されると、自動変速機内の変速用クラッチに油圧指令値を下げてクラッチ制御油圧を減少させる段階と、
    前記クラッチ制御油圧の減少により、自動変速機内クラッチのスリップが行われる段階と、
    前記自動変速機内クラッチスリップ量が一定値に到達すると、クラッチをロックアップする段階と、を含むことを特徴とするハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法。
  2. 前記油圧指令値は［現在のモータートルク＞変速機クラッチのトルク容量］となる範囲に下げることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のバックラッシュの振動低
    減方法。
  3. 前記クラッチをロックアップする時、結合ショック防止のためにクラッチに一定の油圧プロファイルが適用されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両のバックラッシュの振動低減方法。
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