JP5880779B2 - 車両の変速制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、駆動系に設けられた変速機の変速制御に伴ってアクチュエータを駆動させて締結要素を締結状態と開放状態とに切り換えて変速を行なう車両の変速制御装置に関する。
従来、原動機から駆動輪に至る駆動伝達系に設けられた変速機の締結要素の締結に際し、原動機の回転数制御を行って、締結要素の入力回転数を、変速後の出力回転数に同期させるようにした車両の変速制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この従来技術では、ハイギア段からローギア段に移行する変速過渡期に、駆動モータを回転数制御し、変速機入力回転数を上昇させることにより締結要素の入力回転数を変速後の出力回転数に同期させたタイミングで締結要素を締結するようにしている。
特開2010−202124号公報
上記の締結要素にあっては、製造精度や組付精度のバラツキや経年による摩耗などにより、アクチュエータの押付力に対する伝達トルクにバラツキが生じる。このようなバラツキは、押付力に対する伝達トルクを検出し、その関係が予め設定された理想的な特性となるように学習補正することができる。
しかしながら、上記のように、原動機の回転数制御により締結要素の入出力回転を同期させる装置では、締結要素における押付力に対する伝達トルクの関係を検出できないため、この押付力に対する伝達トルクの関係を学習補正することが困難であった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、原動機の回転数制御を行う際に、締結要素の押付力に対する伝達トルクの関係を検出して、この押付力に対する伝達トルクの関係を学習可能とする車両の変速制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では、変速機の変速制御を行う変速コントローラは、変速機の締結要素における押付力と伝達トルクとの関係を学習する学習制御部の学習制御時には、前記締結要素の締結の際に、前記締結要素の変速後の出力回転数に対し、前記締結要素の入力回転数に、予め設定された学習用差回転を持たせた回転数を前記原動機の目標回転数として回転数制御する差回転制御部を備えていることを特徴とする車両の変速制御装置とした。
本発明では、変速機の変速時に学習制御部が学習制御を行う場合には、締結要素の締結の際に、差回転制御部が、締結要素の入力回転数と変速後の出力回転数との間に予め設定された学習用差回転を形成するよう原動機の目標回転数を制御する。
この場合、締結要素では、学習用差回転が生じた状態から、アクチュエータの締結方向への押付力により生じた伝達トルクにより同期回転状態とすることができる。このため、学習制御部が、締結要素における押付力と伝達トルクとの関係を学習することが可能となる。
実施の形態1の車両の変速制御装置が適用された電気自動車の駆動系構成と制御系構成とを示す全体システム構成図である。 実施の形態1の車両の変速制御装置の変速制御系の詳細構成を示す制御ブロック図である。 実施の形態1の車両の変速制御装置において変速コントローラにて実行される変速制御に用いられる自動変速機のアップ変速線とダウン変速線の一例を示す変速マップ図である。 実施の形態1の車両の変速制御装置の駆動系に設けられた締結要素としての係合クラッチの説明図であって、要部の断面図である。 実施の形態1の車両の変速制御装置の駆動系に設けられた締結要素としての係合クラッチの動作を示すための図4Aにおいて上方から下方を見下ろした平面図であって、締結初期のシンクロ初期の状態を示している。 実施の形態1の車両の変速制御装置の駆動系に設けられた締結要素としての係合クラッチの動作を示すための図4Aにおいて上方から下方を見下ろした平面図であって、シンクロ途中を示している。 実施の形態1の車両の変速制御装置の駆動系に設けられた締結要素としての係合クラッチの動作を示すための図4Aにおいて上方から下方を見下ろした平面図であって、シンクロ終了時を示している。 実施の形態1の車両の変速制御装置の変速コントローラにて実行される回転数制御を実行する構成において、学習制御の実行の有無に伴って実行する目標回転数決定処理及び学習制御の実施判定処理を実行する構成の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態1の車両の変速制御装置の変速コントローラにて実行される目標回転数決定処理の詳細を示すフローチャートである。 実施の形態1の車両の変速制御装置の変速コントローラにて実行される学習制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態1の車両の変速制御装置における学習制御による押付力と伝達トルクの特性変化の特性説明図である。 実施の形態1の車両の変速制御装置における学習制御による押付力と伝達トルクの特性変化の模式図である。 実施の形態1の車両の変速制御装置の減速中ダウンシフト時の動作例を示すタイムチャートである。 実施の形態2の車両の変速制御装置が適用された電気自動車の駆動系構成を示すシステム構成図である。 実施の形態2の車両の変速制御装置の加速中アップシフト時の動作例を示すタイムチャートである。 実施の形態2の車両の変速制御装置の減速中アップシフト時の動作例を示すタイムチャートである。 実施の形態3の車両の変速制御装置が適用された電気自動車の駆動系構成を示すシステム構成図である。 実施の形態3の車両の変速制御装置の減速中ダウンシフト時の動作例を示すタイムチャートである。 実施の形態3の車両の変速制御装置の加速中アップシフト時の動作例を示すタイムチャートである。 実施の形態3の車両の変速制御装置の減速中アップシフト時の動作例を示すタイムチャートである。 他の実施の形態の車両の変速制御装置を適用するハイブリッド車両の駆動系構成を示すシステム構成図である。
以下、本発明の車両の変速制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態1に基づいて説明する。
(実施の形態1)
まず、実施の形態1の車両の変速制御装置の構成を説明する。
図1は、実施の形態1の車両の変速制御装置が適用された電気自動車(車両の一例)の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。以下、図1に基づき駆動系構成と制御系構成を説明する。
前記電気自動車の駆動系構成としては、図1に示すように、モータジェネレータ(原動機)MGと、自動変速機3と、駆動輪14と、を備えている。
モータジェネレータMGは、力行時に駆動モータとして用いられ、回生時にジェネレータとして用いられ、そのモータ軸が自動変速機3の変速機入力軸6に接続される。
自動変速機3は、変速比の異なる2つのギア対のいずれかで動力を伝達する常時噛み合い式有段変速機であり、減速比の小さなハイギア段(高速段)と減速比の大きなローギア段(低速段)を有する2段変速のものである。この自動変速機3は、ローギア段を実現するロー側変速機構8及びハイギア段を実現するハイ側変速機構9により構成される。ここで、変速機入力軸6及び変速機出力軸7は、それぞれ平行に配置される。
ロー側変速機構8は、ロー側伝動経路を選択するためのもので、変速機出力軸7上に配置している。このロー側変速機構8は、低速段ギア対80(ギア81,ギア82)が、変速機入出力軸6,7間を駆動結合するように、変速機出力軸7に対するギア81の係合/開放を行う係合クラッチ83により構成されている。ここで、低速段ギア対80は、変速機出力軸7上に回転自在に支持したギア81と、ギア81と噛み合い、変速機入力軸6と共に回転するギア82と、から構成されている。
ハイ側変速機構9は、ハイ側伝動経路を選択するためのもので、変速機入力軸6上に配置されている。このハイ側変速機構9は、高速段ギア対90(ギア91,ギア92)が、変速機入出力軸6,7間を駆動結合するように、変速機入力軸6に対するギア91の摩擦締結/開放を行う摩擦クラッチ93により構成されている。ここで、高速段ギア対90は、変速機入力軸6上に回転自在に支持したギア91と、ギア91に噛み合い、変速機出力軸7と共に回転するギア92と、から構成されている。
変速機出力軸7は、ギア11が固定され、このギア11と、これに噛合するギア12とからなるファイナルドライブギア組を介して、ディファレンシャルギア装置13が変速機出力軸7に駆動結合されている。これにより、変速機出力軸7に達したモータジェネレータMGのモータ動力がファイナルドライブギア組(ギア11,12)及びディファレンシャルギア装置13を経て左右の駆動輪14(なお、図1では一方の駆動輪のみを示した)に伝達される。
[変速制御系の詳細構成]
図2は、前記電気自動車の変速制御系の詳細構成を示し、図3は、変速制御において用いられる変速マップの一例を示す。以下、図2及び図3に基づき、変速制御系の詳細構成を説明する。
電気自動車の制御系のうち変速制御系の構成としては、図2に示すように、係合クラッチ83と、摩擦クラッチ93と、モータジェネレータMGと、変速コントローラ21と、モータコントローラ28と、を備えている。つまり、係合クラッチ83と摩擦クラッチ93は、変速コントローラ21からの指令によりアップ変速/ダウン変速の変速制御を行う構成としている。モータジェネレータMGは、変速コントローラ21(もしくは、変速コントローラ21から変速情報を入力する統合コントローラ30(図1参照))からのモータコントローラ28に対する指令によりモータトルク応答性の制御を行う構成としている。なお、各コントローラ21,28,30は、信号処理装置を備えた電子制御機器により構成される。
係合クラッチ83は、シンクロ式の噛み合い係合によるクラッチであり、図1に示すように、ギア81に設けたクラッチギア84と、変速機出力軸7に結合したクラッチハブ85と、カップリングスリーブ86と、を有する。そして、図2に示す電動アクチュエータ41によりカップリングスリーブ86をストローク駆動させることで、係合/開放する。
この係合クラッチ83の係合と開放は、カップリングスリーブ86の位置によって決まる。そこで、変速コントローラ21は、スリーブ位置センサ27の値を読み込み、スリーブ位置が係合位置又は開放位置になるように電動アクチュエータ41に電流を与える位置サーボコントローラ51(例えば、PID制御による位置サーボ系)を備えている。
そして、カップリングスリーブ86が、図1に示すようにクラッチギア84及びクラッチハブ85の外周クラッチ歯の双方に噛合した係合位置にあるとき、ギア81を変速機出力軸7に駆動連結する。一方、カップリングスリーブ86が、図1に示す位置から軸線方向へ変位することでクラッチギア84及びクラッチハブ85の外周クラッチ歯の一方と非噛み合い状態の開放位置にあるとき、ギア81を変速機出力軸7から切り離す。
さらに、図4A〜図4Dに基づいて、係合クラッチ83の同期機構について説明を加える。
カップリングスリーブ86は、クラッチハブ85(図1参照)の外周に形成されたスプライン部(図示省略)に噛み合った状態を維持しながら、図4Aにおいて左右方向である軸方向に移動可能に支持されている。そして、カップリングスリーブ86の軸方向の移動は、電動アクチュエータ41(図2参照)の駆動により成される。
クラッチギア84の外周には、カップリングスリーブ86の内周に形成されたスプライン部86aと噛み合い可能なスプライン部84aが形成されている。さらに、クラッチギア84には、テーパ状のコーン部84bの外周に、軸方向に移動可能にシンクロナイザリング87が装着されている。
シンクロナイザリング87は、外周に、カップリングスリーブ86のスプライン部86aと噛み合い可能なスプライン部87aが形成されている。また、シンクロナイザリング87は、カップリングスリーブ86に設けられたキー88に対して、キー溝87c(図4Bなど参照)による隙間の分だけ、回転方向に相対移動可能に構成されている。
次に、係合クラッチ83における同期機構による同期動作を説明する。
係合クラッチ83では、開放状態から締結する場合、カップリングスリーブ86によりシンクロナイザリング87を軸方向に押す。そして、シンクロナイザリング87とコーン部84bとの間に生じる摩擦力によりカップリングスリーブ86とクラッチギア84とを同期回転させて締結させる。
以下、同期機構による同期回転動作について簡単に説明する。
カップリングスリーブ86を、電動アクチュエータ41(図2参照)により、図4Aに示すように、キー88と共に、クラッチギア84の方向へ軸方向に移動させ、シンクロナイザリング87を、コーン部84bに接触させる。
シンクロナイザリング87がコーン部84bに接触すると、両者の間には相対回転が生じているため、シンクロナイザリング87は、図4Bに示すキー溝87cの隙間分だけ回動する。これにより、シンクロナイザリング87のスプライン部87aのチャンファ部87bと、カップリングスリーブ86のスプライン部86aのチャンファ部86bとが、図4Bに示すように、軸方向で向き合ったインデックス状態となる。
このインデックス状態からさらにカップリングスリーブ86が軸方向に移動すると、両チャンファ部87b,86bが図4Cに示すように接触し、シンクロナイザリング87がコーン部84bをさらに押して摩擦トルクが発生する。これにより、シンクロナイザリング87及びカップリングスリーブ86と、クラッチギア84と、の同期が行われる。
この同期が終了すると、シンクロナイザリング87とコーン部84bとの間の摩擦トルクが消滅し、カップリングスリーブ86がさらに軸方向に移動する。これにより、カップリングスリーブ86のスプライン部86aが、シンクロナイザリング87を押し分け、図4Dに示すように、クラッチギア84のスプライン部84aと噛み合い、変速が終了する。
以上のように、同期機構は、ギア81とクラッチハブ85との間に設けられ、カップリングスリーブ86の軸方向の移動に伴って、係合クラッチ83の入力側と出力側との相対移動に伴って生じる摩擦力により入力側と出力側とを同期回転させる構成である。すなわち、クラッチギア84,カップリングスリーブ86、シンクロナイザリング87が同期機構を構成する。
次に、図1に戻り、摩擦クラッチ93について説明する。
摩擦クラッチ93は、ギア91と共に回転するドリブンプレート94と、変速機入力軸6と共に回転するドライブプレート95と、を有する。そして、図2に示す電動アクチュエータ42により両プレート94,95に押付け力を与えるスライダ96を駆動することで、摩擦クラッチ93を摩擦締結/開放する。
この摩擦クラッチ93の伝達トルク容量はスライダ96の位置によって決まり、また、スライダ96はネジ機構となっており、電動アクチュエータ42の入力が0(ゼロ)のとき、位置を保持する機構となっている。変速コントローラ21は、スライダ位置センサ26の値を読み込み、所望の伝達トルク容量が得られるスライダ位置になるように電動アクチュエータ42に電流を与える位置サーボコントローラ52(例えば、PID制御による位置サーボ系)を備えている。
そして、摩擦クラッチ93は、図1に示す変速機入力軸6と一体に回転し、クラッチ摩擦締結のときギア91を変速機入力軸6に駆動連結し、クラッチ開放のとき、ギア91と変速機入力軸6の駆動連結を切り離す。
図2に示すように、モータジェネレータMGは、統合コントローラ30(図1参照)から出力される指令を入力するモータコントローラ28によって力行制御または回生制御される。
つまり、モータコントローラ28がモータトルク指令を入力すると、モータジェネレータMGが力行制御される。また、モータコントローラ28が回生トルク指令を入力すると、モータジェネレータMGが回生制御される。これに加え、アクセル開度に対するモータトルクの応答性(時定数)の変更制御が行われる。
変速コントローラ21は、車速センサ22やアクセル開度センサ23やブレーキストロークセンサ24や前後Gセンサ25等からの情報を入力し、図3に示す変速マップを用い、自動変速機3の変速制御(アップ変速、ダウン変速)を行う。
(学習制御部の構成)
図1及び図2に示す変速コントローラ21は、上記の変速制御に加え、係合クラッチ83及び摩擦クラッチ93における電動アクチュエータ41,42による押付力と伝達トルクとの関係の学習制御を実行する学習制御部を備えている。さらに、変速コントローラ21では、この学習制御を実施するか否かを判定する実施判定処理を実行し、学習制御の実施時には、両クラッチ83,93において締結動作をさせるものにおいて、その入力側と出力側との間に後述する学習用差回転を形成する。本実施の形態1は、学習制御実施時に、この学習用差回転を形成するようモータジェネレータMGの回転数制御を実行することに特徴を有する。以下に、各制御について詳細に説明する。
(学習制御実施判定処理)
図5は、実施の形態1の車両の変速制御装置の変速コントローラ21にて回転数制御を実行する構成において、学習制御の実行の有無に伴って実行する目標回転数決定処理及び学習制御の実施判定処理を実行する構成の処理の流れを示すフローチャートである。
この処理の最初のステップであるステップS101では、変速判断を行い、変速行う際にはステップS102に進み、変速を行わない場合はステップS101を繰り返す。なお、この変速の判断は、前述した図3に示す変速マップに基づいて、車速Vあるいは要求モータトルクが変速線を横切ることにより行われる。
図5に戻り、変速判断がなされた場合に進むステップS102では、この変速判断が、ドライバの操作に伴ってなされたものであるか否か判定する。すなわち、ドライバの操作に応じて変速判断が成された場合には、学習制御は実施しない。そこで、ステップS102において、ドライバ操作に伴う変速ではないと判定した場合に学習制御の実施に向けてステップS103に進む。一方、ステップS102にてドライバ操作に伴うものであると判定した場合はステップS108に進んで、学習制御を実施せずに、次のステップS109に進む。なお、学習制御を実施しない場合に進むステップS109では、同期制御を実行した後、1回の処理を終了する(エンド)。
この同期制御は、モータジェネレータMGの目標回転数tNmo2を、締結要素としての各クラッチ83,93において、入力側回転数が、変速後の出力側回転数となるモータ回転数である変速後モータ回転数afNmo2となるように制御する。したがって、締結要素としての係合クラッチ83及び摩擦クラッチ93では、締結時に、その入力側回転数を出力側回転数に同期させるようモータ回転数Nmo2の回転数を制御する。
なお、ドライバ操作に伴う変速であるか否かの判定は、具体的には、アクセル開度の変化率が、あらかじめ設定された閾値dTH以下であり、かつ、シフト操作による変速判断ではない場合にドライバ操作に伴う変速ではないと判定する。
ここで、アクセル開度の変化率の求め方について説明を加える。
現在のアクセル開度変化率は、以下の式(1)により演算する。
現在のアクセル開度変化率=(現在のアクセル開度thnow−t時間前のアクセル開度thnow−t)/t時間 ・・・(1)
ドライバ操作に伴う変速ではない場合に進むステップS103〜S106では、学習制御を実施する前に、両クラッチ83,93のうち締結するクラッチにおいて、その入力側と出力側との間に後述する学習用差回転dNmo2を生じさせる処理を実行する。すなわち、ステップS103では、締結要素(両クラッチ83,84のうちの締結対象)の入力側と出力側との間に学習用差回転dNmo2を形成するためのモータジェネレータMGの目標回転数tNmo2を決定した後、ステップS104に進む。なお、ステップS103において、目標回転数tNmo2を決定する処理の具体例については後述する。
続くステップS104では、イナーシャフェーズ開始判定を行い、イナーシャフェーズ開始判定時にステップS105に進み、イナーシャフェーズの非開始判定時にはステップS104の判定を繰り返す。
ここで、「イナーシャフェーズ」とは、変速の進行途中で発生するフェーズの一つで、変速機入力回転数の制御を実行する相をいう。したがって、イナーシャフェーズは、両クラッチ83,93のうち、締結されていたものの開放が開始された時点で始まる。
イナーシャフェーズ開始判定時に進むステップS105では、回転数制御、すなわち、モータ回転数Nmo2を目標回転数tNmo2とする回転数制御を行って、ステップS106に進む。さらに、ステップS106では、モータ回転数Nmo2が、ステップS103にて決定した目標回転数tNmo2に達したか否か判定し、目標回転数tNmo2に到達した場合はステップS107に進み、目標回転数tNmo2に達していない場合には、ステップS106の判定を繰り返す。
そして、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達した場合に進むステップS107では、学習制御を実施した後、1回の処理を終了する(エンド)。なお、学習制御の具体例については後述する。
以上説明したように、学習制御実施判定部に相当するステップS102では、変速判断が成された場合、その判断がドライバの操作に伴うものでない場合に学習制御実施と判定し、ドライバの操作に伴う場合は、学習制御を非実施と判定する。
さらに、変速に伴うモータジェネレータMGの回転数制御において、学習制御の非実施時には、目標回転数tNmo2を同期回転数とする(S109)。一方、学習制御の実施時には、目標回転数tNmo2を、締結要素において学習用差回転を形成する回転数とする(S103)。
また、学習制御の実施時には、イナーシャフェーズ開始判定に伴って、モータ回転数Nmo2を目標回転数tNmo2に向けて制御し、目標回転数tNmo2に到達したら学習制御を実行する。
(目標回転数の設定)
次に、ステップS103における目標回転数tNmo2を設定する処理の流れを、図6のフローチャートにより説明する。
この目標回転数tNmo2は、変速後モータ回転数afNmo2に対して学習用差回転dNmo2を持たせるように設定する。そこで、まず、最初のステップS201では、目標回転数演算実施判定を行い、目標回転数演算実施判定時にはステップS202に進み、演算非実施判定時にはステップS201を繰り返す。なお、この目標回転数演算実施判定は、ステップS102(図5参照)にてYES判定された場合に、演算実施と判定されるものである。
ステップS202では、ステップS101において変速判定された変速がアップシフトか否か判定し、アップシフトの場合はステップS203に進み、アップシフトではない場合、すなわち、ダウンシフトの場合はステップS206に進む。
アップシフトの場合に進むステップS203では、変速判断(S101の判断)時のモータトルクTmo2が0よりも大きいか否かを判定する。すなわち、力行状態か否かを判定し、0よりも大(力行)の場合はステップS204に進み、0以下(回生)の場合はステップS205に進む。
ステップS204及びS205では、それぞれ、目標回転数tNmo2を演算するのに使用する学習用差回転dNmo2を演算し、ステップS209に進んで、学習用差回転dNmo2を用いて目標回転数tNmo2を演算する。
ここで、学習用差回転は、本来、各クラッチ83,93において入力側(モータジェネレータMG側)と出力側(駆動輪14側)との間に形成する差回転であるが、本実施の形態1では、この差回転をモータ回転数Nmo2に置き換えている。すなわち、各クラッチ83,93の入出力間において上記学習用差回転を生じさせたときのモータ回転数Nmo2と、各クラッチ83,93の入出力を同期させた際のモータ回転数(=変速後モータ回転数afNmo2)との差を学習用差回転dNmo2としている。
そこで、アップシフト時でモータジェネレータMGが力行状態である場合に進むステップS204では、学習用差回転dNmo2を以下の式(2−1)により演算する。
dNmo2=dNmo×1 ・・・(2−1)
ここで、dNmo(rpm)は、上述のように、各クラッチ83,93に応じ、各クラッチ83,93において所望の差回転を形成するために予め設定された差回転基準値である。すなわち、アップシフト時には、摩擦クラッチ93を締結させるため、この摩擦クラッチ93の入出力間において所望の差回転を形成するのに必要なモータジェネレータMGにおける差回転(変速後モータ回転数afNmo2との差)に設定されている。
また、ステップS204にて学習用差回転dNmo2を求めた後に進むステップS209では、下記の演算式(3)を用いて目標回転数tNmo2を演算する。
tNmo2=(変速後モータ回転数afNmo2)+dNmo2・・・(3)
なお、変速後モータ回転数afNmo2は、現在のドライブシャフト回転数×(変速後のギア比)により演算する。
すなわち、アップシフトで力行状態では、目標回転数tNmo2は、変速後モータ回転数afNmo2に正の学習用差回転dNmo2を加算し、変速後モータ回転数afNmo2よりも高い回転数に設定する。
一方、アップシフト時でモータジェネレータMGが回生状態である場合に進むステップS205では、学習用差回転dNmo2を以下の式(2−2)により演算する。
dNmo2=dNmo×(−1) ・・・(2−2)
よって、ステップS205では、学習用差回転dNmo2は、負の値に設定される。
すなわち、アップシフトで回生状態では、目標回転数tNmo2は、変速後モータ回転数afNmo2に対して学習用差回転dNmo2を減算し、変速後モータ回転数afNmo2よりも低い回転数に設定する。
また、ステップS202にて、NO判定すなわちダウンシフトと判定された場合に進むステップS206では、ステップS203と同様に、モータトルクTmo2が0よりも大(力行)か否かの判定に基づいて、0よりも大の場合はステップS207に進み、0以下(回生)の場合はステップS208に進む。
なお、ステップS207では、ステップS204と同様に、上記式(2−1)に基づいて学習用差回転dNmo2を演算し、ステップS208では、ステップS205と同様に、上記(2−2)に基づいて学習用差回転dNmo2を演算する。すなわち、力行時には学習用差回転dNmo2は正の値に設定され、回生時には学習用差回転dNmo2は負の値に設定される。
また、このダウンシフト時は、係合クラッチ83を締結させるため、各式(2−1)(2−2)に示した差回転基準値dNmoは、係合クラッチ83において所望の差回転を形成した際のモータジェネレータMGにおける差回転に設定されている。
(学習制御)
次に、ステップS107にて実施される学習制御について、図7に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップS301では、学習制御実施判定を行い、学習制御実施判定時にはステップS302に進み、非実施判定時にはステップS301を繰り返す。なお、このステップS301の実施判定は、図5のステップS106にてYESと判定された場合に、実施と判定されるものである。
図7のステップS302では、学習制御実施判定時点から、予め設定された学習判定用時間t2が経過したか否か判定し、学習判定用時間t2が経過するまではステップS302を繰り返し、学習判定用時間t2が経過したらステップS303に進む。
なお、学習制御実施判定時点とは、前述したようにステップS106にてモータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に到達したと判定された時点である。そして、学習判定用時間t2は、締結要素(両クラッチ83,93)において学習用差回転dNmo2が形成された状態からの締結により、押付力と伝達トルクの関係を推定するのに必要な時間に設定されている。具体的には、学習判定用時間t2は、締結要素(各クラッチ83,93)において、学習用差回転dNmo2が生じた状態から、各アクチュエータ41,42を締結側に駆動させて、同期が終了する直前を目安に設定されている。
学習判定用時間t2の経過後に進むステップS303では、この学習判定用時間t2の経過後におけるモータ回転数Nmo2と、変速後モータ回転数afNmo2、すなわち同期回転数と、の差であるモータ回転数差dNmo_t2を演算する。
そして、学習判定用時間t2の経過後のモータ回転数差dNmo_t2が、予め設定された差回転上限値limBおよび差回転下限値limAの範囲内であるか、この範囲よりも大きいか小さいかを判定する。すなわち、両クラッチ83,93のいずれかを締結させる場合に、その入力側と出力側との間に学習用差回転dNmo2を与えて締結を開始して学習判定用時間t2の経過時間後の差回転がどの程度の範囲内に収まっているかにより学習を行うか否かを判定する。
具体的には、ステップS303にて、モータ回転数差dNmo_t2が差回転上限値limBよりも大きい場合はステップS305に進み、モータ回転数差dNmo_t2が差回転上限値limBよりも小さい場合にはステップS304に進む。
さらに、ステップS303にて、モータ回転数差dNmo_t2が差回転上限値limBよりも小さい場合に進むステップS304では、モータ回転数差dNmo_t2が差回転下限値limAよりも小さいか否か判定する。そして、モータ回転数差dNmo_t2が差回転下限値limAよりも小さい場合はステップS306に進み、モータ回転数差dNmo_t2が差回転下限値limAよりも大きい場合はステップS307に進む。
なお、差回転上限値limBは、学習判定用時間t2の経過後のモータ回転数差dNmo_t2として、許容範囲の上限値であり、差回転下限値limAは、学習判定用時間t2の経過後のモータ回転数差dNmo_t2として、許容範囲の下限値である。
上記判定に基づいて、モータ回転数差dNmo_t2が、差回転上限値limBと差回転下限値limAとの間に治まっている場合は、ステップS307に進んで、学習制御を実施することなく、伝達トルク特性ゲインgainを現在の値に維持する。なお、伝達トルク特性ゲインgainとは、各電動アクチュエータ41,42の駆動時の押付力に対して各クラッチ83,93にて発生する伝達トルクの特性を設定する係数である。
ステップS303にてモータ回転数差dNmo_t2が差回転上限値limBよりも大きい場合に進むステップS305では、伝達トルク特性ゲインgainに係数α(なお、αは1よりも大きな係数である)を乗じて伝達トルク特性ゲインgainを大きく学習補正する。すなわち、両アクチュエータ41,42のうち締結駆動を行ったものに対し、図8に示すように、押付力に対する伝達トルクのゲイン(傾き)を、学習前に対して大きく(急に)設定し、これにより、締結に要する時間を短縮するように学習補正する。
一方、モータ回転数差dNmo_t2が差回転下限値limAよりも小さい場合に進む、ステップS306(図7)では、伝達トルク特性ゲインgainに係数β(なお、βは1よりも小さな係数である)を乗じて伝達トルク特性ゲインgainを小さく学習補正する。すなわち、両アクチュエータ41,42のうち締結駆動を行ったものに対し、図8に示すように、押付力に対する伝達トルクのゲイン(傾き)を、学習前に対して小さく(緩く)設定し、締結に要する時間を長くするように学習補正する。
以上説明した学習制御を模式的に表すのが図9である。
すなわち、学習制御の開始から学習判定用時間t2の経過後のモータ回転数差dNmo_t2が差回転下限値limAと差回転上限値limBとの間である場合は、伝達トルク特性ゲインgainは変えることなく現在の値に維持する。
学習判定用時間t2の経過後のモータ回転数差dNmo_t2が、差回転下限値limAよりも小さければ、各クラッチ83,93における各電動アクチュエータ41,42の押付力に対する伝達トルクを小さく補正する。
学習判定用時間t2の経過後のモータ回転数差dNmo_t2が、差回転上限値limBよりも大きければ、各クラッチ83,93における各電動アクチュエータ41,42の押付力に対する伝達トルクを大きく補正する。
(実施の形態1の作用)
次に、実施の形態1の車両の変速制御装置の作用を図10のタイムチャートに基づいて説明する。
図10は、車両の減速中にハイギア段からローギア段へのダウン変速を実施した場合の動作例を示している。
この動作例では、変速開始判断が成されるt11の時点以前は、自動変速機3は、ハイギア段に制御され、かつ、モータジェネレータMGは、回生を行っている。この状態から、ドライバが操作を行うことなく、例えば、車速Vが低下するなどして、車速Vと要求モータトルク(モータトルクTmo2)との関係が、図3に示す変速線を横切って、t11の時点で変速開始判定が成されている。
この場合、変速コントローラ21では、自動変速機3をハイギア段からローギア段に変速する制御を実施し、摩擦クラッチ93を開放する一方、係合クラッチ83を締結させる。そこで、まず、t11の時点では、摩擦クラッチ93の開放を開始する。
また、変速コントローラ21では、このようなドライバの操作によらない変速時には、図5のステップS101〜S107の処理に基づいて、学習制御を実施する。
この学習制御を実行するのにあたり、変速コントローラ21は、まず、学習用差回転dNmo2を形成する目標回転数tNmo2を演算する(S103)。
そして、摩擦クラッチ93の開放に伴いイナーシャフェーズ開始と判定されたt12の時点から、モータジェネレータMGの回転数制御を実行し(S105)、モータ回転数Nmo2を目標回転数tNmo2に向けて制御する。
この場合、目標回転数tNmo2は、この変速がダウンシフトであり、かつ、モータトルクTmo2が負(回生)であることから、ステップS201→S202→S206→S208の処理に基づいて、学習用差回転dNmo2は、−dNmoに設定される。よって、目標回転数tNmo2は、図10に示すように、変速後モータ回転数afNmo2よりも、学習用差回転dNmo2だけ低い回転数に設定される。
よって、t12の時点からの回転数制御により、モータ回転数Nmo2が、変速後モータ回転数afNmo2よりも低回転数の目標回転数tNmo2に向けて制御される。そして、係合クラッチ83では、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt13の時点から、電動アクチュエータ41を駆動させて締結動作が開始され、t15の時点で締結状態となる。なお、係合クラッチ83は、締結(係合)完了後は、電動アクチュエータ41の駆動を停止させても、係合状態に維持される。
また、このt13の時点からの係合クラッチ83の締結動作に伴って学習制御が実施される(S106→S107)。
この学習制御では、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt13の時点から学習判定用時間t2が経過した時点(t14)の、モータ回転数Nmo2と変速後モータ回転数afNmo2との差回転であるモータ回転数差dNmo_t2を求める。このモータ回転数差dNmo_t2は、係合クラッチ83における入力側と出力側との差回転に相当する。
そして、このモータ回転数差dNmo_t2が、予め設定された差回転上限値limBと差回転下限値limAとの間に収まっているか否かに基づいて、伝達トルク特性ゲインgainを補正する。この場合の伝達トルク特性ゲインgainは、電動アクチュエータ41の押付力に対する伝達トルクを設定するものであり、電動アクチュエータ41への指令値に対するカップリングスリーブ86の移動量特性が適正側に学習補正される。
すなわち、t14の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転下限値limAよりも小さい場合は、電動アクチュエータ41の押付力に対して、伝達トルクが高くなり過ぎているため、伝達トルク特性ゲインgainを小さく学習補正する。具体的には、伝達トルク特性ゲインgainに1未満の係数βを乗じる(S306)。これにより、図8に示すように、押付力に対する伝達トルクは、学習前の伝達トルク特性ゲインgain(傾き)に対して傾きを急にして、押付力に対する伝達トルクを大きく補正することになる。
これとは逆に、t14の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転上限値limBよりも大きい場合は、電動アクチュエータ41の押付力に対して、伝達トルクが小さ過ぎるため、伝達トルク特性ゲインgainを大きく学習補正する。具体的には、伝達トルク特性ゲインgainに1よりも大きな係数αを乗じる(S305)。これにより、図8に示すように、押付力に対する伝達トルクは、学習前のgain(傾き)に対して傾きを緩やかにして、押付力に対する伝達トルクを小さく補正する。
なお、t14の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転下限値limAと差回転上限値limBとの間であれば、補正は行うことなく現在の伝達トルク特性ゲインgainを維持する。
次に、効果を説明する。
実施の形態1の車両の変速制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
a)実施の形態1の車両の変速制御装置は、
原動機としてのモータジェネレータMGから駆動輪14への駆動伝達系に設けられ、電動アクチュエータ41,42の駆動により締結要素としての係合クラッチ83及び摩擦クラッチ93を締結及び開放させて複数段の変速を行なう自動変速機3と、
この自動変速機3の変速制御を行う変速コントローラ21と、
電動アクチュエータ41,42の押付力と、この押付力により締結される締結要素(各クラッチ83,93)の伝達トルクと、の関係を学習制御する学習制御部(変速コントローラ21において図7の処理を実行する構成)と、
を備えた車両の変速制御装置であって、
変速コントローラ21は、学習制御部の学習制御時には、締結要素(各クラッチ83,93)の締結の際に、締結要素の変速後の出力回転数である変速後モータ回転数afNmo2に対し、締結要素の入力回転数に、予め設定された学習用差回転dNmo2を持たせた回転数をモータジェネレータMGの目標回転数tNmo2として回転数制御する差回転制御部(図5の処理を実行する構成)を備えていることを特徴とする。
したがって、自動変速機3の変速時に学習制御部が学習制御を行う場合には、各クラッチ83,93のいずれかの締結の際に、差回転制御部が、各クラッチ83,93のいずれか締結するものの入力回転数と変速後出力回転数(afNmo2)との間に予め設定された学習用差回転dNmo2を形成するようモータジェネレータMGの目標回転数tNmo2を制御する。
この場合、締結要素として各クラッチ83,93のいずれか締結するもののでは、学習用差回転dNmo2が生じた状態から、両アクチュエータ41,42のいずれか駆動するものの締結方向への押付力により生じた伝達トルクにより同期回転状態とすることができる。このため、学習制御部が、締結要素としての各クラッチ83,93における押付力と伝達トルクとの関係を学習することが可能となる。
そして、この学習制御を可能とすることにより、各クラッチ83,93の伝達トルクのバラツキを補正し、変速ショックの発生を抑制することができる。
b)実施の形態1の車両の変速制御装置は、
学習制御部(図7の処理を実行する構成)は、学習制御を、ドライバの操作に伴い生じる変速時以外の変速時に実施するよう実施判定を行う学習制御実施判定部(ステップS102およびその判定処理結果に基づくステップS301の処理を実行する構成)を備えていることを特徴とする。
ドライバによるアクセルペダル、ブレーキペダル、シフト操作などの操作に伴う変速時には、変速時間を極力短くしてドライバに違和感を与えないようにするのが好ましい。さらに、このような操作時には、トルク変動なども操作に応じて変化が大きく、押付力に対する伝達トルクの変化に与える影響も大きくなる。
一方、学習制御を行なうのに伴って、学習用差回転を与えて各アクチュエータ41,42の押付力によって、締結要素としての各クラッチ83,93の伝達トルクを変化させて同期させた場合、変速時間が長くなるおそれがある。また、ドライバの非操作時には、トルク変動なども小さく、押付力に対する伝達トルクへの影響も抑えられる。
そこで、学習制御実施判定部が、ドライバの操作に伴う変速時以外の変速時に学習制御を行なうよう実施判定を行なうことにより、学習制御時に、変速時間が長くなってドライバに違和感を与えるおそれがなくなる。加えて、押付力に対する伝達トルクの特性が安定し、学習制御精度が高くなる。
c)実施の形態1の車両の変速制御装置は、
差回転制御部(図6の処理を実行する構成)は、車両の減速状態での変速時には、目標回転数tNmo2を同期回転数(変速後モータ回転数afNmo2)よりも低い回転数に設定して学習用差回転dNmo2を形成することを特徴とする。
締結要素(両クラッチ83,93)の入力側であるモータ回転数Nmo2を出力側の変速後モータ回転数afNmo2よりも低い回転数として学習用差回転dNmo2を形成した場合、締結要素(両クラッチ83,93)の同期時の変速ショックは、車両を減速させる側に発生する引きショックとなる。
このように、減速時には、締結時のショックを減速側の引きショックとして生じさせるため、減速時に、入力側を出力側よりも高回転として加速側への突き上げショックが発生する場合と比較して、ドライバへ与える違和感を抑えることができる。
加えて、減速時には、図10に示すように、両クラッチ83,93を開放状態としてからモータジェネレータMGの回転数制御を実行し、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達してから係合クラッチ83の締結を行なうようにした。
これによっても、係合クラッチ83の締結ショックが、減速側の引きショックとなり、ドライバへ与える違和感を抑えることができる。
d)実施の形態1の車両の変速制御装置は、
差回転制御部(図6の処理を実行する構成)は、車両の加速状態での変速時には、目標回転数tNmo2を同期回転数(変速後モータ回転数afNmo2)よりも高い回転数に設定して学習用差回転dNmo2を形成することを特徴とする。
締結要素(両クラッチ83,93)の入力側であるモータ回転数Nmo2を出力側の変速後モータ回転数afNmo2よりも高い回転数として学習用差回転dNmo2を形成した場合、締結要素(両クラッチ83,93)の同期時の変速ショックは、加速側への突き上げショックとなる。このため、加速時に、入力側を出力側よりも低回点数として減速側への引きショックが発生する場合に比べ、ドライバへ与える違和感を抑えることができる。
e)実施の形態1の車両の変速制御装置は、
差回転制御部(図6の処理を実行する構成)は、学習用差回転dNmo2を、締結要素(各クラッチ83,93)において学習用差回転dNmo2が生じた状態から同期するまでの時間(学習判定用時間t2)で、押付力と伝達トルクとの関係を推定可能とする回転数に設定することを特徴とする。
したがって、学習判定用時間t2における回転数変化により、締結要素(各クラッチ83,93)における押付力と伝達トルクとの関係を、確実に学習を実施できる。
f)実施の形態1の車両の変速制御装置は、
締結要素は、係合クラッチ83が含まれ、かつ、押付力に応じた係合クラッチ83の入力側と出力側との軸方向の相対移動に伴い摩擦力を生じさせて入力側と出力側とを同期回転させる同期機構(クラッチギア84(コーン部84b)、カップリングスリーブ86、シンクロナイザリング87)を備えていることを特徴とする。
係合クラッチ83の同期機構(クラッチギア84(コーン部84b)、カップリングスリーブ86、シンクロナイザリング87)では、製造時の寸法誤差や組付誤差などにより、押付力に対する伝達トルクにバラつきが生じる可能性がある。
したがって、このような同期機構を備えた締結要素である係合クラッチ83において学習制御を実施することにより、押付力に対する伝達トルクを所望の範囲に補正することができ、これにより、変速ショックを抑えることができる。
g)実施の形態1の車両の変速制御装置は、
原動機には、モータとしてのモータジェネレータMGが含まれ、
差回転制御部(図6の処理を実行する構成)の回転数制御の対象がモータジェネレータMGの回転数(目標回転数tNmo2)であることを特徴とする。
このように、差回転制御部が回転数制御を行なう対象がモータジェネレータMGであるため、内燃機関などの回転数制御を行なうものと比較して、学習用差回転を形成する目標回転数の制御を正確に行うことができ、上記a)〜f)の効果をより顕著に得ることができる。
(他の実施の形態)
以下に、他の実施の形態の電力変換装置について説明する。
なお、他の実施の形態は、実施の形態1の変形例であるため、実施の形態1と共通する構成には実施の形態1と同じ符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点のみ説明する。
(実施の形態2)
実施の形態2の車両の変速制御装置について説明する。
実施の形態1では、係合クラッチ83をローギア段で締結させる構造の自動変速機3を示し、ダウン変速時に学習制御を実施した例について説明した。
自動変速機としては、ハイギア段にて係合クラッチを締結するものを用いることもできる。そこで、実施の形態2では、本願発明を適用する自動変速機203として、アップ変速時に係合クラッチ220を締結するとともに摩擦クラッチ210を開放させ、ダウン変速時に係合クラッチ220を開放するとともに摩擦クラッチ210を締結させる構造のものについて説明する。
図11は、実施の形態2の車両の変速制御装置を適用した電気自動車の駆動系の構成を示す全体システム図である。
この実施の形態2では、低速段ギア対80から変速機出力軸7に対してトルク伝達を行う締結要素として摩擦クラッチ210を用い、高速段ギア対90から変速機出力軸7に対してトルク伝達を行う締結要素として係合クラッチ220を用いている。両クラッチ210,220の構造は、実施の形態1にて説明した各クラッチ83,93と同様であるので簡単に説明する。
摩擦クラッチ210は、低速段ギア対80のギア81と一体回転するクラッチドラム211に設けられたドライブプレート212と、変速機出力軸7と一体回転するクラッチハブ213に設けられたドリブンプレート214と、を備えている。なお、摩擦クラッチ210は、電動アクチュエータ241の駆動により締結及び開放されるものとする。
係合クラッチ220は、カップリングスリーブ222を備えている。このカップリングスリーブ222は、変速機入力軸6と一体回転するクラッチハブ221のスプライン部221aと噛合し、かつ、電動アクチュエータ242の駆動によりギア91と一体回転するクラッチギア223のスプライン部223aと噛合する。
なお、実施の形態2における回転数制御、学習制御の実施判定及び差回転処理は、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
実施の形態2の作用を図12、図13のタイムチャートに基づいて説明する。
図12は、車両加速中に、ローギア段からハイギア段へのアップ変速が行われた場合の動作を示している。
この動作例では、変速開始判断が成されるt21の時点以前は、自動変速機3は、ローギア段に制御され、かつ、モータジェネレータMGは、力行作動により加速を行っている。この加速状態から、ドライバが操作を行うことなく加速に伴う車速Vの上昇などにより、車速Vと要求モータトルク(モータトルクTmo2)との関係が、図3に示す変速線を横切ると変速判定が成される(t21)。
この場合、変速コントローラ21では、自動変速機3をローギア段からハイギア段に変速する制御を実施し、摩擦クラッチ210を開放する一方、係合クラッチ220を締結させる。そこで、まず、t21の時点から摩擦クラッチ210を開放させる。
さらに、変速コントローラ21では、この変速に伴って、図5のステップS101〜S107の処理に基づいて、学習制御を実施する。
この学習制御を実行するのにあたり、変速コントローラ21は、まず、目標回転数tNmo2を演算する(S103)。
そして、摩擦クラッチ210の開放に伴いイナーシャフェーズ開始と判定されたt22の時点から、モータ回転数Nmo2を目標回転数tNmo2に向けて制御する回転数制御を開始する(S105)。
このとき、この変速がアップシフトであり、かつ、モータトルクTmo2が正(力行)であるため、ステップS201→S202→S203→S204の処理に基づいて、学習用差回転dNmo2は、+dNmoに設定される。よって、目標回転数tNmo2は、図12に示すように、変速後モータ回転数afNmo2よりも、学習用差回転dNmo2だけ高い回転数に設定される。
そして、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt23の時点で、係合クラッチ220の電動アクチュエータ242が締結方向に駆動され、かつ、学習制御が実施される(S106→S107)。
この学習制御では、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt23の時点から学習判定用時間t2が経過した時点(t24)の、モータ回転数Nmo2と変速後モータ回転数afNmo2との差回転であるモータ回転数差dNmo_t2を求める。そして、実施の形態1と同様に、このモータ回転数差dNmo_t2に基づいて、学習補正を実行する。
すなわち、t24の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転下限値limAよりも小さい場合は、伝達トルク特性ゲインgainに1未満の係数βを乗じて、伝達トルク特性ゲインgainを小さく学習補正する。
これとは逆に、t24の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転上限値limBよりも大きい場合は、伝達トルク特性ゲインgainに1よりも大きな係数αを乗じ、伝達トルク特性ゲインgainを大きく学習補正する。
また、モータ回転数差dNmo_t2が、両値limA,limBの間であれば、伝達トルク特性ゲインgainの補正は行わない。
次に、図13のタイムチャートに基づいて、車両減速中に、ローギア段からハイギア段へのアップ変速が行われた場合の動作を示している。
この動作例では、変速開始判断が成されるt31の時点以前は、自動変速機3は、ローギア段に制御され、かつ、モータジェネレータMGは、回生を行っている。この状態から、ドライバが操作を行うことなく車速Vと要求モータトルク(モータトルクTmo2)との関係が変速線(図3参照)を横切って変速判定が成され、t31の時点で変速開始判定が成されている。
この場合、変速コントローラ21では、自動変速機3をローギア段からハイギア段に変速する制御を実施し、摩擦クラッチ210を開放する一方、係合クラッチ220を締結させる。そこで、t31の時点で摩擦クラッチ210の開放が開始される。
さらに、変速コントローラ21では、この変速に伴って、図5のステップS101〜S107の処理に基づいて、学習制御を実施する。
この学習制御を実行するのにあたり、変速コントローラ21は、目標回転数tNmo2を演算し(S103)、摩擦クラッチ210の開放に伴いイナーシャフェーズ開始と判定されたt32の時点から、モータ回転数Nmo2を目標回転数tNmo2に向けて制御する回転数制御を実行する(S105)。
このとき、この変速がアップシフトであり、かつ、モータトルクTmo2が負(回生)であるため、ステップS201→S202→S203→S205の処理に基づいて、学習用差回転dNmo2は、−dNmoに設定される。よって、目標回転数tNmo2は、図13に示すように、変速後モータ回転数afNmo2よりも、学習用差回転dNmo2だけ低い回転数に設定される。
そして、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt33の時点で、係合クラッチ220の電動アクチュエータ242が締結方向に駆動されて係合クラッチ220の締結作動が開始され、かつ、学習制御が実施される(S106→S107)。
この学習制御にあっても、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt33の時点から学習判定用時間t2が経過した時点(t34)のモータ回転数差dNmo_t2に基づいて学習補正を実行する。
すなわち、t34の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転下限値limAよりも小さい場合は、伝達トルク特性ゲインgainに1未満の係数βを乗じ、伝達トルク特性ゲインgainを小さく学習補正する(S306)。
これとは逆に、t34の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転上限値limBよりも大きい場合は、伝達トルク特性ゲインgainに1よりも大きな係数αを乗じ、伝達トルク特性ゲインgainを大きく学習補正する(S305)。
また、モータ回転数差dNmo_t2が、両値limA,limBの間であれば、伝達トルク特性ゲインgainの補正は行わない。
以上のように、アップシフト時に係合クラッチ220を締結させる自動変速機203にあっても、学習補正を実行することができる。
したがって、実施の形態2にあっても、実施の形態1と同様に学習制御が可能となり、上述したa)〜g)の効果を奏する。
なお、実施の形態2では、加速中及び減速中のアップシフト時に係合クラッチ220を締結する場合について説明したが、減速中のダウンシフト時には、実施の形態1にて説明したのと同様の動作を摩擦クラッチ210により行なうことで、実施の形態1と同様の動作を行なって、学習制御を実行することができる。
また、実施の形態1にあっては、加速中及び減速中のアップシフトの際には、締結制御対象を摩擦クラッチ93として、実施の形態2と同様の動作を行うことで、学習制御を実行することができる。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3の車両の変速制御装置について説明する。
実施の形態1,2では、締結要素として摩擦クラッチと係合クラッチとを備えたものを示し、係合クラッチの締結時に学習制御を実施するものを説明したが、学習制御は摩擦クラッチでも行うことができる。
そこで、実施の形態3では、自動変速機303が、締結要素として2つの摩擦クラッチ210,93を備えたものを示し、その学習制御について説明する。
図14は、実施の形態3の車両の変速制御装置が適用された電気自動車(電動車両の一例)の駆動系の構成を示す全体システム図である。
すなわち、実施の形態3では、低速段ギア対80から変速機出力軸7に対してトルク伝達を行う締結要素として実施の形態2に示した摩擦クラッチ210を用い、高速段ギア対90から変速機出力軸7に対してトルク伝達を行う締結要素として実施の形態1に示した摩擦クラッチ93を用いている。両クラッチ210,93は、実施の形態1,2にて説明済みであるため、構成の詳細な説明は省略する。また、実施の形態3における回転数制御、学習制御の実施判定及び差回転処理は、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
次に、実施の形態3の動作例を、図15〜図17のタイムチャートにより説明する。
図15は、車両の減速中にハイギア段からローギア段へのダウン変速を実施した場合の動作例を示している。
この動作例では、変速開始判断が成されるt41の時点以前は、自動変速機3は、ハイギア段に制御され、かつ、モータジェネレータMGは、回生を行っている。この状態から、ドライバが操作を行うことなく、車速Vが低下するなどして、車速Vと要求モータトルク(モータトルクTmo2)との関係が、図3に示す変速線を横切って変速判定が成され、t41の時点で変速開始判定が成されている。
この場合、変速コントローラ21では、自動変速機3をハイギア段からローギア段に変速するべく、摩擦クラッチ93を開放する一方、摩擦クラッチ210を締結させる。すなわち、t51の時点から摩擦クラッチ210を開放する。
さらに、変速コントローラ21では、図5のステップS101〜S107の処理に基づいて、学習制御を実施する。
この学習制御を実行するのにあたり、変速コントローラ21は、まず、目標回転数tNmo2を演算し(S103)、摩擦クラッチ93の開放に伴いイナーシャフェーズ開始と判定されたt42の時点から、モータ回転数Nmo2を目標回転数tNmo2に向けて制御する回転数制御を実行する(S105)。
また、この場合、目標回転数tNmo2は、この変速がダウンシフトであり、かつ、モータトルクTmo2が負(回生)であるため、ステップS201→S202→S206→S208の処理に基づいて、学習用差回転dNmo2は、−dNmoに設定される。よって、目標回転数tNmo2は、図15に示すように、変速後モータ回転数afNmo2よりも、学習用差回転dNmo2だけ低い回転数に設定される。
したがって、t42の時点から回転数制御により、モータ回転数Nmo2は、目標回転数tNmo2に向けて制御される。
そして、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt43の時点で、摩擦クラッチ93の締結作動を開始するとともに、学習制御が実施される(S106→S107)。
この学習制御では、実施の形態1,2と同様に、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt43の時点から、学習判定用時間t2が経過した時点の、モータ回転数差dNmo_t2に基づいて実行する。
t44の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転下限値limAよりも小さい場合は、伝達トルク特性ゲインgainに1未満の係数βを乗じ(S306)、電動アクチュエータ41の押付力に対する伝達トルクを小さく学習補正する。
これとは逆に、t44の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転上限値limBよりも大きい場合は、伝達トルク特性ゲインgainに1よりも大きな係数αを乗じ(S305)、電動アクチュエータ41の押付力に対して、伝達トルクを大きく学習補正する。
なお、モータ回転数差dNmo_t2が、両値limA,limBの間であれば、伝達トルク特性ゲインgainの補正は行わない。
次に、図16に基づいて、車両加速中に、ローギア段からハイギア段へのアップ変速が行われた場合の動作を説明する。
この動作例では、変速開始判断が成されるt51の時点以前は、自動変速機3は、ローギア段に制御され、かつ、モータジェネレータMGは、力行を行っている。この状態から、ドライバが操作を行うことなく、車速Vが上昇するなどして車速Vと要求モータトルク(モータトルクTmo2)との関係が、図3に示す変速線を横切って変速判定が成され、t51の時点で変速開始判定が成されている。
この場合、変速コントローラ21では、自動変速機3をローギア段からハイギア段に変速するべく、t52の時点から、摩擦クラッチ210を開放する一方、摩擦クラッチ93を締結させる掛け換えを行う。すなわち、加速時には、両クラッチ83,93の掛け換えを行なうことで、変速比伴う加速度低下を抑える。
さらに、変速コントローラ21では、この変速に伴って、図5のステップS101〜S107の処理に基づいて、学習制御を実施する。
この学習制御を実行するのにあたり、変速コントローラ21は、目標回転数tNmo2を演算し(S103)、摩擦クラッチ210の開放に伴いイナーシャフェーズ開始と判定されたt52の時点から、モータ回転数Nmo2を目標回転数tNmo2に向けて回転数制御する(S105)。
このとき、この変速がアップシフトであり、かつ、モータトルクTmo2が正(力行)であるため、ステップS201→S202→S203→S204の処理に基づいて、学習用差回転dNmo2は、+dNmoに設定される。よって、目標回転数tNmo2は、図16に示すように、変速後モータ回転数afNmo2よりも、学習用差回転dNmo2だけ高い回転数に設定される。
また、このとき、変速コントローラ21は、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達するまでの回転数制御中は、摩擦クラッチ93の押付力を制限する。
そして、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt53の時点で、電動アクチュエータ42を完全締結に向けて駆動し、かつ、学習制御が実施される(S106→S107)。また、学習制御の実施に伴って、変速コントローラ21は、電動アクチュエータ42を出力制限状態から完全締結に向けて駆動させる。
この学習制御にあっても、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt53の時点から、学習判定用時間t2が経過した時点の、モータ回転数Nmo2と変速後モータ回転数afNmo2との差回転であるモータ回転数差dNmo_t2に基づいて学習補正を実行する。
すなわち、t54の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転下限値limAよりも小さい場合は、伝達トルク特性ゲインgainに1未満の係数βを乗じ(S306)、伝達トルク特性ゲインgainを小さく学習補正する。
これとは逆に、t54の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転上限値limBよりも大きい場合は、伝達トルク特性ゲインgainに1よりも大きな係数αを乗じ(S305)、伝達トルク特性ゲインgainを大きく学習補正する。
なお、モータ回転数差dNmo_t2が、両値limA,limBの間であれば、伝達トルク特性ゲインgainの補正は行わない。
次に、図17のタイムチャートに基づいて、車両減速中に、ローギア段からハイギア段へのアップ変速が行われた場合の動作について説明する。
この動作例では、変速開始判断が成されるt61の時点以前は、自動変速機3は、ローギア段に制御され、かつ、モータジェネレータMGは、回生を行っている。この状態から、ドライバが操作を行うことなく、車速Vと要求モータトルク(モータトルクTmo2)との関係が、図3に示す変速線を横切って変速判定が成され、t61の時点で変速開始判定が成されている。
この場合、変速コントローラ21では、自動変速機3をローギア段からハイギア段に変速する制御を実施し、摩擦クラッチ210を開放する一方、摩擦クラッチ93を締結させる。そこで、t61の時点で、摩擦クラッチ210の開放を開始している。
さらに、変速コントローラ21では、この変速に伴って、図5のステップS101〜S107の処理に基づいて、学習制御を実施する。
この学習制御を実行するのにあたり、変速コントローラ21は、まず、目標回転数tNmo2を演算し(S103)、摩擦クラッチ210の開放に伴いイナーシャフェーズ開始と判定されたt62の時点から、モータ回転数Nmo2を目標回転数tNmo2に向けて制御する回転数制御を実行する(S105)。
このとき、目標回転数tNmo2は、この変速がアップシフトであり、かつ、モータトルクTmo2が負(回生)であるため、ステップS201→S202→S203→S205の処理に基づいて、学習用差回転dNmo2は、−dNmoに設定される。よって、目標回転数tNmo2は、図17に示すように、変速後モータ回転数afNmo2よりも、学習用差回転dNmo2だけ低い回転数に設定される。
そして、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt63の時点で、摩擦クラッチ93の電動アクチュエータ42が締結方向に駆動され、かつ、学習制御が実施される(S106→S107)。
この学習制御では、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達したt63の時点から、学習判定用時間t2が経過した時点の、モータ回転数Nmo2と変速後のモータ回転数との差回転であるモータ回転数差dNmo_t2に基づいて、学習補正を実行する。
すなわち、t64の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転下限値limAよりも小さい場合は、伝達トルク特性ゲインgainに1未満の係数βを乗じ、伝達トルク特性ゲインgainを小さく学習補正する(S306)。
これとは逆に、t64の時点におけるモータ回転数差dNmo_t2が、差回転上限値limBよりも大きい場合は、伝達トルク特性ゲインgainに1よりも大きな係数αを乗じ、伝達トルク特性ゲインgainを大きく学習補正する(S305)。
以上説明したように、実施の形態3では、締結要素としての摩擦クラッチ210,93の締結時にあっても、学習制御を実施することが可能となり、摩擦クラッチ210,93の押付力と伝達トルクとの関係を学習することができる。よって、実施の形態1にて述べたa)〜g)の効果を得ることができる。
さらに、実施の形態3にあっては、加速中の学習制御実施時には、変速時に、両クラッチ210,93の締結/開放を掛け換えるようにしたため、変速に伴う加速度の低下を抑制できる。これにより、ドライバに違和感を与えにくい。
加えて、この加速中の学習制御時には、摩擦クラッチ93における押付力を、学習制御開始前の回転数制御中に、制限値まで高めたスリップ状態とし、モータ回転数Nmo2が目標回転数tNmo2に達した後に学習制御を開始してから、完全締結に向けて押付力を高めることによる伝達トルク変化により学習を行なうようにした。
このため、摩擦クラッチ93にあっても、一定の押付力変化に伴う伝達トルク変化に基づいて、押付力に対する伝達トルク特性を的確に学習することができる。
なお、実施の形態3にて説明した摩擦クラッチ93,210の締結時の回転数制御及び学習制御は、それぞれ、実施の形態1の摩擦クラッチ93及び実施の形態2の摩擦クラッチ210の締結時に実行することができる。
以上、本発明の車両の変速制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施の形態では、本発明の車両の変速制御装置を、原動機としてモータジェネレータのみ備えた電気自動車に適用した例を示した。しかし、本発明の車両の変速制御装置は、原動機としてエンジンとモータジェネレータを備えたハイブリッド車両や、原動機としてエンジンのみを備えたエンジン車両にも適用することもできる。よって、実施の形態では、回転数制御を行う対象の原動機としてモータジェネレータを示したが、これに限定されず、エンジンを制御対象とすることもできる。
ここで、原動機としてエンジンと2つのモータジェネレータを備えたハイブリッド車両としては、図18に示すように、実施の形態1にて示した駆動系に、エンジン1、発電用モータジェネレータMG1、動力分配装置2を加えたものとしてもよい。
なお、動力分配装置2は、リングギアRGと、サンギアSGと、ピニオンPGを支持するキャリアPCと、を有するシングルピニオン型遊星歯車により構成されている。リングギアRGには、変速機出力軸7に固定されたギア92に噛み合わされている。キャリアPCには、エンジン出力軸4が接続されている。サンギアSGには、発電用モータジェネレータMG1のモータ出力軸5が接続されている。すなわち、動力分配装置2は、発電用モータジェネレータMG1(サンギアSG)の回転速度と、エンジン1(キャリアPC)の回転速度と、が決まると、リングギアRG(高速段ギア対90のギア92)の回転速度が自動的に決まる無段変速機能を有する。
そして、駆動用モータジェネレータMG2は、発電用モータジェネレータMG1が発電した電力を使って駆動し、変速機入力軸6から自動変速機3を介して変速機出力軸7へ出力する。また、動力分配装置2からの出力トルクと、自動変速機3からの出力トルクとが、変速機出力軸7にて合成される。なお、発電用モータジェネレータMG1は、主としてジェネレータとして発電用に使用するが、走行状況によっては駆動用モータとして使用してもよい。
また、実施の形態では、変速機として、係合クラッチ(ドグクラッチ)と摩擦クラッチとを備えたもの、ならびに、摩擦クラッチを備えたものを示したが、係合クラッチ(ドグクラッチ)のみを備えたものを用いてもよい。
加えて、変速機として、ハイギア段とローギア段の2段変速を行う自動変速機を示した。しかし、変速機としては、複数の変速段を有する変速機であれば、3段以上の変速機であってもよい。
また、 実施の形態では、締結要素を締結させるアクチュエータとして、電動のものを示したが、アクチュエータは、電動に限られず、油圧により駆動するものなど他のアクチュエータを用いることができる。例えば、アクチュエータとして、油圧によって、クラッチ(締結要素)やシンクロ(同期機構)を押し付けるものを用いることができる。また、アクチュエータにより入力部材のストローク量を制御し、その入力部材のストロークにより発生するばね要素の押付力によってクラッチ(締結要素)やシンクロ(同期機構)に押付力を与えるものを用いることができる。
関連出願の相互参照
本出願は、2013年3月18日に日本国特許庁に出願された特願2013−054600に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (7)

  1. 原動機から駆動輪への駆動伝達系に設けられ、アクチュエータの駆動により締結要素を締結及び開放させて複数段の変速を行なう変速機と、
    この変速機の変速制御を行う変速コントローラと、
    前記アクチュエータの押付力と、この押付力により締結される前記締結要素の伝達トルクと、の関係を学習制御する学習制御部と、
    を備えた車両の変速制御装置であって、
    前記変速コントローラは、前記学習制御部の学習制御時には、前記締結要素の締結の際に、前記締結要素の変速後の出力回転数に対し、前記締結要素の入力回転数に、予め設定された学習用差回転を持たせた回転数を前記原動機の目標回転数として回転数制御する差回転制御部を備えていることを特徴とする車両の変速制御装置。
  2. 請求項1に記載された車両の変速制御装置において、
    前記学習制御部は、前記学習制御を、ドライバの操作に伴い生じる変速時以外の変速時に実施するよう実施判定を行う学習制御実施判定部を備えていることを特徴とする車両の変速制御装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載された車両の変速制御装置において、
    前記差回転制御部は、前記車両の減速状態での変速時には、前記入力回転数を前記変速後の出力回転数よりも低い回転数として前記学習用差回転を形成するよう前記目標回転数を設定することを特徴とする車両の変速制御装置。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載された車両の変速制御装置において、
    前記差回転制御部は、前記車両の加速状態での変速時には、前記入力回転数を前記変速後の出力回転数よりも高い回転数として前記学習用差回転を形成するよう前記目標回転数を設定することを特徴とする車両の変速制御装置。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載された車両の変速制御装置において、
    前記差回転制御部は、前記学習用差回転を、前記締結要素にて前記学習用差回転が生じた状態から同期するまでの時間で、前記押付力と前記伝達トルクとの関係を推定可能とする回転数に設定することを特徴とする車両の変速制御装置。
  6. 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載された車両の変速制御装置において、
    前記締結要素は、係合クラッチが含まれ、かつ、前記押付力に応じた前記締結要素の入力側と出力側との軸方向の相対移動に伴い摩擦力を生じさせて前記入力側と前記出力側とを同期回転させる同期機構を備えていることを特徴とする車両の変速制御装置。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載された車両の変速制御装置において、
    前記原動機には、モータが含まれ、
    前記差回転制御部の回転数制御の対象が前記モータの回転数であることを特徴とする車両の変速制御装置。
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