JP6064611B2 - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents
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Description
また、このような回転速度制御を実行しない場合であっても、一方向係合装置の係合、非係合が変化すると車輪に伝達されるトルクに変動が生じる恐れがある。
また、本願において、「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が一又は二以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いている。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。また、このような伝動部材として、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置、例えば摩擦係合装置や噛み合い式係合装置等が含まれていてもよい。
この際、一方向係合装置と並列して備えられた並列係合装置が解放されており、一方向係合装置の係合により特定変速段が形成される状態では、回転電機に伝達されるトルク変動により回転電機の回転速度が変化し、一方向係合装置が解放状態になったり、係合状態になったりする場合がある。
始動制御により生じたトルク変動により一方向係合装置が解放状態になると、車輪にトルクが伝達されなくなり、運転者に違和感を与える恐れがある。
また、始動制御により生じたトルク変動により一方向係合装置が解放状態から係合状態に変化すると、係合の状態の変化によりトルク変動が生じる。
このように、特定変速段が形成される状態で、始動制御が実行されると、一方向係合装置が解放状態と係合状態との間で変化することにより、車輪にトルク変動が伝達され、運転者に違和感を与える恐れがある。
このため、始動制御の実行中に、内燃機関のフリクショントルクや燃焼開始などによりトルク変動が生じたとしても、一方向係合装置が解放状態と係合状態との間で変化することを防止し、このような係合の状態の変化によるトルク変動の発生を抑制することができる。よって、始動制御の実行中に、車輪に伝達されるトルク変動が大きくなることを抑制することができ、運転者に与える違和感を抑制することができる。
また、始動制御により機関分離係合装置が係合された後、及び内燃機関の燃焼が開始した後は、始動制御によりトルク変動が生じる可能性が減少し、トルク変動が回転電機に伝達される恐れが低くなる。上記の構成によれば、始動制御により機関分離係合装置が係合された後及び内燃機関の燃焼が開始した後のいずれか一方までの間、並列係合装置が係合され、変速装置に特定変速段が形成されるので、始動制御の実行中に車輪に伝達されるトルク変動が大きくなることを適切に抑制することができる。
また、始動制御により内燃機関の燃焼が開始した後は、始動制御によりトルク変動が生じる可能性が減少し、トルク変動が回転電機に伝達される恐れが低くなる。上記の構成によれば、始動制御により内燃機関の燃焼が開始した後までの間、並列係合装置が係合され、変速装置に特定変速段が形成されるので、始動制御の実行中に車輪に伝達されるトルク変動が大きくなることを適切に抑制することができる。
具体的には、外部入力トルクの推定値と車両要求トルクとに基づき、目標回転速度が算出されているので、外部入力トルク及び車両要求トルクに対して外乱成分となるトルク変動による回転速度の変動を、目標回転速度からの偏差として回転速度制御を行うことができる。よって、回転速度制御により、始動制御に伴い生じたトルク変動を打ち消すように回転電機の出力トルクを制御することができる。この回転電機の目標回転速度を算出する上で、車両要求トルクに加えて、推定した外部入力トルクに基づき算出しているので、車両要求トルクに、走行抵抗トルク、ブレーキトルクなどの外部入力トルクを反映させて、外部入力トルクを打ち消さないような、目標回転速度を算出することできる。よって、走行状態、又はブレーキ操作などによる、車両の加減速を維持しつつ、始動制御に伴い生じたトルク変動による回転電機の回転速度の変動成分を低減することができる。また、上記の構成によれば、回転電機の回転速度の変化に基づいて、動力伝達経路に入力された伝達経路入力トルクを推定することができる。そして、推定した伝達経路入力トルクから、回転電機の出力トルクを減算して外部入力トルクの推定値を演算しているので、回転電機の出力トルク以外に、動力伝達経路に入力されているトルクを精度よく推定することができる。このため、車輪から動力伝達経路に入力された外部入力トルクの推定精度を良好にすることができる。また、始動制御の実行中は、変速装置に特定変速段が形成された状態を維持でき、動力伝達経路は2慣性系の軸ねじれ振動系から変化しないようにできるので、伝達経路入力トルクの推定精度を良好に維持できる。
従って、始動制御の実行中に回転速度制御を実行することにより、トルク変動が車輪に伝達されることをより確実に抑制することができる。
変速装置TMは、図3に示すように、一方向係合装置としてのワンウェイブレーキOWCと、ワンウェイブレーキOWCと同じ部材間を係合する並列係合装置としての第二ブレーキB2とを有している。そして、変速装置TMは、少なくともワンウェイブレーキOWC又は第二ブレーキB2を係合した状態で形成される特定変速段としての第一段1stを有している。一方向係合装置は、一対の係合部材間の相対回転の方向が第一方向の場合は係合し、相対回転の方向が第一方向とは反対の第二方向の場合は解放する係合装置である。並列係合装置は、一対の係合部材間の相対回転の方向に関わらず、係合又は解放を制御可能である係合装置である。
電動制御部45は、内燃機関ENGの駆動力を車輪Wに伝達させず、回転電機MGの駆動力を車輪Wに伝達させるように制御する電動運転制御を行う。
並行制御部46は、少なくとも内燃機関ENGの駆動力を車輪Wに伝達させるように制御する並行運転制御を行う。
始動制御部47は、電動運転制御から並行運転制御へ移行させるために、回転電機MGの駆動力で内燃機関ENGの回転速度を上昇させて内燃機関ENGの燃焼を開始させる内燃機関ENGの始動制御を行う。
このような構成において、固定制御部48は、変速装置TMに特定変速段としての第一段1stを形成させる状態で、電動運転制御が行われている間、及び始動制御が行われている間は、並列係合装置としての第二ブレーキB2を係合した状態に維持する固定制御を行う点に特徴を有している。
以下、本実施形態に係る車両用駆動装置1及び制御装置30について、詳細に説明する。
まず、本実施形態に係るハイブリッド車両の車両用駆動装置1の構成について説明する。図1に示すように、ハイブリッド車両は、車両の駆動力源として内燃機関ENG及び回転電機MGを備え、これらの内燃機関ENGと回転電機MGとが直列に駆動連結されるパラレル方式のハイブリッド車両となっている。ハイブリッド車両は、変速装置TMを備えており、当該変速装置TMにより、入力軸Iに伝達された内燃機関ENG及び回転電機MGの回転速度を変速すると共にトルクを変換して出力軸Oに伝達する。
車両用駆動装置1の油圧制御系は、車両の駆動力源や専用のモータによって駆動される油圧ポンプから供給される作動油の油圧を所定圧に調整するための油圧制御装置PCを備えている。ここでは詳しい説明を省略するが、油圧制御装置PCは、油圧調整用のリニアソレノイド弁からの信号圧に基づき一又は二以上の調整弁の開度を調整することにより、当該調整弁からドレインする作動油の量を調整して作動油の油圧を一又は二以上の所定圧に調整する。所定圧に調整された作動油は、それぞれ必要とされるレベルの油圧で、変速装置TMが有する複数の係合装置C1、B1・・・及び機関分離クラッチSSC等に供給される。
次に、車両用駆動装置1の制御を行う制御装置30及び内燃機関制御装置31の構成について、図2を参照して説明する。
制御装置30の制御ユニット32〜34及び内燃機関制御装置31は、CPU等の演算処理装置を中核部材として備えるとともに、当該演算処理装置からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたRAM(ランダム・アクセス・メモリ)や、演算処理装置からデータを読み出し可能に構成されたROM(リード・オンリ・メモリ)等の記憶装置等を有して構成されている。そして、制御装置のROM等に記憶されたソフトウェア(プログラム)又は別途設けられた演算回路等のハードウェア、或いはそれらの両方により、制御装置30の各機能部41〜50などが構成されている。また、制御装置30の制御ユニット32〜34及び内燃機関制御装置31は、互いに通信を行うように構成されており、センサの検出情報及び制御パラメータ等の各種情報を共有するとともに協調制御を行い、各機能部41〜50の機能が実現される。
入力回転速度センサSe1は、入力軸Iの回転速度を検出するためのセンサである。入力軸Iには回転電機MGのロータが一体的に駆動連結されているので、回転電機制御ユニット32は、入力回転速度センサSe1の入力信号に基づいて回転電機MGの回転速度(角速度)、並びに入力軸Iの回転速度を検出する。出力回転速度センサSe2は、出力軸Oの回転速度を検出するためのセンサである。動力伝達制御ユニット33は、出力回転速度センサSe2の入力信号に基づいて出力軸Oの回転速度(角速度)を検出する。また、出力軸Oの回転速度は車速に比例するため、動力伝達制御ユニット33は、出力回転速度センサSe2の入力信号に基づいて車速を算出する。機関回転速度センサSe3は、機関出力軸Eo(内燃機関ENG)の回転速度を検出するためのセンサである。内燃機関制御装置31は、機関回転速度センサSe3の入力信号に基づいて内燃機関ENGの回転速度(角速度)を検出する。
内燃機関制御装置31は、内燃機関ENGの動作制御を行う内燃機関制御部41を備えている。本実施形態では、内燃機関制御部41は、車両制御ユニット34から内燃機関要求トルクが指令されている場合は、車両制御ユニット34から指令された内燃機関要求トルクを出力トルク指令値に設定し、内燃機関ENGが出力トルク指令値のトルクを出力するように制御するトルク制御を行う。
また、内燃機関制御装置31は、内燃機関の燃焼開始要求があった場合は、内燃機関ENGの燃焼開始が指令されたと判定して、内燃機関ENGへの燃料供給及び点火を開始するなどして、内燃機関ENGの燃焼を開始する制御を行う。
一方、内燃機関制御装置31は、内燃機関の停止要求があった場合は、内燃機関ENGの燃焼停止が指令されたと判定して、内燃機関ENGへの燃料供給及び点火を停止するなどして、内燃機関ENGの燃焼を停止する制御を行う。
動力伝達制御ユニット33は、変速装置TMの制御を行う変速装置制御部43と、機関分離クラッチSSCの制御を行う機関分離係合装置制御部44と、を備えている。
変速装置制御部43は、変速装置TMを制御する機能部である。変速装置制御部43は、車速、アクセル開度、及びシフト位置などのセンサ検出情報に基づいて変速装置TMに形成させる目標変速段を決定する。そして、変速装置制御部43は、油圧制御装置PCを介して変速装置TMに備えられた複数の係合装置C1、B1・・・に供給される油圧を制御することにより、各係合装置C1、B1・・・を係合又は解放して目標とされた変速段を変速装置TMに形成させる。具体的には、変速装置制御部43は、油圧制御装置PCに各係合装置の目標油圧(指令圧)を指令し、油圧制御装置PCは、指令された目標油圧(指令圧)の油圧を各係合装置に供給する。
機関分離係合装置制御部44は、機関分離クラッチSSCの係合状態を制御する。本実施形態では、機関分離係合装置制御部44は、機関分離クラッチSSCの伝達トルク容量が、車両制御ユニット34から指令された機関分離クラッチSSCの目標トルク容量に一致するように、油圧制御装置PCを介して機関分離クラッチSSCに供給される油圧を制御する。具体的には、機関分離係合装置制御部44は、目標トルク容量に基づき設定した目標油圧(指令圧)を、油圧制御装置PCに指令し、油圧制御装置PCは、指令された目標油圧(指令圧)の油圧を機関分離クラッチSSCに供給する。
回転電機制御ユニット32は、回転電機MGの動作制御を行う回転電機制御部42を備えている。本実施形態では、回転電機制御部42は、車両制御ユニット34から回転電機要求トルクが指令されている場合は、車両制御ユニット34から指令された回転電機要求トルクを出力トルク指令値に設定し、回転電機MGが出力トルク指令値のトルクを出力するように制御する。具体的には、回転電機制御部42は、インバータが備える複数のスイッチング素子をオンオフ制御することにより、回転電機MGの出力トルクを制御する。
車両制御ユニット34は、内燃機関ENG、回転電機MG、変速装置TM、及び機関分離クラッチSSC等に対して行われる各種トルク制御、及び各係合装置の係合制御等を車両全体として統合する制御を行う機能部を備えている。
そして、車両制御ユニット34は、内燃機関ENGに対して要求する出力トルクである内燃機関要求トルク、回転電機MGに対して要求する出力トルクである回転電機要求トルク、機関分離クラッチSSCに対して要求する伝達トルク容量である目標トルク容量、及び変速装置TMの各係合装置C1、B1・・・に対して要求する伝達トルク容量である目標トルク容量を算出し、それらを他の制御ユニット32、33及び内燃機関制御装置31に指令して統合制御を行う。
本実施形態では、車両制御ユニット34は、電動制御部45、並行制御部46、始動制御部47、固定制御部48、停止制御部49、及び回転速度制御部50などを備えている。以下、各制御部について詳細に説明する。
<電動モード>
運転モードが電動モードに決定されている場合は、電動制御部45が、内燃機関ENGの駆動力を車輪Wに伝達させず、回転電機MGの駆動力を車輪Wに伝達させるように制御する電動運転制御を行うように構成されている。
本実施形態では、電動制御部45は、内燃機関ENGを停止させ、機関分離クラッチSSCを解放した状態で、回転電機MGに駆動力を出力させるように構成されている。具体的には、電動制御部45は、内燃機関ENGの停止要求を内燃機関制御装置31に指令して、内燃機関ENGの燃焼を停止した状態に制御する。また、電動制御部45は、機関分離クラッチSSCの目標トルク容量をゼロに設定して、機関分離クラッチSSCを解放した状態に制御する。電動制御部45は、車両要求トルクTrqに応じて回転電機要求トルクを設定して、回転電機MGに車両要求トルクTrqに応じたトルクを出力させる。
運転モードがパラレルモードに決定されている場合は、並行制御部46が、少なくとも内燃機関ENGの駆動力を車輪Wに伝達させるように制御する並行運転制御を行うように構成されている。
本実施形態では、並行制御部46は、内燃機関ENGを運転させ、機関分離クラッチSSCを係合した状態で、内燃機関ENGに駆動力を出力させると共に、必要に応じて回転電機MGにも駆動力を出力させるように構成されている。具体的には、並行制御部46は、機関分離クラッチSSCの目標トルク容量をゼロより大きく設定し、機関分離クラッチSSCを係合状態に制御する。また、並行制御部46は、車両要求トルクTrqに応じて内燃機関要求トルク及び回転電機要求トルクを設定して、内燃機関ENG及び回転電機MGに車両要求トルクTrqに応じたトルクを出力させる。
運転モードが電動モードからパラレルモードに変更された場合は、始動制御部47は、電動運転制御から並行運転制御へ移行させるために、回転電機MGの駆動力で内燃機関ENGの回転速度を上昇させて内燃機関ENGの燃焼を開始させる内燃機関ENGの始動制御を行うように構成されている。
本実施形態では、始動制御部47は、機関分離クラッチSSCを係合させて、入力軸Iから内燃機関ENGへ伝達される駆動力により内燃機関ENGの回転速度を上昇させるように構成されている。具体的には、始動制御部47は、機関分離クラッチSSCの目標トルク容量をゼロから増加し、機関分離クラッチSSCを滑り係合状態に制御する。これにより、入力軸I側から内燃機関ENG側に機関分離クラッチSSCの伝達トルク容量に応じたトルクを伝達させ、内燃機関ENGの回転速度を上昇させる。そして、始動制御部47は、燃焼開始要求を内燃機関制御装置31に指令して、内燃機関ENGの燃焼を開始させる。
運転モードがパラレルモードから電動モードに変更された場合は、停止制御部49は、並行運転制御から電動運転制御へ移行させるために、内燃機関ENGを停止させる停止制御を行うように構成されている。
本実施形態では、停止制御部49は、機関分離クラッチSSCを解放させ、内燃機関ENGを停止させるように構成されている。具体的には、停止制御部49は、機関分離クラッチSSCの目標トルク容量をゼロまで減少し、機関分離クラッチSSCを解放状態に制御する。また、停止制御部49は、内燃機関の停止要求を内燃機関制御装置31に指令して、内燃機関ENGの燃焼を停止させる。
固定制御部48は、変速装置TMに特定変速段としての第一段1stを形成させる状態で、電動運転制御が行われている間及び始動制御が行われている間は、並列係合装置としての第二ブレーキB2を係合した状態に維持する固定制御を行う。
本実施形態では、固定制御部48は、停止制御により機関分離クラッチSSCが解放された後及び内燃機関ENGが停止された後のいずれか一方から、始動制御により機関分離クラッチSSCが係合された後及び内燃機関ENGの燃焼が開始した後のいずれか一方までの間(以下、一方向固定期間とも称す)、第二ブレーキB2を係合した状態に維持するように構成されている。
図6に固定制御のフローチャートを示す。
まず、固定制御部48は、ステップ♯01で、変速装置TMに特定変速段としての第一段1stを形成させる状態であるか否かを判定する。そして、固定制御部48は、変速装置TMに特定変速段を形成させる状態である場合(ステップ♯01:Yes)に、電動運転制御の実行中であるか否かを判定する(ステップ♯02)。固定制御部48は、電動運転制御の実行中でない場合(ステップ♯02:No)に、始動制御の実行中であるか否かを判定する(ステップ♯03)。
固定制御部48は、電動運転制御の実行中である場合(ステップ♯02:Yes)、又は始動制御の実行中である場合(ステップ♯03:Yes)に、並列係合装置としての第二ブレーキB2を係合させる固定制御を行う(ステップ♯04)。
一方、固定制御部48は、電動運転制御及び始動制御のいずれも実行中でない場合(ステップ♯02:No、ステップ♯03:No)は、固定制御を実行せずに、並列係合装置としての第二ブレーキB2を解放させる(ステップ♯05)。また、固定制御部48は、変速装置TMに特定変速段を形成させる状態でない場合(ステップ♯01:No)も、並列係合装置を解放させる(ステップ♯05)。
回転速度制御部50は、図8に示すように、目標回転速度ωmoを算出し、回転電機MGの回転速度ωmが目標回転速度ωmoに近づくように回転電機MGの出力トルクTmを制御する回転速度制御を行う回転速度制御器53を備えている。
回転速度制御部50は、外部入力推定器51、低振動速度算出器52、及び回転速度制御器53により、目標回転速度ωmoを算出するように構成されている。
外部入力推定器51は、回転電機MGの回転速度ωmの変化に基づき、動力伝達経路2に入力されたトルクである伝達経路入力トルクTinを推定し、推定伝達経路入力トルクTineから少なくとも回転電機の出力トルクTmを減算して車輪Wから動力伝達経路2に入力された外部入力トルクTwを推定する。そして、低振動速度算出器52は、推定外部入力トルクTwreと、車輪Wの駆動のために要求されているトルクである車両要求トルクTrqとに基づいて、目標回転速度ωmoを算出する。
本実施形態では、回転速度制御部50は、始動制御の実行中に、回転速度制御を行うように構成されている。
図7に、回転速度制御の基礎となる動力伝達経路2のモデルを示す。動力伝達経路2を軸ねじれ振動系にモデル化している。回転電機MGは、機関分離クラッチSSCが直結係合状態である場合に、内燃機関ENGに駆動連結され、第二ブレーキB2又はワンウェイブレーキOWCが直結係合状態である場合に、変速装置TMに駆動連結される。変速装置TMは、出力軸O及び車軸AXを介して、負荷Lとなる車両に駆動連結されている。変速装置TMは、変速比Krで、入力軸Iと出力軸Oとの間の回転速度を変速すると共に、トルクの変換を行う。なお、以下では出力軸O及び車軸AXをまとめて、出力シャフトと称する。
また、Kcは出力シャフトのねじりばね定数であり、Ccは出力シャフトの粘性摩擦係数である。
動力伝達経路2を図7に示すような2慣性系にモデル化した場合、回転電機MGの出力トルクTm、機関分離クラッチSSCの第一スリップトルクTf、及び外部入力トルクTwから回転電機MGの回転速度ωmまでの伝達関数P(s)は、式(1)に示すようになる。
変速比Krは、変速装置TMに形成された変速段によって変化する。よって、動力伝達経路2全体の慣性モーメントJ、及び共振周波数ωaは、変速比Krによって変化する。
<伝達経路入力トルクの推定>
式(1)から、回転電機MGの回転速度ωmは、伝達経路入力トルクTinを、動力伝達経路2全体の慣性モーメントJで除算し、積分した回転速度に、動力伝達経路2の固有振動数である共振周波数ωaの振動成分が加算された回転速度になる。よって、回転電機MGの回転速度ωmに基づき、伝達経路入力トルクTinを推定する上で、少なくとも回転電機MGの回転速度ωmの共振周波数ωaの振動成分を低減することが必要であることがわかる。また、この振動成分を低減するとともに、微分演算処理を行い、動力伝達経路2全体の慣性モーメントJを乗算することにより、伝達経路入力トルクTinを推定できることがわかる。
本例では、固有振動低減処理60は、2慣性の振動特性の逆特性に基づき、式(3)の伝達関数Pr(s)に設定されている。
また、入力トルク推定器55の各制御定数は、式(2)に示したように、変速装置TMの変速段の変更によって変化する変速比Krに応じて変更される。
また、式(1)に示すように、伝達経路入力トルクTinには、外部入力トルクTwに加えて、回転電機MGの出力トルクTm、及び第一スリップトルクTfが含まれている。よって、推定伝達経路入力トルクTineに基づき、車輪Wから動力伝達経路2に入力された外部入力トルクTwを推定する上で、少なくとも回転電機MGの出力トルクTmを減算することが必要であることがわかる。また、機関分離クラッチSSCが滑り係合状態であり、第一スリップトルクTfが生じている場合には、この回転電機MGの出力トルクTmの減算に加えて、更にスリップトルクTfを減算することが必要であることがわかる。
本実施形態では、回転速度制御の実行中は、機関分離クラッチSSCが滑り係合状態であるので、外部入力推定器51は、図8に示すように、推定伝達経路入力トルクTineから、回転電機MGの出力トルクTmを減算すると共に、推定第一スリップトルクTfeの絶対値を加算して外部入力トルクTwを推定するように構成されている。ここで、外部入力推定器51は、外部入力トルクTwを変速比Krで除算したトルク(Tw/Kr)を推定することとなる。よって、推定外部入力トルクTwreは、Tw/Krの推定値である。以下では、この回転電機MG側の値に換算した外部入力トルクTw/Krを、単に、外部入力トルクTwと称して説明する。
ここで、本実施形態では、回転電機MGは、指令値に対するトルク出力の応答遅れが小さいため、回転電機要求トルクTmoを回転電機MGの出力トルクTmに設定している。
よって、外部入力推定器51は、少なくとも機関分離クラッチSSCの伝達トルク容量の増加中には、当該伝達トルク容量の増加前に推定した推定外部入力トルクTwreを保持するように構成されてもよい。これにより、推定外部入力トルクTwreの推定誤差の発生を抑制できる。
低振動速度算出器52は、上記したように、推定外部入力トルクTwreと、車輪Wの駆動のために要求されているトルクである車両要求トルクTrqとに基づいて、目標回転速度ωmoを算出する。目標回転速度ωmoは、回転電機MGの回転速度ωmの振動成分を低減した回転速度となる。
本実施形態では、図8に示すように、低振動速度算出器52は、推定外部入力トルクTwreと車両要求トルクTrqとを加算したトルクに対して、動力伝達経路2全体の慣性モーメントJによる除算処理を行って回転加速度(角加速度)を算出し、回転加速度の積分演算処理を行って、目標回転速度ωmoを算出するように構成されている。
回転速度制御器53は、上記したように、回転電機MGの回転速度ωmを目標回転速度ωmoに近づけるような回転制御トルク指令Tpを算出する。
本実施形態では、図8に示すように、回転速度制御器53は、目標回転速度ωmoから回転電機MGの回転速度ωmを減算した回転速度偏差Δωmに基づき、フィードバック制御を行って、回転制御トルク指令Tpを算出するように構成されている。
回転速度制御器53には、PID制御器や、PI制御器のような、各種のフィードバック制御器を用いることができる。
そして、加算器54が、車両要求トルクTrqに推定第一スリップトルクTfeの絶対値を加算して算出された基本回転電機要求トルクTbと、回転制御トルク指令Tpと、を加算した値を、回転電機要求トルクTmoとして設定するように構成されている。
なお、車両要求トルクTrqに加算される推定第一スリップトルクTfeの絶対値が、第一スリップトルクTfの変化に対するフィードフォワード制御項であり、回転制御トルク指令Tpが、第一スリップトルクTfの変化に対するフィードバック制御項である。なお、基本回転電機要求トルクTbを加算せずに、回転制御トルク指令Tpの値のみを、回転電機要求トルクTmoとして設定するように構成されてもよい。
<機関分離クラッチSSCのスリップトルク>
機関分離クラッチSSCの実際の伝達トルク容量は、目標トルク容量の変化に対して応答遅れを持って変化する。目標トルク容量がゼロから増加された後、機関分離クラッチSSCの油圧シリンダに油が充填され、伝達トルク容量がゼロから増加し始めるまでには、むだ時間が生じる。また、むだ時間遅れの後、伝達トルク容量は、一次遅れ的に増加していく。すなわち、伝達トルク容量の応答遅れ特性は、むだ時間遅れ及び一次遅れでモデル化できる。
始動制御部47は、伝達トルク容量の応答遅れ特性を用い、目標トルク容量又は目標油圧に基づいて、機関分離クラッチSSCの伝達トルク容量(第一伝達トルク容量)を推定するように構成されている。
そして、始動制御部47は、推定した第一伝達トルク容量に基づき、動摩擦により機関分離クラッチSSCから回転電機MG側に伝達している第一スリップトルクTfの推定値(推定第一スリップトルクTfe)を算出する。始動制御中は、機関分離クラッチSSCの回転電機MG側から内燃機関ENG側にトルクが伝達するので、始動制御部47は、推定第一伝達トルク容量に負の符号(−1)を乗算した値を、推定第一スリップトルクTfeに設定する。
次に、図9に示す比較例のタイムチャートを参照して、固定制御の課題を説明する。図9に示す比較例では、本実施形態とは異なり固定制御が実行されていない。
よって、図9に示す例では、目標変速段が第一段1stであり第二ブレーキB2が係合されていない状態で、内燃機関ENGの始動制御が行われている(時刻T04から時刻T08)。なお、第一クラッチC1は直結係合状態に制御されている。
始動制御の開始後(時刻T04)、機関分離クラッチSSCの目標トルク容量がゼロから増加されており、その後機関分離クラッチSSCの伝達トルク容量がゼロから増加している(時刻T05以降)。
機関分離クラッチSSCの伝達トルク容量が増加すると、回転電機MG側から内燃機関ENG側に機関分離クラッチSSCの第一スリップトルクTfが伝達される(時刻T05以降)。このため、回転電機MGの回転速度ωmが低下する方向にトルクが作用する。本実施形態では、上記のように、始動制御部47は、機関分離クラッチSSCの第一スリップトルクTfを推定し、推定第一スリップトルクTfeに応じて回転電機MGの出力トルクTmをフィードフォワード的に増加させるように構成されている。しかし、むだ時間や時定数などの応答遅れ特性の変動などにより、第一スリップトルクTfに推定誤差が生じる場合がある。推定誤差の発生により、回転電機MGの出力トルクTmにより、機関分離クラッチSSCの第一スリップトルクTfの増加を十分に補償できずに、回転電機MGの回転速度ωmが低下する方向にトルクが作用する場合が生じる。
一方、回転電機MGの出力トルクTmは、推定誤差などの要因により、機関分離クラッチSSCの第一スリップトルクTfの減少に対して遅れて増加しており、回転電機MGの出力トルクTmと第一スリップトルクTfとを合計したトルクは、車両要求トルクTrqから大きく減少している。機関分離クラッチSSCの第一スリップトルクTfの減少開始後の減少速度は大きくなるため、減少開始後の合計トルクの減少量は大きくなっている。図9の例のように、車両要求トルクTrqが十分に大きくない場合は、合計トルクは負の値まで減少する場合が生じる。また、内燃機関ENGの回転速度を短期間で上昇させるために、機関分離クラッチSSCの目標トルク容量が大きく設定されている場合は、合計トルクの減少量は大きくなる。
ワンウェイブレーキOWCが解放状態になると、図7に示すように、回転電機MGと負荷L(車輪W)とが駆動連結されていない状態になり、動力伝達経路2が2慣性の軸ねじれ振動系から、回転電機MGと負荷Lとがそれぞれ独立している2つの1慣性系に変化する。この状態になると、回転電機MGには、負荷L側からねじり反力トルクTcrが作用しなくなり、回転電機MGの回転速度ωmは、回転電機MGの出力トルクTmと第一スリップトルクTfとの合計トルク及び回転電機MGの慣性モーメントJmに応じて変化するようになる。
次に、図10に示すタイムチャートを参照して、本実施形態に係る固定制御について詳細に説明する。図10は、図9と同様の運転条件で、固定制御を実行した場合の本実施形態に係る例である。
時刻T11までは、運転モードがパラレルモードに決定されており、並行制御部46が、並行運転制御を実行している。具体的には、並行制御部46は、機関分離クラッチSSCを係合させた状態で、内燃機関ENGを運転させ、少なくとも内燃機関ENGに駆動力を出力させるように制御している。また、目標変速段が特定変速段としての第一段1stに決定されているが、固定制御部48は、並行運転制御が実行されているので、並列係合装置としての第二ブレーキB2を解放状態のままに制御している(時刻T11)。なお、第一段1stを形成する第一クラッチC1は直結係合状態に制御されている。
また、固定制御部48は、停止制御の開始時点から第二ブレーキB2の伝達トルク容量を増加させるまでの期間(時刻T11から時刻T13)、直ぐに係合状態に移行させることができるように、予め第二ブレーキB2に伝達トルク容量が生じない程度の低い予備油圧を供給する予備油圧制御を実行するように構成されてもよい。
そして、固定制御部48は、回転電機MGの回転速度ωmとワンウェイブレーキOWCの同期回転速度との回転速度差が所定判定値以下になった場合(時刻T14)に、第二ブレーキB2の目標トルク容量を完全係合容量まで増加させ、直結係合状態に維持するように構成されている。ここで、ワンウェイブレーキOWCの同期回転速度は、出力軸Oの回転速度に、第一段1stの変速比Krを乗算して算出される。よって、固定制御により、変速装置TMに第一段1stを形成させる状態における電動運転制御の実行中(時刻T14から時刻T15)も、第二ブレーキB2が直結係合状態に制御されることにより、変速装置TMに第一段1stが形成されて、回転電機MGと負荷L(車輪W)とが駆動連結される。これにより、動力伝達経路2が、2慣性の軸ねじれ振動系に制御される。
本実施形態では、始動制御部47は、機関分離クラッチSSCの目標トルク容量をゼロから所定の始動トルクに増加させている(時刻T15)。始動トルクは、内燃機関ENGの回転速度を上昇できるように、内燃機関ENGのフリクショントルクなど、内燃機関ENGの負トルクの絶対値より大きいトルクに設定される。機関分離クラッチSSCの伝達トルク容量(第一スリップトルクTf)は、目標トルク容量の増加に対して応答遅れを持って変化している。図10に示す例では、目標トルク容量がゼロからステップ的に増加された時点(時刻T15)から、むだ時間遅れの後(時刻T16)、伝達トルク容量が一次遅れ的に増加し、第一スリップトルクTfがゼロから減少している。
本実施形態では、始動制御が開始される前の電動運転制御中から固定制御が実行されているので、始動制御の開始時点から第二ブレーキB2が直結係合状態に制御されており、動力伝達経路2が2慣性の軸ねじれ振動系に制御されている。よって、トルク外乱が回転電機MG側の慣性系に入力された後、軸ねじれ振動系の動特性に従って、回転電機MGの回転速度ωmが変化する。具体的には、図9に示す比較例とは異なり、回転電機MGには負荷L側からねじり反力トルクTcrが作用する。これにより、回転電機MGの回転速度ωmは、共振周波数ωaの成分を多く有して変化する。
なお、図9及び図10における入力トルクは、回転電機MGの慣性系に作用するトルクであり、出力トルクは、負荷L(車両)の慣性系に作用するトルクである。
なお、始動制御部47は、機関分離クラッチSSCを直結係合状態に移行させた後、内燃機関ENGの燃焼を開始させるように構成されてもよい。この場合は、内燃機関ENGの燃焼が開始した後、始動制御が終了される。
並行制御部46は、始動制御が終了した後、並行運転制御を開始している(時刻T18)。
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
図13の例に示すように、車両用駆動装置1に機関分離クラッチSSCが備えられていない場合は、固定制御部48は、停止制御により内燃機関ENGが停止された後から、始動制御により内燃機関ENGの燃焼が開始した後までの間、並列係合装置としての第二ブレーキB2を係合した状態に維持するように構成される。
図13に示す例でも、始動制御中は、内燃機関ENGのフリクショントルク及び燃焼開始時の出力トルクの変動が、回転電機MG側に伝達されるため、固定制御を実行しない場合は、上記の実施形態で説明したような課題が生じる。
2 :動力伝達経路
30 :車両用駆動装置の制御装置
31 :内燃機関制御装置
32 :回転電機制御ユニット
33 :動力伝達制御ユニット
34 :車両制御ユニット
41 :内燃機関制御部
42 :回転電機制御部
43 :変速装置制御部
44 :機関分離係合装置制御部
45 :電動制御部
46 :並行制御部
47 :始動制御部
48 :固定制御部
49 :停止制御部
50 :回転速度制御部
B2 :第二ブレーキ(並列係合装置)
ENG :内燃機関
I :入力軸(入力部材)
O :出力軸(出力部材)
MG :回転電機
OWC :ワンウェイブレーキ(一方向係合装置)
SSC :機関分離クラッチ(機関分離係合装置)
TM :変速装置
Trq :車両要求トルク
Claims (5)
- 内燃機関及び回転電機に駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、前記入力部材の回転速度を変速して前記出力部材に伝達する変速装置と、を備えた車両用駆動装置を制御対象とする制御装置であって、
前記変速装置は、一方向係合装置と、前記一方向係合装置と同じ部材間を係合する並列係合装置とを有すると共に、少なくとも前記一方向係合装置又は前記並列係合装置を係合した状態で形成される特定変速段を有し、
前記一方向係合装置は、一対の係合部材間の相対回転の方向が第一方向の場合は係合し、前記相対回転の方向が前記第一方向とは反対の第二方向の場合は解放する係合装置であり、
前記並列係合装置は、一対の係合部材間の相対回転の方向に関わらず、係合又は解放を制御可能である係合装置であり、
前記内燃機関の駆動力を前記車輪に伝達させず、前記回転電機の駆動力を前記車輪に伝達させる電動運転制御を行う電動制御部と、
少なくとも前記内燃機関の駆動力を前記車輪に伝達させる並行運転制御を行う並行制御部と、
前記電動運転制御から前記並行運転制御へ移行させるために、前記回転電機の駆動力で前記内燃機関の回転速度を上昇させて前記内燃機関の燃焼を開始させる前記内燃機関の始動制御を行う始動制御部と、
前記変速装置に前記特定変速段を形成させる状態で、前記電動運転制御が行われている間、及び前記始動制御が行われている間は、前記並列係合装置を係合した状態に維持する固定制御を行う固定制御部と、
を備えた車両用駆動装置の制御装置。 - 前記車両用駆動装置は、前記内燃機関と前記入力部材との間の動力伝達経路に機関分離係合装置を更に備え、
前記電動制御部は、前記内燃機関を停止させ、前記機関分離係合装置を解放した状態で、前記回転電機に駆動力を出力させ、
前記並行制御部は、前記内燃機関を運転させ、前記機関分離係合装置を係合した状態で、少なくとも前記内燃機関に駆動力を出力させ、
前記始動制御部は、前記機関分離係合装置を係合させて、前記入力部材から前記内燃機関へ伝達される駆動力により前記内燃機関の回転速度を上昇させる請求項1に記載の車両用駆動装置の制御装置。 - 前記並行運転制御から前記電動運転制御へ移行させるために、前記機関分離係合装置を解放させ、前記内燃機関を停止させる停止制御を行う停止制御部を更に備え、
前記固定制御部は、前記停止制御により前記機関分離係合装置が解放された後及び前記内燃機関が停止された後のいずれか一方から、前記始動制御により前記機関分離係合装置が係合された後及び前記内燃機関の燃焼が開始した後のいずれか一方までの間、前記並列係合装置を係合した状態に維持する請求項2に記載の車両用駆動装置の制御装置。 - 前記並行運転制御から前記電動運転制御へ移行させるために、前記内燃機関を停止させる停止制御を行う停止制御部を更に備え、
前記固定制御部は、前記停止制御により前記内燃機関が停止された後から、前記始動制御により前記内燃機関の燃焼が開始した後までの間、前記並列係合装置を係合した状態に維持する請求項1に記載の車両用駆動装置の制御装置。 - 前記始動制御の実行中に、前記回転電機の回転速度の変化に基づき、前記車両用駆動装置の動力伝達経路に入力されたトルクである伝達経路入力トルクを推定し、当該伝達経路入力トルクから少なくとも前記回転電機の出力トルクを減算して前記車輪から前記動力伝達経路に入力された外部入力トルクを推定し、前記外部入力トルクと、前記車輪の駆動のために要求されているトルクである車両要求トルクとに基づいて算出した回転速度を目標回転速度として設定し、前記回転電機の回転速度が目標回転速度に近づくように前記回転電機の出力トルクを制御する回転速度制御を行う回転速度制御部を更に備えた請求項1から4のいずれか一項に記載の車両用駆動装置の制御装置。
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