JP6350676B2 - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
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Description
また、滑り係合状態の第一係合装置を介して回転電機側から内燃機関側に伝達される伝達トルクと、滑り係合状態の第二係合装置を介して回転電機側から車輪側に伝達される伝達トルクと、の合計伝達トルクが、回転電機の最大トルクを上回り、回転電機の出力トルクが不足する。従って、第一滑り制御において、回転電機の回転速度を低下させるように、第一係合装置の係合圧が制御されることになる。これにより、回転電機の回転速度の低下に対する反力としてのイナーシャトルクを、内燃機関側に伝達することができる。
車両用駆動装置1の制御装置30(以下、単に制御装置30と称す)の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る車両用駆動装置1及び制御装置30の概略構成を示す模式図である。この図において、実線は駆動力の伝達経路を示し、破線は作動油の供給経路を示し、一点鎖線は信号の伝達経路を示している。この図に示すように、本実施形態に係る車両用駆動装置1は、概略的には、内燃機関ENG及び回転電機MGを駆動力源として備え、これらの駆動力源の駆動力を、動力伝達機構を介して車輪Wへ伝達する構成となっている。車両用駆動装置1には、内燃機関ENGと車輪Wとを結ぶ動力伝達経路2に、内燃機関ENGの側から順に、第一係合装置CL1、回転電機MG、及び第二係合装置CL2が設けられている。
本実施形態に係る車両用駆動装置1には、回転電機MGと車輪Wとの間の動力伝達経路2に変速装置TMが備えられており、第二係合装置CL2は、変速装置TMに備えられた複数の係合装置の中の1つとされる。
始動制御部47は、内燃機関ENGが回転停止している状態から、回転電機MGの出力トルクを車輪Wに伝達しつつ、回転電機MGによって内燃機関ENGを始動させる加速始動制御を実行する際に、第二係合装置CL2を滑り係合状態に制御する第二滑り制御を実行する。始動制御部47は、第二滑り制御の実行中に、解放状態である第一係合装置CL1を滑り係合状態に制御する第一滑り制御を実行する。始動制御部47は、第一滑り制御において、回転電機MGの回転速度を低下させるように、第一係合装置CL1の係合圧を制御する。
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などの油圧制御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、並びに第一係合装置CL1や第二係合装置CL2等の各摩擦係合要素等に供給される。
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(コンピュータ)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41〜47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41〜47の機能が実現される。
アクセル開度センサSe5は、アクセルペダルの操作量を検出するためのセンサである。制御装置30は、アクセル開度センサSe5の入力信号に基づいてアクセル開度を検出する。
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、統合制御部46から内燃機関要求トルクが指令されている場合は、内燃機関ENGが内燃機関要求トルクを出力するように制御するトルク制御を行う。
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、統合制御部46から回転電機要求トルクが指令されている場合は、回転電機MGが回転電機要求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。
動力伝達制御ユニット33は、変速装置TMの制御を行う変速制御部43と、第一係合装置CL1の制御を行う第一係合装置制御部44と、第二係合装置CL2の制御を行う第二係合装置制御部45と、を備えている。
変速制御部43は、変速装置TMに変速段を形成する制御を行う。変速制御部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における目標変速段を決定する。そして、変速制御部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に供給される油圧を制御することにより、各係合装置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、変速制御部43は、油圧制御装置PCに各係合装置の目標油圧(油圧指令)を指令し、油圧制御装置PCは、指令された目標油圧(油圧指令)の油圧を各係合装置に供給する。本実施形態では、変速制御部43は、油圧制御装置PCが備えた各油圧制御弁に供給される信号値を制御することにより、各係合装置に供給される油圧を制御するように構成されている。
第一係合装置制御部44は、第一係合装置CL1の係合の状態を制御する。本実施形態では、第一係合装置制御部44は、第一係合装置CL1に供給される油圧が、統合制御部46から指令された第一係合装置CL1の油圧指令に一致するように、油圧制御装置PCに備えられた各油圧制御弁に供給される信号値を制御する。
第二係合装置制御部45は、第二係合装置CL2の係合の状態を制御する。本実施形態では、第二係合装置制御部45は、第二係合装置CL2に供給される油圧が、統合制御部46から指令された第二係合装置CL2の油圧指令に一致するように、油圧制御装置PCに備えられた各油圧制御弁に供給される信号値を制御する。
車両制御ユニット34は統合制御部46を備えており、統合制御部46は始動制御部47を備えている。
統合制御部46は、内燃機関ENG、回転電機MG、変速装置TM、第一係合装置CL1、及び第二係合装置CL2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。
統合制御部46は、アクセル開度、車速、及びバッテリの充電量等に応じて、車輪Wの駆動のために要求されているトルクであって、駆動力源側から車輪W側に伝達される目標駆動力である車両要求トルクを算出するとともに、内燃機関ENG及び回転電機MGの運転モードを決定する。運転モードとして、内燃機関ENGを車輪Wから切り離して回転電機MGを車輪Wの駆動力源として走行する電動モードと、少なくとも内燃機関ENGを駆動力源として走行するパラレルモードと、を有する。例えば、アクセル開度が小さく、バッテリの充電量が大きい場合に、運転モードとして電動モードが決定され、それ以外の場合、すなわち、アクセル開度が大きい、もしくはバッテリの充電量が小さい場合に、運転モードとしてパラレルモードが決定される。なお、本実施形態では、電動モードは、回転電機MGのみを車輪Wの駆動力源として走行するモードとなっている。このような電動モードは、一般的にEV(電気自動車)モードとも呼ばれる。
1−3−4−2−1.加速始動制御
始動制御部47は、内燃機関ENGが回転停止している状態から、回転電機MGの出力トルクを車輪Wに伝達しつつ、回転電機MGにより内燃機関ENGを始動させる加速始動制御を実行する際に、第二係合装置CL2を滑り係合状態に制御する第二滑り制御を実行する。始動制御部47は、第二滑り制御の実行中に、車輪Wを前進方向に回転させる向きのトルクが第二係合装置CL2を介して伝達されるように、回転電機MGを制御する。このような第二係合装置CL2によるトルク伝達を実現するため、始動制御部47は、第二滑り制御の実行中に、第二係合装置CL2に対して回転電機MG側の第一回転部材R1の回転速度と、第二係合装置CL2に対して車輪W側の第二回転部材R2の回転速度と、を同じ回転部材での回転速度に換算した場合に、第一回転部材R1の回転速度が第二回転部材R2の回転速度よりも高い回転速度になるように、回転電機MGを制御する。言い換えると、始動制御部47は、第二滑り制御の実行中に、回転電機MGの回転速度が、第二係合装置CL2の回転速度差がなくなる回転電機MGの回転速度である同期回転速度よりも高い回転速度になるように、回転電機MGを制御する。本実施形態では、始動制御部47は、この第二滑り制御の実行中に、回転電機MGの回転速度を同期回転速度よりも高い目標回転速度に近づけるように、回転電機MGを制御する回転速度制御を実行する。また、始動制御部47は、解放状態である第一係合装置CL1を、第二滑り制御の実行中に、滑り係合状態に制御する第一滑り制御を実行する。
回転電機MGの回転速度の変動を抑制するためには、第二係合装置CL2のスリップトルク(絶対値)及び第一係合装置CL1のスリップトルク(絶対値)の合計スリップトルクと、回転電機MGの出力トルクとが釣り合うように、回転電機MGの出力トルクを制御することが考えられる。そのため、回転電機MGの出力トルクを、第一係合装置CL1のスリップトルクの増加分、第二係合装置CL2を介して車輪W側に伝達されているトルクから増加させることが考えられる。しかし、アクセル開度が大きく、第二係合装置CL2を介して車輪W側に伝達される回転電機MGの出力トルクが大きい場合は、回転電機MGの最大トルクTmgmxに対して、第一係合装置CL1を介して内燃機関ENG側に伝達されるスリップトルクのために増加させることができる回転電機MGの出力トルクの余裕が小さい場合がある。しかし、内燃機関ENGの始動を早めるためには、第一係合装置CL1を介して内燃機関ENGに伝達されるスリップトルクをできるだけ増加させることが望ましい。
図3に、比較例のタイムチャートを示す。図3の例では、本実施形態とは異なり、第一係合装置CL1を滑り係合状態に制御する制御において、回転電機MGの最大トルクTmgmxから第二係合装置CL2のスリップトルク(絶対値)を減算した余裕トルクより小さいトルクを、第一係合装置CL1が回転電機MG側から内燃機関ENG側に伝達するように、第一係合装置CL1の係合圧を制御するように構成されている(時刻T03から時刻T04)。そのため、第一及び第二係合装置CL1、CL2の合計スリップトルク(絶対値)は、回転電機MGの最大トルクTmgmxを上回っておらず、回転電機MGの出力トルクは、回転電機MGの最大トルクTmgmx未満に制御されている(時刻T03から時刻T04)。
図4に、本実施形態のタイムチャートを示す。本実施形態では、上記したように、第一滑り係合制御において、回転電機MGの最大トルクTmgmxから第二係合装置CL2のスリップトルク(絶対値)を減算した余裕トルクより大きいトルクを、第一係合装置CL1が回転電機MG側から内燃機関ENG側に伝達するように、第一係合装置CL1の係合圧を制御する最大トルク超過制御を実行するように構成されている(時刻T13から時刻T15)。そのため、第一及び第二係合装置CL1、CL2の合計スリップトルク(絶対値)は、回転電機MGの最大トルクTmgmxを上回っており、回転電機MGの出力トルクは、回転電機MGの最大トルクTmgmx付近に制御されている(時刻T14から時刻T15)。
始動制御部47は、内燃機関ENGが回転停止している状態において、アクセル開度が判定開度以上に増加した、又はバッテリの充電量が判定充電量以下に減少した等により、運転モードが電動モードからパラレルモードに変化した場合に、加速始動制御の開始条件が成立したと判定するように構成されている。図4の例では、時刻T11までの初期状態では、車速及び回転電機MGの回転速度がゼロであり、内燃機関ENGが回転停止しており、第一係合装置CL1が解放状態であり、第二係合装置CL2が直結係合状態である。時刻T11で、アクセル開度が判定開度以上に増加し、運転モードが電動モードからパラレルモードに変化しため、加速始動制御が開始されている。始動制御部47は、アクセル開度の増加により増加した車両要求トルクに応じたトルクを回転電機要求トルクに設定し、回転電機MGに車両要求トルクに応じたトルク(本例では車両要求トルクに等しいトルク)を出力させるトルク制御を行う(時刻T11以降)。その後、車速(出力軸Oの回転速度、同期回転速度)がゼロから増加し始める。
次に、加速始動制御の処理について、図5のフローチャートを参照して説明する。
まず、始動制御部47は、ステップ♯01で、上記のように、加速始動制御の開始条件が成立したか否かを判定し、開始条件が成立したと判定した場合(ステップ♯01:Yes)に、一連の加速始動制御を開始する。始動制御部47は、加速始動制御の開始後、上記したように、第二係合装置CL2を滑り係合状態に制御する第二滑り制御を開始する(ステップ♯02)。また、始動制御部47は、上記したように、第一係合装置CL1を解放状態から滑り係合状態に制御する第一滑り制御、及び最大トルク超過制御を開始する(ステップ♯03)。また、始動制御部47は、第二滑り制御の開始後、上記したように、回転電機MGの回転速度制御を開始する(ステップ♯04)。始動制御部47は、第一滑り制御の開始後、内燃機関ENGの燃焼開始制御を開始する(ステップ♯05)。始動制御部47は、第一係合装置CL1の回転速度差が減少した場合(ステップ♯06:Yes)に、第一滑り制御を終了し、第一係合装置CL1を直結係合状態に移行させる(ステップ♯07)。始動制御部47は、内燃機関ENGの燃焼開始が完了したと判定した場合(ステップ♯08:Yes)に、第二係合装置CL2を直結係合状態に移行させ、第二滑り制御及び回転速度制御を終了し(ステップ♯09)、加速始動制御を終了する。
次に、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。
或いは、車両用駆動装置1は、図7に示すように、回転電機MGと変速装置TMと間の動力伝達経路2に更にトルクコンバータTCを備え、トルクコンバータTCの入出力部材間を直結係合状態にするロックアップクラッチが、第二係合装置CL2に設定されるように構成されてもよい。
以上で説明した実施形態は、少なくとも以下の構成を備えている。
内燃機関(ENG)と車輪(W)とを結ぶ動力伝達経路(2)に、内燃機関(ENG)の側から順に、第一係合装置(CL1)、回転電機(MG)、及び第二係合装置(CL2)が設けられた車両用駆動装置(1)を制御対象とする制御装置(30)であって、内燃機関(ENG)が回転停止している状態から、回転電機(MG)の出力トルクを車輪(W)に伝達しつつ、回転電機(MG)によって内燃機関(ENG)を始動させる際に、第二係合装置(CL2)を滑り係合状態に制御する第二滑り制御を実行し、第二滑り制御の実行中に、解放状態である第一係合装置(CL1)を滑り係合状態に制御する第一滑り制御を実行し、第一滑り制御において、回転電機(MG)の回転速度を低下させるように、第一係合装置(CL1)の係合圧を制御し、前記第一滑り制御の実行中に、前記回転電機(MG)は、当該回転電機(MG)が出力可能な最大トルク(Tmgmx)を出力し、前記第一滑り制御における前記第一係合装置(CL1)の係合圧の制御は、前記回転電機(MG)側から前記第一係合装置(CL1)を介して前記内燃機関(ENG)側に伝達されるトルクと、前記第二係合装置(CL2)を介して前記車輪(W)側に伝達されるトルクとの合計値が、前記回転電機(MG)が出力可能な前記最大トルク(Tmgmx)を上回るように、前記第一係合装置(CL1)の係合圧を制御するものである。
また、滑り係合状態の第一係合装置(CL1)を介して回転電機(MG)側から内燃機関(ENG)側に伝達される伝達トルクと、滑り係合状態の第二係合装置(CL2)を介して回転電機(MG)側から車輪(W)側に伝達される伝達トルクと、の合計伝達トルクが、回転電機(MG)の最大トルク(Tmgmx)を上回り、回転電機(MG)の出力トルクが不足する。従って、前記第一滑り制御において、回転電機(MG)の回転速度を低下させるように、第一係合装置(CL1)の係合圧が制御されることになる。これにより、回転電機(MG)の回転速度の低下に対する反力としてのイナーシャトルクを、内燃機関(ENG)側に伝達することができる。
2 :動力伝達経路
30 :車両用駆動装置の制御装置(制御装置)
47 :始動制御部
CL1 :第一係合装置
CL2 :第二係合装置
ENG :内燃機関
MG :回転電機
O :出力軸
Tmgmx:回転電機の最大トルク
W :車輪
Claims (3)
- 内燃機関と車輪とを結ぶ動力伝達経路に、前記内燃機関の側から順に、第一係合装置、回転電機、及び第二係合装置が設けられた車両用駆動装置を制御対象とする制御装置であって、
前記内燃機関が回転停止している状態から、前記回転電機の出力トルクを前記車輪に伝達しつつ、前記回転電機によって前記内燃機関を始動させる際に、
前記第二係合装置を滑り係合状態に制御する第二滑り制御を実行し、
前記第二滑り制御の実行中に、解放状態である前記第一係合装置を滑り係合状態に制御する第一滑り制御を実行し、
前記第一滑り制御において、前記回転電機の回転速度を低下させるように、前記第一係合装置の係合圧を制御し、
前記第一滑り制御の実行中に、前記回転電機は、当該回転電機が出力可能な最大トルクを出力し、
前記第一滑り制御における前記第一係合装置の係合圧の制御は、前記回転電機側から前記第一係合装置を介して前記内燃機関側に伝達されるトルクと、前記第二係合装置を介して前記車輪側に伝達されるトルクとの合計値が、前記回転電機が出力可能な前記最大トルクを上回るように、前記第一係合装置の係合圧を制御するものである車両用駆動装置の制御装置。 - 前記第一滑り制御において、前記第二係合装置を滑り係合状態に維持できる範囲内で、前記第一係合装置の係合圧を制御する請求項1に記載の車両用駆動装置の制御装置。
- 前記第二滑り制御の実行中に、前記回転電機の回転速度を、前記第二係合装置の回転速度差がなくなる前記回転電機の回転速度である同期回転速度よりも高い目標回転速度に近づけるように、前記回転電機を制御する回転速度制御を実行し、
前記目標回転速度が、前記内燃機関が始動可能な前記内燃機関の回転速度以上に設定されている請求項1又は2に記載の車両用駆動装置の制御装置。
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