JP7120452B2 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

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Description

この技術は、変速機構の変速制御中に回転電機とエンジンとの少なくとも一方の駆動力を変更するハイブリッド駆動装置に関する。
近年、エンジンと回転電機(モータ)とを駆動源として備えると共に、その駆動源の回転を変速する変速機構を備えたハイブリッド駆動装置が提案されている(特許文献1参照)。この特許文献1のハイブリッド駆動装置においては、変速機構で変速を行う際に、変速に伴い発生するイナーシャトルクをモータの回生により吸収し、モータの回生でイナーシャトルクが吸収しきれない場合にエンジンによりトルクリダクションを実行することが提案されている。
特開2003-182405号公報
しかしながら、上記ハイブリッド駆動装置にあって、モータにより変速時のイナーシャトルクが吸収しきれない場合、或いはモータがバッテリの残量等の影響によって使用できない場合等で、エンジンによりトルクリダクションやトルクインクリースを行う際には、モータを用いることを前提にしているため、実際にモータのトルク制御が不能となってからエンジンに指令を行うため、エンジントルクの変更が間に合わず、変速中に予定したトルク変更が得られずに、変速の遅延を招いたり、変速フィールに影響を招いたりするという問題があった。
そこで、回転電機によって変更量の駆動力の変更が不能である場合にあっても、演算した駆動力の変更時機に変速機構に作用させる駆動力の変更が可能なハイブリッド駆動装置を提供することを目的とするものである。
本ハイブリッド駆動装置は、
エンジン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、を有し、前記入力部材と前記出力部材との変速比を変更する変速制御を実行する変速機構と、
前記変速機構に駆動連結される回転電機と、
前記変速機構の変速制御中に、前記変速機構に作用させる駆動力を変更する変更時機及び変更量を演算し、前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が可能である場合に、前記回転電機の駆動力が前記変更量で変更されるように前記回転電機を制御し、かつ前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が不能である場合に、前記エンジンに駆動力を変更するエンジン指令信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が可能である場合、前記変速制御における回転変化が生じるイナーシャ相の開始時である変更時機に前記回転電機の駆動力の変更を開始し、
前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が不能である場合、前記イナーシャ相の開始前であり前記変更時機よりも前の変更前時機に前記エンジンに前記エンジン指令信号を出力する。
これにより、回転電機によって変更量の駆動力の変更が不能である場合、回転電機によって変更量の駆動力の変更が可能である場合に回転電機の駆動力を変更する変更時機よりも前の変更前時機にエンジンにエンジン指令信号を出力するので、エンジンによって演算した駆動力の変更時機に変速機構に作用させる駆動力の変更が可能となり、変速の遅延や変速フィールへの影響を低減することができる。
本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置を示すブロック図。 本実施の形態に係る変速機構を示すスケルトン図。 本実施の形態に係る変速機構の係合表。 本実施の形態に係る変速制御中のトルク変更制御を示すフローチャート。 本実施の形態に係る変速制御中にエンジンでトルクリダクションを実行した場合を示すタイムチャート。 本実施の形態に係る変速制御中にモータでトルクリダクションを実行した場合を示すタイムチャート。
以下、本実施の形態を図1乃至図6を用いて説明する。まず、図1に沿って、本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置1の概略構成について説明する。
[ハイブリッド駆動装置の構成]
図1に示すように、ハイブリッド駆動装置1は、例えばFR(フロントエンジン・リヤドライブ)タイプの車両に用いて好適であり、駆動源としてのエンジン2に入力軸1Aが駆動連結されている。また、ハイブリッド駆動装置1は、ケース6の内部に、ステータ3a及びロータ3bを有する、駆動源としての回転電機(モータ・ジェネレータ)MGと、エンジン2及びモータMGと車輪9との間の動力伝達経路上に設けられる変速機構5と、変速機構5を油圧制御する油圧制御装置(V/B)40と、動力伝達経路上のエンジン2とモータ・ジェネレータ(以下、単にモータという)MGとの間に配置され、エンジン2を切離すことが可能なエンジン切離しクラッチとしてのクラッチK0と、動力伝達経路上のモータMGと変速機構5との間に配置され、エンジン2及びモータMG(つまり駆動源)と変速機構5との動力伝達を接断可能であって、特に車両の発進時に係合される発進クラッチ(発進用摩擦係合要素、駆動伝達クラッチ)WSCと、第1制御部としてのトランスミッション制御部(以下、「TCU」という)31と、を備えている。
TCU31は、CPU32と、データを一時的に記憶するRAM33と、処理プログラムを記憶するROM34と、を備えており、ハイブリッド駆動装置1が搭載されるハイブリッド車両の制御を統括的に実行する第4制御部としてのハイブリッド制御部(以下、「HV-ECU」という)60に接続されている。また、HV-ECU60は、モータMGの駆動を制御する第2制御部としてのモータ制御部(以下、「MCU」という)70と、エンジン2の駆動を制御する第3制御部としてのエンジン制御部(以下、「ECU」という)80と、に接続されている。
TCU31は、油圧制御装置40の各ソレノイドバルブへの制御信号、エンジン2を制御するための制御信号(後述のエンジントルク信号を含む)、モータMGを制御するための制御信号(後述のモータトルク信号を含む)等、各種の信号を出力ポートから出力するようになっている。また、TCU31の入力ポートからは、図示を省略した各種センサ等からの検出信号、バッテリ50からの検出信号を入力するようになっており、例えばモータMGの温度、バッテリ50の電気残量、バッテリ50の温度等の情報が入力されるように構成されている。
また、上記モータMG及びクラッチK0は、回転軸1Bによって発進クラッチWSCに駆動連結されており、また、発進クラッチWSCは、変速機構5の入力軸12に駆動連結されている。なお、図示を省略したが、通常、エンジン2とクラッチK0との間には、エンジン2の脈動を吸収しつつその回転を伝達するダンパ装置等が備えられている。
詳しくは後述する変速機構(T/M)5は、複数の摩擦係合要素(クラッチやブレーキ)の係合状態に基づき伝達経路を変更し、例えば前進6速段及び後進段を達成し得る変速機構からなる。また、変速機構5の出力軸15にはプロペラシャフト8が駆動連結されており、プロペラシャフト8に出力された回転は、ディファレンシャル装置等を介して左右の車輪に伝達される。
なお、変速機構5としては、例えば前進3~5速段や前進7速段以上を達成する有段変速機構であってもよく、また、ベルト式無段変速機、トロイダル式無段変速機などの無段変速機構であってもよく、つまりどのような変速機構であっても構わない。
以上のようなハイブリッド駆動装置1は、エンジン2側から車輪9側に向かって、クラッチK0、モータMG、発進クラッチWSC、変速機構5が順次配置されており、エンジン2及びモータMGの両方、或いはエンジン2を駆動させて車両を走行させる場合には、制御部(CU)31によって油圧制御装置40を制御してクラッチK0及び発進クラッチWSCを係合させ、モータMGの駆動力だけで走行するEV走行時には、クラッチK0を解放して、エンジン2と車輪9との伝達経路を切り離すようになっている。
[変速機構の詳細]
ついで、変速機構5について、図2及び図3を用いて説明する。変速機構5には、入力部材としての入力軸12(及び中間軸13)上において、プラネタリギヤDPと、プラネタリギヤユニットPUとが備えられている。プラネタリギヤDPは、サンギヤS1、キャリヤCR1、及びリングギヤR1を備えており、該キャリヤCR1に、サンギヤS1に噛合するピニオンP1及びリングギヤR1に噛合するピニオンP2を互いに噛合する形で有している所謂ダブルピニオンプラネタリギヤである。
プラネタリギヤDPのサンギヤS1は、ケース6に対して固定されており、また、キャリヤCR1は、入力軸12に接続されて、該入力軸12と一体回転する。更に、リングギヤR1は、固定されたサンギヤS1と入力軸と回転するキャリヤCR1とにより、入力回転が減速された減速回転になると共に、第1クラッチC1及び第3クラッチC3に接続されている。
プラネタリギヤユニットPUは、4つの回転要素としてサンギヤS2、サンギヤS3、キャリヤCR2(CR3)、及びリングギヤR3(R2)を有し、該キャリヤCR2に、サンギヤS2及びリングギヤR3に噛合するロングピニオンP4と、該ロングピニオンP4及びサンギヤS3に噛合するショートピニオンP3とを互いに噛合する形で有している所謂ラビニヨ型プラネタリギヤである。
プラネタリギヤユニットPUのサンギヤS2は、第1ブレーキB1に接続されてケース6に対して固定自在となっていると共に、第3クラッチC3に接続されて、第3クラッチC3を介してリングギヤR1の減速回転が入力自在となっている。また、サンギヤS3は、第1クラッチC1に接続されており、リングギヤR1の減速回転が入力自在となっている。
更に、キャリヤCR2は、中間軸13を介して入力軸12の回転が入力される第2クラッチC2に接続されて、該第2クラッチC2を介して入力回転が入力自在となっており、また、第2ブレーキB2に接続されて、第2ブレーキB2を介して回転が固定自在となっている。そして、リングギヤR3は、車輪9に回転を出力する出力部材としての出力軸15に接続されている。
以上のように構成された変速機構5は、制御部(CU)31の電気的な制御信号により、油圧制御装置40で給排される油圧によって制御され、複数の摩擦係合要素としての第1クラッチC1~第3クラッチC3及び第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2が、図3の係合表に示す組み合わせで係脱されることにより、前進1速段(1st)~前進6速段(6th)及び後進段(R)の変速比(ギヤ比)が達成される。なお、第2ブレーキB2は、前進1速段及び後進段で係合されると共にNレンジで係合される。
また、TCU31は、スロットル開度及び車速等に基づき変速を判断し、油圧制御装置40に備えられた各ソレノイドバルブを制御することで、2つの摩擦係合要素を掴み換えることにより変速制御を実行する。例えば前進2速段から前進3速段に変速する際は、第1ブレーキB1を解放しつつ第3クラッチC3を係合することで変速が実行される。
この変速において、当初は、解放する側の摩擦係合要素である第1ブレーキB1を解放しつつ係合する側の摩擦係合要素である第3クラッチC3をスリップ係合させていくことで、トルク伝達の分担を変更するトルク相となり、その後、さらに第3クラッチC3が係合されていくことで、実際に変速機構5の入力軸12が回転変化する変速が進み、その回転変化に伴い入力軸12に駆動連結された部材の慣性力の変化するイナーシャトルクが発生するイナーシャ相となる。このイナーシャトルクが出力軸15から車輪9に伝達されるとトルク変動による変速ショックが生じ、変速フィーリングに影響する。また、例えばアクセルが踏圧された状態でアップシフトする所謂パワーオンアップシフトにあっては、エンジン2及びモータMGから駆動力が入力軸12に入力されるにも拘らず、アップシフトによって入力軸12の回転速度を低下させる必要があり、この状態でエンジン2及びモータMGから駆動力が大きく出力されたままであると、入力軸12の回転速度の低下が遅くなり、変速の遅延を生じる虞がある。そのため、以下に説明するようにモータMGとエンジン2との少なくとも一方でトルクを下げるように変更するトルクリダクションを実行するものである。
なお、以下の説明においては、トルクリダクションを実行する場合について説明するが、例えばアクセルが踏圧されずに車速が低下してダウンシフトする所謂パワーオフダウンシフトにあっては、ダウンシフトに伴い入力軸12の回転速度を上昇するためにトルクを上げるように変更するトルクインクリースを実行することになる。また、例えばアクセルが踏圧された状態でダウンシフトする所謂パワーオンダウンシフトにあっては、入力軸12がモータMGやエンジン2の駆動力によって回転速度が上昇して変速比が変速後の変速比となるタイミングで摩擦係合要素の係合を行うため、イナーシャ相におけるトルクインクリースやトルクリダクションは実行しないが、摩擦係合要素の係合によるトルク変動が急になることを低減する(なます)目的でトルクリダクションを実行することになる。これらのトルクリダクションやトルクインクリースについては、以下に説明する変速制御中のトルク変更制御を適用することが可能である。
[トルク変更制御]
ついで、変速制御中におけるモータMG及びエンジン2のトルク変更制御について図4乃至図6を用いて説明する。なお、トルク変更制御とは、変速機構5の変速制御中にあって、TCU31がアクセル開度等に基づき決定したエンジン2が出力する駆動力とモータMGが出力する駆動力とに対し、TCU31がトルクリダクション又はトルクインクリースによって出力トルクを変更する制御のことである。
トルクリダクションについては、モータMGで実行する場合には、駆動力の出力を小さくする、或いは回生力を大きくすることにより実行するものであり、エンジン2で実行する場合には、点火タイミングの遅角、スロットル開度信号の変更、気筒の休止、フューエルカット等の種類から選択的に1つを実行するものである。トルクインクリースについては、モータMGで実行する場合には、駆動力の出力を大きくする、或いは回生力を小さくすることにより実行するものであり、エンジン2で実行する場合には、スロットル開度信号の変更、燃料噴射量の増大、等の種類から選択的に1つを実行するものである。
なお、図1に示すように、TCU31がモータMGの出力トルクを変更する際は、HV-ECU60に対してモータMGのトルクTmgを演算して、第1回転電機指令信号としてモータトルク信号Tmgsig1を出力し、それを受けてHV-ECU60は、MCU70に第2回転電機指令信号としてモータトルク信号Tmgsig2を出力し、MCU70は、モータMGに対する回転電機駆動信号としてモータコマンド信号MGcdを出力して、モータMGが駆動制御される。なお、詳細にはモータコマンド信号は、PWM制御を実行するドライブ回路(不図示)に出力され、ドライブ回路でモータコマンド信号に応じたモータトルクが出力されるパルス変調を行ってインバーター回路(不図示)を制御し、バッテリ50の電力を用いてモータMGに電流を印加することになる。
また、TCU31がエンジン2の出力トルクを変更する際は、HV-ECU60に対してエンジン2のトルクTeを演算して、第1エンジン指令信号としてエンジントルク信号Tesig1を出力し、それを受けてHV-ECU60は、ECU80に第2エンジン指令信号としてエンジントルク信号Tesig2を出力し、ECU80は、エンジン2に対するエンジン駆動信号としてエンジンコマンド信号EGcdを出力して、エンジン2が駆動制御される。なお、詳細にはエンジンコマンド信号は、エンジン2のインジェクターや点火プラグの制御信号であり、特にトルクリダクションを実行する際は、点火タイミングの遅角、スロットル開度信号の変更、気筒の休止、フューエルカットが行われることになる。
また、以下で説明するモータトルクの変更時機(モータトルク変更時機)とは、主にTCU31がモータトルク信号Tmgsig1を出力するタイミング(継続して信号出力している場合は信号の内容を変更し、その変更を出力するタイミング)を指すが、電気的に制御されるため時間的に略同時であり、モータトルク信号Tmgsig2が出力されるタイミング(信号の内容の変更を出力するタイミング)、モータコマンド信号MGcdを出力する出力時機としてのタイミング(信号の内容の変更を出力するタイミング)と略同義である。
また同様に、以下で説明するエンジントルク信号を出力する変更前時機(エンジントルク変更時機)は、主にTCU31がエンジントルク信号Tesig1を出力するタイミング(継続して信号出力している場合は信号の内容を変更し、その変更を出力するタイミング)を指すが、電気的に制御されるため時間的に略同時であり、エンジントルク信号Tesig2が出力されるタイミング(信号の内容の変更を出力するタイミング)、エンジンコマンド信号EGcdを出力する出力前時機としてのタイミング(信号の内容の変更を出力するタイミング)と略同義である。
図4に示すように、TCU31は、変速制御中のトルク変更制御を開始すると、まず、TCU31がスロットル開度及び車速等に応じて不図示の変速マップを参照して、変速判断がなされたか否かを判定し(S1)、変速判断がなされるまで待機する(S1のNO)。
TCU31により変速判断がなされると(S1のYES)、まず、変速判断があった変速の状態、即ち、アクセルが踏圧されたパワーオンであるか、アクセルが踏圧されていないパワーオフであるか、アップシフトであるか、ダウンシフトであるか、等の変速の種類と、入力軸12の回転速度と、エンジン2の出力トルク(駆動力)と、モータMGの出力トルク(駆動力)とに応じて、入力軸12に入力される入力トルクの変更量(以下、「入力トルク変更量」という)としてのトルクリダクション量又はトルクインクリース量を演算すると共に、それらの量のトルク変更を実行開始する変更時機を演算する(S2)。なお、具体的にトルクリダクション量は、パワーオンアップシフトにあって、変速前後における変速比と現在の入力軸12の回転速度に基づく入力軸12の回転速度の変化量に応じて生じるイナーシャトルクに相当する量であり、トルクインクリース量は、パワーオフダウンシフトにあって、変速前後における変速比と現在の入力軸12の回転速度に基づく入力軸12の回転速度の変化を生じさせるイナーシャトルクに相当する量である。
次にTCU31は、モータMGに関する環境状態(以下、「モータ状態」という)を取得し(S3)、具体的には、現在のモータMGの出力(回生)状態、バッテリ50(図1参照)の残量、バッテリ50の温度、モータMGの温度、不図示のインバーター回路の温度等を取得する。即ち、モータMGの出力(回生)状態がモータMGの性能限界或いはそれに近い状態では、これ以上出力(回生)することができないためモータMGの出力(回生)が行えないことになる。また、バッテリ50の残量がフル充電状態であればこれ以上充電することができないためモータMGの回生が行えないことになり、バッテリ50の残量が少ない状態であればモータMGによる駆動力の出力が行えないことになる。また、バッテリ50の温度が所定の温度よりも低い低温状態であれば通常通り電力の供給又は充電が行えないので、モータMGによる駆動力出力又は回生に制限が生じることになる。また、モータMGの温度やインバーター回路の温度が所定の温度よりも高い高温状態であれば、モータMGやインバーター回路の保護の観点からモータMGによる駆動力出力又は回生に制限が生じることになる。そして、TCU31は、このように取得したモータ状態に基づき、モータMGがトルクの変更が可能な量(以下、「モータトルク変更可能量」という)を演算する(S4)。即ち、モータトルク変更可能量は、モータ状態に応じて随時変化していくことになる。
ついで、TCU31は、ステップS4で演算したモータトルク変更可能量がステップS2で演算した入力トルク変更量よりも小さいか否かを判定し(S5)、つまりモータMGで演算されたトルクリダクション量やトルクインクリース量を実行できるか否かを判定する。モータトルク変更可能量が入力トルク変更量以上の場合(S5のNO)、つまりモータMGによりトルクリダクション量やトルクインクリース量のトルク変更が可能であるので、上記ステップS2で演算された入力トルクの変更時機であるか否か、即ちモータMGのトルク(以下、「モータトルク」という)の変更時機であるか否かを判定する(S6)。なお、モータMGのトルク変更は、電気的に行われるために略遅れることがなく、つまり入力トルクの変更時機とモータトルクの変更時機とが略同義である。
ステップS6において、未だモータトルクの変更時機でない場合は(S6のNO)、上記ステップS2に戻り、入力トルク変更量及び変更時機の演算、モータ状態の取得、モータトルク変更可能量の演算をやり直す。これにより、例えば変速判断があった後に運転者によりアクセルの踏圧量(アクセル開度)が変化された場合に入力トルク変更量や変更時機が変わることがあるが、このようにステップS2に戻って、入力トルク変更量及び変更時機の演算をやり直すことでアクセルの踏圧量の変化に対応することが可能となる。また、変速判断があった後、モータ状態の取得、モータトルク変更可能量の演算をやり直すことで、実際にモータトルク変更時機となるまでに、モータ状態が変化した場合に対応することができる。その後、TCU31は、例えば変速中におけるイナーシャ相となる時機であるモータトルクの変更時機となった場合は(S6のYES)、上記演算した入力トルク変更量でモータトルクが変更するようにHV-ECU60にモータトルク信号Tmgsig1を出力して、モータMGによるトルクリダクション又はトルクインクリースを行うモータトルク変更制御を実行する(S7)。
そして、TCU31により変速の終了が判断されるまで待機し(S8のNO)、例えば変速比が変速後の変速比になったことを判定し(或いは設定された変速時間がタイムアウトしたことを判定し)、変速の終了が判断されると(S8のYES)、モータトルク制御によって実行していたトルク変更量を徐々に戻し、つまりトルクリダクション又はトルクインクリースを所定の勾配でスイープさせつつ終了する入力トルク復帰制御を実行し(S9)、以上でモータMGによる変速制御中のトルク変更制御を終了する。
一方、ステップS5において、TCU31が、モータトルク変更可能量が入力トルク変更量よりも小さいことを判定し(S5のYES)、つまりモータMGで演算されたトルクリダクション量やトルクインクリース量のトルク変更が不能である(実行できない)と判断すると、まず、エンジン2によりトルク変更を行う変更量(以下、「エンジントルク変更量」という)を演算する(S10)。このエンジントルク変更量は、上記入力トルク変更量から上記モータトルク変更可能量を減算することで演算され、つまりモータMGによるトルク変更を優先しつつエンジン2によるトルク変更を実行するための演算を行う。なお、モータ状態によって、モータMGのトルク変更が不能な場合は、エンジン2によるトルク変更だけを行うことになるため、この場合はエンジントルク変更量を入力トルク変更量と同じとなるように演算することになる。
続いて、TCU31は、エンジン2のトルクを入力トルク変更時機より前に変更する変更前時機(以下、「エンジントルク変更時機」という)を演算する(S11)。即ち、TCU31は、例えばエンジン2の制御部或いは車両の制御部と通信することで得られるエンジン2の状態に基づき、エンジン2のトルクリダクション又はトルクインクリースを実行する際の種類を決定し、その種類に応じてエンジン2にトルク変更の信号を出力してから実際にエンジントルクが変更されるまでに必要な時間を演算して、その必要な時間の分、イナーシャ相の開始時機(つまりモータMGによりトルク変更を行う場合のモータトルク変更時機と同義である)よりも前の変更前時機であるエンジントルク変更時機を演算する。
なお、上述したように、トルクリダクションを実行する際の種類は、点火タイミングの遅角、スロットル開度信号の変更、気筒の休止、フューエルカット等の種類があり、エンジン2の機種にもよるが、例えば点火タイミングの遅角は他の種類よりも比較的に上記必要な時間が短く(所謂レスポンスが早く)、フューエルカット、スロットル開度信号の変更、気筒の休止は上記必要な時間が長くなる。また、トルクインクリースを実行する際の種類は、スロットル開度信号の変更、燃料噴射量の増大があり、エンジン2の機種にもよるが、例えば燃料噴射量の増大は他の種類よりも比較的に上記必要な時間が短く、スロットル開度信号の変更は上記必要な時間が長くなる。
続いて、上記ステップS11で演算されたエンジントルク変更時機であるか否かを判定し(S12)、未だエンジントルク変更時機でない場合は(S12のNO)、上記ステップS2に戻り、入力トルク変更量及び変更時機の演算、モータ状態の取得、モータトルク変更可能量の演算、エンジントルク変更量の演算、エンジントルク変更時機の演算をやり直す。これにより、変速判断があった後、実際にエンジントルク変更時機となるまでに、モータトルク変更可能量が入力トルク変更量よりも小さいか否かを随時演算することになり、モータ状態が変化した場合に対応することができる。その後、TCU31は、エンジントルク変更時機となった場合は(S12のYES)、HV-ECU60にエンジントルク信号Tesig1を出力する(S13)。
また、TCU31は、HV-ECU60にエンジントルク信号Tesig1を出力した後、上記ステップS10でエンジントルク変更量を演算した際にモータトルクの変更量があったか否かを判定し(S14)、つまりトルクリダクション又はトルクインクリースをエンジン2のトルク変更だけで行うか、エンジン2とモータMGとのトルク変更で行うかを判定する。モータトルクの変更量がない場合(S14のNO)、つまりエンジン2だけでトルク変更を行う場合は、そのまま変速の終了まで待機し(S8のNO)、変速の終了が判断されると(S8のYES)、エンジントルク信号Tesig1によるエンジン2のトルク変更によって実行していたトルク変更量を徐々に戻し、つまりトルクリダクション又はトルクインクリースを所定の勾配でスイープさせつつ終了する入力トルク復帰制御を実行し(S9)、以上でエンジン2による変速制御中のトルク変更制御を終了する。
一方、上記ステップS14において、モータのトルク変更量があると判定された場合(S14のYES)、つまりエンジン2とモータMGとでトルク変更を行う場合は、モータトルクの変更時機となるまで待機し(S15のNO)、モータトルクの変更時機となると(S15のYES)、上記エンジントルク変更量に加えてモータトルクの変更量で上記入力トルク変更量となるようにHV-ECU60にモータトルク信号Tmgsig1を出力して、エンジン2と共働してモータMGによるトルクリダクション又はトルクインクリースを行うモータトルク変更制御を実行する(S16)。そして、そのまま変速の終了まで待機し(S8のNO)、変速の終了が判断されると(S8のYES)、エンジン2のトルク変更量とモータMGのトルク変更量とを徐々に戻し、つまりトルクリダクション又はトルクインクリースを所定の勾配でスイープさせつつ終了する入力トルク復帰制御を実行し(S9)、以上でエンジン2とモータMGとによる変速制御中のトルク変更制御を終了する。
[モータによるトルクリダクションの走行例]
ついで、トルク変更制御の一例として、前進2速段から前進3速段へのパワーオンアップシフト変速の変速制御中にモータMGによってトルクリダクションを実行した場合について図6を用いて説明する。
変速機構5が前進2速段である場合は、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1が係合されており、第3クラッチC3が解放されているため、第1ブレーキB1の係合圧PB1が供給されており、第3クラッチC3の係合圧PC3は供給されていない状態である。また、HV-ECU60へのモータトルク信号Tmgsig1は、アクセル開度に応じた駆動力を出力するためのモータトルクとなるように出力されている。
車両の車速が上がると共に入力軸12の回転速度Ninが上昇し、時点t21において、TCU31が車速及びスロットル開度に応じて前進3速段へのアップシフト変速を判断する(S1のYES)。すると、上記変速制御中のトルク変更制御において、入力軸12の回転速度Ninに基づきイナーシャ相におけるイナーシャトルクが演算され、トルクリダクション量である入力トルク変更量deTr及び変更時機(時点t25)が演算される(S2)。また、モータ状態が取得され(S3)、モータトルク変更可能量も演算される(S4)。この走行例では、モータトルク変更可能量が入力トルク変更量よりも大きいため(S5のNO)、モータトルクの変更時機まで待機する(S6のNO)。
一方、時点t22に変速制御が開始され、第1ブレーキB1の係合圧PB1が下降され、第3クラッチC3の係合圧PC3が油圧サーボのガタ詰めのためにファストフィル指令されて上昇され、時点t23にファストフィル指令が終了して第3クラッチC3の係合圧PC3が一旦下降される。その後、第1ブレーキB1の係合圧PB1がさらに下降されると共に第3クラッチC3の係合圧PC3が上昇されて、第1ブレーキB1が解放されていくと共に第3クラッチC3がスリップ係合されて、第1ブレーキB1が分担しているトルク伝達が第3クラッチC3の分担に移されるトルク相となる。そして、時点t25において、第3クラッチC3の係合圧PC3が徐々に上昇されていくことで第3クラッチC3のスリップ係合におけるスリップ量が減少していき、変速機構5の変速比が変化していくイナーシャ相が開始される。
すると、TCU31は、モータトルク変更時機であると判定し(S6)、モータトルク信号Tmgsig1でモータトルクを徐々にスープダウンして、上記演算された入力トルク変更量deTrを達成する目標入力トルクTintrgになるようにモータトルク変更制御が実行される(S7)。
その後、実際の変速が進行し、入力軸12の回転速度Ninが前進3速段の変速比に基づく変速後の目標回転速度Nintrgとなったことが不図示の入力軸回転速度センサ等で検出されると、時点t26に変速の終了が判断され(S8のYES)、第3クラッチC3の係合圧PC3が完全係合圧に上昇され、前進2速段から前進3速段へのアップシフト変速が完了する。すると、目標入力トルクTintrgが徐々にスイープアップされ、それに合わせてモータトルク信号Tmgsig1も徐々にスイープアップされる入力トルク復帰制御(S9)が実行され、以上で変速制御中のトルク変更制御が終了する。
[エンジンによるトルクリダクションの走行例]
続いて、トルク変更制御の一例として、前進2速段から前進3速段へのパワーオンアップシフト変速の変速制御中に、モータMGがモータ状態(例えばバッテリ50がフル充電状態であって回生できない状態)により使用できず、エンジン2によってトルクリダクションを実行した場合について図5を用いて説明する。
同様に、変速機構5が前進2速段である場合は、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1が係合されており、第3クラッチC3が解放されているため、第1ブレーキB1の係合圧PB1が供給されており、第3クラッチC3の係合圧PC3は供給されていない状態である。また、HV-ECU60へのモータトルク信号Tmgsig1は、アクセル開度に応じた駆動力を出力するためのモータトルクとなるように出力されている。
車両の車速が上がると共に入力軸12の回転速度Ninが上昇し、時点t11において、TCU31が車速及びスロットル開度に応じて前進3速段へのアップシフト変速を判断する(S1のYES)。すると同様に、上記変速制御中のトルク変更制御において、入力軸12の回転速度Ninに基づきイナーシャ相におけるイナーシャトルクが演算され、トルクリダクション量である入力トルク変更量deTr及び変更時機(時点t15)が演算される(S2)。また、モータ状態が取得され(S3)、モータトルク変更可能量も演算される(S4)。この走行例では、モータトルク変更可能量は0であり、モータトルク変更可能量が入力トルク変更量よりも小さいため(S5のYES)、エンジントルク変更量が演算され(S10)、さらにエンジントルク変更時機が演算され(S11)、エンジントルク変更時機まで待機する(S12のNO)。
一方、時点t12に変速制御が開始され、第1ブレーキB1の係合圧PB1が下降され、第3クラッチC3の係合圧PC3がファストフィル指令されて上昇され、時点t13にファストフィル指令が終了して第3クラッチC3の係合圧PC3が一旦下降される。その後、第1ブレーキB1の係合圧PB1がさらに下降されると共に第3クラッチC3の係合圧PC3が上昇されて、第1ブレーキB1が解放されていくと共に第3クラッチC3がスリップ係合されて、第1ブレーキB1が分担しているトルク伝達が第3クラッチC3の分担に移されるトルク相となる。
このトルク相の間の時点t14において、イナーシャ相の開始時機である時点t15よりもエンジントルクの変更に必要な時間TAの分だけ前のエンジントルク変更時機となると(S12のYES)、TCU31がエンジン2に対し、例えばエンジントルク信号Tesig1によって点火タイミングの遅角でエンジントルク変更量を入力トルク変更量deTrとなるように指令出力する(S13)。一方、時点t15において、第3クラッチC3の係合圧PC3が徐々に上昇されていくことで第3クラッチC3のスリップ係合におけるスリップ量が減少していき、変速機構5の変速比が変化していくイナーシャ相が開始される。
また、時点t15においては、上述のように既にエンジントルク信号Tesig1が指令されていたため、実際にエンジン2のトルクがスイープダウンを開始し、上記演算された入力トルク変更量deTrを達成する目標入力トルクTintrgに時機を合わせてエンジン2のトルクリダクションが実行される。なお、この走行例ではモータトルク変更量がないので(S14のNO)、変速の終了までエンジン2のトルクリダクションが継続されるようにエンジントルク信号Tesig1が出力されているが、イナーシャ相の終了、つまり変速の終了に合わせてエンジン2のトルクリダクションの終了を開始するようにエンジントルク信号Tesig1のスイープアップがエンジン2に指令される。
その後、実際の変速が進行し、入力軸12の回転速度Ninが前進3速段の変速比に基づく変速後の目標回転速度Nintrgとなったことが不図示の入力軸回転速度センサ等で検出されると、時点t16に変速の終了が判断され(S8のYES)、第3クラッチC3の係合圧PC3が完全係合圧に上昇され、前進2速段から前進3速段へのアップシフト変速が完了する。すると、目標入力トルクTintrgが徐々にスイープアップされるが、その前にエンジントルク信号Tesig1がスイープアップするように出力されていることで、実際にエンジン2の出力トルクも徐々にスイープアップされるように入力トルク復帰制御(S9)が実行され、以上で変速制御中のトルク変更制御が終了する。
このように、エンジン2がトルクの変更に必要な時間TAの分、入力トルク変更時機(つまりモータMGによってトルク変更を行う場合のモータトルク変更時機)よりも前のエンジントルク変更時機にHV-ECU60にエンジントルク信号Tesig1を出力することで、イナーシャ相の開始時機である入力トルク変更時機に変速機構5に作用させるエンジントルクの変更が可能となり、変速の遅延や変速フィールへの影響を低減することができる。
[本実施の形態のまとめ]
本ハイブリッド駆動装置(1)は、
エンジン(2)に駆動連結される入力部材(12)と、車輪(9)に駆動連結される出力部材(15)と、を有し、前記入力部材(12)と前記出力部材(15)との変速比を変更する変速制御を実行する変速機構(5)と、
前記変速機構(5)に駆動連結される回転電機(MG)と、
前記変速機構(5)の変速制御中に、前記変速機構(5)に作用させる駆動力を変更する変更時機及び変更量を演算し、前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が可能である場合に、前記回転電機(MG)の駆動力が前記変更量(deTr)で変更されるように前記回転電機(MG)を制御し、かつ前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が不能である場合に、前記エンジン(2)に駆動力を変更するエンジン指令信号(Tesig1)を出力する制御部(31)と、を備え、
前記制御部(31)は、前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が不能である場合、前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が可能である場合に前記回転電機(MG)の駆動力を変更する変更時機(t15)よりも前の変更前時機(t14)に前記エンジン(2)に前記エンジン指令信号(Tesig1)を出力する。
これにより、モータMGによって入力トルク変更量のモータトルクの変更が不能である場合、モータMGによって入力トルク変更量の変更が可能である場合にモータMGの駆動力を変更する入力トルク変更時機よりも前のエンジントルク変更時機にエンジン2にエンジントルク信号Tesig1を出力するので、エンジン2によって演算した入力トルク変更時機に変速機構5に作用させる入力トルクの変更が可能となり、変速の遅延や変速フィールへの影響を低減することができる。
また、本ハイブリッド駆動装置(1)は、
前記制御部(31)は、
前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が可能である場合に、前記回転電機(MG)の駆動力が前記変更量(deTr)で変更されるように、前記変更時機(t15)に前記回転電機(MG)に駆動力を変更する回転電機指令信号(Tmgsig1)を出力し、
前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が不能である場合、前記回転電機指令信号(Tmgsig1)を出力する前記変更時機(t15)よりも前の前記変更前時機(t14)に前記エンジン(2)に前記エンジン指令信号(Tesig1)を出力する。
これにより、モータMGによって入力トルク変更量のモータトルクの変更が不能である場合、モータMGによって入力トルク変更量の変更が可能である場合にモータトルク信号Tmgsig1を出力する入力トルク変更時機よりも前のエンジントルク変更時機にエンジン2にエンジントルク信号Tesig1を出力するので、エンジン2によって演算した入力トルク変更時機に変速機構5に作用させる入力トルクの変更が可能となり、変速の遅延や変速フィールへの影響を低減することができる。
また、本ハイブリッド駆動装置(1)は、
前記制御部は、第1制御部(31)であり、
前記回転電機指令信号は、第1回転電機指令信号(Tmgsig1)であり、
前記エンジン指令信号は、第1エンジン指令信号(Tesig1)であり、
前記第1制御部(31)は、前記回転電機(MG)の駆動を制御する回転電機駆動信号(MGcd)を出力する第2制御部(70)に第2回転電機指令信号(Tmgsig2)を出力し、かつ前記エンジン(2)の駆動を制御するエンジン駆動信号(EGcd)を出力する第3制御部(80)に第2エンジン指令信号(Tesig2)を出力する第4制御部(60)に対して、前記第1回転電機指令信号(Tmgsig1)と前記第1エンジン指令信号(Tesig1)とを出力可能であり、
前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が不能である場合、前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が可能である場合に前記第2制御部(70)から前記回転電機(MG)に駆動力を変更する回転電機駆動信号(MGcd)が出力される出力時機よりも前の出力前時機に前記第3制御部(80)から前記エンジン(2)に駆動力を変更するエンジン駆動信号(EGcd)が出力される。
これにより、モータMGによって入力トルク変更量のモータトルクの変更が不能である場合、モータMGによって入力トルク変更量の変更が可能である場合にモータ制御部70からモータコマンド信号MGcdが出力されるモータコマンド出力時機よりも前のエンジンコマンド出力時機にエンジン2にエンジンコマンド信号EGcdを出力するので、エンジン2によって演算した入力トルク変更時機に変速機構5に作用させる入力トルクの変更が可能となり、変速の遅延や変速フィールへの影響を低減することができる。
また、本ハイブリッド駆動装置(1)は、
前記変更前時機(t14)は、前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が可能である場合に前記回転電機(MG)の駆動力を変更する変更時機(t14)よりも、前記エンジン(2)が駆動力の変更に必要な時間(TA)の分、前である。
これにより、エンジン2によって変速機構5に作用させる入力トルクの変更が、演算した入力トルク変更時機になるようにすることができる。
また、本ハイブリッド駆動装置(1)は、
前記制御部(31)は、前記変速機構(5)の変速制御中に、前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が可能であるか否かを随時演算し、前記変更前時機(t14)に、前記回転電機(MG)によって前記変更量(deTr)の駆動力の変更が不能であることを判断する。
これにより、モータMGによって入力トルク変更量deTrのトルク変更が可能であるか否か、つまりモータトルク変更可能量を演算して入力トルク変更量より小さいか否かを随時演算しているので、エンジントルク変更時機に、モータMGによって入力トルク変更量deTrの変更が不能であることを判断することができ、つまり入力トルク変更時機よりも前のエンジントルク変更時機にエンジン2にエンジントルク信号を出力することを可能とすることができる。
また、本ハイブリッド駆動装置(1)は、
前記制御部は、前記エンジンが駆動力の変更を行う場合の種類を判断し、前記種類によって前記変更前時機(t14)を異ならせる。
これにより、エンジン2のトルク変更を行う種類によってエンジントルク変更時機を異ならせることで、エンジン2のトルク変更をどのように行ってもエンジントルクの実際の変更が入力トルク変更時機となるように合わせることができる。
そして、本ハイブリッド駆動装置(1)は、
前記変速機構(5)は、歯車機構(DP、PU)と、前記歯車機構(DP、PU)の伝達経路を変更する複数の摩擦係合要素(C1,C2,C3,B1,B2)と、を有し、前記複数の摩擦係合要素(C1,C2,C3,B1,B2)のうちの少なくとも2つを掴み換えることで前記変速制御を実行し、
前記変更時機(t15)は、前記変速制御における回転変化が生じるイナーシャ相の開始時であり、
前記変更前時機(t14)は、前記イナーシャ相の開始前である。
これにより、変速機構5の変速制御中において発生するイナーシャトルクを、エンジン2のトルク変更によって遅延することなく吸収することができる。
[他の実施の形態の可能性]
なお、以上説明した本実施の形態においては、ハイブリッド駆動装置として、エンジン2とモータMGとの駆動回転を変速機構5で変速する、いわゆるパラレル式のハイブリッド駆動装置1を一例に説明したが、これに限らず、エンジンの駆動回転を入力回転として変速を行う変速機構とモータにより変速機構に作用させるトルクのトルク変更が可能なハイブリッド駆動装置であれば、どのようなハイブリッド駆動装置であってもよい。例えばモータは変速機構の出力軸に駆動連結されているような構成であっても構わず、特にモータを2つ以上備えているような構成であってエンジンとモータとの出力回転を変速し、他のモータで変速機構の出力軸のトルク変更を行うような構成でも構わない。
また、本実施の形態においては、TCU31がエンジン2やモータMGの出力トルクを変更する際に、エンジントルクとモータトルクとを演算してエンジントルク信号Tesig1やモータトルク信号Tmgsig1を生成して出力するものを説明したが、これに限らず、例えばTCU31からはエンジン2とモータMGとの合計のトルクを変更するようにHV-ECU60に指令し、HV-ECU60でエンジントルクとモータトルクとを演算してエンジントルク信号やモータトルク信号を生成して出力するものであってもよい。
また、本実施の形態においては、エンジン2がトルクの変更に必要な時間TAの分、モータMGにより駆動力の変更を行う場合よりも前にエンジン2にエンジントルク信号Tesigを出力するものを説明したが、これに限らず、エンジントルク信号TesigをモータMGにより駆動力の変更を行う場合よりも僅かでも前に出力できれば、僅かでも変速の遅延や変速フィールへの影響を低減することができる。
また、本実施の形態においては、トルクリダクションやトルクインクリースをモータとエンジンとで共働して行うことも可能なものを説明したが、モータだけでトルクリダクションやトルクインクリースができない場合にエンジンだけに切り替えてトルクリダクションやトルクインクリースを実行するようなものでもよい。
また、本実施の形態においては、モータ状態に基づきモータトルク変更可能量を随時演算するものについて説明したが、これに限らず、変速の開始時(変速判断時)に、モータによるトルク変更を実行するか、エンジンによるトルク変更を実行するか、或いはモータとエンジンとの共働によりトルク変更を実行するかを先に決定して、変速制御中に実行するようにしても構わない。
また、本実施の形態においては、変速判断があってからモータ状態に基づきモータトルク変更可能量を演算するものについて説明したが、ハイブリッド車両にあっては、通常の走行中に随時バッテリの状態やモータの状態を監視して、エンジンとモータとの駆動力の配分を演算しているため、それらの情報に基づき、変速の開始とは無関係にモータトルク変更可能量を演算しておくことが考えられる。
また、本実施の形態においては、変速機構5が有段式の変速機構であり、摩擦係合要素の掴み換え変速におけるイナーシャ相でトルクリダクションやトルクインクリースを行うものとして説明したが、これに限らず、無段式の変速機構にあっても変速に応じて発生するイナーシャトルクを吸収するようにトルク変更を行うものであってよく、さらに、イナーシャトルクに限らず、変速ショックやエンジン吹きを抑えるためにトルクリダクションやトルクインクリースを行うものであっても構わない。
本ハイブリッド駆動装置は、車両に搭載されるハイブリッド駆動装置に用いることが可能であり、特に回転電機によって変更量の駆動力の変更が不能である場合にあっても、変速の遅延を防止したり変速フィールに影響を招くことを防止したりすることが求められるものに用いて好適である。
1…ハイブリッド駆動装置
2…エンジン
5…変速機構
9…車輪
12…入力部材(入力軸)
15…出力部材(出力軸)
31…制御部、第1制御部(TCU)
60…第4制御部(HV-ECU)
70…第2制御部(MCU)
80…第3制御部(ECU)
MG…回転電機(モータ)
TA…必要な時間
t14…変更前時機
t15…変更時機
deTr…変更量(入力トルク変更量)
DP…歯車機構(プラネタリギヤ)
PU…歯車機構(プラネタリギヤユニット)
C1…摩擦係合要素(第1クラッチ)
C2…摩擦係合要素(第2クラッチ)
C3…摩擦係合要素(第3クラッチ)
B1…摩擦係合要素(第1ブレーキ)
B2…摩擦係合要素(第2ブレーキ)
EGcd…エンジン駆動信号(エンジンコマンド信号)
MGcd…回転電機駆動信号(モータコマンド信号)
Tesig1…エンジン指令信号、第1エンジン指令信号(エンジントルク信号)
Tesig2…第2エンジン指令信号(エンジントルク信号)
Tmgsig1…回転電機指令信号、第1回転電機指令信号(モータトルク信号)
Tmgsig2…第2回転電機指令信号(モータトルク信号)

Claims (7)

  1. エンジン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、を有し、前記入力部材と前記出力部材との変速比を変更する変速制御を実行する変速機構と、
    前記変速機構に駆動連結される回転電機と、
    前記変速機構の変速制御中に、前記変速機構に作用させる駆動力を変更する変更時機及び変更量を演算し、前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が可能である場合に、前記回転電機の駆動力が前記変更量で変更されるように前記回転電機を制御し、かつ前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が不能である場合に、前記エンジンに駆動力を変更するエンジン指令信号を出力する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が可能である場合、前記変速制御における回転変化が生じるイナーシャ相の開始時である変更時機に前記回転電機の駆動力の変更を開始し、
    前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が不能である場合、前記イナーシャ相の開始前であり前記変更時機よりも前の変更前時機に前記エンジンに前記エンジン指令信号を出力する、
    ハイブリッド駆動装置。
  2. 前記制御部は、
    前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が可能である場合に、前記回転電機の駆動力が前記変更量で変更されるように、前記変更時機に前記回転電機に駆動力を変更する回転電機指令信号を出力し、
    前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が不能である場合、前記回転電機指令信号を出力する前記変更時機よりも前の前記変更前時機に前記エンジンに前記エンジン指令信号を出力する、
    請求項1に記載のハイブリッド駆動装置。
  3. 前記制御部は、第1制御部であり、
    前記回転電機指令信号は、第1回転電機指令信号であり、
    前記エンジン指令信号は、第1エンジン指令信号であり、
    前記第1制御部は、前記回転電機の駆動を制御する回転電機駆動信号を出力する第2制御部に第2回転電機指令信号を出力し、かつ前記エンジンの駆動を制御するエンジン駆動信号を出力する第3制御部に第2エンジン指令信号を出力する第4制御部に対して、前記第1回転電機指令信号と前記第1エンジン指令信号とを出力可能であり、
    前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が不能である場合、前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が可能である場合に前記第2制御部から前記回転電機に駆動力を変更する回転電機駆動信号が出力される出力時機よりも前の出力前時機に前記第3制御部から前記エンジンに駆動力を変更するエンジン駆動信号が出力される、
    請求項2に記載のハイブリッド駆動装置。
  4. 前記変更前時機は、前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が可能である場合に前記回転電機の駆動力を変更する変更時機よりも、前記エンジンが駆動力の変更に必要な時間の分、前である、
    請求項1ないし3のいずれか1項に記載のハイブリッド駆動装置。
  5. 前記制御部は、前記変速機構の変速制御中に、前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が可能であるか否かを随時演算し、前記変更前時機に、前記回転電機によって前記変更量の駆動力の変更が不能であることを判断する、
    請求項1ないし4のいずれか1項に記載のハイブリッド駆動装置。
  6. 前記制御部は、前記エンジンが駆動力の変更を行う場合の種類を判断し、前記種類によって前記変更前時機を異ならせる、
    請求項1ないし5のいずれか1項に記載のハイブリッド駆動装置。
  7. 前記変速機構は、歯車機構と、前記歯車機構の伝達経路を変更する複数の摩擦係合要素と、を有し、前記複数の摩擦係合要素のうちの少なくとも2つを掴み換えることで前記変速制御を実行する
    請求項1ないし6のいずれか1項に記載のハイブリッド駆動装置。
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