JPWO2012029126A1 - 車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

回生コースト変速期間における出力軸のトルク変動を抑制する。入力軸との間でトルクの入出力が可能な回転電機と、入力軸と車軸に連結された出力軸との間に複数の係合装置を備えて設置され、入力軸と出力軸との間でトルクを伝達すると共に、複数の係合装置の係合状態に応じて、入力軸の回転速度と出力軸の回転速度との比たる変速比が相互に異なる複数の変速段を構築可能な変速装置とを備えた車両を制御する制御装置は、運転者の制動操作量を検出する検出手段と、前記回転電機のコースト回生時に前記変速段の切り替えがなされるコースト回生変速期間において、前記検出された制動操作量が前記車両に付与される制動力の減少を促す減少方向へ変化した場合に、該制動操作量の変化に伴う前記出力軸のトルクの変化が抑制されるように前記入力軸のトルクを制御する入力軸トルク制御手段とを具備する。

Description

本発明は、動力源として機能し得る回転電機と、当該動力源に連結された変速装置とを備えた車両を制御する車両の制御装置の技術分野に関する。
この種の装置として、コーストダウン変速時における出力軸トルクの変動を抑制するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された車両用駆動装置の制御装置によれば、コーストダウン変速時におけるイナーシャ相においてモータの回生トルクを低減させることにより、出力軸トルクの変動が抑制可能であるとされている。
尚、コースト走行時にダウンシフトする場合に、駆動力源の出力を増大させる旨の技術と、駆動力源の回転速度が所定の変化率で上昇するように出力制御要素を徐々に変化させる技術の開示もある(例えば、特許文献2参照)。
また、コーストダウン変速中にブレーキ操作がある場合、ダウンシフトを進行させないようにする技術の開示もある(例えば、特許文献3参照)。
更に、モータと変速機を有するハイブリッド車両において、コースト減速時に変速する場合に回生トルクを制限する技術も提案されている(例えば、特許文献4参照)。
特開2008−207690号公報 特開2003−041971号公報 特開2007−155026号公報 特開2008−094332号公報
ドライバの制動操作を伴う回生コーストダウン変速中に当該制動操作が解除された場合、モータによる回生トルクがこの解除操作に伴って低減されるため、車両の減速度は一時的に低下する。
一方で、トルク相或いはイナーシャ相における出力軸トルクの変動は、例えば上記特許文献1に開示される技術等によりいくらかなり抑制可能であるものの、ゼロ或いはそれとみなし得る程度まで抑制することには実践上の困難が伴う。
従って、このような場合には、ブレーキ操作が解除されない場合には顕在化しなかった、車両の減速度の低下後の再減速が発生することになる。即ち、上記特許文献1に開示される装置には、回生コーストダウン変速中のブレーキ操作の解除が生じた場合に、相対的にドライバに知覚されるショックが大きくなって、ドライバビリティの低下を招来するといった技術的問題点がある。係る問題点については、上記特許文献2乃至4に開示される技術においても同様である。
本発明は、係る問題点に鑑みてなされたものであって、回生コースト変速期間における出力軸トルクの変動を、ブレーキ操作の有無にかかわらず抑制可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。
上述した課題を解決するため、本発明に係る車輌の制御装置は、入力軸との間でトルクの入出力が可能な回転電機と、前記入力軸と車軸に連結された出力軸との間に複数の係合装置を備えて設置され、前記入力軸と前記出力軸との間でトルクを伝達すると共に、前記複数の係合装置の係合状態に応じて、前記入力軸の回転速度と前記出力軸の回転速度との比たる変速比が相互に異なる複数の変速段を構築可能な変速装置とを備えた車両を制御する装置であって、運転者の制動操作量を検出する検出手段と、前記回転電機のコースト回生時に前記変速段の切り替えがなされるコースト回生変速期間において、前記検出された制動操作量が前記車両に付与される制動力の減少を促す減少方向へ変化した場合に、該制動操作量の変化に伴う前記出力軸のトルクの変化が抑制されるように前記入力軸のトルクを制御する入力軸トルク制御手段とを具備することを特徴とする。
本発明に係る車両は、回転電機と、複数の係合装置により複数の変速段を構築可能な変速装置とを備える。
本発明に係る回転電機は、例えばモータジェネレータ等の実践的態様を採り得る装置であり、入力軸に対するトルクの出力(即ち、車軸に対する駆動トルクの供給を意味する)と、入力軸を介したトルクの入力(即ち、電力回生(発電)を意味する)とを可能とする装置である。
本発明に係る変速装置は、この入力軸と車軸に繋がる出力軸との間のトルク伝達経路に複数の係合装置(例えば、油圧係合湿式多板型のクラッチ機構やブレーキ機構等)を備えた、例えば、各種ECT(Electronic Controlled Transmission:電子制御式変速装置)等の実践的態様を採り得る装置である。変速装置は、これら複数の係合装置の各々の係合状態に応じて、相互に変速比の異なる複数の変速段を構築可能である。
尚、入力軸、出力軸及び変速装置の位置関係から言えば、入力軸は変速装置の入力軸を、出力軸は変速装置の出力軸を夫々意味する。
本発明に係る車両の制御装置は、このような車両を制御する装置であって、例えば、一又は複数のCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、ECU(Electronic Controlled Unit)、各種プロセッサ又は各種コントローラ等の実践的態様を採り得る。尚、これらには必要に応じて更にROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等が内蔵又は付帯されていてもよい。
本発明に係る車両の制御装置によれば、検出手段により運転者の制動操作量が検出される。
検出手段により検出される「制動操作量」とは、車両に付与される制動力と一対一、一対多、多対一又は多対多に対応付けられた、然るべき操作手段の操作量を意味し、例えば、好適な一形態としてブレーキペダルの踏下量を意味する。
尚、検出手段に係る「検出」とは、直接的検出と間接的検出との両方の意味を有するものである。即ち、検出手段は、例えばブレーキペダルの踏下量を検出可能なセンサ等の検出手段であってもよいし、この種の各種検出手段から電気信号を受け取ることにより間接的に制動操作量を把握可能な手段であってもよい。
アクセルペダルの全閉操作を伴う惰性減速としてのコースト減速がなされる期間においては、回転電機の回生トルクによる電力回生、所謂コースト回生が実行され得る。このコースト回生は、上述した運転者の制動操作(端的な一例としては、ブレーキペダルの踏下)の有無によらず実行され得る。
一方、回転電機の回生トルクは、車両を停止させる方向に作用する一種の制動力である。従って、運転者の積極的な制動意思を反映する制動操作量は、回転電機の回生トルクと相関するのが一般的であり、好適な一形態としては、その大小が回転電機の回生トルクの大小に、夫々一対一、一対多、多対一又は多対多に対応する。尚、回生トルクは負トルクであるから、「大きい」とは、正負の符合まで勘案した絶対的なトルク値としては「小さい」ことを意味する。
他方、コースト回生がなされる期間としてのコースト回生期間においては、車両の減速状態に応じて、好適には車速の低下に応じて、入力軸の回転速度を上昇させる側への変速段の切り替え、即ち所謂ダウンシフトが生じ得る。この際、変速段の切り替え(以下、適宜「変速」と称する)前後においては、入力軸の回転速度(一義的に回転電機の回転速度)が、変速前の変速段に対応する同期回転速度から変速後の変速段に対応する同期回転速度へと変化する。
ところで、運転者の制動操作を伴うコースト回生変速期間においては、当該制動操作に係る制動操作量が減少方向に変化する場合がある。ここで、「制動操作量が減少方向へ変化する」とは、例えば、好適な一形態として、ブレーキペダルの踏下量がブレーキオフ相当値へ変化すること、即ち、運転者がブレーキペダルから足を外す等してブレーキペダルに加わる踏力が実質的にゼロ或いは略ゼロとなること等を意味する。或いは、「制動操作量が減少方向へ変化する」とは、例えば、好適な一形態として、ブレーキペダルの踏下量が、ブレーキオン領域内で大きく(この際、「大きく」とは、即ち、実践上無視し得ない回生トルクの変化が生じ得る程度の度合いを意味する)減少すること等を意味する。制動操作は、運転者の人為行為であるから、制動操作量のこのような減少方向への変化は、コースト回生変速期間におけるダウンシフトの進捗とは無関係に生じ得る。
ここで、このようなコースト回生変速期間中の制動操作量の減少変化に対しては、出力軸のトルク(以下、適宜「出力軸トルク」と表現する)が、上述した回生トルクの減少に惹起された入力軸のトルク(以下、適宜「入力軸トルク」と表現する)の上昇に伴って上昇し(即ち、ゼロトルクに近付く)、車両の減速度が少なくとも一時的に減少する。
その一方で、変速機の変速期間のうち、回転電機の回転速度を変速前の変速段に対応する同期回転速度から変速後の変速段に対応する同期回転速度へと変化させる期間としての、所謂トルク相及びイナーシャ相においては、入力軸トルクの一部がこの回転電機を含む変速装置の入力慣性系のイナーシャトルクによって消費されるため、入力軸トルクは再度減少する。その結果、出力軸トルクもまた、要求値に対して、程度の差こそあれ減少することになる。
即ち、コースト回生変速期間において制動操作量が減少方向へ変化した場合、入力軸のトルクは、上述した回生トルクの減少に伴う上昇の後に再び減少し、それに伴い、出力軸のトルクの変動幅が相対的に大きくなって、出力軸のトルク変動が、ドライバに知覚され得る程度に増大する懸念がある。
このような問題は、回転電機の元々の電力回生制御に起因して生じるものであり、イナーシャ相における出力軸のトルク変動を抑制すべくコースト回生変速期間において回生トルクを減少させる旨の制御がなされようと変わりなく生じる全く新規な問題である。
そこで、本発明に係る車両の制御装置によれば、コースト回生変速期間において、検出された制動操作量が減少方向へ変化した場合に、この制動操作量に起因する出力軸トルクの変動が抑制されるように、入力軸トルク制御手段が入力軸トルクを制御する。
入力軸トルク制御手段により入力軸トルクが制御されることによって、例えば、制動操作量の減少方向への変化に起因する回生トルクの減少(回生トルクは負トルクであるから、即ち、入力軸トルクの上昇)が抑制され、或いは回生トルク減少後の回生トルクの増加(即ち、入力軸トルクの減少)が抑制され、結果的に制動操作量の減少方向への変化に起因する出力軸トルクの変動が抑制或いは緩和される。即ち、本発明に係る車両の制御装置によれば、出力軸トルクの変動を抑制することが可能となるのである。
尚、「制動操作量の変化に伴う出力軸のトルクの変動が抑制されるように」とは、この種の車両において、変速前後で車速(即ち、変速装置の出力軸に要求される要求出力)を維持しつつ変速を遂行する場合(即ち、所謂等パワー変速である)に、変速装置の入力軸回転速度が変速前後の変速段に係る同期回転速度に移行することに伴い出力軸のトルクもまた相応に変化することを考慮したものである。即ち、本発明がその抑制の対象とするところの出力軸のトルク変化とは、このような、言わばあって然るべきトルク変化ではなく、あくまで制動操作量の変化が減少方向へ変化した場合に入力軸トルクが変化することに伴って生じる出力軸トルクの変化を意味するのである。
本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記入力軸トルク制御手段は、前記検出された制動操作量が前記減少方向へ変化する場合として、前記制動操作量が前記制動力を付与すべき旨の値から前記制動力を付与すべきでない旨の値へと変化した場合に前記入力軸のトルクを制御する。
出力軸トルクの変動を促す入力軸トルクの変動は、例えば、ブレーキペダルから足が離される等、制動操作量が、制動力を付与すべき領域内の値から、制動力を付与すべきでない領域(例えば、ゼロ値を含む不感帯領域等)内の値へと変化した場合に顕著に大きくなる。従って、この態様によれば、出力軸トルクの変化を効果的に抑制することが可能となる。
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記入力軸トルク制御手段は、前記変速段の切り替え期間において前記検出された制動操作量が前記減少方向へ変化した場合に、前記入力軸のトルクを制御する。
この態様によれば、変速段の切り替えがなされる期間として特に、変速要求が生じて以降実際に変速段の切り替えが実行される期間としての変速段の切り替え期間において、上述した入力軸のトルク制御が実行される。従って、効率的且つ効果的である。
尚、この態様では、前記入力軸トルク制御手段は、前記切り替え期間として、前記変速段の切り替え要求が生じてから前記コースト回生変速期間の一部をなすトルク相が開始されるまでの期間において前記検出された制動操作量が前記減少方向へ変化した場合に、前記入力軸のトルクを制御してもよい。
トルク相が開始される前に制動操作量が減少方向に変化して入力軸トルクが上昇(回転電機の回生トルクが減少)すると、トルク相開始後イナーシャ相にわたる期間における出力軸トルクの減少によって引き起こされるトルクショックの規模が相対的に大きくなる。従って、このような場合には、本発明に係る入力軸トルク制御手段が顕著に効果的に作用する。
尚、本発明に係る入力軸トルク制御手段の効果は、コースト回生変速期間のうち如何なる時間領域で制動操作量が減少方向に変化したとしても担保されるものであることは言うまでもない。従って、トルク相開始時期以前に制動操作量が減少方向に変化した場合には、入力軸トルク制御手段における出力軸トルクの変化抑制に係る抑制の度合いを大きくする等の措置が講じられてもよい。
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記入力軸トルク制御手段は、前記コースト回生変速期間以外の期間において前記検出された制動操作量が前記減少方向へ変化した場合と較べて前記入力軸のトルクの上昇速度を制限する。
この態様によれば、コースト回生変速期間以外の期間において制動操作量が減少方向に変化する場合と較べて入力軸トルクの上昇速度が制限されるため、制動操作量の減少方向への変化が生じたとしても、入力軸トルクの急変を抑えることが可能となり、トルク相及びイナーシャ相における出力軸トルクの減少がもたらすトルクショックを緩和することが可能となる。
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記コースト回生変速期間の一部をなすトルク相及びイナーシャ相の少なくとも一方において、前記回転電機の回生トルクを減少させることにより前記出力軸のトルクの変化を抑制する抑制手段を更に具備し、前記入力軸トルク制御手段は、前記抑制手段に係る前記回生トルクの減少量を更に減少側に補正する。
この態様によれば、抑制手段により、トルク相及びイナーシャ相の少なくとも一部において、これらにおいて生じる出力軸トルクの減少が、回生トルクの減少側への補正(入力軸トルクの増加側への補正)により抑制される。従って、コースト回生変速期間における出力軸トルクの変動を効果的に抑制することができる。
一方、入力軸トルク制御手段は、制動操作量が減少方向へ変化した場合には、この抑制手段に係る回生トルクの減少量を更に減少側へ補正する。従って、制動操作量の減少方向への変化に伴う入力軸トルクの急変が生じたとしても、その後のイナーシャ相及びトルク相における出力軸トルクの落ち込みを抑制することができ、結果的に出力軸トルクの変動を好適に抑制することができる。
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記コースト回生変速期間の一部をなすトルク相及びイナーシャ相の少なくとも一方において、前記回転電機の回生トルクを減少させることにより前記出力軸のトルクの変化を抑制する抑制手段を更に具備し、前記入力軸トルク制御手段は、前記コースト回生変速期間以外の期間において前記検出された制動操作量が前記減少方向へ変化した場合と較べて前記入力軸のトルクの上昇速度を制限すると共に、前記抑制手段に係る前記回生トルクの減少量を更に減少側に補正する。
この態様によれば、上述した入力軸トルクの上昇速度の制限に係る制御と、上述した回生トルクの減少量に係る減少側への補正制御とが、相互に協調して実行される。即ち、制動操作量の減少方向への変化に伴う入力軸トルクの急変を緩和させつつ、更にトルク相及びイナーシャ相における出力軸トルクの落ち込みを防止することが可能となって、一層効果的に出力軸トルクの変動を抑制可能である。
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記入力軸のトルクの変化速度の大小に応じて、変速後の前記変速段に係る前記係合装置の係合油圧を大小に夫々変化させる係合油圧制御手段を更に具備する。
この態様によれば、変速後の変速段に係る係合装置に与えられる係合油圧が、入力軸トルクの変化速度の大小に対し夫々小大に補正される。従って、制動操作量の減少方向への変化に際して入力軸トルクの急変を緩和することが可能である。
但し、係合油圧の印加特性は、変速期間の長さに影響するから、現実的には、変速期間の長さが許容範囲に収まり得るように、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいてこの種の係合油圧の補正に係る補正態様又は補正値若しくは補正係数等が設定されていてもよい。
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記車両は、前記回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段を更に具備し、前記車両の制御装置は、前記蓄電手段の蓄電量及び温度のうち少なくとも一方に応じて規定される制約の範囲で前記コースト回生時における前記回転電機の回生トルクを制御する回生トルク制御手段を更に具備し、
前記入力軸トルク制御手段は、前記回生トルク制御手段による前記回生トルクの制御状態に応じて前記入力軸のトルクを制御する。
この態様によれば、バッテリ等の蓄電手段の蓄電量及び温度のうち少なくとも一方に応じてコースト回生時における回生トルクが制御される。
ここで、例えば、蓄電手段が満充電状態に近い状態である場合、回転電機の要求電力回生量は相対的に小さくなり、完全放電状態に近い状態である場合、回転電機の要求電力回生量は相対的に大きくなる。また、蓄電手段の温度が低温側又は高温側或いはその両方に設定された所定の推奨領域から逸脱している場合等には、蓄電手段に単位時間当たりに供給することが許容される電力(即ち、端的には、入力制限値Win)は制限され、電力回生量は制限される。
一方、要求電力回生量の大小は、コースト回生時の回生トルクの大小を意味するが、回生トルクが大であれば、それだけ制動操作量が減少方向へ変化した場合の回生トルクの変化の度合いは大きくなる。従って、回生トルクの制御状態によっては、コースト回生変速期間において制動操作量が減少方向に変化した場合における、出力軸トルクの変動の度合いが変化する。
ここで、本態様によれば、入力軸トルク制御手段により、回生トルクの制御状態に応じて入力軸トルクが制御されるため、より効率的に出力軸トルクの変動を抑制することが可能となる。
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記車両は、内燃機関と、前記内燃機関に反力トルクを与える反力要素としての、前記回転電機とは異なる他の回転電機と、前記内燃機関、前記回転電機及び前記他の回転電機に夫々連結される回転要素を含む複数の回転要素を備え、前記内燃機関の回転速度と前記回転電機の回転速度との比を無段階に変化させることが可能な差動機構とを具備する。
この態様によれば、車両は、所謂ハイブリッド車両の一例を構成することとなり、差動機構による無段変速機能により、内燃機関を、例えば燃料消費率が最小となる最適燃費動作線に沿って駆動すること等が可能となるため、本発明に係る車両の制御装置に係る実践上の利益とあいまって、車両全体のエネルギ効率が良好に担保され得る。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
本発明の第1実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図1のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図2のハイブリッド駆動装置における変速装置の係合装置の係合状態と変速段との関係を例示する係合表である。 図2のハイブリッド駆動装置における動力分割機構の一動作状態を例示する動作共線図である。 図2のハイブリッド駆動装置の一動作状態を例示する動作共線図である。 図1のハイブリッド車両においてECUにより実行される変速制御のフローチャートである。 変速装置の変速条件を規定する変速マップの模式図である。 図6の変速制御における回生コーストダウン処理の効果に係り、ECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。 図6の変速制御における入力軸トルク補正処理を行わない場合のECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。 図6の変速制御における入力軸トルク補正処理の一例を行った場合のECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。 図6の変速制御における入力軸トルク補正処理の他の例を行った場合のECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。 図6の変速制御における入力軸トルク補正処理の他の例を行った場合のECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。 図6の変速制御における入力軸トルク補正処理の他の例を行った場合のECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。 本発明の第2実施形態に係り、他のハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 本発明の第3実施形態に係り、他のハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
<発明の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の各種実施形態について説明する。
<第1実施形態>
<実施形態の構成>
始めに、図1を参照し、本発明の第1実施形態に係るハイブリッド車両1の構成について説明する。ここに、図1は、ハイブリッド車両1の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
図1において、ハイブリッド車両1は、ECU100、PCU(Power Control Unit)11、バッテリ12、アクセル開度センサ13、車速センサ14、ブレーキペダルセンサ15及びシフト位置センサ16並びにハイブリッド駆動装置10を備えた、本発明に係る「車両」の一例たるハイブリッド車両である。
ECU100は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM等を備え、ハイブリッド車両1の各部の動作を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の制御装置」の一例である。ECU100は、ROMに格納された制御プログラムに従って、後述する変速制御を実行可能に構成されている。尚、ECU100は、本発明に係る「検出手段」、「入力軸トルク制御手段」、「抑制手段」、「係合油圧制御手段」及び「回生トルク制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てECU100によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
ハイブリッド駆動装置10は、ハイブリッド車両1の車軸たる左車軸SFL(左前輪FLに対応)及び右車軸SFR(右前輪FRに対応)に駆動力としての駆動トルクを供給することによりハイブリッド車両1を駆動するパワートレインユニットである。ハイブリッド駆動装置10の詳細な構成については後述する。尚、各車軸は、最終減速機構としてのデファレンシャルD/Gを介してハイブリッド駆動装置10の動力出力軸である出力軸700に連結されている。
PCU11は、バッテリ12から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2に供給すると共に、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ12に供給することが可能に構成された不図示のインバータを含み、バッテリ12と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力(即ち、この場合、バッテリ12を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる)を制御することが可能に構成された電力制御ユニットである。PCU11は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100によってその動作が制御される構成となっている。
バッテリ12は、複数の単位電池セルを直列接続した構成を有し、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な電池ユニットであり、本発明に係る「蓄電手段」の一例である。
アクセル開度センサ13は、ハイブリッド車両1の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Taを検出することが可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ13は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Taは、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
車速センサ14は、ハイブリッド車両1の車速Vhを検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ14は、ECU100と電気的に接続されており、検出された車速Vhは、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
ブレーキペダルセンサ15は、不図示のブレーキペダルの操作量(踏下量)たるブレーキペダルTbを検出可能に構成されたセンサである。ブレーキペダルは、その操作量がハイブリッド車両1に付与すべき制動力に対応付けられてなる制動操作手段であり、その操作量たるブレーキペダル踏下量Tbは、本発明に係る「制動操作量」の一例となっている。ブレーキペダルセンサ15は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたブレーキペダル踏下量Tbは、ECU100により、一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
尚、補足すると、ハイブリッド車両1には、各車輪に対し個別に摩擦制動力を付与可能なECB(Electronic Controlled Braking system:電子制御式制動装置)が備わっており、油圧駆動により実現されるその摩擦制動は、後述するモータジェネレータMG2による回生制動と相互に協調的に実行される構成となっている。但し、ECBの構成及びその稼働態様については、本発明の本質と相関が薄いため、ここでは説明の煩雑化を防ぐ目的からその説明を省略することとする。
シフト位置センサ16は、後述するECT400の動作モードを規定するシフト位置を検出可能に構成されたセンサである。シフト位置センサ16は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたシフト位置は、ECU100によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
ここで、図2を参照し、ハイブリッド駆動装置10の詳細な構成について説明する。ここに、図2は、ハイブリッド駆動装置10の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図1と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図2において、ハイブリッド駆動装置10は、エンジン200、動力分割機構300、モータジェネレータMG1(以下、適宜「MG1」と略称する)、モータジェネレータMG2(以下、適宜「MG2」と略称する)、機関出力軸SFTeg、ECT400、駆動軸500、入力軸600及び出力軸700を備える。
エンジン200は、ハイブリッド車両1の一動力源として機能するように構成された、本発明に係る「内燃機関」の一例たるV型6気筒ガソリンエンジンである。エンジン200は、公知のガソリンエンジンであり、ここでは、その詳細な構成を割愛するが、エンジン200の出力動力たるエンジントルクTeは、不図示のクランク軸を介してハイブリッド駆動装置10の機関入力軸SFTegに連結されている。尚、エンジン200は、本発明に係る内燃機関の採り得る実践的態様の一例に過ぎず、本発明に係る内燃機関の実践的態様としては、エンジン200に限らず、公知の各種エンジンを採用可能である。
モータジェネレータMG1は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機であり、本発明に係る「他の回転電機」の一例である。
モータジェネレータMG2は、モータジェネレータMG1よりも体格の大きい、本発明に係る「回転電機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータMG1と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。
尚、モータジェネレータMG1及びMG2は、同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、無論他の構成を有していてもよい。
動力分割機構300は、本発明に係る「差動機構」の一例たる遊星歯車機構である。
動力分割機構300は、中心部に設けられた、本発明に係る「回転要素」の一例たるサンギアSg0と、サンギアSg0の外周に同心円状に設けられた、本発明に係る「回転要素」の他の一例たるリングギアRg0と、サンギアSg0とリングギアRg0との間に配置されてサンギアSg0の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア(不図示)と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支する、本発明に係る「回転要素」の更に他の一例たるキャリアCr0とを備える。
サンギアSg0は、モータジェネレータMG1のロータに、その回転軸を共有する形で連結されており、その回転速度はMG1の回転速度たるMG1回転速度Ngと等価である。
一方、リングギアRg0は、駆動軸500に連結されている。この駆動軸500は、モータジェネレータMG2のロータに、その回転軸を共有する形で連結されている。従って、MG2は、駆動軸500との間でトルクの入出力が可能である。
尚、トルクの入力とは、モータジェネレータMG2が被駆動要素となることを意味し、MG2が回生トルクを出力することにより電力回生がなされることを意味する。また、トルクの出力とは、駆動軸500に対し、ハイブリッド駆動装置10の出力軸トルクTout(即ち、本発明に係る「出力軸のトルク」の一例)の少なくとも一部となるMG2トルクTmを供給することを意味する。駆動軸500は、ECT400の動力入力軸たる入力軸600(即ち、本発明に係る「入力軸」の一例)に接続されている。
他方、キャリアCr0は、エンジン200のクランク軸に連結された機関入力軸SFTegと連結されている。キャリアCr0の回転速度は、エンジン200の機関回転速度NEと等価である。
ECT400は、複数対の係合装置を備え、これらの係合状態に応じて変速比γの異なる複数の変速段を構築可能に構成された、本発明に係る「変速装置」の一例たる電子制御式有段変速装置である。
尚、変速比γとは、入力軸600の回転速度たる入力軸回転速度Ninと出力軸700の回転速度たる出力軸回転速度Noutとの比(γ=Nin/Nout)である。先に述べたように、入力軸600は、動力分割機構300の動力出力軸たる駆動軸500に接続されているから、入力軸回転速度Ninは、駆動軸500の回転速度、即ち、モータジェネレータMG2の回転速度たるMG2回転速度Nmと等価である。また、同様に入力軸600に作用するトルクである入力軸トルクTinは、駆動軸500に作用するトルクと等価である。
ECT400は、二種類の差動機構を組み合わせて得られる複合型プラネタリギアユニットと、CL1、CL2及びCL3の各湿式多板型クラッチ機構(各々が、本発明に係る「係合装置」の一例である)と、ワンウェイクラッチF1と、BR1及びBR2の各湿式多板型ブレーキ機構とから構成されている。このうち、各湿式多板型クラッチ機構、ワンウェイクラッチF1及び各湿式多板型ブレーキ機構は、各々における一対の(尚、一対とは言っても、係合要素は二個に限定されない)係合要素同士が、不図示の油圧アクチュエータ(不図示)の作用により締結状態と解放状態との間で選択的に制御される構成となっている。
ここで、これらクラッチ機構及びブレーキ機構の係合力を規定する油圧を制御する油圧アクチュエータは、ECU100と電気的に接続されており、ECU100は、油圧アクチュエータの動作制御を介して、ECT400の変速段を自由に切り替えることができる。ECT400による変速の詳細については後述する。
ECT400において、入力軸600は、クラッチCL1、CL2及びCL3の夫々における一方の係合要素(即ち、クラッチ板である)に固定されている。
一方、クラッチCL1の他方の係合要素(これもまたクラッチ板である)は、差動機構を構成する一方のプラネタリギアユニット(図右側のプラネタリギアユニットであり、これ以降、適宜「第2差動機構」と称する)の一回転要素であるサンギアSg2に連結されている。また、クラッチCL2の他方の係合要素は、差動機構を構成する他方のプラネタリギアユニット(図左側のプラネタリギアユニットであり、これ以降、適宜「第1差動機構」と称する)の一回転要素であるキャリアCr1に連結されている。更に、クラッチCL3の他方の係合要素は、第1プラネタリギアユニットの他の回転要素であるサンギアSg1と、ブレーキBR1の一方の係合要素とに連結されている。尚、ブレーキBR1の他方の係合要素は、固定要素である。
ブレーキBR2は、一方の係合要素が、第2プラネタリギアユニットのリングギアRg2と第1プラネタリギアユニットのキャリアCr1とに連結されており、他方の係合要素が固定要素となっている。
ワンウェイクラッチF1は、正回転方向の動力のみ伝達し、負回転方向の動力に対しては空転する一方向クラッチである。ワンウェイクラッチF1の一方の係合要素は、第1差動機構のキャリアCr1に連結されている。
第1差動機構は、サンギアSg1と、サンギアSg1の外周に同心円状に設けられたリングギアRg1と、サンギアSg1とリングギアRg1との間に配置されてサンギアSg1の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア(不図示)と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するキャリアCr1とを備えた、シングルピニオン型のプラネタリギアユニットである。
第2差動機構は、サンギアSg2と、サンギアSg2の外周に同心円状に設けられたリングギアRg2と、サンギアSg2とリングギアRg2との間に配置されてサンギアSg2の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア(不図示)と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するキャリアCr2とを備えた、シングルピニオン型のプラネタリギアユニットである。
第1及び第2差動機構は、第1差動機構のキャリアCr1が第2差動機構のリングギアRg2に連結され、また第2差動機構のキャリアCr2が第2差動機構のリングギアRg1に連結されることによって、複合型プラネタリギアユニットを構成している。また第2差動機構のキャリアCr2は、ECT400の出力軸たる出力軸700に連結されている。
このような構成において、ECT400は、各係合装置の係合状態を切り替えることにより、変速段として変速比γ1(例えばγ1=3.2程度)の1速段、変速比γ2例えばγ2=1.7程度)の2速段、変速比γ3(例えばγ3=1.0程度)の3速段及び変速比γ4(例えばγ4=0.67程度)の4速段(即ち、オーバードライブ段である)の合計四種類の前進用変速段を構築することが可能である。
尚、ECT400には動作モードが各種設定されており、不図示のシフトレバーを介して運転者により一の動作モードが選択される構成となっている。ここで、動作モードには、「P」、「R」、「N」、「D」、「3」、「2」及び「1」の各シフトレンジ(シフト位置)が対応しており、例えば、Dレンジが選択されている場合、ECU100は、上記4種類の変速段のうちその時点のハイブリッド車両1の運転条件に最適な一の変速段を選択し、適宜変速段を切り替えつつハイブリッド車両1を走行させる構成となっている。尚、各シフトレンジに対応するECT400の動作モードについては、公知であり、説明の煩雑化を防ぐ目的から、ここでは、その詳細については触れないこととする。
ここで、図3を参照し、ECT400の各係合装置の係合状態と構築される変速段との関係について説明する。ここに、図3は、ECT400における係合装置の係合状態と変速段との関係を例示する表である。
図3において、「○」は締結を、無印は解放を意味し、「◎」は、電気的無段変速状態を作り出す際には解放、固定段走行を行う場合には係合することを意味する。
図3において、前進用変速段についてのみ簡略的に説明すると、クラッチCL1は低速用クラッチ、クラッチCL2が高速用のクラッチとなっている。クラッチCL1が係合、クラッチCL2が解放の状態を採ると、変速段は相対的に変速比の大きい低速用変速段たる1速段又は2速段となる。この際、ブレーキBR1を解放すれば1速段、係合すれば2速段となる。
一方、クラッチCL1を解放、クラッチCL2を係合させると共にブレーキBR2を係合させると、変速段は相対的に変速比の小さい高速用の4速段となる。
また、クラッチCL1及びクラッチCL2を両方係合させると、第1差動機構のキャリアCr1に連結された第2差動機構のリングギアRg2と、第2差動機構のサンギアSg2との回転が、入力軸回転速度Ninで等しくなる。第1及び第2差動機構は、各々を構成する回転要素のうち2要素の回転速度が定まれた残余の回転速度が決定される差動機構であるから、リングギアRg2の回転速度とサンギアSg2の回転速度とが一致すると、必然的にキャリアCr2の回転速度もこれらと一致する。その結果、キャリアCr2の回転速度たる出力軸回転速度Noutが入力軸回転速度Ninと等しくなり、変速比γ3(≒1)の三速段が構築される。
尚、ECT400を構成する各回転要素のギア比は、得ようとする変速段の変速比に応じて適宜変更される性質のものであり、本発明の本質部分から外れるため、本実施形態においては、その詳細な値については触れないこととする。但し、各変速段の変速比については、上述の如くに例示されており、図2の構成において、各変速段の変速比を実現するための各回転要素のギア比は、自ずと明らかであろう。
図2に戻り、ハイブリッド駆動装置10は、レゾルバRV1、RV2及びRV3を備える。
レゾルバRV1は、MG1の回転速度たるMG1回転速度Ngを検出可能に構成された回転速度センサである。レゾルバRV1は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたMG1回転速度Ngは、ECU100により、一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
レゾルバRV2は、MG2の回転速度たるMG2回転速度Nmを検出可能に構成された回転速度センサである。レゾルバRV2は、ECU100と電気的に接続されており、検出されたMG2回転速度Nmは、ECU100により、一定又は不定の周期で参照される構成となっている。尚、MG2回転速度Nmは、既に述べたように、入力軸回転速度Ninと等価である。
レゾルバRV3は、出力軸700の回転速度たる出力軸回転速度Noutを検出可能に構成された回転速度センサである。レゾルバRV3は、ECU100と電気的に接続されており、検出された出力軸回転速度Noutは、ECU100により、一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
<実施形態の動作>
<動力分割機構300による無段変速機能>
動力分割機構300は、上述した構成の下で、エンジン200から機関出力軸SFTegに供給されるエンジントルクTeを、キャリアCr0によってサンギアSg0及びリングギアRg0に所定の比率(各ギア相互間のギア比に応じた比率)で分配し、エンジン200の動力を2系統に分割することが可能である。この際、動力分割機構300の動作を分かり易くするため、リングギアRg0の歯数に対するサンギアSg0の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン200からキャリアCr0に対しエンジントルクTeを作用させた場合に、サンギアSg0に作用するトルクTesは下記(1)式により、また駆動軸500に現れるエンジン直達トルクTerは下記(2)式により、夫々表される。
Tes=−Te×ρ/(1+ρ)・・・(1)
Ter=Te×1/(1+ρ)・・・(2)
ここで、図4を参照し、動力分割機構300による電気的無段変速機能について説明する。ここに、図4は、ハイブリッド駆動装置10の一動作状態を例示する動作共線図である。尚、同図において、図2と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図4において、縦軸は回転速度を表しており、横軸には、左から順にモータジェネレータMG1(一義的にサンギアSg0)、エンジン200(一義的にキャリアCr0)及びモータジェネレータMG2(一義的にリングギアRg0)が表されている。
ここで、先に述べたECT400の各差動機構と同様、動力分割機構300は、相互に差動関係にある複数の回転要素により構成された回転二自由度のプラネタリギアユニットであり、サンギアSg0、キャリアCr0及びリングギアRg0のうち二要素の回転速度が定まった場合に、残余の一回転要素の回転速度が必然的に定まる構成となっている。即ち、動作共線図上において、各回転要素の動作状態は、ハイブリッド駆動装置10の一動作状態に一対一に対応する一の動作共線によって表すことができる。
図4において、駆動軸500及び入力軸600と一義的な回転関係にあるモータジェネレータMG2の動作点が、図示動作点m1であるとする。この場合、モータジェネレータMG1の動作点が図示動作点m2であれば、残余の一回転要素たるキャリアCr0に連結されたエンジン200の動作点は、動作点m3となる。ここで、例えば、分かり易く駆動軸500の回転速度たる入力軸回転速度Ninを維持した状態でモータジェネレータMG1の動作点を図示動作点m4及び図示動作点m5に変化させれば、エンジン200の動作点は、夫々図示動作点m6及び図示動作点m7へと変化する。
即ち、この場合、モータジェネレータMG1を回転速度制御機構として機能させることによって、エンジン200を所望の動作点で動作させることが可能となる。このように、動力分割機構300は、ハイブリッド駆動装置10において電気的無段変速機能を実現する部分となっており、本発明に係る「差動機構」の一例を構成している。
尚、このような電気的無段変速機能の下では、エンジン200の動作点(この場合の動作点とは、機関回転速度NEとエンジントルクTeとの組み合わせによって規定されるエンジン200の一動作条件を意味する)は、基本的にエンジン200の燃料消費率が最小となる最適燃費動作点に制御される。
<ECT400による有段変速機能>
次に、図5を参照し、ECT400による有段変速機能について説明する。ここに、図5は、ハイブリッド駆動装置10の他の動作状態を例示する動作共線図である。尚、同図において、図4と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図5において、左側は図2に例示した動力分割機構300の動作に係る動作共線図であり、右側はECT400の動作に係る動作共線図である。
図5において、動力分割機構300の動作状態が、MG1回転速度Ng=0且つMG2回転速度Nm=Nm1に対応する一動作共線L_PG1によって表される状況であるとする。ECT400の変速作用によれば、この動力分割機構300の一動作状態に対し、変速段の数だけ異なる動作共線を描くことができる。
例えば、変速段として1速段が選択されている場合、クラッチCL1の作用によってサンギアSg2とリングギアRg0とが固定されるため、図示破線で示されるように、サンギアSg2の回転速度は、MG2回転速度Nmと等しくなる。一方、1速段においては、ワンウェイクラッチF1の作用によってキャリアCr1の回転速度がゼロ回転に固定される。従って、1速段における動作共線は、図示L_ECT1となる。既に述べたように、1速段の変速比γ1は1より大きいから、1速段が選択されている状況において、出力軸回転速度Noutは、入力軸回転速度Ninよりも低くなる。
また、変速段として2速段が選択された場合、クラッチCL1の作用によってサンギアSg2とリングギアRg0とが固定されるため、図示破線で示されるように、サンギアSg2の回転速度は、MG2回転速度Nmと等しくなる。一方、2速段においては、ブレーキBR1の作用によってサンギアSg1の回転速度がゼロ回転に固定される。従って、2速段における動作共線は、図示L_ECT2となる。既に述べたように、2速段の変速比γ2は1より大きくγ1より小さいから、2速段が選択されている状況において、出力軸回転速度Noutは、入力軸回転速度Ninよりも低くなり、且つ1速段選択時の回転速度よりも高くなる。
また、変速段として3速段が選択された場合、クラッチCL1の作用によってサンギアSg2とリングギアRg0とが固定されるため、図示破線で示されるように、サンギアSg2の回転速度は、MG2回転速度Nmと等しくなる。一方、3速段においては、クラッチCL2の作用によってキャリアCr1(即ち、リングギアRg2)もまたリングギアRg0と固定される。従って、2速段における動作共線は、図示L_ECT3となる。即ち、入力軸回転速度Ninは出力回転速度Nouと等しくなり、既に述べたように変速比γ3=1の3速段が構築されるのである。
更に、変速段として4速段が選択された場合、クラッチCL2の作用によってキャリアCr1(即ち、リングギアRg2)とリングギアRg0とが固定されるため、リングギアRg2の回転速度は、MG2回転速度Nmと等しくなる。一方、4速段においては、ブレーキBR1の作用によってサンギアSg1の回転速度がゼロ回転に固定される。従って、4速段における動作共線は、図示L_ECT4となる。既に述べたように、4速段の変速比γ4は1より小さいから、4速段が選択されている状況において、出力軸回転速度Noutは、入力軸回転速度Ninよりも高くなり、所謂オーバードライブ状態が実現される。
動力分割機構300の電気的な伝達効率ηeは、MG1回転速度Ng=0である場合に最大となる。従って、動力分割機構300は、理想的には、Ng=0の状態で駆動されるのが望ましい。ここで、ECT400の作用によれば、上述のように、動力分割機構300の一動作状態に対して、出力軸回転速度Noutを4段階に変化させることができる。従って、ECT400によれば、電気的な伝達効率ηeを最大とし得る動作点でエンジン200を動作させる機会を増やすことが可能となり、ハイブリッド駆動装置10全体としてのシステム伝達効率ηsysを良好に維持することができる。尚、実践的運用面においては、システム伝達効率ηsysは、電気的な伝達効率ηeと機械的伝達効率ηtとの積であり、ECT400のように、複数の係合装置を備える構成においては、これらによる機械的伝達効率の低下が、電気的伝達効率の増加によるシステム伝達効率の向上を妨げる。従って、ECT400による効果は、比較的大容量のエンジンを動力源として備えるハイブリッド駆動装置において顕著に奏される。
<変速制御の詳細>
次に、図6を参照し、ECU100により実行される変速制御の詳細について説明する。ここに、図6は、変速制御のフローチャートである。
図6において、ECU100は、シフト位置センサ16からの検出信号に基づいて、運転者によりECT400の動作モードを規定するシフト位置としてDレンジが選択されているか否かを判別する(ステップS101)。Dレンジ以外のシフト位置が選択されている場合(ステップS101:NO)、ECU100は、ステップS101を繰り返し実行し、実質的に待機状態となる。
シフト位置がDレンジである場合(ステップS101:YES)、ECU100は、ハイブリッド車両1がコーストダウン変速中であるか否かを判別する(ステップS102)。ここで、「コーストダウン変速」とは、ハイブリッド車両1が減速状態にある場合の変速を意味する。尚、この場合、コーストダウンは、ブレーキペダルが踏下されることによる積極的な制動を伴うものであっても、運転者がアクセルペダルの操作を止めることによって惰性で生じるものであってもよい。
ここで、図7を参照し、ECT400の変速条件について説明する。ここに、図7は、ECT400の変速条件を規定する変速マップの模式図である。
図7において、縦軸及び横軸には、夫々出力軸トルクTout及び車速Vhが表されている。係るマップ中において、ECT400の変速条件は、図示変速線21ダウン変速線L_21、12アップ変速線L_12、32ダウン変速線L_32、23アップ変速線L_23、43ダウン変速線L_43及び34アップ変速線L_34によって規定される。より具体的には、その時点のハイブリッド車両1の運転条件が、いずれかの変速線を跨ぐ際に、各変速線によって規定される変速が実現される。例えば、ハイブリッド車両1の運転条件が、32ダウン変速線の右側の運転領域から、32ダウン変速線を跨ぐ場合、ECU100は、ECT400を制御して、3速段から2速段への変速(シフトダウン)を実行する。或いは、例えば、ハイブリッド車両1の運転条件が、12アップ変速線の左側の運転領域から、12アップ変速線を跨ぐ場合、ECU100は、ECT400を制御して、1速段から2速段への変速(シフトアップ)を実行する。ECU100のROMには、予め図7に例示される変速マップを数値的に規定したマップが格納されている。
図6に戻り、コーストダウン変速中でない場合(ステップS102:NO)、ECU100は、処理をステップS101に戻す。一方、コーストダウン変速中である場合(ステップS102:YES)、ECU100は、ハイブリッド車両1の運転領域が、回生領域に該当するか否かを判別する(ステップS103)。
ここで、「回生領域」とは、モータジェネレータMG2から回生トルクを出力して(即ち、入力軸600及び駆動軸500からトルクを入力して)、モータジェネレータMG2を発電状態に維持するべき旨が定められた領域である。ECU100のROMには、このような回生領域を規定する回生領域マップが格納されており、ECU100は、その時点のハイブリッド車両1の運転条件(例えば、車速Vh或いはバッテリ12のSOC(State Of Charge:蓄電状態)により規定される充電制限値Win等)が回生領域に該当するか否かを当該回生領域マップに基づいて判別する。
尚、MG2による電力回生が行われる場合、ECU100は、PCU11を制御して、MG2から所定の回生トルクを出力させ、PCU11を介して発電電力をバッテリ12に供給する。この際、MG2から出力すべき回生トルクの目標値は、予め設定されROMに格納された回生トルクマップに規定されている。また、この回生トルクの目標値は、基本的に、ブレーキペダル踏下量Tbの大小に対し夫々大小に変化するよう定めされている。一方、コーストダウン走行中の回生トルクの大小は、ハイブリッド車両1の減速度の大小に対応する。即ち、回生トルクは、ハイブリッド車両1に対し一種の制動力として作用する。
ハイブリッド車両1の運転条件が回生領域に該当しない場合(ステップS103:NO)、ECU100は、処理をステップS107に移行させる。ステップS107については後述する。一方、回生領域に該当する場合(ステップS103:YES)、ECU100は、回生コーストダウン処理を開始する(ステップS104)。回生コーストダウン処理については後述する。
回生コーストダウン処理を開始すると、ECU100は、ブレーキペダルセンサ15を介して取得されるブレーキペダル踏下量Tbが、ハイブリッド車両1が制動力を必要としている旨のブレーキオン領域の値から、積極的な制動力を必要としない旨のブレーキオフ領域の値へと変化したか否かを判別する。この際、本実施形態では特に、運転者がブレーキペダルを踏下している状態において、運転者がブレーキペダルから足を外したか否か(即ち、Tb=0に変化したか否か)を判別する(ステップS105)。ステップS105に係るECU100の動作は、本発明に係る「検出手段」の動作の一例である。
ブレーキペダル踏下量Tbがブレーキオン領域からブレーキオフ領域へ変化していない場合(ステップS105:NO)、即ち、ブレーキペダルが元より踏下されていないか、ブレーキペダル踏下量Tbがブレーキオン領域内で変化しているか、ブレーキペダル踏下量Tbがブレーキオン領域内の値で維持されている場合、ECU100は、処理をステップS107に移行させる。即ち、この場合、回生コーストダウン処理のみが実行される。
一方、ブレーキペダルの操作位置がオン領域からオフ領域へ変化した場合(ステップS105が「YES」側へ分岐することを意味し、即ち、本発明に係る「制動操作量が制動力の減少を促す減少方向へ変化した場合」の一例である)、ECU00は入力軸トルク補正処理を実行する(ステップS106)。入力軸トルク補正処理については後述する。入力軸トルク補正処理が実行されると、処理はステップS107に移行される。
ステップS107においては、変速が終了したか否かが判別される(ステップS107)。変速が継続中である場合(ステップS107:NO)、ECU100は、処理をステップS103に戻し一連の処理を繰り返す或いは継続すると共に、変速が終了した場合(ステップS107:NO)、処理をステップS101に戻し一連の処理を繰り返す。尚、変速が終了したか否かは、入力軸回転速度Ninが変速終了後の変速段に対応する同期回転速度に収束したか否かに基づいて判別される。
本実施形態に係る変速制御は以上のように実行される。尚、ステップS101及びS102が「NO」側に分岐する場合、ECT400の制御がなされない訳ではない。即ち、図6に例示する変速制御とは、コーストダウン変速時における変速制御であって、それ以外の場合についてのECT400の制御態様は、通常の変速制御として、ECU100により別途滞りなく遂行されている。
<変速制御の効果>
ここで、図8を参照し、変速制御の効果について説明する。ここに、図8は、変速制御における回生コーストダウン処理の効果に係り、ECT400各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。尚、図8は、3速段から2速段へのコーストダウン変速がなされる場合を示したものである。
図8において、縦軸は、上段から順に、入力軸回転速度Nin、入力軸トルクTin、出力軸トルクTout、ブレーキフラグF_brk及びECT400における各係合装置の係合油圧が表されており、横軸は時刻で統一されている。尚、ブレーキフラグF_brkは、ブレーキペダルが操作されていれば「1」に、ブレーキペダルが操作されていなければ「0」に設定されるフラグであり、ECU100がシフト位置センサ15のセンサ出力に基づいて設定するフラグである。即ち、図6のステップS105が「ON」側に分岐する場合とは、このブレーキフラグF_brkが「1」から「0」となる場合を意味する。
図8において、時刻T1にコーストダウン変速に係る変速条件が満たされたとする。この場合、ECU100は、時刻T1において、解放側の係合装置(クラッチCL2)の係合油圧を図示破線の如くに低下させ、且つ締結側の係合装置(ブレーキBR1)の係合油圧を図示実線の如くに増加させる。変速が終了した時刻T5の時点において、締結側のブレーキBR1の係合油圧は締結状態保持用の所定値に到達する。
続いて、図示時刻T2において、トルク相が開始される。トルク相とは、締結側の係合装置(ここでは、ブレーキBR1)の係合油圧を上昇させることによって、入力軸回転速度Nin(即ち、MG2回転速度Nm)の回転速度を、2速同期回転速度N2nd(図示鎖線参照)まで上昇させるためのトルク移譲期間を意味する。更に、時刻T3において、この係合装置の係合トルクによって実際に入力軸回転速度Ninが上昇し始めるイナーシャ相が開始される。入力軸回転速度Ninが、2速同期回転速度に対し所定の割合にまで達した時刻T4において、ECU100は変速終了の判定を行い、イナーシャ相は、それより後の時刻T5において終了する。尚、本実施形態では、イナーシャ相の終了と変速期間の終了とを等しく扱うこととする。
ECT400の変速は、所謂等パワー変速であり、その時点の車速Vh(即ち、ハイブリッド駆動装置10に要求される要求出力)が変速前後で維持されるように実行される。従って、変速を行うにあたっては、入力軸回転速度Ninを変速後に選択される変速段に対応する同期回転速度まで上昇(ダウンシフトの場合)させる必要がある。その一方で、出力軸トルクToutは、出力軸回転速度Noutが維持されるため、従前の値に維持される。
ここで、回生コーストダウン処理が実行されない場合、入力軸トルクTinは、入力軸回転速度Ninが2速同期回転速度まで上昇することに伴って上昇する(尚、回生コーストダウン変速中は、MG2の出力トルクは、負トルクたる回生トルクであるから、実応答としてはゼロに近付くことになる)。その特性が、図示PRF_Tin_cmpA(破線)に表される。
ところが、このような入力軸トルクTinの時間推移に対し、実際の出力軸トルクToutは、トルク相及びイナーシャ相においてMG2の回転速度変化にその一部が消費されることによって、一時的に低下する(図示PRF_Tout_cmpA(破線)参照)。その結果、変速中において、トルクショックが生じ、ドライバビリティを低下させる要因となる。
そこで、回生コーストダウン処理においては、入力軸トルクTinと等価なMG2の回生トルク(尚、回生トルクの大小変化は、夫々入力軸トルクTinの小大変化に対応する)が、比較例に対しより減少される(図示PRF_Tin_A(実線))。その結果、実際の出力軸トルクToutの応答は、図示PRF_Tout_A(実線))のようになり、減少させた回生トルクの分だけ出力軸トルクToutの減少が抑制され、トルクショックを緩和させることが可能となるのである。
次に、図9を参照し、入力軸トルク補正処理の必要性について説明する。ここに、図9は、トルク補正処理を行わない場合のECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。尚、同図において、図8と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図9において、トルク相開始以前の時刻T6に、ブレーキペダルの操作が停止されたとする。
ブレーキペダルの操作が停止されると、MG2による電力回生の規模が縮小されるため、その時点で入力軸トルクTinは大きく変化する。それは、回生コーストダウン処理が行われようが(PRF_Tin_B(実線))、行われまいが(PRF_Tin_cmpB(破線))変わることがない。
一方、ブレーキペダル踏下量Tbの変化により、変速前後の出力軸トルクToutの目標値は変化するが、このような入力軸トルクTinの一時的な変動が生じると、出力軸トルクToutは一時的に上昇する。ところが、その後に先に述べたトルク相及びイナーシャ相による出力軸トルクToutの変化が生じると、一時的な上昇の後である分、出力軸トルクToutの変動は大きくなり、回生コーストダウン処理が行われようが(PRF_Tout_B(実線)、行われまいが(PRF_Tout_cmpB(破線))、出力軸トルクの変動がドライバビリティを低下させる懸念がある。即ち、回生コーストダウン中においては、ブレーキペダルのブレーキオフ操作に対する補償が必要となる。その補償が、即ち、入力軸トルク補正処理である。
次に、図10を参照し、入力軸トルク補正処理の効果について説明する。ここに、図10は、入力軸トルク補正処理の一例を行った場合のECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。尚、同図において、図9と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図10において、ECU100は、入力軸トルク補正処理の一態様として、入力軸トルクTinの上昇速度に制限を与える。入力軸トルクTinは、何らの対策も講じられることがなければ、ブレーキペダルのオフ操作と同時に急上昇するが、ECU100は、例えば、入力軸トルクTinの上昇速度に上限を与え、入力軸トルクの急上昇を抑制する。
その場合の入力軸トルクTinの時間推移が、図示PRF_Tin_C(実線)として表される。図示する通り、何らの対策も講じられることがない場合の特性(即ち、PRF_Tin_B(破線))と較べると、入力軸トルク補正処理によって、入力軸トルクTinの立ち上がり特性が緩慢となる。
その結果、ブレーキオフ操作による出力軸トルクToutの一時的な上昇も、その規模が小さくなり(PRF_Tout_C(実線))、入力軸トルク補正処理がなされない場合(PRF_Tout_B(破線))と較べて、ショックを低減することができる。
尚、入力軸トルクの上昇速度を制限するにあたっての実践的態様は多様であってよい。例えば、入力軸トルクTinの上限値を時間変化に対し徐変させることにより、図示の如き特性が実現されてもよいし、時間フィルタ処理等によって、時間なましを行ってもよい。或いは、補正係数に基づいた数値演算に従って、回生トルクの目標値を制限してもよい。
次に、図11を参照し、他の入力軸トルク補正処理の効果について説明する。ここに、図11は、入力軸トルク補正処理の他の例を行った場合のECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。尚、同図において、図9と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図11において、ECU100は、入力軸トルク補正処理の一態様として、MG2の回生トルクの減少量を更に減少させる。即ち、ECU100は、回生コーストダウン処理における回生トルクの減少量を更に減少側に補正する。このような処理がなされた場合の入力軸トルクTinの時間推移が、図示(PRF_Tin_D(実線))として示される。このように、入力軸トルク補正処理がなされると、回生コーストダウン処理がなされるのみの場合(PRF_Tin_B(破線))と較べてMG2の回生トルクが更に減少する。
このように回生トルクがより減少側へ補正されると、トルク相及びイナーシャ相における出力軸トルクToutの落ち込みが緩和される(PRF_Tout_D(実線))。従って、回生コーストダウン処理がなされるのみの場合(PRF_Tout_B(破線))と較べて、ブレーキオフ操作によって一時的に上昇した出力軸トルクToutの落ち込みが抑制される。即ち、ドライバビリティの低下が緩和される。
尚、回生コーストダウン処理における回生トルクの低減量は、この種のブレーキオフ操作による出力軸トルクの変動を想定していない。即ち、入力軸トルク補正処理としての回生トルクの低減と、回生コーストダウン処理における回生トルクの低減とは、回生トルクの低減に関する技術事項については等しいが、その本質部分において全く異なるものである。
次に、図12を参照し、他の入力軸トルク補正処理の効果について説明する。ここに、図12は、入力軸トルク補正処理の他の例を行った場合のECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。尚、同図において、図9と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図12において、ECU100は、入力軸トルク補正処理の一態様として、図10に例示した入力軸トルクTinの上昇速度制限と、図11に例示したMG2の回生トルクの減少補正とを相互に協調させつつ実行する。
このような処理がなされた場合の入力軸トルクTinの時間推移が、図示(PRF_Tin_E(実線))として示される。このように、入力軸トルク補正処理がなされると、回生コーストダウン処理がなされるのみの場合(PRF_Tin_B(破線))と較べて、ブレーキオフ操作に伴う入力軸トルクの上昇に係る上昇速度が制限され、その立ち上がりが緩やかになると共に、MG2の回生トルクが回生コーストダウンにおける減少量に対して更に減少補正される。
このように上昇速度の制限及び回生トルクの減少補正がなされると、出力軸トルクToutの立ち上がりがなまされ、且つトルク相及びイナーシャ相における出力軸トルクToutの落ち込みが緩和される(PRF_Tout_E(実線))。従って、出力軸トルクToutの時間推移は極めて円滑になり、回生コーストダウン処理がなされるのみの場合(PRF_Tout_B(破線))と較べて、ドライバビリティが顕著に改善される。
このように、本実施形態によれば、回生コーストダウン中にブレーキオフ操作が生じた場合に、ECU100によって入力軸トルク補正処理が実行され、出力軸トルクToutの変動が好適に抑制される。従って、ブレーキ操作の影響を受けることなく回生コーストダウン中のドライバビリティを好適に維持することが可能となるのである。
尚、図10乃至図12において、ブレーキオフ操作はトルク相開始以前のタイミングで生じている。このようにトルク相開始以前のタイミングで生じるブレーキオフ操作に対しては、本実施形態に係る上記入力軸トルクの補正は顕著に効果的であるが、上記入力軸トルクの補正は、他のタイミングで生じたとしても無論、出力軸トルクの変動抑制に効果的である。このことを、図13を参照して説明する。ここに、図13は、入力軸トルク補正処理の他の例を行った場合のECT各部の状態の一時間推移を例示するタイミングチャートである。尚、同図において、図9と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
図13において、これまでの例と異なり、イナーシャ相に相当する時刻T7においてブレーキオフ操作が生じたとする。この場合、何らの対策も講じられなければ、入力軸トルクTinは、図示PRF_Tin_cmpF(破線)のように時刻T7において上昇する(回生トルクが減少する)。この際、締結側の係合装置の係合油圧は、減少側に補正されるが(実線)、係る処理のみでは、係合油圧の実応答遅延に起因して、入力軸回転速度Ninの急変を止めることが難しい。その結果、出力軸トルクToutは、図示PRF_Tout_cmpF(破線)のように、変速終了前後で変動し、ドライバビリティを低下させる。
それに対し、入力軸トルク補正処理が実行された場合、ブレーキオフ操作タイミングにおける入力軸トルクTinの急変が抑制されるため(図示PRF_Tin_F(実線))、係合装置の油圧低減に係る効果とあいまって、変速終期の入力軸回転速度Ninの急変を抑制することができる。そのため、入力軸回転速度Ninは、オーバーシュート(破線)することなく、2速同期回転速度へ到達する。
また、出力軸トルクToutは、入力軸トルクTinの上昇速度抑制に係る効果によって、その変動が抑制される(図示PRF_Tout_F(実線))。このように、本実施形態に係る入力軸トルク補正処理は、ブレーキオフ操作が回生コーストダウン中の如何なるタイミングで生じたとしても、明確に出力軸トルクToutの変動抑制に係る効果を発揮する。
尚、図13においては、入力軸トルク補正処理として、入力軸トルクの上昇速度抑制が採用されたが、図11或いは図12に例示する態様を適用することも容易にして可能であることは言うまでもない。
尚、本実施形態においては、MG2による電力回生制御の態様は不変とされているが、例えば、バッテリ12のSOC(この場合、SOCとは、充電状態を規定する規格化された指標値を意味する)が所定値以上であれば、電力回生の必要性は低下するため、回生コーストダウン中にブレーキオフ操作が生じたとしても、出力軸トルクの変動は相対的に小さくなる。一方、バッテリ12のSOCが所定値(先の所定値とは異なる)未満であれば、電力回生の必要性が上昇するため、回生コーストダウン中にブレーキオフ操作が生じた場合の出力軸トルクの変動は相対的に大きくなる。
その点に鑑みれば、ECU100は、例えばバッテリ12に付設されるSOCセンサ等のセンサ出力を利用して、その時点のバッテリ12の充電状態に応じて、上記入力軸トルク補正処理に係る入力軸トルクの補正態様或いは規模を決定してもよい。また、このような指標値は、SOCに限定されず、例えば、バッテリ12の温度であってもよい。バッテリ12は、低温或いは高温領域における充放電性能が低下する。従って、低温或いは高温領域においては入力軸トルク補正処理に係る補正規模を相対的に大きくする等の措置が講じられてもよい。
<第2実施形態>
ハイブリッド駆動装置の構成は、第1実施形態に係るハイブリッド駆動装置10のものに限定されない。ここで、図14を参照し、本発明の第2実施形態にハイブリッド駆動装置20の構成について説明する。ここに、図14は、ハイブリッド駆動装置20の構成を概念的に例示してなる概略構成図である。尚、同図において、図2と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
図14において、ハイブリッド駆動装置20は、駆動軸500と入力軸600とがクラッチ900によって選択的に係合又は解放状態に制御される構成となっている。また、モータジェネレータMG2と入力軸600との間には、MG2回転速度Nmを二段階に減速することが可能なMG2リダクション機構800が介装されている。
MG2リダクション機構800は、湿式多板係合装置としてのブレーキ機構801及び802と、これらブレーキ機構に夫々連結された回転要素を含む差動機構803から構成される。MG2リダクション機構800は、ブレーキ機構としてブレーキ機構801が選択された場合とブレーキ機構802が選択された場合とで、MG2回転速度Nmの減速比が異なる構成を有しており、ECT400による変速に加え、MG2をその時点でより効率的な動作領域で動作させることが可能となっている。このような構成においても無論、上述の変速制御を適用することが可能である。
また、クラッチ900が解放側に制御された状態においては、ハイブリッド駆動装置20の動力源はMG2のみとなる。この状態は、所謂電気自動車と同等である。即ち、本発明が適用対象とする車両は、ハイブリッド車両に限定されず、モータのみを動力源とする電気自動車も含まれる。
<第3実施形態>
ハイブリッド駆動装置の構成は、第1実施形態に係るハイブリッド駆動装置10のものに限定されない。ここで、図15を参照し、本発明の第3実施形態にハイブリッド駆動装置30の構成について説明する。ここに、図15は、ハイブリッド駆動装置30の構成を概念的に例示してなる概略構成図である。尚、同図において、図2と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
図15において、ハイブリッド駆動装置30は、無段変速部1000と有段変速部1100を有する。無段変速部1000は、ハイブリッド駆動装置10における動力分割機構300と概念的には同等のプラネタリギアユニットと、MG2回転速度Nmを減速する減速ギアとからなり、動力分割機構300と同様に回転二自由度の差動機構として機能する。
一方、有段変速部1100は、クラッチC1、C2、C3及びC4と二組の差動機構からなり、これらの係合状態に応じて複数の変速段を実現する構成となっている。
ここで、ハイブリッド駆動装置30によれば、この有段変速部1100の機能により、駆動要素と反力要素とを切り替えることが可能である。例えば、クラッチC1を係合させ、クラッチC2を解放すれば、変速装置の入力軸は、図示入力軸600aとなり、上記実施形態と同様に、MG2が駆動要素(出力軸700との間でトルクの入出力を行う要素)となり、MG1が反力要素となる。その逆に、クラッチC2を係合させ、クラッチC1を解放すれば、変速装置の入力軸は、図示入力軸600bとなり、上記実施形態とは異なり、MG1が駆動要素(この場合、MG1が本発明に係る「回転電機」として機能する)となり、MG2が反力要素となる。このように、変速部の係合状態によって、駆動要素と反力要素とを選択的に切り替えつつ走行可能なハイブリッド車両に対しても本発明は適用可能である。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
本発明は、力行及び回生が可能な回転電機と車軸との間に有段の変速装置を備えた車両に広く適用可能である。
1…ハイブリッド車両、10…ハイブリッド駆動装置、100…ECU、200…エンジン、300…動力分割機構、400…変速装置、500…駆動軸、600…入力軸、700…出力軸。
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記入力軸のトルクの変化速度が、前記入力軸のトルクが増加する側へ変化する場合に、変速後の前記変速段に係る前記係合装置の係合油圧を減少させる係合油圧制御手段を更に具備する。
この態様によれば、変速後の変速段に係る係合装置に与えられる係合油圧が、入力軸トルクの変化速度が、入力軸のトルクが増加する側へ変化する場合に、減少側へ補正される。従って、制動操作量の減少方向への変化に際して入力軸トルクの急変を緩和することが可能である。

Claims (10)

  1. 入力軸との間でトルクの入出力が可能な回転電機と、
    前記入力軸と車軸に連結された出力軸との間に複数の係合装置を備えて設置され、前記入力軸と前記出力軸との間でトルクを伝達すると共に、前記複数の係合装置の係合状態に応じて、前記入力軸の回転速度と前記出力軸の回転速度との比たる変速比が相互に異なる複数の変速段を構築可能な変速装置と
    を備えた車両を制御する装置であって、
    運転者の制動操作量を検出する検出手段と、
    前記回転電機のコースト回生時に前記変速段の切り替えがなされるコースト回生変速期間において、前記検出された制動操作量が前記車両に付与される制動力の減少を促す減少方向へ変化した場合に、該制動操作量の変化に伴う前記出力軸のトルクの変化が抑制されるように前記入力軸のトルクを制御する入力軸トルク制御手段と
    を具備することを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記入力軸トルク制御手段は、前記検出された制動操作量が前記減少方向へ変化する場合として、前記制動操作量が前記制動力を付与すべき旨の値から前記制動力を付与すべきでない旨の値へと変化した場合に前記入力軸のトルクを制御する
    ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の車両の制御装置。
  3. 前記入力軸トルク制御手段は、前記変速段の切り替え期間において前記検出された制動操作量が前記減少方向へ変化した場合に、前記入力軸のトルクを制御する。
    ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の車両の制御装置。
  4. 前記入力軸トルク制御手段は、前記切り替え期間として、前記変速段の切り替え要求が生じてから前記コースト回生変速期間の一部をなすトルク相が開始されるまでの期間において前記検出された制動操作量が前記減少方向へ変化した場合に、前記入力軸のトルクを制御する。
    ことを特徴とする請求の範囲第3項に記載の車両の制御装置。
  5. 前記入力軸トルク制御手段は、前記コースト回生変速期間以外の期間において前記検出された制動操作量が前記減少方向へ変化した場合と較べて前記入力軸のトルクの上昇速度を制限する
    ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の車両の制御装置。
  6. 前記コースト回生変速期間の一部をなすトルク相及びイナーシャ相の少なくとも一方において、前記回転電機の回生トルクを減少させることにより前記出力軸のトルクの変化を抑制する抑制手段を更に具備し、
    前記入力軸トルク制御手段は、前記抑制手段に係る前記回生トルクの減少量を更に減少側に補正する
    ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の車両の制御装置。
  7. 前記コースト回生変速期間の一部をなすトルク相及びイナーシャ相の少なくとも一方において、前記回転電機の回生トルクを減少させることにより前記出力軸のトルクの変化を抑制する抑制手段を更に具備し、
    前記入力軸トルク制御手段は、前記コースト回生変速期間以外の期間において前記検出された制動操作量が前記減少方向へ変化した場合と較べて前記入力軸のトルクの上昇速度を制限すると共に、前記抑制手段に係る前記回生トルクの減少量を更に減少側に補正する
    ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の車両の制御装置。
  8. 前記入力軸のトルクの変化速度の大小に応じて、変速後の前記変速段に係る前記係合装置の係合油圧を大小に夫々変化させる係合油圧制御手段を更に具備する
    ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の車両の制御装置。
  9. 前記車両は、前記回転電機との間で電力の入出力が可能な蓄電手段を更に具備し、
    前記車両の制御装置は、
    前記蓄電手段の蓄電量及び温度のうち少なくとも一方に応じて規定される制約の範囲で前記コースト回生時における前記回転電機の回生トルクを制御する回生トルク制御手段を更に具備し、
    前記入力軸トルク制御手段は、前記回生トルク制御手段による前記回生トルクの制御状態に応じて前記入力軸のトルクを制御する
    ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の車両の制御装置。
  10. 前記車両は、
    内燃機関と、
    前記内燃機関に反力トルクを与える反力要素としての、前記回転電機とは異なる他の回転電機と、
    前記内燃機関、前記回転電機及び前記他の回転電機に夫々連結される回転要素を含む複数の回転要素を備え、前記内燃機関の回転速度と前記回転電機の回転速度との比を無段階に変化させることが可能な差動機構と
    を具備する
    ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の車両の制御装置。
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