JPWO2016208029A1 - ハイブリッド車両の変速制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
変速機は、複数の変速段を切り替える変速要素として、解放位置からのストロークにより噛み合い締結する複数の係合クラッチを有する。
このハイブリッド車両において、変速要求に基づく前記係合クラッチのストローク動作により、変速機により実現される変速段を切り替える変速制御を行う変速コントローラを設ける。
変速コントローラは、変速機により実現可能な複数の変速段のうち、動力源から駆動輪に至る動力伝達経路に係合クラッチが1つ存在する変速段を選択し、選択した複数の変速段を通常時の変速制御に使用する通常時使用変速段グループとする。
即ち、通常時使用変速段グループとして選択された変速段は、動力伝達経路に係合クラッチが1つ存在するだけである。このため、通常時変速において、噛み合い係合クラッチを変速要素とする場合に特有のガタツキショックや異音が抑えられた良好な変速品質が達成される。そして、通常時使用変速段はショックや異音を抑えた変速段であるため、変速中のトルク増減傾きを緩やかにする振動対策を施す必要がなく、変速に要する時間が短い高い変速応答性が確保される。
この結果、変速要求があったとき、通常時変速において良好な変速品質を達成しながら、ドライバ要求に応える変速応答性を確保することができる。
実施例1の変速制御装置は、駆動系構成要素として、1つのエンジンと、2つのモータジェネレータと、3つの係合クラッチを有する多段歯車変速機と、を備えたハイブリッド車両(ハイブリッド車両の一例)に適用したものである。以下、実施例1におけるハイブリッド車両の変速制御装置の構成を、「全体システム構成」、「変速制御系構成」、「変速段構成」、「変速制御処理構成」に分けて説明する。
図1は、実施例1の変速制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系及び制御系を示す。以下、図1に基づき、全体システム構成を説明する。
実施例1の多段歯車変速機1は、変速要素として、噛み合い締結による係合クラッチC1,C2,C3(ドグクラッチ)を採用することにより引き摺りを低減することで効率化を図った点を特徴とする。そして、係合クラッチC1,C2,C3のいずれかを噛み合い締結させる変速要求があると、クラッチ入出力の差回転数を、第1モータジェネレータMG1(係合クラッチC3の締結時)又は第2モータジェネレータMG2(係合クラッチC1,C2の締結時)により回転同期させ、同期判定回転数範囲内になると噛み合いストロークを開始することで実現している。又、締結されている係合クラッチC1,C2,C3のいずれかを解放させる変速要求があると、解放クラッチのクラッチ伝達トルクを低下させ、解放トルク判定値以下になると解放ストロークを開始することで実現している。以下、図2に基づき、多段歯車変速機1の変速制御系構成を説明する。
実施例1の多段歯車変速機1は、流体継手などの回転差吸収要素を持たないことで動力伝達損失を低減すると共に、内燃機関ICEをモータアシストすることでICE変速段を減らし、コンパクト化(EV変速段:1-2速、ICE変速段:1-4速)を図った点を特徴とする。以下、図3及び図4に基づき、多段歯車変速機1の変速段構成を説明する。
ここで、「EV- ICEgen」の変速段は、停車中、内燃機関ICEにより第1モータジェネレータMG1で発電するMG1アイドル発電時、又は、MG1発電にMG2発電を加えたダブルアイドル発電時に選択される変速段である。「Neutral」の変速段は、停車中、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電するMG2アイドル発電時に選択される変速段である。
ここで、「EV1st ICE-」の変速段は、内燃機関ICEを停止して第1モータジェネレータMG1で走行する「EVモード」のとき、又は、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電しながら、第1モータジェネレータMG1で1速EV走行を行う「シリーズHEVモード」のときに選択される変速段である。
ここで、「EV2nd ICE-」の変速段は、内燃機関ICEを停止して第1モータジェネレータMG1で走行する「EVモード」のとき、又は、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電しながら、第1モータジェネレータMG1で2速EV走行を行う「シリーズHEVモード」のときに選択される変速段である。
図5は、実施例1の変速機コントロールユニット23(変速コントローラ)で実行される変速制御処理の流れを示す。以下、変速制御処理構成をあらわす各ステップについて説明する。
ここで、「バッテリSOC」は、強電バッテリ3の充電容量を検出するバッテリSOCセンサ81により取得する。「所定容量SOC1」は、バッテリSOCの監視によるエネルギー管理の際、通常充放電の変速制御モードとする第1シフトスケジュールマップ(図6)と、充電重視の変速制御モードとする第2シフトスケジュールマップ(図12)と、の切替閾値として設定される。そして、バッテリSOCが所定容量SOC1以下であり、バッテリSOCが不足状態であることを示すバッテリ低容量条件が成立すると、ステップS5へ進む。
ここで、「バッテリ温度」は、強電バッテリ3のバッテリ温度を検出するバッテリ温度センサ78により取得する。そして、強電バッテリ3の温度が低下し、既定の出力を出せない第1温度閾値以下であるというバッテリ低温条件が成立するとき、バッテリ温度が低いと判断する。
ここで、「バッテリ温度」はバッテリ温度センサ78により取得し、「モータ温度」は第1モータジェネレータMG1の温度を検出するモータ温度センサ79により取得する。「インバータ温度」は第1インバータ4の温度を検出するインバータ温度センサ80により取得する。そして、強電バッテリ3から第1モータジェネレータMG1までの第1モータジェネレータ系温度が上昇し、既定の出力を出せない第2温度閾値以上であるという第1モータジェネレータ系高温条件が成立するとき、第1モータジェネレータ系温度が高いと判断する。
ここで、第1シフトスケジュールマップを用いた変速制御とは、図6に示す第1シフトスケジュールマップ上に存在する運転点の位置に割り当てられた通常時使用変速段を選択する制御をいう。よって、運転点の移動により選択される通常時使用変速段が変わると、アップ変速又はダウン変速により変速段を変更する。
ここで、第2シフトスケジュールマップを用いた変速制御では、「EV1st」を「Series EV1st」とし、さらに、「EV1st ICE1st」という緊急時1stの変速段を追加した点で、第1シフトスケジュールマップ(図6)を用いた変速制御で使用が許可された変速段と相違する。
ここで、「故障時変速段」とは「EV2nd ICE3rd’」をいい、故障時変速段にギア比が近い通常時使用変速段とは「EV2nd ICE3rd」をいう。
ここで、通常時使用変速段「EV2nd ICE3rd」の故障とは、例えば、第1係合クラッチC1を「Right」へストロークするシフト動作系に機械的、或いは、電気的なトラブルが発生し、「EV2nd ICE3rd」を選択できないような故障をいう。
ここで、「故障時変速段として使用する」とは、第1又は第2シフトスケジュールマップを用いた変速制御の中で、「EV2nd ICE3rd」の変速段に代え、「EV2nd ICE3rd’」の変速段を使用することをいう。
実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置における作用を、「変速制御処理作用」、「通常時変速制御作用」、「緊急時1stの使用許可による変速制御作用」、「故障時変速制御作用」、「変速制御の特徴作用」に分けて説明する。
以下、図5に示すフローチャートに基づき、各走行シーンでの変速制御処理作用を説明する。
図5のフローチャートにおいてステップS4へと進んだとき、通常時使用変速段の使用許可に基づき、第1シフトスケジュールマップを用いた通常時変速制御が実施される。以下、図6〜図11に基づき、通常時変速制御作用を説明する。
図5のフローチャートにおいてステップS5へと進んだときは、通常時使用変速段に緊急時1stである「EV1st ICE1st」を加えた変速段使用許可に基づき、第2シフトスケジュールマップを用いた変速制御が実施される。以下、図12及び図13に基づき、緊急時1stの使用許可による変速制御作用を説明する。
次に、図5のフローチャートにおいて、ステップS8へと進んだときは、故障時変速段(「EV2nd ICE3rd’」)の使用に基づき、第1又は第2シフトスケジュールマップを用いて故障時変速制御が実施される。以下、図14に基づき、故障時変速制御作用を説明する。
実施例1では、多段歯車変速機1により実現可能な複数の変速段のうち、第1モータジェネレータMG1又は内燃機関ICEから駆動輪19に至る動力伝達経路に係合クラッチが1つ存在する変速段が選択される。そして、選択された複数の変速段を通常時の変速制御に使用する「通常時使用変速段グループ」とする構成とした。
即ち、「通常時使用変速段グループ」として選択された変速段は、3つの係合クラッチC1,C2,C3のうち、動力伝達経路に係合クラッチが1つ存在するだけである。このため、通常時変速において、噛み合い係合クラッチC1,C2,C3を変速要素とする場合に特有のガタツキショックや異音が抑えられた良好な変速品質が達成される。そして、通常時使用変速段はショックや異音を抑えた変速段であるため、変速中のトルク増減傾きを緩やかにする振動対策を施す必要がなく、変速に要する時間が短い高い変速応答性が確保される。
この結果、変速要求があったとき、通常時変速において良好な変速品質を達成しながら、ドライバ要求に応える変速応答性が確保される。
即ち、通常時不使用変速段グループの変速段は、3つの係合クラッチC1,C2,C3のうち、動力伝達経路に係合クラッチが2つ以上存在し、良好な変速品質は望めないが、変速段として用いることは可能である。
従って、所定の条件が成立するとき、通常時不使用変速段グループの変速段の使用を許可することで、通常時不使用変速段が、通常時使用変速段のバックアップ変速段として有効利用される。
即ち、バッテリ低容量条件が成立するときは、強電バッテリ3のバッテリSOCの持ち出しを出来る限り抑えたいという要求がある。これに対し、通常時不使用変速段グループに第1モータジェネレータMG1によるアシスト負荷を軽減する変速段が存在する場合、通常時不使用変速段の使用を許可して変速制御を実施する方が、バッテリSOCを早期に回復させる点で有利である。
従って、バッテリ低容量条件が成立するとき、通常時不使用変速段の変速制御への使用を許可することで、強電バッテリ3の低下したバッテリSOCの早期回復が達成される。
即ち、バッテリ低温条件が成立すると、第1モータジェネレータMG1が既定の出力を出せないため、第1モータジェネレータMG1によるアシスト出力を出来る限り軽減する必要がある。これに対し、主に内燃機関出力により分担し、MG1出力による駆動力分担を軽減する変速段が通常時不使用変速段グループに存在する場合、その通常時不使用変速段を用いる方が要求車両駆動力を出せる点で好ましい。
従って、バッテリ低温条件が成立するとき、変速制御において通常時不使用変速段を使用することで、要求車両駆動力に対する実車両駆動力の低下が抑えられる。
即ち、電動機系高温条件が成立すると、バッテリ低温条件の成立時と同様に、第1モータジェネレータMG1が既定の出力を出せないため、第1モータジェネレータMG1によるアシスト出力を出来る限り軽減する必要がある。これに対し、主に内燃機関出力により分担し、MG1出力による駆動力分担を軽減する変速段が通常時不使用変速段グループに存在する場合、その通常時不使用変速段を用いる方が要求車両駆動力を出せる点で好ましい。
従って、電動機系高温条件が成立するとき、変速制御において通常時不使用変速段を使用することで、要求車両駆動力に対する実車両駆動力の低下が抑えられる。
即ち、変速制御は、燃費性能や駆動性能を考慮して変速段領域を設定したシフトスケジュールマップ(図6、図12)を用いて行われる。しかし、領域で設定されている所定の変速段(EV2nd ICE3rd)を選択できない故障が発生すると、アップ変速時もダウン変速時も変速段(EV2nd ICE3rd)を飛ばすことになる。この場合、燃費性能や駆動性能が低下してしまう。
これに対し、変速段故障が発生したとき、故障が発生した変速段(EV2nd ICE3rd)に近いギア比による変速段(EV2nd ICE3rd’)を故障時変速段として使用することで、燃費性能や駆動性能の低下を最小に抑えつつ、変速制御がそのまま継続される。
即ち、多段歯車変速機1の変速制御は、EV変速段を変更する制御と、ICE変速段を変更する制御に分けることができる。よって、動力伝達経路をEV変速段とICE変速段のそれぞれに分けて考え、ICE変速段の動力伝達経路に係合クラッチC1,C2,C3が2つ以上存在する変速段を通常時不使用変速段グループとしている。
従って、EV変速段とICE変速段を有する多段歯車変速機1において、多段歯車変速機1により実現可能な複数の変速段の中から、通常時使用変速段と通常時不使用変速段が動力伝達経路中の係合クラッチの数により整然と切り分けられる。
実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
変速機(多段歯車変速機1)は、複数の変速段を切り替える変速要素として、解放位置からのストロークにより噛み合い締結する複数の係合クラッチC1,C2,C3を有するハイブリッド車両において、
変速要求に基づく係合クラッチのストローク動作により、変速機(多段歯車変速機1)により実現される変速段を切り替える変速制御を行う変速コントローラ(変速機コントロールユニット23)を設け、
変速コントローラ(変速機コントロールユニット23)は、変速機(多段歯車変速機1)により実現可能な複数の変速段のうち、動力源から駆動輪19に至る動力伝達経路に係合クラッチが1つ存在する変速段(EV変速段:1-2速、ICE変速段:2-4速)を選択し、選択した変速段を通常時の変速制御に使用する通常時使用変速段グループとする。
このため、変速要求があったとき、通常時変速において良好な変速品質を達成しながら、ドライバ要求に応える変速応答性を確保することができる。
このため、(1)の効果に加え、所定の条件が成立するとき、通常時不使用変速段グループの変速段の使用を許可することで、通常時不使用変速段を、通常時使用変速段のバックアップ変速段として有効に利用することができる。
このため、(2)の効果に加え、バッテリ低容量条件が成立するとき、通常時不使用変速段の変速制御への使用を許可することで、バッテリ(強電バッテリ3)の低下した充電容量(バッテリSOC)の早期回復を達成することができる。
このため、(2)又は(3)の効果に加え、バッテリ低温条件が成立するとき、変速制御において通常時不使用変速段を使用することで、要求車両駆動力に対する実車両駆動力の低下を抑えることができる。
このため、(2)〜(4)の効果に加え、電動機系高温条件が成立するとき、変速制御において通常時不使用変速段を使用することで、要求車両駆動力に対する実車両駆動力の低下を抑えることができる。
このため、(2)〜(5)の効果に加え、変速段故障が発生したとき、故障が発生した変速段(EV2nd ICE3rd)に近いギア比による変速段(EV2nd ICE3rd’)を故障時変速段として使用することで、燃費性能や駆動性能の低下を最小に抑えつつ、変速制御をそのまま継続することができる。
変速コントローラ(変速機コントロールユニット23)は、複数の係合クラッチC1,C2,C3の締結組み合わせによる全変速段から、インターロック変速段とシフト機構により選択できない変速段を除いた変速段を、変速機(多段歯車変速機1)により実現可能な複数の変速段とし、
組み合わせ変速段の場合、EV変速段の動力伝達経路に係合クラッチC3が1つ存在し、ICE変速段の動力伝達経路に係合クラッチC1,C2が1つ存在する変速段を通常時使用変速段グループとし、EV変速段の動力伝達経路に係合クラッチC3が1つ存在し、ICE変速段の動力伝達経路に係合クラッチC1,C2,C3が2つ以上存在する変速段を通常時不使用変速段グループとする(図4)。
このため、(1)〜(6)の効果に加え、EV変速段とICE変速段を有する変速機(多段歯車変速機1)において、変速機(多段歯車変速機1)により実現可能な複数の変速段の中から、通常時使用変速段と通常時不使用変速段を、動力伝達経路中の係合クラッチの数により整然と切り分けることができる。
Claims (7)
- 動力源として電動機と内燃機関を備え、前記動力源から駆動輪までの駆動系に複数の変速段を実現する変速機が搭載され、
前記変速機は、複数の変速段を切り替える変速要素として、解放位置からのストロークにより噛み合い締結する複数の係合クラッチを有するハイブリッド車両において、
変速要求に基づく前記係合クラッチのストローク動作により、前記変速機により実現される変速段を切り替える変速制御を行う変速コントローラを設け、
前記変速コントローラは、前記変速機により実現可能な複数の変速段のうち、前記動力源から前記駆動輪に至る動力伝達経路に前記係合クラッチが1つ存在する変速段を選択し、選択した変速段を通常時の変速制御に使用する通常時使用変速段グループとする
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記変速コントローラは、前記変速機により実現可能な複数の変速段のうち、動力伝達経路に前記係合クラッチが2つ以上存在する変速段を選択し、選択した変速段を通常時の変速制御に使用しない通常時不使用変速段グループとし、所定の条件が成立するとき、前記通常時不使用変速段グループの変速段の使用を許可する
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。 - 請求項2に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記変速コントローラは、バッテリの充電容量が所定容量以下というバッテリ低容量条件が成立するとき、前記通常時不使用変速段グループに存在する変速段の使用を許可する
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。 - 請求項2又は請求項3に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記変速コントローラは、バッテリの温度が低下し、既定の出力を出せない第1温度閾値以下であるというバッテリ低温条件が成立するとき、前記通常時不使用変速段グループに存在する変速段の使用を許可する
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。 - 請求項2から請求項4までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記変速コントローラは、バッテリから電動機までの電動機系温度が上昇し、既定の出力を出せない第2温度閾値以上であるという電動機系高温条件が成立するとき、前記通常時不使用変速段グループに存在する変速段の使用を許可する
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。 - 請求項2から請求項5までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記変速コントローラは、前記通常時使用変速段グループの変速段を使用しての変速制御中に所定の変速段を選択できない故障が発生したとき、前記通常時不使用変速段グループに存在する変速段のうち、故障が発生した所定の変速段に近いギア比による変速段を故障時変速段として使用する
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。 - 請求項1から請求項6までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記変速機は、電動機変速段であるEV変速段と、内燃機関変速段である複数のICE変速段と、前記EV変速段と前記ICE変速段の組み合わせ変速段と、を有し、
前記変速コントローラは、前記複数の係合クラッチの締結組み合わせによる全変速段から、インターロック変速段とシフト機構により選択できない変速段を除いた変速段を、前記変速機により実現可能な複数の変速段とし、
前記組み合わせ変速段の場合、前記EV変速段の動力伝達経路に前記係合クラッチが1つ存在し、前記ICE変速段の動力伝達経路に前記係合クラッチが1つ存在する変速段を通常時使用変速段グループとし、前記EV変速段の動力伝達経路に前記係合クラッチが1つ存在し、前記ICE変速段の動力伝達経路に前記係合クラッチが2つ以上存在する変速段を通常時不使用変速段グループとする
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。
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