KR101300390B1

KR101300390B1 - 하이브리드 차량의 제어 장치

Info

Publication number: KR101300390B1
Application number: KR1020120010680A
Authority: KR
Inventors: 마사미 스즈끼; 후미히로 야마나까
Original assignee: 쟈트코 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2013-08-26
Also published as: KR20120089597A; US8812208B2; JP5465197B2; EP2484570B1; EP2484570A1; JP2012162099A; CN102673556B; US20120202646A1; CN102673556A

Abstract

본 발명의 과제는 연속 변속 시이어도 쇼크를 회피 가능한 하이브리드 차량의 제어 장치를 제공하는 것이다.
엔진과 모터 사이의 구동력의 전달을 접속 해제하는 제1 클러치와, 모터로부터 구동륜으로 전달되는 구동력의 전달을 접속 해제하는 제2 클러치와, 자동 변속기의 변속 중에, 제2 클러치를 슬립 상태로 하는 슬립 제어 수단을 구비한 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서, 슬립 제어 수단은, 현재의 변속과 다음 변속을 연속으로 행하는 연속 변속 중에, 현재의 변속이 종료된 후, 또한, 다음 변속이 종료되기 전에 제2 클러치의 슬립 상태를 완전 체결 상태로 이행시킬 경우에는, 제2 클러치의 체결압을 서서히 상승시키는 것으로 하였다.

Description

하이브리드 차량의 제어 장치{CONTROL DEVICE FOR HYBRID VEHICLE}

본 발명은, 모터와 구동륜 사이에 체결 요소를 구비한 하이브리드 차량의 제어 장치에 관한 것이다.

하이브리드 차량으로서 특허 문헌 1의 기술이 개시되어 있다. 이 공보에는, 엔진과 유단식의 자동 변속기 사이에 모터 제너레이터를 구비하고, 엔진과 모터 제너레이터 사이의 구동력을 접속 해제하는 제1 클러치와, 모터 제너레이터와 자동 변속기 사이의 구동력을 접속 해제하는 제2 클러치를 구비한 구성이 개시되어 있다. 그리고 엔진 시동을 수반하지 않는 변속 시에는, 제2 클러치를 슬립 제어함으로써 변속 쇼크를 억제하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 출원 공개 제2009-214640호 공보

그러나 예를 들어 5속으로부터 4속, 3속으로 연속적으로 변속하는 경우, 1회째 변속이 종료된 것에 기초하여 단순하게 제2 클러치의 슬립 제어를 멈추어버리면, 변속기로의 입력 토크가 변동하여, 쇼크를 발생시킬 우려가 있었다.

본 발명은, 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 연속 변속 시이어도 쇼크를 회피 가능한 하이브리드 차량의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 엔진과, 모터와, 복수의 체결 요소를 체결 또는 해방함으로써 변속하는 자동 변속기와, 상기 엔진과 상기 모터 사이에 설치되고, 상기 엔진과 상기 모터 사이의 구동력의 전달을 접속 해제하는 제1 클러치와, 상기 모터와 구동륜 사이에 설치되고, 상기 모터로부터 상기 구동륜으로 전달되는 구동력의 전달을 접속 해제하는 제2 클러치와, 상기 자동 변속기의 변속 중에, 상기 제2 클러치를 슬립 상태로 하는 슬립 제어 수단을 구비한 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서, 상기 슬립 제어 수단은, 현재의 변속과 다음 변속을 연속으로 행하는 연속 변속 중에, 현재의 변속이 종료된 후, 또한, 다음 변속이 종료되기 전에 상기 제2 클러치의 슬립 상태를 완전 체결 상태로 이행시키는 경우에는, 상기 제2 클러치의 체결압을 서서히 상승시키는 것으로 하였다.

따라서, 슬립 상태로부터 완전 체결 상태로의 급격한 이행이 회피되어, 변속 쇼크를 억제할 수 있다.

도 1은 실시예 1의 발진 시 엔진 시동 제어 장치가 적용된 후륜 구동의 하이브리드 차량을 나타내는 전체 시스템도.
도 2는 실시예 1의 통합 컨트롤러에 있어서의 연산 처리 프로그램을 나타내는 제어 블록도.
도 3은 도 2의 목표 구동력 연산부에서 목표 구동력 연산에 사용되는 목표 구동력 맵의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 도 2의 모드 선택부에서 목표 모드의 선택에 사용되는 EV-HEV 선택 맵을 나타내는 도면.
도 5는 도 2의 목표 충방전 연산부에서 목표 충방전 전력의 연산에 사용되는 목표 충방전량 맵의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 실시예 1의 자동 변속기의 변속 맵.
도 7은 실시예 1의 자동 변속기의 골격도.
도 8은 실시예 1의 자동 변속기의 체결 작동표.
도 9는 실시예 1의 연속 변속 시에 있어서의 각 체결 요소의 관계를 나타내는 도면.
도 10은 실시예 1의 제2 클러치 체결압 제어 처리를 나타내는 흐름도.
도 11은 실시예 1의 단독 변속에 있어서의 변속 상태를 나타내는 타임차트.
도 12는 실시예 1의 연속 변속에 있어서의 변속 상태를 나타내는 타임차트.

[실시예 1]

우선, 하이브리드 차량의 구동계 구성을 설명한다. 도 1은 실시예 1의 엔진 시동 제어 장치가 적용된 후륜 구동에 의한 하이브리드 차량을 나타내는 전체 시스템도이다. 실시예 1에 있어서의 하이브리드 차량의 구동계는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 엔진(E)과, 플라이 휠(FW)과, 제1 클러치(CL1)와, 모터 제너레이터(MG)와, 제2 클러치(CL2)와, 자동 변속기(AT)와, 프로펠러 샤프트(PS)와, 디퍼렌셜(DF)과, 좌측 드라이브 샤프트(DSL)와, 우측 드라이브 샤프트(DSR)와, 좌측 후륜(RL)(구동륜)과, 우측 후륜(RR)(구동륜)을 갖는다. 또한, FL은 좌측 전륜, FR은 우측 전륜이다.

엔진(E)은, 가솔린 엔진이나 디젤 엔진이며, 후술하는 엔진 컨트롤러(1)로부터의 제어 지령에 기초하여, 스로틀 밸브의 밸브 개방도 등이 제어된다. 또한, 엔진 출력축에는 플라이 휠(FW)이 설치되어 있다.

제1 클러치(CL1)는, 엔진(E)과 모터 제너레이터(MG) 사이에 개재 장착된 클러치이며, 후술하는 제1 클러치 컨트롤러(5)로부터의 제어 지령에 기초하여, 제1 클러치 유압 유닛(6)에 의해 만들어 내어진 제어 유압에 의해, 슬립 체결과 슬립 개방을 포함하여 체결·개방이 제어된다.

모터 제너레이터(MG)는, 로터에 영구 자석을 매설하고 스테이터에 스테이터 코일이 감아진 동기형 모터 제너레이터이며, 후술하는 모터 컨트롤러(2)로부터의 제어 지령에 기초하여, 인버터(3)에 의해 만들어 내어진 3상 교류를 인가함으로써 제어된다. 이 모터 제너레이터(MG)는, 배터리(4)로부터의 전력의 공급을 받아 회전 구동하는 전동기로서 동작할 수도 있고[이하, 이 상태를 「역행(力行)」이라고 부름], 로터가 외력에 의해 회전하고 있는 경우에는, 스테이터 코일의 양단부에 기전력을 발생시키는 발전기로서 기능하여 배터리(4)를 충전할 수도 있다(이하, 이 동작 상태를 「회생」이라고 부름). 또한, 이 모터 제너레이터(MG)의 로터는, 도시하지 않은 댐퍼를 통해 자동 변속기(AT)의 입력축에 연결되어 있다.

제2 클러치(CL2)는, 모터 제너레이터(MG)와 좌우 후륜(RL, RR) 사이에 개재 장착된 클러치이며, 후술하는 AT 컨트롤러(7)로부터의 제어 지령에 기초하여, 제2 클러치 유압 유닛(8)에 의해 만들어 내어진 제어 유압에 의해, 슬립 체결과 슬립 개방을 포함하여 체결·개방이 제어된다.

자동 변속기(AT)는, 전진 5속 후퇴 1속 등의 유단계의 변속비를 차속이나 액셀러레이터 개방도 등에 따라 자동적으로 전환하는 변속기이며, 제2 클러치(CL2)는, 전용 클러치로서 새롭게 추가한 것이 아니고, 자동 변속기(AT)의 각 변속단에서 체결되는 복수의 마찰 체결 요소 중, 몇 개의 마찰 체결 요소를 유용하고 있다. 또한, 상세에 대해서는 후술한다.

그리고 자동 변속기(AT)의 출력축은, 프로펠러 샤프트(PS), 디퍼렌셜(DF), 좌측 드라이브 샤프트(DSL), 우측 드라이브 샤프트(DSR)를 통해 좌우 후륜(RL, RR)에 연결되어 있다. 또한, 상기 제1 클러치(CL1)와 제2 클러치(CL2)에는, 예를 들어 비례 솔레노이드로 오일 유량 및 유압을 연속적으로 제어할 수 있는 습식 다판 클러치를 사용하고 있다.

이 하이브리드 구동계에는, 제1 클러치(CL1)의 체결·개방 상태에 따라 3개의 주행 모드를 갖는다. 제1 주행 모드는, 제1 클러치(CL1)의 개방 상태에서, 모터 제너레이터(MG)의 동력만을 동력원으로 하여 주행하는 모터 사용 주행 모드로서의 전기 자동차 주행 모드(이하, 「EV 주행 모드」라고 약칭함)이다. 또한, EV 주행 모드에서는, 제2 클러치(CL2)를 미소하게 슬립시켜 주행하는 EV 마이크로 슬립 제어를 실시한다. 이는, 엔진 시동 요구 시나 변속 요구 시에 있어서, 제2 클러치(CL2)를 슬립 제어할 때, 완전 체결 상태로부터 슬립 상태로 이행할 때의 토크 변동 등을 억제하기 위한 것이고, 기본적으로 EV 주행 모드가 선택되어 있을 때에는, EV 마이크로 슬립 제어를 실시한다. 제2 주행 모드는, 제1 클러치(CL1)의 체결 상태에서, 엔진(E)을 동력원에 포함하면서 주행하는 엔진 사용 주행 모드(이하, 「HEV 주행 모드」라고 약칭함)이다. 제3 주행 모드는, 제1 클러치(CL1)의 체결 상태에서 제2 클러치(CL2)를 슬립 제어시키고, 엔진(E)을 동력원에 포함하면서 주행하는 엔진 사용 슬립 주행 모드[이하, 「WSC(Wet Start Clutch) 주행 모드」라고 약칭함]이다.

상기 「HEV 주행 모드」에는, 「엔진 주행 모드」와 「모터 어시스트 주행 모드」와 「주행 발전 모드」라는 3개의 주행 모드를 갖는다.

「엔진 주행 모드」는, 엔진(E)만을 동력원으로 하여 구동륜을 움직인다. 「모터 어시스트 주행 모드」는, 엔진(E)과 모터 제너레이터(MG)의 2개를 동력원으로 하여 구동륜을 움직인다. 「주행 발전 모드」는, 엔진(E)을 동력원으로 하여 구동륜(RR, RL)을 움직이는 동시에, 모터 제너레이터(MG)를 발전기로서 기능시킨다.

정속 운전 시나 가속 운전 시에는, 엔진(E)의 동력을 이용하여 모터 제너레이터(MG)를 발전기로서 동작시킨다. 또한, 감속 운전 시에는, 제동 에너지를 회생하여 모터 제너레이터(MG)에 의해 발전하고, 배터리(4)의 충전을 위해 사용한다.

또한, 추가의 모드로서, 차량 정지 시에는, 엔진(E)의 동력을 이용하여 모터 제너레이터(MG)를 발전기로서 동작시키는 발전 모드를 갖는다.

다음으로, 하이브리드 차량의 제어계를 설명한다. 실시예 1에 있어서의 하이브리드 차량의 제어계는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 엔진 컨트롤러(1)와, 모터 컨트롤러(2)와, 인버터(3)와, 배터리(4)와, 제1 클러치 컨트롤러(5)와, 제1 클러치 유압 유닛(6)과, AT 컨트롤러(7)와, 제2 클러치 유압 유닛(8)과, 브레이크 컨트롤러(9)와, 통합 컨트롤러(10)를 갖고 구성되어 있다. 또한, 엔진 컨트롤러(1)와, 모터 컨트롤러(2)와, 제1 클러치 컨트롤러(5)와, AT 컨트롤러(7)와, 브레이크 컨트롤러(9)와, 통합 컨트롤러(10)는, 서로 정보 교환이 가능한 CAN 통신선(11)을 통해 접속되어 있다.

엔진 컨트롤러(1)는, 엔진 회전수 센서(12)로부터의 엔진 회전수 정보를 입력하고, 통합 컨트롤러(10)로부터의 목표 엔진 토크 지령 등에 따라, 엔진 동작점(Ne, Te)을 제어하는 지령을, 예를 들어 도시하지 않은 스로틀 밸브 액추에이터로 출력한다. 또한, 엔진 회전수(Ne)의 정보는, CAN 통신선(11)을 통해 통합 컨트롤러(10)로 공급한다.

모터 컨트롤러(2)는, 모터 제너레이터(MG)의 로터 회전 위치를 검출하는 리졸버(13)로부터의 정보를 입력하고, 통합 컨트롤러(10)로부터의 목표 모터 제너레이터 토크 지령 등에 따라, 모터 제너레이터(MG)의 모터 동작점(Nm, Tm)을 제어하는 지령을 인버터(3)로 출력한다. 또한, 이 모터 컨트롤러(2)에서는, 배터리(4)의 충전 상태를 나타내는 배터리 SOC를 감시하고 있고, 배터리 SOC 정보는, 모터 제너레이터(MG)의 제어 정보에 사용하는 동시에, CAN 통신선(11)을 통해 통합 컨트롤러(10)로 공급한다.

제1 클러치 컨트롤러(5)는, 제1 클러치 유압 센서(14)와 제1 클러치 스트로크 센서(15)로부터의 센서 정보를 입력하고, 통합 컨트롤러(10)로부터의 제1 클러치 제어 지령에 따라, 제1 클러치(CL1)의 체결·개방을 제어하는 지령을 제1 클러치 유압 유닛(6)에 출력한다. 또한, 제1 클러치 스트로크(C1S)의 정보는, CAN 통신선(11)을 통해 통합 컨트롤러(10)로 공급한다.

AT 컨트롤러(7)는, 액셀러레이터 개방도 센서(16)와 차속 센서(17)와 제2 클러치 유압 센서(18)와 운전자가 조작하는 시프트 레버의 위치에 따른 신호를 출력하는 인히비터 스위치(7a)로부터의 센서 정보를 입력하고, 통합 컨트롤러(10)로부터의 제2 클러치 제어 지령에 따라, 제2 클러치(CL2)의 체결·개방을 제어하는 지령을 AT 유압 컨트롤 밸브 내의 제2 클러치 유압 유닛(8)에 출력한다. 또한, 액셀러레이터 페달 개방도(APO)와 차속(VSP)과 인히비터 스위치(7a)의 정보는, CAN 통신선(11)을 통해 통합 컨트롤러(10)로 공급한다.

브레이크 컨트롤러(9)는, 4륜의 각 차륜속을 검출하는 차륜속 센서(19)와 브레이크 스트로크 센서(20)로부터의 센서 정보를 입력하고, 예를 들어 브레이크 스텝핑 제동 시, 브레이크 스트로크(BS)로부터 요구되는 요구 제동력에 대하여 회생 제동력만으로는 부족할 경우, 그 부족분을 기계 제동력(액압 제동력이나 모터 제동력 : 이하, 브레이크 마찰 제동력으로 기재함)으로 보충하도록, 통합 컨트롤러(10)로부터의 회생 협조 제어 지령에 기초하여 회생 협조 브레이크 제어를 행한다.

또한, 브레이크 마찰 제동력을 발생시키는 브레이크 액추에이터로서, 실시예 1의 경우, 액압 유닛을 채용하고 있다. 구체적으로는, 고압을 봉입 가능한 어큐뮬레이터와, 어큐뮬레이터에 고압을 공급 가능한 전동 펌프와, 각 륜의 휠 실린더와 어큐뮬레이터의 연통 상태를 제어하는 증압 밸브와, 각 륜의 휠 실린더와 리저버의 연통 상태를 제어하는 감압 밸브 등을 구비하고, 각 륜의 휠 실린더에 제동력 배분에 따라 증감압 밸브를 제어함으로써 브레이크 액압을 제어한다. 또한, 전동 펌프에 의해 직접 휠 실린더를 증압해도 되고, 전동 모터에 의해 브레이크 패드의 위치(압박력)를 제어하여, 제동력을 발생하는 전기 브레이크를 채용해도 되고, 특별히 한정하지 않는다.

통합 컨트롤러(10)는, 차량 전체의 소비 에너지를 관리하고, 최고 효율로 차량을 달리게 하기 위한 기능을 담당하는 것으로, 모터 회전수(Nm)를 검출하는 모터 회전수 센서(21)와, 제2 클러치 출력 회전수(N2out)를 검출하는 제2 클러치 출력 회전수 센서(22)와, 제2 클러치 토크(TCL2)를 검출하는 제2 클러치 토크 센서(23)와, 브레이크 유압 센서(24)와, 제2 클러치(CL2)의 온도를 검지하는 온도 센서(10a)로부터의 정보 및 CAN 통신선(11)을 통해 얻어진 정보를 입력한다.

또한, 통합 컨트롤러(10)는, 엔진 컨트롤러(1)로의 제어 지령에 의한 엔진(E)의 동작 제어와, 모터 컨트롤러(2)로의 제어 지령에 의한 모터 제너레이터(MG)의 동작 제어와, 제1 클러치 컨트롤러(5)로의 제어 지령에 의한 제1 클러치(CL1)의 체결·개방 제어와, AT 컨트롤러(7)로의 제어 지령에 의한 제2 클러치(CL2)의 체결·개방 제어를 행한다.

이하에, 도 2에 나타내는 블록도를 사용하여, 실시예 1의 통합 컨트롤러(10)에서 연산되는 제어를 설명한다. 예를 들어 이 연산은, 제어 주기 10msec마다 통합 컨트롤러(10)에서 연산된다. 통합 컨트롤러(10)는, 목표 구동력 연산부(100)와, 모드 선택부(200)와, 목표 충방전 연산부(300)와, 동작점 지령부(400)와, 변속 제어부(500)를 갖는다.

목표 구동력 연산부(100)에서는, 도 3에 나타내는 목표 구동력 맵을 사용하여, 액셀러레이터 페달 개방도(APO)와 차속(VSP)으로부터, 목표 구동력(tFoO)을 연산한다.

모드 선택부(200)에서는, 도 4에 나타내는 EV-HEV 선택 맵을 사용하여, 액셀러레이터 페달 개방도(APO)와 차속(VSP)으로부터, 목표 모드를 연산한다. 단, 배터리 SOC가 소정값 이하이면, 강제적으로 「HEV 주행 모드」를 목표 모드로 한다. 또한, EV-HEV 선택 맵에는, 저차속 영역에 있어서 액셀러레이터 페달 개방도(APO)가 클 때에, 큰 구동력을 출력하기 위해, WSC 모드가 설정되어 있다.

HEV→WSC 전환선 혹은 EV→WSC 전환선은, 자동 변속기(AT)가 1속단일 때에, 엔진(E)의 아이들 회전수보다도 작은 회전수가 되는 차속(VSP1)보다도 낮은 영역으로 설정되어 있다. 도 4 중 사선 영역이 HEV 주행 모드로부터 WSC 주행 모드로 전환할 수 있는 영역이며, 도 4 중 그물망 영역이 WSC 주행 모드로부터 EV 주행 모드로 전환할 수 있는 영역이 된다.

또한, HEV 주행 모드로부터 EV 주행 모드로 전환하는 HEV→EV 전환선은, 자동 변속기(AT)가 1속단일 때에, 엔진(E)의 아이들 회전수보다도 작은 회전수가 되는 차속(VSP1)보다도 낮아진 때에만 모드 전환을 허가하도록 설정되어 있다. 바꾸어 말하면, EV 주행 모드일 때는 최대한 EV 주행 모드를 유지하도록 제어되고, 일단 HEV 주행 모드로 전환되었을 때는, 최대한 HEV 주행 모드를 유지하도록 제어된다.

목표 충방전 연산부(300)에서는, 도 5에 나타내는 목표 충방전량 맵을 사용하여, 배터리 SOC로부터 목표 충방전 전력(tP)을 연산한다.

동작점 지령부(400)에서는, 액셀러레이터 페달 개방도(APO)와, 목표 구동력(tFoO)과, 목표 모드와, 차속(VSP)과, 목표 충방전 전력(tP)으로부터, 이들의 동작점 도달 목표로 하여, 과도적인 목표 엔진 토크와 목표 모터 제너레이터 토크와 목표 제2 클러치 체결 용량과 목표 자동 변속 시프트와 제1 클러치 솔레노이드 전류 지령을 연산한다. 또한, 동작점 지령부(400)에는, EV 주행 모드로부터 HEV 주행 모드로 천이할 때에 엔진(E)을 시동하는 엔진 시동 제어부가 설치되어 있다.

변속 제어부(500)에서는, 도 6의 변속 맵에 나타내는 시프트 스케줄을 따라, 목표 제2 클러치 체결 용량과 목표 변속단을 달성하도록 자동 변속기(AT) 내의 솔레노이드 밸브를 구동 제어한다. 또한, 도 6에 나타내는 변속 맵은, 차속(VSP)과 액셀러레이터 페달 개방도(APO)에 기초하여 미리 목표 변속단이 설정된 것이며, 도 6 중 실선이 업 시프트 선, 점선이 다운 시프트 선을 나타낸다.

[자동 변속기의 구성에 대해]

도 7은 하이브리드 차량의 구동계에 채용된 자동 변속기(AT)의 파워 트레인을 나타내는 골격도, 도 8은 하이브리드 차량의 구동계에 채용된 자동 변속기(AT)에 의한 클러치·브레이크의 체결 작동표를 나타내는 도면이다.

자동 변속기(AT) 내에는, 입력축(Input)측으로부터 축 방향 출력축(Output)측을 향해, 순서대로 제1 유성 기어 세트(GS1) 및 제2 유성 기어 세트(GS2)가 배치되어 있다. 또한, 마찰 체결 요소로서 복수의 클러치(C1, C2, C3) 및 브레이크(B1, B2, B3, B4)가 배치되어 있다. 또한, 복수의 원웨이 클러치(F1, F2)가 배치되어 있다.

제1 유성 기어(G1)는, 제1 선 기어(S1)와, 제1 링 기어(R1)와, 양 기어(S1, R1)에 맞물리는 제1 피니언(P1)을 지지하는 제1 캐리어(PC1)를 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다. 제2 유성 기어(G2)는, 제2 선 기어(S2)와, 제2 링 기어(R2)와, 양 기어(S2, R2)에 맞물리는 제2 피니언(P2)을 지지하는 제2 캐리어(PC2)를 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다. 제3 유성 기어(G3)는, 제3 선 기어(S3)와, 제3 링 기어(R3)와, 양 기어(S3, R3)에 맞물리는 제3 피니언(P3)을 지지하는 제3 캐리어(PC3)를 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다. 제4 유성 기어(G4)는, 제4 선 기어(S4)와, 제4 링 기어(R4)와, 양 기어(S4, R4)에 맞물리는 제4 피니언(P4)을 지지하는 제4 캐리어(PC4)를 갖는 싱글 피니온형 유성 기어이다.

입력축(Input)은, 제2 링 기어(R2)에 연결되고, 엔진(Eg)으로부터의 회전 구동력을, 토크 컨버터(TC) 등을 통해 입력한다. 출력축(Output)은, 제3 캐리어(PC3)에 연결되고, 출력 회전 구동력을, 파이널 기어 등을 통해 구동륜에 전달한다.

인풋 클러치[C1(I/C)]는, 입력축(Input)과 제2 연결 멤버(M2)를 선택적으로 접속 해제하는 클러치이다. 다이렉트 클러치[C2(D/C)]는, 제4 선 기어(S4)와 제4 캐리어(PC4)를 선택적으로 접속 해제하는 클러치이다.

H&LR 클러치[C3(H&LR/C)]는, 제3 선 기어(S3)와 제4 선 기어(S4)를 선택적으로 접속 해제하는 클러치이다. 또한, 제3 선 기어(S3)와 제4 선 기어 사이에는, 제2 원웨이 클러치(F2)가 배치되어 있다. 이에 의해, H&LR 클러치(C3)가 해방되고, 제3 선 기어(S3)보다도 제4 선 기어(S4)의 회전 속도가 클 때, 제3 선 기어(S3)와 제4 선 기어(S4)는 독립한 회전 속도를 발생한다. 따라서, 제3 유성 기어(G3)와 제4 유성 기어(G4)가 제2 연결 멤버(M2)를 통해 접속된 구성으로 되고, 각각의 유성 기어가 독립한 기어비를 달성한다.

프론트 브레이크[B1(Fr/B)]는, 제1 캐리어(PC1)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다. 또한, 프론트 브레이크(B1)와 병렬로 제1 원웨이 클러치(F1)가 배치되어 있다. 로우 브레이크[B2(LOW/B)]는, 제3 선 기어(S3)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다. 2346 브레이크[B3(2346B)]는, 제1 선 기어(S1) 및 제2 선 기어(S2)를 연결하는 제3 연결 멤버(M3)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다. 리버스 브레이크[B4(R/B)]는, 제4 캐리어(PC4)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크이다.

변속 기어 기구는 이상과 같이 구성되고, 도 8의 체결표에 나타내는 바와 같이 각 체결 요소의 체결 상태를 전환함으로써 원하는 변속단을 실현할 수 있다. 도 8은, 변속단마다의 각 체결 요소의 체결 상태를 나타내는 체결표이며, ○ 표시는 당해 체결 요소가 체결 상태로 되는 것을 나타내고, (○) 표시는 엔진 브레이크가 작동하는 레인지 위치가 선택되어 있을 때에 당해 체결 요소가 체결 상태로 되는 것을 나타낸다.

즉, 1속에서는, 로우 브레이크(B2)만이 체결 상태로 되고, 이에 의해, 제1 원웨이 클러치(F1) 및 제2 원웨이 클러치(F2)가 결합한다. 2속에서는, 로우 브레이크(B2) 및 2346 브레이크(B3)가 체결 상태로 되고, 제2 원웨이 클러치(F2)가 결합한다. 3속에서는, 로우 브레이크(B2), 2346 브레이크(B3) 및 다이렉트 클러치(C2)가 체결 상태로 되고, 제1 원웨이 클러치(F1) 및 제2 원웨이 클러치(F2)는 모두 결합하지 않는다. 4속에서는, 2346 브레이크(B3), 다이렉트 클러치(C2) 및 H&LR 클러치(C3)가 체결 상태로 된다. 5속에서는, 인풋 클러치(C1), 다이렉트 클러치(C2) 및 H&LR 클러치(C3)가 체결 상태로 된다. 6속에서는, 2346 브레이크(B3), 인풋 클러치(C1) 및 H&LR 클러치(C3)가 체결 상태로 된다. 7속에서는, 프론트 브레이크(B1), 인풋 클러치(C1) 및 H&LR 클러치(C3)가 체결 상태로 되고, 제1 원웨이 클러치(F1)가 결합한다. 후퇴속에서는, 리버스 브레이크(B4), 프론트 브레이크(B1) 및 H&LR 클러치(C3)가 체결 상태로 된다.

도 9는 실시예 1의 연속 변속 시에 있어서의 각 체결 요소의 관계를 나타내는 도면이다. 현재 변속의 란은, 변속 지령이 출력되었을 때의 최초의 변속종을 나타내고, 다음 변속의 란은, 최초의 변속종이 종료된 후에 행해지는 변속종을 나타낸다. 또한, CL2 요소의 란은, 연속 변속 중에 제2 클러치(CL2)로서 기능하는 체결 요소를 나타내고, 현재 변속 해방 요소의 란은, 최초의 변속에 있어서 해방되는 체결 요소를 나타내고, 다음 변속 해방 요소의 란은, 다음 변속에 있어서 해방되는 체결 요소를 나타낸다. 도 9에는 연속 변속의 10패턴이 열거되어 있고, 각각의 패턴에 번호가 붙여 있다.

실시예 1의 하이브리드 차량은, 예를 들어 EV 주행 모드로 주행 중은, EV 마이크로 슬립 제어가 실시되고 있어, 상시 슬립 상태가 유지된다. 이 상태에서 변속 요구가 있을 때에는, 슬립 상태 그대로 변속 제어를 실시함으로써, 변속 쇼크를 억제하고 있다. 또한, EV 주행 모드로 주행 중에 엔진 시동 요구가 있었을 때는, 제2 클러치(CL2)를 슬립 상태로 한 채 엔진 시동을 행한다. 또한, 엔진 시동 중에 변속 요구가 있었을 때는, 마찬가지로 제2 클러치(CL2)를 슬립 상태로 한 채 변속 제어를 행한다. 이와 같이, 변속 시에는 제2 클러치(CL2)를 슬립 상태로 하고, 변속 종료 후, 혹은 엔진 시동 종료 후에는, 제2 클러치(CL2)를 완전 체결 상태로 이행시킨다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량에 있어서는, 주행 시의 변속단에 따라 대응하는 제2 클러치(CL2)를 적절하게 전환하고 있다. 예를 들어, 6속이나 7속에서는 제2 클러치(CL2)로서 인풋 클러치(C1)를 사용하고, 5속이나 4속에서는 제2 클러치(CL2)로서 H&LR 클러치(C3)를 사용한다.

번호 1, 6, 8, 10에 나타내는 연속 변속 패턴은, 현재의 변속에서 해방되는 체결 요소와, 다음 변속에서 해방되는 체결 요소와, 제2 클러치(CL2)로서 기능시키는 체결 요소가 각각 다른 경우이다. 이 경우, 현재의 변속이 종료되면, 제2 클러치(CL2)의 체결압을 서서히 상승시켜 슬립 상태로부터 완전 체결 상태로 이행시킨다. 이때, 현재의 변속만을 행하는 단독 변속일 때에, 상기 단독 변속이 종료되고, 제2 클러치(CL2)를 슬립 상태로부터 완전 체결 상태로 이행시킬 경우에는, 연속 변속 중에 제2 클러치(CL2)의 체결압을 상승시키는 상승률보다도 큰 상승률에 의해 이행시킨다.

바꾸어 말하면, 연속 변속 중은 최초의 변속 후이며 다음 변속 중에 제2 클러치(CL2)의 체결압을 완만하게 상승시키고, 단독 변속 후는 제2 클러치(CL2)의 체결압을 단번에 상승시킨다. 즉, 변속 종료 후는, 자동 변속기 내에 있어서의 회전 요소의 이너셔 분의 영향이 작은 상황이며, 최대한 빨리 제2 클러치(CL2)를 완전 체결함으로써, 엔진(E)이나 모터 제너레이터(MG)로부터의 구동력을 전달한다. 이에 의해, 제2 클러치(CL2)의 내구성의 향상과 운전성의 향상을 도모한다.

이에 대해, 연속 변속 중에 현재의 변속이 종료된 경우, 다음 변속이 행해지기 때문에 자동 변속기 내에 있어서의 회전 요소의 이너셔 분의 영향을 무시할 수 없는 상황이 이어진다. 또한, 일단 변속이 개시되어버리면, 그 후는 제2 클러치(CL2)를 완전 체결해도 변속 쇼크는 억제 가능하고, 또한, 내구성이나 운전성의 관점으로부터도 제2 클러치(CL2)를 완전 체결하는 요구가 있다. 여기서, 연속 변속 중의 현재의 변속이 종료 후, 다음 변속이 개시된 후에 제2 클러치(CL2)를 단번에 완전 체결해버리면, 그 토크 변동에 의해 적정한 변속의 진행을 방해할 우려가 있다. 또한, 다음의 변속에 있어서의 변속 쇼크를 초래할 우려도 있다. 따라서, 연속 변속 중에 현재의 변속이 종료된 경우에는, 제2 클러치(CL2)의 체결압을 완만하게 상승시키는 것으로 하였다.

또한, 현재의 변속에서 해방되는 체결 요소와 제2 클러치(CL2)가 동일한 경우, 또는 다음 변속에서 해방되는 체결 요소와 제2 클러치(CL2)가 동일한 경우에는, 슬립 상태보다도 해방하는 제어를 우선시킨다. 구체적으로는, 번호 2 내지 5의 연속 변속 패턴, 번호 7, 9의 연속 변속 패턴은, 상기에 해당하기 때문에, 해방 제어를 우선시켜, 제2 클러치(CL2)의 체결압이 상승할 일은 없다. 따라서, 원활한 변속을 달성할 수 있다.

도 10은 실시예 1의 제2 클러치 체결압 제어 처리를 나타내는 흐름도이다. 본 제어 플로우는 현재의 변속에서 해방되는 체결 요소와, 다음 변속에서 해방되는 체결 요소와, 제2 클러치(CL2)로서 기능시키는 체결 요소가 각각 다른 경우에 실행되는 처리이며, 특히 다운 시프트에 대해 기재하지만, 업 시프트로 적용해도 된다.

스텝 S1에서는, 다운 시프트 변속 중인지의 여부를 판단하여, 다운 시프트 변속 중일 때는 스텝 S2로 진행하고, 그 이외일 때는 본 제어 플로우의 처음으로 복귀한다.

스텝 S2에서는, 시동 제어가 종료된 것인지의 여부를 판단하여, 종료되었다고 판단했을 때는 스텝 S3로 진행하고, 그 이외일 때는 본 제어 플로우의 처음으로 복귀한다.

스텝 S3에서는, 다음 변속 다운 시프트를 개시하고 있는지의 여부를 판단하여, 개시하고 있다고 판단했을 때, 즉 연속 변속의 경우에는 스텝 S4로 진행하고, 그 이외일 때, 즉 단독 변속의 경우에는 스텝 S5로 진행한다.

스텝 S4에서는, 제2 클러치(CL2)의 체결압을 경사 상승시켜, 즉 소정의 완만한 상승률로 상승시켜, 완전 체결 상태로 이행시킨다.

스텝 S5에서는, 제2 클러치(CL2)의 체결압을 급상승시켜, 즉 단번에 상승시켜, 완전 체결 상태로 이행시킨다.

도 11은 실시예 1의 단독 변속에 있어서의 변속 상태를 나타내는 타임차트이다. 초기 상태는, 엔진 정지 상태의 EV 주행 모드에 있어서, 모터 제너레이터(MG)에 의해 코스트 토크를 발생하고 있는 감속 상태에 있어서 다운 시프트 지령이 출력되고, 그 후, 액셀러레이터 페달이 스텝핑되어 엔진 시동 요구가 출력되는 경우를 나타낸다. 또한, EV 주행 모드에서는, EV 마이크로 슬립 제어가 행해지고 있어, 제2 클러치(CL2)는 미소한 미끄럼을 발생하는 정도의 전달 토크 용량이 설정되어 있다.

시각 t1에 있어서, 다운 시프트 지령이 출력되면, 현재의 변속에서 해방되는 체결 요소의 체결압인 해방 클러치 지시압이 단번에 저하된다. 이때, 제2 클러치(CL2)는 EV 마이크로 슬립 제어에 의해 슬립 상태로 제어되고 있다.

시각 t2에 있어서, 운전자가 액셀러레이터 페달을 스텝핑하고, 드라이버 요구 토크가 커지면, 엔진 시동 요구가 출력되기 때문에, 제1 클러치(CL1)를 체결 제어하고, 이에 의해 모터 제너레이터(MG)에 의해 엔진 시동을 행한다. 따라서, 모터 제너레이터 토크는, 회생 토크를 출력하고 있는 상태로부터 드라이브 토크를 출력하는 상태로 전환되고, 이때, 엔진 시동에 필요한 토크도 덧붙여져 출력된다.

시각 t3에 있어서, 엔진 회전수가 상승하고, 제1 클러치(CL1)의 슬립량이 대략 제로가 되면 CL1 동기 판정 플래그가 온이 되고, 입력 토크는 엔진 토크와 모터 제너레이터 토크의 합계로서 출력된다. 여기에서는, 엔진 회전수의 상승을 억제하는 관점으로부터 모터 제너레이터에 의해 일단 토크를 억제하는 제어가 행해진다. 또한, 해방 클러치 지시압은, 입력 토크(엔진 토크＋모터 제너레이터 토크)에 따른 구배로 일단, 완만하게 상승한다.

시각 t4에 있어서, 이너셔 페이즈가 종료되고, 실제 기어비가 변속 후의 기어비에 수렴하였다고 판정되면, 기어비 수렴 판정 플래그를 온으로 한다.

시각 t5에 있어서, 변속 처리가 모두 종료되었다고 판정되면, 변속 처리 종료 판정 플래그가 온이 되고, 제2 클러치(CL2)의 체결압을 단번에 상승시킨다. 이에 의해, 원활한 구동력의 확보를 달성한다.

도 12는 실시예 1의 연속 변속에 있어서의 변속 상태를 나타내는 타임차트이다. 초기 상태는, 엔진 정지 상태의 EV 주행 모드에 있어서, 모터 제너레이터(MG)에 의해 코스트 토크를 발생하고 있는 감속 상태에 있어서 연속 다운 시프트 지령이 출력되고, 현재의 다운 시프트 중에, 액셀러레이터 페달이 스텝핑되어 엔진 시동 요구가 출력되는 경우를 나타낸다. 또한, 연속 다운 시프트 중, 최초의 다운 시프트 지령을 제1 다운 시프트 지령, 다음 다운 시프트 지령을 제2 다운 시프트 지령이라고 기재한다.

시각 t1에 있어서, 최초의 다운 시프트 지령이 출력되면, 현재 변속 해방 요소의 체결압의 해방 클러치 지시압이 단번에 저하된다. 이때, 제2 클러치(CL2)는 EV 마이크로 슬립 제어에 의해 슬립 상태로 제어되고 있다.

시각 t2에 있어서, 제1 다운 시프트 지령 출력 중에 운전자가 액셀러레이터 페달을 스텝핑하고, 드라이버 요구 토크가 커지면, 엔진 시동 요구가 출력되기 때문에, 제1 클러치(CL1)를 체결 제어하고, 이에 의해 모터 제너레이터(MG)에 의해 엔진 시동을 행한다. 따라서, 모터 제너레이터 토크는, 회생 토크를 출력하고 있는 상태로부터 드라이브 토크를 출력하는 상태로 전환되고, 이때, 엔진 시동에 필요한 토크도 덧붙여져 출력된다.

시각 t3에 있어서, 제2 다운 시프트 지령에 기초하여 해방되는 다음 변속 해방 요소의 체결압의 해방 클러치 지시압이 거의 슬립 상태까지 저하되어, 다음 변속에 대비하는 상태로 된다.

시각 t4에 있어서, 엔진 회전수가 모터 제너레이터(MG)에 의해 끌어올려져, 엔진 회전수가 상승하고, 제1 클러치(CL1)의 슬립량이 대략 제로가 되면 CL1 동기 판정 플래그가 온이 되고, 입력 토크는 엔진 토크와 모터 제너레이터 토크의 합계로서 출력된다. 여기에서는, 엔진 회전수의 상승을 억제하는 관점으로부터 모터 제너레이터에 의해 일단 토크를 억제하는 제어가 행해진다. 또한, 해방 클러치 지시압은, 입력 토크(엔진 토크＋모터 제너레이터 토크)에 따른 구배로 일단, 완만하게 상승한다. 이때, 제1 다운 시프트 지령에 기초하여 기어비가 변화되기 시작한다.

시각 t5에 있어서, 제1 다운 시프트 지령에 의해 달성해야 할 기어비에 수렴하였다고 판정되면, 기어비 수렴 판정 플래그가 온으로 된다.

시각 t6에 있어서, 제1 다운 시프트 지령에 의한 변속 처리가 모두 종료되었다고 판정되면, 변속 처리 종료 판정 플래그가 온이 되고, 제2 클러치(CL2)의 체결압을 서서히 상승시킨다. 바꾸어 말하면, 단독 변속 종료 시보다도 완만한 구배로 제2 클러치(CL2)의 체결압을 상승시킨다. 이에 의해, 제2 클러치(CL2)의 체결에 수반하는 변속 쇼크를 억제한다. 그리고 제2 다운 시프트 지령에 의한 변속 처리를 개시한다. 이때, 다운 시프트를 진행시키기 위해 엔진 토크와 모터 제너레이터의 합계 토크를 상승시키고, 회전 동기를 행한다.

시각 t7에 있어서, 제2 다운 시프트 지령에 의한 변속에 의해 기어비가 수렴하였다고 판정되면, 다음 변속 해방 요소의 체결압을 저하시켜, 변속을 종료한다.

이상 설명한 바와 같이, 실시예 1의 하이브리드 차량에 있어서는, 하기에 열거하는 작용 효과를 얻을 수 있다.

(1) 엔진(E)과, 모터 제너레이터(MG)(모터)와, 복수의 체결 요소를 체결 또는 해방함으로써 변속하는 자동 변속기(AT)와, 엔진(E)과 모터 제너레이터(MG) 사이에 설치되고, 엔진(E)과 모터 제너레이터(MG) 사이의 구동력의 전달을 접속 해제하는 제1 클러치(CL1)와, 모터 제너레이터(MG)와 구동륜 사이에 설치되고, 모터 제너레이터(MG)으로부터 구동륜으로 전달되는 구동력의 전달을 접속 해제하는 제2 클러치(CL2)와, 자동 변속기(AT)의 변속 중에, 제2 클러치(CL2)를 슬립 상태로 하는 동작점 지령부(400)(슬립 제어 수단)을 구비한 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서, 동작점 지령부(400)는, 현재의 변속과 다음 변속을 연속으로 행하는 연속 변속 중에, 현재의 변속이 종료된 후, 또한, 다음 변속이 종료되기 전에 제2 클러치(CL2)의 슬립 상태를 완전 체결 상태로 이행시킬 경우에는, 제2 클러치(CL2)의 체결압을 서서히 상승시키는 것으로 하였다.

즉, 연속 변속 중에 제2 클러치(CL2)의 슬립 제어를 종료시키는 데 있어서, 현재의 변속이 종료된 직후에 바로 완전 체결시켜버리면, 변속 쇼크가 발생할 우려가 있다. 이에 대해, 제2 클러치(CL2)의 체결압을 서서히 상승시킴으로써, 슬립 상태로부터 완전 체결 상태로의 급격한 이행이 회피되어, 변속 쇼크를 억제할 수 있다.

(2) 동작점 지령부(400)는, 현재의 변속에서 해방되는 체결 요소와, 다음 변속에서 해방되는 체결 요소와, 제2 클러치(CL2)로서 기능시키는 체결 요소가 각각 다른 경우에는, 제2 클러치(CL2)의 체결압을 서서히 상승시켜 슬립 상태로부터 완전 체결 상태로 이행시키고, 현재의 변속에서 해방되는 체결 요소와 제2 클러치(CL2)가 동일한 경우, 또는 다음 변속에서 해방되는 체결 요소와 제2 클러치(CL2)가 동일한 경우에는, 슬립 상태보다도 해방하는 제어를 우선시킨다.

따라서, 연속 변속에 있어서 다음 변속이 시작되기 전에 제2 클러치(CL2)를 체결하는 일 없이 해방되기 때문에, 연속 변속을 적절하게 실시할 수 있다.

(3) 동작점 지령부(400)는, 현재의 변속만을 행하는 단독 변속일 때에, 상기 단독 변속이 종료된 후에 제2 클러치(CL2)를 슬립 상태로부터 완전 체결 상태로 이행시킬 경우에는, 연속 변속 중에 제2 클러치(CL2)의 체결압을 상승시키는 상승률보다도 큰 상승률에 의해 이행시킨다.

즉, 단독 변속 종료 후의 제2 클러치(CL2)의 상승률을, 연속 변속 중의 제2 클러치(CL2)의 체결압의 상승률보다 높게 함으로써, 단독 변속이 종료 후는 제2 클러치(CL2)를 빨리 완전 체결할 수 있어, 구동원의 구동력을 효율적으로 구동륜에 전달함으로써 운전성을 향상할 수 있다.

이상, 실시예 1에 기초하여 본원 발명을 설명했지만, 상기 구성에 한하지 않고 다른 구성으로 적용해도 된다. 예를 들어, 실시예 1에서는 제2 클러치(CL2)로서 자동 변속기(AT) 내에 설치된 마찰 체결 요소를 유용했지만, 자동 변속기(AT) 내의 마찰 체결 요소와는 달리 새롭게 인풋 샤프트(Input)와 모터 제너레이터(MG) 사이에 전용의 제2 클러치(CL2)를 추가하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 연속 변속 시에는, 최초의 변속이 종료된 후, 다음 변속 중에 있어서 해방되는 지령이 올 일은 없기 때문에, 서서히 체결압을 상승시키면 된다.

E : 엔진
FW : 플라이 휠
CL1 : 제1 클러치
MG : 모터 제너레이터
CL2 : 제2 클러치
AT : 자동 변속기
PS : 프로펠러 샤프트
DF : 디퍼렌셜
DSL : 좌측 드라이브 샤프트
DSR : 우측 드라이브 샤프트
RL : 좌측 후륜(구동륜)
RR : 우측 후륜(구동륜)
FL : 좌측 전륜
FR : 우측 전륜
1 : 엔진 컨트롤러
2 : 모터 컨트롤러
3 : 인버터
4 : 배터리
5 : 제1 클러치 컨트롤러
6 : 제1 클러치 유압 유닛
7 : AT 컨트롤러
8 : 제2 클러치 유압 유닛
9 : 브레이크 컨트롤러
10 : 통합 컨트롤러
24 : 브레이크 유압 센서
100 : 목표 구동력 연산부
200 : 모드 선택부
300 : 목표 충방전 연산부
400 : 동작점 지령부
500 : 변속 제어부

Claims

엔진과,
모터와,
복수의 체결 요소를 체결 또는 해방함으로써 변속하는 자동 변속기와,
상기 엔진과 상기 모터 사이에 설치되고, 상기 엔진과 상기 모터 사이의 구동력의 전달을 접속 해제하는 제1 클러치와,
상기 모터와 구동륜 사이에 설치되고, 상기 모터로부터 상기 구동륜으로 전달되는 구동력의 전달을 접속 해제하는 제2 클러치와,
상기 자동 변속기의 변속 중에, 상기 제2 클러치를 슬립 상태로 하는 슬립 제어 수단
을 구비한 하이브리드 차량의 제어 장치에 있어서,
상기 슬립 제어 수단은, 현재의 변속과 다음 변속을 연속으로 행하는 연속 변속 중에, 현재의 변속이 종료된 후, 또한, 다음 변속이 종료되기 전에 상기 제2 클러치의 슬립 상태를 완전 체결 상태로 이행시킬 경우에는, 상기 제2 클러치의 체결압을 서서히 상승시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 슬립 제어 수단은, 현재의 변속에서 해방되는 체결 요소와, 다음 변속에서 해방되는 체결 요소와, 상기 제2 클러치로서 기능시키는 체결 요소가 각각 다른 경우에는, 상기 제2 클러치의 체결압을 서서히 상승시켜 슬립 상태로부터 완전 체결 상태로 이행시키고, 현재의 변속에서 해방되는 체결 요소와 상기 제2 클러치가 동일한 경우, 또는 다음 변속에서 해방되는 체결 요소와 상기 제2 클러치가 동일한 경우에는, 슬립 상태보다도 해방하는 제어를 우선시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슬립 제어 수단은, 현재의 변속만을 행하는 단독 변속일 때에, 상기 단독 변속이 종료된 후에 상기 제2 클러치를 슬립 상태로부터 완전 체결 상태로 이행시킬 경우에는, 상기 연속 변속 중에 상기 제2 클러치의 체결압을 상승시키는 상승률보다도 큰 상승률에 의해 이행시키는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.