KR101849902B1 - 하이브리드 차량의 변속 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속 요구가 있을 때, 통상 시 변속에 있어서 양호한 변속 품질을 달성하면서, 드라이버 요구에 따르는 변속 응답성을 확보하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 동력원으로서의 제1 모터 제너레이터(MG1)와 내연 기관(ICE)으로부터 구동륜(19)까지의 구동계에 복수의 변속단을 실현하는 다단 기어 변속기(1)가 탑재되고, 다단 기어 변속기(1)는 맞물림 체결하는 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 변속 요소로 한다. 이 하이브리드 차량에 있어서, 변속 요구에 기초하는 걸림 결합 클러치의 스트로크 동작에 의해, 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현되는 변속단을 전환하는 변속 제어를 행하는 변속기 컨트롤 유닛(23)을 설치한다. 변속기 컨트롤 유닛(23)은 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 동력원으로부터 구동륜(19)에 이르는 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단을 선택하고, 선택한 변속단을 통상 시의 변속 제어에 사용하는 통상 시 사용 변속단 그룹으로 한다.

Description

하이브리드 차량의 변속 제어 장치

본 발명은 동력원에 전동기와 내연 기관을 갖고, 복수의 변속단을 걸림 결합 클러치에 의해 전환하는 변속기를 구비하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 변속기는, ENG용 변속기와, MG용 변속기를 갖고, 각각의 경로를 1개, 또는 복수의 체결 요소로 체결하여, 복수의 변속단을 실현한다. 또한, 변속기는, 한쪽 변속기의 변속단을 사용 중에 다른 쪽 변속부의 변속단을 사용하는 동력 전달 경로를 갖는 하이브리드 차량이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 제5453467호 공보

그러나, 종래의 하이브리드 차량에 있어서는, 복수의 체결 요소를 통한 동력 전달 경로를, 통상의 변속 제어에서 사용하는 변속단으로 하는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 체결 요소를 1개만 경유하는 경우에 비하여 백래쉬가 커서, 가속과 감속 간을 이행할 때의 덜걱거림 쇼크나 이음이 악화된다. 또한, 진동을 억제하기 위해서, 변속중의 토크 증감 기울기를 완만하게 할 필요가 있어, 드라이버의 발진 요구나 가속 요구에 빠르게 응답할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 변속 요구가 있을 때, 통상 시 변속에 있어서 양호한 변속 품질을 달성하면서, 드라이버 요구에 따르는 변속 응답성을 확보하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 실현하기 위해서, 본 발명의 하이브리드 차량은, 동력원으로서 전동기와 내연 기관을 구비하고, 동력원부터 구동륜까지의 구동계에 복수의 변속단을 실현하는 변속기가 탑재된다.

변속기는, 복수의 변속단을 전환하는 변속 요소로서, 해방 위치로부터의 스트로크에 의해 맞물림 체결하는 복수의 걸림 결합 클러치를 갖는다.

이 하이브리드 차량에 있어서, 변속 요구에 기초하는 상기 걸림 결합 클러치의 스트로크 동작에 의해, 변속기에 의해 실현되는 변속단을 전환하는 변속 제어를 행하는 변속 컨트롤러를 설치한다.

변속 컨트롤러는, 변속기에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 동력원부터 구동륜에 이르는 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단을 선택하고, 선택한 복수의 변속단을 통상 시의 변속 제어에 사용하는 통상 시 사용 변속단 그룹으로 한다.

따라서, 변속기에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 동력원부터 구동륜에 이르는 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단이 선택되고, 선택된 복수의 변속단이 통상 시의 변속 제어에 사용하는 통상 시 사용 변속단 그룹으로 된다.

즉, 통상 시 사용 변속단 그룹으로서 선택된 변속단은, 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재할 뿐이다. 이 때문에, 통상 시 변속에 있어서, 맞물림 걸림 결합 클러치를 변속 요소로 하는 경우에 특유의 덜걱거림 쇼크나 이음이 억제된 양호한 변속 품질이 달성된다. 그리고, 통상 시 사용 변속단은 쇼크나 이음을 억제한 변속단이기 때문에, 변속중의 토크 증감 기울기를 완만하게 하는 진동 대책을 실시할 필요가 없어, 변속에 요하는 시간이 짧은 높은 변속 응답성이 확보된다.

이 결과, 변속 요구가 있을 때, 통상 시 변속에 있어서 양호한 변속 품질을 달성하면서, 드라이버 요구에 따르는 변속 응답성을 확보할 수 있다.

도 1은 실시예 1의 변속 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량의 구동계 및 제어계를 도시하는 전체 시스템도이다.
도 2는 실시예 1의 변속 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량에 탑재된 다단 기어 변속기의 변속 제어계의 구성을 도시하는 제어계 구성도이다.
도 3은 실시예 1의 변속 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량에 탑재된 다단 기어 변속기에 있어서 변속단을 전환하는 사고 방식을 도시하는 변속 맵 개요도이다.
도 4는 실시예 1의 변속 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량에 탑재된 다단 기어 변속기에 있어서 3개의 걸림 결합 클러치의 전환 위치에 따른 변속단을 나타내는 체결표이다.
도 5는 실시예 1의 변속기 컨트롤 유닛에서 실행되는 변속 제어 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 배터리 SOC가 통상 용량 영역일 때에 선택되는 시프트 스케줄(통상 시 사용 변속단)을 나타내는 제1 시프트 스케줄 맵도이다.
도 7은 통상 시 사용 변속단(EV 1st, ICE 2nd)이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크 및 ICE 토크의 전달 경로를 도시하는 토크 흐름도이다.
도 8은 통상 시 사용 변속단(EV 1st, ICE 3rd)이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크 및 ICE 토크의 전달 경로를 도시하는 토크 흐름도이다.
도 9는 통상 시 사용 변속단(EV 2nd, ICE 2nd)이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크 및 ICE 토크의 전달 경로를 도시하는 토크 흐름도이다.
도 10은 통상 시 사용 변속단(EV 2nd, ICE 3rd)이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크 및 ICE 토크의 전달 경로를 도시하는 토크 흐름도이다.
도 11은 통상 시 사용 변속단(EV 2nd, ICE 4th)이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크 및 ICE 토크의 전달 경로를 도시하는 토크 흐름도이다.
도 12는 배터리 SOC가 저용량 영역일 때에 선택되는 시프트 스케줄(통상 시 사용 변속단+EV 1st ICE 1st)을 나타내는 제2 시프트 스케줄 맵도이다.
도 13은 통상 시 불사용 변속단(EV 1st, ICE 1st: 긴급 시 1st)이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크 및 ICE 토크의 전달 경로를 도시하는 토크 흐름도이다.
도 14는 통상 시 불사용 변속단(EV 2nd, ICE 3rd': 고장 시 변속단)이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크 및 ICE 토크의 전달 경로를 도시하는 토크 흐름도이다.

이하, 본 발명의 하이브리드 차량 변속 제어 장치를 실현하는 최선의 형태를, 도면에 도시하는 실시예 1에 기초하여 설명한다.

실시예 1

먼저, 구성을 설명한다.

실시예 1의 변속 제어 장치는, 구동계 구성 요소로서, 1개의 엔진과, 2개의 모터 제너레이터와, 3개의 걸림 결합 클러치를 갖는 다단 기어 변속기를 구비한 하이브리드 차량(하이브리드 차량의 일례)에 적용한 것이다. 이하, 실시예 1에 있어서의 하이브리드 차량의 변속 제어 장치의 구성을, 「전체 시스템 구성」, 「변속 제어계 구성」, 「변속단 구성」, 「변속 제어 처리 구성」으로 나누어서 설명한다.

[전체 시스템 구성]

도 1은, 실시예 1의 변속 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량의 구동계 및 제어계를 도시한다. 이하, 도 1에 기초하여, 전체 시스템 구성을 설명한다.

하이브리드 차량의 구동계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 내연 기관(ICE)과, 제1 모터 제너레이터(MG1)와, 제2 모터 제너레이터(MG2)와, 3개의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 갖는 다단 기어 변속기(1)를 구비하고 있다. 또한, 「ICE」는 「Internal-Combustion Engine」의 약칭이다.

상기 내연 기관(ICE)은, 예를 들어, 크랭크축 방향을 차폭 방향으로 하여 차량의 프론트룸에 배치한 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등이다. 이 내연 기관(ICE)은, 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 연결됨과 함께, 내연 기관 출력축이 다단 기어 변속기(1)의 제1축(11)에 접속된다. 또한, 내연 기관(ICE)은, 기본적으로, 제2 모터 제너레이터(MG2)를 스타터 모터로서 MG2 시동한다. 단, 극저온 시 등과 같이 강전 배터리(3)를 사용한 MG2 시동을 확보할 수 없는 경우에 대비하여 스타터 모터(2)를 남기고 있다.

상기 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 제2 모터 제너레이터(MG2)는, 모두 강전 배터리(3)를 공통의 전원으로 하는 삼상교류의 영구 자석형 동기 모터이다. 제1 모터 제너레이터(MG1)의 스테이터는, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 케이스에 고정되고, 그 케이스가 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 고정된다. 그리고, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 로터에 일체인 제1 모터축이, 다단 기어 변속기(1)의 제2축(12)에 접속된다. 제2 모터 제너레이터(MG2)의 스테이터는, 제2 모터 제너레이터(MG2)의 케이스에 고정되고, 그 케이스가 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 고정된다. 그리고, 제2 모터 제너레이터(MG2)의 로터에 일체인 제2 모터축이, 다단 기어 변속기(1)의 제6축(16)에 접속된다. 제1 모터 제너레이터(MG1)의 스테이터 코일에는, 역행 시에 직류를 삼상교류로 변환하고, 회생 시에 삼상교류를 직류로 변환하는 제1 인버터(4)가 제1 AC 하니스(5)를 통하여 접속된다. 제2 모터 제너레이터(MG2)의 스테이터 코일에는, 역행 시에 직류를 삼상교류로 변환하고, 회생 시에 삼상교류를 직류로 변환하는 제2 인버터(6)가 제2 AC 하니스(7)를 통하여 접속된다. 강전 배터리(3)와 제1 인버터(4) 및 제2 인버터(6)는 정션 박스(9)를 통하여 DC 하니스(8)에 의해 접속된다.

상기 다단 기어 변속기(1)는 변속비가 상이한 복수의 기어쌍을 갖는 상시 맞물림식 변속기이며, 변속기 케이스(10) 내에 서로 평행하게 배치되고, 기어가 설치되는 6개의 기어축(11 내지 16)과, 기어쌍을 선택하는 3개의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 구비한다. 기어축으로서는, 제1축(11)과, 제2축(12)과, 제3축(13)과, 제4축(14)과, 제5축(15)과, 제6축(16)이 설치된다. 걸림 결합 클러치로서는, 제1 걸림 결합 클러치(C1)와, 제2 걸림 결합 클러치(C2)와, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 설치된다. 또한, 변속기 케이스(10)에는, 케이스 내의 베어링 부분이나 기어의 맞물림 부분에 윤활 오일을 공급하는 전동 오일 펌프(20)가 부설된다.

상기 제1축(11)은 내연 기관(ICE)이 연결되는 축이며, 제1축(11)에는, 도 1의 우측부터 순서대로 제1 기어(101), 제2 기어(102), 제3 기어(103)가 배치된다. 제1 기어(101)는 제1축(11)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함한다)로 설치된다. 제2 기어(102)와 제3 기어(103)는 축방향으로 돌출되는 보스부가 제1축(11)의 외주에 삽입되는 공회전 기어이며, 제2 걸림 결합 클러치(C2)를 통하여 제1축(11)에 대하여 구동 연결 가능하게 설치된다.

상기 제2축(12)은 제1 모터 제너레이터(MG1)가 연결되고, 제1축(11)의 외측 위치에 축심을 일치시켜서 동축 배치된 원통축이며, 제2축(12)에는, 도 1의 우측부터 순서대로 제4 기어(104), 제5 기어(105)가 배치된다. 제4 기어(104)와 제5 기어(105)는 제2축(12)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함한다)로 설치된다.

상기 제3축(13)은 다단 기어 변속기(1)의 출력측에 배치된 축이며, 제3축(13)에는, 도 1의 우측부터 순서대로 제6 기어(106), 제7 기어(107), 제8 기어(108), 제9 기어(109), 제10 기어(110)가 배치된다. 제6 기어(106)와 제7 기어(107)와 제8 기어(108)는 제3축(13)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함한다)로 설치된다. 제9 기어(109)와 제10 기어(110)는 축방향으로 돌출되는 보스부가 제3축(13)의 외주에 삽입되는 공회전 기어이며, 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 통하여 제3축(13)에 대하여 구동 연결 가능하게 설치된다. 그리고, 제6 기어(106)는 제1축(11)의 제2 기어(102)에 맞물리고, 제7 기어(107)는 디퍼런셜 기어(17)의 제16 기어(116)와 맞물리고, 제8 기어(108)는 제1축(11)의 제3 기어(103)에 맞물린다. 제9 기어(109)는 제2축(12)의 제4 기어(104)에 맞물리고, 제10 기어(110)는 제2축(12)의 제5 기어(105)에 맞물린다.

상기 제4축(14)은 변속기 케이스(10)에 양단이 지지된 축이며, 제4축(14)에는, 도 1의 우측부터 순서대로 제11 기어(111), 제12 기어(112), 제13 기어(113)가 배치된다. 제11 기어(111)는 제4축(14)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함한다)로 설치된다. 제12 기어(112)와 제13 기어(113)는 축방향으로 돌출되는 보스부가 제4축(14)의 외주에 삽입되는 공회전 기어이며, 제1 걸림 결합 클러치(C1)를 통하여 제4축(14)에 대하여 구동 연결 가능하게 설치된다. 그리고, 제11 기어(111)는 제1축(11)의 제1 기어(101)에 맞물리고, 제12 기어(112)는 제1축(11)의 제2 기어(102)와 맞물리고, 제13 기어(113)는 제2축(12)의 제4 기어(104)와 맞물린다.

상기 제5축(15)은 변속기 케이스(10)에 양단이 지지된 축이며, 제4축(14)의 제11 기어(111)와 맞물리는 제14 기어(114)가 일체(일체화 고정을 포함한다)로 설치된다.

상기 제6축(16)은 제2 모터 제너레이터(MG2)가 연결되는 축이며, 제5축(15)의 제14 기어(114)와 맞물리는 제15 기어(115)가 일체(일체화 고정을 포함한다)로 설치된다.

상기 제2 모터 제너레이터(MG2)와 내연 기관(ICE)은, 서로 맞물리는 제15 기어(115), 제14 기어(114), 제11 기어(111), 제1 기어(101)에 의해 구성되는 기어열에 의해 기계적으로 연결되어 있다. 이 기어열은, 제2 모터 제너레이터(MG2)에 의한 내연 기관(ICE)의 MG2 시동 시, MG2 회전수를 감속하는 감속 기어열이 되고, 내연 기관(ICE)의 구동으로 제2 모터 제너레이터(MG2)를 발전시키는 MG2 발전 시, 기관 회전수를 증속하는 증속 기어열이 된다.

상기 제1 걸림 결합 클러치(C1)는, 제4축(14) 중, 제12 기어(112)와 제13 기어(113) 사이에 개재 장착되고, 동기 기구를 갖지 않음으로써, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 좌측 체결 위치(Left)인 때, 제4축(14)과 제13 기어(113)를 구동 연결한다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 중립 위치(N)인 때, 제4축(14)과 제12 기어(112)를 해방함과 함께, 제4축(14)과 제13 기어(113)를 해방한다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 우측 체결 위치(Right)인 때, 제4축(14)과 제12 기어(112)를 구동 연결한다.

상기 제2 걸림 결합 클러치(C2)는, 제1축(11) 중, 제2 기어(102)와 제3 기어(103) 사이에 개재 장착되고, 동기 기구를 갖지 않음으로써, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 좌측 체결 위치(Left)인 때, 제1축(11)과 제3 기어(103)를 구동 연결한다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 중립 위치(N)인 때, 제1축(11)과 제2 기어(102)를 해방함과 함께, 제1축(11)과 제3 기어(103)를 해방한다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 우측 체결 위치(Right)인 때, 제1축(11)과 제2 기어(102)를 구동 연결한다.

상기 제3 걸림 결합 클러치(C3)는, 제3축(13) 중, 제9 기어(109)와 제10 기어(110) 사이에 개재 장착되고, 동기 기구를 갖지 않음으로써, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 좌측 체결 위치(Left)인 때, 제3축(13)과 제10 기어(110)를 구동 연결한다. 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 중립 위치(N)인 때, 제3축(13)과 제9 기어(109)를 해방함과 함께, 제3축(13)과 제10 기어(110)를 해방한다. 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 우측 체결 위치(Right)인 때, 제3축(13)과 제9 기어(109)를 구동 연결한다. 그리고, 다단 기어 변속기(1)의 제3축(13)에 일체(일체화 고정을 포함한다)로 설치된 제7 기어(107)에 맞물리는 제16 기어(116)는 디퍼런셜 기어(17) 및 좌우의 드라이브 축(18)을 통하여 좌우의 구동륜(19)에 접속되어 있다.

하이브리드 차량의 제어계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 하이브리드 컨트롤 모듈(21)과, 모터 컨트롤 유닛(22)과, 변속기 컨트롤 유닛(23)과, 엔진 컨트롤 유닛(24)을 구비하고 있다.

상기 하이브리드 컨트롤 모듈(21)(약칭: 「HCM」)은 차량 전체의 소비 에너지를 적절하게 관리하는 기능을 담당하는 통합 제어 수단이다. 이 하이브리드 컨트롤 모듈(21)은 다른 컨트롤 유닛(모터 컨트롤 유닛(22), 변속기 컨트롤 유닛(23), 엔진 컨트롤 유닛(24) 등)과 CAN 통신선(25)에 의해 쌍방향 정보 교환 가능하게 접속되어 있다. 또한, CAN 통신선(25)의 「CAN」이란, 「Controller Area Network」의 약칭이다.

상기 모터 컨트롤 유닛(22)(약칭: 「MCU」)은 제1 인버터(4)와 제2 인버터(6)에 대한 제어 명령에 의해 제1 모터 제너레이터(MG1)와 제2 모터 제너레이터(MG2)의 역행 제어나 회생 제어 등을 행한다. 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 제2 모터 제너레이터(MG2)에 대한 제어 모드로서는, 「토크 제어」와 「회전수 FB 제어」가 있다. 「토크 제어」는, 목표 구동력에 대하여 분담하는 목표 모터 토크가 결정되면, 실제 모터 토크를 목표 모터 토크에 추종시키는 제어를 행한다. 「회전수 FB 제어」는, 주행중에 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 맞물려 체결하라는 변속 요구가 있으면, 클러치 입출력 회전수를 회전 동기시키는 목표 모터 회전수를 정하고, 실제 모터 회전수를 목표 모터 회전수에 수렴시키도록 FB 토크를 출력하는 제어를 행한다.

상기 변속기 컨트롤 유닛(23)(약칭: 「TMCU」)은 소정의 입력 정보에 기초하여 전동 액추에이터(31, 32, 33)(도 2 참조)에 전류 명령을 출력함으로써, 다단 기어 변속기(1)의 변속단을 전환하는 변속 제어를 행한다. 이 변속 제어에서는, 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 선택적으로 맞물림 체결/해방시켜, 복수 쌍의 기어쌍 중에서 동력 전달에 관여하는 기어쌍을 선택한다. 여기서, 해방되어 있는 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 체결하라는 변속 요구 시에는, 클러치 입출력의 차회전수를 억제하여 맞물림 체결을 확보하기 위해서, 제1 모터 제너레이터(MG1) 또는 제2 모터 제너레이터(MG2)의 회전수 FB 제어(회전 동기 제어)를 병용한다.

상기 엔진 컨트롤 유닛(24)(약칭: 「ECU」)은 소정의 입력 정보에 기초하여 모터 컨트롤 유닛(22)이나 점화 플러그나 연료 분사 액추에이터 등에 제어 명령을 출력함으로써, 내연 기관(ICE)의 시동 제어나 내연 기관(ICE)의 정지 제어나 연료 커트 제어 등을 행한다.

[변속 제어계 구성]

실시예 1의 다단 기어 변속기(1)는 변속 요소로서, 맞물림 체결에 의한 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)(도그 클러치)를 채용함으로써 끌기를 저감함으로써 효율화를 도모한 점을 특징으로 한다. 그리고, 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 맞물려 체결시키는 변속 요구가 있으면, 클러치 입출력의 차회전수를, 제1 모터 제너레이터(MG1)(걸림 결합 클러치(C3)의 체결 시) 또는 제2 모터 제너레이터(MG2)(걸림 결합 클러치(C1, C2)의 체결 시)에 의해 회전 동기시키고, 동기 판정 회전수 범위 내가 되면 맞물림 스트로크를 개시함으로써 실현하고 있다. 또, 체결되어 있는 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 해방시키는 변속 요구가 있으면, 해방 클러치의 클러치 전달 토크를 저하시키고, 해방 토크 판정값 이하로 되면 해방 스트로크를 개시함으로써 실현하고 있다. 이하, 도 2에 기초하여, 다단 기어 변속기(1)의 변속 제어계 구성을 설명한다.

변속 제어계는, 도 2에 도시한 바와 같이, 걸림 결합 클러치로서, 제1 걸림 결합 클러치(C1)와 제2 걸림 결합 클러치(C2)와 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 구비하고 있다. 액추에이터로서, C2, C3 시프트 동작용의 제1 전동 액추에이터(31)와, C2, C3 셀렉트 동작용의 제2 전동 액추에이터(32)와, C3 시프트 동작용의 제3 전동 액추에이터(33)를 구비하고 있다. 그리고, 액추에이터 동작을 클러치 걸림 결합/해방 동작으로 변환하는 시프트 기구로서, C1/C2 셀렉트 동작 기구(40)와, C1 시프트 동작 기구(41)와, C2 시프트 동작 기구(42)와, C3 시프트 동작 기구(43)를 구비하고 있다. 또한, 제1 전동 액추에이터(31)와 제2 전동 액추에이터(32)와 제3 전동 액추에이터(33)의 제어 수단으로서, 변속기 컨트롤 유닛(23)을 구비하고 있다.

상기 제1 걸림 결합 클러치(C1)와 제2 걸림 결합 클러치(C2)와 제3 걸림 결합 클러치(C3)는, 뉴트럴 위치(N: 해방 위치)와, 좌측 체결 위치(Left: 좌측 클러치 맞물림 체결 위치)와, 우측 체결 위치(Right: 우측 클러치 맞물림 체결 위치)를 전환하는 도그 클러치이다. 각 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)는 모두 동일한 구성이며, 커플링 슬리브(51, 52, 53)와, 좌측 도그 클러치 링(54, 55, 56)과, 우측 도그 클러치 링(57, 58, 59)을 구비한다. 커플링 슬리브(51, 52, 53)는, 제4축(14), 제1축(11), 제3축(13)에 고정된 도시 생략된 허브를 통하여 스플라인 결합에 의해 축방향으로 스트로크 가능하게 설치된 것으로, 양측에 평평한 정상면에 따른 도그 톱니(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b)를 갖는다. 또한, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 둘레 방향 중앙부에 포크 홈(51c, 52c, 53c)을 갖는다. 좌측 도그 클러치 링(54, 55, 56)은, 각 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 좌측 공회전 기어인 각 기어(113, 103, 110)의 보스부에 고정되고, 도그 톱니(51a, 52a, 53a)에 대향하는 평평한 정상면에 따른 도그 톱니(54a, 55a, 56a)를 갖는다. 우측 도그 클러치 링(57, 58, 59)은, 각 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 우측 공회전 기어인 각 기어(112, 102, 109)의 보스부에 고정되고, 도그 톱니(51b, 52b, 53b)에 대향하는 평평한 정상면에 따른 도그 톱니(57b, 58b, 59b)를 갖는다.

상기 C1/C2 셀렉트 동작 기구(40)는 제1 전동 액추에이터(31)와 C1 시프트 동작 기구(41)의 연결을 선택하는 제1 위치와, 제1 전동 액추에이터(31)와 C2 시프트 동작 기구(42)의 연결을 선택하는 제2 위치를 선택하는 기구이다. 제1 위치의 선택 시에는, 시프트 로드(62)와 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 시프트 로드(64)를 연결함과 함께, 제2 걸림 결합 클러치(C2)의 시프트 로드(65)를 뉴트럴 위치에 로크한다. 제2 위치의 선택 시에는, 시프트 로드(62)와 제2 걸림 결합 클러치(C2)의 시프트 로드(65)를 연결함과 함께, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 시프트 로드(64)를 뉴트럴 위치에 로크한다. 즉, 제1 위치와 제2 위치 중, 한쪽 걸림 결합 클러치를 시프트 동작하는 위치를 선택하면, 다른 쪽 걸림 결합 클러치는 뉴트럴 위치에서 로크 고정하는 기구로 하고 있다.

상기 C1 시프트 동작 기구(41)와 C2 시프트 동작 기구(42)와 C3 시프트 동작 기구(43)는 전동 액추에이터(31, 33)의 회동 동작을, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 축방향 스트로크 동작으로 변환하는 기구이다. 각 시프트 동작 기구(41, 42, 43)는 모두 동일한 구성이며, 회동 링크(61, 63)와, 시프트 로드(62, 64, 65, 66)와, 시프트 포크(67, 68, 69)를 구비한다. 회동 링크(61, 63)는, 일단부가 전동 액추에이터(31, 33)의 액추에이터축에 설치되고, 타단부가 시프트 로드(64(또는 시프트 로드(65)), 66)에 상대 변위 가능하게 연결된다. 시프트 로드(64, 65, 66)는, 로드 분할 위치에 스프링(64a, 65a, 66a)이 개재 장착되고, 로드 전달력의 크기와 방향에 따라서 신축 가능하게 되어 있다. 시프트 포크(67, 68, 69)는, 일단부가 시프트 로드(64, 65, 66)에 고정되고, 타단부가 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 포크 홈(51c, 52c, 53c)에 배치된다.

상기 변속기 컨트롤 유닛(23)은 차속 센서(71), 액셀러레이터 개방도 센서(72), 변속기 출력축 회전수 센서(73), 엔진 회전수 센서(74), MG1 회전수 센서(75), MG2 회전수 센서(76), 인히비터 스위치(77)로부터의 센서 신호나 스위치 신호를 입력한다. 또한, 배터리 온도 센서(78), 모터 온도 센서(79), 인버터 온도 센서(80), 배터리 SOC 센서(81) 등으로부터의 센서 신호를 입력한다. 또한, 변속기 출력축 회전수 센서(73)는 제3축(13)의 축 단부에 설치되고, 제3축(13)의 축회전수를 검출한다. 그리고, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 위치에 따라 결정되는 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 맞물림 체결과 해방을 제어하는 위치 서보 제어부(예를 들어, PID 제어에 의한 위치 서보계)를 구비하고 있다. 이 위치 서보 제어부는, 제1 슬리브 위치 센서(81), 제2 슬리브 위치 센서(82), 제3 슬리브 위치 센서(83)로부터의 센서 신호를 입력한다. 그리고, 각 슬리브 위치 센서(81, 82, 83)의 센서값을 읽어들이고, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 위치가 맞물림 스트로크에 의한 체결 위치 또는 해방 위치가 되도록, 전동 액추에이터(31, 32, 33)에 전류를 부여한다. 즉, 커플링 슬리브(51, 52, 53)에 용접된 도그 톱니와 공회전 기어에 용접된 도그 톱니의 양쪽이 맞물린 맞물림 위치에 있는 체결 상태로 함으로써, 공회전 기어를 제4축(14), 제1축(11), 제3축(13)에 구동 연결한다. 한편, 커플링 슬리브(51, 52, 53)가, 축선 방향으로 변위함으로써 커플링 슬리브(51, 52, 53)에 용접된 도그 톱니와 공회전 기어에 용접된 도그 톱니가 비맞물림 위치에 있는 해방 상태로 함으로써, 공회전 기어를 제4축(14), 제1축(11), 제3축(13)으로부터 분리한다.

[변속단 구성]

실시예 1의 다단 기어 변속기(1)는 유체 커플링 등의 회전차 흡수 요소를 갖지 않음으로써 동력 전달 손실을 저감함과 함께, 내연 기관(ICE)을 모터 어시스트함으로써 ICE 변속단을 저감시키고, 콤팩트화(EV 변속단: 1-2속, ICE 변속단: 1-4속)를 도모한 점을 특징으로 한다. 이하, 도 3 및 도 4에 기초하여, 다단 기어 변속기(1)의 변속단 구성을 설명한다.

변속단의 사고 방식은, 도 3에 도시한 바와 같이, 차속 VSP가 소정 차속 VSP0 이하인 발진 영역에서는, 다단 기어 변속기(1)가 발진 요소(미끄럼 요소)를 갖지 않기 때문에, 「EV 모드」에서 모터 구동력만에 의한 모터 발진으로 한다. 그리고, 주행 영역에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 구동력의 요구가 클 때, 엔진 구동력을 모터 구동력에 의해 어시스트하는 「패러렐 HEV 모드」에 의해 대응한다는 변속단의 사고 방식을 채용한다. 즉, 차속 VSP의 상승에 따라서, ICE 변속단은, (ICE 1st→)ICE 2nd→ICE 3rd→ICE 4th로 변속단이 이행하고, EV 변속단은, EV 1st→EV 2nd로 변속단이 이행한다. 따라서, 도 3에 도시하는 변속단의 사고 방식에 기초하여, 변속단을 전환하라는 변속 요구를 내기 위한 변속 맵을 작성한다.

걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 갖는 다단 기어 변속기(1)에 의해 이론적으로 실현 가능한 전체 변속단은 도 4에 도시하는 바와 같다. 또한, 도 4 중의 「Lock」는, 변속단으로서 성립하지 않는 인터로크 변속단을 나타내고, 「EV-」는, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 구동륜(19)에 구동 연결되어 있지 않은 상태를 나타내고, 「ICE-」는, 내연 기관(ICE)이 구동륜(19)에 구동 연결되어 있지 않은 상태를 나타낸다. 이하, 각 변속단에 대하여 설명한다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「N」인 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」라면 「EV-ICEgen」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이라면 「Neutral」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Right」라면 「EV-ICE 3rd」이다.

여기서, 「EV-ICEgen」의 변속단은, 정차중, 내연 기관(ICE)에 의해 제1 모터 제너레이터(MG1)로 발전하는 MG1 아이들 발전 시, 또는, MG1 발전에 MG2 발전을 더한 더블 아이들 발전 시에 선택되는 변속단이다. 「Neutral」의 변속단은, 정차중, 내연 기관(ICE)에 의해 제2 모터 제너레이터(MG2)로 발전하는 MG2 아이들 발전 시에 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」인 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」라면 「EV 1st ICE 1st」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이라면 「EV 1st ICE-」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Right」라면 「EV 1st ICE 3rd」이다.

여기서, 「EV 1st ICE-」의 변속단은, 내연 기관(ICE)을 정지하여 제1 모터 제너레이터(MG1)로 주행하는 「EV 모드」인 때, 또는, 내연 기관(ICE)에 의해 제2 모터 제너레이터(MG2)로 발전하면서, 제1 모터 제너레이터(MG1)로 1속 EV 주행을 행하는 「시리즈 HEV 모드」인 때에 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」인 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이라면 「EV 1st ICE 2nd」이다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「N」인 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」라면 「EV 1.5 ICE 2nd」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이라면 「EV-ICE 2nd」이다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」인 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이라면 「EV 2nd ICE 2nd」이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」인 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」라면 「EV 2nd ICE 3rd'」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이라면 「EV 2nd ICE-」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Right」라면 「EV 2nd ICE 3rd」이다.

여기서, 「EV 2nd ICE-」의 변속단은, 내연 기관(ICE)을 정지하여 제1 모터 제너레이터(MG1)로 주행하는 「EV 모드」인 때, 또는, 내연 기관(ICE)에 의해 제2 모터 제너레이터(MG2)로 발전하면서, 제1 모터 제너레이터(MG1)로 2속 EV 주행을 행하는 「시리즈 HEV 모드」인 때에 선택되는 변속단이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」인 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이라면 「EV 2nd ICE 4th」이다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「N」인 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음 변속단으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」라면 「EV 2.5 ICE 4th」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이라면 「EV-ICE 4th」이다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」인 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이라면 「EV 1st ICE 4th」이다.

이어서, 상기 복수의 변속단을, 「통상 시 사용 변속단 그룹」과 「통상 시 불사용 변속단 그룹」으로 나누는 변속단 그룹의 분리 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 다단 기어 변속기(1)는 제1 모터 제너레이터(MG1)의 변속단인 2개의 EV 변속단(EV 1st, EV 2nd), 내연 기관(ICE)의 변속단인 복수의 ICE 변속단(ICE 1st 내지 ICE 4th)과, EV 변속단과 ICE 변속단의 조합 변속단을 갖는다. 그리고, 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 체결 조합에 의한 전체 변속단으로부터, 인터로크 변속단(도 4의 X표)과 시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 변속단(도 4의 해칭)을 제외한 변속단을, 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단으로 한다. 여기서, 시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 변속단이란, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이고, 또한, 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」인 「EV 1.5 ICE 2nd」와, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이고, 또한, 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」인 「EV 2.5 ICE 4th」를 말한다. 시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 이유는, 1개의 제1 전동 액추에이터(31)가 2개의 걸림 결합 클러치(C1, C2)에 대하여 겸용하는 시프트 액추에이터이며, 또한, C1/C2 셀렉트 동작 기구(40)에 의해 한쪽 걸림 결합 클러치는 뉴트럴 로크되는 것에 의한다.

상기 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 동력원으로부터 구동륜(19)에 이르는 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단을 선택하고, 선택한 변속단을 통상 시의 변속 제어에 사용하는 「통상 시 사용 변속단 그룹」이라 한다. EV 변속단의 경우, 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단(EV 1st ICE-, EV 2nd ICE-)을 「통상 시 사용 변속단 그룹」이라 한다. ICE 변속단의 경우, 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단(EV-ICE 2nd, EV-ICE 3rd, EV-ICE 4th)을 「통상 시 사용 변속단 그룹」이라 한다. 조합 변속단의 경우, EV 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재하고, ICE 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단(EV 1st ICE 2nd, EV 1st ICE 3rd, EV 1st ICE 4th, EV 2nd ICE 2nd, EV 2nd ICE 3rd, EV 2nd ICE 4th)을 「통상 시 사용 변속단 그룹」이라 한다. 또한, 「통상 시 사용 변속단 그룹」은, 상기 11의 변속단에 「EV-ICEgen」과 「Neutral」을 더하여, 토탈(13)의 변속단으로 구성한다.

상기 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 2개 이상 존재하는 변속단을 선택하고, 선택한 변속단을 통상 시의 변속 제어에 사용하지 않는 「통상 시 불사용 변속단 그룹」이라 한다. EV 변속단과 ICE 변속단의 조합 변속단의 경우, EV 변속단의 동력 전달 경로에 상기 걸림 결합 클러치가 1개 존재하고, ICE 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 2개 존재하는 변속단(EV 1st ICE 1st, EV 2nd ICE 3rd')을 「통상 시 불사용 변속단 그룹」이라 한다. 또한, 「통상 시 불사용 변속단 그룹」의 변속단은, 다음 변속 제어 처리 구성에서 설명한 바와 같이, 통상 시는 불사용이지만, 통상 시로부터 벗어난 소정의 조건이 성립할 때에 사용되거나, 또는, 사용이 허가된다.

[변속 제어 처리 구성]

도 5는, 실시예 1의 변속기 컨트롤 유닛(23)(변속 컨트롤러)으로 실행되는 변속 제어 처리의 흐름을 나타낸다. 이하, 변속 제어 처리 구성을 나타내는 각 스텝에 대하여 설명한다.

스텝 S1에서는, 배터리 충전 용량(이하, 「배터리 SOC」라 한다.)이 소정 용량 SOC1을 초과했는지 여부를 판단한다. "예"(배터리 SOC>SOC1)인 경우에는 스텝 S2로 진행하고, "아니오"(배터리 SOC≤SOC1)인 경우에는 스텝 S5로 진행한다.

여기서, 「배터리 SOC」는, 강전 배터리(3)의 충전 용량을 검출하는 배터리 SOC 센서(81)에 의해 취득한다. 「소정 용량 SOC1」은, 배터리 SOC의 감시에 의한 에너지 관리 시, 통상 충방전의 변속 제어 모드로 하는 제1 시프트 스케줄 맵(도 6)과, 충전중 시의 변속 제어 모드로 하는 제2 시프트 스케줄 맵(도 12)의 전환 역치로서 설정된다. 그리고, 배터리 SOC가 소정 용량 SOC1 이하이고, 배터리 SOC가 부족 상태인 것을 나타내는 배터리 저용량 조건이 성립하면, 스텝 S5로 진행한다.

스텝 S2에서는, 스텝 S1에서의 배터리 SOC>SOC1이라는 판단에 이어서, 배터리 온도가 낮은지 여부를 판단한다. "예"(배터리 온도가 낮다)인 경우에는 스텝 S5로 진행하고, "아니오"(배터리 온도가 낮지 않다)인 경우에는 스텝 S3으로 진행한다.

여기서, 「배터리 온도」는, 강전 배터리(3)의 배터리 온도를 검출하는 배터리 온도 센서(78)에 의해 취득한다. 그리고, 강전 배터리(3)의 온도가 저하되어, 미리 정해진 출력을 낼 수 없는 제1 온도 역치 이하라고 하는 배터리 저온 조건이 성립할 때, 배터리 온도가 낮다고 판단한다.

스텝 S3에서는, 스텝 S2에서의 배터리 온도가 낮지 않다라는 판단에 이어서, 배터리 온도, 모터 온도, 인버터 온도가 높은지 여부를 판단한다. "예"(제1 모터 제너레이터계 온도가 높다)인 경우에는 스텝 S5로 진행하고, "아니오"(제1 모터 제너레이터계 온도가 높지 않다)인 경우에는 스텝 S4로 진행한다.

여기서, 「배터리 온도」는 배터리 온도 센서(78)에 의해 취득하고, 「모터 온도」는 제1 모터 제너레이터(MG1)의 온도를 검출하는 모터 온도 센서(79)에 의해 취득한다. 「인버터 온도」는 제1 인버터(4)의 온도를 검출하는 인버터 온도 센서(80)에 의해 취득한다. 그리고, 강전 배터리(3)로부터 제1 모터 제너레이터(MG1)까지의 제1 모터 제너레이터계 온도가 상승하여, 미리 정해진 출력을 낼 수 없는 제2 온도 역치 이상이라고 하는 제1 모터 제너레이터계 고온 조건이 성립할 때, 제1 모터 제너레이터계 온도가 높다고 판단한다.

스텝 S4에서는, 스텝 S3에서의 제1 모터 제너레이터계 온도가 높지 않다라는 판단에 이어서, 통상 시 사용 변속단의 사용을 허가하고, 도 6에 도시하는 제1 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어를 실시하고, 스텝 S6으로 진행한다.

여기서, 제1 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어란, 도 6에 도시하는 제1 시프트 스케줄 맵 상에 존재하는 운전점의 위치에 할당된 통상 시 사용 변속단을 선택하는 제어를 말한다. 따라서, 운전점의 이동에 따라 선택되는 통상 시 사용 변속단이 바뀌면, 업 변속 또는 다운 변속에 의해 변속단을 변경한다.

스텝 S5에서는, 스텝 S1에서의 배터리 SOC가 낮다라는 판단, 또는, 스텝 S2에서의 배터리 온도가 낮다라는 판단, 또는, 스텝 S3에서의 제1 모터 제너레이터계 온도가 높다라는 판단에 이어서, 통상 시 사용 변속단에, 통상 시 불사용 변속단인 긴급 시 1st(「EV 1st ICE 1st」)를 더한 변속단의 사용을 허가하고, 도 12에 도시하는 제2 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어를 실시하고, 스텝 S6으로 진행한다.

여기서, 제2 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어에서는, 「EV 1st」를 「Series EV 1st」로 하고, 또한, 「EV 1st ICE 1st」라 하는 긴급 시 1st의 변속단을 추가한 점에서, 제1 시프트 스케줄 맵(도 6)을 사용한 변속 제어에서 사용이 허가된 변속단과 상이하다.

스텝 S6에서는, 스텝 S4에서의 통상 사용 시의 변속단의 사용 허가, 또는, 스텝 S5에서의 긴급 시 1st의 사용 허가에 이어서, 고장 시 변속단에 기어비가 가까운 통상 시 사용 변속단을 선택하였는지 여부를 판단한다. "예"(「EV 2nd ICE 3rd」의 선택 시)의 경우에는 스텝 S7로 진행하고, "아니오"(「EV 2nd ICE 3rd」 이외의 선택 시)의 경우에는 리턴으로 진행한다.

여기서, 「고장 시 변속단」이란 「EV 2nd ICE 3rd'」를 말하며, 고장 시 변속단에 기어비가 가까운 통상 시 사용 변속단이란 「EV 2nd ICE 3rd」를 말한다.

스텝 S7에서는, 스텝 S6에서의 「EV 2nd ICE 3rd」의 선택 시라는 판단에 이어서, 고장 시 변속단에 기어비가 가까운 통상 시 사용 변속단에 고장이 발생했는지 여부를 판단한다. "예"(고장의 발생 있음)의 경우에는 스텝 S8로 진행하고, "아니오"(고장의 발생 없음)의 경우에는 리턴으로 진행한다.

여기서, 통상 시 사용 변속단 「EV 2nd ICE 3rd」의 고장이란, 예를 들어, 제1 걸림 결합 클러치(C1)를 「Right」에 스트로크하는 시프트 동작계에 기계적, 또는, 전기적인 트러블이 발생하여, 「EV 2nd ICE 3rd」를 선택할 수 없는 고장을 말한다.

스텝 S8에서는, 스텝 S7에서의 고장의 발생 있음이라는 판단에 이어서, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단 중, 고장이 발생한 변속단에 가까운 기어비에 따른 변속단을 고장 시 변속단(「EV 2nd ICE 3rd'」의 변속단)으로서 사용하고, 리턴으로 진행한다.

여기서, 「고장 시 변속단으로서 사용하는」이란, 제1 또는 제2 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어 중에서, 「EV 2nd ICE 3rd」의 변속단 대신에, 「EV 2nd ICE 3rd'」의 변속단을 사용하는 것을 말한다.

이어서, 작용을 설명한다.

실시예 1의 하이브리드 차량 변속 제어 장치에 있어서의 작용을, 「변속 제어 처리 작용」, 「통상 시 변속 제어 작용」, 「긴급 시 1st의 사용 허가에 따른 변속 제어 작용」, 「고장 시 변속 제어 작용」, 「변속 제어의 특징 작용」으로 나누어서 설명한다.

[변속 제어 처리 작용]

이하, 도 5에 도시하는 흐름도에 기초하여, 각 주행씬에서의 변속 제어 처리 작용을 설명한다.

스텝 S1에서 배터리 SOC가 소정 용량 SOC1을 초과했다고 판단되고, 스텝 S2에서 배터리 온도가 낮지 않다고 판단되고, 스텝 S3에서 제1 모터 제너레이터계 온도가 높지 않다고 판단된 것으로 한다. 이때는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S2→스텝 S3→스텝 S4로 진행한다. 스텝 S4에서는, 통상 시 사용 변속단의 사용이 허가되어, 도 6에 도시하는 제1 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어가 실시된다.

한편, 스텝 S1에서 배터리 SOC가 소정 용량 SOC1 이하라고 판단되면, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1로부터 스텝 S5로 진행한다. 스텝 S1에서 배터리 SOC가 소정 용량 SOC1을 초과했다고 판단되어도, 스텝 S2에서 배터리 온도가 낮다고 판단되면, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S2→스텝 S5로 진행한다. 스텝 S1에서 배터리 SOC가 소정 용량 SOC1을 초과했다고 판단되고, 스텝 S2에서 배터리 온도가 낮지 않다고 판단되어도, 스텝 S3에서 제1 모터 제너레이터계 온도가 높다고 판단되면, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S2→스텝 S3→스텝 S5로 진행한다. 스텝 S5에서는, 통상 시 사용 변속단에, 통상 시 불사용 변속단인 긴급 시 1st(「EV 1st ICE 1st」)를 더한 변속단의 사용이 허가되어, 도 12에 도시하는 제2 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어가 실시된다.

스텝 S4 또는 스텝 S5로부터 스텝 S6으로 진행해 왔을 때, 스텝 S6에서 「EV 2nd ICE 3rd」 이외의 변속단을 선택한 주행씬에서는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S6으로부터 리턴으로 진행한다. 또, 스텝 S6에서 「EV 2nd ICE 3rd」의 선택 시인데, 스텝 S7에서 고장 시 변속단에 기어비가 가까운 통상 시 사용 변속단에 고장이 발생하지 않은 주행씬에서는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S6으로부터 스텝 S7→리턴으로 진행한다.

한편, 스텝 S6에서 「EV 2nd ICE 3rd」의 선택 시에는, 스텝 S7에서 고장 시 변속단에 기어비가 가까운 통상 시 사용 변속단에 고장이 발생했다고 판단되는 주행씬에서는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S6으로부터 스텝 S7→스텝 S8→리턴으로 진행한다. 스텝 S8에서는, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단 중, 고장이 발생한 변속단에 가까운 기어비에 따른 「EV 2nd ICE 3rd'」의 변속단이 고장 시 변속단으로서 사용된다. 즉, 제1 또는 제2 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어 중에 있어서, 「EV 2nd ICE 3rd」의 변속단 대신에, 「EV 2nd ICE 3rd'」의 변속단을 사용하는 변속 제어로 전환된다.

[통상 시 변속 제어 작용]

도 5의 흐름도에 있어서 스텝 S4로 진행했을 때, 통상 시 사용 변속단의 사용 허가에 기초하여, 제1 시프트 스케줄 맵을 사용한 통상 시 변속 제어가 실시된다. 이하, 도 6 내지 도 11에 기초하여, 통상 시 변속 제어 작용을 설명한다.

통상 시 변속 제어에서 사용되는 「제1 시프트 스케줄 맵」는, 도 6에 도시한 바와 같이, 차속 VSP와 요구 제구동력(Driving force)을 좌표축으로 하고, 좌표면에 통상 시 사용 변속단 그룹을 구성하는 복수의 변속단을 선택하는 선택 영역이 할당된 맵이다. 즉, 액셀러레이터 답입에 의한 역행 구동 영역으로서, 발진으로부터의 저차속 영역에 「EV 1st」, 「EV 1st ICE 2nd」, 「EV 1st ICE 3rd」의 선택 영역이 할당된다. 그리고, 고차속 영역에 「EV 2nd」, 「EV 2nd ICE 2nd」, 「EV 2nd ICE 3rd」, 「EV 2nd ICE 4th」의 선택 영역이 할당된다. 액셀러레이터 발 떼기의 브레이크 감속에 의한 회생 제동 영역으로서, 저차속 영역에 「EV 1st」의 선택 영역이 할당되고, 고차속 영역에 「EV 2nd」의 선택 영역이 할당된다.

역행 구동 영역의 「EV 1st」와 「EV 2nd」의 경우, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(Left와 Right)가 존재한다. 회생 제동 영역의 「EV 1st」와 「EV 2nd」의 경우, 구동륜(19)으로부터 제1 모터 제너레이터(MG1)를 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(Left와 Right)가 존재한다.

통상 시 사용 변속단 「EV 1st ICE 2nd」의 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(left)가 존재한다. 그리고, 내연 기관(ICE)으로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제2 걸림 결합 클러치(C2)(left)가 존재한다.

통상 시 사용 변속단 「EV 1st ICE 3rd」의 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(left)가 존재한다. 그리고, 내연 기관(ICE)으로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제1 걸림 결합 클러치(C1)(Right)가 존재한다.

통상 시 사용 변속단 「EV 2nd ICE 2nd」의 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(Right)가 존재한다. 그리고, 내연 기관(ICE)으로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제2 걸림 결합 클러치(C2)(Left)가 존재한다.

통상 시 사용 변속단 「EV 2nd ICE 3rd」의 경우, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(Right)가 존재한다. 그리고, 내연 기관(ICE)으로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제1 걸림 결합 클러치(C1)(Right)가 존재한다.

통상 시 사용 변속단 「EV 2nd ICE 4th」의 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(Right)가 존재한다. 그리고, 내연 기관(ICE)으로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제2 걸림 결합 클러치(C2)(Right)가 존재한다.

따라서, 예를 들어, 도 6의 운전점 A로부터 운전점 B로 차속 VSP가 상승하면, 「EV 1st」로부터 「EV 2nd」로 변속단을 전환하는 업 변속이 실시된다. 이 업 변속은, 제3 걸림 결합 클러치(C3)의 커플링 슬리브(53)를 「Left」의 체결 위치로부터 「N」위치를 경유하여 「Right」의 체결 위치까지 스트로크시킴으로써 달성된다. 이때, 제1 걸림 결합 클러치(C1) 및 제2 걸림 결합 클러치(C2)는, 모두 「N」위치 그대로이다.

예를 들어, 도 6의 운전점 C로부터 운전점 D로 차속 VSP가 저하되면, 「EV 2nd」으로부터 「EV 1st」로 변속단을 전환하는 다운 변속이 실시된다. 이 다운 변속은, 제3 걸림 결합 클러치(C3)의 커플링 슬리브(53)를 「Right」의 체결 위치로부터 「N」위치를 경유하여 「Left」의 체결 위치까지 스트로크시킴으로써 달성된다. 이때, 제1 걸림 결합 클러치(C1) 및 제2 걸림 결합 클러치(C2)는, 모두 「N」위치 그대로이다.

예를 들어, 「EV 2nd ICE 4th」에 의한 변속단을 선택한 「패러렐 HEV 모드」에서의 주행중, 액셀러레이터 밟기 조작에 의해 도 6의 운전점 E로부터 운전점 F로 이동하면, 다운 변속 요구가 나온다. 이 다운 변속 요구에 따라서 제2 걸림 결합 클러치(C2)를 「Right」로부터 「N」을 경과하여 「Left」로 전환하면, ICE 변속단을 2속단으로 하는 「EV 2nd ICE 2nd」의 변속단에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다.

예를 들어, 「EV 1st ICE 2nd」에 의한 변속단을 선택한 「패러렐 HEV 모드」에서의 주행중, 차속 VSP의 상승에 의해 도 6의 운전점 G로부터 운전점 H로 이동하면, 업 변속 요구가 나온다. 이 업 변속 요구에 따라서 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 「Left」로부터 「N」을 경과하여 「Right」로 전환하면, EV 변속단을 2속단으로 하는 「EV 2nd ICE 2nd」의 변속단에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다.

예를 들어, 「EV 2nd ICE 2nd」에 의한 변속단을 선택한 「패러렐 HEV 모드」에서의 주행중, 액셀러레이터 복귀 조작에 의해 도 6의 운전점 I로부터 운전점 J로 이동하면, 업 변속 요구가 나온다. 이 업 변속 요구에 따라서, 제2 걸림 결합 클러치(C2)를 「Left」로부터 「N」으로 전환하고, 제1 걸림 결합 클러치(C1)를 「N」으로부터 「Right」로 전환하면, ICE 변속단을 3속단으로 하는 「EV 2nd ICE 3rd」의 변속단에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다.

[긴급 시 1st의 사용 허가에 따른 변속 제어 작용]

도 5의 흐름도에 있어서 스텝 S5로 진행했을 때는, 통상 시 사용 변속단에 긴급 시 1st인 「EV 1st ICE 1st」를 더한 변속단 사용 허가에 기초하여, 제2 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어가 실시된다. 이하, 도 12 및 도 13에 기초하여, 긴급 시 1st의 사용 허가에 따른 변속 제어 작용을 설명한다.

긴급 시 1st의 사용 허가에 따른 변속 제어에서 사용되는 「제2 시프트 스케줄 맵」는, 도 12에 도시한 바와 같이, 차속 VSP와 요구되는 구동력(Driving force)을 좌표축으로 하고, 좌표면에 통상 시 사용 변속단에 「EV 1st ICE 1st」를 더한 변속단을 선택하는 선택 영역이 할당된 맵이다. 즉, 액셀러레이터 답입에 의한 역행 구동 영역으로서, 발진으로부터의 저차속 영역에 「Series EV 1st」의 선택 영역이 할당된다. 그리고, 중차속 영역에 「EV 1st ICE 1st」, 「EV 1st ICE 2nd」, 「EV 1st ICE 3rd」의 선택 영역이 할당되고, 고차속 영역에 「EV 2nd ICE 2nd」, 「EV 2nd ICE 3rd」, 「EV 2nd ICE 4th」의 선택 영역이 할당된다. 액셀러레이터 발 떼기의 브레이크 감속에 의한 회생 제동 영역으로서, 저차속 영역에 「EV 1st」의 선택 영역이 할당되고, 고차속 영역에 「EV 2nd」의 선택 영역이 할당된다.

역행 구동 영역의 「Series EV 1st」의 경우, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(Left)가 존재한다. 회생 제동 영역의 「EV 1st」와 「EV 2nd」의 경우, 구동륜(19)으로부터 제1 모터 제너레이터(MG1)를 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(Left와 Right)가 존재한다.

통상 시 불사용 변속단인 긴급 시 1st의 「EV 1st ICE 1st」가 선택된 경우, 도 13에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(left)가 존재한다. 그리고, 내연 기관(ICE)으로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 제1 걸림 결합 클러치(C1)(left)와 제3 걸림 결합 클러치(C3)(left)에 의한 2개의 걸림 결합 클러치가 존재한다.

따라서, 발진 시, 「Series EV 1st」에 의한 변속단이 선택되고, 내연 기관(ICE)에 의한 구동력으로 제2 모터 제너레이터(MG2)를 발전시키면서 「시리즈 HEV 모드」에서 발진한다. 이 발진 후이며, 「시리즈 HEV 모드」에서의 주행중, 예를 들어, 차속 VSP의 상승에 의해 도 12의 운전점 K로부터 운전점 L로 이동하면, 긴급 시 1st에의 변속 요구가 나온다. 이 긴급 시 1st에의 변속 요구에 따라서 제1 걸림 결합 클러치(C1)를 「N」으로부터 「Left」로 전환하면, EV 변속단이 1속단이며 ICE 변속단이 1속단인 「EV 1st ICE 1st」의 변속단에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다. 즉, 긴급 시 1st의 사용 허가에 따른 변속 제어에서는, 발진 영역에 있어서, 제2 모터 제너레이터(MG2)를 발전함으로써 강전 배터리(3)의 배터리 SOC를 증가시킨다. 그리고, 저속 영역에 있어서, 긴급 시 1st인 「EV 1st ICE 1st」의 변속단으로 이행함으로써, 요구 차량 구동력은 주로 내연 기관(ICE)에 의해 공급되게 되어, 제1 모터 제너레이터(MG1)에 의한 강전 배터리(3)의 배터리 SOC 소비량을 억제한다. 이 결과, 배터리 수지로서, 저하되어 있는 강전 배터리(3)의 배터리 SOC를 증가시킨다.

[고장 시 변속 제어 작용]

이어서, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S8로 진행했을 때는, 고장 시 변속단(「EV 2nd ICE 3rd'」)의 사용에 기초하여, 제1 또는 제2 시프트 스케줄 맵을 사용하여 고장 시 변속 제어가 실시된다. 이하, 도 14에 기초하여, 고장 시 변속 제어 작용을 설명한다.

통상 시 불사용 변속단 「EV 2nd ICE 3rd'」가 선택된 경우, 도 14에 도시한 바와 같이, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 1개의 제3 걸림 결합 클러치(C3)(Right)가 존재한다. 그리고, 내연 기관(ICE)으로부터 구동륜(19)을 향하는 동력 전달 경로에 제1 걸림 결합 클러치(C1)(left)와 제3 걸림 결합 클러치(C3)(Right)에 의한 2개의 걸림 결합 클러치가 존재한다.

따라서, 고장 시 변속 제어에서는, 제1 또는 제2 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어중에 「EV 2nd ICE 3rd」의 변속단을 선택할 때, 「EV 2nd ICE 3rd」의 변속단 대신에, 기어비가 가까운 「EV 2nd ICE 3rd'」의 변속단을 선택하는 변속 제어가 행하여진다. 즉, 「EV 2nd ICE 3rd」의 변속단을 선택할 수 없는 고장 모드인 때에는, 「EV 2nd ICE 3rd'」을 백업 변속단으로서 사용함으로써 제1 또는 제2 시프트 스케줄 맵을 사용한 변속 제어가 그대로 계속된다.

[변속 제어의 특징 작용]

실시예 1에서는, 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 제1 모터 제너레이터(MG1) 또는 내연 기관(ICE)으로부터 구동륜(19)에 이르는 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단이 선택된다. 그리고, 선택된 복수의 변속단을 통상 시의 변속 제어에 사용하는 「통상 시 사용 변속단 그룹」으로 하는 구성으로 하였다.

즉, 「통상 시 사용 변속단 그룹」으로서 선택된 변속단은, 3개의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중, 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재할 뿐이다. 이 때문에, 통상 시 변속에 있어서, 맞물림 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 변속 요소로 하는 경우에 특유한 덜걱거림 쇼크나 이음이 억제된 양호한 변속 품질이 달성된다. 그리고, 통상 시 사용 변속단은 쇼크나 이음을 억제한 변속단이기 때문에, 변속중의 토크 증감 기울기를 완만하게 하는 진동 대책을 실시할 필요가 없어, 변속에 요하는 시간이 짧은 높은 변속 응답성이 확보된다.

이 결과, 변속 요구가 있을 때, 통상 시 변속에 있어서 양호한 변속 품질을 달성하면서, 드라이버 요구에 따르는 변속 응답성이 확보된다.

실시예 1에서는, 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)가 2개 이상 존재하는 변속단(EV 1st ICE 1st, EV 2nd ICE 3rd')을 선택한다. 선택한 변속단을 통상 시의 변속 제어에 사용하지 않는 통상 시 불사용 변속단 그룹으로 하고, 소정의 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹의 변속단(EV 1st ICE 1st, EV 2nd ICE 3rd')의 사용을 허가하는 구성으로 하였다.

즉, 통상 시 불사용 변속단 그룹의 변속단은, 3개의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중, 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 2개 이상 존재하여, 양호한 변속 품질은 바랄 수 없지만, 변속단으로서 사용하는 것은 가능하다.

따라서, 소정의 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹의 변속단의 사용을 허가함으로써, 통상 시 불사용 변속단이, 통상 시 사용 변속단의 백업 변속단으로서 유용하게 이용된다.

실시예 1에서는, 강전 배터리(3)의 배터리 SOC가 소정 용량 SOC1 이하라고 하는 배터리 저용량 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단(긴급 시 1st: 「EV 1st ICE 1st」)의 사용을 허가하는 구성으로 하였다.

즉, 배터리 저용량 조건이 성립할 때는, 강전 배터리(3)의 배터리 SOC의 반출을 가능한 한 억제하고싶다는 요구가 있다. 이에 반해, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 제1 모터 제너레이터(MG1)에 의한 어시스트 부하를 경감하는 변속단이 존재하는 경우, 통상 시 불사용 변속단의 사용을 허가하여 변속 제어를 실시하는 쪽이, 배터리 SOC를 조기에 회복시키는 점에서 유리하다.

따라서, 배터리 저용량 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단의 변속 제어에의 사용을 허가함으로써, 강전 배터리(3)가 저하된 배터리 SOC의 조기 회복이 달성된다.

실시예 1에서는, 강전 배터리(3)의 온도가 저하되어, 미리 정해진 출력을 낼 수 없는 제1 온도 역치 이하라고 하는 배터리 저온 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단(긴급 시 1st: EV 1st ICE 1st)의 사용을 허가하는 구성으로 하였다.

즉, 배터리 저온 조건이 성립하면, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 미리 정해진 출력을 낼 수 없기 때문에, 제1 모터 제너레이터(MG1)에 의한 어시스트 출력을 가능한 한 경감할 필요가 있다. 이에 반해, 주로 내연 기관 출력에 의해 분담하고, MG1 출력에 의한 구동력 분담을 경감하는 변속단이 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 경우, 그 통상 시 불사용 변속단을 사용하는 쪽이 요구 차량 구동력을 낼 수 있는 점에서 바람직하다.

따라서, 배터리 저온 조건이 성립할 때, 변속 제어에 있어서 통상 시 불사용 변속단을 사용함으로써, 요구 차량 구동력에 대한 실차량 구동력의 저하가 억제된다.

실시예 1에서는, 강전 배터리(3)로부터 제1 모터 제너레이터(MG1)까지의 전동기계 온도가 상승하여, 미리 정해진 출력을 낼 수 없는 제2 온도 역치 이상이라고 하는 전동기계 고온 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단(긴급 시 1st: EV 1st ICE 1st)의 사용을 허가하는 구성으로 하였다.

즉, 전동기계 고온 조건이 성립하면, 배터리 저온 조건의 성립 시와 마찬가지로, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 미리 정해진 출력을 낼 수 없기 때문에, 제1 모터 제너레이터(MG1)에 의한 어시스트 출력을 가능한 한 경감할 필요가 있다. 이에 반해, 주로 내연 기관 출력에 의해 분담하고, MG1 출력에 의한 구동력 분담을 경감하는 변속단이 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 경우, 그 통상 시 불사용 변속단을 사용하는 쪽이 요구 차량 구동력을 낼 수 있는 점에서 바람직하다.

따라서, 전동기계 고온 조건이 성립할 때, 변속 제어에 있어서 통상 시 불사용 변속단을 사용함으로써, 요구 차량 구동력에 대한 실차량 구동력의 저하가 억제된다.

실시예 1에서는, 통상 시 사용 변속단 그룹의 변속단을 사용한 변속 제어중에 소정의 변속단(EV 2nd ICE 3rd)을 선택할 수 없는 고장이 발생하였다. 이때, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단 중, 고장이 발생한 소정의 변속단(EV 2nd ICE 3rd)에 가까운 기어비에 따른 변속단(EV 2nd ICE 3rd')을 고장 시 변속단으로서 사용하는 구성으로 하였다.

즉, 변속 제어는, 연비 성능이나 구동 성능을 고려하여 변속단 영역을 설정한 시프트 스케줄 맵(도 6, 도 12)을 사용하여 행하여진다. 그러나, 영역에서 설정되어 있는 소정의 변속단(EV 2nd ICE 3rd)을 선택할 수 없는 고장이 발생하면, 업 변속 시에도 다운 변속 시에도 변속단(EV 2nd ICE 3rd)을 건너뛰게 된다. 이 경우, 연비 성능이나 구동 성능이 저하되어버린다.

이에 반해, 변속단 고장이 발생했을 때, 고장이 발생한 변속단(EV 2nd ICE 3rd)에 가까운 기어비에 따른 변속단(EV 2nd ICE 3rd')을 고장 시 변속단으로서 사용함으로써, 연비 성능이나 구동 성능의 저하를 최소로 억제하면서, 변속 제어가 그대로 계속된다.

실시예 1에서는, 다단 기어 변속기(1)는 EV 변속단과, ICE 변속단과, EV 변속단과 ICE 변속단의 조합 변속단을 갖는다. 변속기 컨트롤 유닛(23)은 복수의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 체결 조합에 의한 전체 변속단으로부터, 인터로크 변속단과 시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 변속단을 제외한 변속단을, 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단으로 한다. 조합 변속단의 경우, EV 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C3)가 1개 존재하고, ICE 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C1, C2)가 1개 존재하는 변속단을 통상 시 사용 변속단 그룹으로 한다. 그리고, EV 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C3)가 1개 존재하고, ICE 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)가 2개 이상 존재하는 변속단을 통상 시 불사용 변속단 그룹으로 하는 구성으로 하였다.

즉, 다단 기어 변속기(1)의 변속 제어는, EV 변속단을 변경하는 제어와, ICE 변속단을 변경하는 제어로 나눌 수 있다. 따라서, 동력 전달 경로를 EV 변속단과 ICE 변속단 각각으로 나누어서 생각하고, ICE 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)가 2개 이상 존재하는 변속단을 통상 시 불사용 변속단 그룹으로 하고 있다.

따라서, EV 변속단과 ICE 변속단을 갖는 다단 기어 변속기(1)에 있어서, 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중에서 통상 시 사용 변속단과 통상 시 불사용 변속단을 동력 전달 경로 중의 걸림 결합 클러치의 수에 따라 정연하게 구분할 수 있다.

이어서, 효과를 설명한다.

실시예 1의 하이브리드 차량 변속 제어 장치에 있어서는, 하기에 열거하는 효과가 얻어진다.

(1) 동력원으로서 전동기(제1 모터 제너레이터(MG1))와 내연 기관(ICE)을 구비하고, 동력원으로부터 구동륜(19)까지의 구동계에 복수의 변속단을 실현하는 변속기(다단 기어 변속기(1))가 탑재되고,

변속기(다단 기어 변속기(1))는 복수의 변속단을 전환하는 변속 요소로서, 해방 위치로부터의 스트로크에 의해 맞물림 체결하는 복수의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 갖는 하이브리드 차량에 있어서,

변속 요구에 기초하는 걸림 결합 클러치의 스트로크 동작에 의해, 변속기(다단 기어 변속기(1))에 의해 실현되는 변속단을 전환하는 변속 제어를 행하는 변속 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))를 설치하고,

변속 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는 변속기(다단 기어 변속기(1))에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 동력원으로부터 구동륜(19)에 이르는 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단(EV 변속단: 1-2속, ICE 변속단: 2-4속)을 선택하고, 선택한 변속단을 통상 시의 변속 제어에 사용하는 통상 시 사용 변속단 그룹으로 한다.

이 때문에, 변속 요구가 있을 때, 통상 시 변속에 있어서 양호한 변속 품질을 달성하면서, 드라이버 요구에 따르는 변속 응답성을 확보할 수 있다.

(2) 변속 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는 변속기(다단 기어 변속기(1))에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)가 2개 이상 존재하는 변속단(EV 1st ICE 1st, EV 2nd ICE 3rd')을 선택하고, 선택한 변속단을 통상 시의 변속 제어에 사용하지 않는 통상 시 불사용 변속단 그룹으로 하고, 소정의 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹의 변속단(EV 1st ICE 1st, EV 2nd ICE 3rd')의 사용을 허가한다.

이 때문에, (1)의 효과에 추가로, 소정의 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹의 변속단의 사용을 허가함으로써, 통상 시 불사용 변속단을, 통상 시 사용 변속단의 백업 변속단으로서 유효하게 이용할 수 있다.

(3) 변속 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는 배터리(강전 배터리(3))의 충전 용량(배터리 SOC)가 소정 용량 SOC1 이하라고 하는 배터리 저용량 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단(EV 1st ICE 1st)의 사용을 허가한다(도 5의 S1→S5).

이 때문에, (2)의 효과에 추가로, 배터리 저용량 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단의 변속 제어에의 사용을 허가함으로써, 배터리(강전 배터리(3))가 저하된 충전 용량(배터리 SOC)의 조기 회복을 달성할 수 있다.

(4) 변속 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는 배터리(강전 배터리(3))의 온도가 저하되어, 미리 정해진 출력을 낼 수 없는 제1 온도 역치 이하라고 하는 배터리 저온 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단(긴급 시 1st: EV 1st ICE 1st)의 사용을 허가한다(도 5의 S2→S5).

이 때문에, (2) 또는 (3)의 효과에 추가로, 배터리 저온 조건이 성립할 때, 변속 제어에 있어서 통상 시 불사용 변속단을 사용함으로써, 요구 차량 구동력에 대한 실차량 구동력의 저하를 억제할 수 있다.

(5) 변속 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는 배터리(강전 배터리(3))로부터 전동기(제1 모터 제너레이터(MG1))까지의 전동기계 온도가 상승하여, 미리 정해진 출력을 낼 수 없는 제2 온도 역치 이상이라고 하는 전동기계 고온 조건이 성립할 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단(긴급 시 1st: EV 1st ICE 1st)의 사용을 허가한다(도 5의 S3→S5).

이 때문에, (2) 내지 (4)의 효과에 추가로, 전동기계 고온 조건이 성립할 때, 변속 제어에 있어서 통상 시 불사용 변속단을 사용함으로써, 요구 차량 구동력에 대한 실차량 구동력의 저하를 억제할 수 있다.

(6) 변속 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는 통상 시 사용 변속단 그룹의 변속단을 사용한 변속 제어중에 소정의 변속단(EV 2nd ICE 3rd)을 선택할 수 없는 고장이 발생했을 때, 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단 중, 고장이 발생한 소정의 변속단(EV 2nd ICE 3rd)에 가까운 기어비에 따른 변속단(EV 2nd ICE 3rd')을 고장 시 변속단으로서 사용한다(도 5의 S6→S7→S8).

이 때문에, (2) 내지 (5)의 효과에 추가로, 변속단 고장이 발생했을 때, 고장이 발생한 변속단(EV 2nd ICE 3rd)에 가까운 기어비에 따른 변속단(EV 2nd ICE 3rd')을 고장 시 변속단으로서 사용함으로써, 연비 성능이나 구동 성능의 저하를 최소로 억제하면서, 변속 제어를 그대로 계속할 수 있다.

(7) 변속기(다단 기어 변속기(1))는 전동기 변속단인 EV 변속단과, 내연 기관 변속단인 복수의 ICE 변속단과, EV 변속단과 ICE 변속단의 조합 변속단을 갖고,

변속 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23))는 복수의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 체결 조합에 의한 전체 변속단으로부터, 인터로크 변속단과 시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 변속단을 제외한 변속단을, 변속기(다단 기어 변속기(1))에 의해 실현 가능한 복수의 변속단으로 하고,

조합 변속단의 경우, EV 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C3)가 1개 존재하고, ICE 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C1, C2)가 1개 존재하는 변속단을 통상 시 사용 변속단 그룹으로 하고, EV 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C3)가 1개 존재하고, ICE 변속단의 동력 전달 경로에 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)가 2개 이상 존재하는 변속단을 통상 시 불사용 변속단 그룹으로 한다(도 4).

이 때문에, (1) 내지 (6)의 효과에 추가로, EV 변속단과 ICE 변속단을 갖는 변속기(다단 기어 변속기(1))에 있어서, 변속기(다단 기어 변속기(1))에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중에서 통상 시 사용 변속단과 통상 시 불사용 변속단을, 동력 전달 경로 중의 걸림 결합 클러치의 수에 따라 정연히 구분할 수 있다.

이상, 본 발명의 하이브리드 차량 변속 제어 장치를 실시예 1에 기초하여 설명해 왔지만, 구체적인 구성에 대해서는, 이 실시예 1에 한정되는 것은 아니고, 청구범위의 각 청구항에 관한 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.

실시예 1에서는, 변속 컨트롤러로서, 복수의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 체결 조합에 의한 전체 변속단으로부터, 인터로크 변속단과 시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 변속단을 제외한 변속단을, 다단 기어 변속기(1)에 의해 실현 가능한 복수의 변속단으로 하는 예를 나타냈다. 그러나, 변속 컨트롤러로서는, 복수의 걸림 결합 클러치의 체결 조합에 의한 전체 변속단으로부터, 인터로크 변속단을 제외한 변속단을, 변속기에 의해 실현 가능한 복수의 변속단으로 하는 예로 해도 된다. 예를 들어, 시프트 기구를, 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 각각을 독립적으로 스트로크 동작시키는 기구로 하면, 「시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 변속단」은 없어진다. 이 경우, 고장 시 변속단으로서 사용하는 변속단이 증가한다.

실시예 1에서는, 변속기로서, 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 사용하고, EV 변속단(1-2속)과, ICE 변속단(1-4속)과, EV 변속단과 ICE 변속단의 조합 변속단을 갖는 다단 기어 변속기(1)의 예를 나타냈다. 그러나, 변속기로서는, 걸림 결합 클러치를 1 또는 2 또는 4 이상 사용하고, 실시예 1과는 다른 EV 변속단과, ICE 변속단과, EV 변속단과 ICE 변속단의 조합 변속단을 갖는 다단 기어 변속기의 예로 해도 된다. 또한, 변속기로서는, 걸림 결합 클러치를 사용하는 EV 변속기와, 걸림 결합 클러치를 사용하는 ICE 변속기의 조합 변속기로 해도 된다.

실시예 1에서는, 본 발명의 변속 제어 장치를, 구동계 구성 요소로서, 1개의 엔진과, 2개의 모터 제너레이터와, 3개의 걸림 결합 클러치를 갖는 다단 기어 변속기를 탑재한 하이브리드 차량에 적용하는 예를 나타냈다. 그러나, 본 발명의 변속 제어 장치는, 1개의 엔진과, 적어도 1개의 모터 제너레이터와, 적어도 1개의 걸림 결합 클러치를 갖는 변속기를 탑재한 하이브리드 차량에 대하여 적용할 수 있다.

Claims (7)

1. 동력원으로서 전동기와 내연 기관을 구비하고, 상기 동력원부터 구동륜까지의 구동계에 복수의 변속단을 실현하는 변속기가 탑재되고,
   상기 변속기는, 복수의 변속단을 전환하는 변속 요소로서, 해방 위치로부터의 스트로크에 의해 맞물림 체결하는 복수의 걸림 결합 클러치를 갖는 하이브리드 차량에 있어서,
   변속 요구에 기초하는 상기 걸림 결합 클러치의 스트로크 동작에 의해, 상기 변속기에 의해 실현되는 변속단을 전환하는 변속 제어를 행하는 변속 컨트롤러를 설치하고,
   상기 변속 컨트롤러는, 상기 변속기에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 상기 동력원으로부터 상기 구동륜에 이르는 동력 전달 경로에 상기 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단을 선택하고, 선택한 변속단을 통상 시의 변속 제어에 사용하는 통상 시 사용 변속단 그룹으로 하는
   것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 변속 컨트롤러는, 상기 변속기에 의해 실현 가능한 복수의 변속단 중, 동력 전달 경로에 상기 걸림 결합 클러치가 2개 이상 존재하는 변속단을 선택하고, 선택한 변속단을 통상 시의 변속 제어에 사용하지 않는 통상 시 불사용 변속단 그룹으로 하고, 소정의 조건이 성립할 때, 상기 통상 시 불사용 변속단 그룹의 변속단의 사용을 허가하는
   것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 변속 컨트롤러는, 배터리의 충전 용량이 소정 용량 이하라고 하는 배터리 저용량 조건이 성립할 때, 상기 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단의 사용을 허가하는
   것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 변속 컨트롤러는, 배터리의 온도가 저하되어, 미리 정해진 출력을 낼 수 없는 제1 온도 역치 이하라고 하는 배터리 저온 조건이 성립할 때, 상기 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단의 사용을 허가하는
   것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 변속 컨트롤러는, 배터리로부터 전동기까지의 전동기계 온도가 상승하여, 미리 정해진 출력을 낼 수 없는 제2 온도 역치 이상이라고 하는 전동기계 고온 조건이 성립할 때, 상기 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단의 사용을 허가하는
   것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 변속 컨트롤러는, 상기 통상 시 사용 변속단 그룹의 변속단을 사용한 변속 제어중에 소정의 변속단을 선택할 수 없는 고장이 발생했을 때, 상기 통상 시 불사용 변속단 그룹에 존재하는 변속단 중, 고장이 발생한 소정의 변속단에 가까운 기어비에 따른 변속단을 고장 시 변속단으로서 사용하는
   것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 변속기는, 전동기 변속단인 EV 변속단과, 내연 기관 변속단인 복수의 ICE 변속단과, 상기 EV 변속단과 상기 ICE 변속단의 조합 변속단을 갖고,
   상기 변속 컨트롤러는, 상기 복수의 걸림 결합 클러치의 체결 조합에 의한 전체 변속단으로부터, 인터로크 변속단과 시프트 기구에 의해 선택할 수 없는 변속단을 제외한 변속단을, 상기 변속기에 의해 실현 가능한 복수의 변속단으로 하고,
   상기 조합 변속단의 경우, 상기 EV 변속단의 동력 전달 경로에 상기 걸림 결합 클러치가 1개 존재하고, 상기 ICE 변속단의 동력 전달 경로에 상기 걸림 결합 클러치가 1개 존재하는 변속단을 통상 시 사용 변속단 그룹으로 하고, 상기 EV 변속단의 동력 전달 경로에 상기 걸림 결합 클러치가 1개 존재하고, 상기 ICE 변속단의 동력 전달 경로에 상기 걸림 결합 클러치가 2개 이상 존재하는 변속단을 통상 시 불사용 변속단 그룹으로 하는
   것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속 제어 장치.

Images