CN104093616A - 混合动力车的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种被应用于混合动力车(1)的控制装置，混合动力车(1)具有：通过换档杆(30)的操作来切换变速档的手动变速器(10)；经由通过离合踏板(CP)的踩踏操作而动作的摩擦式的第1离合器(30)与手动变速器(10)的输入轴(11)连接的MG(3)；以及经由第2离合器(31)与MG(3)的转子轴(3a)连接的内燃机(2)，当执行将第2离合器(31)切换为释放状态而由MG(3)使车辆1行驶的EV行驶模式的情况下，限制MG(3)的扭矩，以使手动变速器(10)的输入轴(11)的转速与MG(3)的转子轴(3a)的转速之间的差值为规定的判定值以下。

Description

混合动力车的控制装置
技术领域
本发明涉及应用于作为动力源搭载有内燃机以及电动机且上述动力源的动力经由共通的手动式离合器向手动变速器的输入轴传递的混合动力车的控制装置。
背景技术
已知有作为动力源搭载内燃机以及电动机且上述动力源的动力经由手动变速器向驱动轮传递的混合动力车。例如，已知有在手动变速器的输入轴经由通过离合踏板操作的手动式离合器连接有电动机的转子轴，在转子轴经由自动离合器连接内燃机的输出轴的混合动力车(参照专利文献1)。此外，作为与本发明关联的现有技术文献，存在专利文献2、3。
专利文献1：日本特开2011-183847号公报
专利文献2：日本特开2010-254014号公报
专利文献3：日本特开2001-074135号公报
在专利文献1的车辆中，能够通过释放自动离合器来切断电动机与内燃机而仅由电动机驱动车辆行驶。在这种情况下，驾驶员能够通过操作离合踏板来操作手动式离合器。因此，在由电动机驱动车辆行驶的情况下，手动式离合器有时也会***作为一边手动变速器的输入轴与电动机的转子轴以不同的转速旋转一边在这些输入轴与转子轴之间传递动力的状态、所谓的半离合。此时，如果基于加速器开度使电动机的转速上升，则在离合器白白地消耗能量，存在燃油消耗率恶化之虞。作为抑制这样白白的能量消耗的方法，存在检测手动式的离合器被驾驶员操作的程度，并基于该检测结果控制电动机的方法。然而，在该方法中，需要检测离合器的操作状态的传感器，因此存在成本增加之虞。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制成本的增加并提高燃油消耗率的混合动力车的控制装置。
本发明的控制装置被应用于混合动力车辆，上述混合动力车辆具有：手动变速器，其具有变速比被设定为大小互不相同的多个变速档，通过换档杆的操作来切换变速档；旋转部件，其经由根据离合踏板的踩踏操作而动作的摩擦式的第1离合器与上述手动变速器的输入轴连接；电动机，其被设置为能够向上述旋转部件传递动力；以及内燃机，其经由第2离合器与上述旋转部件连接，上述控制装置具有对上述电动机、上述内燃机以及上述第2离合器的动作进行控制的控制单元，上述控制单元具有限制上述电动机的扭矩的扭矩限制单元，以使得当将上述第2离合器切换到上述内燃机与上述旋转部件之间的动力传递被切断的释放状态来执行由上述电动机使上述车辆行驶的EV行驶模式的情况下，上述手动变速器的输入轴的转速与上述旋转部件的转速之间的差值在规定的判定值以下。
在本发明的控制装置中，第1离合器为摩擦式的离合器。因此，第1离合器能够操作成一边手动变速器的输入轴与旋转部件以不同转速旋转一边在两者之间传递动力的状态、即所谓的半离合。另外，众所周知，在摩擦式的离合器中，半离合时输入的能量的一部分变换为摩擦热而被消耗掉。而且，该摩擦热消耗掉的能量随着输入至离合器的转速与从离合器输出的转速之差的增大而增多。根据本发明的控制装置，在EV行驶模式被执行的情况下，将手动变速器的输入轴的转速与旋转部件的转速的差调整为判定值以下。因此，通过适当设定判定值，能够在第1离合器处于半离合时减少在第1离合器消耗掉的能量。因此，能够提高车辆的燃油消耗率。另外，通过如此减小手动变速器的输入轴的转速与旋转部件的转速的差，能够延长第1离合器的寿命。进而在本发明的控制装置中，无需用于检测第1离合器的状态的传感器。因此，能够抑制成本的增加。
在本发明的控制装置的一方式中，可以为，上述控制单元还具有判定值设定单元，上述判定值设定单元基于上述车辆的行驶状态来设定上述判定值，在上述EV行驶模式正在被执行的情况下，上述判定值设定单元假定上述车辆正以上述内燃机进行行驶，基于上述车辆的行驶状态来估算在上述车辆的当前行驶状态中上述内燃机的转速，将用估算出的转速减去上述手动变速器的输入轴的当前转速而得到的值设定为上述判定值。根据该方式，能够使在由电动机使车辆行驶的情况下由第1离合器消耗掉的能量比在由内燃机使车辆行驶的情况下由第1离合器消耗掉的能量小。
附图说明
图1为示意性示出安装有本发明的一个方式的控制装置的车辆的图。
图2为表示变速器的换档杆的换档图案的图。
图3为表示设置于车辆的多个踏板的图。
图4为表示控制装置所执行的MG控制程序的流程图。
图5为表示车辆起步时的第1离合器的离合器行程量、MG的转速以及变速器的输入轴的转速的时间变化的图。
具体实施方式
图1示意性示出安装有本发明的一个方式的控制装置的车辆。该车辆1作为行驶用动力源具有内燃机(以下有时称作“发动机”。)2以及作为电动机的电动发电机(以下有时简称为“MG”。)3。即，该车辆1构成为混合动力车。发动机2为具有4个气缸的公知的火花点火式内燃机。MG3为搭载于混合动力车并作为电动机以及发电机发挥功能的设备。MG3具有与转子轴3a一体旋转的转子3b、同轴地配置于转子3b的外周且固定于未图示的壳体的定子3c。
在车辆1搭载有5档的手动变速器(以下有时简称为“变速器”。)10。变速器10具有输入轴11与输出轴12。在输入轴11与输出轴12之间设置有第1～第5齿轮对G1～G5以及倒车齿轮组GR。第1齿轮对G1由相互啮合的第1驱动齿轮13以及第1从动齿轮14构成，第2齿轮对G2由相互啮合的第2驱动齿轮15以及第2从动齿轮16构成。第3齿轮对G3由相互啮合的第3驱动齿轮17以及第3从动齿轮18构成，第4齿轮对G4由相互啮合的第4驱动齿轮19以及第4从动齿轮20构成。第5齿轮对G5由相互啮合的第5驱动齿轮21以及第5从动齿轮22构成。第1～第5齿轮对G1～G5被设置为驱动齿轮与从动齿轮始终啮合。在各齿轮对G1～G5设定互不相同的变速比。变速比按照第1齿轮对G1、第2齿轮对G2、第3齿轮对G3、第4齿轮对G4、第5齿轮对G5的顺序减小。倒车齿轮组GR由倒车驱动齿轮23、中间齿轮24以及倒车从动齿轮25构成。
第1～第5驱动齿轮13、15、17、19、21以相对于输入轴11能够相对旋转的方式被支承于输入轴11。倒车驱动齿轮23以与输入轴11一体旋转的方式固定于输入轴11。如该图所示，这些齿轮按照倒车驱动齿轮23、第1驱动齿轮13、第2驱动齿轮15、第3驱动齿轮17、第4驱动齿轮19、第5驱动齿轮21的顺序沿轴线方向并排配置。第1～第5从动齿轮14、16、18、20、22以及倒车从动齿轮25以与输出轴12一体旋转的方式被固定于输出轴12。
在输入轴11设置有第1～第4套筒26～29。第1～第3套筒26～28以与输入轴11一体旋转并且能够沿轴线方向移动的方式支承于输入轴11。第4套筒29以相对于输入轴11能够相对旋转并且能够沿轴线方向移动的方式支承于输入轴11。第1套筒26以及第4套筒29设置于第1驱动齿轮13与倒车驱动齿轮23之间。第2套筒27设置于第2驱动齿轮15与第3驱动齿轮17之间。第3套筒28设置于第4驱动齿轮19与第5驱动齿轮21之间。
第1套筒26被设置为能够切换至以输入轴11与第1驱动齿轮13一体旋转的方式与第1驱动齿轮13啮合的1档位置和该啮合被解除的释放位置。第2套筒27被设置为能够切换至以输入轴11与第2驱动齿轮15一体旋转的方式与第2驱动齿轮15啮合的2档位置、以输入轴11与第3驱动齿轮17一体旋转的方式与第3驱动齿轮17啮合的3档位置、与第2驱动齿轮15以及第3驱动齿轮17均不啮合的释放位置。第3套筒28被设置为能够切换至以输入轴11与第4驱动齿轮19一体旋转的方式与第4驱动齿轮19啮合的4档位置、以输入轴11与第5驱动齿轮21一体旋转的方式与第5驱动齿轮21啮合的5档位置、与第4驱动齿轮19以及第5驱动齿轮21均不啮合的释放位置。此外，在输入轴11设置有当第1～第3套筒26～28与第1～第5驱动齿轮13、15、17、19、21啮合时使它们的旋转同步的多个同步机构，对此省略图示。对于这些同步机构，可以使用利用摩擦接合而使旋转同步的同步机构，例如公知的插销式同步啮合机构。因此，省略对于同步机构的详细的说明。
第4套筒29将中间齿轮24支承为能够旋转。中间齿轮24与第4套筒29一起沿轴线方向移动。第4套筒29被设置为能够切换至中间齿轮24与倒车驱动齿轮23以及倒车从动齿轮25分别啮合的倒车位置、解除中间齿轮24与各齿轮23、25的啮合的释放位置。
变速器10的各套筒26～29与驾驶员操作的换档杆30连接。图2示出换档杆30的换档图案31。换档图案31具有沿该图的左右方向延伸的选择路径32、从该选择路径32沿图的上下方向延伸的6个换档路径33。换档杆30被设置为能够沿这些选择路径32以及各换档路径33移动。如该图所示，在6个换档路径33设定1档～5档以及倒车档R。在选择路径32设定空档N。
该换档图案31中，当换档杆30被移动至1档的情况下，第1套筒26切换至1档位置，第2～第4套筒27～29分别切换至释放位置。当换档杆30被移动至2档的情况下，第2套筒27切换至2档位置，第1套筒26、第3套筒28以及第4套筒29分别切换至释放位置。当换档杆30被移动至3档的情况下，第2套筒27切换至3档位置，第1套筒26、第3套筒28以及第4套筒29分别切换至释放位置。当换档杆30被移动至4档的情况下，第3套筒28切换至4档位置，第1套筒26、第2套筒27以及第4套筒29分别切换至释放位置。当换档杆30被移动至5档的情况下，第3套筒28切换至5档位置，第1套筒26、第2套筒27以及第4套筒29分别切换至释放位置。当换档杆30***作至倒车档R的情况下，第4套筒29切换至倒车位置，第1～第3套筒26～28分别切换至释放位置。当换档杆30***作至空档N的情况下，第1～第4套筒26～29切换至释放位置。在这种情况下，输入轴11与输出轴12之间的动力传递被切断。以下，将该状态称作“空档状态”。这样换档杆30与各套筒26～29被联动地连接。
如图1所示，在输入轴11经由第1离合器40连接MG3的转子轴3a。第1离合器40为公知的摩擦离合器。第1离合器40具有与输入轴11一体旋转的第1接合部件40a和与转子轴3a一体旋转的第2接合部件40b。第1离合器40构成为能够切换至第1接合部件40a与第2接合部件40b接合并一体旋转的接合状态、第1接合部件40a与第2接合部件40b分离的释放状态。在接合状态下，输入轴11与转子轴3a以相同的转速旋转。另一方面，在释放状态下，切断输入轴11与转子轴3a之间的动力传递。在车辆1设置有供驾驶员用脚操作的多个踏板。如图3所示，作为多个踏板设置有加速踏板AP、制动踏板BP以及离合踏板CP。第1离合器40通过离合踏板CP而***作。即，第1离合器40构成为手动式的离合器。第1接合部件40a与第2接合部件40b之间的距离根据离合踏板CP的踩踏量而变化。第1离合器40在离合踏板CP未被踩踏的情况下处于接合状态。此外，如果离合踏板CP被踩踏至某种程度，则第1离合器40成为一边第1接合部件40a与第2接合部件40b以不同转速旋转一边在两者间传递动力的状态、即所谓的半离合。然后，如果离合踏板CP被进一步踩踏，则第1离合器40成为释放状态。此外，这些离合踏板CP与第1离合器40的状态的关系与公知的手动式离合器相同，因此省略详细的说明。另外，图3所示的加速踏板AP以及制动踏板BP为通常设置于车辆的公知的踏板。因此，省略对它们的说明。
如图1所示，在MG3的转子轴3a经由第2离合器41连接有发动机2的输出轴2a。第2离合器41为摩擦离合器。第2离合器41构成为能够切换至输出轴2a与转子轴3a一体旋转的接合状态、输出轴2a与转子轴3a被切断的释放状态。另外，第2离合器41也能够形成为一边输出轴2a与转子轴3a以不同转速旋转一边在两者之间传递动力的状态亦即半离合。在第2离合器41设置有用于切换第2离合器41的状态的致动器41a。这样在转子轴3a连接发动机2，因此该转子轴3a相当于本发明的旋转部件。
在变速器10的输出轴12以一体旋转的方式设置有输出齿轮4。输出齿轮4与差速器机构5的齿圈5a啮合。差速器机构5为将输入的动力分配给左右的驱动轮6的公知的机构。
发动机2、MG3以及第2离合器41的动作由控制装置50控制。因此，控制装置50与本发明的控制单元相当。控制装置50构成为包括微处理器及其动作所需的RAM、ROM等***设备的计算机单元。控制装置50保持用于使车辆1适当行驶的各种控制程序。控制装置50通过执行这些程序来进行对于发动机2以及MG3等控制对象的控制。在控制装置50连接有用于取得车辆1的信息的各种传感器。例如，输出与车辆1的速度(车速)对应的信号的车速传感器51、输出与加速踏板AP的踩踏量、即加速器开度对应的信号的加速器开度传感器52、输出与MG3的转子轴3a的转速对应的信号的MG转速传感器53以及输出与输入轴11的转速对应的信号的输入轴转速传感器54等被连接于控制装置50。除此之外，还在控制装置50连接各种传感器，但省略这些传感器的图示。
在该车辆1中，通过控制发动机2、MG3以及第2离合器41的动作来实现多个行驶模式。作为多个行驶模式，设定有将第2离合器41形成为释放状态并且使MG3作为电动机发挥功能从而利用MG3的动力使车辆1行驶的EV行驶模式、以及将第2离合器41形成为接合状态从而利用发动机2的动力使车辆1行驶的发动机行驶模式等。此外，在发动机行驶模式中，存在在减速时等利用MG3进行再生发电或者在加速时等利用MG3辅助发动机2的情况。控制装置50基于车速以及加速器开度等切换上述行驶模式。控制装置50例如在起步时或者低速行驶时将行驶模式切换为EV行驶模式。另一方面，控制装置50在高速行驶时将行驶模式切换为发动机行驶模式。
控制装置50当在EV行驶模式中使车辆1行驶的情况下控制MG3，以使MG3的转速与变速器10的输入轴11的转速的差处于规定的判定范围内。图4表示控制装置50为了如此控制MG3所执行的MG控制程序。该控制程序不受车辆1的行驶状态影响以规定的周期被反复执行。
在该控制程序中，控制装置50首先在步骤S11中判定当前的行驶模式是否为EV行驶模式。当判定不是EV行驶模式的情况下，结束本次的控制程序。另一方面，当判定为EV行驶模式的情况下，前进至步骤S12，控制装置50取得车辆1的行驶状态。作为车辆1的行驶状态，例如取得车速、加速器开度、MG3的转速以及输入轴11的转速等。在随后的步骤S13中，控制装置50计算在当前的行驶状态下应该从MG3输出的扭矩(MG扭矩)。MG扭矩例如可以基于MG3的转速以及加速器开度等通过公知的方法计算。因此，省略关于MG扭矩的计算方法的详细的说明。
在随后的步骤S14中，控制装置50判定用MG3的转子轴3a的转速减去变速器10的输入轴11的转速而得到的值的绝对值(以下有时称作“转速差”。)是否为预先设定的判定值以上。对于判定值例如设定50r.p.m.。当判定转速差为判定值以上的情况下，前进至步骤S15，控制装置50执行扭矩限制控制。在该扭矩限制控制中，以使转速差低于判定值的方式控制MG3。具体地说，限制从MG3输出的扭矩，由此减小转速差。随后，结束本次的控制程序。
另一方面，当判定转速低于判定值的情况下，前进至步骤S16，控制装置50执行通常控制。在该通常控制中，以使计算出的MG扭矩从MG3输出的方式来控制MG3。随后，结束本次的控制程序。
图5表示车辆1起步时的第1离合器40的离合器行程量、MG3的转速以及变速器10的输入轴11的转速的时间变化。此外，离合器行程量同第1接合部件40a与第2接合部件40b之间的距离具有关联关系。在离合器行程量最小的情况下，第1接合部件40a与第2接合部件40b之间的距离为最大。即，在这种情况下，第1离合器40为释放状态。另一方面，在离合器行程量最大的情况下，第1接合部件40a与第2接合部件40b之间的距离为0。即，在这种情况下，第1离合器40为接合状态。图中的线Nmg表示MG3的转速，线Nin表示输入轴11的转速。另外，该图中将不执行扭矩限制控制时的MG3的扭矩作为比较例示出。图中的线Nc表示比较例。
由该图可见，在不执行扭矩限制控制的情况下，当车辆1起步时，MG3的转速急剧上升。因此，在第1离合器40为半离合时，转速差变大。众所周知，在半离合时向第1离合器40传递的能量的一部分因摩擦热被消耗掉。而且，摩擦热消耗掉的能量随着转速差变大而增多，因此在比较例子中，在第1离合器40消耗掉的能量较多。另一方面，在本发明中，以使转速差低于判定值的方式控制MG3。因此，能够一边由第1离合器40将MG3的扭矩向输入轴11传递一边减少在第1离合器40消耗掉的能量。
如上所述，根据本发明，在EV行驶模式中，以使转速差为判定值以下的方式控制MG3，因此能够减少在第1离合器40消耗掉的能量。因此，能够提高车辆1的燃油消耗率。另外，能够延缓第1离合器40磨损的加剧。因此，能够延长第1离合器40的寿命。进而在本发明中，无需用于检测第1离合器40的状态的传感器。因此，能够抑制成本的增加。
此外，通过执行图5的MG控制程序，使得控制装置50作为本发明的扭矩限制单元发挥功能。
在MG控制程序中使用的判定值并不局限于上述的值。例如，判定值可以根据车辆1的当前行驶状态适当地变更。另外，可以基于车辆1的行驶状态设定判定值，使得当由MG3使车辆1行驶的情况下在第1离合器40消耗掉的能量比当由发动机2使车辆1行驶的情况下在第1离合器40消耗掉的能量小。在这种情况下，首先假设当前车辆1仅以发动机2进行行驶。然后，估算车辆1的当前行驶状态下的发动机2的转速。此外，发动机2的转速可以基于当前的加速器开度以及车速等通过公知的方法估算。然后，只要将用该估算的发动机2的转速减去当前的输入轴11的转速而得到的值设定为该判定值即可。通过这样设定判定值，能使当由MG3使车辆1行驶的情况下在第1离合器40消耗掉的能量比当由发动机2使车辆1行驶的情况下在第1离合器40消耗掉的能量小。另外，对于判定值，可以设定比从估算的发动机2的转速减去输入轴11的当前转速而得到的值低的值。此外，这样的判定值的设定只要在图4的步骤S12或者步骤S13中进行即可。通过这样利用这些处理设定判定值，使得控制装置50作为本发明的判定值设定单元发挥功能。
本发明并不局限于上述的方式，可以通过各种方式实施。例如，应用本发明的车辆的变速器并不局限于前进最高档为5档的变速器。例如可以是前进最高档为4档以下或者6档以上的变速器。另外，在应用本发明的混合动力车中，还可以设置电动机来代替电动发电机。
应用本发明的混合动力车并不局限于在上述方式中示出的车辆。例如，可以在如下的混合动力车中应用本发明，即：在手动变速器的输入轴经由手动式离合器连接旋转轴等旋转部件，在该旋转部件连接电动发电机并且经由自动离合器连接内燃机。

Claims (2)

1.一种控制装置，被应用于混合动力车辆，所述混合动力车辆具有：手动变速器，其具有变速比被设定为大小互不相同的多个变速档，通过换档杆的操作来切换变速档；旋转部件，其经由根据离合踏板的踩踏操作而动作的摩擦式的第1离合器与上述手动变速器的输入轴连接；电动机，其被设置为能够向上述旋转部件传递动力；以及内燃机，其经由第2离合器与上述旋转部件连接，其中，
上述控制装置具有对上述电动机、上述内燃机以及上述第2离合器的动作进行控制的控制单元，
上述控制单元具有限制上述电动机的扭矩的扭矩限制单元，以使得当将上述第2离合器切换到上述内燃机与上述旋转部件之间的动力传递被切断的释放状态来执行由上述电动机使上述车辆行驶的EV行驶模式的情况下，上述手动变速器的输入轴的转速与上述旋转部件的转速之间的差值在规定的判定值以下。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
上述控制单元还具有判定值设定单元，上述判定值设定单元基于上述车辆的行驶状态来设定上述判定值，
在上述EV行驶模式正在被执行的情况下，上述判定值设定单元假定上述车辆正在以上述内燃机进行行驶，基于上述车辆的行驶状态来估算上述车辆的当前行驶状态中上述内燃机的转速，将用估算出的转速减去上述手动变速器的输入轴的当前转速而得到的值设定为上述判定值。
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