JP2004204960A - ハイブリッド駆動装置の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の動力源からトルクの伝達される出力部材にトルクを出力できる電動機が変速機を介して連結されたハイブリッド駆動装置の制御装置であって、前記電動機からトルクを出力している状態で前記変速機で設定されている変速比を増大させるダウンシフトの際に、前記電動機の出力しているトルクを補正するトルク補正手段(ステップS28,S32)を備えている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、第1の動力源からトルクの伝達される出力部材に変速機を介して電動機を連結したハイブリッド駆動装置を対象とする制御装置に関し、特にその電動機がトルクを出力している状態で変速比を増大するように変速機での変速を実行する場合のトルク制御をおこなう装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
変速機を電動機と出力部材との間に介在させた駆動装置の一例が特開2002−225578号公報(特許文献1)に記載されている。その駆動装置は、内燃機関とモータ・ジェネレータとを動力源としたハイブリッド駆動装置であって、内燃機関と第1モータ・ジェネレータとが、遊星歯車機構を主体とするトルク合成機構を介して連結され、そのトルク合成機構に連結された出力軸に、高低二段に変速できる変速機を介して第2モータ・ジェネレータが連結されている。
【0003】
上記の第1モータ・ジェネレータが主として内燃機関の回転数を制御するとともに発電をおこなうためのものであるのに対して、第2モータ・ジェネレータは出力軸トルクを補助し、あるいは制動力を補助するためのものである。また、変速機は、二つの摩擦係合装置の係合・解放状態を切り換えることにより、いわゆる直結段と低速段とに変速できるようになっており、低車速時には低速段に設定して変速比に対応するトルクの増幅率を大きくし、また車速が増大した際には高速段に変速することより第2モータ・ジェネレータの回転数を相対的に低下させて動力損失を防止するようになっている。そして、その変速は、一方の摩擦係合装置の係合圧を低下させるとともに、他方の摩擦係合装置の係合圧を増大させることにより、第2モータ・ジェネレータや他の回転部材の回転数を変化させて実行される。
【0004】
なお、特開2000−295709号公報(特許文献2)には、高低に切り換えることのできる変速機より上流側(エンジン側)に、第1および第2のモータ・ジェネレータを配置し、その変速機での変速時に、各モータ・ジェネレータのトルクを制御することにより、変速時間をほぼ一定にするように構成した装置が記載されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−225578号(段落0047〜0054、図3)
【特許文献2】
特開2000−295709号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開2002−225578号公報に記載された変速機は、低速段と高速段との二段に変速できるようになっている。これは、大きく駆動力が要求されている場合に、第2モータ・ジェネレータの出力するトルクを増幅して出力軸に伝達するためであり、こうすることにより第2モータ・ジェネレータを相対的に低トルクのものとすることができる。したがって変速機を直結段に設定している状態でアクセルペダルが大きく踏み込まれるなど、駆動力に対する要求量が増大した場合には、変速機を低速段にダウンシフトすることがある。
【0007】
上記の変速機のようにクラッチやブレーキなどの摩擦係合装置の係合・解放状態を変更して変速を実行する場合、その過程では摩擦係合装置のトルク容量が低下するので、変速機から出力されるトルクが低下する。そのため、第2モータ・ジェネレータでいわゆるトルクアシストをおこなっている状態で、変速機でのダウンシフトが生じると、出力軸トルクすなわち駆動トルクが一時的に低下し、これが原因でショックが発生したり、あるいはドライバビリティが悪化するなどの可能性があった。
【0008】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、電動機を出力部材に連結している変速機でのダウンシフトが、電動機から出力部材にトルクを出力している状態で生じた場合のトルクの落ち込みを効果的に防止することのできるハイブリッド駆動装置の制御装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、ハイブリッド駆動装置でのいわゆるパワーオン・ダウンシフトの際に、変速機の入力側に連結されている電動機のトルクを補正するように構成したことを特徴とするものである。より具体的には、請求項1の発明は、第1の動力源からトルクの伝達される出力部材にトルクを出力できる電動機が変速機を介して連結されたハイブリッド駆動装置の制御装置において、前記電動機からトルクを出力している状態で前記変速機で設定されている変速比を増大させるダウンシフトの際に、前記電動機の出力しているトルクを補正するトルク補正手段を備えていることを特徴とする制御装置である。
【0010】
したがって請求項1の発明では、電動機から出力部材にトルクを出力している状態で、その電動機を出力部材に連結している変速機での変速が生じると、その変速の際に電動機の出力トルクが、変速時以外でのトルクとは異なるように補正される。その結果、回転数変化に伴う慣性トルクや変速に伴う電動機から出力部材までのトルク容量の変化が電動機の出力トルクの補正によって補われ、ハイブリッド駆動装置の全体としての出力トルク(いわゆる出力軸トルク)の落ち込みが防止もしくは抑制される。
【0011】
また、請求項2の発明は、請求項1における前記変速機が、前記ダウンシフトの際に解放させられる摩擦係合装置を備え、前記トルク補正手段が、その解放側の摩擦係合装置の係合圧および/または前記電動機を含む機構の前記ダウンシフトの際の回転数変化に伴う慣性トルクもしくはその慣性トルクに対応した物理量から求められる推定出力軸トルクが駆動要求を満たすように前記電動機の出力するトルクを補正するように構成されていることを特徴とする制御装置である。
【0012】
したがって請求項2の発明では、摩擦係合装置の解放に伴うトルク容量の低下および慣性トルクによるいわゆる出力軸トルクの変動を抑制するように電動機のトルクが補正され、その結果、請求項1の発明と同様に、ハイブリッド駆動装置の全体としての出力トルク(いわゆる出力軸トルク)の落ち込みが防止もしくは抑制される。
【0013】
さらに、請求項3の発明は、前記変速機が、前記ダウンシフトの後の変速比を設定するために係合する係合装置を備えるとともに、前記電動機に電力を供給する電源部を備え、前記トルク補正手段は、前記ダウンシフトの開始後で前記係合装置が係合する以前では前記電動機の回転数の変化率が所定の目標値となるように前記電動機の出力トルクを補正し、かつその目標値を前記電源部の状態に基づいて設定するように構成されていることを特徴とする制御装置である。
【0014】
したがって請求項3の発明では、電動機の回転数が目標値として設定した変化率で変化するように制御される。その場合、変化率が大きいほど、電動機で消費する電力が多くなるので、電源部から出力される電力が制限されている場合には、その制限量に応じて回転数変化率の目標値が設定される。その結果、必要とするトルク補正量と電動機の出力する補正トルクとの乖離が防止もしくは抑制され、電動機がトルクを出力している状態でのダウンシフトの際のいわゆる出力軸トルクの落ち込みが防止もしくは抑制される。
【0015】
そして、請求項4の発明は、請求項3における前記トルク補正手段が、前記電源部からの電力の出力可能な出力制限値が小さい場合には、前記目標値を小さくするように構成されていることを特徴とする制御装置である。
【0016】
したがって請求項4の発明では、電動機によるトルクの補正が制限されている場合には、前記ダウンシフト時における電動機の回転数変化率が小さくなり、その結果、請求項3の発明と同様に、必要とするトルク補正量と電動機の出力する補正トルクとの乖離が防止もしくは抑制され、電動機がトルクを出力している状態でのダウンシフトの際のいわゆる出力軸トルクの落ち込みが防止もしくは抑制される。
【0017】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置について説明すると、この発明で対象とするハイブリッド駆動装置は、一例として車両に搭載されるものであって、図3に示すように、主動力源(すなわち第1の動力源)1のトルクが出力部材2に伝達され、その出力部材2からデファレンシャル3を介して駆動輪4にトルクが伝達される。一方、走行のための駆動力を出力する力行制御あるいはエネルギーを回収する回生制御の可能なアシスト動力源(すなわち第2の動力源)5が設けられており、このアシスト動力源5が変速機6を介して出力部材2に連結されている。したがってアシスト動力源5と出力部材2との間で伝達するトルクを変速機6で設定する変速比に応じて増減するようになっている。
【0018】
上記の変速機6は、設定する変速比が“1”以上となるように構成することができ、このように構成することにより、アシスト動力源5でトルクを出力する力行時に、アシスト動力源5で出力したトルクを増大させて出力部材2に伝達できるので、アシスト動力源5を低容量もしくは小型のものとすることができる。しかしながら、アシスト動力源5の運転効率を良好な状態に維持することが好ましいので、例えば車速に応じて出力部材2の回転数が増大した場合には、変速比を低下させてアシスト動力源5の回転数を低下させる。また、出力部材2の回転数が低下した場合には、変速比を増大させることがある。
【0019】
上記のハイブリッド駆動装置を更に具体的に説明すると、第1の動力源1は図4に示すように、内燃機関(以下、エンジンと記す)10と、モータ・ジェネレータ(以下、仮に第1モータ・ジェネレータもしくはMG1と記す)11と、これらエンジン10と第1モータ・ジェネレータ11との間でトルクを合成もしくは分配する遊星歯車機構12とを主体として構成されている。そのエンジン10は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度(吸気量)や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(E−ECU)13によっておこなうように構成されている。
【0020】
また、第1モータ・ジェネレータ11は、一例として同期電動機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成され、インバータ14を介してバッテリーなどの蓄電装置15に接続されている。そして、そのインバータ14を制御することにより、第1モータ・ジェネレータ11の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御をおこなうために、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(MG1−ECU)16が設けられている。
【0021】
さらに、遊星歯車機構12は、外歯歯車であるサンギヤ17と、そのサンギヤ17に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ18と、これらサンギヤ17とリングギヤ18とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ19とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン10の出力軸がダンパー20を介して第1の回転要素であるキャリヤ19に連結されている。言い換えれば、キャリヤ19が入力要素となっている。
【0022】
これに対して第2の回転要素であるサンギヤ17に第1モータ・ジェネレータ11が連結されている。したがってサンギヤ17がいわゆる反力要素となっており、また第3の回転要素であるリングギヤ18が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ18が出力部材(すなわち出力軸)2に連結されている。
【0023】
一方、変速機6は、図4に示す例では、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわちそれぞれ外歯歯車である第1サンギヤ(S1)21と第2サンギヤ(S2)22とが設けられており、その第1サンギヤ21にショートピニオン23が噛合するとともに、そのショートピニオン23がこれより軸長の長いロングピニオン24に噛合し、そのロングピニオン24が前記各サンギヤ21,22と同心円上に配置されたリングギヤ(R)25に噛合している。
【0024】
なお、各ピニオン23,24は、キャリヤ(C)26によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第2サンギヤ22がロングピニオン24に噛合している。したがって第1サンギヤ21とリングギヤ25とは、各ピニオン23,24と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第2サンギヤ22とリングギヤ25とは、ロングピニオン24と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【0025】
そして、第1サンギヤ21を選択的に固定する第1ブレーキB1と、リングギヤ25を選択的に固定する第2ブレーキB2とが設けられている。これらのブレーキB1,B2は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合装置であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキB1,B2は、油圧や電磁力などによる係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第2サンギヤ22に前述したアシスト動力源5が連結され、またキャリヤ26が前記出力軸2に連結されている。
【0026】
したがって、上記の変速機6は、第2サンギヤ22がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ26が出力要素となっており、第1ブレーキB1を係合させることにより変速比が“1”より大きい高速段が設定され、第1ブレーキB1に替えて第2ブレーキB2を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定されるように構成されている。この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力(もしくはアクセル開度)などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ(変速線図)として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。その制御をおこなうためのマイクロコンピュータを主体とした電子制御装置(T−ECU)27が設けられている。
【0027】
なお、図4に示す例では、アシスト動力源5として、トルクを出力する力行およびエネルギーを回収する回生の可能なモータ・ジェネレータ(以下仮に、第2モータ・ジェネレータもしくはMG2と記す)が採用されている。この第2モータ・ジェネレータ5は、インバータ28を介してバッテリー29に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(MG2−ECU)30によってそのインバータ28を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、そのバッテリー29および電子制御装置30は、前述した第1モータ・ジェネレータ11についてのインバータ14およびバッテリー(蓄電装置)15と統合することもできる。
【0028】
上述したトルク合成分配機構としてのシングルピニオン型遊星歯車機構12についての共線図を示せば、図5の(A)のとおりであり、キャリヤ(C)19に入力されるエンジン10の出力するトルクに対して、第1モータ・ジェネレータ11による反力トルクをサンギヤ(S)17に入力すると、出力要素となっているリングギヤ(R)18には、エンジン10から入力されたトルクより大きいトルクが現れる。その場合、第1モータ・ジェネレータ11は、発電機として機能する。
【0029】
また、リングギヤ18の回転数(出力回転数)を一定とした場合、第1モータ・ジェネレータ11の回転数を大小に変化させることにより、エンジン10の回転数を連続的に(無段階に)変化させることができる。すなわち、エンジン10の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第1モータ・ジェネレータ11を制御することによっておこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【0030】
また、変速機6を構成しているラビニョ型遊星歯車機構についての共線図を示せば、図5の(B)のとおりである。すなわち第2ブレーキB2によってリングギヤ25を固定すれば、低速段Lが設定され、第2モータ・ジェネレータ5の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸2に付加される。これに対して第1ブレーキB1によって第1サンギヤ21を固定すれば、低速段Lより変速比の小さい高速段Hが設定される。この高速段Hにおける変速比も“1”より大きいので、第2モータ・ジェネレータ5の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸2に付加される。
【0031】
なお、各変速段L,Hが定常的に設定されている状態では、出力軸2に付加されるトルクは、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキB1,B2でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸2に付加されるトルクは、第2モータ・ジェネレータ5の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【0032】
上述したハイブリッド駆動装置は、主動力源1とアシスト動力源5との二つの動力源を備えているので、これらを有効に利用して低燃費で排ガス量の少ない運転がおこなわれる。またエンジン10を駆動する場合であっても、第1モータ・ジェネレータ11によって最適燃費となるようにエンジン10の回転数が制御される。さらに、コースト時には車両の有する慣性エネルギーが電力として回生される。そして、第2モータ・ジェネレータ5を駆動してトルクアシストする場合、車速が遅い状態では変速機6を低速段Lに設定して出力軸2に付加するトルクを大きくし、車速が増大した状態では、変速機6を高速段Hに設定して第2モータ・ジェネレータ5の回転数を相対的に低下させて損失を低減し、効率の良いトルクアシストが実行される。
【0033】
上述したハイブリッド駆動装置についてのこのような基本的な制御の例を図6にフローチャートで示してある。図6に示す例では、先ず、シフト位置の検出がおこなわれる(ステップS1)。このシフト位置とは、車両を停止状態に維持するパーキングP、後進走行させるリバースR、ニュートラル状態とするニュートラルN、前進走行するためのドライブD、出力軸2の回転数に対してエンジン回転数を相対的に大きく維持して駆動トルクを大きくし、あるいはコースト時に制動力を増大させるエンジンブレーキSなどのシフト装置(図示せず)で選択されている各状態であり、ステップS1ではリバースR、ドライブD、エンジンブレーキSの各シフト位置を検出する。
【0034】
ついで、要求駆動力が決定される(ステップS2)。例えば、シフト位置やアクセル開度さらには車速などの車両の走行状態に関する情報ならびに駆動力マップなどの予め記憶している情報に基づいて要求駆動力が決定される。
【0035】
さらに、上記のステップS2で決定された要求駆動力に基づいて変速段が決定される(ステップS3)。すなわち前述した変速機6で設定すべき変速段が低速段Lあるいは高速段Hに決定される。
【0036】
その変速機6で設定すべき変速段への変速中か否かが判断される(ステップS4)。この判断は、変速を実行すべきか否かの判断であり、ステップS3で決定された変速段が、その時点に設定されている変速段とは異なっている場合に、ステップS4で肯定的に判断される。
【0037】
ステップS4で肯定的に判断された場合には、ステップS3で決定された変速段を設定するための変速を実行するように油圧が制御される(ステップS5)。この油圧は、前述した各ブレーキB1,B2の油圧であり、例えば係合側のブレーキについては、係合直前の状態にするために油圧を一次的に増大させるファーストフィルの後に所定の低い油圧に維持する低圧待機の制御をおこない、これに対して解放側のブレーキについては、所定油圧までステップダウンさせた後、第2モータ・ジェネレータ5の回転数に応じて次第に解放させるように油圧を低下させる制御をおこなう。
【0038】
各ブレーキB1,B2の係合圧をこのように制御することにより第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との間で伝達されるトルクが制限され、また慣性トルクが生じる場合もあるので、パワーオン状態では、出力トルクが低下する。そのトルクの低下量は、変速機6におけるブレーキB1,B2のトルク容量や慣性トルクに応じたものとなるので、ブレーキトルクが推定される(ステップS6)。これは、各ブレーキB1,B2の油圧指令値およびマップに基づいて推定することができ、また回転数の変化率に基づいて推定できる。
【0039】
推定されたブレーキトルクが出力トルクの低下量に対応しているので、出力トルクの低下を補うための主動力源1によるトルク補償制御量(MG1目標回転数)が求められる(ステップS7)。図6に示すハイブリッド駆動装置では、第1の動力源1がエンジン10と第1モータ・ジェネレータ11ならびに遊星歯車機構12によって構成されているので、第1モータ・ジェネレータ11のトルクを制御することにより、変速時のトルク補償をおこなうことができ、したがってステップS7では第1モータ・ジェネレータ11の補償制御量が求められる。
【0040】
前述したように変速機6での変速は、各ブレーキB1,B2の係合・解放状態を変化させることにより実行され、その過程では出力軸トルクが低下することがあるので、その出力軸トルクの低下を第2モータ・ジェネレータ5で補償するために第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを一時的に増大させる。なお、これとは反対に、変速中のイナーシャ相において摩擦材に掛かる熱負荷を低減するために第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを低減させる場合もある。そこで、第1モータ・ジェネレータ11の補正制御量の算出と併せて、第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正量が求められる(ステップS8)。
【0041】
ついで、上記のようにして求められた各制御量もしくは補正量が出力される。すなわち上記のステップS5で求められたブレーキ油圧を制御するための指令信号が出力され(ステップS9)、ステップS7で求められたMG1目標回転数を設定する指令信号が出力され(ステップS10)、ステップS8で求められた第2モータ・ジェネレータ5のトルクを設定する指令信号が出力される(ステップS11)。
【0042】
一方、変速中ではないことによりステップS4で否定的に判断された場合には、定常走行時(非変速時)のブレーキ油圧が算出される(ステップS12)。そのブレーキ油圧は、第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との間で伝達するトルクに対応したトルク容量を設定するための油圧であり、したがって第2モータ・ジェネレータ5と出力軸2との間で伝達することが要求されているトルクに基づいて算出することができる。
【0043】
また、定常走行時の第2モータ・ジェネレータ5のトルクが算出される(ステップS13)。定常走行時には、エンジン10は燃費が良好になるように制御され、その状態での要求駆動力に対する主動力源1の出力の過不足分を第2モータ・ジェネレータ5で補うから、第2モータ・ジェネレータ5のトルクは、エンジン10および第1モータ・ジェネレータ11によって出力されるトルクと要求されているトルクとに基づいて算出することができる。
【0044】
前述したようにエンジン10の回転数は、第1モータ・ジェネレータ11によって制御することができ、定常走行状態では、最適燃費となるようにエンジン10を運転するので、第1モータ・ジェネレータ11の回転数として、エンジン10の燃費が最適となる回転数が目標として算出される(ステップS14)。
【0045】
その後、前述したステップS9ないしステップS11に進み、ステップS12で求められたブレーキ油圧を設定するための指令信号、ステップS13で求められた第2モータ・ジェネレータ5のトルクを設定するための指令信号、ステップS14で算出された第1モータ・ジェネレータ11の回転数を設定するための指令信号が、それぞれ出力される。
【0046】
上述したように変速機6での変速は、各ブレーキB1,B2の係合圧を制御し、またその際の変速機6からの出力トルクの変化を抑制するように、あるいは出力軸トルクの落ち込みを抑制するように第2モータ・ジェネレータ5のトルクが制御される。その変速は、一例としてアクセルペダルが大きく踏み込まれて要求駆動力が増大した場合にダウンシフトとして実行され、そのいわゆるパワーオン・ダウンシフトの場合の制御例を以下に説明する。
【0047】
図1はその制御例を説明するためのフローチャートであって、要求駆動力が予め定めた所定値を超えているか否かが判断される(ステップS21)。その要求駆動力は、アクセルペダル(図示せず)の踏み込み量あるいはその踏み込み量に基づく値を採用することができる。このステップS21で肯定的に判断された場合には、パワーオン・ダウンシフトの変速判断が実行される(ステップS22)。
【0048】
したがって図4に示す構成のハイブリッド駆動装置を対象とする場合には、変速機6が高速段Hに設定されていることが前提となる。また、その変速は、変速機6を高速段Hから低速段Lに切り換える変速となるので、前述した第1ブレーキB1の係合圧を低下させてこれを解放させ、同時に第2ブレーキB2に係合圧を供給してこれを係合させることにより達成される。さらに、要求駆動力が大きいことにより、第2モータ・ジェネレータ5が変速機6を介して出力軸2にトルクを付加するいわゆる力行状態での変速が判断される。
【0049】
ついで変速の終了判定の成立が判断される(ステップS23)。具体的には、上記の各ブレーキB1,B2の係合・解放状態が切り替わって第2モータ・ジェネレータ5の回転数が低速段Lでの同期回転数になったこと、もしくは同期回転数に基づく所定の回転数になったことによって変速終了の判定が成立する。
【0050】
変速判断の成立直後では、ステップS23で否定的に判断され、その場合は、第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT の吹き上がり判定が成立したか否かが判断される(ステップS24)。パワーオン状態での変速が正常に実行されていれば、その過程で各ブレーキB1,B2のトルク容量が低下して滑りが生じるので、第2モータ・ジェネレータ5の回転数が変速前の高速段Hにおける同期回転数に対して増大する。これが吹き上がり(もしくはモータ吹き)と称される挙動であり、したがって高速段Hでの変速比および第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT ならびに出力軸2の回転数(あるいは車速)に基づいて判定することができる。
【0051】
このステップS24で否定的に判断された場合には、実質的な変速が開始しておらず、したがって出力軸トルク(あるいは推定出力軸トルク)が特には低下する状況にはなっていない。そのため、この場合、ドレン側の第1ブレーキB1のトルク容量を徐々に低下(スウィープダウン)させるようにブレーキ油圧が決定される(ステップS25)。そして、そのブレーキ油圧が出力される(ステップS26)。なお、係合側(アプライ側)の第2ブレーキB2の油圧は、パッククリアランス(あるいはガタ)を詰めるために一時的に増大させるファーストフィル(クィックフィルと称されることもある)を実行した後、トルク容量がほぼゼロとなる所定圧に待機した状態に維持される。
【0052】
さらに、第2モータ・ジェネレータ5のトルク指令が出力される(ステップS27)。この状態では、出力軸トルクが低下する状況にはないので、そのトルク補正は特にはおこなわれず、要求駆動力に応じたトルクが指令値として出力される。
【0053】
高速段Hを設定していた第1ブレーキB1の係合圧が次第に低下することにより、滑りが生じすると、第2モータ・ジェネレータ5の回転数が高速段Hでの同期回転数より増大し、その結果、吹き上がりの判定が成立する。すなわちステップS24で肯定的に判断される。ダウンシフトは変速機6の入力側に連結されている第2モータ・ジェネレータ5を含む所定の回転部材の回転数を、低速段Lでの同期回転数に増大させる変速であるから、第2モータ・ジェネレータ5の回転数に目標値を設定し、その目標値に基づいてドレン側油圧がフィードバック制御(仮に第1のフィードバック制御FB1とする)される(ステップS28)。
【0054】
この制御は、より具体的には、第2モータ・ジェネレータ5の変化率(勾配)について目標値を設定し、その目標値に即して第2モータ・ジェネレータ5の回転数が変化するように第2ブレーキB2の係合圧を制御することにより実行される。その結果、回転数変化に伴う慣性トルクを補うように、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクが補正制御される。したがってこの発明における慣性トルクに対応した物理量に、上記の回転数変化率(回転数勾配)が相当する。
【0055】
その場合、回転数変化率(回転数勾配)が大きければ、ドレン側油圧を相対的に大きく低下させることになり、それに伴って変速機6の出力側に現れるトルクが相対的に大きく低下する。これは慣性トルクによる影響である。そのため、そのトルクの低下を第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクが補うためには、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを相対的に大きくする必要があり、バッテリー29からの電力の出力を大きくする必要がある。したがってバッテリー29の充電量(SOC)が低下していたり、温度が低いために出力が低下しているなどの場合には、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクが制限されることがある。
【0056】
そこで、上記の回転数変化率(回転数勾配)の目標値は、バッテリー29がその例である電源部の状態に応じて設定される。具体的には、電源部の出力が制限されている場合には、目標回転数変化率(目標回転数勾配)が、電源部の出力が制限されていない場合に比較して小さくされる。なお、電源部の出力が制限されていない状態での前記目標値は、予め定めた一定値であってもよく、あるいはアクセルペダルの踏み込み速度や車速などの所定の検出値に応じてマップから読み出した値あるいは演算した値であってもよい。
【0057】
ついで、変速に関与する摩擦係合装置のつかみ替えが開始可能か否かが判断される(ステップS29)。前述した図4に示すハイブリッド駆動装置の変速機6は、高速段Hから低速段Lへの変速を、第1ブレーキB1を解放するとともに第2ブレーキB2を係合させて実行し、このように係合状態の摩擦係合装置と解放状態の摩擦係合装置とが入れ替わることをつかみ替えと称しており、ドレン側の摩擦係合装置のトルク容量が低下し、かつアプライ側の摩擦係合装置がトルク容量を持ち始めることにより、つかみ替えを開始させる。
【0058】
この状態では、第2モータ・ジェネレータ5の回転数が変速後の低速段Lでの同期回転数に近似する回転数となっているので、第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT と同期回転数との差が所定値より小さくなっている(NT >低速段同期回転数+α(もしくは−α))か否かによって判断することができる。このようなつかみ替え判定をおこなっている理由を説明すると、第2モータ・ジェネレータ5の回転数が低速段同期回転数付近に到達する前につかみ替えを開始すると、第2ブレーキB2が負トルク方向に作用し、駆動力の落ち込みが発生してしまうので、このような事態を回避するために上述したつかみ替え開始判定を設定しているのである。
【0059】
つかみ替えが開始可能でないことによりステップS29で否定的に判断された場合には、前述したステップS26およびステップS27に進んでブレーキ油圧を出力するとともに、第2モータ・ジェネレータ5のトルク指令値が出力される。その場合、第2モータ・ジェネレータ5の回転数変化率が所定の目標値となるように制御されるために、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクは、変速前の動力を維持する等出力(等パワー)制御をおこなった場合のトルクに対して増大補正したトルクとなる。
【0060】
この発明における出力トルクの補正とは、このような変速前の動力を維持した場合のトルクに対して増減したトルクを出力する制御を含んでいる。その結果、ダウンシフトに伴って回転数が増大しても、第2モータ・ジェネレータ5から変速機6を介して出力軸2に伝達されるトルクの低下が抑制されるので、ハイブリッド駆動装置を搭載した車両の全体としての駆動トルクの落ち込みが抑制される。
【0061】
一方、ステップS29で肯定的に判断された場合、すなわち第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT が低速段Lでの同期回転数に近似する回転数まで増大し、摩擦係合装置のつかみ替えの開始判定が成立すると、上述したステップS28でのドレン側油圧についての第1のフィードバック制御FB1に替えて第2のフィードバック制御FB2が実行される(ステップS30)。このドレン側油圧目標回転数制御FB2は、第2モータ・ジェネレータ5の回転数を所定の目標回転数に維持するようにドレン油圧(第2ブレーキB2の係合圧)を制御するためのものである。その目標回転数は、一例として変速後の低速段Lでの同期回転数に対して予め定めた所定値、高い回転数とすることができる。
【0062】
このドレン側油圧についての第2のフィードバック制御FB2と併せて、アプライ側トルク容量がスウィープアップされる(ステップS31)。すなわち変速後の低速段Lを設定するための第2ブレーキB2の係合圧が徐々に増大させられる。したがってドレン油圧とアプライ油圧とを協調して制御することにより、第2モータ・ジェネレータ5の回転数がほぼ目標値に維持される。
【0063】
上記のつかみ替えが開始された後にドレン側油圧を上記のように制御することにより、変速の内容としてはイナーシャ相が開始し、推定出力軸トルクが増大し始める。そこで、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクが補正される(ステップS32)。具体的には、ブレーキ油圧に基づいて第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを次第に低下させ、最終的には、変速前の動力を維持した場合のトルクになるように第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを低下させる。
【0064】
ブレーキ油圧を上記のステップS30およびステップS31で定め、また第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクをステップS32で定め、これを実現するためにステップS26およびステップS27に進んで、ブレーキ油圧および第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを出力する。したがって、変速の進行に伴って変速機6での伝達トルク容量が増大すると、それに合わせて第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正量が減じられる。その結果、出力軸トルクが過度に落ち込んだり過大になったりすることが防止される。
【0065】
なお、要求駆動力が所定値以下であることによりステップS21で否定的に判断された場合や変速の終了判定が成立してステップS23で肯定的に判断された場合には、非変速中の油圧および第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクが算出される(ステップS33)。そして、その算出されたブレーキ油圧および第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクが出力される(ステップS26,S27)。すなわち、変速が実行されていない通常の走行状態での油圧制御および第2モータ・ジェネレータ5の出力制御が実行される。
【0066】
上記の図1に示す制御をおこなった場合のタイムチャートを図2に示してある。アクセルペダルが大きく踏み込まれるなどのことに基づいてパワーオン・ダウンシフトの判断が成立し、それに伴って変速信号が出力される(t1 時点)。その変速信号の出力により、変速後の低速段を設定するための第2ブレーキB2の油圧(低速段側油圧)Ploが一時的に増大させられた後、所定の低圧に維持される。すなわちパッククリアランスを詰めるためのファーストフィルおよびその後の低圧待機のための油圧制御が実行される。その後のt2 時点に変速前の高速段Hを設定していた第1ブレーキB1の油圧(高速段側油圧)Phiが、所定圧までステップ的に低下させられ、その後次第に低下(スウィープダウン)させられる。
【0067】
このようにして高速段側油圧Phiが低下することにより、第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT が増大し始め、その回転数NT が低速段Lでの同期回転数に対して所定値増大すると、モータ吹きの判定が成立する(t3 時点)。これと同時に、第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT が目標回転数勾配で変化するようにドレン側の油圧(高速段側油圧)Phiがフィードバック制御(FB1)される。
【0068】
したがって、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクが、変速前の動力を維持する等パワーラインを外れて増大補正されることになる。図2には等パワーラインを破線で示し、増大補正した第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクTm を実線で示してある。その結果、ハイブリッド駆動装置の全体としての推定出力軸トルクTo が特には落ち込まずに、従前のトルクに維持される。その状態を図2に実線で示してある。これに対して第2モータ・ジェネレータ5を等パワーラインに沿って制御した場合には、推定出力軸トルクTo が低下する。その状態を図2に破線で示してある。
【0069】
第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT が次第に増大して変速後の低速段Lでの同期回転数にほぼ到達する前後においては、上述したこの発明の装置による制御であっても推定出力軸トルクTo が低下するが、その低下量は上記の制御をおこなわない場合に比較して小さくなる。そして、つかみ替えの判定が成立すると(t4 時点)、高速段側油圧Phiが、第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT を目標回転数に維持するようにフィードバック制御(FB2)される。また、低速段側油圧Ploがスウィープアップされる。その結果、推定出力軸トルクTo が次第に増大し、したがって第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクTm がドレン側油圧もしくは高速段側の第1ブレーキB1のトルク容量に基づいて補正制御され、次第に低下する。
【0070】
そして、高速段側の第1ブレーキB1がほぼ完全に解放されるとともに、低速段側の第2ブレーキB2の係合圧が充分に高くなると、第2モータ・ジェネレータ5の回転数NT が低速段での同期回転数に一致し、その後、 第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正量がゼロとなり、変速終了の判断が成立する(t5 時点)。すなわち、第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクTm は、変速前の動力を維持するように制御した場合のトルク(等パワーラインに沿って制御した場合のトルク)となる。
【0071】
図2に示すタイムチャートからも知られるように、この発明に係る制御装置によれば、いわゆるパワーオン・ダウンシフトの際に、変速機6の入力側に連結されている第2モータ・ジェネレータ5の出力トルクを、動力を維持する等パワーラインに沿う制御によるトルクから外れて増大補正する。そのため、ハイブリッド駆動装置の全体としての出力軸トルクの落ち込みを抑制でき、その結果、変速に伴うショックや一時的な駆動トルクの不足によるドライバビリティもしくは乗り心地の悪化を防止することができる。
【0072】
また、第2モータ・ジェネレータ5に対して電力を供給するバッテリー29の充電量が低下し、あるいは低温などの要因で出力が制限されている場合には、第2モータ・ジェネレータ5の目標回転数勾配すなわち変化率の目標値が相対的に小さく設定される。そのため、慣性トルクを補うために必要とされる第2モータ・ジェネレータ5のトルク補正量が相対的に小さくなるので、電力の制限があっても必要充分なトルク補正が可能になり、この点でもハイブリッド駆動装置の全体としての出力軸トルクの落ち込みを防止もしくは抑制できる。言い換えれば、第2モータ・ジェネレータ5に対して充分に電力を供給できる場合には、第2モータ・ジェネレータ5の目標回転数勾配を大きくして変速時間を短くし、加速応答性を向上させることができる。
【0073】
ここで、上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、図1に示すステップS28、ステップS32の機能的手段が、この発明のトルク補正手段に相当する。
【0074】
なお、この発明は上述した各具体例に限定されない。この発明で対象とする変速機は、図4に示すように内燃機関のトルクと第1モータ・ジェネレータ(もしくは電動機)のトルクとを遊星歯車機構を主体とする合成分配機構を介して出力部材に伝達し、さらにその出力部材に第2モータ・ジェネレータ(もしくは電動機)のトルクを変速機を介して伝達するいわゆる機械分配式のハイブリッド駆動装置における変速機が好適であるが、これ以外の構成のものであってもよく、要は、入力側に電動機が連結され、かつ摩擦係合装置に係合・解放によって変速が実行される変速機を備えたハイブリッド駆動装置であればよい。また、この発明における電動機は、トルクを出力する電動機に限られず、上記の具体例で示したように、回生トルク(負のトルク)を発生し、かつそのトルクを制御可能なモータ・ジェネレータであってもよい。さらにこの発明における第1の動力源は、上記の具体例で示した内燃機関とモータ・ジェネレータと遊星歯車機構とを主体とする構成に限定されないのであって、要は、出力軸などの出力部材にトルクを出力し、かつそのトルクを制御できる動力装置であればよい。そして、この発明における摩擦係合装置は、上述したブレーキ以外に、摩擦力でトルクを伝達するクラッチであってもよい。
【0075】
さらに、上記の具体例では、解放側のブレーキ油圧もしくは解放側のトルク容量を、電動機の回転数変化率(回転数勾配)に基づいてフィードバック制御するにあたり、その目標回転数変化率(目標回転数勾配)を一定としてあるが、この発明では、変速の進行度に応じて目標回転数変化率(目標回転数勾配)を変化させてもよい。そして、ドレン側(解放側)およびアプライ側(係合側)の摩擦係合装置のトルク容量(係合圧)をスウィープアップあるいはスウィープダウンする場合の変化量は、要求駆動力や車速、電源部の許容出力(エネルギー持ち出し制限値)、油温などの条件に応じて変化させることとしてもよい。
【0076】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、いわゆるパワーオン・ダウンシフトの際に、変速機の入力側に連結されている電動機の出力トルクが、変速時以外でのトルクとは異なるように補正されるので、回転数変化に伴う慣性トルクや変速に伴う電動機から出力部材までのトルク容量の変化が、電動機の出力トルクの補正によって補われ、その結果、ハイブリッド駆動装置の全体としての出力トルク(いわゆる出力軸トルク)の落ち込みを防止もしくは抑制し、ひいては変速ショックやドライバビリティもしくは乗り心地の悪化を防止することができる。
【0077】
また、請求項2の発明によれば、摩擦係合装置の解放に伴うトルク容量の低下および慣性トルクによるいわゆる出力軸トルクの変動を抑制するように電動機のトルクが補正されるから、請求項1の発明と同様に、ハイブリッド駆動装置の全体としての出力トルク(いわゆる出力軸トルク)の落ち込みを防止もしくは抑制し、ひいては変速ショックやドライバビリティもしくは乗り心地の悪化を防止することができる。
【0078】
さらに、請求項3の発明によれば、電源部から出力される電力が制限されている場合には、その制限量に応じて電動機の回転数変化率の目標値が設定されるので、必要とするトルク補正量と電動機の出力する補正トルクとの乖離が防止もしくは抑制され、その結果、パワーオン・ダウンシフトの際のいわゆる出力軸トルクの落ち込みを防止もしくは抑制し、ひいては変速ショックやドライバビリティもしくは乗り心地の悪化を防止することができる。
【0079】
そして、請求項4の発明によれば、電動機によるトルクの補正が制限されている場合には、前記ダウンシフト時における電動機の回転数変化率が小さくなるので、請求項3の発明と同様に、必要とするトルク補正量と電動機の出力する補正トルクとの乖離が防止もしくは抑制され、その結果、パワーオン・ダウンシフトの際のいわゆる出力軸トルクの落ち込みを防止もしくは抑制し、ひいては変速ショックやドライバビリティもしくは乗り心地の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の制御装置による制御例を説明するためのフローチャートである。
【図2】その制御をおこなった場合のタイムチャートである。
【図3】この発明で対象とするハイブリッド駆動装置の一例を模式的に示すブロック図である。
【図4】そのハイブリッド駆動装置を更に具体的に示すスケルトン図である。
【図5】図4に示す各遊星歯車機構についての共線図である。
【図6】そのハイブリッド駆動装置における変速制御の一例を説明するための全体的なフローチャートである。
【符号の説明】
1…主動力源、 2…出力部材(出力軸)、 5…アシスト動力源(第2モータ・ジェネレータ)、 6…変速機、 10…内燃機関(エンジン)、 11…第1モータ・ジェネレータ、 12…遊星歯車機構、 B1,B2…ブレーキ。
Claims (4)
- 第1の動力源からトルクの伝達される出力部材にトルクを出力できる電動機が変速機を介して連結されたハイブリッド駆動装置の制御装置において、
前記電動機からトルクを出力している状態で前記変速機で設定されている変速比を増大させるダウンシフトの際に、前記電動機の出力しているトルクを補正するトルク補正手段を備えていることを特徴とするハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記変速機が、前記ダウンシフトの際に解放させられる摩擦係合装置を備え、
前記トルク補正手段は、その解放側の摩擦係合装置の係合圧および/または前記電動機を含む機構の前記ダウンシフトの際の回転数変化に伴う慣性トルクもしくはその慣性トルクに対応した物理量から求められる推定出力軸トルクが駆動要求を満たすように前記電動機の出力するトルクを補正するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記変速機が、前記ダウンシフトの後の変速比を設定するために係合する係合装置を備えるとともに、前記電動機に電力を供給する電源部を備え、
前記トルク補正手段は、前記ダウンシフトの開始後で前記係合装置が係合する以前では前記電動機の回転数の変化率が所定の目標値となるように前記電動機の出力トルクを補正し、かつその目標値を前記電源部の状態に基づいて設定するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。 - 前記トルク補正手段は、前記電源部からの電力の出力可能な出力制限値が小さい場合には、前記目標値を小さくするように構成されていることを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド駆動装置の制御装置。
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