JP2008222067A - 駆動装置およびその制御方法並びに車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】クラッチの係合状態を変更して変速する変速機を備えるものにおいて、変速段を変更する際に駆動軸に発生し得る振動を抑制する。
【解決手段】変速機の変速要求がなされているときには(S180)、変速機の変速段が変速されるよう変速機を制御し、変速段の変更に伴って係合する側のクラッチ(係合側クラッチ)を係合する際に値1が設定される制振フラグFvが値1のときには(S220)、モータMG2の回転数Nm2と変速機の変速後の回転数Nm2tgとの回転数偏差ΔNm2に基づいて制振トルクTvを設定すると共に(S230)、この制振トルクTvを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定して(S170,S240,S250)、モータMG2を制御する。これにより、係合側クラッチを係合する際に駆動軸に作用し得る振動を抑制することができる。
【選択図】図4
【解決手段】変速機の変速要求がなされているときには(S180)、変速機の変速段が変速されるよう変速機を制御し、変速段の変更に伴って係合する側のクラッチ(係合側クラッチ)を係合する際に値1が設定される制振フラグFvが値1のときには(S220)、モータMG2の回転数Nm2と変速機の変速後の回転数Nm2tgとの回転数偏差ΔNm2に基づいて制振トルクTvを設定すると共に(S230)、この制振トルクTvを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定して(S170,S240,S250)、モータMG2を制御する。これにより、係合側クラッチを係合する際に駆動軸に作用し得る振動を抑制することができる。
【選択図】図4
Description
本発明は、駆動装置およびその制御方法並びに車両に関する。
従来、この種の駆動装置としては、ブレーキの係合状態の変更による変速機の変速段の変更を伴ってモータからの動力を変速して駆動軸に出力するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、モータからのトルクを駆動軸に伝達しながら変速機の変速段を変更するときには、モータの回転数が変更後回転数に近い回転数に至るまでは変速段の変更前のトルクをモータから出力し、その後、モータの回転数の変化に伴ってモータからのトルクを変速段の変更後のトルクに滑らかに変化させることにより、変速段の変更の際のトルクの落ち込みなどによる変速ショックを低減している。
特開2006−56343号公報
こうした駆動装置では、変速機の変速段を変更するときに、変更後に係合すべきブレーキを係合する際に駆動軸に振動が発生する場合がある。こうした振動は、ショックとして運転者に感じさせることがあり得るため、できるだけ低減することが望ましい。
本発明の駆動装置およびその制御方法並びに車両は、クラッチの係合状態を変更して変速する変速機を備えるものにおいて、変速段を変更する際に駆動軸に発生し得る振動を抑制することを目的とする。
本発明の駆動装置およびその制御方法並びに車両は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の駆動装置は、
駆動軸を駆動する駆動装置であって、
動力を出力可能な電動機と、
複数のクラッチの係合状態を変更することにより、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、
前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、該変速伝達手段の変速段が変更されると共に該変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機と前記変速手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
駆動軸を駆動する駆動装置であって、
動力を出力可能な電動機と、
複数のクラッチの係合状態を変更することにより、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、
前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、該変速伝達手段の変速段が変更されると共に該変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機と前記変速手段とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の駆動装置では、変速伝達手段の変速段の変更が指示されたときには、変速伝達手段の変速段が変更されると共に変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に駆動軸に出力される振動が抑制されるよう電動機と変速手段とを制御する。これにより、係合側のクラッチを係合する際に駆動軸に発生し得る振動を抑制することができる。ここで、「クラッチ」には、二つの回転系を接続する通常のクラッチが含まれる他、一つの回転系をケースなどの非回転系に固定するブレーキも含まれる。
こうした本発明の駆動装置において、前記電動機の回転数が前記変速伝達手段の変速段の変更後に想定される回転数を含む所定回転数範囲内に至ったときに前記係合側クラッチが係合されるよう前記変速伝達手段を制御し、前記電動機の回転数が前記所定回転数範囲内に至ったときを前記係合側クラッチを係合する際として前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。また、前記変速伝達手段は、作動流体の圧力を用いて係合するクラッチを有する手段であり、前記作動流体の圧力を検出する圧力検出手段を備え、前記制御手段は、前記係合側クラッチに作用している作動流体の圧力が所定圧力以上に至ったときを前記係合側クラッチを係合する際として前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。これらの場合、電動機の回転数や作動流体の圧力に基づいて、係合側クラッチを係合する際に駆動軸に発生し得る振動を抑制することができる。
また、本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記係合側クラッチを係合する際、第1の所定時間に亘って前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできるし、前記係合側クラッチを係合する際、前記電動機の回転数が前記変速伝達手段の変速段の変更後に想定される回転数を含む第2の所定回転数範囲内で第2の所定時間が経過するまで前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。
さらに、本発明の駆動装置において、前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、前記制御手段は、前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、変速手段の変速段を変更しているときでも、要求駆動力に基づく駆動力を前記駆動軸に出力することができる。
あるいは、本発明の駆動装置において、内燃機関と、前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、を備えるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備える手段であるものとすることもできる。
本発明の車両は、前述のいずれかの態様の本発明の駆動装置、即ち、基本的には、駆動軸を駆動する駆動装置であって、動力を出力可能な電動機と、複数のクラッチの係合状態を変更することにより前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、該変速伝達手段の変速段が変更されると共に該変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機と前記変速手段とを制御する制御手段と、を備える駆動装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなることを要旨とする。
この本発明の車両では、前述のいずれかの態様の本発明の駆動装置を搭載するから、本発明の駆動装置が奏する効果、例えば、係合側のクラッチを係合する際に駆動軸に発生し得る振動を抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
本発明の駆動装置の制御方法は、
動力を出力可能な電動機と、複数のクラッチの係合状態を変更することにより前記電動機の回転軸と駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、該変速伝達手段の変速段が変更されると共に該変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機と前記変速手段とを制御する、
ことを特徴とする。
動力を出力可能な電動機と、複数のクラッチの係合状態を変更することにより前記電動機の回転軸と駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、該変速伝達手段の変速段が変更されると共に該変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機と前記変速手段とを制御する、
ことを特徴とする。
この本発明の駆動装置の制御方法では、変速伝達手段の変速段の変更が指示されたときには、変速伝達手段の変速段が変更されると共に変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に駆動軸に出力される振動が抑制されるよう電動機と変速手段とを制御する。これにより、係合側のクラッチを係合する際に駆動軸に発生し得る振動を抑制することができる。ここで、「クラッチ」には、二つの回転系を接続する通常のクラッチが含まれる他、一つの回転系をケースなどの非回転系に固定するブレーキも含まれる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載するハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、変速機60を介して動力分配統合機構30に接続されたモータMG2と、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン22のクランクシャフト26のクランク角を検出する図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションなどが入力されている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、エンジンECU24は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32には変速機60を介してモータMG2がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32に出力する。リングギヤ32は、ギヤ機構37およびデファレンシャルギヤ38を介して車両前輪の駆動輪39a,39bに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ32に出力された動力は、ギヤ機構37およびデファレンシャルギヤ38を介して駆動輪39a,39bに出力されることになる。なお、駆動系として見たときの動力分配統合機構30に接続される3軸は、キャリア34に接続されたエンジン22の出力軸であるクランクシャフト26,サンギヤ31に接続されモータMG1の回転軸となるサンギヤ軸31aおよびリングギヤ32に接続されると共に駆動輪39a,39bに機械的に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aとなる。
モータMG1およびモータMG2は、共に発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。モータMG1,MG2は、共にモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。
変速機60は、モータMG2の回転軸48とリングギヤ軸32aとの接続および接続の解除を行なうと共に両軸の接続をモータMG2の回転軸48の回転数を2段に減速してリングギヤ軸32aに伝達するよう構成されている。変速機60の構成の一例を図2に示す。この図2に示す変速機60は、ダブルピニオンの遊星歯車機構60aとシングルピニオンの遊星歯車機構60bと二つのブレーキB1,B2とにより構成されている。ダブルピニオンの遊星歯車機構60aは、外歯歯車のサンギヤ61と、このサンギヤ61と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ62と、サンギヤ61に噛合する複数の第1ピニオンギヤ63aと、この第1ピニオンギヤ63aに噛合すると共にリングギヤ62に噛合する複数の第2ピニオンギヤ63bと、複数の第1ピニオンギヤ63aおよび複数の第2ピニオンギヤ63bを連結して自転かつ公転自在に保持するキャリア64とを備えており、サンギヤ61はブレーキB1のオンオフによりその回転を自由にまたは停止できるようになっている。シングルピニオンの遊星歯車機構60bは、外歯歯車のサンギヤ65と、このサンギヤ65と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ66と、サンギヤ65に噛合すると共にリングギヤ66に噛合する複数のピニオンギヤ67と、複数のピニオンギヤ67を自転かつ公転自在に保持するキャリア68とを備えており、サンギヤ65はモータMG2の回転軸48に、キャリア68はリングギヤ軸32aにそれぞれ連結されていると共にリングギヤ66はブレーキB2のオンオフによりその回転が自由にまたは停止できるようになっている。ダブルピニオンの遊星歯車機構60aとシングルピニオンの遊星歯車機構60bとは、リングギヤ62とリングギヤ66、キャリア64とキャリア68とによりそれぞれ連結されている。変速機60は、ブレーキB1,B2を共にオフとすることによりモータMG2の回転軸48をリングギヤ軸32aから切り離すことができ、ブレーキB1をオフとすると共にブレーキB2をオンとしてモータMG2の回転軸48の回転を比較的大きな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達し(以下、この状態をLoギヤの状態という)、ブレーキB1をオンとすると共にブレーキB2をオフ状態としてモータMG2の回転軸48の回転を比較的小さな減速比で減速してリングギヤ軸32aに伝達する(以下、この状態をHiギヤの状態という)。なお、ブレーキB1,B2を共にオンとする状態は回転軸48やリングギヤ軸32aの回転を禁止するものとなる。
ブレーキB1,B2は、図3に例示する油圧回路100からの油圧によりオンオフされる。油圧回路100は、図示するように、エンジン22からの動力によりオイルを圧送する機械式ポンプ102と、内蔵されたモータ104aからの動力によりオイルを圧送する電動ポンプ104と、機械式ポンプ102や電動ポンプ104から圧送されたオイルの圧力(ライン圧PL)の高低を2段階に切替可能な3ウェイソレノイド105およびプレッシャーコントロールバルブ106と、ライン圧PLを調節可能な圧力をもってブレーキB1,B2側に個別に作用させるリニアソレノイドSLB1,SLB2およびコントロールバルブ108,109およびアキュムレータ110,111と、ライン圧を降圧して3ウェイソレノイド105やリニアソレノイドSLB1,SLB2の各入力ポートに供給するモジュレータバルブ112と、ブレーキB2側のコントロールバルブ109から伝達されるオイルの圧力が所定圧力未満のときにコントロールバルブ108とブレーキB1との間の油路を開放し所定圧力以上のときにコントロールバルブ108とブレーキB1との間の油路を自動遮断するフェールセーフバルブ114およびブレーキB1側のコントロールバルブ108から伝達されるオイルの圧力が所定圧力未満のときのコントロールバルブ109とブレーキB2との間の油路を開放し所定圧力以上のときにコントロールバルブ109とブレーキB2との間の油路を自動遮断するフェールセーフバルブ115と、を備える。実施例では、リニアソレノイドSLB1およびコントロールバルブ108は、リニアソレノイドSLB1が通電されるとコントロールバルブ108が閉弁し、リニアソレノイドSLB1の通電が解除されるとコントロールバルブ108が開弁するよう構成されており、リニアソレノイドSLB2およびコントロールバルブ109は、リニアソレノイドSLB2が通電されるとコントロールバルブ109が開弁し、リニアソレノイドSLB2の通電が解除されるとコントロールバルブ109が閉弁するよう構成されている。したがって、ライン圧が作用している状態でリニアソレノイドSLB1とリニアソレノイドSLB2とをいずれも非通電状態とすることによりブレーキB1を係合すると共にブレーキB2を非係合として変速機60をHiギヤの状態とすることができ、ライン圧が作用している状態でリニアソレノイドSLB1とリニアソレノイドSLB2とをいずれも通電状態とすることによりブレーキB1を非係合とすると共にブレーキB2を係合して変速機60をLoギヤの状態とすることができる。
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)を演算したり、演算した残容量(SOC)と電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量に対応したアクセル開度Accを検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキポジションBP,車速センサ88からの車速V,駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた回転数センサ36からの駆動軸回転数Nr,油圧回路100におけるライン圧を検出する油圧センサ116からの油圧Po0やブレーキB1,B2に作用している油圧を検出する油圧センサ117,118からの油圧Po1,Po2などが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、変速機60の油圧式アクチュエータとしての油圧回路100における3ウェイソレノイド105やリニアソレノイドSLB1,SLB2への駆動信号などが出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52,ブレーキECU94と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52,ブレーキECU94と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
次に、実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に変速機60の変速段を変更する際の動作について説明する。まず、駆動軸としてリングギヤ軸32aに出力する駆動制御について説明し、その後、変速機60の変速制御につて説明する。図4は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,回転数センサ36からの駆動軸回転数Nr,バッテリ50の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪39a,39bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*とエンジン22に要求される要求パワーPe*とを設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図5に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーPe*は、設定した要求トルクTr*に駆動軸回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和として計算することができる。
続いて、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS120)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーPe*とに基づいて行なわれる。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図6に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。
次に、モータMG2の回転数Nm2を駆動軸回転数Nrで除して変速機60の変速比Grを計算し(ステップS130)、エンジン22の目標回転数Ne*とモータMG2の回転数Nm2と動力分配統合機構30のギヤ比ρと変速機60のギヤ比Grとを用いて次式(1)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と入力したモータMG1の回転数Nm1とに基づいて式(2)によりモータMG1から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm1tmpを計算する(ステップS140)。ここで、式(1)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン22からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図7に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はリングギヤ32の回転数Nr(駆動軸回転数Nr)を示す。式(1)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2が変速機60を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。また、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1tmp=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Tm1tmp=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
続いて、式(3)および式(4)を共に満たすモータMG1から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tm1min,Tm1maxを設定し(ステップS150)、設定した仮トルクTm1tmpを式(5)によりトルク制限Tm1min,Tm1maxで制限してモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップ160)。ここで、式(3)はモータMG1やモータMG2によりリングギヤ軸32aに出力されるトルクの総和が値0から要求トルクTr*までの範囲内となる関係であり、式(4)はモータMG1とモータMG2とにより入出力される電力の総和が入出力制限Win,Woutの範囲内となる関係である。トルク制限Tm1min,Tm1maxの一例を図8に示す。トルク制限Tm1min,Tm1maxは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Tm1*の最大値と最小値として求めることができる。
0≦−Tm1/ρ+Tm2・Gr≦Tr* (3)
Win≦Tm1・Nm1+Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)
Win≦Tm1・Nm1+Tm2・Nm2≦Wout (4)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (5)
そして、要求トルクTr*に設定したトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えて更に変速機60の変速比Grで除してモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを次式(6)により計算する(ステップS170)。ここで、式(6)は、図7の共線図から容易に導くことができる。
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
次に、変速機60の変速要求がなされているか否かを判定する(ステップS180)。変速機60の変速要求は、車速Vと車両に要求される要求トルクTr*とに基づいて、所定のタイミングで、変速機60をLoギヤの状態からHiギヤの状態に変更するLo−Hi変速の要求や変速機60をHiギヤの状態からLoギヤの状態に変更するHi−Lo変速の要求が行なわれる。変速機60の変速段を変更するための変速マップの一例を図9に示す。図9の例では、変速機60がLoギヤの状態で車速VがLo−Hi変速線Vhiを超えて大きくなってから変速機60のLo−Hi変速が完了するまで変速機60のLo−Hi変速の要求がなされ、変速機60がHiギヤの状態で車速VがHi−Lo変速線Vloを超えて小さくなってから変速機60のHi−Lo変速が完了するまで変速機60のHi−Lo変速の要求がなされる。
変速機60の変速要求がなされていないと判定されたときには、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと設定したトルク指令Tm1*にモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tm2min,Tm2maxを次式(7)および式(8)により計算すると共に(ステップS250)、設定した仮トルクTm2tmpを式(9)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS260)。
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (9)
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS270)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でエンジン22を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。
ステップS180で変速機60の変速要求がなされていると判定されたときには、変速機60の変速段を変更するための変速制御が開始されているか否かを判定し(ステップS190)、変速制御が開始されていないときには、変速制御の開始を指示する(ステップS200)。変速制御の開始が指示されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、このルーチンと並行して図10に例示する変速制御ルーチンを実行する。以下、図4の駆動制御ルーチンの説明を一旦中断し、図10に例示する変速制御ルーチンについて説明する。
この変速制御ルーチンでは、まず、制振フラグFvに値0を設定する(ステップS300)。ここで、制振フラグFvは、リングギヤ軸32aに発生し得る振動を抑制する必要があるときに値1が設定され、リングギヤ軸32aに発生し得る振動を抑制する必要がないときや振動を発生するおそれがないときなどに値0が設定されるフラグである。続いて、変速機60の変速段の変更がLoギヤの状態からHiギヤの状態に変更するLo−Hi変速かHiギヤの状態からLoギヤの状態に変更するHi−Lo変速のいずれであるかを判定する(ステップS305)。Lo−Hi変速のときには、Lo−Hi変速の前に前処理が必要なときにはLo−Hi前処理を実行する(ステップS310,S320)。ここで、Lo−Hi前処理としては、モータMG2から出力しているトルクが大きいためにLo−Hi変速の際に変速ショックを生じたりLo−Hi変速をスムーズに行なうことができないときにはモータMG2から出力しているトルクをLo−Hi変速をスムーズに行なうことができる程度のトルクまで減少させるトルクダウン処理などを挙げることができる。Lo−Hi前処理が必要ないときやLo−Hi前処理を行なった後は、現在のモータMG2の回転数Nm2と変速機60の変速比Glo,Ghiとにより次式(10)を用いて変速後のモータMG2の回転数である目標回転数Nm2tgを計算する(ステップS330)。そして、変速機60のブレーキB1をフリクション係合を伴ってオンとすると共にブレーキB2をオフとするために変速機60の油圧アクチュエータとしての油圧回路100に対する油圧シーケンスを開始する(ステップS340)。Lo−Hi変速およびHi−Lo変速の際の変速機60の共線図の一例を図11に示し、Lo−Hi変速の油圧シーケンスの一例を図12に示す。図11中、S1軸はダブルピニオンの遊星歯車機構60aのサンギヤ61の回転数を示し、R1,R2軸はダブルピニオンの遊星歯車機構60aおよびシングルピニオンの遊星歯車機構60bのリングギヤ62,66の回転数を示し、C1,C2軸はリングギヤ軸32aの回転数であるダブルピニオンの遊星歯車機構60aおよびシングルピニオンの遊星歯車機構60bのキャリア64,68の回転数を示し、S2軸はモータMG2の回転数であるシングルピニオンの遊星歯車機構60bのサンギヤ65の回転数を示す。図示するように、Loギヤの状態では、ブレーキB2がオンでブレーキB1がオフとされている。この状態からブレーキB2をオフすると、モータMG2はリングギヤ軸32aから切り離された状態となり、電動機として機能するモータMG2から正のトルクが出力されていることから、その回転数は増加しようとする。ここで、ブレーキB1をフリクション係合させると、モータMG2の回転数は減少する。そして、モータMG2の回転数Nm2がHiギヤの状態の目標回転数Nm2tg近傍になったときにブレーキB1をフリクション係合から完全にオンとすることにより、Hiギヤの状態に切り替えることができる。また、図12中、ブレーキB1の油圧指令がシーケンスの開始直後に大きいのは、ブレーキB1に係合力が作用するまでにシリンダにオイルを詰め込むためのファストフィルである。そして、モータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tg近傍に至るのを待って(ステップS350,S360)、制振フラグFvに値1を設定し(ステップS370)、ブレーキB1を完全にオンとして油圧シーケンスを終了すると共に(ステップS380)、制振フラグFvに値1が設定されてから所定時間t1が経過するのを待って(ステップS382)、制振フラグFvに値0を設定し(ステップS384)、Lo−Hi前処理を行なったときにはその逆の戻し処理としてのLo−Hi戻し処理を行なって(ステップS390,S400)、変速制御ルーチンを終了する。ここで、モータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tg近傍に至るとは、例えば、回転数Nm2が回転数Nm2tgから所定回転数N1(例えば、50rpmや100rpmなど)を減じたもの(Nm2tg−N1)以上で且つ回転数Nm2tgに所定回転数N1を加えたもの(Nm2tg+N1)以下であること、即ち、回転数Nm2と回転数Nm2tgとの偏差(Nm2−Nm2tg)の絶対値が所定回転数N1以下になることをいう。また、所定時間t1は、ブレーキB1を係合する際(Hi−Lo変速のときにはブレーキB2を係合する際)にリングギヤ軸32aに発生し得る振動がリングギヤ軸32aに発生しなくなるまでの時間などを予め実験などにより定めて用いることができ、例えば、500msecや1secなどを用いることができる。このように、実施例では、モータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tg近傍に至ってから所定時間t1に亘って制振フラグFvに値1を設定する、即ち、リングギヤ軸32aに発生し得る振動を抑制する必要があると判断するものとした。これは、変速機60のLo−Hi変速を行なうときには、ブレーキB1を完全にオンとする際に、ブレーキB1に作用する油圧が急増して(図12参照)、ブレーキB1の係合力の急増やこの急増に伴うモータMG2の回転数Nm2の単位時間あたりの変化率の大きさの急減によるモータMG2の回転軸48に作用するイナーシャトルクの大きさの急減などの理由により、リングギヤ軸32aに振動を発生する場合があるためである。
Nm2tg=Nm2・Ghi/Glo (10)
ステップS305でHi−Lo変速であると判定されると、Hi−Lo変速の前に前処理が必要なときにはHi−Lo前処理を実行する(ステップS410,S420)。ここで、Hi−Lo前処理としては、モータMG2から出力している制動トルクやモータMG1によりエンジン22をモータリングすることにより車両に作用させている制動力を図示しないブレーキにより駆動輪39a,39bや従動輪に作用させるブレーキトルクに置き換えるトルク置き換え処理などを挙げることができる。Hi−Lo前処理が必要ないときやHi−Lo前処理を行なった後は、現在のモータMG2の回転数Nm2と変速機60のLoギヤの状態のときの変速比GloとHiギヤの状態のときの変速比Ghiとを用いて変速して変速機60をHiギヤの状態からLoギヤの状態としたときのモータMG2の回転数としての目標回転数Nm2tgを次式(11)により計算し(ステップS430)、変速機60のブレーキB1をオフとすると共にブレーキB2をオンとするために変速機60の油圧アクチュエータとしての油圧回路100に対する油圧シーケンスを開始する(ステップS440)。変速機60をHiギヤの状態からLoギヤの状態に変速するときの油圧シーケンスの一例を図13に示す。図中、ブレーキB2の油圧指令がシーケンスの開始直後に大きいのは、ブレーキB2に係合力が作用するまでにシリンダにオイルを詰め込むためのファストフィルである。そして、モータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数(目標回転数)Nm2tgに同期するのを待って(ステップS450,S460)、制振フラグFvに値1を設定し(ステップS470)、ブレーキB2を完全にオンとして油圧シーケンスを終了すると共に(ステップS480)、制振フラグFvに値1が設定されてから所定時間t1が経過するのを待って(ステップS482)、制振フラグFvに値0を設定し(ステップS484)、Hi−Lo前処理を行なったときにはその逆の戻し処理としてのHi−Lo戻し処理を行なって(ステップS490,S500)、変速制御ルーチンを終了する。なお、Hi−Lo変速では、油圧シーケンスを開始した後は、モータMG2についてはその回転数Nm2が変速後の回転数(目標回転数)Nm2tgになるよう回転数制御を行なう場合もあるが、その処理については図示及び説明を省略した。このように、実施例では、モータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tg近傍に至ってから所定時間t1に亘って制振フラグFvに値1を設定する、即ち、リングギヤ軸32aに発生し得る振動を抑制する必要があると判断するものとした。これは、変速機60のHi−Lo変速を行なうときには、ブレーキB2を完全にオンとする際に、ブレーキB2に作用する油圧が急増して(図13参照)、ブレーキB2の係合力の急増やこの急増に伴うモータMG2の回転数Nm2の単位時間あたりの変化率の大きさの急減によるモータMG2の回転軸48に作用するイナーシャトルクの大きさの急減などの理由により、リングギヤ軸32aに振動を発生する場合があるためである。
Nm2tg=Nm2・Glo/Ghi (11)
以上、図10の変速制御ルーチンについて説明した。図4の駆動制御ルーチンの説明に戻る。ステップS200で変速制御の開始を指示するかステップS190で変速制御が開始されていると判定されると、制振フラグFvを入力すると共に(ステップS210)、入力した制振フラグFvの値を調べる(ステップS220)。制振フラグFvが値0のときには、モータMG2のトルク制限Tm2min,Tm2maxを設定すると共に(ステップS250)、ステップS180で設定した仮トルクTm2tmpを式(9)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し(ステップS260)、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を対応する各ECUに送信して(ステップS270)、駆動制御ルーチンを終了する。これにより、変速機60の変速段を変更しているときでも、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でエンジン22を効率よく運転して駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。
一方、制振フラグFvが値1のときには、リングギヤ軸32aに発生し得る振動を抑制する必要があると判断し、モータMG2の回転数Nm2から変速後の回転数Nm2tgを減じた回転数偏差ΔNm2(=Nm2−Nm2tg)などに基づいて、リングギヤ軸32aに発生し得る振動を抑制するための制振トルクTvを設定すると共に(ステップS230)、設定した制振トルクTvをステップS170で設定したモータMG2の仮トルクTm2tmpに加えることによりモータMG2の仮トルクTm2tmpを再計算し(ステップS240)、モータMG2のトルク制限Tm2min,Tm2maxを設定すると共に(ステップS250)、ステップS240で再計算した仮トルクTm2tmpを式(9)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し(ステップS260)、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を対応する各ECUに送信して(ステップS270)、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、制振トルクTvは、例えば、回転数偏差ΔNm2が略値0になるようなトルクとして設定することができ、実施例では、回転数偏差ΔNm2と制振トルクTvとの関係を予め実験などにより定めてマップとして記憶しておき、回転数偏差ΔNm2が与えられると記憶した回転数偏差ΔNm2と制振トルクTvとの関係から対応する制振トルクTvを導出して設定するものとした。このように制振フラグFvが値1のときには制振トルクTvを考慮してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、Lo−Hi変速のときにはブレーキB1をオンとする際にリングギヤ軸32aに発生し得る振動を抑制することができ、Hi−Lo変速のときにはブレーキB2をオンとするときにリングギヤ軸32aに発生し得る振動を抑制することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、変速機60の変速要求がなされているときには、変速機60の変速段が変速されるよう変速機60を制御し、Lo−Hi変速を行なうときにはブレーキB1を係合する際にHi−Lo変速を行なうときにはブレーキB2を係合する際にモータMG2の回転数Nm2と変速後の回転数Nm2tgとの回転数偏差ΔNm2に基づいて制振トルクTvを設定すると共にこの制振トルクTvを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータMG2を制御するから、ブレーキB1,B2のうち変速段の変更に伴って係合する側のブレーキを係合する際に駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用し得る振動を抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tg近傍に至ったときに制振フラグFvに値1を設定するものとしたが、ブレーキB1,B2のうち変速段の変更に伴って係合する側のブレーキを完全にオンとする際にオンとする側の油圧が所定油圧以上に至ったときに制振フラグFvに値1を設定するものとしてもよい。ここで、オンとする側の油圧は、油圧センサ117,118からの油圧Po1,Po2を用いることができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、制振フラグFvに値1を設定してから所定時間t1(例えば、500msecや1secなど)が経過するのを待って制振フラグFvに値0を設定するものとしたが、制振フラグFvに値1を設定してからモータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tgから所定回転数N2(例えば、30rpmや50rpmなど)を減じたもの(Nm2tg−N2)以上で且つ回転数Nm2tgに所定回転数N2を加えたもの(Nm2tg+N2)以下である状態で所定時間t2(例えば、100msecや200msecなど)が経過したときに制振フラグFvに値0を設定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、変速機60の変速段の変更を行なっているか否かに拘わらず、要求トルクTr*と駆動軸回転数Nrとに基づいてエンジン22の運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定すると共に設定した運転ポイントでエンジン22が運転されるようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定し、要求トルクTr*とモータMG1のトルク指令Tm1*と変速機60の変速比Gr(=Nm2/Nr)とに基づいてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するものとしたが、変速機60の変速段の変更を行なうときには、モータMG1から動力分配統合機構30を介して駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるトルクにより要求トルクTr*に基づくトルクがリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22の運転ポイントを設定すると共にモータMG1のトルク指令Tm1*を設定してエンジン22とモータMG1とを制御すると共にモータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tgになるようなトルクがモータMG2から出力されるようモータMG2を制御して変速機60の変速段を変更するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、上述した式(3),(4)を満たす範囲内でモータMG1の仮トルクTm1tmpを制限するトルク制限Tm1min,Tm1maxを求めてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に式(7),(8)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxを求めてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定したが、式(3),(4)を満たす範囲内によるトルク制限Tm1min,Tm1maxの制限を受けることなくモータトルクTm1tmpをそのままモータMG1のトルク指令Tm1*として設定すると共にこのトルク指令Tm1*を用いて式(7),(8)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxを求めてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定するものとしても構わない。この他、モータMG2の回転数Nm2や予想モータ回転数Nm2estを用いてバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定するものであれば、如何なる手法を用いるものとしても構わない。
実施例のハイブリッド自動車20では、Hi,Loの2段の変速段をもって変速可能な変速機60を用いるものとしたが、変速機60の変速段は2段に限られるものではなく、3段以上の変速段としてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を変速機60により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図14の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力を変速機60により変速してリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図14における車輪39c,39dに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2と駆動輪39a,39bに連結されたリングギヤ軸32aとの間に変速機60を備えるものとしたが、図15の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22とモータMG1,MG2とが接続された動力分配統合機構30と駆動輪39a,39bに連結された駆動軸32bとの間に変速機60を備えるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪39a,39bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図16の変形例のハイブリッド自動車320に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ332と駆動輪39a,39bに動力を出力する駆動軸32cに接続されたアウターロータ334とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機330を備えるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22と動力分配統合機構30とモータMG1,MG2と変速機60とを備えるものとしたが、エンジン22や動力分配統合機構30,モータMG1を備えず、モータMG2と変速機60とを備えるハード構成としてもよい。
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶,航空機などの移動体に搭載される駆動装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた駆動装置の形態としても構わない。さらに、こうした駆動装置の制御方法の形態としてもよい。
ここで、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、
モータMG2が「電動機」に相当し、変速機60が「変速伝達手段」に相当し、変速機60の変速要求がなされているときに変速制御の開始を指示すると共に制振フラグFvが値0のときには仮トルクTm2tmpを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信し制振フラグFvが値1のときにはモータMG2の回転数Nm2と変速後の回転数Nm2tgとの回転数偏差ΔNm2に基づいて制振トルクTvを設定すると共に仮トルクTm2tmpと制振トルクTvとを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信する図4の駆動制御ルーチンのステップS170〜S270の処理を実行すると共に変速制御の開始が指示されたときに変速機60の変速段を変更する図10の変速制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット70とトルク指令Tm2*に基づいてモータMG2を制御するモータECU40とが「制御手段」に相当する。また、変速機60のブレーキB1,B2に作用している油圧を検出する油圧センサ117,118が「圧力検出手段」に相当し、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定する図4の駆動制御ルーチンのステップS110の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「要求駆動力設定手段」に相当する。さらに、エンジン22が「内燃機関」に相当し、動力分配統合機構30とモータMG1とが「電力動力入出力手段」に相当する。モータMG1が「発電機」に相当し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。また、対ロータ電動機330も「電力動力入出力手段」に相当する。ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「変速伝達手段」としては、Hi,Loの2段の変速段をもって変速可能な変速機60に限定されるものではなく、3段以上の変速段をもって変速する変速機とするなど、複数のクラッチの係合状態を変更することにより、電動機の回転軸と駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット70とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、変速機60の変速要求がなされているときに変速機60の変速段が変更されるよう変速機60を制御すると共にモータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tg近傍になってから所定時間t1に亘って値1が設定される制振フラグFvが値0のときには仮トルクTm2tmpを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータMG2を制御し制振フラグFvが値1のときにはモータMG2の回転数Nm2と変速後の回転数Nm2tgとの回転数偏差ΔNm2に基づいて制振トルクTvを設定すると共に仮トルクTm2tmpと制振トルクTvとを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータMG2を制御するものに限定されるものではなく、ブレーキB1,B2のうち変速段の変更に伴って係合する側のブレーキを完全にオンとする際にオンとする側の油圧が所定油圧以上に至ったときに制振フラグFvに値1を設定するものとしたり、制振フラグFvに値1を設定してからモータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tgから所定回転数N2を減じたもの以上で且つ回転数Nm2tgに所定回転数N2を加えたもの以下である状態で所定時間t2が経過したときに制振フラグFvに値0を設定するものなど、変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、変速伝達手段の変速段が変更されると共に変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に駆動軸に出力される振動が抑制されるよう電動機と変速手段とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「圧力検出手段」としては、油圧センサ117,118に限定されるものではなく、作動流体の圧力を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Accだけに基づいて要求トルクを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求駆動力を設定するものなど、駆動軸に要求される要求駆動力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構30とモータMG1とを組み合わせたものや対ロータ電動機330に限定されるされるものではなく、駆動軸に接続されると共に駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とにトルクを入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「3軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され3軸のうちのいずれかに軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
モータMG2が「電動機」に相当し、変速機60が「変速伝達手段」に相当し、変速機60の変速要求がなされているときに変速制御の開始を指示すると共に制振フラグFvが値0のときには仮トルクTm2tmpを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信し制振フラグFvが値1のときにはモータMG2の回転数Nm2と変速後の回転数Nm2tgとの回転数偏差ΔNm2に基づいて制振トルクTvを設定すると共に仮トルクTm2tmpと制振トルクTvとを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信する図4の駆動制御ルーチンのステップS170〜S270の処理を実行すると共に変速制御の開始が指示されたときに変速機60の変速段を変更する図10の変速制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット70とトルク指令Tm2*に基づいてモータMG2を制御するモータECU40とが「制御手段」に相当する。また、変速機60のブレーキB1,B2に作用している油圧を検出する油圧センサ117,118が「圧力検出手段」に相当し、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定する図4の駆動制御ルーチンのステップS110の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「要求駆動力設定手段」に相当する。さらに、エンジン22が「内燃機関」に相当し、動力分配統合機構30とモータMG1とが「電力動力入出力手段」に相当する。モータMG1が「発電機」に相当し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。また、対ロータ電動機330も「電力動力入出力手段」に相当する。ここで、「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「変速伝達手段」としては、Hi,Loの2段の変速段をもって変速可能な変速機60に限定されるものではなく、3段以上の変速段をもって変速する変速機とするなど、複数のクラッチの係合状態を変更することにより、電動機の回転軸と駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット70とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、変速機60の変速要求がなされているときに変速機60の変速段が変更されるよう変速機60を制御すると共にモータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tg近傍になってから所定時間t1に亘って値1が設定される制振フラグFvが値0のときには仮トルクTm2tmpを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータMG2を制御し制振フラグFvが値1のときにはモータMG2の回転数Nm2と変速後の回転数Nm2tgとの回転数偏差ΔNm2に基づいて制振トルクTvを設定すると共に仮トルクTm2tmpと制振トルクTvとを用いてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータMG2を制御するものに限定されるものではなく、ブレーキB1,B2のうち変速段の変更に伴って係合する側のブレーキを完全にオンとする際にオンとする側の油圧が所定油圧以上に至ったときに制振フラグFvに値1を設定するものとしたり、制振フラグFvに値1を設定してからモータMG2の回転数Nm2が変速後の回転数Nm2tgから所定回転数N2を減じたもの以上で且つ回転数Nm2tgに所定回転数N2を加えたもの以下である状態で所定時間t2が経過したときに制振フラグFvに値0を設定するものなど、変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、変速伝達手段の変速段が変更されると共に変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に駆動軸に出力される振動が抑制されるよう電動機と変速手段とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「圧力検出手段」としては、油圧センサ117,118に限定されるものではなく、作動流体の圧力を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Accだけに基づいて要求トルクを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求駆動力を設定するものなど、駆動軸に要求される要求駆動力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構30とモータMG1とを組み合わせたものや対ロータ電動機330に限定されるされるものではなく、駆動軸に接続されると共に駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とにトルクを入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「3軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続され3軸のうちのいずれかに軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例や変形例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、駆動装置や車両の製造産業などに利用可能である。
20,120,220,320 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、31a サンギヤ軸、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、36 回転数センサ、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、39c,39d 車輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 変速機、60a ダブルピニオンの遊星歯車機構、60b シングルピニオンの遊星歯車機構、61,65 サンギヤ、62,66 リングギヤ、63a 第1ピニオンギヤ、63b 第2ピニオンギヤ、64,68 キャリア、67 ピニオンギヤ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、330 対ロータ電動機、332 インナーロータ 334 アウターロータ、MG1,MG2 モータ、B1,B2 ブレーキ。
Claims (10)
- 駆動軸を駆動する駆動装置であって、
動力を出力可能な電動機と、
複数のクラッチの係合状態を変更することにより、前記電動機の回転軸と前記駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、
前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、該変速伝達手段の変速段が変更されると共に該変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機と前記変速手段とを制御する制御手段と、
を備える駆動装置。 - 前記制御手段は、前記電動機の回転数が前記変速伝達手段の変速段の変更後に想定される回転数を含む第1の所定回転数範囲内に至ったときに前記係合側クラッチが係合されるよう前記変速伝達手段を制御し、前記電動機の回転数が前記第1の所定回転数範囲内に至ったときを前記係合側クラッチを係合する際として前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機を制御する手段である請求項1記載の駆動装置。
- 請求項1記載の駆動装置であって、
前記変速伝達手段は、作動流体の圧力を用いて係合するクラッチを有する手段であり、
前記作動流体の圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記制御手段は、前記係合側クラッチに作用している作動流体の圧力が所定圧力以上に至ったときを前記係合側クラッチを係合する際として前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機を制御する手段である
駆動装置。 - 前記制御手段は、前記係合側クラッチを係合する際、第1の所定時間に亘って前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機を制御する手段である請求項1ないし3いずれか記載の駆動装置。
- 前記制御手段は、前記係合側クラッチを係合する際、前記電動機の回転数が前記変速伝達手段の変速段の変更後に想定される回転数を含む第2の所定回転数範囲内で第2の所定時間が経過するまで前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機を制御する手段である請求項1ないし3いずれか記載の駆動装置。
- 請求項1ないし5いずれか記載の駆動装置であって、
前記駆動軸に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段を備え、
前記制御手段は、前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が前記駆動軸に出力されると共に前記変速伝達手段の変速段が変更されるよう前記電動機と前記変速伝達手段とを制御する手段である
駆動装置。 - 請求項1ないし6いずれか記載の駆動装置であって、
内燃機関と、
前記駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
を備える駆動装置。 - 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、を備える手段である請求項7記載の駆動装置。
- 請求項1ないし8いずれか記載の駆動装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に接続されてなる車両。
- 動力を出力可能な電動機と、複数のクラッチの係合状態を変更することにより前記電動機の回転軸と駆動軸との間で変速段の変更を伴って動力を変速して伝達する変速伝達手段と、を備える駆動装置の制御方法であって、
前記変速伝達手段の変速段の変更が指示されたとき、該変速伝達手段の変速段が変更されると共に該変速段の変更に伴って係合すべきクラッチである係合側クラッチを係合する際に前記駆動軸に出力される振動が抑制されるよう前記電動機と前記変速手段とを制御する、
ことを特徴とする駆動装置の制御方法。
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-
2007
- 2007-03-13 JP JP2007063938A patent/JP2008222067A/ja active Pending
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