JP2011220362A - 制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動力源に駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、複数の摩擦係合要素を有し入力部材の回転速度を変速して出力部材に出力する変速機構と、を備えた変速装置を制御するための制御装置。変速比の異なる変速段への切り替えが行われるとき、解放側油圧を低下させて解放側要素をスリップさせ、変速過程の全体に亘って解放側要素のスリップ状態を維持させる特別変速制御を実行すると共に、特別変速制御の開始に際して、解放側油圧を低下させた後、所定時間内に解放側要素のスリップを検出しない場合には、解放側要素のスリップを検出するまで係合側油圧を上昇させる増圧補正を行う。
【選択図】図18
Description
また、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
また、「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が一又は二以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いている。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。また、このような伝動部材として、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合要素、例えば摩擦クラッチや噛み合い式クラッチ等が含まれていてもよい。
この構成によれば、解放側要素のスリップが検出された後は、変速過程の終了前に係合側油圧を再度係合側基準油圧まで低下させるので、タイアップ率の過度の上昇を抑制して、変速フィーリングの悪化を抑制することができる。よって、増圧補正を行うことによる変速時間の短縮化と、係合側油圧の増圧補正分を解消することによるタイアップ率の上昇抑制と、の両側面から変速フィーリングの悪化を抑制することができる。
上記の構成によれば、変速過程の進行度と回転電機の出力トルクとに応じて係合側基準油圧を適切に変化させることができる。また、係合側油圧を更に基準油圧変化量に基づいて変化させることで、入力部材の回転速度を目標回転速度変化率で変化させて、目標変速時間内で変速動作を適切に終了させることができる。
そして、上記の構成によれば、変速過程の進行度と回転電機の出力トルクとに応じた変化係数と基準油圧変化量とに基づいて、比較的単純な演算で係合側基準油圧に従って係合側油圧を適切に変化させることができる。
なお、この場合の所定の切替点は、入力部材の回転速度、変化率制御が開始されてからの時間、或いは解放側油圧の油圧レベル等に基づいて設定される構成とすると好適である。
まず、本実施形態に係る車両用駆動装置1の駆動伝達系の構成について説明する。図1に示すように、車両用駆動装置1は、車両駆動用の駆動力源としてエンジン11及び回転電機12を備え、これらのエンジン11と回転電機12とが直列に駆動連結されるパラレル方式のハイブリッド車両用の駆動装置となっている。また、車両用駆動装置1は、トルクコンバータ13と変速機構14とを備えており、当該トルクコンバータ13及び変速機構14により、駆動力源としてのエンジン11及び回転電機12の回転速度を変速すると共にトルクを変換して出力軸Oに伝達する。
次に、上述した車両用駆動装置1の油圧制御系について説明する。油圧制御系は、図示しないオイルパンに蓄えられた作動油を吸引し、車両用駆動装置1の各部に作動油を供給するための油圧源として、図1に示すように、機械式ポンプ23及び電動ポンプ24の二種類のポンプを備えている。ここで、機械式ポンプ23は、入力軸I(駆動力源としてのエンジン11及び回転電機12)の回転駆動力により動作するオイルポンプである。このような機械式ポンプ23としては、例えば、歯車ポンプやベーンポンプ等が好適に用いられる。本例では、機械式ポンプ23は、トルクコンバータ13のポンプインペラ13aを介して入力軸Iに駆動連結され、エンジン11及び回転電機12の一方又は双方の回転駆動力により駆動される。そして、この機械式ポンプ23は、基本的には車両用駆動装置1に必要な作動油の油量を十分に上回る吐出能力を備えている。しかし、機械式ポンプ23は、入力軸Iの停止中(例えば、車両の停止中)には作動油を吐出しない。また、機械式ポンプ23は、入力軸Iの低速回転中(例えば、車両の低速走行中)には作動油を吐出するが、車両用駆動装置1にとって必要な油量を供給することができない場合がある。そこで、この車両用駆動装置1は、機械式ポンプ23を補助するためのポンプとして、電動ポンプ24を備えている。
次に、本実施形態に係る制御ユニット31の構成について説明する。車両用駆動装置1が備える制御ユニット31は、図2に示すように、車両用駆動装置1の各部の動作制御を行う中核部材としての機能を果たしている。この制御ユニット31は、CPU等の演算処理装置を中核部材として備えると共に、当該演算処理装置からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたRAM(ランダム・アクセス・メモリ)や、演算処理装置からデータを読み出し可能に構成されたROM(リード・オンリ・メモリ)等の記憶装置等を有して構成されている(不図示)。そして、ROM等に記憶されたソフトウェア(プログラム)又は別途設けられた演算回路等のハードウェア、或いはそれらの両方により、制御ユニット31の各機能部32〜40が構成される。これらの各機能部32〜40は、互いに情報の受け渡しを行うことができるように構成されている。また、メモリ41は、例えばフラッシュメモリ等のように、情報を記憶及び書き換え可能な記録媒体をハードウェア構成として備え、制御ユニット31との間で互いに情報の受け渡しを行うことができるように構成されている。このメモリ41は、制御ユニット31が有する記憶装置内に設けられても良い。
RTi(n)=ΔTi/A
={Ti(n)−Ti(n−1)}/A・・・(式1)
導出された入力トルク変化率RTiは、予測トルク変化率QTiの導出のために供される。
QTi(n)=k*RTi(n)+(1−k)*QTi(n−1)・・・(式2)
このようにして、入力トルク予測部40は、所定周期で各時点における最新の予測トルク変化率QTiを更新する。なお、符号「*」は、積算を表す記号として用いている(以下、同様)。
PTi(n)=Ti(n)+QTi(n)*TSp・・・(式3)
このようにして、入力軸Iに入力される入力トルクTiの変化に基づいて、現時点から予測判定基準時間TSp後の入力トルクTiの予測値である予測入力トルクPTiが導出される。なお、本実施形態においては、入力トルク予測部40は、(式3)により導出された予測入力トルクPTiが入力トルクTiよりも大きい場合には、当該入力トルクTiを予測入力トルクPTiとする。すなわち、本実施形態に係る入力トルク予測部40は、予測判定基準時間TSp後に予測される入力トルクTiが現時点における入力トルクTiよりも小さくなる場合にのみ、入力トルクTiとは異なる値となる予測入力トルクPTiを導出する構成となっている。入力トルク予測部40により導出された予測入力トルクPTiの情報は、切替制御部36に出力される。
次に、本実施形態に係る変速制御、すなわち係合側要素及び解放側要素についての供給油圧制御の詳細について説明する。本実施形態に係る変速制御では、車両の状態が所定の特別変速制御移行条件を満たしている場合に、解放側要素に対する解放側油圧を低下させて解放側要素をスリップさせ、当該解放側要素のスリップ状態を変速過程TPの全体に亘って維持させる点に特徴を有している。また、変速過程TPの全体に亘って解放側要素をスリップ状態に維持させるに際して、中間軸Mの実際の回転速度を適切に変化させるように係合側要素に対する係合側油圧を変化させる点にも特徴を有している。以下、詳細に説明する。
上記特別変速制御移行条件を満たしていない場合、すなわち、アクセル開度が所定値より大きくかつ予測入力トルクPTiがゼロ若しくは正の値となる場合、又は変速機構14における目標変速段が変速比の小さい変速段から変速比の大きい変速段へ切り替えられる(ダウンシフトされる)場合には、通常変速制御が実行される。通常変速制御では、図14に示すように、変速過程TPの初期段階で解放側要素が速やかに解放されると共に、係合側要素がスリップ状態を経て完全係合される。つまり、解放側油圧制御部37は、変速過程TPが開始されると解放側油圧を急激に低下させて解放側要素を速やかに解放させる制御を行なう。また、係合側油圧制御部38は、係合側要素の油室内に作動油を予備充填した後、中間軸Mの回転速度を所定の目標回転加速度ATで変化させるように係合側油圧を変化させる制御を行う。なお、中間軸Mの目標回転加速度は、変速段の切り替えに要する目標変速時間と、変速段の切り替え前後における中間軸Mの回転速度変化幅と、に基づいて決定される。
一方、特別変速制御移行条件を満たしている場合には、本願特有の特別変速制御が実行される。なお、以下ではまず、アクセル低開度状態で変速機構14における目標変速段がアップシフトされることにより特別変速制御移行条件が成立する場合を念頭において説明する。特別変速制御では、解放側要素に対する解放側油圧の制御である解放側特別変速制御と、係合側要素に対する係合側油圧の制御である係合側特別変速制御と、の双方が実行される。解放側特別変速制御は、変速過程TPの全体に亘って解放側要素をスリップ状態に維持させる制御であり、本実施形態においては、待機制御、変化率制御、回転速度制御、及び解放制御の各制御ステップを経て実行される。これらの待機制御、変化率制御、回転速度制御、及び解放制御は、解放側油圧制御部37による解放側油圧の制御である。また、係合側特別変速制御は、変速過程TPの全体に亘って中間軸Mの実際の回転速度を適切に変化させるように係合側油圧を変化させる制御であり、本実施形態においては、第一係合制御及び第二係合制御の各制御ステップを経て実行される。これらの第一係合制御及び第二係合制御は、係合側油圧制御部38による係合側油圧の制御である。
解放側特別変速制御では、まず変速過程TPに入る前に待機制御が実行される。この待機制御では、車両のアクセル開度及び車速に基づいて目標変速段のアップシフトが要求されると、解放側油圧制御部37は、一定時間が経過するまで解放側油圧を出力トルクに応じた保持圧とする。このときの待機時間は、内部タイマーにより監視される。
係合側特別変速制御では、係合側油圧制御部38は、まず変速過程TPに入る前に、係合側油圧を変化させるための基準となる基準油圧変化量ΔPbを決定する。ここで、基準油圧変化量ΔPbは、中間軸Mの回転速度を所定の目標回転加速度ATで変化させるのに必要な油圧変化量である。基準油圧変化量ΔPbは、目標回転加速度ATと所定の係数との乗算値として導出される。ここで、中間軸Mの目標回転加速度ATは、上記のとおり変速段の切り替えに要する目標時間を表す予め設定された目標変速時間(ここでは、Ttとする)と、変速段の切り替え前後における中間軸Mの回転速度の差を表す回転速度変化幅Wと、に基づいて決定される。すなわち、回転速度変化幅Wを目標変速時間Ttで除算した除算値として中間軸Mの目標回転加速度ATが導出される。よって、基準油圧変化量ΔPbも、目標変速時間Ttと回転速度変化幅Wとに基づいて決定されることになる。
ΔPE=ΔPEb*(Tb−Tx)/(Ta−Tx)・・・(式4)
として、所定周期で導出する。なお、1回の増圧補正制御において、基準増圧補正圧ΔPEb、予想残り変速時間Ta、及び余裕時間Txは定数であり、予想残り変速時間Tbは変数となる。そして、係合側油圧制御部38は、係合側基準油圧PESと上記の(式4)に従って導出された各時点における増圧補正圧ΔPEとを加算した値とするように、各時点における係合側油圧を制御する。
次に、本実施形態に係る変速装置2を含む車両用駆動装置1の制御の内容について説明する。図10は、本実施形態に係る車両用駆動装置1の変速制御処理の全体の処理手順を示すフローチャートである。また、図11は、図10のステップ#06の特別変速制御処理のうち、解放側要素に関する特別変速制御処理である解放側特別変速制御処理の処理手順を示すフローチャートである。また、図12は、図10のステップ#06の特別変速制御処理のうち、係合側要素に関する特別変速制御処理である係合側特別変速制御処理の処理手順を示すフローチャートである。以下に説明する車両用駆動装置1の変速制御処理の手順は、制御ユニット31の各機能部32〜40により実行される。制御ユニット31の各機能部32〜40がプログラムにより構成される場合には、制御ユニット31が備える演算処理装置は、上記の各機能部32〜40を構成するプログラムを実行するコンピュータとして動作する。
本実施形態に係る変速制御処理においては、まず、回転電機12の出力トルク、アクセル開度、及び予測入力トルクPTiが取得される(ステップ#01)。本実施形態では、回転電機12の出力トルクは回転電機制御部33により決定されたトルク指令値として取得され、アクセル開度はアクセル開度検出センサSe4により検出されて取得される。また、予測入力トルクPTiは入力トルク予測部40により導出されて取得される。制限油圧決定部39は、取得された回転電機12の出力トルクに基づいて、当該回転電機12の出力トルクに応じた第一制限油圧PL1を決定すると共に、取得されたアクセル開度に基づいて、当該アクセル開度に応じた第二制限油圧PL2を決定し、更に、所定値となる第三制限油圧PL3を設定する(ステップ#02)。次に、車両の状態が特別変速制御移行条件を満たしているか否かが判定される。すなわち、負トルク予測成立状態であるか否か(ステップ#03)、アクセル低開度状態であるか否か(ステップ#04)、及び変速機構14における目標変速段のアップシフト要求がなされたか否か(ステップ#05)、が判定される。本実施形態では、アクセル開度検出センサSe4により検出されるアクセル開度が所定値(本例では、1%)以下の場合に、アクセル低開度状態であると判定される。
次に、ステップ#06の特別変速制御処理の詳細な処理手順について説明する。特別変速制御処理は、解放側要素に関する解放側特別変速制御処理と係合側要素に関する係合側特別変速制御処理とを含んで構成される。図11に示す解放側特別変速制御処理では、まず、待機制御が実行される(ステップ#21)。待機制御では、一定時間が経過するまで解放側油圧は出力トルクに応じた保持圧とされる。内部タイマーにより一定時間が経過したと判定されると(ステップ#22:Yes)、次に変化率制御が実行される(ステップ#23)。この変化率制御では、回転電機12の出力トルク(負トルク予測成立状態にあっては、予測入力トルクPTi)の大きさに応じた変化率で解放側油圧が低下される。変化率制御は、特別変速制御移行条件が満たされている限り継続して実行され、これと並行して変速過程TPが切替点に達したか否かが判定される(ステップ#24)。本例では、変速動作が50%進行した時点(進行度αが0.5に達した時点)が切替点とされている。
次に、本実施形態に係る変速制御処理により変速装置2を含む車両用駆動装置1の制御を行った場合の具体例について図14〜図20を参照して説明する。これらの図においては、上から順に中間軸Mの回転速度NM、回転電機12の出力トルク、予測入力トルクPTi、運転者によるブレーキ操作、アクセル開度、アップシフト要求、解放側油圧及び係合側油圧、が示されている。なお、解放側油圧及び係合側油圧に重ねて、第一制限油圧PL1及び二制限油圧PL2が示されている。
最後に、本発明に係る制御装置の、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される特徴構成は、その実施形態でのみ適用されるものではなく、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される特徴構成と組み合わせて適用することも可能である。
11 エンジン
12 回転電機
14 変速機構
16 車輪
31 制御ユニット(制御装置)
M 中間軸(入力部材)
O 出力軸(出力部材)
C1 第一クラッチ(摩擦係合要素)
B1 第一ブレーキ(摩擦係合要素)
TP 変速過程
PL3 第三制限油圧(解放側上限油圧)
Tt 目標変速時間
W 回転速度変化幅
AT 目標回転加速度(目標回転速度変化率)
ΔPb 基準油圧変化量
G 変化係数
α 進行度
PES 係合側基準油圧
EP 増圧終了時点
Claims (10)
- 駆動力源に駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、
複数の摩擦係合要素を有し、前記複数の摩擦係合要素の係合及び解放が制御されることにより複数の変速段が切り替えられ、前記入力部材の回転速度を各変速段の変速比で変速して前記出力部材に出力する変速機構と、を備えた変速装置を制御するための制御装置であって、
前記変速機構により変速比の異なる変速段への切り替えが行われるとき、解放される側の摩擦係合要素となる解放側要素に対する作動油の油圧である解放側油圧を低下させて前記解放側要素をスリップさせ、当該解放側要素がスリップを開始した時点から、前記出力部材の回転速度に変速段の切替後の変速比を乗算した回転速度と前記入力部材の回転速度とが同期する時点までの変速過程の全体に亘って、前記解放側要素のスリップ状態を維持させる特別変速制御を実行すると共に、
前記特別変速制御の開始に際して、前記解放側油圧を低下させた後、所定時間内に前記解放側要素のスリップを検出しない場合には、前記解放側要素のスリップを検出するまで、係合される側の摩擦係合要素となる係合側要素に対する作動油の油圧である係合側油圧を上昇させる増圧補正を行う制御装置。 - 前記増圧補正は、前記特別変速制御中における前記係合側油圧の基準値である係合側基準油圧に対して前記係合側油圧を上昇させる補正であり、
前記解放側要素のスリップが検出された後、前記変速過程の終了前に、前記係合側油圧を前記係合側基準油圧まで低下させる請求項1に記載の制御装置。 - 現時点から前記変速過程の終了前に設定した所定の増圧終了時点までの予測時間に応じて、前記増圧終了時点で前記係合側油圧が前記係合側基準油圧となるように前記係合側油圧を次第に低下させる請求項2に記載の制御装置。
- 変速段の切り替えに要する目標時間を表す予め設定された目標変速時間と、変速段の切り替え前後における前記入力部材の回転速度の差を表す回転速度変化幅と、に基づいて前記入力部材の目標回転速度変化率が決定され、
前記入力部材の実際の回転速度変化率が前記目標回転速度変化率に追従するように、前記解放側油圧の低下に同調させて、前記係合側基準油圧を変化させる請求項2又は3に記載の制御装置。 - 前記変速装置は、前記駆動力源としての回転電機を備え、
前記目標回転速度変化率に基づいて、前記入力部材の回転速度を当該目標回転速度変化率で変化させるのに必要な基準油圧変化量が決定され、
前記基準油圧変化量に基づき、前記変速過程の進行度と前記回転電機の出力トルクとに応じて前記係合側基準油圧を変化させる請求項4に記載の制御装置。 - 前記変速過程の開始時における前記係合側油圧を基準とし、前記変速過程の進行度と前記回転電機の出力トルクとに応じて予め設定された所定の変化係数と、前記基準油圧変化量と、に基づいて前記係合側基準油圧を変化させる構成で、
前記変化係数は、
前記変速過程の進行度に応じて設定される複数段階のうち少なくとも最初の段階では当該変速過程が進行するに従って大きくなると共に、少なくとも最後の段階では当該変速過程が進行するに従って小さくなる値に設定される請求項5に記載の制御装置。 - 前記特別変速制御では、前記変速過程の全体に亘って、前記解放側油圧が前記特別変速制御中における前記解放側油圧の上限値に設定された解放側上限油圧以下に制限される請求項1から6のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記変速装置は、前記駆動力源としての回転電機を備え、
前記回転電機の出力トルクの大きさに応じた減圧変化率で前記解放側油圧を減少させる変化率制御を実行する請求項1から7のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記変速装置は、前記駆動力源としての回転電機を備え、
前記変速過程の初期段階では、前記回転電機の出力トルクの大きさに応じた減圧変化率で前記解放側油圧を減少させる変化率制御を実行し、
当該変化率制御を実行した後、所定の切替点以降で、前記入力部材の回転速度が、前記変化率制御後の各時点における目標回転速度となるように前記解放側油圧を変化させる回転速度制御を実行する請求項1から7のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記変速装置は、前記駆動力源として、車両の減速要求に基づいて回生トルクを発生可能な回転電機を備え、
車両のアクセル開度が所定値以下のアクセル低開度状態かつ前記回転電機が回生トルクを発生させた状態で、前記変速機構により変速比の小さい変速段への切り替えが行われるオフアップ回生時に、前記特別変速制御を実行する請求項1から9のいずれか一項に記載の制御装置。
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