JP2012066673A - 変速制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動力源制御ユニットによってトルク出力が制御される回転電機から入力部材に入力される正トルク及び負トルクを算定する入力トルク算定部65と、負トルクの負方向への増加量を制限する負トルク増加量制限値を設定する負トルク制限値設定部64と、変速プロセスの間に入力トルク算定部65によって負トルクが算定された場合、回転電機が負トルク増加量制限値によって制限されたトルクを出力するように駆動力源制御ユニットに対してトルク出力制限指令を与える変速時トルク管理部63とを備える。
【選択図】図2
Description
ここで、駆動力源としてエンジンのみを備えた通常の車両の場合や、ハイブリッド車両であっても回転電機が回生トルクを出力しない場合等には、オフアップ変速時には入力部材に作用する負トルクが小さく、一般的な掛け替え変速を伴う変速制御を行ったとしても入力部材の回転速度はエンジン内の各部の摩擦力等により減速するだけであり、その変化は緩やかである。そのため、係合される側となる係合側要素を係合させた際に変速ショックが生じることが問題になることはほとんどない。しかし、特許文献2のハイブリッド車両用の変速装置において、アクセル開度が所定値以下の状態でアップシフトが行われる場合に車両の運転者の意思によりブレーキ操作が行われる場合には、回転電機による回生制動が行われる場合がある。そのような場合には、上記のような通常通りの掛け換え変速が行われると、回転電機が出力する比較的大きな負トルク(回生トルク)により入力部材の回転速度は大きく引き下げられて急激に変化し、変速ショックが生じる可能性が高い。そのため、特許文献2に記載された装置では、回転電機が回生を行う際には、回転電機が出力する負トルクの大きさを一定の大きさ以下に制限するように構成されている。これにより、回転電機に駆動連結される入力部材の回転速度が急激に低下して、車両に変速ショックが生じるのを抑制しようとしている。しかしながら、このような変速中の回生トルク変動に応じた油圧制御では、変速中に回生トルクが大きくなった場合には油圧制御が間に合わず変速ショックが発生してしまう。
前記負トルクの負方向への増加量を制限する負トルク増加量制限値を設定する負トルク制限値設定部と、
第1の変速段から第2の変速段への変速プロセスの間に前記入力トルク算定部によって負トルクが算定された場合、前記駆動力源を制御する駆動力源制御ユニットに対して、前記駆動力源が出力する負トルクの負方向への増加量を前記負トルク制限値設定部によって設定された前記負トルク増加量制限値に基づいて制限するトルク出力制限指令を与える変速時トルク管理部とを備えている。
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。
まず、前記第一負トルク増加量制限値は、前記変速プロセスにおける係合側の摩擦係合要素である係合側要素の油圧指令または解放側の摩擦係合要素である解放側要素の油圧指令に対する実油圧から定まる油圧応答性に応じて許容される負トルクの増加量に基づいて設定されることが好適である。変速プロセスの前半では、係合する側の摩擦係合要素または解放側の摩擦係合要素に対して高い応答性で油圧を供給する必要があるが、この好適な第一負トルク増加量制限値の設定により、過剰な応答性を要求することなく、変速ショックが抑制される。
また、前記第二負トルク増加量制限値は、前記変速プロセスにおける前記入力部材の回転変化終了時から当該変速プロセスの終了時までの間で、前記回転変化終了時における要求トルク指令値と、前記回転変化終了時における前記第一負トルク増加量制限値による制限を行った場合のトルク指令値との差を解消するに必要な負トルクの増加量に基づいて設定されることが好適である。この好適な第二トルク制限値の設定により、変速プロセスの終了時までに、回転電機が第一負トルク増加量制限値による制限を行わなかった場合のトルク指令値に応じたトルクを出力する状態とすることができる。よって変速プロセスの終了後から通常通りの制御を行うことができ、運転者に違和感を与えることなく変速を終了させる事ができる。
まず、本実施形態に係る車両用駆動装置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13を備え、エンジン11と回転電機13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。その際、エンジン11が回転電機13より動力伝達上流側に配置され、エンジン11と回転電機13との間に動力遮断用の遮断クラッチ12が介装されている。変速装置20は、エンジン11及び回転電機13から出力された動力を、そのままあるいは必要に応じて変速して入力して差動ギヤ機構15に出力する。変速装置20における動力伝達を担う動力伝達軸群は、回転電機13とトルクコンバータ14並びに実質的な変速要素群(変速用摩擦係合要素としてのクラッチ及びブレーキ、一方向クラッチやギヤ群)との間の動力伝達を行う入力部材21(以後単に動力の伝達挙動を表す場合には入力側と称することがある)から構成された変速機構20Aと、当該変速要素群と差動ギヤ機構15の間の動力伝達を行う出力部材22(以後単に動力の伝達挙動を表す場合には出力側と称することがある)とに区分けすることができる。つまり、入力部材21は駆動力源に駆動連結されており、出力部材22は差動ギヤ機構15を介して車輪16に駆動連結されている。そして変速機構20Aにより、入力部材21と出力部材22の間の回転数とトルクの変更を伴う変速動力伝達が行われる。
ジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種エンジンを用いることができる。本例では、エンジン11のクランクシャフト等の出力回転軸が、遮断クラッチ12を介して下流側に伝達される。
次に、上述した車両用駆動装置の油圧制御系について説明する。油圧制御系は、油圧回路とAT制御ユニット6の油圧制御機能部を中核構成要素とする。AT制御ユニット6で生成された制御信号は油圧機器ドライバ33によって油圧機器駆動信号に変換され、油圧回路30を構成する電動オイルポンプ(以下EOPと略称する)31やバルブユニット32に送られる。なお、この油圧回路30には、図示されていないが、エンジン11または回転電機13あるいはその両方の駆動力で動作する機械式ポンプも組み込まれている。但し、機械式ポンプはその動力構成上車両の停止中などでエンジン11と回転電機13が停止している間は駆動しない。EOP31はそのような状況下で機械式ポンプを補助する役割を持つ。
図1には、上述したAT制御ユニット6以外に、車両駆動系に関する制御ユニットとして、エンジン11を制御するエンジン制御ユニット4、回転電機13を制御する回転制御ユニット5、ブレーキペダルの操作変位を検出するブレーキペダルセンサ95からの信号に基づいてブレーキ制御を行うブレーキ制御ユニット7が示されている。これらの制御ユニットは車載LAN100で接続されており、相互データ交換可能となっている。各制御ユニットは、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、あるいはそれらの両方により、種々の機能をつくりだしている。
本明細書では、エンジン制御ユニット4と回転電機制御ユニット5とを統合して、駆動力源制御ユニットと称している。
また、係合側油圧制御の中核は、変速プロセスの全体に亘って入力部材21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、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。
変速プロセスは、解放側油圧を完全係合圧より低下させた時点から係合側油圧を完全係合圧とした期間となる。このような変速プロセスは、図3から図5において、変速制御開始時点から変速制御終了時点までの期間として示されている。なお各係合要素の完全係合圧とは、各係合要素が定常的に完全係合状態(スリップのない状態)となる油圧である。
また、解放側要素がスリップを開始した時点から係合側要素の両側の入力側回転部材と出力側回転部材が同期した時点までの期間となる。
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、一定時間が経過するまで解放側油圧を入力部材21への入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。
アップシフト要求後一定時間が経過すると、次に変化率制御が実行される。この変化率制御は、回転電機5の出力トルク(入力部材21への入力トルク)の大きさに応じた変化率で解放側油圧を低下させる。本例では、更に回転電機5が負のトルク(回生トルク)を出力している場合には、出力トルクが小さいほど(回生トルクが大きいほど)解放側油圧を低下させる変化率の絶対値が小さくされ、出力トルクが大きいほど(回生トルクが小さいほど)解放側油圧を低下させる変化率の絶対値は大きくされる。この間、解放側要素は完全には係合も解放もしていない半係合状態に維持される。これにより、解放側要素の両係合部材が所定の回転速度差を有するスリップ状態に維持されたままで、駆動力の伝達が行われる。
変速動作の進行度は、変速プロセスにおいて変速段の切り替えがどの程度進行したかを表す指標となる。中間軸回転速度センサ94により検出される回転速度、出力軸回転速度センサ92により検出される出力部材22の実際の回転速度、及び変速前後の各変速段の変速比に基づいて変速進行度が導出される。
変化率制御は、進行度が所定割合に到達する時点を切替点とし、当該切替点まで実行される。例えば、変速動作が50%進行した(進行度50%)時点を切替点とし、当該切替点まで変化率制御が実行される。変速動作が50%進行して切替点に達すると、次に回転速度制御が実行される。この回転速度制御では、入力部材21の回転速度が、変速プロセスの各時点における目標回転速度となるように解放側油圧を変化させる。
係合側油圧制御では、まず実質的な変速プロセスに入る前に、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を決定する。ここで、基準油圧変化量は、入力部材21の回転速度を所定の目標回転加速度で変化させるのに必要な油圧変化量である。基準油圧変化量は、目標回転加速度と所定の係数との乗算値として導出される。ここで、入力部材21の目標回転加速度は、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入力部材21の回転速度の差を表す回転速度変化幅と、に基づいて決定される。すなわち、回転速度変化幅を目標変速時間で除算した除算値として入力部材21の目標回転加速度が導出される。
変化係数は、回転電機5の出力トルクが変速プロセスの全体に亘って一定値に保たれるという条件の下では、変速プロセスの最初の段階では当該変速プロセスが進行するに従って大きくなると共に、変速プロセスの最後の段階では当該変速プロセスが進行するに従って小さくなる値に設定されている。
第一係合制御は、特別変速制御移行条件が満たされている限り、切替後目標回転速度と入力部材21の回転速度との間の回転速度差が所定値以下となるまで実行される。
ここで示されているタイムチャートには、駆動力源トルク(入力軸21への入力トルク)経時変化曲線、駆動力源トルク(入力軸21への入力トルク)加速度経時変化曲線、負トルク増加量制限値(加速度)、入力部材回転数経時変化曲線、解放側油圧経時変化曲線、係合側油圧経時変化曲線が含まれている。タイムチャートの横軸が時間経過であり、変速プロセス内の時間経過が第一段階と第二段階に区分けされている。第一段階は、変速プロセスにおける負トルク発生時から入力部材21の回転変化終了時までの区間におけるプロセスである。第二段階は、入力部材21の回転変化終了時から変速プロセスの終了時までの区間におけるプロセスである。
このような駆動力源トルク経時変化曲線が実現することで、要求される係合側油圧の経時曲線が緩やかになり、通常の油圧制御の応答性で十分間に合うことが理解できる。
負トルクが負トルク限界値に一致すると、その後は、負トルクが負トルク限界値より増大しないようにトルク制御が行われる。時間t05で入力部材21の回転数変化がなくなると、第一負トルク増加量制限値による負トルクの加速度制限に代えて第二負トルク増加量制限値による負トルクの加速度制限が行われる。同時に負トルク限界値によるトルク制御が終了するので、第二負トルク増加量制限値による負トルクの加速度制限のもとで、入力軸21への入力トルク(駆動力源トルク)が増大する。タイマー等によって、時間t06でこの変速プロセス終了のタイミングに達したとみなされると、解放側油圧が解放圧まで下げられ、係合側油圧が完全係合圧まで上げられる。同時に入力軸21への入力トルクは第2変速段に適合したトルクに達する。また、第二負トルク増加量制限値による負トルクの加速度制限も終了し、この変速プロセスが終了する。
負トルク加速度制限を行わなかった場合、負トルクは、急激な傾きをもって負方向に増加している。その傾きは例えば-2000Nm/secにも及ぶ。このような大きなトルク変動に追従するために、係合側油圧指令値も初期段階で急激な立ち上がりを示すことになる。この急激な係合側油圧指令値の立ち上がりに対して、係合側の実油圧は遅れ(例えば100msec)を持つことになり、これにより変速ショックを発生させる。これに対して、第一負トルク増加量制限値に相当するレベルの負トルク加速度制限を行った場合には、負トルクの変動は、例えば-500Nm/sec程度に抑えられ、結果的に、係合側油圧指令値も初期段階ではほとんど緩やかな勾配での増加となる。これにより、係合側油圧指令値に対する実油圧の遅れが抑制され、変速ショックが抑制される。それゆえに、上記の第一負トルク増加量制限値は、係合側の実油圧の指令値に対するが遅れが変速ショックを生じさせないような油圧制御を実現できるための数値に設定されるのが適切となる。
まず、変速指令生成部61によって生成される変速指令に基づく変速制御(変速プロセス)を開始するかどうかを判定する(#02)。変速制御を開始しない場合には(#02No分岐)、このルーチンは終了する。変速制御を開始する場合には(#02Yes分岐)、まず入力トルク算定部65により入力部材21に入力される入力トルクが負トルクであることが検知されたかどうか判定される(#04)。この入力トルクが正トルクであれば、負トルク制限は行われないのでこのルーチンは終了する。この入力トルクが負トルクであれば、さらに負トルク制限値設定部64によりその負トルクが増加傾向にあるかどうかが、トルク加速度演算部65aでの演算結果に基づいて判定される(#06)。本発明は負トルクの増加量を制限するのが特徴であるので、負トルクが増加傾向になければ(#06No分岐)、このルーチンは終了する。
さらに、この第二負トルク増加量制限値を用いた負トルク制限の開始後に、負トルクの負方向への増加がなくなれば(#22No分岐)、このルーチンは終了する。第二負トルク増加量制限値を用いた負トルク制限下において負トルクの負方向への増加が生じていれば(#22Yes分岐)、タイマー経過判定が行われる。回転変化終了から所定時間経過したことがタイマーにより判定されなければ(#24No分岐)、ステップ#20に戻って、再び第二負トルク増加量制限値を用いた負トルク制限が続行される。回転変化終了から所定時間経過したことがタイマーにより判定されると(#24Yes分岐)、第二段階のプロセスも完了とみなされ、このルーチンは終了する。
(1)上記実施の形態では、負トルクの負方向の増加量として、負トルクの時間当たりの変化であるトルク加速度を採用していたが、これに代えて、種々の形態の増加量を採用することができる。他の形態の増加量としては、差分演算、微分演算、ベクトル演算などで算定される演算値、時間以外の単位量で求められる変化量、あるいは時間当たりの加速度変化なども含まれる。
(2)上記実施の形態では、第一段階と第二段階のプロセスは連続していたが、第一段階と第二段階のプロセスの間に中間的なプロセスを挟んでもよい。また、変速プロセスを2つの段階に分けず、全体として1つの負トルク増加量制限値を設定し、あるいは変速プロセスを3つの以上の段階に分け、それぞれの異なる負トルク増加量制限値を設定するようにしてもよい。変速プロセスにおける各段階の分け方は、本発明の枠内で種々に可能である。
(3)第一負トルク増加量制限値や第二負トルク増加量制限値は、上述した求め方以外に、実験的または経験的に求められた値を採用してもよいし、複数の値を用意しておき、運転条件等によって選択できるようにしてもよい。
(4)上記実施の形態では、駆動力源としてエンジン11と回転電機13の両方を搭載したハイブリッド自動車が例示されていたが、本発明は駆動力源として回転電機13だけを搭載した電気自動車にも適用できる。
13:回転電機
20:変速装置
20A:変速機構
21:入力部材
22:出力部材
30:油圧回路
32:バルブユニット
6:AT制御ユニット
6A:摩擦係合要素制御モジュール
6B:管理モジュール
6C:評価モジュール
61:変速指令生成部
62:変速プロセス実行部
63:変速時トルク管理部
64:負トルク制限値設定部
65:入力トルク算定部
65a:トルク加速度演算部
66:回転評価部
67:係合側伝達トルク推定部
68:解放側係合圧推定部
C1:ブレーキまたはクラッチ(摩擦係合要素)
B1:ブレーキまたはクラッチ(摩擦係合要素)
Claims (5)
- 少なくとも回転電機を有する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の係合状態に応じて複数の変速段が形成され、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伝達する変速機構と、を備えた変速装置を制御するための変速制御装置であって、
前記駆動力源から前記入力部材に入力される正トルク及び負トルクを算定する入力トルク算定部と、
前記負トルクの負方向への増加量を制限する負トルク増加量制限値を設定する負トルク制限値設定部と、
第1の変速段から第2の変速段への変速プロセスの間に前記入力トルク算定部によって負トルクが算定された場合、前記駆動力源を制御する駆動力源制御ユニットに対して、前記駆動力源が出力する負トルクの負方向への増加量を前記負トルク制限値設定部によって設定された前記負トルク増加量制限値に基づいて制限するトルク出力制限指令を与える変速時トルク管理部と、
を備える変速制御装置。 - 前記負トルク増加量制限値には第一負トルク増加量制限値と当該第一負トルク増加量制限値よりも緩い値を有する第二負トルク増加量制限値が含まれ、前記変速プロセスが当該変速プロセスの進行順に少なくとも第一段階と第二段階の2つに区分けされ、前記第一段階では前記第一負トルク増加量制限値が用いられ、前記第二段階では前記第二負トルク増加量制限値が用いられ、
前記第一段階は、前記変速プロセスにおける負トルク発生時から前記入力部材の回転変化終了時までの区間におけるプロセスであり、かつ
前記第二段階は、前記入力部材の回転変化終了時から前記変速プロセスの終了時までの区間におけるプロセスである請求項1に記載の変速制御装置。 - 前記第一負トルク増加量制限値は、前記変速プロセスにおける係合側の摩擦係合要素である係合側要素の油圧指令または解放側の摩擦係合要素である解放側要素の油圧指令に対する実油圧から定まる油圧応答性に応じて許容される負トルクの増加量に基づいて設定される請求項2に記載の変速制御装置。
- 前記第二負トルク増加量制限値は、前記変速プロセスにおける前記入力部材の回転変化終了時から当該変速プロセスの終了時までの間で、前記回転変化終了時における要求トルク指令値と、前記回転変化終了時における前記第一負トルク増加量制限値による制限を行った場合のトルク指令値との差を解消するに必要な負トルクの増加量に基づいて設定される請求項2又は3に記載の変速制御装置。
- 前記入力トルク算定部によって経時的に算定された負トルクに基づいて負トルク加速度を演算するトルク加速度演算部が備えられ、前記負トルク増加量制限値は負トルク加速度の上限値である請求項1から4のいずれか一項に記載の変速制御装置。
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