JP3285842B2 - 変速制御装置 - Google Patents

変速制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のギヤ段を有
する変速機を制御する変速制御装置及び制御方法に係
り、特に、自動Ｍ／Ｔ等に適用するに好適な変速制御装
置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動Ｍ／Ｔ（マニュアルトランスミッシ
ョン）は、一般的なオートマチックトランスミッション
（Ａ／Ｔ）で使用している流体クラッチに代えて、機械
的なクラッチを用いるとともに、クラッチの断続操作は
アクチュエータにより自動的に行うものであり、欧州の
スポーティな車両において用いられつつある。シフトレ
バーは、通常のマニュアルトランスミッション（Ｍ／
Ｔ）と同様に、１速、２速、…、６速等とあり、車両の
運転者がシフトレバーを用いて変速操作を行うと、変速
制御装置は変速操作を検出して、アクチュエータを制御
してクラッチを解放した後、ギヤ段の切替を行い、クラ
ッチを締結するというように、従来のＭ／Ｔにおける運
転者によるクラッチ操作を自動化したものである。ま
た、Ｄレンジも備えており、Ｄレンジのホールドする
と、アクセルペダルの踏込量と車速に応じて、クラッチ
の解放・締結とギヤ段の切替操作を自動的に行い、Ａ／
Ｔのように変速することも可能である。
【０００３】クラッチの自動開放・締結の制御について
は、例えば、特開平７−１９７９５５号公報に記載され
ているように、クラッチの強引な動作によるダンピング
作用によりエンジンが失速しないようエンジン制御にお
いて、エンジンの出力トルクを点火時期、燃料噴射量、
エンジン吸入空気量を用いて変化させ、変速要求からく
るトルク及び回転数制御を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−１９７９５５号公報に記載されているように、変速
操作に応じて、エンジン制御を行う方式では、本来のエ
ンジン制御の燃焼要求での最適値からは大きく外れた運
転であり、はねかえりとして燃費の悪化及びトルクレス
ポンスの低下、排気ガス成分の悪化等の問題が生じてく
る。
【０００５】本発明の目的は、変速操作時のエンジン特
性が悪化することを低減するととも本発明の目的は、変
速操作時のエンジン特性が悪化することを低減するとと
もに、応答遅れによるクラッチ及び変速機側への負担を
軽減できる変速制御装置を提供することにある。に、応
答遅れによるクラッチ及び変速機側への負担を軽減でき
る変速制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、駆動力を発生するエンジンと、こ
のエンジンが発生する駆動力を駆動輪に伝達する複数の
ギヤ段を有する変速機と、上記エンジンと上記変速機と
を連結するクラッチと、上記エンジンを制御するエンジ
ン制御手段と、上記変速機のギヤ段の切換を行う変速機
制御手段と、上記クラッチの解放及び締結を制御するク
ラッチ制御手段と、上記エンジンの駆動軸に接続される
とともに、回生動作可能な電動機と、上記変速機による
変速動作時に、上記駆動輪に駆動力を伝達し、また、上
記駆動輪からの動力により回生動作させるように上記電
動機を制御する電動機制御手段と、上記変速機による変
速動作時に、上記エンジンによるトルク発生と上記電動
機によるトルク発生の役割分担を判断し、上記エンジン
制御手段若しくは上記電動機制御手段を介して、上記エ
ンジン若しくは上記電動機を制御する統合制御手段とを
有する変速制御装置において、上記統合制御手段は、変
速操作によるギヤ段の切換時に、次のギヤが要求するト
ルクと現在のギヤトルクの差が上記電動機のトルク制御
範囲内であるときは、上記電動機制御手段により、上記
電動機を制御するようにしたものである。かかる構成に
より、変速操作時に必要なトルクが小さい場合には電動
機の回転数を制御することにより、エンジン特性が悪化
することを低減するとともに、応答遅れによるクラッチ
及び変速機側への負担を軽減し得るものとなる。
【０００７】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記電動機制御手段は、変速後の時間経過とともに変化
する上記電動機の目標回転数を算出し、この目標回転数
に基づいて、上記電動機の回転数を制御するようにした
ものである。
【０００８】（３）上記目的を達成するために、本発明
は、駆動力を発生するエンジンと、このエンジンが発生
する駆動力を駆動輪に伝達する複数のギヤ段を有する変
速機と、上記エンジンと上記変速機とを連結するクラッ
チと、上記エンジンを制御するエンジン制御手段と、上
記変速機のギヤ段の切換を行う変速機制御手段と、上記
クラッチの解放及び締結を制御するクラッチ制御手段
と、上記エンジンの駆動軸に接続されるとともに、回生
動作可能な電動機と、上記変速機による変速動作時に、
上記駆動輪に駆動力を伝達し、また、上記駆動輪からの
動力により回生動作させるように上記電動機を制御する
電動機制御手段とを有する車両であって、上記変速機に
よる変速動作時に、上記エンジンによるトルク発生と上
記電動機によるトルク発生の役割分担を判断し、上記エ
ンジン制御手段若しくは上記電動機制御手段を介して、
上記エンジン若しくは上記電動機を制御する変速制御方
法において、変速操作によるギヤ段の切換時に、次のギ
ヤが要求するトルクと現在のギヤトルクの差が上記電動
機のトルク制御範囲内であるときは、上記電動機制御手
段により、上記電動機を制御するうにしたものである。
かかる構成により、変速操作時に必要なトルクが小さい
場合には電動機の回転数を制御することにより、エンジ
ン特性が悪化することを低減するとともに、応答遅れに
よるクラッチ及び変速機側への負担を軽減し得るものと
なる。
【０００９】（４）上記（３）において、好ましくは、
上記電動機制御手段は、変速後の時間経過とともに変化
する上記電動機の目標回転数を算出し、この目標回転数
に基づいて、上記電動機の回転数を制御するようにした
ものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図１５を用いて、本
発明の一実施形態による変速制御装置の構成について説
明する。最初に、図１を用いて、本実施形態による変速
制御装置を用いた車両制御システムの全体構成について
説明する。
【００１１】エンジン２００は、エンジンコントロール
ユニット１１０によって制御され、ドライバのアクセル
操作などにより、燃焼によって駆動力を発生する。エン
ジン２００の駆動力軸（クランク軸））２１９には、電
動機３００が接続されている。電動機３００は、回生機
能を有する電動機であり、車両の減速エネルギーなどを
電気エネルギーとして回収する機能を有するとともに、
通常の回転駆動時には駆動力軸２１９に駆動力トルクを
発生することにより、エンジン２００をできるだけ高効
率な条件下で動かすことができるものである。電動機３
００は、必要最小限の規模のものであり、エンジンの出
力トルクの５〜１０％程度の出力トルクを有している。
例えば、エンジン２００の出力トルクが３００ＰＳの場
合、電動機３００としては、出力１５ＰＳ程度のものを
用いる。電動機３００は、電動機コントロールユニット
１２０により制御される。電動機３００の回生動作によ
り、制動エネルギーは、電気エネルギーとして回収さ
れ、第一電源３１０に蓄電される。第二電源３１５は、
主として、駆動用の電力を供給する。
【００１２】エンジン２００及び電動機３００により発
生した駆動力は、クラッ３１０により、変速機３２０側
と連結され、駆動輪側へと伝達される。クラッ３１０
は、ドライバや運転条件からの変速要求が発生した場
合、クラッチコントロールユニット１３０により油圧機
構などで構成されるクラッチアクチュエータ３４０が制
御され、ドライバによるクラッチの解放・締結操作なし
で、クラッ３１０の開放・締結動作を実現できる。
【００１３】また、変速機３２０は、ドライバの選択的
シフト操作での手動変速と車両速度及び負荷からなる運
転条件による自動変速との両方を実現することができる
自動Ｍ／Ｔである。変速機３２０は、変速機コントロー
ルユニット１２により制御され、油圧機構などで構成さ
れる変速アクチュエータ３３０を制御することにより、
次のギヤ段への切換えを行う。
【００１４】ここで、ドライバもしくは運転条件による
変速要求が発生した場合、それらは統括コントロールユ
ニット１５０によって検出・認識され、実際の変速動作
が開始される。統括コントロールユニット１５０は、ク
ラッチ作動コントロールユニット１３０へクラッ３１０
の開放要求，及びギヤ段切換え後のクラッ３１０の締結
要求が出力される。また、統括コントロールユニット１
５０は、変速機コントロールユニット１４０に、次ギヤ
段への切換え要求を出力する。さらに、統括コントロー
ルユニット１５０は、エンジンコントロールユニット１
１０及び電動機コントロールユニット１２０に、クラッ
３１０の締結までのトルク・回転数要求を出力する。統
括コントロールユニット１５０が、クラッチ作動コント
ロールユニット１３０，変速機コントロールユニット１
４０，エンジンコントロールユニット１１０及び電動機
コントロールユニット１２０を制御することにより、一
連の変速動作を制御する。要求を受けた側は、それぞれ
のアクチュエータを駆動して、滑らかな変速を実現す
る。なお、以上の構成では、それぞれのアクチュエータ
を制御するコントロールユニットを個別に有するシステ
ムとしているが、それらは複数のアクチュエータを制御
可能な機能を有するコントロールユニットにより集約し
て制御することでも可能である。
【００１５】次に、図２を用いて、本実施形態による変
速制御装置を用いた車両制御システムに用いるエンジン
２００の構成について説明する。図２は、本発明の一実
施形態による変速制御装置を用いた車両制御システムに
用いるエンジンの構成を示すブロック図である。
【００１６】エンジン２００に吸入される空気は、エア
クリーナ２０１の入口部２０１ａから取り入れられ、エ
アフローセンサ２０３，吸入空気量を制御するスロット
ル弁を設置したスロットル弁ボディ２０５を通り、コレ
クタ２０６に入る。コレクタ２０６に吸入された空気
は、エンジンの各シリンダに接続された各吸気管２１０
に分配され、シリンダ２２０内に導かれる。また、スロ
ットル弁２０５は、モータにより、開弁・閉弁が可能と
なっている。
【００１７】一方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク
２１４から低圧燃料ポンプ２１０により加圧された上
で、インジェクタ２０９に供給される。燃料は、プレッ
シャレギュレータ２１３により所定の圧力に調圧されて
いる。インジェクタ２０９から噴射された燃料は、点火
コイル２２２で高電圧化された点火信号により、点火プ
ラグ２０８で着火される。
【００１８】また、エアフローセンサ２０３は、吸気流
量を表わす信号を出力し、エンジンコントロールユニッ
ト１１０に入力する。さらに、スロットルボディ２０５
には、スロットル弁の開度を検出するスロットルセンサ
が取り付けられており、その出力もエンジンコントロー
ルユニット１１０に入力する。クランク角センサ２１６
は、クランク軸２１９によって回転駆動され、クランク
軸の回転数信号は、エンジンコントロールユニット１１
０に入力する。エンジンコントロールユニット１１０
は、これらの信号により、燃料の噴射量及びタイミン
グ，点火のタイミング及びスロットル開度等を制御す
る。
【００１９】次に、図３を用いて、本実施形態による変
速制御装置の構成について説明する。なお、図１と同一
符号は、同一部分を示している。図３は、本発明の一実
施形態による変速制御装置の構成を示すブロック図であ
る。
【００２０】統合コントロールユニット１５０の変速要
求判定手段１５２には、ドライバ操作または車両速度と
負荷による運転条件からの変速要求（シフト位置要求）
と、現在のギヤ段位置（シフト位置）と、その他の車両
情報として、エンジン回転数，車両速度，冷却水温，ク
ラッチ締結開放状態，ギヤ状態などの必要なパラメータ
が入力する。変速要求判定手段１５２は、現在の運転域
及び要求により、実際に変速を開始して良いか否かを判
断し、変速が許可されれば、クラッチコントロールユニ
ット１３０のクラッチ断続制御手段１３２に、クラッチ
開放要求を出力する。
【００２１】クラッチ断続制御手段１３２は、クラッチ
開放要求に対して、油圧，空気圧，電気機構などで構成
されるクラッチアクチュエータ３４０を操作（開放）し
て、エンジン及び電動機からなる駆動源側であるクラッ
チ入力軸と、変速機側であるクラッチ出力軸との動力伝
達を遮断する。その際、クラッチ断続制御手段１３２
は、機構特有の油温，圧力，電気特性の補正をする。ク
ラッチ断続制御手段１３２は、クラッチ状態をモニタし
ており、実際に開放動作が終了すると、変速機コントロ
ールユニット１４０のギヤ段切換制御手段１４２に、ギ
ヤ段の切り換え要求を出力する。
【００２２】ギヤ段切換手段１４２は、ギヤ段の切換え
要求に基づき、変速アクチュエータ３３０を制御して、
まず現在締結しているギヤ段を抜き（開放し）、駆動輪
側と変速機内部との連結をなくし、ニュートラル状態と
する。その後、変速機内のシンクロメッシュなどの回転
同期噛合機構を用い、要求された次ギヤ段への切換えを
行う。変速アクチュエータ３３０が、油圧式，電気式，
空気圧式などで構成されている場合は、ギヤ段切換手段
１４２ｈは、それらの特性補正を行う。
【００２３】制御分担判定手段１５４は、次ギヤ段への
切換え動作と平行して、変速要求判定手段１５２からの
変速要求により、エンジンに対してトルクの要求値を出
力し、電動機に対して回転数制御の要求値を出力する。
制御分担判定手段１５４は、運転条件とそれらから推測
されるドライバ意図に適した変速応答要求時間なども考
慮し、変速時の要求が電動機の出力性能分のみで賄える
か、エンジン＋電動機の組み合わせで満足できるかを判
断し、それぞれ分担を切り分ける。制御分担判定手段１
５４において、エンジンによるトルク制御が必要と判断
した場合は、次ギヤ段で必要とされる動力源での発生ト
ルク値または、トルク操作分を推定し、目標トルク値と
して、エンジンコントロールユニット１１０のトルク制
御手段１１２に出力する。
【００２４】トルク制御手段１１２は、現在のエンジン
発生トルク値を基に、エンジン側において制御可能な空
気量を制御するスロットルボディ（スロットルアクチュ
エータ）２０５、点火プラグ２０８による点火時期、イ
ンジェクタ２０９からの燃料噴射量を、要求トルク値お
よび応答時間を満足するように、単独または組み合わせ
でそれぞれを操作する。現在のエンジン発生トルク値
は、計量したエンジン吸入空気量や燃料噴射量等の運転
負荷を用いて、エンジン全域性能特性から求めた値で代
用してもよいものである。
【００２５】また、制御分担判定手段１５４は、変速ア
クチュエータ３４０により変速され、駆動輪側より回転
させられている駆動輪側クラッチ部の回転数を車両速度
等により推定し、クラッチ締結時にショック及び過負荷
が発生しないよう動力源側クラッチ部の目標回転数を決
定する。目標回転数をうけた電動機コントロールユニッ
ト１２０の回転数制御手段１２２は、現在の動力源側ク
ラッチ部の回転数を目標になるように電動機アクチュエ
ータ３１２を操作し、フィードバック制御等により行
う。
【００２６】変速要求判定手段１５２は、トルク制御手
段１１２若しくは回転数制御手段１２２により動力調整
が終了したことを判断し、且つ、ギヤ段切換手段１４２
でのギヤ段切換えが完了している場合、再度クラッチ断
続制御手段１３２にクラッチ締結要求を出力し、クラッ
チアクチュエータ３４０により、動力源側と駆動輪側と
の接続を行い、一連の変速動作を終了とする。
【００２７】次に、図４〜図７を用いて、本実施形態に
よる変速制御装置に用いる変速要求判定手段１５２にお
ける要求判定処理の内容について説明する。図４は、本
実施形態による変速要求判定手段１５２の要求判定処理
の内容を示すフローチャートである。
【００２８】なお、以下の説明では、運転者の手動によ
るギヤ段切換え要求が発生した場合について説明する。
そして、この処理は、時間または回転角度周期で常時演
算されてもよいが、ここではドライバのギヤ段切換え要
求発生時にのみ処理する構成とする。
【００２９】図４のステップｓ４０１において、変速要
求判定手段１５２は、クラッチ断続制御手段１３２への
クラッチ開放要求等の出力状態に基づいて、現在変速要
求が行われているか否か判定する。非変速中であればス
テップｓ４０４に移行し、変速要求発生中であればステ
ップｓ４０２に移行する。
【００３０】変速要求発生中（前回のギヤ段切換え要求
で変速中）の場合には、ステップｓ４０２において、変
速要求判定手段１５２は、その切換えが同一方向（シフ
トアップ，シフトダウン）であるか否かを判定する。同
一方向の場合には、ステップｓ４０５に移行する。それ
以外の時は、ステップｓ４０３に移行する。
【００３１】ステップｓ４０３において、変速要求判定
手段１５２は、運転者からのギヤ段切換え要求を破棄
（保留）して、現在実行中の変速を実行する。具体的に
は、１→２速変速中に１→３速切換え要求が発生した場
合には、切換えギヤ段目標を３速に置きかえるが、変速
中に２→１速切換え要求（実際は１速状態もしくは、ニ
ュートラル状態）が発生した場合は、要求を破棄して現
在の１→２速変速を実行する。
【００３２】また、ステップｓ４０１の判定において、
変速中でないと判定されると、ステップｓ４０４におい
て、変速要求判定手段１５２は、ギヤ段切換え要求がシ
フトアップか否か、即ち、シフトアップであるか、シフ
トダウンであるかを判定する。シフトダウンであれば、
ステップｓ４０６以降の処理に進み、シフトアップであ
れば、ステップｓ４１２以降の処理に進む。
【００３３】シフトダウンの場合、ステップｓ４０６に
おいて、変速要求判定手段１５２は、次の変速ギヤ段で
の回転数を車両速度から算出し、所定回転数と比較して
レブリミット判定を実施し、ステップｓ４０７におい
て、切換え可能な領域内であるか否かを判定する。
【００３４】ここで、図５を用いて、レブリミット判定
の一例について説明する。図５は、本発明の一実施形態
による変速要求判定手段１５２におけるレブリミット判
定の説明図である。
【００３５】図５において、横軸は車両速度を示し、縦
軸はエンジン回転数を示している。そして、各ギヤ段毎
に、車両速度とエンジン回転数の関係をマップ及びテー
ブル化した制御定数としておく。ギヤ段切換え要求発生
時、目標となる次のギヤ段での回転数を算出し、その値
が所定回転数（レブリミット）以下であれば切換えを許
可し、逆にレブリミット以上の場合は、エンジン保護及
び運転性面から切り換えを禁止することにする。例え
ば、車両速度がＶ１で現在のギヤ段が３速で、次のギヤ
段が２速の場合、エンジン回転数はレブリミットを超え
ることになるため、ギヤ段切換えが禁止される。ここ
で、レブリミットは、エンジンの特性等で異なるもので
あるが、例えば、６５００ｒｐｍに設定されている。
【００３６】次に、図４のステップ４０８において、変
速要求判定手段１５２は、駆動系保護のため、次のギヤ
段のトルクと現在のギヤ段におけるトルクを比較し、ス
テップｓ４０９において、許容範囲か否かの判定をす
る。
【００３７】ここで、図６を用いて、駆動保護用トルク
判定の一例について説明する。図６は、本発明の一実施
形態による変速要求判定手段１５２における駆動保護用
トルク判定の説明図である。
【００３８】図６において、横軸は車両速度を示し、縦
軸はエンジンの出力トルクを示している。そして、各ギ
ヤ段毎に、車両速度と出力トルクの関係をマップ及びテ
ーブル化した制御定数としておく。ギヤ段切換え要求発
生時、現状のギヤ段におけるトルクＡと次のギヤ段での
発生トルクＢとの変化量ΔＴＯＲＱＥに許容値を設定
し、車両運転性および駆動系の保護などを目的として切
り換え許可・禁止を判定する。例えば、車両速度がＶ３
であり、現在のギヤ段が３速の場合、次のギヤ段を１速
にすると、図中のＡ〜Ｂの間のトルク差ΔＴＯＲＱＥが
生じる。このトルク差ΔＴＯＲＱＥに許容値を設定し、
許容値以上であれば、切換えを禁止する。
【００３９】ここで、図４に戻り、ステップｓ４０６，
４０８における判定において、許容範囲内であれば、ス
テップｓ４１０において、変速要求判定手段１５２は、
ギヤ段切換え要求を許可し、クラッチ断続制御手段１５
２へのクラッチ開放要求を出力する。それ以外の場合
は、ステップｓ４１１において、変速要求判定手段１５
２は、ギヤ段切換え要求を破棄（保留）する。
【００４０】また、ステップｓ４０５の判定において、
シフトアップ時の場合には、ステップｓ４１２におい
て、変速要求判定手段１５２は、エンジンストールを懸
念して低回転側のリミッタ判定を行う。
【００４１】図５に示すように、車両速度とエンジン回
転数の関係をギヤ段毎にマップ及びテーブル化した制御
定数としておき、ギヤ段切換え要求発生時、目標となる
次のギヤ段での回転数を算出し、その値が所定回転数
（ストール限界）以下であれば変速した際に駆動輪側に
よりエンジン側が失速させられ、エンストする可能性が
あるためギヤ段切換えを禁止する。例えば、車両速度が
Ｖ２で、現状のギヤ段が２速の場合、４速にシフトダウ
ンしようとすると、ストール限界以下となるため、ギヤ
段切換えを禁止する。ストール限界のエンジン回転数
は、エンジンの特性によって異なるが、例えば、５００
ｒｐｍに設定される。
【００４２】次に、図４のステップｓ４１３において、
変速要求判定手段１５２は、シフトダウンがストール限
界内であるか否かを判定し、許容範囲内であれば、ステ
ップｓ４１４において、クラッチ開放要求を出力する。
それ以外は、ステップｓ４１５において、ギヤ段切換え
要求を破棄（保留）する。
【００４３】次に、図７を用いて、本実施形態による運
転条件による自動変速時における変速要求判定手段１５
２の動作について説明する。図７は、本発明の一実施形
態による運転条件による自動変速時における変速要求判
定手段の動作の説明図である。
【００４４】図７において、横軸は車両速度を示し、縦
軸はアクセルペダル操作による負荷相当値を示してい
る。そして、車両速度と運転者のアクセルペダル操作に
よる負荷相当値により各ギヤ段毎に自動変速パターンが
設定されている。変速要求判定手段１５２は、この自動
変速パターンを用いて、車両速度と相当値からギヤ段切
換え要求が発生したことを判断し、クラッチ断続制御手
段１５２へのクラッチ開放要求を出力する。
【００４５】次に、図８〜図１０を用いて、本実施形態
による制御分担判定手段１５４の動作の第１の例につい
て説明する。図８は、本発明の一実施形態による制御分
担判定手段の動作の第１の例を示すフローチャートであ
り、図９及び図１０は、本発明の一実施形態による制御
分担判定手段の動作の第１の例の説明図である。
【００４６】図８のステップｓ８０１において、制御分
担判定手段１５４は、（現在のエンジントルクＴ−次の
ギヤの要求トルクＴ２）の絶対値が、電動機トルクＴｍ
より小さいか否かを判定する。小さいときは、ステップ
ｓ８０２において、制御分担判定手段１５４は、モータ
回転数操作を実行し、そうでない場合には、ステップｓ
８０３において、制御分担判定手段１５４は、エンジン
トルク操作を実行する。
【００４７】ここで、図９を用いて、図８の処理の流れ
について具体的に説明する。図９の横軸は時間ｔを示し
ており、図９（Ａ）はクラッチの締結若しくは解放の状
態を示している。また、図９（Ｂ）はギヤトルクを示し
ている。
【００４８】即ち、変速要求が発生し、図９（Ａ）の時
刻ｔ１において、クラッチの締結が解かれ、時刻ｔ３に
おいてクラッチが完全に解放状態になるものとする。図
９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示したようなクラッチの締結
時のギヤトルクＴ１と、次のギヤの要求トルクＴ２を示
している。ここでは、シフトアップする場合について説
明するので、ギヤトルクＴ１に対して、ギヤトルクＴ２
は小さな値となっている。さらに、図９（Ｃ）は、制御
分担，即ち、エンジントルク操作を行うか、モータ回転
数操作を行うかを示している。
【００４９】最初に、図９（Ｂ）において、時刻ｔ１に
おいてクラッチが締結状態から解かれ始めると、少し時
間差があって、時刻ｔ２からギヤトルクが減少し始め
る。このとき、現在のエンジントルクＴと次のギヤの要
求トルクＴ２の差は、電動機トルクＴｍよりも大きくな
っている。従って、図８のステップｓ８０１の判定で
は、Ｎｏとなるため、ステップｓ８０３において、エン
ジントルク操作を行うことになる。そして、時刻ｔ１〜
時刻ｔ４の間は、図３に示したエンジンコントロールユ
ニット１１０のトルク制御手段１１２によって、スロッ
トルアクチュエータ２０５等を制御して、エンジンの出
力トルクを制御する。即ち、トルク制御を、エンジン制
御側で対応させる。
【００５０】その結果、時刻ｔ４において、ギヤトルク
Ｔが、次のギヤ要求トルクＴ２に電動機トルクＴｍを加
えた値まで低下する。すると、図８のステップｓ８０１
の判定では、ＹＥＳとなるため、ステップｓ８０２にお
いて、電動機コントロールユニット１２０の回転数制御
手段１２２によってモータ回転数を操作する。このと
き、ギヤトルクを低減させるように電動機を操作するた
め、電動機は回生動作させられる。そして、時刻ｔ５に
おいて、現在のトルクＴが、次のギヤの要求トルクに等
しくなると、トルク制御が停止する。即ち、時刻ｔ４〜
ｔ５までは、トルク制御を、電動機制御側で対応させ
る。
【００５１】以上のように、本実施形態においては、次
のギヤの要求トルクに近づけるために、モータの回転数
制御によって行える場合には、モータ回転数操作によっ
て行うようにしている。時刻ｔ１〜ｔ４の間は、従来と
同様にエンジントルク操作によってギヤトルクを制御す
るようにしているが、時刻ｔ４〜ｔ５の間は、モータ回
転数操作によってギヤトルクを制御するようにしている
ので、エンジン制御は、本来のエンジン制御を行うこと
ができるので、燃費の向上及びトルクレスポンスの向
上、排気ガス成分の悪化が低減を図ることができる。
【００５２】なお、以上の説明では、電動機を回生動作
させているが、例えば、シフトダウンの場合には、電動
機を駆動させるようにして、電動機のトルクを制御させ
るものである。
【００５３】次に、図１０を用いて、図８の処理の流れ
の第２の具体例に説明する。図１０は、図９と同様に、
横軸は時間ｔを示しており、図１０（Ａ）はクラッチの
締結若しくは解放の状態を示している。また、図１０
（Ｂ）はギヤトルクを示している。
【００５４】本例は、低負荷域での運転中での変速等の
変速前トルクＴ１’と次のギヤの要求トルクの差が小さ
い場合である。この状態では、電動機出力分Ｔｍのみで
対応できるため、トルク操作部のエンジン側への要求は
なしとする。従って、このような状態では、エンジンは
運転状態を変化させることなく対応可能となる。しか
し、電動機による制御応答は早いため、低回転域では失
速によるエンジンエンスト等が考えられるので、それに
見合った（回避）条件分けを行うこととする。
【００５５】変速要求が発生し、図１０（Ａ）の時刻ｔ
１１において、クラッチの締結が解かれ、時刻ｔ１３に
おいてクラッチが完全に解放状態になるものとする。図
１０（Ｂ）の実線は、シフトアップする場合に、図１０
（Ａ）に示したようなクラッチの締結時のギヤトルクＴ
１’と、次のギヤの要求トルクＴ２を示している。図１
０（Ｂ）の一点鎖線は、シフトダウンする場合を示して
いる。さらに、図１０（Ｃ）は、制御分担，即ち、エン
ジントルク操作を行うか、モータ回転数操作を行うかを
示している。
【００５６】最初に、図１０（Ｂ）の実線の場合につい
て見ると、時刻ｔ１１においてクラッチが締結状態から
解かれ始めると、少し時間差があって、時刻ｔ１２から
ギヤトルクが減少し始める。このとき、現在のエンジン
トルクＴと次のギヤの要求トルクＴ２の差は、電動機ト
ルクＴｍよりも小さいものとする。従って、図８のステ
ップｓ８０１の判定では、ＹＥＳとなるため、ステップ
ｓ８０２において、電動機コントロールユニット１２０
の回転数制御手段１２２によってモータ回転数を操作す
る。このとき、ギヤトルクを低減させるように電動機を
操作するため、電動機は回生動作させられる。そして、
時刻ｔ１５において、現在のトルクＴが、次のギヤの要
求トルクに等しくなると、トルク制御が停止する。即
ち、時刻ｔ１１〜ｔ１５までは、トルク制御を、電動機
制御側で対応させる。
【００５７】また、図１０（Ｂ）の一点鎖線の場合につ
いても、現在のエンジントルクＴと次のギヤの要求トル
クＴ２の差は、電動機トルクＴｍよりも小さいので、図
８のステップｓ８０１の判定では、ＹＥＳとなるため、
ステップｓ８０２において、電動機コントロールユニッ
ト１２０の回転数制御手段１２２によってモータ回転数
を操作する。このとき、ギヤトルクを低減させるように
電動機を操作するため、電動機は回生動作させられる。
そして、時刻ｔ１５において、現在のトルクＴが、次の
ギヤの要求トルクに等しくなると、トルク制御が停止す
る。即ち、時刻ｔ１１〜ｔ１５までは、トルク制御を、
電動機制御側で対応させる。
【００５８】即ち、現在のギヤトルクと次のギヤの要求
トルクの差が小さい場合には、モータの回転数操作のみ
で、ギヤトルクを制御するようにしているので、エンジ
ン制御は、本来のエンジン制御を行うことができるの
で、燃費の向上及びトルクレスポンスの向上、排気ガス
成分の悪化が低減を図ることができる。
【００５９】次に、図１１及び図１２を用いて、本実施
形態による制御分担判定手段１５４の動作の第２の例に
ついて説明する。図１１は、本発明の一実施形態による
制御分担判定手段の動作の第２の例を示すフローチャー
トであり、図１２は、本発明の一実施形態による制御分
担判定手段の動作の第２の例の説明図である。
【００６０】図１１のステップｓ１１０１において、制
御分担判定手段１５４は、（現在のエンジントルクＴ−
元のギヤの要求トルクＴ１）の絶対値が、電動機トルク
Ｔｍより小さいか否かを判定する。小さいときは、ステ
ップｓ１１０３において、制御分担判定手段１５４は、
モータ回転数操作を実行する。そうでない場合には、ス
テップｓ１１０２において、制御分担判定手段１５４
は、（現在のエンジントルクＴ−次のギヤの要求トルク
Ｔ２）の絶対値が、電動機トルクＴｍより小さいか否か
を判定する。小さいときは、ステップｓ１１０３におい
て、制御分担判定手段１５４は、モータ回転数操作を実
行する。そうでない場合には、ステップｓ１１０４にお
いて、制御分担判定手段１５４は、エンジントルク操作
を実行する。
【００６１】ここで、図１２を用いて、図１１の処理の
流れについて具体的に説明する。図１２は、図９と同様
に、横軸は時間ｔを示しており、図１２（Ａ）はクラッ
チの締結若しくは解放の状態を示している。また、図１
２（Ｂ）はギヤトルクを示している。
【００６２】変速要求が発生し、図１２（Ａ）の時刻ｔ
２１において、クラッチの締結が解かれ、時刻ｔ２３に
おいてクラッチが完全に解放状態になるものとする。図
１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示したようなクラッチの
締結時のギヤトルクＴ１（元のギヤのトルク）と、次の
ギヤの要求トルクＴ２を示している。さらに、図１２
（Ｃ）は、制御分担，即ち、エンジントルク操作を行う
か、モータ回転数操作を行うかを示している。
【００６３】最初に、図１２（Ｂ）において、時刻ｔ２
１においてクラッチが締結状態から解かれ始めると、少
し時間差があって、時刻ｔ２２からギヤトルクが減少し
始める。このとき、現在のエンジントルクＴと元のギヤ
の要求トルクＴ１の差は、電動機トルクＴｍよりも小さ
くなっている。従って、図１１のステップｓ１１０１の
判定では、ＹＥＳとなるため、ステップｓ１１０３にお
いて、モータ回転数操作を行うことになる。
【００６４】次に、時刻ｔ２３において、現在のエンジ
ントルクＴと元のギヤの要求トルクＴ１の差が、電動機
トルクＴｍよりも大きくなるため、図１１のステップｓ
１１０１の判定がＮＯとなり、しかも、現在のエンジン
トルクＴと次のギヤの要求トルクＴ２の差は、電動機ト
ルクＴｍよりも大きいので、図１１のステップｓ１１０
２の判定はＮＯとなるので、エンジンコントロールユニ
ット１１０のトルク制御手段１１２によって、スロット
ルアクチュエータ２０５等を制御して、エンジンの出力
トルクを制御する。
【００６５】さらに、時刻ｔ２４において、ギヤトルク
Ｔが、次のギヤ要求トルクＴ２に電動機トルクＴｍを加
えた値まで低下すると、図１１のステップｓ１１０２の
判定では、ＹＥＳとなるため、ステップｓ１１０３にお
いて、電動機コントロールユニット１２０の回転数制御
手段１２２によってモータ回転数を操作する。このと
き、ギヤトルクを低減させるように電動機を操作するた
め、電動機は回生動作させられる。そして、時刻ｔ５に
おいて、現在のトルクＴが、次のギヤの要求トルクに等
しくなると、トルク制御が停止する。即ち、時刻ｔ４〜
ｔ５までは、トルク制御を、電動機制御側で対応させ
る。
【００６６】以上のように、本実施形態においては、次
のギヤの要求トルクに近づけるために、モータの回転数
制御によって行える場合には、モータ回転数操作によっ
て行うようにしている。時刻ｔ２３〜ｔ２４の間は、従
来と同様にエンジントルク操作によってギヤトルクを制
御するようにしているが、時刻ｔ２１〜ｔ２３の間と時
刻ｔ２４〜ｔ２５の間は、モータ回転数操作によってギ
ヤトルクを制御するようにしているので、エンジン制御
は、本来のエンジン制御を行うことができるので、燃費
の向上及びトルクレスポンスの向上、排気ガス成分の悪
化が低減を図ることができる。
【００６７】また、時刻ｔ２１〜ｔ２３の間もモータ回
転数制御を行うようにしているため、トルクレスポンス
を早くでき、また、回転数応答を早くすることができ
る。
【００６８】なお、以上の説明では、電動機を回生動作
させているが、例えば、シフトダウンの場合には、電動
機を駆動させるようにして、電動機のトルクを制御させ
るものである。また、図８〜図１２に示した例では、ク
ラッチの締結から解放時の制御であるが、クラッチの解
放から締結時についても同様に制御することができる。
さらに、上述の例では、ギヤトルクのリアルタイム値に
基づいて制御するようにしているが、ギヤトルクを表わ
す負荷相当値もしくは回転数変化に基づいて制御するこ
とも可能である。また、図９，図１０若しくは図１２に
おける制御の切換パターンは、運転条件および変速性能
要求等からさまざまな組み合わせが必要とされるため、
分担をリアルタイムの情報で切り換えたが、予め設定し
た時間などでの切り換えも可能である。さらに、車両挙
動として回避しなければならないエンジン・ストップ、
急加速をふせぐために、エンジン回転およびトルクまた
はトルク代用値の急激な変化を予定時間の変化量などか
ら検出した場合には、上記のパターン設定を解除及び変
更できるようにする。
【００６９】次に、図１３を用いて、本実施形態による
変速制御装置に用いるトルク制御手段１１２の制御動作
について説明する。図１３は、本発明の一実施形態によ
る変速制御装置に用いるトルク制御手段の制御動作の説
明図である。
【００７０】エンジン側においてはトルクを制御するパ
ラメータとしては、点火時期，燃料噴射量，スロットル
制御による吸入空気量がある。そこで、トルク制御手段
１１２は、これらのパラメータを使い分けて、トルク振
り分けを行うようにしている。
【００７１】本例ではトルクをダウンさせる要求が発生
した場合において制御分担判定手段１５４からの要求ト
ルクに応じて、どのパラメータで対応するかを予めマッ
プおよびテーブルで記憶しておき、トルクの振り分けを
実現する。図示する例では、要求トルクとその時のトル
ク制御応答要求から点火時期のみ、燃料のみ、点火＋燃
料、空気量のみ、全パラメータの何れかを選択し、トル
ク制御を行う。ここでトルク制御応答要求は、例えば運
転者によるアクセルペダルの所定時間の操作量をパラメ
ータとした関数などとする。
【００７２】次に、図１４及び図１５を用いて、本実施
形態による回転数制御手段１２２の動作について説明す
る。図１４は、本実施形態による回転数制御手段の構成
を示すブロック図であり、図１５は、本実施形態による
回転数制御手段を用いた制御のタイミングチャートであ
る。
【００７３】回転数制御手段１２２は、目標回転数偏差
算出手段１２２Ａと、発電量算出手段１２２Ｂとを備え
ている。目標回転数偏差算出手段１２２Ａは、目標回転
数変化パターン設定手段１２２Ａ１と、回転数偏差算出
手段１２２Ａ２とから構成される。
【００７４】ここで、図１５を用いて、自動Ｍ／Ｔにお
ける変速操作時の各部の挙動について説明する。図１５
は、アップシフト（ギヤ比を下げる方向）時におけるク
ラッチ状態、ギヤ段位置、要求トルク、エンジン回転
（クラッチ入力側）の挙動を示している。
【００７５】時刻ｔ３１より前においては、図１５
（Ｂ）に示すように、ギヤ位置はＡ速になっているもの
として、時刻ｔ３１に運転者が、Ｂ速にシフトアップす
るように変速操作を行うものとする。
【００７６】運転者が変速操作を行うと、時刻ｔ３１に
おいて、図１５（Ａ）に示すように、クラッチの開放動
作が開始される。同時に、図１５（Ｅ）に示すように、
スロットル開度を小さくする。これによって、クラッチ
解放時のエンジンの吹き上がりを低減するようにしてい
る。このとき、図１５（Ｄ）に示すように、アクセル開
度は一定のままである。スロットル開度を小さくするこ
とにより、図１５（Ｆ）に示すように、エンジン回転数
が低下し、また、図１５（Ｃ）に示すように、要求トル
クも低下する。
【００７７】しかしながら、ここで、図１５（Ｆ）に波
線で示すように、クラッチが完全に解放されえると、エ
ンジンの出力軸にかかっている負荷は完全になくなるた
めにエンジン回転はフリクション等の慣性分により一瞬
吹け上がり（図中Ｘ）、その後低下する。そこで、この
吹き上がりを、電動機の制御により、さらに、低減する
ようにしている。
【００７８】目標回転数変化パターン設定手段１２２Ａ
１は、制御分担判定手段１５４から目標回転数の情報が
入力すると、シフト操作（変速要求発生点）からの経過
時間により予め記憶しておいた目標回転数パターンのテ
ーブル及びマップから時間とともに変化する目標回転数
を生成する。ここでは、各変速で変速開始からの目標回
転数変化パターンを予め決定して設定している例を示し
ている。ここで目標回転数は演算により求めるようにし
てもよいものである。
【００７９】回転数偏差算出手段１２２Ａ２は、目標回
転数変化パターン設定手段１２２Ａ１によって算出され
た目標回転数と、実エンジン回転数とを比較して、目標
回転数偏差ΔＮＥを算出する。この算出は、単純な差分
方式や差分値にゲインをあわせた方式などが用いられ
る。
【００８０】発電量算出手段１２２Ｂは、回転数偏差算
出手段１２２Ａ２によって算出された目標回転数偏差Δ
ＮＥを用いて、電動機の発電量（駆動側を＋、放電側を
ーと仮に定義する）を予め記憶しておいたテーブルまた
はマップにより算出する。回転偏差ΔＮＥが大きい場合
は、発電量を上げ、また逆に小さい場合は下げて、目標
回転数となるように電動機を制御する。
【００８１】この結果、図１５（Ｆ）に実線で示すよう
に、吹き上がりＸが低減され、目標回転数パターンに従
って、図１５（Ｇ）に示すように、電動機を駆動するこ
とにより、エンジン回転数の制御を行うことができる。
【００８２】即ち、エンジンの出力軸とクラッチ入力軸
の間に備えた電動機を駆動させ、エンジン回転が不要に
低下・上昇しないように、電動機を発電・駆動を切換え
てアシストするようにしている。電動機の性能で吸収可
能領域で最小限のスロットル開度制御を行えば、エンジ
ン側にかかる負担を軽減でき、性能悪化を回避すること
ができる。
【００８３】また、時刻ｔ３２において、クラッチが解
放状態から締結状態に移行するが、ギヤ段位置がＡ速か
らニュートラル状態を経てＢ速への切換えが終了する
と、図１５（Ｅ）に示すように、スロットル開度を大き
くして、図１５（Ｃ），（Ｅ）に示すように、トルク及
びエンジン回転を上昇させながら、クラッチを締結し始
める。ここで、クラッチが十分に締結される前に、スロ
ットル開度が大きくなると、図１５（Ｆ）に示すよう
に、吹き上がりＹが生じ、また、クラッチが実際に締結
し始めると、クラッチ出力側（駆動輪側）に引きずられ
て、エンジン回転の低下Ｚが発生する。このようなエン
ジン回転の吹き上がりＹや低下Ｚも、目標回転数パター
ンに従って、電動機の発電量を制御することにより低減
することができる。
【００８４】以上のように、ギヤ段切換えにより変速前
エンジン回転と変速後エンジン回転には差があり、ま
た、クラッチ開放締結時には、エンジン回転は変速中、
不要な低下・上昇域が発生するが、このようなエンジン
回転数の上下をも低減することができる。エンジン回転
数の上下は、エンジン制御では最適値を外れた運転状態
となり、性能悪化するが、本実施形態においては、かか
る問題も解消されるものである。
【００８５】なお、以上の説明では、エンジン側制御で
はエンジントルク操作分を担当し、電動機ではモータ回
転数操作分を担当するものとしているが、目標回転偏差
ΔＮＥを用いて電動機を制御するとともに、図１４に示
すように、点火時期操作量算出手段１１２Ｘを用いて、
エンジンの点火時期を操作して目標回転数への漸近精度
及び速度を上げるようにすることもできる。
【００８６】なお、図１４に示した例では、目標回転数
操作を例にして説明したが、トルク操作要求発生時でも
同様であり、目標トルクと実トルクまたは相当値との偏
差を用いても実現可能である。ここでもトルク操作に電
動機制御を併せるも可能である。
【００８７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、変速動作時のトルク及び回転数要求をエンジン制御
だけでなく、電動機制御により行うことができ、エンジ
ン出力面において性能要求からなる最適値を逸脱しない
範囲での運転が可能となり、燃費・排気悪化の低減を達
成することが可能となる。
【００８８】
【発明の効果】本発明によれば、変速操作時のエンジン
特性が悪化することを低減するとともに、応答遅れによ
るクラッチ及び変速機側への負担を軽減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による変速制御装置を用い
た車両制御システムの全体構成を示すシステムブロック
図である。
【図２】本発明の一実施形態による変速制御装置を用い
た車両制御システムに用いるエンジンの構成を示すブロ
ック図である。
【図３】本発明の一実施形態による変速制御装置の構成
を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による変速要求判定手段１
５２の要求判定処理の内容を示すフローチャートであ
る。
【図５】本発明の一実施形態による変速要求判定手段１
５２におけるレブリミット判定の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態による変速要求判定手段１
５２における駆動保護用トルク判定の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態による運転条件による自動
変速時における変速要求判定手段の動作の説明図であ
る。
【図８】本発明の一実施形態による制御分担判定手段の
動作の第１の例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態による制御分担判定手段の
動作の第１の例の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態による制御分担判定手段
の動作の第１の例の説明図である。
【図１１】本発明の一実施形態による制御分担判定手段
の動作の第２の例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態による制御分担判定手段
の動作の第２の例の説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態による変速制御装置に用
いるトルク制御手段の制御動作の説明図である。
【図１４】本発明の一実施形態による回転数制御手段の
構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の一実施形態による回転数制御手段を
用いた制御のタイミングチャートである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−318012（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−243502（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−331602（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−257610（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 11/00 - 11/14 B60K 6/02 - 6/04 B60K 41/00 - 41/28 F02D 29/00 - 29/06 F16D 48/02 B60K 17/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】駆動力を発生するエンジンと、このエンジ
    ンが発生する駆動力を駆動輪に伝達する複数のギヤ段を
    有する変速機と、上記エンジンと上記変速機とを連結す
    るクラッチと、上記エンジンを制御するエンジン制御手
    段と、上記変速機のギヤ段の切換を行う変速機制御手段
    と、上記クラッチの解放及び締結を制御するクラッチ制
    御手段と、 上記エンジンの駆動軸に接続されるとともに、回生動作
    可能な電動機と、 上記変速機による変速動作時に、上記駆動輪に駆動力を
    伝達し、また、上記駆動輪からの動力により回生動作さ
    せるように上記電動機を制御する電動機制御手段と、 上記変速機による変速動作時に、上記エンジンによるト
    ルク発生と上記電動機によるトルク発生の役割分担を判
    断し、上記エンジン制御手段若しくは上記電動機制御手
    段を介して、上記エンジン若しくは上記電動機を制御す
    る統合制御手段とを 有する変速制御装置において、上記統合制御手段は、変速操作によるギヤ段の切換時
    に、次のギヤが要求するトルクと現在のギヤトルクの差
    が上記電動機のトルク制御範囲内であるときは、上記電
    動機制御手段により、上記電動機を制御する ことを特徴
    とする変速制御装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の変速制御装置において、 上記電動機制御手段は、変速後の時間経過とともに変化
    する上記電動機の目標回転数を算出し、この目標回転数
    に基づいて、上記電動機の回転数を制御することを特徴
    とする変速制御装置。
  3. 【請求項３】駆動力を発生するエンジンと、このエンジ
    ンが発生する駆動力を駆動輪に伝達する複数のギヤ段を
    有する変速機と、上記エンジンと上記変速機とを連結す
    るク ラッチと、上記エンジンを制御するエンジン制御手
    段と、上記変速機のギヤ段の切換を行う変速機制御手段
    と、上記クラッチの解放及び締結を制御するクラッチ制
    御手段と、上記エンジンの駆動軸に接続されるととも
    に、回生動作可能な電動機と、上記変速機による変速動
    作時に、上記駆動輪に駆動力を伝達し、また、上記駆動
    輪からの動力により回生動作させるように上記電動機を
    制御する電動機制御手段とを有する車両であって、 上記変速機による変速動作時に、上記エンジンによるト
    ルク発生と上記電動機によるトルク発生の役割分担を判
    断し、上記エンジン制御手段若しくは上記電動機制御手
    段を介して、上記エンジン若しくは上記電動機を制御す
    る変速制御方法において、 変速操作によるギヤ段の切換時に、次のギヤが要求する
    トルクと現在のギヤトルクの差が上記電動機のトルク制
    御範囲内であるときは、上記電動機制御手段により、上
    記電動機を制御することを特徴とする変速制御方法。
  4. 【請求項４】請求項３記載の変速制御方法において、 上記電動機制御手段は、変速後の時間経過とともに変化
    する上記電動機の目標回転数を算出し、この目標回転数
    に基づいて、上記電動機の回転数を制御することを特徴
    とする変速制御方法。
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