JP6421698B2 - ハイブリッド車両の変速制御装置 - Google Patents
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Description
このハイブリッド車両において、第1動力源から駆動輪までの駆動力伝達系に有する係合クラッチの解放を伴う変速を実施するとき、変速中に抜けるトルクを第2動力源によりトルク補填する前に、第1動力源からのトルク絶対値を低下するトルクダウンを行う変速コントローラを設ける。
変速コントローラは、変速開始前に変速中トルク段差を想定し、変速中の想定トルク段差が、ドライバが許容できる変速段差許容トルク以下と判断されると、トルク補填前のトルクダウンを行わない。
即ち、トルクダウンを行わない条件として、変速開始前に想定される変速中の想定トルク段差が変速段差許容トルク以下になるとの条件を与えている。このため、変速中トルク段差条件が成立すると、トルク補填前のトルクダウンが行われず、余分なトルクダウンが回避される。そして、トルク補填前はドライバ要求トルクが確保されるし、変速中はトルク補填によりトルク段差が変速段差許容トルク以下に抑えられる。よって、走行中に変速が介入しても、ドライバ要求トルクと車両走行トルクのトルク乖離幅が小さく抑えられ、ドライバに違和感を与えることがない。
この結果、係合クラッチの解放を伴う変速を実施するとき、ドライバに違和感を与えることなく、余分なトルクダウンを回避することができる。
実施例1の変速制御装置は、駆動系構成要素として、1つのエンジンと、2つのモータジェネレータと、3つの係合クラッチを有する多段歯車変速機と、を備えたハイブリッド車両(ハイブリッド車両の一例)に適用したものである。以下、実施例1におけるハイブリッド車両の変速制御装置の構成を、「全体システム構成」、「変速制御系構成」、「変速段構成」、「変速制御処理構成」に分けて説明する。
図1は、実施例1の変速制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動系及び制御系を示す。以下、図1に基づき、全体システム構成を説明する。
実施例1の多段歯車変速機1は、変速要素として、噛み合い締結による係合クラッチC1,C2,C3(ドグクラッチ)を採用することにより引き摺りを低減することで効率化を図った点を特徴とする。そして、係合クラッチC1,C2,C3のいずれかを噛み合い締結させる変速要求があると、クラッチ入出力の差回転数を、第1モータジェネレータMG1(係合クラッチC3の締結時)又は第2モータジェネレータMG2(係合クラッチC1,C2の締結時)により回転同期させ、同期判定回転数範囲内になると噛み合いストロークを開始することで実現している。又、締結されている係合クラッチC1,C2,C3のいずれかを解放させる変速要求があると、解放クラッチのクラッチ伝達トルクを低下させ、解放トルク判定値以下になると解放ストロークを開始することで実現している。以下、図2に基づき、多段歯車変速機1の変速制御系構成を説明する。
実施例1の多段歯車変速機1は、流体継手などの回転差吸収要素を持たないことで動力伝達損失を低減すると共に、内燃機関ICEをモータアシストすることでICE変速段を減らし、コンパクト化(EV変速段:1-2速、ICE変速段:1-4速)を図った点を特徴とする。以下、図3及び図4に基づき、多段歯車変速機1の変速段構成を説明する。
ここで、「EV- ICEgen」の変速段は、停車中、内燃機関ICEにより第1モータジェネレータMG1で発電するMG1アイドル発電時、又は、MG1発電にMG2発電を加えたダブルアイドル発電時に選択される変速段である。「Neutral」の変速段は、停車中、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電するMG2アイドル発電時に選択される変速段である。
ここで、「EV1st ICE-」の変速段は、内燃機関ICEを停止して第1モータジェネレータMG1で走行する「EVモード」のとき、又は、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電しながら、第1モータジェネレータMG1で1速EV走行を行う「シリーズHEVモード」のときに選択される変速段である。
ここで、「EV2nd ICE-」の変速段は、内燃機関ICEを停止して第1モータジェネレータMG1で走行する「EVモード」のとき、又は、内燃機関ICEにより第2モータジェネレータMG2で発電しながら、第1モータジェネレータMG1で2速EV走行を行う「シリーズHEVモード」のときに選択される変速段である。
まず、全変速段から「インターロック変速段(図4のクロスハッチング)」と「シフト機構により選択できない変速段(図4の右上がりハッチング)」を除いた変速段を、多段歯車変速機1により実現可能な複数の変速段とする。ここで、シフト機構により選択できない変速段とは、第1係合クラッチC1が「Left」で、かつ、第2係合クラッチC2が「Left」である「EV1.5 ICE2nd」と、第1係合クラッチC1が「Left」で、かつ、第2係合クラッチC2が「Right」である「EV2.5 ICE4th」と、をいう。シフト機構により選択できない理由は、1つの第1電動アクチュエータ31が、2つの係合クラッチC1,C2に対して兼用するシフトアクチュエータであり、かつ、C1/C2セレクト動作機構40により片方の係合クラッチはニュートラルロックされることによる。
図5は、実施例1の変速機コントロールユニット23(変速コントローラ)で実行される変速制御処理の流れを示す。以下、変速制御処理構成をあらわす各ステップについて説明する。この変速制御処理において、アクセル開度APOが一定で車速VSPが上昇する走行シーンにおいて、オートアップ変速が行われる場合を変速の一例とする。
ここで、「車速」は実際の車両速度であり、車速センサにより車速情報を取得する。「変速実施車速」は変速を開始する車速であり、図6に示すシフトスケジュールマップの変速線により決定する。「トルクダウン実施車速」は変速実施前にエンジントルクダウンを開始する車速であり、「変速実施車速」より一定車速手前の車速値とされる。以下、「車速VSP」、「変速実施車速VSP/SFT」、「トルクダウン実施車速VSP/TDWN」という。
ここで、「ドライバ要求トルク」は、アクセル開度APOと車速VSPにより演算されるドライバが求めるトルクであり、図6の示すシフトスケジュールマップの「Driving force」に相当する。
ここで、「車速VSPが変速実施車速VSP/SFTに未到達」との判断区間は、車速VSPが、トルクダウン実施車速VSP/TDWNに到達してから変速実施車速VSP/SFTに到達するまでの区間をいう。
ここで、「MGmaxトルク」は変速時点で第1モータジェネレータMG1が出せる最大トルクをいう。「変速段差許容トルク」は変速時にドライバが許容できるトルク段差をいう。よって、ドライバ要求トルク>(MGmaxトルク+変速段差許容トルク)は、ICE変速段による変速中トルク段差(ドライバ要求トルク−MGmaxトルク)を想定し、想定トルク段差が、ドライバが許容できる変速段差許容トルクを超えていることを意味する。このため、ドライバ要求トルク>(MGmaxトルク+変速段差許容トルク)と判断されると、ステップS5へ進み、トルク補填前のエンジントルクダウンを行う。一方、ドライバ要求トルク≦(MGmaxトルク+変速段差許容トルク)と判断されると、ステップS2へ進み、トルク補填前のエンジントルクダウンを行わない。
ここで、「トルクダウントルク」とは、変速前段階で変速開始に向かって徐々に低下させるENGトルクダウンの制御を行うとき、トルクダウントルクの前回値に、制御周期毎のトルク低下分ΔTeを減算して求められるENGトルク低下量をいう。変速前のENGトルクダウン制御では、トルクダウン実施車速VSP/TDWNへ到達した時点でのドライバ要求トルク(=ENGトルク)を、変速実施車速VSP/SFTへの到達時に(MGmaxトルク+変速段差許容トルク)まで低下させる。よって、(MGmaxトルク+変速段差許容トルク)が同じとき、ドライバ要求トルク(=ENGトルク)が大きいほど、トルクダウントルクが大きくなり、ENGトルクの低下勾配が急になる。
なお、トルクダウントルクの算出例では、
トルクダウントルク={ドライバ要求トルク−(MGmaxトルク+変速段差許容トルク)}×{(車速−トルクダウン実施車速)/(変速実施車速−トルクダウン実施車速)}…(1)
であらわされる式(1)を用いて算出する。
ここで、「変速開始域のENGトルクダウン制御」では、ENGトルク=(ENGトルク前回値−Δ1)の式を用いてENGトルクが求められる。なお、「ENGトルク」とはエンジン指令トルクをいう。「ENGトルク前回値」とはエンジン指令トルクの前回算出値をいう。「Δ1」とは変速開始域でENGトルクを減少させる傾きをいう。
「変速開始域のMGトルクアップ制御」では、MGトルク=(MGトルク前回値+Δ2)の式を用いてMGトルクが求められる。なお、「MGトルク」とはMG1指令トルクをいう。「MGトルク前回値」とはMG1指令トルクの前回算出値をいう。「Δ2」は変速開始域でMG1トルクを増加させる傾きをいう。
ここで、例えば、「EV2nd ICE3rd」から「EV2nd ICE4th」へのオートアップ変速の場合は、第1係合クラッチC1を解放(「Right」→「N」)し、第2係合クラッチC2を締結(「N」→「Right」)するクラッチ架け替えが実施される。なお、ICE変速段の変速要素である第1係合クラッチC1と第2係合クラッチC2は、それぞれ「Left」と「Right」のクラッチ部を有する。このため、「クラッチ架け替え」には、例えば、第2係合クラッチC2が「Left」→「N」→「Right」、或いは、「Right」→「N」→「Left」とストロークするクラッチ架け替えの場合も含まれる。
ここで、「変速終了域のENGトルクアップ制御」では、ENGトルク=(ENGトルク前回値+Δ1)の式を用いてENGトルクが求められる。なお、「ENGトルク」とはエンジン指令トルクをいう。「ENGトルク前回値」とはエンジン指令トルクの前回算出値をいう。「Δ1」とは変速終了域でENGトルクを増加させる傾きをいう。
「変速終了域のMGトルクダウン制御」では、MGトルク=(MGトルク前回値−Δ2)の式を用いてMGトルクが求められる。なお、「MGトルク」とはMG1指令トルクをいう。「MGトルク前回値」とはMG1指令トルクの前回算出値をいう。「Δ2」は変速終了域でMG1トルクを減少させる傾きをいう。
ここで、「変速終了後のENGトルク復帰制御」では、ENGトルク=(ENGトルク前回値+Δ3)の式を用いてENGトルクが求められる。なお、「ENGトルク」とはエンジン指令トルクをいう。「ENGトルク前回値」とはエンジン指令トルクの前回算出値をいう。「Δ3」とは変速終了後にENGトルクをドライバ要求トルクまで戻す一定の傾きをいう。
実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置における作用を、「変速制御処理作用」、「オートアップ変速制御作用」、「変速制御の特徴作用」に分けて説明する。
以下、図5に示すフローチャートに基づき、アクセル開度APOが一定で車速VSPが上昇する走行シーンでのオートアップ変速制御処理作用を説明する。
以下、通常時使用変速段「EV2nd ICE3rd」での走行中、車速VSPの上昇により通常時使用変速段「EV2nd ICE4th」へアップ変速するオートアップ変速を一例とし、オートアップ変速制御作用を、図6〜図12に基づき説明する。
変速中に抜ける車両駆動力をMGトルクによりトルク補填するものにおいて、変速中の想定トルク段差の大小にかかわらず、車速がトルクダウン実施車速に到達するとENGトルクを低下するENGトルクダウンを行うものを比較例とする。
したがって、ICE変速段を変速させる際、図9及び図10から明らかなように、ドライバ要求トルク(2点鎖線特性)と、車両走行トルク(実線特性)との乖離幅が大きくなる。この結果、ドライバがアクセル開度を保ったままでの走行中であるにもかかわらず、オートアップ変速が介入すると、不意に車両走行トルクが大きく低下することで、ドライバに違和感を与えてしまう。
実施例1において、ドライバ要求トルクが低い走行シーンであって、ドライバ要求トルク≦(MGmaxトルク+変速段差許容トルク)と判断された場合を図11に示す。なお、図11において、時刻t1〜時刻t6は、図9及び図10の場合と同様である。
実施例1では、変速開始前にICE変速段による変速中トルク段差を想定し、変速中の想定トルク段差が、ドライバが許容できる変速段差許容トルク以下と判断されると、トルク補填前のENGトルクダウンを行わない構成とした(図11)。
即ち、ENGトルクダウンを行わない条件として、変速開始前に想定される変速中の想定トルク段差が変速段差許容トルク以下になるとの条件を与えている。このため、変速中トルク段差条件が成立すると、トルク補填前のENGトルクダウンが行われず、余分なENGトルクダウンが回避される。そして、トルク補填前はドライバ要求トルクが確保されるし、変速中はMGトルク補填によりトルク段差が変速段差許容トルク以下に抑えられる。よって、走行中に変速が介入してもドライバ要求トルクと車両走行トルクのトルク乖離幅が小さく抑えられ、ドライバに違和感を与えることがない。
この結果、第1係合クラッチC1及び第2係合クラッチC2の解放を伴うICE変速段の変速を実施するとき、ドライバに違和感を与えることなく、余分なENGトルクダウンが回避される。
即ち、ENGトルクの低下目標が、MG補填トルク(=MGmaxトルク)に変速段差許容トルクを加えたトルク値となるようにENGトルクダウンが行われる。
従って、変速中の想定トルク段差が変速段差許容トルクを超えているとき、ENGトルクの低下目標をMG補填トルクにする場合に比べ、ENGトルクダウン量が小さく抑えられ、ドライバが駆動力不足と感じることが抑制される。
即ち、図13の時刻t1〜時刻t2の特性に示すように、ドライバ要求トルク大のときは、ENGトルクダウンの低下勾配が大きくなり、ドライバ要求トルク小のときは、ENGトルクダウンの低下勾配が小さくなる。
このように、トルクダウントルクがドライバ要求トルクの大きさで変化するため、ドライバに与える違和感が軽減される。加えて、トルクダウントルクが車速に応じて変化するため、急激なトルク変化が抑えられる。
従って、トルク補填前にENGトルクダウンを行うとき、ドライバに与える違和感が軽減されると共に、急激なトルク変化が抑えられる。
即ち、走行中に車速VSPが変化することによりアップ変速要求やダウン変速要求が出されるとき、トルクダウン実施車速VSP/TDWNから変速実施車速VSP/SFTまで到達するまでに十分な車速幅を確保できる。このため、変速前のENGトルクダウンを行うとき、緩やかなENGトルクの低下勾配になる。そして、車速VSPの変化により変速要求が出される走行シーンは、ドライバはアクセル開度を保ったままで、ドライバの前後G変動に対する感度が高い走行シーンである。
従って、アクセル開度を保ったままの走行シーンでトルク補填前にENGトルクダウンを行うとき、変速介入があっても急激なトルク変化が抑えられ、ドライバに与える違和感が軽減される。
即ち、ドライバ要求トルク小のときは、図13の時刻t5〜時刻t6の特性に示すように、傾き勾配Δ3のトルク上昇特性によりENGトルクが戻される。ドライバ要求トルク大のときは、図13の時刻t5〜時刻t6’の特性に示すように、傾き勾配Δ3のトルク上昇特性によりドライバ要求トルクが大きい分、時間を要してENGトルクが戻される。
従って、変速終了後にENGトルクのトルクダウントルクを元に戻すとき、ドライバ要求トルクの大きさにかかわらず、トルク急変による違和感を抑えつつ、応答良く元のドライバ要求トルクまで戻される。
実施例1のハイブリッド車両の変速制御装置にあっては、下記に列挙する効果が得られる。
変速機(多段歯車変速機1)は、複数の変速段(EV変速段、ICE変速段)を有する変速機構と、解放位置からのストロークにより噛み合い締結する係合クラッチC1,C2,C3と、を備えるハイブリッド車両において、
第1動力源(内燃機関ICE)から駆動輪19までの駆動力伝達系に有する係合クラッチ(第1係合クラッチC1、第2係合クラッチC2)の解放を伴う変速を実施するとき、変速中に抜けるトルクを第2動力源(第1モータジェネレータMG1)によりトルク補填する前に、第1動力源(内燃機関ICE)からのトルク絶対値を低下するトルクダウンを行う変速コントローラ(変速機コントロールユニット23)を設け、
変速コントローラ(変速機コントロールユニット23)は、変速開始前に変速中トルク段差を想定し、変速中の想定トルク段差が、ドライバが許容できる変速段差許容トルク以下と判断されると、トルク補填前のトルクダウン(ENGトルクダウン)を行わない(図5のS4→S2)。
このため、第1係合クラッチC1及び第2係合クラッチC2の解放を伴う内燃機関変速段(ICE変速段)の変速を実施するとき、ドライバに違和感を与えることなく、余分なトルクダウン(ENGトルクダウン)を回避することができる。
このため、(1)の効果に加え、想定トルク段差が変速段差許容トルクを超えているとき、トルク補填前のトルクダウン量(ENGトルクダウン量)が小さく抑えられ、ドライバが駆動力不足と感じることを抑制することができる。
このため、(2)の効果に加え、トルク補填前にトルクダウン(ENGトルクダウン)を行うとき、ドライバに与える違和感を軽減することができると共に、急激なトルク変化を抑えることができる。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、アクセル開度を保ったままの走行シーンでトルク補填前にトルクダウン(ENGトルクダウン)を行うとき、変速介入があっても急激なトルク変化が抑えられ、ドライバに与える違和感を軽減することができる。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、変速終了後にENGトルクのトルクダウン量(トルクダウントルク)を戻すとき、ドライバ要求トルクの大きさにかかわらず、トルク急変による違和感を抑えつつ、応答良く元のドライバ要求トルクまで戻すことができる。
MG1 第1モータジェネレータ(第2動力源)
MG2 第2モータジェネレータ
C1 第1係合クラッチ
C2 第2係合クラッチ
C3 第3係合クラッチ
1 多段歯車変速機(変速機)
19 駆動輪
23 変速機コントロールユニット(変速コントローラ)
71 車速センサ
72 アクセル開度センサ
Claims (5)
- 動力源として第1動力源と第2動力源を備え、動力源から駆動輪までの駆動系に複数の変速段を実現する変速機が搭載され、
前記変速機は、複数の変速段を有する変速機構と、解放位置からのストロークにより噛み合い締結する係合クラッチと、を備えるハイブリッド車両において、
前記第1動力源から駆動輪までの駆動力伝達系に有する前記係合クラッチの解放を伴う変速を実施するとき、変速中に抜けるトルクを前記第2動力源によりトルク補填する前に、前記第1動力源からのトルク絶対値を低下するトルクダウンを行う変速コントローラを設け、
前記変速コントローラは、変速開始前に変速中トルク段差を想定し、変速中の想定トルク段差が、ドライバが許容できる変速段差許容トルク以下と判断されると、前記トルク補填前のトルクダウンを行わない
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記変速コントローラは、変速中の想定トルク段差が、ドライバが許容できる変速段差許容トルクを超えていると判断されると、変速中の想定トルク段差が変速段差許容トルク以下となるように前記トルク補填前にトルクダウンを行う
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。 - 請求項2に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記変速コントローラは、前記トルク補填前にトルクダウンを行うとき、ドライバ要求トルクと変速実施車速までの残り車速に応じてトルクダウン量を算出する
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。 - 請求項1から請求項3までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記変速コントローラは、変速中トルク段差を想定する変速前のタイミングを、車速が変速実施車速より所定車速値前に設定したトルクダウン実施車速に到達したタイミングとする
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。 - 請求項1から請求項4までの何れか一項に記載されたハイブリッド車両の変速制御装置において、
前記変速コントローラは、変速終了後にトルクダウン量を戻すとき、ドライバ要求トルクの大きさにかかわらず同じ傾き勾配のトルク特性により戻す
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速制御装置。
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