KR20130124992A - 제어장치 - Google Patents

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KR20130124992A
KR20130124992A KR1020137029763A KR20137029763A KR20130124992A KR 20130124992 A KR20130124992 A KR 20130124992A KR 1020137029763 A KR1020137029763 A KR 1020137029763A KR 20137029763 A KR20137029763 A KR 20137029763A KR 20130124992 A KR20130124992 A KR 20130124992A
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torque
control
rotational speed
electric machine
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KR1020137029763A
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야스히코 고바야시
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아이신에이더블류 가부시키가이샤
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Abstract

저차속(低車速)으로 차량을 주행시키는 경우 등의 특정한 주행상태에 있어서, 제2 계합(係合, engagement)장치의 발열량을 작게 억제하면서 소망의 전력량을 확보할 수 있는 제어장치를 실현한다.
내연기관에 구동연결되는 입력부재와 차륜에 구동연결되는 출력부재를 연결하는 동력전달경로 상에, 입력부재 측으로부터, 제1 계합장치, 회전전기, 제2 계합장치, 및 출력부재의 순으로 설치된 차량용 구동장치를 제어대상으로 하는 제어장치.
제어장치는, 제1 계합장치 및 제2 계합장치의 쌍방을 슬립계합상태로 하도록 제어함과 함께 회전전기에 발전을 행하도록 한다.

Description

제어장치{Control device}
본 발명은, 내연기관에 구동연결되는 입력부재와 차륜에 구동연결되는 출력부재를 연결하는 동력전달경로 상에, 입력부재 측으로부터, 제1 계합(係合: engagement)장치, 회전전기(回轉電機), 제2 계합장치, 및 출력부재의 순으로 설치된 차량용 구동장치를 제어대상으로 하는 제어장치에 관한 것이다.
상기한 바와 같은 차량용 구동장치를 제어대상으로 하는 제어장치로서, 예컨대 아래의 특허문헌 1에 기재된 것이 이미 알려져 있다. 이하, 이 배경기술 란의 설명에서는, 〔〕내에 특허문헌 1에 있어서의 부호(필요에 따라, 대응하는 부재의 명칭을 포함함)를 인용하여 설명한다. 특허문헌 1의 제어장치〔컨트롤러(1, 2, 5, 7, 10) 등〕는, 차량용 구동장치를 제어함으로써 복수의 주행모드를 실현할 수 있도록 구성되어 있다. 이 복수의 모드에는, WSC 크립모드(creep mode), CL2 과열시 모드, 및 WSC 적극적 발전(發電)모드가 포함되어 있다.
WSC 크립모드에서는, 제1 계합장치〔제1 클러치(CL1)〕가 직결(直結)계합상태로 됨과 함께 제2 계합장치〔제2 클러치(CL2)〕가 슬립(slip)계합상태로 제어되어, 차량은 내연기관〔엔진(E)〕의 토크에 의하여 저(低)차속(車速)으로 크립주행한다. CL2 과열시 모드에서는, 제1 계합장치 및 제2 계합장치의 쌍방이 슬립계합상태로 제어되어, 차량은 내연기관의 토크에 의하여 크립주행한다. WSC 적극적 발전모드에서는, 제1 계합장치가 직결계합상태로 됨과 함께 제2 계합장치가 슬립계합상태로 제어되어, 내연기관의 토크에 의하여, 차량이 주행(크립주행을 포함함)함과 함께 회전전기(回轉電機)〔모터제네레이터(MG)〕가 발전한다. WSC 크립모드와 CL2 과열시 모드 사이, 나아가서는 WSC 크립모드와 WSC 적극적 발전모드 사이에서, 모드 천이(遷移)가 가능하게 되어 있다.
특허문헌 1의 장치에서는, WSC 크립모드에서의 저속주행 중에 축전장치〔배터리(4)〕의 축전량이 저하되면, 회전전기에 발전을 행하게 하여 축전량의 회복을 도모하기 위하여, CL2 과열시 모드에의 천이에 우선시켜서 WSC 적극적 발전모드로 천이시킨다. 그러나, WSC 적극적 발전모드에서는, 제1 계합장치의 직결계합상태로 내연기관과 회전전기가 일체 회전하여, 슬립계합상태가 되는 제2 계합장치의 양측의 계합부재 사이의 차(差)회전속도(differential rotational speed)가 비교적 커진다. 그로 인하여, 제2 계합장치의 발열량이 증대하여, 상기 제2 계합장치의 내구성에 영향을 줄 가능성이 있다.
일본국 특허공개 2008-7094호 공보
그래서, 저차속으로 차량을 주행시키는 경우 등의 특정한 주행상태에 있어서, 제2 계합장치의 발열량을 작게 억제하면서 소망의 전력량을 확보할 수 있는 제어장치의 실현이 요망된다.
본 발명에 관한, 내연기관에 구동연결되는 입력부재와 차륜에 구동연결되는 출력부재를 연결하는 동력전달경로 상에, 상기 입력부재 측으로부터, 제1 계합장치, 회전전기, 제2 계합장치, 및 상기 출력부재의 순으로 설치된 차량용 구동장치를 제어대상으로 하는 제어장치의 특징구성은, 상기 제1 계합장치 및 상기 제2 계합장치의 쌍방을 슬립계합상태로 하도록 제어함과 함께 상기 회전전기에 발전을 행하게 하는 점에 있다.
다만, 「구동연결」이란, 2개의 회전요소가 구동력을 전달 가능하게 연결된 상태를 의미하고, 상기 2개의 회전요소가 일체적으로 회전하도록 연결된 상태, 혹은 상기 2개의 회전요소가 1 또는 2 이상의 동력전달부재를 통하여 구동력을 전달 가능하게 연결된 상태를 포함하는 개념으로서 쓰이고 있다. 이와 같은 동력전달부재로서는, 회전을 동속(同速)으로 또는 변속(變速)하여 전달하는 각종의 부재가 포함되며, 예컨대, 축, 기어기구, 벨트, 체인 등이 포함된다. 또한, 이와 같은 동력전달부재로서, 회전 및 구동력을 선택적으로 전달하는 계합장치, 예컨대 마찰클러치 등이 포함되어 있어도 좋다. 여기서, 「구동력」은 「토크」와 동의(同義)로 쓰이고 있다.
또한, 「회전전기(電機)」는, 모터(전동기), 제네레이터(발전기), 및 필요에 따라 모터 및 제네레이터의 쌍방의 기능을 하는 모터·제네레이터 모두를 포함하는 개념으로서 쓰이고 있다.
또한, 「슬립계합상태」는, 대상이 되는 계합장치의 양측의 계합부재가 회전속도 차(差)를 가지는 상태에서 구동력을 전달 가능하게 계합되어 있는 상태를 의미한다. 다만, 「직결계합상태」는, 양측의 계합부재가 일체 회전하는 상태에서 계합되어 있는 상태를 의미한다.
상기한 특징구성에 의하면, 제1 계합장치 및 제2 계합장치의 쌍방을 슬립계합상태로 제어하므로, 예컨대 자립(自立)운전을 계속시키는 것이 가능한 회전속도로 내연기관을 구동시키면서, 제1 계합장치 및 제2 계합장치의 쌍방을 직결계합상태로 한다고 가정한 경우의 출력부재의 회전속도보다도 낮은 회전속도로 출력부재를 회전시키고자 하는 상황(이하, 「저출력 회전상황」이라 칭함)에서, 제1 계합장치를 직결계합상태로 함과 함께 제2 계합장치를 슬립계합상태로 하는 경우와 비교하여, 제2 계합장치의 양측의 계합부재 사이의 차(差)회전속도를 작게 할 수 있다. 따라서, 제2 계합장치의 발열량을 작게 억제할 수 있다.
또한, 상기한 특징구성에서는, 제2 계합장치를 슬립계합상태로 함으로써 출력부재의 회전속도보다도 회전전기의 회전속도를 높게 유지할 수 있다. 따라서, 저출력 회전상황이더라도, 출력부재의 회전속도보다도 높은 회전속도로 회전하는 회전전기에 발전을 행하게 하여, 소망의 전력량을 확보할 수 있다.
따라서, 상기한 특징구성에 의하면, 제2 계합장치의 발열량을 작게 억제하면서 소망의 전력량을 확보할 수 있는 제어장치를 실현할 수 있다.
여기서, 상기 입력부재에 전달되는 토크가 상기 출력부재에 전달되는 상태에서, 상기 회전전기에 의한 발전량이 소정의 요구발전량에 일치하도록 상기 회전전기를 제어함과 함께, 상기 출력부재에 전달되는 토크가 차량을 구동하기 위하여 필요하게 되는 요구구동력에 일치하도록 상기 제2 계합장치를 제어하는 구성으로 하면 적절하다.
이 구성과 같이 회전전기 및 제2 계합장치를 제어함으로써, 요구발전량을 적절하게 확보할 수 있음과 함께, 차량의 요구구동력에 상당하는 토크를 출력부재에 전달하여 상기 차량을 적절하게 구동할 수 있다.
또한, 상기 제1 계합장치의 전달토크용량이, 상기 회전전기에 발전을 행하게 하기 위하여 상기 회전전기에 제공되는 발전토크와 상기 요구구동력의 합에 일치하도록 상기 제1 계합장치를 제어하는 구성으로 하면 적절하다.
이 구성에 의하면, 제1 계합장치를 통하여, 입력부재와 출력부재를 연결하는 동력전달경로에 있어서의 제1 계합장치의 하류측에, 발전토크와 요구구동력의 합계량에 일치하는 토크를 전달할 수 있다. 그리고, 그 일부를 이용하여 발전량이 요구발전량에 일치하도록 회전전기를 제어함으로써, 요구발전량을 적절하게 확보할 수 있다. 또한, 그 잔여분이 되는 요구구동력에 상당하는 토크를 출력부재에 전달하여, 상기 차량을 적절하게 구동할 수 있다.
또한, 상기 회전전기의 회전속도가 소정의 목표회전속도에 일치하도록 상기 회전전기를 제어함과 함께, 상기 제2 계합장치의 전달토크용량이 상기 요구구동력에 일치하도록 상기 제2 계합장치를 제어하는 구성으로 하면 적절하다.
이 구성에 의하면, 제2 계합장치를 통하여 요구구동력에 상당하는 토크를 출력부재에 전달하여, 상기 차량을 적절하게 구동할 수 있다. 또한, 이 구성에서는, 회전전기를 회전속도제어함으로써, 그 회전속도를 내연기관에 의하여 구동되는 입력부재의 회전속도보다도 낮게 또한 차륜의 회전속도에 비례하는 출력부재의 회전속도보다도 높은 값으로 하는 것이 용이하게 된다. 따라서, 슬립계합상태에 있는 계합장치가, 회전속도가 높은 계합부재로부터 회전속도가 낮은 계합부재로 구동력을 전달하는 성질을 이용하여, 입력부재에 전달되는 토크를 회전전기 및 출력부재로 전달할 수 있다.
또한, 상기 목표회전속도를, 상기 입력부재의 회전속도보다도 낮게 또한 상기 출력부재의 회전속도보다도 높은 값으로 설정함과 함께, 적어도 상기 요구발전량에 근거하여 설정하는 구성으로 하면 적절하다.
이 구성에 의하면, 입력부재에 전달되는 토크를 회전전기 및 출력부재로 적절하게 전달할 수 있다. 또한, 회전전기의 회전속도제어에 있어서의 목표회전속도를 요구발전량에 근거하여 설정함으로써, 소망의 전력량을 적절하게 확보할 수 있다.
또한, 상기 입력부재가 상기 내연기관에 의하여 구동되고 있음과 함께, 상기 제2 계합장치가 차(差)회전을 가지지 않는 직결계합상태라고 가정한 경우에 상기 출력부재의 회전속도에 근거하여 결정되는 상기 회전전기의 추정회전속도가, 소정의 요구발전량을 확보하기 위하여 필요하게 되는 상기 회전전기의 필요회전속도보다도 낮은 제1 특정주행상태에서, 상기 제1 계합장치 및 상기 제2 계합장치의 쌍방을 슬립계합상태로 하도록 제어함과 함께, 상기 입력부재에 전달되는 토크에 의하여 상기 회전전기에 발전을 행하게 하고, 상기 추정회전속도가 상기 필요회전속도 이상인 제2 특정주행상태에서, 상기 제1 계합장치를 슬립계합상태로 하고 상기 제2 계합장치를 직결계합상태로 하도록 제어함과 함께, 상기 입력부재에 전달되는 토크에 의하여 상기 회전전기에 발전을 행하게 하는 구성으로 하면 적절하다.
이 구성에 의하면, 제2 계합장치가 직결계합상태라 가정한 경우에 있어서의 회전전기의 추정회전속도가 소정의 필요회전속도보다도 낮은 상태가 되는 제1 특정주행상태에 있어서, 제1 계합장치 및 제2 계합장치의 쌍방을 슬립계합상태로 함으로써, 출력부재의 회전속도보다도 회전전기의 회전속도를 높게 유지하고, 나아가서는 회전전기의 회전속도를 소정의 필요회전속도 이상으로 유지할 수 있다. 따라서, 제1 특정주행상태이더라도, 입력부재에 전달되는 내연기관의 토크에 의하여 회전전기에 발전을 행하게 하여 소망의 전력량을 확보할 수 있다.
한편, 제2 계합장치가 직결계합상태라 가정한 경우에 있어서의 회전전기의 추정회전속도가 소정의 필요회전속도 이상이 되는 제2 특정주행상태에서는, 제2 계합장치를 직결계합상태로 함으로써, 소망의 전력량을 확보하면서, 제2 계합장치의 양측의 계합부재 사이의 차(差)회전속도를 0으로 하여 발열이 생기지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 제2 계합장치를 연속동작 가능하게 하기 위하여 허용되는 상기 제2 계합장치의 허용 상한온도에 근거하여, 상기 제2 계합장치의 양측의 계합부재 사이의 차(差)회전속도의 목표치인 목표 차(差)회전속도(target differential rotational speed)를 결정하고, 상기 목표회전속도를, 적어도 상기 목표 차(差)회전속도에 근거하여 결정하는 구성으로 하면 적절하다.
이 구성에 의하면, 제2 계합장치의 온도가 허용 상한온도를 넘지 않도록 목표 차(差)회전속도를 결정하고, 그 목표 차(差)회전속도에 근거하여 출력부재의 회전속도에 따른 회전전기의 목표회전속도를 결정함으로써, 제2 계합장치의 양측의 계합부재 사이의 슬립에 의한 발열을 소정량 이하로 억제할 수 있다. 따라서, 제2 계합장치의 고(高)비용화를 억제하면서, 그 내구성을 확보하는 것이 용이하게 된다.
또한, 상기 목표회전속도를, 상기 회전전기를 연속동작 가능하게 하기 위하여 허용되는 상기 회전전기의 허용 상한온도, 및 상기 회전전기의 제어기를 연속동작 가능하게 하기 위하여 허용되는 상기 제어기의 허용 상한온도 중 적어도 일방에 근거하여 결정하는 구성으로 하면 적절하다.
이 구성에 의하면, 회전전기의 온도가 허용 상한온도를 넘지 않도록 상기 회전전기의 목표회전속도를 결정함으로써, 회전전기의 동작에 수반하는 발열을 소정량 이하로 억제할 수 있다. 따라서, 회전전기의 냉각성능이나 내열성을 필요 이상으로 높이지 않고 그 내구성을 확보하는 것이 용이하게 된다. 또한, 회전전기의 제어기의 온도가 허용 상한온도를 넘지 않도록 회전전기의 목표회전속도를 결정함으로써, 제어기의 동작에 수반하는 발열을 소정량 이하로 억제할 수 있다. 따라서, 제어기의 냉각성능이나 내열성을 필요 이상으로 높이지 않고 그 내구성을 확보하는 것이 용이하게 된다. 따라서, 고(高)비용화를 억제하면서, 회전전기 및 그 제어기의 일방 또는 쌍방의 내구성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 요구발전량이, 차량에 구비되는 보조기기(補機)의 정격소비전력에 근거하여 미리 설정되어 있는 구성으로 하면 적절하다.
이 구성에 의하면, 차량에 구비되는 보조기기가 차량의 주행 중에 소비될 것으로 예측되는 전력에 합치(合致)하는 전력을 발전할 수 있다. 또한 이 구성에서는, 회전전기에 의한 발전량을 비교적 작게 억제할 수 있으므로, 회전전기의 회전속도를 낮게 억제할 수 있다. 즉, 제2 계합장치의 양측의 계합부재 사이의 차(差)회전속도를 작게 억제할 수 있어, 상기 제2 계합장치의 발열을 억제할 수 있다. 따라서, 회전전기의 발전에 의하여 보조기기에서 소비되는 만큼의 전력을 제공하면서, 제2 계합장치의 성능을 양호하게 유지시킬 수 있다.
또한, 차량에 구비되는 보조기기의 차량주행 중에 있어서의 실(實)소비전력을 산출하여, 상기 요구발전량을, 상기 실소비전력에 근거하여 설정하는 구성으로 하면 적절하다.
이 구성에 의하면, 차량에 구비되는 보조기기가 차량의 주행 중에 실제로 소비하고 있는 전력에 합치하는 전력을 발전할 수 있다. 또한 이 구성에서는, 회전전기에 의한 발전량을 필요 최소한으로 억제할 수 있으므로, 회전전기의 회전속도를 낮게 억제할 수 있다. 즉, 제2 계합장치의 양측의 계합부재 사이의 차(差)회전속도를 작게 억제할 수 있어, 상기 제2 계합장치의 발열을 억제할 수 있다. 따라서, 회전전기의 발전에 의하여 보조기기에서 실제로 소비되는 만큼의 전력을 확실히 제공하면서, 제2 계합장치의 성능을 양호하게 유지시킬 수 있다.
또한, 하나 또는 복수의 계합장치를 가짐과 함께 상기 하나 또는 복수의 계합장치를 선택적으로 구동연결함으로써 복수의 변속형태를 전환 가능한 변속기구를 상기 회전전기와 상기 출력부재 사이에 구비하고 있고, 상기 하나 또는 복수의 계합장치 중 하나가 상기 제2 계합장치로 된 상기 차량용 구동장치를 제어대상으로 하는 구성으로 하면 적절하다.
변속기구에 설치되어 선택적으로 구동연결됨으로써 변속형태를 전환 가능한 계합장치에서는, 일반적으로, 변속형태를 전환하는 사이의 매우 짧은 시간만 슬립계합상태로 유지되는 것을 상정하여 설계된다. 그로 인하여, 그와 같은 계합장치 자체에는 발열에 대한 대책이 시행되는 것이 적어서, 비교적 장시간에 걸쳐서 슬립계합상태로 유지되는 경우에는 발열량이 증대함에 의한 문제점이 생길 가능성이 있다. 또한, 그와 같은 계합장치 중의 하나가 되는 제2 계합장치의 출력부재측의 계합부재의 회전속도는, 예컨대 상기한 저출력 회전상황에서는 상당히 낮아지므로, 제2 계합장치의 양측의 계합부재 사이의 차(差)회전속도가 비교적 커져서 제2 계합장치의 발열량도 커지기 쉽다.
이 점, 이 구성에 의하면, 변속기구에 설치되는 계합장치 중 하나를 이용하여 제2 계합장치를 구성하는 경우이더라도, 상기 제2 계합장치로서 기능하는 계합장치의 발열량을 작게 억제하여 그 성능을 양호하게 유지시키면서, 소망의 전력량을 확보할 수 있다.
저차속으로 차량을 주행시키는 경우 등의 특정한 주행상태에 있어서, 제2 계합장치의 발열량을 작게 억제하면서 소망의 전력량을 확보할 수 있는 제어장치의 실현이 구현된다.
[도 1] 제1 실시형태에 관한 차량용 구동장치 및 그 제어장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
[도 2] 제어장치가 실현 가능한 주행모드를 나타내는 표이다.
[도 3] 제1 실시형태에 관한 슬립발전제어를 실행할 때의 각 부(部)의 동작상태의 일례를 나타내는 타임차트이다.
[도 4] 회전전기의 목표회전속도의 결정방법의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 5] 정차(停車) 중 발전상태로부터 발진할 때의 차량제어에 있어서의 처리순서를 나타내는 플로차트이다.
[도 6] 슬립발전제어의 상세한 처리순서를 나타내는 플로차트이다.
[도 7] 제2 실시형태에 관한 슬립발전제어를 실행할 때의 각 부의 동작상태의 일례를 나타내는 타임차트이다.
[도 8] 회전전기의 목표회전속도의 결정방법의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 9] 기타 실시형태에 관한 차량용 구동장치 및 그 제어장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
[도 10] 기타 실시형태에 관한 차량용 구동장치 및 그 제어장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
1. 제1 실시형태
본 발명에 관한 제어장치의 제1 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시형태에 관한 제어장치(3)는, 구동장치(1)를 제어대상으로 하는 구동장치용 제어장치로 되어 있다. 여기서, 본 실시형태에 관한 구동장치(1)는, 구동력원으로서 내연기관(11) 및 회전전기(12)의 쌍방을 구비한 차량(하이브리드 차량)(6)을 구동하기 위한 차량용 구동장치(하이브리드 차량용 구동장치)이다. 이하, 본 실시형태에 관한 제어장치(3)에 대하여, 상세히 설명한다.
다만, 이하의 설명에서는, 각 계합장치의 상태에 관하여, 「해방(解放: release)상태」는, 상기 계합장치의 양측의 계합부재 사이에서 회전 및 구동력이 전달되지 않는 상태를 나타낸다. 「슬립계합상태」는, 양측의 계합부재가 회전속도 차(差)를 가지는 상태로 구동력을 전달 가능하도록 계합되어 있는 상태를 나타낸다. 「직결계합상태」는, 양측의 계합부재가 일체 회전하는 상태로 계합되어 있는 상태를 나타낸다.
또한, 「계합압」은, 일방의 계합부재와 타방의 계합부재를 서로 밀어붙이는 압력을 나타낸다. 또한, 「해방압」은, 상기 계합장치가 정상적으로 해방상태가 되는 압력을 나타낸다. 「해방경계압」은, 상기 계합장치가 해방상태와 슬립계합상태의 경계(境界)인 슬립경계상태가 되는 압력(해방측 슬립경계압)을 나타낸다. 「계합경계압」은, 상기 계합장치가 슬립계합상태와 직결계합상태의 경계인 슬립경계상태가 되는 압력(계합측 슬립경계압)을 나타낸다. 「완전계합압」은, 상기 계합장치가 정상적으로 직결계합상태가 되는 압력을 나타낸다.
1-1. 구동장치의 구성
먼저, 본 실시형태에 관한 제어장치(3)에 의한 제어대상이 되는 구동장치(1)의 구성에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 관한 구동장치(1)는, 소위 1 모터 패럴렐 방식의 하이브리드 차량용 구동장치로서 구성되어 있다. 이 구동장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 내연기관(11)에 구동연결되는 입력축(I)과 차륜(15)에 구동연결되는 출력축(O)을 연결하는 동력전달경로 상에, 입력축(I)의 측으로부터, 발진클러치(CS), 회전전기(12), 변속기구(13), 및 출력축(O)의 순으로 구비하고 있다. 이들은, 동축 상에 배치되어 있다. 다만, 변속기구(13)에는 후술하는 바와 같이 변속용 제1 클러치(C1)가 구비되어 있고, 이로써, 입력축(I)과 출력축(O)을 연결하는 동력전달경로 상에, 입력축(I)의 측으로부터, 발진클러치(CS), 회전전기(12), 제1 클러치(C1), 및 출력축(O)의 순으로 설치되어 있다. 이들의 각 구성은, 구동장치 케이스(미도시) 내에 수용되어 있다. 본 실시형태에서는, 입력축(I)이 본 발명에 있어서의 「입력부재」에 상당하고, 출력축(O)이 본 발명에 있어서의 「출력부재」에 상당한다.
내연기관(11)은, 기관 내부에 있어서의 연료의 연소에 의하여 구동되어 동력을 인출하는 원동기이다. 내연기관(E)으로서는, 예컨대, 가솔린엔진이나 디젤엔진 등을 이용할 수 있다. 내연기관(11)은 입력축(I)과 일체 회전하도록 구동연결되어 있다. 본 예에서는, 내연기관(11)의 크랭크샤프트 등의 출력축이 입력축(I)에 구동연결되어 있다. 다만, 내연기관(11)이, 댐퍼 등의 다른 장치를 통하여 입력축(I)에 구동연결된 구성으로 하여도 적절하다. 내연기관(11)은, 발진클러치(CS)를 통하여 회전전기(12)에 구동연결되어 있다.
발진클러치(CS)는, 내연기관(11)과 회전전기(12) 사이에 설치되어 있다. 발진클러치(CS)는, 입력축(I)과 중간축(M) 및 출력축(O)을 선택적으로 구동연결하는 마찰계합장치로서, 내연기관 분리용 마찰계합장치로서 기능한다. 본 실시형태에서는, 발진클러치(CS)는, 습식다판 클러치로서 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 발진클러치(CS)는, 그 주위를 덮는 클러치하우징 속에 유밀(油密)상태로 배치되어 있고, 기본적으로는 상기 클러치하우징 속에 있어서 상시 오일에 잠겨 있다. 본 실시형태에서는, 그 전체가 상시 오일에 잠긴 구성을 채용함으로써, 발진클러치(CS)의 냉각성능을 양호하게 유지하는 것이 가능하게 되어 있다. 본 실시형태에서는, 발진클러치(CS)가 본 발명에 있어서의 「제1 계합장치」에 상당한다.
회전전기(12)는, 로터와 스테이터를 가지도록 구성되고(미도시), 전력의 공급을 받아서 동력을 발생하는 모터(전동기)로서의 기능과, 동력의 공급을 받아서 전력을 발생하는 제네레이터(발전기)로서의 기능을 하는 것이 가능하게 되어 있다. 회전전기(12)의 로터는 중간축(M)과 일체 회전하도록 구동연결되어 있다. 또한, 회전전기(12)는, 인버터장치(27)를 통하여 축전장치(28)에 전기적으로 접속되어 있다. 축전장치(28)로서는, 배터리나 커패시터 등을 이용할 수 있다. 회전전기(12)는, 축전장치(28)로부터 전력의 공급을 받아 역행(力行)하거나, 혹은, 내연기관(11)이 출력하는 토크나 차량(6)의 관성력에 의하여 발전(發電)한 전력을 축전장치(28)에 공급하여 축전시킨다. 또한, 회전전기(12)의 로터와 일체 회전하는 중간축(M)은, 변속기구(13)에 구동연결되어 있다. 즉, 중간축(M)은, 변속기구(13)의 입력축(변속 입력축)으로 되어 있다.
변속기구(13)는, 복수의 변속형태를 전환 가능한 기구이다. 본 실시형태에서는, 변속기구(13)는, 변속비가 다른 복수의 변속단(변속형태의 일종)을 전환 가능하게 가지는 자동 유단(有段)변속기구로 되어 있다. 변속기구(13)는, 이들 복수의 변속단을 형성하기 위하여, 1 또는 2 이상의 유성기어기구 등의 기어기구와, 이 기어기구의 회전요소 사이를 선택적으로 구동연결함으로써 복수의 변속단을 전환하기 위한, 클러치나 브레이크 등의 복수의 마찰계합장치를 구비하고 있다. 여기서는, 변속기구(13)는 변속용의 복수의 마찰계합장치 중 하나로서, 제1 클러치(C1)를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 제1 클러치(C1)는, 습식다판 클러치로서 구성되어 있다. 제1 클러치(C1)는, 중간축(M)과 변속기구(13) 속에 설치된 변속중간축(S)을 선택적으로 구동연결한다. 본 실시형태에서는, 제1 클러치(C1)가 본 발명에 있어서의 「제2 계합장치」에 상당한다. 변속중간축(S)은, 변속기구(13) 속의 다른 마찰계합장치나 축부재를 통하여 출력축(O)에 구동연결되어 있다.
변속기구(13)는, 복수의 마찰계합장치의 계합상태에 따라서 형성되는 각 변속단에 대하여 각각 설정된 소정의 변속비로, 중간축(M)의 회전속도를 변속함과 함께 토크를 변환하여, 출력축(O)으로 전달한다. 변속기구(13)로부터 출력축(O)으로 전달된 토크는, 출력용 차동(差動)기어장치(14)를 통하여 좌우 두 개의 차륜(15)에 분배되어 전달된다. 이로써, 구동장치(1)는, 내연기관(11) 및 회전전기(12)의 일방 또는 쌍방의 토크를 차륜(15)에 전달시켜서 차량(6)을 주행시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 구동장치(1)는, 중간축(M)에 구동연결되는 오일펌프(미도시)를 구비하고 있다. 오일펌프는, 오일팬(미도시)에 축적된 오일을 흡인하여, 구동장치(1)의 각 부(部)에 오일을 공급하기 위한 유압원(源)으로서 기능한다. 오일펌프는, 중간축(M)을 통하여 전달되는 회전전기(12) 및 내연기관(11)의 일방 또는 쌍방의 구동력에 의하여 구동되어 작동하고, 오일을 토출하여 유압력을 발생시킨다. 오일펌프로부터의 오일은, 유압제어장치(25)에 의하여 소정 유압으로 조정되고 나서, 발진클러치(CS)나 변속기구(13) 속에 구비되는 제1 클러치(C1) 등에 공급된다. 다만, 이 오일펌프와는 별도로, 전동오일펌프를 구비한 구성으로 하여도 좋다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 이 구동장치(1)가 탑재된 차량(6)의 각 부에는, 복수의 센서가 구비되어 있다. 구체적으로는, 입력축 회전속도센서(Se1), 중간축 회전속도센서(Se2), 출력축 회전속도센서(Se3), 엑셀개도(開度) 검출센서(Se4), 및 충전상태 검출센서(Se5)가 구비되어 있다.
입력축 회전속도센서(Se1)는, 입력축(I)의 회전속도를 검출하는 센서이다. 입력축 회전속도센서(Se1)에 의하여 검출되는 입력축(I)의 회전속도는, 내연기관(11)의 회전속도와 동일하다. 중간축 회전속도센서(Se2)는, 중간축(M)의 회전속도를 검출하는 센서이다. 중간축 회전속도센서(Se2)에 의하여 검출되는 중간축(M)의 회전속도는, 회전전기(12)의 회전속도와 동일하다. 출력축 회전속도센서(Se3)는, 출력축(O)의 회전속도를 검출하는 센서이다. 제어장치(3)는, 출력축 회전속도센서(Se3)에 의하여 검출되는 출력축(O)의 회전속도에 근거하여, 차량(6)의 주행속도인 차속(車速)을 도출할 수도 있다. 엑셀개도 검출센서(Se4)는, 엑셀페달(17)의 조작량을 검출함으로써 엑셀개도를 검출하는 센서이다. 충전상태 검출센서(Se5)는, SOC(state of charge : 충전상태)를 검출하는 센서이다. 제어장치(3)는, 충전상태 검출센서(Se5)에 의하여 검출되는 SOC에 근거하여 축전장치(28)의 축전량을 도출할 수도 있다. 이들의 각 센서(Se1∼Se5)에 의한 검출결과를 나타내는 정보는, 다음으로 설명하는 제어장치(3)에 출력된다.
1-2. 제어장치의 구성
다음으로, 본 실시형태에 관한 제어장치(3)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 제어장치(3)는, 주로 내연기관(11)을 제어하기 위한 내연기관 제어유닛(30)과, 주로 회전전기(12), 발진클러치(CS), 및 변속기구(13)를 제어하기 위한 구동장치 제어유닛(40)을 구비하고 있다. 내연기관 제어유닛(30) 및 구동장치 제어유닛(40)은, 구동장치(1)의 각 부의 동작제어를 행하는 중핵(中核)부재로서의 기능을 하고 있다.
이들의 내연기관 제어유닛(30) 및 구동장치 제어유닛(40)은, 각각 CPU 등의 연산처리장치를 중핵부재로서 구비하고 있다(미도시). 그리고, ROM 등에 기억된 소프트웨어(프로그램) 또는 별도 설치된 연산회로 등의 하드웨어, 혹은 그들의 양쪽에 의하여, 내연기관 제어유닛(30) 및 구동장치 제어유닛(40)의 각 기능부가 구성되어 있다. 이들의 각 기능부는, 서로 정보의 수수(授受; 주고받음)를 행할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 내연기관 제어유닛(30)과 구동장치 제어유닛(40) 간에도, 서로 정보의 수수를 행할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 내연기관 제어유닛(30) 및 구동장치 제어유닛(40)은, 상술한 각 센서(Se1∼Se5)에 의한 검출결과의 정보를 취득 가능하도록 구성되어 있다.
내연기관 제어유닛(30)은, 내연기관 제어부(31)를 구비하고 있다.
내연기관 제어부(31)는, 내연기관(11)의 동작제어를 행하는 기능부이다. 내연기관 제어부(31)는, 내연기관(11)의 출력토크(내연기관토크(Te)) 및 회전속도의 제어목표로서의 목표토크 및 목표회전속도를 결정하고, 이 제어목표에 따라서 내연기관(11)을 동작시킴으로써, 내연기관(11)의 동작제어를 행한다. 본 실시형태에서는, 내연기관 제어부(31)는, 차량(6)의 주행상태에 따라서 내연기관(11)의 토크제어 및 회전속도제어를 전환하는 것이 가능하게 되어 있다. 여기서, 토크제어는, 내연기관(11)에 목표토크를 지령하고, 내연기관토크(Te)를 그 목표토크에 추종시키는 제어이다. 또한, 회전속도제어는, 내연기관(11)에 목표회전속도를 지령하고, 내연기관(11)의 회전속도를 그 목표회전속도에 추종시키도록 목표토크를 결정하는 제어이다.
예컨대, 내연기관 제어부(31)는, 차량(6)의 통상주행시(여기서는, 후술하는 패럴렐 어시스트모드에서의 주행시; 이하 마찬가지임)에는, 후술하는 요구토크 결정부(42)에 의하여 결정되는 차량 요구토크(Td) 중, 내연기관(11)에 의한 부담분인 내연기관 요구토크를 결정한다. 그리고, 내연기관 제어부(31)는, 결정된 내연기관 요구토크를 상기 목표토크로서 토크제어를 실행한다. 또한, 본 실시형태에서는, 회전전기 제어부(43)는, 후술하는 슬립발전제어 중에 결정되는 내연기관토크지령에 따른 토크를 상기 목표토크로서 토크제어를 실행하는 것이 가능하다.
구동장치 제어유닛(40)은, 주행모드 결정부(41), 요구토크 결정부(42), 회전전기 제어부(43), 발진클러치 동작제어부(44), 변속기구 동작제어부(45), 슬립발전제어부(46), 및 요구발전량 결정부(47)를 구비하고 있다.
주행모드 결정부(41)는, 차량(6)의 주행모드를 결정하는 기능부이다. 주행모드 결정부(41)는, 예컨대 출력축 회전속도센서(Se3)의 검출결과에 근거하여 도출되는 차속(車速)이나, 엑셀개도 검출센서(Se4)에 의하여 검출되는 엑셀개도(開度), 충전상태 검출센서(Se5)의 검출결과에 근거하여 도출되는 축전장치(28)의 축전량 등에 근거하여, 구동장치(1)가 실현되어야 할 주행모드를 결정한다. 그때, 주행모드 결정부(41)는, 메모리 등의 기록장치에 기억하여 구비된, 차속, 엑셀개도, 및 축전량과 주행모드의 관계를 규정한 모드선택 맵(미도시)을 참조한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는, 주행모드 결정부(41)가 선택 가능한 주행모드에는, 전동(電動)주행모드, 패럴렐 주행모드, 슬립 주행모드, 및 정차(停車) 발전모드가 포함된다. 또한, 패럴렐 주행모드에는, 패럴렐 어시스트모드 및 패럴렐 발전모드가 포함된다. 슬립 주행모드에는, 슬립 어시스트모드, 제1 슬립발전모드, 및 제2 슬립발전모드가 포함된다. 다만, 도 2에 있어서, 각 클러치(CS, C1)의 열(列)의 「○」는 각 계합장치가 직결계합상태가 되는 것을 나타내며, 「△」는 슬립계합상태가 되는 것을 나타내고 있다. 또한, 「×」는 각 계합장치가 해방상태가 되는 것을 나타내고 있다. 또한, 회전전기(12)의 열의 「역행(力行)」은, 차량(6)에 대하여 토크 어시스트를 행하고 있는 것, 또는 토크 어시스트는 행하지 않고 단순히 공전하고 있는 것을 나타내고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 전동주행모드에서는, 발진클러치(CS)가 해방상태, 제1 클러치(C1)가 직결계합상태가 되고, 회전전기(12)가 역행(力行)한다. 제어장치(3)는, 이 전동주행모드를 선택함으로써, 회전전기(12)의 출력토크(회전전기토크(Tm))만에 의하여 차량(6)을 주행시킨다. 패럴렐 주행모드에서는, 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방이 직결계합상태가 되고, 회전전기(12)는 역행 또는 발전한다. 제어장치(3)는, 이 패럴렐 주행모드를 선택함으로써, 적어도 내연기관토크(Te)에 의하여 차량(6)을 주행시킨다. 그때, 회전전기(12)는, 패럴렐 어시스트모드에서는 플러스의 회전전기토크(Tm)(＞0)를 출력하여 내연기관토크(Te)에 의한 구동력을 보조하고, 패럴렐 발전모드에서는 마이너스의 회전전기토크(Tm)(＜0)를 출력하여 내연기관토크(Te)의 일부에 의하여 발전한다.
슬립 어시스트모드에서는, 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방이 슬립계합상태가 되고, 회전전기(12)는 역행한다. 제어장치(3)는, 이 슬립 어시스트모드를 선택함으로써, 적어도 내연기관토크(Te)에 의하여 차량(6)을 주행시킨다. 제1 슬립발전모드에서는, 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방이 슬립계합상태가 되고, 회전전기(12)는 발전한다. 제2 슬립발전모드에서는, 발진클러치(CS)가 슬립계합상태, 제1 클러치(C1)가 직결계합상태가 되고, 회전전기(12)는 발전한다. 제어장치(3)는, 이들 2개의 슬립발전모드 중 어느 하나를 선택함으로써, 내연기관토크(Te)를 이용하여 회전전기(12)에 발전시키면서 차량(6)을 주행시킨다. 정차 발전모드에서는, 발진클러치(CS)가 직결계합상태, 제1 클러치(C1)가 해방상태가 되고, 회전전기(12)는 발전한다. 제어장치(3)는, 이 정차 발전모드를 선택함으로써, 차량(6)의 정지상태에서 내연기관토크(Te)에 의하여 회전전기(12)에 발전시킨다. 다만, 이들 중 일부의 주행모드만을 구비하는 구성, 혹은 이들 이외의 주행모드를 구비하는 구성을 채용하여도 좋다.
요구토크 결정부(42)는, 차량(6)을 주행시키기 위하여 필요하게 되는 차량 요구토크(Td)를 결정하는 기능부이다. 요구토크 결정부(42)는, 출력축 회전속도센서(Se3)의 검출결과에 근거하여 도출되는 차속과, 엑셀개도 검출센서(Se4)에 의하여 검출되는 엑셀개도에 근거하여, 소정의 맵(미도시)을 참조하는 등 하여 차량 요구토크(Td)를 결정한다. 본 실시형태에서는, 차량 요구토크(Td)가 본 발명에 있어서의 「요구구동력」에 상당한다. 결정된 차량 요구토크(Td)는, 내연기관 제어부(31), 회전전기 제어부(43), 및 슬립발전제어부(46) 등에 출력된다.
회전전기 제어부(43)는, 회전전기(12)의 동작제어를 행하는 기능부이다. 회전전기 제어부(43)는, 회전전기토크(Tm) 및 회전속도의 제어목표로서의 목표토크 및 목표회전속도를 결정하고, 이 제어목표에 따라서 회전전기(12)를 동작시킴으로써, 회전전기(12)의 동작제어를 행한다. 본 실시형태에서는, 회전전기 제어부(43)는, 차량(6)의 주행상태에 따라서 회전전기(12)의 토크제어 및 회전속도제어를 전환하는 것이 가능하게 되어 있다. 여기서, 토크제어는, 회전전기(12)에 목표토크를 지령하고, 회전전기토크(Tm)를 그 목표토크에 추종시키는 제어이다. 또한, 회전속도제어는, 회전전기(12)에 목표회전속도를 지령하고, 회전전기(12)의 회전속도를 그 목표회전속도에 추종시키도록 목표토크를 결정하는 제어이다.
예컨대, 회전전기 제어부(43)는, 차량(6)의 통상주행시에는, 요구토크 결정부(42)에 의하여 결정되는 차량 요구토크(Td) 중, 회전전기(12)에 의한 부담분인 회전전기 요구토크를 결정한다. 그리고, 회전전기 제어부(43)는, 결정된 회전전기 요구토크를 상기 목표토크로서 회전전기토크(Tm)를 제어한다. 또한, 본 실시형태에서는, 회전전기 제어부(43)는, 후술하는 슬립발전제어 중에 결정되는 목표회전속도(Nmt)를 상기 목표회전속도로 하여, 회전전기(12)의 회전속도제어를 실행하는 것이 가능하다.
또한, 회전전기 제어부(43)는, 마이너스의 목표토크를 지령하고, 마이너스의 회전전기토크(Tm)(＜0)를 출력시킴으로써, 회전전기(12)에 발전을 행하게 할 수 있다. 즉, 회전전기(12)는, 차량(6)의 전진시에는 기본적으로 정방향으로 회전하기 때문에, 정방향으로 회전하면서 마이너스의 회전전기토크(Tm)(＜0)를 출력하여 발전한다. 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이 예컨대 제1 슬립발전모드 등에서는 내연기관토크(Te)의 일부에 의하여 회전전기(12)에 발전시키는 구성으로 되어 있으며, 회전전기(12)에 발전시키기 위한 토크를 「발전토크(Tg)」라 하고 있다. 이 발전토크(Tg)는, 마이너스의 회전전기토크(Tm)(＜0)의 절대치에 일치한다.
발진클러치 동작제어부(44)는, 발진클러치(CS)의 동작을 제어하는 기능부이다. 여기서, 발진클러치 동작제어부(44)는, 유압제어장치(25)를 통하여 발진클러치(CS)에 공급되는 유압력을 제어하여, 발진클러치(CS)의 계합압을 제어함으로써, 상기 발진클러치(CS)의 동작을 제어한다. 예컨대, 발진클러치 동작제어부(44)는, 발진클러치(CS)에 대한 유압지령치(Pcs)를 출력하여, 유압제어장치(25)를 통하여 발진클러치(CS)에의 공급유압력을 해방압으로 함으로써, 발진클러치(CS)를 해방상태로 한다. 또한, 발진클러치 동작제어부(44)는, 유압제어장치(25)를 통하여 발진클러치(CS)에의 공급유압력을 완전계합압으로 함으로써, 발진클러치(CS)를 직결계합상태로 한다. 또한, 발진클러치 동작제어부(44)는, 유압제어장치(25)를 통하여 발진클러치(CS)에의 공급유압력을, 해방경계압 이상 계합경계압 이하인 슬립계합압으로 함으로써, 발진클러치(CS)를 슬립계합상태로 한다.
발진클러치(CS)의 슬립계합상태에서는, 입력축(I)과 중간축(M)이 상대회전하는 상태에서, 이들의 사이에서 구동력이 전달된다. 다만, 발진클러치(CS)의 직결계합상태 또는 슬립계합상태에서 전달 가능한 토크의 크기는, 발진클러치(CS)의 그 시점에서의 계합압에 따라서 결정된다. 이때의 토크의 크기를, 발진클러치(CS)의 「전달토크용량(Tcs)」이라 한다. 본 실시형태에서는, 발진클러치(CS)에 대한 유압지령치(Pcs)에 따라서, 비례 솔레노이드 등으로 발진클러치(CS)에의 공급유량 및 공급유압의 크기를 연속적으로 제어함으로써, 계합압 및 전달토크용량(Tcs)의 증감이 연속적으로 제어 가능하게 되어 있다. 다만, 발진클러치(CS)의 슬립계합상태에서 상기 발진클러치(CS)를 통하여 전달되는 토크의 전달방향은, 입력축(I)과 중간축(M) 사이의 상대회전의 방향에 따라서 결정된다.
또한, 본 실시형태에서는, 발진클러치 동작제어부(44)는, 차량(6)의 주행상태에 따라서 발진클러치(CS)의 토크제어 및 회전속도제어를 전환하는 것이 가능하게 되어 있다. 여기서, 토크제어는, 발진클러치(CS)의 전달토크용량(Tcs)을 소정의 목표전달토크용량으로 하는 제어이다. 또한, 회전속도제어는, 발진클러치(CS)의 일방의 계합부재에 연결된 회전부재(여기서는, 입력축(I))의 회전속도와 타방의 계합부재에 연결된 회전부재(여기서는, 중간축(M))의 회전속도 사이의 회전속도 차를 소정의 목표 차(差)회전속도에 추종시키도록, 발진클러치(CS)에의 유압지령치(Pcs) 또는 발진클러치(CS)의 목표전달토크용량을 결정하는 제어이다.
변속기구 동작제어부(45)는, 변속기구(13)의 동작을 제어하는 기능부이다. 변속기구 동작제어부(45)는, 엑셀개도 및 차속에 근거하여 목표변속단을 결정함과 함께, 변속기구(13)에 대하여 결정된 목표변속단을 형성시키는 제어를 행한다. 그때, 변속기구 동작제어부(45)는, 메모리 등의 기록장치에 기억하여 구비된, 차속 및 엑셀개도와 목표변속단의 관계를 규정한 변속 맵(미도시)을 참조한다. 변속 맵은, 엑셀개도 및 차속에 근거하는 시프트 스케줄을 설정한 맵이다. 변속기구 동작제어부(45)는, 결정된 목표변속단에 근거하여, 변속기구(13) 속에 구비되는 소정의 마찰계합장치에의 공급유압력을 제어하여 목표변속단을 형성한다.
상기한 바와 같이, 변속기구(13)에는 변속용 제1 클러치(C1)가 구비되어 있다. 이 제1 클러치(C1)는, 예컨대 직결계합상태에서 원웨이(one way) 클러치와 협력 작용하여 제1속 단(段)을 형성한다. 이 제1 클러치(C1)도, 당연히 변속기구 동작제어부(45)의 제어대상에 포함된다. 여기서는, 제1 클러치(C1)의 동작을 제어하는 기능부를, 특별히 제1 클러치 동작제어부(45a)라 한다. 제1 클러치 동작제어부(45a)는, 유압제어장치(25)를 통하여 제1 클러치(C1)에 공급되는 유압력을 제어하여, 제1 클러치(C1)의 계합압을 제어함으로써, 상기 제1 클러치(C1)의 동작을 제어한다. 예컨대, 제1 클러치 동작제어부(45a)는, 제1 클러치(C1)에 대한 유압지령치(Pc1)를 출력하고, 유압제어장치(25)를 통하여 제1 클러치(C1)에의 공급유압력을 해방압으로 함으로써, 제1 클러치(C1)를 해방상태로 한다. 또한, 제1 클러치 동작제어부(45a)는, 유압제어장치(25)를 통하여 제1 클러치(C1)에의 공급유압력을 완전계합압으로 함으로써, 제1 클러치(C1)를 직결계합상태로 한다. 또한, 제1 클러치 동작제어부(45a)는, 유압제어장치(25)를 통하여 제1 클러치(C1)에의 공급유압력을 슬립계합압으로 함으로써, 제1 클러치(C1)를 슬립계합상태로 한다.
제1 클러치(C1)의 슬립계합상태에서는, 중간축(M)과 변속중간축(S)이 상대회전하는 상태에서, 이들의 사이에서 구동력이 전달된다. 다만, 제1 클러치(C1)의 직결계합상태 또는 슬립계합상태에서 전달 가능한 토크의 크기는, 제1 클러치(C1)의 그 시점에서의 계합압에 따라서 결정된다. 이때의 토크의 크기를, 제1 클러치(C1)의 「전달토크용량(Tc1)」이라 한다. 본 실시형태에서는, 제1 클러치(C1)에 대한 유압지령치(Pc1)에 따라서, 비례 솔레노이드 등으로 제1 클러치(C1)에의 공급유량 및 공급유압의 크기를 연속적으로 제어함으로써, 계합압 및 전달토크용량(Tc1)의 증감이 연속적으로 제어 가능하게 되어 있다. 다만, 제1 클러치(C1)의 슬립계합상태에서 상기 제1 클러치(C1)를 통하여 전달되는 토크의 전달방향은, 중간축(M)과 변속중간축(S) 사이의 상대회전의 방향에 따라서 결정된다.
또한, 본 실시형태에서는, 제1 클러치 동작제어부(45a)는, 차량(6)의 주행상태에 따라서 제1 클러치(C1)의 토크제어 및 회전속도제어를 전환하는 것이 가능하게 되어 있다. 여기서, 토크제어는, 제1 클러치(C1)의 전달토크용량(Tc1)을 소정의 목표전달토크용량으로 하는 제어이다. 또한, 회전속도제어는, 제1 클러치(C1)의 일방의 계합부재에 연결된 회전부재(여기서는, 중간축(M))의 회전속도와 타방의 계합부재에 연결된 회전부재(여기서는, 변속중간축(S))의 회전속도 사이의 회전속도 차를 소정의 목표 차(差)회전속도에 추종시키도록, 제1 클러치(C1)에의 유압지령치(Pc1) 또는 제1 클러치(C1)의 목표전달토크용량을 결정하는 제어이다.
슬립발전제어부(46)는, 소정의 슬립발전제어를 실행하는 기능부이다. 본 실시형태에서는, 적어도 발진클러치(CS)의 슬립계합상태에서 입력축(I)에 전달되는 내연기관토크(Te)에 의하여 회전전기(12)에 발전을 행하게 하는 제어를 「슬립발전제어」라 하고 있다. 슬립발전제어는, 슬립발전제어부(46)를 중핵으로서, 내연기관 제어부(31), 회전전기 제어부(43), 발진클러치 동작제어부(44), 및 제1 클러치 동작제어부(45a) 등이 협력 작용함으로써 실행된다. 슬립발전제어의 상세한 내용에 대해서는, 후술한다.
요구발전량 결정부(47)는, 정차 발전모드, 제1 슬립발전모드, 제2 슬립발전모드, 또는 패럴렐 발전모드 시에, 회전전기(12)가 발전해야 할 전력량인 요구발전량(Gd)을 결정하는 기능부이다. 본 실시형태에서는, 차량(6)에 구비되는 보조기기류로서 전력을 이용하여 구동되는 것(예컨대, 차재(車載)용 에어컨디셔너의 컴프레서, 파워스티어링용 오일펌프, 내연기관(11)의 냉각수의 워터펌프, 등화(燈火)류 등)은, 기본적으로 회전전기(12)가 발전한 전력에 의하여 구동되는 것으로 되어 있다. 그로 인하여, 본 실시형태에서는, 요구발전량 결정부(47)는, 차량(6)에 구비되는 보조기기의 정격소비전력에 근거하여 요구발전량(Gd)을 결정한다. 즉, 요구발전량 결정부(47)는, 각 보조기기에 대하여 미리 설정되어 있는 정격소비전력을 적산(積算)하여 얻어지는 합계 정격소비전력으로서, 요구발전량(Gd)을 결정한다. 본 예에서는, 이와 같이 하여 결정되는 요구발전량(Gd)도, 차량(6)에 탑재된 보조기기의 종별에 따라서 미리 설정되어 있다. 결정된 요구발전량(Gd)은, 슬립발전제어부(46) 등에 출력된다.
1-3. 슬립발전제어의 내용
다음으로, 슬립발전제어부(46)를 중핵으로 하여 실행되는 슬립발전제어의 구체적 내용에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 슬립발전제어는, 입력축(I)이 내연기관(11)에 의하여 구동되고 있음과 함께, 적어도 발진클러치(CS)의 슬립계합상태에서 회전전기(12)에 발전을 행하도록 하는 제어로서, 본 예에서는 도 3에 있어서의 시각 T02∼T08의 기간에 실행되고 있다. 또한 본 실시형태에서는, 출력축(O)의 회전속도가 소정치 이하의 상태에 있어서의 슬립발전제어를 특별히 「특정슬립발전제어」라 하고 있고, 이 특정슬립발전제어는, 본 예에서는 도 3에 있어서의 시각 T02∼T06의 기간에 실행되고 있다. 다만, 본 실시형태에서는, 슬립발전제어 중, 특정슬립발전제어를 제외한 제어를 「통상슬립발전제어(시각 T06∼T08)」라 하고 있다.
여기서, 이하의 설명에서는, 발진클러치(CS)의 양측의 계합부재 사이의 차(差)회전속도, 즉 입력축(I)과 중간축(M) 사이의 회전속도의 차이를 「제1 차(差)회전속도(ΔN1)」라 한다. 슬립발전제어부(46)는, 입력축 회전속도센서(Se1)에 의하여 검출되는 입력축(I)의 회전속도로부터 중간축 회전속도센서(Se2)에 의하여 검출되는 중간축(M)의 회전속도를 감산하여 얻어지는 감산치로서, 제1 차(差)회전속도(ΔN1)를 취득 가능하다. 발진클러치(CS)의 직결계합상태에서는, 입력축(I)과 중간축(M)이 일체 회전하므로 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 없는(제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 0인) 상태가 된다. 한편, 발진클러치(CS)의 슬립계합상태 또는 해방상태에서는, 입력축(I)과 중간축(M)이 상대회전하므로 제1 차(差)회전속도(ΔN1)를 가지는(제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 0보다 큰) 상태가 된다.
또한, 제1 클러치(C1)의 양측의 계합부재 사이의 차(差)회전속도, 즉 중간축(M)과 변속중간축(S) 사이의 회전속도의 차이를 「제2 차(差)회전속도(ΔN2)」라 한다. 슬립발전제어부(46)는, 중간축 회전속도센서(Se2)에 의하여 검출되는 중간축(M)의 회전속도로부터 출력축 회전속도센서(Se3)에 의하여 검출되는 출력축(O)의 회전속도에 근거하여 정하여지는 변속중간축(S)의 회전속도를 감산하여 얻어지는 감산치로서, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)를 취득 가능하다. 다만, 변속중간축(S)의 회전속도는, 출력축(O)의 회전속도와 변속기구(13)에 있어서 형성된 변속단의 변속비의 적산치로서 산출 가능하다(이하 마찬가지임). 제1 클러치(C1)의 직결계합상태에서는, 중간축(M)과 변속중간축(S)이 일체 회전하므로 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 없는(제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 0인) 상태가 된다. 한편, 제1 클러치(C1)의 슬립계합상태 또는 해방상태에서는, 중간축(M)과 변속중간축(S)이 상대회전하므로 제2 차(差)회전속도(ΔN2)를 가지는(제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 0보다 큰) 상태가 된다.
본 실시형태에 있어서는, 슬립발전제어는, 소정의 저(低)차속 상태에서 실행된다. 여기서, 본 실시형태에서는, 변속기구(13)에 있어서 제1속 단이 형성되어 있는 경우에 있어서 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방이 직결계합상태라고 가정한 경우에 있어서의 입력축(I)(내연기관(11))의 추정회전속도가, 소정의 제1 판정역치(X1) 이하가 되는 상태를 「저차속 상태」라 하고 있다. 본 예에서는, 출력축 회전속도센서(Se3)에 의하여 검출되는 출력축(O)의 회전속도와 제1속 단의 변속비의 곱셈치로서 도출되는 중간축(M) 및 입력축(I)의 추정회전속도가 제1 판정역치(X1) 이하인 경우에, 저차속 상태라고 판정된다. 입력축(I)과 일체 회전하도록 구동연결된 내연기관(11)은, 소정의 내연기관토크(Te)를 출력하여 자립(自立)운전을 계속하기 위해서는 일정속도 이상으로 회전할 필요가 있다. 또한, 부밍 노이즈(booming noise)나 진동의 발생을 억제하는 점에서도, 내연기관(11)은 일정속도 이상으로 회전할 필요가 있다. 그로 인하여, 상기한 점을 고려하여 제1 판정역치(X1)가 설정되어 있다. 이와 같은 제1 판정역치(X1)는, 예컨대 800∼1200〔rpm〕등의 값으로 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 저차속 상태 중에서도 더욱 저속인 특정 저차속 상태에서는, 특정슬립발전제어가 실행된다. 여기서, 본 실시형태에서는, 변속기구(13)에 있어서 제1속 단이 형성되어 있는 경우에 있어서 제1 클러치(C1)가 직결계합상태라고 가정한 경우에 있어서의 중간축(M)(회전전기(12))의 추정회전속도가, 제1 판정역치(X1) 미만인 소정의 제2 판정역치(X2) 미만이 되는 상태를 「특정 저차속 상태」라 하고 있다. 본 예에서는, 출력축 회전속도센서(Se3)에 의하여 검출되는 출력축(O)의 회전속도와 제1속 단의 변속비의 곱셈치로서 도출되는 중간축(M)의 추정회전속도가 제2 판정역치(X2) 이하인 경우에, 특정 저차속 상태라고 판정된다. 중간축(M)과 일체 회전하도록 구동연결된 회전전기(12)는, 출력 가능한 토크(플러스 토크 및 마이너스 토크의 쌍방을 포함함)의 크기에는 상한이 있어서, 일정한 발전량(여기서는, 요구발전량 결정부(47)에 의하여 결정되는 요구발전량(Gd))을 확보하기 위해서는 일정속도 이상으로 회전할 필요가 있다. 그로 인하여, 상기한 점을 고려하여 제2 판정역치(X2)가 설정되어 있다. 이와 같은 제2 판정역치(X2)는, 예컨대 400∼800〔rpm〕등의 값으로 할 수 있다. 본 실시형태에서는, 특정 저차속 상태가 본 발명에 있어서의 「제1 특정주행상태」에 상당하고, 특정 저차속 상태를 제외하는 저차속 상태가 본 발명에 있어서의 「제2 특정주행상태」에 상당한다. 또한, 제2 판정역치(X2)가 본 발명에 있어서의 「필요회전속도」에 상당한다.
본 실시형태에서는, 예컨대 차량(6)의 발진시 등, 차속이 0에 가까운 극저(極低)차속에서의 주행시는, 상기한 중간축(M)의 추정회전속도가 제2 판정역치(X2) 미만이 되어 특정슬립발전제어가 실행된다. 차속의 상승에 수반하여 상기한 중간축(M) 및 입력축(I)의 추정회전속도가 제2 판정역치(X2) 이상 또한 제1 판정역치(X1) 미만이 되면, 통상슬립발전제어가 실행된다. 이하에서는, 정차 중에 발전을 행하고 있는 상태로부터 차량(6)이 발진하는 경우를 일례로 하여, 각 제어 내용에 대하여 시간 축을 따라서 순서대로 설명한다.
1-3-1. 정차 발전제어(시각 T01 ∼ T02 )
정차 발전제어는, 정차 발전모드의 선택시에 실행되는 제어이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 정차 발전모드의 선택시에는, 발진클러치(CS)가 직결계합상태, 제1 클러치(C1)가 해방상태가 되고, 내연기관토크(Te)에 의하여 회전전기(12)가 발전한다. 정차 발전제어 중에는, 내연기관(11)은 토크제어되고, 회전전기(12)는 회전속도제어된다. 도 3에 나타내는 예에서는, 일체 회전하는 내연기관(11) 및 회전전기(12)는 아이들 회전수(Ni)로 회전하고 있다. 또한, 요구발전량 결정부(47)에 의하여 결정되는 요구발전량(Gd)와 아이들 회전수(Ni)에 근거하여, 회전전기(12)에 제공되는 토크(발전토크(Tg))가 결정되고, 발전토크(Tg)에 일치하는 내연기관토크(Te)를 출력하도록 내연기관(11)이 제어된다. 이와 같이 하여 정차 발전제어 중에는, 내연기관토크(Te)의 전부에 의하여, 회전전기(12)는 요구발전량(Gd)을 제공하는 것일 뿐인 발전을 행하고 있다. 다만, 요구발전량(Gd)에 따라서, 일체 회전하는 내연기관(11) 및 회전전기(12)의 회전속도를 변경하여도 좋다.
또한, 정차 발전제어 중에는, 발진클러치(CS)는 직결계합상태로 유지되어, 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 없는 상태로 유지되고 있다. 한편, 제1 클러치(C1)는 해방상태로 유지되어, 구동력의 전달이 차단된 상태에서 큰 제2 차(差)회전속도(ΔN2)를 가지고 있다. 다만, 이때의 제2 차(差)회전속도(ΔN2)는, 일체 회전하는 내연기관(11) 및 회전전기(12)의 회전속도인 아이들 회전수(Ni)와 동일하게 되어 있다. 이 상태에서, 드라이버에 의하여 발진조작(본 예에서는, 엑셀페달(17)의 밟음에 수반하는 엑셀개도 상승)이 이루어지면, 슬립발전제어가 개시된다.
1-3-2. 특정슬립발전제어(시각 T02 ∼ T06 )
슬립발전제어의 초기 단계에서는, 제1 슬립발전모드가 선택되어 특정슬립발전제어가 실행된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 슬립발전모드의 선택시에는, 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방이 슬립계합상태가 되고, 내연기관토크(Te)에 의하여 회전전기(12)가 발전하면서 차량(6)이 주행한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 특정슬립발전제어에서는, 프리(pre)제어영역(DP), 제1 제어영역(D1), 및 제2 제어영역(D2)의 3개의 제어영역을 이 순으로 가진다.
프리제어영역(DP)(시각 T02∼T03)은, 실질적인 특정슬립발전제어를 개시하기 위한 준비단계의 제어영역이다. 프리제어영역(DP)에서는, 제1 클러치(C1)에의 유압지령치(Pc1)가 일단 예비충전압에 대응하는 값으로 되고 나서 해방경계압에 대응하는 값으로 유지된다. 또한, 발진클러치(CS)에의 유압지령치(Pcs)가 해방경계압보다도 큰 값으로부터 일정한 시간변화율로 점차로 저하된다. 프리제어영역(DP)에서는, 제1 차(差)회전속도(ΔN1)는 0인 상태로 유지되고, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)는 아이들 회전수(Ni)와 동일한 상태로 유지된다. 이 상태에서 슬립발전제어부(46)는, 발진클러치(CS)가 슬립계합상태가 되었는지의 여부, 즉 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 0보다도 커졌는지의 여부를 감시하고 있다. 발진클러치(CS)가 슬립계합상태가 되면, 실질적인 특정슬립발전제어(본 실시형태에 있어서는, 제1 제어영역(D1) 및 제2 제어영역(D2))가 개시된다.
제1 제어영역(D1) 및 제2 제어영역(D2)에서는, 내연기관(11)은 토크제어되고, 회전전기(12)는 회전속도제어되며, 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)는 토크제어된다.
제1 제어영역(D1)(시각 T03∼T04)에서는, 회전전기 제어부(43)는, 회전전기(12)에 목표회전속도(Nmt)를 지령하여, 회전전기(12)의 회전속도를 그 목표회전속도(Nmt)에 추종시키는 회전속도제어를 실행한다. 보다 구체적으로는, 회전전기 제어부(43)는, 회전전기(12)의 회전속도를 목표회전속도(Nmt)에 일치시키도록 목표토크를 증감시키는 피드백 제어를 행한다. 본 실시형태에서는, 이 회전전기(12)의 회전속도제어에 있어서의 목표회전속도(Nmt)는, 주로 입력축(I) 및 출력축(O)의 회전속도, 요구발전량(Gd), 및 회전전기(12)의 발열량 및 그 냉각성능에 근거하여 결정된다.
본 실시형태에서는, 회전전기(12)의 목표회전속도(Nmt)는, 적어도 입력축(I)의 회전속도보다도 낮고 또한 출력축(O)의 회전속도보다도 높은 값으로 설정된다. 이로써, 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방의 슬립계합상태를 적절하게 실현할 수 있다. 또한, 목표회전속도(Nmt)는, 적어도 상술한 제2 판정역치(X2) 이상의 값으로 설정된다. 이로써, 회전전기(12)가 출력 가능한 마이너스의 회전전기토크(Tm)(＜0)의 크기의 제약에 관계없이, 요구발전량(Gd)을 적절하게 확보할 수 있다.
또한, 도 4는, 목표회전속도(Nmt)의 결정방법의 일례를 나타내는 도면이다. 이 도 4에는, 회전전기(12)의 회전속도에 따른, 경과시간과 회전전기(12)(로터나 스테이터코일 등을 포함함)의 온도의 관계를 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 시간의 경과와 함께 회전전기(12)의 온도는 상승하고, 충분한 시간이 경과함으로써 회전전기(12)는 소정온도로 수속(收束)한다. 그때, 회전전기(12)의 회전속도가 낮아짐에 따라서 회전전기(12)의 수속온도는 높아진다. 이는, 회전전기(12)의 발열량은 회전전기(12)의 스테이터코일을 흐르는 전류에 비례하는 바, 일정한 발전량(여기서는, 요구발전량(Gd))을 확보하기 위해서는 회전전기(12)의 회전속도가 낮아짐에 따라서 마이너스의 회전전기토크(Tm)의 절대치(발전토크(Tg))가 커지고, 회전전기(12)의 스테이터코일을 흐르는 전류값이 높아지기 때문이다. 다만, 회전속도를 특정한 값으로 한 경우, 회전전기(12)에 공급되는 냉각매체(오일, 공기 등)의 온도 및 양 등에 근거하여 결정되는 회전전기(12)의 냉각성능에 따라서, 회전전기(12)의 수속온도는 달라진다. 또한, 회전전기(12)의 수속온도는, 회전전기(12)의 체격 등에 의해서도 달라진다.
여기서, 회전전기(12)에는, 상기 회전전기(12)를 연속동작 가능하게 하기 위하여 허용되는 허용 상한온도(U1)가 설정되어 있다. 이 허용 상한온도(U1)는, 회전전기(12)의 과열에 의한 성능저하(예컨대, 회전전기(12)의 로터가 영구자석 매립형의 구성을 구비하고 있는 경우에는, 영구자석의 불가역(不可逆)감자(減磁) 등)를 방지할 수 있는 온도로 설정되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 회전전기(12)의 허용 상한온도(U1)에 근거하여 목표회전속도(Nmt)가 결정된다. 즉, 그 상태를 유지한 채 충분한 시간이 경과하였다 하더라도 회전전기(12)의 수속온도가 허용 상한온도(U1)를 넘지 않는 회전전기(12)의 회전속도가 산출되고, 그 값이 목표회전속도(Nmt)로서 결정된다. 회전전기 제어부(43)는, 제1 제어영역(D1)에서는, 상기한 바와 같이 하여 결정된 목표회전속도(Nmt)를 회전전기(12)에 지령하여 회전속도제어를 실행하여, 회전전기(12)의 회전속도를 그 목표회전속도(Nmt)에 추종시킨다.
여기서, 제1 제어영역(D1)에서는, 회전전기(12)의 회전속도는 목표회전속도(Nmt)와는 불일치한 상태로 되어 있다. 그로 인하여 제1 제어영역(D1)에서는, 회전전기토크(Tm)는, 그 절대치가, 요구발전량(Gd)에 근거하여 도출되는 발전토크(Tg)와, 회전전기(12)의 회전속도를 목표회전속도(Nmt)를 향하여 저하시키기 위한 이너셔토크(inertia torque)(Ti)의 합에 일치하도록 설정된다. 다만, 발전토크(Tg)는, 요구발전량(Gd)을 목표회전속도(Nmt)로 나눈 값으로서 도출된다. 이와 같이 하여, 회전전기 제어부(43)는, 제1 제어영역(D1)에서는, 발전토크(Tg)와 이너셔토크(Ti)의 합에 대응하는 마이너스의 회전전기토크(Tm)(＜0)를 출력하도록 회전전기(12)를 제어한다.
제1 제어영역(D1)에서는, 내연기관 제어부(31)는, 내연기관(11)에 목표토크를 지령하여, 내연기관토크(Te)를 그 목표토크에 추종시키는 토크제어를 실행한다. 여기서, 본 실시형태에서는, 내연기관(11)의 목표토크(내연기관토크지령)는, 차량 요구토크(Td)와 발전토크(Tg)의 합으로 설정된다. 따라서, 내연기관 제어부(31)는, 내연기관(11)에 차량 요구토크(Td)와 발전토크(Tg)의 합과 동일한 목표토크를 지령하여 토크제어를 실행하여, 차량 요구토크(Td)와 발전토크(Tg)의 합과 동일한 내연기관토크(Te)(＝Tg＋Td)를 내연기관(11)에 출력시킨다(제2 제어영역(D2)에 있어서도 마찬가지임). 다만, 도시된 예에 있어서의 제1 제어영역(D1)에서는, 드라이버에 의한 엑셀페달(17)의 밟음 조작에 따라서 차량 요구토크(Td)가 증대하며, 이들로부터 다소 늦게 내연기관토크(Te)가 증대하고 있다.
제1 제어영역(D1)에서는, 발진클러치 동작제어부(44)는, 발진클러치(CS)의 전달토크용량(Tcs)을 소정의 목표전달토크용량으로 하는 토크제어를 실행한다. 본 실시형태에 있어서는, 전달토크용량(Tcs)의 목표치는, 내연기관토크(Te)에 일치하도록 설정된다. 즉, 발진클러치 동작제어부(44)는, 제1 제어영역(D1)에서는, 발진클러치(CS)의 전달토크용량(Tcs)을 내연기관토크(Te)(즉, 차량 요구토크(Td)와 발전토크(Tg)의 합)에 따른 용량으로 하도록 발진클러치(CS)의 계합압을 제어한다. 발진클러치(CS)를 이와 같이 토크제어함으로써, 입력축(I)에 전달되는 내연기관토크(Te)의 전부가, 발진클러치(CS)를 통하여 회전전기(12)측에 전달되게 된다(제2 제어영역(D2)에 있어서도 마찬가지임).
제1 제어영역(D1)에서는, 제1 클러치 동작제어부(45a)는, 제1 클러치(C1)의 전달토크용량(Tc1)을 소정의 목표전달토크용량으로 하는 토크제어를 실행한다. 본 실시형태에 있어서는, 전달토크용량(Tc1)의 목표치는, 요구토크 결정부(42)에 의하여 결정되는 차량 요구토크(Td)에 일치하도록 설정된다. 즉, 제1 클러치 동작제어부(45a)는, 제1 제어영역(D1)에서는, 제1 클러치(C1)의 전달토크용량(Tc1)을 차량 요구토크(Td)에 따른 용량으로 하도록 제1 클러치(C1)의 계합압을 제어한다. 이와 같이, 제1 클러치(C1)를 토크제어함으로써, 중간축(M)에 전달된 내연기관토크(Te) 중, 차량 요구토크(Td)에 상당하는 크기의 토크가, 제1 클러치(C1)를 통하여 차륜(15)측이 되는 출력축(O)에 전달되게 된다(제2 제어영역(D2)에 있어서도 마찬가지임).
도 3으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 이 제1 제어영역(D1)에서는, 발진클러치(CS)의 슬립계합상태에서 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 점차로 증대됨과 함께, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 점차로 감소된다. 또한, 제1 제어영역(D1)에서는, 슬립발전제어부(46)는, 회전전기(12)와 일체 회전하는 중간축(M)의 회전속도가 상기한 목표회전속도(Nmt)에 도달하였는지의 여부를 감시하고 있다. 제1 제어영역(D1)은, 중간축(M)의 회전속도가 목표회전속도(Nmt)에 도달할 때까지 실행되고, 중간축(M)의 회전속도가 목표회전속도(Nmt)와 동일하게 되면, 다음으로 제2 제어영역(D2)이 개시된다.
제2 제어영역(D2)(시각 T04∼T06)에서는, 제1 제어영역(D1)에 이어서, 회전전기 제어부(43)는, 회전전기(12)에 목표회전속도(Nmt)를 지령하고, 회전전기(12)의 회전속도를 그 목표회전속도(Nmt)에 추종시키는 회전속도제어를 실행한다. 다만, 제2 제어영역(D2)에서는 회전전기(12)의 회전속도는 이미 목표회전속도(Nmt)에 일치하고 있으므로, 제1 제어영역(D1)에 있어서의 이너셔토크(Ti)는 해소되어 발전토크(Tg)에 대응하는 마이너스의 회전전기토크(Tm)(＜0)만을 출력하는 상태가 된다. 또한, 제2 제어영역(D2)에서는, 내연기관 제어부(31), 발진클러치 동작제어부(44), 및 제1 클러치 동작제어부(45a)는, 내연기관(11), 발진클러치(CS), 및 제1 클러치(C1)를, 각각 제1 제어영역(D1)과 마찬가지의 형태로 제어한다.
즉, 제2 제어영역(D2)에서는, 발전토크(Tg)와 차량 요구토크(Td)의 합에 일치하는 내연기관토크(Te)를 출력하도록 내연기관(11)이 제어되고, 발진클러치(CS)의 전달토크용량(Tcs)이 발전토크(Tg)와 차량 요구토크(Td)의 합에 일치하도록 발진클러치(CS)가 제어된다. 또한, 목표회전속도(Nmt)로 회전하도록 회전전기(12)가 제어됨과 함께 회전전기(12)에 발전토크(Tg)가 제공되고, 회전전기(12)는 요구발전량(Gd)을 제공하는 만큼의 발전을 행한다. 또한, 제1 클러치(C1)의 전달토크용량(Tc1)이 차량 요구토크(Td)에 일치하도록 제1 클러치(C1)가 제어된다. 이로써, 내연기관토크(Te)를 이용하여 요구발전량(Gd)을 확보하면서, 제1 클러치(C1) 및 출력축(O)을 통하여 차량 요구토크(Td)를 차륜(15)에 전달시켜서 차량(6)을 적절하게 주행시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 특정슬립발전제어 중(프리제어영역(DP)을 제외함)에는, 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방이 슬립계합상태로 유지되므로, 입력축(I)의 회전속도 및 출력축(O)의 회전속도가 각각 동일한 조건 하에서는, 발진클러치(CS)의 양측의 계합부재 사이의 제1 차(差)회전속도(ΔN1), 및 제1 클러치(C1)의 양측의 계합부재 사이의 제2 차(差)회전속도(ΔN2)를 각각 작게 할 수 있다. 따라서, 예컨대 발진클러치(CS)가 직결계합상태가 되어 제1 클러치(C1)만이 슬립계합상태가 된 경우와 비교하여, 제1 클러치(C1)의 발열량을 저감할 수 있다. 이로써, 제1 클러치(C1)가 과열하는 것을 억제하여 상기 제1 클러치(C1)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 다만, 이 경우, 발진클러치(CS)도 슬립계합상태가 되므로, 발진클러치(CS)의 발열량은, 상기 발진클러치(CS)가 직결계합상태가 된 경우와 비교하여 증가한다. 그러나, 본 실시형태에서는, 발진클러치(CS)는, 예컨대 그 전체가 클러치하우징 내에 있어서 상시 오일에 잠겨 있는 구성으로 되는 등, 냉각성능 및 내열성 중 적어도 일방이 제1 클러치(C1)보다도 높아지도록 구성되어 있으므로, 특별히 문제는 없다.
도 3으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 이 제2 제어영역(D2)에서는, 출력축(O)의 회전속도 및 이에 비례하는 변속중간축(S)의 회전속도가 상승하는 상태에서, 중간축(M)의 회전속도가 일정한 값으로 설정된 목표회전속도(Nmt)로 유지되어 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 점차로 감소된다. 다만, 본 예에서는, 입력축(I)의 회전속도의 변화에 따라서, 제1 차(差)회전속도(ΔN1)는 당초 증대하여, 거의 일정하게 유지된 후, 점차 감소된다. 또한, 제2 제어영역(D2)에서는, 슬립발전제어부(46)는, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 없어졌는지의 여부를(본 예에서는, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 0에 가까운 소정치 이하가 됨) 감시하고 있다. 제2 제어영역(D2)은, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 소정치 이하가 될 때까지 실행되고, 시각 T05에 있어서 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 소정치 이하가 되면, 제1 클러치 동작제어부(45a)는 유압제어장치(25)를 통하여 제1 클러치(C1)에의 공급유압력을 일정한 시간변화율로 점차로 상승시킨다. 그리고, 제1 클러치 동작제어부(45a)는 시각 T06에 있어서 제1 클러치(C1)에의 공급유압력을 완전계합압까지 스텝적으로 상승시켜서 상기 제1 클러치(C1)를 정상(定常)적인 직결계합상태로 한다. 여기서, 「정상(定常)적인 직결계합상태」란, 계합장치에 전달되는 토크의 변동에 의해서도 계합부재 사이의 슬립이 생기지 않는 계합압에서, 계합장치의 양측의 계합부재가 일체 회전하도록 계합되어 있는 상태(완전계합상태)를 나타낸다. 이로써, 제1 슬립발전모드로부터 제2 슬립발전모드에 모드 천이하여 제3 제어영역(D3)이 개시된다.
1-3-3. 통상슬립발전제어(시각 T06 ∼ T08 )
슬립발전제어의 후기 단계에서는, 제2 슬립발전모드가 선택되어 통상슬립발전제어가 실행된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 슬립발전모드의 선택시에는, 발진클러치(CS)가 슬립계합상태, 제1 클러치(C1)가 직결계합상태가 되고, 내연기관토크(Te)에 의하여 회전전기(12)가 발전하면서 차량(6)이 주행한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 통상슬립발전제어 중에는 제3 제어영역(D3)이라는 하나의 제어영역을 가진다.
제3 제어영역(D3)(시각 T06∼T08)에서는, 내연기관(11)은 토크제어되고, 발진클러치(CS)는 토크제어된다. 제3 제어영역(D3)에서는, 제1 클러치(C1)가 직결계합상태가 되므로, 중간축(M)과 변속중간축(S)이 일체 회전하는 상태에서, 차속(또는 출력축(O)의 회전속도)에 따른 회전속도로 회전전기(12)가 회전한다. 또한, 제3 제어영역(D3)에서는, 내연기관 제어부(31) 및 발진클러치 동작제어부(44)는, 내연기관(11) 및 발진클러치(CS)를, 각각 제2 제어영역(D2)과 마찬가지의 형태로 제어한다.
즉, 제3 제어영역(D3)에서는, 발전토크(Tg)와 차량 요구토크(Td)의 합에 일치하는 내연기관토크(Te)를 출력하도록 내연기관(11)이 제어되고, 발진클러치(CS)의 전달토크용량(Tcs)이 발전토크(Tg)와 차량 요구토크(Td)의 합에 일치하도록 발진클러치(CS)가 제어된다. 또한, 목표회전속도(Nmt) 이상의 회전속도로 회전하는 회전전기(12)에 발전토크(Tg)가 제공되어, 회전전기(12)는 요구발전량(Gd)을 넘는 분량만큼의 발전을 행한다.
도 3으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 이 제3 제어영역(D3)에서는, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 없는 상태에서 출력축(O)의 회전속도가 상승하여 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 점차로 감소한다. 다만, 제3 제어영역(D3)에서는, 제1 클러치(C1)의 직결계합상태에서 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 0으로 유지되므로, 제1 클러치(C1)에서는 발열이 생기지 않는다는 이점이 있다. 또한, 제3 제어영역(D3)에서는, 슬립발전제어부(46)는, 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 없어졌는지의 여부를(본 예에서는, 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 0에 가까운 소정치 이하가 됨) 감시하고 있다. 제3 제어영역(D3)은, 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 소정치 이하가 될 때까지 실행되고, 시각 T07에 있어서 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 소정치 이하가 되면, 발진클러치 동작제어부(44)는 유압제어장치(25)를 통하여 발진클러치(CS)에의 공급유압력을 완전계합압까지 스텝적으로 상승시켜서 상기 발진클러치(CS)를 정상적인 직결계합상태(완전계합상태)로 한다. 이로써, 그 후 지체 없이 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 0이 되어 발진클러치(CS)가 직결계합상태가 되고, 제2 슬립발전모드로부터 패럴렐 발전모드에 모드 천이한다. 그 후, 패럴렐 발전모드에서, 내연기관토크(Te)에 의하여 발전을 행하면서 차량(6)이 주행한다.
1-4. 슬립발전제어를 포함하는 차량발진제어의 처리순서
다음으로, 본 실시형태에 관한 슬립발전제어의 처리순서에 대하여, 도 5 및 도 6의 플로차트를 참조하여 설명한다. 본 예에서는, 도 3의 타임차트에 대응시켜서, 차량(6)의 정차 중에 발전하고 있는 상태로부터 발진할 때의 차량 제어(차량발진제어)에 있어서의 처리순서를 나타내고 있다. 다만, 도 5는 그 전체의 처리순서를 나타내는 플로차트이고, 도 6은 도 5의 스텝 #03에 있어서의 슬립발전제어의 상세한 처리순서를 나타내는 플로차트이다. 이하에 설명하는 슬립발전제어를 포함하는 차량발진제어의 각 순서는, 제어장치(3)의 각 기능부에 의하여 실행된다. 각 기능부가 프로그램에 의하여 구성되는 경우에는, 제어장치(3)가 구비하는 연산처리장치는, 상기한 각 기능부를 구성하는 프로그램을 실행하는 컴퓨터로서 동작한다.
본 실시형태에서는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 시각 T01∼T02의 기간, 정차 발전모드가 선택되어 차량(6)의 정지상태에서 회전전기(12)가 발전을 행하고 있다(스텝 #01). 정차 발전모드 중에는, 운전자에 의한 발진조작이 이루어졌는지의 여부, 즉, 본 예에서는 엑셀개도 검출센서(Se4)에 의하여 검출되는 엑셀개도가 소정량 이상까지 상승하였는지의 여부가 판정되고 있다(스텝 #02). 그리고, 시각 T02에 있어서 엑셀개도가 상승한 것이 판정되면(스텝 #02:Yes), 슬립발전제어가 실행된다(스텝 #03).
슬립발전제어에서는 먼저 제1 슬립발전모드가 선택되고, 도 3 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 시각 T02∼T03의 프리제어영역(DP)에 있어서, 제1 클러치(C1)에의 공급유압이 예비충전됨과 함께 발진클러치(CS)에의 공급유압이 일정한 시간변화율로 점차로 저하된다(스텝 #11). 이 상태에서, 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 0보다도 커졌는지의 여부가 판정되고 있다(스텝 #12). 그리고, 시각 T03에 있어서 제1 차(差)회전속도(ΔN1)의 발생이 판정되면(스텝 #12:Yes), 프리제어영역(DP)을 종료하고 제1 제어영역(D1)이 개시된다.
제1 제어영역(D1)에서는, 회전전기(12)의 회전속도제어가 실행된다(스텝 #13). 여기서는, 회전전기(12)의 회전속도가 목표회전속도(Nmt)에 일치할 때까지(시각 T03∼T04)는, 회전전기(12)는 발전토크(Tg)에 더해져서 이너셔토크(Ti)도 출력하도록 제어된다. 또한, 차량 요구토크(Td)와 발전토크(Tg)의 합에 일치하는 내연기관토크(Te)를 출력하도록 내연기관(11)이 제어되고(스텝 #14), 발진클러치(CS)의 전달토크용량(Tcs)이 내연기관토크(Te)에 일치하도록, 즉 차량 요구토크(Td)와 발전토크(Tg)의 합에 일치하도록, 발진클러치(CS)의 계합압이 제어된다(스텝 #15). 또한, 제1 클러치(C1)의 전달토크용량(Tc1)이 차량 요구토크(Td)에 일치하도록 제1 클러치(C1)의 계합압이 제어된다(스텝 #16). 이 상태에서, 회전전기(12)와 일체 회전하는 중간축(M)의 회전속도가 목표회전속도(Nmt)에 일치하였는지의 여부가 판정되고 있다(스텝 #17). 그리고, 시각 T04에 있어서 중간축(M)의 회전속도가 목표회전속도(Nmt)에 일치한 것이 판정되면(스텝 #17:Yes), 제1 제어영역(D1)을 종료하여 제2 제어영역(D2)이 개시된다.
제2 제어영역(D2)에서는, 회전전기(12)는 목표회전속도(Nmt)로 회전하면서 발전토크(Tg)에 대응하는 마이너스의 회전전기토크(Tm)(＜0)만을 출력하도록 제어된다(스텝 #18). 또한, 제2 제어영역(D2)에서는, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 점차로 감소하는 상태에서, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 소정치 이하가 되었는지의 여부가 판정되고 있다(스텝 #19). 그리고, 시각 T05에 있어서 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 소정치 이하가 된 것이 판정되면(스텝 #19:Yes), 시각 T05∼T06에 걸쳐서 제1 클러치(C1)가 완전계합상태가 되고(스텝 #20), 제2 제어영역(D2)을 종료하여 제3 제어영역(D3)이 개시된다.
제3 제어영역(D3)에서는 제2 슬립발전모드가 선택되고, 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 점차로 감소하는 상태에서, 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 소정치 이하가 되었는지의 여부가 판정되고 있다(스텝 #21). 그리고, 시각 T07에 있어서 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 소정치 이하가 된 것이 판정되면(스텝 #21:Yes), 발진클러치(CS)가 즉시 완전계합상태가 되고(스텝 #22), 시각 T08에 있어서 제1 차(差)회전속도(ΔN1)가 완전히 0이 되면 제3 제어영역(D3)을 종료함과 함께 슬립발전제어를 종료하여, 메인플로우로 되돌아간다. 그 후, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이 패럴렐 주행모드(여기서는, 패럴렐 발전모드)가 선택되어, 내연기관토크(Te)에 의하여 발전을 행하면서 차량(6)을 주행시킨다.
2. 제2 실시형태
본 발명에 관한 제어장치의 제2 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 도 7은, 본 실시형태에 관한 슬립발전제어를 실행할 때의 각 부의 동작상태의 일례를 나타내는 타임차트이다. 본 실시형태에서는, 슬립발전제어 중 특정슬립발전제어에 있어서의 구체적인 제어 내용이 상기 제1 실시형태와 일부 상이하다. 그 이외의 구성에 관해서는, 기본적으로는 상기 제1 실시형태와 마찬가지이다. 이하에서는, 본 실시형태에 관한 제어장치(3)에 대하여, 상기 제1 실시형태와의 상이점을 중심으로 설명한다. 다만, 특별히 명기하지 않는 점에 대해서는, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로 한다.
본 실시형태에 있어서는, 특정슬립발전제어 중의 회전전기(12)의 회전속도제어에 있어서의 목표회전속도(Nmt)가, 주로 입력축(I) 및 출력축(O)의 회전속도, 요구발전량(Gd), 및 회전전기(12)의 발열량 및 그 냉각성능에 더하여, 제1 클러치(C1)의 발열량 및 그 냉각성능에도 또한 근거하여 결정된다.
도 8은, 목표회전속도(Nmt)의 결정방법의 일례를 나타내는 도면이다. 이 도 8에는, 제1 클러치(C1)의 양측의 계합부재 사이의 차(差)회전속도(제2 차(差)회전속도(ΔN2))의 크기에 따른, 경과시간과 제1 클러치(C1)의 온도의 관계를 나타내고 있다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 시간의 경과와 함께 제1 클러치(C1)의 온도는 상승하고, 충분한 시간이 경과함으로써 제1 클러치(C1)는 소정온도에 수속(收束)한다. 그때, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 커짐에 따라서 제1 클러치(C1)의 수속온도는 높아진다. 이는, 제1 클러치(C1)의 슬립계합상태에서의 발열량은, 상기 제1 클러치(C1)를 통하여 전달되는 토크(전달토크용량(Tc1)과 동일함)와 제2 차(差)회전속도(ΔN2)의 곱에 비례하기 때문이다. 다만, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)를 특정한 값으로 한 경우, 제1 클러치(C1)에 공급되는 오일의 오일온도 및 오일량 등에 근거하여 결정되는 제1 클러치(C1)의 냉각성능에 따라서, 제1 클러치(C1)의 수속온도는 달라진다.
여기서, 제1 클러치(C1)에는, 상기 제1 클러치(C1)를 연속동작 가능하게 하기 위하여 허용되는 허용 상한온도(U2)가 설정되어 있다. 이 허용 상한온도(U2)는, 제1 클러치(C1)의 과열에 의한 성능저하(예컨대, 계합압에 대한 전달토크용량(Tc1)의 특성변화 등)를 방지할 수 있는 온도로 설정되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 제1 클러치(C1)의 허용 상한온도(U2)에 근거하여, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)의 목표치인 목표 차(差)회전속도(ΔNt)가 결정된다. 즉, 그 상태를 유지한 채 충분한 시간이 경과하였다 하더라도 제1 클러치(C1)의 수속온도가 허용 상한온도(U2)를 넘지 않는 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 산출되고, 그 값이 목표 차(差)회전속도(ΔNt)로서 결정된다. 그리고, 적어도 그와 같이 하여 결정된 목표 차(差)회전속도(ΔNt)에 근거하여, 목표회전속도(Nmt)가 결정된다.
구체적으로는, 본 실시형태에서는 도 7에 나타내는 바와 같이, 출력축 회전속도센서(Se3)에 의하여 검출되는 출력축(O)의 회전속도로부터 도출되는 변속중간축(S)의 회전속도와 목표 차(差)회전속도(ΔNt)의 합으로서, 제1 목표회전속도(Nmt1)가 결정된다. 또한, 이 제1 목표회전속도(Nmt1)와는 별도로, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로 하여 회전전기(12)의 허용 상한온도(U1)에 근거하는 목표회전속도가 산출되고, 그 값이 제2 목표회전속도(Nmt2)로서 결정된다. 그리고, 본 실시형태에서는, 제1 목표회전속도(Nmt1) 및 제2 목표회전속도(Nmt2) 중 어느 하나의 작은 쪽을 목표회전속도(Nmt)로서 결정한다. 다만, 차량(6)이 발진한 직후에서 출력축(O)의 회전속도가 극히 낮은 상태 등에서는, 제1 목표회전속도(Nmt1)는 제2 목표회전속도(Nmt2)보다도 작아진다. 회전전기 제어부(43)는, 제1 제어영역(D1)에서는, 상기한 바와 같이 하여 결정된 목표회전속도(Nmt)(제1 목표회전속도(Nmt1) 및 제2 목표회전속도(Nmt2)를 포괄하는 개념)를 회전전기(12)에 지령하여 회전속도제어를 실행하고, 회전전기(12)의 회전속도를 그 목표회전속도(Nmt)에 추종시킨다.
본 실시형태에서는, 제1 제어영역(D1) 중에 있어서의 내연기관(11), 회전전기(12), 발진클러치(CS), 및 제1 클러치(C1)의 제어 내용은 상기 제1 실시형태와 마찬가지이다. 다만, 본 실시형태에서는, 회전전기(12)의 목표회전속도(Nmt)가 상기한 바와 같이 결정되는 것에 대응하여, 제1 제어영역(D1)에서는, 슬립발전제어부(46)는, 회전전기(12)와 일체 회전하는 중간축(M)의 회전속도가 상기한 제1 목표회전속도(Nmt1)에 도달하였는지의 여부를 감시하고 있다. 바꿔 말하면, 슬립발전제어부(46)는, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 감소하고 있는 상태에서, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 목표 차(差)회전속도(ΔNt)에 도달하였는지의 여부를 감시하고 있다. 제1 제어영역(D1)은, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 목표 차(差)회전속도(ΔNt)에 도달할 때까지 실행되고, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)가 목표 차(差)회전속도(ΔNt)와 동일하게 되면, 다음으로 제4 제어영역(D4)이 개시된다.
제4 제어영역(D4)(시각 T14∼T15)에서는, 회전전기 제어부(43)는, 회전전기(12)에 제1 목표회전속도(Nmt1)를 지령하여, 회전전기(12)의 회전속도를 그 제1 목표회전속도(Nmt1)에 추종시키는 회전속도제어를 실행한다. 즉, 슬립발전제어부(46)는, 제4 제어영역(D4)에서는, 출력축(O)의 회전속도 및 이에 비례하는 변속중간축(S)의 회전속도가 상승하는 상태에서, 상기 출력축(O)의 회전속도 및 변속중간축(S)의 회전속도의 상승에 따라서 중간축(M)의 회전속도를 상승시켜 제2 차(差)회전속도(ΔN2)를 목표 차(差)회전속도(ΔNt)로 유지시킨다. 또한, 제4 제어영역(D4)에서는, 슬립발전제어부(46)는, 회전전기(12)와 일체 회전하는 중간축(M)의 회전속도가 상기한 제2 목표회전속도(Nmt2)에 도달하였는지의 여부를 감시하고 있다. 제4 제어영역(D4)는, 중간축(M)의 회전속도가 제2 목표회전속도(Nmt2)에 도달할 때까지 실행되고, 중간축(M)의 회전속도가 제2 목표회전속도(Nmt2)와 동일하게 되면, 다음으로 제2 제어영역(D2)이 개시된다. 이와 같이, 본 실시형태에 관한 특정슬립발전제어에서는, 제1 제어영역(D1)과 제2 제어영역(D2) 사이에 제4 제어영역(D4)을 가진다. 즉, 본 실시형태에 관한 특정슬립발전제어에서는, 프리제어영역(DP), 제1 제어영역(D1), 제4 제어영역(D4), 및 제2 제어영역(D2)의 4개의 제어영역을 이 순으로 가진다.
특정슬립발전제어에 있어서의 제2 제어영역(D2)이나, 통상슬립발전제어에 있어서의 제3 제어영역(D3)에 있어서의 제어 내용은 상기 제1 실시형태와 마찬가지이다. 따라서, 여기서는 상세한 설명은 생략한다.
본 실시형태에서도, 내연기관토크(Te)를 이용하여 요구발전량(Gd)을 확보하면서, 제1 클러치(C1) 및 출력축(O)을 통하여 차량 요구토크(Td)를 차륜(15)에 전달시켜 차량(6)을 적절하게 주행시킬 수 있다. 또한, 제1 클러치(C1)의 발열량을 저감함으로써 과열을 억제하여, 상기 제1 클러치(C1)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 제4 제어영역(D4)에 있어서 회전전기(12)의 회전속도를 일단 제1 목표회전속도(Nmt1)에 추종시키고, 제2 차(差)회전속도(ΔN2)를 목표 차(差)회전속도(ΔNt)로 유지함으로써, 비교적 빠른 시기에 제2 차(差)회전속도(ΔN2)를 저하시키고 있다. 따라서, 본 실시형태에 관한 특정슬립발전제어에 의하면, 제1 클러치(C1)의 발열량을 효과적으로 저감하여 상기 제1 클러치(C1)의 내구성을 양호하게 유지할 수 있다. 그리고, 회전전기(12) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방의 적절한 보호를 도모하면서, 저(低)차속으로 차량(6)을 주행시키는 경우 등의 특정한 주행상태(특히, 본 실시형태에 있어서의 특정 저차속 상태)에 있어서도 소망의 요구발전량(Gd)을 확보할 수 있다.
3. 기타의 실시형태
마지막으로, 본 발명에 관한 제어장치의, 기타의 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 이하의 각각의 실시형태에서 개시되는 구성은, 모순이 생기지 않는 한, 다른 실시형태에서 개시되는 구성으로 조합시켜 적용하는 것도 가능하다.
(1) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 목표회전속도(Nmt)가, 입력축(I) 및 출력축(O)의 회전속도에 더하여 요구발전량(Gd) 등에도 근거하여 결정되는 경우를 예로 하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 목표회전속도(Nmt)는, 적어도 입력축(I)의 회전속도보다도 낮게 또한 출력축(O)의 회전속도보다도 높은 값으로 되어 있으면 좋고, 상기 범위 내의 임의의 값으로 설정되는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 이 경우, 예컨대 목표회전속도(Nmt)가, 중간축(M)과 일체 회전하도록 구동연결된 오일펌프에 의하여 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방에 필요하게 되는 공급유압력을 확보 가능한 회전속도로 설정되는 구성을 채용할 수 있다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 특정슬립발전제어의 제2 제어영역(D2)에 있어서, 목표회전속도(Nmt)로 회전 구동되는 오일펌프에 의하여, 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방에 필요하게 되는 공급유압력을 확보할 수 있다. 이 경우, 차량(6)의 구동력원인 내연기관(11) 및 회전전기(12)와는 독립하여 동작 가능한 다른 유압원으로서의 전동식 오일펌프의 설치를 생략하여, 구동장치(1)의 제조비용의 저감을 도모할 수 있다. 다만, 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)를 포함하는 모든 계합장치에 필요하게 되는 공급유압력을 확보하는 것도 고려하여 목표회전속도(Nmt)를 결정하는 구성으로 하여도 적절하다.
(2) 상기 제1 실시형태에 있어서는, 회전전기(12)를 연속동작 가능하게 하기 위하여 허용되는 회전전기(12)의 허용 상한온도(U1)에 근거하여 목표회전속도(Nmt)가 결정되는 경우를 예로 하여 설명하였다. 또한, 상기 제2 실시형태에 있어서는, 회전전기(12)의 허용 상한온도(U1) 및 제1 클러치(C1)를 연속동작 가능하게 하기 위하여 허용되는 제1 클러치(C1)의 허용 상한온도(U2)의 쌍방에 근거하여 목표회전속도(Nmt)가 결정되는 경우를 예로 하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 예컨대 인버터장치(27)에 상기 인버터장치(27)를 연속동작 가능하게 하기 위하여 허용되는 허용 상한온도(U3)가 설정되어 있는 경우에, 그 인버터장치(27)의 허용 상한온도(U3)에 근거하여 목표회전속도(Nmt)가 결정되는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 이 경우, 인버터장치(27)가 본 발명에 있어서의 「제어기」에 상당한다. 또한, 이들의 허용 상한온도(U1, U2, U3) 중 임의의 하나 또는 임의의 2개 이상의 조합에 근거하여 목표회전속도(Nmt)가 결정되는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다.
(3) 상기 제1 실시형태에 있어서는, 목표회전속도(Nmt)가, 입력축(I) 및 출력축(O)의 회전속도, 요구발전량(Gd), 및 회전전기(12)의 발열량 및 그 냉각성능에 근거하여 결정되는 경우를 예로서 설명하였다. 또한, 상기 제2 실시형태에 있어서는, 목표회전속도(Nmt)가, 또한 제1 클러치(C1)의 발열량 및 그 냉각성능에도 근거하여 결정되는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 목표회전속도(Nmt)가, 이들에 더하여 또한 발진클러치(CS)의 발열량 및 그 냉각성능에도 근거하여 결정되는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 상기한 각 실시형태와 같이, 특정슬립발전제어 중, 발진클러치(CS)의 전달토크용량(Tcs)이 제1 클러치(C1)의 전달토크용량(Tc1)보다도 발전토크(Tg) 상당분만큼 큰 값이 되는 구성에서는, 차(差)회전속도(ΔN1, ΔN2)가 동일한 조건 하에서는 발진클러치(CS)의 쪽이 발열량이 커진다. 한편, 상기한 각 실시형태에서는 발진클러치(CS)는 제1 클러치(C1)와 비교하여 냉각성능 또는 내열성이 높다. 따라서, 이들의 점도 고려하여, 발진클러치(CS) 및 제1 클러치(C1)의 쌍방의 과열을 밸런스 좋게 억제할 수 있는 목표회전속도(Nmt)가 결정되는 구성으로 하면 적절하다.
(4) 상기 제2 실시형태에 있어서는, 제1 클러치(C1)를 연속동작 가능하게 하기 위하여 허용되는 제1 클러치(C1)의 허용 상한온도(U2)에 근거하여 목표 차(差)회전속도(ΔNt)가 결정되고, 이 목표 차(差)회전속도(ΔNt)에 근거하여 제1 목표회전속도(Nmt1)가 결정되는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 예컨대 차량(6)에 구비되는 보조기기의 소비전력 (예컨대, 각 보조기기의 정격소비전력에 근거하여 미리 설정된 합계 정격소비전력 등)에 근거하여 목표 차(差)회전속도(ΔNt) 및 제1 목표회전속도(Nmt1)가 결정되는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다.
(5) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 차량(6)의 주행 중에 상기 차량(6)에 구비되는 보조기기가 소비한다고 예측되는 전력을 공급할 수 있는 전력량을 용이하게 확보하는 것을 가능하게 하기 위하여, 요구발전량 결정부(47)가, 각 보조기기의 정격소비전력에 근거하여 미리 설정된 합계 정격소비전력으로서 요구발전량(Gd)을 결정하는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 예컨대 차량(6)에 구비되는 보조기기의, 차량(6)의 주행 중의 실제의 소비전력인 실(實)소비전력에 근거하여 요구발전량(Gd)이 설정되는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 이와 같이 하면, 차량(6)의 주행 중에 보조기기가 실제로 소비하고 있는 전력을 공급할 수 있는 전력량을 확실하게 확보할 수 있다. 이 경우, 제어장치(3)는, 차량(6)의 주행 중에 있어서의 보조기기의 실소비전력을 산출하는 실소비전력 산출부를 구비한다. 실소비전력 산출부는, 차량(6)에 구비되는 보조기기의 각각의 동작상태를 감시하여, 각 보조기기의 실소비전력을 산출한다. 실소비전력 산출부는, 예컨대 컴프레서나 펌프류 등에 관해서는, 그들의 구동축을 구동하기 위한 토크 및 회전속도 등에 근거하여 실소비전력을 산출한다. 또한, 실소비전력 산출부는, 예컨대 등화(燈火)류에 관해서는, 그들에 공급되는 전류 및 전압 등에 근거하여 실소비전력을 산출한다. 그리고, 실소비전력 산출부는, 모든 보조기기에 관한 실소비전력을 적산함으로써, 보조기기 전체의 실소비전력을 산출한다.
(6) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 요구발전량 결정부(47)가, 각 보조기기의 정격소비전력에 근거하여 미리 설정된 합계 정격소비전력을 그대로 요구발전량(Gd)으로서 결정하는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기한 바와 같이 하여 결정되는 요구발전량(Gd)이, 예컨대 축전장치(28)의 축전량 등에 근거하여 보정되는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다.
(7) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 특정슬립발전제어의 제1 제어영역(D1) 및 제2 제어영역(D2)에 있어서, 발진클러치(CS)가 토크제어되는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 발진클러치(CS)가 회전속도제어되는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 다만, 발진클러치(CS)의 회전속도제어에서는, 예컨대 입력축(I)과 일체 회전하는 내연기관(11)의 회전속도를 일정하게 유지하도록 발진클러치(CS)의 계합압이 제어된다.
(8) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 제어장치(3)에 의한 제어대상이 되는 구동장치(1)에 구비되는 「제1 계합장치」로서의 발진클러치(CS)나 「제2 계합장치」로서의 제1 클러치(C1)가, 공급되는 유압에 따라서 계합압이 제어되는, 유압구동식의 계합장치로 되어 있는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 계합장치 및 제2 계합장치는, 계합압의 증감에 따라서 전달토크용량을 조정 가능하면 좋고, 예컨대 이들 중 일방 또는 쌍방이, 발생되는 전자력(電磁力)에 따라서 계합압이 제어되는, 전자(電磁)식의 계합장치로서 구성되는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다.
(9) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 제어장치(3)에 의한 제어대상이 되는 구동장치(1)에 있어서, 변속기구(13)에 구비되는 복수의 마찰계합장치 중 하나인 변속용 제1 클러치(C1)가 「제2 계합장치」로 되어 있는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 예컨대 변속기구(13)에 구비되는 다른 클러치, 브레이크 등의 마찰계합장치가 「제2 계합장치」로 된 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 다만, 제2 계합장치가 변속기구(13) 속의 브레이크로 된 경우에는, 상기 브레이크의 일방의 계합부재에는 구동장치 케이스 등의 비회전부재가 연결되어, 상기 일방의 계합부재의 회전속도는 항상 0이 된다.
(10) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 제어장치(3)에 의한 제어대상이 되는 구동장치(1)에 있어서, 변속기구(13)에 구비되는 변속용 제1 클러치(C1)가 「제2 계합장치」로 되어 있는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 입력축(I)과 출력축(O)을 연결하는 동력전달경로 상에서 회전전기(12)와 출력축(O) 사이에 설치된 계합장치라면, 변속기구(13)에 구비되는 변속용 계합장치와는 별도인 계합장치를 「제2 계합장치」로 하는 것도 가능하다. 예컨대 도 9에 나타내는 바와 같이, 회전전기(12)와 변속기구(13) 사이에 토크컨버터(21) 등의 유체(流體)전동장치를 구비하는 경우에 있어서, 상기 토크컨버터(21)가 가지는 록업(lock-up)클러치(CL)가 「제2 계합장치」로 된 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 이 경우, 제어장치(3)는, 록업클러치(CL)의 동작을 제어하는 록업클러치 동작제어부(51)를 구비하고 있다. 그리고, 상기한 각 실시형태에 있어서의 제1 클러치 동작제어부(45a)가 제1 클러치(C1)의 동작을 제어하는 것과 마찬가지의 형태로, 록업클러치 동작제어부(51)가 록업클러치(CL)의 동작을 제어함으로써, 상기한 각 실시형태에서 설명한 각종의 작용효과를 얻는 것이 가능하다.
(11) 혹은, 예컨대 도 10에 나타내는 바와 같이, 회전전기(12)와 변속기구(13) 사이에 설치되는 전달클러치(CT)가 「제2 계합장치」로 된 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 이 경우, 제어장치(3)는, 전달클러치(CT)의 동작을 제어하는 전달클러치 동작제어부(52)를 구비하고 있다. 그리고, 상기한 각 실시형태에 있어서의 제1 클러치 동작제어부(45a)가 제1 클러치(C1)의 동작을 제어하는 것과 마찬가지의 형태로, 전달클러치 동작제어부(52)가 전달클러치(CT)의 동작을 제어함으로써, 상기한 각 실시형태에서 설명한 각종의 작용효과를 얻는 것이 가능하다.
(12) 여기서, 제어장치(3)에 의한 제어대상이 되는 구동장치(1)에 있어서, 록업클러치(CL) 또는 전달클러치(CT)가 「제2 계합장치」로 된 구성에서는, 변속기구(13)를, 예컨대 변속비를 무단계로 변경 가능한 자동 무단변속기구나, 변속비가 다른 복수의 변속단을 수동으로 전환 가능하게 구비한 수동 유단변속기구, 고정변속비(「1」을 포함함)의 변속단을 하나만 가지는 고정변속기구 등으로서 구성하는 것도 가능하다. 또한, 입력축(I)과 출력축(O)을 연결하는 동력전달경로 상에, 적어도 발진클러치(CS), 회전전기(12), 및 제2 계합장치의 순으로 설치되어 있는 것이라면, 변속기구(13)의 위치는 임의로 설정하는 것이 가능하다.
또한, 제어장치(3)에 의한 제어대상이 되는 구동장치(1)에 록업클러치(CL) 또는 전달클러치(CT)가 구비되는 경우이더라도, 상기 록업클러치(CL) 또는 전달클러치(CT)가 아니라, 변속기구(13)에 구비되는 변속용 제1 클러치(C1) 등을 「제2 계합장치」로 하여, 상기한 각 실시형태에서 설명한 슬립발전제어를 실행하는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다.
(13) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 변속기구(13)가, 복수의 마찰계합장치를 구비함과 함께 변속비가 다른 복수의 변속단(변속형태의 일종)을 전환 가능하게 가지는 자동 유단변속기구로서 구성되어 있는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 변속기구(13)로서는 적어도 하나의 마찰계합장치를 구비함과 함께 복수의 변속형태를 전환 가능한 것으로서 구성되어 있으면 좋고, 상기 마찰계합장치를 선택적으로 구동연결함으로써 전진단(변속형태의 일종)과 후진단(변속형태의 일종)이 전환 가능한 기구로서 변속기구(13)가 구성되어 있는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 이 경우, 변속기구(13)에 있어서, 상기 마찰계합장치와는 관계없이 변속비가 변경 가능하게 구성되어 있어도 적절하다.
(14) 상기한 각 실시형태에 있어서는, 제어장치(3)가, 주로 내연기관(11)을 제어하기 위한 내연기관 제어유닛(30)과, 주로 회전전기(12), 발진클러치(CS), 및 변속기구(13)를 제어하기 위한 구동장치 제어유닛(40)을 구비하고 있는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 예컨대 단일의 제어장치(3)가 내연기관(11), 회전전기(12), 발진클러치(CS), 및 변속기구(13) 등의 모두를 제어하는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 혹은, 제어장치(3)가, 내연기관(11), 회전전기(12), 및 그 이외의 각종 구성을 제어하기 위한 각각 개별의 제어 유닛을 구비하는 구성으로 하는 것도, 본 발명의 적절한 실시형태 중의 하나이다. 또한, 상기한 각 실시형태에서 설명한 기능부의 할당은 단순한 일례이고, 복수의 기능부를 조합시키거나, 하나의 기능부를 더욱 구분하는 것도 가능하다.
(15) 기타의 구성에 관해서도, 본 명세서에 있어서 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이고, 본 발명의 실시형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 본원의 특허청구의 범위에 기재되어 있지 않은 구성에 관해서는, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 범위 내에서 적절히 개변하는 것이 가능하다.
본 발명은, 내연기관에 구동연결되는 입력부재와 차륜에 구동연결되는 출력부재를 연결하는 동력전달경로 상에, 입력부재 측으로부터, 제1 계합장치, 회전전기, 제2 계합장치, 및 출력부재의 순으로 설치된 차량용 구동장치를 제어대상으로 하는 제어장치에 적절하게 이용할 수 있다.
1 구동장치(차량용 구동장치)
3 제어장치
6 차량
11 내연기관
12 회전전기
13 변속기구
15 차륜
27 인버터장치(제어기)
I 입력축(입력부재)
O 출력축(출력부재)
CS 발진클러치(제1 계합장치)
C1 제1 클러치(제2 계합장치)
CL 록업클러치(제2 계합장치)
CT 전달클러치(제2 계합장치)
Tcs 발진클러치의 전달토크용량
Tc1 제1 클러치의 전달토크용량
Td 차량 요구토크(요구구동력)
Tg 발전토크
X2 제2 판정역치(필요회전속도)
Nmt 목표회전속도
ΔNt 목표 차(差)회전속도
Gd 요구발전량
U1 회전전기의 허용 상한온도
U2 제1 클러치의 허용 상한온도
U3 인버터장치의 허용 상한온도

Claims (5)

  1. 내연기관에 구동연결되는 입력부재와 차륜에 구동연결되는 출력부재를 연결하는 동력전달경로 상에, 상기 입력부재 측으로부터, 제1 계합(係合, engagement)장치, 회전전기(電機), 제2 계합장치, 및 상기 출력부재의 순으로 설치된 차량용 구동장치를 제어대상으로 하는 제어장치로서,
    상기 제1 계합장치 및 상기 제2 계합장치의 쌍방을 슬립계합상태로 함과 함께, 상기 회전전기의 회전속도를 상기 내연기관으로 구동되고 있는 상기 입력부재의 회전속도보다 낮게 하여 슬립 주행모드를 실현하는 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 계합장치 및 상기 제2 계합장치의 쌍방을 슬립계합상태로 하는 상기 슬립 주행모드에 있어서, 상기 회전전기의 회전속도를 상기 출력부재의 회전속도보다 높게 하는 제어장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 계합장치를 슬립계합상태로 한 후, 상기 슬립 주행모드에 있어서, 상기 회전전기의 회전속도를 일정한 시간변화율로 저하시키는 제어장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
    상기 입력부재가 상기 내연기관에 의하여 구동되고 있는 상태임과 함께, 상기 제1 계합장치가 직결계합상태이고, 상기 제2 계합장치가 해방상태인 경우로서, 차량을 구동하기 위하여 필요하게 되는 토크인 요구구동력을 증가하는 요구가 있었을 경우에, 상기 슬립 주행모드를 실행하는 제어장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 입력부재와 상기 제1 계합장치의 상기 입력부재 측의 계합부재가 일체 회전하도록 연결되어 있음과 함께, 상기 회전전기와 상기 제1 계합장치의 상기 출력부재 측의 계합부재가 일체 회전하도록 연결되어 있는 제어장치.
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