KR20170128545A

KR20170128545A - 전동 차량의 발진 제어 장치

Info

Publication number: KR20170128545A
Application number: KR1020177029788A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 츠키자키; 마사토 고가; 히로유키 후쿠다; 료헤이 도요타
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2017-11-22
Also published as: EP3284977A1; BR112017022146B1; RU2668329C1; CA2982744C; EP3284977A4; BR112017022146A2; JPWO2016166814A1; JP6493517B2; MY187269A; MX2017012950A; EP3284977B1; US20180106365A1; KR102032041B1; CN107532706B; CA2982744A1; CN107532706A; US10760682B2; WO2016166814A1

Abstract

발진 요구가 있는 경우, 발진 쇼크를 억제하면서, 발진 요구에 대하여 응답이 좋은 차량 발진을 달성하는 전동 차량의 발진 제어 장치를 제공하는 것이다. 구동계에, 동력원으로서의 제1 모터 제너레이터(MG1)와, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터의 출력을 변속하여 구동륜(19)으로 전달하는 다단 기어 변속기(1)를 구비한다. 다단 기어 변속기(1)는, 변속 요소로서, 해방 위치로부터의 스트로크에 의해 맞물림 체결하는 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 갖는다. 이 하이브리드 차량에 있어서, 차량이 정지하였을 때 발진용 클러치인 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 체결되어 있으면, 차량 정지 상태를 포함하여 다음에 발진할 때까지 제3 걸림 결합 클러치(C3)의 체결을 유지하는 변속기 컨트롤 유닛(23)을 설치한다.

Description

전동 차량의 발진 제어 장치

본 발명은 전동기로부터의 구동계에 변속기를 구비하고, 변속기에, 변속 요소로서, 해방 위치로부터의 스트로크에 의해 맞물림 체결하는 걸림 결합 클러치를 갖는 전동 차량의 발진 제어 장치에 관한 것이다.

종래, 도그 클러치를 체결하는 발진 변속단으로의 셀렉트 조작 시, 전동기를 일순간 구동하고, 그 회전을 변속기 입력축에 전달하고, 변속기를 뉴트럴 위치로부터 발진 변속단 선택 위치로 전환하는 것을 가능하게 하는 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 평6-245329호 공보

그러나, 종래 장치에 있어서는, 자동 변속기와 같이, 액압 작동의 도그 클러치를 체결시켜 뉴트럴 위치로부터 발진 변속단 선택 위치로 전환하려고 해도, 차량 정지 중에는 전동기가 정지 상태이고 액압 발생 펌프도 정지하고 있다. 이 때문에, 액셀러레이터 페달을 답입하여 전동기를 기동시키는 다음 발진 조작 시까지, 발진 변속단 선택 상태로 될 수 없어, 발진 쇼크나 발진 지연을 면할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제에 착안하여 이루어진 것이며, 발진 요구가 있는 경우, 발진 쇼크를 억제하면서, 발진 요구에 대하여 응답이 좋은 차량 발진을 달성하는 전동 차량의 발진 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전동 차량은, 구동계에, 동력원으로서의 전동기와, 전동기로부터의 출력을 변속하여 구동륜으로 전달하는 변속기를 구비한다. 변속기는, 변속 요소로서, 해방 위치로부터의 스트로크에 의해 맞물림 체결하는 걸림 결합 클러치를 갖는다.

이 전동 차량에 있어서, 걸림 결합 클러치 중, 발진 요구가 있을 때 맞물림 체결되는 클러치를 발진용 클러치라고 할 때, 차량이 정지하였을 때 발진용 클러치가 체결되어 있으면, 차량 정지 상태를 포함하여 다음에 발진할 때까지 발진용 클러치의 체결을 유지하는 발진 컨트롤러를 설치한다.

따라서, 차량이 정지하였을 때 발진용 클러치가 체결되어 있으면, 차량 정지 상태를 포함하여 다음에 발진할 때까지 발진용 클러치의 체결이 유지된다.

즉, 발진용 클러치가 걸림 결합 클러치인 경우에는, 이의 정상면끼리의 위상이 맞으면, 체결 방향으로 스트로크할 수 없어, 위상을 어긋나게 하고 나서 체결시킬 필요가 있어 시간을 요한다.

이에 비해, 발진용 클러치가 미리 체결되어 있음으로써, 차량 정지 상태로부터 발진 요구가 있는 경우, 맞물림 체결되는 발진용 클러치의 체결 동작이 불필요하게 되고, 발진 쇼크가 억제됨과 함께, 발진 요구에서부터 차량 발진까지 요하는 시간이 단축된다.

이 결과, 발진 요구가 있는 경우, 발진 쇼크를 억제하면서, 발진 요구에 대하여 응답이 좋은 차량 발진을 달성할 수 있다.

도 1은, 실시예 1의 발진 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량의 구동계 및 제어계를 도시하는 전체 시스템도이다.
도 2는, 실시예 1의 발진 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량에 탑재된 다단 기어 변속기의 변속 제어계의 구성을 도시하는 제어계 구성도이다.
도 3은, 실시예 1의 발진 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량에 탑재된 다단 기어 변속기에 있어서 변속 패턴을 전환하는 사고 방식을 도시하는 변속 맵 개요도이다.
도 4는, 실시예 1의 발진 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량에 탑재된 다단 기어 변속기에 있어서 3개의 걸림 결합 클러치의 전환 위치에 의한 변속 패턴을 도시하는 변속 패턴도이다.
도 5는, 실시예 1의 변속기 컨트롤 유닛에서 실행되는 발진 제어 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다.
도 6은, 「EV2nd」의 변속 패턴이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크의 흐름을 도시하는 토크 흐름도이다.
도 7은, 「EV1st」의 변속 패턴이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기에 있어서의 MG1 토크의 흐름을 도시하는 토크 흐름도이다.
도 8은, 다단 기어 변속기의 변속 패턴을 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 전환하는 다운 변속을 감속 중에 완료하여 차량 정지할 때의 차속ㆍMG1 회전수ㆍMG1 1st 클러치ㆍMG1 2nd 클러치ㆍ셀렉트 레인지 위치의 각 특성을 도시하는 타임차트이다.
도 9는, 다단 기어 변속기의 변속 패턴을 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 전환하는 다운 변속을 감속 중에 완료하지 않고 차량 정지할 때의 차속ㆍMG1 회전수ㆍMG1 1st 클러치ㆍMG1 2nd 클러치ㆍ셀렉트 레인지 위치의 각 특성을 도시하는 타임차트이다.
도 10은, 실시예 2의 발진 제어 장치가 적용된 전기 자동차의 구동계 및 제어계를 도시하는 전체 시스템도이다.

이하, 본 발명의 전동 차량의 발진 제어 장치를 실현하는 최선의 형태를, 도면에 도시하는 실시예 1 및 실시예 2에 기초하여 설명한다.

실시예 1

우선, 구성을 설명한다.

실시예 1의 발진 제어 장치는, 구동계 구성 요소로서, 1개의 엔진과, 2개의 모터 제너레이터와, 3개의 걸림 결합 클러치를 갖는 다단 기어 변속기를 구비한 하이브리드 차량(전동 차량의 일례)에 적용한 것이다. 이하, 실시예 1에 있어서의 하이브리드 차량의 발진 제어 장치의 구성을, 「전체 시스템 구성」, 「변속 제어계 구성」, 「변속 패턴 구성」, 「발진 제어 처리 구성」으로 나누어 설명한다.

[전체 시스템 구성]

도 1은, 실시예 1의 발진 제어 장치가 적용된 하이브리드 차량의 구동계 및 제어계를 도시한다. 이하, 도 1에 기초하여, 전체 시스템 구성을 설명한다.

하이브리드 차량의 구동계는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 내연 기관(ICE)과, 제1 모터 제너레이터(MG1)와, 제2 모터 제너레이터(MG2)와, 3개의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 갖는 다단 기어 변속기(1)를 구비하고 있다. 또한, 「ICE」는 「Internal-Combustion Engine」의 약칭이다.

상기 내연 기관(ICE)은, 예를 들어 크랭크축 방향을 차폭 방향으로 하여 차량의 프론트 룸에 배치한 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등이다. 이 내연 기관(ICE)은, 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 연결됨과 함께, 내연 기관 출력축이, 다단 기어 변속기(1)의 제1 축(11)에 접속된다. 또한, 내연 기관(ICE)은, 기본적으로, 제2 모터 제너레이터(MG2)를 스타터 모터로 하여 MG2 시동한다. 단, 극저온 시 등과 같이 강전 배터리(3)를 사용한 MG2 시동을 확보할 수 없는 경우에 대비하여 스타터 모터(2)를 남기고 있다.

상기 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 제2 모터 제너레이터(MG2)는, 모두 강전 배터리(3)를 공통의 전원으로 하는 3상 교류의 영구 자석형 동기 모터이다. 제1 모터 제너레이터(MG1)의 스테이터는, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 케이스에 고정되고, 그 케이스가 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 고정된다. 그리고, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 로터에 일체인 제1 모터축이, 다단 기어 변속기(1)의 제2 축(12)에 접속된다. 제2 모터 제너레이터(MG2)의 스테이터는, 제2 모터 제너레이터(MG2)의 케이스에 고정되고, 그 케이스가 다단 기어 변속기(1)의 변속기 케이스(10)에 고정된다. 그리고, 제2 모터 제너레이터(MG2)의 로터에 일체인 제2 모터축이, 다단 기어 변속기(1)의 제6 축(16)에 접속된다. 제1 모터 제너레이터(MG1)의 스테이터 코일에는, 역행 시에 직류를 3상 교류로 변환하고, 회생 시에 3상 교류를 직류로 변환하는 제1 인버터(4)가, 제1 AC 하니스(5)를 통하여 접속된다. 제2 모터 제너레이터(MG2)의 스테이터 코일에는, 역행 시에 직류를 3상 교류로 변환하고, 회생 시에 3상 교류를 직류로 변환하는 제2 인버터(6)가, 제2 AC 하니스(7)를 통하여 접속된다. 강전 배터리(3)와 제1 인버터(4) 및 제2 인버터(6)는, 정션 박스(9)를 통하여 DC 하니스(8)에 의해 접속된다.

상기 다단 기어 변속기(1)는, 변속비가 상이한 복수의 기어쌍을 갖는 상시 맞물림식 변속기이며, 변속기 케이스(10) 내에 서로 평행으로 배치되고, 기어가 설치되는 6개의 기어축(11 내지 16)과, 기어쌍을 선택하는 3개의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 구비한다. 기어축으로서는, 제1 축(11)과, 제2 축(12)과, 제3 축(13)과, 제4 축(14)과, 제5 축(15)과, 제6 축(16)이 설치된다. 걸림 결합 클러치로서는, 제1 걸림 결합 클러치(C1)와, 제2 걸림 결합 클러치(C2)와, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 설치된다. 또한, 변속기 케이스(10)에는, 케이스 내의 베어링 부분이나 기어의 맞물림 부분에 윤활 오일을 공급하는 전동 오일 펌프(20)가 부설된다.

상기 제1 축(11)은, 내연 기관(ICE)이 연결되는 축이며, 제1 축(11)에는, 도 1의 우측으로부터 순서대로 제1 기어(101), 제2 기어(102), 제3 기어(103)가 배치된다. 제1 기어(101)는, 제1 축(11)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다. 제2 기어(102)와 제3 기어(103)는, 축 방향으로 돌출되는 보스부가 제1 축(11)의 외주에 삽입되는 공회전 기어이며, 제2 걸림 결합 클러치(C2)를 통하여 제1 축(11)에 대하여 구동 연결 가능하게 설치된다.

상기 제2 축(12)은, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 연결되고, 제1 축(11)의 외측 위치에 축심을 일치시켜 동축 배치된 원통축이며, 제2 축(12)에는, 도 1의 우측으로부터 순서대로 제4 기어(104), 제5 기어(105)가 배치된다. 제4 기어(104)와 제5 기어(105)는, 제2 축(12)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다.

상기 제3 축(13)은, 다단 기어 변속기(1)의 출력측에 배치된 축이며, 제3 축(13)에는, 도 1의 우측으로부터 순서대로 제6 기어(106), 제7 기어(107), 제8 기어(108), 제9 기어(109), 제10 기어(110)가 배치된다. 제6 기어(106)와 제7 기어(107)와 제8 기어(108)는, 제3 축(13)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다. 제9 기어(109)와 제10 기어(110)는, 축 방향으로 돌출되는 보스부가 제3 축(13)의 외주에 삽입되는 공회전 기어이며, 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 통하여 제3 축(13)에 대하여 구동 연결 가능하게 설치된다. 그리고, 제6 기어(106)는 제1 축(11)의 제2 기어(102)에 맞물리고, 제7 기어(107)는 디퍼렌셜 기어(17)의 제16 기어(116)에 맞물리고, 제8 기어(108)는 제1 축(11)의 제3 기어(103)에 맞물린다. 제9 기어(109)는 제2 축(12)의 제4 기어(104)에 맞물리고, 제10 기어(110)는 제2 축(12)의 제5 기어(105)에 맞물린다.

상기 제4 축(14)은, 변속기 케이스(10)에 양단이 지지된 축이며, 제4 축(14)에는, 도 1의 우측으로부터 순서대로 제11 기어(111), 제12 기어(112), 제13 기어(113)가 배치된다. 제11 기어(111)는, 제4 축(14)에 대하여 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다. 제12 기어(112)와 제13 기어(113)는, 축 방향으로 돌출되는 보스부가 제4 축(14)의 외주에 삽입되는 공회전 기어이며, 제1 걸림 결합 클러치(C1)를 통하여 제4 축(14)에 대하여 구동 연결 가능하게 설치된다. 그리고, 제11 기어(111)는 제1 축(11)의 제1 기어(101)에 맞물리고, 제12 기어(112)는 제1 축(11)의 제2 기어(102)에 맞물리고, 제13 기어(113)는 제2 축(12)의 제4 기어(104)에 맞물린다.

상기 제5 축(15)은, 변속기 케이스(10)에 양단이 지지된 축이며, 제4 축(14)의 제11 기어(111)와 맞물리는 제14 기어(114)가 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다.

상기 제6 축(16)은, 제2 모터 제너레이터(MG2)가 연결되는 축이며, 제5 축(15)의 제14 기어(114)와 맞물리는 제15 기어(115)가 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다.

그리고, 제2 모터 제너레이터(MG2)와 내연 기관(ICE)은, 서로 맞물리는 제15 기어(115), 제14 기어(114), 제11 기어(111), 제1 기어(101)에 의해 구성되는 기어열에 의해 기계적으로 연결되어 있다. 이 기어열은, 제2 모터 제너레이터(MG2)에 의한 내연 기관(ICE)의 MG2 시동 시, MG2 회전수를 감속하는 감속 기어열로 되고, 내연 기관(ICE)의 구동으로 제2 모터 제너레이터(MG2)를 발전하는 MG2 발전 시, 기관 회전수를 증속하는 증속 기어열로 된다.

상기 제1 걸림 결합 클러치(C1)는, 제4 축(14) 중, 제12 기어(112)와 제13 기어(113)의 사이에 개재 장착되고, 동기 기구를 갖지 않음으로써, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 좌측 체결 위치(Left)일 때, 제4 축(14)과 제13 기어(113)를 구동 연결한다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 중립 위치(N)일 때, 제4 축(14)과 제12 기어(112)를 해방함과 함께, 제4 축(14)과 제13 기어(113)를 해방한다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 우측 체결 위치(Right)일 때, 제4 축(14)과 제12 기어(112)를 구동 연결한다.

상기 제2 걸림 결합 클러치(C2)는, 제1 축(11) 중, 제2 기어(102)와 제3 기어(103)의 사이에 개재 장착되고, 동기 기구를 갖지 않음으로써, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 좌측 체결 위치(Left)일 때, 제1 축(11)과 제3 기어(103)를 구동 연결한다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 중립 위치(N)일 때, 제1 축(11)과 제2 기어(102)를 해방함과 함께, 제1 축(11)과 제3 기어(103)를 해방한다. 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 우측 체결 위치(Right)일 때, 제1 축(11)과 제2 기어(102)를 구동 연결한다.

상기 제3 걸림 결합 클러치(C3)는, 제3 축(13) 중, 제9 기어(109)와 제10 기어(110)의 사이에 개재 장착되고, 동기 기구를 갖지 않음으로써, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 좌측 체결 위치(Left)일 때, 제3 축(13)과 제10 기어(110)를 구동 연결한다. 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 중립 위치(N)일 때, 제3 축(13)과 제9 기어(109)를 해방함과 함께, 제3 축(13)과 제10 기어(110)를 해방한다. 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 우측 체결 위치(Right)일 때, 제3 축(13)과 제9 기어(109)를 구동 연결한다. 그리고, 다단 기어 변속기(1)의 제3 축(13)에 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된 제7 기어(107)에 맞물리는 제16 기어(116)는, 디퍼렌셜 기어(17) 및 좌우의 드라이브축(18)을 통하여 좌우의 구동륜(19)에 접속되어 있다.

하이브리드 차량의 제어계는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 하이브리드 컨트롤 모듈(21)과, 모터 컨트롤 유닛(22)과, 변속기 컨트롤 유닛(23)과, 엔진 컨트롤 유닛(24)을 구비하고 있다.

상기 하이브리드 컨트롤 모듈(21)(약칭: 「HCM」)은, 차량 전체의 소비 에너지를 적절하게 관리하는 기능을 담당하는 통합 제어 수단이다. 이 하이브리드 컨트롤 모듈(21)은, 다른 컨트롤 유닛(모터 컨트롤 유닛(22), 변속기 컨트롤 유닛(23), 엔진 컨트롤 유닛(24) 등)과 CAN 통신선(25)에 의해 쌍방향 정보 교환 가능하게 접속되어 있다. 또한, CAN 통신선(25)의 「CAN」이란, 「Controller Area Network」의 약칭이다.

상기 모터 컨트롤 유닛(22)(약칭: 「MCU」)은, 제1 인버터(4)와 제2 인버터(6)에 대한 제어 명령에 의해 제1 모터 제너레이터(MG1)와 제2 모터 제너레이터(MG2)의 역행 제어나 회생 제어 등을 행한다. 제1 모터 제너레이터(MG1) 및 제2 모터 제너레이터(MG2)에 대한 제어 모드로서는, 「토크 제어」와 「회전수 FB 제어」가 있다. 「토크 제어」는, 목표 구동력에 대하여 분담하는 목표 모터 토크가 결정되면, 실 모터 토크를 목표 모터 토크에 추종시키는 제어를 행한다. 「회전수 FB 제어」는, 주행 중에 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 맞물림 체결하는 변속 요구가 있으면, 클러치 입출력 회전수를 회전 동기시키는 목표 모터 회전수를 결정하고, 실 모터 회전수를 목표 모터 회전수로 수렴시키도록 FB 토크를 출력하는 제어를 행한다.

상기 변속기 컨트롤 유닛(23)(약칭: 「TMCU」)은, 소정의 입력 정보에 기초하여 전동 액추에이터(31, 32, 33)(도 2 참조)로 전류 명령을 출력함으로써, 다단 기어 변속기(1)의 변속 패턴을 전환하는 변속 제어를 행한다. 이 변속 제어에서는, 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 선택적으로 맞물림 체결/해방시키고, 복수쌍의 기어쌍으로부터 동력 전달에 관여하는 기어쌍을 선택한다. 여기서, 해방되어 있는 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 체결하는 변속 요구 시에는, 클러치 입출력의 차회전수를 억제하여 맞물림 체결을 확보하기 위해, 제1 모터 제너레이터(MG1) 또는 제2 모터 제너레이터(MG2)의 회전수 FB 제어(회전 동기 제어)를 병용한다.

상기 엔진 컨트롤 유닛(24)(약칭: 「ECU」)은, 소정의 입력 정보에 기초하여 모터 컨트롤 유닛(22)이나 점화 플러그나 연료 분사 액추에이터 등으로 제어 명령을 출력함으로써, 내연 기관(ICE)의 시동 제어나 내연 기관(ICE)의 정지 제어나 연료 커트 제어 등을 행한다.

[변속 제어계 구성]

실시예 1의 다단 기어 변속기(1)는, 변속 요소로서, 맞물림 체결에 의한 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)(도그 클러치)를 채용함으로써 끌기를 저감함으로써 효율화를 도모한 점을 특징으로 한다. 그리고, 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 맞물림 체결시키는 변속 요구가 있으면, 클러치 입출력의 차회전수를, 제1 모터 제너레이터(MG1)(걸림 결합 클러치(C3)의 체결 시) 또는 제2 모터 제너레이터(MG2)(걸림 결합 클러치(C1, C2)의 체결 시)에 의해 회전 동기시키고, 동기 판정 회전수 범위 내로 되면 맞물림 스트로크를 개시함으로써 실현하고 있다. 또한, 체결되어 있는 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중 어느 것을 해방시키는 변속 요구가 있으면, 해방 클러치의 클러치 전달 토크를 저하시키고, 해방 토크 판정값 이하로 되면 해방 스트로크를 개시함으로써 실현하고 있다. 이하, 도 2에 기초하여, 다단 기어 변속기(1)의 변속 제어계 구성을 설명한다.

변속 제어계는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 걸림 결합 클러치로서, 제1 걸림 결합 클러치(C1)와 제2 걸림 결합 클러치(C2)와 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 구비하고 있다. 액추에이터로서, 제1 전동 액추에이터(31)와 제2 전동 액추에이터(32)와 제3 전동 액추에이터(33)를 구비하고 있다. 그리고, 액추에이터 동작을 클러치 걸림 결합/해방 동작으로 변환하는 기구로서, 제1 걸림 결합 클러치 동작 기구(41)와 제2 걸림 결합 클러치 동작 기구(42)와 제3 걸림 결합 클러치 동작 기구(43)를 구비하고 있다. 또한, 제1 전동 액추에이터(31)와 제2 전동 액추에이터(32)와 제3 전동 액추에이터(33)의 제어 수단으로서, 변속기 컨트롤 유닛(23)을 구비하고 있다.

상기 제1 걸림 결합 클러치(C1)와 제2 걸림 결합 클러치(C2)와 제3 걸림 결합 클러치(C3)는, 뉴트럴 위치(N: 해방 위치)와, 좌측 체결 위치(Left: 좌측 클러치 맞물림 체결 위치)와, 우측 체결 위치(Right: 우측 클러치 맞물림 체결 위치)를 전환하는 도그 클러치이다. 각 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)는 모두 동일한 구성이며, 커플링 슬리브(51, 52, 53)와, 좌측 도그 클러치 링(54, 55, 56)과, 우측 도그 클러치 링(57, 58, 59)을 구비한다. 커플링 슬리브(51, 52, 53)는, 제4 축(14), 제1 축(11), 제3 축(13)에 고정된 도시하지 않은 허브를 통하여 스플라인 결합에 의해 축 방향으로 스트로크 가능하게 설치된 것이며, 양측에 평평한 정상면에 의한 도그 톱니(51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b)를 갖는다. 또한, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 둘레 방향 중앙부에 포크 홈(51c, 52c, 53c)을 갖는다. 좌측 도그 클러치 링(54, 55, 56)은, 각 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 좌측 공회전 기어인 각 기어(113, 103, 110)의 보스부에 고정되고, 도그 톱니(51a, 52a, 53a)에 대향하는 평평한 정상면에 의한 도그 톱니(54a, 55a, 56a)를 갖는다. 우측 도그 클러치 링(57, 58, 59)은, 각 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 우측 공회전 기어인 각 기어(112, 102, 109)의 보스부에 고정되고, 도그 톱니(51b, 52b, 53b)에 대향하는 평평한 정상면에 의한 도그 톱니(57b, 58b, 59b)를 갖는다.

상기 제1 걸림 결합 클러치 동작 기구(41)와 제2 걸림 결합 클러치 동작 기구(42)와 제3 걸림 결합 클러치 동작 기구(43)는, 전동 액추에이터(31, 32, 33)의 회동 동작을, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 축 방향 스트로크 동작으로 변환하는 기구이다. 각 걸림 결합 클러치 동작 기구(41, 42, 43)는 모두 동일한 구성이며, 회동 링크(61, 62, 63)와, 시프트 로드(64, 65, 66)와, 시프트 포크(67, 68, 69)를 구비한다. 회동 링크(61, 62, 63)는, 일단이 전동 액추에이터(31, 32, 33)의 액추에이터축에 설치되고, 타단이 시프트 로드(64, 65, 66)에 상대 변위 가능하게 연결된다. 시프트 로드(64, 65, 66)는, 로드 분할 위치에 스프링(64a, 65a, 66a)이 개재 장착되고, 로드 전달력의 크기와 방향에 따라 신축 가능하게 되어 있다. 시프트 포크(67, 68, 69)는, 일단이 시프트 로드(64, 65, 66)에 고정되고, 타단이 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 포크 홈(51c, 52c, 53c)에 배치된다.

상기 변속기 컨트롤 유닛(23)은, 차속 센서(71), 액셀러레이터 개방도 센서(72), 변속기 출력축 회전수 센서(73), 엔진 회전수 센서(74), MG1 회전수 센서(75), MG2 회전수 센서(76), 인히비터 스위치(77) 등으로부터의 센서 신호나 스위치 신호를 입력한다. 또한, 변속기 출력축 회전수 센서(73)는, 제3 축(13)의 축 단부에 설치되고, 제3 축(13)의 축 회전수를 검출한다. 그리고, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 위치에 의해 결정되는 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)의 맞물림 체결과 해방을 제어하는 위치 서보 제어부(예를 들어, PID 제어에 의한 위치 서보계)를 구비하고 있다. 이 위치 서보 제어부는, 제1 슬리브 위치 센서(81), 제2 슬리브 위치 센서(82), 제3 슬리브 위치 센서(83)로부터의 센서 신호를 입력한다. 그리고, 각 슬리브 위치 센서(81, 82, 83)의 센서값을 읽어들이고, 커플링 슬리브(51, 52, 53)의 위치가 맞물림 스트로크에 의한 체결 위치 또는 해방 위치로 되도록, 전동 액추에이터(31, 32, 33)에 전류를 제공한다. 즉, 커플링 슬리브(51, 52, 53)에 용접된 도그 톱니와 공회전 기어에 용접된 도그 톱니의 양쪽이 맞물린 맞물림 위치에 있는 체결 상태로 함으로써, 공회전 기어를 제4 축(14), 제1 축(11), 제3 축(13)에 구동 연결한다. 한편, 커플링 슬리브(51, 52, 53)가, 축선 방향으로 변위함으로써 커플링 슬리브(51, 52, 53)에 용접된 도그 톱니와 공회전 기어에 용접된 도그 톱니가 비맞물림 위치에 있는 해방 상태로 함으로써, 공회전 기어를 제4 축(14), 제1 축(11), 제3 축(13)으로부터 분리한다.

[변속 패턴 구성]

실시예 1의 다단 기어 변속기(1)는, 유체 커플링 등의 회전차 흡수 요소를 갖지 않음으로써 동력 전달 손실을 저감함과 함께, 내연 기관(ICE)을 모터 어시스트함으로써 ICE 변속단을 저감시키고, 콤팩트화(EV 변속단: 1속 내지 2속, ICE 변속단: 1속 내지 4속)를 도모한 점을 특징으로 한다. 이하, 도 3 및 도 4에 기초하여, 다단 기어 변속기(1)의 변속 패턴 구성을 설명한다.

변속 패턴의 사고 방식은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 차속 VSP가 소정 차속 VSP0 이하인 발진 영역에 있어서는, 다단 기어 변속기(1)가 회전차 흡수 요소를 갖지 않기 때문에, 「EV 모드」에서 모터 구동력만에 의한 모터 발진으로 한다. 그리고, 주행 영역에 있어서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 구동력의 요구가 클 때, 엔진 구동력을 모터 구동력에 의해 어시스트하는 「패러렐 HEV 모드」에 의해 대응한다고 하는 변속 패턴의 사고 방식을 채용한다. 즉, 차속 VSP의 상승에 따라, ICE 변속단은, (ICE1st→)ICE2nd→ICE3rd→ICE4th로 변속단이 이행하고, EV 변속단은, EV1st→EV2nd로 변속단이 이행한다. 따라서, 도 3에 도시하는 변속 패턴의 사고 방식에 기초하여, 변속 패턴을 전환하는 변속 요구를 내기 위한 변속 맵을 작성한다.

걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 갖는 다단 기어 변속기(1)에 의해 얻는 것이 가능한 변속 패턴은 도 4에 도시하는 바와 같다. 또한, 도 4 중의 「Lock」은, 변속 패턴으로서 성립하지 않는 인터로크 패턴을 나타내고, 「EV-」는, 제1 모터 제너레이터(MG1)가 구동륜(19)에 구동 연결되지 않은 상태를 나타내고, 「ICE-」는, 내연 기관(ICE)이 구동륜(19)에 구동 연결되지 않은 상태를 나타낸다. 그리고, 변속 제어에서는, 도 4에 도시하는 변속 패턴 모두를 사용할 필요는 없으며, 이들 변속 패턴으로부터 필요에 따라 선택해도 물론 된다. 이하, 각 변속 패턴에 대하여 설명한다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「N」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음의 변속 패턴으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이면 「EV-ICEgen」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이면 「Neutral」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Right」이면 「EV-ICE3rd」이다. 여기서, 「EV-ICEgen」이라는 변속 패턴은, 정차 중, 내연 기관(ICE)에 의해 제1 모터 제너레이터(MG1)에서 발전하는 MG1 아이들 발전 시, 또는 MG1 발전에 MG2 발전을 더한 더블 아이들 발전 시에 선택되는 패턴이다. 「Neutral」이라는 변속 패턴은, 정차 중, 내연 기관(ICE)에 의해 제2 모터 제너레이터(MG2)에서 발전하는 MG2 아이들 발전 시에 선택되는 패턴이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음의 변속 패턴으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이면 「EV1st ICE1st」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이면 「EV1st ICE-」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Right」이면 「EV1st ICE3rd」이다. 여기서, 「EV1st ICE-」라는 변속 패턴은, 내연 기관(ICE)을 정지하고 제1 모터 제너레이터(MG1)에서 주행하는 「EV 모드」의 패턴, 또는 내연 기관(ICE)에 의해 제2 모터 제너레이터(MG2)에서 발전하면서, 제1 모터 제너레이터(MG1)에서 1속 EV 주행을 행하는 「시리즈 HEV 모드」의 패턴이다. 따라서, 예를 들어 「EV1st ICE-」에 의한 「시리즈 HEV 모드」를 선택한 주행 중, 구동력 부족에 의한 감속에 기초하여 제1 걸림 결합 클러치(C1)를 「N」으로부터 「Left」로 전환한다. 이 경우, 구동력이 확보되는 「EV1st ICE1st」라는 변속 패턴에 의한 「패러렐 HEV 모드(1속)」의 주행으로 이행한다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이면 「EV1st ICE2nd」이다. 따라서, 예를 들어 「EV1st ICE-」에 의한 「시리즈 HEV 모드」를 선택한 1속 EV 주행 중에 구동력 요구가 높아짐으로써, 제2 걸림 결합 클러치(C2)를 「N」으로부터 「Left」로 전환한다. 이 경우, 구동력이 확보되는 「EV1st ICE2nd」라는 변속 패턴에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「N」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음의 변속 패턴으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이면 「EV1.5 ICE2nd」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이면 「EV-ICE2nd」이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Left」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이면 「EV2nd ICE2nd」이다. 따라서, 예를 들어 「EV1st ICE2nd」에 의한 변속 패턴을 선택한 「패러렐 HEV 모드」에서의 주행 중, 업 변속 요구에 따라 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 「Left」로부터 「N」을 경과하여 「Right」로 전환한다. 이 경우, EV 변속단을 2속단으로 하는 「EV2nd ICE2nd」라는 변속 패턴에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다. 예를 들어, 「EV2nd ICE4th」에 의한 변속 패턴을 선택한 「패러렐 HEV 모드」에서의 주행 중, 다운 변속 요구에 따라 제2 걸림 결합 클러치(C2)를 「Right」로부터 「N」을 경과하여 「Left」로 전환한다. 이 경우, ICE 변속단을 2속단으로 하는 「EV2nd ICE2nd」라는 변속 패턴에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음의 변속 패턴으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이면 「EV2nd ICE3rd'」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이면 「EV2nd ICE-」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Right」이면 「EV2nd ICE3rd」이다. 여기서, 「EV2nd ICE-」라는 변속 패턴은, 내연 기관(ICE)을 정지하고 제1 모터 제너레이터(MG1)에서 주행하는 「EV 모드」의 패턴, 또는 내연 기관(ICE)에 의해 제2 모터 제너레이터(MG2)에서 발전하면서, 제1 모터 제너레이터(MG1)에서 2속 EV 주행을 행하는 「시리즈 HEV 모드」의 패턴이다. 따라서, 예를 들어 「EV2nd ICE2nd」에 의한 변속 패턴을 선택한 「패러렐 HEV 모드」에서의 주행 중, 업 변속 요구에 따라, 제2 걸림 결합 클러치(C2)를 「Right」로부터 「N」으로 전환하고, 제1 걸림 결합 클러치(C1)를 「N」으로부터 「Right」로 전환한다. 이 경우, ICE 변속단을 3속단으로 하는 「EV2nd ICE3rd」라는 변속 패턴에 의한 「패러렐 HEV 모드」의 주행으로 이행한다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이면 「EV2nd ICE4th」이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「N」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치에 따라 다음의 변속 패턴으로 된다. 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「Left」이면 「EV2.5 ICE4th」, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」이면 「EV-ICE4th」이다.

제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「Right」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」일 때, 제1 걸림 결합 클러치(C1)의 위치가 「N」이면 「EV1st ICE4th」이다.

[발진 제어 처리 구성]

도 5는, 실시예 1의 변속기 컨트롤 유닛(23)(발진 컨트롤러)에서 실행되는 발진 제어 처리의 흐름을 도시한다. 이하, 발진 제어 처리 구성의 일례를 도시하는 도 5의 각 스텝에 대하여 설명한다. 이 처리에 있어서, 제1 걸림 결합 클러치(C1) 및 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 모두 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」일 때의 「EV2nd ICE-」라는 변속 패턴을, 이하 「EV2nd」라고 한다. 또한, 제1 걸림 결합 클러치(C1) 및 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 모두 「N」이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」일 때의 「EV1st ICE-」라는 변속 패턴을, 이하 「EV1st」라고 한다.

스텝 S1에서는, 「EV2nd」의 변속 패턴을 선택한 주행인지 여부를 판단한다. "예"(EV2nd에서의 주행)인 경우에는 스텝 S2로 진행하고, "아니오"(EV2nd 이외에서의 주행)인 경우에는 스텝 S1의 판단을 반복한다.

여기서, 「EV2nd」에 의한 변속 패턴은, 제1 슬리브 위치 센서(81) 및 제2 슬리브 위치 센서(82)로부터의 센서 신호가 「N」의 위치를 나타내고, 제3 슬리브 위치 센서(83)로부터의 센서 신호가 「Right」의 위치를 나타냄으로써 판단한다.

스텝 S2에서는, 스텝 S1에서의 「EV2nd」라는 변속 패턴을 선택하고 있는 주행이라는 판단에 이어서, 감속을 개시하였는지 여부를 판단한다. "예"(감속 개시)인 경우에는 스텝 S3으로 진행하고, "아니오"(감속 개시가 아님)인 경우에는 스텝 S2의 판단을 반복한다.

여기서, 감속 개시는, 차속의 저하나 액셀러레이터 발 떼기 조작이나 브레이크 답입 조작 등에 의해 판단한다.

스텝 S3에서는, 스텝 S2에서의 감속 개시라는 판단에 이어서, 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 변속 패턴을 전환하는 EV2nd→EV1st 다운 변속 개시인지 여부를 판단한다. "예"(EV2nd→EV1st 다운 변속 개시)인 경우에는 스텝 S4로 진행하고, "아니오"(EV2nd→EV1st 다운 변속 개시가 아님)인 경우에는 스텝 S3의 판단을 반복한다.

여기서, EV2nd→EV1st 다운 변속 개시는, 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 변속 패턴을 전환하는 변속 요구의 유무에 의해 판단한다.

스텝 S4에서는, 스텝 S3에서의 EV2nd→EV1st 다운 변속 개시라는 판단에 이어서, 차량 정지 상태인지 여부를 판단한다. "예"(차량 정지)인 경우에는 스텝 S5로 진행하고, "아니오"(주행 중)인 경우에는 스텝 S4의 판단을 반복한다.

여기서, 차량 정지 상태는, 차속 센서(71)로부터의 차속 신호가 차량 정지 상태를 나타냄으로써 판단한다.

스텝 S5에서는, 스텝 S4에서의 차량 정지 상태라는 판단에 이어서, 「EV1st」로의 다운 변속이 완료되었는지 여부를 판단한다. "예"(EV1st로의 다운 변속 완료)인 경우에는 스텝 S6으로 진행하고, "아니오"(EV1st로의 다운 변속 미완료)인 경우에는 스텝 S11로 진행한다.

여기서, 「EV1st」로의 다운 변속 완료는, 제1 슬리브 위치 센서(81) 및 제2 슬리브 위치 센서(82)로부터의 센서 신호가 「N」의 위치를 나타내고, 제3 슬리브 위치 센서(83)로부터의 센서 신호가 「Left」의 위치를 나타냄으로써 판단한다. 그리고, 제3 슬리브 위치 센서(83)로부터의 센서 신호가 「Left」의 위치에 도달하지 않은 경우에는, 「EV1st」로의 변속 미완료인 것으로 판단한다.

스텝 S6에서는, 스텝 S5에서의 「EV1st」로의 다운 변속 완료라는 판단에 이어서, 운전자에 의한 레버 조작에 의해 「D 레인지」로부터 「P 레인지」 또는 「N 레인지」로 셀렉트 조작되었는지 여부를 판단한다. "예"(P, N으로의 셀렉트 조작 있음)인 경우에는 스텝 S7로 진행하고, "아니오"(P, N으로의 셀렉트 조작 없음)인 경우에는 스텝 S10으로 진행한다.

여기서, 「D 레인지」로부터 「P 레인지」 또는 「N 레인지」로의 셀렉트 조작은, 인히비터 스위치(77)로부터의 스위치 신호에 의해 판단한다.

스텝 S7에서는, 스텝 S6에서의 P, N으로의 셀렉트 조작 있음이라는 판단, 혹은 스텝 S8에서의 D 레인지로의 셀렉트 조작 없음이라는 판단에 이어서, 다단 기어 변속기(1)의 변속 패턴으로서 「EV1st」를 유지하고, 스텝 S8로 진행한다.

여기서, 「EV1st」를 유지한다는 것은, 제1 걸림 결합 클러치(C1) 및 제2 걸림 결합 클러치(C2)를 모두 「N」 위치로 하고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 「Left」 위치로 하는 상태를 유지하는 것을 말한다.

스텝 S8에서는, 스텝 S7에서의 「EV1st」의 유지에 이어서, 운전자에 의한 레버 조작에 의해 「P 레인지」 또는 「N 레인지」로부터 「D 레인지」로 셀렉트 조작되었는지 여부를 판단한다. "예"(D로의 셀렉트 조작 있음)인 경우에는 스텝 S9로 진행하고, "아니오"(D로의 셀렉트 조작 없음)인 경우에는 스텝 S7로 복귀한다.

여기서, 「P 레인지」 또는 「N 레인지」로부터 「D 레인지」로의 셀렉트 조작은, 인히비터 스위치(77)로부터의 스위치 신호에 의해 판단한다.

스텝 S9에서는, 스텝 S8에서의 「D 레인지」로의 셀렉트 조작 있음이라는 판단에 이어서, 스텝 S7에서 유지되고 있던 「EV1st」에서 발진하고, 종료로 진행한다.

스텝 S10에서는, 스텝 S6에서의 P, N으로의 셀렉트 조작 없음(=D 레인지)이라는 판단에 이어서, 다운 변속이 완료된 「EV1st」에서 재발진하고, 종료로 진행한다.

스텝 S11에서는, 스텝 S5에서의 「EV1st」로의 다운 변속 미완료라는 판단에 이어서, 변속 패턴을 다운 변속이 개시되기 전인 「EV2nd」로 복귀시키고, 스텝 S12로 진행한다.

즉, 제3 슬리브 위치 센서(83)로부터의 센서 신호가 「Left」의 위치에 도달하지 않은 경우에는, 커플링 슬리브(53)를 차량 정지 판단 시의 위치에서부터 「Right」의 위치까지 역방향으로 되돌린다.

스텝 S12에서는, 스텝 S11에서의 「EV2nd」로의 복귀 조작에 이어서, 운전자에 의한 레버 조작에 의해 「D 레인지」로부터 「P 레인지」 또는 「N 레인지」로 셀렉트 조작되었는지 여부를 판단한다. "예"(P, N으로의 셀렉트 조작 있음)인 경우에는 스텝 S13으로 진행하고, "아니오"(P, N으로의 셀렉트 조작 없음)인 경우에는 스텝 S16으로 진행한다.

스텝 S13에서는, 스텝 S12에서의 P, N으로의 셀렉트 조작 있음이라는 판단, 혹은 스텝 S14에서의 D 레인지로의 셀렉트 조작 없음이라는 판단에 이어서, 다단 기어 변속기(1)의 변속 패턴으로서 「EV2nd」를 유지하고, 스텝 S14로 진행한다.

여기서, 「EV2nd」를 유지한다는 것은, 제1 걸림 결합 클러치(C1) 및 제2 걸림 결합 클러치(C2)를 모두 「N」 위치로 하고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 「Right」 위치로 하는 상태를 유지하는 것을 말한다.

스텝 S14에서는, 스텝 S13에서의 「EV2nd」의 유지에 이어서, 운전자에 의한 레버 조작에 의해 「P 레인지」 또는 「N 레인지」로부터 「D 레인지」로 셀렉트 조작되었는지 여부를 판단한다. "예"(D로의 셀렉트 조작 있음)인 경우에는 스텝 S15로 진행하고, "아니오"(D로의 셀렉트 조작 없음)인 경우에는 스텝 S13으로 복귀한다.

스텝 S15에서는, 스텝 S14에서의 「D 레인지」로의 셀렉트 조작 있음이라는 판단에 이어서, 스텝 S13에서 유지되고 있던 「EV2nd」에서 발진하고, 종료로 진행한다.

스텝 S16에서는, 스텝 S12에서의 P, N으로의 셀렉트 조작 없음(=D 레인지)이라는 판단에 이어서, 스텝 S11에서 복귀된 「EV2nd」에서 재발진하고, 종료로 진행한다.

이어서, 작용을 설명한다.

실시예 1의 하이브리드 차량의 발진 제어 장치에 있어서의 작용을, 「발진 제어 처리 작용」, 「발진 제어 작용」, 「발진 제어의 특징 작용」으로 나누어 설명한다.

[발진 제어 처리 작용]

이하, 도 5에 도시하는 흐름도에 기초하여, 「EV2nd」라는 변속 패턴에 의한 EV 주행 상태에서 감속 및 변속을 개시하여 차량 정지하고, 차량 정지 상태에서부터 EV 발진할 때의 발진 제어 처리 작용을 설명한다.

「EV2nd」라는 변속 패턴 선택에 의한 EV 주행 상태에서 감속을 개시하고, 감속 중에 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 변속 패턴을 전환하는 다운 변속이 개시되면, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S2→스텝 S3→스텝 S4로 진행한다. 이 「EV2nd」로부터 「EV1st」로의 다운 변속이 개시되면, 스텝 S4에서 차량 정지까지 이르지 않았다고 판단되고 있는 감속 기간 중, 「EV2nd」로부터 「EV1st」로의 다운 변속을 진행시킨다.

그리고, 스텝 S4에서 차량 정지 상태에 이르렀다고 판단되면, 다음 스텝 S5에서는, 「EV1st」로의 변속이 완료되었는지 여부가 판단된다. 스텝 S5에서 「EV1st」로의 다운 변속을 완료하였다고 판단되면, 다운 변속 후의 「EV1st」를 유지하는 스텝 S6 내지 스텝 S10으로 진행한다. 한편, 스텝 S5에서 「EV1st」로의 다운 변속을 완료하지 않았다고 판단되면, 다운 변속 전의 「EV2nd」를 유지하는 스텝 S11 내지 스텝 S16으로 진행한다.

스텝 S6 내지 스텝 S10으로 진행하는 흐름에서는, 예를 들어 장시간 차량 정지나 장시간 주차 등을 의도하여, 「D 레인지」로부터 「P 레인지」 또는 「N 레인지」로의 셀렉트 조작이 이루어지면, 스텝 S6으로부터 스텝 S7→스텝 S8로 진행한다. 그리고, 스텝 S8에서 「D 레인지」로의 셀렉트 조작이 판단되지 않는 한, 스텝 S7→스텝 S8로 진행하는 흐름이 반복되고, 스텝 S7에서는, 다단 기어 변속기(1)의 변속 패턴으로서 「EV1st」가 유지된다.

그리고, 스텝 S8에서 발진 요구인 「D 레인지」로의 셀렉트 조작이 판단되면, 스텝 S8로부터 스텝 S9→종료로 진행하고, 스텝 S9에서는, 스텝 S7에서 유지되고 있던 「EV1st」를 발진용 변속 패턴으로 하고, 브레이크 발 떼기 조작 및 액셀러레이터 답입 조작에 따라 발진한다. 한편, 예를 들어 단시간 차량 정지로 되는 신호 대기 등이며, 「D 레인지」인 상태에서 셀렉트 조작을 행하지 않으면, 스텝 S6으로부터 스텝 S10→종료로 진행한다. 이 스텝 S10에서는, 다운 변속이 완료된 「EV1st」를 발진용 변속 패턴으로 하고, 브레이크 발 떼기 조작 및 액셀러레이터 답입 조작에 따라 재발진한다.

스텝 S11 내지 스텝 S16으로 진행하는 흐름에서는, 우선, 스텝 S5에서 「EV1st」로의 변속을 완료하지 않았다고 판단되면, 스텝 S5로부터 스텝 S11로 진행하고, 스텝 S11에서는, 변속 패턴이 다운 변속 개시 전인 「EV2nd」로 복귀된다. 그리고, 예를 들어 장시간 차량 정지나 장시간 주차 등을 의도하여, 「D 레인지」로부터 「P 레인지」 또는 「N 레인지」로의 셀렉트 조작이 이루어지면, 스텝 S12로부터 스텝 S13→스텝 S14로 진행한다. 그리고, 스텝 S14에서 「D 레인지」로의 셀렉트 조작이 판단되지 않는 한, 스텝 S13→스텝 S14로 진행하는 흐름이 반복되고, 스텝 S13에서는, 다단 기어 변속기(1)의 변속 패턴으로서 「EV2nd」가 유지된다.

그리고, 스텝 S14에서 발진 요구인 「D 레인지」로의 셀렉트 조작이 판단되면, 스텝 S14로부터 스텝 S15→종료로 진행하고, 스텝 S15에서는, 스텝 S13에서 유지되고 있던 「EV2nd」를 발진 변속 패턴으로 하고, 브레이크 발 떼기 조작 및 액셀러레이터 답입 조작에 따라 발진한다. 한편, 예를 들어 단시간 차량 정지로 되는 신호 대기 등이며, 「D 레인지」인 상태에서 셀렉트 조작을 행하지 않으면, 스텝 S12로부터 스텝 S16→종료로 진행한다. 이 스텝 S16에서는, 스텝 S11에서 복귀된 「EV2nd」를 발진 변속 패턴으로 하고, 브레이크 발 떼기 조작 및 액셀러레이터 답입 조작에 따라 재발진한다.

[발진 제어 작용]

이하, 도 6 내지 도 9에 기초하여, 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 변속 패턴을 전환하는 다운 변속을 수반하는 발진 제어 작용을 설명한다.

우선, 「EV2nd」의 변속 패턴이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기(1)에 있어서의 MG1 토크의 흐름을, 도 6에 기초하여 설명한다.

「EV2nd」의 변속 패턴에서는, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」위치이고, 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」위치이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Right」위치이다. 따라서, MG1 토크는, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 제2 축(12)→제4 기어(104)→제9 기어(109)→제3 축(13)→제7 기어(107)→제16 기어(116)→디퍼렌셜 기어(17)→드라이브축(18)→구동륜(19)으로 흐른다.

이어서, 「EV1st」의 변속 패턴이 선택되었을 때의 다단 기어 변속기(1)에 있어서의 MG1 토크의 흐름을, 도 7에 기초하여 설명한다.

「EV1st」의 변속 패턴에서는, 제1 걸림 결합 클러치(C1)가 「N」위치이고, 제2 걸림 결합 클러치(C2)가 「N」위치이고, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 「Left」위치이다. 따라서, MG1 토크는, 제1 모터 제너레이터(MG1)로부터 제2 축(12)→제5 기어(105)→제10 기어(110)→제3 축(13)→제7 기어(107)→제16 기어(116)→디퍼렌셜 기어(17)→드라이브축(18)→구동륜(19)으로 흐른다.

따라서, 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 변속 패턴을 전환하는 다운 변속은, 제3 걸림 결합 클러치(C3)의 커플링 슬리브(53)를, 「Right」의 체결 위치에서부터 「N」위치를 경유하여 「Left」의 체결 위치까지 스트로크시킴으로써 달성된다. 이때, 제1 걸림 결합 클러치(C1) 및 제2 걸림 결합 클러치(C2)는, 모두 「N」위치인 상태로 한다.

도 8 및 도 9에 기초하여, 「EV2nd」로부터 「EV1st」로의 변속 패턴의 전환에 의한 다운 변속을 수반하는 발진 제어 작용을 설명한다. 여기서, 「Right」와 「Left」의 2개의 체결 위치에 의한 클러치부를 갖는 제3 걸림 결합 클러치(C3)가, 발진 요구가 있을 때 체결되는 발진 클러치에 상당한다. 그리고, 제3 걸림 결합 클러치(C3) 중, 커플링 슬리브(53)와 우측 도그 클러치 링(59)에 의해 구성되고, 도그 톱니(53b, 59b)의 체결 위치가 「Right」인 클러치부를 「MG1 2nd 클러치」라고 한다(제2 발진용 클러치에 상당). 제3 걸림 결합 클러치(C3) 중, 커플링 슬리브(53)와 좌측 도그 클러치 링(56)에 의해 구성되고, 도그 톱니(53a, 56a)의 체결 위치가 「Left」인 클러치부를 「MG1 1st 클러치」라고 한다(제1 발진용 클러치에 상당).

도 8은, 다단 기어 변속기(1)의 변속 패턴을 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 전환하는 다운 변속을 감속 중에 완료하여 차량 정지할 때의 타임차트를 도시한다. 이 도 8에 있어서, 시각 t1은 MG1 2nd 클러치의 해방 명령 시각이다. 시각 t2는 MG1 2nd 클러치의 해방 완료 시각이다. 시각 t3은 MG1 1st 클러치의 체결 명령 시각이다. 시각 t4는 MG1 1st 클러치의 체결 완료 시각이다. 시각 t5는 차량 정지 시각이다. 시각 t6은 D 레인지로부터 P 레인지 또는 N 레인지로의 셀렉트 조작 시각이다.

감속 중에 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 변속 패턴을 전환하는 다운 변속 요구가 있으면, 시각 t1에서 MG1 2nd 클러치로 해방 명령이 출력되고, 시각 t2에서 MG1 2nd 클러치의 해방이 완료된다. 이 시각 t2부터 시각 t3까지의 동안은, 제3 걸림 결합 클러치(C3)의 커플링 슬리브(53)가 MG1 1st 클러치측에도 MG1 2nd 클러치측에도 체결되지 않은 위치에 있고, 다단 기어 변속기(1)는 뉴트럴 상태로 된다. 따라서, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 회전수는, 시각 t2부터 시각 t3까지의 동안, 모터 부하의 저하에 수반하여 상승한다.

그리고, 시각 t3에서 MG1 1st 클러치로 체결 명령이 출력되고, 감속 중인 시각 t4에서 MG1 1st 클러치의 체결이 완료된다. 이 시각 t4부터 시각 t5까지의 동안에는, 차속의 저하에 수반하여 제1 모터 제너레이터(MG1)의 회전수도 저하되고, 차량 정지 시각 t5에서는, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 회전수가 제로로 된다.

이 차량 정지 시각 t5에 있어서, 「EV1st」로의 변속이 완료되어 있기 때문에, D 레인지인 시각 t5부터 시각 t6까지는, MG1 1st 클러치의 체결에 의한 「EV1st」가 발진 변속단으로서 유지된다. 그리고, 시각 t6에서 D 레인지로부터 P 레인지 또는 N 레인지로 셀렉트 조작되면, 통상의 변속 제어 방법의 경우에는, MG1 1st 클러치를 해방하고(도 8의 파선), 다단 기어 변속기(1)가 뉴트럴 상태로 된다. 그러나, D 레인지로부터 P 레인지 또는 N 레인지로의 셀렉트 조작에도 불구하고, 시각 t6 이후이며 다음의 발진 요구 조작이 행해질 때까지는, MG1 1st 클러치의 체결에 의한 「EV1st」가 발진 변속단으로서 유지된다.

도 9는, 다단 기어 변속기(1)의 변속 패턴을 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 전환하는 다운 변속을 감속 중에 완료하지 않고 차량 정지할 때의 타임차트를 도시한다. 이 도 9에 있어서, 시각 t1은 MG1 2nd 클러치의 해방 명령 시각이다. 시각 t2는 차량 정지 시각임과 함께 MG1 2nd 클러치의 복귀 체결 명령 시각이다. 시각 t3은 MG1 2nd 클러치의 복귀 체결 완료 시각이다. 시각 t4는 D 레인지로부터 P 레인지 또는 N 레인지로의 셀렉트 조작 시각이다.

차량 정지 직전의 감속 중에 「EV2nd」로부터 「EV1st」로 변속 패턴을 전환하는 다운 변속 요구가 있으면, 시각 t1에서 MG1 2nd 클러치로 해방 명령이 출력되지만, MG1 2nd 클러치의 해방 완료를 기다리지 않고, 시각 t2에서 차량이 정지한다. 따라서, 차량 정지 시각 t2에서 MG1 2nd 클러치의 복귀 체결 명령이 출력되고, 시각 t3에서 MG1 2nd 클러치의 복귀 체결이 완료된다. 즉, 제3 걸림 결합 클러치(C3)의 커플링 슬리브(53)가, MG1 2nd 클러치측에 체결한 「EV2nd」라고 하는 다운 변속 전의 변속단으로 복귀된다.

그리고, 시각 t3에 있어서, 「EV2nd」로의 변속 복귀가 완료되었기 때문에, D 레인지인 시각 t3부터 시각 t4까지, MG1 2nd 클러치의 체결에 의한 「EV2nd」가 발진 변속단으로서 유지된다. 그리고, 시각 t4에서 D 레인지로부터 P 레인지 또는 N 레인지로 셀렉트 조작되면, 통상의 변속 제어 방법의 경우에는, MG1 2nd 클러치를 해방하고(도 9의 파선), 다단 기어 변속기(1)가 뉴트럴 상태로 된다. 그러나, D 레인지로부터 P 레인지 또는 N 레인지로의 셀렉트 조작에도 불구하고, 시각 t4 이후이며 다음의 발진 요구 조작이 행해질 때까지는, MG1 2nd 클러치의 체결에 의한 「EV2nd」가 발진 변속단으로서 유지된다.

[발진 제어의 특징 작용]

실시예 1에서는, 차량이 정지하였을 때 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 체결되어 있으면, 차량 정지 상태를 포함하여 다음에 발진할 때까지 제3 걸림 결합 클러치(C3)의 체결을 유지하는 구성으로 하였다.

즉, 발진용 클러치가 걸림 결합 클러치인 경우에는, 도그 톱니의 정상면끼리의 위상이 맞으면, 체결 방향으로 스트로크할 수 없고, 무리하게 체결시키려고 하면, 도그 톱니의 접촉 시나 맞물림 초기에 있어서의 전달 토크의 변동에 의해 발진 쇼크를 초래한다. 이 발진 쇼크를 억제하기 위해서는, 위상을 어긋나게 하고 나서 체결시킬 필요가 있어 시간을 요한다. 이 때문에, 차량 정지 상태에서 걸림 결합 클러치의 체결 동작을 행하여 발진하려고 하면, 맞물림 체결이 완료될 때까지 기다릴 필요가 있음으로써, 빠르게 발진할 수 없다.

이에 비해, 제3 걸림 결합 클러치(C3)가 미리 체결되어 있음으로써, 차량 정지 상태로부터 발진 요구가 있는 경우, 맞물림 체결되는 제3 걸림 결합 클러치(C3)의 체결 동작이 불필요하게 된다. 따라서, 발진 쇼크가 억제됨과 함께, 발진 요구에서부터 차량 발진까지 요하는 시간이 단축된다. 즉, 신속한 발진 요구가 있는 경우에도, 이것에 대응하는 신속한 발진 응답이 확보된다.

예를 들어, 오르막 경사로에서 P 레인지로부터 N 레인지를 통과할 때, 또는 P 레인지로부터 N 레인지로 셀렉트할 때, 동력 전달 경로가 차단되는 N 레인지에서 차량이 후방으로 밀린다. 내리막 경사로에서도 마찬가지로, N 레인지에서 차량이 전방으로 밀린다.

이에 비해, 차량이 정지하였을 때 체결되어 있는 제3 걸림 결합 클러치(C3)의 체결을, 차량 정지 상태를 포함하여 다음에 발진할 때까지 유지한다. 이 때문에, 경사로에서의 차량 정지 상태에 있어서, N 레인지를 통과하는 조작이나 N 레인지로 셀렉트하는 조작을 행해도, 동력 전달 경로가 차단되지 않고, 차량의 밀림이 방지된다.

실시예 1에서는, 차량 정지 상태에서 D 레인지로부터 P 레인지나 N 레인지로 셀렉트 조작되면, 다음에 D 레인지가 셀렉트될 때까지 「EV1st」 또는 「EV2nd」에 의한 발진 변속단을 유지하는 구성으로 하였다(S7, S13).

따라서, P 레인지나 N 레인지로부터 신속한 발진 요구가 있는 경우라도, D 레인지로의 셀렉트 조작에서부터 차량 발진까지의 시간이 단축된다.

실시예 1에서는, 차량 정지 전의 감속 중에 「EV2nd」로부터 「EV1st」로의 다운 변속 제어가 개시되고, 차량 정지 시에 「EV1st」로의 다운 변속이 완료되어 있다. 이때, 차량 정지 상태에서 D 레인지로부터 P, N 레인지로 셀렉트 조작되면, 다음에 D 레인지가 셀렉트될 때까지 다운 변속 후의 「EV1st」를 유지하는 구성으로 하였다(S5→S6→S7→S8).

따라서, 차량 정지 시에 「EV1st」로의 다운 변속이 완료되어 있을 때, 다음의 발진 요구에 대하여 발진 구동 성능이 높은 「EV1st」에 의한 EV 발진이 확보된다.

실시예 1에서는, 차량 정지 전의 감속 중에 「EV2nd」로부터 「EV1st」로의 다운 변속 제어가 개시되고, 차량 정지 시에 「EV1st」로의 다운 변속이 완료되지 않았다. 이때에는 다운 변속 전의 「EV2nd」로 복귀하고, 차량 정지 상태에서 D 레인지로부터 P 레인지나 N 레인지로 셀렉트 조작되면, 다음에 D 레인지가 셀렉트될 때까지 복귀한 「EV2nd」를 유지하는 구성으로 하였다(S5→S11→S12→S13→S14).

따라서, 차량 정지 시에 「EV1st」로의 다운 변속이 완료되지 않았을 때, 다음의 발진 요구에 대하여 「EV2nd」에 의한 EV 발진이 확보된다.

실시예 1에서는, 차량 정지 상태에서 D 레인지인 상태로 다른 레인지(P, N 레인지)로의 셀렉트 조작을 행하지 않으면, 「EV1st」 또는 「EV2nd」에 의한 발진 변속단에서 재발진한다(S6→S10, S12→S16).

따라서, 신호 대기로부터의 발진 시 등에, 레인지 위치를 변경하는 셀렉트 조작을 행하지 않는 신속한 발진 요구에 대하여, 발진 요구 조작에서부터 재발진까지의 시간이 단축된다.

실시예 1에서는, 변속기가, 하이브리드 차량의 다단 기어 변속기(1)이다. 이 다단 기어 변속기(1)는, N 위치로부터의 커플링 슬리브(53)의 스트로크 방향이 한쪽일 때 「EV1st」를 선택하고, 다른 쪽일 때 「EV2nd」를 선택하는 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 갖고, 회전차 흡수 요소를 갖지 않음으로써 EV 발진하는 구성으로 하였다(도 3).

따라서, 하이브리드 차량에서 EV 발진할 때, 커플링 슬리브(53)를 공통으로 하는 「EV1st」 또는 「EV2nd」의 변속 패턴을 선택한 EV 발진이 확보된다.

이어서, 효과를 설명한다.

실시예 1의 하이브리드 차량의 발진 제어 장치에 있어서는, 하기에 열거하는 효과가 얻어진다.

(1) 구동계에, 동력원으로서의 전동기(제1 모터 제너레이터(MG1))와, 전동기(제1 모터 제너레이터(MG1))로부터의 출력을 변속하여 구동륜(19)으로 전달하는 변속기(다단 기어 변속기(1))를 구비하고, 변속기(다단 기어 변속기(1))는, 변속 요소로서, 해방 위치로부터의 스트로크에 의해 맞물림 체결하는 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 갖는 전동 차량(하이브리드 차량)에 있어서,

걸림 결합 클러치(C1, C2, C3) 중, 발진 요구가 있을 때 맞물림 체결되는 클러치를 발진용 클러치(제3 걸림 결합 클러치(C3))라고 할 때, 차량이 정지하였을 때 발진용 클러치(제3 걸림 결합 클러치(C3))가 체결되어 있으면, 차량 정지 상태를 포함하여 다음에 발진할 때까지 발진용 클러치(제3 걸림 결합 클러치(C3))의 체결을 유지하는 발진 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23), 도 5)를 설치한다.

이 때문에, 발진 요구가 있는 경우, 발진 쇼크를 억제하면서, 발진 요구에 대하여 응답이 좋은 차량 발진을 달성할 수 있다. 더불어, 경사로에서의 차량 정지 상태에 있어서, 뉴트럴 레인지(N 레인지)를 통과하는 조작이나 뉴트럴 레인지(N 레인지)로 셀렉트하는 조작을 행해도, 차량의 밀림을 방지할 수 있다.

(2) 변속기(다단 기어 변속기(1))는, 발진용 클러치(MG1 1st 클러치, MG1 2nd 클러치)가 체결되는 발진 변속단(「EV1st」, 「EV2nd」)을 갖고,

발진 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23), 도 5)는, 차량 정지 상태에서 주행 레인지(D 레인지)로부터 파킹 레인지(P 레인지)나 뉴트럴 레인지(N 레인지)로 셀렉트 조작되면, 다음에 주행 레인지(D 레인지)가 선택될 때까지 차량 정지하였을 때의 발진 변속단(「EV1st」, 「EV2nd」)을 유지한다.

이 때문에, (1)의 효과에 추가하여, 파킹 레인지(P 레인지)나 뉴트럴 레인지(N 레인지)로부터 신속한 발진 요구가 있는 경우라도, 주행 레인지(D 레인지)로의 셀렉트 조작에서부터 차량 발진까지의 시간을 단축할 수 있다.

(3) 변속기는, 제1 발진용 클러치(MG1 1st 클러치)가 체결되는 1속단(「EV1st」)과, 제2 발진용 클러치((MG1 2nd 클러치)가 체결되는 2속단(「EV2nd」)을 갖는 다단 변속기(다단 기어 변속기(1))이고,

발진 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23), 도 5)는, 차량 정지 전의 감속 중에 2속단(「EV2nd」)으로부터 1속단(「EV1st」)으로의 다운 변속 제어가 개시되고, 차량 정지 시에 1속단(「EV1st」)으로의 다운 변속이 완료되었을 때, 차량 정지 상태에서 주행 레인지(D 레인지)로부터 파킹 레인지(P 레인지)나 뉴트럴 레인지(N 레인지)로 셀렉트 조작되면, 다음에 주행 레인지(D 레인지)가 선택될 때까지 다운 변속 후의 1속단(「EV1st」)을 유지한다(S5→S6→S7→S8).

이 때문에, (2)의 효과에 추가하여, 차량 정지 시에 1속단(「EV1st」)으로의 다운 변속이 완료되었을 때, 다음의 발진 요구에 대하여 발진 구동 성능이 높은 1속단(「EV1st」)에 의한 EV 발진을 확보할 수 있다.

(4) 변속기는, 제1 발진용 클러치(MG1 1st 클러치)가 체결되는 1속단(「EV1st」)과, 제2 발진용 클러치((MG1 2nd 클러치)가 체결되는 2속단(「EV2nd」)을 갖는 다단 변속기(다단 기어 변속기(1))이고,

발진 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23), 도 5)는, 차량 정지 전의 감속 중에 2속단(「EV2nd」)으로부터 1속단(「EV1st」)으로의 다운 변속 제어가 개시되고, 차량 정지 시에 1속단(「EV1st」)으로의 다운 변속이 완료되지 않았을 때, 다운 변속 전의 2속단(「EV2nd」)으로 복귀하고, 차량 정지 상태에서 주행 레인지(D 레인지)로부터 파킹 레인지(P 레인지)나 뉴트럴 레인지(N 레인지)로 셀렉트 조작되면, 다음에 주행 레인지(D 레인지)가 선택될 때까지 복귀한 2속단(「EV2nd」)을 유지한다(S5→S11→S12→S13→S14).

이 때문에, (2)의 효과에 추가하여, 차량 정지 시에 1속단(「EV1st」)으로의 다운 변속이 완료되지 않았을 때, 다음의 발진 요구에 대하여 2속단(「EV2nd」)에 의한 EV 발진을 확보할 수 있다.

(5) 변속기(다단 기어 변속기(1))는, 발진용 클러치(제3 걸림 결합 클러치(C3)의 MG1 1st 클러치와 MG1 2nd 클러치)가 체결되는 발진 변속단(「EV1st」, 「EV2nd」)을 갖고,

발진 컨트롤러(변속기 컨트롤 유닛(23), 도 5)는, 차량 정지 상태에서 주행 레인지(D 레인지)인 상태로 다른 레인지(P, N 레인지)로의 셀렉트 조작을 행하지 않으면, 발진 변속단(「EV1st」, 「EV2nd」)에서 재발진한다(S6→S10, S12→S16).

이 때문에, (1) 내지 (4)의 효과에 추가하여, 셀렉트 조작을 행하지 않는 신속한 발진 요구에 대하여, 발진 요구 조작에서부터 재발진까지의 시간을 단축할 수 있다.

(6) 전동 차량은, 동력원으로서 전동기(제1 모터 제너레이터(MG1), 제2 모터 제너레이터(MG2))와 내연 기관(ICE)을 구비한 하이브리드 차량이고,

변속기는, 뉴트럴 위치(N 위치)로부터의 커플링 슬리브(53)의 스트로크 방향이 한쪽일 때 EV 1속단(「EV1st」)을 선택하고, 다른 쪽일 때 EV 2속단(「EV2nd」)을 선택하는 걸림 결합 클러치(제3 걸림 결합 클러치(C3))를 갖고, 회전차 흡수 요소를 갖지 않음으로써 EV 발진하는 다단 기어 변속기(1)이다.

이 때문에, (1) 내지 (5)의 효과에 추가하여, 하이브리드 차량에서 EV 발진 할 때, 커플링 슬리브(53)를 공통으로 하는 「EV1st」 또는 「EV2nd」의 변속 패턴을 선택한 EV 발진을 확보할 수 있다.

실시예 2

실시예 2는, 실시예 1의 하이브리드 차량 대신에, 전기 자동차에 대하여 발진 제어 장치를 적용한 예이다.

우선, 구성을 설명한다.

실시예 2의 발진 제어 장치는, 구동계 구성 요소로서, 하나의 모터 제너레이터와, 하나의 걸림 결합 클러치를 갖는 2속 기어 변속기를 구비한 전기 자동차(전동 차량의 다른 일례)에 적용한 것이다. 이하, 실시예 2에 있어서의 전기 자동차의 발진 제어 장치의 「전체 시스템 구성」을 설명한다.

[전체 시스템 구성]

도 10은, 실시예 2의 발진 제어 장치가 적용된 전기 자동차의 구동계 및 제어계를 도시한다. 이하, 도 10에 기초하여, 전체 시스템 구성을 설명한다.

전기 자동차의 구동계는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 모터 제너레이터(MG)와, 하나의 걸림 결합 클러치(C)를 갖는 2속 기어 변속기(1')를 구비하고 있다.

상기 모터 제너레이터(MG)는, 강전 배터리(3')를 전원으로 하는 3상 교류의 영구 자석형 동기 모터이다. 모터 제너레이터(MG)의 스테이터는, 모터 제너레이터(MG)의 케이스에 고정되고, 그 케이스가 2속 기어 변속기(1')의 변속기 케이스(10')에 고정된다. 그리고, 모터 제너레이터(MG)의 로터에 일체인 모터축은, 2속 기어 변속기(1') 중 제1 축(11')에 접속된다. 모터 제너레이터(MG)의 스테이터 코일에는, 역행 시에 직류를 3상 교류로 변환하고, 회생 시에 3상 교류를 직류로 변환하는 인버터(4')가, AC 하니스(5')를 통하여 접속된다. 강전 배터리(3')와 인버터(4')는, 정션 박스(9')를 통하여 DC 하니스(8')에 의해 접속된다.

상기 2속 기어 변속기(1')는, 변속비가 상이한 2개의 기어쌍을 갖는 상시 맞물림식 변속기이며, 변속기 케이스(10') 내에 서로 평행 배치되고, 기어가 설치되는 2개의 기어축과, 기어쌍을 선택하는 1개의 걸림 결합 클러치(C)를 구비한다. 기어축으로서는, 제1 축(11')과 제3 축(13')이 설치된다.

상기 제1 축(11')은, 모터 제너레이터(MG)가 연결되는 축이며, 제1 축(11')에는, 도 10의 우측으로부터 순서대로 제2 기어(102'), 제3 기어(103')가 배치된다. 제2 기어(102')와 제3 기어(103')는, 축 방향으로 돌출되는 보스부가 제1 축(11')의 외주에 삽입되는 공회전 기어이며, 걸림 결합 클러치(C)를 통하여 제1 축(11')에 대하여 구동 연결 가능하게 설치된다.

상기 제3 축(13')은, 2속 기어 변속기(1')의 출력측에 배치된 축이며, 제3 축(13')에는, 도 10의 우측으로부터 순서대로 제6 기어(106'), 제7 기어(107'), 제8 기어(108')가 배치된다. 제6 기어(106')와 제7 기어(107')와 제8 기어(108')는, 제3 축(13')에 대하여 일체(일체화 고정을 포함함)로 설치된다. 그리고, 제6 기어(106')는 제1 축(11')의 제2 기어(102')에 맞물리고, 제7 기어(107')는 디퍼렌셜 기어(17')의 제16 기어(116')에 맞물리고, 제8 기어(108')는 제1 축(11')의 제3 기어(103')에 맞물린다.

상기 걸림 결합 클러치(C)는, 제1 축(11')의 제2 기어(102')와 제3 기어(103')의 사이에 개재 장착되고, 동기 기구를 갖지 않음으로써, 회전 동기 상태에서의 맞물림 스트로크에 의해 체결되는 도그 클러치이다. 걸림 결합 클러치(C)가 좌측 체결 위치(Left)일 때, 제1 축(11')과 제3 기어(103')를 구동 연결한다. 걸림 결합 클러치(C)가 중립 위치(N)일 때, 제1 축(11')과 제2 기어(102')를 해방함과 함께, 제1 축(11')과 제3 기어(103')를 해방한다. 걸림 결합 클러치(C)가 우측 체결 위치(Right)일 때, 제1 축(11')의 제2 기어(102')를 구동 연결한다. 그리고, 2속 기어 변속기(1')의 제3 축(13')에 갖는 제7 기어(107')에 맞물리는 제16 기어(116')는, 디퍼렌셜 기어(17') 및 좌우의 드라이브축(18')을 통하여 좌우의 구동륜(19')에 접속되어 있다.

전기 자동차의 제어계는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 모터 컨트롤 유닛(22')과, 변속기 컨트롤 유닛(23')을 구비하고 있다. 또한, 모터 컨트롤 유닛(22')과 변속기 컨트롤 유닛(23')은, CAN 통신선(25')에 의해 쌍방향 정보 교환 가능하게 접속되어 있다.

상기 모터 컨트롤 유닛(22')(약칭: 「MCU」)은, 인버터(4')에 대한 제어 명령에 의해 모터 제너레이터(MG)의 역행 제어나 회생 제어 등을 행한다.

상기 변속기 컨트롤 유닛(23')(약칭: 「TMCU」)은, 소정의 입력 정보에 기초하여 도시하지 않은 전동 액추에이터로 전류 명령을 출력함으로써, 2속 기어 변속기(1')의 변속단을 전환하는 변속 제어를 행한다. 이 변속 제어에서는, 실시예 1의 제3 걸림 결합 클러치(C3)를 따르도록, 걸림 결합 클러치(C)를 선택적으로 맞물림 체결/해방시키고, 2개의 기어쌍으로부터 동력 전달에 관여하는 기어쌍을 선택한다. 이에 의해, 로우 변속단(제3 기어(103')와 제8 기어(108')의 기어쌍 선택)과 하이 변속단(제2 기어(102')와 제6 기어(106')의 기어쌍 선택)을 얻는다.

또한, 실시예 2의 전기 자동차의 발진 제어 장치에 있어서의 「변속 제어계 구성」에 대해서는, 도 2에 도시하는 실시예 1의 구성에 있어서, 걸림 결합 클러치(C)가 하나의 구성으로 된다. 「변속 패턴 구성」에 대해서는, 「로우 변속단」과 「하이 변속단」을, 뉴트럴 위치를 통하여 전환하는 구성으로 된다. 「발신 제어 처리 구성」에 대해서는, 도 5에 도시하는 실시예 1의 구성에 있어서, 「EV1st」를 「로우 변속단」으로 하고, 「EV2nd」를 「하이 변속단」으로 바꾸어 읽는 구성으로 된다.

실시예 2의 전기 자동차의 발진 제어 장치에 있어서는, 하기의 효과가 얻어진다.

(7) 전동 차량은, 동력원으로서 전동기(모터 제너레이터(MG))만을 구비한 전기 자동차이며,

변속기는, 뉴트럴 위치(N 위치)로부터의 커플링 슬리브의 스트로크 방향이 한쪽일 때 「로우 변속단」을 선택하고, 다른 쪽일 때 「하이 변속단」을 선택하는 걸림 결합 클러치(C)를 갖는 2속 기어 변속기(1')이다.

이 때문에, 상기 (1) 내지 (5)의 효과에 추가하여, 변속기(2속 기어 변속기(1'))의 구성을 간결하게 하면서, 전기 자동차에서 발진할 때, 커플링 슬리브를 공통으로 하는 「로우 변속단」 또는 「하이 변속단」을 선택한 발진을 확보할 수 있다.

이상, 본 발명의 전동 차량의 발진 제어 장치를 실시예 1 및 실시예 2에 기초하여 설명하였지만, 구체적인 구성에 대해서는, 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 청구범위의 각 청구항에 관한 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.

실시예 1, 2에서는, 발진 컨트롤러(도 5)로서, 감속 중에 「EV2nd」로부터 「EV1st」로의 다운 변속 제어가 개시되면, 차량 정지 시에 「EV1st」로의 다운 변속이 완료되었는지 여부를 판단하는 예를 나타내었다. 그러나, 발진 컨트롤러로서는, 감속 중에 「EV2nd」로부터 「EV1st」로의 다운 변속 제어가 개시되면, 차량 정지 시에 커플링 슬리브의 위치 정보를 입력하여, 「EV2nd」의 체결 위치에 가까운지, 「EV1st」의 체결 위치에 가까운지를 판단한다. 그리고, 보다 가까운 측의 변속 패턴을 선택하고, 커플링 슬리브를 선택측에 스트로크시켜 변속 패턴을 「EV1st」 또는 「EV2nd」로 하는 예로 해도 된다.

실시예 1에서는, 변속기로서, 3개의 걸림 결합 클러치(C1, C2, C3)를 갖고, 변속비가 상이한 복수의 기어쌍을 갖는 상시 맞물림식에 의한 다단 기어 변속기(1)의 예를 나타내었다. 실시예 2에서는, 변속기로서, 1개의 걸림 결합 클러치(C)를 갖고, 변속비가 상이한 2개의 기어쌍을 갖는 상시 맞물림식에 의한 2속 기어 변속기(1')의 예를 나타내었다. 그러나, 변속기로서는, 적어도 하나의 변속단을 달성하고, 변속 요소로서, 해방 위치로부터의 스트로크에 의해 맞물림 체결하는 걸림 결합 클러치를 갖는 변속기라면, 실시예 1, 2에서 나타낸 다단 기어 변속기(1)나 2속 기어 변속기(1')에 한정되지 않는다.

실시예 1에서는, 본 발명의 발진 제어 장치를, 구동계 구성 요소로서, 1개의 엔진과, 2개의 모터 제너레이터와, 3개의 걸림 결합 클러치를 갖는 다단 기어 변속기를 구비한 하이브리드 차량에 적용하는 예를 나타내었다. 실시예 2에서는, 본 발명의 발진 제어 장치를, 구동계 구성 요소로서, 1개의 모터 제너레이터와, 1개의 걸림 결합 클러치를 갖는 2속 기어 변속기를 구비한 전기 자동차에 적용하는 예를 나타내었다. 그러나, 본 발명의 발진 제어 장치는, 구동계에, 동력원으로서의 전동기와, 적어도 하나의 걸림 결합 클러치를 갖는 변속기를 구비하는 전동 차량이라면, 다른 형식의 하이브리드 차량이나 전기 자동차나 연료 전지차 등의 전동 차량에 대해서도 적용할 수 있다.

Claims

구동계에, 동력원으로서의 전동기와, 상기 전동기로부터의 출력을 변속하여 구동륜으로 전달하는 변속기를 구비하고, 상기 변속기는, 변속 요소로서, 해방 위치로부터의 스트로크에 의해 맞물림 체결하는 걸림 결합 클러치를 갖는 전동 차량에 있어서,
상기 걸림 결합 클러치 중, 발진 요구가 있을 때 맞물림 체결되는 클러치를 발진용 클러치라고 할 때, 차량이 정지하였을 때 상기 발진용 클러치가 체결되어 있으면, 차량 정지 상태를 포함하여 다음에 발진할 때까지 상기 발진용 클러치의 체결을 유지하는 발진 컨트롤러를 설치하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 발진 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 변속기는, 상기 발진용 클러치가 체결되는 발진 변속단을 갖고,
상기 발진 컨트롤러는, 차량 정지 상태에서 주행 레인지로부터 파킹 레인지나 뉴트럴 레인지로 셀렉트 조작되면, 다음에 주행 레인지가 셀렉트될 때까지 상기 발진 변속단을 유지하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 발진 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 변속기는, 제1 발진용 클러치가 체결되는 1속단과, 제2 발진용 클러치가 체결되는 2속단을 갖고,
상기 발진 컨트롤러는, 차량 정지 전의 감속 중에 상기 2속단으로부터 상기 1속단으로의 다운 변속 제어가 개시되고, 차량 정지 시에 상기 1속단으로의 다운 변속이 완료되어 있을 때, 차량 정지 상태에서 주행 레인지로부터 파킹 레인지나 뉴트럴 레인지로 셀렉트 조작되면, 다음에 주행 레인지가 선택될 때까지 다운 변속 후의 상기 1속단을 유지하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 발진 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 변속기는, 제1 발진용 클러치가 체결되는 1속단과, 제2 발진용 클러치가 체결되는 2속단을 갖고,
상기 발진 컨트롤러는, 차량 정지 전의 감속 중에 상기 2속단으로부터 상기 1속단으로의 다운 변속 제어가 개시되고, 차량 정지 시에 상기 1속단으로의 다운 변속이 완료되지 않았을 때, 다운 변속 전의 상기 2속단으로 복귀하고, 차량 정지 상태에서 주행 레인지로부터 파킹 레인지나 뉴트럴 레인지로 셀렉트 조작되면, 다음에 주행 레인지가 선택될 때까지 복귀한 상기 2속단을 유지하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 발진 제어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변속기는, 상기 발진용 클러치가 체결되는 발진 변속단을 갖고,
상기 발진 컨트롤러는, 차량 정지 상태에서 주행 레인지인 상태로 다른 레인지로의 셀렉트 조작을 행하지 않으면, 상기 발진 변속단에서 재발진하는 것을 특징으로 하는 전동 차량의 발진 제어 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전동 차량은, 동력원으로서 전동기와 내연 기관을 구비한 하이브리드 차량이고,
상기 변속기는, 뉴트럴 위치로부터의 커플링 슬리브의 스트로크 방향이 한쪽일 때 EV 1속단을 선택하고, 다른 쪽일 때 EV 2속단을 선택하는 걸림 결합 클러치를 갖고, 회전차 흡수 요소를 갖지 않음으로써 EV 발진하는 다단 기어 변속기인 것을 특징으로 하는 전동 차량의 발진 제어 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전동 차량은, 동력원으로서 전동기만을 구비한 전기 자동차이고,
상기 변속기는, 뉴트럴 위치로부터의 커플링 슬리브의 스트로크 방향이 한쪽일 때 로우 변속단을 선택하고, 다른 쪽일 때 하이 변속단을 선택하는 걸림 결합 클러치를 갖는 2속 기어 변속기인 것을 특징으로 하는 전동 차량의 발진 제어 장치.