WO2022210116A1 - 車両用駆動装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle drive device equipped with a rotary electric machine and a stepped transmission mechanism mounted in a vehicle such as an automobile.
- a vehicle drive device suitable for use in a vehicle has a rotary electric machine (motor generator) as a drive source and a stepped transmission mechanism that changes the speed of the rotation and transmits it to the wheels (Patent Document 2). 1).
- a geared transmission mechanism is provided with a dog clutch forming a low speed stage and a friction clutch forming a high speed stage. It has been proposed to improve regeneration efficiency by permitting downshifting when it becomes smaller.
- Patent Document 1 for example, from a state in which driving force is being output at a high speed stage (powering state), the accelerator is temporarily turned off and the required driving force is reduced, thereby decelerating the vehicle and restarting the vehicle.
- the accelerator is turned on for acceleration and the required driving force is increased, and it is required to downshift from a high speed stage to a low speed stage in accordance with the increase in the required driving force, the driving force is lost during the downshifting. , resulting in so-called hesitation.
- a vehicle drive device includes: a rotating electric machine; An input member drivingly connected to the rotating electric machine, an output member drivingly connected to the wheel, a first engaging element, and a second engaging element, wherein the first engaging element is in an engaged state.
- a control unit that controls the speed change of the stepped transmission mechanism, When the stepped transmission mechanism is in the second gear stage and the required driving force is positive torque and is equal to or greater than a set value, the required driving force becomes less than the set value. off-down shift from the gear to the first gear.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a vehicle equipped with a vehicle drive system according to an embodiment
- FIG. 2 is a driving force diagram of the vehicle drive system according to the present embodiment
- FIG. 4 is a flowchart showing off-down control according to the present embodiment
- 4 is a time chart showing execution times of off-down control according to the present embodiment
- a vehicle 1 which is an example of an electric vehicle equipped with a vehicle drive system 2 according to the present embodiment, will be described with reference to FIG.
- the vehicle 1 is of a so-called FF (front motor/front drive) type.
- the vehicle 1 is not limited to the FF type, and may be an RR (rear motor/rear drive) type, or a four-wheel drive type capable of driving both front and rear wheels.
- Drive connection refers to a state in which the rotating elements are connected to each other so as to be able to transmit driving force. It is used as a concept that includes a state in which the driving force is connected to each other.
- the vehicle 1 has a vehicle driving device 2 , front wheels 70 , and a brake device 71 .
- the vehicle drive device 2 includes a motor (M/G) 3 as a rotating electric machine (motor generator) that is an example of a drive source, an automatic transmission (A/T) 4 that is an example of a stepped transmission mechanism, and an ECU. (control section) 5 and a hydraulic control device (V/B) 6 are provided.
- the vehicle 1 also includes an inverter 7 and a battery 8 .
- the motor 3 has a stator and rotor (not shown) and is connected to the battery 8 via the inverter 7 .
- the rotor is drivingly connected to the rotating shaft 3a. Electric power output from the battery 8 is supplied to the motor 3 via the inverter 7, thereby driving the rotor of the motor 3 and the rotating shaft 3a. Further, by idling the rotor of the motor 3 and the rotating shaft 3a during coasting, it is possible to generate electric power and charge the battery 8 .
- the braking device 71 is, for example, a friction braking device such as a hydraulic brake, and is provided on the axle 61 of the wheel 70 so as to brake the rotational speed of the wheel 70 .
- the brake device 71 is not limited to a hydraulic brake, and may be one that brakes rear wheels (not shown) instead of braking the wheels 70 .
- the automatic transmission 4 comprises an input shaft 40, which is an example of an input member drivingly connected to the rotary shaft 3a of the motor 3, an output shaft 50, which is an example of an output member drivingly connected to the wheels 70, and a dog clutch.
- a first clutch C1 having a low-speed stage clutch Lo as an example of a first engagement element and a high-speed stage clutch Hi composed of a dog clutch, a second clutch C2 as an example of a second engagement element composed of a friction clutch, and a differential 60, and these devices are integrated and housed in a transmission case.
- the automatic transmission 4 changes the speed of the rotation input to the input shaft 40 and outputs it from the output shaft 50 when forming a gear stage.
- the friction clutch which is the second clutch C2
- there are engaging elements ( brakes) shall also be included.
- a first counter gear 41 and a second counter gear 42 having a larger diameter than the first counter gear 41 are provided on the input shaft 40 so as to rotate integrally with the input shaft 40 .
- the output shaft 50 is arranged parallel to the input shaft 40, and the first driven gear 51 meshing with the first counter gear 41 and the second driven gear 52 meshing with the second counter gear 42 rotate relatively coaxially with the output shaft 50. provided as possible. Further, an output gear 53 is provided on the output shaft 50 so as to rotate integrally with the output shaft 50 .
- the first clutch C1 includes an outer spline 54s provided to rotate integrally with the output shaft 50, an outer spline 51s formed on the first driven gear 51 adjacent to the outer spline 54s, and a second clutch C1 adjacent to the outer spline 54s. 2, an outer spline 52s formed on the driven gear 52, a switching sleeve 55 provided on the outer peripheral side of the outer spline 54s, and an unillustrated biasing mechanism (fork, actuator, etc.) for moving the switching sleeve 55. .
- the outer splines 51s, 52s, and 54s have the same outer diameter.
- the switching sleeve 55 is sleeve-shaped, has inner splines on its inner periphery that can be engaged with the outer splines 51s, 52s, and 54s, and is axially movable with respect to the outer splines 51s, 52s, and 54s. there is The switching sleeve 55 is moved so that the output shaft 50 and the first driven gear 51 are connected (first speed, which is an example of the first gear), and the output shaft 50 and the second driven gear 52 are connected (first gear). It is possible to switch to three states: 2nd speed, which is an example of 2 speeds, and a state in which neither is connected (neutral state as a disengaged state).
- the switching sleeve 55 is, for example, driven by an actuator to move through a fork, but is not limited to this, and any structure such as a structure in which a ball screw is driven by a motor, for example, can be used. good.
- the switching sleeve 55 when the switching sleeve 55 is moved from the neutral state toward the first driven gear 51, the inner spline of the switching sleeve 55 engages across the outer spline 54s and the outer spline 51s of the first driven gear 51. Then, the switching sleeve 55 connects the output shaft 50 and the first driven gear 51 to form a low speed step formation state. Thereby, the rotation of the input shaft 40 is transmitted to the output shaft 50 via the first counter gear 41 , the first driven gear 51 and the switching sleeve 55 .
- the switching sleeve 55 when the switching sleeve 55 is moved from the neutral state to the second driven gear 52 side, the inner spline of the switching sleeve 55 straddles the outer spline 54s and the outer spline 52s of the second driven gear 52. When they are engaged, the switching sleeve 55 connects the output shaft 50 and the second driven gear 52 to form a high-speed step formation state. Thereby, the rotation of the input shaft 40 is transmitted to the output shaft 50 via the second counter gear 42 , the second driven gear 52 and the switching sleeve 55 .
- the gear ratio of each part is set so that when the low speed stage is formed, the speed is reduced more greatly than when the high speed stage is formed.
- the switching sleeve 55, the outer splines 54s of the output shaft 50, and the outer splines 51s of the first driven gear 51 constitute a low-speed stage clutch Lo.
- the switching sleeve 55, the outer splines 54s of the output shaft 50, and the outer splines 52s of the second driven gear 52 constitute a high-speed stage clutch Hi. That is, the low speed stage clutch Lo and the high speed stage clutch Hi are included in one engagement element as the first clutch C1.
- the high-speed stage clutch Hi is provided to be in a released state when the low-speed stage clutch Lo is in an engaged state, and switchable between an engaged state and a released state when the low-speed stage clutch Lo is in a released state. .
- the second clutch C2 is a friction clutch that is engaged and disengaged by supplying and discharging engagement pressure to the hydraulic servo 58, for example, a multi-plate clutch. 2 and an inner friction plate 57 drivingly connected to the driven gear 52 .
- Engagement pressure is supplied from the hydraulic control device 6 to the oil chamber of the hydraulic servo 58 to engage the second clutch C2, whereby the second driven gear 52 and the output shaft 50 are driven and connected to form a high-speed stage forming state.
- the rotation of the input shaft 40 is transmitted to the output shaft 50 via the second counter gear 42, the second driven gear 52, and the second clutch C2.
- the second driven gear 52 and the output shaft 50 are provided so as to be drive-coupled with either the high-speed stage clutch Hi of the first clutch C1 or the second clutch C2. Therefore, when forming the second gear, the second clutch C2 is used when the second driven gear 52 and the output shaft 50 are engaged while sliding, and the first clutch C1 is used after the engagement. Therefore, power consumption can be reduced as compared with the case where only the second clutch C2 is used.
- the low-speed clutch Lo of the first clutch C1 is engaged and the second clutch C2 is disengaged.
- the 2nd speed stage which is a higher speed stage than the 1st speed stage, is to be established, the first clutch C1 is put into the neutral state and the second clutch C2 is put into the engaged state, or It is possible to select two systems for engaging the high-speed stage clutch Hi.
- the switching sleeve 55, the outer splines 54s, and the outer splines 51s are released, and the switching sleeve 55 and the outer spline 54s and the outer spline 52s are engaged.
- the second speed stage can be formed also by the high speed stage clutch Hi is described, but the present invention is not limited to this. and are drivingly connected to each other.
- the first clutch C1 can be engaged only when forming the first gear.
- a case where the second clutch C2 is a multi-plate clutch is described, but the present invention is not limited to this, and a single-plate clutch or the like may be applied.
- the second clutch C2 is a friction clutch that is engaged and disengaged by supplying and discharging engagement pressure to the hydraulic servo 58. is not limited, and may be, for example, a friction clutch that is engaged and disengaged by an electric actuator.
- the differential section 60 is arranged on an axis parallel to the output shaft 50 and is drivingly connected to the axle 61 .
- the differential portion 60 includes a differential ring gear 62 meshed with the output gear 53 of the output shaft 50, and the differential ring gear 62 transmits rotation from the differential case to the axle 61 via pinion gears, side gears, and the like. As a result, the rotation of the output shaft 50 is decelerated by the differential portion 60 and the rotation is transmitted while absorbing the differential rotation between the left and right wheels 70 .
- the hydraulic control device 6 is composed of, for example, a valve body, and has a primary regulator valve (not shown) that generates line pressure or the like from hydraulic pressure supplied from a mechanical oil pump (not shown) or an electric oil pump (not shown). Hydraulic pressure can be supplied and discharged to each part based on the control signal from.
- the hydraulic control device 6 controls the second clutch C2 by supplying and discharging hydraulic pressure to and from the hydraulic servo 58 of the second clutch C2 based on control signals from the ECU 5 .
- the ECU 5 can freely command-control the motor 3 and the first clutch C1, and electronically control the hydraulic control device 6. That is, the ECU 5 can change each engagement state of the first clutch C1 and the second clutch C2.
- the vehicle 1 is also provided with an accelerator pedal 72 and a brake pedal 73, which are connected to the ECU 5, respectively.
- the ECU 5 acquires the amount of depression of the accelerator pedal 72 as an accelerator opening signal, and acquires the amount of depression of the brake pedal 73 as a brake signal.
- the driving force that can be output decreases when the rotational speed of the motor 3 exceeds the rotational speed at which the back electromotive force begins to be generated.
- the maximum driving force performance decreases when the vehicle speed exceeds the vehicle speed at which a back electromotive force is generated according to the gear ratio at which the automatic transmission 4 is in the first gear.
- the driving force that can be output decreases even when the automatic transmission 4 is in the 2nd speed state, when the rotational speed of the motor 3 exceeds the rotation speed at which the back electromotive force begins to be generated.
- the vehicle speed at which the back electromotive force is generated becomes higher than that of the first gear.
- the driving force that can be output by the vehicle drive device 2 according to the gear ratio is reduced to the 1st gear in a state where the rotation speed is lower than the rotation speed at which the back electromotive force begins to be generated.
- the vehicle speed at which the motor 3 reaches the designed maximum rotational speed is higher than that in the 1st speed state according to the gear ratio.
- the motor 3 is in the power running state when the driving force is above 0, and the motor 3 is in the regenerative state when the driving force is below 0, but the absolute value of the driving force in the driving force performance is the same.
- Areas Ar1, Ar2, and Ar4 are areas in which the driving force of the motor 3 can be output regardless of whether the gear is 1st or 2nd gear.
- the shift stage is set to either the 1st speed stage or the 2nd speed stage.
- the area Ar3 is within the range of the maximum driving force line DF1 and beyond the maximum driving force line DF2, and is basically in the first speed state.
- the area Ar5 is within the range of the maximum driving force line DF2 and beyond the maximum driving force line DF1, and is basically set to the 2nd gear state.
- the areas Ar6 and Ar8 are ranges in which the regenerative force of the motor 3 can be imparted regardless of whether the gear is 1st or 2nd gear. As a result, the shift is determined to be in either the first speed stage or the second speed stage state.
- an area Ar7 is within the range of the maximum driving force line DF1 and beyond the maximum driving force line DF2, and is basically set to the 1st gear state.
- the area Ar9 is within the range of the maximum driving force line DF2 and beyond the maximum driving force line DF1, and is basically in the state of 2nd gear.
- the shift line is based on the vehicle speed, or the required driving force based on the vehicle speed and accelerator opening (including the output request for the motor calculated by the computer by the automatic driving function and the cruise control function that follows the preceding vehicle). is shown as a map in the driving force diagram of FIG. 2 for the sake of convenience. In other words, in the present embodiment, it is determined whether the conditions are established based on the vehicle speed and the required driving force. It doesn't matter if it's something that makes decisions.
- the upshift line UP1 for judging the shift from the first gear to the second gear is based on the condition of whether or not the vehicle speed is equal to or higher than the first set vehicle speed V1, which is the first predetermined vehicle speed.
- V1 the first set vehicle speed
- the upshift is determined when the shift from (area Ar6) to area Ar4 (area Ar8) occurs.
- the driving force of the motor 3 is transmitted to the wheels 70 by the first gear, for example, as in the running state of the region Ar1 (region Ar6)
- the driving state changes to the running state of the region Ar4 (region Ar8).
- the rotational speed of the motor 3 can be reduced and the efficiency can be improved.
- the running state of area Ar5 (area Ar9) the rotation speed of the motor 3 reaches the upper limit at the first gear, so it is necessary to shift to the second gear. Even if the vehicle speed increases, the vehicle can continue to run in the second gear.
- the downshift line DW1 for judging the shift from the 2nd gear to the 1st gear is when the vehicle speed is less than the second predetermined vehicle speed, and the second predetermined vehicle speed is set to 0. indicates that downshifting is determined when the vehicle has stopped.
- the switching sleeve 55 is moved to disengage the high-speed clutch Hi and to engage the low-speed clutch Lo. There is a possibility that hesitation, in which the transmission of the driving force is momentarily interrupted, may occur.
- the downshift line DW2 is set when the vehicle speed drops below the second set vehicle speed V2 after being upshifted once as described above, and when the vehicle is in the second speed stage and the driving state of the region Ar1 (region Ar6) is further changed.
- the downshift is determined. That is, this is a case where the vehicle 1 needs to be greatly accelerated at a vehicle speed lower than the second set vehicle speed V2.
- the running state of region Ar3 occurs, the driving force cannot be output at the second speed (outside the range of the maximum driving force line DF2), so it is preferable to shift to the first speed. Therefore, the downshift line DW2 is conditioned that the vehicle speed is less than the second set vehicle speed V2 and the required driving force is greater than or equal to the first set value T1.
- the down-shift line DW3 is set when the vehicle speed becomes less than the first set vehicle speed V1 and equal to or greater than the second set vehicle speed V2 after the gear is once shifted as described above, and the state is the second speed stage and the region Ar1 (region Ar6). This indicates that downshifting is determined when, for example, the driver further depresses the accelerator pedal 72 from the running state and the required driving force becomes equal to or greater than the second set value T2, and the running state of region Ar3 is reached.
- the reason why the required driving force is not equal to or greater than the first set value T1 but is set to be equal to or greater than the second set value T2 as in the downshift line DW2 is that when the vehicle speed is V2 or greater, the required driving force is the first set value.
- the downshift line DW3 is conditioned on the vehicle speed being equal to or higher than V2 and the required driving force being equal to or higher than the second set value T2.
- downshift conditions corresponding to the downshift line DW2 and the downshift line DW3 are set. not.
- the regenerative force limit of the second gear is exceeded, but the deceleration request can be satisfied by the cooperative control of the braking device 71 of the vehicle 1 in addition to the regenerative force of the motor 3 .
- the vehicle since the vehicle is decelerated with a large deceleration, there is a high possibility that the vehicle 1 will also stop soon, and it is more likely that there will be a time during which regeneration by the motor 3 cannot be executed due to the execution of the downshift. This is because it hinders the improvement of electric power consumption.
- the off-down control for executing the off-down shift that is, the down-shift by the down-shift line DW4, which is a feature of the present embodiment, will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
- FIG. 2 the downshift line DW4 is set when the vehicle speed drops below the first set vehicle speed V1 after being upshifted once as described above, and when the vehicle speed of the downshift line DW1 (second predetermined vehicle speed) or higher is reached.
- the accelerator pedal 72 is further pushed by the driver, for example, from the running state in the area Ar1 where the required driving force is positive torque (the area Ar6 where the required driving force is negative torque) in the second speed state.
- the third set value Ta (or the negative third When the driving force is less than the set value -Ta), that is, when the running state is within the driving force unnecessary range Tx in which the driving force (or regenerative force) of the motor 3 is substantially unnecessary, downshifting is determined. is shown.
- the ECU 5 performs downshifting by the off-down control shown in FIG. If the gear is not the 2nd gear (No in S1), downshifting is not required, so this control ends. On the other hand, if the second gear is selected (Yes in S1), it is determined whether or not the vehicle speed of the vehicle 1 is less than the first set vehicle speed V1 (see FIG. 2) (S2). If the vehicle speed is equal to or higher than the first set vehicle speed V1 (No in S2), it is on the high speed side of the upshift line UP1 as described above, and the 2nd gear is maintained, so this control is terminated. .
- the vehicle speed is less than the first set vehicle speed V1 (Yes in S2)
- the required driving force is not required. If it is not within the range Tx (No in S3), the control ends.
- the vehicle speed is less than the first set vehicle speed V1
- the driver depresses the accelerator pedal 72
- the required driving force Trq is greater than 0 (driving state in region Ar1 in FIG. 2)
- the automatic shift Assume that the machine 4 is in the second gear (2nd) (Yes in S1 and Yes in S2 in FIG. 3).
- the required driving force falls within the driving force unnecessary range Tx (see FIG. 2) (Yes in S3 of FIG. 3), and the ECU 5 downshifts. is determined, and the downshift is started (S4 in FIG. 3).
- the motor torque Tmg of the motor 3 is also reduced in accordance with the required driving force.
- a so-called fast-fill control is performed to reduce backlash to a position just before contact between the plate 56 and the inner friction plate 57, and when the motor torque Tmg becomes 0 at time t3, the second clutch C2 enters a state immediately before engagement. and waits.
- the switching sleeve 55 starts to move, and at time t4, the switching sleeve 55 is removed from the outer spline 52s, the high-speed stage clutch Hi is released, and the first clutch C1 is in the neutral state (N). becomes. Then, the rotational speed Nin of the input shaft 40 (outer spline 51s) increases from the synchronous rotational speed Ns2 of the second gear to the synchronous rotational speed Ns1 of the first gear. is increased.
- the motor 3 instantaneously rotates the rotation speed Nin of the input shaft 40 so that the rotation speed Nin of the input shaft 40 does not exceed the synchronous rotation speed Ns1.
- a negative torque is output, and the switching sleeve 55 is further moved to mesh with the outer spline 51s, and at time t6, the low-speed stage clutch Lo is engaged.
- the downshift from the 2nd speed (2nd) to the 1st speed (1st) is completed, and the automatic transmission 4 enters the 1st speed state.
- the motor torque Tmg' is made to match the transmission torque of the second clutch C2 during slip engagement so that the rotational speed Nin of the input shaft 40 does not excessively rise above the synchronous rotational speed Ns1 ( reduce the transmission torque of the second clutch C2).
- the first gear and the second gear are shifted so as to output to the wheels a driving force corresponding to the required driving force Trq' while disengaging the second clutch C2.
- the motor torque Tmg' is adjusted according to the difference in gear ratio with the gear (in the first gear, the motor torque Tmg' is lowered from the second gear).
- the engagement pressure Pc2 is kept on standby in the state immediately before the engagement during the actual execution of the downshift, and the slip engagement is performed when the driving force Trq' requested by the driver increases, thereby improving the response. It is possible to respond to the driving force Trq' requested by the driver.
- the switching sleeve 55 is in the neutral state and passes through the position. Since it is in Tx, that is, there is no need to output the driving force from the vehicle driving device 2 .
- the downshift is executed as in the present embodiment. Otherwise, the accelerator is turned on to accelerate the vehicle 1 again, and the required driving force is increased. It is required to downshift from the first gear to the first gear, and a loss of driving force occurs during the downshift, resulting in so-called hesitation.
- a downshift is executed when the required driving force enters the unnecessary driving force range Tx as in the present embodiment, such a shift shock occurs because there is almost no required driving force in the first place. never
- the driving force is not transmitted to the wheels 70 during the speed change, or the friction clutch is used. Even if part of the driving force is transmitted by the second clutch C2, not all of the driving force is transmitted, and a shock (hesitation) occurs due to loss of the driving force.
- Such loss of driving force is unavoidable when shifting according to the limit of the output performance of the motor 3, such as when the vehicle speed exceeds the upshift line UP1 and power-on upshifting is performed.
- the range in which the driving torque can be output by the motor 3 is wide. ), it is possible to output the driving force even while maintaining the second gear.
- the downshift is executed.
- the driving force of the motor 3 can be transmitted to the wheels 70 by the first gear, and the vehicle 1 can be efficiently accelerated. can be performed, and the electric power consumption of the vehicle can be improved.
- the present invention is not limited to this.
- the state is in the driving force unnecessary range Tx where there is no required driving force.
- the regenerative force can be applied to the wheels 70 by the motor 3 in the 1st speed stage, thereby increasing the regenerative efficiency and improving the electricity consumption of the vehicle.
- the brake pedal 73 is stepped on before the downshift is completed, the regenerative force may be transmitted by the slip engagement of the second clutch C2, or the brake device 71 may decelerate the vehicle 1. may be ensured.
- the vehicle 1 decelerates and the vehicle speed decreases, so the driving state of area Ar6 can occur.
- the brake pedal 73 is released, the accelerator pedal 72 is depressed, and the vehicle 1 may be accelerated again. Even in such a case, when the brake pedal 73 is released (turned off), the required driving force falls within the driving force unnecessary range Tx. , a downshift can be executed without causing a shift shock.
- the accelerator pedal 72 is stepped on continuously, the driving force of the motor 3 can be transmitted to the wheels 70 by the 1st speed stage, the vehicle 1 can be efficiently accelerated, and the electricity consumption of the vehicle can be improved.
- This vehicle driving device (2) is a rotating electric machine (3); An input member (40) drivingly connected to the rotating electrical machine (3), an output member (50) drivingly connected to the wheel (70), a first engagement element (Lo), and a second engagement element ( C2), and by setting the first engagement element (Lo) in the engaged state to form the first shift speed, and by setting the second engagement element (C2) in the engaged state A second shift stage that is a higher speed stage than the first shift stage is established, and an input is input to the input member (40) when either the first shift stage or the second shift stage is established.
- a stepped transmission mechanism (4) for changing the speed of rotation and outputting it from the output member (50); a control unit (5) for controlling the speed change of the stepped transmission mechanism (4),
- the control unit (5) changes the state in which the stepped transmission mechanism (4) is in the second gear stage and the required driving force is positive torque and equal to or greater than the set value (Ta). ), the off-down shift from the second gear to the first gear is executed.
- the vehicle drive device (2) is The control unit (5) When the vehicle (1) reaches or exceeds a first predetermined vehicle speed (V1) in a state where the stepped transmission mechanism (4) forms the first gear, the gear shifts from the first gear to the second gear. Execute the upshift of When the vehicle (1) becomes less than a second predetermined vehicle speed (for example, 0) in a state where the stepped transmission mechanism (4) has formed the second gear, the second gear is changed to the first gear. Executes a downshift to a gear, The off-down shift is executed when the vehicle (1) is at or above the second predetermined vehicle speed (for example, 0).
- the vehicle drive device (2) is The control unit (5) executes the off-down shift when the vehicle (1) is below the first predetermined vehicle speed (V1).
- the vehicle drive device (2) is
- the first engagement element (Lo) is a dog clutch.
- the second engagement element (C2) is a friction clutch
- the control unit (5) causes the second engagement element (C2) to stand by in a state immediately before engagement while the off-down shift is being performed, and the required driving force is less than the set value (Ta). from the state of (1) to the state of the set value (Ta) or more, the second engaging element (C2) is slip-engaged to apply the driving force from the rotating electrical machine (3) to the output member (50). introduce.
- the driving force corresponding to the required driving force can be transmitted to the output member.
- the automatic transmission 4 has two speed stages, namely, the first speed stage and the second speed stage. It may be a transmission that shifts in two or more speed stages, such as one that shifts in stages.
- the first clutch C1 of the automatic transmission 4 is configured by a so-called dog clutch that engages the switching sleeve 55 by moving in the axial direction.
- the low-speed stage clutch Lo may be composed of a friction clutch, or one of the high-speed stage clutch Hi and the second clutch C2 may not be provided.
- the condition for downshifting by off-down control (that is, the downshift line DW4) is that the required driving force enters the unnecessary driving force range Tx.
- the unnecessary range Tx may be within a range of drive force that does not cause a shift shock even if a downshift is executed, and the drive force request may be 0 (the third set value Ta is 0).
- the upshift line UP1 is set to the first set vehicle speed V1. They may match. Further, although the downshift line DW1 has been described as having a vehicle speed of 0, the second predetermined vehicle speed is set to an appropriate vehicle speed in accordance with the efficiency of the first speed stage, and in the regions Ar1 and Ar6 If the first gear is more efficient, downshifting may be performed to improve the electric power consumption of the vehicle. Further, the downshift line DW2 and the downshift line DW3 may coincide with the maximum driving force of the maximum driving force line DF2 of the second gear.
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Abstract
車両用駆動装置は、入力部材と、出力部材と、回転電機と、第1係合要素と第2係合要素とを有し、第1変速段とそれよりも高速段である第2変速段とを形成する有段変速機構と、有段変速機構の変速を制御する制御部と、を備えている。制御部は、有段変速機構が第2変速段を形成した状態でかつ要求駆動力が正トルクで設定値(Ta)以上である状態から設定値(Ta)未満となった場合に、第2変速段から第1変速段へのオフダウン変速を実行する。
Description
本発明は、自動車等の車両に搭載される回転電機及び有段変速機構を備えた車両用駆動装置に関する。
近年、例えば車両に用いて好適な車両用駆動装置として、駆動源としての回転電機(モータジェネレータ)と、その回転を変速して車輪に伝達する有段変速機構とを有するものがある(特許文献1参照)。この特許文献1のものは、有段変速機構に、低速段を形成する噛合クラッチと、高速段を形成する摩擦クラッチとを備えており、モータジェネレータによる回生中に、回生トルクが回生トルクの閾値より小さくなるとダウン変速を許可することで、回生効率の向上を図ることが提案されている。
しかしながら、上記特許文献1のものは、例えば高速段で駆動力を出力している状態(力行状態)から、一旦アクセルがOFFされて要求駆動力が減じられることで車両が減速し、再び車両を加速させるためにアクセルがONされて要求駆動力が上昇された場合に、要求駆動力の上昇に応じて高速段から低速段にダウン変速することが求められると、そのダウン変速の際に駆動力抜けが発生し、所謂ヘジテーションが生じてしまうという問題がある。
そこで本発明は、要求駆動力が設定値未満となった状態から要求駆動力が上昇された場合のダウン変速による駆動力抜けの発生を防止することが可能な車両用駆動装置を提供することを目的とするものである。
本発明の一形態である車両用駆動装置は、
回転電機と、
前記回転電機に駆動連結された入力部材と、車輪に駆動連結された出力部材と、第1係合要素と、第2係合要素と、を有し、前記第1係合要素を係合状態にすることで第1変速段を形成し、前記第2係合要素を係合状態にすることで前記第1変速段よりも高速段である第2変速段を形成し、前記第1変速段及び前記第2変速段のいずれかを形成しているときに前記入力部材に入力された回転を変速して前記出力部材から出力する有段変速機構と、
前記有段変速機構の変速を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記有段変速機構が前記第2変速段を形成した状態でかつ要求駆動力が正トルクで設定値以上である状態から前記設定値未満となった場合に、前記第2変速段から前記第1変速段へのオフダウン変速を実行する。
回転電機と、
前記回転電機に駆動連結された入力部材と、車輪に駆動連結された出力部材と、第1係合要素と、第2係合要素と、を有し、前記第1係合要素を係合状態にすることで第1変速段を形成し、前記第2係合要素を係合状態にすることで前記第1変速段よりも高速段である第2変速段を形成し、前記第1変速段及び前記第2変速段のいずれかを形成しているときに前記入力部材に入力された回転を変速して前記出力部材から出力する有段変速機構と、
前記有段変速機構の変速を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記有段変速機構が前記第2変速段を形成した状態でかつ要求駆動力が正トルクで設定値以上である状態から前記設定値未満となった場合に、前記第2変速段から前記第1変速段へのオフダウン変速を実行する。
これにより、要求駆動力が設定値未満となった場合に第2変速段から第1変速段へのダウン変速を実行するので、要求駆動力が正トルクで設定値未満となった状態から要求駆動力が上昇された場合にダウン変速が生じることがなく、そのようなダウン変速による駆動力抜けの発生を防止することができる。
以下、本実施の形態を図1~図4に沿って説明する。まず、図1に沿って、本実施の形態に係る車両用駆動装置2を搭載した電気自動車の一例である車両1について説明する。本実施の形態では、車両1は、所謂FF(フロントモータ・フロントドライブ)型としている。但し、車両1は、FF型には限られず、RR(リヤモータ・リアドライブ)型であってもよいし、前輪と後輪とを両方とも駆動可能な四輪駆動型であってもよい。また、駆動連結とは、互いの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、それら回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いはそれら回転要素がクラッチ等を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いる。
[車両用駆動装置の概略構成]
図1に示すように、車両1は、車両用駆動装置2と、前輪である車輪70と、ブレーキ装置71とを有している。車両用駆動装置2は、駆動源の一例である回転電機(モータジェネレータ)としてのモータ(M/G)3と、有段変速機構の一例である自動変速機(A/T)4と、ECU(制御部)5と、油圧制御装置(V/B)6とを備えている。また、車両1は、インバータ7と、バッテリ8とを備えている。
図1に示すように、車両1は、車両用駆動装置2と、前輪である車輪70と、ブレーキ装置71とを有している。車両用駆動装置2は、駆動源の一例である回転電機(モータジェネレータ)としてのモータ(M/G)3と、有段変速機構の一例である自動変速機(A/T)4と、ECU(制御部)5と、油圧制御装置(V/B)6とを備えている。また、車両1は、インバータ7と、バッテリ8とを備えている。
モータ3は、不図示の固定子及び回転子を有し、インバータ7を介してバッテリ8に接続されている。回転子は、回転軸3aに駆動連結されている。バッテリ8から出力された電力がインバータ7を介してモータ3に給電されることで、モータ3の回転子及び回転軸3aが駆動される。また、惰性走行(コースト走行)時にモータ3の回転子及び回転軸3aを空回転させることで、電力を発生させてバッテリ8に充電することが可能である。
ブレーキ装置71は、例えば、油圧ブレーキ等の摩擦制動装置からなり、車輪70の回転速度を制動するように、車輪70の車軸61に設けられている。但し、ブレーキ装置71としては、油圧ブレーキには限られず、また、車輪70の制動ではなく不図示の後輪の制動を行うものであってもよい。
[自動変速機]
自動変速機4は、モータ3の回転軸3aに駆動連結された入力部材の一例である入力軸40と、車輪70に駆動連結された出力部材の一例である出力軸50と、噛合クラッチからなる第1係合要素の一例である低速段クラッチLo及び噛合クラッチからなる高速段クラッチHiを有する第1クラッチC1と、摩擦クラッチからなる第2係合要素の一例である第2クラッチC2と、ディファレンシャル部60とを備えており、これら装置が一体化されてミッションケースに収納されている。自動変速機4は、変速段を形成しているときに、入力軸40に入力された回転を変速して、出力軸50から出力する。なお、第2クラッチC2である摩擦クラッチとしては、2つの回転要素の間を接断する係合要素の他に、1つの回転要素と1つの固定要素との間を接断する係合要素(ブレーキ)も含むものとする。
自動変速機4は、モータ3の回転軸3aに駆動連結された入力部材の一例である入力軸40と、車輪70に駆動連結された出力部材の一例である出力軸50と、噛合クラッチからなる第1係合要素の一例である低速段クラッチLo及び噛合クラッチからなる高速段クラッチHiを有する第1クラッチC1と、摩擦クラッチからなる第2係合要素の一例である第2クラッチC2と、ディファレンシャル部60とを備えており、これら装置が一体化されてミッションケースに収納されている。自動変速機4は、変速段を形成しているときに、入力軸40に入力された回転を変速して、出力軸50から出力する。なお、第2クラッチC2である摩擦クラッチとしては、2つの回転要素の間を接断する係合要素の他に、1つの回転要素と1つの固定要素との間を接断する係合要素(ブレーキ)も含むものとする。
入力軸40には、第1カウンタギヤ41と、第1カウンタギヤ41より大径の第2カウンタギヤ42とが、入力軸40と一体回転するように設けられている。出力軸50は入力軸40と平行に配置され、第1カウンタギヤ41に噛合する第1ドリブンギヤ51と、第2カウンタギヤ42に噛合する第2ドリブンギヤ52とが出力軸50と同軸上に相対回転可能に設けられている。また、出力軸50には、出力ギヤ53が出力軸50と一体回転するように設けられている。
第1クラッチC1は、出力軸50と一体回転するよう設けられた外スプライン54sと、外スプライン54sに隣接して第1ドリブンギヤ51に形成された外スプライン51sと、外スプライン54sに隣接して第2ドリブンギヤ52に形成された外スプライン52sと、外スプライン54sの外周側に設けられる切替スリーブ55と、切替スリーブ55を移動させる不図示の付勢機構(フォーク及びアクチュエータ等)と、を備えている。各外スプライン51s,52s,54sの外径は、同径になっている。
切替スリーブ55は、スリーブ状で、内周部に各外スプライン51s,52s,54sに係合可能な内スプラインを備え、外スプライン51s,52s,54sに対して軸方向に移動可能に設けられている。切替スリーブ55は、移動により、出力軸50と第1ドリブンギヤ51とを連結した状態(第1変速段の一例である1速段)、出力軸50と第2ドリブンギヤ52とを連結した状態(第2変速段の一例である2速段)、いずれも連結しない状態(解放状態としてのニュートラル状態)との3つの状態に切り替わることができる。なお、本実施の形態では、切替スリーブ55は、例えばアクチュエータの駆動によりフォークを介して移動するものとしているが、これに限らず、例えばモータでボールねじを駆動する構造など、どのような構造でも良い。
この第1クラッチC1では、切替スリーブ55がニュートラル状態から第1ドリブンギヤ51側に移動されると、切替スリーブ55の内スプラインは、外スプライン54sと第1ドリブンギヤ51の外スプライン51sとに跨って係合し、切替スリーブ55が出力軸50と第1ドリブンギヤ51とを連結する低速段形成状態になる。これにより、入力軸40の回転は、第1カウンタギヤ41、第1ドリブンギヤ51、切替スリーブ55を介して、出力軸50に伝達される。
また、第1クラッチC1では、切替スリーブ55がニュートラル状態から第2ドリブンギヤ52側に移動されると、切替スリーブ55の内スプラインは、外スプライン54sと第2ドリブンギヤ52の外スプライン52sとに跨って係合し、切替スリーブ55が出力軸50と第2ドリブンギヤ52とを連結する高速段形成状態になる。これにより、入力軸40の回転は、第2カウンタギヤ42、第2ドリブンギヤ52、切替スリーブ55を介して、出力軸50に伝達される。
第1クラッチC1では、低速段形成時は、高速段形成時に比べてより大きく減速するように、各部のギヤ比が設定されている。なお、本実施の形態では、切替スリーブ55と、出力軸50の外スプライン54sと、第1ドリブンギヤ51の外スプライン51sとは、低速段クラッチLoを構成する。また、切替スリーブ55と、出力軸50の外スプライン54sと、第2ドリブンギヤ52の外スプライン52sとは、高速段クラッチHiを構成する。即ち、低速段クラッチLoと高速段クラッチHiとは、第1クラッチC1として1つの係合要素に含まれている。高速段クラッチHiは、低速段クラッチLoが係合状態である場合には解放状態となり、低速段クラッチLoが解放状態である場合には係合状態と解放状態とに切替可能に設けられている。
第2クラッチC2は、油圧サーボ58に係合圧が給排されることで係脱される摩擦クラッチ、例えば、多板式クラッチからなり、出力軸50に駆動連結された外摩擦板56と、第2ドリブンギヤ52に駆動連結された内摩擦板57とを有している。油圧制御装置6から油圧サーボ58の油室に係合圧が供給されて第2クラッチC2が係合することにより、第2ドリブンギヤ52と出力軸50とが駆動連結された高速段形成状態になり、入力軸40の回転は、第2カウンタギヤ42、第2ドリブンギヤ52、第2クラッチC2を介して、出力軸50に伝達される。即ち、本実施の形態では、第2ドリブンギヤ52と出力軸50とは第1クラッチC1の高速段クラッチHiと第2クラッチC2とのいずれでも駆動連結可能に設けられている。このため、2速段を形成する場合に、第2ドリブンギヤ52と出力軸50とを滑らせながら係合する際には第2クラッチC2を用い、係合後は第1クラッチC1を用いるようにして、第2クラッチC2のみを使用する場合に比べて消費電力の低減を図ることができる。
即ち、この自動変速機4では、1速段を形成する際には、第1クラッチC1の低速段クラッチLoを係合状態にすると共に第2クラッチC2を解放状態にする。また、1速段よりも高速段である2速段を形成する際には、第1クラッチC1をニュートラル状態にすると共に第2クラッチC2を係合状態にするか、あるいは、第1クラッチC1の高速段クラッチHiを係合状態にするかの2系統を選択することができる。また、第1クラッチC1の高速段クラッチHiを係合状態にすることで2速段を形成する際は、切替スリーブ55と外スプライン54sと外スプライン51sとを解放状態にすると共に、切替スリーブ55と外スプライン54sと外スプライン52sとを係合状態にする。更に、第2クラッチC2及び高速段クラッチHiを解放状態にすると共に低速段クラッチLoを係合状態にして、2速段を形成した状態からダウン変速する場合には、一旦、切替スリーブ55と外スプライン54sと外スプライン52sとを解放状態にした後、切替スリーブ55と外スプライン54sと外スプライン51sとが係合状態となるまではニュートラル状態となる。
なお、本実施の形態では、高速段クラッチHiによっても2速段を形成可能である場合について説明しているが、これには限られず、少なくとも第2クラッチC2により第2ドリブンギヤ52と出力軸50とが駆動連結されるようになっていればよい。この場合、第1クラッチC1は、1速段を形成するときのみ係合するようにできる。また、本実施の形態では、第2クラッチC2は多板クラッチからなる場合について説明しているが、これには限られず、例えば単板クラッチなどを適用してもよい。また、本実施の形態では、第2クラッチC2は、油圧サーボ58に係合圧が給排されることで係脱される摩擦クラッチからなる場合について説明しているが、油圧を利用することには限られず、例えば電動アクチュエータによって係脱される摩擦クラッチであってもよい。
ディファレンシャル部60は、出力軸50と平行な軸上に配置されており、車軸61に駆動連結されている。ディファレンシャル部60は、出力軸50の出力ギヤ53に噛合されたデフリングギヤ62を備えており、デフリングギヤ62は、デフケースからピニオンギヤやサイドギヤ等を介して車軸61に回転を伝達する。これにより、出力軸50の回転をディファレンシャル部60によって減速し、かつ、左右の車輪70の差回転を吸収しつつ回転を伝達する。
油圧制御装置6は、例えばバルブボディにより構成されており、不図示の機械式オイルポンプや電動オイルポンプから供給された油圧からライン圧等を生成する不図示のプライマリレギュレータバルブ等を有し、ECU5からの制御信号に基づいて各部に油圧を給排可能になっている。例えば、油圧制御装置6は、ECU5からの制御信号に基づいて第2クラッチC2の油圧サーボ58に油圧を給排することにより、第2クラッチC2を制御する。
ECU5は、モータ3や第1クラッチC1を自在に指令制御し得ると共に、油圧制御装置6を電子制御する。即ち、ECU5は、第1クラッチC1及び第2クラッチC2の各係合状態を変更可能である。また、車両1にはアクセルペダル72とブレーキペダル73とが設けられており、それぞれECU5に接続されている。ECU5は、アクセルペダル72の踏み込み量をアクセル開度信号として取得し、ブレーキペダル73の踏み込み量をブレーキ信号として取得する。
[駆動力線図と変速線]
次に、車両用駆動装置2が、1速段の状態、2速段の状態に制御された際の駆動力性能について、図2を用いて説明する。図2に示すように、車両用駆動装置2としての駆動力(要求駆動力)と車速との関係における駆動力線図において、不図示のバッテリの充電残量が十分にあるとした条件で、モータ3から最大駆動力を出力したとすると、自動変速機4が1速段の状態の最大駆動力性能は、最大駆動力線DF1で示される。また、同様の条件で、自動変速機4が2速段の状態の最大駆動力性能は、最大駆動力線DF2で示される。
次に、車両用駆動装置2が、1速段の状態、2速段の状態に制御された際の駆動力性能について、図2を用いて説明する。図2に示すように、車両用駆動装置2としての駆動力(要求駆動力)と車速との関係における駆動力線図において、不図示のバッテリの充電残量が十分にあるとした条件で、モータ3から最大駆動力を出力したとすると、自動変速機4が1速段の状態の最大駆動力性能は、最大駆動力線DF1で示される。また、同様の条件で、自動変速機4が2速段の状態の最大駆動力性能は、最大駆動力線DF2で示される。
即ち、自動変速機4が1速段の状態では、モータ3において逆起電圧が発生し始める回転速度を越えると出力可能な駆動力が低下していくため、最大駆動力線DF1で示すように、自動変速機4が1速段であるギヤ比に応じて逆起電圧が発生する車速を越えると最大駆動力性能(出力可能な最大駆動力)が低下していく。一方、2速段の状態にあっても、モータ3において逆起電圧が発生し始める回転速度を越えると出力可能な駆動力が低下していくが、自動変速機4が2速段であるギヤ比に応じて逆起電圧が発生する車速が1速段よりも高くなる。一方、2速段の状態にあっては、逆起電圧が発生し始める回転速度よりも回転速度が低い状態で、ギヤ比に応じて車両用駆動装置2として出力可能な駆動力が1速段の状態よりも低くなる。そして、2速段の状態にあっては、モータ3が設計上の最高回転数となる際の車速が、ギヤ比に応じて1速段の状態よりも高い車速となる。なお、図中の駆動力が0よりも上方ではモータ3が力行の状態、下方ではモータ3が回生の状態であるが、駆動力性能の駆動力の絶対値は同じである。
また、図2においては、説明の便宜上、領域Ar1~領域Ar9に分けて、駆動力と車速との関係の範囲を説明する。領域Ar1、領域Ar2、領域Ar4は、1速段であっても2速段であってもモータ3の駆動力を出力可能な範囲であり、これらの領域は詳しくは後述する変速線を越えることによって変速判断されることで1速段と2速段との何れかの変速段の状態にされる。一方、領域Ar3は、最大駆動力線DF1の範囲内であり、かつ最大駆動力線DF2を越えた範囲であり、基本的に1速段の状態にされる。反対に、領域Ar5は、最大駆動力線DF2の範囲内であり、かつ最大駆動力線DF1を越えた範囲であり、基本的に2速段の状態にされる。
また同様に、領域Ar6、領域Ar8は、1速段であっても2速段であってもモータ3の回生力を付与可能な範囲であり、これらの領域は詳しくは後述する変速線を越えることによって変速判断されることで1速段と2速段との何れかの変速段の状態にされる。一方、領域Ar7は、最大駆動力線DF1の範囲内であり、かつ最大駆動力線DF2を越えた範囲であり、基本的に1速段の状態にされる。反対に、領域Ar9は、最大駆動力線DF2の範囲内であり、かつ最大駆動力線DF1を越えた範囲であり、基本的に2速段の状態にされる。
ついで、変速線について説明する。なお、変速線は、車速を条件としたもの、或いは車速とアクセル開度等による要求駆動力(自動運転機能や先行車追従型のクルーズコントロール機能によってコンピュータが演算したモータに対する出力要求も含む)とを条件としたものであり、便宜的に図2の駆動力線図にマップとして示しているが、ECU5により条件が成立したか否かによって変速判断を行うものである。換言すると、本実施の形態では、車速と要求駆動力とに基づき条件の成立を判断しているものを説明するが、変速線は変速マップとして有しており、その変速マップを参照しつつ変速判断を行うものでも構わない。
図2に示すように、1速段から2速段への変速を判断するアップ変速線UP1は、第1所定車速である第1設定車速V1以上であるか否かを条件としており、領域Ar1(領域Ar6)から領域Ar4(領域Ar8)となった場合にアップ変速が判断されることを示している。これにより、領域Ar1(領域Ar6)の走行状態のように、例えば1速段によりモータ3の駆動力を車輪70に伝達する状態から、領域Ar4(領域Ar8)の走行状態となった場合に、2速段によりモータ3の駆動力を車輪70に伝達する状態に切替り、モータ3の回転速度を低下させ、効率を向上させることができる。また、領域Ar5(領域Ar9)の走行状態においては、1速段ではモータ3の回転速度の上限となるため、2速段に変速する必要があるが、領域Ar4(領域Ar8)の走行状態から車速が上昇しても、そのまま2速段で走行することができる。
一方、2速段から1速段への変速を判断するダウン変速線DW1は、車速が第2所定車速未満となった場合で、この第2所定車速が0に設定されており、つまり車両1が停車した場合にダウン変速が判断されることを示している。本実施の形態に係る自動変速機4では、ダウン変速する際に、上記切替スリーブ55を移動することで、高速段クラッチHiを解放状態にして、低速段クラッチLoを係合状態にするため、瞬間的に駆動力の伝達が途切れる駆動力抜け(ヘジテーション)が発生する虞がある。しかしながら、領域Ar1(領域Ar6)の走行状態では、2速段の状態でも走行が可能であるため、2速段である領域Ar4(領域Ar8)の走行状態から領域Ar1(領域Ar6)の走行状態となっても、そのまま2速段の状態を維持し、車両1が停車してからダウン変速を実行すれば、走行中に駆動力抜けの発生を防止することができる。そのため、ダウン変速線DW1は車速が0となることを条件としている。
また、ダウン変速線DW2は、上述のように一旦アップ変速された後に車速が第2設定車速V2未満に低下し、2速段である状態でかつ領域Ar1(領域Ar6)の走行状態から、さらに例えば運転者によりアクセルペダル72が踏み込まれ、要求駆動力が第1設定値T1以上となり、領域Ar2の走行状態となった場合にダウン変速が判断されることを示している。即ち、第2設定車速V2よりも低い低車速で、車両1を大きく加速させる必要がある場合であり、2速段の走行状態ではモータ3の効率が良好ではなく、さらに要求駆動力が上がって領域Ar3の走行状態となった場合には2速段では駆動力を出力できない(最大駆動力線DF2の範囲外である)ので、1速段に変速することが好ましい。そのため、ダウン変速線DW2は車速が第2設定車速V2未満で要求駆動力が第1設定値T1以上であることを条件としている。
ダウン変速線DW3は、上述のように一旦アップ変速された後に車速が第1設定車速V1未満かつ第2設定車速V2以上となって、2速段である状態でかつ領域Ar1(領域Ar6)の走行状態から、さらに例えば運転者によりアクセルペダル72が踏み込まれ、要求駆動力が第2設定値T2以上となり、領域Ar3の走行状態となった場合にダウン変速が判断されることを示している。上記ダウン変速線DW2のように、要求駆動力が第1設定値T1以上でなく、要求駆動力が第2設定値T2以上を条件とした理由は、車速がV2以上で要求駆動力が第1設定値T1以上であると、大きな駆動力によって車速が直ぐに上昇し、直ぐに領域Ar1となって2速段でも走行可能な状態となるためであり、例えばダウン変速の実行によって変速ショック等が生じるよりも、2速段で走行した方が乗り心地がよい。しかしながら、要求駆動力が第2設定値T2以上である場合は、領域Ar3の走行状態となった場合であり、2速段では駆動力を出力できない(最大駆動力線DF2の範囲外である)ので、1速段に変速することが好ましい。そのため、ダウン変速線DW3は車速がV2以上で要求駆動力が第2設定値T2以上であることを条件としている。
なお、図2に示すように、モータ3が回生状態となる要求駆動力がマイナスの場合(減速要求の場合)には、ダウン変速線DW2及びダウン変速線DW3に相当するダウン変速の条件を設定していない。例えば領域Ar7では2速段による回生力の限界を超えてしまうが、モータ3の回生力に加えて車両1のブレーキ装置71の協調制御によって減速要求を満たすことができる。そして、この場合は、車両は大きな減速度で減速されることになるため、車両1も直ぐに停車する可能性が高く、ダウン変速の実行によりモータ3による回生が実行できない時間が生じることの方が電費向上の妨げとなるからである。
[オフダウン制御について]
ついで、本実施の形態の特徴であるオフダウン変速を実行するオフダウン制御、即ち、ダウン変速線DW4によるダウン変速について図2及び図3を用いて説明する。図2に示すように、ダウン変速線DW4は、上述のように一旦アップ変速された後に車速が第1設定車速V1未満に低下し、かつダウン変速線DW1の車速(第2所定車速)以上である場合であって、2速段である状態でかつ要求駆動力が正トルクである領域Ar1(要求駆動力が負トルクである領域Ar6)の走行状態から、さらに例えば運転者によりアクセルペダル72がオフされ(或いはブレーキペダル73はオフされ)、要求駆動力が第3設定値Ta(或いはマイナス側の第3設定値-Ta)以上の状態から、第3設定値Ta(或いはマイナス側の第3設定値-Ta)未満となり、つまりモータ3による駆動力(或いは回生力)が略不要となった駆動力不要範囲Txの範囲内に入った走行状態となった場合にダウン変速が判断されることを示している。
ついで、本実施の形態の特徴であるオフダウン変速を実行するオフダウン制御、即ち、ダウン変速線DW4によるダウン変速について図2及び図3を用いて説明する。図2に示すように、ダウン変速線DW4は、上述のように一旦アップ変速された後に車速が第1設定車速V1未満に低下し、かつダウン変速線DW1の車速(第2所定車速)以上である場合であって、2速段である状態でかつ要求駆動力が正トルクである領域Ar1(要求駆動力が負トルクである領域Ar6)の走行状態から、さらに例えば運転者によりアクセルペダル72がオフされ(或いはブレーキペダル73はオフされ)、要求駆動力が第3設定値Ta(或いはマイナス側の第3設定値-Ta)以上の状態から、第3設定値Ta(或いはマイナス側の第3設定値-Ta)未満となり、つまりモータ3による駆動力(或いは回生力)が略不要となった駆動力不要範囲Txの範囲内に入った走行状態となった場合にダウン変速が判断されることを示している。
詳細には、ECU5によって図3に示すオフダウン制御によってダウン変速が実行され、まず、自動変速機4が2速段であるか否かが判断される(S1)。2速段でない場合は(S1のNo)、ダウン変速が不要であるので、そのまま本制御を終了する。一方、2速段である場合は(S1のYes)、車両1の車速が上記第1設定車速V1(図2参照)未満であるか否かを判断する(S2)。車速が第1設定車速V1以上である場合は(S2のNo)、上述したようにアップ変速線UP1よりも高速側であり、2速段を維持する状態であるので、そのまま本制御を終了する。
一方、車速が第1設定車速V1未満である場合は(S2のYes)、要求駆動力が駆動力不要範囲Tx(図2参照)の範囲内に入ったか否かを判断する(S3)。例えばアクセルペダル72が踏まれており、所定のアクセル開度以上である場合、或いは例えばブレーキペダル73が踏まれており、所定のブレーキ踏圧以上である場合であって、要求駆動力が駆動力不要範囲Txの範囲内ではない場合は(S3のNo)、そのまま本制御を終了する。そして、例えばアクセルペダル72が解放(オフ)され、所定のアクセル開度未満(例えば1%未満)である場合、或いは例えばブレーキペダル73が解放(オフ)され、所定のブレーキ踏圧未満(例えばブレーキ踏込み量が1%未満)である場合であって、要求駆動力が駆動力不要範囲Txの範囲内に入った場合は(S3のYes)、ダウン変速線DW4を越えたと判断して、ダウン変速を実行し(S4)、本制御を終了する。
[オフダウン制御の実行時の走行例]
続いて、上記オフダウン変速を実行する際の走行例について図4を用いて説明する。例えば車速が第1設定車速V1未満であって、運転者がアクセルペダル72を踏圧して要求駆動力Trqが0よりも大きい状態であり(図2の領域Ar1の走行状態であり)、自動変速機4が2速段(2nd)であるとする(図3のS1のYes、S2のYes)。この状態から、例えば時点t1において、運転者がアクセルペダル72をオフすると、要求駆動力が駆動力不要範囲Tx(図2参照)の範囲内となり(図3のS3のYes)、ECU5によりダウン変速が判断されて、ダウン変速が開始される(図3のS4)。なお、モータ3のモータトルクTmgも要求駆動力に合わせて低下されていく。
続いて、上記オフダウン変速を実行する際の走行例について図4を用いて説明する。例えば車速が第1設定車速V1未満であって、運転者がアクセルペダル72を踏圧して要求駆動力Trqが0よりも大きい状態であり(図2の領域Ar1の走行状態であり)、自動変速機4が2速段(2nd)であるとする(図3のS1のYes、S2のYes)。この状態から、例えば時点t1において、運転者がアクセルペダル72をオフすると、要求駆動力が駆動力不要範囲Tx(図2参照)の範囲内となり(図3のS3のYes)、ECU5によりダウン変速が判断されて、ダウン変速が開始される(図3のS4)。なお、モータ3のモータトルクTmgも要求駆動力に合わせて低下されていく。
また、ダウン変速が実行されると、上述したように切替スリーブ55の位置がニュートラル状態となる位置を通過するためにモータ3の駆動力を第1クラッチC1によって伝達することができないので、第2クラッチC2によって駆動力Tc2を伝達可能となるように準備する。そのため、時点t1においてダウン変速が判断されると、時点t2まで第2クラッチC2の油圧サーボ58に供給する係合圧Pc2の指令値を上昇して、油圧サーボ58の不図示のピストンを外摩擦板56と内摩擦板57とに接する手前の位置までガタ詰めする、所謂ファストフィル制御を行い、時点t3においてモータトルクTmgが0となる頃に、第2クラッチC2が係合直前の状態となって待機される。
一方、時点t3になると、切替スリーブ55の移動が開始され、時点t4になると、切替スリーブ55が外スプライン52sから抜け、高速段クラッチHiが解放されて、第1クラッチC1はニュートラル状態(N)となる。すると、入力軸40(外スプライン51s)の回転速度Ninを2速段の同期回転速度Ns2から1速段の同期回転速度Ns1に上昇するため、モータトルクTmgが一時的に出力され、入力軸40の回転速度が上昇される。そして、時点t5において入力軸40の回転速度Ninが1速段の同期回転速度Ns1になると、入力軸40の回転速度Ninが同期回転速度Ns1よりも上昇し過ぎないようにモータ3から瞬間的に負トルクを出力し、さらに切替スリーブ55の移動を行って外スプライン51sに噛合させていき、時点t6において低速段クラッチLoを係合状態とする。これにより、2速段(2nd)から1速段(1st)へのダウン変速は完了し、自動変速機4は1速段の状態となる。
また、時点t3から時点t6までの実際のダウン変速の実行中において、運転者によってアクセルペダル72が踏圧されなかったため、第2クラッチC2によって駆動力Tc2を伝達する必要がなかったので、係合圧Pc2を下降し、時点t7までに第2クラッチC2を完全に解放状態にする。
一方、上述の実際のダウン変速の実行中において、例えば時点t4’に運転者によってアクセルペダル72が踏圧され、駆動力不要範囲Txの範囲外(第3設定値Ta以上)となった場合には、図4の破線で示す第2クラッチC2の係合圧Pc2’のように油圧を上昇させて第2クラッチC2をスリップ係合させて動力伝達を行うと共に、破線で示すモータトルクTmg’のようにスリップ係合中の第2クラッチC2の伝達トルクを上回るトルクとなるようにモータ3の駆動力を上昇することで、入力軸40の回転速度Ninを上昇させつつ、破線で示す運転者の要求駆動力Trq’に応じた駆動力を車輪70に出力する。
続いて、時点t5においては、入力軸40の回転速度Ninが同期回転速度Ns1よりも上昇し過ぎないように、モータトルクTmg’をスリップ係合中の第2クラッチC2の伝達トルクに一致させる(第2クラッチC2の伝達トルクを低下させる)。その後、時点t6において第1クラッチC1の係合が完了すると、第2クラッチC2を解放状態にしつつ、要求駆動力Trq’に応じた駆動力を車輪に出力するように、1速段と2速段とのギヤ比の違いに応じてモータトルクTmg’を調整する(1速段ではモータトルクTmg’を2速段より下降する)。このように、実際のダウン変速の実行中に係合圧Pc2を係合直前の状態で待機させておき、運転者の要求駆動力Trq’が上昇した際にスリップ係合させることで、レスポンス良く運転者の要求駆動力Trq’に応じることが可能となっている。
以上のように実際のダウン変速の実行中は、切替スリーブ55がニュートラル状態となり位置を通過することになるため、第1クラッチC1によって駆動力が伝達できなくなるが、要求駆動力が駆動力不要範囲Txに入っているため、つまり車両用駆動装置2から駆動力を出力する必要がない。換言すると、例えば2速段で駆動力を出力している状態から、一旦アクセルがOFFされて要求駆動力が駆動力不要範囲Txに入った際に、本実施の形態のようにダウン変速を実行しておかないと、再び車両1を加速させるためにアクセルがONされて要求駆動力が上昇され、要求駆動力の上昇に応じて要求駆動力及び車速が領域Ar3に入る状態となると、2速段から1速段にダウン変速することが求められ、そのダウン変速の際に駆動力抜けが発生し、所謂ヘジテーションが生じてしまう。しかしながら、本実施の形態のように、要求駆動力が駆動力不要範囲Txに入った際にダウン変速を実行すれば、そもそも要求駆動力が殆ど無い状態であるため、そのような変速ショックを生じることがない。
ところで、例えば運転者によりアクセルペダルが踏圧されている場合に、特に有段変速機構4において噛合クラッチを用いた変速を実行すると、変速時に車輪70に駆動力が伝達されず、或いは摩擦クラッチである第2クラッチC2によって駆動力の一部を伝達したとしても全ての駆動力が伝達されず、駆動力抜けによるショック(ヘジテーション)が生じる。このような駆動力抜けは、例えば車速がアップ変速線UP1を越えてパワーオンアップ変速を行う場合等、モータ3の出力性能の限界に応じて変速する場合にはやむを得ない。しかしながら、モータ3による駆動トルクが出力可能な領域は幅広く、一度アップ変速を行って2速段の状態であれば、そのまま車速が低下した場合に例えば上記領域Ar1や領域Ar2の範囲(図2参照)では2速段を維持したままでも駆動力を出力することが可能である。
しかしながら、例えば1速段から2速段に変速を行った後、2速段を維持したまま、上記領域Ar1や領域Ar2の範囲(図2参照)で走行を続けると、その走行中に車両の加速要求があっても2速段によってモータ3の駆動力を伝達することになるため、1速段で車両を加速させるよりも効率が悪く、車両の電費向上の妨げとなってしまう。
そこで、本実施の形態のように、例えば2速段で駆動力を出力している状態から、一旦アクセルがOFFされて要求駆動力が駆動力不要範囲Txに入った際にダウン変速を実行しておくことで、例えば時点t8に運転者によってアクセルペダル72が踏圧され、要求駆動力が大きくなった際でも1速段によってモータ3の駆動力を車輪70に伝達でき、効率よく車両1の加速を行うことができ、車両の電費向上が図れる。
なお、以上の説明においては、運転者が時点t1にアクセルペダル72をオフ(解放)し、時点t8に再度アクセルペダル72をオン(踏圧)する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば運転者がアクセルペダル72をオフし、その後、ブレーキペダル73を踏圧する場合にあっても、その間にダウン変速を実行しておくことで、要求駆動力が無い駆動力不要範囲Txにある状態で変速を実行し、その後、モータ3により回生力を1速段によって車輪70に付与することができ、回生効率を上昇して車両の電費向上が図れる。この際、ダウン変速が完了する前にブレーキペダル73が踏圧された場合には、第2クラッチC2のスリップ係合によって回生力の伝達を行っても良いし、ブレーキ装置71によって車両1の減速度を確保するようにしても構わない。
また、例えば車両1が第1設定車速V1以上となって自動変速機4が2速段に変速された状態でブレーキペダル73が踏圧されると、図2に示す領域Ar4や領域Ar5の走行状態から領域Ar8や領域Ar9の走行状態となる。この状態では車速が高く、再度アクセルペダル72を踏圧された際に2速段で加速する必要があるため、駆動力不要範囲Txに入るとしても上述のオフダウン変速は行わない。これにより、ダウン変速とアップ変速を繰り返すハンチングを防止できる。
一方、領域Ar8の走行状態では車両1が減速していき、車速が下がっていくため、領域Ar6の走行状態となり得る。そして、その後、ブレーキペダル73が解放され、アクセルペダル72が踏圧されて車両1の再加速が行われることがある。このような場合でも、ブレーキペダル73が解放(オフ)されると、要求駆動力が駆動力不要範囲Txの範囲内に入るので、この状態で上記オフダウン制御によってダウン変速が実行されることで、変速ショックを生じることなく、ダウン変速を実行できる。そして、続けてアクセルペダル72が踏圧された場合には、1速段によってモータ3の駆動力を車輪70に伝達でき、効率よく車両1の加速を行うことができ、車両の電費向上が図れる。
[本実施の形態のまとめ]
本車両用駆動装置(2)は、
回転電機(3)と、
前記回転電機(3)に駆動連結された入力部材(40)と、車輪(70)に駆動連結された出力部材(50)と、第1係合要素(Lo)と、第2係合要素(C2)と、を有し、前記第1係合要素(Lo)を係合状態にすることで第1変速段を形成し、前記第2係合要素(C2)を係合状態にすることで前記第1変速段よりも高速段である第2変速段を形成し、前記第1変速段及び前記第2変速段のいずれかを形成しているときに前記入力部材(40)に入力された回転を変速して前記出力部材(50)から出力する有段変速機構(4)と、
前記有段変速機構(4)の変速を制御する制御部(5)と、を備え、
前記制御部(5)は、前記有段変速機構(4)が前記第2変速段を形成した状態でかつ要求駆動力が正トルクで設定値(Ta)以上である状態から前記設定値(Ta)未満となった場合に、前記第2変速段から前記第1変速段へのオフダウン変速を実行する。
本車両用駆動装置(2)は、
回転電機(3)と、
前記回転電機(3)に駆動連結された入力部材(40)と、車輪(70)に駆動連結された出力部材(50)と、第1係合要素(Lo)と、第2係合要素(C2)と、を有し、前記第1係合要素(Lo)を係合状態にすることで第1変速段を形成し、前記第2係合要素(C2)を係合状態にすることで前記第1変速段よりも高速段である第2変速段を形成し、前記第1変速段及び前記第2変速段のいずれかを形成しているときに前記入力部材(40)に入力された回転を変速して前記出力部材(50)から出力する有段変速機構(4)と、
前記有段変速機構(4)の変速を制御する制御部(5)と、を備え、
前記制御部(5)は、前記有段変速機構(4)が前記第2変速段を形成した状態でかつ要求駆動力が正トルクで設定値(Ta)以上である状態から前記設定値(Ta)未満となった場合に、前記第2変速段から前記第1変速段へのオフダウン変速を実行する。
これにより、要求駆動力が設定値未満となった場合に第2変速段から第1変速段へのダウン変速を実行するので、要求駆動力が正トルクで設定値未満となった状態から要求駆動力が上昇された場合にダウン変速が生じることがなく、そのようなダウン変速による駆動力抜けの発生を防止することができる。
また、本車両用駆動装置(2)は、
前記制御部(5)は、
前記有段変速機構(4)が前記第1変速段を形成した状態で車両(1)が第1所定車速(V1)以上となった場合に、前記第1変速段から前記第2変速段へのアップ変速を実行し、
前記有段変速機構(4)が前記第2変速段を形成した状態で前記車両(1)が第2所定車速(例えば0)未満となった場合に、前記第2変速段から前記第1変速段へのダウン変速を実行し、
前記車両(1)が前記第2所定車速(例えば0)以上である場合に、前記オフダウン変速を実行する。
前記制御部(5)は、
前記有段変速機構(4)が前記第1変速段を形成した状態で車両(1)が第1所定車速(V1)以上となった場合に、前記第1変速段から前記第2変速段へのアップ変速を実行し、
前記有段変速機構(4)が前記第2変速段を形成した状態で前記車両(1)が第2所定車速(例えば0)未満となった場合に、前記第2変速段から前記第1変速段へのダウン変速を実行し、
前記車両(1)が前記第2所定車速(例えば0)以上である場合に、前記オフダウン変速を実行する。
これにより、車速が第1所定車速以上となって第2変速段にアップ変速した後、車速が第2所定車速未満になると第1変速段にダウン変速するものにあって、要求駆動力が設定値未満となった場合に、第1変速段にオフダウン変速を実行することができる。
また、本車両用駆動装置(2)は、
前記制御部(5)は、前記車両(1)が前記第1所定車速(V1)未満である場合に、前記オフダウン変速を実行する。
前記制御部(5)は、前記車両(1)が前記第1所定車速(V1)未満である場合に、前記オフダウン変速を実行する。
これにより、車速が第1所定車速以上でかつ要求駆動力が設定値未満となった場合におけるアップ変速とオフダウン変速とを繰り返すハンチングを防止することができる。
また、本車両用駆動装置(2)は、
前記第1係合要素(Lo)は、噛合クラッチである。
前記第1係合要素(Lo)は、噛合クラッチである。
これにより、要求駆動力が正トルクで設定値以上である場合に第2変速段から第1変速段への変速を行うと駆動力抜けが発生する虞があるが、要求駆動力が設定値未満となった場合にオフダウン変速を実行することで、このような駆動力抜けの発生を防止することができる。
そして、本車両用駆動装置(2)は、
前記第2係合要素(C2)は、摩擦クラッチであり、
前記制御部(5)は、前記オフダウン変速を実行している間において、前記第2係合要素(C2)を係合直前の状態に待機させ、要求駆動力が前記設定値(Ta)未満の状態から前記設定値(Ta)以上の状態となった場合に、前記第2係合要素(C2)をスリップ係合させて前記回転電機(3)から前記出力部材(50)に駆動力を伝達する。
前記第2係合要素(C2)は、摩擦クラッチであり、
前記制御部(5)は、前記オフダウン変速を実行している間において、前記第2係合要素(C2)を係合直前の状態に待機させ、要求駆動力が前記設定値(Ta)未満の状態から前記設定値(Ta)以上の状態となった場合に、前記第2係合要素(C2)をスリップ係合させて前記回転電機(3)から前記出力部材(50)に駆動力を伝達する。
これにより、オフダウン変速を実行している間に要求駆動力が設定値以上の状態となった場合でも、要求駆動力に応じた駆動力を出力部材に伝達することができる。
[他の実施の形態の可能性]
なお、以上説明した本実施の形態においては、自動変速機4が、1速段と2速段との2段の変速段で変速するものを説明したが、これに限らず、3段の変速段で変速するものなど、2段以上の変速段で変速する変速機であってもよい。
なお、以上説明した本実施の形態においては、自動変速機4が、1速段と2速段との2段の変速段で変速するものを説明したが、これに限らず、3段の変速段で変速するものなど、2段以上の変速段で変速する変速機であってもよい。
また、本実施の形態においては、自動変速機4の第1クラッチC1において切替スリーブ55を軸方向の移動で係合する、所謂噛合いクラッチで構成されているものを説明したが、これに限らず、例えば低速段クラッチLoが摩擦クラッチで構成されていてもよく、また、高速段クラッチHiと第2クラッチC2との一方を備えていないものであってもよい。
また、本実施の形態においては、オフダウン制御によってダウン変速する際の条件(つまりダウン変速線DW4)として、要求駆動力が駆動力不要範囲Txに入ったことを条件としたが、この駆動力不要範囲Txは、ダウン変速を実行しても変速ショックが生じない程度の駆動力の範囲内であればよく、また、駆動力要求が0(第3設定値Taが0)としてもよい。
また、本実施の形態においては、アップ変速線UP1が第1設定車速V1に設定されているものを説明したが、例えば第1設定車速V1が1速段の最大駆動力線DF1の最高速に一致するものであってもよい。また、ダウン変速線DW1は、車速が0であるものを説明したが、これに限らず、1速段の効率に応じて第2所定車速を適宜な車速に設定し、領域Ar1及び領域Ar6において1速段の方が効率が良い状態ではダウン変速を実行することで、車両の電費向上を図るようにしてもよい。さらに、ダウン変速線DW2やダウン変速線DW3は、2速段の最大駆動力線DF2の最高駆動力に一致するものであってもよい。
1…車両/2…車両用駆動装置/3…回転電機(モータ)/4…有段変速機構(自動変速機)/5…制御部(ECU)/40…入力部材(入力軸)/50…出力部材(出力軸)/70…車輪/C2…第2係合要素(第2クラッチ)/Lo…第1係合要素(低速段クラッチ)/Ta…設定値(第3設定値)/V1…第1所定車速(第1設定車速)
Claims (5)
- 回転電機と、
前記回転電機に駆動連結された入力部材と、車輪に駆動連結された出力部材と、第1係合要素と、第2係合要素と、を有し、前記第1係合要素を係合状態にすることで第1変速段を形成し、前記第2係合要素を係合状態にすることで前記第1変速段よりも高速段である第2変速段を形成し、前記第1変速段及び前記第2変速段のいずれかを形成しているときに前記入力部材に入力された回転を変速して前記出力部材から出力する有段変速機構と、
前記有段変速機構の変速を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記有段変速機構が前記第2変速段を形成した状態でかつ要求駆動力が正トルクで設定値以上である状態から前記設定値未満となった場合に、前記第2変速段から前記第1変速段へのオフダウン変速を実行する、
車両用駆動装置。 - 前記制御部は、
前記有段変速機構が前記第1変速段を形成した状態で車両が第1所定車速以上となった場合に、前記第1変速段から前記第2変速段へのアップ変速を実行し、
前記有段変速機構が前記第2変速段を形成した状態で前記車両が第2所定車速未満となった場合に、前記第2変速段から前記第1変速段へのダウン変速を実行し、
前記車両が前記第2所定車速以上である場合に、前記オフダウン変速を実行する、
請求項1に記載の車両用駆動装置。 - 前記制御部は、前記車両が前記第1所定車速未満である場合に、前記オフダウン変速を実行する、
請求項2に記載の車両用駆動装置。 - 前記第1係合要素は、噛合クラッチである、
請求項1乃至3の何れか1項に記載の車両用駆動装置。 - 前記第2係合要素は、摩擦クラッチであり、
前記制御部は、前記オフダウン変速を実行している間において、前記第2係合要素を係合直前の状態に待機させ、要求駆動力が前記設定値未満の状態から前記設定値以上の状態となった場合に、前記第2係合要素をスリップ係合させて前記回転電機から前記出力部材に駆動力を伝達する、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の車両用駆動装置。
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