JP2011020664A - ハイブリッド車両の変速衝撃低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変速時に発生する衝撃と振動を減らしながら、迅速な変速が可能なハイブリッド車両の変速衝撃低減方法を提供する。
【解決手段】本発明は、変速要求があることを判断して変速要求時点からクラッチ油圧をあらかじめ設定された目標油圧まで減少させるスリップ準備段階と、クラッチ油圧が前記目標油圧に到達すると、クラッチスリップ量が一定スリップ量に維持されるように、クラッチ油圧をフィードバック制御するスリップ維持段階と、変速が完了する時点からクラッチ油圧を上昇させて、ロックアップのための最大圧力まで上昇させるクラッチロックアップ完了段階とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明はハイブリッド車両の変速衝撃低減方法に係り、更に詳しくは、ハイブリッド車両で変速時に発生する衝撃と振動を減らすことにより変速感を改善することができるハイブリッド車両の変速衝撃低減方法に関する。

ハイブリッド車両では、図１に示すように、エンジン１０、駆動モータ２０、自動変速機３０が一列に配列されるレイアウトを有する。
特に、エンジン１０と駆動モータ２０は、クラッチ（通常エンジンクラッチという）を介した状態で動力伝達が可能となるように連結され、駆動モータ２０と自動変速機３０は互いに直結される。
更に、始動時、エンジン１０で回転力を提供する（即ち、クランキングトルクを出力する）統合型始動発電機、即ちＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）４０がエンジン１０に連結される。
このような構成で、クラッチ５０がオープンされていると、駆動モータ２０により駆動軸が駆動され、クラッチ５０がロックされていると、エンジン１０と駆動モータ２０により駆動軸が駆動される。

車両出発時や低速走行時には、駆動モータ２０によってのみ駆動力を得るが、初期出発時にはエンジン効率がモータ効率に比べて落ちるため、エンジン１０よりは効率が良い駆動モータ２０を使用して車両の初期出発（車両発進）を開始する。
車両出発後には、ＩＳＧ４０がエンジン１０を始動してエンジン出力とモータ出力を同時に利用することができるようにする。

このように、ハイブリッド車両は駆動のために駆動モータ２０の回転力のみを利用する純粋電気自動車モードであるＥＶモード、及びエンジン１０の回転力を駆動力としながら、駆動モータ２０の回転力を補助動力として利用するＨＥＶモードなどの運転モードで走行し、ＩＳＧ４０によるエンジン１０の始動にてＥＶモードからＨＥＶモードへのモード変換が行われる。
ハイブリッド車両でＥＶモードとＨＥＶモード間のモード変換は主要機能のうちの一つであり、ハイブリッド車両の運転性、燃費、動力性能に影響を及ぼす要素である。
特に、エンジン１０、駆動モータ２０、自動変速機３０、ＩＳＧ４０、クラッチ５０が含まれた図１のようなハイブリッドシステムでは、より精巧なモード変換制御が必須であり、走行状況に合う最適のモード変換アルゴリズムが必要である。

前述したシステムのモード変換制御はクラッチ制御が主要要素である。
例えば、ＥＶモードからＨＥＶモードへの変換時、クラッチのスリップ及び同期化などの制御が必要であり、クラッチの正確な制御はハイブリッド車両の運転性と動力性能を大きく左右する。
特に、自動変速機車両において、オープン、スリップ、ロックアップなど、現在のクラッチ状態を正確に判定した後、スリップ及び同期化制御などのクラッチ制御を行なう必要がある。

更に、ハイブリッド車両の場合にも変速時にクラッチの状態が重要であり、通常の受動変速機車両では、運転者がクラッチペダルに力を加えるとき、物理的にエンジン側と駆動系が分離されながら変速がなされ、自動変速機の場合、トルクコンバータによりエンジン側と駆動系が物理的なスリップをしながら変速がなされる。
これは、変速時の干渉を最大限減らして変速時間を減らし、変速衝撃を低減するための一つの方法である。
しかし、図１に示すようなハイブリッドシステムは、トルクコンバータがない自動変速機にクラッチが搭載されたシステムであり、トルクコンバータによる物理的なスリップを期待することができない。
そこで、大部分のハイブリッドシステムには、変速機自体に、変速衝撃と振動を低減するための制御ロジックを適用しているが、変速衝撃と振動を減らしながらも変速時間を短縮することができる、より改善された方案が切実であるのが実情である。

特開２００８−１７９２３５号公報

本発明は前述した点を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、ハイブリッドエンジンと駆動モータとの間に設けられたクラッチ（エンジンクラッチ）の作動油圧を制御して変速時に発生する衝撃と振動を減らしながら、迅速な変速を可能とする方法の提供にある。

前記目的を達成するために、本発明は、ａ）変速要求があることを判断して変速要求時点からクラッチ油圧をあらかじめ設定した目標油圧まで減少させるスリップ準備段階と、ｂ）クラッチ油圧が前記目標油圧に到達すると、クラッチスリップ量が一定のスリップ量に維持されるように、クラッチ油圧をフィードバック制御するスリップ維持段階と、ｃ）変速が完了する時点からクラッチ油圧を上昇させて、ロックアップのための最大圧力まで上昇させるクラッチロックアップ完了段階と、を含むことを特徴とする。

前記目標油圧は、エンジントルク（Ｔｅ）とモータトルク（Ｔｍ）による値に設定され、エンジントルクとモータトルクの差による値［ｆ（Ｔｅ−Ｔｍ）］に設定されることを特徴とする。

前記ａ）段階で、変速要求時点からクラッチ油圧を一定の傾きで減少させることを特徴とする。

前記クラッチ油圧を変速要求時点から設定時間内に目標油圧まで減少させることを特徴とする。

前記ｃ）段階で、前記クラッチ油圧を一定の傾きで上昇させることを特徴とする。

本発明の変速衝撃低減方法によると、変速が行われる間、クラッチ油圧を制御してクラッチを一定量スリップさせることで、変速衝撃と振動を低減して変速感を改善させることができる。
更に、これを通して変速機自体の衝撃低減のための制御過程を縮小することができるため、変速開始時点から変速完了時点までの時間を短縮することができる。

通常のハイブリッド車両を表す構成図である。 本発明による変速時にクラッチ油圧制御方法を表した順序図である。 本発明による変速時のクラッチ油圧制御状態を表したグラフである。

以下、添付した図面を参照して本発明について更に詳しく説明する。
本発明はハイブリッド車両の変速衝撃低減のための方法に係り、エンジンと駆動モータとの間に設けられたクラッチ（エンジンクラッチ）の作動油圧を制御して変速時に発生する衝撃と振動を減らしながら、迅速な変速ができる方法に関する。
特に、既存トルクコンバータによるエンジン側と駆動系の物理的なスリップに代って、本発明では、自動変速機が搭載されたハイブリッド車両でクラッチのスリップを利用して変速時の衝撃と振動を効果的に低減することができる方法を提示する。

図２は本発明による変速時にクラッチ油圧制御方法を表した順序図であり、図３は本発明による変速時のクラッチ油圧制御状態を表したグラフである。
本発明の制御主体は、最上位制御装置である車両制御装置、変速機を制御する変速機制御装置、クラッチを制御するクラッチ制御装置などである。変速衝撃低減のための本発明のクラッチ制御過程は、変速が行われる間、車両制御装置、変速機制御装置、クラッチ制御装置などの協調制御下でクラッチ油圧制御を通して行われる。
例えば、車両制御装置は、変速機制御装置の信号から変速要求時点及び完了時点を判断し、またいくつかの制御変数を基にクラッチ油圧制御値を計算した後、油圧指令をクラッチ制御装置に伝達する。
次いで、クラッチ制御装置は、車両制御装置の油圧指令に従ってクラッチ油圧システムを制御して、クラッチ油圧状態及びクラッチ状態（オープン、スリップ、ロックアップ）を制御する。

以下、本発明による制御過程について具体的に説明する。
図２において、Ｓｔｅｐ１は変速待機（スリップ待機）段階であり、Ｓｔｅｐ２はクラッチスリップを準備するスリップ準備段階として、一定の油圧の傾きでクラッチ油圧を次第に減少させる段階である。
Ｓｔｅｐ３は実際にクラッチスリップがなされるスリップ段階であり、この段階では、一定のクラッチスリップ量が維持されるように制御し、Ｓｔｅｐ４はスリップが完了する段階であり、変速が完了した後、油圧を上昇させてクラッチロックアップを完了する。

まず、Ｓｔｅｐ１状態では、クラッチがロックアップ（結合）状態を維持しなければならないため、クラッチ油圧が最大油圧に維持される。
次いで、Ｓｔｅｐ２状態では、変速要求がある時点からクラッチ油圧を一定の傾きで減少させるが、このとき、クラッチ油圧をエンジントルク（Ｔｅ）及びモータトルク（Ｔｍ）によって設定された目標油圧［ｆ（Ｔｅ，Ｔｍ）］まで減少させ、あらかじめ定めておいた設定時間内にクラッチ油圧が前記目標油圧に到達することができる傾きで、クラッチ油圧を一定割合で減少させる。

前記目標油圧と設定時間は、先行テストを通して設定されるデータであり、目標油圧は、現在の「エンジントルク（Ｔｅ）−モータトルク（Ｔｍ）」による目標値［ｆ（Ｔｅ−Ｔｍ）］に設定され、設定時間は、変速要求がある時点からスリップ開始時点までであり、あらかじめ設定する時間値である。
この過程は、車両制御装置がエンジントルク及びモータトルクから目標油圧を決定した後、クラッチ油圧が一定傾きで減少するように、油圧制御値を計算して油圧指令を出力し、その後、クラッチ制御装置が、車両制御装置から印加される油圧指令に従ってクラッチ油圧システムを制御してクラッチ油圧を制御する方式からなる。

ここで、クラッチ油圧が設定時間内に目標油圧に到達できる傾きで、油圧制御値が計算される。
前記目標油圧に到達すると、Ｓｔｅｐ３状態では、スリップを開始してスリップ量を一定に維持し、トルク干渉が発生する間、スリップ量［Ｎ_Ｅ（エンジン速度）−Ｎ_Ｔ（モータ速度）］があらかじめ設定した目標スリップ量に一定に維持されるように、クラッチ油圧をフィードバック制御する。
この過程で、車両制御装置とクラッチ制御装置が協調してエンジン速度（Ｎ_Ｅ）とモータ速度（変速機入力速度）（Ｎ_Ｔ）を土台に、現在のスリップ量が一定スリップ量に維持されるように、クラッチ油圧をフィードバック制御する。
その後、Ｓｔｅｐ４状態では、変速が完了した時点からクラッチロックアップのために、油圧を次第に上昇させ、このとき、クラッチ油圧を一定の傾きで、最大油圧まで上昇させる。
クラッチがロックアップされた状態で本発明の制御過程は終了する。

図３に示す通り、変速要求がある場合、クラッチ油圧を一定割合で減少させ、その後、スリップが始まって一定スリップ量が維持されるようにクラッチ油圧をフィードバック制御する。変速が完了すると、クラッチ油圧を最大油圧まで一定割合で上昇させてクラッチロックアップを完了する。
このようにして、本発明では自動変速機の変速が行われる間、クラッチ油圧を制御してクラッチを一定量スリップさせることにより、変速衝撃と振動を低減して変速感を改善することができる。
更に、これを通して、変速機自体の衝撃低減のための制御過程を縮小することができるため、変速開始時点から変速完了時点までの時間を短縮することができる。

１０ エンジン
２０ 駆動モータ
３０ 自動変速機
４０ ＩＳＧ
５０ クラッチ

Claims (6)

1. ａ）変速要求があることを判断して変速要求時点からクラッチ油圧をあらかじめ設定した目標油圧まで減少させるスリップ準備段階と、
   ｂ）クラッチ油圧が前記目標油圧に到達すると、クラッチスリップ量が一定のスリップ量に維持されるように、クラッチ油圧をフィードバック制御するスリップ維持段階と、
   ｃ）変速が完了する時点からクラッチ油圧を上昇させて、ロックアップのための最大圧力まで上昇させるクラッチロックアップ完了段階と、
   を含むことを特徴とするハイブリッド車両の変速衝撃低減方法。
2. 前記目標油圧は、エンジントルク（Ｔｅ）とモータトルク（Ｔｍ）による値に設定されることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の変速衝撃低減方法。
3. 前記目標油圧は、エンジントルクとモータトルクの差による値［ｆ（Ｔｅ−Ｔｍ）］に設定されることを特徴とする請求項２記載のハイブリッド車両の変速衝撃低減方法。
4. 前記ａ）段階で、変速要求時点からクラッチ油圧を一定の傾きで減少させることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の変速衝撃低減方法。
5. 前記クラッチ油圧を変速要求時点から設定時間内に目標油圧まで減少させることを特徴とする請求項４記載のハイブリッド車両の変速衝撃低減方法。
6. 前記ｃ）段階で、前記クラッチ油圧を一定の傾きで上昇させることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の変速衝撃低減方法。

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