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公開番号2021024500
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019146165
出願日20190808
発明の名称車両
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人特許業務法人アイテック国際特許事務所
主分類B60W 20/17 20160101AFI20210125BHJP(車両一般)
要約【課題】駆動軸に出力されるトルクが値0を跨ぐ際にショックが生じるのを抑制する。
【解決手段】制御装置は、駆動軸に出力されるトルクが値0を跨いで変化する際には、駆動軸に要求される要求トルクに緩変化処理を施して駆動軸に出力すべき目標トルクを設定し、目標トルクが駆動軸に出力されるように前動装置を制御する。この場合、制御装置は、主側配分率が小さいときには、主側配分率が大きいときに比して、要求トルクの変化に対する目標トルクの変化が緩やかになるように目標トルクを設定する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項1】
駆動軸に接続された駆動装置と、
前記駆動軸から主駆動輪および従駆動輪に駆動力を伝達可能で、且つ、前記駆動軸から前記主駆動輪および前記従駆動輪に伝達する総駆動力に対する前記主駆動輪に伝達する駆動力の割合である主側配分率を調節可能な駆動力配分装置と、
前記駆動軸に出力されるトルクが値0を跨いで変化する際には、前記駆動軸に要求される要求トルクに緩変化処理を施して前記駆動軸に出力すべき目標トルクを設定し、前記目標トルクが前記駆動軸に出力されるように前記駆動装置を制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、前記主側配分率が小さいときには、前記主側配分率が大きいときに比して、前記要求トルクの変化に対する前記目標トルクの変化が緩やかになるように前記目標トルクを設定する、
車両。
続きを表示(約 110 文字)【請求項2】
請求項1記載のハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、前記主側配分率が小さいほど、前記要求トルクの変化に対する前記目標トルクの変化が緩やかになるように前記目標トルクを設定する、
車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、車両に関する。
続きを表示(約 8,100 文字)【背景技術】
【0002】
従来、この種の車両としては、エンジンと、第1モータと、駆動輪に連結された駆動軸とエンジンと第1モータとに接続された遊星歯車機構と、駆動軸に接続された第2モータとを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、駆動軸に出力されるトルクが値0を含む所定範囲内のときには、それ以外のときに比して小さいレート値を用いて要求トルクにレート処理を施して目標トルクを設定し、設定した目標トルクが駆動軸に出力されるようにエンジンと第1モータと第2モータとを制御する。これにより、駆動軸に出力されるトルクが負側から正側に変化する際に生じがちなショックを抑制することができる。
【0003】
また、車両として、エンジンと、エンジンに連結された変速機と、変速機と従動輪としての前輪に連結されたフロントプロペラシャフトと主駆動輪としての後輪に連結されたリヤプロペラシャフトとに連結されたトランスファと、を備えるものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。ここで、トランスファは、エンジンから変速機を介して出力される駆動力に対する、前輪に伝達する駆動力と、後輪に伝達する駆動力と、の配分を例えば0:100〜50:50の間で連続的に変更可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2008−221934号公報
特開2011−218871号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、上述の特許文献1の車両の駆動軸よりも駆動輪側を、特許文献2のトランスファやフロントプロペラシャフト、前輪、リヤプロペラシャフト、後輪などに置き換えたハード構成も用いられている。こうしたハード構成では、駆動軸から駆動力配分装置を介して主駆動輪および従駆動輪に伝達する総駆動力に対する主動輪に伝達する駆動力の割合である主側配分率により、駆動軸に出力されるトルク(トランスファに入力されるトルク)が値0を跨ぐ際の、トランスファー内やトランスファーよりも前輪側や後輪側の機械的機構のガタの影響が異なり、ショックの大きくなりやすさが異なる。このため、駆動軸に出力されるトルクが値0を跨ぐ際に、主側配分率に拘わらずに一律のレート値を用いて要求トルクにレート処理を施して目標トルクを設定すると、ショックを十分に抑制できない場合がある。
【0006】
本発明の車両は、駆動軸に出力されるトルクが値0を跨ぐ際にショックが生じるのを抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【0008】
本発明の車両は、
駆動軸に接続された駆動装置と、
前記駆動軸から主駆動輪および従駆動輪に駆動力を伝達可能で、且つ、前記駆動軸から前記主駆動輪および前記従駆動輪に伝達する総駆動力に対する前記主駆動輪に伝達する駆動力の割合である主側配分率を調節可能な駆動力配分装置と、
前記駆動軸に出力されるトルクが値0を跨いで変化する際には、前記駆動軸に要求される要求トルクに緩変化処理を施して前記駆動軸に出力すべき目標トルクを設定し、前記目標トルクが前記駆動軸に出力されるように前記駆動装置を制御する制御装置と、
を備える車両であって、
前記制御装置は、前記主側配分率が小さいときには、前記主側配分率が大きいときに比して、前記要求トルクの変化に対する前記目標トルクの変化が緩やかになるように前記目標トルクを設定する、
ことを要旨とする。
【0009】
この本発明の車両では、制御装置は、駆動軸に出力されるトルクが値0を跨いで変化する際には、駆動軸に要求される要求トルクに緩変化処理を施して駆動軸に出力すべき目標トルクを設定し、目標トルクが駆動軸に出力されるように駆動装置を制御する。この場合、制御装置は、主側配分率が小さいときには、主側配分率が大きいときに比して、要求トルクの変化に対する目標トルクの変化が緩やかになるように目標トルクを設定する。主側配分率が比較的小さいとき(例えば、0.5や0.6などのとき)には、主側配分率が比較的大きいとき(例えば、0.9や1.0などのとき)に比して、駆動軸に出力されるトルクが値0を跨ぐ際に駆動力配分装置内やそれよりも主駆動輪側や従駆動輪側の機械的機構のガタ詰めの影響が大きくなりやすい。したがって、主側配分率が小さいときに、主側配分率が大きいときに比して、要求トルクの変化に対する目標トルクの変化が緩やかになるように目標トルクを設定することにより、駆動軸に出力されるトルクが値0を跨ぐ際にショックが生じるのを抑制することできる。ここで、「緩変化処理」は、駆動軸に出力されるトルクが値0付近でない(このトルクの絶対値が所定値よりも大きいとき)ときに比して、要求トルクの変化に対する目標トルクの変化を緩やかにするための処理を意味する。
【0010】
こうした本発明の車両において、前記制御装置は、前記主側配分率が小さいほど、前記要求トルクの変化に対する前記目標トルクの変化が緩やかになるように前記目標トルクを設定するものとしてもよい。こうすれば、駆動軸に出力されるトルクが値0を跨ぐ際にショックが生じるのをより適切に抑制することできる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
本発明の実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。
エンジン22やプラネタリギヤ30、モータMG1,MG2、変速機60の構成の概略を示す構成図である。
変速機60の各変速段とクラッチC1,C2やブレーキB1,B2、ワンウェイクラッチF1の作動状態との関係を示す作動表である。
プラネタリギヤ30および変速機60の各回転要素の回転数の関係を示す共線図である。
トランスファ120の構成の概略を示す構成図である。
HVECU70により実行される出力軸目標トルク設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
レート値設定用マップの一例を示す説明図である。
変形例のハイブリッド自動車20Bの構成の概略を示す構成図である。
変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。
変形例の電気自動車320の構成の概略を示す構成図である。
変形例の自動車420の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【0013】
図1は、本発明の実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。図2は、エンジン22やプラネタリギヤ30、モータMG1,MG2、変速機60の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、後輪39ra,39rbが主駆動輪で且つ前輪39fa,39fbが従駆動輪である後輪駆動ベースの4輪駆動車両として構成されている。このハイブリッド自動車20は、図1や図2に示すように、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、バッテリ50と、変速機60と、トランスファ120と、油圧ブレーキ装置90と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)70とを備える。
【0014】
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24により運転制御されている。
【0015】
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このエンジンECU24は、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。エンジンECU24に入力される信号としては、例えば、エンジン22のクランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ23からのクランクシャフト26のクランク角θcrを挙げることができる。エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ23からのクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
【0016】
プラネタリギヤ30は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。このプラネタリギヤ30は、外歯歯車であるサンギヤ30sと、内歯歯車であるリングギヤ30rと、それぞれサンギヤ30sおよびリングギヤ30rに噛合する複数のピニオンギヤ30pと、複数のピニオンギヤ30pを自転(回転)かつ公転自在に支持するキャリヤ30cとを有する。サンギヤ30sは、モータMG1の回転子に接続されている。リングギヤ30rは、変速機60の入力軸61に接続されている。キャリヤ30cは、ダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト26に接続されている。
【0017】
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータMG1の回転子は、上述したように、プラネタリギヤ30のサンギヤ30sに接続されている。モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されている。このモータMG2の回転子は、変速機60の入力軸61に接続されている。インバータ41,42は、モータMG1,MG2の駆動に用いられると共に電力ライン54を介してバッテリ50に接続されている。モータMG1,MG2は、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40によって、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
【0018】
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このモータECU40は、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータECU40に入力される信号としては、例えば、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2や、モータMG1,MG2の各相に流れる相電流を検出する電流センサからのモータMG1,MG2の各相の相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2を挙げることができる。モータECU40からは、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。モータECU40は、回転位置センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の電気角θe1,θe2や回転数Nm1,Nm2を演算している。
【0019】
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン54を介してインバータ41,42と接続されている。このバッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52により管理されている。
【0020】
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このバッテリECU52は、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリECU52に入力される信号としては、例えば、バッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサ51aからのバッテリ50の電流Ibや、バッテリ50の端子間に取り付けられた電圧センサ51bからのバッテリ50の電圧Vb、バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからのバッテリ50の温度Tbを挙げることができる。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。バッテリECU52は、電流センサ51aからのバッテリ50の電流Ibの積算値に基づいてバッテリ50の蓄電割合SOCを演算している。蓄電割合SOCは、バッテリ50の全容量に対するバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合である。
【0021】
変速機60は、4段変速機として構成されている。この変速機60は、入力軸61と、出力軸(駆動軸)62と、プラネタリギヤ63,64と、クラッチC1,C2と、ブレーキB1,B2と、ワンウェイクラッチF1とを備える。入力軸61は、上述したように、プラネタリギヤ30のリングギヤ30rおよびモータMG2に接続されている。出力軸62は、トランスファ120に接続されている。
【0022】
プラネタリギヤ63は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。このプラネタリギヤ63は、外歯歯車であるサンギヤ63sと、内歯歯車であるリングギヤ63rと、それぞれサンギヤ63sおよびリングギヤ63rに噛合する複数のピニオンギヤ63pと、複数のピニオンギヤ63pを自転(回転)かつ公転自在に支持するキャリヤ63cとを有する。
【0023】
プラネタリギヤ64は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。このプラネタリギヤ64は、外歯歯車であるサンギヤ64sと、内歯歯車であるリングギヤ64rと、それぞれサンギヤ64sおよびリングギヤ64rに噛合する複数のピニオンギヤ64pと、複数のピニオンギヤ64pを自転(回転)かつ公転自在に支持するキャリヤ64cとを有する。
【0024】
プラネタリギヤ63のキャリヤ63cとプラネタリギヤ64のリングギヤ64rとが連結(固定)されている。また、プラネタリギヤ63のリングギヤ63rとプラネタリギヤ64のキャリヤ64cとが連結(固定)されている。したがって、プラネタリギヤ63およびプラネタリギヤ64は、プラネタリギヤ63のサンギヤ63s、プラネタリギヤ63のキャリヤ63cおよびプラネタリギヤ64のリングギヤ64r、プラネタリギヤ63のリングギヤ63rおよびプラネタリギヤ64のキャリヤ64c、プラネタリギヤ64のサンギヤ64sを4つの回転要素とするいわゆる4要素タイプの機構として機能する。また、プラネタリギヤ63のリングギヤ63rおよびプラネタリギヤ64のキャリヤ64cは、出力軸62に連結(固定)されている。
【0025】
クラッチC1は、入力軸61と、プラネタリギヤ64のサンギヤ64sと、を互いに接続すると共に両者の接続を解除する。クラッチC2は、入力軸61と、プラネタリギヤ63のキャリヤ63cおよびプラネタリギヤ64のリングギヤ64rと、を互いに接続すると共に両者の接続を解除する。ブレーキB1は、プラネタリギヤ63のサンギヤ63sを静止部材としてのトランスミッションケース29に対して回転不能に固定(接続)すると共にこのサンギヤ63sをトランスミッションケース29に対して回転自在に解放する。ブレーキB2は、プラネタリギヤ63のキャリヤ63cおよびプラネタリギヤ64のリングギヤ64rをトランスミッションケース29に対して回転不能に固定(接続)すると共にこのキャリヤ63cおよびリングギヤ64rをトランスミッションケース29に対して回転自在に解放する。ワンウェイクラッチF1は、プラネタリギヤ63のキャリヤ63cおよびプラネタリギヤ64のリングギヤ64rの一方向の回転を許容すると共に他方向の回転を規制する。
【0026】
クラッチC1,C2は、それぞれ、油圧駆動の多板クラッチとして構成されている。ブレーキB1,B2は、それぞれ、油圧駆動の多板ブレーキとして構成されている。クラッチC1,C2およびブレーキB1,B2は、油圧制御装置(図示省略)による作動油の給排を受けて動作する。
【0027】
図3は、変速機60の各変速段とクラッチC1,C2やブレーキB1,B2、ワンウェイクラッチF1の作動状態との関係を示す作動表である。図4は、プラネタリギヤ30および変速機60の各回転要素の回転数の関係を示す共線図である。変速機60は、クラッチC1,C2やブレーキB1,B2、ワンウェイクラッチF1を図3に示すように係合または解放することにより、第1速から第4速までの前進段や後進段が形成される。
【0028】
具体的には、前進第1速は、クラッチC1を係合すると共にクラッチC2およびブレーキB1,B2を解放し、ワンウェイクラッチF1が作動する(プラネタリギヤ63のキャリヤ63cおよびプラネタリギヤ64のリングギヤ64rの他方向の回転(図4における負回転)を規制する)ことにより形成される。なお、前進第1速で、モータMG2の回生駆動や、燃料噴射を停止したエンジン22のモータMG1によるモータリングにより、変速機60の入力軸61に制動力が出力される際には、ブレーキB2も係合される。
【0029】
前進第2速は、クラッチC1およびブレーキB1を係合すると共にクラッチC2およびブレーキB2を解放することにより形成される。前進第3速は、クラッチC1およびクラッチC2を係合すると共にブレーキB1,B2を解放することにより形成される。前進第4速は、クラッチC2およびブレーキB1を係合すると共にクラッチC1およびブレーキB2を解放することにより形成される。後進段は、クラッチC1およびブレーキB2を係合すると共にクラッチC2およびブレーキB1を解放することにより形成される。
【0030】
トランスファ120は、変速機60の出力軸62に出力される駆動力に対する、従駆動輪としての前輪39fa,39fbに伝達する駆動力と、主駆動輪としての後輪39ra,39rbに伝達する駆動力と、の配分である前後駆動力配分を例えば0:100〜40:60や50:50の間で連続的に変更可能に構成されている。したがって、ハイブリッド自動車20は、前後駆動力配分が0:100のときには、2輪駆動(2WD)となり、前後駆動力配分が0:100以外のときには、4輪駆動(4WD)となる。即ち、ハイブリッド自動車20は、パートタイム4WDとして構成されている。
(【0031】以降は省略されています)

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