(57)【要約】【課題】モータにより動力伝達を行う変速システムでは、変速をモータにより行う以外に加速時のエンジン補助動力を発生させて加速アシストなどを行うことができる。しかし、このシステムにおいては変速時にモータの動力を車両の駆動用に使用するため加速アシストが中断してしまう。通常の有段変速機では、アップシフト時に変速前後でトルクが低下する。加速アシストを加えると、変速中のトルクの低下が大きくなり、運転者にショックや違和感を感じさせてしまう。【解決手段】ドッグクラッチ２６，第２中間軸１７，モータ５，第１中間軸１３、及び変速前の第１中間軸１３の変速段１４を介したトルク伝達経路によってトルク遷移を行う。【選択図】図８
2007224965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用動力装置のトルクを、それぞれ第１入力クラッチ，第２入力クラッチを介して第１中間軸，第２中間軸に伝達し、当該２つの中間軸からそれぞれ変速ギア及び各変速ギアに設けられた変速クラッチを介して出力軸に伝達するとともに、当該２つの中間軸の間にモータを差動接続してなり、前記第１中間軸の変速段から前記第２中間軸の変速段に変速する際に前記モータを用いて前記２つの中間軸間のトルク遷移を行う自動車の制御装置であって、
前記第２入力クラッチ，前記第２中間軸，前記モータ，前記第１中間軸、及び変速前の前記第１中間軸の変速段を介したトルク伝達経路によって前記トルク遷移を行う自動車の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動車の制御装置であって、
変速前に前記モータのトルクを前記第２中間軸を介して出力軸に付加している状態で変速指令があった場合に前記トルク遷移を行う自動車の制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の自動車の制御装置であって、
前記第１入力クラッチを締結し、前記第２入力クラッチを解放した状態で、前記第１中間軸、当該第１中間軸の前記変速ギアと前記変速クラッチを介して前記車両駆動用動力装置のトルクを前記出力軸に伝達しており、前記当該第２中間軸、当該第２中間軸上に設けられた前記変速ギアと前記変速クラッチを介して前記モータのトルクを前記出力軸に付加している状態で変速指令があった場合に、
前記モータのトルクを伝達していた前記第２中間軸の前記変速クラッチを解放し、
前記第２中間軸の前記入力クラッチを締結することによって、前記車両駆動用動力装置，前記第２入力軸，前記モータ，前記第１入力軸、当該第１中間軸上に設けられた前記変速ギアと前記変速クラッチを介するトルク伝達路を形成した後に前記第１中間軸の前記入力クラッチを解放し、
前記第２中間軸の前記変速ギアの前記変速クラッチを締結し、
前記第１中間軸の前記変速ギアの前記変速クラッチを解放する自動車の制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の自動車の制御装置であって、
前記第１中間軸の前記入力クラッチを締結したまま変速を行うように変速機構を制御する自動車の制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の自動車の制御装置であって、
変速開始時に前記２つの入力クラッチを同時に締結して変速を開始する自動車の制御装置。
【請求項６】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
変速開始時に前記車両駆動用動力装置のトルクと同等のトルクを前記モータから出力して、前記入力クラッチを解放する自動車の制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の自動車の制御装置であって、
変速開始時に前記車両駆動用動力装置のトルクと同等のトルクを前記モータから出力する場合に、前記入力クラッチを解放するための微小な推力を印加しておき、徐々に前記モータのトルクを増加させて前記入力クラッチを解放する自動車の制御装置。
【請求項８】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
前記モータのトルクと前記車両駆動用動力装置のトルクの差が正負に反転するように変化または振動させて前記入力クラッチを解放する自動車の制御装置。
【請求項９】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
前記モータの蓄電装置の蓄電容量が低い場合、前記モータの温度が高い場合、または変速時間の短縮化が必要な場合のうち少なくともいずれか一つが成り立つ場合は、前記モータのトルクの変化速度を大きくして前記入力クラッチを解放する自動車の制御装置。
【請求項１０】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
前記モータの蓄電装置の蓄電容量が低い場合、前記モータの温度が高い場合、または変速時間の短縮化が必要な場合のうち少なくともいずれか一つが成り立つ場合は、トルク振動の変化幅を大きくして前記入力クラッチを解放する自動車の制御装置。
【請求項１１】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
前記モータのトルクと前記車両駆動用動力装置のトルクの差が小さい状態で一定時間前記入力クラッチが解放されないときはギアを解放する推力を大きくして前記入力クラッチを解放する自動車の制御装置。
【請求項１２】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
前記入力クラッチの一方が解放された状態で前記モータの出力トルクを回転速度が正または負の増加方向に印加する自動車の制御装置。
【請求項１３】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
変速中の前記モータのトルクをさらに強くして車両の動力性能を向上させる自動車の制御装置。
【請求項１４】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
前記車両駆動用動力装置のトルクに基づいて前記モータの出力を決定する自動車の制御装置。
【請求項１５】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
車両の目標駆動トルクに基づいて前記モータの出力を決定する自動車の制御装置。
【請求項１６】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
運転者が任意にアップシフトもしくはダウンシフトを行うことができるシフトレバーを装備し、前記シフトレバーの操作によりアップシフトした時は前記車両駆動用動力装置のトルクを低下させて前記モータのトルクを増加させ、ダウンシフトの場合は前記車両駆動用動力装置のトルクを増加させて前記モータのトルクを低下させる自動車の制御装置。
【請求項１７】
請求項３記載の自動車の制御装置であって、
変速終了時に変速前の変速クラッチを解放せずに前記モータのトルク出力を維持する自動車の制御装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の自動車の制御装置であって、
変速終了時に変速前の変速クラッチを解放せずに前記モータのトルクを徐々に低減させる自動車の制御装置。
【請求項１９】
請求項１記載の自動車の制御装置であって、
自動車の状態に応じて、前記トルク遷移と通常のトルク遷移を切り替える自動車の制御装置。
【請求項２０】
車両駆動用動力装置のトルクを、それぞれ第１入力クラッチ，第２入力クラッチを介して第１中間軸，第２中間軸に伝達し、当該２つの中間軸からそれぞれ変速ギア及び各変速ギアに設けられた変速クラッチを介して出力軸に伝達するとともに、当該２つの中間軸の間にモータを差動接続してなり、前記第１中間軸の変速段から前記第２中間軸の変速段に変速する際に前記モータを用いて前記２つの中間軸間のトルク遷移を行う自動車の制御方法であって、
前記第２入力クラッチ，前記第２中間軸，前記モータ，前記第１中間軸、及び変速前の前記第１中間軸の変速段を介したトルク伝達経路によって前記トルク遷移を行う自動車の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車の制御装置及び制御方法に係り、特に自動変速機の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動変速機は遊星歯車式あるいは平行軸式変速機構が用いられ、変速比の異なるギア段に個別に設けられたクラッチを選択的に締結して変速する方法が一般的である。
【０００３】
また、２つの入力軸を持つ平行軸式変速機構にモータを組み合わせ、アクティブに変速を行う装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。このシステムでは、２つの入力軸に配置されたギア列に動力を各々伝達するためにモータの回転トルクと回転速度を制御している。このため、変速時に車両の駆動力を維持しながら徐々に変速を行うことができる。また、通常走行中にモータにより動力を印加することで、加速中のエンジン動力をアシストし、車両の動力性能を向上することも可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１３９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、変速中は前記のような加速アシストを行うことができないため、加速アシストからの変速ではトルクが極端に低下し、変速後に再度加速アシストを行うと、変速中のトルク低下による違和感が増大する。
【０００６】
本発明は、かかる不都合をなくし、乗員に好適な変速もしくは走行フィーリングの向上と車両の動力性能向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、変速前の中間軸とは異なる他の中間軸，モータ、及び変速前の変速段を介したトルク伝達経路によってトルク遷移を行うものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の方法によれば、車両のさまざまな状況に応じて走行フィーリングを最適に保ちながら変速できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
【００１０】
本実施形態は、車両駆動用動力装置と車軸と変速用動力装置の駆動軸に接続された差動装置を用いて、変速用動力装置の駆動軸出力を、アクセル開度や走行状態に応じて切り替えることのできるシステム（詳細は特許文献１に記載した通りであり、説明は省略する）に適用した例である。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態をなす自動車の駆動系の構成図を示す。
【００１２】
車両駆動用動力装置１は、変速機２の入力軸３００に結合されている。ここで車両駆動用動力装置１は、内燃機関が一般的に考えられるが、モータなど回転軸を持つ動力装置であっても良い。変速機２の出力軸３は図示しない車輪に接続される。入力軸３００は、入力クラッチとしてのドッグクラッチ２５と２６により第１中間軸１３と第２中間軸１７に駆動力を伝達／遮断できる。第１中間軸１３を選択するときは直結ギア１０１によって入力軸３００に結合され、第２中間軸１７を選択するときは直結ギア１０２で入力軸３００に結合される。第１の中間軸と第２の中間軸は、各々変速クラッチとしてのドッグクラッチ２１，２２，２３を介して各変速ギア１４，１５，１６，１８，１９，２０より出力軸３に接続されている。
【００１３】
前記ドッグクラッチは、シフトアクチュエータ３０，３１，３２に接続されアクチュエータの推進力により締結，解放が行えるものである。アクチュエータは、一般的な自動化用のものでありモータや油圧などの駆動方式が適用できる。ドッグクラッチとアクチュエータは、共に公知の技術であるので詳しい説明は省略する。
【００１４】
変速用動力装置２００の一方の軸はモータギア１１１を介して第１の中間軸１３に結合されている。変速用動力装置２００のもう一方の軸はモータギア１１２を介して第２の中間軸１７に接続されている。
【００１５】
変速用動力装置２００は、モータ５と差動機構としての遊星歯車機構４１より構成する。モータ５の回転軸は遊星歯車機構４１のプラネタリギアに接続し、第２中間軸１７をサンギアに接続し、リングギアを第１中間軸１３に接続する。これによりモータ５の動力は第１もしくは第２の中間軸に作用することになる。すなわち、２つの中間軸の間にモータが差動接続されている。モータの動力が第１の中間軸側と第２の中間軸側に対して逆方向に作用するようにしておく。例えばモータに正のトルクを印加した場合、第１中間軸の回転速度を上昇させる接続となっている場合は、第２中間軸側へのトルクは回転速度を低下させる側に働くように接続する。  
【００１６】
変速機２の入力軸３００に取り付けられたセンサから入力される入力軸回転センサ信号７００と出力軸３に取り付けられたセンサから入力される出力軸回転センサ信号７０１とモータ５から入力されるモータ回転センサ信号７０２に基づいて、変速速度制御装置601がモータ制御装置７に駆動力信号を出力する。変速制御装置８は入力軸回転センサ信号
７００と出力軸回転センサ信号７０１の回転比により変速速度を制御可能である。
【００１７】
図２は、図１の構成を自動車に搭載した形態を示す。
【００１８】
自動車の車両駆動用動力装置１には変速機２が接続され、その出力軸３はデファレンシャルギアを介してタイヤ４を駆動する。変速機２の中にはモータ５が内蔵されている。該モータ５にはモータ制御装置７が接続され、該モータ制御装置７の電源としてバッテリ６が搭載されている。バッテリは、自動車の多くが鉛畜電池を使用しているが本システムでは充放電回数が多く、劣化の原因となる。本システムでは、変速時に充放電が必ず発生するため、変速前後の蓄電量の変化は少ない。そこで、近年販売の進められている大容量キャパシタを搭載することも可能である。搭載方法は、バッテリと並列でも単独でも蓄電容量と出力容量が十分であれば問題ない。
【００１９】
車両駆動用動力装置１には電子制御スロットル弁１０が設けられており要求信号で車両駆動用動力装置１の出力を制御することが出来る。この機構については特許文献１に詳しく述べているためここではこれ以上の説明を省略する。
【００２０】
変速制御装置８はモータ制御装置７を介してモータ５のトルクや回転数を制御すると共に、車両駆動用動力制御装置９および電子制御スロットル弁１０を介して車両駆動用動力装置１の出力を制御する。また前述したシフトアクチュエータ３０〜３２，３５，３６に対して動作を指令する。
【００２１】
次に本装置の基本動作を図３から図５を用いて以下に説明する。
【００２２】
図３は、図１の例におけるアップシフトの際のフローチャートを示す。１→２パワーオンアップシフトを例に、ギアの切換状況とトルク遷移の状況を示す。
【００２３】
図４は、図１の例におけるトルク伝達経路の変化と噛合いクラッチ動作の状況を図３のＳｔｅｐに対応させて示す。
【００２４】
図５は、図１の例における各部のトルクと回転数のタイムチャートを示す。
【００２５】
１速ギア１４が結合して走行中に、Ｓｔｅｐ１で変速用動力装置２００の回転数を制御して２速ギア１８の同期状態を判定するまで変速用動力装置２００の回転数を変化させる。Ｓｔｅｐ２ｃで２速ギア（変速ギア１８）を結合すると、変速用動力装置２００は（Ｎ１−Ｎ２）の回転数で空転する。その場合、
Ｎ２＝Ｇ２×Ｎｏ                                                  …（式１）
Ｎ１＝Ｇ１×Ｎｏ                                                  …（式２）
の関係であるからＮ１＞Ｎ２であり、（Ｎ１−Ｎ２）は正の値である。ここでＧ２は２速ギア（変速ギア１８）のギア比、Ｇ１は１速ギア（変速ギア１４）のギア比である。
【００２６】
Ｓｔｅｐ３で負の方向（出力軸に対しては駆動力となり車両駆動用動力装置１に対しては負荷となる方向）に変速用動力装置２００のトルクを増加すると、２速ギアの入力トルクが増加し、１速ギアの入力トルクが減少する。これはトルクフェーズと呼ばれるトルク遷移過程である。第１中間軸１３から第２中間軸１７へのトルク遷移であり、変速用動力装置２００のトルクＴｍを負の値にするので、２速ギア（変速ギア１８）の入力トルク
Ｔ２が増加し、１速ギア（変速ギア１４）の入力トルクＴ１が減少し、Ｔｍ＝−Ｔｅに達するとＴ１＝０，Ｔ２＝Ｔｅとなる。
【００２７】
この後、変速制御装置８はトルクフェーズの終了判定を行う。１速ギア１４の入力トルクが０（ゼロ）になったことを判定するものであるが、ギアの入力トルクを直接検出することが出来ない場合が多いので、モータの実トルクが車両駆動用動力装置１のトルクの絶対値と等しくなったとき（Ｔｍ＝｜Ｔｅ｜）にギアの入力トルク＝０（ゼロ）と看做すことができる。このためには車両駆動用動力装置１のトルクＴｅを検出あるいは計算によって求めておく必要があるが、その具体的方法は例えば特開平５−２４００７３号公報，特開平６−３１７２４２号公報等に示されているのでここでは省略する。
【００２８】
Ｓｔｅｐ３ｃで１速ギアを解放する。Ｔ１＝０（ゼロ）の状態であるから容易に解放でき、変速機の動作には何の変化も生じない。１速ギアが解放されると車両駆動用動力装置１の回転数は変化できるようになる。
【００２９】
Ｓｔｅｐ４で変速制御装置８が変速用動力装置２００の回転数変化指令を発生すると、車両駆動用動力装置１の回転数が２速ギアの入力回転数に向かって変化する。これはイナーシャフェーズと呼ばれる回転数遷移過程である。
【００３０】
１→２アップシフトの場合、Ｔｍ＝−Ｔｅに保ったまま変速用動力装置２００の回転数を低減すると、車両駆動用動力装置１の回転数が下がる。
【００３１】
この後、変速制御装置８はイナーシャフェーズ終了判定を行うが、車両駆動用動力装置１の回転数が次段ギアの入力回転数に同期したことにより判定する。
【００３２】
Ｓｔｅｐ４ｃで変速制御装置８がドッグクラッチ３６を操作して直結ギア１０２を締結する。同期状態であるから容易に締結でき、変速機の動作には何の変化も生じない。
【００３３】
Ｓｔｅｐ５で変速制御装置８が変速用動力装置２００のトルク低減指令を発生して、変速用動力装置２００のトルクを０にすると、変速用動力装置２００を介してＧ２に伝達していた車両駆動用動力装置１のトルクＴｅが、直結ギア１０１から１０２に移動する。
【００３４】
この後、変速制御装置８は変速用動力装置２００のトルクＴｍ＝０（ゼロ）になったことにより第２トルクフェーズの終了を判定する。
【００３５】
Ｓｔｅｐ５ｃで変速制御装置８が直結ギア１０１を解放して変速を終了する。Ｔｍ＝０（ゼロ）の状態であるから容易に解放でき、変速機の動作には何の変化も生じない。
【００３６】
また、例えば２速から１速へのダウンシフトでは、以下のように変速を行う。
【００３７】
２速走行時に直結ギア１０２と２速ギア（変速ギア１８）が締結されている状態から１速ギア（変速ギア１４）を締結し、変速用動力装置２００を用いてトルクを１速側に遷移し、２速ギアを解放する。変速用動力装置２００によって回転速度を変化させて車両駆動用動力装置１の回転速度が１速相当となったときに、直結ギア１０１を締結する。その後、変速用動力装置２００のトルクを低減して０（ゼロ）まで落とし、直結ギア１０２を解放すれば１速走行状態となり変速を終了することができる。
【００３８】
このようにして、変速時にショックなくスムーズに変速可能なシステムを提供している。また、非変速中では走行用の動力伝達に用いている中間軸とは別の中間軸のギアを締結させ、変速用動力装置２００のトルクを車両駆動用動力装置１の回転速度が上昇する側に印加することにより、車両駆動用動力装置１の出力に変速用動力装置２００の出力を加えることが可能であり、ハイブリッド車両のように動力性能を向上するための加速アシストを実現することもできる。
【００３９】
しかし、この変速方法では加速アシストを実施している状態からの変速を行うと、１速から２速への変速では、加速アシストトルクが無くなるとともに変速後（２速）のギアを使用するので変速中の駆動トルクが低下し、変速時の違和感が通常の変速よりも大きくなる。図６は、図１の例において、加速アシストを実施している状態からの変速を行った場合のタイムチャートを示す。さらに、変速後の再加速アシストによる駆動トルクの上昇が加われば変速中のトルクの落ち込みを運転者に強く感じさせてしまうことになる。
【００４０】
そこで、以下に示す方法で変速を行い、このようなトルクの落ち込みを低減する。
【００４１】
図１のシステムでは、入力軸３００から第１中間軸１３と第２中間軸１７に各々伝達／遮断可能な直結ギア１０１と１０２が配置されている。これを利用して、直結ギアの伝達経路を先に変更しておけば、変速前（走行中）のギアを使用しながら変速が可能である。変速前のギアを用いることで、アップシフトでの変速中に例えば１速から２速への変速では１速ギアで出力軸３に動力伝達を行うため、高い駆動トルクを保持したまま変速を行うことができ、トルクの低下が少ない変速を実現可能である。図７は、図１の例において、直結ギアの伝達経路を先に変更した場合のタイムチャートを示す。
【００４２】
図８は、図７の例におけるトルク伝達経路の変化と噛合いクラッチ動作の状況を示す。図８（ａ）で、回転同期を開始する前に加速アシストの動力伝達に使用していた２速ギアを解放する。この解放は変速用動力装置２００のトルクを０（ゼロ）にすれば瞬間的に解放を行うことが可能であり、加速アシスト用トルクを０（ゼロ）としても、駆動力は１速時のトルクに戻るのみである。ここで瞬間的なトルクの低下に違和感があれば、徐々に加速アシスト用トルクを低下させても問題はない。次に、１速で走行中に変速用動力装置により直結ギア１０２の第２中間軸１７と入力軸３００の回転速度の同期を行い、直結ギア１０２を締結する。この変速システムでは直結ギア１０１と１０２はギアで動力伝達を行っているが、出力軸と中間軸を変速用動力装置を介さずに直結するためのものであるため、ギア比は１：１もしくは１：１に近い値としている。このため、直結ギア１０２を締結するための変速用動力装置２００の目標回転速度は０（ゼロ）となり、容易に回転同期を行うことが可能である。
【００４３】
直結ギア１０２を締結後、車両駆動用動力装置１の回転速度を低下させ、第１中間軸
１３の回転速度を上昇させる側に変速用動力装置２００よりトルクを印加すれば、図８（ｃ）のようにトルクの伝達経路が遷移してくる。車両駆動用動力装置１の出力トルクと同じトルクを印加すれば直結ギア１０２に全ての伝達トルクが遷移し、直結ギア１０１の伝達トルクが０（ゼロ）となる。直結ギア１０１の伝達トルクが０（ゼロ）に近づけば、直結ギア１０１を解放しても車両の走行にはなんら影響を及ぼさない。トルクの伝達経路が入力軸から直結ギア１０２と変速用動力装置２００と１速ギア１４を介して出力軸３に伝達されるため、回転・トルク遷移を行うことが可能となる。従来の方式では、回転・トルク遷移可能な時点で２速ギアを使用しているため、１速ギアのギア比と２速ギアのギア比の差に比例したトルクの変化が発生してしまう。一方、本実施形態においては、モータで回転・トルク遷移を行う際に変速前の１速ギアを使用するため、トルクの変化が少ないという利点がある。
【００４４】
直結ギア１０１を解放する場合、車両駆動用動力装置１と変速用動力装置２００のトルクが同一になる必要があるが、直結ギアの解放はドッグクラッチを使用しているため、解放時のクラッチ推力が大きければ直結ギア１０２に全ての伝達トルクが遷移せずに解放できてしまう。このとき、車両の駆動トルクが低下してしまうため、できるだけ正確にトルクを把握する必要がある。この場合、クラッチに微小推力を与えておき、トルクを徐々に変化させていけば車両駆動用動力装置１と変速用動力装置２００のトルクが近づくと直結ギア１０１は解放する。また、ギアの摩擦状態により解放する推力は変化するため、トルクに振動を与える必要もある。このような方式は、既に本出願人により出願されている特開２００５−１１４１０７号公報に記載されている方式であるが、直結ギアに対しても適用できる。
【００４５】
また、本方式では変速中に変速用動力装置の回転速度を上昇させなければならず、加速アシストにもエネルギーを必要とするため、蓄電量によっては直結ギアの解放を素早く行う必要がある。さらに、直結ギアが解放されるまでは変速用動力装置の回転速度が０（ゼロ）回転付近であり、モータを使用している場合などはロック電流が大量に流れてしまう。そこで、蓄電量の低下時や変速用動力装置の温度が高いときなどは目標トルクへの変化量を大きくして到達時間を短くし、かつ振動トルクの振幅を強くして直結ギア１０１が素早く解放できるようにする。
【００４６】
さらに、ギアが解放できない場合は、一定時間微小な推力を保った後、推力を増加することで、０（ゼロ）回転のトルク印加時間を長くさせないようにすれば、蓄電量の低下や温度の上昇を低減させることが可能である。
【００４７】
直結ギア１０１が解放されれば図８（ｄ）に移行し、変速用動力装置２００の回転速度を変化させることが可能である。解放直後は０（ゼロ）回転程度であるため、変速用動力装置２００のトルクは必ず正または負の回転速度が増加する側に印加する必要がある。この変速用動力装置のトルクの絶対値が、車両駆動用動力装置１の出力トルク以上になれば、入力軸３００と出力軸３の回転速度の比は徐々に減少して変速を行うことができる。
【００４８】
さらに、変速用動力装置２００のトルクを増加させれば、回転速度比の減少率が増加し変速が素早くなるとともに、増加したトルクの一部は動力性能の向上に効果がある。
【００４９】
このように変速用動力装置２００のトルクを増加させると、車両の駆動トルクも増加し、変速時の突き上げ感が大きくなる。これを回避するために、車両駆動用動力装置１のトルクを制御することが好ましい。車両駆動用動力装置１は、例えば内燃機関のように強力な出力を発生できるようになっているため、瞬間的にトルクを変化させ難い場合が多い。これに対して変速用動力装置２００は、例えば回転電機のような瞬間的なトルクの変化が可能であることが多く、車両駆動用動力装置１のトルク変化に合わせて変速用動力装置
２００のトルクを制御すれば制御性能が向上し、突き上げ感なく素早い変速が可能である。
【００５０】
前記に述べたように変速時間や変速中の駆動力を向上させる手段を用いても駆動力の変化が発生すればスムーズ感が失われてしまう。このため変速前後の駆動力による目標駆動トルクから変速用動力装置２００のトルクと車両駆動用動力装置１のトルクを決定してもよい。
【００５１】
図９は、図７における変速時の慣性分トルクを示す。このように目標駆動トルクは、変速前に加速アシストを行っている状態から、変速後の加速アシストを加えた状態に駆動力が変化する場合、できるだけ直線的に変化することが重要である。目標駆動トルクを図９のように変化させるために変速前後の駆動力と変速中の変化状態がわかっていれば、目標駆動トルクは容易に算出できる。この目標駆動トルクに基づいて、まずは車両駆動用動力装置１のトルクを決定する。このトルクは、変速速度に応じて変化させればよく、変速速度を速くしたい場合はトルクを小さくし、ゆっくり変化させたい場合は大きくする。次に車両駆動用動力装置１のトルクダウンが無ければ変速用動力装置２００のトルクは、変速前のギアを使用しているために車両駆動用動力装置１と同じ値を出力させるべきである。車両駆動用動力装置１のトルクダウンを行う場合は、少なくとも目標駆動トルクと車両駆動用動力装置１のトルクの差分に慣性モーメントを考慮して、変速用動力装置２００のトルクに上乗せしなければならない。これは、車両駆動用動力装置１のトルクダウンにより変速用動力装置２００が目標駆動トルクを出力しても、車両駆動用動力装置１の回転速度が低下してトルクの分散が発生するために変速用動力装置２００のトルクは、車両駆動用動力装置１の回転速度を下げる方向に一部が使われてしまう。よって、変速用動力装置
２００のトルクを車両駆動用動力装置１の慣性トルク分だけ上乗せする必要がある。ここでは、変速用動力装置２００の慣性モーメントを無視しているが、実際には回転変化は変速用動力装置２００にも発生するため、この慣性モーメントも考慮しなければならない。慣性モーメントはトルクに対する回転変化率のため測定は容易であり、回転変化率と慣性モーメントから慣性トルクが計算できる。
【００５２】
このようにすれば、車両の駆動力は変化せずに変速を行うことができる。
【００５３】
近年の自動変速車両では、マニュアルセレクトと呼ばれる機能が走行レンジの選択用レバーに付加されているものが多い。このマニュアルセレクトは、運転者が任意のタイミングで変速を行うことを可能にする機能であり、この機能を使用する場合は、運転者が変速を期待していると考えて、変速時のトルク変化や回転変化を積極的に発生させるほうがフィーリングとして好ましい。また、動力性能を上げることで車両の能力を発揮させることで、運転者の車両に対する評価が向上する。そこで、マニュアルセレクトを行う場合は車両駆動用動力装置１のトルクダウンを弱くし、変速用動力装置２００からさらに強くトルクを出力して変速時の回転変化やトルク変化を発生させつつ動力性能を高めることが可能である。
【００５４】
回転速度の比が減少すると車両駆動用動力装置１の回転速度は２速ギアを直結したときの回転速度と同等となるため、この状態を検出したところで２速ギア１８を締結すると図８（ｅ）となる。これで２速ギアによる動力伝達が可能であり、変速用動力装置２００のトルクを落とせば、変速は完了する（図８（ｆ））。
【００５５】
図１０は、変速前のギアを使用して変速を行う場合のフローチャートを示す。ここでは図３に対応させるために加速アシストトルクの解除や印加の部分は省いている。
【００５６】
通常、２速ギアの締結後は１速ギア１０１を解放しておくが、このまま１速ギアを締結しておいて、変速用動力装置２００のトルクを掛けつづけてもよい。この場合、変速用動力装置２００のトルクは、車両の速度を増加させるとともに車両駆動用動力装置１の回転速度も増加させる方向にトルクが伝達されるため、加速アシストを行うことができる。よって、トルクをさらに強くすることで動力性能の向上が可能である。もちろんアシスト時のショックや違和感低減のためにトルクの増加を徐々に行ってもよい。
【００５７】
１速を締結したままのアシストでは、変速用動力装置２００の回転速度が高くなりすぎる場合がある。このため、変速用動力装置２００のパワーが足りなくなりトルクが出せない場合が発生する。このような場合は１速ギアを解放し、３速ギアを締結することで回転速度を低減でき、変速用動力装置２００により十分なパワーを出力することができる。このとき１速ギアを解放するためには、変速用動力装置２００のトルクを０付近まで落とさなければならないが、加速アシストトルクをなくすことになるため、急激な変化を行えば乗員に違和感を感じさせてしまう。よって、変速用動力装置２００のトルクを徐々に低減することも重要である。
【００５８】
この方式では、図７に示すように変速中において変速用動力装置２００の回転速度の絶対値が増加する側に変化する。よって、蓄電装置からエネルギーを供給し続けることになるため、蓄電状態によっては変速途中で変速用動力装置２００から動力を取り出せなくなる場合がある。このため、蓄電量が低い場合は、本方式を使用せずに図６のような従来の変速を行うことも必要である。
【００５９】
また、変速後半で変速用動力装置２００の回転速度が増加すると要求される出力も大きくなるため、装置の出力容量を十分に確保する必要がある。しかし、動力装置の出力容量に限界がある場合には変速後半に要求される出力を予測して、図６のような従来の変速に切り替えることも可能である。
【００６０】
この予測は、変速用動力装置２００の変速後半の回転速度と車両駆動用動力装置１の最大トルクを乗じた値が計算できれば予測可能である。車両駆動用動力装置１の最大トルクは通常の自動車であれば容易に計測が可能である。変速後半の変速用動力装置２００の回転速度は、変速前のギア比と変速後のギア比の差に出力軸回転速度を掛けたものである。車両の速度変化によって出力軸回転速度は変わってくるが、通常の変速時間は長くても数秒程度であり、この時間内に車両が加速できる量は限られている。よって、現在のギアと車両駆動用動力装置１の最大トルクで加速できる出力軸回転速度を算出し、この回転速度と車両駆動用動力装置１の最大トルクから変速後半に要求される出力予測値が求まる。アクセルオフの場合は、回転速度が減少するため、要求される出力が小さくなるため考慮する必要はない。
【００６１】
さらに、さまざまな車両の状態により、図６の方式と図７の方式を切り替えることで、自動車に最適な切り替えを行うことができる。図１１は、図６の方式と図７の方式を切り替える装置のブロック図を示す。車両駆動用動力装置１の最大トルクや回転速度，変速用動力装置２００の最大出力、ギア情報などの走行状態と蓄電量や蓄電装置の状態を示すバッテリ状態とアクセル，ブレーキ，モードＳＷなどの状態により判断することで、自動車に最適な切り替えを行うことができる。
【００６２】
図１２は、図１１の例の自動車の駆動系の構成図を示す。図１２は変速制御装置８に機能を搭載した例であるが、別途制御装置を設けてもよい。この場合は変速制御装置８に切り替え情報の入力を設けることが必要である。
【００６３】
本発明は、自動車用の駆動装置に関するものであるが、回転速度を制御する変速装置であれば他の産業機器にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態をなす自動車の駆動系の構成図を示す。
【図２】図１の構成を自動車に搭載した形態を示す。
【図３】図１の例におけるアップシフトの際のフローチャートを示す。
【図４】図１の例におけるトルク伝達経路の変化と噛合いクラッチ動作の状況を図３のＳｔｅｐに対応させて示す。
【図５】図１の例における各部のトルクと回転数のタイムチャートを示す。
【図６】図１の例において、加速アシストを実施している状態からの変速を行った場合のタイムチャートを示す。
【図７】図１の例において、直結ギアの伝達経路を先に変更した場合のタイムチャートを示す。
【図８】図７の例におけるトルク伝達経路の変化と噛合いクラッチ動作の状況を示す。
【図９】図７における変速時の慣性分トルクを示す。
【図１０】変速前のギアを使用して変速を行う場合のフローチャートを示す。
【図１１】図６の方式と図７の方式を切り替える装置のブロック図を示す。
【図１２】図１１の例の自動車の駆動系の構成図を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１…車両駆動用動力装置、２…変速機、３…出力軸、５…モータ、７…モータ制御装置、８…変速制御装置、１３…第１中間軸、１４，１５，１６，１８，１９，２０…変速ギア、１７…第２中間軸、２１，２２，２３，２５，２６…ドッグクラッチ、３０，３１，３２…シフトアクチュエータ、４１…遊星歯車機構、１０１，１０２…直結ギア、１１１，１１２…モータギア、２００…変速用動力装置、３００…入力軸、６０１…変速速度制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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