JP2011218930A - 車両の動力伝達制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】クラッチ付ハイブリッド車両の減速時においてクラッチトルク及び回生トルクを適切に調整して、車両を滑らかに減速できる車両の動力伝達制御装置を提供すること。
【解決手段】運転者が車両の減速を要求したと判定されたとき（ｔ１）、モータトルクがゼロに維持される。エンジントルクが加速方向の値から減速方向の値へと移行した後において安定する減速方向の値（減速トルク安定値Ａ）が予測される。エンジントルクが減速トルク安定値Ａに達する前に、クラッチトルクが減速トルク安定値Ａに調整される。エンジントルクが減速トルク安定値Ａに達したとき（ｔ３）、クラッチトルクが減速トルク安定値Ａから徐々に減少され、且つ、回生トルクがゼロから徐々に増大される。車両トルクが減少していく期間（ｔ１〜ｔ３）に亘って、車両トルクの減少勾配が一定に維持され得る。従って、車両減速時において車両を滑らかに減速することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の動力伝達制御装置に関し、特に、動力源として内燃機関と電動機とを備え、且つクラッチを備えた車両に適用されるものに係わる。
近年、動力源としてエンジンと電動機（電動モータ、電動発電機）とを備えた所謂ハイブリッド車両が開発されてきている（例えば、特許文献１を参照）。ハイブリット車両では、電動機の出力軸は、変速機の入力軸又は出力軸に接続される。ハイブリッド車両では、電動機が、エンジンと協働又は単独で、車両を駆動する駆動トルクを発生する動力源として、或いは、エンジンを始動するための動力源として使用される。加えて、電動機が、車両を減速する回生トルクを発生する発電機として、或いは、車両のバッテリに供給・貯留される電気エネルギを発生する発電機として使用される。このように電動機を使用することで、車両全体としての総合的なエネルギ効率（燃費）を良くすることができる。
特開２０００−２２４７１０号公報
以下、ハイブリッド車両であって、特に、エンジンの出力軸と変速機の入力軸との間に、伝達し得るトルクの最大値（以下、「クラッチトルク」と呼ぶ。）を調整可能なクラッチが介装された車両について考察する。以下、この車両を「クラッチ付ハイブリッド車両」と呼ぶ。
クラッチ付ハイブリッド車両では、クラッチを通過した後のエンジンのトルク（クラッチ後エンジントルク）と電動機のトルクとが車両の駆動輪に伝達される。クラッチ後エンジントルクは、クラッチトルクを調整することにより調整され得る。以下、クラッチ後エンジントルクと電動機のトルクの和を「車両トルク」と呼ぶ。従って、車両の減速時では、クラッチトルク（減速方向のクラッチ後エンジントルク）、及び、電動機の減速トルク（＝回生トルク）を調整することにより、減速方向の車両トルクを調整することができる。
クラッチ付ハイブリッド車両では、アクセルペダルがオン状態からオフ状態へ変更された場合（アクセル開度がゼロより大きい値からゼロに変更された場合）等、運転者が車両の減速を要求したと判定される場合において、車両を滑らかに減速するため、クラッチトルク及び回生トルクをどのように調整するかが問題となる。
図５は、時刻ｔ１にて、アクセル開度がゼロより大きい値からゼロに変更されたことに基づいて運転者が車両の減速を要求したと判定された場合における、クラッチトルク及び回生トルクの調整態様の一例を示す。図５では、車両の加速方向のトルクが「正」、車両の減速方向のトルクが「負」で示されている。以下、「回生トルクが増大（減少）する」とは、回生トルクの絶対値が増大（減少）することを指し、「減速方向のトルクが増大（減少）する」とは、減速方向のトルクの絶対値が増大（減少）することを指す。
この例では、時刻ｔ１以前では、電動機のトルクはゼロに維持されている。即ち、車両は、駆動トルクとしてエンジンの駆動トルクのみを利用して走行している。また、時刻ｔ１以前では、クラッチに滑りが発生しないように、クラッチトルクはエンジントルクよりも大きい値に調整されている。
この例のように、時刻ｔ１にてアクセル開度がゼロより大きい値からゼロに変更されると、通常、エンジントルクは、時刻ｔ１以降、徐々に減少しながら加速方向の値（正）から減速方向の値（負）へと移行し（時刻ｔ２を参照）、その後、減速方向の或る値（以下、「減速トルク安定値」と呼ぶ。）まで減少し（時刻ｔ３を参照）、その後、減速トルク安定値で安定する（時刻ｔ３以降を参照）。
この例では、エンジントルクが加速方向の値から減速方向の値へと移行する時点である時刻ｔ２以降、クラッチトルクが現在の値からゼロに向けて徐々に減少するように調整されている。これにより、減速方向のクラッチ後エンジントルクは、時刻ｔ２から時刻ｔＡ（減速方向のエンジントルクがクラッチトルクを超える時刻）まで増大し、時刻ｔＡから時刻ｔ３まで減少していく。一方、回生トルクは、時刻ｔ２以降、徐々に増大するように調整されている。
この結果、この例では、時刻ｔ１から時刻ｔＡに亘って車両トルクが加速方向の値から減速方向の値に向けて減少していき、時刻ｔＡ以降、車両トルクは減速トルク安定値で安定している。しかしながら、車両トルクが減少していく時刻ｔ１から時刻ｔＡまでの期間において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの車両トルクの減少勾配より時刻ｔ２から時刻ｔＡまでの車両トルクの減少勾配が大きい。これは、時刻ｔ１から時刻ｔ２では、クラッチ後エンジントルクが減少する一方で回生トルクがゼロに維持され、時刻ｔ２から時刻ｔＡでは、減速方向のクラッチ後エンジントルクも回生トルクも増大していることに基づく。
以上より、エンジントルクが加速方向の値から減速方向の値へと移行する時点にてクラッチトルクの減少及び回生トルクのゼロからの増大を開始すると、車両トルクが減少していく過程において減少勾配に変化が不可避的に発生する。従って、車両を滑らかに減速するにあたり、クラッチトルク及び回生トルクの調整態様に改善の余地がある。
本発明の目的は、クラッチ付ハイブリッド車両に適用される車両の動力伝達制御装置であって、車両減速時においてクラッチトルク及び回生トルクを適切に調整して、車両を滑らかに減速することができるものを提供することにある。
本発明による車両の動力伝達制御装置は、動力源として内燃機関と電動機とを備えた車両に適用される。この動力伝達制御装置は、前記内燃機関の出力軸と前記車両の駆動輪との間に介装された変速機と、前記内燃機関の出力軸と前記変速機の入力軸との間に介装されたクラッチであってクラッチが伝達し得るトルクの最大値であるクラッチトルクを調整可能なクラッチとを備えていて、前記電動機の出力軸が前記変速機の入力軸又は出力軸に接続されている。
この動力伝達制御装置は、前記車両の走行状態に基づいて、前記内燃機関のトルク、及び前記電動機のトルクを制御するとともに、前記クラッチトルクを前記内燃機関の出力軸のトルクよりも大きい値に制御する制御手段と、前記車両の運転者による加速操作部材の操作に基づいて前記運転者が車両の減速を要求したか否かを判定する判定手段とを備える。
この動力伝達制御装置の特徴は、前記運転者が車両の減速を要求したと判定された場合、前記制御手段が、前記電動機のトルクをゼロに維持し、前記内燃機関のトルクが加速方向の値から減速方向の値へと移行した後において安定する減速方向の値である減速トルク安定値を予測し、前記内燃機関のトルクが前記減速トルク安定値に達する前に、前記クラッチトルクを前記減速トルク安定値に基づく値に調整し、前記内燃機関のトルクが前記減速トルク安定値に達したとき、前記クラッチトルクを前記減速トルク安定値に基づく値から徐々に減少していき、且つ、前記電動機の回生トルクをゼロから徐々に増大していくように構成されたことにある。
ここにおいて、前記クラッチトルクは、前記内燃機関のトルクが加速方向の値から減速方向の値に移行した後且つ前記内燃機関のトルクが前記減速トルク安定値に達する前に、前記減速トルク安定値に基づく値に調整され得る。また、前記減速トルク安定値に基づく値として、前記減速トルク安定値と等しい値を使用することが好適である。
上記構成によれば、内燃機関のトルクが減速トルク安定値に達したとき、クラッチトルクの減少及び回生トルクのゼロからの増大が開始される。これによれば、運転者が車両の減速を要求したと判定された後、内燃機関のトルクが減速トルク安定値に達する時点まで、車両トルクが加速方向の値から減速方向の値に向けて減少していき、この時点以降、車両トルクは減速方向の或る値で安定し得る。
加えて、車両トルクが減少していく期間に亘って、クラッチを通過した後の内燃機関のトルクが減少していく一方で、回生トルクがゼロに維持される。従って、車両トルクが減少していく期間に亘って、車両トルクの減少勾配が一定に維持され得る。従って、車両減速時において車両を滑らかに減速することができる。
本発明の実施形態に係る車両の動力伝達制御装置を搭載した車両の概略構成図である。 図１に示した装置により調整される、車両減速時におけるクラッチトルク及び回生トルクの変化パターンの一例を示したタイムチャートである。 発明の実施形態の変形例に係る車両の動力伝達制御装置についての図１に対応する図である。 発明の実施形態の他の変形例に係る車両の動力伝達制御装置についての図１に対応する図である。 従来の装置により調整される、車両減速時におけるクラッチトルク及び回生トルクの変化パターンの一例を示したタイムチャートである。
以下、本発明による車両の動力伝達制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１は、本発明の実施形態に係る動力伝達制御装置（以下、「本装置」と称呼する。）を搭載した車両の概略構成を示している。この車両は、動力源として内燃機関とモータジェネレータとを備え、且つ、トルクコンバータを備えない多段変速機とクラッチとを使用した所謂オートメイティッド・マニュアル・トランスミッションを備えた車両である。
この車両は、エンジンＥ／Ｇと、変速機Ｔ／Ｍと、クラッチＣ／Ｔと、モータジェネレータＭ／Ｇと、を備えている。Ｅ／Ｇは、周知の内燃機関の１つであり、例えば、ガソリンを燃料として使用するガソリンエンジン、軽油を燃料として使用するディーゼルエンジンである。Ｅ／Ｇの出力軸は、Ｃ／Ｔを介してＴ／Ｍの入力軸と接続されている。
Ｔ／Ｍは、前進用の複数（例えば、５つ）の変速段、後進用の１つの変速段、及びニュートラル段を有するトルクコンバータを備えない周知の多段変速機の１つである。Ｔ／Ｍでは、変速段の切り替えは、変速機アクチュエータＡＣＴ２を制御することで実行される。
Ｃ／Ｔは、周知の構成の１つを備えていて、Ｅ／Ｇの出力軸とＴ／Ｍの入力軸との間で、伝達し得るトルクの最大値（クラッチトルク）を調整可能に構成されている。クラッチトルクは、クラッチアクチュエータＡＣＴ１によりクラッチストロークを調整することで制御されるようになっている。
Ｍ／Ｇは、周知の構成（例えば、交流同期モータ）の１つを有していて、例えば、ロータ（図示せず）がＭ／Ｇの出力軸と一体回転するようになっている。Ｍ／Ｇの出力軸は、所定の歯車列を介してＴ／Ｍの入力軸と接続されている。Ｍ／Ｇは、動力源としても発電機としても機能する。
また、本装置は、アクセルペダルＡＰの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサＳ１と、シフトレバーＳＦの位置を検出するシフト位置センサＳ２と、ブレーキペダルＢＰの操作の有無を検出するブレーキセンサＳ３と、を備えている。
更に、本装置は、電子制御ユニットＥＣＵを備えている。ＥＣＵは、上述のセンサＳ１〜Ｓ３、並びにその他のセンサ等からの情報等に基づいて、上述のアクチュエータＡＣＴ１、ＡＣＴ２を制御することで、Ｃ／Ｔのクラッチトルク、及び、Ｔ／Ｍの変速段を制御する。加えて、ＥＣＵは、Ｅ／Ｇ、及び、Ｍ／Ｇのそれぞれの出力軸のトルクを制御する。
Ｔ／Ｍの変速段は、「図示しない車輪速度センサから得られる車速と、「アクセル開度センサＳ１から得られる運転者によるアクセルペダルＡＰの操作量（アクセル開度）に基づいて算出される要求トルク」と、シフト位置センサＳ２から得られるシフトレバーＳＦの位置とに基づいて制御される。シフトレバーＳＦの位置が「手動モード」に対応する位置にある場合、Ｔ／Ｍの変速段が、シフトレバーＳＦの操作により運転者により選択された変速段に原則的に設定される。一方、シフトレバーＳＦの位置が「自動モード」に対応する位置にある場合、Ｔ／Ｍの変速段が、車速と要求トルクとの組み合わせ等に基づいて、シフトレバーＳＦが操作されることなく自動的に制御される。
Ｃ／Ｔのクラッチトルクは、車両走行中においては、通常、Ｅ／Ｇの出力軸のトルクより大きい値に調整される。これにより、車両走行中において、クラッチに滑りが発生することが抑制され得る。
以下、説明の便宜上、Ｅ／Ｇの出力軸のトルクを「エンジントルク」と、Ｍ／Ｇの出力軸のトルクを「モータトルク」と、Ｃ／Ｔを通過した後のエンジントルクを「クラッチ後エンジントルク」と、クラッチ後エンジントルクとモータトルクの和を「車両トルク」と呼ぶ。特に、減速方向のモータトルクを「回生トルク」と呼ぶ。なお、エンジントルク、及び回生トルクは、対応するトルクセンサの検出結果等に基づいて取得され得る。
（車両減速時におけるクラッチトルク及び回生トルクの調整）
クラッチ付ハイブリッド車両では、クラッチ後エンジントルクとモータトルクとが車両の駆動輪に伝達される。ここで、クラッチ後エンジントルクは、クラッチトルクを調整することにより調整され得る。従って、車両の減速時では、クラッチトルク（従って、減速方向のクラッチ後エンジントルク）、及び、減速方向のモータトルク（従って、回生トルク）を調整することにより、減速方向の車両トルクを調整することができる。
クラッチ付ハイブリッド車両では、アクセルペダルＡＰがオン状態からオフ状態へ変更された場合（アクセル開度がゼロより大きい値からゼロに変更された場合）等、運転者が車両の減速を要求したと判定される場合、車両を滑らかに減速するため、クラッチトルク及び回生トルクが適切に調整される必要がある。なお、「運転者が車両の減速を要求した」との判定は、アクセル開度がゼロよりも大きい微小値よりも大きい値から同微小値未満に変更されたことに基づいてなされてもよいし、登坂路等において、アクセル開度にかかわらず車両が実際に減速を開始したことに基づいてなされてもよい。
本装置では、図２に示すように、クラッチトルク及び回生トルクが調整される。図２は、時刻ｔ１にて、アクセル開度がゼロより大きい値からゼロに変更されたことに基づいて運転者が車両の減速を要求したと判定された場合における、クラッチトルク及び回生トルクの調整態様の一例を示す。図２では、車両の加速方向のトルクが「正」、車両の減速方向のトルクが「負」で示されている。以下、「回生トルクが増大（減少）する」とは、回生トルクの絶対値が増大（減少）することを指し、「減速方向のトルクが増大（減少）する」とは、減速方向のトルクの絶対値が増大（減少）することを指す。
図２に示す例では、時刻ｔ１以前では、モータトルクはゼロに維持されている。即ち、車両は、駆動トルクとしてエンジントルクのみを利用して走行している。また、時刻ｔ１以前では、クラッチに滑りが発生しないように、クラッチトルクはエンジントルクよりも大きい値に調整されている。
時刻ｔ１にてアクセル開度がゼロより大きい値からゼロに変更されると、Ｅ／Ｇへの燃料噴射が停止されて、エンジントルクは、時刻ｔ１以降、徐々に減少しながらゼロとなる（加速方向の値（正）から減速方向の値（負）へと移行する）（時刻ｔ２を参照）。その後、エンジントルクは、減速方向の或る値（以下、「減速トルク安定値Ａ」と呼ぶ。）まで減少し（時刻ｔ３を参照）、その後、減速方向の減速トルク安定値Ａで安定する（時刻ｔ３以降を参照）。この減速トルク安定値Ａは、所謂「エンジンブレーキ」に相当する。
本装置では、時刻ｔ１以降、且つ、エンジントルクがゼロになる時刻ｔ２以前に、減速トルク安定値Ａが推定される。この推定は、例えば、現在のＥ／Ｇの回転速度と、予め取得されている「Ｅ／Ｇの回転速度に対する減速方向のエンジントルク（所謂エンジンブレーキに基づくトルク）の特性」と、に基づいて達成され得る。
本装置では、エンジントルクがゼロになる時刻ｔ２以降、且つ、エンジントルクが減速方向の減速トルク安定値Ａに達する時刻ｔ３以前に、クラッチトルクが減速トルク安定値Ａと等しい値に調整される。なお、クラッチトルクが減速トルク安定値Ａより若干大きい値に調整されてもよい。
そして、本装置では、エンジントルクが減速方向の減速トルク安定値Ａに達する時刻ｔ３から、クラッチトルクが減速トルク安定値Ａから徐々に減少され、且つ、回生トルクがゼロから徐々に増大される。
このように、本装置によれば、エンジントルクが、減速方向の減速トルク安定値Ａに達したとき（時刻ｔ３）、クラッチトルクの減少及び回生トルクのゼロからの増大が開始される。これにより、運転者が車両の減速を要求したと判定された時刻ｔ１から、エンジントルクが減速方向の減速トルク安定値Ａに達する時刻ｔ３まで、車両トルクが加速方向の値（正）から減速方向の値（負）に向けて減少していく。そして、この時刻ｔ３以降、車両トルクは減速方向の減速トルク安定値Ａで安定し得る。
ここで、車両トルクが減少していく時刻ｔ１から時刻ｔ３の期間に亘って、クラッチ後エンジントルクが減少していく一方で、回生トルクがゼロに維持されている。従って、車両トルクが減少していく期間（ｔ１〜ｔ３）に亘って、車両トルクの減少勾配が一定に維持され得る。従って、車両減速時において車両を滑らかに減速することができる。
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、Ｍ／Ｇの出力軸は、所定の歯車列を介してＴ／Ｍの入力軸と接続されている（図１を参照）。これに対し、図３に示すように、Ｍ／Ｇの出力軸が、所定の歯車列を介してＴ／Ｍの出力軸と接続されていてもよい。或いは、図４に示すように、Ｍ／Ｇの出力軸をＴ／Ｍの入力軸と接続する「ＩＮ接続状態」、及び、Ｍ／Ｇの出力軸をＴ／Ｍの出力軸と接続する「ＯＵＴ接続状態」の何れかを車両の状態に応じて選択的に実現する切替機構が採用されてもよい。
特に、図３に示す場合、並びに、図４に示す「ＯＵＴ接続状態」が選択された場合、図２に示す「エンジントルク」、並びに「クラッチ後エンジントルク」として、変速機の出力軸のトルクに換算した値、即ち、変速機Ｔ／Ｍの減速比を乗じた値が使用される必要がある。
また、上記実施形態では、クラッチトルクの減少及び回生トルクのゼロからの増大が同時に開始されているが（図２の時刻ｔ３を参照）、クラッチトルクの減少よりも僅かに先に回生トルクのゼロからの増大が開始されてもよい。これにより、何らかの理由によりクラッチトルクの減少が早まった場合等において、減速方向の車両トルクの谷が発生する事態を極力回避できる。
また、上記実施形態において、クラッチトルクがゼロに達した時点、或いは、その直後において、Ｅ／Ｇが停止されてもよい。また、上記実施形態では、クラッチとして所謂シングルクラッチが使用されているが、所謂ダブルクラッチが使用されてもよい。また、上記実施形態では、Ｔ／Ｍとして、変速段の切り替えが変速機アクチュエータＡＣＴ２により実行されるものが使用されているが、Ｔ／Ｍとして、変速段の切り替えが運転者のシフトレバー操作により実行されるもの（所謂手動変速機）が使用されてもよい。
Ｅ／Ｇ…エンジン、Ｔ／Ｍ…変速機、Ｃ／Ｔ…クラッチ、Ｍ／Ｇ…モータジェネレータ、ＡＣＴ１…クラッチアクチュエータ、ＡＣＴ２…変速機アクチュエータ、Ｓ１…アクセル開度センサ、Ｓ２…シフト位置センサ、ＥＣＵ…電子制御ユニット、ＡＰ…アクセルペダル、ＳＦ…シフトレバー

Claims (3)

  1. 動力源として内燃機関と電動機とを備えた車両に適用され、
    前記内燃機関の出力軸と前記車両の駆動輪との間に介装された変速機と、
    前記内燃機関の出力軸と前記変速機の入力軸との間に介装されたクラッチであってクラッチが伝達し得るトルクの最大値であるクラッチトルクを調整可能なクラッチと、
    を備え、前記電動機の出力軸が前記変速機の入力軸又は出力軸に接続された車両の動力伝達制御装置であって、
    前記車両の走行状態に基づいて、前記内燃機関のトルク、及び前記電動機のトルクを制御するとともに、前記クラッチトルクを前記内燃機関の出力軸のトルクよりも大きい値に制御する制御手段と、
    前記車両の運転者による加速操作部材の操作に基づいて前記運転者が車両の減速を要求したか否かを判定する判定手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    前記運転者が車両の減速を要求したと判定された場合、
    前記電動機のトルクをゼロに維持し、
    前記内燃機関のトルクが加速方向の値から減速方向の値へと移行した後において安定する減速方向の値である減速トルク安定値を予測し、
    前記内燃機関のトルクが前記減速トルク安定値に達する前に、前記クラッチトルクを前記減速トルク安定値に基づく値に調整し、
    前記内燃機関のトルクが前記減速トルク安定値に達したとき、前記クラッチトルクを前記減速トルク安定値に基づく値から徐々に減少していき、且つ、前記電動機の回生トルクをゼロから徐々に増大していくように構成された、車両の動力伝達制御装置。
  2. 請求項１に記載の車両の動力伝達制御装置において、
    前記制御手段は、
    前記内燃機関のトルクが加速方向の値から減速方向の値に移行した後且つ前記内燃機関のトルクが前記減速トルク安定値に達する前に、前記クラッチトルクを前記減速トルク安定値に基づく値に調整するように構成された車両の動力伝達制御装置。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の車両の動力伝達制御装置において、
    前記制御手段は、前記減速トルク安定値に基づく値として、前記減速トルク安定値と等しい値を使用するように構成された車両の動力伝達制御装置。
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