JP2021000881A

JP2021000881A - 制御装置、制御方法及び、制御プログラム

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Publication number: JP2021000881A
Application number: JP2019114763A
Authority: JP
Inventors: 雅浩林; Masahiro Hayashi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2021-01-07

Abstract

【課題】運転者の意図しない加速を抑止することで、変速フィーリングの悪化を効果的に防止する。【解決手段】駆動力源１０の出力トルクが変速機２０を経由して駆動輪１７，１８に駆動力として伝達される車両１の制御装置１００であって、変速機２０をシフトアップさせる変速が開始されると、当該変速開始から所定期間に亘って、変速後の駆動力が変速前の駆動力と同等以下となるように、駆動力源１０の出力トルクを所定のトルク上限値以下に制限するトルク制限を実施するトルク制限制御部１２０を備えた。【選択図】図２

Description

本開示は、制御装置、制御方法及び、制御プログラムに関し、特に、駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に駆動力として伝達される車両の制御装置、制御方法及び、制御プログラムに関する。

一般に、車両に搭載される有段式の自動変速機においては、車両の車速及び、運転者によるアクセルペダルの操作量に応じたアクセル開度等に基づいて、変速機を所望の変速段に自動的にシフトアップ又はシフトダウンさせる変速制御が適宜に行われる（例えば、特許文献１、２等参照）。

特開２０１７−２０７１２２号公報特開２０１６−２２３５４７号公報

上記変速制御においては、現ギヤ段の駆動力が次のギヤ段の駆動力と同等になる所謂クロスポイントよりも前に、現ギヤ段を次のギヤ段へシフトアップさせるのが一般的である。しかしながら、変速によるトルク抜け防止や、排気エミッション性能向上等、種々の目的から、現ギヤ段をクロスポイントまで維持し、クロスポイント以降で次のギヤ段にシフトアップさせる場合もある。

このように、変速機をクロスポイント以降でシフトアップさせると、運転者による要求加速度（アクセル開度）が略一定であっても、変速後に駆動力が上昇し、車両に運転者の意図しない加速を生じさせることで、変速フィーリングや走行フィーリングの悪化等を招く可能性がある。

本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、運転者の意図しない加速を抑止することで、変速フィーリングや走行フィーリングの悪化を効果的に防止することを目的とする。

本開示の装置は、駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に駆動力として伝達される車両の制御装置であって、前記変速機をシフトアップさせる変速が開始されると、当該変速開始から所定期間に亘って、変速後の駆動力が変速前の駆動力と同等以下となるように、前記駆動力源の出力トルクを所定のトルク上限値以下に制限するトルク制限を実施するトルク制限制御部を備えることを特徴とする。

また、前記トルク制限制御部は、変速開始直前の前記駆動力源の出力トルクに、変速前のギヤ段のギヤ比と変速後のギヤ段のギヤ比との比率を乗じることにより前記トルク上限値を設定することが好ましい。

また、前記トルク制限制御部による前記トルク制限中に前記車両の加速操作がなされると、当該トルク制限を解除するトルク制限解除部をさらに備えることが好ましい。

本開示の方法は、駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に駆動力として伝達される車両の制御方法であって、前記変速機をシフトアップさせる変速が開始されると、当該変速開始から所定期間に亘って、変速後の駆動力が変速前の駆動力と同等以下となるように、前記駆動力源の出力トルクを所定のトルク上限値以下に制限するトルク制限を実施することを特徴とする。

本開示のプログラムは、駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に駆動力として伝達される車両のコンピュータを、前記変速機をシフトアップさせる変速が開始されると、当該変速開始から所定期間に亘って、変速後の駆動力が変速前の駆動力と同等以下となるように、前記駆動力源の出力トルクを所定のトルク上限値以下に制限するトルク制限を実施するトルク制限制御部として機能させることを特徴とする。

本開示の技術によれば、運転者の意図しない加速を抑止することで、変速フィーリングや走行フィーリングの悪化を効果的に防止することができる。

本実施形態に係る車両の動力伝達系を示す模式的な全体構成図である。本実施形態に係る制御装置及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。本実施形態に係るトルク制限制御による作用を説明する模式図である。本実施形態に係るトルク制限制御の処理を説明するフローチャート図である。

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る制御装置及び、制御方法について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

［全体構成］
図１は、本実施形態に係る車両１の動力伝達系を示す模式的な全体構成図である。

車両１には、駆動力源の一例としてエンジン１０が搭載されている。エンジン１０のクランクシャフト１１は、クラッチ装置１２を介して変速機２０のインプットシャフト２１に接続されている。変速機２０のアウトプットシャフト２２は、プロペラシャフト１３、デファレンシャルギヤ装置１４及び、左右の駆動軸１５，１６を介して左右の駆動輪１７，１８にそれぞれ接続されている。

すなわち、エンジン１０の出力トルクＴｅが、クラッチ装置１２から変速機２０に伝達されて所望のギヤ比で減速又は増速された後、プロペラシャフト１３、デファレンシャルギヤ装置１４及び、左右の駆動軸１５，１６を介して左右の駆動輪１７，１８に駆動力Ｆとして伝達されるようになっている。なお、車両１の駆動力源はエンジン１０に限定されず、走行用モータ、或いは、これらを併用するものであってもよい。また、車両１は、後輪駆動、前輪駆動、四輪駆動の何れであってもよい。

エンジン１０には、エンジン１０の不図示の燃焼室内に燃料を噴射する複数のインジェクタＩが設けられている。インジェクタＩの燃料噴射量や噴射タイミングは、制御装置１００からの指令に応じて制御される。なお、エンジン１０は、直噴式エンジンに限定されず、予混合式エンジンであってもよい。また、インジェクタＩの個数は図示例の複数に限定されず、エンジン１０が単気筒であれば１個であってもよい。

クラッチ装置１２は、クランクシャフト１１からインプットシャフト２１への動力の伝達を断接する。具体的には、クラッチ装置１２は、後述する制御装置１００による変速制御時に、制御装置１００からの指令に応じて不図示のアクチュエータが作動することにより、動力を伝達する「接状態」から動力の伝達を遮断する「断状態」に切り替えられ、さらに変速機２０の次のギヤ段の動力伝達経路が確立されると、再び「接状態」に切り替えられるようになっている。

なお、クラッチ装置１２は、図示例の乾式単板クラッチに限定されず、湿式多板クラッチ、デュアルクラッチ等であってもよい。また、変速機２０が、手動変速機の場合には、クラッチ装置１２は、不図示のクラッチペダルの踏込みに応じて作動する手動式クラッチ装置であってもよい。

変速機２０は、制御装置１００からの指令に応じて自動的にシフトアップ又はシフトダウンされる自動変速機であって、インプットシャフト２１、アウトプットシャフト２２及び、これら各シャフト２１，２２に平行に設けられたカウンタシャフト２３を備えている。

インプットシャフト２１には、入力メインギヤ２４が設けられている。アウトプットシャフト２２には、複数の出力メインギヤ２５が設けられている。カウンタシャフト２３には、入力メインギヤ２４と噛合する入力カウンタギヤ２６及び、各出力メインギヤ２５とそれぞれ噛合する複数の出力カウンタギヤ２７が設けられている。

また、変速機２０には、各ギヤ２４〜２７のうち、シャフトに対して相対回転可能な遊転ギヤ（図示例では、アウトプットシャフト２２に相対回転可能な出力メインギヤ２５）を該シャフト２２と同期結合させる複数の同期装置３０が設けられている。なお、変速機２０は、図示例のインプットリダクションタイプに限定されず、アウトプットリダクションタイプであってもよい。

同期装置３０は、アウトプットシャフト２２に一体回転可能に設けられたハブ３１と、ハブ３１の外周歯と噛合する内周歯を有するスリーブ３２と、出力メインギヤ２５に一体回転可能に設けられたドグギヤ３３と、ハブ３１とドグギヤ３３との間に設けられたシンクロナイザリング３４とを備えている。スリーブ３２には、シフトロッド３６に固定されたシフトフォーク３５が一体移動可能に係合している。シフトロッド３６は、シフトブロック３７、シフトレバー３８及び、不図示のリンク機構等を介してシフトアクチュエータ３９に連結されている。

同期装置３０は、制御装置１００の変速制御によりシフトアクチュエータ３９が作動すると、リンク機構やシフトブロック３７、シフトロッド３６、シフトフォーク３５を介して伝達されるシフト推力により、スリーブ３２がシフト移動する。スリーブ３２のシフト移動に伴いシンクロナイザリング３４が押圧されると、シンクロナイザリング３４とドグギヤ３３のテーパコーン部との間に同期荷重が生じる。同期荷重によりスリーブ３２とドグギヤ３３とが回転同期すると、スリーブ３２がさらにシフト移動してドグギヤ３３と完全噛合することにより、出力メインギヤ２５をアウトプットシャフト２２と選択的に同期結合（ギヤイン）させるように構成されている。

なお、以下の説明では、変速制御の開始に伴い、制御装置１００からクラッチ装置１２及び、又は同期装置３０に作動信号が送信される時、或は、スリーブ３２がドグギヤ３３に向けてシフト移動を開始する時を単に「変速開始」といい、スリーブ３２がドグギヤ３３と完全噛合（ディテント）した時、或は、変速機２０の入出力回転数の比が次のギヤ段のギヤ比と略一致した時を単に「変速完了」という。

エンジン回転数センサ９０は、クランクシャフト１１（又は、フライホイール）からエンジン回転数Ｎｅを取得する。変速機出力回転数センサ９１は、プロペラシャフト１３又は、アウトプットシャフト２２から変速機出力回転数Ｎｔ_Ｏｕｔを取得する。アクセル開度センサ９２は、運転者によるアクセルペダル８０の踏み込み量に応じたアクセル開度Ｑ（エンジン１０の燃料噴射指示値）を取得する。ブレーキセンサ９３は、運転者によるブレーキペダル８１の踏み込み（ブレーキ操作の有無）を取得する。これら各センサ９０〜９３のセンサ値は、電気的に接続された制御装置１００に送信される。

［制御装置］
図２は、本実施形態に係る制御装置１００及び、関連する周辺構成を示す模式的な機能ブロック図である。

制御装置１００は、例えば、コンピュータ等の演算を行う装置であり、互いにバス等で接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備え、プログラムを実行する。

また、制御装置１００は、プログラムの実行により、変速制御部１１０、トルク制限制御部１２０及び、トルク制限解除部１３０を備える装置として機能する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアである制御装置１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

変速制御部１１０は、車両１の走行状態等に応じて変速機２０を自動的にシフトアップ又は、シフトダウンさせる変速制御を実行する。具体的には、制御装置１００のメモリには、車速Ｖ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照される複数のシフトマップＭ１，Ｍ２が格納されている。なお、以下では、変速制御の一例としてシフトアップを説明し、シフトダウンについては説明を省略する。

ここで、複数のシフトマップＭ１，Ｍ２としては、現ギヤ段をクロスポイント（現ギヤ段の駆動力Ｆが次のギヤ段の駆動力Ｆと同等になる点）よりも前で次のギヤ段にシフトアップさせるシフトアップラインＬ１が設定された通常走行モード用のシフトマップＭ１及び、現ギヤ段をクロスポイント以降で次のギヤ段にシフトアップさせるシフトアップラインＬ２が設定された所定走行モード用（例えば、トルク抜け防止モードや排気エミッション性向上モード等）のシフトマップＭ２の、少なくとも二種類のマップが格納されている。

変速制御部１１０は、車両１の走行状態等或は、運転者により選択されたモードに対応するシフトマップＭ１，Ｍ２を、アクセル開度センサ９２により取得されるアクセル開度Ｑ及び、変速機出力回転数センサ９１により取得される変速機出力回転数Ｎｔ_Ｏｕｔから求めた車速Ｖに基づいて参照し、これらアクセル開度Ｑ及び、車速ＶがシフトマップＭ１，Ｍ２上のシフトアップラインＬ１，Ｌ２を超えると（例えば、ラインＬ１，Ｌ２よりも図中左側の領域から図中右側の領域に移動すると）、クラッチ装置１２及び、同期装置３０に作動信号を送信することにより、変速機２０を自動的にシフトアップさせる変速制御を実行する。なお、シフトマップＭ１，Ｍ２の個数は二種類に限定されず三種類以上であってもよい。また、各マップＭ１，Ｍ２は、制御装置１００のメモリにグラフ化して格納する必要はなく、数値データとして格納してもよい。

トルク制限制御部１２０は、変速制御部１１０による変速制御が開始されると、変速開始から変速完了までの間に、運転者の追加操作（アクセルペダル８０の踏み増し等）がなされるまでは、変速後の駆動力Ｆが変速前の駆動力Ｆと同等又は、同等以下となるように、エンジン１０の出力トルクＴｅを制限するトルク制限制御を実施する。

具体的には、トルク制限制御部１２０は、変速制御の開始後、アクセル開度センサ９２により取得されるアクセル開度Ｑの所定時間当たりの変化量が所定の下限閾値（例えば、運転者がアクセルペダル８０に足を載せている程度の約５％）以下である間は、エンジン１０の出力トルクＴｅ_＿ｎ＋１が、数式（１）で求められるトルク上限値Ｔｅ_＿Ｌｉｍ以下となるように、エンジン１０のインジェクタＩの燃料噴射量を制限する。

Ｔｅ_＿Ｌｉｍ＝Ｔｅ_＿ｎ×（Ｇｒ_＿ｎ／Ｇｒ_＿ｎ＋１）・・・・（１）
数式（１）において、Ｔｅ_＿ｎは、変速制御が開始される直前のエンジン１０の出力トルクであって、変速制御の開始直前に、エンジン回転数センサ９０により取得されるエンジン回転数Ｎｅと、アクセル開度センサ９２により取得されるアクセル開度Ｑとに基づいてマップ等を参照することにより求めればよい。また、Ｇｒ_＿ｎはシフトアップ前のギヤ段のギヤ比、Ｇｒ_＿ｎ＋１はシフトアップ後のギヤ段のギヤ比であって、これらは予め制御装置１００のメモリに格納した各ギヤ段のギヤ比データ等から読み取ればよい。なお、変速前ギヤ比Ｇｒ_＿ｎは、変速制御の開始直前に、クラッチ装置１２が接状態で取得されるエンジン回転数Ｎｅと変速機出力回転数Ｎｔ_Ｏｕｔとの比から算出してもよい。

このように、エンジン１０の出力トルクＴｅ_＿ｎ＋１を、変速前後のギヤ比の比率を考慮したトルク上限値Ｔｅ_＿Ｌｉｍ以下に制限するトルク制限制御を実施すると、例えば、図３に示すように、ギヤ段Ｇ_ｎを１段高いギヤ段Ｇ_ｎ＋１へシフトアップする変速制御がクロスポイントＸ以降のＸ１で開始されても、変速後の駆動力ＦのＸ２への増加が抑えられるようになる。これにより、変速機２０がクロスポイントＸ以降でシフトアップされた場合においても、運転者の意図しない加速が効果的に抑止されるようになり、変速フィーリングや走行フィーリングの悪化を防止することができる。

トルク制限解除部１３０は、トルク制限制御部１２０によるトルク制限中に、以下の（１），（２）の何れかの解除条件が成立すると、トルク制限を解除する制限解除を実施する。
（１）アクセル開度センサ９２により取得されるアクセル開度Ｑの所定時間当たりの変化量が所定の下限閾値を超えたことにより、運転者の加速要求を検知した場合。
（２）トルク制限制御の開始から計時した経過時間が所定の上限時間に達した場合。

このように、運転者による加速要求や上限時間に応じてトルク制限制御を適宜に解除することで、トルク制限制御による加速応答性の悪化が効果的に防止されるようになる。なお、上記解除条件には、運転者によるブレーキ操作を含めてもよい。運転者のブレーキ操作はブレーキセンサ９３により取得すればよい。

トルク制限解除部１３０は、解除条件（１）又は（２）の何れかが成立すると、トルク上限値Ｔｅ_＿Ｌｉｍを、運転者によるアクセルペダル８０の踏み込み量に応じたエンジン１０の出力トルクＴｅへ徐々に戻すランプ処理を実行する。ランプ処理は、エンジン回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ｑに基づいて参照される係数マップ１３１からランプ係数を読み取ると共に、このランプ係数をトルク上限値Ｔｅ_＿Ｌｉｍに付加することにより行えばよい。このように、トルク上限値Ｔｅ_＿Ｌｉｍを徐々に戻すランプ処理を行うことにより、車両１の駆動力Ｆが急激に戻されることを効果的に防止することができる。

次に、図４に基づいて、本実施形態に係るトルク制限制御の処理フローを説明する。なお、本制御は、好ましくは、車両１の走行と同時にスタートする。

ステップＳ１００では、変速制御部１１０による変速制御が開始されたか否かを判定する。変速制御が開始されたか否かは、例えば、制御装置１００からクラッチ装置１２又は、同期装置３０に作動信号が送信されたか否かに基づいて判定すればよい。或は、不図示のシフトストロークセンサを備える場合には、当該センサの検出値に基づいて判定すればよい。変速制御が開始された場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１１０の処理に進み、変速制御が開始されていない場合（Ｎｏ）、本制御はステップＳ１００の判定処理を繰り返す。

ステップＳ１１０では、変速制御部１１０による変速制御がシフトアップか否かを判定する。シフトアップの場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１２０の処理に進む。一方、シフトアップでない場合（Ｎｏ）、すなわち、変速制御がシフトダウンの場合には、本制御はリターンされる。

ステップＳ１２０では、変速制御が開始される直前のエンジン１０の出力トルクＴｅ_＿ｎに、シフトアップ前のギヤ比Ｇｒ_＿ｎとシフトアップ後のギヤ比Ｇｒ_＿ｎ＋１との比率を乗じる上記数式（１）に従ってトルク上限値Ｔｅ_＿Ｌｉｍを設定する。次いで、ステップＳ１３０では、エンジン１０の出力トルクＴｅ_＿ｎ＋１をトルク上限値Ｔｅ_＿Ｌｉｍ以下となるように制限するトルク制限制御を実施する。

ステップＳ１４０では、アクセル開度センサ９２により取得されるアクセル開度Ｑの所定時間当たりの変化量が所定の下限閾値を超えたか否かを判定する。アクセル開度Ｑの変化量が下限閾値を超えた場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１６０の処理に進む。一方、アクセル開度Ｑの変化量が下限閾値を超えていない場合（Ｎｏ）、本制御はステップＳ１５０の処理に進む。

ステップＳ１５０では、トルク制限制御の開始から計時した経過時間が所定の上限時間に達したか否かを判定する。経過時間が上限時間に達した場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１６０の処理に進む。一方、経過時間が上限時間に達していない場合（Ｎｏ）、本制御はトルク制限制御を継続させるべく、ステップＳ１３０の処理に戻される。

ステップＳ１６０では、トルク上限値Ｔｅ_＿Ｌｉｍを、運転者のアクセルペダル８０の踏み込み量に応じたエンジン１０の出力トルクＴｅへ徐々に戻すランプ処理により、トルク制限を解除する制限解除を実行し、その後、本制御はリターンされる。

以上詳述した本実施形態によると、変速制御の開始から運転者の加速操作がなされるまでは、エンジン１０の出力トルクＴｅ_＿ｎ＋１を、変速直前の出力トルクＴｅ_＿ｎに変速前後のギヤ比の比率（Ｇｒ_＿ｎ／Ｇｒ_＿ｎ＋１）を乗じたトルク上限値Ｔｅ_＿Ｌｉｍ以下に制限するトルク制限を実施するように構成されている。これにより、変速制御がクロスポイントＸ以降で開始された場合においても、変速後の駆動力Ｆを変速前の駆動力Ｆと同等にすることが可能となり、運転者の意図しない加速による変速フィーリングや走行フィーリングの悪化を効果的に防止することができる。

［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、変速制御部１１０及び、トルク制限制御部１２０は、同一の制御装置１００において機能させる必要はなく、エンジン制御装置と変速機制御装置とを相互通信可能な別体のハードウェアとして設け、これら制御装置に変速制御部１１０及び、トルク制限制御部１２０を各機能要素として設けるように構成してもよい。

上記実施形態において、変速機２０は自動変速機を一例に説明したが、変速機２０は、変速操作装置の操作に応じて変速動作される手動変速機であってもよい。また、ギヤ２５とシャフト２２とを結合させる結合装置は、シンクロナイザリン３４を有する同期装置３０を一例に説明したが、シンクロナイザリングを有しないノンシンクロタイプの結合装置をであってもよい。

また、エンジン１０のトルク制限は、インジェクタＩの燃料噴射量を制限することにより行うものとして説明したが、エンジン１０の動力で駆動する補機類（例えば、オルタネータ等）により、エンジン１０の負荷を増加させることにより行ってもよい。

１車両
１０エンジン（駆動力源）
１２クラッチ装置
１４デファレンシャルギヤ装置
１７，１８駆動輪
２０変速機
９０エンジン回転数センサ
９１変速機出力回転数センサ
９２アクセル開度センサ
１００制御装置（コンピュータ）
１１０変速制御部
１２０トルク制限制御部
１３０トルク制限解除部

Claims

駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に駆動力として伝達される車両の制御装置であって、
前記変速機をシフトアップさせる変速が開始されると、当該変速開始から所定期間に亘って、変速後の駆動力が変速前の駆動力と同等以下となるように、前記駆動力源の出力トルクを所定のトルク上限値以下に制限するトルク制限を実施するトルク制限制御部を備える
ことを特徴とする制御装置。
前記トルク制限制御部は、変速開始直前の前記駆動力源の出力トルクに、変速前のギヤ段のギヤ比と変速後のギヤ段のギヤ比との比率を乗じることにより前記トルク上限値を設定する
請求項１に記載の制御装置。
前記トルク制限制御部による前記トルク制限中に前記車両の加速操作がなされると、当該トルク制限を解除するトルク制限解除部をさらに備える
請求項１又は２に記載の制御装置。
駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に駆動力として伝達される車両の制御方法であって、
前記変速機をシフトアップさせる変速が開始されると、当該変速開始から所定期間に亘って、変速後の駆動力が変速前の駆動力と同等以下となるように、前記駆動力源の出力トルクを所定のトルク上限値以下に制限するトルク制限を実施する
ことを特徴とする制御方法。
駆動力源の出力トルクが変速機を経由して駆動輪に駆動力として伝達される車両のコンピュータを、
前記変速機をシフトアップさせる変速が開始されると、当該変速開始から所定期間に亘って、変速後の駆動力が変速前の駆動力と同等以下となるように、前記駆動力源の出力トルクを所定のトルク上限値以下に制限するトルク制限を実施するトルク制限制御部として機能させる
ことを特徴とする制御プログラム。