JPWO2017203874A1 - 無段変速機を備えた車両の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

コントローラは、車両の走行中にエンジンの停止を行うセーリングストップ中に自動ブレーキの実行が検知されると、無段変速機の変速線を高回転側に変更する。

Description

本発明は、無段変速機を備えた車両において、セーリングストップ中に自動ブレーキが実行された場合の制御に関する。

ＪＰ２０１３−２１３５５７Ａには、セーリングストップ開始条件が成立すると、自動変速機をニュートラル状態(動力遮断状態)とし、かつ、駆動源を停止する、セーリングストップ制御が開示されている。セーリングストップ開始条件は、例えば、前進レンジが選択され、車速が設定車速（中〜高車速）以上であり、アクセルペダル及びブレーキペダルが踏み込まれていない場合に成立したと判断される。

また、ＪＰ４１９３６００Ｂには、前方物体との接触可能性がある場合に自動ブレーキを行う制御が開示されている。

自動ブレーキ中は、安全上、ブレーキシステムやパワーステアリングシステムに優先してエネルギーが分配され、変速機が使用できる瞬間的なエネルギーの最大値が制限される。

その一方で、変速機が無段変速機の場合は、セーリングストップ中にブレーキングによって急減速が生じると、変速線に基づき変速比を急変させる。具体的には、高い変速速度で変速機をダウンシフトさせ、これに伴い、変速機で必要とされるエネルギーは瞬間的に増大する。

したがって、セーリングストップ中に自動ブレーキが実行されると、使用できる瞬間的なエネルギーの最大値が制限されているために変速機を高い変速速度で変速させることができず、ダウンシフトを十分に行えない可能性がある。ダウンシフトが十分に行えないと、自動ブレーキ解除後の再発進又は再加速時に駆動力が不十分になり、ドライバに違和感を与えることになる。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、セーリングストップ中に自動ブレーキが実行された場合であっても、ダウンシフトが十分に行われるようにし、自動ブレーキ解除後の再発進又は再加速時に必要な駆動力が得られなくなるのを防止することを目的とする。

本発明のある態様によれば、駆動源と、無段変速機と、を有する車両の制御装置であって、前記車両の走行中に前記駆動源の停止を行うセーリングストップ中に自動ブレーキの実行を検知すると、前記無段変速機の変速線を高回転側に変更する制御部を有することを特徴とする車両の制御装置が提供される。

また、本発明の別の態様によれば、これに対応する車両の制御方法が提供される。

これらの態様によれば、自動ブレーキの実行が検知されると、変速線が高回転側に変更される。これにより、車両の急減速に先立ち、変速機のダウンシフトが一部前倒して行われる。

その後、車両の急減速に合わせて変速機のダウンシフトが高い変速速度で行われるが、急減速前のダウンシフト量を増やしたことで急減速中のダウンシフト量が減り、急減速中の変速機の変速速度が抑えられるので、変速機で必要とされる瞬間的な最大エネルギーが抑えられる。

これにより、自動ブレーキが実行されることで変速機に供給可能な瞬間的な最大エネルギーが制限されたとしても、変速機で必要とされる瞬間的なエネルギーを最大エネルギー以下に抑えつつ変速機をダウンシフトさせることが可能になり、自動ブレーキ中に変速機を十分にダウンシフトさせ、自動ブレーキ解除後の再発進又は再加速時に必要な駆動力が得られなくなるのを防止することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る制御装置が適用される車両の概略構成図である。 図２は、変速マップの一例である。 図３は、セーリングストップ中に自動ブレーキが実行された場合のアクセルＯＦＦ変速線を説明するための図である。 図４は、コントローラの制御内容を説明するためのフローチャートである。 図５は、アクセルＯＦＦ変速線が変更された場合の変速機の挙動を変速マップ上に示したものである。 図６は、セーリングストップ中に自動ブレーキが実行された時の様子を示したタイムチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る制御装置が適用される車両の概略構成を示している。車両は、駆動源としてエンジン１を備える。エンジン１の出力回転は、トルクコンバータ２、前後進切換機構３、変速機４及び終減速機構５を介して駆動輪６へと伝達される。

エンジン１は、ガソリン、軽油等を燃料とする内燃機関であり、後述するコントローラ１００によって回転速度及びトルクが制御される。また、後述するセーリングストップ中は、エンジン１への燃料供給が停止されるとともに変速機４がニュートラル状態（動力遮断状態）に制御され、エンジン１は回転を停止する。

エンジン１には、エンジン１の駆動力の一部を利用して駆動されるオルタネータ１１が取り付けられている。オルタネータ１１が発生する電力は、後述するブレーキシステム８、パワーステアリングシステム９、電動オイルポンプ７２、バッテリ１２等に分配される。エンジン１が停止しオルタネータ１１の発電も停止した場合は、オルタネータ１１が発電する電力に代えてバッテリ１２に蓄えられている電力がブレーキシステム８、パワーステアリングシステム９、電動オイルポンプ７２等に分配される。

トルクコンバータ２は、ロックアップクラッチ２１を有するトルクコンバータである。ロックアップクラッチ２１は、車速に基づき、後述するコントローラ１００によって締結解放が制御される。ロックアップクラッチ２１が解放された状態では、トルクコンバータ２は、エンジン１から入力されるトルクを増幅して出力する。ロックアップクラッチ２１が締結された状態では、トルクコンバータ２の入力軸と出力軸が直結され、トルクコンバータ２の滑りに起因する伝達ロスが抑えられる。

前後進切換機構３は、ダブルピニオン遊星歯車機構３１、前進クラッチ３２及び後退ブレーキ３３とで構成される。前後進切換機構３は、前進クラッチ３２を締結し後退ブレーキ３３を解放すると回転方向を維持したまま回転を伝達する前進状態が実現され、前進クラッチ３２を解放し後退ブレーキ３３を締結すると回転方向を反転して回転を伝達する後退状態が実現される。また、前進クラッチ３２及び後退ブレーキ３３を解放すると、変速機４のニュートラル状態が実現され、エンジン１がパワートレインから切り離された動力遮断状態が実現される。

変速機４は、プライマリプーリ４１と、セカンダリプーリ４２と、プライマリプーリ４１とセカンダリプーリ４２との間に掛け渡されるベルト４３とで構成される無段変速機である。プライマリプーリ４１及びセカンダリプーリ４２の溝幅をそれぞれ変更すると、プライマリプーリ４１及びセカンダリプーリ４２とベルト４３との接触半径が変更され、変速機４の変速比が無段階に変化する。変速機４の変速比は、後述するコントローラ１００によって制御される。

プライマリプーリ４１は、固定プーリ４１ａと、固定プーリ４１ａに対向して配置され、背面に油室４１ｃを有する可動プーリ４１ｂとで構成される。同様に、セカンダリプーリ４２は、固定プーリ４２ａと、固定プーリ４２ａに対向して配置され、背面に油室４２ｃを有する可動プーリ４２ｂとで構成される。

プライマリプーリ４１及びセカンダリプーリ４２の溝幅は、油室４１ｃ、４２ｃに供給される油圧を変化させ、可動プーリ４１ｂ、４２ｂを変位させることによって変更される。油室４１ｃ、４２ｃに供給される油圧は、油圧回路７から供給される。

油圧回路７は、メカオイルポンプ７１及び電動オイルポンプ７２の少なくとも一方が発生する油圧をレギュレータ弁７３によってライン圧に調整する。さらに、ライン圧を、第１調圧弁７４、第２調圧弁７５によってプライマリ圧及びセカンダリ圧に調整する。プライマリ圧及びセカンダリ圧は、それぞれプライマリプーリ４１の油室４１ｃ、セカンダリプーリ４２の油室４２ｃへと供給され、これによって変速機４の変速が行われ、又は、変速比が維持される。

メカオイルポンプ７１はエンジン１の駆動力の一部を利用して駆動され、エンジン１が停止するとメカオイルポンプ７１も停止する。したがって、エンジン１停止中は、変速機４や前後進切換機構３で必要とされる油圧は、バッテリ１２から供給される電力によって駆動される電動オイルポンプ７２によって発生させる。電動オイルポンプ７２で必要とされる電力は、必要とされる油圧が高いほど電動オイルポンプ７２の回転速度を高める必要があることから、必要とされる油圧が高いほど増大する。

また、変速機４の変速比は、車速及びアクセルペダルの踏み込み量に基づき図２に示す変速マップを参照して変速機４の目標入力回転速度を設定し、これが達成されるよう制御される。なお、図２では、理解を容易にするために、アクセルペダルが最大まで踏み込まれた場合の変速線（アクセルＯＮ変速線）とアクセルペダルが踏み込まれていない場合の変速線（アクセルＯＦＦ変速線）のみを示している。実際の変速マップには、アクセルペダルが部分的に踏み込まれた場合の変速線がアクセルＯＮ変速線とアクセルＯＦＦ変速線との間に複数設定されている。

変速機４の入力回転速度を出力回転速度（∝車速）で割った値が変速機４の変速比であるので、変速機４の目標入力回転速度を設定することと変速機４の目標変速比を設定することとは等価である。

終減速機構５は、複数の歯車列５１及び差動歯車機構５２とで構成され、変速機４の出力回転を駆動輪６に伝達する。

また、車両には、駆動輪６及び図示しない従動輪を制動するためのブレーキシステム８が設けられている。

ブレーキシステム８は、各車輪に取り付けられる液圧式ブレーキ８１と、ドライバによるブレーキペダルの踏み込みを検出するブレーキセンサ８２と、液圧式ブレーキ８１のブレーキ液圧を調整する液圧調整ユニット８３とで構成される。

ドライバによるブレーキペダルの踏み込みが検出されると、オルタネータ１１又はバッテリ１２からの電力によって液圧調整ユニット８３内のブレーキアクチュエータ８４が作動する。ブレーキアクチュエータ８４は、マスタシリンダのピストンを変位させてブレーキ液圧をブレーキペダルの踏み込み量に応じた液圧に調整する。ブレーキシステム８は、この他、後述するように自動ブレーキを実行する場合にも作動する。

パワーステアリングシステム９は、オルタネータ１１又はバッテリ１２から供給される電力によって駆動されるモータ９１によってドライバの操舵をアシストする。

コントローラ１００は、ＣＡＮを介して互いに通信可能に接続された複数のコントロールユニット（エンジンコントロールユニット、変速機コントロールユニット、ボディコントロールモジュール等）で構成される。各コントロールユニットは、マイクロプロセッサ、メモリ、入出力インターフェース等で構成される。

コントローラ１００は、車両の運転状態を検出する各種センサからの入力に基づき車両の運転状態を判断し、エンジン１、ロックアップクラッチ２１、前後進切換機構３、変速機４、ブレーキシステム８、パワーステアリングシステム９、電動オイルポンプ７２を統合的に制御する。各種センサには、車速センサ１０１、アクセル開度センサ１０２、ブレーキセンサ８２、エンジン回転速度センサ１０３、変速機入力回転速度センサ１０４、レンジ選択スイッチ１０５等が含まれる。

また、コントローラ１００には、車両の進行方向前方を撮像するカメラ１０６が接続されている。コントローラ１００は、カメラ１０６によって撮像された画像を解析することによって車両前方にある物体（車両、人、障害物等）を検知する。そして、コントローラ１００は、車両前方にある物体と接触する可能性があると判断される場合には、音、メッセージ等からなる警告をドライバに対して発し、警告を受けてもなおドライバがブレーキペダルを踏み込まない場合には液圧式ブレーキ８１を自動で作動させる（自動ブレーキ）。車両前方にある物体の検出方法はカメラ１０６を用いる方法に限定されず、カメラ１０６に代えて、又は、カメラ１０６に加えて、赤外線装置、ミリ波レーダを利用する検出方法であってもよい。

また、コントローラ１００は、アクセルＯＦＦで惰性走行をしているコースト状態において、エンジン１を停止するとともに変速機４をニュートラル状態として、エンジン１の回転を完全に停止させるセーリングストップ制御を実行する。セーリングストップ中は、エンジン１の連れ回りがなくなってエンジンブレーキが駆動輪６に作用しなくなるので、車両の燃費を向上させることができる。

具体的には、コントローラ１００は、前進レンジが選択され、車速が設定車速（中〜高車速）以上であり、アクセルペダル及びブレーキペダルが踏み込まれていないと、セーリングストップ開始条件が成立したと判断し、エンジン１への燃料供給を停止するとともに前後進切換機構３の前進クラッチ３２及び後退ブレーキ３３を解放して変速機４をニュートラル状態にする。

ところで、セーリングストップ中は、エンジン１が停止し、オルタネータ１１が発電を停止するので、オルタネータ１１に代えてバッテリ１２からブレーキシステム８、パワーステアリングシステム９、電動オイルポンプ７２等に電力が分配される。

電力の分配は、例えば、バッテリ１２の最大出力をＸとし、ｎ１、ｎ２を任意の正の数とすると、ブレーキシステム８に最大でＸ／ｎ１を配分し、パワーステアリングシステム９に最大でＸ／ｎ２を配分し、残りの部位には最大でＸ−（Ｘ／ｎ１＋Ｘ／ｎ２）を配分することで行われる。

その一方で、自動ブレーキ実行中は、安全上、ブレーキシステム８及びパワーステアリングシステム９への電力配分を優先し、自動ブレーキ実行中に確実に液圧式ブレーキ８１が作動し、かつ、ステアリング操作が可能になるようにしている。上記例であれば、自動ブレーキ実行中は、ｎ１、ｎ２がそれぞれ自動ブレーキ非実行時よりも小さな値に変更される。

したがって、セーリングストップ中に自動ブレーキが実行されると、ブレーキシステム８及びパワーステアリングシステム９への電力配分を優先させたことで、変速機４で利用可能な最大電力（瞬間的なエネルギーの最大値）が制限されることになる。

このような状況では、車両の急減速に伴い変速機４を速やかにダウンシフトさせる必要が生じても、電動オイルポンプ７２からの電力要求を満たすことができず、変速機４の変速速度（単位時間当たりの変速比の変化量）が制限される。この結果、変速機４のダウンシフトが不十分になり、自動ブレーキ解除後の再発進又は再加速時に必要な駆動力が得られなくなる可能性がある。

エンジン１を再始動すればオルタネータ１１が発電を再開し、また、メカオイルポンプ７１が駆動されるので、このような問題を解消することができる可能性がある。しかしながら、エンジン１の再始動に使われるスタータモータは消費電力が大きく、また、エンジン１の再始動には時間を要し、運転状況によってはエンジン１の再始動自体が禁止されているため、上記問題を解消できない可能性がある。これらの点を鑑みれば、バッテリ１２から供給可能な電力で所望の変速を実現できるようにするのが好ましい。

そこで、本実施形態では、セーリングストップ中に自動ブレーキが実行される場合は、アクセルＯＦＦ変速線を高回転側に変更する（以下、変更前のアクセルＯＦＦ変速線を「第１アクセルＯＦＦ変速線」、変更後のアクセルＯＦＦ変速線を「第２アクセルＯＦＦ変速線」という。）。

アクセルＯＦＦ変速線を高回転側に変更とは、各車速に対する目標入力回転速度を当該変速線が使用される車速域においてより高い値に変更することであり、変速マップ上では、図３に示される様に、変速線を上側（高回転側）にシフトさせることである。

アクセルＯＦＦ変速線が第１アクセルＯＦＦ変速線から第２アクセルＯＦＦ変速線に変更されると、変速機４の目標入力回転速度がＮ１からＮ２にステップ的に変更され、これによって変速機４の目標変速比がＬｏｗにステップ的に変更され、変速開始当初のダウンシフト量が増やされる。これにより、自動ブレーキによる急減速が起こる前にダウンシフトを一部前倒して実行させ、その後の急減速中のダウンシフト量を減らして変速速度を下げ、これによって変速中に変速機４が必要とする最大電力を抑制する。

図４は、これを実現するためのコントローラ１００の制御内容を説明するためのフローチャートである。

これについて説明すると、ステップＳ１では、コントローラ１００は、セーリングストップ中か判断する。セーリングストップ中か否かはセーリングストップ開始時に所定のフラグに特定の値（例えば、１）をセットし、セーリングストップ解除時に別の特定の値（例えば、０）をセットするようにしておき、当該フラグの値を参照することによって判断することができる。セーリングストップ中であれば処理がステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、コントローラ１００は、アクセルＯＦＦ時の変速線として第１アクセルＯＦＦ変速線（図３参照）を選択する。これにより、車速及び入力回転速度で決まる変速機４の動作点が第１アクセルＯＦＦ変速線に沿って移動するよう変速機４の変速が行われる。

ステップＳ３では、コントローラ１００は、セーリングストップ解除条件が成立しているか判断する。セーリングストップ解除条件は、例えば、セーリングストップ中にアクセルペダル又はブレーキペダルが踏み込まれると成立する。

セーリングストップ解除条件が成立すると、処理がステップＳ４に進み、コントローラ１００はセーリングストップを解除する。すなわち、エンジン１を始動し、前進クラッチ３２を締結する。

一方、ステップＳ３でセーリングストップ解除条件が成立していないと、処理がステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、コントローラ１００は、自動ブレーキの実行を検知したか判断する。自動ブレーキ実行中か否かは自動ブレーキ実行時に所定のフラグに特定の値（例えば、１）をセットし、自動ブレーキ解除時に別の特定の値（例えば、０）をセットするようにしておき、当該フラグの値を参照することによって判断することができる。

自動ブレーキの実行を検知した場合は処理がステップＳ６に進み、そうでなければ処理がステップＳ２に戻る。

ステップＳ６では、コントローラ１００は、エンジン１の再始動を禁止する。

ステップＳ７では、コントローラ１００は、アクセルＯＦＦ時の変速線として第１アクセルＯＦＦ変速線よりも高回転側に設定される第２アクセルＯＦＦ変速線（図３参照）を選択する。これにより、変速機４の目標入力回転速度がＮ１からＮ２に変更され、第１アクセルＯＦＦ変速線上ないしその近傍にあった変速機４の動作点は、図５に実線で示す様に、自動ブレーキの実行が検知された時点の位置Ｘから第２アクセルＯＦＦ変速線に向けて移動し、自動ブレーキによる車両の急減速に先立ち変速機４のダウンシフトが行われる。

その後は、車両の急減速に伴い高い変速速度で変速機４のダウンシフトが行われ、変速機４の動作点は原点Ｏに向けて移動する。なお、図中二点鎖線は変速線を変更しなかった場合の変速機４の動作点の挙動である。

ステップＳ７の処理はステップＳ８で自動ブレーキが解除されたと判断されるまで継続される。

ステップＳ８で自動ブレーキが解除されたと判断されると、処理がステップＳ９に進み、コントローラ１００は、エンジン１を再始動し、前進クラッチ３２を締結する（セーリングストップ解除）。

図６は、セーリングストップ中に自動ブレーキが実行された場合の様子を示している。実線は本実施形態（変速線の変更あり）、破線は比較例（変速線の変更なし）を示している。これを参照しながら上記制御を行うことによる作用効果について説明する。

自動ブレーキ実行前の状態はセーリングストップ中であり、この状態では、車速が徐々に低下し、これに応じて変速機４のダウンシフトが緩やかに行われる。この時に使われる変速線は第１アクセルＯＦＦ変速線（図２）である。

自動ブレーキの実行が開始されてその実行が検知されると、変速線が第１アクセルＯＦＦ変速線から第２アクセルＯＦＦ変速線に変更される。変速線の変更によって目標入力回転速度が高回転側に変更されることで、車両の急減速に先立ち、変速機４のダウンシフトが一部前倒して行われる。自動ブレーキによる車両の急減速は、ブレーキアクチュエータ８４が動作を開始してから駆動輪６に制動力が実際に作用するまでに若干の遅れ時間があるので、自動ブレーキの実行が検知されたタイミングより遅れて発生する。

その後、車両の急減速に合わせて変速機４のダウンシフトが高い変速速度で行われるが、急減速前のダウンシフト量を増やしたことで急減速中のダウンシフト量が減り、急減速中の変速機４の変速速度が抑えられるので、変速機４で必要とされる最大電力（瞬間的な最大エネルギー）が抑えられる。

これにより、自動ブレーキが実行されることで変速機４に供給可能な最大電力が制限されたとしても、変速機４の消費電力を最大電力以下に抑えつつ変速機４を十分にダウンシフトさせることができ、自動ブレーキ解除後の再発進又は再加速時に必要な駆動力が得られなくなるのを防止することができる。

また、セーリングストップ中に自動ブレーキが実行された場合はエンジン１の再始動を行わず、自動ブレーキが解除されてからエンジン１を再始動するようにしたので、エンジン１を再始動するために電力が消費されて電力不足に起因するダウンシフト不足の問題が生じやすくなるのを防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、本実施形態では駆動源をエンジンとしたが、駆動源は、エンジンとモータとの組み合わせ、あるいはモータとしてもよい。この場合、セーリングストップ中に自動ブレーキが実行された場合は、駆動源(エンジン１及び/又はモータ)の再始動を行わず、自動ブレーキが解除されてから駆動源を再始動するようにしたので、駆動源を再始動するために電力が消費されて電力不足に起因するダウンシフト不足の問題が生じやすくなるのを防ぐことができる。

本願は２０１６年５月２５日に日本国特許庁に出願された特願２０１６−１０４２７７に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (3)

1. 駆動源と、無段変速機と、を有する車両の制御装置であって、
   前記車両の走行中に前記駆動源の停止を行うセーリングストップ中に自動ブレーキの実行を検知すると、前記無段変速機の変速線を高回転側に変更する制御部を有する、
   車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
   前記制御部は、前記自動ブレーキの解除後に前記駆動源を再始動する、
   車両の制御装置。
3. 駆動源と、無段変速機と、を有する車両の制御方法であって、
   前記車両の走行中に前記駆動源の停止を行うセーリングストップ中に自動ブレーキの実行を検知すると、前記無段変速機の変速線を高回転側に変更する、
   車両の制御方法。

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