JP2005324730A

JP2005324730A - 駆動制御装置及び駆動装置

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Publication number: JP2005324730A
Application number: JP2004146382A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yoneda; 修米田; Yoshinobu Hashimoto; 佳宜橋本; Hiroki Murata; 宏樹村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2024-05-17
Also published as: JP3956957B2

Abstract

【課題】坂道停止時における燃料消費を抑制すること。
【解決手段】この駆動装置２００は、車両に搭載されるものであり、内燃機関１と変速機２０との間に介在するクラッチ４と、クラッチ４の係合状態を調整するとともに、車両が坂道上に停止するときには、クラッチ４の係合状態を緩和して内燃機関１により車両を坂道上に停止させることのできるクラッチ制御用アクチュエータ５と、クラッチ４の温度を検出するクラッチ温度センサ４０とを備える。そして、車両が坂道上に停止する場合において、クラッチ温度センサ４０が規定温度以上のクラッチ４の温度を検出したときには、クラッチ４の係合状態を現状よりも緩和、又は解除するとともに、Ｍ／Ｇ５０により車両を坂道に停止させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の動力伝達装置に関し、さらに詳しくは、車両が坂道上に停止している時において、燃料消費を抑制できる駆動制御装置及び駆動装置に関するものである。

乗用車やトラック等の車両が坂道で停止する際には、ブレーキをかけて停止する。トルクコンバータを利用したオートマチックトランスミッションを備える車両では、トルクコンバータのクリープを利用できるので、坂道での停止後、再発進は容易である。トルクコンバータを持たない車両では、前記クリープを利用できないため、坂道での停止後、再発進はやや困難な場合があり、ずり落ちやその反動による急発進が発生することがある。近年、電気自動車や電動機と内燃機関とを組み合わせた、いわゆるハイブリッド車両が普及しつつあるが、このように、電動機を備える車両では、前記クリープを利用できない場合が多い。電動機を備える車両にの前記問題点を解決するため、特許文献１には、電動機により静止トルクを発生させて、坂道上で停止した際のずり落ちを防止する技術が開示されている。

特開平７−３２２４０４号公報

ところで、マニュアルのトランスミッションにおいて、クラッチ操作を自動化したものでは、クラッチの係合を緩和して、いわゆる半クラッチの状態で坂道上を停止させるものが知られている。このようなトランスミッションを備える車両において、さらに電動機により駆動力をアシストする車両が現在実用化されつつある。かかる場合、半クラッチを用いて内燃機関のトルクを利用して、又は電動機の静止トルクを利用して、車両を坂道に停止させることが考えられるが、燃料消費の観点から改善の余地がある。また、半クラッチを用いて車両を坂道に停止させる場合、クラッチの耐久性を考慮して、長時間の坂道停止が発生した場合には、クラッチの伝達トルク容量を低下させて、緩やかに車両が後退することを許容する制御がなされることがあり、運転者には違和感を与えることがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電動機と内燃機関とを備えるとともに、クラッチを介して前記内燃機関の駆動力を伝達する車両が坂道に停止している時の燃料消費を抑制すること、クラッチの耐久性低下を抑制しつつ運転者に与える違和感を低減することのうち、少なくとも一つを達成できる駆動制御装置及び駆動装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る駆動制御装置は、車両に搭載されて、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達するとともに、前記内燃機関の駆動力はクラッチを介して前記駆動輪に伝達される駆動装置を制御するものであり、前記クラッチの温度を規定温度と比較するクラッチ温度比較部と、前記車両が坂道に停止する場合において、前記クラッチの温度が前記規定温度以上である場合には、前記クラッチの係合状態を現状よりも緩和、又は解除するクラッチ制御部と、前記クラッチの係合状態が現状よりも緩和、又は解除されたときには、前記電動機により前記車両を停止させる車両保持手段変更部と、を含んで構成されることを特徴とする。

次の本発明に係る駆動制御装置は、車両に搭載されて、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達するとともに、前記内燃機関の駆動力はクラッチを介して前記駆動輪に伝達される駆動装置を制御するものであり、前記クラッチの係合状態を調整することにより前記内燃機関で前記車両を坂道に停止させる第１車両停止形態を用いるときの燃料消費率と、前記内燃機関で発電手段を駆動することにより発生した電力を前記電動機に与えて前記車両を坂道に停止させる第２車両停止形態を用いるときの燃料消費率とを比較する燃料消費判定部と、燃料消費率の小さい車両停止形態を用いて前記車両を坂道上に停止させる車両保持手段変更部と、を含んで構成されることを特徴とする。

次の本発明に係る駆動制御装置は、車両に搭載されて、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達するとともに、前記内燃機関の駆動力はクラッチを介して前記駆動輪に伝達される駆動装置を制御するものであり、前記クラッチの温度を規定温度と比較するクラッチ温度比較部と、前記車両が坂道上に停止する場合に、前記クラッチの温度が前記規定温度よりも低い場合には、前記クラッチの係合状態を調整することにより前記内燃機関で前記車両を坂道に停止させ第１車両停止形態を用いるときの燃料消費率と、前記内燃機関で発電手段を駆動することにより発生した電力を前記電動機に与えて前記車両を坂道に停止させる第２車両停止形態を用いるときの燃料消費率とを比較する燃料消費判定部と、燃料消費率の小さい車両停止形態を用いて前記車両を坂道上に停止させる車両保持手段変更部と、を含んで構成されることを特徴とする。

次の本発明に係る駆動制御装置は、前記駆動制御装置において、前記発電手段の発電効率が最も高くなる状態で燃料消費率を比較することを特徴とする。

次の本発明に係る駆動装置は、車両に搭載されるとともに、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達する駆動装置であって、前記内燃機関と前記駆動輪との間に介在するクラッチと、前記クラッチの係合状態を調整するとともに、前記車両が坂道上に停止するときには、前記クラッチの係合状態を緩和して前記内燃機関により前記車両を坂道上に停止させることのできるクラッチ制御手段と、前記クラッチの温度を検出するクラッチ温度検出手段と、を備え、前記車両が坂道上に停止する場合において、前記クラッチ温度検出手段が規定温度以上の前記クラッチの温度を検出したときには、前記クラッチの係合状態を現状よりも緩和、又は解除するとともに、前記電動機により前記車両を停止させることを特徴とする。

次の本発明に係る駆動装置は、車両に搭載されるとともに、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達する駆動装置であって、前記内燃機関と前記駆動輪との間に介在するクラッチと、前記内燃機関により駆動されて電力を発生する発電手段と、前記クラッチの係合状態を調整するとともに、前記車両が坂道上に停止するときには、前記クラッチの係合状態を緩和して前記内燃機関により前記車両を坂道上に停止させることのできるクラッチ制御手段と、を備え、前記内燃機関により前記車両を坂道上に停止させる第１車両停止形態を用いるときの燃料消費率と、前記内燃機関により前記発電手段を駆動して発生した電力を前記電動機に与えて前記車両を坂道上に停止させる第２車両停止形態を用いるときの燃料消費率とを比較して、燃料消費率の小さい車両停止形態を用いて前記車両を坂道上に停止させることを特徴とする。

次の本発明に係る駆動装置は、車両に搭載されるとともに、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達する駆動装置であって、前記内燃機関の駆動力を断続するクラッチと、前記内燃機関により駆動されて電力を発生する発電手段と、前記クラッチの係合を調整するとともに、前記車両が坂道上に停止しているときには、前記クラッチの係合状態を緩和して前記車両を坂道上に停止させるクラッチ制御手段と、前記クラッチの温度を検出するクラッチ温度検出手段と、を備え、前記車両が坂道上に停止する場合に、前記クラッチ温度検出手段が規定温度よりも低い前記クラッチの温度を検出したときにおいては、前記内燃機関により前記車両を坂道上に停止させる第１車両停止形態を用いるときの燃料消費率と、前記内燃機関により前記発電手段を駆動して発生した電力を前記電動機に与えて前記車両を坂道上に停止させる第２車両停止形態を用いるときの燃料消費率とを比較して、燃料消費率の小さい車両停止形態を用いて前記車両を坂道上に停止させることを特徴とする。

次の本発明に係る駆動装置は、前記駆動装置において、前記発電手段の発電効率が最も高くなる状態で燃料消費率を比較することを特徴とする。

本発明に係る駆動制御装置及び駆動装置は、車両が坂道に停止している時の燃料消費を抑制できるという効果を奏する。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、本発明は、過給装置を備える駆動装置に対して好適に適用でき、特に乗用車やバス、あるいはトラック等の車両に搭載される駆動装置に対して好ましい。

図１は、この実施例に係る車両を示す説明図である。この車両１００は、内燃機関１と、電動機として機能するＭ／Ｇ（Motor／Generator）５０と、発電手段である発電機５１と、変速機２０と、ハイブリッドＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、傾斜センサ４１とを備える。Ｍ／Ｇ５０は、電動機として機能するとともに、発電機としても機能する。また、発電機５１は、発電機能を発揮させる他、電動機として機能させて内燃機関１の補助に用いることもできる。

ハイブリッドＥＣＵ３０内には、この実施例に係る駆動制御装置が組み込まれている。また、この車両１００の駆動系式は、いわゆるＦＦ（Front engine Front drive：前輪駆動）であり、フロント部に内燃機関１と、Ｍ／Ｇ５０と、変速機２０とが搭載されて、前輪を駆動する。なお、実施例１に係る車両の駆動系式はＦＦに限られず、ＦＲ（Front engine Rear Drive）、四輪駆動その他の駆動系式全般が適用できる。内燃機関１あるいはＭ／Ｇ５０の駆動力は、変速機２０を介して、車両１００の駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂へ伝達される。なお、駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂は、車両１００の前輪である。この車両１００の後輪６ｆ₁、６ｆ₂は従動輪であり、車両１００の進行にしたがって自由に転動する。

図２は、この実施例に係る駆動装置の詳細を示す説明図である。図３は、この実施例に係る車両が備える駆動装置に関する制御系統の概要を示す説明図である。この実施例において、内燃機関１及びＭ／Ｇ５０の運転、変速機２０の変速、発電機５１の発電制御等は、ハイブリッドＥＣＵ３０により制御される。内燃機関１及びＭ／Ｇ５０の出力は、変速機２０で回転速度が変更された後、デファレンシャルギヤ２４ｆｇを介して駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂に伝達される。変速機２０は、ハイブリッドＥＣＵ３０からの指令によりシフター２３₁〜２３₃を作動させ、変速できるようになっている。

この駆動装置２００において、クラッチ４を介して内燃機関１と連結される変速機２０は、いわゆるマニュアルトランスミッションをベースとしたものである。そして、クラッチ制御用アクチュエータ５によりマニュアルトランスミッションのクラッチ操作と変速操作とを自動で実行する。ここで、クラッチ制御用アクチュエータ５は、クラッチ４の係合状態を調整するクラッチ制御手段として機能する。これにより、自動的にシフトアップ、ダウンが可能になる他、運転者のマニュアル操作により、シフトアップ、ダウンを実行することもできる。いずれの場合でも、運転者のクラッチ操作は不要になる。なお、この変速機２０は、前進５段、後進１段である。

ここで、クラッチ制御用アクチュエータ５は、クラッチ４の係合が完全に解除された状態及び完全に係合した状態を実現できる他、両者の中間の状態（いわゆる半クラッチ状態）を無段階に調整できる。これにより、いわゆる半クラッチ状態を無段階に制御して、クラッチ４が伝達できるトルク容量を変化させることができる。すなわち、内燃機関１から変速機２０へ伝達されるトルクを変化させることができる。ここで、クラッチ４の係合が完全に解除された状態は、クラッチ４の伝達トルク容量が０になることをいう。

変速機２０内に配置される各ギヤは、シフター２３₁〜２３₃を介して選択される。シフター２３₁〜２３₃は、ハイブリッドＥＣＵ３０からの指令により、運転者の選択又はシフトプログラムの選択に基づいてギヤを選択する。なお、この実施例に係る駆動装置２００は、クラッチと、当該クラッチの係合状態を調整できるクラッチ制御手段を備えていればよい。

内燃機関１と変速機２０とを連結するクラッチ４は、クラッチ制御用アクチュエータ５により作動する。クラッチ制御用アクチュエータ５は、ハイブリッドＥＣＵ３０に接続されており、ここからの指令により動作して、クラッチ４の断続及び半クラッチの状態を制御する。また、クラッチ制御用アクチュエータ５により、半クラッチの程度を制御することで、変速機２０へ伝達される内燃機関１のトルクの大きさを変化させることができる。このように、この駆動装置２００を備える車両１００は、駆動装置２００が備えるクラッチ４の係合状態を調整することで、坂道の途中に静止することができる。これを、半クラッチホールドという。

クラッチ４の近傍には、クラッチ４の温度を測定するクラッチ温度検出手段として、クラッチ温度センサ４０が配置される。このクラッチ温度センサ４０からの出力をハイブリッドＥＣＵ３０が取得することにより、クラッチ４の温度を監視することができる。そして、クラッチ４の温度が予め規定する許容温度を超えた場合には、例えば、Ｍ／Ｇ５０のみで車両１００を走行させて、クラッチ４を冷却するように制御することができる。クラッチ温度センサ４０には、例えば非接触の赤外線温度センサを用いることができる。

クラッチ４を介して変速機２０に入力された内燃機関１の出力は、インプットシャフト２１及びアウトプットシャフト２２に取り付けられる減速ギヤにより減速されて、デファレンシャルギヤ２４ｆｇへ伝達される。デファレンシャルギヤ２４ｆｇは、駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂へ動力を伝達する。内燃機関１は、フィードポンプ３により、燃料タンク２内の燃料が供給されて駆動する。

ここで、内燃機関１は、レシプロ式、ロータリー式いずれでもよく、レシプロ式の場合には、気筒数及び気筒配置は問わない。また、火花点火式及びディーゼル式いずれの内燃機関でもよい。さらに、火花点火式の内燃機関の場合、燃焼室内に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴の内燃機関でも、吸気ポート内へ燃料を噴射するポート噴射の内燃機関でも、両者を併用する内燃機関でもよい。また、内燃機関１は過給機を備えていてもよい。

変速機２０のアウトプットシャフト２２には、ギヤを介してＭ／Ｇ５０が連結されている。これにより、Ｍ／Ｇ５０を内燃機関１の補助として使用するとともに、車両１００の減速時等には、Ｍ／Ｇ５０からバッテリー５４へ電力を回生することができる。Ｍ／Ｇ５０は、Ｍ／Ｇ用インバータ５２に接続されており、これによって運転が制御される。また、Ｍ／Ｇ５０による回生電力は、Ｍ／Ｇ用インバータ５２を介してバッテリー５４へ充電される。ここで、Ｍ／Ｇ５０を内燃機関１の補助として用いる場合は、例えば車両１００の発進時、加速時、登坂時等のように、駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂が大きな駆動トルクを要求する場合があげられる。

Ｍ／Ｇ５０は、Ｍ／Ｇ用インバータ５２を介して、電源であるバッテリー５４と接続されている。Ｍ／Ｇ５０は、例えば交流同期電動機（永久磁石式同期型モータ）等を使用することができる。バッテリー５４は直流電源であり、Ｍ／Ｇ用インバータ５２で三相交流に変換される。Ｍ／Ｇ５０は、この三相交流によって駆動される。車両１００の運転時には、ハイブリッドＥＣＵ３０からの指令により、Ｍ／Ｇ用インバータ５２で出力電流値、出力電圧、周波数等が変更された三相交流によりＭ／Ｇ５０が駆動される。車両１００が坂道で停止する場合、車両１００が坂道を下る力に相当するトルクをＭ／Ｇ５０に発生させることにより、車両を坂道で停止させることができる。

Ｍ／Ｇ５０は、発電機としても機能する。例えば、車両１００の減速時には、駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂によってＭ／Ｇ５０が駆動される。これにより、Ｍ／Ｇ５０は車両１００の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、バッテリー５４に蓄えることができる。また、車両１００の運動エネルギーを電気エネルギーに変換すること（電力の回生）により、車両１００の運動電力を消費するので、車両１００の速度を落とすことができる。これを回生ブレーキという。なお、回生ブレーキによりＭ／Ｇ５０で発生した電気エネルギーは三相の交流なので、Ｍ／Ｇ用インバータ５２で直流に変換されてからバッテリー５４へ蓄えられる。バッテリー５４は、充放電のサイクルを繰り返すことができる蓄電池であり、例えば、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、リチウムポリマー電池等が使用できる。

内燃機関１のクランク軸６には、発電機５１が取り付けられており、内燃機関１によって駆動されて電力を発生する。発生した電力は、バッテリー５４の充電や、Ｍ／Ｇ５０の駆動に用いられる。この発電機５１は、例えば、交流同期発電機を用いることができる。発電機５１は、発電機用インバータ５３に接続されている。そして、発電機５１が発電した電力は発電機用インバータ５３により三相交流から直流へ変換されて、バッテリー５４へ充電されたり、Ｍ／Ｇ用インバータ５２を介してＭ／Ｇ５０を駆動したりする。

この実施例に係る車両は、（１）内燃機関１の動力を機械的に駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂へ伝えて走行するモード、（２）内燃機関１により発電機５１を駆動して発電し、Ｍ／Ｇ５０で走行するモード、（３）内燃機関１を停止し、Ｍ／Ｇ５０で走行するモードの３つのモードで走行することができる。車両１００に搭載されるハイブリッドＥＣＵ３０は、車両１００の走行状況やバッテリー５４の充電状態（State Of Charge：ＳＯＣ）等を判断材料として、最も燃料消費が少なくなるように上記３つの走行モードを使い分けるように制御する。

図４は、この実施例に係る駆動制御装置の構成を示す説明図である。ここで、この実施例に係る駆動制御方法は、この実施例に係る駆動制御装置１０によって実現できる。駆動制御装置１０は、ハイブリッドＥＣＵ３０に組み込まれて構成されている。なお、ハイブリッドＥＣＵ３０とは別個にこの実施例に係る駆動制御装置１０を用意し、これをハイブリッドＥＣＵ３０に接続してもよい。そして、この実施例に係る駆動制御方法を実現するにあたっては、ハイブリッドＥＣＵ３０が備える内燃機関１や変速機２０等の制御機能を、前記駆動制御装置１０が利用できるように構成してもよい。

駆動制御装置１０は、クラッチ温度比較部１１と、燃料消費判定部１２と、クラッチ制御部１３と、車両保持手段変更部１４とを含んで構成される。これらが、この実施例に係る駆動制御方法を実行する部分となる。クラッチ温度比較部１１と、燃料消費判定部１２と、クラッチ制御部１３と、車両保持手段変更部１４とは、ハイブリッドＥＣＵ３０の入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３９を介して接続される。これにより、クラッチ温度比較部１１と、燃料消費判定部１２と、クラッチ制御部１３と、車両保持手段変更部１４とは、それぞれ双方向でデータをやり取りできるように構成される。なお、装置構成上の必要に応じて片方向でデータを送受信するように構成してもよい（以下同様）。

ハイブリッドＥＣＵ３０は、内燃機関１やＭ／Ｇ５０等の運転を制御するとともに、バッテリー５４の充電状態を監視、考慮して、総括的に車両１００の駆動装置２００等を制御する。処理部３０ｐは、車両１００のアクセルに取り付けられるアクセル開度センサやシフト位置から必要な内燃機関１の出力やＭ／Ｇ５０のトルクを決定し、駆動力を制御する。内燃機関制御部３１は、処理部３０ｐからの内燃機関出力要求値にしたがって、内燃機関１の燃料噴射時期、燃料噴射量を決定し、燃料噴射弁から燃料を噴射させる。

また、内燃機関制御部３１は、吸気温度や内燃機関１の冷却水温等に基づき、燃料噴射量を補正したり、過給圧を制御したりする。変速制御部３２は、変速機２０の変速タイミングや、クラッチ４の係合状態を制御する。電動機制御部３３は、処理部３０ｐからの駆動要求値に従って、Ｍ／Ｇ用インバータ５２を通してＭ／Ｇ５０を制御する。バッテリー監視部３４は、バッテリー５４の充電状態を監視する。また、発電機制御部３５は、処理部３０ｐからの運転モード切替指令やバッテリー充電指令等に基づき、発電機用インバータ５３を介して発電機５１を制御する。

図４に示すように、駆動制御装置１０と、処理部３０ｐと、記憶部３０ｍと、内燃機関制御部３１等とは、ハイブリッドＥＣＵ３０に備えられる入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３９を介して接続されており、これらの間で相互にデータをやり取りすることができる。これにより、駆動制御装置１０はハイブリッドＥＣＵ３０が有する内燃機関１等の負荷や機関回転数、駆動輪６ｄ₁等の滑りその他の駆動制御データを取得したり、駆動制御装置１０の制御をハイブリッドＥＣＵ３０の制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。また、記憶部３０ｍに格納されている制御プログラムや制御マップを利用したり、学習制御をする場合には、学習値を記憶部３０ｍに格納したりすることもできる。

入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３９には、クラッチ温度センサ４０、傾斜センサ４１、クランク角センサ、アクセル開度センサ、回転数センサ、その他のこの実施例に係る駆動制御に必要な情報を取得する各種センサ類が接続されている。これにより、ハイブリッドＥＣＵ３０や駆動制御装置１０は、この実施例に係る駆動制御を実行するにあたって、必要な情報を取得することができる。また、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）３９には、クラッチ制御用アクチュエータ５、Ｍ／Ｇ用インバータ５２、発電機用インバータ５３その他の制御対象が接続されており、この実施例に係る駆動制御を実現する。

記憶部３０ｍには、この実施例に係る駆動制御方法の処理手順を含むコンピュータプログラムや、内燃機関１の運転制御に用いる燃料噴射量のデータマップ等が格納されている。ここで、記憶部３０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。また、駆動制御装置１０やハイブリッドＥＣＵ３０の処理部３０ｐは、メモリ及びＣＰＵにより構成することができる。

上記コンピュータプログラムは、クラッチ温度比較部１１や燃料消費判定部１２等へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、この実施例に係る駆動制御方法の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この駆動制御装置１０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、クラッチ温度比較部１１や燃料消費判定部１２等の機能を実現するものであってもよい。次に、この駆動制御装置１０を用いて、この実施例に係る駆動制御方法を実現する手順を説明する。なお、この説明にあたっては、適宜図１〜４を参照されたい。

図５は、この実施例に係る駆動制御方法の手順を示すフローチャートである。図６−１、図６−２は、必要静止トルクを算出する方法の説明図である。この実施例に係る駆動制御方法を実現するにあたって、ハイブリッドＥＣＵ３０の処理部３０ｐは、車両１００が坂道Ｌｓに停止しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。車両１００が坂道Ｌｓに停止していない場合には（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、ＳＴＡＲＴに戻って車両１００の監視を継続する。なお、車両１００が坂道上に停止しているか否かは、車両１００の傾斜センサ４１からの出力を取得し、例えば、次のように判定する。取得した出力から、車両１００の進行方向後方よりも前方の方が高い位置にある場合であって、かつフットブレーキあるいはハンドブレーキが作動している場合には、車両１００が坂道Ｌｓに停止していると判定する。

車両１００が坂道Ｌｓに停止している場合には（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理部３０ｐは、傾斜センサ４１から車両１００の傾斜角θを取得する（ステップＳ１０２）。そして、この傾斜角θから、車両１００を坂道Ｌｓ上に停止させるために必要な、必要静止トルクを算出する（ステップＳ１０３）。なお、この必要静止トルクは、車両１００が坂道に停止している場合において、駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂の駆動軸に生ずるトルクである。

必要静止トルクは、次のように求める。図６−１に示すように、車両１００の質量をｍとし、重力加速度をｇとする場合、車両１００が坂道Ｌｓを下ろうとする力Ｆは式（１）で表すことができる。
Ｆ＝ｍ×ｇ×ｓｉｎθ・・・（１）
車両１００は、前輪２輪が駆動輪なので、駆動輪１輪当たりでは、Ｆ／２の力が作用する。図６−２に示すように、車両１００が坂道Ｌｓ上に停止している場合、坂道Ｌｓと駆動輪６ｄ₁₍₂₎との間には、駆動輪１輪当たりＦ／２の大きさの摩擦力が作用する。したがって、駆動輪１輪当たりにおける駆動軸の必要静止トルクＴｄ１は、
Ｔｄ１＝ｒ_t×Ｆ／２＝ｒ_t×ｍ×ｇ×ｓｉｎθ／２・・・（２）
となる。ここで、ｒ_tは、駆動輪６ｄ₁₍₂₎の半径である。車両１００の場合、駆動輪は２輪あるので、車両１００が坂道Ｌｓ上で停止している場合において、車両１００が備える駆動装置２００には、
Ｔｄ＝ｒ_t×ｍ×ｇ×ｓｉｎθ・・・（３）
の必要静止トルク（駆動輪の駆動軸）が入力される。

式（１）〜（３）により、必要静止トルクＴｄを求めたら、駆動制御装置１０のクラッチ温度比較部１１は、クラッチ温度センサ４０からクラッチ４の温度ｔｃを取得して、予め定めた規定温度ｔｌと比較する（ステップＳ１０４）。クラッチ４の温度ｔｃが前記規定温度ｔｌ以上である状態が継続すると、クラッチ４が焼き付くおそれがあるため、かかる状態が継続しないように制御する必要があるからである。この規定温度ｔｌは、例えば、クラッチ４を構成する摩材の耐熱温度から一定のマージン温度を減じた温度とすることができる。

このため、クラッチ４の温度ｔｃが前記規定温度ｔｌ以上である場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ハイブリッドＥＣＵ３０の内燃機関制御部３１は、内燃機関１のトルクを低減する（ステップＳ１０５）。そして、駆動制御装置１０のクラッチ制御部１３は、クラッチ４の係合状態を現状よりも緩和することにより、クラッチ４の伝達トルク容量を低減して（ステップＳ１０６）、クラッチ４の負荷を低減する。これにより、クラッチ４の過熱を抑制して焼き付きを抑制する。車両保持手段変更部１４は、電動機であるＭ／Ｇ５０のトルクを増加して（ステップＳ１０７）、Ｍ／Ｇ５０により車両１００を坂道Ｌｓ上に停止させる。このようにすることにより、クラッチ４の耐久性低下を抑制できるとともに、Ｍ／Ｇ５０で車両を坂道Ｌｓに停止させることができるので、車両１００の緩やかな後退による違和感を抑制できる。ここで、「クラッチ４の係合状態の緩和」とは、クラッチ４が係合している状態から解除される状態へ移行すること、すなわち、クラッチ４の伝達トルク容量を小さくすることをいう。

クラッチ４の温度ｔｃが前記規定温度ｔｌよりも低い場合（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、クラッチ４にはまだ余裕がある。このときには、クラッチ４の係合状態を調整することにより内燃機関１で車両１００を坂道Ｌｓに停止させる、いわゆる半クラッチホールドにより車両１００を坂道Ｌｓに停止させてもよい（以下、必要に応じて第１車両停止形態という）。あるいは、内燃機関１で発電手段である発電機５１を駆動することにより発生した電力を、電動機であるＭ／Ｇ５０に与えて車両１００を坂道Ｌｓに停止させてもよい（以下、必要に応じて第２車両停止形態という）。

この実施例では、燃料消費の得失を考慮して、いずれの車両停止形態によるかを決定する。より具体的には、燃料消費率の小さい車両停止形態を用いて、車両１００を坂道Ｌｓに停止させる。このため、第１車両停止形態により車両１００を坂道Ｌｓに静止させる場合の燃料消費率Ｑ_Eと、第２車両停止形態よって車両１００を坂道Ｌｓに静止させる場合の燃料消費率Ｑ_Mとを求める（ステップＳ１０８）。この手順について説明する。

図７は、燃料消費率を求める手順を示すフローチャートである。第１及び第２車両停止形態による燃料消費率を求めるにあたっては、駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂の駆動軸に入力されるトルクが必要である。このトルクは、上記式（１）〜（３）によって求められる必要静止トルクである。燃料消費判定部１２は、処理部３０ｐが求め、記憶部３０ｍへ一時的に格納しておいた前記必要静止トルクを取得する（ステップＳ２０１）。そして、燃料消費判定部１２は、取得した必要静止トルクから、内燃機関１によって車両１００を坂道Ｌｓに静止させるために必要な保持トルク（内燃機関の必要トルク）Ｔ_Eと、電動機であるＭ／Ｇ５０によって車両１００を坂道Ｌｓに静止させるために必要な保持トルク（電動機の必要トルク）Ｔ_Mとを求める。

図８−１は、内燃機関の必要トルクを説明する概念図である。図８−２は、電動機の必要トルクを説明する概念図である。図９−１は、内燃機関のトルクと燃料消費率との関係を示す説明図である。図９−２は、電動機のトルクと損失との関係を示す説明図である。内燃機関１による必要トルクＴ_Eは、変速機２０の減速比を考慮して求める。半クラッチホールドにより、内燃機関１で車両１００を坂道Ｌｓに静止させる場合、シフト位置は１速である。図８−１に示すように、シフト位置が１速である場合、駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂の駆動軸に入力されるトルクは、ファイナルギヤ２４ｆ、アウトプットギヤ２２ｏ、１速のカウンタギヤ２２ｇ₁、１速のインプットギヤ２１ｇ₁を経た後、クラッチ４を介して内燃機関１のクランク軸６へ入力される。シフト位置が１速である場合の総減速比をＲ_E1：１（機関回転数：駆動輪の回転数）とすると、内燃機関１による必要トルクＴ_Eは、
Ｔ_E＝Ｔｄ／Ｒ_E1＝ｒ_t×ｍ×ｇ×ｓｉｎθ／Ｒ_E1・・・（４）
により求めることができる（ステップＳ２０２）。

式（４）によって求めた内燃機関１による必要トルクＴ_EがＴｅ₃であるとする。このときの燃料消費率Ｑ_Eは、燃料消費判定部１２が図９−２に示す関係に内燃機関１による必要トルクＴ_E＝Ｔｅ₃を与えることにより、Ｑ_E＝Ｑ₁と求めることができる（ステップＳ２０３）。

同様に、電動機であるＭ／Ｇ５０による必要トルクＴ_Mも、変速機２０の減速比を考慮して求める。Ｍ／Ｇ５０により車両１００を坂道Ｌｓに静止させる場合、この実施例においては、シフト位置は４速である。図８−２に示すように、シフト位置が４速である場合、駆動輪６ｄ₁、６ｄ₂の駆動軸に入力されるトルクは、ファイナルギヤ２４ｆ、アウトプットギヤ２２ｏ、４速のカウンタギヤ２２ｇ₄、Ｍ／Ｇ５０のアウトプットギヤ５０ｇを経た後、Ｍ／Ｇ５０へ入力される。Ｍ／Ｇ５０を選択した場合の総減速比をＲ_M4：１（電動機回転数：駆動輪の回転数）とすると、Ｍ／Ｇ５０による必要トルクＴ_Mは、
Ｔ_M＝Ｔｄ／Ｒ_M4＝ｒ_t×ｍ×ｇ×ｓｉｎθ／Ｒ_M4・・・（５）
により求めることができる（ステップＳ２０４）。

式（５）によって求めた電動機による必要トルクＴ_MがＴｍであるとする。燃料消費判定部１２は、電動機による必要トルクＴ_M＝Ｔｍから、電動機であるＭ／Ｇ５０により車両１００を坂道Ｌｓに静止させるために必要な電力を求める（ステップＳ２０５）。電動機による必要トルクＴ_M＝Ｔｍなので、図９−２に示すように、電動機であるＭ／Ｇ５０の損失はＷｍとなる。すなわち、電動機であるＭ／Ｇ５０により車両１００を坂道Ｌｓに静止させるためには、Ｗｍの電力が必要になる。

この実施例に係る駆動装置２００では、内燃機関１で発電機５１を駆動することにより、この電力Ｗｍを発生させる。燃料消費判定部１２は、発電機５１の発電効率ηを考慮して、内燃機関１が電力Ｗｍを発生させるときに要するトルクを算出する（ステップＳ２０６）。内燃機関１が発電機５１により電力Ｗｍを発生させるとき、内燃機関１は、
Ｗ_E＝Ｗｍ×η・・・（６）
の仕事量が必要になる。したがって、このときに要求される内燃機関１の必要トルクＴ_EMは、
Ｔ_EM＝Ｗｍ×η×ｋ／Ｎｅ・・・（７）
で求めることができる（ステップＳ２０６）。ここで、Ｎｅは内燃機関１の機関回転数であり、ｋは定数である。

図１０は、機関回転数と発電効率との関係の一例を示す説明図である。一般に、発電機５１は最も発電効率ηが高くなる回転数がある。この実施例に係る駆動装置２００では、内燃機関１により発電機５１を駆動するので、発電機５１の最も発電効率ηが高くなる機関回転数Ｎｅが存在する。図１０に示す関係では、内燃機関１の機関回転数がＮｅ₂のときに、発電機５１の発電効率ηは最も高くなる。このときの発電効率を最大発電効率η_maxとする。内燃機関１が電力Ｗｍを発生させるときに要するトルクを算出するにあたり、式（７）のηに最大発電効率η_maxを用いてもよい。このようにすれば、発電効率が高い領域で発電機５１を駆動できるので、より燃料消費率を低くできる。

燃料消費判定部１２は、式（７）によって求めた内燃機関１の必要トルクＴ_EMでの燃料消費率Ｑ_Mを求める（ステップＳ２０７）。この例において、Ｔ_EM＝Ｔｅ₅であるとすると、燃料消費判定部１２が図９−２に示す関係に内燃機関１による必要トルクＴ_EM＝Ｔｅ₅を与えることにより、Ｑ_M＝Ｑ₂と求めることができる（ステップＳ２０７）。図９−１に示すように、この例ではＱ₁＜Ｑ₂なので、第１車両停止形態、すなわち半クラッチホールドを用いて、内燃機関１により車両１００を坂道Ｌｓに停止させる方が、燃料消費を抑制することができる。

第１車両停止形態により車両１００を坂道Ｌｓに静止させる場合の燃料消費率Ｑ_Eと、第２車両停止形態によって車両１００を坂道Ｌｓに静止させる場合の燃料消費率Ｑ_Mとを求めたら（ステップＳ１０８）、燃料消費判定部１２が両者を比較する（ステップＳ１０９）。Ｑ_E＜Ｑ_Mである場合（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、第１車両停止形態により内燃機関１で車両１００を坂道Ｌｓに静止させた方が燃料消費率は小さくなる。このため、クラッチ制御部１３がクラッチ４を半クラッチ状態に維持するとともに、車両保持手段変更部１４は内燃機関１のトルクを車両１００の停止に必要な大きさまで増加させる。これにより、半クラッチホールドを用いて、内燃機関１で車両１００を坂道Ｌｓに静止させる（ステップＳ１１０）。

Ｑ_E≧Ｑ_Mである場合（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、第２車両停止形態で車両１００を坂道Ｌｓに静止させた方が燃料消費率は小さくなる。このため、内燃機関制御部３１が内燃機関１のトルクを低減するとともに（ステップＳ１１１）、クラッチ制御部１３がクラッチ４を解除して（ステップＳ１１２）、車両保持手段変更部１４が電動機であるＭ／Ｇ５０で車両１００を坂道Ｌｓに静止させる（ステップＳ１１３）。

なお、この例においては、Ｑ_E＝Ｑ_Mである場合もＭ／Ｇ５０により車両１００を坂道Ｌｓに静止させているが、この場合、半クラッチホールドを用いて内燃機関１により車両１００を坂道Ｌｓに停止させてもよい。また、ステップＳ１１２において、クラッチ４を完全に解除せず一部係合させた状態として、Ｍ／Ｇ５０と内燃機関とで分担して車両１００を坂道Ｌｓに停止させてもよい。これにより、車両１００が発進する際においてはクラッチ４の係合遅れを回避できるので、ドライバビリティが向上する。

ここで、Ｍ／Ｇ５０は、車両搭載上の自由度を向上させるため、できるだけ小型化することが好ましい。Ｍ／Ｇ５０が相対的に小さい場合、発生トルクが大きくなる程、損失が大きくなる。一般に、損失は発生トルクの２乗に比例して増加するので、車両１００が坂道で停止する際に、安易にＭ／Ｇ５０を用いると、坂道の勾配が大きくなるにしたがって損失、すなわち燃料消費が増加する。

この実施例に係る駆動制御装置１０及び駆動装置２００では、クラッチ４の係合状態を調整することにより内燃機関１で車両１００を坂道Ｌｓに停止させるときの燃料消費率Ｑ_Eと、内燃機関１で発電機５１を駆動することにより発生した電力を電動機であるＭ／Ｇ５０に与えて車両１００を坂道Ｌｓに停止させるときの燃料消費率Ｑ_Mとを比較する。これにより、内燃機関１又はＭ／Ｇ５０のうち、燃料消費率の小さい方を用いて車両１００を坂道Ｌｓに静止させることができる。その結果、例えば、坂道Ｌｓの勾配が小さいときにはＭ／Ｇ５０で、坂道Ｌｓの勾配が大きくなった場合には内燃機関１で、車両１００を坂道Ｌｓに停止させて、燃料消費を抑制することができる。

以上、この実施例では、クラッチの温度を監視して、クラッチが焼き付くおそれがある状況のときには、クラッチの係合を緩和又は解除して、電動機により車両を坂道に停止させる。これにより、車両を坂道に停止させつつ、クラッチの焼き付きを抑制できるので、クラッチの耐久性低下を抑制しつつ、車両後退による違和感を抑制できる。

また、この実施例では、電動機により車両を坂道に停止させる場合の燃料消費率と、内燃機関により車両を坂道に停止させる場合の燃料消費率とを比較して、燃料消費率の小さい方で車両を坂道に停止させる。これにより、車両が坂道に停止している場合の燃料消費を抑制できる。特に、電動機が小さい場合には、大きいトルクを発生させると損失、すなわち燃料消費が増大するので、かかる制御は、小型の電動機を用いる場合に特に好ましい。

以上のように、本発明に係る駆動制御装置及び駆動装置は、車両に搭載される駆動装置及びその制御に有用であり、特に、坂道停止時における燃料消費を抑制することに適している。

この実施例に係る車両を示す説明図である。この実施例に係る駆動装置の詳細を示す説明図である。この実施例に係る車両が備える駆動装置に関する制御系統の概要を示す説明図である。この実施例に係る駆動制御装置の構成を示す説明図である。この実施例に係る駆動制御方法の手順を示すフローチャートである。必要静止トルクを算出する方法の説明図である。必要静止トルクを算出する方法の説明図である。燃料消費率を求める手順を示すフローチャートである。内燃機関の必要トルクを説明する概念図である。電動機の必要トルクを説明する概念図である。内燃機関のトルクと燃料消費率との関係を示す説明図である。電動機のトルクと損失との関係を示す説明図である。機関回転数と発電効率との関係の一例を示す説明図である。

符号の説明

１内燃機関
４クラッチ
５クラッチ制御用アクチュエータ
６ｄ₁、６ｄ₂ 駆動輪
６ｆ₁、６ｆ₂ 後輪
１０駆動制御装置
１１クラッチ温度比較部
１２燃料消費判定部
１３クラッチ制御部
１４車両保持手段変更部
２０変速機
３０ハイブリッドＥＣＵ
３０ｐ処理部
３０ｍ記憶部
４０クラッチ温度センサ
４１傾斜センサ
５０Ｍ／Ｇ
５１発電機
５２Ｍ／Ｇ用インバータ
５３発電機用インバータ
５４バッテリー
１００車両
２００駆動装置

Claims

車両に搭載されて、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達するとともに、前記内燃機関の駆動力はクラッチを介して前記駆動輪に伝達される駆動装置を制御するものであり、
前記クラッチの温度を規定温度と比較するクラッチ温度比較部と、
前記車両が坂道に停止する場合において、前記クラッチの温度が前記規定温度以上である場合には、前記クラッチの係合状態を現状よりも緩和、又は解除するクラッチ制御部と、
前記クラッチの係合状態が現状よりも緩和、又は解除されたときには、前記電動機により前記車両を停止させる車両保持手段変更部と、
を含んで構成されることを特徴とする駆動制御装置。
車両に搭載されて、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達するとともに、前記内燃機関の駆動力はクラッチを介して前記駆動輪に伝達される駆動装置を制御するものであり、
前記クラッチの係合状態を調整することにより前記内燃機関で前記車両を坂道に停止させる第１車両停止形態を用いるときの燃料消費率と、前記内燃機関で発電手段を駆動することにより発生した電力を前記電動機に与えて前記車両を坂道に停止させる第２車両停止形態を用いるときの燃料消費率とを比較する燃料消費判定部と、
燃料消費率の小さい車両停止形態を用いて前記車両を坂道上に停止させる車両保持手段変更部と、
を含んで構成されることを特徴とする駆動制御装置。
車両に搭載されて、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達するとともに、前記内燃機関の駆動力はクラッチを介して前記駆動輪に伝達される駆動装置を制御するものであり、
前記クラッチの温度を規定温度と比較するクラッチ温度比較部と、
前記車両が坂道上に停止する場合に、前記クラッチの温度が前記規定温度よりも低い場合には、前記クラッチの係合状態を調整することにより前記内燃機関で前記車両を坂道に停止させ第１車両停止形態を用いるときの燃料消費率と、前記内燃機関で発電手段を駆動することにより発生した電力を前記電動機に与えて前記車両を坂道に停止させる第２車両停止形態を用いるときの燃料消費率とを比較する燃料消費判定部と、
燃料消費率の小さい車両停止形態を用いて前記車両を坂道上に停止させる車両保持手段変更部と、
を含んで構成されることを特徴とする駆動制御装置。
前記発電手段の発電効率が最も高くなる状態で燃料消費率を比較することを特徴とする請求項２又は３に記載の駆動制御装置。
車両に搭載されるとともに、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達する駆動装置であって、
前記内燃機関と前記駆動輪との間に介在するクラッチと、
前記クラッチの係合状態を調整するとともに、前記車両が坂道上に停止するときには、前記クラッチの係合状態を緩和して前記内燃機関により前記車両を坂道上に停止させることのできるクラッチ制御手段と、
前記クラッチの温度を検出するクラッチ温度検出手段と、を備え、
前記車両が坂道上に停止する場合において、前記クラッチ温度検出手段が規定温度以上の前記クラッチの温度を検出したときには、前記クラッチの係合状態を現状よりも緩和、又は解除するとともに、前記電動機により前記車両を停止させることを特徴とする駆動装置。
車両に搭載されるとともに、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達する駆動装置であって、
前記内燃機関と前記駆動輪との間に介在するクラッチと、
前記内燃機関により駆動されて電力を発生する発電手段と、
前記クラッチの係合状態を調整するとともに、前記車両が坂道上に停止するときには、前記クラッチの係合状態を緩和して前記内燃機関により前記車両を坂道上に停止させることのできるクラッチ制御手段と、を備え、
前記内燃機関により前記車両を坂道上に停止させる第１車両停止形態を用いるときの燃料消費率と、前記内燃機関により前記発電手段を駆動して発生した電力を前記電動機に与えて前記車両を坂道上に停止させる第２車両停止形態を用いるときの燃料消費率とを比較して、燃料消費率の小さい車両停止形態を用いて前記車両を坂道上に停止させることを特徴とする駆動装置。
車両に搭載されるとともに、内燃機関又は電動機の少なくとも一方の駆動力を駆動輪に伝達する駆動装置であって、
前記内燃機関の駆動力を断続するクラッチと、
前記内燃機関により駆動されて電力を発生する発電手段と、
前記クラッチの係合を調整するとともに、前記車両が坂道上に停止しているときには、前記クラッチの係合状態を緩和して前記車両を坂道上に停止させるクラッチ制御手段と、
前記クラッチの温度を検出するクラッチ温度検出手段と、を備え、
前記車両が坂道上に停止する場合に、前記クラッチ温度検出手段が規定温度よりも低い前記クラッチの温度を検出したときにおいては、
前記内燃機関により前記車両を坂道上に停止させる第１車両停止形態を用いるときの燃料消費率と、前記内燃機関により前記発電手段を駆動して発生した電力を前記電動機に与えて前記車両を坂道上に停止させる第２車両停止形態を用いるときの燃料消費率とを比較して、燃料消費率の小さい車両停止形態を用いて前記車両を坂道上に停止させることを特徴とする駆動装置。
前記発電手段の発電効率が最も高くなる状態で燃料消費率を比較することを特徴とする請求項６又は７に記載の駆動装置。