JP2008128346A - 車両の発進制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発進クラッチの耐久性を向上するとともに、クラッチシステムの小型化を実現できる車両の発進制御装置を提供すること。
【解決手段】 動力源と、前記動力源と駆動輪との間に介装され前記動力源と前記駆動輪とを断接する摩擦要素と、車両の発進要求時に、アクセル開度に基づき前記摩擦要素の締結トルクの目標値を設定し、前記締結トルクを制御する締結トルク制御手段と、を備えた車両の発進制御装置において、車両に加わる負荷を判定する車両負荷判定手段と、車両負荷の判定結果に基づき前記目標値を補正する締結トルク補正手段と、車両負荷の判定結果に基づき前記摩擦要素のスリップ量を制御するスリップ量制御手段と、を設けた。
【選択図】 図７

Description

本発明は、車両発進用の摩擦要素を備えた車両の発進制御装置に関する。

従来、トルクコンバータを装備しない自動変速機を搭載した車両では、車両発進時にはトルクコンバータの代わりに発進専用の摩擦要素（以下、クラッチという）、または自動変速機内のクラッチをスリップさせることにより滑らかな車両発進を行っている。例えば、特許文献１には、トルクコンバータを装備せず、かつ、動力源と出力軸との間を断接可能な発進クラッチと、発進クラッチの締結度合いを制御するクラッチ制御手段と、を備えた車両の発進制御装置が開示されている。
特開２００４−１６９７８２号公報。

しかし、特許文献１に記載の構成にあっては、車両発進時には発進クラッチをスリップさせるため、急勾配登坂時やトレーラトーイング時等、車両に加わる負荷が大きいときは発進クラッチへの負担も大きい。すなわち、スリップによる発熱量が大きくなり、例えば、クラッチプレートが焼き付いて締結故障を起こしたり、発進クラッチの耐久性が低下したりするおそれがある。

このように路面勾配や車両重量等による車両負荷が大きいと、発進クラッチの発熱量が大きくなるため、以下のような問題があった。第１に、高出力車への適用が難しい。第２に、クラッチの単位面積当たりに発生する熱量を小さくしてクラッチ耐久性を向上させようとすると、大径またはプレート枚数の多いクラッチが必要となる。よって、クラッチが大型化して車両搭載性が悪化する。第３に、上記発熱を冷却するための装置が必要となり、クラッチシステムとしてのコストも増大する。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、発進クラッチをスリップさせることにより滑らかな発進を行う車両において、発進クラッチの耐久性を向上するとともに、クラッチシステムの小型化を実現できる車両の発進制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の車両の発進制御装置では、動力源と、前記動力源と駆動輪との間に介装され前記動力源と前記駆動輪とを断接する摩擦要素と、車両の発進要求時に、アクセル開度に基づき前記摩擦要素の締結トルクの目標値を設定し、前記締結トルクを制御する締結トルク制御手段と、を備えた車両の発進制御装置において、車両に加わる負荷を判定する車両負荷判定手段と、車両負荷の判定結果に基づき前記目標値を補正する締結トルク補正手段と、車両負荷の判定結果に基づき前記摩擦要素のスリップ量を制御するスリップ量制御手段と、を設けた。

よって、本発明の車両の発進制御装置にあっては、車両発進時に、車両負荷の判定結果に基づき発進クラッチのスリップ量を制御することで、発進クラッチの発熱量を抑制し、これにより発進クラッチの耐久性を向上するとともに、クラッチシステムの小型化を実現できる。

以下、本発明の車両の発進制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［実施例１の構成]
図１は、実施例１の発進制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両を示す全体システム図である。まず、このハイブリッド車両の駆動系構成を説明する。実施例１におけるハイブリッド車両の駆動系は、エンジンEと、フライホイールFWと、第１クラッチCL1と、モータジェネレータMGと、第２クラッチCL2と、自動変速機ATと、プロペラシャフトPSと、ディファレンシャルDFと、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪RL（駆動輪）と、右後輪RR（駆動輪）と、を有している。なお、FLは左前輪、FRは右前輪である。

エンジンEは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度等が制御される。なお、エンジン出力軸にはフライホイールFWが設けられている。

第１クラッチCL1は、エンジンEとモータジェネレータMGとの間に介装されたクラッチであり、後述する第１クラッチコントローラ５からの制御指令に基づいて、第１クラッチ油圧ユニット６により作り出された制御油圧により、スリップ締結とスリップ開放を含み締結・開放が制御される。

モータジェネレータMGは、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流を印加することにより制御される。このモータジェネレータMGは、バッテリ４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（この状態を「力行」と呼ぶ）、ロータが外力により回転している場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ４を充電することもできる（以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ）。なお、このモータジェネレータMGのロータは、図外のダンパを介して自動変速機ATの入力軸に連結されている。

第２クラッチCL2は、モータジェネレータMGと左右後輪RL,RRとの間に介装されたクラッチであり、後述するATコントローラ７からの制御指令に基づいて、第２クラッチ油圧ユニット８により作り出された制御油圧により、スリップ締結とスリップ開放を含み締結・開放が制御される。

自動変速機ATは、前進５速後退１速等の有段階の変速比を車速VSPやアクセル開度APO等に応じて自動的に切り換える変速機である。第２クラッチCL2は、専用クラッチとして新たに追加したものではなく、自動変速機ATの各変速段にて締結される複数の摩擦要素のうち、いくつかの摩擦要素を流用している。

そして、自動変速機ATの出力軸は、プロペラシャフトPS、ディファレンシャルDF、左ドライブシャフトDSL、右ドライブシャフトDSRを介して左右後輪RL,RRに連結されている。尚、前記第１クラッチCL1と第２クラッチCL2には、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチを用いている。

このハイブリッド駆動系は、第１クラッチCL1の締結・開放状態に応じて３つの走行モードを有している。第１の走行モードは、第１クラッチCL1の開放状態で、モータジェネレータMGの動力のみを動力源として走行するモータ使用走行モードとしての電気自動車走行モード（以下、「EV走行モード」と略称する。）である。第２の走行モードは、第１クラッチCL1の締結状態で、エンジンEを動力源に含みながら走行するエンジン使用走行モード（以下、「HEV走行モード」と略称する。）である。

第３の走行モードは、第１クラッチCL1の締結状態で第２クラッチCL2をスリップ制御させ、エンジンEを動力源に含みながら走行または発進するエンジン使用スリップ走行モード（以下、「WSC（Wet Start Clutch）走行モード」と略称する。）である。このモードは、特にバッテリSOCが低いときやエンジン水温が低いときに、クリープ走行を達成する。更に、エンジン停止状態からの発進時にエンジン始動しつつ駆動力を出力可能なモードである。

上記「HEV走行モード」は、「エンジン走行モード」と「モータアシスト走行モード」と「走行発電モード」との３つの走行モードを有する。

「エンジン走行モード」は、エンジンEのみを動力源として駆動輪を動かす。「モータアシスト走行モード」は、エンジンEとモータジェネレータMGの２つを動力源として駆動輪を動かす。「走行発電モード」は、エンジンEを動力源として駆動輪RR,RLを動かすと同時に、モータジェネレータMGを発電機として機能させる。定速運転時や加速運転時には、エンジンEの動力を利用してモータジェネレータMGを発電機として動作させる。また、減速運転時は、制動エネルギーを回生してモータジェネレータMGにより発電し、バッテリ４の充電のために使用する。

また、更なるモードとして、車両停止時には、エンジンEの動力を利用してモータジェネレータMGを発電機として動作させる発電モードを有する。

次に、ハイブリッド車両の制御系を説明する。実施例１におけるハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、第１クラッチコントローラ５と、第１クラッチ油圧ユニット６と、ATコントローラ７と、第２クラッチ油圧ユニット８と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０と、を有している。

なお、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、第１クラッチコントローラ５と、ATコントローラ７と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０とは、情報交換が可能なCAN通信線１１を介して互いに接続されている。

エンジンコントローラ１は、エンジン回転数センサ１２からのエンジン回転数情報の入力を受け、統合コントローラ１０からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne,Te）を制御する指令を演算して、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。また、エンジンコントローラ１内には、エンジンEの燃料噴射量やスロットル開度等に基づいてエンジントルクTeを推定するエンジントルク推定部１aが設けられている。エンジン回転数Neや推定されたエンジントルクTeの情報は、CAN通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給される。

モータコントローラ２は、モータジェネレータMGのロータ回転位置を検出するレゾルバ１３からの情報の入力を受け、統合コントローラ１０からの目標モータジェネレータトルク指令および目標モータジェネレータ回転数指令等に応じ、モータジェネレータMGのモータ動作点（Nm,Tm）を制御する指令を演算して、インバータ３へ出力する。なお、このモータコントローラ２では、バッテリ４の充電状態を表すバッテリSOCを監視しており、バッテリSOC情報は、モータジェネレータMGの制御情報に用いると共に、CAN通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給する。

また、モータジェネレータMGに流れる電流値（電流値の正負によって駆動トルクと回生トルクを区別している）に基づいて、モータジェネレータトルク（以下、モータトルクTmという）を推定するモータトルク推定部２aが設けられている。この推定されたモータトルクTmの情報は、CAN通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給される。

第１クラッチコントローラ５は、第１クラッチ油圧センサ１４と第１クラッチストロークセンサ１５からのセンサ情報の入力を受け、統合コントローラ１０からの第１クラッチ制御指令に応じ、第１クラッチCL1の締結・開放を制御する指令を演算して、第１クラッチ油圧ユニット６に出力する。なお、第１クラッチストロークC1Sの情報は、CAN通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給する。

ATコントローラ７は、アクセル開度センサ１６と車速センサ１７と第２クラッチ油圧センサ１８とからのセンサ情報の入力を受け、統合コントローラ１０からの第２クラッチ制御指令に応じ、第２クラッチCL2の締結・開放を制御する指令を演算して、AT油圧コントロールバルブ内の第２クラッチ油圧ユニット８に出力する。なお、アクセル開度APと車速VSPの情報は、CAN通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給する。

ブレーキコントローラ９は、４輪の各車輪速を検出する車輪速センサ１９とブレーキストロークセンサ２０からのセンサ情報の入力を受け、例えば、ブレーキ踏み込み制動時、ブレーキストロークBSから求められる要求制動力に対し回生制動力だけでは不足する場合、その不足分を機械制動力（液圧制動力やモータ制動力）で補うように、統合コントローラ１０からの回生協調制御指令に基づいて回生協調ブレーキ制御を行う。

統合コントローラ１０は、車両全体の消費エネルギーを管理し、最高効率で車両を走らせる機能を担うもので、モータジェネレータ回転数（以下、モータ回転数Nmという）を検出するモータ回転数センサ２１と、第２クラッチ出力回転数N2outを検出する第２クラッチ出力回転数センサ２２と、第２クラッチの締結トルクTCL2を検出する第２クラッチ締結トルクセンサ２３と、ブレーキ油圧センサ２４と、車両加速度を検出する加速度センサ２５と、からの情報およびCAN通信線１１を介して得られた情報の入力を受ける。尚、第２クラッチ出力回転数N2outとは、第2クラッチCL2の駆動輪側の出力軸の回転数を指す。

加速度センサ２５は、勾配を有する坂道上に車両が位置している否か等を検出可能であり、例えばブレーキバイワイヤシステムに装備されているものを利用可能である。ここでブレーキバイワイヤとは、ブレーキペダルとマスタシリンダとの間に機械的な連携がなく、ブレーキペダルに対する操作（ブレーキストロークBS）を電気的に検出し、その検出値に基づいて制動力を発生する電子制御ブレーキである。

また、統合コントローラ１０は、エンジンコントローラ１への制御指令によるエンジンEの動作制御と、モータコントローラ２への制御指令によるモータジェネレータMGの動作制御と、第１クラッチコントローラ５への制御指令による第１クラッチCL1の締結・開放制御と、ATコントローラ７への制御指令による第２クラッチCL2の締結・開放制御と、を行う。

更に、統合コントローラ１０は、車両発進時における車両負荷を判断するとともに、車両負荷が大きいと判断した場合には、第２クラッチCL2が必要以上に過熱されることを防止すべく、第２クラッチ入力回転数N2in（モータ回転数Nm）を低下させる発進制御を実行する。尚、第２クラッチ入力回転数N2inとは、第2クラッチCL2のモータジェネレータMG側の入力軸の回転数を指す。

以下に、図２に示すブロック図を用いて、統合コントローラ１０にて演算される制御を説明する。例えば、この演算は、制御周期10msec毎に統合コントローラ１０で演算される。統合コントローラ１０は、目標駆動力演算部100と、モード選択部200と、目標充放電演算部300と、動作点指令部400と、変速制御部500と、を有する。

目標駆動力演算部100では、図３に示す目標駆動力マップを用いて、アクセルペダル開度APOと車速VSPとから、目標駆動力tFoOを演算する。

モード選択部200では、図４に示すEV-HEV選択マップを用いて、アクセルペダル開度APOと車速VSPとから、目標モードを演算する。但し、バッテリSOCが所定値以下であれば、強制的に「HEV走行モード」を目標モードとする。また、EV-HEV選択マップには、低車速領域においてアクセルペダル開度APOが大きいときに、大きな駆動力を出力するために、WSCモードが設定されている。HEV→WSC切換線もしくはEV→WSC切換線は、自動変速機ATが１速段のときに、エンジンEのアイドル回転数よりも小さな回転数となる車速VSP1よりも低い領域に設定されている。図４中、斜線領域がWSC走行モードの領域であり、網掛け領域がWSC走行モードとEV走行モードとの間のヒステリシス領域となる。

目標充放電演算部300では、図外の目標充放電量マップを用いて、バッテリSOCから目標充放電電力tPを演算する。

動作点指令部400では、アクセルペダル開度APOと、目標駆動力tFoOと、目標モードと、車速VSPと、目標充放電電力tPとから、これらの動作点到達目標として、過渡的な目標エンジントルクTe*と目標モータトルクTm*と第２クラッチ目標締結トルクTCL2*と目標自動変速シフトと第１クラッチソレノイド電流指令を演算する。また、動作点指令部400には、WSC走行モード時、またはEV走行モードからHEV走行モードに遷移するときにエンジンEの始動制御を行う図外のエンジン始動制御部が設けられている。

ここで、エンジン始動制御について説明する。後述するように、エンジン始動要求がなされると、第２クラッチCL2をスリップ制御すると同時に、モータジェネレータMGの回転数制御を実行する。また、エンジン始動要求がなされると、第１クラッチCL1の目標締結トルクTCL1*を所定値まで上昇させる。第１クラッチCL1の目標締結トルクTCL1*が所定値まで上昇すると、モータジェネレータMGに作用する負荷が増大するが、モータ回転数制御により、負荷の増大分だけ高いモータトルクTmが自動的に再設定される。第１クラッチCL1の締結トルクTCL1がエンジン始動に必要なトルク程度の締結トルクまで上昇すると、エンジンEのクランキングが行われる。エンジンEが自立回転を始めることで、エンジン始動が完了する。

目標締結トルク演算部401は、第２クラッチCL2の目標締結トルクTCL2*を目標駆動力tFoOに基づいて演算し、演算結果を締結トルク制御部402および切換部406に出力する。目標締結トルク演算部401は、図５に示すマップ１を有しており、車速VSPがゼロないし微小である車両発進時には、このマップ１（実線部分）に基づき目標締結トルクTCL2*を設定する。

マップ１の実線部分は、所定の車両負荷（例えば平坦路かつ標準の車両重量であるときの車両負荷。以下、これを標準の車両負荷という）における、アクセル開度APOに対する目標締結トルクTCL2*の変化特性を示す。所定の車両負荷では、目標締結トルクTCL2*がアクセル開度APOに応じて略一定の割合で増大する。なお、図５におけるアクセル開度APOは、図３において車速VSPがゼロないし微小であるときの目標駆動力tFoOに対応している。

締結トルク制御部402は、目標締結トルクTCL2*を変速制御部500に出力して、第２クラッチCL2の実締結トルクTCL2が目標値TCL2*となるように制御する。
締結トルク推定部405は、推定されたモータトルクTmやモータ回転数Nm等に基づいて第２クラッチCL2の実締結トルクTCL2を推定し、切換部406に出力する。

変速制御部500では、予め設定されたシフトスケジュールに沿って、目標変速段と自動変速機AT内の各クラッチの目標締結トルクを達成するように自動変速機AT内のソレノイドバルブを駆動制御する。尚、このシフトスケジュールは、車速VSPとアクセルペダル開度APOに基づいて予め目標変速段が設定されたものであり、アップシフト線、ダウンシフト線等が設定されている。

（第2クラッチのスリップ制御および切換制御）
発進要求時またはエンジン始動要求時には第2クラッチCL2をスリップ制御すると共に、切換部406によりモータジェネレータの制御をトルク制御から回転数制御に切り換える。その後、所定の条件が成立すると、回転数制御からトルク制御に切り換えると共に、第2クラッチCL2を完全締結する。

すなわち、エンジン始動時のように、モータトルクTmとして駆動トルクに加えてエンジン始動分のトルクを発生させるシーンでは、第２クラッチCL2の締結トルクTCL2を制御する。これにより、駆動輪には確実に第２クラッチCL2の締結トルク相当値が出力され、目標駆動力が達成される。同時に、駆動輪側に第２クラッチ締結トルクTCL2以上のトルクが出力されることを防止して、安定した走行または滑らかな発進を達成する。また、このスリップ制御中は、モータジェネレータMGの制御をトルク制御から回転数制御に切り替えることにより、第２クラッチCL2の過剰なスリップを防止する。以下、具体的に説明する。

発進要求またはエンジン始動要求が成されると、アクセル開度APOまたは目標駆動力tFoOに基づいて第2クラッチの目標締結トルクTCL2*を演算し、実締結トルクTCL2が目標締結トルクTCL2*となるように第2クラッチ締結トルク制御を実行する。尚、この締結トルク制御に用いる第2クラッチ実締結トルクTCL2は、モータ回転数Nm等や検出した第1クラッチCL1の締結状態に基づき推定される。

同時に、第２クラッチCL2の出力回転数N2outよりも入力回転数N2inが若干高くなるようにモータ回転数制御を実行する。具体的には、出力回転数N2outを読み込み、この回転数N2outに所定スリップ量を加算した値を入力回転数N2inの目標値として設定する。そして、この目標回転数N2inを達成できるように、所定のギヤ比等を加味した目標モータ回転数Nm*を設定し、この目標モータ回転数Nm*を維持するようにモータジェネレータMGを制御する。以下、上記所定のスリップ量を、車速VSP（出力回転数N2out）に対するモータ回転数Nmの差回転数により近似し、α等と表記する。

このように、モータジェネレータMGを回転数制御とし、第２クラッチCL2を締結トルク制御としたとき、モータ回転数Nmを出力回転数N2outよりも高く維持するために、目標駆動力tFoOおよび第２クラッチ締結トルクTCL2（尚、エンジン始動制御においてエンジンクランキングに必要なトルク分を含む）よりも大きなモータトルクTmが自動的に設定される。よって、駆動輪RR,RLには第２クラッチCL2の締結トルク相当値が確実に出力される。

走行中のエンジン始動時（EV→HEV走行モード切替時）には、エンジン始動が完了すると、モータ回転数制御からモータトルク制御に切り換えると共に、第2クラッチCL2を完全締結する。車両発進時（WSC走行モード時）には、車速VSPが所定車速VSP1以上となり、WSC走行モードからHEV走行モードへの切替指令が出力されると、モータ回転数制御からモータトルク制御に切り換えると共に、第2クラッチCL2を完全締結する。

（発進制御）
次に、本願発明の発進制御処理について説明する。上記のように、車両発進時（WSC走行モード時）には、第2クラッチCL2の締結トルクTCL2を制御し、目標締結トルクTCL2*をアクセル開度APOに応じて設定する。同時に、モータジェネレータMGの目標回転数Nm*を、出力回転数N2outに所定スリップ量αを加算した値に設定する。

車両負荷判定部407は、車両発進時に車両に加わる負荷の大小、および路面勾配の有無を判定する。車両発進時であるか否か、すなわち停車状態から発進状態へ切り替わったか否かは、アクセル開度APOがゼロより大きくなったか否か等により検出する。本明細書において、単に車両負荷というときは、路面勾配により車両に加わる重量負荷を含むものとする。車両負荷は車両重量や路面勾配に左右され、登坂路やトレーラトーイング時には大きくなる。

車両負荷判定部407は、図６に示すマップ２を有しており、このマップ２に基づき、路面勾配状況を含む車両負荷を判定する。マップ２における実線部分は、標準の車両負荷におけるアクセル開度APOごとの車速VSPの目標特性（予想車速VSP*）を示す。所定のアクセル開度APOでは、予想車速VSP*が時間tとともに略一定の割合で上昇する。また、アクセル開度APOが大きくなるに応じて、予想車速VSP*の時間変化の割合（傾き）が増大する。この傾きは、車両の加速度の目標特性（予想加速G*）を示す。

発進要求時、アクセル開度APOが十分に大きいと、車速VSPが所定値VSP1以下では、WSC走行モードとなって第2クラッチCL2がスリップ制御される。その後、車速VSPが所定値VSP1を越えると、WSC走行モードからHEV走行モードに切り替えられ（図４参照）、第2クラッチCL2が完全締結される。よって、車速VSPがゼロ（発進要求時）から所定値VSP1まで上昇するのに要する時間は、第2クラッチCL2がスリップを開始してから完全締結されるまでのクラッチ締結時間Tcを示す。

マップ２の実線部分から求められるクラッチ締結時間Tcは、標準の車両負荷でのクラッチ締結時間の目標特性、すなわち予想クラッチ締結時間Tc*を示す。アクセル開度APOに応じて、予想車速VSP*の傾き（予想加速G*）が変化するため、予想クラッチ締結時間Tc*も変化する。このように、所定のアクセル開度APOが与えられると、予想クラッチ締結時間Tc*も与えられる。

しかし、車両負荷が大きいと発進トルクが不足し、実際の加速Gは目標特性（予想加速G*）に対して低下する。発進トルクとは、目標締結トルクTCL2*（駆動輪RR,RLに出力される正の駆動トルク）から車両負荷トルク（車両負荷により駆動輪RR,RLに作用する負のトルク）を差し引いて算出され、発進に用いることができる駆動トルクである。よって、実際の車速VSPの上昇勾配は目標特性（予想車速VSP*）に対して緩やかになるとともに、実クラッチ締結時間Tcは、目標特性（予想クラッチ締結時間Tc*）よりも長くなる。

このように、実加速G、実車速VSP、または実クラッチ締結時間Tcと、これらの予想値（目標特性）とを比較することにより、車両発進時における車両負荷を判定可能である。本実施例１の車両負荷判定部407は、実加速Gと予想加速G*との比較結果に基づき、車両負荷を判定する。

高負荷時制御部408は、車両負荷が大きいと判定された場合、目標締結トルク演算部401に指令を出力して、車両負荷に応じてマップ１の特性（図５参照）を変更することにより、第2クラッチの目標締結トルクTCL2*を補正する。具体的には、車両負荷が大きくなるに応じて、アクセル開度APOに対する目標締結トルクTCL2*の変化割合（傾き）を増大する（図５の点線部分）。言い換えれば、車両負荷が大きくなるほど目標締結トルクTCL2*を増大補正する。これにより第2クラッチCL2の出力トルクが増大されて、発進トルクが確保される。

車両発進時には、目標締結トルク演算部401は、上記のようにマップ１を用いて、アクセル開度APOに基づき目標締結トルクTCL2*を設定する。目標締結トルク演算部401は、標準の車両負荷を前提とする。すなわち、マップ１の実線部分を用いて目標締結トルクTCL2*を設定する。ここでアクセル開度APOと車両負荷とは無関係である。よって、発進トルクは、車両負荷の大小によって左右されることになる。例えば、車両負荷が大きいときは、標準の車両負荷を前提として設定された目標締結トルクTCL2*から大きな車両負荷トルクが差し引かれるため、発進トルクが不足するおそれがある。よって、本願発明の発進制御では、車両負荷が大きいときは、目標締結トルクTCL2*を増大させる制御（高負荷時締結トルク制御）を実行する。

高負荷時制御部408は、車両負荷が大きいと判定された場合、上記の高負荷時締結トルク制御に加えて、モータ回転数制御部403に指令を出力して、モータ回転数Nmを所定量だけ低下させる。これにより第2クラッチCL2の入力回転数N2inが減少し、スリップ量も減少して、第2クラッチCL2において発生する摩擦エネルギーが抑制される。尚、モータ回転数制御により、上記のように増大補正された目標締結トルクTCL2*よりも高いモータトルクTmが自動的に設定されるため、最低限の発進トルクは確保される。

モータ回転数制御におけるスリップ量を、高負荷時締結トルク制御の実行前と同じ値αに設定しておくと、増大された締結トルクTCL2の分だけ高い摩擦力でクラッチプレート同士が押し付けられ、そのままの状態で第2クラッチCL2がスリップすることになる。摩擦エネルギーは摩擦力とスリップ量との積で与えられるため、このとき第2クラッチCL2において発生する摩擦エネルギーが増大し、発熱量が増大して、第2クラッチCL2の耐久性が低下する等のおそれがある。そこで、本願発明の発進制御では、車両負荷が大きいと判断したときは、スリップ量を減少補正する。具体的には、モータジェネレータMGの目標回転数Nm*を低めに設定する（高負荷時モータ回転数制御）。

［実施例１の作用]
図７は、実施例１の発進制御処理の流れを示すフローチャートである。本制御は、停車状態においてアクセル踏み込みによる発進動作があった場合に実行される（ステップS1）。アクセル開度APOがゼロより大きくなったことを検出したら、発進要求があったとしてステップS2に進む。

ステップS2では、マップ２（図６参照）を用いて、発進要求後の所定時刻t2における、アクセル開度APOに応じた予想加速G*と実際の加速Gとを比較する。予想加速G*が実加速Gと同じであるか、または予想加速G*と実加速Gとの差の大きさが所定閾値ΔG未満であるときはステップS3に進み、それ以外のときはステップS5に進む。

ステップS3では、車両負荷が小さい（例えば平坦路である、または車両に作用する荷重がある閾値よりも低い、標準の車両負荷である）と判断して、ステップS4に進む。

ステップS4では、運転者の要求する駆動力に応じた加速Gを実現させつつ滑らかに第2クラッチCL2を締結する。具体的には、標準の車両負荷用のマップ（マップ１の実線部分）を用いて、アクセル開度APOに応じた目標締結トルクTCL2*を設定する。これにより、締結ショックのない発進を実現する。

ステップS5では、マップ２を用いて、アクセル開度APOに応じた予想加速G*と実加速Gとを比較する。予想加速G*が実加速Gよりも大きく、かつ予想加速G*と実加速Gとの差の大きさが所定閾値ΔG（図示せず）よりも大きいときはステップS6に進み、それ以外のときはステップS8に進む。

ステップS6では、車両負荷が大きい（例えば登坂路である、または車両に作用する荷重がある閾値よりも高い）と判断して、ステップS7に進む。

ステップS7では、発進トルクを確保できる範囲でモータ回転数Nmを低下させて、滑らかに第2クラッチCL2を締結する。具体的には、大きな車両負荷に応じて特性が変更されたマップ（マップ１の点線部分）を用いて、アクセル開度APOに応じた目標締結トルクTCL2*を設定する。これにより、第2クラッチの耐久性を確保しつつ、締結ショックのない発進を実現する。

ステップS8では、アクセル開度APOに応じた予想加速G*よりも実加速Gのほうが大きいため、下り勾配路であると判断し、ステップS9に進む。尚、予想加速G*よりも実加速Gのほうが小さい場合であっても、予想加速G*と実加速Gとの差の大きさが所定閾値ΔGよりも小さいため、ステップS9に進む。

ステップS9では、ステップS4と同様、運転者の要求する駆動力に応じた加速Gを実現させつつ滑らかに第2クラッチCL2を締結する。これにより、締結ショックのない発進を実現する。

（タイムチャート）
図８は、大きな車両負荷で発進する際、本発進制御を実行した場合のタイムチャートである。
時刻t1において、アクセル開度APOがゼロから所定値APO1へ切り替わると、アクセル踏み込みによる発進動作（発進要求）があったと判断する（ステップS1）。なお、アクセル開度APO1は十分に大きく、WSC走行モードで発進するものとする（図４の斜線部分）。よって、時刻t1においてエンジン始動要求が成される。

エンジン始動要求が成されると、第1クラッチの目標締結トルクTCL1*をゼロから上昇させて、最大値TCL1*maxに設定する（エンジン始動制御）。また、図５のマップ１（実線部分）を用いて、アクセル開度APO1に応じた、標準の車両負荷での第2クラッチ目標締結トルクTCL2*1を設定する（スリップ制御）。これにより、目標締結トルクTCL2*が最大値TCL2*maxからTCL2*1に低下する。さらに、モータジェネレータMGの制御をトルク制御から回転数制御に切り替え、目標モータ回転数Nm*を第2クラッチ出力回転数N2outよりも所定量αだけ大きい値に設定する。

ここで、第2クラッチ締結トルクTCL2*から車両負荷トルクTfを差し引いたトルクが発進トルクT(G)となる。また、車速VSPの時間変化の割合（傾き）は加速Gを示し、発進トルクT(G)の大きさは加速Gの大きさに対応している。図８に示すように、高負荷時締結トルク制御を開始する時刻t2以前は、目標締結トルクTCL2*1から大きな車両負荷トルクTf1を差し引いた発進トルクはT(G1)であり、標準負荷時の発進トルクT(G*)に比べて不足する。よって、加速Gも、アクセル開度APOに応じた予想加速G*に比べて小さな値G1となる。

時刻t2において、実際に発生している加速G1が、予想加速G*より小さく、かつこれらの差｜G*−G1｜が所定の閾値ΔG（図示せず）よりも大きいため、大きな車両負荷（以下、高負荷という）であると判断する（ステップS2,S5,S6）。よって、図５のマップ１（点線部分）を用いて、第2クラッチの目標締結トルクTCL2*をTCL2*1から増大補正し、アクセル開度APOに応じた、高負荷時の目標締結トルクTCL2*2に設定する（ステップS7）。高負荷時の目標締結トルクTCL2*2から大きな車両負荷トルクTf1を差し引いた発進トルクはT(G2)であり、標準負荷時の発進トルクT(G*)と略同じ大きさである。よって、加速G2は予想加速G*と略同じ大きさとなって、時刻t2以後、迅速な発進が実現される。

また、時刻t2において、高負荷であると判断されたため、モータ回転数Nmを低下させる（ステップS7）。具体的には、目標モータ回転数Nm*を第2クラッチ入力回転数N2outよりも所定量βだけ大きい値に設定する。βは標準負荷時のαよりも小さく設定されている（β<α）。よって、第2クラッチCL2のスリップ量は、時刻t2以前よりも（α−β）だけ減少する。時刻t2以後、トルク制御に切り替わる時刻t3までの間、第2クラッチCL2のスリップ量は所定量β（<α）に低下したまま保持される。

また、時刻t2からt3までの間に、エンジン始動制御によって、エンジンEのクランキングおよび完爆が完了し、エンジンEが始動する。尚、エンジン始動によるモータ回転数Nmの変化の説明は省略し、図示しない。

時刻t3において、車速VSPが所定値VSP1に達すると、図４のEV-HEV選択マップに従い、WSC走行モードからHEV走行モードに切り替える。よって、スリップ制御を終了し、第2クラッチCL2を完全締結する。すなわち、目標締結トルクTCL2*を所定値TCL2*2から増加させて、最大値TCL2*maxに設定する。同時に、モータジェネレータMGの制御を回転数制御からトルク制御に切り替える。

（従来技術との対比における作用効果）
図８中、一点鎖線は、高負荷時において、本発進制御（高負荷時締結トルク制御および高負荷時モータ回転数制御）を実行しなかった場合の各変数の時間変化を示す。第1に、高負荷時締結トルク制御を実行しない場合、高負荷時においても目標締結トルクTCL2*が標準負荷時の所定値TCL2*1に固定されるため、発進トルクがT(G1)に固定されて標準負荷時に比べて不足する。このため加速Gも予想加速G*より小さい加速G1となって、迅速な発進が妨げられる。

第2に、高負荷時締結トルク制御を実行して迅速な発進を実現した場合であっても、モータ回転数Nm*を低下させない（高負荷時モータ回転数制御を実行しない）ときは、第2クラッチCL2のスリップ量は標準負荷時のスリップ量αに固定される。よって、締結トルクTCL2*の増大分｜TCL2*2−TCL2*1｜に応じて、第2クラッチCL2に発生する摩擦エネルギー（締結トルク×スリップ量）が増大し、第2クラッチCL2の耐久性が低下する。

一方、本発進制御（高負荷時締結トルク制御および高負荷時モータ回転数制御）を実行した場合、高負荷時において、締結トルクTCL2*を高負荷時用の所定値TCL2*2に補正し、かつモータ回転数Nm*を低下させて第2クラッチCL2のスリップ量を減少させる。すなわち、高負荷と判断した時刻t2以後、第2クラッチCL2のスリップ制御を終了する時刻t3までの間、図８の斜線部分に相当する分のスリップ量を低減し、この減少分だけ第2クラッチCL2に発生する摩擦エネルギーを抑制する。よって、迅速な発進を実現すると同時に、第2クラッチCL2の耐久性を向上させることができる。

本実施例１の車両の発進制御装置は、下記に列挙する作用効果を得ることができる。

（１）モータジェネレータMGと、モータジェネレータMGと駆動輪RR,RLとの間に介装されモータジェネレータMGと駆動輪RR,RLとを断接する第2クラッチCL2と、車両の発進要求時に、アクセル開度APOに基づき第2クラッチCL2の締結トルクTCL2の目標値TCL2*を設定し、締結トルクTCL2を制御する締結トルク制御手段（目標締結トルク演算部401）と、を備えた車両の発進制御装置において、車両に加わる負荷を判定する車両負荷判定部407と、車両負荷の判定結果に基づき目標締結トルクTCL2*を補正する締結トルク補正手段（高負荷時制御部408、マップ１）と、車両負荷の判定結果に基づき動力源であるモータジェネレータMGの出力回転数Nmを制御することにより第2クラッチCL2のスリップ量を制御するスリップ量制御手段（高負荷時制御部408、モータ回転数制御部403）と、を設けた。

すなわち、例えば車両負荷が大きいと判断すると、車両負荷に応じて第2クラッチCL2の目標締結トルクTCL2*を増大補正するとともに、車両負荷に応じて第2クラッチCL2のスリップ量を減少させる。よって、発進トルクを確保して迅速な発進を実現できると同時に、第2クラッチCL2に発生する摩擦エネルギー（発熱量）を抑制することにより第2クラッチCL2の耐久性を向上できる。よって、トルクコンバータの代わりに発進クラッチ（第2クラッチCL2）を高出力車へ適用することが可能となるとともに、クラッチシステムを小型化して車両搭載性を向上し、またコストを低減できる。

（２）スリップ量制御手段（高負荷時制御部408、モータ回転数制御部403）は、動力源であるモータジェネレータMGの出力回転数Nmを制御することにより第2クラッチCL2のスリップ量を制御することとした。

後述するように、モータジェネレータMGの出力トルクTmやエンジンEの出力トルクTeを制御することにより上記スリップ量を制御することとしてもよい。しかし、その場合、上記スリップ量を間接的に制御することとなり、正確な制御ができないおそれがある。これに対し、モータ回転数制御により上記スリップ量を直接的に制御することで、正確な制御を実現でき、上記（１）の作用効果を確実に得ることができる。

（３）車両の発進要求後、実際の車両加速Gを検出する加速度センサ２５を設け、車両負荷判定部407は、車両の発進要求後、所定の車両負荷における加速Gをアクセル開度APOごとに予想する加速度予想手段（マップ２）を有し、検出した加速Gと予想した加速Gとの比較結果に基づき車両負荷を判定することとした。

このように、標準の車両負荷においてアクセル開度APOごとに予想される加速G*のマップ（マップ２）を有し、これを用いて車両負荷を判定することにより、車両負荷の有無およびその大小を簡便かつ迅速に判断することができる。

（４）動力源としてエンジンEとモータジェネレータMGとを有し、エンジンEとモータジェネレータMGとの間に、エンジンEとモータジェネレータMGとを断接する第２摩擦要素（第1クラッチCL1）を介装し、第2クラッチCL2を、モータジェネレータと駆動輪RR,RLとの間に介装した。

すなわち、上記の構成を有するハイブリッド車両に本願発明の発進制御装置を適用した場合、上記（１）〜（３）の作用効果を得ることができる。

実施例２の発進制御装置の構成は、実施例1と同様である。一方、本実施例２の車両負荷判定部407は、車速VSPの比較結果に基づき車両負荷を判定する点で、実施例１と相違する。

図９は、実施例２の発進制御処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS21では、図６に示すマップ２を用いて、発進要求後の所定時刻t2において、アクセル開度APOに応じた予想車速VSP*と実際の車速VSPとを比較する。予想車速VSP*が実車速VSPと同じであるか、または予想車速VSP*と実車速VSPとの差の大きさが所定閾値ΔVSP未満であるときはステップS3に進み、それ以外のときはステップS51に進む。

ステップS51では、マップ２を用いて、アクセル開度APOに応じた予想車速VSP*と実車速VSPとを比較する。予想車速VSP*が実車速VSPよりも大きく、かつ予想車速VSP*と実車速VSPとの差の大きさが所定閾値ΔVSPよりも大きいときはステップS6に進み、それ以外のときはステップS8に進む。

その他のステップS1等は、実施例１と同様である。

本実施例２の発進制御装置は、下記の作用効果を得ることができる。

（５）車両の発進要求後、実際の車速VSPを検出する車速センサ１７を設け、車両負荷判定部407は、車両の発進要求後、所定の車両負荷における車速VSPをアクセル開度APOごとに予想する車速予想手段（マップ２）を有し、検出した車速VSPと予想した車速VSPとの比較結果に基づき車両負荷を判定することとした。

このように、標準の車両負荷においてアクセル開度APOごとに予想される車速VSP*のマップ（マップ２）を有し、これを用いて車両負荷を判定することにより、車両負荷の有無およびその大小を簡便かつ迅速に判断することができる。

実施例３の発進制御装置の構成は、実施例1と同様である。本実施例３の車両負荷判定部407は、クラッチ締結時間Tcの比較結果に基づき車両負荷を判定する点で、実施例１および２と相違する。

図１０は、実施例３の発進制御処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS22では、図６に示すマップ２を用いて、アクセル開度APOに応じた予想クラッチ締結時間Tc*と実際のクラッチ締結時間Tcとを比較する。予想クラッチ締結時間Tc*が実クラッチ締結時間Tcと同じであるか、または予想クラッチ締結時間Tc*と実クラッチ締結時間Tcとの差の大きさが所定閾値ΔTc未満であるときはステップS3に進み、それ以外のときはステップS52に進む。

ステップS52では、マップ２を用いて、アクセル開度APOに応じた予想クラッチ締結時間Tc*と実クラッチ締結時間Tcとを比較する。予想クラッチ締結時間Tc*が実クラッチ締結時間Tcよりも長く、かつ予想クラッチ締結時間Tc*と実クラッチ締結時間Tcとの差の大きさが所定閾値ΔTc（図示せず）よりも大きいときはステップS6に進み、それ以外のときはステップS8に進む。

その他のステップS1等は、実施例１と同様である。

本実施例３の発進制御装置は、下記の作用効果を得ることができる。

（６）車両の発進要求後、第2クラッチCL2が完全に締結されるまでのクラッチ締結時間Tcを検出する締結時間検出手段（アクセル開度センサ１６、車速センサ１７等）を設け、車両負荷判定部407は、所定の車両負荷におけるクラッチ締結時間Tc*をアクセル開度APOごとに予想する締結時間予想手段（マップ２）を有し、検出したクラッチ締結時間Tcと予想したクラッチ締結時間Tc*との比較結果に基づき車両負荷を判定することとした。

このように、標準の車両負荷においてアクセル開度APOごとに予想されるクラッチ締結時間Tc*のマップ（マップ２）を有し、これを用いて車両負荷を判定することにより、車両負荷の有無およびその大小を簡便かつ迅速に判断することができる。

以上、本発明の車両の発進制御装置を実施例１〜３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。実施例１〜３では、第２クラッチCL2として自動変速機に内蔵されたクラッチを利用する例を示したが、モータジェネレータMGと変速機ATとの間に第２クラッチCL2を追加して介装したり、または、変速機ATと駆動輪RR,RLとの間に第２クラッチCL2を追加して介装（例えば、特開２００２−１４４９２１号公報参照）しても良い。

また、実施例１〜３では、動力源としてのモータジェネレータMGの出力回転数Nmを制御することにより第２クラッチCL2のスリップ量を直接的に制御することとしたが、モータジェネレータMGの出力トルクTmを制御すること（モータトルク制御）により上記スリップ量を間接的に制御することとしてもよい。
さらには、本発明の車両の発進制御装置は、発進クラッチ（第２クラッチCL2）のみを持つ車両にも適用できるし、動力源としてモータジェネレータMGを有せずエンジンEのみを有する車両にも適用できる。この場合、エンジントルクTeを制御することによりエンジン回転数Neを低下させ、これにより発進クラッチ（第２クラッチCL2）のスリップ量を低減することができる。

また、車両加速度を検出する加速度センサ２５を設けることとしたが、加速度センサ２５を設けることなく、車速センサ１７からの入力情報に基づき車両加速度（加速G）を算出することとしてもよい。

実施例１の発進制御装置が適用されたハイブリッド車両を示す全体システム図である。 実施例１の統合コントローラにおける演算処理部を示す制御ブロック図である。 図２の目標駆動力演算部にて目標駆動力演算に用いられる目標駆動力マップの一例を示す図である。 図２のモード選択部にて目標モードの選択に用いられるEV-HEV選択マップを示す図である。 実施例１の第２クラッチ目標締結トルクの設定に用いられるマップ１を示す図である。 実施例１の車両負荷判定に用いられるマップ２を示す図である。 実施例１の発進制御処理を表すフローチャートである。 実施例１の発進制御処理を表すタイムチャートである。 実施例２の発進制御処理を表すフローチャートである。 実施例３の発進制御処理を表すフローチャートである。

符号の説明

E エンジン
MG モータジェネレータ
CL2 第２クラッチ
AT 自動変速機
RL 左後輪（駆動輪）
RR 右後輪（駆動輪）
１ エンジンコントローラ
２ モータコントローラ
７ ATコントローラ
８ 第２クラッチ油圧ユニット
１０ 統合コントローラ
１６ アクセル開度センサ
１７ 車速センサ
２１ モータ回転数センサ
２２ 第２クラッチ出力回転数センサ
２５ 加速度センサ
100 目標駆動力演算部
200 モード選択部
400 動作点指令部
407 車両負荷判定部
408 高負荷時制御部
500 変速制御部

Claims (6)

1. 動力源と、
   前記動力源と駆動輪との間に介装され前記動力源と前記駆動輪とを断接する摩擦要素と、
   車両の発進要求時に、アクセル開度に基づき前記摩擦要素の締結トルクの目標値を設定し、前記締結トルクを制御する締結トルク制御手段と、
   を備えた車両の発進制御装置において、
   車両に加わる負荷を判定する車両負荷判定手段と、
   車両負荷の判定結果に基づき前記目標値を補正する締結トルク補正手段と、
   車両負荷の判定結果に基づき前記摩擦要素のスリップ量を制御するスリップ量制御手段と、を設けたこと
   を特徴とする車両の発進制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の発進制御装置において、
   前記スリップ量制御手段は、前記動力源の出力回転数を制御することにより前記摩擦要素のスリップ量を制御することを特徴とする車両の発進制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両の発進制御装置において、
   車両の発進要求後、実際の車両加速度を検出する加速度検出手段を設け、
   前記車両負荷判定手段は、
   車両の発進要求後、所定の車両負荷における車両加速度をアクセル開度ごとに予想する加速度予想手段を有し、
   前記検出した加速度と前記予想した加速度との比較結果に基づき車両負荷を判定すること
   を特徴とする車両の発進制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両の発進制御装置において、
   車両の発進要求後、実際の車速を検出する車速検出手段を設け、
   前記車両負荷判定手段は、
   車両の発進要求後、所定の車両負荷における車速をアクセル開度ごとに予想する車速予想手段を有し、
   前記検出した車速と前記予想した車速との比較結果に基づき車両負荷を判定すること
   を特徴とする車両の発進制御装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両の発進制御装置において、
   車両の発進要求後、前記摩擦要素が完全に締結されるまでの締結時間を検出する締結時間検出手段を設け、
   前記車両負荷判定手段は、
   所定の車両負荷における前記締結時間をアクセル開度ごとに予想する締結時間予想手段を有し、
   前記検出した締結時間と前記予想した締結時間との比較結果に基づき車両負荷を判定すること
   を特徴とする車両の発進制御装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両の発進制御装置において、
   前記動力源としてエンジンとモータジェネレータとを有し、
   前記エンジンと前記モータジェネレータとの間に、前記エンジンと前記モータジェネレータとを断接する第２摩擦要素を介装し、
   前記摩擦要素を、前記モータジェネレータと前記駆動輪との間に介装したこと
   を特徴とする車両の発進制御装置。

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