JP2011179597A - 車両駆動システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの動力をクラッチと変速機を介して車輪側に伝達する車両において、エンジンの自動停止中に車両のずり下がりを防止できるようにする。
【解決手段】エンジン１１の自動停止時に変速機１３を所定の変速段（例えば１速ギヤ）に切り換えた状態に維持すると共にクラッチ１２を係合状態に維持するヒルホールド制御を実行する。これにより、エンジン１１から車輪１６までの動力伝達系を連結した状態に維持することができ、エンジン１１が自動停止されて車両が坂道で停止した場合でも、エンジン１１のフリクションによって車輪１６の回転を防止して車両のずり下がりを防止する。この場合、エンジン１１の自動停止を禁止する必要がないため、自動停止始動制御による燃費向上効果を確保できると共に、車両のずり下がりを防止するためのブレーキ液圧保持装置等を設ける必要がないため、低コスト化の要求を満たすことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の動力をクラッチと変速機を介して車輪側に伝達する車両駆動システムの制御装置に関する発明である。

近年、エンジン（内燃機関）を搭載した車両においては、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、エンジン自動停止始動制御システム（いわゆるアイドルストップ制御システム）を採用したものがある。このエンジン自動停止始動制御システムは、例えば、運転者が車両を停車させて自動停止要求が発生したときにエンジンを自動的に停止させ、その後、運転者が車両を発進させようとする操作を行って自動始動要求が発生したときにエンジンを自動的に再始動させるようにしている。

このようなエンジン自動停止始動制御システムを採用した車両では、エンジンが自動停止されて車両が坂道で停止した場合に、例えばトルクコンバータ付きの自動変速機を搭載した車両でもエンジン停止中はクリープ力が発生しないため、エンジンの自動停止中にブレーキペダルの踏み込みを緩めたときに車両がずり下がる可能性がある。

この対策として、例えば、特許文献１（特開２００８−１４１９３号公報）に記載されているように、車両の後傾角度が所定角度以上の場合にエンジンの自動停止を禁止するようにしたものがある。また、特許文献２（特開２００８−１２８１３２号公報）に記載されているように、ブレーキペダルの踏み込み後開放時に引き続きブレーキ作用を保持可能なブレーキ液圧保持装置を設けた構成としたものもある。

特開２００８−１４１９３号公報（第２頁等） 特開２００８−１２８１３２号公報（第２頁等）

しかし、上記特許文献１の技術では、車両の後傾角度が所定角度以上の場合にエンジンの自動停止を禁止するため、エンジンの自動停止始動制御（いわゆるアイドルストップ制御）による燃費向上効果が損なわれてしまうという欠点がある。また、上記特許文献２の技術では、ブレーキペダルの踏み込み後開放時に引き続きブレーキ作用を保持可能なブレーキ液圧保持装置を設ける必要があるため、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができないという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関の自動停止中に車両のずり下がりを防止できると共に、自動停止始動制御による燃費向上効果を確保しながら、低コスト化の要求を満たすことができる車両駆動システムの制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の動力をクラッチと変速機を介して車輪側に伝達する車両に適用され、クラッチと変速機を制御して該変速機の変速段を切り換える変速制御手段と、内燃機関の自動停止要求が発生したときに該内燃機関を自動停止させ、内燃機関の自動始動要求が発生したときに該内燃機関を自動始動させる自動停止始動制御手段とを備えた車両駆動システムの制御装置において、変速制御手段によって、内燃機関の自動停止時に変速機を所定の変速段に切り換えた状態に維持すると共にクラッチを係合状態に維持するヒルホールド制御を実行する構成としたものである。

この構成では、内燃機関の自動停止時に変速機を所定の変速段（例えば１速ギヤ）に切り換えた状態に維持すると共にクラッチを係合状態（動力伝達可能な状態）に維持するヒルホールド制御を実行することで、内燃機関から車輪までの動力伝達系を連結した状態に維持することができ、内燃機関が自動停止されて車両が坂道で停止した場合でも、内燃機関のフリクションによって車輪の回転（動力伝達系の回転）を防止して車両のずり下がりを防止することができる。この場合、内燃機関の自動停止を禁止する必要がないため、自動停止始動制御による燃費向上効果を確保することができる。更に、車両のずり下がりを防止するためのブレーキ液圧保持装置等を設ける必要がないため、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。

本発明は、内燃機関の自動停止時に常にヒルホールド制御を実行するようにしても良いが、請求項２のように、内燃機関の自動停止時で且つ車両が坂道で停止した場合にヒルホールド制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、ヒルホールド制御を必要以上に実行することを回避できる。

更に、請求項３のように、ヒルホールド制御の際に、車両が下り坂で停止した場合には変速機を前進ギヤに切り換えた状態に維持し、車両が上り坂で停止した場合には変速機を後進ギヤに切り換えた状態に維持するようにしても良い。例えば、車両が下り坂で停止した場合には変速機を１速ギヤ（ローギヤ）に切り換えた状態に維持し、車両が上り坂で停止した場合には変速機を後進ギヤに切り換えた状態に維持するようにすれば、変速機の変速比を高くした状態に維持することができ、内燃機関のフリクションを最大限に利用して車両のずり下がりを防止することができる。また、もし車両が坂道に沿ってずり下がって内燃機関や変速機が回転したとしても、その回転方向が正常回転方向となるため、内燃機関や変速機が損傷することを防止できる。

本発明は、ヒルホールド制御の際に、クラッチを完全係合状態に維持するようにしても良いが、クラッチを完全係合状態に維持すると、内燃機関の再始動時（自動始動時）にクラッチを解放状態に切り換えて内燃機関を始動する際に、クラッチを解放状態に切り換えるのに要する時間が長くなって、内燃機関の再始動性が低下する可能性がある。

そこで、請求項４のように、ヒルホールド制御の際に、クラッチを完全係合状態と半係合状態（いわゆる半クラッチ状態であり、入力側と出力側とに滑りを発生させながら動力伝達する状態）との間の状態に維持するようにしても良い。このようにすれば、クラッチを完全係合状態に維持する場合に比べて、内燃機関の再始動時（自動始動時）にクラッチを解放状態に切り換えて内燃機関を始動する際に、クラッチを解放状態に切り換えるのに要する時間を短くすることができ、内燃機関の再始動性を向上させることができる。

更に、請求項５のように、ヒルホールド制御の際に、車両の停止前にクラッチを解放状態に切り換えた状態で変速機を段階的に低速側の変速段に切り換えた後、クラッチを係合状態に切り換えるようにしても良い。このようにすれば、車速の低下に応じて変速機を段階的に低速側の変速段に切り換えていくことができるため、車両の停止が中断されて再加速する場合に、そのときの車速に応じた変速段で加速することができ、再加速性を向上させることができる。

図１は本発明の一実施例における車両駆動システムの概略構成を示す図である。 図２はエンジン自動停止時の変速制御を説明するタイムチャートである。 図３はエンジン再始動時の変速制御を説明するタイムチャートである。 図４はエンジン自動停止時の変速制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 図５はエンジン再始動時の変速制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて車両の駆動システムの概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の出力軸（クランク軸）の動力がクラッチ１２を介して変速機１３に伝達され、この変速機１３の出力軸の動力がデファレンシャルギヤ機構１４や車軸１５等を介して車輪１６に伝達される。クラッチ１２は、モータ等によって係合状態（動力伝達状態）と解放状態（動力遮断状態）を切り換える電気駆動式のクラッチであっても良いし、油圧駆動式のクラッチであっても良い。また、変速機１３は、モータ等によって変速段を切り換える電気駆動式の変速機であっても良いし、油圧駆動式の変速機であっても良い。

また、エンジン１１の動力で回転駆動されて発電するオルタネータ１７が設けられ、このオルタネータ１７の発電電力がバッテリ１８に供給される。このバッテリ１８には、エンジン１１をクランキングするためのスタータ１９や補機２０等が接続されている。

また、アクセルセンサ２１によってアクセル開度（アクセルペダルの操作量）が検出され、ブレーキスイッチ２２によりブレーキ操作が検出される。更に、車速センサ２３によって車速が検出され、シフトスイッチ２４によりシフトレバーの操作位置が検出され、勾配センサ２５によって車両の勾配（路面の勾配）が検出される。この勾配センサ２５は、例えば、車両の傾斜角度（車両の前後方向と重力方向との関係）に応じて出力が変化する加速度センサ等で構成されている。

アクセルセンサ２１、ブレーキスイッチ２２、ＩＧスイッチ２６（イグニッションスイッチ）等の出力はエンジンＥＣＵ２７に入力され、車速センサ２３、シフトスイッチ２４、勾配センサ２５等の出力はＡＭＴ−ＥＣＵ２８（変速制御手段）に入力される。エンジンＥＣＵ２７とＡＭＴ−ＥＣＵ２８は、互いに制御信号やデータ信号を送受信し、エンジンＥＣＵ２７によってエンジン１１の運転を制御し、ＡＭＴ−ＥＣＵ２８によってクラッチ１２及び変速機１３を制御して変速機１３の変速段を切り換えるようになっている。

エンジンＥＣＵ２７は、図示しないエンジン自動停止始動制御ルーチンを実行することで、エンジン自動停止始動制御（いわゆるアイドルストップ制御）を実行する自動停止始動制御手段として機能する。このエンジン自動停止始動制御では、車両の走行中に運転者が減速操作（アクセル全閉、ブレーキ操作等）を行って減速要求が発生したときや、車両を停車させたときにエンジン自動停止要求が発生したと判断して、エンジン１１の燃焼（燃料噴射及び／又は点火）を停止させてエンジン１１を自動的に停止させる。その後、車両の走行中に減速要求が解除されたときや、車両の停車中に運転者が車両発進のための準備操作（ブレーキ解除、シフトレバー操作等）や発進操作（アクセル踏み込み等）を行ったときにエンジン自動始動要求が発生したと判断して、エンジン１１を自動的に再始動させる。

また、ＡＭＴ−ＥＣＵ２８は、後述する図４のエンジン自動停止時の変速制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の自動停止時にクラッチ１２及び変速機１３を次のように制御する。図２のタイムチャートに示すように、例えば、車両の走行中にアクセルオフ（アクセル全閉）によって車速が所定速度Ｋ1 よりも低下してエンジン自動停止要求が発生した場合には、まず、車速が所定速度Ｋ1 よりも低下した時点ｔ1 で、クラッチ１２を係合状態から解放状態に切り換えた後、車速の低下に応じて変速機１３を段階的に低速側の変速段に切り換える。例えば、３速ギヤで走行中の場合には、変速段を３速ギヤ→２速ギヤ→１速ギヤの順に切り換える。４速ギヤで走行中の場合には、変速段を４速ギヤ→３速ギヤ→２速ギヤ→１速ギヤの順に切り換える。

この後、車両が停止した時点ｔ2 で、車両が下り坂又は平坦路（勾配がほぼ０の路面）で停止したと判定した場合には、変速機１３の変速段を前進ギヤ（例えば１速ギヤ）に切り換えたまま、クラッチ１２を解放状態から係合状態に切り換える。これにより、変速機１３の変速段を前進ギヤ（例えば１速ギヤ）に切り換えた状態に維持すると共に、クラッチ１２を係合状態に維持するヒルホールド制御を実行する。

一方、車両が停止した時点ｔ2 で、車両が上り坂で停止したと判定した場合には、変速機１３の変速段を前進ギヤから後進ギヤに切り換えた後、クラッチ１２を解放状態から係合状態に切り換える。これにより、変速機１３の変速段を後進ギヤに切り換えた状態に維持すると共に、クラッチ１２を係合状態に維持するヒルホールド制御を実行する。

ここで、ヒルホールド制御の際には、クラッチ１２を完全係合状態と半係合状態（いわゆる半クラッチ状態であり、入力側と出力側とに滑りを発生させながら動力伝達する状態）との間の状態に維持することで、エンジン１１の再始動時（自動始動時）にクラッチ１２を解放状態に切り換えてエンジン１１を始動する際に、クラッチ１２を解放状態に切り換えるのに要する時間を短くする。

更に、ＡＭＴ−ＥＣＵ２８は、後述する図５のエンジン再始動時の変速制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の再始動時にクラッチ１２及び変速機１３を次のように制御する。図３のタイムチャートに示すように、例えば、車両の停車中にブレーキオフによってエンジン自動始動要求が発生した場合には、まず、エンジン自動始動要求が発生した時点ｔ3 で、クラッチ１２を係合状態から解放状態に切り換えた後、スタータ１９をオンしてエンジン１１をクランキングすると共に、変速機１３の変速段を１速ギヤに切り換える（又は維持する）。

この後、エンジン１１の始動が完了した時点ｔ4 で、スタータ１９をオフした後、アクセルオン（アクセルペダルが踏み込まれている）であれば、クラッチ１２を解放状態から徐々に係合状態に切り換える。この際、クラッチ１２が半係合状態（いわゆる半クラッチ状態であり、入力側と出力側とに滑りを発生させながら動力伝達する状態）になったときに、エンジン１１の動力がクラッチ１２と変速機１３等を介して車輪１６に伝達されて車両が発進する。
以下、ＡＭＴ−ＥＣＵ２８が実行する図４及び図５の各ルーチンの処理内容を説明する。

［エンジン自動停止時の変速制御ルーチン］
図４に示すエンジン自動停止時の変速制御ルーチンは、ＡＭＴ−ＥＣＵ２８の電源オン中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、車速が所定速度Ｋ1 よりも低下したか否かを判定し、車速が所定速度Ｋ1 以上であると判定された場合には、ステップ１０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ１０１で、車速が所定速度Ｋ1 よりも低下したと判定された場合には、車両が停止する可能性があると判断して、ステップ１０２に進み、クラッチ１２を係合状態から解放状態に切り換えた後、ステップ１０３に進み、エンジン自動停止要求が発生しているか否かを判定する。

このステップ１０３で、エンジン自動停止要求が発生していると判定されれば、ステップ１０４に進み、車両の停止前にクラッチ１２を解放状態に切り換えた状態で、車速の低下に応じて変速機１３を段階的に低速側の変速段に切り換える。

この後、ステップ１０５に進み、車両が停止中であるか否かを、例えば車速が０であるか否かによって判定し、車両が停止中であると判定されたときに、ステップ１０６に進み、車両が上り坂で停止したか否かを、例えば勾配センサ２５の出力に基づいて判定する。

このステップ１０６で、車両が上り坂での停止ではない（つまり車両が下り坂又は平坦路で停止した）と判定された場合には、変速機１３の変速段を前進ギヤ（例えば１速ギヤ）に切り換えたまま、ステップ１０８に進み、クラッチ１２を解放状態から係合状態（完全係合状態と半係合状態との間の状態）に切り換える。これにより、変速機１３の変速段を前進ギヤ（例えば１速ギヤ）に切り換えた状態に維持すると共に、クラッチ１２を係合状態に維持するヒルホールド制御を実行する。

一方、上記ステップ１０６で、車両が上り坂で停止したと判定された場合には、ステップ１０７に進み、変速機１３の変速段を前進ギヤから後進ギヤに切り換えた後、ステップ１０８に進み、クラッチ１２を解放状態から係合状態（完全係合状態と半係合状態との間の状態）に切り換える。これにより、変速機１３の変速段を後進ギヤに切り換えた状態に維持すると共に、クラッチ１２を係合状態に維持するヒルホールド制御を実行する。

［エンジン再始動時の変速制御ルーチン］
図５に示すエンジン再始動時の変速制御ルーチンは、ＡＭＴ−ＥＣＵ２８の電源オン中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、エンジン自動始動要求が発生したか否かを判定し、エンジン自動始動要求が発生していないと判定された場合には、ステップ２０２以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ２０１で、エンジン自動始動要求が発生したと判定された場合には、ステップ２０２に進み、クラッチ１２を係合状態から解放状態に切り換えた後、ステップ２０３に進み、スタータ１９をオンしてエンジン１１をクランキングし、次のステップ２０４で、変速機１３の変速段を１速ギヤに切り換える（又は維持する）。

この後、ステップ２０５に進み、エンジン１１の始動が完了したか否かを、例えばエンジン回転速度が所定の完爆判定値を越えたか否か等によって判定し、エンジン１１の始動が完了したと判定されたときに、ステップ２０６に進み、スタータ１９をオフする。

この後、ステップ２０７に進み、アクセルオン（アクセルペダルが踏み込まれている）か否かを判定し、アクセルオンと判定されれば、ステップ２０８に進み、クラッチ１２を解放状態から徐々に係合状態に切り換える。この際、クラッチ１２が半係合状態になったときに、エンジン１１の動力がクラッチ１２と変速機１３等を介して車輪１６に伝達されて車両が発進する。

以上説明した本実施例では、エンジン１１の自動停止時に変速機１３を所定の変速段（例えば１速ギヤ）に切り換えた状態に維持すると共にクラッチ１２を係合状態に維持するヒルホールド制御を実行するようにしたので、エンジン１１から車輪１６までの動力伝達系を連結した状態に維持することができ、エンジン１１が自動停止されて車両が坂道で停止した場合でも、エンジン１１のフリクションによって車輪１６の回転（動力伝達系の回転）を防止して車両のずり下がりを防止することができる。この場合、エンジン１１の自動停止を禁止する必要がないため、自動停止始動制御による燃費向上効果を確保することができる。更に、車両のずり下がりを防止するためのブレーキ液圧保持装置等を設ける必要がないため、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができる。

更に、本実施例では、ヒルホールド制御の際に、車両が下り坂で停止した場合には変速機１３を前進ギヤ（例えば１速ギヤ）に切り換えた状態に維持し、車両が上り坂で停止した場合には変速機１３を後進ギヤに切り換えた状態に維持するようにしたので、いずれの場合も、変速機１３の変速比を高くした状態に維持することができ、エンジン１１のフリクションを最大限に利用して車両のずり下がりを防止することができる。また、もし車両が坂道に沿ってずり下がってエンジン１１や変速機１３が回転したとしても、その回転方向が正常回転方向となるため、エンジン１１や変速機１３が損傷することを防止できる。

ところで、ヒルホールド制御の際に、クラッチ１２を完全係合状態に維持するようすると、エンジン１１の再始動時（自動始動時）にクラッチ１２を解放状態に切り換えてエンジン１１の始動する際に、クラッチ１２を解放状態に切り換えるのに要する時間が長くなって、エンジン１１の再始動性が低下する可能性がある。

このような事情を考慮して、本実施例では、ヒルホールド制御の際に、クラッチを完全係合状態と半係合状態との間の状態に維持するようにしたので、クラッチ１２を完全係合状態に維持する場合に比べて、エンジン１１の再始動時（自動始動時）にクラッチ１２を解放状態に切り換えてエンジン１１を始動する際に、クラッチ１２を解放状態に切り換えるのに要する時間を短くすることができ、エンジン１１の再始動性を向上させることができる。

更に、本実施例では、ヒルホールド制御の際に、車両の停止前にクラッチ１２を解放状態に切り換えた状態で、車速の低下に応じて変速機１３を段階的に低速側の変速段に切り換えた後、クラッチ１２を係合状態に切り換えるようにしたので、車両の停止が中断されて再加速する場合に、そのときの車速に応じた変速段で加速することができ、再加速性を向上させることができる。

尚、上記実施例では、エンジン１１の自動停止時に常にヒルホールド制御を実行するようにしたが、これに限定されず、エンジン１１の自動停止時で且つ車両が坂道（上り坂又は下り坂）で停止した場合にのみヒルホールド制御を実行する（つまり平坦路で停止した場合にはヒルホールド制御を実行しない）ようにしても良い。このようにすれば、ヒルホールド制御を必要以上に実行することを回避できる。

また、上記実施例では、ヒルホールド制御の際にクラッチを完全係合状態と半係合状態との間の状態に維持するようにしたが、これに限定されず、ヒルホールド制御の際にクラッチ１２を完全係合状態に維持するようにしても良い。

１１…エンジン（内燃機関）、１２…クラッチ、１３…変速機、１６…車輪、１９…スタータ、２１…アクセルセンサ、２２…ブレーキスイッチ、２３…車速センサ、２４…シフトスイッチ、２５…勾配センサ、２７…エンジンＥＣＵ（自動停止始動制御手段）、２８…ＡＭＴ−ＥＣＵ（変速制御手段）

Claims (5)

1. 内燃機関の動力をクラッチと変速機を介して車輪側に伝達する車両に適用され、前記クラッチと前記変速機を制御して該変速機の変速段を切り換える変速制御手段と、前記内燃機関の自動停止要求が発生したときに該内燃機関を自動停止させ、前記内燃機関の自動始動要求が発生したときに該内燃機関を自動始動させる自動停止始動制御手段とを備えた車両駆動システムの制御装置において、
   前記変速制御手段は、前記内燃機関の自動停止時に前記変速機を所定の変速段に切り換えた状態に維持すると共に前記クラッチを係合状態に維持するヒルホールド制御を実行することを特徴とする車両駆動システムの制御装置。
2. 前記変速制御手段は、前記内燃機関の自動停止時で且つ車両が坂道で停止した場合に前記ヒルホールド制御を実行する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の車両駆動システムの制御装置。
3. 前記変速制御手段は、前記ヒルホールド制御の際に、車両が下り坂で停止した場合には前記変速機を前進ギヤに切り換えた状態に維持し、車両が上り坂で停止した場合には前記変速機を後進ギヤに切り換えた状態に維持する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両駆動システムの制御装置。
4. 前記変速制御手段は、前記ヒルホールド制御の際に、前記クラッチを完全係合状態と半係合状態との間の状態に維持する手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両駆動システムの制御装置。
5. 前記変速制御手段は、前記ヒルホールド制御の際に、車両の停止前に前記クラッチを解放状態に切り換えた状態で前記変速機を段階的に低速側の変速段に切り換えた後、前記クラッチを係合状態に切り換える手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両駆動システムの制御装置。

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