JP2014129038A - ハイブリッド車両の発進制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両の発進時における不必要な内燃機関の始動を抑制でき、燃費を向上させることが可能なハイブリッド車両の発進制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関2と駆動輪5との間の動力伝達経路中に設けられ、アクチュエータ23にて制御される摩擦式の自動クラッチ20と、自動クラッチ20と駆動輪5との間の動力伝達経路に動力を出力可能に設けられたMG3とを備え、アクセル開度が所定の始動判定開度以上の場合には、内燃機関2を始動するハイブリッド車両1に適用される発進制御装置において、車両1の停止中に、クラッチペダルCPの操作量が自動クラッチ20を解放状態にする最大値未満かつ自動クラッチ20を半クラッチ状態にする中間値より大きい値であっても、アクセル開度が所定の判定開度以上になった場合には、MG3にて駆動輪5が駆動されるようにMG3が制御される。
【選択図】図4
【解決手段】内燃機関2と駆動輪5との間の動力伝達経路中に設けられ、アクチュエータ23にて制御される摩擦式の自動クラッチ20と、自動クラッチ20と駆動輪5との間の動力伝達経路に動力を出力可能に設けられたMG3とを備え、アクセル開度が所定の始動判定開度以上の場合には、内燃機関2を始動するハイブリッド車両1に適用される発進制御装置において、車両1の停止中に、クラッチペダルCPの操作量が自動クラッチ20を解放状態にする最大値未満かつ自動クラッチ20を半クラッチ状態にする中間値より大きい値であっても、アクセル開度が所定の判定開度以上になった場合には、MG3にて駆動輪5が駆動されるようにMG3が制御される。
【選択図】図4
Description
本発明は、内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路中に自動クラッチが設けられ、かつ自動クラッチと駆動輪との間の動力伝達経路に電動機から動力を出力可能なハイブリッド車両の発進制御装置に関する。
走行用駆動源として内燃機関及び電動機が搭載されたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両において、内燃機関と駆動輪との間の動力伝達経路中にクラッチペダルにて操作されるクラッチが設けられ、そのクラッチと駆動輪との間の動力伝達経路中に電動機が設けられた車両が知られている(特許文献1参照)。この特許文献1の車両では、発進時にクラッチの半クラッチ状態とアクセル開度とに応じて電動機の駆動トルクの大きさを調整する。また、アクセル開度が所定開度より大きくなった場合には、内燃機関が始動される。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2が存在する。
特許文献1の車両では、発進時にクラッチペダルの操作量がクラッチが半クラッチ状態になる操作量に達する前に、アクセル開度が所定開度より大きくなると、内燃機関が始動される。そのため、発進時に内燃機関を不必要に始動し、燃費を悪化させるおそれがある。
そこで、本発明は、車両の発進時における不必要な内燃機関の始動を抑制でき、燃費を向上させることが可能なハイブリッド車両の発進制御装置を提供することを目的とする。
本発明の発進制御装置は、内燃機関と、駆動輪と、前記内燃機関と前記駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられ、駆動機構にて制御される摩擦式の自動クラッチと、前記自動クラッチと前記駆動輪との間の動力伝達経路に動力を出力可能に設けられた電動機と、クラッチペダルの操作量に基づいて前記駆動機構を制御するクラッチ制御手段と、を備え、前記自動クラッチは、第1係合部材及び第2係合部材を有し、前記第1係合部材と前記第2係合部材とが離間する解放状態、前記第1係合部材と前記第2係合部材とが一体に回転する完全係合状態、及び前記第1係合部材と前記第2係合部材とが異なる回転数で回転しつつこれら係合部材間で動力が伝達される半クラッチ状態に切り替え可能、かつ前記解放状態及び前記完全係合状態のうちの一方から他方に前記半クラッチ状態を経由して切り替わり、前記クラッチ制御手段は、前記クラッチペダルの操作量が最小値の場合には前記自動クラッチが完全係合状態になり、前記クラッチペダルの操作量が最大値の場合には前記自動クラッチが前記解放状態になり、前記クラッチペダルの操作量が前記最小値と前記最大値の間の所定の中間値の場合には前記自動クラッチが半クラッチ状態になるように前記駆動機構を制御し、アクセル開度が予め設定した所定の始動判定開度以上の場合には、前記内燃機関を始動する、ハイブリッド車両に適用される発進制御装置において、前記車両の停止中に、前記クラッチペダルの操作量が前記最大値未満かつ前記中間値より大きい値であっても、前記アクセル開度が前記始動判定開度より小さい所定の判定開度以上になった場合には、前記電動機にて前記駆動輪が駆動されるように前記電動機を制御する発進手段を備えている(請求項1)。
本発明の発進制御装置によれば、クラッチペダルの操作量が最大値未満かつ中間値より大きい値であっても、アクセル開度が所定の判定開度以上になった場合には、電動機にて駆動輪が駆動されるので、運転者がアクセルペダルをさらに踏み込んでアクセル開度がそれ以上大きくなることを抑制できる。そのため、アクセル開度が始動判定開度以上になって内燃機関が始動されることを抑制できる。従って、車両の発進時における内燃機関の始動を抑制できる。また、これにより燃費を向上させることができる。
本発明の発進制御装置の一形態において、前記クラッチペダルの操作量が前記最大値から前記中間値までの間は前記電動機の出力トルクの上限値に0が設定され、前記クラッチペダルの操作量が前記中間値から前記最小値に近付くに従って前記上限値を増加させるように前記クラッチペダルの操作量と前記上限値とが対応付けられたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、前記発進手段は、前記クラッチペダルの操作量が前記最大値より小さく、かつ前記中間値に達していない値のときに前記アクセル開度が前記判定開度以上になって前記電動機からトルクを出力させた場合には、そのトルクを出力されたときに前記クラッチペダルの操作量から前記最小値に近付くに従って前記上限値を増加させるように前記マップを補正する補正手段を備えていてもよい(請求項2)。この形態によれば、アクセル開度が判定開度以上になったときのクラッチペダルの操作量が、自動クラッチが半クラッチ状態になる操作量に変更される。そのため、運転者は、自動クラッチが半クラッチ状態になる操作量である中間値を意識することなく、クラッチペダルの操作を行うことができる。
以上に説明したように、本発明の発進制御装置によれば、クラッチペダルの操作量が最大値未満かつ中間値より大きい値であっても、アクセル開度が所定の判定開度以上になった場合には、電動機にて駆動輪が駆動されるので、アクセル開度が始動判定開度以上になって内燃機関が始動されることを抑制できる。そのため、車両の発進時における内燃機関の始動を抑制でき、燃費を向上させることができる。
図1は、本発明の一形態に係る発進制御装置が組み込まれた車両の要部を概略的に示している。この車両1には、走行用駆動源として内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)2及び電動機としてのモータ・ジェネレータ(以下、MGと略称することがある。)3が搭載されている。すなわち、この車両1はハイブリッド車両として構成されている。エンジン2は、ハイブリッド車両に搭載される周知の火花点火式内燃機関である。MG3は、ハイブリッド車両に搭載されて電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。
また、車両1には手動変速機(以下、変速機と略称することがある。)10が搭載されている。変速機10は、複数の変速段を有する手動変速機として構成されている。変速機10は、入力軸11及び出力軸12を備えている。入力軸11と出力軸12との間には、各変速段に対応するギア対(不図示)が設けられている。各ギア対には互いに異なる変速比が設定されている。変速機10は、これらのギア対のうちのいずれか1つのギア対による回転伝達が選択的に成立するように構成されている。変速機10は、運転者が操作するシフトレバー13を備えている。この変速機10では、運転者がシフトレバー13を操作することにより入力軸11と出力軸12との間の回転伝達に用いられるギア対が切り替わって変速段が切り替わる。変速機10の構造は、車両に搭載される周知の手動変速機と同じでよい。そのため、詳細な説明は省略する。
変速機10の入力軸11は、MG3のロータ軸3aと接続されている。また、MG3のロータ軸3aは、自動クラッチ20を介してエンジン2の出力軸2aと接続されている。自動クラッチ20は、周知の摩擦クラッチとして構成されている。自動クラッチ20は、第1係合部材21と、第2係合部材22と、駆動機構としてのアクチュエータ23とを備えている。第1係合部材21は、エンジン2の出力軸2aと連結されている。第2係合部材22はMG3のロータ軸3aと連結されている。第1係合部材21は、第2係合部材22から離間する解放位置と、第1係合部材21と第2係合部材22とが一体に回転する完全係合位置との間で移動可能に設けられている。アクチュエータ23は、第1係合部材21を解放位置と完全係合位置との間で駆動する。なお、以降では第1係合部材21が解放位置にある状態を解放状態と称し、第1係合部材21が完全係合位置にある状態を完全係合状態と称することがある。また、この自動クラッチ20は、アクチュエータ23で第1係合部材21と第2係合部材22との間の摩擦力を調整することにより、これら係合部材21、22が接触しつつ相対回転する、いわゆる半クラッチの状態にも切り替え可能である。そして、アクチュエータ23でその摩擦力を調整することにより係合部材21、22間で伝達される動力の大きさを調整できる。なお、以下では、第1係合部材21をアクチュエータ23で動かして解放位置から完全係合位置側に動かして自動クラッチ20が半クラッチの状態になる位置を接触位置と称する。
変速機10の出力軸12は、デファレンシャル機構4と接続されている。デファレンシャル機構4は、入力された動力を左右の駆動輪5に分配する周知の機構である。
エンジン2、MG3及び自動クラッチ20の動作は、車両制御装置30にて制御される。車両制御装置30は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。車両制御装置30は、車両1を適切に走行させるための各種制御プログラムを保持している。車両制御装置30は、これらのプログラムを実行することによりエンジン2及びMG3等の制御対象に対する制御を行っている。車両制御装置30には、車両1に係る情報を取得するための種々のセンサが接続されている。車両制御装置30には、例えばアクセル開度センサ31及びクラッチペダルセンサ32等が接続されている。アクセル開度センサ31は、アクセルペダルの踏み込み量、すなわちアクセル開度に対応した信号を出力する。クラッチペダルセンサ32は、クラッチペダルCPの操作量(踏み込み量)に対応した信号を出力する。この他にも車両制御装置30には種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
車両制御装置30は、所定のクラッチ制御禁止条件が成立していない場合には、クラッチペダルCPの操作量に応じてアクチュエータ23を制御する。図2は、クラッチペダルCPの操作量とアクチュエータ23のストローク量との関係の一例を示している。なお、アクチュエータ23のストローク量は、第1係合部材21が第2係合部材22側に移動した距離である。そのため、ストローク量が0のときに第1係合部材21が解放位置になる。また、ストローク量が最大のときに第1係合部材21が完全係合位置になる。そして、ストローク量が所定の接触開始値のときに第1係合部材21が接触位置になる。この図に実線L1で示すように、車両制御装置30は、クラッチペダルCPの操作量が最大値のときにストローク量が0、すなわち自動クラッチ20が解放状態になり。クラッチペダルCPの操作量が最小値のときにストローク量が最大、すなわち自動クラッチ20が完全係合状態になるようにアクチュエータ23を制御する。そして、クラッチペダルCPの操作量が最小値と最大値との間の所定の中間値のときにストローク量が接触開始値になるようにアクチュエータ23を制御する。なお、この図に示した関係は、予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置30のROMにマップとして記憶させておけばよい。このようにアクチュエータ23の動作を制御することにより、車両制御装置30が本発明のクラッチ制御手段として機能する。
また、車両制御装置30は、クラッチペダルCPの操作量に応じてMG3の出力トルクの上限値を設定し、その上限値より大きいトルクがMG3から出力しないようにMG3を制御する。図3は、クラッチペダルCPの操作量とMG3の出力トルクの上限値との関係の一例を示している。この図に実線L2で示すように、クラッチペダルCPの操作量が最大値から中間値の間は上限値に0が設定される。そして、クラッチペダルCPの操作量が中間値から最小値に近付くに従って上限値を増加させる。そして、クラッチペダルCPの操作量が最大値の場合には、上限値にMG3の定格トルクが設定される。なお、この図に示した関係は、予め実験や数値計算等により求めて車両制御装置30のROMにマップとして記憶させておけばよい。
この車両1では、エンジン2、MG3及び自動クラッチ20の動作を制御することにより複数の走行モードが実現される。複数の走行モードとしては、EV走行モード及びエンジン走行モード等が設定されている。EV走行モードでは、自動クラッチ20が解放状態に切り替えられ、エンジン2が止められる。そして、MG3の動力で車両1を走行させる。なお、このEV走行モードの場合には、クラッチ制御禁止条件が成立したと判定され、上述したクラッチペダルCPの操作量に応じた自動クラッチ20の制御が禁止される。一方、エンジン走行モードでは、主にエンジン2の動力で車両1を走行させる。車両制御装置30は、運転者が車両1に要求している駆動力に応じてこれら走行モードを切り替える。例えば、車両制御装置30はアクセル開度が予め設定した所定の切替判定開度未満の場合には走行モードをEV走行モードに切り替え、アクセル開度が切替判定開度以上の場合には走行モードをエンジン走行モードに切り替える。なお、各走行モードは、車両1の走行中に限らず停車中も実行される。そのため、停車中にEV走行モードが実行されている場合には車両1をMG3で発進させる。一方、停車中にエンジン走行モードが実行されている場合には車両1を主にエンジン2で発進させる。
図4は、走行モードがEV走行モードのときに車両1を発進させるために車両制御装置30が実行するMG発進制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、停車中に所定の周期で繰り返し実行される。
この制御ルーチンにおいて、車両制御装置30はまずステップS11で車両1の状態を取得する。車両1の状態としては、例えばアクセル開度及びクラッチペダルCPの操作量等が取得される。なお、これらは上述した各センサの出力信号に基づいて取得すればよい。この処理では、この他にも車両1の状態に関する種々の情報が取得される。次のステップS12において車両制御装置30は、走行モードがEV走行モードか否か判定する。走行モードがEV走行モードではないと判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
一方、走行モードがEV走行モードであると判定した場合はステップS13に進み、車両制御装置30はクラッチペダルCPの操作量が所定の判定範囲内か否か判定する。判定範囲には、中間値より大きく、かつ最大値未満の範囲が設定される。クラッチペダルCPの操作量が判定範囲外と判定した場合はステップS14に進み、車両制御装置30は所定の発進条件が成立したか否か判定する。発進条件は、例えばアクセル開度が予め設定した所定の発進開度以上の場合に成立したと判定される。発進条件が不成立と判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、発進条件が成立したと判定した場合はステップS15に進み、車両制御装置30は発進制御を実行する。この発進制御では、MG3から上限値以下のトルクを出力させて車両1を発進させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
一方、クラッチペダルCPの操作量が判定範囲内と判定した場合はステップS16に進み、車両制御装置30はアクセル開度が所定の判定開度以上か否か判定する。判定開度としては、例えば上述した切替判定開度よりも小さく、かつ運転者が車両1を発進させようとしていることが判別可能なアクセル開度が設定される。アクセル開度が判定開度未満と判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、アクセル開度が判定開度以上と判定した場合はステップS17に進み、車両制御装置30は上限値補正を実行する。この処理では、図3に示したマップを補正する。この際、クラッチペダルCPの操作量とMG3の出力トルクの上限値との関係を、クラッチペダルCPの操作量が最大値からアクセル開度が判定開度以上と判定されたときのクラッチペダルCPの操作量(以下、発進時操作量と称することがある。)までは上限値に0が設定され、クラッチペダルCPの操作量が発進時操作量から最小値に近付くに従って上限値が増加するように補正する。具体的には、図5に実線L3で示したような関係に補正する。なお、この図の破線L2は図3の実線L2である。
次のステップS18において車両制御装置30は、発進制御を実行する。この発進制御では、上述したステップS15と同様にMG3から上限値以下のトルクを出力させて車両1を発進させる。続くステップS19において車両制御装置30は、クラッチペダルCPの操作量が最大値又は最小値か否か判定する。クラッチペダルCPの操作量が最大値又は最小値ではないと判定した場合はステップS17に戻り、車両制御装置30はクラッチペダルCPの操作量が最大値又は最小値になるまで、ステップS17〜S19の処理を繰り返し実行する。一方、クラッチペダルCPの操作量が最大値又は最小値と判定した場合はステップS20に進み、車両制御装置30は上限値補正を終了する。すなわち、クラッチペダルCPの操作量とMG3の出力トルクの上限値との関係を、図3の実線L2の関係に戻す。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
図6は、走行モードがエンジン走行モードのときに車両1を発進させるために車両制御装置30が実行するエンジン発進制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、停車中に所定の周期で繰り返し実行される。なお、図6において図4と共通の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
この制御ルーチンにおいて車両制御装置30は、まずステップS11で車両1の状態を取得する。次のステップS31において車両制御装置30は走行モードがエンジン走行モードか否か判定する。走行モードがエンジン走行モードではないと判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、走行モードがエンジン走行モードであると判定した場合はステップS13に進み、車両制御装置30はクラッチペダルCPの操作量が判定範囲内か否か判定する。クラッチペダルCPの操作量が判定範囲外と判定した場合はステップS32に進み、車両制御装置30は通常クラッチ制御を実行する。この通常クラッチ制御では、図2に示した関係に基づいて自動クラッチ20が制御される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
一方、クラッチペダルCPの操作量が判定範囲内と判定した場合はステップS14に進み、車両制御装置30はアクセル開度が判定開度以上か否か判定する。アクセル開度が判定開度未満と判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、アクセル開度が判定開度以上と判定した場合はステップS33に進み、車両制御装置30はクラッチ特性補正を実行する。このクラッチ特定補正では、図2に示したマップを補正する。この際、クラッチペダルCPの操作量とアクチュエータ23のストローク量との関係を、発進時操作量においてアクチュエータ23のストローク量が接触開始値になるように補正する。また、クラッチペダルCPの操作量が発進時操作値から最小値に近付くほどストローク量が接触開始値から最大まで漸次大きくなるように補正される。具体的には、図7に実線L4で示したような関係に補正する。なお、この図の破線L1は図2の実線L1である。
次のステップS34において車両制御装置30は、クラッチ制御を実行する。このクラッチ制御では、補正後のクラッチペダルCPの操作量とアクチュエータ23のストローク量との関係を用いてアクチュエータ23を制御する。続くステップS35において車両制御装置30は、クラッチペダルCPの操作量が最小値か否か判定する。クラッチペダルCPの操作量が最小値ではないと判定した場合はステップS33に戻り、クラッチペダルCPの操作量が最小値になるまでステップS33〜S35の処理を繰り返し実行する。一方、クラッチペダルCPの操作量が最小値であると判定した場合はステップS36に進み、車両制御装置30はクラッチ特定補正を終了する。すなわち、クラッチペダルCPの操作量とアクチュエータ23のストローク量との関係を図2に実線L1の関係に戻す。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
以上に説明したように、本発明では、クラッチペダルCPの操作量が判定範囲内、すなわち中間値に達していなくてもアクセル開度が判定開度以上の場合にはMG3で車両1を発進させる。そのため、運転者がアクセルペダルをさらに踏み込んでアクセル開度がそれ以上大きくなることを抑制できる。従って、アクセル開度が切替判定開度以上になってエンジン2が始動されることを抑制できる。これにより車両1の発進時における不必要なエンジン2の始動を抑制できるので、燃費を向上させることができる。
また、本発明では、クラッチペダルCPの操作量が判定範囲内であってもアクセル開度が判定開度以上の場合には、クラッチペダルCPの操作量とMG3の出力トルクの上限値との関係を図5に実線L3で一例を示したように補正する。すなわち、発進時操作量を仮の中間値に設定する。そのため、運転者は本来の中間値を意識することなくクラッチペダルCPの操作を行うことができる。
上述した各形態では、MG3が本発明の電動機に相当する。図4のステップS13、S16、及びS18を実行することにより、車両制御装置30が本発明の発進手段として機能する。図2のステップS17を実行することにより車両制御装置30が本発明の補正手段として機能する。図3のマップを記憶することにより、車両制御装置30が本発明の記憶手段として機能する。そして、切替判定開度が本発明の始動判定開度に相当する。
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用されるハイブリッド車両には、モータ・ジェネレータの代わりに電動機が設けられていてもよい。
1 車両
2 内燃機関
3 モータ・ジェネレータ(電動機)
5 駆動輪
20 自動クラッチ
23 アクチュエータ(駆動機構)
30 車両制御装置(クラッチ制御手段、発進手段、記憶手段、補正手段)
CP クラッチペダル
2 内燃機関
3 モータ・ジェネレータ(電動機)
5 駆動輪
20 自動クラッチ
23 アクチュエータ(駆動機構)
30 車両制御装置(クラッチ制御手段、発進手段、記憶手段、補正手段)
CP クラッチペダル
Claims (2)
- 内燃機関と、駆動輪と、前記内燃機関と前記駆動輪との間の動力伝達経路中に設けられ、駆動機構にて制御される摩擦式の自動クラッチと、前記自動クラッチと前記駆動輪との間の動力伝達経路に動力を出力可能に設けられた電動機と、クラッチペダルの操作量に基づいて前記駆動機構を制御するクラッチ制御手段と、を備え、
前記自動クラッチは、第1係合部材及び第2係合部材を有し、前記第1係合部材と前記第2係合部材とが離間する解放状態、前記第1係合部材と前記第2係合部材とが一体に回転する完全係合状態、及び前記第1係合部材と前記第2係合部材とが異なる回転数で回転しつつこれら係合部材間で動力が伝達される半クラッチ状態に切り替え可能、かつ前記解放状態及び前記完全係合状態のうちの一方から他方に前記半クラッチ状態を経由して切り替わり、
前記クラッチ制御手段は、前記クラッチペダルの操作量が最小値の場合には前記自動クラッチが完全係合状態になり、前記クラッチペダルの操作量が最大値の場合には前記自動クラッチが前記解放状態になり、前記クラッチペダルの操作量が前記最小値と前記最大値の間の所定の中間値の場合には前記自動クラッチが半クラッチ状態になるように前記駆動機構を制御し、
アクセル開度が予め設定した所定の始動判定開度以上の場合には、前記内燃機関を始動する、ハイブリッド車両に適用される発進制御装置において、
前記車両の停止中に、前記クラッチペダルの操作量が前記最大値未満かつ前記中間値より大きい値であっても、前記アクセル開度が前記始動判定開度より小さい所定の判定開度以上になった場合には、前記電動機にて前記駆動輪が駆動されるように前記電動機を制御する発進手段を備えている発進制御装置。 - 前記クラッチペダルの操作量が前記最大値から前記中間値までの間は前記電動機の出力トルクの上限値に0が設定され、前記クラッチペダルの操作量が前記中間値から前記最小値に近付くに従って前記上限値を増加させるように前記クラッチペダルの操作量と前記上限値とが対応付けられたマップを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記発進手段は、前記クラッチペダルの操作量が前記最大値より小さく、かつ前記中間値に達していない値のときに前記アクセル開度が前記判定開度以上になって前記電動機からトルクを出力させた場合には、そのトルクを出力されたときに前記クラッチペダルの操作量から前記最小値に近付くに従って前記上限値を増加させるように前記マップを補正する補正手段を備えている請求項1に記載の発進制御装置。
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