JP2014145373A - 車両制御装置および車両制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】コーストニュートラル制御中にアクセルペダルが踏み込まれた場合であっても駆動力不足を抑制する車両制御装置を提供する。
【解決手段】駆動源と車輪との間に摩擦締結要素および変速機を設けた車両を制御する車両制御装置であって、アクセルペダルの踏み込みがなくなったコースト走行時にブレーキペダルが踏み込まれると摩擦締結要素を解放し、駆動源の回転速度を摩擦締結要素が締結している場合の駆動源の最小回転速度よりも低い所定回転速度とするコーストニュートラル制御を実行するコーストニュートラル制御手段と、コーストニュートラル制御中に摩擦締結要素の入出力軸間における回転速度差を低減するように変速機の変速比を変更する変速手段とを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は車両制御装置および車両制御方法に関するものである。
従来、運転者によるアクセルペダルの踏み込みがなくなるコースト走行中に、変速比が最Lowとなるまでの間、変速機の入力回転速度の下限値をエンジンがストールせず、かつオイルポンプがLow変速に必要な油圧を発生させることができるコースト回転速度に設定するものが特許文献1に開示されている。
また、コースト走行中にクラッチを解放するコーストニュートラル制御を行う技術が知られている。
特開2002−48224号公報
特許文献1に開示される技術とこの公知技術とを組み合わせて、コースト走行中にクラッチを解放し、変速機の入力回転速度の下限値をコースト回転速度に設定することが考えられる。
このような技術では、コーストニュートラル制御によってクラッチが解放され、エンジンの負荷が小さくなるので、エンジン回転速度を低くすることができ、エンジンで消費される燃料を低減することができ、燃費を向上することができる。
しかし、上記技術では、クラッチを解放することでクラッチでは回転速度差が発生し、この回転速度差が発生している状態にて、運転者がアクセルペダルを踏み込むなど、コーストニュートラル制御を終了してクラッチを締結する場合、クラッチが回転速度差を吸収することで、発熱する。特に回転速度差が大きな状態で、このようなコーストニュートラル制御の実行と終了とが短期間に繰り返されると、クラッチが過熱され、クラッチの耐久性が低下する、といった問題点がある。
特に、コーストニュートラル制御中にアクセルペダルが踏み込まれた場合の加速応答性を向上させるために、コーストニュートラル制御中にクラッチを僅かに動力伝達状態としている場合には、クラッチ自身のスリップによる発熱によってクラッチの温度が高くなり、さらにクラッチの耐久性が低下する。
本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、コーストニュートラル制御を実行する場合に、エンジンの負荷を低減して燃費を向上し、かつクラッチの温度上昇を抑制し、クラッチの耐久性低下を抑制することを目的とする。
本発明のある態様に係る車両制御装置は、駆動源と車輪との間に摩擦締結要素および変速機を設けた車両を制御する車両制御装置であって、アクセルペダルの踏み込みがなくなったコースト走行時にブレーキペダルが踏み込まれると摩擦締結要素を解放し、駆動源の回転速度を摩擦締結要素が締結している場合の駆動源の最小回転速度よりも低い所定回転速度とするコーストニュートラル制御を実行するコーストニュートラル制御手段と、コーストニュートラル制御中に摩擦締結要素の入出力軸間における回転速度差を低減するように変速機の変速比を変更する変速手段とを備える。
本発明の別の態様に係る車両制御方法は、駆動源と車輪との間に摩擦締結要素および変速機を設けた車両を制御する車両制御方法であって、アクセルペダルの踏み込みがなくなったコースト走行時にブレーキペダルが踏み込まれると摩擦締結要素を解放し、駆動源の回転速度を摩擦締結要素が締結している場合の駆動源の最小回転速度よりも低い所定回転速度とするコーストニュートラル制御を実行し、コーストニュートラル制御中に摩擦締結要素の入出力軸間における回転速度差を低減するように変速機の変速比を変更する。
これら態様によると、コーストニュートラル制御中に摩擦締結要素の入出力軸間における回転速度差を低減することで、駆動源の負荷を低減して燃費を向上し、かつ摩擦締結要素の温度上昇を抑制し、摩擦締結要素の耐久性低下を抑制することができる。
本実施形態の車両を示す概略構成図である。 本実施形態のコーストニュートラル制御を説明するフローチャートである。 減速度と戻し車速との関係を示すマップである。 本実施形態のコーストニュートラル制御を説明するタイムチャートである。 本実施形態のコーストニュートラル制御を説明するタイムチャートである。
本発明の実施形態について図1を用いて説明する。図1は、本実施形態の車両を示す概略図である。車両は、エンジン5と、トルクコンバータ6と、前後進切替機構7と、無段変速機1と、コントローラ12と、オイルポンプ20とを備える。
無段変速機1はプライマリプーリ2と、セカンダリプーリ3と、ベルト4とを備える。プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3とは両者のV溝が整列するよう配置される。ベルト4は、プライマリプーリ2のV溝とセカンダリプーリ3のV溝との間に掛け渡される。
プライマリプーリ2は、固定円錐板2aと、可動円錐板2bとを備え、固定円錐板2aと可動円錐板2bとによってV溝が形成される。
セカンダリプーリ3は、固定円錐板3aと、可動円錐板3bとを備え、固定円錐板3aと可動円錐板3bとによってV溝が形成される。
可動円錐板2bは、ライン圧を元圧として作り出したプライマリプーリ圧がプライマリプーリ室2cに給排されることで、軸線方向に移動する。可動円錐板3bは、ライン圧を元圧として作り出したセカンダリプーリ圧がセカンダリプーリ室3cに給排されることで、軸線方向に移動する。このようにしてプライマリプーリ2のV溝の幅およびセカンダリプーリ3のV溝の幅が変化し、変速比が変更され、ベルト4が円錐板に摩擦係合し、プライマリプーリ2とセカンダリプーリ3との間で動力伝達を行う。
プライマリプーリ2の回転はベルト4を介してセカンダリプーリ3に伝達され、セカンダリプーリ3の回転はその後、出力軸8、歯車組9およびディファレンシャルギヤ装置10を経て駆動輪17に伝達される。
プライマリプーリ2と同軸にエンジン5が配置され、エンジン5とプライマリプーリ2との間にエンジン5の側から順次トルクコンバータ6および前後進切替機構7を設ける。
トルクコンバータ6は、ロックアップクラッチ6aを備える。トルクコンバータ6は、ロックアップクラッチ6aが完全に締結されたロックアップ状態と、ロックアップクラッチ6aが完全に解放されたコンバータ状態と、ロックアップクラッチ6aが半締結されたスリップ状態とに切り替えられる。
前後進切替機構7は、ダブルピニオン遊星歯車組7aを主たる構成要素とし、そのサンギヤをトルクコンバータ6を介してエンジン5に結合し、キャリアをプライマリプーリ2に結合する。前後進切替機構7は更に、ダブルピニオン遊星歯車組7aのサンギヤおよびキャリア間を直結する前進クラッチ7b、およびリングギヤを固定する後進ブレーキ7cを備える。前後進切替機構7は前進クラッチ7bの締結時にエンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転をそのままプライマリプーリ2に伝達し、後進ブレーキ7cの締結時にエンジン5からトルクコンバータ6を経由した入力回転を逆転減速してプライマリプーリ2へ伝達する。
前後進切替機構7の前進クラッチ7b、および後進ブレーキ7cが解放されると、エンジン5と無段変速機1との間の回転の伝達は完全に遮断される。
オイルポンプ20は、エンジン5の回転の一部が伝達されて駆動し、変速制御油圧回路11にライン圧となる油を供給する。
変速制御油圧回路11は、調圧弁などを備え、コントローラ12からの信号に応答してプライマリプーリ圧およびセカンダリプーリ圧を調圧する。変速制御油圧回路11は、前進走行レンジの選択時に締結する前進クラッチ7b、および後進走行レンジの選択時に締結する後進ブレーキ7cの締結油圧をコントローラ12からの信号に応答して調圧する。
コントローラ12は、プライマリプーリ回転速度を検出するプライマリプーリ回転速度センサ13からの信号と、セカンダリプーリ回転速度を検出するセカンダリプーリ回転速度センサ14からの信号と、アクセルペダル踏み込み量を検出するアクセル開度センサ16からの信号と、プライマリプーリ圧を検出するプライマリプーリ圧センサ18からの信号、ブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧センサ19からの信号、減速度を検出するGセンサ21からの信号、油温を検出する油温センサ22からの信号などが入力される。コントローラ12は、これらの信号に基づいて無段変速機1、エンジン5を制御する信号を出力する。
コントローラ12は、CPU、ROM、RAMなどによって構成されており、ROMに格納されたプログラムをCPUによって読み出すことによって、各機能が発揮される。
コントローラ12は、燃料消費量を抑制し、燃費を向上するために、以下に説明するコーストニュートラル制御を行う。
コーストニュートラル制御は、アクセルペダルが運転者によって踏み込まれていないコースト走行中にブレーキペダルが踏み込まれた場合に前後進切替機構7の前進クラッチ7b、および後進ブレーキ7cを解放し、エンジン回転速度を所定回転速度とする制御である。これにより、エンジン5での燃料消費量を抑制する。所定回転速度は、前進クラッチ7b、または後進ブレーキ7cが締結している場合の最小回転速度であるコースト回転速度よりも低い回転速度である。コースト回転速度は、前進クラッチ7b、または後進ブレーキ7cが締結している場合にエンジン5がストールしない最小回転速度と、変速比を最Lowに変更するために必要な油圧をオイルポンプ20によって供給可能な最小回転速度とのうち高い方の回転速度に設定される。所定回転速度は、具体的にはアイドル回転速度であるが、エンジン5で消費される燃料を低減し、再加速時に要求されるトルクを素早く発生させることができる回転速度であればよい。
コーストニュートラル制御を実行するにあたって、コントローラ12は、まず、例えば以下に示すコーストニュートラル条件(所定条件)a、bを判断する。
a:アクセルペダルから足が離されている(アクセル踏み込み量=0)。
b:ブレーキペダルが踏み込まれている(ブレーキ液圧が所定値以上)。
これらのコーストニュートラル条件を全て満たす場合に、コントローラ12はコーストニュートラル制御を実行する。
コーストニュートラル制御中に上記コーストニュートラル条件のいずれかが満たされなくなると、コントローラ12はコーストニュートラル制御を中止し、前進クラッチ7b、または後進ブレーキ7cを締結し、エンジン5の回転速度が所定回転速度よりも高くなるように燃料噴射を行う。
次に、本実施形態のコーストニュートラル制御について図2のフローチャートを用いて説明する。以下の制御は、所定時間毎に繰り返し行われる。
ステップS100では、コントローラ12は、コーストニュートラル制御を実行するかどうか判定する。具体的には、上記した条件を満たすかどうか判定する。そして、コントローラ12は、上記した条件を全て満たす場合にはステップS101へ進み、上記した条件のいずれかを満たさない場合にはステップS108へ進む。
ステップS101では、コントローラ12は、コーストニュートラル制御を実行する。これにより、前進クラッチ7b、および後進ブレーキ7cは解放され、エンジン回転速度は所定回転速度となる。
前進クラッチ7b、または後進ブレーキ7cが締結している場合にも、エンジン5がストールしないように、エンジン回転速度はコースト回転速度に維持されている。しかし、前進クラッチ7b、および後進ブレーキ7cが解放されると、エンジン5の負荷が小さくなるので、エンジン回転速度をコースト回転速度よりも小さくしてもエンジン5はストールしない。そのため、本実施形態では、コーストニュートラル制御中にエンジン回転速度をコースト回転速度よりも低い所定回転速度とし、燃費を向上させている。
ステップS102では、コントローラ12は、プライマリプーリ回転速度がコースト回転速度よりも低くなり、前進クラッチ7bの前後、つまり前進クラッチ7bの入出力軸間で回転速度差が小さくなるように変速比を変更する。具体的には、プライマリプーリ回転速度がエンジン回転速度、つまり所定回転速度と等しくなるように変速比をHigh側に変更する。
前進クラッチ7bが解放されている場合であっても前進クラッチ7b間に油が存在しており、前進クラッチ7bの入出力軸間で回転速度差があると、コーストニュートラル制御を終了して前進クラッチ7bを締結する際に、回転速度差に応じて前進クラッチ7bが発熱し、前進クラッチ7bの温度が高くなる。特に、コーストニュートラル制御中にアクセルペダルが踏み込まれた場合の加速応答性を向上させるために、コーストニュートラル制御中に前進クラッチ7bを僅かに動力伝達状態としている場合には、前進クラッチ7b自身のスリップによる発熱によって前進クラッチ7bの温度が高くなる。本実施形態では、プライマリプーリ回転速度がエンジン回転速度と等しくなるように変速比を変更することで、プライマリプーリ回転速度とエンジン回転速度との回転速度差を低減し、コーストニュートラル制御を終了して前進クラッチ7bを締結する際の前進クラッチ7bの温度上昇を抑制し、前進クラッチ7bの耐久性低下を抑制する。
ステップS103では、コントローラ12は、Gセンサ21からの信号に基づいて車両の減速度を算出する。車両の減速度の算出はGセンサ21からの信号に限られず、車速の微分値に基づき算出してもよい。
ステップS104では、コントローラ12は、変速比を最Lowに戻し始める戻し車速(所定値)を減速度に基づいて図3に示すマップを用いて算出する。図3は減速度と戻し車速との関係を示すマップである。減速度が大きく急減速するにつれて戻し車速は高くなる。
ステップS105では、コントローラ12は、セカンダリプーリ回転速度センサ14からの信号に基づいて車速を算出する。
ステップS106では、コントローラ12は、車速と戻し車速とを比較し、車速が戻し車速以下である場合にはステップS107へ進み、車速が戻し車速よりも大きい場合には本制御を終了する。
ステップS107では、コントローラ12は、変速比を最Lowに変更する。
車速が低くなると、次回の発進に備えて変速比を最Lowに変更するが、減速度が大きい急減速の場合には、最Lowに戻すための時間が短くなる。そのため、本実施形態では減速度に応じて戻し車速を算出し、急減速の場合には最Lowに戻すタイミングを早くする。これにより、車両の停車時に変速比を確実に最Lowとすることができる。
ステップS100においてコーストニュートラル制御を実行しないと判定されると、ステップS108では、現在、コーストニュートラル制御中であれば解放状態または僅かに動力伝達状態とした前進クラッチ7bを締結状態とすることで、コーストニュートラル制御を終了する。
次に本実施形態のコーストニュートラル制御を実行した場合について図4、5のタイムチャートを用いて説明する。図4は車両が急減速していない場合のタイムチャートであり、図5は車両が急減速している場合のタイムチャートである。
まず車両が急減速していない場合について図4を用いて説明する。
時間t0において、アクセルペダルの踏み込みがなくなると、車速が低下し、エンジン回転速度、プライマリプーリ回転速度も低下し、変速比はHigh側へ変更される。
時間t1において、ブレーキペダルが踏み込まれると、コーストニュートラル制御を開始する。これにより、前進クラッチ7bは解放され、エンジン回転速度がコースト回転速度から所定回転速度に向けて低下する。この時、プライマリプーリ回転速度はコースト回転速度であって、前進クラッチ7bにおいて回転速度差が生じる。そこで、プライマリプーリ回転速度がエンジン回転速度、つまり所定回転速度に等しくなるように変速比をHigh側に変更し、回転速度差をゼロとする。その後プライマリプーリ回転速度が所定回転速度に維持され、車速が徐々に低下するので、変速比は徐々にLow側に変更される。
時間t2において、車速が十分に低くなり、車速が戻し車速となると、次回の発進に備えて変速比を最Lowに変更する。
次に車両が急減速している場合について図5を用いて説明する。
時間t0において、アクセルペダルの踏み込みがなくなると、車速が低下し、エンジン回転速度、プライマリプーリ回転速度が低下し、変速比はHigh側へ変速する。
時間t1において、ブレーキペダルが踏み込まれると、コーストニュートラル制御を開始する。これにより、前進クラッチ7bは解放され、エンジン回転速度がコースト回転速度から所定回転速度に向けて低下する。この時、プライマリプーリ回転速度はコースト回転速度であって、前進クラッチ7bにおいて回転速度差が生じる。そこで、プライマリプーリ回転速度がエンジン回転速度に等しくなるように変速比をHigh側に変更し、回転速度差をゼロとする。今回は、車両の減速度が大きいので、戻し車速は高くなる。その後プライマリプーリ回転速度が所定回転速度に維持され、車速が徐々に低下するので、変速比は徐々にLow側に変更される。
時間t2において、車速が戻し車速となると、変速比を最Lowに変更する。車両が急減速しているので、図4の場合と比較すると、戻し車速が高くなり、変速比を最Lowに変更させるタイミングが早くなる。
次に本実施形態の効果について説明する。
エンジン回転速度が、前進クラッチ7bが締結している場合のコースト回転速度よりも低い所定回転速度となるコーストニュートラル制御中に、前進クラッチ7bの入出力軸間における回転速度差が小さくなるように変速比を変更する。これにより、エンジン回転速度を低下させて、エンジン5における燃料消費を低減し、燃費を向上し、かつ前進クラッチ7bの回転速度差を低減させることにより、コーストニュートラル制御中の運転者がアクセルペダルを踏み込むことにより前進クラッチ7bを締結する際の前進クラッチ7bの温度上昇を抑制し、前進クラッチ7bの耐久性低下を抑制することができる(請求項1、8に対応する効果)。
コーストニュートラル制御中に、プライマリプーリ回転速度が、コースト回転速度よりも低くなるように変速比を変更することで、前進クラッチ7bの入出力軸間における回転速度差が小さくなり、前進クラッチ7bを締結する際の温度上昇を抑制し、前進クラッチ7bの耐久性低下を抑制することができる(請求項2に対応する効果)。
コーストニュートラル制御中に、プライマリプーリ回転速度が所定回転速度に等しくなるように変速比を変更することで、前進クラッチ7bの入出力軸間における回転速度差がなくなり、前進クラッチ7bを締結する際の温度上昇を抑制し、前進クラッチ7bの耐久性低下を抑制することができる(請求項3に対応する効果)。
コーストニュートラル制御中に、車速が戻り車速以下になると変速比を最Lowに変更することで、停車時に確実に変速比を最Lowとすることができ、次回の発進性を向上することができる(請求項4に対応する効果)。
コーストニュートラル制御中に、減速度に基づいて戻し車速を算出し、減速度が大きいほど戻し車速を高くし、車速が戻し車速以下となると変速比を最Lowに変更することで、停車時に確実に変速比を最Lowとすることができ、次回の発進性を向上することができる(請求項5に対応する効果)。
また、コーストニュートラル制御中に、前進クラッチ7bにおける回転速度差を低減させることで、前進クラッチ7bの摩擦板間に介在する油の温度上昇を抑制し、作動油温や前進クラッチ7bなどの温度上昇を抑制することができる。
上記実施形態では、前進クラッチ7bにおいて説明したが、これに限られることはなく、後進ブレーキ7cなどに適用してもよい。また、無段変速機1を用いて説明したが、これに限られることはなく、有段変速機、デュアルクラッチ式の変速機などに適用してもよい。
上記実施形態では、トルクコンバータ6と無段変速機1との間に設けた前後進切替機構7の前進クラッチ7b、および後進ブレーキ7cを解放したが、これに限られることはなく、無段変速機1と駆動輪17との間にクラッチ機構を設け、クラッチ機構を解放してもよい。この構成によっても、クラッチ機構の入出力軸間における回転速度差が小さくなるように変速比を変更することで、クラッチ機構を締結する際の温度上昇を抑制し、クラッチ機構の耐久性低下を抑制することができる。
上記実施形態では、減速度に基づいて戻し車速を算出したが、これに加えて油温に基づいて戻し車速を算出してもよい。油温センサ22からの信号に基づく油温が第1所定油温よりも低い場合、または第1所定油温よりも高い第2所定油温よりも高い場合に戻し車速を高くする。第1所定油温は、油の粘性が高くなり、変速比を変更するための時間が長くなる油温である。第2所定油温は、油の粘性が低くなり、リーク量が多くなり、変速比を変更するための時間が長くなる油温である。第1所定油温、および第2所定油温は予め設定される。油温に応じて変速比を最Lowに変更することで、停車時に確実に変速比を最Lowとすることができ、次回の発進性を向上することができる(請求項6に対応する効果)。
変速比を最Lowに戻す場合には、エンジン回転速度を所定回転速度よりも高くし、オイルポンプ20から吐出される油の流量を多くしてもよい。これにより、変速比を変更するための油圧を確保し、確実に変速比を最Lowに戻すことができる(請求項7に対応する効果)。
コーストニュートラル条件として、車速が所定車速よりも低くなる条件を含んでも良い。
上記実施形態では、エンジンを駆動源として用いたが、これに限られることはなく、例えばエンジンおよび電動モータを駆動源としてもよい。
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部を示したに過ぎず、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。
1 無段変速機(変速機)
5 エンジン(駆動源)
7 前後進切替機構(摩擦締結要素)
12 コントローラ(コーストニュートラル制御手段、変速手段、減速度算出手段、回転速度制御手段)

Claims (8)

  1. 駆動源と車輪との間に摩擦締結要素および変速機を設けた車両を制御する車両制御装置であって、
    アクセルペダルの踏み込みがなくなったコースト走行時にブレーキペダルが踏み込まれると前記摩擦締結要素を解放し、前記駆動源の回転速度を前記摩擦締結要素が締結している場合の前記駆動源の最小回転速度よりも低い所定回転速度とするコーストニュートラル制御を実行するコーストニュートラル制御手段と、
    前記コーストニュートラル制御中に前記摩擦締結要素の入出力軸間における回転速度差を低減するように前記変速機の変速比を変更する変速手段とを備えることを特徴とする車両制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両制御装置であって、
    前記摩擦締結要素は前記駆動源と前記変速機との間に設けられ、
    前記変速手段は、前記変速機の入力回転速度が、前記コーストニュートラル制御中に前記最小回転速度よりも低くなるように前記変速比を変更することを特徴とする車両制御装置。
  3. 請求項2に記載の車両制御装置であって、
    前記変速手段は、前記コーストニュートラル制御中に前記変速機の入力回転速度を前記駆動源の回転速度と等しくするように前記変速比を変更することを特徴とする車両制御装置。
  4. 請求項1から3のいずれか一つに記載の車両制御装置であって、
    前記変速手段は、前記コーストニュートラル制御中に車速が所定値以下となると前記変速比をLow側に変更することを特徴とする車両制御装置。
  5. 請求項4に記載の車両制御装置であって、
    前記車両の減速度を検出する減速度検出手段と、
    前記車両の減速度が大きくなるほど前記所定値を高くすることを特徴とする車両制御装置。
  6. 請求項4または5に記載の車両制御装置であって、
    油温を検出する油温検出手段を備え、
    前記油温が第1所定油温よりも低くなるほど、または前記第1所定油温よりも高い第2所定油温よりも高くなるほど前記所定値を高くすることを特徴とする車両制御装置。
  7. 請求項4から6のいずれか一つに記載の車両制御装置であって、
    前記変速比をLow側に変更する場合に、前記駆動源の回転速度を前記所定回転速度よりも大きくする回転速度制御手段を備えることを特徴とする車両制御装置。
  8. 駆動源と車輪との間に摩擦締結要素および変速機を設けた車両を制御する車両制御方法であって、
    アクセルペダルの踏み込みがなくなったコースト走行時にブレーキペダルが踏み込まれると前記摩擦締結要素を解放し、前記駆動源の回転速度を前記摩擦締結要素が締結している場合の前記駆動源の最小回転速度よりも低い所定回転速度とするコーストニュートラル制御を実行し、
    前記コーストニュートラル制御中に前記摩擦締結要素の入出力軸間における回転速度差を低減するように前記変速機の変速比を変更することを特徴とする車両制御方法。
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