JP2015037891A - 車両の動力伝達制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＶ−ＭＴ車について、クラッチ操作部材の操作に伴って内燃機関の駆動トルクの伝達が遮断されることに起因する運転フィーリングの悪化を抑制すること。【解決手段】この動力伝達制御装置は、動力源として内燃機関（ＥＧ）とモータ（ＭＧ）とを備えたハイブリッド車両に適用され、手動変速機と、摩擦クラッチとを備える。ＥＧトルク（＞０）によって駆動輪が駆動されている状態においてクラッチペダルの操作の開始が検出されたことに基づいて、ＭＧトルクが、同操作の開始が検出される前の時点での値から増大される。即ち、駆動輪に伝達されるＥＧトルクの減少分が、ＭＧトルクの増大分（ＭＧアシストトルク。斜線で示した領域を参照）によって補償され得る。これにより、クラッチペダルの操作に伴ってＥＧトルクの伝達が遮断されることに起因する車両のショック（前後方向の加速度の変化）の発生が抑制され得る。【選択図】図４

Description

本発明は、車両の動力伝達制御装置に関し、特に、動力源として第１動力源（例えば、内燃機関）と第２動力源（例えば、電動機）とを備えた車両に適用され、摩擦クラッチを備えたものに係わる。

従来より、動力源としてエンジンと電動機（電動モータ、電動発電機）とを備えた所謂ハイブリッド車両が広く知られている（例えば、特許文献１を参照）。近年、ハイブリッド車両であって、且つ手動変速機と摩擦クラッチとを備えた車両（以下、「ＨＶ−ＭＴ車」と呼ぶ）が開発されてきている。ここにいう「手動変速機」とは、運転者により操作されるシフトレバーのシフト位置に応じて変速段が選択されるトルクコンバータを備えない変速機（所謂、マニュアルトランスミッション、ＭＴ）である。また、ここにいう「摩擦クラッチ」とは、内燃機関の出力軸と手動変速機の入力軸との間に介装されて、運転者により操作されるクラッチペダルの操作量に応じて摩擦プレートの接合状態が変化するクラッチである。以下、内燃機関の出力軸のトルクを「内燃機関トルク」と呼び、電動機の出力軸のトルクを「電動機トルク」と呼ぶ。

特開２０００−２２４７１０号公報

ＨＶ−ＭＴ車では、電動機の出力軸が、内燃機関の出力軸、変速機の入力軸、及び変速機の出力軸の何れかに接続される構成が採用され得る。以下、電動機の出力軸が変速機の入力軸又は変速機の出力軸に接続される構成について考察する。

変速作動等のためクラッチペダルが踏み込まれた状態（より具体的には、摩擦クラッチが完全分断状態にある間）では、内燃機関トルクに基づいて駆動トルクを駆動輪に伝達することができない。このようにクラッチペダル操作に伴って内燃機関トルクの伝達が遮断されることによって、車両のショック（前後方向の加速度の変化）が発生し得、運転フィーリングが悪化する恐れがある。

ところで、上述のように電動機の出力軸が変速機の入力軸又は変速機の出力軸（特に変速機の出力軸）に接続される構成では、変速作動等のためクラッチペダルが踏み込まれた状態においてもなお、電動機トルクに基づいて駆動トルクを駆動輪に伝達することができる。このことを利用することにより、上述の運転フィーリングの悪化を抑制できる余地がある。

本発明の目的は、特にＨＶ−ＭＴ車を対象とする動力伝達制御装置であって、クラッチ操作部材の操作に伴って第１動力源の駆動トルクの伝達が遮断されることに起因する運転フィーリングの悪化を抑制できるものを提供することにある。

本発明に係る車両の動力伝達制御装置は、動力源として第１動力源と第２動力源とを備えたハイブリッド車両に適用される。この動力伝達装置は、変速機と、摩擦クラッチと、制御手段とを備える。第１動力源及び第２動力源はそれぞれ、内燃機関及び電動機であっても、電動機及び内燃機関であっても、電動機及び電動機であってもよい。以下、第１動力源及び第２動力源がそれぞれ内燃機関及び電動機であるものとして説明を続ける。

変速機は、トルクコンバータを備えた自動変速機であってもよいが、運転者により操作されるシフト操作部材のシフト位置に応じて変速段が選択されるトルクコンバータを備えない手動変速機であることが好ましい。前記変速機は、前記内燃機関の出力軸から動力が入力される入力軸と前記車両の駆動輪へ動力を出力する出力軸とを備える。前記変速機の入力軸又は出力軸には、前記電動機の出力軸が接続される。

摩擦クラッチは、前記内燃機関の出力軸と前記変速機の入力軸との間に介装されて、運転者により操作されるクラッチ操作部材の操作がなされていないときに滑りを伴わずに動力が伝達される「完全接合状態」を実現し、前記クラッチ操作部材の操作に応じて動力の伝達状態を変更する。前記クラッチ操作部材の操作は、検出手段により検出される。

制御手段は、前記内燃機関の出力軸のトルク（内燃機関トルク）、及び前記電動機の出力軸のトルク（電動機トルク）を制御する。特に、電動機トルクは、以下のように調整されることが好ましい。先ず、加速操作部材の操作量と電動機トルクの基準（電動機トルク基準値）との間の記憶された第１関係と、前記検出された加速操作部材の操作量と、に基づいて電動機トルク基準値が決定される。前記クラッチ操作部材の操作量と電動機トルクの上限（電動機トルク制限値）との間の記憶された第２関係であってミート開始点とリリース開始点とを使用して規定される第２関係と、前記検出されたクラッチ操作部材の操作量と、に基づいて電動機トルク制限値が決定される。電動機トルクが、前記決定された電動機トルク基準値及び電動機トルク制限値のうち小さい方の値に調整される。

本発明に係る車両の動力伝達制御装置の特徴は、前記制御手段が、（内燃機関トルクによって駆動輪が駆動されている状態において）前記クラッチ操作部材の操作の開始が検出されたことに基づいて、電動機トルクを前記クラッチ操作部材の操作の開始が検出される前の値から増大するように構成されたことにある。

これによれば、変速作動等のためクラッチ操作部材が操作されている間（具体的には、摩擦クラッチが完全分断状態に維持されている間）において、駆動輪に伝達される内燃機関トルクの減少分が、電動機トルクの増大分（以下、「電動機アシストトルク」と呼ぶ）によって補償され得る。換言すれば、クラッチ操作部材の操作に伴って内燃機関トルクの伝達が遮断されることに起因する車両のショック（前後方向の加速度の変化）の発生が抑制され得る。この結果、運転フィーリングが悪化を抑制することができる。

上記本発明に係る動力伝達装置においては、前記クラッチ操作部材の操作の開始が検出された時点からの前記クラッチ操作部材の操作の継続時間が長くなるにつれて、前記電動機トルクの増大量（＝電動機アシストトルク）を小さくするように構成されることが好適である。

クラッチ操作部材が操作されている間において電動機アシストトルクを発生し続けることは、電動機に電力を供給するバッテリに蓄えられたエネルギーを消費することに繋がる。また、手動変速機と摩擦クラッチとを備え且つ動力源として内燃機関のみを搭載した従前から広く知られた車両（以下、「通常ＭＴ車」と呼ぶ）では、クラッチ操作部材が操作されている間（具体的には、摩擦クラッチが完全分断状態に維持されている間）、駆動トルクを駆動輪に伝達することができない。従って、クラッチ操作部材が操作されている間において電動機アシストトルク（即ち、駆動輪を駆動するトルク）を発生し続けることは、通常ＭＴ車に慣れ親しんだ運転者に対して違和感を与えることに繋がる恐れがある。

これに対し、上記構成によれば、クラッチ操作部材の操作の継続時間が長くなるにつれて電動機アシストトルクが小さくされていく。従って、バッテリに蓄えられたエネルギーの消費を抑制でき、且つ、通常ＭＴ車に慣れ親しんだ運転者に与える違和感を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る動力伝達制御装置を搭載したＨＶ−ＭＴ車の概略構成図である。 図１に示した動力伝達制御装置が参照する、アクセル開度とＭＧトルク基準値との関係を規定するマップを示したグラフである。 図１に示した動力伝達制御装置が参照する、クラッチ戻しストロークとＭＧトルク制限値との関係を規定するマップを示したグラフである。 図１に示した動力伝達制御装置による作動の一例を示したタイムチャートである。 図１に示した動力伝達制御装置によって付与されるＭＧアシストトルクとクラッチ操作継続時間との関係を示すグラフである。

以下、本発明による車両の動力伝達制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（構成）
図１は、本発明の実施形態に係る動力伝達制御装置（以下、「本装置」と称呼する。）を搭載した車両の概略構成を示している。この車両は、動力源としてエンジンＥ／ＧとモータジェネレータＭ／Ｇとを備えたハイブリッド車両であり、且つ、トルクコンバータを備えない手動変速機Ｍ／Ｔと摩擦クラッチＣ／Ｔとを備える。即ち、この車両は、上述したＨＶ−ＭＴ車である。

エンジンＥ／Ｇは、周知の内燃機関であり、例えば、ガソリンを燃料として使用するガソリンエンジン、軽油を燃料として使用するディーゼルエンジンである。

手動変速機Ｍ／Ｔは、運転者により操作されるシフトレバーＳＬのシフト位置に応じて変速段が選択されるトルクコンバータを備えない変速機（所謂、マニュアルトランスミッション）である。Ｍ／Ｔは、Ｅ／Ｇの出力軸から動力が入力される入力軸と、車両の駆動輪へ動力を出力する出力軸とを備える。Ｍ／Ｔは、例えば、前進用の４つの変速段（１速〜４速）、及び後進用の１つの変速段（Ｒ）を備えている。

Ｍ／Ｔの変速段は、シフトレバーＳＬとＭ／Ｔ内部のスリーブ（図示せず）とを機械的に連結するリンク機構等を利用してシフトレバーＳＬのシフト位置に応じて機械的に選択・変更されてもよいし、シフトレバーＳＬのシフト位置を検出するセンサ（後述するセンサＳ２）の検出結果に基づいて作動するアクチュエータの駆動力を利用して電気的に（所謂バイ・ワイヤ方式で）選択・変更されてもよい。

摩擦クラッチＣ／Ｔは、Ｅ／Ｇの出力軸とＭ／Ｔの入力軸との間に介装されている。Ｃ／Ｔは、運転者により操作されるクラッチペダルＣＰの操作量（踏み込み量）に応じて摩擦プレートの接合状態（より具体的には、Ｅ／Ｇの出力軸と一体回転するフライホイールに対する、Ｍ／Ｔの入力軸と一体回転する摩擦プレートの軸方向位置）が変化する周知のクラッチである。

接合状態としては、完全接合状態、半接合状態、及び、完全分断状態が存在する。完全接合状態とは、滑りを伴わずに動力を伝達する状態を指す。半接合状態とは、滑りを伴いながら動力を伝達する状態を指す。完全分断状態とは、動力を伝達しない状態を指す。以下、クラッチペダルＣＰが最も深く踏み込まれた状態からのクラッチペダルＣＰの戻し方向の操作量を「クラッチ戻しストローク」と呼ぶ。

クラッチ戻しストロークは、クラッチペダルＣＰが最も深く踏み込まれた状態にて「０」となり、クラッチペダルＣＰが開放されている（操作されていない）状態にて最大となる。クラッチ戻しストロークが「０」から増大するにつれて、Ｃ／Ｔは、完全分断状態から半接合状態を経て完全接合状態へと移行する。

Ｃ／Ｔの接合状態（摩擦プレートの軸方向位置）は、クラッチペダルＣＰとＣ／Ｔ（摩擦プレート）とを機械的に連結するリンク機構等を利用してＣＰの操作量に応じて機械的に調整されてもよいし、ＣＰの操作量を検出するセンサ（後述するセンサＳ１）の検出結果に基づいて作動するアクチュエータの駆動力を利用して電気的に（所謂バイ・ワイヤ方式で）調整されてもよい。

モータジェネレータＭ／Ｇは、周知の構成（例えば、交流同期モータ）の１つを有していて、例えば、ロータ（図示せず）がＭ／Ｇの出力軸と一体回転するようになっている。Ｍ／Ｇの出力軸は、周知のギヤ列等を介してＭ／Ｔの出力軸に動力伝達可能に接続されている。

また、図１に破線で示すように、Ｃ／ＴとＭ／Ｔとの間に、動力が伝達される「接合状態」と動力が伝達されない「分断状態」とを選択的に実現する動力断接機構ＣＨＧが介装されていてもよい。以下、Ｅ／Ｇの出力軸のトルクを「ＥＧトルク」と呼び、Ｍ／Ｇの出力軸のトルクを「ＭＧトルク」と呼ぶ。ＣＨＧが「分断状態」とされるのは、クラッチペダルＣＰが操作されていない状態（即ち、Ｃ／Ｔの完全接合状態）において車両がＭＧトルク（＞０）のみで走行する場合等である。この場合、ＣＨＧが「分断状態」とされることにより、Ｍ／Ｔの入力軸の回転がＣ／Ｔを介してＥ／Ｇの出力軸に伝達されることを防止することができる。

本装置は、クラッチペダルＣＰのクラッチ戻しストロークを検出するクラッチ操作量センサＳ１と、シフトレバーＳＬの位置を検出するシフト位置センサＳ２と、アクセルペダルＡＰの操作量（アクセル開度）を検出するアクセル操作量センサＳ３と、ブレーキペダルＢＰの操作量（踏力、操作の有無等）を検出するブレーキ操作量センサＳ４と、車輪の速度を検出する車輪速度センサＳ５と、Ｅ／Ｇの出力軸の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサＳ６と、Ｍ／Ｔの入力軸の回転速度Ｎｉを検出する回転速度センサＳ７と、を備えている。

更に、本装置は、電子制御ユニットＥＣＵを備えている。ＥＣＵは、上述のセンサＳ１〜Ｓ７、並びにその他のセンサ等からの情報等に基づいて、Ｅ／Ｇの燃料噴射量（スロットル弁の開度）を制御することによりＥＧトルクを制御し、インバータ（図示せず）を制御することによりＭＧトルクを制御する。また、動力断接機構ＣＨＧが備えられている場合、ＥＣＵはＣＨＧの状態を制御する。

具体的には、ＥＧトルクとＭＧトルクとの配分は、上述のセンサＳ１〜Ｓ７、並びにその他のセンサ等からの情報等に基づいて調整される。ＥＧトルク及びＭＧトルクの大きさはそれぞれ、主としてアクセル開度に基づいて調整される。特に、ＭＧトルクは、本例では、以下のように調整される。

即ち、先ず、図２に示すマップと、現在のアクセル開度とに基づいて、「ＭＧトルク基準値」が決定される。ＭＧトルク基準値は、アクセル開度が大きいほど、より大きい値に決定される。ＭＧトルク基準値のアクセル開度に対する特性は、アクセル開度以外の種々の状態に応じて変化する。例えば、ＭＧトルクの配分が０％の場合（即ち、ＥＧトルクの配分が１００％の場合）、アクセル開度にかかわらず、ＭＧトルクはゼロに維持される。

また、図３に示すマップと、現在のクラッチ戻しストロークとに基づいて、「ＭＧトルク制限値」が決定される。ＭＧトルク制限値は、ミート開始点とリリース開始点とを利用して規定される。ミート開始点とは、Ｃ／Ｔが完全分断状態から半接合状態へと移行するタイミングに対応するクラッチ戻しストロークであり、リリース開始点とは、Ｃ／Ｔが完全接合状態から半接合状態へと移行するタイミングに対応するクラッチ戻しストロークである。

この例では、クラッチ戻しストロークが「０」から「ミート開始点」の範囲ではＭＧトルク制限値が「０」に維持され、クラッチ戻しストロークが「リリース開始点」より大きい範囲ではＭＧトルク制限値が最大値に維持され、クラッチ戻しストロークが「ミート開始点」と「リリース開始点」との間ではクラッチ戻しストロークが「ミート開始点」から「リリース開始点」に向けて移動するにつれてＭＧトルク制限値が「０」から増大する。なお、図２及び図３に示すマップは、ＥＣＵ内のメモリの所定領域に記憶されている。

そして、ＭＧトルクは、前記決定された「ＭＧトルク基準値」と「ＭＧトルク制限値」とのうちで小さい方の値に調整される。即ち、ＭＧトルクは、クラッチ戻しストロークに基づいて決定される「ＭＧトルク制限値」を超えない範囲内において、アクセル開度に基づいて決定される「ＭＧトルク基準値」に基づいて調整される。このようにＭＧトルクを調整することにより、ＨＶ−ＭＴ車のＭＧトルクを利用した運転フィーリングを、前記「通常ＭＴ車」のＥＧトルクを利用した運転フィーリングに近づけることができる。

（クラッチペダル操作中における駆動輪に伝達されるＥＧトルクの減少分のＭＧアシストトルクによる補償）
摩擦クラッチＣ／Ｔが完全接合状態にあってＥＧトルク（＞０）によって駆動輪が駆動されている状態において、変速作動等のためにクラッチペダルＣＰが踏み込まれると（より具体的には、Ｃ／Ｔが完全分断状態になると）、ＥＧトルクの駆動輪への伝達が遮断される。以下、このことについて図４を参照しながら説明する。

図４に示す例では、時刻ｔ１以前にて、車両がＥＧトルク（＞０）のみを利用して（ＭＧトルク＝０）、２速で走行している。時刻ｔ１以降、２速から３速へのシフトアップ作動のため、アクセルペダルＡＰ、クラッチペダルＣＰ、及びシフトレバーＳＬが連携しながら操作されている。

図４に示す例では、時刻ｔ１〜ｔ３に亘ってクラッチペダルＣＰが操作されている。従って、時刻ｔ１〜ｔ３（より正確には、Ｃ／Ｔが完全分断状態に維持される期間内）ではＥＧトルクの駆動輪への伝達が遮断される。換言すれば、駆動輪に伝達されるＥＧトルクが減少する。このＥＧトルクの減少によって、車両のショック（前後方向の加速度の変化）が発生し得、運転フィーリングが悪化する恐れがある。

本装置では、Ｍ／Ｇの出力軸がＭ／Ｔの出力軸に動力伝達可能に接続されている。従って、クラッチペダルＣＰが踏み込まれた状態においてもなお、ＭＧトルクに基づいて駆動トルクを駆動輪に伝達することができる。

そこで、本装置は、（ＥＧトルク（＞０）によって駆動輪が駆動されている状態において）クラッチペダルＣＰの操作の開始が検出されたことに基づいて、ＭＧトルクを同操作の開始が検出される前の時点での値から増大する。図４に示す例では、クラッチペダルＣＰの操作が開始される時刻ｔ１までは、ＭＧトルクが「０」に維持されている一方で、時刻ｔ１にてクラッチペダルＣＰの操作が開始されると、ＭＧトルクが「０」から増大されている。

このように、駆動輪に伝達されるＥＧトルクの減少分が、ＭＧトルクの増大分（図４における斜線で示した領域を参照。以下、「ＭＧアシストトルク」と呼ぶ）によって補償され得る。換言すれば、クラッチペダルＣＰの操作に伴ってＥＧトルクの伝達が遮断されることに起因する車両のショック（前後方向の加速度の変化）の発生が抑制され得る。この結果、運転フィーリングが悪化を抑制することができる。

ＭＧアシストトルクの大きさ（即ち、ＭＧトルクの増大量）は、例えば、クラッチペダルＣＰの操作が開始される直前でのＥＧトルクの大きさを超えない範囲内の値とされ得る。また、図４及び図５に示すように、クラッチペダルＣＰの操作の開始が検出された時点（時刻ｔ１）からのクラッチペダルＣＰの操作の継続時間が長くなるにつれて、ＭＧアシストトルクの大きさを小さくすることが好ましい。

これは、以下の理由に基づく。即ち、クラッチペダルＣＰが操作されている間においてＭＧアシストトルクを発生し続けることは、Ｍ／Ｇに電力を供給するバッテリ（図示せず）に蓄えられたエネルギーを消費することに繋がる。また、前記「通常ＭＴ車」では、クラッチペダルが操作されている間（具体的には、摩擦クラッチが完全分断状態に維持されている間）、駆動トルクを駆動輪に伝達することができない。従って、本装置において、クラッチペダルＣＰが操作されている間においてＭＧアシストトルク（即ち、駆動輪を駆動するトルク）を発生し続けることは、「通常ＭＴ車」に慣れ親しんだ運転者に対して違和感を与えることに繋がる恐れがある。

以上のことから、本装置では、クラッチペダルＣＰの操作の継続時間が長くなるにつれて、ＭＧアシストトルクの大きさが小さくされる。これにより、バッテリに蓄えられたエネルギーの消費を抑制でき、且つ、通常ＭＴ車に慣れ親しんだ運転者に与える違和感を抑制することができる。

ＭＧアシストトルクの付与は、クラッチペダルＣＰの操作の開始が検出された時点から開始され、クラッチペダルＣＰの操作が終了する時点よりも前の時点で終了する。例えば、図４に示す例では、Ｃ／Ｔが完全分断状態から半接合状態に移行する時点（即ち、ミート開始点）である時刻ｔ２にてＭＧアシストトルクの付与が終了している。

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、第１動力源としてＥ／Ｇが使用され、第２動力源としてＭ／Ｇが使用されているが、第１、第２動力源として共にＭ／Ｇが使用されてもよい。

また、上記実施形態では、Ｍ／Ｇの出力軸が（周知のギヤ列等を介して）Ｍ／Ｔの出力軸に動力伝達可能に接続されているが、Ｍ／Ｇの出力軸が（周知のギヤ列等を介して）Ｍ／Ｔの入力軸に動力伝達可能に接続されていてもよい。

加えて、上記実施形態では、「変速機」として、トルクコンバータを備えない手動変速機Ｍ／Ｔが使用されているが、トルクコンバータを備えた自動変速機が使用されてもよい。

Ｍ／Ｔ…変速機、Ｅ／Ｇ…エンジン、Ｃ／Ｔ…クラッチ、Ｍ／Ｇ…モータジェネレータ、ＣＰ…クラッチペダル、ＡＰ…アクセルペダル、Ｓ１…クラッチ操作量センサ、Ｓ２…シフト位置センサ、Ｓ３…アクセル操作量センサ、Ｓ４…ブレーキ操作量センサ、Ｓ５…車輪速度センサ、Ｓ６…回転速度センサ、Ｓ７…回転速度センサ、ＥＣＵ…電子制御ユニット

Claims (3)

1. 第１動力源と第２動力源とを備えた車両に適用され、
   前記第１動力源の出力軸から動力が入力される入力軸と前記車両の駆動輪へ動力を出力する出力軸とを備え、前記入力軸又は前記出力軸に前記第２動力源の出力軸が接続された変速機と、
   前記第１動力源の出力軸と前記変速機の入力軸との間に介装されて、運転者により操作されるクラッチ操作部材の操作がなされていないときに滑りを伴わずに動力が伝達される完全接合状態を実現し、前記クラッチ操作部材の操作に応じて動力の伝達状態を変更する摩擦クラッチと、
   前記クラッチ操作部材の操作を検出する検出手段と、
   前記第１動力源の出力軸の駆動トルクである第１トルク、及び前記第２動力源の出力軸の駆動トルクである第２トルクを制御する制御手段と、
   を備えた車両の動力伝達制御装置であって、
   前記制御手段は、
   前記クラッチ操作部材の操作の開始が検出されたことに基づいて、前記第２トルクを前記クラッチ操作部材の操作の開始が検出される前の値から増大するように構成された、車両の動力伝達制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の動力伝達制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記クラッチ操作部材の操作の開始が検出された時点からの前記クラッチ操作部材の操作の継続時間が長くなるにつれて、前記第２トルクの増大量を小さくするように構成された、車両の動力伝達制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両の動力伝達制御装置において、
   前記第１動力源は内燃機関であり、前記第２動力源は電動機である、車両の動力伝達制御装置。

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