JP2015067189A - 車両の発進制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＳＳ車両の再発進時に適切なタイミングで坂道発進補助機能を解除することができ、円滑な発進を行うことのできる車両の発進制御装置を提供すること。【解決手段】車両の停車時にブレーキペダル（２９）の操作により発生した制動力を、ブレーキペダル（２９）を開放した状態においても保持し、クラッチ装置（２）のクラッチストロークが所定の坂道発進補助解除閾値より接側となったときに、制動力の保持を解除する坂道発進補助制御において、ＩＳＳ制御によるエンジン（１）の自動始動時には、坂道発進補助解除閾値を、通常のエンジン始動時における通常坂道発進補助解除閾値よりも接側に設定されたＩＳＳ坂道発進補助解除閾値とする。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の発進制御装置に係り、詳しくはエンジンのアイドリングストップスタート（ＩＳＳ）制御による再発進時の制御に関する。

近年、環境保護や燃費節減の観点から、交差点での信号待ちなどで車両が一時停止したときにエンジンを自動停止させ、その後の再発進の際にエンジンを自動始動させる所謂アイドリングストップスタート（ＩＳＳ）機能を備えた車両（以下、ＩＳＳ車両という）が実用化されている。特に近年は、シフト位置がＤレンジにある状態のままエンジンを自動的に停止及び再始動するＩＳＳ車両もある。

また、坂道での停車及び発進時に車両が後退しないよう坂道発進を補助する坂道発進補助装置が開発されている。
ここで特許文献１には、坂道発進補助装置を備えたＩＳＳ車両として、ＩＳＳ機能の作動が許可されておりパーキングブレーキが作動していないときに坂道発進補助装置を作動させることで、ドライバーが予期しない状態で車両が移動することを防止する車両制御装置が開示されている。

特開２０１３−１０８５６１号公報

特許文献１に記載のような坂道発進補助装置においては、登坂路において車両が後退せず且つ円滑な発進が行われるよう、発進時の適切なタイミングで制動力を解除する必要がある。
一方で、エンジンの始動直後には気筒判別等の準備動作を行うために、エンジントルクを一時的に制限しエンジンを保護する機能（以下エンジン保護機能という）を有している場合がある。このようなエンジン保護機能が働いていると、エンジンと変速機との間のクラッチが接続されていても、エンジントルクが上がらないため発進がもたつくこととなる。

また、ＩＳＳ制御によるエンジン始動後には素早い発進が要求されるため、エンジンの始動から車両の発進までの期間が短く、エンジンの準備が整わないうちにクラッチが接続される。ここで坂道発進補助装置の解除タイミングをクラッチストロークで判定していると、エンジン保護機能が働いてエンジントルクが制限されている間にクラッチが接側に移行して、坂道発進補助装置が早期に解除されてしまう場合がある。そうすると登坂路での発進等では、エンジントルクが不足して車両のずり下がりを生じるおそれがある。

さらに、エンジンの準備動作を終えてエンジン保護機能が解除されるときには、比較的大きなエンジントルクが要求されていることで、急激にエンジントルクが上昇し、車両にショックを生じるという問題もある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＩＳＳ車両の再発進時に適切なタイミングで坂道発進補助機能を解除することができ、円滑な発進を行うことのできる車両の発進制御装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明では、車両の走行用駆動源であるエンジンと、前記エンジンから変速機への駆動力の断接を行うクラッチ手段と、所定の停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止させ、その後に所定の始動条件が成立したときに前記エンジンを自動始動するアイドリングストップスタート制御手段と、車両の停車時にブレーキペダル操作により発生した制動力を、ブレーキペダルを開放した状態においても保持し、前記クラッチ手段のクラッチストロークが所定の坂道発進補助解除閾値より接側となったときに、前記制動力の保持を解除する坂道発進補助制御手段と、を備え、前記坂道発進補助制御手段は、前記アイドリングストップスタート制御手段による前記エンジンの自動始動時における前記坂道発進補助解除閾値を、通常のエンジン始動時における坂道発進補助解除閾値よりも接側に設定することを特徴としている。

上記手段を用いる本発明によれば、素早い発進を要求されるためにエンジンの始動から車両の発進までの期間が短くエンジンの準備が整わないうちにクラッチ手段が接側に移行する可能性の高いアイドリングストップスタート制御による発進時においては、坂道発進補助解除閾値を通常のエンジン始動時における坂道発進補助解除閾値よりも接側に設定することで、エンジントルクが不十分な状態で坂道発進補助が解除されることを抑制することができる。

これにより、ＩＳＳ車両の再発進時に適切なタイミングで坂道発進補助機能を解除することができ、円滑な発進を行うことができる。

本発明の一実施形態における車両の発進制御装置を備えた車両の駆動系を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態における車両の発進制御装置における発進制御を実行したときのタイムチャートである。

以下、本発明を具体化した車両の発進制御装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の発進制御装置を備えた車両の駆動系を示す全体構成図であり、以下同図に基づき本実施形態の構成について説明する。
本実施形態における車両はトラックであり、走行用動力源としてディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１が搭載されている。エンジン１の出力軸１ａにはクラッチ装置２（クラッチ手段）を介して自動変速機（以下、単に変速機という）３の入力軸３ａが接続され、クラッチ装置２の接続時にエンジン１の回転が変速機３に伝達されるようになっている。当該変速機３は、例えば前進６段及び後退１段を備えた手動式変速機をベースとしたものであり、以下に述べるように、その変速操作及び変速に伴うクラッチ装置２の断接操作を自動化した、いわゆるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）である。

クラッチ装置２は、フライホイール４にクラッチ板５をプレッシャスプリング６により圧接させて接続される一方、フライホイール４からクラッチ板５を離間させることにより切断される摩擦式クラッチとして構成されている。クラッチ板５にはアウタレバー７を介してエアシリンダ８が連結され、エアシリンダ８には電磁弁９が介装されたエア通路１０を介して圧縮エアを充填したエアタンク１１が接続されている。

電磁弁９の開弁時にはエアタンク１１からエア通路１０を介してエアシリンダ８に圧縮エアが供給され、エアシリンダ８が作動してアウタレバー７を介してクラッチ板５をフライホイール４から離間させ、これによりクラッチ装置２が接続状態から切断状態に切り替えられる。一方、電磁弁９が閉弁すると、圧縮エアの供給中止によりエアシリンダ８が作動しなくなることから、クラッチ板５はプレッシャスプリング６によりフライホイール４に圧接され、これによりクラッチ装置２は切断状態から接続状態に切り替えられる。このように電磁弁９の開閉に応じてエアシリンダ８が作動して、クラッチ装置２を自動的に断接操作可能になっている。

変速機３には変速段を切り替えるためのギヤシフトユニット１４が設けられ、図示はしないがギヤシフトユニット１４は、変速機３内の各変速段に対応するシフトフォークを作動させる複数のエアシリンダ、及び各エアシリンダを作動させる複数の電磁弁を内蔵している。ギヤシフトユニット１４はエア通路１２を介して上記したエアタンク１１と接続されており、各電磁弁の開閉に応じてエアタンク１１からの圧縮エアが対応するエアシリンダに供給され、そのエアシリンダが作動して対応するシフトフォークを切替操作すると、切替操作に応じて変速機３の変速段のギヤ入れが行われる。このようにギヤシフトユニット１４の電磁弁の開閉に応じてエアシリンダが作動して、変速機３を自動的に変速操作可能になっている。

車両内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備えたＥＣＵ（制御ユニット）２１が設置されており、エンジン１、クラッチ装置２、変速機３の総合的な制御を行う。

ＥＣＵ２１の入力側には、エンジン１の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ２２、変速機３の入力軸３ａの回転速度（クラッチ回転速度）を検出するクラッチ回転速度センサ２３、運転席に設けられたチェンジレバー１３の切替位置を検出するレバー位置センサ２４、変速機３のギヤ位置を検出するギヤ位置センサ２５、アクセルペダル２６の操作量（アクセル開度）を検出するアクセルセンサ２７、変速機３の出力軸３ｂに設けられて出力軸回転速度（車速と相関する）を検出する車速センサ２８、ブレーキペダル２９の操作を検出するブレーキスイッチ３０、クラッチ装置２のクラッチストロークを検出するクラッチストロークセンサ３１などのセンサ類が接続されている。

また、ＥＣＵ２１の出力側には、上記したクラッチ装置２の電磁弁９、ギヤシフトユニット１４の各電磁弁などが接続されると共に、図示はしないが、エンジン１の燃料噴射弁などが接続されている。なお、このように単一のＥＣＵ２１で総合的に制御することなく、例えばＥＣＵ２１とは別にエンジン制御専用のＥＣＵを備えるようにしてもよい。

そして、例えばＥＣＵ２１は、エンジン回転速度センサ２２により検出されたエンジン回転速度及びアクセルセンサ２７により検出されたアクセル開度に基づき、図示しないマップからエンジン１の各気筒への燃料噴射量を算出すると共に、エンジン回転速度及び燃料噴射量に基づき図示しないマップから燃料噴射時期を算出する。そして、これらの算出値に基づき各気筒の燃料噴射弁を駆動制御しながらエンジン１を運転する。

また、ＥＣＵ２１は、レバー位置センサ２４によりチェンジレバー１３のＤ（ドライブ）レンジへの切替が検出されているときには自動変速モードを実行し、アクセル開度及び車速センサ２８により検出された車速に基づき、図示しないシフトマップから目標変速段を算出する。そして、クラッチ装置２の電磁弁９を開閉してエアシリンダ８によりクラッチ装置２を断接操作させながら、ギヤシフトユニット１４の所定の電磁弁を開閉してエアシリンダにより対応するシフトフォークを切替操作して目標変速段にギヤ入れし、これにより常に適切な変速段をもって車両を走行させる。

なお、チェンジレバー１３が選択可能なシフト位置としては、駐車時に選択するＰ（パーキング）レンジ、変速機３のギヤをニュートラルとするＮ（ニュートラル）レンジ、前進走行時に選択するＤ（ドライブ）レンジ、後退時に選択するＲ（リバース）レンジ、手動で変速段をシフトアップ又はシフトダウン可能なＭ（マニュアル）レンジ等がある。また、図示しないが、車両には発進時に使用する変速段（発進段という）を選択する発進段選択スイッチも備えており、ＥＣＵ２１は車両の発進時においては当該発進段選択スイッチにより選択された発進段を目標変速段とする。

一方、ＥＣＵ２１は、信号待ちなどで車両が一時停止して所定のエンジン停止条件が成立するとエンジン１を自動停止させ、その後に所定のエンジン始動条件が成立したときにエンジン１を自動始動するアイドリングストップスタート制御（以下ＩＳＳ制御という）を実行する（アイドリングストップスタート制御手段）。

例えばエンジン停止条件としては、アクセル操作の中止（アクセル開度＝０）、ブレーキ操作（ブレーキスイッチ３０がＯＮ）、及び車両停止（車速＝０）などが予め設定されている。これらの全ての条件が満たされた状態が予め設定した確定時間だけ継続すると、ＥＣＵ２１は停止条件が成立したとみなしてエンジン１の燃料噴射を中止して自動停止させる。

また、例えば始動条件としてはブレーキ操作の中止（ブレーキスイッチ３０がＯＦＦ）、アクセル操作の開始（アクセル開度＞０）、又はチェンジレバー１３のＮレンジ以外のシフト位置への切替操作が行われるなどが予め設定されている。これらの条件のいずれかが満たされるとＥＣＵ２１は始動条件が成立したとみなし、図示しないスタータでエンジン１をクランキングさせて自動始動させる。なお、以上のエンジン１の停止条件及び始動条件は一例であり、これに限るものではなく任意に変更可能である。

また、ＥＣＵ２１は、車両の停車時にブレーキペダル２９の操作により発生した制動力を、ブレーキペダル２９を開放した状態においても保持する坂道発進補助制御を行う（坂道発進補助制御手段）。具体的には、車両の車輪のブレーキ配管に制動力を保持可能な制動力保持電磁弁３２が設けられており、ＥＣＵ２１は当該制動力保持電磁弁３２への電力供給を制御することで、坂道発進補助制御を行う。当該制動力保持電磁弁３２は、電力供給を受けることで閉弁して制動力（ブレーキ液圧やブレーキエア圧など）を保持し、電力供給が停止すると開弁して制動力の保持を解除するものである。

ＥＣＵ２１は坂道発進補助制御として、車両の停止を検出した時点（車速＝０）から、バッテリから各制動力保持電磁弁への電力供給を開始させる。そして車両の発進時においてＥＣＵ２１は、クラッチ装置２のクラッチストロークが所定の坂道発進補助解除閾値より接側になったときに、坂道発進補助制御による制動力の保持を解除する。

ここで、坂道発進補助解除閾値は、ＩＳＳ制御によるエンジン１の自動始動時と、ＩＳＳ制御によらない通常のエンジン１の始動時とで異なっており、ＩＳＳ制御によるエンジン１の自動始動時における坂道発進補助解除閾値（以下、ＩＳＳ坂道発進補助解除閾値という）は、通常のエンジン始動時における坂道発進補助解除閾値（以下、通常坂道発進補助解除閾値という）よりもクラッチストロークが接側に設定されている。いずれの坂道発進補助解除閾値も、車両重量、路面勾配、エンジン出力及びエンジントルクからなる制御マップから算出されるものとする。

また、ＥＣＵ２１は、エンジン１の始動直後には気筒判別等の準備動作を行うために、エンジントルクを一時的に制限するエンジン保護制御を行う。具体的には、ＥＣＵ２１はエンジン保護制御として、準備動作終了までアクセルペダル２６の操作量とは関係なく燃料噴射量を制限することでエンジントルクを抑制する。そして、ＥＣＵ２１はエンジン１の準備動作の終了を確認したときには、エンジン保護制御を解除し、抑制していたエンジントルクをアクセルペダル２６の操作量に応じた要求トルクにまで徐々に上昇させていく。

ＥＣＵ２１は、エンジン保護制御の解除時点までは坂道発進補助解除閾値を上述のＩＳＳ坂道発進補助解除閾値とし、エンジン保護制御が解除された後は、通常坂道発進補助解除閾値に切り替える。なお、ＥＣＵ２１は、予めエンジン始動後から準備動作が終了するまでの期間に相当する規定時間を設定しておき、ＩＳＳ制御によるエンジン始動後から当該規定時間までは坂道発進補助解除閾値をＩＳＳ坂道発進補助解除閾値とし、規定時間後は通常坂道発進補助解除閾値に切り替えるようにしてもよい。

また、ＥＣＵ２１は、ＩＳＳ制御及び坂道発進補助制御と、エンジン保護制御との協調制御に不具合が生じた場合等でエンジン保護制御の終了時期を適切に認識できなかった場合に備え、エンジン保護推定制御を行う。具体的には、予め定めた所定の保護開始推定条件が成立した場合にはエンジン保護制御が実行されているものとみなし、所定の保護終了推定条件が成立した時点でエンジン保護制御が終了したものとみなす。

所定の保護開始推定条件としては、例えば、エンジン始動から第１所定時間Ｔ１を経過したこと、アクセルペダル２６の操作があり発進制御中であること、実エンジントルクが所定トルク未満であることを有し、ＥＣＵ２１はこれらの条件が全て満たされた場合にエンジン保護制御が実行されているとみなす。

また、所定の保護終了推定条件としては、保護開始推定条件の成立から第２所定時間Ｔ２を経過したこと、実エンジントルクが所定トルク以上であること、エンジン始動後から第３所定時間Ｔ３経過したことを有しており、ＥＣＵ２１はこれらの条件のいずれかが成立した場合にエンジン保護制御が終了したものとみなす。

そして、ＥＣＵ２１はエンジン保護制御が実行されているとみなした場合には、より確実にエンジン１を保護するために、アクセル開度に関わらず要求トルクをアクセル開度ゼロ相当に制限することでエンジントルクを抑制するとともに、クラッチ装置２を切断状態とする。

ＥＣＵ２１は車両の発進時において上述のようなＩＳＳ制御、坂道発進補助制御、エンジン保護制御、及びエンジン保護推定制御を含む車両の発進制御を行う。
ここで図２を参照すると、ＥＣＵ２１により当該発進制御を実行した場合のタイムチャートが示されており、以下これらの図に基づき当該発進制御を実行することによる作用効果について説明する。

図２には、ＩＳＳ制御によりエンジン１を始動して車両を発進させたときの、ブレーキの踏み込み状態、アクセル開度、エンジン回転速度、クラッチ回転速度、実エンジントルク及び要求トルク、エンジン保護制御フラグ、クラッチストローク、及び坂道発進補助解除閾値がそれぞれ示されている。なお、図２では、登坂路において車両が停止し、ＩＳＳ制御によりエンジン１が自動停止した状態からスタートしており、以下時系列に沿って説明する。

図２に示すように、まずブレーキペダル２９が開放されブレーキスイッチ３０がＯＦＦとなるとエンジン始動条件が成立し、ＥＣＵ２１がＩＳＳ制御によるエンジンの自動始動を開始する。そして、ブレーキペダル２９の開放直後に、アクセルペダル２９が踏み込まれ、アクセル開度の上昇が検出される。また、ＩＳＳ制御によるエンジン自動始動時であることからＥＣＵ２１は、坂道発進補助解除閾値として、比較的接側のＩＳＳ坂道発進補助解除閾値を設定する。

そして、ｔ１時点にてエンジン１の始動が完了し、アクセル開度に応じてエンジン回転速度及び実エンジントルクが上昇し始めるが、その直後のｔ２時点にはエンジン保護制御フラグがＯＮとなり、ＥＣＵ２１はエンジン保護制御を開始し、要求トルクと関係なくエンジントルクを制限する。

さらに図２では、ＩＳＳ制御及び坂道発進補助制御とエンジン保護制御との協調制御に不具合が生ずる等してＥＣＵ２１がエンジン保護制御フラグを認識できなかった場合も示している。
詳しくは、エンジン始動後から第１所定時間Ｔ１を経過したｔ３時点にて、アクセルペダル２６が操作されており発進制御中であり、実エンジントルクが所定トルク未満であることで、保護開始推定条件が成立している。従って、エンジン保護制御フラグを認識できていない場合でも、ＥＣＵ２１はｔ３時点からエンジン保護推定制御により、要求トルクをアクセル開度ゼロ相当にまで制限する。これにより実エンジントルクが制限される。また、ＥＣＵ２１はクラッチ装置２を切断状態とし、これによりクラッチ回転速度はゼロとなる。

ここで、ｔ２時点からｔ３時点にかけてクラッチ装置２は接側に移行しているが、ＩＳＳ坂道発進補助解除閾値より接側には達していない。従って、ＥＣＵ２１は坂道発進補助制御による制動力を維持する。
ｔ４時点は、ｔ３時点から第２所定時間Ｔ２経過した時点、又はｔ１時点から第３所定時間Ｔ３を経過した時点であり、この時点でエンジン保護終了推定条件が成立する。従って、ＥＣＵ２１はエンジン保護制御フラグを認識できていない場合でも、この時点でエンジン保護制御を終了し、要求トルクをアクセル開度に応じた値へと戻し始める。このとき、ＥＣＵ２１は、トルクショックが生じないよう要求トルクを徐々に上昇させることで、エンジントルクの制限を解除しており、これにより実エンジントルクは緩やかに上昇する。

また、ＥＣＵ２１は、エンジン保護制御の終了に伴いｔ４時点にて坂道発進補助解除閾値を通常坂道発進補助解除閾値に切り替え、クラッチ装置２を接側に移行させ始める。
ｔ５時点にて、クラッチストロークが通常坂道発進補助解除閾値よりも接側となると、ＥＣＵ２１は坂道発進補助制御を解除する。これによりｔ５時点から、保持されていた制動力が解除され、車両は発進し始める。

なお、ＥＣＵ２１がエンジン保護制御を認識できている場合には、エンジンの始動直後からエンジン保護制御フラグがＯＦＦになるまで、ｔ３〜ｔ４時点のように、ＥＣＵ２１は要求トルクをアクセル開度ゼロ相当にまで制限することで実エンジントルクを制限し、且つクラッチ装置２を切断状態としてクラッチ回転速度をゼロとする。そして、エンジン保護制御フラグがＯＦＦになると、エンジントルクの制限を徐々に解除するとともに、坂道発進補助解除閾値を通常坂道発進補助解除閾値に切り替える。

以上のように、素早い発進を要求されるためエンジン１の始動から車両の発進までの期間が短くエンジン１の準備が整わないうちにクラッチ装置２が接側に移行する可能性の高いＩＳＳ制御による発進時においては、坂道発進補助解除閾値を通常坂道発進補助解除閾値よりも接側のＩＳＳ坂道発進補助解除閾値に設定することで、実エンジントルクが不十分な状態で坂道発進補助が解除されることを抑制することができる。

また、エンジン保護制御を解除した際には、抑制していたエンジントルクを徐々に上昇させていくことで、エンジン保護制御の解除によるトルクショックも抑制することができる。
さらに、ＥＣＵ２１がエンジン保護制御を認識できない場合でも、エンジン保護推定制御を行うことで、エンジン１を確実に保護することができる。そしてエンジン保護制御を確実に終了させることもできることから、エンジントルクの制限が長引くことを防ぎ、坂道発進補助解除閾値の切り替えを適切なタイミングで行うことができる。

このようことから、本実施形態に係る車両の発進制御装置によれば、ＩＳＳ車両の再発進時に適切なタイミングで坂道発進補助機能を解除することができ、円滑な発進を行うことができる。
以上で本発明に係る車両の発進制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。

例えば上記実施形態では、エンジン１はディーゼルエンジンであるが、エンジンはこれに限られず、例えばガソリンエンジンでもよい。

１ エンジン
２ クラッチ装置
３ 変速機
１３ チェンジレバー
２１ ＥＣＵ（アイドリングストップスタート制御手段、坂道発進補助制御手段）
２２ エンジン回転速度センサ
２３ クラッチ回転速度センサ
２４ レバー位置センサ
２５ ギヤ位置センサ
２７ アクセルセンサ
２８ 車速センサ
３１ クラッチストロークセンサ
３２ 制動力保持電磁弁

Claims (1)

1. 車両の走行用駆動源であるエンジンと、
   前記エンジンから変速機への駆動力の断接を行うクラッチ手段と、
   所定の停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止させ、その後に所定の始動条件が成立したときに前記エンジンを自動始動するアイドリングストップスタート制御手段と、
   車両の停車時にブレーキペダル操作により発生した制動力を、ブレーキペダルを開放した状態においても保持し、前記クラッチ手段のクラッチストロークが所定の坂道発進補助解除閾値より接側となったときに、前記制動力の保持を解除する坂道発進補助制御手段と、を備え、
   前記坂道発進補助制御手段は、前記アイドリングストップスタート制御手段による前記エンジンの自動始動時における前記坂道発進補助解除閾値を、通常のエンジン始動時における坂道発進補助解除閾値よりも接側に設定することを特徴とする車両の発進制御装置。
   

Images