JP2015171832A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の発電パワーの変化に起因する自動変速機の変速をユーザの予測し得るタイミングで行なう。【解決手段】エンジンと有段式の自動変速機との間の動力伝達経路上に、エンジンの動力の一部を用いて発電可能な回転電機を備えた車両において、ＥＣＵは、回転電機の要求発電パワーが減少したことによって自動変速機に要求される最適ギヤ段が現在ギヤ段よりも高速側のギヤ段になった場合、ユーザによるアクセル戻し操作があるまで最適ギヤ段へのアップ変速を抑制し、アクセル戻し操作があったときに最適ギヤ段へのアップ変速を行なう。【選択図】図５

Description

本発明は、車両の制御に関し、特に、内燃機関と、有段式の自動変速機と、内燃機関の動力の一部を用いて発電可能な回転電機とを備えた車両に関する。

特開２０１３−７１４６７号公報（特許文献１）には、内燃機関と、有段式の自動変速機と、内燃機関と自動変速機との間の動力伝達経路に連結された回転電機とを備えた車両において、車両走行中に回転電機で発電する場合に自動変速機のダウン変速を行なう点が開示されている。

特開２０１３−７１４６７号公報

特許文献１に開示された車両において、回転電機で発電するか否かは、ユーザの変速意図によって決まるものではない。したがって、特許文献１のように回転電機の発電パワーが変化した場合に即座に自動変速機の変速を行なうと、ユーザが変速を予測し得ないタイミングで変速が行なわれてしまい、ドライバビリティが悪化する可能性がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転電機の発電パワーの変化に起因する自動変速機の変速をユーザの予測し得るタイミングで行なうことである。

この発明に係る車両は、内燃機関と駆動輪との間に有段式の自動変速機が配置された車両であって、内燃機関の動力の一部を用いて発電可能な回転電機と、車両の要求走行パワーと回転電機の要求発電パワーとに基づいて決定される要求変速段になるように自動変速機の変速段を制御する制御部とを備える。制御部は、要求発電パワーが減少したことによって要求変速段が自動変速機の現在の変速段よりも高速側の変速段になった場合、ユーザによるアクセル戻し操作があるまで要求変速段へのアップ変速を抑制し、アクセル戻し操作があったときに要求変速段へのアップ変速を行なう。

このような構成によれば、要求発電パワーが減少したことによって要求変速段が現在の変速段よりも高速側の変速段になった場合、要求変速段へのアップ変速が、即座に行なわれるのではなく、アクセル戻し操作（アクセルペダル踏み込み量を所定量以上減少させる操作）をトリガとして行なわれる。一般的に、自動変速機においては、アクセル戻し操作時にアップ変速が行なわれるものが多い。そのため、回転電機の発電パワーの減少に起因するアップ変速をユーザの予測し得るタイミングで行なうことができる。

車両の全体構成図である。 最適ギヤ段の決定手法を説明するための図である。 変速ディレー処理を説明するための図である。 ダウン変速ディレー処理の手順を示すフローチャートである。 アップ変速ディレー処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態による車両１の全体構成図である。車両１は、エンジン１０と、クラッチ１２と、モータ２０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２１と、バッテリ２２と、トルクコンバータ３０と、自動変速機４０と、駆動輪５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを含む。

エンジン１０は、ガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０のクランク軸とモータ２０の回転軸とは、クラッチ１２を介在させて連結される。

モータ２０の回転軸は、エンジン１０のクランク軸とトルクコンバータ３０の入力軸との間の動力伝達経路上に連結される。トルクコンバータ３０の出力軸は、自動変速機４０の入力軸に連結される。自動変速機４０の出力軸は、駆動輪５０に連結される。

モータ２０は、たとえば、三相交流回転電機である。モータ２０は、バッテリ２２からＰＣＵ２１を経由して供給される電力によって駆動される。

エンジン１０およびモータ２０の少なくとも一方の動力がトルクコンバータ３０および自動変速機４０を経由して駆動輪５０に伝達される。すなわち、車両１は、エンジン１０およびモータ２０の少なくとも一方の動力を用いて走行可能なハイブリッド車両である。

また、バッテリ２２を充電する必要がある場合（たとえばバッテリ２２の残存容量が所定値未満に低下した場合、デフロスターや空調装置などの電気負荷をユーザが作動させた場合など）、モータ２０は、エンジン１０の動力の一部を用いて発電するジェネレータとして機能するように制御される。なお、以下では、エンジン１０の動力の一部を用いてモータ２０で発電した電力でバッテリ２２を充電する処理を「Ｐチャージ」ともいう。

自動変速機４０は、変速比（自動変速機４０の出力軸に対する入力軸の比）が異なる複数のギヤ段を選択的に形成可能な有段式自動変速機である。車両１を前進走行させる場合、自動変速機４０においては、最も低速側（最も変速比の大きい側）の１速から最も高速側（最も変速比の小さい側）の上限ギヤ段までの間のいずれかのギヤ段が形成される。

さらに、図示していないが、車両１には、ユーザによるアクセルペダル踏み込み量、バッテリ２２の状態（たとえば残存容量、温度、電流、電圧など）、エンジン回転速度、車速など、車両１を制御するために必要なさまざまな物理量を検出するための複数のセンサが設けられる。これらのセンサは、検出結果をＥＣＵ１００に送信する。

ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵する。ＥＣＵ６０は、各センサからの情報およびメモリに記憶された情報に基づいて所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいて車両１の各機器を制御する。

ＥＣＵ１００は、ユーザによるアクセルペダル踏み込み量などに基づいて車両１に要求される走行パワー（以下「要求走行パワー」という）を算出するとともに、バッテリ２２の残存容量や電気負荷の作動状態などに基づいてバッテリ２２に要求される充電パワー（以下「要求充電パワー」という）を算出する。なお、バッテリ２２の充電パワーは、モータ２０の発電パワーによって賄われる。したがって、要求充電パワーは、モータ２０の要求発電パワーに相当する。

ＥＣＵ１００は、要求走行パワーに要求充電パワーを加えた値を要求エンジンパワーとして算出する。ＥＣＵ１００は、算出された要求エンジンパワーをエンジン１０が出力することができるように自動変速機４０の最適ギヤ段（要求ギヤ段）を決定する。

図２は、最適ギヤ段の決定手法を説明するための図である。図２に示される燃費最適線は、エンジン回転速度およびエンジントルクをパラメータとしてエンジン１０が最も効率よく（すなわち最適な燃費で）動作可能なポイントを繋ぎ合わせたものである。横軸をエンジン回転速度とし、縦軸をエンジントルクとすると、燃費最適線は図２に示すような曲線となる。一方、エンジンパワーはエンジン回転速度とエンジントルクとの積であることから、上述の要求エンジンパワーは図２において反比例曲線で示される。

要求エンジンパワーは、上述したように、要求走行パワーに要求充電パワーを加えた値である。したがって、要求エンジンパワーは、たとえユーザによる要求走行パワーが同じであっても、要求充電パワーに応じて変動する。すなわち、Ｐチャージを行なわない場合（要求充電パワーが０である場合）に比べて、Ｐチャージを行なう場合（要求充電パワーが０よりも大きい値である場合）は、要求エンジンパワーが「要求充電パワー」分だけ増加されることになる。また、Ｐチャージを行なう場合、「要求充電パワー」の増減によって要求エンジンパワーも増減されることになる。

ＥＣＵ１００は、燃費最適線と要求エンジンパワーを示す反比例曲線との交点で決まるエンジン回転速度（以下「燃費最適エンジン回転速度」という）を算出し、自動変速機４０の入力軸回転速度が燃費最適エンジン回転速度に最も近い値となるギヤ段を、最適ギヤ段とする。

図２には、自動変速機４０の上限ギヤ段を「６速」とする例が示されている。自動変速機４０の出力軸回転速度（すなわち車速）を一定とした場合、自動変速機４０の入力軸回転速度は、図２に示すように、低速側（変速比の大きい側）のギヤ段であるほど、高い値となる。

図２に示す例では、Ｐチャージを行なわない場合（Ｐチャージ無時）の要求エンジンパワーと燃費最適線との交点が「５速」形成時の回転速度に最も近いため、最適ギヤ段は「５速」とされる。

一方、Ｐチャージを行なう場合、要求エンジンパワーは「充電要求パワー」の分だけ増加される。この影響で、Ｐチャージ有時の要求エンジンパワーと燃費最適線との交点が「４速」形成時の回転速度に最も近くなるため、最適ギヤ段は「４速」に変更される。

このように、最適ギヤ段は、「要求充電パワー」に応じて変化し得る。ところが、要求充電パワーは、バッテリ２２の残存容量や電気負荷の作動状態などに基づいて決まる値であり、ユーザの変速意図に依らずに変動する。そのため、要求充電パワーの変化に起因して最適ギヤ段が現在ギヤ段（自動変速機４０で形成中のギヤ段）から乖離した場合に、即座に最適ギヤ段への変速を行なうと、ユーザの予測し得ないタイミングで変速が行なわれてしまい、ドライバビリティが悪化する可能性がある。

そこで、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、要求充電パワーの変化に起因して最適ギヤ段が現在ギヤ段とは異なるギヤ段になった場合、最適ギヤ段への変速がユーザ操作によって生じ得るタイミングまで最適ギヤ段への変速を抑制する処理（以下「変速ディレー処理」ともいう）を行なう。

図３は、変速ディレー処理を説明するための図である。図３には、Ｐチャージ無時の最適ギヤ段が「５速」であり、Ｐチャージ有時の最適ギヤ段が「４速」である場合が例示されている。以下では、ダウン変速を遅らせる「ダウン変速ディレー処理」と、アップ変速を遅らせる「アップ変速ディレー処理」とに分けて説明する。

＜ダウン変速ディレー処理＞
現在ギヤ段が「５速」である状態でＰチャージ無からＰチャージ有に変化したこと（充電要求パワーが増加したこと）によって最適ギヤ段が現在ギヤ段よりも低速側の「４速」になった場合、ＥＣＵ１００は、トリガαがあるまで最適ギヤ段「４速」へのダウン変速を行なわずに現在ギヤ段「５速」を維持し、トリガαがあったときに最適ギヤ段「４速」へのダウン変速を行なう。

ここで、トリガαは、ユーザの操作によってダウン変速が生じ得る要因に設定される。本実施の形態において、トリガαは、「ユーザによるアクセル踏み込み操作（アクセルペダル踏み込み量を所定量以上増加させる操作）」に設定される。一般的に、自動変速機においては、アクセル踏み込み量が増加した場合にダウン変速（いわゆるキックダウン）が行なわれるものが多い。したがって、アクセル踏み込み操作があるまでダウン変速を抑制し、アクセル踏み込み操作があったときにダウン変速を行なうことによって、充電要求パワーの増加に起因するダウン変速をユーザの予測し得るタイミングで行なうことができる。

なお、「アクセル踏み込み操作」に代えてあるいは加えて、他の要因をトリガαに設定するようにしてもよい。たとえば、登坂路等の走行状況を自動的に判定し、走り易いギヤ段を自動で選択する制御（ＡＩ−ＳＨＩＦＴ）によって最適ギヤ段と同じ「４速」が選択されたことをトリガαとしてもよい。また、車速が低下したことをトリガαとしてもよい。

＜アップ変速ディレー処理＞
現在ギヤ段が「４速」である状態でＰチャージ有からＰチャージ無に変化したこと（充電要求パワーが減少したこと）によって最適ギヤ段が現在ギヤ段よりも高速側の「５速」になった場合、ＥＣＵ１００は、トリガβがあるまで最適ギヤ段「５速」へのアップ変速を行なわずに現在ギヤ段「４速」を維持し、トリガβがあったときに最適ギヤ段「５速」へのアップ変速を行なう。

ここで、トリガβは、ユーザの操作によってアップ変速が生じ得る要因に設定される。本実施の形態において、トリガβは、「ユーザによるアクセル戻し操作（アクセルペダル踏み込み量を所定量以上減少させる操作）」に設定される。一般的に、自動変速機においては、アクセル踏み込み量が減少した場合にアップ変速（いわゆるオフアップ）が行なわれるものが多い。したがって、アクセル戻し操作があるまでアップ変速を抑制し、アクセル戻し操作があったときにアップ変速を行なうことによって、充電要求パワーの減少に起因するアップ変速をユーザの予測し得るタイミングで行なうことができる。なお、「アクセル戻し操作」に代えてあるいは加えて、他の要因をトリガβに設定するようにしてもよい。

図４は、ＥＣＵ１００が行なうダウン変速ディレー処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。

Ｓ１０にて、ＥＣＵ１００は、充電要求パワーが増加したことによって最適ギヤ段が現在ギヤ段よりも低速側のギヤ段に変化したか否かを判定する。最適ギヤ段が変化していない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理を終了させる。

最適ギヤ段が現在ギヤ段よりも低速側のギヤ段に変化した場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１１にて、上述したトリガα（アクセル踏み込み操作）があるか否かを判定する。トリガαがない場合（Ｓ１１にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１３にて、現在ギヤ段を維持する。すなわち、最適ギヤ段へのダウン変速を行なわない。一方、トリガαがあった場合（Ｓ１１にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ１３にて、最適ギヤ段へのダウン変速を行なう。

図５は、ＥＣＵ１００が行なうアップ変速ディレー処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。

Ｓ２０にて、ＥＣＵ１００は、充電要求パワーが減少したことによって最適ギヤ段が現在ギヤ段よりも高速側のギヤ段に変化したか否かを判定する。最適ギヤ段が変化していない場合（Ｓ２０にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理を終了させる。

最適ギヤ段が現在ギヤ段よりも高速側のギヤ段に変化した場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２１にて、現在ギヤ段と最適ギヤ段とが２段以上乖離しているか否かを判定する。

現在ギヤ段と最適ギヤ段とが２段以上乖離している場合（Ｓ２１にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２２にて、現在ギヤ段と最適ギヤ段との差が１段分になるまでアップ変速を行なう。その後、ＥＣＵ１００は、処理をＳ２３に移す。一方、現在ギヤ段と最適ギヤ段とが１段である場合（Ｓ２１にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２２の処理を行なうことなく、処理をＳ２３に進める。

なお、Ｓ２１、２２の処理は、ダウン変速ディレー処理後にいわゆるビジーシフトとなってしまうことを回避するための処理である。すなわち、現在ギヤ段と最適ギヤ段とが２段以上乖離している場合には、最適ギヤ段へのアップ変速は行なわないが、最適ギヤ段に近いギヤ段へのアップ変速を予め行なうことで、その後にトリガβがあった時に短時間で２段以上のアップ変速が行なわれることを回避することができる。

Ｓ２３にて、ＥＣＵ１００は、トリガβ（アクセル戻し操作）があるか否かを判定する。トリガβがない場合（Ｓ２３にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２５にて、現在ギヤ段を維持する。すなわち、最適ギヤ段へのアップ変速を行なわない。一方、トリガβがあった場合（Ｓ２３にてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、Ｓ２４にて、最適ギヤ段へのアップ変速を行なう。

以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１００は、要求充電パワーの変化に起因して最適ギヤ段が現在ギヤ段とは異なるギヤ段になった場合、最適ギヤ段への変速がユーザ操作によって生じ得るタイミングまで最適ギヤ段への変速を抑制する「変速ディレー処理」を行なう。そのため、要求充電パワー（モータ２０の要求発電パワー）の変化に起因する自動変速機４０の変速をユーザの予測し得るタイミングで行なうことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、１０ エンジン、１２ クラッチ、２０ モータ、２１ ＰＣＵ、２２ バッテリ、３０ トルクコンバータ、４０ 自動変速機、５０ 駆動輪、１００ ＥＣＵ。

Claims (1)

1. 内燃機関と駆動輪との間に有段式の自動変速機が配置された車両であって、
   前記内燃機関の動力の一部を用いて発電可能な回転電機と、
   前記車両の要求走行パワーと前記回転電機の要求発電パワーとに基づいて決定される要求変速段になるように前記自動変速機の変速段を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記要求発電パワーが減少したことによって前記要求変速段が前記自動変速機の現在の変速段よりも高速側の変速段になった場合、ユーザによるアクセル戻し操作があるまで前記要求変速段へのアップ変速を抑制し、前記アクセル戻し操作があったときに前記要求変速段へのアップ変速を行なう、車両。

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