JP2018075944A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンストールを好適に防止することができる車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】ＥＣＵは、エンジンがストールするおそれがあると判定した場合（ステップＳ４でＹＥＳ）に、エンジンのストールを防止するようにＩＳＧにモータトルクを出力させる（ステップＳ６）。ＥＣＵは、クラッチの係合速度が所定速度以上であり、かつエンジン回転数が第１の所定回転数以下である場合に、エンジンがストールするおそれがあると判定する。ＥＣＵは、エンジンがストールするおそれがあると判定しており、かつエンジン回転数が第１の所定回転数より低い第２の所定回転数以下である場合（ステップＳ９でＹＥＳ）は、ＩＳＧのモータトルクを０にする（ステップＳ１０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

従来の車両の制御装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の技術は、車両が発進準備状態の場合に吸気量をアイドリング状態より増量させる吸気量増量制御と、エンジン回転数の上昇を抑制する回転上昇防止制御とを行うことで、エンジンストールを防止している。

特許文献１に記載の技術は、車両が発進したことを確認した場合に吸気量増量制御と回転上昇防止制御を中止することで、エンジンストールを防止しつつ発進性を良好に保つことを可能にしている。

特開平３−８８９４４号公報

しかしながら、特許文献１における吸気量増量制御は、吸気量をアイドリング状態より増量させることで、発進に伴う急な要求出力の増加に備えたり、吸入空気遅れによる出力トルクの不足分を補うようにしているに過ぎない。

したがって、特許文献１に記載の技術は、発進の際にクラッチの係合速度が速くエンジン回転数が低い場合、エンジンストールを引き起こすおそれがあった。

そこで、本発明は、エンジンストールを好適に防止することができる車両の制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する車両の制御装置の発明の一態様は、内燃機関と電動機との駆動力を摩擦式クラッチと手動変速機とを介して駆動輪に伝達する車両の制御装置であって、前記内燃機関がストールするおそれがあると判定した場合に、前記内燃機関のストールを防止するように前記電動機にモータトルクを出力させる制御部を備えたことを特徴とする。

このように本発明によれば、エンジンストールを好適に防止することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る制御装置を搭載する車両の構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両の制御装置によるストール防止動作の手順を説明するフローチャートである。 図３は、図２のストール防止動作におけるスト−ル判定処理の詳細を説明するフローチャートである。 図４は、図２のストール防止動作におけるアシストトルク算出処理の詳細を説明するフローチャートである。 図５は、図２のストール防止制御によりストールを防止した場合を示すタイミングチャートである。 図６は、図２のストール防止制御においてＩＳＧを保護のために停止した場合を示すタイミングチャートである。 図７は、本発明の他の実施例に係る車両の制御装置によるＩＳＧ保護動作の手順を説明するフローチャートである。 図８は、図７のＩＳＧ保護動作によりＩＳＧを停止した場合を示すタイミングチャートである。

本発明の一実施の形態に係る車両の制御装置は、内燃機関と電動機との駆動力を摩擦式クラッチと手動変速機とを介して駆動輪に伝達する車両の制御装置であって、内燃機関がストールするおそれがあると判定した場合に、内燃機関のストールを防止するように電動機にモータトルクを出力させる制御部を備えたことを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る車両の制御装置は、エンジンストールを好適に防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る車両の制御装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施例に係る制御装置を搭載した車両１は、内燃機関としてのエンジン２と、電動機としてのＩＳＧ（Integrated Starter Generator）６と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０を備えている。

エンジン２は、ピストンが気筒内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行なう４サイクルのエンジンによって構成されている。エンジン２は、例えば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンからなる。

各気筒に収納されたピストンは、コネクティングロッドを介してクランク軸２Ａに連結されている。コネクティングロッドは、ピストンの往復動をクランク軸２Ａの回転運動に変換するようになっている。

ＩＳＧ６は、始動装置と発電機を統合した回転電機であり、ベルト７を介してエンジン２のクランク軸２Ａに連結されている。ＩＳＧ６は、エンジン２の動力により回生運転されることで発電機として機能する。

また、ＩＳＧ６は、図示しないバッテリからの電力により力行運転することで電動機として機能し、エンジン２を始動させる。さらに、ＩＳＧ６は、車両走行時にモータトルクによりエンジン２をアシストする。

すなわち、車両１は、ＩＳＧ６のモータトルクでエンジン２をアシスト可能なハイブリッド車両である。ただし、ＩＳＧ６は、従来はオルタネータが搭載されていた箇所に配置され、かつ、ベルト７を介してエンジン２との間で動力を伝達するため、小型で出力が小さい回転電機である。

本実施例では、ＩＳＧ６は、発進時のエンジンストールを防止すべくエンジン２をアシストするためにも駆動される。

また、車両１にはクラッチ３とトランスミッション４と駆動輪５とが設けられている。クラッチ３は、摩擦式クラッチからなる発進装置（スターティングデバイス）であり、エンジン２とトランスミッション４の間に設けられている。

クラッチ３は、車両１に設けられたクラッチペダル１２をドライバが操作することで、エンジン２とトランスミッション４との間で動力伝達可能な接続状態と、動力伝達を遮断する切断状態とに切替えられる。

クラッチペダル１２にはクラッチセンサ１３が設けられており、このクラッチセンサ１３は、クラッチ３のストロークを検出する。ここで、クラッチ３のストロークとは、例えば、フリクションディスクとフライホイールの間隔のことであり、クラッチセンサ１３は、ストロークを検出することでクラッチ３の係合度を検出する。

トランスミッション４は、クラッチ３を介してエンジン２から伝達された回転を変速し、駆動輪５に伝達する。トランスミッション４は、平行軸歯車式の手動変速機であり、車両１に設けられたシフトノブ１１をドライバが操作することで、変速段の切替えが行われる。

この車両１は、エンジン２とＩＳＧ６との駆動力をクラッチ３とトランスミッション４とを介して駆動輪５に伝達することで走行する。

ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

ＥＣＵ２０のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ２０として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ２０として機能する。

ＥＣＵ２０の入力ポートには、上述のクラッチセンサ１３等の各種センサ類が接続されている。一方、ＥＣＵ２０の出力ポートには、エンジン２、ＩＳＧ６等の各種装置が接続されている。

このようにドライバが手動で変速操作を行う車両１において、熟練したドライバは、車両１が発進する際に、シフトノブ１１を操作してトランスミッション４を発進用の１速段等の変速段に切替え、アクセル操作によりエンジン回転数をアイドル回転数よりも高めた状態で、クラッチ操作によりクラッチ３をゆっくりと接続する。

または、熟練したドライバは、エンジン回転数を適切に保てるように、アクセル操作とクラッチ操作を適切なタイミング、かつ適切な操作量のバランスで操作する。このように、アクセル操作とクラッチ操作が適切に行われることで、発進時にエンジンストールが発生することがない。

一方で、ドライバが未熟な場合、アクセル操作とクラッチ操作を適切に行うことができず、クラッチ操作が速すぎたり、アクセル操作が不足したりするため、発進時にエンジンストールが発生することがある。

ここで、未熟なドライバがエンジンストールを回避するために行う方法として、クラッチ係合時のエンジン回転数を高回転にすることが考えられる。また、トルクコンバータ付きの自動変速機を備える車両においてエンジンストールを回避する手法として、制御の介入により発進時のエンジン回転数を高回転にすることが考えられる。

これら手法は、エンジン回転数を高回転にすることでエンジントルクが増加するため、エンジンストールを起しにくくなるが、一方で燃料消費量が増大し、クラッチの摩耗も早めてしまうという問題が発生する。そのため、エンジン回転数を高めることなくエンジンストールを防止する手法が望まれる。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ２０は、後述するストール防止動作を実施し、ＩＳＧ６のモータトルクによりエンジン２をアシストすることで、発進時のエンジンストールを防止するようになっている。

以上のように構成された本実施例に係る車両の制御装置によるストール防止動作について、図２、図３、図４のフローチャートを参照して説明する。

ＥＣＵ２０は、ステップＳ１でエンジン２がアイドリングストップ（図中、ＩＳと記す）中であると判定し（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ２でアイドリングストップ復帰条件を満たしたと判定した場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３でストール判定処理を行う。ＥＣＵ２０は、このステップＳ１、ステップＳ２を判定がＹＥＳになるまで繰り返す。ストール判定処理は、後述するように、エンジンストールのおそれの有無を判定する処理である。エンジンストールのおそれとは、エンジンストールが発生する可能性が高い状態であることを意味する。

ストール判定処理では、図３に示すように、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１１で時間当たりのクラッチストロークの変化量が所定量以上、すなわちクラッチの係合速度が所定速度以上であり（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２でエンジン回転数が第１の所定回転数以下である場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１４でストールフラグをＯＮに設定する。言い換えると、ＥＣＵ２０は、クラッチ３の係合速度が所定速度以上であり、かつエンジン回転数が第１の所定回転数以下である場合に、エンジン２がストールするおそれがあると判定する。

すなわち、クラッチの係合速度が速く、かつエンジン回転数が第１の所定回転数より低い状態では、エンジンストールのおそれがある。このため、エンジンストールのおそれの有無を表すストールフラグがＯＮに設定される。

一方、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１１の判別がＮＯ、またはステップＳ１２の判別がＮＯの場合、エンジンストールのおそれがないとして、ステップＳ１４でストールフラグをＯＦＦに設定する。

ＥＣＵ２０は、ステップＳ１３またはステップＳ１４の実施後、メインルーチンである図２に処理を返す。

図２に戻り、ＥＣＵ２０は、ステップＳ４で図３のストール判定処理の結果を参照し、ストールフラグがＯＮであるか否かを判別する。

ＥＣＵ２０は、ステップＳ４の判別がＮＯの場合はストール防止動作を終了し、ステップＳ４の判別がＹＥＳの場合はステップＳ５でアシストトルク算出処理を行う。

アシストトルク算出処理では、図４に示すように、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２１で発進トルクを算出する。発進トルクとは、エンジンストールすることなく発進可能なトルクである。

ステップＳ２１では、ＥＣＵ２０は、予め決定されたトルクに対して、路面の傾斜や積載量等のパラメータで補正を行うことで、発進トルクを算出する。

次いで、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２２で現在のエンジントルクを算出し、ステップＳ２３でクラッチストロークを検出する。クラッチストロークとは、クラッチの係合度合を表す値である。

次いで、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２４でアシストトルクを演算する。アシストトルクとは、発進時のエンジンストールを防止するために必要なＩＳＧ６のモータトルクの値である。

ＥＣＵ２０は、発進トルク、エンジントルクおよびクラッチストロークからアシストトルクを算出する。具体的には、ＥＣＵ２０は、（発進トルク／クラッチストローク）−エンジントルクの式からアシストトルクを算出する。

ＥＣＵ２０は、ステップＳ２４でアシストトルクを算出後、メインルーチンである図２に処理を返す。

図２に戻り、ＥＣＵ２０は、ステップＳ６で図４のアシストトルク算出処理で算出されたアシストトルクを目標モータトルクとして、ＩＳＧ６を駆動する。これにより、ＩＳＧ６のモータトルクにより、エンジン２のエンジントルクがアシストされる。

次いで、ＥＣＵ２０は、ステップＳ７でエンジン回転数が所定エンジン回転数以上であるか否かを判別する。ここでは、ＥＣＵ２０は、ＩＳＧ６によるアシストを停止してもエンジンストールのおそれのない回転数を所定エンジン回転数として、この所定エンジン回転数と現在のエンジン回転数を比較する。

このステップＳ７の判別がＹＥＳとなる場合とは、エンジンストールが防止され、車両が発進できた場合を意味する。なお、ステップＳ７では、エンジントルクが所定エンジントルク以上であるか否かを判別してもよい。この場合の所定エンジントルクは、エンジンストールのおそれのないトルクである。

ステップＳ７の判別がＹＥＳの場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ８でＩＳＧ６によるアシストを終了し、ストールフラグをＯＦＦに設定し、ストール防止動作を終了する。

一方、ステップＳ７の判別がＮＯの場合、ＥＣＵ２０は、ステップＳ９でエンジン回転数が第２の所定回転数以下であるか否かを判別する。第２の所定回転数は、第１の所定回転数よりも低く、ＩＳＧ６によりアシストを継続してもエンジンストールを防止することができないエンジン回転数である。

ＥＣＵ２０は、ステップＳ９の判別がＮＯの場合はステップＳ５に戻り、ステップＳ９の判別がＹＥＳの場合は、ステップＳ１０でＩＳＧ６のモータトルクを０に設定し、ストール防止動作を終了する。ステップ１０でモータトルクが０に設定されることで、ＩＳＧ６が負荷による加熱等から保護される。

次に、図５のタイミングチャートを参照し、ストール防止動作によりエンジンストールが防止されるときの車両状態等について説明する。

図５において、初期状態の時刻ｔ０では車速が０、エンジン回転数がアイドル回転数、クラッチストロークが接続状態となっている。また、ストールフラグが０、トランスミッション４の変速段がニュートラル（図中、Ｎと記す）、モータトルクが０となっている。なお、ストールフラグが０とは、ストールフラグがＯＦＦであることを表し、ストールフラグが１とは、ストールフラグがＯＮであることを表す。

時刻ｔ０の後、車両の発進のために、クラッチ操作によりクラッチストロークが切断状態にされ、変速段が１速段に変更され、アクセル操作によりエンジン回転数が上昇し始める。

そして、時刻ｔ１でクラッチ操作が開始されてクラッチストロークが接続状態に向かって変化し始める。また、時刻ｔ１の後に、エンジン回転速度が一定回転数にされる。

その後、時刻ｔ２で、クラッチストロークが係合開始位置となったことで、車速が０から増加し始める。すなわち、車両が発進する。また、時刻ｔ２では、クラッチストロークが係合開始位置となったため、エンジン回転数が第１の所定回転数以下に低下し、ストールフラグが１に設定される。これにより、ＩＳＧ６がモータトルクを発生し、このモータトルクでエンジントルクがアシストされる。この結果、エンジン回転数が上昇に転じる。また、時刻ｔ２の後は、クラッチストロークが接続状態になり、クラッチ３の係合が完了する。

その後、時刻ｔ３以降は、ＩＳＧ６のアシストは停止した状態であっても、エンジン回転数は上昇し、車速も上昇する。

このように、図５のタイミングチャートでは、エンジン回転数が第１の所定回転数以下に低下したことに応じて、ＩＳＧ６のモータトルクが発生しているため、モータトルクのアシストを受けたエンジン２は、エンジンストールを回避できている。

次に、図６のタイミングチャートを参照し、エンジンストールを防止できない場合にＩＳＧ６を保護するときの車両状態等について説明する。

図６の時刻ｔ１０および時刻ｔ１１では、図５の時刻ｔ０および時刻ｔ１と同じ車両状態となっている。

時刻ｔ１２で、クラッチストロークが係合開始位置となったことで、車速が０から増加し始める。また、時刻ｔ１２では、クラッチストロークが係合開始位置となったため、エンジン回転数が低下し始める。

その後、時刻ｔ１３で、エンジン回転数が第１の所定回転数以下に低下したために、ストールフラグが１に設定され、ＩＳＧ６がモータトルクを発生し、このモータトルクでエンジントルクがアシストされる。モータトルクは、エンジン回転速度が下降するに連れて大きくされているが、時刻ｔ１３以降もエンジン回転数は下降を続ける。

その後、時刻ｔ１４でエンジン回転数が第２の所定回転数以下になったことで、ＩＳＧ６のモータトルクが０に設定され、この直後にエンジン回転数が０になる。

このように、図６のタイミングチャートでは、エンジン回転数が第２の閾値以下に低下したことに応じて、エンジンストールの防止を断念してモータトルクを０にすることで、ＩＳＧ６を保護できている。

以上説明したように、本実施例では、ＥＣＵ２０は、エンジン２がストールするおそれがあると判定した場合に、エンジン２のストールを防止するようにＩＳＧ６にモータトルクを出力させる。

これにより、エンジン２がストールするおそれがあると判定した場合に、エンジン２のストールを防止するようにＩＳＧ６にモータトルクを出力させることで、エンジンストールを好適に防止することができる。

また、本実施例では、ＥＣＵ２０は、クラッチ３の係合速度が所定速度以上であり、かつエンジン回転数が第１の所定回転数以下である場合に、エンジン２がストールするおそれがあると判定する。

これにより、クラッチ３の係合速度が所定速度以上であり、かつエンジン回転数が第１の所定回転数以下である場合に、エンジンストールのおそれがあると判定するため、エンジンストールを好適に防止することができる。

また、本実施例では、ＥＣＵ２０は、エンジン２がストールするおそれがあると判定しており、かつエンジン回転数が第１の所定回転数より低い第２の所定回転数以下である場合に、ＩＳＧ６のモータトルクを０にする。

このような、エンジン回転数が第２の所定回転数以下の状態では、ＩＳＧ６のモータトルクではエンジンストールを回避できず、また、エンジン２を回転させるための負荷によってＩＳＧ６が加熱するおそれがある。

そこで、本実施例では、エンジン回転数が第２の所定回転数以下である場合にＩＳＧ６のモータトルクを０にすることで、負荷による加熱等からＩＳＧ６を保護できる。

なお、上記の実施例以外の他の例として、エンジン２がストールしたと判定した場合にＥＣＵ２０がＩＳＧ６のモータトルクを０にするようにしてもよい。

この場合、ＥＣＵ２０は、図７に示すＩＳＧ保護動作のフローチャートに示すように、ステップ３１でエンジンストールしたと判定した場合、ステップＳ３２でＩＳＧ６のモータトルクを０にしてＩＳＧ６を保護する。また、ステップ３１でエンジンストールしていないと判定した場合、ＩＳＧ６のモータトルクを０にせず、ＩＳＧ６の駆動を継続する。なお、ＩＳＧ保護動作を実施するのは、エンジンストールを防止するためにＩＳＧ６が力行運転している場合に限定されず、ＩＳＧ６が回生運転している場合でもよい。

図８のタイミングチャートを参照し、ＩＳＧ保護動作によりＩＳＧ６が保護される場合の車両状態等について説明する。

図８の時刻ｔ２０および時刻ｔ２１では、図５の時刻ｔ０および時刻ｔ１と同じ車両状態となっている。

その後、時刻ｔ２２で、クラッチストロークが係合開始位置となったことで、車速が０から増加し始める。また、時刻ｔ２２では、クラッチストロークが係合開始位置となったため、エンジン回転数が低下し始める。

また、時刻ｔ２２では、エンジン回転数が低下し始めたことに応じて、ストールフラグが１に設定される。これにより、ＩＳＧ６がモータトルクを発生し、このモータトルクでエンジントルクがアシストされる。その後、時刻ｔ２３でクラッチストロークがほぼ接続状態に係合する。

その後、時刻ｔ２４でエンジン回転数がストール判定閾値以下になったことで、ＩＳＧ６のモータトルクが０にされ、この直後にエンジン回転数が０になる。

前述したように、本実施例のようなベルト７を介してエンジン２に動力が伝達される小型のＩＳＧ６は、最大モータトルクが小さく、エンジンストールが発生している状態で力行トルクや回生トルクを発生すると負荷により加熱するおそれがある。

そこで、本実施例では、エンジンストールが判定された場合にＩＳＧ６のモータトルクを０にすることで、負荷による加熱等からＩＳＧ６を保護できる。

また、本実実施例のトランスミッション４は平行軸歯車式の手動変速機の構造を備えているが、クラッチ操作と変速操作が必ずしもドライバにより手動で行われる必要はない。トランスミッション４は、クラッチ操作と変速操作をアクチュエータにより行うことで自動的に変速するＡＭＴ（Automated Manual Transmission）であってもよい。

なお、本実施例は、図１に示すように車両１が４輪の自動車である場合を例示するものであるが、車両１は、４輪の自動車に限定されるものではなく、内燃機関と電動機との駆動力を摩擦式クラッチと手動変速機とを介して駆動輪に伝達する車両であればよい。本発明は、例えば自動二輪車にも適用することができる。この場合、車両としての自動二輪車は、クラッチペダル１２に代えてクラッチレバーを備え、シフトノブ１１に代えてシフトペダルを備える。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン（内燃機関）
３ クラッチ（摩擦式クラッチ）
４ トランスミッション（手動変速機）
５ 駆動輪
６ ＩＳＧ（電動機）
２０ ＥＣＵ（制御部）

Claims (4)

1. 内燃機関と電動機との駆動力を摩擦式クラッチと手動変速機とを介して駆動輪に伝達する車両の制御装置であって、
   前記内燃機関がストールするおそれがあると判定した場合に、前記内燃機関のストールを防止するように前記電動機にモータトルクを出力させる制御部を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記制御部は、前記摩擦式クラッチの係合速度が所定速度以上であり、かつ前記内燃機関の機関回転数が第１の所定回転数以下である場合に、前記内燃機関がストールするおそれがあると判定することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記制御部は、前記内燃機関がストールするおそれがあると判定しており、かつ前記機関回転数が前記第１の所定回転数より低い第２の所定回転数以下である場合に、前記電動機のモータトルクを０にすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 内燃機関と電動機との駆動力を摩擦式クラッチと手動変速機とを介して駆動輪に伝達する車両の制御装置であって、
   前記内燃機関がストールしたと判定した場合に、前記電動機のモータトルクを０にすることを特徴とする車両の制御装置。

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