JP2020133681A - 車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】クラッチの係合点あるいは係合開始位置を学習する機会を増やし、また、学習の精度を高めて、制御の応答性を向上させることが可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】動力源と、駆動輪と、前記動力源と前記駆動輪との間で選択的にトルクの伝達および遮断を行うクラッチと、前記動力源の出力トルクが伝達されて回転する前記クラッチの入力回転数を検出する検出部と、前記動力源および前記クラッチをそれぞれ制御するとともに、前記クラッチの係合開始位置を学習および補正する学習制御を実行するコントローラとを備えた車両の制御装置において、前記出力トルクによって前記入力回転数を一定の回転数に維持し、前記入力回転数を一定に維持した状態で前記クラッチを徐々に係合させることによって生じる前記入力回転数の変化の応答時間が、閾値として定めた所定時間よりも短い場合に、前記学習制御を実行する(ステップS18)。【選択図】図6

Description

この発明は、動力源と駆動輪との間の動力伝達を選択的に遮断するクラッチを備えた車両の制御装置に関し、特に、クラッチの係合点あるいは係合開始位置を学習する車両の制御装置に関するものである。
特許文献1には、車両に搭載するクラッチの摩擦面の摩耗に起因する制御応答性の低下を抑制することを目的としたクラッチの制御装置に関する発明が記載されている。この特許文献1に記載されたクラッチの制御装置は、第1係合要素(プレッシャープレート)と第2係合要素(クラッチディスクおよび摩擦材)とを接触させることにより係合するクラッチを対象にしている。そして、クラッチの第1係合要素と第2係合要素とが接触し始める際の第1係合要素の係合開始位置を、いずれか一方の係合要素の回転数に応じて学習するように構成されている。
また、特許文献2および特許文献3には、エンジンと変速機との間に設けられるクラッチのトルク点学習方法に関する発明が記載されている。これら特許文献2および特許文献3に記載されたクラッチのトルク点学習方法では、湿式の摩擦クラッチが解放状態から係合される過程で、最初に所定のトルクを伝達するトルク点(すなわち、係合点、あるいは、係合開始位置)を学習する。具体的には、エンジン回転数およびクラッチの入力側回転数を検出しつつ、クラッチを徐々に係合させる。そして、その係合の過程で、エンジン回転数に対してクラッチの入力側回転数が所定回転数低下した場合に、その時点のクラッチに対するデューティ比をトルク点として学習する。
特開2015−218740号公報 特開2002−286123号公報 特開2002−286056号公報
上記の特許文献1に記載されたクラッチの制御装置は、エンジンならびに第1モータおよび第2モータを動力源とし、動力分割機構を用いたハイブリッド車両に搭載され、エンジンと動力分割機構との間のクラッチを制御対象にしている。具体的には、エンジンの出力軸と動力分割機構における遊星歯車機構のキャリアとの間の動力伝達を選択的に遮断するクラッチを制御対象にしている。そして、クラッチを解放して第2モータの出力により駆動力を発生させる切り離しEVモードで走行する際に、クラッチの係合開始位置を学習する。逆に言えば、ハイブリッド車両が切り離しEVモードで走行する状況にならないと、クラッチの係合開始位置を学習することができない。特許文献1に記載されているようなハイブリッド車両に限らず、クラッチの係合開始位置を学習する際の精度を高めて、制御の応答性を向上させるためには、可能な限りクラッチの係合開始位置を学習する機会を増やし、学習の頻度を高めることが望ましい。
また、特許文献2および特許文献3に記載されたクラッチのトルク点学習方法では、上記のように湿式の摩擦クラッチを制御対象にしている。湿式のクラッチは、クラッチ板の摩擦面にオイルが介在するため、不可避的に、オイルの撹拌抵抗(または、せん断抵抗)による引き摺りトルクが発生する。そのような引き摺りトルクは、例えばオイルの温度や摩擦面の温度によって変化し、また、そのような温度変化に起因して引き摺りトルクにばらつきも生じる。したがって、上記の特許文献2および特許文献3に記載されているような湿式のクラッチを対象にしてクラッチの係合開始位置を学習する場合、温度変化や引き摺りトルクのばらつき等の影響によって係合開始位置の学習精度が低下してしまうおそれがある。なお、程度の差はあるものの、オイルを用いない乾式のクラッチであっても、係合開始位置を学習する際に、例えば摩擦面の温度が影響して係合開始位置の学習精度が低下してしまう場合がある。
このように、車両に搭載するクラッチの係合点あるいは係合開始位置を学習する際に、学習する機会を増やし、また、学習の精度を高めて、制御の応答性を向上させるためには、未だ改良の余地があった。
この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、クラッチの係合点あるいは係合開始位置を学習する機会を増やし、また、学習の精度を高めて、制御の応答性を向上させることが可能な車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、動力源と、駆動輪と、前記動力源と前記駆動輪との間で選択的にトルクの伝達および遮断を行うクラッチと、前記動力源の出力トルクが伝達されて回転する前記クラッチの入力回転数を検出する検出部と、前記動力源および前記クラッチをそれぞれ制御するとともに、前記クラッチの係合開始位置を学習および補正する学習制御を実行するコントローラとを備えた車両の制御装置において、前記コントローラは、前記出力トルクによって前記入力回転数を一定の回転数に維持し、前記入力回転数を一定に維持した状態で前記クラッチを徐々に係合させることによって生じる前記入力回転数の変化の応答時間が、閾値として定めた所定時間よりも短い場合に、前記学習制御を実行することを特徴とするものである。
また、この発明における前記動力源は、モータを有することができ、そのような構成の場合、この発明における前記検出部は、前記モータの入力電流を検出し、この発明における前記コントローラは、前記モータの出力トルクによって前記入力回転数を一定の回転数に維持し、前記入力回転数を一定に維持した状態で前記クラッチを徐々に係合することによって生じる前記入力電流の変化の応答時間が、閾値として定めた他の所定時間よりも短い場合に、前記学習制御を実行することを特徴としている。
また、この発明における前記動力源は、エンジンを有することができ、そのような構成の場合、この発明における前記クラッチは、発進時に前記エンジンの出力トルクを前記駆動輪側へ伝達する湿式の摩擦クラッチであることを特徴としている。
また、この発明は、前記動力源と前記駆動輪との間でトルクを伝達する自動変速機を備えることができ、そのような構成の場合、この発明における前記コントローラは、前記自動変速機を制御し、前記自動変速機で所定の変速段または変速比を設定して前記トルクを伝達する状態で、前記学習制御を実行することを特徴としている。
また、この発明における前記自動変速機は、所定の変速段または変速比を設定する際に係合または解放するとともに、解放することによって前記動力源と前記駆動輪との間のトルクの伝達を遮断する複数の摩擦クラッチを有することができ、そのような構成の場合、この発明における前記クラッチは、前記自動変速機におけるいずれか一つの前記摩擦クラッチであることを特徴としている。
また、この発明における前記動力源は、エンジンと、前記エンジンに動力伝達可能に連結された第1モータとを有することができ、更に、他の動力源として、前記駆動輪に動力伝達可能に連結された第2モータを備えることができ、そのような構成の場合、この発明における前記コントローラは、前記第2モータが駆動トルクを出力し、かつ、前記エンジンによって前記モータを発電機として駆動する状態で、前記学習制御を実行することを特徴としている。
そして、この発明における前記動力源は、エンジンと、前記エンジンに動力伝達可能に連結された第1モータとを有することができ、更に、他の動力源として、前記駆動輪に動力伝達可能に連結された第2モータを備えることができ、そのような構成の場合、この発明における前記コントローラは、前記第2モータが駆動トルクを出力し、かつ、前記第1モータによって前記エンジンをモータリングする状態で、前記学習制御を実行することを特徴としている。
この発明の車両の制御装置では、動力源が回転数一定の状態で運転される場合に、その動力源の出力トルクによってクラッチの入力回転数を一定の回転数に維持し、その状態でクラッチを徐々に係合させる。そして、クラッチが係合し始めることに伴って入力回転数が変化し始める時間(すなわち、応答時間)が、所定時間よりも短くなった場合に、学習制御を実行し、クラッチの係合開始位置を学習および補正する。したがって、この発明の車両の制御装置では、動力源が回転数一定の状態で運転されて、クラッチの入力回転数が一定に維持される度に、係合開始位置の学習制御を実施できる。そのため、クラッチの係合開始位置を学習する頻度を高めて、精度よく係合開始位置を学習できる。また、クラッチを係合させる際の応答時間を考慮して係合開始位置の学習制御を実行することにより、例えば温度の影響や検出データのばらつきの影響を排除して、精度よく係合開始位置を学習できる。したがって、この発明の車両の制御装置によれば、クラッチの係合開始位置の学習精度を高めることができ、ひいては、制御の応答性を向上させることができる。
また、この発明の車両の制御装置では、モータの出力トルクによってクラッチの入力回転数が一定の回転数に維持される。そして、その入力回転数を一定に維持した状態でクラッチを徐々に係合させることによってモータの負荷が変化し、それに伴ってモータの入力電流が変化し始める応答時間が所定時間よりも短くなった場合に、クラッチの係合開始位置を学習および補正する。したがって、この発明の車両の制御装置によれば、モータの入力電流を検出することにより、精度よく、かつ、応答性よく、クラッチの係合開始位置を学習できる。
また、この発明の車両の制御装置では、車両の発進時にエンジンの出力トルクを伝達する湿式の摩擦クラッチ、すなわち、いわゆる発進クラッチを制御対象にして、クラッチの係合開始位置の学習制御を実行できる。湿式の摩擦クラッチでは、不可避的に、オイルの撹拌抵抗による引き摺りトルクが発生する。引き摺りトルクはオイルの温度に応じて変化するため、湿式のクラッチは、乾式のクラッチと比較して、係合開始位置の学習精度が低下しやすい。また、発進クラッチは、車両の駆動系統における他のクラッチと比較して使用頻度が高く、また係合時の摩擦量あるいは仕事量が大きいので、係合開始位置の学習精度を向上させることの効果が大きい。それに対して、この発明の車両の制御装置によれば、そのような湿式の発進クラッチを対象にして、そのクラッチの係合開始位置を精度よく学習できる。
また、この発明の車両の制御装置によれば、動力源と駆動輪との間に設けられた自動変速機で所定の変速段または変速比を設定し、クラッチの入力回転数を安定して維持した状態で、精度よくクラッチの係合開始位置を学習できる。
また、この発明の車両の制御装置によれば、上記のような自動変速機の内部の摩擦クラッチを対象にして、その摩擦クラッチの係合開始位置を精度よく学習できる。
また、この発明の車両の制御装置では、エンジンならびに第1モータおよび第2モータを備えたハイブリッド車両を対象にして、エンジンの出力トルクによって第1モータで発電しつつ、第2モータの出力トルクで走行する状態、すなわち、いわゆるシリーズハイブリッドモードで走行する際に、クラッチの係合開始位置の学習制御を実行する。そのため、この発明の車両の制御装置によれば、係合開始位置の学習の頻度を高め、また、クラッチの入力回転数を安定して維持した状態で、精度よくクラッチの係合開始位置を学習できる。
そして、この発明の車両の制御装置では、エンジンならびに第1モータおよび第2モータを備えたハイブリッド車両を対象にして、走行時に駆動輪から伝達されるトルクによって第2モータで発電しつつ、第1モータでエンジンをモータリングする状態、すなわち、いわゆる電力消費モードで走行する際に、クラッチの係合開始位置の学習制御を実行する。電力消費モードは、例えば、車両の減速時に第2モータを回生する際に、バッテリが満充電の状態であった場合には、第1モータでエンジンをモータリングして強制的に電力を消費することにより、バッテリの過充電を防止する。したがって、この発明の車両の制御装置によれば、係合開始位置の学習の頻度を高め、また、クラッチの入力回転数を安定して維持した状態で、精度よくクラッチの係合開始位置を学習できる。
この発明で制御の対象となる車両の構成および制御系統の一例(エンジンおよび第1モータと自動変速機との間に設けられた発進クラッチの係合開始位置を学習する例)を示す図である。 この発明で制御の対象となる車両の構成および制御系統の他の例(自動変速機の内部に設けられた摩擦クラッチの係合開始位置を学習する例)を示す図である。である。 この発明で制御の対象となる車両の構成および制御系統の他の例(エンジンと自動変速機との間に設けられた発進クラッチの係合開始位置を学習する例)を示す図である。 この発明で制御の対象となる車両の構成および制御系統の他の例(エンジンと自動変速機との間に設けられたロックアップクラッチ付きトルクコンバータにおけるロックアップクラッチの係合開始位置を学習する例)を示す図である。である。 この発明の車両の制御装置によって実行される係合開始位置の学習制御の基本的な流れを説明するためのフローチャートである。 この発明の車両の制御装置によって実行される係合開始位置の学習制御における“微小ステップ入力”の具体例を説明するためのフローチャートである。 図6のフローチャートで示す“微小ステップ入力”を実行する際のクラッチの挙動、および、入力回転数の変化を説明するためのタイムチャートである。 図6のフローチャートで示す“微小ステップ入力”を実行する際のクラッチの挙動、および、エンジン回転数(または、モータ回転数)の変化、もしくは、モータの入力電流の変化を説明するためのタイムチャートである。 図6のフローチャートで示す“微小ステップ入力”を実行する際に、係合開始位置の学習の可否を判断する“学習許可閾値”を説明するための図である。
この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。
この発明の実施形態で対象にする車両は、動力源と駆動輪との間で選択的に動力の伝達および遮断を行うクラッチを備えた車両である。動力源としてエンジン(内燃機関)を搭載したコンベンショナルな車両、動力源としてエンジン(内燃機関)およびモータを搭載したハイブリッド車両、あるいは、動力源としてモータを搭載した電気自動車であってもよい。そして、この発明の実施形態における車両の制御装置は、上記のような車両に設けられるクラッチを制御対象にして、そのクラッチの係合開始位置を学習および補正する。
図1に、この発明の実施形態で制御対象にする車両の駆動系統および制御系統の一例を示してある。図1に示す車両Veは、エンジン(ENG)1、ならびに、第1モータ(MG1)2および第2モータ(MG2)3を動力源とする2モータタイプのハイブリッド車両である。車両Veは、他の主要な構成要素として、後輪(駆動輪)4、前輪(駆動輪)5、自動変速機(AT)6、発進クラッチ7、検出部8、および、コントローラ(ECU)9を備えている。
エンジン1は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、出力の調整、ならびに、始動および停止などの作動状態が電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、あるいは、EGR[Exhaust Gas Recirculation]システムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。
第1モータ2は、エンジン1の出力側(図1の右側)に、エンジン1と同軸上に配置され、エンジン1に動力伝達可能に連結されている。第1モータ2は、少なくとも、エンジン1が出力するトルクを受けて駆動されることにより電力を発生する発電機としての機能を有している。この発明の実施形態における車両Veでは、第1モータ2は、電力が供給されることにより駆動されてトルクを出力する原動機としての機能も有している。すなわち、第1モータ2は、発電機能を有するモータ(いわゆる、モータ・ジェネレータ)であり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。第1モータ2には、インバータ(図示せず)を介して、バッテリ(図示せず)が接続されている。したがって、第1モータ2を発電機として機能させ、その際に発生する電力をバッテリに蓄えることができる。また、バッテリに蓄えられている電力を第1モータ2に供給し、第1モータ2を原動機として機能させて駆動トルクを出力することもできる。第1モータ2のロータ軸2aは、例えば、ダンパ装置(図示せず)を介して、エンジン1の出力軸1aに連結されている。
第2モータ3は、駆動輪(図1に示す例では、前輪5)に、動力伝達可能に連結されている。第2モータ3は、少なくとも、電力が供給されることにより駆動されてトルクを出力する原動機としての機能を有している。この発明の実施形態における車両Veでは、第2モータ3は、外部からトルクを受けて駆動されることによって電力を発生する発電機としての機能も有している。すなわち、第2モータ3は、上記の第1モータ2と同様に、発電機能を有するモータ(いわゆる、モータ・ジェネレータ)であり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。第2モータ3には、インバータ(図示せず)を介して、バッテリ(図示せず)が接続されている。したがって、バッテリに蓄えられている電力を第2モータ3に供給し、第2モータ3を原動機として機能させて駆動トルクを出力することができる。また、駆動輪(図1に示す例では、前輪5)から伝達されるトルクによって第2モータ3を発電機として機能させて、その際に発生する回生電力をバッテリに蓄えることもできる。さらに、第1モータ2および第2モータ3は、インバータを介して、互いに電力の授受が可能なように接続されている。例えば、第1モータ2で発生した電力を、直接、第2モータ3に供給し、第2モータ3で駆動トルクを出力することも可能である。
この第2モータ3の配置や動力伝達経路との接続関係等は、図1に示す例に限定されない。例えば、図2に示すように、トランスファ21を用いた四輪駆動車として構成された車両Veの動力伝達経路に、減速機構22を介して第2モータ3を連結する構成であってもよい。この図2に示す例では、第1モータ2の出力側(図2の右側)に自動変速機6が設けられている。その自動変速機6の内部には、後述するような摩擦クラッチ15が設けられており、その摩擦クラッチ15が、トルクコンバータに代わる発進装置として機能する。そして、この発明の実施形態における車両の制御装置では、後述するように、自動変速機6の内部に設けられた摩擦クラッチ15を制御対象にして、その摩擦クラッチ15の係合開始位置を学習および補正することができる。なお、図2、および、以下の図3、図4に示す車両Veにおいて、図1で示した車両Veと構成や機能が同様の部品あるいは部材については、図1と同じ参照符号を付けてある。
また、この発明の実施形態における車両の制御装置では、例えば、図3に示すように、動力源としてエンジン1だけ搭載したコンベンショナルな車両Ve(エンジン車両)を制御対象にすることもできる。この図3に示す例では、エンジン1と自動変速機6との間に、トルクコンバータに代わる発進装置として、発進クラッチ31が設けられている。発進クラッチ31は、後述する発進クラッチ7と同様に、この発明の実施形態における“クラッチ”に相当し、エンジン1と駆動輪(後輪)4との間の動力伝達経路で、選択的に動力の伝達および遮断を行う。具体的には、発進クラッチ31は、入力側係合要素31aと、出力側係合要素31bとを有している。それら入力側係合要素31aと出力側係合要素31bとが摩擦締結することにより、発進クラッチ31が係合する。入力側係合要素31aは、エンジン1の出力軸1aに連結されている。出力側係合要素31bは、自動変速機6の入力軸6aに連結されている。そして、この発明の実施形態における車両の制御装置では、後述するように、発進クラッチ31を制御対象にして、その発進クラッチ7の係合開始位置を学習および補正することができる。
更に、図4に示す例では、エンジン1を動力源とするコンベンショナルな車両Veにおいて、エンジン1の出力側(図4の右側)に、トルクコンバータ41が設けられている。トルクコンバータ41は、ロックアップクラッチ42を有している。ロックアップクラッチ42は、後述する発進クラッチ7と同様に、エンジン1側の回転部材(図示せず)に連結された入力側係合要素42a、および、駆動輪(後輪)4側の回転部材(図示せず)に連結された出力側係合要素42bを有している。そして、この発明の実施形態における車両の制御装置では、上記のようなトルクコンバータ41のロックアップクラッチ42を制御対象にして、そのロックアップクラッチ42の係合開始位置を学習および補正することもできる。
後輪4は、動力源が出力する駆動トルクが伝達されることにより、車両Veの駆動力を発生する駆動輪である。図1に示す例では、後輪4は、後述する発進クラッチ7、自動変速機6、リヤプロペラシャフト10、リヤデファレンシャルギヤ11、および、リヤドライブシャフト12を介して、動力源(すなわち、エンジン1、および、第1モータ2)に連結されている。
図1に示す例では、車両Veは、駆動トルクを前輪5および後輪4の両方に伝達して駆動力を発生させる四輪駆動車あるいは全輪駆動車として構成されている。そのため、前輪5は、上記の後輪4と同様に、動力源が出力する駆動トルクが伝達されることにより、車両Veの駆動力を発生する駆動輪となっている。図1に示す例では、前輪5は、フロントデファレンシャルギヤ13、および、フロントドライブシャフト14を介して、他の動力源(すなわち、第2モータ3)に連結されている。
自動変速機6は、第1モータ2の出力側(図1の右側)に、エンジン1および第1モータ2と同軸上に配置されており、エンジン1および第1モータ2から入力されるトルクを後輪4側に伝達する。自動変速機6は、要は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、有段変速機や無段変速機などの自動制御が可能な変速機によって構成される。この発明の実施形態における自動変速機6は、内部に、所定の変速段または変速比を設定する際に係合または解放するとともに、解放することによってトルクの伝達を遮断してニュートラルを設定する複数の摩擦クラッチ15を備えている。摩擦クラッチ15は、図2に示すように、後述する発進クラッチ7と同様に、エンジン1および第1モータ2側の回転部材(図示せず)に連結された入力側係合要素15a、ならびに、駆動輪(後輪)4側の回転部材(図示せず)に連結された出力側係合要素15bを有している。そして、この発明の実施形態における車両の制御装置では、自動変速機6に設けられた摩擦クラッチ15を制御対象にして、その摩擦クラッチ15の係合開始位置を学習および補正することもできる。
なお、図1、図2では図示していないが、自動変速機6の摩擦クラッチ15は、例えば、複数の入力側係合要素15aおよび複数の出力側係合要素15bを有し、それら複数の入力側係合要素15aと複数の出力側係合要素15bとを交互に配置した湿式の多板クラッチによって構成することができる。複数の摩擦クラッチ15のうちのいずれか一つを解放することにより、エンジン1および第1モータ2と駆動輪4との間の動力伝達経路が遮断される。また、例えば、複数の摩擦クラッチ15のうちの少なくともいずれか二つを係合することにより、自動変速機6で所定の変速段が設定され、エンジン1および第1モータ2と駆動輪4との間で動力の伝達が可能になる。
図1に示す例では、車両Veは、上記の第1モータ2と自動変速機6との間に、発進クラッチ7を備えている。発進クラッチ7は、この発明の実施形態における“クラッチ”に相当し、エンジン1および第1モータ2と駆動輪(後輪)4との間の動力伝達経路で、選択的に動力の伝達および遮断を行う。具体的には、発進クラッチ7は、入力側係合要素7aと、出力側係合要素7bとを有している。それら入力側係合要素7aと出力側係合要素7bとが摩擦締結することにより、発進クラッチ7が係合する。入力側係合要素7aは、エンジン1の出力軸1aおよび第1モータ2のロータ軸2aに連結されている。出力側係合要素7bは、自動変速機6の入力軸6aに連結されている。したがって、発進クラッチ7を解放すること、すなわち、入力側係合要素7aと出力側係合要素7bとの摩擦締結を解除することにより、エンジン1および第1モータ2が車両Veの駆動輪(後輪)4側の駆動系統から切り離される。発進クラッチ7を係合すること、すなわち、入力側係合要素7aと出力側係合要素7bとを摩擦締結することにより、エンジン1および第1モータ2が車両Veの駆動輪(後輪)4側の駆動系統に連結される。
なお、図1では図示していないが、発進クラッチ7は、例えば、複数の入力側係合要素7aおよび複数の出力側係合要素7bを有し、それら複数の入力側係合要素7aと複数の出力側係合要素7bとを交互に配置した湿式の多板クラッチによって構成することができる。要するに、発進クラッチ7は、例えば、伝達トルク容量を連続的に変化させることができる摩擦クラッチが用いられる。したがって、エンジン1が出力するトルクを駆動輪(後輪)4に伝達する際に、発進クラッチ7の係合状態を制御し、発進クラッチ7の伝達トルク容量を連続的に変化させることにより、スムーズな動力伝達を行うことができる。あるいは、スムーズな発進を行うことができる。この発明の実施形態における“クラッチ”は、上記のような湿式の多板クラッチまたは湿式の単板クラッチ、もしくは、乾式のクラッチであってもよい。但し、乾式のクラッチと比べて、湿式のクラッチの方が、後述するクラッチの係合開始位置の学習制御において得られる効果が顕著である。
また、図1に示す例では、車両Veは、上記のようにエンジン1と第1モータ2とが動力伝達可能に連結されている。したがって、発進クラッチ7を用いずに、エンジン1が出力するトルクによる発進あるいはスムーズな動力伝達を行うことも可能である。例えば、エンジン1の出力トルクを駆動輪(後輪)4に伝達する際に、第1モータ2でエンジン1の出力トルクを増減するように制御することにより、発進クラッチ7を用いずに、車両Ve発進させること、あるいは、スムーズな動力伝達を行うことができる。但し、極低車速(例えば、時速1kmから時速3km程度)でエンジン1の出力トルクによって定常走行するような場合では、エンジン1のアイドル回転数と車輪速との差回転が生じる。そのような場合には、発進クラッチ7を用いて差回転を吸収することにより、よりスムーズな動力伝達を行うことができる。
検出部8は、車両Veを制御する際に必要な各種のデータや情報を取得するためのセンサ、機器、装置、および、システム等を総称している。特に、この発明の実施形態における検出部8は、後述するように、発進クラッチ7の係合開始位置を学習および補正するためのデータを検出する。そのために、検出部8は、少なくとも、発進クラッチ7の入力側係合要素7aの回転数(すなわち、入力回転数)を検出するクラッチ回転数センサ8aを有している。その他に、検出部8は、例えば、エンジン1の回転数を検出するエンジン回転数センサ8b、第1モータ2の回転数を検出するモータ回転数センサ(または、レゾルバ)8c、第1モータ2の入力電流を検出するモータ電流センサ8d、発進クラッチ7を動作させるクラッチ油圧を検出するクラッチ油圧センサ8e、および、自動変速機6の摩擦クラッチ15を動作させるAT油圧を検出するAT油圧センサ8fなどの各種センサを有している。また、前述したようなトルクコンバータ41のロックアップクラッチ42を備えている場合は、そのロックアップクラッチ42を動作させるロックアップ油圧を検出するロックアップ油圧センサ(図示せず)を有している。そして、検出部8は、後述するコントローラ9と電気的に接続されており、上記のような各種センサや機器・システム等の検出値または算出値に応じた電気信号を検出データとしてコントローラ9に出力する。
コントローラ9は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置であり、図1に示す例では、主に、エンジン1、第1モータ2、第2モータ3、および、発進クラッチ7の動作をそれぞれ制御する。コントローラ9には、上記の検出部8で検出または算出された各種データが入力される。コントローラ9は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行う。そして、コントローラ9は、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記のような、エンジン1、第1モータ2、第2モータ3、および、発進クラッチ7の動作等をそれぞれ制御するように構成されている。なお、図1では一つのコントローラ9が設けられた例を示しているが、コントローラ9は、例えば制御する装置や機器毎に、あるいは制御内容毎に、複数設けられていてもよい。
前述したように、この発明の実施形態における車両の制御装置は、例えば、図1、図3に示すような発進クラッチ7、あるいは、図2に示すような自動変速機6内の摩擦クラッチ15、あるいは、図4に示すようなトルクコンバータ41のロックアップクラッチ42など、車両Veの駆動系統内に設けられるクラッチの係合開始位置を精度よく学習して、制御の応答性を向上させることを目的としている。そのために、この発明の実施形態におけるコントローラ9は、以下の図5および図6のフローチャートに示す係合開始位置の学習制御を実行するように構成されている。
図5のフローチャートは、この発明の実施形態における係合開始位置の学習制御の基本的な制御フローを示している。図5のフローチャートのステップS1に示すように、係合開始位置の学習制御は、学習制御の実行条件が成立した場合に実行される。例えば、車両Veがシリーズハイブリッドモードで走行する場合、電力消費モードで制御される場合、定速かつ定負荷で巡航走行する場合、あるいは、エンジン1がアイドリング状態の場合などのいずれかであり、かつ、前回の学習完了時からのクラッチ摩擦仕事量の積算値が所定仕事量よりも大きい場合、または、前回の学習完了時からの走行距離が所定距離よりも長い場合に、学習制御の実行条件が成立する。
シリーズハイブリッドモードは、例えば、図1、図2に示すような車両Ve(ハイブリッド車両)において、エンジン1の出力トルクで第1モータ2を発電機として駆動し、第1モータ2で発電するとともに、第2モータ3の出力トルクで駆動力を発生する走行モードである。また、電力消費モードは、例えば、車両Veの減速時に第2モータ3を回生する際に、バッテリが満充電の状態であった場合に、バッテリの過充電を防止するために、第1モータ2でエンジン1をモータリングして強制的に電力を消費する制御モードである。その他、上記のような巡航走行時やエンジン1のアイドリング時など、要は、エンジン1または第1モータ2が、一定の回転数で運転される状況で、学習制御の実行条件の成否を判断する。
また、クラッチ摩擦仕事量は、学習制御の対象とする発進クラッチ7、発進クラッチ31、または、摩擦クラッチ15が、係合の過渡状態でスリップ係合した際の摩擦力の仕事量である。例えば、クラッチ摩擦仕事量の積算値は、クラッチ油圧から推定されるクラッチトルクと、スリップ係合時の差回転との積を、時間積分することによって算出できる。このようなクラッチ摩擦仕事量の積算値、あるいは、前回の学習完了時からの走行距離が所定値を超えた場合に、学習制御の実行条件を成立させることにより、過多な頻度で学習制御が実行されてしまうことを回避できる。
ステップS2では、エンジン1および第1モータ2が定常運転される。例えば、シリーズハイブリッドモードでは、エンジン1が出力トルク一定に制御され、第1モータ2が回転数一定に制御される。あるいは、電力消費モードでは、エンジン1がフューエルカット制御され、第1モータ2が回転数一定に制御される。また、図3、図4に示すような車両Ve(エンジン車両)においては、エンジン1が回転数一定に制御される。
ステップS3では、自動変速機6で、所定の変速段が設定される。自動変速機6が無段変速機である場合は、所定の変速比の状態が維持される。この場合の所定の変速段(または、所定の変速比)は、この後の加速応答性や、係合ショックの低減を考慮して、クラッチ7(または、15,31)の入力回転数が、エンジン1の回転数、または、第1モータ2の回転数に近くなるような変速段(または変速比)が設定される。但し、クラッチ7(または、15,31)の入力回転数が、エンジン1の回転数、または、第1モータ2の回転数と一致してしまうことのないように制御される。
ステップS4では、学習制御が実行される。この発明の実施形態における係合開始位置の学習制御では、エンジン1または第1モータ2の出力トルクによってクラッチ7(または、15,31)の入力回転数が一定の回転数に維持される。そして、その入力回転数が一定に維持された状態で、クラッチ7(または、15,31)を徐々に係合させることによって生じる入力回転数の変化の応答時間が、閾値として定める所定時間よりも短い場合に、クラッチ7(または、15,31)の係合開始位置を学習および補正する。その具体的な制御内容を、図6のフローチャートに示してある。
図6のフローチャートにおいて、先ず、ステップS11では、微小ステップ入力が実行される。なお、この微小ステップ入力を実行する際には、その前提条件として、学習対象となるクラッチ7(または、15,31)は、完全に解放されている。微小ステップ入力では、学習対象のクラッチ7(または、15,31)が徐々に係合させられる。具体的には、図7のタイムチャートに示すように、学習対象のクラッチ7(または、15,31)に対するクラッチ油圧が、時刻t0、時刻t1、時刻t2、時刻t3、および、時刻t4のタイミングで、段階的に、かつ、一時的に、増大させられる。その場合、現在記憶されているクラッチ7(または、15,31)のパック圧Hpよりも低い油圧から、クラッチ7(または、15,31)のクラッチ油圧が増大させられる。パック圧Hpは、クラッチ7(または、15,31)におけるクラッチパックのクリアランスを予め詰めておくためのクラッチ油圧である。微小ステップ入力によって増大させられたクラッチ油圧は、所定の期間維持された後に低下させられる。すなわち、微小ステップ入力によってクラッチ油圧が一時的に増大させられる。そして、次のタイミングで、クラッチ油圧が再び増大させられる。その場合に増大させるクラッチ油圧の最大値が、前回増大させたクラッチ油圧の最大値よりも僅かに大きくなるように、再び、クラッチ油圧が一時的に増大させられる。したがって、微小ステップ入力により、クラッチ7(または、15,31)が、段階的に、かつ、徐々に係合させられる。
続いて、ステップS12では、上記のような微小ステップ入力に対する応答時間が求められる。この場合の応答時間は、クラッチ7(または、15,31)を徐々に係合させることにより、クラッチ7(または、15,31)の入力回転数Niに変化が生じる時間、すなわち、微小ステップ入力に対してクラッチ7(または、15,31)の入力回転数Niが応答する時間である。具体的には、応答時間は、図7のタイムチャートに太線の矢印T1,T2,T3,T4で示すように、それぞれ、微小ステップ入力を実施した時刻t1,t2,t3,t4,t5から、クラッチ7(または、15,31)の入力回転数Niが変化し始めるまでの時間である。
図7に示す例では、上記のように、クラッチ7(または、15,31)の入力回転数Niが所定値以上変動した時間がカウントされ、そのカウント時間が、微小ステップ入力に対する応答時間として求められる。上記のような微小ステップ入力によってクラッチ7(または、15,31)が係合すると、クラッチ7(または、15,31)の伝達トルクが増大して、エンジン1または第1モータ2にかかる負荷が増大する。それに伴い、エンジン1または第1モータ2の出力トルクによって一定に維持されていたクラッチ7(または、15,31)の入力回転数Niが引き下げられる。したがって、上記のように、入力回転数Niが低下する時間をカウントすることにより、微小ステップ入力に対する応答時間を算出できる。
また、この発明の実施形態における係合開始位置の学習制御では、上記のようなクラッチ7(または、15,31)の入力回転数Niに替えて、例えば、図8のタイムチャートに示すように、エンジン1の回転数Ne、または、第1モータ2の回転数Nmを用いて、微小ステップ入力に対する応答時間を求めることができる。すなわち、微小ステップ入力に対して回転数Neまたは回転数Nmが所定値以上変動した時間をカウントすることにより、そのカウント時間を微小ステップ入力に対する応答時間として算出できる。例えば、電力消費モードにおいて、第1モータ2でエンジン1をモータリングしている場合に、上記のような微小ステップ入力によってクラッチ7(または、15,31)が係合すると、クラッチ7(または、15,31)、ならびに、エンジン1および第1モータ2に、走行中の駆動輪4(または5)からトルクが伝達される。その結果、エンジン1をモータリングするためにそれぞれ一定に維持されていた回転数Neおよび回転数Nmが、駆動輪4(または5)から伝達されるトルクによって引き上げられる。したがって、上記のように、回転数Neまたは回転数Nmが上昇する時間をカウントすることにより、微小ステップ入力に対する応答時間を算出できる。
あるいは、この発明の実施形態における係合開始位置の学習制御では、図8のタイムチャートにおいて、エンジン1の回転数Ne(または、第1モータ2の回転数Nm)の線図で代用して示すように、第1モータ2の入力電流Imを用いて、微小ステップ入力に対する応答時間を求めることもできる。すなわち、微小ステップ入力に対して第1モータ2の入力電流Imが所定値以上変動した時間をカウントすることにより、そのカウント時間を微小ステップ入力に対する応答時間として求めることができる。上記のような微小ステップ入力によってクラッチ7(または、15,31)が係合すると、クラッチ7(または、15,31)の伝達トルクが増大して、第1モータ2にかかる負荷が増大する。それに伴い、クラッチ7(または、15,31)の入力回転数Niを一定に維持するために一定値に制御されていた第1モータ2の入力電流Imが増大する。したがって、上記のように、入力電流Imが増大する時間をカウントすることにより、微小ステップ入力に対する応答時間を算出できる。
続いて、ステップS13では、カウント時間が閾値よりも短いか否か、すなわち、上記のステップS12で算出された応答時間が、学習許可閾値として定めた所定時間よりも短いか否かが判断される。学習許可閾値は、例えば図9に示すように、微小ステップ入力が実施される度に算出される各応答時間に対する閾値である。算出された応答時間が、この学習許可閾値よりも短い場合に、微小ステップ入力に対する応答が良好であり、後述するように、クラッチ7(または、15,31)のクラッチパックが詰まり、係合し始めた状態であると判断される。
未だ、応答時間が学習許可閾値以上であることにより、このステップS13で否定的に判断された場合は、ステップS14へ進む。
ステップS14では、学習成立フラグ(n)がOFFにされる。学習成立フラグ(n)は、n回目の微小ステップ入力に対する応答時間が、学習許可閾値よりも短い場合にONにされ、学習許可閾値以上である場合にOFFにされる制御フラグである。
ステップS15では、待機圧が一段階引き上げられる。すなわち、(n+1)回目(次回)の微小ステップ入力を実施する前段階のクラッチ油圧が漸増される。これにより、微小ステップ入力におけるクラッチ油圧が、段階的に、かつ、徐々に増大する。そしてその後、この図6のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。その時点で、前述の図5のフローチャートにおけるステップS1で示した学習制御の実行条件が成立している場合は、上記のステップS11以降の制御が繰り返される。
一方、応答時間が学習許可閾値よりも短くなったことにより、上記のステップS13で肯定的に判断された場合には、ステップS16へ進む。
ステップS16では、学習成立フラグ(n)がONにされる。すなわち、n回目の微小ステップ入力に対する応答時間が学習許可閾値よりも短くなったため、微小ステップ入力によってクラッチ7(または、15,31)が係合し始めた状態であり、係合開始位置を学習するのに適した状態であると判断される。したがって、クラッチ7(または、15,31)の係合開始位置を学習する段階に移行する。
続いて、ステップS17では、係合開始位置の学習成立が安定しているか否か、すなわち、上記のような学習成立フラグが安定してONになっているか否かが判断される。具体的には、(n−2)回目の微小ステップ入力に対する学習成立フラグ(n−2)、(n−1)回目の微小ステップ入力に対する学習成立フラグ(n−1)、および、(n)回目の微小ステップ入力に対する学習成立フラグ(n)が、全てONになっているか否かが判断される。
学習成立フラグ(n−2)、学習成立フラグ(n−1)、および、学習成立フラグ(n)の少なくとも一つがOFFであること、すなわち、未だ、係合開始位置の学習成立が安定していないことにより、このステップS17で否定的に判断された場合は、前述のステップS15へ進み、従前の制御が同様に実行される。すなわち、微小ステップ入力が継続して実施される。
それに対して、学習成立フラグ(n−2)、学習成立フラグ(n−1)、および、学習成立フラグ(n)が全てONになったこと、すなわち、係合開始位置の学習成立が安定したことにより、ステップS17で肯定的に判断された場合には、ステップS18へ進む。
そして、ステップS18では、(n−2)回目の待機圧が基準点として学習される。言い換えると、(n−2)回目の微小ステップ入力を実施する前段階のクラッチ油圧が、係合開始位置に相当するクラッチ油圧として記憶される。すなわち、クラッチ7(または、15,31)の係合開始位置が学習され、クラッチ7(または、15,31)における最新のパック圧が更新される。そしてその後、この図6のフローチャートで示すルーチンを一旦終了する。
このように、この発明の実施形態における係合開始位置の学習制御では、学習対象のクラッチ7(または、15,31)の入力回転数Niを一定の回転数に維持する。あるいは、エンジン1の回転数Neまたは第1モータ2の回転数Nmを一定の回転数に維持する。あるいは、第1モータ2の入力電流Imを一定の電流値に維持する。そのような入力回転数Ni、回転数Ne、回転数Nm、または、入力電流Imを一定にした状態で、微小ステップ入力によってクラッチ7(または、15,31)を徐々に係合させる。そして、クラッチ7(または、15,31)が係合し始めることに伴い、入力回転数Ni、回転数Ne、回転数Nm、または、入力電流Imが変化し始める時間(すなわち、応答時間)が、学習許可閾値よりも短くなった場合に、クラッチ7(または、15,31)の係合開始位置を学習する。
図7および図8のタイムチャートに示すように、初期の(例えば時刻t0で実施される)微小ステップ入力では、未だクラッチパックのクリアランスが大きく、クラッチ7(または、15,31)は係合しない。この状態では、図9に応答時間の算出データA,Bで示すように、微小ステップ入力に対して反応しない。その後、微小ステップ入力におけるクラッチ油圧が徐々に増大することにより、微小ステップ入力に対して反応が現れる。例えば、時刻t1で実施される微小ステップ入力では、応答時間は遅いものの、微小ステップ入力に対する反応がある。この状態は、図9に応答時間の算出データCで示すように、微小ステップ入力に対する反応がある。但し、応答時間の算出データCは学習許可閾値よりも大きく、したがって、未だ応答時間は遅い状態である。
前述したように、オイルを用いる湿式のクラッチでは、例えば、低温時にオイルの粘度が高くなり、オイルの撹拌抵抗が大きくなる。そのため、クラッチが係合する以前に、オイルの撹拌抵抗によってクラッチの入力側と出力側との間でトルクが伝達される場合がある。仮に、そのような状態でクラッチの係合開始位置を学習すると、その係合開始位置を誤学習してしまい、係合開始位置の学習精度が低下してしまう。それに対して、この発明の実施形態における係合開始位置の学習制御では、図7および図8のタイムチャートに応答時間(太線の矢印)T1で示すように、微小ステップ入力に対する反応があっても、その応答時間が遅い場合には、学習制御は実行しない。すなわち、図9に応答時間の算出データCで示すように、微小ステップ入力に対する反応があっても、その応答時間が学習許可閾値よりも長い場合は、学習制御を実行しない。したがって、上記のような温度の影響を排除して、精度よく、クラッチ7(または、15,31)の係合開始位置を学習できる。
そして、図7および図8のタイムチャートに応答時間(太線の矢印)T2,T3,T4で示すように、微小ステップ入力に対する反応があり、その応答時間が安定して速い場合に、学習制御を実行する。すなわち、図9に応答時間の算出データD,Eで示すように、微小ステップ入力に対する反応があり、複数の応答時間が学習許可閾値よりも短い場合に、学習制御を実行する。図7および図8に示す例では、(n−2)回目の微小ステップ入力に対する応答時間T2、(n−1)回目の微小ステップ入力に対する応答時間T3、および、n回目の微小ステップ入力に対する応答時間T4が全て学習許可閾値よりも短い場合、すなわち、微小ステップ入力に対する応答時間が安定して速い場合に、学習制御を実行する。したがって、例えば、応答時間の算出データにばらつきが見られる場合であっても、そのばらつきの影響を排除して、精度よく、クラッチ7(または、15,31)の係合開始位置を学習できる。
1…エンジン(ENG;動力源)、 1a…(エンジンの)出力軸、 2…第1モータ(MG1;動力源)、 2a…(第1モータの)ロータ軸、 3…第2モータ(MG2;他の動力源)、 4…後輪(駆動輪)、 5…前輪(駆動輪)、 6…自動変速機(AT)、 6a…(自動変速機の)入力軸、 7,31…発進クラッチ(クラッチ)、 7a…(クラッチの)入力側係合要素、 7b…(クラッチの)出力側係合要素 、 8…検出部、 8a…クラッチ回転数センサ、 8b…エンジン回転数センサ、 8c…モータ回転数センサ(または、レゾルバ)、 8d…モータ電流センサ、 8e…クラッチ油圧センサ、 8f…AT油圧センサ、 9…コントローラ、 10…リヤプロペラシャフト、 11…リヤデファレンシャルギヤ、 12…リヤドライブシャフト、 13…フロントデファレンシャルギヤ、 14…フロントドライブシャフト、 15…(自動変速機の)摩擦クラッチ(クラッチ)、 15a…(摩擦クラッチの)入力側係合要素、 15b…(摩擦クラッチの)出力側係合要素、 21…トランスファ、 22…減速機構、 41…トルクコンバータ、 42…ロックアップクラッチ(クラッチ)、 Ve…車両。

Claims (7)

  1. 動力源と、駆動輪と、前記動力源と前記駆動輪との間で選択的にトルクの伝達および遮断を行うクラッチと、前記動力源の出力トルクが伝達されて回転する前記クラッチの入力回転数を検出する検出部と、前記動力源および前記クラッチをそれぞれ制御するとともに、前記クラッチの係合開始位置を学習および補正する学習制御を実行するコントローラとを備えた車両の制御装置において、
    前記コントローラは、
    前記出力トルクによって前記入力回転数を一定の回転数に維持し、
    前記入力回転数を一定に維持した状態で前記クラッチを徐々に係合させることによって生じる前記入力回転数の変化の応答時間が、閾値として定めた所定時間よりも短い場合に、前記学習制御を実行する
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両の制御装置において、
    前記動力源は、モータを有し、
    前記検出部は、前記モータの入力電流を検出し、
    前記コントローラは、
    前記モータの出力トルクによって前記入力回転数を一定の回転数に維持し、
    前記入力回転数を一定に維持した状態で前記クラッチを徐々に係合することによって生じる前記入力電流の変化の応答時間が、閾値として定めた他の所定時間よりも短い場合に、前記学習制御を実行する
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  3. 請求項1または2に記載の車両の制御装置において、
    前記動力源は、エンジンを有し、
    前記クラッチは、発進時に前記エンジンの出力トルクを前記駆動輪側へ伝達する湿式の摩擦クラッチである
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の車両の制御装置において、
    前記動力源と前記駆動輪との間でトルクを伝達する自動変速機を備え、
    前記コントローラは、
    前記自動変速機を制御し、
    前記自動変速機で所定の変速段または変速比を設定して前記トルクを伝達する状態で、前記学習制御を実行する
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  5. 請求項4に記載の車両の制御装置において、
    前記自動変速機は、所定の変速段または変速比を設定する際に係合または解放するとともに、解放することによって前記動力源と前記駆動輪との間のトルクの伝達を遮断する複数の摩擦クラッチを有し、
    前記クラッチは、前記自動変速機におけるいずれか一つの前記摩擦クラッチである
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  6. 請求項1から3のいずれか一項に記載の車両の制御装置において、
    前記動力源は、エンジンと、前記エンジンに動力伝達可能に連結された第1モータとを有し、
    他の動力源として、前記駆動輪に動力伝達可能に連結された第2モータを備え、
    前記コントローラは、
    前記第2モータが駆動トルクを出力し、かつ、前記エンジンによって前記モータを発電機として駆動する状態で、前記学習制御を実行する
    ことを特徴とする車両の制御装置。
  7. 請求項1から3のいずれか一項に記載の車両の制御装置において、
    前記動力源は、エンジンと、前記エンジンに動力伝達可能に連結された第1モータとを有し、
    他の動力源として、前記駆動輪に動力伝達可能に連結された第2モータを備え、
    前記コントローラは、
    前記第2モータが駆動トルクを出力し、かつ、前記第1モータによって前記エンジンをモータリングする状態で、前記学習制御を実行する
    ことを特徴とする車両の制御装置。
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