JP2023122875A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチの寿命を延ばすことができる車両の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】油圧制御される複数のクラッチを有した車両の制御装置において、係合状態に制御されている前記複数のクラッチの何れかがスリップするおそれのあるスリップ発生位置に関する情報を取得する取得部と、前記複数のクラッチのそれぞれについて、スリップ発生時の発熱量の累積値である累積発熱量を算出し、当該クラッチの許容発熱量に対する前記累積発熱量の割合であるダメージ率を算出する算出部と、前記スリップ発生位置を走行する際に、前記複数のクラッチのうち前記ダメージ率が最大以外の前記クラッチに供給される油圧を制御することにより当該クラッチをスリップさせる油圧制御部と、を備えた車両の制御装置。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

油圧制御される複数のクラッチを有した車両が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１８－１４４５０３号公報

例えば波状路面を走行している際に、係合状態に制御されている複数のクラッチのうち何れかが意図せずにスリップする場合がある。このようなスリップが同じクラッチに繰り替えし発生すると、そのクラッチにダメージが蓄積されて、クラッチの寿命が短くなるおそれがある。

そこで本発明は、クラッチの寿命を延ばすことができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、油圧制御される複数のクラッチを有した車両の制御装置において、係合状態に制御されている前記複数のクラッチの何れかがスリップするおそれのあるスリップ発生位置に関する情報を取得する取得部と、前記複数のクラッチのそれぞれについて、スリップ発生時の発熱量の累積値である累積発熱量を算出し、当該クラッチの許容発熱量に対する前記累積発熱量の割合であるダメージ率を算出する算出部と、前記スリップ発生位置を走行する際に、前記複数のクラッチのうち前記ダメージ率が最大以外の前記クラッチに供給される油圧を制御することにより当該クラッチをスリップさせる油圧制御部と、を備えた車両の制御装置によって達成できる。

本発明によれば、クラッチの寿命を延ばすことができる車両の制御装置を提供できる。

図１は、ハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、スリップ発生時での制御の一例を示したフローチャートである。 図３は、スリップ発生位置の走行時での制御の一例を示したフローチャートである。

［ハイブリッド車両の概略構成］
図１は、ハイブリッド車両１の概略構成図である。ハイブリッド車両１には、エンジン１０から駆動輪１３までの動力伝達経路に、Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、発進クラッチ１８、及び変速機１９が順に設けられている。エンジン１０及びモータ１５はハイブリッド車両１の走行用動力源として搭載されている。エンジン１０は、例えばＶ型６気筒ガソリンエンジンであるが気筒数はこれに限定されず、直列型のガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。Ｋ０クラッチ１４、モータ１５、発進クラッチ１８、及び変速機１９は、変速ユニット１１内に設けられている。変速ユニット１１と左右の駆動輪１３とは、ディファレンシャル１２及びドライブシャフト１２ａを介して駆動連結されている。

Ｋ０クラッチ１４は、同動力伝達経路上のエンジン１０とモータ１５との間に設けられている。Ｋ０クラッチ１４は、作動油（以下、単にＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）と称する）の供給圧に応じて、解放、スリップ、又は係合することにより、エンジン１０とモータ１５との動力伝達状態を切り替える。係合とは、Ｋ０クラッチ１４の一対の摩擦材が連結しエンジン１０とモータ１５が同じ回転数となっている状態である。解放とは、Ｋ０クラッチ１４の一対の摩擦材が離間した状態である。スリップとは、エンジン１０とモータ１５とが所定の回転数差を有してＫ０クラッチ１４の一対の摩擦材が互いに摺接した状態である。

モータ１５は、インバータ１７を介してバッテリ１６に接続されている。モータ１５は、バッテリ１６からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能し、更にエンジン１０や駆動輪１３からの動力伝達に応じてバッテリ１６に充電する電力を発電する発電機としても機能する。モータ１５とバッテリ１６との間で授受される電力は、インバータ１７により調整されている。

インバータ１７は、後述するＥＣＵ１００によって制御され、バッテリ１６からの直流電圧を交流電圧に変換し、またはモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換する。モータ１５がトルクを出力する力行運転の場合、インバータ１７はバッテリ１６の直流電圧を交流電圧に変換してモータ１５に供給される電力を調整する。モータ１５が発電する回生運転の場合、インバータ１７はモータ１５からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１６に供給される電力を調整する。

発進クラッチ１８は、同動力伝達経路上のモータ１５と変速機１９との間に設けられている。発進クラッチ１８は、ＡＴＦの供給圧に応じて、解放、スリップ、又は係合することにより、モータ１５と変速機１９の動力伝達状態を切り替える。係合とは、発進クラッチ１８の一対の摩擦材が連結しエンジン１０とモータ１５が同じ回転数となっている状態である。解放とは、発進クラッチ１８の一対の摩擦材が離間した状態である。スリップとは、モータ１５と変速機１９の入力軸とが所定の回転数差を有して発進クラッチ１８の一対の摩擦材が互いに摺接した状態である。尚、発進クラッチ１８の代わりに、ロックアップクラッチを有したトルクコンバータを設けてもよい。

変速機１９は、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機であるが、これに限定されず無段式の自動変速機であってもよい。変速機１９は、動力伝達経路上の発進クラッチ１８と駆動輪１３の間に設けられている。変速機１９には所定のギア段を形成するための複数のクラッチが設けられており、これらのクラッチもＡＴＦの供給圧に応じて、解放、スリップ、又は係合する。

変速ユニット１１には、更にオイルポンプ２１と油圧制御機構２２とが設けられている。オイルポンプ２１で発生したＡＴＦの油圧は、油圧制御機構２２を介して、Ｋ０クラッチ１４、発進クラッチ１８、及び変速機１９にそれぞれ供給されている。油圧制御機構２２には、Ｋ０クラッチ１４、発進クラッチ１８、及び変速機１９のそれぞれの油圧回路と、それらのＡＴＦの油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。

ハイブリッド車両１にはＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００が設けられている。ＥＣＵ１００は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は車両の制御装置の一例であり、詳しくは後述する取得部、算出部、及び油圧制御部を機能的に実現する。

ＥＣＵ１００は、エンジン１０及びモータ１５の駆動を制御する。具体的にはＥＣＵ１００は、エンジン１０のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量を制御することにより、エンジン１０のトルクや回転数を制御する。ＥＣＵ１００は、インバータ１７を制御してモータ１５とバッテリ１６との間での電力の授受量を調整することで、モータ１５の回転数やトルクを制御する。またＥＣＵ１００は、油圧制御機構２２の制御を通じて、Ｋ０クラッチ１４や発進クラッチ１８、変速機１９内のクラッチの駆動制御を行う。

ＥＣＵ１００には、イグニッションスイッチ７１、クランク角センサ７２、モータ回転数センサ７３、入力軸回転数センサ７４、出力軸回転数センサ７５からの信号が入力される。クランク角センサ７２は、エンジン１０のクランクシャフトの回転数を検出する。モータ回転数センサ７３は、モータ１５の回転数を検出する。入力軸回転数センサ７４は、変速機１９の入力軸の回転数を検出する。出力軸回転数センサ７５は、変速機１９の出力軸の回転数を検出する。

ＥＣＵ１００には、ナビゲーション装置８０が電気的に接続されている。ナビゲーション装置８０は、地図データが記憶されたメモリを内蔵し、ハイブリッド車両１の位置情報を取得するＧＰＳ（Global Positioning System）受信機を内蔵している。ＥＣＵ１００は、送受信ユニット９０を介して所定のデータを外部サーバ２００に無線送信すると共に、外部サーバ２００から送受信ユニット９０を介して所定の情報を無線受信する。

ＥＣＵ１００は、モータモード及びハイブリッドモードの何れかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。モータモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を解放し、モータ１５の動力により走行する。ハイブリッドモードでは、ＥＣＵ１００はＫ０クラッチ１４を係合状態に切り替えて少なくともエンジン１０の動力により走行する。尚、ハイブリッドモードには、エンジン１０のみの動力で走行するモードや、モータ１５を力行運転させてエンジン１０及びモータ１５の双方を動力源として走行するモードを含む。

ハイブリッド車両１に搭載されている何れかのクラッチが、波状路面走行時にスリップする場合がある。このような意図しないスリップが繰り返し同じクラッチに発生すると、そのクラッチの寿命が短くなる。そこでＥＣＵ１００は以下のような制御を実行する。

［スリップ発生時の制御］
図２は、スリップ発生時での制御の一例を示したフローチャートである。本制御は、イグニッションがオンの間に繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は、Ｋ０クラッチ１４、発進クラッチ１８、及び変速機１９内のクラッチの何れかでスリップが発生したか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、これらのクラッチでの一対の摩擦材のそれぞれの回転数に所定値以上の差がある場合に、スリップが発生していると判定される。摩擦材のそれぞれの回転数は各種センサにより検出される。例えばＫ０クラッチ１４の場合には、クランク角センサ７２とモータ回転数センサ７３とにより検出される回転数に基づいて、上記の判定が行われる。発進クラッチ１８の場合には、モータ回転数センサ７３と入力軸回転数センサ７４とにより検出される回転数に基づいて、上記の判定が行われる。変速機１９内のクラッチの場合には、入力軸回転数センサ７４と出力軸回転数センサ７５とにより検出される回転数に基づいて、上記の判定が行われる。ステップＳ１でＮｏの場合には本制御は終了する。

ステップＳ１でＹｅｓの場合、ＥＣＵ１００は車速が所定速度以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。所定速度とは、ハイブリッド車両１がスタックしていないことを示す最低速度である。ステップＳ２でＮｏの場合には、ハイブリッド車両１がスタックしたことによりクラッチがスリップしたものとみなして、本制御は終了する。

ステップＳ２でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は所定の情報を外部サーバ２００に送信する（ステップＳ３）。所定の情報とは、スリップ発生時での自車両の走行位置、スリップ発生時での自車両の運転状態に関する情報、スリップが発生したクラッチに関する情報等である。自車両の走行位置とは、ＧＰＳ受信機が示すハイブリッド車両１の現在位置である。スリップ発生時での自車両の運転状態に関する情報とは、例えば、ハイブリッド車両１の車速、エンジン１０とモータ１５とへの要求トルク、変速機１９でのギア段等である。スリップが発生したクラッチに関する情報とは、例えば、スリップが発生したクラッチ、スリップ発生時のそのクラッチへの指示油圧及び実油圧等である。

尚、外部サーバ２００は自車両である本ハイブリッド車両１や、ハイブリッド車両１と同じ車種の複数の他車両からこれらの情報を収集して、本車種でのクラッチのスリップが発生するおそれがある走行位置に関するスリップ発生位置データを生成する。また外部サーバ２００は、取得した要求トルクにギア段を乗算することにより、スリップ発生時でのドライブシャフト１２ａのトルクを算出する。また外部サーバ２００は、スリップ発生時のそのクラッチへの指示油圧と実油圧との差分から、スリップの発生がクラッチの故障等によるものか否かを判定する。差分が大きい場合にはスリップの発生がクラッチの故障等によるものと判定された場合には、そのスリップ発生位置を上述のスリップ発生位置データから除外する。外部サーバ２００は、このように生成されたスリップ発生位置データにスリップ発生時でのドライブシャフトトルクを関連付けて、ハイブリッド車両１を含む同種の車両に送信する。

次にＥＣＵ１００はスリップしたクラッチのダメージ率Ｑ_ｒａｔｅを算出する（ステップＳ４）。Ｑ_ｒａｔｅ［‐］は、以下の式（１）に表すように、許容発熱量Ｑ_{ｌｉｍｉｔ}［Ｊ／ｃｍ^２／ｓ］に対する累積発熱量Ｑ_ｎｏｗ［Ｊ／ｃｍ^２／ｓ］の割合である。

Ｑ_{ｌｉｍｉｔ}は、クラッチ毎に予め定められている。Ｑ_ｎｏｗは、スリップ発生時のクラッチの発熱量Ｑ［Ｊ／ｃｍ^２／ｓ］の累積値である。

Ｑは、以下の式（２）により算出される。

Ｔｉｎ［Ｎ・ｍ］は、クラッチの互いにスリップする摩擦材のトルクの差分である。ΔＮは、スリップ時での摩擦材の回転数差［ｒｐｍ］である。Ａ［ｃｍ^２］は、摩擦材の接触面積である。ｎは、摩擦材の枚数［‐］である。尚、許容発熱量Ｑ_{ｌｉｍｉｔ}、累積発熱量Ｑ_ｎｏｗ、及び発熱量Ｑは、いずれも単位面積当たりの値である。尚、Ｔ_ｉｎは、Ｋ０クラッチ１４がスリップした場合にはエンジントルクが相当する。またＴ_ｉｎは、発進クラッチ１８がスリップした場合にはエンジントルクとモータトルクとの合計値に相当する。Ｔ_ｉｎは、変速機１９内のクラッチがスリップした場合には、エンジントルクとモータトルクとの合計値に変速機１９で制御されているギア比を乗算した値が相当する。従って、Ｋ０クラッチ１４が解放したモータモードで走行中に発進クラッチ１８や変速機１９内のクラッチがスリップした場合には、エンジントルクはゼロとしてＴ_ｉｎが算出される。ステップＳ４は、算出部が実行する処理の一例である。

［スリップ発生位置を走行する際の制御］
図３は、スリップ発生位置の走行時での制御の一例を示したフローチャートである。本制御は、イグニッションがオンの間に繰り返し実行される。ＥＣＵ１００は、外部サーバ２００から送信されたスリップ発生位置データを受信する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１は、取得部が実行する処理の一例である。

次にＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１がスリップ発生位置を走行するか否かを判定する（ステップＳ１２）。具体的には、ＧＰＳ受信機が示すハイブリッド車両１の現在位置が、スリップ発生位置から数メートル以内の近傍でスリップ発生位置に接近していることを示しているか否かが判定される。ステップＳ１２でＮｏの場合には本制御を終了する。

ステップＳ１１でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００はハイブリッド車両１のドライブシャフト１２ａのトルクが、外部サーバ２００から送信されたスリップ発生位置データに関連付けられたドライブシャフトトルク以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。自車両のドライブシャフト１２ａのトルクは、エンジン１０とモータ１５とへの要求トルクにギア比を乗算することにより算出される。ステップＳ１３でＮｏの場合には、ドライブシャフトトルクが低くハイブリッド車両１がスリップ発生位置を走行してもスリップは発生しにくいものとみなされ、本制御は終了する。

ステップＳ１３でＹｅｓの場合には、上述したステップＳ２と同様にＥＣＵ１００は車速が所定速度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４でＮｏの場合には、ハイブリッド車両１がスタックしたことによりクラッチがスリップしたものとみなして、本制御は終了する。

ステップＳ１４でＹｅｓの場合には、ＥＣＵ１００は各クラッチについて指示油圧と実油圧との差分が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。所定値とは、そのクラッチが正常であるとみなすことができる指示油圧と実油圧との差分の最大値である。ステップＳ１５でＮｏの場合には、何れかのクラッチに故障等の異常が生じているものとみなして本制御を終了する。

ステップＳ１５でＹｅｓの場合には、何れのクラッチも正常であるものとみなして、ＥＣＵ１００は、Ｋ０クラッチ１４、発進クラッチ１８、及び変速機１９内の複数のクラッチのうち、ダメージ率が最小のクラッチを意図的にスリップさせる（ステップＳ１６）。具体的には、ＥＣＵ１００は、油圧制御機構２２を制御することによりダメージ率が最小のクラッチへの指示油圧を低下させる。このようにしてダメージ率が最小のクラッチを意図的にスリップさせることにより、それ以外のダメージ率の高いクラッチでのスリップの発生を抑制して、それらのクラッチの寿命を延ばすことができる。ステップＳ１６は、油圧制御部が実行する処理の一例である。

次に、意図的にスリップさせたダメージ率が最小であるクラッチのダメージ率を、上述したステップＳ４と同様の方法により算出し直す（ステップＳ１７）。このように意図的にスリップさせたクラッチについてもダメージ率を算出し直すことにより、ダメージ率を更新することができ、スリップ発生位置の走行の際に常に同じクラッチを意図的にスリップさせる事態を回避できる。

上記ステップＳ１６ではダメージ率が最小のクラッチをスリップさせたが、これに限定されず、ダメージ率が最大のクラッチ以外のクラッチをスリップさせればよい。例えば、ダメージ率が最小のクラッチをスリップさせた場合にハイブリッド車両１にショックが生じる場合等の運転状態へ影響が大きい場合には、２番目にダメージ率が小さいクラッチをスリップさせてもよい。

上記実施例では、単一のＥＣＵ１００によりハイブリッド車両を制御する場合を例示したが、これに限定されず、例えばエンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ、モータ１５を制御するモータＥＣＵ、Ｋ０クラッチ１４を制御するクラッチＥＣＵ等の複数のＥＣＵによって、上述した制御を実行してもよい。

上記実施例では車両の一例としてハイブリッド車両１を例に説明したが、これに限定されずエンジン車両や電気自動車に上記実施例の内容を適用してもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ ハイブリッド車両
１０ エンジン
１５ モータ
１８ 発進クラッチ
１９ 変速機
１００ ＥＣＵ（取得部、算出部、油圧制御部）

Claims (1)

1. 油圧制御される複数のクラッチを有した車両の制御装置において、
   係合状態に制御されている前記複数のクラッチの何れかがスリップするおそれのあるスリップ発生位置に関する情報を取得する取得部と、
   前記複数のクラッチのそれぞれについて、スリップ発生時の発熱量の累積値である累積発熱量を算出し、当該クラッチの許容発熱量に対する前記累積発熱量の割合であるダメージ率を算出する算出部と、
   前記スリップ発生位置を走行する際に、前記複数のクラッチのうち前記ダメージ率が最大以外の前記クラッチに供給される油圧を制御することにより当該クラッチをスリップさせる油圧制御部と、を備えた車両の制御装置。
   

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