JP3555555B2 - アイドルストップ車両 - Google Patents
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- B60K6/54—Transmission for changing ratio
- B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、運転条件に応じてエンジンの自動停止及び自動再始動を行うアイドルストップ車両に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃費性能や排気性能向上を目的として、信号待ちなどでエンジンを一時的に自動停止させるアイドルストップ車両がハイブリッド車両を中心として実用化されている(特開平8−193531号)。
【0003】
このような車両では、車速ゼロかつブレーキペダルON等の所定のアイドルストップ条件が成立するとエンジンを自動停止させる。そして、このエンジン自動停止状態にあるときに、ブレーキペダルの踏み込みが解除される等の所定のアイドルストップ解除条件が成立するとエンジンを自動的に再始動させる。
【0004】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、このようなアイドルストップ車両では、発進時の駆動力の立ち上がりが早いと、突然大きな加速度が車体に作用し、運転者に唐突感を与える可能性があった。
【0005】
これは図9に示すように、駆動力の立ち上がりを早めた場合、車両が動き始めると車両にかかる走行抵抗が急速に減少するにも係らず駆動力は増大し続け、両者の差が急激に広がるからである。図10に示すように駆動力の立ち上げを遅らせればこのような大きな加速度の発生を防止できるが、駆動力の立ち上がりを遅らせた場合、今度は車両が動き出すまでの時間(図中t)が長くなり、発進応答性が悪化するという問題が生じる。
【0006】
本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたもので、アイドルストップ車両において、発進時において大きな加速度が突然作用し運転者に唐突感を与えるのを防止し、かつ高い発進応答性も実現することを目的とする。
【0007】
【問題点を解決するための手段】
第1の発明は、エンジン停止状態において所定のアイドルストップ解除条件が成立するとエンジンの自動再始動を行うアイドルストップ車両において、アイドルストップ状態からの発進時、車両が動き出すまでは駆動力を増加させ、車両が動き始めた直後の極低車速域においては、走行抵抗の減少に対応して駆動力を一時的に低減させる駆動力制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【0008】
第2の発明は、第1の発明において、駆動力制御手段が、上記駆動力の低減量を車速に応じて変化させることを特徴とするものである。
【0009】
第3の発明は、第1または第2の発明において、駆動力制御手段が最初の発進時における上記駆動力の低減量を2回目以降の発進時における低減量よりも大きくすることを特徴とするものである。
【0010】
第4の発明は、第1から第3の発明において、駆動力制御手段が前回発進時の車両加速度あるいはその変化速度が所定値よりも大きいときは上記駆動力の低減量を大きくすることを特徴とするものである。
【0011】
第5の発明は、第1から第4の発明において、駆動力制御手段が前回発進時の車両加速度あるいはその変化速度が所定値よりも小さいときは上記駆動力の低減量を小さくすることを特徴とするものである。
【0012】
【作用及び効果】
本発明に係るアイドルストップ車両では、アイドルストップ状態にあるときに所定のアイドルストップ解除条件が成立すると、車両を前進させるべく従来同様に駆動力が増大されるが、車両が動き始めた直後の極低車速域では駆動力が一時的に減らされる。
【0013】
車体に作用する走行抵抗は車両が動き始めると急激に減少するので、このように車両が動き始めた後に駆動力を一時的に減少させることによって駆動力と走行抵抗の差を徐々に増加させることができ、車体の加速度を徐々に増加させることができる。従って、駆動力の立ち上げを早く設定したとしても従来のように突然大きな加速度が生じることがなくなり、発進応答性を高めつつスムーズな発進を実現できる。
【0014】
また、走行抵抗は車速に応じて変化するので、第2の発明を適用し、駆動力を車速に応じて減少させるようにすれば走行抵抗を直接演算しなくても走行抵抗に応じた駆動力を設定することができる。
【0015】
また、第3の発明を適用し、最初の発進時における前記駆動力の低減量を大き目に設定しておけば、最初の発進時においても唐突感を確実に防止することができる。
【0016】
さらに第4、5の発明を適用すれば、二回目以降の発進では前回発進時の車両加速度に基づき駆動力の減少量が調節されるので、唐突感を確実に抑えつつ発進応答性をさらに高めることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【0018】
図1は本発明を適用したアイドルストップ車両の概略構成を示す。図1において、1はエンジン、2は無段変速機であり、これらの間にはモータジェネレータ3が介装される。エンジン1またはモータジェネレータ3の出力は変速機2から駆動軸4を介して図示しない駆動輪に伝達される。
【0019】
エンジン1は、運転者のアクセル操作から独立して制御可能な電子制御式スロットルバルブ(図示せず)を備えたエンジンである。変速機2はトロイダル式無段変速機であり、パワーローラ、入出力ディスク等で構成される無段変速機構、トルクコンバータ8、前後進切換機構9等で構成される。なお、変速機2として可変プーリ、Vベルト等で構成されるベルト式無段変速機や従来の有段自動変速機を用いることも可能である。
【0020】
また、モータジェネレータ3は永久磁石式交流同期モータ等の交流機で、エンジン1のクランクシャフトに直結若しくはベルトやチェーンを介して連結され、エンジン1と同期して回転するよう構成される。モータジェネレータ3は、電動機あるいは発電機として機能し、インバータ5によりその機能の切換えと回転速度、発電量等が制御される。
【0021】
モータジェネレータ3が電動機として機能するときは、強電バッテリ6(リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ等)からの電流がインバータ5を介して供給される。また、発電機として機能するときは、電力コントロールユニット5を介して発電した電流により強電バッテリ6の充電が行われる。
【0022】
コントローラ7は、マイクロプロセッサ、メモリ、入出力インターフェース等で構成され、エンジン1の回転速度を検出するセンサ10、ブレーキペダルの操作状態を検出するスイッチ11、アクセルペダルの操作量を検出するセンサ12、車速を検出するセンサ13、変速機2のライン圧を検出するセンサ14、バッテリ6の電圧を検出するセンサ15等からの信号が入力される。コントローラ7は、これらの信号に基づいて燃料噴射量・噴射時期制御、点火時期制御等の通常のエンジン制御の他、所定のアイドルストップ条件、アイドルストップ解除条件が成立したか否かを判断し、エンジン1の自動停止あるいは自動再始動を行う。
【0023】
特に、コントローラ7は、アイドルストップ解除時に車両を遅れなく発進させると共に大きな加速度が車体に突然作用するのを防止するために、車両が動き始めるまでは従来同様に駆動力を早く立ち上げるが、車両が動き始めると極低車速域において駆動力を一時的に減少させる。
【0024】
駆動力の立ち上げをこのような特性とするのは、車体に作用する走行抵抗は車両が動き出す直前までは大きな値を保っているが、車両が動き出すと急激に減少し始めるためであり、駆動力を走行抵抗に対応させて減少させることで駆動力と走行抵抗の差を徐々に増加させ、スムーズな発進が行われるようにしている。
【0025】
このアイドルストップ解除時の制御を図2を参照しながら説明する。
【0026】
図2はアイドルストップ解除時の制御内容を示したフローであり、コントローラ7において実行される。
【0027】
これによると、まずステップS1ではブレーキペダルの操作状態、バッテリ電圧、エンジン自動停止を開始してからの経過時間、変速機ライン圧等の運転条件が読み込まれる。そして、ステップS2ではこの読み込まれた運転条件に基づきアイドルストップ解除条件が成立したか否かを判断する。アイドルストップ解除条件としては例えば以下のようなものが設定される。
【0028】
・ブレーキペダルの踏み込みが解除されたか
・バッテリ電圧が所定値以下まで低下したか
・エンジン自動停止してからの経過時間が所定時間を超えたか
・変速機ライン圧が所定値以下まで低下したか
・ウインカー(方向指示器)が作動中か
これらの条件のうちいずれか一つ又は二以上が成立したときにアイドルストップ解除条件が成立したと判断される。アイドルストップ解除条件が成立すると、モータジェネレータ3を定格トルクで駆動してエンジン1のクランキングを開始し(ステップS3)、エンジン1の回転速度が所定回転速度まで上昇した時点でエンジン1の点火を開始する(ステップS4)。
【0029】
そしてステップS5でアクセル操作量APOが読み込まれ、ステップS6ではアクセルペダルが踏み込まれているか否かの判断が行われる。アクセルペダルが操作されていないと判断したとき(APO=0)はステップS7以降に進みエンジン1の回転速度が目標とするアイドル回転速度(例えば、600rpm)となるようにエンジン1及びモータジェネレータ3のトルクが制御される(クリープ制御)。
【0030】
これに対し、アクセルペダルが操作されていると判断したとき(APO>0)はステップS11以降に進み、アクセル操作量に応じて設定される目標駆動力が実現されるようにエンジン1及びモータジェネレータ3のトルクが制御される(アクセル操作対応駆動力制御)。
【0031】
[クリープ制御]
クリープ制御では、まず、ステップS7でエンジン回転速度低減係数K1が演算される。この回転速度低減係数K1は車速VSPに基づき図3に示すテーブルを参照して演算される係数K11と、前回発進時の車両加速度Gp(又は加速度の変化量ΔGp)に基づき図4に示すテーブルを参照して演算される係数K12とを乗じて演算される。すなわち係数K1は、
K1=K11×K12 ・・・・・(1)
となる。ここでK11演算テーブルは車両が動き始めた直後に駆動力低減量が多くなるように極低車速域(例えば車速が5km/h以下)で1より大きな値をとるように設定される。また、K12演算テーブルは、前回発進時の加速度Gp(又は加速度変化速度ΔGp)が所定値G0(又はΔG0)より大きいときは駆動力の低減量を大きくして発進時の唐突感を抑えるべく1以上の値をとり、所定値G0(又はΔG0)よりも小さいときは駆動力の低減量を小さくして発進応答性を高めるべく1以下の値をとるように設定される。所定値G0(又はΔG0)は理想的な発進加速度であり、車両に応じて決定される。
【0032】
なお、最初の発進時は車両加速度Gp(又は加速度変化速度ΔGp)の前回値が存在しないので予め設定してある初期値を用いて係数K12を演算することになるが、この初期値としては、最初の発進時においても唐突感を確実に防止するために大き目の値(1以上の値)が設定されている。
【0033】
ステップS8では目標アイドル回転速度tNiとステップS7で演算された回転速度係数K1に基づき、次式(2)、
tNe=tNi/K1 ・・・・・(2)
によりエンジンの目標回転速度tNeが演算される。
【0034】
ステップS8、S9では、目標エンジン回転速度tNeを実現するのに必要なモータジェネレータトルク及びエンジントルクが演算され、エンジン1及びモータジェネレータ3が制御される。
【0035】
[アクセル操作対応駆動力制御]
一方、ステップS11ではアクセル操作量APOに応じて目標とする駆動力の基本値(目標駆動力基本値)tFd0が演算される。目標駆動力基本値tFd0は例えばアクセル操作量APOと車速VSPに基づき図5に示すマップを参照して演算される。
【0036】
ステップS12では目標駆動力低減係数K2が演算される。目標駆動力低減係数K2は、具体的には、車速VSPに基づき図6に示すテーブルを参照して演算される係数K21と、前回発進時の車両加速度Gp(あるいは車両加速度の変化量ΔGp)に基づき図7に示すテーブルを参照して演算される係数K22とを乗じて演算される。すなわち係数K2は、
K2=K21×K22 ・・・・・(3)
となる。K21演算テーブルは、K11演算テーブルと同様に、車両が動き始めた直後に目標駆動力低減係数K2が大きくなり、駆動力の低減量が多くなるように極低車速域で1より大きな値をとるように設定される。
【0037】
また、K22演算テーブルは、K12演算テーブル同様に、前回発進時の加速度Gp(又は加速度変化速度ΔGp)が所定値G0(又はΔG0)より大きいときは1以上の値をとり、所定値G0(又はΔG0)よりも小さいときは1以下の値をとるように設定される。なお、係数K22の演算に用いる車両加速度Gp(或いは加速度の変化量ΔGp)の初期値としては、最初の発進時の唐突感を防止するために1以上の値が設定される。
【0038】
ステップS13では目標駆動力基本値tFd0と目標駆動力低減係数K2に基づき、次式(4)、
tFd=tFd0/K2 ・・・・・(4)
により、目標駆動力tFdが演算される。
【0039】
ステップS14、S15では、目標駆動力tFdを実現するのに必要なモータジェネレータトルク及びエンジントルクが演算され、エンジン1及びモータジェネレータ3が制御される。
【0040】
なお、上記クリープ制御あるいはアクセル操作対応駆動力制御によって車両が動き始めた場合には、図示しないフローによってそのときの車両加速度Gp(=ΔVSP/Δt)あるいは車両加速度の変化速度ΔGp(=ΔVSP/Δt2)が演算され、コントローラ7内のメモリに記録される。メモリに記録された車両加速度Gpあるいは車両加速度の変化速度ΔGpは次回発進時に読み出され、係数K12あるいは係数K22の演算に用いられる。
【0041】
次に、上記制御を行うことによる作用について説明する。
【0042】
図8はアイドルストップ解除条件が成立した後の各パラメータの変化の様子を示したものである。図中には比較のため本発明を適用しない場合(駆動力の立ち上げ特性を単に高く設定しただけのもの)を破線で示してある。
【0043】
これに示すように、時刻t0で運転者がブレーキペダルの踏み込みを解除するなどしてアイドルストップ解除条件が成立すると、モータジェネレータ3によってエンジン1のクランキングが開始され、エンジン1の回転速度が所定回転速度まで上昇するとエンジン1の点火が開始される。このときエンジン1の吸気管内のブーストの発達が十分でないためエンジン1は吹き上がろうとするが、これを防止すべくモータジェネレータ3が発電することによってエンジン1のトルクが吸収される。
【0044】
時刻t1で駆動力が走行抵抗よりも大きくなると車両が動き始めるが、本発明により、車速に応じて目標エンジン回転速度が減少補正され、エンジントルク及びモータジェネレータトルクが減少補正される。これにより、駆動力と走行抵抗の差は徐々に増大することになり、大きな加速度が車体に突然作用することは防止される。
【0045】
その後、アクセル操作量APOがゼロであることからエンジン1は目標アイドル回転速度となるように制御されるが、この際、モータジェネレータ3はエンジン1のトルク変動を吸収するように発電と駆動を交互に繰り返す。
【0046】
なお、ここではアクセルペダルが踏み込まれていないときの発進の様子を示したが、アクセルペダルが踏み込まれている場合も極低車速域では目標駆動力が減少補正されるので同様に発進時の唐突感は防止される。
【0047】
このように本発明に係るアイドルストップ車両においては、車両が動き始めるまでは駆動力を早く立ち上げ、車両が動き始めると一時的に駆動力を減少させることにより、アイドルストップ状態からの発進時において発進遅れを最小限に抑えるとともに、大きな加速度が突然作用し運転者に違和感を与えるのを防止することができる。駆動力を減少させるのは極低車速域においてのみであるので、その後の加速性能等に及ぼす影響は最小限に抑えられる。
【0048】
また、最初の発進時における上記駆動力の低減量は大きめに設定されるので、最初の発進時においても唐突な発進感は確実に防止される。さらに、タイヤの空気圧、ブレーキμなどにバラツキ(磨耗、劣化、製造誤差等)があっても、二回目以降の発進においては前回発進時の車両加速度に基づき駆動力の減少量が調節、例えば前回発進時の加速度が大き過ぎた場合は低減量が多めに設定されるので、唐突感を防止しつつ発進応答性を高めることができる。
【0049】
以上本発明の実施の形態について説明したが、ここで示した構成は本発明が適用可能な構成の一例を示したものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明はここに示した車両に限らず、ハイブリッド車両、発進時の駆動力を電気モータで補助する車両等、アイドルストップを行う車両に対し広く適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるアイドルストップ車両の概略構成を示したものである。
【図2】アイドルストップ解除条件成立時の制御内容を説明するためのフローチャートである。
【図3】係数K11の演算テーブルである。
【図4】係数K12の演算テーブルである。
【図5】目標駆動力基本値設定マップである。
【図6】係数K21の演算テーブルである。
【図7】係数K22の演算テーブルである。
【図8】本発明の作用を説明するためのタイムチャートで、アイドルストップ解除条件成立後における各パラメータの変化の様子を示したものである。
【図9】従来技術を説明するためのタイムチャートで、駆動力の立ち上がりを早めた場合を示す。
【図10】同じく従来技術を説明するためのタイムチャートで、駆動力の立ち上がりを遅らせた場合を示す。
【符号の説明】
1 エンジン
2 無段変速機
3 モータジェネレータ
5 インバータ
6 強電バッテリ
7 コントローラ
10 エンジン回転速度センサ
11 ブレーキスイッチ
12 アクセル操作量センサ
13 車速センサ
14 変速機ライン圧センサ
15 電圧計
Claims (5)
- エンジン停止状態において所定のアイドルストップ解除条件が成立するとエンジンの自動再始動を行うアイドルストップ車両において、
アイドルストップ状態からの発進時、車両が動き出すまでは駆動力を増加させ、車両が動き始めた直後の極低車速域においては、走行抵抗の減少に対応して駆動力を一時的に低減させる駆動力制御手段を備えたことを特徴とするアイドルストップ車両。 - 前記駆動力制御手段は、前記駆動力の低減量を車速に応じて変化させることを特徴とする請求項1に記載のアイドルストップ車両。
- 前記駆動力制御手段は、最初の発進時における前記駆動力の低減量を2回目以降の発進時における低減量よりも大きくすることを特徴とする請求項1または2に記載のアイドルストップ車両。
- 前記駆動力制御手段は前回発進時の車両加速度あるいはその変化速度が所定値よりも大きいときは前記駆動力の低減量を大きくすることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のアイドルストップ車両。
- 前記駆動力制御手段は前回発進時の車両加速度あるいはその変化速度が所定値よりも小さいときは前記駆動力の低減量を小さくすることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のアイドルストップ車両。
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