JP4005853B2 - 車両の発進制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の発進制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
UP-DOWN方式のシフタ（変速指示手段）を備える車両の自動変速装置において、車両の積載量などに応じた最適な発進段を容易に選定しえるよう、シフタがシフトアップ信号を発生すると、その発生回数に応じて発進指定段を１段ずつアップさせる一方、同じくシフトダウン信号を発生すると、その発生回数に応じて発進指定段を１段ずつダウンさせる手段と、クラッチの切断時の発進指定段を目標段に変速機のギヤシフトを制御する手段と、車両の発進を車速から判定すると、そのときの発進段を発進指定段として記憶する手段と、を備えるものがある（特開平7-63252号、参照）。
【０００３】
同じく車両の自動変速装置において、高速発進段をメモリに設定する手段と、低速発進段をメモリに設定する手段と、車両が停車状態かつ変速機がニュートラルのときにクラッチが切断すると発進条件の成立を判定する手段と、この発進条件の成立時にシフタがシフトアップ信号を発生すると高速発進段のメモリを目標段に変速機のギヤシフトを制御する一方、シフタがシフトダウン信号を発生すると低速発進段のメモリを目標段に変速機のギヤシフトを制御する手段と、車両が停止状態かつ条件付けスイッチがONのときにシフタが所定時間以上にシフトアップ信号またはシフトダウン信号の発生し続けると特定条件の成立を判定する手段と、その成立時のシフタの発生がシフトアップ信号のときに高速発進段のメモリの変更要求を発生する一方、シフタの発生がシフトダウン信号のときに低速発進段のメモリの変更要求を発生する手段と、これら変更要求に応じて高速発進段のメモリまたは低速発進段のメモリを変速機の現在段に書き換える手段と、を備えるものがある（特開平8-93910号、参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来技術を踏まえつつ、信号待ち停車時などにおいて、車両の簡便な再発進が可能な、とくに制動時に回生発電を行うハイブリッド車両に最適な発進制御装置の実現を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、車両の発進段をメモリに設定する手段と、運転者の人為操作に基づくシフト要求を発生する手段と、車両が停止状態のときにシフト要求が発生すると、その要求に応じた発進段で車両を発進させるべく変速機のギヤシフト制御を行うと共にメモリの設定をこの発進段に書き換える手段と、車両が減速からギヤ入れ停車へ至る際のギヤ入れ段がメモリの発進段と一致しないときはメモリの発進段で再発進させるべく変速機のギヤシフト制御を行う手段と、車両が減速から停車へ至る際のギヤ入れ段がメモリの発進段と異なる発進段のときはそのギヤ入れ段を停車時に保持するべく変速機のギヤシフト制御をキャンセルする手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明に係る車両の発進制御装置において、車両が停止状態のときは、ブレーキが作動状態でない場合、変速機のギヤシフト制御を禁止する手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
第１の発明においては、車両が減速から停車へ至る際に変速機のギヤ入れ段がメモリの発進段と一致しないときは、メモリの発進段を目標段に変速機のギヤシフト制御が行われ、メモリの発進段でギヤ入れ停車に至るのである。同じく停車へ至る際のギヤ入れ段がメモリの発進段と一致するときは、変速機のギヤシフト制御が行われず、そのままメモリの発進段でギヤ入れ停車に至るのである。停車後は、運転者のアクスル操作により、車両は走り始めることになる。つまり、運転者は、メモリの発進段で車両を簡便に再発進させることができる。
【０００９】
車両の停止状態において、シフト要求が発生すると、その要求段を目標段に変速機のギヤシフト制御が行われる。その後、運転者のアクスル操作により、車両は走り始めることになり、そのときの発進段にメモリの設定が書き換えられるのである。したがって、積載量など負荷条件に応じて車両の発進段を任意に選定可能であり、その発進段が停車へ至る際のギヤ入れ段となる。
【００１０】
また、車両が減速から停車へ至る際のギヤ入れ段がメモリの設定と異なる発進段のときは、変速機のギヤシフト制御がキャンセルされる。このため、車両が減速から停車へ至る過程において、路面が登坂または降坂へ掛かるような場合、運転者のシフト操作に基づく変速機のギヤシフト制御により、発進段の範疇において、停車時のギヤ入れ段を最適な発進段に選定可能となる。
【００１１】
第２の発明においては、変速機のギヤシフト制御は、車両が停止状態の場合、ブレーキが作動状態でないと許可（禁止が解除）されないので、車両の不用意な飛び出し（運転者のシフト操作に基づく、変速機のギヤシフト制御により、動力が車輪側へ伝達される）を防止できるのである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、１はエンジン、２は歯車式の変速機であり、これらの間に摩擦クラッチ３が介装される。エンジン１は、ディーゼルエンジン（または圧縮天然ガスを燃料とするCNGエンジン）が採用される。４は回転電機（モータジェネレータ）であり、その入出力軸４ａは動力伝達機構５（ギヤボックス）を介して変速機２の入力軸２ａに連結される。
【００１３】
変速機２には、そのギヤシフトを制御するコントロールユニット６が備えられる。コントロールユニット６は、ハイブリッド電子制御ユニット１０（ハイブリッドECU）に接続され、変速指示手段７（シフタ）の発生要求（シフトアップ信号，シフトダウン信号など）およびハイブリッドECU１０の命令に基づいて変速機２のギヤシフトを制御する。
【００１４】
クラッチ３には、これを断続するクラッチアクチュエータ８が備えられる。クラッチアクチュエータ８は、ハイブリッドECU１０の要求に応じてエンジン１から変速機２およびギヤボックス５への動力の伝達を断続する。
【００１５】
エンジン１の燃料噴射量を制御するのがエンジン電子制御ユニット１５（エンジンECU）であり、エンジン１の回転速度（エンジン回転数）を検出するエンジン回転センサ１６が備えられる。エンジンECU１５は、エンジン回転センサ１６の検出信号およびハイブリッドECU１０の要求に応じてエンジン１の燃料噴射量を制御する。
【００１６】
車輪に制動力を発生させるブレーキアクチュエータ２１は、ブレーキ電子制御ユニット２０（ブレーキECU）により、ハイブリッドECU１０からの情報（回転電機４の回生制動力）およびブレーキペダル２２の踏み量（要求制動力）に基づいて、回生制動力で賄い切れない要求制動力の不足分を補うように制御される。２３はブレーキペダル２２の踏み量を検出するブレーキセンサである。
【００１７】
回転電機４は、高効率および小形軽量化の面から、永久磁石型同期電動機（ＩＰＭ同期モータ）が使用され、蓄電要素９にインバータ１１を介して接続される。蓄電要素９には、ブレーキエネルギを短時間で無駄なく高効率に回生するため、車両の電池許容質量に対して必要な出力密度を確保しやすい、電気二重層キャパシタが使用される。
【００１８】
インバータ１１は、ハイブリッドECU１０の要求に応じて回転電機４を電動モードまたは発電モードに制御する。電動モードにおいては、蓄電要素９の充電電力（直流電力）を交流電力に変換して回転電機４を駆動する一方、発電モードにおいては、回転電機４の発電電力（交流電力）を直流電力に変換して蓄電要素９を充電する。
【００１９】
ギヤボックス５は、回転電機４の入出力軸４ａに連結されるドライブギヤ５ａと、変速機２の入力軸２ａに連結されるドリブンギヤ５ｂと、これらに噛み合うアイドラギヤ５ｃと、から構成される。回転電機４の入出力軸４ａの回転は、ギヤボックス５により減速され、変速機２の入力軸２ａへ伝達される一方、変速機２の入力軸２ａの回転は、ギヤボックス５により増速され、回転電機４の入出力軸４ａへ伝達される。
【００２０】
ハイブリッドECU１０は、アクセルペダル１２の踏み量からアクセル開度（要求駆動力）を検出するアクセル開度センサ１３と、クラッチ３の断続状態を検出するクラッチ位置センサ１４と、変速機２のギヤポジションを検出するシフト位置センサ１７と、変速機２の出力側の回転速度を検出する車速センサ１８（変速機２の出力回転センサ）と、変速機２の入力側の回転速度として回転電機４の入出力軸４ａに連結するドライブギヤ５ａの回転速度を検出するギヤ回転センサ１９（変速機２の入力回転センサ）と、が備えられる。
【００２１】
これらの検出信号および蓄電要素９のSOC（State Of Chage）を含む各種情報（エンジンECU１５，ブレーキECU２０，インバータ１１、等から得られる）に基づいて、ハイブリッドECU１０は、クラッチアクチュエータ８，回転電機４のインバータ１１、を制御する一方、エンジンECU１５およびブレーキECU２０への要求、変速機２のコントロールユニット６への命令、を送信する。
【００２２】
図２は、蓄電要素９のSOCをパラメータに回転電機４の出力とエンジン１の出力との分担比を設定する制御マップであり、ハイブリッドECU１０に格納される。ハイブリッドECU１０は、制御マップから蓄電要素９のSOC情報に応じた出力分担比を求め、この分担比と要求駆動力（アクセル操作量）に基づいて、回転電機４の出力およびエンジン１の出力を制御する。つまり、回転電機４が分担出力を発生するようにインバータ１１を制御する一方、エンジンECU１５への要求（エンジン１の分担出力に応じた燃料噴射量）を送信するのである。
【００２３】
回転電機４の出力分担比＝１（エンジン１の出力分担比＝０）の場合、クラッチ３を切断した状態において、アクセル操作量に相当する出力が回転電機４から得られるようにインバータ１１を制御する。回転電機４の出力分担比＜１（エンジン１の出力分担比＞０）の場合、クラッチ３を接続した状態において、蓄電要素９のSOCの低下に連れて回転電機４の分担出力が小さくなり、それに応じてエンジン１の分担出力が大きくなるようにエンジンECUへの要求およびインバータ１１を制御する。エンジン１の出力分担比が＝１（回転電機の出力分担比＝０）の場合、アクセル操作量に相当する出力がエンジン１から得られるようにエンジンECU１５へ要求を制御する。
【００２４】
ハイブリッドECU１０は、ブレーキECU２０との協調制御により、蓄電要素９への充電が可能な限り、クラッチ３を切断した状態において、ブレーキ操作量（ブレーキペダルの踏み量）に相当する回生制動力が回転電機４から得られるようにインバータ１１を制御する一方、ブレーキ操作量に相当する要求制動力を回転電機４の回生制動力で賄い切れない場合、その分の制動力はブレーキアクチュエータ２１の発生する制動力で補うようにブレーキECU２０へ要求を制御する。また、蓄電要素９のSOC情報から、発電の必要を判定すると、クラッチ３の接続状態において、エンジン１の出力に余裕がある場合、回転電機４の発電により、蓄電要素９を充電するようにインバータ１１を制御する。
【００２５】
車両の発進に際しては、キースイッチがST（スタート）に入ると、エンジン１が始動される。クラッチ３が接続かつ変速機２がニュートラル（ギヤ抜き）かつエンジン１がアイドル制御の停車状態において、蓄電要素９のSOCを含む各種情報に基づいて発進モード（回転電機４の出力のみによる単独発進，エンジン１の出力と回転電機４の出力との併用発進）が選定される。
【００２６】
回転電機４の単独発進の場合、クラッチ３が切断される。ブレーキペダル２２が踏み込まれると、変速機３のギヤシフト制御が許可され、シフタ７がシフトアップ信号を発生すると、高速発進段（たとえば、３速ギヤ）を目標段にギヤシフト制御が行われる一方、シフタ７がシフトダウン信号を発生すると、低速発進段（たとえば、２速ギヤ）を目標段にギヤシフト制御が行われるのである。アクセルペダル１２が踏み込まれると、回転電機４が要求駆動力を発生するように制御され、車両は走り始めることになる。
【００２７】
エンジン１の出力と回転電機４の出力との併用発進の場合、ブレーキペダル２２が踏み込まれると、変速機３のギヤシフト制御が許可され、クラッチ３が切断される。シフタ７のシフトアップ信号により、高速発進段（たとえば、３速ギヤ）を目標段にギヤシフト制御が行われる一方、シフタ７のシフトダウン信号により、低速発進段（たとえば、２速ギヤ）を目標段にギヤシフト制御が行われるのである。アクセルペダル１２が踏み込まれると、クラッチ３の接続と共にエンジン１および回転電機４がそれぞれの分担出力（要求駆動力×分担比）を発生するように制御され、車両は走り始めることになる。
【００２８】
図３は、ハイブリッドECU１０における、車両の発進制御に係る機能的なブロック構成を表すものであり、ストップランプ検出手段３０、停車判定手段３１、現在段検出手段３２、発進段メモリ手段３４、発進メモリ判定手段３３、発進段決定手段３５、信号出力手段３６、を備える。
【００２９】
ストップランプ検出手段３０は、車両のブレーキペダル２２に連動するストップランプ（図示せず）の信号からブレーキの作動状態を検出する、停車判定手段３１は、車速センサ１８の検出信号から車両の停止状態（停車）を判定する。現在段検出手段３２は、シフト位置センサ１７の検出信号から変速機２の現在段を検出する。
【００３０】
発進段メモリ手段３４は、発進段を書き換え可能に設定するものであり、発進段メモリ判定手段３３からの書き換え指令を受けると、その指令段にメモリの設定を書き換える。発進段メモリ判定手段３３は、ストップランプ検出手段３０からの入力信号と、停車判定手段３１からの入力信号と、現在段検出手段３２からの入力信号と、から発進段メモリ手段３４へ書き換え指令を出力すべき条件が成立するかどうかを判定するものであり、車速が０（停車状態）において、ストップランプ信号がONとなり、変速機２のギヤシフト制御が行われ、車速が立ち上がると、変速機２の現在段にメモリの設定を更新すべく発進段メモリ手段３４へ書き換え指令を出力する。
【００３１】
回生制動を最大限に確保するため、通常の場合、運転者によりギヤ入れ停車が選択される。発進段決定手段３５は、車速が所定以下に減速すると、変速機２の現在段と発進段メモリ手段３４の設定とから、停車へ至る際のギヤ入れ段を決定するものであり、必要に応じて変速機２のギヤシフト制御をコントルールユニット６へ命令する。停車へ至る際のギヤ入れ段については、基本的には変速機２の現在段が発進段メモリ手段３４の設定と一致しない場合、発進段メモリ手段３４の設定を目標段（決定段）に変速機２のギヤシフト制御が要求され、変速機２の現在段が発進段メモリ手段３４の設定と異なるが、発進段の範疇に入るギヤ段の場合、変速機２のギヤシフト制御をキャンセルするように設定される。
【００３２】
図４は、ハイブリッドECU１０における、発進制御に係る処理内容を説明するフローチャートであり、S1においては、車速が０の停車状態かどうかを判定する。S1の判定がyesのときは、S2へ進む一方、S1の判定がnoのときは、RETURNへ抜ける。S2においては、ブレーキペダル２２が踏み込まれ、ブレーキが作動状態かどうかを判定する。S2の判定がyesのときは、S3へ進む一方、S2の判定がnoのときは、RETURNへ抜ける。つまり、S1の判定がyesかつS2の判定がyesのときは、変速機２のギヤシフト制御が推定されるのである。
【００３３】
S3においては、変速機２の現在段がシフタ７のシフトダウン信号に応じた低速発進段（２速ギヤ）かどうかを判定する。S3の判定がyesのときは、S4において、アクセルペダル１２が踏み込まれ、車速が立ち上がると、走行制御Ａへ進むのであり、そのときの発進段を発進メモリ手段３４に設定またはそのときの発進段に発進メモ手段３４の設定を書き換える一方、S3の判定がnoのときは、S5へ進む。
【００３４】
S5においては、変速機２の現在段がシフタのシフトアップ信号に応じた高速発進段（３速ギヤ）かどうかを判定する。S5の判定がyesのときは、S6において、アクセルペダル１２が踏み込まれ、車速が立ち上がると、走行制御Ｂへ進むのであり、そのときの発進段を発進メモリ手段３４に設定またはそのときの発進段に発進段メモリ手段３４の設定を書き換える一方、S5の判定がnoのときは、RETURNへ抜ける。
【００３５】
図５は、走行制御Ａの処理内容を説明するフローチャートであり、S11においては、車速が所定値（3km/h）以下かどうかを判定する。S11の判定がyesのときは、S12へ進む一方、S11の判定がnoのときは、RETURNへ抜ける。S12においては、変速機２の現在段が発進メモリ手段３４の設定（２速ギヤ）と一致するかどうかを判定する。S12の判定がyesのときは、S13へ進む一方、S12の判定がnoのときは、RETURNへ抜ける。
【００３６】
S13においては、変速機２の現在段が発進段の範疇（１速ギヤ〜３速ギヤ）に入るかどうかを判定する。変速機２の現在段が３速ギヤまたは１速ギヤの場合、S13の判定はyesとなり、RETURNへ抜ける一方、変速機２の現在段が発進段の範疇から外れるギヤ段（４速ギヤ以上の高速段）の場合、S13の判定はnoとなり、S14へ進む。S14においては、発進段メモリ手段３４の設定（２速ギヤ）を目標段に変速機２のギヤシフト制御をコントロールユニット６へ命令するのである。
【００３７】
図６は、走行制御Ｂの処理内容を説明するフローチャートであり、S21においては、車速が所定値（たとえば、3km/h）以下かどうかを判定する。S21の判定がyesのときは、S22へ進む一方、S21の判定がnoのときは、RETURNへ抜ける。S22においては、変速機２の現在段が発進メモリ手段３４の設定（３速ギヤ）と一致するかどうかを判定する。S22の判定がyesのときは、S23へ進む一方、S22の判定がnoのときは、RETURNへ抜ける。
【００３８】
S23においては、変速機２の現在段が発進段の範疇（１速ギヤ〜３速ギヤ）に入るかどうかを判定する。変速機２の現在段が２速ギヤまたは１速ギヤの場合、S23の判定はyesとなり、RETURNへ抜ける一方、変速機２の現在段が発進段の範疇から外れるギヤ段（４速ギヤ以上の高速段）の場合、S23の判定はnoとなり、S24へ進む。S24においては、発進段メモリ手段３４の設定（３速ギヤ）を目標段に変速機２のギヤシフト制御をコントロールユニット６へ命令するのである。
【００３９】
このような構成により、車両の発進時に１度、発進段の選定を行うと、その発進段がメモリに設定され、停車へ至る際のギヤ入れ段が発進段の範疇から外れる場合にのみ、メモリの発進段を目標段に変速機２のギヤシフト制御が行われるので、負荷条件に変化がなければ、発進段の選定を繰り返すことなく、車両を簡便に再発進させることができる。
【００４０】
停車へ至る際のギヤ入れ段がメモリの発進段と異なるものの、発進段の範疇に入る場合は、変速機のギヤシフト制御がキャンセルされ、そのままギヤ入れ停車に至るのである。このため、停車へ至る過程において、路面が登坂または降坂へ掛かるような場合、運転者のシフト操作に基づく変速機２のギヤシフト制御により、発進段の範疇において、予測される負荷条件に備えて停車時のギヤ入れ段を最適な発進段に選定可能となる。
【００４１】
その結果、制動回生が十分に図れ、回転電機４の出力による単独発進の頻度も高められる。変速機２のギヤシフト制御は、変速機２がニュートラルでクラッチ３が接続の停車状態においても、ブレーキが作動状態でないと許可（禁止が解除）されないので、運転者のシフト操作に基づく変速機のギヤシフト制御により、車両が不用意に飛び出すのを防止できるのである。
【００４２】
この発明は、既述のハイブリッド車両（車両の動力源にエンジンと回転電機を備える）に適用が限定されるものでなく、従来例のような変速制御への適用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を説明するシステム概要図である。
【図２】同じく制御内容を説明する特性図である。
【図３】同じく車両の発進制御に係る機能的な構成を表すブロック図である。
【図４】同じく車両の発進制御に係る処理内容を説明するフローチャートである。
【図５】同じく車両の発進制御に係る処理内容を説明するフローチャートである。
【図６】同じく車両の発進制御に係る処理内容を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 変速機
３ クラッチ
４ 回転電機
５ ギヤボックス
６ 変速機のコントロールユニット
７ シフタ（変速指示手段）
８ クラッチアクチュエータ
９ 蓄電要素
１０ ハイブリッドECU
１１ インバータ
１２ アクセルペダル
１３ アクセル開度センサ
１４ クラッチ位置センサ
１５ エンジンECU
１６ エンジン回転センサ
１７ シフト位置センサ
１８ 車速センサ
２０ ブレーキECU
２１ ブレーキアクチュエータ
２２ ブレーキペダル
２３ ブレーキセンサ

Claims (2)

1. 車両の発進段をメモリに設定する手段と、運転者の人為操作に基づくシフト要求を発生する手段と、車両が停止状態のときにシフト要求が発生すると、その要求に応じた発進段で車両を発進させるべく変速機のギヤシフト制御を行うと共にメモリの設定をこの発進段に書き換える手段と、車両が減速からギヤ入れ停車へ至る際にギヤ入れ段がメモリの発進段と一致しないときはメモリの発進段で再発進させるべく変速機のギヤシフト制御を行う手段と、車両が減速から停車へ至る際のギヤ入れ段がメモリの発進段と異なる発進段のときはそのギヤ入れ段を停車時に保持するべく変速機のギヤシフト制御をキャンセルする手段と、を備えることを特徴とする車両の発進制御装置。
2. 車両が停止状態のときは、ブレーキが作動状態でない場合、変速機のギヤシフト制御を禁止する手段と、を備えることを特徴とする請求項１の記載に係る車両の発進制御装置。

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