JP4187936B2 - 前後輪駆動車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後の車輪の一方をエンジンで駆動し、他方を電気モータで駆動するとともに、他方の車輪と電気モータとの間をクラッチにより接続・遮断する前後輪駆動車両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の制御装置として、例えば特開平9−315164号公報に記載されたものが知られている。この前後輪駆動車両では、前輪がエンジンで、後輪が電気モータでそれぞれ駆動される。また、後輪と電気モータの間には、クラッチが設けられている。この制御装置では、クラッチが、停車中も含めて車速が第1の所定速度より低いときに接続され、車速が第1の所定車速よりも高い第2の所定車速に達したときに遮断される。このように、クラッチは車速に基づいて制御される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、この従来の制御装置では、車速が第2の所定車速に達しない限り、クラッチは接続状態に制御される。このため、例えば前後輪駆動車両を他の車両で牽引した場合には、エンジンと前輪の間がニュートラル状態になっていたとしても、車速が第2の所定車速未満である限り、クラッチにより後輪と電気モータが互いに接続状態に保持される。したがって、その間、電気モータが後輪によって回転駆動されるので、電気モータが走行抵抗になってしまうとともに、電気モータの寿命が短くなる。
【0004】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、前後輪の一方とこれを駆動する電気モータとの間をクラッチで接続・遮断する前後輪駆動車両において、当該車両の他の車両による牽引時や発進時などに、クラッチを適切に制御することができる前後輪駆動車両の制御装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の請求項1に係る発明は、前後の車輪の一方(前輪4)を駆動するエンジン3と、他方(後輪6)を駆動する電気モータ5と、他方の車輪(後輪6)の回転力により駆動されることによって油圧を発生するポンプ(オイルポンプ12)と、ポンプで発生した油圧を蓄えるアキュムレータ14と、ポンプおよびアキュムレータ14に接続され、他方の車輪(後輪6)と電気モータ5の間を接続・遮断する油圧駆動式のクラッチ8とを有する前後輪駆動車両2の制御装置1であって、エンジン3が停止状態にあるか否かを検出するエンジン停止検出手段(MG・ECU22、イグニッション・スイッチ30、ステップ2,11)と、ポンプが停止している場合においてエンジン停止検出手段によりエンジン3の始動が検出されたとき(ステップ2の判別結果がYESのとき)に、アキュムレータ14に蓄えられた油圧を供給することによってクラッチ8を接続するクラッチ制御手段(電磁弁13、MG・ECU22、ステップ3)と、クラッチ制御手段によってクラッチへの油圧の供給が開始されてから所定の遅延時間が経過したとき(ステップ6の判別結果がYESのとき)に、クラッチが接続されているか否かを判定する判定手段(MG・ECU22、ステップ8)と、判定手段によってクラッチが接続されていると判定されたとき(ステップ8の判別結果がYESのとき)に、電気モータ5の駆動を許可する許可手段(MG・ECU22、ステップ9)と、を備えることを特徴とする。
【0006】
この前後輪駆動車両の制御装置によれば、クラッチ制御手段により、ポンプが停止している場合においてエンジン停止検出手段によりエンジンの始動が検出されたときに、アキュムレータに蓄えられた油圧を供給することによってクラッチが接続されるので、ポンプが停止中であることにより、その油圧でクラッチを接続できない場合に、アキュムレータの油圧によりクラッチを確実に接続することができる。その結果、車両の発進時、電気モータにより他方の車輪を確実に駆動することができ、良好な発進性能を確保することができる。また、ポンプが他方の車輪の回転力により駆動されるので、ポンプ、電気モータおよびクラッチなどを互いに接近した位置関係で配置することが可能になり、それにより、他方の車輪の駆動系を全体としてコンパクトに構成することができる。さらに、クラッチ制御手段によってクラッチへの油圧の供給が開始されてから所定の遅延時間が経過したときに、クラッチが接続されているか否かが判定され、判定手段によってクラッチが接続されていると判定されたときに、電気モータの駆動が許可される。
【0007】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の前後輪駆動車両2の制御装置1において、クラッチ制御手段(電磁弁13、MG・ECU22)は、ポンプが停止している場合においてエンジン停止検出手段によりエンジン3の停止が検出されたとき(ステップ11の判別結果がYESのとき)に、アキュムレータ14に蓄えられた油圧によりクラッチ8を遮断する(ステップ12)ことを特徴とする。
【0008】
この前後輪駆動車両では、ポンプが、他方の車輪の回転力により駆動されることによって油圧を発生し、この油圧がアキュムレータに蓄えられる。この制御装置によれば、ポンプが停止されている場合において運転者などによりエンジンが停止されたときに、クラッチに接続されたアキュムレータの油圧によりクラッチが遮断される。このように、ポンプの停止中にエンジンが停止されたときに、アキュムレータに蓄えた油圧によりクラッチが遮断されるので、ポンプが停止中であることにより、その油圧でクラッチを遮断できない場合に、アキュムレータの油圧によりクラッチを確実に遮断することができる。その結果、エンジンを停止した状態で前後輪駆動車両を他の車両により牽引する場合、その間、電気モータと他方の車輪の間が遮断状態に保持されるので、電気モータが走行抵抗になるのを確実に防止できるとともに、その許容回転数を超えることがなくなり、電気モータの寿命を確実に延ばすことができる。また、ポンプが他方の車輪の回転力により駆動されるので、ポンプ、電気モータおよびクラッチなどを互いに接近した位置関係で配置することが可能になり、それにより、他方の車輪の駆動系を全体としてコンパクトに構成することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る前後輪駆動車両の制御装置について説明する。図1は、本発明による制御装置1を適用した前後輪駆動車両(以下「車両」という)2の概略構成を示している。同図に示すように、この車両2は、左右の前輪4,4(前後の車輪の一方)をエンジン3で駆動するとともに、左右の後輪6,6(前後の車輪の他方)を電気モータ(以下「モータ」という)5で駆動するタイプのものである。
【0012】
エンジン3は、車両2の前部に横置きに搭載されており、自動変速機3a、フロント差動機構3bおよび左右の前車軸7,7などを介して、左右の前輪4,4に接続されている。
【0013】
一方、モータ5は、クラッチ8、リヤ差動機構9および左右の後車軸10,10などを介して、左右の後輪6,6に接続されている。さらに、モータ5は、車両2の走行エネルギにより回転駆動されているときに発電するジェネレータとしての機能を有している。このモータ5で発電した回生電力は、後述する主バッテリ26に充電される。
【0014】
クラッチ8は、スリーブ、シンクロナイザハブおよびブロッキングリング(いずれも図示せず)などから成るサーボシンクロメッシュタイプのものであり、例えば特公昭48−24096号公報に記載されたものと同様に構成されている。このスリーブは、クラッチ8が接続される接続位置と遮断される遮断位置との間でスライド自在であり、次に述べるクラッチ駆動機構11により、これらの2つの位置の一方に駆動される。
【0015】
このクラッチ駆動機構11は、モータ5、クラッチ8およびリヤ差動機構9に近接した位置に配置され、これらとともに図示しないケーシング内に収容されている。このケーシングの下部は、オイルを貯えるオイルパン(図示せず)を構成している。また、クラッチ駆動機構11は、オイルポンプ12、電磁弁13、アキュムレータ14および油圧アクチュエータ15などで構成されている。
【0016】
オイルポンプ12(ポンプ)の吸い込み口(図示せず)は、オイルパン内のオイル中に位置し、吐出口(図示せず)は、油路16を介して電磁弁13およびアキュムレータ14に接続されている。また、オイルポンプ12は、互いに噛み合う2つの歯車(図示せず)を内蔵した歯車ポンプタイプのものであり、一方の歯車は、図示しないギヤ機構を介して後車軸10に連結されている。この構成により、オイルポンプ12は、車輪6の回転中、後車軸10により常に回転駆動されることによって、油圧を発生し、その油圧を電磁弁13側およびアキュムレータ14側に供給する。このオイルポンプ12が発生した油圧は、以下に述べるように、その一部がアキュムレータ14に蓄えられまたは走行中の油圧アクチュエータ15の作動に用いられるとともに、残りがリヤ差動機構9などのモータ駆動系の潤滑に用いられる。
【0017】
また、アキュムレータ14は、オイルポンプ12と電磁弁13の間に並列に設けられており、オイルポンプ12が発生した油圧の一部を蓄える。このアキュムレータ14は、後述するように、オイルポンプ12の停止中に、蓄えた油圧を電磁弁13を介して油圧アクチュエータ15に供給することにより、クラッチ8の接続・遮断を行うためのものであり、このようなクラッチ8の接続・遮断を複数回、繰り返して実行できるような容量を備えている。
【0018】
さらに、アキュムレータ14とオイルポンプ12の間には、アキュムレータ14側との油路16の分岐部よりも上流側の位置に、図示しないワンウェイバルブが設けられており、このワンウェイバルブにより、オイルが油路16内を電磁弁13側およびアキュムレータ14側からオイルポンプ12側に逆流するのが阻止される。これにより、アキュムレータ14に蓄えられた油圧は、オイルポンプ12の停止中、油圧アクチュエータ15によりクラッチ8が駆動されない限り、低下することなく一定に保持される。
【0019】
また、電磁弁13(クラッチ制御手段)は、3方弁タイプのものであり、クラッチ8の接続用および遮断用の2つの油路17a,17bを介して、油圧アクチュエータ15に接続されている。この電磁弁13は、後述するMG・ECU22に電気的に接続されており、油圧アクチュエータ15への油圧の供給路を、MG・ECU22から駆動信号が入力されたときには遮断用の油路17bから接続用の油路17aに切り換える。これにより、油圧アクチュエータ15は、クラッチ8のスリーブを接続位置に駆動し、クラッチ8を接続する。また、電磁弁13は、駆動信号が入力されている限り、油圧アクチュエータ15への油圧の供給路を接続用の油路17aに保持する。これにより、クラッチ8が接続状態に保持される。
【0020】
一方、電磁弁13は、MG・ECU22からの駆動信号の入力が停止されたときには、油圧アクチュエータ15への油圧の供給路を接続用の油路17aから遮断用の油路17bに切り換える。これにより、油圧アクチュエータ15は、クラッチ8のスリーブを遮断位置に駆動し、クラッチ8を遮断する。また、電磁弁13は、駆動信号の入力が停止されている限り、油圧アクチュエータ15への油圧の供給路を遮断用の油路17bに保持する。これにより、クラッチ8が遮断状態に保持される。
【0021】
一方、制御装置1は、エンジン3を主に制御するためのENG・ECU20と、モータ5を主に制御するためのMOT・ECU21と、エンジン3およびモータ5を含めて車両2全体を制御するためのMG・ECU22とを備えている。これら3つのECU20〜22はいずれも、RAM、ROM、CPUおよびI/Oインターフェースなどからなるマイクロコンピュータ(いずれも図示せず)で構成されている。
【0022】
また、3つのECU20〜22はいずれも、電源供給リレーおよび自己保持リレー(いずれも図示せず)を介して、補機バッテリ23に電気的に接続されており、この補機バッテリ23からの電力供給により作動する。これらのECU20〜22への補機バッテリ23からの電力供給は、後述するイグニッション・スイッチ(以下「IG・SW」という)30がONされたときに開始され、OFFされたときに停止される。具体的には、例えばMG・ECU22は、IG・SW30がOFFされたことを認識し、補機バッテリ23との間の自己保持リレーをOFFすることにより、MG・ECU22自体への電力供給を遮断する。また、MG・ECU22は、ENG・ECU20およびMOT・ECU21に接続されている。
【0023】
ENG・ECU20は、図示しない各種のセンサからの検出信号(例えばエンジン回転数NE)などに応じて燃料噴射弁や点火プラグなどを駆動することにより、エンジン3の運転を制御する。
【0024】
MOT・ECU21は、PDU24およびノーヒューズブレーカ(以下「NFB」という)25を介して、モータ5に接続されている。このPDU24は、モータ5の駆動回路であり、主バッテリ26に接続されている。MOT・ECU21は、PDU24を介してモータ5の運転を制御する。具体的には、例えばモータ5への主バッテリ26からの電力供給を制御することによりモータ5の回転数およびトルクを制御し、またはモータ5による電力回生すなわち主バッテリ26への充電を制御する。
【0025】
また、NFB25は、PDU24とモータ5の間に設けられており、これらの間を接続・遮断する接点25aと、電磁弁13と後述するリレー27の間を接続・遮断する接点25bと、2つの接点25a,25bを開放するためのソレノイド25cと、図示しないスイッチとを備えている。
【0026】
このNFB25では、そのスイッチがON状態であるときに、接点25a,25bがいずれも閉鎖状態に機械的に保持され、それにより、PDU24とモータ5の間、および電磁弁13とリレー27の間がいずれも通電可能状態に保持される。また、NFB25は、過電流がPDU24とモータ5の間に流れたときなどには、トリップする。すなわち、ソレノイド25cのコイルに電流が流れることにより、ソレノイド25cの電磁力によって接点25a,25bが開放されるとともに、それらの開放状態が機械的に保持される。
【0027】
さらに、NFB25は、そのソレノイド25cがMOT・ECU21および前記MG・ECU22にそれぞれ接続されており、2つのECU21,22の一方からのトリップ信号が入力されたときも、上記のようにトリップする。
【0028】
一方、MG・ECU22(エンジン停止検出手段、クラッチ制御手段、判定手段、許可手段)は、リレー27および上記接点25aを介して、電磁弁13に接続されている。リレー27は、MG・ECU22と電磁弁13の間を接続・遮断する接点27aと、この接点27aを閉鎖するためのソレノイド27bなどを備えている。このソレノイド27bは、MG・ECU22に接続されており、MG・ECU22からの駆動電流により励磁される。また、接点27aは、a接点タイプのものであり、ソレノイド27bが励磁状態のときには、その電磁力により閉鎖されることによって、MG・ECU22と電磁弁13の間を接続する一方、非励磁状態のときには、開放されることにより、MG・ECU22と電磁弁13の間を遮断する。
【0029】
また、MG・ECU22には、前記IG・SW30、車速センサ31、レゾルバ32および近接センサ33がそれぞれ接続されている。このIG・SW30(エンジン停止検出手段)は、そのON・OFF状態を表す信号をMG・ECU22に出力する。MG・ECU22は、IG・SW30がONされたときには、ENG・ECU20を介してエンジン3を始動し、OFFされたときにはエンジン3を停止する。
【0030】
さらに、車速センサ31は車両2の車速VCARを、レゾルバ32はモータ5のモータ回転数NMOTをそれぞれ検出し、その検出信号をMG・ECU22に出力する。また、近接センサ33は、クラッチ8のスリーブに近接して配置されており、スリーブが前述した接続位置にあるか否かを表す検出信号を、MG・ECU22に出力する。
【0031】
以下、図2を参照しながら、MG・ECU22により実行されるクラッチ8の制御処理について説明する。本処理は、IG・SW30のON・OFF切り換えに対応してクラッチ8を接続・遮断するものであり、プログラムタイマの設定により、所定の時間(例えば50msec)ごとに実行される。
【0032】
まず、ステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、タイマ計時中フラグF_TIMERONが「1」であるか否かを判別する。このタイマフラグF_TIMERONは、後述するディレイタイマの計時中に「1」に、計時中でないときに「0」にセットされる。この判別結果がNOのときには、ステップ2に進み、今回のループがIG・SW30のON後の1回目のループであるか否かを判別する。
【0033】
この判別結果がYESのときには、エンジン3の始動直後であるので、それに応じてクラッチ8を接続すべき状態にあるとして、ステップ3に進み、リレー27をONすることによりMG・ECU20と電磁弁13との間を接続するとともに、駆動信号を電磁弁13に出力する。これにより、電磁弁13によって、油圧アクチュエータ15への油圧の供給路が遮断用の油路17bから接続用の油路17aに切り換えられ、それにより、クラッチ8が接続される。その場合、停車中のときには、アキュムレータ14からの油圧が接続用の油路17aを介して、油圧アクチュエータ15に供給される。
【0034】
次に、ステップ4に進み、ダウンカウント式のディレイタイマに所定の遅延時間をセットした後、その計時を開始させる。この所定の遅延時間は、クラッチ8が油圧で駆動されることによる、IG・SW30がONされてからクラッチ8が実際に接続されるまでの応答遅れに相当する時間を計時するものである。
【0035】
次いで、ステップ5に進み、ディレイタイマが計時中であることを表すために、タイマフラグF_TIMERONを「1」にセットし、ステップ6に進む。このように、ステップ5でタイマフラグF_TIMERONが「1」にセットされた以降は、前記ステップ1の判別結果がYESとなるので、ステップ2〜5をスキップして、ステップ6に進む。このステップ6では、ディレイタイマの計時が終了したか否かを判別する。この判別結果がNOで、計時中のときには、本処理を終了する。
【0036】
一方、判別結果がYESで計時が終了したとき、すなわち上記クラッチ8の応答遅れに相当する時間が経過したときには、ステップ7に進み、それを表すためにタイマフラグF_TIMERONを「0」にセットする。
【0037】
次に、ステップ8に進み、前記近接センサ33の検出信号に基づいて、クラッチ8が接続状態にあるか否かを判別する。この判別結果がYESで、クラッチ8が接続されているときには、モータ5を駆動可能な状態にあるとして、ステップ9に進み、それを表すために、モータ駆動許可フラグF_MOTONを「1」にセットした後、本処理を終了する。
【0038】
一方、ステップ8の判別結果がNOで、クラッチ8が接続されていないときには、モータ5を駆動可能な状態にはないとして、ステップ10に進み、それを表すために、モータ駆動許可フラグF_MOTONを「0」にセットした後、本処理を終了する。
【0039】
一方、前記ステップ2の判別結果がNOで、今回のループがIG・SW30のON後の1回目のループでないときには、ステップ11に進み、IG・SW30がONからOFFに切り換えられたか否かを判別する。この判別結果がNOで、IG・SW30がOFFに切り換えられなかったときには、本処理を終了する。
【0040】
一方、この判別結果がYESで、IG・SW30がOFFに切り換えられたときには、エンジン3が停止されるのに応じてクラッチ8を遮断すべき状態であるとして、ステップ12に進み、リレー27をOFFすることにより、MG・ECU20と電磁弁13との間を遮断する。これにより、電磁弁13によって、油圧アクチュエータ15への油圧の供給路が遮断用の油路17bに切り換えられる。この場合、停車中にIG・SW30がOFFに切り換えられたときにはアキュムレータ14からの油圧が遮断用の油路17bを介して、油圧アクチュエータ15に供給される。それにより、クラッチ8が遮断される。
【0041】
次いで、ステップ13に進み、3つのECU20〜22と補機バッテリ23との間の電源供給リレーをOFFすることで、自己保持リレーをOFFした後、本処理を終了する。これにより、ECU20〜22への電力供給が停止され、OFFされる。このMG・ECU22のOFF後は、IG・SW30がONされない限り、電磁弁13に駆動信号が入力されないので、クラッチ8が遮断状態に保持される。
【0042】
以上のように、本実施形態の制御装置1によれば、停車後にIG・SW30がOFFされ、エンジン3が停止されたときには、アキュムレータ14に蓄えられた油圧によりクラッチ8が遮断されるので、これを遮断するための油圧をオイルポンプ12から取り出せない場合でも、クラッチ8を確実に遮断することができる。その後、IG・SW30がONされない限り、クラッチ8が遮断状態に保持される。これにより、エンジン3を停止した状態で停車中の車両2を他の車両により牽引する場合、モータ5が走行抵抗になるのを確実に防止できるとともに、その許容回転数を超えることがなくなり、モータ5の寿命を確実に延ばすことができる。また、停車中にIG・SW30がONされ、エンジン3が始動されたときには、アキュムレータ14に蓄えられた油圧によりクラッチ8が接続されるので、これを接続するための油圧をオイルポンプ12から取り出せない場合でも、クラッチ8を確実に接続することができる。これにより、車両2の発進時、モータ5により後輪6を確実に駆動することができ、良好な発進性能を確保することができる。以上のように、エンジン3の運転・停止に応じて、クラッチ8によるモータ5と後輪6の間の接続・遮断状態を適切に制御することができる。
【0043】
また、クラッチ駆動機構11が、モータ5、クラッチ8およびリヤ差動機構9と互いに近接した位置関係で配置されているので、後輪駆動系を全体としてコンパクトに構成することができる。
【0044】
なお、エンジン3が停止状態にあるか否かの検出を、本実施形態ではIG・SW30のON・OFF状態からの推定によって行ったが、これ限らず、センサにより直接、検出してもよい。例えばエンジン回転数センサによりエンジン回転数NEを検出することで、エンジンが停止状態にあるか否かを検出してもよい。また、クラッチ8は、実施形態の油圧駆動式のサーボシンクロメッシュタイプのものに限らず、モータ5と後輪6の間を接続・遮断可能なものであればよい。例えば湿式または乾式多板クラッチや電磁クラッチなどでもよい。
【0045】
また、本発明の制御装置1は、運転者のIG・SW30のON・OFF操作にによりクラッチ8をON・OFF制御する実施形態の例に限らず、信号待ちなどでエンジンが自動的に停止されるいわゆるアイドルストップ運転式の車両に適用してもよい。
【0046】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、クラッチをエンジンの停止状態に応じて制御することにより、電気モータと他方の車輪との間の接続・遮断状態を適切に制御することができる。また、ポンプが停止中であることにより、その油圧でクラッチを遮断できない場合に、アキュムレータの油圧によりクラッチを確実に遮断することができる。その結果、エンジンを停止した状態で前後輪駆動車両を他の車両により牽引する場合、その間、電気モータと他方の車輪の間が遮断状態に保持されるので、電気モータが走行抵抗になるのを確実に防止できるとともに、その許容回転数を超えることがなくなり、電気モータの寿命を確実に延ばすことができる。さらに、ポンプが停止中であることにより、その油圧でクラッチを接続できない場合に、アキュムレータの油圧によりクラッチを確実に接続することができる。その結果、車両の発進時、電気モータにより他方の車輪を確実に駆動することができ、良好な発進性能を確保することができる。また、他方の車輪の駆動系を全体としてコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による制御装置およびこれを適用した前後輪駆動車両の概略構成図である。
【図2】クラッチの制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 制御装置
2 前後輪駆動車両
3 エンジン
4 左右の前輪(前後の車輪の一方)
5 電気モータ
6 左右の後輪(前後の車輪の他方)
8 クラッチ
12 オイルポンプ(ポンプ)
13 電磁弁(クラッチ制御手段)
14 アキュムレータ
22 MG・ECU(エンジン停止検出手段、クラッチ制御手段、判定手段
、許可手段)
30 イグニッション・スイッチ(エンジン停止検出手段)
Claims (2)
- 前後の車輪の一方を駆動するエンジンと、他方を駆動する電気モータと、当該他方の車輪の回転力により駆動されることによって油圧を発生するポンプと、当該ポンプで発生した油圧を蓄えるアキュムレータと、当該ポンプおよび当該アキュムレータに接続され、前記他方の車輪と前記電気モータの間を接続・遮断する油圧駆動式のクラッチとを有する前後輪駆動車両の制御装置であって、
前記エンジンが停止状態にあるか否かを検出するエンジン停止検出手段と、
前記ポンプが停止している場合において前記エンジン停止検出手段により前記エンジンの始動が検出されたときに、前記アキュムレータに蓄えられた油圧を供給することによって前記クラッチを接続するクラッチ制御手段と、
当該クラッチ制御手段によって前記クラッチへの油圧の供給が開始されてから所定の遅延時間が経過したときに、前記クラッチが接続されているか否かを判定する判定手段と、
当該判定手段によって前記クラッチが接続されていると判定されたときに、前記電気モータの駆動を許可する許可手段と、
を備えることを特徴とする前後輪駆動車両の制御装置。 - 前記クラッチ制御手段は、前記ポンプが停止している場合において前記エンジン停止検出手段により前記エンジンの停止が検出されたときに、前記アキュムレータに蓄えられた油圧により前記クラッチを遮断することを特徴とする請求項1に記載の前後輪駆動車両の制御装置。
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