JP5293722B2 - 坂道発進補助制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、坂道発進を補助する制御装置に関する。

特許文献１は、坂道で停止状態の車両のブレーキペダルからドライバーが足を放したときに車両が後退することを防止する坂道発進補助制御装置について開示する。そして特許文献１では、ドライバーによるアクセルペダル踏み込み量や内燃エンジンの出力トルクが基準値を超えたときに、坂道発進補助制御を解除する。

特開２００９−１１３６９３号公報

本件発明者らは、内燃エンジン及びモータージェネレーター(電動モーター)によって走行するハイブリッド車両を開発している。このような車両では、たとえば坂道で縦列駐車するためにセレクトレバーが操作されたときに、内燃エンジンが始動する場合があり、それに合わせて坂道発進補助制御が解除されることがあるということが、本件発明者らによって知見された。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、坂道発進補助制御が無用に解除されることを防止できる坂道発進補助制御装置を提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。

本発明の坂道発進補助制御装置は、内燃エンジン、モータージェネレーター、駆動輪、内燃エンジン及びモータージェネレーター間の伝達トルク容量を可変なエンジン側クラッチ、モータージェネレーター及び駆動輪間の伝達トルク容量を可変な駆動輪側クラッチ、を備え、車両が登坂路で停止状態で内燃エンジンを始動するときに前記駆動輪側クラッチをスリップ制御する車両の坂道発進を補助する坂道発進補助制御装置である。車両が登坂路で停止状態であるときにドライバーがブレーキペダルから足を放しても車両が後退しないように、ブレーキ油圧を下げることなく維持する制御を行う後退防止制御部を備える。そして、さらに、車両が登坂路で停止状態であって駆動輪側クラッチをスリップ制御して内燃エンジンを始動した場合に、駆動輪に伝達される駆動トルクを、前記駆動輪側クラッチが解放され始めてから再び締結されて所定時間が経過するまでは駆動輪側クラッチの伝達トルクと駆動輪側クラッチへの入力トルクとのいずれか小さいトルクに基づいて推定し、所定時間が経過した後は駆動輪側クラッチへの入力トルクに基づいて推定するトルク推定部と、前記推定された駆動トルクが後退防止判定値よりも大きいか否かを判定する判定部と、前記推定された駆動トルクが後退防止判定値よりも小さいときには、後退防止制御部による制御の中止を許可しない後退防止制御継続部と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、推定された駆動トルクが後退防止判定値よりも大きいときには後退防止制御部による制御の中止を許可するので、坂道発進補助制御が無用に解除されることを防止できる。

図１は、本発明による坂道発進補助制御装置を搭載するハイブリッド車両のパワートレインの一例を示す図である。 図２は、本発明による坂道発進補助制御装置のコントローラーが実行する制御フローチャートを示す図である。 図３は、本発明による坂道発進補助制御装置を搭載するハイブリッド車両のパワートレインの他の例を示す図である。

以下では図面等を参照して本発明を実施するための形態について、さらに詳しく説明する。

図１は、本発明による坂道発進補助制御装置を搭載するハイブリッド車両のパワートレインの一例を示す図である。

車両１００は、内燃エンジン１及びモータージェネレーター５によって駆動輪２を駆動するいわゆるハイブリッド車両である。ハイブリッド車両１００は、フロントエンジン・リヤホイールドライブである。

図１に示されたハイブリッド車両１００のパワートレインは、内燃エンジン１と、自動変速機３と、モータージェネレーター５と、を含む。

自動変速機３は、通常の後輪駆動車と同様にエンジン１の車両前後方向後方にタンデムに配置される。

モータージェネレーター５は、エンジン１及び自動変速機３の間に配置される。モータージェネレーター５は、エンジン１（クランクシャフト１ａ）からの回転を自動変速機３の入力軸３ａへ伝達する軸４に結合される。モータージェネレーター５は、車両の運転状態に応じてモーターとして作用するとともにジェネレーター（発電機）としても作用する。

エンジン１及びモータージェネレーター５の間、より詳しくは、エンジンクランクシャフト１ａと軸４との間には、第１クラッチ６が介挿される。第１クラッチ６は、伝達トルク容量を連続的又は段階的に変更可能である。このようなクラッチとしては、たとえば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチがある。伝達トルク容量がゼロになった状態が、第１クラッチ６が完全に切り離された状態であり、エンジン１及びモータージェネレーター５の間が完全に切り離された状態である。

第１クラッチ６が完全に切り離されると、エンジン１の出力トルクは駆動輪２に伝わらず、モータージェネレーター５の出力トルクだけが駆動輪２に伝わる。この状態で走行するモードが電気走行（ＥＶ）モードである。一方、第１クラッチ６が接続されると、エンジン１の出力トルクも、モータージェネレーター５の出力トルクとともに、駆動輪２に伝わる。この状態で走行するモードがハイブリッド走行（ＨＥＶ）モードである。このように第１クラッチ６の断続によって走行モードが切り替えられる。第１クラッチ６がエンジン側クラッチである。

モータージェネレーター５及びディファレンシャルギヤ装置８の間、より詳しくは、変速機入力軸３ａと変速機出力軸３ｂとの間には、第２クラッチ７が介挿される。図１では、第２クラッチ７は、自動変速機３に内蔵されている。このような第２クラッチ７は、たとえば、自動変速機３の内部に既存する前進変速段選択用の摩擦要素又は後退変速段選択用の摩擦要素を流用することで実現してもよい。第２クラッチ７も第１クラッチ６と同様に、伝達トルク容量を連続的又は段階的に変更可能である。このようなクラッチとしては、たとえば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチがある。伝達トルク容量がゼロになった状態が、第２クラッチ７が完全に切り離された状態であり、モータージェネレーター５及びディファレンシャルギヤ装置８の間が完全に切り離された状態である。エンジンを始動するときには、第２クラッチ７の伝達トルク容量を小さくしてスリップ制御する。するとエンジン１を始動するときのショックが駆動輪２に伝わりにくくなる。第２クラッチ７が駆動輪側クラッチである。

自動変速機３は、たとえば、２００３年１月、日産自動車（株）発行「スカイライン新型車（ＣＶ３５型車）解説書」第Ｃ−９頁〜第Ｃ−２２頁に記載されたと同じものである。複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結したり解放することで、摩擦要素の締結・解放組み合わせによって伝動系路（変速段）を決定するものとする。したがって自動変速機３は、入力軸３ａからの回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸３ｂに出力する。この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置８によって左右の駆動輪２へ分配して伝達され、車両の走行に供される。ただし自動変速機３は、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよい。

上記した図１のパワートレインにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行（ＥＶ）モードで走行するときは、エンジン１からの動力が不要であるので、エンジン１を停止する。そして、第１クラッチ６を解放する。また第２クラッチ７を締結する。さらに自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態でモータージェネレーター５を駆動する。するとモータージェネレーター５からの出力回転のみが変速機入力軸３ａに達する。自動変速機３は、入力軸３ａから入力した回転を選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸３ｂから出力する。変速機出力軸３ｂから出力された回転は、その後、ディファレンシャルギヤ装置８を経て駆動輪２に至る。このようにして、車両は、モータージェネレーター５のみによって電気走行（ＥＶモード走行）する。

高速走行時や大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行（ＨＥＶ）モードで走行するときは、第１クラッチ６及び第２クラッチ７をともに締結し、自動変速機３を動力伝達状態にする。この状態では、エンジン１からの出力回転及びモータージェネレーター５からの出力回転が変速機入力軸３ａに達する。自動変速機３は、入力軸３ａから入力した回転を選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸３ｂから出力する。変速機出力軸３ｂから出力された回転は、その後、ディファレンシャルギヤ装置８を経て駆動輪２に至る。このようにして、車両は、エンジン１及びモータージェネレーター５によってハイブリッド走行（ＨＥＶモード走行）する。

このようなＨＥＶモード走行中に、エンジン１を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合がある。このような場合には、余剰エネルギーによってモータージェネレーター５を作動させて余剰エネルギーを電力に変換し、この電力をモータージェネレーター５のモーター駆動に用いるよう蓄電する。このようにすることで、エンジン１の燃費が向上する。

このようなハイブリッド車両では、低負荷・低車速時であっても、エンジンが始動する場合があり、それに合わせて坂道発進補助制御が解除されることがあるということが、本件発明者らによって知見された。

そこで、本件発明者らは、エンジンが始動されても、駆動輪に伝達される駆動トルクが後退防止判定値よりも小さければ坂道発進補助制御を解除せず、後退防止判定値よりも大きくなったら坂道発進補助制御を解除することで、坂道発進補助制御が無用に解除されることを防止するようにした。以下に詳述する。

図２は、本発明による坂道発進補助制御装置のコントローラーが実行する制御フローチャートを示す図である。

ステップＳ１においてコントローラーは、坂道発進補助制御中であるか否かを判定する。坂道発進補助制御は、たとえば、ドライバーがブレーキペダルから足を放しても車両が後退しないように、ブレーキ油圧を下げることなく維持する制御である。コントローラーは、坂道発進補助制御中であればステップＳ２へ処理を移行し、坂道発進補助制御中でなければ処理を抜ける。

ステップＳ２においてコントローラーは、第１クラッチが解放状態であるか否かを判定する。コントローラーは、解放状態であればステップＳ３へ処理を移行し、解放状態でなければステップＳ４へ処理を移行する。

ステップＳ３においてコントローラーは、モータージェネレータートルクを変速機入力トルクとする。

ステップＳ４においてコントローラーは、モータージェネレータートルク及びエンジントルクの合計トルクを変速機入力トルクとする。

ステップＳ５においてコントローラーは、第２クラッチをスリップ制御中であるか否かを判定する。なおスリップ制御は、たとえばエンジンを始動するときに実行される。このようにスリップ制御することで、エンジンを始動するときのショックが駆動輪２に伝わりにくくなる。コントローラーは、スリップ制御中であればステップＳ７へ処理を移行し、スリップ制御中でなければステップＳ６へ処理を移行する。

ステップＳ６においてコントローラーは、第２クラッチのスリップ制御を終了して第２クラッチを締結してから所定時間が経過したか否かを判定する。すなわち所定時間が経過したことによって、第２クラッチが確実に締結(完全締結)したことを判定する。コントローラーは、所定時間が経過するまではステップＳ７へ処理を移行し、所定時間が経過したらステップＳ８へ処理を移行する。

ステップＳ７においてコントローラーは、駆動輪側クラッチの伝達トルクと変速機への入力トルクとのいずれか小さいトルクにギヤ比を乗じて駆動輪に伝達される推定駆動トルクを算出する。

ステップＳ８においてコントローラーは、変速機への入力トルクにギヤ比を乗じて駆動輪に伝達される推定駆動トルクを算出する。

ステップＳ９においてコントローラーは、推定駆動トルクが後退防止判定値よりも大きいか否かを判定する。なお後退防止判定値は、坂道発進補助制御を解除しても、駆動輪に伝達される駆動トルクによって車両が後退しないことを判定するための値である。後退防止判定値は、車両が停止している坂道の勾配に車重及び係数を乗じて算出できる。また坂道の勾配は、たとえば車両の勾配センサーに基づいて検出することができる。また車両に搭載されている加速度センサー(Ｇセンサー)に基づいて推定してもよい。コントローラーは、判定結果が肯であればステップＳ１０へ処理を移行し、否であればステップＳ１１へ処理を移行する。

ステップＳ１０においてコントローラーは、坂道発進補助制御の解除を許可する。そして他の許可条件も揃えば坂道発進補助制御を解除する。

ステップＳ１１においてコントローラーは、坂道発進補助制御の解除を許可しない。

本実施形態によれば、駆動輪に伝達される推定駆動トルクが、後退防止判定値よりも大きいときに、坂道発進補助制御の解除を許可するようにした。このようにしたので、坂道発進補助制御が無用に解除されることを防止できるのである。すなわち、従来は、たとえば坂道で縦列駐車するためにセレクトレバーが操作されたときに、内燃エンジンが始動する場合があり、それに合わせて坂道発進補助制御が解除されることがあった。しかしながら、本実施形態によれば、推定駆動トルクが後退防止判定値よりも小さいときには坂道発進補助制御を継続するようにしたので、坂道発進補助制御が無用に解除されることを防止できるのである。

また第２クラッチ(駆動輪側クラッチ)が解放され始めてから再び締結されるまで、すなわちスリップ制御中や、その後完全締結されるまでは、第２クラッチ(駆動輪側クラッチ)の伝達トルクと変速機への入力トルクとのいずれか小さいトルクに基づいて駆動トルクを推定する。そして第２クラッチ(駆動輪側クラッチ)が完全締結されたのちは、変速機への入力トルクに基づいて駆動トルクを推定する。このようにしたので、駆動トルクを正確に推定することができ、ひいては後退防止制御部による制御の中止を許可すべきか否かを正確に判定できる。

さらに第１クラッチ(エンジン側クラッチ)が解放状態のときにはモータージェネレータートルクを変速機への入力トルクとして駆動トルクを推定する。また第１クラッチ(エンジン側クラッチ)が締結状態のときにはモータージェネレータートルク及びエンジントルクの合計トルクを変速機への入力トルクとして駆動トルクを推定する。このようにしたので、ＥＶ／ＨＥＶの走行モードによらず、駆動トルクを正確に推定することができ、ひいては後退防止制御部による制御の中止を許可すべきか否かを正確に判定できる。

さらにまた、後退防止判定値は、車両が停止している登坂路の勾配及び車重に基づいて設定される。このようにしたので、登坂路の状態にかかわらず、後退防止制御部による制御の中止を許可すべきか否かを正確に判定できる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。

たとえば、図１では、モータージェネレーター５及び駆動駆動輪２を切り離し可能に結合する第２クラッチ７は、モータージェネレーター５及び自動変速機３間に介在させるとともに、自動変速機３に内蔵されていた。しかしながらこのような構造に限らず、図３(Ａ)に示されるように、自動変速機３とは別に、自動変速機３の外部に設けられていてもよい。また図３(Ｂ)に示されるように、自動変速機３とディファレンシャルギヤ装置８とのに介在させてもよい。これらのようにしても、上述と同様に機能させることができる。

１００ 車両
１ 内燃エンジン
１ａ クランクシャフト
２ 駆動輪
３ 自動変速機
３ａ 変速機入力軸
３ｂ 変速機出力軸
４ 軸
５ モータージェネレーター
６ 第１クラッチ(エンジン側クラッチ)
７ 第２クラッチ(駆動輪側クラッチ)
ステップＳ１ 後退防止制御部
ステップＳ７，Ｓ８ トルク推定部
ステップＳ９ 判定部
ステップＳ１０ 後退防止制御中止部
ステップＳ１１ 後退防止制御継続部

Claims (5)

1. 内燃エンジン、モータージェネレーター、駆動輪、内燃エンジン及びモータージェネレーター間の伝達トルク容量を可変なエンジン側クラッチ、モータージェネレーター及び駆動輪間の伝達トルク容量を可変な駆動輪側クラッチ、を備え、車両が登坂路で停止状態で内燃エンジンを始動するときに前記駆動輪側クラッチをスリップ制御する車両の坂道発進を補助する坂道発進補助制御装置であって、
   車両が登坂路で停止状態であるときにドライバーがブレーキペダルから足を放しても車両が後退しないように、ブレーキ油圧を下げることなく維持する制御を行う後退防止制御部と、
   車両が登坂路で停止状態であって駆動輪側クラッチをスリップ制御して内燃エンジンを始動した場合に、駆動輪に伝達される駆動トルクを、前記駆動輪側クラッチが解放され始めてから再び締結されて所定時間が経過するまでは駆動輪側クラッチの伝達トルクと駆動輪側クラッチへの入力トルクとのいずれか小さいトルクに基づいて推定し、所定時間が経過した後は駆動輪側クラッチへの入力トルクに基づいて推定するトルク推定部と、
   前記推定された駆動トルクが後退防止判定値よりも大きいか否かを判定する判定部と、
   前記推定された駆動トルクが後退防止判定値よりも小さいときには、後退防止制御部による制御の中止を許可しない後退防止制御継続部と、
   を備える坂道発進補助制御装置。
2. 請求項１に記載の坂道発進補助制御装置において、
   前記所定時間は、駆動輪側クラッチが完全締結したことを判定する時間である、
   ことを特徴とする坂道発進補助制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の坂道発進補助制御装置において、
   前記トルク推定部は、前記エンジン側クラッチが解放状態のときにはモータージェネレータートルクを前記駆動輪側クラッチへの入力トルクとして駆動トルクを推定し、前記エンジン側クラッチが締結状態のときにはモータージェネレータートルク及びエンジントルクの合計トルクを前記駆動輪側クラッチへの入力トルクとして駆動トルクを推定する、
   ことを特徴とする坂道発進補助制御装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の坂道発進補助制御装置において、
   前記後退防止判定値は、車両が停止している登坂路の勾配及び車重に基づいて設定される、
   ことを特徴とする坂道発進補助制御装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の坂道発進補助制御装置において、
   前記推定された駆動トルクが後退防止判定値よりも大きいときには後退防止制御部による制御の中止を許可する後退防止制御中止部をさらに備える、
   ことを特徴とする坂道発進補助制御装置。

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