JP5943040B2 - 車両制御装置及び車両制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、フリーラン走行を実行可能な車両に設けられる車両制御装置及びその車両制御方法に関する。
ハイブリッド車両では、エンジンが停止し、且つ、クラッチが開放されているEV走行中に加速が要求された場合、エンジンが再始動され、且つ、クラッチが係合される。この時、エンジンの回転数を速やかに上昇させるために、モータの駆動トルクの一部が用いられる。このため、クラッチが係合された際、モータの駆動トルクが不足することによって、運転者が加速感を感じにくくなり、ドライバビリティが悪化することがある。このような背景から、特許文献1には、クラッチを係合させる際、無段変速機をアップシフトさせることによって、モータの駆動トルクに無段変速機のイナーシャトルクを加えた出力トルクを駆動輪に伝達し、ドライバビリティが悪化することを抑制する技術が提案されている。
特開2012−201194号公報
ところで、従来より、走行中に加速が要求されていない場合、エンジンを停止し、且つ、クラッチを開放するフリーラン走行を実行可能な車両が知られている。このような車両に対して特許文献1記載の技術を適用することにより、加速要求に応じてフリーラン走行状態からエンジンを始動し、且つ、クラッチを係合する通常の走行状態に復帰する際、ドライバビリティの悪化を抑制することが考えられる。しかしながら、この時、車両がモータを備えていない場合には、モータの駆動トルクを利用してエンジンの回転数を上昇させることができないために、ハイブリッド車両と比較してエンジンが始動するまでに多くの時間を要する。これにより、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰する際、エンジンによって車両が再加速されるまでに多くの時間を要する。従って、フリーラン走行を実行可能な車両がモータを備えていない場合、特許文献1記載の技術を適用したとしても、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰する際にドライバビリティが悪化することを抑制できない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰する際にドライバビリティが悪化することを抑制可能な車両制御装置及び車両制御方法を提供することにある。
本発明に係る車両制御装置は、走行中に加速が要求されていない場合、エンジンを停止し、且つ、該エンジンの動力を駆動輪に伝達するクラッチを開放させるフリーラン走行を実行する制御手段を備える車両制御装置であって、前記制御手段は、前記フリーラン走行を実行している間は少なくとも無段変速機をアップシフトさせることを禁止し、加速要求に応じてフリーラン走行状態から前記エンジンを駆動し、前記クラッチを係合する通常の走行状態に復帰する際、前記無段変速機をアップシフトさせることを特徴とする。
本発明に係る車両制御装置は、上記発明において、前記制御手段は、前記クラッチの係合を開始する前に前記無段変速機をアップシフトさせることを特徴とする。
本発明に係る車両制御装置は、上記発明において、前記制御手段は、前記フリーラン走行を実行している間は前記無段変速機の変速比を固定することを特徴とする。
本発明に係る車両制御方法は、走行中に加速が要求されていない場合、エンジンを停止し、且つ、該エンジンの動力を駆動輪に伝達するクラッチを開放させるフリーラン走行を実行する制御ステップを含む車両制御方法であって、前記制御ステップは、前記フリーラン走行を実行している間は少なくとも無段変速機をアップシフトさせることを禁止し、加速要求に応じてフリーラン走行状態から前記エンジンを駆動し、前記クラッチを係合する通常の走行状態に復帰する際、前記無段変速機をアップシフトさせるステップを含むことを特徴とする。
本発明に係る車両制御装置及び車両制御方法によれば、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰する際、無段変速機のイナーシャトルクを駆動輪に無駄なく伝達し、且つ、エンジンによって車両が再加速されるまでに要する時間を短縮できるので、運転者が加速感を感じにくくなり、ドライバビリティが悪化することを抑制できる。
図1は、本発明の一実施形態である車両制御装置が適用される車両の構成を示す模式図である。 図2は、本発明の一実施形態である車両制御装置の構成を示すブロック図である。 図3は、本発明の一実施形態である変速制御処理の流れを示すフローチャートである。 図4は、本発明の一実施形態である変速制御処理の流れを説明するためのタイミングチャートである。 図5は、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰した際の車両の加速度、エンジン回転数、タービン回転数、及びインプット回転数の時間変化を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である車両制御装置の構成及びその車両制御方法について詳細に説明する。
〔車両の構成〕
始めに、図1を参照して、本発明の一実施形態である車両制御装置が適用される車両の構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態である車両制御装置が適用される車両の構成を示す模式図である。図1に示すように、本発明の一実施形態である車両制御装置が適用される車両1は、エンジン2、トルクコンバータ3、及び無段変速機(Continuously Variable Transmission : CVT)4を主な構成要素として備えている。
エンジン2は、車両1の動力源として機能し、トルクコンバータ3を介して無段変速機4に連結されている。エンジン2の出力トルクは、トルクコンバータ3を介してエンジン2の出力軸5から無段変速機4に入力され、図示しない差動機構等を介して無段変速機4から車両1の駆動輪6に伝達される。このようにエンジン2と駆動輪6との間には動力伝達経路が形成されている。
トルクコンバータ3は、エンジン2の出力軸5に接続されたポンプインペラ3aと、無段変速機4のインプットシャフト7に接続されたタービンランナ3bと、を備えている。ポンプインペラ3aは、エンジン2の出力トルクが入力される入力部材であり、タービンランナ3bは、エンジン2の出力トルクを出力する出力部材である。トルクコンバータ3は、作動流体を介してポンプインペラ3aとタービンランナ3bとの間でエンジン2の出力トルクを伝達することができる。
トルクコンバータ3は、ロックアップ(L/U)クラッチ3cを備えている。L/Uクラッチ3cは、エンジン2と駆動輪6との間の動力伝達経路に配置された摩擦係合式のクラッチ装置である。L/Uクラッチ3cは、作動流体を介さずにエンジン2の出力軸5とインプットシャフト7とを接続することができる。
トルクコンバータ3は、L/Uクラッチ3cが開放されている場合、作動流体を介して出力軸5とインプットシャフト7とによりエンジン2の出力トルクを無段変速機4に伝達する。一方、L/Uクラッチ3cが係合している場合には、トルクコンバータ3は、ポンプインペラ3aとタービンランナ3bとを直結し、作動流体を介さずに出力軸5とインプットシャフト7とによりエンジン2の出力トルクを無段変速機4に伝達する。
無段変速機4は、例えば公知のベルト式無段変速機によって構成されている。無段変速機4は、エンジン2側に設けられたプライマリプーリ4a、駆動輪6側に設けられたセカンダリプーリ4b、ベルト4c、及びC1クラッチ4dを備えている。プライマリプーリ4aは、インプットシャフト7に連結されている。セカンダリプーリ4bは、図示しないアウトプットシャフトに連結されている。ベルト4cは、プライマリプーリ4aとセカンダリプーリ4bとの間に掛け渡されている。
C1クラッチ4dは、インプットシャフト7に設けられており、エンジン2と駆動輪6との間の動力伝達経路においてL/Uクラッチ3cと直列に配置されている。C1クラッチ4dは、インプットシャフト7のエンジン2側に連結されたエンジン側係合要素と、インプットシャフト7の駆動輪6側に連結された駆動輪側係合要素と、を備えている。
C1クラッチ4dは、エンジン側係合要素と駆動輪側係合要素とを係合することによってエンジン2と駆動輪6との間の動力伝達経路を接続する。一方、C1クラッチ4dは、エンジン側係合要素と駆動輪側係合要素とを開放することによってエンジン2と駆動輪6との間の動力伝達経路を遮断する。換言すれば、C1クラッチ4dは、エンジン2と駆動輪6との間の動力伝達経路の状態を動力の伝達が可能な状態と動力の伝達が不可能な状態との間で切替える切替え装置として機能する。
〔車両制御装置の構成〕
次に、図2を参照して、本発明の一実施形態である車両制御装置の構成について説明する。
図2は、本発明の一実施形態である車両制御装置の構成を示すブロック図である。図2に示すように、本発明の一実施形態である車両制御装置10は、アクセルポジションセンサ11、エンジン回転数センサ12、車速センサ13、電子制御ユニット(Electronic Control Unit : ECU)14、及び油圧制御装置15を備えている。ECU14は、本発明に係る制御手段として機能する。
アクセルポジションセンサ11は、車両1のアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を検出し、検出されたアクセル開度を示す信号をECU14に出力する。
エンジン回転数センサ12は、エンジン2の回転数を検出し、検出されたエンジン回転数を示す信号をECU14に出力する。
車速センサ13は、車両1の速度(車速)を検出し、検出された車速を示す信号をECU14に出力する。
ECU14は、CPU、RAM、ROM、及びインターフェース等を含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路によって構成されている。ECU14の機能は、CPUがROMからRAM内にロードした制御プログラムを実行することによって、CPUの制御のもとで車両1内の各種装置を動作させると共にRAMやROM内のデータの読み出し及び書き込みを行うことにより、実現される。
ECU14は、上記のものを含む車両1内の各種センサ類の情報に基づいてエンジン2、トルクコンバータ3、及び油圧制御装置15を総合的に制御する。具体的には、ECU14は、エンジン回転数、吸入空気量、スロットル開度等のエンジン2の運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期等を決定し、決定した情報に基づいてインジェクタや点火プラグ等を制御する。
ECU14は、車両1のアクセル開度及び車速と無段変速機4の変速比(プライマリプーリ4aの回転数をセカンダリプーリ4bの回転数で除算した値)との関係を記述した変速線図(変速マップ)のデータをROM内に格納している。ECU14は、アクセルポジションセンサ11及び車速センサ13によってそれぞれ検出されるアクセル開度及び車速に基づいて変速線図から無段変速機4の変速比を決定し、決定した変速比を成立させるように油圧制御装置15を制御する。
ここで、変速線図に記載されている変速線としては、無段変速機4の変速比が減少する側への変速、すなわちアップシフトを行なうべきアクセル開度と車速との関係を規定したアップシフト線、無段変速機4の変速比が増加する側への変速、すなわちダウンシフトを行なうべきアクセル開度と車速とを規定したダウンシフト線等がある。これら各変速線は、変速線図において異なる変速比が選択されるアクセル開度と車速との組み合わせの領域の境界線をなすものである。
ECU14は、走行中にアクセルペダルが操作されていない場合、すなわち走行中に加速が要求されていない場合、フリーラン走行を実行する。フリーラン走行は、エンジン2の駆動を停止し、且つ、C1クラッチ4dを開放させた状態で車両1を走行させる制御である。フリーラン走行を実行することによって、車両1の惰性走行距離を延長し、燃費を向上させることができる。ECU19は、フリーラン走行の実行中にアクセルペダルが操作された場合、すなわちフリーラン走行の実行中に加速が要求された場合、エンジン2を駆動し、且つ、C1クラッチ4dを係合することによって、車両1の状態をフリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰させる。通常の走行状態では、車両1はエンジン2の動力による加速が可能な状態となる。
油圧制御装置15は、トルクコンバータ3、プライマリプーリ4a、セカンダリプーリ4b、及びC1クラッチ4dに対して油圧を供給する機能を有している。油圧制御装置15は、ECU14から入力される変速比変更指令に応じて、無段変速機4の変速比を変更する。具体的には、油圧制御装置15は、プライマリプーリ側アクチュエータへの油圧の流入及び流出を制御することによって変速比及び変速速度を制御する。また、油圧制御装置15は、プライマリプーリ側アクチュエータの油圧を調整することにより、プーリ比を変化させて、無段変速機4の変速比を無段階に変化させる。
このような構成を有する車両制御装置10は、以下に示す変速制御処理を実行することによって、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰する際にドライバビリティが悪化することを抑制する。以下、図3から図5を参照して、変速制御処理を実行する際の車両制御装置10の動作について説明する。
〔変速制御処理〕
図3は、本発明の一実施形態である変速制御処理の流れを示すフローチャートである。図4は、本発明の一実施形態である変速制御処理の流れを説明するためのタイミングチャートである。図5は、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰した際の車両の加速度、エンジン回転数、タービン回転数、及びインプット回転数の時間変化を示す図である。
図3に示すフローチャートは、車両1のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられたタイミングで開始となり、変速制御処理はステップS1の処理に進む。変速制御処理は、車両1のイグニッションスイッチがオン状態である間、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
ステップS1の処理では、ECU14が、アクセルポジションセンサ11から出力されたアクセル開度を示す信号及び車速センサ13から出力された車速を示す信号に基づいて、変速線図上における現在の無段変速機4の動作点が、変速比が減少する側への変速、すなわちアップシフトが可能な領域内にあるか否かを判別する。判別の結果、アップシフトが可能な領域内に無段変速機4の動作点がない場合(ステップS1:No)、ECU14は、一連の変速制御処理を終了する。一方、アップシフトが可能な領域内に無段変速機4の動作点がある場合には(ステップS1:Yes)、ECU14は、変速制御処理をステップS2の処理に進める。
ステップS2の処理では、ECU14が、アクセルポジションセンサ11から出力されたアクセル開度を示す信号に基づいて、アクセルペダルが操作されていないか否かを判別する。アクセル開度が所定値以上である場合、ECU14は、アクセルペダルは操作されている(アクセルON)と判別し(ステップS2:No)、一連の変速制御処理を終了する。一方、アクセル開度が所定値未満である場合には、ECU14は、アクセルペダルは操作されていない(アクセルOFF)と判別し(ステップS2:Yes)、変速制御処理をステップS3の処理に進める。
ステップS3の処理では、ECU14が、エンジン2を停止すると共に無段変速機4の変速比を現在の変速比に固定する。また、ECU14は、油圧制御装置15を制御することによってC1クラッチ4dを開放する。これにより、ステップS3の処理は完了し、変速制御処理はステップS4の処理に進む。
ステップS4の処理では、ECU14が、アクセルポジションセンサ11から出力されたアクセル開度を示す信号に基づいて、アクセルペダルが操作されているか否かを判別する。そして、ECU14は、アクセル開度が所定値以上であると判別されたタイミングでアクセルペダルは操作されている(アクセルON)と判別し(ステップS4:Yes)、変速制御処理をステップS5の処理に進める。
ステップS5の処理では、ECU14が、エンジン2を再始動させる。これにより、ステップS5の処理は完了し、変速制御処理はステップS6の処理に進む。
ステップS6の処理では、ECU14が、油圧制御装置15を制御することによって無段変速機4をアップシフトさせる。一般に、フリーラン走行開始時には(図4に示す時間T=T1)、図4(b)の曲線L4で示すように、無段変速機4の変速比は減少される。すなわち、無段変速機4はアップシフトされる。このため、アップシフトに伴い発生する無段変速機4のイナーシャトルクはフリーラン走行時に無駄に消費される。これにより、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰した際(図4に示す時間T=T2)、C1クラッチ4dが係合されるまでの間、駆動輪6にはトルクが伝達されなくなる。
これに対して、本発明の一実施形態である変速制御処理では、フリーラン走行開始時(図4に示す時間T=T1)には、図4(b)の曲線L3で示すように、無段変速機4の変速比は固定される。このため、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰した際(図4に示す時間T=T2)に無段変速機4をアップシフトさせることによって、無段変速機4のイナーシャトルクを駆動輪6に無駄なく伝達することができる。なお、図4(a)に示す曲線L6はエンジン回転数を示し、図4(c)に示す曲線L1,L2はそれぞれ本実施形態及び従来の変速制御処理における車両の加速度を示している。これにより、ステップS6の処理は完了し、変速制御処理はステップS7の処理に進む。
ステップS7の処理では、ECU14が、エンジン回転数センサ12から出力されたエンジン回転数を示す信号に基づいてエンジン2が完爆したか否かを判別する。ここで、完爆とは、例えばエンジン2がスタータ等による補助動力なしに継続して回転し続ける状態に移行することである。換言すれば、完爆とは、エンジン2が自立運転可能な状態に移行することを示す。ECU14は、エンジン回転数が完爆判定の閾値である回転数以上になった場合、エンジン2が完爆したと判定する。なお、ECU14は、エンジン2の始動時にエンジン回転数がピーク値まで上昇した後に低下したタイミングでエンジン2が完爆したと判定するようにしてもよい。そして、ECU14は、エンジン2が完爆したと判別されたタイミングで変速制御処理をステップS8の処理に進める。
ステップS8の処理では、ECU14が、油圧制御装置15を制御することによってC1クラッチ4dの係合油圧を増加させることにより、C1クラッチ4dの係合を開始させる。C1クラッチ4dが係合することによって、車両1はエンジン2の動力による加速が可能な通常の走行状態となる。これにより、ステップS8の処理は完了し、一連の変速制御処理は終了する。
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である変速制御処理では、ECU14が、フリーラン走行を実行している間は無段変速機4の変速比を固定し、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰する際に無段変速機4をアップシフトさせるので、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰する際、無段変速機4のイナーシャトルクを駆動輪6に無駄なく伝達することができる。
また、従来の変速制御処理では、フリーラン走行実行時は通常の変速線に従って無段変速機4をアップシフトさせ、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰する際に無段変速機4をダウンシフトさせる(図4(b)に示す曲線L4)。このため、従来の変速制御処理では、フリーラン走行状態からの復帰時(図5に示す時間T=T2)には、入力トルクがない状態でC1クラッチ4dの駆動輪6側の回転数(インプット回転数)NIN(図5(a)に示す曲線L8)を引き上げることになる。この結果、ダウンシフトによる減速度(図5(b)に示す曲線L2)の引き込み感が発生しつつ、C1クラッチ4dのエンジン2側の回転数(タービン回転数)NT(図5(a)に示す曲線L7)とインプット回転数NINとの差が拡大し、C1クラッチ4dが係合されるまでに多くの時間を要する。これにより、フリーラン走行状態からの復帰時(時間T=T2)からエンジン2によって車両1が再加速される時点(時間T=T4)までの時間(T4−T2)が長くなる。なお、図5(a)に示す曲線L6はエンジン回転数を示している。
これに対して、本発明の一実施形態である変速制御処理では、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰する際には、無段変速機4をアップシフトさせる。このため、フリーラン走行状態からの復帰時には、ダウンシフトによる減速度の引き込み感が発生しない(図5(b)に示す曲線L1)。また、無段変速機4のアップシフトによってインプット回転数NIN(図5に示す曲線L5)が減少するので、従来の変速制御処理と比較して、タービン回転数NTとインプット回転数NINとの差が小さくなる。この結果、フリーラン走行復帰時からC1クラッチ4dが係合されるまでに要する時間が短くなり、フリーラン走行状態からの復帰時(時間T=T2)からエンジン2によって車両1が再加速される時点(時間T=T3)までの間の時間(T3−T2)が短くなる。
このようにして、本発明の一実施形態である変速制御処理によれば、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰する際、無段変速機4のイナーシャトルクを駆動輪6に無駄なく伝達し、且つ、エンジン2によって車両1が再加速されるまでに要する時間を短縮できるので、運転者が加速感を感じにくくなり、ドライバビリティが悪化することを抑制できる。
また、本発明の一実施形態である変速制御処理によれば、ECU14は、C1クラッチ4dの係合を開始する前に無段変速機4をアップシフトさせるので、エンジン2の出力トルクが駆動輪6に伝達されるまでの間に無段変速機4のイナーシャトルクを駆動輪6に伝達することができる。
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態では、ECU14は、フリーラン走行時に無段変速機4の変速比を固定することとしたが、少なくとも無段変速機4をアップシフトしなければ良い。すなわち、フリーラン走行時に無段変速機4の変速比を固定するのではなく、無段変速機4の変速比が増加する側への変速、すなわち無段変速機4をダウンシフトさせてもよい。無段変速機4をダウンシフトさせた場合、フリーラン走行実行時にダウンシフトの減速度による引き込み感が発生するが、フリーラン走行状態から通常の走行状態に復帰した際に駆動輪6に伝達される無段変速機4のイナーシャトルクがより大きくなるので、ドライバビリティが悪化することをより抑制できる。また、本実施形態は、モータを備えないフリーラン走行を実行可能な車両に対して本発明を適用したものであるが、ハイブリッド車両等のモータを備えるフリーラン走行を実行可能な車両に対して本発明を適用してもよい。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
1 車両
2 エンジン
3 トルクコンバータ
3a ポンプインペラ
3b タービンランナ
3c ロックアップ(L/U)クラッチ
4 無段変速機(Continuously Variable Transmission : CVT)
4a プライマリプーリ
4b セカンダリプーリ
4c ベルト
4d C1クラッチ
5 出力軸
6 駆動輪
7 インプットシャフト
10 車両制御装置
11 アクセルポジションセンサ
12 エンジン回転数センサ
13 車速センサ
14 電子制御ユニット(Electronic Control Unit : ECU)
15 油圧制御装置

Claims (4)

  1. 走行中に加速が要求されていない場合、エンジンを停止し、且つ、該エンジンの動力を駆動輪に伝達するクラッチを開放させるフリーラン走行を実行する制御手段を備える車両制御装置であって、
    前記制御手段は、前記フリーラン走行を実行している間は少なくとも無段変速機をアップシフトさせることを禁止し、加速要求に応じてフリーラン走行状態から前記エンジンを駆動し、前記クラッチを係合する通常の走行状態に復帰する際、前記無段変速機をアップシフトさせることを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記クラッチの係合を開始する前に前記無段変速機をアップシフトさせることを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記制御手段は、前記フリーラン走行を実行している間は前記無段変速機の変速比を固定することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両制御装置。
  4. 走行中に加速が要求されていない場合、エンジンを停止し、且つ、該エンジンの動力を駆動輪に伝達するクラッチを開放させるフリーラン走行を実行する制御ステップを含む車両制御方法であって、
    前記制御ステップは、前記フリーラン走行を実行している間は少なくとも無段変速機をアップシフトさせることを禁止し、加速要求に応じてフリーラン走行状態から前記エンジンを駆動し、前記クラッチを係合する通常の走行状態に復帰する際、前記無段変速機をアップシフトさせるステップを含むことを特徴とする車両制御方法。
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