JP6065446B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、エンジンの出力軸がクラッチを介して変速機の入力軸に断接可能に接続され、エンジンの動力で駆動する少なくとも一以上の補機を有する車両の制御装置に関する。

一般的に、車両に搭載されたエンジンは、クラッチを介して変速機に断接可能に接続されている。また、車両には、エンジンの動力で駆動するオルタネータ等の複数の補機が搭載されている。このような車両の制御装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１２−１１６３１９号公報

ところで、従来の変速制御においては、シフトアップ操作がなされると、クラッチを切断すると共に、クランクシャフトの回転数（以下、エンジン回転数という）がインプットシャフトの回転数（以下、変速機回転数という）まで低下した後にクラッチを接続している。また、シフトダウン操作がなされると、クラッチを切断すると共に、エンジン回転数が変速機回転数まで上昇した後にクラッチを接続している。すなわち、変速が完了するまでの期間は、クラッチが切断状態に維持されて、エンジンから変速機への動力の伝達は遮断される（以下、この期間を動力非伝達期間という）。

そのため、車両が登り坂走行時にシフト操作が行われると、動力非伝達期間はアクセルペダルを踏み込んでも加速しないため失速の原因となり、変速後の加速性能やドライバビリティを悪化させる可能性がある。また、車両が下り坂走行時にシフト操作が行われると、動力非伝達期間はエンジンブレーキが効かないため、運転者はフットブレーキを多用することになり、ブレーキの寿命を短縮させる可能性もある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目的は、変速時における動力非伝達期間を短縮して、変速後の加速性能やドライバビリティの悪化を効果的に抑制することにある。

上記目的を達成するため、本発明の車両の制御装置は、エンジンの出力軸がクラッチを介して変速機の入力軸に断接可能に接続され、前記エンジンの動力で駆動する少なくとも一以上の補機を有する車両の制御装置であって、前記エンジンの出力軸回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記変速機の入力軸回転数を検出する変速機回転数検出手段と、変速時に前記クラッチを切断した後、前記変速機を所定の変速段に変速すると共に、前記エンジン回転数検出手段の検出値と前記変速機回転数検出手段の検出値とが同一になると前記クラッチを接続する変速制御手段と、前記変速制御手段により前記クラッチが切断されると、シフトアップ時は前記補機によるエンジン負荷を増加させる一方、シフトダウン時は前記補機によるエンジン負荷を低減させるエンジン負荷制御手段とを備えることを特徴とする。

また、前記補機は、前記エンジンの動力で駆動する発電機であって、前記エンジン負荷制御手段は、シフトアップ時は前記発電機の発電量を増加させる一方、シフトダウン時は前記発電機の発電量を低減もしくはゼロにするものであってもよい。

また、前記補機は、前記エンジンの出力軸に電磁クラッチを介して断接可能に接続された空調装置のコンプレッサであって、前記エンジン負荷制御手段は、シフトアップ時は前記電磁クラッチを接続する一方、シフトダウン時は前記電磁クラッチを切断するものであってもよい。

本発明の車両の制御装置によれば、変速時における動力非伝達期間を短縮して、変速後の加速性能やドライバビリティの悪化を効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係るＥＣＵ（電子制御ユニット）を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る車両の制御装置によるシフトアップ時の変速制御を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態に係る車両の制御装置によるシフトダウン時の変速制御を示すタイムチャートである。 本発明の一実施形態に係る制御内容を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る車両の制御装置と、従来の制御装置との変速制御時間を比較した図である。

以下、図１〜６に基づいて、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

まず、図１に基づいて、本実施形態の制御装置が適用される車両の駆動系から説明する。

ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０のクランクシャフト１０ａは、クラッチ１１を介して変速機１２のインプットシャフト１２ａに断接可能に接続されている。また、変速機１２のアウトプットシャフト（不図示）はプロペラシャフト１３に接続されており、このプロペラシャフト１３には、何れも図示しない左右の駆動輪、駆動軸が差動装置を介して接続されている。クラッチ１１は、図示しないアクチェータを備えており、このアクチェータが後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）４０から出力される指示信号に応じて作動することで断接制御される。

オルタネータ１４は、ＥＣＵ４０から出力される指示信号に応じて、図示しないロータコイルへの励磁電流量を変化させることで発電量が調整可能な公知の可変ジェネレータであって、エンジン１０のクランクシャフト１０ａにベルト、プーリ等を介して機械的に接続されている。このオルタネータ１４により発電される電力は、電気的に接続された車載バッテリ１５に蓄電される。

コンプレッサ１６は、図示しないエアコンディショナ装置の一部を構成するもので、エンジン１０のクランクシャフト１０ａにベルト、プーリ、電磁クラッチ１７を介して接続されている。この電磁クラッチ１７は、ＥＣＵ４０からの指示信号に応じて断接制御される。

次に、本実施形態に係る車両の制御装置の全体構成を説明する。本実施形態の制御装置は、図１に示すように、エンジン回転数センサ３０と、変速機回転数センサ３１と、シフトポジションセンサ３３と、ＥＣＵ４０とを備えている。

エンジン回転数センサ３０は、クランクシャフト１０ａの回転数を検出するもので、検出されるエンジン回転数Ｎｅは電気的に接続されたＥＣＵ４０に出力される。変速機回転数センサ３１は、インプットシャフト１２ａの回転数を検出するもので、検出される変速機回転数Ｔｒは電気的に接続されたＥＣＵ４０に出力される。シフトポジションセンサ３３は、シフト操作装置３８の現在のシフトポジションを検出するもので、検出されるシフトポジションＳｐは電気的に接続されたＥＣＵ４０に出力される。

ＥＣＵ４０は、車両の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。また、ＥＣＵ４０は、図２に示すように、変速制御部４１と、オルタネータ制御部４２と、電磁クラッチ制御部４３とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ４０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

変速制御部４１は、運転者によるシフト操作装置３８の操作に応じて変速機１２の変速制御を行う。より詳しくは、シフト操作装置３８が現在の変速段から高速段側にシフトアップ操作（例えば、３速から４速等）がなされた場合、変速制御部４１はクラッチ１１を切断した後、変速機１２の現在のギヤを選択された高速段のギヤに切り替える。その後、エンジン回転数センサ３０の検出値が変速機回転数センサ３１の検出値まで低下（Ｎｅ＝Ｔｒ）すると、変速制御部４１はクラッチ１１を接続するように構成されている（図３（ａ）参照）。

一方、シフト操作装置３８が現在の変速段から低速段側にシフトダウン操作（例えば、４速から３速等）がなされた場合、変速制御部４１はクラッチ１１を切断した後、変速機１２の現在のギヤを選択された低速段のギヤに切り替える。その後、エンジン回転数センサ３０の検出値が変速機回転数センサ３１の検出値まで上昇（Ｎｅ＝Ｔｒ）すると、変速制御部４１はクラッチ１１を接続する（図４（ａ）参照）。

なお、本実施形態の制御装置は、自動変速機にも適用可能である。自動変速の場合、変速制御部４１は変速指示に応じて変速機１２の変速制御を行う。

オルタネータ制御部４２は、変速制御部４１による変速制御時に、シフトポジションセンサ３３の検出値から判定したシフトアップ・シフトダウン操作（自動変速の場合は変速指示）に応じて、オルタネータ１４の発電量を制御する。より詳しくは、シフトアップの場合、オルタネータ制御部４２は変速制御部４１によりクラッチ１１が切断された直後からオルタネータ１４の発電量を増加させる。これにより、エンジン１０の負荷は増加される。その後、エンジン回転数センサ３０の検出値が変速機回転数センサ３１の検出値まで低下（Ｎｅ＝Ｔｒ）すると、オルタネータ制御部４２はオルタネータ１４の発電量を通常の状態（車載バッテリ１５の残充電量に応じた発電駆動）で制御する（図３（ｂ）参照）。

一方、シフトダウンの場合、オルタネータ制御部４２は変速制御部４１によりクラッチ１１が切断された直後からオルタネータ１４の発電量を減少（又は、発電停止状態）させる。これにより、エンジン１０の負荷は低減される。その後、エンジン回転数センサ３０の検出値が変速機回転数センサ３１の検出値まで上昇（Ｎｅ＝Ｔｒ）すると、オルタネータ制御部４２はオルタネータ１４の発電量を通常の状態（車載バッテリ１５の残充電量に応じた発電駆動）で制御する（図４（ｂ）参照）。

電磁クラッチ制御部４３は、変速制御部４１による変速制御時に、シフトポジションセンサ３３の検出値から判定したシフトアップ・シフトダウン操作（自動変速の場合は変速指示）に応じて、電磁クラッチ１７の断接を制御する。より詳しくは、シフトアップ時にエアコンディショナ装置がＯＦＦ操作されている場合、電磁クラッチ制御部４３は変速制御部４１によりクラッチ１１が切断された直後から電磁クラッチ１７を接続する。これにより、エンジン１０の負荷は増加される。その後、エンジン回転数センサ３０の検出値が変速機回転数センサ３１の検出値まで低下（Ｎｅ＝Ｔｒ）すると、電磁クラッチ制御部４３はエアコンディショナ装置のＯＮ・ＯＦＦ操作に応じて電磁クラッチ１７を断接制御する（図３（ｃ）参照）。

一方、シフトダウン時にエアコンディショナ装置がＯＮ操作されている場合、電磁クラッチ制御部４３は変速制御部４１によりクラッチ１１が切断された直後から電磁クラッチ１７を切断する。これにより、エンジン１０の負荷は低減される。その後、エンジン回転数センサ３０の検出値が変速機回転数センサ３１の検出値まで上昇（Ｎｅ＝Ｔｒ）すると、電磁クラッチ制御部４３はエアコンディショナ装置のＯＮ・ＯＦＦ操作に応じて電磁クラッチ１７を断接制御する（図４（ｃ）参照）。

次に、図５に基づいて、本実施形態に係る車両の制御装置による制御フローを説明する。

ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、運転者によりシフト操作装置３８が操作されたか否かが判定される。シフト操作装置３８が操作された場合はＳ１１０に進む一方、シフト操作装置３８が操作されていない場合はリターンされる。なお、自動変速の場合は変速指示に応じて、変速指示がある場合はＳ１１０に進み、変速指示がない場合はリターンされる。

Ｓ１１０では、クラッチ１１が切断されると共に、変速機１２の現在のギヤを選択された変速段のギヤに切り替える制御が開始される。また、同時にＳ１２０では、シフトポジションセンサ３３の検出値に基づいて、運転者によるＳ１００の操作がシフトアップ操作か否かが判定される。シフトアップ操作と判定した場合はＳ１３０に進む一方、シフトアップ操作でない（すなわち、シフトダウン操作）と判定した場合はＳ２００に進む。なお、自動変速の場合は、変速指示に応じて、シフトアップの場合はＳ１３０に進み、シフトダウンの場合はＳ２００に進む。

Ｓ１３０では、エンジン１０の負荷を増加させてエンジン回転数を低下させるべく、オルタネータ１４の発電量が増加される。また、Ｓ１４０では、エアコンディショナ装置がＯＦＦ操作されているか否かが確認される。エアコンディショナ装置がＯＦＦ操作されている場合は、エンジン１０の負荷をさらに増加させるべく、Ｓ１５０で電磁クラッチ１７を接続してＳ１６０に進む。一方、エアコンディショナ装置がＯＦＦ操作されていない場合（すなわち、ＯＮ操作）は、Ｓ１５０をスキップしてＳ１６０に進む。

Ｓ１６０では、エンジン回転数センサ３０の検出値が変速機回転数センサ３１の検出値まで低下したか否かが確認される。エンジン回転数Ｎｅが変速機回転数Ｔｒまで低下している場合はＳ１７０に進む一方、低下していない場合はＳ１３０に戻される。その後、Ｓ１７０ではクラッチ１１が接続されて本制御はリターンされる。

一方、前述のＳ１２０からＳ２００に進んだ場合、エンジン１０の負荷を減少させてエンジン回転数Ｎｅを上昇させるべく、オルタネータ１４の発電量が低減される（もしくは非発電状態）。また、Ｓ２１０では、エアコンディショナ装置がＯＮ操作されているか否かが確認される。エアコンディショナ装置がＯＮ操作されている場合は、エンジン１０の負荷をさらに低減させるべく、Ｓ２２０で電磁クラッチ１７を切断してＳ２３０に進む。一方、エアコンディショナ装置がＯＮ操作されていない場合（すなわち、ＯＦＦ操作）は、Ｓ２２０をスキップしてＳ２３０に進む。

Ｓ２３０では、エンジン回転数センサ３０の検出値が変速機回転数センサ３１の検出値まで上昇したか否かが確認される。エンジン回転数Ｎｅが変速機回転数Ｔｒまで上昇している場合はＳ２４０に進む一方、上昇していない場合はＳ２００に戻される。その後、Ｓ２４０ではクラッチ１１が接続されて本制御はリターンされる。

次に、本実施形態に係る車両の制御装置による作用効果を説明する。

シフトアップがなされた場合は、クラッチ１１を切断すると共に、変速機１２の現在のギヤを選択された高速段のギヤに切り替える制御が開始される。そして、エンジン回転数Ｎｅを変速機回転数Ｔｒまで早期に低下させてクラッチ１１を短時間で接続させるべく、オルタネータ１４の発電量が増加されると共に、電磁クラッチ１７が接続される。

また、シフトダウンがなされた場合は、クラッチ１１を切断すると共に、変速機１２の現在のギヤを選択された低速段のギヤに切り替える制御が開始される。そして、エンジン回転数Ｎｅを変速機回転数Ｔｒまで早期に上昇させてクラッチ１１を短時間で接続させるべく、オルタネータ１４の発電量が低減（又は、非発電状態）されると共に、電磁クラッチ１７が切断される。

すなわち、図６に示すように、従来の制御装置に比べ、本実施形態の車両の制御装置では、変速時におけるエンジン負荷を調整してエンジン回転数Ｎｅを変速機回転数Ｔｒに早期に近づけることで、クラッチ１１が切断されてから接続されるまでの動力非伝達期間が大幅に短縮されることになる。

したがって、本実施形態の車両の制御装置によれば、登り坂走行時にシフト操作がなされても、動力非伝達期間の短縮により車両の失速を効果的に低減することが可能となり、変速後の加速性能やドライバビリティを向上することができる。

また、下り坂走行時にシフト操作がなされても、動力非伝達期間の短縮によりエンジンブレーキの作動期間を効果的に拡張することが可能となり、ブレーキの寿命を向上することができる。

また、変速時における動力非伝達期間の短縮により、係る期間で消費される燃料を低減することが可能となり、燃費を効果的に改善することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、変速時におけるエンジン負荷の調整は、オルタネータ１４の発電量制御、もしくは、電磁クラッチ１７の断接制御のうち、何れか一方のみを実施してもよい。また、エンジン１０はディーゼルエンジンに限られず、ガソリンエンジン等にも広く適用することが可能である。

１０ エンジン
１１ クラッチ
１２ 変速機
１４ オルタネータ（発電機）
１６ コンプレッサ
１７ 電磁クラッチ
３０ エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
３１ 変速機回転数センサ（変速機回転数検出手段）
３２ シフトポジションセンサ
４０ ＥＣＵ
４１ 変速制御部（変速制御手段）
４２ オルタネータ制御部（エンジン負荷制御手段）
４３ 電磁クラッチ制御部（エンジン負荷制御手段）

Claims (3)

1. エンジンの出力軸がクラッチを介して変速機の入力軸に断接可能に接続され、前記エンジンの動力で駆動する少なくとも一以上の補機を有する車両の制御装置であって、
   前記エンジンの出力軸回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
   前記変速機の入力軸回転数を検出する変速機回転数検出手段と、
   変速時に前記クラッチを切断した後、前記変速機を所定の変速段に変速すると共に、前記エンジン回転数検出手段の検出値と前記変速機回転数検出手段の検出値とが同一になると前記クラッチを接続する変速制御手段と、
   前記変速制御手段により前記クラッチが切断されると、シフトアップ時は前記補機によるエンジン負荷を増加させる一方、シフトダウン時は前記補機によるエンジン負荷を低減させるエンジン負荷制御手段と、を備え、
   前記少なくとも一以上の補機は、エンジン負荷を無段階で変化させる第１の補機と、前記エンジンの出力軸に補機クラッチを介して接続された第２の補機とを含み、
   前記エンジン負荷制御手段は、前記変速制御手段により前記クラッチが切断されると、シフトアップ時は前記第１の補機によりエンジン負荷を増加させた後に前記補機クラッチを接続してエンジン負荷をさらに増加させる一方、シフトダウン時は前記第１の補機によりエンジン負荷を低減させた後に前記補機クラッチを切断してエンジン負荷をさらに低減させることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記第２の補機は、空調装置のコンプレッサであり、前記補機クラッチは電磁クラッチである請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記第１の補機は、前記エンジンの動力で発電する発電機である請求項１または２に記載の車両の制御装置。