JP6212286B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、オイルポンプを備える車両用制御装置に関する。

近年、エンジンおよび走行用モータを備えるハイブリッド車両が開発されている。ハイブリッド車両の走行モードには、エンジンを停止させて走行用モータのみを駆動するモータ走行モードがあるが、かかるモータ走行モードの設定時においても、変速機構や摩擦係合機構等の油圧系に対して作動油を供給する必要がある。そこで、上記のようなハイブリッド車両には、走行用モータによって駆動されるオイルポンプが搭載されている。しかし、走行用モータによって駆動されるオイルポンプの吐出圧力は、走行用モータの回転速度つまり車速に連動するため、低車速時にはオイルポンプの吐出圧力が低下する。そこで、オイルポンプの吐出圧力が低下する低車速時においても、油圧系に対する作動油の供給を継続すべく、走行用モータによって駆動されるオイルポンプに加え、電動モータによって駆動される電動オイルポンプが搭載されたハイブリッド車両が提案されている（特許文献１参照）。このようなハイブリッド車両においては、低車速時に電動オイルポンプが駆動され、油圧制御系の基本油圧であるライン圧が確保される。

特開平１１−２８０５１２号公報

しかしながら、上記のようなハイブリッド車両においては、摩擦係数の低い路面（以下“低μ路”と呼ぶ場合もある。）を走行中に要求されるライン圧の確保が困難となる場合がある。すなわち、低μ路走行中のブレーキ操作やアクセル操作などによって車輪がロックすると、車速に連動するオイルポンプの吐出圧力が急低下する。この場合、オイルポンプの吐出圧力低下を補うべく、電動オイルポンプが起動されるが、電動オイルポンプの応答性能によってはライン圧の維持が困難となる。特に、車輪ロック前における車速が低い場合には、車速に連動するオイルポンプの吐出圧力が要求されるライン圧に対して大きな余裕が無いため、車輪ロックから極めて短時間で要求されるライン圧を下回る。このため、電動オイルポンプによるライン圧の維持がさらに困難になる。

本発明の目的は、ライン圧を確実に維持することである。

本発明の車両用制御装置は、動力源と駆動輪とを接続する動力伝達経路と、前記動力伝達経路に連結される駆動系によって駆動される第１オイルポンプと、電動モータによって駆動される第２オイルポンプと、路面がスリップしやすい状況であるか否かを判定する路面状況判定部と、路面がスリップしやすい状況であると判定された場合に、前記第２オイルポンプを駆動するポンプ制御部と、を有する。

本発明によれば、路面がスリップしやすい状況であると判定された場合に、動力伝達経路に連結される駆動系によって駆動される第１オイルポンプの駆動状況に関わりなく第２オイルポンプが駆動される。よって、第１オイルポンプの吐出圧力が急低下しても第２オイルポンプによってライン圧が維持される。

車両に搭載されるパワーユニットの一例を示す概略図である。 本発明の一実施の形態である車両用制御装置の構成を示す概略図である。 制御ユニットによって実行される路面状況判定および判定結果に基づく電動ポンプ制御の手順の一例を示すフローチャートである。 図３に示される手順に従った制御が実行された場合における車速、実ライン圧、指示ライン圧およびプライマリ回転数の変化状況を示す説明図である。 図３に示される手順に従った制御が実行されなかった場合における車速、実ライン圧、指示ライン圧およびプライマリ回転数の変化状況を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は車両に搭載されるパワーユニット１０の一例を示す概略図である。図１に示されるように、パワーユニット１０は、動力源としてエンジン１１および走行用モータ１２を有している。また、パワーユニット１０には無段変速機（変速機構）１３が設けられており、無段変速機１３にはプライマリプーリ１４およびセカンダリプーリ１５が設けられている。プライマリプーリ１４の一方側には、トルクコンバータ１６を介してエンジン１１が連結される。一方、プライマリプーリ１４の他方側には、走行用モータ１２が連結されている。また、セカンダリプーリ１５には、出力クラッチ（ヒューズクラッチ）１７を介して駆動輪出力軸１８が連結されている。この駆動輪出力軸１８には、ディファレンシャル機構１９およびアクスル軸２０を介して駆動輪２１が連結されている。また、エンジン１１のクランク軸２２には、駆動ベルト２３を介してモータジェネレータ２４が連結されている。モータジェネレータ２４は、発電機および電動機として機能する所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）であり、モータジェネレータ２４を用いてクランク軸２２を始動回転させることが可能となる。

トルクコンバータ１６とプライマリプーリ１４との間には、解放状態と締結状態とに切り換えられる入力クラッチ３０が設けられている。入力クラッチ３０を解放状態に切り換えることにより、プライマリプーリ１４とエンジン１１とを切り離すことが可能となる。これにより、走行モードをモータ走行モードに設定することができ、エンジン１１を停止させて走行用モータ１２の動力のみを駆動輪２１に伝達することが可能となる。一方、入力クラッチ３０を締結状態に切り換えることにより、プライマリプーリ１４とエンジン１１とを接続することが可能となる。これにより、走行モードをパラレル走行モードに設定することができ、走行用モータ１２およびエンジン１１の動力を駆動輪２１に伝達することが可能となる。

走行用モータ１２と駆動輪２１との間に設けられる無段変速機１３は、走行用モータ１２のロータ軸３１に連結されるプライマリ軸３２と、これに平行となるセカンダリ軸３３とを有している。プライマリ軸３２にはプライマリプーリ１４が設けられており、プライマリプーリ１４の背面側にはプライマリ室３４が区画されている。また、セカンダリ軸３３にはセカンダリプーリ１５が設けられており、セカンダリプーリ１５の背面側にはセカンダリ室３５が区画されている。さらに、プライマリプーリ１４およびセカンダリプーリ１５には駆動チェーン３６が巻き掛けられている。プライマリ室３４に供給されるプライマリ圧とセカンダリ室３５に供給されるセカンダリ圧とを調整することにより、プーリ溝幅を変化させて駆動チェーン３６の巻き付け径を変化させることが可能となる。これにより、プライマリ軸３２からセカンダリ軸３３に対する無段変速が可能となる。前述したように、無段変速機１３と駆動輪２１との間には、ヒューズクラッチ１７が設けられている。このヒューズクラッチ１７は、設定トルクを超えるとスリップ状態となる摩擦クラッチであり、無段変速機１３を保護するためのトルクリミッタとして機能している。

前述した無段変速機１３やトルクコンバータ１６等の油圧系に対して作動油を供給するため、パワーユニット１０にはトロコイドポンプ等の第１オイルポンプ４１（以下、“メカポンプ４１”と呼ぶ。）が設けられている。また、パワーユニット１０には、作動油の供給先や圧力を制御するため、複数の電磁バルブや油路によって構成されるバルブユニット４２が設けられている。メカポンプ４１から吐出された作動油は、バルブユニット４２を経て、無段変速機１３やトルクコンバータ１６等に供給される。

メカポンプ４１は、アウタロータ４３とこれに組み込まれるインナロータ４４とを備えている。インナロータ４４の一端には、ロータ軸４５および従動スプロケット４６が取り付けられている。ロータ軸４５に平行となるプライマリ軸３２には、一方向クラッチ４７を介して駆動スプロケット４８が取り付けられている。駆動スプロケット４８および従動スプロケット４６にはチェーン４９が巻き掛けられており、プライマリ軸３２とインナロータ４４とはチェーン機構５０を介して連結されている。このように、メカポンプ４１は、チェーン機構５０を含む第１駆動系５１を介して、第１の動力伝達経路を構成するプライマリ軸３２に連結されている。なお、第１の動力伝達経路とは走行用モータ１２と駆動輪２１とを接続する動力伝達経路であり、ロータ軸３１、プライマリ軸３２、セカンダリ軸３３、ヒューズクラッチ１７、駆動輪出力軸１８、ディファレンシャル機構１９およびアクスル軸２０等によって構成される。

メカポンプ４１のインナロータ４４の他端には、ロータ軸６１および従動スプロケット６２が取り付けられている。トルクコンバータ１６のポンプシェル６３に固定されるとともにロータ軸６１に平行となる中空軸６４には、一方向クラッチ６５を介して駆動スプロケット６６が取り付けられている。駆動スプロケット６６および従動スプロケット６２にはチェーン６７が巻き掛けられており、中空軸６４とインナロータ４４とはチェーン機構６８を介して連結されている。このように、メカポンプ４１は、チェーン機構６８を含む第２駆動系６９を介して、第２の動力伝達径路を構成する中空軸６４に連結されている。なお、第２の動力伝達径路とはエンジン１１と駆動輪２１とを接続する動力伝達径路であり、中空軸６４、入力クラッチ３０、プライマリ軸３２、セカンダリ軸３３、ヒューズクラッチ１７、駆動輪出力軸１８、ディファレンシャル機構１９およびアクスル軸２０等によって構成される。

第１駆動系５１に含まれる一方向クラッチ４７は、正転方向に回転するプライマリ軸３２からインナロータ４４に動力を伝達する一方、これとは逆向きの動力伝達を遮断している。同様に、第２駆動系６９に含まれる一方向クラッチ６５は、正転方向に回転する中空軸６４からインナロータ４４に動力を伝達する一方、これとは逆向きの動力伝達を遮断している。すなわち、プライマリ軸３２が中空軸６４よりも速く回転する場合には、第１の動力伝達径路に連結される第１駆動系５１によってメカポンプ４１が駆動される一方、中空軸６４がプライマリ軸３２よりも速く回転する場合には、第２の動力伝達径路に連結される第２駆動系６９によってメカポンプ４１が駆動される。なお、プライマリ軸３２の正転方向とは、前進走行時におけるプライマリ軸３２の回転方向である。また、中空軸６４の正転方向とは、エンジン作動時におけるクランク軸２２の回転方向である。

前述したように、メカポンプ４１のインナロータ４４には、プライマリ軸３２および中空軸６４が連結されている。これにより、エンジン１１が駆動されるパラレル走行モードの設定時には、エンジン１１によってメカポンプ４１を駆動することができ、メカポンプ４１から吐出される作動油によって無段変速機１３等を油圧制御することが可能となる。また、エンジン１１が停止されるモータ走行モードの設定時においても、プライマリ軸３２が回転する車両走行時には、プライマリ軸３２に連結されている第１駆動系５１を介してメカポンプ４１を駆動することが可能となる。すなわち、モータ走行モード設定時におけるメカポンプ４１は、第１の動力伝達経路によって回転駆動される。ところで、モータ走行モード設定時に車両が停止すると、プライマリ軸３２と共にメカポンプ４１も停止する。しかし、車両停止時においても、無段変速機１３等の油圧系に対する作動油の供給を継続する必要がある。

そこで、車両用制御装置７０は、モータ走行モードでの車両停止時に油圧系の基本油圧であるライン圧を確保するため、電動モータ７１によって回転駆動される第２オイルポンプ７２（以下、“電動ポンプ７２”と呼ぶ。）を備えている。例えば、エンジン１１が停止されるモータ走行モードが設定されているとき、車速低下に伴ってプライマリ軸３２の回転速度が所定値を下回ると、メカポンプ４１の吐出圧力が低下する。そこで、メカポンプ４１の吐出圧力低下を補うように電動ポンプ７２が駆動される。その後、車速上昇に伴ってプライマリ軸３２の回転速度が所定値を上回ると、メカポンプ４１の吐出圧力が回復することから電動ポンプ７２は停止される。

上記のように、モータ走行モードが設定されているときにメカポンプ４１の吐出圧力が低下すると、電動ポンプ７２によるバックアップによってライン圧が維持される。しかし、メカポンプ４１の吐出圧力が急低下した場合には電動ポンプ７２によるバックアップが間に合わず、ライン圧の維持が困難となる虞がある。例えば、低μ路走行中のブレーキ操作やアクセル操作などによって駆動輪２１がロックすると、メカポンプ４１の吐出圧力が急低下する。特に、駆動輪２１のロック前における車速が低い場合には、メカポンプ４１の吐出圧力は要求されるライン圧に対して大きな余裕が無いため、車輪ロックから極めて短時間で要求されるライン圧を下回る。このため、電動ポンプ７２によるバックアップが間に合わず、ライン圧の維持が困難となる事態が発生する虞がある。

そこで、車両用制御装置７０は、路面状況を判定し、路面がスリップしやすい状況と判定された場合には、メカポンプ４１の回転数（吐出圧力）に関わりなく、電動ポンプ７２を駆動させる。

以下、車両用制御装置７０によって実行される路面状況判定および判定結果に基づく電動ポンプ制御について説明する。図２は本発明の一実施の形態である車両用制御装置７０の構成を示す概略図である。図２において図１に示す部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２に示されるように、車両用制御装置７０には、少なくとも路面状況判定部、ポンプ制御部および走行用モータ制御部として機能する制御ユニット７３が設けられている。制御ユニット７３には、車速センサとしての車輪速センサ７４およびモータ回転センサ７６が接続されている。モータ回転センサ７６は、走行用モータ１２が備えるロータ７５の回転速度を検出し、その検出結果を示す信号を制御ユニット７３に出力する。図１に示されるように、車輪速センサ７４は少なくとも左右の駆動輪２１の近傍に配置され、左右の駆動輪２１の回転速度を検出し、その検出結果を示す信号を制御ユニット７３に出力する。よって、制御ユニット７３は、車輪速センサ７４の検出結果に基づいて車両の車速（対地速度）、各駆動輪２１の回転速度および左右の駆動輪２１の回転速度差などを算出することができる。

また、制御ユニット７３には、舵角センサ７７、加速度センサとしての横Ｇセンサ７８および角速度センサとしてのヨーレートセンサ７９が接続されている。舵角センサ７７は、不図示のステアリングホイールの角度つまり舵角を検出し、その検出結果を示す信号を制御ユニット７３に出力する。横Ｇセンサ７８は、横Ｇつまり車両の進行方向と交差する方向の加速度を検出し、その検出結果を示す信号を制御ユニット７３に出力する。ヨーレートセンサ７９は、車両重心を通る鉛直軸周りの回転角速度つまりヨーレートを検出し、その検出結果を示す信号を制御ユニット７３に出力する。また、走行用モータ１２のステータ８０にはインバータ８１が接続されており、制御ユニット７３はインバータ８１を介して走行用モータ１２を制御している。なお、制御ユニット７３は、制御信号等を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等によって構成される。

次に、制御ユニット７３によって実行される路面状況判定および判定結果に基づく電動ポンプ制御の手順の一例について図３を参照しながら説明する。図３に示されるステップＳ１では、現在の走行モードがモータ走行モードであるか否かが判定される。モータ走行モードが設定されている場合には、ステップＳ２に進み、図２に示されるヨーレートセンサ７９の検出結果に基づいて、第１の角速度としての実角速度（ω１）が算出される。次に、ステップＳ３に進み、図２に示される車輪速センサ７４の検出結果および横Ｇセンサ７８の検出結果に基づいて、第２の角速度としての予測角速度（ω２）が算出される。すなわち、ステップＳ２では、ヨーレートセンサ７９の検出結果に基づいて実際の角速度である実角速度（ω１）が算出される。一方、ステップＳ３では、ヨーレートセンサ７９とは別のセンサの検出結果に基づいて、実角速度（ω１）と対比される比較値としての予測角速度（ω２）が算出される。

続いて、ステップＳ４では、実角速度（ω１）から予測角速度（ω２）を減算して角速度差（Δω）を算出し、算出された角速度差（Δω）の絶対値が閾値（Ｘω）以上であるか否かが判定される。ここで、角速度差（Δω）の絶対値が閾値（Ｘω）以上、すなわち、角速度差（Δω）の大きさが閾値（Ｘω）の大きさを超える状況とは、路面の摩擦係数が低く、横Ｇや車輪速に基づいて算出されるヨーレート（計算値）よりも、実際のヨーレート（実測値）の方が大きい状況である。すなわち、路面がスリップしやすい状況である。

角速度差（Δω）の絶対値が閾値（Ｘω）以上であると判定されるとステップＳ５に進み、車速が所定速度以下であるか否かが判定される。例えば、車速が４０［ｋｍ／ｈ］以下であるか否かが判定される。ここで、車速が４０［ｋｍ／ｈ］以下の状況とは、図２に示されるプライマリ軸３２の回転数（プライマリ回転数）がそれほど高くはなく、メカポンプ４１の吐出圧力もそれほど高くはない状況である。換言すれば、車速が４０［ｋｍ／ｈ］を上回っているときには、プライマリ回転数が十分に高く、メカポンプ４１の吐出圧力も十分に高い。

ステップＳ５において、車速が所定速度以下であると判定されるとステップＳ６に進み、電動ポンプ７２が駆動される。すなわち、車速が４０［ｋｍ／ｈ］以下であり、かつ、路面がスリップしやすい状況であると判定されると、電動ポンプ７２が駆動される。なお、制御ユニット７３は電動ポンプ７２を駆動させた後も路面状況や車速をモニタしており、角速度差（Δω）の絶対値が閾値（Ｘω）未満になったり、車速が４０［ｋｍ／ｈ］未満になったりした場合には電動ポンプ７２を停止させる。

図４は、上記のような制御が行われた際の車速、実ライン圧、指示ライン圧およびプライマリ回転数の変化状況を示す説明図である。図４において、折れ線ａは車速［ｋｍ／ｈ］、折れ線ｂは実際のライン圧である実ライン圧［ＭＰａ］、折れ線ｃは目標ライン圧である指示ライン圧［ＭＰａ］、折れ線ｄはプライマリ回転数［ｒｐｍ］をそれぞれ示している。

図４に示されるように、凍結路面などのスリップしやすい路面上を低車速で走行中にブレーキ操作が行われ、車輪がロックすると、車速の低下速度を上回る速度でプライマリ回転数が低下する。すなわち、図２に示されるプライマリ軸３２によって駆動されているメカポンプ４１の吐出圧力が急低下する。しかし、図４に示されるように、本実施形態に係る車両用制御装置７０においては、車速が４０［ｋｍ／ｈ］以下であり、かつ、路面がスリップしやすい状況であると判定されると、図２に示される電動ポンプ７２が駆動される。よって、その後のブレーキ操作に伴う車輪ロックによってプライマリ回転数が急低下しても、ライン圧は低下することなく、実ライン圧と指示ライン圧とがほぼ一致している。すなわち、本実施形態に係る車両用制御装置７０では、車輪ロックによってプライマリ回転数が急低下する可能性が高い状況になると、プライマリ回転数の低下に先立って電動ポンプ７２が予め駆動されるので、その後にプライマリ回転数が急低下してもライン圧が確実に維持される。

図５は、上記と同様の状況に陥った際に、予め電動ポンプ７２が駆動されていなかった場合における車速、実ライン圧、指示ライン圧およびプライマリ回転数の変化状況を示す説明図である。図５においても、折れ線ａは車速［ｋｍ／ｈ］、折れ線ｂは実際のライン圧である実ライン圧［ＭＰａ］、折れ線ｃは目標ライン圧である指示ライン圧［ＭＰａ］、折れ線ｄはプライマリ回転数［ｒｐｍ］をそれぞれ示している。

図５に示されるように、ブレーキ操作による車輪ロックに伴ってプライマリ回転数が急低下すると、電動ポンプ７２が駆動される。しかし、ブレーキ操作つまりブレーキＳＷからＯＮ信号が出力されてから直ちにライン圧が低下し始めており、ブレーキＳＷからのＯＮ信号出力をトリガに電動ポンプ７２の駆動を開始してもライン圧の低下は回避されず、実ライン圧と指示ライン圧とが大きく乖離している。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記実施の形態では、車速が４０［ｋｍ／ｈ］以下であり、かつ、路面がスリップしやすい状況であると判定されると、図２に示される電動ポンプ７２が駆動されたが、上記車速は任意に設定することができる。

また、前記実施の形態では、図２に示される車輪速センサ７４の検出結果および横Ｇセンサ７８の検出結果に基づいて第２の角速度である予測角速度（ω２）が算出された。しかし、図２に示される舵角センサ７７の検出結果および横Ｇセンサ７８の検出結果に基づいて予測角速度（ω２）を算出してもよい。すなわち、舵角と横Ｇとに基づいて予測角速度（ω２）を算出してもよい。

加えて、外気温度を検出可能な温度センサを備えている場合には、温度センサの検出結果も加味して路面がスリップしやすい状況であるか否かを判定してもよい。例えば、前述の角速度差（Δω）の大きさが閾値（Ｘω）の大きさを超え、かつ、外気温度が所定温度（例えば５［℃］）以下のときに、路面がスリップしやすい状況であると判定してもよい。

前記実施の形態では、変速機構としてチェーンドライブ式の無段変速機を用いているが、これに限られることはなく、ベルトドライブ式やトラクションドライブ式の無段変速機であってもよく、遊星歯車式や平行軸式の自動変速機であってもよく。さらに、メカポンプや電動ポンプは、内接式のギヤポンプであってもよく、外接式のギヤポンプであってもよい。

１１ エンジン
１２ 走行用モータ
１３ 無段変速機（変速機構）
２１ 駆動輪
４１ メカポンプ（第１オイルポンプ）
５１ 第１駆動系
６９ 第２駆動系
７０ 車両用制御装置
７１ 電動モータ
７２ 電動ポンプ（第２オイルポンプ）
７３ 制御ユニット（ポンプ制御部，路面状況判定部）
７４ 車輪速センサ（車速センサ）
７７ 舵角センサ
７８ 横Ｇセンサ（加速度センサ）
７９ ヨーレートセンサ（角速度センサ）

Claims (2)

1. 動力源と駆動輪とを接続する動力伝達経路と、
   前記動力伝達経路に連結される駆動系によって駆動される第１オイルポンプと、
   電動モータによって駆動される第２オイルポンプと、
   路面がスリップしやすい状況であるか否かを判定する路面状況判定部と、
   前記第２オイルポンプを駆動するポンプ制御部と、を有し、
   前記ポンプ制御部は、車両の走行中に、車速が所定速度以下であり、かつ、前記路面状況判定部によって路面がスリップしやすい状況であると判定された場合に、前記第２オイルポンプを駆動し、
   前記路面状況判定部は、ヨーレートセンサの検出結果に基づいて算出される第１の角速度と、舵角センサと車速センサの少なくともいずれか一方の検出結果と加速度センサの検出結果とに基づいて算出される第２の角速度と、の差の大きさが閾値の大きさを超える場合に、路面がスリップしやすい状況であると判定する、
   車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   外気温度を検出可能な温度センサを有し、
   前記路面状況判定部は、前記第１の角速度と前記第２の角速度との差の大きさが閾値の大きさを超え、かつ、前記温度センサによって検出された外気温度が所定温度以下のときに、路面がスリップしやすい状況であると判定する、
   車両用制御装置。

Images