JP6350318B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチの係合解除により惰性走行が可能な車両に適用される電子制御装置に関する。

特許文献１記載のように、燃費向上などを目的として、クラッチの係合を解除し、エンジンを停止させて車両を惰性走行状態にする技術が知られている。

特開２０１１−２１９０８７号公報

惰性走行中に運転者から加速要求があった場合、特許文献１に記載の技術では、加速要求から実際に加速するまでにタイムラグが生じてしまう。このため、運転者がレスポンスの悪さを感じることとなる。

タイムラグが生じる原因は、エンジン回転数がクラッチ回転数（目標回転数）に対してオーバーシュートしないよう、エンジン回転数を緩やかに上昇させるためである。なお、エンジン回転数を急激に立ち上げた場合には、エンジン回転数が目標回転数に対してオーバーシュートしてしまい、結局、エンジン回転数が安定するまでに時間を要することになる。

本発明は上記問題点に鑑み、惰性走行中にユーザから加速要求があった場合に、エンジ
ン回転数を迅速にクラッチ回転数で安定させることのできる電子制御装置を提供することを目
的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、エンジン（１０）と、エンジンと駆動輪（１２）との間に設けられたクラッチ（１６）と、エンジンにより駆動されて発電する発電機としての機能及びエンジンを始動させる電動機としての機能を有する電動発電機（１８）と、を備え、クラッチの係合解除により惰性走行が可能な車両に適用される電子制御装置であって、
エンジンの単体に要求されるエンジントルク、及び、電動発電機に要求されるＭＧトルクを設定する設定手段（Ｓ１３，Ｓ１５）を備え、
設定手段は、
惰性走行中の車両に対して加速要求があると、
エンジン回転数がクラッチ回転数に対してオーバーシュートするように、ＭＧトルクとして電動発電機を電動機とする正トルクを設定するとともにエンジントルクを設定し、
エンジン回転数がクラッチ回転数に対してオーバーシュートすると、エンジン回転数がクラッチ回転数に近づくように、ＭＧトルクとして電動発電機を発電機とする負トルクを設定し、
エンジン回転数がクラッチ回転数を基準とする所定の範囲内で安定すると、クラッチの係合を指示するクラッチ係合手段（Ｓ２１）をさらに備えることを特徴とする。

本発明では、エンジントルクを電動発電機の正トルクでアシストする。したがって、電動発電機を電動機として機能させない構成に較べて、エンジン回転数の立ち上がりを早めることができる。特にエンジン回転数がクラッチ回転数に対してオーバーシュートするように、ＭＧトルク及びエンジントルクを設定するため、エンジン回転数の立ち上がりをより早めることができる。

また、立ち上がりを早めながらも、オーバーシュートが発生するとＭＧトルクとして負トルクを設定し、電動発電機を発電機として機能させる。したがって、電動発電機の回生により、オーバーシュートを抑制することができる。これにより、エンジン回転数を迅速にクラッチ回転数で安定させ、ひいてはエンジンとクラッチの係合を従来よりも早めることができる。また、電動発電機の回生により、燃費も向上することができる。

電子制御装置が適用された車両の概略構成を示す図である。 電子制御装置が実行するクラッチ係合処理を示すフローチャートである。 エンジントルク設定処理を示すフローチャートである。 ＭＧトルク設定処理を示すフローチャートである。 トルク切替タイミングを説明するための図である。 ＭＧトルクによる効果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。なお、各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。

先ず、図１に基づき、本実施形態の電子制御装置が適用された車両の概略構成について説明する。

図１に示すように、車両は、エンジン１０、駆動輪１２、変速機１４、クラッチ１６、及びモータジェネレータ１８などを備えている。以下、モータジェネレータ１８を、ＭＧ１８と示す。

走行駆動源としてのエンジン１０により、駆動輪１２が回転される。エンジン１０は、変速機１４を介して、駆動輪１２に接続されている。エンジン１０の出力軸と変速機１４の入力側とが、クラッチ１６を介して互いに接続可能となっている。また、変速機１４と駆動輪１２は、駆動軸を介して接続されている。

クラッチ１６は、エンジン１０と変速機１４との間に設けられ、エンジン１０の回転運動を駆動輪１２に伝達、あるいは遮断する。回転運動を伝達する場合には、クラッチ１６がエンジン１０と駆動輪１２とを係合させ、変速機１４により規定されるギア比に対応したトルクが、駆動輪１２に伝達される。

ＭＧ１８は、ベルト２０を介してエンジン１０に接続されている。ＭＧ１８は、ベルト２０を介してエンジン１０により駆動され、発電する発電機（オルタネータ）としての機能を有している。加えて、ＭＧ１８は、ベルト２０を介してエンジン１０を始動させる電動機（スタータモータ）としての機能も有している。このようなＭＧ１８は、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）とも称され、特許請求の範囲における電動発電機に相当する。

さらに車両は、電子制御装置２２を備えている。この電子制御装置２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、及びＩ／Ｏポートなどを備えて構成されたマイクロコンピュータ（所謂マイコン）を有している。電子制御装置２２において、マイコンのＣＰＵが、ＲＡＭやレジスタの一時記憶機能を利用しつつ、ＲＯＭに予め記憶された制御プログラム、バスを介して取得した各種データなどに基づいて信号処理を行う。また、この信号処理で得られた信号を、バスに出力したりする。このようにして、電子制御装置２２は各種機能を実行する。

電子制御装置２２は、エンジン１０、変速機１４、クラッチ１６、ＭＧ１８、及び車両の状態を検出するための図示しない各種センサと、通信可能に接続されている。そして、電子制御装置２２は、各種センサより取得した車両の状態に基づいて、スロットルバルブ開度、エンジン１０の燃料噴射量及び点火タイミング、ＭＧ１８の駆動、変速機１４によるギア比の設定、クラッチ１６による駆動力の伝達有無、などを制御する。各種センサとしては、クランク角センサ、カム角センサ、スロットル開度センサ、ＭＧ１８の回転角度を検出する回転角センサ、ＭＧ１８の電流センサ、アクセルセンサ、ブレーキセンサ、シフトポジションセンサ、車速センサ、加速度センサ、などが考えられる。

次に、図２〜図５に基づき、電子制御装置２２が実行する処理のうち、惰性走行からのクラッチ係合処理について説明する。電子制御装置２２は、自身の電源がオンされた状態で、以下に示す処理を所定周期で繰り返し実行する。

図２に示すように、先ず電子制御装置２２は、加速要求の有無について判定する（ステップＳ１０）。電子制御装置２２は、たとえばスロットル開度センサ、アクセルセンサ、及び車速センサの少なくとも１つから取得した信号に基づいて、運転者からの加速要求があるか否かを判定する。

ステップＳ１０において加速要求なしと判定すると、電子制御装置２２は、一連の処理を終了する。一方、加速要求ありと判定すると、電子制御装置２２は、車両が惰性走行状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。電子制御装置２２は、たとえば車両が走行中であり、クラッチ１６の係合が解除されてエンジン１０と駆動輪１２とが遮断され、且つ、エンジン１０の駆動が停止している場合に、惰性走行状態であると判定する。一方、いずれかの条件を満たさない場合には、惰性走行状態ではないと判定する。

惰性走行状態ではないと判定すると、電子制御装置２２は、一連の処理を終了する。なお、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理の順序は上記例に限定されず、逆の順序で処理を実行することもできる。

惰性走行状態であると判定すると、電子制御装置２２は、次いで、目標回転数Ｎｅｔを算出する（ステップＳ１２）。具体的には、車速と変速機１４のギア比とにより、目標回転数Ｎｅｔを算出する。この目標回転数Ｎｅｔは、クラッチ回転数とも言える。次いで、電子制御装置２２は、エンジン１０の単体に要求されるエンジントルクの設定処理を実行する（ステップＳ１３）。

エンジントルク設定処理では、図３に示すように、エンジン１０の実回転数（以下、エンジン回転数Ｎｅと示す）を算出し、エンジン回転数Ｎｅが、先に算出した目標回転数Ｎｅｔから基準値αを減算した値、すなわち閾値よりも高回転であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。図５に示すように、基準値αは、閾値が０＜閾値＜目標回転数Ｎｅｔを満たすように設定される。目標回転数Ｎｅｔを１０００ｒｐｍとすると、基準値αは、たとえば２００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍの範囲内で設定される。

ステップＳ３０において、エンジン回転数Ｎｅが閾値よりも高回転であると判定すると、オーバーシュート量が大きくなりすぎるのを抑制するために、エンジン１０に要求されるエンジントルクＴｅ１として、エンジン回転数Ｎｅを安定させる値を設定する（ステップＳ３１）。一方、エンジン回転数Ｎｅが閾値以下、すなわち低回転であると判定すると、エンジン回転数Ｎｅの立ち上がりを早くするために、エンジントルクＴｅ２として、エンジン回転数Ｎｅを上昇させる値を設定する（ステップＳ３２）。

エンジン回転数Ｎｅを安定させるエンジントルクＴｅ１と、エンジン回転数Ｎｅを上昇させるエンジントルクＴｅ２（＞エンジントルクＴｅ１）は、ともにメモリに記憶されている。電子制御装置２２のマイコンは、ステップＳ３０の判定結果に応じた値をメモリから読み出し、エンジントルクとして設定する。本実施形態では、ＭＧ１８からのトルクアシストが無くても、すなわちエンジントルクのみでも、目標回転数Ｎｅｔに対してエンジン回転数Ｎｅがオーバーシュートするように、エンジントルクＴｅ２設定されている。エンジントルクＴｅ１については、エンジントルクのみでも、目標回転数Ｎｅｔに対してエンジン回転数Ｎｅが近づくように設定されている。

ステップＳ３１，Ｓ３２いずれかの処理が終了すると、エンジントルク設定処理が終了となり、図２に示すステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４において、電子制御装置２２は、設定されたエンジントルクをエンジン１０の制御に反映させる。すなわち、設定されたエンジントルクを生じるように、エンジン１０を制御する。

次いで、電子制御装置２２は、ＭＧ１８の単体に要求されるＭＧトルクの設定処理を実行する（ステップＳ１５）。ＭＧトルク設定処理では、図４に示すように、先ずステップＳ３０同様の処理を実行する。すなわち、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔから基準値αを減算した値、すなわち閾値よりも高回転であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。

ステップＳ４０において、エンジン回転数Ｎｅが閾値よりも高回転であると判定すると、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔに近づくように、ＭＧトルクＴｍ１として、フィードバック制御値を設定する（ステップＳ４１）。ＭＧトルクＴｍ１は、エンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｔに近づけるように設定されるため、オーバーシュートが生じていないときは、ＭＧトルクＴｍ１として正トルクが設定される。すなわち、ＭＧ１８を電動機として機能させる。一方、オーバーシュートが生じると、ＭＧトルクＴｍ１として負トルクが設定される。すなわち、ＭＧ１８を発電機として機能させる。

一方、エンジン回転数Ｎｅが閾値以下、すなわち低回転であると判定すると、エンジン回転数Ｎｅの立ち上がりを早くするために、ＭＧトルクＴｍ２として設定可能な正トルクの最大値を設定する（ステップＳ４２）。この最大値Ｔｍ２（＞Ｔｍ１）については、メモリに記憶されている。このときＭＧ１８は、電動機として機能し、正トルクを生じる。したがって、エンジントルクＴｅ２にＭＧトルクＴｍ２が加算され、ＭＧトルクＴｍ２のアシスト分、エンジン回転数Ｎｅがさらに上昇する。

ステップＳ４１，Ｓ４２いずれかの処理が終了すると、ＭＧトルク設定処理が終了となり、図２に示すステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６において、電子制御装置２２は、設定されたＭＧトルクをＭＧ１８の制御に反映させる。すなわち、設定されたＭＧトルクを生じるように、ＭＧ１８を制御する。たとえば、ＭＧトルクＴｍ１を設定した場合、電子制御装置２２は、エンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｔに近づけるように、ＭＧ１８をフィードバック制御する。また、ＭＧトルクＴｍ２を設定した場合、電子制御装置２２は、エンジン回転数Ｎｅが上昇するように、ＭＧ１８を制御する。

次いで、電子制御装置２２は、エンジン回転数Ｎｅが安定したか否かを判定する（ステップＳ１７）。具体的には、エンジン回転数Ｎｅが、目標回転数Ｎｅｔ±βの範囲内に存在するか否かを判定する。所定値βは、図５に示すように、目標回転数Ｎｅｔに対して設定されるマージンである。ステップＳ１７において、エンジン回転数Ｎｅが安定していると判定すると、電子制御装置２２は、Ｎｅ安定フラグをセットする（ステップＳ１８）。具体的には、レジスタに「１」を書き込む。一方、エンジン回転数Ｎｅが安定していないと判定すると、電子制御装置２２は、Ｎｅ安定フラグをクリアする（ステップＳ１９）。具体的には、レジスタに「０」を書き込む。

ステップＳ１８，Ｓ１９いずれかの処理が終了すると、次いで電子制御装置２２は、Ｎｅ安定フラグがセットされているか否かを判定する（ステップＳ２０）。すなわち、レジスタに「１」が書き込まれているか否かを判定する。Ｎｅ安定フラグがセットされていると判定すると、電子制御装置２２は、エンジン回転数Ｎｅが、目標回転数Ｎｅｔ±βの範囲内で安定している、すなわちクラッチ回転数にほぼ一致すると判断し、クラッチ１６に対して係合指示を出力する（ステップＳ２１）。これにより、クラッチ１６が係合され、エンジン１０と変速機１４とが直結状態となる。すなわち、車両の惰性走行状態が解除される。そして、一連の処理を終了する。上記処理において、ステップＳ１３，Ｓ１５が、特許請求の範囲に記載の設定手段に相当する。

なお、電子制御装置２２は、クラッチ１６に関する処理として、上記した惰性走行からのクラッチ係合処理とは別に、通常走行状態から惰性走行状態に切り替える際にクラッチ１６の係合を解除する処理も実行する。また、通常走行状態において、加減速や車速などの状況に応じてクラッチ１６の係合、解除を制御する。

次に、図６に基づき、上記した電子制御装置２２の効果について説明する。図６では、エンジン回転数Ｎｅと各種トルクの経時変化（実測値）を示している。図６の上側３つの波形がエンジン回転数Ｎｅを示している。実線が本実施形態のエンジン回転数Ｎｅ、一点鎖線が第１参考例のエンジン回転数Ｎｅ、二点鎖線が第２参考例のエンジン回転数Ｎｅを示している。図６中には、破線で目標回転数Ｎｅｔも示している。ここでは、目標回転数Ｎｅｔを１０００ｒｐｍとしている。

第１参考例は、エンジン１０のみでエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｔに合わせ、且つ、オーバーシュートが生じないようにエンジントルクが設定される従来例を示している。第２参考例は、エンジン１０のみでエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｔに合わせ、且つ、オーバーシュートが生じるようにエンジントルクが設定される例を示している。第１参考例及び第２参考例は、いずれもエンジン１０のみでエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｔに合わせるものであり、第１参考例では、緩やかにエンジン回転数Ｎｅを立ち上げ、第２参考例では、エンジン回転数Ｎｅを高速で立ち上げている。

一方、図６の下側３つの波形がトルクを示している。実線が、本実施形態のエンジントルク、一点鎖線が、本実施形態のＭＧトルク、二点鎖線は、第１参考例で設定されるエンジントルクを示している。図６では、第１参考例のエンジントルクを基準トルクと示している。ここでのエンジントルクとは、エンジン１０の単体に要求されるトルクである。

本実施形態では、惰性走行中に加速要求があると、電子制御装置２２が、エンジン回転数Ｎｅ≦（目標回転数Ｎｅｔ−α）、すなわちエンジン回転数Ｎｅが閾値未満の調整初期段階において、エンジントルクＴｅ２、ＭＧトルクＴｍ２を設定する。上記したように、エンジントルクＴｅ２は、エンジン回転数Ｎｅを上昇させる値（＞Ｔｅ１）であり、エンジントルクのみでも、目標回転数Ｎｅｔに対してエンジン回転数Ｎｅがオーバーシュートする値となっている。また、ＭＧトルクＴｍ２は、ＭＧ１８が正トルクとして取り得る最大値（定格最大）である。したがって、図６に実線で示すように、エンジン回転数Ｎｅが高速で立ち上がる。

一方、エンジン回転数Ｎｅ＞（目標回転数Ｎｅｔ−α）では、電子制御装置２２が、エンジントルクＴｅ１、ＭＧトルクＴｍ１を設定する。上記したように、エンジントルクＴｅ１は、エンジン回転数Ｎｅを安定させる値（＜Ｔｅ２）である。また、ＭＧトルクＴｍ１は、エンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｔに近づけるように設定される。しかしながら、特にエンジン１０は応答速度が遅いため、図６に実線で示すように、エンジン回転数Ｎｅは目標回転数Ｎｅｔに対してオーバーシュートする。

ＭＧトルクＴｍ１は、エンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｔに近づけるようフィードバック制御される値である。オーバーシュートが生じていないと、ＭＧトルクＴｍ１として正トルクが設定される。すなわち、ＭＧ１８を電動機として機能させる。しかしながら、オーバーシュートが生じると、ＭＧトルクＴｍ１が徐々に減少し、負トルクが設定される。すなわち、ＭＧ１８を発電機として機能させる。この負トルクにより、図６に示すように、エンジン回転数Ｎｅのオーバーシュート量が第２参考例に較べて小さくなる。すなわち、オーバーシュートを抑制することができる。

このように、本実施形態では、意図的にオーバーシュートが生じるようにエンジントルク及びＭＧトルクを設定するため、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔに到達するまでの時間を短縮することができる。また、ＭＧトルクとして負トルクを設定し、ＭＧ１８を回生動作させることで、オーバーシュートを抑制することができる。以上により、惰性走行中にユーザから加速要求があった場合に、エンジン回転数Ｎｅを迅速に目標回転数Ｎｅｔで安定させることができる。また、ＭＧ１８の回生により、燃費も向上することができる。

特に、単独でもオーバーシュートするように設定されたエンジントルクＴｅ２を、さらにＭＧトルクＴｍ２でアシストするため、エンジントルクのみでオーバーシュートさせる第２参考例よりも、目標回転数Ｎｅｔに到達するまでの立ち上がりを急峻とすることができる。立ち上がりを急峻にしても、オーバーシュートの発生時に、ＭＧトルクＴｍ１として負トルクを設定し、ＭＧ１８を回生動作させるため、オーバーシュートを抑制することができる。

なお、エンジン回転数Ｎｅを上昇させる際に、本実施形態と同じ総トルクをエンジン１０の単体のみで生じさせる場合、エンジン１０は応答速度がＭＧ１８よりも低いため、発生するオーバーシュートがより大きくなってしまう。すなわち、図６に示す第２参考例よりも大きくなる。この場合、オーバーシュートが生じてから、ＭＧトルクとして負トルクを加算しても、エンジン回転数Ｎｅが安定するまでの時間が長くなる。これに対し、本実施形態では、エンジントルクとＭＧトルクにより、エンジン回転数Ｎｅを上昇させるとともに、エンジン回転数Ｎｅが閾値（＝目標回転数Ｎｅｔ−α）を超えると、ＭＧトルクＴｍ１として、フィードバック制御値を設定する。ＭＧ１８はエンジン１０よりも応答性に優れる。したがって、総トルクが同じでも、発生するオーバーシュート自体を小さくすることができる。

また、本実施形態では、エンジン１０のみでエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｔに合わせ、且つ、オーバーシュートが生じないように設定されるエンジン１０の単体に要求されるトルク、すなわち図６に示す基準トルクに、負トルクの絶対値を加算してなる値を、エンジントルクとして設定する。この基準トルクは、言うなれば、上記した第１参考例において設定されるエンジントルクである。図６では、基準トルクに加算するトルクを加算トルクと示している。加算トルクは上記負トルクに相当する正のトルクであり、加算トルクと負トルクの絶対値が等しくなっている。すなわち、本実施形態のエンジントルク（Ｔｅ１，Ｔｅ２）は、基準トルクと加算トルクの和となっている。

このように、オーバーシュートが生じない基準トルクに対し、ＭＧ１８によって回生できる分のトルクを上乗せする。したがって、発生するオーバーシュートを、ＭＧ１８の回生によって確実に抑制することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

電子制御装置２２は、惰性走行中に加速要求があったときのクラッチ係合処理を実行するものであればよい。より具体的には、上記したように、クラッチ係合のためのトルク設定処理（ステップＳ１３，Ｓ１５）を少なくとも実行するものであればよい。たとえば、電子制御装置２２とは別にＭＧ１８の駆動を制御するＭＧＥＣＵを備え、電子制御装置２２から出力されるＭＧトルク指令に基づいて、ＭＧＥＣＵがＭＧ１８を制御する構成としてもよい。また、電子制御装置２２とは別にエンジン１０の駆動を制御するエンジンＥＣＵを備え、電子制御装置２２から出力されるエンジントルク指令に基づいて、エンジンＥＣＵが、スロットルバルブ開度、エンジン１０の燃料噴射量及び点火タイミングを制御する構成としてもよい。また、変速機１４の制御、クラッチ１６の制御についても、電子制御装置２２とは別のＥＣＵが実行する構成を採用することもできる。

惰性走行中に加速要求があると、エンジントルクをＭＧトルクでアシストする例を示した。しかしながら、上記以外のタイミング、たとえばアイドリング中や車両走行中に、ＭＧトルクでアシストを行う機能を有してもよい。

１０…エンジン、
１２…駆動輪、
１４…変速機、
１６…クラッチ、
１８…モータジェネレータ（電動発電機）
２０…ベルト、
２２…電子制御装置

Claims (2)

1. エンジン（１０）と、前記エンジンと駆動輪（１２）との間に設けられたクラッチ（１６）と、前記エンジンにより駆動されて発電する発電機としての機能及び前記エンジンを始動させる電動機としての機能を有する電動発電機（１８）と、を備え、前記クラッチの係合解除により惰性走行が可能な車両に適用される電子制御装置であって、
   前記エンジンの単体に要求されるエンジントルク、及び、前記電動発電機に要求されるＭＧトルクを設定する設定手段（Ｓ１３，Ｓ１５）を備え、
   前記設定手段は、
   惰性走行中の前記車両に対して加速要求があると、
   エンジン回転数がクラッチ回転数に対してオーバーシュートするように、前記ＭＧトルクとして前記電動発電機を前記電動機とする正トルクを設定するとともに前記エンジントルクを設定し、
   前記エンジン回転数が前記クラッチ回転数に対してオーバーシュートすると、前記エンジン回転数が前記クラッチ回転数に近づくように、前記ＭＧトルクとして前記電動発電機を前記発電機とする負トルクを設定し、
   前記エンジン回転数が前記クラッチ回転数を基準とする所定の範囲内で安定すると、前記クラッチの係合を指示するクラッチ係合手段（Ｓ２１）をさらに備えることを特徴とする電子制御装置。
2. 前記設定手段は、前記エンジントルクとして、前記電動発電機によるトルクアシストがない場合にオーバーシュートを抑制すべく前記エンジンの単体の要求値に、前記負トルクの絶対値を加算してなるトルクを設定することを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。

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