JP6413834B2

JP6413834B2 - 駆動制御装置

Info

Publication number: JP6413834B2
Application number: JP2015035094A
Authority: JP
Inventors: 植田　直樹; 直樹植田; 山本　真之; 真之山本
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2035-02-25
Also published as: JP2016155480A

Description

本発明は、エンジンに動力伝達可能に接続されたモータジェネレータのアシストトルクを制御する駆動制御装置に関する。

近年、自動車等の車両には、ＡＭＴ（Automated Manual Transmission）と言われる自動変速機が搭載されたものがある。ＡＭＴは、平行軸歯車式の手動変速機（ＭＴ：Manual Transmission）に変速操作用のアクチュエータを追加したもので、このアクチュエータによりクラッチの断続とギヤ段の切換えをすることで自動変速を可能にしている。ＡＭＴを搭載した車両には、エンジンの出力をアシストするモータジェネレータを搭載したものがある。

ＡＭＴとモータジェネレータとを搭載したこの種の車両の駆動制御装置として、クラッチの開放時にエンジン回転数が目標エンジン回転数に一致するようモータジェネレータの回転速度をフィードバック制御するものが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の車両の駆動制御装置は、エンジン回転数が目標エンジン回転数に一致するようモータジェネレータの回転速度がフィードバック制御されることで、クラッチの開放時間を短くできるため、変速に要する変速時間を短縮できる。

また、特許文献１に記載のものは、変速時間が短縮されたことで、結果としてクラッチの入力側と出力側のトルク差が小さい状態でクラッチが係合されるため、変速ショックを低減できる。

さらに、特許文献１には、変速ショックの低減のために、クラッチの入力側のトルクが出力側のトルクに一致するように、モータジェネレータのトルクを制御してもよいことが記載されている。

特開２０１４−２０１２２０号公報

ここで、クラッチが開放状態から完全係合状態に推移する過渡時においては、クラッチの係合状態の変化に伴って、クラッチの入力側から出力側への伝達トルクが逐次変化する。このため、クラッチに入力される実エンジントルクを目標エンジントルクに速やかに一致させて変速時間をさらに短縮するためには、クラッチの係合状態の変化を考慮してモータジェネレータのトルクを制御することが好ましい。

しかしながら、特許文献１に記載の従来の駆動制御装置にあっては、クラッチの係合状態の変化を考慮してモータジェネレータのトルクを制御していないため、速やかに実エンジントルクを目標エンジントルクに追従させることができない可能性がある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたもので、自動変速機の変速時に速やかに実エンジントルクを目標エンジントルクに追従させることができる駆動制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的達成のため、エンジンからの動力を断続するクラッチを有する自動変速機と、前記エンジンに動力伝達可能に接続されたモータジェネレータと、を備える車両に搭載され、前記自動変速機の変速時に、前記エンジンの目標エンジントルクと実エンジントルクとの差分トルクをアシストトルクとして出力するよう、前記モータジェネレータを制御する駆動制御装置において、前記自動変速機のギヤ段の変更後の前記クラッチの係合開始から完全係合までの間は、前記クラッチの係合度が低いほど前記アシストトルクが大きくなるように、前記差分トルクに代わって前記クラッチの係合度に基づくトルクを前記アシストトルクとして設定するアシストトルク設定部を備えるものから構成されている。

本発明によれば、自動変速機の変速時に、モータジェネレータの発生するアシストトルクがクラッチの係合度に基づいて設定されるので、クラッチの係合度が低い状態においても実エンジントルクの応答性を向上させることができる。この結果、自動変速機の変速時に速やかに実エンジントルクを目標エンジントルクに追従させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る駆動制御装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係る駆動制御装置によって実行される変速制御処理の流れを示すフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態に係る駆動制御装置によって実行されるモータジェネレータ制御処理の流れを示すフローチャートである。図４は、本発明の実施の形態に係る駆動制御装置によってモータジェネレータ制御処理時に参照されるアシストトルク設定マップを示す図である。図５は、本発明の実施の形態に係る車両における自動変速機の変速時のタイミングチャートである。

以下、図１から図５を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る駆動制御装置を搭載した車両１０は、エンジン１と、モータジェネレータ５と、自動変速機４と、駆動制御装置としてのＥＣＵ６とを含んで構成されている。

エンジン１は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程及び膨張行程の間に点火を行い車両１０の駆動力を発生させる４サイクルのガソリンエンジンによって構成されている。なお、エンジン１は、ディーゼルエンジンで構成されてもよい。

モータジェネレータ５は、図示しない補機駆動ベルトを介してエンジン１のクランクシャフト１Ａに連結されており、エンジン１を始動のためにクランキングしたり、エンジン１の出力をアシストする。また、モータジェネレータ５は、エンジン１から受け取った動力により発電を行う。このように、モータジェネレータ５は、いわゆるＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。

自動変速機４は、変速機構２と、クラッチ３と、アクチュエータ１２とを備えている。変速機構２は、手動変速機に一般的に用いられる平行軸歯車式の変速機構として構成されており、常時噛み合い式の複数の変速ギヤを有する。

クラッチ３は、エンジン１のクランクシャフト１Ａに連結されたフライホール３Ａと、変速機構２の入力軸２Ａに連結されたクラッチディスク３Ｂとを有する。クラッチ３は、クラッチディスク３Ｂとフライホール３Ａとが係合状態に切換えられた場合にエンジン１の動力を変速機構２に伝達し、開放状態に切換えられた場合にエンジン１から変速機構２への動力の伝達を遮断する。すなわち、クラッチ３はエンジン１から変速機構２への動力を断続する。

アクチュエータ１２は、電動アクチュエータまたは電動油圧アクチュエータとして構成されており、自動変速機４の変速操作を行うように駆動する。アクチュエータ１２が行う変速操作には、クラッチ３を断続するクラッチ断続操作と、変速機構２のギヤ段を切換えるギヤ段切換操作とがある。アクチュエータ１２は、ＥＣＵ６に電気的に接続されており、ＥＣＵ６からの制御信号によって制御される。

すなわち、自動変速機４は、手動変速機の変速操作を自動化したＡＭＴ（Automated Manual Transmission）により構成されている。

アクチュエータ１２は図示しない変速アクチュエータを備えており、この変速アクチュエータによりギヤ段切換操作を行う。また、アクチュエータ１２は図示しないクラッチアクチュエータを備えており、このクラッチアクチュエータによりクラッチ断続操作を行う。詳しくは、クラッチアクチュエータは、自動変速機４の図示しないレリーズロッドを操作することで、ギヤ段切換操作の前にクラッチを開放し、ギヤ段切換操作の後にクラッチを係合する。

自動変速機４にはクラッチストロークセンサ７が設けられており、このクラッチストロークセンサ７は、クラッチ３の係合度を検出する。クラッチストロークセンサ７は、ＥＣＵ６に電気的に接続されており、検出信号をＥＣＵ６に出力する。クラッチストロークセンサ７は、例えばレリーズロッドのストローク量を検出することにより間接的にクラッチ３の係合度を検出する。

車両１０において、エンジン１から出力された回転は、自動変速機４で成立しているギヤ段に応じた変速比で変速され、図示しないディファレンシャル等を介して左右の駆動輪１１に出力される。

また、車両１０は、アクセル開度センサ８と、車速センサ９とを備えている。アクセル開度センサ８は、図示しないアクセルペダルに設けられており、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。車速センサ９は、自動変速機４の図示しない出力軸に設けられており、この出力軸の回転速度に基づく車速を検出する。

アクセル開度センサ８および車速センサ９は、ＥＣＵ６に電気的に接続されており、検出信号をＥＣＵ６に出力する。

ＥＣＵ６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

ＥＣＵ６のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＥＣＵ６として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＥＣＵ６において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ６として機能する。

ＥＣＵ６の入力ポートには、上述したクラッチストロークセンサ７、アクセル開度センサ８および車速センサ９等の各種センサ類が接続されている。

ＥＣＵ６の出力ポートには、エンジン１と、自動変速機４のアクチュエータ１２とが接続されている。ＥＣＵ６は、アクセル開度センサ８が検出したアクセル開度、車速センサ９が検出した車速、等の車両１０の運転状態に基づいて、エンジン１と自動変速機４を制御する。

このように構成されたＥＣＵ６は、自動変速機４の変速時に、エンジン１の実エンジントルクが目標エンジントルクとなるよう、エンジン１を制御する。また、ＥＣＵ６は、目標エンジントルクと実エンジントルクとの差分トルクをアシストトルクとして出力するよう、モータジェネレータ５を制御する。これにより、モータジェネレータ５が発生するアシストトルクによりアシストされることで、実エンジントルクが目標エンジントルクに追従することが可能になる。

しかし、自動変速機４の変速時にクラッチ３が開放されているときに、燃料カットが実行されない場合であっても、自動変速機４においてギヤ段の変更後にクラッチ３の係合が開始されると同時に目標エンジントルクが上昇するが、目標エンジントルクの上昇に対して実エンジントルク上昇の応答が遅れるため、実エンジントルクが目標エンジントルクと大きく乖離していることが考えられる。

また、自動変速機４の変速時にクラッチ３が開放されているときに、エンジンの燃料噴射を停止する燃料カットが実行されている場合がある。燃料カットが実行されている場合、自動変速機４においてギヤ段の変更後にクラッチ３の係合が開始されると同時に燃料噴射が再開されるが、燃料噴射が再開された直後においては、実エンジントルクの応答が遅れ、その後急激に変動するため、実エンジントルクが目標エンジントルクと大きく乖離していることが考えられる。

そのため、クラッチ３の係合度に依らず、目標エンジントルクと実エンジントルクとの差分だけモータジェネレータ５がアシストトルクを出力する場合、燃料噴射の再開直後におけるクラッチ３の係合度が低い状態においては、クラッチ３の係合度が高くなった状態のときと比較して、実エンジントルクの応答性が悪い。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ６は、ギヤ段の変更後のクラッチ３の係合開始から完全係合までの間において、クラッチ３の係合度に基づいてアシストトルクを設定するとともに、設定したアシストトルクを発生するようモータジェネレータ５を制御する。すなわち、ＥＣＵ６は、クラッチ３の係合度に基づいてアシストトルクを設定するアシストトルク設定部６Ａとして機能する。

これにより、クラッチ係合度が低い状態においても実エンジントルクの応答性を向上させることができ、実エンジントルクを速やかに目標エンジントルクに追従させることができる。

モータジェネレータ５のアシストトルクを設定するための係数αは、図４に示すように、クラッチ３の係合度（図中、クラッチ係合度と記す）が低いほど大きくなっている。この係数αは、基本となるアシストトルクに乗算される補正係数である。

アシストトルク設定部６Ａは、アシストトルク設定マップを参照し、逐次変化するクラッチ３の係合度に応じた係数αを選択することで、クラッチ３の係合度が低いほどモータジェネレータ５のアシストトルクが大きくなるようにアシストトルクを設定する。これにより、クラッチ係合度が低い状態においても、実エンジントルクの応答性が向上する。

次に、図２を参照して、本実施の形態に係るＥＣＵ６によって実行される変速制御処理の流れについて説明する。

図２に示すように、ＥＣＵ６は、変速が開始されたか否かを判定する（ステップＳ１）。ここでは、自動変速機４に変速指示が送信された場合、ＥＣＵ６は変速が開始されると判定する。

ステップＳ１で変速が開始されたと判定した場合、ＥＣＵ６は、自動変速機４のアクチュエータ１２を制御し、クラッチ３を開放してエンジン１から変速機構２への動力伝達を遮断する（ステップＳ２）。

一方、ステップＳ１で変速が開始されていないと判定した場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ２に次いで、ＥＣＵ６は、自動変速機４のアクチュエータ１２を制御し、ギヤ段を指示されたギヤ段に変更し（ステップＳ３）、その後、クラッチ３の係合を開始する（ステップＳ４）。

次いで、ＥＣＵ６は、モータジェネレータ５を制御し、モータジェネレータ５が発生するアシストトルクによりエンジン１の出力トルクをアシストする（ステップＳ５）。

次いで、ＥＣＵ６は、クラッチ３が完全係合されたか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、クラッチ３の完全係合とは、クラッチ３の係合度が１００％であることを意味する。

ステップＳ６でクラッチ３が完全係合されたと判定した場合、ＥＣＵ６は、モータジェネレータ５の制御を終了し（ステップＳ７）、図２のフローチャートの処理を終了する。

一方、ステップＳ６でクラッチ３が完全係合されていないと判定した場合、ＥＣＵ６は、ステップＳ５に戻る。

次に、図３を参照して、図２のステップＳ５で実行されるモータジェネレータ制御処理の詳細について説明する。なお、このモータジェネレータ制御処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

図３に示すように、ＥＣＵ６は、目標エンジントルクを算出する（ステップＳ１１）。ここでは、ＥＣＵ６は、少なくとも車速情報とアクセル開度情報と、ステップＳ３での変更後のギヤ段とに基づいて目標エンジントルクを算出する。

次いで、ＥＣＵ６は、実エンジントルクを算出する（ステップＳ１２）。ここでは、ＥＣＵ６は、少なくとも、エンジン１に送信する燃料噴射量情報と、スロットル開度情報と、エンジン１のエンジン回転数情報とに基づいて実エンジントルクを算出する。

次いで、ＥＣＵ６は、クラッチストロークセンサ７によりクラッチ係合度を検出する（ステップＳ１３）。

次いで、ＥＣＵ６は、目標エンジントルクと実エンジントルクとクラッチ係合度とに基づいて、モータジェネレータ５が出力するアシストトルクを設定する（ステップＳ１４）。

次いで、ＥＣＵ６は、ステップＳ１４で設定したアシストトルクを発生するようモータジェネレータ５を制御し（ステップＳ１５）、図３のフローチャートの処理を終了する。

次に、図５を参照して、本実施の形態に係る駆動制御装置の作用について説明する。なお、図５のタイミングチャートは、自動変速機４においてギヤ段の変更が行われるときの、変速機構２の状態、クラッチ３の状態、エンジン１へのトルクアップ要求の有無、およびトルクダウン要求の有無、モータジェネレータ５へのアシストトルク発生指示（図中、アシスト指示と記す）の有無、を示している。

また、図５のタイミングチャートは、エンジン１に指示される目標エンジントルク、エンジン１が発生する実エンジントルク、およびモータジェネレータ５が発生するアシストトルクを示している。さらに、図５のタイミングチャートは、エンジン１のエンジン回転速度、およびクラッチ３のクラッチ回転速度を示している。

図５において、変速機構２の状態を示すギヤインとは、図示しない変速用のスリーブが何れかの変速ギヤと噛合してギヤ段が成立している状態のことである。一方、非ギヤインとは、ギヤ段が成立していない状態のことである。また、クラッチ回転速度とは、クラッチ３における変速機構２側の回転要素の回転速度として、クラッチディスク３Ｂの回転速度を示している。

図５に示すように、時間ｔ１では、変速機構２がギヤイン、クラッチ３が係合の状態となっている。また、時間ｔ１では、トルクアップ要求が無し、かつ、トルクダウン要求が有りとなっている。また、時間ｔ１では、モータジェネレータ５へのアシストトルク発生指示が無し、となっている。

また、時間ｔ１では、自動変速機４での変速を開始するために目標エンジントルクが減少し始め、これに応じて実エンジントルクが減少し始める。

その後、時間ｔ２においてクラッチ３が開放される。また、時間ｔ３において変速機構２が非ギヤインに変化する。

その後、時間ｔ４において変速機構２がギヤインに変化したことに基づき、クラッチ３の係合が開始される。また、時間ｔ４において、トルクアップ要求が有り、かつ、トルクダウン要求が無し、に変化する。

また、時間ｔ４において、目標エンジントルクが増加し始めるとともに、モータジェネレータ５へのアシストトルク指示が有りに変化する。モータジェネレータ５へのアシストトルク指示が有りに変化したことに応じ、モータジェネレータ５はアシストトルクを発生する。

モータジェネレータ５が発生するアシストトルクは、前述した通り、クラッチ３の係合度が低いほど大きくなるように設定されている。このため、アシストトルクは、時間ｔ４ではクラッチ３の係合度が小さいために大きく、時間ｔ４以降、クラッチ３の係合度の増加に応じて小さくなる。

このため、時間ｔ４直後のクラッチ係合度が低い状態において、実エンジントルクの応答性が向上し、実エンジントルクは、時間ｔ４の以降、目標エンジントルクから乖離することなく速やかに目標エンジントルクに追従している。また、時間ｔ５において目標エンジントルクが一定値となり、時間ｔ６においてクラッチ３が完全係合すると、この完全係合が時間ｔ７において検出される。

以上のように、本実施の形態に係る駆動制御装置において、アシストトルク設定部６Ａは、クラッチ３の係合度に基づいてアシストトルクを設定する。

これにより、自動変速機４の変速時に、モータジェネレータ５の発生するアシストトルクがクラッチ３の係合度に基づいて設定されるので、クラッチ３の係合度が低い状態においても実エンジントルクの応答性を向上させることができる。

この結果、自動変速機４の変速時に速やかに実エンジントルクを目標エンジントルクに追従させることができる。

また、本実施の形態に係る駆動制御装置において、アシストトルク設定部６Ａは、クラッチ３の係合度が低いほどアシストトルクが大きくなるように、アシストトルクを設定する。

これにより、クラッチ３の係合度が低いほどアシストトルクが大きくなるように、アシストトルクが設定されるので、自動変速機４の変速時に速やかに実エンジントルクを目標エンジントルクに追従させることができる。

上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

本実施形態において、モータジェネレータ５は、補機駆動ベルトを介してエンジン１に連結されたＩＳＧとして構成されているが、モータジェネレータ５は、ＩＳＧに限定されるものではなく、エンジン１にアシストトルクを伝達可能なものであればよい。

また、その他の実施形態として、図５における時間ｔ１から時間ｔ４までのトルクダウン要求がありとなっている間には、モータジェネレータ５を発電側に動作させてエンジントルクを吸収するようモータジェネレータ５を制御する構成を持つものであってもよい。

１エンジン
３クラッチ
４自動変速機
５モータジェネレータ
６ＥＣＵ（駆動制御装置）
６Ａアシストトルク設定部
１０車両

Claims

エンジンからの動力を断続するクラッチを有する自動変速機と、
前記エンジンに動力伝達可能に接続されたモータジェネレータと、を備える車両に搭載され、
前記自動変速機の変速時に、前記エンジンの目標エンジントルクと実エンジントルクとの差分トルクをアシストトルクとして出力するよう、前記モータジェネレータを制御する駆動制御装置において、
前記自動変速機のギヤ段の変更後の前記クラッチの係合開始から完全係合までの間は、前記クラッチの係合度が低いほど前記アシストトルクが大きくなるように、前記差分トルクに代わって前記クラッチの係合度に基づくトルクを前記アシストトルクとして設定するアシストトルク設定部を備えることを特徴とする駆動制御装置。