JP2007261494A

JP2007261494A - 車両用制御装置

Info

Publication number: JP2007261494A
Application number: JP2006091371A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ogata; 誠緒方; Takeshi Okubo; 剛大久保
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】機械式自動変速機を備えた車両の制御装置に関し、簡素な構成で微動時におけるドライバビリティの向上を図る。
【解決手段】駆動源と機械式自動変速機とクラッチとを備えるとともに、要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段とをそなえ、要求駆動トルク設定手段を、アクセル開度の低い領域ではアクセル開度の増加に対する要求駆動トルクの増加割合がアクセル開度の高い領域と比較して少なくなるように設定し、且つ、クラッチ回転数が中高回転域の領域ではクラッチ回転数が高くなるにしたがって同一アクセル開度における要求駆動トルクが増大するように設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、機械式自動変速機を備えた車両に適用される、車両用制御装置に関するものである。

一般に、自動車に搭載される自動変速機では、車速とアクセル開度とをパラメータとした変速マップが設けられており、通常は、この変速マップに基づいて目標変速段が設定されるとともに、この目標変速段となるように変速段が切り換えられる。また、自動変速機としては、遊星歯車機構とトルクコンバータとを組み合わせたものが従来より広く実用化されている。

また、手動変速機では、ドライバが自分の意思でシフトレバーを操作して変速段が切り換えられるようになっており、一般に２軸平行歯車式の変速機構から構成されるとともに、クラッチ機構が付設されている。
また、近年では、このような２軸平行歯車式の手動変速機を、複数のアクチュエータにより作動させて自動変速を実現するようにした、いわゆる機械式自動変速機が実用化されている。

このような機械式自動変速機では、通常トルクコンバータは用いられず、手動変速機と同様のクラッチ機構が適用される。また、自動変速を実現するためにクラッチ機構にもアクチュエータが設けられ、変速操作時には、クラッチの断接が自動的に実行されるようになっている。
ところで、トルクコンバータをそなえた自動変速機ではクリープ現象があるため、ブレーキのみで微動（例えば１０ｋｍ／ｈ程度又はそれ以下の低速運転）をコントロールできるほか、通常の手動変速機ではドライバのクラッチ操作（いわゆる半クラッチ）により微動をコントロールすることができる。

しかしながら、トルクコンバータを有さない機械式自動変速機付きの車両では、微動をアクセル踏み込み量にてドライバがコントロールする必要があり、トルクコンバータ付きの自動変速機や通常の手動変速機と比較して円滑な微動が困難であるという課題がある。
これに対し、下記の特許文献１，２には、自動的にクラッチを断接するようにした機構において、クラッチの係合状態を制御して低速時のドライバビリティの向上を図るようにした技術が開示されている。具体的には、特許文献１には制動力が大きくなるほどクリープ力が低下するようにクラッチの係合状態を制御する技術が開示されている。

また、特許文献２には、車両の重量を推定して、推定された車両重量に応じてエンジンの目標トルクを補正するとともに、この補正された目標トルクに応じてクラッチストローク量を設定するようにした技術が開示されている。
特開２００５−３３７４３２号公報特開２００５−２８０５５８号公報

しかしながら、特許文献１，２の技術は、いずれもクラッチの係合状態を制御してクリープ走行（微動）時のドライバビリティを高めるための技術であって、クラッチの磨耗状態を正確に把握する必要があるほか、クラッチアクチュエータを制御するために新たな機構が必要になるという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成で微動時におけるドライバビリティの向上を図るようにした車両用制御装置を提供することを目的とする。

このため、本発明の車両用制御装置は、車両に搭載された駆動源と、該駆動源の回転速度を変速する機械式自動変速機と、該駆動源と該機械式自動変速機との間に介装されたクラッチと、アクセル開度と該駆動源の回転数に相関するパラメータとに基づいて該駆動源に対する要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段と、該要求駆動トルク設定手段によって設定された要求駆動トルクに従って該駆動源の出力を制御するとともに、該クラッチ及び該機械式自動変速機の作動を制御する制御手段とをそなえ、該要求駆動トルク設定手段は、該アクセル開度の低い領域では該アクセル開度の増加に対する該要求駆動トルクの増加割合が該アクセル開度の高い領域と比較して少なくなるように設定され、且つ、該駆動源の回転数に相関するパラメータが中高速域の領域では該駆動源の回転数に相関するパラメータの値が高くなるにしたがって同一アクセル開度における要求駆動トルクが増大するように設定されていることを特徴としている（請求項１）。

また、本発明の車両用制御装置は、車両に搭載された駆動源と、該駆動源の回転速度を変速する機械式自動変速機と、該駆動源と該機械式自動変速機との間に介装されたクラッチと、アクセル開度と該駆動源の回転数に相関するパラメータとに基づいて該駆動源に対する要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段と、該要求駆動トルク設定手段によって設定された要求駆動トルクに従って該駆動源の出力を制御するとともに、該クラッチ及び該機械式自動変速機の作動を制御する制御手段とをそなえ、該要求駆動トルク設定手段は、該アクセル開度の低い領域では該アクセル開度の増加に対する該要求駆動トルクの増加割合が該アクセル開度の高い領域と比較して少なくなるように基本要求駆動トルクを設定する基本要求駆動トルク設定手段と、該アクセル開度が所定の中間領域で、且つ、該駆動源の回転数に相関するパラメータの値が所定の中速域のときには、該基本要求駆動トルク設定手段で設定した基本要求駆動トルクを漸増させる補正手段とをそなえることを特徴としている（請求項２）。

本発明の車両用制御装置によれば、機械式自動変速機とクラッチとを備えた車両の微動性を大きく向上させることができる。特に本装置では要求駆動トルク設定手段の特性を変更するという簡素な構成で車両の微動性を向上させることができ、コスト増を招くこともないという利点がある。また、車両の微動性を確保するために通常走行時における加速性能を損なうといこともない。

また、クラッチを直接制御する必要がないので、容易で且つ低コストで実現できるほか、クラッチを直接制御するような従来技術に対して高い耐久性を確保することができるという利点がある。

以下、図面により、本発明の第１実施形態に係る車両用制御装置について説明すると、図１は本発明が適用される車両のパワートレインを示す模式図である。図示するように、この車両１０は、駆動源としてエンジン１が設けられている。なお、駆動源としてはエンジン１とモータとを組み合わせたハイブリッド方式のものでもよい。
また、この車両１０にはエンジン１からの回転速度を変速する変速機４が設けられており、エンジン１と変速機４との間には、エンジン１と変速機４との駆動力伝達を断接しうるクラッチ３が設けられている。そして、変速機４から出力された駆動力はプロペラシャフト９ａ，ディファレンシャルギア９ｃ及びアクスルシャフト９ｂからなる動力伝達機構９を介して駆動輪７に伝達されるようになっている。

ところで、本実施形態では変速機４として自動変速機が適用されている。この自動変速機４は、目標変速段設定マップで設定された目標変速段となるように現在の変速段を切り換えるような有段式の自動変速機であって、特にここでは、平行２軸歯車式の手動変速機をベースにして図示しない複数のアクチュエータを作動させることにより変速段を切り換えるような自動変速機（いわゆる機械式自動変速機）として構成されている。

このため、この変速機４には、上記図示しない複数のアクチュエータを有するギアシフトユニット（ＧＳＵ）２０が付設されている（図２参照）。
また、クラッチ３は変速段の切り換え時に自動的にクラッチの断接を行う自動クラッチであって、やはり図示しないクラッチアクチュエータが上記ＧＳＵ２０と協調して作動することにより、クラッチ３の断接が実行されるようになっている。

また、本実施形態においては、エンジン１はディーゼルエンジンとして構成されており、インジェクタ１９（図２参照）の駆動時間（即ち燃料噴射量）を制御することで、エンジン１の出力トルクが制御されるようになっている。なお、エンジンとしてガソリンエンジンを適用してもよく、この場合にはスロットル開度を調整することによりエンジンの出力トルクが制御される。

次に、図２を用いて本発明の要部について説明すると、この車両には図示するようにエンジン１，クラッチ３及び変速機４の作動を制御する制御手段（コントローラ）１１が設けられており、このコントローラ１１には、主にインジェクタ１９の作動を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１２と、上記変速機４の目標変速段を設定するとともに、ＧＳＵ２０の作動を制御する変速機コントローラ１７と、変速機コントローラ１７と協調して、クラッチ３の断接状態を制御するクラッチコントローラ１３とが設けられている。

また、コントローラ１１には、エンジン１のエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ２１、変速機４の入力軸の回転速度（クラッチ３の出力側回転速度）Ｎｃ（すなわち駆動源の回転数に相関するパラメータ）を検出する入力軸回転数センサ２２及びドライバのアクセル踏み込み量（アクセル開度）θ_ACCを検出するアクセル開度センサ２３が設けられている。また、駆動源の回転速度に相関するパラメータとしては、上述のクラッチ３の出力側回転速度Ｎｃ以外にも、例えば自動変速機４の出力軸の回転数やエンジン回転数が相当する。

なお、変速段がわかればクラッチ３の回転数Ｎｃと変速段とから車速を求めることができるので、この入力軸回転数センサ２２で得られるクラッチ回転数Ｎｃは車速に相関するパラメータと言うこともできる。
また、図示するように、コントローラ１１内には、車両の走行状態やドライバの運転操作状態に基づいて、エンジン１に対する要求トルクを算出する要求駆動トルク設定手段１４が設けられている。

ここで、図示するように、要求駆動トルク設定手段１４には、入力軸回転数センサ２２及びアクセル開度センサ２３によりそれぞれ検出されたクラッチ回転数（駆動源の回転数に相関するパラメータ）Ｎｃ及びアクセル開度θ_ACCが入力されるようになっており、要求駆動トルク設定１４では、これらの情報（Ｎｃ，θ_ACC）に基づいて後述するマップからドライバの要求トルク（要求駆動トルク）Ｔを設定するようになっている。なお、クラッチの完接時にはクラッチ回転数Ｎｃはエンジン回転数Ｎｅと一致しており、このためクラッチ回転数Ｎｃに代えてエンジン回転数センサ２１で得られるエンジン回転数Ｎｅを用いて要求駆動トルクＴを算出するようにしてもよい。

このようにしてエンジンの要求駆動トルクＴが設定されると、要求駆動トルクＴがＥＣＵ１２に入力されるようになっており、ＥＣＵ１２において、上記要求駆動トルクＴを出力するためのインジェクタ駆動時間が設定（又は算出）されるようになっている。
これにより、ＥＣＵ１２で設定されたインジェクタ駆動時間でインジェクタ１９が駆動され、エンジン１の出力トルクが要求駆動トルクＴなるように駆動源としてのエンジン１が制御される。

また、このコントローラ１１には、上述したように変速機コントローラ１７が設けられている。また、この変速機コントローラ１７には、入力軸回転数センサ２２で検出されたクラッチ回転数Ｎｃと、要求駆動トルク設定１４で設定された要求駆動トルクＴとをパラメータとして目標変速段を設定するような公知の目標変速段設定マップ（図示省略）が設けられている。なお、この目標変速段設定マップではクラッチ回転数Ｎｃに代えて、車速センサで得られる車速を適用しても良い。

このような構成により、例えば車両の運転状態に応じて目標変速段設定マップで目標変速段が設定されるとともに、この情報が変速機コントローラ１７からクラッチコントローラ１３及びＧＳＵ２０に出力されるようになっている。
そして、変速機コントローラ１７からの情報に基づいて、クラッチコントローラ１３及びＧＳＵ２０が制御されるようになっている。つまり、クラッチコントローラ１３によりクラッチ３のアクチュエータの作動が制御されてクラッチ３が切断されるとともに変速機コントローラ１７によりギアシフトユニット２０の作動が制御されて変速段が切り換えられるようになっている。

ところで、本実施形態では、要求トルク設定手段１４には、図３に示すような特性のマップ（要求駆動トルク設定マップ又はアクセルガバナマップ）が設けられており、このマップにより要求駆動トルクが設定されるようになっている。ここで、このマップは、アクセル開度が低い領域では、アクセル開度の増加に対する要求駆動トルクの増加割合がアクセル開度が高い領域と比較して少なく設定され、且つ、クラッチ回転数が中高回転域の領域ではクラッチ回転数が高くなるにしたがって同一アクセル開度における要求駆動トルクが増大するように設定されている。

これを図４に示す一般的なアクセルガバナマップと比較して説明すると、図示するように、アクセル開度０〜４０％の範囲では１０％毎に、４０％〜１００％の範囲では２０％毎にマップの特性線が設定されており、これらの特性線は低回転域で略平行になるように、且つ略等間隔に設定されている。
これに対して、図３に示す本実施形態のマップでは、アクセル開度が低い領域（本実施形態では例えばアクセル開度０〜６０％）では、これらの特性線の間隔が図４に示す通常のマップよりも狭められており、またアクセル開度が高い領域では各特性線の間隔が広げられて設定されている。これによりアクセル開度が低い領域では、アクセル開度が高い領域よりもアクセル操作に対する応答性が鈍化する（つまり、アクセル開度の増加に対する要求駆動トルクの増加割合が少なくなる）ようになっている。

そして、このような特性に設定することにより、車両の微動時（のろのろ走行等）において、アクセル操作の変化に対するエンジンの出力加減を鈍くすることができ、半クラッチ等のクラッチ側の制御を行うことなく、微動時のコントロール性を高めることができる。
また、図４に示すように、通常は同一アクセル開度であれば、要求駆動トルク特性は、クラッチ回転数が低回転域から中回転域にかけては略一定に（つまり図中では水平に）設定され、高回転域に向かって低下する（右下がりになる）ように設定されている。

これに対して、本実施形態においては、図３に示すように、クラッチ回転数が所定の中高回転域の領域では、クラッチ回転数が高くなるにしたがって同一アクセル開度における要求駆動トルクが増大するように設定されている。つまり、図３に示すマップでは、クラッチ回転数が所定の中高回転域の領域になると右上がりとなるような特性に設定されているのである。そして、その後徐々に要求駆動トルクが低下するようなマップに設定されている。

そして、このように中高回転域においてクラッチ回転数が高くなるにしたがって要求駆動トルクが増大するように設定することにより、通常走行時における加速性能を確保することができる。
つまり、通常のマップ（図４参照）に対して、単にアクセル開度が低い領域では要求駆動トルクを設定するマップの特性線の間隔を狭め、またアクセル開度が高い領域では各特性線の間隔を広げただけの場合には、図５に示すような特性のマップとなるが、このようなマップでは中高回転域においてアクセル操作の変化に対するエンジンの出力加減（応答性）が鈍くなるため、微動時の制御性は向上するものの、回転数が上昇したときに、高い駆動力を得るためにはアクセルを踏み込んでアクセル開度θ_ACCを大きくしなければならず、中高速走行時のドライバビリティが損なわれることになる。

そこで、本実施形態では、図３に示すように、中高回転域においては要求駆動トルクが増大するように、部分的に右上がりの特性に設定し、アクセルペダルを踏み込まなくても、中高速域において十分な要求駆動トルクを設定した。そして、このように設定することでアクセル開度に応じた加速性能が得られ、中高速域におけるドライバビリティを確保することができるのである。

なお、一定アクセル開度のまま回転数が上昇して要求駆動トルクが増大すると車両が勝手に加速していくような違和感を憶えることも考えられるが、図６に示すように、通常は車速の増大に伴い走行抵抗が増加していくため、図３に示すような中高回転域で要求駆動トルクが増大するような特性のアクセルガバナマップであっても、同一アクセル開度において実際に車両が勝手に加速していくような違和感は生じない。したがって、微動時のドライバビリティと中高回転域のドライバビリティを両立することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用制御装置は上述のように構成されているので、その作用を説明すると以下のようになる。
まず、車両の発進時（低回転時）には、図３に示すアクセルガバナマップに基づいて要求駆動トルクが設定されるので、アクセル操作に対する要求駆動トルクの変動が少なくなり、アクセル操作による車両の速度調整が容易になりドライバビリティが向上する。

特に、従来のアクセルガバナマップ（図４参照）では、低回転域であっても中高回転域であってもアクセル操作の変化に対するエンジン出力の変化は比較的高く設定されているため、発進時や低回転時ではアクセル操作に対してエンジンが過敏に反応してしまい、車両１０の動きがギクシャクする場合があった。
これに対して、本実施形態においては、アクセルガバナマップを、アクセル開度の低い領域ではアクセル開度の増加に対する要求駆動トルクの増加割合がアクセル開度の高い領域と比較して少なくなるように設定されているので、低アクセル開度におけるエンジン１の出力変動を鈍くでき、微動時のドライバビリティが向上する。

また、クラッチ回転数が中高回転域の領域ではクラッチ回転数が高くなるにしたがって同一アクセル開度における要求駆動トルクが増大するように設定されているので、通常走行時における加速性能も確保することができる。
以上のように、本実施形態に係る車両用制御装置によれば、要求駆動トルク設定手段１４のアクセルガバナマップの特性を変更するだけで機械式自動変速機４とクラッチ３とを備えた車両１０の微動性を向上することができる利点がある。また、通常走行時に加速性能を損なうこともないのでドライバが違和感を憶えることもない。

また、本装置では従来技術のようにクラッチの係合状態を制御するものではないので、クラッチフェージングの磨耗やクラッチストローク等を管理する必要がなく、きわめて容易に微動時のドライバビリティの向上を図ることができる利点がある。また、クラッチを直接制御する必要がないので、クラッチを直接制御するような従来技術に対して高い耐久性を確保することができるという利点がある。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態では上述した第１実施形態に対して要求駆動トルク設定手段１４の内容が異なるのみであって、これ以外は第１実施形態と同様に構成されている。したがって、以下では、第２実施形態の要求駆動トルク設定手段１４の内容について説明し、これ以外の説明については省略する。
さて、本第２実施形態に係る車両用制御装置には、アクセル開度とクラッチ回転数（駆動源の回転数に相関するパラメータ）とに基づいてエンジン１に対する要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段１４が設けられている。

ここで、要求駆動トルク設定手段１４は、基本要求駆動トルクを設定する基本要求駆動トルク設定手段と、この基本要求駆動トルクを補正する補正手段（いずれも図示省略）とから構成されており、基本要求駆動トルク設定手段で設定された基本要求駆動トルクに対して補正手段で補正を施すことにより要求駆動トルクが設定されるようになっている。
また、基本要求駆動トルク設定手段には、図５に示すアクセルガバナマップが設けられている。つまり、アクセル開度の低い領域ではアクセル開度の増加に対する要求駆動トルクの増加割合がアクセル開度の高い領域と比較して少なくなるような特性に設定されたマップが記憶されている。そして、このマップから基本要求駆動トルクが読み出されるようになっている。

また、補正手段は、アクセル開度が所定の中間領域で、且つ、クラッチ回転数（駆動源の回転数に相関するパラメータ）が所定の中速域のときには、該基本要求駆動トルク設定手段で求めた基本要求駆動トルクを漸増させるように設定されている。
ここで、補正手段では、アクセル開度とクラッチ回転数とからなる２次元のマップに補正係数がテーブル化されており、アクセル開度が所定の中間領域で、且つ、クラッチ回転数が所定の中速域のときには、補正係数が最大値（例えば１．２５）をとるようになっている。また補正係数の最低値としては例えば１．００が設定されており、１．００〜１．２５の範囲で補正係数が設定されるようになっている
そして、要求駆動トルク設定手段１４では、要求駆動トルク＝基本要求駆動トルク×補正係数として要求駆動トルクを設定するようになっている。

なお、この第２実施形態では、基本要求駆動トルク（図５参照）×補正係数で求められる要求駆動トルクの特性は、結果的に第１実施形態で説明したものと同様の特性（図３参照）が得られるようになっている。
したがって、この第２実施形態であっても上述した第１実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

つまり、基本要求駆動トルク設定手段において、低アクセル開度でのエンジンの出力変動を鈍く設定することで微動時のドライバビリティを確保することができるとともに、補正手段で基本要求駆動トルクを補正することにより中高回転域における加速性を確保することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の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種々の変形例が可能である。例えば機械式自動変速機は必ずしも平行２軸歯車式でなくてもよい。

また、本発明は、駆動源としてエンジンとモータとを設け、これらエンジンとモータとの駆動力がクラッチを介して変速機に伝達されるようなハイブリッド自動車に適用することもできる。また、アクセルガバナマップについても図示するものに限定されるものではなく、エンジンや車両の諸元や特性等に応じて本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用制御装置が適用される車両のパワートレインの一例を示す模式図である。本発明の第１実施形態に係る車両用制御装置の要部構成を示す模式的なブロック図である。本発明の第１実施形態に係る車両用制御装置の要求駆動トルク設定マップの特性について説明する図である。一般的な要求駆動トルク設定マップの特性について説明する図である。要求駆動トルク設定マップの他の特性について説明する図である。一般的な車速と走行抵抗との関係を示す図である。

符号の説明

１エンジン
３クラッチ
４変速機
１０車両
１１制御手段（コントローラ）
１２エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１３クラッチコントローラ
１４要求駆動トルク設定手段
１７変速機コントローラ
１９インジェクタ
２０ギアシフトユニット（ＧＳＵ）
２１エンジン回転数センサ
２３アクセル開度センサ
２２入力軸回転数センサ
２３アクセル開度センサ

Claims

車両に搭載された駆動源と、
該駆動源の回転速度を変速する機械式自動変速機と、
該駆動源と該機械式自動変速機との間に介装されたクラッチと、
アクセル開度と該駆動源の回転数に相関するパラメータとに基づいて該駆動源に対する要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段と、
該要求駆動トルク設定手段によって設定された要求駆動トルクに従って該駆動源の出力を制御するとともに、該クラッチ及び該機械式自動変速機の作動を制御する制御手段とをそなえ、
該要求駆動トルク設定手段は、該アクセル開度の低い領域では該アクセル開度の増加に対する該要求駆動トルクの増加割合が該アクセル開度の高い領域と比較して少なくなるように設定され、且つ、該駆動源の回転数に相関するパラメータが中高速域の領域では該駆動源の回転数に相関するパラメータの値が高くなるにしたがって同一アクセル開度における要求駆動トルクが増大するように設定されている
ことを特徴とする、車両用制御装置。
車両に搭載された駆動源と、
該駆動源の回転速度を変速する機械式自動変速機と、
該駆動源と該機械式自動変速機との間に介装されたクラッチと、
アクセル開度と該駆動源の回転数に相関するパラメータとに基づいて該駆動源に対する要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段と、
該要求駆動トルク設定手段によって設定された要求駆動トルクに従って該駆動源の出力を制御するとともに、該クラッチ及び該機械式自動変速機の作動を制御する制御手段とをそなえ、
該要求駆動トルク設定手段は、該アクセル開度の低い領域では該アクセル開度の増加に対する該要求駆動トルクの増加割合が該アクセル開度の高い領域と比較して少なくなるように基本要求駆動トルクを設定する基本要求駆動トルク設定手段と、
該アクセル開度が所定の中間領域で、且つ、該駆動源の回転数に相関するパラメータの値が所定の中速域のときには、該基本要求駆動トルク設定手段で設定した基本要求駆動トルクを漸増させる補正手段とをそなえる
ことを特徴とする、車両用制御装置。