JP2006347408A - 自動車の制御装置，自動車の制御方法、および自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】
内燃機関の出力を摩擦クラッチを介して自動変速機に伝達するものにおいて、発進時の運転性を向上する。
【解決手段】
内燃機関１と自動変速機２００との間で駆動力を伝達，遮断する摩擦クラッチを設け、内燃機関１によって駆動される第１駆動軸２０２と、当該第１駆動軸２０２とは駆動系が独立した、モータ３０３により駆動される第２駆動軸３０６とを有する自動車、およびこれら摩擦クラッチ，自動変速機２００，モータ３０３を協調制御するパワートレイン制御ユニット１００を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車，変速機及びモータを組み合わせて制御する制御装置および制御方法に関する。

手動変速機（以下ＭＴ (Manual Transmission) と称す）の自動車は、トルクコンバータを用いた自動変速機（以下、ＡＴ (Automatic Transmission) と称する）と比べると、伝達効率が高いために燃費が優れて、さらに機構も簡単であることから軽量，安価というメリットがある。

しかし、ＭＴは発進やシフトチェンジの時に運転者がクラッチとアクセルの操作を同時に行う必要があるため、これら一連の操作がうまくいかないと、発進やシフトチェンジクラッチ締結時に大きなショックが発生したり、エンジン回転数の急上昇や急低下などが発生するなど、スムーズな走行が難しい。また、エンジン回転数が低い状態でクラッチを急に締結したりすると、エンジンが停止してしまうなどのデメリットがある。

そこで近年、ＭＴの構造を用いつつ自動変速を行う新しい自動変速機（以下ＡＭＴ
（Automated Manual Transmisson）と称す）が実用化された。このＡＭＴは手動変速機のクラッチ操作とギアチェンジ操作を自動化するので、ＭＴのデメリットを解消できる変速機である（例えば特許文献１参照）。現在ＡＭＴには、シングルクラッチ方式，トルクアシスト方式，ツインクラッチ方式等のタイプがある。

特開昭６１−４５１６３号公報

ＡＭＴとＡＴは自動変速機であるが、変速機能以外での最大の相違はＡＭＴにはＡＴ特有のトルクコンバータの作用によるクリープ現象が無いことである。クリープ現象は、アイドリング回転数が高いとクリープ力も大きいので（トルクコンバータの特性上トルク比が大きい）エンジン冷機時の発進時には慎重なアクセル操作が必要である。またＡＴの発進時はトルク比が大きいので、低μ路では特にスリップしやすい。その反面、トルク比が大きいので発進が容易で極低速走行もスムーズという大きなメリットがある。

ところがＡＭＴにはクリープ現象が無いので、発進は半クラッチ状態を作るしかない。半クラッチ状態は、クラッチ磨耗状態やエンジンの負荷変動や部品ばらつきや磨耗など複合的な要因を受けるので、常に安定した半クラッチ状態を維持するのは非常に困難である。また回転数変動や極低車速での速度変動など運転性を悪化させる要因にもなる。

よってＡＭＴにも半クラッチを用いず、かつ発進が容易になるクリープ現象と同等の機能を付加する事が求められている。

上記に鑑み本発明は、内燃機関の出力を摩擦クラッチを介して自動変速機に伝達するものにおいて、発進時の運転性を向上することを目的とする。

本発明は、内燃機関と自動変速機との間で駆動力を伝達，遮断する摩擦クラッチを設け、当該内燃機関によって駆動される第１駆動軸と、当該第１駆動軸とは駆動系が独立した、モータにより駆動される第２駆動軸とを有する自動車、およびこれらを協調制御させる制御装置，制御方法である。

本発明によれば、内燃機関の出力を摩擦クラッチを介して自動変速機に伝達するものにおいて、発進時の運転性を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１１で詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態をなすｅ−４ＷＤとトルクアシスト式ＡＭＴの組み合わせた車両の全体構成図を示す。

主な構成はエンジン１，ＡＭＴ２００，前記エンジン１により駆動される第１駆動軸
２１０，後輪駆動ユニット３００，クラッチと減速機３０１，高電圧発電機３０２，モータ３０３、前記モータ３０３により駆動され、第１駆動軸２０２とは駆動系が独立した第２駆動軸３０６，パワートレインコントロールユニット１００，パワーケーブル３０４から構成される。ここではパワートレインコントロールユニット１００が、クラッチ３０１，モータ３０３，高電圧発電機３０２，エンジン１，ＡＭＴ２００を統合制御する例を示すが、統合制御機能が、既存の各コントロールユニットに分担したものでも本発明が適用可能である。

ＡＭＴ２００は図２で詳細説明するが、エンジン出力を適切な駆動力にして駆動輪（前輪）へ伝達するために、最適なギア位置を設定する。

エンジンで駆動される高電圧発電機３０２により電力を作り出し、パワーケーブル304を介してモータ３０３へ印加する。これにより後輪駆動ユニット３００のモータ３０３が作動し、発生した動力は、後輪の車軸に接続されたクラッチ３０１を接続し、減速機301で減速した後、車輪へ伝達する。

図２は、図１のトルクアシスト式ＡＭＴの全体構成図を示す。

駆動力源であるエンジン１，エンジン１の回転数を計測するエンジン回転数センサ（図示しない），吸入空気量（エンジントルク）を調節する電子制御スロットル(図示しない)，吸入空気量に見合う燃料量を噴射するための燃料噴射装置（図示しない）が設けられており、エンジン制御ユニット１０１により、吸入空気量，燃料量，点火時期等を操作することで、エンジン１のトルクを高精度に制御することができるようになっている。燃料噴射装置には、燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート噴射方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式等、方式に限定されるものではないが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク，エンジン回転数で決定される領域）を比較して燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを用いるのが有利である。駆動力源としては、ガソリンエンジンのみならず、ディーゼルエンジン，天然ガスエンジンや、電動機などでも良い。

前記エンジン１には、入力軸クラッチ入力ディスク２が連結されており、入力軸クラッチ入力ディスク２と入力軸クラッチ出力ディスク３を係合，開放することで、前記エンジン１のトルクを変速機入力軸１０に伝達，遮断することが可能である。入力軸クラッチには、一般に乾式単板方式が用いられるが、湿式多板クラッチや電磁クラッチなどすべての摩擦伝達手段を用いることも可能である。前記入力軸１０には、第１ドライブギア４，第２ドライブギア５，第３ドライブギア６，第４ドライブギア７，第５ドライブギア８，後進ドライブギア（図示しない）、および第７ドライブギア２０１が設けられている。前記入力軸クラッチ入力ディスク２と前記入力軸クラッチ出力ディスク３間の押付け力（入力軸クラッチトルク）の制御には、油圧によって駆動するアクチュエータ２２が用いられており、この押付け力（入力軸クラッチトルク）を調節することで、前記エンジン１の出力を入力軸１０へ伝達，遮断を行うことができるようになっている。

また、前記第１ドライブギア４，前記第２ドライブギア５，前記第３ドライブギア６，前記第４ドライブギア７，前記第５ドライブギア８，前記後進ドライブギアは、前記変速機入力軸１０に固定されており、前記第７ドライブギア２０１は、前記変速機入力軸１０に回転自在に設けられている。また、入力軸回転数検出手段として、前記変速機入力軸
１０の回転数を検出するためのセンサ２９が設けられている。

ここで図１と図２から第１駆動軸２１０は、変速機出力軸１８そのものとなっていてもよいが、この間にさらに動力伝達部材又は動力変換部材が挿間されることも可能である。

一方、変速機出力軸１８には、第１ドリブンギア１２，第２ドリブンギア１３，第３ドリブンギア１４，第４ドリブンギア１５，第５ドリブンギア１６，後進ドリブンギア（図示しない）が回転自在に設けられており、第７ドリブンギア２０２が前記変速機出力軸
１８に固定されている。ここで、入力軸１０，出力軸１８と各ドライブギア及び各ドリブンギアの固定または回転自在の関係は逆でも良い（以下同じ）。前記第１ドリブンギア
１２は、前記第１ドライブギア４と噛合しており、前記第２ドリブンギア１３は、前記第２ドライブギア５と噛合しており、前記第３ドリブンギア１４は、前記第３ドライブギア６と噛合しており、前記第４ドリブンギア１５は、前記第４ドライブギア７と噛合しており、前記第５ドリブンギア１６は、前記第５ドライブギア８と噛合しており、前記後進ドリブンギア（図示しない）は、逆転ギア（図示しない）を介して前記後進ドライブギアと噛合しており、前記第７ドリブンギア２０２は、前記第７ドライブギア２０１と噛合している。

そして、第１ドリブンギア１２と第２ドリブンギア１３の間には、第１ドリブンギア
１２を変速機出力軸１８に係合させたり、第２ドリブンギア１３を変速機出力軸１８に係合させる、噛合い伝達手段である第１噛合いクラッチ１９が設けられている。したがって、第１ドライブギア４、または第２ドライブギア５から第１ドリブンギア１２または第２ドリブンギア１３に伝達された回転トルクは、第１噛合いクラッチ１９に伝達され、第１噛合いクラッチ１９を介して変速機出力軸１８に伝達されることになる。

また、第３ドリブンギア１４と第４ドリブンギア１５の間には、第３ドリブンギア１４を変速機出力軸１８に係合させたり、第４ドリブンギア１５を変速機出力軸１８に係合させる、噛合い伝達手段である第２噛合いクラッチ２０が設けられている。したがって、第３ドライブギア６、または第４ドライブギア７から第３ドリブンギア１４または第４ドリブンギア１５に伝達された回転トルクは、第２噛合いクラッチ２０に伝達され、第２噛合いクラッチ２０を介して変速機出力軸１８に伝達されることになる。

また、第５ドリブンギア１６と後進ドリブンギア（図示しない）の間には、第５ドリブンギア１６を変速機出力軸１８に係合させたり、後進ドリブンギアを、変速機出力軸１８に係合させる、噛合い伝達手段である第３噛合いクラッチ２１が設けられている。したがって、第５ドライブギア８、または後進ドライブギアから第５ドリブンギア１６または後進ドリブンギアに伝達された回転トルクは、第３噛合いクラッチ２１に伝達され、第３噛合いクラッチ２１を介して変速機出力軸１８に伝達されることになる。前記噛合いクラッチには、摩擦力によって回転数をスムーズに合わせるシンクロナイザ機構を付加することが望ましい。

このように、変速機入力軸１０の回転トルクを第１噛合いクラッチ１９、または第２噛合いクラッチ２０、または第３噛合いクラッチ２１に伝達するためには、第１噛合いクラッチ１９、または第２噛合いクラッチ２０、または第３噛合いクラッチ２１のうちいずれか一つを変速機出力軸１８の軸方向に移動させ、第１ドリブンギア１２，第２ドリブンギア１３，第３ドリブンギア１４，第４ドリブンギア１５，第５ドリブンギア１６または、後進ドリブンギアのいずれか一つと締結する必要がある。第１噛合いクラッチ１９、または第２噛合いクラッチ２０、または第３噛合いクラッチ２１のいずれか一つを移動するには、シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４，セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６によって、シフト／セレクト機構２７を動作させることによって行う。このようにして、変速機入力軸１０の回転トルクを、第１噛合いクラッチ１９、または第２噛合いクラッチ２０、または第３噛合いクラッチ２１のいずれか一つを介して駆動輪出力軸１８へと伝達することができる。

また、出力軸回転数検出手段として、前記変速機出力軸１８の回転数を検出するためのセンサ３０が設けられている。

前記シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４、およびセレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６は、電磁弁を用いて構成するか、または電動機等によって構成しても良い。

また、シフト／セレクト機構２７は、シフターレール，シフターフォークなどによって構成するか、またはドラム式としても良い。また、シフト／セレクト機構２７には、走行時のギア抜け防止のためにギア位置を保持する位置保持機構（図示しない）が設けられていても良い。

前記シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４，セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６の動作と、前記第１噛合いクラッチ１９，第２噛合いクラッチ２０，第３噛合いクラッチ２１の動作関係は図３にて後述する。

また、伝達トルク可変手段の一方式であるアシストクラッチ２０３，２０４が備えられており、第７ドライブギア２０１と、アシストクラッチ入力ディスク２０３が連結され、変速機入力軸１０とアシストクラッチ出力ディスク２０４が連結され、アシストクラッチ入力ディスク２０３とアシストクラッチ出力ディスク２０４を係合することで、前記第７ドリブンギア２０２のトルクを変速機出力軸１８に伝達することが可能である。

前記アシストクラッチ入力ディスク２０３と前記アシストクラッチ出力ディスク２０４間の押付け力（アシストクラッチトルク）の制御には、油圧によって駆動するアクチュエータ２０５が用いられており、この押付け力（アシストクラッチトルク）を調節することで、前記エンジン１の出力を伝達，遮断することができるようになっている。

前記伝達トルク可変手段は、摩擦伝達手段を用いて構成するか、または電動発電機などによって構成してもよい。ここで、摩擦伝達手段は、摩擦面の押し付け力によって摩擦力を発生させてトルクを伝達する手段であり、代表的なものとして、摩擦クラッチがある。摩擦クラッチには、乾式単板クラッチ，乾式多板クラッチ，湿式多板クラッチ，電磁クラッチ等がある。本実施形態では、アシストクラッチ２０３，２０４には、摩擦伝達手段である湿式多板クラッチを用いているが、他の全ての伝達トルク可変手段を用いることが可能である。

このようにドライブギアとドリブンギアを介して変速機出力軸１８に伝達された変速機入力軸１０の回転トルクは、変速機出力軸１８に連結されたディファレンシャルギア（図示しない）を介して車軸（図示しない）に伝えられる。

前記入力軸クラッチ入力ディスク２と前記入力軸クラッチ出力ディスク３間の押付け力（入力軸クラッチトルク）を発生させる入力軸クラッチアクチュエータ２２，前記アシストクラッチ入力ディスク２０３と前記アシストクラッチ出力ディスク２０４間の押付け力（アシストクラッチトルク）を発生させるアシストクラッチアクチュエータ２０５は、油圧制御ユニット１０２によって、各アクチュエータに設けられた電磁弁（図示せず）の電流を制御することで各アクチュエータに設けられた油圧シリンダ（図示せず）のストローク量を調節して各アクチュエータの油圧を制御し、各クラッチの伝達トルクの制御を行っている。

また、油圧制御ユニット１０２によって、セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６に設けられた電磁弁（図示せず）の電流を制御することで各アクチュエータに設けられた油圧シリンダ（図示せず）のストローク量を調節して各アクチュエータの油圧を制御し、第１噛合いクラッチ１９，第２噛合いクラッチ２０，第３噛合いクラッチ２１のいずれかを移動するか選択している。

また、油圧制御ユニット１０２によって、シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４，各アクチュエータに設けられた電磁弁（図示せず）の電流を制御することで各アクチュエータに設けられた油圧シリンダ（図示せず）のストローク量を調節して各アクチュエータの油圧を制御することによって、第１噛合いクラッチ１９，第２噛合いクラッチ２０，第３噛合いクラッチ２１を動作させる荷重を制御できるようになっている。

本実施形態においては、シフト／セレクト機構２７を駆動するアクチュエータであるシフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４、およびセレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６には、油圧アクチュエータを用いているが、電動機等による電気アクチュエータによって構成しても良い。また、シフト第１アクチュエータ２３，シフト第２アクチュエータ２４のかわりに一つのアクチュエータ，セレクト第１アクチュエータ２５，セレクト第２アクチュエータ２６のかわりに一つのアクチュエータとして構成しても良い。また、第１噛合いクラッチ１９，第２噛合いクラッチ２０，第３噛合いクラッチ２１を動作させる機構としては、シフターレール，シフターフォークなどによって構成するか、またはドラム式など、噛合いクラッチ１９，２０，２１を移動させるための他の手段を用いても構成可能である。

また本実施形態においては、入力軸クラッチアクチュエータ２２，アシストクラッチアクチュエータ２０５には、油圧アクチュエータを用いているが、電動機等による電気アクチュエータによって構成しても良い。

また、エンジン１は、エンジン制御ユニット１０１により、吸入空気量，燃料量，点火時期等を操作することで、エンジン１のトルクを高精度に制御するようになっている。

そして、前記油圧制御ユニット１０２とエンジン制御ユニット１０１は、パワートレイン制御ユニット１００によってコントロールされている。前記パワートレーン制御ユニット１０１，エンジン制御ユニット１０１，油圧制御ユニット１０２は、通信手段１０３によって相互に情報を送受信する。

本実施形態においては、油圧アクチュエータを用いているため、油圧アクチュエータを制御する油圧制御ユニット１０２を用いているが、電動機等による電気アクチュエータの場合は、油圧制御ユニット１０２のかわりに電動機制御ユニットとなる。

図３は、図１の車両の駆動力特性を示す。

この図は、一般的な全性能線図の駆動トルクと車速だけを抽出したものである。なおここでは５段変速のＡＭＴの例を示す。それぞれ１速から５速までの駆動力と車速を実線で記載している。さらに２速走行時に後輪のモータの駆動力を上乗せ（モータアシスト）した場合を破線で示す。モータのスペックに依存するが、この例では２速走行時にモータアシストした方が、１速走行時でモータアシストが無い場合よりも駆動力が高い例である。このように、モータは駆動力を加算するように働くので、２速走行時にモータアシスト量を０（ゼロ）にすれば、通常の２速走行時の駆動力となる。

図４は、図１の車両における発進時のギア位置と発進後のモータアシストの有無を示す。表中の○はモータアシストあり、△は条件付でモータアシストあり、×はモータアシスト無しを意味する。図４におけるＡＭＴとは自動変速モード（ＡＭＴモード）を示し、
ＭＴとは運転者が変速段を直接指定する手動変速モード（ＭＴモード）を示す。

発進自体はモータ駆動で行うものの、発進後にモータを停止した場合、その後の加速力はギア位置で決まる。図３の通りモータでのアシストがあれば２速でも１速相当の駆動力を確保できるので、ＡＭＴモードにおいては、通常は２速ギアでの車両発進で十分である。また２速発進であれば１速から２速への変速動作がないので、変速回数が低減できドライバビリティも良好となる。ただし、砂地やぬかるみでの走行など１速よりも高い駆動力を必要とする場合は、１速発進およびモータによるアシストを可能とする。その切り替えは、例えば運転席付近に設置されたスイッチによる方法が容易である。また雪道などスリップしやすい路面状況であれば、例えばスノーモード選択スイッチにより２速または３速発進に制限することも可能である。また別の実施形態としては、図３に示したモータ駆動トルクに制限を設けて駆動トルクを調整してもよい。

なお、４速や５速の発進では、発進後にエンジン停止する懸念が高いので、発進しないように設定する。

一方、ＭＴモードの場合には、発進時のギア選択は運転者が決定するため、１速から３速まではモータアシストを可能とするが、４速や５速では、上記と同様に発進後のエンストが懸念されるので、発進しないように設定する。

なお、本例は前進５段変速の場合であるが、これに限定されるものではい。

図５は、図１の車両においてモータアシストを行う場合のモータ駆動トルク決定手法を示す。

モータアシストによる駆動トルクは、運転者のアクセル開度に応じて可変とする。本例ではアクセル開度とモータ駆動トルクの特性は、比例関係の設定であるが、リニアではない。具体的にはアクセル低開度域と高開度域はモータ駆動トルクが急変しないように、逆に中開度域はモータ駆動トルクが大きく変化するようにしている。これはＡＴ車のクリープ現象と同じ状況を作り出すためであり、極低速走行時にアクセル全閉でも駆動トルクが零とならないようにオフセットを設定している。これによりブレーキを開放したら、摩擦クラッチが遮断されてエンジン動力がトランスミッションに伝達されなくても、モータ駆動トルクにより後輪が回転するので低速走行が可能となる。エンジン回転数が高い冷機時など、エンジン運転状態に応じてオフセット量や特性を変える事も可能である。

図６は、図５のモータ駆動トルクのオフセット量を変更する場合を示す。

図５で示したのはエンジン暖機完了後の特性であるが、本図はオフセット量をエンジン水温に応じて可変にした例である。高水温に比べ低水温はオフセットを小さくしている。よってアクセル全閉であっても後輪の駆動力は水温に応じて可変となる。これは、エンジン回転数が高い冷機時では、アイドル回転数が高くエンジン出力も大きいので、エンジン出力だけで微速走行が可能となり、発進後にギアが接続されたときのモータ駆動トルクが冷機時の零となる。中水温以上になると、オフセットが零より大きくなるので、後輪の駆動力は零より大きくなり微速走行が可能となる。なお、本例ではエンジン水温を例にしているが、これに限定されるものではない。例えば、外気温度，吸気温度，エンジン目標回転数，エンジン回転数，エンジン油温，ミッション油温，車輪回転数，駆動トルク値，車速，道路勾配などの検出値や推定値などをパラメータに設定しても同等の効果を得ることができる。

また、オフセットを設けず、モータ駆動トルクの下限値を可変するようにしても同等の効果を得ることが可能である。

また、微速走行時の車速を所定車速へフィードバック制御させてモータ駆動トルクを調整しても、同等の効果を得ることが可能である。

図７は、図１の車両における摩擦クラッチを接続するタイミングの設定方法を示す。

この図は、動力性能線図の車速とギア位置（１速，２速，３速）の関係を示している。２速発進時の場合、摩擦クラッチを接続する車速をＡkm／ｈとすれば、２速時のエンジン回転数となるＢｒ／min が算出される。したがって、モータによる走行での車速上昇に比例するようにエンジン回転数も上昇させ、Ａkm／ｈの時点でエンジン回転数がＢｒ／min となるように制御する。このタイミングで摩擦クラッチを接続すれば、エンジン回転数
（摩擦クラッチ入力軸）とトランスミッション入力軸（摩擦クラッチの出力軸）の回転数は一致しているので、スムーズなギア接続が可能となる。エンジン回転数上昇は、電子制御スロットルなどエンジン空気量調整装置にて実現する。

逆にエンジン回転数を起点にしても同様である。例えば破線で示したアイドル回転数に相当する車速を算出し、その車速になったタイミングで、摩擦クラッチを接続すれば良い。エンジン回転数が高い冷機時や暖機状態に応じて変化するアイドル回転数に応じてクラッチを接続する車速（タイミング）を変化させることで、エンジン暖機状態に関わらず安定したクラッチ接続が可能となり、スムーズなギア接続が可能となる。さらに、３速発進する場合には、アイドル回転数の時にクラッチを接続するにしても車速が高いので、発進後からの経過時間で強制的にクラッチを接続することも可能である。

このように、発進時のギア位置とエンジン状態に応じてクラッチを接続するタイミングを車速やエンジン回転数で変更する。

図８は、図１の車両の停車から２速発進時の動作タイミングチャートを示す。

ブレーキが踏まれている（ブレーキＳＷ ＯＮ）時刻ｔ１までは、車両の停車状態である。このときギア位置は２速に接続されているが、内燃機関の動力は、摩擦クラッチにより遮断されているので前輪へ駆動力が伝達されることはない。一方、後輪のモータへの通電は開始され、モータ走行により車速は増速する。アクセルが踏まれた時刻ｔ２でモータ出力を上昇させ、さらに車速は増速するが、エンジンはアイドリングのままである。その後、時刻ｔ３でトランスミッション入力軸の回転数Ｄは、図７で算出したアイドリング中のエンジン回転数と略一致し、ここで摩擦クラッチを係合する。

図９は、図１の車両の停車からクリープ走行に移行する状態を示した動作タイミングチャートを示す。

ブレーキが踏まれている（ブレーキＳＷ ＯＮ）時刻ｔ１まで車両は停車状態である。このときギア位置は２速に接続されているが、内燃機関の動力は、摩擦クラッチにより動力伝達がされないので前輪には駆動力がかからないが、後輪のモータへの通電は開始されるので、車速は上昇する。モータ走行により車速は増速するが、アクセルが踏まれていないので、モータ出力が所定の値に保持される。これにより、車速は一定のまま維持され、クリープ状態と同様の走行状態となる。このとき、トランスミッション入力軸回転数はクラッチを接続する回転数Ｂに達していないので、クラッチは開放、つまりニュートラル状態である。

図１０に、図１のパワートレイン制御ユニット１００の制御フローチャートを示す。

この処理は１０ｍｓタスクで演算される。ステップ６００にて、停車状態かを判定する。車速が０km／ｈでブレーキがＯＮ（ブレーキを踏んでいる状態）であれば、停車と判定し、クラッチを開放し、ステップ６０１に移る。停車状態でなければ、処理を終了する。ステップ６０１では発進のギア位置を決定する。例えば切替えＳＷによりスノーモードが選択されていたり、渋滞のような場合にはギアを２速や３速に決定する。パワーモードであれば１速を選定できる。ステップ６０２では、ブレーキ状態変化を判定する。停車状態からブレーキのＯＮからＯＦＦ（ブレーキ開放）への変化を検出したら、発進ステップ
６１２にてモータ通電処理を行い、後輪駆動用モータへの通電を開始または通電量の増大を行う。しかしブレーキ状態がＯＮ継続、またはＯＦＦ継続、またはブレーキがＯＦＦからＯＮに変化した場合はステップ６０３に移る。ブレーキがＯＦＦ以外であれば、ステップ６１３にて車両を減速するようにモータへの通電を停止または通電量を減少する。ブレーキがＯＦＦであれば、車両が発進したと判定する。ステップ６０４でアクセル開度を検出する。ステップ６０５では、図５で説明したアクセル開度に応じたモータ駆動トルク目標値を演算する。その後クラッチを接続するタイミングを決定するため、ステップ６０６では図７で説明したようにクラッチ接続目標車速またはクラッチ接続目標エンジン回転数を決定する。ステップ６０７では、実際の車速または実際のエンジン回転数を検出する。ステップ６０８では、目標エンジン回転数に一致するように、電子制御スロットルやアイドルスピードコントロールバルブなどを制御して、エンジン回転数の調整を行う。ステップ６０９では、ステップ６０５で決定した後輪用モータ駆動トルクと一致するようにモータへの通電量をフィードバック制御する。そしてステップ６１０では、実際の車速または実際のエンジン回転数がステップ６０６で決定したクラッチ接続目標車速またはクラッチ接続目標回転数に一致しているかを判定する。不一致であればこのルーチンを終了し、一致していればステップ６１１でクラッチを接続する。

以上で後輪用モータを駆動してＡＭＴでの発進する処理が終了するが、図１０は一例である。本例では、ステップ６０２の処理でブレーキＯＮからＯＦＦをトリガにしてモータへの通電を開始するが、ブレーキに同期させなくても良い。またステップ６１２の処理で、モータへの通電量を増大させるが、最初から増大させておけばブレーキのＯＮからOFFに同期する必要はない。

図１１に、図１の車両の発進時におけるモータとエンジンの駆動力切り替えを示す。上の図は、運転者のアクセル開度から算出した要求駆動トルクの関係を示している。これは、制御データにて様々な要求に設定できるようにしている。発進時に運転者がアクセル開度を全閉からＡＰまで踏んだとき、パワートレイン制御ユニット１００は要求駆動トルクをＴ０と算出する。そして、発進時にモータの駆動力がＴ１＝Ｔ０となるようにパワートレイン制御ユニット１００が制御する。その後、モータで発進後、摩擦クラッチ２，３を接続してエンジンの動力が前輪に伝達され、エンジンの駆動トルクが零から次第に高くなり、Ｔ２＝Ｔ０にむけて上昇するに従い、モータの駆動トルクはＴ１から零となるように減衰させる。この時、常にＴ１＝Ｔ０−Ｔ２の関係を保ちつつ、Ｔ２＝Ｔ０となるまで、エンジン駆動トルクＴ２に同期してモータ駆動トルクＴ１を制御する。

このようにして、モータ駆動からエンジン駆動へスムーズに切り替えていくことで、トルク段差の無いスムーズな切り替えを行う。

このように本実施形態では、近年実用化された電動式の４輪駆動技術（以下ｅ−４ＷＤと称す）をＡＭＴに適用する。前輪駆動車のｅ−４ＷＤでは、発進時や極低速走行時にモータで後輪を駆動するので、この機能を適用すればＡＭＴでもクリープ現象と同等の機能を実現する事が可能となる。

これにより、ＡＴの弱点でもあるクリープ力の変動（エンジン冷機時から暖機までのアイドリング回転数の高低によってクリープ力も変化）が無くなり、かつモータにより駆動力を制御できるので、エンジン状態とは関係なく常に安定した走行性を確保できると同時に、ＡＴ以上の機能を有する事になる。

具体的には、内燃機関の出力で車両の主駆動輪（前輪）を駆動し、かつ主駆動輪とは異なる副駆動輪（後輪）を発電機または蓄電池により発生した電力にてモータの出力で駆動する車両であって、トルクコンバータを用いず複数の歯車列を備えた歯車式変速機と、内燃機関の動力を前記歯車式変速機に伝達または開放する摩擦クラッチ機構と、前記摩擦クラッチ機構の開放と伝達を自動で制御する自動クラッチ制御装置と、前記歯車式変速機の変速を自動で行う自動変速制御装置から構成する。もしくはトルクコンバータを用いず複数の歯車列を備えた歯車式変速機と、内燃機関の動力を前記歯車式変速機に伝達または開放する摩擦クラッチ機構と、前記摩擦クラッチ機構の開放と伝達を自動で制御する自動クラッチ制御装置から構成する。

そして、車両が停車状態から発進する場合は、副駆動輪用モータで発進後に前記摩擦クラッチを開放状態から伝達状態にする。

さらに、前記摩擦クラッチを開放状態から伝達状態へ切り替えるタイミングは、車両が所定車速以上のとき、またはアクセル開度が所定開度以上のとき、または前記歯車式変速機のギア位置に応じた軸回転数が所定範囲内、または発進後所定時間経過後とする。

さらに、車両が停車、かつ内燃機関がアイドリング状態にあるとき、車輪のブレーキが開放されたら、副駆動輪用モータへの通電量を増大する事を特徴とすることで、クリープに相当する現象を実現する。

さらに、車両が所定速度以下で走行、かつアクセル開度が所定開度以下のとき、車両のブレーキが踏まれたら、副駆動輪用モータへの通電量を所定値以下に制限または遮断する事で、モータによる駆動トルクを制限する。

また、車両発進時の歯車式変速機のギア位置を２速ギア以上とする。これらにより、モータによりクリープ現象を作りだすのでＡＭＴもＡＴ同様のスムーズな発進と微低速走行が可能となる。また２速発進することで１速から２速への変速ショックを皆無にできることから、どのＡＭＴ方式を採用しても変速回数を減らす事が出来る。その結果、発進から最高速まで快適な走行を提供する事ができる。

上記の説明でもわかるように、この技術はＡＭＴとｅ−４ＷＤを組み合わせる場合の特徴であって、発進と極低速走行をモータ駆動で行うことである。

本実施形態によれば、後輪をモータで駆動する技術をＡＭＴに適用することで、ＡＭＴでもＡＴのクリープ現象と同等の機能を実現できる。これによって、ＡＭＴでの発進性や極低速走行を、よりスムーズにする事ができるので、ＡＴ並のスムーズさとＭＴと同等以上の燃費を達成できる。

また、上記はトルクアシスト方式のＡＭＴで説明したが、これに限定されることなく、本発明は既存のＭＴの発進クラッチを自動化したシングルクラッチ方式ＡＭＴ，自動変速機がそれぞれ変速段を持つ複数の入力軸を有し、内燃機関の出力が複数の摩擦クラッチを介して複数の入力軸に伝達され、当該複数の摩擦クラッチを架け替えることにより変速を実現するツインクラッチ方式等のタイプに限定されるものではなく、トルクコンバータを用いないトランスミッション全てにおいて適応可能である。

本発明の一実施形態をなすＡＭＴと電動４ＷＤを組み合わせた車両の全体構成図を示す。 図１のトルクアシスト式ＡＭＴの全体構成図を示す。 図１の車両の駆動力特性を示す。 図１の車両における発進時のギア位置と発進後のモータアシストの有無を示す。 図１の車両においてモータアシストを行う場合のモータ駆動トルクの決定手法を示す。 図５のモータ駆動トルクのオフセット量を変更する場合を示す。 図１の車両における摩擦クラッチを接続するタイミングの設定方法を示す。 図１の車両の停車から２速発進時の動作タイミングチャートを示す。 図１の車両の停車からクリープ走行に移行する状態を示した動作タイミングチャートを示す。 図１のパワートレイン制御ユニット１００の制御フローチャートを示す。 図１の車両の発進時におけるモータとエンジンの駆動力切り替えを示す。

符号の説明

１…エンジン、１００…パワートレイン制御ユニット、２００…ＡＭＴ（オートマチックマニュアルトランスミッション）、２０６…第２駆動軸、２１０…第１駆動軸、３０３…モータ。

Claims (16)

1. 内燃機関の出力が摩擦クラッチおよび自動変速機を介して伝達されることにより駆動される第１駆動軸と、モータの出力により駆動される第２駆動軸を有する自動車の制御装置であって、
   自動車の発進時に、前記摩擦クラッチ，前記自動変速機、及び前記モータを協調制御する制御部を有する自動車の制御装置。
2. 請求項１に記載の自動車の制御装置であって、
   前記制御部は、自動車の発進の際に１速とは異なるギア段を係合するように前記自動変速機を制御し、自動車の発進前に前記摩擦クラッチを解放し、自動車の発進時に前記モータを駆動し、その後前記摩擦クラッチを係合する自動車の制御装置。
3. 請求項１に記載の自動車の制御装置であって、
   前記制御部は、前記摩擦クラッチ，前記自動変速機、及び前記モータに加え、前記内燃機関を協調制御する自動車の制御装置。
4. 請求項３に記載の自動車の制御装置であって、
   前記制御部は、前記摩擦クラッチを係合する際に、前記モータでの走行に伴う前記自動変速機の入力軸回転数に同期するように前記内燃機関の出力軸回転数を制御する自動車の制御装置。
5. 請求項２に記載の自動車の制御装置であって、
   前記制御部は、車両が停車中であって前記内燃機関がアイドリング状態にあるときに、車輪のブレーキが開放されたら、前記モータへの通電量を増加する自動車の制御装置。
6. 請求項２に記載の自動車の制御装置であって、
   前記制御部は、車両が所定速度以下で走行中であってアクセル開度が所定開度以下のときには、ブレーキの作動時に前記モータへの通電量を所定値以下に制御または通電を遮断する自動車の制御装置。
7. 請求項２に記載の自動車の制御装置であって、
   前記制御部は、前記モータでの走行に伴う前記自動変速機の入力軸の回転数が前記内燃機関のアイドル回転数に同期したときに、前記摩擦クラッチを係合する自動車の制御装置。
8. 請求項３に記載の自動車の制御装置であって、
   前記制御部は、前記摩擦クラッチを係合した後、前記モータの駆動トルクを低下させると共に、前記内燃機関の出力トルクを上昇させる自動車の制御装置。
9. 請求項１に記載の自動車の制御装置であって、
   前記制御部は、運転者の手動により変速する手動変速モードにおいて、自動車の発進時に１速のギア段を係合するように前記自動変速機を制御する自動車の制御装置。
10. 請求項１に記載の自動車の制御装置であって、
    前記制御部は、車両が所定車速以上である場合、アクセル開度が所定開度以上である場合、前記自動変速機のギア位置に応じた軸回転数が所定範囲内である場合、または発進後の経過時間が所定時間に達した場合に、前記摩擦クラッチを係合する自動車の制御装置。
11. 内燃機関の出力が摩擦クラッチおよび自動変速機を介して伝達されることにより駆動される第１駆動軸と、モータの出力により駆動される第２駆動軸を有する自動車の制御方法であって、
    自動車の発進の際に１速とは異なるギア段を係合するように前記自動変速機を制御し、自動車の発進前に前記摩擦クラッチを解放し、自動車の発進時に前記モータを駆動し、その後前記摩擦クラッチを係合する自動車の制御方法。
12. 内燃機関と、
    自動変速機と、
    前記内燃機関と前記自動変速機との間で駆動力を伝達，遮断する摩擦クラッチと、
    前記内燃機関の出力が前記摩擦クラッチおよび前記自動変速機を介して伝達されることにより駆動される第１駆動軸と、
    モータの出力により駆動される第２駆動軸と、を有する自動車。
13. 請求項１２に記載の自動車であって、
    自動車の発進時に、前記摩擦クラッチ，前記自動変速機、及び前記モータを協調制御する制御装置を有する自動車。
14. 請求項１２に記載の自動車であって、
    前記モータは、前記内燃機関によって駆動される発電機で発電された電力によって駆動される自動車。
15. 請求項１２に記載の自動車であって、
    前記内燃機関によって駆動される発電機で発電された電力を蓄える蓄電池を有し、
    前記モータは、前記蓄電池によって駆動される自動車。
16. 請求項１２に記載の自動車であって、
    前記自動変速機は複数の入力軸を有し、前記内燃機関の出力が複数の前記摩擦クラッチを介して前記複数の入力軸に伝達される自動車。
    

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