JP4151139B2

JP4151139B2 - 発進クラッチ制御装置

Info

Publication number: JP4151139B2
Application number: JP36336598A
Authority: JP
Inventors: 孝司安藤; 薫澤瀬; 威浅野; 和功半田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2018-12-21
Also published as: JP2000186726A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリープ走行を可能とする発進クラッチ手段を備えた車両における発進クラッチ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トルクコンバータを有する一般的な自動変速機を搭載した車両では、トルクコンバータのトルク比等によって決まるクリープ力と走行抵抗が釣り合う車速でクリープ走行が可能となっている。また、無段変速機を搭載した車両では、エンジンと駆動輪との間に発進クラッチを備え、発進クラッチの係合状態を調整することで、クリープ走行を可能としているものもある。この場合、発進クラッチの係合状態の調整は、トルクコンバータを有する一般的な自動変速機を搭載した車両と同様なクリープトルクが得られるように制御されている。
【０００３】
このような車両では、クリープ力と走行抵抗が釣り合う車速でクリープ走行が可能となっているが、傾斜路等では車速が変化してしまう。そこで、発進クラッチを備えた車両では、傾斜センサを用いて車体の傾斜を検出し、傾斜センサの出力と車速センサとの出力に基づいて発進クラッチが発生するクリープトルクを調整することが考えられている（特開平1-275937号公報等参照）。車体の傾斜に応じてクリープトルクを調整制御することで、路面の傾斜状況に拘らず車速を略一定に保つことが可能になり、上り坂で車両が後退したり下り坂で車両が高速度で前進することがなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の発進クラッチが発生するクリープトルクを調整する技術では、道路勾配に対応することはできても、車両の乗員数や荷の積載量の変動に対応してクリープトルクを変動させることはできない。このため、車両の乗員数や荷の積載量が変動すると、同じ傾斜路等でも車速が変化してしまう問題があった。
【０００５】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、路面傾斜状況や車両の状況変動に拘らず安定したクリープ走行を可能にした発進クラッチ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明では、エンジンと駆動輪との間に設けられ係合状態が調整される発進クラッチ手段と、車両の速度を検出する車速検出手段と、発進クラッチ手段の実係合状態を推定もしくは検出する実係合状態検出手段と、クリープ走行中における車速及び実係合状態から車両の走行抵抗を、例えば、演算やマップ検索により求める走行抵抗導出手段と、走行抵抗に基づいて、発進クラッチ手段の目標係合状態を設定する設定手段と、目標係合状態になるよう発進クラッチ手段の係合状態を制御する制御手段と、車両の発進時に目標係合状態が達成されるまでの立ち上がり時間を、走行抵抗が大きいほど短くするように、制御手段の作動を補正する発進制御手段とを備えている。これにより、路面の傾斜状態や車両の状況変動による走行抵抗の変化に拘らず安定したクリープ走行が可能になると共にスムーズな発進が可能になる。
【０００７】
好ましい態様として、更に、過去の走行速度及び走行状況を学習して目標車速を設定し、目標車速に基づいて発進クラッチ手段の係合状態を制御することで、渋滞走行等の連続低速走行時に頻繁なアクセル操作をなくしてクリープ走行が可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係る発進クラッチ制御装置を備えた車両の概略構成、図２乃至図４には制御手段のブロック構成を示してある。図に示した車両は電気モータとエンジンとを併用して駆動力を得るハイブリッド車を例に挙げて説明してあるが、発進クラッチ手段を備えた車両であれば、ハイブリッド車以外の車両であっても本発明を適用することができる。
【０００９】
図１に示すように、エンジン１の出力軸２は、クラッチ３及び前後進切換用のダブルピニオン型の遊星歯車機構４を介して無段変速機(CVT) ５の入力側に連結されている。また、CVT ５の入力側にはエンジン始動モータ兼用の電気モータ／発電機（M/G)６が連結されている。CVT ５の出力側は発進クラッチ７を介してデフ８に連結され、駆動力が駆動輪９に伝達される。尚、図中の符号で４１は、遊星歯車機構４のリングギヤを停止させるためのブレーキである。
【００１０】
上述したハイブリッド車においては、クラッチ３のオン・オフ及びエンジン１の駆動制御により、M/G ６のみでCVT ５の入力側に駆動力を伝達して駆動輪９を駆動したり、必要に応じてエンジン１を駆動してM/G ６とエンジン１を併用してCVT ５の入力側に駆動力を伝達して駆動輪９を駆動する種々の運転モードを有している。即ち、クラッチ３をオフ、ブレーキ４１をオフさせた状態でM/G ６をモータ作動させればモータ単独走行モードとなり、減速時はM/G ６を発電機作動させることで回生制動モードとなる。また、クラッチ３をオン、ブレーキ４１をオフさせた状態では遊星歯車機構４はエンジン１の出力軸と一体回転することになり、M/G ６を空転させればエンジン単独走行モード、M/G ６をモータ作動させればエンジン・モータ併用の走行モード、M/G ６を発電作動させればエンジン・発電機併用の走行モードとなる。尚、エンジン１の始動は、この状態でM/G ６のモータ出力をエンジン１の出力軸に伝達することにより行われる。また、クラッチ３をオフ、ブレーキ４１をオンさせた状態では、エンジン１の出力軸に対して遊星歯車機構４のキャリアが逆転してエンジン出力による後進が可能となる。
【００１１】
発進クラッチ７の係合状態の調整により、エンジン１及びM/G ６側の駆動力が所定のトルクで駆動輪９側に伝達され、クリープ走行が可能となる。即ち、発進クラッチ手段としての発進クラッチ７は、制御手段としての容量制御装置１０の指令により発進クラッチ容量（係合状態）が調整され、発進クラッチ容量の調整によりクリープ走行を可能としている。
【００１２】
容量制御装置１０には車速検出手段としての車速センサ１１の信号が入力されるようになっており、容量制御装置１０では、発進クラッチ７の実発進クラッチ容量（実係合状態）が推定もしくは検出されると共に（実係合状態検出手段）、クリープ走行中における車速及び実発進クラッチ容量から車両の走行抵抗が導出され、走行抵抗に応じて発進クラッチ７の目標クラッチ容量（目標係合状態）が設定される。
【００１３】
そして、容量制御装置１０では、過去の走行速度及び走行状況を学習して目標クラッチ容量に反映させると共に、発進時の発進クラッチ７の係合をスムーズに行なう要素を目標クラッチ容量に反映させ、最終的に目標発進クラッチ容量を発進クラッチ７側に出力する。また、目標発進クラッチ容量は、油圧系の遅れ等の一次遅れ要素が加味されて発進クラッチ７の実発進クラッチ容量として推定される。尚、実発進クラッチ容量は、図示しない発進クラッチ係合油圧検出手段（油圧センサ）により発進クラッチ容量を検出し、検出した値を用いて算出またはマップ検索により導出することも可能である。
【００１４】
図２乃至図４に基づいて容量制御装置１０を説明して発進クラッチ７の制御状況の流れを説明する。
【００１５】
図２に示すように、容量制御装置１０は実係合状態検出手段としての実クラッチ容量算出手段２１を備え、実クラッチ容量算出手段２１では発進クラッチ７の実発進クラッチ容量（実係合状態）が推定される（詳細は後述する）。尚、初期状態では、実クラッチ容量算出手段２１には予め設定された初期値が与えられている。実クラッチ容量算出手段２１で推定された実発進クラッチ容量は走行抵抗導出手段２２に入力されると共に、走行抵抗導出手段２２には車速センサ１１からの車速情報が入力される。
【００１６】
走行抵抗導出手段２２では、実発進クラッチ容量及び車速に基づいて走行抵抗に対応する指標をマップ検索（もしくは演算）により導出し、車両の走行抵抗を求める。求められた走行抵抗は目標クラッチ容量設定手段２３に入力され、発進クラッチ７の目標クラッチ容量が求められる（詳細は後述する）。
【００１７】
また、容量制御装置１０には、過去の走行速度及び走行状況を学習して目標クラッチ容量に対して加味するゲインを設定する車速学習手段２４が備えられている（詳細は後述する）。更に、容量制御装置１０には、発進時の発進クラッチ７の係合をスムーズに行なうために目標クラッチ容量に対して加味するゲインを設定する発進制御手段２５が備えられ（詳細は後述する）、発進制御手段２５には走行抵抗導出手段２２で求められた車両の走行抵抗が入力される。
【００１８】
車速学習手段２４で設定されたゲインが乗算部３１で目標クラッチ容量に対して乗じられ、更に、発進制御手段２５で設定されたゲインが乗算部３２で乗じられ、最終的に発進クラッチ７側に出力される目標発進クラッチ容量が算出されて設定される。設定された目標発進クラッチ容量が発進クラッチ７側に出力され、発進クラッチ７の実容量が目標発進クラッチ容量となるように制御され、発進クラッチ７の係合状態、即ち、クリープトルクが調整される。
【００１９】
一方、最終的に設定された目標発進クラッチ容量は一次遅れ加味手段２６に入力され、一次遅れ加味手段２６では油圧系の遅れ等の一次遅れ要素を目標発進クラッチ容量に加味して実クラッチ容量算出手段２１に入力する。実クラッチ容量算出手段２１は、一次遅れ要素を加味した目標発進クラッチ容量と、前述の初期値とに基づいて実発進クラッチ容量を推定する。
【００２０】
図３に基づいて目標クラッチ容量設定手段２３を説明する。
【００２１】
目標クラッチ容量設定手段２３は、車両の走行抵抗に基づいて目標クラッチ容量を求める手段である。
【００２２】
図に示すように、目標クラッチ容量設定手段２３には前進算出部３３及び後進算出部３４が備えられ、前進算出部３３及び後進算出部３４には走行抵抗導出手段２２で求められた車両の走行抵抗が入力される。前進算出部３３及び後進算出部３４では、走行抵抗に応じて前進用の目標クラッチ容量及び後進用の目標クラッチ容量がマップ検索により求められる。
【００２３】
前進算出部３３及び後進算出部３４は図示しないシフトレバーのシフト位置等に連動してスイッチングされる前後進スイッチ３５を介して乗算部３１につなげられ、前後進スイッチ３５により選択された前進算出部３３もしくは後進算出部３４側の目標クラッチ容量が乗算部３１に送られる。尚、図示例は、前後進スイッチ３５がオンの状態で前進算出部３３が乗算部３１につなげられた状態を示してある。
【００２４】
上述したように、目標クラッチ容量設定手段２３では、走行抵抗導出手段２２で求められた車両の走行抵抗に応じて、前進時後進時のそれぞれで発進クラッチ７の目標クラッチ容量が求められる。
【００２５】
従って、車両の走行抵抗に応じて発進クラッチ７の目標クラッチ容量を求めるので、走行抵抗の変化に応じて発進クラッチ７のクラッチ容量が加減されるようになる。このため、走行抵抗に拘らず安定したクリープ走行が可能となり、上り坂で車両が後退したり下り坂で車両が高速度で前進することがなくなると共に、乗員数、積載量の変動等による走行抵抗の変化に対しても、安定したクリープ走行が可能となる。
【００２６】
図４に基づいて車速学習手段２４を説明する。
【００２７】
車速学習手段２４は、過去の走行速度及び走行状況を学習して低速車での走行が連続した場合に渋滞走行と判断し、低速走行時の平均車速から目標クリープ速度となる標準車速を算出し、標準車速に応じて目標クラッチ容量を加減することで発進クラッチ７の容量を加減するものである。車速学習手段２４により、渋滞走行には目標クリープ速度でクリープ走行できるようになり、頻繁なアクセル操作が不要となる。
【００２８】
図に示すように、車速学習手段２４には目標車速算出部３６が備えられ、目標車速算出部３６には第１平均車速が入力される。第１平均車速は、過去Ｎ回（例えば30回）のｎ秒間（例えば１秒間）の車速の平均であり、目標車速算出部３６では、第１平均車速に基づいて目標車速TSP がマップ検索により求められる。
【００２９】
また、車速学習手段２４には低速比率算出部３７が備えられ、低速比率算出部３７には第２平均車速及び所定車速走行時間比率が入力される。第２平均車速は、過去Ｔ分（例えば３分）の車速の平均であり、所定車速走行時間比率は、所定車速（例えば10km/h）以上の走行時間比率である。低速比率算出部３７では、第２平均車速及び所定車速走行時間比率に基づいて低速走行ＳＷのオン・オフが決定される。即ち、第２平均車速が低く所定車速走行時間比率が低い場合に低速走行ＳＷがオンにされ、低車速での走行が連続していると判断される。
【００３０】
目標車速算出部３６で求められた目標車速TSP 及び低速比率算出部３７で決定された低速走行ＳＷのオン・オフ信号は、標準車速設定部３８に入力される。また、標準車速設定部３８には図示しないシフトレバーのシフト位置の情報が入力される。標準車速設定部３８では、シフトレバーのシフト位置及び低速走行ＳＷのオン・オフ状況に基づいて目標クリープ速度の基準となる標準車速VLが求められる。
【００３１】
即ち、低速走行ＳＷがオン状態で且つシフトレバーのシフト位置がドライブレンジ（Ｄレンジ）の場合、標準車速VLは目標車速TSP （km/h）とされる。また、それ以外の場合、標準車速VLは予め設定されたＳ（km/h：例えば２km/h）とされる。標準車速VL（TSP もしくはＳ）は、ゲイン算出部３９に入力される。また、ゲイン算出部３９には車速センサ１１からの車速情報が入力される。ゲイン算出部３９では車速に応じたゲインがマップ化され、標準車速VLに対する実車速に応じて目標クラッチ容量を加減するためのゲインが求められる。
【００３２】
つまり、図示例の場合、実車速が−２km/h以下の場合は最大のゲインが選択され、実車速が−２km/hを越え０km/h以下の場合は車速に応じ最大のゲインから基準のゲインまで徐々に小さくなるゲインが選択されてクリープ速度を高めるようにし、実車速が０km/hを越え標準車速VL以下の場合に基準のゲインが選択されてクリープ速度を保つようにし、実車速が標準車速VLを越える場合に徐々に小さくなるゲインが選択されてクリープ速度を低下させるようにする。
【００３３】
ゲイン算出部３９で求められたゲインは乗算部３１に送られ、目標クラッチ容量設定手段２３で求められた発進クラッチ７の目標クラッチ容量に対しゲイン算出部３９で求められたゲインが乗算される。つまり、標準車速VLに応じて目標クラッチ容量を加減することで発進クラッチ７の容量が加減され、渋滞走行とみなされるような低車速での連続走行時には、目標クリープ速度でクリープ走行できるようになる。
【００３４】
上述したように、車速学習手段２４では、渋滞走行とみなされるような低車速での連続走行時には、目標クリープ速度でクリープ走行できるようになるので、頻繁なアクセル操作が不要となる。
【００３５】
図２に基づいて発進制御手段２５を説明する。
【００３６】
発進制御手段２５は、発進時の発進クラッチ７のクラッチ容量を徐々に立ち上げて係合をスムーズに行なうために、乗算部３１から出力される目標クラッチ容量が出力されるまでの立ち上がり時間を制御するもので、該目標クラッチ容量を加減するためのゲインを設定する。
【００３７】
図に示すように、発進制御手段２５には加算時間設定部４１が備えられ、加算時間設定部４１には走行抵抗導出手段２２で求められた走行抵抗が入力される。加算時間設定部４１では、走行抵抗に応じた加算時間TC(ms)、つまり、走行抵抗が大きくなると短くなる加算時間TC(ms)がマップ検索により求められる。加算時間設定部４１で求められた加算時間TC(ms)はゲイン算出部４２に入力され、ゲイン算出部４２にはブレーキペダルを放してからの経過時間が入力される。ゲイン算出部４２には経過時間に応じたゲインがマップ化され、入力された経過時間及び加算時間TC(ms)に応じて目標クラッチ容量を加減するためのゲインがマップ検索される。
【００３８】
即ち、ゲイン算出部４２では、ブレーキペダルを放してからの経過時間に応じて経過時間がｔ(ms:例えば40ms) に至るまでは小さな変化率で徐々に大きくなるゲインが選択され、経過時間が（ｔ＋TC）(ms)に至るまでは大きな変化率で徐々に大きくなるゲインが選択され、経過時間が（ｔ＋TC）(ms)に至ると最大のゲイン(1.0) が選択される。加算時間TC(ms)は、走行抵抗が大きくなると短くなり大きな走行抵抗では０となるので、走行抵抗が大きい程、ｔ(ms)から（ｔ＋TC）(ms)までの時間が短くなる。
【００３９】
ゲイン算出部４２で求められたゲインは乗算部３２に送られ、乗算部３１でゲインが乗算された後の目標クラッチ容量に対してゲインが乗算される。つまり、ブレーキペダルを放してからの経過時間及び走行抵抗に応じて目標クラッチ容量を加減することで発進クラッチ７の容量が加減され、発進時の発進クラッチ７のクラッチ容量の立ち上がり時間が走行抵抗に応じて制御され、係合がスムーズに行なわれる。
【００４０】
つまり、走行抵抗に拘らずブレーキペダルを放してからの経過時間がｔ(ms)に至るまでは小さなゲインが目標クラッチ容量に乗算されてクラッチ容量が徐々に立ち上がる。走行抵抗が小さい場合、経過時間が（ｔ＋TC）(ms)に至るまでは徐々に上昇するゲインが乗算されてクラッチ容量が徐々に立ち上がり続け、経過時間が（ｔ＋TC）(ms)に至ると最大のゲインが乗算されたクラッチ容量で発進クラッチ７が係合される。一方、傾斜路走行や等、走行抵抗が大きい場合、経過時間が（ｔ＋TC）(ms)に至るまでの時間が短くなり、もしくは、ｔ(ms)と（ｔ＋TC）(ms)が等しくなり、経過時間がｔ(ms)に至った直後、もしくは、ｔ(ms)に至った瞬間に最大のゲインが乗算されたクラッチ容量で発進クラッチ７が係合される。
【００４１】
上述したように、発進制御手段２５では、乗算機３２から出力される目標クラッチ容量が乗算器３１の出力と一致するまでの時間（立ち上がり時間）が、走行抵抗が大きいほど短くなるように制御するので、走行抵抗が大きい時は良好な係合応答性が確保でき、傾斜路等での後退を防止し、走行抵抗が小さい時には立ち上がり時間が長くなって滑らかに係合されるので、走行抵抗に拘らず発進時における発進クラッチ７の係合がスムーズになる。
【００４２】
上述した発進クラッチの制御装置は、走行抵抗導出手段２２によりクリープ走行中における車速と発進クラッチ７の実係合状態とから車両の走行抵抗に対応する指標を導出し、この指標に応じて目標クラッチ容量設定手段２３により発進クラッチ７の目標クラッチ容量を設定し、この目標クラッチ容量になるように発進クラッチ７の係合状態を調整するようにしている。このため、道路勾配に拘らず適切なクリープトルクを発生させることができると共に、車両の乗員数や積載量の変動にも対応した適切なクリープトルクを発生させることができ、安定したクリープ走行を実現することが可能となる。
【００４３】
また、車速学習手段２４により、渋滞走行とみなされるような低車速での連続走行時には、目標クリープ速度でクリープ走行できるようにしたので、頻繁なアクセル操作が不要となる。
【００４４】
また、発進制御手段２５により、発進時の発進クラッチ７のクラッチ容量の立ち上がり時間が走行抵抗に応じて制御されるように目標クラッチ容量を加減するようにしたので、発進時における発進クラッチ７の係合がスムーズになる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の発進クラッチの制御装置は、エンジンと駆動輪との間に設けられ係合状態が調整される発進クラッチ手段と、車両の速度を検出する車速検出手段と、発進クラッチ手段の実係合状態を推定もしくは検出する実係合状態検出手段と、クリープ走行中における車速及び実係合状態から車両の走行抵抗を求める走行抵抗導出手段と、走行抵抗に基づいて、発進クラッチ手段の目標係合状態を設定する設定手段と、目標係合状態になるよう発進クラッチ手段の係合状態を制御する制御手段と、車両の発進時に目標係合状態が達成されるまでの立ち上がり時間を、走行抵抗が大きいほど短くするように、制御手段の作動を補正する発進制御手段とを備えているので、路面の勾配や車両の乗員数、積載量の変動による走行抵抗の変化に拘らず安定したクリープ走行を実現することが可能となると共にスムーズな発進が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係る発進クラッチ制御装置を備えた車両の概略構造を表す構成図。
【図２】制御手段のブロック構成図。
【図３】制御手段のブロック構成図。
【図４】制御手段のブロック構成図。
【符号の説明】
１エンジン
３クラッチ
４遊星歯車機構
５無段変速機(CVT)
６電気モータ／発電機(M/G)
７発進クラッチ
９駆動輪
１０容量制御装置
１１車速センサ
２１実クラッチ容量算出手段
２２走行抵抗導出手段
２３目標クラッチ容量設定手段
２４車速学習手段
２５発進制御装置
２６一次遅れ加味手段

Claims

エンジンと駆動輪との間に設けられ係合状態が調整される発進クラッチ手段と、
車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記発進クラッチ手段の実係合状態を推定もしくは検出する実係合状態検出手段と、
クリープ走行中における前記車速及び前記実係合状態から前記車両の走行抵抗を求める走行抵抗導出手段と、
前記走行抵抗に基づいて、前記発進クラッチ手段の目標係合状態を設定する設定手段と、
前記目標係合状態になるよう前記発進クラッチ手段の係合状態を制御する制御手段と、
車両の発進時に前記目標係合状態が達成されるまでの立ち上がり時間を、前記走行抵抗が大きいほど短くするように、前記制御手段の作動を補正する発進制御手段とを備えたことを特徴とする発進クラッチ制御装置。