特開 2024-54959 車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024054959

(43)【公開日】2024-04-18

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/19 20160101AFI20240411BHJP

   B60K 6/442 20071001ALI20240411BHJP

   B60W 10/10 20120101ALI20240411BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20240411BHJP

   F16H 61/04 20060101ALI20240411BHJP

   F16H 59/42 20060101ALI20240411BHJP

   F16H 59/40 20060101ALI20240411BHJP

   F16H 59/70 20060101ALI20240411BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20240411BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20240411BHJP

【ＦＩ】

B60W20/19

B60K6/442 ZHV

B60W10/10 900

B60W10/08 900

F16H61/04

F16H59/42

F16H59/40

F16H59/70

B60L50/16

B60L15/20 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022161450

(22)【出願日】2022-10-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】玉地 俊明

(72)【発明者】

【氏名】佐竹 宣彦

(72)【発明者】

【氏名】奥田 弘一

(72)【発明者】

【氏名】田端 淳

【テーマコード（参考）】

3D202

3J552

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D202AA02

3D202BB11

3D202BB32

3D202BB35

3D202CC03

3D202CC72

3D202CC75

3D202DD05

3D202DD07

3D202DD33

3D202FF06

3D202FF13

3J552MA01

3J552MA12

3J552NA01

3J552NB01

3J552NB05

3J552NB08

3J552PA03

3J552RA20

3J552RB17

3J552SA02

3J552SB02

3J552SB05

3J552TB12

3J552VA32W

3J552VA37W

3J552VA74Z

3J552VC01Z

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BA04

5H125BD17

5H125BE05

5H125CA02

5H125EE41

(57)【要約】

【課題】自動変速機のシフトポジションの切り替えに伴う係合ショックを防止し、且つシフトポジションの切り替え中、要求されるトルクを駆動輪に伝達する。
【解決手段】シフトレバー６１で選択されているシフトポジションが非走行ポジションから走行ポジションに切り替わったとき、自動変速機８５の入力軸８５Ａ及び出力軸８５Ｂの回転速度の差が規定値未満になるまでは自動変速機８５での非走行ポジションから走行ポジションへの切り替えを待機するとともに、エンジン１０のトルクで第１ＭＧ８２による発電を行い、且つ第２ＭＧ８８に給電して駆動輪７２にトルクを付与する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、前記エンジンからのトルクが入力される入力軸及び駆動輪へとトルクを出力する出力軸を備えている自動変速機と、前記入力軸に接続しているとともに前記入力軸からのトルクによって発電可能な第１モータジェネレータと、前記出力軸に接続しているとともに前記出力軸を介して前記駆動輪にトルクを付与可能な第２モータジェネレータと、乗員が前記自動変速機のシフトポジションを選択するための選択装置と、を有する車両を制御対象とし、
前記エンジンの運転中、前記選択装置で選択されている前記シフトポジションが前記入力軸及び前記出力軸間のトルク伝達が不能な非走行ポジションから前記入力軸及び前記出力軸間のトルク伝達が可能な走行ポジションに切り替わったときに係合ショック低減処理を実行し、
前記係合ショック低減処理では、前記入力軸の回転速度及び前記出力軸の回転速度の差が規定値未満になるまでは前記自動変速機での前記非走行ポジションから前記走行ポジションへの切り替えを待機するとともに、前記エンジンのトルクで前記第１モータジェネレータによる発電を行い、且つ前記第２モータジェネレータに給電して前記駆動輪にトルクを付与する
車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示された車両は、エンジンを有する。このエンジンから駆動輪に至るトルクの伝達経路上には、入力クラッチ、モータジェネレータ、トルクコンバータ、及び自動変速機がこの順番で並んでいる。入力クラッチは、エンジンとモータジェネレータとの間のトルクの伝達経路を接続したり切断したりする。自動変速機は、乗員によるシフトレバーの操作に応じてシフトポジションが切り替わる。ここで、自動変速機では、シフトレバーの操作に応じてシフトポジションが非走行ポジションから走行ポジションに切り替わる際、切断状態にある入力軸と出力軸とが接続状態に切り替わる。

【0003】

特許文献１に開示された制御装置は、シフトレバーによって非走行ポジションから走行ポジションへの切り替えの操作があった場合、入力クラッチを切断状態にしたまま、先ず自動変速機の入力軸と出力軸とを接続状態にする。そしてその後、入力クラッチを接続状態にすることによってエンジンとモータジェネレータとを接続する。このように、自動変速機の出力軸側から段階的にトルクの伝達経路を接続していくことで、自動変速機が非走行ポジションから走行ポジションへと切り替えられたときの入力軸と出力軸との係合ショックを抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００－３１８４９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のように、自動変速機のシフトポジションの切り替え完了後にエンジンとモータジェネレータとを接続する場合、シフトポジションの切り替え中は、エンジンのトルクを駆動輪に伝達できないため、要求されるトルクを駆動輪に伝達できないといった事態が生じ得る。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための車両の制御装置は、エンジンと、前記エンジンからのトルクが入力される入力軸及び駆動輪へとトルクを出力する出力軸を備えている自動変速機と、前記入力軸に接続しているとともに前記入力軸からのトルクによって発電可能な第１モータジェネレータと、前記出力軸に接続しているとともに前記出力軸を介して前記駆動輪にトルクを付与可能な第２モータジェネレータと、乗員が前記自動変速機のシフトポジションを選択するための選択装置と、を有する車両を制御対象とし、前記エンジンの運転中、前記選択装置で選択されている前記シフトポジションが前記入力軸及び前記出力軸間のトルク伝達が不能な非走行ポジションから前記入力軸及び前記出力軸間のトルク伝達が可能な走行ポジションに切り替わったときに係合ショック低減処理を実行し、前記係合ショック低減処理では、前記入力軸の回転速度及び前記出力軸の回転速度の差が規定値未満になるまでは前記自動変速機での前記非走行ポジションから前記走行ポジションへの切り替えを待機するとともに、前記エンジンのトルクで前記第１モータジェネレータによる発電を行い、且つ前記第２モータジェネレータに給電して前記駆動輪にトルクを付与する。

【0007】

上記構成では、自動変速機の入力軸と出力軸との回転速度の差が規定値未満になるまで自動変速機でのシフトポジションの切り替えを待機する。このことで、入力軸と出力軸との接続に伴う係合ショックを防止できる。その上で、上記構成では、シフトポジションの切り替えを待機する間、第１モータジェネレータによって発電を行う。この発電した電力を第２モータジェネレータの動力源として利用することで、第２モータジェネレータから駆動輪にトルクを付与できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、車両の概略構成図である。

【図2】図２は、発進制御の処理手順を表したフローチャートである。

【図3】図３は、発進制御に伴う入力軸及び出力軸の回転速度の時間変化の例を表したタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、車両の制御装置の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に示すように、車両９９は、エンジン１０を有する。エンジン１０は、水素を燃料としている。なお、燃料は水素に限定されず、例えばガソリンでもよい。エンジン１０のクランク軸１４は、入力クラッチ８１を介して自動変速機８５の入力軸８５Ａに接続している。入力クラッチ８１は、油圧に応じてクランク軸１４と入力軸８５Ａとを断接する。入力クラッチ８１が接続状態にある場合、入力軸８５Ａには、クランク軸１４からのトルクが入力される。入力軸８５Ａの途中には、ロックアップクラッチ８４付きのトルクコンバータ８３が設けられている。また、入力軸８５Ａにおいて、トルクコンバータ８３に対してクランク軸１４側には、第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記す。）８２のロータ８２Ａが接続している。ロータ８２Ａは、入力軸８５Ａと一体回転する。第１ＭＧ８２は、入力軸８５Ａからのトルクによって発電可能である。自動変速機８５の出力軸８５Ｂは、ディファレンシャル等を介して駆動輪７２に接続している。出力軸８５Ｂは、駆動輪７２にトルクを出力する。出力軸８５Ｂの途中には、第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと記す。）８８のロータ８８Ａが接続している。ロータ８８Ａは、出力軸８５Ｂと一体回転する。第２ＭＧ８８は、出力軸８５Ｂを介して駆動輪７２にトルクを付与可能である。なお、第１ＭＧ８２及び第２ＭＧ８８は、インバータを介してバッテリ７９に電気的に接続している。バッテリ７９は、第１ＭＧ８２及び第２ＭＧ８８の双方と電力を授受する。

【0010】

自動変速機８５は有段式である。自動変速機８５では、複数の係合要素８５Ｃの断接状態が油圧に応じて切り替わる。そして、各係合要素８５Ｃの断接状態に応じて、自動変速機８５はＤポジション、Ｒポジション、Ｎポジション、及びＰポジションのいずれかに対応する変速段を形成する。Ｄポジションは、前進走行用の変速段を形成するシフトポジションである。Ｒポジションは、後進走行用の変速段を形成するシフトポジションである。走行ポジションであるこれらＤポジション及びＲポジションでは、入力軸８５Ａ及び出力軸８５Ｂ間のトルク伝達が可能である。Ｎポジション及びＰポジションは、非走行用の変速段を形成するシフトポジションである。なお、Ｐポジションでは、出力軸８５Ｂの回転がロックされる。非走行ポジションであるこれらＮポジション及びＰポジションでは、入力軸８５Ａ及び出力軸８５Ｂ間のトルク伝達が不能である。こうした４つのシフトポジションは、乗員によるシフトレバー６１の操作を通じていずれか１つが選択される。シフトレバー６１は、４つのシフトポジションに対応する４つの操作位置Ｌに位置を切り替え可能である。操作レバーの操作位置Ｌは、位置センサ６２によって検出されて後述の制御装置１に送信される。シフトレバー６１及び位置センサ６２は、乗員が自動変速機８５のシフトポジションを選択するための選択装置を構成している。

【0011】

車両９９は、制御装置１を有する。制御装置１は、中央処理装置であるＣＰＵ２や、制御用のプログラムやデータを記憶したメモリ３などを備えている。そして、制御装置１は、メモリ３が記憶しているプログラムをＣＰＵ２が実行することにより各種の処理を実行する。制御装置１は、車両９９に搭載されている各種センサからの検出信号を繰り返し受信する。例えば、制御装置１は、自動変速機８５の入力軸８５Ａの回転位置Ｘ１を検出する第１センサ９１の検出信号、及び出力軸８５Ｂの回転位置Ｘ２を検出する第２センサ９２の検出信号を受信する。制御装置１は、これらの検出信号に基づいて、入力軸８５Ａの回転速度Ｙ１から出力軸８５Ｂの回転速度Ｙ２を減じた値である差回転ΔＹを算出する。また、制御装置１は、バッテリ７９の温度、電圧、及び電流等といったバッテリ情報Ｂを検出するバッテリセンサ９３の検出信号を受信する。制御装置１は、バッテリ情報Ｂに基づいて、バッテリ７９の満充電容量に対する残容量の比率である充電率Ｊを算出する。その他、制御装置１は、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル操作量Ａを検出するアクセルセンサ９４からの検出信号なども受信する。

【0012】

制御装置１は、車両９９の各種部位を制御対象とする。例えば、制御装置１は、エンジン１０のトルクを制御したり、各モータジェネレータの回生及び力行を制御したりする。制御装置１は、バッテリ７９の充電率Ｊが低い場合やエンジン１０の暖機完了前などでは、停車中にエンジン１０のアイドル運転を継続することがある。アイドル運転とは、エンジン１０が自立して運転可能な最小限度に近いのクランク軸１４の回転速度でエンジン１０を運転させることである。なお、制御装置１は、エンジン１０の運転中は、入力クラッチ８１によってクランク軸１４と入力軸８５Ａとを接続する。また、制御装置１は、シフトレバー６１で選択されているシフトポジションに応じて自動変速機８５のシフトポジションを切り替える。

【0013】

制御装置１は、車両９９の発進用の制御として発進制御を実行可能である。制御装置１は、停車時におけるエンジン１０のアイドル運転中、シフトレバー６１で選択されているシフトポジションが非走行ポジションから走行ポジションに切り替わると、発進制御を開始する。なお、停車時におけるエンジン１０のアイドル運転中では、差回転ΔＹが規定値Ｋ以上であることが予め実験等でわかっている。規定値Ｋは、入力軸８５Ａと出力軸８５Ｂとの接続に伴う係合ショックが乗員に認知され得る差回転ΔＹの最小値として例えば実験で予め定められている。

【0014】

図２に示すように、制御装置１は、発進制御を開始すると、先ずステップＳ１の処理を実行する。ステップＳ１において、制御装置１は、係合ショック低減処理を開始する。制御装置１は、係合ショック低減処理では、以下の４つのことを行う。制御装置１は、エンジン１０のアイドル運転を継続する。また、制御装置１は、シフトレバー６１によって現状で選択されているシフトポジションへの切り替えを待機し、自動変速機８５のシフトポジションを、発進制御を開始した時点での非走行ポジションのままに維持する。また、制御装置１は、エンジン１０のトルクによって第１ＭＧ８２に発電させるべく、第１ＭＧ８２を回生運転させる。また、制御装置１は、第２ＭＧ８８のトルクを駆動輪７２に付与すべく第２ＭＧ８２を力行運転させる。このとき、制御装置１は、アクセル操作量Ａなどから把握される車両９９の要求駆動力を満たすように第２ＭＧ８８を制御する。アクセル操作量Ａがゼロである場合、制御装置１は、予め定められた大きさのクリープトルクを駆動輪７２に作用させるべく第２ＭＧ８８を制御することになる。制御装置１は、以上の内容を含む係合ショック低減処理を開始すると、処理をステップＳ２に進める。ステップＳ２において、制御装置１は、最新の差回転ΔＹが規定値Ｋ未満であるか否かを判定する。制御装置１は、差回転ΔＹが規定値Ｋ未満になるまでステップＳ２の処理を繰り返す。そして、制御装置１は、差回転ΔＹが規定値Ｋ未満になると（ステップ２：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３に進める。そして、ステップＳ３において、制御装置１は、自動変速機８５のシフトポジションを、シフトレバー６１によって現状で選択されているシフトポジションに切り替える。この切り替えの間、制御装置１は、エンジン１０、第１ＭＧ８２、及び第２ＭＧ８８の制御については、ステップＳ１で説明した内容を維持する。すなわち、ステップＳ３の処理は、係合ショック低減処理の一環である。制御装置１は、シフトポジションの切り替えを完了すると、処理をステップＳ４に進める。そして、ステップＳ４において、制御装置１は、係合ショック低減処理を終了するとともに通常処理を開始する。制御装置１は、通常処理では、要求駆動力を満たすように、エンジン１０、第１ＭＧ８２、及び第２ＭＧ８８を適宜制御する。制御装置１は、通常処理を開始すると、発進制御の一連の処理を終了する。

【0015】

本実施形態の作用について説明する。図３に示すように、時刻Ｔ１において、車両９９が停車中であり、且つ自動変速機８５のシフトポジションがＮポジションであるものとする。そしてこのとき、エンジン１０がアイドル運転中であるとする。この場合、時刻Ｔ１の前後において、自動変速機８５の入力軸８５Ａの回転速度Ｙ１は、クランク軸１４の回転速度に応じた略一定値に維持されている。さて、時刻Ｔ１の後の時刻Ｔ２で、乗員がシフトレバー６１の操作位置ＬをＮポジションからＤポジションに切り替えるとともにブレーキペダルを解放したとする。この場合、制御装置１は、時刻Ｔ２で係合ショック低減処理を開始する。すなわち、制御装置１は、自動変速機８５のＮポジションからＤポジションへの切り替えを待機させつつ、エンジン１０のアイドル運転を継続する。これにより、入力軸８５Ａの回転速度Ｙ１は、時刻Ｔ２の前と同じ略値に維持される。また、制御装置１は、エンジン１０のトルクで第１ＭＧ８２に発電させる。制御装置１は、この発電した電力の少なくとも一部を第２ＭＧ８８への給電にまわす。そして、制御装置１は、第１ＭＧ８２が発電した電力を含め、バッテリ７９が蓄えている電力を動力源と利用して第２ＭＧ８８にトルクを出力させる。このトルクが駆動輪７２及び自動変速機８５の出力軸８５Ｂに付与されることになる。この結果、時刻Ｔ２の時点でゼロであった駆動輪７２及び出力軸８５Ｂの回転速度Ｙ２が、時刻Ｔ２以降徐々に上昇していく。換言すると、時刻Ｔ２を契機として車両９９が走行を開始する。時刻Ｔ２以降に出力軸８５Ｂの回転速度Ｙ２が上昇することで、入力軸８５Ａと出力軸８５Ｂとの回転速度の差である差回転ΔＹは徐々に小さくなっていく。そして、時刻Ｔ３で差回転ΔＹが規定値Ｋ未満になると、制御装置１は、自動変速機８５のシフトポジションをＮポジションからＤポジションへと切り替える。このように、制御装置１は、差回転ΔＹが規定値Ｋ未満になるまでは自動変速機８５でのシフトポジションの切り替えを待機する。

【0016】

本実施形態の効果について説明する。水素を燃料とするエンジン１０では、高圧の水素をインジェクタから噴射することなどとの関連で、燃料噴射量の目標値を少なく設定したときの実噴射量のコントロールが難しい。そして、上記目標値を少なく設定すると、実噴射量のばらつきが大きくなり得る。実噴射量のばらつきが大きい状態でエンジン１０を運転するとクランク軸１４の回転が不安定になる。こうしたこともあり、水素を燃料とするエンジン１０では、アイドル運転時の燃料噴射量の目標値を相応に多く設定している。それに伴い、アイドル運転する際のクランク軸１４の回転速度は、例えばガソリンを燃料とするエンジンに比べて高くなっている。そのため、停車中においてエンジン１０がアイドル運転しているときの差回転ΔＹは大きくなりがちである。したがって、何の対処もせずに自動変速機８５の入力軸８５Ａと出力軸８５Ｂとの接続を行うと、そのときの係合ショックが大きくなり得る。この点、本実施形態では、上記のとおり、差回転ΔＹが規定値Ｋ未満になるまでは、自動変速機８５のシフトポジションの切り替えを待機する。したがって、入力軸８５Ａと出力軸８５Ｂとの接続に伴う係合ショックを防止できる。その上で、本実施形態では、シフトポジションの切り替えを待機する間、第１ＭＧ８２によって発電を行う。そして、この発電した電力を第２ＭＧ８８の動力源として利用する。したがって、第２ＭＧ８８から駆動輪７２にトルクを付与できる。

【符号の説明】

【0017】

１…制御装置 １０…エンジン ６１…シフトレバー ７２…駆動輪 ７９…バッテリ ８２…第１ＭＧ ８５…自動変速機 入力軸８５Ａ 出力軸８５Ｂ ８８…第２ＭＧ ９９…車両

【図1】

【図2】

【図3】