特許 7521440 車両の制御方法および制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】車両の制御方法および制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 29/00 20060101AFI20240717BHJP

【ＦＩ】

F02D29/00 G

F02D29/00 F

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021012672

(22)【出願日】2021-01-29

(65)【公開番号】P2022116489

(43)【公開日】2022-08-10

【審査請求日】2023-11-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】入山 正浩

【審査官】櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０８０４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００９６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２１６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３３４３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

手動変速機がクラッチを介して内燃機関に接続されてなる車両の制御方法であって、車両発進時に運転者がクラッチペダルを踏み込んでいずれかの変速段を選択した後、クラッチペダルの戻し操作がなされたときに、実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度に近付くように内燃機関の出力をフィードバック制御する車両の制御方法において、
演算周期毎に算出される車速変化量が大きいほどフィードバック制御量が大となるように上記車速変化量を用いてフィードバック制御量を演算する、車両の制御方法。

【請求項2】

上記車速変化量が負であるときは、上記車速変化量に基づくフィードバック制御量は０とする、請求項１に記載の車両の制御方法。

【請求項3】

上記車速変化量に基づくフィードバック制御量は所定の上限を有する、請求項１または２に記載の車両の制御方法。

【請求項4】

車速に相関するクラッチ出力側の回転速度が上記目標エンジン回転速度以上となったときに上記フィードバック制御を終了する、請求項１～３のいずれかに記載の車両の制御方法。

【請求項5】

上記クラッチペダルの戻し操作が終了したときに上記フィードバック制御を終了する、請求項１～４のいずれかに記載の車両の制御方法。

【請求項6】

内燃機関と、この内燃機関にクラッチを介して接続された手動変速機と、を備えた車両の制御装置であって、
この制御装置は、車両発進時に運転者がクラッチペダルを踏み込んでいずれかの変速段を選択した後、クラッチペダルの戻し操作がなされたときに、実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度に近付くように内燃機関の出力をフィードバック制御するフィードバック制御部を有し、
このフィードバック制御部は、演算周期毎に算出される車速変化量が大きいほどフィードバック制御量が大となるように上記車速変化量を用いてフィードバック制御量を演算する、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、手動変速機付きの車両において、クラッチの締結動作を伴う車両発進時にエンジン回転速度を目標エンジン回転速度に近付けるように制御する制御方法および制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

手動変速機を備えた車両の発進時には、運転者がクラッチペダルを踏み込んでいずれかの変速段を選択した後、クラッチペダルを戻して、クラッチが滑りを伴う締結状態いわゆる半クラッチ状態とすることで、トルク伝達が開始される。このような車両発進時に、内燃機関の回転速度（エンジン回転速度）が過度に低下して内燃機関の停止を招来したりすることがないように、クラッチの締結動作中にエンジン回転速度を目標エンジン回転速度に近付けるように内燃機関の出力をフィードバック制御する技術が知られている。

【0003】

特許文献１は、このような車両発進時におけるフィードバック制御として、目標エンジン回転速度と実エンジン回転速度との偏差に基づく比例項と積分項と微分項とを用いてフィードバック制御量を求める技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－２３３４３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

車両の発進時に、車速変化量が大きいと、それだけクラッチの伝達トルクが大きいこととなり、エンジン回転速度の落ち込みが大きくなる。しかしながら、特許文献１の技術では、発進時の車速変化が考慮されておらず、なお改善の余地がある。

【0006】

また、特許文献１のように積分項を用いたフィードバック制御では、偏差の積分値の演算処理に時間を要するため、応答性が悪い。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明は、車両発進時に運転者がクラッチペダルを踏み込んでいずれかの変速段を選択した後、クラッチペダルの戻し操作がなされたときに、実エンジン回転速度が目標エンジン回転速度に近付くように内燃機関の出力をフィードバック制御する際に、演算周期毎に算出される車速変化量が大きいほどフィードバック制御量が大となるように上記車速変化量を用いてフィードバック制御量を演算するものである。

【発明の効果】

【0008】

この発明によれば、発進時の車速変化量が大きいほどフィードバック制御量が大となるので、内燃機関の出力がより大きくなるように制御され、エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に応答性よく復帰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】この発明の一実施例のシステム構成を示す構成説明図。

【図2】車両発進時のパラメータの変化を示すタイムチャート。

【図3】車両発進時のフィードバック制御のブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

図１は、一実施例のシステム構成の概略を示す構成説明図である。一実施例の車両は、内燃機関１に手動変速機２が接続されており、内燃機関１の出力軸と変速機２の入力軸との間にクラッチ３が介在している。変速機２の出力軸は、図示せぬ駆動輪に終減速機構等を介して接続されている。変速機２の変速段を選択するシフトレバー４には、ニュートラル位置が選択されているときに所定の信号（ニュートラル信号）を出力するニュートラルスイッチ５が設けられている。内燃機関１は、ガソリン機関であってもよくディーゼル機関であってもよいが、一例ではガソリン機関であり、電子制御型スロットル弁６の開度に応じた出力が得られる。エンジン回転速度は、クランク角センサ８によって検出される。車両の速度つまり車速は、車速センサ７によって検出される。なお、車速センサ７としては、直接にもしくは間接に車速を検出するいかなる形式のものであってもよい。

【0012】

内燃機関１の出力は、エンジンコントロールユニット１１によって制御される。車両のアクセルペダル１２の踏込量つまりアクセル開度は、アクセル開度センサ１３によって検出される。このアクセル開度センサ１３は、検出開度がアイドル状態にあると判定することで、いわゆるアイドルスイッチの機能を兼ねている。ブレーキペダル１４には、当該ブレーキペダル１４の踏込つまりブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ１５が設けられている。クラッチ３を操作するためのクラッチペダル１６には、クラッチペダル１６が僅かでも踏み込まれたことを検出する第１クラッチスイッチ１７と、クラッチ３がトルク伝達しない状態となるまでクラッチペダル１６が十分に踏み込まれたことを検出する第２クラッチスイッチ１８と、が設けられている。従って、手動変速機２の変速操作のために運転者がクラッチペダル１６を十分に踏み込んだときには第１クラッチスイッチ１７と第２クラッチスイッチ１８の双方がオンとなり、クラッチペダル１６を中間位置まで踏み込んだいわゆる半クラッチ状態のときには第１クラッチスイッチ１７がオンで第２クラッチスイッチ１８がオフとなる。

【0013】

上記のニュートラルスイッチ５、車速センサ７、クランク角センサ８、アクセルペダル開度センサ１３、ブレーキスイッチ１５、第１，第２クラッチスイッチ１７，１８等の検出信号はエンジンコントロールユニット１１に入力される。車両の発進時には、これらの検出信号に基づき、エンジンコントロールユニット１１がスロットル弁６を介して内燃機関の出力を補正し、エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に近付ける。なお、エンジンコントロールユニット１１には、内燃機関１の統合的な制御のために上記のもの以外にも多数のセンサ類の検出信号が入力されているが、これらは図示省略する。

【0014】

図２は、車両発進時における種々のパラメータの変化を示すタイムチャートである。図の上段から順に、（ａ）は内燃機関１のトルクを示す。ここで、特性線ａ１は、アクセル開度に基づく運転者要求トルク、特性線ａ２は、エンジン回転速度フィードバック制御のために付加されるアシストトルク、をそれぞれ示している。アシストトルクａ２は、後述するフィードバック制御量に応じたスロットル弁６の開度増加補正によって実現される。

【0015】

（ｂ）はエンジン回転速度を示す。ここで、特性線ｂ１は実エンジン回転速度、特性線ｂ２は発進時のフィードバック制御中の目標エンジン回転速度、特性線ｂ３はアイドル回転速度、特性線ｂ４はクラッチ３出力側の回転速度、をそれぞれ示す。図示例では発進時の目標エンジン回転速度ｂ２がアイドル回転速度ｂ３よりも高く設定されているが、本発明においては目標エンジン回転速度の値は任意であり、例えばアイドル回転速度と等しい値であってもよい。またクラッチ３出力側の回転速度ｂ４は、変速段が一定であれば車速に相関するので、このタイムチャートではクラッチ３出力側の回転速度ｂ４が同時に車速を示している。

【0016】

（ｃ）はアクセルペダル１２が踏み込まれていないアイドル状態であることを示すアイドルフラグであり、オンがアイドル状態である。（ｄ）は第１クラッチスイッチ１７のオン・オフに対応した第１クラッチスイッチフラグ、（ｅ）は第２クラッチスイッチ１８のオン・オフに対応した第２クラッチスイッチフラグ、（ｆ）はニュートラルスイッチ５のオン・オフに対応したニュートラルフラグ、（ｇ）は発進時のフィードバック制御中であることを示すフィードバック制御フラグ、をそれぞれ示す。

【0017】

このタイムチャートは、運転者がアクセルペダル１２を踏み込むことなくシフト操作および発進を行った場合を例にしており、発進後に時間ｔ７においてアクセルペダル１２が踏み込まれるまでは、アイドルフラグはオンである。また運転者要求トルクａ１は時間ｔ７まで基本的に一定となる。

【0018】

タイムチャートの開始時点では、車両は停止していて、クラッチペダル１６は踏み込まれておらず、また手動変速機２はニュートラル位置にある。発進に際しては、運転者がクラッチペダル１６を踏み込むため、時間ｔ１において第２クラッチスイッチ１８に基づく第２クラッチスイッチフラグがオンとなる。クラッチペダル１６の僅かな踏み込みに応答する第１クラッチスイッチ１７による第１クラッチスイッチフラグは、第２クラッチスイッチフラグに先行してオンとなる。そして、クラッチ３を開放状態としたまま運転者がシフトレバー４によりいずれかの変速段を選択することで、時間ｔ２においてニュートラルスイッチ５に対応したニュートラルフラグがオフとなる。

【0019】

運転者がシフト操作の後にクラッチペダル１６を部分的に戻すと、時間ｔ３において第１クラッチスイッチ１７に基づく第１クラッチスイッチフラグがオンのまま第２クラッチスイッチ１８に基づく第２クラッチスイッチフラグがオフとなる。このときクラッチ３は、滑りを伴いつつトルク伝達を行ういわゆる半クラッチ状態となる。このように半クラッチ状態となった時点（ｔ３）から発進時のフィードバック制御が開始し、フィードバック制御フラグがオンとなる。

【0020】

このフィードバック制御では、実エンジン回転速度ｂ１が目標エンジン回転速度ｂ２に収束するようにアシストトルクａ２が与えられる。アシストトルクａ２の付加によって実エンジン回転速度ｂ１の落ち込みが回避され、かつ図示例ではアイドル回転速度ｂ３よりも高く設定された目標エンジン回転速度ｂ２に近付くように実エンジン回転速度ｂ１が上昇する。

【0021】

その後、時間ｔ４において車両が発進する。そのため、発進直後は実エンジン回転速度ｂ１が低下しようとするが、フィードバック制御により比較的大きなアシストトルクａ２が付加されることで実エンジン回転速度ｂ１の落ち込みが抑制され、フィードバック制御の終了まで、目標エンジン回転速度ｂ２近傍に実エンジン回転速度ｂ１が維持される。

【0022】

発進後の時間ｔ５において、クラッチ３出力側の回転速度ｂ４が目標エンジン回転速度ｂ２以上となり、この時点でフィードバック制御が終了する。これは、クラッチ３の入力側と出力側との回転速度差がほとんどないことを示している。

【0023】

フィードバック制御は、このほか、クラッチペダル１６が完全に解放されてクラッチ３が締結状態となった場合（第１クラッチスイッチフラグがオフ：時間ｔ６）にも終了する。

【0024】

このように、手動変速機２を備えた車両の発進時に、目標エンジン回転速度ｂ２に沿うようにフィードバック制御を行うことで、円滑な発進を行うことができる。

【0025】

ここで、フィードバック制御中のフィードバック制御量（換言すればアシストトルクａ２の大きさ）は、車速変化量が大きいほどフィードバック制御量が大となるように車速変化量を考慮して演算される。

【0026】

図３は、フィードバック制御中にフィードバック制御量を演算するフィードバック制御部の機能ブロック図である。なお、このブロック図で示す機能は、エンジンコントロールユニット１１が実行するソフトウェアによって実現される。

【0027】

この実施例では、目標エンジン回転速度ｂ２と実エンジン回転速度ｂ１との偏差に適宜なゲインを乗じた第１の項（Ｐ項）と、実エンジン回転速度ｂ１の変化量ΔＮに適宜なゲインを乗じた第２の項（Ｄ項）と、車速変化量に適宜なゲインを乗じた第３の項（Ｖ項）と、の和としてフィードバック制御量が求められる。

【0028】

詳しくは、Ｐ項は、ブロック２１において目標エンジン回転速度ｂ２と実エンジン回転速度ｂ１との偏差Ｅを求め、ブロック２２においてブロック２３が出力するゲインＧ１を偏差Ｅに乗算することで算出される。算出されたＰ項の値は、加算器であるブロック２４に入力される。

【0029】

Ｄ項は、サンプリング時間毎の実エンジン回転速度ｂ１の変化量ΔＮを図外のブロックで求め、ブロック３１においてブロック３２が出力するゲインＧ２をこの変化量ΔＮに乗算することで算出される。算出されたＤ項の値は、加算器であるブロック２４に減算値として入力される。

【0030】

Ｖ項は、車速の今回値とブロック４１が出力する前回値（１周期前の値）との差（つまり車速変化量）をブロック４２において求め、ブロック４３においてブロック４４が出力するゲインＧ３を車速変化量に乗算することで算出される。また、算出された値をブロック４５において０（ブロック４６）と大小比較して大きい方の値を出力する。つまり、Ｖ項の値は、０で制限され、負値となることがない。さらにブロック４５が出力する値を、ブロック４７においてブロック４８が出力する上限値と大小比較し、小さい方の値を出力する。つまり、Ｖ項の値は、ブロック４８が出力する上限値によって制限される。最終的にブロック４７から出力されるＶ項の値が、加算器であるブロック２４に入力される。

【0031】

ブロック２４では、Ｐ項およびＶ項の値を加算しかつＤ項の値を減算して、フィードバック制御量（換言すれば図２のアシストトルクａ２）を出力する。エンジンコントロールユニット１１では、このフィードバック制御量に基づいて、内燃機関１のスロットル弁６の開度増加補正を行う。

【0032】

このように上記実施例では、アシストトルクａ２となるフィードバック制御量の演算に車速変化量が用いられ、この車速変化量が大きいほどフィードバック制御量が大となるので、車速変化量が大きいときの内燃機関１の回転速度の落ち込みを素早く回復することができる。また上記実施例では、フィードバック制御量の演算に積分項を含まないので、積分項に起因する応答遅れが生じない。従って、発進時の回転速度のフィードバック制御をより応答よく実現できる。

【0033】

なお、上記のＰ項やＤ項は本発明の要部ではなく、Ｖ項以外の部分については上記実施例に限らず公知のフィードバック制御手法を適宜に用いることができる。

【符号の説明】

【0034】

１…内燃機関
２…手動変速機
３…クラッチ
５…ニュートラルスイッチ
１１…エンジンコントロールユニット
１６…クラッチペダル
１７…第１クラッチスイッチ
１８…第２クラッチスイッチ

【図1】

【図2】

【図3】