JP4326925B2 - 自動車の駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の駆動制御装置に係り、特に、自動車の発進時に自動車用変速機等を制御する自動車の駆動制御装置に関する。

自動車用自動変速機の噛み合い歯車変速機構は、原動機側に接続された（変速機の入力軸に配置された）ギア列と車輪側に接続された（変速機の出力軸に配置された）ギア列があり、各ギア列に接続された噛み合い歯車をアクチュエータにより選択して締結し、ギアの歯数の比により自動的に速度を変化させている。

ここで、かかる自動変速機において、例えば、特開２００３−１１３９３４号公報に記載のように、変速機構に回転電機を設けて、変速時のトルク低減を回転電機の出力トルクにより補い、出力軸のトルク変動を低減する機構が知られている。ここで、この回転電機は、車両駆動用原動機を始動することが可能である。車両駆動用原動機を始動させた後は、ギアを切り替えて車両を発進させる。発進では、車両駆動用原動機の回転を下げる方向に回転電機のトルクを印加することで車両を駆動させる。

特開２００３−１１３９３４号公報

特開２００３−１１３９３４号公報に記載のようなシステムでは、車両駆動用原動機の始動後、車両を発進させるためにギアを切り替える瞬間、変速用動力装置の出力を０にしていたとしても車両駆動用原動機が不安定であれば車両駆動用原動機の回転変動により第二入力軸側に応力が掛かり、発進時のショックとなって運転者に不快感を与えるという始動直後の問題があった。

また、発進時には、車両駆動用原動機の出力トルク以上のトルクを回転電機から出力すると、車両駆動用原動機の回転速度が降下して停止するという発進時の問題ががあった。さらに、回転電機のトルクが低いと車両駆動用原動機の回転速度が上昇し、回転電機の回転速度も上昇するためトルクを発生できなくなる場合がある。

本発明の第１の目的は、原動機の始動直後に、ギアを切り替える瞬間のショックを低減できる自動車の発進用駆動制御装置を提供することにある。

（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、車両駆動用原動機と、この原動機に接続された入力軸側変速ギア列または車輪に接続され出力軸に固定された出力軸側変速ギア列を各軸に締結もしくは開放できる第１の変速用ギア締結装置と、前記入力軸に第１の回転軸を接続された差動機と、この差動機の第２の回転軸に接続された変速用動力装置と、前記差動機の第３の回転軸に接続されるとともに、前記出力軸側変速ギア列に結合するアシスト入力軸の変速ギア列または前記出力軸側ギア列を各軸に締結もしくは開放できる第２の変速用ギア締結装置と、前記第１及び第２の変速用ギア締結装置を締結，開放する変速用締結力発生装置とを有する自動車用変速機を制御する自動車の駆動制御装置であって、前記アシスト入力軸のすくなくとも２つのギアを締結して前記車両駆動用原動機を始動した状態から、締結しているギアの１つを残して他のギアを開放させる場合に、前記車両駆動用原動機の回転変化に応じて前記変速用動力装置のトルクに前記動力装置自身の慣性モーメントを打ち消すトルクを加える制御手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、原動機の始動直後に、ギアを切り替える瞬間のショックを低減できるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転センサを備え、前記制御手段は、前記入力軸回転センサの出力により、前記車両駆動用原動機の回転速度が安定しているかを判定する判定手段を備え、回転速度が安定した後にギアを開放するようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、電子制御スロットルのスロットル開度を制御して、前記車両駆動用原動機の回転速度を緩やかに変化させるようにしたものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記車両駆動用原動機が内燃機関であり、前記制御手段は、燃料噴射量もしくは点火時期を制御して前記車両駆動用原動機の回転速度を緩やかに変化させるようにしたものである。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転センサと、前記変速用動力装置の回転数を検出するアシスト回転センサとを備え、前記制御手段は、前記入力軸回転センサにより求められる前記車両駆動用原動機の回転速度と、前記アシスト回転センサにより求められる前記変速用動力装置の回転速度との差に応じて、前記変速用動力装置のトルクを制御するようにしたものである。

本発明によれば、原動機の始動直後に、ギアを切り替える瞬間のショックを低減できる。

以下、図１〜図１２を用いて、本発明の一実施形態による自動車の発進用駆動制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１及び図２を用いて、本実施形態による自動車の発進用駆動制御装置によって制御される自動変速機システムの全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による自動車の発進用駆動制御装置によって制御される自動変速機システムの全体構成を示すシステムブロック図である。図２は、本発明の一実施形態による自動車の発進用駆動制御装置によって制御される自動変速機システムのトルク伝達経路のモデル図である。

最初に、図１を用いて、自動変速機システムの構成について説明する。本実施形態の自動車の発進用駆動制御装置は、噛み合い歯車を用いた自動変速機により車両を発進させることに使用される制御装置である。

車両駆動用原動機であるエンジン１００の回転は、入力軸ＡＩ１を介して入力軸回転センサー１４によって検出され、自動変速機コントロールユニット(ATCU)３００に入力する。車輪ＷＨの回転は、出力軸ＡＯを介して出力軸回転センサー１５によって検出され、自動変速機コントロールユニット(ATCU)３００に入力する。自動変速機コントロールユニット(ATCU)３００は、入力軸回転センサー１４と、出力軸回転センサー１５の出力値により、変速用動力装置であるモータ１０の制御と、各ギアの変速用締結力発生装置２１０，２２０，…２６０にどのギアを締結するかの指令を与える。自動変速機コントロールユニット(ATCU)３００は、ＬＡＮ等により、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に接続されている。

差動機２０は、複数のギアを備え、モータ１０の回転数を入力軸ＡＩ１とアシスト入力軸ＡＩ２に伝える。ここで、トルクは両軸とも同じため、エンジン１００とモータ１０の合成トルクは、入力軸ＡＩ１を介して、変速機２００の各ギアに伝えられる。

変速機２００は、複数のギアと、各ギアに設けられた噛み合い歯車式のギア締結装置（例えば、噛み合いクラッチ）２１５，２２５，２３５，２４５，２５５，２６５と、これらのギア締結装置をそれぞれ駆動する変速用締結力発生装置２１０，２２，２３０，２４０，２５０，２６０とを備えている。入力軸ＡＩ１の各ギアに設けられた噛み合い歯車式のギア締結装置である１−２変速用ギア締結装置２１５と、３−４変速用ギア締結装置２２５と、５−Ｒ変速用ギア締結装置２３５は、それぞれ、１−２変速用締結力発生装置２１０と、３−４変速用締結力発生装置２２０と、５−Ｒ変速用締結力発生装置２３０により駆動される。また、モータ１０のトルクは、アシスト入力軸ＡＩ２を介してアシスト入力軸側の各ギアにも伝えられる。アシスト入力軸ＡＩ２に装備された各ギアに設けられた噛み合い歯車式のギア締結装置である０．５−１．５変速用ギア締結装置２４５と、２．５−３．５変速用ギア締結装置２５５と、４．５−０．５Ｒ変速用ギア締結装置２６５は、それぞれ、０．５−１．５変速用締結力発生装置２４０と、２．５−３．５変速用締結力発生装置２５０と、４．５−０．５Ｒ変速用締結力発生装置２６０により駆動される。出力軸ＡＯは、入力軸ＡＩ１の締結されたギアとアシスト入力軸ＡＩ２の締結されたギアにより駆動力が伝えられて、車輪ＷＨを駆動する。

ここで、例えば、アシスト入力軸ＡＩ２側のギアをすべて開放して、入力軸ＡＩ１側の１速締結時は、１−２変速用ギア締結装置２１５が１速側に締結されており、変速用動力装置の出力トルク＝０であった場合は、エンジン１００の駆動力が入力軸ＡＩ１，１速ギア，出力軸ＡＯを介して車輪ＷＨに伝えられ、回転する。また、入力軸ＡＩ１のギアをすべて開放して、アシスト入力軸ＡＩ２のギアを締結した場合、例えば、０．５−１．５変速用ギア締結装置２４５を０．５速側にしておけば、モータ１０のトルクがアシスト入力軸ＡＩ２，０．５速ギア，出力軸ＡＯを介して車輪ＷＨに伝えられ、回転する。このとき、モータ１０のトルクは、エンジン１００にも作用する。エンジン１００の始動後状態であれば、モータ１０がアシスト入力軸ＡＩ２に作用させる最大トルクはエンジン１００のトルクに制限される。エンジン１００が始動前状態であると、エンジン１００の回転抵抗トルクがアシスト入力軸ＡＩ２に作用することとなる。また、反対にアシスト入力軸ＡＩ２側の慣性トルクによって、エンジン１００に作用するトルクが制限される。

このような原理を用いれば、アシスト入力軸ＡＩ２を固定すると慣性トルクは無限大となり、エンジン１００にモータ１０のトルクがすべて印加されるため、エンジン１００の抵抗トルク以上のトルクをモータ１０から出力させることで、エンジン１００は回転を始め、始動する。

図２（ａ）は、この状態のトルク伝達経路のモデルである。モータ１０から出力されるトルクＴｍは、差動機２０を介して、入力軸ＡＩ１とアシスト入力軸ＡＩ２に印加される。アシスト入力軸ＡＩ２は、ギアＧ１．５とＧ４．５の両方に接続されているため、アシスト入力軸回転数ωa＝０となり、回転しない。差動機２０は、エンジン回転数ωe＝モータ回転数ωm＋アシスト入力軸回転数ωaのように回転差を発生するものであるから、アシスト入力軸回転数ωa＝０の場合、モータ回転数ωm＝エンジン回転数ωeとなる。よって、エンジン１００の回転軸の回転数ωeは、始動時の負荷トルクを例えば５０Ｎｍとすると、モータ１０自身の慣性モーメントＪｍとエンジンの慣性モーメントＪｅとモータトルクＴｍから、以下の式（１）から、

ωe＝ωa＝（Ｔｍ−５０）／（Ｊｍ＋Ｊｅ） …（１）

で算出できる。これにより、モータトルクＴｍが５０Ｎｍ以上であれば、エンジン１００は回転上昇を始めて、エンジン１００の始動回転数を上回った時に自力回転を行える。尚、ここではＧ１．５とＧ４．５のギアを使用しているが、他のギアの組み合わせでも可能である。

このようにして、モータ１０にてエンジン１００を始動することが可能だが、この場合は出力軸ＡＯが固定されているため、車両は停止状態である。

エンジン１００の始動後、発進を行うためには入力軸ＡＩ１のギアを全て開放しておき、アシスト入力軸ＡＩ２のギアを１つ締結する。この状態であれば、モータ１０のトルクはエンジン１００にも出力軸ＡＯにも掛かり、エンジン１００の出力トルク以下のトルクをモータ１０より出力すると、エンジン１００の回転は低下せずに車両を発進可能である。

ここで、モータ１０の出力トルクを０としておけば、車両は停止したままの状態を維持できる。このことは、前述のエンジン１００始動状態である図２（ａ）からモータ１０の出力を０とすることで、発進状態である図２（ｂ）に問題なく移行できることになる。

次に、図３を用いて、本実施形態による自動車の発進用駆動制御装置と連携して動作するエンジンシステムの全体構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による自動車の発進用駆動制御装置と連携して動作するエンジンシステムの全体構成を示すシステムブロック図である。

エンジン１００の吸気系には、吸入空気量を検出する流量センサ１０１と、吸入空気量を調整するスロットル弁１０２と、吸気弁１０５を備えている。スロットル弁１０２の開度は、スロットル弁駆動手段１０３によって制御される。スロットル弁駆動手段１０３は、スロットル弁１０２を駆動するためのモータに流れるモータ電流を検出して、出力する。エンジンの燃焼室１０６には、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁１０７と、点火プラグ１０８を備えている。点火プラグ１０８は、点火装置駆動回路１１６によって駆動され、燃焼室１０６の中の燃料噴霧に着火する。

エンジン１００の排気系には、排気弁１０９と、空燃比センサ１１０と、触媒１１１を備えている。さらに、エンジンのクランク軸に取り付けられたリングギア１１２と、その突起部を検出することでエンジンの回転数を測定するクランク角度センサ１１３と、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ１１４を備えている。スロットル弁駆動手段１０３は、スロットル弁の位置（開度）を検出するためのスロットル位置センサは備えている。

エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１００には、流量センサ１０１によって検出された吸入空気量，アクセルペダル位置センサ１１４によって検出されたアクセルペダルの踏み込み量，クランク角度センサ１１３によって検出されたエンジンの回転速度，スロットル弁駆動手段１０３からのスロットル開度やクランク角度等の各検出値が入力する。ＥＣＵ１００は、入力した各信号に基づいて、エンジンに供給する燃料の量とタイミングとを計算し、駆動パルスを出力して、燃料噴射弁１０７を制御したり、スロットル弁１０２が適当な位置（開度）となるようにスロットル弁駆動手段１０３を介して、スロットル弁１０２を駆動する。また、点火の時期も、ＥＣＵ１００によって計算され、点火装置駆動回路１１６に点火信号を出力する。

燃料は、図示しない燃料タンクから燃料ポンプで圧送され燃料噴射弁１０７に供給される。ＥＣＵ１００により出力される駆動パルスにより、所定のタイミングに所定量が吸気管に噴射される。

スロットル弁１０２にて調整された吸入空気は、吸気弁１０５を通って燃焼室内１０６に流入する。燃料と吸入空気との混合気は、点火プラグ１０８にて点火され、燃焼する。燃焼後の排気ガスは、排気弁１０９を通ってエンジンから排出され、さらに触媒１１１に流入し、排気ガス中の有害成分が浄化される。触媒１１１は、ストイキ運転時での排気浄化性能を確保するためのいわゆる三元触媒性能と、暖機運転時での排気悪化を防ぐためのＨＣ吸着性能を併せ持つものか、それぞれの機能を持つ２つの触媒から構成されている。

空燃比センサ１１０は、燃焼後の排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力する。空燃比センサ１１０にて検出した実空燃比に基づいて、目標空燃比となるように供給する混合気の空燃比をフィードバック制御している。例えば、空燃比センサ１１０がストイキ付近で２値的な値を出力するタイプの場合、ストイキ運転時のみ空燃比をフィードバック制御している。

なお、排気系から吸気系には、図示しない通路およびＥＧＲバルブが設けられている。排気ガスの一部を再び吸気に導くことで燃焼温度を下げ、ＮＯｘの発生を抑える効果がある。

次に、図４及び図５を用いて、本実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による始動直後の第１の制御内容について説明する。
図４は、本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による始動直後の第１の制御内容を実行するためのブロック図である。図５は、本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による始動直後の第１の制御内容実行時のタイミングチャートである。

前述したように、エンジン１００の回転数が安定した状態では、エンジン１００始動状態である図２（ａ）からモータ１０の出力を０とすることで、発進状態である図２（ｂ）に問題なく移行できる。しかし、エンジン１００は、始動後安定するまでにある程度の時間を必要とし、安定するまでは回転速度の急変が発生し易いものである。

前述の差動機２０の原理では、エンジン回転数ωe＝モータ回転数ωm＋アシスト入力軸回転数ωaで回転速度が決まるため、エンジン回転数ωeがωe1からωe2に変化すると、モータ回転数ωmが一定ならば、アシスト入力軸回転数ωaはωa1からωa2に変化しなければならない。

始動状態では、アシスト入力軸回転数ωaが固定されているため、変化トルクをすべてモータ回転数ωmに吸収させていることになり、モータ１０の慣性モーメント分のトルクがアシスト側入力軸ＡＩ２に応力として印加されていることになる。発進状態では、アシスト入力軸回転数ωaが変化可能なため、モータ回転数ωmとアシスト入力軸回転数ωaの両方に変化が現れる。

よって、エンジン１００の始動直後のように回転速度が変化している状態で、図５（Ｃ）に実線で示すように、始動状態（０．５速＋４．５速）から発進状態（０．５速）にギアを切り替えると、図５（Ｄ）に実線で示すように、ギア切替の瞬間にアシスト入力軸回転数ωaの回転変化が発生し、図５（Ｅ）に実線で示すように、加速度が変化し、ショックとなって車両振動を起こす。このような、加速度の変化は乗員に不快感を与える。なお、図５（Ａ）はモータトルクＴｍを示し、図５（Ｂ）はエンジン回転数ωｅを示している。

かかるショックを低減するために、本実施形態では、ＡＴＣＵ３００は、発進状態切替手段３１０を備えている。発進状態切替手段３１０は、回転数判別手段３１２と、経過時間計測手段３１４とを備えている。回転数判別手段３１２には、入力軸回転センサ１４の出力であるエンジン回転数ωｅが入力する。回転数判別手段３１２は、エンジン回転数ωｅがエンジンが安定状態なった回転数ωｅ１（例えば、４００〜５００ｍｉｎ^−１）となったことを判定すると、経過時間計測手段３１４に出力信号を出す。経過時間計測手段３１４は、回転数判別手段３１２からの出力信号に基づいて、所定時間Ｔ１（例えば、２〜３sec）の計測を開始し、所定時間Ｔ１が経過すると、発進状態への切替信号を出力する。

例えば、図５（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１に、エンジン回転数ωｅがエンジンが安定状態なった回転数ωｅ１となると、経過時間計測手段３１４は、所定時間Ｔ１が経過すると、発進状態への切替信号を出力するため、ＡＴＣＵ３００は、この切替信号に基づいて、図５（Ｃ）に点線で示すように、時刻ｔ２において始動状態（０．５速＋４．５速）から発進状態（０．５速）にギアを切り替える。これによって、図５（Ｄ）に点線で示すように、アシスト入力軸回転数ωａは変動することなく、また、図５（Ｅ）に点線で示すように、加速度も変化せず、始動直後のショックを低減することができる。

本実施形態のように、始動直後の第１の制御を実行する制御装置によれば、始動直後のショックを低減することができる。

次に、図６及び図７を用いて、本実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による始動直後の第２の制御内容について説明する。
図６は、本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による始動直後の第２の制御内容を実行するためのブロック図である。図７は、本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による始動直後の第２の制御内容実行時のタイミングチャートである。

図４及び図５に示したように、始動直後にエンジン回転数が安定する時間を待って始動状態から発進状態に切り替えることによりショックを低減することができる。しかし、交差点などでの停止状態からの発進は迅速に行う必要があるため、始動に時間が掛かると発進までのディレーにより乗員のいらいら感や交通量の多い交差点では渋滞を促進する。

発進状態への切替を早くするとショックが発生するが、このショックはモータ１０の慣性モーメント分である。そこで、この始動直後の第２の制御内容では、モータ１０の出力を慣性モーメントによる応力を打ち消すように出力することにより、モータ回転数ωmの変化がエンジン回転数ωeの変化をすべて吸収するため、アシスト入力軸回転数ωaは変化しないようにしたものである。

図６に示すように、ＡＴＣＵ３００は、モータ慣性トルク補正手段３２０を備えている。モータ慣性トルク補正手段３２０は、回転変化分算出手段３２２と、慣性モーメントトルク算出手段３２４と、モータ出力トルク補正手段３２６とを備えている。また、ＡＴＣＵ３００は、入力軸回転センサ１４によって検出された入力軸回転数ωｅと、出力軸回転センサ１５によって出力軸回転数と、アクセル開度センサ１１４によって検出されたアクセルペダルの踏込量とに基づいて、モータ駆動トルクＴｍを算出する駆動トルク算出手段３３０を備えている。

慣性モーメント分のトルクＴmiは、モータ回転数ωmの変化分であるdωmと、慣性モーメントＪmから、以下の式（２）から、

Ｔmi＝ｄωm×Ｊm …（２）

として求められる。

ここで、アシスト入力軸回転数ωa＝０であるため、モータ回転数ωm＝エンジン回転数ωeとなり、エンジン１００の回転変化分をdωeとすると、dωm＝dωeとなるため、以下の式（３）、

Ｔmi＝dωe×Ｊm …（３）

が成立する。

そこで、回転変化分算出手段３２２は、入力軸回転センサ１４が出力するエンジン回転数ωｅに基づいて、その変化分ｄωｅを算出する。慣性モーメントトルク算出手段３２４は、回転変化分算出手段３２２によって算出されたエンジン回転数の変化分ｄωｅに、モータの慣性モーメントＪmを掛けて慣性モーメントトルクＴmiを算出する。ここで、モータの慣性モーメントＪmは、モータ毎に予め定まっている数値である。モータ出力トルク補正手段３２６は、駆動トルク算出手段３３０が算出したモータ駆動トルクＴｍに、慣性モーメントトルク算出手段３２４が算出した慣性モーメントトルクＴmiを加算して、補正されたモータ駆動トルクＴm’を算出する。

図７において、図７（Ａ）の実線は、駆動トルク算出手段３３０によって算出されたモータ駆動トルクＴｍを示している。それに対して、図７（Ａ）の点線は、モータ慣性トルク補正手段３２０によって補正されたモータ駆動トルクＴm’を示している。モータ駆動トルクＴm’は、前述の式（３）に基づき、図７（Ｂ）に示すエンジン回転数ωｅの変化分から求められる。

そして、図７（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１において、エンジン１００の始動直後のように回転速度が変化している状態で、始動状態（０．５速＋４．５速）から発進状態（０．５速）にギアを切り替えると、上述の補正を行わない場合には、図７（Ｄ）に実線で示すように、ギア切替の瞬間にアシスト入力軸回転数ωaの回転変化が発生し、図７（Ｅ）に実線で示すように、加速度が変化し、ショックとなって車両振動を起こす。

一方、図７（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１において、図５（Ｃ）に実線で示すように、始動状態（０．５速＋４．５速）から発進状態（０．５速）にギアを切り替えるとともに、モータ慣性トルク補正手段３２０によってモータ駆動トルクをＴm’と補正すると、図７（Ｄ）に点線で示すように、ギア切替の瞬間にアシスト入力軸回転数ωaの回転変化は抑えられ、図７（Ｅ）に点線で示すように、加速度の変化も少なくなり、ショックを低減することができる。

なお、図１に示した構成では、エンジン１００から車輪ＷＨまでの間にギアがあるため、バックラッシュなどの影響によりエンジン１００の出力変化が車輪に伝達されるまで少し遅れが生じる。しかし、上述したようにエンジン１００の回転変化に基づいて制御を行うことで、このバックラッシュの影響も低減できる。

なお、図６に示した構成では、回転変化分算出手段３２２によって、入力軸回転センサ１４が出力するエンジン回転数ωｅの変化分ｄωｅを算出しているが、回転変化率は微小時間の変化で応答しなければならないため、高い検出精度が必要である。そこで、ギアのバックラッシュによる回転遅れを使用して、エンジン回転数の変化分dωe＝エンジン回転数ωe−モータ回転数ωmとして、算出するようにしてもよいものである。

また、エンジン１００の出力トルクＴeとエンジン１００の慣性モーメントＪeが把握できる場合には、エンジン回転数の変化分dωe＝（エンジン出力トルクＴe／エンジン慣性モーメントＪe）として、エンジン１００の回転変化率を算出しても良いものである。この場合、エンジン１００の抵抗トルク分（フリクショントルク）Ｔfが把握できていれば、エンジン回転数の変化分dωe＝（（エンジン出力トルクＴe−エンジンフリクショントルクＴf)／エンジン慣性モーメントＪe）として算出する方が高精度に対応できる。

本実施形態のように、始動直後の第２の制御を実行する制御装置によれば、エンジン回転数の変化分からモータ駆動トルクを補正することで、始動直後のショックを低減することができ、しかも、タイムラグを小さくすることができる。

次に、図８を用いて、本実施形態の自動車の発進用駆動制御装置と連携するエンジンコントロールユニットによる始動直後の第３の制御内容について説明する。
図８は、本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置と連携するエンジンコントロールユニットによる始動直後の第３の制御内容を実行するためのブロック図である。

車両を早急に発進させたい場合に運転者はアクセルを踏み込む。この時はさらに大きな回転変動が発生するため、電子制御スロットルなどで回転変動を抑制することもショック低減に効果がある。

そこで、ＥＣＵ４００は、スロットル開度制御手段４１０を備えている。スロットル開度制御手段４１０は、アクセル開度変化分算出手段４１２と、スロットル開度補正手段４１４を備えている。始動状態から発進状態に切り替える信号がＡＴＣＵ３００からＥＣＵ４００に送られると、アクセル開度変化分算出手段４１２は、アクセル開度センサ１１４が出力するアクセルペダルの踏込量θACCの変化分ｄθACCを算出する。スロットル開度補正手段４１４は、通常は、アクセル開度θACCに対応したスロットル開度信号を出力するが、始動状態から発進状態に切り替える時は、アクセル開度変化分算出手段４１２によって算出されたアクセルペダルの踏込量θACCの変化分ｄθACCに基づいて、出力するスロットル開度θTHを補正する。具体的には、通常のアクセル開度θACCに対するスロットル開度θTHに比べて、出力するスロットル開度を小さめにする。こによって、スロットル開度が緩やかに変化し、吸入空気量の増加率を低減して、エンジンの回転変動を抑制することができ、ショックを低減することができる。

なお、スロットル開度制御手段４１０によって、始動時から発進時への切替時のスロットル開度を補正する代わりに、エンジン１００に対する燃料カットや点火時期の調整することにより、エンジン回転数の変化を緩やかにして、エンジン１００の出力トルクの変動を抑制することもできる。これは、始動状態から発進状態に移行する時間はわずかな時間であるため、このような方法でも、回転変動を抑制することができる。

本実施形態のように、始動直後の第３の制御を実行する制御装置によれば、エンジン回転数の変化を抑制して、始動直後のショックを低減することができ、しかも、タイムラグを小さくすることができる。

次に、図９を用いて、本実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第１の制御内容について説明する。
図９は、本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第１の制御内容を実行するためのブロック図である。

発進状態となってからアクセルを操作された場合は加速度を上昇させる必要がある。このときアクセルの急踏み込みなどに対応してモータ１０の出力トルクを増加させるとエンジン１００の回転速度は急降下し、停止してしまう場合がある。また、モータ１０の出力トルクが低いとエンジン１００の回転速度は上昇を続けるため、モータ１０の回転速度も上昇していき、モータ１０に回転電機を使用している場合はモータ１０の出力トルクの限界値が下がっていく。この状態を続けると、エンジン１００の回転上昇を抑えることができなくなり、加速性能を落とす結果となる。

そこで、本実施形態では、モータ１０の出力トルクをエンジン１００の回転速度と回転変化率から求めてエンジン１００の回転速度が低下しないようにする。具体的には、図９に示すように、ＡＴＣＵ３００は、モータ出力トルク演算手段３３０を備えている。モータ出力トルク演算手段３３０は、エンジントルク算出手段３３２と、回転数差分演算手段３３４と、モータ出力トルク算出手段３３６とを備えている。

エンジントルク算出手段３３２は、入力軸回転センサ１４によって検出されたエンジン回転数ωｅに基づいて、エンジントルクＴｅを算出する。また、回転数差分演算手段３３４は、入力軸回転センサ１４によって検出されたエンジン回転数ωｅと、エンジン１００の目標回転速度の差分（エンジンの回転変化率に相当する値）を算出する。図２（ｃ）に示すように、発進状態は入力軸ＡＩ１に設けられた例えば１速ギアの締結によって終了する。したがって、エンジン１００の目標回転速度は、最終的に１速ギア比×車両速度として与えられる。モータ出力トルク算出手段３３６は、エンジントルク算出手段３３２によって算出されたエンジントルクＴｅと、回転数差分演算手段３３４によって算出された回転数差分と、エンジン１００の慣性モーメントとに基づいて、モータ出力トルクＴｍを算出する。ここで、エンジン１００の慣性モーメントは、エンジン毎に予め定まっている数値である。

なお、エンジン１００の出力トルクＴｅは、エンジン１００の動力性能曲線から把握するようにしてもよく、また、モータ出力トルク算出手段３３６が求めたモータ１０の過去の出力トルクとエンジン１００の回転変化率からも算出するようにしてもよいものである。

また、前記の式では車両速度が０（停止）であればエンジン１００の目標回転速度も０となるので、発進状態での目標回転速度はエンジン１００の最低回転速度を下限値とする。

次に、図１０を用いて、本実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第２の制御内容について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第２の制御内容を実行するためのブロック図である。

本実施形態では、モータ１０の出力限界に近い場合の制御内容について説明する。ＡＴＣＵ３００は、モータ出力限界判定手段３４０を備え、ＥＣＵ４００は、エンジン出力トルク低減手段４２０を備えている。

モータ出力限界判定手段３４０は、入力軸回転センサ１４が出力するエンジン回転数ωｅに基づいて、モータ１０の出力限界に近づいているか否かを判定する。モータ１０の出力限界に近づいた場合には、エンジン出力トルク低減手段４２０に出力トルク低減信号を送る。エンジン出力トルク低減手段４２０は、エンジン出力トルクＴｅを低減する。具体的には、エンジン出力トルク低減手段４２０は、電子制御スロットルや燃料噴射量もしくは点火時期を制御することにより、エンジン１００の出力トルクを低減する。

以上のようにして、モータ１０の出力限界に近い場合は、エンジン１００の回転上昇を抑えることが難しいため、エンジン１００の出力トルクを低減させる。

次に、図１１及び図１２を用いて、本実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第３の制御内容について説明する。
図１１は、本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第３の制御内容を実行するためのブロック図である。図１２は、本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第３の制御内容の説明図である。

図９に示したモータ出力トルク演算手段３３０では、運転者の意図であるアクセルの踏み込み量が考慮されていない。このため、アクセルの踏み込み量が大きくてもエンジン１００の回転速度はなかなか上昇せず駆動力を確保できない場合がある。

そこで、図１１のＡＴＣＵ３００は、目標回転速度算出手段３５０を備えている。目標回転速度算出手段３５０は、出力軸回転センサ１５が出力する出力軸回転数と、入力軸回転センサ１４が出力する入力軸回転数とに基づいて、目標回転速度を算出するが、このとき、さらに、アクセル開度センサ１１４が出力するアクセル開度に基づいて、目標回転速度を補正する。

ここで、図１２に示すように、目標回転速度算出手段３５０は、アクセルペダルの開度（踏込み量）に応じて、目標回転速度をωｔ１，ωｔ２，ωｔ３，ωｔ４のように変化させる。アクセル開度が小さいときは、目標回転速度もωｔ１と低く、アクセル開度が大きいときは、目標回転速度もωｔ４と高くする。このように、アクセルの踏み込み量に応じて目標回転速度を増加させることにより、発進性能を向上できる。

図１１のＡＴＣＵ３００の減算器３５５は、目標回転速度算出手段３５０が算出した目標回転速度と、入力軸回転センサ１４が出力する入力軸回転数の回転数差分を求める。ＰＩ制御手段３６０は、減算器３５５が出力する回転数差分に基づいて、差分が零となるように、ＰＩ制御する。

さらに、ＡＴＣＵ３００は、係数制御手段３７０を備えている。エンジン１００の目標回転速度は、前述したように最終的には１速ギア比×車両速度となるが、車速が低いときには最低回転のリミッタが掛かる。車速が低いときには車両の前後変化が激しく発生しやすいので、エンジン１００の回転速度を急に合わせようとすると車両振動を発生する場合がある。また車速が低い状態では、発進状態を早急に終了する必要はないので回転制御の時間的余裕が大きい。そこで、係数制御手段３７０は、出力軸回転センサ１５によって検出される出力軸の回転数，すなわち、車両の速度に応じて、フィルタ定数や制御係数などを含むトルクの変化係数を小さく設定する。これにより、スムーズな発進性能を確保可能である。

また、ＡＴＣＵ３００は、アクセル低踏込トルク下限制御手段３８０を備えている。運転者のアクセル操作量が低開度または足離し状態である場合、エンジン１００はアイドリング運転を行っている場合がある。アイドリング状態では、エアコンや電装部品の車両負荷状態によって、エンジン１００がアイドリング回転速度を変更する場合が多い。またアイドリング回転は微小な脈動を伴うため、このような変化に対応してモータ１０のトルクを変化させると車両の駆動力が安定しない。そこで、このため、アクセル低踏込トルク下限制御手段３８０は、アクセル開度センサ１１４の出力により、例えば、アクセルが踏み込まれていない（足離し状態）若しくは、踏込み量が小さい場合、モータ１０のトルクを一定以下にならないように下限値に設定する。一般的なトルクコンバータ付き自動変速機では、アクセルから足を離した状態でも、微速前進動作を行う。このようなクリープトルクに相当するトルクを下限値として設けることで違和感のない運転性を得ることができる。

さらに、ＡＴＣＵ３００は、ブレーキＯＮ時上限制御手段３９０を備えている。
ブレーキを踏まれたときにはクリープトルクも必要ないため、さらに低いトルクをモータ１０から出力させることでブレーキＯＮ時の空走感を低減できる。そこで、ブレーキＯＮ時上限制御手段３９０は、ブレーキペダルスイッチＢＰＳの出力信号により、ブレーキＯＮ時にモータ１０のトルク上限値または固定値に設定する。

なお、図１に示した構成では、出力軸ＡＯのギアを入力軸ＡＩ１のギアとアシスト入力軸ＡＩ２のギアに共通に接続されているが、個別にギアを設けてもよいものである。また、出力軸ＡＯが入力軸ＡＩ１とアシスト軸５４の共通軸として１つ設けられているが、出力軸が複数あってもよいものである。さらに、入力軸ＡＩ１もしくはアシスト入力軸ＡＩ２とエンジン軸の間にクラッチや減速機構などを介して接続されていてもよいものである。同様にモータ１０とアシスト入力軸ＡＩ２の間にクラッチや減速機構などが設けられていてもよいものである。

また、車両駆動用原動機としては、エンジン１００に限らず、他の動力源を用いることもできる。また、変速用動力装置としては、モータ１０に限らず、例えば、エンジンの駆動力を伝達するトルクコンバータのようなものを用いることもできる。

以上説明したように、本実施形態によれば、始動直後及び発進時の制御を行うことにより、車両駆動用原動機始動後のスムースな発進性能を達成可能であり、快適な運転性を得ることができる。

本発明の一実施形態による自動車の発進用駆動制御装置によって制御される自動変速機システムの全体構成を示すシステムブロック図である。 本発明の一実施形態による自動車の発進用駆動制御装置によって制御される自動変速機システムのトルク伝達経路のモデル図である。 本発明の一実施形態による自動車の発進用駆動制御装置と連携して動作するエンジンシステムの全体構成を示すシステムブロック図である。 本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による始動直後の第１の制御内容を実行するためのブロック図である。 本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による始動直後の第１の制御内容実行時のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による始動直後の第２の制御内容を実行するためのブロック図である。 本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による始動直後の第２の制御内容実行時のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置と連携するエンジンコントロールユニットによる始動直後の第３の制御内容を実行するためのブロック図である。 本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第１の制御内容を実行するためのブロック図である。 本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第２の制御内容を実行するためのブロック図である。 本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第３の制御内容を実行するためのブロック図である。 本発明の一実施形態の自動車の発進用駆動制御装置による発進時の第３の制御内容の説明図である。

符号の説明

１０…モータ
１４…入力軸回転センサ
１５…出力軸回転センサ
２０…差動装置
１００…エンジン
２００…変速機
２１５，２２５，２３５，２４５，２５５，２６５…変速用ギア締結装置
２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０…変速用締結力発生装置
３００…自動変速機コントロールユニット(ATCU)
４００…エンジンコントロールユニット（ECU）
ＡＩ１…入力軸
ＡＩ２…アシスト入力軸
ＡＯ…出力軸
ＷＨ…車輪

Claims (5)

1. 車両駆動用原動機と、
   この原動機に接続された入力軸側変速ギア列または車輪に接続され出力軸に固定された出力軸側変速ギア列を各軸に締結もしくは開放できる第１の変速用ギア締結装置と、
   前記入力軸に第１の回転軸を接続された差動機と、
   この差動機の第２の回転軸に接続された変速用動力装置と、
   前記差動機の第３の回転軸に接続されるとともに、前記出力軸側変速ギア列に結合するアシスト入力軸の変速ギア列または前記出力軸側ギア列を各軸に締結もしくは開放できる第２の変速用ギア締結装置と、
   前記第１及び第２の変速用ギア締結装置を締結，開放する変速用締結力発生装置とを有する自動車用変速機を制御する自動車の駆動制御装置であって、
   前記アシスト入力軸のすくなくとも２つのギアを締結して前記車両駆動用原動機を始動した状態から、締結しているギアの１つを残して他のギアを開放させる場合に、前記車両駆動用原動機の回転変化に応じて前記変速用動力装置のトルクに前記動力装置自身の慣性モーメントを打ち消すトルクを加える制御手段を備えることを特徴とする自動車の駆動制御装置。
2. 請求項１記載の自動車の駆動制御装置において、
   前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転センサを備え、
   前記制御手段は、前記入力軸回転センサの出力により、前記車両駆動用原動機の回転速度が安定しているかを判定する判定手段を備え、回転速度が安定した後にギアを開放することを特徴とする自動車の駆動制御装置。
3. 請求項１記載の自動車の駆動制御装置において、
   前記制御手段は、電子制御スロットルのスロットル開度を制御して、前記車両駆動用原動機の回転速度を緩やかに変化させることを特徴とする自動車の駆動制御装置。
4. 請求項１記載の自動車の駆動制御装置において、
   前記車両駆動用原動機が内燃機関であり、
   前記制御手段は、燃料噴射量もしくは点火時期を制御して前記車両駆動用原動機の回転速度を緩やかに変化させることを特徴とする自動車の駆動制御装置。
5. 請求項１記載の自動車の駆動制御装置において、
   前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転センサと、
   前記変速用動力装置の回転数を検出するアシスト回転センサとを備え、
   前記制御手段は、前記入力軸回転センサにより求められる前記車両駆動用原動機の回転速度と、前記アシスト回転センサにより求められる前記変速用動力装置の回転速度との差に応じて、前記変速用動力装置のトルクを制御することを特徴とする自動車の駆動制御装置。

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