JP6742669B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＤＳ（アイドリングストップ）制御を採用した車両に用いられる制御装置に関する。

近年、エンジンを駆動源とする車両には、燃費の向上などの目的で、ＩＤＳ制御が採用されてきている。ＩＤＳ制御を採用した車両では、たとえば、運転者のブレーキ操作により、車速が所定のＩＤＳ開始車速以下に低下すると、エンジンが自動的に停止（アイドリングストップ）される。その後、運転者がブレーキ操作を解除すると、エンジンが自動的に再始動される。

ベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）を搭載した車両にも、ＩＤＳ制御を採用した車種がある。その車種では、たとえば、トルクコンバータと無段変速機のプライマリプーリとの間に前進クラッチが介装されており、車両の減速走行中にエンジンが停止（減速ＩＤＳ）される場合には、その前進クラッチが解放される。また、車両の減速走行中にエンジンが停止されると、無段変速機のセカンダリプーリに供給される油圧である挟圧が最低圧に設定される。これにより、車両の減速走行中に無段変速機のベルトに付加されるトルクを低減でき、急制動時にイナーシャトルクによるプーリとベルトとの間での滑り（ベルト滑り）の発生を抑制することができる。

特開２０１３−１８１４０８号公報

ところが、本願発明者らが研究を重ねた結果、減速ＩＤＳの開始に応じて前進クラッチが解放された場合、エンジンの再始動時（ＩＤＳ復帰時）の前進クラッチの状態が安定せず、前進クラッチの状態によって車両の発進性に差が出ることが判ってきた。

本発明の目的は、ＩＤＳ復帰時の車両の発進性の安定を図ることができる、車両用制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、エンジン、エンジンから車輪に伝達される動力を変速するベルト式の無段変速機、およびエンジンと車輪との間で動力を伝達／遮断するために係合／解放される摩擦係合要素を搭載した車両に用いられる制御装置であって、ＩＤＳ開始条件の成立に応じてエンジンを停止させ、ＩＤＳ復帰条件の成立に応じてエンジンを再始動させるＩＤＳ制御を実行するＩＤＳ制御手段と、ＩＤＳ制御の実行の許可および／または禁止を設定する許否設定手段とを含み、ＩＤＳ制御には、摩擦係合要素が係合した状態でエンジンを再始動させる第１モードと、ＩＤＳ開始条件の成立からＩＤＳ復帰条件の成立までの間に摩擦係合要素を解放させる第２モードとが含まれ、許否設定手段は、設定のための車両の走行時間または走行距離の少なくとも一方に関する条件を第１モードと第２モードとで切り替える。

この構成によれば、ＩＤＳ制御では、ＩＤＳ開始条件の成立（ＩＤＳ開始要求）に応じてエンジンが停止され、そのエンジンの停止中のＩＤＳ復帰条件の成立（ＩＤＳ復帰要求）に応じてエンジンが再始動される。ＩＤＳ制御には、摩擦係合要素が係合した状態でエンジンを再始動させる第１モードと、ＩＤＳ開始条件の成立からＩＤＳ復帰条件の成立までの間に摩擦係合要素を解放させる第２モードとが含まれる。

たとえば、車両の減速走行中のＩＤＳ開始条件の成立に応じてエンジンが停止（減速ＩＤＳ）される場合、第２モードのＩＤＳ制御が実行されることにより、摩擦係合要素が解放されるので、急制動時のイナーシャトルクによるベルト滑りやクラッチ滑りの発生が抑制される。ところが、第２モードのＩＤＳ制御では、摩擦係合要素が解放されている状態でＩＤＳ復帰条件が成立する場合があり、この場合に、無段変速機のプーリの油圧室にエアが入っているために、油圧室の油圧（シーブ圧）の立ち上がりが遅れ、それに伴って摩擦係合要素の係合が遅れることがある。摩擦係合要素の係合が遅れると、車両の発進性（加速性能）が低下したり、摩擦係合要素の係合までのタイムラグでトルクコンバータのタービン回転が吹き上がるために、摩擦係合要素の係合時にショックが発生したりする。

そこで、ＩＤＳ制御の実行の許否を設定するための車両の走行時間または走行距離に関する条件が第１モードと第２モードとで切り替えられる。これにより、第２モードのＩＤＳ制御は、車両の走行時間または走行距離が所定値に達するまでその実行を禁止し、第１モードのＩＤＳ制御は、第２モードのＩＤＳ制御よりも短い走行時間または走行距離でその実行を許可するといったことが可能になる。所定値を適切に設定することにより、第２モードのＩＤＳ制御の実行が許可されるまでに、プーリの油圧室からエアを排除することができる。よって、摩擦係合要素の係合のタイムラグおよびショックの発生を抑制できる。一方、第１モードのＩＤＳ制御が早期に実行可能となるので、第１モードのＩＤＳ制御の実行による燃費向上の効果を得ることができる。

本発明によれば、ＩＤＳ復帰時の車両の発進性の安定を図ることができながら、ＩＤＳ制御による燃費向上の効果を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両の要部の構成を示す図である。 第１クラッチ制御時のタービン回転数、入力軸回転数、エンジン回転数、電動オイルポンプのオン／オフ状態および前進クラッチの係合／解放状態の時間変化を示す図である。 第２クラッチ制御時のタービン回転数、入力軸回転数、エンジン回転数、電動オイルポンプのオン／オフ状態および前進クラッチの係合／解放状態の時間変化を示す図である。 ＩＤＳ制御のモードに応じたＩＤＳ制御の実行の許可および禁止について説明するための表である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の要部構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両１の要部の構成を示す図である。

車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。

エンジン２には、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。また、エンジン２には、その始動のためのスタータが付随して設けられている。

また、車両１には、エンジン２の出力を駆動輪に伝達するため、トルクコンバータ３およびベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）４が搭載されている。

無段変速機４は、エンジン２からの動力が入力されるインプット軸１１と、インプット軸１１から動力が伝達されるプライマリ軸１２と、プライマリ軸１２と平行に設けられたセカンダリ軸１３と、プライマリ軸１２に相対回転不能に支持されたプライマリプーリ１４と、セカンダリ軸１３に相対回転不能に支持されたセカンダリプーリ１５と、プライマリプーリ１４とセカンダリプーリ１５とに巻き掛けられたベルト１６とを備えている。

プライマリプーリ１４は、プライマリ軸１２に固定された固定シーブ２１と、固定シーブ２１にベルト１６を挟んで対向配置され、プライマリ軸１２にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ２２とを備えている。可動シーブ２２に対して固定シーブ２１と反対側には、プライマリ軸１２に固定されたピストン２３が設けられ、可動シーブ２２とピストン２３との間に、ピストン室（油圧室）２４が形成されている。

セカンダリプーリ１５は、セカンダリ軸１３に対して固定された固定シーブ２５と、固定シーブ２５にベルト１６を挟んで対向配置され、セカンダリ軸１３にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ２６とを備えている。可動シーブ２６に対して固定シーブ２５と反対側には、セカンダリ軸１３に固定されたピストン２７が設けられ、可動シーブ２６とピストン２７との間に、ピストン室（油圧室）２８が形成されている。

なお、図示されていないが、可動シーブ２６とピストン２７との間には、ベルト１６に初期挟圧（初期推力）を与えるためのバイアススプリングが介在されている。バイアススプリングの弾性力により、可動シーブ２６およびピストン２７は、互いに離間する方向に付勢されている。

トルクコンバータ３とインプット軸１１との間には、油圧式の前進クラッチＣが介装されている。前進クラッチＣは、エンジン２からの動力を伝達／遮断するために係合／解放される。

また、無段変速機４に付随して、トルクコンバータ３、プライマリプーリ１４、セカンダリプーリ１５および前進クラッチＣなどに油圧を供給するための油圧回路３１が設けられている。さらに、油圧の発生源として、エンジン２の動力により駆動される機械式オイルポンプ（ＭＯＰ）３２と、電動モータの動力により駆動される電動オイルポンプ（ＥＯＰ）３３とが設けられている。油圧回路３１には、機械式オイルポンプ３２および電動オイルポンプ３３が互いに独立して発生する油圧が供給されるようになっている。

車両１には、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ、データフラッシュ（フラッシュメモリ）などが内蔵されている。車両１の各部を制御するため、車両１には、複数のＥＣＵが搭載されており、各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。複数のＥＣＵには、エンジン２、トルクコンバータ３および無段変速機４を制御するためのＥ／ＴＥＣＵ４１およびＩＤＳ（アイドリングストップ）制御のためのＩＤＳＥＣＵ４２が含まれる。

Ｅ／ＴＥＣＵ４１およびＩＤＳＥＣＵ４２には、それぞれ制御に必要な各種センサが接続されている。

＜ＩＤＳ制御の概要＞
ＩＤＳ制御は、エンジン２のアイドリングを抑制することにより燃費の向上を図る技術である。ＩＤＳ制御に必要な情報として、ＩＤＳ制御のためのＥＣＵであるＩＤＳＥＣＵには、車速およびブレーキペダルの操作量などの情報が入力される。

ＩＤＳ制御では、車両１の走行中に、ブレーキペダルが操作される（踏まれている）と、ＩＤＳＥＣＵ４２により、所定のＩＤＳ開始条件が成立しているか否かが判定される。ＩＤＳ開始条件は、たとえば、車速が所定のアイドリングストップ実施車速（たとえば、１０ｋｍ／ｈ）以下であり、かつ、ブレーキペダルが一定時間以上操作されているという条件である。ブレーキペダルが操作されている間、ＩＤＳ開始条件が成立しているか否かが一定の周期で判定される。そして、ＩＤＳ開始条件が成立すると、ＩＤＳ開始条件が成立してことに応じて、ＩＤＳＥＣＵ４２からＥ／ＴＥＣＵ４１にＩＤＳ要求が送信され、このＩＤＳ要求に応じて、Ｅ／ＴＥＣＵ４１により、エンジン２が停止（アイドリングストップ）される。

アイドリングストップの開始後は、ＩＤＳＥＣＵ４２により、所定のＩＤＳ復帰条件が成立しているか否かが一定の周期で判定される。ＩＤＳ復帰条件は、たとえば、アイドリングストップ中にブレーキペダルの操作が解除される（ブレーキペダルから運転者の足が離される）という条件である。ＩＤＳ復帰条件が成立すると、ＩＤＳＥＣＵ４２からＥ／ＴＥＣＵ４１にＩＤＳ復帰要求が送信され、このＩＤＳ復帰要求に応じて、Ｅ／ＴＥＣＵ４１により、スタータが作動されて、エンジン２が再始動される。

＜第１クラッチ制御＞
図２は、第１クラッチ制御時のタービン回転数ＮＴ、インプット回転数ＮＩＮ、エンジン回転数、電動オイルポンプ（ＥＯＰ）３３のオン／オフ状態および前進クラッチＣの係合／解放状態の時間変化を示す図である。

ＩＤＳ制御と並行して、Ｅ／ＴＥＣＵ４１により、前進クラッチＣの係合／解放を制御するクラッチ制御が実行される。クラッチ制御には、車両１が停止後にＩＤＳが開始される場合に実行される第１クラッチ制御と、車両１が所定車速以上の車速での走行中にＩＤＳ制御が開始される場合に実行される第２クラッチ制御とが含まれる。

第１クラッチ制御では、ＩＤＳ制御の開始後も、前進クラッチＣの係合状態が維持される（時刻Ｔ１１）。

エンジン２の回転数（エンジン回転数）の低下に伴い、機械式オイルポンプ３２の発生油圧が低下する。第１クラッチ制御では、エンジン回転数が取得されて、エンジン回転数が所定回転数まで低下したか否かが判断される。車両１には、エンジン２の回転（クランクシャフトの回転）に同期したパルス信号を検出信号として出力するエンジン回転センサが設けられており、エンジン回転数は、そのエンジン回転センサの検出信号から取得することができる。所定回転数は、電動オイルポンプ３３の駆動が必要となる回転数であり、たとえば、機械式オイルポンプ３２の発生油圧で前進クラッチＣの係合が維持不能なエンジン回転数の上限値より少し高い回転数に設定されている。

エンジン回転数が所定回転数まで低下すると、電動オイルポンプ３３がオンにされる（時刻Ｔ１２）。電動オイルポンプ３３のオンにより、電動オイルポンプ３３が油圧を発生し、その発生油圧が前進クラッチＣに供給されることにより、前進クラッチＣの係合状態が継続する。

＜第２クラッチ制御＞
図３は、第２クラッチ制御時のタービン回転数ＮＴ、インプット回転数ＮＩＮ、エンジン回転数、電動オイルポンプ（ＥＯＰ）３３のオン／オフ状態および前進クラッチＣの係合／解放状態の時間変化を示す図である。

第２クラッチ制御では、ＩＤＳ制御の開始に応じて、前進クラッチＣが解放される（時刻Ｔ２１）。

その後、トルクコンバータ３のタービンランナの回転数であるタービン回転数ＮＴが取得される。車両１には、タービンランナの回転に同期したパルス信号を検出信号として出力するタービン回転センサが設けられており、タービン回転数ＮＴは、そのタービン回転センサの検出信号から取得することができる。

また、無段変速機４のインプット軸１１の回転数であるインプット回転数ＮＩＮが取得される。車両１には、インプット軸１１の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力するインプット軸回転センサが設けられており、インプット回転数ＮＩＮは、そのインプット軸回転センサの検出信号から取得することができる。

そして、タービン回転数ＮＴおよびインプット回転数ＮＩＮの両方が所定値以下に低下したか否かが判断される。タービン回転数ＮＴおよびインプット回転数ＮＩＮの少なくとも一方が所定値より大きい間は、タービン回転数ＮＴおよびインプット回転数ＮＩＮが繰り返し取得される。

なお、所定値は、０であることが好ましいが、タービン回転数ＮＴとインプット回転数ＮＩＮとがほぼ等しくなるような十分に小さい値であれば、０でなくてもよい。

タービン回転数ＮＴおよびインプット回転数ＮＩＮの両方が所定値以下に低下すると（時刻Ｔ２２）、前進クラッチＣを解放する理由（急制動によるイナーシャトルクによるベルト滑りの懸念）がなくなるので、前進クラッチＣを係合させるために、電動オイルポンプ３３がオンにされる（時刻Ｔ２２）。電動オイルポンプ３３のオンにより、電動オイルポンプ３３が油圧を発生し、その発生油圧が前進クラッチＣに供給されることにより、前進クラッチＣが係合する。

＜ＩＤＳ制御の実行の許否＞
図４は、ＩＤＳ制御のモードに応じたＩＤＳ制御の実行の許可および禁止について説明するための表である。

ＩＤＳ制御と第１クラッチ制御または第２クラッチ制御が並行して実行されることから、ＩＤＳ制御には、第１クラッチ制御と並行して実行される第１モードと、第２クラッチ制御と並行して実行される第２モードとの２つのモードがある。そして、そのモードごとに、ＩＤＳ制御の実行の許可または禁止を設定するための条件が設けられている。

第１クラッチ制御では、ＩＤＳ制御の開始にかかわらず前進クラッチＣの係合状態が維持されるので、第１モードのＩＤＳ制御では、前進クラッチＣが係合したままの状態でエンジン２が再始動される。したがって、第１モードは、前進クラッチＣが係合した状態でエンジン２が再始動されるモードである。

一方、第２クラッチ制御では、ＩＤＳ制御の開始に応じて前進クラッチＣが解放され、タービン回転数ＮＴおよびインプット回転数ＮＩＮの両方が所定値以下に低下したこと（車両１がほぼ停止したこと）に応じて電動オイルポンプ３３がオンにされ、前進クラッチＣが係合される。そのため、第２モードのＩＤＳ制御では、前進クラッチＣが解放された状態でエンジン２が再始動される場合と、前進クラッチＣが係合した状態でエンジン２が再始動される場合とがある。

また、電動オイルポンプ３３に異常が発生している場合、電動オイルポンプ３３が前進クラッチＣの係合に必要な油圧を発生できない可能性がある。そのため、電動オイルポンプ３３に異常が発生している状態でのＩＤＳ制御では、前進クラッチＣが解放された状態でエンジン２が再始動される場合と、前進クラッチＣが係合した状態でエンジン２が再始動される場合とがある。したがって、電動オイルポンプ３３に異常が発生している状態でのＩＤＳ制御は、第２モードでのＩＤＳ制御である。

エンジン２の冷機状態では、エンジンストール耐性を上げるために、エンジン２のアイドリング回転数が高く設定される。前進クラッチＣが解放された状態でエンジン２が再始動される場合に、エンジン２が冷機状態であると、前進クラッチＣの係合前にエンジン回転が吹き上がるおそれがある。前進クラッチＣが係合した状態でエンジン２が再始動される場合に、エンジン２が冷機状態であっても、前進クラッチＣが係合しているので、エンジン回転が吹き上がるおそれはない。

そこで、第２モードのＩＤＳ制御は、第１モードのＩＤＳ制御よりもエンジン水温が高い第２温度に上昇するまでその実行が禁止され、第１モードのＩＤＳ制御は、第２モードのＩＤＳ制御よりもエンジン水温が低い第１温度でその実行が許可されるように、ＩＤＳ制御の実行の許可または禁止を設定するためのエンジン水温条件が第１モードと第２モードとで切り替えられる。すなわち、第２モードのＩＤＳ制御は、エンジン水温が第２温度未満であるときに禁止され、第１モードのＩＤＳ制御は、エンジン水温が第２温度よりも低い第１温度以上になると許可される。エンジン水温は、エンジン２を流通する冷却水の温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサの検出信号から取得することができる。

このように、第２モードのＩＤＳ制御は、エンジン水温が第２温度未満で禁止され、第１モードのＩＤＳ制御は、エンジン水温が第２温度よりも低い第１温度以上で許可される。これにより、エンジン２の再始動時の発進性（駆動力）を安定させることができながら、エンジン２が冷えた状態から第１モードのＩＤＳ制御が実行可能となるので、第１モードのＩＤＳ制御の実行による燃費向上の効果を得ることができる。

また、第２モードのＩＤＳ制御において、前進クラッチＣが解放された状態でエンジン２が再始動される場合には、前進クラッチＣを係合させる必要がある。この場合に、無段変速機４のセカンダリプーリ１５のピストン室（油圧室）２８にエアが入っていると、ピストン室２８の油圧（シーブ圧）の立ち上がりが遅れ、それに伴って前進クラッチＣの係合が遅れることがある。すなわち、前進クラッチＣは、ピストン室２８の油圧がベルト滑りを生じない挟圧まで上昇した後に係合されるので、ピストン室２８にエアが入っているためにピストン室２８の油圧の立ち上がりが遅れると、それに伴って前進クラッチＣの係合が遅れる。前進クラッチＣの係合が遅れると、車両１の発進性（加速性能）が低下したり、エンジン２の再始動から前進クラッチＣの係合までのタイムラグでトルクコンバータ３のタービン回転が吹き上がるために、前進クラッチＣの係合時にショックが発生したりする。

そこで、第２モードのＩＤＳ制御は、第１モードのＩＤＳ制御よりも車両１のスタートスイッチ（イグニッションスイッチ）がオンされてからの走行時間が長い第２時間に達するまでその実行が禁止され、第１モードのＩＤＳ制御は、第２モードのＩＤＳ制御よりも車両１のスタートスイッチがオンされてからの走行時間が短い第１時間に達したときにその実行が許可されるように、ＩＤＳ制御の実行の許可または禁止を設定するための走行時間条件が第１モードと第２モードとで切り替えられる。すなわち、第２モードのＩＤＳ制御は、車両１のスタートスイッチがオンされてからの走行時間が第２時間未満であるときに禁止され、第１モードのＩＤＳ制御は、車両１のスタートスイッチがオンされてからの走行時間が第２時間よりも短い第１時間以上になると許可される。

なお、第１モードのＩＤＳ制御によるエンジン２の停止中は、電動オイルポンプ３３が作動し、セカンダリプーリ１５のピストン室２８に油圧が供給されているので、ピストン室２８へのエア入りの懸念はない。

＜作用効果＞
以上のように、第２モードのＩＤＳ制御は、車両１のスタートスイッチがオンされてからの走行時間が第２時間未満であるときに禁止される。そのため、第２モードのＩＤＳ制御の実行が許可されるまでに、セカンダリプーリ１５のピストン室２８からエアを排除することができる。よって、前進クラッチＣの係合のタイムラグおよびショックの発生を抑制できる。一方、第１モードのＩＤＳ制御が早期に実行可能となるので、第１モードのＩＤＳ制御の実行による燃費向上の効果を得ることができる。

なお、車両１の走行時間の増加に伴って走行距離が増加するので、走行時間条件は、走行距離条件に置き換えられてもよい。具体的には、第２モードのＩＤＳ制御は、車両１のスタートスイッチがオンされてからの走行距離が第２距離未満で禁止され、第１モードのＩＤＳ制御は、車両１のスタートスイッチがオンされてからの走行距離が第２距離よりも短い第１距離以上で許可されてもよい。

また、走行時間条件および走行距離条件の両方が採用されてもよい。具体的には、第２モードのＩＤＳ制御は、車両１のスタートスイッチがオンされてからの走行時間が第２時間未満または走行距離が第２距離未満で禁止され、第１モードのＩＤＳ制御は、車両１のスタートスイッチがオンされてからの走行時間が第２時間よりも短い第１時間以上または走行距離が第２距離よりも短い第１距離以上で許可されてもよい。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、無段変速機４を取り上げたが、本発明に係る制御装置は、有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）に用いることもできる。また、動力分割式無段変速機に本発明に係る制御装置を用いることもできる。動力分割式無段変速機は、変速比の変更により動力を無段階に変速するベルト式の無段変速機構と、動力を一定の変速比で変速する一定変速機構とを備え、駆動源の動力を２系統に分割して伝達可能な変速機である。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
２：エンジン
４：無段変速機
４１：Ｅ／ＴＥＣＵ（制御装置、ＩＤＳ制御手段、許否設定手段）
Ｃ：前進クラッチ（摩擦係合要素）

Claims (1)

1. エンジン、前記エンジンから車輪に伝達される動力を変速するベルト式の無段変速機、および前記エンジンと前記車輪との間で動力を伝達／遮断するために係合／解放される摩擦係合要素を搭載した車両に用いられる制御装置であって、
   ＩＤＳ開始条件の成立に応じて前記エンジンを停止させ、ＩＤＳ復帰条件の成立に応じて前記エンジンを再始動させるＩＤＳ制御を実行するＩＤＳ制御手段と、
   前記ＩＤＳ制御の実行の許可および／または禁止を設定する許否設定手段とを含み、
   前記ＩＤＳ制御には、前記摩擦係合要素が係合した状態で前記エンジンを再始動させる第１モードと、前記ＩＤＳ開始条件の成立から前記ＩＤＳ復帰条件の成立までの間に前記摩擦係合要素を解放させる第２モードとが含まれ、
   前記許否設定手段は、前記設定のための前記車両の走行時間または走行距離の少なくとも一方に関する条件を前記第１モードと前記第２モードとで切り替える、車両用制御装置。

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