車両駆動装置
【課題】車両発進時の走行負荷の大小に対応してエンジンの出力回転数及び出力トルクを可変に制御することにより、常に確実かつ迅速な発進を行えるようにした車両駆動装置を提供する。
【解決手段】出力パワーを制御することで出力軸の出力回転数及び出力トルクを可変に調整できるエンジンと、クラッチ及び変速機を含むパワートレーンと、アクセルペダルの操作量に基づいてエンジンを制御する制御部と、を備える車両駆動装置であって、前記制御部は、車両発進時の走行負荷を推定する負荷推定手段と、推定した走行負荷に対応する車両推進力を得るために必要となる出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値Ｔｍｉｎ、Ｎｍｉｎを可変に設定する下限値設定手段と、出力回転数ＮＥが減少して前記下限値Ｎｍｉｎに到達したときにエンジンの出力パワーを大きく制御する（スロットルバルブの開度Ｓ１を大きな開度Ｓ２に制御する）推進力保持手段と、を有する。
【解決手段】出力パワーを制御することで出力軸の出力回転数及び出力トルクを可変に調整できるエンジンと、クラッチ及び変速機を含むパワートレーンと、アクセルペダルの操作量に基づいてエンジンを制御する制御部と、を備える車両駆動装置であって、前記制御部は、車両発進時の走行負荷を推定する負荷推定手段と、推定した走行負荷に対応する車両推進力を得るために必要となる出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値Ｔｍｉｎ、Ｎｍｉｎを可変に設定する下限値設定手段と、出力回転数ＮＥが減少して前記下限値Ｎｍｉｎに到達したときにエンジンの出力パワーを大きく制御する（スロットルバルブの開度Ｓ１を大きな開度Ｓ２に制御する）推進力保持手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両駆動装置に関し、より詳細には、登坂路などで走行負荷が大きい場合にも確実に発進できる車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン、クラッチ、及び変速機を備え、マイコンを内蔵した電子制御装置によって制御する方式の車両駆動装置が一般的になっている。この車両駆動装置では、アクセルペダルは、エンジンのスロットルバルブを操作する手段でなく、ドライバの発進及び加速の意思を電子制御装置に入力する手段として機能する。電子制御装置は、アクセルペダルの操作量を検出し、内部演算によってエンジンの出力パワーの目標値（回転数及びトルク）を設定し、スロットルバルブを制御して吸気量及び燃料供給量を調整する。また、電子制御装置は、エンジンだけでなく、クラッチ及び変速機も協調して制御し、円滑な発進や停止、加減速を行うようになっている。なお、複数の電子制御装置で機能分担して駆動制御することも一般的に行われている。
【０００３】
この種の車両駆動装置を制御する一技術例が特許文献１に開示されている。特許文献１の車両の制御装置は、アクセル操作量に基づいてエンジンの目標回転速度と目標トルクとを演算する手段と、目標回転速度が得られるようにロックアップクラッチの係合力を制御する手段と、目標トルクが得られるようにエンジントルクを制御する手段とを備えている。これにより、運転者の操作に依存することなく、車両発進時の燃費向上を図ることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５５６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、アクセル操作量に基づいてエンジンの目標回転速度と目標トルクとを演算し、ロックアップクラッチ及びエンジンを制御するが、大きなトルクが必要とされる車両発進を良好に行えないおそれがある。特に、登坂路や凹凸を有する未舗装路などで走行負荷が大きいと、アクセル操作量に基づいた目標回転速度及び目標トルクでは車両推進力が不足し、クラッチの継合が進むにつれて出力回転数が減少しがちになる。そして、出力回転数がエンジンの出力トルク特性の低回転域まで落ち込むと、出力回転数の減少とともに出力トルクも減少するため車両は進まず、エンストのおそれまで生じる。
【０００６】
このような現象は、走行負荷が大きいときにドライバがアクセルペダルを強く踏み込んで大きな出力トルクで車両を発進させれば回避できる。しかしながら、走行負荷の大小やアクセルペダルの操作量の大小を問わず、確実に発進できることが望ましい。換言すれば、走行負荷が大きいときの発進では、アクセルペダルの操作量に制約されずに、走行負荷に十分対応できるだけの出力回転数及び出力トルクを設定することが望ましい。
【０００７】
本発明は上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、車両発進時の走行負荷の大小に対応してエンジンの出力回転数及び出力トルクを可変に制御することにより、常に確実かつ迅速な発進を行えるようにした車両駆動装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両駆動装置は、出力パワーを制御することで出力軸の出力回転数及び出力トルクを可変に調整できるエンジンと、前記エンジンの前記出力軸に継断可能に回転連結されたクラッチ、及び前記クラッチの出力側に回転連結された変速機を含み、前記出力パワーを駆動輪まで伝達するパワートレーンと、アクセルペダルの操作量を含む車両の状態に基づいて前記エンジンの前記出力回転数及び前記出力トルクの少なくとも一方の目標値を設定し、前記目標値に出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方が一致するように前記エンジンを制御する制御部と、を備える車両駆動装置であって、前記制御部は、車両発進時の走行負荷を推定する負荷推定手段と、推定した走行負荷に対応する車両推進力を得るために必要となる出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値を可変に設定する下限値設定手段と、前記エンジンの出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方が減少して前記下限値に到達したときに、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御する推進力保持手段と、を有する。
【０００９】
さらに、前記エンジンは、吸気量を調整することにより出力軸の出力回転数及び出力トルクを可変に調整できるスロットルバルブを有し、前記推進力保持手段は、前記スロットルバルブの開度を大きく制御して前記吸気量を増加させることにより、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御することでもよい。
【００１０】
また、前記推進力保持手段は、前記出力回転数が減少して前記出力回転数の下限値に到達したときに、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御して前記出力トルクを前記下限値以上に調整することが好ましい。
【００１１】
さらに、前記負荷推定手段は、車両発進時における前記エンジンの出力回転数または前記変速機の入力回転数の時間的増加の傾きが小さいほど前記走行負荷が大きいと推定することが好ましい。
【００１２】
また、前記下限値設定手段は、前記アクセルペダルの操作量及び前記走行負荷をパラメータとして前記出力回転数の下限値及び前記出力トルクの下限値の少なくとも一方を設定する下限値マップを保持していてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両駆動装置によれば、制御部は、車両発進時の走行負荷を推定し、走行負荷に対応する車両推進力を得るために必要となる出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値を可変に設定し、出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方が減少して下限値に到達したときに、エンジンの出力パワーを大きく制御する。したがって、登坂路などで走行負荷が大きい場合にも、アクセルペダルの操作量に制約されずに、走行負荷に十分対応できるだけの出力回転数及び出力トルクを得て車両推進力を確保でき、常に確実かつ迅速な発進を行える。
【００１４】
また、エンジンがスロットルバルブを有する態様では、スロットルバルブの開度を大きく制御して吸気量を増加させることでエンジンの出力パワーを大きく制御でき、請求項１と同様の効果が生じる。
【００１５】
さらに、出力回転数が減少して下限値に到達したときに、出力トルクを下限値以上に調整する態様では、出力回転数がエンジンのトルク特性の低回転域まで落ち込んだときにも、下限値以上の出力回転数及び出力トルクを確保できる。これにより、必要とされる車両推進力を確保でき、常に確実かつ迅速な発進を行える。
【００１６】
さらに、車両発進時におけるエンジンの出力回転数または変速機の入力回転数の時間的増加の傾きが小さいほど走行負荷が大きいと推定する態様では、車両に付与される加速度と極めて相関性の高い指標から走行負荷を推定する。したがって、走行負荷の推定精度が高く、出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値を適正に設定できる。仮に、走行負荷の精度が低くて下限値を小さく設定し過ぎると、エンジンの出力パワーを大きく制御するタイミングが遅れて発進に手間取る。また、仮に下限値を大きく設定し過ぎると、エンジンの出力パワーがアクセルペダルの操作量に対応するパワーよりも極端に大きくなり、予想以上の加速度が発生してドライバビリティが低下する。
【００１７】
また、下限値設定手段が下限値マップを保持している態様では、出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値を適正に、かつ容易に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の車両駆動装置を模式的に示す構成図である。
【図２】車両発進時に走行負荷がある場合の下限値設定手段及び推進力保持手段の機能を模式的に説明するエンジンの出力トルク特性の図である。
【図３】実施形態の車両駆動装置で車両発進時に走行負荷があるときの動作を説明するタイムチャートである。
【図４】従来技術の車両駆動装置で車両発進時に走行負荷があるときの動作を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための実施形態を、図１〜図４を参考にして説明する。図１は、本発明の実施形態の車両駆動装置１を模式的に示す構成図である。図中の太線はパワートレーンの経路を示し、破線の矢印は情報及び制御の流れを示している。実施形態の車両駆動装置１は、エンジン２、パワートレーンを構成するクラッチ３及び変速機４、制御部７などにより構成されている。
【００２０】
エンジン２には、周知の一般的な方式・構造を有するもの、例えば、ガソリンを燃料として使用するガソリンエンジンや、軽油を燃料として使用するディーゼルエンジンなどを使用できる。エンジン２は、出力軸２１、スロットルバルブ２２、及び出力回転数センサ２３を有している。出力軸２１は、ピストンにより回転駆動されるクランク軸と一体的に回転してパワーを出力する。スロットルバルブ２２は、エンジンルーム内の空気をエンジン内部に取り込む経路の途中に配設されており、その開度Ｓは制御部７により可変に制御される。スロットルバルブ２２の開度Ｓが大きく制御されて吸気量が増加すると、燃料を含んだ混合気の供給量が増加し、出力軸２１からの出力パワーが大きくなって出力回転数ＮＥ及び出力トルクＴＥが増加するようになっている。出力回転数センサ２３は、出力軸２１の近傍に配設されており、出力軸２１の出力回転数ＮＥを検出して検出信号を制御部７に送出する。
【００２１】
クラッチ３は、エンジン２の出力軸２１に継断可能に回転連結されており、本実施形態では乾式摩擦クラッチが用いられている。クラッチ３は、エンジン２の出力軸２１に回転連結された駆動側部材３１と、駆動側部材３１に対して継合状態及び切断状態に調整される従動側部材３２とを備え、クラッチアクチュエータ３３により操作される。制御部７からの指令に基づいてクラッチアクチュエータ３３が継合操作を行うと、駆動側部材３１と従動側部材３２とが摩擦摺動して伝達できるトルクが調整され、駆動側部材３１と従動側部材３２とが摩擦結合することで同期回転するようになっている。クラッチアクチュエータ３３は、サーボモータや油圧操作機構などを用いて構成することができる。 変速機４は、クラッチ３の出力側に回転連結されており、例えば、有段自動変速機を用いることができる。変速機４は、複数の変速段をそれぞれ構成する図略の変速歯車組、及び各変速歯車組を同期結合するための図略の同期装置を備えている。変速機４は、制御部７からの指令で変速機アクチュエータ４３が同期装置を駆動して、１つの変速歯車組を選択的に噛合結合させるようになっている。変速機４の入力軸４１はクラッチ３の従動側部材３２に回転連結され、出力軸４２はデファレンシャル装置５に回転連結されている。また、入力回転数センサ４４が入力軸４１の近傍に配設されており、入力軸４１の入力回転数Ｎｉを検出して検出信号を制御部７に送出する。
【００２２】
デファレンシャル装置５の出力側は、左右一対の駆動輪６に回転連結されている。クラッチ３から変速機４及びデファレンシャル装置５を経由して駆動輪６に至る経路が、エンジン２の出力パワーを伝達するパワートレーンである。
【００２３】
制御部7は、マイコンを内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置（ＥＣＵ）により構成されている。制御部7は、アクセルペダル８１の操作量を検出するアクセルセンサ８２から、操作量を相対値で表したアクセル開度Ａｃの情報を取得する。そして、制御部7は、アクセル開度Ａｃを含む車両の状態に基づいて、エンジン２の出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の目標値を設定し、目標値に出力回転数ＮＥ及び出力トルクＴＥの少なくとも一方が一致するようにエンジン２のスロットルバルブ２２の開度Ｓを可変に制御する。車両の状態を示す指標としては、アクセル開度Ａｃ以外に、車速、エンジン２の出力回転数ＮＥ、変速機４の入力回転数Ｎｉ、変速機４で選択されている変速段、図略のブレーキペダルの操作量、図略のハンドルの転舵操作量などを適宜参照する。
【００２４】
また、制御部7は、クラッチ３のクラッチアクチュエータ３３を制御して継合動作及び切断動作を制御し、変速機４の変速機アクチュエータ４３を制御して変速段の切り替え動作を制御する。さらに、制御部7は、主にソフトウェアで実現された３つの機能手段、すなわち負荷推定手段７１、下限値設定手段７２、及び推進力保持手段７３を有しており、以下に詳述する。
【００２５】
負荷推定手段７１は、ドライバＤがアクセルペダル８１を踏み込み操作して車両を発進させるときの走行負荷を推定する手段である。負荷推定手段７１は、車両発進時におけるエンジン２の出力回転数ＮＥまたは変速機４の入力回転数Ｎｉの時間的増加の傾きが小さいほど走行負荷が大きいと推定し、走行負荷マップを用いてこの推定を行う。
【００２６】
例えば、負荷推定手段７１は、変速機４の入力回転数Ｎｉを一定の時間間隔で取得し、毎回の増加分を演算する。この演算は、入力回転数Ｎｉの増加率を求めることを意味し、車両の加速度と極めて相関性の高い指標を求めることに相当する。周知のように、一定の出力トルクＴＥが発生しているときに、車両に付与される加速度が小さいほど走行負荷は大きい。そこで、エンジン２のスロットルバルブ２２の開度Ｓ及び入力回転数Ｎｉの時間的増加の傾きをパラメータとして走行負荷を推定する走行負荷マップを予め作成し、制御部７内に保持しておく。スロットルバルブ２２の開度Ｓは、エンジン２の出力トルクＴＥを支配するパラメータであり、間接的に出力トルクＴＥをパラメータにしていることになる。そして、負荷推定手段７１は、走行負荷マップを用いて走行負荷を推定する。
【００２７】
なお、変速機４の入力回転数Ｎｉに代えてエンジン２の出力回転数ＮＥを用いても、同様に負荷推定手段７１を構成できるが、クラッチ３の状態を加味する必要が生じる。さらに、負荷推定手段７１は上述の構成に限定されず、代替手段として図略の車輪速センサの検出情報から加速度を推定したり、加速度センサを設けて加速度を直接測定したりしても、走行負荷を推定できる。
【００２８】
下限値設定手段７２は、推定した走行負荷に対応する車両推進力を得るために必要となる出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値Ｎｍｉｎ、Ｔｍｉｎを可変に設定する手段である。ここで、走行負荷はエンジン２の出力トルクＴＥに抗して車両に付与される加速度を減じるように作用するので、定性的には走行負荷が大きいほど出力トルクの下限値Ｔｍｉｎを大きく設定する。定量的には、走行負荷をパラメータとして出力トルクの下限値Ｔｍｉｎを可変に設定するトルク下限値マップを予め作成して制御部７内に保持しておき、下限値設定手段７２はこのマップを用いて下限値Ｔｍｉｎを設定する。
【００２９】
また、下限値設定手段７２は、エンジン２の出力トルク特性を参照して出力回転数の下限値Ｎｍｉｎを設定する。詳述すると、エンジン２の出力トルク特性は、エンジン２を制御する際に参照する基本的特性であり、制御部７は、例えば一覧表形式のマップの形態で出力トルク特性を保持している。一般的に、出力トルク特性は、スロットルバルブ２２の開度Ｓをパラメータとして、横軸の出力回転数ＮＥと縦軸の出力トルクＴＥとの関係を示すグラフで示される。エンジン２の出力トルク特性は、出力回転数ＮＥの中庸回転域ＮＭで出力トルクＴＥが最も大きく、低回転域ＮＬ及び高回転域ＮＨで出力トルクＴＥが漸減する山状の特性カーブを有している。
【００３０】
ここで、出力トルク特性の高回転域ＮＨでは、出力回転数ＮＥが減少するにつれて出力トルクＴＥが増加する。したがって、車両発進時に走行負荷があって一時的に加速度が落ちても、出力トルクＴＥが維持されて安定した発進を行える可能性が残されている。ところが、出力トルク特性の低回転域ＮＬでは、出力回転数ＮＥが減少するにつれて出力トルクＴＥも減少する。したがって、車両発進時に走行負荷があって一時的に加速度が落ちると、出力トルクＴＥも減少して車速が低下する一方になり、安定した発進は期待できずエンストのおそれまで生じる。このような事態を避けるため、出力回転数の下限値Ｎｍｉｎは、出力トルク特性の山状の特性カーブが低回転域ＮＬまで落ち込む手前、あるいは低回転域ＮＬの初期の段階に設定する。
【００３１】
ところで、エンジン２の出力トルク特性の山状のカーブの形状や位置はスロットルバルブ２２の開度Ｓに依存して変化し、前述した低回転域ＮＬの範囲も変化する。また、スロットルバルブ２２の開度Ｓは、後述する推進力保持手段７３が機能する以前は、アクセルペダル８１のアクセル開度Ａｃに対応付けて制御される。したがって、アクセルペダル８１のアクセル開度Ａｃをパラメータとして出力回転数の下限値Ｎｍｉｎを可変に設定する回転数下限値マップを予め作成して制御部７内に保持しておき、下限値設定手段７２はこのマップを用いて下限値Ｎｍｉｎを設定する。
【００３２】
推進力保持手段７３は、エンジン２の出力回転数ＮＥ及び出力トルクＴＥの少なくとも一方が減少して下限値Ｎｍｉｎ、Ｔｍｉｎに到達したときに、エンジン２の出力パワーを大きく制御する手段であり、具体的にはスロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御する手段である。さらに、推進力保持手段７３は、出力回転数ＮＥが減少して下限値Ｎｍｉｎに到達したときに、スロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御して、出力トルクＴＥを下限値Ｔｍｉｎ以上に調整する。補足すると、推進力保持手段７３は、アクセルペダル８１のアクセル開度Ａｃが一定であっても、車両推進力を確保するために必要に応じてスロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御する。
【００３３】
図２は、車両発進時に走行負荷がある場合の下限値設定手段７２及び推進力保持手段７３の機能を模式的に説明するエンジン２の出力トルク特性の図である。詳細には、図２の（１）は下限値設定手段７２による出力トルクの下限値Ｔｍｉｎの設定を示し、（２）は走行負荷があるときのエンジン２の動作点の推移を示し、（３）は下限値設定手段７２による出力回転数の下限値Ｎｍｉｎの設定及び推進力保持手段７３によるスロットルバルブ２２の開度Ｓの制御とエンジン２の動作点の推移を示している。
【００３４】
図２の（１）で、負荷推定手段７１が車両発進時の走行負荷を推定すると、下限値設定手段７２はトルク下限値マップを用いて走行負荷に対応した出力トルクの下限値Ｔｍｉｎを設定する。また、図２の（２）に示されるように、車両発進時のアクセルペダル８１のアクセル開度Ａｃに対応付けられたスロットルバルブ２２の開度Ｓ１でエンジン２が動作すると、出力トルクＴＥは下限値Ｔｍｉｎよりも小さい。このため、車両推進力が不足し、エンジン２の動作点は、開度Ｓ１の山状のカーブ特性の高回転域ＮＨの動作点Ｐ１から、中庸回転域ＮＭの動作点Ｐ２、動作点Ｐ３を経て低回転域ＮＬの手前の動作点Ｐ４まで移動する。結果として、車速が減少するとともに出力トルクＴＥも減少し、放置すれば矢印Ｐ５で示されるように動作点がさらに低回転側に移動してエンストになるおそれが生じる。
【００３５】
これに対し、図２の（３）に示されるように、下限値設定手段７２は、回転数下限値マップを用いて出力回転数の下限値Ｎｍｉｎを低回転域ＮＬの手前の動作点Ｐ４付近に設定する。すると、エンジン２の出力回転数ＮＥが減少して動作点Ｐ４に到達したときに、推進力保持手段７３がスロットルバルブ２２の開度Ｓ１を大きく制御する。さらに、推進力保持手段７３は、実際の出力トルクＴＥが出力トルクの下限値Ｔｍｉｎになるように、スロットルバルブ２２の開度Ｓ２に制御する。これにより、エンジン２の動作点は、開度Ｓ１上の動作点Ｐ４から開度Ｓ２上の動作点Ｐ６に移動し、出力トルクの下限値Ｔｍｉｎが満足されて車両推進力が確保される。この後、車両に加速度が付与されて車速が増加し、矢印Ｐ７で示されるように、エンジン２の動作点は開度Ｓ２上の高回転側へと移動する。
【００３６】
次に、実施形態の車両駆動装置１の動作について、従来技術と比較して説明する。図３は、実施形態の車両駆動装置１で車両発進時に走行負荷があるときの動作を説明するタイムチャートである。また、図４は、従来技術の車両駆動装置で車両発進時に走行負荷があるときの動作を説明するタイムチャートである。図３及び図４で、上段は回転数Ｎ、中段はトルクＴ、下段はアクセル開度Ａｃを示し、横軸は共通の時間ｔである。
【００３７】
実施形態を示す図３において、時刻ｔ１でアクセルペダル８１の踏み込み操作が開始されると車両発進の制御が開始され、下段に示されるようにアクセル開度Ａｃが徐々に増加する。そして、エンジン２及びクラッチ３の応答時間だけ遅れた時刻ｔ２で、実質的なエンジン２の出力パワーの増加及びクラッチの継合動作が始まる。すなわち、上段に示されるエンジン２の出力回転数ＮＥ（実線示）がアイドル回転数ＮＥｉから急激に増加し、中段の出力トルクＴＥ（実線示）が漸増する。また、クラッチ３の継合動作が徐々に進んで中段に示されるように伝達できるトルクＴｃ（一点鎖線示）が漸増するとともに、トルクＴｃの伝達によって変速機４の入力軸４１が回転駆動され、上段に示される入力回転数Ｎｉ（一点鎖線示）も漸増する。
【００３８】
アクセル開度Ａｃが徐々に増加している時間帯で、負荷推定手段７１及び下限値設定手段７２によって出力トルクの下限値Ｔｍｉｎ（破線示）及び出力回転数の下限値Ｎｍｉｎが可変に設定される。この例では、走行負荷があるため、エンジン２の出力トルクＴＥは下限値Ｔｍｉｎに対して不足している。時刻ｔ３で、アクセル開度Ａｃの増加は止まり、クラッチ３で伝達できるトルクＴｃは大きくなって継合動作は概ね終了している。
【００３９】
そしてこの時刻ｔ３で、エンジン２の出力回転数ＮＥが下限値Ｎｍｉｎまで減少し、推進力保持手段７３が動作する。つまり、図２の（３）の動作点Ｐ４から動作点Ｐ６に移動することに相当して、スロットルバルブ２２の開度Ｓが大きく調整され、出力トルクＴＥが急峻に増加して下限値Ｔｍｉｎに等しくなる。以降、エンジン２の出力トルクＴＥと、クラッチ３で伝達できるトルクＴｃとは概ね一致して変化する。また、時刻ｔ４でエンジン２の出力回転数ＮＥと変速機４の入力回転数Ｎｉとが一致して同期回転する。これにより、必要とされる車両推進力を確保でき、確実かつ迅速な発進を行える。その後、時刻ｔ５でアクセルペダル８１がさらに踏み込み操作されると、回転数ＮＥ、Ｎｉ及びトルクＴＥ、Ｔｃは安定して増加し、安定した加速性能が得られる。
【００４０】
一方、従来技術を示す図４において同様の車両発進の制御を実施した場合に、時刻ｔ３以前は、下限値Ｔｍｉｎ、Ｎｍｉｎの設定を除いて同じ制御が行われる。そして、時刻ｔ３で、アクセル開度Ａｃの増加が止まり、クラッチ３の継合動作が概ね終了しても、スロットルバルブ２２の開度Ｓの調整は行われない。このため、時刻ｔ３以降も出力トルクの下限値Ｔｍｉｎに対して出力トルクＴＥが不足している状態が解消されない。結果として、回転数ＮＥ、Ｎｉが増加せず、必要とされる車両推進力を確保できず、確実かつ迅速な発進を行ええない。さらに、時刻ｔ５でアクセルペダル８１がさらに踏み込み操作されても、回転数ＮＥ、Ｎｉ及びトルクＴＥ、Ｔｃの増加が緩慢であり、安定した加速性能が得られない。
【００４１】
実施形態の車両駆動装置１によれば、車両発進時の走行負荷に応じてエンジン２の出力トルクの下限値Ｔｍｉｎを設定し、アクセルペダル８１のアクセル開度Ａｃに応じてエンジン２の出力回転数の下限値Ｎｍｉｎを設定する。そして、出力回転数ＮＥが減少して下限値Ｎｍｉｎに到達したときに、出力トルクＴＥを下限値Ｔｍｉｎに調整するように、エンジン２のスロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御する。したがって、登坂路などで走行負荷が大きい場合にも、アクセルペダル８１の操作量に制約されずに、走行負荷に十分対応できるだけの出力回転数ＮＥ及び出力トルクＴＥを得て車両推進力を確保でき、常に確実かつ迅速な発進を行える。
【００４２】
さらに、車両発進時における変速機４の入力回転数Ｎｉの時間的増加の傾き、すなわち、車両に付与される加速度と極めて相関性の高い指標から走行負荷を推定している。したがって、走行負荷の推定精度が高く、出力回転数及ＮＥ及び出力トルクＮＴの下限値Ｔｍｉｎ、Ｎｍｉｎを適正に設定でき、発進に手間取ったりドライバビリティが低下したりすることがない。
【００４３】
また、下限値設定手段７２がトルク下限値マップ及び回転数下限値マップを保持しているので、下限値Ｔｍｉｎ、Ｎｍｉｎを適正に、かつ容易に設定できる。
【００４４】
なお、負荷推定手段７１による走行負荷の推定方法や、下限値設定手段７２による下限値Ｔｍｉｎ、Ｎｍｉｎの設定方法は、上述の実施形態に限定されない。その他、本発明は様々な応用や変形が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１：車両駆動装置
２：エンジン ２１：出力軸 ２２：スロットルバルブ ２３：出力回転数センサ
３：クラッチ
３１：駆動側部材 ３２：従動側部材 ３３：クラッチアクチュエータ
４：変速機
４１：入力軸 ４２：出力軸 ４３：変速機アクチュエータ
４４：入力回転数センサ
５：デファレンシャル装置
６：駆動輪
７：制御部 ７１：負荷推定手段 ７２：下限値設定手段 ７３：推進力保持手段
８１：アクセルペダル ８２：アクセルセンサ
Ａｃ：アクセル開度 Ｓ、Ｓ１、Ｓ２：スロットルバルブの開度
ＮＥ：エンジンの出力回転数 Ｎｉ：変速機の入力回転数
ＴＥ：エンジンの出力トルク Ｔｃ：クラッチで伝達できるトルク
Ｎｍｉｎ：出力回転数の下限値 Ｔｍｉｎ：出力トルクの下限値
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両駆動装置に関し、より詳細には、登坂路などで走行負荷が大きい場合にも確実に発進できる車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン、クラッチ、及び変速機を備え、マイコンを内蔵した電子制御装置によって制御する方式の車両駆動装置が一般的になっている。この車両駆動装置では、アクセルペダルは、エンジンのスロットルバルブを操作する手段でなく、ドライバの発進及び加速の意思を電子制御装置に入力する手段として機能する。電子制御装置は、アクセルペダルの操作量を検出し、内部演算によってエンジンの出力パワーの目標値（回転数及びトルク）を設定し、スロットルバルブを制御して吸気量及び燃料供給量を調整する。また、電子制御装置は、エンジンだけでなく、クラッチ及び変速機も協調して制御し、円滑な発進や停止、加減速を行うようになっている。なお、複数の電子制御装置で機能分担して駆動制御することも一般的に行われている。
【０００３】
この種の車両駆動装置を制御する一技術例が特許文献１に開示されている。特許文献１の車両の制御装置は、アクセル操作量に基づいてエンジンの目標回転速度と目標トルクとを演算する手段と、目標回転速度が得られるようにロックアップクラッチの係合力を制御する手段と、目標トルクが得られるようにエンジントルクを制御する手段とを備えている。これにより、運転者の操作に依存することなく、車両発進時の燃費向上を図ることができる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５５６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、アクセル操作量に基づいてエンジンの目標回転速度と目標トルクとを演算し、ロックアップクラッチ及びエンジンを制御するが、大きなトルクが必要とされる車両発進を良好に行えないおそれがある。特に、登坂路や凹凸を有する未舗装路などで走行負荷が大きいと、アクセル操作量に基づいた目標回転速度及び目標トルクでは車両推進力が不足し、クラッチの継合が進むにつれて出力回転数が減少しがちになる。そして、出力回転数がエンジンの出力トルク特性の低回転域まで落ち込むと、出力回転数の減少とともに出力トルクも減少するため車両は進まず、エンストのおそれまで生じる。
【０００６】
このような現象は、走行負荷が大きいときにドライバがアクセルペダルを強く踏み込んで大きな出力トルクで車両を発進させれば回避できる。しかしながら、走行負荷の大小やアクセルペダルの操作量の大小を問わず、確実に発進できることが望ましい。換言すれば、走行負荷が大きいときの発進では、アクセルペダルの操作量に制約されずに、走行負荷に十分対応できるだけの出力回転数及び出力トルクを設定することが望ましい。
【０００７】
本発明は上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、車両発進時の走行負荷の大小に対応してエンジンの出力回転数及び出力トルクを可変に制御することにより、常に確実かつ迅速な発進を行えるようにした車両駆動装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両駆動装置は、出力パワーを制御することで出力軸の出力回転数及び出力トルクを可変に調整できるエンジンと、前記エンジンの前記出力軸に継断可能に回転連結されたクラッチ、及び前記クラッチの出力側に回転連結された変速機を含み、前記出力パワーを駆動輪まで伝達するパワートレーンと、アクセルペダルの操作量を含む車両の状態に基づいて前記エンジンの前記出力回転数及び前記出力トルクの少なくとも一方の目標値を設定し、前記目標値に出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方が一致するように前記エンジンを制御する制御部と、を備える車両駆動装置であって、前記制御部は、車両発進時の走行負荷を推定する負荷推定手段と、推定した走行負荷に対応する車両推進力を得るために必要となる出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値を可変に設定する下限値設定手段と、前記エンジンの出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方が減少して前記下限値に到達したときに、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御する推進力保持手段と、を有する。
【０００９】
さらに、前記エンジンは、吸気量を調整することにより出力軸の出力回転数及び出力トルクを可変に調整できるスロットルバルブを有し、前記推進力保持手段は、前記スロットルバルブの開度を大きく制御して前記吸気量を増加させることにより、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御することでもよい。
【００１０】
また、前記推進力保持手段は、前記出力回転数が減少して前記出力回転数の下限値に到達したときに、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御して前記出力トルクを前記下限値以上に調整することが好ましい。
【００１１】
さらに、前記負荷推定手段は、車両発進時における前記エンジンの出力回転数または前記変速機の入力回転数の時間的増加の傾きが小さいほど前記走行負荷が大きいと推定することが好ましい。
【００１２】
また、前記下限値設定手段は、前記アクセルペダルの操作量及び前記走行負荷をパラメータとして前記出力回転数の下限値及び前記出力トルクの下限値の少なくとも一方を設定する下限値マップを保持していてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両駆動装置によれば、制御部は、車両発進時の走行負荷を推定し、走行負荷に対応する車両推進力を得るために必要となる出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値を可変に設定し、出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方が減少して下限値に到達したときに、エンジンの出力パワーを大きく制御する。したがって、登坂路などで走行負荷が大きい場合にも、アクセルペダルの操作量に制約されずに、走行負荷に十分対応できるだけの出力回転数及び出力トルクを得て車両推進力を確保でき、常に確実かつ迅速な発進を行える。
【００１４】
また、エンジンがスロットルバルブを有する態様では、スロットルバルブの開度を大きく制御して吸気量を増加させることでエンジンの出力パワーを大きく制御でき、請求項１と同様の効果が生じる。
【００１５】
さらに、出力回転数が減少して下限値に到達したときに、出力トルクを下限値以上に調整する態様では、出力回転数がエンジンのトルク特性の低回転域まで落ち込んだときにも、下限値以上の出力回転数及び出力トルクを確保できる。これにより、必要とされる車両推進力を確保でき、常に確実かつ迅速な発進を行える。
【００１６】
さらに、車両発進時におけるエンジンの出力回転数または変速機の入力回転数の時間的増加の傾きが小さいほど走行負荷が大きいと推定する態様では、車両に付与される加速度と極めて相関性の高い指標から走行負荷を推定する。したがって、走行負荷の推定精度が高く、出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値を適正に設定できる。仮に、走行負荷の精度が低くて下限値を小さく設定し過ぎると、エンジンの出力パワーを大きく制御するタイミングが遅れて発進に手間取る。また、仮に下限値を大きく設定し過ぎると、エンジンの出力パワーがアクセルペダルの操作量に対応するパワーよりも極端に大きくなり、予想以上の加速度が発生してドライバビリティが低下する。
【００１７】
また、下限値設定手段が下限値マップを保持している態様では、出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値を適正に、かつ容易に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の車両駆動装置を模式的に示す構成図である。
【図２】車両発進時に走行負荷がある場合の下限値設定手段及び推進力保持手段の機能を模式的に説明するエンジンの出力トルク特性の図である。
【図３】実施形態の車両駆動装置で車両発進時に走行負荷があるときの動作を説明するタイムチャートである。
【図４】従来技術の車両駆動装置で車両発進時に走行負荷があるときの動作を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための実施形態を、図１〜図４を参考にして説明する。図１は、本発明の実施形態の車両駆動装置１を模式的に示す構成図である。図中の太線はパワートレーンの経路を示し、破線の矢印は情報及び制御の流れを示している。実施形態の車両駆動装置１は、エンジン２、パワートレーンを構成するクラッチ３及び変速機４、制御部７などにより構成されている。
【００２０】
エンジン２には、周知の一般的な方式・構造を有するもの、例えば、ガソリンを燃料として使用するガソリンエンジンや、軽油を燃料として使用するディーゼルエンジンなどを使用できる。エンジン２は、出力軸２１、スロットルバルブ２２、及び出力回転数センサ２３を有している。出力軸２１は、ピストンにより回転駆動されるクランク軸と一体的に回転してパワーを出力する。スロットルバルブ２２は、エンジンルーム内の空気をエンジン内部に取り込む経路の途中に配設されており、その開度Ｓは制御部７により可変に制御される。スロットルバルブ２２の開度Ｓが大きく制御されて吸気量が増加すると、燃料を含んだ混合気の供給量が増加し、出力軸２１からの出力パワーが大きくなって出力回転数ＮＥ及び出力トルクＴＥが増加するようになっている。出力回転数センサ２３は、出力軸２１の近傍に配設されており、出力軸２１の出力回転数ＮＥを検出して検出信号を制御部７に送出する。
【００２１】
クラッチ３は、エンジン２の出力軸２１に継断可能に回転連結されており、本実施形態では乾式摩擦クラッチが用いられている。クラッチ３は、エンジン２の出力軸２１に回転連結された駆動側部材３１と、駆動側部材３１に対して継合状態及び切断状態に調整される従動側部材３２とを備え、クラッチアクチュエータ３３により操作される。制御部７からの指令に基づいてクラッチアクチュエータ３３が継合操作を行うと、駆動側部材３１と従動側部材３２とが摩擦摺動して伝達できるトルクが調整され、駆動側部材３１と従動側部材３２とが摩擦結合することで同期回転するようになっている。クラッチアクチュエータ３３は、サーボモータや油圧操作機構などを用いて構成することができる。 変速機４は、クラッチ３の出力側に回転連結されており、例えば、有段自動変速機を用いることができる。変速機４は、複数の変速段をそれぞれ構成する図略の変速歯車組、及び各変速歯車組を同期結合するための図略の同期装置を備えている。変速機４は、制御部７からの指令で変速機アクチュエータ４３が同期装置を駆動して、１つの変速歯車組を選択的に噛合結合させるようになっている。変速機４の入力軸４１はクラッチ３の従動側部材３２に回転連結され、出力軸４２はデファレンシャル装置５に回転連結されている。また、入力回転数センサ４４が入力軸４１の近傍に配設されており、入力軸４１の入力回転数Ｎｉを検出して検出信号を制御部７に送出する。
【００２２】
デファレンシャル装置５の出力側は、左右一対の駆動輪６に回転連結されている。クラッチ３から変速機４及びデファレンシャル装置５を経由して駆動輪６に至る経路が、エンジン２の出力パワーを伝達するパワートレーンである。
【００２３】
制御部7は、マイコンを内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置（ＥＣＵ）により構成されている。制御部7は、アクセルペダル８１の操作量を検出するアクセルセンサ８２から、操作量を相対値で表したアクセル開度Ａｃの情報を取得する。そして、制御部7は、アクセル開度Ａｃを含む車両の状態に基づいて、エンジン２の出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の目標値を設定し、目標値に出力回転数ＮＥ及び出力トルクＴＥの少なくとも一方が一致するようにエンジン２のスロットルバルブ２２の開度Ｓを可変に制御する。車両の状態を示す指標としては、アクセル開度Ａｃ以外に、車速、エンジン２の出力回転数ＮＥ、変速機４の入力回転数Ｎｉ、変速機４で選択されている変速段、図略のブレーキペダルの操作量、図略のハンドルの転舵操作量などを適宜参照する。
【００２４】
また、制御部7は、クラッチ３のクラッチアクチュエータ３３を制御して継合動作及び切断動作を制御し、変速機４の変速機アクチュエータ４３を制御して変速段の切り替え動作を制御する。さらに、制御部7は、主にソフトウェアで実現された３つの機能手段、すなわち負荷推定手段７１、下限値設定手段７２、及び推進力保持手段７３を有しており、以下に詳述する。
【００２５】
負荷推定手段７１は、ドライバＤがアクセルペダル８１を踏み込み操作して車両を発進させるときの走行負荷を推定する手段である。負荷推定手段７１は、車両発進時におけるエンジン２の出力回転数ＮＥまたは変速機４の入力回転数Ｎｉの時間的増加の傾きが小さいほど走行負荷が大きいと推定し、走行負荷マップを用いてこの推定を行う。
【００２６】
例えば、負荷推定手段７１は、変速機４の入力回転数Ｎｉを一定の時間間隔で取得し、毎回の増加分を演算する。この演算は、入力回転数Ｎｉの増加率を求めることを意味し、車両の加速度と極めて相関性の高い指標を求めることに相当する。周知のように、一定の出力トルクＴＥが発生しているときに、車両に付与される加速度が小さいほど走行負荷は大きい。そこで、エンジン２のスロットルバルブ２２の開度Ｓ及び入力回転数Ｎｉの時間的増加の傾きをパラメータとして走行負荷を推定する走行負荷マップを予め作成し、制御部７内に保持しておく。スロットルバルブ２２の開度Ｓは、エンジン２の出力トルクＴＥを支配するパラメータであり、間接的に出力トルクＴＥをパラメータにしていることになる。そして、負荷推定手段７１は、走行負荷マップを用いて走行負荷を推定する。
【００２７】
なお、変速機４の入力回転数Ｎｉに代えてエンジン２の出力回転数ＮＥを用いても、同様に負荷推定手段７１を構成できるが、クラッチ３の状態を加味する必要が生じる。さらに、負荷推定手段７１は上述の構成に限定されず、代替手段として図略の車輪速センサの検出情報から加速度を推定したり、加速度センサを設けて加速度を直接測定したりしても、走行負荷を推定できる。
【００２８】
下限値設定手段７２は、推定した走行負荷に対応する車両推進力を得るために必要となる出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値Ｎｍｉｎ、Ｔｍｉｎを可変に設定する手段である。ここで、走行負荷はエンジン２の出力トルクＴＥに抗して車両に付与される加速度を減じるように作用するので、定性的には走行負荷が大きいほど出力トルクの下限値Ｔｍｉｎを大きく設定する。定量的には、走行負荷をパラメータとして出力トルクの下限値Ｔｍｉｎを可変に設定するトルク下限値マップを予め作成して制御部７内に保持しておき、下限値設定手段７２はこのマップを用いて下限値Ｔｍｉｎを設定する。
【００２９】
また、下限値設定手段７２は、エンジン２の出力トルク特性を参照して出力回転数の下限値Ｎｍｉｎを設定する。詳述すると、エンジン２の出力トルク特性は、エンジン２を制御する際に参照する基本的特性であり、制御部７は、例えば一覧表形式のマップの形態で出力トルク特性を保持している。一般的に、出力トルク特性は、スロットルバルブ２２の開度Ｓをパラメータとして、横軸の出力回転数ＮＥと縦軸の出力トルクＴＥとの関係を示すグラフで示される。エンジン２の出力トルク特性は、出力回転数ＮＥの中庸回転域ＮＭで出力トルクＴＥが最も大きく、低回転域ＮＬ及び高回転域ＮＨで出力トルクＴＥが漸減する山状の特性カーブを有している。
【００３０】
ここで、出力トルク特性の高回転域ＮＨでは、出力回転数ＮＥが減少するにつれて出力トルクＴＥが増加する。したがって、車両発進時に走行負荷があって一時的に加速度が落ちても、出力トルクＴＥが維持されて安定した発進を行える可能性が残されている。ところが、出力トルク特性の低回転域ＮＬでは、出力回転数ＮＥが減少するにつれて出力トルクＴＥも減少する。したがって、車両発進時に走行負荷があって一時的に加速度が落ちると、出力トルクＴＥも減少して車速が低下する一方になり、安定した発進は期待できずエンストのおそれまで生じる。このような事態を避けるため、出力回転数の下限値Ｎｍｉｎは、出力トルク特性の山状の特性カーブが低回転域ＮＬまで落ち込む手前、あるいは低回転域ＮＬの初期の段階に設定する。
【００３１】
ところで、エンジン２の出力トルク特性の山状のカーブの形状や位置はスロットルバルブ２２の開度Ｓに依存して変化し、前述した低回転域ＮＬの範囲も変化する。また、スロットルバルブ２２の開度Ｓは、後述する推進力保持手段７３が機能する以前は、アクセルペダル８１のアクセル開度Ａｃに対応付けて制御される。したがって、アクセルペダル８１のアクセル開度Ａｃをパラメータとして出力回転数の下限値Ｎｍｉｎを可変に設定する回転数下限値マップを予め作成して制御部７内に保持しておき、下限値設定手段７２はこのマップを用いて下限値Ｎｍｉｎを設定する。
【００３２】
推進力保持手段７３は、エンジン２の出力回転数ＮＥ及び出力トルクＴＥの少なくとも一方が減少して下限値Ｎｍｉｎ、Ｔｍｉｎに到達したときに、エンジン２の出力パワーを大きく制御する手段であり、具体的にはスロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御する手段である。さらに、推進力保持手段７３は、出力回転数ＮＥが減少して下限値Ｎｍｉｎに到達したときに、スロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御して、出力トルクＴＥを下限値Ｔｍｉｎ以上に調整する。補足すると、推進力保持手段７３は、アクセルペダル８１のアクセル開度Ａｃが一定であっても、車両推進力を確保するために必要に応じてスロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御する。
【００３３】
図２は、車両発進時に走行負荷がある場合の下限値設定手段７２及び推進力保持手段７３の機能を模式的に説明するエンジン２の出力トルク特性の図である。詳細には、図２の（１）は下限値設定手段７２による出力トルクの下限値Ｔｍｉｎの設定を示し、（２）は走行負荷があるときのエンジン２の動作点の推移を示し、（３）は下限値設定手段７２による出力回転数の下限値Ｎｍｉｎの設定及び推進力保持手段７３によるスロットルバルブ２２の開度Ｓの制御とエンジン２の動作点の推移を示している。
【００３４】
図２の（１）で、負荷推定手段７１が車両発進時の走行負荷を推定すると、下限値設定手段７２はトルク下限値マップを用いて走行負荷に対応した出力トルクの下限値Ｔｍｉｎを設定する。また、図２の（２）に示されるように、車両発進時のアクセルペダル８１のアクセル開度Ａｃに対応付けられたスロットルバルブ２２の開度Ｓ１でエンジン２が動作すると、出力トルクＴＥは下限値Ｔｍｉｎよりも小さい。このため、車両推進力が不足し、エンジン２の動作点は、開度Ｓ１の山状のカーブ特性の高回転域ＮＨの動作点Ｐ１から、中庸回転域ＮＭの動作点Ｐ２、動作点Ｐ３を経て低回転域ＮＬの手前の動作点Ｐ４まで移動する。結果として、車速が減少するとともに出力トルクＴＥも減少し、放置すれば矢印Ｐ５で示されるように動作点がさらに低回転側に移動してエンストになるおそれが生じる。
【００３５】
これに対し、図２の（３）に示されるように、下限値設定手段７２は、回転数下限値マップを用いて出力回転数の下限値Ｎｍｉｎを低回転域ＮＬの手前の動作点Ｐ４付近に設定する。すると、エンジン２の出力回転数ＮＥが減少して動作点Ｐ４に到達したときに、推進力保持手段７３がスロットルバルブ２２の開度Ｓ１を大きく制御する。さらに、推進力保持手段７３は、実際の出力トルクＴＥが出力トルクの下限値Ｔｍｉｎになるように、スロットルバルブ２２の開度Ｓ２に制御する。これにより、エンジン２の動作点は、開度Ｓ１上の動作点Ｐ４から開度Ｓ２上の動作点Ｐ６に移動し、出力トルクの下限値Ｔｍｉｎが満足されて車両推進力が確保される。この後、車両に加速度が付与されて車速が増加し、矢印Ｐ７で示されるように、エンジン２の動作点は開度Ｓ２上の高回転側へと移動する。
【００３６】
次に、実施形態の車両駆動装置１の動作について、従来技術と比較して説明する。図３は、実施形態の車両駆動装置１で車両発進時に走行負荷があるときの動作を説明するタイムチャートである。また、図４は、従来技術の車両駆動装置で車両発進時に走行負荷があるときの動作を説明するタイムチャートである。図３及び図４で、上段は回転数Ｎ、中段はトルクＴ、下段はアクセル開度Ａｃを示し、横軸は共通の時間ｔである。
【００３７】
実施形態を示す図３において、時刻ｔ１でアクセルペダル８１の踏み込み操作が開始されると車両発進の制御が開始され、下段に示されるようにアクセル開度Ａｃが徐々に増加する。そして、エンジン２及びクラッチ３の応答時間だけ遅れた時刻ｔ２で、実質的なエンジン２の出力パワーの増加及びクラッチの継合動作が始まる。すなわち、上段に示されるエンジン２の出力回転数ＮＥ（実線示）がアイドル回転数ＮＥｉから急激に増加し、中段の出力トルクＴＥ（実線示）が漸増する。また、クラッチ３の継合動作が徐々に進んで中段に示されるように伝達できるトルクＴｃ（一点鎖線示）が漸増するとともに、トルクＴｃの伝達によって変速機４の入力軸４１が回転駆動され、上段に示される入力回転数Ｎｉ（一点鎖線示）も漸増する。
【００３８】
アクセル開度Ａｃが徐々に増加している時間帯で、負荷推定手段７１及び下限値設定手段７２によって出力トルクの下限値Ｔｍｉｎ（破線示）及び出力回転数の下限値Ｎｍｉｎが可変に設定される。この例では、走行負荷があるため、エンジン２の出力トルクＴＥは下限値Ｔｍｉｎに対して不足している。時刻ｔ３で、アクセル開度Ａｃの増加は止まり、クラッチ３で伝達できるトルクＴｃは大きくなって継合動作は概ね終了している。
【００３９】
そしてこの時刻ｔ３で、エンジン２の出力回転数ＮＥが下限値Ｎｍｉｎまで減少し、推進力保持手段７３が動作する。つまり、図２の（３）の動作点Ｐ４から動作点Ｐ６に移動することに相当して、スロットルバルブ２２の開度Ｓが大きく調整され、出力トルクＴＥが急峻に増加して下限値Ｔｍｉｎに等しくなる。以降、エンジン２の出力トルクＴＥと、クラッチ３で伝達できるトルクＴｃとは概ね一致して変化する。また、時刻ｔ４でエンジン２の出力回転数ＮＥと変速機４の入力回転数Ｎｉとが一致して同期回転する。これにより、必要とされる車両推進力を確保でき、確実かつ迅速な発進を行える。その後、時刻ｔ５でアクセルペダル８１がさらに踏み込み操作されると、回転数ＮＥ、Ｎｉ及びトルクＴＥ、Ｔｃは安定して増加し、安定した加速性能が得られる。
【００４０】
一方、従来技術を示す図４において同様の車両発進の制御を実施した場合に、時刻ｔ３以前は、下限値Ｔｍｉｎ、Ｎｍｉｎの設定を除いて同じ制御が行われる。そして、時刻ｔ３で、アクセル開度Ａｃの増加が止まり、クラッチ３の継合動作が概ね終了しても、スロットルバルブ２２の開度Ｓの調整は行われない。このため、時刻ｔ３以降も出力トルクの下限値Ｔｍｉｎに対して出力トルクＴＥが不足している状態が解消されない。結果として、回転数ＮＥ、Ｎｉが増加せず、必要とされる車両推進力を確保できず、確実かつ迅速な発進を行ええない。さらに、時刻ｔ５でアクセルペダル８１がさらに踏み込み操作されても、回転数ＮＥ、Ｎｉ及びトルクＴＥ、Ｔｃの増加が緩慢であり、安定した加速性能が得られない。
【００４１】
実施形態の車両駆動装置１によれば、車両発進時の走行負荷に応じてエンジン２の出力トルクの下限値Ｔｍｉｎを設定し、アクセルペダル８１のアクセル開度Ａｃに応じてエンジン２の出力回転数の下限値Ｎｍｉｎを設定する。そして、出力回転数ＮＥが減少して下限値Ｎｍｉｎに到達したときに、出力トルクＴＥを下限値Ｔｍｉｎに調整するように、エンジン２のスロットルバルブ２２の開度Ｓを大きく制御する。したがって、登坂路などで走行負荷が大きい場合にも、アクセルペダル８１の操作量に制約されずに、走行負荷に十分対応できるだけの出力回転数ＮＥ及び出力トルクＴＥを得て車両推進力を確保でき、常に確実かつ迅速な発進を行える。
【００４２】
さらに、車両発進時における変速機４の入力回転数Ｎｉの時間的増加の傾き、すなわち、車両に付与される加速度と極めて相関性の高い指標から走行負荷を推定している。したがって、走行負荷の推定精度が高く、出力回転数及ＮＥ及び出力トルクＮＴの下限値Ｔｍｉｎ、Ｎｍｉｎを適正に設定でき、発進に手間取ったりドライバビリティが低下したりすることがない。
【００４３】
また、下限値設定手段７２がトルク下限値マップ及び回転数下限値マップを保持しているので、下限値Ｔｍｉｎ、Ｎｍｉｎを適正に、かつ容易に設定できる。
【００４４】
なお、負荷推定手段７１による走行負荷の推定方法や、下限値設定手段７２による下限値Ｔｍｉｎ、Ｎｍｉｎの設定方法は、上述の実施形態に限定されない。その他、本発明は様々な応用や変形が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１：車両駆動装置
２：エンジン ２１：出力軸 ２２：スロットルバルブ ２３：出力回転数センサ
３：クラッチ
３１：駆動側部材 ３２：従動側部材 ３３：クラッチアクチュエータ
４：変速機
４１：入力軸 ４２：出力軸 ４３：変速機アクチュエータ
４４：入力回転数センサ
５：デファレンシャル装置
６：駆動輪
７：制御部 ７１：負荷推定手段 ７２：下限値設定手段 ７３：推進力保持手段
８１：アクセルペダル ８２：アクセルセンサ
Ａｃ：アクセル開度 Ｓ、Ｓ１、Ｓ２：スロットルバルブの開度
ＮＥ：エンジンの出力回転数 Ｎｉ：変速機の入力回転数
ＴＥ：エンジンの出力トルク Ｔｃ：クラッチで伝達できるトルク
Ｎｍｉｎ：出力回転数の下限値 Ｔｍｉｎ：出力トルクの下限値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力パワーを制御することで出力軸の出力回転数及び出力トルクを可変に調整できるエンジンと、
前記エンジンの前記出力軸に継断可能に回転連結されたクラッチ、及び前記クラッチの出力側に回転連結された変速機を含み、前記出力パワーを駆動輪まで伝達するパワートレーンと、
アクセルペダルの操作量を含む車両の状態に基づいて前記エンジンの前記出力回転数及び前記出力トルクの少なくとも一方の目標値を設定し、前記目標値に出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方が一致するように前記エンジンを制御する制御部と、を備える車両駆動装置であって、
前記制御部は、
車両発進時の走行負荷を推定する負荷推定手段と、
推定した走行負荷に対応する車両推進力を得るために必要となる出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値を可変に設定する下限値設定手段と、
前記エンジンの出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方が減少して前記下限値に到達したときに、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御する推進力保持手段と、
を有する車両駆動装置。
【請求項２】
前記エンジンは、吸気量を調整することにより出力軸の出力回転数及び出力トルクを可変に調整できるスロットルバルブを有し、
前記推進力保持手段は、前記スロットルバルブの開度を大きく制御して前記吸気量を増加させることにより、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御する請求項1に記載の車両駆動装置。
【請求項３】
前記推進力保持手段は、前記出力回転数が減少して前記出力回転数の下限値に到達したときに、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御して前記出力トルクを前記下限値以上に調整する請求項1または２に記載の車両駆動装置。
【請求項４】
前記負荷推定手段は、車両発進時における前記エンジンの出力回転数または前記変速機の入力回転数の時間的増加の傾きが小さいほど前記走行負荷が大きいと推定する請求項1〜３のいずれか一項に記載の車両駆動装置。
【請求項５】
前記下限値設定手段は、前記アクセルペダルの操作量及び前記走行負荷をパラメータとして前記出力回転数の下限値及び前記出力トルクの下限値の少なくとも一方を設定する下限値マップを保持している請求項1〜４のいずれか一項に記載の車両駆動装置。
【請求項１】
出力パワーを制御することで出力軸の出力回転数及び出力トルクを可変に調整できるエンジンと、
前記エンジンの前記出力軸に継断可能に回転連結されたクラッチ、及び前記クラッチの出力側に回転連結された変速機を含み、前記出力パワーを駆動輪まで伝達するパワートレーンと、
アクセルペダルの操作量を含む車両の状態に基づいて前記エンジンの前記出力回転数及び前記出力トルクの少なくとも一方の目標値を設定し、前記目標値に出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方が一致するように前記エンジンを制御する制御部と、を備える車両駆動装置であって、
前記制御部は、
車両発進時の走行負荷を推定する負荷推定手段と、
推定した走行負荷に対応する車両推進力を得るために必要となる出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方の下限値を可変に設定する下限値設定手段と、
前記エンジンの出力回転数及び出力トルクの少なくとも一方が減少して前記下限値に到達したときに、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御する推進力保持手段と、
を有する車両駆動装置。
【請求項２】
前記エンジンは、吸気量を調整することにより出力軸の出力回転数及び出力トルクを可変に調整できるスロットルバルブを有し、
前記推進力保持手段は、前記スロットルバルブの開度を大きく制御して前記吸気量を増加させることにより、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御する請求項1に記載の車両駆動装置。
【請求項３】
前記推進力保持手段は、前記出力回転数が減少して前記出力回転数の下限値に到達したときに、前記エンジンの前記出力パワーを大きく制御して前記出力トルクを前記下限値以上に調整する請求項1または２に記載の車両駆動装置。
【請求項４】
前記負荷推定手段は、車両発進時における前記エンジンの出力回転数または前記変速機の入力回転数の時間的増加の傾きが小さいほど前記走行負荷が大きいと推定する請求項1〜３のいずれか一項に記載の車両駆動装置。
【請求項５】
前記下限値設定手段は、前記アクセルペダルの操作量及び前記走行負荷をパラメータとして前記出力回転数の下限値及び前記出力トルクの下限値の少なくとも一方を設定する下限値マップを保持している請求項1〜４のいずれか一項に記載の車両駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９１３３３（Ｐ２０１３−９１３３３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３２７３０（Ｐ２０１１−２３２７３０）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（５９２０５８３１５）アイシン・エーアイ株式会社 (490)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（５９２０５８３１５）アイシン・エーアイ株式会社 (490)
【Ｆターム（参考）】
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