JP5321737B2 - 車両の変速指示システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された変速機に対する要求変速段への変速操作を運転者に指示する車両の変速指示システムに関する。

従来、停止状態にあるエンジンを走行中に再起動させる技術が知られている。例えば、下記の特許文献１には、モータ単独でのＥＶ走行中に停止状態のエンジンを始動させる場合に、自動変速機の変速段を低速走行中であれば低速段（１速）に、高速走行中であれば高速段（２速）に変速し、ロックアップクラッチを係合してモータのトルクで始動させるハイブリッド車両が開示されている。

尚、下記の特許文献２には、変速指示の実行条件が成立してから実際に運転者に対して変速指示を実行するまでの間に所定時間の合間を設け（変速指示遅延制御）、これにより変速指示の頻発に伴う運転者の煩わしさを解消させる自動車の変速指示装置が開示されている。また、下記の特許文献３には、変速指示信号が出力されてから変速機で変速が実行されるまでの時間を検出し、この時間に基づき当該時間が短くなるように変速指示信号の出力タイミングを変更することによって、その出力タイミングを運転者の運転特性に合わせたものにする車両用変速指示装置が開示されている。

特開平８−２１６７００号公報 特開２００８−９５８８１号公報 特開平５−１８０３３９号公報

ここで、上記特許文献１に記載の技術においては、搭載されている変速機が自動変速機であるので、変速制御装置が変速機に変速指令を行ってから変速機が変速を完了するまでの時間に然程のばらつきが生じない。しかしながら、変速機が手動変速機の場合には、運転者毎に変速操作時間が異なるので、例えば運転者が変速操作を始めてから変速機が変速を完了するまでの時間にばらつきが生じてしまう。そして、運転者の変速操作が遅いときには、変速操作時間が長くなるほど車速が低下していくので、当初の予定通りの変速段に変速されたとしても、車速の低下によってエンジン回転数を始動に必要な回転数にまで上昇させることができず、エンジンが始動できない虞がある。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、運転者の変速操作時間の違いに拘わらず停止状態のエンジンを走行中に再起動させることのできる車両の変速指示システムを提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、車両に搭載された自動変速が行われない手動変速機に対する運転者の変速操作時間を学習する学習装置と、停止状態にあるエンジンの走行中の再起動に適した前記手動変速機への指示変速段を前記学習装置の学習結果に応じて設定し、該指示変速段への変速操作を運転者に対して指示する変速指示装置と、を備えたことを特徴としている。

ここで、前記指示変速段は、変速段毎に推定した変速操作完了時のエンジン回転数の内、アイドル回転数以上で且つ最小のものに該当する変速段とすることが望ましい。

また、前記変速指示装置は、低速走行中であれば前記学習結果に応じた指示変速段の設定を行い、高速走行中であれば前記学習結果とは無関係の車速に応じた基準指示変速段を指示変速段に設定することが望ましい。

前記車両としては、前記エンジンの他に電気動力源も備えたハイブリッド車両であり、前記エンジンの動力を用いて走行する際の前記手動変速機の変速段毎の変速位置及び前記電気動力源の動力のみで走行させる為の走行モード選択位置を有し、運転者の変速操作により選択された変速位置又は走行モード選択位置に応じて前記手動変速機を作動させる変速操作装置を備えるものが考えられる。

本発明に係る車両の変速指示システムは、運転者の変速操作時間の学習結果を用いてエンジンの走行中の再起動に適した指示変速段を設定するので、その指示変速段への変速操作が完了した際のエンジン回転数を再起動可能な大きさにまで上昇させ、エンジンを再起動させることができる。これが為、エンジンは、運転者の変速操作時間が違っても再起動できる。従って、この変速指示システムにおいては、運転者の変速操作特性に合わせてエンジンの再起動に適した指示変速段を指示するので、運転者の変速操作時間が遅くてもエンジンの再起動が可能になり、運転者によってはエンジンの再起動ができないという事態を抑制できる。

図１は、本発明に係る車両の変速指示システムが適用されるハイブリッド車両の一例を示す図である。 図２は、変速操作装置とＥＶ走行モード切替装置の一例を示すニュートラル状態選択時の図である。 図３は、変速操作装置とＥＶ走行モード切替装置の一例を示すＥＶ走行モード選択時の図である。 図４は、変速指示システムの動作全体について示すフローチャートである。 図５は、ＥＶ走行を止めてエンジンを再起動させる際の指示変速段の設定動作について示すフローチャートである。

以下に、本発明に係る車両の変速指示システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施例］
本発明に係る車両の変速指示システムの実施例を図１から図５に基づいて説明する。

本発明に係る変速指示システムの適用対象となる車両とは、少なくともエンジンを動力源として備えると共に運転者が手動で変速段を変えることのできる変速機を備え、そのエンジンを走行中に停止させることが可能で、且つ、その停止状態のまま走行させることのできるものである。ここで云うエンジンとは、機械エネルギを動力とする機械動力源のことを指す。本実施例においては、その機械動力源に加えて、電気エネルギを変換した機械エネルギを動力とする電気動力源も備え、機械動力源の動力のみを用いたエンジン走行モードと、電気動力源の動力のみを用いたＥＶ走行モードと、機械動力源及び電気動力源の双方の動力を用いたハイブリッド走行モードと、を切り替えての走行が可能な所謂ハイブリッド車両を例に挙げて説明する。そのハイブリッド車両の一例について図１を用いて説明する。この図１の符号１は、本実施例のハイブリッド車両を示す。

このハイブリッド車両１は、出力軸（クランクシャフト）１１から機械的な動力（エンジントルク）を出力する機械動力源としてのエンジン１０を備える。そのエンジン１０としては、内燃機関や外燃機関等が考えられる。このエンジン１０は、その動作がエンジン用の電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」という。）１０１によって制御される。このエンジン１０には、出力軸１１の回転角度（クランク角）の検出を行うクランク角センサ１２が用意されている。エンジンＥＣＵ１０１は、そのクランク角センサ１２の検出信号に基づいてエンジン回転数の演算を行う。

また、このハイブリッド車両１は、電気動力源として、モータ、力行駆動可能なジェネレータ又は力行及び回生の双方の駆動が可能なモータ／ジェネレータを備える。ここでは、モータ／ジェネレータ２０を例に挙げて説明する。このモータ／ジェネレータ２０は、例えば永久磁石型交流同期電動機として構成されたものであり、その動作がモータ／ジェネレータ用の電子制御装置（以下、「モータ／ジェネレータＥＣＵ」という。）１０２によって制御される。力行駆動時には、モータ（電動機）として機能して、二次電池２５とインバータ２６を介して供給された電気エネルギを機械エネルギに変換し、回転軸２１から機械的な動力（モータ力行トルク）を出力する。一方、回生駆動時には、ジェネレータ（発電機）として機能して、回転軸２１から機械的な動力（モータ回生トルク）が入力された際に機械エネルギを電気エネルギに変換し、インバータ２６を介して電力として二次電池２５に蓄える。

このハイブリッド車両１には、その二次電池２５の充電状態（ＳＯＣ：ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を検出する電池監視ユニット２７が設けられている。その電池監視ユニット２７は、検出した二次電池２５の充電状態に係る信号（換言するならば、充電状態量（ＳＯＣ量）に関する信号）をモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に送信する。そのモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２は、その信号に基づいて二次電池２５の充電状態の判定を行い、その二次電池２５の充電の要否を判定する。

また、このハイブリッド車両１は、有段の手動変速機３０等からなる動力伝達装置を備えている。その動力伝達装置は、エンジン１０やモータ／ジェネレータ２０の動力（エンジントルクやモータ力行トルク）を駆動力として駆動輪ＷＬ，ＷＲに伝えるものである。

手動変速機３０には、エンジントルクが入力される入力軸４１と、この入力軸４１に対して間隔を空けて平行に配置され、駆動輪ＷＬ，ＷＲ側にトルクを出力する出力軸４２と、が設けられている。

その入力軸４１には、クラッチ５０を介してエンジントルクが入力される。そのクラッチ５０は、エンジン１０の出力軸１１と入力軸４１とを係合させる係合状態と、その出力軸１１と入力軸４１とを係合状態から解放（非係合）させる解放状態（非係合状態）と、の切り替えができるように構成された例えば摩擦クラッチ装置である。ここで言う係合状態とは、その出力軸１１と入力軸４１との間でのトルクの伝達が可能な状態のことであり、解放状態（非係合状態）とは、その出力軸１１と入力軸４１との間でのトルクの伝達が行えない状態のことである。このクラッチ５０は、その係合状態と解放状態の切り替え動作が運転者のクラッチペダル５１の操作に従いリンク機構やワイヤー等を介して機械的に行われるものである。

本実施例においては、その出力軸４２にモータ／ジェネレータ２０の回転軸２１を連結する。従って、そのモータ／ジェネレータ２０を力行駆動させたときには、モータ力行トルクが出力軸４２を介して手動変速機３０に伝わる。これに対して、このモータ／ジェネレータ２０を回生駆動させたときには、その出力軸４２からの出力トルクがモータ／ジェネレータ２０のロータに伝達される。

更に、ここで例示する手動変速機３０は、前進５段、後退１段の変速段を有するものであって、前進用の変速段として第１速ギア段３１，第２速ギア段３２，第３速ギア段３３，第４速ギア段３４及び第５速ギア段３５を備え、且つ、後退用の変速段として後退ギア段３９を備えている。前進用の変速段は、変速比が第１速ギア段３１，第２速ギア段３２，第３速ギア段３３，第４速ギア段３４，第５速ギア段３５の順に小さくなるよう構成している。尚、図１の手動変速機３０はその構成を簡易的に説明したものであり、各変速段の配置については、必ずしも図１の態様になるとは限らない。

本実施例の動力伝達装置においては、クラッチ５０を係合状態にすることで、入力軸４１に入力されたエンジントルクが各変速段（ギア段３１〜３５，３９）の内の何れか１つで変速されて出力軸４２に伝わる。また、この動力伝達装置においては、モータ力行トルクが出力軸４２に伝わる。この動力伝達装置においては、その出力軸４２から出力されたトルクが最終減速機構６１で減速され、差動機構６２を介して駆動力として駆動輪ＷＬ，ＷＲに伝達される。

ここで、第１速ギア段３１は、互いに噛み合い状態にある第１速ドライブギア３１ａと第１速ドリブンギア３１ｂの歯車対で構成する。その第１速ドライブギア３１ａは、入力軸４１上に配置される一方、第１速ドリブンギア３１ｂは、出力軸４２上に配置される。第２速ギア段３２から第５速ギア段３５についても、第１速ギア段３１と同様の第２速ドライブギア３２ａ〜第５速ドライブギア３５ａと第２速ドリブンギア３２ｂ〜第５速ドリブンギア３５ｂを有する。

一方、後退ギア段３９については、後退ドライブギア３９ａと後退ドリブンギア３９ｂと後退中間ギア３９ｃとで構成する。その後退ドライブギア３９ａは、入力軸４１上に配置され、後退ドリブンギア３９ｂは、出力軸４２上に配置される。また、後退中間ギア３９ｃは、後退ドライブギア３９ａ及び後退ドリブンギア３９ｂと噛み合い状態にあり、回転軸４３上に配置される。

この手動変速機３０の構成においては、各変速段のドライブギアの内の何れかが入力軸４１と一体になって回転するように配設される一方、残りのドライブギアが入力軸４１に対して相対回転するように配設される。また、各変速段のドリブンギアは、その内の何れかが出力軸４２と一体になって回転するように配設される一方、残りが出力軸４２に対して相対回転するように配設される。

また、入力軸４１や出力軸４２には、運転者の変速操作に従って軸線方向に移動するスリーブ（図示略）が配設されている。入力軸４１上のスリーブは、その入力軸４１と相対回転可能な２つの変速段の各ドライブギアの間に配置される。一方、出力軸４２上のスリーブは、その出力軸４２と相対回転可能な２つの変速段の各ドリブンギアの間に配置される。このスリーブは、変速操作装置７１を運転者が操作した際に、その変速操作装置７１に連結されている図示しないリンク機構やフォークを介して軸線方向への移動を行う。そして、移動後のスリーブは、移動された方向に位置する相対回転可能なドライブギアやドリブンギアを入力軸４１や出力軸４２と一体回転させる。この手動変速機３０においては、そのスリーブが運転者の変速操作装置７１の変速操作に対応した方向に移動し、これによりその変速操作に応じた変速段への切り替え又はニュートラル状態（つまり入力軸４１と出力軸４２との間でトルクの伝達が行えない状態）への切り替えが実行される。

その変速操作装置７１は、図２に示す如く、運転者が変速操作する際に使用するシフトレバー７１ａ、このシフトレバー７１ａを夫々の変速段毎にガイドする所謂シフトゲージ７１ｂ、上記のリンク機構やフォーク等を備えている。図２は、手動変速機３０をニュートラル状態に操作するときのシフトレバー７１ａの位置を示している。尚、この図２のシフトゲージ７１ｂ上の「１〜５」と「Ｒ」は、夫々に第１速ギア段３１〜第５速ギア段３５と後退ギア段３９の変速位置（セレクト位置）を示している。

このハイブリッド車両１においては、その走行モードとして、エンジン走行モードとＥＶ走行モードとハイブリッド走行モードとが少なくとも用意されている。

このハイブリッド車両１では、シフトレバー７１ａがシフトゲージ７１ｂ上の変速位置１〜５，Ｒの内の何れかに位置しているときに、エンジン走行モード又はハイブリッド走行モードが選択される。

一方、このハイブリッド車両１においては、ＥＶ走行モードが選択されるときに運転者によって操作されるＥＶ走行モード切替装置を利用する。ここでは、そのＥＶ走行モード切替装置としての機能を変速操作装置７１にもたせることにする。つまり、本実施例の変速操作装置７１は、運転者に手動変速機３０の変速段を切り替えさせるだけでなく、運転者がＥＶ走行モードに切り替える際のＥＶ走行モード切替装置としての機能も兼ね備えている。例えば、この変速操作装置７１は、変速位置１〜５，Ｒと同様のシフトレバー７１ａのセレクト位置であって、ＥＶ走行モードに切り替える為のＥＶ走行モード選択位置ＥＶをシフトゲージ７１ｂ上に備えている。本実施例のハイブリッド車両１においては、シフトレバー７１ａが図３に示す如くＥＶ走行モード選択位置ＥＶへと操作された際に、手動変速機３０がスリーブ等によってニュートラル状態となり、且つ、走行モードがＥＶ走行モードとなる。

その変速操作装置７１には、シフトレバー７１ａがＥＶ走行モード選択位置ＥＶに位置しているのか否かを検出するＥＶ走行モード選択位置検出部７２が設けられている。このＥＶ走行モード選択位置検出部７２とは、例えば、シフトレバー７１ａが図３に示す如くＥＶ走行モード選択位置ＥＶにあることを検出可能な位置情報検出センサ等である。このＥＶ走行モード選択位置検出部７２の検出信号は、車両全体の動作を統括的に制御する電子制御装置（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という。）１００に送信される。そのハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２との間で夫々に各種センサの検出信号や制御指令等の情報の授受ができる。

また、この変速操作装置７１は、シフトレバー７１ａがシフトゲージ７１ｂ上のどの変速位置１〜５，Ｒにあるのかについて、つまり運転者がどの変速段を選択したのか否かを検出する変速位置検出部７３を備えている。その変速位置検出部７３は、例えば、シフトレバー７１ａがどの変速位置１〜５，Ｒにあるのかを検出可能な位置情報検出センサ等を利用すればよい。その検出信号は、ハイブリッドＥＣＵ１００に送られる。このハイブリッドＥＣＵ１００は、その検出信号に基づいて、運転者の選択した変速段、現状の変速段を判断する。尚、ここでは、便宜上、その変速位置検出部７３をＥＶ走行モード選択位置検出部７２とは別のものとして例示したが、これらを１つに統合したシフトレバー位置検出部（図示略）に置き換えてもよい。ここで、そのハイブリッドＥＣＵ１００には、この技術分野にて知られている周知の技術を利用して、エンジントルクや車輪速度等から現在の変速段を推定させてもよい。

シフトレバー７１ａが変速位置１〜５，Ｒに操作されている場合、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン走行モード又はハイブリッド走行モードの内の何れか一方を選択する。例えば、このハイブリッドＥＣＵ１００は、設定した運転者の駆動要求（要求駆動力）、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２から送られてきた二次電池２５の充電状態の情報（ＳＯＣ量）、車両走行状態の情報（図示しない車両横加速度検出装置により検出された車両横加速度、車輪スリップ検出装置により検出された駆動輪ＷＬ，ＷＲのスリップ状態等の情報）に基づいて、エンジン走行モードとハイブリッド走行モードの切り替えを行う。

ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン走行モードを選択した場合、エンジントルクのみで要求駆動力を発生させるように、エンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に制御指令を送る。この場合には、エンジンＥＣＵ１０１への制御指令として、例えば現状の変速段又は変速操作後の変速段でその要求駆動力を満足させるエンジントルクの情報が送信される。これにより、そのエンジンＥＣＵ１０１は、そのエンジントルクを発生させるようにエンジン１０の燃料噴射量等の制御を行う。一方、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２には、モータ／ジェネレータ２０をモータとしてもジェネレータとしても動作させないよう制御指令を送る。尚、このハイブリッド車両１は、このエンジン走行モードにおいて、エンジン１０への燃料供給を停止させた所謂燃料カット状態での走行や、エンジン１０を停止させた所謂フリーラン走行が行われるようにしてもよい。

これに対して、このハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド走行モードを選択した場合、エンジントルクとモータ／ジェネレータ２０のモータ又はジェネレータとしての出力で要求駆動力を発生させるように、エンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に制御指令を送る。この場合、エンジントルクとモータ力行トルクの双方を用いるときには、エンジンＥＣＵ１０１とモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２への制御指令として、例えば現状の変速段又は変速操作後の変速段でその要求駆動力を満足させるエンジントルクとモータ力行トルクの情報が夫々に送信される。これにより、そのエンジンＥＣＵ１０１は、そのエンジントルクを発生させるようにエンジン１０の制御を行い、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２は、そのモータ力行トルクを発生させるようにモータ／ジェネレータ２０への給電量を制御する。また、モータ／ジェネレータ２０で電力の回生を行わせるときには、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に対してモータ／ジェネレータ２０をジェネレータとして動作させるよう制御指令を送る。その際、例えば、エンジンＥＣＵ１０１には、モータ回生トルクの分だけ増加させたエンジントルクの情報が送られる。尚、このハイブリッド車両１は、このハイブリッド走行モードにおいて、エンジン走行モードと同様の燃料カット状態での走行やフリーラン走行が行われるようにしてもよい。そして、その走行の際には、モータ／ジェネレータ２０を回生駆動させてもよい。

また、シフトレバー７１ａがＥＶ走行モード選択位置ＥＶに操作されている場合、ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータ力行トルクのみで要求駆動力を発生させるように、エンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に制御指令を送る。この場合には、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２への制御指令として、その要求駆動力を満足させるモータ力行トルクの情報が送信される。手動変速機３０がニュートラル状態のときにエンジン１０が動いていると、燃費を悪化させてしまうので、エンジンＥＣＵ１０１には、燃費を向上させるべく、エンジン１０の動作を停止させる制御指令を送る。更に、このＥＶ走行モードにおいては、運転者がアクセルペダル７５から足を離したとき又はブレーキ操作等でハイブリッド車両１の減速要求を行ったときに、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に対して回生制動できるよう制御指令を送らせてもよい。

本実施例のハイブリッド車両１においては、運転者によるクラッチ５０の操作と変速操作装置７１の操作を契機にして、エンジン走行モード又はハイブリッド走行モードとＥＶ走行モードとの間の切り替えが実行される。運転者は、エンジン走行モード又はハイブリッド走行モードからＥＶ走行モードへと切り替える際、クラッチ５０の解放操作、シフトレバー７１ａの変速位置１〜５からＥＶ走行モード選択位置ＥＶへの操作、クラッチ５０の係合操作を順に行う。その際、ハイブリッドＥＣＵ１００の受信する検出信号は、変速位置検出部７３の検出信号からＥＶ走行モード選択位置検出部７２の検出信号に変わる。一方、ＥＶ走行モードからエンジン走行モード又はハイブリッド走行モードへと切り替える際には、クラッチ５０の解放操作、ＥＶ走行モード選択位置ＥＶからシフトレバー７１ａの変速位置１〜５への操作、クラッチ５０の係合操作が順に行われる。その際にハイブリッドＥＣＵ１００の受信する検出信号は、ＥＶ走行モード選択位置検出部７２の検出信号から変速位置検出部７３の検出信号に変わる。

ここで、例えばＥＶ走行中に運転者がアクセルペダル７５を踏み込んで加速要求を行った場合、このハイブリッド車両１には、モータ力行トルクのみで加速要求を実現できるのであれば、現在のＥＶ走行モードを継続させればよい。これに対して、モータ力行トルクのみで加速要求が実現できないときには、エンジントルクを利用する為に、エンジン走行モード又はハイブリッド走行モードに切り替える必要がある。しかしながら、その切り替えについては、運転者が判断し難いものである。また、ＥＶ走行中に二次電池２５が残存蓄電量不足となった場合にも、モータ力行トルクのみでの走行が難しくなるので、このハイブリッド車両１は、エンジントルクを利用する為に、エンジン走行モード又はハイブリッド走行モードに切り替える必要がある。しかしながら、その何れの切り替えについても、運転者は、その切り替えの要否を判断し難いものである。これが為、このハイブリッド車両１には、走行モードの切り替えの要否を判定する走行モード判定装置と、走行モードの切り替えを運転者に対して指示する走行モード指示装置と、が設けられている。その走行モード判定装置は、変速位置１〜５又はＥＶ走行モード選択位置ＥＶの内の何れかへの変速操作の要否を判定するものであると云えるので、変速判定装置と言い換えることができる。また、その走行モード指示装置は、その加速要求等に応じた変速段（変速位置１〜５の内の何れか）への変速操作を運転者に促すものであり、変速指示装置と言い換えることができる。以下においては、その各々を変速判定装置、変速指示装置として説明する。

本実施例の変速判定装置と変速指示装置は、ハイブリッドＥＣＵ１００の制御機能の１つとして用意されている。

変速判定装置は、変速操作（つまり走行モードの変更操作）の要否判定を行うと共に、変速指示装置の指示対象となる変速段（以下、「指示変速段」という。）の設定を行う。この変速判定装置は、変速（走行モードの変更）が必要と判定した場合、例えば、現在のシフトレバー７１ａの位置、現在の車速及び運転者のアクセル操作量等の各種情報を利用して指示変速段の設定を行う。尚、車速は、車速検出装置９１で検出する。その車速検出装置９１には、例えば車輪速度センサを利用すればよく、車輪速度に基づいて車速を推定することができる。また、アクセル操作量は、アクセル開度センサ等のアクセル操作量検出装置７６で検出する。

変速指示装置は、例えば視覚や聴覚を通じて運転者に指示変速段の情報を伝える。車室内には、その情報の伝達を行う為の変速指示部８１が設けられている。その変速指示部８１とは、モニタ等の情報表示部や音声等を出力するスピーカ等である。

この変速判定装置と変速指示装置を備えた変速指示システムの基本動作の説明を図４のフローチャートに基づき行う。

先ず、変速判定装置は、現在のシフトレバー７１ａの位置を判定し（ステップＳＴ１）、その位置が変速位置１〜５やＥＶ走行モード選択位置ＥＶでなく、ニュートラル位置Ｎ（図２のシフトレバー７１ａの位置）や変速位置Ｒになっていれば、本演算処理を終わらせる。

これに対して、変速判定装置は、現在のシフトレバー７１ａの位置が変速位置１〜５の内の何れか又はＥＶ走行モード選択位置ＥＶになっていれば、更にその位置がＥＶ走行モード選択位置ＥＶであるのか否かの判定を行う（ステップＳＴ２）。

ここで、現在のシフトレバー７１ａの位置がＥＶ走行モード選択位置ＥＶの場合、変速判定装置は、そのシフトレバー７１ａの位置（ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ）の維持が可能であるのか否かを判定する（ステップＳＴ３）。ここでは、動力源に対する運転者の要求出力Ｐｄｒｒがモータ／ジェネレータ２０の出力上限値Ｐｍｇｌｉｍを超えているのか、動力源に対する運転者の要求駆動トルクＴｄｒｒがモータ／ジェネレータ２０のモータ力行トルクの上限値Ｔｍｇｌｉｍを超えているのか、ハイブリッドシステム（ＨＶシステム）に異常が生じているのかを判定の材料とし、その３つの内の１つでも該当していれば、ＥＶ走行モード選択位置ＥＶの維持は不可能であると判定する。このステップＳＴ３は、換言するならば、ＥＶ走行の継続が可能なのか否かの判定である。これが為、このステップＳＴ３でＥＶ走行モード選択位置ＥＶの維持が不可能との否定判定が為された場合には、ＥＶ走行の継続が不可能であり、ＥＶ走行モードからエンジン走行モード又はハイブリッド走行モードへの変更が必要であるとの判断に至る。

その動力源に対する運転者の要求出力Ｐｄｒｒや要求駆動トルクＴｄｒｒは、運転者のアクセル操作量に基づいて求められる。一方、モータ／ジェネレータ２０の出力上限値Ｐｍｇｌｉｍやモータ力行トルクの上限値Ｔｍｇｌｉｍとは、このハイブリッド車両１においてモータ／ジェネレータ２０が出力可能な出力やモータ力行トルクの上限値のことであり、モータ／ジェネレータ２０の出力性能のみならず、二次電池２５の性能、モータ／ジェネレータ２０や二次電池２５の耐久性等の要求から設定された出力制限などに基づいて決まる。要求出力Ｐｄｒｒが出力上限値Ｐｍｇｌｉｍを超えているとき又は要求駆動トルクＴｄｒｒがモータ力行トルクの上限値Ｔｍｇｌｉｍを超えているときに、このハイブリッド車両１は、ＥＶ走行で運転者による加速等の要求を実現できない。これが為、そのときには、ＥＶ走行モード選択位置ＥＶの維持は不可能と判定させる。

また、ハイブリッドシステムの異常とは、ハイブリッド車両１に求められる基本性能が阻害される状況のことである。例えば、その基本性能とは、ドライバビリティ、ギヤの歯打ち等による騒音や振動に対する性能（所謂音振性能）、バッテリ収支、バッテリ収支を規定の範囲内に維持する為のエンジン１０とモータ／ジェネレータ２０との間のパワー収支、部品の保護等である。これが為、ハイブリッドシステムに異常が生じているときには、ＥＶ走行モード選択位置ＥＶの維持は不可能と判定させる。

ステップＳＴ３でＥＶ走行モード選択位置ＥＶの維持が可能と判定された場合、変速判定装置は、本演算処理を終わらせる。

一方、ステップＳＴ３でＥＶ走行モード選択位置ＥＶの維持は不可能と判定された場合、変速判定装置は、第１から第５のギア段３１〜３５の中から走行中のエンジン１０の再起動が可能な指示変速段を設定する（ステップＳＴ４）。この場合の指示変速段については後述する。

変速指示装置は、変速判定装置から指示変速段の情報を受け取ると、変速指示部８１に対して指示変速段に関する視覚情報又は／及び聴覚情報を出力し、その指示変速段への変速操作を運転者に指示する（ステップＳＴ５）。

また、ステップＳＴ２で現在のシフトレバー７１ａの位置がＥＶ走行モード選択位置ＥＶではない（変速位置１〜５である）と判定された場合、変速判定装置は、現在の変速段（第１から第５のギア段３１〜３５の内の何れか）を維持すべきなのか、それともＥＶ走行モードへの切り替えを行うべきなのかを判定する。この例示においては、先ずＥＶ走行モードへの切り替えが可能か否かを判定し（ステップＳＴ６）、その切り替えが可能であれば、ＥＶ走行モードに切り替えるべきか否かを判定する（ステップＳＴ７）。

ステップＳＴ６においては、現在のＳＯＣ量Ｑｓｏｃが所定量Ｑｓｏｃ０よりも低下しているのか、ハイブリッドシステム（ＨＶシステム）に異常が生じているのか、モータ力行トルクを用いた走行が可能なのか、エンジン１０のスタータモータ１３に異常が生じているのかを判定の材料とし、その４つの内の１つでも該当していれば、ＥＶ走行モードへの切り替えが不可能と判定する。

現在のＳＯＣ量Ｑｓｏｃと所定量Ｑｓｏｃ０との比較を行う理由は、二次電池２５の残存蓄電量がＥＶ走行に適さない程度まで少なくなっている場合、又はＥＶ走行に切り替えても直ぐにＥＶ走行の中止が求められる程度にまで残存蓄電量が少なくなっている場合に、ＥＶ走行モードへの切り替えを禁止させる為である。故に、現在のＳＯＣ量Ｑｓｏｃが所定量Ｑｓｏｃ０よりも低下しているときには、ＥＶ走行モードへの切り替えが不可能と判定させる。

ハイブリッドシステムに異常が生じているときには、先に説明したようにハイブリッド車両１の基本性能が阻害されるので、ＥＶ走行モードへの切り替えが不可能と判定させる。

ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータ力行トルクを用いた走行（ＥＶ走行又はハイブリッド走行）が可能であるのか否かを判定している。例えば、その判定の際には、モータ／ジェネレータ２０が正常に作動するのか、モータ力行トルクで走行させるだけの二次電池２５の残存蓄電量が残っているのか、二次電池２５が正常であるのか等を判定する。そして、ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータ／ジェネレータ２０や二次電池２５が正常で且つ残存蓄電量も十分に残っていれば、モータ力行トルクを用いた走行が可能との結論を出して、そのような走行を許可する。このハイブリッドＥＣＵ１００は、その許可を出す際に、例えば許可信号を出力したりフラグを立てたりする。これが為、変速判定装置は、その許可信号が出力されていなければ又はフラグが立っていなければ、モータ力行トルクを用いた走行が不可能と判断して、ＥＶ走行モードへの切り替えが不可能と判定させる。

スタータモータ１３に異常が生じているときには、ＥＶ走行モードへの切り替えが不可能と判定させる。その理由は、ＥＶ走行モードへの切り替え後にエンジン１０を再起動させることができず、ＥＶ走行によるＳＯＣ量Ｑｓｏｃの低下に伴い走行距離が短くなることを回避する為である。

また、ステップＳＴ７においては、現在の変速段が第１ギア段３１であり且つエンジン停止が懸念される程度まで車速が低下しているのか、停車中なのか、エンジン１０に異常が生じているのかを判定の材料とし、その３つの内の１つでも該当していれば、ＥＶ走行モードに切り替えるべきと判定する。但し、停車中か否かの判定は、発進時の走行モードがＥＶ走行モードに設定されている場合に行えばよい。

第１ギア段３１でエンジン停止が懸念される程度まで車速が低下しているときには、そのまま走行を続けるとエンジン１０が停止して車両停止に陥るので、これを回避すべくＥＶ走行モードに切り替えるべきと判定させる。

発進時の走行モードがＥＶ走行モードに設定されている場合には、発進させる際にＥＶ走行モードに切り替えさせる必要がある。これが為、停車中のときには、ＥＶ走行モードに切り替えるべきと判定させる。

エンジン１０に異常が生じているときには、そのエンジン１０を駆動させたままの走行は好ましくないので、エンジン１０を停止させるＥＶ走行モードに切り替えるべきと判定させる。

ステップＳＴ６でＥＶ走行モードへの切り替えが不可能と判定された場合、変速判定装置は、ステップＳＴ４に進んで第１から第５のギア段３１〜３５の中から指示変速段を設定し、その指示変速段への変速指示を行わせる。この点については、ステップＳＴ７でＥＶ走行モードに切り替えるべきではないと判定された場合も同じである。その際には、現状の変速段（第１から第５のギア段３１〜３５の内の何れか）を指示変速段に設定してもよいが、例えばアクセル操作量等に応じて今とは別の変速段（第１から第５のギア段３１〜３５の内の何れか）を指示変速段として設定してもよい。例えば、運転者の加速要求があったときには、後者の指示変速段を現状の変速段よりも低速段側に設定する。

ステップＳＴ６，ＳＴ７においてＥＶ走行モードへの切り替えが可能で且つＥＶ走行モードに切り替えるべきと判定された場合、変速指示装置は、変速判定装置からＥＶ走行モードへの切り替え指令を受け取り、変速指示部８１に対してＥＶ走行モードへと切り替える旨の視覚情報又は／及び聴覚情報を出力し、ＥＶ走行モードへの変速操作を運転者に指示する（ステップＳＴ８）。

ところで、このハイブリッド車両１においては、運転者が変速指示システムから変速指示を受けると、自らの手でシフトレバー７１ａを指示変速段に応じた変速位置１〜５又はＥＶ走行モード選択位置ＥＶの内の何れか１つへと操作する。ここでは、変速指示システムが運転者に変速指示を出してから変速操作が完了するまでの時間のことを変速操作時間ｔ０と云う。その変速操作時間ｔ０は、変速操作が速い運転者もいれば遅い運転者もいるので、運転者毎に異なる。これが為、このハイブリッド車両１は、その変速操作時間ｔ０の長い運転者ほど変速完了時の車速が低下してしまう。

ここで、このハイブリッド車両１においては、その変速指示に従いＥＶ走行モードからエンジン走行モード又はハイブリッド走行モードへと切り替わるときに、ＥＶ走行中で停止状態のエンジン１０を再起動させる。その走行中のエンジン１０の再起動の際には、スタータモータ１３を使わずに、駆動輪ＷＬ，ＷＲの回転を最終減速機構６１、手動変速機３０における指示変速段及びクラッチ５０を介して出力軸１１に伝えることによって、エンジン回転数を上昇させている。つまり、ＥＶ走行中に停止状態になっているエンジン１０は、駆動輪ＷＬ，ＷＲの回転を利用した所謂押しがけによって再起動させる。このエンジン１０は、そのエンジン回転数の上昇に伴い燃料噴射等を行うことで再起動するのであるが、エンジン回転数が低すぎると再起動できない。これが為、エンジン回転数を再起動に適した高さにまで上昇させる必要があるのだが、車速が低いときには、駆動輪ＷＬ，ＷＲの回転数も低いので、エンジン回転数を所望の高さまで上昇させることができない。従って、このハイブリッド車両１においては、この走行中のエンジン１０の再起動の際に、その再起動を可能にする車速に応じた指示変速段（以下、「基準指示変速段」という。）が設定されるようにしておくことが好ましい。

しかしながら、この再起動時に変速操作時間ｔ０の長い運転者が運転していると、エンジン１０は、基準指示変速段に変速されたとしても、車速低下によるエンジン回転数の上昇不足によって再起動できない可能性がある。ここで、その再起動不能時の指示変速段が基準指示変速段よりも低速段側に変わっていれば、エンジン１０は、同じ低車速であってもエンジン回転数が高くなるので、再起動できる可能性がある。

そこで、本実施例の変速指示システムは、ＥＶ走行中にＥＶ走行を止めて停止状態のエンジン１０を再起動させる場合、運転者の変速操作時間ｔ０に合わせた、つまり運転者の変速操作特性に合わせた指示変速段を設定し、どの様な変速操作特性を持った運転者が運転しても、そのエンジン１０を駆動輪ＷＬ，ＷＲの回転によって確実に再起動させることができるようにする。

エンジン１０の再起動を確実ならしめる為には、運転中の運転者の変速操作特性の把握が必要になる。これが為、変速指示システムには、運転者の手動変速機３０に対する変速操作時間ｔ０を学習する学習装置が設けられている。その学習装置は、ハイブリッドＥＣＵ１００の制御機能の１つとして用意している。この学習装置は、例えば変速指示装置が指示変速段の情報（変速位置１〜５又はＥＶ走行モード選択位置ＥＶの内の何れか１つへの変速指示）を変速指示部８１に出力させた時からカウントし始め、変速操作が完了した時までの時間（変速操作時間ｔ０）を計る。

変速操作の完了時とは、運転者がクラッチ５０を係合させたときである。従って、ここでは、例えば、ハイブリッドＥＣＵ１００が出力軸１１の回転し始めをクランク角センサ１２の検出信号に基づき直接又はエンジンＥＣＵ１０１経由で把握した時に、変速操作が完了したと判断させる。

この学習装置の学習動作は、運転者の入れ替わりの有無に拘わらず常に新たなものとして行ってもよいが、運転者の入れ替わりの可能性を検知したときに少なくとも変速操作特性が把握できるまで実行させることが好ましい。運転者の入れ替わりは、例えばシートベルトの着脱信号の受信結果に応じて判断できる。

更に、この学習装置の学習動作は、ＥＶ走行モード選択位置ＥＶから変速位置１〜５の内の何れかへの変速指示時に実行させることが好ましい。この場合には、指示変速段毎の変速操作時間ｔ０を求めてもよく、その指示変速段毎の変速操作時間ｔ０の平均値又は最大値を学習値にしてもよく、エンジン１０の再起動時に使用頻度が高い指示変速段の変速操作時間ｔ０を求めてもよい。また、この学習装置の学習動作は、変速位置１〜５の内の何れかからＥＶ走行モード選択位置ＥＶへの変速指示時、変速位置１〜５の間での変速指示時に実行させてもよい。この場合には、シフトレバー７１ａの移動距離や移動方向がＥＶ走行モード選択位置ＥＶからの変速操作時とは異なるので、この学習動作時の変速操作時間をシフトレバー７１ａの移動距離等で補正し、その補正した時間を変速操作時間ｔ０とすればよい。

この学習装置の学習結果は、図示しない記憶装置等に格納しておく。また、この学習結果は、例えば、運転者の入れ替わりの可能性を検知したときや運転終了を検知したときに消去してもよく、運転席位置の記憶情報や鍵の記憶情報等で運転者の識別が可能ならば保持させてもよい。記憶装置等から学習結果を消去したときには、新たに学習結果が得られるまで、予め設定しておいた変速操作時間ｔ０の初期値を利用する。

また、この変速指示システムには、変速操作完了時の車速Ｖ０を推定する車速推定装置を設ける。その車速推定装置は、ハイブリッドＥＣＵ１００の制御機能の１つとして用意している。この車速推定装置は、変速操作時間ｔ０の学習値、現在の車速Ｖｎｏｗ及び走行路の勾配θ等の情報に基づいて、変速操作完了時の車速Ｖ０の推定を行う。尚、走行路の勾配θは、勾配検出装置９２で検出する。その勾配検出装置９２には、例えば車両前後加速度センサを利用すればよく、車両前後加速度に基づいて勾配を推定することができる。変速操作完了時の車速Ｖ０は、下記の式１を用いて求めることができる。

この式１の「ｍ」は、ハイブリッド車両１の質量である。また、この式１の「Ｒ」は、走行抵抗であり、下記の式２で求めることができる。その式２の「ａ」、「ｂ」、「ｃ」は車両固有の定数であり、「ｇ」は重力加速度である。「ｍｇｓｉｎθ」は、走行路の勾配θに関する成分を表している。

ここで、ハイブリッド車両１に制動力が作用しているときには、その制動力も考慮して変速操作完了時の車速Ｖ０を推定させる。

このときの変速判定装置には、その推定車速を現在の車速に替えて利用させる。この変速判定装置は、その推定車速等に基づいて、エンジン１０の再起動が可能な指示変速段を設定する。

以下に、ＥＶ走行中にＥＶ走行を止めて停止状態のエンジン１０を再起動させるときの指示変速段の設定動作について、図５のフローチャートに基づき説明する。この図５のフローチャートは、図４のフローチャートのステップＳＴ３でＥＶ走行の継続が不可能との判断に至ったときのステップＳＴ４における指示変速段設定動作を詳述したものである。

先ず、変速判定装置は、ＥＶ走行の継続が不可能なときに、現在の車速Ｖｎｏｗの情報を得た後（ステップＳＴ１１）、その車速Ｖｎｏｗと所定の車速Ｖｘとの比較を行う（ステップＳＴ１２）。例えば、基準指示変速段へと変速した際に、現在の車速Ｖｎｏｗが低速のときには、運転者の変速操作時間ｔ０が長ければ、エンジン１０の再起動を難しくする速度にまで車速が低下する可能性が高い。これに対して、現在の車速Ｖｎｏｗが高速のときには、運転者の変速操作時間ｔ０が長くても、エンジン１０の再起動を難しくする速度にまで車速が低下しない。従って、基準指示変速段への変速操作時間ｔ０が多少長くなってもエンジン１０の再起動が可能な車速を実験やシミュレーションで求め、その車速の内の低速側の値を所定の車速Ｖｘとして設定する。故に、現在の車速Ｖｎｏｗが所定の車速Ｖｘ以上であれば、基準指示変速段のままでもエンジン１０を再起動させることができる。

ステップＳＴ１２において現在の車速Ｖｎｏｗが所定の車速Ｖｘよりも低速の場合、変速判定装置は、記憶装置等から学習装置の学習結果（変速操作時間ｔ０の学習値）を読み込む（ステップＳＴ１３）。そして、車速推定装置は、その車速Ｖｎｏｗや変速操作時間ｔ０の学習値等の情報に基づいて変速操作完了時の車速Ｖ０を推定する（ステップＳＴ１４）。

変速判定装置は、その推定した車速Ｖ０まで低下したとき、つまり変速操作完了時のエンジン回転数Ｎｅ１〜Ｎｅ５を第１から第５のギア段３１〜３５毎に推定する（ステップＳＴ１５）。そして、この変速判定装置は、そのエンジン回転数Ｎｅ１〜Ｎｅ５の中からアイドル回転数Ｎｅｉｄｌｅ以上で且つ最小のものに該当する変速段（第１から第５のギア段３１〜３５の内の何れか）を指示変速段として設定する（ステップＳＴ１６）。その指示変速段への変速によって、このハイブリッド車両１では、エンジントルクによる駆動輪ＷＬ，ＷＲの駆動トルクの急な変化を抑えることができる。

一方、ステップＳＴ１２において現在の車速Ｖｎｏｗが所定の車速Ｖｘ以上と判定された場合、変速判定装置は、通常のエンジン１０の再起動時と判断して、基準指示変速段を指示変速段に設定する（ステップＳＴ１７）。

このように、本実施例の変速指示システムは、ＥＶ走行中にＥＶ走行を止めて停止状態のエンジン１０を再起動させる必要があるときに、運転者の変速操作特性に合わせた指示変速段（第１から第５のギア段３１〜３５の内の何れか）への変速指示を促すことができる。これが為、この変速指示システムは、運転者の変速操作が遅くても、その変速操作時間ｔ０の長さ分だけ低下した車速に適する指示変速段へと変速させることによって、エンジン回転数をエンジン１０の再起動に適した回転数にまで駆動輪ＷＬ，ＷＲの回転によって上昇させることができ、走行中のエンジン１０の再起動が可能になる。

ところで、本実施例においてはハイブリッド車両１を例に挙げて説明したが、本実施例の変速指示システムについては、エンジンのみを動力源として搭載し且つ手動変速機（本実施例の様なＥＶ走行モード選択位置ＥＶの無い通常のもの）を搭載した車両にも適用可能である。例えば、そのような車両においては、燃費向上の為、走行中にエンジンを停止させる所謂フリーランが行われることがあるので、何れフリーランを止めて、エンジンを再起動させる必要がある。そのエンジンの再起動時には、フリーランによって車速が低下しているので、車速にもよるが、フリーラン開始前と同じ変速段で再起動に適した回転数までエンジン回転数を上昇させることができない可能性がある。これが為、変速指示システムは、そのフリーランによる車速低下分を考慮して指示変速段を設定する。しかしながら、先の例示でも説明したように指示変速段への変速操作特性が運転者毎に違うので、この車両においても、その変速操作特性に応じた指示変速段の設定が必要である。従って、変速指示システムは、この車両においても先の例示と同様の図５に示す指示変速段の設定動作を実行させることが好ましく、これにより運転者の変速操作特性の違いに拘わらず走行中のエンジンの再起動が可能になる。

また、本実施例においては手動変速機３０を変速機の例としてあげたが、その変速機は、例えば、クラッチペダル５１が無く、油圧等で自動制御されるクラッチを備えた手動変速機であってもよい。この種の手動変速機では、クラッチペダル５１の操作に伴う時間差は生じないが、シフトレバー操作時間が運転者毎に違うので、運転者によって変速操作時間が異なる。故に、かかる車両に本実施例の変速指示システムを適用することで、この車両は、運転者の変速操作特性の違いに拘わらず走行中にエンジンを再起動させることができる。

以上のように、本発明に係る車両の変速指示システムは、運転者の変速機に対する変速操作特性の違いに関係なく走行中に停止状態にあるエンジンを再起動させる技術に有用である。

１ ハイブリッド車両
１０ エンジン
１３ スタータモータ
２０ モータ／ジェネレータ
２５ 二次電池
３０ 手動変速機
３１〜３５ 第１から第５速ギア段
５０ クラッチ
５１ クラッチペダル
７１ 変速操作装置
７１ａ シフトレバー
７１ｂ シフトゲージ
７２ ＥＶ走行モード選択位置検出部
７３ 変速位置検出部
８１ 変速指示部
９１ 車速検出装置
９２ 勾配検出装置
１００ ハイブリッドＥＣＵ
１０１ エンジンＥＣＵ
１０２ モータ／ジェネレータＥＣＵ
ＥＶ ＥＶ走行モード選択位置

Claims (4)

1. 車両に搭載された自動変速が行われない手動変速機に対する運転者の変速操作時間を学習する学習装置と、
   停止状態にあるエンジンの走行中の再起動に適した前記手動変速機への指示変速段を前記学習装置の学習結果に応じて設定し、該指示変速段への変速操作を運転者に対して指示する変速指示装置と、
   を備えたことを特徴とする車両の変速指示システム。
2. 前記指示変速段は、変速段毎に推定した変速操作完了時のエンジン回転数の内、アイドル回転数以上で且つ最小のものに該当する変速段とする請求項１記載の車両の変速指示システム。
3. 前記変速指示装置は、低速走行中であれば前記学習結果に応じた指示変速段の設定を行い、高速走行中であれば前記学習結果とは無関係の車速に応じた基準指示変速段を指示変速段に設定する請求項１又は２に記載の車両の変速指示システム。
4. 前記車両は、前記エンジンの他に電気動力源も備えたハイブリッド車両であり、前記エンジンの動力を用いて走行する際の前記手動変速機の変速段毎の変速位置及び前記電気動力源の動力のみで走行させる為の走行モード選択位置を有し、運転者の変速操作により選択された変速位置又は走行モード選択位置に応じて前記手動変速機を作動させる変速操作装置を備える請求項１，２又は３に記載の車両の変速指示システム。

Images