JP5533150B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システムに関する。

従来の車両制御システムが適用された車両として、例えば、特許文献１には走行用動力源として内燃機関と電動機とを搭載したいわゆるハイブリッド車両としての自動車が開示されている。この自動車は、ブレーキ操作に応じて回生制動力が付与されているときには変速比の変更を禁止し、回生制動力の付与が終了するか終了する間際の過程にあるときには変速比の変更を許可する装置が適用されており、これにより、回生制動による減速の後に再加速したい場合や停車後に再発進したい場合に加速時や発進時のもたつきが生じることを防止している。この自動車に適用された装置は、例えば、運転者によるブレーキ操作が解除されたときに変速比のダウンシフトを許可する。

特開２００６−２２６３５４号公報

ところで、上述のような特許文献１に記載されている自動車は、例えば、内燃機関を停止状態とし電動機が出力する動力で走行するモードから内燃機関が出力する動力を利用して走行するモードに移行する際などに、内燃機関の始動の応答性を向上することが望まれていた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、内燃機関を始動する際の応答性を向上することができる車両制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両制御システムは、内燃機関が発生させる動力と電動機が発生させる動力とを変速機で変速して車両の駆動輪に伝達可能であり、前記内燃機関の内燃機関出力軸と前記電動機の電動機出力軸とがクラッチを介して接続され、前記電動機の電動機出力軸と前記駆動輪とが前記変速機を介して接続され、前記駆動輪への動力の伝達経路において前記内燃機関、前記クラッチ、前記電動機、前記変速機、前記駆動輪の順に設けられる駆動装置と、前記電動機を制御して回生を実行する際に前記電動機による回生効率がよい変速段へのダウンシフトを実行可能であると共に、前記回生中に前記車両に対する制動要求操作がオンである状態からオフされた際に、前記電動機が発生させる動力により前記内燃機関を回転させて当該内燃機関を始動可能な始動可能変速比に応じて前記変速機による変速を実行する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記クラッチが解放状態、前記車両に対する加速要求操作がオフ、前記制動要求操作がオンである場合に予め前記始動可能変速比を算出し、前記始動可能変速比が前記制動要求操作のオフ時の変速比より増速側の変速比である場合に前記変速機を制御し前記始動可能変速比への変速を実行し、前記始動可能変速比が前記制動要求操作のオフ時の変速比と同等の変速比あるいは減速側の変速比である場合に当該制動要求操作のオフ時の変速比を維持することを特徴とする。

本発明に係る車両制御システムは、回生中に車両に対する制動要求操作がオフされた際に、制御装置が始動可能変速比に応じて変速機による変速を実行するので、内燃機関を始動する際の応答性を向上することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両制御システムの概略断面図である。 図２は、実施形態に係る車両制御システムの制御マップの一例である。 図３は、実施形態に係る車両制御システムにおける制御の一例を説明するフローチャートである。

以下に、本発明に係る車両制御システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１は、実施形態に係る車両制御システムの概略断面図、図２は、実施形態に係る車両制御システムの制御マップの一例、図３は、実施形態に係る車両制御システムにおける制御の一例を説明するフローチャートである。

本実施形態の車両制御システム１は、図１に示すように、車両２に搭載され、この車両２を制御するためのシステムである。この車両２は、駆動輪３を回転駆動して推進するために、走行用動力源（原動機）として、内燃機関としてのエンジン６と発電可能な電動機としてのモータジェネレータ（以下、特に断りのない限り「モータ」と略記する）７とを搭載したいわゆる「ハイブリッド車両」である。

本実施形態の車両制御システム１は、駆動装置４と、制御装置としての電子制御装置５とを備える。この車両制御システム１は、典型的には、電子制御装置５が駆動装置４を制御し、エンジン６を可及的に効率の良い状態で運転する一方、動力やエンジンブレーキ力の過不足をモータ７で補い、さらには減速時にエネルギの回生をおこなうことにより、エンジン６による排気ガスを低減し、同時に燃費の向上を図るように構成されたシステムである。

駆動装置４は、上述したようにハイブリッド形式の駆動装置であり、１つのエンジン６と、１つのモータ７とを有し、これらにより駆動輪３を回転駆動するものである。より詳細には、駆動装置４は、エンジン６と、モータ７と、クラッチ８と、トルクコンバータ９と、変速機１０とを含んで構成される。駆動装置４は、エンジン６の内燃機関出力軸としてのクランク軸１１とモータ７の電動機出力軸としてのロータ軸１２とがクラッチ８を介して接続され、モータ７のロータ軸１２と駆動輪３とが変速機１０を介して接続される。そして、駆動装置４は、エンジン６が発生させる動力とモータ７が発生させる動力とを変速機１０で変速して車両２の駆動輪３に伝達可能である。ここでの駆動装置４は、各要素が駆動輪３への動力の伝達経路においてエンジン６、クラッチ８、モータ７、トルクコンバータ９、変速機１０、駆動輪３の順で設けられている。

エンジン６は、駆動輪３と連結され駆動輪３に作用させるエンジントルク（機関トルク）を発生可能である。エンジントルクとは、エンジン６の出力軸であるクランク軸１１に生じるトルクである。エンジン６は、燃料を燃焼させることにより燃料のエネルギを機械的仕事に変換して出力する熱機関であって、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどがその一例である。エンジン６は、燃料の燃焼に伴ってクランク軸１１に機械的な動力（エンジントルク）を発生させ、この機械的動力をクランク軸１１から駆動輪３に向けて出力可能である。

モータ７は、動力の伝達経路においてクラッチ８より駆動輪３側で駆動輪３と連結されこの駆動輪３に作用させるモータトルクを発生可能である。モータトルクとは、モータ７の出力軸であるロータ軸１２に生じるトルクである。モータ７は、供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた回転電機、いわゆるモータジェネレータである。すなわち、モータ７は、電力の供給により駆動し電気エネルギを機械エネルギに変換して出力する力行機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼ね備えている。

モータ７は、例えば、回転子であるロータ１３と固定子であるステータ１４とを有する交流同期電動機等で構成されている。モータ７は、バッテリ（不図示）からインバータ（不図示）を介して交流電力の供給を受けて駆動し、ロータ１３が結合されたロータ軸１２に機械的な動力（モータトルク）を発生させ、この機械的動力をロータ軸１２から駆動輪３に向けて出力可能である。モータ７は、このロータ軸１２を介して機械的動力を入出力可能となっている。

モータ７は、例えば、ステータ１４が電力の供給を受けて回転磁界を発生させ、その回転磁界に引き付けられてロータ１３が回転することでロータ軸１２にモータトルクを発生させる。そして、モータ７は、例えば、ロータ軸１２が機械的動力を受けて回転することで回生による発電が可能であり、この発電によって生じた電力は、バッテリに蓄えられる。このとき、モータ７は、ロータ１３に生じる回転抵抗により、ロータ１３の回転を制動（回生制動）することができる。この結果、モータ７は、回生制動時には、電力の回生によりロータ軸１２に負のモータトルクであるモータ回生トルクを発生させ、結果的に、車両２に制動力を付与することができる。

クラッチ８は、動力の伝達経路においてエンジン６と駆動輪３との間に設けられる。クラッチ８は、種々の公知のクラッチを用いることができ、エンジン６のクランク軸１１とモータ７のロータ軸１２とを動力伝達可能に係合可能かつ動力伝達不能に遮断可能に接続する。クラッチ８は、エンジン６側の回転部材であるクランク軸１１と駆動輪３側の回転部材であるロータ軸１２とを係合状態とすることでクランク軸１１とロータ軸１２との間で動力を伝達可能である。また、クラッチ８は、クランク軸１１とロータ軸１２とを解放状態とすることでクランク軸１１とロータ軸１２との間で動力の伝達を遮断可能である。

トルクコンバータ９は、動力の伝達経路における電動機７と変速機１０との間に設けられる。トルクコンバータ９は、流体継手の一種であり、入力軸１５と、出力軸１６と、流体伝達機構１７と、ロックアップ機構１８とを有する。入力軸１５は、エンジン６やモータ７側からの動力が入力されるコンバータ入力部材であり、モータ７のロータ軸１２と一体回転可能に結合される。出力軸１６は、駆動輪３側へ動力を出力するコンバータ出力部材であり、変速機１０の入力軸１９と一体回転可能に結合される。流体伝達機構１７は、ポンプ（ポンプインペラ）、タービン（タービンランナ）、ステータ、ワンウェイクラッチなどを含んで構成され、入力軸１５に入力された動力を内部に充填される流体（例えば、作動油）を介して出力軸１６に伝達可能なものである。ロックアップ機構１８は、係合部材を介して入力軸１５と出力軸１６とを接続、切断可能なものである。

トルクコンバータ９は、ロックアップ機構１８を解放状態とすることで、ロックアップＯＦＦとなり、入力軸１５から流体伝達機構１７の流体を介して出力軸１６に動力を伝達することができる。このとき、トルクコンバータ９は、流体伝達機構１７にて流体を介して動力を伝達する際に所定のトルク比でトルクを増幅して出力軸１６に伝達する。一方、トルクコンバータ９は、ロックアップ機構１８を係合状態とすることで、ロックアップＯＮとなり、入力軸１５から流体伝達機構１７の流体を介さずに、出力軸１６に動力を伝達することができる。このとき、トルクコンバータ９は、入力軸１５に入力された動力をほぼそのままのトルクで出力軸１６に伝達する。

変速機１０は、動力の伝達経路における電動機７と駆動輪３との間に設けられ、エンジン６、モータ７の回転出力を変速して出力可能である。変速機１０は、いわゆる自動変速機（ＡＴ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）であり、いわゆる無段変速機であってもよいし有段変速機であってもよい。ここでの変速機１０は、いわゆる有段変速機であり、入力軸１９と、出力軸２０と、変速機構２１とを有する。入力軸１９は、トルクコンバータ９側からの動力が入力される変速機入力部材であり、トルクコンバータ９の出力軸１６と一体回転可能に結合される。出力軸２０は、駆動輪３側へ動力を出力する変速機出力部材であり、プロペラ軸２２と一体回転可能に結合され、このプロペラ軸２２は、差動装置２３、駆動軸２４を介して駆動輪３に結合される。変速機構２１は、複数のギア段（変速段）を有している。変速機構２１は、各ギア段にそれぞれ異なる所定の変速比が割り当てられており、ここでは一例として、少なくとも前進用の複数のギア段として、第１速から第６速までの６つのギア段が含まれている。変速機構２１は、［入力軸１９の回転速度／出力軸２０の回転速度］で表すことができる変速比が第１速、第２速、第３速、第４速、第５速、第６速の順で小さくなるよう構成される。変速機１０は、入力軸１９に入力される回転動力を変速機構２１の複数のギア段のうちのいずれか１つにより変速して出力軸２０に伝達することができ、この出力軸２０から駆動輪３に向けて伝達することができる。

上記のように構成される駆動装置４は、エンジン６が発生させた動力をクラッチ８、トルクコンバータ９、変速機１０を介して駆動輪３に伝達することができる。また、駆動装置４は、モータ７が発生させた動力を変速機１０のクラッチ８を介さずに、トルクコンバータ９、変速機１０を介して駆動輪３に伝達することができる。

電子制御装置５は、エンジン６やモータ７を協調して制御するための制御装置であり、駆動装置４の各部の駆動を制御するものである。電子制御装置５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。電子制御装置５は、エンジン６のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ２５、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２６、ブレーキペダルに入力されるペダル踏力を検出するペダル踏力センサ２７、クランク角度を検出するクランク角度センサ２８、ロータ角度を検出するロータ角度センサ（レゾルバ）２９、プロペラ軸２２の回転数（回転速度）を検出するプロペラ軸回転数センサ３０などの種々のセンサが電気的に接続される。電子制御装置５は、エンジン６の燃料噴射装置、点火装置やスロットル弁装置、バッテリ、インバータなどが電気的に接続され、また、クラッチ８、トルクコンバータ９のロックアップ機構１８、変速機１０などに油圧制御装置（不図示）を介して接続される。電子制御装置５は、種々のセンサから検出した検出結果に対応した電気信号が入力され、入力された検出結果に応じてエンジン６、モータ７、クラッチ８、トルクコンバータ９のロックアップ機構１８、変速機１０などの駆動装置４の各部に駆動信号を出力しこれらの駆動を制御する。

ここで、アクセル開度は、車両２の運転席に設けられるアクセルペダル（不図示）の操作量に相当し、さらに言えば、運転者が車両２に要求する加速要求操作の操作量に応じた値である。ペダル踏力は、車両２の運転席に設けられるブレーキペダル（不図示）の操作量に相当し、さらに言えば、運転者が車両２に要求する制動要求操作の操作量に応じた値である。クランク角度は、エンジン６のクランク軸１１の回転角度（位置）に相当し、ロータ角度は、モータ７のロータ軸１２の回転角度（位置）に相当する。電子制御装置５は、例えば、クランク角度に基づいてエンジン６の各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、クランク角度、ロータ角度に基づいてエンジン６の回転速度としてエンジン回転数やモータ７の回転速度としてモータ回転数を算出することができる。プロペラ軸回転数は、変速機１０の出力軸２０の回転数（回転速度）、あるいは、車両２の車速に相当し、電子制御装置５は、例えば、プロペラ軸回転数に基づいて、車両２の車速を算出することができる。

ここで、後述するアクセル操作とは、車両２に対する加速要求操作であり、典型的には、運転者によるアクセルペダル（不図示）の操作である。また、後述するブレーキ操作とは、車両２に対する制動要求操作であり、典型的には、運転者によるブレーキペダル（不図示）の操作である。そして、アクセル操作がオフである状態、ブレーキ操作がオフである状態とは、それぞれ、アクセル開度センサ２６によって検出されるアクセル開度、ペダル踏力センサ２７によって検出されるペダル踏力が所定値以下、典型的には０である状態である。

車両２は、運転状態に応じて電子制御装置５が駆動装置４を制御し、エンジン６とモータ７とを併用又は選択使用することで、様々な車両走行（走行モード）を実現することができる。電子制御装置５は、例えば、クラッチ８を解放状態としかつエンジン６を停止してモータ７の出力する動力で走行する走行モードと、クラッチ８を係合状態としかつ少なくともエンジン６を作動させエンジン６の出力する動力を利用して走行する走行モードとを実現可能である。ここで、エンジン６を停止させた状態とは、燃料を燃焼させずトルクなどの機械的エネルギを出力しない状態であり、エンジン６を作動させた状態とは、燃料を燃焼して生じる熱エネルギをトルクなどの機械的エネルギの形で出力する状態である。また、電子制御装置５は、例えば、エンジン６を始動する場合、クラッチ８を係合させてモータ７が出力する動力（トルク）によりエンジン６を回転（クランキング）させることで、エンジン６を始動させることができる。また、電子制御装置５は、車両２の制動時にモータ７を制御して回生を実行可能である。

すなわち、車両２は、電子制御装置５による制御によって、クラッチ８を係合状態とし、エンジン６を作動させ、走行用駆動源であるエンジン６とモータ７とのうちエンジン６のクランク軸１１から出力される機械的動力（エンジントルク）のみを駆動輪３に伝達させることで、エンジン６のみを用いる「エンジン走行」モードを実現することができる。このときのエンジン６の出力は、例えば、運転者により駆動輪３に生じることが要求される要求駆動力などに応じて設定される。

また、車両２は、電子制御装置５による制御によって、エンジン６を作動させた状態で、例えば、運転者により駆動輪３に生じることが要求される要求駆動力やモータ７に供給する電力を貯蔵するバッテリの蓄電状態ＳＯＣに応じてモータ７を力行させるようにしてもよい。これにより、車両２は、エンジン６のクランク軸１１から出力される機械的動力（エンジントルク）と、モータ７のロータ軸１２から出力される機械的動力（モータトルク）とを統合して駆動輪３に伝達させることで、エンジン６とモータ７とを併用する「ＨＶ走行」モードを実現することができる。

さらに、車両２は、電子制御装置５による制御によって、クラッチ８を解放状態とし、エンジン６を停止させ、走行用駆動源であるエンジン６とモータ７とのうちモータ７のロータ軸１２から出力される機械的動力（モータトルク）のみを駆動輪３に伝達させることで、モータ７のみを用いる「ＥＶ走行」モードを実現することができる。つまり、車両２のＥＶ走行モードでは、基本的にはエンジン６のクランク軸１１とモータ７のロータ軸１２とがクラッチ８にて機械的に切り離された状態となり、エンジン６から駆動輪３へのエンジントルクがクラッチ８にて機械的に遮断される状態となる。このときのモータ７の出力は、例えば、運転者により駆動輪３に生じることが要求される要求駆動力やバッテリの蓄電状態ＳＯＣなどに応じて設定される。

また、車両２は、駆動輪３から変速機１０やトルクコンバータ９などを介してモータ７のロータ軸１２に機械的動力が入力され、これにより、モータ７が回生により発電し、これに伴ってロータ軸１２に生じる機械的動力（負のモータトルク）を駆動輪３に伝達することで、モータ７により回生制動を行う「回生走行」モードを実現することができる。

ここで、この車両制御システム１は、例えば、図２に例示する制御マップに基づいて電子制御装置５がエンジン６、モータ７の駆動制御、クラッチ８の係合制御や変速機１０の変速制御を実行し、種々の走行モードを実現している。

図２に示す制御マップでは、横軸は車速に相当するプロペラ軸回転数、縦軸はスロットル開度及び減速要求パワーであり、下記で説明する関係が予め設定された上で、電子制御装置５の記憶部（不図示）に記憶されている。ここで、減速要求パワーとは、車両２に要求される減速パワーであり、アクセル操作がＯＮされている場合には、プロペラ軸回転数センサ３０によって検出されたプロペラ軸回転数（車速に相当）とアクセル開度センサ２６によって検出されたアクセル開度とに応じて定まり、ブレーキ操作がＯＮされている場合には、プロペラ軸回転数センサ３０によって検出されたプロペラ軸回転数とペダル踏力センサ２７によって検出されたペダル踏力とに応じて定まる。

図２中、クラッチ解放開度Ｔｈ１は、クラッチ８を解放可能か否かを判定するためにスロットル開度に対して予め設定される閾値である。電子制御装置５は、スロットル開度センサ２５によって検出されたスロットル開度が低下しクラッチ解放開度Ｔｈ１以下となった場合にクラッチ８を解放状態としエンジン６を停止状態とし、スロットル開度が増加しクラッチ解放開度Ｔｈ１を超えた場合にエンジン６を始動し作動状態としクラッチ８を係合状態とする。エンジン始動回転数Ｔｈ２−１は、エンジン６を始動するか否かを判定するために車速に相当するプロペラ軸回転数に対して予め設定される閾値である。電子制御装置５は、プロペラ軸回転数センサ３０によって検出されたプロペラ軸回転数（車速に相当）が低下しエンジン始動回転数Ｔｈ２−１以下となった場合にエンジン６を停止状態とし、プロペラ軸回転数が増加しエンジン始動回転数Ｔｈ２−１を超えた場合にエンジン６を始動し作動状態とする。クラッチ解放回転数Ｔｈ２−２は、クラッチ８を解放可能か否かを判定するためにプロペラ軸回転数に対して予め設定される閾値であり、エンジン始動回転数Ｔｈ２−１より高い回転数となっている。電子制御装置５は、プロペラ軸回転数センサ３０によって検出されたプロペラ軸回転数が低下しクラッチ解放回転数Ｔｈ２−２以下となった場合にクラッチ８を解放状態とし、プロペラ軸回転数が増加しクラッチ解放回転数Ｔｈ２−２を超えた場合にクラッチ８を係合状態とする。

また、図２中、制御線Ｌ１は、クラッチ８が解放状態、アクセル操作がオフ、ブレーキ操作がオフのときのモータ７による回生制御線であり、この場合のモータ７による回生制動がエンジン６によるエンジンブレーキ相当の回生制動となるように予め設定されている。ここでは、制御線Ｌ１は、プロペラ軸回転数（車速に相当）の増加に伴って減速要パワーの絶対値が線形的に増加するように設定されている。電子制御装置５は、クラッチ８が解放状態であり、アクセル開度センサ２６によって検出されるアクセル開度、ペダル踏力センサ２７によって検出されるペダル踏力がともに０であり、アクセル操作のオフ、ブレーキ操作のオフが検出された場合、制御線Ｌ１に基づいてエンジンブレーキ相当の回生制動となるようにモータ７を制御して回生を行い所定のモータトルクを発生させる。逆に言えば、電子制御装置５は、クラッチ８が解放状態であり、アクセル開度が０、ペダル踏力が０である場合には、エンジンブレーキ相当の回生制動となるようにモータ７を制御して回生を行うことで、プロペラ軸回転数（車速に相当）と減速要求パワーとから定まる動作点は、この制御線Ｌ１上に位置することとなる。

また、図２中、制御線Ｌ１より上側の領域ＡはＥＶ領域であり、典型的には、クラッチ８が解放状態、アクセル操作がオン、ブレーキ操作がオフのときのモータ７による力行・回生制御領域である。クラッチ８が解放状態であり、アクセル開度が０より大きく、ペダル踏力が０である場合には、プロペラ軸回転数（車速に相当）とスロットル開度、あるいは、プロペラ軸回転数と減速要求パワーとから定まる動作点は、この領域Ａ内に位置する。この場合、電子制御装置５は、減速要求パワーやスロットル開度に基づいてモータ７を制御して力行・回生を行い所定のモータトルクを発生させる。なお、電子制御装置５は、動作点が領域Ａにある場合であっても、例えば、バッテリの蓄電状態ＳＯＣによってはクラッチ８を係合状態とし、エンジン６を始動し作動状態とする場合もある。

また、図２中、制御線Ｌ１より下側の領域ＢはブレーキＯＮ領域であり、典型的には、クラッチ８が解放状態、アクセル操作がオフ、ブレーキ操作がオンのときのモータ７による回生制御領域である。クラッチ８が解放状態であり、アクセル開度が０であり、ペダル踏力が０より大きい場合には、プロペラ軸回転数（車速に相当）と減速要求パワーとから定まる動作点は、この領域Ｂ内に位置する。この場合、電子制御装置５は、減速要求パワーに基づいてモータ７を制御して回生を行い所定のモータトルクを発生させる。なお、上記領域Ａ及び領域Ｂ以外の領域は、少なくともエンジン６を作動させエンジン６の出力する動力を利用する運転領域となっている。

そして、図２中、複数の実線Ｎ→Ｎ＋１（Ｎは自然数）は、変速線、さらに言えば、アップシフト線を表し、例えば、実線３→４は、第３速から第４速への変速を行うためのアップシフト線を表す。実線Ｎ→Ｎ＋１は、プロペラ軸回転数（車速に相当）とスロットル開度、減速要求パワーとの関係において変速機１０の変速段として第Ｎ速が選択される領域と第Ｎ＋１速が選択される領域との境界線をなす。電子制御装置５は、例えば、スロットル開度が減少し動作点が実線３→４をまたいだ場合やプロペラ軸回転数が増加して動作点が実線３→４をまたいだ場合に、変速機１０を制御して第３速から第４速への変速、すなわち、第３速から第４速へのアップシフトを実行する。ここでは、変速機構２１が前進用として第１速から第６速までの６つのギア段を含んで構成されることから、図２の制御マップは、５つのアップシフト線を含んでいる。ここでアップシフトとは、変速比が減少する側、典型的には増速側への変速である。同様に、図２中、複数の点線Ｎ←Ｎ＋１（Ｎは自然数）は、変速線、さらに言えば、ダウンシフト線を表す。電子制御装置５は、例えば、スロットル開度が増加し動作点が点線３←４をまたいだ場合やプロペラ軸回転数が減少して動作点が点線３←４をまたいだ場合に、変速機１０を制御して第４速から第３速への変速、すなわち、第４速から第３速へのダウンシフトを実行する。ここでダウンシフトとは、変速比が増加する側、典型的には減速側への変速である。

電子制御装置５は、図２のような制御マップの変速線（アップシフト線、ダウンシフト線）に基づいて、現在のプロペラ軸回転数（車速に相当）と現在のスロットル開度、あるいは、現在のプロペラ軸回転数と現在の減速要求パワーとから変速機１０のギア段（変速段）を決定する。そして、電子制御装置５は、この決定されたギア段に基づいて変速指令を生成し変速機１０に出力して変速機１０の変速制御を実行し、すなわち、変速機１０のギア段を上記の決定された変速段に制御する。

ここで、この車両制御システム１は、車両２に対する加速要求操作がオフされた際、すなわち、アクセル操作がオフされた際に電子制御装置５が変速機１０を制御してダウンシフトを実行し、モータ７による回生効率がよいギア段にダウンシフトすることで、回生走行モードにおけるモータ７による回生効率の向上を図っている。

具体的には、図２に例示した制御マップでは、上述した制御線Ｌ１が第２速へのダウンシフト線（ダウンシフト側への変速線）としても用いられる。つまり、本実施形態の電子制御装置５は、例えば、アクセル操作がオフされ、エンジン始動回転数Ｔｈ２−１以下の領域でプロペラ軸回転数と減速要求パワーとから定まる動作点が領域Ａから制御線Ｌ１上、あるいは、領域Ｂに移る際には、変速機１０を制御して第２速へのダウンシフトを実行する。

また、図２に例示する制御マップでは、領域Ｂの内部において、エンジン始動回転数Ｔｈ２−１の近傍の回転数にダウンシフト線としての点線２←６が含まれている。つまり、本実施形態の電子制御装置５は、クラッチ８が解放状態であり、アクセル開度が０であり、ペダル踏力が０より大きい場合に、例えば、プロペラ軸回転数が減少してプロペラ軸回転数（車速に相当）と減速要求パワーとから定まる動作点が領域Ｂ内で点線２←６をまたいだ際には、変速機１０を制御して第６速から第２速へのダウンシフトを実行する。

一般に上記で説明したようなモータ７のＭＧ効率は、低回転領域で相対的に低くなり、高回転領域で相対的に高くなる傾向にある。このため、車両制御システム１は、アクセル操作がオフされモータ７による回生を実行する際に、電子制御装置５が図２に例示する制御マップなどを用い変速機１０を制御してダウンシフトを実行することで、ロータ軸１２が相対的に高回転となり、この結果、ＭＧ効率を向上させモータ７における回生効率を向上することができる。

ところで、車両制御システム１は、エンジン６を停止させたモードからエンジン６を作動させるモードに移行する際にはクラッチ８が係合状態とされモータ７をエンジン６のスタータモータとして利用することでエンジン６の始動を行う。すなわち、車両制御システム１は、エンジン６を始動する場合、上述したように、電子制御装置５による制御によって、クラッチ８を係合状態とし、エンジン６とモータ７とを直結し、モータ７が出力する動力（トルク）の一部を利用してエンジン６を回転（クランキング）させ、このとき燃焼室に燃料を噴射するなどしてエンジン６を始動する。この場合、電子制御装置５は、駆動輪３に伝達されるトルクの変動（トルクの低下）が生じないように、クランキング中にモータ７が出力するトルクを増加させる。

このとき、車両制御システム１は、アクセル操作がオフされブレーキ操作がオンされてモータ７による回生を実行している状態では、上述したように、モータ７における回生効率を向上させるため、ロータ軸１２が相対的に高回転となる側のギア段、すなわち、変速比が相対的に大きい減速側のギア段にダウンシフトされている。この車両制御システム１では、上記のように回生中においてモータ７のロータ軸１２の回転数が相対的に高くなっていると、エンジン６の始動に際し、モータ７の動力によってクランク軸１１を回転させるために必要とされるパワー（トルク×回転数）が相対的に大きくなる傾向にあり、この結果、エンジン６を始動する際の応答性が悪化するおそれがある。

そこで、本実施形態の車両制御システム１は、モータ７による回生中に車両２に対する制動要求操作がオフされた際、すなわち、ブレーキ操作のオフの際に、電子制御装置５が始動可能変速比に相当するエンジン始動可能ギア段に応じて変速機１０による変速を実行することで、エンジン６を始動する際の応答性を向上している。

具体的には、電子制御装置５は、モータ７による回生中でブレーキ操作がオンであるときに、予めエンジン始動可能ギア段を算出しておく。エンジン始動可能ギア段（始動可能変速比）は、ブレーキ操作がオン状態におけるモータ７の回生中に、このモータ７が発生させる動力によりエンジン６のクランク軸１１を回転させてエンジン６をショックなく始動可能なギア段（変速比）である。

上記のようなモータ７は、ＭＧ特性に応じて回転数ごとに出力可能な最大トルクがおおよそ決まっており、この最大トルクは、例えば、ロータ軸１２の回転数であるモータ回転数が高くなるほど小さくなる傾向にある。例えば、プロペラ軸回転数（車速に相当）などに応じた現在の運転状態において、モータ７がエンジン６をクランキング可能なトルクを出力することができる回転数を始動可能モータ回転数とした場合に、電子制御装置５は、実際のモータ回転数が始動可能モータ回転数以下となるようなギア段をエンジン始動可能ギア段として設定する。電子制御装置５は、例えば、プロペラ軸回転数（車速に相当）とエンジン始動可能ギア段との対応関係が記述されたマップなどを用いて、現在のプロペラ軸回転数からエンジン始動可能ギア段を算出する。

そして、電子制御装置５は、モータ７による回生中にブレーキ操作がオフされた際に、このエンジン始動可能ギア段に応じて変速機１０による変速を実行する。この結果、この車両制御システム１は、回生中はモータ７による回生効率が高くなるギア段（ロータ軸１２が相対的に高回転になるダウンシフト側のギア段）を用いた上で、ブレーキ操作がオフされた際にエンジン始動可能ギア段（ロータ軸１２が相対的に低回転になるアップシフト側のギア段）に変速されることで、ブレーキ操作のオフからアクセルペダルが踏み込まれ、アクセル操作がオンになったときにすみやかにエンジン６を始動させることができる。したがって、車両制御システム１は、モータ７による回生時の回生効率を向上させた上で、モータ７によりエンジン６を始動させる際の応答性を向上することができ、例えば、エンジン走行モードやＨＶ走行モードにすみやかに移行することができる。

このとき、電子制御装置５は、プロペラ軸回転数（車速に相当）などに応じて選択されたエンジン始動可能ギア段（始動可能変速比）がブレーキ操作のオフ時のギア段（変速比）より増速側のギア段である場合、すなわち、アップシフト側のギア段である場合に変速機１０を制御しエンジン始動可能ギア段への実際の変速を実行する。

一方、電子制御装置５は、エンジン始動可能ギア段がブレーキ操作のオフ時のギア段と同等のギア段あるいは減速側のギア段である場合、すなわち、エンジン始動可能ギア段がダウンシフト側のギア段である場合にブレーキ操作のオフ時のギア段をそのまま維持するようにするとよい。この車両制御システム１では、上記のように設定されたエンジン始動可能ギア段がブレーキ操作のオフ時のギア段より減速側のギア段であり、言い換えれば、ブレーキ操作のオフ時のギア段がエンジン始動可能ギア段より増速側のギア段、すなわち、アップシフト側のギア段であれば、あえてエンジン始動可能ギア段まで変速しなくてもエンジン６を適正に始動させることができる。よってこの場合、車両制御システム１は、ブレーキ操作のオフ時のギア段をそのまま維持することで、エンジン６を始動させる際の応答性を向上した上で、不必要な変速を抑制することができる。この結果、車両制御システム１では、例えば、再度ブレーキ操作がオンになったときにロータ軸１２の回転数を相対的に高い回転数で維持したままで回生をつづけることができると共に、回生中の変速に伴うロスエネルギを低減することができ、回生中の変速に伴う変速ショックを低減することができる。

次に、図３のフローチャートを参照して、本実施形態に係る車両制御システム１における制御の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。

まず、電子制御装置５は、車両２が走行中であるか否かを判定する（ＳＴ１）。電子制御装置５は、例えば、プロペラ軸回転数センサ３０の検出結果に基づいて、車両２が走行中であるか否かを判定する。

電子制御装置５は、車両２が走行中であると判定した場合（ＳＴ１：Ｙｅｓ）、回生制御を実行中であるか否かを判定する（ＳＴ２）。電子制御装置５は、例えば、モータ７の駆動状態などに基づいて回生制御を実行中であるか否かを判定する。

電子制御装置５は、回生制御を実行中であると判定した場合（ＳＴ２：Ｙｅｓ）、ブレーキＯＮ操作中か否か、すなわち、ブレーキ操作がオンであるか否かを判定する（ＳＴ３）。電子制御装置５は、例えば、ペダル踏力センサ２７によって検出されるペダル踏力が所定値、例えば、０より大きいか否かに基づいてブレーキＯＮ操作中か否かを判定する。

電子制御装置５は、ブレーキＯＮ操作中であると判定した場合（ＳＴ３：Ｙｅｓ）、典型的には、現在の動作点が領域（ブレーキＯＮ領域）Ｂ内にある場合には、エンジン始動可能ギア段を算出する（ＳＴ４）。電子制御装置５は、例えば、プロペラ軸回転数（車速に相当）とエンジン始動可能ギア段との対応関係が記述されたマップなどを用いて、プロペラ軸回転数センサ３０によって検出された現在のプロペラ軸回転数からエンジン始動可能ギア段を算出する。

次に、電子制御装置５は、ドライバのブレーキ開放操作があったか否か、すなわち、ブレーキ操作がオフされたか否かを判定する（ＳＴ５）。電子制御装置５は、例えば、ペダル踏力センサ２７によって検出されるペダル踏力が所定値以下、例えば、０以下であるか否かに基づいてブレーキ開放操作があったか否を判定する。

電子制御装置５は、ブレーキ開放操作があったと判定した場合（ＳＴ５：Ｙｅｓ）、ＳＴ４で算出したエンジン始動可能ギア段が現在の走行ギア段より高いか否か、すなわち、エンジン始動可能ギア段が変速比が相対的に小さくなるアップシフト側のギア段か否かを判定する（ＳＴ６）。

電子制御装置５は、ＳＴ４で算出したエンジン始動可能ギア段が現在の走行ギア段より高いと判定した場合（ＳＴ６：Ｙｅｓ）、変速機１０を制御しエンジン始動可能ギア段への実際のアップシフトを実行し（ＳＴ７）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

電子制御装置５は、ＳＴ４で算出したエンジン始動可能ギア段が現在の走行ギア段より高いギア段ではないと判定した場合（ＳＴ６：Ｎｏ）、現在の走行ギア段をそのまま維持した上で、モータ７を制御し、制御線Ｌ１におけるエンジンブレーキ力相当の回生制御を実行し（ＳＴ８）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

電子制御装置５は、ＳＴ１にて車両２が走行中でないと判定した場合（ＳＴ１：Ｎｏ）、ＳＴ２にて回生制御を実行中でないと判定した場合（ＳＴ２：Ｎｏ）、ＳＴ３にてブレーキＯＮ操作中でないと判定した場合（ＳＴ３：Ｎｏ）、あるいは、ＳＴ５にてブレーキ開放操作がないと判定した場合（ＳＴ５：Ｎｏ）、現在の制御周期を終了し、次の制御周期に移行する。

以上で説明した実施形態に係る車両制御システム１によれば、エンジン６が発生させる動力とモータ７が発生させる動力とを変速機１０で変速して車両２の駆動輪３に伝達可能である駆動装置４と、モータ７を制御して回生を実行可能であると共に、回生中に車両２に対する制動要求操作がオフされた際に、モータ７が発生させる動力によりエンジン６を回転させてこのエンジン６を始動可能な始動可能変速比（エンジン始動可能ギア段）に応じて変速機１０による変速を実行する電子制御装置５とを備える。したがって、車両制御システム１は、回生中に車両２に対する制動要求操作がオフされた際に、電子制御装置５が始動可能変速比（エンジン始動可能ギア段）に応じて変速機１０による変速を実行するので、エンジン６を始動する際の応答性を向上することができる。

なお、上述した本発明の実施形態に係る車両制御システムは、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

以上のように本発明に係る車両制御システムは、種々の車両に搭載される車両制御システムに適用して好適である。

１ 車両制御システム
２ 車両
３ 駆動輪
４ 駆動装置
５ 電子制御装置（制御装置）
６ エンジン（内燃機関）
７ モータ（電動機）
８ クラッチ
９ トルクコンバータ
１０ 変速機
１１ クランク軸
１２ ロータ軸

Claims (1)

1. 内燃機関が発生させる動力と電動機が発生させる動力とを変速機で変速して車両の駆動輪に伝達可能であり、前記内燃機関の内燃機関出力軸と前記電動機の電動機出力軸とがクラッチを介して接続され、前記電動機の電動機出力軸と前記駆動輪とが前記変速機を介して接続され、前記駆動輪への動力の伝達経路において前記内燃機関、前記クラッチ、前記電動機、前記変速機、前記駆動輪の順に設けられる駆動装置と、
   前記電動機を制御して回生を実行する際に前記電動機による回生効率がよい変速段へのダウンシフトを実行可能であると共に、前記回生中に前記車両に対する制動要求操作がオンである状態からオフされた際に、前記電動機が発生させる動力により前記内燃機関を回転させて当該内燃機関を始動可能な始動可能変速比に応じて前記変速機による変速を実行する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記クラッチが解放状態、前記車両に対する加速要求操作がオフ、前記制動要求操作がオンである場合に予め前記始動可能変速比を算出し、
   前記始動可能変速比が前記制動要求操作のオフ時の変速比より増速側の変速比である場合に前記変速機を制御し前記始動可能変速比への変速を実行し、前記始動可能変速比が前記制動要求操作のオフ時の変速比と同等の変速比あるいは減速側の変速比である場合に当該制動要求操作のオフ時の変速比を維持することを特徴とする、
   車両制御システム。

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