JP5954306B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、エンジンを停止させると共にクラッチを開放して車両を走行させる車両の制御装置がある。例えば、特許文献１には、車両の車速Vが下限側車速V0および上限側車速V1で決定される車速域内にあるとき、車速Vが車速V0以上であればフューエルカットによりエンジンを停止させてクラッチを開放して惰行により車両を走行させ、車速Vが車速V0を下回ると燃料供給によりエンジンを始動させてクラッチを係合して加速させる車両の制御装置の技術が開示されている。

特開２０１２−０４７１４８号公報

走行中にエンジンを再始動してクラッチを係合する場合に、ショックが発生する可能性がある。例えば、再始動によるエンジン回転数の上昇途中でクラッチが係合されると、比較的大きな起動トルクがクラッチを介して伝達され、ショックが発生する可能性がある。

本発明の目的は、車両の走行中にエンジンを再始動してクラッチを係合するときのショックを抑制することができる車両制御装置を提供することである。

本発明の車両制御装置は、エンジンと、自動変速機と、前記エンジンと前記自動変速機との間に配置され、前記エンジンに接続された第一係合要素と、前記自動変速機に接続された第二係合要素とを有するクラッチと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記エンジンを停止させると共に前記クラッチを開放して車両を走行させる所定制御を実行し、前記制御部は、前記エンジンを再始動して前記所定制御から復帰するときに、前記第二係合要素の回転数が所定回転数よりも低回転である場合、前記自動変速機のダウンシフトを実行して前記第二係合要素の回転数を前記所定回転数以上の回転数としてから前記クラッチを係合することを特徴とする。

上記車両制御装置において、前記所定回転数は、前記エンジンの始動時に前記エンジンの回転数が上昇するときの前記第一係合要素の回転数の最大値であることが好ましい。

上記車両制御装置において、前記制御部は、前記ダウンシフト後の前記エンジンの動作点を、前記ダウンシフト前の前記エンジンの動作点から決まる等パワー線よりも高トルク側の動作点とすることが好ましい。

上記車両制御装置において、前記制御部は、前記ダウンシフトの実行後に、前記ダウンシフト前の変速線よりも高アクセル開度側にオフセットした変速線に基づいてアップシフトの判定を行うことが好ましい。

本発明に係る車両制御装置は、エンジンと自動変速機との間に配置され、エンジンに接続された第一係合要素と、自動変速機に接続された第二係合要素とを有するクラッチと、制御部と、を備える。制御部は、エンジンを停止させると共にクラッチを開放して車両を走行させる所定制御を実行する。制御部は、エンジンを再始動して所定制御から復帰するときに、第二係合要素の回転数が所定回転数よりも低回転である場合、自動変速機のダウンシフトを実行して第二係合要素の回転数を所定回転数以上の回転数としてからクラッチを係合する。本発明に係る車両制御装置によれば、第二係合要素の回転数を上昇させてからクラッチを係合することで、エンジンを再始動してクラッチを係合するときのショックを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 図２は、第１実施形態に係る車両の概略構成を示す図である。 図３は、タービン回転数の最大値の説明図である。 図４は、第１実施形態の車両制御装置の動作に係るタイムチャートである。 図５は、第２実施形態に係る動作点の決定方法の説明図である。 図６は、第２実施形態に係る変速線のオフセットの説明図である。 図７は、第２実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 図８は、クラッチを係合するときのショックを説明する図である。

以下に、本発明の実施形態に係る車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。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、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第１実施形態］
図１から図４を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、本発明の第１実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャート、図２は、第１実施形態に係る車両の概略構成を示す図、図３は、タービン回転数の最大値の説明図、図４は、第１実施形態の車両制御装置の動作に係るタイムチャートである。

図２に示すように、本実施形態に係る車両１０１は、車両制御装置１００を含んで構成されている。本実施形態の車両制御装置１００は、エンジン１と、自動変速機６と、クラッチ３と、制御部５０とを含んで構成されている。

エンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸１ａの回転運動に変換して出力する。出力軸１ａには、トルクコンバータ２が接続されている。トルクコンバータ２は、ポンプインペラ２ａと、タービンランナ２ｂと、ステータ２ｃとを含んで構成されている。トルクコンバータ２は、ポンプインペラ２ａとタービンランナ２ｂとの間で流体伝達によりトルクを伝達する。ステータ２ｃは、ポンプインペラ２ａから入力されるトルクを増幅してタービンランナ２ｂに出力する。タービンランナ２ｂは、出力軸４と接続されている。なお、トルクコンバータ２は、エンジン１の出力軸１ａと出力軸４とを断接するロックアップクラッチを有していてもよい。

クラッチ３は、エンジン１と自動変速機６との間に配置されている。クラッチ３は、第一係合要素３ａと第二係合要素３ｂとを有する。各係合要素３ａ,３ｂは、摩擦係合要素である。クラッチ３は、第一係合要素３ａと第二係合要素３ｂとの摩擦係合により、トルクを伝達する。第一係合要素３ａは、トルクコンバータ２の出力軸４と接続されている。すなわち、第一係合要素３ａは、トルクコンバータ２を介してエンジン１と接続されている。第二係合要素３ｂは、自動変速機６の入力軸５と接続されている。

本実施形態に係るクラッチ３は、油圧によって係合あるいは開放が制御される油圧式のクラッチ装置である。第一係合要素３ａおよび第二係合要素３ｂは、供給される油圧が低圧である場合や油圧が供給されない場合は開放し、互いにトルクを伝達しない。また、第一係合要素３ａおよび第二係合要素３ｂは、供給される油圧が係合開始油圧以上となると、互いに摩擦係合してトルクを伝達する。クラッチ３は、第一係合要素３ａと第二係合要素３ｂとを相対回転させるスリップ制御が可能である。スリップ制御では、供給する油圧によって第一係合要素３ａと第二係合要素３ｂとの係合度合を変化させ、スリップ量を制御することができる。また、第一係合要素３ａと第二係合要素３ｂとは、供給される油圧が一定以上となると、第一係合要素３ａと第二係合要素３ｂとが一体回転する完全係合状態となる。

自動変速機６は、入力軸５の回転数と出力軸７の回転数との比である変速比を調節する。本実施形態に係る自動変速機６は、有段式の変速機であり、予め定められた複数の変速段のうちいずれかの変速段に選択的に切り替える機能を有する。自動変速機６の出力軸７は、差動機構等を介して駆動輪８に接続されている。

制御部５０は、例えば、コンピュータを有する電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。制御部５０は、エンジン１、クラッチ３および自動変速機６をそれぞれ制御する。制御部５０は、更に、トルクコンバータ２のロックアップクラッチを制御する機能を有していてもよい。制御部５０は、例えば、エンジン１の燃料供給量や供給タイミング、スロットルバルブの開度、点火タイミング、給排気バルブの開閉タイミング等を指令するエンジン制御部を有する。また、制御部は、例えば、クラッチ３に対して供給する油圧（以下、「係合油圧」と称する。）を指令するクラッチ制御部を有する。また、制御部５０は、例えば、自動変速機６に対する変速指令を行う変速制御部を有する。

制御部５０には、車両１０１の車速を示す信号、アクセルペダルの開度であるアクセル開度を示す信号、アクセルペダルが踏み込まれていないアクセルオフの状態を示す信号等が入力される。また、車両１０１には、出力軸４の回転数を検出するタービン回転数センサ１０、および入力軸５の回転数を検出するインプット回転数センサ１１が設けられている。制御部５０には、タービン回転数センサ１０が検出した回転数を示す信号、およびインプット回転数センサ１１が検出した回転数を示す信号がそれぞれ入力される。

（所定制御）
制御部５０は、所定制御を実行する機能を有している。所定制御は、エンジン１を停止させると共に、クラッチ３を開放して車両１０１を走行させる制御である。制御部５０は、クラッチ３を開放してからエンジン１の燃料供給を停止させるようにしても、クラッチ３の開放とエンジン１の燃料供給停止とを同時に実行しても、エンジン１の燃料供給を停止してからクラッチ３を開放するようにしてもよい。所定制御では、車両１０１が惰性走行する。所定制御によれば、エンジン１が駆動輪８から切り離されることで、クラッチ３を係合して走行する場合よりも走行抵抗が低減する。また、エンジン１が停止していることで、燃料の消費が抑制される。従って、所定制御を適宜実行することにより、車両１０１の燃費低減を図ることができる。本明細書では、所定制御を「フリーラン」とも記載する。制御部５０は、例えば、走行中にアクセルオフとなったことを条件として所定制御を実行する。

また、制御部５０は、所定制御の実行中に所定制御からの復帰条件が成立すると、所定制御からの復帰動作を行う。この復帰動作では、制御部５０は、エンジン１を再始動し、クラッチ３を係合する。クラッチ３が係合すると、エンジン１のトルクがクラッチ３を介して駆動輪８に伝達される状態となり、車両１０１の走行状態は、エンジン１を動力源とする走行状態に復帰する。

ここで、復帰動作においてクラッチ３を係合する際にショックが発生することがある。例えば、エンジン１の再始動中に、図８を参照して説明するように、エンジン１の回転数（以下、「エンジン回転数ＮＥ」と称する。）が上昇している途中でクラッチ３が係合される可能性がある。図８は、クラッチを係合するときのショックを説明する図である。図８において、横軸は時間、縦軸は回転数［ｒｐｍ］である。図８には、回転数として、エンジン回転数ＮＥ、タービンランナ２ｂの回転数であるタービン回転数ＮＴ、および自動変速機６の入力軸５の回転数であるインプット回転数Ｎｉｎがそれぞれ示されている。タービン回転数ＮＴは、クラッチ３の第一係合要素３ａの回転数でもある。また、インプット回転数Ｎｉｎは、クラッチ３の第二係合要素３ｂの回転数でもある。

図８に示す例では、時刻ｔ２１にフリーランからの復帰要求がなされる。この復帰要求は、例えば、アクセルペダルが踏み込まれた場合に発生する。図８に示す例では、復帰要求がなされたときのインプット回転数Ｎｉｎは、比較的低回転である。復帰要求により、エンジン１の再始動が開始され、エンジン回転数ＮＥは、符号Ａ１で示すように上昇する。また、タービン回転数ＮＴは、符号Ｂ１で示すように、エンジン回転数ＮＥの上昇に応じて上昇する。エンジン１とタービンランナ２ｂとは作動流体を介してトルクを伝達するため、タービン回転数ＮＴはエンジン回転数ＮＥよりも低回転の回転数で推移する。

タービン回転数ＮＴが上昇して、タービン回転数ＮＴとインプット回転数Ｎｉｎとがほぼ同じ回転数となると、クラッチ３が係合される。これにより、タービン回転数ＮＴとインプット回転数Ｎｉｎとが同じ回転数で推移するようになる。クラッチ３が完全係合する時刻ｔ２２では、タービン回転数ＮＴは上昇途中である。クラッチ３が開放されたままであると、符号Ｂ２で示すように、タービン回転数ＮＴはエンジン回転数ＮＥに応じて更に上昇することになる。つまり、クラッチ３が係合されることで、吹け上がろうとするタービン回転数ＮＴをインプット回転数Ｎｉｎに留めるように、タービンランナ２ｂの回転が制動されることになる。言い換えると、タービンランナ２ｂの運動エネルギーがクラッチ３のスリップにより熱に変換されることになる。

エンジン１が始動されるときには、通常の運転時よりも空燃比がリッチとされ、エンジン１は大きな起動トルクを発生している。これにより、エンジン回転数ＮＥおよびタービン回転数ＮＴが吹け上がることになる。なお、吹け上がりとは、例えば、エンジン回転数ＮＥがアイドル回転数を超えて上昇することや、大きな加速度でエンジン回転数ＮＥが上昇することなどを意味する。吹け上がりの途中でクラッチ３が係合されてしまうと、大きな起動トルクが車両１０１に入力されるため、ショックが発生する。また、瞬間的に第一係合要素３ａと第二係合要素３ｂの大きな差回転をなくして回転数を同期させることで、単位時間あたりのクラッチ３の発熱量が大きくなる。クラッチ３の耐久性を向上させる観点からは、単位時間あたりのクラッチ３の発熱量を低減できることが好ましい。

本実施形態の車両制御装置１００は、復帰要求が発生したときのインプット回転数Ｎｉｎが低回転である場合、自動変速機６のダウンシフトを実行してインプット回転数Ｎｉｎを上昇させる。車両制御装置１００は、インプット回転数Ｎｉｎが上昇した後で、クラッチ３を係合する。これにより、所定制御からの復帰時にクラッチ３を係合するときのショックの発生が抑制される。

より具体的には、制御部５０は、エンジン１を再始動して所定制御から復帰するときに、第二係合要素３ｂの回転数（インプット回転数Ｎｉｎ）が所定回転数（図４のNTFRNMAX参照）よりも低回転である場合、自動変速機６のダウンシフトを実行して第二係合要素３ｂの回転数を所定回転数NTFRNMAX以上の回転数としてからクラッチ３を係合する。ここで、所定回転数NTFRNMAXは、エンジン１の始動時にエンジン１の回転数が上昇するときの第一係合要素３ａの回転数（タービン回転数ＮＴ）の最大値である。

これにより、本実施形態の車両制御装置１００は、タービン回転数ＮＴがエンジン始動時のピーク回転数まで上昇した後でクラッチ３を係合することができる。よって、エンジン１のトルクコントロールが比較的容易な状態でクラッチ３を係合することができ、クラッチ３を係合するときのショックの発生を抑制可能となる。

所定回転数NTFRNMAXは、例えば、クラッチ３を開放した状態で予め実験的にエンジン１を始動させ、このときの吹け上がるタービン回転数ＮＴの最大値として求めてもよい。図３に示すように、クラッチ３を開放してエンジン１を始動した場合、タービン回転数ＮＴは、エンジン回転数ＮＥと連動して上昇する。タービン回転数ＮＴは、時刻ｔ１にピーク値（極大値）まで上昇した後で、低下していく。このときのピーク値を所定回転数NTFRNMAXとして制御部５０に記憶させておくようにすればよい。

所定回転数NTFRNMAXは、実験的に求める方法に代えて、車両の走行中に求められてもよい。例えば、インプット回転数Ｎｉｎが高回転であるときに所定制御からの復帰要求がなされた場合には、クラッチ３が係合する前に、タービン回転数ＮＴがピーク値まで上昇することも考えられる。制御部５０は、こうした場面において、クラッチ３が係合する前のタービン回転数ＮＴの推移に基づいて、その極大値を所定回転数NTFRNMAXとして取得するようにしてもよい。すなわち、学習制御によって、所定回転数NTFRNMAXが適宜更新されてもよい。

図１および図４を参照して、第１実施形態の車両制御装置１００の動作について説明する。図４に示すタイムチャートには、エンジン回転数ＮＥ、タービン回転数ＮＴ、インプット回転数Ｎｉｎの他に、クラッチ３の係合油圧Ｐｃが示されている。図１のフローチャートは、例えば、所定制御が開始された後に、所定の間隔で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０では、制御部５０により、フリーランからの復帰要求が発生したか否かが判定される。制御部５０は、例えば、アクセルオフからアクセルオンに切り替わると、ステップＳ１０で肯定判定を行う。ステップＳ１０の判定の結果、フリーランからの復帰要求が発生したと判定した場合（ステップＳ１０−Ｙ）にはステップＳ２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１０−Ｎ）には本制御フローは終了する。図４では、時刻ｔ１１にフリーランからの復帰要求が発生する。

ステップＳ２０では、制御部５０により、インプット回転数Ｎｉｎが所定回転数NTFRNMAX未満であるか否かが判定される。制御部５０は、インプット回転数センサ１１から取得したインプット回転数Ｎｉｎが、予め記憶している所定回転数NTFRNMAXよりも小さな回転数であるか否かを判定する。ステップＳ２０の判定の結果、インプット回転数Ｎｉｎが所定回転数NTFRNMAX未満であると判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）にはステップＳ３０に進み、そうでない場合（ステップＳ２０−Ｎ）にはステップＳ５０に進む。

ステップＳ３０では、制御部５０により、所定回転数NTFRNMAXを上回るインプット回転数Ｎｉｎとなるギヤ段が選択される。制御部５０は、現在の車速と、自動変速機６の各ギヤ段のギヤ比とに基づいて、各ギヤ段を選択した場合のインプット回転数Ｎｉｎをそれぞれ算出する。制御部５０は、例えば、それぞれのギヤ段の段数ｋについて、車速とギヤ比とに基づいて推定インプット回転数Ｎｉｎ（ｋ）を算出する。自動変速機６が１速ギヤ段から６速ギヤ段までの６段変速である場合、１速ギヤ段の推定インプット回転数Ｎｉｎ（１）から６速ギヤ段の推定インプット回転数Ｎｉｎ（６）までの６つの推定インプット回転数（ｋ）を算出することができる。

本実施形態の制御部５０は、推定インプット回転数Ｎｉｎ（ｋ）が所定回転数NTFRNMAXを上回るギヤ段のうち、最も変速比が小さいギヤ段、言い換えると最も高速側のギヤ段を目標ギヤ段として選択する。例えば、所定回転数NTFRNMAXが１２００回転である場合に、４速ギヤ段の推定インプット回転数Ｎｉｎ（４）が１１００回転、３速ギヤ段の推定インプット回転数Ｎｉｎ（３）が１２５０回転、２速ギヤ段の推定インプット回転数Ｎｉｎ（２）が１４５０回転であったとする。この場合、３速ギヤ段を目標ギヤ段として選択することが好ましい。目標ギヤ段が選択されると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、制御部５０により、ダウンシフトが実施される。制御部５０は、ステップＳ３０で選択された目標ギヤ段へのダウンシフトを自動変速機６に対して指令する。自動変速機６は、目標ギヤ段へのダウンシフトを実行する。また、制御部５０は、エンジン１に対して再始動を指令する。制御部５０は、目標ギヤ段における目標動作点でエンジン１を作動させるように、エンジン１に対して指令する。

図４では、時刻ｔ１１に制御部５０によってダウンシフト指令がなされて、ダウンシフトが開始される。これにより、それまで所定回転数NTFRNMAXよりも低回転であったインプット回転数Ｎｉｎが上昇し始める。図４では、ダウンシフトの開始タイミングが、エンジン１の再始動開始（エンジン回転数ＮＥの上昇開始）のタイミングよりも早い。ただし、これに限定されるものではなく、制御部５０は、ダウンシフトの開始タイミングと、エンジン１の再始動開始のタイミングとを合わせるように、ダウンシフト指令および再始動指令を出力してもよい。

あるいは、制御部５０は、ダウンシフトの開始タイミングが、エンジン１の再始動開始のタイミングよりも遅くなるように、ダウンシフト指令および再始動指令を出力してもよい。ただし、何れの場合であっても、エンジン回転数ＮＥが上昇している間に、インプット回転数Ｎｉｎがタービン回転数ＮＴ（第一回転要素３ａの回転数）を上回るように、ダウンシフトおよびエンジン１の再始動がなされることが望ましい。

インプット回転数Ｎｉｎは、ダウンシフトが完了する時刻ｔ１２までの間、タービン回転数ＮＴを上回っている。従って、ダウンシフトしている間にクラッチ３が係合されてしまうことが抑制される。また、インプット回転数Ｎｉｎは、エンジン回転数ＮＥおよびタービン回転数ＮＴがピーク値となる時刻ｔ１３までの間、タービン回転数ＮＴを上回っている。これにより、エンジン始動時のタービン回転数が上昇している途中でクラッチ３が係合されてしまうことが抑制される。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、制御部５０により、完爆後にクラッチ係合が開始される。制御部５０は、例えば、エンジン回転数ＮＥに基づいてエンジン１が完爆したか否かを判定する。ここで、完爆とは、例えば、エンジン１がスタータ等による補助動力なしに継続して回転し続ける状態に移行することである。言い換えると、完爆は、エンジン１が自立運転可能な状態に移行することを示す。制御部５０は、例えば、エンジン回転数ＮＥが完爆判定の閾値である回転数以上となると、完爆後であると判定する。また、制御部５０は、エンジン１の始動時にエンジン回転数ＮＥがピーク値まで上昇した後に低下したときに完爆と判定するようにしてもよい。

制御部５０は、エンジン１が完爆したと判断すると、クラッチ３の係合を開始する。図４では、例えば、時刻ｔ１３にタービン回転数ＮＴおよびエンジン回転数ＮＥの上昇が終了するときに完爆判定がなされる。制御部５０は、エンジン１の完爆判定後に、クラッチ３の係合油圧Ｐｃを徐々に増加させる。ステップＳ５０が実行されると、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、制御部５０により、タービン回転数ＮＴの変化が所定値以下であるか否かが判定される。制御部５０は、例えば、単位時間あたりのタービン回転数ＮＴの変化量の大きさが予め定められた所定値以下となると、ステップＳ６０で肯定判定を行う。図４では、時刻ｔ１４に、エンジン回転数ＮＥがアイドル回転数に近づき、エンジン回転数ＮＥの変化が小さくなる。これに対応して、タービン回転数ＮＴの変化量も時刻ｔ１４に小さくなる。図４では、時刻ｔ１４にタービン回転数ＮＴの変化が所定値以下と判定される。ステップＳ６０の判定の結果、タービン回転数ＮＴの変化が所定値以下であると判定された場合（ステップＳ６０−Ｙ）にはステップＳ７０に進み、そうでない場合（ステップＳ６０−Ｎ）にはステップＳ６０の判定が繰り返される。

ステップＳ７０では、制御部５０により、スイープアップ制御への移行がなされる。制御部５０は、クラッチ３の係合油圧Ｐｃを徐々に増加させていくスイープアップ制御を開始する。また、これと同時に、制御部５０は、エンジン回転数ＮＥを目標回転数に向けて上昇させる。この目標回転数は、例えば、アクセル開度と車速に基づいて決定される。

図４では、ステップＳ６０で肯定判定がなされる時刻ｔ１４において、インプット回転数Ｎｉｎがタービン回転数ＮＴよりも高回転である。エンジン回転数ＮＥが上昇すること、および係合油圧Ｐｃが増加し始めてクラッチ３がトルクを伝達することにより、インプット回転数Ｎｉｎとタービン回転数ＮＴとの差が小さくなっていく。時刻ｔ１５にインプット回転数Ｎｉｎとタービン回転数ＮＴとの差回転が所定値以下となり、クラッチ３が完全係合する。制御部５０は、クラッチ３が完全係合し、係合油圧Ｐｃが予め定められた完全係合時の目標油圧まで上昇すると、スイープアップ制御を終了する。ステップＳ７０が実行されると、本制御フローは終了する。

本実施形態の車両制御装置１００によれば、所定制御からの復帰時にクラッチ３を係合する時のショックが抑制される。また、車両制御装置１００によれば、所定制御からの復帰時にクラッチ３を係合する時の単位時間あたりのクラッチ３の発熱量が抑制される。よって、クラッチ３の耐久性を向上させることができる。また、本実施形態の車両制御装置１００によれば、エンジン１の完爆後にエンジン回転数ＮＥの上昇途中でクラッチ３が係合されることなどにより、トルクコンバータ２の速度比を大きくし、トルクコンバータ２のトルク比を小さくすることができる。これによりタービンランナ２ｂから出力されるトルクが抑えられ、クラッチ３への入力トルクが小さくなることで、クラッチ３の耐久性が向上する。

［第２実施形態］
図５から図７を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図５は、第２実施形態に係る動作点の決定方法の説明図、図６は、第２実施形態に係る変速線のオフセットの説明図、図７は、第２実施形態に係る車両制御装置の動作を示すフローチャートである。第２実施形態において、上記第１実施形態と異なる点は、運転者に与える違和感を軽減できるようにダウンシフト後の動作点を調節する点である。

上記第１実施形態のように、所定制御からの復帰時に行われる自動変速機６のダウンシフト制御（以下、単に「復帰時ダウンシフト」と称する。）を行う場合、以下に図５を参照して説明するように、駆動力の変化により運転者が違和感を覚える可能性がある。制御部５０は、例えば、図５に示すマップを参照して、エンジン１の目標動作点を決定する。図５において、横軸はエンジン回転数ＮＥ、縦軸はエンジンの出力トルク（以下、「エンジントルクＴＥ」と称する。）を示す。エンジン１の動作点は、エンジン回転数ＮＥとエンジントルクＴＥとの組合せで決まるマップ上の点である。

符号Ｘ１で示す動作点は、復帰時ダウンシフト前の動作点（以下、「変速前動作点Ｘ１」と称する。）である。変速前動作点Ｘ１のエンジン回転数ＮＥの値はＮＥ１、エンジントルクＴＥの値はＴＥ１である。復帰時ダウンシフト後の目標とするエンジン回転数ＮＥ２は、復帰時ダウンシフトの目標ギヤ段から決まる。ここで、ダウンシフト前とダウンシフト後とでエンジン１の出力パワーを等しくする場合、ダウンシフト後の動作点は、等パワー線Ｃｐに基づいて決定することができる。等パワー線Ｃｐは、エンジン１の出力パワーが等しい動作点を繋いだ曲線である。エンジン１の出力パワーを変化させずにダウンシフトする場合、ダウンシフト後の目標とする動作点（以下、「等パワー動作点」と称する。）は、符号Ｘ２で示す動作点となる。

等パワー動作点Ｘ２は、変速前動作点Ｘ１を通る等パワー線Ｃｐ上で、かつエンジン回転数ＮＥがダウンシフト後のギヤ段に応じたエンジン回転数ＮＥ２に等しい点となる。等パワー動作点Ｘ２を目標動作点に設定してダウンシフトした場合、エンジン１のパワーは変化しないものの、変速前動作点Ｘ１の駆動力に対して、変速後の駆動力が異なる。従って、同じ車速およびアクセル開度の運転状態に対して、復帰時ダウンシフトを行った場合と、復帰時ダウンシフトを行わない場合とで、発生する駆動力が異なることとなる。この駆動力の違いに対して、運転者が違和感を覚える可能性がある。例えば、所定制御が開始されてから短時間で復帰する場合について説明する。この場合、復帰時ダウンシフトがなされると、同じアクセル開度であるにもかかわらず、所定制御の開始前と所定制御からの復帰後とで異なる駆動力が発生することに対し、運転者が違和感を覚えることが考えられる。

また、復帰時ダウンシフトを実行した場合、燃費の低下を招く可能性がある。図５には、等効率線Ｃｆが示されている。等効率線Ｃｆは、エンジン１の燃費が等しい動作点を繋いだ線である。図５に示す等効率線Ｃｆは、閉曲線であり、例えば略楕円形となっている。エンジン１の燃費は、等効率線Ｃｆの中心へ向かうに従い向上し、等効率線Ｃｆの中心から離れるに従って低下する。変速前動作点Ｘ１は、車両１０１の走行状態に応じた良好な燃費、例えば最も高燃費の動作点として選択されている。この走行状態から復帰時ダウンシフトが実行される場合、等パワー動作点Ｘ２は、変速前動作点Ｘ１に対して燃費が低い。すなわち、復帰時ダウンシフトを行うと、一時的にエンジン１を低効率の動作点で運転させることになる。

（動作点の調整）
これに対して、本実施形態に係る車両制御装置１００は、運転者に与える違和感を抑制すること、および燃費の低下を抑制すること、の少なくともいずれか１つを図るようにダウンシフト後の目標動作点を調節する。具体的には、本実施形態に係る車両制御装置１００は、等パワー動作点Ｘ２に対して、トルクを上乗せした動作点（以下、「調整後動作点」と称する。）Ｘ３を目標動作点とする。調整後動作点Ｘ３は、等パワー動作点Ｘ２とエンジン回転数ＮＥの値が同じであり、等パワー動作点Ｘ２よりもエンジントルクＴＥが高トルクの動作点である。つまり、本実施形態の制御部５０は、ダウンシフト後の動作点（調整後動作点Ｘ３）を、ダウンシフト前のエンジン１の動作点（変速前動作点Ｘ１）から決まる等パワー線（変速前動作点Ｘ１を通る等パワー線Ｃｐ）よりも高トルク側の動作点とするのである。

調整後動作点Ｘ３は、等パワー動作点Ｘ２よりも高トルクの動作点である。従って、変速前動作点Ｘ１で発生する駆動力と調整後動作点Ｘ３で発生する駆動力との差は、変速前動作点Ｘ１で発生する駆動力と等パワー動作点Ｘ２で発生する駆動力との差よりも小さい。このため、駆動力の変化により運転者に与える違和感を抑制することが可能となる。

また、調整後動作点Ｘ３は、等パワー動作点Ｘ２よりも、等効率線Ｃｆに近い高効率の動作点である。従って、調整後動作点Ｘ３を目標動作点とした場合、等パワー動作点Ｘ２を目標動作点とする場合よりも、燃費の低下が抑制される。このように、本実施形態によれば、運転者に与える違和感を抑制することと、燃費の低下を抑制することとを両立して復帰時ダウンシフトを実行することができる。

なお、制御部５０は、変速前動作点Ｘ１で走行する状態から、調整後動作点Ｘ３を目標動作点として自動変速機６のダウンシフトをしてもよいが、これに代えて、等パワー動作点Ｘ２を目標動作点としてダウンシフトしてから、調整後動作点Ｘ３に動作点を変化させるようにしてもよい。調整後動作点Ｘ３のエンジントルクＴＥの値ＴＥ３が、図５に示すように、変速前動作点Ｘ１のエンジントルクＴＥの値ＴＥ１よりも低トルクである場合、エンジントルクＴＥを抑制する制御がなされる。エンジントルクＴＥを抑制する制御の例としては、点火時期を遅角させる制御や、スロットルバルブの開度を低減する制御が挙げられる。

（変速線のオフセット）
次に、本実施形態に係る車両制御装置１００が行う変速線のオフセットについて説明する。復帰時ダウンシフトは、クラッチ３の係合ショックを抑制するように、変速線から決まるギヤ段よりも低速側のギヤ段にダウンシフトを行うものである。従って、クラッチ３を係合して所定制御から復帰した後は、走行状態に応じたギヤ段に早期にアップシフトすることが好ましい。上記の動作点の調整により、復帰時ダウンシフトによる燃費の低下が抑制されるものの、走行状態に応じた本来のギヤ段の方がエンジン１を高効率で動作させることができる可能性が高い。また、動作点の調整により、駆動力の変化による違和感を抑制できるものの、走行状態に応じた本来のギヤ段の方が、運転者の要求により近い駆動力を発生できる可能性が高い。

本実施形態に係る車両制御装置１００は、復帰時ダウンシフトを実行すると、図６を参照して説明するように、変速線をオフセットする。これにより、走行状態に応じた本来のギヤ段に早期に移行することが可能となる。図６において、横軸は車速［ｋｍ／ｈ］、縦軸はアクセル開度［％］を示す。制御部５０は、車速とアクセル開度に基づいて目標ギヤ段を決定する変速線マップを予め記憶している。図６には、そのマップの一部が示されている。

図６において、基本変速線Ｌ１は、制御部５０が記憶している本来の変速線である。所定変速線Ｌ２は、復帰時ダウンシフトによるダウンシフト後に、基本変速線Ｌ１に代えて一時的に使用される変速線である。制御部５０は、復帰時ダウンシフトの実行後以外は、基本変速線Ｌ１に基づいて変速判断を行う。図６に示す基本変速線Ｌ１は、例えば、アップシフトの判断をするための変速線である。基本変速線Ｌ１よりも低アクセル開度側の領域Ｒhiは、相対的に高速側のギヤ段が選択される領域である。一方、基本変速線Ｌ１よりも高アクセル開度側の領域Ｒlowは、相対的に低速側のギヤ段が選択される領域である。例えば、基本変速線Ｌ１が３速ギヤ段と４速ギヤ段との間の変速判断に係るものである場合、低アクセル開度側の領域Ｒhiでは、４速ギヤ段が選択され、高アクセル開度側の領域Ｒlowでは、３速ギヤ段が選択される。

本実施形態の制御部５０は、復帰時ダウンシフトを実行すると、基本変速線Ｌ１に代えて、所定変速線Ｌ２に基づいて目標ギヤ段を決定する。つまり、制御部５０は、復帰時ダウンシフトの実行後に、復帰時ダウンシフト前の変速線（基本変速線Ｌ１）よりも高アクセル開度側にオフセットした変速線（所定変速線Ｌ２）に基づいてアップシフトの判定を行う。所定変速線Ｌ２は、基本変速線Ｌ１よりも高アクセル開度側に設けられている。本実施形態の所定変速線Ｌ２は、基本変速線Ｌ１と平行で、かつ基本変速線Ｌ１を一定距離だけ高アクセル開度側にずらした線となっている。所定変速線Ｌ２によれば、低アクセル開度側の領域Ｒhiが広がり、高速側のギヤ段が選択されやすくなる。

つまり、所定変速線Ｌ２によれば、基本変速線Ｌ１によって目標ギヤ段を決定する場合よりも、高アクセル開度や低車速でアップシフト判断がなされる。従って、本実施形態に係る車両制御装置１００によれば、復帰時ダウンシフトの実行後に早期に本来のギヤ段に移行することになる。制御部５０は、所定変速線Ｌ２に基づいてアップシフトが実行された後は、所定変速線Ｌ２に代えて、基本変速線Ｌ１に基づいて目標ギヤ段を決定する。

なお、復帰時ダウンシフトの実行後にオフセットさせる変速線は、全ての変速線であっても、一部の変速線であってもよい。制御部５０は、例えば、復帰時ダウンシフトの変速前のギヤ段と変速後のギヤ段とに直接関係する変速線のみをオフセットさせるようにしてもよい。具体的に説明すると、復帰時ダウンシフトによって、４速ギヤ段から３速ギヤ段にダウンシフトした場合、３速ギヤ段から４速ギヤ段へのアップシフトに係る変速線のみをオフセットさせるようにしてもよい。また、復帰時ダウンシフトによって、４速ギヤ段から２速ギヤ段へ２段のダウンシフトをした場合、２速ギヤ段から３速ギヤ段へのアップシフトに係る変速線、および３速ギヤ段から４速ギヤ段へのアップシフトに係る変速線をそれぞれオフセットさせるようにしてもよい。

図７を参照して、本実施形態の車両制御装置１００の動作について説明する。図７に示す制御フローは、例えば、所定制御が開始された後に、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１００では、制御部５０により、フリーランからの復帰要求が発生したか否かが判定される。その判定の結果、フリーランからの復帰要求が発生したと判定した場合（ステップＳ１００−Ｙ）にはステップＳ１１０に進み、そうでない場合（ステップＳ１００−Ｎ）には本制御フローは終了する。

ステップＳ１１０では、制御部５０により、復帰時ダウンシフトを実施するか否かが判定される。制御部５０は、例えば、上記第１実施形態（図１）のステップＳ２０と同様にして、復帰時ダウンシフトを実行するか否かを判定する。ステップＳ１１０の判定の結果、復帰時ダウンシフトを実施すると判定された場合（ステップＳ１１０−Ｙ）にはステップＳ１２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１１０−Ｎ）には本制御フローは終了する。この場合、制御部５０は、復帰時ダウンシフトを実行することなく、エンジン１の再始動とクラッチ３の係合を行い、車両１０１を所定制御から復帰させる。

ステップＳ１２０では、制御部５０により、ダウンシフト後のトルクが調整される。制御部５０は、例えば、上記第１実施形態（図１）のステップＳ３０と同様にして目標ギヤ段を決定する。制御部５０は、目標ギヤ段が決定されると、図５を参照して説明したように、復帰時ダウンシフト後のエンジントルクＴＥを調整する。すなわち、制御部５０は、等パワー動作点Ｘ２のエンジントルクＴＥの値ＴＥ２に対して、トルクを上乗せし、調整後動作点Ｘ３を求める。制御部５０は、調整後動作点Ｘ３をダウンシフト後の目標動作点として決定する。つまり、制御部５０は、変速前ギヤ段に対する変速後ギヤ段のギヤ比上昇分だけ発生トルクを抑制（等パワー動作点Ｘ２を算出）して変速前後のパワーを合わせ、更に、加速違和感が生じない程度にトルクを上乗せして調整後動作点Ｘ３を算出する。

制御部５０は、調整後動作点Ｘ３を目標動作点として復帰時ダウンシフトを実行するように、エンジン１および自動変速機６に対して、それぞれ指令を行う。また、制御部５０は、上記第１実施形態（図１）のステップＳ５０からステップＳ７０と同様にして、エンジン１の完爆後にクラッチ３の係合を開始し、タービン回転数ＮＴの変化が所定値以下となると、スイープアップ制御を実行する。なお、これらの動作、すなわちクラッチ３の係合や完爆の確認、スイープアップ制御等は、次のステップＳ１３０と並行して実行されてもよい。ステップＳ１２０が実行されると、ステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、制御部５０により、変速線がオフセットされる。制御部５０は、図６を参照して説明したように、目標ギヤ段を決定するための変速線を基本変速線Ｌ１から所定変速線Ｌ２へとオフセットさせる。ステップＳ１３０が実行されると、本制御フローは終了する。

［上記各実施形態の第１変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第１変形例について説明する。上記各実施形態では、自動変速機６が有段式のものであったが、これに代えて、自動変速機６として無段階に変速が可能な無段変速機が用いられてもよい。この場合、図１のステップＳ３０等において、復帰時ダウンシフトの目標変速段に代えて、目標変速比が決定されることが好ましい。制御部５０は、無段式の自動変速機６の目標変速比として、ダウンシフト後のインプット回転数Ｎｉｎが所定回転数NTFRNMAXを上回る変速比を選択する。

また、自動変速機６として、差動機構や回転電機等を用いて電気的に変速比を制御する無段変速機構が用いられてもよい。この場合の目標変速比の決定方法は、無段変速機の場合と同様であってもよい。

［上記各実施形態の第２変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第２変形例について説明する。上記各実施形態の所定回転数NTFRNMAXは、エンジン１の始動時にエンジン回転数ＮＥが上昇するときのタービン回転数ＮＴの最大値であったが、これには限定されない。所定回転数NTFRNMAXは、タービン回転数ＮＴの最大値に基づいて定められることが望ましいが、当該最大値そのものでなくてもよく、例えば、当該最大値よりも小さな値や大きな値とされてもよい。

［上記各実施形態の第３変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第３変形例について説明する。上記各実施形態では、クラッチ３とエンジン１との間にトルクコンバータ２が設けられていたが、トルクコンバータ２が省略されてもよい。トルクコンバータ２を介さずにエンジン１とクラッチ３の第一係合要素３ａとが接続されている場合、所定回転数NTFRNMAXは、エンジン１の始動時にエンジン回転数ＮＥが上昇するときのエンジン回転数ＮＥの最大値に基づいて定められることが好ましい。例えば、所定回転数NTFRNMAXは、エンジン回転数ＮＥが上昇するときのエンジン回転数ＮＥの最大値とされてもよい。

上記各実施形態のクラッチ３の配置に代えて、トルクコンバータ２とエンジン１との間にクラッチ３が配置されてもよい。この場合、所定回転数NTFRNMAXは、トルクコンバータ２が省略された場合と同様に、エンジン１の始動時にエンジン回転数ＮＥが上昇するときのエンジン回転数ＮＥの最大値に基づいて定められることが好ましい。例えば、所定回転数NTFRNMAXは、エンジン回転数ＮＥが上昇するときのエンジン回転数ＮＥの最大値とされてもよい。なお、クラッチ３と自動変速機６との間にトルクコンバータ２が介在する場合、自動変速機６の入力軸５の回転数と、クラッチ３の第二係合要素３ｂの回転数とに差回転が発生する。制御部５０は、この差回転を考慮して、復帰時ダウンシフトにおける目標ギヤ段を決定することが望ましい。

［上記各実施形態の第４変形例］
上記第１実施形態および第２実施形態の第４変形例について説明する。復帰時ダウンシフトは、車速が所定車速以上の場合に限り実行されるようにしてもよい。例えば、所定制御からの復帰要求がなされたときのインプット回転数Ｎｉｎが低すぎる場合には、エンジン回転数ＮＥの上昇途中でクラッチ３を係合すると、クラッチ３の熱負荷が過大となる可能性がある。また、インプット回転数Ｎｉｎが低すぎる場合、復帰時ダウンシフトによってインプット回転数Ｎｉｎを所定回転数NTFRNMAXよりも大きな回転数まで上昇させることが不可能であったり、燃費の低下や駆動力の変化の観点から復帰時ダウンシフトが現実的でなかったりすることがある。

その対策として、車速が所定車速未満の場合は、エンジン始動時にエンジン回転数ＮＥやタービン回転数ＮＴが最大値を過ぎて低下し始めてからクラッチ３を係合させることが考えられる。このような車両では、車速が所定車速以上の場合に限り、復帰時ダウンシフトを実行するようにすればよい。

上記の各実施形態および各変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ クラッチ
３ａ 第一係合要素
３ｂ 第二係合要素
４ 出力軸
５ 入力軸
６ 自動変速機
７ 出力軸
１０ タービン回転数センサ
１１ インプット回転数センサ
５０ 制御部
１００ 車両制御装置
１０１ 車両
ＮＥ エンジン回転数
ＮＴ タービン回転数
Ｎｉｎ インプット回転数
Ｘ１ 変速前動作点
Ｘ２ 等パワー動作点
Ｘ３ 調整後動作点

Claims (4)

1. エンジンと、
   自動変速機と、
   前記エンジンと前記自動変速機との間に配置され、前記エンジンに接続された第一係合要素と、前記自動変速機に接続された第二係合要素とを有するクラッチと、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記エンジンを停止させると共に前記クラッチを開放して車両を走行させる所定制御を実行し、
   前記制御部は、前記エンジンを再始動して前記所定制御から復帰するときに、前記第二係合要素の回転数が所定回転数よりも低回転である場合、前記自動変速機のダウンシフトを実行して前記第二係合要素の回転数を前記所定回転数以上の回転数としてから前記クラッチを係合する
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記所定回転数は、前記エンジンの始動時に前記エンジンの回転数が上昇するときの前記第一係合要素の回転数の最大値である
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記制御部は、前記ダウンシフト後の前記エンジンの動作点を、前記ダウンシフト前の前記エンジンの動作点から決まる等パワー線よりも高トルク側の動作点とする
   請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記制御部は、前記ダウンシフトの実行後に、前記ダウンシフト前の変速線よりも高アクセル開度側にオフセットした変速線に基づいてアップシフトの判定を行う
   請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御装置。

Images