JPWO2012131959A1 - 車両の制御システム - Google Patents

Abstract

エンジン（１０）と、モータ／ジェネレータ（２０）と、エンジン（１０）及びモータ／ジェネレータ（２０）と駆動輪（ＷＬ，ＷＲ）との間のトルク伝達が可能な手動変速機（３０）等と、手動変速機（３０）の変速操作装置（８１）と、エンジン（１０）とモータ／ジェネレータ（２０）との間及びエンジン（１０）と駆動輪（ＷＬ，ＷＲ）との間のトルク伝達を断接可能なクラッチ（５０）と、クラッチペダル（５１）と、を備え、走行中に変速操作装置（８１）とクラッチペダル（５１）とを操作することで、クラッチ（５０）の係合動作で停止中のエンジン（１０）を始動させる際、運転者に減速度を体感させない大きさのアシストトルクをモータ／ジェネレータ（２０）に出力させ、クラッチ（５０）のトルク容量がエンジン（１０）の回転開始クランキングトルクまで増加したら、トルク容量よりも小さいアシストトルクをモータ／ジェネレータ（２０）に出力させる。

Description

本発明は、機械エネルギを動力とする機械動力源と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とこれらの間に配置した動力断接装置とを備え、機械動力源を用いたエンジン走行モードと、電気動力源を用いたＥＶ走行モードと、機械動力源及び電気動力源を用いたハイブリッド走行モードと、を運転者の動力断接装置と走行モード切替装置とに対する手動操作で切り替えさせる車両の制御システムに関する。

従来、駆動輪駆動用の動力源としての機械動力源及び電気動力源、並びにこの機械動力源と電気動力源との間に配置された動力断接装置を備えた車両が知られている。この種の車両については、例えば下記の特許文献１及び２に開示されている。その特許文献１には、かかる車両で走行中にエンジン（機械動力源）を始動させる際に、クラッチ（動力断接装置）の自動係合制御時におけるトルク容量分を目標駆動トルクに加算し、この加算値を目標モータトルクにしてモータ（電気動力源）の駆動制御を行うことで、クラッチ係合時のショックを低減する技術が記載されている。また、特許文献２には、かかる車両において走行中にＥＶ走行モードからエンジン走行モードへと切り替える際に、エンジンのイナーシャ分が吸収されるよう設定した目標モータトルクを出力させるべく、モータでアシスト制御してエンジンを始動させる技術が記載されている。

特開２０１０−２０２１５１号公報 特開２００２−３４９３０９号公報

ところで、上記特許文献１の車両においては、運転者のクラッチ係合意思の有無に拘わらず、電子制御装置によってクラッチが自動制御される。これが為、この車両のエンジン始動の際には、運転者に違和感を与えないように、クラッチのトルク容量分を考慮したモータのアシストトルクの出力によりクラッチ係合時のショックを低減させ、クラッチ係合動作が運転者に認識され難くなるようにすることが好ましい。しかしながら、エンジン走行モードやＥＶ走行モードの切り替えを運転者のクラッチ操作と共に手動で行う車両においては、かかる特許文献１の技術を適用すると、走行中にエンジンを始動させる際に、自らのクラッチ係合操作でモータトルクをエンジンに伝え、エンジン回転数の上昇を図っているにも拘わらず、運転者がクラッチ係合に伴う車両の減速感を感じ取ることができずに違和感を覚えてしまい、それによってエンジン始動ができない場面が発生する。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、走行中に機械動力源を始動させる際の動力断接装置の操作に伴う運転者の違和感を解消して、確実に機械動力源を始動させることが可能な車両の制御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、機械エネルギを動力とする機械動力源と、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と、前記機械動力源及び前記電気動力源と駆動輪との間のトルク伝達が可能なトルク伝達装置と、前記トルク伝達装置のトルク伝達形態を運転者が手動操作で変える為の第１操作装置と、前記機械動力源と前記電気動力源との間及び当該機械動力源と前記駆動輪との間のトルク伝達を断接可能なトルク断接装置と、前記トルク断接装置の断接動作を運転者が手動操作する際の第２操作装置と、を備え、走行中に前記第１操作装置と前記第２操作装置とを操作することで、前記トルク断接装置の係合動作に伴いトルクを前記機械動力源に伝えて停止中の当該機械動力源を始動させる際、運転者に減速度を体感させない大きさのアシストトルクを前記電気動力源に出力させ、前記トルク断接装置のトルク容量が前記機械動力源の回転開始クランキングトルクまで増加したら、該トルク容量よりも小さいアシストトルクを前記電気動力源に出力させることを特徴としている。

ここで、前記トルク容量が前記回転開始クランキングトルクよりも小さいときのアシストトルクは、前記トルク容量に応じた大きさにすることが望ましい。

本発明に係る車両の制御システムは、トルク断接装置のトルク容量が機械動力源の回転開始クランキングトルクに達するまでの間、電気動力源に出力させるアシストトルクによって、運転者に減速感を感じさせないので、機械動力源の回転数が上昇し始める前の減速度の発生に伴う運転者の違和感を解消することができる。また、この制御システムは、トルク断接装置のトルク容量が機械動力源の回転開始クランキングトルクに達したら、そのトルク容量よりも小さいアシストトルクを電気動力源に出力させることによって、機械動力源の回転数の上昇と共に運転者が減速感を得ることができるので、運転者に違和感を覚えさせない。このように、この制御システムに依れば、運転者に違和感を与えないので、確実にエンジンを始動させることができる。

図１は、本発明に係る車両の制御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、変速操作装置の他の例について示す図である。 図５は、クランキングトルクとエンジン回転数との関係について説明する図である。 図６は、ペダル操作量とクラッチトルク容量との関係について説明する図である。 図７は、エンジン再始動時のアシストトルクに係る演算処理動作について説明するフローチャートである。 図８は、エンジン再始動時のタイムチャートである。 図９は、クラッチトルク容量とアシストトルクとの関係について説明する図である。 図１０は、エンジン再始動時のアシストトルクに係る演算処理動作の他の形態について説明するフローチャートである。

以下に、本発明に係る車両の制御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制御システムの実施例を図１から図１０に基づいて説明する。

本発明に係る制御システムの適用対象たる車両とは、機械エネルギを動力とする機械動力源、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、その機械動力源及び電気動力源と駆動輪との間のトルク伝達が可能なトルク伝達装置、このトルク伝達装置のトルク伝達形態を運転者が手動操作で変える為の第１操作装置と、機械動力源と電気動力源との間及び機械動力源と駆動輪との間のトルク伝達を断接可能なトルク断接装置、並びにトルク断接装置の断接動作を運転者が手動操作する際の第２操作装置を備えたハイブリッド車両である。

最初に、こ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。ここで例示するハイブリッド車両１は、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、を運転者が手動で切り替えられるように構成している。

このハイブリッド車両１は、機械動力源として、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。

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、残存容量量（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、後述する第１操作装置としての変速操作装置８１で変速操作される有段の手動変速機３０等からなるトルク伝達装置を備えている。そのトルク伝達装置は、前述したように、エンジン１０と駆動輪ＷＬ，ＷＲとの間やモータ／ジェネレータ２０と駆動輪ＷＬ，ＷＲとの間でのトルクの伝達を行うことができる。そのエンジン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）は、このトルク伝達装置を介し、駆動力として駆動輪ＷＬ，ＷＲに伝えられる。

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、動力断接装置としてのクラッチ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とを連結させる係合状態と、その出力軸１１と入力軸４１とを係合状態から解放（切断）させる解放状態（切断状態）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。

ここで云う係合状態とは、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、完全係合状態と半係合状態とに分けられる。完全係合状態とは、出力軸１１と入力軸４１の回転が同期している状態のことである。半係合状態とは、出力軸１１と入力軸４１とが係合し始めてから、これらの回転が同期するまでの状態、つまりクラッチ５０の係合動作の間の状態、又は、その回転の同期状態から出力軸１１と入力軸４１とが切断し終えるまでの状態、つまりクラッチ５０の解放動作の間の状態のことである。また、解放状態とは、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、係合状態において手動変速機３０等を介したエンジン１０と駆動輪ＷＬ，ＷＲとの間のトルク伝達を可能にする一方、解放状態においてその間のトルク伝達を不能にする。また、このクラッチ５０は、係合状態において手動変速機３０を介したエンジン１０とモータ／ジェネレータ２０との間のトルク伝達を可能にする一方、解放状態においてその間のトルク伝達を不能にする。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（即ちクラッチ５０の断接動作）が運転者のクラッチペダル５１（第２操作装置）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。

本実施例においては、その出力軸４２にＥＶギアとしての歯車対６０を介してモータ／ジェネレータ２０の回転軸２１を連結する。その歯車対６０は、互いに噛み合い状態にある第１ギア６１と第２ギア６２とで構成する。その第１ギア６１は、モータ／ジェネレータ２０の回転軸２１に一体となって回転するよう取り付ける。一方、第２ギア６２は、その第１ギア６１よりも大径に成形し、手動変速機３０の出力軸４２に一体となって回転するよう取り付ける。これにより、この歯車対６０は、モータ／ジェネレータ２０の回転軸２１側からトルクが入力されることによって減速装置として動作する一方、手動変速機３０の出力軸４２側から回転トルクが入力されることによって増速装置として動作する。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減速装置として機能する歯車対６０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、増速装置として機能する歯車対６０を介して手動変速機３０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。ここで、その歯車対６０は、後述するシフトレバー８１ａがシフトゲージ８１ｂ上のどの位置にあっても、つまり変速位置１〜５，Ｒ、ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ又はニュートラル位置にあっても、噛み合い状態になっているものとする。

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７１で減速され、差動機構７２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８１を運転者が操作した際に、その変速操作装置８１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８１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。

このハイブリッド車両１においては、ＥＶ走行モードの選択に、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８１にもたせることにする。

その変速操作装置８１は、運転者が変速操作する際に使用するシフトレバー８１ａ、このシフトレバー８１ａを夫々の変速段毎にガイドする所謂シフトゲージ８１ｂ、上記のリンク機構やフォーク等を備えている。例えば、この変速操作装置８１としては、図２及び図３又は図４に示す形態のものが考えられる。その各図のシフトゲージ８１ｂ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。

図２及び図３並びに図４に示す変速操作装置８１Ａ，８１Ｂは、クラッチ５０が解放状態のときに運転者がシフトレバー８１ａを変速位置１〜５，Ｒに操作することで、その位置に応じた変速段に手動変速機３０を切り替えるものである。

図２及び図３に示す変速操作装置８１Ａは、その変速位置１〜５，Ｒの他に、これと同様のシフトレバー８１ａ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８１ｂ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８１ａ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、走行モードがＥＶ走行モードとなる。このハイブリッド車両１においては、シフトレバー８１ａがＥＶ走行モード選択位置ＥＶへと操作されたときに、手動変速機３０がスリーブ等によってニュートラル状態になる。また、この変速操作装置８１Ａは、図２に示すニュートラル位置にシフトレバー８１ａが操作されたときにも、手動変速機３０をニュートラル状態にする。

一方、図４に示す変速操作装置８１Ｂは、変速操作装置８１Ａの様にＥＶ走行モード選択位置ＥＶを備えていない。この変速操作装置８１Ｂにおいては、図４に示すニュートラル位置にシフトレバー８１ａが操作されたときに、手動変速機３０がニュートラル状態になり、走行モードをＥＶ走行モードにする。

この変速操作装置８１（８１Ａ，８１Ｂ）には、ＥＶ走行モード選択位置検出部８２が設けられている。このＥＶ走行モード選択位置検出部８２は、シフトレバー８１ａのシフトゲージ８１ｂ上の位置に基づきＥＶ走行モードが選択されているのか否かを検出するものである。変速操作装置８１Ａの場合には、例えば、シフトレバー８１ａが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をＥＶ走行モード選択位置検出部８２として利用する。また、変速操作装置８１Ｂの場合には、例えば、シフトレバー８１ａがニュートラル位置にあることを検出可能な位置情報検出センサ等をＥＶ走行モード選択位置検出部８２として利用する。このＥＶ走行モード選択位置検出部８２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。本実施例においては、少なくともそのハイブリッドＥＣＵ１００、エンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２が車両の制御システムの構成要件となっている。

また、この変速操作装置８１（８１Ａ，８１Ｂ）は、シフトレバー８１ａがシフトゲージ８１ｂ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８３を備えている。その変速位置検出部８３は、例えば、シフトレバー８１ａ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８３をＥＶ走行モード選択位置検出部８２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８１ａ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。このハイブリッドＥＣＵ１００は、その走行モードに応じた制御指令をエンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に送る。

一方、シフトレバー８１ａのシフトゲージ８１ｂ上の位置によりＥＶ走行モードが選択されている場合、ハイブリッドＥＣＵ１００は、その走行モードに応じた制御指令をエンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に送る。

このハイブリッド車両１においては、例えばＥＶ走行モードでの走行中にエンジン１０を停止させることで、燃費の向上を図っている。これが為、エンジントルクを用いるエンジン走行モードやハイブリッド走行モードにＥＶ走行モードから切り替える場合、このハイブリッド車両１では、エンジン１０を始動させる必要がある。この場合には、トルクを手動変速機３０側からエンジン１０に伝え、そのトルクでエンジン１０をクランキングさせることによって始動させる。その際、運転者は、クラッチペダル５１や変速操作装置８１を操作し、手動変速機３０側のトルクがクラッチ５０を介してエンジン１０に伝わるようにしている。つまり、このときには、クラッチ５０の解放操作の後、シフトレバー８１ａを変速位置１〜５の内の何れか１つに操作し、クラッチ５０の係合操作を行うことで、手動変速機３０の入力軸４１に出力軸４２側のトルクの一部を伝達し、この入力軸４１のトルクをエンジン１０の出力軸１１に伝える。その出力軸４２側のトルクとは、例えばＥＶ走行モードの駆動力発生用のモータトルクである。

ここで、例えばＥＶ走行モードからエンジン走行モードに切り替えるときには、そのＥＶ走行モードの駆動力発生用のモータトルクの一部をエンジン１０の始動の為のクランキングトルクとして伝えることにより、駆動力低下に伴う減速度が発生してしまう可能性がある。その際、その減速度は、クランキングトルクの発生と共に（つまりクラッチ５０の係合開始と共に）発生する。そのクランキングトルクは、クラッチ５０の係合度が高くなるにつれて（即ち完全係合状態に近づくにつれて）増えていく。一方、エンジン回転数は、図５に示すように、そのクランキングトルクの発生時期から遅れて上昇し始める。停止状態のエンジン１０は、そのクランキングトルクがエンジン１０の最大静止摩擦に係るトルクとエンジン停止位置等により決まるコンプレッション圧に係るトルクとの和（以下、「回転開始クランキングトルク」という。）以上になるまで回転し始めないからである。これが為、運転者は、その減速度がエンジン回転数の上昇開始前に発生することに違和感を覚える虞がある。尚、エンジン回転数の動きを回転計等で認識していない運転者は、その減速度を感じることで、エンジン回転数の上昇に伴いエンジン１０が始動することを期待する。しかしながら、このときのクラッチ５０の係合度（以下、「クラッチ係合度」という。）が回転開始クランキングトルクを発生させる大きさよりも小さい場合には、この状態で仮に運転者がクラッチ５０の係合操作を止めてしまうと、エンジン１０を始動できず、エンジン走行モードへの移行ができなくなる。

本実施例においては、停止状態のエンジン１０を走行中に始動させるときに、クラッチ５０のトルク容量（以下、「クラッチトルク容量」という。）分のモータトルクをアシストトルクとして駆動力発生用のモータトルクに加え、この加算したモータトルクを出力させることによって、そのアシストトルクでエンジン回転数の上昇を図る。

そのクラッチトルク容量Ｔｃｌは、例えば、下記の式１の如く、クラッチ５０の夫々の係合部５０ａ，５０ｂの摩擦材の摩擦係数μ、その夫々の摩擦材同士が触れ合う箇所の総面積Ａ、夫々の係合部５０ａ，５０ｂ間の面圧Ｐ及び摩擦材同士が触れ合う箇所の外径ｄによって推定することができる。

Ｔｃｌ＝μ＊Ａ＊Ｐ＊ｄ／２ … （１）

ここで、面圧Ｐは、クラッチ５０の係合部５０ａ，５０ｂ間の移動量やクラッチペダル５１のペダル操作量に応じて変化する。一方、面圧Ｐ以外は、設計値であって、不変の値である。これが為、クラッチトルク容量Ｔｃｌは、面圧Ｐ、つまり係合部５０ａ，５０ｂ間の移動量やクラッチペダル５１のペダル操作量に応じて変化することが判る。即ち、このクラッチトルク容量Ｔｃｌは、図６に示すように、クラッチ５０の半係合状態が完全係合状態に近づくにつれて増加していく。

尚、その図６においては、縦軸のクラッチトルク容量をクラッチ係合度と置き換えることもできる。クラッチ係合度は、係合部５０ａ，５０ｂ間の移動量又はクラッチペダル５１のペダル操作量に基づいて推定される。

ハイブリッドＥＣＵ１００は、その係合部５０ａ，５０ｂ間の移動量又はクラッチペダル５１のペダル操作量からクラッチトルク容量Ｔｃｌを推定することができる。その係合部５０ａ，５０ｂ間の移動量は、所謂クラッチストロークセンサ５２の検出値から求めることができる。また、クラッチペダル５１のペダル操作量は、所謂クラッチペダルストロークセンサ５３の検出値から求めることができる。ここで、クラッチペダル５１には所謂遊びが設けられているので、その遊び分のペダル操作量を除いてクラッチトルク容量Ｔｃｌの推定を行う（図６）。

上記のアシストトルクにより駆動力の低下が起こらないので、運転者は、違和感のある減速度を感じずに自らのクラッチ係合操作によってエンジン回転数を上昇させ始めることができる。しかしながら、そのようなクラッチトルク容量Ｔｃｌ分のアシストトルクの出力によって、運転者は、エンジン回転数の上昇開始後も減速度を感じ難くなる。これが為、運転者は、今度はそのことに違和感を覚えてしまう。

そこで、本実施例においては、停止状態のエンジン１０を走行中に始動させる際に、クラッチトルク容量Ｔｃｌ分のモータトルクをアシストトルクＴａとして出力し、そのクラッチトルク容量Ｔｃｌが回転開始クランキングトルクＴｃｒまで増加したら、そのクラッチトルク容量Ｔｃｌよりも小さいモータトルクをアシストトルクＴａとして出力する。つまり、本実施例においては、停止状態のエンジン１０を走行中に始動させる際に、クラッチトルク容量Ｔｃｌに応じてアシストトルクの大きさを制御する。

以下、停止状態のエンジン１０を走行中に始動させる際の演算処理動作を図７のフローチャートや図８のタイムチャートに基づいて説明する。ここでは、ＥＶ走行モードからエンジン走行モードに切り替えるときのエンジン始動について説明する。

そのエンジン始動の際、ハイブリッドＥＣＵ１００は、解放されたクラッチ５０が係合を開始したのか否かを判定する（ステップＳＴ１）。この判定は、例えば図６に示すようなマップを予め用意しておき、このマップとクラッチペダル５１のペダル操作量とに基づいて行えばよい。また、この判定は、検出された係合部５０ａ，５０ｂ間の移動量に基づいて行ってもよい。更に、クラッチ５０の係合開始直後は、未だアシストトルクが出力されておらず、前後加速度センサ９１によって減速度が検出される。故に、このステップＳＴ１においては、減速度が検出されたときをクラッチ５０の係合開始時と判定しても良い。

ハイブリッドＥＣＵ１００は、クラッチ５０が係合を開始していなければ、係合開始との判定が為されるまで、ステップＳＴ１の判定を繰り返す。

これに対して、ハイブリッドＥＣＵ１００は、クラッチ５０が係合を開始したとの判定を行った場合、クラッチトルク容量Ｔｃｌを推定し（ステップＳＴ２）、このクラッチトルク容量Ｔｃｌが回転開始クランキングトルクＴｃｒよりも小さいのか否かを判定する（ステップＳＴ３）。

その回転開始クランキングトルクＴｃｒは、エンジン１０の最大静止摩擦に係るトルクとコンプレッション圧に係るトルクの最大値との和に設定しておけばよい。また、この回転開始クランキングトルクＴｃｒは、次のように設定してもよい。例えば、エンジン１０は、トルクを掛けた状態で停止した場合、筒内の空気が無くなってコンプレッション圧が減っていくので、出力軸１１に対してトルクを加えても、その出力軸１１やピストン（図示略）が直ぐには動き始めない。しかし、このエンジン１０は、出力軸１１に対してトルクを増加させながら掛け続けることで、何れその出力軸１１等が動き出す。そこで、その出力軸１１等が動き出すときに出力軸１１に対して加えているトルクを回転開始クランキングトルクＴｃｒに設定してもよい。

ここで、クラッチトルク容量Ｔｃｌは、半係合状態の続く間、図８に示すように、クラッチ５０の係合開始と共に大きくなっていく。これが為、ハイブリッドＥＣＵ１００は、クラッチトルク容量Ｔｃｌが回転開始クランキングトルクＴｃｒよりも小さければ、そのクラッチトルク容量Ｔｃｌ分のモータトルクをアシストトルクＴａとして設定し（ステップＳＴ４）、このアシストトルクＴａをモータ／ジェネレータ２０に出力させる（ステップＳＴ５）。

その際、モータ／ジェネレータ２０には、ＥＶ走行モードの駆動力発生用のモータトルクとアシストトルクＴａとの和を出力させる。そのクラッチトルク容量Ｔｃｌ分のアシストトルクＴａは、クラッチトルク容量Ｔｃｌの増加と共に更新されて、クラッチトルク容量Ｔｃｌが回転開始クランキングトルクＴｃｒに達するまでの間、出力され続ける。これにより、このハイブリッド車両１においては、その間、駆動力発生用のモータトルクが駆動輪ＷＬ，ＷＲ側に伝達される一方、アシストトルクＴａがエンジン１０側に伝達される。従って、このハイブリッド車両１においては、図８に示すように、駆動力低下による減速度の発生が抑えられる。つまり、この制御システムに依れば、図８に本制御前１として一点鎖線で示すようなエンジン回転数が上昇し始める前の減速度の発生を抑えることができる。故に、運転者は、クラッチトルク容量Ｔｃｌが回転開始クランキングトルクＴｃｒに達するまでの間、エンジン回転数が上昇し始めていないにも拘わらず減速度を感じるという違和感を覚えない。

ここで、そのステップＳＴ４で設定するアシストトルクＴａは、必ずしもクラッチトルク容量Ｔｃｌ分のモータトルクに完全に一致させなくてもよい。何故ならば、モータトルクに一致するのか否かは、クラッチトルク容量Ｔｃｌの推定精度にかかっているからである。従って、このアシストトルクＴａは、運転者に減速度を体感させない範囲内で、その大きさを設定すればよい。

一方、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ステップＳＴ３でクラッチトルク容量Ｔｃｌが回転開始クランキングトルクＴｃｒ以上になったと判定した場合、そのクラッチトルク容量Ｔｃｌよりも小さいモータトルクをアシストトルクＴａとして設定し（ステップＳＴ６）、ステップＳＴ５に進んで、このアシストトルクＴａをモータ／ジェネレータ２０に出力させる。

そのステップＳＴ６のアシストトルクＴａは、例えば、図８及び図９に実線で示すように、時間の経過に拘わらず、回転開始クランキングトルクＴｃｒ、つまりエンジン１０の最大静止摩擦に係るトルクとコンプレッション圧に係るトルクの和に設定する。この場合には、クラッチトルク容量ＴｃｌとアシストトルクＴａとの差が時間の経過と共に大きくなり、時間が経つにつれて大きな減速度を発生させることができる。

また、このアシストトルクＴａは、図９に一点鎖線で示すように、その増加勾配がクラッチトルク容量Ｔｃｌの増加勾配よりも小さくなるように設定してもよい。この場合には、時間が経過しても、上記の例示よりもクラッチトルク容量ＴｃｌとアシストトルクＴａとの差の拡がりが抑えられるので、減速度の変化が小さく、エンジン１０が始動し終えるまでの減速度の調整が容易になる。

また、このアシストトルクＴａは、図９に二点鎖線で示すように、時間の経過と共に減少させていってもよい。この場合には、上記の２つの例に対して、時間が経つにつれて大きな減速度を発生させることができ、且つ、アシストトルクＴａの出力に要する二次電池２５の電力消費量を減らすことができる。

このステップＳＴ６で設定したアシストトルクＴａは、図８に示すように、エンジン１０が始動し終えるまで出力させ続ける。これが為、このハイブリッド車両１においては、エンジン回転数の上昇と共に減速度が発生する。つまり、この制御システムに依れば、図８に本制御前２として二点鎖線で示すような、エンジン回転数が上昇しているにも拘わらず減速度が発生しないという事態を回避できる。従って、運転者は、エンジン回転数が上昇し始めてからエンジン１０が始動し終えるまでに違和感を覚えない。

このように、本実施例の制御システムは、停止状態のエンジン１０を走行中に始動させる際の違和感を運転者に与えずともすみ、確実にエンジンを始動させることができる。

ところで、動力源がエンジンのみで手動変速機が搭載されている一般的な車両において、シフトレバーがニュートラル位置のときにエンジンを停止した状態で惰性走行可能なものが知られている。この車両においては、運転者のクラッチ操作と変速操作によって前進用の変速段が選ばれた場合、駆動輪側のトルクがエンジン側に伝わって、エンジンが再始動する。その際、この車両においては、エンジン回転数の上昇開始と共に減速度が増加する。ステップＳＴ６のアシストトルクＴａは、上記の何れの設定を適用してもよいが、かかる車両のエンジン始動時の減速度の増加度合いに合わせて設定することが好ましい。これにより、ハイブリッド車両１は、かかる車両と同等の減速感を運転者に与えることができる。従って、この制御システムは、運転者の更なる違和感の解消が可能になる。

また、この制御システムは、上述した複数形態のステップＳＴ６のアシストトルクＴａについて、例えば道路勾配等に応じた違和感のない減速度を発生させるべく、これらの中から選択できるようにしてもよい。また、この制御システムは、いつも同じ減速感が得られるように、その複数形態のステップＳＴ６のアシストトルクＴａの中から１つだけが適用されるように構成してもよい。

更に、この制御システムは、アシストトルクＴａの設定にクラッチトルク容量Ｔｃｌを利用しているが、そのクラッチトルク容量Ｔｃｌを用いずにアシストトルクＴａが出力されるように構成してもよい。この場合には、クラッチトルク容量Ｔｃｌを求める必要がなくなるので、係合部５０ａ，５０ｂ間の移動量又はクラッチペダル５１のペダル操作量の情報も不要になり、クラッチストロークセンサ５２やクラッチペダルストロークセンサ５３を設けずともすむ。従って、この制御システムは、部品点数の減少に伴う原価低減を図ることもできる。

例えば、ハイブリッドＥＣＵ１００には、クラッチ５０が係合を開始したとの判定を行った場合、クラッチトルク容量Ｔｃｌの代わりに車両前後加速度を監視し、その変動を抑えることができるようフィードバック制御しながらモータトルクを設定させる。そのモータトルクは、駆動力発生用のモータトルクとアシストトルクＴａとの和である。そのアシストトルクＴａは、回転開始クランキングトルクＴｃｒを上限値にして増加させていけばよい。これにより、アシストトルクＴａが回転開始クランキングトルクＴｃｒに到達するまでの間においては、車両前後加速度の変動抑制により減速度の発生が抑えられるので、エンジン回転数の上昇開始前の減速度の発生という運転者の違和感を解消できる。また、エンジン回転数の上昇開始後には、アシストトルクＴａが回転開始クランキングトルクＴｃｒを上限にして抑えられるので、エンジン回転数の上昇と共に減速度を発生させることができ、運転者の違和感を解消できる。

また、上記の例示では、図７に示すように、クラッチトルク容量Ｔｃｌと回転開始クランキングトルクＴｃｒとの比較結果に基づいて、設定するアシストトルクＴａの特性を変えている。制御システムには、その比較の代わりにクランク角センサ１２の検出信号に基づきエンジン回転数Ｎｅを監視させ、エンジン１０が回転しているのか否か又は運転者に減速度を感じさせるエンジン回転数Ｎｅなのか否かに基づいてアシストトルクＴａの特性を変化させてもよい。

その際、ハイブリッドＥＣＵ１００は、図１０のフローチャートに示すように、解放されたクラッチ５０が係合を開始したのか否かを判定して（ステップＳＴ１１）、クラッチ５０が係合を開始していなければ、係合開始との判定が為されるまで、ステップＳＴ１の判定を繰り返し、クラッチ５０が係合を開始したとの判定であれば、クラッチトルク容量Ｔｃｌ又はクラッチ係合度を推定する（ステップＳＴ１２）。そして、このハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン１０が回転しているのか否か（Ｎｅ＞０？）又はエンジン回転数Ｎｅが所定回転数αを超えているのか否か（Ｎｅ＞α？）を判定する（ステップＳＴ１３）。その所定回転数αは、エンジン回転数Ｎｅが運転者に減速度を体感させる大きさであるのか否かに基づいて設定される。ここでは、減速度を体感させないエンジン回転数Ｎｅの上限値を所定回転数αに設定する。

ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン１０が回転していない又はエンジン回転数Ｎｅが所定回転数αを超えていないと判定した場合、推定したクラッチトルク容量Ｔｃｌ又はクラッチ係合度に応じてアシストトルクＴａを設定し（ステップＳＴ１４）、このアシストトルクＴａをモータ／ジェネレータ２０に出力させる（ステップＳＴ１５）。このアシストトルクＴａの設定と出力は、エンジン１０が回転し始めるまで又はエンジン回転数Ｎｅが所定回転数αを超えるまで繰り返される。

そのアシストトルクＴａは、先の例示と同様にクラッチトルク容量Ｔｃｌ分のモータトルクである。これが為、ステップＳＴ１２で推定されるものがクラッチ係合度の場合には、そのクラッチ係合度に対応するクラッチトルク容量Ｔｃｌを求め、このクラッチトルク容量Ｔｃｌ分のモータトルクをアシストトルクＴａとして設定する。また、この場合には、そのクラッチ係合度に対応するアシストトルクＴａ（＝Ｔｃｌ）のマップを予め用意しておき、このクラッチ係合度とマップに基づいてアシストトルクＴａを設定してもよい。これにより、運転者は、エンジン１０が回転し始めるまで又はエンジン回転数Ｎｅが所定回転数αを超えるまでの間、エンジン回転数が上昇し始めていないにも拘わらず減速度を感じるという違和感を覚えない。

一方、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン１０が回転している又はエンジン回転数Ｎｅが所定回転数αを超えていると判定した場合、この判定を最初に行ったときのクラッチトルク容量Ｔｃｌ分のモータトルクをアシストトルクＴａとして設定し（ステップＳＴ１６）、ステップＳＴ１５に進んで、このアシストトルクＴａをモータ／ジェネレータ２０に出力させる。つまり、エンジン１０が回転しているとの判定の場合には、エンジン１０が回転し始めたときのクラッチトルク容量Ｔｃｌ分のモータトルクをアシストトルクＴａとして設定する。また、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数αを超えているとの判定の場合には、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数αを超えたときのクラッチトルク容量Ｔｃｌ分のモータトルクをアシストトルクＴａとして設定する。このステップＳＴ１６で設定したアシストトルクＴａは、エンジン１０が始動し終えるまで出力させ続ける。これが為、このハイブリッド車両１においては、エンジン回転数の上昇と共に減速度が発生する。従って、運転者は、エンジン回転数が上昇し始めてからエンジン１０が始動し終えるまでに違和感を覚えない。

ここで、以上示した実施例においては歯車対６０を介してモータ／ジェネレータ２０を出力軸４２に接続しているが、本実施例の制御システムは、モータ／ジェネレータ２０を出力軸４２に直接接続したハイブリッド車両や、モータ／ジェネレータ２０を入力軸４１に接続したハイブリッド車両に適用してもよく、上記の例示と同様の効果を得ることができる。

１ ハイブリッド車両
１０ エンジン
１１ 出力軸
２０ モータ／ジェネレータ
３０ 手動変速機
４１ 入力軸
４２ 出力軸
５０ クラッチ
５０ａ，５０ｂ 係合部
５１ クラッチペダル
５２ クラッチストロークセンサ
５３ クラッチペダルストロークセンサ
８１，８１Ａ，８１Ｂ 変速操作装置
８１ａ シフトレバー
８１ｂ シフトゲージ
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 走行モード選択位置
ＷＬ，ＷＲ 駆動輪

上記目的を達成する為、本発明は、機械エネルギを動力とする機械動力源と、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と、前記機械動力源及び前記電気動力源と駆動輪との間のトルク伝達が可能なトルク伝達装置と、前記トルク伝達装置のトルク伝達形態を運転者が手動操作で変える為の第１操作装置と、前記機械動力源と前記電気動力源との間及び当該機械動力源と前記駆動輪との間のトルク伝達を断接可能なトルク断接装置と、前記トルク断接装置の断接動作を運転者が手動操作する際の第２操作装置と、を備え、走行中に前記第１操作装置と前記第２操作装置とを操作することで、前記トルク断接装置の係合動作に伴いトルクを前記機械動力源に伝えて停止中の当該機械動力源を始動させる際、推定された前記トルク断接装置のトルク容量と同等のアシストトルクを前記電気動力源に出力させ、該トルク断接装置のトルク容量が前記機械動力源の回転開始クランキングトルクまで増加したら、該トルク容量よりも小さいアシストトルクを前記電気動力源に出力させることを特徴としている。

Claims (2)

1. 機械エネルギを動力とする機械動力源と、
   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と、
   前記機械動力源及び前記電気動力源と駆動輪との間のトルク伝達が可能なトルク伝達装置と、
   前記トルク伝達装置のトルク伝達形態を運転者が手動操作で変える為の第１操作装置と、
   前記機械動力源と前記電気動力源との間及び当該機械動力源と前記駆動輪との間のトルク伝達を断接可能なトルク断接装置と、
   前記トルク断接装置の断接動作を運転者が手動操作する際の第２操作装置と、
   を備え、
   走行中に前記第１操作装置と前記第２操作装置とを操作することで、前記トルク断接装置の係合動作に伴いトルクを前記機械動力源に伝えて停止中の当該機械動力源を始動させる際、運転者に減速度を体感させない大きさのアシストトルクを前記電気動力源に出力させ、前記トルク断接装置のトルク容量が前記機械動力源の回転開始クランキングトルクまで増加したら、該トルク容量よりも小さいアシストトルクを前記電気動力源に出力させることを特徴とした車両の制御システム。
2. 前記トルク容量が前記回転開始クランキングトルクよりも小さいときのアシストトルクは、前記トルク容量に応じた大きさにすることを特徴とした請求項１記載の車両の制御システム。

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