車両の制御装置
【課題】車両の制御装置において、車両が走行中で内燃機関が停止中における内燃機関の始動性の向上を可能とする。
【解決手段】エンジン１１と多段変速機１３との間に駆動力を伝達または遮断可能なクラッチ１２を設け、エンジン１１を停止した状態で車両が走行しているとき、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求を取得したとき、多段変速機１３の変速段をニュートラルから前進段に変更する。
【解決手段】エンジン１１と多段変速機１３との間に駆動力を伝達または遮断可能なクラッチ１２を設け、エンジン１１を停止した状態で車両が走行しているとき、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求を取得したとき、多段変速機１３の変速段をニュートラルから前進段に変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関と変速機と電動機を駆動連結したハイブリッド車両が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載されたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置では、始動クラッチを開放し、モータジェネレータのみを動力源として走行するＥＶモードでの走行中、エンジンとモータジェネレータとを動力源として走行するハイブリッドモードへの遷移要求があった場合、始動クラッチの引き摺りトルクによりエンジンを始動可能に構成し、ＥＶモードで走行中にアクセル開度が所定値以上となった場合、変速機のダウンシフト中にエンジンを始動するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０７６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置では、ＥＶモードで走行中に、ドライバがアクセル開度を所定値以上として加速要求があったとき、変速機のダウンシフト中にエンジンを始動するようにしている。ところが、車両に搭載されたバッテリの充電量が低いときもエンジンを始動する必要があり、この点が考慮されておらず、エンジン始動時の応答性が十分とは言えない。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、車両が走行中で内燃機関が停止中における内燃機関の始動性の向上を可能とする車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両の制御装置は、内燃機関と、変速機と、前記内燃機関と前記変速機との間の駆動伝達を遮断可能なクラッチと、を備える車両において、車両側からの前記内燃機関の始動要求を取得する始動要求取得手段と、前記始動要求取得手段が始動要求を取得したときに前記変速機の変速段を前進段に変更する内燃機関始動準備手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記車両の制御装置にて、前記変速機に接続可能な電気モータと、前記電気モータに電力を供給可能な二次電池と、前記二次電池の充電量を検出する充電量検出センサを設け、前記始動要求取得手段は、前記充電量検出センサが検出した充電量が予め設定された所定値以下となったときに前記内燃機関の始動要求を取得することが好ましい。
【０００８】
上記車両の制御装置にて、前記始動要求取得手段が始動要求を取得したときに前記内燃機関を始動すると共に前記クラッチを係合状態とする内燃機関始動手段を設け、前記内燃機関始動準備手段が前記変速機の変速段を前進段に変更した後、前記内燃機関始動手段が内燃機関を始動してから前記クラッチを係合状態とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車両の制御装置は、車両側からの内燃機関の始動要求を取得したときに変速機の変速段を前進段に変更するので、内燃機関を早期に始動することが可能となり、車両が走行中で内燃機関が停止中における内燃機関の始動性を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を表す概略構成図である。
【図２】図２は、本実施形態の車両の制御装置におけるエンジン始動制御の処理を表すフローチャートである。
【図３】図３は、本実施形態の車両の制御装置におけるエンジン始動制御の動作を表すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る車両の制御装置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く、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００１２】
〔実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施形態の車両の制御装置におけるエンジン始動制御の処理を表すフローチャート、図３は、本実施形態の車両の制御装置におけるエンジン始動制御の動作を表すタイムチャートである。
【００１３】
本実施形態のハイブリッド車両は、図１に示すように、動力源としてのエンジン（内燃機関）１１と、自動式のクラッチ１２と、自動式の多段変速機１３と、動力源としてのモータジェネレータ（電気モータ）１４と、最終減速装置１５と、駆動輪１６とを有している。
【００１４】
エンジン１１としては、燃焼室内で燃料を燃焼させ、これにより発生した熱エネルギを機械的エネルギに変換する熱機関たる内燃機関であって、ガソリンを燃料とし、ピストンの往復運動によって出力軸（クランクシャフト）２１から機械的な動力を出力可能となっている。このエンジン１１は、燃料噴射装置及び点火装置を有しており、この燃料噴射装置及び点火装置は、動作がエンジン用の電子制御装置（以下、エンジンＥＣＵと称する。）１０１により制御される。このエンジンＥＣＵ１０１は、燃料噴射装置の燃料噴射量や燃料噴射時期などを制御すると共に、点火装置の点火時期を制御して、エンジン１１の出力軸２１から出力される機械的な動力（エンジン出力トルク）の大きさを調整することができる。
【００１５】
このエンジンＥＣＵ１０１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、所定の制御プログラムなどを予め記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。
【００１６】
モータジェネレータ１４は、供給された電力を機械的な動力（モータ出力トルク）に変換して出力軸２２から出力するモータ（電動機）としての機能と、出力軸２２に入力された機械的な動力を電力に変換して回収するジェネレータ（発電機）としての機能とを兼ね備えている。このモータジェネレータ１４は、例えば、永久磁石型交流同期電動機として構成されており、インバータ２３から三相の交流電力が供給されて回転磁界を形成するステータ２４と、その回転磁界に引き付けられて回転する回転子としてのロータ２５とを有している。そのロータ２５は、出力軸２２と一体になって回転する。また、このモータジェネレータ１４は、ロータ２５の回転角位置を検出する回転センサ（レゾルバ）が設けられており、その回転センサが検出信号をモータジェネレータ用の電子制御装置（以下、モータＥＣＵと称する。）１０２に送信する。このモータＥＣＵ１０２は、ＣＰＵ、所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ、そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ、予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。
【００１７】
また、モータジェネレータ１４は、出力軸２２が多段変速機１３の出力軸３８に連結されている。そして、モータジェネレータ１４は、モータとして機能するときには、モータ出力トルクを多段変速機１３の出力軸３８に伝達する一方、ジェネレータとして機能するときには、多段変速機１３の出力軸３８からの機械的な動力が出力軸２２に入力される。
【００１８】
このモータジェネレータ１４は、インバータ２３を介してバッテリ（二次電池）２６が接続されている。このバッテリ２６からの直流電力は、インバータ２３で交流電力に変換されてモータジェネレータ１４に供給される。この交流電力が供給されたモータジェネレータ１４は、モータとして作動して、出力軸２２からモータ出力トルクを出力する。一方、このモータジェネレータ１４をジェネレータとして作動させたときは、このモータジェネレータ１４からの交流電力をインバータ２３で直流電力に変換してバッテリ２６に回収、または、電力の回生を行いながら駆動輪１６に制動力（回生制動）を加えることができる。この場合、このモータジェネレータ１４は、多段変速機１３から出力された機械的な動力（出力トルク）が出力軸２２を介してロータ２５に入力され、この入力トルクを交流電力に変換する。このインバータ２３の動作は、モータＥＣＵ１０２によって制御される。
【００１９】
バッテリ２６は、その充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）などを管理するバッテリ用の電子制御装置（以下、バッテリＥＣＵと称する。）１０３が接続されている。このバッテリＥＣＵ１０３は、バッテリ２６の充電状態、つまり、充電状態量（ＳＯＣ量）を検出するＳＯＣセンサ６１が設けられている。バッテリＥＣＵ１０３は、ＳＯＣセンサ６１が検出したバッテリ２６の充電状態量（ＳＯＣ量）に関する信号を受信する。そして、このバッテリＥＣＵ１０３は、この信号に基づいてバッテリ２６の充電状態の判定を行い、充電及び放電の要否を判定する。
【００２０】
多段変速機１３は、エンジン１１の動力（エンジン出力トルク）やモータジェネレータ１４の動力（モータ出力トルク）を駆動力とし、最終減速装置１５を介して左右の駆動輪１６に伝達するものである。
【００２１】
この自動式の多段変速機１３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、第５速ギア段３５を有し、後退用の変速段として後退ギア段３６を有している。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されている。また、この多段変速機１３は、エンジン１１のエンジン出力トルクが伝達される入力軸３７と、この入力軸３７に対して間隔を空けて平行に配置された出力軸３８を有している。なお、この多段変速機１３は、その構成を簡易的に説明しており、各変速段の数や配置については、図１のものに限るものではない。
【００２２】
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とで構成され、第１速ドライブギア３１ａは入力軸３７上に配置され、第１速ドリブンギア３１ｂは出力軸３８上に配置される。第２速ギア段３２は、互いに噛み合い状態にある第２速ドライブギア３２ａと第２速ドリブンギア３２ｂとで構成され、第２速ドライブギア３２ａは入力軸３７上に配置され、第２速ドリブンギア３２ｂは出力軸３８上に配置される。第３速ギア段３３は、互いに噛み合い状態にある第３速ドライブギア３３ａと第３速ドリブンギア３３ｂとで構成され、第３速ドライブギア３３ａは入力軸３７上に配置され、第３速ドリブンギア３３ｂは出力軸３８上に配置される。第４速ギア段３４は、互いに噛み合い状態にある第４速ドライブギア３４ａと第４速ドリブンギア３４ｂとで構成され、第４速ドライブギア３４ａは入力軸３７上に配置され、第４速ドリブンギア３４ｂは出力軸３８上に配置される。第５速ギア段３５は、互いに噛み合い状態にある第５速ドライブギア３５ａと第５速ドリブンギア３５ｂとで構成され、第５速ドライブギア３５ａは入力軸３７上に配置され、第５速ドリブンギア３５ｂは出力軸３８上に配置される。
【００２３】
後退ギア段３６は、後退ドライブギア３６ａと後退ドリブンギア３６ｂと後退中間ギア３６ｃとで構成される。後退ドライブギア３６ａは入力軸３７上に配置され、後退ドリブンギア３６ｂは出力軸３８上に配置され、後退中間ギア３６ｃは、後退ドライブギア３６ａ及び後退ドリブンギア３６ｂと噛み合い状態にあり、回転軸３９上に配置される。
【００２４】
なお、実際の多段変速機１３の構成においては、各変速段のドライブギアのうちのいずれかが、入力軸３７と一体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３７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、そのうちのいずれかが出力軸３８と一体回転するように配設される一方、残りが出力軸３８に対して相対回転するように配設される。
【００２５】
また、この実施形態では、変速機として多段変速機１３を適用したが、ベルト式あるいはトロイダル式の無段変速機を適用してもよい。また、モータジェネレータ１４が変速機１３の出力軸３８に対して常時連結された構造となっている。しかし、このような構造に限らず、モータジェネレータ１４と変速機１３の出力軸３８をクラッチにより係合及び開放（伝達遮断）可能となるように構成してもよい。また、モータジェネレータ１４と変速機１３の入力軸３７とを直接またはクラッチにより係合及び開放可能となるように構成してもよい。
【００２６】
多段変速機１３は、変速機用の電子制御装置（以下、変速機ＥＣＵと称する。）１０４により制御される。変速機ＥＣＵ１０４は、変速操作装置４１が接続されている。そのため、ドライバによる変速操作装置４１の操作信号が変速機ＥＣＵ１０４に入力され、変速機ＥＣＵ１０４は、図示しない油圧装置（油圧アクチュエータ）を用いて多段変速機１３における変速段の変更を行う。
【００２７】
この場合、多段変速機１３の入力軸３７や出力軸３８は、変速機ＥＣＵ１０４により、油圧で軸線方向に移動するスリーブを有している。このスリーブが軸線方向へ移動することで、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３７や出力軸３８と一体回転させる。この多段変速機１３は、スリーブが移動することで、変速段への切り替えやニュートラル位置への切り替えを行うことができる。
【００２８】
クラッチ１２は、エンジン１１と多段変速機１３との間に介装され、このエンジン１１の出力軸２１と多段変速機１３の入力軸３７との間で、動力を伝達可能な係合状態と、動力の伝達を遮断可能な開放状態とに切替可能となっている。このクラッチ１２は、乾式または湿式の単板クラッチ、多板クラッチであって、円板状の摩擦板を有し、この摩擦板の摩擦力によりエンジン１１のエンジン出力トルクを出力軸２１から多段変速機１３の入力軸３７に伝達することができる。このクラッチ１２は、出力軸２１に連結される入力側回転部４５と、入力軸３７に連結される出力側回転部４６とを有している。そして、クラッチ１２は、クラッチ用の電子制御装置（以下、クラッチＥＣＵと称する。）１０５により制御される。クラッチＥＣＵ１０５は、車両の運転状態に応じて、図示しない油圧装置（油圧アクチュエータ）を用いてクラッチ１２の作動状態の切替動作（係合及び開放）を行うことができる。
【００２９】
最終減速装置１５は、多段変速機１３の出力軸３８から入力された入力トルクを減速して、左右の駆動輪１６に分配するものである。この最終減速装置１５は、出力軸３８の端部に固定されたピニオンギア５１と、このピニオンギア５１に噛み合って回転トルクを減速させながら回転方向を直交方向へと変換するリングギア５２と、このリングギア５２を介して入力された回転トルクを左右の駆動輪１６に分配する差動機構５３とを有している。
【００３０】
更に、このハイブリッド車両は、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と称する。）１００が設けられている。このハイブリッドＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ、そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ、予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されており、エンジンＥＣＵ１０１、モータＥＣＵ１０２、バッテリＥＣＵ１０３、変速機ＥＣＵ１０４、クラッチＥＣＵ１０５との間で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。
【００３１】
そして、ハイブリッドＥＣＵ１００においては、その走行モードとして、エンジン走行モード、モータ走行モード、ハイブリッド走行モードが少なくとも用意され、ドライバによる変速操作装置４１を操作、ハイブリッド車両の走行状態に基づいて各モードのいずれかを実現可能としている。
【００３２】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン１１の出力軸２１の回転数（エンジン回転数）Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ６２と、変速機１３の入力軸３７の回転数（インプット回転数）Ｎｉｎを検出するインプット回転数センサ６３と、車速を検出する車速センサ６４と、アクセル開度θを検出するアクセル開度センサ６５と、ブレーキペダルの踏み込みのＯＮ／ＯＦＦを検出するブレーキペダルセンサ６６とが接続されている。ハイブリッドＥＣＵ１００は、各センサ６１〜６６の出力信号に基づいて、各ＥＣＵ１０１〜１０５により、エンジン１１、クラッチ１２、多段変速機１３、モータジェネレータ１４、バッテリ２６を駆動制御可能であり、各種の制御を実現することができる。
【００３３】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン走行モードでは、クラッチ１２を係合状態としてエンジン１１を駆動する。すると、エンジン１１が駆動トルクを発生し、この駆動トルクがクラッチ１２を介して多段変速機１３に伝達される。そして、この駆動トルクが多段変速機１３にて変速され、最終減速装置１５にて減速されて左右の駆動輪１６に配分される。
【００３４】
一方、ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータ走行モードでは、クラッチ１２を開放状態としてエンジン１１を多段変速機１３から分離し、モータジェネレータ１４を駆動する。すると、モータジェネレータ１４が駆動トルクを発生し、この駆動トルクが多段変速機１３の出力軸３８を介して最終減速装置１５に伝達され、最終減速装置１５にて減速されて左右の駆動輪１６に配分される。
【００３５】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド走行モードでは、クラッチ１２を係合状態としてエンジン１１を駆動すると共に、モータジェネレータ１４を駆動する。すると、エンジン１１の駆動トルクがクラッチ１２を介して多段変速機１３に伝達され、多段変速機１３にて変速される。一方、モータジェネレータ１４の駆動トルクが多段変速機１３の出力軸３８に伝達される。そして、エンジン１１及びモータジェネレータ１４の駆動トルクが最終減速装置１５にて減速されて左右の駆動輪１６に配分される。
【００３６】
そして、ハイブリッドＥＣＵ１００は、このハイブリッド走行モードにて、エンジン１１を一時的に停止させるエコラン制御を実現することができる。例えば、ハイブリッド車両が減速走行しているとき、惰性走行しているときなど、ハイブリッド車両が駆動トルクを必要としていないときに、ハイブリッドＥＣＵ１００は、クラッチ１２を開放状態としてエンジン１１を停止させることができる。ハイブリッド走行モードにて、エンジン１１を停止することで、燃費を向上することができる。また、このとき、モータジェネレータ１４を発電機として用いることで、回生走行を行うようにしてもよいし、モータジェネレータ１４を停止してもよい。
【００３７】
このように構成された本実施形態の車両の制御装置では、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求を取得する始動要求取得手段と、この始動要求取得手段が始動要求を取得したときに多段変速機１３の変速段を前進段に変更する内燃機関始動準備手段とが設けられている。この場合、始動要求取得手段と内燃機関始動準備手段は、ハイブリッドＥＣＵ１００が機能する。
【００３８】
即ち、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド走行モードにて、エンジン１１を一時的に停止させるエコラン制御を実行しているとき、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求として、例えば、ＳＯＣセンサ６１が検出した充電状態量（ＳＯＣ量）が予め設定された所定値以下となったときの信号を取得すると、多段変速機１３の変速段を前進段に変更する。
【００３９】
そして、始動要求取得手段が始動要求を取得したときにエンジン１１を始動すると共にクラッチ１２を係合状態とする内燃機関始動手段を設け、内燃機関始動準備手段が多段変速機１３の変速段を前進段に変更した後、内燃機関始動手段がエンジン１１を始動してからクラッチ１２を係合状態とする。この場合、内燃機関始動手段は、ハイブリッドＥＣＵ１００が機能する。
【００４０】
即ち、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド走行モードにて、エンジン１１を一時的に停止させるエコラン制御を実行しているとき、ＳＯＣセンサ６１が検出した充電状態量（ＳＯＣ量）が予め設定された所定値以下となったとき、多段変速機１３の変速段を前進段に変更した後、エンジン１１を始動してからクラッチ１２を係合状態とする。
【００４１】
ここで、本実施形態の車両の制御装置によるエンジン１１の始動制御の処理について、図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００４２】
一般に、ハイブリッド車両では、走行中で、且つ、エンジン１１の休止中に、ドライバからの加速要求や車両システム（例えば、各ＥＣＵ１０１〜１０５）からのエンジン始動要求により、エンジン１１の始動制御（または、再始動制御）を実行する場合がある。このとき、ドライバの加速要求や車両システムからのエンジン始動要求に応じて、早期にエンジン１１を始動する必要がある。
【００４３】
本実施形態の車両の制御装置によるエンジン１１の始動制御において、図２に示すように、ステップＳ１１にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両が走行中で、且つ、エンジン１１が休止中であるか否かを判定する。この場合、車両走行中で、且つ、エンジン休止中の状態としては、例えば、車両走行中にて、エンジン１１及びモータジェネレータ１４が停止している状態、エンジン１１が停止してモータジェネレータ１４が回生発電している状態、エンジン１１が停止してモータジェネレータ１４が駆動力を発生している状態などが想定される。
【００４４】
なお、本実施形態では、車速センサ６４が車速を検出しており、ハイブリッドＥＣＵ１００は、この車速センサ６４の出力信号に基づいて車両走行中であるか否かの判定を行っている。また、エンジン回転数センサ６２がエンジン回転数Ｎｅを検出しており、ハイブリッドＥＣＵ１００は、このエンジン回転数Ｎｅに基づいてエンジン休止中であるか否かの判定を行っている。また、エンジン休止中には、クラッチ１２が開放状態にあり、エンジン１１と多段変速機１３との間のトルク伝達が開放されている。
【００４５】
そして、このステップＳ１１にて、ハイブリッド車両が走行中で、且つ、エンジン１１が休止中であると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１２に移行し、ハイブリッド車両が走行中でない、または、エンジン１１が休止中でないと判定（Ｎｏ）されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００４６】
ステップＳ１２にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３の変速段がニュートラルであるか否かを判定する。例えば、本実施形態では、多段変速機１３が変速段を切り替える油圧装置を有していることから、ハイブリッドＥＣＵ１００は、この油圧装置の油圧を取得して現在の多段変速機１３の変速段を判定する。また、多段変速機１３に変速段検出センサを設けてもよい。このステップＳ１２にて、多段変速機１３の変速段がニュートラルであると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１３に移行し、多段変速機１３の変速段がニュートラルでないと判定（Ｎｏ）されたら、ステップＳ１７に移行する。
【００４７】
ステップＳ１３にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、バッテリ２６の充電状態量（ＳＯＣ量）が予め設定された所定値（所定の充電状態量）ＳＯＣ１以下（ＳＯＣ≦ＳＯＣ１）であるか否かを判定する。この判定条件は、バッテリＥＣＵ１０３が、バッテリ２６に充電されている現在の充電状態量では、モータジェネレータ１４を駆動してハイブリッド車両をドライバの要求通りに走行させることが困難であることを判定するものである。そのため、この所定の充電状態量ＳＯＣ１は、上記の判定条件に対応して設定されており、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサ６１が検出したバッテリ２６の充電状態量（ＳＯＣ量）と、この所定の充電状態量ＳＯＣ１とを比較して判定している。
【００４８】
そして、このステップＳ１３にて、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣ量が所定の充電状態量ＳＯＣ１以下であると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１４に移行し、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ１より多いと判定（Ｎｏ）されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００４９】
ステップＳ１４にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３の変速段をニュートラルから前進段に変更する。即ち、この変速段の変更開始は、バッテリＥＣＵ１０３からのエンジン始動要求（バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ１以下となる状態）を契機として、エンジン１１の始動に先立って行われる。なお、多段変速機１３における変更先の前進段（変速制御の目標値）は、任意に選択され得る。例えば、変更先の前進段が、車速及びアクセル開度θに基づいて設定されてもよいし、後述するエンジン１１の始動完了後のエンジン回転数Ｎｅに基づいて設定されてもよい。また、本実施形態では、変速機ＥＣＵ１０４が所定の制御マップに基づいて変更先の前進段を設定し、この設定値を目標値として多段変速機１３を駆動制御し、多段変速機１３の変速段を変更している。この場合、ハイブリッドＥＣＵ１００からの指令により変速機ＥＣＵ１０４が、多段変速機１３の変速段を変更している。
【００５０】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、ステップＳ１４で、多段変速機１３の変速段をニュートラルから前進段に変更したら、ステップＳ１５にて、エンジン１１の始動（あるいは再始動）を行う。このエンジン１１の始動開始制御は、変速段の変更が開始された後に実行される。但し、このエンジン１１の始動開始制御は、変速段の変更の完了後に行われてもよいし、変速段の変更制御に並行して行われてもよい。この場合、ハイブリッドＥＣＵ１００からの指令により、クラッチＥＣＵ１０５がエンジン１１の始動開始時にクラッチ１２を開放状態とし、エンジンＥＣＵ１０１がエンジン１１を始動している。
【００５１】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、ステップＳ１５で、エンジン１１を始動したら、ステップＳ１６にて、クラッチ１２を係合する。これにより、エンジン１１が駆動系に係合されて、エンジン１１を動力源としたエンジン走行モードが実現する。このとき、予め多段変速機１３の変速段が前進段に変更されているので、クラッチ１２の係合後に早期にエンジン１１を始動し、モータジェネレータ１４を駆動してバッテリ２６の充電を開始することができる。
【００５２】
一方、ステップＳ１７にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、バッテリ２６の充電状態量（ＳＯＣ量）が予め設定された所定値（所定の充電状態量）ＳＯＣ２以上（ＳＯＣ≧ＳＯＣ２）であるか否かを判定する。この判定条件は、バッテリＥＣＵ１０３が、バッテリ２６に充電されている現在の充電状態量で、モータジェネレータ１４を駆動してハイブリッド車両をドライバの要求通りに走行させることが十分に可能であることを判定するものである。そのため、この所定の充電状態量ＳＯＣ２は、上記の判定条件に対応して設定されており、ＳＯＣ１＜ＳＯＣ２である。
【００５３】
そして、このステップＳ１７にて、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ２以上であると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１８に移行し、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ２より少ないと判定（Ｎｏ）されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００５４】
ステップＳ１８にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３の変速段をニュートラルに変更する。即ち、車両走行中で、且つ、エンジン休止中にて、多段変速機１３の変速段がニュートラル以外の変速段にある場合には、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ２以上であることを条件として、多段変速機１３の変速段をニュートラルに変更する。これにより、変速段が常に前進段に設定されている場合に比べてハイブリッド車両の走行抵抗を低減できる。
【００５５】
また、ここで、本実施形態の車両の制御装置によるエンジン１１の始動制御の動作について、図３のタイムチャートに基づいて詳細に説明する。
【００５６】
本実施形態の車両の制御装置によるエンジン１１の始動制御の動作において、図３に示すように、エンジン１１が停止され、モータジェネレータ１４を駆動源としたモータ走行モードが実行されているとき、多段変速機１３は、変速段がニュートラルにあり、アクセルペダルが所定量だけ踏み込まれることで、アクセル開度θが一定となっている。そして、モータジェネレータ１４が駆動しているために、バッテリ２６の充電量ＳＯＣが低下してきている。また、クラッチ１２が開放状態にあることから、クラッチトルクＴｃがＴｃ＝０であり、モータＥＣＵ１０２がアクセル開度θに基づいてモータジェネレータ１４のモータトルクＴｍを制御している。また、エンジン１１が停止していることから、エンジントルクＴｅがＴｅ＝０であり、エンジン回転数ＮｅがＮｅ＝０で、多段変速機１３のインプット回転数ＮｉｎがＮｉｎ＝０である。
【００５７】
時間ｔ１になると、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ１以下になる。すると、変速機ＥＣＵ１０４は、多段変速機１３を駆動し、変速段をニュートラルから前進段に変更する。このとき、変速機ＥＣＵ１０４は、車速、アクセル開度θ、充電量ＳＯＣ、所定の制御マップに基づいて変速先の前進段の目標値を設定し、多段変速機１３を駆動制御する。これにより、多段変速機１３は、変速段がバッテリ２６の充電量ＳＯＣの低下状況に応じた最適な変速段（要求変速段）となる。また、多段変速機１３のインプット回転数Ｎｉｎも上昇する。
【００５８】
そして、時間ｔ２になると、多段変速機１３の変速段の変更が完了し、エンジンＥＣＵ１０１がエンジン１１の始動を開始し、エンジントルクＴｅ及びエンジン回転数Ｎｅが上昇する。そのため、変速機ＥＣＵ１０４が多段変速機１３の変速段の変更を完了した後、エンジンＥＣＵ１０１がエンジン１１の始動を開始することとなる。
【００５９】
その後、時間ｔ３では、クラッチＥＣＵ１０５は、クラッチ１２の係合を開始し、クラッチトルクＴｃが上昇する。また、エンジン１１のエンジン回転数Ｎｅと多段変速機１３のインプット回転数Ｎｉｎとが同期してくる。また、モータＥＣＵ１０２は、モータジェネレータ１４の駆動電力を漸減し、モータトルクＴｍを減少させる。
【００６０】
時間ｔ４では、クラッチ１２が係合状態となり、モータジェネレータ１４が停止する。従って、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替わる。このとき、予め多段変速機１３の変速段が前進段に変更されているので、クラッチ１２の係合後に速やかな車両の加速を実現できる。
【００６１】
このように本実施形態の車両の制御装置によれば、エンジン１１と多段変速機１３との間に駆動力を伝達または遮断可能なクラッチ１２を設け、エンジン１１を停止した状態で車両が走行しているとき、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求を取得したとき、多段変速機１３の変速段をニュートラルから前進段に変更するようにしている。
【００６２】
従って、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求を取得したときに多段変速機１３の変速段を前進段に変更するため、その後、エンジン１１を早期に始動することが可能となり、ハイブリッド車両が走行中でエンジン１１が停止中にあるとき、エンジン１１の始動性を向上することができるという効果を奏する。
【００６３】
また、本実施形態の車両の制御装置では、多段変速機１３の出力軸３８にモータジェネレータ１４を接続し、このモータジェネレータ１４にバッテリ２６を接続して電力を供給可能とすると共に、バッテリ２６の充電状態量を検出するＳＯＣセンサ６１を設け、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサ６１が検出した充電状態量が予め設定された所定の充電状態量ＳＯＣ１以下となったときに、エンジン１１の始動要求を取得するようにしている。従って、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求として、バッテリ２６の充電状態量が低下したら、多段変速機１３の変速段を前進段に変更するため、エンジン１１を早期に始動することが可能となり、バッテリ２６の充電状態量を常時モータジェネレータ１４を駆動可能な量に維持することができる。
【００６４】
また、本実施形態の車両の制御装置では、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン１１の始動要求を取得したとき、多段変速機１３の変速段を前進段に変更した後、エンジン１１を始動してからクラッチ１２を係合状態としている。従って、エンジン１１が停止してモータジェネレータ１４が駆動して車両が走行するモータ走行モードにあるとき、バッテリ２６の充電状態量が低下したら、多段変速機１３の変速段を前進段に変更するため、クラッチ１２の係合後に速やかな車両の加速を実現することができ、エンジン走行モードへの早期の切り替えが可能となる。
【００６５】
なお、上述した実施形態では、エンジン１１を停止した車両のエコラン走行にて、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求として、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定値以下となったら、多段変速機１３の変速段を前進段に変更し、その後、エンジン１１を始動してからクラッチ１２を係合状態としている。このような構成に加えて、エンジン１１を停止した車両のエコラン走行にて、ドライバからのエンジン１１の始動要求として、加速要求（アクセル開度やアクセル速度の変化率の増加）があったら、多段変速機１３の変速段を前進段に変更し、その後、エンジン１１を始動してからクラッチ１２を係合状態とする構成を付加してもよい。
【００６６】
また、上述した実施形態では、本発明の車両を、駆動源としてエンジン１１とモータジェネレータ１４を有するハイブリッド車両に適用して説明したが、駆動源としてエンジン１１のみを有する車両に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１１ エンジン（内燃機関）
１２ クラッチ
１３ 多段変速機（変速機）
１４ モータジェネレータ（電気モータ）
１５ 最終減速装置
１６ 駆動輪
２３ インバータ
２６ バッテリ（二次電池）
４１ 変速操作装置
６１ ＳＯＣセンサ（充電量検出センサ）
１００ ハイブリッドＥＣＵ（始動要求取得手段、内燃機関始動準備手段、内燃機関始動手段）
１０１ エンジンＥＣＵ
１０２ モータＥＣＵ
１０３ バッテリＥＣＵ
１０４ 変速機ＥＣＵ
１０５ クラッチＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関と変速機と電動機を駆動連結したハイブリッド車両が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載されたハイブリッド車両のエンジン始動制御装置では、始動クラッチを開放し、モータジェネレータのみを動力源として走行するＥＶモードでの走行中、エンジンとモータジェネレータとを動力源として走行するハイブリッドモードへの遷移要求があった場合、始動クラッチの引き摺りトルクによりエンジンを始動可能に構成し、ＥＶモードで走行中にアクセル開度が所定値以上となった場合、変速機のダウンシフト中にエンジンを始動するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０７６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のハイブリッド車両のエンジン始動制御装置では、ＥＶモードで走行中に、ドライバがアクセル開度を所定値以上として加速要求があったとき、変速機のダウンシフト中にエンジンを始動するようにしている。ところが、車両に搭載されたバッテリの充電量が低いときもエンジンを始動する必要があり、この点が考慮されておらず、エンジン始動時の応答性が十分とは言えない。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、車両が走行中で内燃機関が停止中における内燃機関の始動性の向上を可能とする車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両の制御装置は、内燃機関と、変速機と、前記内燃機関と前記変速機との間の駆動伝達を遮断可能なクラッチと、を備える車両において、車両側からの前記内燃機関の始動要求を取得する始動要求取得手段と、前記始動要求取得手段が始動要求を取得したときに前記変速機の変速段を前進段に変更する内燃機関始動準備手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記車両の制御装置にて、前記変速機に接続可能な電気モータと、前記電気モータに電力を供給可能な二次電池と、前記二次電池の充電量を検出する充電量検出センサを設け、前記始動要求取得手段は、前記充電量検出センサが検出した充電量が予め設定された所定値以下となったときに前記内燃機関の始動要求を取得することが好ましい。
【０００８】
上記車両の制御装置にて、前記始動要求取得手段が始動要求を取得したときに前記内燃機関を始動すると共に前記クラッチを係合状態とする内燃機関始動手段を設け、前記内燃機関始動準備手段が前記変速機の変速段を前進段に変更した後、前記内燃機関始動手段が内燃機関を始動してから前記クラッチを係合状態とすることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車両の制御装置は、車両側からの内燃機関の始動要求を取得したときに変速機の変速段を前進段に変更するので、内燃機関を早期に始動することが可能となり、車両が走行中で内燃機関が停止中における内燃機関の始動性を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を表す概略構成図である。
【図２】図２は、本実施形態の車両の制御装置におけるエンジン始動制御の処理を表すフローチャートである。
【図３】図３は、本実施形態の車両の制御装置におけるエンジン始動制御の動作を表すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る車両の制御装置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く、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００１２】
〔実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を表す概略構成図、図２は、本実施形態の車両の制御装置におけるエンジン始動制御の処理を表すフローチャート、図３は、本実施形態の車両の制御装置におけるエンジン始動制御の動作を表すタイムチャートである。
【００１３】
本実施形態のハイブリッド車両は、図１に示すように、動力源としてのエンジン（内燃機関）１１と、自動式のクラッチ１２と、自動式の多段変速機１３と、動力源としてのモータジェネレータ（電気モータ）１４と、最終減速装置１５と、駆動輪１６とを有している。
【００１４】
エンジン１１としては、燃焼室内で燃料を燃焼させ、これにより発生した熱エネルギを機械的エネルギに変換する熱機関たる内燃機関であって、ガソリンを燃料とし、ピストンの往復運動によって出力軸（クランクシャフト）２１から機械的な動力を出力可能となっている。このエンジン１１は、燃料噴射装置及び点火装置を有しており、この燃料噴射装置及び点火装置は、動作がエンジン用の電子制御装置（以下、エンジンＥＣＵと称する。）１０１により制御される。このエンジンＥＣＵ１０１は、燃料噴射装置の燃料噴射量や燃料噴射時期などを制御すると共に、点火装置の点火時期を制御して、エンジン１１の出力軸２１から出力される機械的な動力（エンジン出力トルク）の大きさを調整することができる。
【００１５】
このエンジンＥＣＵ１０１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、所定の制御プログラムなどを予め記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。
【００１６】
モータジェネレータ１４は、供給された電力を機械的な動力（モータ出力トルク）に変換して出力軸２２から出力するモータ（電動機）としての機能と、出力軸２２に入力された機械的な動力を電力に変換して回収するジェネレータ（発電機）としての機能とを兼ね備えている。このモータジェネレータ１４は、例えば、永久磁石型交流同期電動機として構成されており、インバータ２３から三相の交流電力が供給されて回転磁界を形成するステータ２４と、その回転磁界に引き付けられて回転する回転子としてのロータ２５とを有している。そのロータ２５は、出力軸２２と一体になって回転する。また、このモータジェネレータ１４は、ロータ２５の回転角位置を検出する回転センサ（レゾルバ）が設けられており、その回転センサが検出信号をモータジェネレータ用の電子制御装置（以下、モータＥＣＵと称する。）１０２に送信する。このモータＥＣＵ１０２は、ＣＰＵ、所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ、そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ、予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されている。
【００１７】
また、モータジェネレータ１４は、出力軸２２が多段変速機１３の出力軸３８に連結されている。そして、モータジェネレータ１４は、モータとして機能するときには、モータ出力トルクを多段変速機１３の出力軸３８に伝達する一方、ジェネレータとして機能するときには、多段変速機１３の出力軸３８からの機械的な動力が出力軸２２に入力される。
【００１８】
このモータジェネレータ１４は、インバータ２３を介してバッテリ（二次電池）２６が接続されている。このバッテリ２６からの直流電力は、インバータ２３で交流電力に変換されてモータジェネレータ１４に供給される。この交流電力が供給されたモータジェネレータ１４は、モータとして作動して、出力軸２２からモータ出力トルクを出力する。一方、このモータジェネレータ１４をジェネレータとして作動させたときは、このモータジェネレータ１４からの交流電力をインバータ２３で直流電力に変換してバッテリ２６に回収、または、電力の回生を行いながら駆動輪１６に制動力（回生制動）を加えることができる。この場合、このモータジェネレータ１４は、多段変速機１３から出力された機械的な動力（出力トルク）が出力軸２２を介してロータ２５に入力され、この入力トルクを交流電力に変換する。このインバータ２３の動作は、モータＥＣＵ１０２によって制御される。
【００１９】
バッテリ２６は、その充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）などを管理するバッテリ用の電子制御装置（以下、バッテリＥＣＵと称する。）１０３が接続されている。このバッテリＥＣＵ１０３は、バッテリ２６の充電状態、つまり、充電状態量（ＳＯＣ量）を検出するＳＯＣセンサ６１が設けられている。バッテリＥＣＵ１０３は、ＳＯＣセンサ６１が検出したバッテリ２６の充電状態量（ＳＯＣ量）に関する信号を受信する。そして、このバッテリＥＣＵ１０３は、この信号に基づいてバッテリ２６の充電状態の判定を行い、充電及び放電の要否を判定する。
【００２０】
多段変速機１３は、エンジン１１の動力（エンジン出力トルク）やモータジェネレータ１４の動力（モータ出力トルク）を駆動力とし、最終減速装置１５を介して左右の駆動輪１６に伝達するものである。
【００２１】
この自動式の多段変速機１３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、第５速ギア段３５を有し、後退用の変速段として後退ギア段３６を有している。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されている。また、この多段変速機１３は、エンジン１１のエンジン出力トルクが伝達される入力軸３７と、この入力軸３７に対して間隔を空けて平行に配置された出力軸３８を有している。なお、この多段変速機１３は、その構成を簡易的に説明しており、各変速段の数や配置については、図１のものに限るものではない。
【００２２】
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とで構成され、第１速ドライブギア３１ａは入力軸３７上に配置され、第１速ドリブンギア３１ｂは出力軸３８上に配置される。第２速ギア段３２は、互いに噛み合い状態にある第２速ドライブギア３２ａと第２速ドリブンギア３２ｂとで構成され、第２速ドライブギア３２ａは入力軸３７上に配置され、第２速ドリブンギア３２ｂは出力軸３８上に配置される。第３速ギア段３３は、互いに噛み合い状態にある第３速ドライブギア３３ａと第３速ドリブンギア３３ｂとで構成され、第３速ドライブギア３３ａは入力軸３７上に配置され、第３速ドリブンギア３３ｂは出力軸３８上に配置される。第４速ギア段３４は、互いに噛み合い状態にある第４速ドライブギア３４ａと第４速ドリブンギア３４ｂとで構成され、第４速ドライブギア３４ａは入力軸３７上に配置され、第４速ドリブンギア３４ｂは出力軸３８上に配置される。第５速ギア段３５は、互いに噛み合い状態にある第５速ドライブギア３５ａと第５速ドリブンギア３５ｂとで構成され、第５速ドライブギア３５ａは入力軸３７上に配置され、第５速ドリブンギア３５ｂは出力軸３８上に配置される。
【００２３】
後退ギア段３６は、後退ドライブギア３６ａと後退ドリブンギア３６ｂと後退中間ギア３６ｃとで構成される。後退ドライブギア３６ａは入力軸３７上に配置され、後退ドリブンギア３６ｂは出力軸３８上に配置され、後退中間ギア３６ｃは、後退ドライブギア３６ａ及び後退ドリブンギア３６ｂと噛み合い状態にあり、回転軸３９上に配置される。
【００２４】
なお、実際の多段変速機１３の構成においては、各変速段のドライブギアのうちのいずれかが、入力軸３７と一体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３７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、そのうちのいずれかが出力軸３８と一体回転するように配設される一方、残りが出力軸３８に対して相対回転するように配設される。
【００２５】
また、この実施形態では、変速機として多段変速機１３を適用したが、ベルト式あるいはトロイダル式の無段変速機を適用してもよい。また、モータジェネレータ１４が変速機１３の出力軸３８に対して常時連結された構造となっている。しかし、このような構造に限らず、モータジェネレータ１４と変速機１３の出力軸３８をクラッチにより係合及び開放（伝達遮断）可能となるように構成してもよい。また、モータジェネレータ１４と変速機１３の入力軸３７とを直接またはクラッチにより係合及び開放可能となるように構成してもよい。
【００２６】
多段変速機１３は、変速機用の電子制御装置（以下、変速機ＥＣＵと称する。）１０４により制御される。変速機ＥＣＵ１０４は、変速操作装置４１が接続されている。そのため、ドライバによる変速操作装置４１の操作信号が変速機ＥＣＵ１０４に入力され、変速機ＥＣＵ１０４は、図示しない油圧装置（油圧アクチュエータ）を用いて多段変速機１３における変速段の変更を行う。
【００２７】
この場合、多段変速機１３の入力軸３７や出力軸３８は、変速機ＥＣＵ１０４により、油圧で軸線方向に移動するスリーブを有している。このスリーブが軸線方向へ移動することで、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３７や出力軸３８と一体回転させる。この多段変速機１３は、スリーブが移動することで、変速段への切り替えやニュートラル位置への切り替えを行うことができる。
【００２８】
クラッチ１２は、エンジン１１と多段変速機１３との間に介装され、このエンジン１１の出力軸２１と多段変速機１３の入力軸３７との間で、動力を伝達可能な係合状態と、動力の伝達を遮断可能な開放状態とに切替可能となっている。このクラッチ１２は、乾式または湿式の単板クラッチ、多板クラッチであって、円板状の摩擦板を有し、この摩擦板の摩擦力によりエンジン１１のエンジン出力トルクを出力軸２１から多段変速機１３の入力軸３７に伝達することができる。このクラッチ１２は、出力軸２１に連結される入力側回転部４５と、入力軸３７に連結される出力側回転部４６とを有している。そして、クラッチ１２は、クラッチ用の電子制御装置（以下、クラッチＥＣＵと称する。）１０５により制御される。クラッチＥＣＵ１０５は、車両の運転状態に応じて、図示しない油圧装置（油圧アクチュエータ）を用いてクラッチ１２の作動状態の切替動作（係合及び開放）を行うことができる。
【００２９】
最終減速装置１５は、多段変速機１３の出力軸３８から入力された入力トルクを減速して、左右の駆動輪１６に分配するものである。この最終減速装置１５は、出力軸３８の端部に固定されたピニオンギア５１と、このピニオンギア５１に噛み合って回転トルクを減速させながら回転方向を直交方向へと変換するリングギア５２と、このリングギア５２を介して入力された回転トルクを左右の駆動輪１６に分配する差動機構５３とを有している。
【００３０】
更に、このハイブリッド車両は、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と称する。）１００が設けられている。このハイブリッドＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、所定の制御プログラム等を予め記憶しているＲＯＭ、そのＣＰＵの演算結果を一時記憶するＲＡＭ、予め用意された情報等を記憶するバックアップＲＡＭ等で構成されており、エンジンＥＣＵ１０１、モータＥＣＵ１０２、バッテリＥＣＵ１０３、変速機ＥＣＵ１０４、クラッチＥＣＵ１０５との間で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。
【００３１】
そして、ハイブリッドＥＣＵ１００においては、その走行モードとして、エンジン走行モード、モータ走行モード、ハイブリッド走行モードが少なくとも用意され、ドライバによる変速操作装置４１を操作、ハイブリッド車両の走行状態に基づいて各モードのいずれかを実現可能としている。
【００３２】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン１１の出力軸２１の回転数（エンジン回転数）Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ６２と、変速機１３の入力軸３７の回転数（インプット回転数）Ｎｉｎを検出するインプット回転数センサ６３と、車速を検出する車速センサ６４と、アクセル開度θを検出するアクセル開度センサ６５と、ブレーキペダルの踏み込みのＯＮ／ＯＦＦを検出するブレーキペダルセンサ６６とが接続されている。ハイブリッドＥＣＵ１００は、各センサ６１〜６６の出力信号に基づいて、各ＥＣＵ１０１〜１０５により、エンジン１１、クラッチ１２、多段変速機１３、モータジェネレータ１４、バッテリ２６を駆動制御可能であり、各種の制御を実現することができる。
【００３３】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン走行モードでは、クラッチ１２を係合状態としてエンジン１１を駆動する。すると、エンジン１１が駆動トルクを発生し、この駆動トルクがクラッチ１２を介して多段変速機１３に伝達される。そして、この駆動トルクが多段変速機１３にて変速され、最終減速装置１５にて減速されて左右の駆動輪１６に配分される。
【００３４】
一方、ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータ走行モードでは、クラッチ１２を開放状態としてエンジン１１を多段変速機１３から分離し、モータジェネレータ１４を駆動する。すると、モータジェネレータ１４が駆動トルクを発生し、この駆動トルクが多段変速機１３の出力軸３８を介して最終減速装置１５に伝達され、最終減速装置１５にて減速されて左右の駆動輪１６に配分される。
【００３５】
また、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド走行モードでは、クラッチ１２を係合状態としてエンジン１１を駆動すると共に、モータジェネレータ１４を駆動する。すると、エンジン１１の駆動トルクがクラッチ１２を介して多段変速機１３に伝達され、多段変速機１３にて変速される。一方、モータジェネレータ１４の駆動トルクが多段変速機１３の出力軸３８に伝達される。そして、エンジン１１及びモータジェネレータ１４の駆動トルクが最終減速装置１５にて減速されて左右の駆動輪１６に配分される。
【００３６】
そして、ハイブリッドＥＣＵ１００は、このハイブリッド走行モードにて、エンジン１１を一時的に停止させるエコラン制御を実現することができる。例えば、ハイブリッド車両が減速走行しているとき、惰性走行しているときなど、ハイブリッド車両が駆動トルクを必要としていないときに、ハイブリッドＥＣＵ１００は、クラッチ１２を開放状態としてエンジン１１を停止させることができる。ハイブリッド走行モードにて、エンジン１１を停止することで、燃費を向上することができる。また、このとき、モータジェネレータ１４を発電機として用いることで、回生走行を行うようにしてもよいし、モータジェネレータ１４を停止してもよい。
【００３７】
このように構成された本実施形態の車両の制御装置では、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求を取得する始動要求取得手段と、この始動要求取得手段が始動要求を取得したときに多段変速機１３の変速段を前進段に変更する内燃機関始動準備手段とが設けられている。この場合、始動要求取得手段と内燃機関始動準備手段は、ハイブリッドＥＣＵ１００が機能する。
【００３８】
即ち、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド走行モードにて、エンジン１１を一時的に停止させるエコラン制御を実行しているとき、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求として、例えば、ＳＯＣセンサ６１が検出した充電状態量（ＳＯＣ量）が予め設定された所定値以下となったときの信号を取得すると、多段変速機１３の変速段を前進段に変更する。
【００３９】
そして、始動要求取得手段が始動要求を取得したときにエンジン１１を始動すると共にクラッチ１２を係合状態とする内燃機関始動手段を設け、内燃機関始動準備手段が多段変速機１３の変速段を前進段に変更した後、内燃機関始動手段がエンジン１１を始動してからクラッチ１２を係合状態とする。この場合、内燃機関始動手段は、ハイブリッドＥＣＵ１００が機能する。
【００４０】
即ち、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド走行モードにて、エンジン１１を一時的に停止させるエコラン制御を実行しているとき、ＳＯＣセンサ６１が検出した充電状態量（ＳＯＣ量）が予め設定された所定値以下となったとき、多段変速機１３の変速段を前進段に変更した後、エンジン１１を始動してからクラッチ１２を係合状態とする。
【００４１】
ここで、本実施形態の車両の制御装置によるエンジン１１の始動制御の処理について、図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【００４２】
一般に、ハイブリッド車両では、走行中で、且つ、エンジン１１の休止中に、ドライバからの加速要求や車両システム（例えば、各ＥＣＵ１０１〜１０５）からのエンジン始動要求により、エンジン１１の始動制御（または、再始動制御）を実行する場合がある。このとき、ドライバの加速要求や車両システムからのエンジン始動要求に応じて、早期にエンジン１１を始動する必要がある。
【００４３】
本実施形態の車両の制御装置によるエンジン１１の始動制御において、図２に示すように、ステップＳ１１にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両が走行中で、且つ、エンジン１１が休止中であるか否かを判定する。この場合、車両走行中で、且つ、エンジン休止中の状態としては、例えば、車両走行中にて、エンジン１１及びモータジェネレータ１４が停止している状態、エンジン１１が停止してモータジェネレータ１４が回生発電している状態、エンジン１１が停止してモータジェネレータ１４が駆動力を発生している状態などが想定される。
【００４４】
なお、本実施形態では、車速センサ６４が車速を検出しており、ハイブリッドＥＣＵ１００は、この車速センサ６４の出力信号に基づいて車両走行中であるか否かの判定を行っている。また、エンジン回転数センサ６２がエンジン回転数Ｎｅを検出しており、ハイブリッドＥＣＵ１００は、このエンジン回転数Ｎｅに基づいてエンジン休止中であるか否かの判定を行っている。また、エンジン休止中には、クラッチ１２が開放状態にあり、エンジン１１と多段変速機１３との間のトルク伝達が開放されている。
【００４５】
そして、このステップＳ１１にて、ハイブリッド車両が走行中で、且つ、エンジン１１が休止中であると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１２に移行し、ハイブリッド車両が走行中でない、または、エンジン１１が休止中でないと判定（Ｎｏ）されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００４６】
ステップＳ１２にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３の変速段がニュートラルであるか否かを判定する。例えば、本実施形態では、多段変速機１３が変速段を切り替える油圧装置を有していることから、ハイブリッドＥＣＵ１００は、この油圧装置の油圧を取得して現在の多段変速機１３の変速段を判定する。また、多段変速機１３に変速段検出センサを設けてもよい。このステップＳ１２にて、多段変速機１３の変速段がニュートラルであると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１３に移行し、多段変速機１３の変速段がニュートラルでないと判定（Ｎｏ）されたら、ステップＳ１７に移行する。
【００４７】
ステップＳ１３にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、バッテリ２６の充電状態量（ＳＯＣ量）が予め設定された所定値（所定の充電状態量）ＳＯＣ１以下（ＳＯＣ≦ＳＯＣ１）であるか否かを判定する。この判定条件は、バッテリＥＣＵ１０３が、バッテリ２６に充電されている現在の充電状態量では、モータジェネレータ１４を駆動してハイブリッド車両をドライバの要求通りに走行させることが困難であることを判定するものである。そのため、この所定の充電状態量ＳＯＣ１は、上記の判定条件に対応して設定されており、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサ６１が検出したバッテリ２６の充電状態量（ＳＯＣ量）と、この所定の充電状態量ＳＯＣ１とを比較して判定している。
【００４８】
そして、このステップＳ１３にて、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣ量が所定の充電状態量ＳＯＣ１以下であると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１４に移行し、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ１より多いと判定（Ｎｏ）されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００４９】
ステップＳ１４にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３の変速段をニュートラルから前進段に変更する。即ち、この変速段の変更開始は、バッテリＥＣＵ１０３からのエンジン始動要求（バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ１以下となる状態）を契機として、エンジン１１の始動に先立って行われる。なお、多段変速機１３における変更先の前進段（変速制御の目標値）は、任意に選択され得る。例えば、変更先の前進段が、車速及びアクセル開度θに基づいて設定されてもよいし、後述するエンジン１１の始動完了後のエンジン回転数Ｎｅに基づいて設定されてもよい。また、本実施形態では、変速機ＥＣＵ１０４が所定の制御マップに基づいて変更先の前進段を設定し、この設定値を目標値として多段変速機１３を駆動制御し、多段変速機１３の変速段を変更している。この場合、ハイブリッドＥＣＵ１００からの指令により変速機ＥＣＵ１０４が、多段変速機１３の変速段を変更している。
【００５０】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、ステップＳ１４で、多段変速機１３の変速段をニュートラルから前進段に変更したら、ステップＳ１５にて、エンジン１１の始動（あるいは再始動）を行う。このエンジン１１の始動開始制御は、変速段の変更が開始された後に実行される。但し、このエンジン１１の始動開始制御は、変速段の変更の完了後に行われてもよいし、変速段の変更制御に並行して行われてもよい。この場合、ハイブリッドＥＣＵ１００からの指令により、クラッチＥＣＵ１０５がエンジン１１の始動開始時にクラッチ１２を開放状態とし、エンジンＥＣＵ１０１がエンジン１１を始動している。
【００５１】
ハイブリッドＥＣＵ１００は、ステップＳ１５で、エンジン１１を始動したら、ステップＳ１６にて、クラッチ１２を係合する。これにより、エンジン１１が駆動系に係合されて、エンジン１１を動力源としたエンジン走行モードが実現する。このとき、予め多段変速機１３の変速段が前進段に変更されているので、クラッチ１２の係合後に早期にエンジン１１を始動し、モータジェネレータ１４を駆動してバッテリ２６の充電を開始することができる。
【００５２】
一方、ステップＳ１７にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、バッテリ２６の充電状態量（ＳＯＣ量）が予め設定された所定値（所定の充電状態量）ＳＯＣ２以上（ＳＯＣ≧ＳＯＣ２）であるか否かを判定する。この判定条件は、バッテリＥＣＵ１０３が、バッテリ２６に充電されている現在の充電状態量で、モータジェネレータ１４を駆動してハイブリッド車両をドライバの要求通りに走行させることが十分に可能であることを判定するものである。そのため、この所定の充電状態量ＳＯＣ２は、上記の判定条件に対応して設定されており、ＳＯＣ１＜ＳＯＣ２である。
【００５３】
そして、このステップＳ１７にて、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ２以上であると判定（Ｙｅｓ）されたら、ステップＳ１８に移行し、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ２より少ないと判定（Ｎｏ）されたら、何もしないでこのルーチンを抜ける。
【００５４】
ステップＳ１８にて、ハイブリッドＥＣＵ１００は、多段変速機１３の変速段をニュートラルに変更する。即ち、車両走行中で、且つ、エンジン休止中にて、多段変速機１３の変速段がニュートラル以外の変速段にある場合には、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ２以上であることを条件として、多段変速機１３の変速段をニュートラルに変更する。これにより、変速段が常に前進段に設定されている場合に比べてハイブリッド車両の走行抵抗を低減できる。
【００５５】
また、ここで、本実施形態の車両の制御装置によるエンジン１１の始動制御の動作について、図３のタイムチャートに基づいて詳細に説明する。
【００５６】
本実施形態の車両の制御装置によるエンジン１１の始動制御の動作において、図３に示すように、エンジン１１が停止され、モータジェネレータ１４を駆動源としたモータ走行モードが実行されているとき、多段変速機１３は、変速段がニュートラルにあり、アクセルペダルが所定量だけ踏み込まれることで、アクセル開度θが一定となっている。そして、モータジェネレータ１４が駆動しているために、バッテリ２６の充電量ＳＯＣが低下してきている。また、クラッチ１２が開放状態にあることから、クラッチトルクＴｃがＴｃ＝０であり、モータＥＣＵ１０２がアクセル開度θに基づいてモータジェネレータ１４のモータトルクＴｍを制御している。また、エンジン１１が停止していることから、エンジントルクＴｅがＴｅ＝０であり、エンジン回転数ＮｅがＮｅ＝０で、多段変速機１３のインプット回転数ＮｉｎがＮｉｎ＝０である。
【００５７】
時間ｔ１になると、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定の充電状態量ＳＯＣ１以下になる。すると、変速機ＥＣＵ１０４は、多段変速機１３を駆動し、変速段をニュートラルから前進段に変更する。このとき、変速機ＥＣＵ１０４は、車速、アクセル開度θ、充電量ＳＯＣ、所定の制御マップに基づいて変速先の前進段の目標値を設定し、多段変速機１３を駆動制御する。これにより、多段変速機１３は、変速段がバッテリ２６の充電量ＳＯＣの低下状況に応じた最適な変速段（要求変速段）となる。また、多段変速機１３のインプット回転数Ｎｉｎも上昇する。
【００５８】
そして、時間ｔ２になると、多段変速機１３の変速段の変更が完了し、エンジンＥＣＵ１０１がエンジン１１の始動を開始し、エンジントルクＴｅ及びエンジン回転数Ｎｅが上昇する。そのため、変速機ＥＣＵ１０４が多段変速機１３の変速段の変更を完了した後、エンジンＥＣＵ１０１がエンジン１１の始動を開始することとなる。
【００５９】
その後、時間ｔ３では、クラッチＥＣＵ１０５は、クラッチ１２の係合を開始し、クラッチトルクＴｃが上昇する。また、エンジン１１のエンジン回転数Ｎｅと多段変速機１３のインプット回転数Ｎｉｎとが同期してくる。また、モータＥＣＵ１０２は、モータジェネレータ１４の駆動電力を漸減し、モータトルクＴｍを減少させる。
【００６０】
時間ｔ４では、クラッチ１２が係合状態となり、モータジェネレータ１４が停止する。従って、モータ走行モードからエンジン走行モードに切り替わる。このとき、予め多段変速機１３の変速段が前進段に変更されているので、クラッチ１２の係合後に速やかな車両の加速を実現できる。
【００６１】
このように本実施形態の車両の制御装置によれば、エンジン１１と多段変速機１３との間に駆動力を伝達または遮断可能なクラッチ１２を設け、エンジン１１を停止した状態で車両が走行しているとき、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求を取得したとき、多段変速機１３の変速段をニュートラルから前進段に変更するようにしている。
【００６２】
従って、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求を取得したときに多段変速機１３の変速段を前進段に変更するため、その後、エンジン１１を早期に始動することが可能となり、ハイブリッド車両が走行中でエンジン１１が停止中にあるとき、エンジン１１の始動性を向上することができるという効果を奏する。
【００６３】
また、本実施形態の車両の制御装置では、多段変速機１３の出力軸３８にモータジェネレータ１４を接続し、このモータジェネレータ１４にバッテリ２６を接続して電力を供給可能とすると共に、バッテリ２６の充電状態量を検出するＳＯＣセンサ６１を設け、ハイブリッドＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサ６１が検出した充電状態量が予め設定された所定の充電状態量ＳＯＣ１以下となったときに、エンジン１１の始動要求を取得するようにしている。従って、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求として、バッテリ２６の充電状態量が低下したら、多段変速機１３の変速段を前進段に変更するため、エンジン１１を早期に始動することが可能となり、バッテリ２６の充電状態量を常時モータジェネレータ１４を駆動可能な量に維持することができる。
【００６４】
また、本実施形態の車両の制御装置では、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン１１の始動要求を取得したとき、多段変速機１３の変速段を前進段に変更した後、エンジン１１を始動してからクラッチ１２を係合状態としている。従って、エンジン１１が停止してモータジェネレータ１４が駆動して車両が走行するモータ走行モードにあるとき、バッテリ２６の充電状態量が低下したら、多段変速機１３の変速段を前進段に変更するため、クラッチ１２の係合後に速やかな車両の加速を実現することができ、エンジン走行モードへの早期の切り替えが可能となる。
【００６５】
なお、上述した実施形態では、エンジン１１を停止した車両のエコラン走行にて、ハイブリッド車両側からのエンジン１１の始動要求として、バッテリ２６の充電状態量ＳＯＣが所定値以下となったら、多段変速機１３の変速段を前進段に変更し、その後、エンジン１１を始動してからクラッチ１２を係合状態としている。このような構成に加えて、エンジン１１を停止した車両のエコラン走行にて、ドライバからのエンジン１１の始動要求として、加速要求（アクセル開度やアクセル速度の変化率の増加）があったら、多段変速機１３の変速段を前進段に変更し、その後、エンジン１１を始動してからクラッチ１２を係合状態とする構成を付加してもよい。
【００６６】
また、上述した実施形態では、本発明の車両を、駆動源としてエンジン１１とモータジェネレータ１４を有するハイブリッド車両に適用して説明したが、駆動源としてエンジン１１のみを有する車両に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１１ エンジン（内燃機関）
１２ クラッチ
１３ 多段変速機（変速機）
１４ モータジェネレータ（電気モータ）
１５ 最終減速装置
１６ 駆動輪
２３ インバータ
２６ バッテリ（二次電池）
４１ 変速操作装置
６１ ＳＯＣセンサ（充電量検出センサ）
１００ ハイブリッドＥＣＵ（始動要求取得手段、内燃機関始動準備手段、内燃機関始動手段）
１０１ エンジンＥＣＵ
１０２ モータＥＣＵ
１０３ バッテリＥＣＵ
１０４ 変速機ＥＣＵ
１０５ クラッチＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、
変速機と、
前記内燃機関と前記変速機との間の駆動伝達を遮断可能なクラッチと、
を備える車両において、
車両側からの前記内燃機関の始動要求を取得する始動要求取得手段と、
前記始動要求取得手段が始動要求を取得したときに前記変速機の変速段を前進段に変更する内燃機関始動準備手段と、
を備えることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記変速機に接続可能な電気モータと、前記電気モータに電力を供給可能な二次電池と、前記二次電池の充電量を検出する充電量検出センサを設け、前記始動要求取得手段は、前記充電量検出センサが検出した充電量が予め設定された所定値以下となったときに前記内燃機関の始動要求を取得することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記始動要求取得手段が始動要求を取得したときに前記内燃機関を始動すると共に前記クラッチを係合状態とする内燃機関始動手段を設け、前記内燃機関始動準備手段が前記変速機の変速段を前進段に変更した後、前記内燃機関始動手段が内燃機関を始動してから前記クラッチを係合状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。
【請求項１】
内燃機関と、
変速機と、
前記内燃機関と前記変速機との間の駆動伝達を遮断可能なクラッチと、
を備える車両において、
車両側からの前記内燃機関の始動要求を取得する始動要求取得手段と、
前記始動要求取得手段が始動要求を取得したときに前記変速機の変速段を前進段に変更する内燃機関始動準備手段と、
を備えることを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記変速機に接続可能な電気モータと、前記電気モータに電力を供給可能な二次電池と、前記二次電池の充電量を検出する充電量検出センサを設け、前記始動要求取得手段は、前記充電量検出センサが検出した充電量が予め設定された所定値以下となったときに前記内燃機関の始動要求を取得することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記始動要求取得手段が始動要求を取得したときに前記内燃機関を始動すると共に前記クラッチを係合状態とする内燃機関始動手段を設け、前記内燃機関始動準備手段が前記変速機の変速段を前進段に変更した後、前記内燃機関始動手段が内燃機関を始動してから前記クラッチを係合状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１２８２（Ｐ２０１３−１２８２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５４５５（Ｐ２０１１−１３５４５５）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【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１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【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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