車両制御システム
【課題】車両の走行中に適正に内燃機関を始動でき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。
【解決手段】車両制御システム１−１は、燃料を燃焼させて車両１００の駆動輪４に作用させる動力を発生する内燃機関１と、駆動輪４から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換して蓄圧装置３１に蓄えることが可能な圧力変換装置３２と、車両１００の減速走行中に駆動輪４からの動力によって内燃機関１の機関出力軸１ａを回転駆動して当該内燃機関１を始動する際に、機関出力軸１ａに生じるトルク変動に応じて、圧力変換装置３２による回生変換量を制御する制御装置３０とを備える。したがって、車両制御システム１−１は、車両１００の走行中に適正に内燃機関を始動できることができる、という効果を奏する。
【解決手段】車両制御システム１−１は、燃料を燃焼させて車両１００の駆動輪４に作用させる動力を発生する内燃機関１と、駆動輪４から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換して蓄圧装置３１に蓄えることが可能な圧力変換装置３２と、車両１００の減速走行中に駆動輪４からの動力によって内燃機関１の機関出力軸１ａを回転駆動して当該内燃機関１を始動する際に、機関出力軸１ａに生じるトルク変動に応じて、圧力変換装置３２による回生変換量を制御する制御装置３０とを備える。したがって、車両制御システム１−１は、車両１００の走行中に適正に内燃機関を始動できることができる、という効果を奏する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両制御システムとして、蓄積したエネルギーを利用して車両を走行させる技術が提案されている。なお、種々の従来の車両制御システムとして、例えば、特許文献１には、車両の運動エネルギーを用いたクランキングにより、停止状態のエンジンを起動させる車両の駆動源制御装置が開示されている。この車両の駆動源制御装置は、エンジンのクランキング時に、車輪にもたらされるトルク変動を相殺するようモータへの指示トルクを加減することで、クランキング中に運動エネルギーがエンジンに伝達されることによるトルク変動と逆位相のトルクをモータに出力させ、合算トルクを一定化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２０１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の車両制御システムは、例えば、入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換して蓄圧装置に蓄えることが可能な車両において、走行中により適正に内燃機関（エンジン）を始動できることが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、車両の走行中に適正に内燃機関を始動でき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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、燃料を燃焼させて車両の駆動輪に作用させる動力を発生する内燃機関と、前記駆動輪から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換して蓄圧装置に蓄えることが可能な圧力変換装置と、前記車両の減速走行中に前記駆動輪からの動力によって前記内燃機関の機関出力軸を回転駆動して当該内燃機関を始動する際に、前記機関出力軸に生じるトルク変動に応じて、前記圧力変換装置による回生変換量を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、上記車両制御システムでは、前記制御装置は、前記圧力変換装置による回生変換量を制御して、前記内燃機関を始動する際に、前記機関出力軸に生じるトルク変動を相殺するものとすることができる。
【０００８】
また、上記車両制御システムでは、前記内燃機関の動力を利用して発電し当該発電した電力を蓄電装置に蓄えることが可能な発電装置を備え、前記制御装置は、前記蓄電装置の蓄電量が予め設定される所定量以下となった場合に前記内燃機関を始動するものとすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車両制御システムは、車両の走行中に適正に内燃機関を始動できることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る車両制御システムが適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る車両制御システムの油圧回生時のエネルギーフローを示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る車両制御システムのエンジン再始動時のエネルギーフローを示す図である。
【図４】図４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示すフローチャートである。
【図５】図５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示すタイムチャーである。
【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。
【００１２】
［実施形態］
図１は、実施形態に係る車両制御システムが適用されるハイブリッド車両の概略構成図、図２は、実施形態に係る車両制御システムの油圧回生時のエネルギーフローを示す図、図３は、実施形態に係る車両制御システムのエンジン再始動時のエネルギーフローを示す図、図４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示すフローチャート、図５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示すタイムチャートである。
【００１３】
本実施形態は、典型的には、車両に適用されるものであり、下記の構成要素を有している。
（１）エンジン。
（２）アキュームレータ、リザーブタンク、油圧ポンプモータ等からなる油圧回生システム。
（３）エンジンと連動して発電できるオルタネータ等の発電装置。
（４）車両の走行状態に応じて、エンジン停止と、クラッチによってエンジンと駆動軸とを分離できる機構。
（５）エンジン再始動による車両へのトルク変動を推定、又は、検出する装置。
（６）車両の運動エネルギーでエンジンをクランキングする機構。
（７）減速時の油圧回生中に、車両の運動エネルギーによってエンジンを始動する場合に油圧回生量を制御する装置。
【００１４】
そして、本実施形態は、これらの構成要素によって、例えば、車両の減速エネルギーによるエンジン押しがけ可能な構成とする。本実施形態は、例えば、油圧回生ではエンジン停止中に発電できないため、バッテリー充電量が低下すると、エンジンを再始動させオルタネータ等で発電する必要が生じる。このときに、本実施形態は、車両の減速エネルギーによるエンジン押しがけ時に生じるショックを油圧回生量の制御により低減する。
【００１５】
具体的には、本実施形態に係る車両制御システム１−１は、図１に示すように、油圧回生システムを用いたいわゆるハイブリッドシステムを構成し、例えば、ハイブリッド車両１００に搭載される。ハイブリッド車両１００は、油圧式の力行／回生装置（油圧ポンプモータ３２）を備えている。本実施形態のハイブリッド車両１００は、燃料を燃焼させてハイブリッド車両１００の駆動輪４に作用させる動力を発生する内燃機関としてのエンジン１と、油圧エネルギーによりＨＶ走行可能な油圧回生システム３とを組み合わせている。
【００１６】
ハイブリッド車両１００の車両制御システム１−１は、内燃機関としてのエンジン１、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２、油圧回生システム３、駆動輪４、発電装置としてのオルタネータ５、蓄電装置としてのバッテリー６、制御装置としてのＥＣＵ３０等を備えている。
【００１７】
エンジン１は、ハイブリッド車両１００の動力源である。エンジン１は、燃料を燃焼させて駆動輪４に作用させる動力を発生する。エンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを機関出力軸としてのクランクシャフト１ａの回転運動に変換して出力する。エンジン１のクランクシャフト１ａは、Ｔ／Ｍ２の入力軸と接続されている。Ｔ／Ｍ２は、例えば、自動変速機であり、エンジン１から入力される動力を変速して変速機出力軸２ａに出力する。Ｔ／Ｍ２の変速機出力軸２ａは、第一クラッチＣ１を介して第一ギアＧ１に接続されている。第一ギアＧ１は、駆動軸等を介して駆動輪４と接続されている。
【００１８】
油圧回生システム３は、入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄えることができると共に、蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して出力することができる。油圧回生システム３は、蓄圧装置としてのアキュームレータ３１、油圧による駆動力の出力及び回生が可能な圧力変換装置としての油圧ポンプモータ３２、リザーブタンク３３等を有する。
【００１９】
アキュームレータ３１は、作動流体を加圧状態で蓄える。本実施形態の油圧回生システム３は、作動流体として例えば作動油を用いることができる。アキュームレータ３１は、高圧の作動油を蓄えることが可能な蓄圧容器であり、高圧油路３４を介して油圧ポンプモータ３２と接続されている。アキュームレータ３１は、油圧の蓄圧及び油圧ポンプモータ３２への油圧の供給が可能である。油圧ポンプモータ３２は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３と接続されている。リザーブタンク３３は、作動油を貯留する貯留タンクである。油圧ポンプモータ３２の回転軸３２ａは、第二クラッチＣ２を介して第二ギアＧ２と接続されている。
【００２０】
油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとしての機能を有すると共に、油圧モータとしての機能も有している圧力変換装置である。油圧ポンプモータ３２は、入力される動力を作動油の圧力エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄えること、及び、アキュームレータ３１に蓄えられた圧力エネルギーを動力に変換してハイブリッド車両１００の駆動輪４に対して出力することが可能である。油圧ポンプモータ３２は、後述するように、例えば、駆動輪４から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換してアキュームレータ３１に蓄えることが可能である。
【００２１】
具体的には、油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとして機能する場合、第二クラッチＣ２を介して回転軸３２ａに入力される動力によって駆動されることにより、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３の作動流体を吸引し、吸引した作動流体を加圧して高圧油路３４に吐出する。高圧油路３４に吐出された作動流体は、アキュームレータ３１に蓄圧される。例えば、油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の走行時に駆動輪４から伝達される動力を圧力に変換して出力することができる。つまり、油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを作動油の圧力に回生変換して出力する圧力回生装置としての機能も有する。
【００２２】
また、油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして機能する場合、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって駆動されることにより、作動流体の圧力エネルギーを動力に変換して回転軸３２ａに出力する。油圧ポンプモータ３２が出力する動力は、第二クラッチＣ２が係合状態である場合に、第二クラッチＣ２、第二ギアＧ２及び第一ギアＧ１を介して駆動輪４に伝達されてハイブリッド車両１００を走行させることができる。つまり、油圧ポンプモータ３２は、アキュームレータ３１に蓄えられた圧力エネルギーをハイブリッド車両１００の走行用の動力に変換して駆動輪４に対して出力することができる。このとき、油圧ポンプモータ３２を駆動した作動油は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３に流入する。
【００２３】
油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして出力する動力の大きさ、及び油圧ポンプとして機能するときの負荷の大きさを可変に制御することができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、斜板ポンプや斜軸ポンプ等の可変容量式のポンプモータとすることができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、容量０から最大容量まで無段階にポンプ容量／モータ容量を制御できるものとすることができる。油圧ポンプモータ３２は、ポンプ容量を増減させることによってポンプ負荷、すなわち負荷トルクを増減させることができる。また、油圧ポンプモータ３２は、モータ容量を増減させることによって回転軸３２ａに出力する動力、すなわち出力トルクを増減させることができる。
【００２４】
オルタネータ５は、エンジン１の動力を利用して発電し、発電した電力を、インバータなどを介して、ハイブリッド車両１００の電気負荷に電力を供給すると共にバッテリー６に蓄えることが可能である。オルタネータ５は、例えば、プーリ、ベルト等を介してクランクシャフト１ａに連結され、これにより、このクランクシャフト１ａの回転に連動して駆動する。
【００２５】
バッテリー６は、電力を蓄えること、及び、蓄えた電力を放電することが可能な蓄電装置である。
【００２６】
なお、この車両制御システム１−１は、上述した第一ギアＧ１と第二ギアＧ２とが常時噛み合っており、相互に動力を伝達することができる。
【００２７】
ＥＣＵ３０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の走行制御を行う走行制御装置としての機能を有している。また、本実施形態のＥＣＵ３０は、回生制御を行う回生制御装置としての機能を有している。ＥＣＵ３０は、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２、オルタネータ５、バッテリー６及び各クラッチＣ１，Ｃ２等が電気的に、あるいは、油圧制御装置等を介して接続されている。エンジン１、Ｔ／Ｍ２、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２、オルタネータ５、バッテリー６及び各クラッチＣ１，Ｃ２は、ＥＣＵ３０によって制御される。
【００２８】
バッテリー６は、バッテリー６の充放電状態や電圧等を検出する充電状態検出器３０ａが接続されている。ＥＣＵ３０は、この充電状態検出器３０ａによる検出結果に基づいて、バッテリー６の充電状態ＳＯＣやバッテリー温度を取得することができる。充電状態ＳＯＣは、バッテリー６の蓄電量（以下、「充電量」ということもある。）等に応じたパラメータである。エンジン１は、エンジン１の状態を検出するエンジン状態検出装置３０ｂが設けられている。エンジン状態検出装置３０ｂは、エンジン水温、エンジン回転数、スロットル開度等を検出する種々のセンサ等を含んで構成される。ＥＣＵ３０は、エンジン状態検出装置３０ｂによる検出結果に基づいて、エンジン１の状態に関する情報を取得することができる。また、この車両制御システム１−１は、運転者によるブレーキペダルの操作量（ブレーキ操作量）を検出するブレーキセンサ３０ｃが設けられている。ＥＣＵ３０は、ブレーキセンサ３０ｃによる検出結果に基づいて、ブレーキペダルの操作量を取得することができる。このブレーキペダルの操作量は、例えば、ブレーキペダルのペダル踏力であり、典型的には、運転者がハイブリッド車両１００に要求する制動要求操作の操作量に応じた値に相当し、さらに言えば、運転者が要求する要求減速度に応じた値に相当する。
【００２９】
各クラッチＣ１，Ｃ２は、それぞれ開放状態と係合状態とに切替え可能である。各クラッチＣ１，Ｃ２は、油圧等によって開放状態と係合状態とを切替えるアクチュエータをそれぞれ有している。この車両制御システム１−１は、これらのアクチュエータがＥＣＵ３０から出力される指令に応じて作動することにより、各クラッチＣ１，Ｃ２の状態が制御される。なお、各クラッチＣ１，Ｃ２は、完全係合状態のみならず、半係合状態に制御することも可能であり、更に、半係合状態における動力の伝達度合いを制御することも可能である。
【００３０】
ＥＣＵ３０は、エンジン１、油圧回生システム３の少なくともいずれか１つが出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させることができる。例えば、ＥＣＵ３０は、少なくともエンジン１の動力によってハイブリッド車両１００を走行させるエンジン走行を実行することができる。ＥＣＵ３０は、エンジン１が出力する動力を駆動輪４に出力する場合、第一クラッチＣ１を係合状態とする。また、ＥＣＵ３０は、エンジン走行において、シフトポジションや走行状態に応じてＴ／Ｍ２の変速比を制御する。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、エンジン走行において、油圧回生システム３が出力する動力を駆動輪４に伝達してハイブリッド車両１００を走行させることもできる。ＥＣＵ３０は、例えば、ハイブリッド車両１００の加速時等にエンジン１のトルクが不足する場合に、油圧回生システム３にエンジン１をアシストさせる。
【００３２】
例えば、ＥＣＵ３０は、油圧回生システム３によって動力を出力させる場合、第二クラッチＣ２を係合状態とすると共に、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって油圧ポンプモータ３２を駆動する。アキュームレータ３１内の加圧された作動流体は、油圧ポンプモータ３２に供給され、油圧ポンプモータ３２を駆動して回転軸３２ａを回転させる。つまり、この車両制御システム１−１は、油圧ポンプモータ３２において、油圧エネルギーが回転軸３２ａの回転動作に変換される。回転軸３２ａに出力された動力は、第二クラッチＣ２、第二ギアＧ２及び第一ギアＧ１を介して駆動輪４に伝達される。
【００３３】
また、油圧回生システム３は、エンジン１の動力によらずに単独でハイブリッド車両１００を走行させることが可能である。この場合、ＥＣＵ３０は、エンジン１を停止（燃料の燃焼を停止し動力を出力しない状態）し第一クラッチＣ１を開放状態とし、かつ第二クラッチＣ２を係合状態として、エンジン１の動力によらずに油圧回生システム３が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させる油圧走行を実行することができる。
【００３４】
ＥＣＵ３０は、車速及びアクセル開度などの条件に基づいて、駆動輪４に伝達するべき要求トルクあるいは要求駆動力を算出し、その算出結果に基づいて、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、油圧回生システム３及びクラッチＣ１，Ｃ２を制御する。要求トルクや要求駆動力は、ハイブリッド車両１００の走行負荷に対応する。
【００３５】
また、ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の減速走行時に回生制御を行うことができる。回生制御は、例えば、ハイブリッド車両１００において制動要求が検出されている場合になされる。本実施形態のハイブリッド車両１００は、油圧回生システム３によって油圧回生を行うことができる。
【００３６】
例えば、ＥＣＵ３０は、図２の減速走行時の運動エネルギーの流れを示す図に例示するように、油圧回生システム３に回生蓄圧を行わせる場合、エンジン１を停止し、第一クラッチＣ１を開放状態とし、第二クラッチＣ２を係合状態とし、かつ油圧ポンプモータ３２を油圧ポンプとして作動させる。この結果、この車両制御システム１−１は、駆動輪４からの動力が第一ギアＧ１、第二ギアＧ２及び第二クラッチＣ２を介して油圧ポンプモータ３２に伝達され、油圧ポンプモータ３２を油圧ポンプとして作動させる。これにより、油圧ポンプモータ３２は、駆動輪４から入力される動力を作動圧の圧力エネルギーに回生変換してアキュームレータ３１に蓄える。
【００３７】
上記のように、車両制御システム１−１は、走行中に油圧ポンプモータ３２による回生を行ってアキュームレータ３１に油圧を蓄圧しておくことで、油圧によるアシストや油圧走行が可能となり、走行性能を向上できる。
【００３８】
そして、本実施形態のＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の減速走行中に駆動輪４からの動力によってエンジン１のクランクシャフト１ａを回転駆動して、エンジン１を始動する際に、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動に応じて、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御することで、ハイブリッド車両１００の走行中に適正にエンジン１を始動できるようにしている。
【００３９】
例えば、この車両制御システム１−１では、油圧回生システム３によって油圧回生を行う際には、基本的にはエンジン１を停止した状態としている。このため、この車両制御システム１−１は、油圧回生システム３による油圧回生中においては、エンジン１での燃料の燃焼が停止されエンジン１が動力を出力しない状態となることから、エンジン１の動力を利用して発電するオルタネータ５での発電も停止した状態となる。そして、ＥＣＵ３０は、例えば、このようにオルタネータ５での発電を停止した状態で、バッテリー６の蓄電量が予め設定される所定量以下となった場合に、オルタネータ５で発電する必要が生じるため、エンジン１を再始動する。ここで、バッテリー６の蓄電量に対して予め設定される所定量は、例えば、バッテリー６の仕様、電気負荷等に応じて予め設定される。
【００４０】
この場合、ＥＣＵ３０は、図３の減速走行時の運動エネルギーの流れを示す図に例示するように、駆動輪４からの動力を油圧ポンプモータ３２に伝達して油圧回生システム３による油圧回生を行って減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギー（減速エネルギー）を圧力エネルギーに回生変換する。そしてさらに、ＥＣＵ３０は、第一クラッチＣ１も係合状態とし、駆動輪４からの動力をエンジン１のクランクシャフト１ａに伝達し、スタータ（不図示）等によるクランキングによらずに、減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギーを利用してクランクシャフト１ａをクランキングしファイアリングを開始してエンジン１を再始動させる。すなわち、ＥＣＵ３０は、減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギーを利用してクランクシャフト１ａを回転駆動していわゆる押しがけによりエンジン１を再始動する。
【００４１】
この結果、この車両制御システム１−１は、エンジン１が再始動すると、クランクシャフト１ａの回転に連動してオルタネータ５が発電を開始する。そして、車両制御システム１−１は、オルタネータ５が発電した電力を、ハイブリッド車両１００の電気負荷に電力を供給すると共にバッテリー６に蓄えることが可能となり、例えば、種々の補機を適正に駆動させることができるようになる。
【００４２】
そしてこのとき、ＥＣＵ３０は、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動に応じて、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御する。典型的には、ＥＣＵ３０は、エンジン１を始動する際に、上記のような押しがけによって、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動を推定、又は、検出し、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御して、このトルク変動に応じた回生変換量とし、トルク変動を相殺する。
【００４３】
すなわち、ＥＣＵ３０は、押しがけによるクランキング中に運動エネルギーがエンジン１に伝達されることによるトルク変動と逆位相の油圧回生トルクを油圧ポンプモータ３２に出力させることで、押しがけ時に第一クラッチＣ１を係合状態とすることにより駆動輪４に作用するトルク変動を低減することができる。言い換えれば、車両制御システム１−１は、減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギーを利用してクランクシャフト１ａを回転駆動して押しがけによりエンジン１を再始動することで損失するエネルギーを、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を調節し油圧回生トルクを調節することで補償することができ、結果として、駆動輪４に作用するトルク変動を低減することができる。
【００４４】
この結果、この車両制御システム１−１は、油圧ポンプモータ３２による油圧回生トルクを、エンジン１の押しがけによるトルク変動に応じてこのトルク変動を相殺する大きさに合わせることにより、エンジン１の再始動時のショックを低減することができる。つまり、車両制御システム１−１は、エンジン１の停止中に発電できないシステムにおいて、減速時の油圧回生中にバッテリー６の蓄電量（充電量）の低下による発電のためのエンジン１の再始動要求に対して、押しがけ時のエンジン再始動による負荷増加に伴うショックを低減することができる。例えば、車両制御システム１−１は、加速時に要求駆動力に対して、油圧回生システム３による油圧駆動力では駆動力が不足する場合に限らず、減速中に電力不足になるとエンジン再始動が行われる場合があるが、このように減速中にエンジン再始動され、回生が行われる状況であっても、適正にエンジン１を再始動して対応することが可能となる。
【００４５】
次に、図４のフローチャートを参照してＥＣＵ３０による油圧回生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。
【００４６】
まず、ＥＣＵ３０は、ブレーキセンサ３０ｃが検出したブレーキペダルの操作量や車両制御の状態等に基づいて要求減速度を算出する（ＳＴ１）。
【００４７】
次に、ＥＣＵ３０は、第二クラッチＣ２を係合状態とし、ＳＴ１で算出した要求減速度に基づいて、油圧回生量（回生変換量）を算出して、算出した油圧回生量に基づいて、油圧ポンプモータ３２による油圧回生量を制御する（ＳＴ２）。
【００４８】
次に、ＥＣＵ３０は、エンジン再始動要求があるか否かを判定する（ＳＴ３）。例えば、ＥＣＵ３０は、充電状態検出器３０ａの検出結果に基づいてバッテリー６の蓄電量等に応じたパラメータである充電状態ＳＯＣを取得し、バッテリー６の蓄電量が予め設定される所定量以下となったか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ３０は、バッテリー６の蓄電量が所定量以下となったと判定した場合にエンジン再始動要求があると判定する一方、蓄電量が所定量より大きいと判定した場合にエンジン再始動要求がないと判定する。
【００４９】
ＥＣＵ３０は、エンジン再始動要求があると判定した場合（ＳＴ３：Ｙｅｓ）、第一クラッチＣ１を係合状態とすると共に、押しがけによるエンジン再始動のためにクランクシャフト１ａに生じるトルク変動に応じて、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御する（ＳＴ４）。ＥＣＵ３０は、エンジン再始動に際して第一クラッチＣ１を係合状態とすることによって生じるフリクショントルクやクランキングトルクによる減速トルクの増減、これに応じたトルク変動に対して、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御して油圧回生トルクを調節してこれを相殺する。
【００５０】
ここで、ＥＣＵ３０は、種々の手法を用いてクランクシャフト１ａに生じるトルク変動をする推定することができる。ＥＣＵ３０は、例えば、エンジン状態検出装置３０ｂの検出結果に基づいてエンジン水温、エンジン回転数、スロットル開度等を取得し、取得したエンジン水温、エンジン回転数、スロットル開度と不図示のエンジンフリクショントルクマップとからエンジンフリクショントルクを算出する。そして、ＥＣＵ３０は、クランクシャフト１ａの回転速度の微分値（すなわち、回転加速速度）と慣性質量とに基づいたトルクを算出し、当該算出したトルク、上記のエンジンフリクショントルク、予め計測されたエンジンクランキング始動時のトルク変動パターン等に基づいて、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動をする推定することができる。また、ＥＣＵ３０は、エンジントルクセンサを設けて、このエンジントルクセンサの検出結果に基づいて、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動をする推定することもできる。
【００５１】
そして、ＥＣＵ３０は、押しがけによるエンジン再始動のためにクランクシャフト１ａに生じるトルク変動に応じて油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御した後、エンジン１の燃焼室への燃料の供給を再開しエンジン１を再始動する（ＳＴ５）。
【００５２】
その後、ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００に作用する加速度が０より大きいか否かを判定し（ＳＴ６）、加速度が０より大きいと判定した場合（ＳＴ６：Ｙｅｓ）、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期に移行する。ＥＣＵ３０は、加速度が０以下である、すなわち、減速中であると判定した場合（ＳＴ６：Ｎｏ）、ＳＴ１に戻って以降の処理を繰り返し実行する。
【００５３】
ＥＣＵ３０は、ＳＴ３にて、エンジン再始動要求がないと判定した場合（ＳＴ３：Ｎｏ）、ＳＴ４、ＳＴ５の処理を飛ばしてＳＴ６の処理に移行して、以降の処理を行う。
【００５４】
次に、図５のタイムチャートを参照してＥＣＵ３０による油圧回生制御の一例を説明する。この図５は、横軸を時間軸、縦軸を車速、第１クラッチＣ１の状態、エンジン回転数、車両がエンジン１に加えるトルク、油圧回生トルク、車両が油圧回生とエンジン１に加えるトルク、バッテリー６の充電量（蓄電量）としている。ここで、車両がエンジン１に加えるトルクは、減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギーを利用してエンジン１を押しがけする際にクランクシャフト１ａに生じるトルクに相当する。
【００５５】
車両制御システム１−１は、ハイブリッド車両１００の減速走行中にエンジン１が停止され、第一クラッチＣ１が開放状態、第二クラッチＣ２が係合状態とされ、かつ油圧ポンプモータ３２が油圧ポンプとして作動することで、この油圧ポンプモータ３２が駆動輪４から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換し、これに応じた油圧回生トルクが発生する。
【００５６】
そして、車両制御システム１−１は、時刻ｔ１にてバッテリー６の充電量が低下し予め設定される所定量Ｔｈとなると、エンジン再始動要求が発生し、第一クラッチＣ１も係合状態とされる。これにより、車両制御システム１−１は、図５中に囲み線Ａに示すように、減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギーによってクランクシャフト１ａがクランキングされ、クランクシャフト１ａにトルク変動が生じる。そして、車両制御システム１−１は、図５中に囲み線Ｂに示すように、押しがけによるクランキング中に運動エネルギーがエンジン１に伝達されることによるトルク変動に応じて油圧ポンプモータ３２による回生変換量が調節され、このトルク変動と逆位相の油圧回生トルクを油圧ポンプモータ３２に出力させ、トルク変動を相殺するためのトルクに応じて回生変換量を低下、増加させる。この結果、車両制御システム１−１は、エンジン１の再始動時のショックを低減することができる。
【００５７】
以上で説明した実施形態に係る車両制御システム１−１によれば、燃料を燃焼させてハイブリッド車両１００の駆動輪４に作用させる動力を発生するエンジン１と、駆動輪４から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換してアキュームレータ３１に蓄えることが可能な油圧ポンプモータ３２と、ハイブリッド車両１００の減速走行中に駆動輪４からの動力によってエンジン１のクランクシャフト１ａを回転駆動してエンジン１を始動する際に、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動に応じて、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御するＥＣＵ３０とを備える。したがって、車両制御システム１−１は、エンジン１の再始動時のショックを低減することができ、ハイブリッド車両１００の走行中に適正にエンジン１を始動できることができる。
【００５８】
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。
【００５９】
以上で説明した油圧回生システム３は、図示したものには限定されない。油圧回生システム３は、駆動輪４から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換して蓄圧装置に蓄えることが可能な圧力変換装置を含んで構成されるものであればよい。
【００６０】
以上の説明では、制御装置は、車両の走行中に蓄電装置の蓄電量が予め設定される所定量以下となった場合に内燃機関を始動するものとして説明したが、車両の走行中に内燃機関を始動するのはこの場合だけに限られない。
【符号の説明】
【００６１】
１−１ 車両制御システム
１ エンジン（内燃機関）
１ａ クランクシャフト（機関出力軸）
２ Ｔ／Ｍ
３ 油圧回生システム
４ 駆動輪
５ オルタネータ（発電装置）
６ バッテリー（蓄電装置）
３１ アキュームレータ（蓄圧装置）
３２ 油圧ポンプモータ（圧力変換装置）
３３ リザーブタンク
１００ ハイブリッド車両（車両）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両制御システムとして、蓄積したエネルギーを利用して車両を走行させる技術が提案されている。なお、種々の従来の車両制御システムとして、例えば、特許文献１には、車両の運動エネルギーを用いたクランキングにより、停止状態のエンジンを起動させる車両の駆動源制御装置が開示されている。この車両の駆動源制御装置は、エンジンのクランキング時に、車輪にもたらされるトルク変動を相殺するようモータへの指示トルクを加減することで、クランキング中に運動エネルギーがエンジンに伝達されることによるトルク変動と逆位相のトルクをモータに出力させ、合算トルクを一定化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２０１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の車両制御システムは、例えば、入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換して蓄圧装置に蓄えることが可能な車両において、走行中により適正に内燃機関（エンジン）を始動できることが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、車両の走行中に適正に内燃機関を始動でき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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、燃料を燃焼させて車両の駆動輪に作用させる動力を発生する内燃機関と、前記駆動輪から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換して蓄圧装置に蓄えることが可能な圧力変換装置と、前記車両の減速走行中に前記駆動輪からの動力によって前記内燃機関の機関出力軸を回転駆動して当該内燃機関を始動する際に、前記機関出力軸に生じるトルク変動に応じて、前記圧力変換装置による回生変換量を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、上記車両制御システムでは、前記制御装置は、前記圧力変換装置による回生変換量を制御して、前記内燃機関を始動する際に、前記機関出力軸に生じるトルク変動を相殺するものとすることができる。
【０００８】
また、上記車両制御システムでは、前記内燃機関の動力を利用して発電し当該発電した電力を蓄電装置に蓄えることが可能な発電装置を備え、前記制御装置は、前記蓄電装置の蓄電量が予め設定される所定量以下となった場合に前記内燃機関を始動するものとすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車両制御システムは、車両の走行中に適正に内燃機関を始動できることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る車両制御システムが適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る車両制御システムの油圧回生時のエネルギーフローを示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る車両制御システムのエンジン再始動時のエネルギーフローを示す図である。
【図４】図４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示すフローチャートである。
【図５】図５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示すタイムチャーである。
【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。
【００１２】
［実施形態］
図１は、実施形態に係る車両制御システムが適用されるハイブリッド車両の概略構成図、図２は、実施形態に係る車両制御システムの油圧回生時のエネルギーフローを示す図、図３は、実施形態に係る車両制御システムのエンジン再始動時のエネルギーフローを示す図、図４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示すフローチャート、図５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示すタイムチャートである。
【００１３】
本実施形態は、典型的には、車両に適用されるものであり、下記の構成要素を有している。
（１）エンジン。
（２）アキュームレータ、リザーブタンク、油圧ポンプモータ等からなる油圧回生システム。
（３）エンジンと連動して発電できるオルタネータ等の発電装置。
（４）車両の走行状態に応じて、エンジン停止と、クラッチによってエンジンと駆動軸とを分離できる機構。
（５）エンジン再始動による車両へのトルク変動を推定、又は、検出する装置。
（６）車両の運動エネルギーでエンジンをクランキングする機構。
（７）減速時の油圧回生中に、車両の運動エネルギーによってエンジンを始動する場合に油圧回生量を制御する装置。
【００１４】
そして、本実施形態は、これらの構成要素によって、例えば、車両の減速エネルギーによるエンジン押しがけ可能な構成とする。本実施形態は、例えば、油圧回生ではエンジン停止中に発電できないため、バッテリー充電量が低下すると、エンジンを再始動させオルタネータ等で発電する必要が生じる。このときに、本実施形態は、車両の減速エネルギーによるエンジン押しがけ時に生じるショックを油圧回生量の制御により低減する。
【００１５】
具体的には、本実施形態に係る車両制御システム１−１は、図１に示すように、油圧回生システムを用いたいわゆるハイブリッドシステムを構成し、例えば、ハイブリッド車両１００に搭載される。ハイブリッド車両１００は、油圧式の力行／回生装置（油圧ポンプモータ３２）を備えている。本実施形態のハイブリッド車両１００は、燃料を燃焼させてハイブリッド車両１００の駆動輪４に作用させる動力を発生する内燃機関としてのエンジン１と、油圧エネルギーによりＨＶ走行可能な油圧回生システム３とを組み合わせている。
【００１６】
ハイブリッド車両１００の車両制御システム１−１は、内燃機関としてのエンジン１、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２、油圧回生システム３、駆動輪４、発電装置としてのオルタネータ５、蓄電装置としてのバッテリー６、制御装置としてのＥＣＵ３０等を備えている。
【００１７】
エンジン１は、ハイブリッド車両１００の動力源である。エンジン１は、燃料を燃焼させて駆動輪４に作用させる動力を発生する。エンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを機関出力軸としてのクランクシャフト１ａの回転運動に変換して出力する。エンジン１のクランクシャフト１ａは、Ｔ／Ｍ２の入力軸と接続されている。Ｔ／Ｍ２は、例えば、自動変速機であり、エンジン１から入力される動力を変速して変速機出力軸２ａに出力する。Ｔ／Ｍ２の変速機出力軸２ａは、第一クラッチＣ１を介して第一ギアＧ１に接続されている。第一ギアＧ１は、駆動軸等を介して駆動輪４と接続されている。
【００１８】
油圧回生システム３は、入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄えることができると共に、蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して出力することができる。油圧回生システム３は、蓄圧装置としてのアキュームレータ３１、油圧による駆動力の出力及び回生が可能な圧力変換装置としての油圧ポンプモータ３２、リザーブタンク３３等を有する。
【００１９】
アキュームレータ３１は、作動流体を加圧状態で蓄える。本実施形態の油圧回生システム３は、作動流体として例えば作動油を用いることができる。アキュームレータ３１は、高圧の作動油を蓄えることが可能な蓄圧容器であり、高圧油路３４を介して油圧ポンプモータ３２と接続されている。アキュームレータ３１は、油圧の蓄圧及び油圧ポンプモータ３２への油圧の供給が可能である。油圧ポンプモータ３２は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３と接続されている。リザーブタンク３３は、作動油を貯留する貯留タンクである。油圧ポンプモータ３２の回転軸３２ａは、第二クラッチＣ２を介して第二ギアＧ２と接続されている。
【００２０】
油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとしての機能を有すると共に、油圧モータとしての機能も有している圧力変換装置である。油圧ポンプモータ３２は、入力される動力を作動油の圧力エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄えること、及び、アキュームレータ３１に蓄えられた圧力エネルギーを動力に変換してハイブリッド車両１００の駆動輪４に対して出力することが可能である。油圧ポンプモータ３２は、後述するように、例えば、駆動輪４から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換してアキュームレータ３１に蓄えることが可能である。
【００２１】
具体的には、油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとして機能する場合、第二クラッチＣ２を介して回転軸３２ａに入力される動力によって駆動されることにより、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３の作動流体を吸引し、吸引した作動流体を加圧して高圧油路３４に吐出する。高圧油路３４に吐出された作動流体は、アキュームレータ３１に蓄圧される。例えば、油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の走行時に駆動輪４から伝達される動力を圧力に変換して出力することができる。つまり、油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを作動油の圧力に回生変換して出力する圧力回生装置としての機能も有する。
【００２２】
また、油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして機能する場合、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって駆動されることにより、作動流体の圧力エネルギーを動力に変換して回転軸３２ａに出力する。油圧ポンプモータ３２が出力する動力は、第二クラッチＣ２が係合状態である場合に、第二クラッチＣ２、第二ギアＧ２及び第一ギアＧ１を介して駆動輪４に伝達されてハイブリッド車両１００を走行させることができる。つまり、油圧ポンプモータ３２は、アキュームレータ３１に蓄えられた圧力エネルギーをハイブリッド車両１００の走行用の動力に変換して駆動輪４に対して出力することができる。このとき、油圧ポンプモータ３２を駆動した作動油は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３に流入する。
【００２３】
油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして出力する動力の大きさ、及び油圧ポンプとして機能するときの負荷の大きさを可変に制御することができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、斜板ポンプや斜軸ポンプ等の可変容量式のポンプモータとすることができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、容量０から最大容量まで無段階にポンプ容量／モータ容量を制御できるものとすることができる。油圧ポンプモータ３２は、ポンプ容量を増減させることによってポンプ負荷、すなわち負荷トルクを増減させることができる。また、油圧ポンプモータ３２は、モータ容量を増減させることによって回転軸３２ａに出力する動力、すなわち出力トルクを増減させることができる。
【００２４】
オルタネータ５は、エンジン１の動力を利用して発電し、発電した電力を、インバータなどを介して、ハイブリッド車両１００の電気負荷に電力を供給すると共にバッテリー６に蓄えることが可能である。オルタネータ５は、例えば、プーリ、ベルト等を介してクランクシャフト１ａに連結され、これにより、このクランクシャフト１ａの回転に連動して駆動する。
【００２５】
バッテリー６は、電力を蓄えること、及び、蓄えた電力を放電することが可能な蓄電装置である。
【００２６】
なお、この車両制御システム１−１は、上述した第一ギアＧ１と第二ギアＧ２とが常時噛み合っており、相互に動力を伝達することができる。
【００２７】
ＥＣＵ３０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の走行制御を行う走行制御装置としての機能を有している。また、本実施形態のＥＣＵ３０は、回生制御を行う回生制御装置としての機能を有している。ＥＣＵ３０は、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２、オルタネータ５、バッテリー６及び各クラッチＣ１，Ｃ２等が電気的に、あるいは、油圧制御装置等を介して接続されている。エンジン１、Ｔ／Ｍ２、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２、オルタネータ５、バッテリー６及び各クラッチＣ１，Ｃ２は、ＥＣＵ３０によって制御される。
【００２８】
バッテリー６は、バッテリー６の充放電状態や電圧等を検出する充電状態検出器３０ａが接続されている。ＥＣＵ３０は、この充電状態検出器３０ａによる検出結果に基づいて、バッテリー６の充電状態ＳＯＣやバッテリー温度を取得することができる。充電状態ＳＯＣは、バッテリー６の蓄電量（以下、「充電量」ということもある。）等に応じたパラメータである。エンジン１は、エンジン１の状態を検出するエンジン状態検出装置３０ｂが設けられている。エンジン状態検出装置３０ｂは、エンジン水温、エンジン回転数、スロットル開度等を検出する種々のセンサ等を含んで構成される。ＥＣＵ３０は、エンジン状態検出装置３０ｂによる検出結果に基づいて、エンジン１の状態に関する情報を取得することができる。また、この車両制御システム１−１は、運転者によるブレーキペダルの操作量（ブレーキ操作量）を検出するブレーキセンサ３０ｃが設けられている。ＥＣＵ３０は、ブレーキセンサ３０ｃによる検出結果に基づいて、ブレーキペダルの操作量を取得することができる。このブレーキペダルの操作量は、例えば、ブレーキペダルのペダル踏力であり、典型的には、運転者がハイブリッド車両１００に要求する制動要求操作の操作量に応じた値に相当し、さらに言えば、運転者が要求する要求減速度に応じた値に相当する。
【００２９】
各クラッチＣ１，Ｃ２は、それぞれ開放状態と係合状態とに切替え可能である。各クラッチＣ１，Ｃ２は、油圧等によって開放状態と係合状態とを切替えるアクチュエータをそれぞれ有している。この車両制御システム１−１は、これらのアクチュエータがＥＣＵ３０から出力される指令に応じて作動することにより、各クラッチＣ１，Ｃ２の状態が制御される。なお、各クラッチＣ１，Ｃ２は、完全係合状態のみならず、半係合状態に制御することも可能であり、更に、半係合状態における動力の伝達度合いを制御することも可能である。
【００３０】
ＥＣＵ３０は、エンジン１、油圧回生システム３の少なくともいずれか１つが出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させることができる。例えば、ＥＣＵ３０は、少なくともエンジン１の動力によってハイブリッド車両１００を走行させるエンジン走行を実行することができる。ＥＣＵ３０は、エンジン１が出力する動力を駆動輪４に出力する場合、第一クラッチＣ１を係合状態とする。また、ＥＣＵ３０は、エンジン走行において、シフトポジションや走行状態に応じてＴ／Ｍ２の変速比を制御する。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、エンジン走行において、油圧回生システム３が出力する動力を駆動輪４に伝達してハイブリッド車両１００を走行させることもできる。ＥＣＵ３０は、例えば、ハイブリッド車両１００の加速時等にエンジン１のトルクが不足する場合に、油圧回生システム３にエンジン１をアシストさせる。
【００３２】
例えば、ＥＣＵ３０は、油圧回生システム３によって動力を出力させる場合、第二クラッチＣ２を係合状態とすると共に、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって油圧ポンプモータ３２を駆動する。アキュームレータ３１内の加圧された作動流体は、油圧ポンプモータ３２に供給され、油圧ポンプモータ３２を駆動して回転軸３２ａを回転させる。つまり、この車両制御システム１−１は、油圧ポンプモータ３２において、油圧エネルギーが回転軸３２ａの回転動作に変換される。回転軸３２ａに出力された動力は、第二クラッチＣ２、第二ギアＧ２及び第一ギアＧ１を介して駆動輪４に伝達される。
【００３３】
また、油圧回生システム３は、エンジン１の動力によらずに単独でハイブリッド車両１００を走行させることが可能である。この場合、ＥＣＵ３０は、エンジン１を停止（燃料の燃焼を停止し動力を出力しない状態）し第一クラッチＣ１を開放状態とし、かつ第二クラッチＣ２を係合状態として、エンジン１の動力によらずに油圧回生システム３が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させる油圧走行を実行することができる。
【００３４】
ＥＣＵ３０は、車速及びアクセル開度などの条件に基づいて、駆動輪４に伝達するべき要求トルクあるいは要求駆動力を算出し、その算出結果に基づいて、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、油圧回生システム３及びクラッチＣ１，Ｃ２を制御する。要求トルクや要求駆動力は、ハイブリッド車両１００の走行負荷に対応する。
【００３５】
また、ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の減速走行時に回生制御を行うことができる。回生制御は、例えば、ハイブリッド車両１００において制動要求が検出されている場合になされる。本実施形態のハイブリッド車両１００は、油圧回生システム３によって油圧回生を行うことができる。
【００３６】
例えば、ＥＣＵ３０は、図２の減速走行時の運動エネルギーの流れを示す図に例示するように、油圧回生システム３に回生蓄圧を行わせる場合、エンジン１を停止し、第一クラッチＣ１を開放状態とし、第二クラッチＣ２を係合状態とし、かつ油圧ポンプモータ３２を油圧ポンプとして作動させる。この結果、この車両制御システム１−１は、駆動輪４からの動力が第一ギアＧ１、第二ギアＧ２及び第二クラッチＣ２を介して油圧ポンプモータ３２に伝達され、油圧ポンプモータ３２を油圧ポンプとして作動させる。これにより、油圧ポンプモータ３２は、駆動輪４から入力される動力を作動圧の圧力エネルギーに回生変換してアキュームレータ３１に蓄える。
【００３７】
上記のように、車両制御システム１−１は、走行中に油圧ポンプモータ３２による回生を行ってアキュームレータ３１に油圧を蓄圧しておくことで、油圧によるアシストや油圧走行が可能となり、走行性能を向上できる。
【００３８】
そして、本実施形態のＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の減速走行中に駆動輪４からの動力によってエンジン１のクランクシャフト１ａを回転駆動して、エンジン１を始動する際に、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動に応じて、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御することで、ハイブリッド車両１００の走行中に適正にエンジン１を始動できるようにしている。
【００３９】
例えば、この車両制御システム１−１では、油圧回生システム３によって油圧回生を行う際には、基本的にはエンジン１を停止した状態としている。このため、この車両制御システム１−１は、油圧回生システム３による油圧回生中においては、エンジン１での燃料の燃焼が停止されエンジン１が動力を出力しない状態となることから、エンジン１の動力を利用して発電するオルタネータ５での発電も停止した状態となる。そして、ＥＣＵ３０は、例えば、このようにオルタネータ５での発電を停止した状態で、バッテリー６の蓄電量が予め設定される所定量以下となった場合に、オルタネータ５で発電する必要が生じるため、エンジン１を再始動する。ここで、バッテリー６の蓄電量に対して予め設定される所定量は、例えば、バッテリー６の仕様、電気負荷等に応じて予め設定される。
【００４０】
この場合、ＥＣＵ３０は、図３の減速走行時の運動エネルギーの流れを示す図に例示するように、駆動輪４からの動力を油圧ポンプモータ３２に伝達して油圧回生システム３による油圧回生を行って減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギー（減速エネルギー）を圧力エネルギーに回生変換する。そしてさらに、ＥＣＵ３０は、第一クラッチＣ１も係合状態とし、駆動輪４からの動力をエンジン１のクランクシャフト１ａに伝達し、スタータ（不図示）等によるクランキングによらずに、減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギーを利用してクランクシャフト１ａをクランキングしファイアリングを開始してエンジン１を再始動させる。すなわち、ＥＣＵ３０は、減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギーを利用してクランクシャフト１ａを回転駆動していわゆる押しがけによりエンジン１を再始動する。
【００４１】
この結果、この車両制御システム１−１は、エンジン１が再始動すると、クランクシャフト１ａの回転に連動してオルタネータ５が発電を開始する。そして、車両制御システム１−１は、オルタネータ５が発電した電力を、ハイブリッド車両１００の電気負荷に電力を供給すると共にバッテリー６に蓄えることが可能となり、例えば、種々の補機を適正に駆動させることができるようになる。
【００４２】
そしてこのとき、ＥＣＵ３０は、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動に応じて、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御する。典型的には、ＥＣＵ３０は、エンジン１を始動する際に、上記のような押しがけによって、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動を推定、又は、検出し、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御して、このトルク変動に応じた回生変換量とし、トルク変動を相殺する。
【００４３】
すなわち、ＥＣＵ３０は、押しがけによるクランキング中に運動エネルギーがエンジン１に伝達されることによるトルク変動と逆位相の油圧回生トルクを油圧ポンプモータ３２に出力させることで、押しがけ時に第一クラッチＣ１を係合状態とすることにより駆動輪４に作用するトルク変動を低減することができる。言い換えれば、車両制御システム１−１は、減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギーを利用してクランクシャフト１ａを回転駆動して押しがけによりエンジン１を再始動することで損失するエネルギーを、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を調節し油圧回生トルクを調節することで補償することができ、結果として、駆動輪４に作用するトルク変動を低減することができる。
【００４４】
この結果、この車両制御システム１−１は、油圧ポンプモータ３２による油圧回生トルクを、エンジン１の押しがけによるトルク変動に応じてこのトルク変動を相殺する大きさに合わせることにより、エンジン１の再始動時のショックを低減することができる。つまり、車両制御システム１−１は、エンジン１の停止中に発電できないシステムにおいて、減速時の油圧回生中にバッテリー６の蓄電量（充電量）の低下による発電のためのエンジン１の再始動要求に対して、押しがけ時のエンジン再始動による負荷増加に伴うショックを低減することができる。例えば、車両制御システム１−１は、加速時に要求駆動力に対して、油圧回生システム３による油圧駆動力では駆動力が不足する場合に限らず、減速中に電力不足になるとエンジン再始動が行われる場合があるが、このように減速中にエンジン再始動され、回生が行われる状況であっても、適正にエンジン１を再始動して対応することが可能となる。
【００４５】
次に、図４のフローチャートを参照してＥＣＵ３０による油圧回生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。
【００４６】
まず、ＥＣＵ３０は、ブレーキセンサ３０ｃが検出したブレーキペダルの操作量や車両制御の状態等に基づいて要求減速度を算出する（ＳＴ１）。
【００４７】
次に、ＥＣＵ３０は、第二クラッチＣ２を係合状態とし、ＳＴ１で算出した要求減速度に基づいて、油圧回生量（回生変換量）を算出して、算出した油圧回生量に基づいて、油圧ポンプモータ３２による油圧回生量を制御する（ＳＴ２）。
【００４８】
次に、ＥＣＵ３０は、エンジン再始動要求があるか否かを判定する（ＳＴ３）。例えば、ＥＣＵ３０は、充電状態検出器３０ａの検出結果に基づいてバッテリー６の蓄電量等に応じたパラメータである充電状態ＳＯＣを取得し、バッテリー６の蓄電量が予め設定される所定量以下となったか否かを判定する。この場合、ＥＣＵ３０は、バッテリー６の蓄電量が所定量以下となったと判定した場合にエンジン再始動要求があると判定する一方、蓄電量が所定量より大きいと判定した場合にエンジン再始動要求がないと判定する。
【００４９】
ＥＣＵ３０は、エンジン再始動要求があると判定した場合（ＳＴ３：Ｙｅｓ）、第一クラッチＣ１を係合状態とすると共に、押しがけによるエンジン再始動のためにクランクシャフト１ａに生じるトルク変動に応じて、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御する（ＳＴ４）。ＥＣＵ３０は、エンジン再始動に際して第一クラッチＣ１を係合状態とすることによって生じるフリクショントルクやクランキングトルクによる減速トルクの増減、これに応じたトルク変動に対して、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御して油圧回生トルクを調節してこれを相殺する。
【００５０】
ここで、ＥＣＵ３０は、種々の手法を用いてクランクシャフト１ａに生じるトルク変動をする推定することができる。ＥＣＵ３０は、例えば、エンジン状態検出装置３０ｂの検出結果に基づいてエンジン水温、エンジン回転数、スロットル開度等を取得し、取得したエンジン水温、エンジン回転数、スロットル開度と不図示のエンジンフリクショントルクマップとからエンジンフリクショントルクを算出する。そして、ＥＣＵ３０は、クランクシャフト１ａの回転速度の微分値（すなわち、回転加速速度）と慣性質量とに基づいたトルクを算出し、当該算出したトルク、上記のエンジンフリクショントルク、予め計測されたエンジンクランキング始動時のトルク変動パターン等に基づいて、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動をする推定することができる。また、ＥＣＵ３０は、エンジントルクセンサを設けて、このエンジントルクセンサの検出結果に基づいて、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動をする推定することもできる。
【００５１】
そして、ＥＣＵ３０は、押しがけによるエンジン再始動のためにクランクシャフト１ａに生じるトルク変動に応じて油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御した後、エンジン１の燃焼室への燃料の供給を再開しエンジン１を再始動する（ＳＴ５）。
【００５２】
その後、ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００に作用する加速度が０より大きいか否かを判定し（ＳＴ６）、加速度が０より大きいと判定した場合（ＳＴ６：Ｙｅｓ）、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期に移行する。ＥＣＵ３０は、加速度が０以下である、すなわち、減速中であると判定した場合（ＳＴ６：Ｎｏ）、ＳＴ１に戻って以降の処理を繰り返し実行する。
【００５３】
ＥＣＵ３０は、ＳＴ３にて、エンジン再始動要求がないと判定した場合（ＳＴ３：Ｎｏ）、ＳＴ４、ＳＴ５の処理を飛ばしてＳＴ６の処理に移行して、以降の処理を行う。
【００５４】
次に、図５のタイムチャートを参照してＥＣＵ３０による油圧回生制御の一例を説明する。この図５は、横軸を時間軸、縦軸を車速、第１クラッチＣ１の状態、エンジン回転数、車両がエンジン１に加えるトルク、油圧回生トルク、車両が油圧回生とエンジン１に加えるトルク、バッテリー６の充電量（蓄電量）としている。ここで、車両がエンジン１に加えるトルクは、減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギーを利用してエンジン１を押しがけする際にクランクシャフト１ａに生じるトルクに相当する。
【００５５】
車両制御システム１−１は、ハイブリッド車両１００の減速走行中にエンジン１が停止され、第一クラッチＣ１が開放状態、第二クラッチＣ２が係合状態とされ、かつ油圧ポンプモータ３２が油圧ポンプとして作動することで、この油圧ポンプモータ３２が駆動輪４から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換し、これに応じた油圧回生トルクが発生する。
【００５６】
そして、車両制御システム１−１は、時刻ｔ１にてバッテリー６の充電量が低下し予め設定される所定量Ｔｈとなると、エンジン再始動要求が発生し、第一クラッチＣ１も係合状態とされる。これにより、車両制御システム１−１は、図５中に囲み線Ａに示すように、減速走行中のハイブリッド車両１００の運動エネルギーによってクランクシャフト１ａがクランキングされ、クランクシャフト１ａにトルク変動が生じる。そして、車両制御システム１−１は、図５中に囲み線Ｂに示すように、押しがけによるクランキング中に運動エネルギーがエンジン１に伝達されることによるトルク変動に応じて油圧ポンプモータ３２による回生変換量が調節され、このトルク変動と逆位相の油圧回生トルクを油圧ポンプモータ３２に出力させ、トルク変動を相殺するためのトルクに応じて回生変換量を低下、増加させる。この結果、車両制御システム１−１は、エンジン１の再始動時のショックを低減することができる。
【００５７】
以上で説明した実施形態に係る車両制御システム１−１によれば、燃料を燃焼させてハイブリッド車両１００の駆動輪４に作用させる動力を発生するエンジン１と、駆動輪４から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換してアキュームレータ３１に蓄えることが可能な油圧ポンプモータ３２と、ハイブリッド車両１００の減速走行中に駆動輪４からの動力によってエンジン１のクランクシャフト１ａを回転駆動してエンジン１を始動する際に、クランクシャフト１ａに生じるトルク変動に応じて、油圧ポンプモータ３２による回生変換量を制御するＥＣＵ３０とを備える。したがって、車両制御システム１−１は、エンジン１の再始動時のショックを低減することができ、ハイブリッド車両１００の走行中に適正にエンジン１を始動できることができる。
【００５８】
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。
【００５９】
以上で説明した油圧回生システム３は、図示したものには限定されない。油圧回生システム３は、駆動輪４から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換して蓄圧装置に蓄えることが可能な圧力変換装置を含んで構成されるものであればよい。
【００６０】
以上の説明では、制御装置は、車両の走行中に蓄電装置の蓄電量が予め設定される所定量以下となった場合に内燃機関を始動するものとして説明したが、車両の走行中に内燃機関を始動するのはこの場合だけに限られない。
【符号の説明】
【００６１】
１−１ 車両制御システム
１ エンジン（内燃機関）
１ａ クランクシャフト（機関出力軸）
２ Ｔ／Ｍ
３ 油圧回生システム
４ 駆動輪
５ オルタネータ（発電装置）
６ バッテリー（蓄電装置）
３１ アキュームレータ（蓄圧装置）
３２ 油圧ポンプモータ（圧力変換装置）
３３ リザーブタンク
１００ ハイブリッド車両（車両）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させて車両の駆動輪に作用させる動力を発生する内燃機関と、
前記駆動輪から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換して蓄圧装置に蓄えることが可能な圧力変換装置と、
前記車両の減速走行中に前記駆動輪からの動力によって前記内燃機関の機関出力軸を回転駆動して当該内燃機関を始動する際に、前記機関出力軸に生じるトルク変動に応じて、前記圧力変換装置による回生変換量を制御する制御装置とを備えることを特徴とする、
車両制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記圧力変換装置による回生変換量を制御して、前記内燃機関を始動する際に、前記機関出力軸に生じるトルク変動を相殺する、
請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項３】
前記内燃機関の動力を利用して発電し当該発電した電力を蓄電装置に蓄えることが可能な発電装置を備え、
前記制御装置は、前記蓄電装置の蓄電量が予め設定される所定量以下となった場合に前記内燃機関を始動する、
請求項１又は請求項２に記載の車両制御システム。
【請求項１】
燃料を燃焼させて車両の駆動輪に作用させる動力を発生する内燃機関と、
前記駆動輪から入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに回生変換して蓄圧装置に蓄えることが可能な圧力変換装置と、
前記車両の減速走行中に前記駆動輪からの動力によって前記内燃機関の機関出力軸を回転駆動して当該内燃機関を始動する際に、前記機関出力軸に生じるトルク変動に応じて、前記圧力変換装置による回生変換量を制御する制御装置とを備えることを特徴とする、
車両制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記圧力変換装置による回生変換量を制御して、前記内燃機関を始動する際に、前記機関出力軸に生じるトルク変動を相殺する、
請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項３】
前記内燃機関の動力を利用して発電し当該発電した電力を蓄電装置に蓄えることが可能な発電装置を備え、
前記制御装置は、前記蓄電装置の蓄電量が予め設定される所定量以下となった場合に前記内燃機関を始動する、
請求項１又は請求項２に記載の車両制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２３６４９８（Ｐ２０１２−２３６４９８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０６６０７（Ｐ２０１１−１０６６０７）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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