(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、力行および回生が可能な電動機と、前記エンジンおよび前記電動機と車両の駆動輪との間で動力を伝達する有段の自動変速機とを備え、
前記エンジンを停止して前記電動機を動力源として前記車両を走行させる電動機走行を実行可能であり、かつ、前記電動機走行において、前記電動機の動作が前記力行あるいは前記回生の何れであるかにかかわらず所定の変速制御を実行するものであって、
前記所定の変速制御は、前記電動機の回転数を前記回生の効率が高い回転数とする変速制御、あるいは前記エンジンを動力源として前記車両を走行させる場合よりも同じ車速における前記電動機の回転数を高い回転数とする変速制御の少なくともいずれか一方であり、
前記所定の変速制御では、変速を行う車速が要求パワーによらず一定である
ことを特徴とする車両制御システム。
【請求項２】
前記所定の変速制御とは、前記自動変速機において選択可能な変速段のうち前記回生の効率が最適となる変速段を選択する変速制御である
請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項３】
前記電動機走行の実行中に制動操作が検出された場合、前記所定の変速制御に代えて制動時の変速制御を行って前記電動機による前記回生を実行し、かつ、前記制動時の変速制御では、同じ車速に対して、前記所定の変速制御よりも前記自動変速機において複数段低速側の変速段を選択する
請求項１または２に記載の車両制御システム。
【請求項４】
更に、前記エンジンと前記電動機および前記自動変速機との動力の伝達経路に設けられ、前記伝達経路における動力の伝達が可能な状態と動力の伝達が不能な状態とを切替えるクラッチを備え、
車速が前記電動機走行の可能な車速よりも高車速である場合に前記クラッチにより前記伝達が可能な状態とするものであって、
前記伝達が可能な状態で制動操作が検出されて前記電動機による前記回生を実行中に、車速が低下して前記クラッチにより前記伝達が不能な状態に切替える場合、前記伝達が不能な状態への切替え後に前記所定の変速制御に代えて制動時の変速制御を行って前記電動機による前記回生を実行し、かつ、前記制動時の変速制御では、同じ車速に対して、前記所定の変速制御よりも前記自動変速機において複数段低速側の変速段を選択する
請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御システム。
【請求項５】
前記制動時の変速制御の実行中に前記制動操作が検出されなくなると、前記制動時の変速制御を終了して前記所定の変速制御を実行する
請求項３または４に記載の車両制御システム。
【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、ハイブリッド車両等の回生が可能な車両において、回生制御を実行する場合に、変速機の変速比を大きくする制御が公知である。例えば、特許文献１には、車両の運動エネルギを変速機を経由させて回生機構に伝達し、かつ、そのエネルギを蓄積させる回生制御を実行可能なハイブリッド車の制御装置において、回生制御を実行する場合に、変速機の変速比を大きくするダウンシフト制御を実行するハイブリッド車の制御装置の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５０８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、回生制御を実行する場合にダウンシフト制御を実行するシステムでは、回生制御の開始時と回生制御からの復帰時にそれぞれ変速がなされることで、変速の頻度が高くなり、ドライバビリティの低下等を招く可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、回生制御を実行可能な車両において、回生制御の開始や回生制御からの復帰による変速の頻度の増加を抑制可能な車両制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両制御システムは、エンジンと、力行および回生が可能な電動機と、前記エンジンおよび前記電動機と車両の駆動輪との間で動力を伝達する有段の自動変速機とを備え、前記エンジンを停止して前記電動機を動力源として前記車両を走行させる電動機走行を実行可能であり、かつ、前記電動機走行において、前記電動機の動作が前記力行あるいは前記回生の何れであるかにかかわらず所定の変速制御を実行するものであって、前記所定の変速制御は、前記電動機の回転数を前記回生の効率が高い回転数とする変速制御、あるいは前記エンジンを動力源として前記車両を走行させる場合よりも同じ車速における前記電動機の回転数を高い回転数とする変速制御の少なくともいずれか一方であり、前記所定の変速制御では、変速を行う車速が要求パワーによらず一定であることを特徴とする。
【０００７】
上記車両制御システムにおいて、前記所定の変速制御とは、前記自動変速機において選択可能な変速段のうち前記回生の効率が最適となる変速段を選択する変速制御であることが好ましい。
【０００８】
上記車両制御システムにおいて、前記電動機走行の実行中に制動操作が検出された場合、前記所定の変速制御に代えて制動時の変速制御を行って前記電動機による前記回生を実行し、かつ、前記制動時の変速制御では、同じ車速に対して、前記所定の変速制御よりも前記自動変速機において複数段低速側の変速段を選択することが好ましい。
【０００９】
上記車両制御システムにおいて、更に、前記エンジンと前記電動機および前記自動変速機との動力の伝達経路に設けられ、前記伝達経路における動力の伝達が可能な状態と動力の伝達が不能な状態とを切替えるクラッチを備え、車速が前記電動機走行の可能な車速よりも高車速である場合に前記クラッチにより前記伝達が可能な状態とするものであって、前記伝達が可能な状態で制動操作が検出されて前記電動機による前記回生を実行中に、車速が低下して前記クラッチにより前記伝達が不能な状態に切替える場合、前記伝達が不能な状態への切替え後に前記所定の変速制御に代えて制動時の変速制御を行って前記電動機による前記回生を実行し、かつ、前記制動時の変速制御では、同じ車速に対して、前記所定の変速制御よりも前記自動変速機において複数段低速側の変速段を選択することが好ましい。
【００１０】
上記車両制御システムにおいて、前記制動時の変速制御の実行中に前記制動操作が検出されなくなると、前記制動時の変速制御を終了して前記所定の変速制御を実行することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる車両制御システムは、電動機走行において、電動機の動作が力行あるいは回生の何れであるかにかかわらず所定の変速制御を実行するものであって、所定の変速制御は、電動機の回転数を回生の効率が高い回転数とする変速制御、あるいはエンジンを動力源として車両を走行させる場合よりも同じ車速における電動機の回転数を高い回転数とする変速制御の少なくともいずれか一方である。また、所定の変速制御では、変速を行う車速が要求パワーによらず一定である。本発明にかかる車両制御システムによれば、力行時および回生時のいずれであっても所定の変速制御がなされ、所定の変速制御では、変速を行う車速が要求パワーによらず一定であることで、回生制御の開始や回生制御からの復帰による変速の頻度の増加を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態にかかる車両制御システムによる車両制御を説明するための図である。
【図２】図２は、実施形態にかかる車両の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、変速時の回生効率について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる車両制御システムの一実施形態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。
【００１４】
（実施形態）
図１から図３を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、エンジンと、力行および回生が可能な電動機と、エンジンおよび電動機と車両の駆動輪との間で動力を伝達する有段の自動変速機とを備える車両制御システムに関する。図１は、本発明の実施形態にかかる車両制御システムによる車両制御を説明するための図、図２は、実施形態にかかる車両の概略構成を示す図である。
【００１５】
本実施形態の車両制御システム１−１は、エンジンとモータ（ＭＧ）の二つの動力源と流体継手を介して連結される動力伝達装置を備えたハイブリッド車両において、ドライバがアクセル開放したときに回生制御を実行する。このときに回生効率を悪化させる損失は、ＭＧ損失、ＴＭ損失（ギヤ比の選択方法）および変速中の回生エネルギー損失が支配的になる。従来、ハイブリッド車両の回生制御において、以下のような問題があった。
【００１６】
効率が最適となるギヤ段で回生を実行しようとすると変速が多くなり回生効率が悪化することがある。これは、回生中に変速を実行すると変速ショックを低減するために回生エネルギーの一部を使用する必要があるためである。
【００１７】
また、変速を実施せずに回生を実行するとＭＧ効率が悪い領域を使用することになり、回生効率が低下する。これは、ＭＧ効率は一般的に低回転領域で低く、ＴＭ効率は高回転領域で低いため、回生効率の向上のためには回生中のＭＧ動作点を制御する必要性があるためである。
【００１８】
力行状態と回生状態とでギヤ段を変更する（力行状態と回生状態とで選択されるギヤ段が一致していない）と、変速頻度が増加し、ドライバビリティが低下する。これは、ドライバがアクセルＯＮ→ＯＦＦ操作をしたときに最適な回生ギヤ段に変速すると、次の加速要求時には再び力行用のギヤ段へと変速を実施する必要があるためである。
【００１９】
高車速でエンジンを連れ回しながら回生を実施しているときには、低ギヤ段で走行するとエンジンフリクション損失が増加して回生効率が低下する。言い換えると、エンジンフリクショントルクは回転数に比例して飛躍的に大きくなるため、エンジンを連れ回しているときとエンジンを連れ回していないときとで最適なギヤ段は異なる。
【００２０】
本実施形態では、上記の回生効率を悪化させる損失を最適化する方法として以下の３つの方法を示す。
（１）回生開始時のギヤ段決定方法。
（２）回生から力行へのモード遷移を速やかに実行する方法。
（３）高車速からの減速制御方法。
【００２１】
上記の方法による効果は、以下の通りである。
（１）回生中の効率改善。
（２）回生変速に伴うロスエネルギー低減。
（３）回生←→力行移行時の変速頻度低減。
【００２２】
本実施形態は、以下の（Ａ）から（Ｅ）を備えることを前提としている。
（Ａ）内燃機関：単独で走行が可能なシステム。
（Ｂ）モータージェネレータ：力行・回生が可能なシステム。
（Ｃ）インプットとアウトプットを係合・開放できるクラッチ。
（Ｄ）ドライバのアクセル操作を検出できる装置。
（Ｅ）ドライバのブレーキ操作を検出できる装置。
【００２３】
図２を参照して、本実施形態にかかる車両について説明する。図２において、符号１は、ハイブリッド車両を示す。ハイブリッド車両１は、原動機としてのエンジン（内燃機関）２０と、ＭＧ（電動機）３０と、自動変速機４０とを有する。エンジン２０は、出力軸（クランクシャフト）２１から機械的な動力を出力する公知の内燃機関である。エンジン２０の出力軸２１とＭＧ３０の回転軸３１との間には、クラッチ２２が設けられている。クラッチ２２は、エンジン２０と図示しない駆動輪との動力の伝達経路に配置され、伝達経路を接続または切断するものであり、例えば摩擦係合式のクラッチである。クラッチ２２は、伝達経路における動力の伝達が可能な状態と動力の伝達が不能な状態とを切替えるものである。クラッチ２２は、図示しないアクチュエータに後述する油圧制御装置８０からＡＴＦ等の作動流体の圧力（油圧）が供給されることで係合可能であり、かつ、係合することでエンジン２０と図示しない駆動輪との動力の伝達を可能とする。
【００２４】
ＭＧ３０は、回転軸３１と連結され、回転軸３１と一体に回転するロータ３２と、ロータ３２の径方向外側に配置され、車体側に固定されたステータ３３とを有する。つまり、ＭＧ３０は、エンジン２０と駆動輪との動力の伝達経路におけるクラッチ２２よりも駆動輪側に連結されており、伝達経路としての回転軸３１を介してクラッチ２２および駆動輪に動力を伝達する（クラッチ２２および駆動輪と相互に動力を伝達する）ことが可能である。
【００２５】
ＭＧ３０は、供給された電力を機械的な動力（モータ出力トルク）に変換して回転軸３１から出力するモータとしての機能（力行機能）と、回転軸３１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（回生機能）とを有する。ＭＧ３０は、図示しないバッテリ（蓄電装置）と接続されており、バッテリとの間で電力を授受することができる。ＭＧ３０がモータとして機能する場合、ステータ３３は、電力の供給を受けて回転磁界を発生させ、その回転磁界に引き付けられてロータ３２が回転して回転軸３１からモータ出力トルクを出力する。一方、ＭＧ３０がジェネレータとして機能する場合、回転軸３１に入力されるトルクによりロータ３２が回転し、その回転がステータ３３で交流電力に変換される。ＭＧ３０には、回転軸３１の回転数を検出する図示しないレゾルバが設けられており、レゾルバの検出結果を示す信号がＥＣＵ１００に出力される。
【００２６】
自動変速機４０は、エンジン２０およびＭＧ３０と車両の図示しない駆動輪との間で動力を伝達する有段の自動変速機である。自動変速機４０は、トルクコンバータ５０と、ギヤトレーン（変速機構）６０と、電動式のオイルポンプ７０と、油圧制御装置８０とを有する。トルクコンバータ５０は、入力軸５１、出力軸５４、流体伝達機構５２およびロックアップクラッチ５３を有する。入力軸５１は、ＭＧ３０の回転軸３１と接続されており、回転軸３１と一体に回転する。流体伝達機構５２は、入力軸５１と出力軸５４との間で作動流体によりトルクを伝達できる流体継手である。ロックアップクラッチ５３は、入力軸５１と出力軸５４とを接続または切断するクラッチである。ロックアップクラッチ５３が係合すると、トルクコンバータ５０は、流体伝達機構５２を介さずに入力軸５１から出力軸５４に直接トルクを伝達することができる。
【００２７】
トルクコンバータ５０の出力軸５４は、ギヤトレーン６０の入力軸６１に接続されており、トルクコンバータ５０を介して伝達されるエンジン２０やＭＧ３０の出力トルクは、入力軸６１に入力される。ギヤトレーン６０は、トルクコンバータ５０から入力される回転を変速して、出力軸６２から図示しない駆動輪に出力する変速機構である。本実施形態のギヤトレーン６０は有段式の変速機構であるが、これには限定されず、ギヤトレーン６０は無段式の変速機構であってもよい。
【００２８】
ギヤトレーン６０は、例えば、変速要素としての図示しない複数の遊星歯車機構と、摩擦係合手段としての図示しない複数のクラッチおよびブレーキとを組み合わせて構成される多段式の変速装置である。変速要素が有するキャリヤやリングギヤ等の回転要素において、停止させる回転要素をブレーキにより切り替え、また、入力されるトルクを伝達する回転要素をクラッチで切り替えることにより、ギヤトレーン６０の変速段が変更される。
【００２９】
オイルポンプ７０は、各摩擦係合手段を動作させるための油圧を発生させる。油圧制御装置８０は、オイルポンプ７０が発生させる油圧を摩擦係合手段に配分すると共に、摩擦係合手段に配分する油圧を調整することができる。ギヤトレーン６０では、変速段ごとに係合させる摩擦係合手段の組合せが決められており、油圧制御装置８０は、ギヤトレーン６０の目標変速段に応じて係合させる各摩擦係合手段に油圧を供給する。これにより、油圧制御装置８０は、変速前の変速段に対応する摩擦係合手段を開放すると共に変速後の変速段に対応する摩擦係合手段を係合させる。油圧制御装置８０は、各変速段の摩擦係合手段に対応するソレノイドバルブ（クラッチソレノイド）を有しており、変速前後の変速段に対応するソレノイドバルブをそれぞれ制御して変速を実行する。
【００３０】
ハイブリッド車両１には、車両の各部を制御するＥＣＵ（車両制御装置）１００が設けられている。ＥＣＵ１００には、エンジン回転数、車速、バッテリの充電状態ＳＯＣ、アクセル開度、ブレーキ操作量、ＭＧ３０の回転数等を示す信号が入力される。ＥＣＵ１００は、これらの信号に基づいて、エンジン２０、ＭＧ３０、油圧制御装置８０をそれぞれ制御する。ＥＣＵ１００は、エンジン２０の燃料噴射量や燃料噴射時期、点火時期等を制御することで、エンジン２０から出力される動力（エンジン出力トルク）の大きさを調整する。また、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３０とバッテリとの間に設けられた図示しないインバータの動作を制御することで、ＭＧ３０とバッテリとの間の電力の授受を制御する。また、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３０の出力トルクあるいはＭＧ３０の発電量を制御する。また、ＥＣＵ１００は、油圧制御装置８０を制御して自動変速機４０の変速制御やクラッチ２２の係合状態（係合／非係合）の制御を行う。本実施形態の車両制御システム１−１は、エンジン２０、クラッチ２２、ＭＧ３０、自動変速機４０およびＥＣＵ１００を備える。
【００３１】
ハイブリッド車両１は、クラッチ２２を開放し、かつエンジン２０を停止してＭＧ３０を動力源としてハイブリッド車両１を走行させるＥＶ（電気自動車）走行、および、クラッチ２２を係合状態とし、かつエンジン２０およびＭＧ３０を動力源としてハイブリッド車両１を走行させるＥＨＶ（ハイブリッド電気自動車）走行が可能である。本実施形態のＥＶ走行は、電動機走行に対応する。
【００３２】
ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行において、力行状態あるいは回生状態でＭＧ３０を動作させる。ＭＧ３０において力行させる場合、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３０をモータとして動作させ、バッテリからの電力によりＭＧ３０にモータ出力トルクを出力させる。また、ＭＧ３０において回生させる場合、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３０をジェネレータとして機能させてハイブリッド車両１の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、発電された電力によりバッテリを充電する。
【００３３】
ＥＨＶ走行では、ＥＣＵ１００は、エンジン２０を動力源としてハイブリッド車両１を走行させる。エンジン出力トルクによりハイブリッド車両１を走行させるときに、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３０に発電を行わせてバッテリを充電させることができるとともに、バッテリからの電力によりＭＧ３０にモータ出力トルクを出力させてエンジン２０をアシストさせることもできる。また、ＥＨＶ走行において、減速時にＭＧ３０に回生発電を行わせることが可能である。ＥＣＵ１００は、例えば、運転者により制動操作がなされているときに回生制御を実行する。
【００３４】
ＥＣＵ１００は、例えば、低車速かつ低負荷の走行状態においてハイブリッド車両１をＥＶ走行モードで走行させ、中高車速や中高負荷の走行状態ではＥＨＶ走行モードでハイブリッド車両１を走行させる。図１は、ハイブリッド車両１の走行状態に応じてなされるＥＣＵ１００による車両制御を説明するための図である。
【００３５】
図１において、横軸は、ペラ軸回転数、すなわち、ギヤトレーン６０の出力軸６２の回転数を示す。ペラ軸回転数は、ハイブリッド車両１の車速に対応している。また、縦軸において、横軸よりも上側は、スロットル開度を示し、横軸よりも下側は、減速要求パワーを示す。スロットル開度は、エンジン２０の図示しないスロットルバルブの開度であり、アクセル開度に基づいて決定される。減速要求パワーは、ハイブリッド車両１に要求される負の（減速側の）走行パワーである。
【００３６】
図１において、符号Ｒ１は、ＥＶ走行が可能な領域であるＥＶ領域を示す。ＥＶ領域Ｒ１では、ＥＣＵ１００は、基本的に、ＥＶ走行によりハイブリッド車両１を走行させる。つまり、ＥＶ領域Ｒ１では、基本的にエンジン２０の出力する動力によらずに、ＭＧ３０を動力源として、ＭＧ３０を力行状態あるいは回生状態としてハイブリッド車両１を走行させる。ＥＶ領域Ｒ１よりも高回転側や高負荷側は、ＥＨＶ走行モードが選択されるＥＨＶ領域である。
【００３７】
符号Ｎｐ１は、クラッチ２２の開放を許可するか否かのペラ軸回転数の閾値であるクラッチ開放許可回転数を示す。ＥＣＵ１００は、ペラ軸回転数が、クラッチ開放許可回転数Ｎｐ１よりも大きい（車速がＥＶ走行の可能な車速よりも高車速である）場合に、クラッチ２２を係合状態としてエンジン２０とＭＧ３０および自動変速機４０との動力の伝達を可能とする。一方、ペラ軸回転数が、クラッチ開放許可回転数Ｎｐ１以下となると、クラッチ２２の開放が許可され、クラッチ２２が開放されてエンジン２０は駆動輪側から切り離される。クラッチ開放許可回転数Ｎｐ１は、ＥＶ領域Ｒ１および後述する低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２における高回転側の境界線となっている。また、符号Ｎｐ２は、エンジン２０を停止するか否かを判定するペラ軸回転数の閾値であるエンジン停止回転数を示す。ＥＶ領域Ｒ１において、ペラ軸回転数がエンジン停止回転数Ｎｐ２未満の領域ではエンジン２０が停止され、ペラ軸回転数がエンジン停止回転数Ｎｐ２以上の領域ではエンジン２０が運転される。
【００３８】
符号Ｒ１１は、ＭＧ３０を力行状態としてハイブリッド車両１に前進方向の加速度を発生させる力行領域を示す。また、符号Ｒ１２は、ＭＧ３０を回生状態としてハイブリッド車両１に回生制動力を作用させる回生領域を示す。ＭＧ３０を力行状態とするか回生状態とするかは、要求パワーやスロットル開度に基づいて決定される。要求パワーは、例えば、アクセル開度、車速およびブレーキ操作量に基づいて決定される。アクセル開度は、運転者により操作される図示しないアクセルペダル（操作子）の操作量である。また、ブレーキ操作量は、運転者により操作される図示しないブレーキペダル（操作子）の操作量である。ブレーキ操作量は、ブレーキペダルに作用する踏力やブレーキペダルの踏込み量とすることができる。
【００３９】
ブレーキ操作がなされていない場合の要求パワーは、例えば、アクセル開度と車速に基づいて決定される。ＥＣＵ１００は、例えば、アクセル開度と車速とに基づいて要求加速度を決定し、決定された要求加速度と車両の諸元とに基づいて要求駆動力を決定し、決定された要求駆動力と車速とに基づいて要求パワーを決定する。アクセルオフ（例えば、アクセル全閉に対応するアクセル開度）の状態における要求パワーは、エンジンブレーキ相当の減速パワーＰｗ１とされる。エンジンブレーキ相当の減速パワーＰｗ１とは、クラッチ２２を係合させ、ＭＧ３０による回生を行わずに、エンジン２０を被駆動状態として走行した場合のエンジンブレーキに相当するパワーである。エンジンブレーキ相当の減速パワーＰｗ１の大きさ（絶対値）は、ペラ軸回転数が低下するほど減少する。
【００４０】
回生領域Ｒ１２において、アクセル開度が大きくなると減速要求パワーの大きさは小さなものとなり、回生領域Ｒ１２と力行領域Ｒ１１との境界（横軸上）では、減速要求パワーがゼロである。力行領域Ｒ１１では、要求パワーは正の値となる。スロットル開度は、要求パワーに対応している。運転者のアクセル操作等により、回生領域Ｒ１２から力行領域Ｒ１１に入った場合には、ＭＧ３０の動作状態は、回生状態から力行状態に移行する。一方、運転者のアクセル操作等により、力行領域Ｒ１１から回生領域Ｒ１２に入った場合には、ＭＧ３０の動作状態は、力行状態から回生状態に移行する。
【００４１】
ブレーキ操作がなされている場合の要求パワーは、例えば、ブレーキ操作量に基づいて決定される。ＥＣＵ１００は、例えば、ブレーキ操作量に対応する制動力（減速パワー）とエンジンブレーキ相当の減速パワーＰｗ１との和を減速要求パワーとして決定する。つまり、ブレーキＯＮされた場合の減速要求パワーは、エンジンブレーキ相当の減速パワーＰｗ１よりも負の側（図１における下側）の減速要求パワーとなる。
【００４２】
力行領域Ｒ１１では、ＥＣＵ１００は、要求パワーを実現するように、ＭＧ３０を力行状態としてモータ出力トルクによりハイブリッド車両１を駆動する。また、回生領域Ｒ１２では、ＥＣＵ１００は、減速要求パワーを実現するように、ＭＧ３０を回生状態として回生発電によりハイブリッド車両１に回生制動力を作用させる。このときの減速パワーの大きさは、エンジンブレーキ相当の減速パワーＰｗ１の大きさ以下である。すなわち、回生領域Ｒ１２でハイブリッド車両１に作用する減速度は、アクセルオフの状態で最大となる。回生領域Ｒ１２では、運転者が、アクセル開度によって負のトルクコントロールを行うことができる。
【００４３】
なお、ＥＶ領域Ｒ１であっても、バッテリの充電状態ＳＯＣが低下した場合など、ＥＨＶ走行にてハイブリッド車両１を走行させる場合がある。この場合、ＥＣＵ１００は、ペラ軸回転数がクラッチ開放許可回転数Ｎｐ１以下であってもクラッチ２２を係合状態とし、エンジン停止回転数Ｎｐ２未満のペラ軸回転数であってもエンジン２０を運転させてＥＨＶ走行を可能とする。
【００４４】
符号Ｒ２は、ＥＶ領域Ｒ１において走行中にブレーキＯＮとされた状態の運転領域である低速側ブレーキＯＮ領域を示す。また、符号Ｒ３は、ＥＶ領域Ｒ１よりも高速側の領域（ＥＨＶ領域）において走行中にブレーキＯＮとされた状態の運転領域である高速側ブレーキＯＮ領域を示す。低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２では、ＥＣＵ１００は、ＭＧ３０を回生状態として回生発電によりハイブリッド車両１に回生制動力を作用させる。このときの回生量は、減速要求パワーに相当する制動力をハイブリッド車両１に作用させることができる値とされる。これにより、エンジンブレーキ相当の減速パワーＰｗ１よりも大きな減速パワーを回生により発生させ、運転者の減速要求に応えることができる。
【００４５】
高速側ブレーキＯＮ領域Ｒ３では、クラッチ２２は係合状態であり、エンジン２０は連れ回された状態でエンジンブレーキを発生させる。高速側ブレーキＯＮ領域Ｒ３では、ＥＣＵ１００は、運転者によるブレーキ操作に応じてＭＧ３０による回生を行う。ＥＣＵ１００は、ブレーキ操作量に応じた制動力を発生させるように、回生制御を実行する。
【００４６】
次に、本実施形態の変速制御について説明する。ハイブリッド車両１は、有段の自動変速機４０を備えている。ＥＣＵ１００は、あらかじめ定められた変速線に基づいて、自動変速機４０の変速制御を行う。図１において、符号Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４，Ｓｕ５は、それぞれ１速から２速、２速から３速、３速から４速、４速から５速、５速から６速への変速段のアップシフト線を示す。また、符号Ｓｄ６，Ｓｄ５，Ｓｄ４，Ｓｄ３，Ｓｄ２は、それぞれ６速から５速、５速から４速、４速から３速、３速から２速、２速から１速への変速段のダウンシフト線を示す。
【００４７】
従来、回生制御を実行する場合に、変速機の変速比を大きくする制御がなされる場合がある。変速比が大きくされることで、例えば、回生時の回生効率を向上させることができる。しかしながら、回生制御の実行時に力行時よりも変速比が大きくされる車両では、ＭＧ３０の回生状態と力行状態とで異なる変速点に基づくアップシフト判定やダウンシフト判定がなされることとなる。これにより、回生領域Ｒ１２から力行領域Ｒ１１へ移行する場合や、力行領域Ｒ１１から回生領域Ｒ１２へ移行する場合に変速段の切替えが生じやすくなる。その結果、ＥＶ走行時における変速の頻度が多くなり、ドライバビリティが低下する。また、以下に図３を参照して説明するように、変速が発生することで、回生の効率が低下する。
【００４８】
図３は、変速時の回生効率について説明するための図である。図３には、回生時にダウンシフトがなされる場合のタイムチャートが示されている。図３において、横軸は時間である。また、符号１０１は変速判断、符号１０２はＭＧ３０の回転数（ＭＧ回転数）、符号１０３はＭＧ３０の出力トルク（ＭＧトルク）、符号１０４は車両要求パワー、符号１０５はダウンシフト時にＭＧ３０において回生により回収されるパワーを示す。
【００４９】
時刻ｔ０においてダウンシフトの変速判断がなされると、変速が開始される。時刻ｔ１においてトルク相が開始し、時刻ｔ２においてイナーシャ相が開始する。ダウンシフトでは、ＥＣＵ１００は、変速ショックの低減や変速前の同期回転数から変速後の同期回転数にＭＧ回転数１０２を上昇させること等のために、ＭＧトルク１０３を増加させる。これにより、ＭＧ３０で回生により回収できるパワーが減少する。ダウンシフトがない場合であれば回収可能な符号Ｐｗ３で示すパワーが、ダウンシフトがなされる場合には回収できなくなるため、実際に回収可能なパワーは、符号Ｐｗ２で示すパワーのみとなる。すなわち、変速中の回生取得率は、以下の式（１）で示す率にとどまり、回生効率がその分低下することとなる。
回生取得率  ＝  Ｐｗ２／（Ｐｗ２＋Ｐｗ３）…（１）
【００５０】
本実施形態では、ＥＶ走行時において、回生の効率が良い変速段が選択されるだけでなく、ＭＧ３０の回生状態と力行状態とで同じ変速段が選択される。つまり、アクセル開度に基づいてＭＧ３０の動作が力行および回生の一方から他方に移行する場合に、選択される変速段が移行の前後で同一とされる。例えば、５速変速段から６速変速段へのアップシフトは、変速線Ｓｕ５に基づいて変速判断がなされるが、この変速線Ｓｕ５は、力行時と回生時で共通（走行パワーの変化に対して連続）である。また、６速変速段から５速変速段へのダウンシフトは、変速線Ｓｄ６に基づいて変速判断がなされるが、この変速線Ｓｄ６は、力行時と回生時で共通（走行パワーの変化に対して連続）である。他のアップシフト変速線Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４やダウンシフト変速線Ｓｄ５，Ｓｄ４，Ｓｄ３，Ｓｄ２についても力行時と回生時で共通とされている。これにより、回生から力行に移行するときや力行から回生に移行するとき、言い換えると、力行領域Ｒ１１および回生領域Ｒ１２の一方の領域から他方の領域に移るときに変速が生じることが抑制される。よって、ＥＶ走行時に変速がなされる頻度が低減し、ドライバビリティや回生効率の低下が抑制される。
【００５１】
本実施形態では、アップシフト線Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４，Ｓｕ５およびダウンシフト線Ｓｄ６，Ｓｄ５，Ｓｄ４，Ｓｄ３，Ｓｄ２は、それぞれペラ軸回転数を示す横軸と直交する方向に延びている。これにより、ＥＶ領域Ｒ１では、車速の変化によってのみ変速が行われるようになっており、要求パワーやスロットル開度（アクセル開度）の変化では、変速が生じない。これにより、力行領域Ｒ１１から回生領域Ｒ１２への移行時や回生領域Ｒ１２から力行領域Ｒ１１への移行時に変速が生じることがより確実に抑制可能となっている。
【００５２】
本実施形態では、ＥＶ走行時の変速線は、ＥＨＶ走行時の変速線よりも高回転側にある。図１において、符号Ｓｕ１ｈ，Ｓｕ２ｈ，Ｓｕ３ｈ，Ｓｕ４ｈ，Ｓｕ５ｈは、それぞれＥＶ領域Ｒ１においてＥＨＶ走行を行うときの１速から２速、２速から３速、３速から４速、４速から５速、５速から６速への変速段のアップシフト線を示す。また、符号Ｓｄ６ｈ，Ｓｄ５ｈ，Ｓｄ４ｈ，Ｓｄ３ｈ，Ｓｄ２ｈは、それぞれＥＶ領域Ｒ１においてＥＨＶ走行を行うときの６速から５速、５速から４速、４速から３速、３速から２速、２速から１速への変速段のダウンシフト線を示す。
【００５３】
例えば、ＥＶ領域Ｒ１において、ＥＶ走行時には変速線Ｓｄ６に基づいて６速変速段から５速変速段へのダウンシフト判定がなされ、ＥＨＶ走行時には変速線Ｓｄ６ｈに基づいて６速変速段から５速変速段へのダウンシフト判定がなされる。ＥＶ走行時に参照される変速線Ｓｄ６は、ＥＨＶ走行時の変速線Ｓｄ６ｈよりもペラ軸回転数の高回転側にある。つまり、ＥＶ走行時には、ＥＨＶ走行時よりもペラ軸回転数が高回転（高車速）でダウンシフト判定がなされる。他のダウンシフト線Ｓｄ５，Ｓｄ４，Ｓｄ３，Ｓｄ２についても同様であり、ＥＶ走行時にはＥＨＶ走行時よりも高回転でダウンシフト判定がなされる。よって、ＥＶ走行の回生時においてＭＧ３０の回転数が高回転に維持され、ＭＧ３０において高効率で回生発電がなされる。
【００５４】
ＥＶ領域Ｒ１における各ダウンシフト線Ｓｄ６，Ｓｄ５，Ｓｄ４，Ｓｄ３，Ｓｄ２は、例えば、選択可能な変速段のうち、ペラ軸回転数に対してＭＧ３０における回生効率が最適（最高）となる変速段が選択されるように設定されることが好ましい。このようにすれば、回生時に常に最適な変速段が選択され、ＭＧ３０において最適な効率でハイブリッド車両１の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することが可能となる。
【００５５】
ＥＶ領域Ｒ１におけるＥＶ走行時のアップシフト線Ｓｕ１，Ｓｕ２，Ｓｕ３，Ｓｕ４，Ｓｕ５が、ＥＨＶ走行時のアップシフト線Ｓｕ１ｈ，Ｓｕ２ｈ，Ｓｕ３ｈ，Ｓｕ４ｈ，Ｓｕ５ｈよりもそれぞれ高回転側にあることで、力行時にＭＧ３０が高回転の効率のよい動作点でトルクを出力することができる。
【００５６】
このように車両制御システム１−１は、電動機走行において、ＭＧ３０の回転数を回生の効率が高い回転数とする変速制御や、エンジン２０を動力源として車両を走行させる場合よりも同じ車速におけるＭＧ３０の回転数を高い回転数とする変速制御である所定の変速制御を行う。この所定の変速制御は、電動機の動作が力行あるいは回生の何れであるかにかかわらず実行される。つまり、力行時において、ＭＧ３０の回転数を回生の効率が高い回転数とする変速制御がなされる。よって、力行から回生に移行するときに、高い回生効率で回生発電を開始することができる。なお、所定の変速制御は、ＭＧ３０の回転数を回生の効率が高い回転数とする変速制御、あるいはエンジン２０を動力源として車両を走行させる場合よりも同じ車速におけるＭＧ３０の回転数を高い回転数とする変速制御の少なくともいずれか一方であればよい。
【００５７】
また、本実施形態では、減速中に比較的低車速で運転者が減速要求（ブレーキ操作）しているときは、速やかに低速側の変速段への変速制御が実行される。具体的には、ＥＶ領域Ｒ１で走行中に、ブレーキ操作がなされて低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２に移行すると、ＥＣＵ１００は、低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２において、所定の変速制御に代えて、制動時の変速制御を行ってＭＧ３０による回生を実行する。この制動時の変速制御では、同じ車速に対して、所定の変速制御よりも複数段低速側の変速段が選択される。本実施形態では、低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２において、ＥＶ領域Ｒ１における変速段よりも低速側の予め定められた変速段、例えば、２速変速段が選択される。これにより、その後の変速の機会を減少させて、変速による回生エネルギー損失を低減することが可能となる。
【００５８】
例えば、ＥＶ領域Ｒ１において６速変速段で走行しているときに、ブレーキ操作がなされる（制動操作が検出される）と、６速変速段から２速変速段にダウンシフトされる。その後に低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２で走行してペラ軸回転数が低下しても、変速線Ｓｄ２の回転数に低下するまではダウンシフトされない。つまり、低速の２速変速段に変速されることで、その後の変速の回数が低減され、変速に伴うロスエネルギーが低減される。なお、低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２では、クラッチ２２が開放されてエンジン２０が切り離されている。このため、６速から２速のような大幅なダウンシフトがなされても、その後にＥＨＶ走行の場合のようなエンジンフリクションの増大による損失増加を招くことはない。また、低速の変速段で走行することで、ＭＧ３０の回転数を高回転として回生効率を高めることができる。ＥＣＵ１００は、制動時の変速制御の実行中に制動操作が検出されなくなる（回生領域Ｒ１２に移行する）と、制動時の変速制御を終了して所定の変速制御を実行する。
【００５９】
また、本実施形態では、高車速で運転者が減速要求（ブレーキ操作）しているときはエンジン回転数を低く抑える変速段への変速制御が実行される。具体的には、ＥＶ領域Ｒ１よりも高速側の領域で走行中にブレーキ操作がなされて高速側ブレーキＯＮ領域Ｒ３に移行する（矢印Ｙ１参照）と、ＥＣＵ１００は、予め定められた高速側の変速段、例えば６速変速段に自動変速機４０をアップシフトさせる。これにより、クラッチ２２が係合してエンジン２０を連れ回している状態での回生効率の向上が可能となる。高速側の変速段で走行することで、エンジン２０のフリクションが小さなものとなり、エンジン損失が低減することで、減速要求パワーのうち回生によって回収可能なパワーの割合が増加するためである。
【００６０】
また、減速時にエンジン２０を切り離せる車速まで到達したときは、速やかに低速側の変速段への変速制御が実行される。具体的には、ＥＣＵ１００は、高速側ブレーキＯＮ領域Ｒ３において制動操作が検出されてＭＧ３０による回生を実行している間に、ペラ軸回転数がクラッチ開放許可回転数Ｎｐ１まで低下する（低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２に移行する）と、クラッチ２２を開放状態に切替える。クラッチ２２の開放状態への切替え後には、所定の変速制御に代えて制動時の変速制御を行ってＭＧ３０により回生を実行する。この制動時の変速制御において選択される変速段は、上記のものと同様である。ＥＣＵ１００は、高速側ブレーキＯＮ領域Ｒ３から低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２に移行すると、自動変速機４０を６速変速段から２速変速段にダウンシフトさせる。これにより、その後の変速の機会を減少させて、変速による回生エネルギー損失を低減することが可能となる。ＥＣＵ１００は、制動時の変速制御の実行中に制動操作が検出されなくなる（回生領域Ｒ１２に移行する）と、制動時の変速制御を終了して所定の変速制御を実行する。
【００６１】
なお、本実施形態において、バッテリの充電状態ＳＯＣによってＥＶ領域Ｒ１やエンジン停止回転数Ｎｐ２を可変とするようにしてもよい。例えば、充電状態ＳＯＣが低い場合には、ＥＶ領域Ｒ１を縮小したり、エンジン停止回転数Ｎｐ２を低回転側の回転数に変更したりしてもよい。一方、充電状態ＳＯＣが高い場合には、ＥＶ領域Ｒ１を拡大したり、エンジン停止回転数Ｎｐ２を高回転側の回転数に変更したりしてもよい。
【００６２】
本実施形態の車両制御システム１−１が適用可能なハイブリッド車両は、図２を参照して説明したハイブリッド車両１には限定されない。エンジンと、力行および回生が可能な電動機と、エンジンおよび電動機と駆動輪との間で動力を伝達する自動変速機とを備えるハイブリッド車両であれば、車両制御システム１−１が適用可能である。例えば、電動機を二つ備えるハイブリッド車両であっても本実施形態の車両制御システム１−１が適用可能である。
【００６３】
本実施形態では、自動変速機４０が有段である場合を例に説明したが、これには限定されず、ハイブリッド車両１は自動変速機４０として無段変速機を備えるものであってもよい。自動変速機４０が無段変速機である場合、力行時と回生時とで同一あるいは実質的に同一の変速線に基づく変速制御がなされるようにすればよい。ここで、実質的に同一とは、例えば、ＭＧ３０の回生量を変更することなく変速が可能なことを示す。
【００６４】
（実施形態の変形例）
上記実施形態の変形例について説明する。上記実施形態において、低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２や高速側ブレーキＯＮ領域Ｒ３における目標変速段は、要求減速パワーに応じた各変速段の回生効率に基づいて決定されてもよい。例えば、ＥＶ領域Ｒ１や高速側ブレーキＯＮ領域Ｒ３から低速側ブレーキＯＮ領域Ｒ２に移行した場合に、要求減速パワーとペラ軸回転数から各変速段の回生効率を算出し、最も回生効率の高い変速段にダウンシフトさせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明にかかる車両制御システムは、回生制御を実行な車両に有用であり、特に、回生制御の開始や回生制御からの復帰による変速の頻度の増加を抑制するのに適している。
【符号の説明】
【００６６】
１−１  車両制御システム
１  ハイブリッド車両
２０  エンジン
２２  クラッチ
３０  ＭＧ
４０  自動変速機
６０  ギヤトレーン
１００  ＥＣＵ
Ｎｐ１  クラッチ開放許可回転数
Ｎｐ２  エンジン停止回転数
Ｐｗ１  エンジンブレーキ相当の減速パワー
Ｒ１  ＥＶ領域
Ｒ１１  力行領域
Ｒ１２  回生領域
Ｒ２  低速側ブレーキＯＮ領域
Ｒ３  高速側ブレーキＯＮ領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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