(57)【要約】【課題】エンジン始動によるショックを抑制しつつ、電池の劣化を抑制する。【解決手段】エンジンと、駆動輪と、エンジンに連結された入力軸と駆動輪に連結された出力軸とを有する変速機と、変速機の入力軸に連結されたモータジェネレータと、モータジェネレータが発電した電力が入力される電池とを備える車両において、ＥＣＵは、エンジン始動要求があった場合でかつ電池の受入可能電力ＷＩＮがしきい値未満に制限されている場合、変速機のダウン変速を実行し、ダウン変速を実行した後にエンジンを始動する。【選択図】図３
2016078631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
駆動輪と、
前記エンジンに連結された入力軸と前記駆動輪に連結された出力軸とを有する変速機と、
前記変速機の入力軸に連結されたモータジェネレータと、
前記モータジェネレータが発電した電力が入力される電池と、
前記エンジンを始動する際、前記モータジェネレータに発電させることによって前記変速機の入力軸の回転上昇を抑制するためのトルクを前記モータジェネレータから発生させる制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記電池の受入可能電力が予め定められた値未満に制限されている場合、前記変速機のダウン変速を実行し、前記変速機のダウン変速を実行した後に前記エンジンを始動する、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に関し、特に、エンジンとモータジェネレータと変速機とを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１３−２２６８９５号公報（特許文献１）には、エンジンと、遊星歯車装置を介してエンジンと連結される第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータと、第２モータジェネレータと駆動輪との間に配置された変速機とを備えるハイブリッド車両が開示されている。このハイブリッド車両は、エンジンの始動要求があった場合、変速機のアップ変速を実行した後に、第１モータジェネレータを用いてエンジンをクランキングして始動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２６８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたハイブリッド車両において、エンジンを始動する場合には、エンジンの始動によるショック（飛び出し感）を抑制することが望ましい。エンジンを始動する際、変速機において高速側のギヤ段（変速比の小さいギヤ段）が形成されている場合は、低速側のギヤ段よりも変速比が小さく受け側の反力（変速機による反力）が低下するため、第２モータジェネレータによる反力受け（第２モータジェネレータに発電させて第２モータジェネレータから変速機の入力軸の回転上昇を抑制するためのトルクを発生させること）が必要になる。しかしながら、この際に第２モータジェネレータが発電する電力が電池の受入可能電力を超えてしまうと、受入可能電力を超える電力が電池に入力されてしまい、電池が劣化するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジン始動によるショックを抑制しつつ、電池の劣化を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る車両は、エンジンと、駆動輪と、エンジンに連結された入力軸と駆動輪に連結された出力軸とを有する変速機と、変速機の入力軸に連結されたモータジェネレータと、モータジェネレータが発電した電力が入力される電池と、エンジンを始動する際、モータジェネレータに発電させることによって変速機の入力軸の回転上昇を抑制するためのトルクをモータジェネレータから発生させる制御装置とを備える。制御装置は、電池の受入可能電力が予め定められた値未満に制限されている場合、変速機のダウン変速を実行し、変速機のダウン変速を実行した後にエンジンを始動する。
【０００７】
このような構成によれば、電池の受入可能電力が予め定められた値未満に制限されている場合、変速機のダウン変速を実行した後に、エンジンが始動される。これにより、エンジンの始動時に、ダウン変速によって変速比が大きくなり受け側の反力（変速機による反力）が大きくなるため、第２モータジェネレータの発電電力を低い値に抑えてもエンジン始動によるショックを抑制することができる。そのため、電池の受入可能電力が予め定められた値未満に制限されている場合であっても、エンジンの始動時に電池に入力される電力が電池の受入可能電力を超過し難くすることができる。その結果、エンジン始動によるショックを抑制しつつ、電池の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両の全体ブロック図である。
【図２】動力分割装置の共線図を示す。
【図３】ＥＣＵが行なう処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】ダウン変速を実行した後にエンジンを始動する場合の車両の状態変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１０】
図１は、本実施の形態による車両１の全体ブロック図である。車両１は、エンジン（Ｅ／Ｇ）１００、第１モータジェネレータ（以下「第１ＭＧ」という）２００、動力分割装置３００、第２モータジェネレータ（以下「第２ＭＧ」という）４００、変速機（Ａ／Ｔ）５００、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６００、電池７００、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０００を含む。
【００１１】
エンジン１００は、駆動輪８２を回転させるためのパワーを発生する。エンジン１００が発生したパワーは動力分割装置３００に入力される。動力分割装置３００は、エンジン１００から入力されたパワーを、変速機５００を介して駆動輪８２に伝達されるパワーと、第１ＭＧ２００に伝達されるパワーとに分割する。
【００１２】
動力分割装置３００は、サンギヤ（Ｓ）３１０、リングギヤ（Ｒ）３２０、キャリア（Ｃ）３３０、およびピニオンギヤ（Ｐ）３４０を含む遊星歯車装置である。サンギヤ（Ｓ）３１０は、第１ＭＧ２００のロータに接続される。リングギヤ（Ｒ）３２０は、変速機５００を介して駆動輪８２に連結される。ピニオンギヤ（Ｐ）３４０は、サンギヤ（Ｓ）３１０とリングギヤ（Ｒ）３２０とに噛合する。キャリア（Ｃ）３３０は、ピニオンギヤ（Ｐ）３４０を自転かつ公転自在に保持する。キャリア（Ｃ）３３０は、エンジン１００のクランクシャフトに連結される。
【００１３】
変速機５００は、入力軸５５０と出力軸５６０とを有する。変速機５００の入力軸５５０は、動力分割装置３００のリングギヤ（Ｒ）３２０に接続される。すなわち、変速機５００の入力軸５５０は、動力分割装置３００を介してエンジン１００に連結される。変速機５００の出力軸５６０は、デファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪８２に連結される。
【００１４】
変速機５００は、複数の油圧式の摩擦係合要素（クラッチおよびブレーキなど）を含む有段式の自動変速機である。複数の摩擦係合要素の係合および解放の組合せを変更することによって、変速機５００の変速段（ギヤ段）は、予め定められた複数の変速段のいずれかに切り替えられる。以下では、変速機５００の変速段を、１速（１ｓｔ）、２速（２ｎｄ）、３速（３ｒｄ）、４速（４ｔｈ）のいずれかに切り替え可能な場合を例示的に説明する。なお、高速側のギヤ段であるほど、変速機５００の変速比（出力軸５６０の回転速度に対する入力軸５５０の回転速度の比）は小さくなる。すなわち、１速、２速、３速、４速の順に、変速比は小さくなる。
【００１５】
第１ＭＧ２００および第２ＭＧ４００は、交流の回転電機であって、モータとしてもジェネレータとしても機能する。第１ＭＧ２００のロータは、上述したように、サンギヤ（Ｓ）３１０に接続される。第２ＭＧ４００のロータは、変速機５００の入力軸５５０に接続される。
【００１６】
ＰＣＵ６００は、電池７００から供給される直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２００および／または第２ＭＧ４００に出力する。これにより、第１ＭＧ２００および／または第２ＭＧ４００が駆動される。また、ＰＣＵ６００は、第１ＭＧ２００および／または第２ＭＧ４００によって発電される交流電力を直流電力に変換して電池７００へ出力する。これにより、電池７００が充電される。
【００１７】
電池７００は、第１ＭＧ２００および／または第２ＭＧ４００を駆動するための高電圧（たとえば２００Ｖ程度）の直流電力を蓄える。電池７００は、代表的にはニッケル水素やリチウムイオンを含んで構成される。
【００１８】
さらに、車両１には、エンジン回転速度センサ１０、車速センサ１５、レゾルバ２１，２２、アクセルポジションセンサ３１、監視センサ３２が備えられる。エンジン回転速度センサ１０は、エンジン１００の回転速度（以下「エンジン回転速度Ｎｅ」という）を検出する。車速センサ１５は、変速機５００の出力軸５６０の回転速度を車速Ｖとして検出する。レゾルバ２１は、第１ＭＧ２００の回転速度（以下「第１ＭＧ回転速度Ｎｇ」という）を検出する。レゾルバ２２は、第２ＭＧ４００の回転速度（以下「第２ＭＧ回転速度Ｎｍ」という）を検出する。アクセルポジションセンサ３１は、ユーザによるアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度Ａ」という）を検出する。監視センサ３２は、電池７００の状態（電圧Ｖｂ、電流Ｉｂ、温度Ｔｂなど）を検出する。これらの各センサは検出結果をＥＣＵ１０００に出力する。
【００１９】
ＥＣＵ１０００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行する。ＥＣＵ１０００は、演算処理の結果に基づいて車両１に搭載される各機器を制御する。
【００２０】
ＥＣＵ１０００は、監視センサ３２の検出結果に基づいて、電池７００のＳＯＣ（満充電容量に対する残存容量の比）を算出する。ＳＯＣの算出方法としては、電池７００の電圧ＶｂとＳＯＣとの関係を用いて算出する方法や、電池７００の電流Ｉｂの積算値を用いて算出する方法等、種々の公知の手法を用いることができる。
【００２１】
ＥＣＵ１０００は、電池７００のＳＯＣなどに基づいて、電池７００の受入可能電力ＷＩＮ（単位はワット）を設定する。たとえば、ＥＣＵ１０００は、ＳＯＣが大きいほど（満充電時の値である１００％に近づくほど）、受入可能電力ＷＩＮを小さい値に設定する。ＥＣＵ１０００は、電池７００に入力される電力Ｐｉｎが受入可能電力ＷＩＮを超えないようにＰＣＵ６００（第１ＭＧ２００および第２ＭＧ４００）を制御する。
【００２２】
同様に、ＥＣＵ１０００は、電池７００のＳＯＣなどに基づいて、電池７００の出力可能電力ＷＯＵＴを設定する。たとえば、ＥＣＵ１０００は、ＳＯＣが小さいほど、出力可能電力ＷＯＵＴを小さい値に設定する。ＥＣＵ１０００は、電池７００から出力される電力Ｐｏｕｔが出力可能電力ＷＯＵＴを超えないようにＰＣＵ６００（第１ＭＧ２００および第２ＭＧ４００）を制御する。
【００２３】
図２は、動力分割装置３００の共線図を示す。図２には、エンジン１００を停止した状態で１速〜４速の変速段で走行する場合の共線図がそれぞれ示されている。
【００２４】
図２に示すように、サンギヤ（Ｓ）３１０の回転速度（すなわち第１ＭＧ回転速度Ｎｇ）、キャリア（Ｃ）３３０の回転速度（すなわちエンジン回転速度Ｎｅ）、リングギヤ（Ｒ）３２０の回転速度（すなわち第２ＭＧ回転速度Ｎｍ）は、共線図上で直線で結ばれる関係（いずれか２つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係）になる。
【００２５】
第２ＭＧ回転速度Ｎｍと車速Ｖとの比は、変速機５００の変速比（変速段）によって決まる。したがって、図２に示すように、車速Ｖを一定とすると、高速側のギヤ段であるほど（変速比が小さいほど）、第２ＭＧ回転速度Ｎｍ（変速機５００の入力軸回転速度）は低い値となる。
【００２６】
以上のような構成を有する車両１において、エンジン１００を始動する場合には、エンジン１００の始動によるショック（飛び出し感）を抑制することが望ましい。エンジン１００を始動する際、高車速域で走行している状態で変速機５００でギヤ段が高速側のギヤ段（変速比の小さいギヤ段）である場合は、低速側のギヤ段よりも変速比が小さい分、受け側の反力（変速機５００による反力）が低下するため、第２ＭＧ４００による反力受け（第２ＭＧ４００に発電させて第２ＭＧ４００から変速機５００の入力軸５５０の回転上昇を抑制するためのトルクを発生させること）が必要になる。しかしながら、この際に第２ＭＧ４００が発電する電力が大きいと、電池７００に入力される電力Ｐｉｎが電池７００の受入可能電力ＷＩＮを超えてしまい、電池７００が劣化するおそれがある。
【００２７】
そこで、本実施の形態によるＥＣＵ１０００は、エンジン１００の始動要求があった場合でかつ電池７００の受入可能電力ＷＩＮが予め定められたしきい値未満に制限されている場合、変速機５００のダウン変速を実行し、変速機５００のダウン変速を実行した後にエンジン１００を始動する。
【００２８】
図３は、エンジン１００の始動に関してＥＣＵ１０００が行なう処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。
【００２９】
ステップ(以下、ステップを「Ｓ」と略す)１０にて、ＥＣＵ１０００は、エンジン始動要求があるか否かを判定する。エンジン始動要求がない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＥＣＵ１０００は処理を終了させる。
【００３０】
エンジン始動要求がある場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０００は、電池７００の受入可能電力ＷＩＮがしきい値未満に制限されているか否かを判定する（Ｓ１１）。また、ＥＣＵ１０００は、現在の変速段が１速よりも高速側（２速以上）であるか否かを判定する（Ｓ１２）。
【００３１】
受入可能電力ＷＩＮがしきい値未満に制限されている場合（Ｓ１１にてＹＥＳ）で、かつ現在の変速段が１速よりも高速側（２速以上）である場合（Ｓ１２にてＹＥＳ）、ＥＣＵ１０００は、変速機５００のダウン変速を実行する（Ｓ１３）。たとえば、ＥＣＵ１０００は、変速機５００の変速段を現在の変速段よりも１段低速側の変速段に変更する。そして、ＥＣＵ１０００は、ダウン変速を実行した後に、エンジン１００を始動する（Ｓ１４）。
【００３２】
一方、受入可能電力ＷＩＮがしきい値未満に制限されていない場合（Ｓ１１にてＮＯ）、あるいは現在の変速段が１速である場合（Ｓ１２にてＮＯ）、ＥＣＵ１０００は、ダウン変速を実行することなく、エンジン１００を始動する（Ｓ１４）。
【００３３】
図４は、ダウン変速を実行した後にエンジン１００を始動する場合の車両１の状態変化の一例を示す図である。
【００３４】
時刻ｔ１よりも前は、アクセル開度Ａが０であり、かつ車両１が停車している状態である。時刻ｔ１にてアクセル開度Ａが上昇したことに伴い、エンジン１００が始動され、エンジン１００と第２ＭＧ４００との動力で車両１が走行し始める。車速Ｖの上昇に伴って、１速から２速へのアップ変速、２速から３速へのアップ変速、３速から４速へのアップ変速が順次実行される。第２ＭＧ４００を駆動することよってＳＯＣは徐々に低下していく。ＳＯＣの低下に伴って、受入可能電力ＷＩＮは徐々に増加される（図４において０との乖離が大きくなる）。
【００３５】
時刻ｔ２にて、アクセル開度Ａが０になると、エンジン１００が停止され、高速巡航状態となる。この際、第２ＭＧ４００の回生発電によって電池７００が充電されるため、ＳＯＣは徐々に増加（回復）していく。ＳＯＣの増加に伴って、受入可能電力ＷＩＮが徐々に低下される（図４において０との乖離が小さくなる）。これにより、時刻ｔ３において、受入可能電力ＷＩＮがしきい値未満の値となる。
【００３６】
その後の時刻ｔ４にて、アクセル開度Ａが再び上昇して、エンジン始動要求がなされる。この時刻ｔ４においては、受入可能電力ＷＩＮがしきい値未満に制限されている状態である。
【００３７】
そこで、ＥＣＵ１０００は、時刻ｔ４において、変速段を４速から３速に変更するダウン変速を実行し、ダウン変速を実行した後にエンジン１００を始動する。そのため、エンジン１００の始動時においては、変速機５００の変速比が大きくなる分だけ受け側の反力（変速機５００による反力）が大きくなり、受け側の反力が大きくなった分だけ第２ＭＧ４００による反力（第２ＭＧ４００の発電電力）を低い値に抑えてもエンジン１００の始動によるショックを抑制することができる。そのため、受入可能電力ＷＩＮがしきい値未満に制限されている場合であっても、エンジン１００の始動時に電池７００に入力される電力Ｐｉｎが受入可能電力ＷＩＮを超過せず、電池７００の劣化を抑制することができる。
【００３８】
すなわち、時刻ｔ３において仮に３速へのダウン変速を実行せずに４速を維持したままエンジン１００を始動する場合（従来相当の場合）には、３速よりも変速比が小さい分、受け側の反力（変速機５００による反力）が小さいため、第２ＭＧ４００による反力（第２ＭＧ４００の発電電力）を大きくする必要がある。そのため、一点鎖線に示すように、電池７００に入力される電力Ｐｉｎが電池７００の受入可能電力ＷＩＮを超えてしまうことが想定される。本実施の形態においては、このような問題を解消し得る。
【００３９】
また、エンジン１００を始動した後において、変速比の大きい３速が既に形成されているため、４速を維持したままでエンジン１００を始動する場合よりも、加速トルクを増加させることができユーザの加速要求に応えることができる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態によるＥＣＵ１０００は、エンジン始動要求があった場合でかつ電池の受入可能電力ＷＩＮが予め定められたしきい値未満に制限されている場合、変速機５００のダウン変速を実行し、ダウン変速を実行した後にエンジン１００を始動する。そのため、エンジン１００の始動時に、変速機５００の変速比が大きくなる分（変速機５００による反力が大きくなる分）だけ、第２ＭＧ４００による反力（第２ＭＧ４００の発電電力）を低い値に抑えることができる。これにより、受入可能電力ＷＩＮがしきい値未満に制限されていても、エンジン１００の始動時に電池７００に入力される電力Ｐｉｎが受入可能電力ＷＩＮを超過し難くすることができる。その結果、エンジン１００の始動によるショックを抑制しつつ、電池７００の劣化を抑制することができる。
【００４１】
なお、上述の実施の形態においては、エンジン始動要求があった場合にエンジンを始動する場合を説明したが、エンジン始動時に電池に入力される電力Ｐｉｎが明らかに受入可能電力ＷＩＮを超過する程度まで受入可能電力ＷＩＮが制限されている場合には、これ以上電池が充電されないようにするために、エンジン始動要求があるか否かに関わらずエンジンを始動してエンジンのみで退避走行するようにしてもよい。なお、この場合においても、ダウン変速を実行した後にエンジンを始動することによって、エンジン始動時に電池に入力される電力Ｐｉｎが受入可能電力ＷＩＮを超過する量を可能な限り低減することができる。
【００４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１  車両、１０  エンジン回転速度センサ、１５  車速センサ、２１，２２  レゾルバ、３１  アクセルポジションセンサ、３２  監視センサ、８２  駆動輪、１００  エンジン、２００  第１ＭＧ、３００  動力分割装置、４００  第２ＭＧ、５００  変速機、５５０  入力軸、５６０  出力軸、７００  電池、１０００  ＥＣＵ。
【図１】
2016078631.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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