JP5652479B2

JP5652479B2 - 車両および車両用制御方法

Info

Publication number: JP5652479B2
Application number: JP2012554584A
Authority: JP
Inventors: 英明矢口; 干場　健; 健干場; 木村　秋広; 秋広木村; 聖裕内藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2031-01-27
Also published as: CN103328291A; JPWO2012101802A1; EP2669126B1; EP2669126A1; WO2012101802A1; CN103328291B; EP2669126A4; US20130297132A1; US9216726B2

Description

本発明は、回転電機と内燃機関とが搭載された車両の制御に関する。

特開２００７−２３９１９号公報（特許文献１）に開示されたエンジン始動制御システムによれば、車両の走行中に何らかの要因によりエンジンが停止した場合、プッシュスイッチが押下されたときはブレーキペダルが踏み込まれていなくてもエンジンを再始動させる技術が開示されている。

また、近年、環境問題対策の１つとして、モータジェネレータとエンジンとを搭載したハイブリッド車が注目されている。

特開２００７−２３９１９号公報

上述したようなハイブリッド車においては、高速走行中に何らかの要因によりエンジンが停止した場合には、直ちにエンジンを再始動できない可能性がある。これは、車両の走行中にモータジェネレータを用いてエンジンを始動させるときに、モータジェネレータの発電あるいは放電を伴う場合があるためである。蓄電装置の状態によって許容される入出力電力が制限された場合、発電あるいは放電を伴うモータジェネレータの作動は制限される。そのため、エンジンを直ちに再始動することができない可能性がある。

上述した公報に開示されたエンジン始動制御システムにおいては、このような問題について何ら考慮されておらず問題を解決することができない。

本発明の目的は、高速走行中にエンジンの停止指示を受けた場合に、エンジンを再始動可能な状態に制御する車両および車両用制御方法を提供することである。

この発明のある局面に係る車両は、駆動輪と、内燃機関と、内燃機関を始動させるための第１回転電機（２０）と、第１回転電機と駆動輪との間に連結される動力伝達装置と、車両のシステムの停止指示および起動指示のうちのいずれかを運転者から受けるための入力部と、入力部からの指示に応じて車両を制御するための制御部とを含む。制御部は、車両の走行中に停止指示を入力部に受けた場合において、車両の速度がしきい値よりも高い間は内燃機関の再始動を禁止し、車両の速度がしきい値よりも低下した後に内燃機関の再始動を許可する。

好ましくは、車両は、第１回転電機と電力を授受するための蓄電装置をさらに含む。第１回転電機は、車両の走行中に停止状態の内燃機関を始動させる場合に発電する。

さらに好ましくは、車両は、摩擦力を用いて駆動輪の回転を制限するための制動装置をさらに含む。制御部は、車両の走行中に停止指示を入力部に受けた場合に、摩擦力を用いて車両の速度を低下させるように制動装置を制御する。

さらに好ましくは、動力伝達装置は、自動変速機を含む。制御部は、車両の走行中に停止指示を入力部に受けた場合に、自動変速機の変速比を大きくすることによって車両の速度を低下させるように自動変速機を制御する。

さらに好ましくは、車両は、モータトルクを用いて駆動輪の回転を制限するための第２回転電機をさらに含む。制御部は、車両の走行中に停止指示を入力部に受けた場合に、モータトルクを用いて車両の速度を低下させるように第２回転電機を制御する。

さらに好ましくは、車両は、駆動輪を回転させるための駆動軸をさらに含む。動力伝達装置は、駆動軸、内燃機関の出力軸および第１回転電機の回転軸の三要素の各々を機械的に連結し、三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の２つの要素間での動力伝達を可能とする。

さらに好ましくは、動力伝達装置は、第１回転電機と駆動輪との間の状態を動力伝達状態と動力遮断状態との間で切り換えるためのクラッチを含む。

この発明の他の局面に係る車両用制御方法は、駆動輪と、内燃機関と、内燃機関を始動させるための第１回転電機と、第１回転電機と駆動輪との間に連結される動力伝達装置とを含む車両に用いられる車両用制御方法である。この車両用制御方法は、車両のシステムの停止指示および起動指示のうちのいずれかを運転者から受けたか否かを判定するステップと、車両の走行中に停止指示を受けた場合において、車両の速度がしきい値よりも高い間は内燃機関の再始動を禁止し、車両の速度がしきい値よりも低下した後に内燃機関の再始動を許可するステップとを含む。

この発明によると、車両の走行中に停止指示をに受けた場合において、車速がしきい値よりも高い間は内燃機関の再始動を禁止することによって、内燃機関を始動させる場合の第１回転電機の発電を抑制することができる。また、車速がしきい値よりも低下した後に内燃機関のの再始動を許可することによって、内燃機関の再始動時において内燃機関の回転速度を上昇させる際の第１回転電機の回転速度の上昇量を、車速が低下しない場合よりも小さくすることができる。そのため、内燃機関の再始動時における第１回転電機における発電量を車速が低下しない場合よりも小さくすることができる。すなわち、蓄電装置において許容される入力電力の範囲内で第１回転電機を作動させることができる。その結果、内燃機関を直ちに再始動させることができる。したがって、高速走行中にエンジンの停止指示を受けた場合に、エンジンを再始動可能な状態に制御する車両および車両用制御方法を提供することができる。

本実施の形態に係る車両の全体ブロック図である。本実施の形態において車両の動作を説明するための共線図（その１）である。本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵの機能ブロック図である。本実施の形態に係る車両に搭載されたＥＣＵで実行されるプログラムのフローチャートを示す図である。本実施の形態における車両の動作を説明するための共線図（その２）である。他の車両の構成例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態は、説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。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返されない。

図１を参照して、本実施の形態に係る車両１の全体ブロック図が説明される。車両１は、エンジン１０と、駆動軸１６と、第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと記載する）２０と、第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと記載する）３０と、動力分割装置４０と、減速機５８と、ＰＣＵ（Power Control Unit）６０と、バッテリ７０と、駆動輪８０と、スタートスイッチ１５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００とを含む。

この車両１は、エンジン１０および第２ＭＧ３０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン１０が発生する動力は、動力分割装置４０によって２経路に分割される。２経路のうちの一方の経路は減速機５８を介して駆動輪８０へ伝達される経路であり、他方の経路は第１ＭＧ２０へ伝達される経路である。

第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、たとえば、三相交流回転電機である。第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０は、ＰＣＵ６０によって駆動される。

第１ＭＧ２０は、動力分割装置４０によって分割されたエンジン１０の動力を用いて発電してＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０を充電するジェネレータとしての機能を有する。また、第１ＭＧ２０は、バッテリ７０からの電力を受けてエンジン１０の出力軸であるクランク軸を回転させる。これによって、第１ＭＧ２０は、エンジン１０を始動するスタータとしての機能を有する。

第２ＭＧ３０は、バッテリ７０に蓄えられた電力および第１ＭＧ２０により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪８０に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第２ＭＧ３０は、回生制動によって発電された電力を用いてＰＣＵ６０を経由してバッテリ７０を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。

エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１０は、複数の気筒１０２と、複数の気筒１０２の各々に燃料を供給する燃料噴射装置１０４とを含む。燃料噴射装置１０４は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ１に基づいて、各気筒に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射したり、各気筒に対する燃料の噴射を停止したりする。

さらに、エンジン１０には、エンジン１０のクランク軸の回転速度（以下、エンジン回転速度と記載する）Ｎｅを検出するためのエンジン回転速度センサ１１が設けられる。エンジン回転速度センサ１１は、検出されたエンジン回転速度Ｎｅを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

動力分割装置４０は、駆動輪８０を回転させるための駆動軸１６、エンジン１０の出力軸および第１ＭＧ２０の回転軸の三要素の各々を機械的に連結する。動力分割装置４０は、上述の三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の２つの要素間での動力の伝達を可能とする。第２ＭＧ３０の回転軸は、駆動軸１６に連結される。

動力分割装置４０は、サンギヤ５０と、ピニオンギヤ５２と、キャリア５４と、リングギヤ５６とを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤ５２は、サンギヤ５０およびリングギヤ５６の各々と噛み合う。キャリア５４は、ピニオンギヤ５２を自転可能に支持するとともに、エンジン１０のクランク軸に連結される。サンギヤ５０は、第１ＭＧ２０の回転軸に連結される。リングギヤ５６は、駆動軸１６を介在して第２ＭＧ３０の回転軸および減速機５８に連結される。

減速機５８は、動力分割装置４０や第２ＭＧ３０からの動力を駆動輪８０に伝達する。また、減速機５８は、駆動輪８０が受けた路面からの反力を動力分割装置４０や第２ＭＧ３０に伝達する。

ＰＣＵ６０は、バッテリ７０に蓄えられた直流電力を第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０を駆動するための交流電力に変換する。ＰＣＵ６０は、ＥＣＵ２００からの制御信号Ｓ２に基づいて制御されるコンバータおよびインバータ（いずれも図示せず）を含む。コンバータは、バッテリ７０から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータに出力する。インバータは、コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０に出力する。これにより、バッテリ７０に蓄えられた電力を用いて第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０が駆動される。また、インバータは、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０によって発電される交流電力を直流電力に変換してコンバータに出力する。コンバータは、インバータが出力した直流電力の電圧を降圧してバッテリ７０へ出力する。これにより、第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いてバッテリ７０が充電される。なお、コンバータは、省略してもよい。

バッテリ７０は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ７０としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ７０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ７０は、上述したように第１ＭＧ２０および／または第２ＭＧ３０により発電された電力を用いて充電される他、外部電源（図示せず）から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ７０は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。

バッテリ７０には、バッテリ７０の電池温度ＴＢを検出するための電池温度センサ１５６と、バッテリ７０の電流ＩＢを検出するための電流センサ１５８と、バッテリ７０の電圧ＶＢを検出するための電圧センサ１６０とが設けられる。

電池温度センサ１５６は、電池温度ＴＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。電流センサ１５８は、電流ＩＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。電圧センサ１６０は、電圧ＶＢを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

スタートスイッチ１５０は、たとえば、プッシュ式スイッチである。スタートスイッチ１５０は、キーをキーシリンダに差し込んで所定の位置まで回転させるものであってもよい。スタートスイッチ１５０は、ＥＣＵ２００に接続される。運転者がスタートスイッチ１５０を操作することに応じて、スタートスイッチ１５０は、信号ＳＴをＥＣＵ２００に送信する。

ＥＣＵ２００は、たとえば、車両１のシステムが停止状態である場合に信号ＳＴを受信した場合に、起動指示を受けたと判断して、車両１のシステムを停止状態から起動状態に移行させる。また、ＥＣＵ２００は、車両１のシステムが起動状態である場合に信号ＳＴを受信した場合に、停止指示を受けたと判断して、車両１のシステムを起動状態から停止状態に移行させる。以下の説明において、車両１のシステムが起動状態である場合に運転者がスタートスイッチ１５０を操作することをＩＧオフ操作といい、車両１のシステムが停止状態である場合に運転者がスタートスイッチ１５０を操作することをＩＧオン操作という。また、車両１のシステムが起動状態に移行した場合には、車両１が走行するために必要な複数の機器に電力が供給されるなどして、複数の機器は作動可能な状態となる。一方、車両１のシステムが停止状態に移行した場合には、車両１が走行するために必要な複数の機器のうちの一部への電力の供給が停止されるなどして、一部の機器が作動停止状態となる。

第１レゾルバ１２は、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１を検出する。第１レゾルバ１２は、検出された回転速度Ｎｍ１を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。第２レゾルバ１３は、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２を検出する。第２レゾルバ１３は、検出された回転速度Ｎｍ２を示す信号をＥＣＵ２００に送信する。

車輪速センサ１４は、駆動輪８０の回転速度Ｎｗを検出する。車輪速センサ１４は、検出された回転速度Ｎｗを示す信号をＥＣＵ２００に送信する。ＥＣＵ２００は、受信した回転速度Ｎｗに基づいて車両１の速度（以下、車速とも記載する）Ｖを算出する。なお、ＥＣＵ２００は、回転速度Ｎｗに代えて第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２に基づいて車速Ｖを算出するようにしてもよい。

制動装置１５１は、ブレーキアクチュエータ１５２と、ディスクブレーキ１５４とを含む。ディスクブレーキ１５４は、車輪と一体的に回転するブレーキディスクと、油圧を用いてブレーキディスクの回転を制限するブレーキキャリパとを含む。ブレーキキャリパは、ブレーキディスクを回転軸と平行な方向で挟み込むように設けられるブレーキパッドと、油圧をブレーキパッドに伝達するためのホイールシリンダとを含む。ディスクブレーキ１５４は、油圧の増加によってブレーキディスクとブレーキパッドとの間で発生する摩擦力を用いてブレーキディスク（車輪）の回転を制限する。

ブレーキアクチュエータ１５２は、ＥＣＵ２００から受信する制御信号Ｓ３に基づいて、運転者がブレーキペダルを踏み込むことによって発生する油圧と、ポンプおよび電磁弁等を用いて発生する油圧とを調整してホイールシリンダに供給される油圧を調整する。図１において、制動装置１５１は、後輪の右側にのみ図示されるが、制動装置１５１は、各車輪毎に設けられるものとする。

ＥＣＵ２００は、エンジン１０を制御するための制御信号Ｓ１を生成し、その生成した制御信号Ｓ１をエンジン１０へ出力する。また、ＥＣＵ２００は、ＰＣＵ６０を制御するための制御信号Ｓ２を生成し、その生成した制御信号Ｓ２をＰＣＵ６０へ出力する。さらに、ＥＣＵ２００は、ブレーキアクチュエータ１５２を制御するための制御信号Ｓ３を生成し、その生成した制御信号Ｓ３をブレーキアクチュエータ１５２へ出力する。

ＥＣＵ２００は、エンジン１０およびＰＣＵ６０等を制御することによって車両１が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体、すなわち、バッテリ７０の充放電状態、エンジン１０、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０の動作状態を制御する。

ＥＣＵ２００は、運転席に設けられたアクセルペダル（図示せず）の踏込み量に対応する要求駆動力を算出する。ＥＣＵ２００は、算出された要求駆動力に応じて、第１ＭＧ２０および第２ＭＧ３０のトルクと、エンジン１０の出力とを制御する。

上述したような構成を有する車両１においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１０の効率が悪い場合には、第２ＭＧ３０のみによる走行が行なわれる。また、通常走行時には、たとえば動力分割装置４０によりエンジン１０の動力が２経路の動力に分けられる。一方の動力で駆動輪８０が直接的に駆動される。他方の動力で第１ＭＧ２０を駆動して発電が行なわれる。このとき、ＥＣＵ２００は、発電された電力を用いて第２ＭＧ３０を駆動させる。このように第２ＭＧ３０を駆動させることにより駆動輪８０の駆動補助が行なわれる。

車両１の減速時には、駆動輪８０の回転に従動する第２ＭＧ３０がジェネレータとして機能して回生制動が行なわれる。回生制動によって回収した電力は、バッテリ７０に蓄えられる。なお、ＥＣＵ２００は、蓄電装置の残容量（以下の説明においては、ＳＯＣ（State of Charge）と記載する）が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１０の出力を増加させて第１ＭＧ２０による発電量を増加させる。これにより、バッテリ７０のＳＯＣが増加させられる。また、ＥＣＵ２００は、低速走行時でも必要に応じてエンジン１０からの駆動力を増加させる制御を行なう場合もある。たとえば、上述のようにバッテリ７０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機が駆動される場合や、エンジン１０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

ＥＣＵ２００は、バッテリ７０の充電量および放電量を制御する際に、電池温度ＴＢおよび現在のＳＯＣに基づいて、バッテリ７０の充電時に許容される入力電力（以下の説明においては、「充電電力上限値Ｗｉｎ」と記載する）およびバッテリ７０の放電時に許容される出力電力（以下の説明においては、「放電電力上限値Ｗｏｕｔ」と記載する）を設定する。たとえば、現在のＳＯＣが低下すると、放電電力上限値Ｗｏｕｔは徐々に低く設定される。一方、現在のＳＯＣが高くなると、充電電力上限値Ｗｉｎは徐々に低下するように設定される。

また、バッテリ７０として用いられる二次電池は、低温時に内部抵抗が上昇する温度依存性を有する。また、高温時には、さらなる発熱によって温度が過上昇することを防止する必要がある。このため、電池温度ＴＢの低温時および高温時には、放電電力上限値Ｗｏｕｔおよび充電電力上限値Ｗｉｎの各々を低下させることが好ましい。ＥＣＵ２００は、電池温度ＴＢおよび現在ＳＯＣに応じて、たとえば、マップ等を用いることによって、充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔを設定する。

上述した構成を有する車両１において、高速走行中に何らかの要因によりエンジン１０が停止した場合には、直ちにエンジンを再始動できない場合がある。例えば、図２の共線図に記載された実線に示すように、車両１が高速走行している場合を想定する。

なお、図２に示す共線図の三本の縦軸のうちの左側の縦軸がサンギヤ５０の回転速度、すなわち、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１を示す。また、図２に示す共線図の中央の縦軸がキャリア５４の回転速度、すなわち、エンジン回転速度Ｎｅを示す。また、図２に示す共線図の右側の縦軸がリングギヤ５６の回転速度、すなわち、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２を示す。なお、図２の共線図の各縦軸の矢印の方向が正回転方向を示し、矢印の方向と逆方向が負回転方向を示す。

車両１の走行時においては、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１と、エンジン回転速度Ｎｅと、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２とは、図２の共線図上で１本の直線で結ばれる関係を維持するように各要素の回転速度Ｎｍ１，Ｎｅ，Ｎｍ２が変化する。

図２の実線に示すように、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１がＮｍ１（０）であって、エンジン回転速度ＮｅがＮｅ（０）であって、かつ、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２がＮｍ２（０）であるとする。

車両１の高速走行中にＩＧオフ操作がされた場合に、エンジン１０の回転が停止した場合には、車両１は、図２の破線に示す状態となる。このとき、第１ＭＧ２０を用いてエンジン１０を始動させる場合を想定する。この場合、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１をＮｍ１（１）からＮｍ１（０）に引き上げることによって、エンジン回転速度Ｎｅを初爆可能な最低エンジン回転速度よりも上昇させる必要がある。

そのため、第１ＭＧ２０の回転方向（負回転方向）と反対の正回転方向のトルクを生じさせる必要がある。しかしながら、第１ＭＧ２０の回転速度をＮｍ１（１）からＮｍ１（０）まで上昇させる過程において、第１ＭＧ２０は発電する。そのため、バッテリ７０のＳＯＣが通常のＳＯＣ範囲よりも高いことによって充電が制限される場合、すなわち、ＳＯＣが通常のＳＯＣ範囲内である場合よりも充電電力上限値Ｗｉｎが低下している場合には、第１ＭＧ２０において発電を行なうことができない場合がある。そのため、エンジンを直ちに再始動することができない場合がある。

そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００が、車両１の走行中に停止指示をスタートスイッチ１５０に受けた場合において、車両１の速度がしきい値Ｖ（１）よりも高い間はエンジン１０の再始動を禁止し、車両１の速度がしきい値Ｖ（１）よりも低下した後にエンジン１０の再始動を許可する点に特徴を有する。

図３に、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ２００は、判定部２０２と、車速判定部２０４と、フューエルカット制御部２０６と、決定部２０８と、減速制御部２１０と、始動判定部２１２と、第１ＭＧ制御部２１４と、エンジン制御部２１６とを含む。

判定部２０２は、ＩＧオフ操作がされたか否かを判定する。判定部２０２は、車両１のシステムが起動状態である場合にスタートスイッチ１５０から信号ＳＴを受信した場合に、ＩＧオフ操作がされたと判定する。なお、判定部２０２は、たとえば、ＩＧオフ操作がされた場合にＩＧオフ判定フラグをオンするようにしてもよい。

さらに、判定部２０２は、車両１が走行中であるか否かを判定する。判定部２０２は、車速Ｖが所定車速Ｖ（０）よりも高い場合に、車両１が走行中であると判定する。なお、判定部２０２は、車両１が走行中であると判定された場合に走行判定フラグをオンするようにしてもよい。

車速判定部２０４は、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下しているか否かを判定する。しきい値Ｖ（１）は、エンジン１０の再始動が可能な速度の上限値である。しきい値Ｖ（１）は、予め定められた値であってもよいし、車両１の状態（たとえば、充電電力上限値Ｗｉｎ）に応じて設定される値であってもよい。なお、しきい値Ｖ（１）は、上述の所定車速Ｖ（０）と同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。

なお、車速判定部２０４は、ＩＧオフ判定フラグおよび走行判定フラグがいずれもオン状態である場合に車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下しているか否かを判定する。車速判定部２０４は、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下していると判定した場合に、車速判定フラグをオンする。

フューエルカット制御部２０６は、判定部２０２によってＩＧオフ操作が判定され、かつ、車両１が走行中であると判定された場合に、気筒１０２への燃料噴射を停止するフューエルカット制御を実行する。フューエルカット制御部２０６は、フューエルカット制御を実行することを示す制御信号Ｓ１を生成して、生成した制御信号Ｓ１をエンジン１０に送信する。なお、フューエルカット制御部２０６は、たとえば、ＩＧオフ判定フラグおよび走行判定フラグのいずれもがオン状態である場合に、フューエルカット制御を実行するようにしてもよい。

決定部２０８は、車速判定部２０４において車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下していると判定された場合に、エンジン１０の再始動の許可を決定する。決定部２０８は、車速判定部２０４において車速Ｖがしきい値Ｖ（１）以上であると判定された場合に、エンジン１０の再始動の禁止を決定する。

なお、決定部２０８は、たとえば、車速判定部２０４において車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下していると判定された場合に（車速判定フラグがオンされた場合に）始動許可フラグをオンし、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）以上であると判定された場合に始動許可フラグをオフするようにしてもよい。

減速制御部２１０は、車速判定部２０４において車速Ｖがしきい値Ｖ（１）以上であると判定された場合に、車両１の速度を低下させるための減速制御を実行する。

減速制御部２１０は、たとえば、車速判定部２０４において車速Ｖがしきい値Ｖ（１）以上であると判定された場合に、摩擦力を用いて車両１の速度を低下させるように制動装置１５１を制御するようにしてもよい。具体的には、減速制御部２１０は、車速判定部２０４において車速Ｖがしきい値Ｖ（１）以上であると判定された場合に、ホイールシリンダに供給される油圧が増加するようにブレーキアクチュエータ１５２を制御する。

あるいは、減速制御部２１０は、たとえば、車速判定部２０４において車速Ｖがしきい値Ｖ（１）以上であると判定された場合に、負回転方向にモータトルクを発生させて車両１の速度を低下させるように第２ＭＧ３０を制御するようにしてもよい。なお、第２ＭＧ３０を用いて車両１を減速させる場合は、回生制動によって発電するためバッテリ７０において許容される入力電力の範囲内で第２ＭＧ３０を作動させて車両１を減速させることが望ましい。

また、減速機と駆動軸１６との間に自動変速機が設けられる場合には、減速制御部２１０は、車速判定部２０４において車速Ｖがしきい値Ｖ（１）以上であると判定された場合に、自動変速機の変速比（自動変速機の出力軸回転数／自動変速機の入力軸回転数）を大きくする（ローギヤ側に変化させる）ことによって車両１の速度を低下させるように自動変速機を制御するようにしてもよい。

なお、減速制御部２１０は、たとえば、車速判定フラグ（あるいは、始動許可フラグ）がオフである場合に、減速制御を実行するようにしてもよい。

また、減速制御部２１０は、車速判定部２０４において車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下したと判定された場合に、減速制御を終了する。

始動判定部２１２は、決定部２０８においてエンジン１０の再始動が許可された場合、エンジン１０の再始動の要求があるか否かを判定する。始動判定部２１２は、たとえば、エンジン１０の再始動が許可された後に、運転者によってＩＧオン操作がされた場合に、エンジン１０の再始動の要求があると判定する。なお、始動判定部２１２は、たとえば、始動許可フラグがオン状態である場合に、エンジン１０の再始動の要求があるか否かを判定し、エンジン１０の再始動の要求があると判定された場合に、再始動要求フラグをオンするようにしてもよい。

第１ＭＧ制御部２１４は、始動判定部２１２においてエンジン１０の再始動の要求があると判定された場合に、第１ＭＧ２０に正回転方向のトルクを発生させて、エンジン回転速度Ｎｅを始動に必要な回転速度まで上昇させる。始動に必要な回転速度とは、たとえば、初爆が可能な最低回転速度よりも高い回転速度であれば、特に限定されるものではない。なお、第１ＭＧ制御部２１４は、たとえば、再始動要求フラグがオンされている場合に、第１ＭＧ２０に正回転方向のトルクが発生するように第１ＭＧ２０を制御するようにしてもよい。第１ＭＧ制御部２１４は、第１ＭＧ２０に正回転方向のトルクを発生させるための制御信号Ｓ２を生成して、ＰＣＵ６０に送信する。

エンジン制御部２１６は、第１ＭＧ２０のトルクを用いてエンジン回転速度Ｎｅが始動に必要な回転速度よりも高くなる場合に、フューエルカット制御を終了し、燃料噴射制御を実行する。気筒１０２内で燃料と空気との混合気の燃焼が行なわれることによって、エンジン１０が再始動する。なお、本実施の形態においては、フューエルカット制御とともに点火制御も停止し、燃料噴射制御の再開とともに点火制御も再開するようにしてもよいし、あるいは、車両１が停止するまで点火制御を継続して実行するようにしてもよい。

本実施の形態において、判定部２０２と、車速判定部２０４と、フューエルカット制御部２０６と、決定部２０８と、減速制御部２１０と、始動判定部２１２と、第１ＭＧ制御部２１４と、エンジン制御部２１６とは、いずれもＥＣＵ２００のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。

図４を参照して、本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、ＥＣＵ２００は、ＩＧオフ操作がされたか否かを判定する。ＩＧオフ操作がされた場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ２００は、車両１が走行中であるか否かを判定する。ＥＣＵ２００は、車両１の車速Ｖが所定車速Ｖ（０）よりも高い場合に、車両１が走行中であると判定する。車両１が走行中である場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１００に戻される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ２００は、フューエルカット制御を実行する。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ２００は、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下しているか否かを判定する。車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下している場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでない場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ２００は、エンジン１０の再始動を許可する。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ２００は、ＩＧオン操作がされたか否かを判定する。ＩＧオン操作がされた場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１０に戻される。

Ｓ１１２にて、ＥＣＵ２００は、エンジン回転速度Ｎｅが始動に必要な回転速度まで上昇させるように第１ＭＧ２０を制御する。第１ＭＧ２０の制御内容については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰返さない。

Ｓ１１４にて、ＥＣＵ２００は、第１ＭＧ２０のトルク用いてエンジン回転速度Ｎｅが始動に必要な回転速度よりも高くなる場合に、燃料噴射制御を実行するようにエンジン１０を制御する。

Ｓ１１６にて、ＥＣＵ２００は、エンジンの再始動を禁止する。Ｓ１１８にて、ＥＣＵ２００は、車両１の速度を低下させるための減速制御を実行する。なお、減速制御の内容については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰返さない。

Ｓ１２０にて、ＥＣＵ２００は、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下しているか否かを判定する。車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下している場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２２に移される。もしそうでない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１２０に戻される。Ｓ１２２にて、ＥＣＵ２００は、減速制御を終了して、処理はＳ１０８に移される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両１に搭載されたＥＣＵ２００の動作について図５の共線図を参照して説明する。なお、共線図の各軸を示す要素は、図２の共線図と同様であるため、その詳細な説明は繰返されない。

図５の実線に示すように、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１がＮｍ１（２）であって、エンジン回転速度ＮｅがＮｅ（１）であって、かつ、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２がＮｍ２（１）であるとする。

車両１の走行中にＩＧオフ操作がされた場合（Ｓ１００にてＹＥＳ，Ｓ１０２にてＹＥＳ）、フューエルカット制御が実行される（Ｓ１０４）。車速Ｖがしきい値Ｖ（１）以上である場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、エンジンの再始動が禁止され（Ｓ１１６）、減速制御が実行される（Ｓ１１８）。たとえば、制動装置１５１の作動、第２ＭＧ３０の回生制動あるいは自動変速機の制御等の減速制御の実行によって車速Ｖは、時間の経過とともに低下していく。その結果、図５の二点鎖線に示すように、第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ２は、Ｎｍ２（１）からＮｍ２（２）になる。

車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下した場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、減速制御が終了し（Ｓ１２２）、エンジン１０の再始動が許可される（Ｓ１０８）。一方、フューエルカット制御の実行によってエンジン１０の回転速度Ｎｅは、時間の経過とともに低下していく。その結果、図５の細破線に示すように、回転速度Ｎｅはゼロとなる。このとき、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１は、Ｎｍ１（３）となる。

この状態で、運転者によってＩＧオン操作がされた場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、第１ＭＧ２０に正回転方向のトルクが発生するように第１ＭＧ２０が制御される（Ｓ１１２）。第１ＭＧ２０において正回転方向にトルクが発生することによって、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１は、正回転方向に増加していく。第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１が正回転方向に増加することによって、第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１、エンジン回転速度Ｎｅおよび第２ＭＧ３０の回転速度Ｎｍ１は、図５に示す共線図上において図５の細破線の状態から図５の二点鎖線の状態に向けて変化する。すなわち、エンジン回転速度Ｎｅが上昇する。エンジン回転速度Ｎｅが始動に必要な回転速度よりも上昇した場合、燃料噴射制御が実行されて（Ｓ１１４）、エンジン１０が再始動する。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、車両１の走行中に停止指示をスタートスイッチ１５０に受けた場合において、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも高い間はエンジン１０の再始動を禁止することによって、ＩＧオン操作に応じてエンジンを始動させる場合の第１ＭＧ２０の発電を抑制することができる。また、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下した後にエンジン１０の再始動を許可することによって、エンジン１０の再始動時においてエンジン回転速度Ｎｅを上昇させる際の第１ＭＧ２０の回転速度Ｎｍ１の上昇量を、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）以上である場合よりも小さくすることができる。そのため、エンジン１０の再始動時における第１ＭＧ２０における発電量を車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下しない場合よりも小さくすることができる。すなわち、バッテリ７０において許容される入力電力の範囲内で第１ＭＧ２０を作動させることができる。その結果、エンジン１０を直ちに再始動させることができる。したがって、高速走行中にエンジンの停止指示を受けた場合に、エンジンを再始動可能な状態に制御する車両および車両用制御方法を提供することができる。また、バッテリ７０が許容される入力電力を超えて充電されることが抑制されるため、バッテリ７０の劣化を防止することができる。

また、図１においてＥＣＵ２００は、１個のＥＣＵであるとして説明したが、２個以上のＥＣＵが用いられてもよい。たとえば、図１のＥＣＵ２００の動作を、エンジン１０を制御するためのエンジンＥＣＵと、ＰＣＵ６０を制御するためのハイブリッドＥＣＵとに分担させてもよい。

さらに、本実施の形態における車両１の構成においては、車両１の走行中にエンジン１０の回転が停止した状態からエンジン１０を始動させる場合、第１ＭＧ２０において発電するが、仮にエンジン１０を始動させるモータジェネレータが放電する場合を想定する。この場合おいても、走行中に停止指示をスタートスイッチ１５０に受けた場合において、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも高い間はエンジン１０の再始動が禁止され、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下した後にエンジン１０の再始動が許可される。そのため、エンジン１０の再始動時においてエンジン回転速度Ｎｅを上昇させる際の第１ＭＧ２０の放電量を、車速Ｖをしきい値Ｖ（１）以上である場合よりも小さくすることができる。すなわち、バッテリ７０において許容される出力電力の範囲内で第１ＭＧ２０を作動させることができる。その結果、エンジン１０を直ちに再始動させることができる。

また、図１では、駆動輪８０を前輪とする車両１を一例として示したが、特にこのような駆動方式に限定されるものではない。たとえば、車両１は、後輪を駆動輪とするものであってもよい。あるいは、車両１は、図１の第２ＭＧ３０が省略された車両であってもよい。または、車両１は、図１の第２ＭＧ３０が前輪の駆動軸１６に代えて、後輪を駆動するための駆動軸に連結される車両であってもよい。また、駆動軸１６と減速機５８との間あるいは駆動軸１６と第２ＭＧ３０との間に変速機構が設けられてもよい。

あるいは、車両１は、図６に示すような構成を有していてもよい。具体的には、図６に示す車両１は、図１の車両１の構成と比較して、第２ＭＧ３０を有しない点と、第１ＭＧ２０の回転軸をエンジン１０の出力軸に直結させている点と、動力分割装置４０に代えて、クラッチ２２を有する動力伝達装置４２を含む点とが異なる。クラッチ２２は、第１ＭＧ２０と駆動輪８０とを動力伝達状態と動力遮断状態との間で変化させる。動力伝達装置４２は、たとえば、変速機構である。なお、クラッチ２２に加えて、エンジン１０と第１ＭＧ２０との間にさらにクラッチ（図６の破線）が設けられるものであってもよい。

このような車両１において、車両１の走行中に停止指示をスタートスイッチ１５０に受けた場合において、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも高い間はエンジン１０の再始動が禁止され、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下した後にエンジン１０の再始動が許可されるようにしてもよい。

たとえば、車両１の走行中に、停止状態のエンジン１０と駆動輪８０との回転速度を第１ＭＧ２０を用いて同期させた状態でクラッチ２２を解放状態から係合状態に切り換える制御をした後に燃料噴射を再開してエンジン１０始動させる場合には、車速が高くなるほど第１ＭＧ２０の回転速度の上昇量は大きくなる。そのため、第１ＭＧ２０における放電量は大きくなる。

したがって、車両１の走行中に停止指示をスタートスイッチ１５０に受けた場合において、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下した後にエンジン１０の再始動を許可することによって、バッテリ７０において許容される出力電力の範囲内で第１ＭＧ２０を作動させることができる。その結果、車速Ｖがしきい値Ｖ（１）よりも低下した後においては、再始動に要求に対してエンジン１０を直ちに再始動させることができる。

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請求の範囲によって示され、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。

１車両、１０エンジン、１１エンジン回転速度センサ、１２第１レゾルバ、１３第２レゾルバ、１４車輪速センサ、１６駆動軸、２０第１ＭＧ、３０第２ＭＧ、４０動力分割装置、５０サンギヤ、５２ピニオンギヤ、５４キャリア、５６リングギヤ、５８減速機、７０バッテリ、８０駆動輪、１０２気筒、１０４燃料噴射装置、１５０スタートスイッチ、１５１制動装置、１５２ブレーキアクチュエータ、１５４ディスクブレーキ、１５６電池温度センサ、１５８電流センサ、１６０電圧センサ、２００ＥＣＵ、２０２判定部、２０４車速判定部、２０６フューエルカット制御部、２０８決定部、２１０減速制御部、２１２始動判定部、２１４第１ＭＧ制御部、２１６エンジン制御部。

Claims

駆動輪と、
内燃機関と、
前記内燃機関を始動させるための第１回転電機と、
前記第１回転電機と前記駆動輪との間に連結される動力伝達装置と、
車両のシステムの停止指示および起動指示のうちのいずれかを運転者から受けるための入力部と、
前記入力部からの指示に応じて前記車両を制御するための制御部とを含み、
前記制御部は、前記車両の走行中に前記停止指示を前記入力部に受けた場合において、燃料噴射を停止するとともに、前記車両の速度がしきい値よりも高い間は、前記燃料噴射を再開することによる前記内燃機関の再始動を禁止し、前記車両の速度が前記しきい値よりも低下した後に前記内燃機関の前記再始動を許可する、車両。
前記車両は、前記第１回転電機と電力を授受するための蓄電装置をさらに含み、
前記第１回転電機は、前記車両の走行中に停止状態の前記内燃機関を始動させる場合に発電する、請求項１に記載の車両。
前記車両は、摩擦力を用いて前記駆動輪の回転を制限するための制動装置をさらに含み、
前記制御部は、前記車両の走行中に前記停止指示を前記入力部に受けた場合に、前記摩擦力を用いて前記車両の速度を低下させるように前記制動装置を制御する、請求項１に記載の車両。
前記動力伝達装置は、自動変速機を含み、
前記制御部は、前記車両の走行中に前記停止指示を前記入力部に受けた場合に、前記自動変速機の変速比を大きくすることによって前記車両の速度を低下させるように前記自動変速機を制御する、請求項１に記載の車両。
前記車両は、モータトルクを用いて前記駆動輪の回転を制限するための第２回転電機をさらに含み、
前記制御部は、前記車両の走行中に前記停止指示を前記入力部に受けた場合に、前記モータトルクを用いて前記車両の速度を低下させるように前記第２回転電機を制御する、請求項１に記載の車両。
前記車両は、前記駆動輪を回転させるための駆動軸をさらに含み、
前記動力伝達装置は、前記駆動軸、前記内燃機関の出力軸および前記第１回転電機の回転軸の三要素の各々を機械的に連結し、前記三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の２つの要素間での動力伝達を可能とする、請求項１に記載の車両。
前記動力伝達装置は、前記第１回転電機と前記駆動輪との間の状態を動力伝達状態と動力遮断状態との間で切り換えるためのクラッチを含む、請求項１に記載の車両。
駆動輪と、内燃機関と、前記内燃機関を始動させるための第１回転電機と、前記第１回転電機と前記駆動輪との間に連結される動力伝達装置とを含む車両に用いられる車両用制御方法であって、
車両のシステムの停止指示および起動指示のうちのいずれかを運転者から受けたか否かを判定するステップと、
前記車両の走行中に前記停止指示を受けた場合において、燃料噴射を停止するとともに、前記車両の速度がしきい値よりも高い間は、前記燃料噴射を再開することによる前記内燃機関の再始動を禁止し、前記車両の速度が前記しきい値よりも低下した後に前記内燃機関の前記再始動を許可するステップとを含む、車両用制御方法。