JP6631490B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の走行を制御する制御装置に関する。

エンジンとモータとからの回転動力を変速機により変速しつつ伝達して走行するようにしたハイブリッド車両では、比較的負荷の小さい運転域ではモータのみで走行し、負荷が増大するとエンジンを始動して、所要の駆動力を発揮させられるようになっている。

モータのみによる走行状態からエンジンを使用する運転状態へと移行する場合、例えば、モータ走行での車速が設定速度を超えると、エンジンが始動するように制御される。

そこで、特許文献１では、前方車両の走行に自動的に追従するクルーズ走行の場合に、通常の走行の場合よりも上記設定速度を高くすることで、モータで走行する期間を増やし、燃費を向上することを図っている。

特開２００７−１８６０６９号公報

ところで、モータのみによる走行状態からエンジンを使用する運転状態へと移行する時、すなわち、エンジンが始動する時、トルク変動の影響により不快な振動が発生しやすくなるという問題がある。これは、車両の速度が高い場合により顕著になる。

よって、上記設定速度を高くすると、モータ走行の期間が増える分、燃費を向上させることができる一方、エンジンが始動する際に乗員に不快な振動を感じさせるおそれがある。反対に、上記設定速度を低くすると、振動を軽減させることができる一方、モータ走行の期間が減る分、燃費が悪くなる可能性がある。

また、近年の車両には、ドライバの運転操作を簡略化したり、自動化したりするために、各種の自動運転モードを搭載することが進められている。これらの自動運転モードでは、ドライバは、自身が操舵を行っているモードの場合には車両の挙動がある程度予測できる一方、運転操作に関わることが少ないモードの場合には車両の挙動が予測できないため、エンジンの振動に敏感になる可能性がある。

そこで本発明の目的は、車室の振動抑制・静粛性および／または燃費の向上を実現するように、自動運転モードの種類に応じて、エンジンが始動する設定速度を決定することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両の制御装置の一態様は、
駆動輪を駆動するエンジンと、前記エンジンを始動および前記駆動輪を駆動するモータと、を制御するように構成された制御部を備え、
前記モータにより走行している場合に、車速が設定速度を超えると、前記エンジンを始動する車両の制御装置であって、
前記制御部は、
（ｉ）地図情報に基づく自動操舵と自動加減速とを実行しながら前記車両が走行する第１自動運転モード（有人自動運転モード）と、
（ｉｉ）ドライバによる操舵に従い目標車速又は先行車両との距離を維持するように前記車両が走行する第２自動運転モードと、
を少なくとも実行可能であり、且つ、前記第２自動運転モードの場合に、前記設定速度を、前記第１自動運転モードの場合よりも大きく設定することを特徴とする。

本発明によれば、第２自動運転モードの場合に、上記設定速度が、第１自動運転モードの場合よりも大きいため、振動感度の大きい第１自動運転モードにおける車室の振動抑制・静粛性を向上させることが可能となる。また、車両の挙動がある程度予測できる第２自動運転モードでは、車室の振動抑制・静粛性よりも燃費の向上を優先させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を説明する図であり、その車両の制御装置を搭載する車両の概略全体構成を示す骨子図である。 図２は、変速段の切換処理に使用する摩擦係合要素の変速段毎の締結または解放を示す締結作動表である。 図３は、制御装置（ＥＣＵ）との間の各種情報の受け渡しを説明する入出力図である。 図４は、動力伝達機構が備える遊星歯車の各回転要素の回転動作を説明する共線図である。 図５は、車速と要求トルクとに基づく変速切換制御を説明する変速線図と、その変速切換制御における有段変速と無段変速とを切り換える境界線を示す変速切換線図と、エンジン走行とモータ走行とを切り換える境界線を示す動力源切換線図とのそれぞれの一例を図示するマップである。 図６は、エンジン始動許可車速設定処理を説明するフローチャートである。 図７は、実施形態の他の態様を説明する図であり、その制御装置を搭載する車両の概略全体構成を示す骨子図である。 図８は、その変速機の変速段の切換処理に使用する摩擦係合要素の変速段毎の締結または解放を示す締結作動表である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１〜図６は本発明の一実施形態に係る車両の制御装置を説明する図であり、図１はその車両の制御装置を搭載する車両の一例を示す図である。

図１において、車両１００は、動力源として、内燃機関であるエンジン１０１と、モータジェネレータ（ＭＧ）として機能する回転電機１０３、１０５とを備えている。この車両１００は、これらエンジン１０１や回転電機１０３、１０５の出力する回転動力を駆動輪１０９に動力伝達機構１１０を介して伝達して転動させることにより走行する。なお、この車両１００は、ドライバが不図示のフットブレーキを踏み込むことで機能する摩擦式ブレーキ（制動機構）１４０が駆動輪１０９の回転を摩擦制動することにより減速停止するようになっている。

動力伝達機構１１０は、エンジン１０１の出力する回転動力を入力される入力軸１１１と、デファレンシャルギヤ（差動歯車装置）１５０に連結されて左右の駆動輪１０９のそれぞれに伝達する回転動力を出力する出力軸１１２と、入力軸１１１および出力軸１１２との間に介在して回転動力を中継するように伝達する伝達軸１１３と、入力軸１１１と伝達軸１１３の間に配置されてエンジン１０１の回転動力を回転電機１０３、１０５に分配して出力させる動力分配機構１１５と、出力軸１１２と伝達軸１１３との間に配置されて動力分配機構１１５から伝達される回転動力を備える変速段で自動変速して駆動輪側に出力する有段変速機構１１７と、を備えて構築されている。

この動力伝達機構１１０は、軸心が共通の軸線となるように、入力軸１１１、出力軸１１２および伝達軸１１３がトランスミッションケース１１９内に直列に収容されて、それぞれ回転自在に軸受などを介して支持されている。ここで、出力軸１１２の回転速度（回転数）は車速センサ１３２が検出し、回転電機１０３のロータの回転速度は回転速度センサ１３３が検出し、回転電機１０５のロータと一体の伝達軸１１３の回転速度は回転速度センサ１３５が検出するようにそれぞれ設置されている。これら車速センサ１３２および回転速度センサ１３３、１３５は、後述のＥＣＵ１１にセンサ信号を送信可能に接続されている。なお、図１は、動力伝達機構１１０が入力軸１１１などの軸心を中心にして回転対称に構成されているため、図中下側を省略する骨子図（スケルトン図）である。

動力分配機構１１５は、第１回転電機（ＭＧ１）１０３と第２回転電機（ＭＧ２）１０５とが切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０を備えるシングルピニオン型の遊星歯車機構１２１に連結されて、エンジン１０１の回転動力を分配出力するようになっている。遊星歯車機構１２１は、サンギヤＳ０、プラネタリギヤＰ０、キャリヤＣＡ０、およびリングギヤＲ０を回転要素として備えている。第１回転電機１０３は、遊星歯車機構１２１のサンギヤＳ０にロータが一体回転するように連結されている。第２回転電機（ＭＧ２）１０５は、遊星歯車機構１２１のリングギヤＲ０および伝達軸１１３と一体的にロータが回転するように連結されている。また、遊星歯車機構１２１のキャリヤＣＡ０は入力軸１１１、すなわちエンジン１０１の出力軸に連結されている。切換ブレーキＢ０はトランスミッションケース１１９に設置されて、サンギヤＳ０を締結または解放する。切換クラッチＣ０はそのサンギヤＳ０とキャリヤＣＡ０との間を締結または解放する。なお、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０は、油圧により駆動して圧接する対象部材との係合圧力を調整することにより締結状態や解放状態や摩擦接触（所謂、摺動）状態を維持する摩擦係合要素により構築されている。

この動力分配機構１１５は、例えば、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が解放状態にされると、サンギヤＳ０、キャリヤＣＡ０、リングギヤＲ０がそれぞれ相対回転可能な差動状態にされる。このとき、エンジン１０１の出力（回転動力）が第１回転電機１０３と第２回転電機１０５（伝達軸１１３）とに分配されて、例えば、そのエンジン１０１の分配出力で第１回転電機１０３が発電機として駆動され、また、第２回転電機１０５が電動機として駆動される。これにより、動力分配機構１１５は、回転電機１０３、１０５による所謂、無段変速状態（電気的ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）になり、エンジン１０１の回転数に拘わらずに、伝達軸１１３の回転数を連続的に変化させる差動状態にすることができ、入力軸１１１の回転速度／伝達軸１１３の回転速度の変速比を連続的に変化させることができる。なお、回転電機１０３、１０５は、電動機として機能する際にインバータ１０７を介してバッテリ１０８内に蓄電されている電力の供給（放電）を受けて回転駆動し、また、発電機として機能する際の発電電力はインバータ１０７を介してバッテリ１０８に充電（蓄電）される。

また、動力分配機構１１５は、切換クラッチＣ０または切換ブレーキＢ０の一方が締結状態にされると、差動回転不能な非差動状態にされる。例えば、動力分配機構１１５は、サンギヤＳ０とキャリヤＣＡ０とが切換クラッチＣ０により締結されると、リングギヤＲ０も含めて一体回転されるロック状態にされて差動回転不能な非差動状態とされる。このとき、エンジン１０１の回転数と伝達軸１１３の回転数とが一致する変速比「１」に固定される。これにより、動力分配機構１１５が非無段変速状態の定変速状態になって、有段変速機構１１７による有段変速可能な状態にされる。

また、この動力分配機構１１５は、サンギヤＳ０が切換ブレーキＢ０によりトランスミッションケース１１９側に連結されてロック状態にされても、差動回転不能な非差動状態にされる。このとき、リングギヤＲ０はキャリヤＣＡ０よりも増速回転される。これにより、動力分配機構１１５が非無段変速状態の定増速（変速）状態になって、有段変速機構１１７による有段変速可能な状態にされる。

有段変速機構１１７は、シングルピニオン型の第１遊星歯車機構１２５、第２遊星歯車機構１２６、および第３遊星歯車機構１２７と共に、切換クラッチＣ１、Ｃ２および切換ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３を備えて、４速の有段式自動変速機として機能する。第１遊星歯車機構１２５は、サンギヤＳ１、プラネタリギヤＰ１、キャリヤＣＡ１、およびリングギヤＲ１を回転要素として備えている。第２遊星歯車機構１２６は、サンギヤＳ２、プラネタリギヤＰ２、キャリヤＣＡ２、およびリングギヤＲ２を回転要素として備えている。第３遊星歯車機構１２７は、サンギヤＳ３、プラネタリギヤＰ３、キャリヤＣＡ３、およびリングギヤＲ３を回転要素として備えている。なお、切換クラッチＣ１、Ｃ２および切換ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３は、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０と同様の摩擦係合要素により構築されている。

この有段変速機構１１７では、サンギヤＳ１およびサンギヤＳ２が一体回転するように連結されて、切換クラッチＣ２を介して伝達軸１１３に締結または解放可能に連結されている。また、リングギヤＲ２およびサンギヤＳ３は一体回転するように連結されて、切換クラッチＣ１を介して伝達軸１１３に締結または解放可能に連結されている。さらに、リングギヤＲ１、キャリヤＣＡ２およびキャリヤＣＡ３は出力軸１１２に一体回転するように連結されている。そして、切換ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３はトランスミッションケース１１９に設置されており、切換ブレーキＢ１は一体回転するサンギヤＳ１およびサンギヤＳ２を締結または解放し、切換ブレーキＢ２はキャリヤＣＡ１を締結または解放し、切換ブレーキＢ３はリングギヤＲ３を締結または解放する。

このように構成された動力伝達機構１１０は、後述するＥＣＵ１１の駆動制御によって、動力分配機構１１５の切換クラッチＣ０と切換ブレーキＢ０のいずれかが駆動されて締結状態にされ、有段変速機構１１７の切換クラッチＣ１、Ｃ２および切換ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３が選択的に駆動されて締結状態にされる。これにより、動力分配機構１１５から伝達軸１１３を介して伝達されるエンジン１０１や回転電機１０３、１０５の回転動力は、車速等の各種運転状況に応じて後述の変速段に切り換えられることにより、変速されつつ出力軸１１２から駆動輪１０９側へと出力される。すなわち、動力伝達機構１１０が有段変速機を構成している。

また、動力伝達機構１１０は、後述するＥＣＵ１１の駆動制御によって、動力分配機構１１５の切換クラッチＣ０と切換ブレーキＢ０が解放状態にされることで無段変速状態とされ、有段変速機構１１７を含めて電気的な無段変速機として機能可能な状態にされる。

なお、動力伝達機構１１０は、有段変速機構１１７の切換クラッチＣ１、Ｃ２の一方が締結状態にされることにより回転動力を出力可能に伝達経路が形成されるが、その双方共に解放状態にされることにより回転動力の伝達経路が遮断状態にされる。

詳細には、この動力伝達機構１１０は、図２の締結作動表に示すように、動力分配機構１１５の切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０と、有段変速機構１１７の切換クラッチＣ１、Ｃ２および切換ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３とが選択的に締結されることにより、無段変速段、あるいは、１速（１ｓｔ）、２速（２ｎｄ）、３速（３ｒｄ）、４速（４ｔｈ）、５速（５ｔｈ）、Ｒ（Ｒｅｖｅｒｓｅ）、Ｎ（Ｎｅｕｔｒａｌ）のいずれかの有段変速段が選択されて伝達経路が形成される。なお、図２に図示する「○」は選択駆動時に締結状態にされることを示し、また「◎」は上述の有段変速時の選択駆動時には締結状態にされるが無段変速時の選択駆動時には解放状態にされることを示している。また、車両１００は、不図示のシフトレバーの選択操作により、例えば、駐車「Ｐ（パーキング）」、後進走行「Ｒ（リバース）」、動力伝達経路遮断の中立「Ｎ（ニュートラル）」、前進走行「Ｄ（ドライブ）」、前進走行「Ｍ（マニュアル）」のいずれかを選択可能に備えており、「Ｄ」ポジションの選択時に無段変速制御を実行し、また、「Ｍ」ポジションの選択時に有段変速制御を実行するようになっている。

そして、図３に示すように、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１１は、予めメモリ１２内に格納されている制御プログラムに従って車両１００全体を統括制御するようになっている。ＥＣＵ１１は本発明における制御部に相当する。ＥＣＵ１１は、図中左側に示す各種センサ情報等の信号入力を受けて、図中右側に示す各種装置機器に制御情報等の信号出力をすることにより、例えば、エンジン１０１や回転電機１０３、１０５の駆動を制御し、また、動力伝達機構１１０の切換クラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２と切換ブレーキＢ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の駆動を制御して動力分配機構１１５や有段変速機構１１７を制御するようになっている。

ここで、ＥＣＵ１１は、図３中の左側に信号入力用インタフェースが準備されている。このＥＣＵ１１は、詳細な図示は省略するが、例えば、エンジン水温のセンサ信号、シフトレバーの選択ポジションのセンサ信号、自動運転モード設定スイッチの操作信号、ステアリングホイールに設けられたオートクルーズスイッチの操作信号、回転電機１０３の回転数の回転速度センサ１３３のセンサ信号、回転電機１０５の回転数の回転速度センサ１３５のセンサ信号、エンジン１０１の回転数ＮＥのセンサ信号、吸気温度のセンサ信号、Ｍモード（手動変速操作）スイッチの切換信号、エアコン（エアーコンディショナ）の操作信号、車速（出力軸１１２）の車速センサ１３２のセンサ信号、動力伝達機構１１０におけるＡＴ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の油温のセンサ信号、ＥＣＴ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）のスイッチの操作信号、サイドブレーキの操作信号、フットブレーキ（ブレーキペダルの踏込量）のセンサ信号、触媒温度のセンサ信号、アクセル開度（アクセルペダルの踏込量）のセンサ信号、カム角のセンサ信号、スノーモードの設定信号、車両前後方向の加速度のセンサ信号、オートクルーズ走行等の自動運転走行の各種信号、過給器のタービンの回転数ＮＴのセンサ信号、車両の重量（車重）のセンサ信号などの各種信号が入力可能になっている。

また、ＥＣＵ１１は、図３中の右側に信号出力用インタフェースが準備されている。このＥＣＵ１１は、詳細な図示は省略するが、例えば、インジェクタ（燃料噴射装置）の駆動制御信号、吸気管の電子スロットル弁の駆動制御信号、過給圧の調整制御信号、電動エアコンへの制御信号、エンジン１０１の燃焼室のプラグの点火信号、回転電機１０３（ＭＧ１）の駆動制御信号、回転電機１０５（ＭＧ２）の駆動制御信号、並列処理する別個の駆動制御処理を実行するコントローラＡ、Ｂへの制御信号、ギヤ比インジケータへの表示信号、スノーモードインジケータへの表示信号、ＡＴライン圧コントロールソレノイドへの駆動制御信号、ＡＢＳ（Ａｎｔｉ−ｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）アクチュエータへの駆動制御信号、Ｍモード（手動変速操作）インジケータへの表示信号、ＡＴソレノイドへの駆動制御信号、ＡＴ電動オイルポンプの電動モータへの駆動制御信号、電動ヒータへの駆動制御信号、ギヤ比インジケータへの表示信号などの各種信号、並列処理するオートクルーズ走行等の自動運転走行のコントロール制御処理を実行するコントローラＣへの制御信号が出力可能になっている。

また、ＥＣＵ１１は、装置各部に設置されているセンサなどからの各種入力信号に基づいて対応する各種出力信号を生成し、例えば、不図示のソレノイドなどに駆動制御信号を出力する。このＥＣＵ１１は、動力伝達機構１１０を構成する動力分配機構１１５や有段変速機構１１７の切換クラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２および切換ブレーキＢ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の締結・解放を切り換える締結油圧あるいは解放油圧を適宜に供給して変速制御処理を実行させる。

この動力伝達機構１１０の動力分配機構１１５や有段変速機構１１７は、切換クラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２および切換ブレーキＢ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が適宜締結されることにより、それぞれの回転要素（サンギヤＳ、キャリヤＣＡ、リングギヤＲ）が図４の共線図に示す回転速度の関係を維持する状態で回転する。なお、図４の共線図では、連結されて一体回転する回転要素（サンギヤＳ、キャリヤＣＡ、リングギヤＲ）が一つの縦線にまとめられて、所定の回転速度比（変速比）になるように各縦線の離隔間隔が設定されており、その縦線を横断する直線状の交差線とその縦線との交点がその回転要素毎の回転速度になるように作図されている。

例えば、図４に示すように、動力分配機構１１５は、図２に示す切換クラッチＣ０または切換ブレーキＢ０が締結状態の有段変速時には、サンギヤＳ０、キャリヤＣＡ０およびリングギヤＲ０の噛み合い位置が固定されて直結状態で回転される。このとき、動力分配機構１１５は、回転動力が伝達される経路が形成され、回転要素毎の縦線に対して直交する交差線とその縦線との交点が横一線となって等速回転になる。すなわち、動力分配機構１１５の締結状態時には、サンギヤＳ０とロータが一体回転する第１回転電機１０３と、キャリヤＣＡ０と一体回転する入力軸１１１に出力軸が連結されるエンジン１０１と、リングギヤＲ０とロータが一体回転する第２回転電機１０５とが等速回転されて、入力軸１１１から伝達軸１１３を介して出力軸１１２の前段の有段変速機構１１７に回転動力が伝達出力される。

要するに、動力分配機構１１５の締結状態の有段変速時において、入力軸１１１から出力軸１１２に伝達出力される回転動力の変速比は、有段変速機構１１７の切換クラッチＣ１、Ｃ２および切換ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の締結状態や解放状態に応じた有段変速切換により決定される。

また、動力分配機構１１５は、図２に示す切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の解放状態の無段変速時には、歯数に応じた変速比で噛み合い位置が変化されるサンギヤＳ０、キャリヤＣＡ０およびリングギヤＲ０の回転要素毎の縦線に対して傾斜する交差線とその縦線との交点が上下に異なって差動回転になる。すなわち、動力分配機構１１５の解放状態（無段変速）時には、第１回転電機１０３に連結されているサンギヤＳ０と、エンジン１０１に連結されているキャリヤＣＡ０（入力軸１１１）と、第２回転電機１０５に連結されているリングギヤＲ０との差動回転が許容されて、入力軸１１１から出力される回転動力が出力軸１１２の前段の有段変速機構１１７側の伝達軸１１３に伝達される。

要するに、動力分配機構１１５の解放状態の無段変速時における、入力軸１１１から出力軸１１２に伝達出力される回転動力の変速比は、動力分配機構１１５の切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の締結状態や解放状態に応じた回転電機１０３、１０５の差動回転に基づく無段変速比に加えて、有段変速機構１１７の切換クラッチＣ１、Ｃ２および切換ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の締結状態や解放状態に応じた有段変速切換により決定される。

このとき、有段変速機構１１７は、切換クラッチＣ１、Ｃ２が締結状態の場合、それぞれの縦線に対して直交する交差線とその縦線との交点が横一線となって等速回転される。すなわち、有段変速機構１１７は、伝達軸１１３や動力分配機構１１５を介して等速の変速比で入力軸１１１から伝達される回転動力をそのまま等速伝達して出力軸１１２を等速回転させる。

また、有段変速機構１１７は、切換クラッチＣ１、Ｃ２および切換ブレーキＢ１、Ｂ２、Ｂ３の締結状態や解放状態に応じてサンギヤＳ１〜Ｓ３、キャリヤＣＡ１〜ＣＡ３、およびリングギヤＲ１〜Ｒ３がそれぞれの歯数に応じた変速比で回転される変速機構を構成することにより、その回転要素の縦線に対して傾斜する交差線とその縦線との交点が上下に異なる回転速度で差動回転される。すなわち、有段変速機構１１７は、サンギヤＳなどの回転要素のそれぞれが適宜に差動回転することにより、動力分配機構１１５や伝達軸１１３を介して入力軸１１１から伝達される回転動力を伝達経路の回転要素間の変速比で変速して出力軸１１２に出力し回転させる。

そして、ＥＣＵ１１は、取得するセンサ信号などの各種情報に基づいてメモリ１２内の制御プログラムを実行することにより、例えば、メモリ１２内に格納されている図５に示す変速線図などのマップに従って動力伝達機構１１０の切換クラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２と切換ブレーキＢ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の駆動を制御するようになっている。

具体的に、ＥＣＵ１１は、例えば、効率のよい走行を実現するために、図５の変速線図に示すように、出力軸１１２から出力することを要求されるトルクと車速とをパラメータとして、動力伝達機構１１０の切換クラッチＣ０、Ｃ１、Ｃ２と切換ブレーキＢ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３とを締結状態または解放状態にする駆動制御信号を出力して変速制御処理を実行するようになっている。ここで、図５は、車速と出力（要求）トルクとをパラメータとして変速切換制御を実行する際に用いる変速線ＳＨｄ、ＳＨｕを示す変速線図の一例を示している。この図５には、有段変速と無段変速とを切り換えるための有段変速領域と無段変速制御領域との変速境界線ＧＣｃ、ＧＣｔを示す変速切換線図の一例も図示されている。さらに、図５には、エンジン１０１の回転動力を走行トルクにするエンジン走行と、回転電機１０３、１０５の回転動力を走行トルクにするモータ走行とを切り換えるために、エンジン走行領域とモータ走行領域との動力境界線ＰＴを示す動力源切換線図の一例も図示されている。

詳細には、ＥＣＵ１１は、図５中の変速線ＳＨｄ、ＳＨｕを横切るタイミングに変速段切換制御処理を実行するようになっている。このとき、ＥＣＵ１１は、加速中に、低速側から高速側に向かってアップシフト変速線ＳＨｕを横切るタイミングに、例えば、２速から３速にアップシフトさせる変速段切換制御処理を実行する。また、ＥＣＵ１１は、減速中に、高速側から低速側に向かってダウンシフト変速線ＳＨｄを横切るタイミングに、例えば、４速から３速にダウンシフトさせる変速段切換制御処理を実行する。

このＥＣＵ１１は、図５中の変速境界線ＧＣｃ、ＧＣｔを横切るタイミングに有段変速と無段変速とを切り換える制御処理を実行するようになっている。このとき、ＥＣＵ１１は、高トルク側から低トルク側に向かって無段変速境界線ＧＣｃを横切るタイミングに、有段変速機構１１７の変速段はそのままで、動力分配機構１１５の切換クラッチＣ０と切換ブレーキＢ０とを解放状態にして無段変速制御領域に移行する変速種切換制御処理を実行する。また、ＥＣＵ１１は、低トルク側から高トルク側に向かって有段変速境界線ＧＣｔを横切るタイミングに、有段変速機構１１７の変速段はそのままで、動力分配機構１１５の切換クラッチＣ０または切換ブレーキＢ０の一方を締結状態にして有段変速制御領域に移行する変速種切換制御処理を実行する。

モータのみによる走行状態からエンジンを使用する運転状態へと移行する時、すなわち、エンジンが始動する時、トルク変動の影響により不快な振動が発生しやすくなるという問題がある。このため、本実施形態ではＥＣＵ１１により、エンジン始動のタイミングで、そのトルク変動を相殺するトルクをＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）によってモータから出力する制振制御が行われる。

自動運転モード設定スイッチは、車両１００の乗員（ドライバを含む）あるいは非乗車の運行者（以下乗員等という）が情報を入力するためのインタフェースであり、例えば、乗員等に画像情報を表示し且つ乗員等が入力操作を行うためのタッチパネルを含んで構成され、画面に表示された操作可能なスイッチ又はボタンのオブジェクトが実装されている。自動運転モード設定スイッチは、ＥＣＵ１１と無線で接続された携帯情報端末であって、乗員等による入力操作の受け付けや乗員等に対する情報の出力を行うものであってもよく、また、他の態様の入力手段、例えば機械的なプッシュスイッチであっても良い。車両１００には、３種類の自動運転モードが、自動運転モード設定スイッチの入力操作により選択指示可能に備えられている。オートクルーズスイッチは、例えばステアリングホイールに設けられた機械的なノブを備えたプッシュスイッチ群であり、オートクルーズモードの開始及び終了の指示、クルーズ車速の設定、前車追従モードの開始及び終了の指示、及び車間距離の設定を行うことができる。

［オートクルーズモード］
オートクルーズモードは、例えば高速道路上において、アクセル操作及びブレーキ操作を簡略化してドライバの運転操作を支援することにより自動走行を実現するものである。オートクルーズモードでは、地図情報に基づく自動操舵は行われず、操舵はドライバのステアリングホイール操作のみにより行われるか、あるいは、ドライバによるステアリングホイールあるいは方向指示灯スイッチなどの入力手段の操作又はカメラやミリ波レーダセンサ等による外部状況の認識結果に基づく自動操舵ないし操舵支援動作を行うにとどまる。ＥＣＵ１１は、そのオートクルーズモードの選択指示（クルーズ車速の設定及び車間距離の設定を含む）を、オートクルーズスイッチの操作信号から取得した場合、メモリ１２内の制御プログラムを実行して、車速などの各種取得情報を自動運転走行制御コントローラＣに送るように構成されている。なおオートクルーズモードの終了指示は、オートクルーズスイッチ以外の入力手段、例えばアクセルペダル操作やブレーキペダル操作によって実行することとしてもよい。自動運転走行制御コントローラＣは、ＥＣＵ１１から受け渡される車速などの各種取得情報に基づいてオートクルーズ制御信号を生成してＥＣＵ１１に返送する。ＥＣＵ１１は、受け取った制御信号に基づく車両１００の自動運転走行制御処理を実行することにより、オートクルーズ走行を実現するようになっている。

自動運転走行制御コントローラＣは、このオートクルーズ走行では、車速を一定に保ちつつ走行する定速制御モードと、先行車両に一定の車間距離を保ちつつ追随するように走行する車間制御モードとを、ＥＣＵ１１と連携して実行するようになっている。このＥＣＵ１１および自動運転走行制御コントローラＣは、ドライバによるオートクルーズ走行の選択指示や各種走行条件の指定などの操作信号を取得して定速制御モードや車間制御モードを実行する。また、車両１００においては、この定速制御モードや車間制御モードのオートクルーズモードを実行可能にする各種機器が搭載されており、例えば、車速や加速度を検出するセンサ類に加えて、周辺情報検出装置を備えている。周辺情報検出装置は、放射するミリ波の反射波を受け取って車間距離を検出する所謂、ミリ波レーダセンサ、先行車両との間で所謂車車間通信を行ってブレーキ信号などの各種情報を受け取る通信機能、及び車両の周辺の映像を撮影するカメラを含んで構成されている。

このオートクルーズ走行の定速制御モードでは、設定されている走行速度を維持するように、エンジン１０１や回転電機１０３、１０５の駆動や動力伝達機構１１０の切換と共に、摩擦式ブレーキ１４０の作動を自動制御するようになっている。例えば、高速道路の下り坂の走行中には、エンジン１０１のエンジンブレーキや回転電機１０３、１０５の回生制動を動力伝達機構１１０の変速比の切換により効果的に利用するとともに、摩擦式ブレーキ１４０による摩擦制動を効かせて走行速度を設定速度に維持する。ここで、回転電機１０３、１０５の回生制動は、駆動輪１０９の転動するトルクを伝達負荷して発電させる、所謂、回生制御処理の実行により機能し、その回転電機１０３、１０５が発電機として駆動する際に発生する制動力を利用するものである。なお、回転電機１０３、１０５を発電機として駆動させるために負荷されるトルクは、回生トルクと称され、また、その発電電力は回生電力と称される。また、本実施形態での説明において、回生制動は、便宜上、回転電機１０３、１０５で機能させると説明するが、回転電機１０３、１０５の一方または双方のいずれで機能させてもよく、エンジン１０１との連携などに応じて、適宜、選択して機能させればよい。

また、オートクルーズ走行の車間制御モードでは、先行車両に一定の車間距離を保ちつつ追随するように、先行車両からの離隔距離をミリ波レーダセンサにより検知しつつ、先行車両との間の車車間通信でフットブレーキの踏込などの制動情報等を取得することにより、エンジン１０１や回転電機１０３、１０５の駆動や動力伝達機構１１０の切換と共に、摩擦式ブレーキ１４０の作動を自動制御するようになっている。例えば、高速道路の先行車両の減速走行中の車間制御モードでは、エンジン１０１のエンジンブレーキや回転電機１０３、１０５の回生制動を動力伝達機構１１０の変速比の切換により効果的に利用するとともに、摩擦式ブレーキ１４０を適宜に自動的に作動させて先行車両との車間距離を一定に保ちつつ追随する。なお、オートクルーズモードは、走行経路を含む地図情報に基づくことなくドライバによる操舵に従い目標車速又は先行車両との距離を維持するように車両が走行するものであって、本発明における第２自動運転モードに相当する。

［ルート自動運転モード］
ルート自動運転モードは、地図情報に基づく自動操舵と自動加減速とを実行することにより、自動走行を実現するものである。このルート自動運転モードには、乗員が乗車している場合に選択される有人自動運転モードと、乗員が乗車していない場合に選択される無人自動運転モードとの２種類が設けられている。

ルート自動運転モードは、予め設定される目的地までの目標ルートすなわち走行経路を、ナビゲーションシステムが備える地図情報に従って決定し、その目的地までの自動運転走行を実現するものである。地図情報は、車載のナビゲーション端末における不揮発性メモリに格納されていてもよく、また車外のサーバ等に格納されて路車間通信その他の無線通信によって参照されても良い。

自動運転走行制御コントローラＣは、例えば、ドライバがナビゲーション端末に入力した目的地、ナビゲーション端末で演算された車両位置、地図情報、インフラ情報、目標ルート及び進路、並びに天候等に基づいて、目標ルートに沿った走行計画を生成する。走行計画は、目標ルートに沿った進路を車両が走行する際における、車両の車速及び操舵トルクの推移を示すデータである。走行計画は、車両の速度パターン及び操舵パターンを含む。ここで速度パターンとは、例えば、進路上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された車速からなるデータである。操舵パターンとは、例えば、進路上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標操舵トルクからなるデータである。自動運転走行制御コントローラＣは、例えば乗員等の選択入力に応じて、旅行時間（車両が目的地に到着するまでに要される所要時間）が最も小さくなるように、あるいは燃費が最も小さくなるように、走行計画を生成してもよい。

生成された走行計画における速度パターンは、ベース車速として用いられ、走行時には、前車との目標車間距離から実車間距離を減じた差分に応じて、所定のマップにより、差分に比例した値である車速安全マージンが算出され、この車速安全マージンをベース車速から減算することによって、目標車速が算出される。例えば、実車間距離が小さすぎるときには車速安全マージンが正の値となり、これがベース車速から減算されることにより、それだけ目標車速が減少させられることになる。なお、車速安全マージンはその下限値をゼロでガードすることにより、目標車速をベース車速を超えて増大させないようにすることができる。他方、ルート自動運転モードでは、前車すなわち直前を走行する車両に追従して走行する前車追従モードを選択することができる。この前車追従モードでは、車速安全マージンに下限値を設けないか、あるいは特定の負の値に下限値を設けることにより、ベース車速を超えた目標車速の増大を許容し、これによって前車の追従を容易にすることができる。

ＥＣＵ１１は、自動運転走行制御コントローラＣで生成した走行計画に基づいて車両の走行を自動で制御する。すなわち、ＥＣＵ１１は、地図情報・実勾配・実駆動力・実加速度などから走行抵抗を推定演算してこれを考慮（目標駆動力に加算）しつつ、自動運転走行制御コントローラＣから出力された目標車速と実車速とが一致するように、エンジン１０１、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２、ブレーキ１４０及び油圧回路（したがって動力伝達機構１１０）を制御する。これにより、ＥＣＵ１１は、走行計画に沿って車両が自立走行するように、車両の運転を制御する。

このルート自動運転モードのうち、無人自動運転モードと有人自動運転モードとでは、基本的動作については同一であるが、無人自動運転モードでは、有人自動運転モードに比べて快適性（例えばエンジン１０１の振動及び騒音の抑制、動力伝達機構１１０の変速動作における振動抑制）に係る制御が省略ないし縮小されており、これにより相対的な燃料消費の低減が図られている。なお、ルート自動運転モードは、走行経路を含む地図情報に基づき車両が走行するものであって、本発明における第１自動運転モードに相当する。

ＥＣＵ１１は、メモリ１２内の制御プログラムを実行することにより、オートクルーズモードとルート自動運転モード（無人自動運転モード及び有人自動運転モード）、及び自動運転を行わない手動運転モードを実行可能に構成されている。

例えば、ＥＣＵ１１は、手動運転モードでは、ドライバの手動操作に応じたセンサ信号等の取得情報などに基づいてメモリ１２内の制御プログラムを実行することにより、エンジン１０１や回転電機１０３、１０５の駆動や動力伝達機構１１０の切換を実行して車両１００の走行を実現する。

また、ＥＣＵ１１は、オートクルーズモードやルート自動運転モードでは、自動運転モード設定スイッチ等の操作信号に応じた設定車速などの走行条件を取得すると共にミリ波レーダセンサや車車間などの通信機能を稼動させて自動走行に必要な各種情報を取得して、メモリ１２内の制御プログラムを実行する。これにより、ＥＣＵ１１は、エンジン１０１や回転電機１０３、１０５の駆動や動力伝達機構１１０の変速段の切換と共に、摩擦式ブレーキ１４０の作動を自動制御して車両１００の走行を実現する。

図５に戻り、本実施形態では、図示のように、エンジン走行領域とモータ走行領域との動力境界線ＰＴは略Ｌ字状になっており、動力境界線ＰＴの右端の位置を変化させている。動力境界線ＰＴの右端は、手動運転モードの場合には実線ＰＴ４、無人でのルート自動運転モードの場合には破線ＰＴ１、有人でのルート自動運転モードの場合には破線ＰＴ２、オートクルーズモードの場合には破線ＰＴ３でそれぞれ表される。

無人でのルート自動運転モードの場合は、無人であるため、手動運転モードの場合よりも車室の振動抑制や静粛性が求められない可能性がある。本実施形態では、図５に示すように、無人でのルート自動運転モードの場合に、エンジン始動許可車速を、手動運転モードの場合よりも高くしている。これにより、モータ走行領域が拡大するので、無人でのルート自動運転モードの場合における燃費を、手動運転モードの場合よりも向上させることが可能になる。

また、オートクルーズモードの場合は、手動運転モードの場合よりも車室の振動抑制や静粛性が求められる可能性がある。本実施形態では、図５に示すように、オートクルーズモードの場合に、エンジン始動許可車速を、手動運転モードの場合よりも低くしている。これにより、エンジン始動の際に生じる不快な振動を低減することが可能になるので、オートクルーズモードの場合における車室の振動抑制や静粛性を、手動運転モードの場合よりも向上させることが可能になる。

ここで、ＥＣＵ１１は、自動運転モード設定スイッチによる選択に応じて、各種運転モードに紐付いたエンジン始動許可車速Ｖｔｈをメモリ１２内から抽出して設定する。具体的に、ＥＣＵ１１は、メモリ１２内の制御プログラムを実行することにより、図６のフローチャートに示すエンジン始動許可車速設定処理を実行するようになっている。

図６において、処理が開始されると、まずＥＣＵ１１は、ルート自動運転モードが設定されているか否かを確認し（ステップＳ１１）、ルート自動運転モードの設定が確認できなかった場合には、さらに、オートクルーズモードが設定されているか否か確認する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１１、Ｓ１２において、ルート自動運転モードやオートクルーズモードの設定を確認できなかったＥＣＵ１１は、手動運転モードで用いるエンジン始動許可車速Ｖｔｈとして動力境界線ＰＴ４に対応するＶ４を選択する（ステップＳ１３）。

ステップＳ１２において、オートクルーズモードが設定されていることを確認したＥＣＵ１１は、エンジン始動許可車速Ｖｔｈとして動力境界線ＰＴ３に対応するＶ３を選択する（ステップＳ１４）。

一方、ステップＳ１１において、ルート自動運転モードの設定を確認したＥＣＵ１１は、さらに、無人自動運転モードが選択されている否か確認する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５において、無人でのルート自動運転モードであることを確認したＥＣＵ１１は、エンジン始動許可車速Ｖｔｈとして動力境界線ＰＴ１に対応するＶ１を選択する（ステップＳ１６）。他方、ステップＳ１５において、無人でのルート自動運転モードでないこと（つまり、有人でのルート自動運転モードであること）を確認したＥＣＵ１１は、エンジン始動許可車速Ｖｔｈとして動力境界線ＰＴ２に対応するＶ２を選択する（ステップＳ１７）。

そして、これらエンジン始動許可車速はＶ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ１の関係にある。すなわち、無人でのルート自動運転モードで設定されるエンジン始動許可車速Ｖ１は、有人でのルート自動運転モードで設定されるエンジン始動許可車速Ｖ２よりも大きい。そして、有人でのルート自動運転モードで設定されるエンジン始動許可車速Ｖ２は、オートクルーズモードで設定されるエンジン始動許可車速Ｖ３よりも小さくされる。

この構成により、燃費の向上については、効果が高い方から順に、無人でのルート自動運転モード、手動運転モード、オートクルーズモード、有人でのルート自動運転モードとなる。一方、車室の振動抑制や静粛性については、効果が高い方から順に、有人でのルート自動運転モード、オートクルーズモード、手動運転モード、無人でのルート自動運転モードとなる。なお、本発明では、手動運転モードのエンジン始動許可車速Ｖ４は、この限りでなく、燃費の向上よりも車室の振動抑制や静粛性を優先するような数値、例えば、Ｖ２またはＶ３よりも小さい値にしてもよい。

ＥＣＵ１１は、ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１６、Ｓ１７で設定されたエンジン始動許可車速によって、選択された運転モードでの走行制御処理を継続する（ステップＳ１８）。以上の処理は、車両の走行中に所定時間ごとに繰り返し実行されてもよく、また、新たな運転モードが設定される度に実行されてもよい。

以上の処理の結果、ＥＣＵ１１は、車両１００の走行モードが、無人のルート自動運転モード、有人のルート自動運転モード、有人のオートクルーズモード、有人の手動運転モードのいずれであるかに応じて、メモリ１２内に保持されているエンジン始動許可車速の設定値が選択される。

以上のとおり、本実施形態では、ＥＣＵ１１は、
（ｉ）地図情報に基づく自動操舵を実行しながら車両が走行する有人自動運転モード（第１自動運転モード）と、
（ｉｉ）ドライバによる操舵に従い目標車速又は先行車両との距離を維持するように車両が走行するオートクルーズモード（第２自動運転モード）と、
を少なくとも実行可能であり、且つ、第２自動運転モードの場合に、エンジン始動許可車速（設定速度）を、第１自動運転モードの場合よりも大きく設定する（Ｖ２よりもＶ３が大とされる）。

上述したエンジン始動時の制振制御は、モータ走行における車速が高いほど、モータが高速で回転することからインバータの発熱のためＰＷＭの実行が困難となる場合がある。よって、エンジン始動許可車速を高く設定すると、モータ走行の期間が増える分、燃費を向上させることができる一方、エンジンが始動する際に乗員に不快な振動を感じさせるおそれがある。反対に、エンジン始動許可車速を低く設定すると、制振制御が機能して振動を抑制させることができる一方、モータ走行の期間が減る分、燃費が悪くなる可能性がある。

また、ドライバは、オートクルーズモードの場合には車両の挙動がある程度予測できる一方、有人自動運転モードの場合には車両の挙動が予測できないため、エンジンの振動に敏感になる可能性がある。

本実施形態によれば、オートクルーズモードの場合に、エンジン始動許可車速が、有人自動運転モードの場合よりも大きいため、振動感度の大きい有人自動運転モードにおける車室の振動抑制・静粛性を向上させることが可能となる。また、車両の挙動がある程度予測できるオートクルーズモードでは、車室の振動抑制・静粛性よりも燃費の向上を優先させることができる。

また、本実施形態の他の態様としては、例えば、図７および図８に示すように、エンジン１０１と連携させる１つの回転電機２０７を動力源として搭載する車両２００に適用してもよい。この車両２００は、簡単に説明すると、エンジン１０１や回転電機２０７の回転動力を入力軸２１１に連結されているトルクコンバータ２０５と伝達軸２１３とを介して動力伝達機構２１０に伝達し、その回転動力を動力伝達機構２１０から出力軸２１２に出力して駆動輪１０９を転動させることにより走行するようになっている。

ここで、動力伝達機構２１０は、エンジン１０１と回転電機２０７の間に連結クラッチＫ０を有すると共に、切換クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４および切換ブレーキＢ１、Ｂ２を配置して、２組のダブルピニオン型の遊星歯車機構２２１、２２２を備えている。遊星歯車機構２２１は、サンギヤＳ１、プラネタリギヤＰ１１、Ｐ１２、キャリヤＣＡ１１、２１、およびリングギヤＲ１を回転要素として備え、遊星歯車機構２２２は、サンギヤＳ２１、Ｓ２２、プラネタリギヤＰ２１、Ｐ２２、キャリヤＣＡ１２、２２、およびリングギヤＲ２を回転要素として備えている。なお、図７は、動力伝達機構２１０が入力軸２１１などの軸心を中心にして回転対称に構成されているため、図中下側を省略する骨子図である。

この動力伝達機構１１０は、図８の締結作動表に示すように、切換クラッチＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４および切換ブレーキＢ１、Ｂ２が選択的に締結されることにより、１速（１ｓｔ）、２速（２ｎｄ）、３速（３ｒｄ）、４速（４ｔｈ）、５速（５ｔｈ）、６速（６ｔｈ）、７速（７ｔｈ）、８速（８ｔｈ）、Ｒ１（Ｒｅｖｅｒｓｅ１）、Ｒ２（Ｒｅｖｅｒｓｅ２）のいずれかの有段変速段が選択されて伝達経路が形成される。なお、図８に図示する「○」は選択駆動時に締結状態にされることを示している。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が請求項に含まれることが意図されている。

１１ ＥＣＵ
１２ メモリ
１００、２００ 車両
１０１ エンジン
１０３、１０５、２０７ 回転電機
１０９ 駆動輪
１１０、２１０ 動力伝達機構
１１５ 動力分配機構
１１７ 有段変速機構

Claims (1)

1. 駆動輪を駆動するエンジンと、前記エンジンを始動および前記駆動輪を駆動するモータと、を制御するように構成された制御部を備え、
   前記モータにより走行している場合に、車速が設定速度を超えると、前記エンジンを始動する車両の制御装置であって、
   前記制御部は、
   （ｉ）地図情報に基づく自動操舵と自動加減速とを実行しながら前記車両が走行する第１自動運転モードと、
   （ｉｉ）ドライバによる操舵に従い目標車速又は先行車両との距離を維持するように前記車両が走行する第２自動運転モードと、
   を少なくとも実行可能であり、且つ、前記第２自動運転モードの場合に、前記設定速度を、前記第１自動運転モードの場合よりも大きく設定することを特徴とする車両の制御装置。

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