JPWO2013065188A1

JPWO2013065188A1 - 車両の制御装置

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Publication number: JPWO2013065188A1
Application number: JP2013541571A
Authority: JP
Inventors: 勉服部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2031-11-04
Also published as: US8909408B2; CN103781686B; EP2774822A1; EP2774822A4; JP5742961B2; EP2774822B1; WO2013065188A1; CN103781686A; US20140244089A1

Abstract

本発明の制御装置は手動変速機を備えたハイブリッド車両に適用される。制御装置は、内燃機関が停止しかつ車両が停車した状態で、ニュートラルスイッチが検出信号を出力している場合に（Ｓ３１、Ｓ３２）、手動変速機にトルクが入力するようにモータ・ジェネレータを制御し（Ｓ３５〜Ｓ３９）、トルク付与制御に伴う手動変速機の入力側回転速度の時間変化率（Ｓ４０）が所定基準に満たない場合にクラッチに対する解放操作に合わせて内燃機関を始動させる。

Description

本発明は、走行用動力源として内燃機関及び電動機を備えるとともに、運転者にて操作される手動変速機が搭載された車両に適用される制御装置に関する。

走行用動力源である内燃機関及び電動機のトルクが手動変速機を介して出力されるように構成されたハイブリッド車両が知られている。このような車両の制御装置として、手動変速機が持つ段階的な複数の変速段のうち、いずれの変速段が選択されているかを手動変速機の入出力回転速度に基づいて推定する装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

特開２００１−２２１３３０号公報特開２００７−２５５５６６号公報特開平１１−３４３８９３号公報

上述した車両では、内燃機関が停止しかつ車両が停車した状態で、手動変速機の発進用変速段を選択して車両を発進させようとする運転者の発進操作に合わせて内燃機関を始動させる始動制御が行われることがある。しかし、特許文献１の制御装置では、車両が停車した状態で手動変速機の入出力回転速度に基づいて変速段を推定できない。従って、かかる始動制御においては、手動変速機の変速段を検出するシフト位置スイッチが出力する検出信号に基づいて、手動変速機のニュートラル位置から発進変速段へ切り替える発進シフト操作を把握する必要がある。そのため、仮にニュートラル位置を検出する検出手段が検出信号を出力したままの状態で故障した場合、実際に運転者が発進シフト操作を行ったとしても手動変速機がニュートラル位置の状態であると制御装置が誤認する。従って、このような故障が起きると、運転者の発進シフト操作に合わせて始動制御を行うことができない。

そこで、本発明は、内燃機関が停止し、かつ車両が停車した状態でニュートラル位置検出手段が故障していても内燃機関の始動制御を行うことができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の制御装置は、走行用動力源として設けられた内燃機関及び電動機と、前記内燃機関及び前記電動機のトルクが入力され、ニュートラル位置から所定の発進用変速段へ切り替えるための運転者による発進シフト操作が可能な手動変速機と、前記内燃機関と前記手動変速機との間のトルク伝達を遮断するための運転者による解放操作が可能なクラッチと、を含む車両に適用され、前記内燃機関が停止し、かつ前記車両が停車した状態で、前記クラッチに対して前記解放操作が行われるとともに、前記手動変速機に対して前記発進シフト操作が行われることを少なくとも一つの条件として前記内燃機関を始動させる始動制御手段と、前記手動変速機が前記ニュートラル位置の状態である場合に検出信号を出力するニュートラル位置検出手段と、前記内燃機関が停止し、かつ前記車両が停車した状態で前記ニュートラル位置検出手段が前記検出信号を出力している場合に前記手動変速機にトルクが入力するように前記電動機を制御するトルク付与制御を行うトルク付与制御手段と、を備え、前記始動制御手段は、前記トルク付与制御によって前記手動変速機の入力側回転速度の変化が所定基準に満たない場合に、前記クラッチに対して前記解放操作が行われたら前記内燃機関を始動させるものである。

発進用変速段が選択されている場合はニュートラル位置の場合に比べてトルク付与制御に伴う入力側回転速度の変化が小さな状態が続く。従って、その変化の基準を、発進用変速段が選択されている場合とニュートラル位置の場合とを区別できるように設定することによって、ニュートラル位置検出手段が検出信号を出力している場合でもその変化が所定基準に満たない場合は発進用変速段が選択されていると見なすことができる。これにより、ニュートラル位置検出手段が検出信号を出力している場合でも内燃機関を始動させることができる。

本発明の制御装置の一態様においては、前記トルク付与制御に伴う前記手動変速機の入力側回転速度の変化に基づいて前記ニュートラル位置検出手段の故障を診断する故障診断手段を更に備え、前記始動制御手段は、前記ニュートラル位置検出手段の前記故障が前記故障診断手段にて診断された状態で、前記クラッチに対して前記解放操作が行われた場合に前記内燃機関を始動させてもよい。この態様によれば、トルク付与制御が行われることによって、内燃機関が停止しかつ車両が停車した状態でニュートラル位置検出手段の故障を診断できる。これにより、ニュートラル位置検出手段が故障した場合でも運転者の発進シフト操作に合わせて始動制御を行うことができる。

本発明の制御装置の一態様において、前記車両には、運転者に操作されるブレーキペダルを含み、前記ブレーキペダルに対する操作に基づいて、前記車両を制動する制動状態とその制動を解放する解放状態との間で状態が切り替えられるブレーキ装置が設けられ、前記トルク付与制御手段は、前記ブレーキペダルが操作状態から非操作状態へ切り替えられたことを契機として前記トルク付与制御を開始してよい。この態様によれば、車両を発進させようとする運転者が通常行うブレーキペダルの操作を契機としてトルク付与制御が行われるので運転者に違和感を与えることを防止できる。また、限られたタイミングでトルク付与制御が行われるので、トルク付与制御の実行に要する電力消費を抑えることができる。

この態様においては、前記車両には、前記ブレーキペダルが操作状態から非操作状態へ切り替えられた場合に前記ブレーキ装置を前記制動状態に保持できる制動状態保持手段が設けられ、前記トルク付与制御手段は、前記ブレーキ装置が前記制動状態に保持された状態で前記トルク付与制御が行われるように、前記制動状態保持手段を制御してもよい。この場合にはトルク付与制御中にブレーキ装置の制動状態が保持されるため車両が誤って動くことを確実に防止できる。

本発明の制御装置の一態様において、前記故障診断手段は、前記トルク付与制御によって前記手動変速機の入力側回転速度の変化が所定基準に満たない場合に前記ニュートラル位置検出手段の故障であると診断してもよい。発進用変速段が選択されている場合はニュートラル位置の場合に比べて、トルク付与制御に伴う入力側回転速度の変化が小さな状態が続く。従って、その変化の基準を、発進用変速段が選択されている場合とニュートラル位置の場合とを区別できるように設定することによって、ニュートラル位置検出手段の故障を診断できる。

トルク付与制御手段が付与するトルクの大きさは適宜に設定できる。例えば、前記トルク付与制御手段が付与する前記トルクは、前記車両が駆動されず、かつ前記ニュートラル位置の状態で前記手動変速機が空転する程度の大きさを持つ微小トルクとして設定されてもよい。このような微小トルクを手動変速機に付与すれば、トルク付与制御中に車両が動くことを防止しつつニュートラル位置検出手段の故障を確実に診断することができる。

本発明の一形態に係る制御装置が組み込まれた車両の概要を説明した図。図１の車両の制御系を示したブロック図。車両１のシフトパターンの一例を示した図。始動制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。図４のステップＳ２で定義された始動条件判定処理のルーチンの一例を示したフローチャート。故障診断処理のルーチンの一例を示したフローチャート。本発明の他の形態に係る始動制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。

図１に示すように、車両１は内燃機関２及び電動機としてのモータ・ジェネレータ３が走行用動力源として設けられたいわゆるハイブリッド車両として構成されている。内燃機関２には始動制御に用いられるスタータ４が設けられている。スタータ４の構造は周知のものと同様であるので説明を省略する。

内燃機関２は火花点火型の内燃機関として構成されている。内燃機関２の出力軸２ａは、クラッチ７を介して手動変速機８と接続されている。クラッチ７は内燃機関２と手動変速機８との間に配置され、操作部としてのクラッチペダル１０（図２参照）にて運転者にて操作される。クラッチペダル１０が運転者にて踏み込まれる解放操作が行われると、内燃機関２と手動変速機８との間のトルク伝達が遮断される。クラッチペダル１０にはその操作状態を検出するためのクラッチ操作検出装置１１が設けられている。クラッチ操作検出装置１１はロアスイッチ１１ａ及びアッパスイッチ１１ｂを含んでいる。クラッチペダル１０が完全に踏み込まれるとロアスイッチ１１ａが検出信号を出力する。また、クラッチペダル１０が定位置に戻って上記トルク伝達が許容されている間にはアッパスイッチ１１ｂが検出信号を出力する。従って、クラッチ操作検出装置１１は、各スイッチ１１ａ、１１ｂの検出信号の出力状態に基づいてクラッチペダル１０の操作状態を検出することができる。

手動変速機８は操作部として設けられたシフト操作装置１５を運転者が操作することによって前進５段及び後退１段の複数の変速段から一つの変速段を選択できる。シフト操作装置１５のシフトパターンは図３に示した通りである。図３の（１）〜（５）は第１速段〜第５速段に対応し、（Ｒ）は後退段に対応し、（Ｎ）はニュートラル位置に対応する。なお、図３の（ＥＶ）は、内燃機関２を停止させた状態でモータ・ジェネレータ３を走行用動力源とする電気走行モードに対応する。運転者は図３の（ＥＶ）を選択することによって車両１の駆動モードを電気走行モードに任意に切り替えることができる。シフト操作装置１５にはシフト位置を検出するシフト位置検出装置１６（図２参照）が設けられている。このシフト位置検出装置１６は、発進用変速段である第１速段に操作された場合に検出信号を出力する１ｓｔスイッチ１６ａ、第２速段に操作された場合に検出信号を出力する２ｎｄスイッチ１６ｂ、第３速段に操作された場合に検出信号を出力する３ｒｄスイッチ１６ｃ、第４速段に操作された場合に検出信号を出力する４ｔｈスイッチ１６ｄ、及び第５速段に操作された場合に検出信号を出力する５ｔｈスイッチ１６ｅを含む。更に、シフト位置検出装置１６はニュートラル位置の状態で検出信号を出力するニュートラルスイッチ１６ｘ、後退段に操作された場合に検出信号を出力するＲＥＶスイッチ１６ｙ、及びＥＶ位置に操作された場合に検出信号を出力するＥＶスイッチ１６ｚを含む。ニュートラルスイッチ１６ｘは本発明のニュートラル位置検出手段に相当する。

図１に示すように、手動変速機８は、入力軸１７と、これと平行に延びている出力軸１８と、これら入力軸１７と出力軸１８との間に設けられた第１〜第５ギア対Ｇ１〜Ｇ５と、後退ギア列ＧＲとを備えている。第１〜第５ギア対Ｇ１〜Ｇ５は第１速〜第５速に対応し、後退ギア列ＧＲは後退段に対応する。第１ギア対Ｇ１は互いに噛み合う第１ドライブギア１９及び第１ドリブンギア２０を含む。第２ギア対Ｇ２は互いに噛み合う第２ドライブギア２１及び第２ドリブンギア２２を含む。第３ギア対Ｇ３は互いに噛み合う第３ドライブギア２３及び第３ドリブンギア２４を含む。第４ギア対Ｇ４は互いに噛み合う第４ドライブギア２５及び第４ドリブンギア２６を含む。第５ギア対Ｇ５は互いに噛み合う第５ドライブギア２７及び第５ドリブンギア２８を含む。各ギア対Ｇ１〜Ｇ５のギア比は、第１ギア対Ｇ１、第２ギア対Ｇ２、第３ギア対Ｇ３、第４ギア対Ｇ４、第５ギア対Ｇ５の順に小さくなるように設定されている。後退ギア列ＧＲは入力軸１７と一体回転するように入力軸１７に設けられたドライブギア２９と、出力軸１８に対して相対回転可能なように出力軸１８に設けられたドリブンギア３０と、これらのギア２９、３０に噛み合う中間ギア３１とを含む。

第１ドライブギア１９及び第２ドライブギア２０は、それぞれ入力軸１７と一体に回転するように入力軸１７に設けられている。一方、第３ドライブギア２３、第４ドライブギア２５、及び第５ドライブギア２７は、それぞれ入力軸１７に対して相対回転可能なように入力軸１７に設けられている。第１ドリブンギア２０及び第２ドリブンギア２２は、それぞれ出力軸１８に対して相対回転可能なように出力軸１８に設けられている。一方、第３ドリブンギア２４、第４ドリブンギア２６、及び第５ドリブンギア２８は、それぞれ出力軸１８と一体に回転するように出力軸１８に設けられている。

手動変速機８には、上記複数の変速段のいずれか一つを有効化するため、結合装置Ｃ１〜Ｃ６が設けられている。各結合装置Ｃ１〜Ｃ６は周知の噛み合い式クラッチとして構成されており、不図示の操作機構を介してシフト操作装置１５にて操作される。第１結合装置Ｃ１は第１ドリブンギア２０を出力軸１８に結合させて第１ドリブンギア２０と出力軸１８とを一体回転させる係合状態と、その結合を解放する解放状態との間で動作できる。同様に、第２結合装置Ｃ２は第２ドリブンギア２２を出力軸１８に結合させて第２ドリブンギア２２と出力軸１８とを一体回転させる係合状態と、その結合を解放する解放状態との間で動作できる。また、第３結合装置Ｃ３は第３ドライブギア２３を入力軸１７に結合させて第３ドライブギア２３と入力軸１７とを一体回転させる係合状態と、その結合を解放する解放状態との間で動作できる。同様に、第４結合装置Ｃ４は第４ドライブギア２５を入力軸１７に結合させて第４ドライブギア２５と入力軸１７とを一体回転させる係合状態と、その結合を解放する解放状態との間で動作できる。第５結合装置Ｃ５は第５ドライブギア２７を入力軸１７に結合させて第５ドライブギア２７と入力軸１７とを一体回転させる係合状態と、その結合を解放する解放状態との間で動作できる。また、第６結合装置Ｃ６はドリブンギア３０を出力軸１８に結合させてドリブンギア３０と出力軸１８とを一体回転させる係合状態と、その結合を解放する解放状態との間で動作できる。手動変速機８は、これらの結合装置Ｃ１〜Ｃ６のいずれか一つが係合状態となることによって、上記複数の変速段のいずれか一つを有効化することができる。

出力軸１８には第１出力ギア３５が一体回転するように設けられている。第１出力ギア３５は、駆動輪３６に連結された差動機構３７のケースに設けられたリングギア３８と噛み合っている。手動変速機８から出力されたトルクは、リングギア３８及び差動機構３７を介して駆動輪３６に伝達される。

モータ・ジェネレータ３には、その電源としてのバッテリ３９が電気的に接続されている。また、モータ・ジェネレータ３には、そのトルクの伝達経路を切り替えるためのＭＧ入力切替装置４０が接続されている。ＭＧ入力切替装置４０はモータ軸３ａと入力軸１７との間に介在する摩擦式クラッチ４１と、モータ軸３ａと出力軸１８側に動力を伝達するギア列４３との間に介在する噛み合い式クラッチ４２とを含む。ギア列４３は、出力軸１８と一体回転する第２出力ギア４５と、第２出力ギア４５と噛み合った状態でモータ軸３ａと同軸に配置されたモータドライブギア４６とを含む。摩擦式クラッチ４１はモータ軸３ａと入力軸１７とを結合する係合状態と、その結合を解放する解放状態との間で動作できる。噛み合い式クラッチ４２は、モータ軸３ａとモータドライブギア４６とを結合する係合状態と、その結合を解放する解放状態との間で動作できる。更に、噛み合い式クラッチ４２は摩擦式クラッチ４１が係合状態の場合に解放状態となり、摩擦式クラッチ４１が解放状態の場合に係合状態となるように、摩擦式クラッチ４１の動作と連動する。従って、ＭＧ入力切替装置４０によって、モータ・ジェネレータ３のトルクが入力軸１７又は出力軸１８のいずれか一方に選択的に伝達される。

車両１には、その減速及び停止を行うためのブレーキ装置４７が設けられている。ブレーキ装置４８は駆動輪３６及び図示しない残りの車輪を制動する制動状態とその制動を解放する解放状態との間で状態が切り替えられる。ブレーキ装置４７は運転者に操作されるブレーキペダル４８（図２参照）を含んでいる。ブレーキ装置４７はブレーキペダル４８が操作されることによって制動状態と解放状態との間で操作される。ブレーキ装置４７は不図示の油圧回路を含んでいる。その油圧回路にはブレーキペダル４８が操作状態から非操作状態へ切り替えられた場合にブレーキ装置４７を制動状態に保持する制動状態保持手段としてのブレーキ油圧保持機構４７ａが設けられている。ブレーキ油圧保持機構４７ａは、不図示の電磁弁を有し、その電磁弁に通電されることによって油圧回路の油圧を保持できる。ブレーキペダル１８にはその操作状態を検出するためのブレーキ操作検出装置４９が設けられている。ブレーキ操作検出装置４９はブレーキペダル４８が運転者にて踏まれた操作状態と、ブレーキペダル４８が元の位置に戻った非操作状態とをそれぞれ検出可能である。具体的にはブレーキ操作検出装置４９は、操作状態の場合に検出信号が出力され、非操作状態の場合に検出信号の出力が停止する。

図２に示したように、内燃機関２、モータ・ジェネレータ３、スタータ４等の補機類及びＭＧ入力切替装置４０のそれぞれに対する制御は、コンピュータユニットとして構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０にて行われている。ＥＣＵ５０は車両１の適正な走行状態を得るための各種制御プログラムを保持している。ＥＣＵ５０は、これらのプログラムを実行することにより上述した内燃機関２等の制御対象に対する制御を行っている。図２に例示したように、ＥＣＵ５０には車両１の走行状態に関係する情報を出力する種々のセンサが接続されている。ＥＣＵ５０に接続されるセンサとしては、上述したクラッチ操作検出装置１１、シフト位置検出装置１６、及びブレーキ操作検出装置４９の他に、入力軸１７の回転速度に応じた信号を出力する入力側レゾルバ５１、出力軸１８の回転速度に応じた信号を出力する出力側レゾルバ５２、バッテリ３９の蓄電率に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ５３、及びアクセルペダル４３の操作量（アクセル開度）に応じた信号を出力するアクセル操作検出装置５４がある。

ＥＣＵ５０が行う制御としては、出力要求の程度やバッテリ３９の蓄電率等を考慮して内燃機関２及びモータ・ジェネレータ３を走行用動力源とするハイブリッド走行モードやモータ・ジェネレータ３のみを走行用動力源とする電気走行モード等の各種走行モードを切り替える走行モード切替制御が行われる。その走行モード切替制御に付随して内燃機関２の停止制御や始動制御が行われる。更に、車両１の減速時に駆動輪３６から入力される動力を利用してモータ・ジェネレータ３で発電する回生制御も行われる。以下においては、ＥＣＵ５０が実行する制御のうち本発明に関連する制御について説明し、その他の制御については説明を省略する。

ＥＣＵ５０は、バッテリ３９の蓄電率が不足する等の禁止条件が成立する場合を除いて車両１の停車に合わせて内燃機関２を停止させ、運転者の発進意図が反映された発進操作に合わせて内燃機関２を再始動させるいわゆるアイドルストップ制御を行う。その再始動を実現するためＥＣＵ５０は図４の始動制御を行う。図４のルーチンのプログラムはＥＣＵ５０の記憶されており、適時に読み出されて数ｍｓｅｃ程度の所定間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１において、ＥＣＵ５０は内燃機関２が停止中か否かを判定する。停止中の場合はステップＳ２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終える。内燃機関２が停止中か否かは、内燃機関２に搭載された不図示のクランク角センサの信号を参照することにより判別される。

ステップＳ２において、ＥＣＵ５０は始動条件を判定する図５の判定処理を行う。図５の判定処理は運転者の発進意図の有無を判定する意義がある。ステップＳ２１において、ＥＣＵ５０は車両１が停車中か否かを判定する。この処理において、ＥＣＵ５０は車両１の車速を出力側レゾルバ５２の信号に基づいて演算し、その車速が判定値に満たない場合に停車中と判定する。停車中の場合はステップＳ２２に進み、そうでない場合はステップＳ２８に進む。判定値としては車両１が停車中であるとみなし得る値、例えば０又は０よりも大きい値に設定される。

ステップＳ２２において、ＥＣＵ５０は１ｓｔスイッチ１６ａが検出信号を出力しているか否か、つまり１ｓｔスイッチ１６ａがＯＮであるか否かを判定する。１ｓｔスイッチ１６ａがＯＮの場合は、発進用変速段である第１速段へ切り替えるための発進シフト操作が行われたことになる。１ｓｔスイッチ１６ａがＯＮの場合はステップＳ２３に進み、そうでない場合はステップＳ２８に進む。

ステップＳ２３において、ＥＣＵ５０はニュートラルスイッチ１６ｘが検出信号を出力していないか否か、つまりニュートラルスイッチ１６ｘがＯＦＦであるか否かを判定する。この判定によって発進シフト操作が運転者にて行われていないことが確認される。ニュートラルスイッチ１６ｘがＯＦＦの場合はステップＳ２４に進み、そうでない場合はステップＳ２８に進む。

ステップＳ２４において、ＥＣＵ５０はＥＶスイッチ１６ｚが検出信号を出力していないか否か、つまりＥＶスイッチ１６ｚがＯＦＦであるか否かを判定する。この判定によって運転者が電気走行モードを選択する意思がないことが確認される。ＥＶスイッチ１６ｚが「ＯＦＦ」の場合はステップＳ２５に進み、そうでない場合はステップＳ２８に進む。

ステップＳ２５において、ＥＣＵ５０はＲＥＶスイッチ１６ｙが検出信号を出力していないか否か、つまりＲＥＶスイッチ１６ｙがＯＦＦであるか否かを判定する。車両１は後退時に電気走行モードに原則として切り替えるため、後退発進時には内燃機関２の再始動が行われない。ＲＥＶスイッチ１６ｙがＯＦＦの場合はステップＳ２６に進み、そうでない場合はステップＳ２８に進む。

ステップＳ２６において、ＥＣＵ５０はクラッチ操作検出装置１１のロアスイッチ１１ａが検出信号を出力しているか否か、つまりロアスイッチ１１ａがＯＮであるか否かを判定する。ロアスイッチ１１ａがＯＮの場合はクラッチペダル１０が運転者にて踏み込まれて上述の解放操作が行われたことになる。なお、ステップＳ２６の処理に、アッパスイッチ１１ｂがＯＦＦであることを条件に加えることも可能である。ロアスイッチ１１ａがＯＮの場合はステップＳ２７に進み、そうでない場合はステップＳ２８に進む。

ステップＳ２２〜ステップＳ２６の全てにおいて肯定的判定がなされた場合は、運転者が発進用変速段である第１速段を使用して車両１を発進させる意図があると判断できる。そこで、ステップＳ２７において、ＥＣＵ５０は条件成立フラグＦ１をＯＮに設定する。条件成立フラグＦ１は始動条件の成否を管理する変数である。その変数はＥＣＵ５０の所定の記憶領域に割り当てられている。条件成立フラグＦ１はＯＮの場合に１が、ＯＦＦの場合に０がそれぞれ代入される。条件成立フラグＦ１に関するこの説明は他の処理で使用される各フラグＦ２、Ｆ３に対しても同様に当てはまる。一方、ステップＳ２２〜ステップＳ２６のいずれか一つでも否定的判定がなされた場合は、上記意図はないものと判断できる。そこで、ステップＳ２８において、ＥＣＵ５０は条件成立フラグＦ１をＯＦＦに設定する。

図４に戻り、ステップＳ３において、ＥＣＵ５０は条件成立フラグＦ１がＯＮであるか否かを判定する。条件成立フラグＦ１がＯＮの場合はステップＳ４に進み、そうでない場合はステップＳ５に進む。

ステップＳ４において、ＥＣＵ５０は始動実行フラグＦ３をＯＮに設定する。始動実行フラグＦ３は内燃機関２の始動制御の実行を管理する変数である。始動実行フラグＦ３がＯＮの場合は始動制御を実行できる状態にあることを意味する。ステップＳ５において、ＥＣＵ５０は後述する故障フラグＦ２がＯＮであるか否かを判定する。故障フラグＦ２がＯＮの場合はステップＳ４に進み、そうでない場合はステップＳ６に進む。ステップＳ６において、ＥＣＵ５０は始動実行フラグＦ３をＯＦＦに設定する。

ステップＳ７において、ＥＣＵ５０は始動実行フラグＦ３がＯＮであるか否かを判定する。始動実行フラグＦ３がＯＮの場合はステップＳ８に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ８において、ＥＣＵ５０は始動制御を実行する。ＥＣＵ５０はスタータ４を駆動して内燃機関２をクランキングしつつ、所定のタイミングで燃料噴射及び火花点火を行うことにより内燃機関２を始動させる。

ステップＳ９において、ＥＣＵ５０は内燃機関２の始動が完了したか否かを判定する。内燃機関２の始動の完了は、内燃機関２の回転速度が所定の判定値を超えたことを基準として判定される。この判定値はスタータ４の補助なしに運転が継続できる回転速度として設定されている。内燃機関２の始動が完了した場合はステップＳ１０に進み、そうでない場合はステップＳ８に戻って始動制御を続行する。

ステップＳ１０において、ＥＣＵ５０は始動実行フラグＦ３をＯＦＦに設定する。

図４のステップＳ２で定義された図５の判定処理では、ステップＳ２２で発進シフト操作の検出を１ｓｔスイッチ１６ａで行う。そして、ステップＳ２３で発進シフト操作が行われていないことをニュートラルスイッチ１６ｘがＯＦＦであることによって把握している。そのため、仮に、ニュートラルスイッチ１６ｘが検出信号を出力したままの状態で故障した場合、運転者が発進シフト操作を行なったとしてもニュートラルスイッチ１６ｘの検出信号によってニュートラル位置の状態であると誤認する。それにより、図５から明らかなように、ステップＳ２３〜ステップＳ２６のそれぞれで判定される複数の条件のうち、ステップＳ２３で判定される条件を除く残りの条件を全て満たしていても、条件成立フラグＦ１がＯＦＦに維持される。仮に、条件成立フラグＦ１がＯＮであることを始動制御の実行条件とした場合、ニュートラルスイッチ１６ｘが上記の態様で故障すると運転者の発進意思に合わせて内燃機関２を始動できない。

そこでＥＣＵ５０は、図４のステップＳ５において、ニュートラルスイッチ１６ｘが故障した場合にＯＮに設定される故障フラグＦ２を参照し、故障フラグＦ２がＯＮに設定されている場合には、始動実行フラグＦ３をＯＮに設定して始動制御を実行する。これにより、ニュートラルスイッチ１６ｘが故障しても運転者の発進意思に合わせて内燃機関２を始動できる。

ニュートラルスイッチ１６ｘの故障はＥＣＵ５０が図６の故障診断ルーチンを実行することにより診断される。図６のルーチンのプログラムはＥＣＵ５０に記憶されていて、適時に読み出されて、数ｍｓｅｃ程度の所定間隔で図４のルーチンのプログラムと並行して繰り返し実行される。

ステップＳ３１において、ＥＣＵ５０は車両１が停車中か否かを判定する。停車中の場合はステップＳ３２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ３２において、ＥＣＵ５０はニュートラルスイッチ１６ｘがＯＮであるか否か、即ち検出信号を出力しているか否かを判定する。ニュートラルスイッチ１６ｘがＯＮの場合はステップＳ３３に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ３３において、ＥＣＵ５０はＥＶスイッチ１６ｚがＯＦＦであるか否かを判定する。ＥＶスイッチ１６ｚがＯＦＦの場合はステップＳ３４に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ３４において、ＥＣＵ５０はＲＥＶスイッチ１６ｙがＯＦＦであるか否かを判定する。ＲＥＶスイッチ１６ｙがＯＦＦの場合はステップＳ３５に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ３５において、ＥＣＵ５０はブレーキペダル４８が操作中か否かを判定する。その判定はＥＣＵ５０がブレーキ操作検出装置４９の信号を参照することにより実施される。ブレーキペダル４８が操作中の場合はステップＳ３６に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ３６において、ＥＣＵ５０はモータ・ジェネレータ３を入力軸１７側に接続する。その接続はＥＣＵ５０がＭＧ入力切替装置４０を操作することにより実施される。

ステップＳ３７において、ＥＣＵ５０はブレーキペダル４８が操作状態から非操作状態へ切り替えられたか否かを判定する。その切り替えの判定はステップＳ３５と同様にＥＣＵ５０がブレーキ操作検出装置４９の信号を参照することにより実施される。ブレーキペダル４８が操作状態から非操作状態へ切り替えられた場合はステップＳ３８に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ３８において、ＥＣＵ５０はブレーキ装置４７を制動状態に保持する。その保持はＥＣＵ５０がブレーキ油圧保持機構４７ａを操作することにより実施される。これにより、運転者がブレーキペダル４８から足を離した非操作状態においても車両１の車輪がロックされた状態に維持される。

ステップＳ３９において、ＥＣＵ５０はトルク付与制御を実行する。トルク付与制御は手動変速機８の入力軸１７に微小トルクが入力するように、ＥＣＵ５０がモータ・ジェネレータ３を制御するものである。その微小トルクは、車両１が駆動されず、かつニュートラル位置の状態で手動変速機８が空転する程度の大きさを持つ。

ステップＳ４０において、ＥＣＵ５０は入力側レゾルバ５１の信号に基づいて、手動変速機８の入力軸１７の回転速度、即ち入力回転速度Ｎｉの時間変化率ΔＮｉ／Δｔを演算することによってこれを取得する。

ステップＳ４１において、ＥＣＵ５０は故障判定を行う。即ち、時間変化率ΔＮｉ／Δｔの値が、判定時間Ｔ以上の間に判定閾値Ｕ１以下である場合に、ニュートラルスイッチ１６ｘが故障していると判定する。判定時間Ｔ以上の間に判定閾値Ｕ１以下であるという上記基準は、手動変速機８に微小トルクが入力された状態で、ニュートラル位置の場合と第１速段が選択されている場合とで区別可能となるように、判定時間Ｔ及び判定閾値Ｕ１がそれぞれ実験的に定められている。

ステップＳ４２において、ＥＣＵ５０はステップＳ４１でニュートラルスイッチ１６ｘの故障が判定されたか否か、即ち時間変化率ΔＮｉ／Δｔの値が上記基準を満たしていると判定されたか否かを判定する。ステップＳ４１で故障が判定された場合はステップＳ４３に進み、そうでない場合はステップＳ４５に進む。

ステップＳ４３において、ＥＣＵ５０はクラッチ操作検出装置１１のロアスイッチ１１ａがＯＮであるか否かを判定する。ロアスイッチ１１ａがＯＮの場合はクラッチペダル１０が運転者にて踏み込まれて上述の解放操作が行われたことになる。ロアスイッチ１１ａがＯＮの場合はステップＳ４４に進み、そうでない場合はステップＳ４５に進む。

ステップＳ４４において、ＥＣＵ５０はニュートラルスイッチ１６ｘの故障の有無を管理する故障フラグＦ２をＯＮに設定する。ステップＳ４５において、ＥＣＵ５０は故障フラグＦ２をＯＦＦに設定する。

図６のルーチンによれば、ステップＳ３９のトルク付与制御が行われ、それに伴う手動変速機８の入力回転速度の時間変化率がステップＳ４１の判断基準とされる。このため、内燃機関２が停止しかつ車両１が停車した状態でニュートラルスイッチ１６ｘの故障を診断できる。また、ステップＳ４４で故障フラグＦ２がＯＮに設定される条件の一つとして、クラッチ操作検出装置１１のロアスイッチ１１ａがＯＮであることが規定されている。これにより、実際は運転者にて発進シフト操作が行われていたものと推測可能な場合に限って図４のステップＳ４で始動実行フラグＦ３がＯＮにされる。従って、運転者の発進意思に合わせた始動制御が可能となる。

また、ステップＳ３７において、トルク付与制御が実行される条件の一つとして、ブレーキペダル４８が操作状態から非操作状態へ切り替わったことが規定されている。そのため、車両１を発進させようとする運転者が通常行うブレーキペダル４８の操作を契機としてトルク付与制御が行われることになるので、運転者に違和感を与えることを防止できる。しかも、このような限られたタイミングでトルク付与制御が行われるので、トルク付与制御の実行に要する電力消費を抑えることができる。

また、上述したように、トルク付与制御で手動変速機８に入力される微小トルクは、車両１が駆動されず、かつニュートラル位置の状態で手動変速機８が空転する程度の大きさを持つので、トルク付与制御中に車両１が動くことを防止しつつニュートラルスイッチ１６ｘの故障を確実に診断できる。更に、トルク付与制御中にブレーキ油圧保持機構４７ａによってブレーキ装置４７が制動状態に保持されるので、車両１が誤って動くことを確実に防止できる。

上記形態において、ＥＣＵ５０は図４の制御ルーチンを実行することにより本発明の始動制御手段として機能する。また、ＥＣＵ５０は図６のルーチンを実行することにより本発明の故障診断手段として機能する。そして、ＥＣＵ５０は、図６のステップＳ３５〜ステップＳ３９を実行することにより本発明のトルク付与制御手段として機能する。

但し、本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。始動制御を実行するための条件は図５に示した条件に限らず他の条件を追加してもよい。図４のルーチンでは、ニュートラルスイッチ１６ｘが故障した場合に始動実行フラグＦ３をＯＮに設定することによって始動制御を行なっているが、図４のルーチンの代わりに、ニュートラルスイッチ１６ｘの故障によってＯＦＦに設定された条件成立フラグＦ１をＯＮに書き換えることによって始動制御を実施することも可能である。

ニュートラルスイッチ１６の故障をＥＣＵ５０が診断することは必須ではない。トルク付与制御に伴う入力側回転速度の変化が基準を満たさない場合は発進用変速段が選択されていると見なすことができるためである。例えば、図６の故障診断処理を行わずに、図７のルーチンによって始動制御を行うことができる。図７のルーチンは、図４のルーチンのステップＳ５をステップＳ５１〜ステップＳ５７に置き換えたものに相当する。なお、図７のルーチンと図４のルーチンとの共通部分に関しては同一の符号を付して説明を省略する。

ステップＳ５１〜ステップＳ５５の処理は、図６のステップＳ３６〜ステップＳ４０の処理と同じである。ステップＳ５６において、時間変化率ΔＮｉ／Δｔが基準を満たさないか否かを判定する。この基準は図６のステップＳ４１の基準と同じであり、時間変化率ΔＮｉ／Δｔの値が、判定時間Ｔ以上の間に判定閾値Ｕ１以下であるというものである。

ステップＳ５７において、ＥＣＵ５０はクラッチ操作検出装置１１のロアスイッチ１１ａがＯＮであるか否かを判定する。この処理は図６のステップＳ４３の処理と同じである。ロアスイッチ１１ａがＯＮの場合はクラッチペダル１０が運転者にて踏み込まれて上述の解放操作が行われたことになる。ロアスイッチ１１ａがＯＮの場合はステップＳ４に進み、そうでない場合はステップＳ６に進む。

図７の始動制御によれば、ニュートラルスイッチ１６ｘの故障を診断しなくても、トルク付与制御の実行によって時間変化率ΔＮｉ／Δｔが基準を満たさない場合は発進用変速段である第１速段が選択されていると見なして、内燃機関を始動させることができる。

トルク付与制御において手動変速機に入力するトルクは上記形態の微小トルクに限らない。例えば、停車中の車両の移動がブレーキ装置等で阻止されることを条件として、手動変速機に入力するトルクを微小トルクよりも大きくすることも可能である。また、そのトルクは必ずしもトルク付与制御中に一定である必要はなく、その制御中に変化させることも可能である。

上記形態において、ニュートラルスイッチ１６ｘはニュートラル位置検出装置の一例であるが、本発明のニュートラル位置検出装置は、手動変速機がニュートラル位置の場合に検出信号を出力するものであればよく、物理的にスイッチと観念できない装置であってもよい。

Claims

走行用動力源として設けられた内燃機関及び電動機と、前記内燃機関及び前記電動機のトルクが入力され、ニュートラル位置から所定の発進用変速段へ切り替えるための運転者による発進シフト操作が可能な手動変速機と、前記内燃機関と前記手動変速機との間のトルク伝達を遮断するための運転者による解放操作が可能なクラッチと、を含む車両に適用され、
前記内燃機関が停止し、かつ前記車両が停車した状態で、前記クラッチに対して前記解放操作が行われるとともに、前記手動変速機に対して前記発進シフト操作が行われることを少なくとも一つの条件として前記内燃機関を始動させる始動制御手段と、
前記手動変速機が前記ニュートラル位置の状態である場合に検出信号を出力するニュートラル位置検出手段と、
前記内燃機関が停止し、かつ前記車両が停車した状態で前記ニュートラル位置検出手段が前記検出信号を出力している場合に前記手動変速機にトルクが入力するように前記電動機を制御するトルク付与制御を行うトルク付与制御手段と、を備え、
前記始動制御手段は、前記トルク付与制御によって前記手動変速機の入力側回転速度の変化が所定基準に満たない場合に、前記クラッチに対して前記解放操作が行われたら前記内燃機関を始動させる、車両の制御装置。
前記トルク付与制御に伴う前記手動変速機の入力側回転速度の変化に基づいて前記ニュートラル位置検出手段の故障を診断する故障診断手段を更に備え、
前記始動制御手段は、前記ニュートラル位置検出手段の前記故障が前記故障診断手段にて診断された状態で、前記クラッチに対して前記解放操作が行われた場合に前記内燃機関を始動させる、請求項１の制御装置。
前記車両には、運転者に操作されるブレーキペダルを含み、前記ブレーキペダルに対する操作に基づいて、前記車両を制動する制動状態とその制動を解放する解放状態との間で状態が切り替えられるブレーキ装置が設けられ、
前記トルク付与制御手段は、前記ブレーキペダルが操作状態から非操作状態へ切り替えられたことを契機として前記トルク付与制御を開始する、請求項１又は２の制御装置。
前記車両には、前記ブレーキペダルが操作状態から非操作状態へ切り替えられた場合に前記ブレーキ装置を前記制動状態に保持できる制動状態保持手段が設けられ、
前記トルク付与制御手段は、前記ブレーキ装置が前記制動状態に保持された状態で前記トルク付与制御が行われるように、前記制動状態保持手段を制御する、請求項３の制御装置。
前記故障診断手段は、前記トルク付与制御によって前記手動変速機の入力側回転速度の変化が所定基準に満たない場合に前記ニュートラル位置検出手段の故障であると診断する、請求項２の制御装置。
前記トルク付与制御手段が付与する前記トルクは、前記車両が駆動されず、かつ前記ニュートラル位置の状態で前記手動変速機が空転する程度の大きさを持つ微小トルクとして設定されている、請求項１〜５のいずれか一項の制御装置。