JP2012250626A

JP2012250626A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2012250626A
Application number: JP2011124918A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ubukata; 稔生方
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2012-12-20

Abstract

【課題】エンジンブレーキ動作時の節度感を改善するハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】第１電動機ＭＧ１のトルクを力行側に増加させることによりエンジン１２の回転速度Ｎ_Eを上昇させるエンジン吹き上げ制御を行う際、仮想的な目標エンジン回転速度ｖｇｄを設定し、その仮想的な目標エンジン回転速度ｖｇｄが達成されるまでは第１電動機ＭＧ１の力行トルクによりエンジン回転速度Ｎ_Eを上昇させるものであることから、エンジン回転速度Ｎ_Eを目標エンジン回転速度ｖｇｄまで吹き上がらせることができると共に、要求されるエンジンブレーキトルクを確保することができる。すなわち、エンジンブレーキ動作時の節度感を改善するハイブリッド車両１０の制御装置を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、エンジンブレーキ動作時の節度感を改善するための改良に関する。

主駆動源であるエンジンと、駆動源として機能する電動機とを、備えたハイブリッド車両が知られている。例えば、エンジンと、第１回転要素、入力回転部材であってそのエンジンに連結された第２回転要素、及び出力回転部材である第３回転要素を備えた差動機構と、上記第１回転要素に連結された第１電動機と、上記第３回転要素から駆動輪までの動力伝達経路に動力伝達可能に接続された第２電動機とを、備えたハイブリッド車両がそれである。斯かるハイブリッド車両において、エンジンブレーキ動作時に第１電動機でエンジンをモータリングする技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された動力出力装置の制御方法がそれである。この技術によれば、Ｂレンジへの操作が行われる等してエンジンブレーキ動作が行われる際、高車速ほどエンジン回転速度が高くなるように第１電動機によりエンジンをモータリングすることで、斯かるエンジンのフリクションによる制動力を駆動軸に効率的に作用させることができる。

特開２００６−０２１６２２号公報特開２０１０−０２３６２８号公報特開２００５−００２９８９号公報特開２０１０−０１３００１号公報特開平１０−３３６８０４号公報

ところで、前述のようなハイブリッド車両におけるエンジンブレーキ動作時であって、特にスポーツモードやシーケンシャルシフト時等、スポーティな走りが求められる場合に、前記第１電動機のトルクを力行側に増加させることにより前記エンジンの回転速度を上昇させるエンジン吹き上げ制御を行う技術が知られている。しかしながら、斯かるエンジン吹き上げ制御において、前記従来の技術では、前記エンジンの回転開始時における回転上昇のために前記第１電動機のトルクが一部消費されて駆動軸に伝達されるトルクが小さくなり、エンジンブレーキトルクが浅くなってメリハリある節度感が得られない場合があった。すなわち、エンジンブレーキ動作時の節度感を改善するハイブリッド車両の制御装置は、未だ開発されていないのが現状である。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、エンジンブレーキ動作時の節度感を改善するハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するために、本第１発明の要旨とするところは、エンジンと、第１回転要素、入力回転部材であってそのエンジンに連結された第２回転要素、及び出力回転部材である第３回転要素を備えた差動機構と、前記第１回転要素に連結された第１電動機と、前記第３回転要素から駆動輪までの動力伝達経路に動力伝達可能に接続された第２電動機とを、備えたハイブリッド車両の制御装置であって、エンジンブレーキ動作時であって、前記第１電動機のトルクを力行側に増加させることにより前記エンジンの回転速度を上昇させるエンジン吹き上げ制御を行う際、仮想的な目標エンジン回転速度を設定し、その仮想的な目標エンジン回転速度が達成されるまでは前記第１電動機の力行トルクによりエンジン回転速度を上昇させるものであることを特徴とするものである。

このように、前記第１発明によれば、前記第１電動機のトルクを力行側に増加させることにより前記エンジンの回転速度を上昇させるエンジン吹き上げ制御を行う際、仮想的な目標エンジン回転速度を設定し、その仮想的な目標エンジン回転速度が達成されるまでは前記第１電動機の力行トルクによりエンジン回転速度を上昇させるものであることから、エンジン回転速度を目標エンジン回転速度まで吹き上がらせることができると共に、要求されるエンジンブレーキトルクを確保することができる。すなわち、エンジンブレーキ動作時の節度感を改善するハイブリッド車両の制御装置を提供することができる。

ここで、前記第１発明に従属する本第２発明の要旨とするところは、前記エンジン吹き上げ制御は、予め定められた関係に基づいて前記第１電動機のトルク及び第２電動機のトルクを決定するものであり、前記仮想的な目標エンジン回転速度とエンジン回転速度指令値との差が予め定められた既定値より大きい場合には、前記エンジンの回転開始時の慣性に係る補正要素を前記関係に適用するものである。このようにすれば、前記エンジンの回転開始時に、その回転上昇のための慣性を考慮することで、エンジンブレーキ動作時にメリハリある節度感を実現しつつ、エンジンを必要十分に吹き上がらせることができる。

また、前記第２発明に従属する本第３発明の要旨とするところは、前記仮想的な目標エンジン回転速度とエンジン回転速度指令値との差が予め定められた既定値より大きい場合においても、前記エンジン吹き上げ制御開始から予め定められた規定時間が経過した場合には、前記関係に前記補正要素を非適用とするものである。このようにすれば、エンジンの個体差等によりそのエンジンの回転速度が仮想的な目標エンジン回転速度に達しない場合であっても、エンジンの回転開始時における慣性の影響が収束した段階においてはその慣性を考慮しない制御を行うことができる。

本発明が好適に適用されるハイブリッド車両の駆動装置の構成を説明する骨子図である。図１のハイブリッド車両の駆動を制御するためにそのハイブリッド車両に備えられた制御系統の要部を説明する図である。図２の電子制御装置に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図１のハイブリッド車両に備えられた差動機構における３つの回転要素それぞれの回転速度を相対的に示すことができる共線図である。図２の電子制御装置による仮想的な目標エンジン回転速度の導出に用いられるマップの一例を示す図である。図２の電子制御装置によるエンジンブレーキ制御の要部を説明するフローチャートである。

前記仮想的な目標エンジン回転速度は、好適には、予め定められた関係（マップ）から車速等に基づいて算出（導出）されるものである。また、斯かる関係は、好適には、車速が大きくなるほど仮想的な目標エンジン回転速度が高くなるように予め定められたものである。

前記差動機構は、好適には、前記第１電動機及び第２電動機相互間の電気パスにより電気的な無段変速機として機能するものである。また、好適には、前記差動機構と駆動輪との間の動力伝達経路に、複数の油圧式摩擦係合装置を備えた有段式の自動変速機や、ベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機等のＣＶＴを備えたハイブリッド車両にも本発明は好適に適用される。

本発明は、回生量制限方式によるエンジンブレーキ制御に好適に適用される。この回生量制限方式によるエンジンブレーキ制御とは、第２電動機による回生量を一時的に制限することにより、強制的に第１電動機のトルクを正側に大きくしてエンジン回転速度を上昇させる制御である。また、本発明は、電動機の回生が制限されない状態におけるエンジンブレーキ制御にも好適に適用される。

前記仮想的な目標エンジン回転速度とエンジン回転速度指令値との差が予め定められた既定値より大きいか否かの判定は、その差の最大値を選択して行うものであってもよい。すなわち、目標エンジン回転速度とエンジン回転速度指令値との差及び仮想的な目標エンジン回転速度とエンジン回転速度指令値との差から最大値を選択し、その最大値が上記予め定められた既定値より大きいか否かを判定するものであってもよい。更に、ヒステリシスを設けて、仮想的な目標エンジン回転速度とエンジン回転速度指令値との差或いは上記選択された最大値が予め定められた上昇側判定値としての既定値より大きいと判定される場合には、更にその差が予め定められた下降側判定値としての既定値より小さいか否かを判定するものであってもよい。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が好適に適用されるハイブリッド車両１０の駆動装置の構成を説明する骨子図である。このハイブリッド車両１０の駆動装置は、例えば車両において横置きされるＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型車両に好適に用いられるものであり、主動力源としてのエンジン１２と、第１電動機ＭＧ１と、第２電動機ＭＧ２とを、備えた動力伝達機構（変速機構）である。

上記エンジン１２は、例えば、気筒内噴射されるガソリン等の燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン等の内燃機関である。また、上記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２は、好適には、何れも駆動力を発生させるモータ（発動機）及び反力を発生させるジェネレータ（発電機）としての機能を有する所謂モータジェネレータであるが、上記第１電動機ＭＧ１は少なくともジェネレータとしての機能を備えたものであり、上記第２電動機ＭＧ２は少なくともモータとしての機能を備えたものである。

図１に示すように、前記ハイブリッド車両１０の駆動装置には、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスアクスルケース１４（以下、ケース１４という）内において、前記エンジン１２側から順に、そのエンジン１２の出力軸（例えばクランク軸）に作動的に連結されてエンジン１２からのトルク変動等による脈動を吸収するダンパ１６と、そのダンパ１６を介して前記エンジン１２によって回転駆動させられる入力軸１８と、動力分配機構として機能する第１遊星歯車装置２０と、その第１遊星歯車装置２０を介して上記入力軸１８及び出力歯車２４に動力伝達可能に連結された前記第１電動機ＭＧ１と、減速装置として機能する第２遊星歯車装置２２と、その第２遊星歯車装置２２を介して上記出力歯車２４等に動力伝達可能に連結された前記第２電動機ＭＧ２とが備えられている。

前記入力軸１８は、両端がベアリング２６及び２８によって回転可能に支持されると共に、一端が前記ダンパ１６を介して前記エンジン１２に連結されることでそのエンジン１２により回転駆動させられるように構成されている。また、前記入力軸１８における他方の端部には、潤滑油供給装置としての機械式オイルポンプ３０が連結されており、前記入力軸１８が回転駆動されることによりそのオイルポンプ３０が回転駆動させられて、前記ハイブリッド車両１０の各部例えば前記第１遊星歯車装置２０、第２遊星歯車装置２２、ベアリング２６及び２８等に潤滑油が供給されるように構成されている。

前記第１遊星歯車装置２０は、シングルピニオン型の遊星歯車装置であり、第１サンギヤＳ１、第１ピニオンギヤＰ１、その第１ピニオンギヤＰ１を自転及び公転可能に支持する第１キャリアＣＡ１、及び第１ピニオンギヤＰ１を介して第１サンギヤＳ１と噛み合う第１リングギヤＲ１を回転要素（要素）として備えている。斯かる構成により、前記第１遊星歯車装置２０は、前記入力軸１８に伝達された前記エンジン１２の出力を機械的に分配する機械的機構として機能し、そのエンジン１２の出力を前記第１電動機ＭＧ１及び出力歯車２４に分配する。

すなわち、前記第１遊星歯車装置２０において、上記第１キャリアＣＡ１は前記入力軸１８すなわち前記エンジン１２に連結され、上記第１サンギヤＳ１は前記第１電動機ＭＧ１に連結され、上記第１リングギヤＲ１は前記出力歯車２４に連結されている。これにより、上記第１サンギヤＳ１、第１キャリアＣＡ１、及び第１リングギヤＲ１は、それぞれ相互に相対回転可能となることから、前記エンジン１２の出力が前記第１電動機ＭＧ１及び出力歯車２４に分配されると共に、その第１電動機ＭＧ１に分配された前記エンジン１２の出力によって前記第１電動機ＭＧ１において発電が行われ、その発電された電気エネルギが蓄電装置であるバッテリ４６（図２を参照）に蓄電されたり、その電気エネルギにより前記第２電動機ＭＧ２が回転駆動される。この作動により、前記ハイブリッド車両１０の駆動装置は、例えば無段変速状態（電気的ＣＶＴ状態）とされて、前記エンジン１２の回転状態に拘わらず前記出力歯車２４の回転が連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する。すなわち、前記ハイブリッド車両１０の駆動装置においては、前記第１遊星歯車装置２０が、第１回転要素に対応する第１サンギヤＳ１と、入力回転部材であり第２回転要素に対応する第１キャリアＣＡ１と、出力回転部材であり第３回転要素に対応する第１リングギヤＲ１とを、備えた差動機構に相当する。

前記第２遊星歯車装置２２は、シングルピニオン型の遊星歯車装置であり、第２サンギヤＳ２、第２ピニオンギヤＰ２、その第２ピニオンギヤＰ２を自転及び公転可能に支持する第２キャリアＣＡ２、及び第２ピニオンギヤＰ２を介して第２サンギヤＳ２と噛み合う第２リングギヤＲ２を回転要素として備えている。なお、図１に示すように、前記第１遊星歯車装置２０のリングギヤＲ１及び前記第２遊星歯車装置２２のリングギヤＲ２は一体化された複合歯車となっており、その外周部に前記出力歯車２４が設けられている。すなわち、前記第２電動機ＭＧ２は、前記第２遊星歯車装置２２を介して前記第１遊星歯車装置２０の第１リングギヤＲ１に動力伝達可能に連結されている。

前記第２遊星歯車装置２２において、上記第２キャリアＣＡ２は非回転部材である前記ケース１４に連結されることで回転が阻止され、上記第２サンギヤＳ２は前記第２電動機ＭＧ２に連結され、上記第２リングギヤＲ２は前記出力歯車２４に連結されている。これにより、例えば、車両発進時等においては前記第２電動機ＭＧ２が駆動源として用いられる。すなわち、その第２電動機ＭＧ２から出力される駆動力により上記第２サンギヤＳ２が回転させられ、前記第２遊星歯車装置２２によって減速させられて前記出力歯車２４に回転が伝達される。この出力歯車２４は、カウンタギヤ対３２の一方を構成するものであり、その出力歯車２４に伝達された駆動力は、そのカウンタギヤ対３２、ファイナルギヤ対３４、差動歯車装置（終減速機）３６、及び一対の車軸３８等を順次介して一対の駆動輪４０へ伝達される。

図２は、前記ハイブリッド車両１０の駆動を制御するためにそのハイブリッド車両１０に備えられた制御系統の要部を説明する図である。この図２に示す電子制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェイス等を含んで構成され、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を実行する所謂マイクロコンピュータであり、前記エンジン１２の駆動制御や、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２に関するハイブリッド駆動制御をはじめとする前記ハイブリッド車両１０の駆動に係る各種制御を実行する。なお、この電子制御装置５０は、前記エンジン１２の出力制御用や前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の作動制御用といったように、必要に応じて各制御毎に個別の制御装置として構成される。

図２に示すように、上記電子制御装置５０には、前記ハイブリッド車両１０の各部に設けられたセンサやスイッチ等から各種信号が供給されるように構成されている。すなわち、アクセル開度センサ５２により運転者の出力要求量に対応する図示しないアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａ_CCを表す信号、エンジン回転速度センサ５４により前記エンジン１２の回転速度であるエンジン回転速度Ｎ_Eを表す信号、ＭＧ１回転速度センサ５６により前記第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1を表す信号、ＭＧ２回転速度センサ５８により前記第２電動機ＭＧ２の回転速度Ｎ_MG2を表す信号、出力回転速度センサ６０により車速Ｖに対応する前記出力歯車２４の回転速度Ｎ_OUTを表す信号、車輪速センサ６２により前記ハイブリッド車両１０における各車輪それぞれの速度Ｎ_Wを表す信号、バッテリＳＯＣセンサ６４により前記バッテリ４６の充電容量（充電状態）ＳＯＣを表す信号、及びシフトポジションセンサ６６により図示しないシフト操作装置の操作位置に対応するシフトポジションＳ_Pを表す信号等が、それぞれ上記電子制御装置５０に供給される。

また、前記電子制御装置５０からは、前記ハイブリッド車両１０の各部に作動指令が出力されるように構成されている。すなわち、前記エンジン１２の出力を制御するエンジン出力制御指令として、燃料噴射装置による吸気配管等への燃料供給量を制御する燃料噴射量信号、点火装置による前記エンジン１２の点火時期（点火タイミング）を指令する点火信号、及び電子スロットル弁のスロットル弁開度θ_THを操作するためにスロットルアクチュエータへ供給される電子スロットル弁駆動信号等が、そのエンジン１２の出力を制御するエンジン出力制御装置４２へ出力される。また、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の作動を指令する指令信号がインバータ４４へ出力され、そのインバータ４４を介して前記バッテリ４６からその指令信号に応じた電気エネルギが前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２に供給されてそれら第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の出力（トルク）が制御される。また、前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２により発電された電気エネルギが上記インバータ４４を介して前記バッテリ４６に供給され、そのバッテリ４６に蓄積されるようになっている。

図３は、前記電子制御装置５０に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。この図３に示すハイブリッド駆動制御手段７０は、前記ハイブリッド車両１０におけるハイブリッド駆動制御を実行する。例えば、予め定められて記憶装置４８に記憶された図示しないマップから、前記アクセル操作量センサ６０により検出されるアクセル操作量Ａ_CC及び車速センサ６２により検出される車速Ｖに基づいて、駆動輪に伝達されるべき駆動力の目標値である要求駆動力Ｆ_reqを算出し、算出されたその要求駆動力Ｆ_reqに応じて、低燃費で排ガス量の少ない運転となるように前記エンジン１２及びＭＧ２の少なくとも一方から要求出力を発生させる。斯かるハイブリッド駆動制御を実現するために、上記ハイブリッド駆動制御手段７０は、前記エンジン出力制御装置４２を介して前記エンジン１２の駆動を制御するエンジン駆動制御手段７２、前記インバータ４４を介して前記第１電動機ＭＧ１の作動を制御する第１電動機駆動制御手段７４、及び前記インバータ４４を介して前記第２電動機ＭＧ２の作動を制御する第２電動機駆動制御手段７６を備えており、それらの制御手段により、例えば、前記エンジン１２を停止させると共に専ら前記第２電動機ＭＧ２を駆動源とするモータ走行モードすなわちＥＶモード、前記エンジン１２の動力で発電を行い前記第２電動機ＭＧ２を駆動源として走行する走行モード、前記エンジン１２及び第２電動機ＭＧ２を共に駆動源として走行するハイブリッド走行モード、前記エンジン１２の動力を機械的に前記駆動輪１８に伝えて走行するエンジン走行モードを、走行状態に応じて選択的に成立させる。

上記エンジン駆動制御手段７２は、前記エンジン出力制御装置４２を介して電子スロットル弁のスロットル弁開度θ_TH、燃料噴射装置による燃料供給量、点火装置による前記エンジン１２の点火時期等を制御することにより、前記エンジン１２により必要なエンジン出力すなわち前記目標エンジン出力が得られるようにそのエンジン１２の駆動を制御する。また、上記第１電動機駆動制御手段７４は、前記インバータ４４を介して前記バッテリ４６から前記第１電動機ＭＧ１へ電気エネルギを供給することによりその第１電動機ＭＧ１により必要な出力が得られるように制御したり、その第１電動機ＭＧ１により発電された電気エネルギを前記インバータ４４を介して前記バッテリ４６に蓄積する等の制御を行う。また、上記第２電動機駆動制御手段７６は、前記インバータ４４を介して前記バッテリ４６から前記第２電動機ＭＧ２へ電気エネルギを供給することによりその第２電動機ＭＧ２により必要な出力が得られるように制御したり、その第２電動機ＭＧ２により発電された電気エネルギを前記インバータ４４を介して前記バッテリ４６に蓄積する等の制御を行う。

上記ハイブリッド駆動制御手段７０は、前記エンジン１２を駆動する場合であっても、前記第１電動機ＭＧ１によって最適燃費曲線上で作動するようにそのエンジン１２の回転速度を制御する。また、コースト走行時には車両の有する慣性エネルギで前記第１電動機ＭＧ１或いは第２電動機ＭＧ２を回転駆動することにより電力として回生し、前記インバータ４４を介して前記バッテリ４６にその電力を蓄える。上記エンジン走行モードにおける制御を一例としてより具体的に説明すると、上記ハイブリッド駆動制御手段７０は、動力性能や燃費向上等のために、前記エンジン１２を効率のよい作動域で作動させる一方で、そのエンジン１２と第２電動機ＭＧ２との駆動力の配分や第１電動機ＭＧ１の発電による反力を最適になるよう制御する。

また、前記ハイブリッド駆動制御手段７０は、好適には、前述のようにして算出される要求駆動力Ｆ_reqから充電要求値等を考慮して要求出力軸パワーを算出する。そして、その要求出力軸パワーが得られるように伝達損失、補機負荷、前記第２電動機ＭＧ２のアシストトルク等を考慮して目標エンジン出力を算出し、運転性と燃費性とを両立するように予め実験的に求められて記憶されたエンジンの最適燃費率曲線（燃費マップ、関係）に沿って前記エンジン１２を作動させつつ上記目標エンジン出力が得られるエンジン回転速度Ｎ_Eとエンジントルクとなるように前記エンジン１２の駆動を制御すると共に、前記第１電動機ＭＧ１の発電量を制御する。

また、前記ハイブリッド駆動制御手段７０は、前記第１電動機ＭＧ１により発電された電気エネルギを前記インバータ４４を介して前記バッテリ４６や前記第２電動機ＭＧ２へ供給する制御を行う。前記ハイブリッド車両１０の駆動装置において、前記エンジン１２の動力の主要部は前記第１遊星歯車装置２０により機械的に前記出力歯車２４へ伝達されるが、そのエンジン１２の動力の一部は前記第１電動機ＭＧ１の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、前記インバータ４４を介してその電気エネルギが前記第２電動機ＭＧ２へ供給される。斯かる電気エネルギによりその第２電動機ＭＧ２がモータ（駆動源）として駆動させられることで、その第２電動機ＭＧ２から出力される動力が前記出力歯車２４へ伝達される。この電気エネルギの発生から前記第２電動機ＭＧ２で消費されるまでに関連する機器により、前記エンジン１２の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。なお、前記ハイブリッド駆動制御手段７０は、電気パスによる電気エネルギ以外に、前記バッテリ４６からインバータ４４を介して直接的に電気エネルギを前記第２電動機ＭＧ２へ供給してその第２電動機ＭＧ２を駆動することが可能である。

また、前記ハイブリッド駆動制御手段７０は、前記ハイブリッド車両１０におけるエンジンブレーキ動作すなわち前記エンジン１２の圧縮抵抗や機械摩擦を利用した前記ハイブリッド車両１０の制動動作を制御する。例えば、前記シフトポジションセンサ６６によりＢレンジ（ブレーキレンジ）への操作が検出された場合や、前記アクセル開度センサ５４により検出されるアクセル開度Ａ_CCが零（アクセルオフ）である場合等、予め定められたエンジンブレーキ動作実行条件が成立した場合には、前記エンジン１２の摩擦（フリクション）による制動力を前記入力軸１８に作用させるエンジンブレーキ動作を実行する。なお、本実施例のエンジンブレーキ制御において、好適には、前記エンジン１２に対して燃料の供給及び点火等の制御は行われず、専ら前記第１電動機ＭＧ１等の作動状態が制御されることでそのエンジン１２の回転が制御される。

前記ハイブリッド駆動制御手段７０は、前記ハイブリッド車両１０におけるエンジンブレーキ動作に関して、例えば前記バッテリＳＯＣセンサ６４により検出される前記バッテリ４６の充電容量（充電状態）ＳＯＣが所定の閾値以上である場合等、前記第１電動機ＭＧ１、第２電動機ＭＧ２による回生が制限される場合において、回生量制限方式によるエンジンブレーキ制御を実行する。図４は、差動機構としての前記第１遊星歯車装置２０における３つの回転要素それぞれの回転速度を相対的に示すことができる共線図であり、上記回生量制限方式によるエンジンブレーキ制御を説明する図である。この図４においては、縦軸Ｙ１が第１回転要素である前記第１サンギヤＳ１の回転速度すなわち第１電動機ＭＧ１の回転速度Ｎ_MG1を、縦軸Ｙ２が第２回転要素である前記第１キャリアＣＡ１の回転速度すなわち前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eを、縦軸Ｙ３が第３回転要素である前記第１リングギヤＲ１の回転速度すなわち前記第２電動機ＭＧ２の回転速度Ｎ_MG2・（−１／ρ２）をそれぞれ示している。ここで、ρ２は前記第２遊星歯車装置２２の第２サンギヤＳ２の歯数をＺ_S、第２リングギヤＲ２の歯数をＺ_Rとしてρ２＝Ｚ_S／Ｚ_Rで表される値である。

図４においては、回生量制限方式によるエンジンブレーキ制御開始前の各要素の回転速度を破線で、制御開始後の各要素の回転速度を実線でそれぞれ示している。この図４を用いて上記回生量制限方式によるエンジンブレーキ制御を説明すると、先ず、エンジン回転速度Ｎ_Eが零の状態から前記第１電動機ＭＧ１のトルクＴ_gが力行側に増加させられることにより前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eが引き上げられる。ここで、前記第２電動機ＭＧ２の駆動は、その第２電動機ＭＧ２の回生量が前記バッテリ４６の充電容量ＳＯＣに応じて定まる入力制限値Ｗ_inを超えないようにそのトルクＴ_mが制限される。このように、エンジンブレーキ動作に際して前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eを上昇させるエンジン吹き上げ制御が行われることで、特にスポーツモードやシーケンシャルシフト時等において、運転者を満足させるスポーティ感を実現することができる。すなわち、本実施例において、上記回生量制限方式によるエンジンブレーキ制御とは、電動機の回生量（特に、第２電動機ＭＧ２による回生量）を一時的に制限することにより、強制的に発電機トルクすなわち前記第１電動機ＭＧ１のトルクＴ_gを正側に大きくしてエンジン回転速度Ｎ_Eを上昇させる制御である。換言すれば、電動機の駆動状態を変更することにより前記エンジン１２の吹き上げを実現する制御であり、斯かる制御においては、エンジンに個体差が存在すること等に起因して到達エンジン回転速度は成り行きとなる。

ここで、前記ハイブリッド駆動制御手段７０による前記ハイブリッド車両１０の駆動制御においては、前述のようにして算出される要求駆動力Ｆ_reqを実現するため、例えば、反力キャンセル式である次の（１）式を用いて前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２のトルク指令値が決定される。この（１）式において、Ｔ_pは駆動軸指令トルク（本実施例のハイブリッド車両１０においては出力歯車２４からの出力指令トルク）、Ｔ_gは発電機トルクすなわち前記第１電動機ＭＧ１のトルク、Ｔ_mはモータトルクすなわち前記第２電動機ＭＧ２のトルク、Ｇ_rmは前記第２電動機ＭＧ２から出力歯車２４への動力伝達経路における減速比、ρは前記第１遊星歯車装置２０のギヤ比、αは後述する慣性項未反映率を示している。この（１）式のような関係に基づいて決定される発電機トルクＴ_g、モータトルクＴ_m応じて前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の作動状態が制御されることで、所望の駆動軸指令トルクＴ_pが実現される。なお、この駆動軸指令トルクＴ_pは、エンジンブレーキ動作時におけるエンジンブレーキトルクに相当する。

Ｔ_p＝（１−α）・（−１／ρ）・Ｔ_g＋Ｇ_rm・Ｔ_m ・・・（１）

上記（１）式における慣性項未反映率αは、前記エンジン１２の回転開始時の慣性に係る補正要素に相当する。このαを考えない場合（α＝０）において、上記（１）式は厳密にはエンジン回転速度Ｎ_Eに変動がない場合にのみ成立する。例えば、エンジン停止状態から所定のエンジン回転速度が実現されるまでの間、エンジン回転速度Ｎ_Eは加速的に変化し、それに伴い慣性によって駆動軸のトルクが消費される。すなわち、エンジンブレーキ動作時においてエンジン回転速度Ｎ_Eが上昇する場合、出力側に伝達されるエンジンブレーキトルクが慣性によって浅くなる。換言すれば、エンジン回転速度上昇のため発電機トルクＴ_gが一部消費されて出力側に伝達されるトルクが小さくなる。

そこで、エンジン回転速度Ｎ_Eが上昇していると判定される場合、前記（１）式における値αにより発電機トルクＴ_gの未伝達分を設定し、慣性を考慮して駆動軸トルク（出力側へのトルク）を算出する制御が行われる。例えば、次の（２）式が成立する場合には、前記（１）式に慣性項未反映率αを適用する。この（２）式において、Ｎ_etagnfは目標エンジン回転速度、Ｎ_etagcmはエンジン回転速度指令値、Ａは目標回転速度に未達と判定できる回転速度差（予め定められた閾値）である。また、上記エンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmは、例えば前記（１）式に基づいて算出される駆動軸指令トルクＴ_pに対応する値である。例えば、上記（２）式において、αが零よりも大きい値（α＞０）に設定されると、αを考えない場合（α＝０）と比較して大きい発電機トルクＴ_gが要求されるようになり、エンジン回転速度上昇のため発電機トルクＴ_gの消費分が補償されて理想的なエンジンブレーキトルクが実現される。

Ｎ_etagnf−Ｎ_etagcm＞Ａ・・・（２）

しかしながら、例えば回生量制限方式によるエンジンブレーキ制御においては、前述のように到達エンジン回転速度は成り行きとなるため、目標エンジン回転速度は不定となる。従って、上記（２）式における目標エンジン回転速度Ｎ_etagnfを定めることができず、慣性項未反映率αを適用するか否かの判定を行うことができない。結果、出力側に伝達されるエンジンブレーキトルクが前記エンジン１２の回転変動に係る慣性によって浅くなる（エンジン回転速度上昇のため発電機トルクが一部消費され、出力側に伝達されるトルクが小さくなる）不具合を解消することができず、理想的なエンジンブレーキトルクを実現することができなかった。

そこで、本実施例においては、前記ハイブリッド車両１０におけるエンジンブレーキ制御において、前記第１電動機ＭＧ１のトルクを力行側に増加させることにより前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eを上昇させるエンジン吹き上げ制御を行う際には、仮想的な目標エンジン回転速度ｖｇｄを導入し、その仮想的な目標エンジン回転速度ｖｇｄに基づいて前記（２）式に係る判定を行う。以下、斯かる本実施例のエンジンブレーキ制御について説明する。

図３に示す仮想目標エンジン回転速度算出手段７８は、前記第１電動機ＭＧ１のトルクを力行側に増加させることにより前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eを上昇させるエンジン吹き上げ制御に際して、仮想的な目標エンジン回転速度ｖｇｄ（以下、仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄという）を設定（算出）する。例えば、予め定められて前記記憶装置４８に記憶された図５に示すような関係（マップ）から、前記出力回転速度センサ６０により検出される車速Ｖ等に基づいて仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄを算出する。この仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄを算出するための関係は、好適には、例えば図５に示すように、車速Ｖが大きくなるほど仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄが高くなるように予め定められたものである。

エンジン回転速度到達判定手段８０は、上記仮想目標エンジン回転速度算出手段７８により算出される仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄとエンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmとの差が予め定められた既定値Ａより大きいか否かを判定する。例えば、前述した（２）式において、目標エンジン回転速度Ｎ_etagnfを上記仮想目標エンジン回転速度算出手段７８により算出される仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄとした場合にその（２）式が成立するか否かを判定する。好適には、前記仮想目標エンジン回転速度とエンジン回転速度指令値との差の最大値を選択して斯かる判定を行う。すなわち、目標エンジン回転速度Ｎ_etagnfとエンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmとの差（＝Ｎ_etagnf−Ｎ_etagcm）、及び、仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄとエンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmとの差（＝ｖｇｄ−Ｎ_etagcm）から最大値ｗｒｋを選択し、その最大値ｗｒｋが上記予め定められた既定値Ａより大きいか否かを判定する。また、好適には、ヒステリシスを設けて、仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄとエンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmとの差或いは上記選択された最大値ｗｒｋが予め定められた上昇側判定値としての既定値Ａより大きいと判定される場合には、更にその差が予め定められた下降側判定値としての既定値Ｂ（＞Ａ）より小さいか否かを判定するものであってもよい。

慣性項未反映率導入判定手段８２は、上記エンジン回転速度到達判定手段８０の判定が肯定される場合、すなわち前記仮想目標エンジン回転速度算出手段７８により算出される仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄとエンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmとの差が予め定められた既定値Ａより大きいと判定される場合には、前記エンジン１２の回転開始時の慣性に係る補正要素を適用する。例えば、前記（１）式に基づく前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の制御において、上記エンジン回転速度到達判定手段８０の判定が肯定される場合には、その（１）式に前述した慣性項未反映率αを適用する（α＞０となる値を適用する）制御を行う。

上記慣性項未反映率導入判定手段８２は、好適には、前記エンジン回転速度到達判定手段８０の判定が肯定される場合、すなわち前記仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄ（＝Ｎ_etagnf）とエンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmとの差が予め定められた既定値Ａより大きい場合においても、前記エンジン吹き上げ制御開始から予め定められた規定時間ｔ_limが経過した場合には、前記補正要素を非適用とする。換言すれば、前記エンジン吹き上げ制御開始から予め定められた規定時間ｔ_limが経過した場合すなわち前記エンジン１２の回転開始時における慣性の影響が収束した段階においては、前記エンジン回転速度到達判定手段８０の判定結果によらず前記補正要素を非適用とする。前記エンジン１２の個体差によって、長時間制御を継続しても前記エンジン１２の回転速度が仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄに到達しない場合が考えられるが、前記（１）式における慣性項未反映率αを時間制限により非適用とする（適用を解除する）ことで、徒に補正要素が適用され続けるのを抑制できる。

前記ハイブリッド駆動制御手段７０は、前記慣性項未反映率導入判定手段８２により慣性項未反映率αが適用された前記（１）式に基づいて前記第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２のトルクを算出し、その算出結果に基づいてそれら第１電動機ＭＧ１及び第２電動機ＭＧ２の作動状態を制御する。すなわち、本実施例の前記ハイブリッド車両１０におけるエンジンブレーキ制御において、前記ハイブリッド駆動制御手段７０は、前記仮想目標エンジン回転速度算出手段７８により仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄを設定し、その仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄが達成されるまでは前記第１電動機ＭＧ１の力行トルクによりエンジン回転速度Ｎ_Eを上昇させる。また、この際、回生制限が行われる場合には、前記バッテリ４６の充電容量ＳＯＣに応じて定まる入力制限値Ｗ_inを超えないように第２電動機ＭＧ２のトルクＴ_mを制限する。

図６は、前記電子制御装置５０によるエンジンブレーキ制御の要部を説明するフローチャートであり、所定の周期で繰り返し実行されるものである。

先ず、ステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１において、予め定められて前記記憶装置４８に記憶された図５に示すような関係（マップ）から、前記出力回転速度センサ６０により検出される車速Ｖ等に基づいて仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄが算出（取得）される。次に、Ｓ２において、目標エンジン回転速度Ｎ_etagnfとエンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmとの差（＝Ｎ_etagnf−Ｎ_etagcm）、Ｓ１にて取得された仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄとエンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmとの差（＝ｖｇｄ−Ｎ_etagcm）から最大値ｗｒｋが選択される。次に、Ｓ３において、Ｓ２にて選択されたｗｒｋが既定値Ａ以上であるか否かが判断される。このＳ３の判断が肯定される場合には、Ｓ４において、エンジン回転速度Ｎ_Eが仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄに未到達であると判定された後、Ｓ８以下の処理が実行されるが、Ｓ３の判断が否定される場合には、Ｓ５において、Ｓ２にて選択されたｗｒｋが既定値Ｂ未満であるか否かが判断される。このＳ５の判断が肯定される場合には、Ｓ６において、エンジン回転速度Ｎ_Eが仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄに到達したと判定された後、Ｓ８以下の処理が実行されるが、Ｓ５の判断が否定される場合には、Ｓ７において、エンジン回転速度Ｎ_Eが仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄに到達したとの判定が保持された後、Ｓ８において、エンジン回転速度Ｎ_Eが仮想目標エンジン回転速度ｖｇｄに未到達であり且つ制御開始からの経過時間が規定時間ｔ_lim以下であるか否かが判断される。このＳ８の判断が肯定される場合には、前記（１）式に慣性項未反映率αが適用された後、本ルーチンが終了させられるが、Ｓ８の判断が否定される場合には、前記（１）式に慣性項未反映率αが非適用（α＝０）とされた後、本ルーチンが終了させられる。

以上の制御において、Ｓ１及びＳ２が前記仮想目標エンジン回転速度算出手段７８の動作に、Ｓ３〜Ｓ７が前記エンジン回転速度到達判定手段８０の動作に、Ｓ８〜Ｓ１０が前記慣性項未反映率導入判定手段８２の動作にそれぞれ対応する。

このように、本実施例によれば、前記第１電動機ＭＧ１のトルクを力行側に増加させることにより前記エンジン１２の回転速度Ｎ_Eを上昇させるエンジン吹き上げ制御を行う際、仮想的な目標エンジン回転速度ｖｇｄを設定し、その仮想的な目標エンジン回転速度ｖｇｄが達成されるまでは前記第１電動機ＭＧ１の力行トルクによりエンジン回転速度Ｎ_Eを上昇させるものであることから、エンジン回転速度Ｎ_Eを目標エンジン回転速度ｖｇｄまで吹き上がらせることができると共に、要求されるエンジンブレーキトルクを確保することができる。すなわち、エンジンブレーキ動作時の節度感を改善するハイブリッド車両１０の制御装置を提供することができる。

また、前記エンジン吹き上げ制御は、予め定められた関係である（１）式に基づいて前記第１電動機ＭＧ１のトルクＴ_g及び第２電動機ＭＧ２のトルクＴ_mを決定するものであり、前記仮想的な目標エンジン回転速度ｖｇｄとエンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmとの差が予め定められた既定値Ａより大きい場合には、前記エンジン１２の回転開始時の慣性に係る補正要素である慣性項未反映率αを前記（１）式に適用するものであるため、前記エンジン１２の回転開始時に、その回転上昇のための慣性を考慮することで、エンジンブレーキ動作時にメリハリある節度感を実現しつつ、前記エンジン１２を必要十分に吹き上がらせることができる。

また、前記仮想的な目標エンジン回転速度ｖｇｄとエンジン回転速度指令値Ｎ_etagcmとの差が予め定められた既定値Ａより大きい場合においても、前記エンジン吹き上げ制御開始から予め定められた規定時間ｔ_limが経過した場合には、前記（１）式に慣性項未反映率αを非適用とするものであるため、前記エンジン１２の個体差等によりそのエンジン１２の回転速度Ｎ_Eが仮想的な目標エンジン回転速度ｖｇｄに達しない場合であっても、前記エンジン１２の回転開始時における慣性の影響が収束した段階においてはその慣性を考慮しない制御を行うことができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：ハイブリッド車両、１２：エンジン、２０：第１遊星歯車装置（差動機構）、４０：駆動輪、５０：電子制御装置、ＣＡ１：第１キャリア（第２回転要素）、ＭＧ１：第１電動機、ＭＧ２：第２電動機、Ｒ１：第１リングギヤ（第３回転要素）、Ｓ１：第１サンギヤ（第１回転要素）

Claims

エンジンと、第１回転要素、入力回転部材であって該エンジンに連結された第２回転要素、及び出力回転部材である第３回転要素を備えた差動機構と、前記第１回転要素に連結された第１電動機と、前記第３回転要素から駆動輪までの動力伝達経路に動力伝達可能に接続された第２電動機とを、備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
エンジンブレーキ動作時であって、前記第１電動機のトルクを力行側に増加させることにより前記エンジンの回転速度を上昇させるエンジン吹き上げ制御を行う際、仮想的な目標エンジン回転速度を設定し、該仮想的な目標エンジン回転速度が達成されるまでは前記第１電動機の力行トルクによりエンジン回転速度を上昇させるものであることを特徴とするものであるハイブリッド車両の制御装置。
前記エンジン吹き上げ制御は、予め定められた関係に基づいて前記第１電動機のトルク及び第２電動機のトルクを決定するものであり、前記仮想的な目標エンジン回転速度とエンジン回転速度指令値との差が予め定められた既定値より大きい場合には、前記エンジンの回転開始時の慣性に係る補正要素を前記関係に適用するものである請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記仮想的な目標エンジン回転速度とエンジン回転速度指令値との差が予め定められた既定値より大きい場合においても、前記エンジン吹き上げ制御開始から予め定められた規定時間が経過した場合には、前記関係に前記補正要素を非適用とするものである請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。