JP2013049359A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費の悪化を抑制又は解消し、速やかに車両を発進させることができるようにした、ハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】
バッテリ充電状態検出手段１１により検出されるバッテリ１０の充電状態が適正状態時に、変速機制御手段５３により変速機４において非走行レンジが設定されると、クラッチ制御手段５１はクラッチ２を遮断し、さらに、変速機出力軸回転数検出手段３２により検出された変速機４の出力軸回転数Ｎ_T/Mが所定回転数Ｎ₁よりも小さい場合に、モータ制御手段５２は、モータ３の回転数Ｎ_MTRを略ゼロ回転に制御するゼロ回転制御を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

自動車（以下、車両ともいう）の走行駆動源として、エンジンに加えて電動発電機（以下、モータともいう）を搭載したハイブリッド電気自動車（ハイブリッド車両ともいう）が実用化されている。このハイブリッド電気自動車にはバッテリが装備され、モータは、バッテリにより電力が供給されれば電動機として作動して車両の駆動源として機能し、このモータを発電機として作動させれば車両制動時の制動力等を電気エネルギに変換するバッテリの充電機として機能する。

かかるハイブリッド電気自動車の一例として、エンジンと変速機との間にクラッチが設けられ、モータを変速機の入力軸部分に設けることにより、モータは変速機の入力軸に常時接続し、エンジンはクラッチが接続されれば変速機の入力軸に出力回転が伝達される構成のものがある。この従来のハイブリッド電気自動車では、エンジン出力を用いる場合やモータでエンジンを始動する場合にはクラッチは接続され、エンジン出力を用いている場合であっても走行レンジと非走行レンジとの切替時や走行レンジ選択時の変速段の切替時等にはクラッチは遮断される。

ところで、車両停車時にクラッチを接続したままでエンジンをアイドル運転させる場合などには、モータの駆動力も制動力も不要となるので、モータを正（駆動側）のトルクも負（制動側）のトルクも発生させないゼロトルクとする制御を行なう。なお、このゼロトルク制御では、モータは自身の回転に伴って生じるフリクショントルクを打ち消すだけのトルクは発生させ、外部への出力トルクをゼロとする。

しかし、ハイブリッド電気自動車に装備されるモータとして、永久磁石式同期モータといった永久磁石を用いるものでは、モータにより正のトルクも負のトルクも発生させないゼロトルク制御を行なっている場合であっても、その回転中にはモータの特性により微小トルクが発生し、バッテリが充放電されてしまうことがある。このため、バッテリの充電状態（以下、SOC：State Of Chargeともいう）を維持するＳＯＣバランス制御が実施される。

このＳＯＣバランス制御は、モータの特性により発生するトルクとは逆方向の正又は負の微小トルクをモータに与えることで実施される。この正又は負の微小トルクは、バッテリからの給電又はバッテリへの充電を行なうことでモータ自身により発生される。
特許文献１には、ハイブリッド電気自動車におけるＳＯＣバランス制御にかかる技術が開示されている。この技術では、モータに要求されるトルクがゼロトルクの場合に、モータの回転により発生するバッテリの充放電によるエネルギ効率の低下を防止するため、バッテリのＳＯＣが過充電状態又は過放電状態でない所定許容範囲内において、モータに正又は負の微小トルクを発生させることによりバッテリのＳＯＣを維持する。

特開２００７−２１６７６２号公報

ところで、上記のハイブリッド電気自動車に自動変速機を適用して、通常複数の変速段を選択的に設定するＤレンジ（ドライブレンジ）等の走行レンジと、Ｐレンジ（パーキングレンジ）やＮレンジ（ニュートラルレンジ）といった非走行レンジとを、選択操作すると、各レンジに対応すると共に車両の運転状態に対応して上記クラッチの断接及び変速段の切替を行なうようにしたものがある。

このような場合に、ＰレンジやＮレンジといった非走行レンジが選択されると、変速機をエンジン及びモータのトルクが駆動輪側には伝達されない状態とすると共に、クラッチは接続状態としてエンジンをアイドル運転させる。
この場合もハイブリッド電気自動車に永久磁石を用いるモータを適用すると、クラッチが接続され非走行レンジが選択されている際に、エンジンに連動するモータに要求されるトルクはゼロトルクであり、モータの特性上微小トルクを発生するため、ＳＯＣバランス制御が実施される。

しかしながら、このＳＯＣバランス制御によれば、非走行レンジが設定されている場合にも、モータにトルクを発生させるため、燃費が悪化するおそれがある。
また、発進時の燃費の向上や騒音低減には、モータ単体走行を適用することが有効であり、この場合、非走行レンジから走行レンジへ切替えて発進する時には、非走行レンジで接続されたクラッチを一度遮断し、変速機の変速段の設定を行なった後に、モータによる単体走行を実施することになる。このため、モータを装備せずエンジンのみを駆動源とする車両の発進よりも、接続されたクラッチを遮断する時間分だけ車両の発進タイミングが遅れてしまうおそれがある。

本発明は、かかる課題に鑑み創案されたものであり、燃費の悪化を抑制又は解消し、速やかに車両を発進させることができるようにした、ハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、電動機又は発電機として作動するモータと、前記モータに接続されたバッテリと、前記エンジンと前記モータとの間に介装され、前記エンジンの出力の伝達を断接するクラッチと、前記モータが設けられた入力軸をそなえ、前記エンジン及び前記モータの少なくとも何れかの出力回転を変速して駆動輪に伝達する走行レンジと該出力回転を該駆動輪に伝達しない非走行レンジとを有する変速機と、前記変速機の出力軸回転数を検出する変速機出力軸回転数検出手段と、前記クラッチの断接状態を切替えるクラッチ制御手段と、前記モータを制御するモータ制御手段と、前記変速機の前記走行レンジ又は前記非走行レンジを設定する変速制御手段と、前記バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段とを備え、前記バッテリ充電状態検出手段により検出される前記バッテリの充電状態が適正状態（所定許容範囲内であって、充電率が所定充電率よりも高い状態）時に、前記変速機制御手段により前記変速機において前記非走行レンジが設定されると、前記クラッチ制御手段は前記クラッチを遮断し、さらに、前記変速機出力軸回転数検出手段により検出された前記変速機の出力軸回転数が所定回転数よりも小さい場合に、前記モータ制御手段は、前記モータの回転数を略ゼロ回転に制御するゼロ回転制御を実施することを特徴としている。

また、前記バッテリ充電状態検出手段により検出される前記バッテリの充電状態が前記適正状態時に、前記変速制御手段により前記変速機の前記非走行レンジが設定されると、前記クラッチ制御手段は前記クラッチを遮断し、さらに、前記変速機出力軸回転数検出手段により検出される前記変速機の出力軸回転数が、所定回転数以上である場合に、前記モータ制御手段は、前記モータのトルクをゼロトルクに制御するゼロトルク制御を実施することが好ましい。

また、前記クラッチ制御手段により前記クラッチを接続させ、前記モータ制御手段により前記モータに正又は負の微小トルクを発生させ、前記バッテリの充電状態を維持する充電状態維持制御を実施する充電状態維持制御手段を備え、前記バッテリ状態検出手段により検出される前記バッテリの充電状態が前記適正状態でなく、前記変速機制御手段により前記変速機において前記非走行レンジが設定されると、前記充電状態維持制御手段により前記充電状態維持制御を実施することが好ましい。

（１）本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、バッテリの充電状態が、例えば所定許容範囲内であって充電率が所定充電率より大きい状態といった適正状態時に、変速制御手段により変速機において非走行レンジが設定されると、クラッチ制御手段はクラッチを遮断するため、エンジンはアイドル回転数を維持又はアイドルストップすることができ、燃費の悪化を抑制又は解消することができる。また、変速機の非走行レンジの設定時にクラッチが接続されないため、非走行レンジから走行レンジへの切替時に、接続されたクラッチを遮断する必要が無い。このため、非走行レンジから走行レンジへの切替後、即座に変速機のギヤ入れを実施することができ、速やかに車両を発進させることができる。また、変速機の非走行レンジ設定時にクラッチが接続されていないため、変速機のギヤ入れ時におけるショックの発生を解消することができる。

さらに、変速機の出力軸回転数が所定回転数よりも小さい場合に、モータ制御手段はゼロ回転制御を実施するため、速やかにモータの回転数をゼロ回転に収束させ、モータの回転による充放電の発生を速やかに抑制し防止することができる。

（２）また、バッテリの充電状態が適正状態時に、変速制御手段により変速機において非走行レンジが設定されると、クラッチ制御手段はクラッチを遮断し、さらに、変速機の出力軸回転数が所定回転数以上である場合に、モータ制御手段はゼロトルク制御を実施するように構成すれば、所定回転数に対応する車速以上での走行中において、変速機の非走行レンジ設定時に、モータの回転数と変速機の出力軸回転数との回転数差の拡大を抑制し、非走行レンジから走行レンジへの切替時の応答性を向上させることができる。

また、モータのゼロトルク制御を実施するには、モータの回転数が高くなるに連れて電力を必要とするが、適正状態時に、モータ制御手段はゼロトルク制御を実施するように構成すれば、バッテリの充電状態を適正範囲に収束させつつ、非走行レンジから走行レンジへの設定の切替時におけるギヤ入れ等の応答性を向上させることができる。

（３）また、クラッチ制御手段によりクラッチを接続させ、モータ制御手段によりモータに正又は負の微小トルクを発生させ、バッテリの充電状態を維持する充電状態維持制御を実施する充電状態維持制御手段を備え、バッテリの充電状態が、例えばバッテリの充電率が所定許容範囲内であって所定充電率よりも低く、適正状態でない場合に、充電状態維持制御手段により充電状態維持制御を実施するように構成すれば、バッテリの充電状態を適正範囲に維持することができる。

本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置の構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態にかかる制御装置が適用されるハイブリッド車両におけるモータ指示トルク及びバッテリのＳＯＣを示すタイムチャートであり、（ａ）はモータ指示トルクを示し、（ｂ）はバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を示す。 本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両の制御装置による制御を示すフローチャートである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。

〈一実施形態〉
［構成］
まず、一実施形態にかかる制御装置が適用されるハイブリッド電気自動車（ハイブリッド車両、単に車両とも言う）の構成を説明する。本実施形態にかかるハイブリッド車両は、例えばトラック又はバスといったいわゆる大型又は中型のハイブリッド電気自動車である。

図１に示すように、本実施形態のハイブリッド車両は、車両の駆動源としてのエンジン（内燃機関）１と、このエンジン１の出力を断接するクラッチ２と、車両の駆動源としての電動機又は発電機として作動するモータ（電動発電機）３と、車両の駆動源であるエンジン１及びモータ３の少なくとも何れかの出力回転を変速して伝達する変速機４と、駆動輪９と、これら変速機４と駆動輪９との間に介装されて回転動力を伝達する動力伝達部材５とを装備している。

エンジン１の回転トルクを出力する出力軸（クランクシャフト）１Ａは、クラッチ２の入力軸に接続される。
クラッチ２は、エンジン１の出力を断接するものである。このクラッチ２は、アクチュエータ６が付設される油圧式（液圧式）のクラッチであり、アクチュエータ６の作動により接続状態と遮断状態とを切替えられる。クラッチ２が接続状態にされるとエンジン１の出力は伝達され、クラッチ２が遮断状態にされるとエンジン１の出力は伝達されない。

アクチュエータ６は、詳細を図示しないが、例えば、油圧室と、これに隣接するピストンと、ピストンを所定位置に戻すリターンスプリングとをそなえている。その油圧室に油圧（クラッチ圧）が供給されると、これに応じてピストンがリターンスプリングに抗して移動し、クラッチ２の入力側及び出力側のクラッチプレートを押圧する。このとき、クラッチ圧が増加するに連れてクラッチ２の入力側及び出力側のクラッチプレートは相互に接近し係合する。一方、クラッチ圧が低下するとリターンスプリングによりピストンが戻されクラッチ２の入力側及び出力側のクラッチプレートは押圧されなくなり離隔する。

モータ３は、電動機として作動すれば車両の駆動源として機能する。また、モータ３は、発電機として作動すれば、エンジン１の出力回転や車両の制動による回生エネルギを回収する発電装置として機能する。このモータ３のロータ（回転子）は、クラッチ２の出力軸、即ち、変速機４の入力軸４Ａに固設される。ここでは、モータ３として、永久磁石を用いる永久磁石式同期モータを用いる。

また、モータ３は、インバータ２０を介してバッテリ１０と電力送給線で接続される。これにより、バッテリ１０からモータ３に給電してモータ３を電動機として作動させることができ、モータ３を発電機として作動させてモータ３による発電電力によりバッテリ１０を充電することができる。この充放電は、インバータ２０の作動状態を切替えることにより行なわれる。

バッテリ１０は、制御用の信号線を介してバッテリＥＣＵ（バッテリ状態検出手段）１１に接続され、その充電状態（以下ＳＯＣともいう）をバッテリＥＣＵ１１により管理される。
インバータ２０は、制御用の信号線でインバータＥＣＵ２１を介して車両ＥＣＵ５０に接続され、インバータＥＣＵ２１を介して車両ＥＣＵ５０にその作動を制御される。

また、変速機４の入力軸４Ａの近傍には、入力軸４Ａの回転数、即ちモータ３の回転数（モータ回転数）Ｎ_MTRを検出するモータ回転数センサ３１が付設される。このモータ回転数センサ３１は、車両ＥＣＵ５０に接続され、モータ回転数センサ３１により検出されたモータ回転数Ｎ_MTRの情報（検出信号）は、車両ＥＣＵ５０に伝達される。
変速機４は、その入力軸４Ａに入力されるエンジン１及びモータ３の何れか又は両方の出力回転を変速して出力軸４Ｂに出力するものであり、変速段のギヤ対を装備し、変速段のギヤ対を係合又は解放させるスリーブやクラッチギヤといった各係合要素を有する。この変速機４は、所要の係合要素が係合されると走行レンジが設定され、係合要素の何れもが解放（非係合）されると非走行レンジが設定される。

また、変速機４の入力軸４Ａにはモータ３のロータが装備され、変速機４の出力軸４Ｂには動力伝達部材５が接続される。
変速機４の係合要素が係合されると、係合する係合要素に対応するギヤ対が係合され対応する変速段が設定される。変速段が設定されると、変速機４は、入力軸４Ａに入力されるエンジン１及びモータ３の何れか又は両方の出力回転を設定された変速段に応じた変速比で変速し出力軸４Ｂに出力する。なお、エンジン１及びモータ３の少なくとも何れかの出力回転を走行に用いる際に設定される変速段は、走行レンジにおいて設定される。

また、変速機４の係合要素が解放されると、何れの変速段も設定されない。この変速段が設定されない状態では、変速機４は、入力軸４Ａに入力されるエンジン１及びモータ３の何れの出力回転も出力軸４Ｂに伝達しない。この場合、変速機４においては、変速機４の出力軸４Ｂの回転が拘束されないＮレンジ（ニュートラルレンジ）、又は、変速機４の出力軸４Ｂの回転が拘束されるＰレンジ（パーキングレンジ）が設定されることになり、これらのＮレンジやＰレンジは、エンジン１及びモータ３の出力回転を走行に用いない非走行レンジにおいて設定される。なお、変速機４においてＮレンジが設定されると、その入力軸４Ａと出力軸４Ｂとは動力伝達が遮断され、出力軸４Ｂ及び動力伝達部材５の回転は拘束されない。また、変速機４においてＰレンジが設定されると、入力軸４Ａと出力軸４Ｂとは動力伝達を遮断され、出力軸４Ｂ及び動力伝達部材５の回転が拘束される。

このような変速機４の各係合要素の係合又は解放は、図示しないギヤシフトユニットにより油圧を用いて行なわれ、かかるギヤシフトユニットは車両ＥＣＵ５０により制御される。
また、変速機４の出力軸４Ｂの近傍には、出力軸４Ｂの回転数（出力軸回転数）Ｎ_T/Mを検出する変速機出力軸回転数センサ３２が付設される。この変速機出力軸回転数センサ３２は、車両ＥＣＵ５０に接続され、変速機出力軸回転数センサ３２により検出された出力軸回転数Ｎ_T/Mの情報（検出信号）は、車両ＥＣＵ５０に伝達される。

動力伝達部材５は、プロペラシャフト，差動装置及びドライブシャフト等から構成され、変速機４の出力軸４Ｂと駆動輪９との間に介装され、変速機４と駆動輪９との間の動力伝達を双方向に行なう。
本車両には、運転者により操作されるシフト部（シフトレバー）３０が装備される。このシフト部３０は、複数のレンジが設けられ、運転者によりシフトポジションを切替えることにより何れかのレンジを選択可能に構成される。この複数のレンジとしては、Ｐレンジ（パーキングレンジ），Ｒレンジ（リバースレンジ），Ｎレンジ（ニュートラルレンジ），Ｄレンジ（ドライブレンジ）といったレンジが挙げられる。このうち、Ｐレンジ，Ｎレンジは非走行レンジに含まれ、Ｒレンジ，Ｄレンジは走行レンジに含まれる。

なお、ここではシフト部３０にＰレンジ，Ｒレンジ，Ｎレンジ，Ｄレンジが設定されるものを示すが、これに限らずＬレンジ等の走行レンジをさらに備えてもよい。また、走行レンジ及び非走行レンジとして設定される具体的なレンジ数は、これに限定されない。
また、シフト部３０は車両ＥＣＵ５０に接続され、このシフト部３０において選択されたレンジの情報は、車両ＥＣＵ５０に伝達される。

次に、ハイブリッド車両の制御装置にかかる制御系の構成を説明する。
エンジン１，クラッチ２，モータ３，変速機４，バッテリ１０及びインバータ２０の制御又は管理は、コンピュータを用いた電子制御により行なわれるようになっており、バッテリ１０を管理するバッテリＥＣＵ１１と、インバータ２０の作動を制御するインバータＥＣＵ２１とがそれぞれ設けられる。

これらのバッテリＥＣＵ１１，インバータＥＣＵ２１，エンジン１，クラッチ２，モータ３及び変速機４を制御する車両ＥＣＵ５０が設けられる。これらの各ＥＣＵ１１，２１，５０は、例えばマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力回路等からなる電子制御装置である。
バッテリＥＣＵ１１は、バッテリ１０の温度，充放電される電流及び電圧等の情報を取得し、これらの情報に基づいてバッテリ１０の充電状態（ＳＯＣ）を演算し検出する。このＳＯＣは、バッテリ１０の充電率やこの充電率に基づいて算出される充電量で表すことができる。バッテリＥＣＵ１１により検出されたバッテリ１０のＳＯＣは車両ＥＣＵ５０に伝達される。

車両ＥＣＵ５０は、クラッチ２の作動を制御するクラッチ制御部（クラッチ制御手段）５１と、モータ３の作動を制御するモータ制御部（モータ制御手段）５２と、変速機４を制御する変速制御部（変速制御手段）５３と、バッテリ１０の充電状態を維持するＳＯＣバランス制御部（充電状態維持手段）５４とを有する。
クラッチ制御部５１は、車両の運転状況に応じてクラッチ２に付設されたアクチュエータ６のクラッチ圧を制御することにより、クラッチ２の断接状態を切替える。

モータ制御部５２は、車両の運転状況に応じてモータ３の作動を制御する。つまり、モータ制御部５２は、インバータＥＣＵ２１を介してインバータ２０の作動を制御することにより、バッテリ１０からモータ３への給電とモータ３からバッテリ１０への充電とを制御する。
また、モータ制御部５２は、モータ３の出力トルクをゼロトルクに制御するゼロトルク制御と、モータ３の回転数をゼロ回転に制御するゼロ回転制御とを実施する。

ゼロトルク制御とは、モータ３自身の引きずりトルクを打ち消すだけのトルクをモータ３に発生させ、モータ３の外部にはトルクを出力しないようにするものである。例えば、モータ３が回転している際にゼロトルク制御が実施されれば、モータ３に外部から加わるトルクに応じたモータ回転数Ｎ_MTRでモータ３は回転し、モータ３に外部からトルクが加わらなければモータ３はモータ回転数Ｎ_MTRを維持する。また、モータ３の回転数が高くなるに連れてモータ３自身の引きずりトルクが大きくなるため、ゼロトルク制御を実施するのにもモータ３の回転数に応じた電力を必要とする。

ゼロ回転制御とは、モータ回転数センサ３１により検出されたモータ回転数Ｎ_MTRに基づいて、モータ回転数Ｎ_MTRがゼロ回転に近づくように外部からモータ３に加わるトルクに対して逆向きの（モータ３の回転を止める方向）のトルクをモータ３に発生させるものである。
変速制御部５３は、車両の運転状況に応じて変速機４の各係合要素の係合及び解放を制御する。これにより、変速制御部５３は、変速機４を走行レンジの設定状態と非走行レンジの設定状態とに切替える。

この変速制御部５３は、運転者によるシフト部３０の操作により非走行レンジが選択されると、後述するＳＯＣバランス制御（充電状態維持制御）等のクラッチ２が接続されて実施される制御中でない限り、変速機４の係合要素を何れも解放して非走行レンジを設定する。また、運転者によるシフト部３０の操作により走行レンジが選択されると、変速段の切替時を除いては所要の係合要素を係合し、車両の運転状況に応じた変速段を設定する。

ＳＯＣバランス制御部５４は、クラッチ制御部５１によりクラッチ２を接続させ、モータ制御部５２によりモータに正又は負の微小トルクを発生させることによりバッテリ１０のＳＯＣを維持（バランス）する制御を実施する。以下、このＳＯＣバランス制御について、図２を例示して説明する。ここでは、モータ３は、その特性上回転されると微小に正のトルクを発生し、バッテリ１０を放電するものを示す。

図２（ａ）は縦軸に車両の駆動側のトルクを正として、モータ制御部５２によるモータ３への指示トルクを規定し、図２（ｂ）は縦軸にバッテリ１０のＳＯＣを規定し、これら図２（ａ），（ｂ）の横軸には時間軸を規定する。なお、図２に示すＳＯＣバランス制御の実施中は、クラッチ制御部５１によりクラッチ２は常時接続状態とされ、モータ３の指示トルクがゼロトルクのフェーズと負のトルクのフェーズとを繰り返す。

時点ｔ₀では、モータ制御部５２によるゼロトルク制御が開始される。この制御開始時点のＳＯＣ_sは、車両ＥＣＵ５０に記憶される。
時点ｔ₀から時点ｔ₁までは、モータ制御部５２によるゼロトルク制御が実施されており、図２（ａ）に示すようにモータ３に指示されるトルクはゼロトルクである。一方、図２（ｂ）に示すようにバッテリ１０のＳＯＣは時点ｔ₀から時点ｔ₁へ向けて減少している。すなわち、実際のモータ３は微小な正のトルクを発生し、バッテリ１０は放電されている。この際、車両ＥＣＵ５０はバッテリＥＣＵ１１により検出されるバッテリ１０のＳＯＣと制御開始時点のＳＯＣ_sとの差分を周期的に算出している。

時点ｔ₁では、制御開始時点のＳＯＣ_sよりもバッテリ１０のＳＯＣが第１所定微小率だけ小さいＳＯＣ_Lとなる。このバッテリ１０のＳＯＣ_Lは車両ＥＣＵ５０に記憶される。この第１所定微小率は、ＳＯＣバランス制御の実施下において過度なハンチングが発生せず、ＳＯＣの検出精度を鑑みたＳＯＣの差分として、例えば１％といった充電率が予め実験的・経験的に設定される。また、この時点ｔ₁では、バッテリ１０の充電が開始される。この充電は、バッテリ１０のＳＯＣがＳＯＣ_Lとなることを条件に繰り返し開始される。

時点ｔ₁から時点ｔ₃までは、バッテリ１０は充電され、ＳＯＣバランス制御部５４は、モータ制御部５２によりモータ３に微小な負のトルクを発生させる。これにより、図２（ｂ）に示すように、バッテリ１０のＳＯＣは時点ｔ₁から時点ｔ₃へ向けて増加する。この際、車両ＥＣＵ５０はバッテリＥＣＵ１１から検出されるバッテリ１０のＳＯＣと時点ｔ₁のＳＯＣ_Lとの差分を周期的に算出している。

なお、時点ｔ₁から時点ｔ₂までの期間では、モータ制御部５２によるモータ３の指示出力トルクを所定の変化率（減少率）に抑えるランプ処理が行なわれる。
時点ｔ₃では、時点ｔ₁のＳＯＣ_Lよりもバッテリ１０のＳＯＣが第２所定微小率だけ大きいＳＯＣ_Hとなる。この第２所定微小率は、ＳＯＣバランス制御の実施において過度なハンチングが発生せず、ＳＯＣの検出精度を鑑みたＳＯＣの差分として、例えば２％といった充電率が予め実験的・経験的に設定される。また、この時点ｔ₃では、バッテリ１０の充電指示が終了する。そして、モータ制御部５２によるゼロトルク制御が開始される。すなわち、バッテリ１０の充電は、バッテリ１０のＳＯＣがＳＯＣ_Hとなることを条件に終了指示される。

なお、時点ｔ₃から時点ｔ₄までの期間は、モータ制御部５２によるモータ３の指示出力トルクを所定の変化率（増加率）に抑えるランプ処理が行なわれる。このため、バッテリ１０の充電制御終了後のこの期間においても、バッテリ１０のＳＯＣは微増している。
時点ｔ₄から時点ｔ₅までは、再度モータ制御部５２によるゼロトルク制御が実施される。この期間においても、実際のモータ３は微小な正のトルクを発生し、バッテリ１０は放電されている。この際、車両ＥＣＵ５０は、バッテリＥＣＵ１１により検出されるバッテリ１０のＳＯＣを、記憶された時点ｔ₁におけるＳＯＣ_Lと比較している。

時点ｔ₅は、時点ｔ₁と同様であり、時点ｔ₆〜ｔ₈は、時点ｔ₂〜ｔ₄と同様である。
車両ＥＣＵ５０は、これらの制御部５１，５２，５３，５４を用いて、バッテリＥＣＵ１１により検出されたバッテリ１０のＳＯＣに基づく種々の制御を実施する。かかる種々の制御を、以下説明する。
車両ＥＣＵ５０は、バッテリＥＣＵ１１により検出されたバッテリ１０のＳＯＣが所定許容範囲内に収まるように強制充電や強制放電を行なう。車両ＥＣＵ５０は、バッテリ１０のＳＯＣが所定許容範囲の下限を下回った場合、モータ３を発電機として作動させ強制充電を行ない、バッテリ１０のＳＯＣが所定許容範囲の上限を上回った場合、モータ３を電動機として作動させ強制放電を行なう。

なお、所定許容範囲は、強制充電又は強制放電を行なわなければバッテリ１０を劣化させてしまう虞が小さいＳＯＣの範囲として、例えばバッテリ１０のＳＯＣが３０％以上且つ７０％以下といった充電率の範囲が、予め実験的・経験的に設定される。
車両ＥＣＵ５０は、バッテリ１０のＳＯＣが所定許容範囲内では、以下の制御を実施する。

バッテリ１０のＳＯＣが所定許容範囲であって第１所定充電率ＳＯＣ₁よりも大きい状態（適正状態）であれば、車両ＥＣＵ５０は、変速機４がＮレンジ（非走行レンジ）に設定される際に、クラッチ制御部５１によりクラッチ２を遮断させる。この場合、車両ＥＣＵ５０は、変速機出力軸回転数センサ３２により検出される出力軸回転数Ｎ_T/Mに基づいて、モータ制御部５２を制御する。

なお、第１所定充電率ＳＯＣ₁は、所定許容範囲の上限よりも低く設定され、車両走行時にモータ制御部５２によりモータ３のゼロトルク制御を実施しても、バッテリ１０のＳＯＣを所定許容範囲内において収束させることができるＳＯＣとして、例えばバッテリ１０のＳＯＣが４０％といった充電率が、予め実験的・経験的に設定される。
バッテリ１０のＳＯＣが適正状態であって、クラッチ２が遮断されている際に、変速機出力軸回転数センサ３２により検出される出力軸回転数Ｎ_T/Mが所定回転数Ｎ₁よりも小さければ、車両ＥＣＵ５０は、モータ制御部５２によるゼロ回転制御を実施する。なお、この場合、モータ回転数検出センサ３１により検出されるモータ回転数Ｎ_MTRが略ゼロ回転の場合には、モータ制御部５２によるゼロ回転制御を実施する必要がないため、車両ＥＣＵ５０は、モータ制御部５２によるゼロトルク制御を実施する。

なお、モータ回転数Ｎ_MTRが略ゼロ回転とは、モータ３が回転されてもその特性上発生される微小トルクによるバッテリ１０の充放電が無視できる程度の回転数をいい、予め実験的・経験的に設定される。
また、所定回転数Ｎ₁は、変速機４においてギヤ入れを行なう際にショックが生じない変速機４の入力軸４Ａと出力軸４Ｂとの回転数差の上限として設定され、例えばクリープトルクによる走行中の低速車速に所定のマージンを加えた車速に対応する回転数として、予め実験的・経験的に設定される。

また、バッテリ１０のＳＯＣが適正状態であって、クラッチ２が遮断されている際に、変速機出力軸回転数センサ３２により検出される出力軸回転数Ｎ_T/Mが所定回転数Ｎ₁以上であれば、車両ＥＣＵ５０は、モータ制御部５２によるゼロトルク制御を実施する。
次に、バッテリ１０のＳＯＣが所定許容範囲であって第１所定充電率ＳＯＣ₁よりも小さい状態であれば、車両ＥＣＵ５０は、変速機４がＰレンジ又はＮレンジ（非走行レンジ）に設定される際に、上述のＳＯＣバランス制御部５４によるＳＯＣバランス制御を実施する。

［作用・効果］
本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、上述のように構成されるため、車両ＥＣＵ５０により、図３に示すような制御フローが行なわれる。この制御フローの処理は車両のキースイッチがオンに設定されている時には周期的に行なわれる。
ステップＳ１０では、変速機４がＰレンジやＮレンジといった非走行レンジに設定されているか否かを判定する。非走行レンジに設定されていればステップＳ２０へ移行し、Ｄレンジといった走行レンジに設定されていれば今回の制御フローを終了（リターン）する。

ステップＳ２０では、バッテリＥＣＵ１１により検出されるバッテリ１０のＳＯＣが第１所定充電率ＳＯＣ₁よりも大きいか否かを判定する。バッテリ１０のＳＯＣが第１所定充電率ＳＯＣ₁よりも大きければステップＳ３０へ移行し、バッテリ１０のＳＯＣが第１所定充電率ＳＯＣ₁以下であればステップＳ１００へ移行する。
ステップＳ３０では、フラグＦが１にセットされているか否かを判定する。このフラグＦは、クラッチ２が接続されていれば１にセットされ、クラッチ２が遮断されていれば０にセットされる。フラグＦが１であればステップＳ４０へ移行し、フラグＦが０であればステップＳ３２へ移行する。

ステップＳ３２では、クラッチ制御部５１によりクラッチ２を遮断させる。そしてステップＳ３４へ移行する。
ステップＳ３４では、フラグＦを１にセットし、ステップＳ４０へ移行する。
ステップＳ４０では、変速機４に設定された非走行レンジがＮレンジか否かを判定する。変速機４にＮレンジが設定さていればステップＳ５０へ移行し、変速機４にＰレンジが設定さていればステップＳ７０へ移行する。

ステップＳ５０では、変速機出力軸回転数センサ３２により検出される出力軸回転数Ｎ_T/Mが所定回転数Ｎ₁よりも大きいか否かを判定する。出力軸回転数Ｎ_T/Mが所定回転数Ｎ₁よりも大きければステップＳ６０へ移行し、出力軸回転数Ｎ_T/Mが所定回転数Ｎ₁以下であればステップＳ７０へ移行する。
ステップＳ６０では、モータ制御５２によるゼロトルクを実施する。

また、ステップＳ７０では、モータ回転数Ｎ_MTRが略ゼロ回転か否かを判定する。モータ回転数Ｎ_MTRが略ゼロ回転であればステップＳ８０へ移行し、モータ回転数Ｎ_MTRが略ゼロ回転でなければステップＳ９０へ移行する。
ステップＳ８０では、モータ制御部５２によるゼロトルク制御を実施する。そして、今回の制御フローを終了（リターン）する。

ステップＳ９０では、モータ制御部５２によるゼロ回転制御を実施する。そして、今回の制御フローを終了（リターン）する。
また、ステップＳ１００では、クラッチ制御部５１によりクラッチ２を接続させ、ステップＳ１１０へ移行する。
ステップＳ１１０では、フラグＦを０にセットし、ステップＳ１２０へ移行する。

ステップＳ１２０では、ＳＯＣバランス制御部５４によるＳＯＣバランス制御を実施する。そして、今回の制御フローを終了（リターン）する。
なお、本制御フローのステップＳ８０では、モータ回転数Ｎ_MTRは略ゼロ回転であり、ゼロ回転制御のハンチングを防止するためのステップとして機能する。このため、ゼロ回転制御の制御設定がハンチングが生じないように適切にされていれば、ステップＳ８０は適宜省略することができる。

したがって、バッテリ１０のＳＯＣが所定許容範囲であって第１所定充電率ＳＯＣ₁よりも大きい状態である適正状態時に、変速制御部５３により変速機４においてＮレンジ（非走行レンジ）が設定されると、クラッチ制御部５２はクラッチ２を遮断するため、エンジン１はアイドル回転数を維持又はアイドルストップすることができ、燃費の悪化を抑制又は解消することができる。また、変速機４のＮレンジの設定時にクラッチ２が接続されないため、ＮレンジからＤレンジといった走行レンジへの切替時に、接続されたクラッチ２を遮断する必要が無い。このため、ＮレンジからＤレンジへの切替後、即座に変速機４のギヤ入れを実施することができ、速やかに車両を発進させることができる。また、変速機４のＮレンジ設定時にクラッチ２が接続されていないため、変速機４のギヤ入れ時におけるショックの発生を解消することができる。

さらに、変速機４の出力軸回転数Ｎ_T/Mが所定回転数Ｎ₁よりも小さい場合に、モータ制御部５２はゼロ回転制御を実施するため、速やかにモータ３の回転数をゼロ回転に収束させ、モータ３の回転による充放電の発生を速やかに抑制し防止することができる。
また、バッテリ１０のＳＯＣが適正状態時に、変速制御部５３により変速機４においてＮレンジが設定されると、クラッチ制御部５１はクラッチ２を遮断し、さらに、変速機４の出力軸回転数Ｎ_T/Mが所定回転数Ｎ₁以上である場合に、モータ制御部５２はゼロトルク制御を実施するため、所定回転数Ｎ₁に対応する車速以上での走行中において、変速機４のＮレンジ設定時に、モータ３の回転数Ｎ_MTRと変速機４の出力軸回転数Ｎ_T/Mとの回転数差の拡大を抑制し、ＮレンジからＤレンジといった走行レンジへの切替時の応答性を向上させることができる。

また、モータ３のゼロトルク制御を実施するには、モータ３の回転数が高くなるに連れて電力を必要とするが、バッテリ３のＳＯＣが適正状態時に、モータ制御部５２はゼロトルク制御を実施するため、バッテリ１０の充電状態を適正範囲に収束させ所定許容範囲に収束させつつ、ＮレンジからＤレンジへの設定の切替時におけるギヤ入れ等の応答性を向上させることができる。

また、変速機４においてＰレンジ又はＮレンジの非走行レンジが設定される場合に、クラッチ制御部５１よりクラッチ２を接続させ、モータ制御部５２によりモータ３に正又は負の微小トルクを発生させ、バッテリ１０のＳＯＣを維持するＳＯＣバランス制御を実施するＳＯＣバランス制御部５４を備え、バッテリ１０のＳＯＣが、バッテリ１０の充電率が所定許容範囲内であって第１所定充電率ＳＯＣ₁以下であって、適正状態でない場合に、ＳＯＣバランス制御部５４によりＳＯＣバランス制御を実施するため、バッテリ１０のＳＯＣを適正範囲に維持することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態では、単数のクラッチを装備する車両を示したが、これに限らず、２つのクラッチを装備するいわゆるＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）が装備される車両に本発明の制御装置を適用してもよい。

また、第１所定微小率を１％に設定し、第２所定微小率を２％に設定するものを示したが、これに限らず、これらの所定微小率には例えば０．８％や３％といった適宜の設定値を用いることができる。
また、第１所定充電率を４０％に設定するものを示したが、第１所定充電率を４５％や６５％といった適宜の設定値を用いることができる。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、トラック又はバスといった自動車のみならず乗用車等の小型車両にも適用することができる。

１ エンジン
１Ａ 出力軸
２ クラッチ
３ モータ
４ 変速機
４Ａ 入力軸
４Ｂ 出力軸
５ 動力伝達部材
６ アクチュエータ
９ 駆動輪
１０ バッテリ
１１ バッテリＥＣＵ（バッテリ充電状態検出手段）
２０ インバータ
２１ インバータＥＣＵ
３０ シフト部
３１ 変速機出力軸回転数センサ（変速機出力軸回転数検出手段）
３２ モータ回転数センサ
５０ 車両ＥＣＵ
５１ クラッチ制御部（クラッチ制御手段）
５２ モータ制御部（モータ制御手段）
５３ 変速制御部（変速制御手段）
５４ ＳＯＣバランス制御部（充電状態維持制御手段）

Claims (3)

1. エンジンと、
   電動機又は発電機として作動するモータと、
   前記モータに接続されたバッテリと、
   前記エンジンと前記モータとの間に介装され、前記エンジンの出力の伝達を断接するクラッチと、
   前記モータが設けられた入力軸をそなえ、前記エンジン及び前記モータの少なくとも何れかの出力回転を変速して駆動輪に伝達する走行レンジと、該出力回転を該駆動輪に伝達しない非走行レンジとを有する変速機と、
   前記変速機の出力軸回転数を検出する変速機出力軸回転数検出手段と、
   前記クラッチの断接状態を切替えるクラッチ制御手段と、
   前記モータを制御するモータ制御手段と、
   前記変速機の前記走行レンジ又は前記非走行レンジを設定する変速制御手段と、
   前記バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段とを備え、
   前記バッテリ充電状態検出手段により検出される前記バッテリの充電状態が適正状態時に、前記変速機制御手段により前記変速機において前記非走行レンジが設定されると、前記クラッチ制御手段は前記クラッチを遮断し、さらに、前記変速機出力軸回転数検出手段により検出された前記変速機の出力軸回転数が所定回転数よりも小さい場合に、前記モータ制御手段は、前記モータの回転数を略ゼロ回転に制御するゼロ回転制御を実施する
   ことを特徴とする、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記バッテリ充電状態検出手段により検出される前記バッテリの充電状態が前記適正状態時に、前記変速制御手段により前記変速機の前記非走行レンジが設定されると、前記クラッチ制御手段は前記クラッチを遮断し、さらに、前記変速機出力軸回転数検出手段により検出される前記変速機の出力軸回転数が、所定回転数以上である場合に、前記モータ制御手段は、前記モータのトルクをゼロトルクに制御するゼロトルク制御を実施する
   ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記クラッチ制御手段により前記クラッチを接続させ、前記モータ制御手段により前記モータに正又は負の微小トルクを発生させ、前記バッテリの充電状態を維持する充電状態維持制御を実施する充電状態維持制御手段を備え、
   前記バッテリ状態検出手段により検出される前記バッテリの充電状態が前記適正状態でなく、前記変速機制御手段により前記変速機において前記非走行レンジが設定されると、前記充電状態維持制御手段により前記充電状態維持制御を実施する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のハイブリッド車両の制御装置。

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