JP2016168870A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において変速時の回生を好適に実行する。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置１００、内燃機関に対する出力減少要求がある場合に、内燃機関の出力を所定値以上に維持して、出力余剰分を蓄電手段に充電させることが可能な第１充電制御手段５２０と、変速手段に対するアップシフト要求がある場合に、変速手段のアップシフトによる出力増加分を蓄電手段に充電させることが可能な第２充電制御手段５３０と、出力減少要求及びアップシフト要求の制御時期が重複する場合には、出力減少要求及びアップシフト要求の制御時期が重複しない場合と比較して、蓄電手段に対する充電電力が蓄電手段への入力制限値を超えないように、アップシフトの実行時間を延長する、又はアップシフトの開始タイミングを遅らせる変速時間変更手段５５０とを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、例えば内燃機関及び電動機を動力源として備えるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。

この種のハイブリッド車両の制御装置として、回生電力を考慮して変速段の切り替えを実行するものが知られている。例えば特許文献１では、変速段を保持した状態での回生による第１充電量と、変速段を変更した状態での回生による第２充電量とに基づいて、実際に変速段を切り替えるか否かを判定するという技術が開示されている。このような技術によれば、変速時において効率的に回生電力を得ることができ、車両の燃費を向上させることができるとされている。

国際公開２０１３／０３５７３０号

ハイブリッド車両においては、エンジン出力を減少させる要求がある場合に、エンジン出力を所定値以上に維持して失火防止を図ることがある。この場合、要求出力に対するエンジン出力余剰分は回生電力としてバッテリに充電すればよい。他方で、アップシフト要求がある場合にも、変速段の切り替えによる出力増加分が生じる。この場合も、出力増加分を回生電力としてバッテリに充電すれば、エネルギを無駄なく効率的に利用することが可能である。

しかしながら、上述したエンジン出力の減少要求及びアップシフト要求が同時に発生した場合、回生電力が大きくなり過ぎてしまい、バッテリの許容最大充電電力を超えてしまうという技術的問題点が生じ得る。また、許容最大充電電力を超える充電要求があるにもかかわらず、無理に充電電力を抑えようとすると、予期せぬ駆動力の変動等によりドライバビリティーが低下してしまうという技術的問題点も生じ得る。

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、変速時における回生を好適に実施することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。

＜１＞
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関及び回転電機を含む動力源と、前記回転電機における回生によって充電可能な蓄電手段と、変速比を切り替え可能な変速手段とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関に対する出力減少要求がある場合に、前記内燃機関の出力を所定値以上に維持して、前記内燃機関への出力要求に対する出力余剰分を前記蓄電手段に充電させることが可能な第１充電制御手段と、前記変速手段に対するアップシフト要求がある場合に、前記変速手段のアップシフトによる出力増加分を前記蓄電手段に充電させることが可能な第２充電制御手段と、前記出力減少要求及び前記アップシフト要求の制御時期が重複する場合には、前記出力減少要求及び前記アップシフト要求の制御時期が重複しない場合と比較して、前記蓄電手段に対する充電電力が前記蓄電手段への入力制限値を超えないように、前記アップシフトの実行時間を延長する、又は前記アップシフトの開始タイミングを遅らせる変速時間変更手段とを備える。

本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力を供給可能な動力源として、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る内燃機関と、例えばモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る回転電機とを備えた車両である。また、本発明に係るハイブリッド車両は、例えばリチウムイオンバッテリ等として構成される蓄電手段を備える。蓄電手段は、回転電機における回生によって充電可能とされている。なお、蓄電手段は、回転電機を力行するための電力を供給する電力供給源として機能してもよい。

本発明に係るハイブリッド車両は更に、変速比を切り替え可能な変速手段を備えている。変速手段は、例えば複数のギヤを含む変速機として構成されており、内燃機関の出力軸及び回転電機の回転軸に対して差動機構等を介して連結される。変速手段によれば、ハイブリッド車両の走行状況に応じて適宜変速比を切り替えることができるため、より効率的な走行を実現することが可能である。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、このようなハイブリッド車両を制御する制御装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。

本発明のハイブリッド車両の走行時には、内燃機関に対する出力減少要求があった場合に、第１充電制御手段により内燃機関の出力が所定値以上に維持される。なお、ここでの「所定値」とは、内燃機関の出力が減少することに起因する不都合（例えば、内燃機関における失火）の発生を抑制できる出力値に対応する値として設定される。このため、不都合が発生してしまうような比較的大きい出力減少要求があった場合には、出力減少要求はそのまま反映されず、不都合が発生しない程度の値に内燃機関の出力が維持される。一方で、不都合が発生しないような比較的小さい出力減少要求があった場合には、敢えて内燃機関の出力が維持される必要はない（即ち、出力減少要求に従って内燃機関の出力が減少されてよい）。

内燃機関の出力を所定値以上に維持すると、本来要求されている出力に対する出力余剰分が生ずることになる。この出力余剰分は、第１充電制御手段により蓄電手段に充電される。具体的には、内燃機関の出力余剰分は、回転電機の回生により電力に変換されて蓄電手段に充電される。

また、本発明のハイブリッド車両の走行時には、変速手段に対するアップシフト要求があった場合に、イナーシャトルクの変化に伴う出力増加分が生ずる。この出力増加分は、第２充電制御手段により蓄電手段に充電される。具体的には、アップシフトによる出力増加分は、上述した内燃機関の出力余剰分と同様に、回転電機の回生により電力に変換されて蓄電手段に充電される。

上述したように、内燃機関に対する出力減少要求があった場合の出力余剰分、及び変速手段に対するアップシフト要求があった場合の出力増加分は、回生電力として蓄電手段に充電される。これらの回生電力は、出力減少要求及びアップシフト要求のいずれか一方のみが発生している場合には、比較的小さい値で抑えられる。しかしながら、出力減少要求及びアップシフト要求の制御時期が重複している場合には、各要求に対応する回生電力が合計され比較的大きい値となり得る。

ここで本発明では特に、内燃機関に対する出力減少要求及び変速手段に対するアップシフト要求の制御時期が重複する場合において、変速時間変更手段により、出力減少要求及びアップシフト要求の制御時期が重複しない場合と比較して、アップシフトの実行時間が延長される、又はアップシフトの開始タイミングが遅延される。具体的には、変速時間変更手段は、蓄電手段に対する充電電力が入力制限値を超えないように、アップシフトの実行時間を延長又は遅延させる。なお、ここでの「入力制限値」とは、蓄電手段に対して予め設定される充電電力の制限値であり、例えば蓄電手段の劣化を抑制する目的で設定される。また「出力減少要求及びアップシフト要求の制御時期が重複する」とは、回生電力の合計値が入力制限値を超えてしまう程に、出力減少要求及びアップシフト要求の制御時期が大きく重複している状態を意味している。よって、例えば出力減少要求及びアップシフト要求の制御時期がわずかに重複しているだけであり、回生電力の合計値が入力制限値を超える可能性がないような場合には、「制御時期が重複する」と判断しなくてよい。

アップシフトの実行時間を延長することで、アップシフトによって得られる単位時間あたりの回生電力は小さくなる。具体的には、内燃機関や回転電機の変速段に合わせた回転数の変化が遅くなることで、イナーシャトルク（即ち、回転体のイナーシャ×加速度）が低減され、その結果として回生電力が小さくなる。よって、蓄電手段に対する充電電力を確実に小さくすることができる。また、アップシフトの開始タイミングを遅らせることで、アップシフトによって回生電力が発生するタイミングを遅らせることができる。よって、内燃機関に対する出力減少要求との重複期間をなくす又は短くすることができ、蓄電手段に対する充電電力を確実に小さくすることができる。この結果、蓄電手段に充電される回生電力（即ち、出力減少要求に伴う出力余剰分に応じた回生電力と、アップシフト要求に伴う出力増加分に応じた回生電力との合計値）が入力制限値を超えてしまうことを回避できる。なお、アップシフトの実行時間の延長又は遅延は、新たな不都合を発生させない範囲で実行されることが好ましい。即ち、アップシフトの実行時間を極端に延ばしたり遅らせたりすることは好ましくなく、できる限り小さい範囲での変更であることが好ましい。

以上の結果、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、蓄電手段が入力制限値を超えて充電されてしまうことに起因する不都合（例えば、蓄電手段の劣化等）を防止できる。また、入力制限値を超える充電要求があるにもかかわらず、無理に充電電力を抑えようとすることで発生する不都合（例えば、予期せぬ駆動力の変動等によるドライバビリティーの低下等）を防止できる。

なお、蓄電手段への充電電力は、アップシフトの実行時間の延長又は遅延により完全に入力制限値内に収まることが好ましいが、仮に入力制限値内とはならない場合であっても、上述した効果は相応に得られる。即ち、蓄電手段への充電電力が入力制限値に近づけられる（多少なりとも小さくされる）だけでも、上記不都合の発生を抑制するという効果は相応に発揮される。

＜２＞
本発明のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記変速時間変更手段は、延長した時の前記アップシフトの実行時間が所定時間を超える場合に、前記アップシフトの開始タイミングを遅らせてもよい。

この場合、変速時間変更手段は、蓄電手段に対する充電電力を入力制限値内とするために、先ずアップシフトの実行時間を延長による回生電力の低下を図る。しかしながら、延長後のアップシフトの実行時間が長過ぎると、燃費の悪化やドライバビリティーの低下等の不都合が発生してしまうおそれがある。即ち、回生電力の低下を実現できたとしても、新たな不都合が発生してしまうおそれがある。

このため、変速時間変更手段は、延長した時のアップシフトの実行時間が所定時間を超える場合に、アップシフトの実行時間を延長に代えて、アップシフトの開始タイミングを遅らせる処理を実行する。ここで「所定時間」は、上述した不都合が発生してしまう程に、アップシフトの実行時間が長いか否かを判定するための閾値であり、例えば実験的に予め求めておくことが可能である。

上述したようにアップシフトの実行時間を変更すれば、延長の結果、アップシフトの実行時間が長くなり過ぎてしまうような場合であっても、アップシフトの開始タイミング自体を遅らせることで、不都合の発生を防止しつつ、蓄電手段に対する充電電力を確実に小さくすることができる。

＜３＞
本発明のハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記内燃機関の失火を予測する失火予測手段を更に備え、前記第１充電制御手段は、前記内燃機関が失火すると予測された場合に、前記内燃機関の出力を所定値以上に維持して、出力余剰分を前記蓄電手段に充電させる。

この態様によれば、先ず失火予測手段により、内燃機関の失火が予測される。失火予測手段は、例えば内燃機関の出力減少要求に基づいて、失火が発生するか否かを予測する。より具体的には、失火予測手段は、出力減少前の内燃機関の負荷と、出力減少後の内燃機関の負荷とを比較することで、失火が発生するか否かを予測する。

失火予測手段により失火が予測されると、第１充電制御手段により、内燃機関の出力が所定値以上に維持する制御が実行され、出力余剰分が蓄電手段に充電される。これにより、内燃機関の失火を確実に防止しつつ、出力余剰分のエネルギを充電して効率的に利用することができる。なお、出力減少要求があった場合でも、失火が予測されない場合は、内燃機関の出力を所定値以上に維持せずともよい。

＜４＞
上述した失火予測手段を備える態様では、前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関からの排出ガスの一部を吸気側に還流する還流手段を更に備え、前記失火予測手段は、前記還流手段によって還流された前記内燃機関からの排出ガスに起因する失火を予測してもよい。

還流手段（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）を備える内燃機関では、残留するＥＧＲガスの影響により失火が発生するおそれがある。このため、本態様に係る失火予測手段では、還流手段で還流された排出ガス（ＥＧＲガス）に起因する失火が予測される。

具体的には、失火予測手段は、内燃機関に残留するＥＧＲガスに関するパラメータに基づいて、内燃機関の失火を予測する。例えば、失火予測手段は、ＥＧＲ率（即ち、還流手段で還流する排出ガスの割合）や、残留ＥＧＲガス容積等に基づいて失火を予測する。このように、ＥＧＲに関する各種パラメータを利用すれば、還流手段を備える内燃機関における失火を正確に予測することが可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示す概略構成図である。 実施形態に係るハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。 実施形態に係るハイブリッド車両の速度線図である。 実施形態に係るハイブリッド車両の変速機の作動係合表である。 実施形態に係るハイブリッド車両の変速機の変速線を示すマップである。 実施形態に係るハイブリッド車両の内燃機関の構成を示す概略構成図である。 実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるエンジン出力維持制御の流れを示すフローチャートである。 実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による変速時間変更制御の流れを示すフローチャートである。 バッテリ充電量と変速遅延係数との関係を示すマップである。 比較例に係るハイブリッド車両の制御装置による制御時の各種パラメータの変動を示すタイムチャートである。 実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による制御時の各種パラメータの変動を示すタイムチャート（その１）である。 実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による制御時の各種パラメータの変動を示すタイムチャート（その２）である。

以下、ハイブリッド車両の制御装置の実施形態について説明する。

＜ハイブリッド車両の全体構成＞
まず、図１を参照しながら、本実施形態に係るハイブリッド車両１の構成について説明する。図１は、実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示す概略構成図である。

図１において、実施形態に係るハイブリッド車両１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１００、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０、バッテリ３０、電流センサ３５及びセンサ群４０を備えて構成されている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。

ＰＣＵ２０は、バッテリ３０と後述するモータジェネレータＭＧとの間の電力の入出力を制御可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ２０は、バッテリ３０と電力負荷との電気的接続を遮断可能なＳＭＲ（System Main Relay）、バッテリ３０の出力電圧を各モータジェネレータＭＧの駆動に適した昇圧指令電圧まで昇圧可能な昇圧コンバータ及びバッテリ３０から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータに供給すると共に、モータジェネレータＭＧによって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３０に供給可能に構成されたインバータ等（いずれも不図示）を含む。

なお、ＰＣＵ２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。

バッテリ３０は、モータジェネレータＭＧを力行するための電力に係る電力供給源として機能する、或いはモータジェネレータＭＧの回生によって得られた電力を蓄電可能な二次電池ユニットである。バッテリ３０は、例えばリチウムイオンバッテリセル等の単位電池セルが複数直列に接続された構成を有している。バッテリ３０は、本発明に係る「蓄電手段」の一例であり、劣化等を抑制するための入力制限値Ｗｉｎが設定されている。なお、バッテリ３０の電流値は電流センサ３５によって検出される構成となっている。電流センサ３５によって検出されたバッテリ３０の電流値は、ＰＣＵに出力されＳＯＣの算出に用いられる。

センサ群４０は、ハイブリッド車両１の状態を検出する各種センサの総体的呼称である。図１には、センサ群４０を構成する各種センサとして、スロットル開度センサ４１、エアフローメータ４２、ＥＧＲ開度センサ４３が示されている。

スロットル開度センサ４１は、エンジン２００のスロットルバルブの開度を検出可能に構成されたセンサである。スロットル開度センサ４１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたスロットルバルブ開度は、ＥＣＵ１００により適宜参照される構成となっている。

エアフローメータ４２は、エンジンに外部から吸気された空気量を検出可能に構成されている。エアフローメータ４２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気量は、ＥＣＵ１００により適宜参照される構成となっている。

ＥＧＲ開度センサ４３は、後述するＥＧＲシステムにおけるＥＧＲバルブ開度を検出可能に構成されている。ＥＧＲ開度センサ４３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたＥＧＲバルブ開度は、ＥＣＵ１００により適宜参照される構成となっている。

ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインであり、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧを備えて構成されている。ハイブリッド駆動装置１０の具体的な構成については、以下に詳述する。

＜ハイブリッド駆動装置の構成＞
次に、図２を参照しながら、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置の構成について説明する。ここに図２は、実施形態に係るハイブリッド駆動装置の構成を示すスケルトン図である。

図２に示すように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１の走行用動力源として、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を備えている。

エンジン２００は、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能する、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。

モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた、本発明に係る「回転電機」の一例たる電動発電機である。モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える電動発動機として構成されるが、無論他の構成を有していてもよい。

エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、シングルピニオン型の遊星歯車機構３００を介して互いに連結されている。遊星歯車機構３００は、外歯歯車のサンギヤＳ０と、サンギヤＳ０と同軸に配置された内歯歯車のリングギヤＲ０と、これらのサンギヤＳ０及びリングギヤＲ０に噛み合うピニオンを自転及び公転可能に保持するキャリアＣＡ０とを有している。

エンジン２００の出力軸であるエンジン出力軸５は、遊星歯車機構３００のキャリアＣＡ０に連結されており、エンジン出力軸５はキャリアＣＡ１と一体回転する。そのため、エンジン２００が出力するエンジントルクはキャリアＣＡ１に伝達される。モータジェネレータＭＧ１は、遊星歯車機構３００のサンギヤＳ０に連結されている。モータジェネレータＭＧ２は、遊星歯車機構３００のリングギヤＲ０に連結された駆動軸６に連結されている。エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２から出力されるトルクは、遊星歯車機構３００及び駆動軸６を介して出力される。

駆動軸６は、ハイブリッド車両のギヤ比を変更する変速機４００に連結されている。変速機４００は、本発明に係る「変速手段」の一例であり、２つの遊星歯車機構（具体的には、サンギヤＳ１、リングギヤＲ１及びキャリアＣＡ１からなる遊星歯車機構、並びにサンギヤＳ２、リングギヤＲ２及びキャリアＣＡ２からなる遊星歯車機構）と、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２と、一方向クラッチＦ１と、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２とを備えて構成されている。

２つの遊星歯車機構は、一方のキャリアＣＡ１と、他方のリングギヤＲ２とが互いに連結されている。また、一方のリングギヤＲ１と、他方のキャリアＣＡ２とが互いに連結されている。

第１クラッチＣ１は、駆動軸６及びサンギヤＳ２間の動力伝達状態を変更可能に構成されている。第２クラッチＣ２は、駆動軸６及びキャリアＣＡ１間の動力伝達状態を変更可能に構成されている。

一方向クラッチＦ１は、キャリアＣＡ１及びリングギヤＲ２間で所定の一方向にのみ動力を伝達可能に構成されている。

第１ブレーキは、サンギヤＳ１の回転を固定可能に構成されている。第２ブレーキは、キャリアＣＡ１及びリングギヤＲ２の回転を固定可能に構成されている。

変速機４００を介して伝達されるトルクは、キャリアＣＡ２を介して車軸側に出力されるよう構成されている。

なお、上述した変速機４００の構成はあくまで一例であり、ハイブリッド車両のギヤ比を変更する機構として異なる形態の変速機４００が用いられても構わない。

＜変速機により実現されるギヤ比＞
次に、図３から図５を参照しながら、本実施形態に係る変速機４００により実現可能なギヤ比について具体的に説明する。ここに図３は、実施形態に係るハイブリッド車両の速度線図である。また図４は、実施形態に係るハイブリッド車両の作動係合表である。図５は、実施形態に係るハイブリッド車両の変速線を示すマップである。なお、図４中の“○”は係合状態であることを示すものであり、それ以外は解放状態であることを示している。

図３及び図４に示すように、本実施形態に係る変速機４００は、ハイブリッド車両１のギヤ比を４段階で変更可能である。具体的には、第１クラッチＣ１、第２ブレーキＢ１及び一方向クラッチＦ１を係合すると共に、第２クラッチＣ２及び第１ブレーキＢ１を解放することで、ギヤ比１ｓｔ（即ち、最もギヤ比の高い状態）が実現される。第１クラッチＣ１及び第１ブレーキＢ１を係合すると共に、第２クラッチＣ２、第２ブレーキＢ２及び一方向クラッチＦ１を解放することで、ギヤ比２ｎｄ（即ち、２番目にギヤ比の高い状態）が実現される。第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を係合すると共に、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２及び一方向クラッチＦ１を解放することで、ギヤ比３ｒｄ（即ち、３番目にギヤ比の高い状態）が実現される。第２クラッチＣ２及び第１ブレーキを係合すると共に、第１クラッチＣ１、第２ブレーキＢ２及び一方向クラッチＦ１を解放することで、ギヤ比４ｔｈ（即ち、最もギヤ比の低い状態）が実現される。なお、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２及び一方向クラッチＦ１を全て解放することで、ニュートラルが実現される。

一方向クラッチＦ１は、キャリアＣＡ１及びリングギヤＲ２が逆回転してしまうことを防止することで、ギヤ比１ｓｔから２ｎｄへの変速時に、第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２の両方で制御するのではなく、第１ブレーキＢ１のみでの制御性を向上させるという機能を有している。また、一方向クラッチＦ１は、エンジンブレーキをかける際に、第２ブレーキＢ２をオンにするための機能を有している。

図５に示すように、変速機４００は、予め設定された変速線に応じて変速比を変更する。具体的には、ハイブリッド車両１の動作点が変速線を跨いで変化する場合に、その変速線に応じたギヤ比の変更が実現される。

＜ハイブリッド車両のエンジンの構成＞
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両１のエンジン２００まわりの構成について、図６を参照して説明する。ここに図６は、実施形態に係るハイブリッド車両の内燃機関の構成を示す概略構成図である。

図６において、本実施形態に係るエンジン２００は、コンプレッサ１１０及びタービン１２０を備える過給エンジンとして構成されている。

コンプレッサ１１０は、流入された空気を圧縮し、圧縮空気として下流に供給する。タービン１２０は、エンジン２００から排気管１１５を介して供給された排気を動力として回転する。タービン１２０は、シャフトを介してコンプレッサ１１０に連結されており、相互に一体に回転することが可能に構成されている。即ち、タービン１２０とコンプレッサ１１０とによって、ターボチャージャ６００が構成されている。

エンジン２００は、例えばシリンダブロック内にシリンダ２０１が４本直列に配置されてなる直列４気筒エンジンである。なお、ここでの詳細な図示は省略しているが、エンジン２００は、各シリンダ２０１内部において空気と燃料との混合気が燃焼するに際して生じるピストンの往復運動を、コネクティングロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換することが可能に構成されている。

コンプレッサ１１０における入口側（即ち、コンプレッサ１１０より上流側）の吸気管１０１には、エアフローメータ４２が設けられている。

コンプレッサ１１０における出口側（即ち、コンプレッサ１１０より下流側）であって、エンジン２００における吸気側（即ち、シリンダ２０１より上流側）の吸気管１１１には、スロットルバルブ１０３が設けられている。スロットルバルブ１０３は、例えば電子制御式のバルブであり、その開閉動作が不図示のスロットルバルブモータによって制御されるように構成されている。また、スロットルバルブ１０３の開度は、スロットル開度センサ４１によって検出可能に構成されている。

スロットルバルブ１０３の後段には、インタークーラ１１３が設けられている。インタークーラ１１３は、吸入空気を冷却して空気の過給効率を上昇させることが可能に構成されている。

エンジン２００におけるシリンダ２０１内の燃焼室には、吸気管１１１を介して供給される空気と、インジェクタ２１０から噴射供給される燃料とが混合されてなる混合気が吸入される。吸気側からシリンダ２０１内部に導かれた混合気は、不図示の点火プラグ等によって点火せしめられ、シリンダ２０１内で爆発行程が行われる。爆発行程が行われると、燃焼済みの混合気（一部未燃状態の混合気を含む）は、爆発行程に続く排気行程において、不図示の排気ポートに排出される。排気ポートに排出された排気は、排気管１１５に導かれる。

タービン１２０における出口側（即ち、タービン１２０より下流側）の排気管１２１には、第１の触媒１２３と、第２の触媒１２４とに加えて、ＥＧＲ管１２５、ＥＧＲバルブ１２６、及びＥＧＲクーラ１２７からなるＥＧＲシステムが設けられている。ＥＧＲシステムは、本発明に係る「還流手段」の一例である。

第１の触媒１２３は、例えば酸化触媒を含んで構成されており、タービン１２０を通過した排気中に含まれる物質を浄化する。

第２の触媒１２４は、排気管１２２における第１の触媒１２３より下流側に設けられており、排気中に含まれる物質を浄化する。

ＥＧＲ管１２５は、第１の触媒１２３の下流の排気を、コンプレッサ１１０の入口側である吸気管１０１に還流可能に構成されている。ＥＧＲ管１２５上には、ＥＧＲバルブ１２６が設けられており、ＥＧＲガスの量が調節可能とされている。また、ＥＧＲ管１２５上には、還流されるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１２７が設けられている。エＧＲバルブ１２６の開度は、ＥＧＲ開度センサ４４によって検出可能に構成されている。

＜ハイブリッド車両の制御装置の構成＞
次に、図７を参照しながら、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成について説明する。ここに図７は、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。

図７において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、その主要部分がＥＣＵ１００として構成されている。ＥＣＵ１００は、少なくとも失火予測部５１０と、エンジン出力制御部５２０と、変速制御部５３０と、要求重複判定部５４０と、変速時間変更部５５０とを備えて構成されている。

失火予測部５１０は、本発明の「失火予測手段」の一例であり、エンジン２００における失火を予測する。失火予測部５１０は、ハイブリッド車両１に対して減速要求があった場合に失火を予測する。失火予測部５１０は、例えばエンジン２００の負荷変動やエンジン２００の内部に残留するＥＧＲガス量等に基づいて失火を予測する。ここで予測される失火とは、高負荷時のＥＧＲガスがスロットルバルブ１０３と共にＥＧＲバルブ１２６を閉じることで、スロットルバルブ１０３からＥＧＲバルブ１２６間に高濃度で残留し、その残留ＥＧＲガスが空気量が減少した後にエンジン２００の燃焼室に流入して、燃焼室内のＥＧＲ濃度が高まる（具体的には、実質ＥＧＲ率が限界ＥＧＲ率を超える）ことにより過渡的に発生する失火である。よって、例えば減速前の吸入空気量及びＥＧＲ率、減速後の吸入空気量及び限界ＥＧＲ率、残留ＥＧＲガス容積を用いて失火予測が可能である。失火予測部５１０における予測結果は、エンジン出力制御部５２０に出力可能とされている。

エンジン出力制御部５２０は、失火予測部５１０での予測結果に基づいて、エンジン２００の出力を制御する。エンジン出力制御部５２０は、エンジン２００における失火が予測された場合、エンジン２００の出力を所定値以上に維持するように制御する。なお、本実施形態では、エンジン出力が維持されたことによる出力余剰分は、モータジェネレータＭＧ２等で回生され、バッテリ３０に充電される。このように、エンジン出力制御部５２０は、本発明の「第１充電制御手段」の一部として機能する。

変速制御部５３０は、本発明の「第２充電制御手段」の一例であり、変速要求があった場合に、変速機４００を制御して変速比を変更する。また、本実施形態に係る変速制御部５３０は特に、変速時間変更部５５０からの指令により、アップシフト時の変速時間を変更可能である。具体的には、変速制御部５３０は、変速に要する時間を延長したり、変速開始タイミングを遅らせたりすることが可能である。なお、変速機４００のアップシフト時には、イナーシャトルクの変化に伴う出力増加分が生ずることになるが、この出力増加分は、モータジェネレータＭＧ２等で回生され、バッテリ３０に充電される。このように、変速制御部５３０は、本発明の「第２充電制御手段」の一部として機能する。

要求重複判定部５４０は、ハイブリッド車両１において、減速要求及びアップシフト要求が重複して発生しているか否かを判定する。要求重複判定部５４０による判定結果は、変速時間変更部５５０に出力可能とされている。

変速時間変更部５５０は、減速要求及びアップシフト要求が重複して発生していると判定された場合に、変速制御部５３０に対して変速時間を変更するよう指令を出す。具体的な変速時間の変更方法については後に詳述する。

＜エンジン出力維持制御＞
次に、図８を参照しながら、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置が実行するエンジン出力維持制御（即ち、エンジン２００の失火を予測して、エンジン２００の出力を所定値以上に維持する制御）について説明する。ここに図８は、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるエンジン出力維持制御の流れを示すフローチャートである。

図８において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジン負荷の減少が検出されると（ステップＳ１０１：ＮＯ）、失火予測手段５１０において、減速先負荷が推定される（ステップＳ１０２）。具体的には、失火予測手段５１０は、スロットル開度センサ４１で検出されたスロットル開度の変化量に基づいて減速後のエンジンの負荷を算出する。

減速先負荷が推定されると、失火予測手段５１０では、エンジン２００において失火の可能性があるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。失火予測手段５１０は、例えば算出した減速先負荷に加え、減速前の吸入空気量及びＥＧＲ率、減速後の吸入空気量と限界ＥＧＲ率、残留ＥＧＲガス容積等に基づいて、失火の可能性を判定する。

失火の可能性があると判断された場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、エンジン出力制御部５２０により、エンジン負荷下限値（具体的には、失火を発生させないためのエンジン出力の下限値）が算出される（ステップＳ１０４）。そして、エンジン出力制御部５２０により、エンジン負荷が算出された下限値以上となるようにエンジン制御が実行される（ステップＳ１０５）。

以上説明したエンジン出力維持制御によれば、減速要求に応じてエンジン出力を低下させる場合でも、失火の発生を防止することができる。なお、エンジン出力を維持させたことによって生じる出力余剰分は、回生によって電力に変換されバッテリ３０に充電される。よって、エンジン２００で発生させたエネルギを無駄なく効率的に利用することができる。

＜変速時間変更制御＞
次に、図９及び図１０を参照しながら、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置が実行するアップシフト時間変更動作について説明する。ここに図９は、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による変速時間変更制御の流れを示すフローチャートである。また図１０は、バッテリ充電量と変速遅延係数との関係を示すマップである。

図９において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では、要求重複判定部５４０において、減速要求とアップシフト要求とが重複して発生しているか否かが監視されている（ステップＳ２０１）。

減速要求とアップシフト要求とが重複して発生していると判定された場合（ステップＳ２０１）、変速時間変更部５５０において、回生によるバッテリ３０の充電量が算出される（ステップＳ２０２）。具体的には、減速要求があった際にエンジン出力を所定値以上に維持したことによる出力余剰分に対応する充電量と、アップシフトの際に生ずる出力増加分に対応する充電量との合計値が算出される。

算出されたバッテリ３０の充電量は、入力制限値Ｗｉｎを超えているか否かが判定される（ステップＳ２０３）。ここで、バッテリ３０の充電量が入力制限値Ｗｉｎを超えていない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、以降の処理は省略される。一方で、バッテリ３０の充電量が入力制限値Ｗｉｎを超えている場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、以降の変速時間を変更するための処理が実行されることになる。

変速時間変更部５５０では、バッテリ３０に対する充電量が、入力制限値Ｗｉｎを超えないようにするための変速時間遅延係数Ｔｄが算出される（ステップＳ２０４）。なお、変速時間遅延係数Ｔｄは、変速機４００におけるアップシフト時の変速時間の延長量を決定するための係数である。変速時間遅延係数Ｔｄは、例えば１以上の値として算出され、通常時の変速時間に乗ずることで、延長後の変速時間が算出される。

図１０に示すように、変速時間遅延係数Ｔｄは、バッテリ３０に対する充電量が大きいほど大きい値として算出される。即ち、バッテリ３０に対する充電量が大きいほど、アップシフト時の変速時間は長く延長されることになる。

図９に戻り、変速時間変更部５５０では、算出された変速時間遅延係数Ｔｄが所定の閾値αより大きいか否かが判定される（ステップＳ２０５）。なお、閾値αは、燃費の悪化やドライバビリティーの低下等の不都合が発生してしまう程に、延長後のアップシフトの実行時間が長くなってしまうか否かを判定するための閾値である。閾値αは、実際に変速時間を延長するシミュレーション等を事前に行うことにより決定できる。

ここで、変速時間遅延係数Ｔｄが閾値α以下であると判定されると（ステップＳ２０５：ＮＯ）、変速時間遅延係数Ｔｄに応じて変速時間が延長される（ステップＳ２０６）。即ち、変速時間を延長しても不都合は発生しないと判断され、通常より長い時間をかけてアップシフトが実行される。アップシフトの実行時間を延長することで、アップシフトによって得られる単位時間あたりの回生電力を小さくすることができる。なお、アップシフトの実行時間を延長する場合には、変速時のエンジン２００及びＭＧ１の変速段に合わせた回転数の変化が遅くされる。すると、エンジン２００及びＭＧ１の回転数の変化が遅くなることで、イナーシャトルク（即ち、回転体のイナーシャ×加速度）が低減され、その結果として回生電力が小さくなる。よって、バッテリ３０に対する充電電力を確実に小さくすることができる。

一方で、変速時間遅延係数Ｔｄが閾値αより大きいと判定されると（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、変速時間が遅延される（ステップＳ２０７）。即ち、変速時間を延長したのでは不都合が発生してしまうと判断され、変速時間の延長ではなく、変速の開始タイミングが遅くされる。アップシフトの開始タイミングを遅らせることで、アップシフトによって回生電力が発生するタイミングを遅らせることができる。よって、エンジン２００の出力維持に伴う回生電力と、アップシフトに伴う回生電力が重複して発生する期間をなくす又は短くすることができ、バッテリ３０に対する充電電力を確実に小さくすることができる。

上述したように、変速時間遅延係数Ｔｄに応じて変速時間の延長又は遅延を選択すれば、
変速時間の延長により新たな不都合が発生してしまうような場合であっても、バッテリ３０に対する充電電力を確実に小さくすることができる。

＜具体的な動作と効果＞
次に、図１１から図１３を参照しながら、上述した変速時間変更制御による効果について、より具体的に説明する。ここに図１１は、比較例に係るハイブリッド車両の制御装置による制御時の各種パラメータの変動を示すタイムチャートである。また図１２は、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による制御時の各種パラメータの変動を示すタイムチャート（その１）であり、図１３は、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置による制御時の各種パラメータの変動を示すタイムチャート（その２）である。

図１１において、変速時間を変更できない比較例を考える。この場合、エンジン負荷が失火域に達してしまうような減速要求があると、エンジン負荷が下限値以下にならないように、エンジン出力が維持される。この結果、エンジン負荷を維持したことによる出力余剰分だけ、回生電力が増加する。

一方で、アップシフト要求によりアップシフトが実行されると、イナーシャパワー変動分を吸収するために回生が実行される。即ち、アップシフトによって回生電力が増加する。

ここで、減速要求とアップシフト要求が重複していると、バッテリ３０には、エンジン２００の出力維持に伴う回生電力及びアップシフトに伴う回生電力を同時に充電することが求められてしまう。すると、バッテリ３０に対する充電量が極めて大きい値となり、入力制限値Ｗｉｎを超過してしまう。

バッテリ充電量が入力制限値Ｗｉｎを超過すると、例えばバッテリ３０の劣化が促進されてしまう。また、入力制限値Ｗｉｎを超える充電要求があるにもかかわらず、無理に充電電力を抑えようとすると、例えば予期せぬ駆動力の変動等によるドライバビリティーの低下等が発生してしまう。

図１２において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では、既に説明したように、減速要求とアップシフト要求が重複した場合に、変速時間が延長される。これにより、アップシフトに伴って発生する単位時間あたりの回生電力は減少する。よって、バッテリ３０に対する充電量が入力制限値Ｗｉｎを超過してしまうのを回避できる。

図１３において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置では更に、変速時間を延長すると不都合が発生しまうような状況においては、変速の開始タイミングが遅延される。これにより、アップシフトに伴って回生電力が発生するタイミングも遅延される。よって、エンジン２００の出力維持に伴う回生電力と、アップシフトに伴う回生電力が重複して発生する期間をなくす又は短くすることができ、バッテリ３０に対する充電量が入力制限値Ｗｉｎを超過してしまうのを回避できる。

なお、スロットルバルブ１０３が閉じた後のエンジン負荷については、ＥＧＲバルブ１２６が閉じられ燃焼室内のＥＧＲガスの割合が減少することで、失火域及びエンジン負荷下限値共に小さくなっていく。このため、変速の開始タイミングを遅延させれば、エンジンの出力が低下してきてから変速が行われることになるため、バッテリ３０に対する充電量が入力制限値Ｗｉｎを超過してしまうのを回避できる。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、減速要求とアップシフト要求が重複する場合であっても、不都合の回避を抑制しつつ好適に回生を実行することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１ ハイブリッド車両
１０ ハイブリッド駆動装置
２０ ＰＣＵ
３０ バッテリ
４０ センサ群
４１ スロットル開度センサ
４２ エアフローメータ
４３ ＥＧＲセンサ
１００ ＥＣＵ
１０１，１１１ 吸気管
１０３ スロットルバルブ
１１０ コンプレッサ
１１３ インタークーラ
１２０ タービン
１１５，１２１ 排気管
１２３ 第１の触媒
１２４ 第２の触媒
１２５ ＥＧＲ管
１２６ ＥＧＲバルブ
１２７ ＥＧＲクーラ
２００ エンジン
２０１ シリンダ
２１０ インジェクタ
３００ 遊星歯車機構
４００ 変速機
５１０ 失火予測部
５２０ エンジン出力制御部
５３０ 変速制御部
５４０ 要求重複判定部
５５０ 変速時間変更部
６００ ターボチャージャ
ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ
Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２ サンギヤ
ＣＡ０，ＣＡ１，ＣＡ２ キャリア
Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２ リングギヤ
Ｃ１，Ｃ２ クラッチ
Ｆ１ 一方向クラッチ
Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ

Claims (4)

1. 内燃機関及び回転電機を含む動力源と、前記回転電機における回生によって充電可能な蓄電手段と、変速比を切り替え可能な変速手段とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記内燃機関に対する出力減少要求がある場合に、前記内燃機関の出力を所定値以上に維持して、前記内燃機関への出力要求に対する出力余剰分を前記蓄電手段に充電させることが可能な第１充電制御手段と、
   前記変速手段に対するアップシフト要求がある場合に、前記変速手段のアップシフトによる出力増加分を前記蓄電手段に充電させることが可能な第２充電制御手段と、
   前記出力減少要求及び前記アップシフト要求の制御時期が重複する場合には、前記出力減少要求及び前記アップシフト要求の制御時期が重複しない場合と比較して、前記蓄電手段に対する充電電力が前記蓄電手段への入力制限値を超えないように、前記アップシフトの実行時間を延長する、又は前記アップシフトの開始タイミングを遅らせる変速時間変更手段と
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記変速時間変更手段は、延長した時の前記アップシフトの実行時間が所定時間を超える場合に、前記アップシフトの開始タイミングを遅らせることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記内燃機関の失火を予測する失火予測手段を更に備え、
   前記第１充電制御手段は、前記内燃機関が失火すると予測された場合に、前記内燃機関の出力を所定値以上に維持して、出力余剰分を前記蓄電手段に充電させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関からの排出ガスの一部を吸気側に還流する還流手段を更に備え、
   前記失火予測手段は、前記還流手段によって還流された前記内燃機関からの排出ガスに起因する失火を予測する
   ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置。

Images