JP2020125015A

JP2020125015A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2020125015A
Application number: JP2019018486A
Authority: JP
Inventors: 晃司三輪; Koji Miwa; 孝吉河井; Kokichi Kawai; 公二彦臼井; Kunihiko Usui
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2020-08-20
Also published as: EP3693199A1; US11247661B2; US20200247391A1; CN111661029A; EP3693199B1

Abstract

【課題】アップシフトの際に、ハイブリッド車両の状態に応じて適切な手段で変速機の入力回転数を低下できると共に、変速ショックを抑制することのできるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両Ｖｅの制御装置において、コントローラ１５は、アップシフトを行う場合にエンジンの運転状態を変更できるか否かを判断し（ステップＳ４）、エンジンの運転状態を変更できない禁止条件が成立している場合には、自動変速機の入力軸のトルクを低下させるように作用する負トルクを第１モータで出力することによって自動変速機の入力軸のトルクを低下させ（ステップＳ７）、禁止条件が成立せずにエンジンの運転状態を変更できる場合には、エンジンが出力するエンジントルクを低下させることによって自動変速機の入力軸のトルクを低下させる（ステップＳ５）。【選択図】図２

Description

この発明は、駆動力源としてエンジンと発電機能を有する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ものである。

この種のハイブリッド車両の一例が特許文献１に記載されている。そのハイブリッド車両は駆動力源としてエンジンと発電機能のあるモータ・ジェネレータ（以下、単にモータと記す。）とを備え、エンジンの出力軸に遊星歯車機構を介してモータが連結されている。その遊星歯車機構のリングギヤにエンジンが連結され、サンギヤにモータが連結され、キャリヤに自動変速機が連結されている。そして、例えば、自動変速機でアップシフトを行う場合における変速ショックを、モータが出力するモータトルクを増減することによって吸収もしくは抑制するように構成されている。

特開平９−３３１６０３号公報

ところで、駆動力源としてエンジンのみを備え、そのエンジンの出力側に変速機が設けられた従来一般の車両では、アップシフトの際に、エンジンの点火時期を遅角（以下、単に点火遅角と記す。）してエンジントルクを低下させ、それによって変速機の入力回転数を低下させることが行われている。また、点火遅角を行うと、排気行程側で混合気の燃焼が行われるから、エンジンから排出された燃焼排ガスを浄化する排ガス浄化触媒に高温の燃焼排ガスが供給される。そのため、活性化温度よりも排ガス浄化触媒の温度が低い場合に、点火遅角を行うことにより、排ガス浄化触媒を暖機することができる。反対に、アップシフトの際に常時、点火遅角を行うとすれば、高温の燃焼排ガスが排ガス浄化触媒に供給されるので、排ガス浄化触媒の温度が過剰に高くなって、触媒活性が低下したり、耐久性が低下したりする不都合が考えられる。

駆動力源としてエンジンとモータとを備えたハイブリッド車両では、アップシフトなどの変速時における変速機に対する入力トルク制御には、モータを使用する制御やモータを使用しない制御が可能であるが、上述した特許文献１に記載されている装置は、アップシフトの際のトルク制御を、一律に、モータによって行うように構成されているので、暖機を促進することに伴う燃費の向上や排ガス浄化触媒の耐久性の維持など、車両に要求される特性の向上に資することができない可能性がある。

この発明は、上記の技術的課題に着目して成されたものであり、アップシフトの際に、ハイブリッド車両の状態に応じて適切な手段で変速機の入力軸回転数を低下できると共に、変速ショックを抑制することのできるハイブリッド車両の制御装置を提供すること目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンと、前記エンジンから排出される燃焼排ガスを浄化する排ガス浄化触媒と、前記エンジンの出力側に配置された自動変速機と、前記エンジンから前記自動変速機に入力されるトルクを増減する発電機能のある第１モータとを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンおよび前記第１モータならびに前記自動変速機を制御するコントローラを有し、前記コントローラは、前記自動変速機で現在設定されている変速比よりも小さい変速比を設定するアップシフトを行う場合に、前記エンジンの運転状態を変更できるか否かを判断し、前記エンジンの運転状態を変更できない禁止条件が成立している場合には、前記自動変速機の入力軸のトルクを低下させるように作用する負トルクを前記第１モータで出力することによって、前記アップシフトに伴って低下させるべき前記自動変速機の入力軸のトルクを低下させ、前記禁止条件が成立せずに前記エンジンの運転状態を変更できる場合には、前記エンジンが出力するエンジントルクを低下させることによって、前記アップシフトに伴って低下させるべき前記自動変速機の入力軸のトルクを低下させるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明では、前記禁止条件は、前記エンジンを自己診断する要求があることと、前記排ガス浄化触媒が予め定めた状態にないことと、前記エンジントルクを維持する要求があることとのうちの少なくともいずれか一つであってよい。

また、この発明では、前記排ガス浄化触媒は、酸素を吸蔵する能力のある三元排ガス浄化触媒であって、前記排ガス浄化触媒の前記予め定めた状態とは、前記排ガス浄化触媒の温度が予め定めた上限温度よりも低いことと、前記エンジンの点火時期を遅角する要求があることと、前記エンジンに対する燃料の供給を停止する要求があることとのうちの少なくともいずれか一つであってよい。

さらに、この発明では、前記エンジンの運転状態の変更は、前記エンジンの点火時期を遅角することと、前記エンジンに対する燃料の供給を停止することとのうち、いずれか一方によって行ってよい。

そして、この発明では、前記ハイブリッド車両は、前記エンジンからトルクが伝達される第１駆動輪と、前記エンジンからトルクが伝達されない第２駆動輪と、前記第２駆動輪にトルク伝達可能に連結された発電機能のある第２モータとを更に備え、前記コントローラは、前記エンジンの運転状態を変更できない前記禁止条件が成立していることにより、前記第１モータで前記負トルクを出力することによって前記アップシフトのために、前記自動変速機の入力軸のトルクを低下させる場合に、前記第１モータで前記負トルクを出力することによって発電した電力を前記第２モータに供給して駆動することにより前記電力を消費するように構成されていてよい。

この発明によれば、自動変速機で設定される変速比を小さくするアップシフトを行う場合であって、かつ、禁止条件が成立せずにエンジンの運転状態を変更できる場合には、エンジンが出力するエンジントルクを低下させることによって、アップシフトに伴って低下させるべき自動変速機の入力軸のトルクを低下させる。具体的には、例えば、排ガス浄化触媒の温度が低いことにより、暖機する必要がある場合であって、点火遅角を実行することに対する制約がない場合である。このような場合には、点火遅角が実行される。これにより、エンジントルクを低下させつつ、高温の燃焼排ガスを排ガス浄化触媒に供給して暖機することができる。一方、禁止条件が成立していることによってエンジンの運転状態を変更できない場合には、第１モータが出力する負トルクによって、アップシフトに伴って低下させるべき自動変速機の入力軸のトルクを低下させる。具体的には、例えば、排ガス浄化触媒の温度が上限温度以上の場合である。この場合には、エンジントルクを低下するために、点火遅角やエンジンに対する燃料の供給を停止するフューエルカット制御を実行せず、第１モータによって入力軸のトルクを低下させる。これにより、過熱による排ガス浄化触媒の劣化を抑制できる。このように、この発明によれば、ハイブリッド車両の状態に応じて、適切な手段を選択してアップシフトに伴って低下させるべき自動変速機の入力軸のトルクを適切に低下させて変速に伴うショックや変速の遅れを抑制することができる。

この発明の実施形態に係る車両の制御装置で対象とすることのできるハイブリッド車の一例を模式的に示す図である。この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第１制御例を説明するためのフローチャートである。この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第２制御例を説明するためのフローチャートである。この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第３制御例を説明するためのフローチャートである。第１制御例ないし第３制御例のうちのいずれか一つの制御例を実行した場合の入力回転数とエンジントルクと第１モータが出力するトルクとの変化を模式的に示すタイムチャートである。この発明の実施形態に係る車両の制御装置で対象とすることのできるハイブリッド車の他の例を模式的に示す図である。この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第４制御例を説明するためのフローチャートである。この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第５制御例を説明するためのフローチャートである。この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第６制御例を説明するためのフローチャートである。第４制御例ないし第６制御例のうちのいずれか一つの制御例を実行した場合の入力回転数とエンジントルクと第１モータが出力するトルクと第２モータが出力するトルクとの変化を模式的に示すタイムチャートである。

図１は、この発明の実施形態に係る車両の制御装置で対象とすることのできるハイブリッド車両Ｖｅの一例を模式的に示す図である。図１に示すハイブリッド車両Ｖｅは、駆動力源としてエンジン１と少なくとも一つのモータ・ジェネレータ（以下、第１モータと記す。）２とを有している。また、ハイブリッド車両Ｖｅは、エンジン１をハイブリッド車両Ｖｅの前後方向で前側に配置し、エンジン１の動力を後輪３に伝達するいわゆるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車となっている。また、エンジン１は前輪４側で左右の前輪４の間（図示しない車体の幅方向でのほぼ中央部）に、後輪３側に向けて（後ろ向きに）配置されている。上述した後輪３がこの発明の実施形態における第１駆動輪に相当し、前輪４がこの発明の実施形態における第２駆動輪に相当している。

エンジン１は、例えば、燃料と空気との混合気を燃焼させて動力を発生するガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、出力の調整、ならびに、始動および停止などの運転状態が電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、燃料の供給停止、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の供給停止、燃料の噴射時期、あるいは、ＥＧＲ［Exhaust Gas Recirculation］システムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。

エンジン１は、混合気の燃焼排ガスを排出する排気管路５を備えている。排気管路５は従来知られている自動車用エンジンにおける排気管路と同様に、エンジン１の気筒に連通しているエキゾーストマニホールドと、そのエキゾーストマニホールドに連通されたエキゾーストパイプとを備えている。図１に示す例では、排気管路５は燃焼排ガスを車体の後方側に排出するように構成されている。排気管路５の途中に排ガス浄化触媒６が設けられている。排ガス浄化触媒６は従来知られている自動車用エンジンにおける三元排ガス浄化触媒と同様に、エンジン１から排出される燃焼排ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）などを酸化させてその濃度を低下させ、また窒素酸化物を還元してその濃度を低下させるように構成された装置であり、所定の活性化温度まで昇温することが要求される装置である。また、過熱による損傷や耐久性の低下を避けるために上限温度が定められている。

第１モータ２はこの発明の実施形態における第１モータに相当しており、エンジン１と同軸上に配置され、かつ、エンジン１の出力軸１ａに連結されている。第１モータ２はエンジン１が出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより電力を発生する発電機としての機能と、電力が供給されることにより駆動されて第１モータトルクを出力する原動機としての機能とを有している。第１モータ２は例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。第１モータ２には、後述するように、インバータ１４を介してバッテリなどの蓄電装置１３が接続されている。したがって、第１モータ２を発電機として駆動し、その際に発生する電力を蓄電装置１３に蓄えることができる。また、蓄電装置１３に蓄えられている電力を第１モータ２に供給し、第１モータ２を原動機として駆動することができる。なお、第１モータ２の回転軸２ａは、エンジン１が出力するエンジントルクの振動を低減して伝達するダンパ装置７を介して、エンジン１の出力軸１ａに連結されている。

第１モータ２の出力側であって、エンジン１および第１モータ２と同一の軸線上に自動変速機８が配置されている。自動変速機８は、要は、出力軸８ｂの出力回転数に対する入力軸８ａの入力軸回転数ＮＴの比率を適宜に変更できる機構であって、変速比をステップ的に変化させることのできる有段式の自動変速機や、変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機などによって構成することができる。以下、自動変速機８が有段式の自動変速機である場合を例として説明する。なお、エンジン１の出力軸１ａもしくは自動変速機８の入力軸８ａに、第１モータ２を直接連結する場合には、エンジン１の出力軸１ａもしくは自動変速機８の入力軸８ａに第１モータ２の回転軸２ａを直接嵌合させて一体化すればよい。

図１に示す自動変速機８は、係合することによりトルクを伝達し、解放することによりトルクの伝達を遮断してニュートラル状態を設定することのできるクラッチ機構９を備えている。クラッチ機構９としては、伝達トルク容量を連続的に変化させることのできる摩擦式のクラッチ機構を採用することができる。したがって、エンジン１のエンジントルクや第１モータ２が出力する第１モータトルクを駆動輪である後輪３に伝達する際に、クラッチ機構９の係合状態を制御してすなわちスリップ制御を行ってクラッチ機構９での伝達トルク容量を連続的に変化させることにより、スムーズな発進や動力伝達を行うことができる。なお、クラッチ機構９は、例えば、複数の摩擦板を交互に配置した多板クラッチであってもよい。

自動変速機８には、リヤプロペラシャフト１０を介してリヤデファレンシャルギヤ１１が連結されており、リヤデファレンシャルギヤ１１から駆動輪である左右の後輪３に駆動トルクが伝達される。

上記の第１モータ２にモータコントローラ１２が接続されている。モータコントローラ１２は、二次電池などの蓄電装置１３とインバータ１４とを備え、第１モータ２で発電された電力を蓄電装置１３に充電し、また蓄電装置１３から第１モータ２に電力を供給するように構成されている。

上述したエンジン１の始動・停止やエンジン１が出力するエンジントルク、第１モータ２の駆動・停止や発電、自動変速機８の変速段、クラッチ機構９の係合・解放などを制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）１５が設けられている。ＥＣＵ１５は、この発明の実施形態におけるコントローラに相当しており、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力される各種のデータおよび予め記憶しているデータを使用して演算を行い、その演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。その入力データの例を挙げると、図示しないアクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度ＡＣＣ、車速Ｖ、蓄電装置１３の充電残量ＳＯＣ、エンジン水温Ｔｗｅ、エンジン回転数ＮＥ、自動変速機８の入力軸８ａの入力軸回転数ＮＴなどである。また、制御指令信号として、エンジン１の点火時期の制御信号、第１モータ２の制御信号、クラッチ機構９の係合および開放などの伝達トルク容量の制御信号、自動変速機８の変速段制御信号などがＥＣＵ１５から出力される。なお、ＥＣＵ１５は、エンジン１などの上述した機器を制御するためのものであるから、エンジン用ＥＣＵやモータ用ＥＣＵならびに自動変速機用ＥＣＵなどを統合した制御装置であってもよく、あるいはこれらの各ＥＣＵに指令信号を出力する上位の制御装置であってもよい。

上述したハイブリッド車両Ｖｅを対象とするこの発明の実施形態に係る制御装置は、アップシフトの際に、ハイブリッド車両Ｖｅの状態に応じて適切な手段で自動変速機８の入力軸回転数ＮＴを低下すると共に、変速ショックを抑制するために、以下に説明する制御を実行するように構成されている。図２はこの発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第１制御例を説明するためのフローチャートであり、ここに示すルーチンは、所定の短時間ごとにＥＣＵ１５によって繰り返し実行される。先ず、制御に使用する各種のデータが読み込まれる（ステップＳ１）。読み込まれるデータは、アクセル開度ＡＣＣ、車速Ｖ、エンジン回転数ＮＥ、変速機の入力軸回転数ＮＴなどである。これらのＥＣＵ１５に入力された各種のデータに基づいて自動変速機８で設定する要求ギヤ段つまり目標ギヤ段が算出される（ステップＳ２）。例えば、アクセル開度ＡＣＣと車速Ｖとに基づいて目標ギヤ段を算出することができる。

次いで、ステップＳ３では、ステップＳ２で算出された目標ギヤ段と現時点で設定されている現在ギヤ段とを比較して現在ギヤ段から目標ギヤ段に変更する、つまり、アップシフトすることによって、自動変速機８の入力軸回転数ＮＴや入力軸トルクを低下させる要求があるか否かが判断される。アクセル開度ＡＣＣが大きいすなわち要求駆動力が大きいことによりダウンシフトする場合や、要求駆動力が小さく、現時点でのアクセル開度ＡＣＣと車速Ｖとに基づく目標ギヤ段が現在ギヤ段と同じ場合には、ステップＳ３で否定的に判断され、特に制御を行うことなく一旦、リターンする。

ステップＳ３で肯定的に判断された場合には、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、点火遅角を実行することに対する制約があるか否かが判断される。例えば、エンジン１の点火遅角を行うと、排気行程側で燃料の燃焼が行われるから、点火遅角を行わない場合と比較して、高温の燃焼排ガスが排気管路５に排出され、その高温の燃焼排ガスによって排ガス浄化触媒６が加熱される。したがって、排ガス浄化触媒６の温度がある程度高い場合に、点火遅角を行うと、過熱による排ガス浄化触媒６の損傷が生じる可能性がある。ステップＳ４では、このような過熱による排ガス浄化触媒６の損傷を避けるため、一例として、排ガス浄化触媒６の積算熱量が、過熱による損傷を避けるための上限温度よりも高い場合には、上述した制約があると判断される。その積算熱量は、エンジン１に供給した積算空気量と、燃焼排ガスの温度とに基づいて算出することができる。

また、エンジン水温Ｔｗｅが所定水温よりも低い場合には、従来知られているように、点火遅角が実行され、所定水温より高くなると通常に点火時期に戻される。そのため、エンジン水温Ｔｗｅが所定水温よりも低いことによってエンジン１の暖機が終了していない場合には、点火遅角を継続することが好ましく、この場合には上述した制約がないと判断することができる。一方、エンジン水温Ｔｗｅが所定水温よりも高いことによってエンジン１の暖機が終了している場合には、上述した制約があると判断することができる。

さらに、エンジン１の異常や故障などの自己診断の実行を要求するＯＢＤ［on board diagnostics］要求に基づいて前記自己診断を行っている間においては、誤診断を抑制するために、前記アップシフトに伴って入力軸回転数ＮＴを低下させる目的でエンジン１の運転状態を変更しないことが好ましい。したがって、このようなＯＢＤ要求がある場合においても、ステップＳ４で上述した制約があると判断される。なお、燃焼排ガス中の窒素酸化物を還元する場合や排ガス浄化触媒６の硫黄被毒を回避する場合には、排ガス浄化触媒６に炭化水素を供給するために点火遅角される。そのため、燃焼排ガス中の窒素酸化物を還元したり、排ガス浄化触媒６の硫黄被毒を回避したりする要求がある場合も、上述した制約があると判断できる。ステップＳ４の制御を実行する機能的手段が、この発明の実施形態における禁止条件に相当している。

すなわち、ステップＳ４では、点火遅角を実行することに対する各種の制約がない状態で、エンジン１の運転状態を変更できるか否かが判断され、制約がない状態でエンジン１の運転状態を変更することができる場合には、ステップＳ４で否定的に判断されてステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、エンジン１が出力するエンジントルクが低下させられる。前記エンジントルクの低下は、ここに示す例では、上述した点火遅角によって行う。例えば、アップシフトに伴って低下させるべき入力軸８ａのトルク（以下、単に入力軸８ａのトルクダウン量と記す。）の全量に対応する分、点火遅角によってエンジントルクを低下させる。次いで、ステップＳ６では、第１モータ２をエンジン１と同じ正方向に回転させて正トルクを出力し、第１モータ２によってエンジン１をアシストする。これは一例として、ギヤ段を変更するときにおける互いに摩擦接触する箇所での摩擦損失分を第１モータ２で補償するためである。そのため、上述した損失分が小さいあるいは無視できるなど、入力軸８ａのトルクを第１モータ２によってアシストする要求が特にはない場合には、ステップＳ６での第１モータ２のいわゆるアシスト量は「０」に設定される。その後、図２に示すルーチンを一旦、リターンする。

これに対して、点火遅角を実行することに対して制約がある場合には、ステップＳ４で肯定的に判断されてステップＳ７に進む。ステップＳ７では、上述した制約がある状態において、点火遅角を行うことによって低下できるエンジントルク（以下、エンジン１のトルクダウン量と記す。）が算出され、また、算出したエンジン１のトルクダウン量の分、点火遅角を行ってエンジントルクが低下される。これにより、前記エンジン１のトルクダウン量の分、入力軸８ａのトルクが引き下げられる。具体的には、点火遅角を実行することに対して制約がある場合であっても、排ガス浄化触媒６の温度が上限温度に達していない場合には、排ガス浄化触媒６の温度が上限温度に達するまでは点火遅角を行ってエンジントルクを低下できる。ステップＳ７では、点火遅角を行って高温の燃焼排ガスが排ガス浄化触媒６に供給されるとしても、排ガス浄化触媒６の温度が上限温度に達するまでの温度範囲内で、点火遅角が実行されてエンジン１のトルクが低下される。なお、上限温度に替えて、排ガス浄化触媒６に対する積算空気量つまり、排ガス浄化触媒６に対して投入する熱量に対して上限値を設定し、その上限値に達するまで点火遅角を実行してもよい。また、排ガス浄化触媒６の温度が上限温度以上である場合や、ＯＢＤ要求がある場合、暖機が終了しているなどの場合には、エンジン１の運転状態を特には変更しないため、エンジントルクはほぼ維持される。

次いで、ステップＳ８に進み、入力軸８ａのトルクダウン量からステップＳ７でのエンジン１のトルクダウン量を減じた残りのトルクダウン量に対応する分、第１モータ２によって入力軸８ａのトルクを低下させる。具体的には、第１モータ２は回生制御され、入力軸８ａのトルクを低下させるように作用する負トルクを出力する。これにより、入力軸回転数ＮＴが低下される。また、上述したように、エンジン１が出力するエンジントルクがほぼ維持されている場合には、入力軸８ａのトルクダウン量の全量に対応する分、前記負トルクを第１モータ２によって出力する。このようにステップＳ８では、第１モータ２によって入力軸８ａのトルクダウン量の全量がほぼ吸収され、またこれによって入力軸回転数ＮＴが低下される。その後、図２に示すルーチンを一旦、リターンする。

図３は、この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第２制御例を説明するためのフローチャートである。なお、図３のフローチャートにおいて、上述した図２のフローチャートと制御内容が同じ制御ステップについては、図２のフローチャートと同じステップ番号を付けてある。

図３に示す例では、ステップＳ３に続いて、燃費を優先する要求（以下、燃費要求と記す。）があることによって、エンジン１が出力するエンジントルクを維持する要求があるか否かが判断される（ステップＳ９）。燃費要求があることによってエンジントルクを維持する状態とは、例えば、アクセル開度ＡＣＣが所定の低開度でかつほぼ一定に維持されている状態、あるいは、アクセル開度ＡＣＣが所定の低開度でかつ車速Ｖの変化が少ない定速走行状態などということができる。すなわち、ステップＳ９では、上述したステップＳ４とほぼ同様に、入力軸８ａのトルクを低下させるために、エンジン１の運転状態を変更することができるか否かが判断される。なお、ステップＳ９の制御を実行する機能的手段がこの発明の実施形態における禁止条件に相当している。

燃費要求がないことによってエンジントルクを維持する要求がなく、エンジン１の運転状態を変更できる場合には、ステップＳ９で否定的に判断されてステップＳ５に進む。そして、点火遅角やエンジン１に対する燃料の供給を停止するフューエルカット制御を行ってエンジントルクを低下させる。また、ステップＳ６に進み、第１モータ２によって入力軸回転数ＮＴが目標ギヤ段に対応する入力軸回転数ＮＴに制御される。

これに対して、上述した要求があることによってエンジン１の運転状態を特には変更しない場合には、ステップＳ９で否定的に判断されてステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、第１モータ２はいわゆる回生制御され、入力軸８ａのトルクダウン量の全量に対応する分、前記負トルクを出力する。つまり、第１モータ２によって入力軸８ａのトルクダウン量の全量がほぼ吸収され、またこれによって入力軸回転数ＮＴが低下される。その後、図３に示すルーチンを一旦、リターンする。

図４は、この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第３制御例を説明するためのフローチャートである。なお、図４のフローチャートにおいて、上述した図２のフローチャートと制御内容が同じ制御ステップについては、図２のフローチャートと同じステップ番号を付けてある。

図４に示す例では、ステップＳ３に続いて、排ガス浄化触媒６を暖機し、また、排ガス浄化触媒６に酸素を吸蔵させるなど、排ガス浄化触媒６の状態に応じた要求（以下、触媒要求と記す。）があることによって、点火遅角やフューエルカット制御を実行する要求があるか否かが判断される（ステップＳ１１）。具体的には、排ガス浄化触媒６は、上述したように、排ガス浄化触媒６の温度が活性化温度よりも低い場合には、例えば、点火遅角を行って暖機される。また、排ガス浄化触媒６は燃焼排ガス中に含まれる炭化水素と、当該排ガス浄化触媒６の内部に吸蔵してある酸素とによって窒素酸化物を還元する。そのため、酸素吸蔵量が少ない場合には、エンジン１に対する燃料の供給を停止するフューエルカット制御を行って排ガス浄化触媒６に酸素を供給しかつ吸蔵させる。ステップＳ１１では、このような触媒要求があることによって点火遅角やフューエルカット制御を実行する要求があるか否かが判断される。言い換えれば、ステップＳ１１では、第１制御例でのステップＳ４と第２制御例でのステップＳ９とほぼ同様に、エンジン１の運転状態を変更することができるか否かが判断される。なお、排ガス浄化触媒６の温度や酸素吸蔵量は図示しないエアフローメーターで検出したエンジン１の吸入空気量や、混合気の空燃比などに基づいて算出することができる。また、ステップＳ１１の制御を実行する機能的手段がこの発明の実施形態における禁止条件に相当している。

点火遅角やフューエルカット制御を実行する要求がない場合には、エンジン１の運転状態を特には変更しないため、エンジントルクはほぼ維持される。この場合には、ステップＳ１１で否定的に判断されてステップＳ１０に進む。これに対して、点火遅角やフューエルカット制御を実行する要求がある場合には、エンジン１の運転状態を変更することとなるため、ステップＳ１１で肯定的に判断されてステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、点火遅角やフューエルカット制御を実行することによるエンジン１のトルクダウン量が算出されると共に、入力軸８ａのトルクダウン量のうち、第１モータによって吸収する入力軸８ａのトルクダウン量が算出される。つまり、第１モータ２での回生量が算出される。次いで、ステップＳ１３に進み、ステップＳ１２で算出したエンジン１のトルクダウン量の分、点火遅角やフューエルカット制御を実行することによってエンジン１が出力するエンジントルクが低下される。また、ステップＳ８に進み、ステップＳ１２で算出した第１モータによって吸収する入力軸８ａのトルククダウン量の分、第１モータ２が回生制御されて負トルクを出力する。つまり入力軸８ａのトルクダウン量からステップＳ７でのエンジン１のトルクダウン量を減じた残りのトルクダウン量に対応する分、第１モータ２によって入力軸８ａのトルクが低下される。

上述した第１制御例ないし第３制御例による作用を説明する。図５は、自動変速機８で設定されているギヤ段をアップシフトする場合の自動変速機８の入力軸回転数ＮＴつまり第１モータ２の回転数と、エンジン１が出力するエンジントルクと、第１モータ２が出力する第１モータトルクとの変化をそれぞれ示している。停車している状態で、所定時点ｔ1にアクセルペダルが踏み込まれると、第１モータ２によってエンジン１がクランキングされる。これによりエンジン１が始動され、エンジン１の回転数が次第に上昇すると共に、自動変速機８の入力軸回転数ＮＴの回転数が次第に上昇する。停車している状態では自動変速機８のギヤ段は、例えば、変速比が最も大きい第１ギヤ段に設定されている。

車速Ｖが高くなってｔ２時点で図示しない変速マップ上でのアップシフト線を横切ると、自動変速機８で設定される変速比を小さくするアップシフトが開始される。このとき、エンジン１の運転状態を変更できる場合には、図５に点線で記載してあるように、点火遅角やフューエルカット制御が実行され、エンジン１が出力するエンジントルクが低下される。このとき、上述したように摩擦損失分があれば、第１モータ２によってアシストされ、エンジン回転数すなわち自動変速機８の入力軸回転数ＮＴが目標ギヤ段に対応する入力軸回転数ＮＴに制御される。なお、エンジン１の運転状態を変更できる場合とは、上述したステップＳ４で否定的に判断された場合、ステップＳ９で否定的に判断された場合、ステップＳ１１で肯定的に判断された場合などである。

これに対して、エンジン１の運転状態を特には変更しない場合には、図５に実線で記載してあるように、エンジン１が出力するエンジントルクはほぼ維持される。また、入力軸回転数ＮＴを低下させる分、第１モータ２が回生制御されて負トルクを出力することによって入力軸回転数ＮＴが低下される。エンジン１の運転状態を特には変更しない場合とは、上述したように、ステップＳ４で肯定的に判断された場合、ステップＳ９で肯定的に判断された場合、ステップＳ１１で否定的に判断された場合などである。

したがって、上述した第１制御例ないし第３制御例によれば、アップシフトするために入力軸回転数ＮＴを低下させる場合に、ハイブリッド車両Ｖｅの状態に応じて、主としてエンジン１によって入力軸回転数ＮＴを低下させたり、主として第１モータ２によって入力軸回転数ＮＴを低下させたりすることができる。そのため、アップシフトの際に排ガス浄化触媒６の温度が低い場合には、排ガス浄化触媒６の暖機を良好に行うと共に、エンジントルクを低下させてアップシフトを行うことができる。また、排ガス浄化触媒６の温度が上限温度である場合には、第１モータ２によってアップシフトの際の入力軸８ａのトルクダウン量を吸収する。そのため、点火遅角やフューエルカット制御を行うことによって排ガス浄化触媒６が過熱されて劣化することを抑制できる。つまり、第１モータ２によって入力軸８ａのトルクを吸収し、また、第１モータ２によって入力軸回転数ＮＴの低下をアシストするから、不可避的な応答遅れのあるエンジンのみによってアップシフトを行う場合と比較して、アップシフトを速やか行うことができる。また、自動変速機８の入力軸８ａと出力軸８ｂとの差回転数を可及的に小さくできるので、滑らかに変速することができる。

図６は、この発明の実施形態に係る車両の制御装置で対象とすることのできるハイブリッド車の他の例を模式的に示す図である。図６に示すハイブリッド車両Ｖｅは、図１に示すＦＲタイプのハイブリッド車両Ｖｅをベースとした四輪駆動車の例である。後輪３と前輪４とがこの発明の実施形態における駆動輪に相当している。自動変速機８の出力側に四輪駆動用（４ＷＤ用）のトランスファ１６が配置されている。トランスファ１６は、エンジン１が出力したエンジントルクもしくは自動変速機８から出力されるトルクを後輪３側と前輪４側とに分配する機構であり、後輪３側にトルクを出力する部材（図示せず）に、リヤプロペラシャフト１０が連結され、前輪４側にトルクを出力する部材（図示せず）に、フロントプロペラシャフト１７が連結されている。フロントプロペラシャフト１７にフロントデファレンシャルギヤ１８が連結されている。フロントデファレンシャルギヤ１８から左右の前輪４に駆動トルクが伝達される。

トランスファ１６は、チェーンやベルトを使用した巻き掛け伝動機構や歯車機構によって構成することができる。また、トランスファ１６は、前輪４と後輪３との差動回転を可能にする差動機構や、その差動回転を摩擦クラッチなどによって制限する差動制限機構を備えた差動機構からなるフルタイム四輪駆動機構、もしくは前輪４側へのトルクの伝達を選択的に遮断するパートタイム四輪駆動機構などによって構成することができる。

上述したフロントプロペラシャフト１７に第２モータ（ＭＧ２）１９が連結されている。第２モータ１９は走行のための駆動力を出力し、また減速時にエネルギ回生を行うためのものであり、例えば永久磁石式の同期電動機のような発電機能のあるモータが採用されている。第２モータ１９はフロントプロペラシャフト１７に直接連結されていてもよい。また、適宜の伝動機構２０を介して第２モータ１９とフロントプロペラシャフト１７とが連結されていてもよい。

図６に示す例では、伝動機構２０を介して第２モータ１９とフロントプロペラシャフト１７とが連結されており、伝動機構２０は、ここに示す例では、遊星歯車機構２１と係合機構２２と減速ギヤ対２３とを有している。遊星歯車機構２１はサンギヤ２１Ｓと、サンギヤ２１Ｓと同心円上に配置されたリングギヤ２１Ｒと、サンギヤ２１Ｓおよびリングギヤ２１Ｒに噛み合っているピニオンギヤを保持しているキャリヤ２１Ｃとを回転要素としたシングルピニオン型の遊星歯車機構であって、フロントプロペラシャフト１７の車両後方側でフロントプロペラシャフト１７と同一軸線上に配置されている。そのキャリヤ２１Ｃにフロントプロペラシャフト１７が連結されており、またリングギヤ２１Ｒとケーシングなどの所定の固定部２４との間に係合機構２２が設けられている。係合機構２２は、係合することによりリングギヤ２１Ｒを固定部２４に連結してリングギヤ２１Ｒの回転を止め、また解放することによりリングギヤ２１Ｒの固定を解除する機構であり、係合機構２２にはドグクラッチなどの噛み合い式クラッチあるいは摩擦式クラッチなどの機構を用いることができる。

ここで、上記の係合機構２２の機能および係合機構２２を設けることによる利点を説明する。係合機構２２を係合すれば、リングギヤ２１Ｒが固定されて遊星歯車機構２１が減速機構として機能し、また係合機構２２を解放すれば、リングギヤ２１Ｒに反力が作用しなくなって遊星歯車機構２１がトルクを伝達しないいわゆるニュートラル状態となる。したがって、係合機構２２を解放してフロントプロペラシャフト１７と第２モータ１９とをトルクを伝達しないように切り離せば、エンジン１を駆動力源として走行する際に第２モータ１９を連れ回すことがない。すなわち、第２モータ１９の最大回転数が構造上制限されているとしても、エンジン１を駆動力源として高車速で走行する場合のフロントプロペラシャフト１７の回転数すなわち第２モータ１９によって車速が制限されることを回避できる。

また、減速ギヤ対２３と遊星歯車機構２１とによる減速比が大きいほど、所定の車速に対する第２モータ１９の回転数が高くなる。しかしながら、係合機構２２を解放することにより第２モータ１９をフロントプロペラシャフト１７から切り離すことができるので、第２モータ１９がフロントプロペラシャフト１７側から伝達されるトルクで強制的に回転させられる場合に係合機構２２を解放することにより、第２モータ１９が過度に高回転数で回転させられることを回避できる。言い換えれば、係合機構２２によって第２モータ１９をフロントプロペラシャフト１７から切り離すことができることにより、減速ギヤ対２３や遊星歯車機構２１による減速比を大きくすることができる。またこれにより、第２モータ１９の駆動力で走行する場合、例えば第２モータ１９が出力する第２モータトルクによって発進する場合、前輪４での駆動力を大きくして発進加速性を良好なものとすることができる。

減速ギヤ対２３は、サンギヤ２１Ｓに連結されてサンギヤ２１Ｓと一体になっているドリブンギヤ２３ａと、そのドリブンギヤ２３ａより小径（歯数が少ない）ドライブギヤ２３ｂとによって構成されている。そして、そのドライブギヤ２３ｂに第２モータ１９が連結されている。したがって、第２モータ１９がモータとして機能してトルクを出力する場合、ドリブンギヤ２３ａおよびこれと一体のサンギヤ２１Ｓの回転数は第２モータ１９の回転数よりも低回転数になる。また、係合機構２２が係合してリングギヤ２１Ｒが固定されている場合、入力要素となっているサンギヤ２１Ｓの回転数に対して、出力要素となっているキャリヤ２１Ｃの回転数が低回転数になる。したがって、キャリヤ２１Ｃに連結されているフロントプロペラシャフト１７の回転数は第２モータ１９の回転数より低回転数になる。すなわち、伝動機構２０は全体として、減速機構となっている。

図６に示す構成では、第２モータ１９は、フロントプロペラシャフト１７のうち車体の前後方向で後方側の端部に連結されている。より具体的には、自動変速機８やトランスファ１６よりも後方側でこれら変速機８やトランスファ１６などと干渉しない箇所に第２モータ１９が配置されている。言い換えれば、既存の四輪駆動車における床下に生じているスペースを有効に利用して第２モータ１９や伝動機構２０が配置されている。また、第２モータ１９は、減速機として機能する伝動機構２０を介してフロントプロペラシャフト１７に連結されているので、第２モータ１９のトルクが伝動機構２０によって増幅されてフロントプロペラシャフト１７に伝達される。そのため、第２モータ１９として、低トルク・高回転型のモータを採用することができ、そうすることにより第２モータ１９が小型化され、車体への搭載性がより良好になる。

図７は、図６に示す構成のハイブリッド車両Ｖｅを対象として、この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第４制御例を説明するためのフローチャートである。なお、図７のフローチャートにおいて、上述した図２のフローチャートと制御内容が同じ制御ステップについては、図２のフローチャートと同じステップ番号を付けてある。

図７に示す例では、ステップＳ８に続いて、第１モータ２で発電した電力を第２モータ１９に供給して消費する（ステップＳ１４）。第１モータ２で発電した電力は蓄電装置１３に供給されないため、蓄電装置１３の充電残量ＳＯＣを特には増大することがない。特に、蓄電装置１３の充電残量ＳＯＣが高い場合や、蓄電装置１３の温度が低いなどのことにより、蓄電装置１３への充電が制限されているなどの場合には、蓄電装置１３の過充電を抑制することができる。なお、蓄電装置１３の充電残量ＳＯＣがある程度低いことにより、また、蓄電装置１３の温度がある程度高いことにより、充電が制限されていない場合には、第１モータ２で発電した電力を蓄電装置１３に供給して充電してもよい。

図８は、図６に示す構成のハイブリッド車両Ｖｅを対象として、この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第５制御例を説明するためのフローチャートであり、図９は、図６に示す構成のハイブリッド車両Ｖｅを対象として、この発明の実施形態に係る車両の制御装置で実行される第６制御例を説明するためのフローチャートである。なお、図８および図９に示す各フローチャートにおいて、上述した図２のフローチャートと制御内容が同じ制御ステップについては、図２のフローチャートと同じステップ番号を付けてある。

図８に示す例では、ステップＳ１０に続いてステップＳ１４に進み、上述したように、第１モータ２によって発電した電力を第２モータ１９に供給して消費する。また、図９に示す例においても、図８に示す第５制御例と同様に、ステップＳ１０に続いてステップＳ１４に進む。したがって、図８および図９に示す例においても、図７に示す例と同様に、第１モータ２で発電した電力が第２モータ１９で消費されるため、図７に示す第４制御例とほぼ同様の作用・効果を得ることができる。なお、蓄電装置１３の充電残量ＳＯＣがある程度低いことにより、また、蓄電装置１３の温度がある程度高いことにより、充電が制限されていない場合には、第１モータ２で発電した電力を蓄電装置１３に供給して充電してもよい。

図１０は、自動変速機８で設定されているギヤ段をアップシフトするときに、第４制御例ないし第６制御例を行った場合の自動変速機８の入力軸回転数ＮＴつまり第１モータ２の回転数と、エンジン１が出力するエンジントルクと、第１モータ２が出力する第１モータトルクと、第２モータ１９が出力する第２モータトルクとの変化をそれぞれ示している。停車している状態で、所定時点ｔ３にアクセルペダルが踏み込まれると、第１モータ２によってエンジン１がクランキングされる。これによりエンジン１が始動され、エンジン１の回転数ＮＥが次第に上昇すると共に、自動変速機８の入力軸回転数ＮＴの回転数が次第に上昇する。停車している状態では自動変速機８のギヤ段は、例えば、変速比が最も大きい第１ギヤ段に設定されている。

車速Ｖが高くなってｔ４時点で図示しない変速マップ上でアップシフト線を横切ると、自動変速機８で設定される変速比を小さくするアップシフトが開始される。このとき、エンジン１の運転状態を変更できる場合には、図１０に点線で記載してあるように、点火遅角やフューエルカット制御を行ってエンジン１が出力するエンジントルクを低下される。このとき、第１モータ２によってエンジン回転数すなわち自動変速機８の入力軸回転数ＮＴが目標ギヤ段に対応する入力軸回転数ＮＴに制御される。なお、エンジン１の運転状態を変更できる場合とは、上述したステップＳ４で否定的に判断された場合、ステップＳ９で否定的に判断された場合、ステップＳ１１で肯定的に判断された場合などである。

これに対して、エンジン１の運転状態を特には変更しない場合には、図１０に実線で記載してあるように、エンジン１が出力するエンジントルクはほぼ維持される。また、入力軸回転数ＮＴを低下させる分、第１モータ２が回生制御されて負トルクを出力することによって入力軸回転数ＮＴが低下される。また、第１モータ２で発電した電力によって第２モータ１９が駆動され、前記電力が消費される。エンジン１の運転状態を特には変更しない場合とは、上述したように、エンジン１の運転状態を特には変更しない場合とは、上述したように、ステップＳ４で肯定的に判断された場合、ステップＳ９で肯定的に判断された場合、ステップＳ１１で否定的に判断された場合などである。

したがって、上述した第４制御例ないし第６制御例によれば、上述した第１制御例ないし第３制御例による作用・効果とほぼ同様の作用・効果を得ることができることに加えて、第１モータ２で発電した電力によって第２モータ１９が駆動され、前記電力が消費される。そのため、蓄電装置１３の充電残量ＳＯＣが高い場合や、蓄電装置１３の温度が低いなどのことにより、蓄電装置１３への充電が制限されているなどの場合に、蓄電装置１３の過充電を抑制することができる。

１…エンジン、２…第１モータ、３…後輪（駆動輪）、４…前輪（駆動輪）、６…排ガス浄化触媒、８…自動変速機、８ａ…自動変速機の入力軸、１５…電子制御装置（コントローラ）、Ｖｅ…ハイブリッド車両。

Claims

エンジンと、前記エンジンから排出される燃焼排ガスを浄化する排ガス浄化触媒と、前記エンジンの出力側に配置された自動変速機と、前記エンジンから前記自動変速機に入力されるトルクを増減する発電機能のある第１モータとを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンおよび前記第１モータならびに前記自動変速機を制御するコントローラを有し、
前記コントローラは、
前記自動変速機で現在設定されている変速比よりも小さい変速比を設定するアップシフトを行う場合に、
前記エンジンの運転状態を変更できるか否かを判断し、
前記エンジンの運転状態を変更できない禁止条件が成立している場合には、前記自動変速機の入力軸のトルクを低下させるように作用する負トルクを前記第１モータで出力することによって、前記アップシフトに伴って低下させるべき前記自動変速機の入力軸のトルクを低下させ、
前記禁止条件が成立せずに前記エンジンの運転状態を変更できる場合には、前記エンジンが出力するエンジントルクを低下させることによって、前記アップシフトに伴って低下させるべき前記自動変速機の入力軸のトルクを低下させるように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記禁止条件は、
前記エンジンを自己診断する要求があることと、
前記排ガス浄化触媒が予め定めた状態にないことと、
前記エンジントルクを維持する要求があることとのうちの少なくともいずれか一つであることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記排ガス浄化触媒は、酸素を吸蔵する能力のある三元排ガス浄化触媒であって、
前記排ガス浄化触媒の前記予め定めた状態とは、前記排ガス浄化触媒の温度が予め定めた上限温度よりも低いことと、前記エンジンの点火時期を遅角する要求があることと、前記エンジンに対する燃料の供給を停止する要求があることとのうちの少なくともいずれか一つである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンの運転状態の変更は、前記エンジンの点火時期を遅角することと、前記エンジンに対する燃料の供給を停止することとのうち、いずれか一方によって行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記ハイブリッド車両は、
前記エンジンからトルクが伝達される第１駆動輪と、
前記エンジンからトルクが伝達されない第２駆動輪と、
前記第２駆動輪にトルク伝達可能に連結された発電機能のある第２モータとを更に備え、
前記コントローラは、
前記エンジンの運転状態を変更できない前記禁止条件が成立していることにより、前記第１モータで前記負トルクを出力することによって前記アップシフトのために、前記自動変速機の入力軸のトルクを低下させる場合に、前記第１モータで前記負トルクを出力することによって発電した電力を前記第２モータに供給して駆動することにより前記電力を消費するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。