JP2021095016A - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転状態やトルクの状態に応じてモードの切り替え制御を行って、応答遅れを解消し、またエネルギ効率の向上を図る。【解決手段】第１走行モードから第２走行モードに切り替える際に、エンジンからクラッチに掛かるトルクを第１モータによって低下させてからエンジンの運転を停止する第１制御と、第１走行モードから第２走行モードに切り替える際に、クラッチのトルク容量を低下させてクラッチをスリップ状態に設定してからエンジンの運転を停止する第２制御とを選択的に実行し、第１走行モードから第２走行モードに切り替える要求があった場合に、エンジンの運転を停止するまでの制御時間が短い方の制御を実行する。【選択図】図２

Description

この発明は、エンジンとモータとを駆動力源として備えたハイブリッド車の制御装置に関し、特にエンジンを駆動力源とした走行モードとモータを駆動力源とした走行モードとを選択的に設定できるハイブリッド車においてその走行モードを切り替える制御を行う装置に関するものである。

この種のハイブリッド車およびその制御装置が特許文献１に記載されている。そのハイブリッド車は、エンジンと二つのモータ（もしくはモータ・ジェネレータ）とを備えており、エンジンに第１のモータが連結されるとともに、第２のモータがクラッチを介してエンジンに連結され、かつその第２のモータが変速機を介して駆動輪に連結されている。したがって、クラッチを締結することにより、エンジンが駆動輪に連結されるので、エンジンを駆動力源とした走行（エンジン走行モード）が可能になる。またクラッチを開放すれば、エンジンが駆動輪から遮断されるので、第２のモータを駆動力源とした走行（モータ走行モード）の場合にエンジンを連れ回すことによる動力損失を回避できる。このモータ走行モードと同様の駆動形態は、ハイブリッド車が減速する場合にも設定でき、そうすることにより、モータによるエネルギ回生効率を向上させることができる。

したがって、上記のハイブリッド車においては、走行モードを切り替える場合にクラッチを締結し、あるいは開放することになる。クラッチはトルクを伝達する伝動機構であるから、締結あるいは開放することにより駆動トルクが変化することがある。特許文献１に記載されている制御装置は、そのような駆動トルクの変化やそれに起因するショックを防止するために、エンジンがトルクを出力している状態でクラッチを開放する場合に、第１のモータおよび第２のモータを制御している。具体的には、エンジンが出力しているトルクを減殺するように第１のモータのトルクを制御し、エンジン側からクラッチに入力されるトルクをほぼゼロに低下させ、それに伴う駆動トルクの低下を第２のモータのトルクで補償し、その状態でクラッチを開放させる。

上記のクラッチとして摩擦式のクラッチが知られている。摩擦式クラッチは、摩擦板同士の接触圧（締結力もしくは係合圧）に応じた摩擦力でトルクを伝達するから、入力するトルクに対して小さい締結力（摩擦力）に設定すれば、摩擦板同士の間でスリップが生じ、その締結力に応じたトルク以上のトルクは伝達しない。トルクが入力された状態からクラッチを開放する場合に、上記のようなスリップ状態とすることにより、クラッチを開放することに伴う急激なトルクの変化やショックを回避もしくは抑制できる。従来では、走行モードの切り替えの際にこのようなクラッチの制御を行う装置も知られている。

特開平１１−１７８１１０号公報

ハイブリッド車に搭載されているエンジンを、クラッチを開放して駆動輪から切り離す場合、特許文献１に記載されているように、クラッチの入力トルクをほぼゼロにすることによりショックを回避もしくは抑制できる。また、クラッチをスリップ状態に維持して、その上流側でエンジンを切り離せば、トルクの変動をクラッチがスリップすることにより吸収でき、ショックを回避もしくは抑制できる。

しかしながら、特許文献１に記載されている制御装置は、クラッチを開放し、またエンジンを停止させるのにあたり、先ず、クラッチの入力トルクをモータによってほぼゼロにまで低下させる。トルクをこのように変化させるモータには、電流や慣性モーメントなどによる制限があるから、制御開始直前におけるクラッチの入力トルクの大きさによっては、クラッチを開放することのできるトルクまでクラッチの入力トルクを低下させる制御を行うことになり、その制御に時間が掛かることがある。そのような場合、モータによるエネルギ回生が遅れてエネルギ損失が大きくなり、あるいは制御応答性が損なわれる可能性がある。

また一方、エンジンのトルクを駆動輪に伝達するクラッチをスリップ状態に維持し、その状態でエンジンの運転を停止し、あるいはそのクラッチの上流側でエンジンを切り離す場合、完全締結（完全係合）の状態からスリップ状態に移行するのに長い時間を要する場合がある。例えば、スリップ状態に制御するクラッチが油圧式のクラッチであれば、定常的にトルクを伝達する完全係合状態では、油圧回路の元圧であるライン圧によって係合している。これに対して、エンジントルクが比較的小さい場合、スリップを生じることなくそのトルクを伝達するのに要する最低圧力は、ライン圧に比較してかなり小さくなる。そのような場合、スリップ状態となるように油圧（係合圧）を低下させるには、圧力の低下量（低下幅）が大きいから、長い時間を要することになる。その結果、上述した特許文献１に記載されている制御装置におけるのと同様に、モータによるエネルギ回生が遅れてエネルギ損失が大きくなり、あるいは制御応答性が損なわれる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、エンジンを駆動輪に選択的に連結するクラッチに掛かるトルクが異なっても、迅速に、走行モードをエネルギ回生を行うモードに切り替えることのできるハイブリッド車の制御装置を提供することを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、前記エンジンの出力軸に連結された第１モータと、前記エンジンが出力したトルクを駆動輪に選択的に伝達するクラッチと、走行のための駆動トルクを出力する第２モータとを備え、前記クラッチを係合させて前記エンジンを前記駆動輪に連結して走行する第１走行モードと、前記クラッチを開放して前記第２モータと前記駆動輪との間でトルクを授受する第２走行モードとを設定可能なハイブリッド車の制御装置において、前記エンジンと前記第１モータと前記クラッチとを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替える際に、前記エンジンから前記クラッチに掛かるトルクを前記第１モータによって低下させてから前記エンジンの運転を停止する第１制御と、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替える際に、前記クラッチのトルク容量を低下させて前記クラッチをスリップ状態に設定してからエンジンの運転を停止する第２制御とを選択的に実行し、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替える要求があった場合に、前記第１制御を実行した場合における前記エンジンの運転を停止するまでの制御時間と、前記第２制御を実行した場合における前記エンジンの運転を停止するまでの制御時間とを求め、前記第１制御と前記第２制御とのうち前記制御時間が短い方の制御を実行することを特徴としている。

この発明においては、第１走行モードから第２走行モードに切り替える場合の制御として第１制御と第２制御とが可能である。第１走行モードはエンジンを駆動する走行形態であり、第２走行モードは、エンジンを駆動輪から切り離して第２モータと駆動輪との間でトルクを授受する走行形態であり、したがって第１走行モードから第２走行モードに切り替える一例は、ハイブリッド車が走行している状態で減速要求が生じ、それに伴ってエネルギ回生を行う例である。このような走行モードの切り替えの際には先ず、エンジンの運転を停止し、またクラッチを開放することになるが、エンジンの運転を停止しても特にはショックが生じないトルク伝達状態を設定するまでに要する時間が、走行モードの切り替えに要する時間の長短に大きく影響し、その時間はその時点のハイブリッド車の運転状態によって異なる。この発明では、エンジンの運転を停止することが可能なように、クラッチに掛かるトルクを第１モータによって低下させる第１制御での制御時間と、エンジンの運転を停止することが可能なように、クラッチをスリップ状態に制御する第２制御での制御時間とを求め、その制御時間の短い方の制御を実行する。その結果、この発明によれば、ハイブリッド車の運転状態あるいはクラッチに掛かるトルクの状態が異なっても第２走行モードへの切り替えを迅速に行うことができ、また第２走行モードでエネルギ回生を行う場合には効率よくエネルギ回生を行うことができる。

この発明で対象とすることのできるハイブリッド車を示す模式図である。 この発明の実施形態で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 第１制御を行った場合のＲｒ軸トルク、車両の駆動トルク、エンジントルク、各モータのトルク、ならびにクラッチの伝達トルク容量の変化の一例を模式的に示すタイムチャートである。 第２制御を行った場合のＲｒ軸トルク、車両の駆動トルク、エンジントルク、各モータのトルク、ならびにクラッチの伝達トルク容量の変化の一例を模式的に示すタイムチャートである。

以下、この発明の一実施形態を説明する。したがって、以下に説明する実施形態はこの発明の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。先ず、この発明の実施形態におけるハイブリッド車の一例を図１を参照して説明する。図１に示すハイブリッド車は、左右の後輪１および左右の前輪２を駆動輪とした四輪駆動車（もしくは全輪駆動車）であり、駆動力源として、後輪１を駆動するエンジン３および第１モータ（ＭＧ１）４と、前輪２を駆動する第２モータ（ＭＧ２）５とを備えている。各モータ４，５は、モータとしての機能と発電機としての機能とを備えたいわゆるモータ・ジェネレータであってよく、例えば永久磁石式の同期電動機を使用することができる。

エンジン３は、車体の前方側に、車体の後方に向けて配置されており、そのエンジン３に続けて第１モータ４が同一軸線上に配置され、さらにその第１モータ４の出力側に自動変速機６が連結されている。また、エンジン３は、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、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）などの要求駆動力に応じてスロットル開度や燃料噴射量が制御されて要求駆動力に応じたトルクを出力するように構成されている。第１モータ４は、エンジン３によって駆動されて発電し、またエンジン３を始動する場合にはエンジン３をクランキングするスタータモータとして機能する。

自動変速機６は、従来知られているものと同様の構成の変速機であってよく、複数のクラッチやブレーキを適宜に係合ならびに開放することにより、複数の歯車からなるトルクの伝達経路すなわち変速比を変更するように構成されている。したがって、それらのクラッチやブレーキは選択的にトルクを伝達する手段であり、この発明の実施形態におけるクラッチに相当する。図１には、そのクラッチを「Ｃ」の参照符号を付して示してある。なお、自動変速機６は、変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機であってもよく、その場合、クラッチやブレーキなどのいわゆる係合機構を有していない変速機であれば、発進クラッチなどと称されるクラッチを第１モータ４と自動変速機６との間に配置してもよい。上記のクラッチＣや発進クラッチは、湿式多板クラッチなどの摩擦力によってトルクを伝達する係合機構であり、したがって伝達できるトルクすなわち伝達トルク容量を連続的に変化させることのできるクラッチである。そして、その伝達トルク容量ならびに係合および開放の切り替えは、油圧や電磁力を介して電気的に制御できるように構成されている。上記のクラッチＣや発進クラッチがこの発明の実施形態におけるクラッチに相当する。

自動変速機６の出力側にリヤプロペラシャフト８を介して終減速機であるリヤデファレンシャルギヤ９が連結されており、そのリヤデファレンシャルギヤ９から駆動輪である左右の後輪１に駆動トルクが伝達される。各後輪１には、ブレーキ機構（制動機構）１０が付設されている。ブレーキ機構１０は従来知られているブレーキ装置と同様の機構であってよく、油圧や電磁力などによって、後輪１の回転を止める摩擦力を発生するように構成されている。

前輪２を駆動するための第２モータ５は、その回転中心軸線が上記の自動変速機６あるいはリヤプロペラシャフト８と平行になるように配置されており、その出力側に変速機１１が接続されている。この変速機１１は、電気的に制御されて、複数の変速比を設定できるように構成されていてよく、あるいはトルクを遮断するニュートラルと所定の一つの変速比とを設定できる減速機として構成されていてもよい。この変速機１１にフロントプロペラシャフト１２を介してフロントデファレンシャルギヤ１３が連結されている。そのフロントデファレンシャルギヤ１３は左右の前輪２の間に配置されており、車軸を介して前輪２がフロントデファレンシャルギヤ１３に連結されている。左右の前輪２には、前述した後輪１と同様に、ブレーキ機構（制動機構）１４が設けられている。ブレーキ機構１４は従来知られているブレーキ装置と同様の機構であってよく、油圧や電磁力などによって、前輪２の回転を止める摩擦力（制動力）を発生するように構成されている。

第１モータ４と第２モータ５とは、蓄電池やキャパシターなどの蓄電装置およびインバータやコンバータを含む電源部１５に電気的に接続されている。したがって、各モータ４，５を蓄電装置の電力によってモータとして機能させ、あるいはこれらのモータ４，５で発電した電力を蓄電装置に充電することが可能である。また、第１モータ４で発電した電力によって第２モータ５を駆動し、その第２モータ５のトルクで走行することも可能である。

上述したエンジン３や各モータ４，５、および自動変速機６ならびに変速機１１などを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１６が設けられている。このＥＣＵ１６はマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されるデータおよび予め記憶しているデータに基づいて演算を行い、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。ＥＣＵ１６は、エンジン３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。ＥＣＵ１６には、前輪２および後輪１の回転速度である車輪速、各モータ４，５の回転数やトルク、アクセル開度、蓄電装置の充電残量、エンジン回転数、エンジントルク、ブレーキオン・オフ信号、自動変速機６の入力回転数、クラッチＣの入力トルク（エンジン３側から掛かるトルク）、クラッチＣの伝達トルク容量などが入力されている。なお、これらのデータは、図示しないセンサーによって検出されたデータであり、あるいは所定のデータに基づいて演算して求められたデータである。また、制御指令信号として、第２モータ５の制御信号、第１モータ４の制御信号、エンジン３に対する燃料の供給および停止の制御信号、エンジン３における電子スロットルバルブの開度信号（トルク制御信号）、クラッチＣの伝達トルク容量を設定する制御信号、自動変速機６や変速機１１の変速段制御信号、各ブレーキ機構１０，１４による制動制御信号などが出力される。

上記のハイブリッド車では、エンジン３を一方の駆動輪である後輪１に選択的に連結でき、また他方の駆動輪である前輪２に連結されている第２モータ５は、その電流を制御することによりモータとして機能してトルクを出力し、あるいは発電機として機能して制動作用を行うことができる。したがって、上記のハイブリッド車では、駆動あるいは制動の形態である走行モードを、複数設定することができる。その例を挙げると、クラッチＣを係合してエンジン３および第１モータ４を後輪１に連結し、エンジン３を運転してその出力トルクで走行するエンジン走行モード、そのエンジン３に加えて第１モータ４がモータとして機能して駆動トルクをその分増大させ、あるいは第１モータ４を発電機として機能させてエンジン３の動力で発電を行い、さらに減速時にエンジン３および第１モータ４によって制動力を発生させるハイブリッド（ＨＶ）モードを設定できる。また、クラッチＣを開放した状態では、電源部１５の電力で第２モータ５をモータとして機能させ、そのトルクを前輪２に伝達して前輪２を駆動輪とし、あるいは減速時に第２モータ５を発電機として機能させてエネルギ回生を行うＥＶ（電気自動車）モードもしくは回生モードや、エンジン３によって第１モータ４を駆動して発電を行い、その電力で第２モータ５を駆動して走行するシリーズＨＶモードなどを設定できる。

これらの走行モードのうち、エンジン３を後輪１に連結するエンジン走行モードあるいはＨＶモードでは、高車速でも大きい駆動力を得ることができ、その半面、減速時にはエンジン３での摩擦損失が生じてエネルギ回生の効率が低下する。また、第２モータ５のみを前輪２に連結して両者の間でトルクを授受するＥＶモードあるいは回生モードでは、第２モータ５の出力トルクが回転数の増大に伴って小さくなるので、車速が高い状態では駆動トルクが不足することがあり、その半面、車両を減速するためのエネルギのほぼ全量を第２モータ５で受け取って電力に変換できるので、エネルギの回生効率が向上する。このように各走行モードのメリットおよびデメリットが異なっているので、ハイブリッド車は各走行モードのメリットを可及的に生かすように走行モードを選択する。例えば、アクセルペダルがある程度踏み込まれていて要求駆動力が大きい場合にはＨＶモードを設定し、その状態からアクセルペダルが踏み戻されて減速要求が発生した場合には回生モードに切り替える。その場合、後輪１から遮断したエンジン３での燃料消費を回避するために、エンジン３の運転を停止する。具体的には、燃料の供給を遮断するいわゆるフューエルカット（Ｆ／Ｃ）を実行する。

走行モードの切り替えの際にエンジン３の駆動状態やクラッチＣの係合・開放の状態を変更するので、後輪１や前輪２での駆動トルクが変化し、ショックが生じる可能性がある。そのようなショックを可及的に抑制するための制御が走行モードの切り替え制御と並行して実行される。その制御の例は、例えば、すなわちクラッチＣの入力トルク（エンジン３側から掛かるトルク）を第１モータ４によって低下させ、その後にエンジン３の運転を停止し、またクラッチＣを開放する制御（以下、第１制御という）や、クラッチＣの係合圧を低下させてその伝達トルク容量を小さくすることによりクラッチＣをスリップ状態に制御しかつ維持し、その状態でエンジン３の運転を停止し、またクラッチＣを開放する制御（以下、第２制御という）である。

この発明の実施形態における制御装置は、減速要求あるいはエンジン３の停止要求が生じた場合、ハイブリッド車の走行状態（トルクの状態）に応じて迅速に回生モードに移行するために以下の制御を実行するように構成されている。図２はその制御の一例を説明するためのフローチャートであり、ここに示す制御は前述したＥＣＵ１６によって実行され、したがってＥＣＵ１６がこの発明の実施形態におけるコントローラに相当する。

図２に示す制御は、ハイブリッド車がエンジン３の出力トルクを後輪１に伝達して走行している状態で所定の短い時間間隔で繰り返し実行される。先ず、間欠要求があるか否かが判断される（ステップＳ１）。間欠要求とは、ハイブリッド車の走行中に一時的にエンジン３の運転を停止する要求であり、一例としてアクセルペダル（図示せず）が踏み戻されて減速する場合に間欠要求が発生する。このステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなく、図２に示すルーチンを一旦終了する。

これとは反対にステップＳ１で肯定的に判断された場合には、クラッチＣの入力トルクおよびクラッチＣの伝達トルク容量を求める（ステップＳ２）。クラッチＣの入力トルクはエンジン３側からクラッチＣに掛かるトルクであり、エンジン３の出力トルクと第１モータ４の出力トルクとの和である。エンジン３が例えばガソリンエンジンであれば、スロットル開度もしくは吸入空気量と燃料噴射量とに基づいてその出力トルクを求めることができる。したがってエンジン３の出力トルクはその時点もしくは直前のスロットル開度もしくは吸入空気量と燃料噴射量とから求めてよく、あるいは図示しないエンジン用ＥＣＵから伝送されるエンジントルクを用いてもよい。第１モータ４のトルクは電流値に基づいて決まるから、その時点の電流値に基づいて第１モータ４の出力トルクを求めることができる。なお、第１モータ４が発電機として機能している場合には第１モータ４のトルクは負の値のトルクになり、クラッチＣの入力トルクはエンジン３の出力トルクより小さいトルクになる。さらに、クラッチＣの伝達トルク容量は、クラッチＣの摩擦面の半径と摩擦係数と接触圧（係合圧）とで決まるから、その伝達トルク容量はその時点もしくは直前の係合圧（油圧もしくは電磁力など）に基づいて求めてよく、あるいは図示しない変速機用ＥＣＵから伝送される伝達トルク容量を用いてもよい。

また、その時点のエンジントルク（エンジン３の出力トルク）が第１モータ(ＭＧ１）の定格トルク以下か否かが判断される（ステップＳ３）。このステップＳ３の判断は、上記のステップＳ２の制御より前、若しくはステップＳ２の制御と同時並行的に行ってもよい。第１モータ４の定格トルクは、例えば第１モータ４を発電機として機能させる場合に第１モータ４に入力することが許容されるトルクの上限トルクであり、強度や耐久性などの観点から予め定められている。したがって、ステップＳ３は第１モータ４の保護のための制御ステップと言い得る。

エンジントルクが第１モータ４の定格トルク以下であることによりステップＳ３で肯定的に判断された場合には、第１モータ４を発電機として機能させる制御を行うことができるので、前述した第１制御を行った場合の制御時間Ｔ1と第２制御を行った場合の制御時間Ｔ2とを求める（ステップＳ４）。ここで、制御時間とは、エンジン３をクラッチＣを介して後輪１に連結して走行している状態で、エンジン３の運転を停止しかつクラッチＣを開放する要求すなわち回生モードへの移行要求が生じた時点からエンジン３に対する燃料の供給を停止（フューエルカット）してエンジン３の運転を停止するまでの時間である。

第１制御は、エンジントルクを第１モータ４によって引き下げることによりクラッチ入力トルクを低下させ、クラッチ入力トルクがほぼゼロもしくは予め定めた所定値以下になった際にエンジン３の運転を停止する制御であるから、エンジントルクの引き下げ幅（例えばエンジン３で走行している状態でのクラッチ入力トルク（Ｎｍ））を第１モータ４の応答性（Ｎｍ／ｍｓ）で除算した時間が制御時間となる。なお、第１モータ４の応答性は、モータの仕様として予め定まっており、あるいは実験などによって予め知ることができる。したがって、アクセル開度が大きいことによりエンジン３が大きいトルクを出力していたり、エンジン３に加えて第１モータ４がハイブリッド車を走行もしくは加速する方向にトルクを出力している状態で第１制御を実行するとすれば、クラッチ入力トルクがフューエルカットを実行できるトルクにまで低下するのに要する時間が長くなる。反対にアクセル開度が小さいことによりエンジン３の出力トルクが小さい状態で走行している際に第１制御を実行するとすれば、第１モータ４によるトルクの引き下げ幅（量）が少ないので、クラッチ入力トルクがフューエルカットを実行できるトルクにまで低下するのに要する時間が短くなる。

また、第２制御は、クラッチＣの伝達トルク容量を下げてクラッチＣをスリップ状態に制御し、かつ維持し、その状態でエンジン３の停止制御を実行する制御であるから、クラッチＣの伝達トルク容量の低下幅（例えばエンジン３で走行している状態でのクラッチＣのトルク伝達容量とにクラッチ入力トルクを減算した量（Ｎｍ））を、クラッチＣの伝達トルク容量の低下率（Ｎｍ／ｍｓ）で除算した時間が制御時間となる。なお、クラッチＣの伝達トルク容量の低下率は、クラッチＣあるいは油圧回路の構造などによって予め定まっており、あるいは実験などによって予め知ることができる。したがって、クラッチＣが完全に係合しているいわゆる定常状態での伝達トルク容量は油圧回路のライン圧などに基づく大きい伝達トルク容量になっているから、アクセル開度が大きいなどのことによってクラッチ入力トルクが大きい状態では、伝達トルク容量の低下幅（あるいは引き下げ幅）が小さくなり、したがって第２制御での制御時間が短くなる。これとは反対にエンジン３の出力トルクが小さいことによりクラッチ入力トルクが小さい場合には、伝達トルク容量を低下させる低下幅（あるいは引き下げ幅）が大きくなるので、第２制御での制御時間が長くなる。

これら第１制御および第２制御による制御時間をより具体的に説明する。図３は、第１制御を実行した場合における自動変速機６の出力軸もしくは後輪１の車軸のトルク（Ｒｒ軸トルク）、車両の駆動トルク、エンジントルク、各モータ４，５のトルク、ならびにクラッチＣの伝達トルク容量の変化の一例を模式的に示すタイムチャートである。エンジン３が所定のトルクを出力して走行しているｔ1時点にアクセルペダルが戻されると（アクセルＯＦＦになると）、第１モータ４がエンジン３の出力トルクを引き下げる。その時点では、アクセルＯＦＦになってもエンジン３には燃料が供給（噴射）されているので、Ｒｒ軸トルクはクラッチＣの入力トルクと同様に低下する。また、クラッチＣの伝達トルク容量は、その時点の入力トルクに相当する容量に向けて低下させられる。一方、駆動トルクの低下を補償するように第２モータ５がトルクを出力する。

エンジン３によるいわゆる正トルクと第１モータ４によるいわゆる負トルクとがほぼバランスしてクラッチ入力トルクが所定値以下（より具体的にはゼロ）になると（ｔ2時点）、エンジン３の運転が停止される。すなわち、フューエルカットが実行される。燃料の供給が停止されたエンジン３は慣性トルクを放出しつつその回転数が低下し、したがってエンジントルクが次第に低下する。そのエンジントルクを相殺するように、第１モータ４のトルク（負のトルク）がエンジントルクの低下に合わせて低下させられる。さらに、エンジン３の運転を停止したことにより、第２モータ５によってエネルギ回生を行うことになるから、第２モータ５のトルクは次第に低下させられ、ついには発電機として機能してエネルギ回生を行い、そのトルクは負のトルクになる。また、クラッチＣは、エンジン３および第１モータ４と後輪１との間でトルクを伝達する必要がないから、その伝達トルク容量はｔ2時点以降、開放に向けて所定の勾配で低下させられる。

なお、エンジントルクおよび第１モータ４のトルクが共にほぼゼロになったｔ3時点では、クラッチＣは僅かな伝達トルク容量をもっており、その後、完全に開放するように伝達トルク容量が低下させられる。また、ハイブリッド車は第２モータ５によって回生制動を行いつつ走行しており、またクラッチＣは開放していても潤滑油などによる引き摺りトルクが生じているので、入力軸トルクは小さい負のトルクとなる。

したがって、第１制御によるこの発明の実施形態における制御時間Ｔ1は、上述したｔ1時点からｔ2時点までの時間となる。この制御時間Ｔ1は、図３から知られるように，第１モータ４のトルクがエンジントルクに相当するトルクにまで変化するのに要する時間である。したがって、制御時間Ｔ1は、アクセルＯＦＦなどの回生モードへの切り替え要求もしくはフューエルカット要求が生じた時点のエンジントルクが大きいほど、またエンジントルクと第１モータ４のトルクとの差である入力軸トルクが大きいほど長くなる。

図４は、第２制御を実行した場合における自動変速機６の出力軸のトルク（Ｒｒ軸トルク）、車両の駆動トルク、エンジントルク、各モータ４，５のトルク、ならびにクラッチＣの伝達トルク容量の変化の一例を模式的に示すタイムチャートである。ハイブリッド車の走行状態あるいは駆動状態は図２に示す例と同様であり、エンジン３が所定のトルクを出力して走行しいているｔ11時点にアクセルペダルが戻されるなどのことによってエンジン停止要求が発生すると、クラッチＣの伝達トルク容量が、その時点の入力軸トルクに相当する容量に低下させられる。これは、クラッチＣをスリップ状態にするためである。したがって第１モータ４は入力軸トルクを維持し、あるいは若干増大させるべく、負のトルクを減じるように（言い換えれば出力トルクを正方向に増大させるように）制御される。一方、エンジン停止要求が生じていてハイブリッド車は減速することが求められているから、第２モータ５は負のトルクを出力するよう発電機として機能させられる。すなわち、第２モータ５によるトルク補償制御が実行される。したがって、Ｒｒ軸トルクはほぼ従前のトルクに維持され、また車両駆動トルクは次第に低下する。

入力軸トルクは、エンジントルクと第１モータ４のトルクとによって決まるトルクであり、クラッチＣの伝達する容量がその入力軸トルクにまで低下し、かつ入力軸トルクを下回ると（ｔ12時点）、クラッチＣにスリップ生じる。この状態では、エンジン３と後輪１との間では、クラッチＣの伝達トルク容量以上のトルク（正のトルクおよび負のトルク）の伝達は生じない。したがってこのｔ12時点にエンジン３の停止制御（フューエルカット）が実行される。エンジン３は慣性トルクを出力しつつ次第に回転数が低下し、また慣性トルクも次第に低下する。これに併せてクラッチＣの伝達トルク容量も低下させられ、また第１モータ４のトルクが増大させられ、その結果、クラッチＣのスリップ状態が維持される。なお、第２モータ５は発電機として機能していて、第１モータ４のトルクの増大に伴う駆動トルクの増大を減じる。すなわちトルク補償を行う。このようにフューエルカットによってエンジントルクが低下するが、その過程ではクラッチＣがスリップ状態に維持されるので、フューエルカットに伴うエンジントルクの低下が駆動トルクの急激な低下にはならず、ショックが特には生じない。

そして、エンジントルクが僅かに負のトルクになったｔ13時点が第１モータ４のトルクを次第に低下させ、ついにはゼロにする。また、第２モータ５は発電すなわちエネルギ回生を行ってその回生トルクを制動力としてハイブリッド車に作用させる。なお、その回生の過程でエンジントルクが僅かに負のトルクになるのは、前述したとおりである。

したがって、第２制御によるこの発明の実施形態における制御時間Ｔ2は、上述したｔ11時点からｔ12時点までの時間となる。この制御時間Ｔ2は、図４から知られるように、クラッチＣの伝達トルク容量が入力軸トルクにまで低下するのに要する時間である。したがって、制御時間Ｔ2は、アクセルＯＦＦなどの回生モードへの切り替え要求もしくはフューエルカット要求が生じた時点の入力軸トルクが小さいほど長くなる

図２に示す制御例でのステップＳ４では、上述した第１制御および第２制御での制御時間Ｔ1，Ｔ2をそれぞれ算出する。その制御時間Ｔ1，Ｔ2は上述したように、トルク状態あるいはハイブリッド車の運転状態によって異なり、第１制御による制御時間Ｔ1が第２制御による制御時間Ｔ2より長い場合やその反対の場合がある。ステップＳ４に続くステップＳ５では、そのようにトルクや運転の状態で異なる第１制御での制御時間Ｔ1と第２制御での制御時間Ｔ2とを比較する。例えば第１制御による制御時間Ｔ1が第２制御による制御時間Ｔ2より短いか否かが判断される。そして、制御時間Ｔ1，Ｔ2が短い方の制御を選択し、ＨＶモードから回生モードもしくはＥＶモードに切り替える際の制御として実行する。すなわち、ステップＳ５で肯定的に判断された場合に、第１制御を選択し（ステップＳ６）、これとは反対にステップＳ５で否定的に判断された場合には、第２制御を選択する（ステップＳ７）。なお、前述したステップＳ３で否定的に判断された場合には、第１モータ４によってエンジントルクを低下させることができないので、ステップＳ７に進んで、ＨＶモードから回生モードもしくはＥＶモードに切り替える際の制御として第２制御を選択して実行する。

したがって、図２に示す制御によれば、トルクの状態あるいはハイブリッド車の運転状態に応じて制御時間Ｔ1，Ｔ2の短い制御を実行するので、エネルギ回生を遅れを生じることなく迅速に開始することができ、その結果、無駄なくエネルギ回生を行ってエネルギ効率を向上させることができる。また、選択される制御は、エンジン３の停止制御やクラッチＣの開放に伴って駆動トルクの急激な変化あるいはショックが生じない制御であるから、エネルギ効率の向上と違和感の回避とを両立させることができる。

なお、この発明は上述した実施形態で説明した構成に限定されないのであり、対象とするハイブリッド車は、エンジンのトルクを前輪に伝達する前輪駆動車をベースにした四輪駆動車であってもよく、あるいは前輪もしくは後輪を駆動輪とした二輪駆動車であっもよい。

１ 後輪
２ 前輪
３ エンジン
４ 第１モータ
５ 第２モータ
６ 自動変速機
８ リヤプロペラシャフト
９ リヤデファレンシャルギヤ
１０ ブレーキ機構
１１ 変速機
１２ フロントプロペラシャフト
１３ フロントデファレンシャルギヤ
１４ ブレーキ機構
１５ 電源部
Ｃ クラッチ

Claims (1)

1. エンジンと、前記エンジンの出力軸に連結された第１モータと、前記エンジンが出力したトルクを駆動輪に選択的に伝達するクラッチと、走行のための駆動トルクを出力する第２モータとを備え、前記クラッチを係合させて前記エンジンを前記駆動輪に連結して走行する第１走行モードと、前記クラッチを開放して前記第２モータと前記駆動輪との間でトルクを授受する第２走行モードとを設定可能なハイブリッド車の制御装置において、
   前記エンジンと前記第１モータと前記クラッチとを制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替える際に、前記エンジンから前記クラッチに掛かるトルクを前記第１モータによって低下させてから前記エンジンの運転を停止する第１制御と、前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替える際に、前記クラッチのトルク容量を低下させて前記クラッチをスリップ状態に設定してからエンジンの運転を停止する第２制御とを選択的に実行し、
   前記第１走行モードから前記第２走行モードに切り替える要求があった場合に、前記第１制御を実行した場合における前記エンジンの運転を停止するまでの制御時間と、前記第２制御を実行した場合における前記エンジンの運転を停止するまでの制御時間とを求め、
   前記第１制御と前記第２制御とのうち前記制御時間が短い方の制御を実行する
   ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。

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