JP2021161936A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンブレーキが小さくなることを抑制する。【解決手段】車両は、駆動源としてのエンジンと、駆動源としてのモータジェネレータと、車両の減速時における運動エネルギを用いてモータジェネレータが発電した電力を蓄えるバッテリと、エンジンの排気通路に配置された粒子状物質捕集用のフィルタとを備える。車両の制御装置は、エンジンの回転速度が、フィルタの粒子状物質の堆積量に基づいて設定される上限値を超えないように制限し、エンジンブレーキの要求があるときには、上限値によるエンジンの回転速度についての制限を緩和する。【選択図】図４

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

特許文献１に記載されている車両は、駆動源として、エンジン及びモータジェネレータを備えている。車両は、当該車両の減速時における運動エネルギを用いてモータジェネレータが発電した電力を蓄えるバッテリを備えている。車両は、エンジンの排気通路に配置されたフィルタを備えている。フィルタは、排気通路を流通する排気に含まれる粒子状物質を捕集する。

特開２０１５−２０２８３２号公報

車両では、エンジンの回転速度が高いほど、フィルタに流入する排気の量が多い。エンジンの回転速度が高い状態が継続されると、フィルタに流入する排気の熱によってフィルタに捕集されている粒子状物質が燃焼することにより、フィルタの温度が過度に上昇することがある。

そこで、本発明者は、フィルタの温度の過度な上昇を抑制するために、エンジンの回転速度について上昇値を設定し、上限値を超えないようにエンジンの回転速度を制限することを考案した。さらに、本発明者は、エンジンの回転速度が上限値を超えないように制限する場合には、以下の課題があることを見いだした。

車両を減速させようとする場合には、エンジンでの燃料の燃焼を停止し、スロットルバルブを閉じた状態でエンジンのピストンを運動させ、ポンピングロスを増大させることによって車両の走行エネルギを消費する、いわゆるエンジンブレーキを用いることが有効である。このエンジンブレーキは、エンジンの回転速度が高いほど大きい。

ここで、エンジンブレーキが要求される場合において、エンジンの回転速度について上限値が設定されていると、エンジンブレーキは、上限値が設定されていない場合に比べて小さくなる。その結果、運転者が要求するエンジンブレーキに比べて、実際のエンジンブレーキが小さくなるおそれがある。

上記課題を解決するための車両の制御装置は、駆動源としてのエンジンと、駆動源としてのモータジェネレータと、車両の減速時における運動エネルギを用いて前記モータジェネレータが発電した電力を蓄えるバッテリと、前記エンジンの排気通路に配置された粒子状物質捕集用のフィルタとを備える車両に適用される制御装置であって、前記エンジンの回転速度が、前記フィルタの粒子状物質の堆積量に基づいて設定される上限値を超えないように制限し、エンジンブレーキの要求があるときには、前記上限値による前記エンジンの回転速度についての制限を緩和する。

上記構成によれば、エンジンブレーキの要求がない場合には、エンジンブレーキの要求がある場合に比べてエンジンの回転速度が上昇しにくい。そのため、エンジンの回転速度の上昇に伴ってフィルタの温度が過度に上昇することを抑制できる。

一方、エンジンブレーキの要求がある場合には、エンジンブレーキの要求がない場合に比べてエンジンの回転速度が上昇しやすい。これにより、エンジンの回転速度の上昇が制限されることに伴ってエンジンブレーキが小さくなることを抑制できる。その結果、運転者が要求するエンジンブレーキに比べて、実際のエンジンブレーキが小さくなることを抑制できる。

なお、エンジンブレーキを使用する場合には、エンジンにおける燃料の燃焼が停止されることにより排気の温度が低くなるため、フィルタに流入する排気の量がエンジンの回転速度の上昇に伴って増加してもフィルタの温度は上昇しにくい。

車両の概略構成図。 車速、アクセル操作量、及び車両要求出力の関係を示す説明図。 車速及びエンジン回転速度の関係を示す説明図。 上限回転速度の設定制御を示す説明図。 （ａ）は、エンジン回転速度の変化を示すタイムチャート。（ｂ）は、車速の変化を示すタイムチャート。（ｃ）は、変速機構の変速段の変化を示すタイムチャート。（ｄ）は、変速機構への制御信号の出力を示すタイムチャート。

以下、車両の制御装置の一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。先ず、車両１００の概略構成について説明する。
図１に示すように、車両１００は、火花点火式のエンジン１０を備えている。車両１００は、電動機及び発電機の双方の機能を兼ね備える２つのモータジェネレータである、第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２を備えている。したがって、車両１００は、いわゆるハイブリッド車両である。

エンジン１０は、複数の気筒１１、クランクシャフト１２、吸気通路２１、スロットルバルブ２２、複数の燃料噴射弁２３、複数の点火装置２４、排気通路２６、三元触媒２７、及びフィルタ２８を備えている。

気筒１１では、燃料と吸気との混合気が燃焼する。エンジン１０は、４つの気筒１１を備えている。吸気通路２１は、気筒１１に接続されている。吸気通路２１における下流側の部分は、４つに分岐しており、各気筒１１に接続されている。吸気通路２１は、エンジン１０の外部から各気筒１１に吸気を導入する。

スロットルバルブ２２は、吸気通路２１のうち、分岐している部分よりも上流側の部分に配置されている。スロットルバルブ２２は、吸気通路２１を流通する吸気の量を調整する。

エンジン１０は、４つの気筒に対応して４つの燃料噴射弁２３を備えている。燃料噴射弁２３は、吸気通路２１のうち、分岐している部分に配置されている。燃料噴射弁２３は、図示しない燃料タンクから供給される燃料を吸気通路２１に噴射する。点火装置２４は、気筒１１毎に配置されている。すなわち、エンジン１０は、４つの点火装置２４を備えている。点火装置２４は、混合気を火花放電により点火する。

排気通路２６は、気筒１１に接続されている。排気通路２６における上流側の部分は、４つに分岐しており、各気筒１１に接続されている。排気通路２６は、各気筒１１からエンジン１０の外部に排気を排出する。

三元触媒２７は、排気通路２６のうち、分岐している部分よりも下流側の部分に配置されている。三元触媒２７は、排気通路２６を流通する排気を浄化する。フィルタ２８は、排気通路２６における三元触媒２７よりも下流側の部分に配置されている。フィルタ２８は、排気通路２６を流通する排気に含まれる粒子状物質を捕集する。

クランクシャフト１２は、各気筒１１に配置された図示しないピストンに連結されている。クランクシャフト１２は、気筒１１において混合気が燃焼してピストンが往復動することにより回転する。

車両１００は、バッテリ７５、第１インバータ７６、及び第２インバータ７７を備えている。バッテリ７５は、第１モータジェネレータ７１や第２モータジェネレータ７２が発電機として機能する場合、第１モータジェネレータ７１や第２モータジェネレータ７２が発電した電力を蓄える。バッテリ７５は、第１モータジェネレータ７１や第２モータジェネレータ７２が電動機として機能する場合、第１モータジェネレータ７１や第２モータジェネレータ７２に対して電力を供給する。

第１インバータ７６は、第１モータジェネレータ７１とバッテリ７５との間の電力の授受量を調整する。第２インバータ７７は、第２モータジェネレータ７２とバッテリ７５との間の電力の授受量を調整する。

車両１００は、第１遊星ギア機構４０、リングギア軸４５、第２遊星ギア機構５０、自動変速機６１、減速機構６２、差動機構６３、及び複数の駆動輪６４を備えている。
第１遊星ギア機構４０は、サンギア４１、リングギア４２、複数のピニオンギア４３、及びキャリア４４を備えている。サンギア４１は、外歯歯車である。サンギア４１は、第１モータジェネレータ７１に接続されている。リングギア４２は、内歯歯車であり、サンギア４１と同軸上に配置されている。ピニオンギア４３は、サンギア４１とリングギア４２との間に複数配置されている。各ピニオンギア４３は、サンギア４１及びリングギア４２の双方に噛み合っている。キャリア４４は、自転及び公転が自在な状態でピニオンギア４３を支持している。キャリア４４は、クランクシャフト１２に接続されている。

リングギア軸４５は、リングギア４２に接続されている。自動変速機６１は、リングギア軸４５に接続されている。自動変速機６１は、減速機構６２及び差動機構６３を介して駆動輪６４に接続されている。自動変速機６１は、複数の遊星歯車機構を備え、変速比を段階的に変更する有段式の自動変速機である。自動変速機６１は、変速段を変更することによって変速比を切り替える。

第２遊星ギア機構５０は、サンギア５１、リングギア５２、複数のピニオンギア５３、キャリア５４、及びケース５５を備えている。サンギア５１は、外歯歯車である。サンギア５１は、第２モータジェネレータ７２に接続されている。リングギア５２は、内歯歯車であり、サンギア５１と同軸上に配置されている。リングギア５２は、リングギア軸４５に接続されている。ピニオンギア５３は、サンギア５１とリングギア５２との間に複数配置されている。各ピニオンギア５３は、サンギア５１及びリングギア５２の双方に噛み合っている。キャリア５４は、自転自在な状態でピニオンギア５３を支持している。キャリア５４は、ケース５５に固定されている。したがって、ピニオンギア５３は、公転不可能な状態になっている。

車両１００は、シフトレバー９６を備えている。シフトレバー９６は、運転者により非走行位置や走行位置に切り替え操作される。ここで、非走行位置とは、車両１００が走行しない位置であり、例えばパーキング位置やニュートラル位置である。シフトレバー９６が非走行位置になっている場合には、後述する変速機構Ｚにおいて非走行用の変速段形成が行われる。また、走行位置とは、車両１００が走行する位置であり、例えば前進走行位置や後進走行位置である。さらに、前進走行位置としては、ドライブ操作位置及びマニュアル操作位置が設けられている。シフトレバー９６がドライブ操作位置にある場合には、変速機構Ｚの変速段が自動で切り替えられる。シフトレバー９６がマニュアル操作位置にある場合には、運転者の操作により変速機構Ｚの変速段を手動で切り替え可能である。具体的には、運転者により変速機構Ｚの変速段の低速段側への変更の操作が行われると、変速機構Ｚの変速段が一段だけ低速段側に変更される。また、運転者により変速機構Ｚの変速段の高速段側への変更の操作が行われると、変速機構Ｚの変速段が一段だけ高速段側に変更される。

シフトレバー９６が走行位置になっている場合には、自動変速機６１、第１モータジェネレータ７１、第２モータジェネレータ７２、第１遊星ギア機構４０、及び第２遊星ギア機構５０により、走行用の変速段形成が行われる。

したがって、本実施形態において、自動変速機６１、第１モータジェネレータ７１、第２モータジェネレータ７２、第１遊星ギア機構４０、及び第２遊星ギア機構５０は、エンジン１０のクランクシャフト１２の回転速度に対する駆動輪６４の回転速度の比である変速比を変更する変速機構Ｚとして機能する。変速機構Ｚは、エンジン１０のクランクシャフト１２から駆動輪６４までの動力伝達経路上に配置されている。ここで、変速機構Ｚの変速比とは、駆動輪６４が１回転する際にエンジン１０のクランクシャフト１２が回転する回数である。すなわち、変速機構Ｚの変速比は、「クランクシャフト１２の回転回数／駆動輪６４の回転回数」で表される。

本実施形態では、シフトレバー９６が前進走行位置になっている場合には、変速機構Ｚにおいて、「１速」〜「１０速」の１０個の変速段が形成可能である。変速機構Ｚの変速段が変更されると、当該変速機構Ｚの変速比は、それぞれの変速段に応じて予め定められた変速比に設定される。変速機構Ｚの変速比は、当該変速機構Ｚの変速段が高速段側であるほど小さい。なお、第１モータジェネレータ７１、第２モータジェネレータ７２、第１遊星ギア機構４０、及び第２遊星ギア機構５０は、連続的に変速比を変更可能であり、変速段を形成する際には予め定められた複数の変速比から特定の変速比を選択することで擬似的な変速段を形成する。したがって、変速機構Ｚでは、第１モータジェネレータ７１、第２モータジェネレータ７２、第１遊星ギア機構４０、及び第２遊星ギア機構５０における擬似的な複数の変速段と、自動変速機６１の機械的な構成で定まる複数の変速段とを組み合わせることにより、合計１０個の変速段を形成する。

車両１００は、エアフローメータ８１、水温センサ８２、吸気温センサ８３、クランク角センサ８４、アクセルポジションセンサ８５、車速センサ８６、電流センサ８７、電圧センサ８８、及び温度センサ８９を備えている。

エアフローメータ８１は、吸気通路２１を単位時間当たりに流通する吸気の量である吸入空気量ＧＡを検出する。水温センサ８２は、エンジン１０の各部を流通する冷却水の温度である冷却水温ＴＨＷを検出する。吸気温センサ８３は、吸気通路２１を流通する吸気の温度である吸気温ＴＨＡを検出する。クランク角センサ８４は、クランクシャフト１２の回転角であるクランク角ＳＣを検出する。アクセルポジションセンサ８５は、運転者が操作するアクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ＡＣＰを検出する。車速センサ８６は、車両１００の速度である車速ＳＰを検出する。電流センサ８７は、バッテリ７５に入出力される電流である電流ＩＢを検出する。電圧センサ８８は、バッテリ７５の端子間電圧である電圧ＶＢを検出する。温度センサ８９は、バッテリ７５の温度であるバッテリ温ＴＢを検出する。

車両１００は、第１回転速度センサ９１、第２回転速度センサ９２、スタートスイッチ９３、及びレバーポジションセンサ９４を備えている。
第１回転速度センサ９１は、第１モータジェネレータ７１のロータの単位時間当たりの回転数である第１回転速度ＮＭ１を検出する。第２回転速度センサ９２は、第２モータジェネレータ７２のロータの単位時間当たりの回転数である第２回転速度ＮＭ２を検出する。スタートスイッチ９３は、車両１００のシステムの動作を開始又は動作を終了するためのスイッチである。スタートスイッチ９３は、運転者が操作するスタートスイッチ９３の操作を示すスイッチ操作ＳＷを検出する。レバーポジションセンサ９４は、運転者が操作するシフトレバー９６の操作位置であるレバー位置ＬＰを検出する。

車両１００は、ハイブリッドＥＣＵ２１０、エンジンＥＣＵ２２０、モータＥＣＵ２３０、及びバッテリＥＣＵ２４０を備えている。ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジンＥＣＵ２２０、モータＥＣＵ２３０、及びバッテリＥＣＵ２４０のそれぞれと通信可能になっている。

エンジンＥＣＵ２２０には、吸入空気量ＧＡを示す信号がエアフローメータ８１から入力される。エンジンＥＣＵ２２０には、冷却水温ＴＨＷを示す信号が水温センサ８２から入力される。エンジンＥＣＵ２２０には、吸気温ＴＨＡを示す信号が吸気温センサ８３から入力される。エンジンＥＣＵ２２０には、クランク角ＳＣを示す信号がクランク角センサ８４から入力される。

エンジンＥＣＵ２２０は、クランク角ＳＣに基づいて、クランクシャフト１２の単位時間当たりの回転数であるエンジン回転速度ＮＥを算出する。エンジンＥＣＵ２２０は、エンジン回転速度ＮＥ及び吸入空気量ＧＡに基づいて、機関負荷率ＫＬを算出する。ここで、機関負荷率ＫＬとは、現在のエンジン回転速度ＮＥにおいてスロットルバルブ２２を全開とした状態でエンジン１０を定常運転したときの気筒流入空気量に対する、現在の気筒流入空気量の比率を表している。なお、気筒流入空気量とは、吸気行程において各気筒１１に流入する吸気の量である。

エンジンＥＣＵ２２０は、吸気の充填効率やエンジン回転速度ＮＥなどのエンジン１０の運転状態に基づいて、三元触媒２７の温度である触媒温度ＴＳＣを算出する。エンジンＥＣＵ２２０は、吸気の充填効率やエンジン回転速度ＮＥなどのエンジン１０の運転状態に基づいて、フィルタ２８の温度であるフィルタ温ＴＦを算出する。エンジンＥＣＵ２２０は、エンジン回転速度ＮＥ、機関負荷率ＫＬ、及びフィルタ温ＴＦに基づいて、フィルタ２８における粒子状物質の堆積量であるＰＭ堆積量ＰＳを算出する。具体的には、エンジンＥＣＵ２２０は、エンジン回転速度ＮＥ、機関負荷率ＫＬ、及びフィルタ温ＴＦに基づいて、単位時間当たりの粒子状物質の堆積量を算出する。そして、エンジンＥＣＵ２２０は、単位時間当たりの粒子状物質の堆積量を積算することにより、ＰＭ堆積量ＰＳを算出する。

エンジンＥＣＵ２２０は、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた再生規定値に達してフィルタ２８の再生要求が生じると、エンジン１０の出力を増大させてフィルタ２８に流入する排気の温度を上昇させる昇温制御を実行する。そして、昇温制御によりフィルタ温ＴＦが所定の温度に達すると、フィルタ２８において粒子状物質が燃焼することで当該フィルタ２８の粒子状物質が減少してフィルタ２８が再生する。なお、フィルタ２８の昇温制御の実行に伴って増大されたエンジン１０の出力のうち、車両１００を走行させるために用いられなかった出力は、第１モータジェネレータ７１によって電力に変換されてバッテリ７５に蓄えられる。

エンジンＥＣＵ２２０は、エンジン１０と通信可能になっている。エンジンＥＣＵ２２０は、エンジン１０を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ２２０は、スロットルバルブ２２を通じて気筒１１内に導入される吸気の量の制御、燃料噴射弁２３を通じて気筒１１内に導入される燃料の量の制御などを実行する。

モータＥＣＵ２３０には、第１回転速度ＮＭ１を示す信号が第１回転速度センサ９１から入力される。モータＥＣＵ２３０には、第２回転速度ＮＭ２を示す信号が第２回転速度センサ９２から入力される。モータＥＣＵ２３０は、第１インバータ７６及び第２インバータ７７と通信可能になっている。モータＥＣＵ２３０は、第１インバータ７６を通じて第１モータジェネレータ７１を制御する。モータＥＣＵ２３０は、第２インバータ７７を通じて第２モータジェネレータ７２を制御する。

バッテリＥＣＵ２４０には、電流ＩＢを示す信号が電流センサ８７から入力される。バッテリＥＣＵ２４０には、電圧ＶＢを示す信号が電圧センサ８８から入力される。バッテリＥＣＵ２４０には、バッテリ温ＴＢを示す信号が温度センサ８９から入力される。

バッテリＥＣＵ２４０は、電流ＩＢ、電圧ＶＢ、及びバッテリ温ＴＢに基づいて、バッテリ７５の充電率ＳＯＣを算出する。充電率ＳＯＣは、バッテリ７５から出力される電流ＩＢに対してバッテリ７５に入力される電流ＩＢが大きいほど高い。充電率ＳＯＣは、電圧ＶＢが高いほど高い。充電率ＳＯＣは、バッテリ温ＴＢが低いほど低い。

充電率ＳＯＣは、以下の式で表される。
式（１）：充電率ＳＯＣ［％］＝バッテリの残容量［Ａｈ］／バッテリの満充電容量［Ａｈ］×１００［％］
バッテリ７５の充電率ＳＯＣが充電率上限値ＳＯＣＨと充電率下限値ＳＯＣＬとの間の範囲の値になるように、バッテリ７５の充電制御が実行される。充電率上限値ＳＯＣＨとしては、例えば６０％である。また、充電率下限値ＳＯＣＬとしては、例えば３０％である。

ハイブリッドＥＣＵ２１０には、アクセル操作量ＡＣＰを示す信号がアクセルポジションセンサ８５から入力される。ハイブリッドＥＣＵ２１０には、車速ＳＰを示す信号が車速センサ８６から入力される。ハイブリッドＥＣＵ２１０には、スイッチ操作ＳＷを示す信号がスタートスイッチ９３から入力される。ハイブリッドＥＣＵ２１０には、レバー位置ＬＰを示す信号がレバーポジションセンサ９４から入力される。

ハイブリッドＥＣＵ２１０は、アクセル操作量ＡＣＰ及び車速ＳＰに基づいて、車両１００が走行するために必要な要求値である車両要求出力を算出する。ここで、車両１００が走行するために必要な要求値とは、車両１００が走行するために必要な、エンジン１０、第１モータジェネレータ７１、及び第２モータジェネレータ７２によって構成されるハイブリッドシステムの出力の要求値である。

図２に示すように、車両要求出力は、アクセル操作量ＡＣＰが大きいほど大きい。車両要求出力は、アクセル操作量ＡＣＰが所定操作量以上である場合には正の値として算出される。また、車両要求出力は、アクセル操作量ＡＣＰが所定操作量以上である場合であって車速ＳＰが所定速度未満である場合にはアクセル操作量ＡＣＰに応じた一定の値として算出される。さらに、車両要求出力は、アクセル操作量ＡＣＰが所定操作量以上である場合であって車速ＳＰが所定速度以上である場合には、車速ＳＰが高いほど小さい。

一方、車両要求出力は、アクセル操作量ＡＣＰが所定操作量未満である場合には負の値として算出される。車両要求出力は、アクセル操作量ＡＣＰが所定操作量未満である場合、車速ＳＰが高いほど小さい。

また、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、アクセル操作量ＡＣＰ及び車速ＳＰに基づいて、変速機構Ｚの変速段を選択する。ハイブリッドＥＣＵ２１０は、車両要求出力、変速機構Ｚの変速段、及び充電率ＳＯＣに基づいて、エンジン１０、第１モータジェネレータ７１、及び第２モータジェネレータ７２の出力配分を決定する。

ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０、第１モータジェネレータ７１、及び第２モータジェネレータ７２の出力配分に応じて、エンジン１０の出力の目標値、第１モータジェネレータ７１の出力の目標値、及び第２モータジェネレータ７２の出力の目標値を算出する。

ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０の出力の目標値に基づいて、エンジンＥＣＵを通じてエンジン１０を制御する。ハイブリッドＥＣＵ２１０は、第１モータジェネレータ７１の出力の目標値に基づいて、モータＥＣＵ２３０を通じて第１モータジェネレータ７１の力行／回生を制御する。ハイブリッドＥＣＵ２１０は、第２モータジェネレータ７２の出力の目標値に基づいて、モータＥＣＵ２３０を通じて第２モータジェネレータ７２の力行／回生を制御する。ハイブリッドＥＣＵ２１０は、自動変速機６１を変速するための信号である変速信号Ｘ１を自動変速機６１に出力することにより自動変速機６１を制御する。なお、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、第１モータジェネレータ７１、第２モータジェネレータ７２、及び自動変速機６１の制御を通じて、変速機構Ｚの変速段を変更する。本実施形態において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、車両の制御装置の一例である。

エンジン１０の出力の目標値は、正の値又は負の値になる。ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０の出力の目標値が正の値である場合、スロットルバルブ２２を開いた状態で吸気通路２１において吸気を流通させるとともに燃料噴射弁２３から吸気通路２１に燃料を噴射する。そして、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、気筒１１において混合気を燃焼させることにより、気筒１１においてピストンを往復動させてクランクシャフト１２を回転させる。その結果、車両１００では、エンジン１０の出力が車両１００を走行させるための力として用いられる。

ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０の出力の目標値が負の値である場合、スロットルバルブ２２を閉じた状態にし、燃料噴射弁２３から吸気通路２１への燃料の噴射を停止する。そして、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、気筒１１においてピストンを往復動させ、ポンピングロスを増大させる。したがって、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０の出力の目標値が負の値である場合、いわゆるエンジンブレーキを車両１００の制動力として用いる。

次に、ハイブリッドＥＣＵ２１０が行う車両１００の制御について説明する。
ハイブリッドＥＣＵ２１０は、車両１００が走行する場合、車両１００の走行モードとして、ＥＶモード及びＨＶモードの何れか一方を選択する。ここで、ＥＶモードとは、エンジン１０を駆動させずに、第１モータジェネレータ７１の駆動力や、第２モータジェネレータ７２の駆動力によって車両１００を走行させるモードである。また、ＨＶモードとは、第１モータジェネレータ７１及び第２モータジェネレータ７２の駆動力に加えて、エンジン１０の駆動力によって車両１００を走行させるモードである。

ハイブリッドＥＣＵ２１０は、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬよりも高い場合、すなわちバッテリ７５の残容量に十分な余裕がある場合には、車両１００の発進時及び軽負荷走行時においてＥＶモードを選択する。

一方、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬ以下である場合には、ＨＶモードを選択する。この場合、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０を駆動させ、エンジン１０の駆動力によって第１モータジェネレータ７１を駆動することによって発電を行う。そして、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、第１モータジェネレータ７１により発電された電力をバッテリ７５に充電する充電制御を実行する。また、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０の駆動力の一部と第２モータジェネレータ７２の駆動力とによって車両１００を走行させる。

また、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬよりも高い場合であっても、次の場合にはＨＶモードを選択する。例えば、車速ＳＰがＥＶモードの上限速度を超えているとき、車両１００の高負荷走行が要求されているとき、車両１００の急加速が要求されているとき、エンジン１０の始動が必要なときなどには、ＨＶモードを選択する。なお、エンジン１０を始動する際には、第１モータジェネレータ７１の駆動力によってクランクシャフト１２を回転させることでエンジン１０を始動する。

ハイブリッドＥＣＵ２１０は、車両１００の減速が要求されている場合には、エンジン１０を停止させる。そして、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、第２モータジェネレータ７２を発電機として機能させ、第２モータジェネレータ７２により発電した電力をバッテリ７５に充電する。

ハイブリッドＥＣＵ２１０は、車両１００が停止している場合、充電率ＳＯＣの大きさに応じて、車両１００の停車時の制御を切り替える。具体的には、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬよりも高い場合、エンジン１０、第１モータジェネレータ７１、及び第２モータジェネレータ７２を駆動させない。一方、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、充電率ＳＯＣが充電率下限値ＳＯＣＬ以下である場合、エンジン１０を駆動させ、エンジン１０の駆動力によって第１モータジェネレータ７１を駆動することによって発電を行う。そして、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、第１モータジェネレータ７１により発電された電力をバッテリ７５に充電する充電制御を実行する。

ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０の暖機が要求されている場合には、ＨＶモードを選択する。そして、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０の暖機が完了するまでＨＶモードを選択し続け、エンジン１０を駆動し続けることでエンジン１０の暖機を完了させる。

なお、ハイブリッドＥＣＵ２１０、エンジンＥＣＵ２２０、モータＥＣＵ２３０、及びバッテリＥＣＵ２４０は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサを含む回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）として構成し得る。なお、ハイブリッドＥＣＵ２１０、エンジンＥＣＵ２２０、モータＥＣＵ２３０、及びバッテリＥＣＵ２４０は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路、又はそれらの組み合わせを含む回路として構成してもよい。プロセッサは、ＣＰＵ及び、ＲＡＭ並びにＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる媒体を含む。

ところで、気筒１１において混合気が燃焼している場合には、エンジン回転速度ＮＥが高いほど、フィルタ２８に流入する排気の量が多い。エンジン回転速度ＮＥが高い状態が継続されると、フィルタ２８に流入する排気の熱によってフィルタ２８に堆積した粒子状物質が燃焼することにより、フィルタ２８の温度が過度に上昇することがある。

このため、車両１００では、エンジン回転速度ＮＥについて上限回転速度Ｂを設定し、上限回転速度Ｂを超えないようにエンジン回転速度ＮＥを制限ことにより、フィルタ２８の温度の過度な上昇を抑制するようにしている。ここで、図３に示すように、上限回転速度Ｂは、エンジン１０を保護するためのオーバレブ回転速度Ａよりも小さい値に設定されている。なお、上限回転速度Ｂは、フィルタ２８の粒子状物質の堆積量に基づいて設定される上限値に相当する。

次に、図４を参照して、ハイブリッドＥＣＵ２１０が実行する上限回転速度Ｂの設定制御について説明する。ハイブリッドＥＣＵ２１０は、スタートスイッチ９３が操作されてハイブリッドＥＣＵ２１０が動作を開始したときから、スタートスイッチ９３が操作されてハイブリッドＥＣＵ２１０が動作を終了するときまで、所定周期毎に設定制御を繰り返し実行する。

図４に示すように、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、設定制御を開始すると、ステップＳ１１の処理を進める。ステップＳ１１において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジンブレーキの要求があるか否かを判定する。ここで、エンジンブレーキの要求がある場合とは、エンジン１０の出力の目標値が負の値である場合である。

具体的には、以下の条件を全て満たす場合に、エンジン１０の出力の目標値が負の値になる。
条件（１）：アクセル操作量ＡＣＰが「０」である。

条件（２）：シフトレバー９６がマニュアル操作位置にある。
ステップＳ１１において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジンブレーキの要求がないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、処理をステップＳ２１に進める。

ステップＳ２１において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、ステップＳ２１の処理時点における、車速ＳＰ、変速機構Ｚの変速段、及びエンジン１０の出力の目標値に基づいて、エンジン１０の回転速度の目標値における仮の値である仮目標回転速度ＮＥＡを算出する。仮目標回転速度ＮＥＡは、車速ＳＰ及びエンジン１０の出力の目標値が大きいほど高い。仮目標回転速度ＮＥＡは、変速機構Ｚの変速段が高速段側であるほど小さい。その後、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、処理をステップＳ２２に進める。

ステップＳ２２において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、ステップＳ２２の処理時点の最新のＰＭ堆積量ＰＳをエンジンＥＣＵ２２０から取得する。その後、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、処理をステップＳ２３に進める。

ステップＳ２３において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、ＰＭ堆積量ＰＳに基づいて、上限回転速度Ｂを算出する。ここで、フィルタ２８に流入する排気の量が同じであっても、ＰＭ堆積量ＰＳが多いほど、フィルタ２８において燃焼する粒子状物質が多くなるため、フィルタ２８の温度が上昇しやすい。したがって、ＰＭ堆積量ＰＳが多いほど、エンジン回転速度ＮＥを低く制限することが好ましい。そこで、上限回転速度Ｂは、ＰＭ堆積量ＰＳが多いほど低い。そして、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、算出した上限回転速度Ｂを設定する。その後、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、処理をステップＳ２４に進める。

ステップＳ２４において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、上限回転速度Ｂに基づいて、規定回転速度Ｃを算出する。なお、規定回転速度Ｃとは、変速機構Ｚの変速段を高速段側に変更するためのエンジン１０の回転速度の閾値である。ハイブリッドＥＣＵ２１０は、上限回転速度Ｂから予め定められた所定値を減算した値を、規定回転速度Ｃとする。ここで、所定値は、変速機構Ｚの変速段が低速段側であるほど大きい。したがって、規定回転速度Ｃは、変速機構Ｚの変速段が低速段側であるほど低い。その後、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、処理をステップＳ２５に進める。

ステップＳ２５において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、仮目標回転速度ＮＥＡが規定回転速度Ｃ以上であるか否かを判定する。ステップＳ２５において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、仮目標回転速度ＮＥＡが規定回転速度Ｃ以上であると判定した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３１に進める。一方、ステップＳ２５において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、仮目標回転速度ＮＥＡが規定回転速度Ｃ未満であると判定した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、処理をステップＳ４１に進める。

ステップＳ４１において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０の回転速度の目標値における最終値である目標回転速度ＮＥＢとして、仮目標回転速度ＮＥＡを設定する。その後、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、今回の設定制御を終了する。

上述したとおり、ステップＳ２５において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、仮目標回転速度ＮＥＡが規定回転速度Ｃ以上であると判定した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３１に進める。

ステップＳ３１において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、変速機構Ｚの変速段を高速段側に変更する。例えば、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、ステップＳ３１の処理の直前の変速機構Ｚの変速段が３速である場合には、変速機構Ｚの変速段を、ステップＳ３１の処理の直前の変速機構Ｚの変速段よりも１速分だけ高速段側の４速に変更する。その後、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、処理をステップＳ３２に進める。

ステップＳ３２において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、ステップＳ３２の処理時点における、車速ＳＰ、変速機構Ｚの変速段、及びエンジン１０の出力の目標値に基づいて、仮目標回転速度ＮＥＡを算出する。ステップＳ３２の処理時点における変速機構Ｚの変速段とは、ステップＳ３１の処理で変更された後の変速機構Ｚの変速段である。なお、仮目標回転速度ＮＥＡは、ステップＳ２１の処理と同様に算出される。

ここで、ステップＳ３２の処理時点における変速機構Ｚの変速段の変速比は、ステップＳ２１の処理時点における変速機構Ｚの変速段の変速比に比べて小さい。したがって、ステップＳ３２の処理時点における仮目標回転速度ＮＥＡは、ステップＳ２１の処理時点における仮目標回転速度ＮＥＡよりも低い値になる。そして、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジン１０の回転速度の目標値における最終値である目標回転速度ＮＥＢとして、仮目標回転速度ＮＥＡを設定する。その後、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、今回の設定制御を終了する。

一方、ステップＳ１１において、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、エンジンブレーキの要求があると判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、今回の設定制御を終了する。この場合、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、上限回転速度Ｂを設定しない。

本実施形態の作用について説明する。
先ず、エンジンブレーキの要求がない場合の作用について説明する。
図３に示すように、エンジンブレーキの要求がない場合には設定制御により上限回転速度Ｂが設定される。ここで、現在の車速ＳＰが車速Ｙ１であって変速機構Ｚの変速段が３速になっているものとする。そして、アクセル操作量ＡＣＰが大きくなって車両１００が加速すると、車速ＳＰが車速Ｙ２になったときにエンジン回転速度ＮＥが上限回転速度Ｂと一致する。仮に、変速機構Ｚの変速段が変更されない場合には、エンジン回転速度ＮＥが上限回転速度Ｂを超えて高くならないため、車速ＳＰが車速Ｙ２よりも高くならない。

この点、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、車両１００が加速して車速ＳＰが車速Ｙ１から車速Ｙ２になる途中で、図５（ａ）に示すように、時刻ｔ１１において、仮目標回転速度ＮＥＡが規定回転速度Ｃと一致する。すると、図５（ｄ）に示すように、変速機構Ｚの変速段を高速段側に変更するための制御信号がハイブリッドＥＣＵ２１０から出力される。そして、図５（ｃ）に示すように、時刻ｔ１２において、変速機構Ｚの変速段が３速から４速に変更される。その結果、変速機構Ｚの変速比が小さくなることで、図５（ａ）に示すように、実際のエンジン回転速度ＮＥが低くなる。これにより、実際のエンジン回転速度ＮＥが上限回転速度Ｂ以下に維持されることで、フィルタ２８の温度が過度に上昇することを抑制できる。また、変速機構Ｚの変速段が高速段側に変更されるため、上限回転速度Ｂの設定に伴って車速ＳＰが制限されることを抑制できる。その結果、フィルタ２８の温度が過度に上昇することを抑制しつつ、上限回転速度Ｂの設定に伴って車速ＳＰが制限されることを抑制できる。

ところで、変速機構Ｚの変速段の変更には、変速機構Ｚの変速段を変更するための制御信号が出力されてからある程度の期間を要する。そのため、仮に、仮目標回転速度ＮＥＡが上限回転速度Ｂに一致したときに変速機構Ｚの変速段を変更するための制御信号が出力されると、変速機構Ｚの変速段が実際に変更されるまでに車速ＳＰが一時的に制限される。

この点、本実施形態では、仮目標回転速度ＮＥＡが、上限回転速度Ｂよりも小さい規定回転速度Ｃになった場合に変速機構Ｚの変速段を変更するための制御信号が出力される。そのため、仮目標回転速度ＮＥＡが上限回転速度Ｂに一致したときに変速機構Ｚの変速段を変更するための制御信号が出力される構成に比べて、車速ＳＰが一時的に制限されることを抑制できる。

図５（ｂ）に示すように、車速ＳＰが一定の値で上昇したとしても、図５（ａ）に示すように、変速機構Ｚの変速段によってエンジン回転速度ＮＥの上昇量が異なる。具体的には、変速機構Ｚの変速段が低速段側であるほど、車速ＳＰの上昇量に対するエンジン回転速度ＮＥの上昇量は大きい。したがって、車速ＳＰが一時的に制限されることを抑制する上では、規定回転速度Ｃは、変速機構Ｚの変速段が低速段側であるほど低いことが好ましい。この点、本実施形態では、規定回転速度Ｃは、変速機構Ｚの変速段が低速段側であるほど低いため、変速機構Ｚの変速段が低速段側であっても、車速ＳＰが一時的に制限されることを抑制できる。

次に、エンジンブレーキの要求がある場合の作用について説明する。
エンジンブレーキの要求がある場合、変速機構Ｚの変速段が低速段側に変更されると、変速機構Ｚの変速比が大きくなる。すると、車速ＳＰが同じであっても、実際のエンジン回転速度ＮＥが上昇する。すなわち、単位時間当たりに気筒１１においてピストンが往復動する回数が上昇することで、ポンピングロスが増大する。その結果、エンジンブレーキが大きくなる。

仮に、エンジンブレーキの要求がある場合に上限回転速度Ｂが設定されているとする。この場合、エンジン回転速度ＮＥの上昇が上限回転速度Ｂの設定によって制限されることで、エンジン１０においてポンピングロスの増大量が制限される。すると、エンジンブレーキは、上限回転速度Ｂが設定されていない場合に比べて小さくなる。その結果、運転者が要求するエンジンブレーキに比べて、実際のエンジンブレーキが小さくなるおそれがある。

この点、本実施形態では、エンジンブレーキの要求がある場合には、上限回転速度Ｂが設定されない。そのため、エンジン回転速度ＮＥの上昇が上限回転速度Ｂの設定によって制限されることがないため、エンジン回転速度ＮＥが上昇しやすい。これにより、エンジン回転速度ＮＥの上昇に伴ってエンジン１０においてポンピングロスを増大させることで、エンジンブレーキが大きくなりやすい。

なお、エンジンブレーキを使用する場合には、エンジン１０の気筒１１における燃料の燃焼が停止されることにより、フィルタ２８に流入する排気の温度が低くなる。そのため、エンジン回転速度ＮＥの上昇に伴ってフィルタ２８に流入する排気の量が増加したとしても、フィルタ２８の温度は上昇しにくい。また、エンジンブレーキを用いる場合には、スロットルバルブ２２が閉じた状態になることで、吸気通路２１を介してフィルタ２８に供給される吸気の量が抑制される。そのため、フィルタ２８に吸気が供給されて当該フィルタ２８に堆積した粒子状物質が燃焼することが抑制されるため、フィルタ２８の温度が過度に上昇することはない。

本実施形態の効果について説明する。
エンジンブレーキの要求がある場合には、エンジンブレーキの要求がない場合に比べて、エンジンブレーキが小さくなることが抑制される。その結果、運転者が要求するエンジンブレーキに比べて、実際のエンジンブレーキが小さくなることを抑制できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、上限回転速度Ｂは、ＰＭ堆積量ＰＳに応じて変更しなくてもよい。例えば、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた所定堆積量以上である場合には、上限回転速度Ｂとして、予め定められた一定の値を設定してもよい。この構成においても、ＰＭ堆積量ＰＳが予め定められた所定堆積量以上である場合にはフィルタ２８の温度の上昇を抑制できるため、上限回転速度Ｂは、フィルタ２８の粒子状物質の堆積量に基づいて設定されるエンジン回転速度ＮＥについての上限値といえる。

・上記実施形態において、エンジンブレーキの要求がある場合にも、上限回転速度Ｂを設定することとし、エンジンブレーキの要求がある場合には、エンジンブレーキの要求がない場合に比べて上限回転速度Ｂが高くする。この場合であっても、エンジンの回転速度についての制限が緩和されているといえる。すなわち、エンジンブレーキの要求があるときに、エンジンブレーキの要求がないときと比較して上限回転速度Ｂを高くすること、エンジンブレーキの要求があるときに、上限回転速度Ｂによるエンジン回転速度ＮＥの制限を実施しないことは、いずれも上限値によるエンジンの回転速度についての制限を緩和することの例である。

・上記実施形態において、ステップＳ１１におけるエンジンブレーキの要求があるか否かの判定処理は変更できる。例えば、ハイブリッドＥＣＵ２１０は、アクセル操作量ＡＣＰが「０」であるという条件のみが成立した場合に、エンジンブレーキの要求があると判定してもよい。

・上記実施形態において、ステップＳ２１からステップＳ４１までの処理は変更できる。例えば、エンジンブレーキの要求がある場合に、エンジンの回転速度についての制限を緩和する上では、ステップＳ３１において、変速機構Ｚの変速段を高速段側に変更する必要はない。

・上記実施形態において、自動変速機６１は省略できる。この場合にも、第１モータジェネレータ７１、第２モータジェネレータ７２、第１遊星ギア機構４０、及び第２遊星ギア機構５０を、変速機構として機能させることはできる。

・上記実施形態において、シフトレバーがブレーキ位置に切り替え操作可能である場合、シフトレバーがブレーキ位置に切り替え操作されており、且つ、アクセル操作量ＡＣＰが「０」であるときが、エンジンブレーキの要求時である。なお、シフトレバーの操作位置がブレーキ位置である場合、当該ブレーキ位置ではない場合と比較して、上限値によるエンジンの回転速度についての制限が緩和されることにより、エンジン回転速度ＮＥが高くなる。

・上記実施形態において、車両は、２つのモータジェネレータを備えている必要はなく、少なくとも１つのモータジェネレータを備えていればよい。

Ａ…オーバレブ回転速度
ＡＣＰ…アクセル操作量
Ｂ…上限回転速度
Ｃ…規定回転速度
ＮＥ…エンジン回転速度
ＮＥＡ…仮目標回転速度
ＮＥＢ…目標回転速度
ＰＳ…ＰＭ堆積量
ＳＰ…車速
Ｚ…変速機構
１０…エンジン
２２…スロットルバルブ
２６…排気通路
２８…フィルタ
４０…第１遊星ギア機構
５０…第２遊星ギア機構
６１…自動変速機
６４…駆動輪
７１…第１モータジェネレータ
７２…第２モータジェネレータ
７５…バッテリ
９６…シフトレバー
１００…車両
２１０…ハイブリッドＥＣＵ
２２０…エンジンＥＣＵ
２３０…モータＥＣＵ
２４０…バッテリＥＣＵ

Claims (1)

1. 駆動源としてのエンジンと、駆動源としてのモータジェネレータと、車両の減速時における運動エネルギを用いて前記モータジェネレータが発電した電力を蓄えるバッテリと、前記エンジンの排気通路に配置された粒子状物質捕集用のフィルタとを備える車両に適用される制御装置であって、
   前記エンジンの回転速度が、前記フィルタの粒子状物質の堆積量に基づいて設定される上限値を超えないように制限し、エンジンブレーキの要求があるときには、前記上限値による前記エンジンの回転速度についての制限を緩和する
   車両の制御装置。

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