JP4311414B2 - 車両およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両およびその制御方法に関する。

従来、この種の車両としては、駆動軸に動力を出力するエンジンを備え、制動時に燃費向上のためエンジンへの燃料供給を停止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンへの燃料供給を停止する際にトルクの変動を抑制するためにエンジンから出力されるトルクが低下するのを待って燃料供給を停止するが、制動要求がなされてからエンジンへの燃料供給を停止するまで時間をエンジンの負荷が高いほど短くすることにより吸気系の吸入空気量不足による失火を抑制することができるとしている。
特開昭６３−１８６９４１号公報

ところで、この種の車両では、制動時にエンジンブレーキを制動力として用いるためにエンジンをモータリングするものがある。このような車両において、制動時にエンジンをモータリングした状態でエンジンへの燃料の供給を継続するとエンジンの吸気系の吸入空気量が不足して失火することがある。エンジンにおいて失火が生じると、エンジンの排気ガスに未燃焼の燃料が多く含まれるようになり、エンジンの排気ガスを浄化する排ガス浄化装置が有する触媒が劣化してしまう。したがって、エンジンの排気ガスに含まれる未燃焼の燃料をより少なくするのが望ましい。

本発明の車両およびその制御方法は、内燃機関をモータリングする際に内燃機関の排気ガスに含まれる未燃焼の燃料をより少なくすることを目的とする。

本発明の車両およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両は、
内燃機関と、
車軸にトルクの出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
車両に制動力を付与可能な制動力付与手段と、
前記モータリング手段による前記内燃機関のモータリングを伴わずに車両に制動力を付与する非モータリング制動力付与時には前記内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから所定時間の経過を待った燃料噴射の停止を伴って前記内燃機関が前記所定回転数未満で運転されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段とを制御し、前記モータリング手段による前記内燃機関のモータリングを伴って車両に制動力を付与するモータリング付制動力付与時には前記内燃機関の回転数が前記所定回転数以上に至ってから前記所定時間の経過を待たない燃料噴射の停止を伴って前記内燃機関が前記モータリング手段によりモータリングされるよう前記内燃機関と前記モータリング手段とを制御する制動時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、モータリング手段による内燃機関のモータリングを伴わずに車両に制動力を付与する非モータリング制動力付与時には内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから所定時間の経過を待った燃料噴射の停止を伴って内燃機関が所定回転数未満で運転されるよう内燃機関とモータリング手段とを制御し、モータリング手段による内燃機関のモータリングを伴って車両に制動力を付与するモータリング付制動力付与時には内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから所定時間の経過を待たない燃料噴射の停止を伴って内燃機関がモータリング手段によりモータリングされるよう内燃機関とモータリング手段とを制御する。モータリング付制動力付与時には、内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから所定時間の経過を待たずに燃料噴射を停止するから、内燃機関の排気ガスに含まれる未燃焼の燃料をより少なくすることができる。

こうした本発明の車両において、前記制動時制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数以上に至ってから前記所定時間の経過を待たない燃料噴射の停止を伴って前記内燃機関が前記モータリング手段によりモータリングされるよう制御するときには、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数以上に至ったときには直ちに燃料噴射を停止するよう前記内燃機関を制御する手段であるものとすることもできる。内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ったときに直ちに燃料噴射を停止するから、排気ガスに含まれる未燃焼の燃料をさらに少なくすることができる。

また、本発明の車両において、制動時に前記内燃機関をアイドル回転数で運転する第１のポジションと、制動時に前記内燃機関を車速に応じた回転数で運転する第２のポジションとを含む複数のポジションを設定するポジション設定手段を備え、前記制動時制御手段は、制動時に前記ポジション設定手段により前記第１のポジションが設定されたときには前記非モータリング制動力付与時として制御し、制動時に前記ポジション設定手段により前記第２のポジションが設定されたときには前記モータリング付制動力付与時として制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、ポジション設定手段により第２のポジションが設定されたときに、排気ガスに含まれる未燃焼の燃料をより少なくすることができる。

さらに、本発明の車両において、前記車軸に動力を入出力可能な電動機を備え、前記制動時制御手段は、前記電動機による制動力が前記車軸に付与されるよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、電動機による制動力を車軸に付与することができる。

そして、本発明の車両において、前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車軸に接続された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備えるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段であるものとすることもできる。

本発明の車両の制御方法は、
内燃機関と、車軸にトルクの出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、車両に制動力を付与可能な制動力付与手段と、を備える車両の制御方法であって、
前記モータリング手段による前記内燃機関のモータリングを伴わずに車両に制動力を付与するときには前記内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから所定時間の経過を待った燃料噴射の停止を伴って前記内燃機関が前記所定回転数未満で運転されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段とを制御し、前記モータリング手段による前記内燃機関のモータリングを伴って車両に制動力を付与するときには前記内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから前記所定時間の経過を待たない燃料噴射の停止を伴って前記内燃機関が前記モータリング手段によりモータリングされるよう前記内燃機関と前記モータリング手段とを制御する
ことを要旨とする。

この本発明の車両の制御方法では、モータリング手段による内燃機関のモータリングを伴わずに車両に制動力を付与するときには内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから所定時間の経過を待った燃料噴射の停止を伴って内燃機関が所定回転数未満で運転されるよう内燃機関とモータリング手段とを制御し、モータリング手段による内燃機関のモータリングを伴って車両に制動力を付与するときには内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから所定時間の経過を待たない燃料噴射の停止を伴って内燃機関がモータリング手段によりモータリングされるよう内燃機関とモータリング手段とを制御する。モータリング手段による内燃機関のモータリングを伴って車両に制動力を付与するときには、内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから所定時間の経過を待たずに燃料噴射を停止するから、内燃機関の排気ガスに含まれる未燃焼の燃料をより少なくすることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入する共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２３の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ここで、シフトレバー８１の操作位置としては、前進方向に走行する通常のドライブレンジ（以下、Ｄレンジという）や後進する際のリバースレンジ，アクセルオフ時にＤレンジより大きな制動力を発生させるブレーキレンジ（以下、Ｂレンジという），駐車時に用いる駐車レンジ，中立のニュートラルレンジなどの他に、シーケンシャルシフトレンジ（以下、Ｓレンジという）がある。Ｓレンジは、４段や５段のシーケンシャルシフトとして設定されており、運転者によるシフトレバー８１の操作に伴ってアップシフトまたはダウンシフトすると共にアクセル開度Ａｃｃが所定開度（例えば、９０％など）以上のときには運転者によるシフトレバー８１の操作が行なわれたか否かに拘わらず車速Ｖに基づいてアップシフトし、アクセル開度Ａｃｃが所定開度（例えば、１０％など）以下のときには運転者によるシフトレバー８１の操作が行なわれたか否かに拘わらず車速Ｖに基づいてダウンシフトするものとした。なお、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にアクセルオフ時などの制動時の制御の際の動作について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、アクセルオフ時などの制動時に所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

制動時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎ，シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，ブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキぺダルポジションＢＰなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、エンジン２２の回転数Ｎｅはクランクシャフト２６に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいて計算されたものをエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度ＡｃｃとブレーキペダルポジションＢＰと車速Ｖとに基づいて車両に要求される制動トルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求制動トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求制動トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃやブレーキペダル８５と車速Ｖと要求制動トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求制動トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃやブレーキポジションと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図４に要求制動トルク設定用マップの一例を示す。

続いて、エンジン２２の回転数が過度に上昇するのを抑えるためにエンジン２２への燃料の供給を停止する回転数の下限値としての下限回転数Ｎｒｅｆ（例えば、１７００ｒｐｍ）を入力したエンジン２２の回転数Ｎｅ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ未満であるときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが過度に上昇しないと判断して、エンジン２２をアイドル運転するようエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ１３０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ１７０）。ここで、アイドル運転の指示は、具体的には、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊をアイドル回転数Ｎｉｄｌ（例えば、１２００ｒｐｍ）に設定すると共に目標トルクＴｅ＊を値０に設定して、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とをエンジン２４に送信することにより行なわれ、これを受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。エンジン２２をアイドル回転数Ｎｉｄｌでアイドル運転しているときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図５に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。Ｃ軸上の二つの矢印は、エンジン２２の回転を維持するためにエンジン２２から出力するトルクＴｅと、エンジン２２の回転による摺動摩擦や圧縮仕事などにより作用するトルクとを示す。また、Ｒ軸上の矢印は、モータＭＧ２から減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクを示す。

こうして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定されると、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと設定したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎを次式（１）により計算すると共に（ステップＳ２１０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（２）により計算し（ステップＳ２２０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ２３０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求制動トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎで制限したトルクとして設定することができる。なお、式（２）は、前述した図５の共線図から容易に導き出すことができる。

Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (1)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (2)

こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２４０）、制動時駆動制御ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。このようにエンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ未満であるときには、エンジン２２をアイドル運転しながら要求制動トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに作用するようモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する制御となる。

一方、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上であるときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが過度に上昇する可能性があると判断して、続いて、シフトポジションＳＰを判定する（ステップＳ１４０）。今、走行中にアクセルオフされた状態を考えているから、シフトポジションＳＰは、Ｄレンジ，Ｓレンジ、Ｂレンジのいずれかであり、シフトポジションＳＰがＤレンジであるときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になってから時間ｔｒｅｆの間はエンジン２２の運転を継続するようアイドル運転を指示すると共に（ステップＳ１５０，Ｓ１３０）モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定して（ステップＳ１７０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になってから時間ｔｒｅｆの間にエンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ未満にならないときには、エンジン２２の回転数Ｎｅを低下させるため、エンジン２２への燃料の供給を一時的に停止する燃料カットを実行するようエンジンＥＣＵ２４に指示すると共に（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ１７０）。エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になってから時間ｔｒｅｆの経過を待って燃料カットを実行する理由は、以下の通りである。エンジン２２の燃料カットを実行しているときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図６に示す。このように、エンジン２２の燃料カットを実行することによりエンジン２２の回転数Ｎｅは低下するが、回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆを超えてもすぐにエンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以下になることがあるため、燃料カットとエンジン２２のアイドル運転、すなわち、エンジン２２への燃料の供給の再開とが頻繁になり、燃料カットに伴うトルクショックが頻繁に発生して運転者が乗り心地の悪さを感じることがある。このように、トルクショックが頻繁に起こるのを抑制するために、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になってから時間ｔｒｅｆの経過を待って燃料カットを実行するのである。したがって、時間ｔｒｅｆは、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になってから燃料カットを実行しないと下限回転数Ｎｒｅｆ未満にならないと判断可能な程度の時間として設定する。このように、シフトポジションＳＰがＢレンジやＳレンジではないときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になってから時間ｔｒｅｆを経過するのを待ってエンジン２２への燃料供給を停止するから、燃料の供給や供給の停止が短時間に頻繁に発生することによるトルクショックが抑制されて、運転者が乗り心地の悪さを感じるのを抑制することができる。

こうしてモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定されると、トルク指令Ｔｍ１＊を用いてトルク制限Ｔｍｉｎを計算すると共に仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算して、計算したトルク制限Ｔｍｉｎで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定して、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して、本ルーチンを終了する（ステップＳ２１０〜Ｓ２４０）。このように、エンジン２２のシフトポジションＳＰがＢレンジやＳレンジでないときには、エンジン２２をアイドル運転しながらモータＭＧ２による回生制動力を駆動軸としてリングギヤ軸３２ａに作用させることができるから、要求制動トルクＴｒ＊に基づく制動力を車両に付与することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる。

一方、シフトポジションＳＰがＢレンジやＳレンジのとき（ステップＳ１５０）、すなわち、Ｄレンジより大きな制動力を発生させるためや制動時に車速に応じてダウンシフトを行なうためにエンジン２２をモータリングする必要があるときには、直ちに燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ１８０）、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を車速ＶとシフトポジションＳＰとに基づく回転数に設定する（ステップＳ１９０）。ここで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、シフトポジションＳＰがＢレンジのときにはエンジンブレーキによる制動力が付与されてＤレンジのときより大きな制動力が発生するよう比較的高い回転数に設定し、シフトポジションＳＰがＳレンジであるときには車速Ｖに基づいてダウンシフトするよう比較的高い回転数に設定する。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊で運転されるよう設定した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（３）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（４）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ２００）。エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で運転しているときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図７に示す。式（３）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式（４）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (3)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (4)

こうして、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が設定されると、トルク制限Ｔｍｉｎを計算すると共に仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを計算して、トルク制限Ｔｍｉｎで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定すると共に設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して、本ルーチンを終了する（ステップＳ２１０〜Ｓ２４０）。このように、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になったときにシフトポジションＳＰがＢレンジやＳレンジではあるときには、エンジン２２の回転数Ｎｅが車速Ｖに応じた回転数になるようモータＭＧ１でエンジン２２をモータリングすると共に要求制動トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する制御となる。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になったときに直ちに燃料の供給を停止してエンジン２２をモータリングするから、エンジン２２の排気ガスに含まれる未燃焼の燃料をより少なくすることができ、浄化装置１３４が有する三元触媒の劣化を抑制することができる。また、モータＭＧ２による制動力と共にエンジン２２をモータリングすることによりエンジンブレーキによる制動力とを付与することができるから、より大きな制動力を車両に付与することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる。もとより、要求制動トルクＴｒ＊に基づく制動力を車両に付与するとができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になったときにシフトポジションＳＰがＢレンジやＳレンジではあるときには、直ちに燃料の供給を停止してエンジン２２の回転数Ｎｅが車速Ｖに応じた回転数になるようモータＭＧ１でエンジン２２をモータリングすると共に要求制動トルクＴｒ＊が駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用するようモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になったときに、直ちに燃料の供給を停止してエンジン２２をモータリングするから、エンジン２２の排気ガスに含まれる未燃焼の燃料をより少なくすることができ、浄化装置１３４が有する三元触媒の劣化を抑制することができる。また、モータＭＧ２による制動力と共にエンジン２２をモータリングすることによりエンジンブレーキによる制動力を付与することができるから、より大きな制動力を車両に付与することができると共にエネルギ効率の向上を図ることができる。もとより、要求制動トルクＴｒ＊に基づく制動力を駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに作用させることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上のときにシフトポジションＳＰがＢレンジやＳレンジであるときには直ちにエンジン２２の燃料の供給を停止するものとしたが、排気ガスに含まれる燃料が多少増加するのを許容するならば、エンジン２２の回転数Ｎｅが下限回転数Ｎｒｅｆ以上になってから時間ｔｒｅｆよりも短い時間の経過を待って、すなわち、時間ｔｒｅｆの経過を待たずに燃料の供給を停止するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰに応じて制動時にエンジン２２をアイドル回転数で運転したりエンジン２２を車速に応じた回転数で運転するものとしたが、シフトポジションＳＰに応じてエンジン２２の運転方法を変更するものに限定したものではなく、例えば、アクセルペダル８３をオフにして制動するときなど大きな制動力が必要でないときにエンジン２２をアイドル回転で運転するものして、ブレーキペダル８５が比較的大きく踏み込まれたときなどより大きな制動力が必要なときにエンジン２２を車速に応じた回転数で運転してエンジン２２をモータリングすることによるエンジンブレーキによる制動力とモータＭＧ２による制動力とを用いて制動するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１の操作位置としてはＳレンジがあるものとしたが、Ｓレンジがないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２による制動力，または、モータＭＧ２による制動力およびエンジン２２のエンジンブレーキによる制動力がリングギヤ軸３２ａに接続された車軸に付与されるものとしたが、エンジン２２やモータＭＧ２の他に車軸に制動力を付与する手段を設けてもよく、例えば、駆動輪６３ａ，６３ｂおよび従動輪に制動力を作用させる図示しない油圧式ブレーキにより車軸に制動力付与するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両に搭載される形態としても構わない。さらに、こうした車両の制御方法の形態としてもよい。

以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される制動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求制動トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２をアイドル運転しているときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 エンジン２２への燃料の供給を停止しているときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 エンジン２２をモータリングしているときの動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構。２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (7)

1. 内燃機関と、
   車軸にトルクの出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、
   車両に制動力を付与可能な制動力付与手段と、
   前記モータリング手段による前記内燃機関のモータリングを伴わずに車両に制動力を付与する非モータリング制動力付与時には前記内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから所定時間の経過を待った燃料噴射の停止を伴って前記内燃機関が前記所定回転数未満で運転されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段とを制御し、前記モータリング手段による前記内燃機関のモータリングを伴って車両に制動力を付与するモータリング付制動力付与時には前記内燃機関の回転数が前記所定回転数以上に至ってから前記所定時間の経過を待たない燃料噴射の停止を伴って前記内燃機関が前記モータリング手段によりモータリングされるよう前記内燃機関と前記モータリング手段とを制御する制動時制御手段と、
   を備える車両。
2. 前記制動時制御手段は、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数以上に至ってから前記所定時間の経過を待たない燃料噴射の停止を伴って前記内燃機関が前記モータリング手段によりモータリングされるよう制御するときには、前記内燃機関の回転数が前記所定回転数以上に至ったときには直ちに燃料噴射を停止するよう前記内燃機関を制御する手段である請求項１記載の車両。
3. 請求項１または２記載の車両であって、
   制動時に前記内燃機関をアイドル回転数で運転する第１のポジションと、制動時に前記内燃機関を車速に応じた回転数で運転する第２のポジションとを含む複数のポジションを設定するポジション設定手段を備え、
   前記制動時制御手段は、制動時に前記ポジション設定手段により前記第１のポジションが設定されたときには前記非モータリング制動力付与時として制御し、制動時に前記ポジション設定手段により前記第２のポジションが設定されたときには前記モータリング付制動力付与時として制御する手段である、
   車両。
4. 請求項１ないし３いずれか記載の車両であって、
   前記車軸に動力を入出力可能な電動機を備え、
   前記制動時制御手段は、前記電動機による制動力が前記車軸に付与されるよう前記電動機を制御する手段である
   車両。
5. 前記モータリング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車軸に接続された駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力可能な電力動力入出力手段を備える請求項１ないし４いずれか記載の車両。
6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第３の軸との３軸に接続され該３軸のうちいずれか２軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記第３の軸に動力を入出力可能な発電機とを備える手段である請求項５記載の車両。
7. 内燃機関と、車軸にトルクの出力を伴って前記内燃機関をモータリング可能なモータリング手段と、車両に制動力を付与可能な制動力付与手段と、を備える車両の制御方法であって、
   前記モータリング手段による前記内燃機関のモータリングを伴わずに車両に制動力を付与するときには前記内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから所定時間の経過を待った燃料噴射の停止を伴って前記内燃機関が前記所定回転数未満で運転されるよう前記内燃機関と前記モータリング手段とを制御し、前記モータリング手段による前記内燃機関のモータリングを伴って車両に制動力を付与するときには前記内燃機関の回転数が所定回転数以上に至ってから前記所定時間の経過を待たない燃料噴射の停止を伴って前記内燃機関が前記モータリング手段によりモータリングされるよう前記内燃機関と前記モータリング手段とを制御する、
   ことを特徴とする車両の制御方法。
   
   

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