JP5742984B1 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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JP5742984B1 JP2014035275A JP2014035275A JP5742984B1 JP 5742984 B1 JP5742984 B1 JP 5742984B1 JP 2014035275 A JP2014035275 A JP 2014035275A JP 2014035275 A JP2014035275 A JP 2014035275A JP 5742984 B1 JP5742984 B1 JP 5742984B1
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健太 熊崎
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達也 今村
達也 今村
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一之 椎葉
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W30/18—Propelling the vehicle
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0215—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with elements of the transmission
    • F02D41/023—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with elements of the transmission in relation with the gear ratio shifting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • F16H3/728—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path with means to change ratio in the mechanical gearing
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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Abstract

【課題】リーン燃焼時における変速時の不都合を回避する。【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、実際に変速手段による変速が実行されるまでの所定期間において、内燃機関の空燃比を判定する空燃比判定手段と、所定期間における内燃機関の空燃比がリーンである場合に、内燃機関のトルクダウン可能量が大きくなるように、内燃機関及び電動機の少なくとも一方を制御する制御手段とを備える。【選択図】図８

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。
ハイブリッド車両において、例えば燃料消費効率の向上のために、内燃機関をリーン燃焼させることが知られている（例えば、特許文献１及び２を参照）。
また、変速時のトルクショックや摩擦材の耐久性悪化等を防止するために、変速に際して内燃機関のトルクダウン制御を実行することが知られている（例えば、特許文献３及び４参照）。
特開２００９−１４４５７５号公報 特開２００７−１８６１９７号公報 特開２００８−１９６５０２号公報 特開平６−３１７１９４号公報
内燃機関をリーン燃焼させる場合、トルク変動が大きくなることに起因して、例えば点火時期を遅角させることによるトルクダウン量が小さくなる。このため、内燃機関がリーン燃焼している場合は、変速時においてトルクダウン制御を実行しようとしても、上述した不都合を回避できるまでにトルクを低下できないという技術的問題点が生ずる。
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、リーン燃焼時においても変速時の不都合を回避可能とする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、空燃比を変更可能な内燃機関及び電動機を含む動力源と、前記内燃機関の回転数を変更可能な変速手段とを備えたハイブリッド車両を制御する装置であって、実際に前記変速手段による変速が開始されるまでの所定期間において、前記内燃機関の空燃比を判定する空燃比判定手段と、前記所定期間における前記内燃機関の空燃比がリーンである場合に、前記内燃機関のトルクダウン可能量が大きくなるように、前記内燃機関及び前記電動機の少なくとも一方を制御する制御手段とを備える。
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電動機とを少なくとも備えた車両である。なお、本発明に係る内燃機関は、空燃比を変更可能なものとして構成されており、例えば通常よりも空燃比が低い状態で燃焼を行うリーン燃焼運転が実現可能とされている。
また本発明に係るハイブリッド車両は、内燃機関の回転数を変更可能な変速手段を備えている。本発明に係る変速手段は、動力源と駆動輪との間に設けられるような機械式の変速機構に限られず、例えば等パワーで内燃機関の回転数のみを変更する模擬的な変速を実行可能なものも含む。変速手段は、例えばハイブリッド車両の車速やアクセル開度等に応じた要求駆動力に基づいて、適宜変速を実行可能とされている。
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 Controlled 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制御装置の動作時には、先ず空燃比判定手段により、実際に変速が実行されるまでの所定期間において、内燃機関の空燃比が判定される。なお、ここでの「所定期間」とは、変速手段の動作を制御する制御部等からの変速指示の出力後から、実際に変速手段による変速動作が開始されるまでの期間を含む期間である。ただし、所定期間の起点は、変速指示の出力時点に限られず、例えばハイブリッド車両の車速、加速度、要求駆動力（アクセル開度）等に基づいて、一定の期間経過後に変速が実行されることが予測できるような場合には、変速を予測した時点を起点としても構わない。空燃比判定手段は、少なくとも内燃機関の空燃比がリーンであるか否かを判定可能とされている。
そして、空燃比判定手段による判定の結果、所定期間における内燃機関の空燃比がリーンであるとされた場合、制御手段により、内燃機関のトルクダウン可能量が大きくなるように、内燃機関及び電動機の少なくとも一方が制御される。なお、ここでの「トルクダウン可能量」とは、変速を実行する際に低下することが可能なトルク量を意味しており、例えば内燃機関の制御によって直接的に低下することが可能なトルク量であってもよいし、電動機のトルクを利用して間接的に低下することが可能なトルク量であってもよい。
ここで、変速を実行する際には、トルクショックや摩擦材の耐久性悪化等を防止するために、内燃機関のトルクダウン制御を実行することが好ましい。このため、変速時の内燃機関では、例えば点火時期の遅角によって一時的にトルクダウンが図られる。
しかしながら、内燃機関がリーン燃焼している場合、トルク変動が大きくなることに起因して、点火時期を遅角させることによるトルクダウン量が小さくなる。このため、内燃機関がリーン燃焼している場合は、変速時にトルクダウン制御を実行しようとしても、上述した不都合を回避できるまでにトルクを低下できないおそれがある。
しかるに本発明では、上述したように、所定期間における内燃機関の空燃比がリーンであるとされた場合、内燃機関のトルクダウン可能量が大きくなるように、内燃機関及び電動機の少なくとも一方が制御される。即ち、変速の実行に備えて、トルクダウン可能量に余裕を持たせるための制御が実行される。具体的には、例えば電動機の出力配分が大きくされることで、電動機のトルクを利用した内燃機関のトルクダウン可能量が大きくされる。或いは、内燃機関の空燃比がリッチ側に変更されることで、内燃機関のトルクダウン可能量が大きくされる。
以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、実際に変速が実行されるまでの期間においてトルクダウン可能量を大きくしておくことにより、内燃機関がリーン燃焼している場合であっても、変速が実行される際に内燃機関の十分なトルクダウンが実現できる。従って、変速時に発生し得るトルクショックや摩擦材の耐久性悪化等の不都合を好適に回避できる。
＜２＞
本発明のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記内燃機関及び前記電動機の出力配分について、前記所定期間における前記内燃機関の空燃比がリーンである場合は、前記内燃機関の空燃比がリッチである場合と比べて前記電動機の出力配分が大きくなるように制御する。
この態様によれば、所定期間における内燃機関の空燃比がリーンであるとされた場合、内燃機関のトルクダウン可能量を大きくするために、電動機の出力配分が大きくなるように制御される。具体的には、電動機のバッテリ収支が放電側に制御され、電動機がより大きいトルクを出力可能な状態とされる。
上述した制御によれば、内燃機関自身の制御（例えば、点火時期の遅角等）によって十分なトルクダウンが実現できない場合であっても、電動機から出力されるトルクを利用して内燃機関のトルクダウンが実現できる。
＜３＞
上述した電動機の出力配分を大きくする態様では、前記制御手段は、前記内燃機関の空燃比がリーン側であるほど、前記電動機の出力配分が大きくなるように制御してもよい。
この場合、所定期間における内燃機関の空燃比がリーン側であるほど（即ち、空燃比が大きいほど）、電動機の出力配分が大きくされる。即ち、内燃機関におけるトルクダウン可能量の低下に応じて、電動機によるトルクダウン可能量が増大される。よって、不必要な出力配分の変更を回避しつつ、好適に変速時のトルクダウン制御を実現できる。
＜４＞
或いは電動機の出力配分を大きくする態様では、前記制御手段は、前記変速を実行する際の前記内燃機関に対する回転数の要求変化量が大きいほど、前記電動機の出力配分が大きくなるように制御してもよい。
この場合、変速を実行する際の内燃機関に対する回転数の要求変化量が大きいほど、電動機の出力配分が大きくされる。即ち、内燃機関に対する回転数の要求変化量が大きく、変速時に求められるトルクダウン量も大きいと推定される場合には、電動機の出力配分が比較的大きく増加される。一方で、内燃機関に対する回転数の要求変化量が小さく、変速時に求められるトルクダウン量も小さいと推定される場合には、電動機の出力配分が比較的小さく増加される。よって、不必要な出力配分の変更を回避しつつ、好適に変速時のトルクダウン制御を実現できる。
なお、内燃機関に対する回転数の要求変化量が一定値まで達しないような場合（即ち、要求されるトルクダウン量が小さく、トルクダウン可能量が低下した状態でも変速による不都合が発生しないと推定される場合）には、出力配分の制御を実施しないようにしても構わない。
＜５＞
本発明のハイブリッド車両の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記内燃機関の空燃比をリッチ側に変更し、且つ前記電動機の出力が低下するように制御する。
この態様によれば、所定期間における内燃機関の空燃比がリーンであるとされた場合、内燃機関のトルクダウン可能量を大きくするために、内燃機関の空燃比がリッチ側に変更される。即ち、空燃比をリッチ側に変更することで、内燃機関のトルク変動を小さくし、内燃機関自身の制御（例えば、点火時期の遅角制御等）によるトルクダウン可能量が増加される。
上述した制御によれば、変速予測時点においてはトルクダウン可能量が不足していたとしても、変速時までに十分なトルクダウン可能量を確保することができる。なお、内燃機関の空燃比は、必ずしもリッチ燃焼となるまで変更されずともよく、リーン燃焼のまま空燃比をストイキ燃焼に近づけるだけでも相応の効果は得られる。
また本態様では、上述した空燃比の変更に加えて、電動機の出力が低下するよう制御される。これにより、空燃比をリッチ側に変更することによる内燃機関の出力増大の影響を低減することができる。
＜６＞
上述した空燃比をリッチ側に制御する態様では、前記制御手段は、前記変速を実行する際の前記内燃機関に対する回転数の要求変化量が大きいほど、前記内燃機関の空燃比がリッチ側となるように制御してもよい。
この場合、変速を実行する際の内燃機関に対する回転数の要求変化量が大きいほど、内燃機関の空燃比がリッチ側へと変更される。即ち、内燃機関に対する回転数の要求変化量が大きく、変速時に求められるトルクダウン量も大きいと推定される場合には、内燃機関の空燃比が比較的大きくリッチ側へと変更される。一方で、内燃機関に対する回転数の要求変化量が小さく、変速時に求められるトルクダウン量も小さいと推定される場合には、内燃機関の空燃比が比較的小さくリッチ側へと変更される。よって、不必要な空燃比の変更を回避しつつ、好適に変速時のトルクダウン制御を実現できる。
なお、内燃機関に対する回転数の要求変化量が一定値まで達しないような場合（即ち、要求されるトルクダウン量が小さく、トルクダウン可能量が低下した状態でも変速による不都合が発生しないと推定される場合）には、空燃比の変更を実施しないようにしても構わない。
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。
第１実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示すスケルトン図である。 第１実施形態に係るハイブリッド車両の速度線図である。 第１実施形態に係るハイブリッド車両の作動係合表である。 第１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。 第１実施形態に係るハイブリッド車両の内燃機関の運転点を示すマップである。 第１実施形態に係るハイブリッド車両のエンジン走行領域及びモータ走行領域を示すマップである。 第１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。 第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における変速予測方法を示す変速線図である。 アップ変速時に発生する課題を示すタイムチャートである。 第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるアップ変速時の制御を示すタイムチャートである。 ダウン変速時に発生する課題を示すタイムチャートである。 第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるダウン変速時の制御を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるアップ変速時の制御を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるダウン変速時の制御を示すタイムチャートである。 第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。
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。
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について、図１から図１３を参照して説明する。
＜ハイブリッド車両の全体構成＞
先ず、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の全体構成（特に、駆動機構の構成）について説明する。ここに図１は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示すスケルトン図である。
図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両１は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。具体的には、ハイブリッド車両１は、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を走行用動力源として備えている。
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「電動機」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。
以下では、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を「モータジェネレータＭＧ」と総称することがある。モータジェネレータＭＧは必ずしも２つ以上備えられずともよい。また、エンジン２００とモータジェネレータＭＧとの間に、動力伝達を制御するための係合要素を有するように構成されてもよい。
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、駆動軸６を介して出力される。なお、駆動軸６にはトルクコンバータが連結されていてもよい。
駆動軸６には、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、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、第２クラッチＣ２及び第３クラッチＣ３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。第３クラッチＣ３は、駆動軸６及びサンギヤＳ１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間の動力伝達状態を所定の一方向について変更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。また、機械式の変速機以外にも、例えば等パワーのままでエンジン２００の回転数のみを変更させるような模擬的な変速機が用いられてもよい。
＜変速機により実現されるギヤ比＞
次に、図２及び３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２は、第１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３は、第１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２及び図３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（後進モードも含めると５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Ｂ２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、第３クラッチＣ３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３クラッチＣ３、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３クラッチＣ３、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Ｂ１を係合すると共に、第１クラッチＣ１、第３クラッチＣ３、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。第３クラッチＣ３及び第２ブレーキＢ２を係合すると共に、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキＢ１及び一方向クラッチＦ１を解放することで、後進モードが実現される。
ちなみに、本実施形態に係る変速機４００は、有段変速に加えて無段変速も実現可能である。無段変速時においては、ギヤ比１ＳＴを実現する際の第２ブレーキＢ２は解放された状態となる。
＜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４を参照して説明する。ここに図４は、第１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４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１０２が設けられている。エアフローメータ１０２は、外部から吸い込まれた空気の量を検出することが可能に構成されている。また、エアフローメータ１０２の後段には、吸気絞り弁１０３が設けられている。吸気絞り弁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。吸気絞り弁１０３の開閉動作により、吸気管１０１に流入する空気の量が調整される。
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、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や圧縮着火等によって点火せしめられ、シリンダ２０１内で爆発工程が行われる。爆発工程が行われると、燃焼済みの混合気（一部未燃状態の混合気を含む）は、爆発工程に続く排気工程において、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、スタートコンバータ１２３と、後処理装置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。
スタートコンバータ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。
後処理装置１２４は、排気管１２２におけるスタートコンバータ１２３より下流側に設けられており、排気中に含まれる粒子状物質を捕集して減少させる。
ＥＧＲ管１２５は、スタートコンバータ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。
＜エンジンの燃焼モード＞
次に、図５を参照しながら、上述した本実施形態に係るエンジン２００が実現し得る燃焼モードについて説明する。ここに図５は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の内燃機関の運転点を示すマップである。
図５において、本実施形態に係るエンジン２００は、上述したように過給エンジンとして構成されているため、通常のＮＡ（Natural Aspiration）燃焼に加えて、過給を行いながらの過給燃焼が実現可能とされている。また、これらＮＡ燃焼及び過給燃焼の各々について、理論空燃比に近い濃度の混合気で燃焼を行うストイキ燃焼、及び理論空燃比より薄い混合気で燃焼を行うリーン燃焼が可能とされている。
各燃焼状態は、エンジン回転数及びエンジントルクとの関係から、図中の太い実線で示す最適燃費運転点に近い運転を実現するように選択される。ただし、必ずしも最適燃費運転点での運転が実現されずともよく、状況や仕様に応じて最適燃費運転点からずれた運転点での運転が実現されても構わない。
＜ハイブリッド車両の走行モード＞
次に、図６を参照しながら、ハイブリッド車両１において実現される走行モードについて説明する。ここに図６は、第１実施形態に係るハイブリッド車両のエンジン走行領域及びモータ走行領域を示すマップである。
図６において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、エンジン２００を停止させてモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の動力のみで走行するＥＶモードと、エンジン２００を運転させてエンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の動力で走行するＨＶモードを実現可能とされている。
ＥＶモード及びＨＶモードは、ハイブリッド車両１の車速及び要求駆動力に応じて決定される。具体的には、車速及び要求駆動力が比較的低い状態では、ＥＶモードが選択され、車速及び要求駆動力が比較的高い状態では、ＨＶモードが選択される。なお、図６で示すマップは通常時のものであり、例えばエンジン２００の暖機時やＳＯＣ低下時には、モータ走行領域がなくなる（即ち、モータ走行は実施不可とされる）。
＜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、第１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１の各部の制御は、各種の電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）にて実行される。
ハイブリッドＥＣＵ６０には、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ６１、アクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ６２、モータジェネレータＭＧ１の回転速度に応じた信号を出力するＭＧ１回転数センサ６３、モータジェネレータＭＧ２の回転速度に応じた信号を出力するＭＧ２回転数センサ６４、駆動軸６の回転速度に応じた信号を出力する駆動軸回転数センサ６５、不図示のバッテリの充電量に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ６６、及びエンジン２００の空燃比を検出する空燃比センサ６７等の出力信号がそれぞれ入力される。
ハイブリッドＥＣＵ６０は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２に発生させるトルクを算出し、発生させるトルクについてＭＧＥＣＵ７０に指令を出力する。また、ハイブリッドＥＣＵ６０は、エンジン２００の運転条件を決定し、エンジン２００の運転条件についてエンジンＥＣＵ７１に指令を出力する。更に、ハイブリッドＥＣＵ６０は、ハイブリッド車両１の車速や要求駆動力等に応じて実現すべき変速比を決定し、変速機４００における第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２及び第３クラッチＣ３、並びに第１ブレーキＢ１及び第２ブレーキＢ２等の係合状態を制御する。
ＭＧＥＣＵ７０は、ハイブリッドＥＣＵ６０から入力された指令に基づき、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２に発生させるトルクに対応した電圧を算出し、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の各々に電圧を出力する。
エンジンＥＣＵ７１は、ハイブリッドＥＣＵ６０から入力された指令に基づき、吸気絞り弁１０３、点火プラグ７２、ＥＧＲバルブ１２６、インジェクタ２１０等に対して各種制御を行う。
＜ハイブリッド車両の制御装置の動作＞
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の動作について説明する。ここに図８は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作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の動作時には、ＨＶＥＣＵ６０において、変速機４００による変速の予測が行われる（ステップＳ１０１）。なお、変速の予測は、例えばハイブリッド車両１の速度及び加速度や、アクセル開度等に基づいて実行される。以下では、図９を参照して、変速予測の具体的な方法について詳細に説明する。ここに図９は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における変速予測方法を示す変速線図である。
図９に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両１では、車速及びアクセル開度に対応する変速線が予め設定されている。具体的には、車速及びアクセル開度に応じて定まる点が、変速線を跨ぐように変動する場合に、その変速線に応じた変速が実行されるように設定されている。よって、車速及びアクセル開度の変動を予測できれば、変速の実行を予測することができる。
例えば、図中のＡ点で走行中に、同じアクセル開度でギヤ比１ＳＴからギヤ比２ＮＤへの変速線と交差するＢ点との車速差ΔＶ（＝ＶＢ−ＶＡ）を計算する。次に、Ａ点での加速度αを計算し、Ｂ点に達するまで（即ち、変速するまで）の推定時間Ｔｕｐ（＝ΔＶ／α）を計算する。そして、計算された推定時間Ｔｕｐが所定値以下の場合、ギヤ比１ＳＴからギヤ比２ＮＤへの変速が間もなく開始されると予測する。
或いは、図中のＣ点で走行中に、同じ速度でギヤ比４ＴＨからギヤ比３ＲＤへの変速線と交差するＤ点とのアクセル開度差ΔＡｃｃ（＝ＡｃｃＤ−ＡｃｃＣ）を計算する。次に、Ｃ点でのアクセル開度変化率δＡｃｃを計算し、Ｄ点に達するまで（即ち、変速するまで）の推定時間Ｔｄｗｎ（＝ΔＡｃｃ／δＡｃｃ）を計算する。そして、計算された推定時間Ｔｄｗｎが所定値以下の場合、ギヤ比４ＴＨからギヤ比３ＲＤへの変速が間もなく開始されると予測する。
なお、ここでは説明の簡単化のため、アクセル開度又は車速のいずれか一方が変化しない前提で変速を予測したが、アクセル開度及び車速の両方が変化する場合であっても、上述したパラメータを用いて変速を予測することができる。
図８に戻り、上述した変速が予測されない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ハイブリッド車両１では通常時の制御が実行され（ステップＳ１０６）、一連の処理は終了する。一方で、変速が予測されると（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、空燃比センサ６７によりエンジン２００の空燃比が検出される（ステップＳ１０２）。即ち、本実施例では、本発明の「所定期間」の起点を変速が予測された時点としており、変速が予測されてから実際に変速が実行されるまで（即ち、変速機４００の変速動作が開始されるまで）の期間にエンジン２００の空燃比が検出される。なお、変速が予測されてからの期間に代えて、例えば変速機４００に対する変速指示を出力してからの期間に空燃比を判定するようにしてもよい。
空燃比が判定されると、ＨＶＥＣＵ６０において、現在のエンジン２００の回転数や変速後のギヤ比等に基づき、エンジン２００の回転数の要求変化量（即ち、変速に際して変化することが求められる回転数）が算出される（ステップＳ１０３）。
空燃比及び要求変化量が得られると、ＨＶＥＣＵ６０では、空燃比が閾値Ａ以上であり、且つ要求変化量が閾値Ｂより大きいか否かが判定される（ステップＳ１０４）。なお、ここでの閾値Ａは、エンジン２００の空燃比が、変速時における不都合が発生し得る程度に高いことを判定するための閾値であり、空燃比がリーン側となることに起因するトルクダウン可能量の低下に応じて設定される。また、閾値Ｂは、エンジン２００の要求変化量が、トルクダウン制御を実行しなければならない程度に大きい、或いは現時点でトルクダウン制御を実行してもトルクダウン量が十分でない程度に大きいことを判定するための閾値であり、予め決定される変速時のトルクダウン量に応じて設定される。
空燃比が閾値Ａ以上でない、又は要求変化量が閾値Ｂより大きくないと判定されると（ステップＳ１０４：ＮＯ）、特別な制御を実行しなくとも不都合は発生しないと判断され、通常時の制御が実行される（ステップＳ１０６）。一方で、空燃比が閾値Ａ以上であり、且つ要求変化量が閾値Ｂより大きいと判定されると（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、空燃比及び要求変化量に基づいて、モータジェネレータＭＧのバッテリ収支が変更される（ステップＳ１０５）。具体的には、モータジェネレータＭＧのバッテリ収支が放電側に制御されることで、モータジェネレータＭＧが、より大きいトルクを出力可能な状態とされる。
ここで、変速を実行する際には、トルクショックや摩擦材の耐久性悪化等を防止するために、エンジン２００のトルクダウン制御を実行することが好ましいが、エンジン２００がリーン燃焼している場合（即ち、空燃比が大きい場合）、トルク変動が大きくなることに起因して、エンジン２００自身の制御（例えば、点火時期の遅角等）によるトルクダウン量が小さくなる。このため、エンジン２００がリーン燃焼している場合は、変速時にトルクダウン制御を実行しようとしても、変速時の不都合を回避できるまでにトルクを低下できないおそれがある。
これに対し本実施形態では、上述したように、変速予測後におけるエンジン２００の空燃比が閾値Ａ以上であり、要求変化量も閾値Ｂより大きいと判定された場合（即ち、変速時の不都合が発生するおそれがあると推定される場合）、モータジェネレータＭＧのバッテリ収支が放電側に変更される。よって、エンジン２００自身の制御によって十分なトルクダウンが実現できない場合であっても、モータジェネレータＭＧから出力されるトルクを利用して、エンジン２００のトルクダウンが実現できる。
なお、バッテリ収支をどの程度放電側に変更するかは、トルクダウン可能量の不足分に応じて決定されればよい。例えば、空燃比がより大きい場合（即ち、よりリーン側である場合）には、より大きく放電側に変更し、エンジンの回転数に対する要求変化量がより大きい場合には、より大きく放電側に変更すればよい。
＜変速時制御の具体例＞
次に、図１０から図１３を参照しながら、変速時に発生し得る不都合及びそれを解消するための本実施形態に係る制御の具体例について説明する。ここに図１０は、アップ変速時に発生する課題を示すタイムチャートであり、図１１は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるアップ変速時の制御を示すタイムチャートである。また図１２は、ダウン変速時に発生する課題を示すタイムチャートであり、図１３は、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるダウン変速時の制御を示すタイムチャートである。
図１０に示すように、アップ変速時において上述した本実施形態に係る変速時の制御（即ち、トルクダウン可能量に余裕を持たせるための制御）を実行できないとすると、図に示すようにバッテリ収支が充電制限値に近い状態であった場合に、モータジェネレータＭＧ１から十分なトルクを出力できない状況が発生してしまう。即ち、バッテリの充電制限によりモータジェネレータＭＧ１の動作が制限されてしまい、イナーシャ相において、エンジン２００のトルクを低下させるための反対トルクを十分に出力できない状況に陥る。この結果、エンジン回転数の低下が遅れ、変速時におけるトルクショックや摩擦材の耐久性悪化等が発生してしまう。
これに対し本実施形態では、図１１に示すように、アップ変速が予測された時点でバッテリ収支が放電側に変更される。このため、モータジェネレータＭＧ１における出力トルクにある程度の余裕が発生する。よって、エンジン２００のトルクを低下させるべきイナーシャ相において、十分な反対トルクを出力することが可能となる。従って、図１０で示したような変速時における不都合の発生を回避することができる。なお、変速が終了した後は、再びバッテリ収支を充電側に戻す制御が実行される。
ちなみに、変速予測時のバッテリ収支制御においては、図に示すようにエンジン２００の出力トルクを減少させ、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクを増加させるようにトルク分担を変更すればよい。同様に、変速終了後のバッテリ収支制御においては、図に示すようにエンジン２００の出力トルクを増加させ、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクを減少させるようにトルク分担を変更すればよい。
図１２に示すように、ダウン変速時において上述した本実施形態に係る変速時の制御を実行できないとすると、図に示すようにバッテリ収支が充電制限値に近い状態であった場合に、モータジェネレータＭＧ２から十分なトルクを出力できない状況が発生してしまう。即ち、バッテリの充電制限によりモータジェネレータＭＧ２の動作が制限されてしまい、イナーシャ相の終了間際において、エンジン２００のトルクを低下させるための反対トルクを十分に出力できない状況に陥る。この結果、上述したアップ変速時と同様に、変速時におけるトルクショックや摩擦材の耐久性悪化等が発生してしまう。
これに対し本実施形態では、図１３に示すように、ダウン変速が予測された時点でバッテリ収支が放電側に変更される。このため、モータジェネレータＭＧ２における出力トルクにある程度の余裕が発生する。よって、エンジン２００のトルクを低下させるべきイナーシャ相において、十分な反対トルクを出力することが可能となる。従って、図１２で示したような変速時における不都合の発生を回避することができる。なお、変速が終了した後は、再びバッテリ収支を充電側に戻す制御が実行される。
ちなみに、変速予測時のバッテリ収支制御においては、図に示すようにエンジン２００の出力トルクを減少させ、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクを増加させるようにトルク分担を変更すればよい。同様に、変速終了後のバッテリ収支制御においては、図に示すようにエンジン２００の出力トルクを増加させ、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクを減少させるようにトルク分担を変更すればよい。
以上説明したように、第１実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、変速を予測してバッテリ収支を変更することで、トルクダウン可能量を大きくすることができる。よって、エンジン２００がリーン燃焼している場合であっても、変速が実行される際に十分なトルクダウン制御が実現できる。従って、変速時に発生し得るトルクショックや摩擦材の耐久性悪化等の不都合を好適に回避できる。
＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について、図１４から図１６を参照して説明する。なお、第２実施形態は、上述した第１実施形態と比較して一部の動作が異なるのみであり、他の動作や装置構成については概ね同様である。このため、以下では第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
＜ハイブリッド車両の制御装置の動作＞
先ず、図１４を参照しながら、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について説明する。ここに図１４は、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。
図１４において、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、ＨＶＥＣＵ６０において、変速機４００による変速の予測が行われる（ステップＳ２０１）。なお、変速の予測については、第１実施形態と同様であるため（図９参照）、ここでの詳細な説明は省略する。
変速が予測されない場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ハイブリッド車両１では通常時の制御が実行され（ステップＳ２０７）、一連の処理は終了する。一方で、変速が予測されると（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、空燃比センサ６７によりエンジン２００の空燃比が検出される（ステップＳ２０２）。また、ＨＶＥＣＵ６０において、現在のエンジン２００の回転数や変速後のギヤ比等に基づき、エンジン２００の回転数の要求変化量（即ち、変速に際して変化することが求められる回転数）が算出される（ステップＳ２０３）。
空燃比及び要求変化量が得られると、ＨＶＥＣＵ６０では、空燃比が閾値Ａ以上であり、且つ要求変化量が閾値Ｂより大きいか否かが判定される（ステップＳ２０４）。即ち、第１実施形態と同様に、変速時の不都合が発生し得る状況であるか否かが判定される。
空燃比が閾値Ａ以上でない、又は要求変化量が閾値Ｂより大きくないと判定されると（ステップＳ２０４：ＮＯ）、特別な制御を実行しなくとも不都合は発生しないと判断され、通常時の制御が実行される（ステップＳ２０６）。一方で、空燃比が閾値Ａ以上であり、且つ要求変化量が閾値Ｂより大きいと判定されると（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、バッテリの充電制限に一定の余裕があるか否かが判定される（ステップＳ２０５）。具体的には、後述する空燃比の変更制御に伴うバッテリ収支の変動に対応できる程度に、バッテリの充電制限に余裕があるか否かが判定される。
バッテリの充電制限に余裕がないと判定されると（ステップＳ２０５：ＮＯ）、以降の処理は行われず、通常時の制御が実行される（ステップＳ２０７）。一方で、バッテリの充電制限に余裕があると判定されると（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、空燃比がリーンからストイキに（即ち、リッチ側に）変更されると共に、モータジェネレータＭＧ２のトルクダウン制御が実行される（ステップＳ２０６）。
上述した制御によれば、変速予測時点においてはトルクダウン可能量が不足していたとしても、変速時までに十分なトルクダウン可能量を確保することができる。即ち、リーン燃焼であるが故に減少していたトルクダウン可能量が、ストイキ燃焼に変更されることで増加し、十分なトルクダウン可能量が確保される。また、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクが低下するよう制御され、空燃比をリッチ側に変更することによるエンジン２００の出力増大の影響が低減される。
なお、空燃比をどの程度リッチ側に変更するかは、トルクダウン可能量の不足分に応じて決定されればよい。例えば、空燃比がより大きい場合（即ち、よりリーン側である場合）には、より大きくリッチ側に変更し、エンジンの回転数に対する要求変化量がより大きい場合には、より大きくリッチ側に変更すればよい。
＜変速時制御の具体例＞
次に、図１５及び図１６を参照しながら、第２実施形態に係る変速時の制御の具体例について説明する。ここに図１５は、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるアップ変速時の制御を示すタイムチャートである。また図１６は、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるダウン変速時の制御を示すタイムチャートである。
図１５に示すように、第２実施形態によれば、アップ変速が予測された時点で空燃比がリッチ側に変更される。このため、エンジン２００におけるトルク変動が減少し、トルクダウン可能量が増加する。よって、変速時において、エンジン２００自身の制御（例えば、点火時期の遅角制御等）によってトルクダウン制御を好適に実行できる。なお、変速が終了した後は、再び空燃比を変更前の状態（即ち、リーン側）に戻す制御が実行される。
ちなみに、変速予測時の空燃比制御においては、図に示すようにエンジン２００の出力トルクが増加するため、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクを減少させることで総出力トルクが調整される。同様に、変速終了後の空燃比制御においては、図に示すようにエンジン２００の出力トルクを減少するため、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクを増加させることで総出力トルクが調整される。
また図１６に示すように、第２実施形態によれば、ダウン変速が予測された時点で空燃比がリッチ側に変更される。このため、エンジン２００におけるトルク変動が減少し、トルクダウン可能量が増加する。よって、変速時において、エンジン２００自身の制御（例えば、点火時期の遅角制御等）によってトルクダウン制御を好適に実行できる。なお、変速が終了した後は、再び空燃比を変更前の状態（即ち、リーン側）に戻す制御が実行される。
なお、アップ変速時と同様に、変速予測時の空燃比制御においては、エンジン２００の出力トルクが増加するため、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクを減少させることで総出力トルクが調整される。また、変速終了後の空燃比制御においては、エンジン２００の出力トルクを減少するため、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクを増加させることで総出力トルクが調整される。
以上説明したように、第２実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、変速を予測して空燃比を変更することで、エンジン自身の制御によるトルクダウン可能量を大きくすることができる。よって、変速予測時のエンジン２００がリーン燃焼している場合であっても、変速が実行される際に十分なトルクダウン制御が実現できる。従って、変速時に発生し得るトルクショックや摩擦材の耐久性悪化等の不都合を好適に回避できる。
＜第３実施形態＞
続いて、第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置について、図１７を参照して説明する。なお、第３実施形態は、上述した第１及び第２実施形態と比較して一部の動作が異なるのみであり、他の動作や装置構成については概ね同様である。このため、以下では第１及び第２実施形態と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
＜ハイブリッド車両の制御装置の動作＞
先ず、図１７を参照しながら、第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について説明する。ここに図１７は、第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。
図１７において、第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、ＨＶＥＣＵ６０において、変速機４００による変速の予測が行われる（ステップＳ３０１）。なお、変速の予測については、第１実施形態と同様であるため（図９参照）、ここでの詳細な説明は省略する。
変速が予測されない場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、ハイブリッド車両１では通常時の制御が実行され（ステップＳ３０９）、一連の処理は終了する。一方で、変速が予測されると（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、空燃比センサ６７によりエンジン２００の空燃比が検出される（ステップＳ３０２）。また、ＨＶＥＣＵ６０において、現在のエンジン２００の回転数や変速後のギヤ比等に基づき、エンジン２００の回転数の要求変化量（即ち、変速に際して変化することが求められる回転数）が算出される（ステップＳ３０３）。
空燃比及び要求変化量が得られると、ＨＶＥＣＵ６０では、空燃比が閾値Ａ以上であり、且つ要求変化量が閾値Ｂより大きいか否かが判定される（ステップＳ３０４）。即ち、第１及び第２実施形態と同様に、変速時の不都合が発生し得る状況であるか否かが判定される。
空燃比が閾値Ａ以上でない、又は要求変化量が閾値Ｂより大きくないと判定されると（ステップＳ３０４：ＮＯ）、特別な制御を実行しなくとも不都合は発生しないと判断され、通常時の制御が実行される（ステップＳ３０９）。一方で、空燃比が閾値Ａ以上であり、且つ要求変化量が閾値Ｂより大きいと判定されると（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、バッテリの放電制限に一定の余裕があるか否かが判定される（ステップＳ３０５）。具体的には、第１実施形態において説明したようにバッテリ収支を放電側に制御した場合に、バッテリの放電制限が問題とならないかが判定される。より具体的には、例えば変更予測時点でのバッテリ収支がバッテリの放電制限値に近い場合、バッテリ収支を放電側に変更すると、バッテリの放電制限値にかかってしまう。よって、バッテリ収支を十分に放電側に変更することができない。従って、このような場合は、バッテリの放電制限に余裕はないと判定される。
バッテリの放電制限に余裕があると判定されると（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、空燃比及び要求変化量に基づいて、モータジェネレータＭＧのバッテリ収支が変更される（ステップＳ３０６）。即ち、第１実施形態と同様に、モータジェネレータＭＧのバッテリ収支が放電側に制御されることで、モータジェネレータＭＧが、より大きいトルクを出力可能な状態とされる。従って、変速時のトルクダウン制御を好適に実行することが可能となる。
他方で、バッテリの放電制限に余裕がないと判定されると（ステップＳ３０６：ＮＯ）、バッテリの充電制限に一定の余裕があるか否かが判定される（ステップＳ３０７）。即ち、バッテリ収支の変更によるトルクダウン可能量の増加は見込めないと判断され、第２実施形態で説明した空燃比の変更制御が実行できるか否かが判定される。
バッテリの充電制限に余裕があると判定されると（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、空燃比がリーンからストイキに（即ち、リッチ側に）変更されると共に、モータジェネレータＭＧ２のトルクダウン制御が実行される（ステップＳ２０６）。即ち、リーン燃焼であるが故に減少していたトルクダウン可能量が、ストイキ燃焼に変更されることで増加し、十分なトルクダウン可能量が確保される。また、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクが低下するよう制御され、空燃比をリッチ側に変更することによるエンジン２００の出力増大の影響が低減される。
なお、バッテリの充電制限に余裕がないと判定されると（ステップＳ３０７：ＮＯ）、バッテリ収支の変更も、空燃比の変更も実行できないと判断され、通常時の制御が実行される（ステップＳ３０９）。
以上説明したように、第３実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、変速を予測した際に、条件に応じて、バッテリ収支の変更制御又は空燃比の変更制御のいずれかが適宜選択され実行される。よって、バッテリ収支の変更制御又は空燃比の変更制御のいずれか一方の制御が実行できないような状況であっても、他方の制御によって確実にトルクダウン可能量を増加させることができる。従って、変速時に発生し得るトルクショックや摩擦材の耐久性悪化等の不都合を一層好適に回避できる。
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
６ 駆動軸
６０ ＨＶＥＣＵ
６１ 車速センサ
６２ アクセル開度センサ
６３ ＭＧ１回転数センサ
６４ ＭＧ２回転数センサ
６５ 駆動軸回転数センサ
６６ ＳＯＣセンサ
６７ 空燃比センサ
７０ ＭＧＥＣＵ
７１ エンジンＥＣＵ
７２ 点火プラグ
１０１，１１１ 吸気管
１０２ エアフローメータ
１０３ 吸気絞り弁
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 スタートコンバータ
１２４ 後処理装置
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
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，Ｃ３ クラッチ
Ｆ１ 一方向クラッチ
Ｂ１，Ｂ２ ブレーキ

Claims (6)

  1. 空燃比を変更可能な内燃機関及び電動機を含む動力源と、
    前記内燃機関の回転数を変更可能な変速手段と
    を備えたハイブリッド車両を制御する装置であって、
    実際に前記変速手段による変速が開始されるまでの所定期間において、前記内燃機関の空燃比を判定する空燃比判定手段と、
    前記所定期間における前記内燃機関の空燃比がリーンである場合に、前記内燃機関のトルクダウン可能量が大きくなるように、前記内燃機関及び前記電動機の少なくとも一方を制御する制御手段と
    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. 前記制御手段は、前記内燃機関及び前記電動機の出力配分について、前記所定期間における前記内燃機関の空燃比がリーンである場合は、前記内燃機関の空燃比がリッチである場合と比べて前記電動機の出力配分が大きくなるように制御す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. 前記制御手段は、前記内燃機関の空燃比がリーン側であるほど、前記電動機の出力配分が大きくなるように制御することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  4. 前記制御手段は、前記変速を実行する際の前記内燃機関に対する回転数の要求変化量が大きいほど、前記電動機の出力配分が大きくなるように制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  5. 前記制御手段は、前記内燃機関の空燃比をリッチ側に変更し、且つ前記電動機の出力が低下するように制御す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。
  6. 前記制御手段は、前記変速を実行する際の前記内燃機関に対する回転数の要求変化量が大きいほど、前記内燃機関の空燃比がリッチ側となるように制御することを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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