JP7211536B2 - ハイブリッド車両制御方法及びハイブリッド車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御に関する。

電動機及び発電機として機能する発電モータが、歯車機構を介して内燃機関と接続されるハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両において、発電モータのトルクが（モータトルク）がゼロ［Ｎｍ］に近い場合に、内燃機関のトルク変動が歯車機構に伝達することによってギヤ噛み合い部のバックラッシ間で互いに衝突して連続歯打ち音等の異音が発生することが知られている。ＪＰ２０１６－１２０７５１Ａには、上記の異音の発生を回避するために、ゼロ［Ｎｍ］に近い所定値を中心とするモータトルクの制限範囲を設け、この制限範囲を回避するようモータトルクを制御することが開示されている。

ところで、ブレーキ作動時に内燃機関の吸気負圧を利用したアシスト（つまりブレーキペダル踏力の増幅）を行なう倍力装置が知られている。上記ハイブリッド車両において、内燃機関で発電モータを駆動して発電している状態から、ブレーキ作動用の負圧を生成する場合には、内燃機関のトルク（エンジントルクともいう）を低下させる必要があり、これに応じてモータトルクも低下させる必要がある。

しかし、上記文献の制御では、モータトルクは制限範囲に入らないように制御される。モータトルクを制限範囲に対して負の側、つまり発電モータが発電機として機能する側に制御すると、そのモータトルクに応じたエンジントルクを発生させるためにスロットルバルブ開度が大きくなり、十分な負圧が得られないおそれがある。このため、上記文献の制御では、発電状態から負圧を生成する場合に、モータトルクは制限範囲に対して正の側、つまり発電モータが電動機として機能する側に制御される。これに応じて、内燃機関は燃料を燃焼することで作動するファイアリング状態から発電モータのトルクにより駆動されるモータリング状態に遷移することとなる。その結果、発電モータのトルクの正負が逆転することとなり、この逆転に伴って歯車機構の歯車の噛み合いが変わる際に、歯打ち音が発生する。

そこで本発明は、発電モータと内燃機関とが歯車機構を介して接続されるハイブリッド車両において、歯車機構における歯打ち音の発生を抑制することを目的とする。

本発明のある態様によれば、内燃機関がファイアリング状態のときに、内燃機関と歯車機構を介して接続された発電モータで発電し、かつ、ブレーキ作動時に内燃機関の吸気負圧を用いたアシストを行なうハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御方法が提供される。このハイブリッド車両制御方法では、制御部が、車室内において内燃機関の作動音がファイアリング状態で発電モータのトルクがゼロ付近である場合に内燃機関のトルク変動が歯車機構に伝達することによって歯車機構にて発生する連続歯打ち音より大きくなるエンジン回転速度の最小値を回転速度閾値として設定し、エンジン回転速度が回転速度閾値以上のファイアリング状態でブレーキペダルの踏力の増幅を行うために負圧を生成する必要がある場合には、ファイアリング状態で当該エンジン回転速度を維持しつつ負圧を生成する。また、制御部は、エンジン回転速度が回転速度閾値未満のファイアリング状態でブレーキペダルの踏力の増幅を行うために負圧を生成する必要がある場合には、ファイアリング状態から発電モータにより内燃機関を回転させるモータリング状態へ切り替えて負圧を生成する。

図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のシステムの概略構成図である。 図２は、内燃機関の作動点マップである。 図３は、負圧生成のための制御ルーチンを示すフローチャートである。 図４は、車速とマスターバック負圧との関係を示す図である。 図５は、乗員に伝わるノイズとエンジン回転速度との関係を示す図である。 図６は、生成可能な吸気圧力とエンジントルクとの関係を示す図である。 図７は、実施形態における負圧生成方法についてまとめた表である。 図８は、油温閾値のマップである。 図９は、実施形態にかかる制御によりファイアリング状態のまま負圧生成を行なった場合のタイミングチャートである。 図１０は、比較例としての、ファイアリング状態からモータリング状態に切り替えて負圧生成を行なった場合のタイミングチャートである。 図１１は、実施形態にかかる制御によりファイアリング状態からモータリング状態に切り替えて負圧生成を行なった場合のタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のシステムの概略構成図である。

本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関１により発電モータ４を駆動し、発電モータ４で発生した電力でバッテリ６を充電し、バッテリ６の電力で図示しない走行用のモータを駆動する、いわゆるシリーズハイブリッド式の車両である。

発電モータ４は、複数の歯車で構成されるギヤ機構３を介して内燃機関１と機械的に接続されている。ギヤ機構３は本発明に係る歯車機構に相当する。また、発電モータ４はインバータ５を介してバッテリ６と電気的に接続されている。なお、発電モータ４からバッテリ６を経由せずに図示しない走行用モータに電力を供給する電力供給路を追加してもよい。

内燃機関１が燃料を燃焼させて稼働する状態（以下、ファイアリング状態ともいう）のときに、発電モータ４は発電を行なう。また、発電モータ４はバッテリ６の電力により力行して、内燃機関１を回転させる機能も併せ持つ。内燃機関１が発電モータ４によって回転する状態を、モータリング状態という。

内燃機関１の燃料噴射量、点火時期等は、エンジンコントローラ２１により制御される。バッテリ６の充放電量は、バッテリコントローラ２３により制御される。エンジンコントローラ２１及びバッテリコントローラ２３は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して統合コントローラ２０と情報交換可能に接続されている。統合コントローラ２０は、各コントローラからの情報に基づいて、内燃機関１及び図示しない走行用モータ等の各要素の動作を統合制御する。統合コントローラ２０は本発明にかかる制御部に相当する。

本実施形態に係るハイブリッド車両の制動システムは、公知のシステムである。運転者がブレーキペダル８を操作すると、ブレーキペダル踏力がマスターバック７により増幅され、油圧回路を介してブレーキ機構１１が作動する。マスターバック７は本発明に係る制動力増幅装置に相当する。ブレーキ機構１１は本発明にかかるブレーキ装置に相当する。

マスターバック７は、内燃機関１の吸気負圧を利用してブレーキペダル踏力を増幅する機能を有する。そのために、マスターバック７には、内燃機関１のコレクタタンク２から負圧を導入するための負圧配管９が接続されている。負圧配管９には、コレクタタンク２がマスターバック７内より低圧になると開弁するチェックバルブ１０が介装されている。

マスターバック７の負圧は、第１センサ３０及び第２センサ３１の２つの負圧センサにより検出される。第１センサ３０は検出信号を統合コントローラ２０に出力し、第２センサ３１は検出信号をエンジンコントローラ２１に出力する。エンジンコントローラ２１には、第２センサ３１の検出信号の他に、車外の大気圧を検出する大気圧センサ３２の検出信号も入力される。エンジンコントローラ２１は、第２センサ３１が検出した負圧と、大気圧センサ３２が検出した大気圧とを、統合コントローラ２０に出力する。

統合コントローラ２０は、入力された情報に基づいて、マスターバック７の負圧が十分な制動力を発揮できる大きさか否かを判断し、負圧が不足している場合には負圧生成の為の制御を行なう。

なお、上記の制動システムが、第１センサ３０及び第２センサ３１の２つの負圧センサを備えるのは、システムの冗長化のためである。すなわち、第１センサ３０及び第２センサ３１の何れか一方が正確な負圧を検出できなくなった場合でも、ブレーキシステムを正常に機能させるためである。

次に、本実施形態における負圧生成の方法について説明する。

上述したハイブリッド車両では、エンジントルク及びエンジン回転速度により定まる内燃機関１の動作点は、基本的にはバッテリ６の充電状態や車両の消費電力量に基づく目標発電量に応じて定まる。例えば、バッテリ６が満充電に近く、車両が低速走行しているために消費電力量が少ない場合には、低回転速度かつ低トルクの作動点（図２の作動点Ａ１）となる。これに対し、バッテリ６の充電量が少なく、かつ車両が高速走行や加速しているために消費電力量が多い場合には、高回転速度かつ高トルクの作動点（図２の作動点Ｃ１）となる。また、バッテリ６の充電状態や車両の消費電力量によっては、作動点Ａ１と作動点Ｃ１の間の作動点（図２の作動点Ｂ１）となることもある。

ただし、上記の通り、マスターバック７の負圧が不足して負圧を生成する必要がある場合には、作動点は負圧生成用の作動点に切り替えられる。負圧生成用の作動点とは、コレクタタンク２内で負圧が十分に発達する程度にスロットル開度が小さくなる作動点であり、例えば、アイドリング状態となる作動点である。ここでいうアイドリング状態とは、内燃機関１が自身のフリクションに打ち勝って自律運転するために必要十分なトルクしか発生していない状態のことである。アイドリング状態におけるエンジントルクの目標値はゼロ［Ｎｍ］である。

例えば、図２において、内燃機関１が作動点Ｂ１で稼働している状態から負圧生成する場合には、作動点は作動点Ｂ２に切り替わる。同様に作動点Ｃ１で稼働している状態であれば作動点は作動点Ｃ２に切り替わる。なお、作動点Ｂ１から作動点Ｂ２への変化、及び作動点Ｃ１から作動点Ｃ２への変化において、エンジン回転速度が変化していないのは、エンジン回転速度が変化することによって運転者に違和感を与えることを防止するためである。エンジントルクの低下に応じてモータトルクを低下させることで、エンジン回転速度を一定に維持することができる。

ところで、モータトルクを低下させると、ギヤ機構３の歯車同士の噛み合いが緩くなるので、ギヤ機構３のインプットシャフトに内燃機関１のトルク変動が伝達されることにより歯車の噛み合い部のバックラッシ間で互いに衝突して連続歯打ち音等の異音が発生するという問題がある。連続歯打ち音は、内燃機関１とギヤ機構３のインプットシャフトとの間にダンパ機構を設けて、伝達されるトルク変動を吸収することによってある程度は吸収できるが、低回転速度領域に抑制しきれない領域（例えば図２の領域Ｓ）が残る。

そこで、連続歯打ち音を防止するために、領域Ｓには内燃機関１の作動点を設定しないこととする。そうすると、図２の作動点Ａ１で稼働している状態から負圧生成する場合には、作動点をアイドリング状態にすることはできない。この場合には、内燃機関１をモータリング状態（図２の作動点Ａ２）にすれば負圧を生成する。

上述した負圧生成の制御について具体的に説明する。

統合コントローラ２０は、負圧生成要求が生じたときに図３に示す制御ルーチンを実行する。まず、負圧生成要求について図４を参照して説明する。

図４は、車速と、車両を停止させるのに必要な制動力が得られるマスターバック７の負圧（必要負圧ともいう）との関係を示す図である。縦軸は負圧であり、負圧が大きいということは、圧力の絶対値が大きいことを意味する。なお、図中に破線で示したＭＡＸ容量は、マスターバック７に貯めることができる最大の負圧である。

必要負圧は車速に応じて変わるものである。そこで、図中に２点鎖線で示すように、車速に応じたＯＮ閾値を設定し、マスターバック７の負圧がＯＮ閾値を下回ったら統合コントローラ２０は負圧生成要求を発する。

次に、図３の制御ルーチンについて説明する。

図３は、負圧生成要求が生じたときに統合コントローラ２０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。

ステップＳ１００で、統合コントローラ２０は、発電モータ４が発電中か否かを判定する。具体的には、内燃機関１がファイアリング状態であれば発電中であると判断し、内燃機関１が停止状態またはモータリング状態であれば発電中ではないと判断する。発電中であると判断した場合はステップＳ１１０の処理を実行し、そうでない場合はステップＳ１７０の処理を実行する。

ステップＳ１７０で、統合コントローラ２０は内燃機関１を停止し、かつ発電モータ４を力行させることにより、モータリング状態で負圧を生成する。

ステップＳ１１０で、統合コントローラ２０はエンジン回転速度が後述する回転速度閾値以上であるか否かを判定し、回転速度閾値以上であればステップＳ１２０の処理を実行し、そうでない場合はステップＳ１７０の処理を実行する。

回転速度閾値は、予め設定した値であり、ファイアリング状態でギヤ機構３にて発生する連続歯打ち音が、車両品質上、問題にならないエンジン回転速度である。ここでいう「品質上、問題にならない」とは、連続歯打ち音が発生しないことはもちろんのこと、連続歯打ち音は発生するものの内燃機関の作動音にかき消されることで乗員には伝わらないことも含む。内燃機関１を搭載する車両であれば、内燃機関１の作動音は当然聞えるものであり、車両の乗員は内燃機関１の作動音に対して違和感を覚えることはない。したがって、内燃機関１の作動音が連続歯打ち音より大きければ、連続歯打ち音が発生していても乗員に違和感を与えることはない。

ここで、回転速度閾値の設定方法について説明する。連続歯打ち音と内燃機関１の作動音には、図５に示すような関係がある。図５は縦軸が連続歯打ち音及び内燃機関１の作動音といった乗員に伝わるノイズであり、横軸がエンジン回転速度である。

図示する通り、連続歯打ち音はエンジン回転速度によらずほぼ一定であるのに対し、内燃機関１の作動音は、エンジン回転速度が高くなるほど大きくなる。上記の通り内燃機関１の作動音が連続歯打ち音より大きければ品質上の問題はないので、回転速度閾値は内燃機関１の作動音と連続歯打ち音との交点におけるエンジン回転速度であるＮ１となる。

なお、図５にも示した通り、内燃機関１の作動音は、エンジン回転速度が同じでもエンジントルクが大きくなるほど大きくなる。つまり、エンジントルクが大きくなるほど、回転速度閾値を低くすることができる。しかし、負圧生成する際にはエンジントルクの目標値はゼロ［Ｎｍ］またはそれに近い値となるので、回転速度閾値を設定する際には、負圧生成する際のエンジントルクを用いる。

上記の通り、回転速度閾値は、車室内において内燃機関１の作動音が連続歯打ち音より大きくなるエンジン回転速度の最小値である。

なお、連続歯打ち音は歯車同士が互いに衝突することにより生じるのだから、連続歯打ち音が生じるときには歯車を収容するケースに振動が生じる。また、当該ケースには、インプットシャフトを介して伝達される内燃機関１のトルク変動に起因する振動も生じる。そこで、当該ケースに例えば加速度ピックアップを設置して、内燃機関１がファイアリング状態のときの当該ケースの振動の振幅を検出し、検出した振動の振幅が目標値を下回るときのエンジン回転速度を回転速度閾値とすることもできる。ここでいう目標値とは、内燃機関の作動音が連続歯打ち音より大きくなる最低のエンジン回転速度における振動の振幅である。

フローチャートの説明に戻る。

ステップＳ１２０で、統合コントローラ２０は、図示しない油温センサで検出したエンジン油温が後述する油温閾値以上であるか否かを判定し、油温閾値以上であればステップＳ１３０の処理を実行し、そうでなければステップＳ１７０の処理を実行する。エンジン油温を用いた判定を行なうのは以下の理由による。

エンジン油温が低いと内燃機関１のフリクションが大きくなるので、エンジントルクがゼロ［Ｎｍ］の状態を維持するために、常温時に比べてスロットルバルブ開度を大きくする必要がある。しかし、スロットルバルブ開度を大きくするとコレクタタンク２内の負圧（つまり吸気負圧）が発達しないので、マスターバック７に目標負圧を貯めることができなくなる。そこで、マスターバック７に目標負圧を貯めることができるか否かの判定の１つとして、エンジン油温を用いた判定を行なう。

油温閾値は、マスターバック７に目標負圧を貯めることができる程度のスロットルバルブ開度で、内燃機関１がエンジントルクをゼロ［Ｎｍ］で自律運転可能なエンジン油温の下限値である。具体的な値は内燃機関１の仕様及び使用するエンジンオイルの仕様により異なるが、一般的に低油温と呼ばれる温度、例えばゼロ［℃］付近になる。

ステップＳ１３０で、統合コントローラ２０は、ファイアリング状態のまま負圧生成を開始する。例えば、図２の作動点Ｂ１で稼働していたのであれば、作動点を作動点Ｂ２に切り替える。具体的には、内燃機関１のエンジントルクをゼロ［Ｎｍ］とし、これに応じてスロットルバルブを閉じる。このとき、内燃機関１のトルク低下に応じて発電モータ４のモータトルクを制御することによって、内燃機関１のエンジン回転速度を一定に維持する。なお、本実施形態のハイブリッドシステムでは、内燃機関１のエンジン回転速度はエンジントルクには依存せず、発電モータ４のモータトルクに依存する。つまり、内燃機関１はエンジントルクを発生するよう制御されるだけであり、発生しているエンジントルクに応じて発電モータ４のモータトルクの大きさを制御することによって、所望のエンジン回転速度を実現する。

ステップＳ１４０で、統合コントローラ２０は負圧生成が完了したか否か、つまりマスターバック７に目標負圧が貯まったか否かを判断する。貯まった場合はステップＳ１５０の処理を実行し、貯まっていない場合はステップＳ１６０の処理を実行する。

負圧生成の完了とは、マスターバック７の負圧が、図４のＯＦＦ閾値に達したことをいう。ＯＦＦ閾値は、例えば、低速域における数回のブレーキ操作に対応できる程度の負圧に設定する。

ステップＳ１５０で、統合コントローラ２０は、負圧生成要求を解除して負圧生成制御を終了する。負圧生成制御の終了により、ファイアリング状態で負圧生成をした場合はそのままファイアリング状態が継続される。一方、モータリング状態で負圧生成をした場合はファイアリング状態への切り替えが行われる。

ステップＳ１６０で、統合コントローラ２０は、負圧生成を開始してから後述する所定時間が経過したか否かを判断し、経過している場合はステップＳ１７０の処理を実行し、経過していない場合はステップＳ１３０の処理に戻る。所定時間は本発明にかかる制限時間に相当する。本ステップの判断を行なうのは、以下の理由による。

一般的に、内燃機関の制御においては、エンジントルクの指令値と実値とを一致させるべく、スロットルバルブ開度の学習及び学習に基づく補正が行われる。このため、アイドリング状態（エンジントルクの目標値をゼロ［Ｎｍ］の状態）におけるスロットルバルブ開度は、大きくなるよう補正されることがあり、その結果、エンジントルクの目標値をゼロ［Ｎｍ］に設定しても、マスターバック７に目標負圧を貯められないおそれがある。例えば、生成可能な吸気圧力とエンジントルクとの関係を示す図６において、学習前はアイドリング状態での作動点が目標負圧を生成可能な作動点Ｄであったのに、スロットルバルブ開度が大きくなる方向に補正されることで作動点が作動点Ｅに変化することがある。作動点Ｅにおける吸気圧力は、負圧ではあるものの、目標吸気負圧を生成するには不足する。つまり、いくら時間をかけても、作動点Ｅの状態ではいくら時間をかけても目標負圧を貯めることはできない。

そこで、所定時間を用いた判断を行い、所定時間が経過しても負圧生成が完了しない場合にはモータリング状態（図６の作動点Ｆ）での負圧生成に切り替えることとした。モータリング状態であれば、内燃機関１は停止し、スロットルバルブは学習の状態に関わらず全閉となるので、負圧生成が可能となるからである。

所定時間は、内燃機関１が目標負圧を生成できる状態にあるときに、目標負圧に達するまでに要する時間（必要時間ともいう）と、いわゆる意地悪操作がされた可能性を考慮したマージン時間との合計時間とする。

必要時間は、マスターバック７の容積と負圧生成速度とから算出可能である。なお、負圧生成速度は主にチェックバルブ１０のオリフィス径により定まるものであり、本実施形態で用いるマスターバック７及びチェックバルブ１０であれば、負圧生成初期の差圧、標高および内燃機関１の状態にかかわらず、３～１０［ｓｅｃ］程度あれば目標負圧に到達する。そこで、本実施形態では必要時間を３～１０［ｓｅｃ］とする。

いわゆる意地悪操作とは、例えばブレーキの連続操作であり、ブレーキが連続操作されれば、制動システムやスロットルバルブが正常であっても、目標負圧に達するまでの時間が伸びる。そこで、マージン時間（例えば３～１０［ｓｅｃ］）を設ける。したがって、本実施形態では、所定時間は６～２０［ｓｅｃ］ということになる。もちろん、必要時間とマージン時間を上記とは異なる設定にしても構わない。

なお、例えばスロットルバルブの固着等、上記学習とは別の理由でスロットルバルブの開度が目標値からずれる場合もある。その場合には、本ステップの判断結果に応じてモータリング状態に切り替える。

統合コントローラ２０は、ステップＳ１７０の処理を実行した場合はステップＳ１８０に進み、ステップＳ１４０と同様に負圧生成が完了したか否かを判断し、完了した場合は上述したステップＳ１５０の処理を実行し、完了していない場合はステップＳ１７０の処理に戻る。

図７は、上述した制御ルーチンによる、本実施形態の負圧生成方法についてまとめた表である。

負圧生成要求が発生したときに、内燃機関１がモータリング状態または停止状態であれば、内燃機関１をモータリング状態にして負圧を生成する（図３のステップＳ１００、Ｓ１７０）。

負圧生成要求が発生したときに、内燃機関１が回転速度閾値未満でのファイアリング状態、つまり発電状態であれば、内燃機関１をモータリング状態にして負圧を生成する（図３のステップＳ１１０、Ｓ１７０）。

負圧生成要求が発生したときに、内燃機関１が回転速度閾値以上でのファイアリング状態、つまり発電状態であれば、発電状態のままで目標負圧の生成が可能か否かを判断する。そして、発電状態のままで目標負圧の生成が可能と判断した場合には、発電状態でエンジン回転速度を一定に維持したまま負圧生成を行なう（図３のステップＳ１２０、Ｓ１３０）。一方、発電状態では目標負圧の生成が不可能と判断した場合は、モータリング状態に切り替えることにより負圧生成を行なう（図３のステップＳ１２０、Ｓ１７０）。

（変形例）
次に、本実施形態の変形例について説明する。本変形例も本発明の技術的範囲に属する。

上述した制御ルーチンでは、ファイアリング状態のままで目標負圧の生成が可能か否かの判断に、エンジン油温を用いる（図３のステップＳ１２０）。これに対し本変形例では、上記判断をエンジン油温と大気圧センサ３２で検出した大気圧とに基づいて行う。

大気圧をパラメータとする理由は次の通りである。

大気圧は、標高が高くなるほど低くなる。そして、大気圧が低くなるほど吸気負圧は発達しにくくなる。すなわち、エンジン油温やスロットルバルブ開度等の条件が同一でも、大気圧が低くなるほどマスターバック７に負圧を貯めることは難しくなる。そこで、図８に示す通り大気圧が低くなるほど高い油温閾値が設定されるマップを予め作成して統合コントローラ２０に記憶しておき、検出されたエンジン油温及び大気圧で定まる作動点が、ファイアリング状態のままで目標負圧を生成可能な領域か否かを判断する。

油温だけに基づいて判断する場合は、平地から高地までの全ての条件下に対応できる油温閾値を設定する必要があるので、より条件の厳しい高地に対応する油温（図８のＴｏ２）を油温閾値として設定することになる。これに対して、本変形例のように大気圧に応じた油温閾値を設定するのであれば、平地ではＴｏ２よりも低温のＴｏ１を油温閾値とすることができる。すなわち、本変形例によれば、油温だけに基づいて判断する場合に比べてファイアリング状態で負圧生成可能な領域が広がる。

次に、本実施形態の作用効果について図９～図１１を参照して説明する。

図９は、回転速度閾値以上のエンジン回転速度でファイアリングしている状態で負圧生成要求が発生し、本実施形態の制御によりファイアリング状態のまま負圧生成を行なった場合のタイミングチャートである。図１０は、比較例であり、回転速度閾値以上のエンジン回転速度でファイアリングしている状態で負圧生成要求が発生し、モータリング状態に切り替えて負圧生成を行なった場合のタイミングチャートである。図１１は、回転速度閾値未満のエンジン回転速度でファイアリングしている状態で負圧生成要求が発生し、本実施形態の制御によりモータリング状態に切り替えて負圧生成を行なった場合のタイミングチャートである。なお、いずれのタイミングチャートも、車両は停止（つまり車速＝０ｋｍ/ｈ）しており、エンジン油温は油温閾値以上であるものとする。

まず、図９について説明する。回転速度閾値以上のエンジン回転速度のファイアリング状態でブレーキ操作が行われると、マスターバック圧（図中の「ＭＶ圧」）が低下する。ここでのマスターバック圧とは、大気圧に対するマスターバック負圧の相対圧であり、マスターバック７内の負圧が大気圧に近付くほどタイミングチャート上の値は小さくなる。

マスターバック圧が低下して、閾値を下回るタイミングＴ１で負圧生成要求フラグが立ち上がる（つまり負圧生成要求が発生する）。

負圧生成要求が発生すると、スロットルバルブを閉じるために内燃機関１のエンジントルクが減少し始める。このとき、エンジン回転速度は一定に維持される。これは、上述した通り、エンジントルクの低下に応じて発電モータ４のモータトルクも低下させるからである。

負圧生成が完了するタイミングＴ２以降は、エンジントルクはタイミングＴ１以前の大きさに戻る。なお、図９では、タイミングＴ１、Ｔ２でエンジントルクがステップ的に変化しているが、エンジントルクを変更する指令に対して実際のトルク変化に遅れが生じる場合もある。

以上の通り、図９のタイミングチャートでは負圧生成開始前、負圧生成中、及び負圧生成完了後の全ての期間でエンジン回転速度が一定となるので、乗員に違和感を与えることがない。また、ファイアリング状態のままで負圧を生成するので、ギヤ機構３の歯車の主回転と従回転の切り替わりがない。したがって、一発歯打ち音が生じることもない。

ここで、本実施形態の範囲に含まれない参考例について図１０を参照して説明する。図１０のように負圧生成のためにファイアリング状態からモータリング状態に切り替える場合には、タイミングＴ１で負圧生成要求が生じると、エンジントルクが負になり、エンジン回転速度はモータリングにより負圧生成に必要なエンジン回転速度まで上昇する。そして、負圧生成が完了するタイミングＴ２で再びファイアリング状態に切り替わり、エンジン回転速度は発電に必要なエンジン回転速度まで低下する。このようにエンジン回転速度が変動すると、乗員に違和感を与えることとなる。

一方、本実施形態でも、エンジン回転速度が回転速度閾値未満の場合には負圧生成のためにモータリング状態への切り替えを行なう。しかし、図１１に示す通り、本実施形態では、ファイアリング状態からモータリング状態への切り替え時に、エンジン回転速度が変化しないようにエンジントルク及び発電モータ４のモータトルクを制御する。

なお、図１１に示す通り、モータリング状態からファイアリング状態に切り替えるタイミングＴ２の直後に、エンジン回転速度がスパイク的に上昇している。これは、発電モータ側の歯車が主回転でインプットシャフト側の歯車が従回転となるモータリング状態から、インプットシャフト側の歯車が主回転で発電モータ側の歯車が従回転となるファイアリング状態へ切り替わる際の一発歯打ち音の発生を防止するためである。

一発歯打ち音の発生を防止するためのエンジン回転速度の制御については、特開２０１８－１７２１２号公報で公知となっているため、ここでは簡単に説明する。

一発歯打ち音は、噛み合う歯車同士の主従関係が逆転することによって、噛み合い部のバックラッシがそれまでとは反対方向に詰められた際のギヤ同士の衝突により生じる。つまり、発電モータ４側の歯車がインプットシャフト側の歯車を押すことでバックラッシが詰まっていた状態から、内燃機関１がトルクを発生することインプットシャフト側の歯車が発電モータ４側の歯車を押す状態に切り替わる際の、噛み合い部のギヤ同士の衝突により生じる。

そこで、モータリングによりエンジン回転速度を所定回転速度まで上昇させたら、歯打ち音が発生しないように噛み合い部の当たり面を切り替え、モータリングによってエンジン回転速度を低下させる。そして、エンジン回転速度を低下させながら内燃機関１を始動させる。これにより、内燃機関１が始動する際にバックラッシは既にモータリング状態とは反対方向に詰められているので、ファイアリング状態への切り替え時に歯打ち音は生じない。

ただし、モータリング状態でギヤの当たり面を変える際に発電モータ４でエンジン回転速度を引き下げ、内燃機関１の始動もエンジン回転速度を低下させながら行うので、始動直後のエンジンストールを回避するために、エンジン回転速度の落差を確保する必要がある。このように、落差を確保するためにエンジン回転速度はいったんファイアリング状態における目標エンジン回転速度より高くなるよう制御される。

以上の通り本実施形態では、内燃機関１がファイアリング状態のときに、内燃機関１とギヤ機構３を介して接続された発電モータ４で発電し、かつ、ブレーキ作動時に内燃機関１の吸気負圧を用いたアシストを行なうハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御方法が提供される。当該制御方法では、統合コントローラ２０が、ファイアリング状態でギヤ機構３にて発生する歯打ち音が、車両品質上、問題にならないエンジン回転速度を回転速度閾値として設定し、エンジン回転速度が回転速度閾値以上のファイアリング状態で負圧生成要求が生じた場合には、ファイアリング状態で当該エンジン回転速度を維持しつつ負圧を生成する。また、統合コントローラ２０は、エンジン回転速度が回転速度閾値未満のファイアリング状態で負圧生成要求が生じた場合には、ファイアリング状態から発電モータにより内燃機関を回転させるモータリング状態へ切り替えて負圧を生成する。これにより、エンジン回転速度が回転速度閾値以上の場合には負圧生成のために連続歯打ち音が発生することがなく、乗員に違和感を与えることがない。また、エンジン回転速度が回転速度閾値未満の場合も、モータリング状態にすることで連続歯打ち音の発生を抑制できるので、乗員に違和感を与えることがない。

本実施形態では、統合コントローラ２０は、ファイアリング状態で負圧を生成する場合に、内燃機関１のトルクを内燃機関１自身のフリクション相当のトルクに制御する。これにより、速やかに目標とする負圧を得ることができる。

本実施形態では、統合コントローラ２０は、ファイアリング状態で負圧を生成する場合に、予め設定した制限時間が経過しても目標負圧が得られないときは、モータリング状態に切り替えて負圧を生成する。これにより、いつまでも目標負圧が得られない事態を招くことがなくなる。

本実施形態では、統合コントローラ２０は、エンジン油温が予め設定した油温閾値より低い場合には、エンジン回転速度が回転速度閾値以上のファイアリング状態であっても、モータリング状態に切り替えて負圧を生成する。低油温時にはフリクションの増大に伴いエンジントルクがゼロ［Ｎｍ］の状態を維持するためのスロットル開度が大きくなる。このため目標負圧を生成することが難しくなる。しかし、本実施形態によればエンジン油温に関係なくスロットル開度を絞ることができるモータリング状態に切り替えることにより、目標負圧を生成することが可能となる。

本実施形態では、油温閾値は大気圧が低いほど高く設定されている。大気圧が低くなるほど、同一スロットルバルブ開度でのエンジントルクは小さくなる。すなわち、大気圧が低くなるほど、エンジントルクがゼロ［Ｎｍ］の状態を維持するためのスロットル開度が大きくなり、目標負圧を生成することが難しくなる。本実施形態のように大気圧が低いほど油温閾値を高く設定することで、より適切な油温閾値を設定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

Claims (6)

1. 内燃機関がファイアリング状態のときに、前記内燃機関と歯車機構を介して接続された発電モータで発電し、かつ、ブレーキ作動時に前記内燃機関の吸気負圧を用いたブレーキペダル踏力の増幅を行なうハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御方法において、
   制御部が、
   車室内において、前記内燃機関の作動音が、前記ファイアリング状態で前記発電モータのトルクがゼロ付近である場合に前記内燃機関のトルク変動が前記歯車機構に伝達することによって前記歯車機構にて発生する連続歯打ち音より大きくなるエンジン回転速度の最小値を回転速度閾値として設定し、
   エンジン回転速度が前記回転速度閾値以上の前記ファイアリング状態でブレーキペダルの踏力の増幅を行うために負圧を生成する必要がある場合には、前記ファイアリング状態で当該エンジン回転速度を維持しつつ負圧を生成し、
   前記エンジン回転速度が前記回転速度閾値未満の前記ファイアリング状態でブレーキペダルの踏力の増幅を行うために負圧を生成する必要がある場合には、前記ファイアリング状態から前記発電モータにより前記内燃機関を回転させるモータリング状態へ切り替えて負圧を生成する、ハイブリッド車両制御方法。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両制御方法において、
   前記制御部は、前記ファイアリング状態で負圧を生成する場合に、前記内燃機関のトルクを前記内燃機関自身のフリクション相当のトルクに制御する、ハイブリッド車両制御方法。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両制御方法において、
   前記制御部は、前記ファイアリング状態で負圧を生成する場合に、予め設定した制限時間が経過しても目標負圧が得られないときは、前記モータリング状態に切り替えて負圧を生成する、ハイブリッド車両制御方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両制御方法において、
   前記制御部は、エンジン油温が予め設定した油温閾値より低い場合には、エンジン回転速度が前記回転速度閾値以上の前記ファイアリング状態であっても、前記モータリング状態に切り替えて負圧を生成する、ハイブリッド車両制御方法。
5. 請求項４に記載のハイブリッド車両制御方法において、
   前記油温閾値は、大気圧が低いほど高く設定されている、ハイブリッド車両制御方法。
6. 内燃機関と、
   前記内燃機関と歯車機構を介して接続され、前記内燃機関がファイアリング状態のときに発電を行なう発電モータと、
   前記内燃機関の吸気負圧を用いてブレーキペダル踏力を増幅する制動力増幅装置と、
   前記内燃機関及び前記発電モータを制御する制御部と、
   を備えるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御装置において、
   前記制御部が、
   車室内において、前記内燃機関の作動音が、前記ファイアリング状態で前記発電モータのトルクがゼロ付近である場合に前記内燃機関のトルク変動が前記歯車機構に伝達することによって前記歯車機構にて発生する連続歯打ち音より大きくなるエンジン回転速度の最小値を回転速度閾値として設定し、エンジン回転速度が前記回転速度閾値以上の前記ファイアリング状態でブレーキペダルの踏力の増幅を行うために負圧を生成する必要がある場合には、前記ファイアリング状態で当該エンジン回転速度を維持しつつ負圧を生成し、前記エンジン回転速度が前記回転速度閾値未満の前記ファイアリング状態でブレーキペダルの踏力の増幅を行うために負圧を生成する必要がある場合には、前記ファイアリング状態から前記発電モータにより前記内燃機関を回転させるモータリング状態へ切り替えて負圧を生成するようにプログラムされたハイブリッド車両制御装置。

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