WO2015129114A1 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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健太 熊崎
田端　淳
松原　亨
達也 今村
椎葉　一之
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Toyota Motor Corp
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Definitions

  • the present invention relates to a technical field of a hybrid vehicle control device that controls a hybrid vehicle including, for example, an internal combustion engine and an electric motor as a power source.
  • An object of the present invention is to provide a control device for a hybrid vehicle that can avoid inconveniences during gear shifting even during lean combustion.
  • a control device for a hybrid vehicle is a device for controlling a hybrid vehicle including a power source including an internal combustion engine and an electric motor capable of changing an air-fuel ratio, and a speed change means capable of changing the rotational speed of the internal combustion engine.
  • An air-fuel ratio determining means for determining an air-fuel ratio of the internal combustion engine in a predetermined period until the speed change by the speed change means is actually executed; and when the air-fuel ratio of the internal combustion engine in the predetermined period is lean
  • a control means for controlling at least one of the internal combustion engine and the electric motor so as to increase a torque reduction possible amount of the internal combustion engine.
  • the hybrid vehicle according to the present invention has various modes regardless of fuel type, fuel supply mode, fuel combustion mode, intake / exhaust system configuration, cylinder arrangement, and the like as a power source capable of supplying power to the drive shaft.
  • a vehicle including at least an internal combustion engine that can be employed and an electric motor that can be configured as a motor generator such as a motor generator.
  • the internal combustion engine according to the present invention is configured so that the air-fuel ratio can be changed. For example, a lean combustion operation in which combustion is performed in a state where the air-fuel ratio is lower than usual can be realized.
  • the hybrid vehicle according to the present invention includes a speed change means capable of changing the rotational speed of the internal combustion engine.
  • the speed change means according to the present invention is not limited to a mechanical speed change mechanism provided between a power source and drive wheels, and can execute a simulated speed change that changes only the rotational speed of the internal combustion engine with equal power, for example. Including anything.
  • the speed change means can appropriately perform speed change based on, for example, the required driving force according to the vehicle speed, the accelerator opening, and the like of the hybrid vehicle.
  • the hybrid vehicle control device is a control device for controlling such a hybrid vehicle, and includes, for example, one or a plurality of CPUs (Central Processing Unit), MPU (Micro Processing Unit), various processors or various controllers.
  • CPUs Central Processing Unit
  • MPU Micro Processing Unit
  • various processing units such as a single or a plurality of ECUs (Electronic Controlled Units) that may appropriately include various storage means such as ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), buffer memory or flash memory
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • flash memory Various computer systems such as various controllers or microcomputer devices can be used.
  • the air-fuel ratio of the internal combustion engine is determined by the air-fuel ratio determination means during a predetermined period until the actual shift is executed.
  • the “predetermined period” is a period including a period from the output of a shift instruction from a control unit or the like that controls the operation of the transmission unit until the transmission operation by the transmission unit is actually started.
  • the starting point of the predetermined period is not limited to the time when the shift instruction is output, and the shift may be executed after a certain period of time, for example, based on the vehicle speed, acceleration, required driving force (accelerator opening), etc. of the hybrid vehicle.
  • the time point at which the shift is predicted may be set as the starting point.
  • the air-fuel ratio determining means can determine at least whether the air-fuel ratio of the internal combustion engine is lean.
  • the control means causes the internal combustion engine and the motor to be increased so that the amount of torque reduction possible for the internal combustion engine is increased. At least one is controlled.
  • the “torque-down possible amount” means a torque amount that can be reduced when executing a shift, for example, a torque that can be directly reduced by control of the internal combustion engine. It may be an amount, or a torque amount that can be indirectly reduced using the torque of the electric motor.
  • the torque down control of the internal combustion engine in order to prevent the torque shock and the deterioration of the durability of the friction material. For this reason, in the internal combustion engine at the time of shifting, the torque is temporarily reduced by, for example, retarding the ignition timing.
  • the air-fuel ratio of the internal combustion engine in the predetermined period is lean
  • at least one of the internal combustion engine and the electric motor is controlled so that the torque reduction possible amount of the internal combustion engine is increased.
  • control is performed to allow a sufficient amount of torque reduction possible.
  • the torque reduction possible amount of the internal combustion engine using the torque of the electric motor is increased.
  • the amount of torque that can be reduced in the internal combustion engine is increased by changing the air-fuel ratio of the internal combustion engine to the rich side.
  • the hybrid vehicle control device of the present invention when the internal combustion engine is performing lean combustion by increasing the torque-down possible amount during the period until the actual shift is executed. Even so, when the shift is executed, a sufficient torque reduction of the internal combustion engine can be realized. Therefore, inconveniences such as torque shock and deterioration of the durability of the friction material that can occur at the time of shifting can be suitably avoided.
  • control means has a larger output distribution of the electric motor than the case where the air-fuel ratio of the internal combustion engine is lean with respect to the output distribution of the internal combustion engine and the electric motor. Control to be.
  • the output distribution of the electric motor is controlled to increase in order to increase the amount of torque reduction possible of the internal combustion engine.
  • the battery balance of the electric motor is controlled to the discharge side, and the electric motor can output a larger torque.
  • the torque of the internal combustion engine can be obtained using the torque output from the electric motor even when the torque can not be sufficiently reduced by the control of the internal combustion engine itself (for example, the retard of the ignition timing, etc.). Down can be realized.
  • control means may perform control so that the output distribution of the electric motor becomes larger as the air-fuel ratio of the internal combustion engine is on the lean side.
  • the output distribution of the motor is increased as the air-fuel ratio of the internal combustion engine in the predetermined period becomes leaner (that is, as the air-fuel ratio increases). That is, the torque-down possible amount by the electric motor is increased in accordance with the decrease in the torque-down possible amount in the internal combustion engine. Therefore, it is possible to suitably realize torque-down control at the time of shifting while avoiding unnecessary change in output distribution.
  • control unit performs control so that the output distribution of the electric motor is increased as the required change amount of the rotational speed with respect to the internal combustion engine when the shift is executed is increased. Also good.
  • the output distribution of the motor is increased as the required change amount of the rotational speed with respect to the internal combustion engine at the time of executing the shift is larger. That is, when it is estimated that the required change amount of the rotational speed for the internal combustion engine is large and the torque reduction amount required at the time of shifting is also large, the output distribution of the electric motor is relatively increased. On the other hand, when it is estimated that the required change amount of the rotational speed with respect to the internal combustion engine is small and the torque down amount required at the time of shifting is also small, the output distribution of the motor is relatively small and increased. Therefore, it is possible to suitably realize torque-down control at the time of shifting while avoiding unnecessary change in output distribution.
  • the output distribution control may not be performed.
  • control means controls the air-fuel ratio of the internal combustion engine to be rich and controls the output of the electric motor to decrease.
  • the air-fuel ratio of the internal combustion engine is changed to the rich side in order to increase the torque reduction possible amount of the internal combustion engine. That is, by changing the air-fuel ratio to the rich side, the torque fluctuation of the internal combustion engine is reduced, and the torque reduction possible amount by the control of the internal combustion engine itself (for example, ignition timing retarding control, etc.) is increased.
  • the air-fuel ratio of the internal combustion engine does not necessarily have to be changed until the rich combustion is achieved, and a corresponding effect can be obtained only by bringing the air-fuel ratio closer to the stoichiometric combustion while maintaining the lean combustion.
  • control is performed so that the output of the motor is reduced. Therefore, the influence of the increase in the output of the internal combustion engine due to changing the air-fuel ratio to the rich side can be reduced.
  • control means makes the air-fuel ratio of the internal combustion engine richer as the required change amount of the rotational speed with respect to the internal combustion engine when performing the shift is larger. You may control as follows.
  • the air-fuel ratio of the internal combustion engine is changed to the rich side as the required change amount of the rotational speed with respect to the internal combustion engine when performing the shift is larger. That is, when it is estimated that the required change amount of the rotational speed for the internal combustion engine is large and the amount of torque reduction required at the time of shifting is also large, the air-fuel ratio of the internal combustion engine is changed to a relatively large rich side. On the other hand, when it is estimated that the required change amount of the rotational speed with respect to the internal combustion engine is small and the torque down amount required at the time of shifting is also small, the air-fuel ratio of the internal combustion engine is relatively small and is changed to the rich side. Therefore, it is possible to suitably realize torque-down control at the time of shifting while avoiding unnecessary change of the air-fuel ratio.
  • 1 is a skeleton diagram showing an overall configuration of a hybrid vehicle according to a first embodiment. It is a speed diagram of the hybrid vehicle which concerns on 1st Embodiment. It is an action
  • FIG. 1 is a skeleton diagram showing the overall configuration of the hybrid vehicle according to the first embodiment.
  • the hybrid vehicle 1 is configured as a hybrid vehicle in which a plurality of power sources are combined.
  • the hybrid vehicle 1 includes an engine 200, a motor generator MG1, and a motor generator MG2 as driving power sources.
  • Engine 200 is a gasoline engine that functions as a main power source of hybrid vehicle 1 and is an example of an “internal combustion engine” according to the present invention.
  • Motor generators MG1 and MG2 are motor generators as an example of the “motor” according to the present invention, which has a power running function that converts electrical energy into kinetic energy and a regeneration function that converts kinetic energy into electrical energy.
  • the motor generators MG1 and MG2 are configured as electric motors including, for example, a rotor having a plurality of permanent magnets on the outer peripheral surface, and a stator wound with a three-phase coil that forms a rotating magnetic field. You may have a structure.
  • motor generator MG the motor generators MG1 and MG2 may be collectively referred to as “motor generator MG”. Two or more motor generators MG may not necessarily be provided. Further, an engagement element for controlling power transmission may be provided between engine 200 and motor generator MG.
  • the planetary gear mechanism 300 includes a sun gear S0 as an external gear, a ring gear R0 as an internal gear arranged coaxially with the sun gear S0, and a carrier CA0 that holds the pinion meshing with the sun gear S0 and the ring gear R0 so as to be able to rotate and revolve. And have.
  • the engine output shaft 5 that is the output shaft of the engine 200 is connected to the carrier CA0 of the planetary gear mechanism 300, and the engine output shaft 5 rotates integrally with the carrier CA1. Therefore, the engine torque output from engine 200 is transmitted to carrier CA1.
  • Motor generator MG1 is coupled to sun gear S0 of planetary gear mechanism 300.
  • Motor generator MG2 is connected to drive shaft 6 connected to ring gear R0 of planetary gear mechanism 300.
  • Torque output from engine 200 and motor generators MG1 and MG2 is output via drive shaft 6.
  • a torque converter may be connected to the drive shaft 6.
  • the drive shaft 6 is connected to a transmission 400 that changes the gear ratio of the hybrid vehicle.
  • the transmission 400 includes two planetary gear mechanisms (specifically, a planetary gear mechanism including a sun gear S1, a ring gear R1 and a carrier CA1, and a planetary gear mechanism including a sun gear S2, a ring gear R2 and a carrier CA2), and a first clutch.
  • C1 a second clutch C2, a third clutch C3, a one-way clutch F1, and a first brake B1 and a second brake B2.
  • one carrier CA1 and the other ring gear R2 are connected to each other. Also, one ring gear R1 and the other carrier CA2 are connected to each other.
  • the first clutch C1 is configured to be able to change the power transmission state between the drive shaft 6 and the sun gear S2.
  • the second clutch C2 is configured to be able to change the power transmission state between the drive shaft 6 and the carrier CA1.
  • the third clutch C3 is configured to be able to change the power transmission state between the drive shaft 6 and the sun gear S1.
  • the one-way clutch F1 is configured to be able to change the power transmission state between the carrier CA1 and the ring gear R2 in a predetermined one direction.
  • the first brake is configured to be able to fix the rotation of the sun gear S1.
  • the second brake is configured to be able to fix the rotation of the carrier CA1 and the ring gear R2.
  • Torque transmitted via the transmission 400 is configured to be output to the axle side via the carrier CA2.
  • transmission 400 is merely an example, and a different form of transmission 400 may be used as a mechanism for changing the gear ratio of the hybrid vehicle.
  • a simulated transmission that changes only the rotational speed of the engine 200 with the same power may be used.
  • FIG. 2 is a velocity diagram of the hybrid vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is an operation engagement table of the hybrid vehicle according to the first embodiment.
  • the transmission 400 can change the gear ratio of the hybrid vehicle 1 in four steps (five steps including the reverse mode). Specifically, by engaging the first clutch C1, the second brake B2, and the one-way clutch F1, and releasing the second clutch C2, the third clutch C3, and the first brake B1, the gear ratio 1ST (that is, The state with the highest gear ratio is realized. By engaging the first clutch C1 and the first brake B1, and releasing the second clutch C2, the third clutch C3, the second brake B2, and the one-way clutch F1, the gear ratio 2ND (ie, the second gear) A high ratio) is realized.
  • the gear ratio 3RD (ie, the third gear) A high ratio) is realized.
  • the gear ratio 4TH (that is, the highest gear ratio). Low state) is realized.
  • the reverse mode is realized by engaging the third clutch C3 and the second brake B2 and releasing the first clutch C1, the second clutch C2, the first brake B1, and the one-way clutch F1.
  • the transmission 400 can realize a continuously variable transmission in addition to a stepped transmission.
  • the second brake B2 when realizing the gear ratio 1ST is in a released state.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the internal combustion engine of the hybrid vehicle according to the first embodiment.
  • the engine 200 according to the present embodiment is configured as a supercharged engine including a compressor 110 and a turbine 120.
  • the compressor 110 compresses the air that has flowed in and supplies the compressed air downstream.
  • Turbine 120 rotates using exhaust gas supplied from engine 200 via exhaust pipe 115 as power.
  • the turbine 120 is connected to the compressor 110 via a shaft, and is configured to be able to rotate integrally with each other. That is, the turbine 120 and the compressor 110 constitute a turbocharger.
  • the engine 200 is, for example, an in-line four-cylinder engine in which four cylinders 201 are arranged in series in a cylinder block. Although detailed illustration is omitted here, the engine 200 performs the reciprocating motion of the piston that occurs when the air-fuel mixture burns inside each cylinder 201 via the connecting rod. It can be converted into a rotational motion.
  • An air flow meter 102 is provided in the intake pipe 101 on the inlet side (that is, upstream side of the compressor 110) of the compressor 110.
  • the air flow meter 102 is configured to be able to detect the amount of air sucked from the outside.
  • an intake throttle valve 103 is provided downstream of the air flow meter 102.
  • the intake throttle valve 103 is an electronically controlled valve, for example, and is configured such that its opening / closing operation is controlled by a throttle valve motor (not shown). The amount of air flowing into the intake pipe 101 is adjusted by opening and closing the intake throttle valve 103.
  • An intercooler 113 is provided in an intake pipe 111 on the outlet side of the compressor 110 (that is, downstream of the compressor 110) and on the intake side of the engine 200 (that is, upstream of the cylinder 201).
  • the intercooler 113 is configured to be able to cool intake air and increase the supercharging efficiency of the air.
  • an air-fuel mixture obtained by mixing air supplied through the intake pipe 111 and fuel supplied from the injector 210 is sucked.
  • the air-fuel mixture introduced into the cylinder 201 from the intake side is ignited by a spark plug (not shown), compression ignition, or the like, and an explosion process is performed in the cylinder 201.
  • the explosion process is performed, the burned air-fuel mixture (including a partially unburned air-fuel mixture) is discharged to an exhaust port (not shown) in the exhaust process following the explosion process.
  • the exhaust discharged to the exhaust port is guided to the exhaust pipe 115.
  • the exhaust pipe 121 on the outlet side of the turbine 120 (that is, the downstream side of the turbine 120) includes an EGR pipe 125, an EGR valve 126, and an EGR cooler 127 in addition to the start converter 123 and the aftertreatment device 124.
  • a system is provided.
  • the start converter 123 includes, for example, an oxidation catalyst, and purifies substances contained in the exhaust gas that has passed through the turbine 120.
  • the post-processing device 124 is provided downstream of the start converter 123 in the exhaust pipe 122, and collects and reduces the particulate matter contained in the exhaust.
  • the EGR pipe 125 is configured so that the exhaust downstream of the start converter 123 can be returned to the intake pipe 101 on the inlet side of the compressor 110.
  • An EGR valve 126 is provided on the EGR pipe 125, and the amount of EGR gas can be adjusted.
  • An EGR cooler 127 that cools the recirculated EGR gas is provided on the EGR pipe 125.
  • FIG. 5 is a map showing operating points of the internal combustion engine of the hybrid vehicle according to the first embodiment.
  • the engine 200 according to the present embodiment is configured as a supercharged engine as described above, supercharging combustion while supercharging is realized in addition to normal NA (Natural Aspiration) combustion. It is possible.
  • NA Natural Aspiration
  • stoichiometric combustion in which combustion is performed with an air-fuel mixture having a concentration close to the stoichiometric air-fuel ratio, and lean combustion in which combustion is performed with an air-fuel mixture thinner than the stoichiometric air-fuel ratio is possible.
  • Each combustion state is selected from the relationship between the engine speed and the engine torque so as to realize an operation close to the optimum fuel consumption operating point indicated by a thick solid line in the figure.
  • the operation at the optimum fuel efficiency operation point does not necessarily need to be realized, and the operation at the operation point deviating from the optimum fuel efficiency operation point may be realized according to the situation and specifications.
  • FIG. 6 is a map showing the engine travel area and the motor travel area of the hybrid vehicle according to the first embodiment.
  • hybrid vehicle 1 according to the present embodiment has an EV mode in which engine 200 is stopped and the vehicle travels only with the power of motor generators MG1 and MG2, and engine 200 is operated and engine 200, motor generators MG1 and MG2 are operated. It is possible to realize an HV mode that travels with power.
  • the EV mode and the HV mode are determined according to the vehicle speed and the required driving force of the hybrid vehicle 1. Specifically, the EV mode is selected when the vehicle speed and the required driving force are relatively low, and the HV mode is selected when the vehicle speed and the required driving force are relatively high. Note that the map shown in FIG. 6 is a normal map. For example, when the engine 200 is warmed up or when the SOC is lowered, the motor travel area disappears (that is, the motor travel cannot be performed).
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the hybrid vehicle control device according to the first embodiment.
  • control of each part of the hybrid vehicle 1 according to the present embodiment is executed by various electronic control units (ECU: Electronic Control Unit).
  • ECU Electronic Control Unit
  • the hybrid ECU 60 outputs a vehicle speed sensor 61 that outputs a signal corresponding to the vehicle speed of the vehicle 1, an accelerator opening sensor 62 that outputs a signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal, and a signal corresponding to the rotational speed of the motor generator MG1.
  • the output signals of the SOC sensor 66 that outputs a signal corresponding to the amount of charge of the engine, the air-fuel ratio sensor 67 that detects the air-fuel ratio of the engine 200, and the like are input.
  • Hybrid ECU 60 calculates torque to be generated by motor generators MG1 and MG2, and outputs a command to MGECU 70 for the generated torque.
  • Hybrid ECU 60 also determines the operating conditions of engine 200 and outputs a command to engine ECU 71 regarding the operating conditions of engine 200.
  • the hybrid ECU 60 determines a gear ratio to be realized according to the vehicle speed, the required driving force, and the like of the hybrid vehicle 1, and the first clutch C1, the second clutch C2, the third clutch C3, and the first clutch in the transmission 400 are determined. The engagement state of the brake B1 and the second brake B2 is controlled.
  • MGECU 70 calculates a voltage corresponding to the torque generated by motor generators MG1 and MG2 based on a command input from hybrid ECU 60, and outputs a voltage to each of motor generators MG1 and MG2.
  • the engine ECU 71 performs various controls on the intake throttle valve 103, the spark plug 72, the EGR valve 126, the injector 210, and the like based on a command input from the hybrid ECU 60.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the control device for the hybrid vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a shift diagram showing a shift prediction method in the hybrid vehicle control apparatus according to the first embodiment.
  • shift lines corresponding to the vehicle speed and the accelerator opening are set in advance. Specifically, when the point determined according to the vehicle speed and the accelerator opening varies so as to cross the shift line, the shift according to the shift line is set. Therefore, if the variation in the vehicle speed and the accelerator opening can be predicted, the execution of the shift can be predicted.
  • the calculated estimated time Tup is equal to or less than the predetermined value, it is predicted that the shift from the gear ratio 1ST to the gear ratio 2ND will be started soon.
  • the calculated estimated time Tdwn is equal to or less than the predetermined value, it is predicted that the shift from the gear ratio 4TH to the gear ratio 3RD will be started soon.
  • the shift is predicted on the assumption that either the accelerator opening or the vehicle speed does not change. However, even if both the accelerator opening and the vehicle speed change, the parameters described above are used. Can be used to predict the shift.
  • step S101: NO when the above-described shift is not predicted (step S101: NO), the hybrid vehicle 1 performs normal control (step S106), and the series of processes ends.
  • step S101: YES when a shift is predicted (step S101: YES), the air-fuel ratio of the engine 200 is detected by the air-fuel ratio sensor 67 (step S102).
  • the starting point of the “predetermined period” of the present invention is the point in time when the shift is predicted, and until the shift is actually executed after the shift is predicted (that is, the shift operation of the transmission 400 is performed).
  • the air-fuel ratio of the engine 200 is detected during the period until the engine is started.
  • the air-fuel ratio may be determined in a period after a shift instruction is output to the transmission 400, for example, instead of the period after the shift is predicted.
  • the HVECU 60 determines the required change amount of the engine speed of the engine 200 based on the current engine speed, the gear ratio after the shift, and the like (that is, the engine speed required to change during the shift). ) Is calculated (step S103).
  • the HVECU 60 determines whether the air-fuel ratio is greater than or equal to the threshold value A and the required change amount is greater than the threshold value B (step S104).
  • the threshold A is a threshold for determining that the air-fuel ratio of the engine 200 is high enough to cause inconvenience at the time of shifting, and torque reduction caused by the air-fuel ratio becoming leaner. It is set according to the decrease in the possible amount. Further, it is determined that the threshold B is so large that the required change amount of the engine 200 is large enough to execute the torque-down control or that the torque-down amount is not enough even if the torque-down control is executed at the present time. And is set in accordance with a predetermined torque reduction amount at the time of shifting.
  • step S104 If it is determined that the air-fuel ratio is not greater than or equal to the threshold value A or the required change amount is not greater than the threshold value B (step S104: NO), it is determined that no inconvenience will occur without executing special control, and normal control is performed. Is executed (step S106). On the other hand, if it is determined that the air-fuel ratio is greater than or equal to threshold A and the required change amount is greater than threshold B (step S104: YES), the battery balance of motor generator MG is based on the air-fuel ratio and the required change amount. It is changed (step S105). Specifically, the battery balance of motor generator MG is controlled to the discharge side, so that motor generator MG can output a larger torque.
  • the present embodiment when it is determined that the air-fuel ratio of the engine 200 after the shift prediction is equal to or greater than the threshold A and the required change amount is also greater than the threshold B (that is, there is an inconvenience during the shift).
  • the battery balance of the motor generator MG is changed to the discharge side. Therefore, even when a sufficient torque reduction cannot be realized by the control of engine 200 itself, the torque reduction of engine 200 can be realized using the torque output from motor generator MG.
  • how much the battery balance is changed to the discharge side may be determined according to the shortage of the torque reduction possible amount. For example, when the air-fuel ratio is larger (that is, when the air-fuel ratio is leaner), the engine is changed to a larger discharge side, and when the required change amount with respect to the engine speed is larger, the engine is changed to a larger discharge side. do it.
  • FIG. 10 is a time chart showing a problem that occurs at the time of the upshift
  • FIG. 11 is a time chart showing the control at the time of the upshift by the hybrid vehicle control device according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a time chart showing a problem that occurs at the time of downshift
  • FIG. 13 is a time chart showing control at the time of downshift by the hybrid vehicle control device according to the first embodiment.
  • the torque sharing may be changed so as to decrease the output torque of the engine 200 and increase the output torque of the motor generator MG2 as shown in the figure.
  • the torque sharing may be changed so as to increase the output torque of engine 200 and decrease the output torque of motor generator MG2, as shown in the figure.
  • the torque sharing may be changed so as to decrease the output torque of the engine 200 and increase the output torque of the motor generator MG2 as shown in the figure.
  • the torque sharing may be changed so as to increase the output torque of engine 200 and decrease the output torque of motor generator MG2, as shown in the figure.
  • the amount of torque reduction can be increased by changing the battery balance by predicting a shift. Therefore, even when the engine 200 is performing lean combustion, sufficient torque-down control can be realized when shifting is performed. Therefore, inconveniences such as torque shock and deterioration of the durability of the friction material that can occur at the time of shifting can be suitably avoided.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the hybrid vehicle control apparatus according to the second embodiment.
  • the HVECU 60 predicts a shift by the transmission 400 (step S201). Note that since the shift prediction is the same as that in the first embodiment (see FIG. 9), detailed description thereof is omitted here.
  • step S201: NO If no shift is predicted (step S201: NO), the hybrid vehicle 1 performs normal control (step S207), and the series of processes ends.
  • step S201: YES when a shift is predicted (step S201: YES), the air-fuel ratio sensor 67 detects the air-fuel ratio of the engine 200 (step S202). Further, the HVECU 60 calculates a required change amount of the rotational speed of the engine 200 (that is, a rotational speed that is required to change during a shift) based on the current rotational speed of the engine 200, a gear ratio after the shift, and the like (ie Step S203).
  • the HVECU 60 determines whether the air-fuel ratio is greater than or equal to the threshold value A and the required change amount is greater than the threshold value B (step S204). That is, as in the first embodiment, it is determined whether or not there is a situation where inconvenience at the time of shifting can occur.
  • step S204: NO If it is determined that the air-fuel ratio is not equal to or greater than the threshold value A or the required change amount is not greater than the threshold value B (step S204: NO), it is determined that no inconvenience will occur without executing special control, and normal control is performed. Is executed (step S206). On the other hand, if it is determined that the air-fuel ratio is greater than or equal to the threshold A and the required change amount is greater than the threshold B (step S204: YES), it is determined whether or not there is a certain margin in the battery charge limit. (Step S205). Specifically, it is determined whether or not there is a margin in the battery charge limit to such an extent that it can cope with a change in battery balance accompanying air-fuel ratio change control, which will be described later.
  • step S205 If it is determined that the battery charge limit is not sufficient (step S205: NO), the subsequent processing is not performed and the normal control is executed (step S207). On the other hand, if it is determined that the battery charge limit is sufficient (step S205: YES), the air-fuel ratio is changed from lean to stoichiometric (that is, rich), and torque-down control of motor generator MG2 is performed. It is executed (step S206).
  • how much the air-fuel ratio is changed to the rich side may be determined according to the shortage of the torque reduction possible amount. For example, when the air-fuel ratio is larger (that is, when the air-fuel ratio is leaner), the engine is changed to a larger rich side. When the required change amount with respect to the engine speed is larger, the engine is changed to a larger rich side. do it.
  • FIG. 15 is a time chart showing the control at the time of upshifting by the hybrid vehicle control device according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a time chart showing control during downshifting by the hybrid vehicle control device according to the second embodiment.
  • the air-fuel ratio is changed to the rich side when the upshift is predicted.
  • the torque fluctuation in the engine 200 decreases, and the amount of torque reduction possible increases. Therefore, at the time of shifting, the torque reduction control can be suitably executed by the control of the engine 200 itself (for example, ignition timing retardation control, etc.). Note that after the shift is completed, control is performed again to return the air-fuel ratio to the state before the change (that is, the lean side).
  • the output torque of the engine 200 increases as shown in the figure, so that the total output torque is adjusted by decreasing the output torque of the motor generator MG2.
  • the total output torque is adjusted by increasing the output torque of motor generator MG2 in order to decrease the output torque of engine 200 as shown in the figure.
  • the air-fuel ratio is changed to the rich side when the downshift is predicted.
  • the torque fluctuation in the engine 200 decreases, and the amount of torque reduction possible increases. Therefore, at the time of shifting, the torque reduction control can be suitably executed by the control of the engine 200 itself (for example, ignition timing retardation control, etc.). Note that after the shift is completed, control is performed again to return the air-fuel ratio to the state before the change (that is, the lean side).
  • the total output torque is adjusted by decreasing the output torque of the motor generator MG2.
  • the total output torque is adjusted by increasing the output torque of motor generator MG2 in order to decrease the output torque of engine 200.
  • the amount of torque reduction possible by the control of the engine itself can be increased by changing the air-fuel ratio by predicting a shift. Therefore, even when the engine 200 at the time of the shift prediction is lean burning, sufficient torque down control can be realized when the shift is executed. Therefore, inconveniences such as torque shock and deterioration of the durability of the friction material that can occur at the time of shifting can be suitably avoided.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the hybrid vehicle control apparatus according to the third embodiment.
  • the HVECU 60 predicts a shift by the transmission 400 (step S301). Note that since the shift prediction is the same as that in the first embodiment (see FIG. 9), detailed description thereof is omitted here.
  • step S301: NO If no shift is predicted (step S301: NO), the hybrid vehicle 1 performs normal control (step S309), and the series of processes ends.
  • step S301: YES when a shift is predicted (step S301: YES), the air-fuel ratio of the engine 200 is detected by the air-fuel ratio sensor 67 (step S302). Further, the HVECU 60 calculates a required change amount of the rotational speed of the engine 200 (that is, a rotational speed that is required to change during a shift) based on the current rotational speed of the engine 200, a gear ratio after the shift, and the like (ie Step S303).
  • the HVECU 60 determines whether the air-fuel ratio is greater than or equal to the threshold value A and the required change amount is greater than the threshold value B (step S304). That is, as in the first and second embodiments, it is determined whether or not there is a situation where inconvenience at the time of shifting can occur.
  • step S304: NO If it is determined that the air-fuel ratio is not equal to or greater than the threshold value A or the required change amount is not greater than the threshold value B (step S304: NO), it is determined that no inconvenience will occur even if special control is not performed. Is executed (step S309). On the other hand, if it is determined that the air-fuel ratio is greater than or equal to the threshold A and the required change amount is greater than the threshold B (step S304: YES), it is determined whether or not there is a certain margin in the battery discharge limit. (Step S305). Specifically, as described in the first embodiment, when the battery balance is controlled to the discharge side, it is determined whether or not the battery discharge limitation is a problem.
  • the battery discharge limit value is applied. Therefore, the battery balance cannot be sufficiently changed to the discharge side. Therefore, in such a case, it is determined that there is no margin in the battery discharge limit.
  • step S305 If it is determined that the battery discharge limit is sufficient (step S305: YES), the battery balance of the motor generator MG is changed based on the air-fuel ratio and the required change amount (step S306). That is, similarly to the first embodiment, the battery balance of the motor generator MG is controlled to the discharge side, so that the motor generator MG can output a larger torque. Therefore, it is possible to suitably execute torque-down control at the time of shifting.
  • step S306 if it is determined that there is no margin in the battery discharge limit (step S306: NO), it is determined whether there is a certain margin in the battery charge limitation (step S307). That is, it is determined that an increase in the torque reduction possible amount due to the change in the battery balance cannot be expected, and it is determined whether or not the air-fuel ratio change control described in the second embodiment can be executed.
  • step S307 If it is determined that the battery charge limit is sufficient (step S307: YES), the air-fuel ratio is changed from lean to stoichiometric (ie, rich), and torque-down control of motor generator MG2 is executed. (Step S206). That is, the amount of torque reduction that has been reduced due to lean combustion increases by changing to stoichiometric combustion, and a sufficient amount of torque reduction is ensured. Further, the output torque of motor generator MG2 is controlled to decrease, and the influence of the increase in output of engine 200 due to the change of the air-fuel ratio to the rich side is reduced.
  • step S307 If it is determined that there is no allowance for the battery charge limit (step S307: NO), it is determined that neither the change of the battery balance nor the change of the air-fuel ratio can be executed, and the normal control is executed (step S309). ).
  • the hybrid vehicle control device of the third embodiment when the shift is predicted, either the battery balance change control or the air-fuel ratio change control is appropriately selected according to the conditions. And executed. Therefore, even in a situation where either one of the battery balance change control and the air-fuel ratio change control cannot be executed, the torque reduction possible amount can be reliably increased by the other control. Therefore, inconveniences such as torque shock and deterioration of the durability of the friction material that can occur at the time of shifting can be avoided more suitably.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and control of a hybrid vehicle involving such a change.
  • the apparatus is also included in the technical scope of the present invention.

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Abstract

　ハイブリッド車両の制御装置（６０，７０，７１）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（２００）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。これにより、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。

Description

ハイブリッド車両の制御装置
　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実行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、前記内燃機関の空燃比がリーン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、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実行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、前記内燃機関の空燃比がリーン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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