WO2019031278A1 - 車両の制御装置及び制御方法 - Google Patents

車両の制御装置及び制御方法 Download PDF

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WO2019031278A1
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engine
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electric motor
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政治 望月
義祐 西廣
榎本 隆
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ジヤトコ株式会社
日産自動車株式会社
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    • F16H59/74Inputs being a function of engine parameters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
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    • F16H61/14Control of torque converter lock-up clutches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
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    • F16H63/40Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism comprising signals other than signals for actuating the final output mechanisms
    • F16H63/46Signals to a clutch outside the gearbox
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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Definitions

  • the present invention relates to control of a vehicle provided with an engine and an electric motor as power sources.
  • An engine travel mode using an engine power comprising: an engine; an electric motor connected to a primary pulley of the continuously variable transmission; and a coupling element for connecting and disconnecting power transmission between the engine and the continuously variable transmission;
  • a hybrid vehicle which can select an electric travel (hereinafter also referred to as EV travel) mode using the power of.
  • JP 2000-71815 A discloses control for suppressing a shock accompanying mode switching when transitioning from the EV traveling mode to the engine traveling mode in the hybrid vehicle of the above configuration. Specifically, the engine is started with the fastening element released, the torque of the engine is limited after the engine is started, and the torque of the electric motor is gradually decreased while the torque of the engine is gradually increased after the fastening element is engaged. There is disclosed a torque replacement control that suppresses the fluctuation of the torque transmitted to the drive wheels.
  • no torque converter is disposed between the engine and the continuously variable transmission, but from the viewpoint of simplification of fastening / releasing control of the fastening element and improvement of durability of the fastening element, etc. It is also conceivable to provide a torque converter.
  • this invention is an object provided with a structure provided with a torque converter to suppress the shock at the time of transfering from EV driving mode to engine driving mode in the state in which the lockup clutch was released.
  • an engine a torque converter located downstream of the engine in the power transmission path, having a lockup clutch, a coupling element located downstream of the torque converter in the power transmission path, and power
  • a control device is provided for controlling a vehicle having a drive shaft located downstream of a fastening element in a transmission path, and an electric motor located downstream of the fastening element in a power transmission path and connected to the drive shaft.
  • This control device operates the engine in a state in which the lockup clutch is released and the fastening element is engaged from an electric travel mode in which the electric motor is rotated with the lockup clutch released and the fastening element released.
  • the drive torque of the electric motor is decreased after the fastening element is fastened, and after the drive torque of the electric motor is decreased, the drive torque of the engine is gradually increased while driving the electric motor A control unit is provided to gradually reduce the torque.
  • an engine a torque converter located downstream of the engine in the power transmission path, and a torque converter having a lockup clutch, and an engagement located downstream of the torque converter in the power transmission path
  • Control method for controlling a vehicle having an element, a drive shaft located downstream of a fastening element in a power transmission path, and an electric motor located downstream of the fastening element in the power transmission path and connected to the drive shaft Is provided.
  • the engine is operated in a state in which the lockup clutch is released and the fastening element is engaged from an electric traveling mode in which the electric motor is rotated with the lockup clutch released and the fastening element released.
  • the drive torque of the electric motor is decreased after the fastening element is fastened, and after the drive torque of the electric motor is decreased, the drive torque of the engine is gradually increased while driving the electric motor Decrease the torque gradually.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle to which the present embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a driving range map showing a driving mode for each driving condition.
  • FIG. 3 is a timing chart showing an example of control in the case where the traveling mode is shifted in the pattern A of FIG.
  • FIG. 4 is a timing chart showing an example of control in the case of shifting the traveling mode in the pattern C of FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control routine executed by the controller in the present embodiment.
  • FIG. 6 is a timing chart when the control routine of FIG. 5 is executed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle (hereinafter, also simply referred to as “vehicle”) to which the present embodiment is applied.
  • vehicle includes an engine 1, a continuously variable transmission system 2, a motor generator (hereinafter also referred to as MG) 3, an electric oil pump 6, a drive wheel 8, and a controller 100.
  • MG motor generator
  • the engine 1 is an internal combustion engine fueled by gasoline or light oil, and its rotational speed, torque, and the like are controlled based on commands from the controller 100.
  • the continuously variable transmission system 2 includes a torque converter 9, a forward clutch 10 as a fastening element, a variator 11, a final gear device 13, and an oil pump 22.
  • the torque converter 9 includes an impeller 14, a turbine 15, and a lockup clutch 16.
  • the lockup clutch 16 When the lockup clutch 16 is engaged, the input shaft and the output shaft of the torque converter 9 are directly coupled, and the input shaft and the output shaft rotate at the same speed.
  • the lockup clutch 16 is also referred to as an LU clutch 16. The conditions for engaging and releasing the LU clutch 16 will be described later.
  • the variator 11 includes a primary pulley 11A, a secondary pulley 11B, and a belt 12.
  • the variator 11 controls the hydraulic pressure supplied to the primary pulley 11A and the hydraulic pressure supplied to the secondary pulley 11B to change the contact radius between each of the pulleys 11A and 11B and the belt 12, thereby changing the gear ratio Is changed.
  • Forward clutch 10 is disposed between torque converter 9 and primary pulley 11A.
  • the forward clutch 10 When the forward clutch 10 is engaged, the drive torque of the engine 1 is transmitted to the primary pulley 11A via the drive shafts 17 and 18.
  • the engagement / release of the forward clutch 10 is switched by the controller 100 according to the operating state.
  • drive torque refers to torque (positive torque) for rotating the drive wheel 8. Therefore, the torque serving as a load that impedes the rotation of the drive wheel 8 is referred to as a negative torque. Also, in the present specification, the drive torque may be simply referred to as "torque".
  • the forward clutch 10 is disposed between the torque converter 9 and the primary pulley 11A, the present invention is not limited to this. Since the purpose of providing the forward clutch 10 is to connect and disconnect the power transmission path from the engine 1 to the drive wheel 8, for example, the forward clutch 10 may be disposed between the secondary pulley 11 B and the final gear device 13.
  • the MG 3 is connected to the rotation shaft of the primary pulley 11A via a transmission mechanism 20 consisting of a belt and a pulley.
  • the MG 3 is a synchronous electric rotating machine in which permanent magnets are embedded in a rotor and a stator coil is wound around a stator.
  • the MG 3 is controlled by applying the three-phase alternating current generated by the inverter 4 based on a command from the controller 100.
  • the MG 3 can operate as a motor that receives supply of power from the battery 5 and is rotationally driven.
  • the battery 5 is, for example, a high voltage battery of 48 [V]. For this reason, EV travel becomes possible by the MG 3 operating as a motor.
  • the MG 3 when the rotor receives rotational energy from the engine 1 and the drive wheels 8, the MG 3 functions as a generator that generates an electromotive force at both ends of the stator coil, and can charge the battery 5. That is, the MG 3 can regenerate the kinetic energy of the vehicle as electric power. Regeneration control is performed at the time of vehicle deceleration or the like.
  • the oil pump 22 is connected to the output shaft of the engine 1 via a transmission mechanism 21 composed of a belt and a pulley.
  • the oil pump 22 receives the rotation of the engine 1 and is driven using a part of the power of the engine 1.
  • the oil discharged from the oil pump 22 is supplied to the hydraulic control circuit of the vehicle including the speed change circuit.
  • the vehicle also includes an electric oil pump 6 in addition to the oil pump 22.
  • the electric oil pump 6 is controlled by applying a three-phase alternating current generated by the inverter 7 based on a command from the controller 100. Therefore, the electric oil pump 6 can operate even when the engine 1 is stopped.
  • the oil discharged from the electric oil pump 6 is also supplied to the hydraulic control circuit. For this reason, the continuously variable transmission system 2 is controlled based on the oil pressure supplied from at least one of the oil pump 22 and the electric oil pump 6.
  • the controller 100 detects a signal from the engine rotational speed sensor 25 for detecting the engine rotational speed Ne, a signal from the accelerator opening degree sensor 23 for detecting the accelerator opening degree APO, and a brake depression force based on the depression amount BPR of the brake pedal. A signal from the brake sensor 24 is input.
  • the controller 100 also receives other detection signals such as a sensor for detecting the rotational speed of the primary pulley 11A (not shown) and a sensor for detecting the rotational speed of the secondary pulley 11B.
  • the controller 100 is constituted by a microcomputer provided with a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM) and an input / output interface (I / O interface). It is also possible to configure the controller 100 with a plurality of microcomputers.
  • CPU central processing unit
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • I / O interface input / output interface
  • the power generated by engine 1 is transmitted to drive wheel 8 through torque converter 9, drive shaft 17, forward clutch 10, drive shaft 18, variator 11, drive shaft 19, and final gear device 13.
  • the power generated by the MG 3 is transmitted to the drive wheel 8 via the variator 11, the drive shaft 19, and the final gear device 13.
  • the controller 100 switches between an engine travel mode in which the vehicle travels with the power of the engine 1 and an EV travel mode in which the vehicle travels with the power of the MG 3 according to the operating state.
  • the controller 100 engages the forward clutch 10 in the engine travel mode, and releases the forward clutch 10 in the EV travel mode.
  • FIG. 2 is an operation area map showing a lockup switching line for switching between engagement and release of the LU clutch 16 and a switching line between the engine travel area and the EV travel area.
  • the horizontal axis is the vehicle speed, and the vertical axis is the driving force.
  • the driving force on the vertical axis may be replaced with the accelerator opening.
  • the EV travel mode and the engine travel mode are switched mainly according to the required driving force. Further, engagement and release of the LU clutch 16 are switched mainly in accordance with the vehicle speed. In the engine travel mode, torque assist may be performed by the MG 3.
  • Pattern A is switching from the EV travel mode in which the LU clutch 16 is in the engaged (ON) state to the engine travel mode in which the LU clutch 16 is in the engaged state.
  • Pattern B is switching from the EV travel mode in which the LU clutch 16 is in the engaged state to the engine travel mode in which the LU clutch 16 is in the released (OFF) state.
  • Pattern C is switching from the EV drive mode in which the LU clutch 16 is released to the engine drive mode in which the LU clutch 16 is released.
  • the controller 100 When switching from the EV travel mode to the engine travel mode, the controller 100 switches the forward clutch 10 from the released state to the engaged state. At this time, the controller 100 executes the rotation synchronization control of the forward clutch 10 in order to suppress the shock accompanying the engagement of the forward clutch 10.
  • the difference between the rotational speed on the input side and the rotational speed on the output side of the forward clutch 10 is reduced so that a shock does not occur or the shock has an acceptable size. It is control. Specifically, by raising the engine rotational speed, the rotational speed of the drive shaft 17 on the input side of the forward clutch 10 is increased to approach the rotational speed of the drive shaft 18 on the output side of the forward clutch 10.
  • FIG. 3 is a timing chart when the pattern A is switched.
  • the controller 100 determines switching from the EV travel mode to the engine travel mode.
  • the controller 100 prepares for engagement of the forward clutch 10 to raise the hydraulic pressure to the standby hydraulic pressure, and increases the torque of the MG 3 to increase the acceleration.
  • the controller 100 starts cranking to start the engine 1.
  • the controller 100 limits the torque of the engine 1 by retarding the ignition timing or the like while increasing the engine rotational speed for rotational synchronization. The torque limitation of the engine 1 is performed to suppress a feeling of run and shock when the forward clutch 10 is engaged.
  • the rotational speed of the turbine 15 that is, the rotational speed of the drive shaft 17 which is an input shaft of the forward clutch 10 is the same as the engine rotational speed. Further, the rotational speed of the drive shaft 18, which is an output-side shaft of the forward clutch 10, is the same as the rotational speed of the MG3.
  • controller 100 starts engagement of forward clutch 10. Then, when the engagement of forward clutch 10 is completed at timing T5, controller 100 gradually increases the torque of engine 1 from timing T6 at which the torque limitation of engine 1 ends, and gradually decreases the torque of MG3. At this time, the torque of the engine 1 and the torque of the MG 3 are controlled so that the torque (PRI combined torque) obtained by adding the torque of the engine 1 and the torque of the MG 3 does not fluctuate. When the torque of the MG3 becomes zero at timing T7, the torque replacement control ends.
  • FIG. 4 is a timing chart in the case where the switching of the pattern C is performed by the same control as that of the pattern A. Here, differences from the pattern A will be mainly described.
  • the torque transmitted to the drive wheel 8 may fluctuate depending on the timing at which the LU clutch 16 is released.
  • the LU clutch 16 is released immediately after the completion of the engagement of the forward clutch 10 until the end of the torque transfer, a difference occurs between the engine rotational speed and the rotational speed of the turbine 15, which causes torque fluctuation.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control routine that the controller 100 executes.
  • step S10 the controller 100 determines whether there is a request for switching from the EV travel mode to the engine travel mode. If there is a switching request, the processing of step S20 is executed, and if there is not, the present routine is ended.
  • the presence or absence of the switching request is determined based on the accelerator opening and the vehicle speed. Specifically, the determination is made by searching the map shown in FIG. 2 using the required driving force determined from the accelerator opening and the current vehicle speed.
  • step S20 the controller 100 starts the start control of the engine 1. After starting the engine, the controller 100 increases the engine rotational speed for the above-described rotation synchronization while limiting the engine torque by the ignition timing retardation and the like.
  • step S20 the torque of MG3 may be increased to accelerate the vehicle.
  • step S30 the controller 100 determines whether a value obtained by subtracting the rotational speed of the primary pulley 11A from the engine rotational speed is equal to or less than a threshold. In this determination, it is determined whether or not the rotation synchronization has ended, that is, whether the rotation speed on the input side of the forward clutch 10 and the rotation speed on the output side are synchronized.
  • the rotational speed of the turbine 15 is equal to the engine rotational speed when the LU clutch 16 is engaged, and the engine rotational speed is taken into consideration by considering the deviation of the rotational speed of the torque converter 9 even if the LU clutch 16 is released. You can guess from Therefore, the deviation of the rotational speed in the torque converter 9 is checked in advance, and it is determined in step S30 whether or not the rotational synchronization has been performed using the engine rotational speed.
  • the threshold used for the determination is set to a larger value as the difference between the engine rotational speed and the rotational speed of the turbine 15 is larger. This is because the rotational speed of the turbine 15 rises behind the engine rotational speed when the LU clutch 16 is in the released state. That is, for example, when the threshold value is set to zero, the rotational speed of the turbine 15 is not equal to the rotational speed of the primary pulley 11A when the difference between the engine rotational speed and the rotational speed of the primary pulley 11A becomes zero.
  • the forward clutch 10 is engaged, a shock occurs.
  • the controller 100 executes the process of step S40 if the determination result of step S30 is affirmative, and repeats the determination of step S30 if negative.
  • step S40 the controller 100 engages the forward clutch 10.
  • the hydraulic pressure of the forward clutch 10 is assumed to rise to the standby hydraulic pressure prior to engagement.
  • the timing at which the hydraulic pressure is raised to the standby hydraulic pressure is, for example, matched with the timing of engine start in step S20.
  • step S50 controller 100 determines whether or not LU clutch 16 is in the engaged state. If in the engaged state, control for the engaged state (for LU-ON) is performed in step S60. Execute control (for LU-OFF).
  • the control for the engagement state executed in step S60 is as follows.
  • the torque of MG3 is gradually decreased until it becomes zero, and the torque of the engine 1 is gradually increased accordingly so that the PRI combined torque does not fluctuate. Then, when the torque of the MG 3 becomes zero, that is, when the torque change control ends, the LU clutch 16 is released.
  • the LU clutch 16 is shifted from the engaged state to the released state, if the LU clutch 16 is released immediately after the engagement of the forward clutch 10 and before the torque replacement control, the torque fluctuation described with reference to FIG. 4 occurs.
  • releasing the LU clutch 16 before engaging the forward clutch 10 causes the following problem.
  • step S70 In the control for the release state executed in step S70, first, the difference between the torque of the turbine 15 and the torque of the engine 1 when the forward clutch 10 is engaged is estimated by a method described later, and the forward clutch 10 is engaged. , Decrease the torque of MG3 by the difference of this torque. After that, similarly to the control for the engagement state, the torque of the engine 1 is gradually increased while gradually reducing the torque of the MG 3.
  • the method of estimating the difference between the torque of the turbine 15 and the torque of the engine 1 is as follows.
  • a difference (differential rotation) between the engine rotational speed when the forward clutch 10 is engaged and the rotational speed of the turbine 15 is estimated.
  • the torque for torque amplification is estimated.
  • the torque estimated by this is an estimated value of the difference between the torque of the turbine 15 and the torque of the engine 1. Since the torque amplification action is determined by the characteristics of the torque converter 9, the characteristics of the torque converter to be used are checked in advance.
  • the controller 100 reduces the torque of the MG 3 after starting engagement of the forward clutch 10. Then, after the torque of MG3 decreases, the torque replacement control is started.
  • FIG. 6 is a timing chart when the control routine of FIG. 5 is executed.
  • the timing 0 to the timing T4, and the timing T6 and subsequent timings are the same as in FIG.
  • the control for the release state described above is performed at timing T5 when the engagement of the forward clutch 10 is completed. That is, at timing T5, the torque of MG3 is reduced by the difference between the torque of the engine 1 and the torque of the turbine 15. As a result, the increase in PRI shaft combined torque at timing T5 that has occurred in FIG. 4 is suppressed. That is, the feeling of run and shock accompanying the engagement of the forward clutch 10 are suppressed.
  • a control device for a vehicle is provided. In this control device, the engine travels in a state in which the LU clutch 16 is released and the forward clutch 10 is engaged from the EV travel mode in a state in which the LU clutch 16 is released and the forward clutch 10 is released.
  • the controller 100 decreases the drive torque of MG3 after engagement of the forward clutch 10, and after the drive torque of MG3 decreases, gradually decreases the drive torque of MG3 while gradually increasing the drive torque of the engine 1 (Control unit) is provided.
  • the controller 100 reduces the torque reduction amount when the drive torque of the MG 3 is reduced after the engagement of the forward clutch 10, and the torque converter 9 by the torque amplification function of the torque converter 9 when the engagement of the forward clutch 10 is completed.
  • the increase in torque on the output side of the torque converter 9 immediately after the engagement of the forward clutch 10 is cancelled, so that the combined torque of the PRI shaft can be maintained constant, and the shock accompanying the engagement of the forward clutch 10 can be suppressed.
  • the controller 100 is in a state in which the LU clutch 16 is released and in a state in which the forward clutch 10 is engaged from the electric travel mode in a state in which the LU clutch 16 is engaged and the forward clutch 10 is released.
  • the drive torque of the MG 3 is gradually decreased while the drive torque of the engine 1 is gradually increased after the forward clutch 10 is engaged, and thereafter the LU clutch 16 is released.
  • the controller 100 when switching from the EV travel mode to the engine travel mode, engages the forward clutch 10 when the rotation of the forward clutch 10 is synchronized. Thereby, the shock accompanying engagement of the forward clutch 10 can be suppressed.

Abstract

エンジン、LUクラッチを有するトルクコンバータと、トルクコンバータより下流に位置する締結要素と、締結要素より下流に位置する駆動軸と、締結要素より下流に位置し駆動軸と接続される電動モータと、を有する車両の制御装置は、LUクラッチ及び締結要素が解放された状態でのEVモードから、LUクラッチが解放された状態かつ締結要素が締結された状態でのエンジン走行モードへの切り替えを行う場合に、締結要素の締結後に電動モータの駆動トルクを減少させ、電動モータの駆動トルクが減少した後に、エンジンの駆動トルクを漸増させながら電動モータの駆動トルクを漸減させる制御部を備える。

Description

車両の制御装置及び制御方法
 本発明は、動力源としてエンジン及び電動モータを備える車両の制御に関する。
 エンジンと、無段変速機のプライマリプーリに接続された電動モータと、エンジンと無段変速機との動力伝達を断接する締結要素と、を備え、エンジンの動力を用いるエンジン走行モードと、電動モータの動力を用いる電気走行(以下、EV走行ともいう)モードと、を選択し得るハイブリッド車両が知られている。JP2000-71815Aには、上記構成のハイブリッド車両においてEV走行モードからエンジン走行モードへ移行する際に、モード切り替えに伴うショックを抑制するための制御が開示されている。具体的には、締結要素が解放した状態でエンジンを始動し、エンジン始動後はエンジンのトルクを制限し、締結要素を締結した後にエンジンのトルクを漸増しながら電動モータのトルクを漸減させることによって、駆動輪に伝達されるトルクの変動を抑制するトルク掛け替え制御が開示されている。
 上記文献に記載された構成には、エンジンと無段変速機との間にトルクコンバータが配置されていないが、締結要素の締結・解放制御の簡略化や締結要素の耐久性向上等の観点から、トルクコンバータを設けることも考えられる。
 しかし、トルクコンバータを設けた場合に、ロックアップクラッチが解放された状態で特許文献1の制御を実行すると、エンジン始動後にエンジンのトルクを制限しているにもかかわらず、締結要素の締結後にトルクコンバータのトルク増幅作用によってトルクコンバータの出力側のトルクが増大して、ショックが発生するおそれがある。
 そこで本発明では、トルクコンバータを備える構成において、ロックアップクラッチが解放された状態でEV走行モードからエンジン走行モードへ移行する際のショック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、エンジンと、動力伝達経路中でエンジンより下流に位置し、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータと、動力伝達経路中でトルクコンバータより下流に位置する締結要素と、動力伝達経路中で締結要素より下流に位置する駆動軸と、動力伝達経路中で締結要素より下流に位置し、駆動軸と接続される電動モータと、を有する車両を制御する制御装置が提供される。この制御装置は、ロックアップクラッチが解放された状態かつ締結要素が解放された状態で電動モータを回転させる電気走行モードから、ロックアップクラッチが解放された状態かつ締結要素が締結された状態でエンジンを回転させるエンジン走行モードへの切り替えを行う場合に、締結要素の締結後に電動モータの駆動トルクを減少させ、電動モータの駆動トルクが減少した後に、エンジンの駆動トルクを漸増させながら電動モータの駆動トルクを漸減させる制御部を備える。
 また、本発明の別のある態様によれば、エンジンと、動力伝達経路中でエンジンより下流に位置し、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータと、動力伝達経路中でトルクコンバータより下流に位置する締結要素と、動力伝達経路中で締結要素より下流に位置する駆動軸と、動力伝達経路中で締結要素より下流に位置し、駆動軸と接続される電動モータと、を有する車両を制御する制御方法が提供される。この制御方法は、ロックアップクラッチが解放された状態かつ締結要素が解放された状態で電動モータを回転させる電気走行モードから、ロックアップクラッチが解放された状態かつ締結要素が締結された状態でエンジンを回転させるエンジン走行モードへの切り替えを行う場合に、締結要素の締結後に電動モータの駆動トルクを減少させ、電動モータの駆動トルクが減少した後に、エンジンの駆動トルクを漸増させながら電動モータの駆動トルクを漸減させる。
 上記態様によれば、ロックアップクラッチが解放された状態でEV走行モードからエンジン走行モードへ移行する際のショックを抑制することができる。
図1は、本実施形態を適用する車両の概略構成図である。 図2は、運転状態毎の走行モードを示す運転領域マップである。 図3は、図2のパターンAで走行モードを移行する場合における制御の一例を示すタイミングチャートである。 図4は、図2のパターンCで走行モードを移行する場合における制御の一例を示すタイミングチャートである。 図5は、本実施形態でコントローラが実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。 図6は、図5の制御ルーチンを実行した場合のタイミングチャートである。
 以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
 図1は、本実施形態を適用するハイブリッド車両(以下、単に「車両」ともいう)の概略構成図である。車両は、エンジン1と、無段変速機システム2と、モータジェネレータ(以下、MGともいう)3と、電動オイルポンプ6と、駆動輪8と、コントローラ100と、を備える。
 エンジン1は、ガソリン又は軽油を燃料とする内燃機関であり、コントローラ100からの指令に基づいて回転速度、トルク等が制御される。
 無段変速機システム2は、トルクコンバータ9と、締結要素としてのフォワードクラッチ10と、バリエータ11と、ファイナルギヤ装置13と、オイルポンプ22と、を備える。
 トルクコンバータ9は、インペラ14と、タービン15と、ロックアップクラッチ16とを備える。ロックアップクラッチ16が締結されると、トルクコンバータ9の入力軸と出力軸とが直結状態となり、入力軸と出力軸とが同速回転する。以下、ロックアップクラッチ16をLUクラッチ16とも称する。LUクラッチ16を締結・解放する条件については後述する。
 バリエータ11は、プライマリプーリ11Aと、セカンダリプーリ11Bと、ベルト12と、を備える。バリエータ11では、プライマリプーリ11Aに供給される油圧と、セカンダリプーリ11Bに供給される油圧とが制御されることで、各プーリ11A、11Bとベルト12との接触半径が変更され、これにより変速比が変更される。
 フォワードクラッチ10は、トルクコンバータ9とプライマリプーリ11Aとの間に配置される。フォワードクラッチ10が締結されると、エンジン1の駆動トルクが駆動軸17、18を介してプライマリプーリ11Aへ伝達される。フォワードクラッチ10の締結・解放は、コントローラ100により、運転状態に応じて切り替えられる。なお、本明細書において、駆動トルクとは駆動輪8を回転させるトルク(正のトルク)のことをいう。したがって、駆動輪8の回転を妨げる負荷となるトルクは負のトルクということになる。また、本明細書では、駆動トルクを単に「トルク」と称することもある。
 なお、図1ではフォワードクラッチ10がトルクコンバータ9とプライマリプーリ11Aとの間に配置されているが、これに限られるわけではない。フォワードクラッチ10を設ける目的は、エンジン1から駆動輪8までの動力伝達経路を断接することなので、例えば、フォワードクラッチ10はセカンダリプーリ11Bとファイナルギヤ装置13との間に配置されてもよい。
 MG3は、ベルト及びプーリからなる伝達機構20を介してプライマリプーリ11Aの回転軸に接続されている。MG3は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型回転電機である。MG3は、コントローラ100からの指令に基づいて、インバータ4により作り出された三相交流を印加することにより制御される。MG3は、バッテリ5からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することができる。バッテリ5は、例えば48[V]の高電圧バッテリである。このため、MG3が電動機として動作することでEV走行が可能となる。また、MG3は、ロータがエンジン1や駆動輪8から回転エネルギを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリ5を充電することができる。つまり、MG3は車両の運動エネルギを電力として回生することができる。回生制御は、車両減速時等に実行される。
 オイルポンプ22は、ベルト及びプーリからなる伝達機構21を介してエンジン1の出力軸と接続されている。オイルポンプ22は、エンジン1の回転が入力され、エンジン1の動力の一部を利用して駆動される。オイルポンプ22から吐出された油は、変速用回路を含む車両の油圧制御回路に供給される。
 なお、車両はオイルポンプ22の他に、電動オイルポンプ6も備える。電動オイルポンプ6は、コントローラ100からの指令に基づいて、インバータ7により作り出された三相交流を印加することにより制御される。このため、電動オイルポンプ6は、エンジン1が停止している場合でも作動可能である。電動オイルポンプ6から吐出された油も、油圧制御回路に供給される。このため、無段変速機システム2は、オイルポンプ22または電動オイルポンプ6の少なくともいずれかからの供給油圧に基づき制御される。
 コントローラ100には、エンジン回転速度Neを検出するエンジン回転速度センサ25からの信号、アクセル開度APOを検出するアクセル開度センサ23からの信号、ブレーキペダルの踏み込み量BPRに基づくブレーキ踏力を検出するブレーキセンサ24からの信号が入力される。なお、コントローラ100には、これらの他にも、図示しないプライマリプーリ11Aの回転速度を検出するセンサ、セカンダリプーリ11Bの回転速度を検出するセンサ等の各検出信号も入力される。
 コントローラ100は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ100を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
 上述した構成において、エンジン1で発生した動力は、トルクコンバータ9、駆動軸17、フォワードクラッチ10、駆動軸18、バリエータ11、駆動軸19、ファイナルギヤ装置13を介して駆動輪8へ伝達される。MG3で発生した動力は、バリエータ11、駆動軸19、ファイナルギヤ装置13を介して駆動輪8へ伝達される。
 コントローラ100は、エンジン1の動力で走行するエンジン走行モードと、MG3の動力で走行するEV走行モードと、を運転状態に応じて切り替える。コントローラ100は、エンジン走行モードにおいてはフォワードクラッチ10を締結し、EV走行モードにおいてはフォワードクラッチ10を解放する。
 図2は、LUクラッチ16の締結と解放を切り替えるロックアップ切替線と、エンジン走行領域とEV走行領域との切り替え線と、を示す運転領域マップである。横軸は車速、縦軸は駆動力である。なお、縦軸の駆動力は、アクセル開度に置き換えてもよい。
 図示する通り、EV走行モードとエンジン走行モードとは、主に要求駆動力に応じて切り替えられる。また、LUクラッチ16の締結と解放は、主に車速に応じて切り替えられる。なお、エンジン走行モード中に、MG3によるトルクアシストを行うようにしてもよい。
 EV走行モードからエンジン走行モードへの切り替えには、図中に矢印で示したA~Cの3つのパターンがある。パターンAは、LUクラッチ16が締結(ON)状態のEV走行モードから、LUクラッチ16が締結状態のエンジン走行モードへの切り替えである。パターンBは、LUクラッチ16が締結状態のEV走行モードから、LUクラッチ16が解放(OFF)状態のエンジン走行モードへの切り替えである。パターンCは、LUクラッチ16が解放状態のEV走行モードから、LUクラッチ16が解放状態のエンジン走行モードへの切り替えである。
 EV走行モードからエンジン走行モードへ切り替える際に、コントローラ100はフォワードクラッチ10を解放状態から締結状態に切り替える。このとき、コントローラ100は、フォワードクラッチ10の締結に伴うショックを抑制するために、フォワードクラッチ10の回転同期制御を実行する。ここでいう回転同期制御とは、フォワードクラッチ10の入力側の回転速度と出力側の回転速度との差を、ショックが発生しないように、またはショックが許容し得る大きさになるように小さくする制御である。具体的には、エンジン回転速度を上昇させることによって、フォワードクラッチ10の入力側の駆動軸17の回転速度を上昇させて、フォワードクラッチ10の出力側の駆動軸18の回転速度に近づける。
 図3は、パターンAの切り替えを行う場合のタイミングチャートである。
 タイミングT1でアクセルが踏みこまれると、コントローラ100はEV走行モードからエンジン走行モードへの切り替えを決定する。コントローラ100は、タイミングT2において、フォワードクラッチ10の締結に備えて油圧を待機油圧まで上昇させるとともに、加速度を高めるためにMG3のトルクを増大させる。その後、コントローラ100はエンジン1を始動させるためにクランキングを開始する。タイミングT3以降、エンジン1が始動したら、コントローラ100は回転同期のためにエンジン回転速度を高めつつ、点火時期の遅角等によりエンジン1のトルクを制限する。このエンジン1のトルク制限は、フォワードクラッチ10を締結する際の突っ走り感やショックを抑制するために行う。
 パターンAではLUクラッチ16が締結状態なので、タービン15の回転速度、つまりフォワードクラッチ10の入力側の軸である駆動軸17の回転速度はエンジン回転速度と同じである。また、フォワードクラッチ10の出力側の軸である駆動軸18の回転速度は、MG3の回転速度と同じである。
 MG3の回転速度とタービン15の回転速度との差が閾値より小さくなるタイミングT4において、コントローラ100はフォワードクラッチ10の締結を開始する。そして、タイミングT5でフォワードクラッチ10の締結が完了したら、コントローラ100はエンジン1のトルク制限が終了するタイミングT6からエンジン1のトルクを漸増させ、かつ、MG3のトルクを漸減させる。このとき、エンジン1のトルクとMG3のトルクとを合算したトルク(PRI合算トルク)が変動しないように、エンジン1のトルク及びMG3のトルクを制御する。タイミングT7でMG3のトルクがゼロになったら、トルクの掛け替え制御は終了である。
 図4は、パターンCの切り替えを、パターンAの場合と同様の制御で行った場合のタイミングチャートである。ここでは、パターンAとの相違点を中心に説明する。
 パターンCでは、EV走行モードにおいてLUクラッチ16が解放状態なので、タイミングT3以降、タービン15の回転速度はエンジン回転速度よりも遅れて上昇する。そして、LUクラッチ16が解放状態であることにより、タイミングT5でフォワードクラッチ10の締結が完了した時点で、タービンのトルク(図中のTbnトルク)は、エンジン1のトルク(クランク軸トルク)に対してトルクコンバータ9のトルク増幅分だけ大きくなる。このため、タイミングT5において、PRI合算トルクが増大してしまう。
 すなわち、エンジン1のトルク制限を行っているにもかかわらず、トルク増幅作用によって駆動輪8に伝達されるトルク(PRI合算トルク)が増大し、運転者に飛び出し感またはショックといった違和感を与えることとなる。
 上記の通り、LUクラッチ16が締結状態のパターンAに適した制御を、LUクラッチ16が解放状態のパターンCに適用すると、運転者に違和感を与えることとなる。
 また、パターンBの場合には、LUクラッチ16を解放するタイミング次第で、駆動輪8に伝達されるトルクが変動するおそれがある。例えば、フォワードクラッチ10の締結完了直後からトルク掛け替えが終了するまでの間にLUクラッチ16を解放すると、エンジン回転速度とタービン15の回転速度とに差が生じ、これに伴いトルク変動が生じる。
 そこで本実施形態では、上述したEV走行モードからエンジン走行モードへの切り替えにともなうトルク変動を抑制するため、以下に説明する制御を実行する。
 図5は、コントローラ100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S10において、コントローラ100はEV走行モードからエンジン走行モードへの切り替え要求の有無を判定する。切り替え要求がある場合はステップS20の処理を実行し、無い場合は本ルーチンを終了する。切り替え要求の有無は、アクセル開度及び車速に基づいて判定する。具体的には、アクセル開度から定まる要求駆動力と、現在の車速とを用いて図2に示したマップを検索することにより判定する。
 ステップS20において、コントローラ100はエンジン1の始動制御を開始する。エンジン始動後は、コントローラ100は点火時期遅角等によりエンジントルクを制限しつつ、上述した回転同期のためにエンジン回転速度を上昇させる。
 なお、エンジン始動の指令を発信してからエンジン1が始動するまでには時間を要するので、ステップS20において、車両を加速させるためにMG3のトルクを増大させるようにしてもよい。
 ステップS30において、コントローラ100は、エンジン回転速度からプライマリプーリ11Aの回転速度を差し引いた値が閾値以下になったか否かを判定する。この判定は、回転同期が終了したか否か、つまりフォワードクラッチ10の入力側の回転速度と出力側の回転速度とが同期したか否かを判定するものである。
 なお、回転同期の目的からすると、タービン15の回転速度とプライマリプーリ11Aの回転速度との差に基づいて判断することが望ましい。しかし、タービン15の回転速度を検出するセンサを回転同期のために追加するとコストアップを招く。また、タービン15の回転速度は、LUクラッチ16が締結されていればエンジン回転速度と等しく、LUクラッチ16が解放されていてもトルクコンバータ9での回転速度のズレを考慮することでエンジン回転速度から推測できる。そこで、トルクコンバータ9での回転速度のズレを予め調べておき、ステップS30ではエンジン回転速度を用いて回転同期したか否かを判定する。
 また、判定に用いる閾値は、エンジン回転速度とタービン15の回転速度との差が大きいほど大きな値を設定する。これは、LUクラッチ16が解放状態ではタービン15の回転速度はエンジン回転速度よりも遅れて上昇するからである。すなわち、例えば閾値をゼロに設定すると、エンジン回転速度とプライマリプーリ11Aの回転速度との差がゼロになった時点で、タービン15の回転速度はプライマリプーリ11Aの回転速度と等しくなっておらず、フォワードクラッチ10を締結するとショックが発生するからである。
 コントローラ100は、ステップS30の判定結果が肯定的な場合はステップS40の処理を実行し、否定的な場合はステップS30の判定を繰り返す。
 ステップS40において、コントローラ100は、フォワードクラッチ10を締結する。なお、締結に先立って、フォワードクラッチ10の油圧は待機油圧まで上昇しているものとする。待機油圧まで上昇させるタイミングは、例えばステップS20におけるエンジン始動のタイミングと合わせる。
 ステップS50において、コントローラ100はLUクラッチ16が締結状態か否かを判定し、締結状態ならステップS60において締結状態用(LU-ON用)の制御を実行し、解放状態ならステップS70において解放状態用(LU-OFF用)の制御を実行する。
 ステップS60で実行する締結状態用の制御は、次の通りである。
 まず、MG3のトルクをゼロになるまで漸減させ、これに合わせて、PRI合算トルクが変動しないように、エンジン1のトルクを漸増させる。そして、MG3のトルクがゼロになったら、つまりトルクの掛け替え制御が終了したら、LUクラッチ16を解放する。LUクラッチ16を締結状態から解放状態へ遷移させる場合に、フォワードクラッチ10の締結直後からトルクの掛け替え制御までの期間にLUクラッチ16を解放すると、図4で説明したトルク変動が生じてしまう。
 また、フォワードクラッチ10の締結前にLUクラッチ16を解放すると、次の問題が生じる。第1に、トルクコンバータ9の出力側のトルク、つまりタービン15のトルクのコントロールが困難になる。第2に、トルクコンバータ9の出力側の回転速度、つまりタービン15の回転速度を、プライマリプーリ11Aの回転速度まで上昇させるために、エンジン1の回転速度をトルクコンバータ9でのズレの分だけ高く上昇させることが必要となるので、燃料の無駄な消費や、回転同期の完了までに要する時間が延びるといった問題が生じる。
 そこで、締結状態用の制御においては、トルクの掛け替え制御が終了してからLUクラッチ16を解放する。これにより上記の問題を解消することができる。
 ステップS70で実行する解放状態用の制御は、まず、フォワードクラッチ10を締結したときにおけるタービン15のトルクとエンジン1のトルクとの差を後述する方法で推定し、フォワードクラッチ10を締結したときに、このトルクの差の分だけMG3のトルクを減少させる。その後、締結状態用の制御と同様に、MG3のトルクを漸減させつつエンジン1のトルクを漸増させる。
 タービン15のトルクとエンジン1のトルクとの差の推定方法は、次の通りである。
 まず、エンジン回転速度に基づいて、フォワードクラッチ10を締結したときのエンジン回転速度とタービン15の回転速度との差(差回転)を推定する。そして、推定された差回転に基づいてトルク増幅作用分のトルクを推定する。これにより推定されたトルクが、タービン15のトルクとエンジン1のトルクとの差の推定値である。トルク増幅作用はトルクコンバータ9の特性により定まるので、使用するトルクコンバータの特性を予め調べておく。
 上記の通り、本実施形態では、LUクラッチ16が解放状態かつフォワードクラッチ10が解放状態でのEV走行モードから、LUクラッチ16が解放状態かつフォワードクラッチ10が締結状態でのエンジン走行モードへの切り替え時において、コントローラ100はフォワードクラッチ10の締結を開始した後にMG3のトルクを減少させる。そして、MG3のトルクが減少した後にトルクの掛け替え制御を開始する。
 次に、図5の制御ルーチンを実行した場合の作用効果について説明する。
 図6は、図5の制御ルーチンを実行した場合のタイミングチャートである。タイミング0からタイミングT4まで、及びタイミングT6以降は図4と同様なので説明を省略する。
 本実施形態では、フォワードクラッチ10の締結が完了するタイミングT5において、上述した解放状態用の制御を実行する。つまり、タイミングT5において、エンジン1のトルクとタービン15のトルクの差の分、MG3のトルクを低下させる。これにより図4では生じていたタイミングT5におけるPRI軸合算トルクの増大が抑制される。すなわち、フォワードクラッチ10の締結に伴う突っ走り感やショックが抑制される。
 以上のように本実施形態では、エンジン1と、動力伝達経路中でエンジン1より下流に位置しLUクラッチ16を有するトルクコンバータ9と、動力伝達経路中でトルクコンバータ9より下流に位置するフォワードクラッチ10(締結要素)と、動力伝達経路中でフォワードクラッチ10より下流に位置する駆動軸18と、動力伝達経路中でフォワードクラッチ10より下流に位置し駆動軸18と接続されるMG(電動モータ)3と、を有する車両の制御装置が提供される。この制御装置は、LUクラッチ16が解放された状態かつフォワードクラッチ10が解放された状態でのEV走行モードから、LUクラッチ16が解放された状態かつフォワードクラッチ10が締結された状態でのエンジン走行モードへの切り替えを行う場合に、フォワードクラッチ10の締結後にMG3の駆動トルクを減少させ、MG3の駆動トルクが減少した後に、エンジン1の駆動トルクを漸増させながらMG3の駆動トルクを漸減させるコントローラ100(制御部)を備える。
 上記の通り、フォワードクラッチ10の締結後にMG3の駆動トルクを減少させることで、フォワードクラッチ10の締結直後における、PRI軸合算トルクの変動を抑制できるので、フォワードクラッチ10の締結に伴うショックを抑制できる。また、MG3の駆動トルクを減少させることでショックを抑制しつつフォワードクラッチ10を締結した後に、エンジン1の駆動トルクを漸増させながらMG3の駆動トルクを漸減させることにより駆動輪8に伝達されるトルクの変動を抑制しつつトルクの掛け替えを行うことができる。
 本実施形態では、コントローラ100は、フォワードクラッチ10の締結後にMG3の駆動トルクを減少させる際のトルク減少量を、フォワードクラッチ10の締結が完了したときにトルクコンバータ9のトルク増幅作用によるトルクコンバータ9の出力側のトルクの増大分を打ち消す大きさにする。これにより、フォワードクラッチ10の締結直後における、トルクコンバータ9の出力側のトルクの増大が打ち消されるので、PRI軸合算トルクを一定に維持してフォワードクラッチ10の締結に伴うショックを抑制できる。
 本実施形態では、コントローラ100は、LUクラッチ16が締結された状態かつフォワードクラッチ10が解放された状態での電気走行モードから、LUクラッチ16が解放された状態かつフォワードクラッチ10が締結された状態でのエンジン走行モードへの切り替えを行う場合に、フォワードクラッチ10の締結後にエンジン1の駆動トルクを漸増させながらMG3の駆動トルクを漸減させ、その後にLUクラッチ16を解放する。これにより、PRI軸合算トルクの変動を抑制しつつ、トルクの掛け替え制御及びLUクラッチ16の解放を行うことができる。
 本実施形態では、コントローラ100は、EV走行モードからエンジン走行モードへの切り替えを行う場合に、フォワードクラッチ10が回転同期されたときにフォワードクラッチ10を締結する。これにより、フォワードクラッチ10の締結に伴うショックを抑制できる。
 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。
 本願は、2017年8月7日に日本国特許庁に出願された特願2017-152502に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1.  エンジンと、
     動力伝達経路中で前記エンジンより下流に位置し、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータと、
     動力伝達経路中で前記トルクコンバータより下流に位置する締結要素と、
     動力伝達経路中で前記締結要素より下流に位置する駆動軸と、
     動力伝達経路中で前記締結要素より下流に位置し、前記駆動軸と接続される電動モータと、
    を有する車両の制御装置であって、
     前記ロックアップクラッチが解放された状態かつ前記締結要素が解放された状態で前記電動モータを回転させる電気走行モードから、前記ロックアップクラッチが解放された状態かつ前記締結要素が締結された状態で前記エンジンを回転させるエンジン走行モードへの切り替えを行う場合に、
     前記締結要素の締結後に前記電動モータの駆動トルクを減少させ、
     前記電動モータの駆動トルクが減少した後に、前記エンジンの駆動トルクを漸増させながら前記電動モータの駆動トルクを漸減させる制御部を備える車両の制御装置。
  2.  請求項1に記載の車両の制御装置において、
     前記制御部は、前記締結要素の締結後に前記電動モータの駆動トルクを減少させる際のトルク減少量を、前記締結要素の締結完了時における前記トルクコンバータのトルク増幅作用による前記トルクコンバータの出力側のトルクの増大分を打ち消す大きさにする車両の制御装置。
  3.  請求項1または2に記載の車両の制御装置において、
     前記制御部は、
     前記ロックアップクラッチが締結された状態かつ前記締結要素が解放された状態で前記電動モータを回転させる電気走行モードから、前記ロックアップクラッチが解放された状態かつ前記締結要素が締結された状態で前記エンジンを回転させるエンジン走行モードへの切り替えを行う場合に、
     前記締結要素の締結後に前記エンジンの駆動トルクを漸増させながら前記電動モータの駆動トルクを漸減させ、その後に前記ロックアップクラッチを解放する車両の制御装置。
  4.  請求項1から3のいずれかに記載の車両の制御装置において、
     前記制御部は、前記電気走行モードから前記エンジン走行モードへの切り替えを行う場合に、前記締結要素が回転同期されたときに前記締結要素を締結する車両の制御装置。
  5.  エンジンと、
     動力伝達経路中で前記エンジンより下流に位置し、ロックアップクラッチを有するトルクコンバータと、
     動力伝達経路中で前記トルクコンバータより下流に位置する締結要素と、
     動力伝達経路中で前記締結要素より下流に位置する駆動軸と、
     動力伝達経路中で前記締結要素より下流に位置し、前記駆動軸と接続される電動モータと、
    を有する車両の制御方法であって、
     前記ロックアップクラッチが解放された状態かつ前記締結要素が解放された状態で前記電動モータを回転させる電気走行モードから、前記ロックアップクラッチが解放された状態かつ前記締結要素が締結された状態で前記エンジンを回転させるエンジン走行モードへの切り替えを行う場合に、
     前記締結要素の締結後に前記電動モータの駆動トルクを減少させ、
     前記電動モータの駆動トルクが減少した後に、前記エンジンの駆動トルクを漸増させながら前記電動モータの駆動トルクを漸減させる車両の制御方法。
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