JP4144570B2 - ハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両の制御方法に関し、更に詳しくは、小型のモータジェネレータを備えたハイブリッド車両であっても、良好なドライバビリティを確保することができ、しかもＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出・還元（以下、「ＮＯｘ触媒を還元」という）する際の燃費悪化を抑制することができるハイブリッド車両の制御方法に関する。

近年、地球環境の保全や省資源の観点から、ハイブリッド車両の開発が行われている。たとえば、このハイブリッド車両は、エンジンと、有段自動変速機と、エンジンと有段自動変速機間の動力伝達の接離を行うクラッチと、エンジンの出力による発電またはバッテリの電力によるエンジン出力のアシストを行うモータジェネレータとを備え、エンジンとモータジェネレータのいずれか一方または双方を走行駆動源とすることにより走行可能に構成されたものが公知である。

上記モータジェネレータを上記有段自動変速機の出力軸に付設する場合、ギヤを介在させると発進トルクを確保し易いものの、高速回転時のモータジェネレータの制御安定性、引きずり損失、機械強度等の面で不利である。

そこで、上記モータジェネレータを上記有段自動変速機の入力軸に付設し、当該有段自動変速機の変速機能を転用して変速する技術も提供されているが、変速時（クラッチ切断時）に生じるトルクショックを抑制できないという問題があった。

また、このような変速ショックをダブルクラッチにより回避し、モータジェネレータに変速機能を持たせたハイブリッド車両用の伝動装置（たとえば、特許文献１参照）が提案されているが、構造が複雑でありコスト高となってしまうという問題があった。

そこで、本願出願人は、小型のモータジェネレータをギヤを介して上記有段自動変速機の出力軸に付設して構成することで、走行状態に応じて必要なトルクを確保でき、比較的安価かつ簡易に構成できるハイブリッド車両を開発するに至った。

このハイブリッド車両は、トルクコンバータを備えていないので、坂道ストール時にはクラッチ接続時に車両が下がらないように、モータジェネレータによりトルクアシストを実施して車両をホールドする必要がある。このとき、インバータの特定の相が過熱し、回路保護のために自己遮断してしまう虞がある。このような問題に対処すべく、発熱が集中する素子の温度低減を図る技術が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。

また、排気浄化のため、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を備えた排気浄化装置と還元剤供給手段（いわゆるポスト噴射あるいは排気系燃料添加）とを組み合わせた上記ハイブリッド車両について、吸気絞りや排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）により新気量を抑制することで燃費悪化を抑制する技術が提案されている（たとえば、非特許文献２参照）。

特開２００２−８９５９４号公報 ２００３年 社団法人 自動車技術会 学術講演会前刷集Ｎｏ．８０−０３ Ｐ．１３〜１６ ２００２年 社団法人 自動車技術会 学術講演会前刷集Ｎｏ．２２−０２ Ｐ．１〜４

しかしながら、上記ハイブリッド車両にあっては、エンジンのトルク変動とモータジェネレータのロータ慣性によって有段自動変速機のギヤとモータジェネレータのギヤの噛み合い部がバックラッシュの範囲内で相対変位して歯当たりを生じ、いわゆる歯打ち音が発生する場合があるため、ドライバビリティを損なう虞があるという課題があった。

また、上記非特許文献１に係る従来技術にあっては、坂道ストール時には、車両静止摩擦分と推察される無効トルク分をドライバ要求トルクから減算することにより、モータジェネレータによるトルクアシスト量を決定しているため、急発進要求時にトルクアシストの実施に遅れが生じてしまい、ドライバビリティを損なう虞があるという課題があった。

また、上記非特許文献２に係る従来技術にあっては、新気量の制御ではポンピング損失が増加して機械損失が悪化し、制御応答性も悪くなるので高負荷運転域では使えないという課題があった。このような場合、過渡応答や不足負荷をモータジェネレータのトルクアシストで対処することも考えられるが、単にトルクアシスト制御のみで対処しようとすると、モータジェネレータの体格やバッテリ容量を大型化する必要があり、本願出願人が目指す小型のモータジェネレータ等を搭載したハイブリッド車両では、これに十分に対処し得ない。

したがって、小型のモータジェネレータを備えたハイブリッド車両であっても、単にモータジェネレータによるトルクアシスト制御のみで対処するのではなく、走行状態に応じてエンジンおよびモータジェネレータを総合的に、かつ、きめ細かく制御することにより、ＮＯｘ触媒を還元する際の燃費悪化を抑制することができる制御方法の提供が望まれていた。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型のモータジェネレータを備えたハイブリッド車両であっても、良好なドライバビリティを確保することができるハイブリッド車両の制御方法を提供することを目的とする。

また、この発明は、小型のモータジェネレータを備えたハイブリッド車両であっても、ＮＯｘ触媒を還元する際の燃費悪化を抑制することができるハイブリッド車両の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法は、エンジンと、有段自動変速機と、前記エンジンと前記有段自動変速機間の動力伝達の接離を行うクラッチと、前記エンジンの出力による発電またはバッテリの電力による前記エンジン出力のアシストを行うモータジェネレータとを備え、前記エンジンと前記モータジェネレータのいずれか一方または双方を走行駆動源として走行可能に構成されたハイブリッド車両の制御方法において、前記モータジェネレータは、同期装置またはクラッチ手段を介して前記有段自動変速機のギヤと噛み合って同期回転可能に構成されているとともに、当該モータジェネレータの振動を検出する振動検出手段を備え、前記振動検出手段により前記モータジェネレータの振動が検出された場合は、前記同期装置または前記クラッチ手段を切り離すことを特徴とするものである。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法は、請求項１に記載の発明において、回生運転または力行運転が想定される中車速時または低車速時には、前記モータジェネレータが前記有段自動変速機と常に同期回転するように前記同期装置または前記クラッチ手段を接続しておくことを特徴とするものである。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法は、請求項１に記載の発明において、坂道ストール時には、前記同期装置または前記クラッチ手段を滑らせることを特徴とするものである。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法は、請求項１に記載の発明において、前記ハイブリッド車両は、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒と、当該ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段とを更に備え、前記ＮＯｘ触媒を還元する際に前記エンジンの動作点を過剰酸素の低い動作点に移行させることを特徴とするものである。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法は、請求項４に記載の発明において、前記ハイブリッド車両は、前記ＮＯｘ触媒の還元時には、走行負荷と前記バッテリの充電量と前記ＮＯｘ触媒の温度とに基づいて複数の走行モードから選択された一の走行モードにて運転されることを特徴とするものである。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法は、請求項５に記載の発明において、前記ハイブリッド車両は、前記エンジンによって駆動され前記バッテリを充電する発電手段を更に備え、前記複数の走行モードは、下記（１）〜（４）の走行モードであることを特徴とするものである。
（１）前記走行負荷が軽負荷であり、かつ前記ＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも高い場合は、前記エンジンをアイドル運転するとともに、前記クラッチを切断し前記モータジェネレータのみを駆動してＥＶ走行する。
（２）前記バッテリの充電量が所定の閾値よりも大きく、かつ前記ＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも高い場合は、前記有段自動変速機のシフトアップを実施する。
（３）前記バッテリの充電量が所定の下限値よりも小さく、かつ前記ＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも低い場合は、前記有段自動変速機のシフトダウンを実施する。
（４）前記バッテリの充電量が所定の下限値よりも小さく、かつ前記走行負荷が軽負荷である場合は、前記クラッチを切断し前記エンジンの駆動により前記発電手段にて発電するとともに、前記モータジェネレータを駆動して走行する。

この発明に係るハイブリッド車両の制御方法によれば、小型のモータジェネレータを備えたハイブリッド車両であっても、当該モータジェネレータに所定の振動が検出された場合に同期装置またはクラッチ手段を切り離すことにより、モータジェネレータのトルク変動に基づく歯打ち音の発生を抑制することができ、良好なドライバビリティを確保することができる。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法によれば、回生運転または力行運転の開始時にクラッチ手段の接続に伴うトルクショックの発生を抑制することができ、早期に駆動力を伝達することができる。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法によれば、坂道ストール時に同期装置またはクラッチ手段を滑らせることにより、モータジェネレータの駆動回路における特定の相に電流が集中して過熱し自己遮断機能が働くのを回避することができるので、ドライバビリティを損なうことなく円滑に発進することができる。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法によれば、モータジェネレータの体格やバッテリの容量を大型化しなくても、ＮＯｘ触媒を還元する際にエンジンの動作点を過剰酸素の低い動作点に移行させることができるので、還元剤供給手段から供給する燃料（還元剤）を減らすことができ、燃費悪化を抑制することができる。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法によれば、ＮＯｘ触媒を還元する際に、走行負荷とバッテリ充電量とＮＯｘ触媒の温度に応じて複数の走行モードから最適な走行モードを選択することにより、ＮＯｘ触媒を還元する際の燃料（還元剤）を更に効果的に減らすことができる。

また、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法によれば、ＮＯｘ触媒を還元する際の燃料を減らすことができるとともに、つぎの効果を奏する。
（１）の走行モードでは、エンジンの負荷を更に減らしてＮＯｘ触媒の温度を下げ、ＮＯｘ触媒の過熱を抑制することができる。
（２）の走行モードでは、エンジンの回転数および出力を下げてＮＯｘ触媒の温度を下げ、ＮＯｘ触媒の過熱を抑制することができる。
（３）の走行モードでは、エンジンの回転数および出力を上げ、余剰出力を発電電力として回収し、バッテリ充電量を回復することができる。
（４）の走行モードでは、エンジン駆動により発電しながらモータジェネレータにより走行しているので、バッテリ充電量の急激な低下を抑制することができる。

以下に、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この発明をディーゼルハイブリッド車両に適用した例について説明するが、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

先ず、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成について図２に基づいて説明する。ここで、図２は、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。図２に示すように、ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）１０には、走行駆動源としてのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと記す）１１が設けられている。このエンジン１１は、図示を省略するが、コモンレール方式の燃料噴射システム、排気ガス圧力を利用して吸気量を増大させるターボ過給機、吸排気バルブの開閉動作タイミングを可変制御する可変バルブタイミング機構等を備えている。

また、エンジン１１の排気通路３０には、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、ＮＯｘ触媒と記す）を担持したパティキュレートフィルタ３３を備えている。また、排気通路３０には、パティキュレートフィルタ３３に燃料（還元剤）を添加する還元剤供給手段（図示せず）や排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス再循環装置（図示せず）を備えている。

また、排気通路３０におけるパティキュレートフィルタ３３の上流側と下流側には、それぞれ圧力センサ（図示せず）が設けられ、その差圧を検出することにより、パティキュレートフィルタ３３のＰＭ堆積量を検出できるように構成されている。また、排気通路３０には、排気ガスの空燃比を検出する空燃比（Ａ／Ｆ）センサ（図示せず）や排気ガス温度を検出する排気温センサ（図示せず）等が設けられている。パティキュレートフィルタ３３のフィルタ温度およびＮＯｘ触媒温度は、上記排気温センサにより検出された排気ガス温度から推定できるようになっている。

このように構成されたパティキュレートフィルタ３３のＮＯｘ触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンの時にはＮＯｘを吸蔵し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下した時には吸蔵していたＮＯｘを放出させるとともに、その放出されたＮＯｘを還元剤によって還元することとなる。

このようなパティキュレートフィルタ３３を備えたエンジン１１は、走行時に触媒のＮＯｘ吸蔵量が飽和する前にそのＮＯｘを還元するため、触媒に流入する排気ガスに還元剤（燃料）を供給する（以下、「リッチスパイク制御」という）ように構成されている。なお、この還元剤（燃料）を供給する手段としては、エンジン出力を発生させるための主たる燃料噴射の実行後に少量の燃料を燃焼室内に副噴射する、いわゆるポスト噴射であってもよい。

また、エンジン１１で発生する駆動力は、自動変速可能な有段変速機（以下、ＭＭＴ（マルチモードマニュアルトランスミッション）と記す）１２、ディファレンシャルギヤ１５およびドライブシャフト１４を介して駆動輪１３に伝達されるようになっている。このＭＭＴ１２は、走行状態に応じてギヤ段の変速操作をアクチュエータで電気的に自動制御するものである。ここで、図中の符号２２はＭＭＴ１２の入力軸を示し、符号２３はＭＭＴ１２の出力軸を示している。また、符号２５，２６，２７は、走行状態に応じて変速に必要なギヤを選択し同期回転するように噛み合わせるシンクロ装置を示している。

また、エンジン１１とＭＭＴ１２間には、動力伝達の接離を行うクラッチ１２ａが備えられており、走行状態に応じて接離操作をアクチュエータで電気的に自動制御されるようになっている。なお、トルクコンバータは備えていない。また、エンジン１１によって駆動される発電機（発電手段）３５は、インバータ３６を介し、充放電可能な二次電池であるバッテリ２０と接続されている。

また、エンジン１１は、上記ＭＭＴ１２から指令される要求エンジントルクを出力するために、その燃料噴射量や吸入空気量等が制御されるように構成されている。エンジン１１の要求燃料噴射量は、たとえばエンジンの回転数（回転速度）およびアクセル開度からマップ等に基づいて決定され、上記燃料噴射システムにより噴射されるようになっている。

また、駆動系歯車装置（ギヤトレーン）を一体化した三相のＩＰＭモータ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）であるモータジェネレータ（ＭＧ）１７は、ＭＭＴ１２の出力軸２３との動力伝達の接離を行うＭＧクラッチ（クラッチ手段）１７ａを備えており、走行状態に応じて接離操作をアクチュエータで電気的に自動制御されるようになっている。

そして、このモータジェネレータ１７は、インバータ１９を介してバッテリ２０と接続され、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの２つの運転状態をとり得るように構成されている。

たとえば、このモータジェネレータ１７は、力行運転モードではバッテリ２０からの電力供給を受けて、ドライブシャフト１４を駆動するための動力を発生する。これにより、変速時には変速アシストを行うことができ、加速時には加速アシストを行うことができる。また、回生運転モードでは、モータジェネレータ１７は、エンジン１１あるいはドライブシャフト１４から伝達される駆動力を電力に変換し、バッテリ２０を充電する。

なお、モータジェネレータ１７が力行運転モードあるいは回生運転モードのいずれかで運転されるかは、バッテリ２０の充電量ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を勘案して決定され、たとえば図３に示すようなマップに基づいてモータジェネレータ１７の出力量や発電量が決定される。ここで、図３は、モータジェネレータの出力量や発電量とバッテリ充電量ＳＯＣとの関係を示すマップである。なお、このバッテリ充電量ＳＯＣは、所定のバッテリ状態モニタコンピュータで演算されるようになっている。

また、モータジェネレータ１７は、当該モータジェネレータ１７の振動（角加速度）を検出するための図示しない角加速度センサ（振動検出手段）を備えている。この角加速度センサを備えた理由は、つぎのとおりである。

すなわち、モータジェネレータ１７の駆動力は、ＭＭＴ１２、ディファレンシャルギヤ１５およびドライブシャフト１４を介して駆動輪１３に伝達されるようになっている。したがって、エンジン１１にトルク脈動が発生した時にモータジェネレータ１７にトルクが印加されていないと、ギヤ１７ｂの歯面を抑える力が不足し、その振動によりＭＭＴ１２のギヤ２３ａとモータジェネレータ１７のギヤ１７ｂの噛み合い部がバックラッシュの範囲内で相対変位して歯当たりを生じ、歯打ち音を発生させる。

そこで、モータジェネレータ１７の角加速度を上記角加速度センサによって検出可能に構成し、後述するように所定の角加速度が検出された時には、上記ＭＧクラッチ１７ａを切断し、モータジェネレータ１７をＭＭＴ１２と同期回転させることにより歯打ち音の発生を抑制するようにした。

以上のように構成されたディーゼルハイブリッド車両１０は、図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）によって、図示しない車速センサやアクセル開度センサ等、各種センサからの出力情報に基づいて以下のように基本制御され、種々の状態で走行することができる。

すなわち、ディーゼルハイブリッド車両１０が走行負荷の小さい低速定常走行の状態では、エンジン１１を停止したまま、モータジェネレータ１７を力行することにより走行（ＥＶ走行）する。そして、走行開始後にディーゼルハイブリッド車両１０が所定の速度もしくは負荷に達すると、モータジェネレータ１７を用いてエンジン１１をクランキングして始動し、当該エンジン１１を用いた運転に移行する。

また、加速等の走行負荷の大きい運転時には、通常は、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求動力とほぼ等しい出力を発生するように運転される。このとき、エンジン１１の出力のほぼすべてがドライブシャフト１４に伝えられる。

バッテリ２０の充電量ＳＯＣが予め定められた基準値以下に低下している場合には、エンジン１１がドライブシャフト１４の要求出力以上の出力で運転され、その余剰動力の一部はモータジェネレータ１７によって電力として回生され、バッテリ２０の充電に利用される。そして、エンジン１１の出力トルクが不足する場合には、バッテリ２０の充電量ＳＯＣに応じてモータジェネレータ１７によって不足分のトルクがアシストされ、必要トルクが確保される。

なお、上記ディーゼルハイブリッド車両１０は、燃料の節約と排気エミッションの低減を図るために、いわゆるエコラン（エコノミー＆エコロジーランニング）制御もなされる。たとえば、交差点における信号待ち等でディーゼルハイブリッド車両１０が停車した場合に、所定の停止条件下でエンジン１１を自動停止させ、その後、所定の再始動条件下（たとえば、アクセルペダルを踏み込んだとき）でエンジン１１を再始動させる制御もなされる。

以上が本発明に係るディーゼルハイブリッド車両１０の基本構成および基本制御動作である。

つぎに、モータジェネレータ１７の歯打ち音の発生を抑制する制御方法について図１に基づいて図２を参照しつつ説明する。ここで、図１は、この発明の実施例１に係るモータジェネレータの歯打ち音発生を抑制する制御方法を示すフローチャートである。なお、図中においてモータジェネレータ１７をＭＧと記してある。以下の制御は、上記ＥＣＵによって実行される。

先ず、モータジェネレータ１７へのトルク要求があるか否かを判断する（ステップＳ１０）。モータジェネレータ１７へのトルク要求があるならば（ステップＳ１０肯定）、ＭＧクラッチ１７ａを接続し（ステップＳ１１）、モータジェネレータ１７のトルク制御を実施する（ステップＳ１２）。これにより、モータジェネレータ１７によるエンジン出力のアシストを実施でき、またはＥＶ走行を実施できる。このとき、モータジェネレータ１７のトルクによってギヤ１７ｂ，２３ａの歯面を押さえる力が発生しており、歯打ち現象は発生しない。

一方、モータジェネレータ１７へのトルク要求がないならば（ステップＳ１０否定）、上記角加速度センサによってモータジェネレータ１７の角加速度を検出し、当該角加速度が所定値を超えているか否かを判断する（ステップＳ１３）。すなわち、モータジェネレータ１７の上記歯面を押さえる力が不足していることによって歯打ち現象が発生しているか否かを判断する。

検出された角加速度が所定値を超えている場合には（ステップＳ１３肯定）、ＭＧクラッチ１７ａを切断する（ステップＳ１４）。モータジェネレータ１７をＭＭＴ１２と同期回転させる（ステップＳ１５）。これにより、ギヤ１７ｂの慣性質量が小さくなり、共振点移動と併せて歯打ち時の衝撃エネルギーを低下させ、音と振動を抑制することができる。

一方、検出された角加速度が所定値を超えていない場合には（ステップＳ１３否定）、歯打ちも発生しないので、ＭＧクラッチ１７ａの接続をそのまま維持すればよい（ステップＳ１６）。

また、回生運転または力行運転が想定される中車速時または低車速時には、モータジェネレータ１７がＭＭＴ１２と常に同期回転するように、モータジェネレータ１７を同期回転運転しておく（ステップＳ１５）。これにより、回生運転または力行運転の開始時にＭＧクラッチ１７ａの接続に伴うトルクショック（慣性トルク）を抑制することができ、早期に駆動力を伝達することができる。

以上のように、この実施例１に係るディーゼルハイブリッド車両１０の制御方法によれば、小型のモータジェネレータ１７を備えたディーゼルハイブリッド車両１０であっても、エンジン１１のトルク脈動に基づく歯打ち音の発生を抑制することができ、良好なドライバビリティを確保することができる。

なお、上記実施例１においては、図２に示したＭＧクラッチ１７ａを有するモータジェネレータ１７を備えた構成について本発明を適用して説明したが、図４に示したシンクロ装置（同期装置）２８を有するモータジェネレータ１７を備えた構成に適用しても、上記実施例１で示した効果と同様の効果を期待できる。ここで、図４は、シンクロ装置を有するモータジェネレータを備えたディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。

図４に示すように、シンクロ装置２８は、対向するモータジェネレータ１７のギヤ１７ｂ，１７ｃとＭＭＴ１２のギヤ２３ａ，２３ｂとを適宜選択して噛み合わせ、同期回転させることができるように構成されている。

このように構成されたディーゼルハイブリッド車両１０に上記制御方法を適用する場合は、図１に示すフローチャートにおいて、モータジェネレータ１７のＭＧクラッチ１７ａに係る制御ステップＳ１１，１４，１６を、シンクロ装置２８に係る制御ステップに置き換えればよい。すなわち、ステップＳ１１においては、「シンクロ装置２８を最適なギヤ位置を選択して接続させこれを維持する」とし、ステップＳ１４においては、「シンクロ装置２８をニュートラル位置に設定する」とし、ステップＳ１６においては、「シンクロ装置２８の接続を維持する」とすればよい。

また、上記実施例１においては、ディーゼルエンジン１１を走行駆動源とするハイブリッド車両について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、ガソリンエンジンを走行駆動源とするハイブリッド車両に適用してもよい。

本実施例２は、坂道ストール時にモータジェネレータ１７のトルクをホールドする場合の制御方法を示すものである。ディーゼルハイブリッド車両１０の構成は、上記実施例１で示した図２あるいは図４の構成と同様であるが、図２に示した構成を用いて図５に基づいて説明する。図５は、この発明の実施例２に係る坂道ストール時におけるモータジェネレータの制御方法を示すフローチャートである。

ここで、モータジェネレータ１７にＹ型結線を想定した場合、モータジェネレータ１７を駆動するために、たとえばインバータ１９のＵ相に３００（Ａ）、Ｖ相およびＷ相に１５０（Ａ）通電したと仮定する。一般に、インバータ１９におけるスイッチング素子の熱損失は電流の２乗に比例する。

したがって、上記Ｕ相には他の相に比べて４倍の熱が発生して過熱するので、回路保護機能が働いて自己遮断してしまう。もし仮にモータジェネレータ１７が回転していれば、同一トルクを発生する場合の電流の実効値は３００／√２（Ａ）であり、平均熱損失は上記例の半分に相当する。つまり坂道ストール時には、モータジェネレータ１７は、その電気角により回転時の１／√２倍（約７０％）のトルクしか出せないこととなる。

そこで、回路保護を行いつつ上記自己遮断を回避し円滑な発進をするため、図５に示す制御を行う。すなわち、図５に示すように、先ずモータジェネレータ１７のロータの停止角度（電気角）を計測する（ステップＳ２０）。つぎに、停止時におけるモータジェネレータ１７のトルク限界値（拘束トルクの限界値）を図示しないマップに基づいて計算する（ステップＳ２１）。

そして、モータジェネレータ１７への要求トルクが、上記ステップＳ２１で算出された停止時トルク（拘束トルク）の限界値（たとえば、回転時の定格トルクの約７０％）を超えているか否かを判断する（ステップＳ２２）。モータジェネレータ１７への要求トルクが、停止時トルクの限界値を超えていない場合は（ステップＳ２２否定）、上記自己遮断は生じないので、モータジェネレータ１７に当該要求トルクを出力させる（ステップＳ２５）。

一方、モータジェネレータ１７への要求トルクが、停止時トルクの限界値を超えている場合は（ステップＳ２２肯定）、当該要求トルクを下回るようにＭＧクラッチ１７ａのトルク容量を低減して半クラッチ状態で滑らせ（ステップＳ２３）、電流のバランスが良い電気角（たとえば、電気角が４５度）の倍数近傍になる位置にモータジェネレータ１７のロータを停止させる。そして、そのロータを回転させ、上記要求トルクを出力させる（ステップＳ２４）。

このように、坂道ストール時に、要求トルクを下回るようにＭＧクラッチ１７ａのトルク容量を低減して半クラッチ状態で滑らせているので、従来のように無効トルク分をドライバ要求トルクから減算してモータジェネレータによるトルクアシスト量を決定する必要がなく、急発進要求時であってもトルクアシストの実施に遅れが生じず、円滑に発進することができる。また、インバータ１９の特定の相に電流が集中しないように制御することができるので、上記自己遮断機能が働くのを回避することができる。

また、坂道ストール時の急発進のように、インバータ１９の特定の相に大電流が通電される場合もあり得る。たとえば、モータジェネレータ１７へのトルク要求が回転時の定格トルクの約８５％を超えるような場合は、特定の相に大電流が集中し、上記自己遮断が起こる虞がある。

これを回避するために、図６に示すような制御を行う。なお、図６に示す制御は、インバータ１９の特定の相に電流が集中するのを回避するための制御であり、特定の相に集中する電流が必ずしも大電流でなくてもよい。ここで、図６は、坂道ストール時におけるモータジェネレータの制御方法を示すフローチャートである。

図６に示すように、モータジェネレータ１７が停止しており、ブレーキがＯＮになっている状態において（ステップＳ３０）、インバータ１９の特定の相に電流が集中する位置で当該モータジェネレータ１７が停止しているか否かを判断する（ステップＳ３１）。この電流が集中する位置は、実験等により既知であり、マップ等により整理されているので、当該マップ等を参照して判断される。

モータジェネレータ１７が上記特定の相に電流が集中する位置で停止しているならば（ステップＳ３１肯定）、ＭＧクラッチ１７ａのトルク容量を低減し（ステップＳ３２）、いわゆる半クラッチ状態でモータジェネレータ１７を微速で連続回転させ、要求トルクを出力させる（ステップＳ３３）。

このように、半クラッチ状態でモータジェネレータ１７を微速回転させることにより、インバータ１９の特定の相に電流が集中するのを抑制することができ、上記自己遮断機能が働くのを回避することができる。

モータジェネレータ１７が上記特定の相に電流が集中する位置で停止していないならば（ステップＳ３１否定）、ＭＧクラッチ１７ａの接続を維持し（ステップＳ３４）、モータジェネレータ１７に要求トルクを出力させる（ステップＳ３５）。

また、インバータ１９のスイッチング素子のばらつきや、冷却面で不可避的な放熱のアンバランスが生じて特定の相の電流容量が低い場合がある。したがって、このような特定の相に大きな電流が流れる電気角位置を学習し、当該電気角位置にモータジェネレータ１７を停止させないように上述の要領にて角度制御を行えば、上記自己遮断機能が働くのを更に効率的に回避することができる。

以上のように、この実施例２に係るディーゼルハイブリッド車両１０の制御方法によれば、坂道ストール時の発進時であっても、インバータ１９の特定の相に電流が集中しないようにモータジェネレータ１７を制御してトルクアシストを実施できるので、自己遮断機能が働くのを回避することができ、ドライバビリティを損なうことなく円滑に発進することができる。

なお、上記実施例２においては、ディーゼルエンジン１１を走行駆動源とするハイブリッド車両について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、ガソリンエンジンを走行駆動源とするハイブリッド車両に適用してもよい。

一般に、ディーゼルエンジンの通常燃焼はリーン燃焼であり、軽負荷時ほど、よりリーン状態であるため、ガソリンエンジンと異なり空気をスロットルで絞らない場合、ＮＯｘ還元種である燃料を排気系に導入するには多くの燃料を必要とし、ＮＯｘ還元効率が悪くなる。そこで、パティキュレートフィルタ３３のＮＯｘ触媒を還元する際の燃費悪化を抑制するため、本実施例３は、ＮＯｘ触媒を還元する際にエンジン１１の動作点を過剰酸素の低い動作点に移行させるように制御し、走行負荷とバッテリ充電量ＳＯＣとＮＯｘ触媒の温度等に基づいて最適な走行モードで運転するようにしたものである。

ディーゼルハイブリッド車両１０の構成は、上記実施例１で示した図２あるいは図４の構成と同様であるが、モータジェネレータ１７のＭＧクラッチ１７ａやシンクロ装置２８は必ずしも備えてなくてもよい。以下、本実施例３に係る制御方法を図７に基づいて具体的に説明する。ここで、図７は、この発明の実施例３に係る制御方法を示すフローチャートである。

図７に示すように、先ずリッチスパイク制御要求があるか否かを判断する（ステップＳ４０）。リッチスパイク制御要求がないならば（ステップＳ４０否定）、すなわちＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵量に余裕がありＮＯｘ浄化率が高い状態にあるならば、通常走行時における制御を行う。

すなわち、図８〜図１１の特性図に示すように、低いＮＯｘ発生率（エンジンのＮＯｘ発生量の指標であり、１ｋｗｈの仕事時に発生するＮＯｘ量である）および低いＢＳＦＣ（エンジン熱効率の指標であり、１ｋｗｈの仕事に必要な燃料量である）となるエンジン動作点Ｐ１を狙って制御する（ステップＳ４１）。

ここで、図８は、高速走行時におけるエンジンの動作点とＢＳＦＣとの関係を示す特性図であり、図中には等ＢＳＦＣ線とＢＳＦＣの高低を示してある。また、この図８および以下に示す図において、白丸印Ｐ１はリッチスパイク制御時以外（通常走行時）のエンジン１１の動作点を示し、黒丸印Ｐ２はリッチスパイク制御時のエンジン１１の動作点を示している。

また、図９は、高速走行時におけるエンジンの動作点とＮＯｘ発生率との関係を示す特性図であり、図中には等ＮＯｘ発生率線とＮＯｘ発生率の高低を示してある。図１０は、高速走行時におけるエンジンの動作点と当量比との関係を示す特性図であり、図中には等当量比線と当量比の大小を示してある。また、図１１は、高速走行時におけるエンジンの動作点と出力との関係を示す特性図であり、図中には等出力線と出力の高低を示してある。

この当量比は、排気ガス中の過剰酸素量の指標であり、当量比が低い時はリーン側で排気ガス中の酸素量が多いことを意味し、当量比が高い時はリッチ側で排気ガス中の酸素量が少ないことを意味するものである。本実施例は、ＮＯｘ触媒を還元する際、エンジン１１の動作点を過剰酸素の低い動作点に移行することにより還元に必要な燃料量を低減するものであるから、高い当量比を狙って制御する。

一方、リッチスパイク制御要求があるならば（ステップＳ４０肯定）、走行負荷が所定値よりも小さい（軽負荷）か否かを判断する（ステップＳ４２）。走行負荷が軽負荷ならば（ステップＳ４２肯定）、更にバッテリ充電量ＳＯＣが所定の下限値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ４３）。

なお、上記走行負荷の所定値およびバッテリ充電量ＳＯＣの下限値、後述するＮＯｘ触媒の温度閾値（活性温度等の閾値）、当量比の所定値（閾値）は、予め実験等により求められた最適値である。

バッテリ充電量ＳＯＣが所定の下限値よりも小さくないならば（ステップＳ４３否定）、すなわちバッテリ充電量ＳＯＣに余裕があるならば、ＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも高いか否かを判断する（ステップＳ４４）。

上記ＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも高い場合は（ステップＳ４４肯定）、図１２および図１３に示すように、排気ガス量が最小となるようにエンジン１１の動作点Ｐ１をアイドル状態の動作点Ｐ２に移行して運転するとともに、クラッチ１２ａを切断し、モータジェネレータ１７のみを走行駆動源とするＥＶ走行を実施する（ステップＳ４５）。これにより、エンジン１１の負荷を更に減らしてＮＯｘ触媒の温度を下げ、ＮＯｘ触媒の過熱を抑制するとともに、還元に必要な燃料量を低減することができる。

ここで、図１２は、走行負荷が軽負荷でありバッテリ充電量ＳＯＣが大きい場合におけるエンジンの動作点と当量比との関係を示す特性図であり、図中には等当量比線と当量比の高低を示してある。また、図１３は、走行負荷が軽負荷でありバッテリ充電量ＳＯＣが大きい場合におけるエンジンの動作点と出力との関係を示す特性図であり、図中には、等出力線と出力の高低および選択可能なエンジン回転数（破線）を示してある。

そして、上記ステップＳ４５の後は、現走行モードにおけるエンジン１１の回転数およびトルク等に基づいて排気系に添加すべき燃料量を算出し、リッチスパイク制御を実施する（ステップＳ４６）。なお、添加に必要とされる燃料量は、排出ガス中の過剰酸素を還元するための燃料とＮＯｘ触媒に吸着したＮＯｘを還元するための燃料との総和である。

バッテリ充電量ＳＯＣが所定の下限値よりも小さいならば（ステップＳ４３肯定）、すなわちバッテリ充電量ＳＯＣに余裕がないならば、クラッチ１２ａを切断し、エンジン１１の駆動力で発電機３５を回して発電するとともに、その発電電力を利用してモータジェネレータ１７を駆動し走行する（ステップＳ４７）。この場合、図１４および図１５に示すように、高い当量比を狙ってエンジン１１の動作点Ｐ１を動作点Ｐ２に移行させる。これにより、バッテリ充電量ＳＯＣの急激な低下を抑制しつつ、ＮＯｘ触媒を還元する際の燃料を減らすことができる。

ここで、図１４は、走行負荷が軽負荷でありバッテリ充電量ＳＯＣが小さい場合におけるエンジンの動作点と当量比との関係を示す特性図であり、図中には等当量比線と当量比の高低を示してある。また、図１５は、走行負荷が軽負荷でありバッテリ充電量ＳＯＣが小さい場合におけるエンジンの動作点と出力との関係を示す特性図であり、図中には、等出力線と出力の高低および選択可能なエンジン回転数（破線）を示してある。

そして、上記ステップＳ４７の後は、現走行モードにおけるエンジン１１の回転数およびトルク等に基づいて排気系に添加すべき燃料量を算出し、リッチスパイク制御を実施する（ステップＳ４６）。

一方、走行負荷が軽負荷でないならば（ステップＳ４２否定）、更に当量比が所定値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ４８）。当量比が所定値よりも小さくないならば（ステップＳ４８否定）、すなわち高当量比であるならば、現走行状態を維持したままリッチスパイク制御を実施（ステップＳ４６）すればよい。

当量比が所定値よりも小さいならば（ステップＳ４８肯定）、すなわち低当量比であるならば、更にバッテリ充電量ＳＯＣが所定の閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ４９）。バッテリ充電量ＳＯＣが所定の閾値よりも大きい場合は（ステップＳ４９肯定）、すなわちバッテリ充電量ＳＯＣに余裕がある場合は、更にＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも高いか否かを判断する（ステップＳ５０）。

ＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも高い場合は（ステップＳ５０肯定）、図１６および図１７に示すように、ＭＭＴ１２をシフトアップし、高い当量比を狙ってエンジン１１の回転数および出力を下げ、エンジン１１の動作点Ｐ１を動作点Ｐ２に移行させて最大トルクで運転する（ステップＳ５１）。

これにより、ＮＯｘ触媒の温度を下げ、ＮＯｘ触媒の過熱を抑制しつつ、ＮＯｘ触媒を還元する際の燃料を減らすことができる。また、このエンジン１１のトルクがドライバ要求トルクに対して不足する場合には、モータジェネレータ１７によってトルクアシストを実施する（ステップＳ５１）。

ここで、図１６は、走行負荷が軽負荷でなくバッテリ充電量ＳＯＣが大きい場合におけるエンジンの動作点と当量比との関係を示す特性図であり、図中には等当量比線と当量比の高低を示してある。また、図１７は、走行負荷が軽負荷でなくバッテリ充電量ＳＯＣが大きい場合におけるエンジンの動作点と出力との関係を示す特性図であり、図中には、等出力線と出力の高低および選択可能なエンジン回転数の範囲（破線）を示してある。

この図１７において、点でハッチングされた丸印Ｐ４は、シフトアップ時に等出力を確保した状態でのリッチスパイク制御時に目標となり得るエンジン１１の動作点（動作点Ｐ１と等出力の点であり、エンジン出力の範囲外となる）であり、参考に示したものである。なお、無段変速機（ＣＶＴ）の場合は、等出力線の任意の点をとり得るため、容易に当量比を高くできるが、有段変速機では難しい。

そして、上記ステップＳ５１の後は、現走行モードにおけるエンジン１１の回転数およびトルク等に基づいて排気系に添加すべき燃料量を算出し、リッチスパイク制御を実施する（ステップＳ４６）。

バッテリ充電量ＳＯＣが所定の閾値よりも大きくない場合は（ステップＳ４９否定）、すなわちバッテリ充電量ＳＯＣに余裕がない場合は、更にＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも低いか否かを判断する（ステップＳ５２）。

ＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも低い場合は（ステップＳ５２肯定）、エンジン１１の出力トルクを増大し、余剰出力を発電電力として回収する（ステップＳ５３）。これにより、バッテリ充電量ＳＯＣを所定値まで回復することができる。そして、つぎにＮＯｘ発生量が所定の閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５４）。

ＮＯｘ発生量が所定の閾値よりも大きいならば（ステップＳ５４肯定）、ＭＭＴ１２をシフトダウンして（ステップＳ５５）、エンジン１１の回転数および出力を上げる。すなわち、図１８および図１９に示すように、エンジン１１の動作点Ｐ１を、当量比が高くＮＯｘ発生量の少ない動作点Ｐ２を狙って移行させる。これにより、ＮＯｘ発生量を低減しつつ、還元に必要な燃料量を低減することができる。

ここで、図１８は、走行負荷が軽負荷でなくバッテリ充電量ＳＯＣが小さい場合におけるエンジンの動作点と当量比との関係を示す特性図であり、図中には等当量比線と当量比の高低を示してある。また、図１９は、走行負荷が軽負荷でなくバッテリ充電量ＳＯＣが小さい場合におけるエンジンの動作点と出力との関係を示す特性図であり、図中には、等出力線と出力の高低および選択可能なエンジン回転数の範囲（破線）を示してある。

なお、図１８および図１９において、点でハッチングされた丸印Ｐ４は、シフトダウン時に等出力を確保した状態でのリッチスパイク制御時に目標となり得るエンジン１１の動作点（動作点Ｐ１と等出力の点であり、エンジン出力の範囲外となる）であり、参考に示したものである。

そして、上記ステップＳ５５の後は、現走行モードにおけるエンジン１１の回転数およびトルク等に基づいて排気系に添加すべき燃料量を算出し、リッチスパイク制御を実施する（ステップＳ４６）。

一方、ＮＯｘ発生量が所定の閾値よりも大きくないならば（ステップＳ５４否定）、ＮＯｘ発生許容量に余裕があるので、図１８および図１９に示すように、現シフトポジション（同一のエンジン回転数）を維持し、ＮＯｘ発生量が若干大きくなる高い当量比を狙って、動作点Ｐ１を高出力側の動作点Ｐ３に移行する。

そしてつぎに、現走行モードにおけるエンジン１１の回転数およびトルク等に基づいて排気系に添加すべき燃料量を算出し、リッチスパイク制御を実施する（ステップＳ４６）。

以上のように、この実施例３に係るディーゼルハイブリッド車両１０の制御方法によれば、ＮＯｘ触媒を還元する際に、走行負荷とバッテリ充電量ＳＯＣとＮＯｘ触媒の温度等に応じて最適な走行モードを選択し、エンジン１１の動作点を過剰酸素の低い動作点に移行させることができるので、モータジェネレータ１７の体格やバッテリ２０の容量を大型化しなくても、ＮＯｘ触媒を還元する際の燃料（還元剤）を減らすことができ、燃費悪化を抑制することができる。

なお、上記実施例３においては、ディーゼルエンジン１１を走行駆動源とするハイブリッド車両について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、ガソリンエンジンを走行駆動源とするハイブリッド車両に適用してもよい。

以上のように、この発明に係るハイブリッド車両の制御方法は、小型のモータジェネレータを有段自動変速機の出力軸に付設したハイブリッド車両に有用であり、特に、モータジェネレータのギヤの歯打ち音発生を抑制し、また坂道ストール時の円滑な発進を可能とし、更にＮＯｘ触媒を還元する際の燃費悪化を抑制することを目指すハイブリッド車両の制御方法に適している。

この発明の実施例１に係るモータジェネレータの歯打ち音発生を抑制する制御方法を示すフローチャートである。 ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。 モータジェネレータの出力量や発電量とバッテリ充電量ＳＯＣとの関係を示すマップである。 シンクロ装置を有するモータジェネレータを備えたディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。 この発明の実施例２に係る坂道ストール時におけるモータジェネレータの制御方法を示すフローチャートである。 坂道ストール時におけるモータジェネレータの制御方法を示すフローチャートである。 この発明の実施例３に係る制御方法を示すフローチャートである。 高速走行時におけるエンジンの動作点とＢＳＦＣとの関係を示す特性図である。 高速走行時におけるエンジンの動作点とＮＯｘ発生率との関係を示す特性図である。 高速走行時におけるエンジンの動作点と当量比との関係を示す特性図である。 高速走行時におけるエンジンの動作点と出力との関係を示す特性図である。 走行負荷が軽負荷でありバッテリ充電量ＳＯＣが大きい場合におけるエンジンの動作点と当量比との関係を示す特性図である。 走行負荷が軽負荷でありバッテリ充電量ＳＯＣが大きい場合におけるエンジンの動作点と出力との関係を示す特性図である。 走行負荷が軽負荷でありバッテリ充電量ＳＯＣが小さい場合におけるエンジンの動作点と当量比との関係を示す特性図である。 走行負荷が軽負荷でありバッテリ充電量ＳＯＣが小さい場合におけるエンジンの動作点と出力との関係を示す特性図である。 走行負荷が軽負荷でなくバッテリ充電量ＳＯＣが大きい場合におけるエンジンの動作点と当量比との関係を示す特性図である。 走行負荷が軽負荷でなくバッテリ充電量ＳＯＣが大きい場合におけるエンジンの動作点と出力との関係を示す特性図である。 走行負荷が軽負荷でなくバッテリ充電量ＳＯＣが小さい場合におけるエンジンの動作点と当量比との関係を示す特性図である。 走行負荷が軽負荷でなくバッテリ充電量ＳＯＣが小さい場合におけるエンジンの動作点と出力との関係を示す特性図である。

符号の説明

１０ ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）
１１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１２ ＭＭＴ（有段自動変速機）
１２ａ クラッチ
１７ モータジェネレータ
１７ａ ＭＧクラッチ（クラッチ手段）
１７ｂ、１７ｃ ギヤ
１９、３６ インバータ
２０ バッテリ
２３ａ、２３ｂ ギヤ
２８ シンクロ装置（同期装置）
３０ 排気通路
３３ パティキュレートフィルタ（ＮＯｘ触媒）
３５ 発電機（発電手段）
ＳＯＣ バッテリ充電量

Claims (1)

1. エンジンと、有段自動変速機と、前記エンジンと前記有段自動変速機間の動力伝達の接離を行うクラッチと、前記エンジンの出力による発電またはバッテリの電力による前記エンジン出力のアシストを行うモータジェネレータと、排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ触媒と、当該ＮＯｘ触媒に還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記エンジンによって駆動され前記バッテリを充電する発電手段とを備え、前記エンジンと前記モータジェネレータのいずれか一方または双方を走行駆動源として走行可能に構成されたハイブリッド車両の制御方法において、
   前記モータジェネレータは、同期装置またはクラッチ手段を介して前記有段自動変速機のギヤと噛み合って同期回転可能に構成されているとともに、当該モータジェネレータの振動を検出する振動検出手段を備え、
   前記振動検出手段により前記モータジェネレータの振動が検出された場合は、前記同期装置または前記クラッチ手段を切り離すとともに、
   前記ＮＯｘ触媒を還元する際に前記エンジンの動作点を過剰酸素の低い動作点に移行させ、
   前記ＮＯｘ触媒の還元時には、走行負荷と前記バッテリの充電量と前記ＮＯｘ触媒の温度とに基づいて複数の走行モードから選択された一の走行モードにて運転され、
   前記複数の走行モードは、下記（１）〜（４）の走行モードであることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
   （１）前記走行負荷が軽負荷であり、かつ前記ＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも高い場合は、前記エンジンをアイドル運転するとともに、前記クラッチを切断し前記モータジェネレータのみを駆動してＥＶ走行する。
   （２）前記バッテリの充電量が所定の閾値よりも大きく、かつ前記ＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも高い場合は、前記有段自動変速機のシフトアップを実施する。
   （３）前記バッテリの充電量が所定の下限値よりも小さく、かつ前記ＮＯｘ触媒の温度が所定の閾値よりも低い場合は、前記有段自動変速機のシフトダウンを実施する。
   （４）前記バッテリの充電量が所定の下限値よりも小さく、かつ前記走行負荷が軽負荷である場合は、前記クラッチを切断し前記エンジンの駆動により前記発電手段にて発電するとともに、前記モータジェネレータを駆動して走行する。

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