JP6569632B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

特許文献１には、エンジンから出力した動力が駆動輪に伝達される際のＨＶ走行モードとして、電動機によってエンジンの動力に対する反力を発生させて走行するＴＨＳモードと、ギヤロック機構によって遊星歯車機構のリングギヤを固定することで、エンジン回転数よりも回転数が増加されて駆動輪に伝達されるオーバードライブロックモード（ＯＤロックモード）とを切り換え可能な、ハイブリッド車両（ＨＶ車両）が開示されている。

特許文献２には、エンジンから出力した動力が駆動輪に伝達される際のＨＶ走行モードとして、第１電動機によってエンジンの動力に対する反力を発生させて走行するＴＨＳモードと、係合装置によって第１電動機のロータ軸の回転が規制されるＭＧ１ロックモードとを切り換え可能な、ＨＶ車両が開示されている。

特開２０１５−０７７８４６号公報 特開２００２−１２０５７５号公報

ＨＶ車両がＴＨＳモードで走行している間、エンジン回転数の変動によってトランスミッションなどで歯打ち音が発生する場合がある。歯打ち音を抑制するために、エンジン回転数を上昇させてエンジンを高回転状態で低トルク状態にすることによって、エンジンの回転数の変動を小さくする対策が考えられる。

しかしながら、ＨＶ車両がオーバードライブロックモード（ＯＤロックモード）や電動機ロックモード（ＭＧ１ロックモード）で走行している間、駆動輪の回転数を変えない場合、電動機によってエンジン回転数を変更することが困難であった。そのため、上述したエンジンの回転数の変動を小さくする対策を実行することが困難であった。

また、ＨＶ車両がＯＤロックモードやＭＧ１ロックモードで走行している間は、電動機から出力されるトルクがゼロの状態であるため、電動機から駆動輪側に向けてトルクが出力されない。そのため、エンジンから電動機までの動力伝達経路において、トランスミッションの電動機側にバックラッシが発生しやすくなり、この状態でエンジンの回転数が変動すると、バックラッシを詰めるように歯打ち音やこもり音などの異音が発生しやすくなる。

さらに、ＨＶ車両がＯＤロックモードまたはＭＧ１ロックモードで走行している間は、電動機側にバックラッシがある状態で走行するため、エンジンの回転数が変動した際に、回転数の変動に対するイナーシャトルクが電動機から出力されなくなる。この場合、電動機のイナーシャが駆動系に伝達されず、駆動系が捩れやすくなるため、歯打ち音やこもり音などの異音が発生しやすくなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、ハイブリッド車両がオーバードライブロックモードや電動機ロックモードで走行している場合において、歯打ち音やこもり音などの異音の発生を抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、電動機と、少なくとも三つの回転要素として、前記エンジンに連結された入力要素、出力軸に向けて動力を伝達する出力要素、および選択的に回転不能に固定され、前記エンジンから出力される動力の反力が作用する反力要素を有し、前記エンジンから出力された動力を前記電動機側と前記出力軸側とに分配する動力分配機構と、前記反力要素を回転不能に固定する係合状態と、前記反力要素を回転可能に解放する解放状態とを選択的に取り得る固定手段と、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記係合状態における前記エンジンから出力されるトルクの大きさを、前記解放状態において前記係合状態と同じエンジン回転数を有する場合に前記エンジンから出力されるトルクの大きさよりも小さくする制御を行う制御部を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係るハイブリッド車両の制御装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記係合状態における前記エンジンの出力に対するエンジン出力上乗せ量を、前記解放状態において前記係合状態と同じエンジン回転数を有する場合の前記エンジンの出力に対するエンジン出力上乗せ量より小さくする制御を行うことを特徴とする。

この構成によれば、エンジンの出力に対するエンジン出力上乗せ量を制御することによって、係合状態におけるエンジンから出力されるトルクの大きさを、解放状態において係合状態と同じエンジン回転数を有する場合にエンジンから出力されるトルクの大きさよりも小さくすることができる。

本発明の一態様に係るハイブリッド車両の制御装置は、上記の発明において、前記電動機が発電した電力を充電可能なバッテリをさらに備え、前記制御部は、前記バッテリの充電量が大きくなるに従って、前記係合状態における前記エンジンの出力に対するエンジン出力上乗せ量、または前記解放状態における前記エンジンの出力に対するエンジン出力上乗せ量を、所定の上限値から所定の下限値まで減少させるように制御することを特徴とする。

この構成によれば、バッテリの充電量に応じて，エンジンの出力に対するエンジン出力上乗せ量を変更できるので、電動機による発電量を制御でき、バッテリに対する充電量の調整を最適化できる。

本発明の一態様に係るハイブリッド車両の制御装置は、上記の発明において、前記エンジンが排気ガス再循環装置を備え、前記制御部は、前記固定手段が前記解放状態の場合に、前記排気ガス再循環装置を作動させる制御を行い、前記固定手段が前記係合状態の場合に、前記排気ガス再循環装置の作動を停止する制御を行うことを特徴とする。

この構成によれば、ハイブリッド車両がオーバードライブロックモードや電動機ロックモードで走行している間において、排気ガス再循環装置の作動を停止することにより、排気ガス再循環装置の使用に起因するエンジンの回転数の変動を低減できるので、エンジンの回転数の変動に起因する歯打ち音やこもり音などの異音の発生を抑制可能になる。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両がオーバードライブロックモードや電動機ロックモードで走行している間におけるエンジンの出力トルクを、オーバードライブロックモードや電動機ロックモードが解除された状態で走行している間におけるエンジンの出力トルクより小さくすることによって、エンジン回転数の変動を抑制できるので、ハイブリッド車両がオーバードライブロックモードや電動機ロックモードで走行している場合においても、歯打ち音やこもり音を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるＨＶ車両の構成を示すスケルトン図である。 図２は、第１の実施形態によるＨＶ車両におけるＴＨＳモードでの共線図の一例である。 図３は、第１の実施形態によるＨＶ車両におけるＯＤロックモードでの共線図の一例である。 図４は、第１の実施形態によるＨＶ車両におけるエンジン出力の制御方法を説明するためのフローチャートである。 図５は、第１の実施形態によるＨＶ車両におけるバッテリ充電量に応じたエンジン出力上乗せ量を示すマップである。 図６は、第１の実施形態によるＨＶ車両におけるエンジン出力上乗せ量の制御方法を説明するためのタイミングチャートである。 図７は、第２の実施形態によるＨＶ車両におけるエンジンの概略構成の一例を示す模式図である。 図８は、第２の実施形態によるＨＶ車両の制御方法を説明するためのフローチャートである。 図９は、第３の実施形態によるＨＶ車両の構成を示すスケルトン図である。 図１０は、第３の実施形態によるＨＶ車両におけるＭＧ１ロックモードでの共線図の一例である。 図１１は、変形例によるＨＶ車両における車速に応じたエンジン出力上乗せ量を示すマップである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態によるハイブリッド車両について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるハイブリッド車両（ＨＶ車両）の構成を示す。

図１に示すように、第１の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅは、いわゆる機械分配式２モータ型のハイブリッド車両である。ＨＶ車両Ｖｅは、動力源となる、エンジン１、電動機としての第１モータＭＧ１、および第２電動機としての第２モータＭＧ２と、動力分配機構２０とを備える。

エンジン１は、燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどが挙げられる。エンジン１は動力分配機構２０に連結されている。エンジン１からは、動力分配機構２０の入力軸２にエンジン回転数Ｎ_Aでトルクが出力されて、動力分配機構２０に伝達される。

第１モータＭＧ１は、動力分配機構２０の入力軸２側に連結されている。第１モータＭＧ１は、エンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うジェネレータであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第１モータＭＧ１の回転数を制御することによって、エンジン１の回転数が連続的に変化する。第２モータＭＧ２は、第２モータ変速部６を介して出力軸３に連結されている。第２モータＭＧ２は、出力軸３の駆動トルクまたはブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２モータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合、第２モータＭＧ２は駆動輪９から伝達されるトルクによって回転されて、電力を発生する発電機として機能する。出力軸３は、最終減速機８を介して駆動輪９に連結されている。

第１モータＭＧ１および第２モータＭＧ２は、インバータ３１、コンバータ３２，３４、およびＨＶバッテリ３３を有する電源ユニット３０を介して、補機バッテリ３５に電気的に接続されている。これにより、第１モータＭＧ１が生成した電力によって、第２モータＭＧ２を駆動できるように構成されている。

動力分配機構２０は、エンジン１の出力トルクを第１モータＭＧ１と出力軸３とに分配する機構であり、差動作用が生じるように構成されている。具体的に動力分配機構２０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第１遊星歯車機構２１は、第１リングギヤＲ１、複数の第１ピニオンギヤＰ１を連結する第１キャリアＣ１、および第１サンギヤＳ１を備える。第２遊星歯車機構２２は、例えばダブルピニオン式であり、第２リングギヤＲ２、複数の第２ピニオンギヤＰ２を自転可能かつ公転可能に保持する第２キャリアＣ２、および第２サンギヤＳ２を備える。

エンジン１は、入力軸２を介して第１遊星歯車機構２１の第１キャリアＣ１に連結されている。入力要素としての第１キャリアＣ１は、第１サンギヤＳ１と第１リングギヤＲ１とに噛み合う第１ピニオンギヤＰ１を自転可能かつ公転可能に保持している。第１キャリアＣ１は、第２遊星歯車機構２２の第２リングギヤＲ２に連結されている。第１モータＭＧ１のロータ１１は、第１遊星歯車機構２１の反力要素としての第１サンギヤＳ１に連結されている。

第１遊星歯車機構２１の出力要素としての第１リングギヤＲ１と第２遊星歯車機構２２の第２キャリアＣ２とは相互に連結されているとともに出力軸３に連結されている。第２遊星歯車機構２２の第２サンギヤＳ２は回転軸２９に連結されている。回転軸２９は、オーバードライブロック機構からなる固定手段としてのブレーキ部７により固定可能となっている。すなわち、第２遊星歯車機構２２の第２サンギヤＳ２は、ブレーキ部７により回転不能に固定可能に構成されている。ブレーキ部７は、例えば、複数のドグ歯を有する係合要素および複数のドグ歯を有する被係合要素（いずれも図示せず）を備えた噛合機構である。

ブレーキ部７によって第２サンギヤＳ２が固定されていない状態では、第１モータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによってエンジン１の回転数が連続的に変化して、ＴＨＳ（Toyota Hybrid System）モードが実現される。一方、ブレーキ部７によって第２サンギヤＳ２が固定されている状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態に固定されて、オーバードライブ（Over Drive：ＯＤ）ロックモードが実現される。ＴＨＳモードおよびＯＤロックモードについては、後述する。

第１モータＭＧ１は、電源線３７によりインバータ３１に接続されている。第２モータＭＧ２は、電源線３８によりインバータ３１に接続されている。インバータ３１は、コンバータ３２に接続され、コンバータ３２は、ＨＶバッテリ３３に接続されている。ＨＶバッテリ３３は、コンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。

インバータ３１は、第１モータＭＧ１および第２モータＭＧ２との間で電力の授受を行う。回生時においては、インバータ３１が第１モータＭＧ１および第２モータＭＧ２が回生により発電した電力を直流電力に変換して、コンバータ３２に供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換して、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、力行時においては、ＨＶバッテリ３３から出力された直流電力がコンバータ３２により昇圧されてインバータ３１に供給され、電源線３７を介して第１モータＭＧ１に供給されたり、電源線３８を介して第２モータＭＧ２に供給されたりする。ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。

インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３、およびコンバータ３４の動作はＥＣＵ４により制御される。ＥＣＵ４は信号Ｑ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は、信号Ｑ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３のバッテリ充電量を示すＳＯＣ（State Of Charge）およびバッテリの入出力制限値などは、信号Ｑ４としてＥＣＵ４に供給される。

ＨＶ車両Ｖｅの各部は、制御装置を構成する制御部としてのＥＣＵ４により制御される。ＥＣＵ４は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）およびインターフェースなどを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ＥＣＵ４は、ＲＡＭに入力されたデータおよびあらかじめＲＯＭなどに記憶されているデータを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。ＥＣＵ４の各機能は、ＲＯＭに保持されるプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することで、ＣＰＵの制御に基づいてＨＶ車両Ｖｅ内の各種装置を動作させるとともに、記録部としてのＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出しおよびＲＡＭへの書き込みを行うことで実現される。

具体的にＥＣＵ４は、エンジン１との間で信号Ｑ１を送受信することによって、エンジン１を制御する。ＥＣＵ４は、第１モータＭＧ１との間で信号Ｑ２を送受信することによって、第１モータＭＧ１を制御する。ＥＣＵ４は、第２モータＭＧ２との間で信号Ｑ３を送受信することによって、第２モータＭＧ２を制御する。例えば、ＥＣＵ４は、アクセルペダル（図示せず）からの信号に基づいて、アクセル開度を検出して要求駆動トルクを算出し、駆動トルクが算出した要求駆動トルクになるように、エンジン１、第１モータＭＧ１、および第２モータＭＧ２をそれぞれ制御する。また、ＥＣＵ４は、ブレーキ操作部（図示せず）に信号を供給する。ブレーキ操作部は、供給された信号に基づいて、ブレーキ部７における係合状態と解放状態とを選択的に切り換え可能である。

第１の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅは、ＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとを有する。ＥＶ走行モードは、第２モータＭＧ２を動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行モードは、例えば、比較的低車速や低負荷の走行条件において選択される。一方、ＨＶ走行モードは、エンジン１を動力源として走行する走行モードである。ＨＶ走行モードでは、さらに、第２モータＭＧ２を動力源とすることができる。ＨＶ走行モードは、例えばＴＨＳモードおよびＯＤロックモードの２つの走行モードを有する。

ＴＨＳモードは、第１モータＭＧ１によってエンジン１の動力に対する反力を発生させて走行する走行モードであり、動力分配機構２０の差動作用により実現される。すなわち、ＴＨＳモードは、ブレーキ部７を解放状態として走行する走行モードであって、第２サンギヤＳ２の回転が許容される。このとき、第１モータＭＧ１は、エンジン１が出力するエンジントルクに対する反力トルクを出力して反力受け機構として機能する。ＴＨＳモードにおいては、第１モータＭＧ１の回転数を変化させることにより、動力分配機構２０を無段変速手段として機能させて、変速比を無段階に変化可能である。ＴＨＳ走行モードは、無段変速モードやＣＶＴ制御モードともいう。

また、ＯＤロックモードは、動力分配機構２０における反力要素としての第２サンギヤＳ２の回転を規制することによって、エンジン１の回転を増速して第１遊星歯車機構２１の第１リングギヤＲ１から出力軸３に出力するモードである。第２サンギヤＳ２が固定されていることにより、動力分配機構２０における変速比は所定の変速比に固定される。ＯＤロックモードは、固定変速モードともいう。

ブレーキ部７は、第２遊星歯車機構２２の第２サンギヤＳ２の回転を規制または許容することによって、ＨＶ走行モードにおいて、例えばＴＨＳモードとＯＤロックモードとを切り換えるためのブレーキ機構である。

（ＨＶ車両の制御方法）
次に、以上のように構成された第１の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅの制御装置による制御方法について説明する。図２および図３はそれぞれ、第１の実施形態によるＨＶ車両ＶｅにおけるＴＨＳモードおよびＯＤロックモードでの共線図の一例である。なお、図２以降に示す共線図において、上下方向は回転数、上方向は正回転側に対応し、符号ＭＧ１，ＭＧ２はそれぞれ第１モータＭＧ１および第２モータＭＧ２、符号ＥＮＧはエンジン１、符号ＢＫはブレーキ部７、符号ＯＵＴは出力軸３を示す。

図１に示すＨＶ車両Ｖｅにおいては、ＴＨＳモードで走行中の間、エンジン１の回転数の変動によって、例えば動力分配機構２０内の歯車を使用する部分に歯打ち音やこもり音が発生する場合がある。そこで、図２に示すように、ＥＣＵ４は、出力軸３の出力軸回転数Ｎ_oが同じ場合において、エンジン１の回転数を、図２中破線直線の状態に比して大きい、実線直線の状態にする制御を行う。この場合、図２の共線図におけるエンジン１の部分（ＥＮＧ）に示すように、エンジン１の出力トルクは、破線矢印の状態から実線矢印の状態になるとともに、第１モータＭＧ１のトルクも破線矢印の状態から実線矢印の状態になる。これにより、共線図が破線直線である場合に比して、歯打ち音やこもり音の発生を抑制できる。

また、図３に示すように、ＯＤロックモードの場合、ブレーキ部７によって第２サンギヤＳ２が固定されている。これにより、ＯＤロックモードでは、出力軸３（ＯＵＴ）の出力軸回転数Ｎ_oがエンジン１（ＥＮＧ）のエンジン回転数Ｎ_Aより大きいオーバードライブ状態になる。この場合、第２サンギヤＳ２がブレーキ部７によって固定されるため、ブレーキ部７は、エンジン１の出力トルクに対応する反力トルクを支持する反力受け機構として機能し、動力分配機構２０は増速機として機能する。これにより、第１モータＭＧ１を発電機や電動機として機能させる必要がなくなるため、第１モータＭＧ１は実質的に空転状態になる。そのため、第２モータＭＧ２から第１モータＭＧ１への電力の供給が不要になり、動力循環を回避できる。従って、高速での定常走行時においては、エンジン走行においてＴＨＳモードからＯＤロックモードに切り換えることにより、動力循環を回避することができ、低燃費化を図ることができる。

しかしながら、ＨＶ車両ＶｅがＯＤロックモードで走行中の場合、ブレーキ部７によって第２サンギヤＳ２が固定されるため、第１モータＭＧ１によって、出力軸３の回転数を変えることなくエンジン１の回転数を変化させることが困難である。また、動力分配機構２０に連結された第１モータＭＧ１の出力トルクはゼロの状態になる。そのため、上述したＴＨＳモードなどのＯＤロックモードを解除した走行中の場合と異なり、ＯＤロックモードで走行中の場合には、第１モータＭＧ１側のバックラッシが詰まらず、エンジン１の回転数の変動に伴って歯打ち音やこもり音が発生しやすい。さらに、ＨＶ車両Ｖｅは、ＯＤロックモードで走行中、動力分配機構２０の第１モータＭＧ１側でバックラッシが詰まらない状態で走行するため、エンジン１の回転数が変動した際に、回転数の変動に対するイナーシャトルクが、エンジン１の回転に連れ回される第１モータＭＧ１から出力されなくなる。この場合、第１モータＭＧ１のイナーシャが駆動系に伝達されず、駆動系が捩れやすくなるため、歯打ち音やこもり音などの異音がさらに発生しやすくなる。

そこで、第１の実施形態においてＥＣＵ４は、エンジン回転数が同じである条件下で、ＯＤロックモードでの走行中におけるエンジン１の出力トルク（図３中の実線矢印）を、ＴＨＳモードでの走行中におけるエンジン１の出力トルク（図３中、破線矢印）に比して小さくする制御を行う。なお、ＴＨＳモードは、ＯＤロックモードを解除した状態のエンジン走行の一例である。この制御方法について、以下に具体的に説明する。図４は、第１の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅにおけるエンジン１の出力トルクの制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、図４のフローチャートに示す制御方法は、ＨＶ車両Ｖｅの走行中においてＥＣＵ４によって所定間隔で繰り返し実行される。

すなわち、図４に示すように、ステップＳＴ１において、ＥＣＵ４は、ＨＶ車両Ｖｅの走行モードがＯＤロックモードであるか否かを判定する。ＥＣＵ４が走行モードはＯＤロックモードであると判定した場合（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２に移行する。ステップＳＴ２においてＥＣＵ４は、エンジン１に対する出力の上乗せ量を選択する。

ここで、エンジン１の出力の上乗せ量について説明する。すなわち、エンジン１の出力の上乗せ量とは、エンジン１から出力されるパワーのうちの駆動輪９に消費される走行パワー以外の出力パワーである。本明細書においては、走行パワー以外のエンジン１の出力パワーを、「エンジン出力上乗せ量」という。エンジン出力上乗せ量は、走行パワー以外の種々のパワー、具体的に例えば、第１モータＭＧ１を発電させる際の仕事量などに用いられる。ＥＣＵ４は、エンジン１の回転数が同じである条件下において、エンジン出力上乗せ量を増減制御してエンジン１の出力を増減制御することにより、エンジン１の出力トルクを増減制御する。

図５は、ＨＶ車両Ｖｅにおけるバッテリ充電量に応じたエンジン出力上乗せ量を示すマップである。図５に示すように、ＯＤロックモードの場合のエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODは、ＨＶバッテリ３３の充電量（バッテリ充電量：ＳＯＣ）が大きくなるに従って、所定の上限値（ΔＰ_OD2）で一定状態の部分から、所定の下限値（ΔＰ_OD1）で一定状態の部分まで単調に減少するように設定される。同様に、ＴＨＳモードの場合のエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THSは、ＨＶバッテリ３３のＳＯＣが大きくなるに従って、所定の上限値（ΔＰ_THS2）で一定状態の部分から、所定の下限値（ΔＰ_THS1）で一定状態の部分まで単調に減少するように設定される。これは、ＳＯＣが小さい場合には、ＳＯＣを増加させる必要性が高く、バッテリに充電させるためにエンジン１の出力によって第１モータＭＧ１の発電量を増加させる必要性が高いためである。一方、ＳＯＣが大きい場合には、ＨＶバッテリ３３において十分な電力が確保されているため、ＳＯＣを増加させる必要性が低く、第１モータＭＧ１の発電量を低下させる必要性が高くなるためである。

また、第１の実施形態においては、任意のＳＯＣにおいて、ＯＤロックモードでのエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODは、ＴＨＳモード中のエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THS未満（ΔＰ_OD＜ΔＰ_THS）に設定される。これにより、ＳＯＣにかかわらず、ＯＤロックモードとＴＨＳモードとにおいて同じエンジン回転数の場合に、ＯＤロックモードでのエンジン１の出力トルクは、ＴＨＳモードでのエンジン１の出力トルクより小さくなる。図５に示すエンジン出力上乗せ量のマップは、ＥＣＵ４の記録部に読み出し自在に格納されている。

図４に示すステップＳＴ２においてＥＣＵ４は、記録部に格納された図５に示すマップから、ＯＤロックモード中のエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODのマップを選択する。ステップＳＴ３に移行するとＥＣＵ４は、ＨＶバッテリ３３からの信号Ｑ４に基づいてＳＯＣを確定する。続いて、ステップＳＴ４に移行してＥＣＵ４は、図５に示す選択したエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODのマップおよび確定したＳＯＣに基づいて、エンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODを一意に決定する。その後、ステップＳＴ５に移行する。

ステップＳＴ５においてＥＣＵ４は、エンジン１に対して、一意に決定されたエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODを走行パワーに加算した出力とする制御を行う。これにより、エンジン１の出力は、決定されたエンジン出力上乗せ量ΔＰ_OD分だけ増加される。以上により、第１の実施形態による制御処理が終了する。

ステップＳＴ１においてＥＣＵ４が、ＯＤロックモードではないと判定した場合（ステップＳＴ１：Ｎｏ）、ステップＳＴ６に移行する。ステップＳＴ６においてＥＣＵ４は、ＨＶ車両Ｖｅがエンジン走行中であるか否か、すなわちＴＨＳモードであるか否かを判定する。ＥＣＵ４が、ＨＶ車両Ｖｅがエンジン走行中ではない、具体的には例えばＥＶ走行モードであると判定した場合（ステップＳＴ６：Ｎｏ）、第１の実施形態による制御処理を終了する。

一方、ステップＳＴ６においてＥＣＵ４が、ＨＶ車両Ｖｅがエンジン走行中であると判定した場合（ステップＳＴ６：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ７に移行する。ステップＳＴ７においてＥＣＵ４は、エンジン１に対する出力の上乗せ量として、ＴＨＳモードにおける上乗せ量を選択する。すなわち、図５に示すＴＨＳモード中のエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THSのマップを選択する。その後、ステップＳＴ３に移行する。

ステップＳＴ３に移行すると、ＥＣＵ４は、ＳＯＣを確定した後、ステップＳＴ４に移行して、選択したエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THSのマップ、および確定したＳＯＣに基づいて、エンジン出力上乗せ量ΔＰ_THSを決定する。ステップＳＴ５に移行すると、ＥＣＵ４は、エンジン１の出力を決定されたエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THSに基づいた出力に制御する。これに伴ってエンジン１の回転数も増加される。以上により、第１の実施形態による制御処理が終了する。

次に、上述した第１の実施形態による制御処理であるエンジン出力上乗せ量の切換の処理タイミングについて説明する。図６は、第１の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅにおけるエンジン出力上乗せ量の切換の制御方法を説明するためのタイミングチャートである。

図６に示すように、ＥＣＵ４による走行モードの判断が、ＴＨＳモードからＯＤロックモードに切り換えられ、ＴＨＳモードに復帰する場合を想定する。すなわち、時点ｔ１においてＥＣＵ４が、ＨＶ車両Ｖｅの走行モードを、ＴＨＳモードからＯＤロックモードに移行する必要があると判断する。この場合、ＥＣＵ４によって走行モードの切換を制御するフラグ（走行モード切換制御中フラグ）が立てられる。

その後、ＴＨＳモードからＯＤロックモードへの移行が終了した時点ｔ２において、ＥＣＵ４によって走行モード切換制御中フラグが倒される。この時点ｔ２以降において、ＨＶ車両Ｖｅの走行モードはＯＤロックモードの定常状態になり、ＨＶ車両ＶｅはＯＤロックモードで走行する。その後、時点ｔ３においてＥＣＵ４が、ＨＶ車両Ｖｅの走行モードを、ＯＤロックモードからＴＨＳモードに移行する必要があると判断すると、ＥＣＵ４によって走行モード切換制御中フラグが立てられる。

ＯＤロックモードからＴＨＳモードへの移行が終了した時点ｔ４において、ＥＣＵ４によって走行モード切換制御中フラグが倒される。この時点ｔ４以降において、ＨＶ車両Ｖｅの走行モードはＴＨＳモードの定常状態になり、ＨＶ車両ＶｅはＴＨＳモードで走行する。

以上のように、ＨＶ車両Ｖｅの走行モードが、ＴＨＳモードからＯＤロックモードに切り換えられた後にＴＨＳモードに復帰する場合において、上述したエンジン出力上乗せ量の切り換えタイミングは、時点ｔ１，ｔ４で行うのが好ましい。

すなわち、ＴＨＳモードからＯＤロックモードへの移行を開始する時点ｔ１において、エンジン出力上乗せ量ΔＰを、ＴＨＳモードにおけるエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THSから、ＯＤロックモードにおけるエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODに切り換える。ＴＨＳモードからＯＤロックモードに移行する際に、エンジン１の回転数が変化する。これに対し、回転数の変化前にエンジン１に対するエンジン出力上乗せ量ΔＰを低下させることで、ＯＤロックモードに移行中の歯打ち音やこもり音を抑制することが可能になる。

また、ＯＤロックモードからＴＨＳモードへの移行が終了する時点ｔ４において、エンジン出力上乗せ量ΔＰを、ＯＤロックモードにおけるエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODから、ＴＨＳモードにおけるエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THSに切り換える。ＯＤロックモードからＴＨＳモードに移行する際に、エンジン１の回転数が変化する。これに対し、回転数の変化が終了するまでの間、エンジン１に対するエンジン出力上乗せ量ΔＰを低下させておくことで、ＴＨＳモードに移行中の歯打ち音やこもり音を抑制することが可能になる。

以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、エンジン１における同じエンジン回転数の場合での、ＯＤロックモードにおけるエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODを、ＯＤロックモードが解除されたモード（ＴＨＳモード）におけるエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THSより小さくして、ＯＤロックモードにおけるエンジン１の出力トルクを、ＴＨＳモードにおけるエンジン１の出力トルクより小さくしていることにより、歯打ち音やこもり音などの異音の発生を抑制することが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅの制御方法について説明する。図７は、第２の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅにおけるエンジン１の概略構成の一例を示す模式図である。図７に示すように、エンジン１は、吸気側の吸気通路２０８に、エアフロメータ２０６と、吸気量を調節するスロットル弁２０２とが設けられている。エンジン１は、排気圧力を利用してタービン部を回転させることで同軸のコンプレッサ部を駆動して吸気量を増大させてエンジントルクをアシストする過給機２０５を備える。過給機２０５とインテークマニホールド２０８ａとの間の吸気通路２０８には、過給されて昇温した吸気を冷却するインタークーラ２０３が設けられている。また、エンジン１の排気側には、排気中の粒子状物質およびＮＯ_xを浄化するＮＯ_x触媒を有する触媒装置２０７が設けられている。触媒装置２０７には、ＮＯ_x触媒の温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられている。また、エンジン１は、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（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation system）を備える。ＥＧＲ装置のＥＧＲ通路２０４ａには、インテークマニホールド２０８ａ側に向けて、順にＥＧＲクーラ２０４およびＥＧＲ弁２０１が設けられている。ＥＧＲ装置は、ＥＣＵ４（図７中、図示せず）によって作動と作動停止とを切換制御可能に構成されている。

次に、第２の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅの制御装置による制御方法について説明する。図８は、第２の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅの制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、図８に示すフローチャートは、ＨＶ車両Ｖｅの走行中においてＥＣＵ４によって所定間隔で繰り返し実行される。

図８に示すように、ステップＳＴ１１において、ＥＣＵ４は、ＨＶ車両Ｖｅの走行モードがＯＤロックモードであるか否かを判定する。ＥＣＵ４がＯＤロックモードであると判定した場合（ステップＳＴ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１２に移行する。

ステップＳＴ１２においてＥＣＵ４は、エンジン１に対する出力の上乗せ量として、ＯＤロックモード中のエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODのマップを選択する。その後、ステップＳＴ１３に移行する。ステップＳＴ１３においてＥＣＵ４は、ＥＧＲ装置の作動を停止する作動停止制御を行う。続いて、ステップＳＴ１４〜ＳＴ１６についてはそれぞれ、第１の実施形態におけるステップＳＴ３〜ＳＴ５と同様であるので、説明を省略する。以上により、第２の実施形態によるエンジン１の出力の制御処理が終了する。

一方、ステップＳＴ１１においてＥＣＵ４が、ＯＤロックモードではないと判定した場合（ステップＳＴ１１：Ｎｏ）、ステップＳＴ１７に移行して、ＨＶ車両Ｖｅがエンジン走行中であるか否か、すなわちＴＨＳモードであるか否かを判定する。ＥＣＵ４が、ＨＶ車両Ｖｅがエンジン走行中ではない、具体的には例えばＥＶ走行モードであると判定した場合（ステップＳＴ１７：Ｎｏ）、第２の実施形態によるエンジン１の出力の制御処理を終了する。

ステップＳＴ１７においてＥＣＵ４が、ＨＶ車両Ｖｅがエンジン走行中であり、ＴＨＳモードであると判定した場合（ステップＳＴ１７：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１８に移行する。ステップＳＴ１８においてＥＣＵ４は、エンジン出力上乗せ量のマップとして、ＴＨＳモード中のエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THSのマップを選択する。その後、ステップＳＴ１９に移行する。ステップＳＴ１９においてＥＣＵ４は、ＥＧＲ装置を作動させる制御を行う。その後、ＥＣＵ４は、上述したステップＳＴ１４〜ＳＴ１６を順次実行する。以上により、第２の実施形態によるエンジン１に対する出力の制御処理が終了する。

この第２の実施形態においては、ＯＤロックモード中のエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODを、エンジン１における同じ回転数でのＴＨＳモード中のエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THSより小さくしていることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ＥＧＲ装置を使用する際は、吸気温度や未燃焼ガスがばらつきやすいことからエンジン１の回転数の変動が生じやすい。これに対し、第２の実施形態においては、ＨＶ車両Ｖｅの走行モードがＯＤロックモードの場合に、ＥＧＲ装置の作動を停止する制御を行うことにより、エンジン１の回転数の変動を抑制できるので、回転数の変動に伴って発生する歯打ち音やこもり音などの異音の発生を抑制できる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態による車両制御装置について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態によるハイブリッド車両の構成を示すスケルトン図である。

図９に示すように、ＨＶ車両Ｖｅ２は、エンジン１０１、第１モータＭＧ１および第２モータＭＧ２を備えた複軸で２モータ式のハイブリッド車両である。ＨＶ車両Ｖｅ２のパワートレーン１００は、遊星歯車機構１１０、ブレーキ部１３０、カウンタギヤ機構１４０、およびデファレンシャルギヤ機構１５０を備える。エンジン１０１、遊星歯車機構１１０、およびブレーキ部１３０はそれぞれ、第１の実施形態におけるエンジン１、第１遊星歯車機構２１、およびブレーキ部７と同様である。

ＨＶ車両Ｖｅ２において、エンジン１０１が出力した動力は、動力分配機構としての遊星歯車機構１１０によって第１モータＭＧ１側と駆動輪１０２側とに分割される。エンジントルクを駆動輪１０２に伝達する際、電動機ロック機構からなる固定手段としてのブレーキ部１３０がエンジン反力を支持する反力受け機構として機能することによって、遊星歯車機構１１０は、変速手段である増速機として機能する。第１モータＭＧ１側に分割された機械的な動力によって、第１モータＭＧ１を発電機として機能させ、第１モータＭＧ１において発電した電力をバッテリに充電したり、インバータ（いずれも図示せず）を介して第２モータＭＧ２に供給したりする。第１モータＭＧ１が発電した電力によって、第２モータＭＧ２をモータとして機能させることもできる。

エンジン１０１のクランクシャフトは、出力軸１０３に連結されている。出力軸１０３は、遊星歯車機構１１０に連結されている。エンジン１０１から出力軸１０３にエンジン回転数Ｎ_Aでトルクが出力される。パワートレーン１００において、出力軸１０３と同一軸線上に、遊星歯車機構１１０、第１モータＭＧ１、およびブレーキ部１３０が配置されている。第２モータＭＧ２は、エンジン１０１の回転中心軸線とは別軸の軸線上に配置されている。

ＨＶ車両Ｖｅ２において、遊星歯車機構１１０のサンギヤＳには、第１モータＭＧ１のロータ軸１０４が一体回転するように連結されている。複数のピニオンギヤＰが連結されたキャリアＣには、出力軸１０３が一体回転するように連結され、出力軸１０３を介してエンジン１０１が連結されている。リングギヤＲには、遊星歯車機構１１０から駆動輪１０２側にエンジントルクを伝達する外歯歯車の出力ギヤ１０５が一体化されている。

出力ギヤ１０５は、カウンタドリブンギヤ１４２と噛み合っている。出力ギヤ１０５は、カウンタドリブンギヤ１４２を含むカウンタギヤ機構１４０を介してデファレンシャルギヤ機構１５０に連結されている。カウンタギヤ機構１４０は、出力軸１０３と平行に配置されたカウンタシャフト１４１、出力ギヤ１０５と噛み合っているカウンタドリブンギヤ１４２、およびデファレンシャルギヤ機構１５０のリングギヤ１５１と噛み合うカウンタドライブギヤ１４３を含む。カウンタシャフト１４１には、カウンタドリブンギヤ１４２とカウンタドライブギヤ１４３とが一体回転可能に取り付けられている。デファレンシャルギヤ機構１５０には、左右の出力軸としてのドライブシャフト１０６を介して駆動輪１０２が連結されている。

ＨＶ車両Ｖｅ２においては、エンジン１０１から駆動輪１０２に伝達されるトルクに、第２モータＭＧ２が出力したトルクを付加できるように構成されている。第２モータＭＧ２は、ロータと一体回転するロータ軸１０７を備える。第２モータＭＧ２のロータ軸１０７は、カウンタシャフト１４１と平行に配置されている。また、ロータ軸１０７には、カウンタドリブンギヤ１４２と噛み合っているリダクションギヤ１０８が一体回転するように取り付けられている。

第３の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅ２は、ＨＶ走行モードとＥＶ走行モードとを有する。ＨＶ走行モードは、ＴＨＳモード、およびＭＧ１ロックモードの２つの走行モードを有する。ブレーキ部１３０は、遊星歯車機構１１０の回転要素（サンギヤＳ）の回転を規制または許容することで、ＨＶ走行モードにおいて、例えばＴＨＳモードとＭＧ１ロックモードとを切り換えるためのブレーキ機構である。

ＴＨＳモードは、ブレーキ部１３０を解放状態にして走行する走行モードであり、サンギヤＳの回転が許容される。ＥＣＵ２００は、第１モータＭＧ１にエンジントルクに対する反力トルクを出力させて反力受け機構として機能させる。エンジントルクは、リングギヤＲからカウンタギヤ機構１４０およびドライブシャフト１０６を介して駆動輪１０２に伝達されて、ＨＶ車両Ｖｅ２を駆動する駆動力を発生させる。また、ＥＣＵ２００は、ブレーキ操作部（図示せず）に信号を供給する。ブレーキ操作部は、供給された信号に基づいて、ブレーキ部１３０における係合状態と解放状態とを選択的に切り換え可能である。

ＭＧ１ロックモードは、ブレーキ部１３０を係合状態にして走行する走行モードである。ＭＧ１ロックモードにおいてＨＶ車両Ｖｅ２は、ブレーキ部１３０が遊星歯車機構１１０における反力要素としてのサンギヤＳの回転を規制することによって、エンジン１０１の回転を増速させたオーバードライブ状態で走行する。

ＨＶ車両Ｖｅ２の各部は、制御装置を構成する制御部としてのＥＣＵ２００により制御される。ＥＣＵ２００は、第１の実施形態によるＥＣＵ４と同様の電子回路である。すなわち、ＥＣＵ２００には、車速、アクセル開度、エンジン回転数、推定出力トルク、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２との回転数、トルク、およびブレーキ部１３０の動作状態などの検出信号がデータとして入力される。一方、このＥＣＵ２００からは、入力されたデータに基づいて演算された結果に応じて、エンジン１０１のエンジン回転数や、第１モータＭＧ１および第２モータＭＧ２や、ブレーキ部１３０を制御するための指令信号が出力される。

以上のように構成された第３の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅ２における制御方法について説明する。図１０は、第３の実施形態によるＨＶ車両Ｖｅ２におけるＭＧ１ロックモードでの共線図の一例である。

図１０に示すように、第３の実施形態においては、ＭＧ１ロックモードの場合、ブレーキ部１３０によってサンギヤＳが固定されている。これにより、図１０中実線で示すように、ＭＧ１ロックモードでは、出力軸（ＯＵＴ）の出力軸回転数Ｎ_oがエンジン１０１（ＥＮＧ）のエンジン回転数Ｎ_Aより大きいオーバードライブ状態になる。この場合、サンギヤＳがブレーキ部１３０によって固定されるため、ブレーキ部１３０は、エンジン１０１の出力トルクに対応する反力トルクを支持する反力受け機構として機能し、動力分配機構としての遊星歯車機構１１０は増速機として機能する。これにより、第１モータＭＧ１を発電機や電動機として機能させる必要がなくなり、第２モータＭＧ２から第１モータＭＧ１への電力の供給が不要になって、動力循環を回避できる。従って、高速での定常走行時においては、ＴＨＳ走行モードからＭＧ１ロック走行モードに切り換えることにより、低燃費化を図ることができる。

この第３の実施形態においては、第１の実施形態におけるＯＤロックモードの場合と同様の制御を行う。すなわち、ＥＣＵ２００は、エンジン１０１の回転数が同じである条件下において、ＭＧ１ロックモードの場合のエンジン１０１からの出力トルクを、ＴＨＳモードの場合のエンジン１０１からの出力トルクより小さくする制御を行う。これにより、遊星歯車機構１１０における歯打ち音やこもり音を抑制することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

例えば、上述した第１の実施形態においては、エンジン出力上乗せ量ΔＰ_OD，ΔＰ_THSを、バッテリ充電量に応じた量に設定しているが、必ずしもバッテリ充電量に限定されるものではなく、エンジン出力上乗せ量ΔＰを車速に応じて設定することも可能である。図１１は、変形例によるＨＶ車両Ｖｅにおける車速に対するエンジン出力上乗せ量を示すマップである。図１１に示すように、ＯＤロックモードの場合、エンジン１に対する出力の上乗せ量（エンジン出力上乗せ量ΔＰ_OD）は、車速が大きくなるに従って、所定の下限値（ΔＰ_OD1）で一定状態の部分から、所定の上限値（ΔＰ_OD2）で一定状態の部分まで増加するように設定される。同様に、ＴＨＳモードの場合、エンジン１に対する出力の上乗せ量（エンジン出力上乗せ量ΔＰ_THS）は、車速が大きくなるに従って、所定の下限値（ΔＰ_THS1）で一定状態の部分から、所定の上限値（ΔＰ_THS2）で一定状態の部分まで増加するように設定される。任意の車速において、ＯＤロックモードでのエンジン出力上乗せ量ΔＰ_ODは、ＴＨＳモード中のエンジン出力上乗せ量ΔＰ_THS未満（ΔＰ_OD＜ΔＰ_THS）に設定される。なお、車速の代わりに、アクセル開度（要求駆動力）に応じて、エンジン出力上乗せ量ΔＰを設定することも可能である。この場合においても、アクセル開度とエンジン出力上乗せ量ΔＰとの関係を示すマップは、図１１に示すエンジン出力上乗せ量のマップと同様の傾向を有するマップになる。

１，１０１ エンジン
３ 出力軸
４ ＥＣＵ
７，１３０ ブレーキ部
２０ 動力分配機構
２１ 第１遊星歯車機構
２２ 第２遊星歯車機構
３３ ＨＶバッテリ
１００ パワートレーン
１１０ 遊星歯車機構
ＭＧ１ 第１モータ
ＭＧ２ 第２モータ
Ｃ キャリア
Ｃ１ 第１キャリア
Ｃ２ 第２キャリア
Ｒ リングギヤ
Ｒ１ 第１リングギヤ
Ｒ２ 第２リングギヤ
Ｓ サンギヤ
Ｓ１ 第１サンギヤ
Ｓ２ 第２サンギヤ

Claims (3)

1. エンジンと、
   電動機と、
   少なくとも三つの回転要素として、前記エンジンに連結された入力要素、出力軸に向けて動力を伝達する出力要素、および選択的に回転不能に固定され、前記エンジンから出力される動力の反力が作用する反力要素を有し、前記エンジンから出力された動力を前記電動機側と前記出力軸側とに分配する動力分配機構と、
   前記反力要素を回転不能に固定する係合状態と、前記反力要素を回転可能に解放する解放状態とを選択的に取り得る固定手段と、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両が走行している間において、前記係合状態における前記エンジンから出力されるトルクの大きさを、前記解放状態における前記走行している間で前記係合状態と同じエンジン回転数を有する場合に前記エンジンから出力されるトルクの大きさよりも小さくする制御を行う制御部を備え、
   前記制御部は、前記係合状態における前記エンジンの出力に対するエンジン出力上乗せ量を、前記解放状態において前記係合状態と同じエンジン回転数を有する場合の前記エンジンの出力に対するエンジン出力上乗せ量より小さくする制御を行う
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記電動機が発電した電力を充電可能なバッテリをさらに備え、
   前記制御部は、前記バッテリの充電量が大きくなるに従って、前記係合状態における前記エンジンの出力に対するエンジン出力上乗せ量、または前記解放状態における前記エンジンの出力に対するエンジン出力上乗せ量を、所定の上限値から所定の下限値まで減少させ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. 前記エンジンが排気ガス再循環装置を備え、前記制御部は、前記固定手段が前記解放状態の場合に、前記排気ガス再循環装置を作動させる制御を行い、前記固定手段が前記係合状態の場合に、前記排気ガス再循環装置の作動を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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