JP7396310B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

従来、この種のハイブリッド車両としては、エンジンと、エンジンにギヤ機構を介して連結された発電機と、走行用のモータと、発電機やモータに電力ラインを介して接続された蓄電装置とを備え、車両情報に基づいて発電機の目標発電量を設定し、発電機の目標発電量に基づいてエンジンの回転数および発電機の負荷トルクを設定してエンジンおよび発電機を制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両では、ギヤ機構の歯打ち音抑制制御条件を満たすときには、この条件を満たさないときに比してエンジンの回転数を引き上げることにより、エンジン音により歯打ち音を紛れさせている。

特開２０１９－２１４３０９号公報

こうしたハイブリッド車両において、運転者の操作によらずに走行する自動運転モードで車両が減速して停車する際にエンジンを負荷運転するときに、エンジンの制御用下限回転数が何度も変化すると、エンジンの回転数が何度も変化して運転者に違和感を与える可能性がある。

本発明のハイブリッド車両は、自動運転モードで車両が減速して停車する際に、運転者に違和感を与えるのを抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車両は、
エンジンおよびモータと、
前記エンジンおよび前記モータを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記制御装置は、運転者の操作によらずに走行する自動運転モードで車両が減速して停車する際に、前記エンジンを負荷運転するときには、複数の候補回転数のうちの最大回転数を前記エンジンの制御用下限回転数に設定し、前記制御用下限回転数以上の範囲内で前記エンジンが負荷運転されるように前記エンジンを制御する、
ことを要旨とする。

本発明のハイブリッド車両では、運転者の操作によらずに走行する自動運転モードで車両が減速して停車する際に、エンジンを負荷運転するときには、複数の候補回転数のうちの最大回転数をエンジンの制御用下限回転数に設定し、制御用下限回転数以上の範囲内でエンジンが負荷運転されるようにエンジンを制御する。これにより、自動運転モードで車両が減速して停車する際にエンジンを負荷運転するときに、エンジンの制御用下限回転数が切り替わるのを抑制し、エンジンの回転数が変化するのを抑制することができる。この結果、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

本発明のハイブリッド車両において、前記モータは、駆動輪に機械的連結部を介して連結されており、前記複数の候補回転数は、前記エンジンのこもり音を抑制するための第１回転数と、前記機械的連結部での歯打ち音を抑制するための前記第１回転数よりも大きい第２回転数とを含むものとしてもよい。

本発明のハイブリッド車両において、前記制御装置は、運転者の操作によって走行する通常運転モードで前記車両が減速して停車する際に、前記エンジンを負荷運転するときには、ブレーキ操作量に基づいて前記複数の候補回転数から選択した回転数を前記制御用下限回転数に設定し、前記制御用下限回転数以上の範囲内で前記エンジンが負荷運転されるように前記エンジンを制御するものとしてもよい。こうすれば、通常運転モードで車両が減速して停車する際にエンジンを負荷運転するときには、制御用下限回転数を適宜変更することができる。

この場合、第２モータと、前記第２モータと前記エンジンと駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が共線図においてこの順に並ぶように接続されたプラネタリギヤとを更に備え、前記モータは、前記駆動輪に機械的連結部を介して連結されており、前記複数の候補回転数は、前記エンジンのこもり音を抑制するための第１回転数、および、前記機械的連結部での歯打ち音を抑制するための前記第１回転数よりも大きい第２回転数であり、前記制御装置は、前記通常運転モードで前記車両が減速して停車する際に前記エンジンを負荷運転するときに、前記ブレーキ操作量に基づいて前記機械的連結部での歯打ち音に関する歯打ち音条件が成立していないと判定したときには、前記第１回転数を前記制御用下限回転数に設定し、前記歯打ち音条件が成立していると判定したときには、前記第２回転数を前記制御用下限回転数に設定し、前記自動運転モードで前記車両が減速して停車する際に前記エンジンを負荷運転するときには、前記第２回転数を前記制御用下限回転数に設定するものとしてもよい。このハード構成の場合、エンジンの回転数が第２回転数のときには、第１回転数のときに比して、エンジンの負荷運転および第２モータの駆動に起因してプラネタリギヤを介して駆動軸に出力される前進走行用のトルクが小さくなり、モータから駆動軸に出力される前進走行用のトルクが大きくなる。したがって、通常運転モードで車両が減速して停車する際にエンジンを負荷運転するときには、歯打ち音条件の成立の有無に基づいてエンジンの制御用下限回転数を設定することにより、機械的連結部での歯打ち音を抑制することができる。自動運転モードで車両が減速して停車する際にエンジンを負荷運転するときには、歯打ち音条件の成立の有無によってエンジンの制御用下限回転数が切り替わるのを抑制することができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 仮要求トルク用マップの一例を示す説明図である。 エンジン２２の動作ラインの一例と仮回転数Ｎｅｔｍｐを設定する様子とを示す説明図である。 プラネタリギヤ３０の回転要素の回転数およびトルクの関係の一例を示す共線図である。 制御用下限回転数設定処理の一例を示すフローチャートである。 自動運転モードで車両が減速して停車する際の車速ＶやブレーキポジションＢＰ、要求トルクＴｄ＊、要求パワーＰｅ＊、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎの様子の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、制動力付与装置としての油圧ブレーキ装置６０と、操舵装置６８と、ナビゲーション装置６９と、周辺検知装置９０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０とを備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されており、エンジン２２のクランクシャフト２３は、ダンパ２８を介してプラネタリギヤ３０に接続されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３ａからのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗを挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３ａからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車のサンギヤ３１と、内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１およびリングギヤ３２にそれぞれ噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に支持するキャリヤ３４とを備える。サンギヤ３１には、モータＭＧ１の回転子が接続されている。リングギヤ３２には、駆動輪３９にデファレンシャルギヤ３８およびギヤ機構３７を介して連結された駆動軸３６が接続されている。駆動軸３６には、減速ギヤ３５を介してモータＭＧ２が接続されている。キャリヤ３４には、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２３が接続されている。

モータＭＧ１は、同期発電電動機として構成されており、上述したように、モータＭＧ１の回転子は、プラネタリギヤ３０のサンギヤ３１に接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に同期発電電動機として構成されており、上述したように、モータＭＧ２の回転子は、減速ギヤ３５を介して駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、モータＭＧ１，ＭＧ２の駆動に用いられると共に電力ライン５４を介してバッテリ５０に接続されている。電力ライン５４には、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によってインバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる相電流を検出する図示しない電流センサからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２を挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン５４を介してインバータ４１，４２に接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２により管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。

油圧ブレーキ装置６０は、駆動輪３９や図示しない従動輪にそれぞれ取り付けられた複数のブレーキパッド６２と、ブレーキアクチュエータ６４とを備える。ブレーキアクチュエータ６４は、複数のブレーキパッド６２をそれぞれ駆動する図示しない複数のブレーキホイールシリンダの油圧を調節して駆動輪３９や従動輪に制動力を付与するためのアクチュエータとして構成されている。このブレーキアクチュエータ６４は、ＨＶＥＣＵ７０により制御されている。

操舵装置６８は、通常運転モードでは、運転者によるステアリングの操作に基づいて駆動輪３９および従動輪のうちの前輪を操舵し、自動運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号に基づいて前輪を操舵する。ここで、通常運転モードは、運転者の操作によって走行するモードであり、自動運転モードは、運転者の操作によらずに走行するモードである。

ナビゲーション装置６９は、図示しないが、装置本体と、ＧＰＳアンテナと、ディスプレイとを備える。装置本体は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶媒体（例えば、ＨＤＤやＳＳＤなど）、入出力ポート、通信ポートを有する。装置本体の記憶媒体には、地図情報などが記憶されている。地図情報には、サービス情報（例えば、観光情報や駐車場など）や、各走行区間（例えば、信号機間や交差点間など）の道路情報などが含まれる。道路情報には、距離情報や幅員情報、車線数情報、地域情報（市街地や郊外）、種別情報（一般道路や高速道路）、勾配情報、法定速度情報、信号機情報などが含まれる。ＧＰＳアンテナは、自車の現在地に関する情報を受信する。ディスプレイは、各種情報を表示すると共に運転者が各種指示を入力可能なタッチパネルタイプのディスプレイとして構成されている。各種指示には、自車の現在地に関する情報や、自車の現在地から目的地までの走行予定ルートに関する情報などが含まれる。ナビゲーション装置６９の装置本体は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。

このナビゲーション装置６９では、装置本体は、運転者によるディスプレイの操作により目的地が設定されると、設定された目的地と装置本体の記憶媒体に記憶された地図情報とＧＰＳアンテナからの自車の現在地とに基づいて自車の現在地から目的地までの走行予定ルートを設定し、設定した走行予定ルートをディスプレイに表示してルート案内を行なう。

周辺検知装置９０は、自車周辺情報を検知するための装置として構成されており、カメラやミリ波レーダー、準ミリ波レーダー、赤外線レーザーレーダ、ソナーなどを有する。自車周辺情報としては、例えば、自車の前方や後方、側方の他車との距離などを挙げることができる。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセルポジションＡＰや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。周辺検知装置９０からの自車周辺情報や、通常運転モードと自動運転モードとの切替を指示する自動運転スイッチ９１からのスイッチ信号も挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０から出力される信号としては、例えば、自動運転モードのときの操舵装置６８への制御信号や、油圧ブレーキ装置６０のブレーキアクチュエータ６４への制御信号を挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０、バッテリＥＣＵ５２、ブレーキＥＣＵ６６、ナビゲーション装置６９と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０との協調制御により、通常運転モード（自動運転スイッチ９１がオフ）や自動運転モード（自動運転スイッチ９１がオン）で、アクセルポジションＡＰやブレーキポジションＢＰに基づいてハイブリッド走行（ＨＶ走行）や電動走行（ＥＶ走行）を行なうようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２と油圧ブレーキ装置６０とを制御する。ここで、ＨＶ走行は、エンジン２２の運転を伴う走行であり、ＥＶ走行は、エンジン２２の運転を伴わない走行である。アクセルポジションＡＰやブレーキポジションＢＰは、通常運転モードでは、アクセルペダルポジションセンサ８４やブレーキペダルポジションセンサ８６により検出された値が用いられ、自動運転モードでは、ナビゲーション装置６９からの情報（例えば、地図情報や自車の現在地、走行予定ルートなど）や車速センサ８８からの車速Ｖ、周辺検知装置９０からの自車周辺情報などに基づいて設定（模擬）された値が用いられる。また、自動運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、ナビゲーション装置６９からの情報や車速センサ８８からの車速Ｖ、周辺検知装置９０からの自車周辺情報などに基づいて車線維持や車線変更などが行なわれるように操舵装置６８を制御する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作について説明する。特に、通常運転モードや自動運転モードで車両が減速して停車する際のエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２との制御について説明する。なお、この際に、油圧ブレーキ装置６０は、ＨＶＥＣＵ７０により、ブレーキポジションＢＰに基づく制動力が駆動輪３９や従動輪に作用するように制御される。

図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、通常運転モードや自動運転モードでアクセルオフのときに繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、最初に、運転モードＭｄや車速Ｖ、ブレーキポジションＢＰ、エンジン２２の回転数Ｎｅや要求パワーＰｅ＊などのデータを入力する（ステップＳ１００）。

ここで、運転モードＭｄは、自動運転スイッチ９１からのスイッチ信号に基づいて設定された運転モード（通常運転モードまたは自動運転モード）が入力される。車速Ｖは、車速センサ８８により検出された値が入力される。ブレーキポジションＢＰは、通常運転モードでは、ブレーキペダルポジションセンサ８６により検出された値が入力され、自動運転モードでは、ナビゲーション装置６９からの情報や車速センサ８８からの車速Ｖ、周辺検知装置９０からの自車周辺情報などに基づいて設定された値が入力される。

エンジン２２の回転数Ｎｅは、エンジンＥＣＵ２４により演算された値が通信により入力される。エンジン２２の要求パワーＰｅ＊は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される図示しない要求パワー設定ルーチンにより設定された値が入力される。要求パワー設定ルーチンでは、ＨＶＥＣＵ７０は、エンジン２２の負荷運転が要求されていないときには、要求パワーＰｅ＊に値０を設定し、エンジン２２の負荷運転が要求されているときには、要求パワーＰｅ＊に正の値を設定する。エンジン２２の負荷運転が要求されているときとしては、例えば、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以下である（バッテリ５０の強制充電が必要である）ときや、エンジン２２の冷却水温Ｔｗが閾値Ｔｗｒｅｆ以下である（エンジン２２の暖機が必要である）ときなどを挙げることができる。エンジン２２の負荷運転が要求されているときの要求パワーＰｅ＊には、一定値を設定するものとしてもよいし、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣやエンジン２２の冷却水温Ｔｗなどに基づく値を設定するものとしてもよい。

こうしてデータを入力すると、車速ＶおよびブレーキポジションＢＰに基づいて駆動軸３６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定する（ステップＳ１１０）。この処理は、例えば、車速Ｖを仮要求トルク用マップに適用して要求トルクＴｄ＊の仮値としての仮トルクＴｄｔｍｐを設定し、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上であるときには仮トルクＴｄｔｍｐを要求トルクＴｄ＊に設定し、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満であるときには仮トルクＴｄｔｍｐにブレーキポジションＢＰに基づく補正係数ｋｂｐを乗じた値を要求トルクＴｄ＊に設定することにより行なわれる。仮要求トルク用マップは、車速Ｖと仮トルクＴｄｔｍｐとの関係として予め設定され、ＨＶＥＣＵ７０のＲＯＭやフラッシュメモリに記憶されている。図３は、仮要求トルク用マップの一例を示す説明図である。図示するように、仮トルクＴｄｔｍｐは、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１以上の領域では値０以下の値が設定され、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満の領域では正の値（いわゆるクリープトルク）が設定される。閾値Ｖｒｅｆ１は、駆動軸３６にクリープトルクを出力するように要求するか否かの境界値として設定され、例えば、７ｋｍ／ｈ～１０ｋｍ／ｈ程度が用いられる。補正係数ｋｂｐは、ブレーキポジションＢＰが閾値ＢＰｒｅｆ未満であるときには値１が設定され、ブレーキポジションＢＰが閾値ＢＰｒｅｆ以上であるときには、値０以上で且つ値１未満の値、例えば、ブレーキポジションＢＰが大きくなるにつれて値１から値０に向かって徐々に小さくなる値が設定される。したがって、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ１未満のときにおいて、ブレーキポジションＢＰが閾値ＢＰｒｅｆ以上であるときには、ブレーキポジションＢＰが閾値ＢＰｒｅｆ未満であるときに比して、駆動軸３６に要求される要求トルクＴｄ＊（クリープトルク）を小さくすることになる。

続いて、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊が値０および正の値のうちの何れであるかを調べる（ステップＳ１２０）。エンジン２２の要求パワーＰｅ＊が値０であるときには、エンジン２２の負荷運転が要求されていないと判断し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定し（ステップＳ１４０）、要求トルクＴｄ＊と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いて式（１）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を演算する（ステップＳ１５０）。ここで、式（１）は、要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するための式である。

Tm2*＝Td*/Gr (1)

そして、エンジン２２の無負荷運転指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の無負荷運転指令を受信すると、エンジン２２が所定回転数Ｎｅ０で無負荷運転（アイドル運転）されるようにエンジン２２の運転制御（吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御など）を行なう。所定回転数Ｎｅ０としては、例えば、１０００ｒｐｍ～１１００ｒｐｍ程度が用いられる。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信すると、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊でそれぞれ駆動されるようにモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御（インバータ４１，４２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御）を行なう。

ステップＳ１２０でエンジン２２の要求パワーＰｅ＊が正の値であるときには、エンジン２２の負荷運転が要求されていると判断し、車速Ｖを上述の閾値Ｖｒｅｆ１よりも低い閾値Ｖｒｅｆ２と比較する（ステップＳ１３０）。ここで、閾値Ｖｒｅｆ２は、エンジン２２の負荷運転の許否を判定するのに用いられる閾値であり、例えば、２ｋｍ／ｈ～４ｋｍ／ｈ程度が用いられる。車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上であるときには、エンジン２２の負荷運転を禁止すると判断し、ステップＳ１４０以降の処理を実行する。詳細は後述するが、エンジン２２を負荷運転すると共にモータＭＧ１を回生駆動する場合、これらに起因してプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に前進走行用のトルクが作用する。このため、車両が減速する際の挙動を安定させるために、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２以上であるときには、エンジン２２の負荷運転を禁止するものとした。

ステップＳ１４０で車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２未満であるときには、エンジン２２の負荷運転を許可すると判断し、後述の制御用下限回転数設定処理によりエンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定する（ステップＳ１７０）。続いて、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊とエンジン２２を効率よく運転するための動作ラインとに基づいて、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊の仮値としての仮回転数Ｎｅｔｍｐを設定する（ステップＳ１８０）。図４は、エンジン２２の動作ラインの一例と仮回転数Ｎｅｔｍｐを設定する様子とを示す説明図である。ステップＳ１７０の処理は、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊が一定の曲線とエンジン２２の動作ラインとの交点の回転数を仮回転数Ｎｅｔｍｐに設定することにより行なわれる。

そして、エンジン２２の仮回転数Ｎｅｔｍｐを制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎで下限ガードしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共に（ステップＳ１９０）、エンジン２２の要求パワーＰｅ＊を目標回転数Ｎｅ＊で除した値をエンジン２２の目標トルクＴｅ＊に設定する（ステップＳ２００）。

こうしてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定すると、エンジン２２の回転数Ｎｅと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρとを用いて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を演算する（ステップＳ２１０）。続いて、要求トルクＴｄ＊とモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とプラネタリギヤ３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いて式（３）によりモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を演算する（ステップＳ２２０）。

Tm1*＝－Te*/(1+ρ)＋kp・(Ne*－Ne)＋ki・∫(Ne*－Ne)dt (2)
Tm2*＝(Td*＋Tm1*/ρ)/Gr (3)

図５は、プラネタリギヤ３０の回転要素の回転数およびトルクの関係の一例を示す共線図である。図中、Ｓ軸は、サンギヤ３１の回転数（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）を示し、Ｃ軸は、キャリヤ３４の回転数（エンジン２２の回転数Ｎｅ）を示し、Ｒ軸は、リングギヤ３２の回転数（駆動軸３６の回転数Ｎｄ、且つ、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除した回転数）を示す。また、図中、Ｒ軸の２つの太線矢印は、エンジン２２の負荷運転およびモータＭＧ１の回生駆動に起因してプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に出力されるトルク（－Ｔｍ１＊／ρ）と、モータＭＧ２をトルク指令Ｔｍ２＊で駆動したときにモータＭＧ２から減速ギヤ３５を介して駆動軸３６に出力されるトルク（Ｔｍ２＊・Ｇｒ）とを示す。

式（２）は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、右辺の第１項は、フィードフォワード項であり、右辺の第２項および第３項は、フィードバック項における比例項および積分項である。式（２）中、右辺第１項は、図５の共線図から容易に導くことができる。式（２）中、右辺第２項の「ｋｐ」は、比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋｉ」は、積分項のゲインである。式（３）は、式（１）と同様に、要求トルクＴｄ＊が駆動軸３６に出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定するための式であり、図５の共線図から容易に導くことができる。

そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ２３０）、本ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を受信すると、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊に基づいて負荷運転されるようにエンジン２２の運転制御を行なう。モータＥＣＵ４０によるモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御については上述した。

次に、図２の制御ルーチンのステップＳ１７０の処理、即ち、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎを設定する処理について、図６の制御用下限回転数設定処理を用いて説明する。この制御用下限回転数設定処理では、ＨＶＥＣＵ７０は、最初に、運転モードＭｄが通常運転モードおよび自動運転モードのうちの何れであるかを調べる（ステップＳ３００）。

ステップＳ３００で運転モードＭｄが通常運転モードであるときには、歯打ち音条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３１０）。歯打ち音条件が成立していないと判定したときには、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに所定回転数Ｎｅ１を設定して（ステップＳ３２０）、制御用下限回転数設定処理を終了する。

ここで、所定回転数Ｎｅ１は、エンジン２２のこもり音を抑制可能な回転数範囲の下限値として設定され、例えば、１２００ｒｐｍ～１３００ｒｐｍ程度が用いられる。以下、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに所定回転数Ｎｅ１を設定し、図２のステップＳ１９０～Ｓ２２０の処理によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する制御を「第１制御」という。

歯打ち音条件は、第１制御を実行するとモータＭＧ２の実トルクが値０付近で継続してモータＭＧ２に接続された減速ギヤ３５などで歯打ち音がある程度の頻度で発生する可能性がある条件である。ステップＳ３１０の処理は、例えば、要求トルクＴｄ＊と要求パワーＰｅ＊とを歯打ち音関係に適用して行なうことができる。歯打ち音関係は、要求トルクＴｄ＊と要求パワーＰｅ＊と歯打ち音条件の成立の有無との関係として予め定められ、ＨＶＥＣＵ７０のＲＯＭやフラッシュメモリに記憶されている。この歯打ち音関係は、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が要求トルクＴｄ＊と要求パワーＰｅ＊と制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎとに基づいて設定される（図２のステップＳ１８０～Ｓ２２０参照）ことを踏まえて設定される。

ステップＳ３１０で歯打ち音条件が成立していると判定したときには、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに所定回転数Ｎｅ１よりも大きい所定回転数Ｎｅ２を設定して（ステップＳ３３０）、制御用下限回転数設定処理を終了する。ここで、所定回転数Ｎｅ２は、減速ギヤ３５などで歯打ち音がある程度の頻度で発生するのを抑制可能な回転数範囲の下限値として設定され、例えば、１４００ｒｐｍ～１５００ｒｐｍ程度が用いられる。以下、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに所定回転数Ｎｅ２を設定し、図２のステップＳ１９０～Ｓ２２０の処理によりエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊や目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定してエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する制御を「第２制御」という。第２制御では、第１制御に比してエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊が大きくなると共に目標トルクＴｅ＊が小さくなるから、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊が大きくなり即ち値０に近くなり（式（２）参照）、要求トルクＴｄ＊が正の値（クリープトルク）である場合にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊が大きくなる（式（３）参照）。これにより、モータＭＧ２の実トルクが値０付近で継続するのを抑制し、減速ギヤ３５などで歯打ち音がある程度の頻度で発生するのを抑制することができる。

ステップＳ３００で運転モードＭｄが自動運転モードであるときには、歯打ち音条件の成立の有無を判定することなく、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに所定回転数Ｎｅ２を設定して（ステップＳ３４０）、制御用下限回転数設定処理を終了する。この場合、歯打ち音条件の成立の有無に拘わらずに、第２制御を実行することになる。これにより、自動運転モードで車両が減速して停車する際において、エンジン２２を負荷運転している最中に、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎが切り替わるのを抑制し、エンジン２２の回転数Ｎｅが急変するのを抑制することができる。この結果、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

図７は、自動運転モードで車両が減速して停車する際の車速ＶやブレーキポジションＢＰ、要求トルクＴｄ＊、要求パワーＰｅ＊、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎの様子の一例を示す説明図である。図中、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊について、実線は実施例の様子を示し、一点鎖線は比較例の様子を示す。比較例では、自動運転モードのときに、通常運転モードのときと同様に、歯打ち音条件の成立の有無に基づいてエンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに所定回転数Ｎｅ１または所定回転数Ｎｅ２を設定するものとした。なお、上述したように、要求トルクＴｄ＊は、車速ＶおよびブレーキポジションＢＰに基づいて設定され、歯打ち音条件の成立の有無は、要求トルクＴｄ＊および要求パワーＰｅ＊に基づいて設定される。

図示するように、実施例および比較例において、車速Ｖが低下して閾値Ｖｒｅｆ１未満に至ると（時刻ｔ１１）、要求トルクＴｄ＊が正の値になってクリープトルクの出力を開始し、車速Ｖが閾値Ｖｒｅｆ２未満に至ると（時刻ｔ１２）、エンジン２２の負荷運転を開始する。比較例では、エンジン２２を負荷運転するときに（時刻ｔ１２～）、歯打ち音条件が成立していないときには（時刻ｔ１２～ｔ１３）、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに所定回転数Ｎｅ１を設定し、歯打ち音条件が成立しているときには（時刻ｔ１３～）、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに所定回転数Ｎｅ２を設定する。このため、自動運転モードで車両が減速して停車する際において、エンジン２２を負荷運転している最中に、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎが切り替わってエンジン２２の回転数Ｎｅが急変し、運転者に違和感を与える可能性がある。これに対して、実施例では、エンジン２２を負荷運転するときには（時刻ｔ１２～）、歯打ち音条件の成立の有無に拘わらずに、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに所定回転数Ｎｅ２を設定する。これにより、自動運転モードで車両が減速して停車する際において、エンジン２２を負荷運転している最中に、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎが切り替わるのを抑制し、エンジン２２の回転数Ｎｅが急変するのを抑制することができる。この結果、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、自動運転モードで車両が減速して停車する際にエンジン２２を負荷運転するときには、歯打ち音条件の成立の有無に拘わらずにエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に所定回転数Ｎｅ２（所定回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２のうち大きい方の回転数）を設定し、制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎ以上の範囲内でエンジン２２が負荷運転されるようにエンジン２２を制御する。これにより、自動運転モードで車両が減速して停車する際において、エンジン２２を負荷運転している最中に、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎが切り替わるのを抑制し、エンジン２２の回転数Ｎｅが急変するのを抑制することができる。この結果、運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、所定回転数Ｎｅ１として、エンジン２２のこもり音を抑制可能な回転数範囲の下限値を用いると共に、所定回転数Ｎｅ２として、減速ギヤ３５などで歯打ち音がある程度の頻度で発生するのを抑制可能な回転数範囲の下限値を用いるものとした。しかし、所定回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２は、それぞれこれに限定されるものではない。例えば、所定回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２のうちの何れかとして、エンジン２２の排気異音を抑制可能な回転数範囲の下限値などを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、通常運転モードで車両が減速して停車する際にエンジン２２を負荷運転するときには、エンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに所定回転数Ｎｅ１または所定回転数Ｎｅ２を設定し、自動運転モードで車両が減速して停車する際にエンジン２２を負荷運転するときには、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊に所定回転数Ｎｅ２（所定回転数Ｎｅ１，Ｎｅ２のうち大きい方の回転数）を設定するものとした。しかし、通常運転モードで車両が減速して停車する際にエンジン２２を負荷運転するときには、３つ以上の候補回転数から選択した回転数をエンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに設定し、自動運転モードで車両が減速して停車する際にエンジン２２を負荷運転するときには、その３つ以上の候補回転数のうちの最大回転数をエンジン２２の制御用下限回転数Ｎｅｍｉｎに設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２を減速ギヤ３５を介して駆動輪３９に連結された駆動軸３６に接続するものとした。しかし、モータＭＧ２を変速機を介して駆動軸３６に接続するものとしてもよい。また、モータＭＧ２を、減速ギヤ３５や変速機以外の機械的連結部、例えば、互いに噛合する２つのギヤなどを介して駆動軸３６に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電装置としてバッテリ５０を用いるものとした。しかし、蓄電装置して、バッテリ５０に代えてまたは加えて、キャパシタを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとした。しかし、これらのうちの少なくとも２つを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ２が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とが「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド車両の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクシャフト、２３ａ クランクポジションセンサ、２４ エンジンＥＣＵ、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリヤ、３５ 減速ギヤ、３６ 駆動軸、３７ ギヤ機構、３８ デファレンシャルギヤ、３９ 駆動輪、４０ モータＥＣＵ、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５２ バッテリＥＣＵ、５４ 電力ライン、５７ コンデンサ、６０ 油圧ブレーキ装置、６２ ブレーキパッド、６４ ブレーキアクチュエータ、６６ ブレーキＥＣＵ、６８ 操舵装置、６９ ナビゲーション装置、７０ ＨＶＥＣＵ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９０ 周辺検知装置、９１ 自動運転スイッチ。

Claims (4)

1. エンジンと第１モータと第２モータと、
   前記第２モータと前記エンジンと駆動輪に連結された駆動軸とに３つの回転要素が共線図においてこの順に並ぶように接続されたプラネタリギヤと、
   運転者の操作によって走行する通常運転モードと運転者の操作によらずに走行する自動運転モードとを切り替えて走行するように前記エンジンと前記第１モータと前記第２モータとを制御する制御装置と、
   を備え、前記第１モータは前記駆動軸に連結されているハイブリッド車両であって、
   前記制御装置は、少なくとも、前記自動運転モードで車両が減速して車速が所定車速未満で且つ前記第２モータの回生駆動を伴って前記エンジンを負荷運転するときには、複数の候補回転数のうちの最大回転数を前記エンジンの制御用下限回転数に設定し、前記制御用下限回転数以上の範囲内で前記エンジンが負荷運転されるように前記エンジンを制御する、
   ハイブリッド車両。
2. 請求項１記載のハイブリッド車両であって、
   前記第１モータは、前記駆動軸に機械的連結部を介して連結されており、
   前記複数の候補回転数は、前記エンジンのこもり音を抑制するための第１回転数と、前記機械的連結部での歯打ち音を抑制するための前記第１回転数よりも大きい第２回転数とを含む、
   ハイブリッド車両。
3. 請求項１記載のハイブリッド車両であって、
   前記制御装置は、前記通常運転モードで前記車両が減速して前記車速が前記所定車速未満で且つ前記第２モータの回生駆動を伴って前記エンジンを負荷運転するときには、ブレーキ操作量に基づいて前記複数の候補回転数から選択した回転数を前記制御用下限回転数に設定し、前記制御用下限回転数以上の範囲内で前記エンジンが負荷運転されるように前記エンジンを制御する、
   ハイブリッド車両。
4. 請求項３記載のハイブリッド車両であって、
   前記第１モータは、前記駆動軸に機械的連結部を介して連結されており、
   前記複数の候補回転数は、前記エンジンのこもり音を抑制するための第１回転数、および、前記機械的連結部での歯打ち音を抑制するための前記第１回転数よりも大きい第２回転数であり、
   前記制御装置は、
   前記通常運転モードで前記車両が減速して前記車速が前記所定車速未満で且つ前記第２モータの回生駆動を伴って前記エンジンを負荷運転するときに、前記ブレーキ操作量に基づいて前記機械的連結部での歯打ち音に関する歯打ち音条件が成立していないと判定したときには、前記第１回転数を前記制御用下限回転数に設定し、前記歯打ち音条件が成立していると判定したときには、前記第２回転数を前記制御用下限回転数に設定し、
   前記自動運転モードで前記車両が減速して前記車速が前記所定車速未満で且つ前記第２モータの回生駆動を伴って前記エンジンを負荷運転するときには、前記第２回転数を前記制御用下限回転数に設定する、
   ハイブリッド車両。
   

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