(57)【要約】【課題】  回生を行うシステムと無段変速機構とを備えた車両の制御装置において、減速時に、良好なドライバビリティを保証しつつ効率的な回生を行う車両の制御装置を提供する。【解決手段】  エンジンシステム１は、内燃機関２０、モータ３０、ジェネレータ４０、動力分割機構５０、無段変速機構６０、減速機６５、インバータ７０、バッテリ８０、電子制御ユニット（ＥＣＵ）９０等を主要な構成要素として含む。ＥＣＵ９０は、エンジンシステム１の搭載車両の減速時、車両の減速時において車速が所定値を下回った場合、減筒運転を行うことによってフリクショントルクを相殺する機関トルクを発生する制御を行う。これにより、無段変速機構６０の変速比の変更に伴って制動トルクＴが不連続に変化する分、実質的にフリクショントルクの作用が低減される。【選択図】  図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、車輪と、前記原動機及び前記車輪の双方間で回転力を伝達する動力伝達系と、前記動力伝達系の一部をなすとともに、前記原動機の回転軸及び前記車輪の回転軸の間で回転力の伝達を行い且つ両軸間の回転速度の比を無段階に変更する無段変速機構と、前記動力伝達系を通じて伝達される回転力を利用して発電を行う発電機と、を備える車両を制御する制御装置であって、前記車両の速度を検出する速度検出手段と、前記車両の減速中、その速度が所定値を上回っている間は前記原動機の回転軸の回転速度に対する前記車輪の回転軸の回転速度の比を小さくすると共に前記発電機による発電を行い、前記車両の減速中、その速度が前記所定値を下回った場合、前記原動機の回転軸の回転速度に対する前記車輪の回転軸の回転速度の比を大きくし且つ原動機のフリクショントルクの作用を低減する制御を実行するトルク制御手段と、を備える
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記原動機は複数の気筒を備えた内燃機関であって、
前記トルク制御手段は、前記車両の減速中その速度が前記所定値を下回った場合には前記機関の複数気筒のうち一部の気筒に燃料供給を行うことによって当該機関のフリクショントルクを低減する
ことを特徴とする請求項１記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、減速走行を行う場合等に回生を行う機能を備えた車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばハイブリッドエンジンシステム（内燃機関及びモータ双方を協働させて駆動力を提供するシステム）を搭載した車両のように、減速走行を行う場合等に発生する制動エネルギーを電力に変換（回生）する機能を備えた車両が知られている。例えばハイブリッドエンジンでは、減速走行時等にモータを発電機として用いて回生を行う。回生によって獲得した電気エネルギーは、車両を走行させるための駆動力の一部として再度利用される。このような回生機能を活用することにより、エンジンシステム全体の燃費を向上させることができる。
【０００３】
一方、内燃機関又はモータの出力（回転力）を車両の車輪の回転軸に伝達する際、その変速比を無段階に変更する機能を備えた無段変速機構（ＣＶＴ）が知られている。
【０００４】
車両の減速走行時に回生を行う場合には、車輪の回転軸から無段変速機を介してモータに伝達される力が、発電機として機能するモータを回転させる。このとき、モータを回転させる力（トルク）が車両の制動力として働く。
【０００５】
ここで、無段変速機構を備えたハイブリッドエンジンシステムでは、車両の減速時において変速比（出力軸回転速度／入力軸回転速度）を大きくし、これによってする車輪の回転軸側からモータに作用するトルクを高め、より効率的な回生を行う（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−９４１５号公報
【特許文献２】特開平５−７９３６４号公報
【特許文献３】特開平５−２２９３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般に無段変速機構は、その構造上、車輪の回転軸が回転している条件下でのみ、変速比を変更することができる。また、車両が停止する場合、変速比を小さな値に設定しておく必要がある。次回の車両の発進をスムーズに行うためである。ところが、上記特許文献１のように効率的な回生を行うことを優先的に考え、車両の減速時に高い変速比を採用した場合、車両を停止する前に変速比を低くする機会を失ってしまったり、車両停止の直前に変速比が急変する（低くなる）ことで運転者に違和感を与えてしまうことになる。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、回生を行うシステムと無段変速機構とを備えた車両の制御装置において、減速時に、良好なドライバビリティを保証しつつ効率的な回生を行う車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、車輪と、前記原動機及び前記車輪の双方間で回転力を伝達する動力伝達系と、前記動力伝達系の一部をなすとともに、前記原動機の回転軸及び前記車輪の回転軸の間で回転力の伝達を行い且つ両軸間の回転速度の比
を無段階に変更する無段変速機構と、前記動力伝達系を通じて伝達される回転力を利用して発電を行う発電機と、を備える車両を制御する制御装置であって、前記車両の速度を検出する速度検出手段と、前記車両の減速中、その速度が所定値を上回っている間は前記原動機の回転軸の回転速度に対する前記車輪の回転軸の回転速度の比を小さくすると共に前記発電機による発電を行い、前記車両の減速中、その速度が前記所定値を下回った場合、前記原動機の回転軸の回転速度に対する前記車輪の回転軸の回転速度の比を大きくし且つ原動機のフリクショントルクの作用を低減する制御を実行するトルク制御手段と、を備えることを要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、車両の減速中、その速度が所定値を上回っている間は前記原動機の回転軸の回転速度に対する前記車輪の回転軸の回転速度の比を小さくすることにより、回生効率を高めることができる。そして、車両の減速中、その速度が前記所定値を下回った場合、車輪の回転軸の回転速度に対する原動機の回転軸の回転速度の比を大きくし、且つ原動機のフリクショントルクの作用を低減することができる。この結果、回生効率の向上と、良好なドライバビリティの確保とを両立して図ることができる。
【００１０】
また、原動機と、車輪と、前記原動機及び前記車輪の双方間で回転力を伝達する動力伝達系と、前記動力伝達系の一部をなすとともに、前記原動機の回転軸及び前記車輪の回転軸の間で回転力の伝達を行い且つ両軸間の回転速度の比を無段階に変更する無段変速機構と、前記動力伝達系を通じて伝達される回転力を利用して発電を行う発電機と、を備える車両を制御する制御装置において、前記車両の減速中、その速度が所定値を上回っている間は前記原動機の回転軸の回転速度に対する前記車輪の回転軸の回転速度の比を小さくし、前記車両の減速中、その速度が前記所定値を下回った場合、前記原動機の回転軸の回転速度に対する前記車輪の回転軸の回転速度の比を大きくし且つ前記原動機のフリクショントルクを相殺するトルクを発生する前記トルク制御手段を備えるようにしてもよい。
【００１１】
同構成によれば、車両の減速中、その速度が所定値を上回っている間は前記原動機の回転軸の回転速度に対する前記車輪の回転軸の回転速度の比を小さくすることにより、回生効率を高めることができる。そして、車両の減速中、その速度が前記所定値を下回った場合、車輪の回転軸の回転速度に対する原動機の回転軸の回転速度の比を大きくし且つ原動機のフリクショントルクを相殺するトルクを発生することにより、実質的に原動機のフリクショントルクの作用を低減することができる。
【００１２】
また、前記原動機は複数の気筒を備えた内燃機関であって、前記トルク制御手段は、前記車両の減速中その速度が前記所定値を下回った場合には前記機関の複数気筒のうち一部の気筒に燃料供給を行うことによって当該機関のフリクショントルクを低減することを要旨とする。
【００１３】
同構成によれば、車両の減速中その速度が所定値を下回った場合には機関の複数気筒のうち一部の気筒に燃料供給を行うことにより、簡易且つ効果的に当該機関のフリクショントルクを低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回生効率の向上と、良好なドライバビリティの確保とを両立して図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を、ハイブリッドエンジンシステムを搭載した車両に適用した最良の実施の形態について説明する。
【００１６】
〔エンジンシステムの基本構成〕
図１に示すように、ハイブリッドエンジンシステム（以下、エンジンシステムという）１は、内燃機関２０、モータ（モータ・ジェネレータ）３０、ジェネレータ（モータ・ジェネレータ）４０、動力分割機構５０、無段変速機構（ＣＶＴ）６０、減速機６５、インバータ７０、バッテリ８０、電子制御ユニット（ＥＣＵ）９０等を主要な構成要素として含む。内燃機関２０は、エンジンシステム１の搭載車両の車輪９，１０に回転力を付与する他、ジェネレータ４０を駆動して電力を発生させる。ジェネレータ４０は、内燃機関２０に駆動されて電力を発生する場合の他、インバータ７０から電力供給を受けて内燃機関２０に回転力を付与する場合もある。モータ３０は、バッテリ８０或いはジェネレータ４０から電力の供給を受けて車輪９，１０に回転力を付与する場合と、逆に車輪９，１０や内燃機関２０から回転力を付与されることで発電を行いバッテリ８０に充電用の電力を供給する場合とがある。モータ３０の回転軸３１は、無段変速機構（ＣＶＴ）６０、減速機６５を介して車輪９，１０の回転軸９ａ，１０ａに連結される。
【００１７】
無段変速機構６０は、回転軸（入力軸）３１の回転力を出力軸３２を介して減速機６５に伝達するとともに、その回転力の伝達過程において、入力軸３１及び出力軸３２の回転数の比率（変速比）を無段階に変更する。
【００１８】
また、内燃機関２０のクランクシャフト２４と、モータ３０の回転軸３１と、ジェネレータ４０の回転軸４１とは、周知の遊星歯車（図示略）を内蔵する動力分割機構５０を介して相互に連結されている。遊星歯車は、相互にギア連結された３つの回転軸を有する。各回転軸は、クランクシャフト２４、モータ３０の回転軸３１、ジェネレータ４０の回転軸４１の何れかに結合している。遊星歯車は、その構成要素である３つの回転軸のうち、２つの回転速度（回転数）及びトルクが決まると、残りの回転軸の回転数及びトルクが必然的に定まる特性を有する。エンジンシステム１では、このような動力分割機構５０の特性を利用することにより、例えば内燃機関２０の発生する動力（クランクシャフト２４の回転力）をモータ３０の回転軸３１とジェネレータ４０の回転軸４１とに分割して伝達することができる。また、例えばモータ３０の発生する動力と内燃機関２０の発生する動力とを併せて利用し、車輪９，１０の回転軸９ａ，１０ａを回転させつつ、残りの動力でジェネレータ４０を駆動しバッテリ８０の充電を行うこともできる。また例えば、車両が停止している場合には、モータ３０が停止した状態でジェネレータ４０に電力を供給し、これをモータ駆動することにより、非燃焼状態にある内燃機関２０のクランクシャフト２４を回転し、機関燃焼を開始することもできる。さらに、モータ３０及びジェネレータ４０の両者に電力を供給し、これをモータ駆動することにより、車両を走行させながら、非燃焼状態にある内燃機関２０のクランクシャフト２４を回転し、機関燃焼を開始することもできる。
【００１９】
また、エンジンシステム１は、内燃機関２０、モータ３０、バッテリ８０等の作動状態（例えば内燃機関２０の回転数ＮＥ等）に応じた信号や、エンジンシステム１の搭載車両の運転状態に応じた信号（例えば車速ＳＰＤ等）を出力する各種センサ（図示略）を備える。これらセンサは、ＥＣＵ９０と電気的に接続されている。
【００２０】
ＥＣＵ９０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭおよびタイマーカウンタ等を備え、これら各部と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路と、外部出力回路とが双方向性バスにより接続されて構成される論理演算回路を備える。ＥＣＵ９０は、各種センサ（図示略）の出力する信号を外部入力回路を介して入力し、これら信号に基づいて、内燃機関２０、モータ３０、バッテリ８０等の作動状態を把握し、これら要素２０，３０，８０等の作動状態に基づいてエンジンシステム１の運転状態を最適化するための各種制御を実施する。
【００２１】
〔無段変速機構の動作特性〕
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、無段変速機構６０の概観を示す斜視図である。
【００２２】
無段変速機構６０は、モータ３０の回転軸（入力軸）３１に周設されたプライマリプーリ６１、出力軸６２に周設されたセカンダリプーリ６３、両プーリ６１，６３の外周の溝Ｃ１，Ｃ２に掛け渡されたベルト等からなる周知の機構である。ＥＣＵ９０の指令信号に基づく油圧制御により、両プーリ６１，６３の外周の溝Ｃ１，Ｃ２の幅が変更される。この結果、実質的に両プーリ６１，６３の外径が変更され、入力軸３１及び出力軸６２間の変速比が無段階に変更される。
【００２３】
〔減速時の車両制御〕
エンジンシステム１では、当該システム１を搭載した車両が減速走行を行う場合、モータ３０を発電機として機能させ、車輪９，１０の制動エネルギーを電気エネルギーに変換する（回生を行う）。回生によって発生した電気エネルギーは、逐次バッテリ８０に蓄えられる。減速時に回生を行う場合、基本的に内燃機関２０への燃料供給は停止する。
【００２４】
図３は、エンジンシステム１を搭載した車両が所定の加速度（負の加速度）を保持して且つ無段変速機構６０の変速比を所定値に保持した状態で減速走行を行っているといった条件の下、出力軸３２から入力軸３１に伝達される制動トルク及び車速の関係と、内燃機関２０等の各部材から入力軸３１が受ける機械損失（フリクショントルク）及び車速の関係とを、同一のグラフ上に示したものである。同図３に示すように、出力軸３２から入力軸３１に伝達される制動トルク（以下、単に制動トルクという）Ｔは、車速の低下（減速）と対応してほぼ直線的に減少する。一方、内燃機関２０等の各部材から入力軸３１が受けるフリクショントルク（以下、単にフリクショントルクという）Ｆもまた車速の低下（減速）と対応して減少する。
【００２５】
ここで、車両を減速させるトルク（減速トルク）Ｄは、制動トルクＴ及びフリクションショントルクＦによって発生する。具体的には、減速トルクＤと、制動トルクＴ及びフリクショントルクＦの和とは、ほぼ等しい（Ｄ＝Ｔ＋Ｆ）。また、仮に減速トルクＤが一定であれば、小さな変速比（ハイギア）を適用するほど制動トルクＴは小さくなり、その分、モータ３０に電気エネルギーを発生させるトルク（回生トルク）は大きくなる。つまり、減速時においては、できるだけ小さな変速比（ハイギア）を適用して回生トルクを大きな値に保持することにより、回生の効率（回生によるバッテリの充電量）を高めるのが好ましい。
【００２６】
ところで、無段減速機構６０は、車両の発進時において大きな変速比（ローギア）に設定されている必要がある一方、車両が停止している状態でその変速比を切り替えることができない機械的な特性を有する。このため、車両が減速し、停止する直前には無断変速機構６０の変速比を大きな値（ローギア）に切り替える必要がある。
しかし、車両の停止直前に無断変速機構６０の変速比を小さな値（ハイギア）から大きな値（ローギア）に切り替える操作は、減速トルクＤの急激な変化を招き、運転者に違和感を与える。
【００２７】
〔減速時の回生制御〕
本実施の形態にかかるエンジンシステムでは、車両の減速時において回生効率の向上と良好なドライバビリティの確保とを両立すべく、車速に応じて無段変速機構６０の変速比と稼働気筒数とを変更することによって制動トルクＴとフリクショントルクＦとの間に最適な関係を成立させ、減速トルクの急激な変化を抑制する制御（減速時の回生制御）を実行する。
【００２８】
先ず、図４は、エンジンシステム１の搭載車両が減速走行を行って停止に至るまでの車速の推移を例示するタイムチャートである。同図４に示すように、エンジンシステム１では、車両が徐々に車速を落として停止に至る場合、車速ＳＰＤが所定値ＳＰＤ１を下回るタイミング（ｔ１）で無段変速機構の変速比を変更する（ハイギアの状態からローギアの状態へ変更する）。
【００２９】
一方図５は、図３と同様の条件下で、エンジンシステム１において適用可能な複数の制動トルク及び車速の関係と、同じくエンジンシステム１において適用可能な複数のフリクショントルクＦ及び車速の関係とを、同一のグラフ上に示したものである。
【００３０】
車速ＳＰＤが所定値ＳＰＤ１以上である場合、エンジンシステム１は、無段変速機構６０の変速比を最小（ハイギアの状態）にし、回生効率を高める。一方、車速ＳＰＤが所定値ＳＰＤ１を下回った場合、エンジンシステム１は、無段変速機構６０の変速比を最大（ローギアの状態）にし、車両の停止（次回の車両の発進）に備える。
【００３１】
ここで、上述したように、減速トルクＤは制動トルクＴ及びフリクショントルクＦの和（Ｔ＋Ｆ）に相当する。このため、車速ＳＰＤが所定値ＳＰＤ１を下回る場合に無段変速機構６０の変速比を最小（ハイギアの状態）から最大（ローギアの状態）に切り替えると、制動トルクＴが急激に大きくなり（減速トルクが急激に大きくなり）、車両のドライバビリティを損なってしまう。
【００３２】
そこで、エンジンシステム１では、車速ＳＰＤが所定値ＳＰＤ１を下回る際、無段変速機構６０の変速比を最小（ハイギアの状態）から最大（ローギアの状態）に切り替えるとともに、フリクショントルクＦの作用を実質的に低減する制御を行う。
【００３３】
例えば図５において、車速が所定値ＳＰＤ１である場合、減速トルクＤは「Ｔ１＋Ｆ」となる。一方、車速が所定値ＳＰＤ１を僅かに下回った場合、無段変速機構６０の変速比を最小（ハイギアの状態）から最大（ローギアの状態）に切り替えるとともに、フリクショントルクをＦからＦ′に低下させる。この結果、減速トルクＤは「Ｔ１＋Ｆ」と略同一である値「Ｔ２＋Ｆ′」になる。なお、車速が所定値ＳＰＤ１を下回ったときに、フリクショントルクの低減を伴わずに無段変速機構６０の変速比を最小（ハイギアの状態）から最大（ローギアの状態）に切り替えた場合には、減速トルクＤが大幅に増大してまう。
【００３４】
なお、フリクショントルクをＦからＦ′に低下させる具体的な方策としては、通常運転から減速運転への移行に伴い燃料供給を停止されていた内燃機関２０に対し、減筒運転を開始する。ここでいう減筒運転とは、例えば、内燃機関２０を構成する４つの気筒のうち、一部の気筒に対する燃料供給を停止し、他の気筒に対する燃料供給を行うことを意味する。
【００３５】
〔具体的な制御手順〕
図６は、本実施の形態にかかる減速時車両制御の具体的な手順を示すルーチンである。本ルーチンは、エンジンジステム１の作動中、ＥＣＵ９０を通じて周期的に（例えば所定クランク角での割り込みによって）実行される。
【００３６】
本ルーチンに処理が移行すると、ＥＣＵ９０は先ずステップＳ１０１において、回生条件が成立したか否かを判断する。ＥＣＵ９０は、例えば車両のブレーキペダルが踏み込まれた場合に回生条件が成立したものと判断する。ステップＳ１０１での判断が肯定である場合、ＥＣＵ９０は処理をステップＳ１０２に移行する。一方、ステップＳ１０１での判断が否定である場合、ＥＣＵ９０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００３７】
ステップＳ１０２においては、無段変速機構６０の変速比を最小値（ハイギアの状態）に設定する。
【００３８】
ステップＳ１０３においては、車速ＳＰＤが所定値ＳＰＤ１を下回ったか否かを判断する。そして、その判断が肯定である場合には処理をステップＳ１０４に移行し、その判断が否定である場合には本ルーチンを一旦抜ける。
【００３９】
ステップＳ１０４においてＥＣＵ９０は、無段変速機構６０の変速比を最大値（ローギアの状態）にすると同時に、減筒運転を行う（ステップＳ１０４）。
【００４０】
ステップＳ１０４の処理を経た後、ＥＣＵ９０は本ルーチンを一旦抜ける。
【００４１】
このように、上記実施の形態においては、車両の減速時において車速ＳＰＤが所定値ＳＰＤ１を下回った場合、減筒運転を行うことによってフリクショントルクＦを相殺する機関トルクを発生する制御を行うようにした。
【００４２】
これにより、無段変速機構６０の変速比の変更に伴って制動トルクＴが不連続に変化する分、実質的にフリクショントルクが低減される。この結果、車両の減速時において、比較的車速の高い条件下では効率的な回生を行うことができる一方、車速の低下に伴い減速トルクをスムーズに低下させることができる（減速トルクの急激な変化を防止することができる）ようになる。従って、回生効率の向上と、良好なドライバビリティの確保とを両立して図ることができる。
【００４３】
なお、減速時においては制動トルクが発生しているため、少量の燃料供給によっても機関燃焼を継続することができる。このため、上記減筒運転に代え、全気筒について少量の燃料を供給し、フリクショントルクに打ち勝てない程度の小さな機関トルクを発生することによっても、フリクショントルクを相殺することが可能である。このような制御構造を採用しても、本実施の形態に準ずる効果を得ることができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、ベルト式の無段変速機構を備えたエンジンシステムに本発明を適用したが、搭載車両が走行している場合にのみ変速比を変更できる他の機構（例えばトロコイダル式の無段変速機構）を備えたエンジンシステムにも本発明を適用することができる。
【００４５】
また、本実施の形態では、いわゆるハイブリッドエンジンシステムに本発明を適用したが、搭載車両の減速に伴う回生を行う機能を備えた他のエンジンシステムにも本発明を適用することができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、減速時における車速に基づいて無段変速機構６０の変速比及び内燃機関２０への燃料供給を制御することとした。しかし、車速に代え、内燃機関２０の回転数に基づいて無段変速機構６０の変速比及び内燃機関２０への燃料供給を制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態にかかるエンジンを示す概略構成図。
【図２】変速機構の外観を示す斜視図。
【図３】車速及び制動トルクの関係と、車速及びフリクショントルクの関係とを示すグラフ。
【図４】減速時における車速の変化とハイギアからローギアへの変更点とを示すタイムチャート。
【図５】車速及び制動トルクの関係と、車速及びフリクショントルクの関係とを示すグラフ。
【図６】減速時における変速機構の制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・・・・・エンジンシステム
９，１０・・・・車輪
９ａ，１０ａ・・回転軸（動力伝達系の一部）
２０・・・・・・内燃機関
２４・・・・・・クランクシャフト（動力伝達系の一部）
３０・・・・・・モータ
３１・・・・・・回転軸（入力軸：動力伝達系の一部）
３２・・・・・・出力軸（動力伝達系の一部）
４０・・・・・・ジェネレータ
４１・・・・・・回転軸
５０・・・・・・動力分割機構
６０・・・・・・無段変速機構
６１・・・・・・プライマリプーリ
６３・・・・・・セカンダリプーリ
６５・・・・・・無段変速機構
７０・・・・・・インバータ
８０・・・・・・バッテリ
Ｃ１，Ｃ２・・・溝
【図１】
2005096569.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005096569.tif 000005
【図４】
2005096569.tif 000006
【図５】
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【図６】
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