(57)【要約】      （修正有）【課題】ＶＶＴ機構が設けられたエンジンを備えたハイブリッド車両において、手動による変速操作が行なわれた場合の変速ショックを抑制する。【解決手段】車両１は、吸気バルブ４１０および排気バルブ４２０の少なくとも一方の開閉タイミングを変更可能に構成されたエンジン１００と、手動による変速操作により、段階的に変速比を変更可能な手動変速モードを有するＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、手動変速モードにおいて、上記変速操作に基づきエンジン動作点が変化している間は吸気バルブ４１０の進角量φの変更を禁止する一方で、上記変速操作に基づくエンジン動作点の変化が完了すると進角量φの変更を許可する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変更可能に構成された内燃機関と、
前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に伝達する動力伝達部と、
前記駆動軸に動力を出力する回転電機と、
手動による変速操作により、段階的に変速比を変更可能な手動変速モードを有する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記手動変速モードにおいて、前記変速操作に基づき前記内燃機関の動作点が変化している間は前記開閉タイミングの変更を禁止し、前記変速操作に基づく前記動作点の変化が完了すると前記開閉タイミングの変更を許可する、ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記内燃機関の回転速度、前記内燃機関の出力トルク、および前記内燃機関の動力のうちの少なくとも１つに基づいて、前記動作点の変化の完了を判定する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記内燃機関は、電動アクチュータを用いて前記開閉タイミングを変更する、請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関の動力を用いて発電可能に構成された他の回転電機をさらに備え、
前記動力伝達部は、キャリア、リングギヤ、およびサンギヤを含む遊星歯車機構であり、
前記キャリアは、前記内燃機関の出力軸に連結され、
前記リングギヤは、前記回転電機の回転軸に連結され、
前記サンギヤは、前記他の回転電機の回転軸に連結される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変更可能に構成された内燃機関と、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に伝達する動力伝達部と、前記駆動軸に動力を出力する回転電機とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
前記ハイブリッド車両は、手動による変速操作により、段階的に変速比を変更可能な手動変速モードを有し、
前記制御方法は、前記手動変速モードにおいて、
前記変速操作に基づき前記内燃機関の動作点が変化している間は、前記開閉タイミングを禁止するステップと、
前記変速操作に基づく前記動作点の変化が完了すると、前記開閉タイミングの変更を許可するステップとを含む、ハイブリッド車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、より特定的には、手動による変速操作があった場合に、内燃機関および回転電機を制御することによって変速比を段階的に変更可能な手動変速モードを有するハイブリッド車両およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両において、エンジンおよびモータジェネレータを制御することによって変速制御を実行可能な構成が提案されている。たとえば特開２０１３−１４７０９０号公報（特許文献１）に開示されたハイブリッド車両は動力分割機構を備える。動力分割機構が変速部として機能することで、第１モータジェネレータの回転速度を変化させることにより、エンジンの回転速度を変化させることができる（特許文献１の段落［００３３］参照）。
【０００３】
エンジンのバルブの開閉タイミングを変更可能な機構として、可変バルブタイミング（ＶＶＴ：Variable  Valve  Timing）機構が知られている。車両の運転状況に応じた最適な燃焼状態をＶＶＴ機構を用いて実現することにより、燃費を向上したりエミッションを改善したりすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４７０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示のハイブリッド車両は、自動変速モードおよび手動変速モードを有する（特許文献１の段落［００４５］参照）。自動変速モードでは変速比が無段階に変更されるのに対し、手動変速モードではユーザによる変速操作に応じて変速比が段階的に変更される（特許文献１の段落［００１９］参照）。そのため、手動変速モードでは、自動変速モードと比べて、エンジン動作点の変化が大きくなりやすい。
【０００６】
多くの場合、ＶＶＴ機構の目標バルブタイミングは、エンジン動作点に応じて決定される。そのため、ＶＶＴ機構をハイブリッド車両に適用した場合に手動変速モードにおいてエンジン動作点が短い時間に変化すると、目標バルブタイミングも変化し得る。そうすると、エンジンの燃焼状態が変化することになるので、エンジンの出力トルクが大きく変化し得る。その結果、変速ショックが生じ、ドライバビリティが損なわれてしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＶＶＴ機構が設けられたエンジンを備えたハイブリッド車両において、手動による変速操作が行なわれた場合の変速ショックを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある局面に従うハイブリッド車両は、内燃機関と、動力伝達部と、回転電機と、制御装置とを備える。内燃機関は、吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変更可能に構成される。動力伝達部は、内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に伝達する。回転電機は、駆動軸に動力を出力する。制御装置は、手動による変速操作により、段階的に変速比を変更可能な手動変速モードを有する。制御装置は、手動変速モードにおいて、上記変速操作に基づき内燃機関の動作点が変化している間は開閉タイミングの変更を禁止し、上記変速操作に基づく動作点の変化が完了すると開閉タイミングの変更を許可する。
【０００９】
本発明の他の局面に従うハイブリッド車両の制御方法において、ハイブリッド車両は、吸気バルブおよび排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変更可能に構成された内燃機関と、内燃機関からの動力の少なくとも一部を駆動軸に伝達する動力伝達部と、駆動軸に動力を出力する回転電機とを備える。ハイブリッド車両は、手動による変速操作により、段階的に変速比を変更可能な手動変速モードを有する。制御方法は、手動変速モードにおいて、変速操作に基づき内燃機関の動作点が変化している間は、開閉タイミングの変更を禁止するステップと、上記変速操作に基づく動作点の変化が完了すると、開閉タイミングの変更を許可するステップとを含む。
【００１０】
好ましくは、上記回転電機は、第１の回転電機である。ハイブリッド車両は、内燃機関の動力を用いて発電可能に構成された第２の回転電機をさらに備える。動力伝達部は、遊星歯車機構であり、内燃機関の出力軸に連結されたキャリアと、第１の回転電機の回転軸に連結されたリングギヤと、第２の回転電機の回転軸に連結されたサンギヤとを含む。
【００１１】
上記構成および方法によれば、手動による変速操作に基づき内燃機関の動作点が短い時間に変化したとしても、動作点が変化している間は開閉タイミングの変更が禁止される。これにより、開閉タイミングの変化に起因して内燃機関の出力トルクが大きく変化することが抑制されるので、変速ショックを抑制することができる。また、内燃機関の動作点の変化が完了すると開閉タイミングの変更が許可されることにより、変速ショックを緩和してドライバビリティの低下を抑制しつつ、燃費の向上またはエミッションの改善等を図ることができる。
【００１２】
好ましくは、制御装置は、内燃機関の回転速度、内燃機関の出力トルク、および内燃機関の動力のうちの少なくとも１つに基づいて、内燃機関の動作点の変化の完了を判定する。
【００１３】
内燃機関の動作点は、内燃機関の回転速度と出力トルクとの組合せとして表される。また、内燃機関の動力は、内燃機関の回転速度と出力トルクとの積から算出される。したがって、内燃機関の回転速度、出力トルク、および動力の３つパラメータのうちの少なくとも２つを用いれば、内燃機関の動作点を一意に特定することができるので、動作点の変化の完了を判定することができる。
【００１４】
さらに、上記構成によれば、制御装置は、上記３つのパラメータのうちのいずれか１つのみを用いて、動作点の変化の完了を推定することもできる。つまり、制御装置は、演算に１つのパラメータのみを用い、そのパラメータが所定の目標値に到達すると、動作点の変化が完了したと推定する。このように、演算に用いられるパラメータ数を少なくすることで、制御装置の演算量を削減することができる。
【００１５】
好ましくは、内燃機関は、電動アクチュータ（たとえばモータ）を用いて上記開閉タイミングを変更する。
【００１６】
電動アクチュエータを用いた可変バルブタイミング機構（電動ＶＶＴ機構）は、油圧式の機構と比べて、目標バルブタイミングに対する実際のバルブタイミングの応答性が高い。そのため、内燃機関の動作点の変化に迅速に追従するので、内燃機関の出力トルクの変化により生じる変速ショックが顕著になりやすい。上記構成によれば、電動ＶＶＴ機構が設けられたエンジンを備えるハイブリッド車両において、変速ショックを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＶＶＴ機構が設けられたエンジンを備えたハイブリッド車両において、手動による変速操作が行なわれた場合の変速ショックを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】エンジンの詳細な構成を示す図である。
【図３】吸気バルブの開閉タイミングの制御の一例を示す図である。
【図４】動力分割機構を用いた変速制御を説明するための共線図である。
【図５】図１に示すＥＣＵおよびシフト操作装置の構成を示す図である。
【図６】エンジン動作点の変化を自動変速モードと手動変速モードとの間で比較するための図である。
【図７】手動変速モードにおける車速と車両トルクとの関係を、電動ＶＶＴ機構と油圧式ＶＶＴ機構との間で比較するための図である。
【図８】比較例におけるエンジンの制御を説明するためのタイムチャートである。
【図９】本実施の形態におけるエンジンの制御を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】本実施の形態におけるエンジンの制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２０】
＜ハイブリッド車両の全体構成＞
図１は、本実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、車両１は、エンジン１００と、第１モータジェネレータ（ＭＧ：Motor  Generator）１０と、動力分割機構２５０と、第２ＭＧ２０と、駆動輪３５０と、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power  Control  Unit）２００と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System  Main  Relay）１６０と、バッテリ１５０と、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic  Control  Unit）３００とを備える。
【００２１】
車両１は、エンジン１００および第２ＭＧ２０の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行可能である。エンジン１００は、たとえばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン等の内燃機関を含んで構成される。エンジン１００は、第１ＭＧ１０のクランキングにより始動されると、動力分割機構２５０を介して、駆動輪３５０および第１ＭＧ１０のうちの少なくとも一方に動力を供給する。
【００２２】
エンジン１００には、吸気バルブ４１０の開閉タイミングを変更するための電動ＶＶＴ機構１０５が設けられている。電動ＶＶＴ機構１０５は、車両１の走行状況、エンジン１００の始動性、あるいはエミッション等に応じて、ＥＣＵ３００により制御される。エンジン１００および電動ＶＶＴ機構１０５の構成については、図２および図３を参照して詳細に説明する。
【００２３】
第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０の各々は交流回転電機であり、たとえば三相交流永久磁石型同期モータである。第１ＭＧ１０は、動力分割機構２５０を介して受けるエンジン１００の動力を用いて発電し得る。たとえばバッテリ１５０のＳＯＣ（State  Of  Charge）が所定の下限値に到達すると、エンジン１００が始動されて第１ＭＧ１０により発電が行なわれる。第１ＭＧ１０によって発電された電力は、ＰＣＵ２００により電圧変換され、バッテリ１５０に蓄えられたり、第２ＭＧ２０に直接供給されたりする。
【００２４】
第２ＭＧ２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力、および第１ＭＧ１０によって発電された電力のうちの少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。第２ＭＧ２０の駆動力は、プロペラシャフト６５０を介して駆動輪３５０に与えられる。なお、第１ＭＧ１０は本発明に係る「他の回転電機」に対応し、第２ＭＧ２０は本発明に係る「回転電機」に対応する。
【００２５】
動力分割機構（動力伝達部）２５０は、エンジン１００が発生する駆動力を、駆動輪３５０を駆動するための動力と、第１ＭＧ１０を駆動するための動力とに分割可能に構成される。動力分割機構２５０は、たとえば、サンギヤＳと、リングギヤＲと、ピニオンギヤＰと、キャリアＣとを含む遊星歯車機構である。サンギヤＳは、第１ＭＧ１０のロータ（回転軸）６１０に連結される。リングギヤＲは、第２ＭＧ２０のロータ（回転軸）６２０に連結される。ピニオンギヤＰは、サンギヤＳとリングギヤＲとに噛合する。キャリアＣは、ピニオンギヤＰが自転かつ公転できるようにピニオンギヤＰを保持するとともに、エンジン１００のクランクシャフト（出力軸）１１０に連結される。
【００２６】
ＰＣＵ２００は、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて、第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０を駆動するための駆動装置である。ＰＣＵ２００は、バッテリ１５０と第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０との間で電圧を変換するためのインバータ（図示せず）を含む。ＰＣＵ２００は、バッテリ１５０と上記インバータとの間で直流電圧を昇圧または降圧するためのコンバータ（図示せず）をさらに含んでもよい。
【００２７】
ＳＭＲ１６０は、ＰＣＵ２００とバッテリ１５０との間に電気的に接続される。ＳＭＲ１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて、ＰＣＵ２００とバッテリ１５０との間の電力の供給と遮断とを切り替える。
【００２８】
バッテリ１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばニッケル水素電池もしくはリチウムイオン電池等の二次電池、または電気二重層キャパシタ等のキャパシタを含んで構成される。
【００２９】
ＥＣＵ３００は、ＨＶ−ＥＣＵ３１０と、エンジンＥＣＵ３２０と、ＭＧ−ＥＣＵ３３０とを含む（図２および図５参照）。各ＥＣＵは、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、記憶装置と、入出力バッファ等とを含んで構成される。ＥＣＵ３００は、各種センサからの入力信号に基づいて制御信号を出力することによって各機器を制御する。
【００３０】
具体的には、ＥＣＵ３００には、エンジン回転速度センサ１０２、レゾルバ１２，２２、車速センサ６５２、アクセル開度センサ５１０、シフトポジションセンサ５５０などからの信号が入力される。
【００３１】
エンジン回転速度センサ１０２は、エンジン１００の回転速度（エンジン回転速度）Ｎｅを検出する。レゾルバ１２は、第１ＭＧ１０の回転速度（ＭＧ１回転速度）Ｎｍ１を検出する。レゾルバ２２は、第２ＭＧ２０の回転速度（ＭＧ２回転速度）Ｎｍ２を検出する。車速センサ６５２は、プロペラシャフト６５０の回転速度（プロペラシャフト回転速度）Ｎｐを検出する。各センサは、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、各センサの検出結果に基づいて、車両１のハイブリッドシステム（エンジン１００、第１ＭＧ１０および第２ＭＧ２０）を制御する。また、ＥＣＵ３００は、プロペラシャフト回転速度Ｎｐから車速Ｖを算出する。
【００３２】
アクセル開度センサ５１０は、ユーザによるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃを検出して、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて、駆動輪３５０に出力すべきトルク（要求トルク）を算出するとともに、その要求トルクに対応する車両１への要求駆動力を設定する。
【００３３】
車両１は、変速モードとして、自動変速モードおよび手動変速モードを有する。車両１には、ユーザが変速モードを切り替えたり、手動変速モードにおいてユーザが変速段Ｘを選択したりするためのシフト操作装置５２０が設けられている。シフトポジションセンサ５５０は、ユーザによる変速操作を検出して、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、シフトポジションセンサ５５０の検出結果に基づいて、車両１の変速制御を実行する。この変速制御については図３〜図７を参照して詳細に説明する。
【００３４】
＜エンジンの構成＞
図２は、エンジン１００の詳細な構成を示す図である。図２を参照して、エンジン１００への吸入空気量は、スロットルモータ４０２を駆動源とするスロットルバルブ４０４によって調整される。スロットル開度センサ４０６は、スロットル開度θｔｈを検出して、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。
【００３５】
インジェクタ４０８は吸気ポートに燃料を噴射する。吸気ポートにて燃料と空気とが混合された混合気は、吸気バルブ４１０が開くことによってシリンダ４３０内へ導入される。シリンダ４３０内の混合気は、点火プラグ４３２により着火されて燃焼する。混合気の燃焼によりピストン４４０が押し下げられ、クランクシャフト１１０が回転する。燃焼後の混合気（排気ガス）は、排気通路４５０に設けられた触媒４５２，４５４によって浄化された後、車外に排出される。
【００３６】
シリンダ４３０の頭頂部（シリンダヘッド）には、シリンダ４３０に導入される空気の量および導入時期を調整するための吸気バルブ４１０と、シリンダ４３０から排出される排気ガスの量および排出時期を調整するための排気バルブ４２０とが設けられている。吸気バルブ４１０および排気バルブ４２０の開閉は電動ＶＶＴ機構１０５によって制御される。電動ＶＶＴ機構１０５は、吸気側カムシャフト４１２と、排気側カムシャフト４２２と、カムスプロケット（図示せず）と、電動アクチュエータ４６０とを含む。電動アクチュエータ４６０は、モータであってもソレノイドであってもよい。
【００３７】
吸気側カムシャフト４１２および排気側カムシャフト４２２の各々は、その回転軸の方向がクランクシャフト１１０の軸方向と平行となるようにシリンダヘッドに設けられている。吸気側カムシャフト４１２には、複数のカム４１４（図２では１つのみを示す）が所定の間隔で固定されている。吸気側カムシャフト４１２が回転すると、各気筒に設けられた吸気バルブ４１０がカム４１４によって開閉される。同様に、排気側カムシャフト４２２が回転すると、各気筒に設けられた排気バルブ４２０がカム４２４によって開閉される。
【００３８】
カムスプロケットは、吸気側カムシャフト４１２および排気側カムシャフト４２２の各々の一方端に設けられている。各カムスプロケットには同一のタイミングチェーン（図示せず）が巻き掛けられている。このタイミングチェーンは、クランクシャフト１１０に設けられたタイミングロータ（図示せず）にも巻き掛けられている。そのため、吸気側カムシャフト４１２と排気側カムシャフト４２２とクランクシャフト１１０とは、タイミングチェーンによって同期して回転する。
【００３９】
カム角センサ４７６は、吸気側カムシャフト４１２に設けられたカム４１４の位置と、排気側カムシャフト４２２に設けられたカム４２４の位置とを検出して、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。クランク角センサ４７８は、クランクシャフト１１０の回転速度（＝エンジン回転速度Ｎｅ）およびクランクシャフト１１０の回転角度（クランク角）ＣＡを検出して、その検出結果をＥＣＵ３００に出力する。
【００４０】
ＥＣＵ３００は、カム角センサ４７６およびクランク角センサ４７８による検出結果に基づいて、電動アクチュエータ４６０のフィードバック制御を実行することにより、吸気バルブ４１０の開閉タイミングを変化させる。これにより、燃費を向上したりエミッションを改善したりすることができる。
【００４１】
図３は、吸気バルブ４１０の開閉タイミングの制御の一例を示す図である。図３の縦軸は吸気バルブ４１０のバルブ変位量を表し、横軸はクランク角ＣＡを表す。
【００４２】
図２および図３を参照して、波形ＥＸに示すように、クランク角ＣＡが増加するに従って排気バルブ４２０が開き、排気バルブ４２０のバルブ変位量がピークに到達した後に排気バルブ４２０が閉じる。その後、波形ＩＮ１に示すように、吸気バルブ４１０が開き、吸気バルブ４１０のバルブ変位量がピークに到達した後に吸気バルブ４１０が閉じる。
【００４３】
吸気バルブ４１０の「バルブ変位量」とは、吸気バルブ４１０が閉じた状態からの吸気バルブ４１０の変位量を意味する。吸気バルブ４１０の開度がピークに達したときのバルブ変位量を「リフト量」と言い、吸気バルブ４１０が開いてから閉じるまでのクランク角を「作用角」と言う。
【００４４】
本実施の形態において、電動ＶＶＴ機構１０５は、電動アクチュエータ４６０を用いて、吸気バルブ４１０のリフト量および作用角を維持した状態で吸気バルブ４１０の開閉タイミングを変化させる。すなわち、電動ＶＶＴ機構１０５は、波形ＩＮ１と波形ＩＮ２との間で波形形状を維持した状態で、吸気バルブ４１０の開閉タイミングを変化させる。クランク角ＣＡ（０）が波形ＩＮ１にてバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ４１０の開弁タイミングに対応し、クランク角ＣＡ（１）が波形ＩＮ２にてバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ４１０の開弁タイミングに対応する。
【００４５】
以下の説明において、クランク角ＣＡ（０）からクランク角ＣＡ（１）の方向に開閉タイミングを変更することを、開閉タイミングを「遅角する」と言う。反対に、クランク角ＣＡ（１）からクランク角ＣＡ（０）の方向に開閉タイミングを変更することを、開閉タイミングを「進角する」という。本実施の形態では、クランク角ＣＡ（０）が最進角の開弁タイミングであり、クランク角ＣＡ（１）が最遅角の開弁タイミングである。最遅角の開弁タイミングを基準とした場合の吸気バルブ４１０の開弁タイミングの変更量に相当するクランク角を進角量φで表す。
【００４６】
なお、本実施の形態では吸気バルブ４１０の開閉タイミングのみを変更可能な構成について説明するが、吸気バルブ４１０に代えて、排気バルブ４２０の開閉タイミングが変更可能であってもよい。あるいは、吸気バルブ４１０および排気バルブ４２０の両方の開閉タイミングが変更可能であってもよい。また、電動ＶＶＴ機構１０５は、進角量φに加えて、リフト量および作用角の一方または両方が変更可能に構成されていてもよい。
【００４７】
＜変速制御＞
車両１では動力分割機構２５０が電気式の無段変速機として機能することにより、変速制御が実現される。
【００４８】
図４は、動力分割機構２５０を用いた変速制御を説明するための共線図である。図１および図４を参照して、動力分割機構２５０が図１にて説明した構成を有することによって、ＭＧ１回転速度Ｎｍ１（＝サンギヤＳの回転速度）と、エンジン回転速度Ｎｅ（＝キャリアＣの回転速度）と、ＭＧ２回転速度Ｎｍ２（＝リングギヤＲの回転速度）とは、共線図上において直線で結ばれる関係を有する。
【００４９】
この関係を利用すれば、エンジン回転速度ＮｅおよびＭＧ１回転速度Ｎｍ１を調整することによって、車速Ｖ（またはプロペラシャフト回転速度Ｎｐ）および車両トルクＴｐ（＝Ｔｅ＋Ｔｍ１＋Ｔｍ２）に依存することなく、ＭＧ２回転速度Ｎｍ２に対するエンジン回転速度Ｎｅの比（変速比）を変更することができる。言い換えると、ＥＣＵ３００は、エンジン１００およびＰＣＵ２００を制御することによって、変速比を変更することができる。
【００５０】
図５は、ＥＣＵ３００およびシフト操作装置５２０の構成を示す図である。図１、図２および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、上述のようにＨＶ−ＥＣＵ３１０と、エンジンＥＣＵ３２０と、ＭＧ−ＥＣＵ３３０とを含む。
【００５１】
ＨＶ−ＥＣＵ３１０のメモリ（図示せず）には、車両１の要求駆動力を算出するためのマップが格納されている。ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、このマップを参照することにより、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖから要求駆動力を設定する。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、設定された要求駆動力に基づいて、エンジン回転速度Ｎｅの指令値（目標エンジン回転速度）Ｎｅ＊と、エンジントルクＴｅの指令値（目標エンジントルク）Ｔｅ＊とをエンジンＥＣＵ３２０に出力する。
【００５２】
エンジンＥＣＵ３２０は、ＨＶ−ＥＣＵ３１０からの各指令値に従ってエンジン１００を制御する。具体的には、エンジンＥＣＵ３２０は、目標エンジン動作点（目標エンジン回転速度Ｎｅ＊と目標エンジントルクＴｅ＊との組合せ）にてエンジン１００が運転されるように、スロットル開度θｔｈ、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量を制御する。
【００５３】
さらに、エンジンＥＣＵ３２０のメモリ（図示せず）には、吸気バルブ４１０の進角量φをエンジン動作点に応じて決定するためのマップが予め格納されている。エンジンＥＣＵ３２０は、このマップを参照することにより、吸気バルブ４１０の進角量φを決定する。そして、エンジンＥＣＵ３２０は、決定された進角量φに応じて吸気バルブ４１０の開閉タイミングが進角または遅角されるように、電動アクチュエータ４６０を制御する。
【００５４】
また、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ＰＣＵ２００を制御するための指令値をＭＧ−ＥＣＵ３３０に出力する。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ＭＧ１回転速度Ｎｍ１の指令値（目標ＭＧ１回転速度）Ｎｍ１＊と、第１ＭＧ１０の出力トルク（ＭＧ１トルク）の指令値（目標ＭＧ１トルク）Ｔｍ１＊と、第２ＭＧ２０の出力トルク（ＭＧ２トルク）の指令値（目標ＭＧ２トルク）Ｔｍ２＊とをＭＧ−ＥＣＵ３３０に出力する。ＭＧ−ＥＣＵ３３０は、各指令値に従ってＰＣＵ２００を制御する。
【００５５】
車両１は、シフト操作装置５２０として、レバー切替装置５３０と、ステアリングホイール５４０に設けられたパドルスイッチ５４２，５４４とを含む。レバー切替装置５３０のシフトゲートには、パーキング（Ｐ）位置、リバース（Ｒ）位置、ニュートラル（Ｎ）位置、ドライブ（Ｄ）位置、およびシーケンシャルシフト（Ｓ）位置が形成されている。また、シフトゲートにはＳ位置を中立位置として、車両前方側のプラス（＋）位置と、車両後方側のマイナス（−）位置とが設けられている。
【００５６】
ユーザが所望の位置へシフトレバー（図示せず）を変位させると、シフトポジションセンサ５５０は、シフトレバーの位置（レンジ位置）を検出して、その検出結果をＨＶ−ＥＣＵ３１０に出力する。ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、シフトレバーがＤ位置に操作されると自動変速モードを選択し、シフトレバーがＳ位置に操作されると手動変速モードを選択する。
【００５７】
図６は、エンジン動作点の変化を自動変速モードと手動変速モードとの間で比較するための図である。図６の横軸はエンジン回転速度Ｎｅを表し、縦軸はエンジントルクＴｅを表す。
【００５８】
図５および図６を参照して、自動変速モードにおいて、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて要求駆動力を設定する。さらに、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、要求駆動力と車速Ｖとに基づいて、エンジン１００への要求パワーＰｅを算出する。
【００５９】
車両１では、自動変速モードにおいて動力分割機構２５０が無段変速機として機能するので、車両１の要求駆動力を確保しつつ、エンジン動作点を自由に変化させることができる。そのため、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、燃費が最適化された状態でエンジン１００を運転するための最適燃費線Ｌと、要求パワーＰｅの等パワー線Ｍとの交点Ｋ０を目標エンジン動作点として設定する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、基本的には最適燃費線Ｌ上でエンジン動作点が変化するように、車両１のハイブリッドシステムを制御する。このとき、動力分割機構２５０の変速比は無段階（連続的）に制御される。
【００６０】
これに対し、手動変速モードでは、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ユーザによる変速操作に応じてエンジン動作点が段階的（離散的）に変化するように車両１のハイブリッドシステムを制御する。これにより、有段変速機の変速段に相当する擬似的な変速段を成立させることができる。
【００６１】
より詳細に説明すると、車両１の加速中にユーザによりシフトレバーがプラス位置に向けて操作される度に、あるいはパドルスイッチ５４２（＋で示す）が操作される度に、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、エンジン回転速度Ｎｅを減少させるようにハイブリッドシステムを制御する。たとえばＨＶ−ＥＣＵ３１０は、ＭＧ−ＥＣＵ３３０への指令値を調整してＭＧ１回転速度Ｎｍ１を減少させることによって、エンジン回転速度Ｎｅを減少させる。これにより、動力分割機構２５０の変速比が段階的に減少するので、擬似的なシフトアップが実現される。
【００６２】
一方、車両１の減速中にシフトレバーがマイナス位置に向けて操作される度に、あるいはパドルスイッチ５４４（−で示す）が操作される度に、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、エンジン回転速度Ｎｅが増加するようにハイブリッドシステムを制御する。これにより、動力分割機構２５０の変速比が段階的に増加するので、擬似的なシフトダウンが実現される。なお、変速段の段数は複数段であれば特に限定されるものではないが、本実施の形態では４段である場合を例に説明する。
【００６３】
ここで、一例として、手動変速モードにおいて３速が選択されており、エンジン動作点はＫ３であるものとする。この状態からシフトアップ操作が行なわれると、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、４速に対応する目標エンジン動作点としてＫ４を設定して、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊および目標エンジントルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ３２０に出力する。エンジンＥＣＵ３２０は、エンジン動作点がＫ３からＫ４に向けて変化している間の各時刻において、メモリに格納されたマップを参照して、吸気バルブ４１０の進角量φを決定する。
【００６４】
手動変速モードでは、自動変速モードと比べて、エンジン動作点の短い時間での変化が生じやすいので、進角量φが大きく変化し得る。そうすると、エンジン１００の燃焼状態が大きく変化して、エンジントルクＴｅが大きく変化し得る。
【００６５】
目標エンジン動作点および進角量φの双方をＨＶ−ＥＣＵ３１０が決定する構成であれば、進角量φが大きく変化しない範囲で目標エンジン動作点を設定することも考えられる。しかし、進角量φを決定するためのマップはエンジンＥＣＵ３２０により保持されているため、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、エンジン動作点の変化に伴う進角量φの変化を予測できず、それゆえエンジントルクＴｅがどのように変化するかを予測することもできない可能性が高い。
【００６６】
また、車両１のように、クランクシャフト１１０とプロペラシャフト６５０との間にエンジントルクＴｅの変化を吸収可能に構成された装置（たとえばトルクコンバータ）が設けられていない構成においては、エンジントルクＴｅの変化がプロペラシャフト６５０へと直接伝達されるので、車両トルクＴｐが大きく変化する可能性がある。その結果、変速に伴うショック（衝撃あるいは振動）が生じ、ドライバビリティが損なわれてしまうおそれがある。
【００６７】
図７は、手動変速モードにおける車速Ｖと車両トルクＴｐとの関係を、電動ＶＶＴ機構と油圧式ＶＶＴ機構との間で比較するための図である。図７の横軸は車速Ｖを表し、縦軸は車両トルクＴｐを表す。図７の下段には、３速から４速へのシフトアップ時における車両トルクＴｐの変化が拡大して示されている。
【００６８】
図７を参照して、ＶＶＴ機構が油圧式の場合、油圧の変化にはある程度の時間を要するので、一点鎖線で示すように、エンジントルクＴｅの変化（および、それによる車両トルクＴｐの変化）は比較的緩やかである。これに対し、電動ＶＶＴ機構は一般に、油圧式ＶＶＴ機構と比べて高い応答性を有する。そのため、電動ＶＶＴ機構１０５がエンジン１００に設けられている場合には、実線で示すように、車両トルクＴｐの変化がより急激になる可能性がある。このように、電動ＶＶＴ機構が設けられている場合、変速ショックが特に生じやすい。
【００６９】
そこで、本実施の形態によれば、手動変速モードにおいて変速操作に基づきエンジン動作点が変化している間は吸気バルブ４１０の開閉タイミングの変更を禁止し、エンジン動作点の変化が完了すると開閉タイミングの変更を許可する構成を採用する。より具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ３１０は、手動変速モードにおいて変速操作があった場合、進角量φの変更の禁止要求（進角禁止要求）をエンジンＥＣＵ３２０に出力し、エンジン動作点の変化が完了すると、進角禁止要求の出力を止める。エンジンＥＣＵ３２０は、進角禁止要求を受けている間は進角量φを固定し、進角禁止要求がなくなるのを待って進角量φの変更を開始する。
【００７０】
本実施の形態におけるエンジン１００の制御の理解が容易になるように、進角禁止要求がオフに維持される比較例と、本実施の形態とを対比して説明する。なお、比較例に係る車両の構成は、本実施の形態に係る車両１の構成（図１および図２参照）と同等であるため、説明は繰り返さない。
【００７１】
図８は、比較例におけるエンジン制御を説明するためのタイムチャートである。図８および後述する図９において、横軸は経過時間を表す。縦軸は、上から順に選択された変速段Ｘ、エンジン回転速度Ｎｅ、進角禁止要求のオン／オフ、吸気バルブの進角量φ、およびエンジントルクＴｅを表す。
【００７２】
図８を参照して、時刻ｔ１１において、変速段の３速から４速へのシフトアップが行なわれる場合を考える。時刻ｔ１１までは変速段は３速であり、車両１が加速されるに従ってエンジン回転速度Ｎｅが増加する。時刻ｔ１１において、ユーザにより４速へのシフトアップ操作が行なわれると、わずかな時間遅れΔｔの後、エンジン回転速度Ｎｅの減少が始まる。すなわち、エンジン動作点の変化が開始される。その後、時刻ｔ１２においてエンジン動作点の変化が完了する。
【００７３】
比較例では、エンジン動作点が変化している間（時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間）も進角禁止要求はオフであるため、進角量φの変更が許可されている。そのため、エンジン動作点が変化した場合に進角量φの短時間での変化が生じ、エンジントルクＴｅが大きく変化する可能性がある。その結果、変速ショックが生じてドライバビリティが損なわれてしまう可能性がある。
【００７４】
図９は、本実施の形態におけるエンジン１００の制御を説明するためのタイムチャートである。図８を参照して、時刻ｔ２１までの制御は、比較例のタイミングチャートにおける時刻ｔ１１までの制御と同等であるため、説明は繰り返さない。
【００７５】
時刻ｔ２１において、ユーザによる３速から４速へのシフトアップ操作が行なわれると、進角禁止要求がオンに設定される。進角禁止要求は、時刻ｔ２１から、エンジン動作点の変化が完了する時刻ｔ２２までの間、オンに維持される。そうすると、シフトアップ操作に伴いエンジン回転速度Ｎｅが減少しても（エンジン動作点が変化しても）、進角量φの変更が禁止され、進角量φは時刻ｔ２１における値に固定される。これにより、進角量φの変化に起因するトルクＴｅの変化が生じなくなるので、変速ショックを抑制してドライバビリティを向上させることができる。
【００７６】
さらに、時刻ｔ２２においてエンジン動作点の変化が完了すると、進角禁止要求はオンからオフに切り替えられ、進角量φの変更の制限が解除される。これにより、進角量φがエンジン動作点に応じて設定されるようになる。このように、適切なタイミングで進角量φの制限を解除することで、変速ショックを抑制しつつ、燃費の向上またはエミッションの改善等を実現することができる。
【００７７】
なお、進角量φの変更の制限が解除された時刻ｔ２２直後は、エンジン動作点の不連続の変化（たとえば図６に示すＫ３からＫ４への変化）によって進角量φが大きく変化する可能性がある。そのため、進角量φが緩やかに変化するように、たとえば実験またはシミュレーションの結果から適合により求められた最適値を進角量φとして設定することが好ましい。
【００７８】
また、図６〜図９では３速から４速へのシフトアップを例に説明したが、本発明が適用可能な変速制御はこれに限定されるものではない。他の変速段でのシフトアップが行なわれる場合、あるいはシフトダウンが行なわれる場合にも本発明は適用可能である。また、図８および図９に示す進角量φおよびエンジントルクＴｅの変化の様子は一例に過ぎず、車両１の運転状況に応じて様々な変化が生じ得る。
【００７９】
図１０は、本実施の形態におけるエンジン１００の制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、車両１の走行中に、所定の条件成立時あるいは所定の期間経過毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、以下では説明の簡略化のため、ＥＣＵ３００の各構成要素（図５に示すＨＶ−ＥＣＵ３１０等）に代えて、ＥＣＵ３００を用いて説明する。このフローチャートの各ステップ（Ｓと略す）は、基本的にはＥＣＵ３００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ３００内に作製されたハードウェア（電子回路）によって実現されてもよい。
【００８０】
図１、図２、図５および図１０を参照して、Ｓ１０において、ＥＣＵ３００は、アクセル開度センサ５１０からアクセル開度Ａｃｃを取得するとともに、車速センサ６５２の検出結果を用いて車速Ｖを算出する。
【００８１】
Ｓ２０において、ＥＣＵ３００は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて、要求駆動力を設定する。さらに、ＥＣＵ３００は、要求駆動力と車速Ｖとに基づいて、要求パワーＰｅを算出する。
【００８２】
Ｓ３０において、ＥＣＵ３００は、シフトポジションセンサ５５０によって検出されたレンジ位置に基づいて、現在の変速モードが手動変速モードであるか否かを判定する。
【００８３】
自動変速モードが選択されている場合（Ｓ３０においてＮＯ）、すなわちレンジ位置がＤ位置の場合、ＥＣＵ３００は処理をＳ２００に進め、図６にて説明した自動変速モードに従って車両１のハイブリッドシステムを制御する。すなわち、ＥＣＵ３００は、目標エンジン動作点を設定するとともに、ＰＣＵ２００を制御するための各指令値（目標ＭＧ１回転速度Ｎｍ１＊、目標ＭＧ１トルクＴｍ１＊、および目標ＭＧ２トルクＴｍ２＊）を設定する。
【００８４】
なお、各指令値は、たとえば以下のように設定することができる。目標エンジン回転速度Ｎｅ＊は、図６にて説明したように最適燃費線Ｌ上に設定される。目標エンジントルクＴｅ＊は、要求パワーＰｅを目標エンジン回転速度Ｎｅ＊で除算することにより設定される。また、目標ＭＧ１回転速度Ｎｍ１＊は、共線図（図４参照）に示される関係を用いて、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊と、現在のＭＧ２回転速度Ｎｍ２と、動力分割機構２５０のギヤ比（＝サンギヤＳの歯数／リングギヤＲの歯数の比）ρとに基づいて設定される。目標ＭＧ１トルクＴｍ１＊は、目標ＭＧ１回転速度Ｎｍ１＊と、現在のＭＧ１回転速度Ｎｍ１とに基づいて設定される。さらに、目標ＭＧ２トルクＴｍ２＊は、目標エンジントルクＴｅ＊と、目標ＭＧ１トルクＴｍ１＊と、動力分割機構２５０のギヤ比ρとに基づいて設定される。その後、ＥＣＵ３００は処理をメインルーチンへと戻す。
【００８５】
これに対し、手動変速モードが選択されている場合（Ｓ３０においてＹＥＳ）、すなわちレンジ位置がＳ位置の場合、ＥＣＵ３００は処理をＳ４０に進める。Ｓ４０において、ＥＣＵ３００は、Ｓ２０にて設定した要求駆動力に基づいて、目標エンジン動作点を設定する。たとえば、変速段毎に変速比を予め設定しておけば、現在の変速段Ｘに対応する変速比と車速Ｖとに基づいて、目標エンジン回転速度Ｎｅ＊を設定することができる。
【００８６】
Ｓ５０において、ＥＣＵ３００は、ユーザの手動による変速操作があるか否かを判定する。具体的には、シフトレバーがＳ位置からプラス位置もしくはマイナス位置に向けて操作されたこと、あるいはパドルスイッチ５４２，５４４が操作されたことが検出された場合に、手動による変速操作があったと判定される。手動による変速操作がない場合（Ｓ５０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は処理をメインルーチンへと戻す。
【００８７】
一方、手動による変速操作があった場合（Ｓ５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、変速後の変速段（シフトアップの場合、Ｘ＋１、シフトダウンの場合、Ｘ−１）を設定する（Ｓ６０）。さらに、ＥＣＵ３００は、変更後の変速段と車速Ｖとに基づいて、変速後の目標エンジン動作点を設定する（Ｓ７０）。
【００８８】
Ｓ８０において、ＥＣＵ３００は、吸気バルブ４１０の進角量φの変更を禁止する。その後、Ｓ７０にて設定された目標エンジン動作点に向けてエンジン動作点の変化が開始される。
【００８９】
Ｓ９０において、ＥＣＵ３００は、エンジン動作点の変化が完了したか否かを判定する。この判定は、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジントルクＴｅ、およびエンジンパワーのうちの少なくとも１つに基づいて行なうことができるが、詳細については後述する。
【００９０】
ＥＣＵ３００は、エンジン動作点が変化している間（Ｓ９０においてＮＯ）、進角量φの変更を禁止し、エンジン動作点の変化が完了すると（Ｓ９０においてＹＥＳ）、進角量φの変更の禁止を解除する（Ｓ１００）。その後、ＥＣＵ３００は処理をメインルーチンへと戻す。
【００９１】
以上のように、本実施の形態によれば、エンジン動作点が変化している間は進角量φの変更が禁止される。これにより、進角量φの変化に起因するトルクＴｅの変化が生じなくなるので、変速ショックを抑制してドライバビリティを向上させることができる。また、エンジン動作点の変化が完了すると進角量φの変更の禁止を解除（許可）することにより、変速ショックを緩和してドライバビリティの低下を抑制しつつ、燃費の向上またはエミッションの改善等を図ることができる。
【００９２】
ここで、Ｓ９０におけるエンジン動作点の変化が完了したか否かの判定手法について説明する。図６にて示したように、エンジン動作点は、エンジン回転速度ＮｅおよびエンジントルクＴｅを座標軸とする座標平面上の点として表される。また、エンジンパワーは、エンジン回転速度ＮｅとエンジントルクＴｅとの積に比例するため、座標平面上の等パワー線Ｍにより表される。したがって、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジントルクＴｅ、およびエンジンパワーの３つのパラメータのうちの少なくとも２つが定まれば、エンジン動作点は一意に特定される。よって、２つまたは３つのパラメータを用いれば、エンジン動作点が目標エンジン動作点に到達したか否かを判定することができる。
【００９３】
さらに、本実施の形態によれば、上記３つのパラメータのうちのいずれか１つのみを用いて、エンジン動作点の変化の完了を推定することができる。つまり、ＥＣＵ３００は、演算に１つのパラメータのみ（たとえばエンジン回転速度Ｎｅのみ）を用い、そのパラメータが所定の目標値（目標エンジン回転速度Ｎｅ＊）に到達すると、エンジン動作点の変化が完了したと推定する。このように、演算に用いられるパラメータ数を少なくすることで、ＥＣＵ３００の演算量を削減することができる。
【００９４】
なお、本実施の形態では、吸気バルブ４１０の開閉タイミング（進角量φ）の変更を「禁止」する構成について説明した。しかし、開閉タイミングの変更の禁止に代えて、変更を制限してもよい。たとえば、手動による変速操作があった場合には、変速操作がない場合と比べて、進角量φを小さく設定してもよい。また、たとえば変速操作があった場合には、変速操作がない場合と比べて、吸気バルブ４１０の開閉タイミングの進角速度（単位時間当たりの進角量φの変化量）を小さく設定してもよい。
【００９５】
本実施の形態では、複数のＥＣＵにより車両１に含まれる各機器を制御するものとして説明するが、１つに統合されたＥＣＵによって各機器を制御してもよい。
【００９６】
また、クランクシャフト１１０とプロペラシャフト６５０との間にトルクコンバータが設けられていないと説明した。しかし、ロックアップクラッチ付トルクコンバータが設けられている構成であれば、本発明を適用可能である。
【００９７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９８】
１  車両、１０  第１モータジェネレータ（ＭＧ）、２０  第２ＭＧ、１００  エンジン、１０５  電動ＶＶＴ機構、１１０  クランクシャフト、１５０  バッテリ、１６０  システムメインリレー（ＳＭＲ）、２００  パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、２５０  動力分割機構、Ｃ  キャリア、Ｐ  ピニオンギヤ、Ｒ  リングギヤ、Ｓ  サンギヤ、３００  電子制御装置（ＥＣＵ）、３１０  ＨＶ−ＥＣＵ、３２０  エンジンＥＣＵ、３３０  ＭＧ−ＥＣＵ、３５０  駆動輪、４０２  スロットルモータ、４０４  スロットルバルブ、４０６  スロットル開度センサ、４０８  インジェクタ、４１０  吸気バルブ、４１２  吸気側カムシャフト、４１４，４２４  カム、４２０  排気バルブ、４２２  排気側カムシャフト、４３０  シリンダ、４３２  点火プラグ、４４０  ピストン、４５０  排気通路、４５２，４５４  触媒、４６０  電動アクチュエータ、４７６  カム角センサ、４７８  クランク角センサ、５１０  アクセル開度センサ、５２０  シフト操作装置、５３０  レバー切替装置、５４０  ステアリングホイール、５４２，５４４  パドルスイッチ、５５０  シフトポジションセンサ、６１０，６２０  ロータ、６５０  プロペラシャフト、６５２  車速センサ。
【図１】
2016159800.tif 000003
【図２】
2016159800.tif 000004
【図３】
2016159800.tif 000005
【図４】
2016159800.tif 000006
【図５】
2016159800.tif 000007
【図６】
2016159800.tif 000008
【図７】
2016159800.tif 000009
【図８】
2016159800.tif 000010
【図９】
2016159800.tif 000011
【図１０】
2016159800.tif 000012