(57)【要約】【課題】エンジンおよび車両駆動用電動機の出力を駆動軸に伝達するための動力伝達装置を備えたハイブリッド車両において、登坂または障害物乗り越えを伴なう後進走行時の駆動力を確保する。【解決手段】エンジンおよび車両駆動用電動機の出力を駆動軸に伝達するための動力分割装置は、後進走行時において、エンジンの作動に応じてエンジンのフリクショントルクを駆動軸に対して負方向のトルクとして作用させるとともに、車両駆動用電動機からの負回転トルクを駆動軸に対して負方向のトルクとして作用させるように構成される。制御装置は、ハイブリッド車両の進行方向が後進方向に選択された場合において、ハイブリッド車両の走行路面が登り勾配であると判定されたときには、電動ＶＶＴ装置を用いて吸気バルブの開弁タイミングを進角側に変化させる。【選択図】図５
2016147602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド車両であって、
吸気バルブの開閉タイミングを電動式可変動弁機構によって変更可能なエンジンと、
車両前進時に正方向に回転する一方で車両後進時に負方向に回転する駆動軸と、
前記駆動軸に正回転トルクまたは負回転トルクを出力する車両駆動用電動機と、
前記エンジンおよび前記車両駆動用電動機の出力を前記駆動軸に伝達するための動力伝達装置と、
前記エンジンおよび前記車両駆動用電動機を制御する制御装置とを備え、
前記動力伝達装置は、後進走行時において、前記エンジンの作動に応じて前記エンジンのフリクショントルクを前記駆動軸に対して負方向のトルクとして作用させるとともに、前記車両駆動用電動機からの負回転トルクを前記駆動軸に対して負方向のトルクとして作用させるように構成され、
前記制御装置は、前記ハイブリッド車両の進行方向が後進方向に選択された場合において、前記ハイブリッド車両の走行路面が登り勾配であると判定されたとき、または、前記走行路面が駆動輪と当接する障害物を有すると判定されたときには、前記電動式可変動弁機構を用いて前記吸気バルブの開弁タイミングを進角側に変化させる、ハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気バルブの開弁タイミングを電動式可変動弁機構によって変更可能なエンジンおよび車両駆動用電動機の出力を駆動軸に伝達するための動力伝達装置を備えたハイブリッド車両における後進走行時の駆動力（トルク）制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両の一態様として、たとえば特開２００７−１１８９１８号公報（特許文献１）には、エンジンと、第１モータジェネレータ（発電用電動機）と、駆動軸に連結される第２モータジェネレータ（車両駆動用電動機）と、エンジン、第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータに連結される３軸式の動力分割装置とを備えた構成が開示されている。特許文献１には、蓄電装置の充電のために内燃機関の作動を伴なう後進走行時に、蓄電装置を充電する充電電力を小さくすることにより、エンジン側から駆動軸に出力される車両を前進方向に作用するトルクを小さくすることによって、後進走行時の駆動力を確保する制御が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１８９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のようなハイブリッド車両では、前進走行時のトルクについては、エンジンおよび車両駆動用電動機の出力の和で確保すればよいが、後進走行時には、エンジン作動によって却ってトルクが減少する。特許文献１では、後進走行中に蓄電装置が完全放電するのを抑制できる範囲内で蓄電装置の充電電力を小さくすることで、エンジン作動によるトルクの減少を抑制している。
【０００５】
一方で、運転者がアクセル開度をほぼ全開状態となるような操作を行なっても駆動軸が回転しないロック状態が発生するような走行状況、たとえば急勾配での登坂や段差等の障害物の乗り越えを伴なう後進走行では、運転者のアクセルペダル操作に対応して車両駆動用電動機の出力トルクを高めることが要求される。
【０００６】
しかしながら、上記のように後進走行中に蓄電装置の充電電力を小さくしてしまうと、蓄電装置の残容量によっては、このような走行状況において車両駆動用電動機の出力トルクを高めることが困難となる可能性がある。
【０００７】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、吸気バルブの開弁タイミングを電動式可変動弁機構によって変更可能なエンジンおよび車両駆動用電動機の出力を駆動軸に伝達するための動力伝達装置を備えたハイブリッド車両において、登坂または障害物乗り越えを伴なう後進走行時の駆動力を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面では、ハイブリッド車両は、吸気バルブの開閉タイミングを電動式可変動弁機構によって変更可能なエンジンと、車両前進時に正方向に回転する一方で車両後進時に負方向に回転する駆動軸と、駆動軸に正回転トルクまたは負回転トルクを出力する車両駆動用電動機と、エンジンおよび車両駆動用電動機の出力を駆動軸に伝達するための動力伝達装置と、エンジンおよび車両駆動用電動機を制御する制御装置とを備える。動力伝達装置は、後進走行時において、エンジンの作動に応じてエンジンのフリクショントルクを駆動軸に対して負方向のトルクとして作用させるとともに、車両駆動用電動機からの負回転トルクを駆動軸に対して負方向のトルクとして作用させるように構成される。制御装置は、ハイブリッド車両の進行方向が後進方向に選択された場合において、ハイブリッド車両の走行路面が登り勾配であると判定されたとき、または、走行路面が駆動輪と当接する障害物を有すると判定されたときには、電動式可変動弁機構を用いて吸気バルブの開弁タイミングを進角側に変化させる。
【０００９】
上記ハイブリッド車両によれば、運転者によって後進走行が選択された場合において、登坂または障害物乗り超えを伴なう後進走行が行なわれると判定されたときには、電動式可変動弁機構を用いて吸気バルブの開弁タイミングを進角側に変化させることで、作動したエンジンにより駆動軸に対して車両後進方向に作用するフリクショントルク（負方向のトルク）を大きくすることができる。これにより、吸気バルブの開弁タイミングを進角側に変化させない場合と比較して、後進走行時の駆動力を大きくすることができる。
【００１０】
さらに、エンジン停止時にも動作可能な電動式可変動弁機構を用いることで、運転者により後進走行が選択されてから実際にアクセルオンされてハイブリッド車両が発進するまでの間に、吸気バルブの開弁タイミングを進角させておくことが可能である。これにより、後進走行時の車両発進直後からエンジン回転数に応じたフリクショントルクを得ることができる。この結果、ハイブリッド車両が後進走行する際の駆動力を効果的に高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、吸気バルブの開弁タイミングを電動式可変動弁機構によって変更可能なエンジンおよび車両駆動用電動機の出力を駆動軸に伝達するための動力伝達装置を備えたハイブリッド車両において、登坂または障害物乗り越えを伴なう後進走行時の駆動力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両の構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示されたエンジンの構成を示す図である。
【図３】電動ＶＶＴ装置において実現されるバルブ変位量とクランク角の関係を示す図である。
【図４】本実施の形態１に係るハイブリッド車両の後進走行時の共線図である。
【図５】エンジン作動を伴なう後進走行を行なう際のエンジン挙動を説明するための動作波形図である。
【図６】本実施の形態１に係るハイブリッド車両の後進走行の制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】エンジン作動を伴なう後進走行を行なう際のエンジン挙動を説明するための動作波形図である。
【図８】本実施の形態２に係るハイブリッド車両の後進走行の制御処理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】
【００１３】
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する部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１４】
［実施の形態１］
（ハイブリッド車両の構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両の構成例を示す概略ブロック図である。
【００１５】
図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置４と、減速機５と、駆動輪６と、駆動軸７と、蓄電装置１０と、ＰＣＵ（Power  Control  Unit）２０と、制御装置２００とを備える。
【００１６】
ハイブリッド車両１は、エンジン１００およびモータジェネレータＭＧ２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、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。エンジン１００は、動力分割装置４を介して駆動軸７および発電機として作動可能なモータジェネレータＭＧ１のうちの少なくともいずれかに動力を供給する。
【００１７】
エンジン１００は、モータジェネレータＭＧ１によりクランキングされて始動し得る。エンジン１００は、吸気バルブの作動特性を変更するための電動ＶＶＴ（Variable    Valve  Timing）装置４００を有する。車両の走行状況やエンジン１００の始動性に応じて、制御装置２００によって電動ＶＶＴ装置４００が制御される。電動ＶＶＴ装置４００は「電動式可変動弁機構」に対応する。
【００１８】
エンジン１００、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２は、動力分割装置４を介して機械的に連結される。動力分割装置４は、エンジン１００のクランクシャフト、モータジェネレータＭＧ１の回転軸およびモータジェネレータＭＧ２の回転軸の三要素の各々を機械的に連結する「動力伝達装置」である。動力分割装置４は、上述の三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の２つの要素間で動力の伝達を可能とする。この結果、ハイブリッド車両１では、動力分割装置４を介した連結により、エンジン１００、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の回転数は、共線図（図４参照）において直線で結ばれる関係になる。
【００１９】
ハイブリッド車両１の走行時において、動力分割装置４は、エンジン１００が発生する駆動力を、減速機５を介して駆動軸７を駆動するための動力と、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための動力とに分割する。動力分割装置４は、たとえば遊星歯車機構によって構成される。この場合において、たとえば、遊星歯車機構のサンギヤには、モータジェネレータＭＧ１が連結され、遊星歯車機構のキャリアには、エンジン１００が連結され、遊星歯車機構のリングギヤには、モータジェネレータＭＧ２および減速機５を経由して駆動軸７が連結される。
【００２０】
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、交流回転電機であり、たとえば、三相交流同期電動発電機である。モータジェネレータＭＧ１は、動力分割装置４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、蓄電装置１０のＳＯＣ（State  Of  Charge）が下限管理値に達すると、エンジン１００が始動してモータジェネレータＭＧ１により発電が行なわれる。モータジェネレータＭＧ１によって発電された電力は、ＰＣＵ２０により電圧変換され、蓄電装置１０に一時的に蓄えられたり、モータジェネレータＭＧ２に直接供給されたりする。
【００２１】
モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置１０に蓄えられた電力、およびモータジェネレータＭＧ１によって発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、減速機５を介して駆動軸７に伝達される。モータジェネレータＭＧ２は「車両駆動用電動機」に対応する。
【００２２】
ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための駆動装置である。ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータを含み、さらに、インバータと蓄電装置１０との間で電圧変換するためのコンバータを含んでもよい。
【００２３】
蓄電装置１０は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池を含んで構成される。蓄電装置１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力を蓄える。なお、蓄電装置１０として、大容量のキャパシタも採用可能であり、蓄電装置１０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２による発電電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をモータジェネレータＭＧ２へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。また、蓄電装置１０には、蓄電装置１０の温度、電圧および電流を検出するためのセンサが設けられ、このセンサによる検出値が制御装置２００へ出力される。
【００２４】
制御装置２００は、代表的には、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）やＲＯＭ（Read  Only  Memory）などのメモリ領域と、入出力インターフェイスとを主体とするＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）により構成される。そして、制御装置２００は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読出して実行することによって、車両走行および充放電に係る制御を実行する。なお、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
【００２５】
ハイブリッド車両１は、さらに、ドライバ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を検出するアクセルペダルセンサ２１０と、ブレーキペダルの操作量ＢＲＫを検出するブレーキペダルセンサ２１４と、シフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ２１６と、車速Ｖを検出する車速センサ２１２と、ハイブリッド車両１の加速度Ｇを検出するＧセンサ２１８とを備える。これらの各センサは、検出結果を制御装置２００に送信する。
【００２６】
車速センサ２１２は、駆動輪６または駆動軸７（遊星歯車機構のリングギヤ）の回転数に基づいて、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出する。
【００２７】
シフトポジションセンサ２１６は、ドライバによるシフトレバー（図示せず）の操作によって選択されたシフトポジションＳＰを検出する。代表的には、ドライバによって選択可能なシフトポジションは、ニュートラルポジション（Ｎポジション）、駐車時に選択されるパーキングポジション（Ｐポジション）、前進走行時に選択されるドライブポジション（Ｄポジション）、および、後進走行時に選択されるリバースポジション（Ｒポジション）を含む。
【００２８】
制御装置２００は、エンジン１００、ＰＣＵ２０および蓄電装置１０と電気的に接続されている。制御装置２００は、各種センサからの検出信号に加えて、図示はしないが、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相の電流検出値やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転角検出値が入力される。制御装置２００は、ハイブリッド車両１が所望の走行状態となるように。エンジン１００の運転状態と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態と、蓄電装置１０の充電状態とを統合的に制御する。
【００２９】
（エンジンの構成）
次に、電動ＶＶＴ装置４００を有するエンジン１００の構成について説明する。図２は、図１に示されたエンジン１００の構成を示す図である。
【００３０】
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３１２により駆動されるスロットルバルブ１０４により調整される。インジェクタ１０８は、吸気ポートに燃料を噴射する。吸気ポートにおいて、燃料と空気とが混合される。混合気は、吸気バルブ１１８が開くことによって、シリンダ１０６内へ導入される。なお、インジェクタ１０８は、シリンダ１０６内に直接燃料を噴射する直噴インジェクタとして設けられてもよい。あるいは、インジェクタ１０８は、ポート噴射用と直噴用との両方が設けられてもよい。
【００３１】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火されて燃焼する。燃焼後の混合気すなわち排気ガスは、排気通路に排出される。排気通路には、触媒を用いて排気ガスを浄化する排気浄化装置が設けられる。排気浄化装置は、触媒１１２Ｓ（以下「Ｓ／Ｃ（スタートキャット）触媒」とも称する。）と、Ｓ／Ｃ触媒１１２Ｓよりも下流側に配置される触媒１１２Ｕ（以下「Ｕ／Ｆ（アンダーフロア）触媒」とも称する。）とを含んで構成される。排気ガスは、Ｓ／Ｃ触媒１１２ＳおよびＵ／Ｆ触媒１１２Ｕにより浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００３２】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は、吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および排出時期は、排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動され、排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００３３】
吸気バルブ１１８の作動特性は、電動ＶＶＴ装置４００（電動式可変動弁機構）によって変化する。電動ＶＶＴ装置４００は、カムシャフトと、カムスプロケットと、電動アクチュエータとを含む（いずれも図示せず）。カムシャフトは、回転軸の方向がクランクシャフトの回転軸と平行になるようにエンジン１００のシリンダヘッドに回転自在に設けられる。カムシャフトは、カムによって各気筒に設けられる排気バルブを開閉する排気側カムシャフトと、カムによって各気筒に設けられる吸気バルブを開閉する吸気側カムシャフトとを含む。排気側カムシャフトには、複数のカム１２４が所定の間隔で固定される。吸気側カムシャフトには、複数のカム１２２が所定の間隔で固定される。
【００３４】
吸気側および排気側のカムシャフトの各々の一方端には、カムスプロケットが設けられる。双方のカムスプロケットには同じタイミングチェーンが巻き掛けられる。タイミングチェーンは、クランクシャフト１１６に設けられるタイミングロータ（図示せず）にも巻き掛けられる。そのため、クランクシャフトとカムシャフトとはタイミングチェーンによって同期して回転する。
【００３５】
カムシャフトとカムスプロケットとの間には電動アクチュエータが設けられる。電動アクチュエータは、吸気側のカムシャフトとカムスプロケットとの間の回転位相を変化させる。電動アクチュエータは、制御装置２００から送信される制御信号ＶＶＴに基づいてその動作が制御される。電動アクチュエータが吸気側のカムシャフトとカムスプロケットとの回転位相を変化させると、吸気バルブ１１８においては、開弁期間が維持されるとともに、開弁タイミングおよび開弁タイミングに連動して閉弁タイミングが変化されることとなる。
【００３６】
電動ＶＶＴ装置４００による吸気バルブ１１８の開弁タイミングの変化の態様については後述する。なお、電動ＶＶＴ装置４００は、吸気バルブ１１８に代えてまたは加えて排気バルブ１２０の開弁タイミングを変化させるようにしてもよい。
【００３７】
制御装置２００は、図１に示された各センサからの検出信号のほか、カム角センサ３００、クランク角センサ３０２およびスロットル開度センサ３０６の各センサから信号を受信する。
【００３８】
カム角センサ３００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ３０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）およびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。スロットル開度センサ３０６は、スロットル開度θｔｈを表す信号を出力する。制御装置２００は、これらの各センサからの信号に基づいてエンジン１００を制御する。
【００３９】
制御装置２００は、設定された要求出力を発生するための動作点（エンジン回転数およびエンジントルクの組み合わせ）でエンジン１００が動作するように、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度などのパラメータ群を制御する。
【００４０】
図３は、電動ＶＶＴ装置４００において実現されるバルブ変位量とクランク角の関係を示す図である。図３において、縦軸はバルブ変位量を示し、横軸はクランク角を示す。
【００４１】
図３に示すように、排気バルブ１２０は、排気行程において開いて変位量がピークとなった後に閉じ、吸気バルブ１１８は、その後の吸気行程において開いて変位量がピークとなった後に閉じる。排気バルブ１２０のバルブ変位量が波形ＥＸに示されており、これに対して、吸気バルブ１１８のバルブ変位量が波形ＩＮに示されている。
【００４２】
なお、バルブ変位量とは、吸気バルブ１１８（あるいは、排気バルブ１２０）が閉じた状態からの吸気バルブ１１８の変位量を意味する。吸気バルブ１１８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いい、吸気バルブ１１８が開いてから閉じるまでのクランク角を作用角という。
【００４３】
電動ＶＶＴ装置４００は、リフト量および作用角を維持した状態で吸気バルブ１１８を開弁タイミングおよび閉弁タイミングを変更する。すなわち、電動ＶＶＴ装置４００は、波形ＩＮの実線波形と破線波形との間で波形を維持した状態で開弁タイミングを変化させる。本実施の形態においては、クランク角ＣＡ（０）が波形ＩＮ（実線）でバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ１１８の開弁タイミングに対応し、クランク角ＣＡ（１）が波形ＩＮ（破線）でバルブ変位量を変化させる場合の吸気バルブ１１８の開弁タイミングに対応する。
【００４４】
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）への方向に開弁タイミングを変更することを、開弁タイミングを「遅角する」といい、クランク角ＣＡ（１）からクランク角ＣＡ（０）への方向に開弁タイミングを変更することを、開弁タイミングを「進角する」という。また、本実施の形態１においてクランク角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ものとする。そして、最遅角の開弁タイミングＣＡ（１）からの吸気弁の開弁タイミングの移動量に相当するクランク角を進角量φという。
【００４５】
なお、本実施の形態１においては、図３に最進角の吸気バルブ１１８のバルブ変位量の波形ＩＮ（実線）と、最遅角の吸気バルブ１１８のバルブ変位量の波形ＩＮ（破線）とを例示したが、特に、電動ＶＶＴ装置４００の開弁タイミングの変更範囲は、図３に示すＣＡ（０）とＣＡ（１）との間に限定されるものではなく、最遅角と最進角との間の幅をもっと大きくすることもできる。
【００４６】
（ハイブリッド車両１の後進走行の制御）
次に、本実施の形態１に係るハイブリッド車両１の特徴である後進走行時の駆動力（トルク）制御について説明する。
【００４７】
図４には、本実施の形態１に係るハイブリッド車両１の後進走行時の共線図が示される。動力分割装置４を図１にして説明したように構成することによって、モータジェネレータＭＧ１の回転数（ＭＧ１回転数）Ｎｍ１と、エンジン１００の回転数（エンジン回転数）Ｎｅと、モータジェネレータＭＧ２の回転数（ＭＧ２回転数）Ｎｍ２とは、共線図上において直線で結ばれる関係を有する。図４の縦線Ｙ１は、動力分割装置４のサンギヤの回転数、すなわちＭＧ１回転数Ｎｍ１を示す。縦線Ｙ２は、動力分割装置４のキャリアの回転数、すなわちエンジン回転数Ｎｅを示す。縦線Ｙ３は、動力分割装置４のリングギヤの回転数、すなわちＭＧ２回転数を示す。なお、縦線Ｙ１〜Ｙ３の間隔は、動力分割装置４のギヤ比ρに応じて定められている。以下では、エンジンのトルクを「エンジントルクＴｅ」と表し、モータジェネレータＭＧ１のトルクを「ＭＧ１トルクＴｍ１」と表し、モータジェネレータＭＧ２のトルクを「ＭＧ２トルクＴｍ２」と表す。
【００４８】
図４を参照して、後進走行の駆動トルクは、モータジェネレータＭＧ２が負方向に回転することで出力される。すなわち、モータジェネレータＭＧ２が駆動軸７の逆回転方向に作用する負トルク（Ｔｍ２＜０）を出力することによって、ハイブリッド車両１が後進走行する。
【００４９】
後進走行時には、蓄電装置１０のＳＯＣ制御のために、エンジン１００の停止および作動が制御される。後進走行時に、蓄電装置１０のＳＯＣが低下すると、エンジン１００の作動による発電によってＳＯＣを回復するために、エンジン１００を作動した後進走行が適用される。
【００５０】
エンジン作動を伴なう後進走行において、エンジン１００は、蓄電装置１０の充電電力を発電するためのパワーを出力するように制御される。一般的に、発電のためのエンジン作動時には、エンジン１００の効率が高くなるような動作点（エンジン回転数Ｎｅ×エンジントルクＴｅ）が選択される。エンジン１００からの出力に対してモータジェネレータＭＧ１が負トルク（Ｔｍ１＜０）を出力することによって、発電が行なわれる。発電電力は、ＰＣＵ２０によって蓄電装置１０の充電電力に変換される。これにより、後進走行中にエンジン１００の出力によって蓄電装置１０を充電することができる。
【００５１】
エンジン作動を伴なう後進走行では、リングギヤに対しては、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクＴｍ１に従うエンジン直達トルクＴｅｒ（Ｔｅｒ＝−Ｔｍ１／ρ）が伝達される。エンジン直達トルクＴｅｒは、モータジェネレータＭＧ１でエンジン１００からの反力を受け持ちながら、エンジン１００を目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊で動作させたときに、リングギヤに出力されるトルクに相当する。
【００５２】
この結果、後進走行時には、リングギヤ（駆動軸７）に対して、正回転方向、すなわち、車両前進方向のトルクとして、エンジン直達トルクＴｅｒが作用する。このため、後進走行の駆動トルクの大きさは、｜Ｔｍ２｜よりも｜Ｔｅｒ｜分減少する。したがって、エンジン作動に伴なう後進走行時の駆動トルクは、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクによって確保する必要がある。
【００５３】
さらに、後進方向の走行路面が登り勾配である場合には、リングギヤおよび駆動軸７に対して、ハイブリッド車両１を前進方向にずり下げる力が、正回転方向、すなわち、前進方向のトルクとして作用する。したがって、ハイブリッド車両１が後進方向に登り勾配で発進および走行するためには、エンジン直達トルクＴｅｒをキャンセルするトルクに加えて、走行路面の勾配に相当する釣り合いトルクを超えるトルクを、モータジェネレータＭＧ２から出力する必要がある。
【００５４】
一方で、図４に示されるように、エンジン作動を伴なう後進走行時には、作動したエンジン１００が正回転することによって、エンジン１００からはエンジン回転数Ｎｅに応じたフリクショントルクＴｆがキャリアに作用する。このフリクショントルクＴｆとは、シリンダ１０６内の燃焼ガスの力を受けてピストン１１４やクランクシャフト１１６などの様々なエンジン部品が運動する際に、主にその摺動部分で発生する摩擦に起因する損失（機械的摩擦損失）である。
【００５５】
フリクショントルクＴｆは、１／（１＋ρ）の割合でリングギヤに対して車両後進方向のトルク（負方向のトルク）として作用する。これにより、リングギヤに対しては、ＭＧ２トルクＴｍ２に加えて、フリクショントルクＴｆが車両後進方向のトルクとして作用することになる。したがって、このフリクショントルクＴｆを利用して後進走行の駆動トルクを大きくすることができれば、後進走行の登り勾配をスムーズに発進および走行することが可能になる。
【００５６】
ここで、フリクショントルクＴｆはエンジン回転数Ｎｅによって変化するため、Ｒレンジの選択中にアクセルペダルの操作（アクセルオン）に応答してエンジン１００を作動した場合には、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に向かって上昇するのに伴なって、フリクショントルクＴｆが徐々に大きくなる。そのため、ハイブリッド車両１を後進方向へ発進する際には、エンジン回転数Ｎｅが未だ低い状態であるために、後進走行の駆動トルクに寄与し得るだけの大きさのフリクショントルクＴｆを得ることができない。この結果、ドライバのアクセルペダルの操作に対応して後進走行の駆動トルクを高めることができず、後進走行の登り勾配をスムーズに発進できなくなる可能性がある。
【００５７】
そこで、本実施の形態１に係るハイブリッド車両１では、登り勾配を伴なう後進走行時には、電動ＶＶＴ装置４００を用いて吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させることにより、エンジン回転数Ｎｅに応じたフリクショントルクＴｆを大きくする。
【００５８】
吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させるとは、図３に示したように、最遅角の開弁タイミングＣＡ（１）から最進角の開弁タイミングＣＡ（０）への方向へ開弁タイミングを変更させることである。言い換えれば、吸気工程において吸気バルブ１１８が開弁し始めるタイミングを早めることである。
【００５９】
このように、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角させることによって、シリンダ１０６に導入される空気の量が増加する。これにより、シリンダ１０６内では、吸気の圧縮比が増加するために内圧が上昇する。シリンダ１０６の内圧が上がることでピストン１１４を押し上げるのに大きな力が必要となるため、フリクショントルクＴｆが大きくなる。この結果、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させない場合と比較して、後進走行の駆動トルクを大きくすることができる。
【００６０】
さらに、本実施の形態１に係るハイブリッド車両１では、後進走行のためのＲレンジが選択された場合において、後進走行の走行路面が登り勾配であると判定されたときに、電動ＶＶＴ装置４００を用いて吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させる。
【００６１】
上述のように、本実施の形態１に係るハイブリッド車両１は、エンジン１００の可変動弁機構として、電動アクチュエータを駆動源とする電動式可変動弁機構を用いている。電動式可変動弁機構は、油圧回路を駆動源とする油圧式可変動弁機構とは異なり、エンジン停止時でも吸気バルブ１１８の開閉タイミングを変更することができる。また、電動式可変動弁機構は、エンジンの低速回転時のように油圧が十分に上昇していない状態であっても動作可能であり、かつ、油圧式可変動弁機構に比べて高い応答性を有している。
【００６２】
本実施の形態１では、このような電動式可変動弁機構の特徴を生かすことにより、Ｒレンジが選択されてから実際にアクセルオンされてエンジン１００が作動するまでの間に、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角させておくことが可能である。エンジン１００が作動するよりも前に、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを予め進角させておくことで、エンジン１００の作動直後からエンジン回転数Ｎｅに応じたフリクショントルクＴｆを得ることができる。これにより、ハイブリッド車両１が後進走行の登り勾配を発進する際の駆動力を効果的に高めることができる。
【００６３】
図５には、エンジン作動を伴なう後進走行を行なう際のエンジン挙動を説明するための動作波形図の一例が示される。
【００６４】
図５を参照して、時刻ｔ０〜ｔ２までの期間は、ブレーキペダルが操作され、かつ、アクセルオフ状態であるため、ハイブリッド車両１は停車状態となっている。この停車状態において、制御装置２００は、Ｇセンサ２２０によって検出されるハイブリッド車両１の加速度Ｇに基づいて、ハイブリッド車両１の走行路面の勾配θを算出する。なお、勾配θは、車両後進方向の登り勾配である。制御装置２００は、算出された勾配θと所定の閾値θｔｈとを比較する。勾配θが閾値θｔｈよりも大きい場合には、制御装置２００は、後進走行の走行路面が登り勾配であると判定する。
【００６５】
ハイブリッド車両１が停車状態である時刻ｔ１において、ドライバにより後進走行のためのＲレンジが選択されると、制御装置２００は、後進走行の走行路面が登り勾配であることを条件として、電動ＶＶＴ装置４００における電動アクチュエータを駆動制御することにより、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させる。
【００６６】
図５では、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを、最進角の開弁タイミングＣＡ（０）にまで変化させる場合が例示されている。このように吸気バルブ１１８を最進角の開弁タイミングＣＡ（０）で開弁させることで、吸気工程でシリンダ１０６に導入される空気量を最大とすることができるため、フリクショントルクＴｆを効果的に発生させることができる。
【００６７】
時刻ｔ２において、ブレーキペダルが非操作とされ、かつ、アクセルオンされると、エンジン１００が作動する。時刻ｔ２以降、目標回転数Ｎｅ＊に向かってエンジン回転数Ｎｅが上昇するに従って、エンジン回転数Ｎｅに応じたフリクショントルクＴｆが発生し、リングギヤに対して車両後進方向のトルクとして作用する。
【００６８】
上述のように、Ｒレンジが選択された時刻ｔ１において、停止状態のエンジン１００に対して、電動ＶＶＴ装置４００を用いて吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角することにより、エンジン１００が作動を開始する時刻ｔ２以降において、エンジン回転数Ｎｅの上昇に追従するようにフリクショントルクＴｆを発生させることができる。これにより、後進走行の駆動力を高めることができるため、ハイブリッド車両１は後進走行の登り勾配をスムーズに発進することができる。
【００６９】
なお、図５には、本実施の形態１の比較例として、油圧式可変動弁機構を用いて吸気バルブ１１８を進角させた場合におけるエンジン挙動が破線で示されている。油圧式可変動弁機構を用いた場合、エンジン回転数Ｎｅが上昇して油圧が十分に上昇するまでは吸気バルブ１１８を進角させることができない。そのため、エンジン１００が作動を開始する時刻ｔ２よりも遅い時刻ｔ３において、吸気バルブ１１８の開弁タイミングの進角が開始されることになる。また、油圧式可変動機構は、電動式可変動弁機構に比べて、進角量φが増加する速度が遅い。結果的に、時刻ｔ２以降、エンジン回転数Ｎｅに追従してフリクショントルクＴｆを速やかに大きくすることができないため、後進走行の駆動力を高めることができず、登り勾配をスムーズに発進できなくなってしまう。
【００７０】
図６は、本実施の形態１に係るハイブリッド車両１の後進走行の制御処理を説明するためのフローチャートである。図６に示すフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立することに呼び出されて実行される。
【００７１】
図６を参照して、制御装置２００は、ステップＳ０１により、後進走行のためのＲレンジが選択されているかどうかを判定する。ステップＳ０１による判定は、図１に示したシフトポジションセンサ２１６によるシフトポジションＳＰの検出値に基づいて実行できる。Ｒレンジの非選択時（Ｓ０１のＮＯ判定時）には、ステップＳ０２以降の処理は非実行とされる。
【００７２】
制御装置２００は、Ｒレンジの選択時（Ｓ０１のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ０２により、後進方向の走行路面が登り勾配であるかどうかを判定する。たとえば、制御装置２００は、Ｇセンサ２１８によるハイブリッド車両１の加速度Ｇの検出値に基づいて算出される後進走行の走行路面の勾配θと所定の閾値θｔｈとを比較する。勾配θが閾値θｔｈよりも大きい場合に、制御装置２００は、後進方向の走行路面が登り勾配であると判定する。
【００７３】
制御装置２００は、後進方向の走行路面が登り勾配であると判定された場合（Ｓ０２のＹＥＳ判定時）には、処理をステップＳ０３に進めて、電動ＶＶＴ装置４００を用いて吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させる。たとえば、制御装置２００は、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを、最進角の開弁タイミングＣＡ（０）に設定する。制御装置２００は、ステップＳ０４に進み、ドライバがアクセルペダルの踏み込み動作（アクセルオン）をしたことに応答して、エンジン１００を始動して、エンジン１００が作動した後進走行を実行する。
【００７４】
一方、後進方向の走行路面が登り勾配でないと判定された場合（Ｓ０２のＮＯ判定時）には、ステップＳ０３の処理をスキップする。たとえば、制御装置２００は、後進方向の走行路面が登り勾配でない場合には、吸気バルブ１１８の進角量φをゼロ（最遅角位置）に設定する。この場合、吸気工程でシリンダ１０６への空気の導入量が減少するため、フリクショントルクＴｆが小さくなる。したがって、後進走行の駆動トルクは、モータジェネレータＭＧ２の出力によって確保される。
【００７５】
以上のように、実施の形態１に係るハイブリッド車両によれば、Ｒレンジが選択された場合において、後進走行の走行路面が登り勾配であると判定されたときには、電動ＶＶＴ装置４００を用いて吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させることで、作動したエンジンによりリングギヤ（駆動軸７）に対して車両後進方向に作用するフリクショントルク（負方向のトルク）を大きくすることができる。これにより、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させない場合と比較して、後進走行時の駆動トルクを大きくすることができる。
【００７６】
さらに、可変動弁機構として電動ＶＶＴ装置４００を用いることで、Ｒレンジが選択されてから実際にアクセルオンされてハイブリッド車両１が発進するまでの間に、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角させておくことが可能である。これにより、ハイブリッド車両１の発進直後からエンジン回転数Ｎｅに応じたフリクショントルクＴｆを得ることができる。これにより、ハイブリッド車両１が後進走行の登り勾配を発進する際の駆動力を効果的に高めることができる。
【００７７】
［実施の形態２］
ハイブリッド車両１においては、上述した後進走行の走行路面が登り勾配である場合に加えて、後進走行の走行路面に駆動輪６と当接する段差等の障害物がある場合においても、当該障害物を乗り越えて後進走行するために、後進走行の駆動力を高めることが要求される。これらの走行状況は、運転者がアクセル開度をほぼ全開状態となるような操作を行なっても駆動軸７が回転しないロック状態が発生するような走行状況の一形態である。
【００７８】
実施の形態２では、ハイブリッド車両１の後進走行の制御として、障害物乗り越えを伴なう後進走行の制御について説明する。
【００７９】
図７には、エンジン作動を伴なう後進走行を行なう際のエンジン挙動を説明するための動作波形図の一例が示される。
【００８０】
図７を参照して、時刻ｔ０〜ｔ４までの期間は、ブレーキペダルが操作され、かつ、アクセルオフ状態であるため、ハイブリッド車両１は停車状態となっている。
【００８１】
停車状態である時刻ｔ４において、ドライバにより後進走行のためのＲレンジが選択されると、アクセルオフ状態であるため、微速走行のためのクリープトルクを後進方向に発生するように、後進方向の駆動力、具体的には、モータジェネレータＭＧ２が負トルク（ＴＭ２＜０）を出力する。したがって、時刻ｔ４においてブレーキペダルを非操作とすることにより、ハイブリッド車両１は、後進方向にクリープ走行することになる。
【００８２】
制御装置２００は、後進方向のクリープ走行時において、後進方向の走行路面に障害物があるかどうかを判定する。具体的には、制御装置２００は、モータジェネレータＭＧ２によってクリープトルクを出力しているにもかかわらず、リングギヤの回転数（ＭＧ２回転数）Ｎｍ２が変化しない状態になる場合には、後進方向の走行路面に障害物があると判定する。たとえば、アクセルオフ状態で、かつ、ブレーキペダルの非操作時において車速Ｖが所定の閾値εよりも低い場合、制御装置２００は、後進走行の走行路面に障害物があると判定する。なお、車速Ｖと比較される所定の閾値εは、駆動輪６が停止状態であることを検出するために予め定められた閾値である。
【００８３】
時刻ｔ５においてアクセルオンされることにより、モータジェネレータＭＧ２によるクリープトルクの発生が停止され、ハイブリッド車両１のクリープ走行が終了する。制御装置２００は、アクセルオンされると、時刻ｔ４〜ｔ５までの期間、すなわち、クリープ走行が実行される期間に車速センサ２１８によって検出される車速Ｖに基づいて、後進走行の走行路面に障害物があるか否かを判定する。なお、障害物有りとの判定結果は、時刻ｔ５よりも後に再びアクセルオフされたときにリセットされる。
【００８４】
制御装置２００は、ドライバにより後進走行のためのＲレンジが選択されると、後進走行の走行路面に障害物があることを条件として、電動ＶＶＴ装置４００における電動アクチュエータを駆動制御することにより、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させる。図７では、図５と同様に、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを、最進角の開弁タイミングＣＡ（０）にまで移動させる場合が例示されている。
【００８５】
時刻ｔ５以降、ドライバがアクセルペダルを適宜操作しつつハイブリッド車両１が障害物を乗り越えようとすることで、時刻ｔ５から遅れた時刻ｔ６において、エンジン１００が作動され、エンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊に向かって上昇する。このエンジン回転数Ｎｅに応じたフリクショントルクＴｆが発生し、リングギヤに対して車両後進方向のトルクとして作用する。
【００８６】
本実施の形態２では、時刻ｔ６よりも前の時刻ｔ５（後進走行の走行路面に障害物有りと判定されたタイミング）において、停止状態のエンジン１００に対して、電動ＶＶＴ装置４００を用いて吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角する。これにより、エンジン１００が作動を開始する時刻ｔ６以降において、エンジン回転数Ｎｅの上昇に追従するようにフリクショントルクＴｆを発生させることができるため、後進走行の駆動トルクを高めることができる。この結果、ハイブリッド車両１は、後進走行における障害物乗り越えをスムーズに行なうことができる。
【００８７】
図７には、本実施の形態２の比較例として、油圧式可変動弁機構を用いて吸気バルブ１１８を進角させた場合におけるエンジン挙動が破線で示されている。油圧式可変動弁機構を用いた場合、エンジン１００が作動を開始する時刻ｔ６よりも遅い時刻ｔ７において、吸気バルブ１１８の開弁タイミングの進角が開始される。その結果、時刻ｔ６以降において、エンジン回転数Ｎｅに追従してフリクショントルクＴｆを速やかに大きくすることができないため、障害物乗り越えのための後進駆動力を確保できなくなる可能性がある。
【００８８】
図８は、本実施の形態２に係るハイブリッド車両１の後進走行の制御処理を説明するためのフローチャートである。図８に示すフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立することに呼び出されて実行される。
【００８９】
図８を参照して、制御装置２００は、図６と同様のステップＳ０１により、後進走行のためのＲレンジが選択されているかどうかを判定する。Ｒレンジの非選択時（Ｓ０１のＮＯ判定時）には、ステップＳ０２以降の処理は非実行とされる。
【００９０】
制御装置２００は、Ｒレンジの選択時（Ｓ０１のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ０５により、後進方向の走行路面に駆動輪６と当接する障害物があるかどうかを判定する。たとえば、制御装置２００は、ハイブリッド車両１が後進方向にクリープ走行を行なっているときに、車速センサ２１２による車速Ｖの検出値と閾値εとを比較する。車速Ｖが閾値εよりも低い場合に、制御装置２００は、後進方向の走行路面に障害物があると判定する。
【００９１】
制御装置２００は、後進方向の走行路面に障害物があると判定された場合（Ｓ０５のＹＥＳ判定時）には、処理を図６と同様のステップＳ０３に進めて、電動ＶＶＴ装置４００を用いて吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させる。たとえば、制御装置２００は、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを、最進角の開弁タイミングＣＡ（０）に設定する。制御装置２００は、図６と同様のステップＳ０４に進み、ドライバがアクセルペダルの踏み込み動作（アクセルオン）をしたことに応答して、エンジン１００を始動して、エンジン１００が作動した後進走行を実行する。
【００９２】
一方、後進方向の走行路面に障害物がないと判定された場合（Ｓ０５のＮＯ判定時）には、ステップＳ０３の処理をスキップする。たとえば、制御装置２００は、後進方向の走行路面に障害物がない場合には、吸気バルブ１１８の進角量φをゼロ（最遅角位置）に設定する。この場合、吸気工程でシリンダ１０６への空気の導入量が減少するため、フリクショントルクＴｆが小さくなる。したがって、後進走行の駆動トルクは、モータジェネレータＭＧ２の出力によって確保される。
【００９３】
以上のように、実施の形態２に係るハイブリッド車両によれば、Ｒレンジが選択された場合において、後進走行の走行路面に駆動輪６と当接する障害物があると判定されたときには、電動ＶＶＴ装置４００を用いて吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させることで、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角側に変化させない場合と比較して、作動したエンジンによりリングギヤ（駆動軸７）に対して車両後進方向に作用するフリクショントルク（負トルク）を大きくすることができる。
【００９４】
さらに、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、可変動弁機構として電動ＶＶＴ装置４００を用いることで、Ｒレンジが選択されてから実際にアクセルオンされてハイブリッド車両１が発進するまでの間に、吸気バルブ１１８の開弁タイミングを進角させておくことが可能である。これにより、ハイブリッド車両１の発進直後からエンジン回転数Ｎｅに応じたフリクショントルクＴｆを得ることができる。これにより、障害物乗り越えのための後進駆動力を効果的に高めることができる。
【００９５】
なお、ハイブリッド車両のパワートレーンの構成は、本実施の形態での例示に限定されるものではない点について、確認的に記載する。すなわち、本発明に従う後進走行の制御は、後進走行時においてエンジンの作動時に駆動軸に対して駆動軸に対して車両後進方向にエンジンフリクショントルクが作用するようなパワートレーン構成を有するハイブリッド車両に対して共通に適用可能である。
【００９６】
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、上記した実施の形態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】
【００９７】
１  ハイブリッド車両、４  動力分割装置、５  減速機、６  駆動輪、７  駆動軸、１０  蓄電装置、２０  ＰＣＵ、１００  エンジン、１０４  スロットルバルブ、１０６  シリンダ、１０８  インジェクタ、１１０  点火プラグ、１１２Ｓ，１１２Ｕ  触媒、１１４  ピストン、１１６  クランクシャフト、１１８  吸気バルブ、１２０  排気バルブ、１２２，１２４  カム、２００  制御装置、２１０  アクセルペダルセンサ、２１２  車速センサ、２１４  ブレーキペダルセンサ、２１６  シフトポジションセンサ、２１８  Ｇセンサ、３００  カム角センサ、３０２  クランク角センサ、３０６  スロットル開度センサ、３１２  スロットルモータ、４００  電動ＶＶＴ装置、ＭＧ１，ＭＧ２  モータジェネレータ。
【図１】
2016147602.tif 000003
【図２】
2016147602.tif 000004
【図３】
2016147602.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016147602.tif 000009
【図８】
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