(57)【要約】      （修正有）【課題】車両の変速時におけるモータの出力低下に起因する出力変動の発生を抑制する。【解決手段】制御装置は、エンジン、変速機、モータ及びバッテリを備えるハイブリッド車両に搭載される。当該制御装置は、変速比を変更するように変速機を制御する変速処理と、エンジンの空燃比を変更する空燃比変更処理と、を互いから独立して実施すると共に、変速処理及び空燃比変更処理各々に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御する。当該制御装置は、空燃比を増加させる空燃比変更処理の要求があった場合Ｓ１０２、該空燃比変更処理に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御するために必要な電力と、変速処理に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御するために必要な電力と、を合わせた電力が、バッテリの持出上限出力Ｓ１０３以下であることを条件にＳ１０４、空燃比変更処理の実施を許可するＳ１０５許可手段を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、相互にギア比の異なる複数の変速段を有し、前記変速段に応じて、前記エンジンのクランク軸に接続された入力軸と車輪に繋がる出力軸との回転速度の比である変速比を変更可能な変速機と、前記入力軸を介したトルクの入出力が可能なモータと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車両に搭載され、
前記変速比を変更するように前記変速機を制御する変速処理と、前記エンジンの空燃比を変更する空燃比変更処理と、を互いから独立して実施すると共に、前記変速処理及び前記空燃比変更処理各々に起因する出力変動を抑制するように前記モータを制御する制御装置であって、
前記空燃比を増加させる前記空燃比変更処理の要求があった場合、前記空燃比変更処理に起因する出力変動を抑制するように前記モータを制御するために必要な電力と、前記変速処理に起因する出力変動を抑制するように前記モータを制御するために必要な電力と、を合わせた電力が、前記バッテリの持出上限出力以下であることを条件に、前記空燃比変更処理の実施を許可する許可手段を備える
ことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、自動変速機の無段変速状態と有段変速状態とを選択的に切り換える変速状態切換制御と、エンジンの空燃比を切り換える空燃比切換制御とを実施する装置であって、変速状態切換制御と空燃比切換制御とが重なる場合には、変速状態切換制御及び空燃比切換制御の一方を実施した後に、変速状態切換制御及び空燃比切換制御の他方を実施する装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３２４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ハイブリッド車両では、エンジンの空燃比が切り換えられる際に、空気量変化の応答遅れ対策として、エンジンの出力が目標値になるまで、モータで該エンジンの出力不足が補われることが多い。例えば、空燃比切換制御が実施された後に変速状態切換制御が実施される場合、空燃比が切り換えられた後に、バッテリの残容量が比較的少ないと、変速状態の切換時に、変速に起因する出力変動をモータで補うことができず出力の落ち込みが発生する可能性があるという技術的問題点がある。特許文献１に記載の技術では、この問題点を解決することはできない。
【０００５】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、変速時におけるモータの出力低下に起因する出力変動の発生を抑制することができる制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の制御装置は、上記課題を解決するために、エンジンと、相互にギア比の異なる複数の変速段を有し、前記変速段に応じて、前記エンジンのクランク軸に接続された入力軸と車輪に繋がる出力軸との回転速度の比である変速比を変更可能な変速機と、前記入力軸を介したトルクの入出力が可能なモータと、前記モータに電力を供給可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車両に搭載され、前記変速比を変更するように前記変速機を制御する変速処理と、前記エンジンの空燃比を変更する空燃比変更処理と、を互いから独立して実施すると共に、前記変速処理及び前記空燃比変更処理各々に起因する出力変動を抑制するように前記モータを制御する制御装置であって、前記空燃比を増加させる前記空燃比変更処理の要求があった場合、前記空燃比変更処理に起因する出力変動を抑制するように前記モータを制御するために必要な電力と、前記変速処理に起因する出力変動を抑制するように前記モータを制御するために必要な電力と、を合わせた電力が、前記バッテリの持出上限出力以下であることを条件に、前記空燃比変更処理の実施を許可する許可手段を備える。
【０００７】
本発明の制御装置によれば、当該制御装置は、エンジン、変速機、モータ及びバッテリを備えるハイブリッド車両に搭載されている。変速機は、相互にギア比の異なる複数の変速段を有し、該変速段に応じて、エンジンのクランク軸に接続された入力軸と車輪に繋がる出力軸との回転速度の比である変速比を変更可能に構成されている。
【０００８】
当該制御装置は、変速比を変更するように変速機を制御する変速処理と、エンジンの空燃比を変更する空燃比変更処理と、を互いから独立して（つまり、変速処理及び空燃比変更処理を別々に）実施可能に構成されている。尚、変速処理及び空燃比変更処理には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。
【０００９】
当該制御装置は、変速処理及び空燃比変更処理各々に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御する。このモータの制御にも公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。
【００１０】
当該制御装置は、許可手段を備えている。例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる許可手段は、空燃比を増加させる（即ち、空気量を増やす及び／又は燃料噴射量を減らす）空燃比変更処理の要求があった場合、空燃比変更処理に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御するために必要な電力と、変速処理に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御するために必要な電力と、を合わせた電力が、バッテリの持出上限出力以下であることを条件に、空燃比変更処理の実施を許可する。
【００１１】
「空燃比を増加させる空燃比変更処理」とは、例えば、空燃比のストイキオメトリからリーンへの切り換えや、空燃比のリッチからストイキオメトリへの切り換え等、空燃比の値が増加するように吸入空気量及び燃料噴射量の少なくとも一方を制御することを意味する。
【００１２】
ここで、例えば空燃比をストイキオメトリからリーンへ切り換える場合、当該制御装置は、エンジンの吸入空気量がリーン燃焼に必要な流量に達する前に、燃料噴射量を低下させる。このとき、吸入空気量がリーン燃焼に必要な流量に達するまでの間、当該制御装置は、エンジン出力の不足分をモータ出力により補うように該モータを制御する。
【００１３】
また、当該制御装置は、上述の如く、変速処理に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御する。
【００１４】
変速処理と空燃比変更処理とは互いに別個の処理であり、また、変速処理及び空燃比変更処理各々のタイミングを予測してから出力変動が小さくなるように、一方の処理タイミングをずらしたり、変更したりする制御が間に合わない場合がある。
【００１５】
他方で、例えば空燃比変更処理の要求があった際に、何らの対策も採らずに、空燃比変更処理が実施され、該空燃比変更処理の実施中又は実施直後に変速処理の要求があると、バッテリの残容量が比較的少ない場合、変速処理に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御することができない可能性がある。
【００１６】
そこで本発明では、空燃比を増加させる空燃比変更処理の要求があった場合、許可手段により、空燃比変更処理に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御するために必要な電力と、変速処理に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御するために必要な電力と、を合わせた電力が、バッテリの持出上限出力以下であるか否かが判定され、該電力がバッテリの持出上限出力電圧以下であると判定された場合のみ空燃比変更処理の実施が許可される。
【００１７】
このように構成すれば、バッテリの残容量が十分にある場合のみ空燃比変更処理が実施されるので、例えば空燃比変更処理の実施直後に変速処理が実施されたとしても、モータにより適切に出力変動を抑制することができる。
【００１８】
尚、許可手段は、空燃比を増加させる空燃比変更処理の要求があった場合、変速処理の要求に関係なく、空燃比変更処理に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御するために必要な電力と、変速処理に起因する出力変動を抑制するようにモータを制御するために必要な電力と、を合わせた電力が、バッテリの持出上限出力以下であるか否かを判定する。
【００１９】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係る制御装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】実施形態に係る空燃比変更処理を示すフローチャートである。
【図３】空燃比変更処理及び変速処理が実施された場合のタイムチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の制御装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（構成）
実施形態に係る制御装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る制御装置の構成を示す概略構成図である。
【００２３】
図１において、実施形態に係る制御装置１００を搭載する車両は、リーンバーンエンジン１１、モータ・ジェネレータＭＧ１、モータ・ジェネレータＭＧ２、変速部１２及びバッテリ１７を備えて構成されている。尚、図１では、便宜上、バッテリ１７とモータ・ジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間に介在する、例えばインバータ等の部材の図示を省略している。
【００２４】
図１において、リーンバーンエンジン１１は、遊星歯車機構１３を介して、モータ・ジェネレータＭＧ１及びモータ・ジェネレータＭＧ２各々と接続されている。具体的には、遊星歯車機構１３のサンギアに、モータ・ジェネレータＭＧ１の出力軸が連結されており、遊星歯車機構１３のキャリア軸に、リーンバーンエンジン１１のクランク軸１４が連結されており、遊星歯車機構１３のリングギアに、モータ・ジェネレータＭＧ２の出力軸が連結されている。
【００２５】
リーンバーンエンジン１１は、予め定められたエンジン動作領域内で、例えば触媒温度やエンジン水温等の所定の条件が整った場合に、空燃比がリーンに切り換えられることにより、エンジンの熱効率が向上するように構成されている。尚、リーンバーンエンジン１１には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。
【００２６】
変速部１２は、相互にギア比の異なる複数の変速段を有しており、該変速段に応じて入力軸１５と車輪（図示せず）に繋がる出力軸１６との回転速度の比である変速比を変更可能に構成されている。
【００２７】
制御装置１００は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）２０を備えて構成されている。即ち、本実施形態では、車両の各種電子制御用のＥＣＵ２０の機能の一部を、制御装置１００の一部として用いている。
【００２８】
制御装置１００の一部としてのＥＣＵ２０は、リーンバーンエンジン１１の空燃比を変更する空燃比変更処理を実施可能に構成されている。また、ＥＣＵ２０は、変速比を変更するように変速部１２を制御する変速処理を実施可能に構成されている。ＥＣＵ２０は、空燃比変更処理及び変速処理を、互いから独立して実施する。
【００２９】
ここで特に、ＥＣＵ２０は、リーンバーンエンジン１１の空燃比をストイキオメトリからリーンへ切り換える場合、リーンバーンエンジン１１の吸入空気量がリーン燃焼に必要な流量に達する前に、燃料噴射量をリーン燃焼に対応する量まで低下させる。
【００３０】
このため、燃料噴射量が低下されてから、吸入空気量がリーン燃焼に必要な流量に達するまでの間、リーンバーンエンジン１１の出力が一時的に低下する。そこで、ＥＣＵ２０は、吸入空気量がリーン燃焼に必要な流量に達するまで、リーンバーンエンジン１１の出力の低下を補うトルクを出力するようにモータ・ジェネレータＭＧ２を制御する。
【００３１】
また、ＥＣＵ２０は、車両の運転者がアクセルペダルを踏み込んだ際に、シフトダウンするように変速部１２を制御する場合、駆動力を増加させつつ、リーンバーンエンジン１１の出力が増加するようにエンジン回転数を増加させる必要がある。そこで、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数の増加をアシストするようにモータ・ジェネレータＭＧ２を制御する。
【００３２】
（空燃比制御処理）
上述の如く構成された制御装置１００では、次のような問題が生じる可能性がある。即ち、空燃比変更処理と変速処理との両方が要求されたときに、該二つの処理が重ならないように、制御装置１００が、例えば変速処理を優先して実施するように構成されているとする。
【００３３】
しかしながら、空燃比変更処理も変速処理も、車両の走行状態に応じて要求されるので、空燃比変更処理が実施されている際に、変速処理が要求される場合もある。このとき、バッテリ１７の残容量が比較的少ないと、変速処理の際に、エンジン回転数の増加をモータ・ジェネレータＭＧ２によりアシストすることが十分にはできない。この結果、変速処理の際に加速のもたつきが生じ、ドライバビリティに影響が出てしまう。
【００３４】
そこで、制御装置１００は、リーンバーンエンジン１１の空燃比をストイキオメトリからリーンへ切り換える空燃比変更処理の要求があった場合、バッテリ１７の持出上限出力Ｗｏｕｔが、所定値αより大きいことを条件に、該要求された空燃比処理を実施する。
【００３５】
ここで、「所定値α」は、空燃比変更に伴う出力変動をモータ・ジェネレータＭＧ２の出力により補うために必要な電力量と、変速に伴う出力変動をモータ・ジェネレータＭＧ２の出力により補うために必要な電力量と、の合計に、所定のマージンを加えて求められる。
【００３６】
空燃比変更に伴う出力変動をモータ・ジェネレータＭＧ２の出力により補うために必要な電力量は、次のようにして求められる。即ち、リーンに対応する燃料噴射量と現在の吸入空気量とに基づいてエンジントルクが算出される（上述したように、吸入空気量がリーン燃焼に必要な流量に達する前に、燃料噴射量が低減されるので）。該算出されたエンジントルクと要求トルクとの差分をモータ・ジェネレータＭＧ２の出力により補うために必要な電力量が算出される。
【００３７】
変速に伴う出力変動をモータ・ジェネレータＭＧ２の出力により補うために必要な電力量は、次のようにして求められる。即ち、リーンバーンエンジン１１やモータ・ジェネレータＭＧ２等の回転要素の変速前後における回転数変化量と、変速時間（即ち、変速開始から変速完了までの期間）とに基づいて、変速に必要なモータ・ジェネレータＭＧ２のトルクが算出され、該算出されたトルクに相当する電力量が求められる。該電力量は、例えば３ｒｄから２ｎｄへの切換、４ｔｈから３ｒｄへの切換、等、変速毎に予め求められていてよい。
【００３８】
バッテリ１７の持出上限出力Ｗｏｕｔが、所定値αより大きい場合のみ、制御装置１００が、リーンバーンエンジン１１の空燃比をストイキオメトリからリーンへ切り換える空燃比変更処理を実施することにより、該空燃比変更処理の実施中又は実施直後に、変速処理の要求があったとしても、該要求された変速処理を適切に実施することができる。
【００３９】
実施形態に係る空燃比変更処理について、図２のフローチャートを参照して説明を加える。
【００４０】
図２において、制御装置１００の一部としてのＥＣＵ２０は、先ず、リーンバーンエンジン１１の現在の空燃比がストイキオメトリであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。空燃比がストイキオメトリではないと判定された場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、処理を一旦終了する。
【００４１】
他方、空燃比がストイキオメトリであると判定された場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、空燃比をストイキオメトリからリーンへ切り換える要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。空燃比の切換要求がないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、処理を一旦終了する。
【００４２】
他方、空燃比をストイキオメトリからリーンへ切り換える要求があると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、バッテリ１７の持出上限出力Ｗｏｕｔを取得する（ステップＳ１０３）。
【００４３】
続いて、ＥＣＵ２０は、取得された持出上限出力Ｗｏｕｔが所定値αより大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。取得された持出上限出力Ｗｏｕｔが所定値α以下である判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ２０は、空燃比を変更することなく処理を一旦終了する。
【００４４】
他方、取得された持出上限出力Ｗｏｕｔが所定値αより大きいと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２０は、空燃比をストイキオメトリからリーンへ切り換える（ステップＳ１０５）。
【００４５】
次に、実施形態に係る空燃比変更処理の効果について、図３のタイムチャートを参照して説明を加える。
【００４６】
図３の時刻ｔ１において、ストイキオメトリからリーンへの空燃比切換要求があったとする。この際、制御装置１００の一部としてのＥＣＵ２０は、バッテリ１７の持出上限出力Ｗｏｕｔを取得する。該取得された持出上限出力Ｗｏｕｔは、所定値αより大きい（図３の“バッテリパワー”参照）ので、ＥＣＵ２０は、ストイキオメトリからリーンへの空燃比切換を開始する。
【００４７】
空燃比切換が開始されるとすぐに燃料噴射量は低下されるが、吸入空気量は徐々にしか増加しないので、エンジントルクの低下が生じる（図３の“エンジントルク”、“ＫＬ”及び“スロットル開度”各々の時刻ｔ１〜時刻ｔ２参照）。このエンジントルクの低下分を補うために、モータ・ジェネレータＭＧ２のトルクが増加される（図３の“バッテリパワー”及び“ドライブシャフトトルク”各々の時刻ｔ１〜時刻ｔ２参照）。
【００４８】
図３の時刻ｔ２〜時刻ｔ３の期間に、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれることにより、時刻ｔ３において、変速要求があったとする（図３の“アクセル開度”参照）。上述の如く、バッテリ１７の持出上限出力Ｗｏｕｔは所定値αよりも大きいので、ＥＣＵ２０は、変速処理を適切に実施することができる（図３の“バッテリパワー”参照）。
【００４９】
仮に、バッテリ１７の持出上限出力が、所定値αよりも小さい持出上限出力Ｗｏｕｔ´である場合に（図３の“バッテリパワー”参照）、ストイキオメトリからリーンへの空燃比切換を実施し、その後変速要求があると、バッテリパワーが持出上限出力Ｗｏｕｔ´に制限されるため、変速に伴い、ドライブシャフトトルクが低下してしまう（図３の“ドライブシャフトトルク”の点線参照）。このため、加速のもたつきが生じることとなる。
【００５０】
本実施形態に係る制御装置１００では、バッテリ１７の持出上限出力が所定値α以下である場合には、ストイキオメトリからリーンへの空燃比切換の要求があったとしても、該空燃比切換は実施されないので、上記のような問題は生じない。
【００５１】
実施形態に係る「ＥＣＵ２０」及び「変速部１２」は、夫々、本発明に係る「許可手段」及び「変速機」の一例である。実施形態に係る「モータ・ジェネレータＭＧ１及びＭＧ２」は、本発明に係る「モータ」の一例である。
【００５２】
尚、上述した実施形態では、ストイキオメトリからリーンへの空燃比切換についてのみ述べたが、例えばリッチからストイキオメトリへの空燃比切換にも、本発明を適用可能である。
【００５３】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１１…リーンバーンエンジン、１２…変速部、１３…遊星歯車機構、１７…バッテリ、２０…ＥＣＵ、１００…制御装置、ＭＧ１、ＭＧ２…モータ・ジェネレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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