JP5578089B2

JP5578089B2 - ハイブリッド自動車およびその制御方法

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Publication number: JP5578089B2
Application number: JP2011007883A
Authority: JP
Inventors: 朋幸柴田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2031-01-18
Also published as: JP2012148645A

Description

本発明は、複数のギヤを有するギヤ機構を介して車軸に動力を出力可能な内燃機関と、ギヤ機構に接続された電動機と、電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えたハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、動力を入出力可能な第１モータと、駆動軸とエンジンの出力軸と第１モータの回転軸とに接続された遊星歯車機構（動力分割機構）と、駆動軸に接続された第２モータとを備え、ブレーキトルクの増加に応じてクリープトルクの要求値であるクリープトルク要求値を減少させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、車両が停止中であるという第１条件およびエンジンが負荷運転状態であるという第２条件を含む切替条件が成立した場合に、当該切替条件が成立していない場合に比べて、クリープトルクを大きな値に設定することで、第２モータから出力されるトルクが略零となることを回避するようにしている。これにより、車両停車中にクリープトルクが小さく設定される（第２モータから出力されるトルクが略零になる）ことに起因して遊星歯車機構（動力分割機構）内の各ギヤ同士の押し当て力が低下しないようにして、エンジンの出力トルクの脈動により各ギヤ同士の歯打ち音が発生することを抑制することができる。このような第２モータから出力されるトルクが略零となることを回避する制御、すなわち、第２モータから遊星歯車機構を含む駆動系のギヤ機構の各ギヤ同士を押し当てるための押し当てトルクを出力する押し当て制御は、一般に、エンジンのトルク脈動やピストン摩擦等に起因して駆動系のギヤ機構の各ギヤ同士に歯打ち音が発生するのを抑制することを目的とするため、基本的にエンジンの出力軸が回転しているときに実行される。

特開２０１０−８９５４３号公報

上述のような押し当て制御は、押し当てトルクの出力が不要または不能になったときや、押し当てトルクの出力により運転者に違和感を与えてしまうおそれがあるときには、できるだけ速やかに停止されることが望ましい。その一方で、押し当て制御を直ちに停止させると、却って運転者に違和感を与えてしまうおそれもある。

本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、内燃機関の出力軸が回転しているときにギヤ機構のギヤ間のガタをつめるための押し当てトルクを出力するよう電動機を制御する押し当て制御を解除条件の成立に応じてより適正に解除することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採っている。

本発明のハイブリッド自動車は、
複数のギヤを有するギヤ機構を介して車軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記ギヤ機構に接続された電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを備え、前記内燃機関の出力軸が回転しているときに前記ギヤ機構のギヤ間のガタをつめるための押し当てトルクを出力するよう電動機を制御する押し当て制御を実行するハイブリッド自動車において、
前記押し当て制御の実行中に予め定められた複数の押し当て制御解除条件のうちの少なくとも一つが成立したときに、成立した押し当て制御解除条件に応じた緩変化処理を伴って前記押し当てトルクを値０に設定する押し当てトルク設定手段を備えることを特徴とする。

本発明のハイブリッド自動車では、内燃機関の出力軸が回転しているときに、ギヤ機構のギヤ間のガタをつめるための押し当てトルクを出力するよう電動機を制御する押し当て制御が実行される。そして、押し当て制御の実行中に予め定められた複数の押し当て制御解除条件のうちの少なくとも一つが成立したときに、成立した押し当て制御解除条件に応じた緩変化処理を伴って押し当てトルクが値０に設定される。このように、押し当て制御解除条件に応じて、押し当てトルクが出力された状態から当該押し当てトルクが値０になるまでの時間を変更することで、押し当て制御解除条件の内容に応じて押し当てトルクの速やかな出力停止と車両ショックの発生の抑制との何れを優先するかをより極め細やかに選択することが可能となる。従って、本発明のハイブリッド自動車では、押し当て制御を解除条件の成立に応じてより適正に解除することが可能となる。

また、本発明のハイブリッド自動車は、複数のシフトポジションの中から運転者に所望のシフトポジションの選択を許容するシフトポジション選択手段と、運転者によるブレーキ踏力に応じた摩擦制動力を出力する摩擦制動手段とを更に備えてもよく、前記複数の押し当て制御解除条件は、前記蓄電手段の電圧が所定電圧以下となったこと、停車状態で運転者により前記シフトポジションが変更されたこと、停車状態で前記ブレーキ踏力が所定踏力以下となったこと、および前記車両が微動したことを含んでもよく、前記押し当てトルク設定手段は、前記押し当て制御の実行中に前記蓄電手段の電圧が前記所定電圧以下となったときには、第１の緩変化処理を伴って前記押し当てトルクを値０に設定すると共に、前記押し当て制御の実行中に、停車状態で運転者により前記シフトポジションが変更されたこと、停車状態で前記ブレーキ踏力が所定踏力以下となったこと、および前記車両が微動したことの少なくとも何れか一つが成立したときには、前記第１の緩変化処理に比べて前記押し当てトルクを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って該押し当てトルクを値０に設定するものであってもよい。

このように、押し当て制御の実行中に蓄電手段の電圧が所定電圧以下となったときに第１の緩変化処理を伴って押し当てトルクを値０に設定することにより、車両ショックの発生の抑制を優先しながら電動機からの押し当てトルクの出力を停止して蓄電手段を保護することができる。一方、押し当て制御の実行中に停車状態で運転者によりシフトポジションが変更されると、運転者の意図した車両の進行方向とは逆向きのトルクが押し当てトルクとして電動機から車両に付与されて運転者に違和感を与えてしまう可能性もある。このため、押し当て制御の実行中に停車状態で運転者によりシフトポジションが変更されたときには、第１の緩変化処理に比べて押し当てトルクを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクを値０に設定することにより、車両ショックの発生を抑制しつつ、押し当てトルクの出力を速やかに停止させて運転者に違和感を与えないようにすることが可能となる。また、押し当て制御の実行中に停車状態でブレーキペダルのブレーキ踏力が所定踏力以下となったときに、第１の緩変化処理に比べて押し当てトルクを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクを値０に設定することにより、車両ショックの発生を抑制しつつ、押し当てトルクの出力を速やかに停止させて押し当てトルクにより車両が微動したり振動が発生したりすることを抑制して運転者に違和感を与えないようにすることができる。更に、押し当て制御の実行中に車両が微動したときに、第１の緩変化処理に比べて押し当てトルクを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクを値０に設定することにより、車両ショックの発生を抑制しつつ、押し当てトルクの出力を速やかに停止させて車両の微動を抑え、運転者に違和感を与えないようにすることができる。

更に、本発明のハイブリッド自動車は、前記蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定する放電許容電力設定手段を更に備えてもよく、前記押し当てトルク設定手段は、車速が所定車速以上となったこと、退避走行状態となったこと、および、前記放電許容電力が所定値以下となったことを含む即時解除条件の少なくとも何れか一つが成立したときに、直ちに前記押し当てトルクを値０に設定するものであってもよい。このように、押し当て制御の実行中に車速が所定車速以上となったときに、電動機からの押し当てトルクの出力を直ちに停止させることにより、押し当てトルクの出力により走行制御に支障をきたすのを抑制することができる。また、押し当て制御の実行中に退避走行状態となったときに電動機からの押し当てトルクの出力を直ちに停止させることにより、押し当てトルクの出力により退避走行に支障をきたすのを抑制することができる。更に、押し当て制御の実行中に蓄電手段の放電許容電力が所定値以下となったときに、電動機からの押し当てトルクの出力を直ちに停止させることにより、蓄電手段の放電を抑制して当該蓄電手段を保護することができる。

また、本発明のハイブリッド自動車は、動力を入出力可能な第２の電動機を更に備えてもよく、前記ギヤ機構は、前記電動機に接続された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第２の電動機の回転軸とに接続された遊星歯車機構と、前記車軸に接続されたデファレンシャルギヤと、前記駆動軸と前記デファレンシャルギヤとを連結する複数のギヤとを含むものであってもよい。

本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
複数のギヤを有するギヤ機構を介して車軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記ギヤ機構に接続された電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法において、
（ａ）前記内燃機関の出力軸が回転しているときに前記ギヤ機構のギヤ間のガタをつめるための押し当てトルクを出力するよう電動機を制御する押し当て制御を実行するステップと、
（ｂ）前記押し当て制御の実行中に予め定められた複数の押し当て制御解除条件のうちの少なくとも一つが成立したときに、成立した押し当て制御解除条件に応じた緩変化処理を伴って前記押し当てトルクを値０に設定するステップと、
を含むものである。

この方法のように、押し当て制御解除条件に応じて、押し当てトルクが出力された状態から当該押し当てトルクが値０になるまでの時間を変更することで、押し当て制御解除条件の内容に応じて押し当てトルクの速やかな出力停止と車両ショックの発生の抑制との何れを優先するかをより極め細やかに選択することが可能となる。従って、この方法によれば、押し当て制御を解除条件の成立に応じてより適正に解除することができる。

本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。実施例のハイブリッドＥＣＵ７０により実行される押し当て制御解除ルーチンの一例を示すフローチャートである。

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、本発明の実施例に係るハイブリッド自動車２０の概略構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、ガソリンや軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されたギヤ機構６０と、ギヤ機構６０に連結された駆動輪６３ａ，６３ｂと、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がそれぞれギヤ機構６０に接続されたモータＭＧ１およびモータＭＧ２と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されインバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやり取りするバッテリ５０と、駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない従動輪のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータ９２と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２と、ブレーキアクチュエータ９２とブレーキ用電子制御ユニット（以下、「ブレーキＥＣＵ」という）９４とを有して駆動輪６３ａ，６３ｂや図示しない他の車輪に摩擦制動力を出力可能な電子制御式油圧ブレーキ装置（摩擦制動手段）９０と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）７０とを備える。

ギヤ機構６０は、モータＭＧ１の回転軸に接続されたサンギヤ３１、エンジン２２のクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されたキャリア３４および駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたリングギヤ３２を有するプラネタリギヤ３０と、モータＭＧ２の回転子に接続されると共にリングギヤ軸３２ａに接続された減速ギヤ３５と、リングギヤ軸３２ａに接続されたギヤ列６１と、ギヤ列６１と駆動輪６３ａ，６３ｂとに接続されたデファレンシャルギヤ６２とを含む。

モータＥＣＵ４０は、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からの信号に基づくモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２といったモータＭＧ１，ＭＧ２に関するデータを計算する。バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを算出したり、蓄電割合ＳＯＣと所定の充放電制約とに基づいてバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊を算出したり、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣとバッテリ５０の温度とに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを算出したりする。また、バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０の電圧を検出する図示しない電圧センサからのバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが入力される。

電子制御式油圧ブレーキ装置９０を構成するブレーキアクチュエータ９２は、運転者によるブレーキペダル８５の踏み込み操作に応じて、あるいは、運転者によるブレーキペダル８５の踏み込み操作とは無関係にブレーキホイールシリンダ９６ａ〜９６ｄへの油圧を調整して駆動輪６３ａ，６３ｂや他の車輪に摩擦制動力を作用させることが可能なものである。ブレーキＥＣＵ９４は、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ストロークセンサ８６からのブレーキペダルストロークＢＳに基づいて運転者によりブレーキペダル８５に加えられたペダル踏力（ブレーキ踏力）Ｆｐｄを計算すると共にペダル踏力Ｆｐｄに基づいて運転者により要求されている要求制動力を設定する。そして、ブレーキＥＣＵ９４は、要求制動力と予め定められた回生分配比設定用マップとを用いて電子制御式油圧ブレーキ装置９０に対する要求摩擦制動力を設定し、要求摩擦制動力に基づいて電子制御式油圧ブレーキ装置９０の分担分に応じた摩擦制動力が駆動輪６３ａ，６３ｂや他の車輪に作用するようにブレーキアクチュエータ９２を制御する。また、ブレーキＥＣＵ９４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの信号に基づいてブレーキアクチュエータ９２を制御すると共に、必要に応じてブレーキアクチュエータ９２の状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，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、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からのアクセル開度Ａｃｃ、車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ９４と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２，ブレーキＥＣＵ９４と各種制御信号やデータのやりとりを行なう。

上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊が計算され、この要求トルクＴｒ＊に応じたトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようにエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の制御モードとしては、要求トルクＴｒ＊に見合うパワーがエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を制御すると共にエンジン２２から出力されるパワーのすべてがプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求トルクＴｒ＊とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合うパワーがエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力されるパワーの全部またはその一部がプラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求トルクＴｒ＊に基づくトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２を停止して要求トルクＴｒ＊に基づくトルクをリングギヤ軸３２ａに出力するようにモータＭＧ２を駆動制御するモータ運転モード等がある。また、実施例のハイブリッド自動車２０では、車速Ｖが予め定められた間欠禁止車速以上であるときにエンジン２２の運転停止が禁止されると共に、車速Ｖが間欠禁止車速未満であるときに、エンジン２２を自動的に停止・始動させる間欠運転が実行される。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の始動処理中や、エンジン２２の運転中すなわちエンジン２２の負荷運転中や自立運転中（アイドル運転中）、エンジン２２の停止処理中といったエンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６が回転しているときに、ギヤ機構６０（プラネタリギヤ３０、減速ギヤ３５，ギヤ列６１，デファレンシャルギヤ６２）に含まれるギヤ間のガタをつめるためのトルクである押し当てトルクＴｐをモータＭＧ２から出力する押し当て制御が必要に応じて実行される。押し当てトルクＴｐの値は、エンジン２２の始動制御や、負荷運転制御、自立運転制御（アイドル運転制御）、停止制御のそれぞれについて実験・解析等により予め定められる。

次に、実施例のハイブリッド自動車２０において、上述した押し当て制御を解除する際の動作について説明する。図２は、押し当て制御の実行中にハイブリッドＥＣＵ７０により実行される押し当て制御解除ルーチンの一例を示すフローチャートである。図２に示す押し当て制御解除ルーチンの実行が開始されると、ハイブリッドＥＣＵ７０は、まず、車速センサ８８からの車速Ｖ、シフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂや出力制限Ｗｏｕｔ、運転者によりブレーキペダル８５に加えられたペダル踏力Ｆｐｄ、モータＭＧ２の回転子の回転位置、退避走行フラグの値といった制御に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。ここで、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂや出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリＥＣＵ５２から通信により入力され、ペダル踏力Ｆｐｄは、ブレーキＥＣＵ９４から通信により入力され、モータＭＧ２の回転子の回転位置は、回転位置検出センサ４４により検出された値がモータＥＣＵ４０から通信により入力される。退避走行フラグは、ハイブリッド自動車２０に何らかの異常が発生したことにより予め定められた退避走行制御が実行されているときにハイブリッドＥＣＵ７０によりオンされるものである。

ステップＳ１００にて必要なデータを入力したならば、ハイブリッドＥＣＵ７０は、押し当て制御を直ちに解除すべきか否かを判定する（ステップＳ１１０）。実施例のステップＳ１１０では、押し当て制御の実行中に車速Ｖが所定車速Ｖ１（例えば、１〜２ｋｍ／ｈ）以上になったこと、押し当て制御の実行中に退避走行状態となったこと、および押し当て制御の実行中にバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが所定値Ｗｏｕｔ１以下になったことを含む即時解除条件の少なくとも何れか一つが成立したときに、押し当て制御を直ちに解除すべきと判断される。なお、所定値Ｗｏｕｔ１は、バッテリ５０の劣化を抑制するための出力制限Ｗｏｕｔの下限値として実験・解析等により予め定められる。そして、ステップＳ１００にて入力された車速Ｖ、出力制限Ｗｏｕｔおよび退避走行フラグの値に基づいて即時解除条件の少なくとも何れか一つが成立していると判断された場合には、押し当て制御を直ちに解除すべく、押し当てトルクＴｐを値０に設定し（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了させる。

このように、押し当て制御の実行中に車速Ｖが所定車速Ｖ１以上となったときに、モータＭＧ２からの押し当てトルクＴｐの出力を直ちに停止させることにより、押し当てトルクＴｐの出力により走行制御に支障をきたすのを抑制することができる。また、押し当て制御の実行中に退避走行状態となったときにモータＭＧ２からの押し当てトルクＴｐの出力を直ちに停止させることにより、押し当てトルクＴｐの出力により退避走行に支障をきたすのを抑制することができる。更に、押し当て制御の実行中に出力制限Ｗｏｕｔがバッテリ５０の劣化を抑制するための下限値である所定値Ｗｏｕｔ１以下となったときに、モータＭＧ２からの押し当てトルクＴｐの出力を直ちに停止させることにより、バッテリ５０の放電を抑制して当該バッテリ５０を保護することができる。

ステップＳ１１０にて、上述の即時解除条件の何れもが成立しておらず押し当て制御を直ちに解除すべきではないと判断された場合には、予め定められた第１押し当て制御解除条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。実施例において、第１押し当て制御解除条件は、押し当て制御の実行中にバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが予め定められた保護開始電圧Ｖｒｅｆ以下となったことを含む。そして、ステップＳ１００にて入力した端子間電圧Ｖｂが保護開始電圧Ｖｒｅｆ以下となったと判断された場合には、第１の緩変化処理（第１のレート処理）を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定し（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了させる。第１の緩変化処理は、押し当てトルクＴｐが出力された状態から比較的小さい第１レート（第１の単位時間あたりの変化量）で押し当てトルクＴｐを値０まで徐々に低下させる処理である。これにより、押し当てトルクＴｐの出力が急激に停止されること、すなわち、駆動軸に出力されるトルクの変化に起因した車両ショックの発生の抑制を優先しながらモータＭＧ２からの押し当てトルクＴｐの出力を停止して（押し当て制御を解除して）、バッテリ５０を保護することができる。

また、ステップＳ１３０にて、上述の第１押し当て制御解除条件が成立していないと判断された場合には、予め定められた第２押し当て制御解除条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１５０）。実施例において、第２押し当て制御解除条件は、押し当て制御の実行中に停車状態で運転者によりシフトレバー８１が操作されてシフトポジションＳＰが変更されたこと、停車状態で運転者によりブレーキペダル８５に加えられたペダル踏力Ｆｐｄが所定踏力Ｆｐｄｒｅｆ以下となったこと、および、停車状態からハイブリッド自動車２０が微動したことを含む。ここで、所定踏力Ｆｐｄｒｅｆは、車両停車中にモータＭＧ２から押し当てトルクＴｐを出力しても車両が動き出すことのないような摩擦制動力を駆動輪６３ａ，６３ｂや他の車輪に付与可能なブレーキペダル８５のペダル踏力として実験・解析等により予め定められる値である。そして、ステップＳ１００にて入力したシフトポジションＳＰ、ペダル踏力Ｆｐｄ、およびモータＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて第２押し当て制御解除条件のすべてが成立していないと判断された場合には、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。なお、ステップＳ１５０では、ハイブリッド自動車２０が停車状態から例えば数ｃｍ程度移動しているときに、当該ハイブリッド自動車２０が停車状態から微動したと判断される。

これに対して、ステップＳ１００にて入力したシフトポジションＳＰ、ペダル踏力Ｆｐｄ、およびモータＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて第２押し当て制御解除条件の少なくとも何れか一つが成立していると判断された場合には、第２の緩変化処理（第２のレート処理）を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定し（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了させる。第２の緩変化処理は、押し当てトルクＴｐが出力された状態から上記第１レートよりも大きい第２レート（第２の単位時間あたりの変化量）で押し当てトルクＴｐを値０まで徐々に低下させる処理である。すなわち、第２の緩変化処理は、第１の緩変化処理に比べて、押し当てトルクＴｐを急峻に減少させて押し当てトルクＴｐが出力された状態から押し当てトルクＴｐが値０になるまでの時間を短くするものである。

すなわち、押し当て制御の実行中に停車状態で運転者によりシフトポジションＳＰが変更されると、運転者の意図したハイブリッド自動車２０の進行方向とは逆向きのトルクが押し当てトルクＴｐとしてモータＭＧ２からハイブリッド自動車２０に付与されて運転者に違和感を与えてしまう可能性がある。例えば、シフトポジションＳＰがパーキングポジションに設定されている状態で押し当てトルクＴｐが車両進行方向のトルクとしてモータＭＧ２から出力されているときに、シフトポジションＳＰがパーキングポジションからリバースポジションに変更されると、運転者は車両後方側への移動を意図しているにも拘わらず押し当てトルクＴｐは車両進行方向のトルクとして出力されるため、運転者に違和感を与える可能性がある。このため、押し当て制御の実行中に停車状態で運転者によりシフトポジションＳＰが変更されたときに、第１の緩変化処理に比べて押し当てトルクＴｐを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定（押し当て制御を解除）することで、押し当てトルクＴｐの出力が急激に停止されること、すなわち、駆動軸に出力されるトルクの変化に起因した車両ショックの発生を抑制しつつ、押し当てトルクＴｐの出力を速やかに停止させて運転者に違和感を与えないようにすることが可能となる。

また、押し当て制御の実行中に停車状態でブレーキペダル８５のペダル踏力Ｆｐｄが所定踏力Ｆｐｄｒｅｆ以下となったときに、第１の緩変化処理に比べて押し当てトルクＴｐを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定することとで、車両ショックの発生を抑制しつつ、押し当てトルクＴｐの出力を速やかに停止させて押し当てトルクＴｐによりハイブリッド自動車が微動したり振動が発生したりすることを抑制して運転者に違和感を与えないようにすることができる。更に、押し当て制御の実行中にハイブリッド自動車２０が微動したときに、第１の緩変化処理に比べて押し当てトルクＴｐを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定することで、押し当てトルクＴｐの出力が急激に停止されること、すなわち、駆動軸に出力されるトルクの変化に起因した車両ショックの発生を抑制しつつ、押し当てトルクＴｐの出力を速やかに停止させて車両の微動を抑え、運転者に違和感を与えないようにすることができる。

以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６が回転しているときに、ギヤ機構６０（プラネタリギヤ３０、減速ギヤ３５，ギヤ列６１，デファレンシャルギヤ６２）のギヤ間のガタをつめるための押し当てトルクＴｐを出力するようモータＭＧ２を制御する押し当て制御が実行される。そして、押し当て制御の実行中に予め定められた第１および第２押し当て制御解除条件のうちの少なくとも一つが成立したときに、成立した押し当て制御解除条件に応じた緩変化処理、すなわち第１押し当て制御解除条件が成立した場合には第１緩変化処理、第２押し当て制御解除条件が成立した場合には第２緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐが値０に設定される（ステップＳ１３０−Ｓ１６０）。このように、成立した押し当て制御解除条件に応じて押し当てトルクＴｐが出力された状態から当該押し当てトルクが値０になるまでの時間を変更することで、押し当て制御解除条件の内容に応じて押し当てトルクＴｐの速やかな出力停止と車両ショックの発生の抑制との何れを優先するかをより極め細やかに選択することが可能となる。従って、実施例のハイブリッド自動車２０では、押し当て制御解除条件の成立に応じて押し当て制御をより適正に解除することが可能となる。

また、実施例のハイブリッド自動車２０は、複数のシフトポジションの中から運転者に所望のシフトポジションＳＰの選択を許容するシフトレバー８１（シフトポジション選択手段）と、運転者によるペダル踏力（ブレーキ踏力）Ｆｐｄに応じた摩擦制動力を出力するブレーキアクチュエータ９２（摩擦制動手段）とを含み、第１押し当て制御解除条件は、バッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが保護開始電圧Ｖｒｅｆ以下となったことを含み、第２押し当て制御解除条件は、停車状態で運転者によりシフトポジションＳＰが変更されたこと、停車状態でペダル踏力Ｆｐｄが所定踏力Ｆｐｄｒｅｆ以下となったこと、および車両が微動したことを含む。そして、実施例のハイブリッドＥＣＵ７０は、押し当て制御の実行中に第１押し当て制御解除条件が成立したときには、第１の緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定すると共に、押し当て制御の実行中に第２押し当て制御解除条件の少なくとも一つが成立したときには、第１の緩変化処理に比べて押し当てトルクＴｐを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定する。

このように、押し当て制御の実行中に第１押し当て制御解除条件が成立したとき、すなわち押し当て制御の実行中にバッテリ５０の端子間電圧Ｖｂが保護開始電圧Ｖｒｅｆ以下となったときに第１の緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定することにより、車両ショックの発生の抑制を優先しながらモータＭＧ２からの押し当てトルクＴｐの出力を停止してバッテリ５０を保護することができる。一方、押し当て制御の実行中に停車状態で運転者によりシフトポジションＳＰが変更されたときには、第１の緩変化処理に比べて押し当てトルクＴｐを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定することにより、車両ショックの発生を抑制しつつ、押し当てトルクＴｐの出力を速やかに停止させて運転者に違和感を与えないようにすることが可能となる。また、押し当て制御の実行中に停車状態でブレーキペダル８５のペダル踏力Ｆｐｄが所定踏力Ｆｐｄｒｅｆ以下となったときに第１の緩変化処理に比べて押し当てトルクＴｐを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定することにより、車両ショックの発生を抑制しつつ、押し当てトルクＴｐの出力を速やかに停止させて押し当てトルクＴｐによりハイブリッド自動車２０が微動したり振動が発生したりすることを抑制して運転者に違和感を与えないようにすることができる。更に、押し当て制御の実行中にハイブリッド自動車２０が微動したときに、第１の緩変化処理に比べて押し当てトルクＴｐを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定することにより、車両ショックの発生を抑制しつつ、押し当てトルクＴｐの出力を速やかに停止させてハイブリッド自動車２０の微動を抑え、運転者に違和感を与えないようにすることができる。

更に、実施例のハイブリッドＥＣＵ７０は、押し当て制御の実行中に車速Ｖが所定車速Ｖ１以上となったこと、退避走行状態となったこと、および、バッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが所定値Ｗｏｕｔ１以下になったことを含む即時解除条件の少なくとも何れか一つが成立したときに、直ちに押し当てトルクＴｐを値０に設定する。このように、押し当て制御の実行中に車速Ｖが所定車速Ｖ１以上となったときに、モータＭＧ２からの押し当てトルクＴｐの出力を直ちに停止させることにより、押し当てトルクの出力により走行制御に支障をきたすのを抑制することができる。また、押し当て制御の実行中に退避走行状態となったときにモータＭＧ２からの押し当てトルクＴｐの出力を直ちに停止させることにより、押し当てトルクＴｐの出力により退避走行に支障をきたすのを抑制することができる。更に、押し当て制御の実行中にバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔが所定値Ｗｏｕｔ１以下となったときに、モータＭＧ２からの押し当てトルクの出力を直ちに停止させることにより、バッテリ５０の放電を抑制して当該バッテリ５０を保護することができる。

なお、第１および第２押し当て制御解除条件は、上述のものに限られるものではなく、押し当てトルクＴｐの出力が不要または不能になった場合や、押し当てトルクＴｐの出力により運転者に違和感を与えてしまうおそれがある場合の他の条件を含んでもよい。また、上述した複数の押し当て制御解除条件の何れかが成立したときに、第１もしくは第２の緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定するか、または、押し当てトルクＴｐを直ちに値０に設定するかは、上記実施例に限られるものではない。更に、実施例のハイブリッド自動車２０は、動力を入出力可能なモータＭＧ１（第２の電動機）を更に備え、ギヤ機構６０は、モータＭＧ２に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａとエンジン２２の出力軸とモータＭＧ１の回転軸とに接続されたプラネタリギヤ（遊星歯車機構）３０と、車軸に接続されたデファレンシャルギヤ６２と、リングギヤ軸３２ａとデファレンシャルギヤ６２とを連結するギヤ列６１とを含むが、本発明は、電動機と、当該電動機以外の動力発生源と、電動機と動力発生源と車軸との間に配置されたギヤ機構とを含むものであれば、他の如何なる形態のハイブリッド自動車に適用されてもよい。

ここで、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、複数のギヤを有するギヤ機構６０を介して車軸に動力を出力可能なエンジン２２が「内燃機関」に相当し、ギヤ機構６０に接続されたモータＭＧ２が「電動機」に相当し、モータＭＧ２と電力をやり取り可能なバッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、押し当て制御の実行中に予め定められた複数の押し当て制御解除条件のうちの少なくとも一つが成立したときに、成立した押し当て制御解除条件に応じた緩変化処理を伴って押し当てトルクＴｐを値０に設定するハイブリッドＥＣＵ７０が「押し当てトルク設定手段」に相当し、複数のシフトポジションの中から運転者に所望のシフトポジションＳＰの選択を許容するシフトレバー８１が「シフトポジション選択手段」に相当し、運転者によるペダル踏力（ブレーキ踏力）Ｆｐｄに応じた摩擦制動力を出力する電子制御式油圧ブレーキ装置９０が「摩擦制動手段」に相当し、動力を入出力可能なモータＭＧ１が「第２の電動機」に相当し、モータＭＧ２に接続されたリングギヤ軸３２ａとエンジン２２の出力軸と第２の電動機の回転軸とに接続されたプラネタリギヤ３０が「遊星歯車機構」に相当し、車軸に接続されたデファレンシャルギヤ６２が「デファレンシャルギヤ」に相当し、リングギヤ軸３２ａとデファレンシャルギヤ６２とを連結するギヤ列６１が「複数のギヤ」に相当する。

ただし、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され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され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。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。

以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業に利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２４エンジンＥＣＵ、２６クランクシャフト、２８ダンパ、３０プラネタリギヤ、３１サンギヤ、３２リングギヤ、３２ａリングギヤ軸、３４キャリア、３５減速ギヤ、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、５２バッテリＥＣＵ、６０ギヤ機構、６１ギヤ列、６２デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ駆動輪、７０ハイブリッドＥＣＵ、７２ＣＰＵ、７４ＲＯＭ、７６ＲＡＭ、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、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ブレーキペダルストロークセンサ、８８車速センサ、９０電子制御式油圧ブレーキ装置、９２ブレーキアクチュエータ、９４ブレーキＥＣＵ、９６ａ〜９６ｄブレーキホイールシリンダ、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

複数のギヤを有するギヤ機構を介して車軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記ギヤ機構に接続された電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、複数のシフトポジションの中から運転者に所望のシフトポジションの選択を許容するシフトポジション選択手段と、運転者によるブレーキ踏力に応じた摩擦制動力を出力する摩擦制動手段とを備え、前記内燃機関の出力軸が回転しているときに前記ギヤ機構のギヤ間のガタをつめるための押し当てトルクを出力するよう前記電動機を制御する押し当て制御を実行するハイブリッド自動車において、
前記押し当て制御の実行中に予め定められた複数の押し当て制御解除条件のうちの少なくとも一つが成立したときに、成立した押し当て制御解除条件に応じた緩変化処理を伴って前記押し当てトルクを値０に設定する押し当てトルク設定手段を備え、
前記複数の押し当て制御解除条件は、前記蓄電手段の電圧が所定電圧以下となったこと、停車状態で運転者により前記シフトポジションが変更されたこと、停車状態で前記ブレーキ踏力が所定踏力以下となったこと、および前記車両が微動したことを含み、
前記押し当てトルク設定手段は、前記押し当て制御の実行中に前記蓄電手段の電圧が前記所定電圧以下となったときには、第１の緩変化処理を伴って前記押し当てトルクを値０に設定すると共に、前記押し当て制御の実行中に、停車状態で運転者により前記シフトポジションが変更されたこと、停車状態で前記ブレーキ踏力が前記所定踏力以下となったこと、および前記車両が微動したことの少なくとも何れか一つが成立したときには、前記第１の緩変化処理に比べて前記押し当てトルクを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って該押し当てトルクを値０に設定することを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１に記載のハイブリッド自動車において、
前記蓄電手段の放電に許容される電力である放電許容電力を設定する放電許容電力設定手段を更に備え、
前記押し当てトルク設定手段は、車速が所定車速以上となったこと、退避走行状態となったこと、および、前記放電許容電力が所定値以下となったことを含む即時解除条件の少なくとも何れか一つが成立したときに、直ちに前記押し当てトルクを値０に設定することを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１または２に記載のハイブリッド自動車において、
動力を入出力可能な第２の電動機を更に備え、
前記ギヤ機構は、前記電動機に接続された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記第２の電動機の回転軸とに接続された遊星歯車機構と、前記車軸に接続されたデファレンシャルギヤと、前記駆動軸と前記デファレンシャルギヤとを連結する複数のギヤとを含むことを特徴とするハイブリッド自動車。
複数のギヤを有するギヤ機構を介して車軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記ギヤ機構に接続された電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、複数のシフトポジションの中から運転者に所望のシフトポジションの選択を許容するシフトポジション選択手段と、運転者によるブレーキ踏力に応じた摩擦制動力を出力する摩擦制動手段とを備えたハイブリッド自動車の制御方法において、
（ａ）前記内燃機関の出力軸が回転しているときに前記ギヤ機構のギヤ間のガタをつめるための押し当てトルクを出力するよう前記電動機を制御する押し当て制御を実行するステップと、
（ｂ）前記押し当て制御の実行中に予め定められた複数の押し当て制御解除条件のうちの少なくとも一つが成立したときに、成立した押し当て制御解除条件に応じた緩変化処理を伴って前記押し当てトルクを値０に設定するステップと、
を含み、
前記複数の押し当て制御解除条件は、前記蓄電手段の電圧が所定電圧以下となったこと、停車状態で運転者により前記シフトポジションが変更されたこと、停車状態で前記ブレーキ踏力が所定踏力以下となったこと、および前記車両が微動したことを含み、
ステップ（ｂ）は、前記押し当て制御の実行中に前記蓄電手段の電圧が前記所定電圧以下となったときには、第１の緩変化処理を伴って前記押し当てトルクを値０に設定すると共に、前記押し当て制御の実行中に、停車状態で運転者により前記シフトポジションが変更されたこと、停車状態で前記ブレーキ踏力が前記所定踏力以下となったこと、および前記車両が微動したことの少なくとも何れか一つが成立したときには、前記第１の緩変化処理に比べて前記押し当てトルクを急峻に減少させる第２の緩変化処理を伴って該押し当てトルクを値０に設定することを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。