JP7230831B2

JP7230831B2 - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP7230831B2
Application number: JP2020005093A
Authority: JP
Inventors: 太一鷲尾; 正幸馬場; 寛英小林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2023-03-01
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: CN113135174A; CN113135174B; MY202322A; DE102020133910A1; US11458946B2; JP2021112930A; US20210221352A1

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと、モータと、クラッチと、を備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、走行用のエンジン（内燃エンジン）と、走行用のモータ（電動モータ／ジェネレータ）と、クラッチと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。クラッチは、エンジンの出力軸とモータの回転軸との接続および接続の解除を行なう。このハイブリッド自動車では、エンジンの運転中にシステム停止する場合において、クラッチが正常であるときには、クラッチを解放した後に、エンジンへの燃料供給をカットして、エンジンを停止させる。そして、クラッチに異常が生じているときには、クラッチを係合した状態でモータを発電機として機能させながらエンジンから出力されるトルクを低下させてエンジンを停止する。これにより、システム停止するときのエンジンの回転数の上昇（吹き上がり）を抑制している。

特許第５９４９８９９号公報

しかしながら、上述のハイブリッド自動車では、システム停止に伴ってクラッチを解放するときに、エンジンやモータから回転数を上昇させる方向のトルクが出力されていると、エンジンの回転数が上昇したり（吹き上がったり）、モータの回転数が上昇してしまう。ユーザは、システム停止するときにエンジンやモータの回転数の上昇を想定していないため、こうしたエンジンやモータの回転数の上昇はユーザに違和感を与える可能性がある。

本発明のハイブリッド自動車は、システム停止するときにおけるエンジンの回転数の上昇（吹き上がり）およびモータの回転数の上昇を抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
走行用のエンジンと、
走行用のモータと、
前記エンジンの出力軸と前記モータの回転軸との接続および接続の解除を行なうクラッチと、
前記エンジンと前記モータと前記クラッチとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記クラッチを係合状態として前記エンジンを運転している状態から前記エンジンへの燃料供給の停止を伴ってシステム停止する所定時には、前記エンジンの前記出力軸に作用するトルクが前記エンジンの回転数を低下させる方向のトルクであり、且つ、前記モータの前記回転軸に出力されるトルクが前記モータの回転数を低下させる方向のトルクであるトルク条件が成立したときに、前記クラッチを解放する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド自動車では、クラッチを係合状態としてエンジンを運転している状態からエンジンへの燃料供給の停止を伴ってシステム停止する所定時には、エンジンの出力軸に作用するトルクがエンジンの回転数を低下させる方向のトルクであり、且つ、モータの回転軸に出力されるトルクがモータの回転数を低下させる方向のトルクであるトルク条件が成立したときに、クラッチを解放する。エンジンの出力軸に作用するトルクがエンジンの回転数を低下させる方向のトルクであり、且つ、モータの回転軸に出力されるトルクがモータの回転数を低下させる方向のトルクであるときにクラッチを解放するから、エンジンの回転数の上昇（吹き上がり）およびモータの回転数の上昇を抑制できる。

こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記所定時には、前記モータの前記回転軸に値０または前記回転軸の回転数を低下させる方向のトルクが作用するように前記モータを制御し、前記トルク条件が成立したときに、前記クラッチを解放してもよい。

また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記所定時に、前記モータの回転数が所定回転数以下に至ったときには、前記トルク条件の成立の有無に拘わらずに前記クラッチを解放してもよい。こうすれば、クラッチを解放した後のエンジンおよびモータの逆回転を抑制することができる。

さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記クラッチを解放した後は、前記エンジンの回転数の単位時間当たりの低下量である第１低下率と前記モータの回転数の単位時間当たりの低下量である第２低下率との差が所定差以内となるように前記モータを制御してもよい。こうすれば、クラッチを解放した後に、エンジンの回転数の低下に比してモータの回転数の低下が過度に遅れることを抑制できる。よって、クラッチを解放してからモータの回転数を停止するまでの時間が長くなるのを抑制できる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。ＨＶＥＣＵ７０により実行されるシステム停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。イグニッションスイッチ８０の状態、燃料カット指令の有無、クラッチ３６の状態、要求トルクＴｉｎ＊、制御用トルクＴｉｎｃ、エンジントルクＴｅ、トルク指令Ｔｍ＊、エンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化の一例を説明するための説明図である。変形例のシステム停止時制御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、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、エンジン２２と、モータ３０と、インバータ３２と、クラッチ３６と、自動変速装置４０と、高電圧バッテリ６０と、低電圧バッテリ６７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０とを備える。

エンジン２２は、燃料タンクから燃料供給系を介して供給されるガソリンや軽油などを燃料として用いて吸気、圧縮、膨張（爆発燃焼）、排気の各行程により動力を出力する４気筒の内燃機関として構成されている。図２に示すように、エンジン２２は、エアクリーナ１２２により清浄された空気を吸気管１２３に吸入してスロットルバルブ１２４を通過させると共に燃料噴射弁１２６から燃料を噴射して空気と燃料とを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃焼室１２９に吸入する。そして、吸入した混合気を点火プラグ１３０による電気火花により爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２３の回転運動に変換する。燃焼室１２９から排気バルブ１３１を介して排気管１３３に排出される排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する触媒（三元触媒）１３４ａを有する浄化装置１３４を介して外気に排出される。エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により運転制御される。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温Ｔｗを挙げることができる。吸気バルブ１２８を開閉するインテークカムシャフトの回転位置や排気バルブ１３１を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカム角θｃｉ，θｃｏも挙げることができる。スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルポジションセンサ１２４ａからのスロットル開度ＴＨや、吸気管１２３に取り付けられたエアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａ、吸気管１２３に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温Ｔａも挙げることができる。排気管１３３に取り付けられた空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦや、排気管１３３に取り付けられた酸素センサ１３５ｂからの酸素信号Ｏ２も挙げることができる。

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１２４ｂへの制御信号や、燃料噴射弁１２６への制御信号、点火プラグ１３０への制御信号を挙げることができる。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。

エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算したり、エアフローメータ１４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて、負荷率（エンジン２２の１サイクル当たりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬを演算している。

図１に示すように、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２３には、エンジン２２をクランキングするためのスタータモータ２５や、エンジン２２からの動力を用いて発電するオルタネータ２６が接続されている。

モータ３０は、例えば同期発電電動機として構成されている。インバータ３２は、モータ３０の駆動に用いられると共に高電圧側電力ライン６１に接続されている。モータ３０は、ＨＶＥＣＵ７０によってインバータ３２の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

クラッチ３６は、例えばモータ３０により駆動される図示しない機械式オイルポンプ（メカオイルポンプ）により供給される油圧で駆動する油圧駆動の摩擦クラッチとして構成されており、エンジン２２のクランクシャフト２３とモータ３０の回転軸との接続および接続の解除を行なう。

自動変速装置４０は、トルクコンバータ４３と、６段変速の自動変速機４５と、図示しない油圧回路とを備える。トルクコンバータ４３は、一般的な流体式の伝導装置として構成されており、モータ３０の回転軸に接続された入力軸４１の動力を自動変速機４５の入力軸である中間回転軸４４にトルクを増幅して伝達したり、トルクを増幅することなくそのまま伝達したりする。トルクコンバータ４３は、入力軸４１に取り付けられたポンプインペラと、中間回転軸４４に接続されたタービンランナと、タービンランナからポンプインペラへの作動油の流れを整流するステータと、ステータの回転方向を一方向に制限するワンウェイクラッチと、ポンプインペラとタービンランナとを連結する油圧駆動のロックアップクラッチ４３ａとを備える。自動変速機４５は、中間回転軸４４に接続されると共に駆動軸４６に接続された出力軸４２に接続され、複数の遊星歯車と、油圧駆動の複数の摩擦係合要素（クラッチ，ブレーキ）とを有する。なお、駆動軸４６は、後輪５５ａ、５５ｂに車軸５６およびリヤデファレンシャルギヤ５７を介して連結されている。この自動変速機４５は、例えば、複数の摩擦係合要素の係脱により第１速から第６速までの前進段や後進段を形成して中間回転軸４４と出力軸４２との間で動力を伝達する。

高電圧バッテリ６０は、例えばリチウムイオン二次電池として構成されており、インバータ３２と共に高電圧側電力ライン６１に接続されている。低電圧バッテリ６７は、定格電圧が高電圧バッテリ６０よりも低い例えば鉛蓄電池として構成されており、スタータモータ２５やオルタネータ２６と共に低電圧側電力ライン６６に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、高電圧側電力ライン６１と低電圧側電力ライン６６とに接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、ＨＶＥＣＵ７０によって制御されることにより、高電圧側電力ライン６１の電力を低電圧側電力ライン６６に電圧の降圧を伴って供給する。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、モータ３０の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ（例えばレゾルバ）３０ａからのモータ３０の回転子の回転位置φｍ、入力軸４１に取り付けられた回転数センサ４１ａからの入力軸４１の回転数ＮＬｉｎ、中間回転軸４４に取り付けられた回転数センサ４４ａからの中間回転軸４４の回転数ＮＬｏｕｔ、駆動軸４６に取り付けられた回転数センサ４６ａからの駆動軸４６の回転数Ｎｐを挙げることができる。また、高電圧バッテリ６０の端子間に取り付けられた電圧センサからの高電圧バッテリ６０の電圧Ｖｂや、高電圧バッテリ６０の出力端子に取り付けられた電流センサからの高電圧バッテリ６０の電流Ｉｂも挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、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、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ポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。

ＨＶＥＣＵ７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０から出力される信号としては、例えば、スタータモータ２５への制御信号や、オルタネータ２６への制御信号を挙げることができる。また、インバータ３２への制御信号や、クラッチ３６への制御信号、自動変速装置４０（ロックアップクラッチ４３ａや自動変速機４５）への制御信号、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８への制御信号も挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４と通信ポートを介して接続されている。ＨＶＥＣＵ７０は、回転位置センサ３０ａからのモータ３０の回転子の回転位置φｍに基づいてモータ３０の回転数Ｎｍ（自動変速装置４０の入力軸４１の回転数）も演算している。さらに、ＨＶＥＣＵ７０は、回転数センサ４１ａからの入力軸４１の回転数ＮＬｉｎと、回転数センサ４４ａからの中間回転軸４４の回転数ＮＬｏｕｔとの差として、ロックアップクラッチ４３ａの回転数差分ΔＮＬも演算している。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチ３６を解放状態としてモータ３０からの動力を用いて走行する電動走行（ＥＶ走行）モードや、クラッチ３６を係合状態としてエンジン２２およびモータ３０からの動力を用いて走行するハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードで走行する。

ＥＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、基本的には、以下のＥＶ走行制御を行なう。最初に、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに対する変速線に基づいて自動変速機４５の目標変速段Ｍ＊を設定し、自動変速機４５の変速段Ｍが目標変速段Ｍ＊となるように自動変速機４５を制御する。また、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸４６（自動変速装置４０の出力軸４２）の要求トルクＴｐ＊を設定し、駆動軸４６の要求トルクＴｐ＊と自動変速機４５の変速段Ｍに対応するギヤ比とに基づいて自動変速装置４０の入力軸４１の要求トルクＴｉｎ＊を計算する。そして、要求トルクＴｉｎ＊が入力軸４１に出力されるようにモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊（モータ３０の回転数を上昇させる方向を正の値とする）を設定し、モータ３０がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

なお、ＥＶ走行モードでも、図示しない空調装置から暖房要求が行なわれたときなどには、クラッチ３６を解放状態として、エンジン２２を自立運転しつつ、上述のＥＶ走行制御を行なうことがある。

ＨＶ走行モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、基本的には、以下のＨＶ走行制御を行なう。自動変速機４５の制御については、ＥＶ走行モードと同様に行なう。エンジン２２およびモータ３０の制御については、最初に、ＥＶ走行モードと同様に入力軸４１の要求トルクＴｉｎ＊を計算する。続いて、要求トルクＴｉｎ＊が入力軸４１に出力されるようにエンジン２２の目標トルクＴｅ＊（エンジン２２の回転数Ｎｅを上昇させる方向を正の値とする）やモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊を設定する。そして、エンジン２２が目標トルクＴｅ＊で運転されるようにエンジン２２を制御すると共にモータ３０がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３２の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、ＨＶ走行モードでの走行中にイグニッションスイッチ８０がオフされたときの動作について説明する。図３は、ＨＶＥＣＵ７０により実行されるシステム停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、ＨＶ走行モードで走行中にイグニッションスイッチ８０がオフされたとき、つまり、クラッチ３６を係合状態としてエンジン２２を運転している状態からシステム停止するときに実行される。なお、イグニッションスイッチ８０がオフされたときには、自動変速機４５は、複数の摩擦係合要素の係脱により中間回転軸４４と出力軸４２との接続が解除され、中間回転軸４４と出力軸４２との間での動力の伝達が遮断されている。

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、イグニッションスイッチ８０がオフされたときのスロットル開度ＴＨ（オフ時ＴＨ）と要求トルクＴｉｎ＊（オフ時Ｔｉｎ＊）とを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。スロットル開度ＴＨは、イグニッションスイッチ８０がオフされたときにスロットルポジションセンサ１２４ａにより検出されたものをエンジンＥＣＵ２４を介して通信により入力している。要求トルクＴｉｎ＊は、イグニッションスイッチ８０がオフされたときに設定されている要求トルクＴｉｎ＊を入力している。

次に、燃料カット指令をエンジンＥＣＵ２４へ送信する（ステップＳ１１０）。燃料カット指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射を停止し、スロットルバルブ１２４の開度が全閉となるようにスロットルモータ１２４ｂを制御する。そして、触媒（三元触媒）１３４ａへ未燃焼の燃料が供給されるのを抑制するために、点火プラグ１３０を気筒毎に１回ずつ点火させて各気筒内に残留している燃料を燃焼させる。したがって、エンジン２２から出力されるエンジントルクＴｅは、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射を停止してもすぐには低下せず、各気筒内に残留している燃料が燃焼した後に低下することになる。

続いて、所定トルクＴｒｅｆを入力軸４１の要求トルクＴｉｎ＊に設定する（ステップＳ１２０）。所定トルクＴｒｅｆは、負の値（入力軸４１の回転を抑制する方向）に設定されている。

こうして要求トルクＴｉｎ＊を設定すると、イグニッションスイッチ８０がオフされたときの要求トルクＴｉｎ＊（オフ時Ｔｉｎ＊）と所定変化率ｄＴｉｎ（要求トルクＴｉｎ＊の単位時間当たりの変化量）とイグニッションスイッチ８０がオフされてからの経過時間ｔｏｆｆとを用いて、入力軸４１のトルクが要求トルクＴｉｎ＊へ向けて所定変化率ｄＴｉｎで低下するように制御用トルクＴｉｎｃを設定する（ステップＳ１３０）。所定変化率ｄＴｉｎは、後述するようにモータ３０の回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｍｒｅｆ付近でクラッチ３６を解放したときに、エンジン２２の回転数Ｎｅおよびモータ３０の回転数Ｎｍが負の値に至らない（逆回転しない）変化率として予め実験や解析などで定めた値を用いている。

次に、イグニッションスイッチ８０がオフされたときのスロットル開度ＴＨ（オフ時ＴＨ）と経過時間ｔｏｆｆとを用いて現在のエンジントルクＴｅを推定する（ステップＳ１４０）。エンジントルクＴｅの推定は、オフ時ＴＨと経過時間ｔｏｆｆとエンジントルクとの関係を予めマップとして図示しないＲＯＭに記憶しておき、オフ時ＴＨと経過時間ｔｏｆｆとが与えられるとマップとから対応するエンジントルクを導出して、導出したエンジントルクを現在のエンジントルクＴｅと推定する。

こうして制御用トルクＴｉｎｃと現在のエンジントルクＴｅとを設定すると制御用トルクＴｉｎｃから現在のエンジントルクＴｅを減じたトルクと値０とのうち小さい方のトルクをトルク指令Ｔｍ＊に設定し、トルク指令Ｔｍ＊でモータ３０が駆動するようにインバータ３２を制御する（ステップＳ１５０）。こうしてモータ３０を制御することにより、モータ３０から出力されるトルクが値０またはモータ３０の回転数を低下させる方向のトルクとなる範囲内で入力軸４１に制御用トルクＴｉｎｃを出力できる。

次に、エンジントルクＴｅおよびトルク指令Ｔｍ＊が値０未満、即ち、エンジントルクＴｅおよびトルク指令Ｔｍ＊がそれぞれの回転を抑制する方向となっているか否かを判定する（ステップＳ１６０）。エンジントルクＴｅおよびトルク指令Ｔｍ＊が値０未満のときには、クラッチ３６を解放する（ステップＳ１９０）。このように、エンジントルクＴｅおよびトルク指令Ｔｍ＊が値０未満のとき、即ち、エンジントルクＴｅおよびトルク指令Ｔｍ＊がそれぞれの回転を抑制する方向となっているときにクラッチ３６を解放するから、エンジン２２の回転数Ｎｅの上昇（吹き上がり）やモータ３０の回転数Ｎｍの上昇を抑制できる。

エンジントルクＴｅおよびトルク指令Ｔｍ＊の少なくとも一方が値０以上のときには、モータ３０の回転数Ｎｍを入力する（ステップＳ１７０）。モータ３０の回転数Ｎｍは、回転位置センサ３０ａからのモータ３０の回転子の回転位置φｍに基づいて演算したものを入力している。

こうしてモータ３０の回転数Ｎｍを入力すると、回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｍｒｅｆ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。ここで、所定回転数Ｎｍｒｅｆは、クラッチ３６を解放した後にエンジン２２やモータ３０が逆回転するか否かを判定するための閾値であり、値０より高く、例えば、３５０ｒｐｍ（機械式オイルポンプ（メカオイルポンプ）によりクラッチ３６に駆動用の油圧を供給するために必要なモータ３０の回転数Ｎｍの下限値）などに設定される。これは、モータ３０の回転数Ｎｍが値０や値０近傍の非常に低い回転数のときにクラッチ３６を解放すると、慣性でエンジン２２の回転数Ｎｅやモータ３０の回転数Ｎｍが負の値となり、つまり、エンジン２２やモータ３０が逆回転してしまう場合があることに基づく。

ステップＳ１８０でモータ３０の回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｍｒｅｆを超えているときには、ステップＳ１３０へ戻り、エンジントルクＴｅおよびトルク指令Ｔｍ＊が値０未満となるか、モータ３０の回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｍｒｅｆ以下となるまで、ステップＳ１３０～Ｓ１８０を繰り返す。ステップＳ１３０の制御用トルクＴｉｎｃは、入力軸４１のトルクが要求トルクＴｉｎ＊へ向けて負の値の所定変化率ｄＴｉｎで低下するように設定される。そのため、ステップＳ１３０～Ｓ１８０を繰り返すことで、制御用トルクＴｉｎｃが負の値になり、入力軸４１の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅとモータ３０の回転数Ｎｍとが低下する。

こうしてモータ３０の回転数Ｎｍが低下して、ステップＳ１８０でモータ３０の回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｍｒｅｆ以下に至ったときには、これ以上モータ３０の回転数Ｎｍが低下した状態でクラッチ３６を解放すると、解放後にエンジン２２およびモータ３０が逆回転する可能性があると判断して、クラッチ３６を解放する（ステップＳ１９０）。これにより、クラッチ３６の解放後のエンジン２２およびモータ３０の逆回転を抑制できる。

こうしてクラッチ３６を解放したら、次に、ステップＳ１４０と同様の処理で、現在のエンジントルクＴｅを推定し（ステップＳ２００）、次式（１）によりモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊を設定して、トルク指令Ｔｍ＊でモータ３０が駆動するようにインバータ３２を制御する（ステップＳ２１０）。式（１）中、「Ｉｅ」は、クラッチ３６を解放状態としたときのエンジン２２の出力軸周りのイナーシャである。「Ｉｍ」は、クラッチ３６を解放状態としたときのモータ３０の回転軸周りのイナーシャである。「Ｔｅ」は、ステップＳ１９０で推定したエンジントルクである。式（１）は、クラッチ３６を解放した後においてエンジン２２の回転数Ｎｅの低下率ｄＮｅ／ｄｔ（エンジン２２の回転数Ｎｅの単位時間当たりの低下量）とモータ３０の回転数Ｎｍの低下率ｄＮｍ／ｄｔ（モータ３０の回転数Ｎｍの単位時間当たりの低下量）とを同一の低下率にするための関係式である。クラッチ３６を解放状態としているときには、次式（２）、（３）が成立する。式（１）は、式（２）、式（３）において、低下率ｄＮｅ／ｄｔと低下率ｄＮｍ／ｄｔとを同一の低下率にすることで、容易に導出することができる。なお、式（３）において、自動変速機４５は、複数の摩擦係合要素の係脱により中間回転軸４４と出力軸４２との接続が解除されているものとする。

Tm*=Im/Ie・Te ・・・(1)
Ie・dNe/dt=Te ・・・(2)
Im・dNm/dt=Tm* ・・・(3)

このように、ステップＳ１８０でクラッチ３６を解放した後に、ステップＳ２１０で上述の式（１）を用いてモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊を設定して、トルク指令Ｔｍ＊でモータ３０が駆動するようにインバータ３２を制御することにより、クラッチ３６の解放後においてエンジン２２の回転数Ｎｅの低下率ｄＮｍ／ｄｔとモータ３０の回転数Ｎｍの低下率ｄＮｍ／ｄｔとを同一にすることができる。

次に、エンジン２２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ２２０）、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止回転数Ｎｓｔｏｐ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。ステップＳ２２０で、エンジン２２の回転数Ｎｅは、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角θｃｒに基づいてエンジンＥＣＵ２４で演算したものを通信を介して入力している。ステップＳ２３０で、停止回転数Ｎｓｔｏｐは、エンジン２２が回転停止しているか否かを判定するための閾値であり、値０または値０に近い回転数（例えば、３ｒｐｍ、５ｒｐｍ、７ｒｐｍなど）に設定される。モータ３０の回転数Ｎｍは、クラッチ３６が係合状態のときにはエンジン２２の回転数Ｎｍと同一となり、クラッチ３６の解放後はエンジン２２と同一の低下率で低下するからエンジン２２と同一の回転数となる。よって、ステップＳ２２０は、エンジン２２およびモータ３０が回転停止したか否かを判定する処理となっている。

ステップＳ２３０でエンジン２２の回転数Ｎｅが停止回転数Ｎｓｔｏｐを超えているときには、エンジン２２およびモータ３０が回転停止していないと判断して、ステップＳ２００の処理に戻り、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止回転数Ｎｓｔｏｐ以下となるまで、ステップＳ２００～Ｓ２３０の処理を繰り返す。

ステップＳ２３０でエンジン２２の回転数Ｎｅが停止回転数Ｎｓｔｏｐ以下であるときには、エンジン２２およびモータ３０が回転停止したと判断して、エンジン２２の運転やモータ３０の駆動を停止して（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。

図４は、イグニッションスイッチ８０の状態、燃料カット指令の有無、クラッチ３６の状態、要求トルクＴｉｎ＊、制御用トルクＴｉｎｃ、エンジントルクＴｅ、トルク指令Ｔｍ＊、エンジン２２の回転数Ｎｅの時間変化の一例を説明するための説明図である。図中、実線は、イグニッションスイッチ８０の状態、燃料カット指令の有無、要求トルクＴｉｎ＊、エンジントルクＴｅ、エンジン２２の回転数Ｎｅを示している。破線は、制御用トルクＴｉｎｃを示している。一点鎖線は、トルク指令Ｔｍ＊を示している。

イグニッションスイッチ８０がオフされると、燃料カット指令が送信される（ステップＳ１１０、時刻ｔ０）。燃料カット指令が送信されると、エンジン２２は、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射を停止した後点火プラグ１３０を点火させて各気筒内に残留している燃料を燃焼させることから、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射を停止した後しばらくの間エンジン２２からトルクが出力される。このとき、制御用トルクＴｉｎｃから現在のエンジントルクＴｅを減じたトルクと値０とのうち小さい方のトルクをトルク指令Ｔｍ＊に設定し、トルク指令Ｔｍ＊でモータ３０が駆動するようにインバータ３２を制御するから（ステップＳ１４０、Ｓ１５０）、入力軸４１には制御用トルクＴｉｎｃに基づくトルクが出力され、トルク指令Ｔｍ＊は値０以下に設定される。

そして、制御用トルクＴｉｎｃが負の値になると、エンジントルクＴｅが負となり、エンジン２２の回転数Ｎｅが低下する（時刻ｔ１）。そして、エンジントルクＴｅおよびモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊が値０未満のときにクラッチ３６が解放される（ステップＳ１９０、時刻ｔ２）。このとき、エンジントルクＴｅやモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊がエンジン２２やモータ３０の回転数を低下させる方向トルクとなっているから、クラッチ３６を解放するときのエンジン２２やモータ３０の回転数Ｎｅ，Ｎｍの上昇が抑制される。

クラッチ３６を解放状態とした後は、上述の式（１）により設定されるトルク指令Ｔｍ＊でモータ３０を駆動し（ステップＳ２００～Ｓ２１０）、エンジン２２の回転数Ｎｅの低下率ｄＮｍ／ｄｔとモータ３０の回転数Ｎｍの低下率ｄＮｍ／ｄｔとを同一にする。そして、エンジン２２の回転数Ｎｅが停止回転数Ｎｓｔｏｐ以下になったときにエンジン２２の運転やモータ３０の駆動が停止される（時刻ｔ３）。これにより、より適正にエンジン２２、モータ３０を停止させることができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、クラッチ３６を係合状態としてエンジン２２を運転している状態からエンジン２２への燃料供給の停止を伴ってシステム停止するときには、エンジントルクＴｅおよびモータ３０へのトルク指令Ｔｍ＊が値０未満のときに、クラッチ３６を解放するから、システム停止するときにおけるエンジン２２の回転数の上昇（吹き上がり）およびモータ３０の回転数の上昇を抑制できる。

また、モータ３０の回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｍｒｅｆ以下に至ったときには、エンジントルクＴｅおよびモータ３０へのトルク指令Ｔｍ＊が値０未満であるか否かに拘わらずにクラッチ３６を解放するから、エンジン２２およびモータ３０の逆回転を抑制できる。

さらに、クラッチ３６を解放した後は、エンジン２２の回転数の低下率ｄＮｅ／ｄｔとモータ３０の回転数Ｎｍの低下率ｄＮｍ／ｄｔが同一となるようにモータ３０を制御することにより、クラッチ３６を解放してからモータ３０の回転数を停止するまでの時間が長くなるのを抑制できる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、クラッチ３６を解放した後は、エンジン２２の回転数の低下率ｄＮｅ／ｄｔとモータ３０の回転数Ｎｍの低下率ｄＮｍ／ｄｔが同一となるようにモータ３０を制御する。しかしながら、こうしたモータ３０の制御に加え、クラッチ３６を解放前後において、エンジン２２の回転数の低下率ｄＮｅ／ｄｔが同一となるようにモータ３０を制御してもよい。図５は、変形例のシステム停止時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、図３に例示したシステム停止時制御ルーチンと、ステップＳ１４０とステップＳ１５０との間でステップＳ３００を実行する点やステップＳ３００でエンジントルクＴｅが値０未満のときにステップＳ３１０を実行する点を除いて、同一の処理を実行する。そのため、変形例のシステム停止時制御ルーチンにおいて、図３に例示したシステム停止時制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

ステップＳ１４０でエンジントルクＴｅを推定すると、エンジントルクＴｅが値０より低いか否かを判定する（ステップＳ３００）。エンジントルクＴｅが値０以上であるとき、即ち、エンジントルクＴｅがエンジン２２の回転を抑制する方向となっていないときには、ステップＳ１５０以降を実行する。こうしてモータ３０を制御することにより、モータ３０から出力されるトルクが値０またはモータ３０の回転数を低下させる方向のトルクとなる範囲内で入力軸４１に制御用トルクＴｉｎｃを出力できる。

そして、エンジントルクＴｅが値０未満であるとき、即ち、エンジントルクＴｅがエンジン２２の回転を抑制する方向となっているときには、次式（４）によりモータ３０のトルク指令Ｔｍ＊を設定して、トルク指令Ｔｍ＊でモータ３０が駆動するようにインバータ３２を制御して（ステップＳ３１０）、ステップＳ１６０以降を実行する。式（４）中、「Ｔｅ」は、ステップＳ１４０で推定したエンジントルクである。式（４）は、クラッチ３６を係合させた状態でのエンジン２２の回転数Ｎｅの低下率ｄＮｅ／ｄｔ（エンジン２２の回転数Ｎｅの単位時間当たりの低下量）とクラッチ３６を解放させた状態でのエンジン２２の回転数Ｎｅの低下率ｄＮｅ／ｄｔとを同一の低下率にするための関係式である。クラッチ３６を係合状態としているときには、次式（５）が成立する。式（４）は、上述の式（２）と式（５）において、低下率ｄＮｅ／ｄｔを同一の低下率にすることで、容易に導出することができる。なお、式（５）において、自動変速機４５は、複数の摩擦係合要素の係脱により中間回転軸４４と出力軸４２との接続が解除されているものとする。これにより、クラッチ３６を解放する前後でのエンジン２２の回転数Ｎｅの低下率ｄＮｅ／ｄｔの変化を抑制できる。

Tm*=Im/Ie・Te ・・・(4)
(Ie+Im)・dNe/dt＝Te+Tm* ・・・(5)

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１７０、Ｓ１８０でモータ３０の回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｍｒｅｆ以下であるか否かを判定している。しかしながら、ステップＳ１７０、Ｓ１８０を実行しなくてもよい。この場合、ステップＳ１６０でエンジントルクＴｅおよびトルク指令Ｔｍ＊が値０以上のときには、ステップＳ１３０へ戻り、エンジントルクＴｅおよびトルク指令Ｔｍ＊が値０未満になるまでステップＳ１３０～Ｓ１６０を繰り返してもよいし、エンジントルクＴｅおよびトルク指令Ｔｍ＊が値０未満とならないときにはイグニッションスイッチ８０がオフされて所定時間経過後にクラッチ３６を解放してもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ２１０でエンジン２２の回転数の低下率ｄＮｅ／ｄｔとモータ３０の回転数Ｎｍの低下率ｄＮｍ／ｄｔが同一となるようにトルク指令Ｔｍ＊を設定して、トルク指令Ｔｍ＊でモータ３０を駆動している。しかしながら、エンジン２２の回転数の低下率ｄＮｅ／ｄｔとモータ３０の回転数Ｎｍの低下率ｄＮｍ／ｄｔとの差が所定差以内となるようにトルク指令Ｔｍ＊を設定して、トルク指令Ｔｍ＊でモータ３０を駆動してもよい。所定差としては、クラッチ３６を解放してからモータ３０の回転数を停止するまでの時間が過度に長くならない値として予め実験や解析などにより定めればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１５０で制御用トルクＴｉｎｃから現在のエンジントルクＴｅを減じたトルクと値０とのうち小さい方のトルクをトルク指令Ｔｍ＊に設定している。しかしながら、制御用トルクＴｉｎｃから現在のエンジントルクＴｅを減じたトルクをトルク指令Ｔｍ＊に設定してもよいし、負の値の所定トルクＴｍｒｅｆをトルク指令Ｔｍ＊に設定してもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、ステップＳ１１０で燃料カット指令を送信すると、エンジン２２では、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射を停止した後に点火プラグ１３０を点火させて各気筒内に残留している燃料を燃焼させる。しかしながら、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射を停止した後に点火プラグ１３０を点火させなくてもよい。この場合でも、燃料噴射弁１２６からの燃料噴射を停止した後に、空気の応答遅れで、エンジン２２から正のトルクが出力されることがあるが、本発明を適用することにより、クラッチ３６を解放するから、システム停止するときにおけるエンジン２２の回転数の上昇（吹き上がり）およびモータ３０の回転数の上昇を抑制できる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、４気筒のエンジン２２を用いるものとしたが、６気筒や８気筒などのエンジンを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンＥＣＵ２４とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとしたが、これらを１つの電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。

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、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータ３０が「モータ」に相当し、クラッチ３６が「クラッチ」に相当し、エンジンＥＣＵ２４とＨＶＥＣＵ７０とが「制御装置」に相当する。

なお、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は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載し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。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明について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り、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ハイブリッド自動車、２２エンジン、２３クランクシャフト、２４エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２５スタータモータ、２６オルタネータ、３０モータ、３０ａ回転位置センサ、３２インバータ、３６クラッチ、４０自動変速装置、４１入力軸、４１ａ，４４ａ，４６ａ回転数センサ、４２出力軸、４３トルクコンバータ、４３ａロックアップクラッチ、４４中間回転軸、４５自動変速機、４６駆動軸、５５ａ後輪、５６車軸、５７リヤデファレンシャルギヤ、６０高電圧バッテリ、６１高電圧側電力ライン、６６低電圧側電力ライン、６７低電圧バッテリ、６８ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、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ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ。

Claims

走行用のエンジンと、
走行用のモータと、
前記エンジンの出力軸と前記モータの回転軸との接続および接続の解除を行なうクラッチと、
前記エンジンと前記モータと前記クラッチとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記クラッチを係合状態として前記エンジンを運転している状態から前記エンジンへの燃料供給の停止を伴ってシステム停止する所定時には、前記エンジンの前記出力軸に作用するトルクが前記エンジンの回転数を低下させる方向のトルクであり、且つ、前記モータの前記回転軸に出力されるトルクが前記モータの回転数を低下させる方向のトルクであるトルク条件が成立したときに、前記クラッチを解放する、
ハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記所定時には、前記モータの前記回転軸に値０または前記回転軸の回転数を低下させる方向のトルクが作用するように前記モータを制御し、前記トルク条件が成立したときに、前記クラッチを解放する、
ハイブリッド自動車。
請求項１または２記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記所定時に、前記モータの回転数が所定回転数以下に至ったときには、前記トルク条件の成立の有無に拘わらずに前記クラッチを解放する、
ハイブリッド自動車。
請求項１ないし３のうちの何れか１つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記クラッチを解放した後は、前記エンジンの回転数の単位時間当たりの低下量である第１低下率と前記モータの回転数の単位時間当たりの低下量である第２低下率との差が所定差以内となるように前記モータを制御する
ハイブリッド自動車。