JP2003209906A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機を適切に制御して内燃機関の燃焼を切
り換える際に発生するトルク段差を低減する。 【解決手段】 電動機トルク演算選択部５２は、エンジ
ン制御切換信号により、回転数フィードバック制御を行
なうか否かを選択する。エンジン制御切換信号が”０”
の時には、電動機への要求トルク値をそのまま電動機の
トルク指令値として用い、エンジン切換信号が“１”の
時には、電動機目標回転数演算手段５０と電動機トルク
補正値演算手段５１とで算出される電動機トルク補正値
を電動機トルク要求値に加算し、電動機のトルク指令値
として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両駆動用の原動
機として内燃機関と電動機を備えたハイブリッド車両の
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両駆動用の原動機として内燃機関と電
動機を備えたハイブリッド車両は知られている。この種
のハイブリッド車では、アクセル操作量、車速などの車
両駆動状態を検出し、車両駆動状態に応じて内燃機関と
電動機の使用分担が制御される。例えば、特開昭５９−
２０４４０２号公報に示されているハイブリッド車両
は、要求される運転状態に応じて、モータモード、発電
モード、回生モード、エンジンモードを適宜選択するこ
とで、エンジン効率のよい回転数、出力で制御すると共
に、モータ駆動により、燃費、排ガスを減少させた運転
を行うことができる。

【０００３】成層燃焼と均質燃焼を切り換える筒内噴射
式内燃機関では、成層燃焼と均質燃焼を切り換える際、
運転者の要求と関係のない内燃機関自身のトルク段差が
発生する。内燃機関の燃焼を切り換える際に発生するト
ルク段差を、吸入空気量の制御や燃料噴射量、燃料噴射
時期を調整することにより低減する技術は、すでに公知
である。また、内燃機関の燃焼を切り換える際に発生す
るトルク段差を電動機の出力トルクにより低減する制御
装置も、すでに公知である（特開平１０−２４６１３２
号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機
関の燃焼を切り換える際に発生するトルク段差を低減す
るために、どの様に電動機を制御するかの具体的な手法
は確立されていない。本発明は、上述の如き問題点を解
消するためになされたもので、その目的とするところ
は、電動機を適切に制御して内燃機関の燃焼を切り換え
る際に発生するトルク段差を低減し、運転性を向上する
ハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明によるハイブリッド車両の制御装置は、ア
クセル操作量に基づく要求駆動トルクを車両駆動用の内
燃機関と電動機それぞれの要求トルクに分割し、前記内
燃機関への要求トルクと前記内燃機関の稼働状態に基づ
いて当該内燃機関の燃焼状態を成層燃焼と均質燃焼とで
切り換え、前記電動機への要求トルクに基づき当該電動
機のトルク指令値を演算して当該電動機を制御するハイ
ブリッド車両の制御装置において、前記内燃機関の燃焼
状態を切り換える時に、前記電動機の要求トルクを変更
する手段と、前記要求駆動トルクと前記電動機の回転数
に基づき前記電動機の目標回転数を求める手段と、前記
電動機の回転数と前記電動機の目標回転数との差異に基
づき回転数フィードバック制御によって前記電動機のト
ルク指令値を補正する手段とを有する。

【０００６】上述したように構成された本発明によるハ
イブリッド車両の制御装置によれば、内燃機関の燃焼状
態を切り換える時に、要求駆動トルクと電動機の回転数
に基づき電動機の目標回転数を求め、電動機の回転数と
電動機の目標回転数との差異に基づき電動機のトルク指
令値を補正することが行われる。

【０００７】本発明によるハイブリッド車両の制御装置
においては、前記電動機の目標回転数を求める手段は、
内燃機関の燃焼状態を切り換える直前に前記要求駆動ト
ルクと前記電動機の回転数に基づき前記要求駆動トルク
の変化量に対する前記電動機回転数の変化量の割合を算
出し、内燃機関の燃焼状態を切り換える時に、その割合
と前記要求駆動トルクに基づき電動機の目標回転数を求
めるものとすることができる。また、本発明によるハイ
ブリッド車両の制御装置においては、前記電動機のトル
ク指令値を補正する手段は、前記電動機の回転数と前記
電動機の目標回転数との差異の大きさに応じたマップ検
索により補正値を求めるものとすることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に
よる制御装置が適用されるハイブリッド車両の駆動系お
よび制御系を示している。ハイブリッド車両は、車両駆
動用原動機として、筒内噴射式内燃機関（直噴内燃機
関、以下、エンジンと云う）１と電動機（モータジェネ
レータ）２とを有している。エンジン１と電動機２は、
互いに直列に駆動連結され、ＣＶＴ方式の自動変速機３
を介して駆動軸４、車輪５を駆動する。

【０００９】このハイブリッド車両は、総合制御ユニッ
ト６と、エンジン制御ユニット７とモータ制御ユニット
８と、ＣＶＴ制御ユニット９と、バッテリ制御ユニット
１０とを有している。総合制御ユニット６とエンジン制
御ユニット７とモータ制御ユニット８は、本発明による
制御装置に対応する装置である。

【００１０】各制御ユニット６〜１０は通信線１１によ
って相互にデータ通信可能に接続され、データのやり取
りを行う。総合制御ユニット６は、各種センサと各制御
ユニット７〜１０から送信されるデータにより、車両状
態を認識し、各制御ユニット７〜１０に対して制御指令
信号（制御指令値）を送信する。

【００１１】図２はハイブリッド車における駆動制御シ
ステムを示している。運転者によるアクセルペダル操作
量はアクセル操作量検出手段１２によってアクセル操作
量に変換され、総合制御ユニット６に入力される。総合
制御ユニット６は、要求トルク算出手段１３と要求トル
ク分割手段１４とを含んでいる。

【００１２】要求トルク算出手段１３は入力したアクセ
ル操作量に基づいて運転者の要求する駆動トルクを算出
する。要求トルク分割手段１４は、バッテリ残量等を考
慮して要求駆動トルクを、エンジン１において発生させ
るトルク分（エンジン要求トルク）と電動機２において
発生させるトルク分（電動機要求トルク）とに分割す
る。エンジン要求トルクはエンジン制御ユニット７に送
信され、電動機要求トルクはモータ制御ユニット８に送
信される。

【００１３】エンジン制御ユニット７は、要求トルク分
割手段１４から受け取るエンジン要求トルクをエンジン
１が出力するように、エンジン１の吸入空気量、燃料噴
射量、点火時期を制御し、エンジン１で発生するトルク
を制御する。また、エンジン制御ユニット７は、エンジ
ン１への要求トルクとエンジン回転数により、成層燃焼
と均質燃焼とにエンジン１の燃焼モードを切り換える。
モータ制御ユニット８は、要求トルク分割手段１４から
受け取る電動機要求トルクを電動機２が出力するよう、
電動機２に流す電流を制御し、電動機２で発生するトル
クを制御する。

【００１４】図３（ａ）はエンジン回転数−トルクにお
けるエンジン１の成層燃焼モードと均質燃焼モードとの
燃焼モード切換マップを示している。図３（ａ）におい
て、符合Ａは成層燃焼領域を、符合Ｂは均質燃焼領域を
示している。運転者のアクセル操作量から演算されるエ
ンジン要求トルクとエンジン回転数により決まるエンジ
ン１の運転域が、時刻ｔ１において、成層燃焼領域Ａか
ら均質燃焼領域Ｂへ移行すると、図３（ｂ）に示されて
いるように、エンジン制御ユニット７は、時刻ｔ１にお
いて、エンジン１の燃焼状態を成層燃焼から均質燃焼に
切換えるためのエンジン制御切換信号をオン出力
（“１”）する。そして、切換え後、時刻ｔ２におい
て、エンジン制御切換信号をオフ出力（“０”）する。

【００１５】図４は一般的な燃焼モードの切換えを示し
たタイムチャートである。アクセルペダル操作量の増加
により、エンジン要求トルクとエンジン回転数が上昇す
ると、時刻ｔ１において、成層燃焼→均質燃焼のエンジ
ン制御切換信号が“１”となる。理想的な切換えができ
る場合には、図４の時刻ｔ１の時点で、エンジン要求ト
ルクに対して、エンジン制御ユニット７によって吸入空
気量、燃料噴射量を操作する。吸入空気量の操作はエン
ジン吸気系のスロットル制御装置等により実現される
が、実吸入空気量は、スロットル制御装置の応答遅れ、
吸気系のダイナミックスにより、図５に示されているよ
うに、なだらかに変化する。それに伴い燃料噴射装置を
制御して燃料噴射量を変更する。この結果、エンジン１
の出力トルクは変動せずに一定値となる。

【００１６】しかしながら、実際には、図６に示されて
いるように、エンジン制御切換信号が切換わるときの空
燃比は段階的に変化し、それぞれの燃焼においては、図
７に示す燃焼安定性が悪化するリーン限界、リッチ限界
による燃焼悪化領域Ｃにより燃焼モード切換途中で、燃
焼悪化が生じる。これに対応する為に、燃焼モード切換
途中で、燃焼噴射制御により、吸入空気量に応じて切換
えが行われると、エンジン１ではエンジン実トルクに示
す余分なトルクが生じる。この余分なトルクにより駆動
軸トルクが増加し、車両はエンジントルク段差によるシ
ョックを受け、駆動軸回転数が上昇する。

【００１７】本発明は、このエンジントルク段差による
車両へのショックを抑制することを目的としたものであ
り、図８は本発明による制御装置におけるモータ制御ユ
ニット８の内部構成例を示している。モータ制御ユニッ
ト８は、電動機目標回転数演算手段５０と、電動機トル
ク補正値演算手段５１と、電動機トルク演算選択部５２
とを含んでいる。

【００１８】電動機トルク演算選択部５２は、エンジン
制御切換信号によって動作し、回転数フィードバック制
御を行なうか否かを選択するものであり、エンジン制御
切換信号が“０”のときには、電動機２へのトルク要求
値をそのまま電動機１のトルク指令値として用い、エン
ジン制御切換信号が“１”のときには、電動機目標回転
数演算手段５０と電動機トルク補正値演算手段５１とで
算出される電動機トルク補正値を電動機トルク要求値に
加算し、加算したものを電動機１のトルク指令値として
用いる。

【００１９】図９は電動機目標回転数演算手段５０の詳
細構成を示している。エンジン制御切換信号が“１”と
なる時、切換時駆動要求トルク保持部６０において、最
新の駆動軸要求トルクと１サンプリング前の駆動軸要求
トルク値を保持し、それぞれ、Ｔ０、Ｔ−１とする。ま
た、駆動軸要求トルクと同様に、電動機回転数もエンジ
ン制御切換信号が”１”となる時、切換時駆動軸回転数
保持部６１において、最新の電動機回転数と１サンプリ
ング前の電動機回転数を保持し、それぞれＮ０、Ｎ−１
とする。

【００２０】演算器６２によってＴ０からＴ−１を減算
して駆動軸要求トルク値の変化量ΔＴ０を算出する。演
算器６３によってＮ０からＮ−１を減算し、電動機回転
数の変化量ΔＮ０を算出する。さらに、演算器６４によ
って駆動軸要求トルクからＴ０を減算し、エンジン制御
切換え信号が“１”となった時からの駆動軸要求トルク
変化量ΔＴｎを算出する。

【００２１】電動機回転数目標変化量算出部６５におい
て、下式に従ってエンジン制御切換え信号が“１”にな
った時の電動機回転数からの電動機回転数目標変化量Δ
Ｎｎを算出する。 ΔＮｎ＝ΔＴｎ・ΔＮ０／ΔＴ０ 演算器６６によってΔＮｎにＮ０を加算し、電動機目標
回転数Ｎｎを算出する。

【００２２】図１０は電動機トルク補正値演算手段５１
の詳細構成を示している。電動機トルク補正値演算手段
５１は演算器７１によって駆動軸回転数から電動機目標
回転数を減算し、Δ駆動軸回転数を算出し、駆動軸要求
トルクとΔ駆動軸回転数を引数として電動機の回転数と
電動機の目標回転数との差異の大きさに応じた補正値マ
ップ７２を検索し、Δ駆動軸回転数が０となるような電
動機トルク補正値を出力する。図１１は本発明による制
御装置を用いた場合の成層燃焼から均質燃焼へ切換わる
ときのタイムチャートである。アクセルペダル操作量に
応じて駆動軸トルク要求値が算出され、これがエンジン
トルク要求値と電動機トルク要求値とに分割される。

【００２３】時刻ｔ１になるとき、燃焼状態が成層燃焼
から均質燃焼に切換わり、エンジン制御切換信号が
“１”となる。エンジン切換信号が“１”の間、エンジ
ン出力トルクはトルク段差を生じるが、電動機目標回転
数が算出され、駆動軸回転数を電動機目標回転数に合わ
せようと電動機トルク指令値が電動機トルク要求値に対
し補正されるため、駆動軸トルク値は、駆動軸トルク要
求値とほぼ等しくなる。これにより、エンジンのトルク
段差の影響が駆動軸回転数に現れなくなり、エンジンの
トルク段差の影響を軽減できる。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
によるハイブリッド車両の制御装置によれば、内燃機関
の燃焼状態を切り換える時に、要求駆動トルクと電動機
の回転数に基づき電動機の目標回転数を求め、電動機の
回転数と電動機の目標回転数との差異に基づき電動機の
トルク指令値を補正することが行われるから、電動機の
適切制御により内燃機関の燃焼を切り換える際に発生す
るトルク段差が効果的に低減し、ハイブリッド車両の運
転性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による制御装置が適用されるハイブリッ
ド車両のシステム構成図である。

【図２】ハイブリッド車両における駆動制御システムを
示すブロック図である。

【図３】（ａ）は筒内噴射式エンジンの燃焼状態切換え
マップ図、（ｂ）はエンジン制御切換信号の出力タイミ
ングを示すタイムチャートである。

【図４】理想的なエンジンの燃焼切換状態を示したタイ
ムチャートである。

【図５】エンジンの燃焼を切換えるときのエンジン制御
を示すタイムチャートである。

【図６】エンジンの燃焼を切換えるときの空燃比の変化
を示すタイムチャートである。

【図７】エンジンの空燃比と燃焼状態における燃焼安定
性を示したグラフである。

【図８】本発明によるハイブリッド車両の制御装置の一
実施の形態を示すブロック図である。

【図９】電動機目標回転数算出部の詳細を示すブロック
図である。

【図１０】電動機トルク補正値演算部の詳細を示すブロ
ック図である。の詳細のデータフロー図である。

【図１１】本発明によるハイブリッド車両の制御装置に
よるエンジン制御のタイムチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 電動機 ３ 自動変速機 ４ 駆動軸 ５ 車輪 ６ 総合制御ユニット ７ エンジン制御ユニット ８ モータ制御ユニット １２ アクセル操作量検出手段 １３ 要求トルク算出手段 １４ 要求トルク分割手段 ５０ 電動機目標回転数演算手段 ５１ 電動機トルク補正値演算手段 ５２ 電動機トルク演算選択部 ６０ 切換時駆動軸要求トルク保持部 ６１ 切換時駆動軸回転数保持部 ６５ 電動機回転数目標変化量算出部 ７２ 電動機トルク補正値マップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｌ 15/20 Ｂ６０Ｌ 15/20 Ｊ Ｆ０２Ｄ 29/02 ＺＨＶ Ｆ０２Ｄ 29/02 ＺＨＶＤ 29/06 29/06 Ｌ 41/02 ３２５ 41/02 ３２５Ａ ３２５Ｆ 41/04 ３０５ 41/04 ３０５Ｂ // Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｘ Ｆターム(参考） 3G093 AA06 AA07 BA02 BA15 CA05 CB04 DA01 DA06 EC02 FA12 FB01 FB02 3G301 HA01 HA04 HA16 JA04 KA11 LB04 MA11 MA18 NE01 NE06 PE01Z PF03Z 5H115 PA01 PG04 PU25 QE18 QN03 QN06 QN08 RE02 RE03 RE11 SE03 SE05 SE09 TB01 TO04 5H550 AA16 BB05 DD01 EE03 GG03 JJ03 JJ04 JJ17 KK06 LL01 LL32

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクセル操作量に基づく要求駆動トルク
   を車両駆動用の内燃機関と電動機それぞれの要求トルク
   に分割し、前記内燃機関への要求トルクと前記内燃機関
   の稼働状態に基づいて当該内燃機関の燃焼状態を成層燃
   焼と均質燃焼とで切り換え、前記電動機への要求トルク
   に基づき当該電動機のトルク指令値を演算して当該電動
   機を制御するハイブリッド車両の制御装置において、 前記内燃機関の燃焼状態を切り換える時に、前記電動機
   の要求トルクを変更する手段と、 前記要求駆動トルクと前記電動機の回転数に基づき前記
   電動機の目標回転数を求める手段と、 前記電動機の回転数と前記電動機の目標回転数との差異
   に基づき回転数フィードバック制御によって前記電動機
   のトルク指令値を補正する手段と、 を有するハイブリッド車両の制御装置。
2. 【請求項２】 前記電動機の目標回転数を求める手段
   は、内燃機関の燃焼状態を切り換える直前に前記要求駆
   動トルクと前記電動機の回転数に基づき前記要求駆動ト
   ルクの変化量に対する前記電動機回転数の変化量の割合
   を算出し、内燃機関の燃焼状態を切り換える時に、その
   割合と前記要求駆動トルクに基づき電動機の目標回転数
   を求めることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド
   車両の制御装置。
3. 【請求項３】 前記電動機のトルク指令値を補正する手
   段は、前記電動機の回転数と前記電動機の目標回転数と
   の差異の大きさに応じたマップ検索により補正値を求め
   ることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の
   制御装置。