JP2005180255A - Power train control device provided with electric supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動過給機付エンジンを備えた車両の制御装置、より詳しくは、エンジンの出力増大を図るための電動過給機と、車両の動力源として機能するモータとを併せて備え、これらの駆動をエンジンの運転状態に応じて切り換えるように構成された電動過給機を備えたパワートレインの制御装置に関するものである。 The present invention includes a control device for a vehicle including an engine with an electric supercharger, more specifically, an electric supercharger for increasing the output of the engine, and a motor that functions as a power source for the vehicle, The present invention relates to a control apparatus for a power train provided with an electric supercharger configured to switch these drives in accordance with an operating state of an engine.
従来より、エンジンの出力増大を図る手段としてスーパーチャージャやターボチャージャが周知であるが、いずれも過給能力がエンジン回転数の影響を大きく受ける結果、低回転領域で過給圧が不足するという問題がある。これに対し、モータでコンプレッサを駆動する電動過給機は、エンジン回転数の影響を受けることなくコンプレッサの回転数を制御できるので、低回転領域でも十分な過給圧を発生し得るという利点を有する。 Conventionally, superchargers and turbochargers have been well known as means for increasing engine output, but both have the problem of insufficient supercharging pressure in the low engine speed range as a result of the supercharging capacity being greatly affected by the engine speed. There is. In contrast, an electric supercharger that drives a compressor with a motor can control the rotation speed of the compressor without being affected by the rotation speed of the engine, so that it can generate a sufficient boost pressure even in a low rotation speed region. Have.
一方、近年、エンジンの他に、車両の動力源として機能するモータを搭載した環境対応型車両が知られつつあり、例えば特許文献1には、このようなモータと上記電動過給機とを併せて有するエンジンが開示されている。ただし、上記特許文献1には、モータとして、車両の動力源としての機能と、エンジンで駆動されて発電を行う発電機としての機能とを兼ね備えたモータ発電機(モータジェネレータ)が開示されている。
On the other hand, in recent years, environmentally friendly vehicles equipped with a motor that functions as a power source of the vehicle in addition to the engine have been known. For example,
そして、このように、エンジンの出力増大を図る電動過給機と、モータ発電機とを併せて備えた車両においては、例えば、エンジン回転数や車速等の回転関連値と、アクセル開度等で代表されるエンジン負荷等のトルク関連値とをパラメータとするエンジンの運転状態に応じて、上記電動過給機及びモータ発電機の駆動状態を示す各領域がマップに設定され、このマップに実際のエンジン回転数やエンジン負荷等を当てはめて、その結果に応じて上記電動過給機及びモータ発電機の駆動を切り換えるエンジンの基本的な出力制御が実行される。 And, in this way, in a vehicle equipped with an electric supercharger that increases engine output and a motor generator, for example, rotation-related values such as engine speed and vehicle speed, accelerator opening, etc. Each region indicating the driving state of the electric supercharger and the motor generator is set in a map according to the operating state of the engine using a torque related value such as a representative engine load as a parameter. The engine output control is performed by applying the engine speed, the engine load, etc., and switching the driving of the electric supercharger and the motor generator according to the result.
この点、上記特許文献1によれば、図27に示すように、低車速(低回転)低負荷領域が、車両をモータの出力のみで走行させるモータ走行領域とされ、中車速(中回転)中負荷領域が、車両をエンジンの自然吸気による出力のみで走行させる非過給領域とされ、低車速(低回転)高負荷領域が、電動過給機を駆動させる過給領域とされ、そして、中車速(中回転)高負荷領域から全高車速(高回転)領域が、電動過給機に加えてモータも駆動させるモータアシスト領域とされている。
In this regard, according to
また一方、電動過給機を備えた車両にあっては、モータ発電機を駆動アシスト用のモータとして機能させるときや電動過給機への電力供給源となる蓄電装置を備えている。そして、車両の減速時には、モータ発電機を発電機として機能させて、この蓄電装置に電力を蓄電させることも一般に行われており(回生制動)、定常走行時等にも適宜蓄電装置への蓄電を行うことも行われている。上記蓄電装置しては、大型のバッテリが使用される場合もあるが、大電力を応答よく充電、放電できるコンデンサ(キャパシタ)型のものが使用されることも多くなっている。 On the other hand, a vehicle including an electric supercharger includes a power storage device that serves as a power supply source for the motor generator to function as a drive assist motor or when the motor generator functions as a drive assist motor. When the vehicle decelerates, it is generally performed that the motor generator functions as a generator to store electric power in the power storage device (regenerative braking). Has also been done. A large battery may be used as the power storage device, but a capacitor (capacitor) type that can charge and discharge a large amount of power with high response is often used.
上述のような蓄電装置は、目標蓄電量となるように制御されるのが一般的であるが、車両減速時に回生制動を行うことを考慮して(モータ発電機を発電機として機能させたときに生じる電力を充電できるように)、目標蓄電量は、100%ではなくて、例えば80%というように完全充電(蓄電)状態よりも小さい蓄電量に設定される。
上述のように、電動過給機とモータ発電機と蓄電装置とを備えた車両にあっては、電動過給機やモータ発電機の運転状態を制御することにより、必要時に大きなトルクを得つつ、燃費を大幅に向上させることができ、環境型のパワートレインとして今後の期待が大きいものとなる。 As described above, in a vehicle including an electric supercharger, a motor generator, and a power storage device, a large torque can be obtained when necessary by controlling the operating state of the electric supercharger or the motor generator. As a result, the fuel consumption can be greatly improved, and the future is expected as an environmental power train.
この一方、電動過給機やモータ発電機とを駆動アシストとして機能させる頻度が高くなると、蓄電装置への充電量よりも放電量の方が多くなり、蓄電装置からの電力供給が不足する場合が生じる。とりわけ、高地を走行するときは、吸気密度が小さく(低く)てエンジン出力が低下する傾向が強くなるため、どうしてもアクセルの踏み込み量が大きくなり易く、この結果電動過給機やモータ発電機による駆動アシストが行われる機会が多くなり、蓄電装置からの電力供給が不足気味になり易い。そして、蓄電装置からの電力供給が不足すると、駆動アシスト不足ということでなおさらアクセルが踏み込まれることが助長されて、より一層の電力不足をまねく傾向が強くなる。 On the other hand, when the frequency with which the electric supercharger or the motor generator functions as drive assist increases, the amount of discharge is greater than the amount of charge to the power storage device, and the power supply from the power storage device may be insufficient. Arise. In particular, when driving on high altitudes, the intake density is small (low) and the engine output tends to decrease, so the amount of accelerator depression tends to increase. As a result, it is driven by an electric supercharger or motor generator. There are many opportunities for assistance, and power supply from the power storage device tends to be insufficient. When the power supply from the power storage device is insufficient, it is further promoted that the accelerator is depressed because the drive assist is insufficient, and the tendency to cause further power shortage becomes stronger.
上述のような電力不足解消のために、蓄電装置の目標蓄電量を大きくすることも考えられるが、常時目標蓄電量を大きくすることは、回生制動を十分に行えなくなる機会の増大をまねくことになり、採用しがたいものである。 Increasing the target power storage amount of the power storage device to solve the above power shortage may be considered, but increasing the target power storage amount constantly increases the chances that regenerative braking cannot be performed sufficiently. It is difficult to adopt.
本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、電動過給機およびモータ発電機に対して蓄電装置から電力供給を行うものにおいて、吸気密度が小さいときの供給電力不足を防止あるいは低減できるようにした電動過給機を備えたパワートレインの制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents power supply shortage when the intake air density is small in the case where power is supplied from the power storage device to the electric supercharger and the motor generator. Another object of the present invention is to provide a powertrain control device including an electric supercharger that can be reduced.
上記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項1に記載のように、
車両走行のための駆動源となるエンジンに連結され、エンジンの駆動力をアシストする走行モータとしての機能とエンジンにより駆動される発電機としての機能とが選択的に行われるモータ発電機と、
エンジンの吸気を過給するための電動過給機と、
前記モータ発電機での発電電力を蓄えると共に、該モータ発電機および前記電動過給機に対する電力供給源となる蓄電装置と、
エンジン負荷に関するパラメータを検出する負荷検出手段と、
エンジン回転数に関するパラメータを検出する回転数検出手段と、
吸気密度に関するパラメータを検出する吸気密度検出手段と、
前記負荷検出手段で検出されたエンジン負荷と前記回転数検出手段で検出されたエンジン回転とに基づいて、前記モータ発電機および電動過給機を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記蓄電装置の蓄電量が目標蓄電量となるように制御すると共に、前記吸気密度検出手段により検出された吸気密度が小さいときは吸気密度が大きいときに比して、該目標蓄電量を大きい値に変更する制御を行うように設定されている、
ようにしてある。
In order to achieve the above object, the following solution is adopted in the present invention. That is, as described in
A motor generator that is connected to an engine serving as a drive source for vehicle travel, and that selectively performs a function as a travel motor that assists the driving force of the engine and a function as a generator driven by the engine;
An electric supercharger for supercharging the intake air of the engine;
A power storage device that stores power generated by the motor generator and serves as a power supply source for the motor generator and the electric supercharger;
Load detection means for detecting parameters relating to engine load;
A rotational speed detecting means for detecting a parameter relating to the engine rotational speed;
An intake air density detecting means for detecting a parameter related to the intake air density;
Control means for controlling the motor generator and the electric supercharger based on the engine load detected by the load detection means and the engine rotation detected by the rotation speed detection means;
With
The control unit controls the power storage amount of the power storage device to be a target power storage amount, and when the intake air density detected by the intake air density detection unit is small, the target power storage amount is higher than when the intake air density is large. It is set to perform control to change the amount of stored electricity to a large value,
It is like that.
上記解決手法によれば、吸気密度が小さくて電動過給機やモータ発電機による駆動アシストが行われる頻度(機会)が多くなるときは、蓄電装置の目標蓄電量を大きくして蓄電装置への蓄電が十分に行われるようにしたので、蓄電装置からの供給電力が不足してしまうことが防止あるいは低減されることになる。 According to the above solution, when the intake density is small and the frequency (opportunity) of driving assistance by the electric supercharger or motor generator increases, the target power storage amount of the power storage device is increased to supply power to the power storage device. Since power storage is sufficiently performed, the shortage of power supplied from the power storage device is prevented or reduced.
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2以下に記載のとおりである。すなわち、
走行路面がワインディング路であることを検出するワインディング路検出手段を備え、
前記制御手段は、前記ワインディング路検出手段によってワインディング路が検出されたときはワインディング路が検出されない場合に比して、前記目標蓄電量を大きい値に補正するように設定されている、
ようにすることができる(請求項2対応)。ワインディング路では、直線路に比して、電動過給機やモータ発電機による駆動アシストが行われる頻度が増加する傾向にあるが、このワインディング路を走行するときは蓄電装置の目標蓄電量を大きくするので、蓄電装置からの供給電力が不足してしまうことが防止あるいは低減されることになる。
A preferred mode based on the above solution is as described in
A winding road detecting means for detecting that the traveling road surface is a winding road;
The control means is set to correct the target power storage amount to a larger value when a winding path is detected by the winding path detection means than when a winding path is not detected.
(Claim 2). The winding road tends to increase the frequency of driving assistance by an electric supercharger or motor generator compared to a straight road. However, when traveling on this winding road, the target power storage amount of the power storage device is increased. Therefore, the shortage of power supplied from the power storage device is prevented or reduced.
走行道路が自動車専用道路または高速道路であることを検出する道路種検出手段を備え、
前記制御手段は、前記道路種検出手段によって自動車専用道路または高速道路であることが検出されたときは、自動車専用道路または高速道路が検出されない場合に比して、前記目標蓄電量を大きい値に補正するように設定されている、
ようにすることができる(請求項3対応)。この場合、自動車専用道路や高速道路を走行するときは、一般道路を走行するときよりも電動過給機やモータ発電機による駆動アシストが行われる頻度が増大するが、自動車専用道路や高速道路を走行するときは、蓄電装置の目標蓄電量を大きくするので、蓄電装置からの供給電力が不足してしまうことが防止あるいは低減されることになる。
Road type detection means for detecting whether the road is a motorway or a highway,
When the road type detection means detects that the road is an automobile-only road or an expressway, the control means sets the target storage amount to a larger value than when no automobile-only road or an expressway is detected. Set to correct,
(Claim 3). In this case, when driving on an automobile-only road or highway, the frequency of driving assistance by an electric supercharger or motor generator is higher than when driving on a general road. When traveling, the target power storage amount of the power storage device is increased, so that the shortage of power supplied from the power storage device is prevented or reduced.
前記吸気密度検出手段が、大気圧と道路の高度との少なくとも一方に基づいて吸気密度を検出手段するようにされている、ようにすることができる(請求項4対応)。この場合、吸気密度を、大気圧と道路の高度との少なくとも一方に基づいて簡便に判断することができる。 The intake density detecting means may be configured to detect the intake density based on at least one of atmospheric pressure and road altitude (corresponding to claim 4). In this case, the intake air density can be easily determined based on at least one of atmospheric pressure and road altitude.
前記目標蓄電量が、100%の蓄電量よりも小さい値に設定された上限値を超えない範囲に設定される、ようにすることができる(請求項5対応)。この場合、蓄電装置に充電できる余裕を常に確実に残しておくことができ、回生制動を確実に行う上で好ましいものとなる。 The target power storage amount can be set in a range not exceeding an upper limit value set to a value smaller than 100% power storage amount (corresponding to claim 5). In this case, it is possible to always leave a margin for charging the power storage device with certainty, which is preferable for reliably performing regenerative braking.
エンジン回転数と、アクセル開度に応じて設定される目標トルクとをパラメータとして運転領域があらかじめ設定され、
前記運転領域が、低目標トルクまたは高回転となる第1領域と、高目標トルクかつ中回転となる第2領域と、高目標トルクかつ低回転となる第3領域との3つの領域に分けられており、
前記制御手段は、前記第1領域では、前記モータ発電機および電動過給機による駆動アシストを禁止し、前記第2領域では該電動過給機のみによる駆動アシストを実行させ、前記第3領域では該モータ発電機と電動過給機との両方の駆動アシストを実行させるように制御するように設定されている、
ようにすることができる(請求項6対応)。
The operating region is set in advance with the engine speed and the target torque set according to the accelerator opening as parameters,
The operation region is divided into three regions: a first region where the target torque is low or high, a second region where the target torque is high and medium, and a third region where the target torque is high and low. And
The control means prohibits drive assist by the motor generator and the electric supercharger in the first region, executes drive assist only by the electric supercharger in the second region, and in the third region. It is set to control to execute the drive assist of both the motor generator and the electric supercharger,
(Corresponding to claim 6).
この場合、高目標トルクかつ低回転領域で電動過給機を駆動したときに発生するエンジンのノッキングの問題や電動過給機のサージングの問題等が回避される。また、駆動アシストするモータ発電機を高目標トルクではあるが低回転で駆動するから、該モータ発電機としては、高トルクではあるが低回転で駆動可能なものであればよく、その結果、出力の小さなモータ発電機で十分となって、該モータ発電機及び該モータ発電機に電力を供給する蓄電装置を小型化でき、これらの車両への搭載性の向上や、車両のコスト及びサイズの縮小が図れる。 In this case, problems such as knocking of the engine and surging of the electric supercharger that occur when the electric supercharger is driven in a high target torque and low rotation range are avoided. In addition, since the motor generator that assists driving is driven at a low rotation speed with a high target torque, the motor generator may be any motor generator that can be driven at a low rotation speed although it has a high torque. A small motor generator is sufficient, and the motor generator and the power storage device that supplies electric power to the motor generator can be reduced in size, so that mounting on these vehicles can be improved and the cost and size of the vehicles can be reduced. Can be planned.
一方、電動過給機を高目標トルクかつ中回転で駆動するから、上記の高目標トルクかつ低回転でのモータ発電機の駆動と合わせて、低回転域から中回転域にかけてのトルクは、これらのモータ発電機及び電動過給機の駆動によって得られるアシストトルク及び過給トルクで確保することができる。その結果、自然吸気のみで得られるエンジンの最大トルクの発生回転数(及び最大出力の発生回転数)を高回転領域にシフトすることが可能となり(換言すれば、高回転領域のトルクを非過給のエンジンの出力のみで確保することが可能となり)、したがって、低中回転域のみならず、高回転域においても、十分な余裕トルク(エンジンのトルクと走行抵抗との差に相当するトルク)が得られる。その結果、変速機のギヤ比とファイナルギヤ比とから得られるトータルギヤ比を、あまり減速しなくてもよいギヤ比(値の小さなギヤ比)とすることが可能となり、同じ車速を得ようとしたときに、トータルギヤ比の値が小さい分、エンジン回転数も低くて済み、それゆえ、より低回転側の領域が使用頻度の高い領域となって、燃費が著しく向上する。 On the other hand, since the electric supercharger is driven with a high target torque and medium rotation, the torque from the low rotation region to the medium rotation region is combined with the driving of the motor generator with the high target torque and low rotation described above. The assist torque and the supercharging torque obtained by driving the motor generator and the electric supercharger can be secured. As a result, it is possible to shift the maximum torque generation speed (and the maximum output generation speed) of the engine, which can be obtained only by natural intake, to the high speed range (in other words, the torque in the high speed range is not excessive). Therefore, sufficient marginal torque (torque corresponding to the difference between engine torque and running resistance) not only in the low to medium rotation range but also in the high rotation range. Is obtained. As a result, the total gear ratio obtained from the gear ratio of the transmission and the final gear ratio can be set to a gear ratio that does not require much deceleration (a gear ratio with a small value), so that the same vehicle speed can be obtained. In this case, the engine speed can be reduced as much as the total gear ratio value is small. Therefore, the region on the lower rotation side becomes the frequently used region, and the fuel consumption is remarkably improved.
しかも、上記のエンジンの最大トルク発生回転数(及び最大出力発生回転数)の高回転領域へのシフトは、例えば吸気弁の開時間を長くして充填効率を上げることや、吸気通路の長さを高回転時に慣性過給効果が得られるようにエンジンの諸元を設計すること等で達成される。その結果、使用頻度の高い低中回転低負荷領域において、ポンピングロスの少ない、有効圧縮比が小さく、有効膨張比の大きい、熱効率のよいエンジンの諸元が得られ、この点からも、より一層の燃費向上が図られる。 Moreover, the shift of the maximum torque generation rotational speed (and the maximum output generation rotational speed) of the engine to a high rotational speed range can be achieved, for example, by increasing the opening time of the intake valve to increase the charging efficiency or the length of the intake passage. This is achieved by designing the engine specifications so that the inertia supercharging effect can be obtained at high revolutions. As a result, in the low-medium-rotation low-load region where the frequency of use is high, it is possible to obtain the specifications of the engine with high pumping loss, low effective compression ratio, high effective expansion ratio, and high thermal efficiency. Can improve fuel efficiency.
前記第1領域と第2領域との境となる第1境界特性線が、前記モータ発電機と電動過給機との駆動アシストなしの状態で自然吸気運転されたエンジンのトルク曲線に対応するように設定され、
前記第2領域と第3領域との境となる第2境界特性線が、エンジン回転数が増大するのに伴って目標トルクが急激に大きくなるように設定されている、ようにすることができる(請求項7対応)。
この場合、第1境界特性線の設定によって、必要なトルクを、電動過給機による駆動アシストが行われない自然吸気運転されるエンジンによってのみ得る頻度を増大させて、つまり電動過給機による駆動アシストが極力行われないようにして、省燃費の上で好ましいものとなる。また、第2境界特性線の設定によって、低回転域での駆動アシストを、極力モータ発電機によって行うようにして、低回転域で電動過給機を運転した場合に生じやすい問題をより一層十分に解決する上で好ましいものとなる。
A first boundary characteristic line that is a boundary between the first region and the second region corresponds to a torque curve of an engine that is naturally aspirated without driving assist between the motor generator and the electric supercharger. Set to
The second boundary characteristic line that is the boundary between the second region and the third region can be set such that the target torque increases rapidly as the engine speed increases. (Corresponding to claim 7).
In this case, the setting of the first boundary characteristic line increases the frequency with which the necessary torque is obtained only by the engine that is operated by natural intake without driving assistance by the electric supercharger, that is, driving by the electric supercharger. It is preferable in terms of fuel saving by preventing the assist from being performed as much as possible. In addition, by setting the second boundary characteristic line, the drive assist in the low rotation range is performed by the motor generator as much as possible, and the problem that is likely to occur when the electric supercharger is operated in the low rotation range is more fully satisfied. This is preferable for solving the problem.
前記モータ発電機および電動過給機の駆動アシストなしの状態で自然吸気運転されたエンジンの最大トルクの発生回転数が、前記第2領域における最大回転数付近となるように設定されている、ようにすることができる(請求項8対応)。この場合、自然吸気運転されるエンジンの最大トルク発生回転数が十分に高回転側にシフトしたものとして、より十分に省燃費を図る上で好ましいものとなる。 The generation speed of the maximum torque of the engine that has been naturally aspirated without driving assist of the motor generator and the electric supercharger is set to be close to the maximum speed in the second region. (Corresponding to claim 8). In this case, it is preferable that the maximum torque generation rotation speed of the engine that is operated by natural intake operation is sufficiently shifted to the high rotation side in order to achieve sufficient fuel saving.
図1に示すように、本実施形態に係る車両は、動力源としてエンジン1とモータ発電機(モータジェネレータで、車両の動力源としてのモータの機能と、エンジン1で駆動されて発電を行う発電機としての機能とを兼ね備えたもの)11とを有する、いわゆる低公害型車両あるいは環境対応型車両等と称されるものであって、エンジン1のクランクシャフトとモータ発電機11の回転軸とがベルトあるいはチェーン12で相互連結されている。また、この車両は、エンジン1の出力増大を図る手段として電動過給機5を有し、該過給機5は、主たる構成要素として、エンジン1の吸気通路2に配設された、例えば遠心式の圧縮機3と、該圧縮機3を回転駆動するモータ4とを有する。
As shown in FIG. 1, the vehicle according to this embodiment includes an
ここで、上記圧縮機3の下流には、インタークーラ6と電動スロットル弁7とがこの順に吸気通路2に配設されている。また、圧縮機3の上流とインタークーラ6の下流とに亘ってバイパス通路(リリーフ通路あるいは再循環通路ともいう)9が設けられている。このバイパス通路9は、例えば、低回転で電動過給機5の圧縮機3を通過するガスの流量が少ないときに、該電動過給機5の過給能力を確保するために、いったんインタークーラ6を出たガスを再び圧縮機3の上流に戻して、該圧縮機3を通過するガスの流量を確保するため等のものである。なお、吸気通路2は、吸気マニホールド8を介してエンジン1に接続している。
Here, an intercooler 6 and an electric throttle valve 7 are arranged in this order in the
一方、このエンジン1の電源システム14には上記電動過給機5のモータ4が接続されている他、上記モータ発電機11がインバータ13を介して、また12Vの鉛電池17がDC/DCコンバータ16を介してそれぞれ上記電源システム14に接続されている。そして、電動過給機5の駆動時、及びモータ発電機11の車両動力源としての駆動時には、上記電源システム14の、例えば42Vの蓄電装置15からそれぞれに電力供給が行われる。逆に、モータ発電機11がエンジン1により発電機として駆動されるときには、その発電電力は、インバータ13を経て上記電源システム14の蓄電装置15に供給され、該蓄電装置15の充電に用いられる。蓄電装置15としては、実施形態では大電力を応答よく(急激に)放電、充電できるコンデンサ(キャパシタ)型のものが用いられているが、これに限定されるものではない。。
On the other hand, the
また、前照灯やエアコン等の一般電装品、及び冷間始動時に用いられる補助スタータ18等へは、12V鉛電池(通常のバッテリ)17から電力供給が行われ、該鉛電池17へは、上記DC/DCコンバータ16により上記電源システム14の蓄電装置15の電力が12Vに降圧されて常時充当されている。
In addition, power is supplied from a 12V lead battery (ordinary battery) 17 to a general electric component such as a headlight and an air conditioner, and an
そして、このエンジン1のコントロールユニット50には、運転者によるアクセルペダル19の開度(踏込量)を検出するアクセル開度センサ20からの信号、エンジン1の回転数を検出するエンジン回転センサ21からの信号、車両の現在位置と道路地図情報とから車両の高度(高さ)を設定するナビゲーションシステム30からの信号、電源システム14からの信号(蓄電装置15の状態−例えば蓄電量等−に関連する信号等)、電動過給機5のモータ4の温度を検出するモータ温度センサ(例えばサーミスタ等で構成される)22からの信号、吸気通路2におけるインタークーラ6を出た直後の吸気温度を検出する吸気温度センサ23からの信号、及び吸気通路2におけるスロットル弁7の直上流の吸気圧を検出する吸気圧センサ24からの信号、大気圧を検出する大気圧センサ31からの信号等が入力される。また、コントロールユニット50は、入力信号の結果に応じて、電動過給機5のモータ4、モータ発電機11を車両動力源として駆動させるインバータ13、スロットル弁7を駆動するスロットルアクチュエータ25、補助スタータ18、バイパス通路9の開度(すなわち圧縮機3を通過する吸気の循環量)を調整するリリーフ弁10、及び自動変速機40等に各種の制御信号を出力して、エンジン1の出力制御や、モータ発電機11による発電制御(蓄電装置15の充電制御)等を実行する。
The
図2は、モータ発電機11と電動過給機5とエンジン1(のみ)との運転状態を切り分けるためのマップであり、エンジン回転数とトルクとをパラメータとして設定されており、パラメータとしてのトルクは、アクセル開度に応じた目標トルクに対応している。すなわち、後述するように、アクセル開度に応じた目標トルクが設定されて、現在のエンジン回転数に対応した目標トルクが図2のマップのどの位置にあるのかを判定することにより、モータ発電機11と電動過給機5とエンジン1(のみ)との運転状態が適宜選択されて、実行されることになる。なお、図2に示すマップは、コントロールユニット50のROM(記憶手段)にあらかじめ記憶されている。
FIG. 2 is a map for separating the operating states of the
図2において、第1領域Xと、第2領域Yと、第3領域Zとの3つの領域に区画されている。第1領域X(非過給領域)は、全低負荷(低トルク−低目標トルク)から全高回転に亘る領域であり、この第1領域Xは、自然吸気運転されるエンジン1のみによる駆動が行われるときである(モータ発電機11および電動過給機5の駆動アシストは行われない)。第2領域(過給領域)Yは、高負荷かつ中回転域であり、電動過給機による駆動アシストが行われるときである(モータ発電機による駆動アシストはなし)。第3領域Zは、高負荷かつ低回転域であり、電動過給機5による駆動アシストに加えて、モータ発電機11による駆動アシストが合わせて行われるときである。
In FIG. 2, it is divided into three regions of a first region X, a second region Y, and a third region Z. The first region X (non-supercharging region) is a region extending from the full low load (low torque-low target torque) to the full high rotation, and this first region X is driven only by the
上記3つの領域X〜Zについてより詳しく説明すると、第1領域Xと第2領域Yとの境界となる第1境界特性線が符号β1で示される。この第1境界特性線β1は、自然吸気運転されるエンジン1のトルク曲線に対応しており(実施形態ではエンジン1のトルク曲線と完全に一致で、後述する図5をも参照)。自然吸気運転されるエンジン1の最大トルク発生回転数は、通常乗用車用の自然吸気式エンジンに比して相当に高回転側にシフトして設定されている。第1境界特性線β1に示される最大トルク発生回転数は、電動過給機5による駆動アシストが行われる第2領域Yの最大回転数付近となるように設定されている。つまり、第1境界特性線β1は、回転数の増大に伴って徐々にトルク(目標トルク)が大きくなるように設定されているが、回転数の増大に伴うトルク増大は比較的緩やかである。第1境界特性線β1から理解されるように、電動過給機5による駆動アシストが行われている高負荷状態(第2領域Yでの運転状態)において、エンジン回転数が小さい状態から大きい状態へと移行するのに伴って、当初はエンジン回転数が大きくなるにつれて電動過給機5による駆動アシストが徐々に大きくなり、その後、エンジン回転数が上昇するにつれて電動過給機5による駆動アシストが徐々に小さくなり、電動過給機5による駆動アシストが極めて小さくなる第1領域Xに移行する付近の回転数が、自然吸気運転のみとなるエンジン1のほぼ最大トルク発生回転数となる。
The three regions X to Z will be described in more detail. A first boundary characteristic line serving as a boundary between the first region X and the second region Y is indicated by a symbol β1. This first boundary characteristic line β1 corresponds to the torque curve of the
第2領域Yと第3領域Zとの境界を示す境界特性線が符号β2で示される。この第2境界特性線β2は、エンジン回転数の上昇に伴ってトルク増大が急激に増加するように設定されている。すなわち、第3領域Zにおいて、エンジン回転数が小さいときはモータ発電機11による駆動アシストが極めて大きくなる(第1境界特性線β1とを比較することによりより明確に理解される)。第3領域Zにおいて、低回転のlときは、モータ発電機11による駆動アシストが極めて大きい一方、電動過給機5による駆動アシストが極めて小さいものとなる。エンジン回転数の上昇に伴って、電動過給機5による駆動アシストの割合が徐々に増大され、第3領域Zの最大回転数付近では、殆ど電動過給機5による駆動アシストのみとなる。
A boundary characteristic line indicating a boundary between the second region Y and the third region Z is indicated by a symbol β2. The second boundary characteristic line β2 is set so that the torque increase increases rapidly as the engine speed increases. That is, in the third region Z, when the engine speed is small, the drive assist by the
上述した3つの領域X〜Zの最大トルクを結ぶ線が、電動過給機5、モータ発電機11付きのエンジン1のトータルの最大トルクとなるが、このトータルの最大トルクは、モータ発電機11による駆動アシストが実行される低回転域ではほぼ一定で、電動過給機5による駆動アシストが行われる中回転域では、回転数の上昇に伴った徐々に低下し、エンジン1の自然吸気運転のみの領域となる高回転域では、回転数の上昇に伴って小さくなるが、その低下度合いは中回転域よりも大きくなる。ただし、上記トータルの最大トルクは、常用域となる低回転域および中回転域では、ほぼ一定の大きいトルクが得られるものであり、自動車用として非常に使いやすい(ほぼ理想的な)トルク特性となっている。
The line connecting the maximum torques of the three regions X to Z described above is the total maximum torque of the
図2において、より具体的な数値例をもって説明する。まず、図2のア点では、アクセル開度は100%であり、エンジン回転数は5000rpm前後とされている。図2のイ点は、アクセル開度は100%であり、エンジン回転数は最大過給圧が得られる回転数近傍でかつノックフリーとなる最低回転数近傍となる回転数に設定されている(2000〜3000rpmの範囲で設定)。図3のウ点は、アイドル回転数であって、アクセル開度は80%程度であり、エンジン回転数は650rpm前後とされている。 In FIG. 2, a more specific numerical example will be described. First, at point a in FIG. 2, the accelerator opening is 100%, and the engine speed is about 5000 rpm. In FIG. 2, the accelerator opening is 100%, and the engine speed is set to a speed near the minimum speed at which the maximum boost pressure is obtained and near the minimum speed at which knocking is free ( Set within the range of 2000 to 3000 rpm). The point C in FIG. 3 is the idle speed, the accelerator opening is about 80%, and the engine speed is around 650 rpm.
次に、コントロールユニット50による上記のようにエンジン1の運転状態に応じて電動過給機5及びモータ11の駆動を切り換えるエンジン1の出力制御および蓄電装置15への蓄電制御例について、図3以下を参照しつつ説明する。
Next, examples of output control of the
まず、図3は全体の制御を示すもので、ステップS10で、各種信号を入力した後、ステップS11で、アクセル開度αに基づいて目標トルクToを算出する。このとき、目標トルクToは、概ね、アクセル開度αが大きいほど大きな値に算出される。 First, FIG. 3 shows the overall control. In step S10, various signals are input, and in step S11, the target torque To is calculated based on the accelerator opening α. At this time, the target torque To is generally calculated to be larger as the accelerator opening degree α is larger.
次いで、ステップS12で、駆動アシストが行われる領域であるか否か、つまり、図2を参照すれば、エンジン回転数Neと目標トルクToとで表されるエンジン1の運転状態が過給領域(第2領域)Yかあるいはモータアシスト領域(第3領域)Zにあるか否かを判定するのである。その結果、NOの場合、つまり非過給領域Xにあるときは、ステップS13において、減速時であるか否かが判別される。減速時であるか否かは、例えばアクセル開度が零のとき、あるいはアクセル開度が零に加えてブレーキ操作されているときに減速時であると判断することができる。
Next, in step S12, whether or not it is a region where drive assist is performed, that is, referring to FIG. 2, the operating state of the
ステップS13の判別でNOのときは、ステップS14で、後述するように蓄電装置15に対する蓄電制御を行った後、ステップS15で、上記目標トルクToに基づいてスロットル開度TVOを算出する。このとき、スロットル開度TVOは、エンジン出力トルクが目標トルクToに一致する値に算出される。そして、ステップS16で、上記スロットル開度TVOが得られるように、スロットル弁7を駆動制御する。
When the determination in step S13 is NO, in step S14, the power storage control is performed on the
一方、上記ステップS12の判別でYESの場合は、ステップS17に進んで、後述する駆動アシストの制御が実行される。この後、ステップS18で、スロットル開度が100%に設定された後、ステップS16に移行する。 On the other hand, if the determination in step S12 is YES, the process proceeds to step S17, and drive assist control described later is executed. Thereafter, in step S18, after the throttle opening is set to 100%, the process proceeds to step S16.
前記ステップS13の判別でYESのときは、ステップS19において、回生制動の制御が実行される。この回生制動は、モータ発電機11を発電機として機能させて、エンジン1の回転に大きな抵抗を与えて減速を促進させると共に、モータ発電機11での発電電力を蓄電装置15に蓄電するものである。この回生制動のときの蓄電制御においては、蓄電量が例えば95%(蓄電装置15の劣化度合いに応じた100%の目標蓄電量とすることもできる)という大きな目標蓄電量となるように行われる。勿論、制動時であるからして、燃料カットが行われる。このステップS19の後は、ステップS16に移行する。
If the determination in step S13 is YES, regenerative braking control is executed in step S19. This regenerative braking causes the
図3のステップS17の詳細例が、図4のフローチャートに示される。この図4において、まず、ステップS21において、スロットル開度を100%としたときに自然吸気のみの非過給状態で得られる最大エンジントルクTemaxを、エンジン回転数Neに基づいて算出する。このときの最大エンジントルクTemaxの算出には、例えば図5に例示したようなこのエンジン1のトルク特性(図2の非過給領域Xを定める境界線に相当する)が用いられる。 A detailed example of step S17 of FIG. 3 is shown in the flowchart of FIG. In FIG. 4, first, in step S21, the maximum engine torque Temax obtained in a non-supercharged state with only natural intake when the throttle opening is set to 100% is calculated based on the engine speed Ne. In calculating the maximum engine torque Temax at this time, for example, the torque characteristic of the engine 1 (corresponding to the boundary line defining the non-supercharging region X in FIG. 2) as illustrated in FIG. 5 is used.
次いで、ステップS22で、目標トルクToから上記最大エンジントルクTemaxを減算することにより過給トルクTb(電動過給機5を駆動させることによりエンジン1の出力を増大させる分のトルク)を算出する。
Next, in step S22, a supercharging torque Tb (torque for increasing the output of the
次いで、ステップS23で、電動過給機5のサージングやエンジン1のノッキングが発生しない範囲内での最大過給トルクTbmaxを、エンジン回転数Neに基づいて算出する。このときの最大過給トルクTbmaxの算出には、例えば図6に例示したような特性が用いられる。すなわち、エンジン回転数Neが所定の回転数より小さくなっても、また別の所定の回転数より大きくなっても、いずれも最大過給トルクTbmaxは小さな値に算出される。これは、前者の場合は、エンジン回転数Neが小さくなるほど、電動過給機5のサージングやエンジン1のノッキングの問題が発生し易くなるから、それを抑制するためである。また、後者の場合は、図5に例示したように、エンジン回転数Neが中回転域を超えて大きくなるほど、最大エンジントルクTemaxが大きくなるから、それと相殺するためである。すなわち、このステップS18で算出された最大過給トルクTbmaxを、上記ステップS21で算出された最大エンジントルクTemaxに上乗せすることにより、図2の過給領域Yの上限トルクを定める境界線が得られる。
Next, in step S23, the maximum supercharging torque Tbmax within a range where surging of the electric supercharger 5 and knocking of the
その場合に、図6に破線で示したように、蓄電装置15の蓄電量SOCが所定の蓄電量よりも小さいほど、最大過給トルクTbmaxは小さな値に算出される。これはおよそ次のような理由による。
In this case, as indicated by a broken line in FIG. 6, the maximum supercharging torque Tbmax is calculated to be smaller as the charged amount SOC of the
つまり、図7を参照すると、電動過給機5及びモータ11に電力を供給する蓄電装置15の蓄電量SOCが十分にあるときは、モータ11の駆動も電動過給機5の駆動も十分となって、その結果、モータ11によるアシストトルクも電動過給機5による最大過給トルクTbmaxも十分に得られて、図中符号アで示したように、モータ11が非駆動状態の過給領域(第2領域)Yと、モータ11が駆動状態のモータアシスト領域(第3領域)Zとの間の移行時に、トルクが滑らかにつながって、不快なトルクショック等が乗員に発生しない。
That is, referring to FIG. 7, when the storage amount SOC of the
ところが、蓄電装置15の蓄電量SOCが所定の蓄電量よりも小さくなると、モータ11の駆動が不十分となり、図中鎖線で示したように、該モータ11によるアシストトルクが低下して、モータアシスト領域Zの全トルクが不足気味となるから、過給領域Yとモータアシスト領域Zとの間の移行時に、トルクが滑らかにつながらず、不快なトルクショック等が乗員に発生してしまう。
However, when the storage amount SOC of the
そこで、蓄電装置15の蓄電量SOCが所定の蓄電量よりも小さいときは、上記両領域Y,Z間の(換言すれば、モータ11の駆動・非駆動の切換時の)トルク変動(トルク段差)を抑制するために、図中破線で示したように、蓄電装置15の蓄電量SOCが所定の蓄電量よりも小さいほど、電動過給機5による最大過給トルクTbmaxを小さな値とし(電動過給機5の駆動を抑制し)、もって過給領域Yの全トルクを低下させて、該過給領域Yとモータアシスト領域Zとの間の移行時にトルクが滑らかにつながるようにしたのである。これにより、トルクショックに起因する乗員の違和感・不快感が低減する。
Therefore, when the storage amount SOC of the
なお、ここで、蓄電装置15の蓄電量SOCの低下により発生する上記トルク段差は、モータ11によるアシストトルクの低下に起因すると述べたが、これは、前述したように、モータアシスト領域Zでは、電動過給機5によるトルク増大分が相対的に少なく、モータ11によるトルク助勢分が相対的に多くなって、結果的に、全トルクに占めるモータ11のトルクの比率が大きい(モータ11のトルクの変動が大きく影響する)ことに由来する。
Here, it has been described that the torque step generated due to the decrease in the storage amount SOC of the
ステップS23の後、ステップS24で、上記ステップS22で算出された過給トルクTbが、上記ステップS23で算出された最大過給トルクTbmaxより以下か否かを判定する。すなわち、図3のステップS12で算出された目標トルクToが、図6に例示したサージングやノッキングを起こさない範囲内で電動過給機5を駆動させるだけで、達成可能かどうかを判定するのである。 After step S23, in step S24, it is determined whether or not the supercharging torque Tb calculated in step S22 is less than the maximum supercharging torque Tbmax calculated in step S23. That is, it is determined whether or not the target torque To calculated in step S12 of FIG. 3 can be achieved only by driving the electric supercharger 5 within a range in which surging or knocking illustrated in FIG. 6 does not occur. .
その結果、YESのとき、つまり目標トルクToが過給領域Y内にあるときは、ステップS25に進んで、上記過給トルクTbに基づいて、バイパス通路9上のリリーフ弁10の開度RVOを算出する。このとき、リリーフ弁開度RVOは、図8に例示したように、過給トルクTbが大きいほど大きな値に算出される。これにより、バイパス通路9をインタークーラ6の下流側から圧縮機3の上流側に循環するガスの流量が増え、大きな過給トルクTbを達成するために、電動過給機5の過給効果が十分発揮されることになる。また、図8に併せて例示したように、リリーフ弁開度RVOは、エンジン回転数Neが小さいほど大きな値に算出される。これによっても、バイパス通路9をインタークーラ6の下流側から圧縮機3の上流側に循環するガスの流量が増え、エンジン回転数Neが小さくても、上記圧縮機3を通過するガスの流量が確保されて、電動過給機5の過給効果が十分発揮されることになる。
As a result, when YES, that is, when the target torque To is within the supercharging region Y, the routine proceeds to step S25, and the opening degree RVO of the
そして、ステップS26で、上記リリーフ弁開度RVOが得られるように、リリーフ弁10を駆動制御する。
In step S26, the
次いで、ステップS27で、過給トルクTbに基づいて、吸気通路2におけるスロットル弁7の直上流の目標吸気圧Pbを算出する。ただし、この場合は、上記ステップS13で高負荷判定されて、スロットル開度が100%(全開)とされるから(図3のステップS18参照)、上記目標吸気圧Pbは、スロットル弁7より下流側の、例えば吸気マニホールド8やサージタンク(図示せず)内の圧力であってもよい。
Next, in step S27, the target intake pressure Pb immediately upstream of the throttle valve 7 in the
そして、このとき、目標吸気圧Pbは、図9に例示したように、過給トルクTbが大きいほど大きな値に算出される。しかも、その変化は2段とされて、過給トルクTbが所定のトルクより大きいときは、小さいときに比べて、目標吸気圧Pbの増加率が大きくされている。これは、過給トルクTbが大きくなるほど、ノッキング防止のために点火時期が遅角(リタード)され、その分エンジン1の出力が低下するから、それを補うために、目標吸気圧Pbをより大きくする(より大きく過給する)のである。
At this time, the target intake pressure Pb is calculated as a larger value as the supercharging torque Tb is larger, as illustrated in FIG. Moreover, the change is made in two stages, and when the supercharging torque Tb is larger than the predetermined torque, the increase rate of the target intake pressure Pb is made larger than when it is small. This is because, as the supercharging torque Tb increases, the ignition timing is retarded (retarded) to prevent knocking, and the output of the
そして、ステップS28で、実過給圧が上記目標過給圧Pbとなるように電動過給機5のモータ4を駆動して、圧縮機3の回転数をフィードバック制御する。
In step S28, the
一方、上記ステップS24でNOのとき、つまり目標トルクToが過給領域Yを逸脱してモータアシスト領域Z内にあるときは、上記ステップS25以下を実行する前に、ステップS29に進んで、過給トルクTbから最大過給トルクTbmaxを減算することによりモータトルクTm(モータ11を駆動させることによりエンジン1を助勢する分のトルク)を算出する。つまり、ステップ図3のS11で算出された目標トルクToが、図6に例示したサージングやノッキングを起こさない範囲内で電動過給機5を駆動させただけでは達成不可能であるから、その不足分をモータ11によるトルク助勢で補うのである。そして、ステップS30で、上記モータトルクTmが得られるように、モータ11を駆動制御する。
On the other hand, if NO in step S24, that is, if the target torque To deviates from the supercharging region Y and is in the motor assist region Z, the process proceeds to step S29 before executing step S25 and subsequent steps. By subtracting the maximum supercharging torque Tbmax from the supply torque Tb, the motor torque Tm (torque for assisting the
次いで、ステップS31で、過給トルクTbの値を、図6に例示した最大過給トルクTbmaxの値にセットしたうえで、上記ステップS25以下の制御が実行される。 Next, in step S31, the value of the supercharging torque Tb is set to the value of the maximum supercharging torque Tbmax illustrated in FIG. 6, and then the control in step S25 and subsequent steps is executed.
図3のステップS14(蓄電制御)の詳細が、図10に示される。まずステップS41で、蓄電装置15の消費電力の分布を正規分布に近似して、その分布特性値σ(例えば分散値)を演算する。これは、図11に例示したように、過去直近の所定時間(例えば数分〜数十分)内に発生した蓄電装置15の電力消費頻度(回数)を消費電力の大きさで区分けして統計をとるもので、図示した正規分布曲線の幅を分布特性値σとする。つまり、分布特性値σが大きいほど、蓄電装置15からの大電力消費が頻繁に行われたことになり、そのことは、電動過給機5や車両動力源としてのモータ発電機11がより頻繁に駆動されたことを意味する。
Details of step S14 (power storage control) in FIG. 3 are shown in FIG. First, in step S41, the distribution of power consumption of the
次いで、ステップS42で、上記の分布特性値σに基づいて、上記蓄電装置15の目標蓄電量を増大補正する際の第1増大補正係数K1を演算する。この第1増大補正係数K1は、図12に例示したように、分布特性値σが大きいほど、大きな値に設定される(すなわち増大補正の度合いが大きくされる)。ただし、分布特性値σが所定値以下のときは、係数K1はゼロとされて、増大補正は行われなくなる。
Next, in step S42, based on the distribution characteristic value σ, a first increase correction coefficient K1 for increasing the target power storage amount of the
また、上記ステップS42で、エンジン回転数Neに基づいて、第2増大補正係数K2を演算する。この第2増大補正係数K2は、図13に例示したように、エンジン回転数Neが低いほど、大きな値に設定される(すなわち増大補正の度合いが大きくされる)。ただし、エンジン回転数Neが所定値以上のときは、係数K2はゼロとされて、増大補正は行われなくなる。 In step S42, the second increase correction coefficient K2 is calculated based on the engine speed Ne. As illustrated in FIG. 13, the second increase correction coefficient K2 is set to a larger value (that is, the degree of increase correction is increased) as the engine speed Ne is lower. However, when the engine speed Ne is equal to or greater than a predetermined value, the coefficient K2 is set to zero and no increase correction is performed.
次いで、ステップS43で、蓄電装置15の内部抵抗変化等から、該蓄電装置15の劣化度を検出したうえで、ステップS44で、上記の蓄電装置15の劣化度に基づいて、第3増大補正係数K3を演算する。この第3増大補正係数K3は、図14に例示したように、劣化度が大きいほど、大きな値に設定される(すなわち増大補正の度合いが大きくされる)。ただし、劣化度が所定値以下のときは、係数K3はゼロでない所定の最小値(実施形態では「1」)に固定される。
Next, in step S43, the degree of deterioration of the
次に、ステップS45で、ナビゲーションシステム30からの情報に基づいて、第1高度変化(高さ変化)da1が検出される。この第1高度変化da1は、海抜0mからの高さ変化であって、高い山を走行するほどda1が大きい値に設定される。なお、第1高度変化da1は、後述する吸気密度を検出するためのパラメータとして用いるためのものである。
Next, in step S45, the first altitude change (height change) da1 is detected based on the information from the
次にステップS46で、大気圧センサ31を利用して気圧変化をみることによって、第2高度変化da2が検出される。この第2高度変化da2も、吸気密度を検出するためのパラメータとして用いられるもので、例えば基準値としての標準状態での大気圧からの気圧変化が検出される。勿論、同じ外気温度であれば、高い山を走行するほど第2高度変化da2が大きくなるものである。
Next, in step S46, the second altitude change da2 is detected by looking at the atmospheric pressure change using the
ステップS47では、上述した2つの高度変化da1とda2との加算値に基づいて、第4増大補正係数K4が設定される。この第4増大補正係数K4は、図15に例示するように、da1とda2との加算値が大ききほど大きくなるものであるが、この加算値が所定値以下のときは、0以外の所定の最小値(実施形態では「1」)に設定される。このように、高度変化が大きいほど(高地になって吸気密度が小さくなるほど)、第4増大補正係数K4が大きい値に設定されることになる。 In step S47, the fourth increase correction coefficient K4 is set based on the added value of the two altitude changes da1 and da2. As illustrated in FIG. 15, the fourth increase correction coefficient K4 increases as the added value of da1 and da2 increases. However, when the added value is equal to or smaller than a predetermined value, a predetermined value other than 0 is set. Is set to the minimum value (“1” in the embodiment). As described above, the fourth increase correction coefficient K4 is set to a larger value as the altitude change is larger (as the altitude is higher and the intake density is smaller).
次のステップS48は、ステップS49で第5増大補正係数K5を演算するためのパラメータ、すなわち運転者の加速要求度を求めるステップである。この加速溶融度を決定するには、例えば次のような手法で行われる。まず、ナビゲーションシステム30からの情報等に基づき、車両の走行予定路前方の走行環境情報を入手する。そして、走行予定路前方が勾配路(特に登りの勾配路)や高速道路の入口ランプである場合は、図16に例示するように、加速要求度を最大値の1に設定する(登坂や合流のため加速要求度が高いと判断されるからである)。
The next step S48 is a step for obtaining a parameter for calculating the fifth increase correction coefficient K5 in step S49, that is, a driver's acceleration request level. For example, the following method is used to determine the accelerated melting degree. First, based on information from the
一方、走行予定路前方が勾配路(特に登りの勾配路)や高速道路の入口ランプでない場合で、走行予定路前方が渋滞中の場合は、加速要求度が低いと判断されて、最小値のゼロに設定する(減速又は停車のため加速要求度が低いと判断されるからである)。 On the other hand, if the road ahead is not a slope road (especially an uphill road) or an expressway entrance ramp, and the road ahead is in a traffic jam, it is determined that the acceleration request is low and the minimum value is Set to zero (because it is determined that the acceleration request is low due to deceleration or stopping).
上記のいずれでもない場合(走行予定路前方が勾配路(特に登りの勾配路)や高速道路の入口ランプでなく、かつ走行予定路前方が渋滞中でもない場合)は、走行予定路前方の車両の平均加速度を、自車の最大加速度で除算した値を加速要求度とする。なお、この場合、走行予定路前方の車両の平均加速度としては、実際にただいま現在、走行予定路前方を走行する他車の平均加速度(現在値)を採用してもよいし、あるいは過去に自車がいまから走行しようとする走行予定路前方を走行したときの平均加速度(自車の実績値)を採用してもよい。 If none of the above is true (if the road ahead is not a ramp (especially climbing slope) or an expressway entrance ramp, and the road ahead is not busy), A value obtained by dividing the average acceleration by the maximum acceleration of the host vehicle is set as the acceleration request level. In this case, as the average acceleration of the vehicle in front of the planned travel path, the average acceleration (current value) of other vehicles that are currently traveling in front of the planned travel path may be adopted. You may employ | adopt the average acceleration (actual value of the own vehicle) when a vehicle drive | works ahead of the driving planned road which it is going to drive | work now.
上述のようにして決定された加速要求度(近い将来における加速要求度)に基づく第5増大補正係数K5は、加速要求度が大きいほど大きな値に設定される(すなわち増大補正の度合いが大きくされる)。ただし、加速要求度がゼロであっても、係数K5はゼロとされない。 The fifth increase correction coefficient K5 based on the acceleration request degree determined in the above-described manner (acceleration request degree in the near future) is set to a larger value as the acceleration request degree increases (that is, the degree of increase correction is increased). ) However, even if the acceleration request degree is zero, the coefficient K5 is not set to zero.
ステップS49の後は、ステップS50において、目標蓄電量が、ベース(基本)の目標蓄電量に対して「(1+K1×K2×K3×K4×K5)」を乗算することによって算出される。そして、ステップS51において、蓄電装置15に対する蓄電制御が、ステップS50で算出された目標蓄電量となるようにフィードバック制御される。
After step S49, in step S50, the target power storage amount is calculated by multiplying the base (basic) target power storage amount by “(1 + K1 × K2 × K3 × K4 × K5)”. In step S51, the power storage control for
ここで、ステップS50での目標蓄電量を算出(決定)する場合、算出された目標蓄電量があらかじめ設定された上限値を超えないように上限値設定することもできる。例えば、目標蓄電量の上限値を例えば90%として(ベースの目標蓄電量は例えば80%)、回生制動を行える余裕を常に確実に確保しておくことができる。 Here, when calculating (determining) the target charged amount in step S50, an upper limit value can be set so that the calculated target charged amount does not exceed a preset upper limit value. For example, by setting the upper limit value of the target power storage amount to 90%, for example (the base target power storage amount is 80%, for example), a margin for performing regenerative braking can always be ensured.
上述のように、吸気密度が小さいときは、エンジン1の出力低下分を補うために電動過給機5が作動される頻度が高くなり、またモータ発電機11がモータとして機能される頻度も高くなるが、吸気密度が小さいときは吸気密度が大きいときに比して蓄電装置15への蓄電量が大きくされているので、電力不足となる事態の発生が防止あるいは低減されることになる。
As described above, when the intake air density is small, the frequency of operating the electric supercharger 5 increases to compensate for the decrease in the output of the
以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むものである。吸気密度は、気圧と外気温度という2つのパラメータに大きく支配されるので、この2つのパラメータを検出して吸気密度を精度よく知ることができる。ただし、外気温度を検出するセンサを備えている車両は多い一方、気圧を検出するセンサを備えた車両は極めて少ないので、この気圧の代わりに、ナビゲーションシステムで検出される高度を吸気密度を知るためのパラメータとして簡便的に用いるのが好ましいものである。要は、高度、外気温度、気圧の3つのパラメータのうち、任意の1つ、任意の2つの組み合わせ、あるいは3つ全てを用いて吸気密度を検出するようにすることができ、これ以外のパラメータを利用して吸気密度を検出するようにしてもよい(例えば、非過給領域Xでもって平坦路を定常走行しているときにアクセル開度と車速との関係から吸気密度を間接的に検出するようにする等−同じ車速であれば吸気密度が小さいほどアクセル開度が大きくなる)。 Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and includes the following cases, for example. Since the intake air density is largely governed by two parameters, the atmospheric pressure and the outside air temperature, the intake air density can be accurately known by detecting these two parameters. However, while there are many vehicles equipped with sensors that detect the outside air temperature, there are very few vehicles equipped with sensors that detect the atmospheric pressure, so instead of this atmospheric pressure, the altitude detected by the navigation system is used to know the intake air density. It is preferable to use it simply as a parameter. In short, it is possible to detect the intake air density using any one of the three parameters of altitude, outside air temperature, and atmospheric pressure, any two combinations, or all three, and other parameters. May be used to detect the intake air density (for example, the intake air density is indirectly detected from the relationship between the accelerator opening and the vehicle speed when traveling on a flat road in the non-supercharging region X). If the vehicle speed is the same, the accelerator opening increases as the intake air density decreases).
電動過給機5としては、圧縮機3をモータ(電動モータ)のみによって駆動する場合に限らず、圧縮機3を排気エネルギでもって駆動されるタービンに連結した排気ターボ過給機において、その圧縮機を適宜モータで駆動する場合をも含むものである(特に、低回転・高負荷のときにモータでもって圧縮機を駆動し、中回転から高回転での高負荷域ではモータを休止させて排気エネルギによって圧縮機を駆動する等)。換言すれば、本発明においては、非過給状態とは、過給用の圧縮機3を駆動するモータ4に駆動のための通電が行われているない状態をいうものである。
The electric supercharger 5 is not limited to the case where the
図2に示す駆動領域の設定はあくまで一例であって、電動過給機5の駆動領域やモータ発電機11をモータとして機能させる領域の設定は、適宜変更できる。コントロールユニット50による制御としては、自動変速機(多段変速機でも無段変速機のいずれでもよい)の変速制御や、変速特性の変更制御等も合わせて行うことができる。例えば、蓄電装置15の蓄電量が小さいときは、変速特性を低速側(ギア比大側)にシフトする等の制御を合わせて行うことができる。また、非過給領域Xから過給領域Yへと移行した直後のみ、例えば所定時間(例えば1秒)だけ、変速特性を低速側へ一時的にシフトすることもできる。さらには、現在非過給領域Xであるが、過給領域Y付近のときは、加速要求によって過給領域になることを予測して、あらかじめ電動過給機5を予回転させておいたり、変速特性をあらかじめ低速側にシフトしておく等のこともできる。とりわけ、自動変速機が無段変速機のときは、変速比の変化(補正のためのシフト)幅を小さい範囲で微妙に行うことが可能となる。
The setting of the drive region shown in FIG. 2 is merely an example, and the setting of the drive region of the electric supercharger 5 and the region in which the
1:エンジン
4:モータ
5:電動過給機
11:モータ発電機
15:蓄電装置
20:アクセル開度センサ
21:エンジン回転センサ
30:ナビゲーションシステム(吸気密度に関連した高度変化検出用)
31:大気圧センサ(吸気密度に関連した気圧変化検出用)
40:自動変速機
50:コントロールユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Engine 4: Motor 5: Electric supercharger 11: Motor generator 15: Power storage device 20: Accelerator opening sensor 21: Engine rotation sensor 30: Navigation system (for detecting altitude change related to intake air density)
31: Atmospheric pressure sensor (for detecting changes in air pressure related to intake air density)
40: Automatic transmission 50: Control unit
Claims (8)
エンジンの吸気を過給するための電動過給機と、
前記モータ発電機での発電電力を蓄えると共に、該モータ発電機および前記電動過給機に対する電力供給源となる蓄電装置と、
エンジン負荷に関するパラメータを検出する負荷検出手段と、
エンジン回転数に関するパラメータを検出する回転数検出手段と、
吸気密度に関するパラメータを検出する吸気密度検出手段と、
前記負荷検出手段で検出されたエンジン負荷と前記回転数検出手段で検出されたエンジン回転とに基づいて、前記モータ発電機および電動過給機を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記蓄電装置の蓄電量が目標蓄電量となるように制御すると共に、前記吸気密度検出手段により検出された吸気密度が小さいときは吸気密度が大きいときに比して、該目標蓄電量を大きい値に変更する制御を行うように設定されている、
ことを特徴とする電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。 A motor generator that is connected to an engine serving as a drive source for vehicle travel, and that selectively performs a function as a travel motor that assists the driving force of the engine and a function as a generator driven by the engine;
An electric supercharger for supercharging the intake air of the engine;
A power storage device that stores power generated by the motor generator and serves as a power supply source for the motor generator and the electric supercharger;
Load detection means for detecting parameters relating to engine load;
A rotational speed detecting means for detecting a parameter relating to the engine rotational speed;
An intake air density detecting means for detecting a parameter related to the intake air density;
Control means for controlling the motor generator and the electric supercharger based on the engine load detected by the load detection means and the engine rotation detected by the rotation speed detection means;
With
The control unit controls the power storage amount of the power storage device to be a target power storage amount, and when the intake air density detected by the intake air density detection unit is small, the target power storage amount is higher than when the intake air density is large. It is set to perform control to change the amount of stored electricity to a large value,
A control apparatus for a power train provided with an electric supercharger.
走行路面がワインディング路であることを検出するワインディング路検出手段を備え、
前記制御手段は、前記ワインディング路検出手段によってワインディング路が検出されたときはワインディング路が検出されない場合に比して、前記目標蓄電量を大きい値に補正するように設定されている、
ことを特徴とする電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。 In claim 1,
Winding road detection means for detecting that the traveling road surface is a winding road,
The control means is set to correct the target power storage amount to a larger value when a winding path is detected by the winding path detection means than when a winding path is not detected.
A control apparatus for a power train provided with an electric supercharger.
前記制御手段は、前記道路種検出手段によって自動車専用道路または高速道路であることが検出されたときは、自動車専用道路または高速道路が検出されない場合に比して、前記目標蓄電量を大きい値に補正するように設定されている、
ことを特徴とする電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。 Road type detection means for detecting whether the road is a motorway or a highway,
When the road type detection means detects that the road is an automobile-only road or an expressway, the control means sets the target storage amount to a larger value than when no automobile-only road or an expressway is detected. Set to correct,
A control apparatus for a power train provided with an electric supercharger.
前記吸気密度検出手段が、大気圧と道路の高度との少なくとも一方に基づいて吸気密度を検出手段するようにされている、ことを特徴とする電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
A control apparatus for a power train provided with an electric supercharger, wherein the intake air density detection means detects the intake air density based on at least one of atmospheric pressure and road altitude.
前記目標蓄電量が、100%の蓄電量よりも小さい値に設定された上限値を超えない範囲に設定される、ことを特徴とする電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
A control apparatus for a power train comprising an electric supercharger, wherein the target charged amount is set in a range not exceeding an upper limit value set to a value smaller than 100% charged amount.
エンジン回転数と、アクセル開度に応じて設定される目標トルクとをパラメータとして運転領域があらかじめ設定され、
前記運転領域が、低目標トルクまたは高回転となる第1領域と、高目標トルクかつ中回転となる第2領域と、高目標トルクかつ低回転となる第3領域との3つの領域に分けられており、
前記制御手段は、前記第1領域では、前記モータ発電機および電動過給機による駆動アシストを禁止し、前記第2領域では該電動過給機のみによる駆動アシストを実行させ、前記第3領域では該モータ発電機と電動過給機との両方の駆動アシストを実行させるように制御するように設定されている、
ことを特徴とする電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The operating region is set in advance with the engine speed and the target torque set according to the accelerator opening as parameters,
The operation region is divided into three regions: a first region where the target torque is low or high, a second region where the target torque is high and medium, and a third region where the target torque is high and low. And
The control means prohibits drive assist by the motor generator and the electric supercharger in the first region, executes drive assist only by the electric supercharger in the second region, and in the third region. It is set to control to execute the drive assist of both the motor generator and the electric supercharger,
A control apparatus for a power train provided with an electric supercharger.
前記第1領域と第2領域との境となる第1境界特性線が、前記モータ発電機と電動過給機との駆動アシストなしの状態で自然吸気運転されたエンジンのトルク曲線に対応するように設定され、
前記第2領域と第3領域との境となる第2境界特性線が、エンジン回転数が増大するのに伴って目標トルクが急激に大きくなるように設定されている、
ことを特徴とする電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。 In claim 6,
A first boundary characteristic line that is a boundary between the first region and the second region corresponds to a torque curve of an engine that is naturally aspirated without driving assist between the motor generator and the electric supercharger. Set to
The second boundary characteristic line that is the boundary between the second region and the third region is set so that the target torque increases rapidly as the engine speed increases.
A control apparatus for a power train provided with an electric supercharger.
前記モータ発電機および電動過給機の駆動アシストなしの状態で自然吸気運転されたエンジンの最大トルクの発生回転数が、前記第2領域における最大回転数付近となるように設定されている、
ことを特徴とする電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。
In claim 7,
The maximum rotational speed of the engine that has been naturally aspirated without driving assist of the motor generator and the electric supercharger is set to be close to the maximum rotational speed in the second region,
A control apparatus for a power train provided with an electric supercharger.
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