JP2008201334A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、内燃機関のトルクを目標値にすることで、好適なシステム効率で運転する。
【解決手段】制御装置（１００）は、燃料の燃焼によって作動する内燃機関（２００）と、充電池（５００）に充電された電力を利用して作動する電動機（ＭＧ１、ＭＧ２）とを備えるハイブリッド車両（１０）の制御装置であって、内燃機関の目標出力を設定する内燃機関出力設定手段と、目標出力を実現するために必要な目標吸気管圧力を算出する算出手段と、内燃機関の吸気管圧力が目標吸気管圧力となるように、内燃機関のスロットル角を制御する制御手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばハイブリッド車両を制御するための制御装置の技術分野に関する。

エンジン等の内燃機関とモータ等の電動機との双方を動力源とするハイブリッド車両（特許文献１参照）においては、車両に要求される出力に対して、ハイブリッドシステムの効率が最適となるように、内燃機関と電動機との夫々の目標出力（つまり、目標回転数及び目標トルク）を算出している。つまり、内燃機関の動力に依存する発電電力と、電動機の消費電力との収支（つまり、充放電収支）を合わせるように、内燃機関と電動機との夫々の目標回転数及び目標トルクを算出している。

ここで、内燃機関について着目すれば、目標出力を算出した後には、回転数とトルクとを軸にしたマッピングを用いて、スロットルバルブの目標スロットル角を算出すると共に、スロットルバルブのスロットル角が、算出された目標スロットル角となるように制御することで、内燃機関の出力を目標出力に設定している。

特開２００４−１５６５０５号公報

しかしながら、回転数が同じであり且つスロットル角が同じという運転条件の下においても、大気圧や温度等の周囲条件変化や、車両の過渡状態や、車両の個体差に依存して、空気を意図した量で燃焼室内に供給することができない場合が起こり得る。特に、車両が過渡状態にある場合には、スロットル角を急激に変化させたとしても、スロットルバルブの下流に存在するサージタンク内での空気の密度変化のタイムラグにより、燃焼室内への流入空気量の変化が遅れてしまうという技術的な問題点が生ずる。つまり、スロットル流量の変化に対して、燃焼室内への流入空気量の変化が遅れてしまうという技術的な問題点が生ずる。この場合、スロットル角が目標スロットル角となるようにスロットルバルブを制御していても、実際の内燃機関のトルクが目標トルクに達しないという技術的な問題点が生じ得る。

内燃機関のトルクが目標トルクに達しなければ、電動機の出力によって補うという対策を施すことはできる。しかしながら、このような対策は、充放電収支を合わせることが求められるハイブリッド車両においては、ハイブリッドシステムの効率が最適にならない事態を引き起こすため、決して好ましい対策とは言えない。その結果、加速感や減速感の不足によるトライバビリティの悪化や、充放電収支のずれによる燃費の悪化や、消費電力の増大による電気部品の温度上昇が生じてしまうという技術的な問題点が生ずる。

本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えばハイブリッド車両において、内燃機関のトルクを目標値にすることで、好適なシステム効率で運転することを可能とならしめる制御装置を提供することを課題とする。

本発明の制御装置は、上記課題を解決するために、燃料の燃焼によって作動する内燃機関と、充電池に充電された電力を利用して作動する電動機とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の目標出力を設定する内燃機関出力設定手段と、前記目標出力を実現するために必要な目標吸気管圧力を算出する算出手段と、前記内燃機関の吸気管圧力が前記目標吸気管圧力となるように、前記内燃機関のスロットル角を制御する制御手段とを備える。

本発明の制御装置によれば、内燃機関の出力が目標出力となるように内燃機関を制御するにあたって、まず、内燃機関の出力が目標出力となるために必要な吸気管圧力である目標吸気管圧力が算出される。その後、吸気管圧力が目標吸気管圧力となるように、内燃機関のスロットル角（つまり、スロットルバルブのスロットル角）が制御される。

これにより、スロットル流量の変化に対して、燃焼室内への流入空気量の変化が遅れてしまうとしても、目標吸気管圧力を初めに設定した後にスロットル角を制御しているため、新気ガスを意図した流入量で燃焼室内に供給することができる。特に、ハイブリッド車両が過渡状態にある場合であっても、スロットルバルブの下流に存在するサージタンク内での密度変化のタイムラグの影響を受けることなく、空気を意図した流入量で燃焼室内に供給することができる。つまり、内燃機関の目標出力に応じてスロットル角を直接制御することに代えて、内燃機関の目標出力に応じて算出された目標吸気管圧力に応じてスロットル角を制御しているため、空気を意図した流入量で燃焼室内に供給することができる。これにより、実際の内燃機関の出力（特に、トルク）が目標出力となるように、内燃機関を好適に制御することができる。その結果、内燃機関の出力が不足する不都合を好適に防ぐことができるため、電動機の出力によって補う必要性が減少する又は殆どなくなる。その結果、ハイブリッドシステムの効率が最適となるようにハイブリッド車両を制御することができる。

本発明の制御装置の一の態様は、前記吸気管圧力の上限圧力を設定する上限圧力設定手段を更に備え、前記内燃機関出力設定手段は、前記目標吸気管圧力が前記上限圧力より大きい場合に、前記目標出力を設定し直す。

算出された目標吸気管圧力が上限圧力（例えば、大気圧）よりも大きければ、吸気管圧力を目標吸気管圧力にすることは困難又は不可能である。しかるに、この態様によれば、内燃機関の目標出力を補正することで、目標吸気管圧力が上限圧力を超えない状態を実現することができる。これにより、補正された目標出力を実現するような目標吸気管圧力が再度算出されるため、上述した各種効果を確実に享受することができる。

本発明の制御装置の他の態様は、前記吸気管圧力の上限圧力を設定する上限圧力設定手段と、前記目標吸気管圧力が前記上限圧力より大きい場合に、前記目標出力及び前記電動機の目標出力の夫々を補正する補正手段とを備える。

この態様によれば、内燃機関の目標出力や電動機の目標出力（つまり、ハイブリッド車両が要求する出力に対する、内燃機関の寄与率や電動機の寄与率）を補正することで、目標吸気管圧力が上限圧力を超えない状態を実現することができる。これにより、補正された目標出力を実現するような目標吸気管圧力が再度算出されるため、上述した各種効果を確実に享受することができる。

特に、内燃機関の目標出力を単体で補正することに代えて、内燃機関の目標出力や電動機の目標出力の夫々を補正しているため、ハイブリッドシステムにおける効率をより確実に最適にすることもできる。

上述の如く上限圧力設定手段及び補正手段を備える制御装置の態様では、前記上限圧力は、大気圧であるように構成してもよい。

このように構成すれば、上限圧力を好適に設定することができる。

上述の如く上限圧力設定手段及び補正手段を備える制御装置の態様では、前記内燃機関の排気ガスを吸気側へ再循環させる場合は、前記上限圧力は、吸気側へ再循環される前記排気ガスの分圧を大気圧から減算した値であるように構成してもよい。

このように構成すれば、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を採用している車両においても、上限圧力を好適に設定することができる。

上述の如く上限圧力設定手段及び補正手段を備える制御装置の態様では、前記燃料のパージを行っている場合は、前記上限圧力は、パージされた前記燃料の分圧を大気圧から減算した値であるように構成してもよい。

このように構成すれば、燃料のパージ（つまり、燃料タンク内で気化した燃料の燃焼室内への供給）を行っている場合であっても、上限圧力を好適に設定することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から更に明らかにされよう。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

（１）基本構成
はじめに、図１を参照して、本発明の制御装置が適用されたハイブリッド車両に係る実施形態の構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態のハイブリッド車両の構成を概念的に示すブロック図である。

図１において、ハイブリッド車両１０は、伝達機構１１、車輪１２、ＥＣＵ１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と称する）、動力分割機構３００、インバータ４００、バッテリ５００、ＳＯＣセンサ５１０、車速センサ７００、アクセルポジションセンサ８００及びＥＣＯボタン９００を備える。

車軸１１は、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力を車輪に伝達するための伝達軸である。

車輪１２は、車軸１１を介して伝達される動力を路面に伝達する手段であり、図１においては左右一輪ずつが示されるが、実際には、前後左右に一輪ずつ備わりハイブリッド車両１０全体で計４個備わっている。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。

エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する。尚、エンジン２００の詳細な構成については後述する。

モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「電動機」の一例であり、バッテリ５００を充電するための或いはモータジェネレータＭＧ２に電力を供給するための発電機として、更にはエンジン２００の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。

モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「電動機」の一例であり、エンジン２００の動力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成されている。

尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。

動力分割機構３００は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。これら各ギアのうち、内周にあるサンギアの回転軸はモータジェネレータＭＧ１に連結されており、外周にあるリングギアの回転軸は、モータジェネレータＭＧ２に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジン２００に連結されており、エンジン２００の回転は、このプラネタリキャリアと更にピニオンギアとによって、サンギア及びリングギアに伝達され、エンジン２００の動力が２系統に分割されるように構成されている。ハイブリッド車両１０において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド車両１０における伝達機構１１に連結されており、この伝達機構１１を介して車輪１２に駆動力が伝達される。

インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ５００に供給することが可能に構成されている。尚、インバータ４００は、所謂ＰＣＵ（Power Control Unit）の一部として構成されていてもよい。

バッテリ５００はモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。

ＳＯＣセンサ５１０は、バッテリ５００の充電状態を表すバッテリ残量を検出することが可能に構成されたセンサである。ＳＯＣセンサ５１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＳＯＣセンサ５１０によって検出されたバッテリ５００のＳＯＣ値は、常にＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。

車速センサ７００は、ハイブリッド車両１０の車速を検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速の値は、ＥＣＵ１００によって常に把握される構成となっている。

アクセルポジションセンサ８００は、不図示のアクセルペダルの操作量（以降、適宜「アクセル開度」と称する）を検出することが可能に構成されたセンサである。アクセルポジションセンサ８００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、アクセル開度値はＥＣＵ１００によって絶えず把握される構成となっている。

次に、図２を参照して、エンジン２００の要部構成について、その動作の一部を交えて説明する。ここに、図２は、エンジン２００の模式図である。尚、図２において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。また、クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランク角に基づいて、点火装置２０２の点火時期等を制御することが可能に構成されている。また、ＥＣＵ１００は、クランクシャフト２０５の回転位置に基づいてエンジン２００の回転数を算出することが可能に構成されている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。

気筒２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１３において、インジェクタ２１４から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。燃料は、燃料タンク２１５に貯留されており、低圧ポンプ２１７の作用により、デリバリパイプ２１６を介してインジェクタ２１４に圧送供給されている。インジェクタ２１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、この供給される燃料を、ＥＣＵ１００の制御に従って吸気ポート２１３に噴射することが可能に構成されている。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、低圧ポンプにより圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。

気筒２０１内部と吸気管２０７とは、吸気バルブ２１８の開閉によって連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり吸気バルブ２１８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１９の開弁時に排気ポート２２０を介して排気管２２１に導かれる。

吸気管２０７上には、クリーナ２０８が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される構成となっている。また、クリーナ２０８の下流側（シリンダ側）には更に、エアフローメータ２０９が配設されている。エアフローメータ２０９は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接検出することが可能に構成されている。尚、エアフローメータ２０９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気の質量流量は、ＥＣＵ１００によって絶えず把握される構成となっている。

吸気管２０７におけるエアフローメータ２０９の下流側には、気筒２０１内部へ吸入される空気に係る吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１０が配設されている。このスロットルバルブ２１０には、スロットルポジションセンサ２１２が電気的に接続されており、その開度であるスロットル角を検出することが可能に構成されている。

スロットバルブモータ２１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、スロットルバルブ２１０を駆動することが可能に構成されたモータである。ＥＣＵ１００は、前述したアクセルポジションセンサ８００によって検出されるアクセル開度に基づいてスロットルバルブモータ２１１の駆動状態を制御することが可能に構成されており、これによりスロットルバルブ２１０の開閉状態（即ち、スロットル角）が制御される構成となっている。

尚、スロットルバルブ２１０は、上述したように一種の電子制御式スロットルバルブであり、スロットル開度は、ＥＣＵ１００により運転者の意思（即ち、アクセル開度）とは無関係に制御され得る。

排気管２２１には、三元触媒２２３が設置されている。三元触媒２２３は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。また、排気管２２１における三元触媒２２３の上流側には、空燃比センサ２２２が配設されている。空燃比センサ２２２は、排気ポート２２０を介して排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。空燃比センサ２２２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比は、絶えずＥＣＵ１００によって把握される構成となっている。

また、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するための冷却水の温度を検出するための温度センサ２２４が配設されている。温度センサ２２４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された冷却水温は、ＥＣＵ１００によって絶えず把握される構成となっている。

（２）ハイブリッド車両１０の基本動作
図１のハイブリッド車両１０においては、主として発電機として機能するモータジェネレータＭＧ１、主として電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２、及びエンジン２００の夫々の動力配分がＥＣＵ１００及び動力分割機構３００により制御され、走行状態が制御される。以下に、幾つかの状況に応じたハイブリッド車両１０の動作について説明する。

（２−１）始動時
例えば、ハイブリッド車両１０の始動時においては、バッテリ５００の電気エネルギを用いてモータジェネレータＭＧ１が電動機として駆動される。このモータジェネレータＭＧ１の動力によってエンジン２００がクランキングされエンジン２００が始動する。

（２−２）発進時
発進時には、ＳＯＣセンサ６００の出力信号に基づいたバッテリ５００の蓄電状態に応じて２種類の態様を採り得る。例えば、通常の（即ち、ＳＯＣが良好な）発進時においては、モータジェネレータＭＧ１によってバッテリ５００を充電する必要は生じないため、エンジン２００は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド車両１０は、モータジェネレータＭＧ２の動力により発進する。一方、蓄電状態が良好ではない（即ち、ＳＯＣが低下している）場合、エンジン２００の動力によりモータジェネレータＭＧ１が発電機として機能し、バッテリ５００が充電される。

（２−３）軽負荷走行時
例えば、低速走行時や緩やかな坂を下っている場合には、比較的エンジン２００の効率が悪い為、インジェクタ２１４を介した燃料の噴射が停止されることによりエンジン２００が停止され、ハイブリッド車両１０は、モータジェネレータＭＧ２による動力のみで走行する。尚、この際、ＳＯＣが低下していれば、エンジン２００はモータジェネレータＭＧ１を駆動するために始動し、モータジェネレータＭＧ１によりバッテリ５００の充電が行われる。

（２−４）通常走行時
エンジン２００の燃費或いは燃焼効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド車両１０は主としてエンジン２００の動力によって走行する。この際、エンジン２００の動力は、動力分割機構３００によって２系統に分割され、一方は、直達軸３０２、主動力軸６０９及び車軸１１を介して車輪１２に伝達され、他方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動して発電に供される。更に、この発電された電力により、モータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２によりエンジン２００の動力がアシストされる。尚、この際、ＳＯＣが低下している場合には、エンジン２００の出力を上昇させて、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力の一部がバッテリ５００へ充電される。

（２−５）制動時
減速が行われる際には、車輪１２から車軸１１を介して伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ２を回転させ、発電機として動作させる。これにより、車輪１２の運動エネルギが電気エネルギに変換され、バッテリ５００が充電される、所謂「回生」が行われる。

（３）エンジン２００の基本制御
次に、エンジン２００の基本的な制御動作について説明する。ＥＣＵ１００は、エンジン２００に要求される出力であるエンジン要求出力を、一定の周期で繰り返し演算している。この際、ＥＣＵ１００は、アクセルポジションセンサ８００によって検出されるアクセル開度及び車速センサ７００によって検出される車速に基づいて、予めＲＯＭに格納されたマップから現時点におけるアクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（伝達機構１１に出力されるべきトルク）を算出する。本実施形態では特に、図４を参照しながら後に詳述するように、エンジン２００のトルクが算出された出力軸トルク（以降、適宜“目標トルク”と称する）となるような制御が行なわれる。

更に、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣセンサ６００の出力信号に基づいて要求発電量を求め、要求発電量と各種の補機類（エアコンやパワーステアリング等）の要求量とを参照して出力軸トルクを補正することによって、エンジン要求出力を算出する。なお、エンジン要求出力の演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更されてよい。

（４）エンジン２００のトルク制御
続いて、図３から図５を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両１０に特有の制御である、エンジン２００のトルク制御の動作について説明する。ここに、図３は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０におけるエンジン２００のトルク制御の動作の流れを概念的に示すフローチャートであり、図４は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０におけるエンジン２００のトルク制御が行なわれる場合の、エンジン１００の目標トルク、目標吸気管圧力、目標スロットル角、並びにスロットル流量及び筒内流入空気量を示すグラフであり、図５は、比較形態に係るハイブリッド車両１０におけるエンジン２００のトルク制御が行なわれる場合の、エンジン１００の目標トルク、目標吸気管圧力、目標スロットル角、並びにスロットル流量及び筒内流入空気量を示すグラフである。

図３に示すように、初めに、ＥＣＵ１００の動作により、ハイブリッド車両１０が備える各種センサ等の出力に基づいて、現在の運転状態を示すパラメータが取得される（ステップＳ１０１）。

その後、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ１０１において取得された現在の運転状態を示すパラメータに基づいて、ハイブリッド車両１０全体として要求される目標出力が算出される（ステップＳ１０２）。このとき、ハイブリッド車両１０全体として要求される目標出力に応じて、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）の目標出力が算出される。つまり、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）への出力分配が行われる。この場合、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）の夫々の目標出力の合算により、ステップＳ１０２において算出されたハイブリッド車両１０全体として要求される目標出力が実現される。

その後、ＥＣＵ１００の動作により、エンジン２００の目標出力に応じて、エンジン２００の目標回転数及び目標トルクが算出される（ステップＳ１０３）。ここでは更に、モータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）の目標出力が決定されると共に、モータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）の目標回転数及び目標トルクが算出されることが好ましい。

その後、ＥＣＵ１００の動作により、例えば予めメモリ等に格納されたマッピングを用いて、ステップＳ１０３において算出されたエンジン２００の目標トルクを実現するために必要な吸気管圧力である目標吸気管圧力が算出される（ステップＳ１０４）。更に、例えば予めメモリ等に格納されたマッピングを用いて、ステップＳ１０４において算出された目標吸気管圧力を実現するために必要なスロットル角である目標スロットル角が算出される（ステップＳ１０５）。

その後は、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ１０５において算出された目標スロットル角となるようにスロットルバルブ２１０のスロットル角が制御される（ステップＳ１０６）。

このようなトルク制御が行なわれた場合の、エンジン１００の目標トルク、目標吸気管圧力、目標スロットル角、並びにスロットル流量及び筒内流入空気量は、図４に示される。尚、図４においては、本実施形態におけるトルク制御動作をより分かりやすく説明するために、エンジン２００が過渡状態にある場合の例が示されている。

図４（ａ）に示すようにエンジン２００の目標トルクが算出されたとする。この場合、本実施形態では、まず図４（ｂ）に示すように、目標トルクを実現するために必要な目標吸気管圧力が算出される。その後、図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）に示す目標吸気管圧力を実現するために必要な目標スロットル角が算出される。その後、スロットルバルブ２１０のスロットル角を、図４（ｃ）に示すように変化させることで、図４（ｄ）の太線に示すようにスロットル流量（つまり、スロットルバルブ２１０から流入する空気量）が変化すると共に、図４（ｄ）の破線に示すように筒内流入空気量（言い換えれば、吸気管圧力）が変化する。この場合、図４（ｄ）に示す筒内流入空気量は、目標トルクを実現するように目標吸気管圧力が算出されることで実現される空気量であることから、エンジン２００のトルクは、目標トルクとなる。言い換えれば、エンジン２００のトルクを、目標トルクに好適に追従させることができる。

他方で、本実施形態に係るハイブリッド車両１０とは異なる従来の手法（具体的には、目標トルクを実現するために必要なスロットル角を直接算出するトルク制御の手法）によりエンジン２００のトルク制御（以降、“比較形態におけるトルク制御”と称する）が行われる場合のエンジン１００の目標トルク、目標吸気管圧力、目標スロットル角、並びにスロットル流量及び筒内流入空気量は、図５に示される。

図５（ａ）に示すようにエンジン２００の目標トルクが算出されたとする。この場合、比較形態では、図５（ｂ）に示すように、目標トルクを実現するために必要な目標スロットル角が直接算出される。その後、スロットルバルブ２１０のスロットル角を、図５（ｂ）に示すように変化させる。ここで、スロットルバルブ２１０の下流側に存在する不図示のサージタンク内での流入空気の密度変化のタイムラグに起因して、スロットルバルブ２１０のスロットル角の変化と比較して、吸気管圧力の変化は遅れる傾向にある。具体的には、図５（ｂ）に示すようにスロットル角を変化させたとしても、吸気管圧力の変化は、図５（ｃ）に示すように、スロットル角の変化よりも遅れて現れる。このため、比較形態に係るトルク制御においては、図５（ｄ）の太線に示すようにスロットル流量が変化すると共に、図５（ｄ）の破線に示すように、スロットル流量の変化よりも遅れて筒内流入空気量が変化する。このため、比較形態に係るトルク制御では、筒内流入空気量が、目標トルクを実現するために必要な空気量よりも少なくなるため、エンジン２００のトルクは、目標トルクよりも小さくなってしまう。言い換えれば、比較形態に係るトルク制御では、特にエンジン２００が過渡状態にある場合において、エンジン２００のトルクを、目標トルクに好適に追従させることができない。

しかるに本実施形態においては、エンジン２００の目標トルクに応じてスロットル角を直接制御することに代えて、エンジン２００の目標トルクに応じて算出された目標吸気管圧力に応じてスロットル角を制御しているため、エンジン２００の目標トルクを実現するために必要な量の空気を燃焼室内に供給することができる。つまり、スロットルバルブ２１０の下流に存在する不図示のサージタンク内での空気の密度変化のタイムラグの影響を受けることなく、エンジン２００の目標トルクを実現するために必要な量の空気を燃焼室内に供給することができる。これにより、実際のエンジン２００の出力（特に、トルク）が目標出力となるように、エンジン２００を好適に制御することができる。その結果、エンジン２００の出力が不足する不都合を好適に防ぐことができるため、不足した出力を、モータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）の出力によって補う必要性が減少する又は殆どなくなる。その結果、ハイブリッドシステムの効率が最適となるように（例えば、充放電収支を合わせるように）ハイブリッド車両１０を制御することができる。

（５）変形例
続いて、図６及び図７を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両１０におけるトルク制御の変形例について説明する。

（５−１）第１変形例
はじめに、図６を参照しながら、本実施形態に係るハイブリッド車両１０におけるトルク制御の第１変形例について説明する。ここに、図６は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０におけるトルク制御の第１変形例の動作の流れを概念的に示すフローチャートである。尚、上述した動作と同様の動作については、同一の参照符号を付して、その詳細な説明については省略する。

図６に示すように、初めに、上述した動作と同様に、現在の運転状態を示すパラメータが取得され（ステップＳ１０１）、ハイブリッド車両１０全体として要求される目標出力が算出され（ステップＳ１０２）、エンジン２００の目標回転数及び目標トルクが算出され（ステップＳ１０３）、目標吸気管圧力が算出される（ステップＳ１０４）。

第１変形例では、ステップＳ１０２からステップＳ１０４の動作と並行して又はステップＳ１０２からステップＳ１０４の動作中若しくは動作前後に、吸気管圧力の上限値が設定される（ステップＳ２０１）。

ここで、吸気管圧力の上限値の典型例は、ハイブリッド車両１０が置かれている環境下における大気圧である。ここで、ハイブリッド車両１０がＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を採用している場合には、吸気管圧力の上限値は、ＥＧＲに起因した分圧（つまり、排気管２２１から吸気管２０７へ再循環される排気ガスの分圧）を大気圧から減算した値となることが好ましい。また、ハイブリッド車両１０が燃料のパージを行っている場合には、吸気管圧力の上限値は、パージに起因した分圧（つまり、燃料タンク２１５中において気化した燃料のうち燃焼室へ供給される燃料の分圧）を大気圧から減算した値となることが好ましい。また、過給器を導入している場合には、当然に過給器による過給を考慮した上限値を設定することが好ましい。

その後、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ１０４において算出された目標吸気管圧力が、ステップＳ２０１において設定された上限値以下であるか否かが判定される（ステップＳ２０２）。

ステップＳ２０２における判定の結果、ステップＳ１０４において算出された目標吸気管圧力が、ステップＳ２０１において設定された上限値以下でない（つまり、上限値よりも大きい）と判定された場合には（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、上限値の典型例が大気圧であることを考慮すれば、少なくとも自然吸気エンジンにおいては、吸気管圧力を目標吸気管圧力にすることは困難又は不可能である。ハイブリッド車両１０がＥＧＲを採用している場合やパージを行っている場合においても同様に、目標吸気管圧力が上限値よりも大きい場合には、吸気管圧力を目標吸気管圧力にすることは困難又は不可能である。このため、ステップＳ１０３へ戻り、エンジン２００の目標回転数及び目標トルクが算出し直される（ステップＳ１０３）。具体的には、目標吸気管圧力が上限値を超えないように、目標回転数及び目標トルクが算出し直される。以降は、ステップＳ１０４以降の動作が繰り返される。

他方、ステップＳ２０２における判定の結果、ステップＳ１０４において算出された目標吸気管圧力が、ステップＳ２０１において設定された上限値以下であると判定された場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、上述した動作と同様に、目標スロットル角が算出され（ステップＳ１０５）、スロットルバルブ２１０のスロットル角が制御される（ステップＳ１０６）。

以上説明したように、第１変形例においても、図３に示した動作と同様の効果を享受することができる。特に、第１変形例においては、目標吸気管圧力の上限値を設定すると共に、目標吸気管圧力が上限値よりも大きい場合にはエンジン２００の目標回転数及び目標トルクを算出し直している。このため、吸気管圧力が目標吸気管圧力に達しないことに起因して、エンジン２００の出力が不足する不都合を、エンジン２００単体の運転状態を補正することにより、好適に防ぐことができる。このため、不足した出力を、モータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）の出力によって補う必要性が減少する又は殆どなくなる。その結果、ハイブリッドシステムの効率がより最適となるように（例えば、充放電収支を合わせるように）ハイブリッド車両１０を制御することができる。

（５−２）第２変形例
はじめに、図７を参照しながら、本実施形態に係るハイブリッド車両１０におけるトルク制御の第２変形例について説明する。ここに、図７は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０におけるトルク制御の第２変形例の動作の流れを概念的に示すフローチャートである。尚、上述した動作と同様の動作については、同一の参照符号を付して、その詳細な説明については省略する。

図７に示すように、初めに、上述した動作と同様に、現在の運転状態を示すパラメータが取得され（ステップＳ１０１）、ハイブリッド車両１０全体として要求される目標出力が算出され（ステップＳ１０２）、エンジン２００の目標回転数及び目標トルクが算出され（ステップＳ１０３）、目標吸気管圧力が算出される（ステップＳ１０４）。

また、第１変形例と同様に、ステップＳ１０２からステップＳ１０４の動作と並行して又はステップＳ１０２からステップＳ１０４の動作中若しくは動作前後に、吸気管圧力の上限値が設定される（ステップＳ２０１）。

その後、ＥＣＵ１００の動作により、ステップＳ１０４において算出された目標吸気管圧力が、ステップＳ２０１において設定された上限値以下であるか否かが判定される（ステップＳ２０２）。

ステップＳ２０２における判定の結果、ステップＳ１０４において算出された目標吸気管圧力が、ステップＳ２０１において設定された上限値以下でない（つまり、上限値よりも大きい）と判定された場合には（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０２へ戻り、ハイブリッド車両１０全体として要求される目標出力に応じて、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）の目標出力が再度算出される。つまり、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）への出力分配が再度行われる。具体的には、目標吸気管圧力が上限値を超えないように、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）の目標出力が算出し直される。以降は、ステップＳ１０３以降の動作が繰り返される。

他方、ステップＳ２０２における判定の結果、ステップＳ１０４において算出された目標吸気管圧力が、ステップＳ２０１において設定された上限値以下であると判定された場合には（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、上述した動作と同様に、目標スロットル角が算出され（ステップＳ１０５）、スロットルバルブ２１０のスロットル角が制御される（ステップＳ１０６）。

以上説明したように、第２変形例においても、図３に示した動作と同様の効果を享受することができる。特に、第２変形例においては、目標吸気管圧力の上限値を設定すると共に、目標吸気管圧力が上限値よりも大きい場合にはエンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）の目標出力を算出し直している。つまり、エンジン２００単体での目標回転数及び目標トルクを算出し直すことに代えて、ハイブリッド車両１０全体としての（つまり、エンジン２００及びモータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１））の目標出力を算出し直している。このため、吸気管圧力が目標吸気管圧力に達しないことに起因して、エンジン２００の出力が不足する不都合を、ハイブリッド車両１０全体としての運転状態を補正することにより、好適に防ぐことができる。このため、不足した出力を、モータジェネレータＭＧ２（更には、モータジェネレータＭＧ１）の出力によって補う必要性が減少する又は殆どなくなる。その結果、ハイブリッドシステムの効率がより最適となるように（例えば、充放電収支を合わせるように）ハイブリッド車両１０を制御することができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本実施形態のハイブリッド車両の構成を概念的に示すブロック図である。 エンジンの模式図である。 本実施形態に係るハイブリッド車両におけるエンジンのトルク制御の動作の流れを概念的に示すフローチャートである。 本実施形態に係るハイブリッド車両におけるエンジンのトルク制御が行なわれる場合の、エンジンの目標トルク、目標吸気管圧力、目標スロットル角、並びにスロットル流量及び筒内流入空気量を示すグラフである。 比較形態に係るハイブリッド車両におけるエンジンのトルク制御が行なわれる場合の、エンジンの目標トルク、目標吸気管圧力、目標スロットル角、並びにスロットル流量及び筒内流入空気量を示すグラフである。 本実施形態に係るハイブリッド車両におけるトルク制御の第１変形例の動作の流れを概念的に示すフローチャートである。 本実施形態に係るハイブリッド車両におけるトルク制御の第２変形例の動作の流れを概念的に示すフローチャートである。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両
１００ ＥＣＵ
２００ エンジン
２１０ スロットルバルブ
３００ 動力分割機構
４００ インバータ
５００ バッテリ
ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ

Claims (6)

1. 燃料の燃焼によって作動する内燃機関と、充電池に充電された電力を利用して作動する電動機とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の目標出力を設定する内燃機関出力設定手段と、
   前記目標出力を実現するために必要な目標吸気管圧力を算出する算出手段と、
   前記内燃機関の吸気管圧力が前記目標吸気管圧力となるように、前記内燃機関のスロットル角を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする制御装置。
2. 前記吸気管圧力の上限圧力を設定する上限圧力設定手段を更に備え、
   前記内燃機関出力設定手段は、前記目標吸気管圧力が前記上限圧力より大きい場合に、前記目標出力を設定し直すことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記吸気管圧力の上限圧力を設定する上限圧力設定手段と、
   前記目標吸気管圧力が前記上限圧力より大きい場合に、前記目標出力及び前記電動機の目標出力の夫々を補正する補正手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記上限圧力は、大気圧であることを特徴とする請求項２又は３に記載の制御装置。
5. 前記内燃機関の排気ガスを吸気側へ再循環させる場合は、前記上限圧力は、吸気側へ再循環される前記排気ガスの分圧を大気圧から減算した値であることを特徴とする請求項２又は３に記載の制御装置。
6. 前記燃料のパージを行っている場合は、前記上限圧力は、パージされた前記燃料の分圧を大気圧から減算した値であることを特徴とする請求項２又は３に記載の制御装置。

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