JP2013249037A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機が設けられた内燃機関にモータジェネレータによる負トルクを作用させても機関回転速度が目標値に対し上昇側に乖離するとき、それを抑制するための内燃機関の出力トルクの低下を的確に行う。
【解決手段】機関回転速度の目標値に対する上昇側への乖離を抑制するため、内燃機関１に作用させる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇが最大値Ｔｇｍになるときには、過給圧の低下やスロットル開度の減少により内燃機関１の出力トルクＴｅを低下させる。具体的には、内燃機関１の出力トルクＴｅの低下を実現するため、内燃機関１のスロットル開度を減少させるスロットルバルブ２６の駆動よりも優先して、内燃機関１のターボチャージャ２１による過給圧を低下させるためのウエイストゲートバルブ２４の駆動が行われる。これにより、内燃機関１の出力トルクＴｅを的確に低下させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

特許文献１に示すハイブリッド車両は、過給機が設けられた内燃機関と、同機関に対し機関回転を抑え込む方向のトルク（負トルク）を作用させつつ発電を行うモータジェネレータとを搭載している。こうしたハイブリッド車両では、過給圧可変機構を駆動して内燃機関の上記過給機による過給圧が調整されるとともに、内燃機関のスロットルバルブを駆動して同機関のスロットル開度が調整される。

そして、上記ハイブリッド車両においては、内燃機関における過給圧及びスロットル開度の調整により、同機関の出力トルクがそのときの要求値に調整される。詳しくは、過給圧及びスロットル開度の調整が行われると、それによって内燃機関の筒内に供給される空気の量が調整され、その空気の量に対応した量の燃料が筒内に供給される。従って、過給圧やスロットル開度の調整を通じて内燃機関の筒内に供給される空気の量が調整されると、それに伴い内燃機関の筒内における混合気の量が調整されて同混合気の燃焼に基づく内燃機関の出力トルクが調整される。

また、ハイブリッド車両において、内燃機関の運転が行われているときにモータジェネレータを発電機として動作させると、内燃機関には上記モータジェネレータによる負トルクが作用する。このため、内燃機関の出力トルク及びモータジェネレータによる上記負トルクを調整することにより、機関回転速度の目標値への調整を行いつつモータジェネレータでの発電を行うことができる。

ところで、機関運転状態の変化等によって内燃機関の出力トルクが過剰になる場合、機関回転速度を目標値に抑え込むべく内燃機関に作用させるモータジェネレータによる負トルクが大きくなって同モータジェネレータが高負荷状態となる。このように内燃機関の出力トルクの過剰に伴ってモータジェネレータが高負荷状態になるときには、同モータジェネレータが高回転になり易くなる。

ここで、内燃機関に作用させることのできるモータジェネレータの負トルクの最大値は、発電時におけるモータジェネレータの回転速度など同モータジェネレータの駆動状態に応じて変わる。詳しくは、発電機として動作するモータジェネレータの回転速度が高くなるほど、内燃機関に作用させることのできるモータジェネレータによる負トルクの最大値が小さくなる傾向がある。

そして、内燃機関の出力トルクの過剰に伴って、上述したようにモータジェネレータが高負荷高回転状態になることにより、内燃機関に作用させることのできるモータジェネレータによる負トルクの最大値が小さくなると、次のような問題が生じる可能性がある。すなわち、内燃機関に対しモータジェネレータによる負トルクの最大値を作用させても、機関回転速度を目標値に抑え込むことができず、その機関回転速度が目標値に対し上昇側に乖離する。

ちなみに、特許文献１〜３には、内燃機関に負トルクを作用させるモータジェネレータの高温時、内燃機関の出力トルクを低下させることが開示されている。モータジェネレータが高温になる状況としては、発電機として動作する同モータジェネレータが高負荷高回転状態になるという状況があげられる。なお、特許文献２では、上記モータジェネレータの高温時、内燃機関に作用させるモータジェネレータによる負トルクを低減させることにより、モータジェネレータの負荷を低下させて同モータジェネレータの温度を低下させる。そして、上述したモータジェネレータによる負トルクの低下に起因して機関回転速度が上昇することを抑制すべく、内燃機関の出力トルクが低下させるようにしている。

モータジェネレータの高負荷高回転状態に起因して同モータジェネレータが高温になるとき、特許文献１〜３に示すように内燃機関の出力トルクを低下させれば、機関回転速度を目標値に抑え込むべく内燃機関に作用させる必要のあるモータジェネレータによる負トルクを小さくすることができる。機関回転速度を目標値に抑えためのモータジェネレータによる負トルクを小さくすることにより、モータジェネレータの負荷が抑えられるとともに、同モータの回転速度も抑えられるようになる。その結果、モータジェネレータが高負荷高回転状態となることに起因して次の問題が生じること、すなわち内燃機関に作用させるモータジェネレータによる負トルクによって機関回転速度を目標値に抑えることができず、その機関回転速度が目標値に対し上昇側に乖離するという問題が生じることは抑制される。

特開２００７−３１４１２７公報 特開２００３−１１１２０６公報 特開平１１−５５８１０公報

ところで、モータジェネレータの高温時に内燃機関の出力トルクを低下させる方法として、特許文献１には内燃機関の過給機による過給圧を低下させることが開示されている。一方、特許文献２、３には、モータジェネレータの高温時に内燃機関の出力トルクを低下させる方法については明記されていないが、内燃機関に過給機が設けられていないことからスロットル開度の減少により内燃機関の出力トルクを低下させるものと推測される。

過給機が設けられた内燃機関においては、モータジェネレータの高温時に内燃機関の出力トルクを低下させる方法として、上述したように過給圧を低下させたりスロットル開度を減少させたりすることが考えられるが、これらの方法の選択の仕方や実施の順序などについては十分な検討がなされていない。そのため、内燃機関の出力トルクを低下させるための方法の選択や実施の順序などによっては、その内燃機関の出力トルクの低下を的確に行えない可能性がある。例えば、過給圧が高い状況のもとでは、内燃機関の出力トルクを低下させる方法としてスロットル開度の減少を選択し、それを実施したとしても内燃機関の筒内に供給される空気の量が減少しにくくなるため、スロットル開度の減少による内燃機関の出力トルクの低下を的確に行えなくなる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、過給機が設けられた内燃機関にモータジェネレータによる負トルクを作用させても機関回転速度が目標値に対し上昇側に乖離するとき、それを抑制するための内燃機関の出力トルクの低下を的確に行うことができるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の発明によれば、過給機が設けられた内燃機関の運転中、モータジェネレータが発電機として動作される際には、内燃機関に対し上記モータジェネレータによる負トルクが作用する。このときには、内燃機関の出力トルク及びモータジェネレータの負トルクの調整を通じて、機関回転速度を目標値に調整することが可能になる。ただし、このように機関回転速度の調整が行われているとき、内燃機関の出力トルクが過剰になる場合、機関回転速度を目標値に抑え込むべく内燃機関に作用させるモータジェネレータによる負トルクが大きくなって同モータジェネレータが高負荷状態になる。このようにモータジェネレータが高負荷状態になるときには、同モータジェネレータが高回転になり易くなる。そして、モータジェネレータの回転速度が高くなるほど、内燃機関に作用させることのできるモータジェネレータによる負トルクの最大値は小さくなる。従って、モータジェネレータの高負荷状態では、内燃機関に対しモータジェネレータによる負トルクの最大値を作用させても、機関回転速度を目標値に抑え込むことができず、その機関回転速度が目標値に対し上昇側に乖離するおそれがある。

こうした機関回転速度の目標値に対する上昇側への乖離に対処するため、請求項１記載の発明では、機関回転速度を目標値に調整すべく内燃機関に作用する前記モータジェネレータによる負トルクを調整する際、上記モータジェネレータが高負荷状態となるときには、次のように内燃機関の出力トルクの低下が行われる。すなわち、内燃機関のスロットル開度を減少させるスロットルバルブの駆動よりも優先して、内燃機関の過給機による過給圧を低下させるための過給圧可変機構の駆動が行われる。

これにより、まず過給圧の低下により内燃機関の筒内に供給される空気の量が減少され、それに伴い内燃機関の出力トルクが低下される。そして、内燃機関の出力トルクの低下により、機関回転速度を目標値に抑え込むべく内燃機関に作用させるモータジェネレータによる負トルクが大きくなること、言い換えればモータジェネレータが高負荷状態となることが抑制される。その結果、モータジェネレータの高負荷状態に伴って同モータジェネレータの回転速度が高くなることが抑制され、更には同回転速度の上昇に伴い内燃機関に作用させることのできるモータジェネレータによる負トルクの最大値が小さくなることも抑制される。従って、内燃機関に対しモータジェネレータによる負トルクの最大値を作用させても機関回転速度を目標値に抑え込むことができずに同機関回転速度の目標値に対する上昇側への乖離が生じることは抑制される。

上記過給圧の低下によって内燃機関の出力トルクが低下されても、内燃機関に作用するモータジェネレータの負トルクによって機関回転速度の目標値に対する上昇側への乖離を抑えきれない場合には、更に内燃機関の出力トルクを低下させるべくスロットル開度が減少される。同スロットル開度の減少は、上述したように過給圧を低下させた状態のもとで行われる。従って、過給圧が高い状態のもとでスロットル開度が減少されて内燃機関の筒内に供給される空気の量が減少しにくくなり、スロットル開度の減少による内燃機関の出力トルクの低下を的確に行えなくなることがない。

そして、上記スロットル開度の減少により内燃機関の筒内に供給される空気の量が減少すると、内燃機関の出力トルクが的確に低下するようになる。この内燃機関の出力トルクの低下により、機関回転速度を目標値に抑え込むべく内燃機関に作用させるモータジェネレータによる負トルクが大きくなること、言い換えればモータジェネレータが高負荷状態となることが抑制される。その結果、モータジェネレータの高負荷状態に伴って同モータジェネレータの回転速度が高くなることが抑制され、更には同回転速度の上昇に伴い内燃機関に作用させることのできるモータジェネレータによる負トルクの最大値が小さくなることも抑制される。従って、内燃機関に対しモータジェネレータによる負トルクの最大値を作用させても機関回転速度を目標値に抑え込むことができずに同機関回転速度の目標値に対する上昇側への乖離が生じることは抑制される。

以上により、過給機が設けられた内燃機関にモータジェネレータによる負トルクを作用させても機関回転速度が目標値に対し上昇側に乖離するとき、それを抑制するための内燃機関の出力トルクの低下を的確に行うことができる。この内燃機関の出力トルクの低下を通じてモータジェネレータが高負荷状態になることを抑制でき、その高負荷状態に起因してモータジェネレータの回転速度が上昇することを抑制できる。従って、モータジェネレータの回転速度の上昇に伴い内燃機関に作用させることのできるモータジェネレータによる負トルクの最大値が小さくなることを抑制でき、その負トルクを作用させたときの機関回転速度に上記乖離が生じることを抑制できる。

なお、モータジェネレータが高負荷状態である旨の判断は、請求項２記載の発明のように、内燃機関に作用させるモータジェネレータによる負トルクが最大値になることに基づいて行うことが考えられる。

請求項３記載の発明によれば、機関回転速度を目標値に抑えるために内燃機関に作用するモータジェネレータによる負トルクを調整する際、同モータジェネレータが高負荷状態になると、機関回転速度の目標値に対する上昇側への乖離を抑えるべく過給圧低下処理が実行される。この過給圧低下処理の実行を通じて、過給圧を低下させるための過給圧可変機構の駆動が行われる。更に、この過給圧低下処理では、上記過給圧の低下により機関回転速度の目標値に対する上昇側への乖離が抑えられたとき、同機関回転速度が上記目標値に保持されるよう過給圧可変機構が駆動される。従って、このときに機関回転速度を的確に上記目標値に合わせ込むことができる。

なお、上述したようにモータジェネレータが高負荷状態になるとき、内燃機関の出力トルクを低下すべく同機関のスロットル開度を減少させるに当たっては、請求項４記載の発明のように過給圧可変機構の駆動を通じて過給圧を低減させた後、スロットルバルブの駆動を通じて上記スロットル開度の減少を行うことが好ましい。

請求項５記載の発明によれば、機関回転速度を目標値に抑えるために内燃機関に作用するモータジェネレータによる負トルクを調整する際、同モータジェネレータが高負荷状態になると、機関回転速度の目標値に対する上昇側への乖離を抑えるべく過給圧低下処理が実行される。同過給圧低下処理の実行を通じて、過給圧を低下させるための過給圧可変機構の駆動が行われる。ただし、この過給圧可変機構の駆動による過給圧の低下によって内燃機関の出力トルクを低下させても、機関回転速度の前記目標値に対する上昇側への乖離を抑制しきれない場合もある。この場合、上記過給圧可変機構の駆動により過給圧を低下させた後、機関回転速度の前記目標値に対する上昇側への乖離を抑えるべく、スロットル開度減少処理が実行される。同スロットル開度減少処理の実行を通じて、スロットル開度を減少させるためのスロットルバルブの駆動が行われる。このスロットル開度減少処理では、上記スロットル開度の減少により機関回転速度の上記目標値に対する上昇側への乖離が抑えられたとき、同機関回転速度が上記目標値に保持されるようスロットルバルブが駆動される。従って、このときに機関回転速度を的確に上記目標値に合わせ込むことができる。

なお、ハイブリッド車両においては、請求項６記載の発明のように、プラネタリギヤ、サンギヤ、及びリングギヤの三つの回転要素からなる遊星歯車機構を備えた差動装置を搭載し、その遊星歯車機構における三つの回転要素をそれぞれ、次のように内燃機関、モータジェネレータ、及び車両の駆動軸に連結することが考えられる。すなわち、上記三つの回転要素のうち、一つが内燃機関と回転伝達可能に連結され、別の一つがモータジェネレータと回転伝達可能に連結され、更に別の一つが車両の駆動軸と回転伝達可能に連結される。この場合、機関回転速度が上記目標値となるように内燃機関に作用するモータジェネレータによる負トルクの大きさを調整することが好ましい。

本発明の制御装置が適用されるハイブリッド車両の構造を示す略図。 内燃機関及び第１モータジェネレータを駆動制御するための処理の概要を示す制御ブロック図。 車速及びアクセル操作量の変化に対するドライバ要求トルクの変化態様を示すグラフ。 バッテリの蓄電量の変化に対する充放電要求パワーの変化態様を示すグラフ。 内燃機関を燃費最適状態で運転したときの出力トルクと機関回転速度との組み合わせを示すグラフ。 第１モータジェネレータによる負トルク、内燃機関の出力トルク、機関回転速度、及び駆動軸から出力されるトルクの関係を示す説明図。 内燃機関の出力トルクを低下させる手順を示すフローチャート。 第１モータジェネレータの回転速度、及び同第１モータジェネレータを動作させるための昇圧電圧に応じて変化する第１モータジェネレータによる負トルクの最大値の変化態様を示すグラフ。

以下、本発明を内燃機関とモータとを原動機として搭載するハイブリッド車両の制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関１には、過給機としてターボチャージャ２１が設けられている。このターボチャージャ２１は、内燃機関１の排気通路２２を流れる排気の流れによって回転するタービンホイール２１ａ、及び、そのタービンホイール２１ａと一体回転して内燃機関１の吸気通路２３内の空気を同機関１の燃焼室１ａに送るコンプレッサホイール２１ｂを備えている。

また、内燃機関１には、吸気通路２３内の圧力、すなわちターボチャージャ２１による過給圧を可変とする過給圧可変機構としてウエイストゲートバルブ２４が設けられている。このウエイストゲートバルブ２４は、排気通路２２においてターボチャージャ２１のタービンホイール２１ａを迂回するバイパス通路２５における排気の流通面積を可変とすべく、開度調節されるものである。内燃機関１のターボチャージャ２１による過給圧は、ウエイストゲートバルブ２４の開度を大きくしてタービンホイール２１ａに流れる排気の量を少なくなることによって低下し、逆にウエイストゲートバルブ２４の開度を小さくしてタービンホイール２１ａに流れる排気の量を多くすることによって上昇する。

内燃機関１の吸気通路２３におけるコンプレッサホイール２１ｂの下流には、同吸気通路２３における空気の流通面積を可変とすべく開度調節されるスロットルバルブ２６が設けられている。内燃機関１においては、上記スロットルバルブ２６の開度調節を通じて吸気通路２３から内燃機関の燃焼室１ａに供給される空気の量を調節することが可能であり、その空気の量に対応した量の燃料が燃料噴射弁２７から噴射されて燃焼室１ａに供給される。このため、スロットルバルブ２６の開度調節により、内燃機関１における燃焼室１ａ内の空気と燃料とからなる混合気の量が調整され、ひいては同混合気の燃焼に基づく内燃機関１の出力トルクが調整される。

上記内燃機関１から出力される動力は、動力分割機構２により、ハイブリッド車両の駆動軸３に対しカウンタギヤ１２及びファイナルギヤ１３を介して伝達される動力と、第１モータジェネレータ４に伝達される動力とに分割される。こうした動力分割機構２としては、プラネタリギヤ、サンギヤ、及びリングギヤを含む遊星歯車機構を備えた差動装置が採用される。動力分割機構２の遊星歯車機構において、プラネタリギヤは内燃機関１と回転伝達可能に連結され、サンギヤは第１モータジェネレータ４と回転伝達可能に連結され、リングギヤは上記カウンタギヤ１２及びファイナルギヤ１３を介して駆動軸３と回転伝達可能に連結されている。

また、ハイブリッド車両の駆動軸３には、第２モータジェネレータ５から出力される動力が、遊星歯車機構を備えるリダクションギヤ機構１４、上記カウンタギヤ１２、及び上記ファイナルギヤ１３を介して伝達される。そして、駆動軸３への動力の伝達により同駆動軸３に繋がる車輪１１が回転することでハイブリッド車両が走行する。なお、リダクションギヤ機構１４の遊星歯車機構において、サンギヤは第２モータジェネレータと回転伝達可能に連結され、リングギヤは動力分割機構２における遊星歯車機構のリングギヤと一体回転可能に連結され、プラネタリギヤはリダクションギヤ機構１４における遊星歯車機構のサンギヤ及びリングギヤに対し公転しないよう固定されている。

上記第１モータジェネレータ４は、主に発電機として機能するが、内燃機関１の始動時などハイブリッド車両の運転状態によってはモータとしても機能する。また、上記第２モータジェネレータ５は、主にモータとして機能するが、減速時などハイブリッド車両の運転状態によっては発電機としても機能する。そして、ハイブリッド車両には、バッテリ６と第１及び第２モータジェネレータ４，５との間での電力の入出力を制御するインバータ７及びコンバータ１９が設けられている。これらインバータ７及びコンバータ１９は、例えば、主に発電機として機能する第１モータジェネレータ４での発電により得られる電力をバッテリ６に供給して同バッテリ６の充電を行うとともに、主にモータとして機能する第２モータジェネレータ５に対しバッテリ６や第１モータジェネレータ４からの電力供給を行う。

ハイブリッド車両には、それに搭載された各種機器の制御を行う電子制御装置１５が設けられている。電子制御装置１５は、上記各種機器の制御に係る演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。

そして、電子制御装置１５の入力ポートには、ハイブリッド車両の運転者によって操作されるアクセルペダル８の操作量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ９、及びハイブリッド車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ１０が接続されている。更に、上記入力ポートには、内燃機関１におけるクランクシャフトの回転に対応した信号を出力するクランクポジションセンサ１６、内燃機関１の吸気圧（過給圧）を検出する圧力センサ１７、及び第１モータジェネレータ４の回転速度を検出する回転速度センサ１８も接続されている。

また、電子制御装置１５の出力ポートには、内燃機関１を運転するための各種機器の駆動回路、すなわち燃料噴射弁２７の駆動回路、スロットルバルブ２６の駆動回路、及びウエイストゲートバルブ２４の駆動回路等が接続されている。更に、上記出力ポートには、第１モータジェネレータ４の駆動回路、第２モータジェネレータ５の駆動回路、インバータ７の駆動回路、及びコンバータ１９の駆動回路等も接続されている。

電子制御装置１５は、車速Ｖ及びアクセル操作量ＡＣＣＰといった運転状態、並びにバッテリ６の蓄電量ＳＯＣに基づき車両要求パワーＰｔを求め、その車両要求パワーＰｔが得られるよう内燃機関１から出力される動力や第２モータジェネレータ５から出力される動力を制御する。また、このときには内燃機関１により動作される第１モータジェネレータ４を発電機として機能させて発電を行うことにより、上記第２モータジェネレータ５等を駆動したりバッテリ６を充電したりするための電力を得るようにしている。そして、車両における内燃機関１、第１モータジェネレータ４、及び第２モータジェネレータ５の駆動制御は、車両全体でのエネルギ消費を可能な限り抑えることを考慮して行われる。

次に、車両における内燃機関１、第１モータジェネレータ４、及び第２モータジェネレータ５の駆動制御を行うに当たって、電子制御装置１５にて実行される処理について説明する。

図２は、内燃機関１及び第１モータジェネレータ４を駆動制御するための一連の処理（Ｓ１〜Ｓ５）の概要を示す制御ブロック図である。この一連の処理では、まず、アクセル操作量ＡＣＣＰ及び車速Ｖに基づき、運転者から要求される車両の駆動軸３からの出力トルクであるドライバ要求トルクＴｐが算出される（Ｓ１）。なお、こうして算出されたドライバ要求トルクＴｐは、車速Ｖ及びアクセル操作量ＡＣＣＰの変化に対して例えば図３に示すように変化する。そして、このドライバ要求トルクＴｐ及び車速Ｖに基づき、運転者の要求に応じて車両を走向させるために必要な内燃機関１の動力として、走向パワーＰ１が算出される（Ｓ２）。

一方、図２に示すように、バッテリ６の蓄電量ＳＯＣに基づき、第１モータジェネレータ４を動作させて発電を行うために必要な内燃機関１の動力として、充放電要求パワーＰ２を算出することも行われる（Ｓ３）。なお、こうして算出された充放電要求パワーＰ２は、蓄電量ＳＯＣの変化に対し例えば図４に示すように変化する。そして、図２に示すように、この充放電要求パワーＰ２と上述した走向パワーＰ１とを合計することにより車両要求パワーＰｔが算出される（Ｓ４）。同車両要求パワーＰｔは、車両全体で内燃機関１から出力するよう要求される動力の合計値である。車両要求パワーＰｔが算出されると、同車両要求パワーＰｔに対応した動力を内燃機関１から出力するための同機関１の出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒ、及び機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔとが算出される（Ｓ５）。

ここで、内燃機関１の動力は、同機関１の出力トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとの組み合わせによって決まる。そして、内燃機関１の燃費を最適とする出力トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとの組み合わせ（運転点）は、内燃機関１の動力の変化に対し例えば図５の実線（燃費最適線）に沿って変化する。なお、図５において車両要求パワーＰｔは破線で示されている。この車両要求パワーＰｔを示す破線は、同車両要求パワーＰｔの大きさに対応して例えば次のように変化する。すなわち、車両要求パワーＰｔが小さくなるほど破線が図５のグラフの原点に近づく方向に変化する一方、車両要求パワーＰｔが大きくなるほど破線が図５のグラフの原点から離れる方向に変化する。図２のＳ５の処理では、図５における車両要求パワーＰｔを示す破線と燃費最適線（実線）とが交差する運転点、すなわち出力トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとの組み合わせが求められる。そして、この組み合わせでの出力トルクＴｅが内燃機関１の出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒとして算出されるとともに、上記組み合わせでの機関回転速度Ｎｅが同機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔとして算出される。

このように算出された要求値Ｔｅｒは、図２のＳ１〜Ｓ５の処理を通じて、運転者のアクセル操作量ＡＣＣＰ等に基づき定められた値となる。そして、Ｓ５の処理で内燃機関１の出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒ及び機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔが算出されると、内燃機関１の出力トルクＴｅが要求値Ｔｅｒとなるよう同機関１の駆動制御、例えば同機関１におけるスロットル開度の制御が行われる。更に、こうした内燃機関１の駆動制御を通じて同機関１の出力トルクＴｅが上記要求値Ｔｅｒに調整される一方、その状況下で機関回転速度Ｎｅが上記目標値Ｎｅｔとなるよう発電機として機能する上記第１モータジェネレータ４の駆動制御（フィードバック制御）が行われる。すなわち、クランクポジションセンサ１６の検出信号に基づき求められる機関回転速度Ｎｅが上記目標値Ｎｅｔとなるように、内燃機関１に作用する上記第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇ、すなわち機関回転を抑え込む方向のトルクの大きさが調整される。

このように内燃機関１の出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整しつつ、機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに調整したときの上記出力トルクＴｅ、機関回転速度Ｎｅ、及び負トルクＴｇの関係を図６に示す。内燃機関１の出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整するに当たり、その出力トルクＴｅが大きくなるほど機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに抑えるために必要とされる負トルクＴｇの大きさが大きい値になる。ちなみに、出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整しつつ機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに調整した状態のもとで内燃機関１の定常運転が行われる場合、出力トルクＴｅと負トルクＴｇとの間で次の式「Ｔｅ＝−｛（１＋ρ）／ρ｝・Ｔｅ」に示す関係が成立する。なお、この式での「ρ」は、動力分割機構２における遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの歯数比を表している。

また、出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整しつつ機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに調整した状態のもとでは、内燃機関１側から駆動軸３に伝達されるトルクＴｓが次の式「Ｔｓ＝｛１／（１＋ρ）｝・Ｔｅ」で表される。そして、このトルクＴｓが上記ドライバ要求トルクＴｐに満たない場合には、トルクＴｓのドライバ要求トルクＴｐに対する不足分のトルクが第２モータジェネレータ５から出力されるよう同第２モータジェネレータ５が駆動制御される。このときに第２モータジェネレータ５側から車両の駆動軸に伝達されるトルクＴｍは、次の式「Ｔｍ＝Ｔｐ−Ｔｓ」で表される。こうしたトルクＴｍが得られるように第２モータジェネレータ５の駆動制御を通じて同第２モータジェネレータ５の出力トルクを調整することで、車両の駆動軸３からの出力トルクが上記ドライバ要求トルクＴｐに合わせ込まれる。

次に、電子制御装置１５を通じて行われる内燃機関１のターボチャージャ２１による過給圧の制御について説明する。
こうした過給圧の制御では、内燃機関１の出力トルクＴｅ及び機関回転速度Ｎｅといった機関運転状態に基づき目標過給圧が求められる。なお、上記内燃機関１の出力トルクＴｅとしては、車両要求パワーＰｔに基づき定められる内燃機関１の出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒを採用することが可能である。そして、このように求められた目標過給圧に対して内燃機関１の実際の過給圧が合わせ込まれるよう、ウエイストゲートバルブ２４が駆動される。

ところで、機関運転状態の変化等によって内燃機関１の出力トルクＴｅが過剰になる場合、機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに抑え込むべく内燃機関１に作用させる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇが大きくなって同第１モータジェネレータ４が高負荷状態となる。このように内燃機関１の出力トルクＴｅの過剰に伴って第１モータジェネレータ４が高負荷状態になるときには、同第１モータジェネレータ４が高回転になり易くなる。

ここで、内燃機関１に作用させることのできる第１モータジェネレータ４の負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍは、発電時における第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇなど同第１モータジェネレータ４の駆動状態に応じて変わる。詳しくは、発電機として動作する第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど、内燃機関１に作用させることのできる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍが小さくなる傾向がある。

そして、内燃機関１の出力トルクＴｅの過剰に伴って、上述したように第１モータジェネレータ４が高負荷高回転状態になることにより、内燃機関１に作用させることのできる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍが小さくなると、次のような問題が生じる可能性がある。すなわち、内燃機関１に対し第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍを作用させても、機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに抑え込むことができず、その機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに対し上昇側に乖離する。 こうした機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離に対処するため、本実施形態では、機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに調整すべく内燃機関１に作用する第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇを調整する際、第１モータジェネレータ４が高負荷状態となるときには、次のように内燃機関１の出力トルクＴｅの低下が行われる。すなわち、内燃機関１のスロットル開度を減少させるスロットルバルブ２６の駆動よりも優先して、内燃機関１のターボチャージャ２１による過給圧を低下させるためのウエイストゲートバルブ２４の駆動が行われる。こうした過給圧の低下やスロットル開度の減少により、内燃機関１の出力トルクＴｅの低下が図られるようになる。

なお、第１モータジェネレータ４が高負荷状態である旨の判断は、内燃機関１に作用させる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇが最大値Ｔｇｍになることに基づいて行うことが考えられる。この最大値Ｔｇｍは、負トルクＴｇの上限値として第１モータジェネレータ４の動作状態によって定まる値であることから、その動作状態等に基づいて求めることが可能である。

次に、本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の動作について説明する。
機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに調整すべく内燃機関１に作用する第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇを調整する際、内燃機関１に作用させる第１モータジェネレータ４が高負荷状態になると、次のように内燃機関１の出力トルクＴｅの低下が行われる。

すなわち、まず過給圧の低下により内燃機関１の筒内に供給される空気の量が減少され、それに伴い内燃機関１の出力トルクＴｅが低下される。そして、内燃機関１の出力トルクＴｅの低下により、機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに抑え込むべく内燃機関１に作用させる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇが大きくなること、言い換えれば第１モータジェネレータ４が高負荷状態となることが抑制される。その結果、第１モータジェネレータ４の高負荷状態に伴って同第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなることが抑制され、更には同回転速度Ｎｇの上昇に伴い内燃機関１に作用させることのできる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍが小さくなることも抑制される。従って、内燃機関１に対し第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍを作用させても機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに抑え込むことができずに同機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離が生じることは抑制される。

上記過給圧の低下によって内燃機関１の出力トルクＴｅが低下されても、内燃機関１に作用する第１モータジェネレータ４の負トルクＴｇによって機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離を抑えきれない場合には、更に内燃機関１の出力トルクＴｅを低下させるべくスロットル開度が減少される。同スロットル開度の減少は、上述したように過給圧を低下させた状態のもとで行われる。従って、過給圧が高い状態のもとでスロットル開度が減少されて内燃機関１の筒内に供給される空気の量が減少しにくくなり、スロットル開度の減少による内燃機関１の出力トルクＴｅの低下を的確に行えなくなることがない。

そして、上記スロットル開度の減少により内燃機関１の筒内に供給される空気の量が減少すると、内燃機関１の出力トルクＴｅが的確に低下するようになる。この内燃機関１の出力トルクＴｅの低下により、機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに抑え込むべく内燃機関１に作用させる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇが大きくなること、言い換えれば第１モータジェネレータ４が高負荷状態となることが抑制される。その結果、第１モータジェネレータ４の高負荷状態に伴って同第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなることが抑制され、更には同回転速度Ｎｇの上昇に伴い内燃機関１に作用させることのできる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍが小さくなることも抑制される。従って、内燃機関１に対し第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍを作用させても機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに抑え込むことができずに同機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離が生じることは抑制される。

以上により、内燃機関１に第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇを作用させても機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに対し上昇側に乖離するとき、それを抑制するための内燃機関１の出力トルクＴｅの低下を的確に行うことができる。この内燃機関１の出力トルクＴｅの低下を通じて第１モータジェネレータ４が高負荷状態になることを抑制でき、その高負荷状態に起因して第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが上昇することを抑制できる。従って、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇの上昇に伴い内燃機関１に作用させることのできる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍが小さくなることを抑制でき、その負トルクＴｇを作用させたときの機関回転速度Ｎｅに上記乖離が生じることを抑制できる。

図７は、内燃機関１に作用させる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇが最大値Ｔｇｍになるときに内燃機関１の出力トルクＴｅを低下させるトルク低下ルーチンを示すフローチャートである。このトルク低下ルーチンは、電子制御装置１５を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まず第１モータジェネレータ４の負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍが算出される（Ｓ１０１）。ここでの最大値Ｔｇｍの算出は、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇ及び、第１モータジェネレータ４を動作させるための昇圧電圧ＶＨといった第１モータジェネレータ４の動作状態に基づいて行われる。こうして算出された最大値Ｔｇｍは、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇの変化に対し図８に実線で示す態様で推移する一方、その推移は第１モータジェネレータ４を動作させるための昇圧電圧ＶＨの低下に対し矢印で示すように変化する。

機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに対し上昇側に乖離するときには、それを抑えるべく内燃機関１に作用する第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇが大きくなる。このように負トルクＴｇが大きくなって上記最大値Ｔｇｍ以上になるときには、その負トルクＴｇが最大値Ｔｇｍに制限される。トルク低下ルーチンのＳ１０２の処理では、第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇが最大値Ｔｇｍに制限されたか否か、言い換えれば同負トルクＴｇが最大値Ｔｇｍになったか否かが判断される。ここで肯定判定であれば、第１モータジェネレータ４が高負荷状態である旨判断され、内燃機関１の出力トルクＴｅを低下させるための一連の処理（Ｓ１０３〜Ｓ１０５）が実行される。

この一連の処理では、まずウエイストゲートバルブ２４の開度に基づきターボチャージャ２１による過給中であるか否かが判断される（Ｓ１０３）。詳しくは、ウエイストゲートバルブ２４が全開状態でないときには、ターボチャージャ２１による過給中である旨判断される。この場合、内燃機関１のターボチャージャ２１による過給圧を低下させる過給圧低下処理が実行される（Ｓ１０４）。この過給圧低下処理では、ウエイストゲートバルブ２４の開き側への開度調節を通じての上記過給圧の低下により、内燃機関１の出力トルクＴｅが低下される。こうした出力トルクＴｅの低下により、機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離を内燃機関１に対し第１モータジェネレータ４の負トルクＴｇを作用させることで抑えることができる場合、機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに保持されるようウエイストゲートバルブ２４の開度調節による過給圧の制御が行われる。詳しくは、機関回転速度Ｎｅと目標値Ｎｅｔとの偏差に基づき同偏差が「０」となるように過給圧のフィードバック制御が行われる。

一方、上記過給圧低下処理により、ウエイストゲートバルブ２４を全開となるまで開き側に駆動して過給圧を可能な限り低下させて内燃機関１の出力トルクＴｅを低下させた状態のもとでも、機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離を抑えられない場合もある。この場合、内燃機関１に対し第１モータジェネレータ４の負トルクＴｇ（最大値Ｔｇｍ）を作用させても、機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離を抑えられない状態となる。

こうした状態では、Ｓ１０２で肯定判定がなされた後にＳ１０３で否定判定がなされるようになる。その結果、内燃機関１のスロットル開度を減少させるスロットル開度減少処理が実行される（Ｓ１０５）。このスロットル開度減少処理では、スロットルバルブ２６の閉じ側への開度調整により、内燃機関１の出力トルクＴｅが低下される。こうした出力トルクＴｅの低下により、機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離を内燃機関１に対し第１モータジェネレータ４の負トルクＴｇを作用させることで抑えることが可能になる。このように機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離を抑えることが可能になると、機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに保持されるようスロットル開度の制御が行われる。詳しくは、機関回転速度Ｎｅと目標値Ｎｅｔとの偏差に基づき同偏差が「０」となるようにスロットル開度のフィードバック制御が行われる。

内燃機関１に作用させる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇが最大値Ｔｇｍ以上になるとき、内燃機関１の出力トルクＴｅを低下させるためのＳ１０３〜Ｓ１０５の処理を行うことにより、過給中であればスロットル開度減少処理（Ｓ１０５）の実行に先立って過給圧低下処理（Ｓ１０４）が実行される。その結果、過給圧低下処理によるウエイストゲートバルブ２４の開き側への開度調節を通じて過給圧を低下させた後、スロットル開度減少処理によるスロットルバルブ２６の閉じ側への駆動を通じてスロットル開度が減少される。内燃機関１の出力トルクＴｅを低下させるに当たり、上述したように過給圧を低下させた後にスロットル開度を減少させることで、そのスロットル開度の減少を行うときに内燃機関１の出力トルクＴｅを的確に低下させることができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１に第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍを作用させ、発電機として機能する第１モータジェネレータ４が高負荷状態となる状況のもとで、機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに対し上昇側に乖離するとき、それを抑制するための内燃機関１の出力トルクＴｅの低下を的確に行うことができる。この内燃機関１の出力トルクＴｅの低下を通じて第１モータジェネレータ４が高負荷状態になることを抑制でき、その高負荷状態に起因して第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが上昇することを抑制できる。従って、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇの上昇に伴い内燃機関１に作用させることのできる第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍが小さくなることを抑制でき、その負トルクＴｇを作用させたときの機関回転速度Ｎｅに上記乖離が生じることを抑制できる。

（２）過給圧低下処理及びスロットル開度減少処理を通じて内燃機関１の出力トルクＴｅを低下させる際には、過給圧低下処理を通じて過給圧を低下させた後、スロットル開度減少処理を通じてスロットル開度が減少される。これにより、上記スロットル開度の減少を行うとき、内燃機関１の出力トルクＴｅを的確に低下させることができる。

（３）過給圧低下処理において、ウエイストゲートバルブ２４の開き側への開度調節を通じての上記過給圧の低下により、機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離が抑えられたときには、同機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに保持されるようウエイストゲートバルブ２４の開度調節による過給圧の制御が行われる。従って、このときに機関回転速度Ｎｅを的確に上記目標値Ｎｅｔに合わせ込むことができる。

（４）スロットル開度減少処理において、スロットルバルブ２６の閉じ側への開度調整により、機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔに対する上昇側への乖離が抑えられたときには、同機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに保持されるようスロットル開度の制御が行われる。従って、このときに機関回転速度Ｎｅを的確に上記目標値Ｎｅｔに合わせ込むことができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第１モータジェネレータ４の負トルクＴｇが最大値Ｔｇｍになることに基づき同第１モータジェネレータ４が高負荷状態である旨判断したが、本発明はこれに限定されない。例えば、発電機として機能する第１モータジェネレータ４が高負荷状態になるほど、同第１モータジェネレータ４の温度が高くなることを利用して、第１モータジェネレータの温度が所定の判定値以上の高温になることに基づき同第１モータジェネレータ４が高負荷状態である旨判断するようにしてもよい。

・動力分割機構２の遊星歯車機構における三つの回転要素、すなわちプラネタリギヤ、サンギヤ、及びリングギヤと、内燃機関１、第１モータジェネレータ４、及び駆動軸３との連結については、上記実施形態に記載した組み合わせ以外の組み合わせを採用することも可能である。

・動力分割機構２は、複数の遊星歯車機構を備えて構成されるものであってもよい。
・機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに調整するための第１モータジェネレータ４の駆動制御としてフィードバックバック制御、すなわち機関回転速度Ｎｅと目標値Ｎｅｔとの差分に基づき機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに近づくよう第１モータジェネレータ４の負トルクＴｇの大きさを調整する制御を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１モータジェネレータ４を駆動制御として、機関回転速度Ｎｅのフィードバックなしに第１モータジェネレータ４を制御するオープンループ制御を採用することも可能である。

・過給機として、可変容量型のターボチャージャ等を採用してもよい。この場合、ターボチャージャの容量可変を通じて過給圧を可変とすることができるため、ターボチャージャが過給圧可変機構を兼ねることになる。このため、バイパス通路２５及びウエイストゲートバルブ２４を設ける必要はない。

・過給機として、機械式のスーパーチャージャや電動式のスーパーチャージャ等を採用してもよい。過給機として機械式のスーパーチャージャを採用した場合、同スーパーチャージャによる過給空気を内燃機関１の吸気系から逃がすバルブ等を過給圧可変機構として設けることが考えられる。また、過給機として電動式のスーパーチャージャを採用した場合、そのスーパーチャージャを駆動制御することで過給圧を可変とすることができるため、同スーパーチャージャが過給圧可変機構を兼ねることになる。

・原動機としてモータと内燃機関とを搭載したハイブリッド車両として、スプリット方式のハイブリッド車両に本発明を適用したが、シリーズ方式のハイブリッド車両や、パラレル方式とシリーズ方式とを切り換え可能なハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。

・二つのモータジェネレータを備えた車両に本発明を適用したが、一つのモータジェネレータだけを備えて同モータジェネレータを必要に応じてモータもしくは発電機として機能させる車両に本発明を適用してもよい。

１…内燃機関、１ａ…燃焼室、２…動力分割機構、３…駆動軸、４…第１モータジェネレータ、５…第２モータジェネレータ、６…バッテリ、７…インバータ、８…アクセルペダル、９…アクセルポジションセンサ、１０…車速センサ、１１…車輪、１２…カウンタギヤ、１３…ファイナルギヤ、１４…リダクションギヤ機構、１５…電子制御装置、１６…クランクポジションセンサ、１７…圧力センサ、１８…回転速度センサ、１９…コンバータ、２１…ターボチャージャ、２１ａ…タービンホイール、２１ｂ…コンプレッサホイール、２２…排気通路、２３…吸気通路、２４…ウエイストゲートバルブ、２５…バイパス通路、２６…スロットルバルブ、２７…燃料噴射弁。

Claims (6)

1. 過給機が設けられた内燃機関と同機関に対し負トルクを作用させつつ発電を行うモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車両に適用され、過給圧可変機構を駆動して内燃機関の前記過給機による過給圧を調整するとともに、内燃機関のスロットルバルブを駆動して同機関のスロットル開度を調整するハイブリッド車両の制御装置において、
   機関回転速度を目標値に抑えるために内燃機関に作用する前記モータジェネレータによる負トルクを調整する際、前記モータジェネレータが高負荷状態となるときには、内燃機関の出力トルクを低下すべく、前記スロットル開度を減少させる前記スロットルバルブの駆動よりも優先して、前記過給機による過給圧を低下させるための前記過給圧可変機構の駆動を行う
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 内燃機関に作用させる前記モータジェネレータによる負トルクが最大値になるとき、同モータジェネレータが高負荷状態である旨判断される
   請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記モータジェネレータが高負荷状態となるときに行われる前記過給圧可変機構の駆動は、機関回転速度の前記目標値に対する上昇側への乖離を抑えるべく過給圧を低下させる過給圧低下処理を通じて実現されるものであり、
   前記過給圧低下処理では、前記過給圧の低下により機関回転速度の前記目標値に対する上昇側への乖離が抑えられたとき、同機関回転速度が前記目標値に保持されるよう前記過給圧可変機構が駆動される
   請求項１又は２記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記モータジェネレータが高負荷状態となるとき、前記過給圧可変機構の駆動を通じて過給圧を低下させた後、前記スロットルバルブの駆動を通じて前記スロットル開度を減少させる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記モータジェネレータが高負荷状態となるときに行われる前記スロットルバルブの駆動は、機関回転速度の前記目標値に対する上昇側への乖離を抑えるべくスロットル開度を減少させるスロットル開度減少処理を通じて実現されるものであり、
   前記スロットル開度減少処理では、前記スロットル開度の減少により機関回転速度の前記目標値に対する上昇側への乖離が抑えられたとき、同機関回転速度が前記目標値に保持されるよう前記スロットルバルブが駆動される
   請求項４記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記ハイブリッド車両は、プラネタリギヤ、サンギヤ、及びリングギヤの三つの回転要素からなる遊星歯車機構を備えた差動装置を搭載しており、
   前記遊星歯車機構における三つの回転要素のうち、一つが内燃機関と回転伝達可能に連結され、別の一つが前記モータジェネレータと回転伝達可能に連結され、更に別の一つが車両の駆動軸と回転伝達可能に連結されており、
   機関回転速度が前記目標値となるように内燃機関に作用する前記モータジェネレータによる負トルクの大きさが調整される
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。