JP2014519432A - 内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法 - Google Patents

内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法 Download PDF

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Abstract

内燃機関の動力によって発電される電力及び蓄電器からの電力の少なくとも一方によって駆動する電動機からの動力によって走行する車両における内燃機関制御装置は、アクセル操作に応じた電動機への要求出力を導出し、蓄電器からの電力により電動機が出力可能な出力を導出し、要求出力及び電動機の可能出力に基づいて発電機における最適な出力を導出し、最適発電機出力の大きさに基づいて内燃機関の運転モードを決定し、内燃機関を一定の回転数で運転する定点運転モード時の内燃機関の運転点を補正するためのオフセット値を導出し、定点運転モードで運転する内燃機関の目標運転点を最適発電機出力に基づいて導出し、目標運転点をオフセット値で補正した運転点で運転するよう内燃機関を制御する。

Description

本発明は、ハイブリッド車両における内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法に関する。
ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、蓄電器を電源とした電動機の駆動力によって走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の駆動力によって発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。一方、パラレル方式のＨＥＶは、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の駆動力によって走行する。なお、上記両方式を複合したシリーズ・パラレル方式のＨＥＶも知られている。当該方式では、車両の走行状態に応じてクラッチを切断又は締結する（断接する）ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。
シリーズ方式のＨＥＶにおける内燃機関の運転には、大きく分けて、「定点運転」と「出力追従運転」の２種類がある。「定点運転」とは、蓄電器の充電率が低いときに主に行われる内燃機関の運転である。このとき、内燃機関は、単位発電電力量あたりの燃料消費量が最小となる一定の回転数で駆動される。このときの内燃機関による発電効率が最も良い。内燃機関の定点運転によって発電された電力は蓄電器に充電される。
また、「出力追従運転」とは、車速及びアクセル開度から得られる、電動機に供給する電力としてドライバが要求する値（以下「ドライバ要求値」という。）の電力を蓄電器から電動機に供給するのではなく、内燃機関の動力による発電によって供給するときの内燃機関の運転である。なお、このとき発電された電力は、蓄電器には充電されず、電動機によって消費される。出力追従運転時の内燃機関は、ドライバ要求値の電力を供給するために必要な回転数で駆動される。すなわち、ドライバ要求値が変化すれば内燃機関の回転数も変更される。
特開平８−１５１９４１号公報
特許文献１に開示されている電機自動車は、バッテリと、バッテリへの充電を行なう発電機と、発電機を駆動するエンジンと、バッテリにより駆動される走行用モータと、車速を検出する車速検出手段と、車速検出手段で検出された車速が所定車速以下であることが検知されるとエンジンの回転速度を低下させるとともに発電機の発電率を低下させる制御手段とを備える。当該電気自動車によれば、車両の低速走行時や停止時にエンジンによる騒音や排気ガスを十分に低減でき、しかも、長時間アンドリングによるバッテリ上がりを防止できる。
ところで、内燃機関が駆動源として搭載された従前の車両において、ドライバがアクセルを踏むと内燃機関の駆動音が変わる。しかし、上記説明したシリーズ方式のＨＥＶにおいて、内燃機関が定点駆動されているときにドライバがアクセルを踏んでも、内燃機関の駆動音は変わらない。なお、アクセルが踏まれることによって電動機の駆動状態は変化するが、そのときの電動機の駆動音の変化は小さい。このため、従前の車両を運転していたドライバがシリーズ方式のＨＥＶを運転した際、内燃機関が定点駆動されているときはアクセルを踏んでも駆動源からの運転音に変化がないため、これに違和感を覚えるドライバがいる。
本発明の目的は、発電のために設けられた内燃機関を備えたハイブリッド車両において、内燃機関が定点運転中の加減速操作時にドライバに違和感を与えない内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法を提供することである。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の内燃機関制御装置は、内燃機関（例えば、実施の形態での内燃機関１０９）の動力によって発電機（例えば、実施の形態での発電機１１１）で発電される電力及び蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器１０１）から供給される電力の少なくとも一方によって駆動する電動機（例えば、実施の形態での電動機１０７）からの動力によって走行するハイブリッド車両における内燃機関制御装置（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１９）であって、前記ハイブリッド車両におけるアクセル操作に応じた前記電動機の出力である要求出力を導出する要求出力導出部（例えば、実施の形態での要求出力算出部２０１）と、前記要求出力導出部が導出した要求出力の大きさに基づいて、前記内燃機関の運転モードを決定する運転モード決定部（例えば、実施の形態での運転モード決定部２０７）と、前記運転モード決定部が決定した運転モードが、前記内燃機関を一定の回転数で運転する定点運転モードである場合、当該定点運転モードで運転される前記内燃機関の運転点を補正するためのオフセット値を、前記ハイブリッド車両のドライバによる加減速の要求度合から導出するオフセット値導出部（例えば、実施の形態でのオフセット値導出部２０９）と、前記要求出力に基づいて、前記定点運転モードで運転する前記内燃機関の目標運転点を導出する内燃機関運転点導出部（例えば、実施の形態での内燃機関運転点導出部２１１）と、前記目標運転点を前記オフセット値で補正した運転点で運転するよう前記内燃機関を制御する内燃機関運転制御部（例えば、実施の形態での内燃機関運転制御部２１３）と、を備えたことを特徴としている。
さらに、請求項２に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記ハイブリッド車両のドライバによる加速の要求は前記アクセル操作によって行われ、前記要求出力の経時変化が増加である場合、前記オフセット値導出部は、前記アクセル操作の変化に応じて前記内燃機関の回転数を上げるためのオフセット値を導出することを特徴としている。
さらに、請求項３に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記ハイブリッド車両のドライバによる減速の要求はブレーキ操作によって行われ、前記要求出力の経時変化が減少である場合、前記オフセット値導出部は、前記ブレーキ操作の変化に応じて前記内燃機関の回転数を下げるためのオフセット値を導出することを特徴としている。
さらに、請求項４に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記アクセル操作の変化率は、前記ハイブリッド車両におけるアクセルペダルの操作速度であることを特徴としている。
さらに、請求項５に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記ブレーキ操作の変化は、前記ハイブリッド車両におけるブレーキペダルの操作速度であることを特徴としている。
さらに、請求項６に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記アクセル操作の変化率は、前記ハイブリッド車両におけるアクセルペダルの操作量であることを特徴としている。
さらに、請求項７に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記ブレーキ操作の変化は、前記ハイブリッド車両におけるブレーキペダルの操作量であることを特徴としている。
さらに、請求項８に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記オフセット値導出部は、前記蓄電器が所定以上の充電状態であれば、前記内燃機関の出力効率を維持しつつ回転数を変えるオフセット値を導出し、前記蓄電器が所定未満の充電状態であれば、前記内燃機関の出力を変えずに回転数を変えるオフセット値を導出することを特徴としている。
さらに、請求項９に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記オフセット値には有効期間が設定され、前記内燃機関運転制御部は、所定時間後には前記内燃機関の運転点を補正前の運転点に戻すことを特徴としている。
さらに、請求項１０に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記有効期間は可変であることを特徴としている。
さらに、請求項１１に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記オフセット値が、前記内燃機関の出力を変えずに回転数を変えるためのオフセットであり、前記有効期間が上限時間よりも長い場合、前記内燃機関運転制御部は、前記内燃機関の運転点が段階的に変化して前記目標運転点を前記オフセット値で補正した運転点に到達するよう、前記内燃機関を制御することを特徴としている。
さらに、請求項１２に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記オフセット値が、前記内燃機関の出力効率を変えずに回転数を変えるためのオフセットであり、前記有効期間が上限時間よりも長い場合、前記内燃機関運転制御部は、前記内燃機関の出力に上限を設けることを特徴としている。
さらに、請求項１３に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記上限時間は、固定値又は車速が高いほど短く設定される可変値であることを特徴としている。
さらに、請求項１４に記載の発明の内燃機関制御装置では、前記内燃機関の運転点が前記目標運転点を前記オフセット値で補正した運転点に到達するまでの運転点の変更回数は、固定値又は前記ハイブリッド車両のドライバによる加減速の要求度合に応じた可変値であることを特徴としている。
さらに、請求項１５に記載の発明の内燃機関制御方法では、内燃機関（例えば、実施の形態での内燃機関１０９）の動力によって発電機（例えば、実施の形態での発電機１１１）で発電される電力及び蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器１０１）から供給される電力の少なくとも一方によって駆動する電動機（例えば、実施の形態での電動機１０７）からの動力によって走行するハイブリッド車両における内燃機関制御方法であって、前記ハイブリッド車両におけるアクセル操作に応じた前記電動機の出力である要求出力を導出し、前記蓄電器から供給される電力により前記電動機が出力可能な出力を導出し、前記要求出力及び前記電動機の可能出力に基づいて、前記発電機における最適な出力を導出し、前記発電機における最適出力の大きさに基づいて、前記内燃機関の運転モードを決定し、前記決定した運転モードが、前記内燃機関を一定の回転数で運転する定点運転モードである場合、当該定点運転モードで運転される前記内燃機関の運転点を補正するためのオフセット値を、前記ハイブリッド車両のドライバによる加減速の要求度合から導出し、前記発電機における最適出力に基づいて、前記定点運転モードで運転する前記内燃機関の目標運転点を導出し、前記目標運転点を前記オフセット値で補正した運転点で運転するよう前記内燃機関を制御することを特徴としている。
請求項１〜１４に記載の発明の内燃機関制御装置及び請求項１５に記載の発明の内燃機関制御方法によれば、内燃機関が定点運転モードで運転されているときであっても、加減速操作と内燃機関の運転音の音調（tone）とに乖離が発生しないので、ドライバに違和感を与えない。
請求項２〜７に記載の発明の内燃機関制御装置によれば、ドライバによる加減速の要求度合である、アクセルペダル又はブレーキペダルが踏まれたときの操作度合いによって、内燃機関の回転数の上げ方あるいは下げ方を変えることができる。なお、内燃機関の回転数が上がれば、当該内燃機関の運転音の音調は高くなり、内燃機関の回転数が下がれば、当該内燃機関の運転音の音調は低くなる。
請求項８に記載の発明の内燃機関制御装置によれば、蓄電器の充電状態に応じて、内燃機関の運転点の補正の仕方を変更するため、内燃機関の回転数を変えることで蓄電器が過充電になるといった状態を防ぐことができる。
請求項９〜１０に記載の発明の内燃機関制御装置によれば、オフセット値に有効期間を設けることで、オフセット値で補正した運転点での内燃機関の運転から脱却できる。
請求項１１に記載の発明の内燃機関制御装置によれば、内燃機関における燃費の悪化の程度を低減できる。
請求項１２に記載の発明の内燃機関制御装置によれば、蓄電器の過充電を防止できる。
請求項１３に記載の発明の内燃機関制御装置によれば、内燃機関における燃費の悪化の程度を低減できる。
請求項１４に記載の発明の内燃機関制御装置によれば、加減速操作時にドライバが違和感なく加減速を実感できる。
シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 マネジメントＥＣＵ１１９の内部構成を示すブロック図 マネジメントＥＣＵ１１９による内燃機関１０９を制御する際の動作を示すフローチャート 内燃機関１０９を制御するためのパラメータを導出する際にマネジメントＥＣＵ１１９が利用するマップを示す図 内燃機関１０９の目標エンジントルク及び目標エンジン回転数を補正するためのオフセット値を導出する方法を示すフローチャート 内燃機関１０９の特性の一例と、要求出力Ｐｒが増加時にオフセット値導出部２０９が導出したオフセット値による内燃機関１０９の運転点の変化の一例を示すグラフ 内燃機関１０９の特性の一例と、要求出力Ｐｒが減少時にオフセット値導出部２０９が導出したオフセット値による内燃機関１０９の運転点の変化の一例を示すグラフ シリーズ／パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下説明する実施形態では、本発明に係る内燃機関制御装置が、シリーズ方式のＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド車両）に搭載されている。シリーズ方式のＨＥＶは、電動機、内燃機関及び発電機を備え、主に蓄電器を電源として駆動する電動機の動力を利用して走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は電動機に供給されるか、蓄電器に充電される。
シリーズ方式のＨＥＶは、「ＥＶ走行」又は「シリーズ走行」を行う。「ＥＶ走行」では、ＨＥＶは、蓄電器からの電源供給によって駆動する電動機の駆動力によって走行する。このとき、内燃機関は駆動されない。また、「シリーズ走行」では、ＨＥＶは、蓄電器及び発電機の双方からの電力供給、又は、発電機のみからの電力供給によって駆動する電動機の駆動力によって走行する。
図１は、シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すように、シリーズ方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）は、蓄電器（BATT）１０１と、コンバータ（CONV）１０３と、第１インバータ（第１INV）１０５と、電動機（Mot）１０７と、内燃機関（ENG）１０９と、発電機（GEN）１１１と、第２インバータ（第２INV）１１３と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）１１５と、車速センサ１１７と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）１１９とを備える。なお、図１中の点線の矢印は値データを示し、実線は指示内容を含む制御信号を示す。
蓄電器１０１は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。コンバータ１０３は、蓄電器１０１の直流出力電圧を直流のまま昇圧又は降圧する。第１インバータ１０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電動機１０７に供給する。また、第１インバータ１０５は、電動機１０７の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換して蓄電器１０１に充電する。
電動機１０７は、車両が走行するための動力を発生する。電動機１０７で発生したトルクは、ギア１１５を介して駆動軸１１６に伝達される。なお、電動機１０７の回転子はギア１１５に直結されている。また、電動機１０７は、回生ブレーキ時には発電機として動作し、電動機１０７で発電された電力は蓄電器１０１に充電される。内燃機関１０９は、車両がシリーズ走行する際に発電機１１１を駆動するために用いられる。内燃機関１０９は、発電機１１１の回転子に直結されている。
発電機１１１は、内燃機関１０９の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機１１１が発電した電力は、蓄電器１０１に充電されるか、電動機１０７に供給される。第２インバータ１１３は、発電機１１１が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ１１３によって変換された電力は、蓄電器１０１に充電されるか、第１インバータ１０５を介して電動機１０７に供給される。
ギア１１５は、例えば５速相当の１段の固定ギアである。したがって、ギア１１５は、電動機１０７からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸１１６に伝達する。車速センサ１１７は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサ１１７によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１１９に送られる。なお、車速ＶＰの代わりに、電動機１０７の回転数が用いられても良い。
マネジメントＥＣＵ１１９は、車速ＶＰ、蓄電器１０１の状態を示す残容量（ＳＯＣ：State of Charge）、車両のドライバのアクセル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）、及びドライバのブレーキ操作に応じたブレーキペダル踏力（ＢＲＫ踏力）を示す各情報の取得、並びに、電動機１０７及び内燃機関１０９の各制御等を行う。マネジメントＥＣＵ１１９の詳細については後述する。なお、マネジメントＥＣＵ１１９の制御による内燃機関１０９の運転モードには、定点運転モードと出力追従運転モードがある。定点運転モード時、内燃機関１０９は、最も燃費の良い一定の回転数で運転される。一方、出力追従運転モード時、内燃機関１０９は、要求出力に応じて必要な回転数で運転される。
図２は、マネジメントＥＣＵ１１９の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、マネジメントＥＣＵ１１９は、要求出力算出部２０１と、電動機可能出力算出部２０３と、最適発電機出力導出部２０５と、運転モード決定部２０７と、オフセット値導出部２０９と、内燃機関運転点導出部２１１と、内燃機関運転制御部２１３とを有する。
以下、マネジメントＥＣＵ１１９の各構成要素の動作、及び、マネジメントＥＣＵ１１９による内燃機関１０９を制御するためのパラメータ（目標エンジントルク及び目標エンジン回転数）の導出方法について、図２及び図３〜図７を参照して説明する。図３は、マネジメントＥＣＵ１１９による内燃機関１０９を制御する際の動作を示すフローチャートである。図４は、内燃機関１０９を制御するためのパラメータを導出する際にマネジメントＥＣＵ１１９が利用するマップを示す図である。なお、これらのマップは、マネジメントＥＣＵ１１９の内部に設けられたメモリ又はマネジメントＥＣＵ１１９がアクセス可能な外部のメモリに格納されている。
図３に示すように、要求出力算出部２０１は、ＡＰ開度及び車速ＶＰに基づいて、電動機１０７に要求された出力（以下「要求出力」という）Ｐｒを算出する（ステップＳ１０１）。次に、電動機可能出力算出部２０３は、蓄電器１０１のＳＯＣに基づいて、蓄電器１０１から供給される電力により電動機１０７が出力可能な最大出力（以下「可能出力」という）Ｐｍを算出する（ステップＳ１０３）。次に、最適発電機出力導出部２０５は、要求出力Ｐｒ及び可能出力Ｐｍに基づいて、発電機１１１の最適な出力（以下「最適発電機出力」という）Ｇｏを導出する（ステップＳ１０５）。
次に、運転モード決定部２０７は、ステップＳ１０５で最適発電機出力導出部２０５が導出した最適発電機出力Ｇｏと所定値Ｇｔｈとの大小関係（magnitude relation）を比較する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７で行った比較の結果、最適発電部出力Ｇｏが所定値Ｇｔｈ未満（Ｇｏ＜Ｇｔｈ）であればステップＳ１０９に進み、運転モード決定部２１１は、定点運転モードで内燃機関１０９を運転すると決定する。一方、最適発電部出力Ｇｏが所定値Ｇｔｈ以上（Ｇｏ≧Ｇｔｈ）であればステップＳ１１７に進み、運転モード決定部２１１は、出力追従運転モードで内燃機関１０９を運転すると決定する。
ステップＳ１０９の後、オフセット値導出部２０９は、定点運転モードで運転される内燃機関１０９の目標トルク（目標エンジントルク）及び目標回転数（目標エンジン回転数）を補正するためのオフセット値を導出する（ステップＳ１１１）。当該ステップＳ１１１でのオフセット値導出部２０９によるオフセット値の導出方法についての詳細は後述する。
ステップＳ１１１の後、内燃機関運転点導出部２１１は、ステップＳ１０５で最適発電機出力導出部２０５が導出した最適発電機出力Ｇｏに基づいて、定点運転モードで運転する内燃機関１０９の目標トルク（目標エンジントルク）及び目標回転数（目標エンジン回転数）を導出する（ステップＳ１１３）。内燃機関運転制御部２１３は、ステップＳ１１３で導出された目標エンジントルク及び目標エンジン回転数をステップＳ１１１で導出されたオフセット値で補正した運転点で運転するよう内燃機関１０９を制御する（ステップＳ１１５）。
一方、ステップＳ１１７の後、内燃機関運転点導出部２１１は、ステップＳ１０５で最適発電機出力導出部２０５が導出した最適発電機出力Ｇｏ及び図４に示す内燃機関最大効率点マップに基づいて、出力追従運転モードで運転する内燃機関１０９の目標トルク（目標エンジントルク）及び目標回転数（目標エンジン回転数）を導出する（ステップＳ１１９）。内燃機関運転制御部２１３は、ステップＳ１１９で導出された目標エンジントルク及び目標エンジン回転数で示される運転点で運転するよう内燃機関１０９を制御する（ステップＳ１２１）。
以下、ステップＳ１１１でオフセット値導出部２０９が行うオフセット値の導出方法について、図５を参照して詳細に説明する。図５は、内燃機関１０９の目標エンジントルク及び目標エンジン回転数を補正するためのオフセット値を導出する方法を示すフローチャートである。図５に示すように、オフセット値導出部２０９は、ステップＳ１０１で算出した要求出力Ｐｒの経時変化が増加、減少及び変化無のいずれかであるかを判別する（ステップＳ１３１）。
ステップＳ１３１で行った判別結果が「変化無」であれば、オフセット値導出部２０９は、オフセット値を算出せずにステップＳ１１１を終了する。また、ステップＳ１３１で行った判別結果が「増加」であればステップＳ１３３に進み、オフセット値導出部２０９は、ドライバによる加速の要求度合を示すＡＰ開度の変化速度を算出する。なお、ステップＳ１３３では、ＡＰ開度の変化速度に代えて、オフセット値導出部２０９が所定時間内におけるＡＰ開度の変化量を算出しても良い。また、ステップＳ１３１で行った判別結果が「減少」であればステップＳ１３７に進み、オフセット値導出部２０９は、ドライバによる減速の要求度合を示すＢＲＫ踏力の変化速度を算出する。なお、ステップＳ１３７では、ＢＲＫ踏力の変化速度に代えて、オフセット値導出部２０９が所定時間内におけるＢＲＫ踏力の変化量を算出しても良い。
ステップＳ１３３の後、オフセット値導出部２０９は、ステップＳ１３３で算出したＡＰ開度の変化速度又は変化量と蓄電器１０１のＳＯＣとに基づいて、目標エンジントルク及び目標エンジン回転数の各オフセット値を導出する（ステップＳ１３５）。また、ステップＳ１３７の後、オフセット値導出部２０９は、ステップＳ１３７で算出したＢＲＫ踏力の変化速度又は変化量と蓄電器１０１のＳＯＣとに基づいて、目標エンジントルク及び目標エンジン回転数のオフセット値を導出する（ステップＳ１３９）。
図６は、内燃機関１０９の特性の一例と、要求出力Ｐｒが増加時にオフセット値導出部２０９が導出したオフセット値による内燃機関１０９の運転点の変化の一例を示すグラフである。当該グラフの縦軸は内燃機関１０９のトルクを示し、横軸は内燃機関１０９の回転数を示す。図６中の太い実線は、燃料消費率が最も良いエンジンの運転点を結んだ線（以下「ＢＳＦＣボトムライン」という）である。定点運転モードのとき、内燃機関１０９は当該線上の符号Ａで示された運転点で運転される。また、図６中の太い一点鎖線は、トルク及び回転数は異なるが出力が同じとなる内燃機関１０９の運転点を結んだ線（以下「等出力ライン」という）である。
ステップＳ１３５で導出されるオフセット値は、内燃機関１０９の回転数を上げるための値である。本実施形態では、蓄電器１０１のＳＯＣが所定値ＳＯＣｔｈ以上であれば、オフセット値導出部２０９は、ステップＳ１３５において、内燃機関１０９の出力を変えずに回転数を上げるオフセット値を導出する。当該オフセット値によって目標エンジントルク及び目標エンジン回転数が補正されることで、内燃機関１０９は図６に符号Ｂで示された運転点で運転される。内燃機関１０９の回転数が上がると、内燃機関１０９の運転音の音調（tone）が高くなる。
一方、蓄電器１０１のＳＯＣが所定値ＳＯＣｔｈ未満であれば、オフセット値導出部２０９は、ステップＳ１３５において、内燃機関１０９の出力効率を維持しつつ回転数を上げるオフセット値を導出する。当該オフセット値によって目標エンジントルク及び目標エンジン回転数が補正されることで、内燃機関１０９は図６に符号Ｃで示された運転点で運転される。なお、オフセット値による内燃機関１０９の回転数の増加分は、蓄電器１０１のＳＯＣと所定値ＳＯＣｔｈの大小関係にかかわらず、ＡＰ開度の変化速度又は変化量に比例する。また、内燃機関１０９の回転数の増加速度も、ＡＰ開度の変化速度又は変化量に比例する。
図７は、内燃機関１０９の特性の一例と、要求出力Ｐｒが減少時にオフセット値導出部２０９が導出したオフセット値による内燃機関１０９の運転点の変化の一例を示すグラフである。当該グラフの縦軸は内燃機関１０９のトルクを示し、横軸は内燃機関１０９の回転数を示す。図７中の太い実線はＢＳＦＣボトムラインである。また、図７中の太い一点鎖線は等出力ラインである。
ステップＳ１３９で導出されるオフセット値は、内燃機関１０９の回転数を下げるための値である。本実施形態では、オフセット値導出部２０９は、ステップＳ１３９において、内燃機関１０９の出力を変えずに回転数を下げるオフセット値を導出する。内燃機関１０９の回転数が下がると、内燃機関１０９の運転音の音調（tone）が低くなる。
なお、オフセット値による内燃機関１０９の回転数の減少分は、蓄電器１０１のＳＯＣと所定値ＳＯＣｔｈの大小関係にかかわらず、ＢＲＫ踏力の変化速度又は変化量に比例する。また、内燃機関１０９の回転数の減少速度も、ＢＲＫ踏力の変化速度又は変化量に比例する。但し、ステップＳ１３９では、蓄電器１０１のＳＯＣが所定値ＳＯＣｔｈ以上のとき、蓄電器１０１に対して無理に充電を行う必要がないため、内燃機関１０９は出力効率の良い運転点で運転される。すなわち、内燃機関１０９を図７に符号Ｅで示された出力効率の良い運転点で駆動するよう、内燃機関１０９の運転点は、ＢＳＦＣボトムラインに沿って符号Ａから符号Ｅに移動される。一方、蓄電器１０１のＳＯＣが所定値ＳＯＣｔｈ未満のとき、内燃機関１０９は出力効率よりも蓄電器１０１の充電を優先して運転される。すなわち、内燃機関１０９を図７に符号Ｄで示されたトルクの大きな運転点で駆動するよう、内燃機関１０９の運転点は、等力線に沿って符号Ａから符号Ｄに移動される。
上記説明したオフセット値導出部２０９が導出したオフセット値には有効期間が設定される。すなわち、オフセット値によって内燃機関１０９の回転数が上昇又は下降しても、内燃機関運転制御部２１３は、所定時間後には内燃機関１０９の運転点を補正前の運転点に戻す。なお、オフセット値導出部２０９は、アクセルペダル若しくはブレーキペダルの踏込速度、車速、蓄電器１０１の現状のＳＯＣ、又は触媒温度等に応じて、オフセット値に設定した有効期間を変更しても良い。
例えば、アクセルペダルの踏込速度に応じて有効期間を変更する場合、オフセット値導出部２０９は、踏込速度が速いときは有効期間を長くし、踏込速度が遅いときは有効期間を短くする。アクセルペダルの踏込速度が速い場合はドライバが加速を強く要求していると考えられるため、オフセット値の有効期間を長くすることによって、内燃機関１０９の音調の高い運転音を通常よりも長い時間出すことができる。
また、車速に応じて有効期間を変更する場合、オフセット値導出部２０９は、車速が高速領域に属するときは有効期間を短くし、車速が低速領域に属するときは有効期間を長くする。高車速領域で出力を増加させた場合、車両が出力できる限界値に近い状態を持続することとなるため、蓄電器１０１が枯渇する憂いがある。そこで、当該変更によってその後の車両のポテンシャルを維持できる。
また、触媒温度に応じて有効期間を変更する場合、オフセット値導出部２０９は、触媒温度が高いときは有効期間を長くし、触媒温度が低いときは有効期間を短くする。当該変更によって二酸化炭素等の排出量を低減できる。
なお、内燃機関１０９の出力を維持したまま回転数を変えるオフセット値の有効期間が長いと燃費が悪くなる。このため、内燃機関運転制御部２１３は、オフセット値に設定した有効期間が予め設定された上限時間よりも長い場合は、内燃機関１０９の運転点を目標エンジン回転数まで段階的に変える。また、出力効率を維持したまま回転数を変えるオフセット値の場合、内燃機関運転制御部２１３は、内燃機関１０９の出力に上限を設けても良い。この場合、蓄電器１０１の過充電を防止できる。
上記上限時間は固定値でもよいが、車速に応じた可変値でもよい。例えば、車速が高いほど上限時間を短くすれば出力の上限を低く設定できる。このため、内燃機関１０９における燃費の悪化の程度を低減できる。また、内燃機関１０９の運転点を目標エンジン回転数まで段階的に変える際の変更回数は固定値でもよいが、アクセルペダル又はブレーキペダルの踏込量に応じた可変値でもよい。例えば、踏込量が大きいほど出力の回数が多いと、加減速操作時にドライバが違和感なく加減速を実感できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関１０９が定点運転中であっても、ドライバのアクセル操作又はブレーキペダル操作に応じて内燃機関１０９の運転音の音調が変化する。このため、ドライバは違和感なく車両を運転できる。また、蓄電器１０１のＳＯＣに応じて、内燃機関１０９の運転点の補正の仕方を変更するため、内燃機関１０９の回転数を上げたことで蓄電器１０１が過充電になるといった状態を防ぐことができる。
なお、上記実施形態では、シリーズ方式のＨＥＶを例について説明したが、図８に示すシリーズ／パラレル方式のＨＥＶにも適用可能である。
１０１ 蓄電器（BATT）
１０３ コンバータ(CONV)
１０５ 第１インバータ（第１INV）
１０７ 電動機（MOT）
１０９ 内燃機関（ENG）
１１１ 発電機（GEN）
１１３ 第２インバータ（第２INV）
１１５ ギアボックス
１１６ 駆動軸
１１７ 車速センサ
１１９ マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
２０１ 要求出力算出部
２０３ 電動機可能出力算出部
２０５ 最適発電機出力導出部
２０７ 運転モード決定部
２０９ オフセット値導出部
２１１ 内燃機関運転点導出部
２１３ 内燃機関運転制御部

Claims (15)

  1. 内燃機関の動力によって発電機で発電される電力及び蓄電器から供給される電力の少なくとも一方によって駆動する電動機からの動力によって走行するハイブリッド車両における内燃機関制御装置であって、
    前記ハイブリッド車両におけるアクセル操作に応じた前記電動機の出力である要求出力を導出する要求出力導出部と、
    前記要求出力導出部が導出した要求出力の大きさに基づいて、前記内燃機関の運転モードを決定する運転モード決定部と、
    前記運転モード決定部が決定した運転モードが、前記内燃機関を一定の回転数で運転する定点運転モードである場合、当該定点運転モードで運転される前記内燃機関の運転点を補正するためのオフセット値を、前記ハイブリッド車両のドライバによる加減速の要求度合から導出するオフセット値導出部と、
    前記要求出力に基づいて、前記定点運転モードで運転する前記内燃機関の目標運転点を導出する内燃機関運転点導出部と、
    前記目標運転点を前記オフセット値で補正した運転点で運転するよう前記内燃機関を制御する内燃機関運転制御部と、
    を備えたことを特徴とする内燃機関制御装置。
  2. 請求項１に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記ハイブリッド車両のドライバによる加速の要求は前記アクセル操作によって行われ、
    前記要求出力の経時変化が増加である場合、
    前記オフセット値導出部は、前記アクセル操作の変化に応じて前記内燃機関の回転数を上げるためのオフセット値を導出することを特徴とする内燃機関制御装置。
  3. 請求項１又は２に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記ハイブリッド車両のドライバによる減速の要求はブレーキ操作によって行われ、
    前記要求出力の経時変化が減少である場合、
    前記オフセット値導出部は、前記ブレーキ操作の変化に応じて前記内燃機関の回転数を下げるためのオフセット値を導出することを特徴とする内燃機関制御装置。
  4. 請求項２に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記アクセル操作の変化は、前記ハイブリッド車両におけるアクセルペダルの操作速度であることを特徴とする内燃機関制御装置。
  5. 請求項３に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記ブレーキ操作の変化は、前記ハイブリッド車両におけるブレーキペダルの操作速度であることを特徴とする内燃機関制御装置。
  6. 請求項２に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記アクセル操作の変化は、前記ハイブリッド車両におけるアクセルペダルの操作量であることを特徴とする内燃機関制御装置。
  7. 請求項３に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記ブレーキ操作の変化は、前記ハイブリッド車両におけるブレーキペダルの操作量であることを特徴とする内燃機関制御装置。
  8. 請求項２〜７のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記オフセット値導出部は、
    前記蓄電器が所定以上の充電状態であれば、前記内燃機関の出力効率を維持しつつ回転数を変えるオフセット値を導出し、
    前記蓄電器が所定未満の充電状態であれば、前記内燃機関の出力を変えずに回転数を変えるオフセット値を導出することを特徴とする内燃機関制御装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記オフセット値には有効期間が設定され、
    前記内燃機関運転制御部は、所定時間後には前記内燃機関の運転点を補正前の運転点に戻すことを特徴とする内燃機関制御装置。
  10. 請求項９に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記有効期間は可変であることを特徴とする内燃機関制御装置。
  11. 請求項９又は１０に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記オフセット値が、前記内燃機関の出力を変えずに回転数を変えるためのオフセットであり、前記有効期間が上限時間よりも長い場合、
    前記内燃機関運転制御部は、前記内燃機関の運転点が段階的に変化して前記目標運転点を前記オフセット値で補正した運転点に到達するよう、前記内燃機関を制御することを特徴とする内燃機関制御装置。
  12. 請求項９又は１０に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記オフセット値が、前記内燃機関の出力効率を維持しつつ回転数を変えるためのオフセットであり、前記有効期間が上限時間よりも長い場合、
    前記内燃機関運転制御部は、前記内燃機関の出力に上限を設けることを特徴とする内燃機関制御装置。
  13. 請求項１１又は１２に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記上限時間は、固定値又は車速が高いほど短く設定される可変値であることを特徴とする内燃機関制御装置。
  14. 請求項１１又は１３に記載の内燃機関制御装置であって、
    前記内燃機関の運転点が前記目標運転点を前記オフセット値で補正した運転点に到達するまでの運転点の変更回数は、固定値又は前記ハイブリッド車両のドライバによる加減速の要求度合に応じた可変値であることを特徴とする内燃機関制御装置。
  15. 内燃機関の動力によって発電機で発電される電力及び蓄電器から供給される電力の少なくとも一方によって駆動する電動機からの動力によって走行するハイブリッド車両における内燃機関制御方法であって、
    前記ハイブリッド車両におけるアクセル操作に応じた前記電動機の出力である要求出力を導出し、
    前記蓄電器から供給される電力により前記電動機が出力可能な出力を導出し、
    前記要求出力及び前記電動機の可能出力に基づいて、前記発電機における最適な出力を導出し、
    前記発電機における最適出力の大きさに基づいて、前記内燃機関の運転モードを決定し、
    前記決定した運転モードが、前記内燃機関を一定の回転数で運転する定点運転モードである場合、当該定点運転モードで運転される前記内燃機関の運転点を補正するためのオフセット値を、前記ハイブリッド車両のドライバによる加減速の要求度合から導出し、
    前記発電機における最適出力に基づいて、前記定点運転モードで運転する前記内燃機関の目標運転点を導出し、
    前記目標運転点を前記オフセット値で補正した運転点で運転するよう前記内燃機関を制御することを特徴とする内燃機関制御方法。
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