JP2018192824A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】過給応答遅れを抑制することができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両は、過給機を有する火花点火型のエンジンが出力した動力を発電機能のある第1モータ側と出力部側とに分割する動力分割機構を備える。制御部は、加速操作量が過給機を始動させる操作量を超える場合に、加速操作量に応じたエンジン回転数で運転されるようにエンジンの運転点を変更し(S5)、エンジンの運転点を変更した後に点火遅角量を大きくする点火遅角制御を実行する(S8)。点火遅角制御を実行中にエンジン回転数が低下しないように第1モータの出力トルクを制御する(S10)。【選択図】図4

Description

本発明は、過給機を備えたエンジンと、エンジンが出力する駆動力を補助する電動機としての機能を有するモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。
従来、過給機を有するエンジンと、エンジンが出力する駆動力を補助する電動機としての機能を有するモータとを備えるハイブリッド車両が知られている(例えば、特許文献1参照)。この種のハイブリッド車両の制御装置では、アクセルペダルが踏み込まれてスロットルバルブが開放された後に、過給機が充分に機能するまでの時間的遅れ(ターボラグ)によりハイブリッド車両の加速が敏捷に反応しないことがある。そこで、ターボラグに起因するエンジンの出力不足分を、例えばスロットル開度とエンジン回転数とに基づいて算出し、算出した出力不足分をモータが出力するトルクで補うことでターボラグを解消している。
ところで、モータの電力を供給するバッテリの充電率の不足などにより、モータによりアシスト可能量が制限されることがある。モータによるアシスト可能量が制限された状態では、モータが出力するトルクでエンジンの不足分をアシストすることができない。そこで、特許文献1に記載の制御装置は、モータによるアシスト可能量が制限されない場合に比べてエンジンの運転点を高回転側に変更し、かつ点火遅角量を大きくする点火遅角制御を実行している。
特開2015−131535号公報
上記特許文献1に記載の発明では、エンジンの運転点を高回転側に変更して排気流量を増大し、かつ点火遅角制御を行うことで排気熱量を増大して過給機における過給圧の上昇を促進している。点火遅角制御にて遅角量を大きくすると、エンジントルクが減少してエンジンの回転量が低下することがある。エンジンの回転量が低下すると排気流量が低下するため、過給機の過給圧の上昇を妨げてしまう。このようになると、目的の過給圧を得るのに時間を要してしまう。そのため、従来の制御装置は、過給応答遅れに伴うエンジン出力トルクの遅れを補償する点で改善の余地があった。
上記目的を達成するために、過給機付きエンジンの過給応答遅れを抑制する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を目的とする。
この発明は、排気エネルギを利用して吸入空気を過給する過給機を有する火花点火型のエンジンが出力した動力を、発電機能のあるモータ側と出力部側とに分割する動力分割機構を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記ハイブリッド車両に加速を要求する加速操作量を検出する検出部と、前記エンジン、および前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記加速操作量が前記過給機を始動させる操作量を超える場合に、前記加速操作量に応じたエンジン回転数で運転されるように前記エンジンの運転点を変更し、前記エンジンの運転点を変更した後に点火遅角量を大きくする点火遅角制御を実行し、前記点火遅角制御を実行中に前記点火遅角量に基づいて前記エンジンの回転数が低下しないように前記モータの出力トルクを制御するように構成されていることを特徴とするものである。
この発明は、エンジンが出力した動力を発電機能のある第1モータ側と出力部側とに分割し、第1モータにより発電された電力、またはバッテリに蓄積された電力で駆動される第2モータが出力する駆動力を出力部から出力される駆動力に付加して、エンジンの過給応答遅れをアシストするように構成されたハイブリッド車両である。この発明によれば、加速操作量が過給機を始動させる操作量を超える場合に、加速操作量に応じたエンジン回転数で運転されるようにエンジンの運転点を変更し、その後、排気流量に加えて排気熱量を増大させるために点火遅角制御が実施される。点火遅角制御によりエンジン回転数が低下して排気流量が低下する分を、エンジンの回転数が低下しないように第1モータの出力トルクを制御することで補償する。これにより排気流量と排気熱量との両方を増大させることができるので、過給機における過給圧の上昇を確実に促進することができる。
この発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両用の駆動装置の一例を示すスケルトン図である。 エンジンの一例を示す説明図である。 ハイブリッド車両の制御部の一例を示すブロック図である。 制御部の動作手順を示すフローチャートである。 制御部が過給圧上昇要求時に制御する各部の変化を示すタイムチャートである。 別の実施形態における制御部の動作手順を示すフローチャートである。
以下、この発明を実施するための実施形態について図面を用いて説明する。
[第1実施形態]
図1は、この発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動装置の一例を示す。図1に示すようにハイブリッド車両(以下、「車両」と称す)の駆動装置10は、エンジン13、第1モータ14、および第2モータ15を走行用の動力源として備えている。第1モータ14および第2モータ15は、いずれも駆動電力が供給されることによりトルクを出力するモータとしての機能と、トルクが与えられることにより発電電力を発生する発電機としての発電機能との両方を兼ねた電動機である。第1モータ14および第2モータ15としては、例えば永久磁石式同期モータあるいは誘導モータなどの交流モータが用いられる。第1モータ14は、第1インバータ16などを含む電気回路を介してバッテリ18に電気的に接続されている。第2モータ15は、第2インバータ17などを含む電気回路を介してバッテリ18に電気的に接続されている。
エンジン13および第1モータ14は、遊星歯車機構20に連結されている。遊星歯車機構20は、エンジン13が出力する駆動トルクを第1モータ14と出力ギヤ21とに分割して伝達するものであり、この発明の実施形態における動力分割機構の一例である。遊星歯車機構20は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、エンジン13の出力軸22と同一の軸線Cnt上に配置されている。
遊星歯車機構20は、サンギヤSと、サンギヤSと同軸に配置されたリングギヤRと、サンギヤSおよびリングギヤRに噛み合うピニオンギヤPと、ピニオンギヤPを自転および公転可能に保持するキャリヤCとを有する。出力軸22は、キャリヤCに連結されている。第1モータ14のロータ軸23は、サンギヤSに連結されている。リングギヤRは、出力ギヤ21に連結されている。出力ギヤ21は、駆動輪24に駆動トルクを伝達するための出力部の一例である。
遊星歯車機構20は、エンジン13が出力する駆動トルクが伝達されるサンギヤSが入力要素に、また、出力ギヤ21に駆動トルクを出力するリングギヤRが出力要素に、そしてロータ軸23が連結されるキャリヤCが反力要素になる。つまり、遊星歯車機構20は、エンジン13が出力した動力を第1モータ14側と出力ギヤ21側とに分割する。第1モータ14は、エンジン回転数に応じたトルクを出力するように制御される。
駆動装置10には、軸線Cntと平行にカウンタシャフト25が配置されている。カウンタシャフト25は、出力ギヤ21に噛み合っているドリブンギヤ26に取り付けられている。また、カウンタシャフト25には、ドライブギヤ27が取り付けられており、このドライブギヤ27が終減速機であるデファレンシャルギヤ28におけるリングギヤ29に噛み合っている。さらに、ドリブンギヤ26には、第2モータ15におけるロータ軸30に取り付けられたドライブギヤ31が噛み合っている。したがって、第2モータ15が出力した駆動トルクが出力ギヤ21から出力された駆動トルクにドリブンギヤ26の部分で加えられる。このようにして合成された駆動トルクは、デファレンシャルギヤ28から左右に延びたドライブシャフト32,33を介して駆動輪24に伝達される。
出力軸22と同軸には、機械式のオイルポンプ36が設けられている。オイルポンプ36は、例えば遊星歯車機構20、第1モータ14、第2モータ15およびデファレンシャルギヤ28に冷却機能を有する潤滑油を送る。また、駆動装置10は、電動オイルポンプ38を備える。電動オイルポンプ38は、エンジン13の運転が停止する際にバッテリ18から供給される電力を使用して駆動して、オイルポンプ36と同じまたは同様に、遊星歯車機構20、第1モータ14、第2モータ15およびデファレンシャルギヤ28に潤滑油を送る。
なお、上記駆動装置10は、第2モータ15を備えているが、この発明ではこれに限らず、第2モータ15を省略してもよい。この場合には、ドライブギヤ31を省略してよい。また、駆動装置10としては、省略した第2モータを使用して駆動輪24とは異なる他の2つの車輪を駆動するように4WD(four‐wheel drive)の構成としてもよい。第1モータ14は、この発明の実施形態におけるモータの一例である。
図2は、エンジン13の一例を示す。図2に示すようにエンジン13は、例えば4つの気筒40(40a,40b,40c,40d)が一方向に並べられた直列4気筒型の火花点火型の内燃機関である。各気筒40には、吸気通路41および排気通路42がそれぞれ接続されている。吸気通路41は、各気筒40に2つずつ設けられた吸気バルブ43にて開閉され、また排気通路42は、各気筒40に2つずつ設けられた排気バルブ44にて開閉される。気筒40内に導かれた混合気は、気筒40毎に設けられた点火プラグ45にて着火される。
エンジン13には、排気エネルギを利用して吸入空気を過給するターボチャージャ47が設けられている。ターボチャージャ47は、この発明の実施形態における過給機の一例である。吸気通路41には、ターボチャージャ47のコンプレッサ48が設けられている。コンプレッサ48よりも吸入空気の流入方向における上流側に設けられた吸気通路41には、吸気通路41内を流れる吸気の流量を調整できる吸気絞り弁(スロットル弁)49が設けられている。吸気絞り弁49よりも上流側に設けられた吸気通路41には、吸気通路41内を流れる空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ50が設けられている。コンプレッサ48よりも下流側に設けられた吸気通路41には、コンプレッサ48で加圧された吸気を冷却するためのインタークーラ51が配設されている。
排気通路42には、ターボチャージャ47のタービン53が設けられている。また、排気通路42には、タービン53より上流の排気をタービン53よりも下流にバイパスするウェイストゲートバルブ機構54が設けられている。ウェイストゲートバルブ機構54には、タービン53に導かれる排気の流量を調整可能なウェイストゲートバルブ55が設けられている。そのため、ウェイストゲートバルブ55の開度を制御することによりタービン53に流入する排気流量、つまり吸入空気の過給圧が調整される。タービン53またはウェイストゲートバルブ55を通る排気は、スタート触媒コンバータ56および後処理装置57により有害物質が除去されてから大気に放出される。後処理装置57は、例えば三元触媒を含む。
エンジン13には、吸気通路41に排気を流入させるための排気還流装置、例えばEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置58が設けられている。EGR装置58は、EGR通路59、EGR弁60、およびEGRクーラ61を備える。EGR通路59は、排気通路42から排気の一部をEGRガスとして取り出して吸気通路41に導く。EGR弁60は、EGR通路59を流れるEGRガスの流量を調整する。EGRクーラ61は、EGR通路59を流れるEGRガスを冷却する。EGR通路59は、スタート触媒コンバータ56と後処理装置57との間の排気通路42と、コンプレッサ48と吸気絞り弁49との間の吸気通路41との間を接続している。
図3は、車両の制御部の一例を示す。図3に示すように、車両の制御部は、HV(Hybrid Vehicle)ECU62、MGECU63、およびエンジンECU64を備える。HVECU62には、車速センサ66、アクセル開度センサ67、MG1回転数センサ68、MG2回転数センサ69、出力軸回転数センサ70、タービン回転数センサ71および過給圧センサ72がそれぞれ接続されている。また、HVECU62には、SOCセンサ73、MG1温度センサ74、MG2温度センサ75、INV1温度センサ76、INV2温度センサ77、触媒温度センサ78およびタービン温度センサ79がそれぞれ接続されている。
車速センサ66は、車速に応じた信号をHVECU62に出力する。アクセル開度センサ67は、アクセルペダルの踏み込み量に応じた信号をHVECU62に出力する。アクセルペダルの踏み込み量は、運転者の加速要求に対応するパラメータである。アクセル開度センサ67は、車両に加速を要求する加速操作量を検出するものであり、この発明の実施形態における検出部の一例である。MG1回転数センサ68は、第1モータ14の回転速度に応じた信号をHVECU62に出力する。MG2回転数センサ69は、第2モータ15の回転速度に応じた信号をHVECU62に出力する。出力軸回転数センサ70は、出力軸22の回転速度に応じた信号をHVECU62に出力する。タービン回転数センサ71は、ターボチャージャ47のタービン53の回転速度に応じた信号をHVECU62に出力する。過給圧センサ72は、エンジン13の過給圧に応じた信号をHVECU62に出力する。
SOCセンサ73は、バッテリ18の満充電容量に対する残存充電量の比率である充電率(SOC:State of Charge)に応じた信号をHVECU62に出力する。MG1温度センサ74は、第1モータ14の内部温度、例えばコイルや磁石に関連する温度に応じた信号をHVECU62に出力する。MG2温度センサ75は、第2モータ15の内部温度、例えばコイルや磁石に関連する温度に応じた信号をHVECU62に出力する。INV1温度センサ76は、第1インバータ16の温度、例えばスイッチング素子に関連する温度に応じた信号をHVECU62に出力する。INV2温度センサ77は、第2インバータ17の温度、例えばスイッチング素子に関連する温度に応じた信号をHVECU62に出力する。触媒温度センサ78は、後処理装置57の温度に応じた信号をHVECU62に出力する。タービン温度センサ79は、タービン53の温度に応じた信号をHVECU62に出力する。
HVECU62は、エンジン13、第1モータ14および第2モータ15を協調制御するための制御装置であり、各信号の送受を制御する入出力装置、各種の制御プログラムやマップなどの記憶に供される記憶装置(ROM、RAMなどを含む)、制御プログラムを実行する中央処理装置(CPU)、および計時するためのカウンタなどを備えて構成されている。
車両は、エンジン13を動力源としたハイブリッド(HV)走行モードや第2モータ15をバッテリ18に蓄積した電力で駆動して走行する電気(EV)走行モードなどの走行モードに設定または切り替えが可能である。各モードの設定や切り替えは、HVECU62により実行される。EV走行モードは、例えば低車速かつ要求駆動力が小さい低負荷の運転領域の際に選択されるモードであり、エンジン13の運転を停止して第2モータ15が出力した駆動力を走行用駆動源とする。HV走行モードは、高車速かつ要求駆動力が大きい高負荷の運転領域の際に選択されるモードであり、エンジン13が出力した駆動トルクと第2モータ15が出力した駆動トルクとを合算したトルクを走行用駆動源とする。
HV走行モードでは、エンジン13から出力された駆動トルクを駆動輪24に伝達する際に、第1モータ14により反力を遊星歯車機構20に作用させる。そのため、サンギヤSが反力要素として機能する。つまり、加速要求に基づく目標エンジントルクに応じたトルクを駆動輪24に作用させるために、目標エンジントルクに対する反力トルクを第1モータ14に出力させるように制御する。この場合には、第1モータ14を発電機として機能させる回生制御を実行することができる。
具体的には、HVECU62は、アクセルペダルの踏み込み量によって決まるアクセル開度や車速などに応じて要求駆動力を求める。また、その要求駆動力に基づいてエンジン13の要求パワーを求める。HVECU62は、その要求走行パワーに対するシステム効率が最適となるように各種の走行モードを切り替えながら車両を制御する。さらに、そのエンジン13の要求パワーと現在のエンジン回転数Neとから運転者の要求する目標エンジントルクを求める。そして、エンジン回転数と目標エンジントルクとによって規定される座標系に設定されている最適燃費線に基づいてエンジン13の運転点を定める。
第1モータ14に発生させるトルクは、エンジン13の運転点となるように算出されて、第1モータ14の回転数が制御される。第1モータ14は、通電される電流値やその周波数に応じて回転数を任意に制御することができる。HVECU62は、HV走行モードの場合に、要求駆動力が出力ギヤ21(駆動輪24)に出力されるように、第1モータ14と第2モータ15との回転数が制御され、第1モータ14の回転数を制御してエンジン回転数を制御する。
HVECU62は、第1モータ14および第2モータ15に発生させるトルクを出力するための指令をMGECU63に出力する。また、HVECU62は、決定したエンジン13の運転点を含む運転状態に基づいてエンジンECU64に指令を出力する。さらにHVECU62は、走行モードを含む運転状態に基づいてドライバ80を介して電動オイルポンプ38の駆動を制御する。
エンジンECU64は、HVECU62から入力された指令に基づき、吸気絞り弁49、点火プラグ45、およびウェイストゲートバルブ55など、エンジン13の各部に対して各種の制御を行う。
MGECU63は、HVECU62から入力された指令に基づき、第1モータ14および第2モータ15に発生させるトルクに対応した電流値およびその周波数を算出し、算出した電流値およびその周波数を含む信号をPCU81に出力する。PCU81は、バッテリ18と第1モータ14との間で電力変換を行なう第1インバータ16および第1コンバータ83と、バッテリ18と第2モータ15との間で電力変換を行なう第2インバータ17および第2コンバータ84とを備える。PCU81は、電力を第1モータ14および第2モータ15に供給するとともに、第1モータ14および第2モータ15により発電された電力をバッテリ18に蓄電する制御を実施する。つまり第2モータ15は、第1モータ14により発電された電力、またはバッテリ18に蓄積された電力で駆動される。
HVECU62は、過給応答遅れに対応するために、アクセルペダルが所定量を超えて踏み込まれた場合、つまりアクセルペダルの踏み込み量(加速操作量)がターボチャージャ47を始動させる踏み込み量を超えて操作された場合に過給圧上昇を要求する。なお、図3では、HVECU62、MGECU63およびエンジンECU64を分けて備えている例として説明しているが、これらをひとつに纏めた1つのECUを設けてもよい。
図4は、制御部の動作手順を示す。図4に示す動作手順は、所定時間ごとに繰り返し実行される。また、図4に示す動作手順は、加速要求がなされていない場合、つまりターボチャージャ47が始動していない状態の場合の手順である。
図4に示すようにステップS1にて、加速要求の操作が有るか否か、つまりアクセルペダルの踏み込み量がターボチャージャ47を始動させる踏み込み量を超えたか否かを判断する。ステップS1にて加速要求があると判断した場合にはステップS2に移行し、そうでない場合には加速要求があるまで待機する。
ステップS2にて、加速要求が操作された際の目標エンジントルクと現在のエンジン回転数とに基づいて目標過給圧を算出する。その後ステップS3に移行する。
ステップS3にて遅延時間を算出する。遅延時間は、アクセルペダルが踏み込まれた際に変更される目標の運転点における過給圧が目標の過給域に到達するまでの時間である。例えばHVECU62は、走行意図情報を参照してアクセルペダルを踏み込んだ際に目標加速度に至るまでの目標遅延時間を算出する。走行意図情報は、運転席に設けた、例えばスポーティモードまたは燃費優先モードのいずれかを選択する選択部により選択される情報である。運転者がスポーティモードを選択している場合には目標遅延時間が短く設定される。なお、今までの運転状態を検出してモードを自動的に設定してもよい。目標加速度は、運転者に与える加速フィーリングを良好にする加速度が設定される。具体的には、現在の車速およびアクセルペダルの踏み込みに伴うアクセル開度に基づいて加速度が算出される。HVECU62は、目標遅延時間を考慮して遅延時間を算出する。
ステップS4にて、遅延時間に基づいてエンジン13の運転点の変更量を算出する。この変更量は、予め実験などにより遅延時間とエンジン13の運転点との関係が決められたマップを参照して、加速要求の操作がなされる前のエンジン13の運転点と加速要求の操作がなされたとき、または直後に求めたエンジン13の運転点との差から求める。つまり、アクセルペダルの踏み込み量に応じたエンジン回転数で運転されるようにエンジン13の運転点を変更する。
ステップS5にてエンジン13の運転点の変化量に基づいて、スロットル開度Ta、および第1モータ14の出力トルクTgが設定される。この実施形態では、スロットル開度Taは、例えば最大値Ta_NEUPに設定される。また、第1モータ14の出力トルクは、現在のトルク値からエンジン回転数Neを引き上げることができるトルク値Tg_NEUPに設定が変更される。これにより、エンジン13の回転数が高回転側に引き上げられる。エンジン回転数Neが高回転側に引き上げられると排気流量が増加し、過給圧の上昇を促進することができる。なお、ステップS5にて設定される第1モータ14の出力トルクTgは、例えばエンジン回転数Neを妨げない場合に、負値になる出力トルクTgに設定されてもよい。その後、ステップS6に移行する。
ステップS6にて過給圧上昇に効果のある排気流量が確保できる最低限のエンジン回転数Neである閾値Ne_RETRQ以上の回転数にエンジン回転数Neが達したか否かを判断する。閾値Ne_RETRQは、例えば実験などにより予め決められており、次の処理にて実行される点火遅角制御を開始することができる最低限のエンジン回転数Neである遅角要求開始判定値である。エンジン回転数Neが遅角要求開始判定値Ne_RETRQ以上の回転数に達したと判断した場合(Yes側の場合)には、ステップS7に移行され、そうでない場合(No側の場合)にはステップS5に戻ってエンジン回転数Neが遅角要求開始判定値Ne_RETRQ以上の回転数に達するまでエンジン13を高回転側に向けて引き上げる制御を継続する。
ステップS7にてエンジン13を高回転に引き上げる制御を停止する。つまり、スロットル開度Taと第1モータ14の出力トルクTgと制御してエンジン回転数Neを遅角要求開始判定値Ne_RETRQの回転数に維持する。その後、ステップS8に移行される。ここで、エンジン13を高回転側で運転する制御には、後処理装置57などの触媒の温度が所定値よりも高い場合やタービン53の温度が所定値よりも高い場合に制限を受けることがある。また、エンジン回転数を高回転側に引き上げると、車両のNV(Noise and Vibration)が悪化することがある。そこで、排気流量に加えて排気熱量を増やすことでターボチャージャ47における過給圧の上昇を促進させる。
ステップS8にて点火遅角制御が実行される。点火遅角制御は、現在の運転状態での最適点火時期からの遅角量により、エンジン回転数Neが低下することがある。エンジン回転数Neが低下すると、排気流量が減少する。このため、過給圧の上昇を妨げることになる。そこで、適切な排気流量を維持させるために、エンジン回転数Neが低下しないように第1モータ14の出力トルクTgが制御される。
つまり、ステップS9にてエンジン回転数NeがNe上昇完了判定値Ne_NEUDEND以上の回転数に達したか否かを判断する。Ne上昇完了判定値Ne_NEUPENDは、エンジン回転数Neが所定量低下したか否かを判定するための予め決められた閾値である。エンジン回転数NeがNe上昇完了判定値Ne_NEUDEND以上の回転数に達したと判断した場合(Yes側の場合)には、ステップS10に移行され、そうでない場合(No側の場合)には、ステップS8に戻ってNe上昇完了判定値Ne_NEUPEND以上の回転数に達するまで点火遅角制御を実行する。
ステップS10にて第1モータ14の出力トルクTgを補償値Tg_NEHOLDに設定する補償制御を実行する。補償値Tg_NEHOLDは、エンジン回転数Neが下がらないようにするためのトルク値であり、点火遅角制御の遅角量に基づいて決められる。補償制御は、例えば点火遅角量が大きくなるほど第1モータ14の出力トルクTgを大きくする。例えば点火遅角制御を実施する際にエンジン13の出力トルクTeが正値の場合には、第1モータ14の出力トルクTgが負値に設定され、また、点火遅角制御を実施する際にエンジン13の出力トルクTeが負値の場合には、第1モータ14の出力トルクTgが正値に設定される。補償制御によりエンジン回転数Neが低下する分に対応する排気流量を補償することができる。なお、補償値Tg_NEHOLDは、補償値Tg_NEHOLDと点火遅角量に応じて減少する排気流量と排気流量に応じたエンジン回転数Neとの関係を予め実験などにより決めたマップを参照して求められてよい。補償制御は、点火遅角制御が実行される期間中に実施される。補償制御を実行した後にステップS11に移行する。
ステップS11にて点火遅角制御を実行した後に一定時間を経過したか否かを判断する。一定時間が経過した場合にはステップS12に移行し、そうでない場合にはステップS11に戻って点火遅角制御を継続する。一定時間は、ターボチャージャ47の過給圧が目標過給圧に達するまでの時間、または目標過給圧を超えるまでの時間であり、予め実験などにより決められている。なお、点火遅角制御の終了を時間で管理する代わりに、ターボチャージャ47の過給圧を監視して、過給圧が目標過給圧に達した時点としてもよい。
ステップS12にて点火遅角制御を終了する。その後、ステップS13に移行する。ステップS13にてスロットル開度Taを、アクセルペダルの踏み込み量に応じた目標スロットル開度Ta_reqに設定する。また、このとき、第1モータ14の出力トルクTgを、目標スロットル開度Ta_reqに応じた目標値Tg_reqに設定する。これにより、過給応答遅れが抑制されて車両が迅速に加速することになる。
図5は、HVECU62が過給圧上昇要求時に制御する各部の変化を示す。図5に示す縦軸は、上から順にエンジン回転数Ne、第1モータ(MG1)14の出力トルクTg、点火遅角の要求、過給圧(kPa)をそれぞれ示す。横軸は時間である。図5に示す例の初期状態は、エンジン回転数Neが低回転で車両が走行中、あるいはエンジン停止中(EV走行モード)など、過給圧が低下している状態になっている。
図5に示すように時刻t1にて、アクセルペダルが所定量を超えて踏み込まれる。つまり、アクセルペダルの踏み込み量がターボチャージャ47を始動させる踏み込み量になる。あるいはアクセルペダルの踏み込み変化量がターボチャージャ47を始動させる変化量を超えた量になる。このときに、HVECU62は、目標エンジントルクと現在のエンジン回転数Neとに基づいて目標過給圧を算出する。算出された目標過給圧と実際の過給圧との差に基づいて第2モータ15に発生させるトルクを算出する。次に、遅延時間を算出する。遅延時間は、アクセルペダルが踏み込まれてからターボチャージャ47を作動させる、つまりターボチャージャ47が充分に機能する過給域の下限値に到達するまでの時間である。
遅延時間に基づいてエンジン13の運転点の変更量を算出する。つまり、エンジン13を高回転で運転するために、スロットル開度Taを、例えば最大値に増大され、かつエンジン回転数Neを引き上げるためのトルク値に第1モータ14の出力トルクが設定される。これにより、エンジン回転数Neが高回転側に向けて引き上げられる(同図に示す符号5A)。なお、この実施形態では、エンジン回転数Neを引き上げるために第1モータ14の出力トルクTgが正値に設定されている(5B)。また、このとき、車両の運転状態によっては、第1モータ14の出力トルクTgが負値に設定されることがある。
時刻t2にて、エンジン回転数Neが遅角要求開始判定値Ne_RETRQ以上の回転数に達する(5C)。このとき、エンジン13を高回転側に引き上げる制御を停止するとともに、点火遅角制御が実行される(5D)。点火遅角制御を実行すると、エンジン回転数NeがNe上昇完了判定値Ne_NEUPENDに達したか否かを判断する。
この例では、時刻t3にて点火遅角制御によりエンジン回転数Neが僅かに低下してNe上昇完了判定値Ne_NEUPENDに達したと判断している(5E)。このとき、第1モータ14の出力トルクTgが補償値Tg_NEHOLDに設定される。この実施形態では、第1モータ14の出力トルクTgが正値に設定される(5F)。なお、車両の運転状態によっては補償値tg_NEHOLDが負値に設定されることがある。
点火遅角制御を実施することで点火遅角制御を実施する前の状態と比べて、エンジン13の出力トルクTgが小さくなることでエンジン回転数Neが低下しようとするが、補償制御により第1モータ14の出力トルクTgが大きくなる。したがって、この実施形態では、点火遅角制御を実施してもエンジン回転数Neの低下を抑制することができる(5G)。ここで、同図に示す実線5Gは、補償制御を実施した場合のエンジン回転数Neの変化を示す線であり、また、同図に示す点線5Hは補償制御を実施しない場合のエンジン回転数Neの変化を示す線である。第1モータ14の出力トルクTgが補償値Tg_NEHOLDに設定されることで、エンジン回転数Neの低下が抑制されている。
点火遅角制御を実行した後に一定時間T1を経過した時刻t4にて、点火遅角制御を終了する(5H)。このとき、ターボチャージャ47の過給圧が過給機として充分に機能する過給域の下限値に到達する(5K)。これにより、スロットル開度Taが目標スロットル開度Ta_reqに設定され、かつエンジン回転数Neがスロットル開度Taに応じた回転数(5I)になるように第1モータ14の出力トルクTgが目標値Tg_reqに設定される(5J)。
同図に示す点線5Lは、過給応答遅れの補償をしない場合におけるターボチャージャ47の過給圧の変化を示す。図5に示した例によれば、過給応答遅れを時刻t5から時刻t4までの時間T2の分だけ速くすることができる。
[第2実施形態]
図6は、別の実施形態の制御部における動作手順を示す。図6では、制御部がHV走行モードにて走行中に加速要求の操作がなされると、第2モータ15を駆動して過給応答遅れを抑制するように制御する。この場合には、バッテリ18の充電率SOCの状態を含む車両の運転状態により第2モータ15のアシスト可能量が制限されることがある。例えば、駆動装置10がEV走行モードで長時間に走行した場合や、電動オイルポンプ38を長時間使用した場合などによりバッテリ18の充電率SOCが所定値未満となる場合である。
この実施形態では、第2モータ15のアシスト可能量が制限される場合に、アシスト可能量が制限されない場合と比べてエンジン13が高回転側で運転されるようにエンジン13の運転点を変更する。そして、エンジン13の運転点を変更した後に、点火遅角制御を実施する。この点火遅角制御を実施中に、エンジン回転数Neが低下しないように、第1モータ14のトルクを制御する。これにより、過給応答遅れを抑制する。なお、図6では、図4で説明したと同じまたは同様な処理には同符号を付与してここでの詳しい説明を省略する。
ステップS1にて加速要求の操作がなされたと判断するとステップS14に移行する。ステップS14にて第2モータ15のアシストトルクを算出する。つまり、図4のステップS2で説明した目標過給圧と実際の過給圧との差に基づいて第2モータ15に発生させる出力トルクTg2を算出する。その後、ステップS3に移行する。ステップS3にて図4で説明したように遅延時間を算出する。その後ステップS15に移行する。
ステップS15にてアシスト可能量に制限が有るか否かを判断する。ステップS14で求めた遅延時間、つまり過給応答遅れに伴うエンジン13の出力トルクの遅れを第2モータ15が出力する駆動トルクによりアシストする。第2モータ15がアシストを実施することができる量がアシスト可能量である。アシスト可能量は、例えば充電率SOCが所定値より低下した場合や第2モータ15の内部温度が所定値よりも上昇した場合などの所定の条件により制限を受けることがある。具体的には、HVECU62は、バッテリ18の充電率が所定値未満の場合、第2モータ15の温度が所定値以上の場合、第2インバータ17の温度が所定値以上の場合など、各条件の全部または一部が成立した場合に、アシスト可能量に制限があると判定する。アシスト可能量に制限が有ると判定する場合(Yes側の場合)には、ステップS16に移行する。そうでない場合(No側の場合)には、ステップS18に移行する。
ステップS16にてアシスト可能量に制限があると判定した場合には、各条件の成否および充電率SOCや各部の温度などの物理量を考慮してアシスト可能量の制限内におけるアシスト可能量を算出する。その後、ステップS17に移行する。
ステップS17にて、図4のステップS4で説明した遅延時間とアシスト可能量とに基づいてエンジン13の運転点の変更量を求める。この変更量は、予め実験などにより遅延時間とアシスト可能量とエンジン13の運転点との関係が決められたマップを参照して求める。
アシスト可能量とエンジン13の運転点の変更量との関係は、アシスト可能量が大きいほど、つまり制限されるほど、エンジン13の運転点の変更量が大きい値になる。つまり、第2モータ15のアシスト可能量が制限される場合には、アシスト可能量が制限されない場合と比べてエンジン13が高回転側で運転されるようにエンジン13の運転点を変更する。その後、ステップS5に移行する。
ステップS5にて、図4で説明したようにエンジン13の運転点の変化量に基づいてスロットル開度Taが、例えば最大値Ta_NEUPに設定され、また第1モータ14の出力トルクTgが、エンジン13が高回転側で運転されるトルク値Tg_NEUPにそれぞれ設定される。その後、ステップS6に移行する。なお、その後の処理は、図4で説明したと同じまたは同様であるのでここでの詳しい説明を省略する。
一方、ステップS18は、ステップS15にてアシスト可能量に制限がない場合に移行される処理である。ステップS18では、第2モータ15を駆動して過給応答遅れを補償するためのアシストをする。
この発明は、上述した各実施例に限定されないのであって、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。例えば、上記各形態で実施する制御は、遅延時間やアシスト可能量に依存したエンジン13の運転点を逐次計算して運転点を変更するものであるが、車両の各種の走行パラメータに対応付けられた運転点の変更量を一意に決定するマップを準備して、そのマップを参照しながら運転点の変更量を決定してもよい。
また、図1で説明した遊星歯車機構20に対してシングルピニオン型遊星歯車機構の代わりに、ダブルピニオン型遊星歯車機構を使用してよい。この場合には、シングルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤSに代えてダブルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤを、またシングルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤCに代えてダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤを、さらにシングルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤRに代えてダブルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤをそれぞれ備えればよい。
さらに図1で説明した駆動装置10は、遊星歯車機構20を1つ備えた構成として説明しているが、複数の遊星歯車機構20の回転要素同士を連結した複合遊星歯車機構を備えた構成としてよい。さらにまた、この発明のハイブリッド車両は、外部からバッテリに充電を行うことができるプラグインハイブリッド車(PHV(Plug-in Hybrid Vehicle))であってもよい。
13…エンジン、 14…第1モータ、 15…第2モータ、 18…バッテリ、 21…出力ギヤ、 47…ターボチャージャ、 62…HVECU、 63…MGECU、 64…エンジンECU。

Claims (1)

  1. 排気エネルギを利用して吸入空気を過給する過給機を有する火花点火型のエンジンが出力した動力を、発電機能のあるモータ側と出力部側とに分割する動力分割機構を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
    前記ハイブリッド車両に加速を要求する加速操作量を検出する検出部と、前記エンジン、および前記モータを制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記加速操作量が前記過給機を始動させる操作量を超える場合に、前記加速操作量に応じたエンジン回転数で運転されるように前記エンジンの運転点を変更し、
    前記エンジンの運転点を変更した後に点火遅角量を大きくする点火遅角制御を実行し、前記点火遅角制御を実行中に前記点火遅角量に基づいて前記エンジンの回転数が低下しないように前記モータの出力トルクを制御するように構成されている
    ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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