JP2019156052A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの過回転を回避しつつ車両の加速性能を向上させる。【解決手段】発明の車両の制御装置は、内燃機関とモータとを備える車両に適用される。内燃機関は、吸気を過給する過給機を有する。モータは、内燃機関と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続されたモータである。制御装置は、目標過給圧に応じて過給圧を制御するように構成されている。この過給圧の制御に際しては、過給圧の上昇を抑制する制御の実行を開始する閾値が設定され、過給圧が閾値を超えた場合に、過給圧の上昇を抑制する制御が実行される。ここで、閾値は、内燃機関の運転領域が高車速かつ低エンジン回転速度の所定の運転領域にある場合における、目標過給圧との閾値との差分が、所定の運転領域以外の運転領域にある場合における目標過給圧と閾値との差分よりも小さくなるように設定される。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。より具体的には、ターボ過給機を有する内燃機関を備えるハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の排気ガスを利用してタービンを回転し、そのタービンの回転によりコンプレッサを駆動して吸気を過給するターボ過給機を有する内燃機関が知られている。このようなターボ過給機を有する内燃機関の過給圧の制御において、目標過給圧が急激に上昇するような過渡運転時に、過給圧を急激に上昇させる制御を行うと、過給圧が目標過給圧を上回って上昇してしまいオーバーシュートが起きる場合がある。特許文献１には、過給圧のオーバーシュートを回避する制御の例として、スロットル開度が中程度の領域において、過給圧が目標過給圧より小さくなるようにウェイストゲートバルブの制御に制限値を設けることが記載されている。

特開２００２−０４７９４０号公報 特開２０１５−１０７６８５号公報

過給機付エンジンを備えるハイブリッド車両では、過給圧のオーバーシュートによるエンジントルクのオーバーシュートによって、モータが過回転状態となる虞がある。従って、モータの過回転回避のためには、過給圧をオーバーシュートさせないことが重要となる。しかし、過給圧のオーバーシュートの回避のために過給圧の急激な上昇を制限する制御を行うことは、過給圧の応答性低下させ、加速性能を低下させることとなる。従って、加速性能確保の観点からは、目標過給圧が急激に変化する場合であっても、過給圧の急激な上昇を制限する制御を無条件に実行することは、好ましいことではない。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、モータの過回転を回避しつつ車両の加速性能を向上させることができるよう改良された車両の制御装置を提供するものである。

本発明は、以上の目的を達成するため、以下のように構成される。まず、本発明の車両の制御装置は、内燃機関とモータとを備える車両に適用される。内燃機関は、吸気を過給する過給機を有する。モータは、内燃機関と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続されたモータである。制御装置は、目標過給圧に応じて過給圧を制御するように構成されている。この過給圧の制御に際しては、過給圧の上昇を抑制する制御の実行を開始する閾値が設定され、過給圧が閾値を超えた場合に、過給圧の上昇を抑制する制御が実行される。ここで、閾値は、内燃機関の運転領域が高車速かつ低エンジン回転速度の所定の運転領域にある場合における、目標過給圧との閾値との差分が、所定の運転領域以外の運転領域にある場合における目標過給圧と閾値との差分よりも小さくなるように設定される。

本発明によれば、内燃機関の運転領域が高車速かつ低エンジン回転速度の所定の運転領域に有る場合、目標過給圧と、過給圧の上昇を抑制する制御の実行を開始する閾値との差分が、比較的小さく設定される。つまり、閾値は目標過給圧により近い値に設定される。これにより、過給圧の上昇を抑制する制御は実行されにくくなる。過給圧の上昇を抑制する制御がされないことで、過給圧及びエンジントルクはオーバーシュートしやすくなる。しかしながら、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域では、仮にエンジントルクがオーバーシュートしても、モータの過回転は起こりにくい。つまり、本発明によれば、エンジントルクのオーバーシュートによってもモータの過回転が起こりにくい運転領域では、過給圧のオーバーシュートが許容されることで過給圧の早期上昇が図られており、加速性能を高めることが優先されている。

一方、上記所定の運転領域以外の運転領域は、エンジントルクのオーバーシュートによりモータが過回転を起こしやすい運転領域である。従って、この領域では、閾値を小さく設定することで、過給圧の上昇を抑制する制御が比較的早めに実行されるようにすることで、過給圧のオーバーシュートを防ぐ。即ち、モータの過回転回避が優先される。

これにより、本発明によれば、過給圧の上昇を抑制する制御の実行されやすさを、モータの過回転の虞がある運転領域と、その虞が少ない運転領域とで異なるものとすることができる。従って、モータの過回転を回避しつつ、加速性能を高く確保することができる。

本発明の実施の形態の車両の、エンジンとＭＧ１とＭＧ２との回転速度の関係を示す共線図である。 本発明の実施の形態の車両の、エンジンとＭＧ１とＭＧ２との回転速度の関係を示す共線図である。 本発明の実施の形態の制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態における制御について説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施の形態の他の例における、閾値と車速とエンジン回転速度との関係を説明するための図である。

実施の形態．
本実施の形態に係る車両は、動力源として内燃機関（以下「エンジン」とも称する）と電動機とバッテリとを有するハイブリッド車両である。また、この車両は、電動機として、第１モータジェネレータ（以下「ＭＧ１」とも称する）と第２モータジェネレータ（以下「ＭＧ２」とも称する）とを有する。エンジンとＭＧ１とＭＧ２とは、動力分配機構を介して連結されている。

エンジンは、排気タービン式の過給機を有する過給エンジンである。過給機は、コンプレッサとタービンとを有している。タービンは排気通路の途中に配置されている。コンプレッサは、吸気通路の途中に配置されており、タービンにより駆動されて吸入空気を過給する。

排気通路のタービンの近傍には、タービンの入口側と出口側とに接続され、タービンをバイパスする排気バイパス通路が設けられている。排気バイパス通路には、ウェイストゲートバルブ（以下「ＷＧＶ」）とも称する）が設置されている。ＷＧＶは、アクチュエータにより駆動され、その開閉が制御装置によって電子制御される。ＷＧＶが開くと、排気ガスの一部は、タービンを通らずにバイパス通路を通って流れる。

コンプレッサより下流側の吸気通路には、電子制御式のスロットルバルブが設置されている。スロットルバルブは、開閉により吸気通路の流路断面積を変更することで吸入空気量を調節する。スロットルバルブの駆動はアクチュエータにより行われ、スロットル開度は制御装置によって制御される。

ＭＧ１及びＭＧ２は、何れも電動モータ及び発電機として択一的に用いることができる。ＭＧ１は、エンジンに回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続されたモータである。ＭＧ１は、エンジンのクランク軸に機械的に接続され、主として、エンジンにより駆動される発電機として用いられる。ＭＧ１が発電した電力は、ＭＧ２又はバッテリに供給される。また、ＭＧ１は、バッテリの電力により駆動され、クランク軸を回転させることができる。ＭＧ２は、主として電動モータとして動作して駆動輪を駆動すると共に、車両の制動時又は減速時に回生発電を行う。

この車両には制御装置が搭載されている。制御装置には、各種のセンサが接続されている。制御装置は、これらのセンサで得られた情報に基づき、スロットルバルブ、ＷＧＶ、ＭＧ１、及び、ＭＧ２等の車両が備える様々な装置及びアクチュエータを操作することにより、車両の走行状態を制御する。制御装置は、少なくとも１つのＣＰＵ、少なくとも１つのＲＯＭ、少なくとも１つのＲＡＭを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。

なお、制御装置は、例えば、パワーマネジメントＥＣＵ、エンジンＥＣＵ、及び、ＭＧＥＣＵ等の複数のＥＣＵがネットワークを介して接続された構成であってもよい。この場合において、例えば、パワーマネジメントＥＣＵは、エンジン、ＭＧ１、及び、ＭＧ２の出力、及び、ＭＧ１、ＭＧ２による発電量の制御を行う。パワーマネジメントＥＣＵは、複数のＥＣＵや各種センサからの信号の入力を受けて、エンジン、ＭＧ１、及び、ＭＧ２それぞれによる出力要求値を算出して、エンジンＥＣＵ及びＭＧＥＣＵに出力する。また、例えば、エンジンＥＣＵは、パワーマネジメントＥＣＵからの出力要求と、各種のＥＣＵ及び各種のセンサからの信号との入力を受けて、スロットルバルブ及びＷＧＶの開度制御を含むエンジンの各アクチュエータの操作量を算出し、操作量に応じて各アクチュエータを操作する。

図１及び図２は、エンジンとＭＧ１とＭＧ２との回転速度の関係を示す共線図であり、図１は、低車速かつ高エンジン回転速度の運転領域の場合であり、図２は、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域の場合を示している。

低車速かつ高エンジン回転速度の運転領域の場合、加速前は図１の実線Ａに示されるような状態にある。この状態から、加速によって過給圧上昇してエンジントルクがオーバーシュートした場合、破線Ｂに示されるように、ＭＧ１の回転速度が上昇し、過回転閾値を超えた過回転状態となる虞がある。

一方、図２に示されるように、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域では、加速前は図の実線Ｃに示されるようにＭＧ１の回転速度は小さい状態にある。従って、加速による過給圧上昇によってエンジントルクがオーバーシュートした場合でも、破線Ｄに示されるように、ＭＧ１の回転速度が過回転閾値を超えることはない。

以上より、本実施の形態では、過給圧の上昇による過給圧及びエンジントルクのオーバーシュートによって、ＭＧ１が過回転状態となる虞が高い運転領域と、ＭＧ１が過回転状態となりにくい運転領域とで、過給圧のオーバーシュートを回避するための制御の実行開始されやすさが異なるものとなるようにする。

ここで、過給圧のオーバーシュートの回避は、過給圧が目標過給圧より手前の所定の閾値に達した段階で、過給圧の上昇を抑制する制御（以下「過給圧抑制制御」）を実行することにより行われる。本実施の形態では、過給圧抑制制御の実行開始を判断する閾値を、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域と、それ以外の運転領域とで異なるものとすることで、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域で、過給圧抑制制御が比較的実行されにくいものとする。つまり、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域における閾値と目標過給圧との差分が、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域以外の運転領域における閾値と目標過給圧との差分に比べて小さくなるように設定される。

なお、過給圧の上昇を抑制する方法は種々に知られており、そのいずれかを用いればよい。過給圧抑制制御としては、例えば、スロットル開度を閉じ側に操作する制御、あるいは、ＷＧＶを開き側に操作する制御等が挙げられる。

図３は、本発明において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するフローチャートである。図３のルーチンでは、まずステップＳ１において、アクセル踏み込み量より大きいか、あるいはエンジン要求出力が大きい状態であるか否かが判別される。つまり、過給圧がある程度急激に上昇する運転状態であるか否かが判別される。

ステップＳ１において、アクセル踏み込み量が大きい、あるいは、エンジン要求出力が大きい状態であると判別された場合、次に、ステップＳ２に進み、現在の運転領域が高車速かつ低エンジン回転速度の領域であるか否かが判別される。この運転領域は、過給圧がオーバーシュートしてもＭＧ１が過回転を起こしにくい領域に設定される。具体的な、高車速であるか、及び、低エンジン回転速度であるかの判断の基準値は、予め実験等により定め、制御装置に記憶しておく。

ステップＳ２において、高車速かつ低エンジン回転速度であると判別された場合、次に、ステップＳ３に進み、過給圧抑制制御の実行開始を判断する閾値は、目標過給圧に近い閾値、即ち、過給圧のオーバーシュートを許容する比較的大きな値に設定される。

一方、ステップＳ１において、アクセル踏み込み量が所定量以下かつエンジン要求出力が所定出力以下であると判別された場合、あるいは、ステップＳ２において、現在の運転領域が高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域ではないと判別された場合、次に、ステップＳ４に進み、過給圧抑制制御の実行開始を判断する閾値は、目標過給圧との差分の大きい閾値、即ち、過給圧のオーバーシュートを回避する比較的小さな値に設定される。

次に、ステップＳ５において、車両のトルクが目標トルクに到達したか否かが判別される。ステップＳ５において目標トルクに到達していないと判別された場合、処理は、再びステップＳ１に戻される。一方、ステップＳ５において目標トルクに到達したと判別された場合には、今回の処理は終了する。

図４は、本実施の形態の制御について説明するためのタイミングチャートである。図４には、上から順に、過給圧、過給圧上昇抑制の要求、エンジン回転速度、エンジントルク、エンジン出力の変化の波形が示されている。また、各波形のうち、実線で示したものは、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域の場合の波形であり、破線で示したものは、それ以外の運転領域の場合の波形である。

図４に示されるように、過給圧が急激に上昇した場合において、過給圧抑制制御を実行するか否かの閾値は、運転領域によって異なるものとされており、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域では、目標過給圧に近い値に設定され、それ以外の領域では、閾値と目標過給圧との差分が大きくなっている。

従って、高車速かつ低エンジン回転速度以外の運転領域では、より早い段階ｔ１において、過給圧が閾値に達し、過給圧上昇制限要求がＯＮ状態となり、過給圧抑制制御が実行される。これにより、過給圧の上昇は緩やかとなり、過給圧は目標過給圧を超えることなく、緩やかに目標過給圧に到達する。その結果、エンジン回転速度も緩やかに上昇する。エンジントルク及びエンジン出力もオーバーシュートすることなく緩やかに上昇している。このように高車速かつ低エンジン回転速度以外の運転領域では、エンジントルクのオーバーシュートが抑制されることで、ＭＧ１の過回転が防止される。

一方、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域では、過給圧抑制制御の実行開始の閾値が目標過給圧に近い値に設定されている。高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域である場合にも、過給圧が閾値に達した段階（ｔ２）では過給圧上昇抑制要求がＯＮとされ、過給圧抑制制御が実行される。しかしながら、閾値と目標過給圧が近い値に設定されているために、過給圧抑制制御の実行開始は遅れ過給圧は目標過給圧を超えて上昇し、オーバーシュートを起こしている。

これにより、高車速かつ低エンジン回転速度以外の運転領域の場合に比べて、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域では、より早期にエンジン回転速度、エンジントルク及びエンジン出力を上昇させることが可能となっている。従って、高い加速要求に対しても、高い応答性を確保することができる。なお、上述したとおり、この高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域では、過給圧及びエンジントルクがオーバーシュートしても、ＭＧ１は過回転を起こすことはない。

以上説明したように、本実施の形態の制御によれば、過給圧の急激な上昇によるオーバーシュートにより、ＭＧ１が過回転を起こすような場合には、過回転の回避を優先することができる。また、過給圧のオーバーシュートによってもＭＧ１が過回転を起こさないような場合には、過給圧のオーバーシュートをある程度許容することで、加速性能を確保することができ、ＭＧ１の過回転回避と加速性能の確保を両立させることができる。

なお、本実施の形態では、過給圧上昇抑制の制御の実行開始を判断するための閾値を、高車速かつ低エンジン回転速度の運転領域では、目標過給圧に近い大きな値とし、それ以外の領域では、目標過給圧との差分が大きい、小さな値とする場合について説明した。

しかし、閾値は、これら２つに分けるものに限られない。例えば、図５に示されるように、閾値を、車速及びエンジン回転速度に応じて異なる値としてもよい。この場合、閾値は、車速が速くなるほど、あるいはエンジン回転速度が低くなるほど、目標過給圧との差分が小さくなるように設定される。また、閾値は、車速及びエンジン回転速度を軸とするマップ等により定め、複数の段階的に変化する値として設定してもよい。また、閾値は、車速及びエンジン回転速度に応じて演算式に基づき算出されるような無段階の連続的な値としてもよい。これにより、より確実に、ＭＧ１の過回転を回避しつつ、加速性能を確保することができる。

なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

Claims (1)

1. 吸気を過給する過給機を有する内燃機関と、
   前記内燃機関に、回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続されたモータと、
   を備える車両に適用される制御装置であって、
   目標過給圧に応じて過給圧を制御すると共に、
   前記過給圧の上昇を抑制する制御の実行を開始する閾値を設定して、
   前記過給圧が前記閾値を超えた場合に、前記過給圧の上昇を抑制する制御を実行するように構成され、
   前記閾値は、前記内燃機関の運転領域が高車速かつ低エンジン回転速度の所定の運転領域にある場合における前記目標過給圧との前記閾値との差分が、前記所定の運転領域以外の運転領域にある場合における前記目標過給圧と前記閾値との差分よりも小さくなるように設定される、
   ことを特徴とする車両の制御装置。

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