JP2020157881A - ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】過給圧の応答遅れに起因する加速のもたつきの発生を抑制する。【解決手段】HV−ECUは、要求システムパワーを算出するステップ(S100)と、エンジン作動要求がある場合(S102にてYES)、要求エンジンパワーを算出するステップ(S104)と、予め定められた動作線上に動作点を設定するステップ(S106)と、スポーツ走行状態であって(S108にてYES)、かつ、前回の動作点が過給域内であると(S110にてYES)、エンジン回転速度の低下量の大きさの上限値を第1の値に設定するステップ(S112)と、スポーツ走行状態でなかったり(S108にてNO)、前回の動作点が過給域内でなかったりすると(S110にてNO)、当該上限値を第2の値に設定するステップ(S114)と、動作点を補正するステップ(S116)と、エンジン運転状態指令、第1MGトルク指令および第2MGトルク指令を出力するステップ(S118,S120,S120)とを含む、処理を実行する。【選択図】図4

Description

本開示は、過給機を備えたエンジンと電動機とを駆動源として搭載したハイブリッド車両の制御に関する。
従来より、電動機およびエンジンを駆動源として搭載し、エンジンの動力によって車両に搭載される蓄電装置が充電されたり、エンジンの動力によって車両を走行させたりするハイブリッド車両が公知である。このようなハイブリッド車両に搭載されるエンジンとしては、ターボチャージャなどの過給機を備えたものがある。
たとえば、特開2015−58924号公報(特許文献1)には、ターボチャージャを備えたエンジンと電動機とを搭載したハイブリッド車両が開示される。
特開2015−58924号公報
上述したハイブリッド車両においては、エンジンの動力を用いた車両の走行中にアクセルオフ操作が行なわれると、燃費向上の観点からユーザの操作に合わせてエンジンに要求されるパワーを低下させたり、エンジンを停止させたりする。しかしながら、アクセルオフ操作後に短期間で再度アクセルオン操作が行なわれると、過給圧の応答遅れによる加速のもたつきが発生する場合がある。特にハイブリッド車両においては、アクセルオフ操作によって上述したようにエンジンを停止させる場合もあるため、アクセルオフ操作後に短期間のアクセルオン操作が行なわれると加速のもたつきがより顕著に発生する場合がある。その結果、車両のドライバビリティが悪化する場合がある。
本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、過給圧の応答遅れに起因する加速のもたつきの発生を抑制するハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法を提供することである。
本開示のある局面に係るハイブリッド車両は、過給機を有するエンジンと、エンジンの動力を用いて発電可能なモータジェネレータと、エンジンから出力される動力をモータジェネレータに伝達される動力と駆動輪に伝達される動力とに分割する動力分割装置と、エンジンに要求される要求エンジンパワーを出力する動作点を設定し、設定された動作点になるようにエンジンとモータジェネレータとを制御する制御装置とを備える。制御装置は、過給機による過給域において要求エンジンパワーが低下する場合には、非過給域において要求エンジンパワーが低下する場合よりも、動作点の所定時間当たりの変化量の大きさの上限値を小さくする。
このようにすると、たとえば、過給域において、アクセルオフ操作が行なわれた後に短期間でアクセルオン操作が行なわれる場合でも非過給域である場合よりも動作点の変化が遅くなるため、過給圧を維持することができるとともにエンジンが速やかに停止することを抑制できる。そのため、過給圧の応答遅れに起因する加速のもたつきが発生することを抑制することができる。その結果、車両のドライバビリティの悪化を抑制することができる。
ある実施の形態において、制御装置は、過給域において要求エンジンパワーが低下する場合には、非過給域において要求エンジンパワーが低下する場合よりも所定時間当たりのエンジン回転速度の低下量の大きさの上限値を小さくする。
このようにすると、たとえば、アクセル操作が行なわれた後に短期間でアクセルオン操作が行なわれる場合でもエンジン回転速度の変化が遅くなるので過給圧を維持することができる。そのため、過給圧の応答遅れに起因する加速のもたつきが発生することを抑制することができる。
さらにある実施の形態において、制御装置は、車両がスポーツ走行状態である場合に、過給域において要求エンジンパワーが低下するときには、非過給域において要求エンジンパワーが低下するときよりも、動作点の所定時間当たりの変化量の大きさの上限値を小さくする。
このようにすると、ユーザにとって燃費の向上が重視されないスポーツ走行状態である場合において、アクセルオフ操作が行なわれた後に短期間でアクセルオン操作が行なわれるときに、過給圧の応答遅れに起因する加速のもたつきが発生することを抑制することができる。そのため、スポーツ走行状態における車両のドライバビリティの悪化を抑制することができる。
本開示の他の局面に係るハイブリッド車両の制御方法は、過給機を有するエンジンと、エンジンの動力を用いて発電可能なモータジェネレータと、エンジンから出力される動力をモータジェネレータに伝達される動力と駆動輪に伝達される動力とに分割する動力分割装置とを備えたハイブリッド車両の制御方法である。エンジンに要求される要求エンジンパワーを出力する動作点を設定し、設定された動作点になるようにエンジンとモータジェネレータとを制御するステップと、過給機による過給域において要求エンジンパワーが低下する場合には、非過給域において要求エンジンパワーが低下する場合よりも、動作点の所定時間当たりの変化量の大きさの上限値を小さくするステップとを含む。
本開示によると、過給圧の応答遅れに起因する加速のもたつきの発生を抑制するハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法を提供することができる。
ハイブリッド車両の駆動システムの構成の一例を示す図である。 ターボチャージャを有するエンジンの構成の一例を示す図である。 制御部の構成の一例を示すブロック図である。 HV−ECUで実行される処理の一例を示すフローチャートである。 HV−ECUの動作の一例を説明するための図である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
<ハイブリッド車両の駆動システムについて>
図1は、ハイブリッド車両(以下、単に車両と記載する)10の駆動システムの構成の一例を示す図である。図1に示すように車両10は、制御部11と、走行用の動力源となる、エンジン13と、第1モータジェネレータ(以下、第1MGと記載する)14と、第2モータジェネレータ(以下、第2MGと記載する)15とを駆動システムとして備えている。エンジン13は、ターボチャージャ47を含む。第1MG14および第2MG15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機能とを備える。第1MG14および第2MG15としては、交流回転電機が用いられる。交流回転電機は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機を含む。
第1MG14および第2MG15は、いずれもPCU(Power Control Unit)81を介してバッテリ18に電気的に接続されている。PCU81は、第1MG14と電力を授受する第1インバータ16と、第2MG15と電力を授受する第2インバータ17と、バッテリ18と、第1インバータ16および第2インバータ17との間で電力を授受するコンバータ83とを含む。
コンバータ83は、たとえば、バッテリ18の電力を昇圧して第1インバータ16または第2インバータ17に供給可能に構成される。あるいは、コンバータ83は、第1インバータ16または第2インバータ17から供給される電力を降圧してバッテリ18に供給可能に構成される。
第1インバータ16は、コンバータ83からの直流電力を交流電力に変換して第1MG14に供給可能に構成される。あるいは、第1インバータ16は、第1MG14からの交流電力を直流電力に変換してコンバータ83に供給可能に構成される。
第2インバータ17は、コンバータ83からの直流電力を交流電力に変換して第2MG15に供給可能に構成される。あるいは、第2インバータ17は、第2MG15からの交流電力を直流電力に変換してコンバータ83に供給可能に構成される。
すなわち、PCU81は、第1MG14あるいは第2MG15において発電された電力を用いてバッテリ18を充電したり、バッテリ18の電力を用いて第1MG14あるいは第2MG15を駆動したりする。
バッテリ18は、たとえば、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池等を含む。リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池であり、電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池のほか、固体の電解質を用いたいわゆる全固体電池も含み得る。なお、バッテリ18は、少なくとも再充電可能に構成された蓄電装置であればよく、たとえば、二次電池に代えて電気二重層キャパシタ等を用いてもよい。
エンジン13および第1MG14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1MG14と出力ギヤ21とに分割して伝達するものであり、本開示の実施形態における動力分割装置の一例である。遊星歯車機構20は、シングルピニオン型の遊星歯車機構を有し、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アCとを有する。出力軸22は、キャリアCに連結されている。第1MG14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キャリアC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が連結されるサンギヤS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1MG14側と出力ギヤ21側とに分割する。第1MG14は、エンジン回転速度に応じたトルクを出力するように制御される。
カウンタシャフト25は、軸線Cntと平行に配置されている。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2MG15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2MG15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。駆動輪24に駆動トルクが伝達されることにより、車両10に駆動力が発生する。
出力軸22と同軸には、機械式のオイルポンプ(以下、MOP(Mechanical Oil Pomp)と記載する)36が設けられている。MOP36は、たとえば、遊星歯車機構20、第1MG14、第2MG15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、車両10は、電動オイルポンプ(以下、EOP(Electric Oil Pomp)と記載する)38をさらに備える。EOP38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、MOP36と同じまたは同様に、遊星歯車機構20、第1MG14、第2MG15およびデファレンシャルギヤ28に潤滑油を送る。
<エンジンの構成について>
図2は、ターボチャージャ47を有するエンジン13の構成の一例を示す図である。エンジン13は、たとえば、直列4気筒型の火花点火型の内燃機関である。図2に示すようにエンジン13は、たとえば、4つの気筒40a,40b,40c,40dが一方向に並べられて形成されるエンジン本体40を含む。
気筒40a,40b,40c,40dには、エンジン本体40に形成される吸気ポートの一方端および排気ポートの一方端がそれぞれ接続されている。吸気ポートの一方端は、気筒40a,40b,40c,40dの各々に2つずつ設けられた吸気バルブ43にて開閉され、また排気ポートの一方端は、気筒40a,40b,40c,40dの各々に2つずつ設けられた排気バルブ44にて開閉される。気筒40a,40b,40c,40dの各々の吸気ポートの他方端は、インテークマニホールド46に接続されている。気筒40a,40b,40c,40dの各々の排気ポートの他方端は、エキゾーストマニホールド52に接続されている。
本実施の形態においてエンジン13は、たとえば、直噴エンジンであって、各気筒の頂部に設けられる燃料噴射装置(図示せず)によって燃料が気筒40a,40b,40c,40dの各々の内部に噴射される。気筒40a,40b,40c,40d内における燃料と吸気との混合気は、気筒40a,40b,40c,40dの各々に設けられた点火プラグ45にて着火される。
なお、図2においては、気筒40aに設けられた吸気バルブ43、排気バルブ44および点火プラグ45を示しており、他の気筒40b,40c,40dに設けられた吸気バルブ43、排気バルブ44および点火プラグ45については省略している。
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、コンプレッサ48と、タービン53とを含む。
インテークマニホールド46には、吸気通路41の一方端が接続されている。吸気通路41の他方端は吸気口に接続されている。吸気通路41の所定の位置には、コンプレッサ48が設けられている。吸気通路41の他方端(吸気口)とコンプレッサ48との間には、吸気通路41内を流れる空気の流量に応じた信号を制御部11に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。インタークーラ51と吸気通路41の一方端との間には、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。
エキゾーストマニホールド52には、排気通路42の一方端が接続されている。排気通路42の他方端はマフラー(図示せず)に接続されている。排気通路42の所定の位置には、タービン53が設けられている。タービン53が排気によって作動することによってタービン53と連動してコンプレッサ48が作動する。コンプレッサ48の作動によって吸気口から吸入された吸気が加圧される。
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バイパス通路54と、バイパス通路54に設けられ、バイパス通路54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とが設けられている。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、排気通路42の所定の位置に設けられるスタートアップコンバータ56および後処理装置57により浄化されてから大気に放出される。後処理装置57は、たとえば、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、スタートアップコンバータ56と後処理装置57との間の排気通路42の部分と、コンプレッサ48とエアフローメータ50との間の吸気通路41の部分との間を接続している。
<制御部の構成について>
図3は、制御部11の構成の一例を示すブロック図である。図3に示すように、制御部11は、HV(Hybrid Vehicle)−ECU(Electronic Control Unit)62と、MG−ECU63と、エンジンECU64とを備える。
HV−ECU62は、エンジン13、第1MG14および第2MG15を協調制御するための制御装置である。MG−ECU63は、PCU81の動作を制御するための制御装置である。エンジンECU64は、エンジン13の動作を制御するための制御装置である。
HV−ECU62、MG−ECU63およびエンジンECU64は、いずれも接続された各種センサや他のECUとの信号の授受をする入出力装置、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(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを含む)、制御プログラムを実行する中央処理装置(CPU(Central Processing Unit))、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。
HV−ECU62には、車速センサ66と、アクセル開度センサ67と、第1MG回転速度センサ68と、第2MG回転速度センサ69と、エンジン回転速度センサ70と、タービン回転速度センサ71と、過給圧センサ72と、バッテリ監視ユニット73と、第1MG温度センサ74と、第2MG温度センサ75と、第1INV温度センサ76と、第2INV温度センサ77と、触媒温度センサ78と、タービン温度センサ79と、スポーツモード選択スイッチ90と、ブレーキペダルストロークセンサ91と、操舵角センサ92と、Gセンサ93と、エアフローメータ50とがそれぞれ接続されている。
車速センサ66は、車両10の速度(車速)を検出する。アクセル開度センサ67は、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出する。第1MG回転速度センサ68は、第1MG14の回転速度を検出する。第2MG回転速度センサ69は、第2MG15の回転速度を検出する。エンジン回転速度センサ70は、エンジン13の出力軸22の回転速度(エンジン回転速度)を検出する。タービン回転速度センサ71は、ターボチャージャ47のタービン53の回転速度を検出する。過給圧センサ72は、エンジン13の過給圧を検出する。第1MG温度センサ74は、第1MG14の内部温度、たとえば、コイルや磁石に関連する温度を検出する。第2MG温度センサ75は、第2MG15の内部温度、たとえば、コイルや磁石に関連する温度を検出する。第1INV温度センサ76は、第1インバータ16の温度、たとえば、スイッチング素子に関連する温度を検出する。第2INV温度センサ77は、第2インバータ17の温度、たとえば、スイッチング素子に関連する温度を検出する。触媒温度センサ78は、後処理装置57の温度を検出する。タービン温度センサ79は、タービン53の温度を検出する。ブレーキペダルストロークセンサ91は、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。操舵角センサ92は、操舵角(すなわち、ステアリングホイールの回転角)を検出する。Gセンサは、車両10の所定方向(たとえば、前後方向、左右方向あるいは上下方向)の加速度を検出する。各種センサは、検出結果を示す信号をHV−ECU62に出力する。
スポーツモード選択スイッチ90は、アクセル操作に対する応答性に関する制御モードの一つとしてスポーツモードを選択するための操作装置である。スポーツモードは、たとえば、アクセル開度に対する要求駆動力がスポーツモードの非選択時の同じアクセル開度に対する要求駆動力よりも高くなるようにするモードであってもよいし、あるいは、後述する予め定められた動作線がスポーツモードの非選択時の動作線よりも同じエンジン回転速度に対するエンジントルクが高くなる動作線を選択するモードであってもよい。なお、スポーツモードは、たとえば、後述するEV走行モードである場合でも、HV走行モードである場合でも選択される場合がある。ユーザによりスポーツモード選択スイッチ90に対して操作が行なわれると、ユーザにより操作されたことを示す信号がスポーツモード選択スイッチ90からHV−ECU62に出力される。HV−ECU62は、スポーツモード選択スイッチ90から操作されたことを示す信号を受信すると、上述のように要求駆動力を非選択時よりも高くしたり、動作線を非選択時よりもエンジントルクが高くなる動作線を選択する。HV−ECU62は、スポーツモードが選択されると、スポーツモードが選択されたことを示すフラグ(選択フラグ)をオン状態にしてもよい。
バッテリ監視ユニット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)を取得し、取得したSOCを示す信号をHV−ECU62に出力する。
バッテリ監視ユニット73は、たとえば、バッテリ18の電流、電圧および温度を検出するセンサを含む。バッテリ監視ユニット73は、検出されたバッテリ18の電流、電圧および温度を用いてSOCを算出することによってSOCを取得する。
なお、SOCの算出方法としては、たとえば、電流値積算(クーロンカウント)による手法、または、開放電圧(OCV:Open Circuit Voltage)の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。
<車両の走行制御について>
以上のような構成を有する車両10は、エンジン13および第2MG15を動力源としたハイブリッド(HV)走行モードやエンジン13を停止状態にするとともに第2MG15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、HV−ECU62により実行される。HV−ECU62は、設定または切り替えられた走行モードに基づいてエンジン13、第1MG14および第2MG15を制御する。
EV走行モードは、たとえば、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2MG15が駆動力を出力する走行モードである。
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の駆動トルクと第2MG15の駆動トルクとを合算したトルクを出力する走行モードである。
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1MG14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、エンジントルクを駆動輪24に作用させるために、エンジントルクに対する反力トルクを第1MG14に出力させるように制御する。この場合には、第1MG14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。
以下、車両10の運転時におけるエンジン13、第1MG14および第2MG15の協調制御について説明する。
HV−ECU62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などに基づいて要求駆動力を算出する。HV−ECU62は、算出された要求駆動力と車速などに基づいて車両10の要求走行パワーを算出する。HV−ECU62は、要求走行パワーにバッテリ18の充放電要求パワーを加算した値を要求システムパワーとして算出する。なお、バッテリ18の充放電要求パワーは、たとえば、バッテリ18のSOCおよび予め定められた制御中心との差に応じて設定される。
HV−ECU62は、算出された要求システムパワーに応じてエンジン13の作動が要求されるか否かを判定する。HV−ECU62は、たとえば、要求システムパワーがしきい値を超える場合にはエンジン13の作動が要求されると判定する。HV−ECU62は、エンジン13の作動が要求される場合には、HV走行モードを走行モードとして設定する。HV−ECU62は、エンジン13の作動が要求されない場合には、EV走行モードを走行モードとして設定する。
HV−ECU62は、エンジン13の作動が要求される場合には(すなわち、HV走行モードが設定される場合には)、エンジン13に対する要求パワー(以下、要求エンジンパワーと記載する)を算出する。HV−ECU62は、たとえば、要求システムパワーを要求エンジンパワーとして算出する。なお、HV−ECU62は、たとえば、要求システムパワーが要求エンジンパワーの上限値を超える場合には、要求エンジンパワーの上限値を要求エンジンパワーとして算出する。HV−ECU62は、算出された要求エンジンパワーをエンジン運転状態指令としてエンジンECU64に出力する。
エンジンECU64は、HV−ECU62から入力されたエンジン運転状態指令に基づく制御信号C2を送信して、吸気絞り弁49、点火プラグ45、ウェイストゲートバルブ55およびEGR弁60など、エンジン13の各部に対して各種の制御を行う。
また、HV−ECU62は、算出された要求エンジンパワーを用いてエンジン回転速度とエンジントルクとによって規定される座標系におけるエンジン13の動作点を設定する。HV−ECU62は、たとえば、当該座標系において要求エンジンパワーと等出力の等パワー線と、予め定められた動作線との交点をエンジン13の動作点として設定する。
予め定められた動作線は、当該座標系における、エンジン回転速度の変化に対するエンジントルクの変化軌跡を示し、たとえば、燃費効率のよいエンジントルクの変化軌跡が実験等によって適合されて設定される。
HV−ECU62は、設定された動作点に対応するエンジン回転速度を目標エンジン回転速度として設定する。
HV−ECU62は、目標エンジン回転速度が設定されると、現在のエンジン回転速度を目標エンジン回転速度にするための第1MG14のトルク指令値を設定する。HV−ECU62は、たとえば、現在のエンジン回転速度と目標エンジン回転速度との差分に基づくフィードバック制御によって第1MG14のトルク指令値を設定する。
HV−ECU62は、設定された第1MG14のトルク指令値からエンジントルクの駆動輪24への伝達分を算出し、要求駆動力を満足するように第2MG15のトルク指令値を設定する。HV−ECU62は、設定された第1MG14および第2MG15のトルク指令値をそれぞれ第1MGトルク指令および第2MGトルク指令としてMG−ECU63に出力する。
MG−ECU63は、HV−ECU62から入力された第1MGトルク指令および第2MGトルク指令に基づき、第1MG14および第2MG15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制御信号C1をPCU81に出力する。
HV−ECU62は、さらに、走行モードを含む運転状態に基づく制御信号C3をEOP38に送信してEOP38の駆動を制御する。
HV−ECU62は、たとえば、設定された動作点が過給域である場合に過給圧上昇を要求する。本実施の形態において、過給域と非過給域(自然吸気域)との境界は、エンジントルクのしきい値によって規定されるものとしてもよいし、あるいは、エンジントルクとエンジン回転速度とによって規定されるものとしてもよい。たとえば、過給域と非過給域との境界がエンジントルクのしきい値によって規定される場合、HV−ECU62は、設定された動作点に対応するエンジントルクがしきい値を超える場合に過給圧上昇を要求してもよい。また、過給域と非過給域との境界がエンジントルクとエンジン回転速度とによって規定される場合、HV−ECU62は、設定された動作点に対応するエンジン回転速度とエンジントルクとが過給域内に対応する値である場合に過給圧上昇を要求してもよい。
なお、図3では、HV−ECU62、MG−ECU63およびエンジンECU64を分けた構成を一例として説明しているが、これらを集約した1つのECUによって構成されてもよい。
<アクセル操作と車両の走行制御との関連について>
以上のように構成されるターボチャージャ47を有する車両10においては、たとえば、HV走行モードの選択中においてアクセルオフ操作が行なわれると、燃費向上の観点からユーザの操作に合わせてエンジン13に要求されるパワーを低下させたり、エンジン13を停止させたりする。しかしながら、アクセルオフ操作後に短期間で再度アクセルオン操作が行なわれると、過給圧の応答遅れによる加速のもたつきが発生する場合がある。特にハイブリッド車両においては、アクセルオフ操作によって上述したようにエンジン13が停止する場合もあるため、アクセルオフ操作後に短期間のアクセルオン操作が行なわれると加速のもたつきがより顕著に発生する場合がある。その結果、車両10のドライバビリティが悪化する場合がある。
そこで、本実施の形態においては、HV−ECU62は、ターボチャージャ47による過給域においてエンジン13に要求される要求エンジンパワーが低下する場合には、非過給域において要求エンジンパワーが低下する場合よりも、動作点の所定時間当たりの変化量の大きさの上限値を小さくするものとする。
このようにすると、たとえば、過給域において、アクセルオフ操作が行なわれた後に短期間でアクセルオン操作が行なわれる場合でも非過給域である場合よりも動作点の変化が遅くなるため、過給圧を維持することができるとともにエンジン13が速やかに停止することを抑制できる。そのため、過給圧の応答遅れに起因する加速のもたつきが発生することを抑制することができる。その結果、車両10のドライバビリティの悪化を抑制することができる。
<HV−ECU62で実行される処理について>
以下、図4を参照して、HV−ECU62で実行される処理について説明する。図4は、HV−ECU62で実行される処理の一例を示すフローチャートである。
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、HV−ECU62は、要求システムパワーを算出する。
S102にて、HV−ECU62は、エンジン13の作動要求があるか否かを判定する。エンジン13の作動要求があると判定される場合(S102にてYES)、処理はS104に移される。
S104にて、HV−ECU62は、要求エンジンパワーを算出する。HV−ECU62は、たとえば、上述の要求システムパワーを要求エンジンパワーとして算出する。
なお、要求システムパワーの算出方法、エンジン13の作動要求の判定方法および要求エンジンパワーの算出方法については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
S106にて、HV−ECU62は、予め定められた動作線上に動作点を設定する。すなわち、HV−ECU62は、要求エンジンパワーの等パワー線と予め定められた動作線との交点を動作点として設定する。等パワー線および予め定められた動作線についてはいずれも上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。
S108にて、HV−ECU62は、スポーツ走行状態であるか否かを判定する。HV−ECU62は、たとえば、スポーツ走行モードが選択されている場合に、車両10がスポーツ走行状態であると判定する。HV−ECU62は、たとえば、選択フラグがオン状態である場合に、スポーツ走行状態であると判定してもよい。スポーツ走行状態であると判定される場合(S108にてYES)、処理はS110に移される。
S110にて、HV−ECU62は、前回の動作点が過給域内であるか否かを判定する。なお、HV−ECU62は、たとえば、過給域と非過給域との境界がエンジントルクのしきい値によって規定される場合には、前回の動作点に対応するエンジントルクが当該しきい値よりも大きい場合に前回の動作点が過給域内であると判定してもよいし、あるいは、過給域と非過給域との境界がエンジントルクとエンジン回転数とによって規定される場合には、前回の動作点がエンジントルクとエンジン回転数とによって規定される境界よりも過給域側である場合に前回の動作点が過給域内であると判定してもよい。前回の動作点が過給域内であると判定される場合(S110にてYES)、処理はS112に移される。
S112にて、HV−ECU62は、エンジン回転速度の低下量の大きさの上限値として第1の値を設定する。第1の値は、たとえば、予め定められた値であって、スポーツ走行状態である場合に対応するエンジン回転速度の低下量の大きさの上限値である。第1の値は、後述するスポーツ走行状態でない場合に対応するエンジン回転速度の低下量の大きさの上限値である第2の値よりも小さい値である。すなわち、第1の値は、第2の値が設定される場合よりもエンジン回転速度の低下が遅くなるように設定される。
なお、スポーツ走行状態でないと判定される場合や(S108にてNO)、動作点の変化が過給域内の変化でないと判定される場合(S110にてNO)、処理はS114に移される。
S114にて、HV−ECU62は、エンジン回転速度の低下量の大きさの上限値として第2の値を設定する。第2の値は、たとえば、予め定められた値であって、上述したとおりスポーツ走行状態でない場合に対応するエンジン回転速度の低下量の大きさの上限値である。第2の値は、第1の値よりも大きい値であればよく、特に限定されるものではない。
S116にて、HV−ECU62は、設定された上限値を用いてS106にて設定された動作点を補正する。HV−ECU62は、たとえば、前回の動作点から今回の動作点に変化する場合において、エンジン回転速度の低下量の大きさが上限値を超える場合には、予め定められた動作線上であって、かつ、前回の動作点からエンジン回転速度の低下量の大きさの上限値分だけ低下させた位置を補正後の動作点として設定する。なお、HV−ECU62は、前回の動作点から今回の動作点に変化する場合において、エンジン回転速度の低下量の大きさが上限値以下である場合には、今回の動作点を補正後の動作点として設定する。
S118にて、HV−ECU62は、エンジン運転状態指令を出力する。すなわち、HV−ECU62は、補正後の動作点に対応するエンジンパワーを要求エンジンパワーとしてエンジン運転状態指令を生成し、エンジンECU64に出力する。なお、エンジン13の作動要求がないと判定される場合(S102にてNO)、処理はS120に移される。
S120にて、HV−ECU62は、第1MGトルク指令を出力する。具体的には、HV−ECU62は、補正後の動作点に対応するエンジン回転速度を目標エンジン回転速度として設定する。HV−ECU62は、現在のエンジン回転速度を設定された目標エンジン回転速度にするための第1MG14のトルク指令値を設定する。HV−ECU62は、設定された第1MG14のトルク指令値を第1MGトルク指令としてMG−ECU63に出力する。
S122にて、HV−ECU62は、第2MGトルク指令を出力する。具体的には、第1MG14からのトルク指令値と遊星歯車機構20の各回転要素のギヤ比とからエンジントルクの駆動輪24への伝達分を算出し、要求駆動力を満足するように第2MG15のトルク指令値を設定する。HV−ECU62は、設定された第2MG15のトルク指令値を第2MGトルク指令としてMG−ECU63に出力する。
なお、HV−ECU62は、エンジン13の作動要求がない場合には、第2MG15のみによって要求駆動力が発生するように第2MG15のトルク指令値を設定する。
<HV−ECU62の動作の一例について>
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係るHV−ECU62の動作について図5を参照しつつ説明する。図5は、HV−ECU62の動作の一例を説明するための図である。図5の縦軸は、エンジントルクを示す。図5の横軸は、エンジン回転速度を示す。図5のLN1(実線)は、スポーツ走行モードに対応した予め定められた動作線を示す。図5のLN2(破線)は、要求エンジンパワー(一例)の等パワー線を示す。なお、過給域と非過給域との境界は、エンジントルクのしきい値Taによって規定されるものとする。また、スポーツ走行モードが選択されている場合(すなわち、選択フラグがオン状態である場合)を想定する。
たとえば、前回の動作点が点Bであるものとする。点Bにおいて、エンジン回転速度は、Ne(4)であり、エンジントルクは、Te(4)である。
たとえば、アクセルオフ操作が行なわれると、アクセル開度に応じた要求システムパワーが算出され(S100)、算出された要求システムパワーがしきい値を超えることによってエンジン13の作動要求があると判定される場合に(S102にてYES)、要求エンジンパワーが算出されるとともに(S104)、予め定められた動作線上に動作点が設定される(S106)。このとき、要求エンジンパワーの等パワー線(図5のLN2)と予め定められた動作線(図5のLN1)との交点Aが動作点として設定される。なお、交点Aにおいて、エンジン回転速度は、Ne(2)であり、エンジントルクは、Te(2)である。
選択フラグがオン状態であることからスポーツ走行状態であると判定されるとともに(S108にてYES)、前回の動作点(点B)が過給域内であると判定されるため(S110にてYES)、エンジン回転速度の低下量の大きさの上限値として第1の値が設定される(S112)。なお、第1の値は、Ne(4)からNe(3)までの大きさと同じ大きさであるものとする。
前回の動作点(点B)から今回の動作点(点A)に変化する場合において、エンジン回転速度がNe(4)からNe(2)まで低下することとなる。この低下量の大きさが上限値(第1の値)を超えるため、前回の動作点(点B)からエンジン回転速度の低下量の大きさの上限値分だけ低下させたエンジン回転速度となる予め定められた動作線上の点Cが補正後の動作点として設定される(S116)。点Cにおいて、エンジン回転速度は、Ne(3)であり、エンジントルクは、Ne(3)である。
点Cを動作点とした場合に対応するエンジンパワーを要求エンジンパワーとしてエンジン運転状態指令がエンジンECU64に出力される(S118)。
そして、点Cを動作点とした場合に対応する第1MGトルク指令がMG−ECU63に出力されるとともに(S120)、第2MGトルク指令がMG−ECU63に出力される(S122)。その結果、エンジントルクの低下が抑制されるとともに、動作点が過給域内に維持されるため、ターボチャージャ47の過給状態が維持される。
一方、前回の動作点が非過給域内の点Dであるものとする。点Dにおいて、エンジン回転速度は、Ne(1)であり、エンジントルクは、Te(1)である。
たとえば、アクセルオフ操作が行なわれると、アクセル開度に応じた要求システムパワーが算出され(S100)、算出された要求システムパワーがしきい値を超えることによってエンジン13の作動要求があると判定される場合に(S102にてYES)、要求パワーが算出されるとともに(S104)、予め定められた動作線上に動作点が設定される(S106)。このとき、点Eが動作点として設定されるものとする。なお、点Eにおいて、エンジン回転速度は、Ne(0)であり、エンジントルクは、Te(0)である。
選択フラグがオン状態であることからスポーツ走行状態であると判定されるが(S108にてYES)、前回の動作点(点D)が過給域内でないと判定されるため(S110にてNO)、エンジン回転速度の低下量の大きさの上限値として第2の値が設定される(S114)。なお、第2の値は、第1の値よりも大きく、かつ、Ne(4)からNe(2)までの大きさよりも大きいものとする。
前回の動作点(点D)から今回の動作点(点E)に変化する場合において、エンジン回転速度がNe(1)からNe(0)まで低下することとなる。なお、低下量の大きさとしては、Ne(4)からNe(2)までの低下量の大きさと同じ大きさであるものとする。この低下量の大きさが上限値(第2の値)以下であるため、点Eが補正後の動作点として設定される(S116)。
点Eを動作点とした場合に対応するエンジンパワーを要求エンジンパワーとしてエンジン運転状態指令がエンジンECU64に出力される(S118)。
そして、点Eを動作点とした場合に対応する第1MGトルク指令がMG−ECU63に出力されるとともに(S120)、第2MGトルク指令がMG−ECU63に出力される(S122)。
<作用効果について>
以上のようにして、本実施の形態に係るハイブリッド車両によると、たとえば、ユーザにとって燃費の向上が重視されないスポーツ走行モードの選択中に、過給域において、アクセルオフ操作が行なわれた後に短期間でアクセルオン操作が行なわれる場合でも非過給域である場合よりも動作点の変化(具体的には、エンジン回転速度の低下)が遅くなるため、過給圧を維持することができるとともにエンジン13が速やかに停止することを抑制できる。そのため、過給圧の応答遅れに起因する加速のもたつきが発生することを抑制することができる。その結果、車両10のドライバビリティの悪化を抑制することができる。したがって、過給圧の応答遅れに起因する加速のもたつきの発生を抑制するハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法を提供することができる。
<変形例について>
以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態では、吸気絞り弁49は、インタークーラ51とインテークマニホールド46との間に設けられるものとして説明したが、たとえば、コンプレッサ48とエアフローメータ50との間の吸気通路41に設けられてもよい。
さらに上述の実施の形態では、ウェイストゲートバルブの開度を調整することによって過給圧を調整するものとして説明したが、たとえば、コンプレッサ48とタービン53とを連結するシャフトにモータジェネレータが設けられ、モータジェネレータによってタービン回転速度を制御することによって過給圧を調整してもよいし、あるいは、タービン53のタービンブレードの外周に配置される複数のベーンにおける隣接するベーン間の隙間(ベーン開度)を調整することによって過給圧を調整してもよい。
さらに上述の実施の形態では、エンジン回転速度の低下量の大きさの上限値を設定するものとして説明したが、動作点の変化の大きさに上限値が設定されればよく、たとえば、エンジン回転速度に代えてエンジントルクの低下量の大きさに上限値が設定されてもよいし、あるいは、エンジンパワーの低下量の大きさに上限値が設定されてもよい。
さらに上述の実施の形態では、スポーツ走行モードが選択されている場合に、車両10がスポーツ走行状態であると判定するものとして説明したが、たとえば、走行履歴から車両10がスポーツ走行状態であるか否かを判定してもよい。HV−ECU62は、たとえば、所定期間におけるGセンサ93を用いて検出される車両10の加速度の大きさがしきい値を超える期間の割合がしきい値以上となる場合に、車両10がスポーツ走行状態であると判定してもよい。あるいは、HV−ECU62は、所定期間におけるアクセル開度の変化量の大きさがしきい値を超える期間の割合がしきい値以上となる場合に車両10がスポーツ走行状態であると判定してもよい。あるいは、HV−ECU62は、所定期間におけるブレーキペダルの踏み込み量の変化量の大きさがしきい値を超える期間の割合がしきい値以上となる場合に車両10がスポーツ走行状態であると判定してもよい。あるいは、HV−ECU62は、所定期間における操舵角の変化量の大きさがしきい値を超える期間の割合がしきい値以上となる場合に車両10がスポーツ走行状態であると判定してもよい。
さらに上述の実施の形態では、車両10がスポーツ走行状態である場合に限定して、前回の動作点が過給域内であるときのエンジン回転速度の低下量の大きさの上限値(第1の値)を、前回の動作点が非過給域内であるときのエンジン回転速度の低下量の大きさの上限値(第2の値)よりも小さくする処理を実行するものとして説明したが、車両10がスポーツ走行状態であるか否かに関わらず、当該処理を実行してもよい。この変形例におけるHV−ECU62で実行される処理は、たとえば、図4のフローチャートのうちのS108の処理が省略された処理となる。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。
さらに上述の実施の形態では、ターボチャージャを過給機の一例として説明したが、たとえば、ターボチャージャ47に代えて、コンプレッサをエンジン13の動力を用いて駆動させるスーパチャージャを適用してもよい。
なお、上記した変形例は、その全部または一部を適宜組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 車両、11 制御部、13 エンジン、14 第1MG、15 第2MG、16 第1インバータ、17 第2インバータ、18 バッテリ、20 遊星歯車機構、21 出力ギヤ、22 出力軸、23,30 ロータ軸、24 駆動輪、25 カウンタシャフト、26 ドリブンギヤ、27,31 ドライブギヤ、28 デファレンシャルギヤ、29 リングギヤ、32,33 ドライブシャフト、36 MOP、38 EOP、40 エンジン本体、40a,40b,40c,40d 気筒、41 吸気通路、42 排気通路、43 吸気バルブ、44 排気バルブ、45 点火プラグ、46 インテークマニホールド、47 ターボチャージャ、48 コンプレッサ、49 吸気絞り弁、50 エアフローメータ、51 インタークーラ、52 エキゾーストマニホールド、53 タービン、54 バイパス通路、55 ウェイストゲートバルブ、56 スタートアップコンバータ、57 後処理装置、58 EGR装置、59 EGR通路、60 EGR弁、61 EGRクーラ、62 HV−ECU、63 MG−ECU、64 エンジンECU、66 車速センサ、67 アクセル開度センサ、68 第1MG回転速度センサ、69 第2MG回転速度センサ、70 エンジン回転速度センサ、71 タービン回転速度センサ、72 過給圧センサ、73 バッテリ監視ユニット、74 第1MG温度センサ、75 第2MG温度センサ、76 第1INV温度センサ、77 第2INV温度センサ、78 触媒温度センサ、79 タービン温度センサ、81 PCU、83 コンバータ、90 スポーツモード選択スイッチ、91 ブレーキペダルストロークセンサ、92 操舵角センサ、93 Gセンサ。

Claims (4)

  1. 過給機を有するエンジンと、
    前記エンジンの動力を用いて発電可能なモータジェネレータと、
    前記エンジンから出力される動力を前記モータジェネレータに伝達される動力と駆動輪に伝達される動力とに分割する動力分割装置と、
    前記エンジンに要求される要求エンジンパワーを出力する動作点を設定し、設定された前記動作点になるように前記エンジンと前記モータジェネレータとを制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記過給機による過給域において前記要求エンジンパワーが低下する場合には、非過給域において前記要求エンジンパワーが低下する場合よりも、前記動作点の所定時間当たりの変化量の大きさの上限値を小さくする、ハイブリッド車両。
  2. 前記制御装置は、前記過給域において前記要求エンジンパワーが低下する場合には、前記非過給域において前記要求エンジンパワーが低下する場合よりも所定時間当たりのエンジン回転速度の低下量の大きさの上限値を小さくする、請求項1に記載のハイブリッド車両。
  3. 前記制御装置は、車両がスポーツ走行状態である場合に、前記過給域において前記要求エンジンパワーが低下するときには、前記非過給域において前記要求エンジンパワーが低下するときよりも、前記動作点の所定時間当たりの変化量の大きさの上限値を小さくする、請求項1または2に記載のハイブリッド車両。
  4. 過給機を有するエンジンと、前記エンジンの動力を用いて発電可能なモータジェネレータと、前記エンジンから出力される動力を前記モータジェネレータに伝達される動力と駆動輪に伝達される動力とに分割する動力分割装置とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
    前記エンジンに要求される要求エンジンパワーを出力する動作点を設定し、設定された前記動作点になるように前記エンジンと前記モータジェネレータとを制御するステップと、
    前記過給機による過給域において前記要求エンジンパワーが低下する場合には、非過給域において前記要求エンジンパワーが低下する場合よりも、前記動作点の所定時間当たりの変化量の大きさの上限値を小さくするステップとを含む、ハイブリッド車両の制御方法。
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