JP2020192839A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機を含む内燃機関と回転電機とを備えた車両において、過給機から発せられるノイズの低減が図られた車両を提供する。【解決手段】車両は、過給機４７を含む内燃機関１３と、回転電機ＭＧ１と、内燃機関１３および回転電機ＭＧ１と出力軸とが接続される遊星歯車装置と、内燃機関１３および回転電機ＭＧ１を制御する制御部とを備え、内燃機関１３に対する要求パワーに従って内燃機関１３の動作点を規定する動作ラインが設定されており、要求パワーの変動に伴って動作ラインに沿った動作点の移動中に、過給機４７からノイズが発生するノイズ発生領域を動作点が通らないように、内燃機関１３および回転電機ＭＧ１を制御する。【選択図】図２

Description

本開示は、車両に関し、特に、過給機を含む内燃機関と、回転電機とを含む車両に関する。

特開２０１５−５８９２４号公報（特許文献１）には、ターボ式過給機を備えた内燃機関とモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車両が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１５−５８９２４号公報

過給機が駆動すると、過給機から少し高い高周波ノイズが発せられる場合があり、所定の回転数の領域内で生じることが知られている。

なお、当該ノイズの原因としては、様々な要因が考えられる。過給機は、タービンおよびコンプレッサを含み、タービンおよびコンプレッサはいずれも複数のフィンを含む。そして、タービンおよびコンプレッサが回転して、フィンの周囲で圧力変動が生じることで、高周波ノイズが生じる原因となっている場合がある。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、過給機を含む内燃機関と回転電機とを備えた車両において、過給機から発せられるノイズの低減が図られた車両を提供することである。

車両は、過給機を含む内燃機関と、回転電機と、内燃機関および回転電機と出力軸とが接続される遊星歯車装置と、内燃機関および回転電機を制御する制御部とを備え、内燃機関に対する要求パワーに従って内燃機関の動作点を規定する動作ラインが設定されており、要求パワーの変動に伴って動作ラインに沿った動作点の移動中に、過給機からノイズが発生するノイズ発生領域を動作点が通らないように、内燃機関および回転電機を制御する。上記の車両によれば、ノイズ発生領域を動作点が通ることを抑制することができ、過給機からヒューというようなノイズが発生することを抑制することができる。

本開示に係る車両は、過給機を含む内燃機関と回転電機とを備えた車両において、過給機から発せられるノイズの低減を図ることができる。

この開示の実施の形態に従うハイブリッド車両（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。 ターボチャージャ４７を備えたエンジン１３の構成の一例を示す図である。 制御部１１の構成の一例を示すブロック図である。 エンジン１３の動作点を説明する図である。 エンジン１３の動作点を変更する前の各要素の回転速度およびトルクの関係を示す共線図である。 図５に示す状態からエンジン１３の回転速度Ｎｅを上昇させたときの各要素の回転速度およびトルクの関係を示す共線図である。 図５に示す状態からエンジン１３のトルクＴｅを上昇させたときの各要素の回転速度およびトルクの関係を示す共線図である。 エンジン１３の推奨動作ラインの一例である最適燃費ラインを示す図である。 要求出力の上昇に伴いエンジン１３の動作点がノイズ発生領域Ｒ通らないように動く動きを説明するための図である。 要求出力の下降に伴いエンジン１３の動作点がノイズ発生領域Ｒ通らないように動く動きを説明するための図である。 動作点制御の処理手順の一例を示すフロー図である。 図１１のステップＳ１３５において実行される第２処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図１１のステップＳ１４５において実行される第３処理の手順の一例を示すフローチャートである。

＜ハイブリッド車両の駆動システムについて＞
図１は、この開示の実施の形態に従うハイブリッド車両（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などの同期電動機または誘導電動機である。

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。

バッテリ１８は、再充電可能に構成された電力貯蔵要素である。バッテリ１８は、たとえば、リチウムイオン電池もしくはニッケル水素電池等の二次電池、または、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。なお、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所謂全固体電池も含み得る。

バッテリ１８は、第１ＭＧ１４が発電した電力を、第１インバータ１６を通じて受けて蓄えることができ、蓄えられた電力を、第２インバータ１７を通じて第２ＭＧ１５へ供給することができる。また、バッテリ１８は、車両の減速時等に第２ＭＧ１５が発電した電力を、第２インバータ１７を通じて受けて蓄えることもでき、蓄えられた電力を、エンジン１３の始動時等に第１インバータ１６を通じて第１ＭＧ１４へ供給することもできる。

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。

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ヤＣとを含む。エンジン１３の出力軸２２は、キャリヤ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。

エンジン１３の出力トルクが伝達されるキャリヤＣが入力要素に、出力ギヤ２１にトルクを出力するリングギヤＲが出力要素に、ロータ軸２３が連結されるサンギヤＳが反力要素として機能する。つまり、遊星歯車機構２０は、エンジン１３の出力を第１ＭＧ１４側と出力ギヤ２１側とに分割する。第１ＭＧ１４は、エンジン１３の出力トルク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の出力トルクが、ドリブンギヤ２６において、出力ギヤ２１から出力されるトルクに加えられる。このようにして合成されたトルクは、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。

＜エンジンの構成について＞
図２は、ターボチャージャ４７を備えたエンジン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。コンプレッサ４８には複数のフィンが設けられている。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のインテークマニホールド４６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。このタービン５３に複数のフィンが設けられている。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バイパス通路５４と、バイパス通路５４に設けられ、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触媒コンバータ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。

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装置（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。各種センサは、検出結果を示す信号をＨＶ−ＥＣＵ６２に出力する。

バッテリ監視ユニット７３は、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。

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き、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信号をＰＣＵ８１に出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ６２は、たとえば、アクセル開度がターボチャージャ４７を始動させるしきい値を超える場合に過給圧上昇を要求してもよいし、要求エンジンパワー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し、あるいは、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。

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。

図４は、エンジン１３の動作点を説明する図である。図４において、縦軸は、エンジン１３のトルクＴｅを示し、横軸は、エンジン１３の回転速度Ｎｅを示す。

図４を参照して、線Ｌ１は、エンジン１３が出力可能な最大トルクを示す。点線Ｌ２は、ターボチャージャ４７による過給が開始されるライン（過給ライン）を示す。エンジン１３のトルクＴｅが過給ラインＬ２を超えると、全開であったウェイストゲートバルブ５５を閉方向に作動させる。ウェイストゲートバルブ５５の開度を調整することにより、ターボチャージャ４７のタービン５３に流入する排気流量を調整し、コンプレッサ４８を通じて吸入空気の過給圧を調整することができる。トルクＴｅが過給ラインＬ２を下回っているときは、ウェイストゲートバルブ５５を全開とすることにより、ターボチャージャ４７を非作動にすることができる。

図４に示す「Ｒ」は、コンプレッサ４８およびタービン５３が回転することで生じるノイズ音が発生する領域である。たとえば、ヒュー音などと称されるノイズ音が生じる領域である。

この車両１０においては、エンジン１３および第１ＭＧ１４を制御することでエンジン１３の動作点を変更することができる。また、最終的な車両駆動力は、第２ＭＧ１５を制御することで調整可能であるので、車両駆動力を調整しつつ（たとえば維持しつつ）エンジン１３の動作点を移動させることができる。

そこで、車両１０においては、エンジン１３の動作点が、ノイズ発生領域Ｒを通らないように、エンジン１３の動作点が移動するようにエンジン１３および第１ＭＧ１が設定されている。ここで、エンジン１３の動作点を移動させる手法について以下に説明する。

図５から図７は、エンジン１３、第１ＭＧ１４、および出力要素の回転速度およびトルクの関係を示す共線図である。図５は、エンジン１３の動作点を変更する前の各要素の回転速度およびトルクの関係を示す共線図である。図６は、図５に示す状態からエンジン１３の回転速度Ｎｅを上昇させたときの各要素の回転速度およびトルクの関係を示す共線図である。図７は、図５に示す状態からエンジン１３のトルクＴｅを上昇させたときの各要素の回転速度およびトルクの関係を示す共線図である。

図５〜図７の各々において、出力要素は、カウンタシャフト２５（図１）に連結されるリングギヤＲである。縦軸における位置は、各要素（エンジン１３、第１ＭＧ１４、および第２ＭＧ１５）の回転速度を示し、縦軸の間隔は、遊星歯車機構２０のギヤ比を示す。「Ｔｅ」は、エンジン１３のトルクを示し、「Ｔｇ」は、第１ＭＧ１４のトルクを示す。「Ｔｅｐ」は、エンジン１３の直達トルクを示し、「Ｔｍ１」は、第２ＭＧ１５のトルクＴｍを出力要素上に換算したトルクである。ＴｅｐとＴｍ１との和は、駆動軸（カウンタシャフト２５）へ出力されるトルクに相当する。上向き矢印は、正方向のトルクを示し、下向き矢印は、負方向のトルクを示し、矢印の長さは、トルクの大きさを示している。

図５および図６を参照して、図６中の点線は、回転速度Ｎｅを上昇させる前の関係を示しており、図５に示される線に相当する。エンジン１３のトルクＴｅと第１ＭＧ１４のトルクＴｇとの関係は、遊星歯車機構２０のギヤ比によって一意に決まるので、第１ＭＧ１４のトルクＴｇを維持しつつ第１ＭＧ１４の回転速度が上昇するように第１ＭＧ１４を制御することによって、駆動トルクを維持しつつエンジン１３の回転速度Ｎｅを上昇させることができる。

また、図５および図７を参照して、エンジン１３の出力（パワー）が上昇するようにエンジン１３を制御することによって、エンジン１３のトルクＴｅを上昇させることができる。このとき、第１ＭＧ１４の回転速度が上昇しないように第１ＭＧ１４のトルクＴｇを上昇させることによって、エンジン１３の回転速度Ｎｅを維持しつつエンジン１３のトルクＴｅを上昇させることができる。なお、トルクＴｅが上昇することによりエンジン直達トルクＴｅｐが増加するので、トルクＴｍ１が低下するように第２ＭＧ１５を制御することによって、駆動軸のトルクを維持することができる。

なお、エンジン１３のトルクＴｅを上昇させると、第１ＭＧ１４のトルクＴｇが上昇するので、第１ＭＧ１４の発電電力が増加する。このとき、バッテリ１８の充電が制限されていなければ、増加した発電電力をバッテリ１８に充電することができる。

一方、特に図示していないが、エンジン１３の出力（パワー）が低下するようにエンジン１３を制御することによって、エンジン１３のトルクＴｅを低下させることができる。このとき、第１ＭＧ１４の回転速度が低下しないように第１ＭＧ１４のトルクＴｇを低下させることによって、エンジン１３の回転速度Ｎｅを維持しつつエンジン１３のトルクＴｅを低下させることができる。そして、この場合は、第１ＭＧ１４のトルクＴｇが低下するので、第１ＭＧ１４の発電電力が減少する。このとき、バッテリ１８の放電が制限されていなければ、バッテリ１８の放電を増加させることによって、第１ＭＧ１４の発電低下分を補うことができる。

再び、図４を参照して、線Ｌ３は、エンジン１３の推奨動作ラインを示す。すなわち、エンジン１３は、通常、トルクＴｅと回転速度Ｎｅとで決まる動作点が予め設定された推奨動作ライン（線Ｌ３）上を移動するように制御される。

図８は、エンジン１３の推奨動作ラインの一例である最適燃費ラインを示す図である。図８を参照して、線Ｌ５は、エンジン１３の燃料消費が最小となるように、事前評価試験やシミュレーション等によって予め定められた動作ラインである。エンジン１３の動作点が線Ｌ５上に制御されることにより、要求パワーに対するエンジン１３の燃費が最適（最小）となる。点線Ｌ６は、要求パワーに対応するエンジン１３の等パワーラインである。なお、図４においては、点線Ｌ４１が、等パワーラインである。エンジン１３の動作点が点線Ｌ６と線Ｌ５との交点Ｅ０になるようにエンジン１３を制御することによって、エンジン１３の燃費が最適（最小）となる。なお、図中の閉曲線群ηは、エンジン１３の等効率線を示し、中心に向かう程エンジン１３の効率が高い。

〈ノイズ発生領域〉
図９は、要求出力の上昇に伴いエンジン１３の動作点がノイズ発生領域Ｒ通らないように動く動きを説明するための図である。図９を参照して、要求出力の上昇に伴なってエンジン１３の動作点が線Ｌ３（推奨動作ライン）に沿って移動し、動作点がノイズ発生領域Ｒに入る手前のＥ１に達すると、トルクＴｅが上昇しないように動作点を移動させる（ｋ２１）。

なお、動作点がＥ１に達した場合に、まず、回転数Ｎｅの変化を制限しつつトルクＴｅが上昇するように動作点を移動させ、トルクＴｅが動作点Ｅ２に対応するトルクに達すると、回転数Ｎｅを上昇させて動作点をＥ２へ移動させてもよい。

そして、回転数Ｎｅの変化を制限しつつトルクＴｅを上昇させると（ｋ２２）、トルクＴｅの上昇に伴ない第１ＭＧ１４のトルクＴｇが上昇し、第１ＭＧ１４の発電電力が増加する。バッテリ１８の充電が制限されている場合は、この発電増加分をバッテリ１８で吸収できないため、ｋ２２に沿うような動作点移動は望ましくない。

そこで、バッテリ１８の充電が制限されている場合は、エンジン１３のパワーが、動作点Ｅ２に対応するパワーに達するまで動作点を移動させ（ｋ３１）、その後、等パワーラインＬ４２に沿って動作点をＥ２まで移動させる（ｋ３２）。これにより、ｋ２１，ｋ２２に沿って動作点を移動させる場合よりもエンジン１３のパワーの上昇度合いを抑え、バッテリ１８の充電が制限されていても動作点をＥ２まで移動させることができる。なお、トルクＴｅの上昇を抑えて回転数Ｎｅを上昇させてもエンジンパワーは増加するが、ｋ２２に沿ってトルクＴｅを上昇させる場合よりも、ｋ３１に沿って回転数Ｎｅを増加させ、その後ｋ３２に沿って等パワーラインＬ４２上で動作点を移動させる場合の方が、エンジンパワーの上昇度合いを抑えることができる。

なお、バッテリ１８の充電が制限されていない場合にも、ｋ３１，ｋ３２に沿って動作点を移動させることも考えられる。しかしながら、この場合は、要求出力が上昇しているにも拘わらず動作点がｋ３２を移動中に回転数Ｎｅが低下するので、運転者が違和感を覚える可能性がある。そこで、バッテリ１８の充電が制限されていない場合は、上述のようにｋ２１，ｋ２２に沿って動作点を移動させる方が好ましい。

《要求出力低下に伴い、動作点がノイズ発生領域Ｒを通過する場合》
図１０は、要求出力の下降に伴いエンジン１３の動作点がノイズ発生領域Ｒ通らないように動く動きを説明するための図である。図１０を参照して、燃料パージ中に、要求出力の低下に伴なってエンジン１３の動作点が線Ｌ３（推奨動作ライン）に沿って移動し、動作点がノイズ発生領域Ｒに入る手前のＥ２に達すると、トルクＴｅが低下しないように動作点を移動させる（ｋ４１）。

そして、回転数Ｎｅが、線Ｌ３上でトルクＴｅがノイズ発生領域Ｒを下回る値（動作点Ｅ１に対応する回転数）に達すると、回転数Ｎｅの変化を制限しつつトルクＴｅが低下するように動作点を移動させる（ｋ４２）。これにより、動作点を線Ｌ３に沿って移動させる場合（点線ｋ０２）よりも、動作点がノイズ発生領域Ｒ内に含まれる時間を短くすることができる。

なお、動作点がＥ２に達した場合に、まず、回転数Ｎｅの変化を制限しつつトルクＴｅが低下するように動作点を移動させ、トルクＴｅが動作点Ｅ１に対応するトルクまで低下すると、回転数Ｎｅを低下させて動作点をＥ１へ移動させてもよい。なお、回転数Ｎｅの変化を制限しつつトルクＴｅを低下させると（ｋ４２）、トルクＴｅの低下に伴ない第１ＭＧ１４のトルクＴｇが低下し、第１ＭＧ１４の発電電力が低下するためにバッテリ１８の持出し（放電電力）が増加する。このため、バッテリ１８の放電が制限されている場合は、ｋ４２に沿うような動作点移動は望ましくない。

そこで、バッテリ１８の放電が制限されている場合は、動作点をＥ２から等パワーラインＬ４２に沿って移動させ（ｋ５１）、トルクＴｅがノイズ発生領域Ｒを下回ると、動作点をＥ１まで移動させる（ｋ５２）。これにより、ｋ４１，ｋ４２に沿って動作点を移動させる場合よりもエンジン１３のパワーの低下度合いを抑え、バッテリ１８の放電が制限されていても動作点をＥ１まで移動させることができる。なお、ｋ５２に沿って回転数Ｎｅを低下させるときもエンジンパワーは低下するが、ｋ４２に沿ってトルクＴｅを低下させる場合よりもエンジンパワーの低下度合いを抑えることができる。

なお、バッテリ１８の放電が制限されていない場合にも、ｋ５１，ｋ５２に沿って動作点を移動させることも考えられる。しかしながら、この場合は、要求出力が低下しているにも拘わらず動作点がｋ５１を移動中に回転数Ｎｅが上昇するので、運転者が違和感を覚える可能性がある。そこで、バッテリ１８の放電が制限されていない場合は、上述のようにｋ４１，ｋ４２に沿って動作点を移動させる方が好ましい。

図１１は、動作点制御の処理手順の一例を示すフロー図である。このフローチャートに示される処理は、ＨＶ−ＥＣＵ１０２によりＨＶ走行モード中に実行される。

ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、エンジン１３のエンジンＴｅがノイズ発生領域Ｒの下限よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１２５）。

トルクＴｅがノイズ発生領域Ｒの下限よりも小さいと判定されると（ステップＳ１２５においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、第２処理の実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。第２処理の実行条件は、要求出力が上昇しており、かつ、トルクＴｅがノイズ発生領域Ｒの下限に近い場合（たとえば、ノイズ発生領域Ｒの下限とトルクＴｅとの差がしきい値以下）に成立する。そして、第２処理の実行条件が成立していると判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、第２処理（要求出力上昇中処理）を実行する（ステップＳ１３５）。具体的には、この第２処理は、図９で説明した動作点移動を実現するための処理である。第２処理の詳細についても、後ほど詳しく説明する。なお、ステップＳ１３０において第２処理の実行条件が成立していないと判定されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、ステップＳ１３５の処理は実行されずにリターンへと処理が移行される。

ステップＳ１２５においてトルクＴｅがノイズ発生領域Ｒの下限以上であると判定されると（ステップＳ１２５においてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、第３処理の実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１４０）。なお、ステップＳ１２５においてトルクＴｅがノイズ発生領域Ｒの下限以上であると判定されたときは、ステップＳ１１５において動作点はノイズ発生領域Ｒ内にはないと判定されていることから、トルクＴｅは、ノイズ発生領域Ｒの上限を超えているものと判定される。

第３処理の実行条件は、要求出力が低下しており、かつ、トルクＴｅがノイズ発生領域Ｒの上限に近い場合（たとえば、トルクＴｅとノイズ発生領域Ｒの上限との差がしきい値以下）に成立する。そして、第３処理の実行条件が成立していると判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、第３処理（要求出力低下中処理）を実行する（ステップＳ１４５）。具体的には、この第３処理は、図１０で説明した動作点移動を実現するための処理である。第３処理の詳細についても、後ほど詳しく説明する。なお、ステップＳ１４０において第３処理の実行条件が成立していないと判定されると（ステップＳ１４０においてＮＯ）、ステップＳ１４５の処理は実行されずにリターンへと処理が移行される。

図１２は、図１１のステップＳ１３５において実行される第２処理の手順の一例を示すフローチャートである。この第２処理は、図９で説明した動作点移動を実現するための処理である。図１２を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、バッテリ１８の充電制限中であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。

充電制限中ではないと判定されると（ステップＳ３１０においてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、トルクＴｅが上昇しないようにエンジン１３の動作点を変更する（ステップＳ３１５）。この動作点の変更は、図９のｋ２１に対応する。なお、トルクＴｅは上昇しないけれども、要求出力の上昇に伴なってエンジン１３の回転数Ｎｅは上昇する。

次いで、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、回転数Ｎｅが、推奨動作ライン（図９の線Ｌ３）上でトルクＴｅがノイズ発生領域Ｒの上限を超える値（図９の動作点Ｅ２に対応する回転数）に到達したか否かを判定する（ステップＳ３２０）。そして、回転数Ｎｅが上記の値に到達するまでステップＳ３１５の処理が実行され（ステップＳ３２０においてＮＯ）、回転数Ｎｅが上記の値に到達すると（ステップＳ３２０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、回転数Ｎｅの変化を制限しつつトルクＴｅが上昇するようにエンジン１３の動作点を変更する（ステップＳ３２５）。この動作点の変更は、図９のｋ２２に対応する。

ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、動作点が推奨動作ラインに到達するまでステップＳ３２５の処理を実行し（ステップＳ３３０においてＮＯ）、動作点が推奨動作ラインに到達すると（ステップＳ３３０においてＹＥＳ）、リターンへと処理を移行する。

一方、ステップＳ３１０において充電制限中であると判定された場合も（ステップＳ３１０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、トルクＴｅが上昇しないようにエンジン１３の動作点を変更する（ステップＳ３３５）。この動作点の変更は、図９のｋ３１に対応する。

次いで、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、エンジン１３のパワーＰｅが、推奨動作ライン上でトルクＴｅがノイズ発生領域Ｒの上限を超える値（図９の動作点Ｅ２に対応するパワー）に到達したか否かを判定する（ステップＳ３４０）。そして、パワーＰｅが上記の値に到達するまでステップＳ３３５の処理が実行され（ステップＳ３４０においてＮＯ）、パワーＰｅが上記の値に到達すると（ステップＳ３４０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、等パワーラインに沿って、推奨動作ラインへ向けて動作点を移動させる（ステップＳ３４５）。この動作点の変更は、図９のｋ３２に対応する。すなわち、エンジン１３の回転数Ｎｅは低下し、トルクＴｅは上昇する。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、動作点が推奨動作ラインに到達するまでステップＳ３４５の処理を実行し（ステップＳ３５０においてＮＯ）、動作点が推奨動作ラインに到達すると（ステップＳ３５０においてＹＥＳ）、リターンへと処理を移行する。

図１３は、図１１のステップＳ１４５において実行される第３処理の手順の一例を示すフローチャートである。この第３処理は、図１０で説明した動作点移動を実現するための処理である。図１３を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、バッテリ１８の放電制限中であるか否かを判定する（ステップＳ４１０）。

放電制限中ではないと判定されると（ステップＳ４１０においてＮＯ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、トルクＴｅが低下しないようにエンジン１３の動作点を変更する（ステップＳ４１５）。この動作点の変更は、図１０のｋ４１に対応する。なお、トルクＴｅは低下しないけれども、要求出力の低下に伴なってエンジン１３の回転数Ｎｅは低下する。

次いで、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、回転数Ｎｅが、推奨動作ライン（図１０の線Ｌ３）上でトルクＴｅがノイズ発生領域Ｒの下限を下回る値（図１０の動作点Ｅ１に対応する回転数）に到達したか否かを判定する（ステップＳ４２０）。そして、回転数Ｎｅが上記の値に到達するまでステップＳ４１５の処理が実行され（ステップＳ４２０においてＮＯ）、回転数Ｎｅが上記の値に到達すると（ステップＳ４２０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、回転数Ｎｅの変化を制限しつつトルクＴｅが低下するようにエンジン１３の動作点を変更する（ステップＳ４２５）。この動作点の変更は、図１０のｋ４２に対応する。

ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、動作点が推奨動作ラインに到達するまでステップＳ４２５の処理を実行し（ステップＳ４３０においてＮＯ）、動作点が推奨動作ラインに到達すると（ステップＳ４３０においてＹＥＳ）、リターンへと処理を移行する。

一方、ステップＳ４１０において放電制限中であると判定された場合は（ステップＳ４１０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、等パワーラインに沿ってトルクＴｅが低下するように動作点を変更する（ステップＳ４３５）。この動作点の変更は、図１０のｋ５１に対応する。なお、この場合、等パワーラインに沿ってトルクＴｅを低下させることにより、エンジン１３の回転数Ｎｅは上昇する。

ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、トルクＴｅがノイズ発生領域Ｒの下限を下回るまでステップＳ４３５の処理を実行し（ステップＳ４４０においてＮＯ）、トルクＴｅがノイズ発生領域Ｒの下限を下回ると（ステップＳ４４０においてＹＥＳ）、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、トルクＴｅが上昇しないようにエンジン１３の動作点を変更する（ステップＳ４４５）。この動作点の変更は、図１０のｋ５２に対応する。なお、トルクＴｅは上昇しないけれども、要求出力の低下に伴なってエンジン１３の回転数Ｎｅは低下する。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ１０２は、動作点が推奨動作ラインに到達するまでステップＳ４４５の処理を実行し（ステップＳ４５０においてＮＯ）、動作点が推奨動作ラインに到達すると（ステップＳ４５０においてＹＥＳ）、リターンへと処理を移行する。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。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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、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，Ｒ リングギヤ、３２，３３ ドライブシャフト、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、４９，６０ 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 スタート触媒コンバータ、５７ 後処理装置、５８ 装置、５９ 通路、６１ クーラ、６６ 車速センサ、６７ アクセル開度センサ、６８，６９ 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、７４，７５ 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、８３ コンバータ、Ｃ キャリヤ、Ｃｎｔ 軸線。

Claims (1)

1. 過給機を含む内燃機関と、
   回転電機と、
   前記内燃機関および前記回転電機と出力軸とが接続される遊星歯車装置と、
   前記内燃機関および前記回転電機を制御する制御部と、
   を備え、
   前記内燃機関に対する要求パワーに従って前記内燃機関の動作点を規定する動作ラインが設定されており、
   前記要求パワーの変動に伴って前記動作ラインに沿った前記動作点の移動中に、前記過給機からノイズが発生するノイズ発生領域を前記動作点が通らないように、前記内燃機関および前記回転電機を制御する、車両。

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