JP2021054209A

JP2021054209A - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP2021054209A
Application number: JP2019178315A
Authority: JP
Inventors: 和男中本; Kazuo Nakamoto
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-04-08
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: JP7139073B2

Abstract

【課題】ハイブリッド車両にあって、ブレーキブースタに蓄える負圧の確保と車両の加速性能との両立を図る。【解決手段】ブレーキブースタに蓄えている負圧が下限閾値を下回ったときに、モータリング用電動機により内燃機関を回転させるモータリングまたは内燃機関に燃料を供給してこれを始動し回転させるファイアリングを行い、ブレーキブースタに蓄えている負圧が下限閾値よりも高い上限閾値以上に回復するまで当該モータリングまたはファイアリングを継続するものとし、運転者による車両の加速の意思を示唆する所定の加速要求条件が成立している場合、そうでない場合と比較して前記上限閾値を引き下げるハイブリッド車両の制御装置を構成した。【選択図】図５

Description

本発明は、走行用の電動機及び内燃機関を搭載したハイブリッド車両を制御する制御装置に関する。

近時、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両（例えば、下記特許文献を参照）は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び／またはキャパシタに蓄えるとともに、走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の駆動輪を回転させて走行する。

発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動するモータリングを行うことで、余剰の電力を消費する。

ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させるファイアリングを行わなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の回転を停止している状態が継続することがある。

蓄電装置に蓄えている電荷の量が減少したときや、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きいときには、内燃機関を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させ、内燃機関の出力する回転駆動力を以て発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実施して蓄電装置を充電、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。

シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング（または、クランキング）する役割を兼ねる。モータリング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける。

特開２０１９−１３１０３５号公報

従来より、車両の制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減する目的で、内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流側で発生する吸気負圧を利用して踏力を倍力する真空倍力式（バキューム式）のブレーキブースタが広く採用されている。

ブレーキブースタに蓄えた負圧は、車両の運転者がブレーキペダルを踏むことで消費される。既に述べた通り、ハイブリッド車両は、内燃機関の回転を停止したままで走行することが可能である。内燃機関の回転が停止している間は、吸気負圧をブレーキブースタに供給することができない。それ故、ブレーキブースタに蓄えている負圧が下限閾値まで減少したときには、内燃機関をモータリングまたはファイアリングして吸気負圧を発生させ、その負圧をブレーキブースタに供給することにより、ブレーキブースタに蓄えている負圧を上限閾値まで回復させる処理を実行する。

内燃機関のモータリングによりブレーキブースタの負圧を回復する期間中は、蓄電装置に蓄えている電力がモータリング用の電動機に消費され、その分だけ蓄電装置から走行用の電動機に供給できる電力が減少する。その帰結として、運転者がアクセルペダルを踏み込んで車両の加速を要求したとしても、運転者が所望する加速性能を得られない懸念が生じる。この問題は、特に、蓄電装置の容量が小さい場合に顕在化する。

ブレーキブースタの負圧を回復する目的で内燃機関をファイアリングするとしても、大きな吸気負圧を得るためには吸気絞り弁であるスロットルバルブの開度を縮小する必要があり、それに伴い気筒に充填される吸気量及び燃料噴射量が減少して、内燃機関の出力が低下する。つまるところ、車両の走行のために駆動輪に大きな出力を振り向けられず、加速性が制限される。

以上に鑑みてなされた本発明は、ブレーキブースタに蓄える負圧の確保と車両の加速性能との両立を図ることを所期の目的としている。

本発明では、駆動輪に走行のための駆動力を供給できる走行用電動機と、走行用電動機に供給するべき電力を発電する発電機に発電のための駆動力を供給できる、または駆動輪に走行のための駆動力を供給できる内燃機関と、内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流で発生する吸気負圧を蓄えその負圧を利用してブレーキ踏力を倍力するブレーキブースタと、内燃機関に当該内燃機関を回転させるための駆動力を供給できるモータリング用電動機とを具備するハイブリッド車両を制御する制御装置であって、ブレーキブースタに蓄えている負圧が下限閾値を下回ったときに、モータリング用電動機により内燃機関を回転させるモータリングまたは内燃機関に燃料を供給してこれを始動し回転させるファイアリングを行い、ブレーキブースタに蓄えている負圧が下限閾値よりも高い上限閾値以上に回復するまで当該モータリングまたはファイアリングを継続するものであり、運転者による車両の加速の意思を示唆する所定の加速要求条件が成立している場合、そうでない場合と比較して前記上限閾値を引き下げるハイブリッド車両の制御装置を構成した。

前記加速要求条件が成立している場合において、内燃機関のモータリングによりブレーキブースタに蓄えている負圧が前記上限閾値以上に回復したときには、モータリングを終了するとともに車載の蓄電装置から走行用電動機に供給する電力をそれ以前よりも増大させることが好ましい。即ち、モータリングの終了前までモータリング用電動機に供給していた電力を走行用電動機に供給することで、走行用電動機が出力する駆動力を増強するのである。

前記加速要求条件が成立している場合において、内燃機関のモータリングによりブレーキブースタに蓄えている負圧が前記上限閾値以上に回復したとき、アクセル開度が判定値以上であるならばモータリングからファイアリングに移行して発電機による発電を行い、アクセル開度が判定値未満であるならばモータリングを終了して内燃機関の回転を停止することとしてもよい。運転者が高加速を要求しており、走行用電動機に対する要求出力が大きい状況では、速やかに内燃機関を始動してファイアリングへと移行し、発電機が発電する電力を走行用電動機に供給して、走行用電動機が出力する駆動力を増強する。

本発明によれば、ハイブリッド車両にあって、ブレーキブースタに蓄える負圧の確保と車両の加速性能との両立を図り得る。

本発明の一実施形態におけるシリーズ方式のハイブリッド車両及び制御装置の概略構成を示す図。同実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関の概要を示す図。同実施形態の制御装置が実施する制御における要求出力の区分を示す図。同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。同実施形態の制御装置が実施する制御の模様を例示するタイミング図。同実施形態の制御装置が実施する制御の模様を例示するタイミング図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関１と、内燃機関１により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ２と、発電用モータジェネレータ２が発電した電力を蓄える蓄電装置３と、発電用モータジェネレータ２及び／または蓄電装置３から電力の供給を受けて車両の駆動輪６２を駆動する走行用モータジェネレータ４とを備えている。

本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関１を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪６２には専ら走行用モータジェネレータ４から走行のための駆動力を供給する。内燃機関１と駆動輪６２との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。つまり、内燃機関１は、走行用モータジェネレータ４及び駆動輪６２から完全に独立して回転し、また完全に独立して停止することが可能である。従って、イグニッションスイッチ（パワースイッチ、またはイグニッションキー）がＯＮに操作されている車両の運用中、運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置３が充分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ１５が充分な負圧を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関１の運転を実施しないことがある。

内燃機関１の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ２の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関１が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ２に入力することで、発電用モータジェネレータ２が発電する。発電した電力は、蓄電装置３に充電し、及び／または、走行用モータジェネレータ４に供給する。また、発電用モータジェネレータ２は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関１のクランクシャフトを回転駆動するモータリング用の電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ２は、停止している内燃機関１を始動する準備としてのモータリング（クランキング）を実行する。

走行用モータジェネレータ４は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機６１を介して駆動輪６２に入力する。また、走行用モータジェネレータ４は、駆動輪６２に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置３に充電する。

尤も、既に蓄電装置３の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ４が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ２に供給し、発電用モータジェネレータ２を電動機として稼働させて内燃機関１を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関１の回転が保たれることから、内燃機関１の気筒への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。

発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置３または駆動機インバータ４１に入力する。並びに、発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させる際に、蓄電装置３及び／または駆動機インバータ４１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ２に入力する。

駆動機インバータ４１は、蓄電装置３及び／または発電機インバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ４に入力する。並びに、駆動機インバータ４１は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ４が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置３または発電機インバータ２１に入力する。発電機インバータ２１及び駆動機インバータ４１は、ＰＣＵ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）の一部をなす。

蓄電装置３は、バッテリ及び／またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ２、４に必要な電力を供給する。

図２に、本実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関１の概要を示している。内燃機関１は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１１（例えば、三気筒。図１には、そのうち一つを図示）を包有している。各気筒１１の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１１を設けている。また、各気筒１１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１１２を取り付けてある。点火プラグ１１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。

吸気を供給するための吸気通路１３は、外部から空気を取り入れて各気筒１１の吸気ポートへと導く。吸気通路１３上には、エアクリーナ１３１、電子スロットルバルブ１３２、サージタンク１３３、吸気マニホルド１３４を、上流からこの順序に配置している。エアクリーナ１３１は、吸気通路１３における最上流の位置、即ち空気を取り入れる吸気口に所在する。吸気口は、冷たい空気を取り入れて内燃機関の充填効率を上げるために、車両の前方に開口している。

排気を排出するための排気通路１４は、気筒１１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路１４上には、排気マニホルド１４２及び排気浄化用の三元触媒１４１を配置している。

外部ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置１２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものである。ＥＧＲ装置１２は、排気通路１４における触媒１４１の上流側と吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路１２１と、ＥＧＲ通路１２１上に設けたＥＧＲクーラ１２２と、ＥＧＲ通路１２１を開閉し当該ＥＧＲ通路１２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ１２３とを要素とする。ＥＧＲ通路１２１の入口は、排気通路１４における排気マニホルド１４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路１２１の出口は、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク１３３に接続している。

内燃機関１には、車両の制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減するためのブレーキブースタ１５が付帯している。ブレーキブースタ１５は、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流側の部位（または、サージタンク１３３）から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ１５は、負圧を蓄える定圧室（負圧室）と、大気圧が加わる変圧室（大気圧室）とを有し、定圧室が負圧管路１５１を介して吸気通路１３に接続している。負圧管路１５１は、スロットルバルブ１３２の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路１５１上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ１５２を設けてある。

運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ１５により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ１６において液圧力に変換される。マスタシリンダ１６が出力するマスタシリンダ圧、即ちマスタシリンダ１６が吐出するブレーキ液の圧力は、液圧回路を介してブレーキキャリパやホイールシリンダ等といったブレーキ装置に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。

内燃機関１、発電用モータジェネレータ２、蓄電装置３、インバータ２１、４１及び走行用モータジェネレータ４の制御を司る制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵ、即ち内燃機関１を制御するＥＦＩ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＦｕｅｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎ）ＥＣＵ０１、発電用モータジェネレータ２及び発電機インバータ２１を制御する発電機ＥＣＵ０２、蓄電装置３を制御するＢＭＳ（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）ＥＣＵ０３、走行用モータジェネレータ４及び駆動機インバータ４１を制御する駆動機ＥＣＵ０４等、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるＨＶ（ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）ＥＣＵが、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものである。

ＥＣＵ０に対しては、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度（いわば、運転者が車両に対して要求している駆動力）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、運転者がブレーキペダルを踏んでいることを検出するスイッチ、運転者によるブレーキペダルの踏込量を検出するセンサまたはマスタシリンダ１６から吐出されるブレーキ液の圧力であるマスタシリンダ圧を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路１３（特に、サージタンク１３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、蓄電装置３に蓄えている電荷量を検出するセンサ（特に、バッテリ電流及び／またはバッテリ電圧センサ）から出力されるバッテリＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）信号ｇ、ブレーキブースタ１５の定圧室に蓄えている負圧を検出する負圧センサから出力される負圧信号ｈ等が入力される。

そして、ＥＣＵ０は、各種センサを介してセンシングしている、運転者が操作するアクセル開度や、シフトポジション即ちシフトレバー若しくはセレクタレバーの位置、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置３が蓄えている電荷の量、ブレーキブースタ１５が蓄えている負圧の大きさ、発電用モータジェネレータ２の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ４が出力する回転駆動力、内燃機関１が出力する回転駆動力、及び発電用モータジェネレータ２が発電する電力の大きさを増減制御する。

原則として、蓄電装置３が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が小さいならば、内燃機関１への燃料の供給を遮断して内燃機関１を運転しない。翻って、蓄電装置３が蓄えている電荷の量が閾値を下回り、または走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が大きいならば、内燃機関１を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させるファイアリングを実行し、内燃機関１の出力する回転駆動力を以て発電機モータジェネレータ２を駆動し、発電を実施して蓄電装置３を充電し、または走行用モータジェネレータ４に供給する電力を増強する。

図３に、車両の運転者が要求する出力と、内燃機関１及び発電用モータジェネレータ２の運転の要否との関係を示している。要求出力は、運転者が操作するアクセル開度及び車速によって決まる。駆動輪６２に与えるべき駆動力は、アクセル開度が大きいほど大きくなる。要求出力は、駆動輪６２に与えるべき駆動力が大きいほど大きくなり、車速が高くなるほど大きくなる。図３上、右上方に向かうほど要求出力が大きいということになる。

ＥＣＵ０は、駆動輪６２に与えるべき駆動力が比較的小さく、車速も比較的低い低出力領域Ｉでは、内燃機関１に燃料を供給せずにその運転を停止し、発電用モータジェネレータ２を発電機として稼働させない。低出力領域Ｉでは、走行用モータジェネレータ４が、蓄電装置３のみから電力供給を受けて、車両の走行のための駆動力を出力する。低出力領域Ｉは、典型的には、アクセル開度が０または所定値以下に小さいとき、あるいは車両の減速走行中である。

対して、ＥＣＵ０は、駆動輪６２に与えるべき駆動力がある程度以上大きい、または車速がある程度以上高い中高出力領域II、IIIでは、内燃機関１に燃料を供給してこれを運転し、発電用モータジェネレータ２を発電機として稼働させる。要求出力が顕著に大きくない中出力領域IIでは、走行用モータジェネレータ４が、主として発電用モータジェネレータ２から電力供給を受けて、車両の走行のための駆動力を出力する。このとき、蓄電装置３からは、少量の電力供給を受けるか、または全く電力供給を受けない。要求出力が顕著に大きい高出力領域IIIでは、走行用モータジェネレータ４が、発電用モータジェネレータ２及び蓄電装置３の双方から電力供給を受けて、車両の走行のための駆動力を出力する。

内燃機関１の気筒に燃料を供給して内燃機関１を運転しておらず、走行用モータジェネレータ４により駆動輪６２を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関１を始動して発電用モータジェネレータ２による発電を実行しようとするためには、まず、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させ、これにより内燃機関１の始動のためのモータリングを行う。そして、内燃機関１のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転し、内燃機関１の各気筒の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了した後、内燃機関１の各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、かつ適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるファイアリングを開始する。内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及び回転速度即ちエンジン回転数は、発電用モータジェネレータ２に付帯するレゾルバを介して（発電機ＥＣＵ０２において）検出することができ、内燃機関１に付帯するクランク角センサを介して（ＥＦＩＥＣＵ０１において）検出することもできる。

内燃機関１が自立的に回転し発電のために必要な回転駆動力を出力可能な状態となった、換言すれば発電用モータジェネレータ２の出力を低減させてもなおエンジン回転数が上昇傾向を維持できるようになったならば、電動機として作動させている発電用モータジェネレータ２の出力を０まで低減させてモータリングを終了し、今度は内燃機関１により発電用モータジェネレータ２を回転駆動する。さらに、発電用モータジェネレータ２を発電機として作動させ、その発電電力を０から増大させる。

しかして、エンジン回転数を段階的に引き上げられる目標回転数に追従させるように、内燃機関１の気筒１に供給する吸気量及び燃料噴射量、並びに発電用モータジェネレータ２の発電電力を増減調整するフィードバック制御を実施する。最終的な目標回転数は、内燃機関１を最適または最適に近い効率で運転でき燃料消費率にとって最も有利な回転数、あるいは、内燃機関１が最大トルク若しくは最大出力またはこれに近いトルク若しくは出力を達成できるような回転数に設定する。

因みに、ＥＣＵ０の一部をなすＥＦＩＥＣＵ０１は、内燃機関１の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１１に吸入される空気量を推算する。そして、吸入空気量に見合った（目標空燃比を具現するために必要な）要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング（一度の燃焼に対する点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）等といった内燃機関１の運転パラメータを決定する。このＥＦＩＥＣＵ０１は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを、出力インタフェースを介して点火プラグ１１２のイグナイタ、インジェクタ１１１、スロットルバルブ１３２、ＥＧＲバルブ１２３等に対して出力する。

但し、図４に示すように、ＥＣＵ０は、（特に、内燃機関１の回転を停止した状態で車両が走行している状況の下で）ブレーキブースタ１５に現在蓄えている負圧が下限閾値を下回ったときには（ステップＳ１）、現在の要求出力の大小にかかわらず、発電用モータジェネレータ２により内燃機関１のクランクシャフトを回転駆動するモータリングを行う（ステップＳ２）。内燃機関１のクランクシャフトを回転させ、各気筒１のピストン及び吸排気バルブを運動させれば、吸気通路１３における吸気の流通が起こり、吸気絞り弁であるスロットルバルブ１３２の下流に吸気負圧が発生して、その負圧をブレーキブースタ１５の定圧室に補充することができる。なお、ステップＳ２にて、内燃機関１のモータリングに代えて、内燃機関１を始動し気筒１１に燃料を供給してクランクシャフトを自立的に回転させるファイアリングを実行することを妨げない。

ブレーキブースタ１５に吸気負圧を供給するための内燃機関１のモータリング（または、ファイアリング。ステップＳ２）は、ブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が上限閾値以上に回復するまで（ステップＳ３）続行する。当然ながら、ステップＳ３にいう上限閾値は、ステップＳ２にいう下限閾値よりも高位の値である。

その上で、図５に示すように、本実施形態のＥＵＣ０は、ステップＳ３にてブレーキブースタ１５に蓄えている負圧と比較するべき上限閾値に関して、運転者による車両の加速の意思を示唆する所定の加速要求条件が成立している場合には（ステップＳ０）、そうでない場合（ステップＳ９）と比較して、当該上限閾値を引き下げる（ステップＳ８）。

内燃機関１のモータリング中は、蓄電装置３から内燃機関１を回転駆動する発電用モータジェネレータ２に多くの電力が供給される。蓄電装置３が出力する電力の大きさは有限であるので、発電用モータジェネレータ２が消費する分だけ、蓄電装置３から走行用モータジェネレータ４に供給できる電力が減少する。無論、内燃機関１のモータリング中は、発電用モータジェネレータ２が発電することもできない。従って、運転者が車両の加速を要求しているにもかかわらず、走行用モータジェネレータ４が必要十分な大きさの駆動力を出力できずに所望の加速性能を得られないという、車両のドライバビリティまたはドライブフィーリングの低下の問題を招来する懸念が生じる。この問題は、車両に搭載している蓄電装置３の容量及び出力可能な電力が小さい場合に顕在化する。

内燃機関１をファイアリングして負圧をブレーキブースタ１５に供給するとしても、大きな吸気負圧を得るためにはスロットルバルブ１３２の開度を絞る必要があり、それに伴い気筒１１に充填される吸気量及び燃料噴射量が減少して、内燃機関１の出力が低下する。結果、発電用モータジェネレータ２が発電できる電力が小さくなり、走行用モータジェネレータ４に供給する電力の増大を見込めず、ひいては走行用モータジェネレータ４が必要十分な大きさの駆動力を出力できない。

そこで、本実施形態では、加速要求条件が成立している場合に（ステップＳ０）、上限閾値をより低い値とすることでステップＳ３の条件が真となる時期を早め、ブレーキブースタ１５に負圧を供給するためのモータリング（または、ファイアリング。ステップＳ２）をできるだけ早期に終了させる。これにより、走行用モータジェネレータ４への供給電力を増強できる時期が早まり、運転者の意思に合致した車両の加速を実現することが可能となる。

ステップＳ０にいう加速要求条件とは、例えば、運転者が操作するアクセル開度が所定値以上に大きいこと、またはアクセル開度及び車速に対応した要求出力が所定値以上に大きいことである。あるいは、走行用モータジェネレータ４の出力、回転数（駆動輪６２のものでもよい）、印加電流または印加電圧等の単位時間あたりの増加量が所定値以上に大きいことを以て、加速要求条件が成立したものとしてもよい。

ステップＳ８にて設定する、ブレーキブースタ１５が蓄えている負圧と比較するべき上限閾値は、走行している車両を好適に制動するために最小限必要な負圧の大きさ以上とすることが好ましい。例えば、上限閾値を、運転者がブレーキペダルを一回大きく踏み込んで走行している車両を停車させるまでに消費される負圧、換言すれば一度の制動に用いられる負圧以上の値に設定する。ステップＳ８にて設定する上限閾値を、現在のアクセル開度や車速等に応じて可変調整しても構わない。ステップＳ９にて設定する上限閾値は、ステップＳ８にて設定する上限閾値よりも大きく、二度以上の制動に用いられる負圧の和以上の値とする。

ステップＳ３にて、ブレーキブースタ１５が蓄える負圧が上限閾値以上に回復した暁には、そのときのアクセル開度または走行用モータジェネレータ４に対する要求出力の大きさに応じて、以後の処理を選択する。加速要求条件が成立していない（ステップＳ０）、例えばアクセル開度が所定値よりも小さく、または要求出力が所定値よりも小さいならば、発電用モータジェネレータ２による内燃機関１のモータリングを停止し（ステップＳ７）、内燃機関１及び発電用モータジェネレータ２の回転を停止させる。

アクセル開度が所定値以上であるが判定値よりは小さい、または要求出力が所定値以上であるが判定値よりは小さいならば（ステップＳ４）、発電用モータジェネレータ２による内燃機関１のモータリングを停止するとともに、これまで蓄電装置３から発電用モータジェネレータ２に供給していた電力の一部または全部を走行用モータジェネレータ４に供給する（ステップＳ６）。即ち、蓄電装置３から走行用モータジェネレータ４に供給する電力をそれ以前よりも増大させ、走行用モータジェネレータ４が出力し駆動輪６２に入力する駆動力を増強する。ステップＳ４にいう判定値は、ステップＳ０にいう所定値よりも高位の値である。

アクセル開度が判定値以上に大きい、または要求出力が判定値以上に大きいならば（ステップＳ４）、発電用モータジェネレータ２による内燃機関１のモータリングから、内燃機関１を始動してこれを自立的に回転させるファイアリングへと移行するとともに、発電用モータジェネレータ２を発電機として作動させて発電を行い、その発電した電力の一部または全部を走行用モータジェネレータ４に供給する（ステップＳ５）。即ち、ステップＳ６と比較して走行用モータジェネレータ４に供給する電力をさらに増大させて、走行用モータジェネレータ４が出力し駆動輪６２に入力する駆動力を一層増強する。ステップＳ５では、ステップＳ２と比較して、スロットルバルブ１３２の開度をより拡大し、気筒１１に充填される吸気量及び燃料噴射量を増量する。

ステップＳ４にいう判定値は、現在蓄電装置３が出力可能な電力と、現在走行用モータジェネレータ４に要求されている出力との大小関係を規定する。つまり、アクセル開度または要求出力が判定値よりも小さいことは、蓄電装置３が出力可能な電力が走行用モータジェネレータ４に対する要求出力を上回っており、発電用モータジェネレータ２による発電を行わずとも、蓄電装置３のみから車両の加速走行に必要となる電力を走行用モータジェネレータ４に供給できることを意味する。翻って、アクセル開度または要求出力が判定値以上に大きいことは、蓄電装置３が出力可能な電力が走行用モータジェネレータ４に対する要求出力を下回っており、発電用モータジェネレータ２による発電を行わなければ、車両の加速走行に必要となる電力を走行用モータジェネレータ４に供給できないことを意味する。

なお、ステップＳ６またはＳ７にて、内燃機関１の回転を停止させるのではなく、これを始動してアイドリングまたはアイドリングに近い低負荷領域で運転するファイアリングを行ってもよい。アイドリングまたは低負荷の運転領域では、スロットルバルブ１３２の開度が必要最小限度に絞られ、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流に大きな吸気負圧が発生する。この吸気負圧を充当することにより、ステップＳ８にて引き下げた上限閾値よりも大きな負圧をブレーキブースタ１５に蓄えることができる。

図６及び図７に、本実施形態のＥＣＵ０が実施する制御の模様を示している。図６及び図７中、時点ｔ_０が、ブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が下限閾値まで減少した時点、即ちブレーキブースタ１５に負圧を補充するための内燃機関１のモータリングを開始する時点である。破線は、本実施形態のＥＣＵ０が適宜上下させる、ブレーキブースタ１５に蓄えている負圧と比較するべき上限閾値を表す。

仮に、図５に示したステップＳ０及びＳ８を通じて上限閾値を引き下げることをしないとすると、運転者がアクセルペダルを踏み込んで車両の加速を要求したとしても、依然として発電用モータジェネレータ２による内燃機関１のモータリングが続行され、ブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が顕著に増大する時点ｔ_２までモータリングが終了しないことになる。さすれば、図６及び図７中に一点鎖線で表しているように、時点ｔ_０から時点ｔ_２に至る長期間に亘って走行用モータジェネレータ４の出力が制限されてしまい、運転者の所望する加速性能を達成できない。

だが、ステップＳ０及びＳ８を通じて上限閾値を引き下げれば、ブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が後の車両の制動に最低限必要な大きさまで回復した時点ｔ_１でモータリングを終了することができる。そして、当該時点ｔ_１以降、走行用モータジェネレータ４の出力を増強して、運転者の所望する加速性能を具現することが可能となる。図６は、当該時点ｔ_１以降、内燃機関１及び発電用モータジェネレータ２の回転を停止するステップＳ６を実施するケースを例示している。図７は、当該時点ｔ_１以降、内燃機関１をファイアリングし発電用モータジェネレータ２により発電するステップＳ５を実施するケースを例示している。

本実施形態では、駆動輪６２に走行のための駆動力を供給できる走行用電動機４と、走行用電動機４に供給するべき電力を発電する発電機２に発電のための駆動力を供給できる内燃機関１と、内燃機関１の吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流で発生する吸気負圧を蓄えその負圧を利用してブレーキ踏力を倍力するブレーキブースタ１５と、内燃機関１に当該内燃機関１を回転させるための駆動力を供給できるモータリング用電動機２とを具備するハイブリッド車両を制御する制御装置０であって、ブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が下限閾値を下回ったときに、モータリング用電動機２により内燃機関１を回転させるモータリングまたは内燃機関１に燃料を供給してこれを始動し回転させるファイアリングを行い、ブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が下限閾値よりも高い上限閾値以上に回復するまで当該モータリングまたはファイアリングを継続するものであり、運転者による車両の加速の意思を示唆する所定の加速要求条件が成立している場合、そうでない場合と比較して前記上限閾値を引き下げるハイブリッド車両の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、ブレーキブースタ１５に負圧を供給する目的で内燃機関１をモータリングまたはファイアリングする際に、運転者が車両を加速させようとする意思を示したならば、その意思に従って早期に当該モータリングまたはファイアリングを終了し、その後可及的速やかに駆動輪６２に供給する駆動力を増強して、運転者の所望する加速性を実現することが可能となる。

前記加速要求条件が成立している場合において、内燃機関１のモータリングによりブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が前記上限閾値以上に回復したときには、モータリングを終了するとともに車載の蓄電装置３から走行用電動機４に供給する電力をそれ以前よりも増大させることができる。即ち、モータリングの終了前までモータリング用電動機２に供給していた電力を走行用電動機４に供給することで、走行用電動機４が出力する駆動力を増強するのである。

さらに、前記加速要求条件が成立している場合において、内燃機関１のモータリングによりブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が前記上限閾値以上に回復したとき、アクセル開度が判定値以上であるならばモータリングからファイアリングに移行して発電機２による発電を行い、アクセル開度が判定値未満であるならばモータリングを終了して内燃機関１の回転を停止することとしている。運転者が高い加速度を要求しており、走行用電動機４に対する要求出力が大きい状況では、速やかに内燃機関１を始動してファイアリングへと移行し、発電機２が発電する電力を走行用電動機３に供給して、走行用電動機３が出力する駆動力を一層増強する。運転者がそれほど高い加速度は要求しておらず、走行用電動機４に対する要求出力がさほど大きくない状況では、内燃機関１及びモータリング用電動機２を停止して、余分な燃料の消費を回避する。

本実施形態は、車両に搭載している蓄電装置３の容量が元来小さな場合や、蓄電装置３に現在蓄えている電荷の量が少ない場合において、必要十分な動力性能を発揮するために奏効する。これは、大形で大容量の蓄電装置３を搭載するスペースに乏しい小型車両において有益である。並びに、大形で大容量の蓄電装置３を搭載することに伴う重量化や高コスト化を避けるためにも有利である。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態における車両はシリーズ方式のハイブリッド車両であり、内燃機関１が出力する駆動力を発電機２ではなく車両の駆動輪６２に入力することは考えられていなかった。

だが、他の方式のハイブリッド車両、内燃機関が出力する駆動力を車両の走行のために駆動輪に供給する態様のハイブリッド車両に、本発明を適用することも可能である。このときには、内燃機関と駆動輪との間に、両者の間で駆動力を伝達可能な状態と、両者の間で駆動力を伝達せず内燃機関が駆動輪から独立して回転／停止可能な状態とを切換可能な動力伝達機構（断接切換可能なクラッチや、遊星歯車を利用した伝達機構等）を介設しておく。そして、アクセル開度等に対応した要求出力に応じて、内燃機関を運転するか停止するかを判断し、内燃機関を運転する場合には動力伝達機構を後者の状態として内燃機関をモータリングしたり、気筒に燃料を供給して内燃機関をファイアリングし、かつ動力伝達機構を前者の状態として内燃機関が出力する駆動力を駆動輪に供給したりできるようにする。内燃機関の運転を停止する場合には、動力伝達機構を後者の状態とすることは言うまでもない。

その他、各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、ハイブリッド車両の制御に適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…内燃機関
１３…吸気通路
１３２…スロットルバルブ
１５…ブレーキブースタ
２…発電機、モータリング用電動機（発電用モータジェネレータ）
３…蓄電装置
４…走行用電動機（走行用モータジェネレータ）
６２…駆動輪

Claims

駆動輪に走行のための駆動力を供給できる走行用電動機と、
走行用電動機に供給するべき電力を発電する発電機に発電のための駆動力を供給できる、または駆動輪に走行のための駆動力を供給できる内燃機関と、
内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流で発生する吸気負圧を蓄えその負圧を利用してブレーキ踏力を倍力するブレーキブースタと、
内燃機関に当該内燃機関を回転させるための駆動力を供給できるモータリング用電動機と
を具備するハイブリッド車両を制御する制御装置であって、
ブレーキブースタに蓄えている負圧が下限閾値を下回ったときに、モータリング用電動機により内燃機関を回転させるモータリングまたは内燃機関に燃料を供給してこれを始動し回転させるファイアリングを行い、ブレーキブースタに蓄えている負圧が下限閾値よりも高い上限閾値以上に回復するまで当該モータリングまたはファイアリングを継続するものであり、
運転者による車両の加速の意思を示唆する所定の加速要求条件が成立している場合、そうでない場合と比較して前記上限閾値を引き下げるハイブリッド車両の制御装置。
前記加速要求条件が成立している場合において、内燃機関のモータリングによりブレーキブースタに蓄えている負圧が前記上限閾値以上に回復したとき、モータリングを終了するとともに車載の蓄電装置から走行用電動機に供給する電力をそれ以前よりも増大させる請求項１記載の制御装置。
前記加速要求条件が成立している場合において、内燃機関のモータリングによりブレーキブースタに蓄えている負圧が前記上限閾値以上に回復したとき、アクセル開度が判定値以上であるならばモータリングからファイアリングに移行して発電機による発電を行い、アクセル開度が判定値未満であるならばモータリングを終了して内燃機関の回転を停止する請求項１または２記載の制御装置。