JP2021066316A - パワートレーンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】車両駆動のために内燃機関と電動モータを備えるパワートレーンシステムにおいて、ラバーバンドフィールを抑制して加速感を向上させる。【解決手段】パワートレーンシステムは、車両を駆動する内燃機関及び電動モータとバッテリと制御装置とを備える。制御装置は、要求車両パワーに相関する加速要求指標値が閾値以上となる加速要求の検知時のエンジン回転数が特定エンジン回転数未満の場合、特定エンジン回転数を当該加速要求に伴う加速の初期目標エンジン回転数に設定し、かつ、初期目標エンジン回転数への到達前の第１加速期間において、初期目標エンジン回転数に基づく第１目標エンジンパワーに従って内燃機関を制御し、かつ要求車両パワーから第１目標エンジンパワーを引いた差分に相当するバッテリパワーを電動モータに供給する。特定エンジン回転数は、車両の室内にエンジン音が聞こえるエンジン回転数範囲の下限値として予め決定された値である。【選択図】図６

Description

この発明は、パワートレーンシステムに関し、より詳細には、内燃機関と電動モータとを駆動源とするハイブリッド車両用のパワートレーンシステムに関する。

例えば、特許文献１には、内燃機関と電動モータ（モータジェネレータ）とを駆動源として備えるハイブリッド車両が開示されている。

特開平５−２２９３５１号公報

特許文献１に記載のように内燃機関と電動モータとを駆動源とするハイブリッド車両では、加速感向上のために、エンジン回転数が上昇するものの車速が増加しない感覚、いわゆるラバーバンドフィールを乗員に与えることを適切に抑制することが求められる。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の駆動のために内燃機関と電動モータとを備えるパワートレーンシステムにおいて、ラバーバンドフィールを抑制して加速感を向上させることにある。

本発明に係るパワートレーンシステムは、内燃機関と、電動モータと、バッテリと、制御装置とを備える。内燃機関及び電動モータは、車両を駆動する。バッテリは、電動モータに供給される電力を蓄える。制御装置は、内燃機関及び電動モータを制御する。
制御装置は、要求車両パワーに相関する加速要求指標値が閾値以上となる加速要求の検知時のエンジン回転数が特定エンジン回転数未満の場合、特定エンジン回転数を、当該加速要求に伴う加速の初期目標エンジン回転数に設定し、かつ、初期目標エンジン回転数への到達前の加速期間である第１加速期間において、初期目標エンジン回転数に基づく第１目標エンジンパワーに従って内燃機関を制御し、かつ、要求車両パワーから第１目標エンジンパワーを引いた差分に相当するバッテリパワーを電動モータに供給する。
特定エンジン回転数は、車両の室内にエンジン音が聞こえるエンジン回転数範囲の下限値として予め決定された値である。

特定エンジン回転数は、車速が高いほど高くてもよい。

制御装置は、第１加速期間におけるエンジン回転数の時間変化率よりも、初期目標エンジン回転数への到達以後の加速期間である第２加速期間における時間変化率が低くなるように、第２加速期間における時間変化率を制限してもよい。

パワートレーンシステムは、内燃機関のエンジンパワーで発電した電力をバッテリに充電可能に構成されてもよい。制御装置は、第２加速期間では、車速の増加に対するエンジン回転数の増加率であるエンジン回転数変化指標値に基づく目標エンジン回転数を、初期目標エンジン回転数を初期値として設定し、第２加速期間において、目標エンジン回転数に基づく第２目標エンジンパワーに従って内燃機関を制御し、かつ、要求車両パワーから第２目標エンジンパワーを引いた差分に相当するバッテリパワーを電動モータに供給してもよい。そして、エンジン回転数変化指標値は、車速が高いほど高くてもよい。

制御装置は、上記加速要求の検知時のエンジン回転数が特定エンジン回転数以上の場合には、当該加速要求の検知時のエンジン回転数を、当該加速要求に伴う加速の初期目標エンジン回転数に設定してもよい。

車両の加速時には、要求車両パワーに相関する加速要求指標値が大きいと、加速初期のエンジン回転数の時間変化率が高くなり易い。そして、乗員は、加速中にエンジン音が聞こえ始める直後のエンジン回転数の時間変化率が高いと、車両加速度の立ち上がりに対してエンジン音の増大が先行する感覚（すなち、ラバーバンドフィール）を受け取り易い。本発明によれば、上記加速要求指標値が閾値以上となる加速要求の検知時のエンジン回転数が、車室内にエンジン音が聞こえるエンジン回転数範囲の下限値に相当する特定エンジン回転数未満の場合に、この特定エンジン回転数が初期目標エンジン回転数に設定される。そして、初期目標エンジン回転数への到達前の第１加速期間では、初期目標エンジン回転数に基づく第１目標エンジンパワーに従って内燃機関が制御される。これにより、ラバーバンドフィール対策が必要な上記加速要求に伴う加速の初期において、エンジン回転数が不用意に特定エンジン回転数を超えないようにすることができる。その結果、ラバーバンドフィールを抑制でき、加速感を向上できる。また、第１加速期間では、要求車両パワーから第１目標エンジンパワーを引いた差分に相当するバッテリパワーが電動モータに供給される。このため、上記の初期目標エンジン回転数を利用することに起因する車両パワーの不足を招くことなく、ラバーバンドフィール対策を行えるようになる。

本発明の実施の形態１に係るパワートレーンシステム１０の構成を示す模式図である。 実施の形態１において用いられる車速Ｖに対する特定ＮｅＸの設定を表したグラフである。 動作点決定手法Ａ及びＢを説明するための図である。 実施の形態１において用いられる変化指標値ΔＮｅの車速Ｖに対する特性を表したグラフである。 実施の形態１における第２加速期間中の目標エンジン回転数ＮｅＴと車速Ｖとの関係を説明するためのグラフである。 実施の形態１に係る加速感向上制御を含む加速時のパワートレーン制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。 加速要求Ｂが出された際に加速感向上制御を利用しない比較例における加速時のタイムチャートである。 加速要求Ｂが出された際に実施の形態１に係る加速感向上制御が行われる加速時のタイムチャートである。 エンジン音の聞こえ始め直後のＮｅレートと加速感評価値との関係を表したグラフである。 本発明の実施の形態２において用いられる変化指標値ΔＮｅの車速Ｖに対する特性を表したグラフである。 加速要求Ｂが出された際に実施の形態２に係る加速感向上制御が行われる加速時のタイムチャートである。

以下に示す各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、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、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。

１．実施の形態１
図１〜図９を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

１−１．システム構成の例
図１は、実施の形態１に係るパワートレーンシステム１０の構成を示す模式図である。図１に示すパワートレーンシステム１０は、一例として、動力分割式のハイブリッドシステムとして構成されている。パワートレーンシステム１０は、内燃機関２０と、第１モータジェネレータ３０（ＭＧ１）と、第２モータジェネレータ３２（ＭＧ２）と、動力分割機構３４と、減速機構３６、バッテリ３８と、制御装置５０とを備えている。

内燃機関２０は、一例として、火花点火式エンジンであり、エンジントルクＴｅを制御するためのアクチュエータとして、スロットル弁２２と燃料噴射弁２４と点火装置２６とを備えている。ＭＧ１及びＭＧ２は、例えば三相交流型のモータジェネレータであり、ＭＧ１は、主に発電機として用いられ、ＭＧ２は、主に車両を駆動する電動機として用いられる。

動力分割機構３４は、エンジントルクＴｅを、ＭＧ１と車輪４０とに分割する。動力分割機構３４は、例えば遊星歯車機構によって構成される。より詳細には、遊星歯車機構のサンギヤには、ＭＧ１の回転軸３０ａが連結され、プラネタリキャリアには、内燃機関２０の回転軸（クランク軸２０ａ）が連結され、リングギヤには、ＭＧ２の回転軸３２ａが連結されている。エンジントルクＴｅは、減速機構３６を介して車輪４０に伝達される。また、ＭＧ２から出力されるモータトルクＴｍも、減速機構３６を介して車輪４０に伝達される。このように、パワートレーンシステム１０は、エンジントルクＴｅ及びモータトルクＴｍを利用して車両を駆動することができる。また、ＭＧ１は動力分割機構３４を介して内燃機関２０から供給されたエンジントルクＴｅにより電力を回生発電可能であり、ＭＧ２は、車両減速時には発電機として機能し、車両運動エネルギを回収して電力に変換する。なお、このような構成を有するパワートレーンシステム１０の例では、ＭＧ１及びＭＧ２のうち、ＭＧ２が主に本発明に係る「電動モータ」の一例に相当する。

制御装置５０は、内燃機関２０、ＭＧ１及びＭＧ２を制御するように構成されている。制御装置５０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５２と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）５４とを含む。ＥＣＵ５２は、プロセッサ５２ａとメモリ５２ｂとを有する。メモリ５２ｂには、内燃機関２０、ＭＧ１及びＭＧ２の各制御に用いられるマップを含む各種のデータ及び各種の制御プログラムが記憶されている。プロセッサ５２ａがメモリ５２ｂから制御プログラムを読み出して実行することにより、制御装置５０による各種の処理及び制御が実現される。

ＰＣＵ５４は、ＭＧ１及びＭＧ２を駆動するためのインバータを含む電力変換装置であり、ＥＣＵ５２からの指令に基づいてＭＧ１及びＭＧ２を制御する。ＰＣＵ５４は、バッテリ３８に蓄えられた電力を直流から交流に変換してＭＧ２に供給するとともに、ＭＧ１又はＭＧ２によって生成される電力を交流から直流に変換してバッテリ３８に蓄える。このように、バッテリ３８は、ＭＧ１及びＭＧ２で生じた電力によって充電され、ＭＧ２で消費される電力により放電される。

ＥＣＵ５２は、パワートレーンシステム１０の動作を制御するための各種センサからセンサ信号を取り込む。ここでいう各種センサは、クランク角を検出するクランク角センサ５６と、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセルポジションセンサ５８と、パワートレーンシステム１０を搭載する車両の速度（車速Ｖ）を検出する車速センサ６０と、バッテリ３８を流れる電流を検出する電流センサ６２を含む。ＥＣＵ５２は、クランク角センサ５６の信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅを算出できる。エンジン回転数Ｎｅはカム角センサ（図示省略）を利用して算出されてもよい。また、電流センサ６２は、バッテリ３８の充電状態（ＳＯＣ）の算出に用いられる。

１−２．パワートレーンシステムの基本動作
ＥＣＵ５２は、運転者から要求される車両パワー（車両駆動パワー）である要求車両パワーＰｖＲを算出する。要求車両パワーＰｖＲの算出は、典型的にはアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて行われる。そのうえで、ＥＣＵ５２は、車両走行中に、要求車両パワーＰｖＲに対するシステム効率が最適となるように内燃機関２０の運転／停止を制御する。例えば、低速走行時等のエンジン効率が良くない運転条件では、内燃機関２０を停止してＭＧ２のみを用いて車両を走行させるＥＶモードが選択される。また、通常走行時には、エンジントルクＴｅでＭＧ１と車輪４０とを駆動しつつ、ＭＧ１が生成した電力をＭＧ２に供給してモータトルクＴｍによっても車輪４０を駆動するハイブリッドモードが選択される。また、加速時には、高い動力性能の発揮のために、ＭＧ１からの電力に加えてバッテリ３８からの電力をＭＧ２に供給しながらハイブリッドモードが実行される。

１−３．加速時のパワートレーン制御
本実施形態では、バッテリ３８からの電力をＭＧ２に供給しながらハイブリッドモードが実行される加速時に、ラバーバンドフィールを抑制して加速感を向上させるために、ＥＣＵ５２は、次のような加速感向上制御を実行する。この加速感向上制御の主たる部分は、以下に説明されるようにエンジン回転数制御にある。

１−３−１．加速感向上制御の概要
（加速要求Ｂの判定手法）
説明の便宜上、ラバーバンドフィールを抑制する対策を必要としない加速要求を「加速要求Ａ」と称し、この対策を必要とする加速要求を「加速要求Ｂ」と称する。加速感向上制御では、ＥＣＵ５２は、まず、加速要求を検知した際に、それが加速要求Ｂに該当するか否かを判定する。検知した加速要求が加速要求Ｂに該当するか否かは、要求車両パワーＰｖに相関する「加速要求指標値」が所定の閾値以上となる加速が要求されたか否かに基づいて判定される。

本実施形態では、「加速要求指標値」の一例として、要求車両パワーＰｖ自体が用いられる。したがって、ＥＣＵ５２は、要求車両パワーＰｖＲが所定の閾値ＴＨ以上であるか否かを判定する。閾値ＴＨは、対象とする車両においてラバーバンドフィール対策を必要とする加速要求指標値の下限値に相当し、実験等を行って予め決定されている。なお、加速要求指標値は、要求車両パワーＰｖに相関するものであればよく、要求車両パワーＰｖ［ｋＷ］に代え、例えば、アクセル開度Ａｃｃ、要求車両駆動力［Ｎ］又は要求車両加速度［ｍ／ｓ^２］であってもよい。要求車両駆動力は、要求車両パワーＰｖと車速Ｖから算出できる。要求車両加速度は、要求車両駆動力から車両走行抵抗（既知の値）を引くことにより算出できる。

（特定ＮｅＸの設定、及び判定条件（Ｎｅ０＜ＮｅＸ）の説明）
ＥＣＵ５２は、検知した加速要求が加速要求Ｂであると判定した場合には、次いで、加速要求Ｂの検知時（より詳細には、当該検知の時点）のエンジン回転数Ｎｅ０が「特定エンジン回転数ＮｅＸ」未満であるか否かを判定する。このエンジン回転数Ｎｅ０は、クランク角センサ５６の信号に基づいて算出された値（すなわち、実エンジン回転数）である。

特定エンジン回転数ＮｅＸ（以下、「特定ＮｅＸ」と略する）は、車室内にエンジン音が聞こえるエンジン回転数範囲（図７等に記載のＮｅ範囲Ｒ）の下限値（すなわち、加速中に車室内の乗員の耳にエンジン音が聞こえ始める時のエンジン回転数の値）に相当する。このような特定ＮｅＸは、例えば、次のような手法を用いて予め決定しておくことができる。すなわち、一定の車速Ｖでの車両走行中に、内燃機関２０を始動させてエンジン回転数Ｎｅを徐々に高めていき、その後に乗員（運転者又は同乗者）がエンジン音を認識し始めた時のエンジン回転数の値を取得する。そして、取得した値に基づいて特定ＮｅＸを決定する。このような手法によれば、車室内の暗騒音を加味して特定ＮｅＸを決定できる。

より詳細には、車室内でのエンジン音の聞こえ易さは、車室内の暗騒音の変化によって変化し、特定ＮｅＸは、暗騒音が高くなると高くなる。車室内の暗騒音には、ロードノイズ、風切り音及び車両の遮音特性等の様々な要素が影響を与えるが、その中でも、車速Ｖが暗騒音に大きく影響する。具体的には、概略的には、車速Ｖが高くなると、暗騒音が高くなり、その結果、特定ＮｅＸが高くなるといえる。

図２は、実施の形態１において用いられる車速Ｖに対する特定ＮｅＸの設定を表したグラフである。本実施形態では、特定ＮｅＸは、一例として、上述の知見に基づき、車速Ｖが高いほど高くなるように設定されている。より詳細には、図２に示す例では、特定ＮｅＸは、車速Ｖが高いほど直線的に高くなるように車速Ｖの一次式によって表されている。このように、特定ＮｅＸは、車速Ｖをパラメータとして実用的に表すことができる。

（加速要求Ｂに伴う加速時の課題）
図３は、動作点決定手法Ａ及びＢを説明するための図である。エンジン動作点は、図３に示すように、エンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとによって特定される。パワートレーンシステム１０では、内燃機関２０のエンジントルクＴｅ及びエンジン回転数Ｎｅは、基本的には、内燃機関２０の燃費が最適となるように予め設定された最適燃費線Ｌｓ上をエンジン動作点が移動するように制御される。

ここでは、加速時に一般的に用いられるエンジン動作点の決定手法を「動作点決定手法Ａ」と称する。図３中のエンジン動作点ＰＡは、動作点決定手法Ａにより決定されたエンジン動作点の一例である。動作点決定手法Ａでは、要求車両パワーＰｖＲから目標バッテリパワーＰｂＴを引いた値が目標エンジンパワーＰｅＴＡとして算出される。そして、この目標エンジンパワーＰｅＴＡに対応する等パワーラインＬｐＡと最適燃費線Ｌｓとの交点がエンジン動作点ＰＡとして決定される。目標バッテリパワーＰｂＴは、加速時にバッテリ３８からＭＧ２に供給するパワー（電力）の目標値に相当し、バッテリ３８のＳＯＣに応じた値として予め決定されている。

動作点決定手法Ａでは、エンジン動作点ＰＡが定まった後に、これに対応するエンジン回転数ＮｅＡが結果的に定まる。つまり、この手法Ａでは、ラバーバンドフィール対策のために加速初期のエンジン回転数Ｎｅを特定の値に制御（制限）することへの配慮なしに、要求車両パワーＰｖＲに基づく目標エンジンパワーＰｅＴＡと最適燃費線Ｌｓからエンジン回転数ＮｅＡが定まる。そして、このエンジン回転数ＮｅＡを目標値として用いて、加速中のエンジン回転数Ｎｅが制御される。

本実施形態では、加速要求Ｂに該当しない加速要求Ａ（すなわち、ラバーバンドフィールへの対策を必要としない加速要求）が出された場合には、この動作点決定手法Ａが用いられる。加速要求Ａに伴う加速時であれば、動作点決定手法Ａに基づいて定めるエンジン回転数ＮｅＡが目標値として用いられても、加速感向上の観点においては問題ないといえる。

一方、特定ＮｅＸよりもエンジン回転数Ｎｅが低い状態（エンジン停止状態も含む）から加速要求Ｂ（ラバーバンドフィール対策を必要とする加速要求）が出された場合に動作点決定手法Ａが用いられると、エンジン回転数Ｎｅが加速初期において不用意に特定ＮｅＸを超えてしまう。その理由は、ラバーバンドフィール対策を必要とするような大きな要求車両パワーＰｖＲが求められる加速要求Ｂを満たすためには、内燃機関２０に要求されるエンジンパワーＰｅも高くなり、その結果、エンジン回転数Ｎｅとしても、車室内にエンジン音が聞こえるエンジン回転数範囲内のエンジン回転数Ｎｅが必要とされるためである。

（加速要求Ｂが出された場合の加速初期の対策）
本実施形態の加速感向上制御では、ＥＣＵ５２は、加速要求Ｂの検知時のエンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ未満であると判定した場合には、特定ＮｅＸを当該加速の初期目標エンジン回転数ＮｅＩＴ（以下、「初期目標ＮｅＩＴ」と略する）に設定する。このように、本実施形態では、加速要求Ｂの検知時のエンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ未満である場合には、加速初期に制御すべきエンジン回転数Ｎｅである初期目標ＮｅＩＴが積極的に（最初に）決定される。

加速要求Ｂに伴う加速時における初期目標ＮｅＩＴへの到達前の加速期間（加速要求Ｂの検知から初期目標ＮｅＩＴまでの期間）を「第１加速期間」と称する（後述の図８参照）。また、加速要求Ｂが出された場合に用いられるエンジン動作点の決定手法を「動作点決定手法Ｂ」と称する。ＥＣＵ５２は、この第１加速期間では、初期目標ＮｅＩＴに基づく目標エンジンパワーＰｅＴＢに従って内燃機関２０を制御し、かつ、要求車両パワーＰｖＲから目標エンジンパワーＰｅＴＢを引いた差分に相当するバッテリパワーＰｂ（電力）をＭＧ２に供給する。なお、ここでいう「初期目標ＮｅＩＴに基づく目標エンジンパワーＰｅＴＢ」は、本発明に係る「第１目標エンジンパワー」の一例に相当する。

図３に示すように、動作点決定手法Ｂでは、初期目標ＮｅＩＴ（＝特定ＮｅＸ）と最適燃費線Ｌｓとの交点がエンジン動作点ＰＢとして決定される。次いで、このエンジン動作点ＰＢを通る等パワーラインＬｐＢ上の値が目標エンジンパワーＰｅＴＢとして決定される。

図３に示す例におけるエンジン動作点ＡとＢは、同じ要求車両パワーＰｖＲに対応する値であるものとする。特定ＮｅＸと等しくなるように制限された初期目標ＮｅＩＴを基礎として動作点決定手法Ｂを用いて決定される目標エンジンパワーＰｅＴＢは、図３から分かるように、動作点決定手法Ａによる目標エンジンパワーＰｅＴＡよりも小さくなる。このように、加速要求Ｂが出された際に動作点決定手法Ａに代えて動作点決定手法Ｂを用いることは、特定ＮｅＸを超えないように加速初期のエンジン回転数Ｎｅが制限されるように最適燃費線Ｌｓ上でエンジン動作点を移動させた結果として、図３中に矢印Ｙを付して示すように、目標エンジンパワーがＰｅＴＡからＰｅＴＢに下がることに相当する。

加速要求Ｂが出された際に単に目標エンジンパワーをＰｅＴＢに下げると、要求車両パワーＰｖＲを満たせない。このため、本実施形態では、上述のように、要求車両パワーＰｖＲから目標エンジンパワーＰｅＴＢを引いた差分に相当するバッテリパワーＰｂをＭＧ２に供給する。これにより、要求車両パワーＰｖＲに対するパワーの不足分をバッテリパワーＰｂ（ＭＧ２のパワー）によって補うことができる。

また、加速要求Ｂが出された際に既に内燃機関２０が作動している場合（既にハイブリッドモードが選択されている場合）には、加速要求Ｂの検知時のエンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ以上となることがある。この場合は、加速感向上制御では、このエンジン回転数Ｎｅ０が初期目標ＮｅＩＴに設定される。したがって、この場合には、初期目標ＮｅＩＴの設定時に、エンジン回転数Ｎｅが直ちに初期目標ＮｅＩＴに到達した状態となる（第１加速期間が存在しない）。

（第２加速期間の制御）
加速要求Ｂに伴う加速において、初期目標ＮｅＩＴへの到達以後の加速期間（初期目標ＮｅＩＴ到達から加速終了までの期間）を「第２加速期間」と称する（後述の図８参照）。

エンジン回転数Ｎｅが初期目標ＮｅＩＴ［＝特定ＮｅＸ］に到達すると、エンジン音が乗員に聞こえ始める。本実施形態の加速感向上制御では、初期目標ＮｅＩＴへの到達以後の第２加速期間のためのラバーバンドフィール対策のために、「エンジン回転数変化指標値ΔＮｅ」が用いられる。エンジン回転数変化指標値（以下、「変化指標値」と略する）ΔＮｅは、車速Ｖの増加に対するエンジン回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］の増加率［ｒｐｍ／（ｋｍ／ｈ）］である。すなわち、変化指標値ΔＮｅは、正の値である。

第２加速期間中には、ＥＣＵ５２は、初期目標ＮｅＩＴを初期値として、変化指標値ΔＮｅに基づく目標エンジン回転数ＮｅＴ（以下、「目標ＮｅＴ」と略する）を設定する。変化指標値ΔＮｅに基づく目標ＮｅＴの設定（算出）は、例えば、次のような手法で行うことができる。すなわち、ＥＣＵ５２は、初期目標ＮｅＩＴ（＝特定ＮｅＸ）を目標ＮｅＴの初期値として用いる。そして、次の（１）式に従い、車速Ｖが１ｋｍ／ｈ増える毎に、目標ＮｅＴの前回値に変化指標値ΔＮｅを加えながら目標ＮｅＴの今回値を算出する。なお、後述の実施の形態２のように車速Ｖに応じて変化指標値ΔＮｅが変化する場合には、車速Ｖが１ｋｍ／ｈ増える毎に、現在の車速Ｖに対応する変化指標値ΔＮｅが目標ＮｅＴの前回値に加算されることになる。
ＮｅＴ（今回値）＝ＮｅＴ（前回値）＋ΔＮｅ ・・・（１）

第２加速期間中の目標ＮｅＴの算出に用いられる初期目標ＮｅＩＴは、加速要求Ｂの検知時のエンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ未満の場合は特定ＮｅＸであり、それが特定ＮｅＸ以上の場合はエンジン回転数Ｎｅ０である。

図４は、実施の形態１において用いられる変化指標値ΔＮｅの車速Ｖに対する特性を表したグラフである。本実施形態では、変化指標値ΔＮｅは、一例として、図４に示すように第２加速期間中の車速Ｖによらずに一定となるように設定されている。

図５は、実施の形態１における第２加速期間中の目標ＮｅＴと車速Ｖとの関係を説明するためのグラフである。図５中の車速値Ｖ０は、加速要求Ｂに伴う加速時にエンジン回転数Ｎｅが初期目標ＮｅＩＴに到達した時の車速Ｖの値に相当する。目標ＮｅＴは、車速Ｖが車速値Ｖ０に到達した後は、図５に示すように変化指標値ΔＮｅを傾きとする直線Ｌ１に沿って車速Ｖの増加とともに増加する。つまり、目標ＮｅＴは、車速Ｖが１ｋｍ／ｈ上昇する毎に、変化指標値ΔＮｅだけ増やされていく。

上述のように、変化指標値ΔＮｅの大きさを調整することは、車速Ｖが１ｋｍ／ｈ上昇する間のエンジン回転数Ｎｅの増加量を調整することに相当する。したがって、変化指標値ΔＮｅを所望の値で制限することで、第２加速期間中のエンジン回転数の時間変化率ｄＮｅ／ｄｔ（以下、「Ｎｅレート」とも称する）を任意の値で制限することができる。

そこで、変化指標値ΔＮｅの大きさは、第２加速期間のためのラバーバンドフィール対策に適した値として予め決定される。具体的には、本実施形態では、変化指標値Ｎｅの大きさは、第１加速期間におけるエンジン回転数の時間変化率ｄＮｅ／ｄｔよりも、第２加速期間における時間変化率ｄＮｅ／ｄｔが低くなる関係（後述の図８のエンジン回転数Ｎｅの波形参照）を満たせる値として予め決定されている。そして、ＥＣＵ５２は、このように大きさが決定された変化指標値ΔＮｅを用いて目標エンジン数ＮｅＴを設定することにより、上記関係が満たされるように、第２加速期間におけるエンジン回転数の時間変化率ｄＮｅ／ｄｔ（Ｎｅレート）を制限している。

また、ＥＣＵ５２は、第２加速期間についても、第１加速期間と同様に、「目標エンジン回転数ＮｅＴに基づく目標エンジンパワーＰｅＴＢ」に従って内燃機関２０を制御し、かつ、要求車両パワーＰｖＲから目標エンジンパワーＰｅＴＢを引いた差分に相当するバッテリパワーＰｂをＭＧ２に供給する。なお、ここでいう「目標エンジン回転数ＮｅＴに基づく目標エンジンパワーＰｅＴＢ」は、本発明に係る「第２目標エンジンパワー」の一例に相当する。

１−３−２．ＥＣＵによる処理
図６は、実施の形態１に係る加速感向上制御を含む加速時のパワートレーン制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。ＥＣＵ５２は、アクセルポジションセンサ５８を用いてアクセルペダルの踏み込みを検知した時に、加速判定フラグをオンとし、本ルーチンの処理を開始する。

図６に示すルーチンでは、ＥＣＵ５２は、まず、ステップＳ１００において、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求車両パワーＰｖＲを算出し、算出した要求車両パワーＰｖＲが値ＴＨ以上か否かを判定する。上述のように、要求車両パワーＰｖＲは、「加速要求指標値」の一例である。

ステップＳ１００において要求車両パワーＰｖＲが閾値ＴＨ未満である場合、すなわち、ラバーバンドフィール対策の対象ではない加速要求Ａが出されたと判断できる場合には、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、ＥＣＵ５２は、上述の動作点決定手法Ａを用いて、ＳＯＣに基づく目標バッテリパワーＰｂＴを設定し、かつ、目標エンジンパワーＰｅＴＡを算出する。なお、ＥＣＵ５２は、設定した目標バッテリパワーＰｂＴに応じたパワーがＭＧ２に供給されるようにＰＣＵ５４を制御する。また、ＥＣＵ５２は、算出した目標エンジンパワーＰｅＴＡに対応する等パワーラインと最適燃費線Ｌｓ（図３参照）との交点（エンジン動作点）のエンジン回転数Ｎｅと当該目標エンジンパワーＰｅＴＡとから目標エンジントルクＴｅＴを算出する。そして、ＥＣＵ５２は、算出した目標エンジントルクＴｅＴが実現されるように内燃機関２０（スロットル弁２２、燃料噴射弁２４及び点火装置２６）を制御する。

一方、ステップＳ１００において要求車両パワーＰｖＲが閾値ＴＨ以上である場合、すなわち、ラバーバンドフィール対策の対象となる加速要求Ｂが出されたと判断できる場合には、処理はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４以降の処理は、加速感向上制御に関する処理に該当する。

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ５２は、クランク角センサ５６を用いて加速要求Ｂの検知時のエンジン回転数Ｎｅ０を算出し、算出したエンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ未満であるか否かを判定する。ＥＣＵ５２は、図２に示すような特定ＮｅＸと車速Ｖとの関係をマップとして記憶している。ＥＣＵ５２は、加速要求Ｂの検知時の車速Ｖに応じた特定ＮｅＸを、そのようなマップから取得する。

ステップＳ１０４においてエンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ未満である場合には、処理はステップＳ１０６に進む。典型的には、内燃機関２０が停止しているＥＶモードの実行中（すなわち、エンジン間欠停止中）に加速要求Ｂが出された場合には、ステップＳ１０４の判定結果が肯定的となる。また、この判定結果は、特定ＮｅＸ未満の極低回転で内燃機関２０が作動しているハイブリッドモード中にも肯定的となる。ステップＳ１０６では、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１０４において取得した特定ＮｅＸを初期目標ＮｅＩＴに設定する。その後、処理はステップＳ１１０に進む。

一方、ステップＳ１０４においてエンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ以上である場合、すなわち、内燃機関２０が特定ＮｅＸ以上のエンジン回転数Ｎｅで作動している状態において加速要求Ｂが検知された場合には、処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、ＥＣＵ５２は、エンジン回転数Ｎｅ０を初期目標ＮｅＩＴに設定する。その後、処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、ＥＣＵ５２は、クランク角センサ５６を用いて算出した現在のエンジン回転数Ｎｅ（現在Ｎｅ）が、ステップＳ１０６又はＳ１０８で設定した初期目標ＮｅＩＴ以上であるか否かを判定する。

ステップＳ１１０において現在のエンジン回転数Ｎｅが初期目標ＮｅＩＴ未満となる場合（すなわち、初期目標ＮｅＩＴへの到達前の第１加速期間中の場合）には、処理はステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１０６において設定した初期目標ＮｅＩＴ（＝特定ＮｅＸ）を目標ＮｅＴに設定する。ステップＳ１０６で設定された初期目標ＮｅＩＴは、第１加速期間中に用いられる。ステップＳ１１２の後に、処理はステップＳ１１６に進む。

一方、ステップＳ１１０において現在のエンジン回転数Ｎｅが初期目標ＮｅＩＴ以上となる場合（すなわち、初期目標ＮｅＩＴへの到達以後の第２加速期間中の場合）には、処理はステップＳ１１４に進む。ステップＳ１０８の後にステップＳ１１０に進んだ場合は、現在のエンジン回転数Ｎｅ及び初期目標ＮｅＩＴが共にエンジン回転数Ｎｅ２と等しくなる。その結果、ステップＳ１１０の判定結果が直ちに肯定的となり、処理はステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４では、ＥＣＵ５２は、第２加速期間中の目標ＮｅＴを取得する。第２加速期間中には、ＥＣＵ５２は、上述の（１）式を用いて、車速Ｖの増加に伴って目標ＮｅＴを更新している。本ステップＳ１１４では、最新の目標ＮｅＴが取得される。その後、処理はステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６では、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１１２又はＳ１１４において取得した目標ＮｅＴに対応する目標エンジンパワーＰｅＴＢを算出する。この算出は、一例として、図３を参照して初期目標ＮｅＩＴを例に挙げて説明した動作点決定手法Ｂを利用して行われる。その結果、目標ＮｅＴと最適燃費線Ｌｓとの交点（図３に示す例ではエンジン動作点ＰＢ）を通る等パワーライン（図３に示す例ではＬｐＢ）上の値が目標エンジンパワーＰｅＴＢとして算出される。ＥＣＵ５２は、算出した目標エンジンパワーＰｅＴＢと目標ＮｅＴから目標エンジントルクＴｅを算出し、算出した目標エンジントルクＴｅが実現されるように内燃機関２０を制御する。

ステップＳ１１６の後に、処理はステップＳ１１８に進む。ステップＳ１１８では、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１００において算出した要求車両パワーＰｖＲからステップＳ１１６において算出した目標エンジンパワーＰｅＴＢを引いた差分に相当するバッテリパワーＰｂを算出する。そして、ＥＣＵ５２は、算出したバッテリパワーＰｂをＭＧ２に供給する。より詳細には、ＥＣＵ５２は、このバッテリパワーＰｂがＭＧ２に供給されるようにＰＣＵ５４を制御する。その後、処理はステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、ＥＣＵ５２は、加速判定フラグがオフになったか（車両の加速が終了したか）否かを判定する。加速判定フラグは、例えば、車速Ｖの増加量が所定の閾値以下に減少した時にオフとなる。加速判定フラグがオフでない場合（加速中）には、ＥＣＵ５２は、ステップＳ１１０以降の処理を繰り返し実行する。一方、加速判定フラグがオフとなった場合には、ＥＣＵ５２は、本ルーチンによる加速時のパワートレーン制御を終了する。

１−４．効果
図７は、加速要求Ｂが出された際に加速感向上制御を利用しない比較例における加速時のタイムチャートである。図８は、加速要求Ｂが出された際に実施の形態１に係る加速感向上制御が行われる加速時のタイムチャートである。一例として、図７、８は、ＥＶモード（エンジン間欠停止状態）からの加速時の動作を示している。

図７及び図８に示す各例において、時点ｔ０は、アクセルペダルの踏み込みが開始された時点に相当する。その後の時点ｔ１は、アクセルペダルの操作を受けて加速判定フラグがオンになり、かつ、今回の加速要求が加速要求Ｂであると検知された時点に相当する。

図７に示す比較例では、図３を参照して上述した動作点決定手法Ａを用いて、加速中の目標バッテリパワーＰｂＴを設定し、かつ、目標エンジンパワーＰｅＴＡを算出しているものとする。既述したように、この手法Ａでは、加速時の初期目標ＮｅＩＴを積極的に決定することへの配慮なしに、目標エンジンパワーＰｅＴＡと最適燃費線Ｌｓとに従う目標ＮｅＴが結果的に定まることになる。このため、比較例では、時点ｔ２において、エンジン回転数Ｎｅが不用意に特定ＮｅＸを超えてしまっている。

より詳細には、エンジン回転数の時間変化率ｄＮｅ／ｄｔ（図７中のエンジン回転数Ｎｅの波形の傾き）が高い状態でエンジン回転数Ｎｅが特定ＮｅＸを通過している。その結果、特定ＮｅＸの通過後に高い時間変化率ｄＮｅ／ｄｔ（Ｎｅレート）で上昇するエンジン音が乗員に聞こえ始めることになる。このことは、車速Ｖがあまり上昇していない加速初期においてエンジン回転の吹け上がり感（すなわち、ラバーバンドフィール）を乗員に与えることに繋がる。

これに対し、加速感向上制御を行う実施の形態１によれば、図８に示す例のように加速要求Ｂの検知時（時点ｔ１）のエンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ未満の場合には、車室内にエンジン音が聞こえるエンジン回転数範囲Ｒ（図８参照）の下限値である特定ＮｅＸが、加速要求Ｂに伴う加速時の初期目標ＮｅＩＴとして設定される。このように、本実施形態によれば、ラバーバンドフィール対策を考慮した初期目標ＮｅＩＴが設定され、加速初期のエンジン回転数Ｎｅが管理される。そして、初期目標ＮｅＩＴ到達前の第１加速期間では、初期目標ＮｅＩＴに基づく目標エンジンパワーＰｅＴＢに従って内燃機関２０が制御される。これにより、ラバーバンドフィール対策が必要な加速要求Ｂに伴う加速の初期において、エンジン回転数Ｎｅが不用意に特定ＮｅＸを超えないようにすることができる。その結果、ラバーバンドフィールを抑制でき、加速感を向上できる。

そして、加速感向上制御によれば、第１加速期間では、要求車両パワーＰｖＲから目標エンジンパワーＰｅＴＢを引いた差分に相当するバッテリパワーＰｂＴがＭＧ２に供給される。これにより、初期目標ＮｅＩＴ（＝特定ＮｅＸ）を基礎として目標エンジンパワーＰｅＴＢを決定した結果として要求車両パワーＰｖＲに対して不足する車両パワーＰｖを、バッテリ３８からＭＧ２へのパワー（電力）の供給によって補うことができる。このため、車両パワーＰｖの不足を招くことなく、ラバーバンドフィール対策を行えるようになる。

また、本実施形態では、第１加速期間の制御に用いられる特定ＮｅＸは、車速Ｖが高いほど高くなるように設定されている。これにより、車室内の暗騒音への影響が大きい車速Ｖに応じた特定ＮｅＸの変化を考慮して、初期目標ＮｅＩＴを適切に設定できる。

次に、図９を追加的に参照して、第２加速期間に関する加速感向上制御の効果を説明する。図９は、エンジン音の聞こえ始め直後のＮｅレートと加速感評価値との関係を表したグラフである。図９において用いられるＮｅレート（時間変化率ｄＮｅ／ｄｔ）の数値は、１秒［ｓ］当たりのエンジン回転数Ｎｅの増加量である。また、縦軸の加速感評価値は、数値が大きいほど加速感が良いことを示している。図９に示す関係は、本件発明者の鋭意研究により得られた知見であり、本実施形態の加速感向上制御を利用していない時のものである。

図９中の各プロット点に関し、菱形は、乗員がラバーバンドフィールを認識した場合のデータに対応し、四角は、乗員がラバーバンドフィールを認識しなかった場合のデータに対応している。図９中のプロット点の分布より、聞こえ始め直後（すなわち、特定ＮｅＸへの到達直後）のＮｅレートが高いと、加速感が良くないことが分かる。つまり、聞こえ始め直後のＮｅレート（すなわち、特定ＮｅＸを超えた直後のエンジン回転数の時間変化率ｄＮｅ／ｄｔ）が加速感に与える影響が大きいことが分かる。換言すると、聞こえ始め直後のＮｅレートが高いと、車両加速度Ｇの立ち上がりに対してエンジン音の増大が先行する感覚（すなち、ラバーバンドフィール）が際立つことが分かる。

したがって、図９に示す知見より、加速要求Ｂの検知時のエンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ未満の状態（例えば、エンジン間欠停止状態）からの加速時には、エンジン回転数Ｎｅを特定ＮｅＸ付近の範囲（例えば、図８中に矢印Ｚを付して示す範囲）に一旦留め、その後は適切に制限されたＮｅレートでエンジン回転数Ｎｅを徐々に高めるという制御方針を採用するのが良いといえる。本実施形態では、この点に鑑み、第２加速期間の特に初期（図７に示す例のように対策がなされないと、エンジン回転数Ｎｅの増加率が高くなる期間）のラバーバンドフィール対策のために、次のようなエンジン回転数制御が行われている。

すなわち、本実施形態では、図８に示すように、第１加速期間における時間変化率ｄＮｅ／ｄｔよりも、第２加速期間における時間変化率ｄＮｅ／ｄｔが低くなるように、第２加速期間における時間変化率ｄＮｅ／ｄｔ（Ｎｅレート）が制限される。付け加えると、図８に示すように初期目標ＮｅＩＴへの到達の時点ｔ３において変曲点が生じるように、加速中のエンジン回転数Ｎｅが制御されている。これにより、ラバーバンドフィールの抑制効果の高いエンジン回転数範囲である特定ＮｅＸ付近の範囲のＮｅレートを効果的に抑制できるので、特定ＮｅＸの到達後に高いＮｅレートでエンジン音が唐突に聞こえ始めることを抑制できる。つまり、図９に示す知見に基づく上記制御方針に沿ったエンジン回転数制御を提供できる。付け加えると、本実施形態では、加速初期においてエンジン回転数Ｎｅが特定ＮｅＸと等しい初期目標ＮｅＩＴに到達したか否かを判定しているため、当該制御方針に沿ったエンジン回転数制御を確実に行えるようになる。

さらに、本実施形態の加速感向上制御では、加速要求Ｂの検知時のエンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ以上の場合には、エンジン回転数Ｎｅ０が初期目標ＮｅＩＴとして設定される。つまり、エンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ以上の場合には、特定ＮｅＸを初期目標ＮｅＩＴに設定する処理は行われない。これにより、エンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ以上の場合に、加速時であるのにエンジン回転数Ｎｅが一旦下がってしまうという違和感を回避できる。そして、図６に示すルーチンによれば、エンジン回転数Ｎｅ０が特定ＮｅＸ以上の場合にも、変化指標値ΔＮｅを利用したエンジン回転数制御が、このエンジン回転数Ｎｅ０を初期値として同様に実行される。したがって、特定ＮｅＸに対するエンジン回転数Ｎｅ０の高低によらずに、ラバーバンドフィールを抑制して加速感を向上できる。

２．実施の形態２
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。

実施の形態２に係る加速感向上制御は、エンジン回転数変化指標値ΔＮｅの設定において、実施の形態１に係る加速感向上制御と相違している。図１０は、実施の形態２において用いられる変化指標値ΔＮｅの車速Ｖに対する特性を表したグラフである。本実施形態では、変化指標値ΔＮｅは、車速Ｖが高いほど高くなるように設定されている。より詳細には、図１０に示す一例では、変化指標値ΔＮｅは、車速Ｖが高いほど直線的に高くなるように車速Ｖの一次式によって表されている。

実施の形態１の加速感向上制御によって第１加速期間及び第２加速期間（特に、その初期）のエンジン回転数Ｎｅが制御（制限）されると、図８に示すように、加速初期のバッテリ３８の放電量が増加する傾向になる。その結果、バッテリ３８の電力収支の悪化が懸念される。

上述のような課題に対し、実施の形態２の変化指標値ΔＮｅの設定によれば、次のような効果が得られる。図１１は、加速要求Ｂが出された際に実施の形態２に係る加速感向上制御が行われる加速時のタイムチャートである。図１１に示す例は、図１０に示す設定を有する変化指標値ΔＮｅが用いられる点において、図４に示す設定が用いられる図８に示す例と異なっている。

図１０に示す設定のように車速Ｖが高いほど変化指標値ΔＮｅを高くすることは、車速Ｖが高くなるにつれて車速Ｖの１ｋｍ／ｈの上昇に対する目標ＮｅＴの増加量を大きくすることを意味する。このため、図１０に示す設定によれば、車速Ｖによらずに変化指標値ΔＮｅが一定となる実施の形態１の設定（図４参照）と比べて、第２加速期間の初期には目標ＮｅＴを同様に低く抑えつつ第２加速期間の後期には目標ＮｅＴをより高くできる特性を実現できるようになる。その結果、図１１に示す例のように、第２加速期間の後期において、高いエンジン回転数Ｎｅでのエンジン運転により発電した電力を用いてバッテリ３８の充電が行われ易くなるようにすることが可能となる。

したがって、本実施形態によれば、図１０に示す設定を用い、かつ、変化指標値ΔＮｅの大きさを適切に設定することにより、第２加速期間の初期には相対的に低い変化指標値ΔＮｅによってＮｅレートを適切に下げつつ、加速中のバッテリ３８の電力収支を改善できるようになる。

なお、本発明に係るパワートレーンシステムは、車両の駆動のために内燃機関と電動モータとを備える限り、図１に示す動力分割式のハイブリッドシステムに限られず、例えば、いわゆるパラレル式等の他の方式のハイブリッドシステムであってもよい。

１０ パワートレーンシステム
２０ 内燃機関
２０ａ クランク軸
３０ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）
３２ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２）
３４ 動力分割機構
３８ バッテリ
４０ 車輪
５０ 制御装置
５２ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５４ 電力制御ユニット（ＰＣＵ）
５６ クランク角センサ
５８ アクセルポジションセンサ
６０ 車速センサ

Claims (5)

1. 車両を駆動する内燃機関と、
   前記車両を駆動する電動モータと、
   前記電動モータに供給される電力を蓄えるバッテリと、
   前記内燃機関及び前記電動モータを制御する制御装置と、
   を備えるパワートレーンシステムであって、
   前記制御装置は、要求車両パワーに相関する加速要求指標値が閾値以上となる加速要求の検知時のエンジン回転数が特定エンジン回転数未満の場合、
   前記特定エンジン回転数を、前記加速要求に伴う加速の初期目標エンジン回転数に設定し、かつ、
   前記初期目標エンジン回転数への到達前の加速期間である第１加速期間において、前記初期目標エンジン回転数に基づく第１目標エンジンパワーに従って前記内燃機関を制御し、かつ、前記要求車両パワーから前記第１目標エンジンパワーを引いた差分に相当するバッテリパワーを前記電動モータに供給し、
   前記特定エンジン回転数は、前記車両の室内にエンジン音が聞こえるエンジン回転数範囲の下限値として予め決定された値である
   ことを特徴とするパワートレーンシステム。
2. 前記特定エンジン回転数は、車速が高いほど高い
   ことを特徴とする請求項１に記載のパワートレーンシステム。
3. 前記制御装置は、前記第１加速期間におけるエンジン回転数の時間変化率よりも、前記初期目標エンジン回転数への到達以後の加速期間である第２加速期間における前記時間変化率が低くなるように、前記第２加速期間における前記時間変化率を制限する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパワートレーンシステム。
4. 前記パワートレーンシステムは、前記内燃機関のエンジンパワーで発電した電力を前記バッテリに充電可能に構成され、
   前記制御装置は、
   前記第２加速期間では、車速の増加に対するエンジン回転数の増加率であるエンジン回転数変化指標値に基づく目標エンジン回転数を、前記初期目標エンジン回転数を初期値として設定し、
   前記第２加速期間において、前記目標エンジン回転数に基づく第２目標エンジンパワーに従って前記内燃機関を制御し、かつ、前記要求車両パワーから前記第２目標エンジンパワーを引いた差分に相当するバッテリパワーを前記電動モータに供給し、
   前記エンジン回転数変化指標値は、前記車速が高いほど高い
   ことを特徴とする請求項３に記載のパワートレーンシステム。
5. 前記制御装置は、前記加速要求の検知時のエンジン回転数が前記特定エンジン回転数以上の場合には、前記加速要求の検知時のエンジン回転数を、前記加速要求に伴う加速の初期目標エンジン回転数に設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパワートレーンシステム。

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