JP2021160547A - 車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】排気処理装置の昇温制御を実行する場合に、走行に用いることのできる出力が小さくなることを抑制する。
【解決手段】車両の制御装置は、エンジンの出力を増大させて排気処理装置に流入する排気の温度を上昇させる。制御装置は、車両の走行に用いられる、エンジンの出力の目標値である第1目標値を運転者のアクセル操作に基づいて算出する第1目標値算出部と、エンジンの出力の目標値であって第1目標値よりも大きい値である第2目標値を昇温制御の実行時に算出する第2目標値算出部とを備える。制御装置は、エンジンの出力の上限値をエンジンの運転状態に基づいて算出する上限値算出部と、昇温制御を実行する場合であって第2目標値が上限値よりも大きいときに、モータジェネレータが発電する電力を制限する制限処理を実行する制限処理実行部と、を備える。
【選択図】図4

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。
特許文献1に記載されている車両は、駆動源として、エンジン及びモータジェネレータを備えている。車両は、エンジンの出力を用いてモータジェネレータが発電した電力を蓄えるバッテリを備えている。車両は、エンジンの排気通路に配置されたフィルタを備えている。フィルタは、排気通路を流通する粒子状物質を捕集する。
車両の制御装置は、フィルタの粒子状物質を燃焼させるために、フィルタに流入する排気の温度を上昇させる昇温制御を実行する場合、エンジンの出力を増大させる。その結果、フィルタに流入する排気の温度が上昇し、フィルタの温度が次第に上昇する。エンジンの出力のうち、車両を走行させるために用いられなかった出力は、モータジェネレータの発電によって電力に変換されてバッテリに蓄えられる。
特開2017−149233号公報
エンジンの最大出力は、エンジンの回転速度などのエンジンの運転状態によって変化する。エンジンの運転状態によっては、実際のエンジンの出力が、昇温制御の実行に伴う増加分を加味した出力よりも小さくなることがある。その結果、昇温制御を実行する場合に、実際に走行に用いることのできる出力が、運転者が要求する出力よりも小さくなるおそれがある。なお、こうした状況は、触媒装置等、フィルタ以外の排気処理装置の昇温制御を行う場合にも生じる。
上記課題を解決するための車両の制御装置は、駆動源としてのエンジンと、駆動源としてのモータジェネレータと、前記エンジンの出力を用いて前記モータジェネレータが発電した電力を蓄えるバッテリと、前記エンジンの排気通路に設けられた排気処理装置とを備える車両において、前記エンジンの出力を増大させて前記排気処理装置に流入する排気の温度を上昇させる昇温制御を実行する車両の制御装置であって、車両の走行に用いられる、前記エンジンの出力の目標値である第1目標値を運転者のアクセル操作に基づいて算出する第1目標値算出部と、前記エンジンの出力の目標値であって前記第1目標値よりも大きい値である第2目標値を前記昇温制御の実行時に算出する第2目標値算出部と、前記エンジンの出力の上限値を前記エンジンの運転状態に基づいて算出する上限値算出部と、前記昇温制御を実行する場合であって前記第2目標値が前記上限値よりも大きいときに、前記エンジンの出力のうち前記モータジェネレータの発電に用いられる発電用の出力が、前記上限値から前記第1目標値を減算した減算値に相当する出力を上回らないように、前記モータジェネレータが発電する電力を制限する制限処理を実行する制限処理実行部と、を備える。
上記構成によれば、上限値から第1目標値を減算した減算値に相当する出力を上回る出力を用いてモータジェネレータの発電を実行する場合と比較して、車両の走行に実際に用いることのできるエンジンの出力が大きくなる。その結果、車両の走行に実際に用いられるエンジンの出力が、運転者が要求するエンジンの出力よりも小さくなることを抑制できる。
上記構成において、前記制限処理実行部は、前記制限処理を実行する場合に、前記モータジェネレータが発電する電力の単位時間当たりの変化量を予め定められた規定値以下にしてもよい。
昇温制御が開始されると、エンジンの出力は増加し、モータジェネレータが発電する電力も増加する。ここで、モータジェネレータが発電する電力は、エンジンの出力よりも高い速度で増加させることができる。このため、昇温制御を実行する場合に、車両の走行に用いることのできる出力が、モータジェネレータが発電する電力の増加に伴って、運転者が要求する出力よりも一時的に小さくなることがある。
上記構成によれば、モータジェネレータが発電する電力の単位時間当たりの変化量が予め定められた規定値を超えて変化する場合に比べて、モータジェネレータが発電する電力の増加速度が低下する。これにより、車両の走行に用いることのできる出力が、運転者が要求する出力よりも小さくなることを抑制できる。
上記構成において、前記昇温制御を実行する場合であって前記第2目標値が前記上限値よりも大きいときに、前記上限値を増大させる増大処理を実行する増大処理実行部を備えていてもよい。
上記構成によれば、上限値を増大させない場合に比べて、実際のエンジンの出力を大きくできるため、実際のエンジンの出力が小さいことに起因して車両の走行に実際に用いられる出力が小さくなることを抑制できる。
上記構成において、前記車両は、前記エンジンの回転速度に対する駆動輪の回転速度の比である変速比を変更する変速機構を前記エンジンから駆動輪までの動力伝達経路上に備え、前記増大処理は、前記変速機構の変速比を上昇させる変速比変更処理であってもよい。
変速機構により変更される変速比が特定の変速比に固定されていると、特定の変速比及び車速に応じてエンジンの回転速度が一義的に決まる。エンジンの回転速度が一義的に決まると、エンジンの出力の上限値が制約されやすい。
上記構成によれば、車速が一定であっても、エンジンの回転速度が高くなる。その結果、エンジンの回転速度を高めることによってエンジンの出力の上限値を引き上げることができる。
上記構成において、前記変速機構は、前記変速比を段階的に変更可能な変速機構であり、前記変速比変更処理は、前記変速機構の変速段を低速段側に変更する処理であってもよい。上記構成によれば、変速段の変更により変速比を上昇させることでエンジンの回転速度を高めることができる。
上記構成において、前記増大処理は、前記エンジンの気筒内の空燃比をリッチ側の空燃比に変更する処理であってもよい。エンジンの気筒内の空燃比が理論空燃比に近い所定の範囲内では、空燃比がリッチであるほどエンジンのトルクが大きくなる。上記構成によれば、エンジンの回転速度が一定であっても、エンジンのトルクを増大できる。その結果、エンジンのトルクを高めることによってエンジンの出力の上限値を引き上げることができる。
上記構成において、前記第1目標値算出部は、前記車両の走行に用いられる出力に、補機を駆動するための補機用駆動力及び空調装置を駆動するための空調用駆動力の少なくとも一方を加算した値を前記第1目標値として算出してもよい。
第1目標値に、補機用駆動力や空調用駆動力が含まれていないと、補機用駆動力や空調用駆動力が大きくなることに伴って実際に走行に用いられる出力が小さくなる場合がある。上記構成によれば、補機用駆動力及び空調用駆動力を加味して第1目標値が算出されるため、補機用駆動力や空調用駆動力が変化することに伴って実際に走行に用いられる出力が小さくなることを抑制できる。
車両の概略構成図。 車速及びエンジン回転速度の関係を示す説明図。 エンジン回転速度及びエンジンの出力の関係を示す説明図。 制限制御を示すフローチャート。 制限制御における制限処理を示す説明図。
以下、車両の制御装置の一実施形態を図1〜図5にしたがって説明する。先ず、車両100の概略構成について説明する。
図1に示すように、車両100は、火花点火式のエンジン10を備えている。車両100は、電動機及び発電機の双方の機能を兼ね備える2つのモータジェネレータである、第1モータジェネレータ71及び第2モータジェネレータ72を備えている。したがって、車両100は、いわゆるハイブリッド車両である。
エンジン10は、複数の気筒11、クランクシャフト12、吸気通路21、スロットルバルブ22、複数の燃料噴射弁23、複数の点火装置24、排気通路26、三元触媒27、及びフィルタ28を備えている。
気筒11では、燃料と吸気との混合気が燃焼する。エンジン10は、4つの気筒11を備えている。吸気通路21は、気筒11に接続されている。吸気通路21における下流側の部分は、4つに分岐しており、各気筒11に接続されている。吸気通路21は、エンジン10の外部から各気筒11に吸気を導入する。
スロットルバルブ22は、吸気通路21のうち、分岐している部分よりも上流側の部分に配置されている。スロットルバルブ22は、吸気通路21を流通する吸気の量を調整する。
エンジン10は、4つの気筒に対応して4つの燃料噴射弁23を備えている。燃料噴射弁23は、吸気通路21のうち、分岐している部分に配置されている。燃料噴射弁23は、図示しない燃料タンクから供給される燃料を吸気通路21に噴射する。点火装置24は、気筒11毎に配置されている。すなわち、エンジン10は、4つの点火装置24を備えている。点火装置24は、燃料と吸気との混合気を火花放電により点火する。
排気通路26は、気筒11に接続されている。排気通路26における上流側の部分は、4つに分岐しており、各気筒11に接続されている。排気通路26は、各気筒11からエンジン10の外部に排気を排出する。
三元触媒27は、排気通路26のうち、分岐している部分よりも下流側の部分に配置されている。三元触媒27は、排気通路26を流通する排気を浄化する。フィルタ28は、排気通路26における三元触媒27よりも下流側の部分に配置されている。フィルタ28は、排気通路26を流通する排気に含まれる粒子状物質を捕集する。
クランクシャフト12は、各気筒11に配置された図示しないピストンに連結されている。クランクシャフト12は、気筒11において燃料と吸気との混合気が燃焼してピストンが往復動することにより回転する。
車両100は、バッテリ75、第1インバータ76、及び第2インバータ77を備えている。バッテリ75は、第1モータジェネレータ71や第2モータジェネレータ72が発電機として機能する場合、第1モータジェネレータ71や第2モータジェネレータ72が発電した電力を蓄える。バッテリ75は、第1モータジェネレータ71や第2モータジェネレータ72が電動機として機能する場合、第1モータジェネレータ71や第2モータジェネレータ72に対して電力を供給する。
第1インバータ76は、第1モータジェネレータ71とバッテリ75との間の電力の授受量を調整する。第2インバータ77は、第2モータジェネレータ72とバッテリ75との間の電力の授受量を調整する。
車両100は、第1遊星ギア機構40、リングギア軸45、第2遊星ギア機構50、自動変速機61、減速機構62、差動機構63、及び複数の駆動輪64を備えている。
第1遊星ギア機構40は、サンギア41、リングギア42、複数のピニオンギア43、及びキャリア44を備えている。サンギア41は、外歯歯車である。サンギア41は、第1モータジェネレータ71に接続されている。リングギア42は、内歯歯車であり、サンギア41と同軸上に配置されている。ピニオンギア43は、サンギア41とリングギア42との間に複数配置されている。各ピニオンギア43は、サンギア41及びリングギア42の双方に噛み合っている。キャリア44は、自転及び公転が自在な状態でピニオンギア43を支持している。キャリア44は、クランクシャフト12に接続されている。
リングギア軸45は、リングギア42に接続されている。自動変速機61は、リングギア軸45に接続されている。自動変速機61は、減速機構62及び差動機構63を介して駆動輪64に接続されている。自動変速機61は、複数の遊星歯車機構を備え、変速比を段階的に変更する有段式の自動変速機である。自動変速機61は、変速段を変更することによって変速比を切り替える。
第2遊星ギア機構50は、サンギア51、リングギア52、複数のピニオンギア53、キャリア54、及びケース55を備えている。サンギア51は、外歯歯車である。サンギア51は、第2モータジェネレータ72に接続されている。リングギア52は、内歯歯車であり、サンギア51と同軸上に配置されている。リングギア52は、リングギア軸45に接続されている。ピニオンギア53は、サンギア51とリングギア52との間に複数配置されている。各ピニオンギア53は、サンギア51及びリングギア52の双方に噛み合っている。キャリア54は、自転自在な状態でピニオンギア53を支持している。キャリア54は、ケース55に固定されている。したがって、ピニオンギア53は、公転不可能な状態になっている。
車両100は、補機66、及び空調装置67を備えている。補機66は、エンジン10の出力の一部を用いて発電された電力により駆動する。補機66としては、例えば、エンジン10の各部に冷却水を供給するウォータポンプ、エンジン10の各部にオイルを供給するオイルポンプ等である。空調装置67は、エンジン10の出力の一部を用いて発電された電力により駆動する。空調装置67は、当該空調装置67から吐出する空気の温度及び風量を調整することで、車両100の室内温度を調整する。
車両100は、シフトレバー96を備えている。シフトレバー96は、運転者により非走行位置や走行位置に切り替え操作される。ここで、非走行位置とは、車両100が走行しない位置であり、例えばパーキング位置やニュートラル位置である。シフトレバー96が非走行位置になっている場合には、自動変速機61において非走行用の変速段形成が行われる。また、走行位置とは、車両100が走行する位置であり、例えば前進走行位置や後進走行位置である。
シフトレバー96が走行位置になっている場合には、自動変速機61、第1モータジェネレータ71、第2モータジェネレータ72、第1遊星ギア機構40、及び第2遊星ギア機構50により、走行用の変速段形成が行われる。
したがって、本実施形態において、自動変速機61、第1モータジェネレータ71、第2モータジェネレータ72、第1遊星ギア機構40、及び第2遊星ギア機構50は、エンジン10のクランクシャフト12の回転速度に対する駆動輪64の回転速度の比である変速比を変更する変速機構Zとして機能する。変速機構Zは、エンジン10のクランクシャフト12から駆動輪64までの動力伝達経路上に配置されている。ここで、変速機構Zの変速比とは、駆動輪64が1回転する際にエンジン10のクランクシャフト12が回転する回数を示す比である。
本実施形態では、シフトレバー96が前進走行位置になっている場合には、変速機構Zにおいて、「1速」〜「10速」の10個の変速段が形成可能である。変速機構Zの変速段が変更されると、当該変速機構Zの変速比は、それぞれの変速段に応じて予め定められた変速比に設定される。変速機構Zの変速比は、当該変速機構Zの変速段が高速段側であるほど小さい。なお、第1モータジェネレータ71、第2モータジェネレータ72、第1遊星ギア機構40、及び第2遊星ギア機構50は、連続的に変速比を変更可能であり、変速段を形成する際には予め定められた複数の変速比から特定の変速比を選択することで擬似的な変速段を形成する。したがって、変速機構Zでは、第1モータジェネレータ71、第2モータジェネレータ72、第1遊星ギア機構40、及び第2遊星ギア機構50における擬似的な複数の変速段と、自動変速機61の機械的な構成で定まる複数の変速段とを組み合わせることにより、合計10個の変速段を形成する。
車両100は、エアフローメータ81、水温センサ82、吸気温センサ83、クランク角センサ84、アクセルポジションセンサ85、車速センサ86、電流センサ87、電圧センサ88、及び温度センサ89を備えている。
エアフローメータ81は、吸気通路21を単位時間当たりに流通する吸気の量である吸入空気量GAを検出する。水温センサ82は、エンジン10の各部を流通する冷却水の温度である冷却水温THWを検出する。吸気温センサ83は、吸気通路21を流通する吸気の温度である吸気温THAを検出する。クランク角センサ84は、クランクシャフト12の回転角であるクランク角SCを検出する。アクセルポジションセンサ85は、運転者が操作するアクセルペダルの操作量であるアクセル操作量ACPを検出する。車速センサ86は、車両100の速度である車速SPを検出する。電流センサ87は、バッテリ75に入出力される電流である電流IBを検出する。電圧センサ88は、バッテリ75の端子間電圧である電圧VBを検出する。温度センサ89は、バッテリ75の温度であるバッテリ温TBを検出する。
車両100は、第1回転速度センサ91、第2回転速度センサ92、スタートスイッチ93、及びレバーポジションセンサ94を備えている。
第1回転速度センサ91は、第1モータジェネレータ71のロータの単位時間当たりの回転数である第1回転速度NM1を検出する。第2回転速度センサ92は、第2モータジェネレータ72のロータの単位時間当たりの回転数である第2回転速度NM2を検出する。スタートスイッチ93は、車両100のシステムの動作を開始又は動作を終了するためのスイッチである。スタートスイッチ93は、運転者が操作するスタートスイッチ93の操作を示すスイッチ操作SWを検出する。レバーポジションセンサ94は、運転者が操作するシフトレバー96の操作位置であるレバー位置LPを検出する。
車両100は、ハイブリッドECU210、エンジンECU220、モータECU230、バッテリECU240、補機ECU250、及び空調ECU260を備えている。ハイブリッドECU210は、エンジンECU220、モータECU230、バッテリECU240、補機ECU250、及び空調ECU260のそれぞれと通信可能になっている。
エンジンECU220には、吸入空気量GAを示す信号がエアフローメータ81から入力される。エンジンECU220には、冷却水温THWを示す信号が水温センサ82から入力される。エンジンECU220には、吸気温THAを示す信号が吸気温センサ83から入力される。エンジンECU220には、クランク角SCを示す信号がクランク角センサ84から入力される。
エンジンECU220は、クランク角SCに基づいて、クランクシャフト12の単位時間当たりの回転数であるエンジン回転速度NEを算出する。エンジンECU220は、エンジン回転速度NE及び吸入空気量GAに基づいて、機関負荷率KLを算出する。ここで、機関負荷率KLとは、現在のエンジン回転速度NEにおいてスロットルバルブ22を全開とした状態でエンジン10を定常運転したときの気筒流入空気量に対する、現在の気筒流入空気量の比率を表している。なお、気筒流入空気量とは、吸気行程において各気筒11に流入する吸気の量である。
エンジンECU220は、吸気の充填効率やエンジン回転速度NEなどのエンジン10の運転状態に基づいて、三元触媒27の温度である触媒温度TSCを算出する。エンジンECU220は、吸気の充填効率やエンジン回転速度NEなどのエンジン10の運転状態に基づいて、フィルタ28の温度であるフィルタ温TFを算出する。エンジンECU220は、エンジン回転速度NE、機関負荷率KL、及びフィルタ温TFに基づいて、フィルタ28における粒子状物質の堆積量であるPM堆積量PSを算出する。
エンジンECU220は、PM堆積量PSが予め定められた再生規定値に達してフィルタ28の再生要求が生じると、エンジン10の出力を増大させてフィルタ28に流入する排気の温度を上昇させる昇温制御を実行する。そして、昇温制御によりフィルタ温TFが所定の温度に達すると、フィルタ28において粒子状物質が燃焼することで当該フィルタ28の粒子状物質が減少してフィルタ28が再生する。なお、フィルタ28の昇温制御の実行に伴って増大されたエンジン10の出力のうち、車両100を走行させるために用いられなかった出力は、第1モータジェネレータ71によって電力に変換されてバッテリ75に蓄えられる。本実施形態において、フィルタ28は、排気処理装置の一例である。
エンジンECU220は、エンジン10と通信可能になっている。エンジンECU220は、エンジン10を制御する。具体的には、エンジンECU220は、スロットルバルブ22を通じた気筒11内に導入する吸気の量の制御、燃料噴射弁23を通じた気筒11内に導入する燃料の量の制御などを実行する。
モータECU230には、第1回転速度NM1を示す信号が第1回転速度センサ91から入力される。モータECU230には、第2回転速度NM2を示す信号が第2回転速度センサ92から入力される。モータECU230は、第1インバータ76及び第2インバータ77と通信可能になっている。モータECU230は、第1インバータ76を通じて第1モータジェネレータ71を制御する。モータECU230は、第2インバータ77を通じて第2モータジェネレータ72を制御する。
バッテリECU240には、電流IBを示す信号が電流センサ87から入力される。バッテリECU240には、電圧VBを示す信号が電圧センサ88から入力される。バッテリECU240には、バッテリ温TBを示す信号が温度センサ89から入力される。
バッテリECU240は、電流IB、電圧VB、及びバッテリ温TBに基づいて、バッテリ75の充電率SOCを算出する。バッテリECU240により算出される充電率SOCは、バッテリ75から出力される電流IBに対してバッテリ75に入力される電流IBが大きいほど高い。バッテリECU240により算出される充電率SOCは、電圧VBが高いほど高い。バッテリECU240により算出される充電率SOCは、バッテリ温TBが低いほど低い。
充電率SOCは、以下の式で表される。
式(1):充電率SOC[%]=バッテリの残容量[Ah]/バッテリの満充電容量[Ah]×100[%]
バッテリ75の充電率SOCが充電率上限値SOCHと充電率下限値SOCLとの間の範囲の値になるように、バッテリ75の充電制御が実行される。充電率上限値SOCHとしては、例えば60%である。また、充電率下限値SOCLとしては、例えば30%である。
補機ECU250は、補機66と通信可能になっている。補機ECU250は、補機66を制御する。空調ECU260は、空調装置67と通信可能になっている。空調ECU260は、空調装置67を制御する。
ハイブリッドECU210には、アクセル操作量ACPを示す信号がアクセルポジションセンサ85から入力される。ハイブリッドECU210には、車速SPを示す信号が車速センサ86から入力される。ハイブリッドECU210には、スイッチ操作SWを示す信号がスタートスイッチ93から入力される。ハイブリッドECU210には、レバー位置LPを示す信号がレバーポジションセンサ94から入力される。
ハイブリッドECU210は、第1目標値算出部211、第2目標値算出部212、上限値算出部213、制限処理実行部214、及び増大処理実行部215を備えている。
第1目標値算出部211は、エンジン10の出力の目標値である第1目標値Aを算出する。第1目標値Aの算出にあたっては、先ず、第1目標値算出部211は、アクセル操作量ACP及び車速SPに基づいて、車両100が走行するために必要な要求値である車両要求出力を算出する。なお、車両100が走行するために必要な要求値とは、車両100が走行するために必要な、エンジン10、第1モータジェネレータ71、及び第2モータジェネレータ72によって構成されるハイブリッドシステムの出力の要求値である。また、第1目標値算出部211は、アクセル操作量ACP及び車速SPに基づいて、変速機構Zの変速段を選択する。第1目標値算出部211は、車両要求出力、変速機構Zの変速段、及び充電率SOCに基づいて、エンジン10、第1モータジェネレータ71、及び第2モータジェネレータ72の出力配分を決定する。第1目標値算出部211は、エンジン10の出力配分を、第1目標値Aとして用いる。ここで、第1目標値Aは、車両100の走行に用いられる出力の目標値に、補機66を駆動するための補機用駆動力の目標値、及び空調装置67を駆動するための空調用駆動力の目標値を加算した値である。車両100の走行に用いられる出力の目標値とは、エンジン10のクランクシャフト12から駆動輪64へと伝達される駆動力の目標値である。なお、第1目標値算出部211は、上記の第1モータジェネレータ71及び第2モータジェネレータ72の出力配分に基づいて、第1モータジェネレータ71の出力の目標値及び第2モータジェネレータ72の出力の目標値を算出する。
第2目標値算出部212は、第1目標値Aに基づいて、エンジン10の出力の目標値である第2目標値Bを算出する。第2目標値算出部212は、昇温制御の実行にあたって、第1目標値Aよりも大きい値として第2目標値Bを算出する。すなわち、第2目標値Bは、昇温制御の実行にあたって、エンジン10の出力を増大するためのエンジン10の出力の目標値として算出される。
上限値算出部213は、エンジン10の運転状態に基づいて、エンジン10の出力の上限値Cを算出する。増大処理実行部215は、第2目標値Bが上限値Cよりも大きいときに、上限値Cを増大させる増大処理を実行する。
制限処理実行部214は、フィルタ28の昇温制御を実行する場合に、エンジン10の出力のうち、エンジン10の出力から第1モータジェネレータ71が発電する電力を制限する制限処理を実行する。なお、制限処理実行部214は、第1インバータ76を通じて第1モータジェネレータ71のトルクを制御することによって、エンジン10の出力から第1モータジェネレータ71が発電する電力を調整する。また、制限処理実行部214は、フィルタ28の昇温制御を実行する場合に、エンジン10の出力から第1モータジェネレータ71が発電する電力の単位時間当たりの変化量を予め定められた規定値以下になるように第1インバータ76を制御する。ここで、規定値の設定にあたって、エンジン10の出力が単位時間当たりに変化する変化量が実験等により求められている。そして、規定値には、エンジン10の出力が単位時間当たりに変化する変化量よりも所定値分だけ小さい値が予め定められている。本実施形態において、規定値は一定の値である。本実施形態において、ハイブリッドECU210は、車両の制御装置の一例である。
次に、ハイブリッドECU210が行う車両100の制御について説明する。
ハイブリッドECU210は、フィルタ28の昇温制御を実行しない場合、第1目標値Aに基づいてエンジン10の出力を制御する。一方、ハイブリッドECU210は、フィルタ28の昇温制御を実行する場合、第2目標値Bに基づいてエンジン10の出力を制御する。ハイブリッドECU210は、第1モータジェネレータ71の出力の目標値、及び第2モータジェネレータ72の出力の目標値に基づいて、第1モータジェネレータ71及び第2モータジェネレータ72の力行/回生を制御する。なお、ハイブリッドECU210は、エンジンECU220を通じてエンジン10を制御する。また、ハイブリッドECU210は、モータECU230を通じて第1モータジェネレータ71及び第2モータジェネレータ72を制御する。さらに、ハイブリッドECU210は、自動変速機61を変速するための信号である変速信号X1を自動変速機61に出力することにより自動変速機61を制御する。
ハイブリッドECU210は、車両100が走行する場合、車両100の走行モードとして、EVモード及びHVモードの何れか一方を選択する。ここで、EVモードとは、エンジン10を駆動させずに、第1モータジェネレータ71の駆動力や、第2モータジェネレータ72の駆動力によって車両100を走行させるモードである。また、HVモードとは、第1モータジェネレータ71及び第2モータジェネレータ72の駆動力に加えて、エンジン10の駆動力によって車両100を走行させるモードである。
ハイブリッドECU210は、充電率SOCが充電率下限値SOCLよりも高い場合、すなわちバッテリ75の残容量に十分な余裕がある場合には、車両100の発進時及び軽負荷走行時においてEVモードを選択する。
一方、ハイブリッドECU210は、充電率SOCが充電率下限値SOCL以下である場合には、HVモードを選択する。この場合、ハイブリッドECU210は、エンジン10を駆動させ、エンジン10の駆動力によって第1モータジェネレータ71を駆動することによって発電を行う。そして、ハイブリッドECU210は、第1モータジェネレータ71により発電された電力をバッテリ75に充電する充電制御を実行する。また、ハイブリッドECU210は、エンジン10の駆動力の一部と第2モータジェネレータ72の駆動力とによって車両100を走行させる。
また、ハイブリッドECU210は、充電率SOCが充電率下限値SOCLよりも高い場合であっても、次の場合にはHVモードを選択する。例えば、車速SPがEVモードの上限速度を超えているとき、車両100の高負荷走行が要求されているとき、車両100の急加速が要求されているとき、エンジン10の始動が必要なときなどには、HVモードを選択する。なお、エンジン10を始動する際には、第1モータジェネレータ71の駆動力によってクランクシャフト12を回転させることでエンジン10を始動する。
ハイブリッドECU210は、車両100の減速が要求されている場合には、エンジン10を停止させる。そして、ハイブリッドECU210は、第2モータジェネレータ72を発電機として機能させ、第2モータジェネレータ72により発電した電力をバッテリ75に充電する。
ハイブリッドECU210は、車両100が停止している場合、充電率SOCの大きさに応じて、車両100の停車時の制御を切り替える。具体的には、ハイブリッドECU210は、充電率SOCが充電率下限値SOCLよりも高い場合、エンジン10、第1モータジェネレータ71、及び第2モータジェネレータ72を駆動させない。一方、ハイブリッドECU210は、充電率SOCが充電率下限値SOCL以下である場合、エンジン10を駆動させ、エンジン10の駆動力によって第1モータジェネレータ71を駆動することによって発電を行う。そして、ハイブリッドECU210は、第1モータジェネレータ71により発電された電力をバッテリ75に充電する充電制御を実行する。
ハイブリッドECU210は、エンジン10の暖機が要求されている場合には、HVモードを選択する。そして、ハイブリッドECU210は、エンジン10の暖機が完了するまでHVモードを選択し続け、エンジン10を駆動し続けることでエンジン10の暖機を完了させる。
なお、ハイブリッドECU210、エンジンECU220、モータECU230、バッテリECU240、補機ECU250、及び空調ECU260は、コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って各種処理を実行する1つ以上のプロセッサを含む回路(circuitry)として構成し得る。なお、ハイブリッドECU210、エンジンECU220、モータECU230、バッテリECU240、補機ECU250、及び空調ECU260は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路(ASIC)等の1つ以上の専用のハードウェア回路、又はそれらの組み合わせを含む回路として構成してもよい。プロセッサは、CPU及び、RAM並びにROM等のメモリを含む。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる媒体を含む。
図2において実線で示すように、アクセル操作量ACPが一定値になっているものとした場合、変速機構Zの変速段は、車速SPに応じて変更される。このように車速SPに応じて変速機構Zの変速段が設定されている場合、車速SPに応じてエンジン回転速度NEが一義的に決まる。ここで、図3に示すように、エンジン10の出力は、概ねエンジン回転速度NEが大きいほど大きくなる。ただし、上記のようにエンジン回転速度NEが決まると、エンジン回転速度NEの変更によってエンジン10の出力を変更できない。したがって、車速SPに応じて変速機構Zの変速段が設定されている場合には、エンジン10の出力の上限値Cが制約されやすい。この場合、図5に示すように、フィルタ28の昇温制御の実行にあたって算出される第2目標値Bが、上限値Cよりも大きくなることがある。ここで、例えば、エンジン10の出力のうち、第2目標値Bから第1目標値Aを減算した減算値に相当する出力が、第1モータジェネレータ71の発電よって電力に変換されてバッテリ75に充電されると、エンジン10の出力のうち、車両100の走行に用いることができる出力が小さくなる。その結果、車両100全体として、実際に車両100の走行に用いることができる出力が、運転者が要求する車両要求出力よりも小さくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、ハイブリッドECU210が図4に示す制限制御を実行する。
次に、図4を参照して、ハイブリッドECU210が実行する制限制御について説明する。ハイブリッドECU210は、フィルタ28の昇温制御の実行を開始するときから終了するときまで、制限制御を繰り返し実行する。
図4に示すように、ハイブリッドECU210は、制限制御を開始すると、ステップS10の処理を進める。ステップS10において、第1目標値算出部211は、アクセル操作量ACP及び車速SPに基づいて、第1目標値Aを算出する。その後、第1目標値算出部211は、処理をステップS11に進める。
ステップS11において、第2目標値算出部212は、第1目標値Aよりも大きい第2目標値Bを算出する。具体的には、第2目標値算出部212は、第1目標値Aに、予め定められた所定値を加算することで第2目標値Bを算出する。なお、所定値とは、フィルタ28の昇温制御を実行する場合に、エンジン10の出力のうち、第1モータジェネレータ71の発電に用いられるエンジン10の出力の初期値として設定される値である。その後、第2目標値算出部212は、処理をステップS12に進める。
ステップS12において、上限値算出部213は、ステップS12の処理時点のエンジン10の運転状態に基づいて、エンジン10の出力の上限値Cを算出する。具体的には、上限値算出部213は、エンジン回転速度NE、気筒11内の空燃比などに基づいて、上限値Cを算出する。その後、上限値算出部213は、処理をステップS13に進める。
ステップS13において、制限処理実行部214は、ステップS11の処理時点の第2目標値Bが、ステップS12の処理時点の上限値C以下であるか否かを判定する。ステップS13において、制限処理実行部214は、ステップS11の処理時点の第2目標値Bが、ステップS12の処理時点の上限値C以下であると判定した場合(S13:YES)、処理をステップS16に進める。
一方、ステップS13において、制限処理実行部214は、ステップS11の処理時点の第2目標値Bが、ステップS12の処理時点の上限値Cよりも大きいと判定した場合(S13:NO)、処理をステップS21に進める。
ステップS21において、増大処理実行部215は、上限値Cを増大させる増大処理を実行する。具体的には、増大処理実行部215は、車速SPが同じである場合に選択される変速機構Zの変速段を低速段側に変更する。例えば、図2において二点鎖線で示すように、車速SPが同じであれば、図2において実線で示す例に比べて変速機構Zの変速段が低速段側に変更される。すると、車速SPが同じであっても、エンジン回転速度NEが大きくなる。その結果、図3に示すように、エンジン回転速度NEに応じてエンジン10の出力が大きくなる。なお、ステップS21の処理においては、変速機構Zの変速段を低速段側に変更することにより変速比を上昇させているため、ステップS21の処理は、変速比変更処理に相当する。また、フィルタ28の昇温制御における1回の実行が開始されたときから終了するまでの間に、ステップS21の処理が複数回繰り返されたとしても、上限値Cを増大させる増大処理が1度だけ実行される。その後、増大処理実行部215は、処理をステップS22に進める。
ステップS22において、上限値算出部213は、ステップS22の処理時点のエンジン10の運転状態に基づいて、エンジン10の出力の上限値Cを算出する。具体的には、上限値算出部213は、エンジン回転速度NE、気筒11内の空燃比などに基づいて、上限値Cを算出する。その後、上限値算出部213は、処理をステップS23に進める。
ステップS23において、制限処理実行部214は、ステップS11の処理時点の第2目標値Bが、ステップS22の処理時点の上限値C以下であるか否かを判定する。ステップS23において、制限処理実行部214は、ステップS11の処理時点の第2目標値Bが、ステップS22の処理時点の上限値C以下であると判定した場合(S23:YES)、処理をステップS16に進める。
上述したとおり、ステップS13の処理で肯定判定、又はステップS23の処理で肯定判定された場合、処理がステップS16に進む。ステップS16において、ハイブリッドECU210は、第2目標値Bに基づいた制御信号をエンジンECU220に出力する。この場合、エンジン10の出力のうち、第2目標値Bから第1目標値Aを減算した減算値に相当する出力が、第1モータジェネレータ71の発電よって電力に変換されてバッテリ75に充電される。なお、ハイブリッドECU210は、モータECU230、バッテリECU240、補機ECU250、及び空調ECU260にも制御信号を出力する。その後、ハイブリッドECU210は、今回の制限制御を終了する。
一方、ステップS23において、制限処理実行部214は、ステップS11の処理時点の第2目標値Bが、ステップS22の処理時点の上限値Cよりも大きいと判定した場合(S23:NO)、処理をステップS31に進める。
ステップS31において、制限処理実行部214は、上限値C及び第1目標値Aに基づいて、制限処理を実行する。具体的には、制限処理実行部214は、エンジン10の出力のうち、第1モータジェネレータ71の発電に用いられる発電用の出力が、上限値Cから第1目標値Aを減算した減算値に相当する出力と等しくなるように、第1モータジェネレータ71が発電する電力を制限する。この場合、エンジン10の出力のうち、上限値Cから第1目標値Aを減算した減算値に相当する出力が、第1モータジェネレータ71の発電よって電力に変換されてバッテリ75に充電される。その後、処理をステップS32に進める。
ステップS32において、ハイブリッドECU210は、上限値Cを第2目標値Bとして、その第2目標値Bに基づいた制御信号をエンジンECU220に出力する。なお、ハイブリッドECU210は、モータECU230、バッテリECU240、補機ECU250、及び空調ECU260にも制御信号を出力する。その後、ハイブリッドECU210は、今回の制限制御を終了する。
本実施形態の作用について説明する。
フィルタ28の昇温制御を実行する場合にあって第2目標値Bが上限値Cよりも大きい場合、図5に示すように、エンジン10の出力のうち、第1モータジェネレータ71の発電に用いられる発電用の出力が、上限値Cから第1目標値Aを減算した減算値に相当する出力Dと等しくなるように、第1モータジェネレータ71が発電する電力を制限する。これにより、上限値Cから第1目標値Aを減算した減算値に相当する出力Dを上回る出力を用いて第1モータジェネレータ71の発電を実行する場合に比べて、車両100の走行に実際に用いることのできるエンジン10の出力が大きくなる。
本実施形態の効果について説明する。
フィルタ28の昇温制御を実行する場合に、実際に車両100の走行に用いることができる出力が、運転者が要求する車両要求出力よりも小さくなることを抑制できる。
以下、本実施形態のその他の作用効果について説明する。
(1)車両100では、フィルタ28の昇温制御の実行が開始されると、エンジン10の出力が増加し、第1モータジェネレータ71が発電する電力も増加する。ここで、第1モータジェネレータ71が発電する電力は、エンジン10の出力よりも高い速度で増加させることができる。そのため、昇温制御を実行する場合に、車両100の走行に用いることのできる出力が、第1モータジェネレータ71が発電する電力の増加に伴って、運転者が要求する車両要求出力よりも一時的に小さくなることがある。
この点、本実施形態では、エンジン10の出力から第1モータジェネレータ71が発電する電力の単位時間当たりの変化量が予め定められた規定値以下になる。これにより、エンジン10の出力から第1モータジェネレータ71が発電する電力の単位時間当たりの変化量が予め定められた規定値を超えて変化する場合に比べて、第1モータジェネレータ71が発電する電力の増加速度が低下する。その結果、車両100の走行に用いることのできる出力が、第1モータジェネレータ71が発電する電力の増加に伴って、運転者が要求する車両要求出力よりも一時的に小さくなることを抑制できる。
(2)車両100では、図2において実線で示すように、車速SPに応じて変速機構Zの変速段が変更されるため、車速SPに応じてエンジン回転速度NEが一義的に決まる。そして、図3に示すように、エンジン10の出力は、エンジン回転速度NEに応じて決まるため、エンジン10の出力の上限値Cが制限されやすい。この場合、制限処理を実行したとしても、実際に車両100の走行に用いることができる出力が、運転者が要求する車両要求出力よりも小さくなることがあり得る。
この点、本実施形態では、増大処理における変速比変更処理において、変速機構Zの変速段を低速段側に変更することにより変速比を上昇させる。これにより、車速SPが一定であっても、変速機構Zの変速比が上昇することによってエンジン回転速度NEが上昇する。その結果、エンジン回転速度NEを高めることによってエンジン10の出力の上限値Cを引き上げることができる。
(3)仮に、第1目標値Aに、補機66を駆動するための補機用駆動力や、空調装置67を駆動するための空調用駆動力が含まれていないと、補機用駆動力や空調用駆動力が変化することに伴って実際に走行に用いられる出力が小さくなる場合がある。
本実施形態では、車両100の走行に用いられる出力の目標値に、補機66を駆動するための補機用駆動力の目標値、及び空調装置67を駆動するための空調用駆動力の目標値を加算した値として第1目標値Aを算出する。これにより、補機用駆動力や空調用駆動力が変化することに伴って実際に車両に用いられる出力が小さくなることを抑制できる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、制限処理実行部214が用いる規定値は変更できる。例えば、エンジン10の出力が単位時間当たりに変化する変化量は、エンジン10の運転状態によって変化する。したがって、制限処理実行部214が用いる規定値は、エンジン10の運転状態によって変更される値であってもよい。
・上記実施形態において、制限処理実行部214は、フィルタ28の昇温制御を実行する場合に、エンジン10の出力から第1モータジェネレータ71が発電する電力の単位時間当たりの変化量を予め定められた規定値以下にしていたが、制限処理を実行する場合に限って規定値以下に制限してもよい。また、制限処理実行部214は、エンジン10の出力から第1モータジェネレータ71が発電する電力の単位時間当たりの変化量を予め定められた規定値以下に制限しなくてもよい。例えば、第1モータジェネレータ71が発電する電力の単位時間当たりの増加量と、エンジン10の出力の単位時間当たりの増加量との乖離が小さい場合には、上記のように規定値以下に制限する必要性は低い。
・上記実施形態において、制限処理実行部214は、上限値Cから第1目標値Aを減算した減算値に相当する出力D未満になるように、エンジン10の出力から第1モータジェネレータ71が発電する電力を制限してもよい。この構成においても、上限値Cから第1目標値Aを減算した減算値に相当する出力Dを上回る出力を用いて第1モータジェネレータ71の発電を実行する場合に比べて、車両100の走行に実際に用いることのできるエンジン10の出力が大きくなる。
・上記実施形態において、増大処理実行部215が実行する増大処理における変速比変更処理は変更できる。例えば、変速機構Zの変速段を低速段側に変更しなくてもよい。具体的には、変速機構Zにおける第1モータジェネレータ71、第2モータジェネレータ72、第1遊星ギア機構40、及び第2遊星ギア機構50は、連続的に変速比を変更可能である。そのため、変速機構Zでは、変速段に予め定められた変速比への変更でなく、連続的に変速比を変更可能である。そこで、増大処理実行部215は、変速比変更処理において、変速機構Zの変速段に応じた制御を中止し、連続的に変速比を変更することにより、現時点の変速段に対応した変速比よりも上昇するように変速比を変更してもよい。
・上記実施形態において、増大処理実行部215は、変速比変更処理に代えて又は加えて、エンジン10の気筒11内の空燃比をリッチ側に変更する空燃比変更処理を実行してもよい。具体的には、ステップS21において制限処理を開始する直前の気筒11内の空燃比が第1空燃比になっているものとする。この場合、増大処理実行部215は、気筒11内の空燃比を、第1空燃比よりもリッチ側である第2空燃比になるようにエンジン10の燃料噴射弁23を制御してもよい。ここで、エンジン10の気筒11内の空燃比が理論空燃比に近い所定の範囲では、一般的に空燃比がリッチであるほどエンジン10のトルクが大きくなる。これにより、エンジン回転速度NEが同じであったとしても、上記の空燃比変更処理の実行によってエンジン10のトルクを増大できる。その結果、エンジン10のトルクを増大させることによってエンジン10の出力の上限値Cを引き上げることができる。なお、変速比変更処理と空燃比変更処理とを併せて実行する場合には、変速比変更処理と空燃比変更処理とが増大処理に相当する。
・上記実施形態において、増大処理実行部215は、増大処理を実行しなくてもよい。この場合、ステップS13の処理において否定判定された場合に、ステップS31の処理を行えばよい。
・上記実施形態において、第1目標値算出部211は、補機66を駆動するための補機用駆動力の目標値、及び空調装置67を駆動するための空調用駆動力の目標値の一方を含まない値として第1目標値Aを算出してもよい。また、第1目標値算出部211は、補機66を駆動するための補機用駆動力の目標値、及び空調装置67を駆動するための空調用駆動力の目標値の両方を含まない値として第1目標値Aを算出してもよい。
・上記実施形態において、第2目標値算出部212の第2目標値Bの算出処理は変更できる。例えば、PM堆積量PSが多いほど、フィルタ28の温度を素早く上昇させてフィルタ28において粒子状物質を燃焼させる必要性が高い。そこで、第2目標値算出部212は、第2目標値Bの算出にあたって、PM堆積量PSが多いほど大きい所定値を算出する。そして、第2目標値算出部212は、第1目標値Aに、上記の所定値を加算することで、PM堆積量PSが多いほど大きい第2目標値Bを算出してもよい。
・上記実施形態において、自動変速機61は省略できる。この場合にも、第1モータジェネレータ71、第2モータジェネレータ72、第1遊星ギア機構40、及び第2遊星ギア機構50を、変速機構として機能させることはできる。
・上記実施形態において、車両は、2つのモータジェネレータを備えている必要はなく、少なくとも1つのモータジェネレータを備えていればよい。そして、その車両では、エンジンの出力を用いてモータジェネレータが発電できる構成になっていればよい。
・上記実施形態において、排気処理装置はフィルタ28に限らない。例えば、昇温制御として、三元触媒27が活性化する温度になるまで三元触媒27の温度を上昇させる処理を実行する場合には、三元触媒27が排気処理装置である。
A…第1目標値
B…第2目標値
C…上限値
NE…エンジン回転速度
PS…PM堆積量
Z…変速機構
10…エンジン
11…気筒
12…クランクシャフト
26…排気通路
27…三元触媒
28…フィルタ
40…第1遊星ギア機構
50…第2遊星ギア機構
61…自動変速機
64…駆動輪
71…第1モータジェネレータ
72…第2モータジェネレータ
75…バッテリ
100…車両
210…ハイブリッドECU
211…第1目標値算出部
212…第2目標値算出部
213…上限値算出部
214…制限処理実行部
215…増大処理実行部

Claims (7)

  1. 駆動源としてのエンジンと、駆動源としてのモータジェネレータと、前記エンジンの出力を用いて前記モータジェネレータが発電した電力を蓄えるバッテリと、前記エンジンの排気通路に設けられた排気処理装置とを備える車両において、
    前記エンジンの出力を増大させて前記排気処理装置に流入する排気の温度を上昇させる昇温制御を実行する車両の制御装置であって、
    車両の走行に用いられる、前記エンジンの出力の目標値である第1目標値を運転者のアクセル操作に基づいて算出する第1目標値算出部と、
    前記エンジンの出力の目標値であって前記第1目標値よりも大きい値である第2目標値を前記昇温制御の実行時に算出する第2目標値算出部と、
    前記エンジンの出力の上限値を前記エンジンの運転状態に基づいて算出する上限値算出部と、
    前記昇温制御を実行する場合であって前記第2目標値が前記上限値よりも大きいときに、前記エンジンの出力のうち前記モータジェネレータの発電に用いられる発電用の出力が、前記上限値から前記第1目標値を減算した減算値に相当する出力を上回らないように、前記モータジェネレータが発電する電力を制限する制限処理を実行する制限処理実行部と、を備える
    車両の制御装置。
  2. 前記制限処理実行部は、前記制限処理を実行する場合に、前記モータジェネレータが発電する電力の単位時間当たりの変化量を予め定められた規定値以下にする
    請求項1に記載の車両の制御装置。
  3. 前記昇温制御を実行する場合であって前記第2目標値が前記上限値よりも大きいときに、前記上限値を増大させる増大処理を実行する増大処理実行部を備える
    請求項1又は請求項2に記載の車両の制御装置。
  4. 前記車両は、前記エンジンの回転速度に対する駆動輪の回転速度の比である変速比を変更する変速機構を前記エンジンから駆動輪までの動力伝達経路上に備え、
    前記増大処理は、前記変速機構の変速比を上昇させる変速比変更処理である
    請求項3に記載の車両の制御装置。
  5. 前記変速機構は、前記変速比を段階的に変更可能な変速機構であり、
    前記変速比変更処理は、前記変速機構の変速段を低速段側に変更する処理である
    請求項4に記載の車両の制御装置。
  6. 前記増大処理は、前記エンジンの気筒内の空燃比をリッチ側の空燃比に変更する処理である
    請求項3に記載の車両の制御装置。
  7. 前記第1目標値算出部は、
    前記車両の走行に用いられる出力に、補機を駆動するための補機用駆動力及び空調装置を駆動するための空調用駆動力の少なくとも一方を加算した値を前記第1目標値として算出する
    請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
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