JP2022002934A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給機の使用頻度を抑制したハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】動力源として過給機を有したエンジンとモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンの要求トルクが前記過給機による過給を必要とする過給域に属した場合には、前記バッテリの充電残量が所定値より大きく、前記エンジンの要求トルクを前記過給機による過給を必要としない無過給域に仮に制限した場合での前記バッテリの予測消費電力が所定値よりも小さい場合、前記エンジンの要求トルクを前記無過給域に制限する、ハイブリッド車両の制御装置。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

エンジンの始動時でのエミッションの悪化を防止するため、エンジンの始動から数秒間は、エンジンを無負荷運転とし、エンジンとモータとで要求トルクが得られるように制御するハイブリッド車両の制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−０９８６３６号公報

エンジンが過給機を備えている場合に、過給機の使用頻度が増えるとエミッションが悪化する場合がある。

そこで本発明は、過給機の使用頻度を抑制したハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、動力源として過給機を有したエンジンとモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンの要求トルクが前記過給機による過給を必要とする過給域に属した場合には、前記バッテリの充電残量が所定値より大きく、前記エンジンの要求トルクを前記過給機による過給を必要としない無過給域に仮に制限した場合での前記バッテリの予測消費電力が所定値よりも小さい場合、前記エンジンの要求トルクを前記無過給域に制限する、ハイブリッド車両の制御装置によって達成できる。

本発明によれば、過給機の使用頻度を抑制したハイブリッド車両の制御装置を提供できる。

図１は、本実施例のハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は、ＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。

図１は、本実施例のハイブリッド車両１の概略構成図である。ハイブリッド車両１は、エンジン２と駆動モータ８とを走行用の駆動力源として備えた車両であって、例えば、パラレル式のハイブリッド車両やシリーズ・パラレル式のハイブリッド車両などの車両である。ハイブリッド車両１は、フロントエンジン・リヤドライブ式のハイブリッド車両１であって、エンジン（ＥＮＧ）２と後輪３との変速比を変更可能な自動変速機（ＡＴ）４を介して、エンジン２と後輪３とがトルク伝達可能に連結されている。

このエンジン２は、過給機２ａを有している。過給機２ａは、エンジン２の吸入空気圧を高めるための圧縮機である。過給機２ａは、従来一般的な構成のものを用いることができる。この発明の実施形態における過給機２ａは、例えば、エンジン２の排気エネルギを利用してタービン（図示せず）を駆動する排気駆動式のいわゆるターボチャージャーによって構成されている。この排気駆動式の過給機２ａには、例えば、電動のウエストゲートバルブ２ｂが設けられている。ウエストゲートバルブ２ｂは、ＥＣＵ１３と電気的に接続されており、ＥＣＵ１３から出力される制御指令信号を受けて制御される。したがって、ウエストゲートバルブ２ｂの開閉動作を制御することにより、過給機２ａで発生させる過給圧や、過給の開始および停止のタイミングを制御することができる。

なお、過給機２ａは、エンジン２の出力トルクを利用してタービンを駆動する機械駆動式のものであってもよい。その場合、機械駆動式の過給機２ａには、例えば、エンジン２の出力軸と過給機２ａの回転軸との間に、例えば、電磁クラッチ（図示せず）が設けられる。そのような電磁クラッチは、ＥＣＵ１３と電気的に接続されており、ＥＣＵ１３から出力される制御指令信号を受けて制御される。したがって、過給機２ａに設けられる電磁クラッチの係合動作を制御することにより、過給機２ａで発生させる過給圧や、過給の開始および停止のタイミングを制御することができる。

自動変速機４は、複数の変速比を段階的に設定することのできる変速機であって、例えば、クラッチやブレーキなどの係合機構を係合もしくは解放させることにより駆動トルクの伝達経路を変えて変速を実行するように構成された有段式自動変速機である。また、自動変速機４は、プーリに対するベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を連続的に変化させることのできるベルト式無段変速機や、エンジン２と発電機能のあるモータと出力部材とを差動機構からなる動力分割機構に連結し、そのモータによってエンジン２の回転数を連続的に変化させるいわゆるハイブリッド機構によって構成された無段変速機であってもよい。これら無段変速機を搭載した車両では、設定するべき複数の変速比もしくは変速段を予め決めておき、それらの変速段の間で変速を実行することにより、有段的に変速を行うように構成してよい。自動変速機４の出力軸には、リヤプロペラシャフト５、リヤデファレンシャルギヤユニット６、一対のリヤドライブシャフト７などを介して、一対の後輪３が連結されている。なお、エンジン２と自動変速機４とは、図示しないトルクコンバータやダンパ機構などの他の機構を介して連結されていてもよい。

駆動モータ（ＭＧ）８は、エンジン２よりハイブリッド車両１の後方側に配置されており、その駆動モータ８には、フロントプロペラシャフト９、フロントデファレンシャルユニット１０、フロントドライブシャフト１１などを介して、一対の前輪１２が連結されている。駆動モータ８は、従来知られているハイブリッド車両の駆動力源として設けられたモータと同様であってよく、例えば、永久磁石式の同期モータを採用でき、前輪１２から伝達されるトルクによって発電することができる。また、駆動モータ８には、バッテリ（ＢＡＴ）１５が電気的に接続されており、バッテリ１５から供給される電力によって駆動トルクを出力し、また駆動モータ８によって発電された電力をバッテリ１５に充電できるように構成されている。このように駆動モータ８を発電機として用いる場合には、エンジン２の動力の一部が駆動モータ８の発電電力に変換されてバッテリ１５に充電される。なお、駆動モータ８は、上述したようにエンジン２からトルクが伝達される後輪３と異なる前輪１２にトルクを伝達する構成に限らず、例えば、自動変速機４の出力軸などの出力側の回転部材にギヤなどを介して連結し、またはその回転部材のいずれかに駆動モータ８のロータを取り付けて、駆動モータ８の駆動トルクを後輪３に伝達するように構成されていてもよい。また、駆動モータ８は、いわゆるインホイールモータであってもよく、その場合、前輪１２と後輪３との少なくともいずれか一方に設けられていればよい。すなわち、駆動モータ８は、エンジン２から後輪３へのトルクの伝達を遮断した場合などであっても、ハイブリッド車両１の駆動力を発生させることができるように構成されていればよい。

エンジン２および駆動モータ８のトルクを制御するためや、自動変速機４の変速比（変速段）を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）１３が設けられている。ＥＣＵ１３は、従来知られているものと同様に構成することができ、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや、予め記憶しているデータを使用して演算を行い、演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。入力されるデータは、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ１４、ブレーキペダルの操作量（踏み込み量や踏力）を検出するブレーキセンサ、エンジン回転数を検出するセンサ、自動変速機４の変速段を検出する変速段センサ４ｓ、自動変速機４の出力軸の回転数を検出するセンサ、各車輪（一対の前輪１２、および一対の後輪３）の回転数を検出する車輪速センサ、駆動モータ８の回転数を検出する回転数センサ８ｓ、駆動モータ８に電力を供給するバッテリ１５の充電残量を検出するＳＯＣセンサ１５ｓ、バッテリ１５から駆動モータ８に出力される電力を検出するセンサなどによって得られたデータであり、それらのデータは、所定時間、ＥＣＵ１３に記憶される。ＥＣＵ１３は、ハイブリッド車両１の制御装置の一例である。

また、ＥＣＵ１３に予め記憶しているデータは、変速比を段階的に変化させる変速マップ、制御フロー、入力された信号に基づいて種々のデータ処理を行うための演算式などである。なお、変速マップは、従来の有段変速機の変速制御装置で採用されているものと同様であってよい。

そして、上記の制御フローや演算式などによりデータ処理を行った結果を、図示しない燃料供給バルブや、点火プラグ、あるいは上記電子スロットルバルブを制御する電気信号として出力する。すなわち、エンジン２の出力を制御する装置に信号を出力する。同様に、駆動モータ８に通電する電流の周波数や印加する電圧値などを制御するための電気信号を出力する。さらに、上記自動変速機４が、有段式自動変速機である場合には、その有段式自動変速機に搭載された係合機構を制御する装置に信号を出力する。なお、図示しないロックアップクラッチなどの他の装置にも同様にＥＣＵ１３から信号が出力される。ＥＣＵ１３は、ハイブリッド車両１の制御装置の一例である。

過給機２ａの使用頻度が増えると、エンジン２のエミッションが悪化する可能性がある。例えば、過給機２ａが使用されると、過給遅れによるトルクの応答性を向上させるために、エンジン２の吸気バルブ及び排気バルブの双方が開いているバルブオーバーラップ期間が拡大される場合がある。この場合、排気ガス中での未燃燃料成分が増大して、ＨＣやＰＭが増大する可能性がある。このような問題は、エンジン２が停止と始動を繰り返す間欠運転時での始動直後から燃焼が安定するまでの期間で生じやすい。

従って、ＥＣＵ１３は、所定の条件下で過給機２ａの使用を制限する。図２は、ＥＣＵ１３が実行する制御の一例を示したフローチャートである。本制御は繰り返し実行される。最初に、アクセル開度センサ１４により得られるアクセル開度等に基づいて、ハイブリッド車両１へ要求パワーであるのユーザ要求パワーＡ［ｋｗ］が算出される（ステップＳ１）。次に、バッテリ１５の充電残量等に基づいて、バッテリ１５への充電に必要な要求パワーであるバッテリ充電要求パワーＢ［ｋｗ］が算出される（ステップＳ２）。

次に、ユーザ要求パワーＡ及びバッテリ充電要求パワーＢに基づいて、ハイブリッド車両１に要求される車両要求パワーＤ［ｋｗ］が算出される（ステップＳ３）。次に、車両要求パワーＤに基づいて、エンジン２へ要求されるＥＮＧ要求トルクベース値Ｅ［Ｎｍ］が算出される（ステップＳ４）。

次に、ＥＮＧ要求トルクベース値Ｅが所定値ａ［Ｎｍ］よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ５）。所定値ａは、ＥＮＧ要求トルクベース値Ｅが過給機２ａを使用する過給域か、又は過給機２ａを使用しない無過給域かに属しているかを判別するための値である。所定値ａは、例えば現時点でのエンジン２の回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］と負荷率ＫＬ［％］とに応じて定められたマップを参照して決定される。回転数Ｎｅは、不図示のクランク角センサの検出値に基づいて算出される。負荷率ＫＬは、回転数Ｎｅと吸入空気量ＧＡに基づいて算出される。負荷率ＫＬは、全負荷状態でエンジン２を定常運転したときのシリンダ流入空気量に対する、現在のシリンダ流入空気量の比率を示す。吸入空気量ＧＡは、エアフロメータの検出値に基づいて算出される。

ステップＳ５でＮｏの場合には、ＥＮＧ要求トルクベース値Ｅは無過給域に属しており上述したエミッションの悪化の恐れはないものとみなされ、最終的にエンジン２へ要求するＥＮＧ要求トルクＧ［Ｎｍ］が、Ｇ＝Ｅとして算出され（ステップＳ１１）、本制御は終了する。

ステップＳ５でＹｅｓの場合にはＥＮＧ要求トルクベース値Ｅは過給域に属しているものと判定されて、ΔＳＯＣ［％］が所定値ｂ［％］よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ６）。ここで、ΔＳＯＣは、仮にエンジン要求トルクＧを無過給域に制限した場合に消費されるバッテリ１５の充電量を示している。ΔＳＯＣは、例えば予め実験により取得されている。ステップＳ６でＮｏの場合、即ち、仮にエンジン要求トルクＧを無過給域に制限した場合に消費されるバッテリ１５の充電量が大きい場合には、ステップＳ１１が実行される。即ち、この場合には過給機２ａの使用は制限されない。

ステップＳ６でＹｅｓの場合、現時点でのバッテリ１５の充電量ＳＯＣ［％］が所定値ｃ［％］よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ７）。ステップＳ７でＮｏの場合には、ステップＳ１１の処理が実行される。即ち、この場合にも過給機２ａの使用は制限されない。

ステップＳ７でＹｅｓの場合には、エンジン２の始動後の吸入空気量ＧＡの積算値が所定値ｄ未満であるか否かが判定される（ステップＳ８）。所定値ｄは、エンジン２の始動後にエンジン２の燃焼が不安定な状態から安定した状態となった場合での、エンジン２の始動後からの吸入空気量ＧＡの積算値に設定されている。ステップＳ８でＮｏの場合には、エンジン２の燃焼は安定しておりエミッションの悪化の恐れは少ないものとして、ステップＳ１１の処理が実行される。

ステップＳ８でＹｅｓの場合にはエンジン２の燃焼は不安定な状態でありエミッションの悪化の恐れがあるものとみなされ、この場合、バッテリ充電要求補正値Ｆ［ｋｗ］が算出される（ステップＳ９）。バッテリ充電要求補正値Ｆは、具体的には以下の式により算出される。
Ｆ＝Ｎｅ［ｒｐｍ］×（Ｅ−ｅ）［Ｎｍ］×｛２π×（１／６０）×（１／１０００）｝
Ｎｅは、上述したようにエンジン２の回転数である。ｅ［Ｎｍ］は、エンジン２のトルクを抑制するためのトルク抑制量である。ｅは、予めＥＣＵ１３のＲＯＭに記憶されている。

次に、ＥＮＧ要求トルクＧは、以下の式により算出される（ステップＳ１０）。
Ｇ＝（Ｄ−Ｆ）［ｋｗ］／Ｎｅ［ｒｐｍ］
これにより、ＥＮＧ要求トルクＧは無過給域に制限され、過給機２ａの使用が制限される。

以上のように、ＥＮＧ要求トルクベール値Ｅが過給域に属する場合であっても（ステップＳ５でＹｅｓ）、無過給域に制限した場合に消費されるバッテリの充電量ΔＳＯＣが少なく（ステップＳ６でＹｅｓ）、現時点でのバッテリ充電量ＳＯＣが十分にあり（ステップＳ７でＹｅｓ）、エンジン２の始動後に通常運転がなされている場合には（ステップＳ８でＹｅｓ）、過給機２ａの使用が制限される（ステップＳ９及びＳ１０）。このように、バッテリ１５への充電量への影響が少ない場合に過給機２ａの使用を制限することができ、過給機２ａの使用頻度の増大に伴うエミッションの悪化を抑制できる。

上記実施例では、駆動モータ８を走行用のみならずバッテリ１５を充電する発電機としても利用したが、これに限定されず、駆動モータ８とは別に、エンジン２の動力の一部を電力に変換してバッテリ１５に充電する発電機を設けてもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１ ハイブリッド車両
８ 駆動モータ
８ｓ 回転数センサ
１３ 電子制御装置
１４ アクセル開度センサ
１５ バッテリ
１５ｓ ＳＯＣセンサ

Claims (1)

1. 動力源として過給機を有したエンジンとモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記エンジンの要求トルクが前記過給機による過給を必要とする過給域に属した場合には、前記バッテリの充電残量が所定値より大きく、前記エンジンの要求トルクを前記過給機による過給を必要としない無過給域に仮に制限した場合での前記バッテリの予測消費電力が所定値よりも小さい場合、前記エンジンの要求トルクを前記無過給域に制限する、ハイブリッド車両の制御装置。
   

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