JP6227465B2 - エンジン制御装置及びハイブリッド自動車 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン制御装置に関し、特に、ハイブリッド自動車におけるエンジン回転数制御に関する。

従来から、ハイブリッド自動車におけるエンジン制御方法が各種提案されている。

例えば、アクセル開度や車速、電池充電要求等から定められる要求出力をエンジン主体で出力するようにエンジン出力を定め、このエンジン出力に基づいてエンジン回転数の目標値を定めて制御する技術が提案されている。

また、車速変化量に対するエンジン回転数変化量の比を固定した複数の仮想目標シフト段、いわゆるシーケンシャルシフトを用いて走行する際に、アクセル開度等に基づくトルクをシフトポジションに基づく上限値及び下限値で制限して要求トルクを設定し、車速とシフトポジションに基づくエンジン目標回転数とバッテリの充放電要求パワーに基づく上限値及び下限値で要求パワーを出力するトルクを制限してエンジン目標トルクを設定し、エンジンが目標回転数と目標トルクで運転されると共に要求トルクが出力されて走行するように２つのモータを制御する技術も提案されている。

特開２００６−３２１４５８号公報

２モータタイプのハイブリッド自動車では、加速時の車速変化とエンジン回転数変化との乖離が生じるため、運転者の感じる加速フィーリング（加速感）が損なわれ得る。すなわち、アクセル開度や車速、電池充電要求等から定められる要求出力をエンジン主体で出力するようにエンジン出力を定める場合、加速開始直後ではエンジン出力を高めるためにエンジン回転数が急上昇し、その後エンジン回転数が概ね一定となるようなプロファイルを示すことになり、このようなエンジン回転数の変化は車速と連動していないため、加速フィーリングに違和感が生じ得る。

また、エンジン目標回転数を車速とシフトポジションに基づいて設定する場合、車速とエンジン回転数の関係は予め設定された傾き、切片でしか変更できず、当該関係は走行状態に影響されないため、走行状態によってはエンジントルクやモータトルクの制限上、アクセル開度に応じた加速特性が得られない場合が生じ得る。さらに、シフトポジションは運転者のシフト操作により定まるため、運転者がシフト操作をしない限り車速とエンジン回転数の関係は固定となるので、燃費が悪化する場合も生じ得る。

本発明の目的は、ハイブリッド自動車において、エンジン回転数を適切に制御して加速時における加速フィーリング（加速感）を向上させることにある。

本発明は、エンジンと、バッテリと、モータとを備え、前記エンジンにより発電した電力を用いて前記モータを駆動して走行するハイブリッド自動車におけるエンジン制御装置であって、加速時において前記エンジンの目標回転数を設定する演算手段であり、エンジン回転数がしきい回転数に達した場合に、前記エンジンの目標回転数を車速に比例して設定するとともに、比例係数をアクセル開度、車速、エンジン回転数、及び前記バッテリの充電率に基づいて設定する演算手段を備え、前記演算手段は、加速開始時、所定のエンジン回転数に達した時点、所定のアクセル開度に達した時点のいずれかにおけるアクセル開度、車速、エンジン回転数、及び前記バッテリの充電率に基づいて前記比例係数を設定することを特徴とする。

本発明では、エンジン回転数がしきい回転数に達した場合に、従来のようにアクセル開度等から定められる要求出力をエンジン主体で出力するようにエンジン出力を定めるのではなく、車速に比例するようにエンジンの目標回転数を設定する。これにより、加速直後のエンジン回転数の急上昇が抑制され、車速の増大に見合うエンジン回転数の増大を実現して加速フィーリングを向上させる。また、車速に比例するようにエンジンの目標回転数を設定する際に、比例係数をアクセル開度、車速、エンジン回転数、及びバッテリの充電率に基づいて設定するため、実際の走行状況に合致した比例関係が実現する。

なお、本発明では、比例係数をアクセル開度、車速、エンジン回転数、及びバッテリの充電率に基づいて設定するが、これ以外の物理量ないしパラメータをさらに用いて比例係数を設定する場合を排除するものではない。

また、比例係数をアクセル開度、車速、エンジン回転数、及びバッテリの充電率に基づいて設定する場合、比例係数をａａａ、アクセル開度をＡｃｃ、車速をＶ、エンジン回転数をＮｅ、バッテリの充電率をＳＯＣとすると、一般に、
ａａａ＝ｆ（Ｖ，Ａｃｃ，Ｎｅ，ＳＯＣ）
と記述し得る。ここで、ｆは特定の関数である。

本発明の１つの実施形態では、前記演算手段は、エンジン回転数が前記しきい回転数に達するまでは、アクセル開度から設定される要求駆動力に応じた目標回転数を設定し、エンジン回転数が前記しきい回転数に達した場合に前記エンジンの目標回転数を車速に比例して設定し、車速に比例して設定した目標回転数がアクセル開度から設定される要求駆動力に応じた目標回転数に達した場合に再びアクセル開度から設定される要求駆動力に応じた目標回転数を設定する。

また、本発明の他の実施形態では、前記演算手段は、前記しきい回転数をＮｅｐ、前記比例係数をａａａ、車速をＶとしたときに、エンジン回転数が不連続にならないよう、
ｂｂｂ＝Ｎｅｐ−ａａａ＊Ｖ
により切片ｂｂｂを設定し、前記比例係数ａａａ及び前記切片ｂｂｂで定まる比例関係で前記車速に比例して前記目標回転数を設定する。

また、本発明は、エンジンと、バッテリと、モータとを備え、前記エンジンにより発電した電力を用いて前記モータを駆動して走行するハイブリッド自動車であって、アクセル開度を検出する手段と、車速を検出する手段と、前記エンジンの回転数を検出する手段と、前記バッテリの充電率を検出する手段と、加速時において前記エンジンの目標回転数を設定する演算手段であり、エンジン回転数がしきい回転数に達した場合に、前記エンジンの目標回転数を車速に比例して設定するとともに、比例係数をアクセル開度、車速、エンジン回転数、及び前記バッテリの充電率に基づいて設定する演算手段を備え、前記演算手段は、加速開始時、所定のエンジン回転数に達した時点、所定のアクセル開度に達した時点のいずれかにおけるアクセル開度、車速、エンジン回転数、及び前記バッテリの充電率に基づいて前記比例係数を設定することを特徴とする。

本発明のエンジン制御装置及びハイブリッド自動車は、以下の実施形態を参照することでより明確に理解される。但し、以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本発明によれば、加速時におけるエンジン回転数を適切に制御することで、加速フィーリングを向上させることができる。特に、本発明によれば、加速時のエンジン回転数の急上昇やエンジン回転数の不連続な減少等を抑制し、車速の増大に比例したエンジン回転数が得られるとともに、比例関係における比例係数が車両の走行状態に合った係数であるため、良好な加速フィーリングが得られる。

実施形態のハイブリッド自動車の構成図である。 実施形態の処理フローチャートである。 エンジン運転点設定マップの一例を示す説明図である。 実施形態の加速度、エンジン回転数、及びエンジン駆動力の時間変化説明図である。 他の実施形態の加速度及びエンジン回転数の時間変化説明図である。 他の実施形態のハイブリッド自動車の構成図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

図１は、２モータタイプのハイブリッド自動車の構成を示す。ハイブリッド自動車には、エンジン１００、発電機ＭＧ１及びモータＭＧ２、電池（バッテリ）５００が搭載される。エンジン１００，発電機ＭＧ１，モータＭＧ２及びタイヤ（駆動輪）４００は、動力分配機構７００を介して連結される。

動力分配機構７００は、公知の遊星歯車機構により構成される。サンギヤには発電機ＭＧ１が連結され、リングギヤにモータＭＧ２が連結され、サンギヤとリングギヤに噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持するキャリヤにエンジン１００が連結される。また、リングギヤには出力軸を介してデファレンシャルが連結され、デファレンシャルから左右のタイヤ４００に動力が伝達される。

発電機ＭＧ１及びモータＭＧ２は、それぞれインバータに接続され、インバータは電池５００に電気的に接続されて電力送受が行われる。電池５００とインバータとの間にコンバータが設けられていてもよい。発電機ＭＧ１は、エンジン１００の動力により発電するとともに、発電した電力をモータＭＧ２及びインバータを介して電池５００に供給する。モータＭＧ２は、電池５００からの電力と発電機ＭＧ１からの電力を用いて走行用駆動力を発生してタイヤ４００を駆動する。発電機ＭＧ１は、エンジン１００のモータリング（クランキング）のためにモータとして機能させることも可能である。また、モータＭＧ２は、ハイブリッド自動車が惰性走行あるいは減速している場合に、エンジン１００に対する燃料の供給及び点火を停止させ、モータＭＧ２を出力軸から伝達されるトルクで駆動させて発電機として機能させることもできる。エンジン１００と発電機ＭＧ１は動力分配機構７００を介して接続されているから、発電機ＭＧ１を発電機として機能させる場合、発電機ＭＧ１の回転数に応じてエンジン１００の回転数を変化させることができる。エンジン１００が動力を出力して走行している場合、リングギヤには走行抵抗等の負のトルクが作用し、キャリヤにはエンジン１００が出力した正のトルクが作用する。このときサンギヤに負のトルクを作用させると、リングギヤにはエンジントルクを増幅した正のトルクが作用する。サンギヤに作用させる負のトルクは、サンギヤに連結されている発電機ＭＧ１を発電機として機能させることにより生じる。発電機ＭＧ１の回転数を低下させればエンジン１００の回転数が低下し、発電機ＭＧ１の回転数を増大させればエンジン１００の回転数も増大する。発電機ＭＧ１及びモータＭＧ２は、ＥＣＵ、特に車両制御ＥＣＵ６００によりインバータを介して駆動制御される。ＥＣＵは、車両制御ＥＣＵ６００に加え、ＭＧ制御ＥＣＵ６０２と、エンジンＥＣＵ６０４と、電池監視ＥＣＵ６０６を備える。勿論、これらのＥＣＵは必ずしも別個のものである必要はなく、少なくともいずれか複数もしくは全てが単一のＥＣＵで構成されていてもよい。

演算手段としての車両制御ＥＣＵ６００は、ＣＰＵ及びメモリを備えるマイクロコンピュータで構成され、各種検出信号を入力して発電機ＭＧ１及びモータＭＧ２を制御する。
すなわち、車両制御ＥＣＵ６００は、アクセル開度センサからのアクセル信号（アクセル開度）、エンジン回転数センサからのエンジン回転数、モータＭＧ２からのモータ回転数、電池監視ＥＣＵ６０６からの電池５００の充電率ＳＯＣを入力し、発電機／モータ指令トルクを演算してＭＧ制御ＥＣＵ６０２に出力する。ＭＧ制御ＥＣＵ６０２は、供給された指令トルクで発電機ＭＧ１、モータＭＧ２を駆動すべくそれぞれのインバータに駆動信号（スイッチング信号）を出力する。インバータの状態や発電機ＭＧ１、モータＭＧ２の状態はＭＧ制御ＥＣＵ６０２で監視される。また、車両制御ＥＣＵ６００は、アクセル信号、モータ回転数、ＳＯＣ、エンジン回転数に基づいてエンジン１００の目標回転数を演算し、エンジンＥＣＵ６０４に出力する。エンジンＥＣＵ６０４は、供給された目標回転数でエンジン１００を駆動すべく制御する。ここで、車両制御ＥＣＵ６００は、車速に比例するモータ回転数から車速を算出してエンジン１００の目標回転数を演算する。また、電池５００の充電率（ＳＯＣ）は、電流センサ等により検出された電池５００の充放電電流の積算値に基づいて電池監視ＥＣＵ６０６で算出される。

加速時において、アクセル開度等から定められる要求出力をエンジン１００主体で出力するようにエンジン１００の出力を定めると、加速開始直後ではエンジン１００の出力を高めるためにエンジン回転数が急上昇し、加速フィーリングが損なわれてしまう。そこで、本実施形態における車両制御ＥＣＵ６００は、基本原理として、加速時において車速に比例したエンジン回転数に制御するとともに、このときの比例係数をハイブリッド自動車の走行状態に応じた比例係数に設定する。

図２は、車両制御ＥＣＵ６００におけるエンジン１００の目標回転数の演算処理フローチャートを示す。この処理フローチャートは、所定の制御周期（例えば数ｍｓｅｃ毎）で繰り返し実行される。

まず、図における各種表記について説明する。
Ａｃｃ：アクセル開度
Ｖ：車速
τｄｒｖ：運転者が要求する車両の駆動力（要求駆動トルク）
Ｎｅｔａｇ＿ｂｓ：目標エンジン回転数（基準目標エンジン回転数）
Ｐｅｇ＿ｂｓ：目標エンジン出力（基準目標エンジン出力）
Ｎｅ：現在のエンジン回転数
ｆｌａｇ＿ａ：エンジン回転数制御用フラグ
Ｎｅｐ：エンジン回転数制御変更用のしきい回転数
Ｎｅｔａｇ：最終的な目標エンジン回転数
Ｐｅｇ：最終的な目標エンジン出力

図２において、車両制御ＥＣＵ６００は、アクセル開度検出センサで検出されたアクセル開度Ａｃｃ、及び車速Ｖを取得する（Ｓ１０１）。車速Ｖは、既述したようにモータ回転数から算出する。そして、アクセル開度Ａｃｃ及び車速Ｖに基づいて、運転者が要求する車両の駆動力を算出する（Ｓ１０２）。車両制御ＥＣＵ６００は、予めメモリに記憶された、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求駆動トルクτｄｒｖとの対応関係を規定するマップを参照し、取得したアクセル開度Ａｃｃ及び車速Ｖに対応する要求駆動トルクτｄｒｖを取得する。

次に、車両制御ＥＣＵ６００は、要求駆動トルクτｄｒｖに基づいて基準となる目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇ＿ｂｓ及び目標エンジン出力Ｐｅｇ＿ｂｓを算出する（Ｓ１０３）。すなわち、要求駆動トルクτｄｒｖと、そのときの車速Ｖに基づいて、運転者が要求する出力を算出し、予めメモリに記憶されているエンジン運転点設定用マップを参照し、このマップ上において運転者要求出力を満たし、かつ最適燃費線Ｃｆ等の動作ライン上を動作するエンジン回転数を算出する。エンジン運転点設定マップは公知であり、図３に例示するように、エンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅと等出力線Ｐｅと最適燃費線Ｃｆで示される動作ラインとの関係を予め定めたものである。図３において、運転者要求出力に対応する出力線Ｐｅ＝一定の曲線と、最適燃費線Ｃｆとの交点として、エンジン回転数が設定される。エンジン回転数Ｎｅｔａｇ＿ｂｓを算出した後、車両制御ＥＣＵ６００は、ハイブリッド自動車が加速中であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。

ハイブリッド自動車が加速中でない場合（Ｓ１０４でＮＯ）、Ｓ１０３で算出されたエンジン回転数Ｎｅｔａｇ＿ｂｓを最終的な目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇとして確定し（Ｓ１１４）、エンジン回転数制御用フラグｆｌａｇ＿ａを０にリセットする（Ｓ１１５）。エンジン１００は、この目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇとなるように制御される。

ハイブリッド自動車が加速中である場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）、車両制御ＥＣＵ６００は、現在のエンジン回転数Ｎｅ及び電池５００の充電率（ＳＯＣ）を取得する（Ｓ１０５）。なお、電池５００の充電率（ＳＯＣ）は、電池監視ＥＣＵ６０６で検出されるが、車両制御ＥＣＵ６００が検出してもよい。

次に、エンジン回転数制御用フラグｆｌａｇ＿ａの値をチェックする（Ｓ１０６）。フラグｆｌａｇ＿ａは初期値が０にセットされている。チェックの結果、ｆｌａｇ＿ａ＝０の場合には、しきい回転数Ｎｅｐと関数パラメータを算出する（Ｓ１１２）。具体的には、しきい回転数Ｎｅｐ、関数パラメータとしての比例係数ａａａ及び切片ｂｂｂを次のように設定する。
Ｎｅｐ＝ｆｕｎｃ１（Ｖ，Ａｃｃ，Ｎｅ，ＳＯＣ）
ａａａ＝ｆｕｎｃ２（Ｖ，Ａｃｃ，Ｎｅ，ＳＯＣ）
ｂｂｂ＝Ｎｅｐ−ａａａ＊Ｖ

ここで、ｆｕｎｃ１（Ｖ，Ａｃｃ，Ｎｅ，ＳＯＣ）は、例えば加速開始時の車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ、エンジン回転数Ｎｅ及び充電率ＳＯＣの関数であることを示す。ｆｕｎｃ２（Ｖ，Ａｃｃ，Ｎｅ，ＳＯＣ）についても同様である。比例係数ａａａが加速開始時の車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ、エンジン回転数Ｎｅ及び電池５００の充電率（ＳＯＣ）に基づき設定される点に留意されたい。これは、例えば加速開始時のアクセル開度や車速Ｖ，エンジン回転数Ｎｅ等に基づいて運転者が感じる加速フィーリングに合致する比例係数を算出するためである。しきい回転数Ｎｅｐについては、車速Ｖ等の関数として適応的に設定する代わりに所定値としてもよい。また、車両制御ＥＣＵ６００は、メモリに記憶された関数ｆｕｎｃ２を用いて比例係数ａａａを算出する代わりに、比例係数ａａａ、アクセル開度Ａｃｃ、車速Ｖ、エンジン回転数Ｎｅ、充電率ＳＯＣの対応関係を予め規定したマップを参照して比例係数ａａａを算出してもよい。

しきい回転数Ｎｅｐ、比例係数ａａａ及び切片ｂｂｂを車速Ｖ，アクセル開度Ａｃｃ、エンジン回転数Ｎｅ及び充電率ＳＯＣに基づいて設定した後、目標エンジン回転数としきい回転数Ｎｅｐとを大小比較する（Ｓ１１３）。なお、エンジン回転数は目標エンジン回転数となるように制御されるため、この判定処理は、現在のエンジン回転数としきい回転数Ｎｅｐとを大小比較することに等しい。

Ｎｅｔａｇ＜Ｎｅｐの場合（Ｓ１１３でＹＥＳ）、加速中であっても未だしきい回転数Ｎｅｐに達していないことを意味するから、Ｓ１０３で算出されたエンジン回転数Ｎｅｔａｇ＿ｂｓを最終的な目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇとして確定し続け（Ｓ１１４）、エンジン回転数制御用フラグｆｌａｇ＿ａを０にリセットする（Ｓ１１５）。従って、この場合もエンジン回転数は目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇ、つまり運転者の要求駆動力に基づいて設定された目標エンジン回転数となるように制御され、エンジン回転数が増大していく。

他方、Ｎｅｔａｇ＜Ｎｅｐでない場合（Ｓ１１３でＮＯ）、つまり目標エンジン回転数（＝現在のエンジン回転数）がしきい回転数Ｎｅｐ以上となった場合には、次に、ＮｅｔａｇとＳ１０３で算出された現在のＮｅｔａｇ＿ｂｓと大小比較する（Ｓ１０７）。

Ｎｅｔａｇ＜Ｎｅｔａｇ＿ｂｓの場合（Ｓ１０７でＹＥＳ）、つまり、Ｎｅｐ≦Ｎｅｔａｇ＜Ｎｅｔａｇ＿ｂｓの場合、目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇを算出する（Ｓ１０８）。具体的には、Ｓ１１２で算出された比例係数ａａａ及び切片ｂｂｂを用いて、
Ｎｅｔａｇ＝ａａａ＊Ｖ＋ｂｂｂ
により目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇを算出する。上式から分かるように、しきい回転数Ｎｅｐを超えた場合に、比例係数ａａａで定まる比例関係で車速Ｖに応じて目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇを設定する。ここで、比例関係の切片ｂｂｂは、Ｓ１１２において、ｂｂｂ＝Ｎｅｐ−ａａａ＊Ｖとして算出されているため、しきい回転数Ｎｅｐの前後において目標エンジン回転数Ｎｅｐが連続する、つまり目標エンジン回転数をそのまま保持しつつ、従来の目標エンジン回転数から、Ｎｅｔａｇ＝ａａａ＊Ｖ＋ｂｂｂで算出される目標エンジン回転数に移行できる。目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇは車速Ｖに比例して設定されることから、加速フィーリングに合致したエンジン回転数が得られることになる。目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇを算出した後、最終的な目標エンジン出力Ｐｅｇを目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇとこれに対応するエンジントルクに基づいて、Ｐｅｇ＝Ｎｅｔａｇ＊エンジントルクにより算出する（Ｓ１０９）。なお、エンジン回転数Ｎｅｔａｇに対応するエンジントルクは、図３のエンジン運転点設定マップを用いて設定できる。そして、最終的な目標エンジン出力Ｐｅｇと、Ｓ１０３で算出された基準目標エンジン出力Ｐｅｇ＿ｂｓとの間に乖離があれば（通常、Ｐｅｇ＜Ｐｅｇ＿ｂｓとなり、出力が不足する）、その差分（不足分）を電池５００からの電力で補うべく、電池５００の出力増分をＰｅｇ＿ｂｓ−Ｐｅｇで算出する（Ｓ１１０）。最終的な目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇを算出した後、エンジン回転数制御用フラグｆｌａｇ＿ａを１にセットする（Ｓ１１１）。エンジン回転数は、目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇ、つまり車速Ｖに比例するエンジン回転数となるように制御される。

また、Ｓ１０７でＮｅｔａｇ＜Ｎｅｔａｇ＿ｂｓの場合（Ｓ１０７でＮＯ）、つまり、Ｎｅｔａｇ＿ｂｓ≦Ｎｅｔａｇの場合、再び従来と同様の制御とすべく、最終的な目標エンジン回転数としてＮｅｔａｇ＝Ｎｅｔａｇ＿ｂｓとし（Ｓ１１６）、エンジン回転数制御用フラグｆｌａｇ＿ａを２にセットする（Ｓ１１７）。これ以後は、Ｓ１０６にてｆｌａｇ＿ａの値をチェックすると、ｆｌａｇ＿ａ＝２の場合にはｆｌａｇ＿ａの値が０、１以外となるため、Ｓ１１６に従ってＳ１０３で算出された目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇ＿ｂｓがそのまま最終的な目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇとなる。

要約すると、本実施形態では、目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇ（あるいは現在のエンジン回転数Ｎｅ）としきい回転数Ｎｅｐとの大小関係に応じて以下のように目標エンジン回転数を適応的に算出する。

（１）Ｎｅｔａｇ＜Ｎｅｐの場合
従来と同様に運転者の要求駆動力τｄｒｖと車速Ｖに基づいた目標エンジン回転数を算出してエンジン回転数を制御する。
ｆｌａｇ＿ａ＝０

（２）Ｎｅｐ≦Ｎｅｔａｇ＜Ｎｅｔａｇ＿ｂｓの場合
本実施形態特有の目標エンジン回転数であり、Ｎｅｔａｇ＝ａａａ＊Ｖ＋ｂｂｂにより目標エンジン回転数を算出してエンジン回転数を制御する。
ｆｌａｇ＿ａ＝１

（３）Ｎｅｔａｇ＿ｂｓ＜Ｎｅｔａｇの場合
従来と同様に運転者の要求駆動力τｄｒｖと車速Ｖに基づいた目標エンジン回転数を算出してエンジン回転数を制御する。
ｆｌａｇ＿ａ＝２

車速Ｖとシフトポジションから目標エンジン回転数を算出する場合のように、事前に設定された車速Ｖとエンジン回転数との関係から一義的に設定するのではなく、走行状態に応じて適応的に設定するため、アクセル開度Ａｃｃに応じた加速特性が得られ、加速フィーリングを向上させることができる。また、シフトポジションから目標エンジン回転数を算出する場合には変速時に目標エンジン回転数が不連続的に変化するためいわゆる駆動力抜けが生じ得るが、本実施形態では目標エンジン回転数の算出ロジックを変更する場合（具体的には、上記の（１）から（２）に算出ロジックを変更する場合）においても、比例関係の切片ｂｂｂをＳ１１２で示すように算出しているため、変更前後で目標エンジン回転数が不連続的に変化することがなく、駆動力抜けもない。

次に、本実施形態におけるエンジン回転数制御をより具体的に説明する。

図４は、本実施形態における加速度、エンジン回転数、エンジン駆動力の時間変化を示す。図４（ａ）は、加速度の時間変化を示す。あるタイミングまでは加速度＝０であり、あるタイミング（図における「加速開始」）から運転者がアクセルペダルを踏み込んで加速度が徐々に増大し、その後、加速度が徐々に減少するプロファイルである。

図４（ｂ）は、エンジン回転数の時間変化を示す。図４（ｂ）には、本実施形態におけるエンジン回転数、すなわちＮｅｔａｇ＝ａａａ＊Ｖ＋ｂｂｂにより算出されるエンジン回転数とともに、基準エンジン回転数Ｎｅｔａｇ＿ｂｓ並びに特開２００６−３２１４５８号公報に記載された従来の算出方法によるエンジン回転数も比較のために併せて示す。加速していない場合、本実施形態でも目標エンジン回転数はＮｅｔａｇ＿ｂｓであり（Ｓ１１４参照）、これに一致するようにエンジン回転数も制御される。また、加速後であっても、エンジン回転数がしきい回転数Ｎｅｐに達するまでは目標エンジン回転数はＮｅｔａｇ＿ｂｓのままである（Ｓ１１３でＹＥＳと判定されることに対応）。従って、運転者の要求駆動力に応じてエンジン回転数が比較的急峻に増大していく。但し、エンジン回転数がしきい回転数Ｎｅｐに達すると、Ｎｅｔａｇ＿ｂｓに代えて、Ｎｅｔａｇ＝ａａａ＊Ｖ＋ｂｂｂにより算出される目標エンジン回転数となるようにエンジン回転数が制御される（Ｓ１０８〜Ｓ１１１参照）。車速Ｖに比例し、かつ、その比例係数ａａａは車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ及び電池５００の充電率ＳＯＣに応じて設定されるため、走行状態に応じ、かつ車速Ｖに応じたエンジン回転数となるため、良好な加速フィーリングが得られる。Ｎｅｔａｇ＿ｂｓに基づくエンジン回転数制御では、車速Ｖに比してエンジン回転数が過剰に増大する、いわゆるエンジン回転数の吹き上がりが生じ得るところ、本実施形態ではこのような吹き上がりが効果的に抑制される。また、シフトポジションに応じてエンジン回転数を制御する特開２００６−３２１４５８号公報の従来技術では、車速Ｖが変化していないにもかかわらず変速時にエンジン回転数が不連続的に減少してしまうところ、本実施形態ではこのようなエンジン回転数の減少あるいは停滞が効果的に抑制される。

Ｎｅｔａｇ＝ａａａ＊Ｖ＋ｂｂｂで算出されるエンジン回転数がＮｅｔａｇ＿ｂｓに達すると、再びＮｅｔａｇ＿ｂｓに基づきエンジン回転数が制御される（Ｓ１１６参照）。エンジン回転数がＮｅｐに達し、エンジン回転数の制御ロジックがＮｅｔａｇ＿ｂｓに基づく制御からＮｅｔａｇ＝ａａａ＊Ｖ＋ｂｂｂに基づく制御に切り替わるタイミング（図中Ａで示すポイント）において、エンジン回転数は不連続的に変化せず滑らかに変化する。

図４（ｃ）は、エンジン駆動力の時間変化を示す。図４（ｂ）と同様に、制御ロジックが切り替わるポイントＡにおいて駆動力抜けは生じておらず、かつ、従来技術のように変速時の駆動力抜け（図中Ｂで示すポイント）も生じていない。本実施形態において、Ｎｅｔａｇ＝ａａａ＊Ｖ＋ｂｂｂにより目標エンジン回転数を算出し、これに基づいてエンジン回転数を制御する利点は明らかである。

なお、本実施形態において、図４（ｃ）に示されるように、車速Ｖに比例させてエンジン回転数を増大させて加速フィーリングを向上させる結果、エンジン駆動力が要求駆動力よりも小さくなり得るが、上記のＳ１１０で示すように不足分を電池５００からの電力で補うため、要求駆動力を維持できる。すなわち、図１に示すハイブリッド自動車におけるモータトルクは、エンジン発電分のモータトルクと電池５００の出力分のモータトルクの和であり、エンジン回転数を低めに制御する結果、エンジン発電分のモータトルクが不足する場合に、電池５００の出力分のモータトルクで補うといえる。電池５００の充電率ＳＯＣが相対的に低い場合には電池５００の出力分で補うことが困難となるため、比例係数ａａａを充電率ＳＯＣに基づいて設定する。充電率ＳＯＣが相対的に低い場合に、比例係数ａａａを相対的に大きく設定してエンジン出力を迅速に増加させればよい。充電率ＳＯＣをしきい値と大小比較し、充電率ＳＯＣがしきい値以下であって著しく低い場合に、本実施形態における制御を中止してもよい。通常、電池５００は過充電や過放電により劣化することを防止すべく、その使用状況や温度等に応じて上限値と下限値の間の中間域において充放電制御される。従って、しきい値は上限値と下限値の間のいずれかに設定されるが、上限値及び下限値は温度条件や劣化度に応じて変動し得るものであるから、同様にしきい値も固定ではなく温度条件や劣化度に応じて変動し得る。しきい回転数Ｎｅｐについても同様である。

また、本実施形態において、比例係数ａａａは
ａａａ＝ｆｕｎｃ２（Ｖ，Ａｃｃ，Ｎｅ，ＳＯＣ）
により算出しているが、必ずしも一つの関数で比例係数を算出する必要はなく、複数の関数で算出してもよい。例えば、
ａａａ１＝ｆｕｎｃ２１（Ｖ，Ａｃｃ，Ｎｅ，ＳＯＣ）
ａａａ２＝ｆｕｎｃ２２（Ｖ，Ａｃｃ，Ｎｅ，ＳＯＣ）
のように、互いに異なる関数ｆｕｎｃ２１，ｆｕｎｃ２２により互いに異なる２つの比例係数ａａａ１，ａａａ２を算出し、これらの比例係数を用いて
Ｎｅｔａｇ＝ａａａ１＊Ｖ＋ｂｂｂ１
Ｎｅｔａｇ＝ａａａ２＊Ｖ＋ｂｂｂ２
により目標エンジン回転数を算出してもよい。ここで、ｂｂｂ１，ｂｂｂ２は互いに異なる切片であり、それぞれ変更前後で滑らかに変化するように設定される。しきい回転数としてＮｅｐ１及びＮｅｐ２（但し、Ｎｅｐ１＜Ｎｅｐ２）を設定し、Ｎｅｐ１に達した場合に比例係数ａａａ１及び切片ｂｂｂ１を用いて目標エンジン回転数を算出し、Ｎｅｐ２に達した場合に比例係数ａａａ２及び切片ｂｂｂ２を用いて目標エンジン回転数を算出すればよい。

図５は、比例係数ａａａ１及び切片ｂｂｂ１と、比例係数ａａａ２及び切片ｂｂｂ２を用いた場合の加速度及びエンジン回転数の時間変化を示す。図５（ａ）は、加速度の時間変化を示し、図４（ａ）と同一のプロファイルである。図５（ｂ）は、エンジン回転数の時間変化を示す。しきい回転数Ｎｅｐ１に達するまではＮｅｔａｇ＿ｂｓに基づいて制御し、しきい回転数Ｎｅｐ１に達すると
Ｎｅｔａｇ＝ａａａ１＊Ｖ＋ｂｂｂ１
によりエンジン回転数を制御する。さらに、しきい回転数Ｎｅｐ２に達すると、
Ｎｅｔａｇ＝ａａａ２＊Ｖ＋ｂｂｂ２
によりエンジン回転数を制御する。ここで、
ａａａ１＞ａａａ２
である。ＮｅｔａｇがＮｅｔａｇ＿ｂｓに達すると、これ以後は再びＮｅｔａｇ＿ｂｓに基づいて制御する。

ａａａ１及びａａａ２は、ともに充電率ＳＯＣを考慮して算出されるが、この例でも充電率ＳＯＣが相対的に低い場合に、エンジン１００の出力を早く増大させて電池５００を充電すべく、ａａａ１あるいはａａａ２が相対的に大きくなるように算出するのも好適である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、比例係数ａａａを加速開始時の車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ、電池５００の充電率ＳＯＣに基づいて算出しているが、加速開始時に限定されず、所定のエンジン回転数に到った時点での車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ、電池５００の充電率（ＳＯＣ）に基づいて算出してもよく、あるいは所定のアクセル開度に到った時点での車速Ｖ、アクセル開度Ａｃｃ、電池５００の充電率（ＳＯＣ）に基づいて算出してもよい。

また、本実施形態では、エンジン１００の動力により発電機ＭＧ１で発電し、発電した電力をモータＭＧ２及び電池５００に供給してモータＭＧ２で走行用駆動力を発生して駆動輪を駆動する場合について説明したが、エンジン１００の発生するトルクを直接駆動力に用いる場合にも適用し得る。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、モータ回転数を車両制御ＥＣＵ６００に供給し、モータ回転数から車速を算出しているが、モータ回転数に代えて、より直接的に車輪速を検出して車両制御ＥＣＵ６００に供給してもよい。

図６は、この場合の構成ブロック図を示す。図１と異なる点は、モータ回転数に代えて車輪速センサで車輪速を検出し、車両制御ＥＣＵ６００に供給する点である。車両制御ＥＣＵ６００は、アクセル開度や車輪速等に基づいてエンジン１００の目標回転数を算出してエンジンＥＣＵ６０４に出力する。

１００ エンジン、４００ タイヤ、５００ 電池、６００ 車両制御ＥＣＵ、６０２ ＭＧ制御ＥＣＵ、６０４ エンジンＥＣＵ、６０６ 電池監視ＥＣＵ、７００ 動力分配機構、ＭＧ１ 発電機、ＭＧ２ モータ。

Claims (5)

1. エンジンと、バッテリと、モータとを備え、前記エンジンにより発電した電力を用いて前記モータを駆動して走行するハイブリッド自動車におけるエンジン制御装置であって、
   加速時において前記エンジンの目標回転数を設定する演算手段であり、エンジン回転数がしきい回転数に達した場合に、前記エンジンの目標回転数を車速に比例して設定するとともに、比例係数をアクセル開度、車速、エンジン回転数、及び前記バッテリの充電率に基づいて設定する演算手段
   を備え、前記演算手段は、加速開始時、所定のエンジン回転数に達した時点、所定のアクセル開度に達した時点のいずれかにおけるアクセル開度、車速、エンジン回転数、及び前記バッテリの充電率に基づいて前記比例係数を設定することを特徴とするエンジン制御装置。
2. 請求項１記載のエンジン制御装置において、
   前記演算手段は、エンジン回転数が前記しきい回転数に達するまでは、アクセル開度から設定される要求駆動力に応じた目標回転数を設定し、エンジン回転数が前記しきい回転数に達した場合に前記エンジンの目標回転数を車速に比例して設定し、車速に比例して設定した目標回転数がアクセル開度から設定される要求駆動力に応じた目標回転数に達した場合に再びアクセル開度から設定される要求駆動力に応じた目標回転数を設定する
   ことを特徴とするエンジン制御装置。
3. 請求項２記載のエンジン制御装置において、
   前記演算手段は、前記しきい回転数をＮｅｐ、前記比例係数をａａａ、車速をＶとしたときに、
   ｂｂｂ＝Ｎｅｐ−ａａａ＊Ｖ
   により切片ｂｂｂを設定し、前記比例係数ａａａ及び前記切片ｂｂｂで定まる比例関係で前記車速に比例して前記目標回転数を設定する
   ことを特徴とするエンジン制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のエンジン制御装置において、
   前記演算手段は、前記比例係数として、互いに異なる第１比例係数と第２比例係数を設定し、エンジン回転数が第１しきい回転数に達した場合に前記第１比例係数で車速に比例して設定し、エンジン回転数が前記第１しきい回転数よりも大なる第２しきい回転数に達した場合に前記第２比例係数で車速に比例して設定する
   ことを特徴とするエンジン制御装置。
5. エンジンと、バッテリと、モータとを備え、前記エンジンにより発電した電力を用いて前記モータを駆動して走行するハイブリッド自動車であって、
   アクセル開度を検出する手段と、
   車速を検出する手段と、
   前記エンジンの回転数を検出する手段と、
   前記バッテリの充電率を検出する手段と、
   加速時において前記エンジンの目標回転数を設定する演算手段であり、エンジン回転数がしきい回転数に達した場合に、前記エンジンの目標回転数を車速に比例して設定するとともに、比例係数をアクセル開度、車速、エンジン回転数、及び前記バッテリの充電率に基づいて設定する演算手段と、
   を備え、前記演算手段は、加速開始時、所定のエンジン回転数に達した時点、所定のアクセル開度に達した時点のいずれかにおけるアクセル開度、車速、エンジン回転数、及び前記バッテリの充電率に基づいて前記比例係数を設定することを特徴とするハイブリッド自動車。

Images