JP6926656B2

JP6926656B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP6926656B2
Application number: JP2017095442A
Authority: JP
Inventors: 憲治板垣; 加藤　浩一; 浩一加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2037-05-12
Also published as: JP2018192824A

Description

本発明は、過給機を備えたエンジンと、エンジンが出力する駆動力を補助する電動機としての機能を有するモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、過給機を有するエンジンと、エンジンが出力する駆動力を補助する電動機としての機能を有するモータとを備えるハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のハイブリッド車両の制御装置では、アクセルペダルが踏み込まれてスロットルバルブが開放された後に、過給機が充分に機能するまでの時間的遅れ（ターボラグ）によりハイブリッド車両の加速が敏捷に反応しないことがある。そこで、ターボラグに起因するエンジンの出力不足分を、例えばスロットル開度とエンジン回転数とに基づいて算出し、算出した出力不足分をモータが出力するトルクで補うことでターボラグを解消している。

ところで、モータの電力を供給するバッテリの充電率の不足などにより、モータによりアシスト可能量が制限されることがある。モータによるアシスト可能量が制限された状態では、モータが出力するトルクでエンジンの不足分をアシストすることができない。そこで、特許文献１に記載の制御装置は、モータによるアシスト可能量が制限されない場合に比べてエンジンの運転点を高回転側に変更し、かつ点火遅角量を大きくする点火遅角制御を実行している。

特開２０１５−１３１５３５号公報

上記特許文献１に記載の発明では、エンジンの運転点を高回転側に変更して排気流量を増大し、かつ点火遅角制御を行うことで排気熱量を増大して過給機における過給圧の上昇を促進している。点火遅角制御にて遅角量を大きくすると、エンジントルクが減少してエンジンの回転量が低下することがある。エンジンの回転量が低下すると排気流量が低下するため、過給機の過給圧の上昇を妨げてしまう。このようになると、目的の過給圧を得るのに時間を要してしまう。そのため、従来の制御装置は、過給応答遅れに伴うエンジン出力トルクの遅れを補償する点で改善の余地があった。

上記目的を達成するために、過給機付きエンジンの過給応答遅れを抑制することができる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。

この発明は、排気エネルギを利用して吸入空気を過給する過給機を有する火花点火型のエンジンが出力した動力を、発電機能のあるモータ側と出力部側とに分割する動力分割機構を備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記ハイブリッド車両に加速を要求する加速操作量を検出する検出部と、前記エンジン、および前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記加速操作量が前記過給機を始動させる操作量を超える場合に、前記加速操作量に応じたものであって、かつ過給圧上昇に効果のある所定の排気流量を確保できるエンジン回転数で運転されるように前記エンジンの運転点を変更し、前記エンジンの運転点を変更した後に点火遅角量を大きくする点火遅角制御を実行し、前記点火遅角制御を実行中に前記点火遅角量に基づいて前記エンジンの回転数が低下しないように前記モータの出力トルクを制御するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明は、エンジンが出力した動力を発電機能のある第１モータ側と出力部側とに分割し、第１モータにより発電された電力、またはバッテリに蓄積された電力で駆動される第２モータが出力する駆動力を出力部から出力される駆動力に付加して、エンジンの過給応答遅れをアシストするように構成されたハイブリッド車両である。この発明によれば、加速操作量が過給機を始動させる操作量を超える場合に、加速操作量に応じたエンジン回転数で運転されるようにエンジンの運転点を変更し、その後、排気流量に加えて排気熱量を増大させるために点火遅角制御が実施される。点火遅角制御によりエンジン回転数が低下して排気流量が低下する分を、エンジンの回転数が低下しないように第１モータの出力トルクを制御することで補償する。これにより排気流量と排気熱量との両方を増大させることができるので、過給機における過給圧の上昇を確実に促進することができる。

この発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両用の駆動装置の一例を示すスケルトン図である。エンジンの一例を示す説明図である。ハイブリッド車両の制御部の一例を示すブロック図である。制御部の動作手順を示すフローチャートである。制御部が過給圧上昇要求時に制御する各部の変化を示すタイムチャートである。別の実施形態における制御部の動作手順を示すフローチャートである。

以下、この発明を実施するための実施形態について図面を用いて説明する。

［第１実施形態］
図１は、この発明の一形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド車両の駆動装置の一例を示す。図１に示すようにハイブリッド車両（以下、「車両」と称す）の駆動装置１０は、エンジン１３、第１モータ１４、および第２モータ１５を走行用の動力源として備えている。第１モータ１４および第２モータ１５は、いずれも駆動電力が供給されることによりトルクを出力するモータとしての機能と、トルクが与えられることにより発電電力を発生する発電機としての発電機能との両方を兼ねた電動機である。第１モータ１４および第２モータ１５としては、例えば永久磁石式同期モータあるいは誘導モータなどの交流モータが用いられる。第１モータ１４は、第１インバータ１６などを含む電気回路を介してバッテリ１８に電気的に接続されている。第２モータ１５は、第２インバータ１７などを含む電気回路を介してバッテリ１８に電気的に接続されている。

エンジン１３および第１モータ１４は、遊星歯車機構２０に連結されている。遊星歯車機構２０は、エンジン１３が出力する駆動トルクを第１モータ１４と出力ギヤ２１とに分割して伝達するものであり、この発明の実施形態における動力分割機構の一例である。遊星歯車機構２０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、エンジン１３の出力軸２２と同一の軸線Ｃｎｔ上に配置されている。

遊星歯車機構２０は、サンギヤＳと、サンギヤＳと同軸に配置されたリングギヤＲと、サンギヤＳおよびリングギヤＲに噛み合うピニオンギヤＰと、ピニオンギヤＰを自転および公転可能に保持するキャリヤＣとを有する。出力軸２２は、キャリヤＣに連結されている。第１モータ１４のロータ軸２３は、サンギヤＳに連結されている。リングギヤＲは、出力ギヤ２１に連結されている。出力ギヤ２１は、駆動輪２４に駆動トルクを伝達するための出力部の一例である。

遊星歯車機構２０は、エンジン１３が出力する駆動トルクが伝達されるサンギヤＳが入力要素に、また、出力ギヤ２１に駆動トルクを出力するリングギヤＲが出力要素に、そしてロータ軸２３が連結されるキャリヤＣが反力要素になる。つまり、遊星歯車機構２０は、エンジン１３が出力した動力を第１モータ１４側と出力ギヤ２１側とに分割する。第１モータ１４は、エンジン回転数に応じたトルクを出力するように制御される。

駆動装置１０には、軸線Ｃｎｔと平行にカウンタシャフト２５が配置されている。カウンタシャフト２５は、出力ギヤ２１に噛み合っているドリブンギヤ２６に取り付けられている。また、カウンタシャフト２５には、ドライブギヤ２７が取り付けられており、このドライブギヤ２７が終減速機であるデファレンシャルギヤ２８におけるリングギヤ２９に噛み合っている。さらに、ドリブンギヤ２６には、第２モータ１５におけるロータ軸３０に取り付けられたドライブギヤ３１が噛み合っている。したがって、第２モータ１５が出力した駆動トルクが出力ギヤ２１から出力された駆動トルクにドリブンギヤ２６の部分で加えられる。このようにして合成された駆動トルクは、デファレンシャルギヤ２８から左右に延びたドライブシャフト３２，３３を介して駆動輪２４に伝達される。

出力軸２２と同軸には、機械式のオイルポンプ３６が設けられている。オイルポンプ３６は、例えば遊星歯車機構２０、第１モータ１４、第２モータ１５およびデファレンシャルギヤ２８に冷却機能を有する潤滑油を送る。また、駆動装置１０は、電動オイルポンプ３８を備える。電動オイルポンプ３８は、エンジン１３の運転が停止する際にバッテリ１８から供給される電力を使用して駆動して、オイルポンプ３６と同じまたは同様に、遊星歯車機構２０、第１モータ１４、第２モータ１５およびデファレンシャルギヤ２８に潤滑油を送る。

なお、上記駆動装置１０は、第２モータ１５を備えているが、この発明ではこれに限らず、第２モータ１５を省略してもよい。この場合には、ドライブギヤ３１を省略してよい。また、駆動装置１０としては、省略した第２モータを使用して駆動輪２４とは異なる他の２つの車輪を駆動するように４ＷＤ（four‐wheel drive）の構成としてもよい。第１モータ１４は、この発明の実施形態におけるモータの一例である。

図２は、エンジン１３の一例を示す。図２に示すようにエンジン１３は、例えば４つの気筒４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）が一方向に並べられた直列４気筒型の火花点火型の内燃機関である。各気筒４０には、吸気通路４１および排気通路４２がそれぞれ接続されている。吸気通路４１は、各気筒４０に２つずつ設けられた吸気バルブ４３にて開閉され、また排気通路４２は、各気筒４０に２つずつ設けられた排気バルブ４４にて開閉される。気筒４０内に導かれた混合気は、気筒４０毎に設けられた点火プラグ４５にて着火される。

エンジン１３には、排気エネルギを利用して吸入空気を過給するターボチャージャ４７が設けられている。ターボチャージャ４７は、この発明の実施形態における過給機の一例である。吸気通路４１には、ターボチャージャ４７のコンプレッサ４８が設けられている。コンプレッサ４８よりも吸入空気の流入方向における上流側に設けられた吸気通路４１には、吸気通路４１内を流れる吸気の流量を調整できる吸気絞り弁（スロットル弁）４９が設けられている。吸気絞り弁４９よりも上流側に設けられた吸気通路４１には、吸気通路４１内を流れる空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ５０が設けられている。コンプレッサ４８よりも下流側に設けられた吸気通路４１には、コンプレッサ４８で加圧された吸気を冷却するためのインタークーラ５１が配設されている。

排気通路４２には、ターボチャージャ４７のタービン５３が設けられている。また、排気通路４２には、タービン５３より上流の排気をタービン５３よりも下流にバイパスするウェイストゲートバルブ機構５４が設けられている。ウェイストゲートバルブ機構５４には、タービン５３に導かれる排気の流量を調整可能なウェイストゲートバルブ５５が設けられている。そのため、ウェイストゲートバルブ５５の開度を制御することによりタービン５３に流入する排気流量、つまり吸入空気の過給圧が調整される。タービン５３またはウェイストゲートバルブ５５を通る排気は、スタート触媒コンバータ５６および後処理装置５７により有害物質が除去されてから大気に放出される。後処理装置５７は、例えば三元触媒を含む。

エンジン１３には、吸気通路４１に排気を流入させるための排気還流装置、例えばＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)装置５８が設けられている。ＥＧＲ装置５８は、ＥＧＲ通路５９、ＥＧＲ弁６０、およびＥＧＲクーラ６１を備える。ＥＧＲ通路５９は、排気通路４２から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して吸気通路４１に導く。ＥＧＲ弁６０は、ＥＧＲ通路５９を流れるＥＧＲガスの流量を調整する。ＥＧＲクーラ６１は、ＥＧＲ通路５９を流れるＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲ通路５９は、スタート触媒コンバータ５６と後処理装置５７との間の排気通路４２と、コンプレッサ４８と吸気絞り弁４９との間の吸気通路４１との間を接続している。

図３は、車両の制御部の一例を示す。図３に示すように、車両の制御部は、ＨＶ(Hybrid Vehicle)ＥＣＵ６２、ＭＧＥＣＵ６３、およびエンジンＥＣＵ６４を備える。ＨＶＥＣＵ６２には、車速センサ６６、アクセル開度センサ６７、ＭＧ１回転数センサ６８、ＭＧ２回転数センサ６９、出力軸回転数センサ７０、タービン回転数センサ７１および過給圧センサ７２がそれぞれ接続されている。また、ＨＶＥＣＵ６２には、ＳＯＣセンサ７３、ＭＧ１温度センサ７４、ＭＧ２温度センサ７５、ＩＮＶ１温度センサ７６、ＩＮＶ２温度センサ７７、触媒温度センサ７８およびタービン温度センサ７９がそれぞれ接続されている。

車速センサ６６は、車速に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。アクセル開度センサ６７は、アクセルペダルの踏み込み量に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。アクセルペダルの踏み込み量は、運転者の加速要求に対応するパラメータである。アクセル開度センサ６７は、車両に加速を要求する加速操作量を検出するものであり、この発明の実施形態における検出部の一例である。ＭＧ１回転数センサ６８は、第１モータ１４の回転速度に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。ＭＧ２回転数センサ６９は、第２モータ１５の回転速度に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。出力軸回転数センサ７０は、出力軸２２の回転速度に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。タービン回転数センサ７１は、ターボチャージャ４７のタービン５３の回転速度に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。過給圧センサ７２は、エンジン１３の過給圧に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。

ＳＯＣセンサ７３は、バッテリ１８の満充電容量に対する残存充電量の比率である充電率(SOC:State of Charge)に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。ＭＧ１温度センサ７４は、第１モータ１４の内部温度、例えばコイルや磁石に関連する温度に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。ＭＧ２温度センサ７５は、第２モータ１５の内部温度、例えばコイルや磁石に関連する温度に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。ＩＮＶ１温度センサ７６は、第１インバータ１６の温度、例えばスイッチング素子に関連する温度に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。ＩＮＶ２温度センサ７７は、第２インバータ１７の温度、例えばスイッチング素子に関連する温度に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。触媒温度センサ７８は、後処理装置５７の温度に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。タービン温度センサ７９は、タービン５３の温度に応じた信号をＨＶＥＣＵ６２に出力する。

ＨＶＥＣＵ６２は、エンジン１３、第１モータ１４および第２モータ１５を協調制御するための制御装置であり、各信号の送受を制御する入出力装置、各種の制御プログラムやマップなどの記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含む）、制御プログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）、および計時するためのカウンタなどを備えて構成されている。

車両は、エンジン１３を動力源としたハイブリッド（ＨＶ）走行モードや第２モータ１５をバッテリ１８に蓄積した電力で駆動して走行する電気（ＥＶ）走行モードなどの走行モードに設定または切り替えが可能である。各モードの設定や切り替えは、ＨＶＥＣＵ６２により実行される。ＥＶ走行モードは、例えば低車速かつ要求駆動力が小さい低負荷の運転領域の際に選択されるモードであり、エンジン１３の運転を停止して第２モータ１５が出力した駆動力を走行用駆動源とする。ＨＶ走行モードは、高車速かつ要求駆動力が大きい高負荷の運転領域の際に選択されるモードであり、エンジン１３が出力した駆動トルクと第２モータ１５が出力した駆動トルクとを合算したトルクを走行用駆動源とする。

ＨＶ走行モードでは、エンジン１３から出力された駆動トルクを駆動輪２４に伝達する際に、第１モータ１４により反力を遊星歯車機構２０に作用させる。そのため、サンギヤＳが反力要素として機能する。つまり、加速要求に基づく目標エンジントルクに応じたトルクを駆動輪２４に作用させるために、目標エンジントルクに対する反力トルクを第１モータ１４に出力させるように制御する。この場合には、第１モータ１４を発電機として機能させる回生制御を実行することができる。

具体的には、ＨＶＥＣＵ６２は、アクセルペダルの踏み込み量によって決まるアクセル開度や車速などに応じて要求駆動力を求める。また、その要求駆動力に基づいてエンジン１３の要求パワーを求める。ＨＶＥＣＵ６２は、その要求走行パワーに対するシステム効率が最適となるように各種の走行モードを切り替えながら車両を制御する。さらに、そのエンジン１３の要求パワーと現在のエンジン回転数Ｎｅとから運転者の要求する目標エンジントルクを求める。そして、エンジン回転数と目標エンジントルクとによって規定される座標系に設定されている最適燃費線に基づいてエンジン１３の運転点を定める。

第１モータ１４に発生させるトルクは、エンジン１３の運転点となるように算出されて、第１モータ１４の回転数が制御される。第１モータ１４は、通電される電流値やその周波数に応じて回転数を任意に制御することができる。ＨＶＥＣＵ６２は、ＨＶ走行モードの場合に、要求駆動力が出力ギヤ２１（駆動輪２４）に出力されるように、第１モータ１４と第２モータ１５との回転数が制御され、第１モータ１４の回転数を制御してエンジン回転数を制御する。

ＨＶＥＣＵ６２は、第１モータ１４および第２モータ１５に発生させるトルクを出力するための指令をＭＧＥＣＵ６３に出力する。また、ＨＶＥＣＵ６２は、決定したエンジン１３の運転点を含む運転状態に基づいてエンジンＥＣＵ６４に指令を出力する。さらにＨＶＥＣＵ６２は、走行モードを含む運転状態に基づいてドライバ８０を介して電動オイルポンプ３８の駆動を制御する。

エンジンＥＣＵ６４は、ＨＶＥＣＵ６２から入力された指令に基づき、吸気絞り弁４９、点火プラグ４５、およびウェイストゲートバルブ５５など、エンジン１３の各部に対して各種の制御を行う。

ＭＧＥＣＵ６３は、ＨＶＥＣＵ６２から入力された指令に基づき、第１モータ１４および第２モータ１５に発生させるトルクに対応した電流値およびその周波数を算出し、算出した電流値およびその周波数を含む信号をＰＣＵ８１に出力する。ＰＣＵ８１は、バッテリ１８と第１モータ１４との間で電力変換を行なう第１インバータ１６および第１コンバータ８３と、バッテリ１８と第２モータ１５との間で電力変換を行なう第２インバータ１７および第２コンバータ８４とを備える。ＰＣＵ８１は、電力を第１モータ１４および第２モータ１５に供給するとともに、第１モータ１４および第２モータ１５により発電された電力をバッテリ１８に蓄電する制御を実施する。つまり第２モータ１５は、第１モータ１４により発電された電力、またはバッテリ１８に蓄積された電力で駆動される。

ＨＶＥＣＵ６２は、過給応答遅れに対応するために、アクセルペダルが所定量を超えて踏み込まれた場合、つまりアクセルペダルの踏み込み量（加速操作量）がターボチャージャ４７を始動させる踏み込み量を超えて操作された場合に過給圧上昇を要求する。なお、図３では、ＨＶＥＣＵ６２、ＭＧＥＣＵ６３およびエンジンＥＣＵ６４を分けて備えている例として説明しているが、これらをひとつに纏めた１つのＥＣＵを設けてもよい。

図４は、制御部の動作手順を示す。図４に示す動作手順は、所定時間ごとに繰り返し実行される。また、図４に示す動作手順は、加速要求がなされていない場合、つまりターボチャージャ４７が始動していない状態の場合の手順である。

図４に示すようにステップＳ１にて、加速要求の操作が有るか否か、つまりアクセルペダルの踏み込み量がターボチャージャ４７を始動させる踏み込み量を超えたか否かを判断する。ステップＳ１にて加速要求があると判断した場合にはステップＳ２に移行し、そうでない場合には加速要求があるまで待機する。

ステップＳ２にて、加速要求が操作された際の目標エンジントルクと現在のエンジン回転数とに基づいて目標過給圧を算出する。その後ステップＳ３に移行する。

ステップＳ３にて遅延時間を算出する。遅延時間は、アクセルペダルが踏み込まれた際に変更される目標の運転点における過給圧が目標の過給域に到達するまでの時間である。例えばＨＶＥＣＵ６２は、走行意図情報を参照してアクセルペダルを踏み込んだ際に目標加速度に至るまでの目標遅延時間を算出する。走行意図情報は、運転席に設けた、例えばスポーティモードまたは燃費優先モードのいずれかを選択する選択部により選択される情報である。運転者がスポーティモードを選択している場合には目標遅延時間が短く設定される。なお、今までの運転状態を検出してモードを自動的に設定してもよい。目標加速度は、運転者に与える加速フィーリングを良好にする加速度が設定される。具体的には、現在の車速およびアクセルペダルの踏み込みに伴うアクセル開度に基づいて加速度が算出される。ＨＶＥＣＵ６２は、目標遅延時間を考慮して遅延時間を算出する。

ステップＳ４にて、遅延時間に基づいてエンジン１３の運転点の変更量を算出する。この変更量は、予め実験などにより遅延時間とエンジン１３の運転点との関係が決められたマップを参照して、加速要求の操作がなされる前のエンジン１３の運転点と加速要求の操作がなされたとき、または直後に求めたエンジン１３の運転点との差から求める。つまり、アクセルペダルの踏み込み量に応じたエンジン回転数で運転されるようにエンジン１３の運転点を変更する。

ステップＳ５にてエンジン１３の運転点の変化量に基づいて、スロットル開度Ta、および第１モータ１４の出力トルクTgが設定される。この実施形態では、スロットル開度Taは、例えば最大値Ta_NEUPに設定される。また、第１モータ１４の出力トルクは、現在のトルク値からエンジン回転数Neを引き上げることができるトルク値Tg_NEUPに設定が変更される。これにより、エンジン１３の回転数が高回転側に引き上げられる。エンジン回転数Neが高回転側に引き上げられると排気流量が増加し、過給圧の上昇を促進することができる。なお、ステップＳ５にて設定される第１モータ１４の出力トルクTgは、例えばエンジン回転数Neを妨げない場合に、負値になる出力トルクTgに設定されてもよい。その後、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６にて過給圧上昇に効果のある排気流量が確保できる最低限のエンジン回転数Neである閾値Ne_RETRQ以上の回転数にエンジン回転数Neが達したか否かを判断する。閾値Ne_RETRQは、例えば実験などにより予め決められており、次の処理にて実行される点火遅角制御を開始することができる最低限のエンジン回転数Neである遅角要求開始判定値である。エンジン回転数Neが遅角要求開始判定値Ne_RETRQ以上の回転数に達したと判断した場合（Yes側の場合）には、ステップＳ７に移行され、そうでない場合（No側の場合）にはステップＳ５に戻ってエンジン回転数Neが遅角要求開始判定値Ne_RETRQ以上の回転数に達するまでエンジン１３を高回転側に向けて引き上げる制御を継続する。

ステップＳ７にてエンジン１３を高回転に引き上げる制御を停止する。つまり、スロットル開度Taと第１モータ１４の出力トルクTgと制御してエンジン回転数Neを遅角要求開始判定値Ne_RETRQの回転数に維持する。その後、ステップＳ８に移行される。ここで、エンジン１３を高回転側で運転する制御には、後処理装置５７などの触媒の温度が所定値よりも高い場合やタービン５３の温度が所定値よりも高い場合に制限を受けることがある。また、エンジン回転数を高回転側に引き上げると、車両のＮＶ（Noise and Vibration）が悪化することがある。そこで、排気流量に加えて排気熱量を増やすことでターボチャージャ４７における過給圧の上昇を促進させる。

ステップＳ８にて点火遅角制御が実行される。点火遅角制御は、現在の運転状態での最適点火時期からの遅角量により、エンジン回転数Neが低下することがある。エンジン回転数Neが低下すると、排気流量が減少する。このため、過給圧の上昇を妨げることになる。そこで、適切な排気流量を維持させるために、エンジン回転数Neが低下しないように第１モータ１４の出力トルクTgが制御される。

つまり、ステップＳ９にてエンジン回転数NeがNe上昇完了判定値Ne_NEUDEND以上の回転数に達したか否かを判断する。Ne上昇完了判定値Ne_NEUPENDは、エンジン回転数Neが所定量低下したか否かを判定するための予め決められた閾値である。エンジン回転数NeがNe上昇完了判定値Ne_NEUDEND以上の回転数に達したと判断した場合（Yes側の場合）には、ステップＳ１０に移行され、そうでない場合（No側の場合）には、ステップＳ８に戻ってNe上昇完了判定値Ne_NEUPEND以上の回転数に達するまで点火遅角制御を実行する。

ステップＳ１０にて第１モータ１４の出力トルクTgを補償値Tg_NEHOLDに設定する補償制御を実行する。補償値Tg_NEHOLDは、エンジン回転数Neが下がらないようにするためのトルク値であり、点火遅角制御の遅角量に基づいて決められる。補償制御は、例えば点火遅角量が大きくなるほど第１モータ１４の出力トルクTgを大きくする。例えば点火遅角制御を実施する際にエンジン１３の出力トルクTeが正値の場合には、第１モータ１４の出力トルクTｇが負値に設定され、また、点火遅角制御を実施する際にエンジン１３の出力トルクTeが負値の場合には、第１モータ１４の出力トルクTgが正値に設定される。補償制御によりエンジン回転数Neが低下する分に対応する排気流量を補償することができる。なお、補償値Tg_NEHOLDは、補償値Tg_NEHOLDと点火遅角量に応じて減少する排気流量と排気流量に応じたエンジン回転数Neとの関係を予め実験などにより決めたマップを参照して求められてよい。補償制御は、点火遅角制御が実行される期間中に実施される。補償制御を実行した後にステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１にて点火遅角制御を実行した後に一定時間を経過したか否かを判断する。一定時間が経過した場合にはステップＳ１２に移行し、そうでない場合にはステップＳ１１に戻って点火遅角制御を継続する。一定時間は、ターボチャージャ４７の過給圧が目標過給圧に達するまでの時間、または目標過給圧を超えるまでの時間であり、予め実験などにより決められている。なお、点火遅角制御の終了を時間で管理する代わりに、ターボチャージャ４７の過給圧を監視して、過給圧が目標過給圧に達した時点としてもよい。

ステップＳ１２にて点火遅角制御を終了する。その後、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３にてスロットル開度Taを、アクセルペダルの踏み込み量に応じた目標スロットル開度Ta_reqに設定する。また、このとき、第１モータ１４の出力トルクTgを、目標スロットル開度Ta_reqに応じた目標値Tg_reqに設定する。これにより、過給応答遅れが抑制されて車両が迅速に加速することになる。

図５は、ＨＶＥＣＵ６２が過給圧上昇要求時に制御する各部の変化を示す。図５に示す縦軸は、上から順にエンジン回転数Ne、第１モータ(MG1)１４の出力トルクTg、点火遅角の要求、過給圧(kPa)をそれぞれ示す。横軸は時間である。図５に示す例の初期状態は、エンジン回転数Neが低回転で車両が走行中、あるいはエンジン停止中（ＥＶ走行モード）など、過給圧が低下している状態になっている。

図５に示すように時刻ｔ１にて、アクセルペダルが所定量を超えて踏み込まれる。つまり、アクセルペダルの踏み込み量がターボチャージャ４７を始動させる踏み込み量になる。あるいはアクセルペダルの踏み込み変化量がターボチャージャ４７を始動させる変化量を超えた量になる。このときに、ＨＶＥＣＵ６２は、目標エンジントルクと現在のエンジン回転数Neとに基づいて目標過給圧を算出する。算出された目標過給圧と実際の過給圧との差に基づいて第２モータ１５に発生させるトルクを算出する。次に、遅延時間を算出する。遅延時間は、アクセルペダルが踏み込まれてからターボチャージャ４７を作動させる、つまりターボチャージャ４７が充分に機能する過給域の下限値に到達するまでの時間である。

遅延時間に基づいてエンジン１３の運転点の変更量を算出する。つまり、エンジン１３を高回転で運転するために、スロットル開度Taを、例えば最大値に増大され、かつエンジン回転数Neを引き上げるためのトルク値に第１モータ１４の出力トルクが設定される。これにより、エンジン回転数Neが高回転側に向けて引き上げられる（同図に示す符号５Ａ）。なお、この実施形態では、エンジン回転数Neを引き上げるために第１モータ１４の出力トルクTgが正値に設定されている（５Ｂ）。また、このとき、車両の運転状態によっては、第１モータ１４の出力トルクTgが負値に設定されることがある。

時刻ｔ２にて、エンジン回転数Neが遅角要求開始判定値Ne_RETRQ以上の回転数に達する（５Ｃ）。このとき、エンジン１３を高回転側に引き上げる制御を停止するとともに、点火遅角制御が実行される（５Ｄ）。点火遅角制御を実行すると、エンジン回転数NeがNe上昇完了判定値Ne_NEUPENDに達したか否かを判断する。

この例では、時刻ｔ３にて点火遅角制御によりエンジン回転数Neが僅かに低下してNe上昇完了判定値Ne_NEUPENDに達したと判断している（５Ｅ）。このとき、第１モータ１４の出力トルクTgが補償値Tg_NEHOLDに設定される。この実施形態では、第１モータ１４の出力トルクTgが正値に設定される（５Ｆ）。なお、車両の運転状態によっては補償値tg_NEHOLDが負値に設定されることがある。

点火遅角制御を実施することで点火遅角制御を実施する前の状態と比べて、エンジン１３の出力トルクTgが小さくなることでエンジン回転数Neが低下しようとするが、補償制御により第１モータ１４の出力トルクTgが大きくなる。したがって、この実施形態では、点火遅角制御を実施してもエンジン回転数Neの低下を抑制することができる（５Ｇ）。ここで、同図に示す実線５Ｇは、補償制御を実施した場合のエンジン回転数Neの変化を示す線であり、また、同図に示す点線５Ｈは補償制御を実施しない場合のエンジン回転数Neの変化を示す線である。第１モータ１４の出力トルクTgが補償値Tg_NEHOLDに設定されることで、エンジン回転数Neの低下が抑制されている。

点火遅角制御を実行した後に一定時間Ｔ１を経過した時刻ｔ４にて、点火遅角制御を終了する（５Ｈ）。このとき、ターボチャージャ４７の過給圧が過給機として充分に機能する過給域の下限値に到達する（５Ｋ）。これにより、スロットル開度Taが目標スロットル開度Ta_reqに設定され、かつエンジン回転数Neがスロットル開度Taに応じた回転数（５Ｉ)になるように第１モータ１４の出力トルクTgが目標値Tg_reqに設定される（５Ｊ）。

同図に示す点線５Ｌは、過給応答遅れの補償をしない場合におけるターボチャージャ４７の過給圧の変化を示す。図５に示した例によれば、過給応答遅れを時刻ｔ５から時刻ｔ４までの時間Ｔ２の分だけ速くすることができる。

[第２実施形態]
図６は、別の実施形態の制御部における動作手順を示す。図６では、制御部がＨＶ走行モードにて走行中に加速要求の操作がなされると、第２モータ１５を駆動して過給応答遅れを抑制するように制御する。この場合には、バッテリ１８の充電率SOCの状態を含む車両の運転状態により第２モータ１５のアシスト可能量が制限されることがある。例えば、駆動装置１０がＥＶ走行モードで長時間に走行した場合や、電動オイルポンプ３８を長時間使用した場合などによりバッテリ１８の充電率SOCが所定値未満となる場合である。

この実施形態では、第２モータ１５のアシスト可能量が制限される場合に、アシスト可能量が制限されない場合と比べてエンジン１３が高回転側で運転されるようにエンジン１３の運転点を変更する。そして、エンジン１３の運転点を変更した後に、点火遅角制御を実施する。この点火遅角制御を実施中に、エンジン回転数Neが低下しないように、第１モータ１４のトルクを制御する。これにより、過給応答遅れを抑制する。なお、図６では、図４で説明したと同じまたは同様な処理には同符号を付与してここでの詳しい説明を省略する。

ステップＳ１にて加速要求の操作がなされたと判断するとステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４にて第２モータ１５のアシストトルクを算出する。つまり、図４のステップＳ２で説明した目標過給圧と実際の過給圧との差に基づいて第２モータ１５に発生させる出力トルクTg2を算出する。その後、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３にて図４で説明したように遅延時間を算出する。その後ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５にてアシスト可能量に制限が有るか否かを判断する。ステップＳ１４で求めた遅延時間、つまり過給応答遅れに伴うエンジン１３の出力トルクの遅れを第２モータ１５が出力する駆動トルクによりアシストする。第２モータ１５がアシストを実施することができる量がアシスト可能量である。アシスト可能量は、例えば充電率SOCが所定値より低下した場合や第２モータ１５の内部温度が所定値よりも上昇した場合などの所定の条件により制限を受けることがある。具体的には、ＨＶＥＣＵ６２は、バッテリ１８の充電率が所定値未満の場合、第２モータ１５の温度が所定値以上の場合、第２インバータ１７の温度が所定値以上の場合など、各条件の全部または一部が成立した場合に、アシスト可能量に制限があると判定する。アシスト可能量に制限が有ると判定する場合（Yes側の場合）には、ステップＳ１６に移行する。そうでない場合（No側の場合）には、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１６にてアシスト可能量に制限があると判定した場合には、各条件の成否および充電率SOCや各部の温度などの物理量を考慮してアシスト可能量の制限内におけるアシスト可能量を算出する。その後、ステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１７にて、図４のステップＳ４で説明した遅延時間とアシスト可能量とに基づいてエンジン１３の運転点の変更量を求める。この変更量は、予め実験などにより遅延時間とアシスト可能量とエンジン１３の運転点との関係が決められたマップを参照して求める。

アシスト可能量とエンジン１３の運転点の変更量との関係は、アシスト可能量が大きいほど、つまり制限されるほど、エンジン１３の運転点の変更量が大きい値になる。つまり、第２モータ１５のアシスト可能量が制限される場合には、アシスト可能量が制限されない場合と比べてエンジン１３が高回転側で運転されるようにエンジン１３の運転点を変更する。その後、ステップＳ５に移行する。

ステップＳ５にて、図４で説明したようにエンジン１３の運転点の変化量に基づいてスロットル開度Taが、例えば最大値Ta_NEUPに設定され、また第１モータ１４の出力トルクTgが、エンジン１３が高回転側で運転されるトルク値Tg_NEUPにそれぞれ設定される。その後、ステップＳ６に移行する。なお、その後の処理は、図４で説明したと同じまたは同様であるのでここでの詳しい説明を省略する。

一方、ステップＳ１８は、ステップＳ１５にてアシスト可能量に制限がない場合に移行される処理である。ステップＳ１８では、第２モータ１５を駆動して過給応答遅れを補償するためのアシストをする。

この発明は、上述した各実施例に限定されないのであって、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。例えば、上記各形態で実施する制御は、遅延時間やアシスト可能量に依存したエンジン１３の運転点を逐次計算して運転点を変更するものであるが、車両の各種の走行パラメータに対応付けられた運転点の変更量を一意に決定するマップを準備して、そのマップを参照しながら運転点の変更量を決定してもよい。

また、図１で説明した遊星歯車機構２０に対してシングルピニオン型遊星歯車機構の代わりに、ダブルピニオン型遊星歯車機構を使用してよい。この場合には、シングルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤＳに代えてダブルピニオン型遊星歯車機構のサンギヤを、またシングルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤＣに代えてダブルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤを、さらにシングルピニオン型遊星歯車機構のリングギヤＲに代えてダブルピニオン型遊星歯車機構のキャリヤをそれぞれ備えればよい。

さらに図１で説明した駆動装置１０は、遊星歯車機構２０を１つ備えた構成として説明しているが、複数の遊星歯車機構２０の回転要素同士を連結した複合遊星歯車機構を備えた構成としてよい。さらにまた、この発明のハイブリッド車両は、外部からバッテリに充電を行うことができるプラグインハイブリッド車（PHV(Plug-in Hybrid Vehicle)）であってもよい。

１３…エンジン、１４…第１モータ、１５…第２モータ、１８…バッテリ、２１…出力ギヤ、４７…ターボチャージャ、６２…ＨＶＥＣＵ、６３…ＭＧＥＣＵ、６４…エンジンＥＣＵ。

Claims

排気エネルギを利用して吸入空気を過給する過給機を有する火花点火型のエンジンが出力した動力を、発電機能のあるモータ側と出力部側とに分割する動力分割機構を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記ハイブリッド車両に加速を要求する加速操作量を検出する検出部と、前記エンジン、および前記モータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記加速操作量が前記過給機を始動させる操作量を超える場合に、前記加速操作量に応じたものであって、かつ過給圧上昇に効果のある所定の排気流量を確保できるエンジン回転数で運転されるように前記エンジンの運転点を変更し、
前記エンジンの運転点を変更した後に点火遅角量を大きくする点火遅角制御を実行し、前記点火遅角制御を実行中に前記点火遅角量に基づいて前記エンジンの回転数が低下しないように前記モータの出力トルクを制御するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。