JP7192634B2 - ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、回転電機と、過給機を有する内燃機関とを駆動源として備えるハイブリッド車両およびその制御に関する。

従来より、回転電機と、過給機を有する内燃機関とを駆動源として備えるハイブリッド車両が公知である（たとえば、特開２０１５－５８９２４号公報参照）。

特開２０１５－５８９２４号公報

過給機を有する内燃機関の動作領域には、過給機による過給中に内燃機関の負荷が急峻に増加されることによって内燃機関の排気中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）が所定値よりも多くなる特定の領域が含まれることが知られている。この特定の領域は、一般的に、低回転かつ高トルクの領域に存在している。以下では、この特定の領域を「ＰＭ発生領域」ともいう。

ＰＭ発生領域においては、上述のように、過給機による過給中に内燃機関の負荷が急峻に増加されることによって、粒子状物質が多量に発生してエミッションが悪化し得る。その対策として、単純に内燃機関の動作点がＰＭ発生領域に含まれることを回避するように内燃機関の出力を制限すると、車両に要求される駆動トルクあるいは駆動力を発生させることができずに車両のドライバビリティが悪化することが懸念される。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、回転電機と、過給機を有する内燃機関とを備えるハイブリッド車両において、エミッションの悪化を抑制しつつ、ドライバビリティの悪化を抑制することである。

（１） 本開示によるハイブリッド車両は、過給機を有する内燃機関と、回転電機と、内燃機関および回転電機に接続される駆動輪と、内燃機関および回転電機を制御するように構成された制御装置とを備える。内燃機関の動作領域には、過給機による過給中に内燃機関の出力が増加されることによって内燃機関の排気中に含まれる粒子状物質が所定値よりも多くなる特定の領域が含まれる。特定の領域は、内燃機関の回転速度が所定速度よりも低く、かつ内燃機関のトルクが所定トルクよりも高い領域である。制御装置は、内燃機関の動作点が特定の領域に含まれる場合に、内燃機関のトルクの増加速度を上限速度以下に制限する第１制御を実行し、第１制御によって制限された内燃機関のトルク分を回転電機のトルクで補うように回転電機を制御する。

（２） ある形態においては、制御装置は、回転電機が発生可能な出力が所定値よりも大きい場合、第１制御に代えて、内燃機関の動作点が特定の領域に含まれることを回避するように内燃機関の出力を制限する第２制御を実行し、第２制御によって制限された内燃機関の出力分を回転電機の出力で補うように回転電機を制御する。

（３） 本開示による制御方法は、ハイブリッド車両の制御方法である。ハイブリッド車両は、過給機を有する内燃機関と、回転電機と、内燃機関および回転電機に接続される駆動輪とを備える。内燃機関の動作領域には、過給機が作動する領域であって、かつ内燃機関の出力増加中に内燃機関の排気中に含まれる粒子状物質が所定値よりも多くなる特定の領域が含まれる。特定の領域は、内燃機関の回転速度が所定速度よりも低く、かつ内燃機関のトルクが所定トルクよりも高い領域である。制御方法は、内燃機関の動作点が特定の領域に含まれる場合に、内燃機関のトルクの増加速度を上限速度以下に制限する第１制御を実行するステップと、第１制御によって制限された内燃機関のトルク分を回転電機のトルクで補うように回転電機を制御するステップとを含む。

本開示によれば、回転電機と、過給機を有する内燃機関とを備えるハイブリッド車両において、エミッションの悪化を抑制しつつ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

ハイブリッド車両の駆動システムの構成の一例を示す図である。 過給機を有するエンジンの構成の一例を示す図である。 制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 エンジンの動作点を説明するための図である。 第２ＭＧによる十分なアシストが得られる場合のエンジンの動作点の変化軌跡の一例を示す図である。 第２ＭＧによる十分なアシストが得られない場合のエンジンの動作点の変化軌跡の一例を示す図である。 ＨＶ－ＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャート（その１）である。 ＨＶ－ＥＣＵで実行される処理の一例を示すフローチャート（その２）である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜ハイブリッド車両の駆動システムについて＞
図１は、ハイブリッド車両（以下、単に「車両」とも記載する）１０の駆動システムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、車両１０は、走行用の動力源として、エンジン（内燃機関）１３と、第２モータジェネレータ（回転電機、以下「第２ＭＧ」とも記載する）１５とを備える。車両１０は、さらに、制御装置１１と、第１モータジェネレータ（以下「第１ＭＧ」とも記載する）１４とを備える。

エンジン１３は、過給機４７を有する。第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５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機能とを備える。第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５としては、交流回転電機が用いられる。交流回転電機は、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機を含む。

第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５は、いずれもＰＣＵ（Power Control Unit）８１を介してバッテリ１８に電気的に接続されている。ＰＣＵ８１は、第１インバータ１６と、第２インバータ１７と、コンバータ８３とを含む。

コンバータ８３は、たとえば、バッテリ１８の電力を昇圧して第１インバータ１６または第２インバータ１７に供給可能に構成される。あるいは、コンバータ８３は、第１インバータ１６または第２インバータ１７から供給される電力を降圧してバッテリ１８に供給可能に構成される。

第１インバータ１６は、コンバータ８３からの直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ１４に供給可能に構成される。あるいは、第１インバータ１６は、第１ＭＧ１４からの交流電力を直流電力に変換してコンバータ８３に供給可能に構成される。

第２インバータ１７は、コンバータ８３からの直流電力を交流電力に変換して第２ＭＧ１５に供給可能に構成される。あるいは、第２インバータ１７は、第２ＭＧ１５からの交流電力を直流電力に変換してコンバータ８３に供給可能に構成される。

すなわち、ＰＣＵ８１は、第１ＭＧ１４あるいは第２ＭＧ１５において発電された電力を用いてバッテリ１８を充電したり、バッテリ１８の電力を用いて第１ＭＧ１４あるいは第２ＭＧ１５を駆動したりする。

バッテリ１８は、たとえば、リチウムイオン二次電池あるいはニッケル水素二次電池等を含む。リチウムイオン二次電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池であり、電解質が液体の一般的なリチウムイオン二次電池のほか、固体の電解質を用いたいわゆる全固体電池も含み得る。なお、バッテリ１８は、少なくとも再充電可能に構成された蓄電装置であればよく、たとえば、二次電池に代えて電気二重層キャパシタ等を用いてもよい。

エンジン１３および第１ＭＧ１４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１ＭＧ１４と出力ギヤ２１とに分割して伝達する。遊星歯車機構２０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構を有し、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アＣとを有する。出力軸２２は、キャリアＣに連結されている。第１ＭＧ１４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キャリアＣ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が連結されるサンギヤＳ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１ＭＧ１４側と出力ギヤ２１側とに分割する。第１ＭＧ１４は、エンジン回転速度に応じたトルクを出力するように制御される。

カウンタシャフト２５は、軸線Ｃｎｔと平行に配置されている。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２ＭＧ１５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２ＭＧ１５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。駆動輪２４に駆動トルクが伝達されることにより、車両１０に駆動力が発生する。

出力軸２２と同軸には、機械式のオイルポンプ（以下、「ＭＯＰ」（Mechanical Oil Pomp）と記載する）３６が設けられている。ＭＯＰ３６は、たとえば、遊星歯車機構２０、第１ＭＧ１４、第２ＭＧ１５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、車両１０は、電動オイルポンプ（以下、「ＥＯＰ」（Electric Oil Pomp）と記載する）３８をさらに備える。ＥＯＰ３８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、ＭＯＰ３６と同じまたは同様に、遊星歯車機構２０、第１ＭＧ１４、第２ＭＧ１５およびデファレンシャルギヤ２８に潤滑油を送る。

＜エンジンの構成について＞
図２は、過給機４７を有するエンジン１３の構成の一例を示す図である。エンジン１３は、たとえば、直列４気筒型の火花点火型の内燃機関である。図２に示すようにエンジン１３は、たとえば、４つの気筒４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが一方向に並べられて形成されるエンジン本体４０を含む。

気筒４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄには、エンジン本体４０に形成される吸気ポートの一方端および排気ポートの一方端がそれぞれ接続されている。吸気ポートの一方端は、気筒４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの各々に２つずつ設けられた吸気バルブ４３にて開閉され、また排気ポートの一方端は、気筒４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの各々に２つずつ設けられた排気バルブ４４にて開閉される。気筒４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの各々の吸気ポートの他方端は、インテークマニホールド４６に接続されている。気筒４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの各々の排気ポートの他方端は、エキゾーストマニホールド５２に接続されている。

本実施の形態においてエンジン１３は、たとえば、直噴エンジンであって、各気筒の頂部に設けられる燃料噴射装置（図示せず）によって燃料が気筒４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの各々の内部に噴射される。気筒４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ内における燃料と吸気との混合気は、気筒４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの各々に設けられた点火プラグ４５にて着火される。

なお、図２においては、気筒４０ａに設けられた吸気バルブ４３、排気バルブ４４および点火プラグ４５を示しており、他の気筒４０ｂ，４０ｃ，４０ｄに設けられた吸気バルブ４３、排気バルブ４４および点火プラグ４５については省略している。

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過給機４７が設けられている。過給機４７は、コンプレッサ４８と、タービン５３とを含む。

インテークマニホールド４６には、吸気通路４１の一方端が接続されている。吸気通路４１の他方端は吸気口に接続されている。吸気通路４１の所定の位置には、コンプレッサ４８が設けられている。吸気通路４１の他方端（吸気口）とコンプレッサ４８との間には、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。インタークーラ５１と吸気通路４１の一方端との間には、吸気通路４１内を流れる吸気の流量を調整できるスロットル弁４９が設けられている。

エキゾーストマニホールド５２には、排気通路４２の一方端が接続されている。排気通路４２の他方端はマフラー（図示せず）に接続されている。排気通路４２の所定の位置には、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バイパス通路５４と、バイパス通路に設けられ、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とが設けられている。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、排気通路４２の所定の位置に設けられるスタートアップコンバータ５６および後処理装置５７により浄化されてから大気に放出される。後処理装置５７は、たとえば、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、スタートアップコンバータ５６と後処理装置５７との間の排気通路４２の部分と、コンプレッサ４８とエアフローメータ５０との間の吸気通路４１の部分との間を接続している。

＜制御装置の構成について＞
図３は、制御装置１１の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置１１は、ＨＶ(Hybrid Vehicle)－ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６２と、ＭＧ－ＥＣＵ６３と、エンジンＥＣＵ６４とを備える。

ＨＶ－ＥＣＵ６２は、エンジン１３、第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５を協調制御するための制御装置である。ＭＧ－ＥＣＵ６３は、ＰＣＵ８１の動作を制御するための制御装置である。エンジンＥＣＵ６４は、エンジン１３の動作を制御するための制御装置である。

ＨＶ－ＥＣＵ６２、ＭＧ－ＥＣＵ６３およびエンジンＥＣＵ６４は、いずれも接続された各種センサや他のＥＣＵとの信号の授受をする入出力装置、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（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを含む）、制御プログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ（Central Processing Unit））、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。

ＨＶ－ＥＣＵ６２には、車速センサ６６と、アクセル開度センサ６７と、第１ＭＧ回転速度センサ６８と、第２ＭＧ回転速度センサ６９と、エンジン回転速度センサ７０と、タービン回転速度センサ７１と、過給圧センサ７２と、バッテリ監視ユニット７３と、第１ＭＧ温度センサ７４と、第２ＭＧ温度センサ７５と、第１ＩＮＶ温度センサ７６と、第２ＩＮＶ温度センサ７７と、触媒温度センサ７８と、タービン温度センサ７９とがそれぞれ接続されている。

車速センサ６６は、車両１０の速度（車速）を検出する。アクセル開度センサ６７は、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出する。第１ＭＧ回転速度センサ６８は、第１ＭＧ１４の回転速度を検出する。第２ＭＧ回転速度センサ６９は、第２ＭＧ１５の回転速度を検出する。エンジン回転速度センサ７０は、エンジン１３の出力軸２２の回転速度（エンジン回転速度）を検出する。タービン回転速度センサ７１は、過給機４７のタービン５３の回転速度を検出する。過給圧センサ７２は、エンジン１３の過給圧を検出する。第１ＭＧ温度センサ７４は、第１ＭＧ１４の内部温度、たとえば、コイルや磁石に関連する温度を検出する。第２ＭＧ温度センサ７５は、第２ＭＧ１５の内部温度、たとえば、コイルや磁石に関連する温度を検出する。第１ＩＮＶ温度センサ７６は、第１インバータ１６の温度、たとえば、スイッチング素子に関連する温度を検出する。第２ＩＮＶ温度センサ７７は、第２インバータ１７の温度、たとえば、スイッチング素子に関連する温度を検出する。触媒温度センサ７８は、後処理装置５７の温度を検出する。タービン温度センサ７９は、タービン５３の温度を検出する。各種センサは、検出結果を示す信号をＨＶ－ＥＣＵ６２に出力する。

バッテリ監視ユニット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)を取得し、取得したＳＯＣを示す信号をＨＶ－ＥＣＵ６２に出力する。

バッテリ監視ユニット７３は、たとえば、バッテリ１８の電流、電圧および温度を検出するセンサを含む。バッテリ監視ユニット７３は、検出されたバッテリ１８の電流、電圧および温度を用いてＳＯＣを算出することによってＳＯＣを取得する。

なお、ＳＯＣの算出方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、または、開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。

＜車両の走行制御について＞
以上のような構成を有する車両１０は、エンジン１３および第２ＭＧ１５を動力源としたハイブリッド（ＨＶ）走行モードやエンジン１３を停止状態にするとともに第２ＭＧ１５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、ＨＶ－ＥＣＵ６２により実行される。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、設定または切り替えられた走行モードに基づいてエンジン１３、第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５を制御する。

ＥＶ走行モードは、たとえば、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２ＭＧ１５が駆動力を出力する走行モードである。

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の駆動トルクと第２ＭＧ１５の駆動トルクとを合算したトルクを出力する走行モードである。

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１ＭＧ１４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、エンジントルクを駆動輪２４に作用させるために、エンジントルクに対する反力トルクを第１ＭＧ１４に出力させるように制御する。この場合には、第１ＭＧ１４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。

以下、車両１０の運転時におけるエンジン１３、第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５の協調制御について説明する。

ＨＶ－ＥＣＵ６２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などに基づいて要求駆動トルクを算出する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、算出された要求駆動トルクおよび車速などに基づいて車両１０の要求走行パワーを算出する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、要求走行パワーにバッテリ１８の充放電要求パワーを加算した値を要求システムパワーとして算出する。なお、バッテリ１８の充放電要求パワーは、たとえばバッテリ１８のＳＯＣに応じて設定される。

ＨＶ－ＥＣＵ６２は、算出された要求システムパワーに応じてエンジン１３の作動が要求されるか否かを判定する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、たとえば、要求システムパワーがしきい値を超える場合にはエンジン１３の作動が要求されると判定する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、エンジン１３の作動が要求される場合には、ＨＶ走行モードを走行モードとして設定する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、エンジン１３の作動が要求されない場合には、ＥＶ走行モードを走行モードとして設定する。

ＨＶ－ＥＣＵ６２は、エンジン１３の作動が要求される場合には（すなわち、ＨＶ走行モードが設定される場合には）、エンジン１３に対する要求パワー（以下、「要求エンジンパワー」と記載する）を算出する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、たとえば、要求システムパワーを要求エンジンパワーとして算出する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、算出された要求エンジンパワーをエンジン運転状態指令としてエンジンＥＣＵ６４に出力する。

エンジンＥＣＵ６４は、ＨＶ－ＥＣＵ６２から入力されたエンジン運転状態指令に基づき、スロットル弁４９、点火プラグ４５、ウェイストゲートバルブ５５およびＥＧＲ弁６０など、エンジン１３の各部に対して各種の制御を行う。

また、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、算出された要求エンジンパワーを用いてエンジン回転速度とエンジントルクとによって規定される座標系におけるエンジン１３の動作点を設定する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、たとえば、当該座標系において要求エンジンパワーと等出力の等パワー線と、予め定められた動作線との交点をエンジン１３の動作点として設定する。

予め定められた動作線は、当該座標系における、エンジン回転速度の変化に対するエンジントルクの変化軌跡を示す。後述するように、本実施の形態においては、予め定められた動作線として、２つの動作線（図４に示す最適動作線およびＰＭ抑制動作線）のどちらかが選択的に用いられる。

ＨＶ－ＥＣＵ６２は、設定された動作点に対応するエンジン回転速度を目標エンジン回転速度として設定する。

ＨＶ－ＥＣＵ６２は、目標エンジン回転速度が設定されると、現在のエンジン回転速度を目標エンジン回転速度にするための第１ＭＧ１４のトルク指令値を設定する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、たとえば、現在のエンジン回転速度と目標エンジン回転速度との差分に基づくフィードバック制御によって第１ＭＧ１４のトルク指令値を設定する。

ＨＶ－ＥＣＵ６２は、設定された第１ＭＧ１４のトルク指令値からエンジントルクの駆動輪２４への伝達分を算出し、要求駆動力を満足するように第２ＭＧ１５のトルク指令値を設定する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、設定された第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５のトルク指令値をそれぞれ第１ＭＧトルク指令および第２ＭＧトルク指令としてＭＧ－ＥＣＵ６３に出力する。

ＭＧ－ＥＣＵ６３は、ＨＶ－ＥＣＵ６２から入力された第１ＭＧトルク指令および第２ＭＧトルク指令に基づき、第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５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。

さらに、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、エンジン１３の動作点に応じてウェイストゲートバルブ５５の開度を調整することによって、過給機４７のタービン５３に流入する排気流量、つまりコンプレッサ４８を通じて吸入空気の過給圧を調整する。

ＨＶ－ＥＣＵ６２、ＭＧ－ＥＣＵ６３およびエンジンＥＣＵ６４の各々は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵する。なお、図３では、ＨＶ－ＥＣＵ６２、ＭＧ－ＥＣＵ６３およびエンジンＥＣＵ６４を分けた構成を一例として説明しているが、これらを集約した１つのＥＣＵによって構成されてもよい。

＜ＰＭ抑制とドライバビリティとの両立＞
図４は、エンジン１３の動作点を説明するための図である。図４において、縦軸は、エンジン１３のトルクＴｅを示し、横軸は、エンジン１３の回転速度Ｎｅを示す。

曲線Ｌ１は、エンジン１３の最適動作線を示す。最適動作線は、エンジン１３の燃料消費が最小となるように、事前評価試験やシミュレーション等によって予め定められた動作線である。

曲線Ｌ２は、要求パワーに対応するエンジン１３の等パワーラインである。エンジン１３のパワーはトルクＴｅと回転速度Ｎｅとの積であるため、等パワーラインＬ２は、図４において反比例曲線で表わされる。エンジン１３の動作点が最適動作線Ｌ１と等パワーラインＬ２との交点になるようにエンジン１３を制御することによって、要求パワーに対応するエンジン１３の燃費が最適（最小）となる。

曲線Ｌ３は、過給機４７による過給が開始されるライン（過給ライン）を示す。エンジン１３のトルクＴｅが過給ラインＬ１を下回るＮＡ領域においては、制御装置１１は、ウェイストゲートバルブ５５を全開とする。これにより、排気が過給機４７のタービン５３に導入されずにバイパス通路５４を流れるため、過給機４７による過給は行なわれない。一方、トルクＴｅが過給ラインＬ１を超える過給域においては、制御装置１１は、全開であったウェイストゲートバルブ５５を閉方向に作動させる。これにより、排気エネルギによって過給機４７のタービン５３が回転し、過給機４７による過給が行なわれる。ウェイストゲートバルブ５５の開度を調整することにより、過給機４７のタービン５３に流入する排気流量を調整し、コンプレッサ４８を通じて吸入空気の過給圧を調整することができる。

領域Ａ１は、ＰＭ発生領域を示す。このＰＭ発生領域Ａ１は、過給機４７による過給中にエンジン１３の負荷（トルク）が急峻に増加されることによって、エンジン１３の排気中に含まれるＰＭが予め定められた基準値よりも多くなる領域である。ＰＭ発生領域Ａ１は、図４に示すように、低回転かつ高トルクの領域（回転速度Ｎｅが所定速度よりも低く、かつトルクＴｅが所定トルクよりも高い領域）に存在している。ＰＭ発生領域Ａ１は過給域に存在するため、ＰＭ発生領域Ａ１においては過給機４７による過給が行なわれることになる。したがって、エンジン１３の動作点がＰＭ発生領域Ａ１に含まれる場合にエンジン１３の負荷が急峻に増加されると、粒子状物質が多量に発生してエミッションが悪化してしまうことが懸念される。

この点に鑑み、本実施の形態においては、エンジン１３の動作線として、最適動作線Ｌ１とは別に、ＰＭ抑制動作線Ｌ４が設けられる。ＰＭ抑制動作線Ｌ４は、最適動作線Ｌ１におけるＰＭ発生領域Ａ１に含まれる部分を、ＰＭ発生領域Ａ１に含まれないように低トルク側に変更した動作線である。したがって、エンジン１３の動作点がＰＭ抑制動作線Ｌ４上で変化する場合には、エンジン１３がＰＭ発生領域Ａ１では運転されずにエミッションの悪化を抑制できる。その一方で、エンジン１３の出力が制限されて車両１０に要求される走行トルクあるいは走行パワーを発生させることができず、車両１０のドライバビリティが悪化することが懸念される。

そこで、本実施の形態による制御装置１１は、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られるか否かに応じて最適動作線Ｌ１およびＰＭ抑制動作線Ｌ４のどちらかを選択し、選択された動作線を用いてエンジン１３を制御する。

具体的には、制御装置１１は、まず、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られるか否かを判定する。この判定は、ＰＭ抑制動作線Ｌ４を選択することによってエンジン１３の出力が最適動作線Ｌ１を選択した場合よりも制限されたとしても、その制限分を第２ＭＧ１５によるアシストによって十分に補うことができるか否かを判定するものである。たとえば、制御装置１１は、第２ＭＧ１５が発生可能な出力（パワーあるいはトルク）が所定値よりも大きい場合に、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られると判定する。この場合の「所定値」は、ＰＭ抑制動作線Ｌ４を選択することによって制限されるエンジン１３の出力分（最適動作線Ｌ１選択時のエンジン１３の出力とＰＭ抑制動作線Ｌ４選択時のエンジン１３の出力との差分）よりも大きい値に設定される。

第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られると判定された場合、制御装置１１は、ＰＭ抑制動作線Ｌ４を選択し、ＰＭ抑制動作線Ｌ４を用いてエンジン１３を制御する。制御装置１１は、ＰＭ抑制動作線Ｌ４を用いることで走行トルクあるいは走行パワーが不足する場合には、その不足分を第２ＭＧ１５の出力（トルクあるいはパワー）によって補う。

図５は、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られる場合のエンジン１３の動作点の変化軌跡の一例を示す図である。第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られる場合には、上述のように、ＰＭ抑制動作線Ｌ４を用いてエンジン１３が制御される。そのため、図５に示すように、エンジン１３の動作点が低負荷側の第１動作点Ｐ１から高負荷側の第２動作点Ｐ２に変化する場合、エンジン１３の動作点はＰＭ抑制動作線Ｌ４に沿って変化する。その結果、エンジン１３がＰＭ発生領域Ａ１で運転されることが回避されるため、エミッションの悪化が抑制される。その一方で、図５の斜線部分に示すように、最適動作線Ｌ１を用いる場合に比べて、エンジン１３の出力（パワーあるいはトルク）が制限されることになる。この影響で走行パワーあるいは走行トルクが不足する場合には、制御装置１１は、その不足分を第２ＭＧ１５の出力（パワーあるいはトルク）によって補うように第２ＭＧ１５を制御する。これにより、車両１０のドライバビリティが悪化するが抑制される。

一方、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られない場合、制御装置１１は、最適動作線Ｌ１を選択し、最適動作線Ｌ１を用いてエンジン１３を制御する。この場合には、エンジン１３がＰＭ発生領域Ａ１で運転されることが許容されるため、ＰＭ発生領域Ａ１でエンジン１３の負荷が急峻に増加されると、粒子状物質が多量に発生してエミッションが悪化してしまうことが懸念される。

そこで、制御装置１１は、最適動作線Ｌ１を用いてエンジン１３を制御する場合であって、かつエンジン１３の動作点がＰＭ発生領域Ａ１に含まれる場合には、制御装置１１は、エンジン１３のトルクＴｅの増加レート（増加速度）を予め定められた上限レート以下に制限する処理を実行する。これにより、ＰＭ発生領域Ａ１においては、エンジン１３の負荷（トルクＴｅ）が急峻に増加することが抑制される。その結果、粒子状物質の発生量を基準値未満に抑えることができる。

また、エンジン１３のトルクＴｅの増加レート（増加速度）を制限することによって走行トルクが不足する場合には、制御装置１１は、その不足分を可能な範囲で第２ＭＧ１５の出力トルクによって補うように第２ＭＧ１５を制御する。これにより、車両１０のドライバビリティが悪化することを極力抑えることができる。

図６は、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られない場合のエンジン１３の動作点の変化軌跡の一例を示す図である。第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られない場合には、上述のように、最適動作線Ｌ１を用いてエンジン１３が制御される。そのため、エンジン１３の動作点がＰＭ発生領域Ａ１に含まれることが許容される。

図５に示すように、エンジン１３の動作点が低負荷側の第１動作点Ｐ１から高負荷側の第２動作点Ｐ２に変化する場合には、エンジン１３の動作点がＰＭ発生領域Ａ１に含まれる期間が存在し得るが、その期間中においては、上述のように、エンジン１３のトルクＴｅの増加レートが上限レート以下に制限される。これにより、ＰＭ発生領域Ａ１においてエンジン１３のトルクＴｅ（負荷）が急峻に増加することが抑制され、エンジン１３の負荷が緩やかに増加されることになる。その結果、粒子状物質の発生量を極力抑えることができる。

エンジン１３のトルクＴｅの増加レートを上限レート以下に制限したことによってエンジン１３のトルクＴｅが不足する場合には、制御装置１１は、その不足分（図６の斜線部分に相当するトルク）を可能な範囲で第２ＭＧ１５の出力トルクによって補うように第２ＭＧ１５を制御する。これにより、車両１０のドライバビリティが悪化することを極力抑えることができる。なお、図６には、トルクＴｅの増加レートを上限レート以下に制限したことによってエンジン１３の動作点がＰＭ発生領域Ａ１において最適動作線Ｌ１よりも低トルク側を通る例が示されているが、トルクＴｅの増加レートが小さい場合（緩やかに増加する）にはトルクＴｅは制限されずエンジン１３の動作点が最適動作線Ｌ１に沿って変化する場合もあり得る。

なお、最適動作線Ｌ１、ＰＭ抑制動作線Ｌ４、およびＰＭ発生領域Ａ１を示す情報は、ＨＶ－ＥＣＵ６２内のメモリに予め記憶されている。

図７は、ＨＶ－ＥＣＵ６２で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、予め定められた条件が成立する毎（たとえば所定周期毎）に繰り返し実行される。

ＨＶ－ＥＣＵ６２は、要求システムパワーを算出する（ステップＳ１０）。次いで、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、エンジン１３の作動要求があるか否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、要求システムパワーの算出方法およびエンジン１３の作動要求の判定方法については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

エンジン１３の作動要求があると判定される場合（ステップＳ２０にてＹＥＳ）、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、要求エンジンパワーを算出する（ステップＳ３０）。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、たとえば、上述の要求システムパワーを要求エンジンパワーとして算出する。

次いで、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られる状態であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。この判定の意義および判定手法については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られる状態でない場合（ステップＳ４０においてＮＯ）、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、最適動作線Ｌ１を用いて目標エンジン動作点を設定する（ステップＳ５０）。すなわち、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、要求エンジンパワーの等パワー線と最適動作線Ｌ１との交点を目標エンジン動作点（目標エンジントルク、目標エンジン回転速度）として設定する。等パワー線および最適動作線Ｌ１についてはいずれも上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

次いで、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、目標エンジン動作点がＰＭ発生領域Ａ１に含まれるか否かを判定する（ステップＳ６０）。なお、ＰＭ発生領域Ａ１については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。

目標エンジン動作点がＰＭ発生領域Ａ１に含まれる場合（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、上述したように、目標エンジントルクの増加レートを上限レート以下に制限する処理を行なう（ステップＳ６２）。たとえば、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、今回算出された目標エンジントルクから前回算出された目標エンジントルクを差し引いた値を前回算出時から今回算出時までの経過時間で除算した値を今回の目標エンジントルクの増加レートとして算出する。そして、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、今回の目標エンジントルクの増加レートが上限レートを超える場合には、今回算出された目標エンジントルクに代えて、前回算出された目標エンジントルクに上限レートを加えた値を目標エンジントルクに設定する。これにより、目標エンジントルクは、今回のステップＳ５０において最適動作線Ｌ１を用いて算出されたトルクよりも制限されることになる。なお、今回の目標エンジントルクの増加レートが上限レート以下である場合には、目標エンジントルクの制限は行なわれない。その後、ＨＶ－ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ８０に移す。

目標エンジン動作点がＰＭ発生領域Ａ１に含まれない場合（ステップＳ６０においてＮＯ）、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、目標エンジントルクの増加レート制限処理（ステップＳ６２の処理）を行なうことなく、処理をステップＳ８０に移す。

第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られる状態である場合（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、ＰＭ抑制動作線Ｌ４を用いて目標エンジン動作点を設定する（ステップＳ７０）。たとえば、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、最適動作線Ｌ１上で要求エンジンパワーを満たすエンジン回転速度を目標エンジン回転速度に設定し、ＰＭ抑制動作線Ｌ４上で目標エンジン回転速度を満たすエンジントルクを目標エンジントルクに設定する。また、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、ＰＭ抑制動作線Ｌ４と要求エンジンパワーの等パワー線との交点を目標エンジン動作点に設定するようにしてもよい。この場合、エンジンの出力パワーは要求エンジンパワーとなるが、最適動作線Ｌ１を用いる場合よりもトルクが制限されることになる。ＰＭ抑制動作線Ｌ４については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。その後、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、処理をステップＳ８０に移す。

目標エンジン動作点が設定されると、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、エンジン制御を実行する（ステップＳ８０）。具体的には、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、目標エンジン動作点を満たすエンジンパワーが出力されるようにエンジン運転状態指令を生成し、生成されたエンジン運転状態指令を示す信号をエンジンＥＣＵ６４に出力する。

次いで、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、ＭＧ制御を実行する（ステップＳ９０）。具体的には、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、目標エンジン回転速度になるように第１ＭＧ１４のトルク指令値を第１ＭＧトルク指令として生成する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、生成された第１ＭＧトルク指令をＭＧ－ＥＣＵ６３に出力する。以上の処理によって、エンジン１３の動作点が目標動作点となる。

さらに、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、第１ＭＧ１４のトルク指令値からエンジントルクの駆動輪２４への伝達分を算出し、要求駆動力を満足するように（すなわち、エンジントルクの駆動輪２４への伝達分に相当する駆動力と要求駆動力との差分の駆動力が発生するように）第２ＭＧ１５のトルク指令値を第２ＭＧ指令として生成する。ＨＶ－ＥＣＵ６２は、生成された第２ＭＧトルク指令をＭＧ－ＥＣＵ６３に出力する。これにより、エンジン１３の出力不足分が可能な範囲で第２ＭＧ１４によって補われる。

なお、エンジン１３の作動要求がない場合（ステップＳ２０においてＮＯ）には、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、エンジン１３を作動することなく、第２ＭＧ１５のみによって要求駆動力が発生するように第２ＭＧ１５のトルク指令値を第２ＭＧトルク指令として設定する（ステップＳ９０）。

以上のように、本実施の形態によるＨＶ－ＥＣＵ６２は、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られない場合（最適動作線Ｌ１を用いてエンジン１３を制御する場合）であって、かつエンジン１３の動作点がＰＭ発生領域Ａ１に含まれる場合には、エンジン１３のトルクＴｅの増加レートを上限レート以下に制限する（第１制御）。これにより、ＰＭ発生領域Ａ１においては、エンジン１３の負荷が急峻に増加することが抑制される。その結果、粒子状物質の発生量を基準値未満に抑えることができる。さらに、エンジン１３のトルクＴｅの増加レート制限処理によって制限されたエンジン１３のトルク分を、可能な範囲で第２ＭＧ１５の出力トルクで補うように第２ＭＧ１５を制御する。これにより、車両１０のドライバビリティが悪化することを極力抑えることができる。

また、本実施の形態によるＨＶ－ＥＣＵ６２は、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られる場合には、ＰＭ抑制動作線Ｌ４を用いてエンジン１３を制御することによってエンジン１３の動作点がＰＭ抑制領域Ａ１に含まれることを回避するようにエンジン１３の出力を制限する（第２制御）。そして、ＰＭ抑制動作線Ｌ４を用いることによって制限されたエンジン１３の出力分を、第２ＭＧ１５の出力で補うように第２ＭＧ１５を制御する。これにより、エミッションの悪化を抑制しつつ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

＜変形例１＞
上述の本実施の形態による制御装置１１は、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られるか否かに応じて最適動作線Ｌ１およびＰＭ抑制動作線Ｌ４のどちらかを選択し、選択された動作線を用いてエンジン１３を制御する例について説明した。

しかしながら、ＰＭ抑制動作線Ｌ４を用いることなく、最適動作線Ｌ１のみを用いてエンジン１３を制御するようにしてもよい。

図８は、本変形例によるＨＶ－ＥＣＵ６２で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、図７に示すフローチャートから、ステップＳ４０，Ｓ７０の処理を省いたものである。すなわち、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、エンジン１３の作動要求があると判定される場合（ステップＳ２０にてＹＥＳ）、第２ＭＧ１５による十分なアシストが得られるか否かに関わらず、最適動作線Ｌ１を用いて目標エンジン動作点を設定する（ステップＳ５０）。そして、目標エンジン動作点がＰＭ発生領域Ａ１に含まれる場合（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、ＨＶ－ＥＣＵ６２は、目標エンジントルクの増加レートを上限レート以下に制限する処理を行なう（ステップＳ６２）。

このように変形しても、エミッションの悪化を抑制しつつ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

＜変形例２＞
図１に示す車両１０は、エンジン１３と２つのＭＧ１４，１５とを駆動源として備えるタイプ（いわゆるスプリット方式）のハイブリッド車両であるが、本開示による制御が適用可能な車両は図１に示す車両１に限定されない。たとえば、エンジンと１つのＭＧとを備える一般的なシリーズ方式あるいはパラレル方式のハイブリッド車両にも本開示による制御は適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 車両、１１ 制御装置、１３ エンジン、１４ 第１ＭＧ、１５ 第２ＭＧ、１６ 第１インバータ、１７ 第２インバータ、１８ バッテリ、２０ 遊星歯車機構、２１ 出力ギヤ、２２ 出力軸、２３，３０ ロータ軸、２４ 駆動輪、２５ カウンタシャフト、２６ ドリブンギヤ、２７，３１ ドライブギヤ、２８ デファレンシャルギヤ、２９ リングギヤ、３２，３３ ドライブシャフト、４０ エンジン本体、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ 気筒、４１ 吸気通路、４２ 排気通路、４３ 吸気バルブ、４４ 排気バルブ、４５ 点火プラグ、４６ インテークマニホールド、４７ 過給機、４８ コンプレッサ、４９ スロットル弁、５０ エアフローメータ、５１ インタークーラ、５２ エキゾーストマニホールド、５３ タービン、５４ バイパス通路、５５ ウェイストゲートバルブ、５６ スタートアップコンバータ、５７ 後処理装置、５８ ＥＧＲ装置、５９ ＥＧＲ通路、６０ ＥＧＲ弁、６１ ＥＧＲクーラ、６２ ＨＶ－ＥＣＵ、６３ ＭＧ－ＥＣＵ、６４ エンジンＥＣＵ、６６ 車速センサ、６７ アクセル開度センサ、６８ 第１ＭＧ回転速度センサ、６９ 第２ＭＧ回転速度センサ、７０ エンジン回転速度センサ、７１ タービン回転速度センサ、７２ 過給圧センサ、７３ バッテリ監視ユニット、７４ 第１ＭＧ温度センサ、７５ 第２ＭＧ温度センサ、７６ 第１ＩＮＶ温度センサ、７７ 第２ＩＮＶ温度センサ、７８ 触媒温度センサ、７９ タービン温度センサ、８１ ＰＣＵ、８３ コンバータ。

Claims (3)

1. 過給機を有する内燃機関と、
   回転電機と、
   前記内燃機関および前記回転電機に接続される駆動輪と、
   前記内燃機関および前記回転電機を制御するように構成された制御装置とを備え、
   前記内燃機関の動作領域には、前記過給機による過給中に前記内燃機関の負荷が増加されることによって前記内燃機関の排気中に含まれる粒子状物質の量が所定量よりも多くなる特定の領域が含まれ、
   前記特定の領域は、前記内燃機関の回転速度が所定速度よりも低く、かつ前記内燃機関のトルクが所定トルクよりも高い領域であり、
   前記制御装置は、
   前記内燃機関の動作点が前記特定の領域に含まれる場合に、前記内燃機関のトルクの増加速度を上限速度以下に制限する第１制御を実行し、
   前記第１制御によって制限された前記内燃機関のトルク分を前記回転電機のトルクで補うように前記回転電機を制御し、
   前記制御装置は、前記内燃機関の動作点が前記特定の領域に含まれない場合には前記第１制御を実行しない、ハイブリッド車両。
2. 前記制御装置は、
   前記回転電機が発生可能な出力が所定値よりも大きい場合、前記第１制御に代えて、前記内燃機関の動作点が前記特定の領域に含まれることを回避するように前記内燃機関の出力を制限する第２制御を実行し、
   前記第２制御によって制限された前記内燃機関の出力分を前記回転電機の出力で補うように前記回転電機を制御し、
   前記制御装置は、前記第２制御において、前記内燃機関の燃費が最小となるように予め定められた第１動作線ではなく、前記第１動作線における前記特定の領域に含まれる部分を前記特定の領域に含まれないように低トルク側に変更した第２動作線を選択し、選択された前記第２動作線を用いて前記内燃機関の出力を制限する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. ハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記ハイブリッド車両は、
   過給機を有する内燃機関と、
   回転電機と、
   前記内燃機関および前記回転電機に接続される駆動輪とを備え、
   前記内燃機関の動作領域には、前記過給機による過給中に前記内燃機関の負荷が増加されることによって前記内燃機関の排気中に含まれる粒子状物質の量が所定量よりも多くなる特定の領域が含まれ、
   前記特定の領域は、前記内燃機関の回転速度が所定速度よりも低く、かつ前記内燃機関のトルクが所定トルクよりも高い領域であり、
   前記制御方法は、
   前記内燃機関の動作点が前記特定の領域に含まれる場合に、前記内燃機関のトルクの増加速度を上限速度以下に制限する第１制御を実行するステップと、
   前記第１制御によって制限された前記内燃機関のトルク分を前記回転電機のトルクで補うように前記回転電機を制御するステップとを含み、
   前記制御方法は、前記内燃機関の動作点が前記特定の領域に含まれない場合には前記第１制御を実行しないステップを含む、ハイブリッド車両の制御方法。

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