JP7455495B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行用の電動機及び内燃機関を搭載したハイブリッド車両を制御する制御装置に関する。

近時、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両（例えば、下記特許文献を参照）は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び／またはキャパシタに蓄えるとともに、走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の駆動輪を回転させて走行する。

発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動するモータリングを行うことで、余剰の電力を消費する。

ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させるファイアリングを行わなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の回転を停止している状態が継続することがある。

蓄電装置に蓄えている電荷の量が減少したときや、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きいときには、内燃機関を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させ、内燃機関の出力する回転駆動力を以て発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実施して蓄電装置を充電、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。

シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング（または、クランキング）する役割を兼ねる。モータリング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける。

特開２０１９－１３１０３５号公報

内燃機関を始動して発電を実行するに際しては、発電用モータジェネレータにより内燃機関をモータリングしてエンジン回転数を所要の回転数（例えば、６００ｒｐｍ）まで加速させた後、内燃機関の気筒に燃料を供給して内燃機関における燃料の着火燃焼を開始する。さらに、モータリングを続けてエンジン回転数を効率のよい回転数（例えば、２０００ｒｐｍ）まで上昇させてから、モータリングを終了、内燃機関により発電機モータジェネレータを駆動して発電を実行開始する。

つまり、内燃機関が停止している状態から、内燃機関が燃料を燃焼させて自立的に回転し発電機に駆動力を供給できる状態となるまでの間には、タイムラグが存在する。車両を加速させることを望む運転者がアクセルペダルを踏み込み、走行用モータジェネレータに対する要求出力が増大したときに、内燃機関の回転が停止していると、速やかに発電用モータジェネレータから走行用モータジェネレータに電力を供給できず、要求に見合ったレスポンスを実現できない可能性が生じる。

特に、車両に搭載している蓄電装置が小容量のものである場合には、運転者による加速要求後発電用モータジェネレータが実際に発電を開始するまでの期間、走行用モータジェネレータが必要十分な大きさの駆動力を出力できず、加速のもたつきを感じさせることになる。当該期間中は、専ら蓄電装置から走行用モータジェネレータに電力を供給するが、内燃機関の始動のためにモータリングを行う都合上、同じ蓄電装置から発電用モータジェネレータにも必要な電力を供給しなければならない。蓄電装置が出力可能な最大電力が小さいことで、走行用モータジェネレータに供給するべき電力が割を食い、走行用モータジェネレータが出力する駆動力がどうしても低く抑えられてしまうのである。

本発明は、速やかなる加速を要求する運転者の意思に合致したレスポンスを実現することを所期の目的とする。

本発明では、駆動輪に走行のための駆動力を供給できる走行用電動機と、走行用電動機に供給するべき電力を発電する発電機に発電のための駆動力を供給できる内燃機関と、内燃機関に当該内燃機関を回転させるための駆動力を供給できるモータリング用電動機とを具備するハイブリッド車両を制御する制御装置であって、走行用電動機が駆動輪に連れ回されて回生発電している状況下において、車載の蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値以上であり内燃機関の排気通路に装着している触媒による有害物質の浄化能率の低下が懸念される場合でなければモータリング用電動機により内燃機関をモータリングし、蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値以上であっても内燃機関の排気通路に装着している触媒による有害物質の浄化能率の低下が懸念される場合では内燃機関をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転とし、蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値を下回っているならば内燃機関をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態とするとともに回生発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置に充電する制御を実行するハイブリッド車両の制御装置を構成した。

走行用電動機が駆動輪を駆動して力行し、かつ車載の蓄電装置が出力可能な電力が力行のために走行用電動機が消費する電力に内燃機関をモータリングする必要が生じたときにモータリング用電動機に入力することになる電力を加味したものを上回っている状況下においては、蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値以上であるならば内燃機関をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態として発電機に殆どまたは全く発電させず、閾値を下回っているならば内燃機関をファイアリングし発電機に発電させてその発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置に充電する制御を実行することが好ましい。

また、走行用電動機が駆動輪を駆動して力行し、かつ車載の蓄電装置が出力可能な電力が力行のために走行用電動機が消費する電力に内燃機関をモータリングする必要が生じたときにモータリング用電動機に入力することになる電力を加味したものを上回っている状況下において、運転者が選択している現在の走行モードが車両の走行性能よりも燃費性能をより重視するようなモードであるか現在の車速が所定値以下に低いならば内燃機関を停止させるが、運転者が選択している現在の走行モードが車両の走行性能をより重視するようなモードであって現在の車速が所定値よりも高いならば内燃機関をファイアリングすることも好ましい。

本発明によれば、ハイブリッド車両にあって、速やかなる加速を要求する運転者の意思に合致したレスポンスを実現することが可能となる。

本発明の一実施形態におけるシリーズ方式のハイブリッド車両及び制御装置の概略構成を示す図。 同実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関の概要を示す図。 同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。 同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。 同実施形態の制御装置が実施する制御の模様を例示するタイミング図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関１と、内燃機関１により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ２と、発電用モータジェネレータ２が発電した電力を蓄える蓄電装置３と、発電用モータジェネレータ２及び／または蓄電装置３から電力の供給を受けて車両の駆動輪６２を駆動する走行用モータジェネレータ４とを備えている。

本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関１を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪６２には専ら走行用モータジェネレータ４から走行のための駆動力を供給する。内燃機関１と駆動輪６２との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。つまり、内燃機関１は、走行用モータジェネレータ４及び駆動輪６２から完全に独立して回転し、また完全に独立して停止することが可能である。従って、イグニッションスイッチ（パワースイッチ、またはイグニッションキー）がＯＮに操作されている車両の運用中、運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置３が充分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ１５が充分な負圧を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関１の運転を実施しないことがある。

内燃機関１の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ２の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関１が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ２に入力することで、発電用モータジェネレータ２が発電する。発電した電力は、蓄電装置３に充電し、及び／または、走行用モータジェネレータ４に供給する。また、発電用モータジェネレータ２は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関１のクランクシャフトを回転駆動するモータリング用の電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ２は、停止している内燃機関１を始動する準備としてのモータリング（クランキング）を実行する。

走行用モータジェネレータ４は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機６１を介して駆動輪６２に入力する。また、走行用モータジェネレータ４は、駆動輪６２に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置３に充電する。

尤も、既に蓄電装置３の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ４が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ２に供給し、発電用モータジェネレータ２を電動機として稼働させて内燃機関１を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関１の回転が保たれることから、内燃機関１の気筒への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。

発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置３または駆動機インバータ４１に入力する。並びに、発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させる際に、蓄電装置３及び／または駆動機インバータ４１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ２に入力する。

駆動機インバータ４１は、蓄電装置３及び／または発電機インバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ４に入力する。並びに、駆動機インバータ４１は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ４が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置３または発電機インバータ２１に入力する。発電機インバータ２１及び駆動機インバータ４１は、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の一部をなす。

蓄電装置３は、バッテリ及び／またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ２、４に必要な電力を供給する。

図２に、本実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関１の概要を示している。内燃機関１は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１１（例えば、三気筒。図１には、そのうち一つを図示）を包有している。各気筒１１の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１１を設けている。また、各気筒１１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１１２を取り付けてある。点火プラグ１１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。

吸気を供給するための吸気通路１３は、外部から空気を取り入れて各気筒１１の吸気ポートへと導く。吸気通路１３上には、エアクリーナ１３１、電子スロットルバルブ１３２、サージタンク１３３、吸気マニホルド１３４を、上流からこの順序に配置している。エアクリーナ１３１は、吸気通路１３における最上流の位置、即ち空気を取り入れる吸気口に所在する。吸気口は、冷たい空気を取り入れて内燃機関の充填効率を上げるために、車両の前方に開口している。

排気を排出するための排気通路１４は、気筒１１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路１４上には、排気マニホルド１４２及び排気浄化用の三元触媒１４１を配置している。

外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置１２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものである。ＥＧＲ装置１２は、排気通路１４における触媒１４１の上流側と吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路１２１と、ＥＧＲ通路１２１上に設けたＥＧＲクーラ１２２と、ＥＧＲ通路１２１を開閉し当該ＥＧＲ通路１２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ１２３とを要素とする。ＥＧＲ通路１２１の入口は、排気通路１４における排気マニホルド１４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路１２１の出口は、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク１３３に接続している。

内燃機関１には、車両の制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減するためのブレーキブースタ１５が付帯している。ブレーキブースタ１５は、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流側の部位（または、サージタンク１３３）から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ１５は、負圧を蓄える定圧室（負圧室）と、大気圧が加わる変圧室（大気圧室）とを有し、定圧室が負圧管路１５１を介して吸気通路１３に接続している。負圧管路１５１は、スロットルバルブ１３２の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路１５１上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ１５２を設けてある。

運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ１５により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ１６において液圧力に変換される。マスタシリンダ１６が出力するマスタシリンダ圧、即ちマスタシリンダ１６が吐出するブレーキ液の圧力は、液圧回路を介してブレーキキャリパやホイールシリンダ等といったブレーキ装置に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。

内燃機関１、発電用モータジェネレータ２、蓄電装置３、インバータ２１、４１及び走行用モータジェネレータ４の制御を司る制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵ、即ち内燃機関１を制御するＥＦＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｆｕｅｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）ＥＣＵ０１、発電用モータジェネレータ２及び発電機インバータ２１を制御する発電機ＥＣＵ０２、蓄電装置３を制御するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）ＥＣＵ０３、走行用モータジェネレータ４及び駆動機インバータ４１を制御する駆動機ＥＣＵ０４等、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）ＥＣＵが、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものである。

ＥＣＵ０に対しては、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度（いわば、運転者が車両に対して要求している駆動力）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、運転者がブレーキペダルを踏んでいることを検出するスイッチ、運転者によるブレーキペダルの踏込量を検出するセンサまたはマスタシリンダ１６から吐出されるブレーキ液の圧力であるマスタシリンダ圧を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路１３（特に、サージタンク１３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、蓄電装置３に蓄えている電荷量（または、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ））を検出するセンサ（特に、バッテリ電流及び／またはバッテリ電圧センサ）から出力されるバッテリ信号ｇ、ブレーキブースタ１５の定圧室に蓄えている負圧を検出する負圧センサから出力される負圧信号ｈ等が入力される。

そして、ＥＣＵ０は、各種センサを介してセンシングしている、運転者が操作するアクセル開度や、シフトポジション即ちシフトレバー（セレクタレバー）の位置、運転者が操作するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置３が蓄えている電荷の量、ブレーキブースタ１５が蓄えている負圧の大きさ、発電用モータジェネレータ２の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ４が出力する回転駆動力、内燃機関１が出力する回転駆動力、及び発電用モータジェネレータ２が発電する電力の大きさを増減制御する。

原則として、蓄電装置３が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が小さいならば、内燃機関１への燃料の供給を遮断して内燃機関１を運転しない。翻って、蓄電装置３が蓄えている電荷の量が減少し、または走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が大きいならば、内燃機関１を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させるファイアリングを実行し、内燃機関１の出力する回転駆動力を以て発電機モータジェネレータ２を駆動し、発電を実施して蓄電装置３を充電、または走行用モータジェネレータ４に供給する電力を増強する。

内燃機関１の気筒に燃料を供給して内燃機関１を運転しておらず、走行用モータジェネレータ４により駆動輪６２を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関１を始動して発電用モータジェネレータ２による発電を実行しようとするためには、まず、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させ、これにより内燃機関１の始動のためのモータリングを行う。そして、内燃機関１のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転し、内燃機関１の各気筒の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了した後、内燃機関１の各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、かつ適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるファイアリングを開始する。内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及び回転速度即ちエンジン回転数は、発電用モータジェネレータ２に付帯するレゾルバを介して（発電機ＥＣＵ０２において）検出することができ、内燃機関１に付帯するクランク角センサを介して（ＥＦＩ ＥＣＵ０１において）検出することもできる。

内燃機関１が自立的に回転し発電のために必要な回転駆動力を出力可能な状態となった、換言すれば発電用モータジェネレータ２の出力を低減させてもなおエンジン回転数が上昇傾向を維持できるようになったならば、電動機として作動させている発電用モータジェネレータ２の出力を０まで低減させてモータリングを終了し、今度は内燃機関１により発電用モータジェネレータ２を回転駆動する。さらに、発電用モータジェネレータ２を発電機として作動させ、その発電電力を０から増大させる。

しかして、エンジン回転数を段階的に引き上げられる目標回転数に追従させるように、内燃機関１の気筒１に供給する吸気量及び燃料噴射量、並びに発電用モータジェネレータ２の発電電力を増減調整するフィードバック制御を実施する。最終的な目標回転数は、内燃機関１を最適または最適に近い効率で運転でき燃料消費率にとって最も有利な回転数、あるいは、内燃機関１が最大トルク若しくは最大出力またはこれに近いトルク若しくは出力を達成できるような回転数に設定する。

なお、ＥＣＵ０の一部をなすＥＦＩ ＥＣＵ０１は、内燃機関１の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１１に吸入される空気量を推算する。そして、吸入空気量に見合った（目標空燃比を実現するために必要な）要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング（一度の燃焼に対する点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）等といった内燃機関１の運転パラメータを決定する。このＥＦＩ ＥＣＵ０１は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを、出力インタフェースを介して点火プラグ１１２のイグナイタ、インジェクタ１１１、スロットルバルブ１３２、ＥＧＲバルブ１２３等に対して出力する。

図３及び図４に、本実施形態のＥＣＵ０がプログラムに従い実行する処理の手順例を示している。ＥＣＵ０は、運転者が操作している現在のアクセル開度及び現在の車速に基づき、現在走行用モータジェネレータ４に対して要求されている出力を求める（ステップＳ１）。走行用モータジェネレータ４から駆動輪６２に与えるべき駆動力は、アクセル開度が大きいほど大きくなる。走行用モータジェネレータ４に対する要求出力は、駆動輪６２に与えるべき駆動力が大きいほど大きくなり、車速が高くなるほど大きくなる。

次に、上記の要求出力を達成するために走行用モータジェネレータ４に供給するべき電力の大きさに、内燃機関１をモータリングする発電用モータジェネレータ２に供給するべき電力の大きさを加味した、現在の要求電力を求める（ステップＳ２）。目下内燃機関１をモータリング中であるならば、モータリングを実行する発電用モータジェネレータ２が現に消費する電力が、発電用モータジェネレータ２に供給するべき電力となる。現在内燃機関１をモータリングもファイアリングもしておらず、内燃機関１の回転を停止しているのであれば、以後に内燃機関１をモータリングする必要が生じたときに発電用モータジェネレータ２に入力することになる電力、即ち走行用モータジェネレータ４に与えずに確保しておく予備電力が、発電用モータジェネレータ２に供給するべき電力となる。既に内燃機関１をファイアリングしているならば、発電用モータジェネレータ２に供給するべき電力は０となる。

そして、現在内燃機関１の回転が停止しており（ステップＳ３）、現状の蓄電装置３が出力可能な電力が上記の要求電力以下であるならば（ステップＳ４）、車両の加速走行のために走行用モータジェネレータ４が消費する電力を蓄電装置３のみで賄うことができないということになる。従って、内燃機関１を始動、モータリングからファイアリングへと移行（ステップＳ５）した後、発電用モータジェネレータ２を発電機として作動させて発電を行い、発電した電力を走行用モータジェネレータ４に供給する。

翻って、蓄電装置３が出力可能な電力が上記の要求電力を上回っているならば（ステップＳ４）、走行用モータジェネレータ４が消費する電力を蓄電装置３のみで賄うことが可能であり、発電用モータジェネレータ２による発電を行う必要がない。従って、内燃機関１を始動せず停止させたままとする（ステップＳ６）。

現在モータリングまたはファイアリングにより内燃機関１が回転しており（ステップＳ３）、現状の蓄電装置３が出力可能な電力が上記の要求電力以下であるならば（ステップＳ７）、内燃機関１をモータリングからファイアリングへと移行し、または内燃機関１のファイアリングを続行して（ステップＳ８）、発電用モータジェネレータ２による発電を行い、発電した電力を走行用モータジェネレータ４に供給する。

一方で、蓄電装置３が出力可能な電力が上記の要求電力を上回っているならば（ステップＳ７）、以下に述べるステップＳ９ないしＳ２０を通じて、内燃機関１のモータリング、ファイアリングまたは回転の停止の何れかを選択する。

まず、運転者がシフトレバーやスイッチを操作して選択している現在の走行モードが、車両の走行性能よりも燃費性能をより重視するようなモードである場合には（ステップＳ９）、内燃機関１のモータリングまたはファイアリングを終了して内燃機関１の回転を停止させ（ステップＳ１０）、発電用モータジェネレータ２による不必要な電力の消費や、内燃機関１による不必要な燃料の消費を抑制する。ここで、走行性能をより重視するモードとは、例えば、いわゆるシフトポジションのＳレンジやパワーモードのような、運転者がより加速性の高いスポーティな走行を希求しているときに選択するモードである。対して、燃費性能をより重視するモードとは、シフトポジションのＤレンジ（非Ｓレンジ）やエコモード（非パワーモード）等である。

また、現在の車速が所定値（例えば、６０ｋｍ／ｈ）以下に低い場合にも（ステップＳ１１）、内燃機関１の回転を停止させる（ステップＳ１２）。車速が低いときには、駆動輪６２に接続している走行用モータジェネレータ４の回転数も低くなる。そして、走行用モータジェネレータ４の出力が同等であれば、回転数が低下するほど駆動力が増大し、それだけ車両の加速度が増す。このことから、運転者が再びアクセルペダルを踏み込んだ際の当初の加速性が確保されるので、内燃機関１のモータリングまたはファイアリングを維持せず停止することが許容される。加えて、車両のＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）性能を高く保つ意味合いもある。車両の走行騒音は、内燃機関１及び発電用モータジェネレータ２が発生させる騒音をマスキングする。車速が低下すると、走行騒音が減少する分、走行騒音にマスクされていた騒音が露わとなって運転者を含む車両の搭乗者に知覚され、違和感や不快感を与える可能性が高くなる。そこで、内燃機関１及び発電用モータジェネレータ２を停止させ、これらが生じさせる騒音の沈静化を図るのである。

運転者が車両の走行性能をより重視するモードを選択しており（ステップＳ９）、現在の車速が所定値よりも高く（ステップＳ１１）、蓄電装置３から電力供給を受けた走行用モータジェネレータ４が電動機として作動し駆動輪６２を回転駆動して力行している状況下において（ステップＳ１３）、現在蓄電装置３が蓄えている電荷量が閾値以上であるならば（ステップＳ１４）、直ちに蓄電装置３を充電する必要性に乏しく、よって内燃機関１をファイアリングしつつも、内燃機関１をアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転とする（ステップＳ１５）。当該ステップＳ１５では、発電用モータジェネレータ２に殆どまたは全く発電させない、即ち発電用モータジェネレータ２の出力電圧、出力電流または出力電力の大きさを０ないしほぼ０に制御して、内燃機関１に対し実質的に無負荷の状態とする。今発電を行わないにもかかわらず内燃機関１をファイアリングしこれを回転させておくのは、後に運転者がアクセルペダルを強く踏み込み車両のさらなる加速を要求したときに、可及的速やかに内燃機関１の出力を増大させて発電を開始し、走行用モータジェネレータ４に必要十分な大きさの電力を供給できるように備える意図である。

翻って、現在蓄電装置３に蓄えている電荷量が閾値を下回っているならば（ステップＳ１４）、内燃機関１をファイアリングし（ステップＳ１６）、発電用モータジェネレータ２を発電機として作動させて、発電用モータジェネレータ２が発電した電力を主として蓄電装置３に入力、蓄電装置３を充電する制御を実行する。ステップＳ１６におけるエンジン負荷率は、ステップＳ１５におけるエンジン負荷率よりも高くなる。当然、ステップＳ１６において内燃機関１の気筒１１に充填される吸気量及び燃料噴射量は、ステップＳ１５におけるそれよりも増加する。後に運転者がアクセルペダルを踏み込み加速を要求した暁には、内燃機関１の出力及び発電用モータジェネレータ２の発電量をより増大させ、その分の電力を走行用モータジェネレータ４に供給することになる。

運転者が車両の走行性能をより重視するモードを選択しており（ステップＳ９）、現在の車速が所定値よりも高く（ステップＳ１１）、走行用モータジェネレータ４が駆動輪６２に連れ回されて回転している、即ち走行用モータジェネレータ４が電動機として駆動力を発生させていない状況下において（ステップＳ１３）、現在蓄電装置３が蓄えている電荷量が閾値以上であるならば（ステップＳ１７）、直ちに蓄電装置３を充電する必要性に乏しく、よって内燃機関１をファイアリングからモータリングへと移行し、または内燃機関１のモータリングを続行する（ステップＳ１９）。このときには、走行用モータジェネレータ４が回生発電した電力を、主としてモータリングを行う発電用モータジェネレータ２に入力する。内燃機関１の回転を維持しておくのは、後に運転者がアクセルペダルを強く踏み込み車両のさらなる加速を要求したときに、可及的速やかに内燃機関１を再始動して発電を開始し、走行用モータジェネレータ４に必要十分な大きさの電力を供給できるように備える意図である。ステップＳ１７にて蓄電装置３の蓄電量と比較する閾値は、ステップＳ１４にて蓄電装置３の蓄電量と比較する閾値とは異なる値としてもよく、同一の値としてもよい。

但し、内燃機関１の排気通路１４に装着している触媒１４１による有害物質の浄化能率の低下が懸念される場合には（ステップＳ１８）、内燃機関１を再始動してファイアリングしつつ、内燃機関１をアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転とする（ステップＳ２０）。発電用モータジェネレータ２により内燃機関１を回転駆動するモータリング（ステップＳ１９）中は、内燃機関１において燃料の噴射及び燃焼を行わず、燃焼ガスを含まない常温の空気が吸気通路１３、気筒１１及び排気通路１４を吹き抜ける。触媒１４１内を空気が流通すると、触媒１４１の温度降下が起こり、しかも触媒１４１に過剰な量の酸素が吸蔵されて、触媒１４１による有害物質ＨＣ、ＣＯ及びＮＯxの酸化／還元処理の能率が低下する。それ故、内燃機関１のモータリングがある程度以上長い時間継続した後は、敢えて内燃機関１をファイアリングし、高温の燃焼ガスを触媒１４１に流入させて、触媒１４１の温度上昇を促すとともに触媒１４１に吸蔵された酸素の量を低減させる。これは、車両のエミッションの悪化を防止するために有益である。ステップＳ１８では、例えば、センサを介して検出した触媒１４１の温度が所定値以下に低下した、内燃機関１の冷却水温または潤滑油温が所定値以下に低下した、内燃機関１のモータリング（ステップＳ１９）を開始してから一定以上の時間が経過した、モータリングを開始してから一定以上の量の空気が流通した、モータリングを開始してから内燃機関１または発電用モータジェネレータ２が一定回数以上回転した、等を条件として、触媒１４１による有害物質の浄化能率の低下が懸念されると判断し、ステップＳ２０のファイアリングへと遷移する。

翻って、現在蓄電装置３に蓄えている電荷量が閾値を下回っているならば（ステップＳ１７）、電力消費を伴うモータリングに代えて、内燃機関１をファイアリングしつつ、内燃機関１をアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転とする（ステップＳ２０）。このときには、走行用モータジェネレータ４が回生発電した電力を主として蓄電装置３に入力し、蓄電装置３を充電する。繰り返しになるが、内燃機関１の回転を維持しておくのは、後に運転者がアクセルペダルを強く踏み込み車両のさらなる加速を要求したときに、可及的速やかに内燃機関１の出力を増大させて発電を開始し、走行用モータジェネレータ４に必要十分な大きさの電力を供給できるように備える意図である。

図５に、本実施形態のＥＣＵ０が実施する制御の模様を例示する。図５中、実線は、運転者がアクセルペダルを踏み込み加速を要求した時点ｔ0で既に内燃機関１をモータリングまたはファイアリングして回転させている場合の、走行用モータジェネレータ４及び発電用モータジェネレータ２の出力の推移を表す。一点鎖線は、同時点ｔ0で内燃機関１の回転を停止しており、これから内燃機関１を始動する場合の走行用モータジェネレータ４及び発電用モータジェネレータ２の出力の推移を表す。後者の場合、内燃機関１の始動が完了する時点ｔ3まで、発電用モータジェネレータ２により内燃機関１を回転駆動する必要があり、その間は蓄電装置３から発電用モータジェネレータ２に電力を供給しなければならず、蓄電装置３から走行用モータジェネレータ４に供給できる電力が減少する。発電用モータジェネレータ２及び蓄電装置３の双方から走行用モータジェネレータ４に電力を供給できるようになるのはその後であり、アクセル開度に対応した要求出力を達成できるのは時点ｔ4まで遅れる。このように、走行用モータジェネレータ４から駆動輪６２に与える駆動力の立ち上がりが遅れて、車両の加速がもたついてしまう。

これに対し、前者の場合には、より早い時点ｔ1から発電用モータジェネレータ２による発電を開始でき、発電用モータジェネレータ２及び蓄電装置３の双方の電力を走行用モータジェネレータ４に電力を供給可能となる。従って、上記の時点ｔ4よりもコンマ数秒早い時点ｔ2にて、アクセル開度に対応した要求出力を達成できる。このように、走行用モータジェネレータ４から駆動輪６２に与える駆動力が速やかに増大し、運転者の意思に叶った車両の加速が実現される。

本実施形態では、駆動輪６２に走行のための駆動力を供給できる走行用電動機４と、走行用電動機４に供給するべき電力を発電する発電機２に発電のための駆動力を供給できる内燃機関１と、内燃機関１に当該内燃機関１を回転させるための駆動力を供給できるモータリング用電動機２とを具備するハイブリッド車両を制御する制御装置０であって、走行用電動機４が駆動輪６２を駆動して力行し、かつ車載の蓄電装置３が出力可能な電力が力行のために走行用電動機４が消費する電力を上回っている状況下において、蓄電装置３に蓄えている電荷量が閾値以上であるならば内燃機関１をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態として発電機２に殆どまたは全く発電させず（ステップＳ１５）、閾値を下回っているならば内燃機関１をファイアリングし発電機２に発電させてその発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置３に充電する（ステップＳ１６）制御を実行するハイブリッド車両の制御装置０を構成した。

並びに、本実施形態では、駆動輪６２に走行のための駆動力を供給できる走行用電動機４と、走行用電動機４に供給するべき電力を発電する発電機２に発電のための駆動力を供給できる内燃機関１と、内燃機関１に当該内燃機関１を回転させるための駆動力を供給できるモータリング用電動機２とを具備するハイブリッド車両を制御する制御装置０であって、走行用電動機４が駆動輪６２に連れ回されて回生発電している状況下において、車載の蓄電装置３に蓄えている電荷量が閾値以上であるならばモータリング用電動機２により内燃機関１をモータリングし（ステップＳ１９）、閾値を下回っているならば内燃機関１をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態とするとともに回生発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置３に充電する（ステップＳ２０）制御を実行するハイブリッド車両の制御装置０を構成した。

本実施形態によれば、運転者がアクセルペダルを踏み込み、走行用電動機４に対する要求出力が増大したときに、可及的速やかに発電機２による発電を実行開始し、発電した電力を走行用電動機４に供給することができる。そして、走行用電動機４が必要十分な駆動力を発生させて、その駆動力を駆動輪６２に入力することが可能となる。ひいては、遅れのない車両の加速を実現できる。とりわけ、既に車速がある程度以上高く、走行用電動機４の回転数が高い状態で、運転者が車両のさらなる加速を要求した場合に、運転者の意思に合致した加速を達成することができる。

本実施形態は、車両に搭載している蓄電装置３の容量及び出力が元来小さな場合や、蓄電装置３に現在蓄えている電荷の量が少ない場合において、必要十分な動力性能を発揮するために奏効する。これは、大形で大容量の蓄電装置３を搭載するスペースに乏しい小型車両において有益である。並びに、大形で大容量の蓄電装置３を搭載することに伴う重量化や高コスト化を避けるためにも有利である。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、ハイブリッド車両の制御に適用することができる。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…内燃機関
２…発電機、モータリング用電動機（発電用モータジェネレータ）
３…蓄電装置
４…走行用電動機（走行用モータジェネレータ）
６２…駆動輪

Claims (3)

1. 駆動輪に走行のための駆動力を供給できる走行用電動機と、
   走行用電動機に供給するべき電力を発電する発電機に発電のための駆動力を供給できる内燃機関と、
   内燃機関に当該内燃機関を回転させるための駆動力を供給できるモータリング用電動機と
   を具備するハイブリッド車両を制御する制御装置であって、
   走行用電動機が駆動輪に連れ回されて回生発電している状況下において、
   車載の蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値以上であり内燃機関の排気通路に装着している触媒による有害物質の浄化能率の低下が懸念される場合でなければモータリング用電動機により内燃機関をモータリングし、
   蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値以上であっても内燃機関の排気通路に装着している触媒による有害物質の浄化能率の低下が懸念される場合では内燃機関をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転とし、
   蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値を下回っているならば内燃機関をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態とするとともに回生発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置に充電する制御を実行するハイブリッド車両の制御装置。
2. 走行用電動機が駆動輪を駆動して力行し、かつ車載の蓄電装置が出力可能な電力が力行のために走行用電動機が消費する電力に内燃機関をモータリングする必要が生じたときにモータリング用電動機に入力することになる電力を加味したものを上回っている状況下において、蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値以上であるならば内燃機関をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態として発電機に殆どまたは全く発電させず、閾値を下回っているならば内燃機関をファイアリングし発電機に発電させてその発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置に充電する制御を実行する請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 走行用電動機が駆動輪を駆動して力行し、かつ車載の蓄電装置が出力可能な電力が力行のために走行用電動機が消費する電力に内燃機関をモータリングする必要が生じたときにモータリング用電動機に入力することになる電力を加味したものを上回っている状況下において、運転者が選択している現在の走行モードが車両の走行性能よりも燃費性能をより重視するようなモードであるか現在の車速が所定値以下に低いならば内燃機関を停止させるが、運転者が選択している現在の走行モードが車両の走行性能をより重視するようなモードであって現在の車速が所定値よりも高いならば内燃機関をファイアリングする請求項１または２記載のハイブリッド車両の制御装置。

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