JPWO2019003443A1 - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

原動機と、原動機の動力によって回転される第１回転部材と、第１回転部材に接続され、駆動輪を回転させる第２回転部材とを備えた車両の制御装置は、駆動輪への要求出力に応じて原動機に要求される出力である原動機要求出力を導出する導出部と、駆動輪の回転数の変化に応じて、原動機の回転数を下限回転数と上限回転数の間で増減させる制御部とを備える。制御部は、原動機要求出力に応じた原動機が出力する動力又は第１回転部材の出力を変えずに原動機の回転数を増減させる。

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

シリーズ方式のハイリブリッド車両は、モータジェネレータの動力によって走行する。エンジンは主に発電のために用いられ、エンジンの動力によって別のモータジェネレータで発電された電力はモータジェネレータに供給される。このため、発電が必要なとき、効率が最も高くなる動作点でエンジンを定常運転すれば、燃費は向上する。しかし、定常運転されるエンジンの運転音は、ドライバーによるアクセルペダル操作又は車両の走行速度が変化しても変わらない。この点に、エンジンと変速機を有する車両に慣れ親しんだドライバーは違和感を持ち、車両の商品性も高くは望めない。このため、シリーズ方式のハイリブリッド車両であっても、ドライバーが自然なフィーリングを得られることのできる商品性の高い車両が望まれていた。

特許文献１に記載のシリーズ型ハイブリッド車両は、ドライバーの加減速意思を示す操作量（アクセル操作量及び車速の少なくとも１つ）に基づいて変速機を模擬した目標エンジン回転数を決定する。このため、当該シリーズ型ハイブリッド車両のドライバーは、エンジンと変速機を有する車両と同様のエンジン回転数変動を体感できる。

また、特許文献２に記載のハイブリッド車は、目標エンジン出力を、車速に対して段階的に増大する値に決定する。また、目標エンジン出力は、バッテリの残存容量に応じて補正される。当該ハイブリッド車によれば、乗員に違和感を与えることなくエンジンを駆動させることができる。

日本国特開２０１０−１７３３８９号公報 日本国特開２０１５−１６６２２１号公報

上述した特許文献１に記載のシリーズ型ハイブリッド車両では、ドライバーの加減速意思を示す操作量に基づいて目標エンジン回転数を決定する。また、当該ハイブリッド車両では、目標発電出力を目標エンジン回転数で除算することで求めた目標エンジントルクに基づいてエンジントルクを制御し、目標エンジン回転数に基づいて発電機回転数を制御する。しかし、上記目標エンジン回転数は操作量に基づいて一意に決定されるため、エンジンと発電機の制御には高い自由度が望めない。制御の自由度が制限されると、エネルギー効率の向上と商品性の向上の両立は困難である。

また、上述した特許文献２に記載のハイブリッド車では、アクセル開度と車速等に基づき、走行用モータの回転数の目標値を算出する。また、車速に応じて基本目標エンジン出力を決定した後、バッテリの残存容量に基づき基本目標エンジン出力を補正して最終目標エンジン出力に決定する。エンジンの各部はエンジンの出力が最終目標エンジン出力となるように制御され、ジェネレータはエンジンにより駆動される。車速が高ければジェネレータの発電量は多くなるが、このときのアクセル開度が低いと走行用モータはジェネレータの発電電力を消費しきれず、余剰電力はバッテリに充電される。逆に、車速が低ければジェネレータの発電量は少なくなるが、このときのアクセル開度が高いと走行用モータが必要する電力はジェネレータの発電電力だけでは足りず、バッテリが不足分の電力を走行用モータに提供する必要がある。このように、走行用モータが必要とする電力がジェネレータの発電量と一致せず、余剰分又は不足分の電力をバッテリに充放電すると、ジェネレータとバッテリ間の電力変換又はバッテリと走行用モータ間の電力変換に伴うエネルギー損失のために、エネルギー効率の向上は望めない。

本発明の目的は、商品性の向上とエネルギー効率の向上を両立可能な車両の制御装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、第１態様は、
原動機（例えば、後述の実施形態でのエンジンＥＮＧ）と、
前記原動機の動力によって回転される第１回転部材（例えば、後述の実施形態での第１モータジェネレータＭＧ１，無段変速機ＣＶＴの入力ディスク２１又はドリブンプーリ）と、
前記第１回転部材に接続され、駆動輪を回転させる第２回転部材（例えば、後述の実施形態での第２モータジェネレータＭＧ２，無段変速機ＣＶＴの出力ディスク２２又はドライブプーリ）と、を備えた車両の制御装置（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１０７）であって、
前記駆動輪への要求出力に応じて前記原動機に要求される出力である原動機要求出力を導出する導出部（例えば、後述の実施形態でのエンジン要求出力算出部１５４）と、
前記駆動輪の回転数の変化に応じて、前記原動機の回転数を下限回転数と上限回転数の間で増減させる制御部（例えば、後述の実施形態でのエンジン回転数設定部１５５、第１インバータ制御部１５６、エンジントルク設定部１５７、エンジン制御部１５８）と、を備え、
前記制御部は、前記原動機要求出力に応じて前記原動機が出力する動力又は前記第１回転部材の出力を変えずに前記原動機の回転数を増減させる、車両の制御装置を備える。

第２態様は、第１態様において、
前記制御部は、前記駆動輪の回転数の増加に伴い前記原動機の回転数を増加させる。

第３態様は、第２態様において、
前記制御部は、前記駆動輪の回転数に対する前記原動機の回転数の増加率を、前記下限回転数と前記駆動輪の回転数とに基づいて決定する。

第４態様は、第３態様において、
前記増加率は、前記原動機の回転数と前記駆動輪の回転数とによって表される座標上の、前記駆動輪の回転数と前記下限回転数の交点と、前記原動機の回転数の軸上の切片とを結ぶ線分の傾きに等しい。

第５態様は、第４態様において、
前記切片は、前記上限回転数と前記下限回転数の差に応じて設定される。

第６態様は、第５態様において、
前記切片は、前記差が第１所定値以上であればゼロに設定される。

第７態様は、第５態様又は第６態様において、
前記切片は、前記差が小さいほど大きな値に設定される。

第８態様は、第５態様から第７態様のいずれかにおいて、
前記切片は、前記差が第２所定値以下であれば前記上限回転数に設定される。

第９態様は、第１態様から第８態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、前記原動機の回転数が前記上限回転数に到達すると、前記原動機の目標回転数を前記下限回転数と前記上限回転数の間の所定の値に低下させる。

第１０態様は、第９態様において、
前記所定の値は前記下限回転数である。

第１１態様は、第１態様から第１０態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、前記下限回転数と前記上限回転数との差が所定値以下であれば、前記原動機の回転数の低下を禁止する。

第１２態様は、第１態様から第１１態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、前記原動機の回転数が前記上限回転数に到達する前に、前記原動機の回転数と前記下限回転数との差が所定値以上になれば、前記原動機の目標回転数を前記下限回転数に低下させる。

第１３態様は、第２態様から第１２態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、前記駆動輪の回転数の増加時に、前記駆動輪の回転数に対する前記原動機の回転数の増加率が前記下限回転数の増加率よりも低い場合、前記原動機の回転数が前記下限回転数に等しくなった以降は、前記原動機の回転数を前記下限回転数に合わせて増加させる。

第１４態様は、第１態様から第１３態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、
前記要求出力に応じて前記下限回転数を設定し、
前記要求出力の減少に応じて前記下限回転数を低下させる際は、前記下限回転数の減少率を所定値以下に設定する。

第１５態様は、第１態様から第１４態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、前記上限回転数を前記駆動輪の回転数に応じて設定する。

第１６態様は、第１５態様において、
前記制御部は、前記駆動輪の回転数の減少に応じて前記上限回転数を低下させる際は、前記上限回転数の減少率を所定値以下に設定する。

第１７態様は、第９態様から第１６態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、前記原動機の回転数が前記上限回転数に到達したために前記原動機の目標回転数を低下させる場合は、前回の前記目標回転数の低下から所定時間経過後に前記目標回転数を低下させる。

第１８態様は、第１態様から第１７態様のいずれかにおいて、
前記制御部は、前記要求出力が所定値以上又は前記駆動輪の回転数が所定数以上であるときに、前記原動機の回転数を前記下限回転数と前記上限回転数の間で増減する。

第１９態様は、第１態様から第１８態様のいずれかにおいて、
前記第１回転部材は発電機（例えば、後述の実施形態での第１モータジェネレータＭＧ１）であり、かつ、前記第２回転部材は電動機（例えば、後述の実施形態での第２モータジェネレータＭＧ２）である。

第２０態様は、第１９態様において、
前記車両は、前記第２回転部材に電力を供給し、前記第１回転部材が発電した電力を充電可能な蓄電器（例えば、後述の実施形態でのバッテリＢＡＴ）を備え、
前記制御部は、前記蓄電器の残容量が高いほど前記下限回転数を低く設定する。

第２１態様は、第１態様から第１８態様のいずれかにおいて、
前記第１回転部材は無段変速機の入力側部材（例えば、後述の実施形態での無段変速機ＣＶＴの入力ディスク２１又はドリブンプーリ）であり、かつ、前記第２回転部材は前記無段変速機の出力側部材（例えば、後述の実施形態での無段変速機ＣＶＴの出力ディスク２２又はドライブプーリ）である。

第１態様によれば、駆動輪の回転数に応じて原動機の回転数を下限回転数と上限回転数の間で増減することによって、原動機の運転音は駆動輪の回転数に応じて変化する。このため、運転者は、車速（駆動輪の回転数）と原動機の運転音が連動した自然なフィーリングを得ることができ、車両の商品性が向上する。また、要求出力に適した効率を実現する原動機の動力又は第１回転部材の出力は原動機の回転数を増減しても変えないため、第２回転部材には過不足なくエネルギーを供給できる。その結果、必要のないエネルギー変換等が発生しないため、エネルギー効率が向上する。このように、車両の商品性の向上とエネルギー効率の向上を両立できる。

第２態様によれば、駆動輪の回転数の増加に伴い原動機の回転数が増加するため、運転者は、車速（駆動輪の回転数）と原動機の運転音が連動した自然なフィーリングを得ることができる。

第３態様及び第４態様によれば、車速の増加時に、エンジンと変速機を有する車両と同様の運転音を発生できるため、車両の商品性を向上できる。

第５態様〜第８態様によれば、原動機の回転数の頻繁な増減を抑制できる。

第９態様によれば、原動機の目標回転数を低下させることで、原動機の回転数を増減できる。

第１０態様によれば、原動機の目標回転数を下限回転数まで低下させることで、原動機の回転数を再び増加できる。

下限回転数ＮＥｌと上限回転数ＮＥｈとの差が小さいと目標回転数を増減させても模擬変速に伴う回転数の変化とは認識されず、単なる回転数の微変動、すなわち原動機の不具合と感じられるが、第１１態様では、下限回転数と上限回転数との差が所定値以下であれば、原動機の回転数の低下を禁止するため、原動機の不具合との勘違いを防止できる。

第１２態様によれば、原動機の回転数を低下させる際の落差を、下限回転数と上限回転数の差よりも小さな所定値に抑えることができる。このため、原動機の運転音の大きな変化を抑制できる。

第１３態様によれば、駆動輪の回転数に対する原動機の回転数の増加率が下限回転数の増加率よりも低い場合であっても、原動機の回転数は下限回転数に合わせて増加される。このため、原動機の回転数は下限回転数を下回ることなく、原動機の動力又は第１回転部材の出力の低下を防止できる。

第１４態様によれば、要求出力の低下の程度によらず下限回転数の減少率を所定値以下の値に設定することで、原動機の回転数の急速な増減を防止できる。その結果、車両の商品性を向上できる。

第１５態様によれば、駆動輪の回転数が上がればノイズレベルが上がり高い上限回転数も許容できるため、原動機の運転音の増大による商品性の低下を抑制できる。

第１６態様によれば、駆動輪の回転数の低下の程度によらず上限回転数の減少率を所定値以下の値に設定することで、原動機の回転数の急速な増減を防止できる。その結果、車両の商品性を向上できる。

第１７態様によれば、原動機の回転数の頻繁な増減を抑制でき、要求出力の一時的な低減時には原動機の回転数の低下を抑制できる。その結果、再加速時の原動機の応答性の低下を抑制できる。

第１８態様によれば、要求出力が所定値以上又は駆動輪の回転数が所定数以上であれば、要求出力に応じた原動機が出力する動力又は第１回転部材の出力を変えず原動機の回転数を増減することでエネルギー効率と車両の商品性の効果が十分に得られる。

第１９態様によれば、シリーズ方式のエネルギー伝達が可能なハイブリッド車両において、車両の商品性の向上とエネルギー効率の向上を両立できる。

第２０態様によれば、蓄電器の残容量が高いほど下限回転数を低く設定すれば、第１回転部材である発電機が発電する可能性が下がり、残容量の高い蓄電器の電力が利用される可能性を上げることができる。

第２１態様によれば、原動機と無段変速機を有する車両において、車両の商品性の向上とエネルギー効率の向上を両立できる。

シリーズ方式とパラレル方式とを切り換え可能なＨＥＶ（車両）の内部構成を示すブロック図である。 バッテリ、ＶＣＵ、第１インバータ、第２インバータ、第１モータジェネレータ及び第２モータジェネレータの関係を示す電気回路図である。 ＥＶ走行モードに設定されている場合の動力及び電力の伝達を示す図である。 シリーズ走行モードに設定されている場合の動力及び電力の伝達を示す図である。 エンジン走行モードに設定されている場合の動力及び電力の伝達を示す図である。 車両がシリーズ走行モードで走行中にエンジン及び第１モータジェネレータを制御するＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。 ＥＶ走行からシリーズ走行に切り替わる前後を含む主にシリーズ走行時における各パラメータの時間変化の一例を示すグラフである。 ＥＶ走行からシリーズ走行に切り替わる前後を含む主にシリーズ走行時における各パラメータの時間変化の他の例を示すグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は、エンジン回転数設定部による車速に対する目標回転数の増加率の決定の仕方を説明する図である。 変化率を決定する線分の切片と上限回転数と下限回転数の差の関係を示す図である。 シリーズ走行中にＡＰ開度が増加した際の各パラメータの時間変化の一例を示すグラフである。 シリーズ走行中にＡＰ開度が減少した際の各パラメータの時間変化の複数の例を示すグラフである。 シリーズ走行中にＡＰ開度が一時的に減少した際の各パラメータの時間変化の複数の例を示すグラフである。 エンジンと無段変速機とを有する車両の内部構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、モータジェネレータ及びエンジンを備え、車両の走行状態に応じてモータジェネレータ及び／又はエンジンの動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、モータジェネレータの動力によって走行する。エンジンは主に発電のために用いられ、エンジンの動力によって別のモータジェネレータで発電された電力はバッテリに充電されるか、モータジェネレータに供給される。一方、パラレル方式のＨＥＶは、モータジェネレータ及びエンジンのいずれか一方又は双方の動力によって走行する。また、これら両方式を切り換え可能なＨＥＶも知られている。この種のＨＥＶでは、走行状態に応じてクラッチを開放又は締結する（断接する）ことによって、動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。

図１は、シリーズ方式とパラレル方式とを切り換え可能なＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すＨＥＶ（以下、単に「車両」という。）は、回転する動力を出力する原動機の一例であるエンジンＥＮＧと、第１モータジェネレータＭＧ１と、第２モータジェネレータＭＧ２と、ロックアップクラッチ（以下、単に「クラッチ」という）ＣＬと、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）ＧＢと、車速センサー１０１と、バッテリセンサー１０３と、回転数センサー１０４と、バッテリＢＡＴと、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）１０５と、第１インバータＩＮＶ１と、第２インバータＩＮＶ２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０７とを備える。なお、図１中の太い実線は機械連結を示し、二重点線は電力配線を示し、細い実線の矢印は制御信号又は検出信号を示す。

エンジンＥＮＧは、クラッチＣＬが切断された状態で、第１モータジェネレータＭＧ１を発電機として駆動する。但し、クラッチＣＬが締結されると、エンジンＥＮＧが出力した動力は、車両が走行するための機械エネルギーとして、第１モータジェネレータＭＧ１、クラッチＣＬ、ギアＧＢ、第２モータジェネレータＭＧ２、ディファレンシャルギヤ８及び駆動軸９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。

第１モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの動力によって駆動され、電力を発生する。また、第１モータジェネレータＭＧ１は、車両の制動時には電動機として動作し得る。

第２モータジェネレータＭＧ２は、回転子がバッテリＢＡＴ及び第１モータジェネレータＭＧ１の少なくとも一方からの電力供給によって電動機として動作し、車両が走行するための動力を発生する。第２モータジェネレータＭＧ２で発生したトルクは、ディファレンシャルギヤ８及び駆動軸９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。また、第２モータジェネレータＭＧ２は、車両の制動時には発電機として動作し得る。

クラッチＣＬは、ＥＣＵ１０７からの指示に応じて、エンジンＥＮＧから駆動輪ＤＷ，ＤＷまでの動力の伝達経路を切断又は締結する（断接する）。クラッチＣＬが切断状態であれば、エンジンＥＮＧが出力した動力は駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されず、クラッチＣＬが接続状態であれば、エンジンＥＮＧが出力した動力は駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。ギアＧＢは、変速段又は固定段を含み、エンジンＥＮＧからの動力を所定の変速比で変速して駆動輪ＤＷに伝達する。ギアＧＢにおける変速比はＥＣＵ１０７からの指示に応じて変更される。

バッテリＢＡＴは、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。

車速センサー１０１は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。なお、車速ＶＰは、駆動輪ＤＷ，ＤＷの回転数と線形に対応する。車速センサー１０１によって検出された車速ＶＰを示す信号は、ＥＣＵ１０７に送られる。

バッテリセンサー１０３は、バッテリＢＡＴの出力（端子電圧，充放電電流）を検出する。バッテリセンサー１０３が検知した端子電圧や充放電電流等を示す信号は、バッテリ情報としてＥＣＵ１０７に送られる。

回転数センサー１０４は、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥを検出する。回転数センサー１０４によって検出された回転数ＮＥを示す信号は、ＥＣＵ１０７に送られる。

ＶＣＵ１０５は、第２モータジェネレータＭＧ２が電動機として動作する際のバッテリＢＡＴの出力電圧を昇圧する。また、ＶＣＵ１０５は、車両の制動時に第２モータジェネレータＭＧ２が発電して直流に変換された回生電力をバッテリＢＡＴに充電する場合に、第２モータジェネレータＭＧ２の出力電圧を降圧する。さらに、ＶＣＵ１０５は、エンジンＥＮＧの駆動によって第１モータジェネレータＭＧ１が発電して直流に変換された電力を降圧する。ＶＣＵ１０５によって降圧された電力は、バッテリＢＡＴに充電される。

図２は、バッテリＢＡＴ、ＶＣＵ１０５、第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２の関係を示す電気回路図である。図２に示すように、ＶＣＵ１０５は、バッテリＢＡＴが出力するＶ１電圧を入力電圧として２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、出力側のＶ２電圧をＶ１電圧よりも高い電圧に昇圧する。なお、ＶＣＵ１０５の２つのスイッチング素子がオンオフ切換動作しないときのＶ２電圧はＶ１電圧に等しい。

第１インバータＩＮＶ１は、エンジンＥＮＧの駆動によって第１モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。また、第１インバータＩＮＶ１は、車両の制動時に第２モータジェネレータＭＧ２で発電され第２インバータＩＮＶ２によって変換された直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を第１モータジェネレータＭＧ１に供給する。第２インバータＩＮＶ２は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を第２モータジェネレータＭＧ２に供給する。また、第２インバータＩＮＶ２は、車両の制動時に第２モータジェネレータＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。

ＥＣＵ１０７は、エンジンＥＮＧの駆動制御、第１インバータＩＮＶ１の制御による第１モータジェネレータＭＧ１の出力制御、クラッチＣＬの断接制御、並びに、第２インバータＩＮＶ２の制御による第２モータジェネレータＭＧ２の出力制御を行う。また、ＥＣＵ１０７には、車両の運転者によるアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）を示す信号、及び車速センサー１０１からの車速ＶＰを示す信号等が入力される。ＥＣＵ１０７は、ＡＰ開度及び車速ＶＰ等に基づいて、後述する車両の走行モードを選択し、クラッチＣＬの状態、並びに、エンジンＥＮＧ、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２の各出力を制御する。

（車両の走行モード）
本実施形態の車両は、エンジンＥＮＧ、第１モータジェネレータＭＧ１及び第２モータジェネレータＭＧ２を含む駆動源の使用形態がそれぞれ異なる「ＥＶ走行モード」、「シリーズ走行モード」及び「エンジン走行モード」のいずれかで走行する。

車両がＥＶ走行モードで走行する際、図３に示すように、第１モータジェネレータＭＧ１及び／又は第２モータジェネレータＭＧ２からの動力によって走行する。車両がシリーズ走行モードで走行する際、図４に示すように、クラッチＣＬは開放され、第１モータジェネレータＭＧ１からの動力によって走行する。シリーズ走行モード時には、車速ＶＰとＡＰ開度に応じた車両要求出力に対応する動力を第２モータジェネレータＭＧ２が出力するべく、エンジンＥＮＧの運転によって第１モータジェネレータＭＧ１が発電した電力が第２モータジェネレータＭＧ２に供給される。なお、シリーズ走行モードは、車両要求出力が所定値以上又は車速ＶＰが所定値以上であるときに選択される。車両がエンジン走行モードで走行する際、図５に示すように、クラッチＣＬは締結され、エンジンＥＮＧからの動力によって走行する。

（シリーズ走行モード時の制御）
以下、車両がシリーズ走行モードで走行中にＥＣＵ１０７が行うエンジンＥＮＧ及び第１モータジェネレータＭＧ１の制御について説明する。図６は、車両がシリーズ走行モードで走行中にエンジンＥＮＧ及び第１モータジェネレータＭＧ１を制御するＥＣＵ１０７の内部構成を示すブロック図である。

図６に示すように、ＥＣＵ１０７は、ＳＯＣ算出部１５０と、車両要求出力算出部１５１と、下限回転数設定部１５２と、上限回転数設定部１５３と、エンジン要求出力算出部１５４と、エンジン回転数設定部１５５と、第１インバータ制御部１５６と、エンジントルク設定部１５７と、エンジン制御部１５８とを有する。以下、ＥＣＵ１０７が有する各構成要素について説明する。

ＳＯＣ算出部１５０は、バッテリセンサー１０３から得られたバッテリ情報に基づいて、バッテリＢＡＴの充電状態を百分率によって表す変数であるＳＯＣ（State Of Charge：残容量ともいう。）を算出する。なお、ＳＯＣが１００％であるときのバッテリＢＡＴは満充電状態である。

車両要求出力算出部１５１は、車速ＶＰとＡＰ開度から決まる車両要求出力を算出する。

下限回転数設定部１５２は、車両要求出力算出部１５１が算出した車両要求出力と、ＳＯＣ算出部１５０が算出したバッテリＢＡＴのＳＯＣとに基づいて、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥの下限値（以下「下限回転数」という。）ＮＥｌを設定する。なお、下限回転数設定部１５２は、バッテリＢＡＴのＳＯＣが高いほど、下限回転数ＮＥｌを低い値に設定する。当該設定によって、第１モータジェネレータＭＧ１が発電する可能性が下がり、ＳＯＣの高いバッテリＢＡＴの電力が利用される可能性を上げることができる。

上限回転数設定部１５３は、車速ＶＰに基づいてエンジンＥＮＧの回転数ＮＥの上限値（以下「上限回転数」という。）ＮＥｈを設定する。車速Ｖｐが上がればノイズレベルが上がり高い上限回転数ＮＥｈも許容できるため、車速ＶＰが高いほど上限回転数ＮＥｈを高く設定することで、エンジンＥＮＧの運転音の増大による商品性の低下を抑制できる。

エンジン要求出力算出部１５４は、車両がシリーズ走行モードで走行中（以下、単に「シリーズ走行中」という。）に、車両要求出力算出部１５１が算出した車両要求出力に対応する動力を第２モータジェネレータＭＧ２が出力するために要する電力を第１モータジェネレータＭＧ１が発電するべく、必要なエンジンＥＮＧの出力（以下「エンジン要求出力」という。）を算出する。

エンジン回転数設定部１５５は、シリーズ走行中の車速ＶＰの変化に応じて、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥを下限回転数ＮＥｌと上限回転数ＮＥｈの間で増減させるべく、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥの目標値（以下「目標回転数」という。）ＮＥｔａｒを、下限回転数ＮＥｌと上限回転数ＮＥｈの間の値に可変に設定する。目標回転数ＮＥｔａｒの変化のさせ方については後述する。

第１インバータ制御部１５６は、シリーズ走行モード時には第１モータジェネレータＭＧ１の回転数ＮＭ１と線形に対応するエンジンＥＮＧの回転数ＮＥを目標回転数ＮＥｔａｒに近づけるべく、第１インバータＩＮＶ１を制御して第１モータジェネレータＭＧ１の負荷を変えることによって第１モータジェネレータＭＧ１の回転数ＮＭ１を制御する。

エンジントルク設定部１５７は、エンジン回転数設定部１５５が設定した目標回転数ＮＥｔａｒでエンジンＥＮＧが運転した際に、当該エンジンＥＮＧの出力が上記エンジン要求出力となるべく、エンジントルクの目標値（以下「目標トルク」という。）Ｔｔａｒを設定する。目標回転数ＮＥｔａｒの変化に応じてエンジントルク設定部１５７が目標トルクＴｔａｒを設定することにより、エンジンＥＮＧは回転数ＮＥが変わってもエンジン要求出力を出力する。なお、エンジンＥＮＧがエンジン要求出力を出力し続けることで、シリーズ走行モード時の第１モータジェネレータＭＧ１は、車両要求出力に応じて車両が走行するために第２モータジェネレータＭＧ２が消費する分の電力を過不足なく発電し続けることができる。

エンジン制御部１５８は、エンジントルクを目標トルクＴｔａｒに近づけるべく、エンジンＥＮＧの駆動制御を行う。

次に、ＥＣＵ１０７のエンジン回転数設定部１５５による、シリーズ走行中の車速ＶＰの変化に応じた、エンジンＥＮＧの目標回転数ＮＥｔａｒの変化のさせ方について、図７〜図１１を参照して詳細に説明する。

図７は、ＥＶ走行からシリーズ走行に切り替わる前後を含む主にシリーズ走行時における各パラメータの時間変化の一例を示すグラフである。図７に示すように、車両の走行モードがＥＶ走行モードからシリーズ走行モードに切り替わると、下限回転数設定部１５２は下限回転数ＮＥｌを設定し、上限回転数設定部１５３は上限回転数ＮＥｈを設定し、エンジン要求出力算出部１５４は、車両要求出力算出部１５１が算出した車両要求出力に対応するエンジン要求出力を算出する。エンジン回転数設定部１５５は、エンジンＥＮＧの目標回転数ＮＥｔａｒをまず下限回転数ＮＥｌに設定した後、車速ＶＰの増加に伴い目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌから所定の時間変化率で増加させる。このとき、目標回転数ＮＥｔａｒの増加に伴い、エンジントルク設定部１５７は、エンジンＥＮＧの出力をエンジン要求出力算出部１５４が算出したエンジン要求出力に維持すべく、エンジンＥＮＧの目標トルクＴｔａｒを設定する。その結果、図７に示すように、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥが増加するに伴い、エンジントルクＴｅは低下する。

エンジン回転数設定部１５５は、目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌから増加させて、図７の時点ｔ１に表されているように、回転数ＮＥが上限回転数ＮＥｈに到達すると、目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌに低下させる。そして、エンジン回転数設定部１５５は、再び、車速ＶＰの増加に伴い目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌから所定の時間変化率で増加させる。このように目標回転数ＮＥｔａｒが増減することによるエンジンＥＮＧの運転音の変化から模擬変速を実現できる。

なお、エンジン回転数設定部１５５は、目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌから増加させて、図７の時点ｔ２に表されているように、回転数ＮＥが上限回転数ＮＥｈに到達する前に、回転数ＮＥと下限回転数ＮＥｌとの差が所定値以上になれば、目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌに低下させても良い。この場合、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥを低下させる際の落差を、下限回転数ＮＥｌと上限回転数ＮＥｈの差よりも小さな所定値に抑えることができるため、エンジンＥＮＧの運転音の大きな変化を抑制できる。また、エンジン回転数設定部１５５は、下限回転数ＮＥｌと上限回転数ＮＥｈとの差が後述する第２所定値ｔｈ２以下であれば、シリーズ走行中の車速ＶＰの変化に伴う目標回転数ＮＥｔａｒの低下を禁止しても良い。上記差が小さいと、目標回転数ＮＥｔａｒを増減させても模擬変速に伴う回転数ＮＥの変化とは認識されず、単なる回転数ＮＥの微変動、すなわちエンジンＥＮＧの不具合と感じられる。したがって、上記差が小さい場合は目標回転数ＮＥｔａｒの低下を禁止して上限回転数ＮＥｈに張り付けることで、エンジンＥＮＧの不具合との勘違いを防止できる。

図８は、ＥＶ走行からシリーズ走行に切り替わる前後を含む主にシリーズ走行時における各パラメータの時間変化の他の例を示すグラフである。エンジン回転数設定部１５５は、上述したように、図８に示す例においても、車速ＶＰの増加に伴いエンジンＥＮＧの目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌから増加させる。エンジン回転数設定部１５５は、目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌから増加させる際の車速ＶＰに対する目標回転数ＮＥｔａｒの増加率を、下限回転数ＮＥｌと車速ＶＰとに基づいて決定する。

図９（ａ）〜（ｃ）は、エンジン回転数設定部１５５による車速ＶＰに対する目標回転数ＮＥｔａｒの増加率の決定の仕方を説明する図である。図９（ａ）又は図９（ｂ）に示すように、エンジン回転数設定部１５５は、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥと車速ＶＰとによって表される座標上の、そのときの車速ＶＰと下限回転数ＮＥｌの交点（例えば、図９（ａ）に示す丸印）と、回転数ＮＥの軸上の切片ｂとを結ぶ線分の傾きを、車速ＶＰに対する目標回転数ＮＥｔａｒの増加率に決定する。上記切片ｂは、上限回転数ＮＥｈと下限回転数ＮＥｌの差ΔＮＥに応じて設定される。図１０に示すように、切片ｂは、ゼロと上限回転数ＮＥｈの間の値に設定され、上記差ΔＮＥが第１所定値ｔｈ１以上であればゼロに設定され、差ΔＮＥが小さいほど大きな値に設定され、第２所定値ｔｈ２以下であれば上限回転数ＮＥｈに設定される。なお、下限回転数ＮＥｌの代わりに、車両要求出力算出部１５１が算出した要求出力を用いて上記線分を求めても良い。

図９（ａ）に示す例は、差ΔＮＥが第１所定値ｔｈ１以上である場合を示し、図９（ｂ）に示す例は、差ΔＮＥが第２所定値ｔｈ２より大きく第１所定値ｔｈ１より小さい場合を示す。仮に差ΔＮＥが第１所定値ｔｈ１未満であっても切片ｂをゼロのままにすると、図９（ｃ）に示すように、エンジンＥＮＧの目標回転数ＮＥｔａｒが上限回転数ＮＥｈに到達したために目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌまで低下させる設定変更が短時間のうちに頻繁に行われてしまう。しかし、本実施形態では、上限回転数ＮＥｈと下限回転数ＮＥｌの差ΔＮＥが第１所定値ｔｈ１未満の場合には、上限回転数ＮＥｈを最大値としたゼロよりも高い値に切片ｂが設定されるため、上記設定変更の頻出を抑制できる。以下の説明では、エンジン回転数設定部１５５によって決定された車速ＶＰに対する目標回転数ＮＥｔａｒの増加率を「所定の変化率」という。

上記説明した第１所定値ｔｈ１は、車両の模擬変速商品性から要求される上限回転数ＮＥｈと下限回転数ＮＥｌの適切な差回転量であり、車速ＶＰの変化に伴うエンジンＥＮＧの回転数ＮＥの変化量の目標値である。また、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥの変化量が第２所定値ｔｈ２を下回ると、車両の運転者には、模擬変速に伴う回転数ＮＥの変化とは認識されず、単なる回転数ＮＥの微変動、すなわちエンジンＥＮＧの不具合と感じられる。このため、上記説明した第２所定値ｔｈ２は、車速ＶＰの変化に伴うエンジンＥＮＧの回転数ＮＥの変化量の下限許容値である。

図１１は、シリーズ走行中にＡＰ開度が増加した際の各パラメータの時間変化の一例を示すグラフである。図１１に示す例は、シリーズ走行中のＡＰ開度が増加した結果、下限回転数ＮＥｌが増加し、車速ＶＰが増加中であるため所定の変化率で増加中のエンジンＥＮＧの回転数ＮＥが下限回転数ＮＥｌに等しくなった場合を示す。当該例では、目標回転数ＮＥｔａｒの所定の変化率が下限回転数ＮＥｌの増加率よりも低いため、そのままでは回転数ＮＥが下限回転数ＮＥｌを下回ってしまう。このため、エンジン回転数設定部１５５は、回転数ＮＥ又は目標回転数ＮＥｔａｒが下限回転数ＮＥｌに等しくなった以降は、目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌに合わせて増加させる。その後、目標回転数ＮＥｔａｒの所定の変化率と下限回転数ＮＥｌの増加率の関係が逆転すれば、エンジン回転数設定部１５５は、車速ＶＰの増加に伴い目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌから所定の変化率で増加させる。このように、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥの所定の変化率が下限回転数ＮＥｌの増加率よりも低い場合には、目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌに合わせて増加させることによって、目標回転数ＮＥｔａｒは下限回転数ＮＥｌを下回ることがないため、エンジンＥＮＧの出力の低下を防止できる。

次に、シリーズ走行中のＡＰ開度の減少に応じた、下限回転数ＮＥｌ及び上限回転数ＮＥｈの変化のさせ方、並びに、エンジンＥＮＧの目標回転数ＮＥｔａｒの変化のさせ方について、図１２を参照して詳細に説明する。

図１２は、シリーズ走行中にＡＰ開度が減少した際の各パラメータの時間変化の複数の例を示すグラフである。図１２の（ａ）に示すように、ＡＰ開度の低下の程度に即して下限回転数ＮＥｌが低下し、かつ、ＡＰ開度の低下に伴う車速ＶＰの低下に即して上限回転数ＮＥｈが低下すると、エンジン回転数設定部１５５は、エンジンＥＮＧの目標回転数ＮＥｔａｒが上限回転数ＮＥｈに到達したために目標回転数ＮＥｔａｒを下限回転数ＮＥｌまで低下させる設定変更（以下、単に「設定変更」という。）を、下限回転数ＮＥｌ及び上限回転数ＮＥｈの急速な低下のため短時間のうちに頻繁に行ってしまう。このため、本実施形態では、図１２の（ｂ）に示すように、シリーズ走行中にＡＰ開度が減少した際、下限回転数設定部１５２は、ＡＰ開度の低下の程度には即さず、単位時間当たりの変化率が所定値以下となるよう下限回転数ＮＥｌを低下させ、上限回転数設定部１５３は、車速ＶＰの低下には即さず、単位時間当たりの変化率が所定値以下となるよう上限回転数ＮＥｈを低下させる。

図１２の（ｂ）に示すように、シリーズ走行中にＡＰ開度が減少した際には下限回転数ＮＥｌと上限回転数ＮＥｈが一様に緩やかに低下していくことによって、エンジンＥＮＧの目標回転数ＮＥｔａｒは、上記設定変更を、図１２（ａ）に示した例よりも時間をかけて行う。このため、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥの急速な増減を防止でき、車両の商品性を向上できる。

しかし、図１２の（ｂ）に示した上記設定変更を行う回数は図１２の（ａ）に示した例と変わらない。このため、図１２の（ｃ）に示すように、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥの増減を時間をかけて少ない回数で行うべく、エンジン回転数設定部１５５は、上記設定変更を前回の設定変更から所定時間経過後でないと行えないようにしても良い。この場合、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥの頻繁な増減を抑制できる。その結果、再加速時のエンジンＥＮＧの応答性の低下を抑制できる。

また、図１２の（ｂ）又は図１２の（ｃ）を参照して説明した上記設定に従えば、シリーズ走行中に定常値を保っていたＡＰ開度が例えば１秒間といった短時間だけ減少した後、元の値に戻るといったアクセルペダル操作が行われた際、エンジンＥＮＧの目標回転数ＮＥｔａｒをＡＰ開度の一時的な低下に連動させずに設定することができる。図１３は、シリーズ走行中にＡＰ開度が一時的に減少した際の各パラメータの時間変化の複数の例を示すグラフである。図１３の（ａ）に示した例は、図１２の（ａ）に示した例に対応し、エンジンＥＮＧの目標回転数ＮＥｔａｒがＡＰ開度に連動して低下するため、再加速時のエンジンＥＮＧの応答性がイナーシャロスのために悪化する。しかし、図１３の（ｂ）に示すように、図１２の（ｂ）を参照して説明した上記設定に従えば、ＡＰ開度の一時的な減少があっても目標回転数ＮＥｔａｒの低下を抑制でき、図１３の（ｃ）に示すように、図１２の（ｃ）を参照して説明した上記設定に従えば、ＡＰ開度の一時的な減少があっても目標回転数ＮＥｔａｒの低下を一層抑制できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、車速ＶＰに応じてエンジンＥＮＧの回転数ＮＥを下限回転数ＮＥｌと上限回転数ＮＥｈの間で増減することによって、エンジンＥＮＧの運転音は車速ＶＰに応じて変化する。特に、車速ＶＰの増加に伴いエンジンＥＮＧの回転数ＮＥが増加するため、運転者は、車速ＶＰとエンジンＥＮＧの運転音が連動した自然なフィーリングを得ることができ、車両の商品性が向上する。また、第２モータジェネレータＭＧ２に必要な分だけの電力を提供可能なエンジンＥＮＧの動力又は第１モータジェネレータＭＧ１の出力は、エンジンＥＮＧの回転数を増減しても目標トルクＴｔａｒの設定変更のために変わらない。このため、第２モータジェネレータＭＧ２には過不足なく電力を供給でき、バッテリＢＡＴとの間の電力の授受が発生しない。このように、必要のないエネルギー変換等が発生しないため、エネルギー効率が向上する。このように、車両の商品性の向上とエネルギー効率の向上を両立できる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、図１４に示すエンジンＥＮＧと無段変速機ＣＶＴとを有する車両において、車速ＶＰの変化に応じて、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥを下限回転数ＮＥｌと上限回転数ＮＥｈの間で増減させて、無段変速機ＣＶＴにおける変速比を回転数ＮＥの変化に応じて変更する。その結果、エンジンＥＮＧは回転数ＮＥが変わってもＡＰ開度に応じたエンジン要求出力を出力し、駆動輪ＤＷ，ＤＷにはＡＰ開度に応じた出力が伝達される。なお、図１４には、入力ディスク２１、出力ディスク２２及びパワーローラ２３を有するトロイダル式の無段変速機ＣＶＴが示されているが、ドリブンプーリ、ドライブプーリ及びベルトを有する巻き掛け式の無段変速機であっても良い。

１０１ 車速センサー
１０３ バッテリセンサー
１０４ 回転数センサー
１０５ ＶＣＵ
１０７ ＥＣＵ
１５０ ＳＯＣ算出部
１５１ 車両要求出力算出部
１５２ 下限回転数設定部
１５３ 上限回転数設定部
１５４ エンジン要求出力算出部
１５５ エンジン回転数設定部
１５６ 第１インバータ制御部
１５７ エンジントルク設定部
１５８ エンジン制御部
ＢＡＴ バッテリ
ＣＬ ロックアップクラッチ
ＥＮＧ エンジン
ＧＢ ギアボックス
ＩＮＶ１ 第１インバータ
ＩＮＶ２ 第２インバータ
ＭＧ１ 第１モータジェネレータ
ＭＧ２ 第２モータジェネレータ

Claims (21)

1. 原動機と、
   前記原動機の動力によって回転される第１回転部材と、
   前記第１回転部材に接続され、駆動輪を回転させる第２回転部材と、を備えた車両の制御装置であって、
   前記駆動輪への要求出力に応じて前記原動機に要求される出力である原動機要求出力を導出する導出部と、
   前記駆動輪の回転数の変化に応じて、前記原動機の回転数を下限回転数と上限回転数の間で増減させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記原動機要求出力に応じた前記原動機が出力する動力又は前記第１回転部材の出力を変えずに前記原動機の回転数を増減させる、車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制御装置であって、
   前記制御部は、前記駆動輪の回転数の増加に伴い前記原動機の回転数を増加させる、車両の制御装置。
3. 請求項２に記載の車両の制御装置であって、
   前記制御部は、前記駆動輪の回転数に対する前記原動機の回転数の増加率を、前記下限回転数と前記駆動輪の回転数とに基づいて決定する、車両の制御装置。
4. 請求項３に記載の車両の制御装置であって、
   前記増加率は、前記原動機の回転数と前記駆動輪の回転数とによって表される座標上の、前記駆動輪の回転数と前記下限回転数の交点と、前記原動機の回転数の軸上の切片とを結ぶ線分の傾きに等しい、車両の制御装置。
5. 請求項４に記載の車両の制御装置であって、
   前記切片は、前記上限回転数と前記下限回転数の差に応じて設定される、車両の制御装置。
6. 請求項５に記載の車両の制御装置であって、
   前記切片は、前記差が第１所定値以上であればゼロに設定される、車両の制御装置。
7. 請求項５又は６に記載の車両の制御装置であって、
   前記切片は、前記差が小さいほど大きな値に設定される、車両の制御装置。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
   前記切片は、前記差が第２所定値以下であれば前記上限回転数に設定される、車両の制御装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
   前記制御部は、前記原動機の回転数が前記上限回転数に到達すると、前記原動機の目標回転数を前記下限回転数と前記上限回転数の間の所定の値に低下させる、車両の制御装置。
10. 請求項９に記載の車両の制御装置であって、
    前記所定の値は前記下限回転数である、車両の制御装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記下限回転数と前記上限回転数との差が所定値以下であれば、前記原動機の回転数の低下を禁止する、車両の制御装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記原動機の回転数が前記上限回転数に到達する前に、前記原動機の回転数と前記下限回転数との差が所定値以上になれば、前記原動機の目標回転数を前記下限回転数に低下させる、車両の制御装置。
13. 請求項２から１２のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記駆動輪の回転数の増加時に、前記駆動輪の回転数に対する前記原動機の回転数の増加率が前記下限回転数の増加率よりも低い場合、前記原動機の回転数が前記下限回転数に等しくなった以降は、前記原動機の回転数を前記下限回転数に合わせて増加させる、車両の制御装置。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、
    前記要求出力に応じて前記下限回転数を設定し、
    前記要求出力の減少に応じて前記下限回転数を低下させる際は、前記下限回転数の減少率を所定値以下に設定する、車両の制御装置。
15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記上限回転数を前記駆動輪の回転数に応じて設定する、車両の制御装置。
16. 請求項１５に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記駆動輪の回転数の減少に応じて前記上限回転数を低下させる際は、前記上限回転数の減少率を所定値以下に設定する、車両の制御装置。
17. 請求項９から１６のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記原動機の回転数が前記上限回転数に到達したために前記原動機の目標回転数を低下させる場合は、前回の前記目標回転数の低下から所定時間経過後に前記目標回転数を低下させる、車両の制御装置。
18. 請求項１から１７のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
    前記制御部は、前記要求出力が所定値以上又は前記駆動輪の回転数が所定数以上であるときに、前記原動機の回転数を前記下限回転数と前記上限回転数の間で増減する、車両の制御装置。
19. 請求項１から１８のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
    前記第１回転部材は発電機であり、かつ、前記第２回転部材は電動機である、車両の制御装置。
20. 請求項１９に記載の車両の制御装置であって、
    前記車両は、前記第２回転部材に電力を供給し、前記第１回転部材が発電した電力を充電可能な蓄電器を備え、
    前記制御部は、前記蓄電器の残容量が高いほど前記下限回転数を低く設定する、車両の制御装置。
21. 請求項１から１８のいずれか１項に記載の車両の制御装置であって、
    前記第１回転部材は無段変速機の入力側部材であり、かつ、前記第２回転部材は前記無段変速機の出力側部材である、車両の制御装置。

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