JP2004011456A - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリの充電状態に拘わらず安定的な加速を可能とするとともに、トータル的に燃費を向上させることが可能なハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両は、過給機を有する内燃機関と、前記内燃機関による機関出力及び蓄電装置の電力出力による駆動力の少なくとも一方により駆動される車両駆動用アクチュエータと、前記蓄電装置の電力出力能力に応じて前記過給機の過給圧を制御する制御手段と、を備える。上記のハイブリッド車両は、内燃機関の機関出力と、蓄電装置からの電力による駆動力の少なくとも一方により車両を駆動することができる。内燃機関には過給機が設けられており、蓄電装置の電力出力能力に応じて、前記過給機の過給圧が制御される。これにより、蓄電装置の状態に応じて、過給機を有する内燃機関の出力特性を適切に制御することができる。
【選択図】 図1
【解決手段】ハイブリッド車両は、過給機を有する内燃機関と、前記内燃機関による機関出力及び蓄電装置の電力出力による駆動力の少なくとも一方により駆動される車両駆動用アクチュエータと、前記蓄電装置の電力出力能力に応じて前記過給機の過給圧を制御する制御手段と、を備える。上記のハイブリッド車両は、内燃機関の機関出力と、蓄電装置からの電力による駆動力の少なくとも一方により車両を駆動することができる。内燃機関には過給機が設けられており、蓄電装置の電力出力能力に応じて、前記過給機の過給圧が制御される。これにより、蓄電装置の状態に応じて、過給機を有する内燃機関の出力特性を適切に制御することができる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターボ過給機を有する内燃機関を備えたハイブリッド車両に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガソリンなどを燃料とするエンジンと、電気エネルギーで動作する電動機とを動力源とする動力出力装置を搭載したハイブリッド車両が知られている。そのようなハイブリッド車両には、シリーズ型ハイブリッド車両、パラレル型ハイブリッド車両、及び、両者を組み合わせたタイプのハイブリッド車両がある。シリーズ型ハイブリッド車両は、エンジンによって発電機を駆動し、この発電機によって得られた電力をバッテリに充電し、バッテリに充電された電力をインバータを介して電動機に供給して電動機を駆動する。また、パラレル型ハイブリッド車両は、エンジンと電動機をクラッチを介して連結し、発進時には電動機を駆動させ、車両速度が所定速度になるとクラッチを連結してエンジン走行する。また、車両の加速時には、バッテリに充電されている電力を使用して電動機を駆動し、電動機による駆動力をエンジンによる駆動力に追加することもできる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッド車両では、上記のように電動機による駆動力を付加して加速する場合、バッテリの充電状態に依存して、得られる加速性が変化するという問題がある。即ち、バッテリが十分に充電されている状態では、運転者によるアクセル操作量に見合った加速が得られるが、バッテリの充電が不足している状態では、バッテリからの電力の出力が制限される。このため、バッテリの充電が不足している状態では、電動機により十分な駆動力が付加されないことになり、加速が不十分となる。運転者としては、アクセルペダルを同じ量だけ踏み込んだとしても、バッテリの充電状態に依存して実際に得られる加速が変化するので、違和感を感じることになる。
【0004】
また、ハイブリッド車両では、バッテリの充電が不足している状態ではエンジンを停止することができない。このため、バッテリの充電が不足している場合には、充電量が所定レベルに回復するまでアイドリング運転などを行う必要がある。しかし、本来的にアイドリング運転やエンジンの低回転数時は燃費率が低く、特にバッテリの充電量を回復させるためにアイドリング運転などを行うことは燃費の悪化を招くことになる。
【0005】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、バッテリの充電状態に拘わらず安定的な加速を可能とするとともに、トータル的に燃費を向上させることが可能なハイブリッド車両を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの観点では、ハイブリッド車両は、過給機を有する内燃機関と、前記内燃機関による機関出力及び蓄電装置の電力出力による駆動力の少なくとも一方により駆動される車両駆動用アクチュエータと、前記蓄電装置の電力出力能力に応じて前記過給機の過給圧を制御する制御手段と、を備える。
【0007】
上記のハイブリッド車両は、内燃機関の機関出力と、蓄電装置からの電力による駆動力の少なくとも一方により車両を駆動することができる。内燃機関には過給機が設けられており、蓄電装置の電力出力能力に応じて、前記過給機の過給圧が制御される。これにより、蓄電装置の状態に応じて、過給機を有する内燃機関の出力特性を適切に制御することができる。
【0008】
上記のハイブリッド車両の一態様では、前記制御手段は、前記蓄電装置の電力出力能力に応じて前記内燃機関の出力を制御し、当該内燃機関の出力の少なくとも一部を前記蓄電装置に電気エネルギーとして蓄電せしめる。この態様では、蓄電装置の電力出力能力が小さい場合には、内燃機関の出力を利用して蓄電装置の充電を行い、速やかに蓄電装置の蓄電状態を良好なものとすることができる。
【0009】
上記のハイブリッド車両の他の一態様では、前記制御手段は、前記蓄電装置の電力出力能力が所定の基準値より小さい場合には、前記過給圧を増加させる。この態様によれば、蓄電装置からの電力出力により駆動用アクチュエータを駆動する際に、蓄電装置から十分な電力出力が得られない場合には、過給圧を増加して内燃機関からの機関出力を増加し、これにより蓄電装置による駆動力を補うことができる。よって、蓄電装置により十分な駆動力が得られない場合でも必要な駆動力を得て、円滑な加速や走行を行うことができる。
【0010】
上記のハイブリッド車両のさらに他の一態様では、前記制御手段は、前記蓄電装置の電力出力能力が所定の基準値より大きい場合には、前記過給圧を減少させる。この態様によれば、蓄電装置により十分な駆動力が得られる場合には、過給圧を減少させて内燃機関の出力を低下させることができるので、燃費の向上などが可能となる。
【0011】
上記のハイブリッド車両のさらに他の一態様では、前記制御手段は、運転者による加速指示が入力されたときに、前記過給圧の制御を実行する。これによれば、加速が要求された場合に、その際の蓄電装置の状態に応じて、電力出力又は機関出力のいずれかを利用して必要な駆動力が得られるので、蓄電装置の状態に依存することなく、円滑な加速が得られる。
【0012】
好適には、前記蓄電装置の電力出力能力は、前記蓄電装置の蓄電量に基づいて決定することができる。よって、蓄電装置の蓄電量を検出することにより、容易に過給圧の制御を行うことができる。また、前記蓄電装置の電力出力能力は、前記蓄電装置の温度又は前記蓄電装置に接続されたインバータ素子の温度の少なくとも一方に基づいて決定することもできる。この場合には、蓄電装置やインバータ素子などの温度をセンサなどにより検出すれば、同様の過給圧制御を容易に行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明では、過給機付きのハイブリッド車両において、バッテリの蓄電量など、バッテリからの電力出力能力に応じて過給機の過給圧を制御することにより、安定的な加速や燃費向上を実現するものである。以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【0014】
[ハイブリッド車両]
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。はじめに、本発明の内燃機関制御装置を適用したハイブリッド車両の構成について図1を用いて説明する。このハイブリッド車両の動力系統は、次の構成から成っている。動力系統に備えられた原動機としてのエンジン150は通常のガソリンエンジンであり、クランクシャフト156を回転させる。エンジン150の運転はEFIECU170により制御されている。EFIECU170は内部にCPU、ROM、RAM等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、CPUがROMに記録されたプログラムに従い、エンジン150の燃料噴射量や回転速度その他の制御を実行する。図示を省略したが、これらの制御を可能とするために、EFIECU170にはエンジン150の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。
【0015】
動力系統には、他にモータMG1,MG2が備えられている。モータMG1,MG2は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ132,142と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ133,143とを備える。ステータ133,143はケース119に固定されている。モータMG1,MG2のステータ133,143に巻回された三相コイルは、それぞれ駆動回路191,192を介してバッテリ194に接続されている。駆動回路191,192は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジスタを2つ1組で備えたトランジスタインバータである。駆動回路191,192は制御ユニット(ECU)190に接続されている。制御ユニット190からの制御信号によって駆動回路191,192のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ194とモータMG1,MG2との間に電流が流れる。モータMG1,MG2はバッテリ194からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし(以下、この運転状態を「力行」と呼ぶ)、ロータ132,142が外力により回転している場合には三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ194を充電することもできる(以下、この運転状態を「回生」と呼ぶ)。
【0016】
エンジン150とモータMG1,MG2はそれぞれプラネタリギヤ120を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ120は、遊星歯車とも呼ばれ、以下に示すそれぞれのギヤに結合された3つの回転軸を有している。プラネタリギヤ120を構成するギヤは、中心で回転するサンギヤ121、サンギヤの周辺を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤ123、さらにその外周で回転するリングギヤ122である。プラネタリピニオンギヤ123はプラネタリキャリア124に軸支されている。本実施例のハイブリッド車両では、エンジン150のクランクシャフト156はダンパ130を介してプラネタリキャリア軸127に結合されている。ダンパ130はクランクシャフト156に生じる捻り振動を吸収するために設けられている。モータMG1のロータ132は、サンギヤ軸125に結合されている。モータMG2のロータ142は、リングギヤ軸126に結合されている。リングギヤ122の回転は、チェーンベルト129を介して駆動軸112および車輪116R,116Lに伝達される。
【0017】
かかるハイブリッド車両の基本的な動作を説明するために、まずプラネタリギヤ120の動作について説明する。プラネタリギヤ120は、上述した3つの回転軸のうち、2つの回転軸の回転数およびトルク(以下、両者をまとめて「回転状態」とよぶ)が決定されると残余の回転軸の回転状態が決まるという性質を有している。各回転軸の回転状態の関係は、機構学上周知の計算式によって求めることができるが、共線図と呼ばれる図により幾何学的に求めることもできる。
【0018】
図2に共線図の一例を示す。縦軸が各回転軸の回転数を示している。横軸は、各ギヤのギヤ比を距離的な関係で示している。サンギヤ軸125(図中のS)とリングギヤ軸126(図中のR)を両端にとり、位置Sと位置Rの間を1:ρに内分する位置Cをプラネタリキャリア軸127の位置とする。ρはリングギヤ122の歯数に対するサンギヤ121の歯数の比である。こうして定義された位置S,C,Rにそれぞれのギヤの回転軸の回転数Ns,Nc,Nrをプロットする。プラネタリギヤ120は、このようにプロットされた3点が必ず一直線に並ぶという性質を有している。この直線を動作共線と呼ぶ。動作共線は2点が決まれば一義的に決まる。従って、動作共線を用いることにより、3つの回転軸のうち2つの回転軸の回転数から残余の回転軸の回転数を求めることができる。
【0019】
また、プラネタリギヤ120では、各回転軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示したとき、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性質を有している。具体例として、プラネタリキャリア軸127に作用するトルクをTeとする。このとき、図2に示す通り、トルクTeに相当する大きさの力を位置Cで動作共線に鉛直下から上に作用させる。作用させる方向はトルクTeの方向に応じて定まる。また、リングギヤ軸126から出力されるトルクTrを位置Rにおいて動作共線に、鉛直上から下に作用させる。図中のTes,Terは剛体に作用する力の分配法則に基づいてトルクTeを等価な2つの力に分配したものである。「Tes=ρ/(1+ρ)×Te」「Ter=1/(1+ρ)×Te」なる関係がある。以上の力が作用した状態で、動作共線図が剛体として釣り合いがとれているという条件を考慮すれば、サンギヤ軸125に作用すべきトルクTm1,リングギヤ軸に作用すべきトルクTm2を求めることができる。トルクTm1はトルクTesと等しくなり、トルクTm2はトルクTrとトルクTerの差分に等しくなる。
【0020】
プラネタリキャリア軸127に結合されたエンジン150が回転をしているとき、動作共線に関する上述の条件を満足する条件下で、サンギヤ121およびリングギヤ122は様々な回転状態で回転することができる。サンギヤ121が回転しているときは、その回転動力を利用してモータMG1により発電することが可能である。リングギヤ122が回転しているときは、エンジン150から出力された動力を駆動軸112に伝達することが可能である。図1に示した構成を有するハイブリッド車両では、エンジン150から出力された動力を駆動軸に機械的に伝達される動力と、電力として回生される動力に分配し、さらに回生された電力を用いてモータMG2を力行して動力のアシストを行なうことによって所望の動力を出力しながら走行することができる。こうした動作状態は、ハイブリッド車両の通常走行時に取り得る状態である。なお、全開加速時等の高負荷時には、バッテリ194からもモータMG2に電力が供給され、駆動軸112に伝達する動力を増大している。
【0021】
また、上述のハイブリッド車両では、モータMG1またはMG2の動力を駆動軸112から出力することができるため、これらのモータにより出力される動力のみを用いて走行することもできる。従って、車両が走行中であっても、エンジン150は停止していたり、いわゆるアイドル運転していたりすることがある。この動作状態は、発進時、低速走行時に取り得る状態である。
【0022】
さらに、上述のハイブリッド車両では、エンジン150から出力された動力を2経路に分配するのではなく、駆動軸112側だけに伝達させることもできる。これは、高速定常走行時に取り得る動作状態であり、モータMG2は高速走行による慣性によって連れ回された状態となり、モータMG2によるアシストなしにエンジン150から出力された動力のみの走行となる。
【0023】
図3は、この高速定常走行時の共線図を示している。図2に示す共線図ではサンギヤ軸125の回転数Nsは正であったが、エンジン150の回転数Neとリングギヤ軸126の回転数Nrとによって、図3に示す共線図のように負となる。このときには、モータMG1では、回転の方向とトルクの作用する方向とが同じになるから、モータMG1は電動機として動作し、トルクTm1と回転数Nsとの積で表わされる電気エネルギーを消費する(逆転力行の状態)。一方、モータMG2では、回転の方向とトルクの作用する方向とが逆になるから、モータMG2は発電機として動作し、トルクTm2と回転数Nrとの積で表わされる電気エネルギーをリングギヤ軸126から回生することになる。
【0024】
このように、この実施例のハイブリッド車両は、プラネタリギヤ120の作用に基づいて種々の運転状態で走行することができる。
【0025】
この実施例の動力出力装置の運転全体は制御ユニット190により制御されている。制御ユニット190は、EFIECU170と同様、内部にCPU、ROM、RAM等を有するワンチップ・マイクロコンピュータである。制御ユニット190はEFIECU170と接続されており、両者は種々の情報を伝達し合うことが可能である。制御ユニット190は、エンジン150の制御に必要となるトルク指令値や回転数の指令値などの情報をEFIECU170に送信することにより、エンジン150の運転を間接的に制御することができる。制御ユニット190はこうして、動力出力装置全体の運転を制御しているのである。かかる制御を実現するために制御ユニット190には、種々のセンサ、例えば、駆動軸112の回転数を知るための回転数センサ144などが設けられている。リングギヤ軸126と駆動軸112は機械的に結合されているため、本実施例では、駆動軸112の回転数を知るための回転数センサ144をリングギヤ軸126に設け、モータMG2の回転を制御するためのセンサと共通にしている。
【0026】
[バッテリ及び駆動回路]
上述したハイブリッド車両の動力系統に備えられる電気回路を図4を用いてさらに詳細に説明する。図示するように、バッテリ194に対して、インバータコンデンサ196と、モータMG1に接続される駆動回路191と、モータMG2に接続される駆動回路192とがそれぞれ並列に接続されている。
【0027】
バッテリ194は、詳細には、電池モジュール部194aと、システムメインリレー(以下、「SMR」と呼ぶ)194bと、電圧検出回路194cと、電流センサ194d等を備える。SMR194bは、制御ユニット190からの指令により高電圧回路の電源の接続・遮断を行なうもので、電池モジュール部194aの+−両極に配置された2個のリレーR1,R2から構成される。バッテリ194に2個のリレーR1,R2を設けたのは、電源の接続時には、まずリレーR2をオンし、続いてリレーR1をオンし、電源の遮断時には、まずリレーR1、続いてリレーR2をオフすることにより、確実な作動を行うことを可能とするためである。電圧検出回路194cは、電池モジュール部194aの総電圧値を検出する。電流センサ194dは、電池モジュール部194aからの出力電流値を検出する。電圧検出回路194cおよび電流センサ194dの出力信号は、制御ユニット190に送信される。
【0028】
駆動回路191,192は、バッテリの高電圧直流電流とモータMG1,MG2用の交流電流の変換を行なう電力変換装置であり、詳細には、6個のパワートランジスタで構成される3相ブリッジ回路191a,192aをそれぞれ備えており、この3相ブリッジ回路191a,192aにより直流電流と3相交流電流との変換を行なっている。
【0029】
さらに、駆動回路191,192には、電圧検出回路191b,192bがそれぞれ設けられている。電圧検出回路191b,192bは、モータMG1,MG2の逆起電圧を検出する。3相ブリッジ回路191a,192aの各パワートランジスタの駆動は制御ユニット190により制御されるとともに、駆動回路191,192から制御ユニット190に対し、電圧検出回路191b,192bにて検出された電圧値や、3相ブリッジ回路191a,192aとモータMG1,MG2との間に設けられた図示しない電流センサにて検出された電流値など電流制御に必要な情報を送信している。
【0030】
[過給機付きエンジン]
次に、ターボ過給機付きのエンジン150の構造を説明する。図5は、エンジン150の構成のうち、特にターボ過給機に関連する部分の構成を概略的に示す。図示のように、エンジン150の吸気管13と排気管14の間にターボ過給機15が設けられている。ターボ過給機15は、圧縮機ホイール側部分15aとタービンホイール側部分15bとを有する。圧縮機ホイール側部分15a内に設けられたコンプレッサ25は、タービンホイール側部分15b内に設けられたタービン26と同一のシャフトにより連結されている。エンジン150の排気管14から排出される排気ガスはタービンホイール側部分15bに入ってタービン26を回転させ、それによりタービン26と同軸上に形成されているコンプレッサ25が圧縮機ホイール側部分15aで圧縮空気を生成し、吸気管13へと送り込む。こうして、ターボ過給が行われる。
【0031】
ターボ過給器15とエンジン150との間の吸気管13には、制御ユニット190により開度が調整されるスロットルバルブ16が形成されるとともに、スロットル開度センサ17及び過給圧センサ18が設けられている。そして、スロットル開度センサ17及び過給圧センサ18の検知信号が制御ユニット190に入力される。
【0032】
一方、ターボ過給機15の上流側と下流側の排気管14はバイパス路20により接続されており、このバイパス路20の途中には、バイパス路20を開閉するウエストゲートバルブ21が形成されている。このウエストゲートバルブ21には、制御ユニット190からの制御信号S1に基づいてウエストゲートバルブ21を開閉駆動する制御ソレノイド22が接続されている。制御ユニット190は、回転数センサ144から入力されるエンジン回転数や、スロットル開度センサ17、過給圧センサ18からの検知信号に基づいて制御信号S1を生成し、ウエストゲートバルブ21を開閉制御する。ウエストゲートバルブ21の開閉制御によりバイパス路20を通る排気ガスの量が変動する。バイパス路20を通る排気ガスの量が増加すれば、タービンホイール側部分15b内を通過する排気ガスの量は減少し、それに応じてタービン26の回転駆動力が減少するため、コンプレッサ25による圧縮空気量が変化し、過給圧が変更される。
【0033】
[過給圧制御]
次に、本実施形態によるターボ過給機の過給圧制御について説明する。本実施形態では、バッテリ194の出力能力を示すパラメータ、より具体的には蓄電量(SOC)に応じて、ターボ過給機15の過給圧を制御する。この制御による、バッテリの蓄電量と過給圧との関係の一例を図6に示す。図6の例では、バッテリの蓄電量が少ない場合は過給圧を高く、蓄電量が多い場合は過給圧を低くする。この理由は以下の通りである。
【0034】
前述のように、ハイブリッド車両では、全開加速時などにはバッテリにより駆動用モータを駆動してトルクを発生させる。しかし、バッテリの蓄電量が少ない場合には、バッテリからの電力出力が制限されるので、十分なトルクを発生させることができず、加速が不十分となったり、不安定となったりする。そこで、バッテリの蓄電量が少ない場合には過給圧を上げ、ターボ過給機15を利用して加速のためのトルクを発生させて、バッテリからの電力駆動によるトルク不足を補うようにする。これにより、バッテリの蓄電量が少ない状態で全開加速指示が入力された場合でも、十分かつ安定的に加速を行うことができる。
【0035】
一方、バッテリの蓄電量が多い場合、とりわけバッテリが過充電気味であるような場合は過給圧を下げる。バッテリは十分に充電されているので、加速時にもバッテリの電力で駆動用モータを駆動して、加速のために十分なトルクを発生させることができる。また、過給圧を下げてエンジン側の出力を低く保つことができるので、その分燃費も向上する。
【0036】
なお、加速時に限らず、バッテリの蓄電量が少ない場合に過給圧を上げることは、バッテリの充電を効率化できるという効果もある。ハイブリッド車両の場合、バッテリの蓄電量が所定量以下の状態ではエンジンを停止することができない。このため、バッテリの蓄電量が低い場合には、エンジン停止指示があっても、バッテリの蓄電量が所定量に回復するまではアイドリング状態などでエンジンを動作させなければならない。しかし、アイドリング状態や低回転状態などは、高回転状態と比較して燃費率が悪く、燃料の消費が非効率的となる。このため、エンジン停止時になってから、アイドリング状態などの非効率的な状態でバッテリ蓄電量を回復させるより、車両の走行中などの高回転状態、即ち燃費率がよい状態で前もってバッテリを充電しておく方が、トータル面での燃費は向上する。
【0037】
次に、図7を参照して、そのような過給圧制御処理の例を説明する。図7は、過給圧制御処理例のフローチャートである。なお、この処理は、バッテリの蓄電量に関連する信号に基づいて、制御ユニット190がターボ過給機15の過給圧を制御することにより実行される。この過給圧制御処理は、ハイブリッド車両の走行中に所定時間毎に定期的に実行することができる。また、そのように定期的に実行する代わりに、又は、それに加えて、運転者が加速のためにアクセルペダルを踏み込み、スロットル開度が急激に増加したような場合、つまり運転者が加速指示を行った場合に実行するようにすることもできる。
【0038】
図7に示すように、過給圧制御処理では、まず、制御ユニット190はバッテリの蓄電量(SOC)が適正であるか否かを判定する(ステップS1)。この場合には、バッテリの適正な蓄電量が予め所定の範囲に設定されており、制御ユニット190は現在の蓄電量がその適正範囲内に入っているか否かを判定する。なお、制御ユニット190は、前述のバッテリ194に内蔵された電流センサ194d(図4参照)の検出信号から求められる充電・放電の電流値の積算によりSOCを求めることができる。また、その他の方法として、バッテリ194の電解液の比重を測定することによりSOCを検出する構成とすることもできるし、バッテリ194の端子間を瞬間的にショートさせて電流を流し、内部抵抗を測定することによりSOCを検出する構成とすることもできる。
【0039】
そして、制御ユニット190は、SOCが不足していると判定した場合は、前述のように過給圧を増加させ(ステップS2)、SOCが過多(即ち、過充電気味)であると判定した場合は、過給圧を減少させる(ステップS4)。また、制御ユニット190は、SOCが適正範囲内にあると判定した場合は、現状の過給圧を維持する(ステップS3)。ここで、過給圧の調整は、制御ユニット190が前述のウエストゲートバルブ21を開閉制御することにより行われる。即ち、図5を参照して説明したように、制御ユニット190は、過給圧センサ18からの検知信号に基づいて、又は、それに加えて回転数センサ144からの出力などを考慮して制御信号S1を生成し、制御ソレノイド22を制御してウエストゲートバルブ21を開閉制御する。これにより、バイパス路20を通過する排気ガスの量が調整され、ターボ過給機15の過給圧が変更される。
【0040】
図7に示す過給圧制御処理の例では、SOCの値を適正範囲以上、適正範囲内、適正範囲以下の3つの状態に分類しているが、これをより細かく分類して過給圧を制御することも可能である。即ち、SOCの値と、対応する好適な過給圧の値との対応を示すルックアップテーブルなどを予め用意してROMなどに記録し、それを参照して細かな過給圧制御を行うこともできる。
【0041】
また、以上の実施形態では、バッテリの出力能力を示すパラメータとして、バッテリの蓄電量(SOC)を利用してターボ過給機15の過給圧を制御している。その代わりに、又は、それに加えて、バッテリの出力能力を示す他のパラメータとして、バッテリの温度やバッテリからの電力出力を交流に変換するインバータ素子の温度などに基づいて、ターボ過給機の過給圧を制御するように構成することも可能である。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ターボ過給機付きハイブリッド車両において、バッテリの出力能力に応じてターボ過給機の過給圧を制御する。これにより、バッテリの状態に依存して出力トルクが不足したり、不安定となることを防止することができ、円滑な走行、加速が可能となる。また、エンジンの高回転時に効率的にバッテリを充電することができるので、トータル的に燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。
【図2】ハイブリッド車両の基本的動作を説明するための共線図である。
【図3】ハイブリッド車両が高速定常走行している場合の共線図である。
【図4】ハイブリッド車両のバッテリ及びモータ駆動回路の構成を示す。
【図5】ハイブリッド車両に搭載される過給機付きエンジンの概略構成を示す。
【図6】バッテリ蓄電量に応じて過給圧を制御する例を示す。
【図7】過給圧制御処理のフローチャートを示す。
【符号の説明】
13 吸気管
14 排気管
15 ターボ過給機
16 スロットルバルブ
17 スロットル開度センサ
18 過給圧センサ
20 バイパス路
21 ウエストゲートバルブ
120 プラネタリギア
150 エンジン
190 制御ユニット(ECU)
194 バッテリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターボ過給機を有する内燃機関を備えたハイブリッド車両に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガソリンなどを燃料とするエンジンと、電気エネルギーで動作する電動機とを動力源とする動力出力装置を搭載したハイブリッド車両が知られている。そのようなハイブリッド車両には、シリーズ型ハイブリッド車両、パラレル型ハイブリッド車両、及び、両者を組み合わせたタイプのハイブリッド車両がある。シリーズ型ハイブリッド車両は、エンジンによって発電機を駆動し、この発電機によって得られた電力をバッテリに充電し、バッテリに充電された電力をインバータを介して電動機に供給して電動機を駆動する。また、パラレル型ハイブリッド車両は、エンジンと電動機をクラッチを介して連結し、発進時には電動機を駆動させ、車両速度が所定速度になるとクラッチを連結してエンジン走行する。また、車両の加速時には、バッテリに充電されている電力を使用して電動機を駆動し、電動機による駆動力をエンジンによる駆動力に追加することもできる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッド車両では、上記のように電動機による駆動力を付加して加速する場合、バッテリの充電状態に依存して、得られる加速性が変化するという問題がある。即ち、バッテリが十分に充電されている状態では、運転者によるアクセル操作量に見合った加速が得られるが、バッテリの充電が不足している状態では、バッテリからの電力の出力が制限される。このため、バッテリの充電が不足している状態では、電動機により十分な駆動力が付加されないことになり、加速が不十分となる。運転者としては、アクセルペダルを同じ量だけ踏み込んだとしても、バッテリの充電状態に依存して実際に得られる加速が変化するので、違和感を感じることになる。
【0004】
また、ハイブリッド車両では、バッテリの充電が不足している状態ではエンジンを停止することができない。このため、バッテリの充電が不足している場合には、充電量が所定レベルに回復するまでアイドリング運転などを行う必要がある。しかし、本来的にアイドリング運転やエンジンの低回転数時は燃費率が低く、特にバッテリの充電量を回復させるためにアイドリング運転などを行うことは燃費の悪化を招くことになる。
【0005】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、バッテリの充電状態に拘わらず安定的な加速を可能とするとともに、トータル的に燃費を向上させることが可能なハイブリッド車両を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの観点では、ハイブリッド車両は、過給機を有する内燃機関と、前記内燃機関による機関出力及び蓄電装置の電力出力による駆動力の少なくとも一方により駆動される車両駆動用アクチュエータと、前記蓄電装置の電力出力能力に応じて前記過給機の過給圧を制御する制御手段と、を備える。
【0007】
上記のハイブリッド車両は、内燃機関の機関出力と、蓄電装置からの電力による駆動力の少なくとも一方により車両を駆動することができる。内燃機関には過給機が設けられており、蓄電装置の電力出力能力に応じて、前記過給機の過給圧が制御される。これにより、蓄電装置の状態に応じて、過給機を有する内燃機関の出力特性を適切に制御することができる。
【0008】
上記のハイブリッド車両の一態様では、前記制御手段は、前記蓄電装置の電力出力能力に応じて前記内燃機関の出力を制御し、当該内燃機関の出力の少なくとも一部を前記蓄電装置に電気エネルギーとして蓄電せしめる。この態様では、蓄電装置の電力出力能力が小さい場合には、内燃機関の出力を利用して蓄電装置の充電を行い、速やかに蓄電装置の蓄電状態を良好なものとすることができる。
【0009】
上記のハイブリッド車両の他の一態様では、前記制御手段は、前記蓄電装置の電力出力能力が所定の基準値より小さい場合には、前記過給圧を増加させる。この態様によれば、蓄電装置からの電力出力により駆動用アクチュエータを駆動する際に、蓄電装置から十分な電力出力が得られない場合には、過給圧を増加して内燃機関からの機関出力を増加し、これにより蓄電装置による駆動力を補うことができる。よって、蓄電装置により十分な駆動力が得られない場合でも必要な駆動力を得て、円滑な加速や走行を行うことができる。
【0010】
上記のハイブリッド車両のさらに他の一態様では、前記制御手段は、前記蓄電装置の電力出力能力が所定の基準値より大きい場合には、前記過給圧を減少させる。この態様によれば、蓄電装置により十分な駆動力が得られる場合には、過給圧を減少させて内燃機関の出力を低下させることができるので、燃費の向上などが可能となる。
【0011】
上記のハイブリッド車両のさらに他の一態様では、前記制御手段は、運転者による加速指示が入力されたときに、前記過給圧の制御を実行する。これによれば、加速が要求された場合に、その際の蓄電装置の状態に応じて、電力出力又は機関出力のいずれかを利用して必要な駆動力が得られるので、蓄電装置の状態に依存することなく、円滑な加速が得られる。
【0012】
好適には、前記蓄電装置の電力出力能力は、前記蓄電装置の蓄電量に基づいて決定することができる。よって、蓄電装置の蓄電量を検出することにより、容易に過給圧の制御を行うことができる。また、前記蓄電装置の電力出力能力は、前記蓄電装置の温度又は前記蓄電装置に接続されたインバータ素子の温度の少なくとも一方に基づいて決定することもできる。この場合には、蓄電装置やインバータ素子などの温度をセンサなどにより検出すれば、同様の過給圧制御を容易に行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明では、過給機付きのハイブリッド車両において、バッテリの蓄電量など、バッテリからの電力出力能力に応じて過給機の過給圧を制御することにより、安定的な加速や燃費向上を実現するものである。以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【0014】
[ハイブリッド車両]
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。はじめに、本発明の内燃機関制御装置を適用したハイブリッド車両の構成について図1を用いて説明する。このハイブリッド車両の動力系統は、次の構成から成っている。動力系統に備えられた原動機としてのエンジン150は通常のガソリンエンジンであり、クランクシャフト156を回転させる。エンジン150の運転はEFIECU170により制御されている。EFIECU170は内部にCPU、ROM、RAM等を有するワンチップ・マイクロコンピュータであり、CPUがROMに記録されたプログラムに従い、エンジン150の燃料噴射量や回転速度その他の制御を実行する。図示を省略したが、これらの制御を可能とするために、EFIECU170にはエンジン150の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。
【0015】
動力系統には、他にモータMG1,MG2が備えられている。モータMG1,MG2は、同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ132,142と、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータ133,143とを備える。ステータ133,143はケース119に固定されている。モータMG1,MG2のステータ133,143に巻回された三相コイルは、それぞれ駆動回路191,192を介してバッテリ194に接続されている。駆動回路191,192は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジスタを2つ1組で備えたトランジスタインバータである。駆動回路191,192は制御ユニット(ECU)190に接続されている。制御ユニット190からの制御信号によって駆動回路191,192のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ194とモータMG1,MG2との間に電流が流れる。モータMG1,MG2はバッテリ194からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし(以下、この運転状態を「力行」と呼ぶ)、ロータ132,142が外力により回転している場合には三相コイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ194を充電することもできる(以下、この運転状態を「回生」と呼ぶ)。
【0016】
エンジン150とモータMG1,MG2はそれぞれプラネタリギヤ120を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ120は、遊星歯車とも呼ばれ、以下に示すそれぞれのギヤに結合された3つの回転軸を有している。プラネタリギヤ120を構成するギヤは、中心で回転するサンギヤ121、サンギヤの周辺を自転しながら公転するプラネタリピニオンギヤ123、さらにその外周で回転するリングギヤ122である。プラネタリピニオンギヤ123はプラネタリキャリア124に軸支されている。本実施例のハイブリッド車両では、エンジン150のクランクシャフト156はダンパ130を介してプラネタリキャリア軸127に結合されている。ダンパ130はクランクシャフト156に生じる捻り振動を吸収するために設けられている。モータMG1のロータ132は、サンギヤ軸125に結合されている。モータMG2のロータ142は、リングギヤ軸126に結合されている。リングギヤ122の回転は、チェーンベルト129を介して駆動軸112および車輪116R,116Lに伝達される。
【0017】
かかるハイブリッド車両の基本的な動作を説明するために、まずプラネタリギヤ120の動作について説明する。プラネタリギヤ120は、上述した3つの回転軸のうち、2つの回転軸の回転数およびトルク(以下、両者をまとめて「回転状態」とよぶ)が決定されると残余の回転軸の回転状態が決まるという性質を有している。各回転軸の回転状態の関係は、機構学上周知の計算式によって求めることができるが、共線図と呼ばれる図により幾何学的に求めることもできる。
【0018】
図2に共線図の一例を示す。縦軸が各回転軸の回転数を示している。横軸は、各ギヤのギヤ比を距離的な関係で示している。サンギヤ軸125(図中のS)とリングギヤ軸126(図中のR)を両端にとり、位置Sと位置Rの間を1:ρに内分する位置Cをプラネタリキャリア軸127の位置とする。ρはリングギヤ122の歯数に対するサンギヤ121の歯数の比である。こうして定義された位置S,C,Rにそれぞれのギヤの回転軸の回転数Ns,Nc,Nrをプロットする。プラネタリギヤ120は、このようにプロットされた3点が必ず一直線に並ぶという性質を有している。この直線を動作共線と呼ぶ。動作共線は2点が決まれば一義的に決まる。従って、動作共線を用いることにより、3つの回転軸のうち2つの回転軸の回転数から残余の回転軸の回転数を求めることができる。
【0019】
また、プラネタリギヤ120では、各回転軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示したとき、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性質を有している。具体例として、プラネタリキャリア軸127に作用するトルクをTeとする。このとき、図2に示す通り、トルクTeに相当する大きさの力を位置Cで動作共線に鉛直下から上に作用させる。作用させる方向はトルクTeの方向に応じて定まる。また、リングギヤ軸126から出力されるトルクTrを位置Rにおいて動作共線に、鉛直上から下に作用させる。図中のTes,Terは剛体に作用する力の分配法則に基づいてトルクTeを等価な2つの力に分配したものである。「Tes=ρ/(1+ρ)×Te」「Ter=1/(1+ρ)×Te」なる関係がある。以上の力が作用した状態で、動作共線図が剛体として釣り合いがとれているという条件を考慮すれば、サンギヤ軸125に作用すべきトルクTm1,リングギヤ軸に作用すべきトルクTm2を求めることができる。トルクTm1はトルクTesと等しくなり、トルクTm2はトルクTrとトルクTerの差分に等しくなる。
【0020】
プラネタリキャリア軸127に結合されたエンジン150が回転をしているとき、動作共線に関する上述の条件を満足する条件下で、サンギヤ121およびリングギヤ122は様々な回転状態で回転することができる。サンギヤ121が回転しているときは、その回転動力を利用してモータMG1により発電することが可能である。リングギヤ122が回転しているときは、エンジン150から出力された動力を駆動軸112に伝達することが可能である。図1に示した構成を有するハイブリッド車両では、エンジン150から出力された動力を駆動軸に機械的に伝達される動力と、電力として回生される動力に分配し、さらに回生された電力を用いてモータMG2を力行して動力のアシストを行なうことによって所望の動力を出力しながら走行することができる。こうした動作状態は、ハイブリッド車両の通常走行時に取り得る状態である。なお、全開加速時等の高負荷時には、バッテリ194からもモータMG2に電力が供給され、駆動軸112に伝達する動力を増大している。
【0021】
また、上述のハイブリッド車両では、モータMG1またはMG2の動力を駆動軸112から出力することができるため、これらのモータにより出力される動力のみを用いて走行することもできる。従って、車両が走行中であっても、エンジン150は停止していたり、いわゆるアイドル運転していたりすることがある。この動作状態は、発進時、低速走行時に取り得る状態である。
【0022】
さらに、上述のハイブリッド車両では、エンジン150から出力された動力を2経路に分配するのではなく、駆動軸112側だけに伝達させることもできる。これは、高速定常走行時に取り得る動作状態であり、モータMG2は高速走行による慣性によって連れ回された状態となり、モータMG2によるアシストなしにエンジン150から出力された動力のみの走行となる。
【0023】
図3は、この高速定常走行時の共線図を示している。図2に示す共線図ではサンギヤ軸125の回転数Nsは正であったが、エンジン150の回転数Neとリングギヤ軸126の回転数Nrとによって、図3に示す共線図のように負となる。このときには、モータMG1では、回転の方向とトルクの作用する方向とが同じになるから、モータMG1は電動機として動作し、トルクTm1と回転数Nsとの積で表わされる電気エネルギーを消費する(逆転力行の状態)。一方、モータMG2では、回転の方向とトルクの作用する方向とが逆になるから、モータMG2は発電機として動作し、トルクTm2と回転数Nrとの積で表わされる電気エネルギーをリングギヤ軸126から回生することになる。
【0024】
このように、この実施例のハイブリッド車両は、プラネタリギヤ120の作用に基づいて種々の運転状態で走行することができる。
【0025】
この実施例の動力出力装置の運転全体は制御ユニット190により制御されている。制御ユニット190は、EFIECU170と同様、内部にCPU、ROM、RAM等を有するワンチップ・マイクロコンピュータである。制御ユニット190はEFIECU170と接続されており、両者は種々の情報を伝達し合うことが可能である。制御ユニット190は、エンジン150の制御に必要となるトルク指令値や回転数の指令値などの情報をEFIECU170に送信することにより、エンジン150の運転を間接的に制御することができる。制御ユニット190はこうして、動力出力装置全体の運転を制御しているのである。かかる制御を実現するために制御ユニット190には、種々のセンサ、例えば、駆動軸112の回転数を知るための回転数センサ144などが設けられている。リングギヤ軸126と駆動軸112は機械的に結合されているため、本実施例では、駆動軸112の回転数を知るための回転数センサ144をリングギヤ軸126に設け、モータMG2の回転を制御するためのセンサと共通にしている。
【0026】
[バッテリ及び駆動回路]
上述したハイブリッド車両の動力系統に備えられる電気回路を図4を用いてさらに詳細に説明する。図示するように、バッテリ194に対して、インバータコンデンサ196と、モータMG1に接続される駆動回路191と、モータMG2に接続される駆動回路192とがそれぞれ並列に接続されている。
【0027】
バッテリ194は、詳細には、電池モジュール部194aと、システムメインリレー(以下、「SMR」と呼ぶ)194bと、電圧検出回路194cと、電流センサ194d等を備える。SMR194bは、制御ユニット190からの指令により高電圧回路の電源の接続・遮断を行なうもので、電池モジュール部194aの+−両極に配置された2個のリレーR1,R2から構成される。バッテリ194に2個のリレーR1,R2を設けたのは、電源の接続時には、まずリレーR2をオンし、続いてリレーR1をオンし、電源の遮断時には、まずリレーR1、続いてリレーR2をオフすることにより、確実な作動を行うことを可能とするためである。電圧検出回路194cは、電池モジュール部194aの総電圧値を検出する。電流センサ194dは、電池モジュール部194aからの出力電流値を検出する。電圧検出回路194cおよび電流センサ194dの出力信号は、制御ユニット190に送信される。
【0028】
駆動回路191,192は、バッテリの高電圧直流電流とモータMG1,MG2用の交流電流の変換を行なう電力変換装置であり、詳細には、6個のパワートランジスタで構成される3相ブリッジ回路191a,192aをそれぞれ備えており、この3相ブリッジ回路191a,192aにより直流電流と3相交流電流との変換を行なっている。
【0029】
さらに、駆動回路191,192には、電圧検出回路191b,192bがそれぞれ設けられている。電圧検出回路191b,192bは、モータMG1,MG2の逆起電圧を検出する。3相ブリッジ回路191a,192aの各パワートランジスタの駆動は制御ユニット190により制御されるとともに、駆動回路191,192から制御ユニット190に対し、電圧検出回路191b,192bにて検出された電圧値や、3相ブリッジ回路191a,192aとモータMG1,MG2との間に設けられた図示しない電流センサにて検出された電流値など電流制御に必要な情報を送信している。
【0030】
[過給機付きエンジン]
次に、ターボ過給機付きのエンジン150の構造を説明する。図5は、エンジン150の構成のうち、特にターボ過給機に関連する部分の構成を概略的に示す。図示のように、エンジン150の吸気管13と排気管14の間にターボ過給機15が設けられている。ターボ過給機15は、圧縮機ホイール側部分15aとタービンホイール側部分15bとを有する。圧縮機ホイール側部分15a内に設けられたコンプレッサ25は、タービンホイール側部分15b内に設けられたタービン26と同一のシャフトにより連結されている。エンジン150の排気管14から排出される排気ガスはタービンホイール側部分15bに入ってタービン26を回転させ、それによりタービン26と同軸上に形成されているコンプレッサ25が圧縮機ホイール側部分15aで圧縮空気を生成し、吸気管13へと送り込む。こうして、ターボ過給が行われる。
【0031】
ターボ過給器15とエンジン150との間の吸気管13には、制御ユニット190により開度が調整されるスロットルバルブ16が形成されるとともに、スロットル開度センサ17及び過給圧センサ18が設けられている。そして、スロットル開度センサ17及び過給圧センサ18の検知信号が制御ユニット190に入力される。
【0032】
一方、ターボ過給機15の上流側と下流側の排気管14はバイパス路20により接続されており、このバイパス路20の途中には、バイパス路20を開閉するウエストゲートバルブ21が形成されている。このウエストゲートバルブ21には、制御ユニット190からの制御信号S1に基づいてウエストゲートバルブ21を開閉駆動する制御ソレノイド22が接続されている。制御ユニット190は、回転数センサ144から入力されるエンジン回転数や、スロットル開度センサ17、過給圧センサ18からの検知信号に基づいて制御信号S1を生成し、ウエストゲートバルブ21を開閉制御する。ウエストゲートバルブ21の開閉制御によりバイパス路20を通る排気ガスの量が変動する。バイパス路20を通る排気ガスの量が増加すれば、タービンホイール側部分15b内を通過する排気ガスの量は減少し、それに応じてタービン26の回転駆動力が減少するため、コンプレッサ25による圧縮空気量が変化し、過給圧が変更される。
【0033】
[過給圧制御]
次に、本実施形態によるターボ過給機の過給圧制御について説明する。本実施形態では、バッテリ194の出力能力を示すパラメータ、より具体的には蓄電量(SOC)に応じて、ターボ過給機15の過給圧を制御する。この制御による、バッテリの蓄電量と過給圧との関係の一例を図6に示す。図6の例では、バッテリの蓄電量が少ない場合は過給圧を高く、蓄電量が多い場合は過給圧を低くする。この理由は以下の通りである。
【0034】
前述のように、ハイブリッド車両では、全開加速時などにはバッテリにより駆動用モータを駆動してトルクを発生させる。しかし、バッテリの蓄電量が少ない場合には、バッテリからの電力出力が制限されるので、十分なトルクを発生させることができず、加速が不十分となったり、不安定となったりする。そこで、バッテリの蓄電量が少ない場合には過給圧を上げ、ターボ過給機15を利用して加速のためのトルクを発生させて、バッテリからの電力駆動によるトルク不足を補うようにする。これにより、バッテリの蓄電量が少ない状態で全開加速指示が入力された場合でも、十分かつ安定的に加速を行うことができる。
【0035】
一方、バッテリの蓄電量が多い場合、とりわけバッテリが過充電気味であるような場合は過給圧を下げる。バッテリは十分に充電されているので、加速時にもバッテリの電力で駆動用モータを駆動して、加速のために十分なトルクを発生させることができる。また、過給圧を下げてエンジン側の出力を低く保つことができるので、その分燃費も向上する。
【0036】
なお、加速時に限らず、バッテリの蓄電量が少ない場合に過給圧を上げることは、バッテリの充電を効率化できるという効果もある。ハイブリッド車両の場合、バッテリの蓄電量が所定量以下の状態ではエンジンを停止することができない。このため、バッテリの蓄電量が低い場合には、エンジン停止指示があっても、バッテリの蓄電量が所定量に回復するまではアイドリング状態などでエンジンを動作させなければならない。しかし、アイドリング状態や低回転状態などは、高回転状態と比較して燃費率が悪く、燃料の消費が非効率的となる。このため、エンジン停止時になってから、アイドリング状態などの非効率的な状態でバッテリ蓄電量を回復させるより、車両の走行中などの高回転状態、即ち燃費率がよい状態で前もってバッテリを充電しておく方が、トータル面での燃費は向上する。
【0037】
次に、図7を参照して、そのような過給圧制御処理の例を説明する。図7は、過給圧制御処理例のフローチャートである。なお、この処理は、バッテリの蓄電量に関連する信号に基づいて、制御ユニット190がターボ過給機15の過給圧を制御することにより実行される。この過給圧制御処理は、ハイブリッド車両の走行中に所定時間毎に定期的に実行することができる。また、そのように定期的に実行する代わりに、又は、それに加えて、運転者が加速のためにアクセルペダルを踏み込み、スロットル開度が急激に増加したような場合、つまり運転者が加速指示を行った場合に実行するようにすることもできる。
【0038】
図7に示すように、過給圧制御処理では、まず、制御ユニット190はバッテリの蓄電量(SOC)が適正であるか否かを判定する(ステップS1)。この場合には、バッテリの適正な蓄電量が予め所定の範囲に設定されており、制御ユニット190は現在の蓄電量がその適正範囲内に入っているか否かを判定する。なお、制御ユニット190は、前述のバッテリ194に内蔵された電流センサ194d(図4参照)の検出信号から求められる充電・放電の電流値の積算によりSOCを求めることができる。また、その他の方法として、バッテリ194の電解液の比重を測定することによりSOCを検出する構成とすることもできるし、バッテリ194の端子間を瞬間的にショートさせて電流を流し、内部抵抗を測定することによりSOCを検出する構成とすることもできる。
【0039】
そして、制御ユニット190は、SOCが不足していると判定した場合は、前述のように過給圧を増加させ(ステップS2)、SOCが過多(即ち、過充電気味)であると判定した場合は、過給圧を減少させる(ステップS4)。また、制御ユニット190は、SOCが適正範囲内にあると判定した場合は、現状の過給圧を維持する(ステップS3)。ここで、過給圧の調整は、制御ユニット190が前述のウエストゲートバルブ21を開閉制御することにより行われる。即ち、図5を参照して説明したように、制御ユニット190は、過給圧センサ18からの検知信号に基づいて、又は、それに加えて回転数センサ144からの出力などを考慮して制御信号S1を生成し、制御ソレノイド22を制御してウエストゲートバルブ21を開閉制御する。これにより、バイパス路20を通過する排気ガスの量が調整され、ターボ過給機15の過給圧が変更される。
【0040】
図7に示す過給圧制御処理の例では、SOCの値を適正範囲以上、適正範囲内、適正範囲以下の3つの状態に分類しているが、これをより細かく分類して過給圧を制御することも可能である。即ち、SOCの値と、対応する好適な過給圧の値との対応を示すルックアップテーブルなどを予め用意してROMなどに記録し、それを参照して細かな過給圧制御を行うこともできる。
【0041】
また、以上の実施形態では、バッテリの出力能力を示すパラメータとして、バッテリの蓄電量(SOC)を利用してターボ過給機15の過給圧を制御している。その代わりに、又は、それに加えて、バッテリの出力能力を示す他のパラメータとして、バッテリの温度やバッテリからの電力出力を交流に変換するインバータ素子の温度などに基づいて、ターボ過給機の過給圧を制御するように構成することも可能である。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ターボ過給機付きハイブリッド車両において、バッテリの出力能力に応じてターボ過給機の過給圧を制御する。これにより、バッテリの状態に依存して出力トルクが不足したり、不安定となることを防止することができ、円滑な走行、加速が可能となる。また、エンジンの高回転時に効率的にバッテリを充電することができるので、トータル的に燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。
【図2】ハイブリッド車両の基本的動作を説明するための共線図である。
【図3】ハイブリッド車両が高速定常走行している場合の共線図である。
【図4】ハイブリッド車両のバッテリ及びモータ駆動回路の構成を示す。
【図5】ハイブリッド車両に搭載される過給機付きエンジンの概略構成を示す。
【図6】バッテリ蓄電量に応じて過給圧を制御する例を示す。
【図7】過給圧制御処理のフローチャートを示す。
【符号の説明】
13 吸気管
14 排気管
15 ターボ過給機
16 スロットルバルブ
17 スロットル開度センサ
18 過給圧センサ
20 バイパス路
21 ウエストゲートバルブ
120 プラネタリギア
150 エンジン
190 制御ユニット(ECU)
194 バッテリ
Claims (7)
- 過給機を有する内燃機関と、
前記内燃機関による機関出力及び蓄電装置の電力出力による駆動力の少なくとも一方により駆動される車両駆動用アクチュエータと、
前記蓄電装置の電力出力能力に応じて前記過給機の過給圧を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするハイブリッド車両。 - 前記制御手段は、前記蓄電装置の電力出力能力に応じて前記内燃機関の出力を制御し、当該内燃機関の出力の少なくとも一部を前記蓄電装置に電気エネルギーとして蓄電せしめることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両。
- 前記制御手段は、前記蓄電装置の電力出力能力が所定の基準値より小さい場合には、前記過給圧を増加させることを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド車両。
- 前記制御手段は、前記蓄電装置の電力出力能力が所定の基準値より大きい場合には、前記過給圧を減少させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
- 前記制御手段は、運転者による加速指示が入力されたときに、前記過給圧の制御を実行することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
- 前記蓄電装置の電力出力能力は、前記蓄電装置の蓄電量に基づいて決定されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
- 前記蓄電装置の電力出力能力は、前記蓄電装置の温度又は前記蓄電装置に接続されたインバータ素子の温度の少なくとも一方に基づいて決定されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
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