JP5949906B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

原動機としてモータ及び内燃機関を搭載した車両では、アクセル操作量及び車速に基づき求められる車両要求パワーが得られるよう上記モータ及び上記内燃機関の駆動制御を行うとともに、その内燃機関で電動発電機を動作させて発電を行うことにより上記モータ等を駆動するための電力を得るようにしている。なお、内燃機関で電動発電機を動作させて発電を行う際には、同機関に対し電動発電機による負トルク、すなわち機関回転を抑え込む方向のトルクが作用する。

こうした車両でのモータ、内燃機関、及び電動発電機の駆動制御は、車両全体でのエネルギ消費を可能な限り抑えることを考慮して行われる。ちなみに、このときの内燃機関の駆動制御では、同機関の運転中における出力トルクが上記車両要求パワーに基づき設定される要求値に調整される。また、上記電動発電機の駆動制御を通じて同電動発電機で発電が行われる場合、そのときに発生した電力でモータ等の駆動が行われるとともに、その駆動によっては消費しきれない分の電力が車両に搭載されたバッテリに蓄えられる。

上述した車両に搭載される内燃機関の燃費改善を実現するためには、同機関に過給機を設けることが有効である。このことから、上記車両に搭載される内燃機関として、例えば特許文献１に示される過給機付きの内燃機関を採用することが考えられる。なお、特許文献１の過給機付きの内燃機関には、過給機による同機関の過給圧を調整するための過給圧可変機構が設けられている。そして、内燃機関により動作されて発電を行う電動発電機が高温になったとき、過給圧可変機構の駆動制御を通じて同機関の過給圧を低下させるようにしている。この場合、過給圧の低下により内燃機関の出力トルクを低下させることができ、それによって同機関による発電のための電動発電機の動作時の発熱を抑えて同電動発電機を保護することができる。

特開２００７−３１４１２７公報

ところで、特許文献１では、電動発電機の保護をする必要がない通常時、内燃機関の駆動制御を通じて同機関の出力トルクをアクセル操作量等に応じた車両要求パワーに基づいて設定される要求値に調整する際、内燃機関の過給圧をどのように調整するかについては言及されていない。このことから、特許文献１では、電動発電機の保護をする必要がない通常時、内燃機関の過給圧をどのように調整するかについて十分な検討がなされていないと推測される。

ここで、原動機として内燃機関のみを搭載した車両では、内燃機関の運転状態に基づき過給圧を調整することが一般的である。しかし、そうした過給圧の調整の仕方を原動機としてモータ及び内燃機関が搭載された上記車両における内燃機関の過給圧の調整に適用したとすると、過給圧の調整が電動発電機を考慮せずに内燃機関の運転状態のみに基づいて行われる関係から、以下の［１］及び［２］に示す問題が生じる。

［１］内燃機関の過給圧が高くなるほど同機関の出力トルクが上昇しやすくなるため、機関運転状態の変化等により過給圧が一時的に過上昇すると、それに合わせて内燃機関の出力トルクが過上昇し、ひいては機関回転速度が過上昇する。こうした内燃機関の出力トルクの過上昇が生じたときに同機関で電動発電機を動作させて発電を行っている場合、内燃機関には電動発電機による負トルクが作用するため、その負トルクによって上記機関回転速度の過上昇を多少は抑制することが可能である。ただし、内燃機関に作用する電動発電機による負トルクの大きさは同電動発電機の動作状態（回転速度等）に応じて変わるため、その電動発電機の動作状態によっては内燃機関に作用する電動発電機の負トルクで上記機関回転速度の過上昇を抑制することは困難になる。

［２］内燃機関で電動発電機を動作させて発電を行っている状況下で上記［１］に示すように機関回転速度が過上昇すると、電動発電機の発電量が多くなり過ぎて過電流による部品耐久性の低下が生じる。

なお、特許文献１の車両では、電動発電機が内燃機関に対し相対回転可能であり、且つ、電動発電機の回転速度が車速に応じて変化する構造が採用されているため、機関回転速度に対し電動発電機の回転速度（動作状態）が車速に応じて大きく異なる値となる。その結果、上記［１］に示す問題の発生が、より顕著になる。

本発明の目的は、内燃機関での過給機による過給圧の上昇に起因して機関回転速度が過上昇することや、電動発電機の発電量が多くなり過ぎて過電流による部品耐久性の低下が生じることを抑制できる車両の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に従い、過給装置を備える内燃機関と、同機関に対し負トルクを作用させつつ発電を行う電動発電機と、同電動発電機で発生した電力を蓄えるバッテリと、を搭載する車両の制御装置が提供される。過給装置は過給機と同過給機による過給圧を可変とする過給圧可変機構とを有する。制御装置は、過給圧が内燃機関の運転状態に基づき設定される目標過給圧に調整されるよう過給圧可変機構を制御する。制御装置は、アクセル操作量及び車速に応じて求められる走行パワーと電動発電機で発電を行うために必要な充放電パワーとに基づいて車両要求パワーを算出するとともに、当該車両要求パワーに基づいて出力トルクの要求値を算出する。また、制御装置は、電動発電機の回転速度が高くなるほど上記目標過給圧を低く設定し、その目標過給圧に対し過給機による過給圧を合わせた状態のもとで、内燃機関の出力トルクが上記要求値となるよう内燃機関を制御する制御部を備える。

ここで、過給機付きの内燃機関においては、同機関の過給圧が高くなるほど出力トルクが上昇しやすくなる傾向がある。また、内燃機関に対し負トルクを作用させつつ発電を行う上記電動発電機においては、同機関に対し作用させることのできる上記負トルクの大きさが電動発電機の回転速度に応じて変わる。詳しくは、電動発電機の回転速度が高くなるほど、同電動発電機によって内燃機関に対し作用させることができる負トルクの最大値が小さくなる。

このため、仮に内燃機関の目標過給圧の設定を電動発電機の動作状態（回転速度）を考慮せずに機関運転状態のみに基づいて行ったとすると、内燃機関に対し作用させることができる上記負トルクの最大値が小さくなる電動発電機の回転速度のとき、内燃機関の目標過給圧が高い値に設定されるという状況が生じ得る。こうした状況のもとでは、内燃機関の過給圧を上記目標過給圧に調整したとき、機関運転状態の変化等による内燃機関の過給圧の一時的な過上昇に伴い同機関の出力トルクが過上昇すると、その際の機関回転速度の過上昇を内燃機関に作用する電動発電機による上記負トルクによっては抑えられなくなるおそれがある。また、内燃機関に対し電動発電機による負トルクを作用させた状態、すなわち内燃機関により電動発電機での発電を行っている状況下で、上述したように機関回転速度が過上昇すると、電動発電機の発電量が多くなり過ぎて過電流による部品耐久性の低下が生じる。

こうした問題に対処するため、上記制御装置では、電動発電機の回転速度が高くなるほど内燃機関の目標過給圧が低く設定される。そして、その目標過給圧に対し過給機による過給圧を合わせた状態のもとで、内燃機関の出力トルクがアクセル操作量によって定められる上記要求値となるよう内燃機関が制御される。

この場合、電動発電機の回転速度が高くなって内燃機関に作用する電動発電機による負トルクの最大値が小さくなるほど、内燃機関の目標過給圧が低く設定されて同機関の過給圧が低くなる。過給圧が低い状態のもとでは内燃機関の出力トルクが上昇しにくくなることから、機関運転状態の変化等による過給圧の一時的な過上昇に伴う内燃機関の出力トルクの上昇も少なくてすむ。従って、このような内燃機関の出力トルクの上昇に伴う機関回転速度の上昇を、同機関に作用する電動発電機による上記負トルクによって抑えることができる。また、内燃機関に対し電動発電機による負トルクを作用させた状態、すなわち内燃機関で電動発電機の発電を行っている状況下では、上述したように機関回転速度の上昇を抑制することにより、その機関回転速度の過上昇による電動発電機の発電量の過多を抑制することができ、ひいては上記発電量が多くなり過ぎて過電流による部品耐久性の低下が生じることを抑制できる。

なお、上述したように電動発電機の回転速度が高くなるほど目標過給圧を低く設定する際には、電動発電機の回転速度が高くなるほど内燃機関の出力トルクをその要求値に調整したときの過給圧が低くなるよう上記制御部により上記目標過給圧を設定することが好ましい。

本発明の一態様では、上記制御部により、機関運転状態に基づき設定される目標過給圧の上限値を電動発電機の回転速度が高くなるほど低くする。そして、こうした上限値で目標過給圧を制限することにより、同制限後の目標過給圧が電動発電機の回転速度が高くなるほど低く設定される。この場合、内燃機関の出力トルクの要求値を、過給機による内燃機関の過給圧が目標過給圧の上限値以下となる状況下での値として、設定することが好ましい。

本発明の一態様では、上記制御部は、機関運転状態、電動発電機の回転速度、及び電動発電機を動作させるための電圧に基づき目標過給圧が設定される。ここで、内燃機関に対し負トルクを作用させつつ発電を行う電動発電機においては、同機関に対し作用させることのできる上記負トルクの最大値が、電動発電機の回転速度だけでなく上記電圧に応じても変わる。詳しくは、電動発電機を動作させるための電圧が低くなるほど、同電動発電機によって内燃機関に対し作用させることのできる負トルクの最大値が小さくなる。このため、上記制御部は、上記電圧が低くなるほど目標過給圧を低く設定することが好ましい。この場合、上記電圧が低くなるほど低い値に設定される目標過給圧に対し、過給機による内燃機関の過給圧が合わせ込まれる。

本発明の一態様では、車両は、第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を含む差動装置を搭載しており、内燃機関から出力される動力は前記差動装置を通じて車両の駆動軸及び前記電動発電機に伝達される。そして、上記第１回転要素は内燃機関に連結され、上記第２回転要素は前記電動発電機に連結され、上記第３回転要素は前記駆動軸に連結される。更に、上記制御部は、内燃機関に作用する電動発電機による負トルクの大きさを調整して機関回転速度を目標値に制御する。この場合、内燃機関の運転中には、その内燃機関の駆動制御を通じて同機関の出力トルクが要求値に調整される一方、内燃機関に対し負トルクを作用させる電動発電機の駆動制御を通じて機関回転速度が目標値となるように内燃機関に作用させる上記負トルクの大きさが調整される。

ここで、仮に内燃機関での過給機による目標過給圧の設定を電動発電機の動作状態（回転速度）を考慮せずに機関運転状態のみに基づいて行ったとすると、内燃機関に対し作用させることができる上記負トルクの最大値が小さくなる電動発電機の回転速度のとき、内燃機関の目標過給圧が高い値に設定されるという状況が生じ得る。こうした状況のもとでは、内燃機関の過給圧を上記目標過給圧に調整したとき、機関運転状態の変化等による内燃機関の過給圧の一時的な過上昇に伴い同機関の出力トルクな過上昇すると、機関回転速度を上記目標値に抑えるために必要とされる電動発電機による負トルクも大きくなる。しかし、電動発電機による負トルクを大きくすることには限界があり、その負トルクの最大値を内燃機関に作用させても機関回転速度を目標値に抑え込むことができない場合には機関回転速度が目標値に対し過上昇する。また、内燃機関に対し電動発電機による負トルクの最大値を作用させた状態で、上述したように機関回転速度が目標値に対し過上昇すると、電動発電機の発電量が多くなり過ぎて過電流による部品耐久性低下が顕著になる。

しかし、こうした問題については、電動発電機の回転速度が高くなるほど内燃機関の目標過給圧を低く設定することによって対処することが可能である。この場合、上述したように設定された目標過給圧に対し過給機による過給圧を合わせた状態のもとでは、電動発電機の回転速度が高くなって同電動発電機によって内燃機関に作用させる負トルクの実現可能な最大値が小さくなるほど、内燃機関の過給圧を低くして同機関の出力トルクの一時的な過上昇を生じにくくすることができる。従って、機関回転速度を上記目標値に抑えるために内燃機関に対し電動発電機による負トルクを作用させる際、その負トルクの実現可能な最大値が小さくなる状況のもとで内燃機関の出力トルクが一時的に過上昇し、それによって上記負トルクが不足して機関回転速度を上記目標値に抑えられなくなることを抑制できる。言い換えれば、機関回転速度が上記目標値に対し過上昇することを抑制できる。また、内燃機関に対し電動発電機による負トルクの最大値を作用させた状態で、上述したように機関回転速度が目標値に対し過上昇することに伴い、電動発電機の発電量が多くなり過ぎて過電流による部品耐久性低下が顕著になることも抑制できる。

なお、上記差動装置は、上記第１回転要素であるプラネタリギヤ、上記第２回転要素であるサンギヤ、及び、上記第３回転要素であるリングギヤを含む遊星歯車機構を備えるものとすることが考えられる。この場合、内燃機関が上記プラネタリギヤに対し回転伝達可能に連結され、電動発電機が上記サンギヤに対し回転伝達可能に連結され、車両の駆動軸が上記リングギヤに対し回転伝達可能に連結される。

本発明の一態様では、電動発電機の回転速度が高くなるほど目標過給圧を低く設定することが、電動発電機の発電に起因する障害発生時に限って実行される。なお、ここでの電動発電機の発電に起因する障害発生時としては、例えば、電動発電機での過剰な発電に伴う同電動発電機の異常高温時や、電動発電機での発電による車両のバッテリの過充電を抑制するための同電動発電機の発電制限時があげられる。こうした電動発電機の発電に起因する障害発生時には、同電動発電機によって内燃機関に対し負トルクを作用させる際の同負トルクを大きくすることが困難になるため、その負トルクの不足によって機関回転速度の過上昇を抑えられなくなるという問題が発生する可能性が高い。このような状況のときに限って電動発電機の回転速度が高くなるほど目標過給圧を低く設定することにより、電動発電機の回転速度に基づく上記目標過給圧の可変設定を無駄に実行することなく上述した問題の発生を抑制することができる。

本発明の一態様では、上記制御部により、電動発電機の回転速度が高くなるほど低い値に設定される目標過給圧に対し過給機による内燃機関の過給圧を合わせた状態のもと、内燃機関の出力トルクがアクセル操作量によって定められる要求値となるよう内燃機関が制御される。このように内燃機関を制御するに当たり、内燃機関の出力トルクが上記要求値に対し不足するときには、その不足分を補うべく内燃機関のスロットル開度が大きくされる。これにより、内燃機関の出力トルクを可能な限り要求値に合わせることができる。また、上記スロットル開度の増大によっても内燃機関の出力トルクの上記不足分を補いきれないときには、電動発電機によって内燃機関に作用させる負トルクを低減して機関回転速度を上昇させることにより、上記出力トルクの不足に起因して内燃機関から出力される動力に影響が及ぶことが抑制されるようになる。更に、こうした機関回転速度の上昇に起因して同機関回転速度が許容上限値以上になるときには、機関回転速度の上昇を抑制すべく内燃機関のスロットル開度が小さくされるため、機関回転速度の過上昇を抑制することができる。

本発明の一態様では、過給機が内燃機関の排気の流れによって駆動されるターボチャージャとされる。

本発明の制御装置が適用される車両の構造を示す略図。 内燃機関及び第１モータジェネレータを駆動制御するための処理の概要を示す制御ブロック図。 車速及びアクセル操作量の変化に対するドライバ要求トルクの変化態様を示すグラフ。 バッテリの蓄電量の変化に対する充放電要求パワーの変化態様を示すグラフ。 内燃機関を燃費最適状態で運転したときの出力トルクと機関回転速度との組み合わせを示すグラフ。 第１モータジェネレータによる負トルク、内燃機関の出力トルク、機関回転速度、及び駆動軸から出力されるトルクの関係を示す説明図。 第１モータジェネレータの回転速度、及び同第１モータジェネレータを動作させるための昇圧電圧に応じて変化する第１モータジェネレータによる負トルクの最大値の変化態様を示すグラフ。 高車速時及び低車速時における駆動軸の回転速度、機関回転速度、第１モータジェネレータの回転速度の関係を示す説明図。 内燃機関の過給圧制御の実行手順を示すフローチャート。 車速及び昇圧電圧の変化に対する目標過給圧の変化態様を示すグラフ。

以下、本発明を内燃機関とモータとを原動機として搭載するハイブリッド車両の制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。

図１に示すように、車両に搭載される内燃機関１には、同機関１の排気の流れによって駆動されるターボチャージャ等の過給機を備えた過給装置１ａが設けられている。この過給装置１ａは、過給機による過給が行われる内燃機関１の過給圧を可変とする過給圧可変機構を備えており、同機構により上記過給圧を調整することが可能となっている。なお、過給装置１ａの上記過給機として例えばターボチャージャを採用した場合には、ターボチャージャのタービンに送られる排気の量を調整するウエイストゲートバルブを上記過給圧可変機構として採用することが考えられる。

上記過給装置１ａを備えた内燃機関１から出力される動力は、動力分割ギヤ機構２により、同車両の駆動軸３に対しカウンタギヤ１２及びファイナルギヤ１３を介して伝達される動力と、第１モータジェネレータ４に伝達される動力とに分割される。上記動力分割ギヤ機構２は、内燃機関１から出力される動力を車両の駆動軸３及び第１モータジェネレータ４に伝達する差動装置として機能する。こうした差動装置（動力分割ギヤ機構２）としては、第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素の三つの回転要素からなるものを採用することが可能である。ここでは、動力分割ギヤ機構２として、上記第１回転要素であるプラネタリギヤ、上記第２回転要素であるサンギヤ、及び、上記第３回転要素であるリングギヤを含む遊星歯車機構を備えた差動装置が採用される。こうした動力分割ギヤ機構２の遊星歯車機構において、プラネタリギヤは内燃機関１と回転伝達可能に連結され、サンギヤは第１モータジェネレータ４と回転伝達可能に連結され、リングギヤは上記カウンタギヤ１２及びファイナルギヤ１３を介して駆動軸３と回転伝達可能に連結されている。

また、車両の駆動軸３には、第２モータジェネレータ５から出力される動力が、遊星歯車機構を備えるリダクションギヤ機構１４、上記カウンタギヤ１２、及び上記ファイナルギヤ１３を介して伝達される。そして、駆動軸３への動力の伝達により同駆動軸３に繋がる車輪１１が回転することで車両が走行する。なお、リダクションギヤ機構１４の遊星歯車機構において、サンギヤは第２モータジェネレータと回転伝達可能に連結され、リングギヤは動力分割ギヤ機構２における遊星歯車機構のリングギヤと一体回転可能に連結され、プラネタリギヤはリダクションギヤ機構１４における遊星歯車機構のサンギヤ及びリングギヤに対し公転しないよう固定されている。

上記第１モータジェネレータ４は、主に発電機として機能するが、内燃機関１の始動時など車両の運転状態によってはモータとしても機能する。また、上記第２モータジェネレータ５は、主にモータとして機能するが、減速時など車両の運転状態によっては発電機としても機能する。そして、車両には、バッテリ６と第１及び第２モータジェネレータ４，５との間での電力の入出力を制御するインバータ７が設けられている。このインバータ７は、例えば、主に発電機として機能する第１モータジェネレータ４での発電により得られる電力をバッテリ６に供給して同バッテリ６の充電を行うとともに、主にモータとして機能する第２モータジェネレータ５に対しバッテリ６や第１モータジェネレータ４からの電力供給を行う。

車両には、それに搭載された各種機器の制御を行う電子制御装置１５が設けられている。なお、この電子制御装置１５は、内燃機関１の駆動制御、過給装置１ａ（過給圧可変機構）の駆動制御、及び、第１モータジェネレータ４等の駆動制御を行う制御部として機能する。

電子制御装置１５は、上記各種機器の制御に係る演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。また、電子制御装置１５の入力ポートには、車両の運転者によって操作されるアクセルペダル８の操作量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ９、及び車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ１０が接続されている。更に、上記入力ポートには、内燃機関１におけるクランクシャフトの回転に対応した信号を出力するクランクポジションセンサ１６、内燃機関１の吸気圧（過給圧）を検出する圧力センサ１７、及び第１モータジェネレータ４の回転速度を検出する回転速度センサ１８も接続されている。一方、電子制御装置１５の出力ポートには、内燃機関１を運転するための各種機器の駆動回路、過給装置１ａ（過給圧可変機構）の駆動回路、第１モータジェネレータ４の駆動回路、第２モータジェネレータ５の駆動回路、及びインバータ７の駆動回路等が接続されている。

電子制御装置１５は、車速Ｖ及びアクセル操作量ＡＣＣＰといった運転状態、並びにバッテリ６の蓄電量ＳＯＣに基づき車両要求パワーＰｔを求め、その車両要求パワーＰｔが得られるよう内燃機関１から出力される動力や第２モータジェネレータ５から出力される動力を制御する。また、このときには内燃機関１により動作される第１モータジェネレータ４を発電機として機能させて発電を行うことにより、上記第２モータジェネレータ５等を駆動したりバッテリ６を充電したりするための電力を得るようにしている。そして、車両における内燃機関１、第１モータジェネレータ４、及び第２モータジェネレータ５の駆動制御は、車両全体でのエネルギ消費を可能な限り抑えることを考慮して行われる。

次に、車両における内燃機関１、第１モータジェネレータ４、及び第２モータジェネレータ５の駆動制御を行うに当たって、電子制御装置１５にて実行される処理について説明する。

図２は、内燃機関１及び第１モータジェネレータ４を駆動制御するための一連の処理（Ｓ１〜Ｓ５）の概要を示す制御ブロック図である。この一連の処理では、まず、アクセル操作量ＡＣＣＰ及び車速Ｖに基づき、運転者から要求される車両の駆動軸３からの出力トルクであるドライバ要求トルクＴｐが算出される（Ｓ１）。なお、こうして算出されたドライバ要求トルクＴｐは、車速Ｖ及びアクセル操作量ＡＣＣＰの変化に対して例えば図３に示すように変化する。そして、このドライバ要求トルクＴｐ及び車速Ｖに基づき、運転者の要求に応じて車両を走行させるために必要な内燃機関１の動力として、走行パワーＰ１が算出される（Ｓ２）。

一方、図２に示すように、バッテリ６の蓄電量ＳＯＣに基づき、第１モータジェネレータ４を動作させて発電を行うために必要な内燃機関１の動力として、充放電要求パワーＰ２を算出することも行われる（Ｓ３）。なお、こうして算出された充放電要求パワーＰ２は、蓄電量ＳＯＣの変化に対し例えば図４に示すように変化する。そして、図２に示すように、この充放電要求パワーＰ２と上述した走行パワーＰ１とを合計することにより車両要求パワーＰｔが算出される（Ｓ４）。同車両要求パワーＰｔは、車両全体で内燃機関１から出力するよう要求される動力の合計値である。車両要求パワーＰｔが算出されると、同車両要求パワーＰｔに対応した動力を内燃機関１から出力するための同機関１の出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒ、及び機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔとが算出される（Ｓ５）。

ここで、内燃機関１の動力は、同機関１の出力トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとの組み合わせによって決まる。そして、内燃機関１の燃費を最適とする出力トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとの組み合わせ（運転点）は、内燃機関１の動力の変化に対し例えば図５の実線（燃費最適線）に沿って変化する。なお、図５において車両要求パワーＰｔは破線で示されている。この車両要求パワーＰｔを示す破線は、同車両要求パワーＰｔの大きさに対応して例えば次のように変化する。すなわち、車両要求パワーＰｔが小さくなるほど破線が図５のグラフの原点に近づく方向に変化する一方、車両要求パワーＰｔが大きくなるほど破線が図５のグラフの原点から離れる方向に変化する。図２のＳ５の処理では、図５における車両要求パワーＰｔを示す破線と燃費最適線（実線）とが交差する運転点、すなわち出力トルクＴｅと機関回転速度Ｎｅとの組み合わせが求められる。そして、この組み合わせでの出力トルクＴｅが内燃機関１の出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒとして算出されるとともに、上記組み合わせでの機関回転速度Ｎｅが同機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔとして算出される。

このように算出された要求値Ｔｅｒは、図２のＳ１〜Ｓ５の処理を通じて、運転者のアクセル操作量ＡＣＣＰ等に基づき定められた値となる。そして、Ｓ５の処理で内燃機関１の出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒ及び機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔが算出されると、内燃機関１の出力トルクＴｅが要求値Ｔｅｒとなるよう同機関１の駆動制御、例えば同機関１におけるスロットル開度の制御が行われる。更に、こうした内燃機関１の駆動制御を通じて同機関１の出力トルクＴｅが上記要求値Ｔｅｒに調整される一方、その状況下で機関回転速度Ｎｅが上記目標値Ｎｅｔとなるよう発電機として機能する上記第１モータジェネレータ４の駆動制御が行われる。すなわち、クランクポジションセンサ１６の検出信号に基づき求められる機関回転速度Ｎｅが上記目標値Ｎｅｔとなるように、内燃機関１に作用する上記第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇ、すなわち機関回転を抑え込む方向のトルクの大きさが調整される。

このように内燃機関１の出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整しつつ、機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに調整したときの上記出力トルクＴｅ、機関回転速度Ｎｅ、及び負トルクＴｇの関係を図６に示す。内燃機関１の出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整するに当たり、その出力トルクＴｅが大きくなるほど機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに抑えるために必要とされる負トルクＴｇの大きさが大きい値になる。ちなみに、出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整しつつ機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに調整した状態のもとで内燃機関１の定常運転が行われる場合、出力トルクＴｅと負トルクＴｇとの間で次の式「Ｔｅ＝−｛（１＋ρ）／ρ｝・Ｔｇ」に示す関係が成立する。なお、この式での「ρ」は、動力分割ギヤ機構２における遊星歯車機構のサンギヤとリングギヤとの歯数比を表している。

また、出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整しつつ機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに調整した状態のもとでは、内燃機関１側から駆動軸３に伝達されるトルクＴｓが次の式「Ｔｓ＝｛１／（１＋ρ）｝・Ｔｅ」で表される。そして、このトルクＴｓが上記ドライバ要求トルクＴｐに満たない場合には、トルクＴｓのドライバ要求トルクＴｐに対する不足分のトルクが第２モータジェネレータ５から出力されるよう同第２モータジェネレータ５が駆動制御される。このときに第２モータジェネレータ５側から車両の駆動軸に伝達されるトルクＴｍは、次の式「Ｔｍ＝Ｔｐ−Ｔｓ」で表される。こうしたトルクＴｍが得られるように第２モータジェネレータ５の駆動制御を通じて同第２モータジェネレータ５の出力トルクを調整することで、車両の駆動軸３からの出力トルクが上記ドライバ要求トルクＴｐに合わせ込まれる。

次に、電子制御装置１５を通じて行われる内燃機関１の過給圧制御の概要について説明する。

内燃機関１の過給圧制御は、例えば次のように行うことが考えられる。すなわち、内燃機関１の出力トルクＴｅ及び機関回転速度Ｎｅといった機関運転状態に基づき目標過給圧を求め、その目標過給圧に対し内燃機関１の実際の過給圧が合わせ込まれるよう図１に示す過給装置１ａ（過給圧可変機構）を駆動する。なお、このように内燃機関１の過給圧が目標過給圧に調整される際には、その過給圧が高い値になるほど同機関の出力トルクＴｅが上昇しやすくなる。このため、内燃機関１の出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒ及び機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔの設定に用いられる図３の燃費最適線（実線）を定める際には、機関運転状態に応じて可変設定される目標過給圧に内燃機関１の過給圧が調整される前提のもとで上記燃費最適線を定めることが好ましい。

上記過給圧制御が行われる内燃機関１においては、上述したとおり、過給圧が高い値とされるほど同機関１の出力トルクＴｅが上昇しやすくなる傾向がある。また、内燃機関１に対し負トルクＴｇを作用させる第１モータジェネレータ４においては、同機関１に対し作用させることのできる上記負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍ、が、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇに応じて変わる。詳しくは、第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍは、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇの変化に対し図７に実線で示す態様で推移する一方、その推移は第１モータジェネレータ４を動作させるための昇圧電圧ＶＨの低下に対し矢印で示すように変化する。このため、第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍは、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど小さくなるという傾向や、昇圧電圧ＶＨの低下に伴って小さくなるという傾向がある。

また、第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍは、車速Ｖの上昇に伴って小さくなる傾向もある。これは、駆動軸３の回転速度（車速Ｖに対応）、機関回転速度Ｎｅ、及び第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇの三つが、図８に示すように互いに関係しているためである。なお、図８において、（ａ）は高車速時における上記三つの関係を示しており、（ｂ）は低車速時における上記三つの関係を示している。低車速時と高車速時とのいずれにおいても、駆動軸３の回転速度（車速Ｖ）が一定の条件下で機関回転速度Ｎｅを調整しようとする場合には、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇを矢印で示すように変化させる必要がある。ただし、（ａ）に示す高車速時には、（ｂ）に示す低車速時と比較して、機関回転速度Ｎｅを調整する際に第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇを高回転領域で変化させなければならない。このため、車速Ｖが高くなるほど、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなり、それに伴い図８から分かるように第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍが小さくなる傾向がある。

第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇと上記負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍとの間に上述した関係が存在するため、内燃機関１の目標過給圧の設定を仮に内燃機関１の出力トルクＴｅ及び機関回転速度Ｎｅといった機関運転状態のみに基づいて行ったとすると、次のような状況が生じる可能性がある。すなわち、第１モータジェネレータ４の動作状態（回転速度Ｎｇ等）を考慮せずに内燃機関１の目標過給圧が設定されるため、内燃機関１に対し作用させることができる上記負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍが小さくなる第１モータジェネレータ４の動作状態のとき、内燃機関１の目標過給圧が高い値に設定されるという状況が生じ得る。

この状況のもとでは、内燃機関１の過給圧を上記目標過給圧に調整したとき、機関運転状態の変化等による内燃機関１の過給圧の一時的な過上昇に伴い同機関の出力トルクＴｅが過上昇すると、その際の機関回転速度Ｎｅの過上昇を内燃機関１に作用する第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇによっては抑えられなくなるおそれがある。詳しくは、機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに抑えるために内燃機関１に対し第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇを作用させる際、その負トルクＴｇを最大値Ｔｇｍとしても機関回転速度Ｎｅを上記目標値Ｎｅｔに抑えられなくなるおそれがある。このように上記負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍを内燃機関１に作用させても、機関回転速度Ｎｅを目標値Ｎｅｔに抑え込むことができない場合には、機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに対し過上昇する。

また、内燃機関１に対し第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇを作用させた状態、すなわち内燃機関１により第１モータジェネレータ４での発電を行っている状況下で、上述したように機関回転速度Ｎｅが過上昇すると、第１モータジェネレータ４の発電量が多くなり過ぎて過電流による部品耐久性の低下が生じる。

こうした問題に対処するため、本実施形態では、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど内燃機関１の目標過給圧を低く設定する。そして、機関運転状態に加えて第１モータジェネレータ４の動作状態（回転速度Ｎｇ）に基づき可変とされる上記目標過給圧に内燃機関１の過給圧が調整される前提のもとで、図３の燃費最適線（実線）を定め、同燃費最適線を用いて図２のＳ５の処理で内燃機関１の出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒ、及び機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔを算出する。更に、上記目標過給圧に内燃機関１の過給圧を合わせた状態のもとで、内燃機関１の出力トルクＴｅが上記要求値Ｔｅｒとなるように同機関１を制御する。そして、このように内燃機関１の出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整しつつ、機関回転速度Ｎｅを上記目標値Ｎｅｔに抑えるべく第１モータジェネレータ４の制御を通じて内燃機関１に作用する同第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの大きさを調整する。

以上により、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど、内燃機関１の出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整したときの過給圧が低くされる。従って、上述したように第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど内燃機関１の目標過給圧を低く設定するに当たっては、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど内燃機関１の出力トルクＴｅを要求値Ｔｅｒに調整したときの過給圧が低くなるよう上記目標過給圧が設定されることになる。

次に、本実施形態における車両の制御装置の動作について説明する。

図９は、上記過給圧制御の実行手順を示すフローチャートである。同図に示される過給圧制御ルーチンは、内燃機関１の運転中、電子制御装置１５を通じて例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。同ルーチンにおいては、まず内燃機関１の出力トルクＴｅ及び機関回転速度Ｎｅといった機関運転状態、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇ、及び第１モータジェネレータ４を動作させるための昇圧電圧ＶＨに基づいて目標過給圧が設定される（Ｓ１０１）。ここでの出力トルクＴｅ、機関回転速度Ｎｅ、及び第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇといったパラメータに関しては、それら各パラメータのセンサ等による実測値（現在値）を用いてもよいし、電子制御装置１５を通じて設定される上記各パラメータの目標値を用いてもよい。なお、出力トルクＴｅ及び機関回転速度Ｎｅの目標値としては、図２のＳ５の処理で算出された要求値Ｔｅｒ及び目標値Ｎｅｔを用いることが可能である。

Ｓ１０１の処理におけるここでの目標過給圧の設定は、例えば図１０に示すように、上記回転速度Ｎｇが高くなるほど目標過給圧が低くなるように、且つ、上記昇圧電圧ＶＨが低くなるほど目標過給圧が低くなるように行われる。その後、設定された目標過給圧に対し内燃機関１の過給圧が合わせ込まれるよう、過給装置１ａ（過給圧可変機構）が駆動制御される（Ｓ１０２）。これにより、上記回転速度Ｎｇが高くなって同第１モータジェネレータ４によって内燃機関１に作用させる負トルクＴｇの実現可能な最大値Ｔｇｍが小さくなるほど、内燃機関１の過給圧を低くすることができる。また、上記昇圧電圧ＶＨが低くなって第１モータジェネレータ４によって内燃機関１に作用させることのできる負トルクＴｇの実現可能な最大値Ｔｇｍが小さくなるほど、内燃機関１の過給圧を低くすることもできる。

過給圧が低い状態のもとでは内燃機関１の出力トルクＴｅが上昇しにくくなることから、機関運転状態の変化等による過給圧の一時的な過上昇に伴う内燃機関１の出力トルクＴｅの一時的な上昇を生じにくくすることができる。従って、機関回転速度Ｎｅを上記目標値Ｎｅｔに抑えるために内燃機関１に対し第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇを作用させる際、その負トルクＴｇの実現可能な最大値Ｔｇｍが小さくなる状況のもとで内燃機関１の出力トルクＴｅが一時的に過上昇し、それによって上記負トルクＴｇが不足して機関回転速度Ｎｅを上記目標値Ｎｅｔに抑えられなくなることを抑制できる。言い換えれば、機関回転速度Ｎｅが上記目標値Ｎｅｔに対し過上昇することを抑制できる。また、内燃機関１に対し第１モータジェネレータ４による負トルクＴｇの最大値Ｔｇｍを作用させた状態で、上述したように機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに対し過上昇することに伴い、第１モータジェネレータ４の発電量が多くなり過ぎて過電流により部品耐久性が低下することも抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。

（１）内燃機関１での過給機による過給圧の上昇に起因して機関回転速度Ｎｅが目標値Ｎｅｔに対し過上昇することや、第１モータジェネレータ４の発電量が多くなり過ぎて過電流による部品耐久性の低下が生じることを抑制できる。また、こうしたことを行いつつ内燃機関１の出力トルクＴｅを可能な限り要求値Ｔｅｒに調整することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。

・第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど目標過給圧を低く設定することは、次のように実現することも可能である。図２のＳ４の処理で算出される車両要求パワーＰｔと、回転速度センサ１８によって検出される第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇとに基づき、目標過給圧を上記回転速度Ｎｇが高くなるほど低くなるように設定する。なお、この場合には、過給機による内燃機関１の過給圧を上記目標過給圧に調整した条件下での内燃機関１の最適な運転点、すなわち内燃機関の出力トルクと回転速度との組み合わせを求め、その組み合わせにおける出力トルクを要求値Ｔｅｒとし、且つ同組み合わせにおける機関回転速度を目標値Ｎｅｔとすることが好ましい。

・目標過給圧を設定するためのパラメータである第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇについては、回転速度センサ１８からの検出信号に基づき求められた現在値（実測値）を用いることを例示したが、電子制御装置１５によって設定された目標値を用いることも可能である。この目標値は、電子制御装置１５を通じて車速（第２モータジェネレータ５の回転速度に対応）と機関回転速度Ｎｅの目標値Ｎｅｔとに基づき算出されるものである。このように算出された値が電子制御装置１５により第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇの目標値として設定される。

・第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど目標過給圧を低く設定することは、次のように実現することも可能である。すなわち、内燃機関１の出力トルクＴｅ及び機関回転速度Ｎｅといった機関運転状態に基づき目標過給圧を設定するとともに、同目標過給圧の上限を規制するための上限値を第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど低い値となるように設定する。そして、このように設定された上限値で目標過給圧を制限することにより、第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど目標過給圧が低くなるようにする。この場合、内燃機関１の出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒを、過給圧が目標過給圧の上限値以下となる状況下での値として、設定することが好ましい。

・第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど目標過給圧を低く設定することを、第１モータジェネレータ４の発電に起因する障害発生時に限って実行するようにしてもよい。なお、ここでの第１モータジェネレータ４の発電に起因する障害発生時としては、例えば、第１モータジェネレータ４の過剰発電に伴う同第１モータジェネレータ４の異常高温時や、第１モータジェネレータ４での発電による車両のバッテリ過充電を抑制するための同第１モータジェネレータ４の発電制限時があげられる。こうした第１モータジェネレータ４の発電に起因する障害発生時には、同第１モータジェネレータ４によって内燃機関１に対し負トルクＴｇを作用させる際の同負トルクＴｇを大きくすることが困難になるため、その負トルクＴｇの不足によって機関回転速度Ｎｅの過上昇を抑えられなくなるという問題が発生する可能性が高い。このような状況のときに限って第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど目標過給圧を低く設定することにより、回転速度Ｎｇに基づく上記目標過給圧の可変設定を無駄に実行することなく上述した問題の発生を抑制することができる。

・第１モータジェネレータ４の回転速度Ｎｇが高くなるほど目標過給圧を低く設定することは、目標過給圧の算出に用いるパラメータに回転速度Ｎｇを含めることで実現する以外に、内燃機関１の駆動制御を通じて目標過給圧が低くなるよう機関運転状態を変化させることによって実現することも可能である。

・内燃機関１の出力トルクＴｅが要求値Ｔｅｒとなるように同機関１のスロットル開度を制御するに当たり、内燃機関１の出力トルクＴｅが要求値Ｔｅｒに対し不足するときには、その不足分を補うべく内燃機関１のスロットル開度が大きくされて出力トルクＴｅが可能な限り要求値Ｔｅｒに調整される。その際に以下の処理を追加するようにしてもよい。すなわち、上記スロットル開度の増大によっては出力トルクＴｅの要求値Ｔｅｒに対する不足分を補いきれないときには、第１モータジェネレータ４によって内燃機関１に作用させる負トルクＴｇを低減して機関回転速度Ｎｅを上昇させる。これにより、上記出力トルクＴｅの不足に起因して内燃機関１から出力される動力（「Ｔｅ・Ｎｅ」に相当）に影響が及ぶことを抑制できる。更に、上記機関回転速度Ｎｅの上昇に起因して同機関回転速度Ｎｅが内燃機関１の故障抑制のための許容上限値以上になるときには、内燃機関１のスロットル開度が小さくされる。このため、機関回転速度の過上昇を抑制することができ、その過上昇に起因する内燃機関１の故障を抑制することができる。

・過給装置１ａにおける過給機として、可変容量型のターボチャージャ等を採用してもよい。この場合、ターボチャージャの容量可変を通じて過給圧を可変とすることができるため、ターボチャージャが過給圧可変機構を兼ねることになる。

・過給装置１ａにおける過給機として、機械式のスーパーチャージャや電動式のスーパーチャージャ等を採用してもよい。過給機として機械式のスーパーチャージャを採用した場合、同スーパーチャージャによる過給空気を内燃機関１の吸気系から逃がすバルブ等を過給圧可変機構として設けることが考えられる。また、過給機として電動式のスーパーチャージャを採用した場合、そのスーパーチャージャを駆動制御することで過給圧を可変とすることができるため、同スーパーチャージャが過給圧可変機構を兼ねることになる。

・原動機としてモータと内燃機関とを搭載した車両としてスプリット方式のハイブリッド車両に本発明を適用したが、シリーズ方式のハイブリッド車両やパラレル方式のハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。

・二つのモータジェネレータを備えた車両に本発明を適用したが、一つのモータジェネレータを必要に応じてモータもしくは発電機として機能させる車両に本発明を適用してもよい。

・シリーズ方式やパラレル方式のハイブリッド車両では、必ずしも、内燃機関に作用する電動発電機による負トルクの大きさの調整によって機関回転速度を目標値に抑え込むという処理を実施する必要はない。

１…内燃機関、１ａ…過給装置、２…動力分割ギヤ機構、３…駆動軸、４…第１モータジェネレータ、５…第２モータジェネレータ、６…バッテリ、７…インバータ、８…アクセルペダル、９…アクセルポジションセンサ、１０…車速センサ、１１…車輪、１２…カウンタギヤ、１３…ファイナルギヤ、１４…リダクションギヤ機構、１５…電子制御装置、１６…クランクポジションセンサ、１７…圧力センサ、１８…回転速度センサ

Claims (9)

1. 過給装置を備える内燃機関と同機関に対し負トルクを作用させつつ発電を行う電動発電機と同電動発電機で発生した電力を蓄えるバッテリとを搭載する車両の制御装置であって、前記過給装置は過給機と同過給機による過給圧を可変とする過給圧可変機構とを有し、前記制御装置は、前記過給圧が内燃機関の運転状態に基づき設定される目標過給圧に調整されるよう前記過給圧可変機構を制御する、車両の制御装置において、
   前記制御装置は、アクセル操作量及び車速に応じて求められる走行パワーと前記電動発電機で発電を行うために必要な充放電パワーとに基づいて車両要求パワーを算出するとともに、当該車両要求パワーに基づいて出力トルクの要求値を算出し、
   前記電動発電機の回転速度が高くなるほど前記目標過給圧を低く設定し、その目標過給圧に対し前記過給圧を合わせた状態のもとで、内燃機関の出力トルクが前記アクセル操作量によって定められる前記要求値となるよう内燃機関を制御する制御部を備える、車両の制御装置。
2. 前記制御部は、前記電動発電機の回転速度が高くなるほど内燃機関の出力トルクをその要求値に調整したときの前記過給圧が低くなるよう前記目標過給圧を設定する、請求項１記載の車両の制御装置。
3. 前記制御部は、機関運転状態に基づき設定される目標過給圧の上限値を前記電動発電機の回転速度が高くなるほど低くし、その上限値で前記目標過給圧を制限することにより、同目標過給圧を前記電動発電機の回転速度が高くなるほど低く設定し、
   内燃機関の出力トルクの要求値は、前記過給圧が前記目標過給圧の上限値以下となる状況下での値として設定される、請求項１記載の車両の制御装置。
4. 前記制御部は、機関運転状態、前記電動発電機の回転速度、及び前記電動発電機を動作させるための電圧に基づき、前記電動発電機の回転速度が高くなるほど前記目標過給圧を低く設定し、且つ前記電圧が低くなるほど前記目標過給圧を低く設定する、請求項１記載の車両の制御装置。
5. 前記車両は、第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を含む差動装置を搭載しており、内燃機関から出力される動力は前記差動装置を通じて車両の駆動軸及び前記電動発電機に伝達され、
   前記第１回転要素は内燃機関に連結され、前記第２回転要素は前記電動発電機に連結され、前記第３回転要素は前記駆動軸に連結されており、
   前記制御部は、内燃機関に作用する前記電動発電機による負トルクの大きさを調整して機関回転速度を目標値に制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
6. 前記差動装置は、前記第１回転要素であるプラネタリギヤ、前記第２回転要素であるサンギヤ、及び、前記第３回転要素であるリングギヤを含む遊星歯車機構を備え、
   内燃機関は前記プラネタリギヤに対し回転伝達可能に連結され、前記電動発電機は前記サンギヤに対し回転伝達可能に連結され、前記駆動軸は前記リングギヤに対し回転伝達可能に連結される、請求項５記載の車両の制御装置。
7. 前記制御部は、前記電動発電機の発電に起因する障害発生時に限って、前記電動発電機の回転速度が高くなるほど前記目標過給圧を低く設定する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
8. 前記制御部は、
   内燃機関の出力トルクがアクセル操作量によって定められる前記要求値となるよう内燃機関を制御するに当たり、内燃機関の出力トルクが要求値に対し不足するときには、その不足分を補うべく内燃機関のスロットル開度を大きくし、
   前記スロットル開度の増大によっては前記不足分を補いきれないときには、前記電動発電機によって内燃機関に作用させる負トルクを低減して機関回転速度を上昇させ、
   前記機関回転速度の上昇に起因して同機関回転速度が許容上限値以上になるときには、同機関回転速度の上昇を抑制すべく内燃機関のスロットル開度を小さくする、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
9. 前記過給機は、内燃機関の排気の流れによって駆動されるターボチャージャである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の車両の制御装置。

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