JP6741686B2 - ハイブリッドシステムの制御装置及び制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電動過給機、モータジェネレータ及びこれらに電力を供給する蓄電装置を備えた、ハイブリッドシステムの制御装置及び制御方法に関する。
燃費を向上させることを目的として、特開２００５−１７１８４２号公報（特許文献１）に記載されるように、エンジン単体で達成可能なベーストルクと要求トルクとの比較に応じて電動過給機及びモータジェネレータを制御し、エンジントルクをアシストするハイブリッドシステムが提案されている。
特開２００５−１７１８４２号公報
ところで、ハイブリッドシステムでは、電動過給機及びモータジェネレータの作動領域を拡大すると、エンジンの燃料噴射量が低減し、更なる燃費向上を期待することができる。しかしながら、電動過給機及びモータジェネレータの作動領域を単純に拡大すると、電動過給機及びモータジェネレータで消費される電力量が増加するので、蓄電装置を充電するための燃料消費量が増加して燃費向上が困難となってしまう。
そこで、本発明は、更なる燃費向上を可能とした、ハイブリッドシステムの制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
電動過給機、モータジェネレータ及びこれらに電力を供給する蓄電装置を備えたハイブリッドシステムは、要求トルクに応じて電動過給機及びモータジェネレータが制御される。具体的には、ハイブリッドシステムの制御装置は、エンジン単体で要求トルクを達成できる場合であっても、蓄電装置の蓄電量に余裕があれば、蓄電装置の蓄電量が増加するにつれて、電動過給機、モータジェネレータ、電動過給機及びモータジェネレータを順次作動させてエンジントルクをアシストする。
本発明によれば、ハイブリッドシステムの更なる燃費向上を図ることができる。
ハイブリッドシステムの一例を示す概要図である。 電子制御装置の一例を示す内部構造図である。 トルクマップの一例を示す説明図である。 制御プログラムのメインルーチンの一例を示すフローチャートである。 制御プログラムのメインルーチンの一例を示すフローチャートである。 制御プログラムのサブルーチンの一例を示すフローチャートである。 制御プログラムのサブルーチンの一例を示すフローチャートである。 低速用トルクマップ及び高速用トルクマップの説明図である。 トルクマップ選定処理の一例を示すフローチャートである。 制御プログラムのメインルーチンの他の例を示すフローチャートである。 制御プログラムのサブルーチンの他の例を示すフローチャートである。
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、トラックなどの車両に搭載された、ハイブリッドシステムの一例を示す。
ディーゼルエンジン１００の吸気マニフォールド１１０に接続された吸気管１２０には、吸気流通方向に沿って、エアクリーナ１３０、電動過給機１４０、ターボチャージャ１５０のコンプレッサ１５２、インタークーラ１６０及び吸気スロットル１７０がこの順番で配設されている。ここで、エンジンとしては、ディーゼルエンジン１００に限らず、ガソリンエンジンとすることもできる。なお、電動過給機１４０は、コンプレッサ１５２とインタークーラ１６０との間、インタークーラ１６０と吸気マニフォールド１１０との間などにも配設することもできる。
エアクリーナ１３０は、図示しないエアエレメントにより、吸気中の埃などを濾過して除去する。電動過給機１４０は、例えば、ブラシレスモータなどの電動モータ１４２でコンプレッサ１４４を回転駆動し、エアクリーナ１３０によって埃などが除去された吸気を過給する。ターボチャージャ１５０は、排気エネルギーによって回転駆動するコンプレッサ１５２で吸気を過給する。インタークーラ１６０は、コンプレッサ１５２を通過した吸気を、例えば、走行風、冷却水を用いて冷却する。吸気スロットル１７０は、例えば、ディーゼルエンジン１００の停止時に吸気を絞ることで、ディーゼルエンジン１００の停止時に発生する振動を低減する。
ディーゼルエンジン１００の吸気管１２０には、電動過給機１４０のコンプレッサ１４４をバイパスするバイパス通路１８０が併設されている。バイパス通路１８０には、吸気流路を少なくとも全開と全閉に開閉する、遠隔操作可能な流路切替弁１９０が配設されている。ここで、流路切替弁１９０としては、例えば、サーボモータなどのアクチュエータによって弁体が回転する、バタフライ弁などを使用することができる。
従って、流路切替弁１９０の開度を全開にすると、エアクリーナ１３０を通過した吸気の全量は、電動過給機１４０のコンプレッサ１４４へと導入されずに、ターボチャージャ１５０のコンプレッサ１５２へと直接導入される。一方、流路切替弁１９０の開度を全閉にすると、エアクリーナ１３０を通過した吸気の全量は、電動過給機１４０のコンプレッサ１４４を経由して、ターボチャージャ１５０のコンプレッサ１５２へと導入される。ここで、流路切替弁１９０を全開と全閉との間の中間開度にすると、エアクリーナ１３０を通過した吸気は、電動過給機１４０のコンプレッサ１４４及びターボチャージャ１５０のコンプレッサ１５２へと、流路切替弁１９０の開度に応じて分流される。
ディーゼルエンジン１００の排気マニフォールド２００に接続された排気管２１０には、排気流通方向に沿って、ターボチャージャ１５０のタービン１５４及び排気浄化装置（図示せず）がこの順番で配設されている。ターボチャージャ１５０のタービン１５４は、排気管２１０を流れる排気によって回転駆動し、図示しないシャフトを介して連結されたコンプレッサ１５２を回転駆動する。排気浄化装置は、例えば、還元剤前駆体としての尿素水溶液を使用し、排気中の窒素酸化物を選択的に還元浄化する。
ディーゼルエンジン１００の出力軸には、クラッチ若しくはトルクコンバータ（図示せず）並びにモータジェネレータ２２０を介して、例えば、常時噛合式の変速機２３０が取り付けられている。変速機２３０の出力軸は、プロペラシャフト２４０及びディファレンシャルキャリア２５０を介して、駆動輪としての左右一対の後輪２６０に連結されている。なお、モータジェネレータ２２０は、例えば、変速機２３０と並列に配置することもできる。
また、車両の所定箇所には、電動過給機１４０の電動モータ１４２及びモータジェネレータ２２０に電力を供給すると共に、モータジェネレータ２２０で発電された電力を蓄電する、蓄電装置（ＥＳＳ：Energy Storage System）２７０が搭載されている。蓄電装置２７０は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワーク２８０を介して、マイクロコンピュータを内蔵した電子制御装置２９０と通信可能に接続されている。ここで、電子制御装置２９０が、制御装置の一例として挙げられる。
電子制御装置２９０は、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサＡと、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリＢと、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性メモリＣと、各種センサなどの外部機器とのインターフェースとなる入出力回路Ｄと、これらを相互に通信可能に接続するバスＥと、を有する。
電子制御装置２９０には、ディーゼルエンジン１００の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ３００、及び、図示しないアクセルペダルの開度（アクセル開度）ＡＣＣを検出するアクセル開度センサ３１０の各出力信号が入力されている。また、電子制御装置２９０には、蓄電装置２７０から、その蓄電量ＳＯＣ（State Of Charge）が入力されている。なお、回転速度Ｎｅ及びアクセル開度ＡＣＣは、車載ネットワーク２８０を介して通信可能に接続された、他の電子制御装置（図示せず）から読み込むこともできる。
電子制御装置２９０は、不揮発性メモリＢに格納されている制御プログラムに従って、回転速度Ｎｅ、アクセル開度ＡＣＣ及び蓄電量ＳＯＣに基づいて、流路切替弁１９０、蓄電装置２７０及び燃料噴射装置３２０に制御信号を出力し、電動過給機１４０、モータジェネレータ２２０及びディーゼルエンジン１００を電子制御する。
電子制御装置２９０の不揮発性メモリＢには、図３に示すトルクマップが格納されている。トルクマップは、エンジン回転速度及び要求トルクに応じた、エンジン単体、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の各トルク分担を規定したマップであって、例えば、ディーゼルエンジン１００、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の特性などに応じて設定される。ここで、エンジン単体とは、ディーゼルエンジン１００単独ではなく、これと一体化されるターボチャージャ１５０を含む。以下、トルクマップにおいて、ディーゼルエンジン１００のトルク分担領域を領域Ａ、電動過給機１４０のトルク分担領域を領域Ｂ、モータジェネレータ２２０のトルク分担領域を領域Ｃと呼ぶ。
また、トルクマップには、エンジン単体で要求トルクを達成できる場合であっても、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０を作動させてエンジントルクをアシストし、更なる燃費向上を図る領域Ｄ及び領域Ｅが規定されている。図３に示すトルクマップにおいては、領域Ｄが電動過給機１４０によるトルクアシスト可能領域、領域Ｅがモータジェネレータ２２０によるトルクアシスト可能領域を夫々示す。なお、領域Ｄ及び領域Ｅは、例えば、電動過給機１４０、モータジェネレータ２２０及び蓄電装置２７０の特性に応じて設定することができる。
そして、電子制御装置２９０は、車両走行中にディーゼルエンジン１００が定常運転状態となったとき、アクセル開度ＡＣＣから要求トルクを算出し、エンジン単体で要求トルクを達成できるか否かを判定する。また、電子制御装置２９０は、エンジン単体で要求トルクを達成できると判定した場合、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣに余裕があれば、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の少なくとも一方を作動させて、エンジントルクをアシストする。さらに、電子制御装置２９０は、エンジントルクのアシスト量に応じて、燃料噴射装置３２０による燃料噴射量を低減する。
図４及び図５は、車両走行中にディーゼルエンジン１００が定常運転状態に移行したことを契機として、電子制御装置２９０のプロセッサＡが所定時間ｔ１ごとに繰り返し実行する、制御プログラムのメインルーチンの一例を示す。ここで、ディーゼルエンジン１００の定常運転状態とは、センサ出力特性に応じた多少の変動を許容した、ディーゼルエンジン１００の回転速度及び要求トルクが略一定となった状態をいう。
ステップ１（図では、「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、アクセル開度センサ３１０からアクセル開度ＡＣＣを読み込む。
ステップ２では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、例えば、アクセル開度に対応した要求トルクが設定されたマップ（図示せず）を参照し、アクセル開度ＡＣＣに応じた要求トルクＴＤＲを算出する。
ステップ３では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、要求トルクＴＤＲからベーストルクＴＥＢを減算したトルク偏差ΔＴＤ（ΔＴＤ＝ＴＤＲ−ＴＥＢ）を算出する。ここで、ベーストルクＴＥＢは、図３に示すトルクマップにおいて、領域Ａと領域Ｂ及びＣとを区画する太線で規定されるトルク、即ち、エンジン単体で達成可能なトルクである。
ステップ４では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、トルク偏差ΔＴＤが正であるか否か、要するに、エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できるか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、トルク偏差ΔＴＤが正、即ち、エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できないと判定すれば、処理をステップ５へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、トルク偏差ΔＴＤが０又は負、即ち、エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できると判定すれば、処理をステップ１３へと進める（Ｎｏ）。
ステップ５では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０から蓄電量ＳＯＣを読み込む。
ステップ６では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１未満であるか否かを判定する。ここで、第１の所定値ＳＯＣ１は、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが大幅に低下し、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動が困難となったか否かを判定するための閾値であって、例えば、蓄電装置２７０の蓄電容量並びに電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の消費電力を考慮して設定することができる。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１未満であると判定すれば、処理をステップ７へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１以上であると判定すれば、処理をステップ９へと進める（Ｎｏ）。
ステップ７では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、例えば、燃料噴射装置３２０の燃料噴射量を増量することで、モータジェネレータ２２０の発電量を大きくして、蓄電装置２７０の充電電流を大きくする。要するに、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣに応じて燃料噴射量を増量し、モータジェネレータ２２０で蓄電装置２７０を充電する（以下同様）。
ステップ８では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、電動過給機１４０の作動を許可する。ここで、電動過給機１４０の作動許可又は作動禁止は、例えば、電子制御装置２９０の揮発性メモリＣに格納されている許可フラグを変更することで実現できる（以下同様）。その後、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、処理をステップ１２へと進める。
ステップ９では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２未満であるか否か、要するに、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１以上かつ第２の所定値ＳＯＣ２未満であるか否かを判定する。ここで、第２の所定値ＳＯＣ２は、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが低下し、電動過給機１４０の作動は可能であるが、モータジェネレータ２２０の作動が困難となったか否かを判定するための閾値であって、例えば、蓄電装置２７０の蓄電容量並びに電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の消費電力を考慮して設定することができる。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２未満であると判定すれば、処理をステップ１０へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２以上、即ち、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが十分あると判定すれば、処理をステップ１１へと進める（Ｎｏ）。
ステップ１０では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、例えば、燃料噴射装置３２０の燃料噴射量を少し増量することで、モータジェネレータ２２０の発電量を小さくして、蓄電装置２７０の充電電流を小さくする。
ステップ１１では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動を許可する。その後、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、処理をステップ１２へと進める。
ステップ１２では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０を制御するサブルーチンを実行する。なお、このサブルーチンの詳細については後述する。
ステップ１３では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０から蓄電量ＳＯＣを読み込む。
ステップ１４では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１未満であるか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１未満であると判定すれば、処理をステップ１５へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１以上であると判定すれば、処理をステップ１７へと進める（Ｎｏ）。
ステップ１５では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０の充電電流を大きくする。
ステップ１６では、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが少なくなっているため、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動を夫々禁止する。
ステップ１７では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２未満であるか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２未満であると判定すれば、処理をステップ１８へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２以上であると判定すれば、処理をステップ２０へと進める（Ｎｏ）。
ステップ１８では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０の充電電流を小さくする。
ステップ１９では、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが低下しているが、電動過給機１４０によるトルクアシストに影響がないため、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、電動過給機１４０の作動を許可する。
ステップ２０では、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが十分あるため、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動を夫々許可する。その後、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、処理をステップ１２へと進める。
図６及び図７は、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０を制御するサブルーチンの一例を示す。
ステップ２１では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、トルク偏差ΔＴＤが正であるか否か、要するに、エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できるか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、トルク偏差ΔＴＤが正、即ち、エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できないと判定すれば、処理をステップ２２へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、トルク偏差ΔＴＤが０又は負、即ち、エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できると判定すれば、処理をステップ２７へと進める（Ｎｏ）。
ステップ２２では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、図３に示すトルクマップを参照し、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動状態を決定する、目標運転領域を特定する。具体的には、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、回転速度センサ３００から回転速度Ｎｅを読み込むと共に、アクセル開度センサ３１０からアクセル開度ＡＣＣを読み込む。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、トルクマップを参照し、回転速度Ｎｅとアクセル開度ＡＣＣから特定される要求トルクＴＤＲとに応じた領域Ａ〜Ｃを特定する。なお、ここでは、領域Ｄ及びＥを特定する必要はない。
ステップ２３では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、目標運転領域が領域Ｂであるか否か、要するに、電動過給機１４０によるトルクアシストが必要であるか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、目標運転領域が領域Ｂであると判定すれば、処理をステップ２４へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、目標運転領域が領域Ｂでない、即ち、モータジェネレータ２２０によるトルクアシストが必要な領域Ｃであると判定すれば、処理をステップ２５へと進める（Ｎｏ）。
ステップ２４では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０に制御信号を出力して電動過給機１４０を作動させ、ディーゼルエンジン１００のトルクをアシストする。この場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、トルク偏差ΔＴＤの大きさに応じた制御信号を蓄電装置２７０に出力し、エンジン単体では達成できないトルクのみをアシストすることができる。このようにすれば、電動過給機１４０の消費電力を抑制することができる。その後、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、処理をメインルーチンへと戻す。なお、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、電動過給機１４０を作動させるとき、流路切替弁１９０に制御信号を出力してこれを全閉にし、エアクリーナ１３０を通過した吸気の全量を電動過給機１４０へと導入する（以下同様）。
ステップ２５では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、例えば、揮発性メモリＣの許可フラグを参照し、モータジェネレータ２２０の作動が許可されているか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、モータジェネレータ２２０の作動が許可されていると判定すれば、処理をステップ２６へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、モータジェネレータ２２０の作動が許可されていないと判定すれば、処理をメインルーチンへと戻す（Ｎｏ）。
ステップ２６では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０に制御信号を出力してモータジェネレータ２２０を作動させ、ディーゼルエンジン１００のトルクをアシストする。この場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、トルク偏差ΔＴＤの大きさに応じた制御信号を蓄電装置２７０に出力し、エンジン単体では達成できないトルクのみをアシストすることができる。このようにすれば、モータジェネレータ２２０の消費電力を抑制することができる。その後、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、処理をメインルーチンへと戻す。
ステップ２７では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、ステップ２２と同様な処理を経て、目標運転領域を特定する。
ステップ２８では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、目標運転領域が領域Ｄであるか否か、要するに、電動過給機１４０によるトルクアシストが可能であるか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、目標運転領域が領域Ｄであると判定すれば、処理をステップ２９へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、目標運転領域が領域Ｄでないと判定すれば、処理をステップ３１へと進める（Ｎｏ）。
ステップ２９では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、例えば、揮発性メモリＣの許可フラグを参照し、電動過給機１４０の作動が許可されているか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、電動過給機１４０の作動が許可されていると判定すれば、処理をステップ３０へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、電動過給機１４０の作動が許可されていないと判定すれば、処理をメインルーチンへと戻す（Ｎｏ）。
ステップ３０では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０に制御信号を出力して電動過給機１４０を作動させ、ディーゼルエンジン１００のトルクをアシストする。この場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、要求トルクＴＤＲから、領域Ｄの下限を画定するトルクを減算した偏差に応じた制御信号を蓄電装置２７０に出力し、トルクをアシストすることができる。その後、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、処理をメインルーチンへと戻す。
ステップ３１では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、目標運転領域が領域Ｅであるか否か、要するに、モータジェネレータ２２０によるトルクアシストが可能であるか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、目標運転領域が領域Ｅであると判定すれば、処理をステップ３２へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、目標運転領域が領域Ｅでないと判定すれば、処理をメインルーチンへと戻す（Ｎｏ）。
ステップ３２では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、例えば、揮発性メモリＣの許可フラグを参照し、モータジェネレータ２２０の作動が許可されているか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、モータジェネレータ２２０の作動が許可されていると判定すれば、処理をステップ３３へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、モータジェネレータ２２０の作動が許可されていないと判定すれば、処理をメインルーチンへと戻す（Ｎｏ）。
ステップ３３では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０に制御信号を出力してモータジェネレータ２２０を作動させ、ディーゼルエンジン１００のトルクをアシストする。この場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、要求トルクＴＤＲから、領域Ｅの下限を画定するトルクを減算した偏差に応じた制御信号を蓄電装置２７０に出力し、トルクをアシストすることができる。その後、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、処理をメインルーチンへと戻す。
かかるハイブリッドシステムによれば、車両走行中に定常運転状態になると、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、アクセル開度ＡＣＣから要求トルクＴＤＲを算出し、要求トルクＴＤＲからベーストルクＴＥＢを減算したトルク偏差ΔＴＤを求める。トルク偏差ΔＴＤが正、要するに、エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できない場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣに応じて、蓄電装置２７０の充電制御、並びに、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動許可制御を夫々実行する。
具体的には、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１未満である場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、燃料噴射量を増量してモータジェネレータ２２０の発電量を増やすと共に、電動過給機１４０の作動を許可する。蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１以上かつ第２の所定値ＳＯＣ２未満である場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、燃料噴射量を少し増量してモータジェネレータ２２０の発電量を少し増やすと共に、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動を許可する。蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２以上である場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電装置２７０への充電を行わずに、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動を夫々許可する。
一方、トルク偏差ΔＴＤが０又は負、要するに、エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できる場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣに応じて、蓄電装置２７０の充電制御、並びに、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動許可制御を夫々実行する。
具体的には、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１未満である場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、燃料噴射量を増量してモータジェネレータ２２０の発電量を増やすと共に、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動を夫々禁止する。蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１以上かつ第２の所定値ＳＯＣ２未満である場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、燃料噴射量を少し増量してモータジェネレータ２２０の発電量を少し増やすと共に、電動過給機１４０の作動を許可する。蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２以上である場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電装置２７０への充電を行わずに、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動を夫々許可する。
そして、エンジン単体で目標トルクＴＤＲを達成できない場合、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、回転速度Ｎｅ及び要求トルクＴＤＲから特定される目標運転領域が領域Ｂ、即ち、電動過給機１４０によるトルクアシストが必要な領域であれば、電動過給機１４０を作動させてトルクをアシストする。また、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、目標運転領域が領域Ｂでない、即ち、モータジェネレータ２２０によるトルクアシストが必要な領域であれば、モータジェネレータ２２０の作動が許可されている場合にのみ、モータジェネレータ２２０を作動させてトルクをアシストする。このとき、蓄電装置２７０の充電制御が同時に行われているため、電動過給機１４０を作動させる電力が不足することはない。
一方、エンジン単体で目標トルクＴＤＲを達成できる場合、目標運転領域が領域Ｄ、即ち、電動過給機１４０によるトルクアシストが可能な領域であれば、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、電動過給機１４０の作動が許可されている場合にのみ、電動過給機１４０を作動させてトルクをアシストする。また、目標運転領域が領域Ｅ、即ち、モータジェネレータ２２０によるトルクアシストが可能な領域であれば、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、モータジェネレータ２２０の作動が許可されている場合にのみ、モータジェネレータ２２０を作動させてトルクをアシストする。
このように、エンジン単体で目標トルクＴＤＲを達成できる場合であっても、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣに余裕があれば、電動過給機１４０又はモータジェネレータ２２０を作動させてエンジントルクをアシストする。電動過給機１４０又はモータジェネレータ２２０を作動させてエンジントルクをアシストすると、その分だけ燃料噴射量が低減するため、ハイブリッドシステムの更なる燃費向上を図ることができる。
また、蓄電装置２７０は、ブレーキなどのエネルギー回生だけに頼らずに、蓄電量ＳＯＣに応じた適切な走行中充電を併用することで、蓄電装置２７０の充電が行なわれる。このため、蓄電装置２７０の蓄電容量を大きくする必要がなく、蓄電装置２７０を小さくすることができる。蓄電装置２７０を小さくすると、その重量が軽減されるため、例えば、車両重量の低減を通して運動性能などを向上させることもできる。なお、走行中充電は、エンジン負荷の低い燃料消費率の非常に悪い運転領域をモータジェネレータ２２０で負荷を与えて電気エネルギーに変換しているので、総合的に燃費を向上させることができる。
ところで、車両が低速で走行しているときは、高いギヤでゆっくり走行している、と考えられる。このような走行状態では、ディーゼルエンジン１００の回転速度Ｎｅが低く、要求トルクＴＤＲも比較的小さくなる。このため、電動過給機１４０によるトルクアシストを増やすと、その分だけ燃料噴射量が低減され、ハイブリッドシステムの燃費を一層向上させることができる。
そこで、電子制御装置２９０の不揮発性メモリＢには、図８に示すように、電動過給機１４０によるトルクアシスト可能領域として、車速が所定値未満のときに用いられる低速用トルクマップと、車速が所定値以上のときに用いられる高速用トルクマップと、が格納されている。なお、車速に応じたトルクマップとしては、低速用及び高速用の２つに限らず、車速に応じた複数のトルクマップとすることもできる。また、電子制御装置２９０には、図示しない車速センサ又は他の電子制御装置から車速ＶＳＰが入力されている。
図９は、車両走行中にディーゼルエンジン１００が定常運転状態に移行したことを契機として、電子制御装置２９０のプロセッサＡが所定時間ｔ２ごとに繰り返し実行する、トルクマップ選定処理の一例を示す。ここで、所定時間ｔ２は、所定時間ｔ１と同じであってもよく、また、これと異なっていてもよい。
ステップ４１では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、車速センサ又は他の電子制御装置から車速ＶＳＰを読み込む。
ステップ４２では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、車速ＶＳＰが所定値Ｖth以上であるか否かを判定する。ここで、所定値Ｖthは、車両が低速で走行しているか否かを判定するための閾値であって、例えば、電動過給機１４０の特性などを考慮して設定することができる。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、車速ＶＳＰが所定値Ｖth以上、即ち、車両が高速で走行していると判定すれば、処理をステップ４３へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、車速ＶＳＰが所定値Ｖth未満、即ち、車両が低速で走行していると判定すれば、処理をステップ４４へと進める（Ｎｏ）。
ステップ４３では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、高速用トルクマップを選定する。
ステップ４４では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、低速用トルクマップを選定する。
かかるトルクマップ選定処理によれば、車速ＶＳＰに応じて、高速用トルクマップ及び低速用トルクマップのいずれか一方が選定される。このため、電動過給機１４０の作動領域が変更されることから、電動過給機１４０によるトルクアシスト領域が拡大し、ハイブリッドシステムの燃費を向上することができる。
エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できる場合、蓄電装置２７０の充電並びに電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動許可を、先の実施形態よりも細かく制御してもよい。図１０は、図５に示すメインルーチンの代わりに実行される、制御プログラムのメインルーチンの他の例を示す。なお、先の実施形態と共通する処理については、重複説明を避ける目的で、その説明を簡単にするものとする（以下同様）。
ステップ５１では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０から蓄電量ＳＯＣを読み込む。
ステップ５２では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１未満であるか否かを判定する。ここで、第１の所定値ＳＯＣ１は、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが残り少なくなったか否かを判定するための閾値であって、例えば、蓄電装置２７０の蓄電容量などに応じて設定することができる。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１未満であると判定すれば、処理をステップ５３へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１以上であると判定すれば、処理をステップ５５へと進める（Ｎｏ）。
ステップ５３では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０の充電電流を大きくする。
ステップ５４では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動を夫々禁止する。
ステップ５５では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２未満であるか否か、要するに、蓄電量ＳＯＣが第１の所定値ＳＯＣ１以上かつ第２の所定値ＳＯＣ２未満であるか否かを判定する。ここで、第２の所定値ＳＯＣ２は、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが大幅に低下し、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動が困難となったか否かを判定するための閾値であって、例えば、蓄電装置２７０の蓄電容量並びに電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の消費電力などを考慮して設定することができる。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２未満であると判定すれば、処理をステップ５６へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２以上であると判定すれば、処理をステップ５８へと進める（Ｎｏ）。
ステップ５６では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０の充電電流を中位、即ち、大きい充電電流と小さい充電電流との中間値とする。
ステップ５７では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、電動過給機１４０の作動を許可する。
ステップ５８では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電量ＳＯＣが第３の所定値ＳＯＣ３未満であるか否か、要するに、蓄電量ＳＯＣが第２の所定値ＳＯＣ２以上かつ第３の所定値ＳＯＣ３未満であるか否かを判定する。ここで、第３の所定値ＳＯＣ３は、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが低下し、電動過給機１４０の作動が可能であるが、モータジェネレータ２２０の作動が困難となったか否かを判定するための閾値であって、例えば、蓄電装置２７０の蓄電容量並びに電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の消費電力を考慮して設定することができる。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第３の所定値ＳＯＣ３未満であると判定すれば、処理をステップ５９へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、蓄電量ＳＯＣが第３の所定値ＳＯＣ３以上であると判定すれば、処理をステップ６１へと進める（Ｎｏ）。
ステップ５９では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０の充電電流を小さくする。
ステップ６０では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、モータジェネレータ２２０の作動を許可する。
ステップ６１では、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが十分あるため、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動を夫々許可する。
かかる制御プログラムを実行すると、先の実施形態と比較して、蓄電装置２７０の充電並びに電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動許可が詳細に行われる。また、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが増加するにつれて、電動過給機１４０、モータジェネレータ２２０、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の作動が順次許可される。このため、ハイブリッドシステムの燃費向上に資することができる。なお、図１０に示す充電制御は、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣに応じて４段階で行われたが、５段階以上で行うこともできる。
エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できる場合、目標運転領域が領域Ｄ及び領域Ｅのいずれかにあるかに関わらず、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣに応じて、電動過給機１４０又はモータジェネレータ２２０によりトルクをアシストしてもよい。図１１は、図７に示すサブルーチンの代わりに実行される、制御プログラムのサブルーチンの他の例を示す。
ステップ７１では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、揮発性メモリＣの許可フラグを参照し、モータジェネレータ２２０の作動が許可されているか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、モータジェネレータ２２０の作動が許可されていると判定すれば、処理をステップ７２へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、モータジェネレータ２２０の作動が許可されていないと判定すれば、処理をステップ７３へと進める（Ｎｏ）。
ステップ７２では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０に制御信号を出力してモータジェネレータ２２０を作動させ、ディーゼルエンジン１００のトルクをアシストする。
ステップ７３では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、揮発性メモリＣの許可フラグを参照し、電動過給機１４０の作動が許可されているか否かを判定する。そして、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、電動過給機１４０の作動が許可されていると判定すれば、処理をステップ７４へと進める（Ｙｅｓ）。一方、電子制御装置２９０のプロセッサＡは、電動過給機１４０の作動が許可されていないと判定すれば、処理をメインルーチンへと戻す（Ｎｏ）。
ステップ７４では、電子制御装置２９０のプロセッサＡが、蓄電装置２７０に制御信号を出力して電動過給機１４０を作動させ、ディーゼルエンジン１００のトルクをアシストする。
かかる制御プログラムを実行すれば、エンジン単体で要求トルクＴＤＲを達成できる場合であっても、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣに余裕があれば、電動過給機１４０又はモータジェネレータ２２０によりトルクがアシストされる。このとき、先の実施形態と異なり、目標運転領域が領域Ｄ又は領域Ｅのどちらにあるかに関わらず、蓄電量ＳＯＣに応じて電動過給機１４０又はモータジェネレータ２２０によりトルクアシストが行なわれる。従って、蓄電量ＳＯＣに十分な余裕があれば、燃料噴射量が０であるモータジェネレータ２２０によるトルクアシストが優先され、先の実施形態よりも、ハイブリッドシステムの燃費を向上させることができる。
なお、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣが十分あるときには、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の両方を使用してトルクをアシストしてもよい。要するに、エンジン単体で要求トルクを達成できる場合であっても、蓄電装置２７０の蓄電量ＳＯＣに余裕があれば、電動過給機１４０及びモータジェネレータ２２０の少なくとも一方でトルクをアシストすることができる。
ハイブリッドシステムのエンジンとしては、排気エネルギーにより回転駆動するターボチャージャ１５０を搭載していなくてもよい。この場合、エンジン単体とは、ディーゼルエンジン１００のみとなる。
１００ ディーゼルエンジン（エンジン）
１４０ 電動過給機
２２０ モータジェネレータ
２７０ 蓄電装置
２９０ 電子制御装置（制御装置）
３２０ 燃料噴射装置

Claims (10)

  1. 電動過給機、モータジェネレータ及びこれらに電力を供給する蓄電装置を備え、要求トルクに応じて前記電動過給機及び前記モータジェネレータを制御するハイブリッドシステムの制御装置であって、
    前記制御装置は、エンジン単体で要求トルクを達成できる場合であっても、前記蓄電装置の蓄電量に余裕があれば、当該蓄電装置の蓄電量が増加するにつれて、前記電動過給機、前記モータジェネレータ、前記電動過給機及び前記モータジェネレータを順次作動させてエンジントルクをアシストするように構成された、
    ことを特徴とするハイブリッドシステムの制御装置。
  2. 前記制御装置は、定常運転時にエンジントルクをアシストするように構成された、
    ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
  3. 前記制御装置は、車速に応じて、前記電動過給機の作動領域を変更するように構成された、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
  4. 前記制御装置は、前記電動過給機及び前記モータジェネレータの少なくとも一方を作動させてエンジントルクをアシストするとき、当該アシスト量に応じてエンジンの燃料噴射量を低減するように構成された、
    ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のハイブリッドシステムの制御装置。
  5. 前記制御装置は、前記蓄電装置の蓄電量に応じて燃料噴射量を増量し、前記モータジェネレータで前記蓄電装置を充電するように構成された、
    ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のハイブリッドシステムの制御装置。
  6. 電動過給機、モータジェネレータ及びこれらに電力を供給する蓄電装置を備え、要求トルクに応じて前記電動過給機及び前記モータジェネレータを制御するハイブリッドシステムの制御装置が、
    エンジン単体で要求トルクを達成できると判定した場合であっても、前記蓄電装置の蓄電量に余裕があれば、当該蓄電装置の蓄電量が増加するにつれて、前記電動過給機、前記モータジェネレータ、前記電動過給機及び前記モータジェネレータを順次作動させてエンジントルクをアシストする、
    ことを特徴とするハイブリッドシステムの制御方法。
  7. 前記制御装置が、定常運転時にエンジントルクをアシストする、
    ことを特徴とする請求項６に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  8. 前記制御装置が、車速に応じて、前記電動過給機の作動領域を変更する、
    ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  9. 前記制御装置が、前記電動過給機及び前記モータジェネレータの少なくとも一方を作動させてエンジントルクをアシストするとき、当該アシスト量に応じてエンジンの燃料噴射量を低減する、
    ことを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１つに記載のハイブリッドシステムの制御方法。
  10. 前記制御装置が、前記蓄電装置の蓄電量に応じて燃料噴射量を増量し、前記モータジェネレータで前記蓄電装置を充電する、
    ことを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか１つに記載のハイブリッドシステムの制御方法。
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