(57)【要約】【課題】過給機付きの内燃機関と回転伝達可能に接続された回転電機の回転数が大きくなることを抑制可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】ターボチャージャ１４付き内燃機関１０と、内燃機関１０と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続された第１ＭＧ３０とを備えた車両１Ａに適用される制御装置において、第１ＭＧ３０は、内燃機関１０が所定の高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、内燃機関１０の回転数の上昇速度が制限されるように制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機付き内燃機関と、前記内燃機関と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続された回転電機と、を備えた車両に適用される制御装置において、
前記内燃機関が所定の高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、前記内燃機関の回転数の上昇速度が制限されるように前記回転電機を制御する上昇速度制限手段を備えている制御装置。
【請求項２】
前記上昇速度制限手段は、前記内燃機関が前記高負荷領域にて過給状態で運転される場合に、前記回転電機にて前記上昇速度を制限するとともに、前記内燃機関のトルクを低減させる請求項１に記載に制御装置。
【請求項３】
前記回転電機は、発電機として機能可能であり、
前記車両は、前記回転電機と電気的に接続されたバッテリをさらに備え、
前記内燃機関の回転数上昇制御の終了後にその回転数上昇制御に起因する前記回転電機の回転数の上昇が抑制されるように前記回転電機に発電を行わせる発電制御手段をさらに備え、
前記上昇速度制限手段は、前記バッテリの充電可能量が小さいほど前記上昇速度を小さくする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記上昇速度制限手段は、前記車両のアクセルペダルの操作量が大きいほど前記上昇速度を小さくする請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記上昇速度制限手段は、前記内燃機関の回転数の上昇制御における目標回転数に前記内燃機関の回転数が近いほど前記上昇速度を小さくする請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関の回転数の上昇制御の終了後にその上昇制御に起因して前記回転電機の回転数がなると予想される最大回転数を前記上昇速度に基づいて推定し、その推定した最大回転数と前記内燃機関の上昇制御の終了後に前記回転電機の回転数が実際に到達した最大回転数とに基づいて前記内燃機関の吸排気系の異常の有無を判別する異常判別手段をさらに備えている請求項１〜５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
過給機付き内燃機関と、前記内燃機関とクラッチ手段を介して接続された回転電機と、を備えた車両に適用される制御装置において、
前記クラッチ手段が前記内燃機関と前記回転電機との間の動力伝達を許容する係合状態であり、かつ前記内燃機関が所定の高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、前記内燃機関の回転数の上昇速度が制限されるように前記回転電機を制御する上昇速度制限手段を備えている制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付き内燃機関と、内燃機関と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続された回転電機とを備えた車両に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関と、その内燃機関と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続されたモータ・ジェネレータ（回転電機）とを備えたハイブリッド車両が知られている。このような車両の制御装置として、モータ・ジェネレータの回転数が予め設定した閾値を超える過回転が発生しないような値に目標駆動力を制限する装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９６９３７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０２７３号公報
【特許文献３】特許第３８４６２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両に搭載される内燃機関として、ターボ過給機付き内燃機関が知られている。周知のようにターボ過給機は、排気エネルギでタービンを駆動し、そのタービンでコンプレッサを駆動して吸入空気量を増加させる。そして、この過給機付き内燃機関では、コンプレッサによる過給が開始されて過給状態になるとトルクの立ち上がりが急峻になる。特許文献１の装置では、このような過給機付き内燃機関におけるトルクの変化が考慮されていない。そのため、過給機付き内燃機関が搭載された車両に適用した場合に、内燃機関のトルクが目標値を超えて、回転電機の回転数が大きくなる可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、過給機付きの内燃機関と回転伝達可能に接続された回転電機の回転数が大きくなることを抑制可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の制御装置は、過給機付き内燃機関と、前記内燃機関と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続された回転電機と、を備えた車両に適用される制御装置において、前記内燃機関が所定の高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、前記内燃機関の回転数の上昇速度が制限されるように前記回転電機を制御する上昇速度制限手段を備えている（請求項１）。
【０００７】
内燃機関が高負荷領域にて運転される場合は内燃機関から出力されるトルクが大きい。そして、内燃機関が過給状態で運転される場合には、トルクの立ち上がりが急峻になる。そのため、内燃機関の回転数を上昇させた場合に、内燃機関のトルクが大きくなり過ぎて回転電機の回転数が大きくなり易くなる。本発明の第１の制御装置によれば、このような場合には内燃機関の回転数の上昇速度を制限するので、内燃機関のトルクの立ち上がりを緩やかにできる。そのため、回転電機の回転数が大きくなることを抑制できる。
【０００８】
本発明の第１の制御装置の一形態において、前記上昇速度制限手段は、前記内燃機関が前記高負荷領域にて過給状態で運転される場合に、前記回転電機にて前記上昇速度を制限するとともに、前記内燃機関のトルクを低減させてもよい（請求項２）。この形態によれば、回転数の上昇速度を制限することともにトルクも低減させるので、内燃機関のトルクの立ち上がりをさらに緩やかにできる。そのため、回転電機の回転数が大きくなることをさらに抑制できる。
【０００９】
本発明の第１の制御装置の一形態において、前記回転電機は、発電機として機能可能であり、前記車両は、前記回転電機と電気的に接続されたバッテリをさらに備え、前記内燃機関の回転数上昇制御の終了後にその回転数上昇制御に起因する前記回転電機の回転数の上昇が抑制されるように前記回転電機に発電を行わせる発電制御手段をさらに備え、前記上昇速度制限手段は、前記バッテリの充電可能量が小さいほど前記上昇速度を小さくしてもよい（請求項３）。バッテリにあとどの程度充電することが可能かを示す充電可能量が小さいほど回転電機で発生させることが可能な電力の量が制限される。そのため、内燃機関の回転数上昇制御の終了後に前記回転電機から発生させることができるトルクが制限される。この形態では、バッテリの充電可能量が小さいほど上昇速度を小さくするので、回転数上昇制御の終了後に回転電機の回転数の上昇を抑制可能な電力を回転電機にて発生させることができる。そのため、回転電機の回転数が大きくなることを適切に抑制できる。
【００１０】
本発明の第１の制御装置の一形態において、前記上昇速度制限手段は、前記車両のアクセルペダルの操作量が大きいほど前記上昇速度を小さくしてもよい（請求項４）。アクセルペダルの操作量が大きい場合には車両に対する要求駆動力が大きいので、内燃機関が高負荷で運転される。そのため、回転電機の回転数が大きくなり易くなる。この形態では、アクセルペダルの操作量が大きいほど上昇速度を小さくするので、内燃機関の回転数上昇時における内燃機関のトルクの立ち上がりを適切に緩やかにすることができる。そのため、回転電機の回転数が大きくなることを適切に抑制できる。
【００１１】
本発明の第１の制御装置の一形態において、前記上昇速度制限手段は、前記内燃機関の回転数の上昇制御における目標回転数に前記内燃機関の回転数が近いほど前記上昇速度を小さくしてもよい（請求項５）。内燃機関の回転数が目標回転数に近いほど内燃機関の回転数上昇制御の終了時期が近い。この形態では、内燃機関の回転数が目標回転数に近いほど上昇速度を小さくするので、回転数上昇制御の終了後に内燃機関のトルクが過度に上昇することを抑制できる。そのため、回転電機の回転数が大きくなることを適切に抑制できる。
【００１２】
本発明の第１の制御装置の一形態においては、前記内燃機関の回転数の上昇制御の終了後にその上昇制御に起因して前記回転電機の回転数がなると予想される最大回転数を前記上昇速度に基づいて推定し、その推定した最大回転数と前記内燃機関の上昇制御の終了後に前記回転電機の回転数が実際に到達した最大回転数とに基づいて前記内燃機関の吸排気系の異常の有無を判別する異常判別手段をさらに備えていてもよい（請求項６）。内燃機関の回転数を上昇させる際には、内燃機関の回転数の上昇に伴って回転電機の回転数も上昇する。そして、回転数上昇制御の終了後における内燃機関の最大トルクが大きいほど回転電機の回転数が大きくなる。この内燃機関の最大トルクは回転数上昇時の回転数の上昇速度に応じて定まる。具体的には、上昇速度が小さくなるほど最大トルクが小さくなる。例えば、周知のようにターボ過給機は、排気エネルギを利用して過給を行う。そのため、内燃機関の吸排気系に異常がある場合には、吸排気系が正常の場合と比較して回転数上昇制御時のトルクの変化が異なる。したがって、回転数上昇制御の終了時における最大トルクも変化し、実際に回転電機の回転数が到達する最大回転数も変化する。そのため、上昇速度から推定した最大回転数とは異なる値になる。この形態では、この関係を利用して、上昇速度から推定した回転電機の最大回転数と実際の回転電機の最大回転数とに基づいて内燃機関の吸排気系の異常の有無を判別する。この場合、異常を検出するためのセンサを省略できる。
【００１３】
本発明の第２の制御装置は、過給機付き内燃機関と、前記内燃機関とクラッチ手段を介して接続された回転電機と、を備えた車両に適用される制御装置において、前記クラッチ手段が前記内燃機関と前記回転電機との間の動力伝達を許容する係合状態であり、かつ前記内燃機関が所定の高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、前記内燃機関の回転数の上昇速度が制限されるように前記回転電機を制御する上昇速度制限手段を備えている（請求項７）。
【００１４】
本発明の第２の制御装置によれば、クラッチが係合状態であり、かつ内燃機関が高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、回転数の上昇速度を制限するので、上述した第１の制御装置と同様に、回転電機の回転数が大きくなることを抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、内燃機関が高負荷領域にて過給状態で運転される場合には回転数の上昇速度を制限するので、回転電機の回転数が大きくなることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれた車両を概略的に示す図。
【図２】車両に搭載された内燃機関の詳細な構成を示した図。
【図３】車両の制御系を示したブロック図。
【図４】内燃機関の出力を増加させるときの内燃機関、第１ＭＧ、及び第２ＭＧの回転数及びトルクの変化の一例を示す共線図。
【図５】内燃機関におけるトルクの応答性の一例を示す図。
【図６】ＨＶＥＣＵが実行する上昇速度制限制御ルーチンを示すフローチャート。
【図７】目標回転数までの回転数と回転数上昇速度との関係の一例を示す図。
【図８】アクセル開度と回転数上昇速度との関係の一例を示す図。
【図９】バッテリの充電可能量と回転数上昇速度との関係の一例を示す図。
【図１０】内燃機関の回転数を上昇させたときの、内燃機関の回転数、内燃機関のトルク、アクセル開度、第１ＭＧの回転数、第１ＭＧのトルク、第２ＭＧの回転数、及び第２ＭＧのトルクの時間変化の一例を示す図。
【図１１】ＨＶＥＣＵが実行する異常判別ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】推定した最大回転数及び実際の最大回転数と、異常の有無との関係の一例を示す図。
【図１３】本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれる他の車両を概略的に示す図。
【図１４】本発明の第２の形態に係る制御装置が適用された車両の全体構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれた車両を概略的に示している。車両１Ａは複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両１Ａは、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１０と、第１モータ・ジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）３０と、第２モータ・ジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）３１とを備えている。
【００１８】
図２は、エンジン１０を概略的に示している。この図に示すように、エンジン１０は４つの気筒１１が一方向に並べられた直列４気筒型の火花点火内燃機関として構成されている。各気筒１１には、気筒１１内に導かれた混合気に着火するための点火プラグ（不図示）が設けられている。各気筒１１には吸気通路１２及び排気通路１３がそれぞれ接続されている。エンジン１０には、排気エネルギを利用して過給するターボチャージャ１４が設けられている。ターボチャージャ１４は本発明に係る過給機に相当する。吸気通路１２には、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４ａが設けられている。コンプレッサ１４ａよりも上流の吸気通路１２には、吸気通路１２内を流れる吸気の流量を調整できる吸気絞り弁１５が設けられている。吸気絞り弁１５よりも上流の吸気通路１２には、吸気通路１２内を流れる空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１６が設けられている。コンプレッサ１４ａよりも下流の吸気通路１２には、コンプレッサ１４ａで加圧された吸気を冷却するためのインタークーラ１７が設けられている。
【００１９】
排気通路１３には、ターボチャージャ１４のタービン１４ｂが設けられている。また、排気通路１３には、タービン１４ｂより上流の排気をタービン１４ｂよりも下流にバイパスするウェイストゲートバルブ機構１８が設けられている。ウェイストゲートバルブ機構１８には、タービン１４ｂに導かれる排気の流量を調整可能なウェイストゲートバルブ１９が設けられている。そのため、ウェイストゲートバルブ１９の開度を制御することによりタービン１４ｂに流入する排気流量が調整される結果、エンジン１０の過給圧が調整される。タービン１４ｂ又はウェイストゲートバルブ１９を通った排気は、スタートコンバータ２０及び後処理装置２１で有害物質が除去されてから大気に放出される。
【００２０】
エンジン１０には、排気通路１３から排気の一部を取り出して吸気通路１２にＥＧＲガスとして再循環させるＥＧＲ装置２２が設けられている。ＥＧＲ装置２２は、排気通路１３から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して吸気通路１２に導くＥＧＲ通路２３と、ＥＧＲ通路２３を流れるＥＧＲガスの流量を調整できるＥＧＲ弁２４と、ＥＧＲ通路２３を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２５とを備えている。ＥＧＲ通路２３は、スタートコンバータ２０と後処理装置２１との間の排気通路１３と、コンプレッサ１４ａと吸気絞り弁１５との間の吸気通路１２とを接続している。
【００２１】
図１に戻って車両１Ａの説明を続ける。第１ＭＧ３０及び第２ＭＧ３１は、電動機及び発電機として機能する周知のモータ・ジェネレータである。第１ＭＧ３０は、出力軸３０ａと一体回転するロータ３０ｂと、ロータ３０ｂの外周に同軸に配置されてケース（不図示）に固定されたステータ３０ｃとを備えている。第２ＭＧ３１も同様に、出力軸３１ａと一体回転するロータ３１ｂと、ロータ３１ｂの外周に同軸に配置されてケースに固定されたステータ３１ｃとを備えている。
【００２２】
エンジン１０の出力軸１０ａ及び第１ＭＧ３０の出力軸３０ａは、動力分割機構３２と接続されている。動力分割機構３２には、車両１Ａの駆動輪２に動力を伝達するための出力部３３も接続されている。出力部３３は、第１ドライブギヤ３４と、第１ドライブギヤ３４と噛み合うとともに出力軸３５に固定されたカウンタギヤ３６と、出力軸３５に固定された出力ギヤ３７とを備えている。出力ギヤ３７は、デファレンシャル機構３８のケースに設けられたリングギヤ３８ａと噛み合っている。デファレンシャル機構３８は、リングギヤ３８ａに伝達された動力を左右の駆動輪２に分配する周知の機構である。なお、図１では左右の駆動輪２のうちの一方のみを示す。
【００２３】
動力分割機構３２は、差動機構としての遊星歯車機構３９を備えている。遊星歯車機構３９は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、サンギヤＳと、リングギヤＲと、ピニオンギヤＰと、キャリアＣとを備えている。サンギヤＳは、外歯歯車である。リングギヤＲは、サンギヤＳに対して同軸的に配置された内歯歯車である。ピニオンギヤＰは、サンギヤＳ及びリングギヤＲのそれぞれと噛み合っている。キャリアＣは、ピニオンギヤＰを自転可能かつサンギヤＳの周囲を公転可能に保持している。サンギヤＳは、第１ＭＧ３０の出力軸３０ａと連結されている。キャリアＣは、エンジン１０の出力軸１０ａと連結されている。リングギヤＲは、第１ドライブギヤ３４と連結されている。
【００２４】
第２ＭＧ３１の出力軸３１ａには、第２ドライブギヤ４０が設けられている。第２ドライブギヤ４０は、カウンタギヤ３６と噛み合っている。第１ＭＧ３０及び第２ＭＧ３１は、不図示のインバータ及び昇圧コンバータを介してバッテリ４１と電気的に接続されている。
【００２５】
図３に示すように、車両１Ａの各部の制御は各種の電子制御装置（ＥＣＵ）にて制御される。各ＥＣＵは、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。ＨＶＥＣＵ５０には各種のセンサからの信号が入力される。例えば、ＨＶＥＣＵ５０には、車両１Ａの車速に応じた信号を出力する車速センサ５１、不図示のアクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５２、第１ＭＧ３０の回転速度に応じた信号を出力するＭＧ１回転数センサ５３、第２ＭＧ３１の回転速度に応じた信号を出力するＭＧ２回転数センサ５４、出力軸３５の回転速度に応じた信号を出力する出力軸回転数センサ５５、ターボチャージャ１４のタービン１４ｂの回転速度に応じた信号を出力するタービン回転数センサ５６、エンジン１０の過給圧に応じた信号を出力する過給圧センサ５７、バッテリ４１の充電量に応じた信号を出力するＳＯＣセンサ５８、第１ＭＧ３０の温度に応じた信号を出力するＭＧ１温度センサ５９、第２ＭＧ３１の温度に応じた信号を出力するＭＧ２温度センサ６０、第１ＭＧ３０のインバータ（不図示）の温度に応じた信号を出力するＩＮＶ１温度センサ６１、第２ＭＧ３１のインバータ（不図示）の温度に応じた信号を出力するＩＮＶ２温度センサ６２、後処理装置３３の温度に応じた信号を出力する触媒温度センサ６３、ターボチャージャ１４のタービン１４ｂの温度に応じた信号を出力するタービン温度センサ６４、エンジン１０の回転数に対応した信号を出力するエンジン回転数センサ６５等の出力信号が入力される。また、ＨＶＥＣＵ５０には、エアフローメータ１６の出力信号も入力される。なお、ＨＶＥＣＵ５０には、これらの他にも種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２６】
ＨＶＥＣＵ５０は、第１ＭＧ３０及び第２ＭＧ３１に発生させるトルクを算出し、発生させるトルクについてＭＧＥＣＵ７０に指令を出力する。また、ＨＶＥＣＵ５０は、エンジン１０の運転条件を決定し、エンジン１０の運転条件についてエンジンＥＣＵ７１に指令を出力する。なお。ＨＶＥＣＵ５０は、この他にも車両１Ａに設けられている他の制御対象を制御しているが、それらの図示は省略した。
【００２７】
ＭＧＥＣＵ７０は、ＨＶＥＣＵ５０から入力された指令に基づき、第１ＭＧ３０及び第２ＭＧ３１に発生させるトルクに対応した電流を算出し、それぞれのモータ・ジェネレータ３０、３１に電流を出力する。エンジンＥＣＵ７１は、ＨＶＥＣＵ５０から入力された指令に基づき、吸気絞り弁１５、点火プラグ、及びウェイストゲートバルブ１９等のエンジン１０の各部に対して各種の制御を行う。
【００２８】
以下、ＨＶＥＣＵ５０が行う制御の一部について説明する。車両１Ａには、複数の走行モードが設けられている。複数の走行モードとしては、第２ＭＧ３１のみで駆動輪２を駆動するＥＶ走行モード、及びエンジン１０及び第２ＭＧ３１で駆動輪２を駆動するエンジン走行モード等が設けられている。ＨＶＥＣＵ５０は、車両１Ａに対して要求された駆動力等に応じてこれらの走行モードを切り替える。例えば、ＨＶＥＣＵ５０は、車両１Ａが低速走行している場合や坂を下っている場合等の車両１Ａへの要求駆動力が所定の判定駆動力未満の場合には、走行モードをＥＶ走行モードに切り替える。
【００２９】
一方、ＨＶＥＣＵ５０は、車両１Ａへの要求駆動力が判定駆動力以上の場合には、走行モードをエンジン走行モードに切り替える。そして、ＨＶＥＣＵ５０は、エンジン走行モードにおいて車両１Ａの加速が要求された場合や坂を登る場合等のようにアクセルペダルが踏み増しされて車両１Ａへの要求駆動力が増加した場合には、エンジン１０の出力を増加させる。この際にＨＶＥＣＵ５０は、まずアクセル開度の変化に基づいてエンジン１０から出力すべき目標トルク及びエンジン１０の目標回転数を算出する。そして、エンジン１０のトルクが目標トルクに、エンジン１０の回転数が目標回転数にそれぞれなるようにエンジン１０を制御する。
【００３０】
図４は、このようにエンジン１０の出力を増加させるときのエンジン１０、第１ＭＧ３０、及び第２ＭＧ３１の回転数及びトルクの変化の一例を共線図で示したものである。なお、この図において「ＭＧ１」は第１ＭＧ３０を、「ＥＮＧ」はエンジン１０を、「ＭＧ２」は第２ＭＧ３１を、「ＯＵＴ」は出力軸３５をそれぞれ示している。この図中の各矢印はトルクを表しており、「Ｔｅ」はエンジン１０のトルクを、「Ｔｇ」は第１ＭＧ３０のトルクを、「Ｔｍ」は第２ＭＧ３１のトルクをそれぞれ示している。また、上向きの矢印は正トルクを示し、下向きの矢印は負トルクを示している。
【００３１】
図４の左側の図は、車両１Ａへの要求駆動力が増加する前の車両１Ａの共線図を示している。この図に示すように、この状態ではエンジン１０及び第２ＭＧ３１から正トルクを発生させ、第１ＭＧ３０からは負トルクを発生させる。そして、第１ＭＧ３０の負トルクで反力を発生させてエンジン１０のトルクを出力軸３５に出力している。なお、第１ＭＧ３０の負トルクは、第１ＭＧ３０で発電を行うことにより発生させている。なお、第１ＭＧ３０で発電した電力は、第２ＭＧ３１で消費される。
【００３２】
この状態からアクセルペダルが踏み増しされて車両１Ａへの要求駆動力が増加した場合、ＨＶＥＣＵ５０はエンジン１０の出力を増加させるべくエンジン１０の回転数を上昇させる。図４の中央の図は、このときの車両１Ａの共線図を示している。この場合には、エンジン１０の回転数の上昇に伴いエンジン１０のトルクＴｅが大きくなる。そのため、ＨＶＥＣＵ５０は、第１ＭＧ３０の慣性を相殺するように第１ＭＧ３０から正のトルクＴｇを発生させる。この場合、第１ＭＧ３０が電動機として機能して力行するので、第２ＭＧ３１はバッテリ４１からの電力で力行する。
【００３３】
その後、エンジン１０の回転数が目標回転数の手前になった場合、ＨＶＥＣＵ５０は第１ＭＧ３０から負のトルクＴｇを発生させる。そして、これによりエンジン１０の回転数の上昇速度が過大になることを抑制する。図４の右側の図は、このときの車両１Ａの共線図を示している。なお、この際にも第１ＭＧ３０にて発電を行って負のトルクを発生させる。このように第１ＭＧ３０を制御することにより、ＨＶＥＣＵ５０が本発明の発電制御手段として機能する。
【００３４】
上述したようにエンジン１０は、ターボチャージャ１４を備えている。周知のようにターボチャージャ１４は、排気エネルギにてタービン１４ｂを駆動し、そのタービン１４ｂでコンプレッサ１４ａを駆動して吸入空気量を増加させる。このようにターボチャージャ１４では排気エネルギを利用して過給を行うので、エンジン１０の回転数が上昇してからコンプレッサ１４ａにて吸入空気量が増加するまで時間を要する。そして、コンプレッサ１４ａが作動し始めてエンジン１０が過給状態になるとトルクが急峻に立ち上がる。図５は、エンジン１０におけるトルクの応答性の一例を示している。なお、この図には比較例として自然吸気（ＮＡ）の内燃機関におけるトルクの応答性の一例も示した。この図の破線がエンジン１０のトルクの応答性を示し、実線がＮＡの内燃機関のトルクの応答性を示している。この図に示すようにエンジン１０では、ＮＡの内燃機関と比較してトルクが立ち上がるまでに時間を要するが、トルクの立ち上がりは急峻になる。そのため、上限トルクよりもトルクがオーバーシュートする場合がある。このようなオーバーシュートは特にエンジン１０が最大トルク付近で運転されている場合に発生し易い。
【００３５】
図１に示すように、第１ＭＧ３０は動力分割機構３２を介してエンジン１０と回転伝達可能かつ動力伝達可能に接続されている。そのため、このようにエンジン１０のトルクがオーバーシュートすると、第１ＭＧ３０の回転数が予め設定した使用範囲の上限を超えるおそれがある。
【００３６】
そこで、ＨＶＥＣＵ５０はこのようなエンジン１０が所定の高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、エンジン１０の回転数の上昇速度を低くする方向に制限し、これにより第１ＭＧ３０の回転数が大きくなることを抑制する。図６は、ＨＶＥＣＵ５０がこのようにエンジン１０を制御すべく実行する上昇速度制限制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは、エンジン１０の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。
【００３７】
図６の制御ルーチンにおいてＨＶＥＣＵ５０は、まずステップＳ１１で車両１Ａの状態を取得する。車両１Ａの状態としては、例えばアクセル開度、エンジン１０の回転数、エンジン１０の吸入空気量、タービン１４ｂの回転速度、及びバッテリ１４の充電量等が取得される。また、この処理では、吸入空気量に基づいてエンジン１０のトルクが取得される。なお、この処理では、これらの他にも車両１Ａの状態に関する種々の情報が取得される。次のステップＳ１２においてＨＶＥＣＵ５０は、エンジン１０の回転数を上昇させる制御中か否か判定する。この判定は、例えばエンジン１０の回転数の時間変化に基づいて行えばよい。エンジン回転数の上昇制御中ではないと判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３８】
一方、エンジン回転数の上昇制御中と判定した場合はステップＳ１３に進み、ＨＶＥＣＵ５０はエンジン１０が所定の高負荷領域にて過給状態で運転中か否か判定する。上述したようにエンジン１０のトルクのオーバーシュートは最大トルク付近で発生し易い。そこで、エンジン１０のトルクが予め設定した判定トルク以上になる高負荷領域でエンジン１０が運転されている場合にエンジン１０の回転数の上昇速度を制限する。このように高負荷領域は、エンジン１０のトルクが判定トルク以上になる運転領域である。そのため、エンジン１０が高負荷領域で運転中か否かは、エンジン１０のトルクに基づいて判定すればよい。また、エンジン１０が過給状態か否かは、タービン１４ｂの回転速度に基づいて判定すればよい。具体的には、タービン１４ｂの回転速度が、予め設定した判定回転速度以上の場合に、エンジン１０が過給状態であると判定すればよい。エンジン１０が高負荷領域にて過給状態で運転中ではないと判定した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。
【００３９】
一方、エンジン１０が高負荷領域にて過給状態で運転中であると判定した場合はステップＳ１４に進み、ＨＶＥＣＵ５０はエンジン１０の回転数の上昇速度を算出する。この際にＨＶＥＣＵ５０は、エンジン１０のトルクが判定トルク未満のときよりも回転数の上昇速度を小さくし、これにより回転数の上昇速度を低くなる方向に制限する。上述したようにエンジン１０では、回転数の上昇と吸入空気量の増加との間に時間差があるため、現在の回転数が目標回転数に近いほどトルクのオーバーシュートが発生し易くなる。そこで、図７に一例を示すように目標回転数までの回転数、すなわち現在のエンジン１０の回転数と目標回転数との差が小さいほど上昇速度を小さくする。また、アクセル開度が大きいほどトルクの立ち上がりがより急峻になるので、トルクのオーバーシュートが発生し易くなる。そこで、図８に一例を示すようにアクセル開度が大きいほど上昇速度を小さくする。図４の右の図に示したように第１ＭＧ３０で発電を行うことによりエンジン１０の回転数の上昇速度が過大になることを抑制する。第１ＭＧ３０で発電できる電力は、バッテリ４１に充電可能量が小さいほど小さくなる。なお、この充電可能量は、バッテリ４１にあとどの程度充電することが可能かを示す値である。そのため、バッテリ４１がフルのときの充電量から現在の充電量を引いた値が充電可能量になる。そのため、バッテリ４１の充電可能量が小さいほど第１ＭＧ３０の負トルクが小さくなる。したがって、バッテリ４１の充電可能量が小さいほどオーバーシュートが発生し易くなる。そこで、図９に一例を示すようにバッテリ４１の充電可能量が小さいほど上昇速度を小さくする。図７〜図９に示した関係は、予め実験や数値計算等のより求めてＨＶＥＣＵ５０のＲＯＭにマップとして記憶させておけばよい。そして、ＨＶＥＣＵ５０は、これらのマップを参照して上昇速度を算出すればよい。
【００４０】
次のステップＳ１５においてＨＶＥＣＵ５０は、エンジン１０の回転数の上昇速度を制限する制限処理を実行する。この制限処理では、エンジン１０の回転数の上昇速度が算出した上昇速度になるように第１ＭＧ３０の動作を制御する。具体的には、第１ＭＧ３０にて発電する電力の大きさを調整し、これによりエンジン１０の回転数の上昇速度を調整する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４１】
図１０は、このようにエンジン１０の回転数の上昇速度を制限したときの、エンジン１０の回転数、エンジン１０のトルク、アクセル開度、第１ＭＧ３０の回転数、第１ＭＧ３０のトルク、第２ＭＧ３１の回転数、及び第２ＭＧ３１のトルクの時間変化の一例を示している。この図に示した例では、時刻ｔ１においてアクセルペダルの踏み増しが行われている。この際には、エンジン１０のトルクが上昇するので、図に示すようにエンジン１０の回転数及び第１ＭＧ３０の回転数が上昇する。ただし、この際にはエンジン１０の回転数が低いので、エンジン１０のトルクの増加分は小さい。その後、時刻ｔ２になるとエンジン１０の回転数の上昇制御が開始される。この際には図４の中央の図に示したように第１ＭＧ３０から正トルクを出力させる。これにより第１ＭＧ３０の慣性がエンジン１０の回転数の上昇を妨げることを防止する。そして、時刻ｔ３においてエンジン１０のトルクが判定トルクＴ１以上になると、エンジン１０が高負荷領域にて運転されていると判断され、上述した制限処理が実行されている。そのため、時刻ｔ３においてエンジン１０の回転数の上昇速度が低くなる方向に制限されている。すなわち、この時刻ｔ３において上昇速度の変化率を低くしている。したがって、時刻ｔ３から回転数上昇の傾きが寝ている。その後、時刻ｔ４においてエンジン１０の回転数が目標回転数に到達すると、回転数上昇制御が終了する。なお、この際には、第１ＭＧ３０から負トルクを出力し、これによりエンジン１０の回転数を目標回転数に追従させている。
【００４２】
また、ＨＶＥＣＵ５０は、上述した制御に加えて、制限処理にて設定した上昇速度を利用してエンジン１０の吸排気系の異常の有無を判別している。図４に示したように回転数上昇制御では、エンジン１０の回転数の上昇に伴って第１ＭＧ３０の回転数も上昇する。そして、回転数上昇制御の終了後に第１ＭＧ３０の回転数が到達する最大回転数は、回転数上昇制御の終了後のエンジン１０の最大トルクに応じて変化する。具体的には、図４の右側の図から明らかなように、回転数上昇制御の終了後におけるエンジン１０の最大トルクが大きいほど、第１ＭＧ３０の回転数が大きくなる。そして、この際のエンジン１０の最大トルクは、回転数上昇制御時の回転数の上昇速度に応じて定まる。そこで、ＨＶＥＣＵ５０は、制限処理にて設定した上昇速度に基づいて回転数上昇制御の終了後になる第１ＭＧ３０の最大回転数を推定する。具体的には、上昇速度が大きいほど最大回転数は大きくなる。そして、その推定した最大回転数と、回転数上昇制御の終了後に実際に第１ＭＧ３０の回転数がなった最大回転数と比較する。その結果、これらの最大回転数の差がほぼ同じ場合、又は推定した最大回転数の方が実際の最大回転数よりも大きい場合には、エンジン１０の制御が適切に行われたと考えられる。そのため、この場合には、エンジン１０の吸排気系は正常と判別できる。一方、推定した最大回転数よりも実際の最大回転数の方が大きい場合には、エンジン１０の制御が適切に行われていないと考えられる。例えば、吸気絞り弁１５に異常があり、吸気絞り弁１５の開度が制御目標値よりも大きかった場合には、エンジン１０の最大トルクが大きくなる。また、ウェイストゲートバルブ１９に異常があり、回転数上昇制御時にウェイストゲートバルブ１９の開弁制御を実行したが、実際にはバルブ１９が開弁していなかった場合にも、エンジン１０の最大トルクが大きくなる。
【００４３】
図１１は、ＨＶＥＣＵ５０がこのようにエンジン１０の吸排気系の異常の有無を判別するために実行する異常判別ルーチンを示している。このルーチンは、エンジン１０の運転中に所定の周期で繰り返し実行される。また、このルーチンは、ＨＶＥＣＵ５０が実行する他のルーチンと並行に実行される。
【００４４】
このルーチンにおいてＨＶＥＣＵ５０は、まずステップＳ２１で上述した制限処理が実行されたか否か判定する。制限処理が実行されていないと判定した場合は、今回のルーチンを終了する。一方、制限処理が実行されたと判定した場合はステップＳ２２に進み、ＨＶＥＣＵ５０は回転数上昇制御の終了後になると予想される第１ＭＧ３０の最大回転数を推定する。上述したように上昇速度に基づいて最大回転数を推定すればよい。なお、上昇速度と最大回転数との関係を、予め実験や数値計算等で求めてＨＶＥＣＵ５０のＲＯＭにマップとして記憶させておいてもよい。そして、このマップと上昇速度とに基づいて最大回転数を推定してもよい。
【００４５】
次のステップＳ２３においてＨＶＥＣＵ５０は、エンジン１０の回転数上昇制御が終了したか否か判定する。回転数上昇制御が終了していないと判定した場合は、回転数上昇制御が終了するまでこの処理を繰り返し実行する。一方、回転数上昇制御が終了したと判定した場合はステップＳ２４に進み、ＨＶＥＣＵ５０は実際の第１ＭＧ３０がなった最大回転数を取得する。続くステップＳ２５においてＨＶＥＣＵ５０は、異常判別処理を実行する。この処理では、推定した最大回転数と実際の最大回転数とに基づいてエンジン１０の吸排気系の異常の有無を判別する。この判別は、例えば図１２に示したマップに基づいて行えばよい。なお、このマップは、予め実験や数値計算等により求めてＨＶＥＣＵ５０のＲＯＭに記憶させておけばよい。そして、エンジン１０の吸排気系に異常が有ると判定した場合は、例えば車両１Ａのインパネ内の異常ランプを点灯させる。その後、今回のルーチンを終了する。
【００４６】
以上に説明したように、本発明の制御装置によれば、エンジン１０が高負荷領域にて過給状態で運転される場合にはエンジン１０の回転数の上昇速度を制限するので、回転数上昇制御の終了後にエンジン１０のトルクがオーバーシュートすることを抑制できる。また、オーバーシュートしても目標トルクからオーバーする量を小さくすることができる。そのため、第１ＭＧ３０の回転数が大きくなることを抑制できる。
【００４７】
また、この制限する際の上昇速度は、目標回転数までの回転数、アクセル開度、及びバッテリ４１の充電可能量に応じて設定するので、エンジン１０のトルクのオーバーシュートを適切に抑制できる。
【００４８】
なお、上昇速度の設定時に使用するパラメータはこれらに限定されない。車両１Ａのようにエンジン１０と第１ＭＧ３０とが３つ以上の回転要素を有する差動機構の別々の回転要素に接続される場合には、差動機構のうちのそれらが接続されていない回転要素の回転数に応じて上昇速度を設定してもよい。すなわち、車両１Ａでは、遊星歯車機構３９のリングギヤＲｉの回転数に基づいて上昇速度を設定してもよい。図４から明らかなようにリングギヤＲｉの回転数が低くなるほど第１ＭＧ３０の回転数が大きくなり易い。すなわち、第１ＭＧ３０の回転数が大きくなり易い。そこで、リングギヤＲｉの回転数が低いほど上昇速度を小さくしてもよい。
【００４９】
本発明の制御装置では、この上昇速度に基づいてエンジン１０の吸排気系の異常の有無を判別するので、異常判別用のセンサを省略することができる。そのため、コストを低減できる。
【００５０】
なお、上述した制限処理では、回転数の上昇速度を制限することでエンジン１０のトルクのオーバーシュートを抑制したが、この制限処理では上昇速度の制限に加えてエンジン１０のトルクを低減してもよい。このトルクの低減は、例えばウェイストゲートバルブ１９を開けることによって実現してもよいし、点火時期を遅角させることによって実現してもよい。なお、このようにエンジン１０のトルクを低減させる場合には、エンジン１０の回転数を上昇させる際に空燃比をストイキよりもリッチ状態にするとともに点火時期を進角させておいてもよい。これにより、点火時期の遅角によるトルクダウンの幅を大きくすることができる。
【００５１】
トルクの低減量は、トルクのオーバーシュートを抑制できるように適宜に設定すればよい。例えば、上昇速度と同様に、目標回転数までの回転数、アクセル開度、及びバッテリ４１の充電可能量に応じてトルクの低減量を設定すればよい。例えば、アクセル開度が大きいほど低減量を大きくする。また、バッテリ４１の充電可能量が小さいほど低減量を大きくする。さらに目標回転数までの回転数が小さいほど低減量を大きくする。
【００５２】
また、このエンジン１０のトルクの低減は、エンジン１０の回転数の上昇速度の制限だけでは第１ＭＧ３０の回転数が大きくなることを適切に抑制できないと予想される場合に、実行してもよい。このように実行することにより、エンジン１０のトルクの無駄な低減を抑制できる。
【００５３】
図１３は、本発明の第１の形態に係る制御装置が組み込まれる他の車両１Ｂを示している。なお、図１３において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この車両１Ｂでは、エンジン１０の出力軸１０ａに、出力軸１０ａを固定及び解放可能なブレーキ８０が設けられている。また、エンジン１０の出力軸１０ａと同軸にオイルポンプ８１が設けられている。ブレーキ８０は、エンジン１０の駆動時における引き摺り損失を低減するために、噛み合い式ブレーキとして構成されている。もっとも、ブレーキ８０を摩擦式ブレーキに変更することも可能である。
【００５４】
この車両１Ｂにおいても上述した上昇速度制限制御を実行することにより、エンジン１０の回転数上昇制御の終了後にエンジン１０のトルクがオーバーシュートすることを抑制したり目標トルクからオーバーする量を小さくしたりすることができる。そのため、第１ＭＧ３０の回転数が大きくなることを抑制できる。また、上述した異常判別処理を行うことにより、エンジン１０の吸排気系の異常の有無を判別できる。
【００５５】
なお、上述した形態では、第１ＭＧ３０が本発明の回転電機に対応する。図６の制御ルーチンを実行することにより、ＨＶＥＣＵ５０が本発明の上昇速度制限手段として機能する。図１１のルーチンを実行することにより、ＨＶＥＣＵ５０が本発明の異常判別手段として機能する。
【００５６】
（第２の形態）
次に、図１４を参照して第２の形態を説明する。第２の形態は、車両構造及びパワートレーン等の物理的構成を除いて第１の形態と同一である。すなわち、第２の形態でも第１の形態と同様の制御が実行される。以下、第１の形態と共通の構成には同一の参照符号を付して説明を省略する。なお、この図では車両１Ｃの制御系の図示を省略したが、この車両１Ｃにも第１の形態の車両１Ａと同様の制御系が設けられている。
【００５７】
第２の形態に係る車両１Ｃは、エンジン１０、第１ＭＧ３０、及び第２ＭＧ３１が同軸上に配置されたハイブリッド車両として構成されている。エンジン１０と第１ＭＧ３０との間には第１クラッチ９１が、第１ＭＧ３０と第２ＭＧ３１との間には第２クラッチ９２がそれぞれ設けられている。エンジン１０、第１ＭＧ３０、及び第２ＭＧ３１の各トルクは差動機構９３を介して左右の駆動輪２に分配される。
【００５８】
第１クラッチ９１はエンジン１０と第１ＭＧ３０との間の動力伝達を許容する係合状態と、その動力伝達を遮断する解放状態との間で動作できる。そのため、この第１クラッチ９１が本発明のクラッチ手段に相当する。また、第２クラッチ９２は第１ＭＧ３０と第２ＭＧ３１との間の動力伝達を許容する係合状態と、その動力伝達を遮断する解放状態との間で動作できる。車両１Ｃは２つのクラッチ９１、９２の状態を切り替えることにより複数の走行モードを実現する。例えば、エンジン走行時には２つのクラッチ９１、９２をそれぞれ係合状態に操作することによりいわゆるパラレル走行を行うことができる。この場合には、各モータ・ジェネレータ３０、３１は駆動力を駆動輪２に付与できるので、エンジン１０の出力トルクの不足を各モータ・ジェネレータ３０、３１にてアシストできる。
【００５９】
また、エンジン１０を稼働させつつ第１クラッチ９１を係合状態とし、かつ第２クラッチ９２を解放状態とすることにより、第１ＭＧ３０を発電機として機能させつつ、第２ＭＧ３１で車両１Ｃを駆動するシリーズ走行に切り替えることができる。さらに、エンジン１０を停止させたＥＶ走行は第１クラッチ９１を解放状態に切り替えるか、または第２クラッチ９２を解放状態に切り替えることによって実施される。
【００６０】
上述したシリーズ走行時に運転者によってアクセルペダルが踏み込まれた場合、第２クラッチ９２を解放状態から係合状態へ操作してパラレル走行に切り替える。そして、エンジン１０の出力を増加させる。
【００６１】
この形態においても、第１の形態と同様に図６に示した上昇速度制限制御が実行される。そのため、エンジン１０の回転数上昇制御の実行時にエンジン１０が高負荷領域にて過給状態で運転される場合には、エンジン１０の回転数の上昇速度が制限される。
【００６２】
以上に説明したように、この形態でも上昇速度制限制御が実行されるので、エンジン１０の回転数上昇制御の終了後にエンジン１０のトルクがオーバーシュートすることを抑制したり目標トルクからオーバーする量を小さくしたりすることができる。そのため、第１ＭＧ３０の回転数が大きくなることを抑制できる。
【００６３】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の制御装置が適用される車両のエンジンは、火花点火型のエンジンに限らず燃料自着火式のディーゼルエンジンであってもよい。また、エンジンに設けられる過給機はターボチャージャに限定されない。過給機はスーパーチャージャであってもよいし、電動過給機であってもよい。上記各形態の車両には２つのモータ・ジェネレータが搭載されているが、単一のモータ・ジェネレータを搭載した形態で本発明を実施することもできる。この場合には、例えば第１の形態の車両から第２ＭＧが省略される。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  車両
１０  内燃機関
１４  ターボチャージャ（過給機）
３０  第１モータ・ジェネレータ（回転電機）
４１  バッテリ
５０  ＨＶＥＣＵ（上昇速度制限手段、発電制御手段、異常判別手段）
９１  第１クラッチ（クラッチ手段）
【図１】
2015107685.tif 000003
【図２】
2015107685.tif 000004
【図３】
2015107685.tif 000005
【図４】
2015107685.tif 000006
【図５】
2015107685.tif 000007
【図６】
2015107685.tif 000008
【図７】
2015107685.tif 000009
【図８】
2015107685.tif 000010
【図９】
2015107685.tif 000011
【図１０】
2015107685.tif 000012
【図１１】
2015107685.tif 000013
【図１２】
2015107685.tif 000014
【図１３】
2015107685.tif 000015
【図１４】
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