(57)【要約】【課題】燃料カットを伴うモータ走行中に、自動走行の有無に応じてスロットル開度を制御し、燃費と応答性の双方を有効に向上する。【解決手段】このハイブリッド車両には、エンジン１１と駆動輪１０とに接続する駆動モータ１２と、車両の走行速度と車間距離を自動的に一定に保持する自動速度制御装置の設定スイッチ４７と、が設けられる。エンジン１１の燃料カットを伴うモータ走行時には、モータ１２に直結されたエンジン１１のクランクシャフトが空転し、ポンプ損失等を招く。従って、モータ走行中であって、自動走行中の場合にはスロットル２３を開いてポンプ損失を低減し、燃費の向上を図り、自動走行中でない場合にはスロットル２３を閉じて応答性の向上を図る。【選択図】  図１
2004270512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと駆動輪とに接続するモータと、
エンジンの吸気通路を開閉するスロットルと、
車両の走行速度と車間距離の少なくとも一方を自動的に一定に保持する自動走行を行う自動走行手段と、
エンジンへの燃料供給を停止して上記モータにより駆動輪を駆動し、このモータによりエンジンのクランクシャフトが回転駆動されているモータ走行を行うモータ走行手段と、
上記モータ走行中には、上記自動走行中である場合に自動走行中でない場合に比してスロットル開度が大きくなるように、スロットル開度を制御するスロットル制御手段と、を有するハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
上記モータと電気的に接続された蓄電可能なバッテリと、このバッテリの蓄電量を算出する手段と、車両の目標駆動力を算出する手段と、を有し、
上記スロットル制御手段は、上記自動走行中でない場合にはスロットルを全閉とし、上記自動走行中である場合には、上記バッテリの蓄電量と車両の目標駆動力とに基づいて、スロットル開度を制御する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
上記スロットル制御手段は、上記自動走行中である場合、上記バッテリの蓄電量が大きくなるほどスロットル開度を大きくし、上記車両の目標駆動力が大きくなるほどスロットル開度を小さくする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
上記モータ走行から主としてエンジンにより駆動輪を駆動するエンジン走行への移行過渡期には、スロットルが閉じるまで、エンジンへの燃料供給を禁止する請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
上記モータと電気的に接続された蓄電可能なバッテリと、
このバッテリの蓄電量を算出する手段と、
車両の目標駆動力を算出する手段と、
上記モータ走行を安定して行い得るモータ走行下限値を算出する手段と、を有し、このモータ走行下限値は、バッテリの蓄電量から算出されるモータの使用可能電力から予め設定したマージン電力を差し引いた値に所定の効率を乗算することにより算出され、
かつ、上記目標駆動力とモータ走行下限値とを比較する手段と、
バッテリの蓄電量が所定値以上で、かつ、目標駆動力がモータ走行下限値以下の場合に、モータ走行を許可する手段と、
バッテリの蓄電量が所定値未満、あるいは目標駆動力がモータ走行下限値を上回る場合に、モータ走行を禁止する手段と、を有する請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両駆動源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両推進源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド車両では、エンジンへの燃料供給の停止すなわち燃料カットを伴う車両走行中に、スロットル開度を大きくすることにより、スロットルによるポンプ損失（絞り損失を含めたスロットルに起因する損失）を低下し、燃費の向上を図ることができる。例えば特許文献１では、燃料カットを伴う車両減速運転時には、ポンプ損失を軽減するために、スロットル開度を全開としている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６６７５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンへの燃料供給を停止し（燃料カット）、かつ、モータによりエンジンのクランクシャフトを空転させつつ駆動輪を回転駆動するモータ走行中に、アクセルの踏み込み等の加速要求により、主としてエンジンにより駆動輪を駆動するエンジン走行へ移行する場合、燃料噴射の開始直後にエンジントルクが一時的に大きく上昇して車両の搭乗者に予期せぬ突っ走り感等を与えることのないように、スロットル下流の負圧を十分に大きくして、シリンダへの吸入空気量を十分に小さくしてから、燃料の供給・着火を行う必要がある。
【０００５】
しかしながら、スロットル下流の吸気通路の容積等に起因して、スロットルを開から閉へ切り換えてから負圧が発達するまでにある程度の時間がかかるため、仮にモータ走行中にスロットルを全開としていると、エンジン走行への移行過渡期に、負圧が十分に発達するまでの間、燃料の供給・着火を行うことができず、加速要求等に対する応答性の低下が懸念される。
【０００６】
ところで、近年、車両の走行速度と車間距離の少なくとも一方を自動的に一定に保持する自動走行を行う自動速度制御装置（ＡＣＣ；アダプティブ・クルーズ・コントロール）を備えた車両が一部で実用化されている。このような自動走行中には、急激な加速が要求される可能性は低く、自動走行が行われていない場合に比して、加速要求等に対する応答性（モータ走行からエンジン走行への移行の応答性）があまり問題とならない。
【０００７】
本発明は、このような独自に知見した技術的課題に鑑みてなされたものであり、燃料カットを伴うモータ走行中には、自動走行の有無に応じてスロットル開度を制御することにより、燃費の向上と応答性の向上とを有効に両立し得る新規なハイブリッド車両の制御装置を提供することを主たる目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
エンジンと駆動輪とに接続するモータと、エンジンの吸気通路を開閉するスロットルと、を備える。車両の走行速度と車間距離の少なくとも一方を自動的に一定に保持する自動走行を行う自動速度制御装置等の自動走行手段を備える。エンジンへの燃料供給を停止して上記モータにより駆動輪を駆動するモータ走行中には、このモータによりエンジンのクランクシャフトが回転駆動つまり空転される。このモータ走行中には、上記自動走行中である場合に自動走行中でない場合に比してスロットル開度が大きくなるように、スロットル開度を制御する。
【０００９】
【発明の効果】
モータ走行中で、かつ自動走行中である場合には、スロットルの開度を自動走行中でない場合に比して相対的に大きくしているため、ポンプ損失を低減して燃費の向上を図ることができる。但し、スロットルの開度が相対的に大きいために、モータ走行からエンジン走行への移行の応答性が相対的に低下するものの、自動走行中には応答性に対する要求が低く、実用上問題ない。
【００１０】
自動走行中でない場合には、例えば運転者のアクセル操作に追従して速やかに加速・減速を行う必要があり、応答性に対する要求が高い。本発明では、モータ走行中で、かつ、自動走行中でない場合には、スロットルの開度を相対的に小さくしているため、モータ走行からエンジン走行への移行過渡期の応答性、すなわち加速要求等に対する応答性にも優れたものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例に係る制御装置を適用したハイブリッド車両を示す概略構成図である。この車両は、駆動輪１０を回転駆動する車両推進源としてエンジン１１と駆動モータ１２とを併用するハイブリッド車両である。エンジン１１と駆動モータ１２とは軸１３により直接的に接続つまり直結されており、一体的に回転する。エンジン１１及び駆動モータ１２から駆動輪１０への動力伝達経路には、ベルト式の無段変速機１５，減速機１６及びデファレンシャルギヤ１７が設けられている。また、エンジン１１にはベルト１８及びプーリ１９，２０を介してジェネレータ２１が接続されている。
【００１２】
エンジン１１は、例えば直列４気筒のガソリンエンジンである。エンジン１１の吸気通路２２には、吸入空気量を調整するスロットル２３がコレクタ上流に設けられ、排気通路２５にはマフラー２６が配設されている。スロットル２３は、電磁式のスロットル弁であり、後述するエンジンＥＣＵ３５によりエンジン走行モード等では主としてアクセルペダル４４の操作に応じて開度が制御されるが、このアクセルペダル４４の操作とは無関係に開度を変更・制御することも可能である。
【００１３】
駆動モータ１２及びジェネレータ２１ともに、インバータ２７を介して電力を蓄えるバッテリ２８に電気的に接続された三相交流型のモータジェネレータであり、力行運転及び回生運転の双方を行うことができる。但し、駆動モータ１２は、主として駆動輪１０を力行・駆動する電動機として機能し、ジェネレータ２１は、主としてエンジン１１により駆動されて電力を回生する発電機として機能する。
【００１４】
この車両には、エンジン等の機能ユニット毎に複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０〜３５が設けられ、一つのハイブリッドＥＣＵ３０の元で全てのＥＣＵが情報を共有しながら同期して作動するＣＡＮ（コントローラ・エリア・ネットワーク）等のシステムを構成している。各ＥＣＵは、各種の制御処理を記憶・実行することができる周知のデジタルコンピュータである。
【００１５】
バッテリＥＣＵ３１は、バッテリの電圧を検出する電圧センサ４１とバッテリの充放電電流を検出する電流センサ４２との検出信号に基づいて、例えば電流累積を行い、バッテリの蓄電量すなわちＳＯＣ（ステート・オブ・チャージ）を算出する。ジェネレータＥＣＵ３２はジェネレータ２１の回転数・トルクを制御する。モータＥＣＵ３３は駆動モータ１２の回転数・トルクを制御する。ＣＶＴＥＣＵ３４は無段変速機１５を変速制御する。エンジンＥＣＵ３５は、エンジン１１の燃料噴射量及び時期，点火時期及びスロットル開度等を制御する。
【００１６】
ハイブリッドＥＣＵ３０には、車両運転状態を表す各種の信号として、上述したバッテリＥＣＵ３１からのＳＯＣの他、車速センサ４３により検出される車速信号、運転者による加速要求に対応するアクセルペダル４４の開度信号、ブレーキペダル４５の開度に相当するブレーキマスターシリンダ４６の液圧信号、及び自動速度制御装置（ＡＣＣ；アダプティブ・クルーズ・コントロール）の設定スイッチ４７の信号等が入力される。これらの信号に基づいて、ハイブリッドＥＣＵ３０は、ＥＣＵ３２〜３５や各種アクチュエータ等へ制御信号を出力し、車両全体の動作を統括的に制御する。
【００１７】
上記の自動速度制御装置の設定スイッチ４７として、この装置による自動走行をオン・オフするメインスイッチの他、目標・希望の設定車速を例えば４０〜１００ｋｍ／ｈの範囲で設定する車速設定スイッチ、設定車速を例えば５ｋｍ／ｈきざみで上昇する設定車速上昇スイッチ、設定車速を例えば５ｋｍ／ｈきざみで低下する設定車速下降スイッチ、設定車間距離を例えば「長」「中」「短」の３段階に切り換える設定車間距離切換スイッチ等が設けられる。この自動速度制御装置による自動走行（追従走行）中、基本的には、先行車がいないときには車速を上記の設定車速に維持する自動定速走行が行われ、先行車がいる場合には設定車速を上限として設定車間距離を保つ自動定車間走行が行われる（自動走行手段）。
【００１８】
車両の駆動形態として、エンジン１１に燃料を噴射・供給し、主としてエンジン１１が発生する駆動力により駆動輪１０を駆動するエンジン走行モードと、エンジン１１への燃料供給を停止するいわゆる燃料カットを行い、駆動モータ１２の駆動力のみにより駆動輪１０を駆動するモータ走行モード（モータ走行手段）と、があり、両モードはハイブリッドＥＣＵ３０により車両運転状態に応じて切り換えられる。エンジン走行モードでは、必要に応じて駆動モータ１２を力行運転し、この駆動モータ１２により車両推進力をアシストするようにしても良い。モータ走行モードでは、駆動モータ１２に直結するエンジン１１のクランクシャフトも回転駆動される。すなわち、エンジン１１のクランクシャフトが空転・連れ回りされる。このため、燃料カットを伴うモータ走行中には、エンジンフリクションの損失及びポンプ損失の分、燃費性能の低下を招く。なお、エンジン１１と駆動モータ１２との間にクラッチを設ける構成であっても、次回のエンジン起動にそなえてクラッチを締結した状態でモータ走行を行う場合には、やはりクランクシャフトが空転してポンプ損失等を招く。
【００１９】
上述したモータ走行中のポンプ損失はスロットル２３を開くことにより低減することができる。但し、スロットル２３を開くとスロットル下流の負圧が低下するために、アクセルの踏み込み・自動走行中での設定車速の変更・登坂による走行抵抗の増加等により、モータ走行からエンジン走行へ移行する場合に、シリンダへ流入する吸入空気量が過大となって燃焼トルクが急激に上昇することのないように、スロットル下流の負圧を十分に発達させてシリンダへの吸入空気量が十分に少なくなるのを待ってから、燃料の供給・着火を行う必要がある。しかしながら、吸気管容積に起因する応答遅れ等によりスロットル２３を閉じても負圧は直ぐには発達せず、応答性の低下が懸念される。本実施例は、モータ走行中の場合には、自動走行の有無に応じてスロットルの開度を制御することにより（スロットル制御手段）、ポンプ損失の低減化による燃費の向上と応答性の向上とを高いレベルで実現するものである。
【００２０】
図２は、本実施例の要部をなす制御の流れを示すフローチャートである。本制御は例えばハイブリッドＥＣＵ３０によってイグニッションスイッチのオンとともに開始され、所定期間（例えば１０ｍｓ）毎に繰り返し実行される。
【００２１】
Ｓ（ステップ）１０では、ＳＯＣが所定値以上であるかを判定する。Ｓ２０では、車両の目標駆動力と、モータ走行を安定して行うことができる駆動力の下限値であるモータ走行下限値と、を比較する。上記の目標駆動力は、例えば図３に示すように、車速とアクセル開度とを予め設定・記憶される目標駆動トルク設定マップ５０にマッピングして目標駆動トルクを算出し、演算部５１により目標駆動トルクと車速とを乗算して算出される。上記のモータ走行下限値は、例えば、ＳＯＣや電力配分等に基づいて算出される駆動モータの使用可能電力（モータ走行可能電力）からマージン電力を差し引いた値に効率を乗算して演算される。上記のマージン電力は、モータ走行からエンジン走行への移行中に必要な駆動力を保証するように、この駆動力分を加味して設定される。上記の効率は、駆動モータ１２の電気損失分を考慮して設定される。
【００２２】
再び図２を参照して、Ｓ１０及びＳ２０の双方が肯定された場合、つまり、ＳＯＣが所定値以上であり、かつ、目標駆動力がモータ走行下限値以下である場合に限り、Ｓ３０，Ｓ４０へ進み、モータ走行を許可するとともに、燃料カットを許可する。具体的には、それぞれの許可フラグをセットする（１とする）。これにより、図示せぬ他のルーチンによりモータ走行が実行される。つまり、エンジン１１への燃料供給が停止され（燃料カット）、かつ、駆動モータ１２のみにより駆動輪１０が駆動される。この駆動モータ１２の発生する動力によりエンジン１１のクランクシャフトが空回り・連れ回しされる。
【００２３】
Ｓ５０では、自動走行中であるかを判定する。具体的には、上述した自動速度制御装置の設定スイッチ４７のメインスイッチがオンとなっているかを判定する。
【００２４】
Ｓ５０で自動走行中でないと判定された場合、Ｓ６０へ進み、スロットル閉要求をエンジンＥＣＵ３５へ出力する。これにより、エンジンＥＣＵ３５はスロットル２３の開度を全閉に変更・制御する。このように、モータ走行中であり、かつ、自動走行中でないと判定された場合には、スロットル２３が全閉とされる。従って、燃料カットを伴うモータ走行中にもスロットル下流の負圧が十分に維持され、次回のエンジン走行への移行時に、その応答性が向上する。
【００２５】
Ｓ５０で自動走行中であると判定された場合、後述するＳ７０を経由してＳ９０へ進み、目標スロットル開度を演算する。具体的には、図３に示すように、アクセル開度と車速とを予め設定・記憶された車両の目標駆動トルク設定マップ５０にマッピングして、目標駆動トルクを算出し、演算部５１により目標駆動トルクとＳＯＣとを乗算して目標駆動力を算出する。この目標駆動力とＳＯＣとを予め設定・記憶された目標スロットル開度設定マップ５２にマッピングして、目標スロットル開度を算出する。
【００２６】
図４は上記の目標スロットル開度設定マップ５２を簡略的に示している。モータ走行からエンジン走行への移行過渡期には、負圧が十分に発達するまでの間、駆動モータ１２により車両を駆動する必要があり、この移行過渡期の負圧発達時間に対する余裕度は目標駆動力及びＳＯＣに応じて異なる。従って、目標駆動力とＳＯＣとに応じて目標スロットル開度を設定している。具体的には、目標駆動力が大きくなるほど、目標スロットル開度を小さくする。また、ＳＯＣが大きくなるほど、目標スロットル開度を大きくする。更に、ＳＯＣがある値より高い状況では、エンジン走行モードへの過渡期に駆動モータ１２へ余裕をもって電力を供給できるので、目標スロットル開度を、各目標駆動力毎の最大値としている。このＳ９０で演算された目標スロットル開度はエンジンＥＣＵ３５へ送信され、エンジンＥＣＵ３５によりスロットル２３が目標スロットル開度へ向けて制御される。
【００２７】
このように、モータ走行中で、かつ、自動走行中である場合には、目標駆動力とＳＯＣとに基づいてスロットル２３を開いており、ポンプ損失を低減して燃費の向上を図ることができる。スロットルを開くことにより、このモータ走行からエンジン走行への移行の応答性は低下するものの、上述したように自動走行中には応答性の要求が比較的低いため、実用上問題となることはない。
【００２８】
再び図２を参照して、Ｓ７０では、燃料カット中であるか、つまり燃料カット処理が完了したかを判定する。燃料カットが完了するまではＳ９０をバイパスし、燃料カットが完了してからＳ７０からＳ９０へ進み、上記のスロットル開度が演算される。すなわち、燃料カットが完了するまで、スロットル２３の開制御を禁止している。これにより、燃料カットが完了する前にスロットル２３が不用意に開いて燃焼安定性の低下等を招くおそれがなく、安定性・信頼性に優れている。
【００２９】
上記のＳ１０において、ＳＯＣが所定値未満であると判定された場合、仮にモータ走行を継続又は開始すると、モータ走行とエンジン走行とがハンチングする等の可能性があるために、Ｓ１００へ進み、燃料カットを伴うモータ走行を禁止する。また、Ｓ２０において、目標駆動力がモータ走行下限値を超える場合にも、Ｓ１００へ進み、燃料カットを伴うモータ走行を禁止する。具体的には、上記のモータ走行の許可フラグを０にする。これを受けて、図示せぬ他のルーチンにより、例えばモータ走行中であった場合には、エンジン走行モードへ移行し、スロットル２３を閉じて負圧を十分に発達させた後、燃料噴射を開始する。
【００３０】
続くＳ１０５では、モータ走行からエンジン走行への移行中、すなわち移行過渡期であるかを判定する。移行過渡期であると判定されると、Ｓ１０５からＳ１１０へ進み、スロットル２３の閉（全閉）要求をエンジンＥＣＵ３５へ出力し、スロットル２３の閉弁が開始される。Ｓ１２０ではスロットル２３の閉弁が完了したか、つまり全閉となったかを判定する。スロットル２３の全閉が確認されると、Ｓ１２０からＳ１３０へ進み、燃料カットを禁止する。つまり、燃料カットを解除して、燃料の噴射を開始する。
【００３１】
仮にモータ走行からエンジン走行への移行過渡期に、スロットル２３が完全に閉じる前に燃料の供給を開始すると、シリンダ内の充填空気が過大となって燃焼トルクが急激に上昇し、運転者に予期せぬ突っ走り感を与えるおそれがある。これに対し本実施例では、Ｓ１１０〜Ｓ１３０の処理により、スロットル２３の閉弁が完了するまで、燃料カットの解除を禁止しているため、上述したような突っ走り感を与えるおそれはなく、安定した走行を行うことができる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では、先行車との車間距離または自車両の走行速度を一定に制御する自動速度制御装置と組み合わせたものとして説明したが、自車両の走行速度を一定に制御する機能のみを有する自動速度制御装置（定速走行制御装置ＡＳＣＤ；オート・スピード・コントロール・デバイス）と組み合わせても、同様の効果を有することはいうまでもない。
【００３３】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、エンジンと駆動モータの間に遊星歯車機構等の変速機を組み込んだ形式のハイブリッド車両に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る制御装置を適用したハイブリッド車両を簡略的に示す構成図。
【図２】本実施例の制御の流れを示すフローチャート。
【図３】目標駆動力及び目標スロットル開度の算出処理を示す説明図。
【図４】目標スロットル開度の設定マップ。
【符号の説明】
１０…駆動輪
１１…エンジン
１２…駆動モータ
２３…スロットル
２８…バッテリ
３０…ハイブリッドＥＣＵ
【図１】
2004270512.tif 000003
【図２】
2004270512.tif 000004
【図３】
2004270512.tif 000005
【図４】
2004270512.tif 000006