(57)【要約】    【課題】  効率的に減速回生を行うことによってエネルギ効率を向上した電動過給機を備えたパワートレインの制御装置を提供する。    【解決手段】  電池からの電力供給による駆動状態と減速回生により電池に蓄電する状態とに切換可能なモータと、電池からの供給電力により過給する電動過給機と、エンジン負荷検出手段と、エンジン回転数検出手段と、これらの検出結果に応じてモータと電動過給機とを制御する制御手段とを有する電動過給機を備えたパワートレインの制御装置であって、電池の蓄電量検出手段と、エンジン負荷とエンジン回転数とに基く目標トルク設定手段とを有し、制御手段は、目標トルクが第１状態ではモータ及び電動過給機ともに非作動状態とし、目標トルクが第２状態では電動過給機のみを作動状態とし、目標トルクが第３状態ではモータ及び電動過給機ともに作動状態とすると共に、蓄電量が所定以上のときは上記第２状態であってもモータを駆動する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから駆動輪に至る動力伝達経路に駆動連結されて電池からの供給電力によって駆動される状態と減速時の回生動力を利用して発電した電力を上記電池に蓄える状態とに切換え可能に構成されたモータと、上記電池からの供給電力によってエンジンの吸気を過給する電動過給機と、エンジン負荷に関するパラメータを検出するエンジン負荷検出手段と、エンジン回転数に関するパラメータを検出するエンジン回転数検出手段と、上記両検出手段の検出結果に応じて上記モータと上記電動過給機とを制御する制御手段とを有する電動過給機を備えたパワートレインの制御装置であって、電池の蓄電量に関するパラメータを検出する蓄電量検出手段と、上記エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷と上記エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数とに基いて目標トルクを設定する目標トルク設定手段とが設けられ、上記制御手段は、上記目標トルク設定手段で設定された目標トルクが第１の所定値以下である第１状態では上記モータ及び上記電動過給機ともに非作動状態とし、目標トルクが上記第１の所定値より大きくかつその第１の所定値よりも大きな第２の所定値以下である第２状態では上記電動過給機のみを作動状態とし、目標トルクが上記第２の所定値より大きな第３状態では上記モータ及び上記電動過給機ともに作動状態とすると共に、上記蓄電量検出手段で検出された電池の蓄電量が所定以上のときは上記第２状態であってもモータを駆動するように構成されていることを特徴とする電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。
【請求項２】
制御手段は、電池の蓄電量が所定以上のときは、蓄電量が大きいほど目標トルクに対してモータの分担トルクの比率を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。
【請求項３】
エンジンから駆動輪に至る動力伝達経路に駆動連結されて電池からの供給電力によって駆動される状態と減速時の回生動力を利用して発電した電力を上記電池に蓄える状態とに切換え可能に構成されたモータと、上記電池からの供給電力によってエンジンの吸気を過給する電動過給機と、エンジン負荷に関するパラメータを検出するエンジン負荷検出手段と、エンジン回転数に関するパラメータを検出するエンジン回転数検出手段と、上記両検出手段の検出結果に応じて上記モータと上記電動過給機とを制御する制御手段とを有する電動過給機を備えたパワートレインの制御装置であって、電池の蓄電量に関するパラメータを検出する蓄電量検出手段と、上記エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷と上記エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数とに基いて目標トルクを設定する目標トルク設定手段とが設けられ、上記制御手段は、上記目標トルク設定手段で設定された目標トルクが第１の所定値以下である第１状態では上記モータ及び上記電動過給機ともに非作動状態とし、目標トルクが上記第１の所定値より大きな第２状態では上記モータ及び上記電動過給機を作動状態とし、かつ該第２状態において、上記蓄電量検出手段で検出された電池の蓄電量が大きいときは小さいときに比べて目標トルクを達成するモータの分担トルクを増大させ、電動過給機の分担トルクを減少させるように構成されていることを特徴とする電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。
【請求項４】
制御手段は、電池の蓄電量が所定以上の場合において、目標トルクを達成するモータの分担トルクが最大トルクより小さいときはモータのみを駆動し、目標トルクを達成するモータの分担トルクが最大トルクより大きいときは電動過給機とモータとを駆動することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。
【請求項５】
モータ温度、インバータ温度、電池温度の少なくとも１つに関するパラメータを検出する温度検出手段が備えられ、制御手段は、モータ温度、インバータ温度、電池温度の少なくとも１つが所定温度より高いと判断されたときは、第１状態以外の状態において電池の蓄電量が所定以上であってもモータ駆動を行わないことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電動過給機を備えたパワートレインの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動過給機を備えたパワートレインの制御装置、より詳しくは、エンジンの出力増大を図るための電動過給機と、エンジンアシストを行うエンジン駆動用モータとを併せて備え、これらの駆動をエンジンの運転状態に応じて切り換えるように構成されたパワートレインの制御装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの出力増大を図る手段としてスーパーチャージャやターボチャージャが周知であるが、いずれも過給能力がエンジン回転数の影響を大きく受ける結果、低回転領域で過給圧が不足するという問題がある。これに対し、モータでコンプレッサを駆動する電動過給機は、エンジン回転数の影響を受けることなくコンプレッサの回転数を制御できるので、低回転領域でも十分な過給圧を発生し得るという利点を有する。
【０００３】
一方、近年、エンジンのアシスト源としての機能と、エンジンに駆動連結されて発電を行う発電機としての機能とを兼ね備えたモータを搭載した環境対応型車両がある。そして、特許文献１には、上記電動過給機と、上記モータとしてのモータジェネレータとを併せて有するパワートレインが開示され、該パワートレインには、上記電動過給機と駆動源としてのモータジェネレータとに電力を供給する電池が備えられている。電動過給機は、排気によりターボチャージャを駆動させて電力を発電する発電機能を有し、該過給機の非駆動時には発電を行い、発電した電力を上記電池に蓄える。さらに、上記モータジェネレータも同様に発電機能を有し、非駆動時には発電を行い、電力を上記電池に蓄える。そして、中負荷領域では電池から電動過給機に電力を供給して過給によりトルクを増加させ、高負荷領域では電動過給機及びモータジェネレータに電力を供給して過給及びモータ駆動によるトルクアシストを得る。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３２０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載のようなパワートレインには、エネルギ効率の向上のために減速時に駆動輪側の動力を利用して電池を充電する（減速回生）機能を有したものがある。これは、エンジンから駆動源に至る動力伝達経路にモータを駆動連結し、減速時に該モータを減速ブレーキとして使用することによって減速回生を行うように構成される。しかしながら、電池が満充電状態で減速回生のための電池容量が確保されていない状態においては、電池に回生電力を供給すると電池の故障を引き起こす可能性があるので、満充電状態の場合の減速時には回生は行われず、エンジンブレーキを使用して減速することになる。
【０００６】
ここで、上記特許文献１に開示されているような電動過給機及びモータジェネレータの制御においては、比較的消費電力の小さい電動過給機をトルクアシストのメインとして使用しているので、走行状態によっては電池の満充電状態が続き、減速回生を行う機会が減少すると共に、燃料を使用した走行の割合が増し、減速回生によるエネルギ効率の向上が効果的に行われないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、効率的に減速回生を行うことによってエネルギ効率を向上した電動過給機を備えたパワートレインの制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、エンジンから駆動輪に至る動力伝達経路に駆動連結されて電池からの供給電力によって駆動される状態と減速時の回生動力を利用して発電した電力を上記電池に蓄える状態とに切換え可能に構成されたモータと、上記電池からの供給電力によってエンジンの吸気を過給する電動過給機と、エンジン負荷に関するパラメータを検出するエンジン負荷検出手段と、エンジン回転数に関するパラメータを検出するエンジン回転数検出手段と、上記両検出手段の検出結果に応じて上記モータと上記電動過給機とを制御する制御手段とを有する電動過給機を備えたパワートレインの制御装置であって、電池の蓄電量に関するパラメータを検出する蓄電量検出手段と、上記エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷と上記エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数とに基いて目標トルクを設定する目標トルク設定手段とが設けられ、上記制御手段は、上記目標トルク設定手段で設定された目標トルクが第１の所定値以下である第１状態では上記モータ及び上記電動過給機ともに非作動状態とし、目標トルクが上記第１の所定値より大きくかつその第１の所定値よりも大きな第２の所定値以下である第２状態では上記電動過給機のみを作動状態とし、目標トルクが上記第２の所定値より大きな第３状態では上記モータ及び上記電動過給機ともに作動状態とすると共に、上記蓄電量検出手段で検出された電池の蓄電量が所定以上のときは上記第２状態であってもモータを駆動するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の電動過給機を備えたパワートレインの制御装置において、制御手段は、電池の蓄電量が所定以上のときは、蓄電量が大きいほど目標トルクに対してモータの分担トルクの比率を大きくすることを特徴とする。
【００１１】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項１または請求項２に記載の電動過給機を備えたパワートレインの制御装置において、エンジンから駆動輪に至る動力伝達経路に駆動連結されて電池からの供給電力によって駆動される状態と減速時の回生動力を利用して発電した電力を上記電池に蓄える状態とに切換え可能に構成されたモータと、上記電池からの供給電力によってエンジンの吸気を過給する電動過給機と、エンジン負荷に関するパラメータを検出するエンジン負荷検出手段と、エンジン回転数に関するパラメータを検出するエンジン回転数検出手段と、上記両検出手段の検出結果に応じて上記モータと上記電動過給機とを制御する制御手段とを有する電動過給機を備えたパワートレインの制御装置であって、電池の蓄電量に関するパラメータを検出する蓄電量検出手段と、上記エンジン負荷検出手段で検出されたエンジン負荷と上記エンジン回転数検出手段で検出されたエンジン回転数とに基いて目標トルクを設定する目標トルク設定手段とが設けられ、上記制御手段は、上記目標トルク設定手段で設定された目標トルクが第１の所定値以下である第１状態では上記モータ及び上記電動過給機ともに非作動状態とし、目標トルクが上記第１の所定値より大きな第２状態では上記モータ及び上記電動過給機を作動状態とし、かつ該第２状態において、上記蓄電量検出手段で検出された電池の蓄電量が大きいときは小さいときに比べて目標トルクを達成するモータの分担トルクを増大させ、電動過給機の分担トルクを減少させるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動過給機を備えたパワートレインの制御装置において、制御手段は、電池の蓄電量が所定以上の場合において、目標トルクを達成するモータの分担トルクが最大トルクより小さいときはモータのみを駆動し、目標トルクを達成するモータの分担トルクが最大トルクより大きいときは電動過給機とモータとを駆動することを特徴とする。
【００１３】
そして、請求項５に記載の発明は、上記請求項１から請求項４のいずれかに記載の電動過給機を備えたパワートレインの制御装置において、モータ温度、インバータ温度、電池温度の少なくとも１つに関するパラメータを検出する温度検出手段が備えられ、制御手段は、モータ温度、インバータ温度、電池温度の少なくとも１つが所定温度より高いと判断されたときは、第１状態以外の状態において電池の蓄電量が所定以上であってもモータ駆動を行わないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
まず、請求項１に記載の発明によれば、電池の蓄電量が所定以上のときは、第２状態であってもモータを駆動するように構成することにより、減速回生のための電池の容量を常に確保しておくことができる。その結果、モータの使用頻度を増加させることができ、燃料の使用を抑制して燃費を向上し、エネルギ効率を向上することができる。なお、自身の回転によりアシストトルクを発生させるモータは、電動過給機に比べて電力消費量が大きい（約５倍）ので、効率的に電池容量の確保を図ることができる。
【００１５】
次に、請求項２に記載の発明によれば、電池の蓄電量が所定以上のときは、蓄電量が大きいほど目標トルクを達成するモータの分担トルクの比率を大きくすることによって、モータによる電力消費により減速回生のための電池の容量をより迅速に確保することができるので、減速回生が行われない状態を早期に脱することができる。
【００１６】
次に、請求項３に記載の発明によれば、電池の蓄電量が大きいときは小さいときに比べて目標トルクを達成するモータの分担トルクの比率を増大させ、電動過給機の分担トルクの比率を減少させることによって、減速回生のための電池の容量を確保しておくことができ、上記請求項２に記載の発明と同様の効果が得られる。
【００１７】
次に、請求項４に記載の発明によれば、目標トルクを達成するのモータ分担トルクが最大トルクより小さいときはモータのみを駆動し、目標トルクを達成するモータの分担トルクが最大トルクより大きいときは電動過給機とモータとを駆動することによって、モータにより放電効率を上げ、可能な限り早期に減速回生が行われない状態を脱することができる。
【００１８】
そして、請求項５に記載の発明によれば、モータ温度、インバータ温度、又は電池温度が高いときにモータを駆動させると、過熱によりこれらが故障する可能性があるので、これらの温度が所定温度より高いと判断されたときは、電池の蓄電量が所定以上であってもモータの駆動を行わないことによって、モータ、インバータ、及び電池の故障を未然に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係るパワートレイン１は、駆動源としてエンジン１０と駆動モータ１６とを併用するハイブリッド車両に搭載されている。パワートレイン１は、車両走行用の駆動力を発生するエンジン１０と、該エンジン１０の出力回転を無段階に変速することが可能な無段変速機１１とを含む。無段変速機１１は、特に種類は限定されないが、好ましくは、例えばインプットディスクとアウトプットディスクとの間にパワーローラを傾転自在に介在させたトロイダル型無段変速機、特に、トルクコンバータの採用を不要としたギヤードニュートラル方式の無段変速機等である。エンジン１０の出力トルクは、上記無段変速機１１で所定のギヤ比に変速された後、デファレンシャル装置１２等を経て左右の駆動輪１３，１３に伝達される。
【００２０】
エンジン１０と駆動輪１３，１３との間の動力伝達経路１４上に、例えばクラッチ等を用いた断接機構１５が配設され、この断接機構１５を介して、駆動モータ１６が上記動力伝達経路１４に連結されている。駆動モータ１６は、インバータ１７による電流制御により、電池１８からの電力の供給を受けて、車両を走行させるに足る回転駆動力を発生し、発生した駆動力は、上記断接機構１５を介して、動力伝達経路１４に導入される。駆動モータ１６は、減速回生時には、動力伝達経路１４上の回転駆動力を利用して電力を発電する発電機として機能することが可能であり、発電した電力は、電池１８に蓄えられる。
【００２１】
エンジン１０の出力軸に、ベルトやチェーン等を介して、交流発電機であるオルタネータ１９が連結されている。オルタネータ１９は、エンジン１０の出力回転で直接に駆動されて電力を発電し、発電した電力は、電池１８に蓄えられる。
【００２２】
エンジン１０の吸気通路２０に、吸気を過給してエンジン１０の出力増大を図る電動過給機２１が備えられている。電動過給機２１は、過給機モータ２２で、吸気通路２０上のタービン２３を回転駆動し、エンジン１０の自然吸気以上の量の吸気を燃焼室に圧送する。電動過給機２１は、上記駆動モータ１６と同様、電池１８からの電力の供給を受けて駆動する。
【００２３】
吸気通路２０において、電動過給機２１の下流に、インタークーラ２４とスロットル弁２５とがこの順に配設されている。スロットル弁２５は、専用のアクチュエータ２６で開閉駆動される電動式のものである。また、電動過給機２１の上流とインタークーラ２４の下流とに亘ってバイパス通路（リリーフ通路あるいは再循環通路ともいう）２７が設けられている。この通路２７は、例えば低回転領域で電動過給機２１のタービン２３を通過する吸気流量が少ないときに、電動過給機２１の過給能力を確保するために、一旦インタークーラ２４を出た吸気を再び電動過給機２１の上流に戻して、タービン２３を通過する吸気流量を確保するためのものである。バイパス通路２７には、該通路２７の開度（すなわちタービン２３を通過する吸気の循環量）を調整するリリーフ弁２８が設けられている。
【００２４】
このように、このパワートレイン１の電気システムは、駆動モータ１６、オルタネータ１９、及び電動過給機２１のモータ２２がそれぞれ電池１８と電気的に接続された構成である。そして、駆動モータ１６の駆動時及び過給機モータ２２の駆動時には、上記電池１８からそれぞれに電力が供給される一方、駆動モータ１６が減速回生時に発電機として機能するとき、及びオルタネータ１９がエンジン１０の出力回転により発電を行うときには、その発電電力が上記電池１８に供給されて、該電池１８の充電に充てられる。
【００２５】
このパワートレイン１のコントロールユニット４０は、電動過給機２１のモータ２２の温度を検出する過給機モータ温度センサ２９からの信号、吸気通路２０におけるインタークーラ２４を出た直後の吸気温度を検出する吸気温度センサ３０からの信号、吸気通路２０におけるスロットル弁２５の直上流の吸気圧を検出する吸気圧センサ３１からの信号、運転者によるアクセルペダル３２の踏込量を検出するアクセル開度センサ３３からの信号、エンジン１０の冷却水温度を検出する水温センサ３４からの信号、エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサ３５からの信号、駆動モータ１６、インバータ１７及び電池１８の各温度を検出する温度センサ３６，３７，３８からの信号、及び電池１８の蓄電量に関する状態量（例えば電圧値や電流値等）を検出する蓄電量センサ３９からの信号等を入力し、そして、それらの入力結果に基いて、バイパス通路２７上のリリーフ弁２８、電動過給機２１のモータ２２、スロットル弁２５を開閉駆動するスロットルアクチュエータ２６、無段変速機（より詳しくは、例えば変速制御用の油圧制御回路に配設された各種ソレノイドや調圧弁等）１１、及び駆動モータ１６への印加電流制御用のインバータ１７等に各種の制御信号を出力して、エンジン１０の出力制御や、モータ１６のトルクアシスト制御、あるいは電動過給機２１のトルク増大制御等を実行する。また、インバータ１７は、コントロールユニット４０の制御により駆動モータ１６に３相交流電圧を印加するに際して、その交流電圧の位相を駆動モータ１６に発生する逆起電力の位相に対して連続的に変更することができ、その交流電圧の移送を当該逆起電力の位相に対して進めたときに、駆動モータ１６を電動機として動作させ、遅らせたときには電池１８に蓄電する発電機として動作させる。
【００２６】
次に、本発明の特徴部分を構成するこのパワートレイン１の基本的な制御動作を図２を参照しながら説明する。まず、図２に示すように、このエンジン１０においては、全低負荷領域及び全高回転領域が自然吸気領域、すなわち非過給領域Ｘに設定されている。この自然吸気領域Ｘでは、電動過給機２１も駆動モータ１６も駆動されず、エンジン１の自然吸気による出力のみが得られる。また、中回転高負荷領域は過給領域Ｙに設定されている。この過給領域Ｙでは、電動過給機２１によりトルクを増加させる。但し、電池１８の蓄電量が所定値以上の場合は、駆動モータ１６によりトルクアシストを行う。なお、本実施形態における駆動モータ１６によるトルクは、変速機１１のギヤ比をかけて、エンジン出力軸のトルクに換算している。そして、低回転高負荷領域はモータアシスト領域Ｚに設定されている。このモータアシスト領域Ｚでは、電動過給機５の駆動に加えて、駆動モータ１１が車両動力源として駆動され、エンジン１の出力トルクが助勢される。以上のように、電池１８の蓄電量が所定値以下の場合は、電動過給によるトルク増大を駆動モータ１６によるトルクアシストよりも優先的に用いることにより、駆動モータ１６や電池１８の負担を（使用頻度大による熱上昇）を減らし、駆動モータ１６や電池１８の小型化が可能になる。
【００２７】
次に、走行状態に応じたコントロールユニット４０によるエンジン１０、電動過給機２１及び駆動モータ１６の制御並びに走行状態に応じた駆動力の伝達形態について説明する。
【００２８】
まず、停車時においては、エンジン１０、電動過給機２１、及び駆動モータ１６は停止される。但し、ＳＯＣが所定値以下の場合及び冷間時には、エンジン１０が運転されると共に該エンジン１０の回転トルクによってオルタネータ１９は発電を行い、発電電力を電池１８に蓄電することがある。オルタネータ１９の充電時には、無段変速機１１に内蔵された図示しないクラッチを開放してエンジン１０から変速機１１に駆動力が伝達されないようにし、エンジン１０がオルタネータ１９を駆動して電池を充電する。
【００２９】
一方、発進時においては、エンジン１０及び電動過給機２１は停止され、駆動モータ１６が回転トルクを出力することになる。但し、急発進時においては、始動後にエンジン１０及び電動過給機２１が高出力で運転されることになる。
【００３０】
そして、エンジン１０の始動時においては、図示しない始動モータがエンジン１０をクランキングするために動力伝達経路１４に駆動トルクを出力してエンジン１０が始動される。なお、始動モータに代えてオルタネータ１９をジェネレータモータで構成し、該ジェネレータモータを駆動してエンジン１０を始動するようにしてもよい。
【００３１】
車両走行中においてアクセル開度の開度量が全閉状態となった減速時においては、エンジン１０は停止され、駆動モータ１６は車両が慣性走行することにより動力伝達経路１４を回転するトルクによって発電する発電機として機能し、これにより発生した回生電力を電池１８に蓄える。このとき、無段変速機１１に内蔵される図示しないクラッチを開放して動力伝達経路１４の駆動力が断接機構１５を介して駆動モータ１６に伝達され、これにより駆動モータ１６が電力の回生を行って電池１８を充電する。
【００３２】
なお、上記の駆動力の伝達形態においてはクラッチを用いてエンジン１０と動力伝達経路１４との動力の断接制御を行っていたが、これに限らず、変速機のＮ（ニュートラル）レンジと、Ｄ（ドライブ）レンジとの遷移を制御することによって同様のクラッチ機能を実現してもよい。
【００３３】
次に、図３に示すフローチャートを用いて上記パワートレイン１の第１の制御例について説明する。
【００３４】
まず、ステップＳ１において、上記各種センサで検出した信号をコントロールユニット４０に入力する。そして、ステップＳ２でアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて目標トルクＴｏを算出する。次に、ステップＳ３で、算出した目標トルクＴｏと自然吸気により得られる（Ｘ領域の）最大トルクＴｗｏｔとを比較する。そして、目標トルクＴｏが自然吸気最大トルクＴｗｏｔよりも小さければ、すなわち目標トルクＴｏが図２に示すＸ領域にある場合は、例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅなどに基づく周知のパワートレイン（エンジン１０及び変速機１１）の制御に進む。
【００３５】
一方、ステップＳ３で目標トルクＴｏが自然吸気最大トルクＴｗｏｔより大きいときは、すなわち目標トルクＴｏがＹ領域もしくはＺ領域にあるときは、ステップＳ４に進んでスロットル開度ＴＶＯを１００％に設定する。そして、ステップＳ５において目標トルクＴｏと過給で得られるトルク増加の最大値Ｔｙとを比較する。目標トルクＴｏがＴｙよりも小さいとき、すなわち目標トルクＴｏがＹ領域にあるときは、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では電池１８の蓄電量ＳＯＣと予め設定した所定値（ここでは蓄電量ＳＯＣ５０％）とを比較する。そして、蓄電量ＳＯＣが所定値よりも小さい場合は、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、（目標トルクＴｏ−自然吸気最大トルクＴｗｏｔ）の値に基づいて電動過給機２１の目標過給回転数Ｎを設定する。次に、ステップＳ８において、電動過給機２１のタービン２３の回転数がＮになるように過給機２１をフィードバック制御した後、パワートレイン制御（例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅに基く周知の制御）に進む。
【００３６】
また、ステップＳ６において電池１８の蓄電量ＳＯＣが所定値以上のときは、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、モータ温度と第１所定値Ｔｅｍｐ１とを比較する。そして、モータ温度が第１所定値Ｔｅｍｐ１より小さいときには、ステップＳ１０に進んで、蓄電量ＳＯＣに応じて目標トルクＴｏに対する駆動モータ１６の分担トルクであるモータ分担率Ｗを決定する。モータ分担率Ｗは、図４のマップで示すように、蓄電量ＳＯＣが５０％以下のときはゼロ、蓄電量ＳＯＣが５０％からゼロ以上になって９０％に至るまで蓄電量ＳＯＣの増加に伴って増加し、蓄電量ＳＯＣが９０％以上のときは駆動モータ１６の分担トルクの比率が１００％に設定される。なお、モータ分担率Ｗのマップは、目標トルクＴｏの増加に伴って下方にシフトし、その結果、モータアシストを開始する蓄電量ＳＯＣが大きい値に設定される共に、マップは同じ勾配を維持するのでモータ分担率Ｗが全体的に減少するように設定される。
【００３７】
そして、ステップＳ１１で駆動モータ１６の分担目標トルクＴｍを（Ｔｏ−Ｔｗｏｔ）×Ｗに設定する。次に、ステップＳ１２において、上記目標トルクＴｍと駆動モータ１６の最大出力トルクＴｍｍａｘとを比較する。そして、目標トルクＴｍが最大出力トルクＴｍｍａｘよりも大きいときはステップＳ１３で目標トルクＴｍを最大出力トルクＴｍｍａｘに設定してステップＳ１４に進む。一方、ステップＳ１２で目標トルクＴｏが最大出力トルクＴｍｍａｘよりも小さいときは直接ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、電動過給機２１の過給による目標トルクＴｓを（Ｔｏ−Ｔｗｏｔ）−Ｔｍに設定する。そして、ステップＳ１５において、過給による目標トルクＴｓに応じて目標過給回転数Ｎを設定し、ステップＳ１６で電動過給機２１のタービン回転数がＮになるよう過給機２１をフィードバック制御してパワートレイン制御（例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅに基く周知の制御）に進む。
【００３８】
なお、ステップＳ９においてモータ温度が第１所定値Ｔｅｍｐ１以上のときは、加熱による駆動モータ１６の故障を回避するためステップＳ７、次にステップＳ８に進んで駆動モータ１６は使わずに過給によるトルクアシストを実行してパワートレイン制御（例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅに基く周知の制御）に移行する。
【００３９】
また、ステップＳ５において目標トルクＴｏが過給で得られるトルク増加の最大値Ｔｙよりも大きいとき、すなわち目標トルクＴｏがＺ領域にある場合は、ステップＳ１７に進んで電動過給機２１の目標過給回転数Ｎを最大値に設定する。次に、ステップＳ１８で電動過給機２１のタービン回転数がＮになるよう過給機２１をフィードバック制御する。そして、ステップＳ１９において、モータ温度と第２所定値Ｔｅｍｐ２とを比較する。なお、第２所定値Ｔｅｍｐ２は、第１所定値Ｔｅｍｐ１よりも大きな値に設定されている。これは、モータ温度が相当高くない限り目標トルクＴｏの実現を優先するためである。モータ温度が第２所定値Ｔｅｍｐ２より小さいときは、ステップＳ２０に進んで、駆動モータ１６による必要アシスト量を目標トルクＴｏと電動過給機２１によるアシストトルクにより演算する。過給機２１によるアシストトルクは、予め実験により求めた電動過給機２１の過給により得られる最大アシストトルク、または吸気負圧から推定される。そして、ステップＳ２１において必要アシスト量になるよう駆動モータ１６を駆動させてパワートレイン制御（例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅに基く周知の制御）に進む。また、ステップＳ１９において、モータ温度が第２所定値Ｔｅｍｐ２以上である場合には、ステップＳ２２に進んで無段変速機１１のシフトダウンを行い、パワートレイン制御（例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅに基く周知の制御）に進む。
【００４０】
次に、図５及び図６に示すフローチャートを用いて上記パワートレイン１の第２の制御例について説明する。
【００４１】
まず、ステップＳ３１において、各種センサで検出した信号をコントロールユニット４０に入力する。そして、ステップＳ３２でアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて目標トルクＴｏを算出する。次に、ステップＳ３３で、算出した目標トルクＴｏと自然吸気最大トルクＴｗｏｔとを比較する。そして、目標トルクＴｏが自然吸気最大トルクＴｗｏｔよりも小さければ、すなわち目標トルクＴｏが図２に示すＸ領域にある場合は、例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅなどに基づく周知のパワートレイン（エンジン１０及び変速機１１）の制御に進む。
【００４２】
一方、ステップＳ３３で目標トルクＴｏが自然吸気最大トルクＴｗｏｔより大きいときは、すなわち目標トルクＴｏがＹ領域もしくはＺ領域にあるときは、ステップＳ３４に進んでスロットル開度ＴＶＯを１００％に設定する。次に、ステップＳ３５で電動過給機２１の分担トルクＴｏｂの割合を決定する。すなわち、Ｔｏｂ＝Ｋｂ×（Ｔｏ−Ｔｗｏｔ）において、図７に示すマップにより過給機分担比率Ｋｂを決定する。これによると、電池１８の蓄電量ＳＯＣが５０％以下の場合は、過給機分担比率Ｋｂは１に設定されると共に、蓄電量ＳＯＣが５０％から過給機分担比率Ｋｂは減少し始め、蓄電量ＳＯＣが５０％から９０％の間においては、蓄電量ＳＯＣの増加に伴って過給機分担比率Ｋｂは減少し、蓄電量ＳＯＣが９０％以上においてはＫｂはゼロに設定される。なお、マップは、目標トルクＴｏの増加に伴って上方にシフトし、目標トルクＴｏが大きいほど過給機分担比率Ｋｂが減少し始める蓄電量ＳＯＣが増加し、マップは同じ勾配を維持するので目標トルクＴｏに対する過給機分担比率Ｋｂが全体的に増加することになる。
【００４３】
次に、ステップＳ３６において、サージング又はノッキングが生じるために電動過給に適さない領域を除いて、図８に示すマップからＮｅに応じた過給による最大エンジントルク増加量Ｔｂｍを計算する。そしてステップＳ３７において、過給機２１の分担トルクＴｏｂと過給による最大エンジントルクＴｂｍを比較する。過給機２１の分担トルクＴｏｂが過給による最大エンジントルクＴｂｍ以上の場合は、ステップＳ３８に進んで過給による最大エンジントルクＴｂｍとなる電動過給機２１のタービン回転目標値Ｎｂｏを設定してステップＳ４０に進む。一方、ステップＳ３７において、過給機２１の分担トルクＴｏｂが過給による最大エンジントルクＴｂｍよりも小さい場合は、ステップＳ３９に進んでエンジントルク増加量がＴｏｂとなる過給機２１のタービン回転目標値Ｎｂｏを設定してステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、過給機２１のタービン回転数がＮｂｏになるよう過給機２１をフィードバック制御する。
【００４４】
そして、ステップＳ４１において過給機２１のタービン回転数あるいは吸気管圧力により現在の実エンジントルクＴｅを算出し、ステップＳ４２で実エンジントルクＴｅと目標トルクＴｏとを比較する。実エンジントルクＴｅが目標トルクＴｏよりも大きい場合は、パワートレイン制御（例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅに基く周知の制御）を行い、実エンジントルクＴｅが目標トルクＴｏよりも小さい場合は、ステップＳ４３に進む。ステップＳ４３において、モータ温度と第３所定値Ｔｅｍｐ３とを比較し、モータ温度が第３所定値Ｔｅｍｐ以上の場合は駆動モータ１６を保護するためにステップＳ５１で変速機１１をシフトダウンし、パワートレイン制御（例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅに基く周知の制御）を行う。一方、モータ温度が第３所定値Ｔｅｍｐ３より小さい場合は、ステップＳ４４に進む。
【００４５】
ステップＳ４４においては、目標アシストパワ量ＰａｓｓｔをＰａｓｓｔ＝ηｔ×（Ｔｏ−Ｔｅ）×Ｎｅを計算することによって求める。なお、ηｔはトランスミッション効率である。次にステップＳ４５に進んで、電池１８の蓄電量ＳＯＣと電池温度から図９に示すマップに基いて電池の最大出力Ｐｂａｔを算出する。すなわち、図９に示すように、電池温度に応じて設定されたマップにおいて、蓄電量ＳＯＣに応じて電池最大出力Ｐｂａｔは増加する。そして、ステップＳ４６に進んでモータ温度及びインバータ温度から図１０に示すマップに基いてモータ最大出力Ｐｍｏｔを算出する。すなわち、図１０に示すように、インバータ温度に応じて設定されたマップにおいて、モータ温度に応じてモータ最大出力Ｐｍｏｔは減少する。そして、ステップＳ４７に進んでＰｂａｔとＰｍｏｔ×ηｍｏｔの小さい方を最大アシスト量Ｐａとする。なお、ηｍｏｔは、モータ及びインバータ効率である。次に、ステップＳ４８で目標アシストパワ量Ｐａｓｓｔと最大アシスト量Ｐａとを比較する。目標アシストパワ量Ｐａｓｓｔが最大アシスト量Ｐａ以下のときは、ステップＳ４９でモータ出力を目標アシストパワ量Ｐａｓｓｔになるよう設定してパワートレイン制御（例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅに基く周知の制御）を行う。一方、ステップＳ４８で目標アシストパワ量Ｐａｓｓｔが最大アシスト量Ｐａより大きいときは、ステップＳ５０でモータ出力を最大アシスト量ＰａとしてステップＳ５１で変速機１１をシフトダウンし、その後パワートレイン制御（例えばアクセル開度αとエンジン回転数Ｎｅに基く周知の制御）を行う。
【００４６】
なお、上記ステップＳ５１においては、変速機１１をシフトダウン制御する代わりに、電動過給機２１によってさらに過給して目標トルクＴｏを実現するように構成してもよい。
【００４７】
上記制御例１、２においてエンジン使用状態が領域Ｘから領域Ｙに移行する場合における目標トルクＴｏの電動過給機２１及び駆動モータ１６の分担比率の例を図１１に示す。図１１（ａ）に示すように、蓄電量ＳＯＣが所定値より小さいときに、目標トルクＴｏに対してエンジン使用領域が領域Ｘから領域Ｙに移行する場合は、電動過給機２１による過給のみによりトルクを増加させる。一方、図１１（ｂ）に示すように、蓄電量ＳＯＣが所定値以上のときに目標トルクＴｏによりエンジン使用領域が領域Ｘから領域Ｙに移行する場合は、駆動モータ１６によるアシストのみによりトルクを増加させる。
【００４８】
また、上記制御例１、２においてエンジン使用状態が領域Ｘから領域Ｚに移行する場合における目標トルクＴｏ′の電動過給機２１及び駆動モータ１６の分担比率の例を図１２に示す。図１２（ａ）に示すように、蓄電量ＳＯＣが所定値より小さいときに、目標トルクＴｏ′に対してエンジン使用領域が領域Ｘから領域Ｚに移行する場合は、電動過給機２１による過給を優先させた上で、不足分を駆動モータ１６によりアシストする。一方、図１２（ｂ）に示すように、蓄電量ＳＯＣが所定値以上の場合は、駆動モータ１６によるトルクアシストを優先させた上で、不足分を電動過給機２１の過給によりトルクを増加させる。
【００４９】
以上のように、電池１８の蓄電量ＳＯＣが所定値以上のときは、Ｙ領域であっても駆動モータ１６でアシストに構成することにより、減速回生のための電池１８の容量を常に確保しておくことができる。その結果、駆動モータ１８の使用頻度を増やすことができ、燃料の使用を抑制して燃費を向上し、エネルギ効率を向上することができる。なお、自身の回転によりアシストトルクを発生させる駆動モータ１６は、電動過給機２１に比べて電力消費量が大きい（約５倍）ので、効率的に電池容量の確保を図ることができる。
【００５０】
また、電池１８の蓄電量ＳＯＣが所定以上のときは、蓄電量ＳＯＣが大きいほど目標トルクＴｏに対する駆動モータ１６の分担トルクの比率を大きくすることによって、減速回生のための電池１８の容量の確保をより迅速に行うことができるので、減速回生が行われない状態を早期に脱することができる。
【００５１】
そして、目標トルクＴｏを達成するの駆動モータ１６の分担トルクが該モータ１６により得られる最大トルクより小さいときは駆動モータ１６のみを駆動し、目標トルクＴｏを達成する駆動モータ１６の分担トルクが最大トルクより大きいときは電動過給機２１と駆動モータ１６とを駆動することによって、電池１８の放電効率を上げて可能な限り早期に減速回生が行われない状態を脱することができる。
【００５２】
さらに、駆動モータ１６、インバータ１７、又は電池１８の温度が高いときに駆動モータ１６を駆動させると、これらは過熱により故障する可能性があるので、これらの温度が所定温度より高いと判断されたときは、電池１８の蓄電量ＳＯＣが所定以上であっても駆動モータ１６の駆動を行わないことによって、駆動モータ１６、インバータ１７、及び電池１８の故障を未然に回避することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、効率的に減速回生を行うことによってエネルギ効率を向上した電動過給機を備えたパワートレインの制御装置を提供する。本発明は、電動過給機を備えたパワートレインの制御装置、より詳しくは、エンジンの出力増大を図るための電動過給機と、エンジンアシストを行うエンジン駆動用モータとを併せて備え、これらの駆動をエンジンの運転状態に応じて切り換えるように構成されたパワートレインの制御装置の技術分野に広く好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係るパワートレインの制御システム図である。
【図２】上記車両のエンジンの制御領域を示すマップである。
【図３】本発明の実施の形態に係るパワートレインの第１の制御例を示すフローチャートである。
【図４】電池の蓄電量に応じた目標トルクに対する駆動モータのモータ分担比率を示すマップである。
【図５】本発明の実施の形態に係るパワートレインの第２の制御例を示すフローチャートである。
【図６】同第２の制御例を示すフローチャートである。
【図７】電池の蓄電量に応じた目標トルクに対する電動過給機による過給のモータ分担比率を示すマップである。
【図８】エンジン回転数に応じた過給による最大エンジントルク増加量を示すマップである。
【図９】蓄電量及び電池温度に応じた電池最大出力を示すマップである。
【図１０】モータ温度及びインバータ温度に応じたモータ最大出力を示すマップである。
【図１１】エンジン使用領域がＸ領域からＹ領域に移行するときの電動過給機及び駆動モータのアシストトルクの分担比率の例を示したグラフである。
【図１２】エンジン使用領域がＸ領域からＺ領域に移行するときの電動過給機及び駆動モータのアシストトルクの分担比率の例を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１    パワートレイン
１０  エンジン
１３  駆動輪
１４  動力伝達経路
１６  モータ（駆動モータ）
１８  電池
２１  電動過給機
３３  エンジン負荷検出手段（アクセル開度センサ）
３５  エンジン回転数検出手段（エンジン回転数センサ）
３６  モータ温度センサ（モータ温度検出手段）
３９  蓄電量検出手段（蓄電量センサ）
４０  制御手段、目標トルク設定手段（コントロールユニット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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