(57)【要約】    【課題】  過給域への移行後の過給の立ち上がりの応答性を向上し、非過給領域からの連続したスムーズな加速を実現することができる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】  電動過給機と、発電及びエンジンアシストを行うモータ発電機と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、エンジン回転数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電動過給機とモータ発電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、アクセル開度を用いて演算した目標トルクとエンジン回転数とに応じて設定した非過給領域において所定量以上のアクセルの踏み込み量を検出したとき、スロットル開度をアクセル踏み込み量に応じた値に比べて大きな値または全開に設定してモータ発電機で発電を行い、その発電した電力を電動過給機に供給する電力供給手段を有する。【選択図】    図４
2005171842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動過給機と、エンジンに駆動連結されて発電及びエンジンアシストを行うモータ発電機と、アクセル開度に関するパラメータを検出するアクセル開度検出手段と、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電動過給機と上記モータ発電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、アクセル開度を用いて演算される目標トルクとエンジン回転数とに応じて設定された非過給領域において所定量以上のアクセルの踏み込み量が検出されたときに、スロットル開度をアクセル踏み込み量に応じた値に比べて大きな値または全開に設定して上記モータ発電機で発電を行わせると共に、その発電した電力を上記電動過給機に供給する電力供給手段を有す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】
モータ発電機が発電する電力を蓄電する蓄電手段と、該蓄電手段の電力蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段とが備えられ、加速開始時の蓄電状態に応じて上記発電量を変更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】
モータ発電機が発電する電力を蓄電する蓄電手段と、該蓄電手段の劣化状態を検出する劣化状態検出手段とが備えられ、該蓄電手段の劣化度合が大きいほど、非過給領域の上限トルクを減少補正することを特徴とする請求項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。
【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、発電及びエンジンアシストを行うモータ発電機とを併せて備え、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、パワートレインの駆動源、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発電機を搭載した環境対応型車両が知られつつある。そして、特許文献１には、上記電動過給機と、このモータ発電機とを併せて有するエンジンが開示され、該エンジンには、上記電動過給機と、駆動源としてのモータ発電機とに電力を供給するバッテリ（蓄電池）が備えられている。
【０００４】
その場合に、例えば、エンジン回転数と、アクセル開度等で代表されるエンジン負荷とをパラメータとして、上記電動過給機及びモータ発電機の駆動状態を切り換える各領域が設定され、例えば、電動過給機もモータ発電機も駆動されない（したがってエンジンの自然吸気による出力のみが得られる）非過給領域や、電動過給機が駆動される過給領域、あるいはモータ発電機が車両動力源として駆動されるモータアシスト領域等が設定され、このマップに実際のエンジン回転数とエンジン負荷とを当てはめて、その結果に応じて上記電動過給機やモータ発電機の駆動状態を切り換えるエンジンの基本的な出力制御が実行される。
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、急加速時などにおいて非過給領域から過給領域に駆動状態を切り換える際に、電動過給機が駆動し始めるときには比較的大電力が必要であるため、過給域に移行した時点で初めて蓄電池から電動過給機への電力の供給開始が行われると、電動過給機への電力供給に伴うバッテリの電圧降下などに起因して、直ちに所望の過給圧が得られず、一時的に過給の立ち上がりが遅れるという不具合が生じる。この場合、非過給領域から過給開始領域までの応答性はよいが、過給開始領域を超えると一旦応答が遅れることになるので、スムーズな加速ができないということになる。
【０００７】
さらに、バッテリは、発電モータ及び電動過給機よりも駆動電力の小さな電気負荷（例えば電装品）に電力を供給しており、この電気負荷に対する電力をまず確保するので、電動過給機だけに無闇に電力供給を行うことができず、さらに過給の立ち上がりが遅れることがある。
【０００８】
そこで、本発明は、過給域への移行後の過給の立ち上がりの応答性を向上し、非過給領域からの連続したスムーズな加速を実現することができる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】
【０００９】
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。まず、本願の請求項１に記載の発明は、電動過給機と、エンジンに駆動連結されて発電及びエンジンアシストを行うモータ発電機と、アクセル開度に関するパラメータを検出するアクセル開度検出手段と、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電動過給機と上記モータ発電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、アクセル開度を用いて演算される目標トルクとエンジン回転数とに応じて設定された非過給領域において所定量以上のアクセルの踏み込み量が検出されたときに、スロットル開度をアクセル踏み込み量に応じた値に比べて大きな値または全開に設定して上記モータ発電機で発電を行わせると共に、その発電した電力を上記電動過給機に供給する電力供給手段を有す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、モータ発電機が発電する電力を蓄電する蓄電手段と、該蓄電手段の電力蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段とが備えられ、加速開始時の蓄電状態に応じて上記発電量を変更することを特徴とする。
【００１１】
そして、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、モータ発電機が発電する電力を蓄電する蓄電手段と、該蓄電手段の劣化状態を検出する劣化状態検出手段とが備えられ、該蓄電手段の劣化度合が大きいほど、非過給領域の上限トルクを減少補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
まず、請求項１に記載の発明によれば、非過給領域において所定量以上のアクセルの踏み込み量が検出されたとき、すなわち急加速時などにおいて、アクセル踏み込み量に対して、スロットル開度を大きな値または全開に設定することによって、非過給領域から過給開始までに余分にエンジントルクを発生させて、このエンジントルクを用いてモータ発電機で発電をすることができる。そして、ここで発電された電力を電動過給機に供給することによって、非過給領域において予め電動過給機の回転数を所定回転数まで増加させておくことができるので、過給域移行後の過給の立ち上がりの応答性を向上することができ、滑らかな駆動力特性が得られる。
【００１３】
その場合に、請求項２に記載の発明によれば、蓄電手段が十分に蓄電された状態でモータ発電機から大電力が供給されたときは、蓄電手段の劣化を速めるなど悪影響を及ぼすおそれがあるので、蓄電状態に応じて発電量を調節することによって、例えば蓄電量が多いときは、発電電力を減少させて蓄電手段を保護することができる。
【００１４】
そして、請求項３に記載の発明によれば、蓄電手段の劣化度合いが大きい場合には、ますます過給域移行後における蓄電手段から電動過給機への電力供給が減少して過給の立ち上がりが遅れるので、フルスロットル前のエンジンに余力のある間に、過給機に電力を供給させることによって、過給の立ち上がりが遅れてもエンジントルク上限に至ったときに、過給の立ち上がりが回復して過給機の十分な機能が得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る車両は、動力源としてエンジン１とモータジェネレータ１１とを有する、いわゆる低公害型車両あるいは環境対応型車両等と称されるものであって、エンジン１のクランクシャフトとモータジェネレータ１１の回転軸とがベルトあるいはチェーン１２で相互連結されている。また、この車両は、エンジン１の出力増大を図る手段として電動過給機５を有し、該過給機５は、主たる構成要素として、エンジン１の吸気通路２に配設された、例えば遠心式の圧縮機３と、該圧縮機３を回転駆動するモータ４とを有する。
【００１６】
ここで、上記圧縮機３の下流には、インタークーラ６と電動スロットル弁７とがこの順に吸気通路２に配設されている。また、圧縮機３の上流とインタークーラ６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）９とバルブ９ａが設けられている。なお、吸気通路２は、吸気マニホールド８を介してエンジン１に接続している。
【００１７】
一方、このエンジン１の電源システム１４には上記電動過給機５のモータ４が接続されている他、上記モータジェネレータ１１がインバータ１３を介して、また１２Ｖの鉛電池１７がＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介してそれぞれ上記電源システム１４に接続されている。そして、電動過給機５の駆動時、及びモータジェネレータ１１の車両動力源としての駆動時には、上記電源システム１４の、例えば４２Ｖの蓄電装置１５からそれぞれに電力供給が行われる。逆に、モータジェネレータ１１がエンジン１により発電機として駆動されるときには、その発電電力は、インバータ１３を経て上記電動過給機５及び電源システム１４の蓄電装置１５に供給され、該蓄電装置１５の充電に用いられる。
【００１８】
また、前照灯やエアコン等の一般電装品へは１２Ｖ鉛電池１７から電力供給が行われ、該鉛電池１７へは、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１６により上記電源システム１４の蓄電装置１５の電力が１２Ｖに降圧されて常時充当されている。
【００１９】
そして、コントロールユニット２０は、運転者によるアクセルペダル１８の開度（踏込量）を検出するアクセル開度センサ１９からの信号、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転センサ２２からの信号、及び上記電源システム１４からの信号（蓄電装置１５の状態に関連する信号）等を入力し、その結果に応じて、電動過給機５のモータ４、モータジェネレータ１１を駆動するインバータ１３、スロットル弁７を駆動するスロットルアクチュエータ７ａ、及び自動変速機１０等に各種の制御信号を出力して、エンジン１の出力制御や、モータジェネレータ１１による駆動制御や発電制御（蓄電装置１５の充電制御）等を実行する。
【００２０】
次に、本発明の特徴部分を構成する上記発電制御の具体的動作を図２以下を参照しながら説明する。まず、図２に例示したように、このエンジン１においては、全低負荷域から全高回転域に亘る領域が非過給領域Ｘに設定されている。この非過給領域Ｘでは、電動過給機５もモータジェネレータ（動力源として）１１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５が駆動され、エンジン１の出力増大が図られる。そして、低回転高負荷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、モータジェネレータ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。
【００２１】
以上のような構成において、エンジン使用領域が非過給領域Ｘにある状態で、急加速時などの所定量以上のアクセルペダル１８の踏み込み量が検出されたときは、図３に示すような駆動力特性を示す。すなわち、時刻ｔ１において非過給領域Ｘから過給領域Ｙへのエンジン使用領域が移行するような信号を検出したとき（図２参照）には、時刻ｔ１から過給開始の時刻ｔ２までは自然吸気のみで駆動され、時刻ｔ２から電動過給機に電力が供給されて圧縮機３を回転させる。このとき、大電力の持ち出しによる蓄電装置１５の電圧低下に起因して、符号アで示すように、過給の立ち上がりの応答遅れが生じて目標の駆動力Ｔｏが得られるまで（時刻ｔ３′）に長時間を要するという不具合がある。
【００２２】
図４に示すフローチャートは、そのような不具合に対処するためのもので、これによると、ステップＳ１において、コントロールユニット２０は、アクセル開度センサ１９からの信号及びエンジン回転数センサ２２からの信号によりアクセル開度α及びエンジン回転数Ｎｅを入力する。そして、ステップＳ２において、上記アクセル開度α及びエンジン回転数Ｎｅの値に基づいてスロットル開度ＴＶＯが決定される。次に、ステップＳ３において、アクセル開度αの変化率が一定値以上すなわち急加速と判断されればステップＳ４に進み、変化率が一定値以下であれば通常のパワートレイン制御に進む。そして、ステップＳ４において、エンジン使用領域が非過給領域ＸにあればステップＳ５でスロットル開度ＴＶＯを全開に制御する。一方、運転状態が非過給領域Ｘになければ通常のパワートレイン制御に進む。
【００２３】
上記ステップＳ５でスロットル開度ＴＶＯの全開制御を行った後、ステップＳ６において、エンジン回転数Ｎｅの値に応じて予め設定されたテーブルから過給最大立ち上がり時のトルク増加率ΔＴを読み込む。図５に示す特性は、基準となるエンジン回転数Ｎｅｋにおける過給機５駆動後のトルク増加特性を示すテーブルである。これによると、曲線は過給によって増加するトルクの時間的変化を示し、まず、過給開始時刻ｔ２から時刻ｔ３までは略直線的に基準トルク増加率ΔＴｋでトルクが増加する。そして、時刻ｔ３を超えると過給によって得られる最大限界のトルクとなって略一定値で以後推移するようになる。そして、図６に示すように、この基準エンジン回転数Ｎｅｋに対して設定された直線により検出したエンジン回転数Ｎｅに応じたトルク増加率ΔＴが決定される。これによると、基準エンジン回転数Ｎｅｋによって読み込まれたトルク増加率ΔＴｋが、エンジン回転数Ｎｅが大きくなるに従って減少するように設定される。
【００２４】
そして、ステップＳ７において、アクセル開度α及びエンジン回転数Ｎｅから過給機５の目標回転数Ｎｂを算出し、ステップＳ８において、算出した目標回転数Ｎｂを過給機５の回転数と比較して、目標回転数Ｎｂが過給機５の回転数よりも大きい場合にはステップＳ９に進む。ステップＳ９において、エンジントルクＴｅからモータジェネレータ１１によって使用されるトルク（以下、モータ発電トルクＴｍという）を減算した値の増加率が上記ステップＳ６で算出したΔＴとなるようにモータ発電トルクＴｍを設定する。そして、ステップＳ１０において、そのようにしてモータジェネレータ１１によって発電した電力を電動過給機５に供給し、続いて通常のパワートレイン制御へ進む。
【００２５】
一方、ステップＳ８において、過給機５の回転数が目標回転数Ｎｂよりも大きい場合にはステップＳ１１に進み、モータ発電トルクＴｍをゼロに設定する。そして、ステップＳ１２において、エンジントルクＴｅの増加率がΔＴとなるようスロットル開度ＴＶＯの絞り制御を行う。
【００２６】
このような手順によって、図７に示すような駆動力特性が得られる。すなわち、上記ステップＳ５においてスロットル開度ＴＶＯを全開としたことによって、図に斜線で示す余剰トルクＴｙを発生させ、この余剰トルクＴｙを使用してモータジェネレータ１１で発電を行い、該モータジェネレータ１１で発電した電力を電動過給機５に供給することができ、予め目標回転数Ｎｂまで非過給領域Ｘにおいて回転させて大電力が必要となる過給開始時の電圧降下を回避することができるので、過給領域Ｙへの移行後の過給の立ち上がりの応答性を向上することができる。このとき、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間においてはバイパス配管９のバルブ９ａを開状態にして過給圧を発生させない程度に予め電動過給機５の圧縮機３の回転数を所定回転数Ｎｂまで増加させておき、時刻ｔ２を超えたときにバイパス配管９のバルブ９ａを閉制御することによって直ちに過給圧を発生させることができる。
【００２７】
また、ステップＳ６でテーブルから読み込んだトルク増加率ΔＴに応じて、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間でエンジントルクＴｅからモータ発電トルクＴｍを減算した値の増加率をΔＴとなるようにモータ発電トルクＴｍを設定することによって、時刻ｔ１〜ｔ３間で傾きが同じで連続したスムーズな加速を実現することができる。
【００２８】
さらに、ステップＳ８において、過給機５の回転数が目標回転数Ｎｂよりも大きい場合には、モータ発電トルクＴｍをゼロに設定することによって、電源システム１４の蓄電装置１５の保護を行う。そして、図８に符号イで示すようにスロットル開度ＴＶＯを一旦絞り制御してエンジントルクＴｅを減少させて、エンジントルクＴｅからモータ発電トルクＴｍを減算した値の増加率がΔＴとなるように設定して、蓄電装置１５を保護すると共に、傾きの変化しないスムーズな加速を図ることができる。
【００２９】
なお、ステップＳ１１において、モータ発電トルクＴｍをゼロに設定しているが、図９に示すように、蓄電装置１５の蓄電量ＳＯＣに応じてモータ発電トルクＴｍを減少補正するようにしてもよい。このとき、モータ発電トルクＴｍを減少補正又はゼロに設定することによって、蓄電装置１５を保護することができる。
【００３０】
次に、図１０の示すフローチャートは、図４に示すフローチャートの任意の位置に挿入することができるルーチンである。これによると、ステップＳ２１において、内部抵抗等により蓄電装置１５の劣化度を検出した後、ステップＳ２２において、検出した電池劣化度に応じて図２に矢印ウで示したように無過給時運転ラインＬを下げる。つまり、ここではエンジン使用領域が非過給領域Ｘすなわちスロットル開度全開のラインよりも部分負荷領域であっても過給を開始することになる。
【００３１】
蓄電装置１５の劣化度合いが大きい場合には、ますます過給領域Ｙへの移行後における蓄電装置１５から電動過給機５への電力供給が減少して過給の立ち上がりが遅れるので、フルスロットル前のエンジン１に余力のある間に、過給機５に電力を供給させることによって、過給の立ち上がりが遅れてもエンジントルクＴｅが上限に至ったときに、立ち上がりが回復して過給機５の十分な機能が得られることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、過給域への移行後の過給の立ち上がりの応答性を向上し、非過給領域からのスムーズな加速を実現することができる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、発電及びアシストを行うモータ発電機とを併せて備え、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】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両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】過給開始から電力供給を行ったときの駆動力特性を示す特性図である。
【図４】急加速時における制御例を示すフローチャートである。
【図５】過給によって得られる駆動力の特性図である。
【図６】エンジン回転数に対するモータ発電トルクの増加率を示す特性図である。
【図７】蓄電装置の蓄電量に対するモータ発電トルクの増加率を示す特性図である。
【図８】本実施の形態によって得られる駆動力特性図である。
【図９】蓄電装置劣化時の駆動力特性図である。
【図１０】電池劣化時の制御例を示す示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１    エンジン
５    電動過給機
１１  モータジェネレータ（モータ発電機）
１５  蓄電装置（蓄電手段）
１９  アクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）
２０  コントロールユニット（制御装置）
２２  エンジン回転数センサ（エンジン回転数検出手段）
Ｘ    非過給領域
Ｙ    過給領域
【図１】
2005171842.tif 000003
【図２】
2005171842.tif 000004
【図３】
2005171842.tif 000005
【図４】
2005171842.tif 000006
【図５】
2005171842.tif 000007
【図６】
2005171842.tif 000008
【図７】
2005171842.tif 000009
【図８】
2005171842.tif 000010
【図９】
2005171842.tif 000011
【図１０】
2005171842.tif 000012