(57)【要約】【課題】機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった直後の運転性能の悪化が防止されたハイブリッド車両を提供する。【解決手段】エンジン１と走行用モータジェネレータ４と含む駆動源と、機関運転領域が部分負荷域では冷却水の設定温度を所定の高水温とし、機関運転領域が高負荷域では冷却水の設定温度を所定の低水温となるよう切り換えられる電制サーモスタット２４（冷却水温変更手段）と、を有するハイブリッド車両において、機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった際には（Ｓ１１）、冷却水温が所定の低水温になるまでの間（Ｓ１４）、冷却水温が高いために生じる要求負荷に対する内燃機関トルクの不足分が走行用モータジェネレータ４のモータトルクで補われる（Ｓ１３）。【選択図】図４
2007238039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関とモータジェネレータを含む駆動源と、機関運転領域が部分負荷域では冷却水の設定温度を所定の高水温とし、機関運転領域が高負荷域では冷却水の設定温度を所定の低水温とする冷却水温変更手段と、を有するハイブリッド車両において、
機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった際には、冷却水温が所定の低水温になるまでの間、冷却水温が高いために生じる要求負荷に対する内燃機関トルクの不足分がモータジェネレータのモータトルクで補われることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
冷却水温を検知する冷却水温検知手段を有し、要求負荷に対する内燃機関トルクの不足分を補うモータトルクは、冷却水温検知手段で検知された冷却水温と所定の低水温との温度差が小さくなるにつれて小さくなるよう設定されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わり、冷却水温が所定の低水温になるまでの間、駆動源から発生する駆動力は略一定となるよう設定されることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
モータジェネレータを駆動するバッテリーのバッテリー残量を検知する手段を有し、冷却水温変更手段は、バッテリ残量が予め設定された所定量以下の場合には、機関運転領域が部分負荷域における冷却水の設定温度を、機関運転領域が高負荷域における冷却水の設定温度と同様に所定の低水温に変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
運転者の運転意図を判定する運転者意図判定手段を有し、運転者が低燃費の運転を望む場合には、機関運転領域が部分負荷域における冷却水の設定温度を、機関運転領域が高負荷域における冷却水の設定温度と同様に所定の低水温に変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両。
【請求項６】
現在の目標スロットル開度と冷却水の所定の低水温とから要求負荷に対応する内燃機関トルクを演算し、
内燃機関回転負荷と現在の冷却水温度から現在の内燃機関トルクを演算し、
要求負荷に対応する内燃機関トルクと現在の内燃機関トルクとの差に応じて、モータジェネレータでモータトルクを発生させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源として内燃機関とモータジェネレータを備えたハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、低負荷領域では冷却水の温度を高くし、高負荷領域では冷却水の温度を低くすると共に、運転領域が低負荷領域から高負荷領域に切り替わった際には、要求出力に所定出力を一時的に上乗せし、冷却水温の応答遅れによるエンジン効率の低下を防止するようにした車両制御装置が開示されている。
【０００３】
低負荷領域で冷却水の設定温度を高くすると、冷却が緩和されることで内燃機関の熱損失やフリクション損失等が低減されて燃費が向上する。また、高負荷領域で冷却水の設定温度を低くすると、冷却を促進されることでノッキングが回避できる。
【特許文献１】特開２００４−２０４７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この特許文献１においては、低負荷領域から高負荷領域に切り替わった際に冷却水が所定の温度まですぐには下がりきらないため、目標とするエンジン出力が得られず運転者に対して違和感を与えてしまう虞がある。
【０００５】
そして、特許文献１においては、低負荷領域から高負荷領域に切り替わった際に、目標とするエンジン出力を得るためには、低負荷領域における冷却水の温度を低く設定しておく必要があり、燃費向上の向上を図れなくなるという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１のように、低負荷領域から高負荷領域に切り替わった際に、冷却水が所定の温度まですぐに下がりきらないと、高負荷領域で圧縮比を高く設定することができない。つまり、冷却水が高負荷領域における所定の温度まで下がりきらない状態で、熱効率の向上等を図るために高負荷領域における圧縮比設定を高圧縮比設定にする場合、第１引例においては、低負荷領域から高負荷領域に切り替わった際に、冷却水が所定の温度まで下がるまでの間、ノッキングが発生しやすい等、運転性能が悪化してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明は、内燃機関とモータジェネレータを含む駆動源と、機関運転領域が部分負荷域では冷却水の設定温度を所定の高水温とし、機関運転領域が高負荷域では冷却水の設定温度を所定の低水温とする冷却水温変更手段と、を有するハイブリッド車両において、機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった際には、冷却水温が所定の低水温になるまでの間、冷却水温が高いために生じる要求負荷に対する内燃機関トルクの不足分がモータジェネレータのモータトルクで補われることを特徴としている。機関運転領域が部分負荷域では冷却水の設定温度を高くすると、冷却が緩和されることで内燃機関の熱損失やフリクション損失等が低減されて燃費が向上する。また、機関運転領域が高負荷域では冷却水の設定温度を低くすると、冷却が促進されることでノッキングが回避され、所期の運転性能を確保できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わり、冷却水温が所定の低水温まで下がりきらない状態では、要求負荷に対するエンジントルク（内燃機関トルク）の不足分がモータジェネレータのモータトルクで補われるので、機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった直後の運転性能の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明が適用されるハイブリッド車両の概略構成を模式的に示した説明図である。このハイブリッド車両は、駆動源として内燃機関であるエンジン１とモータジェネレータ２，４とを併用している。エンジン１は、ガソリンや軽油のような燃料を燃焼することにより駆動力を発生し、クランクシャフト（第１軸）１ａを回転駆動する。各モータジェネレータ２，４は、電力を蓄わえるバッテリ５及び周知のインバータ（図示省略）に接続された交流モータジェネレータであって、力行運転及び回生運転の双方を行うことができる。発電用モータジェネレータ２は、主としてクランクシャフト１ａにより回転駆動されて発電を行う発電機として機能し、かつ、エンジン始動時にクランクシャフト１ａをクランキングするエンジン始動用モータとしての機能を兼用している。走行用モータジェネレータ４は、主として第２軸７を回転駆動する走行用電動機として機能し、単独又はエンジン１と協動して駆動輪１１を回転駆動する。この走行用モータジェネレータ４は、後述するように車両減速時には回生運転により発電を行う。
【００１１】
駆動源の駆動力は、遊星歯車のような減速機６，有段式の自動変速機８，ディファレンシャルギヤ９，及びドライブシャフト（第３軸）１０を経由して、一対の駆動輪１１へ伝達される。自動変速機８は、駆動源の駆動力を段階的に変速（減速）して駆動輪１１へ伝達するもので、例えば複数の遊星歯車機構を備えた前進５段（又は４段）、後進１段の周知の有段式自動変速機である。
【００１２】
エンジン１及び発電用モータジェネレータ２と、走行用モータジェネレータ４及び自動変速機８と、の間には、動力の伝達を断続するクラッチ３が介装されている。このクラッチ３は、締結率及び滑り率を連続的・無段階に変更・制御可能な周知の油圧多板式クラッチであって、エンジン１のクランクシャフト１ａと同期して回転する発電用モータジェネレータ２の回転軸がドライブ側に連結されている。クラッチ３のドリブン側には、クランクシャフト１ａと同軸上に配置される減速機６の入力軸（第２軸）７が連結されており、この入力軸７の他端に走行用モータジェネレータ４が連結されている。エンジン走行時にはクラッチ３が締結され、アイドリングストップ中やモータ走行中にはクラッチ３が切られることとなる。
【００１３】
制御装置１２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備えた周知のマイクロコンピュータシステムであって、冷却水温検知手段としての水温センサ２１、エンジン回転数センサ２２、アクセル開度センサ２３や図示せぬ車速センサ等の各種センサ類の検出信号に基づいて、エンジン１、モータジェネレータ２，４、自動変速機８及び冷却水温度変更手段としての電制サーモスタット２４へ制御信号を出力し、その動作を制御する。また、制御装置１２には、バッテリ５の充電量を検知するバッテリコントローラ２５からの信号が入力されている。
【００１４】
制御装置１２は、ＲＯＭ上に予め格納されているプログラムを実行することにより、それぞれの構成部品が得意とする機能，性能を活かして所定の機能を実現する。例えば、主として燃費の向上及び排気の浄化を図るために、交差点待ちのような車両の一時停止時にエンジン１の自動停止すなわちアイドリングストップを行い、エンジン効率の良くないエンジン低速走行をモータ走行へ切り換え、自動変速機８によるエンジン作動点の高効率化を行い、更には車両減速時や制動時の車両運動エネルギーをモータジェネレータ２，４により回生する。これらの機能の中でも、車両減速時のモータージェネレータによるエネルギー回生は、エンジン１のみを動力源とする車両ではブレーキ熱として用いられることのなかったエネルギーを有効に活用するもので、燃費向上の上で大きな効果を期待できる。
【００１５】
ここで、制御装置１２は、エンジン回転数と要求負荷に応じて電制サーモスタット２４の開閉量を制御する。詳述すると、電制サーモスタット２４は、図２に示すように、冷却水の温度を所定の低水温（例えば９０℃程度）と所定の高水温（例えば１１０℃程度）の２段階に切り換えるべく、制御装置１２によって制御される開閉弁（切換弁）であって、エンジン１の運転領域（機関運転領域）が部分負荷域（低負荷域）ではエンジン１を通った冷却水をラジエータ（図示せず）をバイパスして循環させ高水温とし、エンジン１の運転領域が高負荷域ではエンジン１を通った冷却水をラジエータ（図示せず）を介して循環させ低水温となるよう制御されている。これは、エンジン１の運転領域が部分負荷域では、冷却水の設定温度を高くすることで各部の冷却が緩和され、エンジン１の熱損失やフリクション損失等が低減されて燃費が向上するからである。また、エンジン１の運転領域が高負荷域では、冷却水の設定温度を低くすることで、各部の冷却を促進され、エンジン１のノッキングが回避され、所期の運転性能を確保できるからである。
【００１６】
つまり、図２おいて、冷却水の温度が高水温となる領域のとき、エンジン１の運転領域が部分負荷域であり、冷却水の温度が低水温となる領域のとき、エンジン１の運転領域が高負荷域である。
【００１７】
尚、本実施形態における要求負荷は、アクセル開度（ＡＰＯ）、つまりアクセル開度センサ２３の検出値に応じて決定されている。
【００１８】
そして、本発明が適用されるハイブリッド車両においては、エンジン１の運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった際に、冷却水温が所定の高水温から所定の低水温になるまでの間、冷却水温が高いために生じる要求負荷に対するエンジントルク（内燃機関トルク）の不足分が走行用のモータジェネレータ４のモータトルクで補われている。
【００１９】
図３は、要求負荷が部分負荷から高負荷に変化し、かつエンジン１の運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった際の冷却水温度、エンジン１のエンジントルク及びモータジェネレータ４のモータトルクの状態変化を示すタイミングチャートである。
【００２０】
この図３に示すように、エンジン１で発生するエンジントルクは、時刻ｔ１で要求負荷の増加に伴って増加し始めるものの、冷却水温が高いため要求負荷に対して追従しきれない。すなわち、時刻ｔ１からｔ２の間で要求負荷は部分負荷から高負荷に切り替わり、エンジン１の運転領域も部分負荷域から高負荷域に切り替わるが、エンジントルクは時刻ｔ２のタイミングでは冷却水温が高いために、所望の大きさに達しておらず、時刻ｔ２以降に冷却水温の低下に伴って緩やかに所望の大きさに向かって変化し、冷却水温が所定の低水温になる時刻ｔ３において所望の大きさとなる。つまり、エンジントルクは、エンジン１の運転領域が切り替わった後も、要求負荷に見合う所望の大きさになるように増加しつづけることになるため、エンジントルクの応答性が悪く、このままでは運転者に対して違和感を与えてしまうことになる。
【００２１】
そこで、本実施形態においては、エンジン１の運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった際には、冷却水温が所定の低水温になるまでの間、冷却水温が高いために生じる要求負荷に対するエンジントルクの不足分をモータジェネレータ４のモータトルクで補うことで、ハイブリッド車両の駆動源全体として、要求負荷に対する応答性を向上させている。具体的には、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、モータジェネレータ４に車両駆動用のモータトルクを発生させると共に、時刻ｔ２で、要求負荷に見合ったトルクをエンジン１とモータジェネレータ４とによって発生させる。時刻ｔ２〜ｔ３の間にモータジェネレータ４から付与されるモータトルクは、水温センサ２１で検出された冷却水温と所定の低水温との温度差が小さくなるにつれて小さくなるよう設定されていると共に、エンジン１のエンジントルクとの和が一定となるよう設定されている。
【００２２】
また、要求負荷に対するエンジントルクの乖離量は、低回転、高負荷ほど、冷却水の温度差（所定の低水温と水温センサ２１で検出された水温との差）に対するトルク差が大きくなっており、このトルク差がエンジントルクの不足分を補うモータジェネレータ４のモータトルクに相当する。そして、上記トルク差は、例えば、現在のエンジントルクと、冷却水の水温とを用いて算出できるマップを実験適合等によって予め作成しておき、このマップを用いて算出する。
【００２３】
このような本実施形態においては、エンジン１の運転領域が部分負荷域のときに燃費を重視して冷却水の温度を高水温に設定しておいても、エンジン１の運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わったときに、冷却水の温度が低水温に低下するまでの間、エンジントルクの不足分をモータトルクで補っているので、エンジン１の運転領域が部分負荷域の際の燃費向上と、高負荷域の際の運転性能の確保の両立を図ることができると共に、エンジン１の運転領域の部分負荷域から高負荷域への移行を運転者に違和感を与えることなく実現することができる。
【００２４】
また、上述した制御により、冷却水が高水温のときの体積効率低下や、ノックキング特性悪化によるスロットル全開性能（高負荷運転性能）の低下がカバーできるため、エンジン１でトルクを増量させる必要がないので、冷却水温度が高い場合に燃料噴射量を増量補正するような場合であっても、従来のエンジンに比べて燃料噴射量を増量補正しなくても済み燃費を向上させることができる。
【００２５】
そして、エンジン１の運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった際に、一時的にエンジントルクの不足分をモータジェネレータ４のモータトルクで補っているので、バッテリ５の負担も問題になることはない。
【００２６】
図４は、上述した本実施形態の制御の流れを示すフローチャートである。
【００２７】
ステップ（以下Ｓと略す）１１では、要求負荷（ＡＰＯ）とエンジン回転数から、冷却水の温度領域が高水温領域から低水温領域に切り替わったか否かを判定し、冷却水の温度領域が高水温領域から低水温領域に切り替わった場合にはＳ１２へ進み、そうでない場合にはＳ１５へ進む。
【００２８】
Ｓ１２では、冷却水の温度設定が所定の低水温となるように電制サーモスタット２４の切り換えを行う。
【００２９】
Ｓ１３では要求負荷（ＡＰＯ）に対するエンジントルクの不足分をモータジェネレータ４のモータトルクによりアシストする。
【００３０】
Ｓ１４では、冷却水温度が所定の低水温まで低下したか否かを判定し、冷却水温度が所定の低水温まで低下していないと判定された場合はＳ１３へもどり、引き続きエンジントルクの不足分をモータトルクによりアシストする。また冷却水温度が所定の低水温まで低下した判定された場合は、今回のルーチンを終了する。
【００３１】
一方、Ｓ１５では、要求負荷（ＡＰＯ）とエンジン回転数から、冷却水の温度領域が低水温領域から高水温領域に切り替わったか否かを判定し、冷却水の温度領域が低水温領域から高水温領域に切り替わった場合にはＳ１６へ進み、そうでない場合には今回のルーチンを終了する。
【００３２】
そして、Ｓ１６では、冷却水の温度設定が所定の高水温となるように電制サーモスタット２４の切り換えを行う。
【００３３】
尚、上述した実施形態において、バッテリ５の残量をモニターしておき、バッテリ５の充電量が予め設定しておいた閾値以下となって、モータジェネレータ４のモータトルクでエンジントルクの不足分を補うことができない場合には、要求負荷が部分負荷領域であったとしても、冷却水の温度を低水温となるように電制サーモスタット２４を制御し、スロットル全開性能（高負荷運転性能）の低下を防止するようにしてもよい。
【００３４】
また、運転者が意図して低燃費運転を望むような場合は、運転状態に関わらず冷却水の温度を低水温となるよう電制サーモスタット２４を制御するようにしてもよい。この場合、運転者が低燃費運転を望んでいるかどうかは運転者意図判定手段で判定することなる。運転者意図判定手段の具体例としては、運転者によって直接操作されるスイッチを設けたり、アクセルペダルの踏み込み方から運転者の加減速要求が激しく無い場合は低燃費運転を望んでいると推定してもよい。
【００３５】
上記実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００３６】
（１）  内燃機関とモータジェネレータを含む駆動源と、機関運転領域が部分負荷域では冷却水の設定温度を所定の高水温とし、機関運転領域が高負荷域では冷却水の設定温度を所定の低水温とする冷却水温変更手段と、を有するハイブリッド車両において、機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった際には、冷却水温が所定の低水温になるまでの間、冷却水温が高いために生じる要求負荷に対する内燃機関トルクの不足分がモータジェネレータのモータトルクで補われる。これによって、機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わり、冷却水温が所定の低水温まで下がりきらない状態では、要求負荷に対する内燃機関トルクの不足分がモータジェネレータのモータトルクで補われるので、機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった直後の運転性能の悪化を防止することができる。
【００３７】
（２）  上記（１）に記載のハイブリッド車両は、具体的には、冷却水温を検知する冷却水温検知手段を有し、要求負荷に対する内燃機関トルクの不足分を補うモータトルクは、冷却水温検知手段で検知された冷却水温と所定の低水温との温度差が小さくなるにつれて小さくなるよう設定される。
【００３８】
（３）  上記（１）または（２）に記載のハイブリッド車両は、機関運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わり、冷却水温が所定の低水温になるまでの間、駆動源から発生する駆動力は略一定となるよう設定される。これによって、モータジェネレータのモータトルクで内燃機関トルクの不足分が補われていても、運転者には違和感を感じることはなく、快適な運転性を実現することができる。
【００３９】
（４）  上記（１）〜（３）のいずれかに記載のハイブリッド車両は、具体的には、モータジェネレータを駆動するバッテリーのバッテリー残量を検知する手段を有し、冷却水温変更手段は、バッテリ残量が予め設定された所定量以下の場合には、機関運転領域が部分負荷域における冷却水の設定温度を、機関運転領域が高負荷域における冷却水の設定温度と同様に所定の低水温に変更する。
【００４０】
（５）  上記（１）〜（４）のいずれかに記載のハイブリッド車両は、具体的には、運転者の運転意図を判定する運転者意図判定手段を有し、運転者が低燃費の運転を望む場合には、機関運転領域が部分負荷域における冷却水の設定温度を、機関運転領域が高負荷域における冷却水の設定温度と同様に所定の低水温に変更する。
【００４１】
（６）  上記（１）〜（５）のいずれかに記載のハイブリッド車両は、具体的には、現在の目標スロットル開度と冷却水の所定の低水温とから要求負荷に対応する内燃機関トルクを演算し、内燃機関回転負荷と現在の冷却水温度から現在の内燃機関トルクを演算し、要求負荷に対応する内燃機関トルクと現在の内燃機関トルクとの差に応じて、モータジェネレータでモータトルクを発生させる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明が適用されるハイブリッド車両の概略構成を模式的に示す説明図。
【図２】要求負荷とエンジン回転数に応じて決定される冷却水の設定温度を算出するために用いるマップ。
【図３】運転領域が部分負荷域から高負荷域に切り替わった際のタイミングチャート。
【図４】本発明に係るハイブリッド車両の制御の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４３】
１…エンジン
２…発電用モータジェネレータ
３…クラッチ
４…走行用モータジェネレータ
５…バッテリ
８…自動変速機
１１…駆動輪
【図１】
2007238039.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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