(57)【要約】【課題】ドライバビリティを低下させることなく、常にエネルギ効率が最良の状態で走行させることができるハイブリッド車の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関および電動機を駆動力源として備え、ＥＶ走行中に前記内燃機関の空転回転数を制御可能なハイブリッド車両の制御装置において、前記空転回転数を、前記内燃機関の目標回転数に向けて上昇させた保持回転数で保持する空転回転数保持手段（ステップＳ７）と、前記内燃機関の燃焼効率を推定する燃焼効率推定手段（ステップＳ９）と、前記内燃機関を前記保持回転数で保持する場合に、前記内燃機関を前記保持回転数で燃焼運転させた場合に推定される推定燃焼効率に基づいて前記内燃機関を空転もしくは燃焼運転させるかを判断する燃料供給判断手段（ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０）とを設けた。【選択図】図１
2012153287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関および電動機を駆動力源として備え、前記内燃機関への燃料供給を停止して前記電動機のみに駆動トルクを発生させて車両を走行させるＥＶ走行と、前記内燃機関へ燃料を供給して該内燃機関に駆動トルクを発生させて車両を走行させるＨＶ走行とを選択的に実行可能であるとともに、前記ＥＶ走行中に前記内燃機関を空転させてその際の空転回転数を制御可能なハイブリッド車両の制御装置において、
前記車両の走行状態を前記ＥＶ走行から前記ＨＶ走行へ切り替える場合に、前記内燃機関の前記空転回転数を、前記ＨＶ走行を開始する際に前記内燃機関に要求される目標トルクを出力するために必要な目標回転数との乖離を縮めるように上昇させた保持回転数で保持する空転回転数保持手段と、
前記内燃機関に燃料を供給して該内燃機関を燃焼運転させた場合の燃焼効率を推定する燃焼効率推定手段と、
前記内燃機関の回転を前記保持回転数で保持する場合に、前記内燃機関を前記保持回転数で燃焼運転させた場合に推定される推定燃焼効率に基づいて前記内燃機関を空転させるかもしくは燃焼運転させるかを判断する燃料供給判断手段と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記燃料供給判断手段は、前記推定燃焼効率と前記内燃機関を前記保持回転数で燃焼運転した場合の理論上の最適燃焼効率との偏差が予め設定した所定の閾値よりも小さい場合に、前記内燃機関を燃焼運転させる手段を含むことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の走行のための駆動力源として内燃機関と発電機能のある電動機とを備えているハイブリッド車両に関し、特に、電動機によって内燃機関の回転数を制御することができるように構成されたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両は、複数の駆動力源としてガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関、およびモータ・ジェネレータなどの電動機を搭載した車両であり、内燃機関と電動機とが持つそれぞれの特性を生かしつつ、燃費を向上し、かつ排気ガスの低減を図ることが可能である。すなわち、駆動力源として内燃機関と電動機とを備えたハイブリッド車両は、内燃機関を燃焼効率の良い運転点で運転し、かつ車両に要求される駆動トルクを電動機で付加することができ、さらに減速時にエネルギー回生を行いその際に発生させた電力を走行のために使用することもできる。そのため、走行に対する要求を満たしつつ、燃費を向上させることができ、また排気ガスの低減を図ることができる。そのようなハイブリッド車両に関する発明の一例が特許文献１に記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載された発明は、内燃機関とモータとを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、内燃機関への燃料供給を停止した状態でモータに駆動トルクを発生させるＥＶモードと、内燃機関にトルクを発生させるＨＶモードとを適宜切り替えるとともに、バッテリの充電状態を検出し、その充電状態が良好である場合は、ＥＶモードの下で内燃機関を連れ回し、充電状態が悪い場合には、内燃機関の連れ回しを禁止するように構成されている。また、この特許文献１には、ＥＶモードからＨＶモードへの切り替え後に内燃機関の回転数を速やかに目標回転数に到達させるために、ＥＶモードにおいて内燃機関の燃焼を止めたままその内燃機関に連れ回しを生じさせる点や、例えばナビゲーション装置から取得する情報に基づいて現在の走行路が坂道に該当すると判別された場合に、以降の走行においてＨＶモードへの切り替えが頻繁に繰り返される頻度が高いと判断して、ＥＶモードにおいて内燃機関の連れ回しが実行される点、あるいは、ＨＶモードへの切り替え頻度に応じて、内燃機関の連れ回しを行う際の連れ回し回転数の高低を調整する点などが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２にも、モータ走行時にエンジンの燃焼を開始させてエンジンを立ち上げる際に、そのエンジン回転数を早期に立ち上げるために、燃焼停止中のエンジンを所定回転数で回転させておく点や、ナビゲーション情報により車両が登坂路を走行しているかもしくは登坂路の近くを走行しているか否かを判別する点、バッテリのＳＯＣが所定値以下になった場合にエンジンを始動させる点、運転者の要求に基づいてエンジン連れ回しとエンジン回転停止とを切り替える点、などが開示されている。
【０００５】
なお、特許文献３には、エンジンと発電機とが作動してトルクを出力している場合に、その場合のトルク変動をモータが出力する補正トルクによって吸収させることにより、トルク変動による走行フィーリングの悪化を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９８２６９号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０６０８５３号
【特許文献３】特開平１０−２３１７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１および特許文献２に記載されているようなハイブリッド車両によれば、電動機の出力のみにより車両を駆動するいわゆるＥＶ走行と、内燃機関の出力もしくは内燃機関および電動機の両方の出力により車両を駆動するいわゆるＨＶ走行とを、適宜切り替えて車両を走行させることができる。そして、ＥＶ走行時に、電動機（特許文献１に記載されているハイブリッド車両では、モータジェネレータ１４およびモータ１６）の回転数を適切に制御することにより、内燃機関の燃焼を止めたまま内燃機関を空転させること、すなわち内燃機関に連れ回しを生じさせることができる。したがって、例えば、ＥＶ走行中の車両に対して加速要求があったことにより、内燃機関にトルクを発生させるために車両の走行状態をＥＶ走行からＨＶ走行に切り替える際に、電動機の回転数を制御して内燃機関を空転させ、その空転回転数（すなわち、連れ回し回転数）を予め所定の回転数以上に保持しておくことにより、加速要求に対し内燃機関の出力によって車両を再加速させる際の応答遅れを回避もしくは抑制することができる。
【０００８】
しかしながら、上記のような再加速時の応答遅れを回避するために、内燃機関の空転回転数を設定する際の基準となる所定の回転数を、例えば、車両が平坦路を走行している状態をベースに算出すると、車両が登坂路で再加速する際に必要な回転数および出力が不足してしまう場合がある。反対に、上記の所定の回転数を、車両が登坂路を走行している状態をベースに算出すると、車両が平坦路や降坂路で再加速する際に回転数が過剰に高くなってしまう場合がある。その結果、再加速時の応答遅れを適切に回避できなくなり、車両のドライバビリティが低下してしまったり、あるいは内燃機関の回転数を過剰に高く上昇させた分、電力を無駄に消費してしまう場合がある。さらに、内燃機関の空転回転数によっては、燃料供給を停止した状態で内燃機関を空転させるよりも、内燃機関に燃料を供給しその内燃機関の出力により電動機を駆動して回生を行った方が、結果的にエネルギ効率が良い場合もある。
【０００９】
このように、内燃機関と電動機とを駆動力源として備えたハイブリッド車両において、電動機の出力によりＥＶ走行している際に、例えば車両に対する加速要求や減速要求があった場合などでも、車両のドライバビリティを損なうことなく、常に最適なエネルギ効率で車両を走行させるためには、未だ改良の余地があった。
【００１０】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、内燃機関と電動機とを駆動力源として備えたハイブリッド車両を、ドライバビリティを低下させることなく、常にエネルギ効率が最良の状態で走行させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関および電動機を駆動力源として備え、前記内燃機関への燃料供給を停止して前記電動機のみに駆動トルクを発生させて車両を走行させるＥＶ走行と、前記内燃機関へ燃料を供給して該内燃機関に駆動トルクを発生させて車両を走行させるＨＶ走行とを選択的に実行可能であるとともに、前記ＥＶ走行中に前記内燃機関を空転させてその際の空転回転数を制御可能なハイブリッド車両の制御装置において、前記車両の走行状態を前記ＥＶ走行から前記ＨＶ走行へ切り替える場合に、前記内燃機関の前記空転回転数を、前記ＨＶ走行を開始する際に前記内燃機関に要求される目標トルクを出力するために必要な目標回転数との乖離を縮めるように上昇させた保持回転数で保持する空転回転数保持手段と、前記内燃機関に燃料を供給して該内燃機関を燃焼運転させた場合の燃焼効率を推定する燃焼効率推定手段と、前記内燃機関の回転を前記保持回転数で保持する場合に、前記内燃機関を前記保持回転数で燃焼運転させた場合に推定される推定燃焼効率に基づいて前記内燃機関を空転させるかもしくは燃焼運転させるかを判断する燃料供給判断手段とを備えていることを特徴とする制御装置である。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記燃料供給判断手段が、前記推定燃焼効率と前記内燃機関を前記保持回転数で燃焼運転した場合の理論上の最適燃焼効率との偏差が予め設定した所定の閾値よりも小さい場合に、前記内燃機関を燃焼運転させる手段を含むことを特徴とする制御装置である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、ハイブリッド車両を電動機の出力によりＥＶ走行させている状態から内燃機関を燃焼運転させてＨＶ走行の状態に切り替える場合、内燃機関の燃焼運転を開始する以前に、その内燃機関の回転数が燃焼運転開始時の目標回転数に向けて上昇させられ保持回転数で保持される。そのため、ＥＶ走行からＨＶ走行への切り替えの際の内燃機関回転数の応答遅れを解消してスムーズな切り替えを実現することができ、その結果、ドライバビリティの低下を回避することができる。そして、上記のようにしてＨＶ走行を開始する際に内燃機関の回転数を保持回転数で保持する場合、内燃機関を保持回転数で燃焼運転させたときの燃焼効率が考慮されて、その内燃機関が空転もしくは燃焼運転させられる。そのため、ハイブリッド車両の走行状態の切り替え時であっても、常に効率が良い状態で内燃機関を回転させることができ、ハイブリッド車両のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１４】
また、請求項２の発明によれば、内燃機関を保持回転数で燃焼運転させた場合に予測される推定燃焼効率と、理論上の最適燃焼効率とが比較されて、内燃機関の回転数を保持回転数で保持する際にその内燃機関を空転させるか燃焼運転させるかが判断される。そのため、効率の良い状態を適切に判断して内燃機関を回転させることができハイブリッド車両のエネルギ効率を適切に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の制御装置による制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】この発明で制御の対象とするハイブリッド車両に適用される内燃機関の燃焼効率マップの一例を示す模式図である。
【図３】図１のフローチャートに示す制御を実行する際に算出する予測（必要）加速度と車速との関係を説明するための図である。
【図４】図１のフローチャートに示す制御を実行する際に算出する予測（必要）加速度と制限車速に対する実際の車速の速度差との関係を説明するための図である。
【図５】この発明の制御装置による制御を実行した場合と従来の制御を実行した場合とを比較するためのタイムチャートである。
【図６】この発明で制御の対象とするハイブリッド車両の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
つぎに、この発明を図を参照して具体的に説明する。図６は、この発明に係るハイブリッド車両の構成例であって、いわゆる２モータタイプのハイブリッド車両の構成を模式的に示している。すなわち、この図６に示すハイブリッド車両は、駆動力源として内燃機関１と２基の電動機２，３とを備えており、内燃機関１の動力を電動機２と出力軸４とに分割するように構成されている。
【００１７】
内燃機関１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいは天然ガスエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する動力機関であり、この図６に示す例では、スロットル開度などの負荷を電気的に制御することが可能な電子制御式のスロットルバルブ、もしくは電子制御式の燃料噴射装置を備えていて、所定の負荷に対して回転数を電気的に制御することにより燃費が最も良好な最適運転点に設定できるガソリンエンジンが搭載されている。以下、この実施例の説明では、内燃機関１をエンジン１と記す。
【００１８】
電動機２，３は、いずれも、モータおよび発電機のいずれか一方もしくは両方の機能を有する電動機であり、この図６に示す例では、モータとしての機能と発電機としての機能を兼ね備えたモータ・ジェネレータが搭載されている。以下、この実施例の説明では、電動機２，３を、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２、および、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）３と記す。
【００１９】
エンジン１の動力を第１モータ・ジェネレータ２と出力軸４とに分割するための動力分割機構として差動作用のある遊星歯車機構５が設けられており、この図６に示す例では、サンギヤ５ｓとリングギヤ５ｒとの間に配置したピニオンギヤをキャリヤ５ｃによって自転および公転が可能に保持したシングルピニオン型の遊星歯車機構が採用されている。そのキャリヤ５ｃにエンジン１が連結され、かつサンギヤ５ｓに第１モータ・ジェネレータ２が連結され、さらにリングギヤ５ｒに出力軸４が連結されている。
【００２０】
上述のように第１モータ・ジェネレータ２は、発電機能のある電動機であって、動力分割機構すなわち遊星歯車機構５が差動作用をなすことにより、第１モータ・ジェネレータ２の回転数に応じてエンジン１の回転数が変化し、したがって第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン１のエンジン回転数を制御できるように構成されている。例えば、エンジン１に対する燃料の供給を停止し、第１モータ・ジェネレータ２および／または第２モータ・ジェネレータ３のみの出力により車両を走行させるいわゆるＥＶ走行時に、エンジン１が連れ回されて空転している場合であっても、その際のエンジン１の回転数（すなわち空転回転数）を調整することができる。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２および／または第２モータジェネレータ３の回転数を制御することによりエンジン１の空転回転数を制御することができる。
【００２１】
また、第１モータ・ジェネレータ２は、インバータ６を介して蓄電装置７に連結されている。すなわち、インバータ６によって第１モータ・ジェネレータ２の発電量や第１モータ・ジェネレータ２が電動機として機能する場合のトルクあるいは回転数を制御するように構成されている。さらに、出力軸４に、前述の第２モータ・ジェネレータ３が連結されており、この第２モータ・ジェネレータ３は他のインバータ８を介して蓄電装置７に接続されている。
【００２２】
さらに、各モータ・ジェネレータ２，３の間で電力を相互に供給できるように構成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２が発電機として機能した場合には、その電力を第２モータ・ジェネレータ３に供給して第２モータ・ジェネレータ３を電動機として機能させ、エンジン１が出力した動力の一部を電力に一旦変換した後、その動力を出力軸４に伝達するように構成されている。
【００２３】
そして、上記のエンジン１、および各モータ・ジェネレータ２，３の動作状態を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）９が設けられている。この電子制御装置９には、例えば車輪速センサなどの車速を検出するセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、アクセル開度センサなどの加速要求を検出するセンサ、ブレーキスイッチなど制動要求を検出するセンサ、エンジン１のエンジン回転数を検出するセンサ、蓄電装置７の充電量を検出するセンサ、各モータ・ジェネレータ２，３の回転数をそれぞれ検出するセンサ、出力軸４の回転数を検出するセンサなどの各種センサ装置からの検出信号が入力される。これに対して、電子制御装置９からは、エンジン１を制御する信号、各モータ・ジェネレータ２，３（すなわちインバータ６，８）を制御する信号などが出力されるように構成されている。
【００２４】
前述したように、この発明で制御の対象としている車両は、内燃機関および電動機の複数の駆動力源を有し、電動機のみに駆動トルクを発生させて車両を走行させるＥＶ走行と、内燃機関に燃料を供給していわゆる燃焼運転させその内燃機関に駆動トルクを発生させて車両を走行させるＨＶ走行とを選択的に切り替えて実行することが可能なハイブリッド車両である。そのようなハイブリッド車両では、例えばＥＶ走行からＨＶ走行への切り替え時に、内燃機関の空転回転数を制御できることから、ＥＶ走行からＨＶ走行への切り替えの際の内燃機関回転数の応答遅れを解消してスムーズな切り替えを実現することができる。しかしながら、従来のように制御した場合は、内燃機関を空転させるよりも、内燃機関を燃焼運転させてその内燃機関の出力により電動機を駆動して回生を行った方が、全体のエネルギ効率が良くなる可能性があった。
【００２５】
そこで、この発明に係る制御装置では、ドライバビリティを低下させることなく、常にエネルギ効率を最良の状態で走行させる制御が実行できるように構成されている。その制御の一例を、図１のフローチャートに示してある。このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図１において、先ず、必要加速度（予測加速度）Ｇestが算出され（ステップＳ１）、次いで、その必要加速度Ｇestを得るために必要なエンジン１の出力（予測必要出力）Ｐouttgtが算出される（ステップＳ２）。これは、ＥＶ走行中の車両における必要加速度を予測し、その必要加速度を得るために必要なトルクをエンジン１で出力することが可能なエンジン回転数にそのエンジン１の回転状態を保持するための制御である。
【００２６】
ここで、車両重量をＭ、現在走行中の車速における走行負荷抵抗をＦrlとすると、上記の必要加速度Ｇestを得るために必要な駆動力Ｆtgは、
Ｆtg＝Ｍ・Ｇest＋Ｆrl                                    ・・・・・・・(1)
として表される。この(1)式から必要加速度Ｇestを算出することも可能であるが、車両が例えば傾斜角がθ度の登坂路を走行している場合に、その車両を定速走行させるのに必要な駆動力を求める際には、走行負荷抵抗ＦrlにＭ・ｇ・tanθ分を上乗せする必要がある。すなわち、上記の(1)式における「Ｆrl」を「Ｆrl＋Ｍ・ｇ・tanθ」で置き換えた計算式から求められる駆動力Ｆtgによって得られる必要加速度をＧest’とすると、
Ｇest’＝（Ｆtg−Ｆrl）／Ｍ−ｇ・tanθ                   ・・・・・・・(2)
となり、この必要加速度Ｇest’と(1)式から得られる必要加速度Ｇestとを比較すると、必要加速度Ｇest’は必要加速度Ｇestよりも「ｇ・tanθ」分加速度が低下することになる。したがって、車両が傾斜角θ度の登坂路を走行している際に、上記の(1)式に基づき必要加速度を算出すると、実際に必要な加速度に対して「ｇ・tanθ」分不足することになる。
【００２７】
このように、ここで求められる必要加速度が低下すると、その分エンジン１の回転数を上昇させなければならず、それが制御の応答遅れの要因となってしまう。それに対して、必要加速度Ｇestを算出する際には、走行路の傾斜角θに応じて「ｇ・tanθ」分を加算して必要加速度Ｇestを算出することにより、制御の応答遅れを回避できる適切な必要加速度Ｇestを求めることができる。
【００２８】
上述のステップＳ１，Ｓ２で、必要加速度Ｇestおよび必要出力Ｐouttgtが算出されると、現在車両が走行している走行路の勾配gradeが求められるとともに、その勾配gradeの絶対値が予め設定した所定の閾値grdthよりも大きいか否かが判断される（ステップＳ３）。勾配gradeの絶対値が閾値grdthよりも大きいことにより、このステップＳ３で肯定的に判断された場合は、ステップＳ４へ進み、勾配分補正出力Ｐoutadjgdが算出される。
【００２９】
ここで、上記の勾配gradeは、例えば、エンジン１の出力軸トルクを検出するトルクセンサ、出力軸の回転数を検出する回転数センサ、ならびに車輪速センサなどの検出値を基に走行中の車両の前後加速度を検出し、その前後加速度に基づいて走行路面の勾配gradeを推定することができる。また、車両に勾配センサを設けることにより、その勾配センサの検出値を基に勾配gradeを求めることもできる。
【００３０】
勾配gradeの絶対値が閾値grdthを超える場合は、前述したように、必要加速度Ｇestを算出する際に走行路の勾配gradeから受ける影響が大きく、その勾配gradeの傾斜角θに応じた補正が必要と判断される。したがって、このステップＳ４では、前述の「ｇ・tanθ」分を考慮し補正する加速度分を生じさせるために必要なエンジン１の出力として、勾配分補正出力Ｐoutadjgdが求められる。
【００３１】
続いて、予測エンジン回転数Ｎeouttgtが算出される（ステップＳ５）。この予測エンジン回転数Ｎeouttgtは、上記のステップＳ４で求められた勾配分補正出力Ｐoutadjgd分を加えた出力（すなわち「Ｐouttgt＋Ｐoutadjgd」）をエンジン１により出力する際に必要なエンジン回転数として求められる。
【００３２】
一方、現在車両が走行している走行路の勾配gradeの絶対値が閾値grdth以下であることにより、前述のステップＳ３で否定的に判断され場合には、ステップＳ４を飛ばし、上記のステップＳ５の制御が同様に実行される。すなわち、勾配gradeの絶対値が閾値grdth以下である場合は、必要加速度Ｇestを算出する際に走行路の勾配gradeから受ける影響は小さく、補正の必要はないと判断できるため、ステップＳ４での補正は行われず、前述のステップＳ２で求められた必要出力Ｐouttgtをエンジン１により出力する際に必要なエンジン回転数として、予測エンジン回転数Ｎeouttgtが求められる。
【００３３】
予測エンジン回転数Ｎeouttgtが求められると、その予測エンジン回転数Ｎeouttgtとエンジン１の現在のエンジン回転数Ｎecurとが比較されて、現在のエンジン回転数Ｎecurが予測エンジン回転数Ｎeouttgtよりも高いか否かが判断される（ステップＳ６）。現在のエンジン回転数Ｎecurが予測エンジン回転数Ｎeouttgt以下であることにより、このステップＳ６で否定的に判断された場合は、ステップＳ７へ進み、現在のエンジン回転数Ｎecurすなわちエンジン１の実際の空転回転数Ｎecurが予測エンジン回転数Ｎeouttgtに一致するように制御される。例えば、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を制御することにより、エンジン回転数Ｎecurが予測エンジン回転数Ｎeouttgtに一致するように上昇させられるとともに、その予測エンジン回転数Ｎeouttgtで保持される。すなわち、この予測エンジン回転数Ｎeouttgtが、この発明における保持回転数に相当するものである。
【００３４】
なお、上記のようなエンジン１の空転回転数Ｎecurの制御は、第１モータ・ジェネレータ２によるもの以外に、第２モータジェネレータ３の回転数を制御することにより、エンジン１の空転回転数Ｎecurを制御することもできる。あるいは、第１モータ・ジェネレータ２の回転数と第２モータジェネレータ３の回転数とを共に制御することにより、エンジン１の空転回転数Ｎecurを制御することもできる。さらに、例えば、エンジン１のクランク軸と第１モータ・ジェネレータ２の回転軸との間に、変速比を変更して制御することが可能な変速機構や、スリップ制御が可能なクラッチ機構などを設け、それら変速機構の変速比や、クラッチ機構の係合状態を制御することにより、エンジン１の空転回転数Ｎecurを制御することも可能である。
【００３５】
上記のようにして、エンジン１の実際のエンジン回転数すなわち空転回転数Ｎecurが、第１モータ・ジェネレータ２によって制御され、予め予測エンジン回転数Ｎeouttgtに一致させられることにより、車両に対する出力の増大要求に応じてエンジン１に燃料を供給してエンジン１の燃焼運転を開始する際に、エンジン回転数の上昇を待つ必要がなくなり、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３のみの出力により車両を走行させるＥＶ走行の状態から、エンジン１を燃焼運転させて車両を走行させるＨＶ走行への切り替えを、速やかにかつスムーズに行うことができる。
【００３６】
また、上記の予測エンジン回転数Ｎeouttgtを算出する場合には、エンジン１の空転回転数Ｎecurを上昇させるために第１モータ・ジェネレータ２の回転を制御する際の電力消費量およびエンジン１の燃料消費量を考慮し、それら第１モータ・ジェネレータ２の電力消費量やエンジン１の燃料消費量が最少となるように予測エンジン回転数Ｎeouttgtを求めることにより、このハイブリッド車両を走行させる際のエネルギ効率を向上させることができる。
【００３７】
一方、現在のエンジン回転数Ｎecurが予測エンジン回転数Ｎeouttgtよりも高いことにより、上述のステップＳ６で肯定的に判断された場合には、それ以上エンジン回転数Ｎecurを上昇させる必要がないので、上記のステップＳ７を飛ばし、次のステップＳ８以降の制御が実行される。
【００３８】
前述したように、上記のようなＥＶ走行からＨＶ走行への切り替え時におけるエンジン１の空転回転数Ｎecurを上昇させる制御を行う場合、従来の制御では、常にエネルギ効率が最良の状態で制御できるとは限らなかった。すなわち、エンジン１を空転させるよりも、エンジン１を燃焼運転させそのエンジン１の出力により第１モータ・ジェネレータ２を駆動して回生を行った方が、ハイブリッド車両全体としてエネルギ効率が良くなる場合があった。そこで、この発明に係る制御装置では、次のステップＳ８以降の制御が実行されるように構成されている。
【００３９】
ステップＳ８では、エンジン１に対する燃料噴射が停止中であるか否かが判断される。すなわち、エンジン１への燃料供給が停止されている状態かもしくはエンジン１へ燃料が供給されている状態かが判断される。言い換えると、エンジン１が空転されている状態かもしくは燃焼運転されている状態かが判断される。
【００４０】
既にエンジン１へ燃料が供給されている状態であること、すなわちエンジン１が燃焼運転中であることにより、このステップＳ８で否定的に判断された場合は、既にＥＶ走行からＨＶ走行への切り替えが行われた状態であるので、以降の制御を実行する必要がなく、したがって、以降のステップＳ９，Ｓ１０の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。
【００４１】
これに対して、エンジン１への燃料供給が停止されている状態であること、すなわちエンジン１が空転中であることにより、ステップＳ８で肯定的に判断された場合には、ステップＳ９へ進み、エンジン１を予測エンジン回転数ＮeouttgtおよびトルクＴtlで燃焼運転させた場合の燃焼効率fcefと、予測エンジン回転数Ｎeouttgtにおける理論上の最適燃焼効率fcidとの偏差が、エンジン１の燃費最適運転状態を判定するために予め設定した所定の閾値fcthrよりも小さいか否かが判断される。なお、ここで、トルクＴtlは、運転者による要求駆動トルクＴ1と、エンジン１を予測エンジン回転数Ｎeouttgtで保持するために必要なトルクＴ2とを合計したトルクである。なお、上記の燃焼効率fcefおよび最適燃焼効率fcidは、例えば図２に示すような、エンジントルクとエンジン回転数をパラメータとして各運転点におけるエンジン１の燃焼効率を燃焼効率等高線および最適燃焼効率線（燃費最適運転線）で示した燃焼効率マップを予め設定しておき、その燃焼効率マップに基づいて求めることができる。
【００４２】
燃焼効率fcefと最適燃焼効率fcidとの偏差が閾値fcthrよりも小さいことにより、このステップＳ９で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１０へ進み、エンジン１に対して燃料が供給され、エンジン１の燃焼運転が開始もしくは再開される。例えば、エンジン１が電子制御式の燃料噴射装置を備えている場合には、エンジン１に対する燃料噴射が行われ、エンジン１が燃焼運転される。すなわちこの場合は、予測エンジン回転数ＮeouttgtおよびトルクＴtlで燃焼運転させた場合に予測される燃焼効率fcefと、理論上最適の燃焼効率fcidとの乖離が小さく、エンジン１の回転数を予測エンジン回転数Ｎeouttgtで保持するのにあたり、エンジン１を空転させるよりも、燃料を供給して燃焼運転させた方が効率が高くなると判断できるので、エンジン１に燃料が供給され、燃焼運転が開始される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
【００４３】
これに対して、燃焼効率fcefと最適燃焼効率fcidとの偏差が閾値fcthr以上であることにより、ステップＳ９で否定的に判断された場合には、ステップＳ１０の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。すなわちこの場合は、エンジン１を予測エンジン回転数ＮeouttgtおよびトルクＴtlで燃焼運転させた場合に推測される燃焼効率fcefと、理論上最適の燃焼効率fcidとの乖離が大きく、そのエンジン１の回転数を予測エンジン回転数Ｎeouttgtで保持するのにあたってエンジン１に燃料を供給して燃焼運転させると効率が悪くなると判断できるので、エンジン１には燃料は供給されず、車両の慣性力および第１モータ・ジェネレータ２の出力によってエンジン１が空転させられる。
【００４４】
このように、上記のステップＳ７ないしステップＳ１０での制御においては、要求駆動トルクＴ1と予測エンジン回転数Ｎeouttgtを保持するためのトルクＴ2との合計トルクＴtlと、目標のエンジン回転数Ｎetagとの関係が、エンジン１への燃料供給を開始した場合に、前述の図２に示すエンジン１の燃焼効率マップの燃焼効率線上において取り得る燃焼効率がfcefであり、そのエンジン回転数（もしくはエンジントルク）における最適燃焼効率がfcidである。そして、それら燃焼効率fcefと最適燃焼効率fcidとが等しいもしくはほぼ等しい場合には、第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３によって上記のトルクＴ1，Ｔ2を出力することが可能な場合であっても、エンジン１に対する燃料供給を開始するとともに、第１モータ・ジェネレータ２の運転状態を力行から回生へ切り替えることにより、モータトルクを減少させることができ、燃料消費および電力消費を共に最少の状態で上記の制御を実行することができる。
【００４５】
なお、前述の図１のフローチャートにおけるステップＳ１ないしＳ７に示す制御において、必要加速度Ｇestを求める場合、最適な必要加速度Ｇestは、車両の走行条件や運転状態などによって変化する。例えば、傾斜角θが大きな登坂路を走行している場合には、走行抵抗による車速の変化が大きくなるため、車速調整のための必要加速度Ｇestは傾斜角θの大きさに応じて大きくする。したがって、傾斜角θが小さければ、それに応じて必要加速度Ｇestも小さくすればよい。
【００４６】
また、低速走行時には、例えば３０〜４０km/h程度のある一定水準の車速までは車両に加速度が要求される可能性が高いので、必要加速度Ｇestを大きく設定し、その一定水準以上の車速域では、必要加速度Ｇestを一定にすることにより、運転環境に即した制御が可能になる。より具体的には、例えば図３に示すように、３０〜４０km/h程度の車速ａまでの低車速域では、相対的に大きな必要加速度Ｇestを設定し、車速ａから例えば１００km/h前後の車速ｂまでの中車速域では、相対的に小さな必要加速度Ｇestを設定し、車速ｂ以上の高車速域では、必要加速度Ｇestを一定に設定することにより、より適切に制御を実行することができる。
【００４７】
ただし、例えば１０km/h程度以下の極低車速走行時には、エンジン回転数が高くなると運転者に違和感を与えてしまう可能性があることから、また電力消費や燃料消費が悪化し易い走行域であることから、さらにモータが最大トルクを発生し易い走行域であることから、エンジン回転数保持のためのエンジン回転数の上昇制御は実行しない方が好ましい。
【００４８】
また、例えば、カーナビゲーション情報や道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ）情報などから走行路の制限車速を入力し、その制限車速と実際の車速との差に応じて必要加速度Ｇestを変更して設定するのが好ましい。例えば図４に示すように、現在の車速が制限車速よりも低い場合は、制限車速まで短時間の内に車両が加速させられることが予測されるので、その車速差に応じて、すなわち車速差が大きいほど、必要加速度Ｇestが大きくなるように設定される。そして、現在の車速が制限車速を超えている場合には、それ以上車両が加速させられる可能性は低くなるので、必要加速度Ｇestは小さくもしくは０に設定される。そうすることにより、運転者の意図を適切に制御に反映させることができる。さらに、カメラやレーダ装置などから前走車との車間距離を判断し、その車間距離が大きい場合は、必要加速度Ｇestを大きく設定し、車間距離が小さい場合には、必要加速度Ｇestを小さく設定することができる。
【００４９】
また、エンジン１の回転数を予測エンジン回転数Ｎeouttgtで保持する場合、例えば、平坦路を走行している状態から登坂路に差し掛かる際には、事前にその登坂路走行に必要な駆動力を推測して算出し、車両が登坂路走行に入る前に、その推測した駆動力を得るのに必要なエンジン１の出力を実現するためのエンジン回転数でエンジン１の回転数を保持することが好ましい。そうすることにより、登坂路走行に必要な駆動力を応答遅れなく得ることが可能になる。反対に、傾斜角θがマイナスになる降坂路に車両が差し掛かる際には、その場合に必要となる駆動力は小さくて済むので、車両が降坂路走行に入る前に、エンジン１の回転数を低下させることが好ましい。そうすることにより、不必要な電力消費を抑制することができる。
【００５０】
また、前述の説明では、走行路面の傾斜角θの影響を考慮するため、現在走行中の走行路面の勾配gradeを求めて制御に反映させていたが、これを走行予定路の所定距離前方の勾配情報gradeestに置き換えることにより、走行環境を予測したいわゆる先読み制御を実行することが可能である。さらに、この発明におけるエンジン回転数制御の実行時から実際の勾配路に到達する時間を一定にするために、前記の所定距離を到達時間が一定になるように現在の車速に応じて変更してもよい。
【００５１】
また、走行路の制限車速が切り替わるような場面においても、前述の制御の考え方を応用することができる。すなわち、カーナビゲーション情報やＶＩＣＳ情報などから、走行予定路の制限車速が切り替わり、走行予定路の制限車速が現在の制限車速よりも高くなる場合は、必要加速度Ｇestを大きく設定し、反対に、走行予定路の制限車速が現在の車速よりも低くなる場合には、必要加速度Ｇestを小さく設定することにより、より高い制御効果を得ることができる。
【００５２】
また、必要駆動力を予測し、その必要駆動力を出力するために必要なエンジン回転数（すなわち予測エンジン回転数Ｎeouttgt）にエンジン１の回転数を上昇させて保持する際に、第１モータ・ジェネレータ２を用いてエンジン回転数を上昇させた場合、エンジン回転数の変化速度に応じたイナーシャトルクが発生する（エンジン回転数を低下させた場合には、上昇させた場合とは逆向きのイナーシャトルクが発生する）。この場合のエンジン回転数の上昇は、運転者の操作によるものではないため、このイナーシャトルクによる駆動力の変動は運転者に違和感を与えてしまう要因となる。そこで、エンジン１以外のエンジン回転数に依存しない他の動力源を用いて、上記のイナーシャトルクによる駆動力の減少（もしくは増大）分を相殺するトルクを発生させることにより、上記のような違和感の発生を回避することができる。
【００５３】
具体的には、エンジン１の回転イナーシャをＩe、角加速度をω’とすると、エンジン１のエンジン回転数が変化することにより発生するイナーシャトルクは「Ｉe・ω’」となる。図６に示すハイブリッド車両の構成においては、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン１の回転数を変化させる場合、エンジン１の出力軸に発生するイナーシャトルクをＩe・ω’、遊星歯車機構５のギヤ比をρとすると、出力軸に「Ｉe・ω’／（１＋ρ）」の反力が発生する。これが前述の違和感の要因となるため、この反力分を相殺することができるトルクＴtgiを、上記のイナーシャトルクの発生に対して遅延することなくモータにより発生させることにより、車両の加速度への影響なくエンジン１のエンジン回転数を変化させることができる。
【００５４】
上記の制御を実行した場合のエンジン回転数およびモータトルクならびに車両加速度（減速度）の挙動を、図５のタイムチャートに示してある。時刻ｔ１の時点でエンジン回転数の増大要求に基づきエンジン回転数の増大が開始されると、それと同時にモータトルクが増大させられる。そしてこのモータトルクの増大が、エンジン回転数の増大が完了する時刻ｔ2の時点まで継続される。比較例として破線で示すこの発明を適用しない従来例では、エンジン回転数が上昇させられている間、減速度の落ち込みが見られるが、実線で示すこの発明の適用例では、減速度の落ち込みが解消されている。すなわち、違和感の発生を回避することができる。
【００５５】
また、上記のようなエンジン１のイナーシャトルクやフリクショントルクは、エンジン１の個体差や経時変化等の影響によって変化する可能性がある。そのため、上記のようにイナーシャトルクを相殺させるためのトルクＴtgiを発生させた際の車両加速度をモニターしておき、その車両加速度が変化した場合にはその加速度の変化分が０となるように、エンジン１の回転イナーシャＩe、次回以降の制御ルーチンで補正学習を行うことが好ましい。
【００５６】
例えば、モータがイナーシャトルクを相殺するトルクＴtgiを発生したことにより車両加速度がα分変化した場合は、駆動力として「Ｍ・α」分だけ相殺トルクが大きい（αが負の場合には小さい）ことが想定される。すなわち、タイヤの動荷重半径をｒ、デファレンシャルギヤのデフ比をifとすると、「Ｍ・α・ｒ／if」分トルクが大きく（もしくは小さく）なっていることが想定される。したがって、次回以降の制御ルーチンで、「Ｔtgi−Ｍ・α・ｒ／if」の相殺トルクを出力すればよいが、このとき、角加速度ω’が変数であるため、本来は定数項であるエンジン１の回転イナーシャＩeに補正を加えた補正イナーシャＩe’を適用することにより、学習効果を得ることができる。具体的には、補正後の相殺トルクをＴtgi’とすると、その補正後の相殺トルクＴtgi’は、
Ｔtgi’＝Ｉe’・ω’／（１＋ρ）＝Ｉe・ω’／（１＋ρ）−Ｍ・α・ｒ／if
として算出することができる。
【００５７】
また、必要加速度Ｇestは、運転者の嗜好や癖などによって異なることが考えられる。そのため、そのような運転者の嗜好や癖などを判断し、各運転者に応じて必要加速度Ｇestを設定することが好ましい。具体的には、前述した制限車速と現在の車速との差から必要加速度Ｇestを変更して設定する場合に、例えば、運転者が制限車速を遵守して車両を走行させる場合と、運転者が制限車速よりも低い車速を維持して車両を走行させる場合とで、必要加速度Ｇestが異なることになる。そこで、運転者の平均走行車速と制限車速との車速差を求め、その車速差が予め設定した規定値よりも大きい場合は、走行速度が高い運転者であると判断し、通常よりも必要加速度Ｇestを大きく設定する。反対に、車速差が規定値よりも小さい場合（もしくはマイナスの場合）には、走行速度が低い運転者であると判断し、通常よりも必要加速度Ｇestを小さく設定する。制限車速と走行速度との差は、例えば、運転者が制限車速を遵守して走行した場合のデータを基準として判断することができる。あるいは、定速走行状態を車両加速度から判定し、その定速走行時の平均車速と制限車速との差から、運転者の走行速度に対する嗜好を判断することができる。あるいは、加速時の運転者による平均アクセル開度を基に、運転者の加速に対する嗜好を判断することができる。
【００５８】
より具体的には、上記のようにして設定された必要加速度Ｇestに対して、高頻度でその必要加速度Ｇest以上の加速度を発生させるアクセル開度で運転操作を行う運転者の場合は、加速指向が強いと判断し、必要加速度Ｇestを大きく設定し、反対に、必要加速度Ｇestに対して、高頻度でその必要加速度Ｇest以下の加速度しか発生しないようなアクセル開度で運転操作を行う運転者の場合には、加速指向が弱いと判断し、必要加速度Ｇestを小さく設定する。そうすることにより、多様な運転者の嗜好や癖に合わせた制御を実行することが可能になる。また、同一運転者であっても、走行時の状況や感情によって運転嗜好が変化することも考えられる。そのため、例えば判断材料とするデータを所定の期間内でサンプルし、それを制御に反映させることも可能である。さらに、運転者が自分自身の嗜好を設定できる装置として、例えばパターンセレクトスイッチやナビゲーション装置などを設け、それらにより「パワーモード」や「エコモード」等を選択して設定できるように構成することもできる。
【００５９】
そして、前述の図１のフローチャートにおけるステップＳ７ないしＳ１０に示す制御では、エンジン１の燃焼効率が最適の状態時のみエンジン１に燃料を供給し燃焼運転させる構成としているが、エンジン１の燃焼効率の即時に最適状態を判定できない状態が長時間継続するような場合は、第１モータ・ジェネレータ等に電力を供給する蓄電装置７の充電量が減少し機能が低下してしまうことが考えられる。そこで、蓄電装置７の充電量が予め設定した規定値を下回った場合には、前述のエンジン１の燃費最適運転状態を判定するための閾値fcthrを大きくすることにより、エンジン１に対する燃料供給の開始（もしくは復帰）条件を緩和し、第１モータ・ジェネレータ２によってエンジン１の空転回転数を制御する際の消費電力を抑制するように構成することができる。この場合に蓄電装置７の充電量を判定するための上記の規定値は、充電量を関数とする変数を閾値として設定してもよく、あるいは、充電量に応じて予め設定した複数水準の規定値を閾値として適宜切り替えて設定するようにしてもよい。
【００６０】
この場合においても、第１モータ・ジェネレータ２の回生トルクを制御することにより、エンジン１の回転数および出力トルクを調整し、エンジン１が最適燃費運転状態となるように制御するように構成される。具体的には、エンジン１を目標エンジン回転数Ｎetagに向けて制御する際に、前述の合計トルクＴtlが最適燃費運転状態時のトルクＴfeよりも小さい場合は、その差分のトルク「Ｔfe−Ｔtl」分だけ第１モータ・ジェネレータ２の回生トルクを増大させることにより、車両の加速度に影響を及ぼすことなく、すなわち運転者に違和感を与えることなく、燃料消費および電力消費が共に最少となり、なおかつ蓄電装置７の充電も行える運転状態とすることができる。
【００６１】
以上のように、この発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、車両を第１モータ・ジェネレータ２および／または第２モータ・ジェネレータ３の出力によりＥＶ走行させている状態から、エンジン１を燃焼運転させてＨＶ走行の状態に切り替える場合、そのエンジン１の燃焼運転を開始する前に、エンジン１の空転回転数（すなわち現在のエンジン回転数Ｎecur）が燃焼運転開始時の目標のエンジン回転数に向けて上昇させられ保持回転数（すなわち予測エンジン回転数Ｎeouttgt）で保持される。そのため、ＥＶ走行からＨＶ走行への切り替えの際のエンジン回転数の応答遅れを解消してスムーズな切り替えを実現することができ、その結果、ドライバビリティの低下を回避することができる。
【００６２】
そして、上記のようにしてＨＶ走行を開始する際に、エンジン１の回転数を保持回転数で保持する場合、エンジン１を保持回転数Ｎecurで燃焼運転させたときの燃焼効率が考慮されて、そのエンジン１が空転もしくは燃焼運転させられる。具体的には、エンジン１を保持回転数Ｎecurで燃焼運転させた場合に予測される推定燃焼効率fcefと、理論上の最適燃焼効率fcidとが比較されて、エンジン１の回転数を保持回転数Ｎecurで保持する際に、そのエンジン１を空転させるか燃焼運転させるか効率の良い方が選択される。そのため、ハイブリッド車両の走行状態の切り替え時であっても、常に効率が良い状態でエンジン１を回転させることができ、ハイブリッド車両のエネルギ効率を適切に向上させることができる。
【００６３】
ここで、上述した具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、ステップＳ７を実行する機能的手段が、この発明における「空転回転数保持手段」に相当し、ステップＳ９を実行する機能的手段が、この発明における「燃焼効率推定算出手段」に相当する。そして、ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０を実行する機能的手段が、この発明における「燃料供給判断手段」に相当する。
【００６４】
なお、上述した具体例では、この発明における駆動力制御の対象とするハイブリッド車両として、内燃機関としてエンジン１と、電動機として第１モータ・ジェネレータ２および第２モータ・ジェネレータ３とを備えた、いわゆる２モータタイプのハイブリッド車両の構成を例に挙げて説明したが、例えば、エンジンと、１基のモータ・ジェネレータとを備えたハイブリッド車両であってもよく、あるいは、エンジンと、発電機能を有しないモータとから構成されるハイブリッド車両であってもよい。要は、車両の駆動力を発生させるための駆動力源として、少なくとも、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関と、モータあるいはモータ・ジェネレータなどの電動機とを備えたハイブリッド車両をこの発明における駆動力制御の対象とすることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１…内燃機関（エンジン）、  ２，３…電動機（モータ・ジェネレータ，ＭＧ１，ＭＧ２）、  ４…出力軸、  ９…電子制御装置（ＥＣＵ）。
【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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