(57)【要約】【課題】エンジン出力及びモータ出力を最適に協調制御する。【解決手段】車両駆動力制御装置は、吸気路２１のバイパス路２２に設置されるスロットルバルブ５と、吸気路２１に設置され、流体の流動により回転駆動されるポンプ３と、ポンプ３により駆動される発電機４と、エンジン１の出力軸と連結され、発電機４の発電電力により駆動される駆動用モータ２と、エンジン１の吸入負圧に応じたエンジン１の出力特性及び駆動用モータ２の出力特性を基に、スロットルバルブ５の開度を制御するＥＣＵ１０と、を備える。【選択図】図１
2009202709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気路が分岐及び合流してエンジンに接続され、前記吸気路の一の分岐路に設置されるスロットルバルブと、
前記吸気路の他の分岐路に設置され、該他の分岐路内の流体の流動により回転駆動されるポンプと、
前記ポンプにより駆動される発電機と、
前記エンジンの出力軸と連結され、前記発電機の発電電力により駆動されるモータと、
前記エンジンの吸入負圧に応じた前記エンジンの出力特性及び前記モータの出力特性を基に、前記スロットルバルブの開度を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする車両駆動力制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記エンジンが低負荷又は中負荷時に、前記スロットルバルブの開度の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両駆動力制御装置。
【請求項３】
運転者の要求駆動力を検出する要求駆動力検出手段を備え、
前記制御手段は、前記エンジンの出力及び前記モータの出力の総計で、前記要求駆動力検出手段が検出した要求駆動力を実現するように、前記スロットルバルブの開度の制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両駆動力制御装置。
【請求項４】
前記エンジンの吸入負圧と前記エンジンの出力との関係を示す前記エンジンの出力特性及び前記エンジンの吸入負圧と前記モータの出力との関係を示す前記モータの出力特性をデータで有しており、
前記制御手段は、前記データを基に、前記スロットルバルブの開度の制御を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両駆動力制御装置。
【請求項５】
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段を備え、かつ前記エンジンの出力特性が、エンジン回転数、前記エンジンの吸入負圧及び前記エンジンの出力の関係からなり、かつ前記モータの出力特性が、エンジン回転数、前記エンジンの吸入負圧及び前記モータの出力の関係からなり、
前記制御手段は、前記エンジン回転数検出手段が検出したエンジン回転数、前記エンジンの出力特性及び前記モータの出力特性を基に、前記スロットルバルブの開度の制御を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の車両駆動力制御装置。
【請求項６】
吸気路が分岐及び合流してエンジンに接続され、前記吸気路の一の分岐路に設置されるスロットルバルブの開度を調整して、前記吸気路の他の分岐路に設置したポンプの回転駆動により得られる発電電力を制御するとともに、前記エンジンの吸入負圧を制御し、前記エンジンの出力軸と連結され、前記発電電力により駆動されるモータの出力、及び前記エンジンの出力を制御することを特徴とする車両駆動力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動力を制御する車両駆動力制御装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジン出力を向上させる技術として、エンジンの吸気路にコンプレッサ（過給機）を配置するスーパチャージャがある。特許文献１には、このコンプレッサを利用して発電機を駆動し、エネルギを回収する技術が開示されている。この技術では、大きなエンジン出力を必要としない場合に、エンジンの吸入負圧でコンプレッサを回し、発電機を駆動している。
【特許文献１】特開２００２−３５７１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、エンジンの他に駆動源としてモータを有するいわゆるハイブリッド自動車が提案されている。このようなハイブリッド自動車に、特許文献１を適用することで、コンプレッサで駆動した発電機の発電電力でモータを駆動することも可能であると考えられる。
しかし、特許文献１に開示の技術では、モータの制御については何ら言及がなされていない。また、運転者のアクセル操作に応じた要求駆動力に対して、エンジン出力及びモータ出力を最適に協調制御できなければ、要求駆動力に対して実際の駆動力が過小又は過大になってしまう。これでは、モータの出力が無駄になる等、エネルギ損失が過大になる。
本発明の課題は、エンジン出力及びモータ出力を最適に協調制御することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、本発明は、吸気路が分岐及び合流してエンジンに接続され、前記吸気路の一の分岐路に設置されるスロットルバルブと、前記吸気路の他の分岐路に設置され、該他の分岐路内の流体の流動により回転駆動されるポンプと、前記ポンプにより駆動される発電機と、前記エンジンの出力軸と連結され、前記発電機の発電電力により駆動されるモータと、を備え、前記エンジンの吸入負圧に応じた前記エンジンの出力特性及び前記モータの出力特性を基に、前記スロットルバルブの開度を制御手段により制御する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、スロットルバルブの開度を制御するだけで、エンジンの出力及びモータの出力を最適に協調制御でき、所望の駆動力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
（構成）
本実施形態は、本発明を適用した車両駆動力制御装置である。
図１は、車両駆動力制御装置の構成を示す。図１中、１はエンジンであり、３はポンプであり、５はスロットルバルブである。また、図１に示すように、車両駆動力制御装置は、駆動用モータ２、発電機４、圧力センサ６、車速センサ７、アクセルセンサ８、エンジン回転数センサ９及びＥＣＵ（ElectronicControl Unit）１０を備える。
【０００７】
エンジン１は、吸気路２１及び吸気マニホールド２３を介して吸気し、排気マニホールド２４に排気する。駆動用モータ２は、エンジン１の軸出力と連結している。例えば、駆動用モータ２は、ベルト等を介して連結している。この駆動用モータ２は、発電機４の発電電力により駆動されるようになっている。
ポンプ３は、吸気路２１を流動する流体のエネルギ回収のためのポンプ（タービンポンプ）である。すなわち、ポンプ３は、吸気路２１を流動する流体により回転駆動される。ポンプ３は、ロータ３ａ及びシャフト３ｂを備える。吸気路２１内にロータ３ａを配置している。発電機４にシャフト３ｂを接続している。ポンプ３は、駆動中のエンジン１の吸入負圧によりロータ３ａが回転する。すなわち、吸気路２１におけるロータ３ａの前後部２１ａ，２１ｂの差圧で該ロータ３ａが回転する。
【０００８】
発電機４は、ロータ３ａの回転がシャフト３ｂを介して伝達され、発電する。発電機４は、ロータ３ａの回転数（タービンの回転数）に応じて発電量を出力する。すなわち、発電機４は、エンジン１の吸入負圧に応じた発電電力を出力する。発電機４は、ほぼエンジン回転数と吸入負圧との積に比例した発電特性を有する。駆動用モータ２は、この発電機４の発電電力に応じた駆動トルクを出力する。よって、駆動用モータ２は、エンジン１の吸入負圧に応じた駆動トルクを出力することになる。
【０００９】
吸気路２１にはバイパス路２２が設けてある。バイパス路２２内には、スロットルバルブ５を設置している。スロットルバルブ５をステップモータ等で開閉するように構成している。このスロットルバルブ５の開度を調整することで、エンジン１の吸入負圧が変化し、エンジン１の出力が変化するようになる。ＥＣＵ１０は、このスロットルバルブ５の開度を制御している。また、バイパス路２２内には圧力センサ６を設置している。スロットルバルブ５に対して下流側に圧力センサ６を設置している。すなわち、圧力センサ６は、エンジン１の吸入負圧を検出する。圧力センサ６は、検出結果をＥＣＵ１０に出力する。
【００１０】
車速センサ７は、車速を検出する。車速センサ７は、その検出結果をＥＣＵ１０に出力する。アクセルセンサ８は、アクセル開度（アクセルペダル踏み込み量）を検出する。アクセルセンサ８は、その検出結果をＥＣＵ１０に出力する。エンジン回転数センサ９は、エンジン１の回転数を検出する。エンジン回転数センサ９は、その検出結果をＥＣＵ１０に出力する。ＥＣＵ１０は、各種センサ等から検出結果等を基に、駆動用モータ２、発電機４及びスロットルバルブ５等を最適制御する。
【００１１】
図２は、ＥＣＵ１０の処理手順を示す。図２に示すように、処理を開始すると、先ずステップＳ１において、ＥＣＵ１０は、エンジン１の負荷状態を判定する。ＥＣＵ１０は、エンジン１が低・中負荷運転中であれば、ステップＳ２に進む。ここで、エンジン１が低・中負荷運転中であれば、スロットルバルブ５の開度を比較的小さくして、エンジン出力制御が可能となる。
【００１２】
続いてステップＳ２、ＥＣＵ１０は、車速センサ７及びアクセルセンサ８から各検出結果を取得する。
続いてステップＳ３において、ＥＣＵ１０は、前記ステップＳ２で検出した車速及びアクセル開度を基に、運転者によるアクセル操作に対応する要求駆動力を算出する。例えば公知の技術を用いて、車速及びアクセル開度を基に、運転者の要求駆動力を算出する。
続いてステップＳ４において、ＥＣＵ１０は、エンジン回転数センサ９から検出結果を取得する。
【００１３】
続いてステップＳ５において、ＥＣＵ１０は、駆動用モータトルク特性を算出する。具体的には、ＥＣＵ１０は、前記ステップＳ３で取得したエンジン回転数における負圧と駆動用モータ２の出力トルクとを関係を算出する。ここでいう負圧は、吸気路２１内のエンジン１の吸入負圧である。前述のように、駆動用モータ２は、吸気路２１内の吸入負圧に応じた出力トルクとなるからである。例えば、テーブル（マップ）を基に負圧と駆動用モータ２の出力トルクとを関係を算出する。
【００１４】
図３は、テーブルの一例を示す。図３に示すように、テーブルは、エンジン回転数、負圧及び駆動用モータ２の出力トルクとの関係を示すテーブルである。このテーブルを参照して、現在のエンジン回転数における負圧と駆動用モータ２の出力トルクとを関係を算出する。
続いてステップＳ６において、ＥＣＵ１０は、エンジントルク特性を算出する。具体的には、ＥＣＵ１０は、前記ステップＳ３で取得したエンジン回転数における負圧とエンジン１の出力トルクとを関係を算出する。ここでいう負圧は、吸気路２１内のエンジン１の吸入負圧である。これは、エンジン１は、吸気路２１内の吸入負圧に応じた出力トルクとなるからである。例えば、テーブル（マップ）を基に負圧とエンジン１の出力トルクとを関係を算出する。
【００１５】
図４は、テーブルの一例を示す。図４に示すように、テーブルは、エンジン回転数、負圧及びエンジン１の出力トルクとの関係を示すテーブルである。このテーブルを参照して、現在のエンジン回転数における負圧とエンジン１の出力トルクとを関係を算出する。
続いてステップＳ７において、ＥＣＵ１０は、車両駆動力特性（車両出力特性、システム出力特性）を算出する。具体的には、ＥＣＵ１０は、前記ステップＳ５及びステップＳ６で算出した負圧と駆動用モータ２の出力トルク及びエンジン１の出力トルクの関係を算出する。
【００１６】
図５は、算出結果の例を示す。図５は、あるエンジン回転数（Ｎｒｐｍ）における算出結果である。図５に示すように、負圧に対して変化する駆動用モータ２の出力トルク（同図で一点鎖線で示す値）及びエンジン１の出力トルク（同図で点線で示す値）の合算値（同図で実線で示す値）を得ることができる。すなわち、あるエンジン回転数において、負圧に対して出力トルクの合算値（車両駆動力特性）が一義的に決まる特性を得ることができる。
【００１７】
続いてステップＳ８において、ＥＣＵ１０は、目標負圧を算出する。具体的には、ＥＣＵ１０は、前記ステップＳ７の車両駆動力特性の算出結果（例えばテーブル、マップ）を参照して、前記ステップＳ３で算出した要求駆動力を発生可能な負圧（吸入負圧）を算出する。
続いてステップＳ９において、ＥＣＵ１０は、スロットル開度を算出する。具体的には、ＥＣＵ１０は、前記ステップＳ８で算出した目標負圧を発生させるスロットル開度を算出する。
【００１８】
図６は、スロットル開度と負圧との関係の一例を示す。このような特性図を参照して、負圧に応じたスロットル開度（負圧を実現するスロットル開度）を算出する。
続いてステップＳ１０において、ＥＣＵ１０は、スロットル制御を行う。具体的には、ＥＣＵ１０は、前記ステップＳ９で算出したスロットル開度になるように、スロットルバルブ５を制御する。このとき、ＥＣＵ１０は、圧力センサ６で圧力（吸入負圧）をモニタリングして、フィードバック制御により、スロットルバルブ５を制御する。
【００１９】
（動作）
一連の動作は次のようになる。
ＥＣＵ１０は、エンジン１が低・中負荷運転中であったとき、この処理を開始する（前記ステップＳ１）。すなわち、ＥＣＵ１０は、車速及びアクセル開度を検出し、その検出した車速及びアクセル開度を基に、要求駆動力を算出する（前記ステップＳ２、ステップＳ３）。そして、ＥＣＵ１０は、エンジン回転数を検出し、その検出したエンジン回転数における負圧と駆動用モータ２の出力トルクとを関係を算出する（前記ステップＳ４、ステップＳ５）。さらに、ＥＣＵ１０は、検出したエンジン回転数における負圧とエンジン１の出力トルクとを関係を算出する（前記ステップＳ６）。そして、ＥＣＵ１０は、それら算出した関係を基に、車両駆動力特性（負圧と駆動用モータ２及びエンジン１の出力トルクとの関係）を算出する（前記ステップＳ７）。そして、ＥＣＵ１０は、その算出した車両駆動力特性を基に、目標負圧を算出し、その算出した目標負圧を基に、スロットル開度を算出する（前記ステップＳ８、ステップＳ９）。ＥＣＵ１０は、そのスロットル開度となるように、スロットルバルブ５を制御する（前記ステップＳ１０）。これにより、駆動用モータ２とエンジン１とが協働して、要求駆動力を出力するようになる。
【００２０】
なお、この実施形態を次のような構成により実現することもできる。
すなわち、この実施形態では、圧力センサ６をバイパス路２２の設置している。これに対して、吸気路２１においてポンプ３を設置している側の流路に圧力センサ６を設置することもできる。この場合でも、圧力センサ６でエンジン１の吸入負圧を検出できる。
また、発電機４の発電電力が充電され、駆動用モータ２に電力供給するバッテリを備えることもできる。この場合、駆動用モータ２を駆動させる必要がないシーンで、発電機４の発電電力をバッテリに充電する。
【００２１】
なお、この実施形態では、スロットルバルブ５は、吸気路が分岐及び合流してエンジンに接続され、前記吸気路の一の分岐路に設置されるスロットルバルブを実現している。また、ポンプ３は、前記吸気路の他の分岐路に設置され、該他の分岐路内の流体の流動により回転駆動されるポンプを実現している。また、発電機４は、前記ポンプにより駆動される発電機を実現している。また、駆動用モータ２は、前記エンジンの出力軸と連結され、前記発電機の発電電力により駆動されるモータを実現している。また、ＥＣＵ１０は、前記エンジンの吸入負圧に応じた前記エンジンの出力特性及び前記モータの出力特性を基に、前記スロットルバルブの開度を制御する制御手段を実現している。
【００２２】
また、この実施形態では、図３に示す駆動用モータ２の出力特性を示すテーブル又はマップ、及び図４に示すエンジン１の出力特性を示すテーブル又はマップは、前記エンジンの吸入負圧と前記エンジンの出力との関係を示す前記エンジンの出力特性及び前記エンジンの吸入負圧と前記モータの出力との関係を示す前記モータの出力特性を示すデータを実現している。
【００２３】
また、この実施形態では、吸気路が分岐及び合流してエンジンに接続され、前記吸気路の一の分岐路に設置されるスロットルバルブの開度を調整して、前記吸気路の他の分岐路に設置したポンプの回転駆動により得られる発電電力を制御するとともに、前記エンジンの吸入負圧を制御し、前記エンジンの出力軸と連結され、前記発電電力により駆動されるモータの出力、及び前記エンジンの出力を制御する車両駆動力制御方法を実現している。
【００２４】
（作用及び効果）
本実施形態における作用及び効果は次のようになる。
（１）吸気路２１の流体の流動により回転駆動されるポンプ３と、ポンプ３により駆動される発電機４と、エンジン１の出力軸と連結され、発電機４の発電電力により駆動される駆動用モータ２と、を備え、エンジン１の吸入負圧に応じた該エンジン１の出力特性及び駆動用モータ２の出力特性を基に、吸気路２１のバイパス路２２に設定されているスロットルバルブ５の開度を制御している。これにより、スロットルバルブ５の開度を制御するだけで、エンジン１の出力及び駆動用モータ２の出力を最適に協調制御でき、所望の駆動力を得ることができる。この結果、吸気路２１内の流体の流動エネルギを駆動用モータ２で有効利用しつつも、その駆動用モータ２の出力により、過不足なく駆動力を得ることができる。また、発電機４の発電電力を、バッテリを介さずに直接的に駆動用モータ２に供給することで、エネルギ損失を抑えて、駆動用モータ２を駆動させることができる。
【００２５】
（２）エンジン１が低負荷又は中負荷時に、スロットルバルブ５の開度の制御を行っている。エンジン１が低負荷又は中負荷時には、スロットルバルブ５が閉傾向になるので、吸気路２１におけるポンプ３前後の圧力差が大きくなる。この結果、発電機４の発電量を多くすることができる。これにより、例えば安定して駆動用モータ２の出力を得ることができる。このようなことから、低負荷又は中負荷時とは、スロットルバルブ５が閉傾向（例えば半分以上開かない傾向）にある負荷時をいう。
【００２６】
（３）エンジン１の出力及び駆動用モータ２の出力の総計で、運転者の要求駆動力を実現するように、スロットルバルブ５の開度の制御を行っている。これにより、運転者に合致させた駆動力を得ることができる。
（４）エンジン１の出力特性及び駆動用モータ２の出力特性をデータで有している。具体的には、テーブル又はマップで有している（前記図３、図４）。これにより、簡単な構成でスロットルバルブ５の開度を最適制御できる。
（５）エンジン１の出力特性及び駆動用モータ２の出力特性を参照し、エンジン回転数を基に、スロットルバルブ５の開度の制御を行っている。これにより、エンジン出力及びモータ出力から所望の駆動力を高い精度で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態の車両駆動力制御装置の構成を示す図である。
【図２】車両駆動力制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】駆動用モータ２の出力特性を示す特性図である。
【図４】エンジン１の出力特性を示す特性図である。
【図５】車両駆動力特性を示す特性図である。
【図６】スロットル開度と吸入負圧との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  エンジン、２  駆動用モータ、３  ポンプ、４  発電機、５  スロットルバルブ、６  圧力センサ、７  車速センサ、８  アクセルセンサ、９  エンジン回転数センサ、１０  ＥＣＵ、２１  吸気路、２２  バイパス路
【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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