(57)【要約】【課題】複数種類の燃料を切り替えて運転可能なエンジンを有するハイブリッド車両において、燃料切り替え時にバッテリ電力が無駄に消費されてしまうことを適切に抑制する。【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、複数種類の燃料を切り替えて運転可能なエンジンと、モータジェネレータとを駆動源として有するハイブリッド車両に適用される。具体的には、トルク要求特性変更手段は、使用する燃料を切り替える際に、アクセル開度に対するトルク要求を示すトルク要求特性を変更する。つまり、複数種類の燃料ごとに異なるトルク要求特性を設定しておき、使用する燃料が切り替わる際に、使用するトルク要求特性を切り替える。これにより、燃料の切り替え時にバッテリ電力が消費されて、燃費が悪化してしまうことを適切に抑制することが可能となる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の燃料を切り替えて運転可能なエンジンと、モータジェネレータとを駆動源として有するハイブリッド車両の制御装置であって、
使用する燃料を切り替える際に、アクセル開度に対するトルク要求を示すトルク要求特性を変更するトルク要求特性変更手段を備え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】
前記トルク要求特性変更手段は、前記アクセル開度が所定開度以下である場合には所定値以下の前記トルク要求が得られるような前記トルク要求特性に変更する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記トルク要求特性変更手段は、前記アクセル開度が前記所定開度以下の所定範囲にある場合には前記トルク要求として前記所定値が得られ、前記アクセル開度が前記所定開度よりも大きくなった場合には当該アクセル開度に応じて増加する前記トルク要求が得られるような前記トルク要求特性に変更する請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記複数種類の燃料は、液体燃料及び気体燃料から構成され、
前記トルク要求特性変更手段は、使用する燃料が前記液体燃料から前記気体燃料に切り替わる際に、前記トルク要求特性を変更する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記液体燃料は、ガソリン、軽油、及びアルコールのうちのいずれかであり、
前記気体燃料は、ＣＮＧ、ＬＰＧ、及びＬＮＧのうちのいずれかである請求項４に記載の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】
本発明は、複数種類の燃料を切り替えて運転可能なエンジンを有するハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに加えて、電動機やモータジェネレータなどの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、エンジンを可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機又はモータジェネレータで補う。
【０００３】
また、複数の種類の燃料を切り替えて運転可能なエンジンが知られている。例えば、特許文献１には、ガソリン及び水素を燃料として利用する技術が記載されている。この技術では、使用する燃料を切り替える際に発生するトルク変動をモータによって吸収している。また、特許文献２には、液体燃料及び気体燃料のいずれかを用いて運転可能なバイフューエル型のエンジンにおいて、燃料切り替え時に発生するトルク変動を、燃料噴射量補正、吸入空気補正、及び点火時期補正によって抑制する技術が記載されている。更に、特許文献３には、バイフューエル型のエンジンにおいて、燃料切り替え時に発生するトルク変動を、燃料切り替えを禁止することによって抑制する技術が記載されている。その他にも、本発明に関連する技術が、特許文献４に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１８３７２号公報
【特許文献２】特開２００４−２１１６１０号公報
【特許文献３】特開２００３−２９３８０７号公報
【特許文献４】特開平９−２２２０４５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、ハイブリッド車両においては、一般的に、出力要求に対してエンジン出力が不足している場合には、この不足分をモータジェネレータからの出力によって補う制御が行われている。そのため、このようなハイブリッド車両に、例えばバイフューエル型のエンジンを適用した場合には、燃料切り替え時に出力ダウンが発生した際などに、この出力ダウンをモータジェネレータからの出力によって補う制御が行われるものと考えられる。このような場合には、バッテリの電力を用いることに起因して燃費が悪化し得る。なお、上記した特許文献１乃至４に記載された技術では、バイフューエル型のエンジンをハイブリッド車両に適用する場合については考慮していなかった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数種類の燃料を切り替えて運転可能なエンジンを有するハイブリッド車両において、燃料切り替え時にバッテリ電力が無駄に消費されてしまうことを適切に抑制することが可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、複数種類の燃料を切り替えて運転可能なエンジンと、モータジェネレータとを駆動源として有するハイブリッド車両の制御装置は、使用する燃料を切り替える際に、アクセル開度に対するトルク要求を示すトルク要求特性を変更するトルク要求特性変更手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記のハイブリッド車両の制御装置は、複数種類の燃料を切り替えて運転可能なエンジンと、モータジェネレータとを駆動源として有するハイブリッド車両に好適に適用される。具体的には、トルク要求特性変更手段は、使用する燃料を切り替える際に、アクセル開度に対するトルク要求を示すトルク要求特性を変更する。つまり、複数種類の燃料ごとに異なるトルク要求特性を設定しておき、使用する燃料が切り替わる際に、使用するトルク要求特性を切り替える。これにより、燃料の切り替え時にバッテリ電力が消費されて、燃費が悪化してしまうことを適切に抑制することが可能となる。
【０００９】
上記のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記トルク要求特性変更手段は、前記アクセル開度が所定開度以下である場合には所定値以下の前記トルク要求が得られるような前記トルク要求特性に変更する。これにより、アクセル開度が小さい領域において、バッテリ電力が無駄に消費されてしまうことを効果的に抑制することができる。
【００１０】
上記のハイブリッド車両の制御装置において好適には、前記トルク要求特性変更手段は、前記アクセル開度が前記所定開度以下の所定範囲にある場合には前記トルク要求として前記所定値が得られ、前記アクセル開度が前記所定開度よりも大きくなった場合には当該アクセル開度に応じて増加する前記トルク要求が得られるような前記トルク要求特性に変更する。
【００１１】
上記のようなトルク要求特性を用いることにより、アクセル開度が比較的小さい領域では、バッテリ電力の消費を適切に抑制することができ、アクセル開度が比較的大きい領域では、ドライバーからの出力要求を適切に満たすことができる。
【００１２】
好ましくは、前記複数種類の燃料は、液体燃料及び気体燃料から構成され、前記トルク要求特性変更手段は、使用する燃料が前記液体燃料から前記気体燃料に切り替わる際に、前記トルク要求特性を変更する。
【００１３】
好適な実施例では、前記液体燃料として、ガソリン、軽油、及びアルコールのうちのいずれかを用いることができ、前記気体燃料として、ＣＮＧ、ＬＰＧ、及びＬＮＧのうちのいずれかを用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
［装置構成］
図１に本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、主に、エンジン１と、第１のモータジェネレータＭＧ１と、第２のモータジェネレータＭＧ２と、ＥＣＵ（Engine Control Unit）４と、動力分配機構５と、ガソリンタンク１０と、ＣＮＧタンク１２と、アクセル開度センサ１５と、を有する。
【００１６】
エンジン１は、ガソリン及びＣＮＧ（Compressed Natural Gas）のいずれかを燃料として用いて動力を発生するバイフューエル型の内燃機関である。ガソリンはガソリンタンク１０に貯蔵されており、ＣＮＧはＣＮＧタンク１２に貯蔵されている。そして、ガソリンは燃料噴射弁１１を介してエンジン１に供給され、ＣＮＧは燃料噴射弁１３を介してエンジン１に供給される。燃料噴射弁１１、１３は、ＥＣＵ４からそれぞれ供給される制御信号Ｓ５、Ｓ６によって制御される。なお、エンジン１が使用する燃料の切り替えは、主に、燃料噴射弁１１、１３に対する制御によって行われる。例えば、ＥＣＵ４は、運転状態や走行状態などに基づいて、使用する燃料の切り替えを行う。
【００１７】
エンジン１と第１のモータジェネレータＭＧ１とは動力分配機構５に連結されており、動力分配機構５の出力軸３には第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。具体的には、第２のモータジェネレータＭＧ２と出力軸３とはＭＧ２変速部６を介して接続されている。更に、出力軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、図示しないバッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラを介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。
【００１８】
第１のモータジェネレータＭＧ１は、エンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力を作用させる。第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。なお、以下では第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２の区別をしないで用いる場合には、単に「モータジェネレータ」と表記する。
【００１９】
ＥＣＵ４は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、上記のハイブリッド車両の動作全体を制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ４は、主に、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓ１〜Ｓ３を送受信することにより、それらを制御する。また、ＥＣＵ４は、アクセル開度センサ１５が検出したアクセル開度（ドライバーによるアクセルペダルの踏み込み量）に対応する検出信号Ｓ７を取得し、これに基づいて種々の制御を行う。なお、詳細は後述するが、ＥＣＵ４は、本発明におけるハイブリッド車両の制御装置に相当し、トルク要求特性を変更させるトルク要求特性変更手段として動作する。
【００２０】
ここで、使用する燃料をガソリンからＣＮＧに切り替える場合にＥＣＵ４が行う制御などについて、図２〜図４を参照して説明する。
【００２１】
図２は、エンジントルクマップの一例を示している。図２では、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にトルクを示している。また、符号Ａ１で示すグラフはガソリンの使用時に用いるエンジン動作線を示し、符号Ａ２で示すグラフはＣＮＧの使用時に用いるエンジン動作線を示している。
【００２２】
使用する燃料をガソリンからＣＮＧに切り替える場合、出力ダウンが発生する傾向にある。そのため、同じエンジン出力要求（言い換えると同じ加速要求）においては、例えばエンジン動作線Ａ１上の動作点Ａ３からエンジン動作線Ａ２上の動作点Ａ４に推移するように制御が行われる。この場合、燃料の切り替えにより、エンジン回転数が上昇することとなる。なお、動作点Ａ３における出力と動作点Ａ４における出力（パワー）は概ね同一であるものとする。つまり、動作点Ａ３及び動作点Ａ４は同一の等パワーライン上に位置する。
【００２３】
図３は、各コンポーネント（エンジン及びモータジェネレータ）における動作範囲の一例を示している。図３では、横軸に出力軸３の回転数（出力軸回転数）を示し、縦軸にエンジン回転数を示している。また、直線Ｃ２はエンジン１の上限回転数に相当し、直線Ｃ３はモータジェネレータの下限回転数に相当し、直線Ｃ４はモータジェネレータの上限回転数に相当する。更に、このような直線Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４で定められたハッチング領域Ｃ１は、エンジン１及びモータジェネレータにおける動作可能範囲に相当する。例えば、上記のように燃料切り替えにより動作点Ａ３から動作点Ａ４へ推移された場合には、図３の各コンポーネントの動作範囲においては、符号Ｃ６で示す点から符号Ｃ７で示す点へと推移することとなる。
【００２４】
図４は、エンジン１及びモータジェネレータの共線図を示している。例えば、上記のように燃料切り替えにより動作点Ａ３から動作点Ａ４へ推移された場合には、共線図は、直線Ｄ１から直線Ｄ２へと変化する。この場合、エンジン１の状態は符号Ｄ３で示す状態から符号Ｄ４で示す状態へ変化することとなる。
【００２５】
［トルク要求特性の変更方法］
次に、本実施形態に係るトルク要求特性の変更方法について説明する。
【００２６】
まず、燃料の切り替え時に発生する不具合について、図５及び図６を用いて説明する。
【００２７】
図５は、使用する燃料をガソリンからＣＮＧに切り替えたことにより、前述した動作可能範囲Ｃ１（図３参照）を超えるような状態となる場合を説明するための図である。図５は、各コンポーネントにおける動作範囲の一例を示しており、横軸に出力軸回転数を示し、縦軸にエンジン回転数を示している。なお、図３と同一の符号を付したものは同一の意味を示すものとして、その説明を省略する。ここでは、燃料の切り替えにより、符号Ｅ１で示す状態から符号Ｅ２で示す状態へ変化することとなる場合について考える。この場合には、燃料の切り替え後における状態が、直線Ｃ４で示す上限回転数を越えるような状態となることがわかる。
【００２８】
図６は、図５で示すように動作可能範囲Ｃ１を超えるような状態となる場合に行われる制御を説明するための図を示している。図６は、エンジントルクマップの一例を示しており、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にトルクを示している。なお、図２と同一の符号を付したものは同一の意味を示すものとして、その説明を省略する。
【００２９】
使用する燃料をガソリンからＣＮＧに切り替えたことにより、動作可能範囲Ｃ１を超えるような状態となる場合には、基本的には、燃料切り替え後の状態に実際に相当する動作点で運転することはできない。具体的には、燃料の切り替え後の状態が実際にはエンジン動作線Ａ２上の動作点Ｆ２に相当していても、当該動作点Ｆ２を用いることができないと言える。そのため、このように動作可能範囲Ｃ１を超えるような状態となる場合には、動作点Ｆ２を用いずに、動作点Ｆ２よりも回転数が低い動作点Ｆ３が用いられるように制御が行われる。つまり、エンジン動作線Ａ１上の動作点Ｆ１からエンジン動作線Ａ２上の動作点Ｆ３に推移するように制御が行われることとなる。なお、動作点Ｆ３は、動作可能範囲Ｃ１を規定する上限回転数以下（上限回転数に一致するような場合も含むものとする）となる動作点に概ね相当する。また、動作点Ｆ３は、動作点Ｆ１と同一の等パワーライン上に位置しない。
【００３０】
ここで、出力要求及びエンジン出力に基づいて、モータジェネレータから出力させるアシストトルクを制御するハイブリッド車両（例えば、出力要求とエンジン出力との差分をモータジェネレータからアシストさせる制御を行うハイブリッド車両）について考える。上記のように、燃料の切り替えにより動作可能範囲Ｃ１を超えるような状態となり、動作点Ｆ２の代わりに動作点Ｆ３を用いた場合には、所望のエンジン出力（アクセル開度に応じたエンジン出力）が得られないこととなるため、このようなハイブリッド車両は、トルクの不足分を補うようにモータジェネレータによってアシストさせる制御を行う可能性が高いと考えられる。即ち、アクセル開度とトルク要求との関係を示すトルク要求特性が出力に合わずに、不足トルク分をモータジェネレータからのアシストによって補う制御が行われる可能性が高いと考えられる。そのため、ガソリン使用時には電力収支が概ね０であったにもかかわらず、ガソリンからＣＮＧに燃料を切り替えたことにより、電力収支が崩れる（つまりバッテリ電力が消費される）可能性がある。この場合には、燃費が悪化してしまう傾向にある。例えば、アクセル開度が小さい場合には、バッテリ電力が無駄に消費されてしまうと言える。
【００３１】
したがって、本実施形態では、ＥＣＵ４は、上記のようにバッテリ電力が消費されてしまうことを適切に抑制するために、燃料の切り替え時に、アクセル開度に対するトルク要求を示すトルク要求特性を変更する。具体的には、ＥＣＵ４は、ガソリン使用時に用いるトルク要求特性と、ＣＮＧ使用時に用いるトルク要求特性とを別個に用意し、燃料の切り替え時に、使用するトルク要求特性を切り替える。例えば、使用する燃料をガソリンからＣＮＧに切り替える場合、ＥＣＵ４は、アクセル開度が所定開度以下である場合には所定値以下のトルク要求が得られるような（つまり所定値を超えないトルク要求が得られるような）トルク要求特性に変更する。このようにトルク要求特性を変更することにより、燃料の切り替え時にバッテリ電力が無駄に消費されて、燃費が悪化してしまうことを適切に抑制することが可能となる。
【００３２】
図７は、本実施形態に係るトルク要求特性を変更する方法の一例を説明するための図である。図７は、横軸にアクセル開度を示し、縦軸にトルク要求を示している。実線で表したグラフＧ１は、ガソリン使用時に用いるトルク要求特性を示し、一点鎖線で表したグラフＧ２は、ＣＮＧ使用時に用いるトルク要求特性を示している。ＥＣＵ４は、使用する燃料をガソリンからＣＮＧに切り替える際に、白抜き矢印で示すように、トルク要求特性Ｇ１からトルク要求特性Ｇ２へ変更する。つまり、制御に用いるトルク要求特性を、トルク要求特性Ｇ１からトルク要求特性Ｇ２へ切り替える。そして、ＥＣＵ４は、トルク要求特性Ｇ２に基づいて、アクセル開度センサ１５から取得されたアクセル開度に対応するトルク要求を得て制御を行う。
【００３３】
図７に示すように、トルク要求特性Ｇ１は、アクセル開度の増加に伴ってトルク要求が一定の割合で増加するように構成されている。これに対して、トルク要求特性Ｇ２は、必ずしも、アクセル開度の増加に伴ってトルク要求は一定の割合で増加しない。具体的には、トルク要求特性Ｇ２は、アクセル開度Ｈ１未満では、アクセル開度の増加に伴ってトルク要求が一定の割合で増加するが、アクセル開度Ｈ１とアクセル開度Ｈ２とによって規定される所定範囲Ｈ４では、トルク要求として一定値（トルク要求Ｈ３）が得られるように構成されている。即ち、トルク要求特性Ｇ２は、アクセル開度Ｈ１以上の領域において、トルク要求特性Ｇ１とは異なる特性を示すようになる。また、トルク要求特性Ｇ２は、アクセル開度がアクセル開度Ｈ２よりも大きい場合には、アクセル開度の増加に伴ってトルク要求が一定の割合で増加するように構成されている。このように、トルク要求特性Ｇ２は、アクセル開度がアクセル開度Ｈ２以下である場合には、トルク要求Ｈ３以下のトルク要求が得られるような特性を有している、つまりトルク要求Ｈ３を超えないトルク要求が得られるように構成されている。なお、トルク要求特性Ｇ１、Ｇ２は、車速に応じて変化する。つまり、トルク要求特性Ｇ１、Ｇ２は、それぞれ、車速に応じた種々のトルク要求特性が設定されているものとする。
【００３４】
ここで、上記したアクセル開度Ｈ２は、例えばバッテリ電力の消費を許可すべきアクセル開度に基づいて設定される。つまり、アクセル開度Ｈ２は、アクセル開度に応じてトルク要求の増加を行うことが望ましい開度（ドライバーによるアクセル踏み込みに応じてトルク要求を適切に増加させるべき開度）に設定されている。言い換えると、燃費の悪化の抑制よりもドライバーからの出力要求を適切に満たすことを優先することが望ましいアクセル開度に設定されている。また、トルク要求Ｈ３は、例えば前述した上限回転数に基づいて設定される。つまり、アクセル開度がアクセル開度Ｈ２未満である場合には、前述した上限回転数（図５参照）を超えない動作点で確実に運転が行われるように、トルク要求Ｈ３は設定されている。
【００３５】
以上のようにトルク要求特性を変更することにより、燃料の切り替え時にバッテリ電力が消費されて、燃費が悪化してしまうことを適切に抑制することが可能となる。特にアクセル開度が小さい領域において、バッテリ電力が無駄に消費されてしまうことを適切に抑制することができる。
【００３６】
［変形例］
上記では、使用する燃料をガソリンからＣＮＧに切り替える際にトルク要求特性を変更する実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、使用する燃料をＣＮＧからガソリンに切り替える際にも、上記した実施形態と同様の手順で、トルク要求特性を変更することができる。具体的には、ＣＮＧからガソリンに切り替える場合には、ＥＣＵ４は、例えば図７に示したトルク要求特性Ｇ２からトルク要求特性Ｇ１へ変更する。
【００３７】
また、上記では、液体燃料としてガソリンを用い、気体燃料としてＣＮＧを用いる例を示したが、本発明の適用はこれらに限定されない。他の例では、液体燃料として、ガソリンの代わりに軽油若しくはアルコールを用いることができ、気体燃料として、ＣＮＧの代わりにＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas）若しくはＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）を用いることができる。この場合にも、使用する燃料ごとに異なるトルク要求特性が設定され、燃料の切り替え時にトルク要求特性が変更される。
【００３８】
更に、本発明の適用は、バイフューエル型のエンジンに限定はされない。つまり、２種類の燃料を用いること、及び液体燃料と気体燃料とを用いることに限定はされない。他の例では、ガソリン、軽油、アルコール、ＣＮＧ、ＬＰＧ、及びＬＮＧのうちのいずれか２つ以上の燃料を切り替えて運転可能なエンジンにも、本発明は適用することができる。この場合にも、使用する複数の燃料ごとに異なるトルク要求特性が設定され、燃料の切り替え時にトルク要求特性が変更される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施形態によるハイブリッド車両の概略構成を示す。
【図２】エンジントルクマップの一例を示す。
【図３】各コンポーネントにおける動作範囲の一例を示す。
【図４】エンジン及びモータジェネレータの共線図を示す。
【図５】燃料切り替えにより動作可能範囲を超えるような状態となる場合を説明するための図を示す。
【図６】動作可能範囲を超えるような状態となる場合に行われる制御を説明するための図を示す。
【図７】トルク要求特性を変更する方法の一例を説明するための図を示す。
【符号の説明】
【００４０】
１  エンジン
３  出力軸
４  ＥＣＵ
５  動力分配機構
１０  ガソリンタンク
１１、１３  燃料噴射弁
１２  ＣＮＧタンク
１５  アクセル開度センサ
ＭＧ１  第１のモータジェネレータ
ＭＧ２  第２のモータジェネレータ
【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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