JP5293566B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御に関し、特に、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関の出力制御に関する。

ハイブリッド車両は、エンジンとモータジェネレータといった二種類の原動機を搭載し、それら原動機を走行状態に応じて切り換えるようにしている。したがって、ハイブリッド車両では、エンジンが常に運転されているわけではない。そのため、エンジンを運転制御するための制御値を学習する機会が少なくなる。

このような実情に鑑みて、特開平１１−１０７８３４号公報に開示された制御装置は、ハイブリッド車両において、スロットルバルブの全閉開度を調整する際には、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度へ近づくようスロットル開度をフィードバック制御するＩＳＣ（Ｉｄｌｅ ＳＰｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を実行し、このＩＳＣ制御時のフィードバック補正量を学習値として記憶し、以後のスロットルバルブの制御に反映させる。そして、その学習期間中は、エンジンが停止されることを禁止する。そのため、学習値は適切なものとされる。

特開平１１−１０７８３４号公報

ところで、上述したＩＳＣ制御は、あくまで自立運転時（エンジンをアイドル状態とする時）のフィードバック制御である。しかしながら、エンジンをアイドル状態よりも出力が大きい負荷運転時においても、所定条件下では、エンジン出力を微小な値で正確に制御するために、ＩＳＣ制御とは異なる手法でスロットル開度をフィードバック制御する場合がある。この場合、スロットル開度は、負荷運転時と自立運転時とでは異なる手法でフィードバック制御されることになる。そのため、自立運転と負荷運転との間の切換の際にスロットル開度が互いのフィードバック量の影響を受けた値となって一時的に実際のエンジン出力が目標値からずれてしまうことが懸念される。

しかしながら、特開平１１−１０７８３４号公報には、自立運転時と負荷運転時とで異なる手法でスロットル開度をフィードバック制御することは想定しておらず、したがって、自立運転と負荷運転との間の切換の際に生じる問題そのものおよびその対策についても何ら言及されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ハイブリッド車両において、自立運転時と負荷運転時とで異なる手法でスロットル開度をフィードバック制御する場合においても内燃機関の出力を正確に制御できる制御装置および制御方法を提供することである。

この発明に係る制御装置は、スロットル開度によって出力が調整される内燃機関と、蓄電装置と、内燃機関の動力を用いた発電が可能で蓄電装置との間で電力を授受する回転電機と、を備えたハイブリッド車両を制御する。この制御装置は、記憶部と、内燃機関をアイドル状態に制御する場合に、内燃機関の回転速度が目標速度となるようにスロットル開度をフィードバック制御する第１制御を実行し、第１制御による第１フィードバック量を記憶部に記憶する第１制御部と、内燃機関をアイドル状態よりも出力が大きい負荷運転状態に制御する場合に、内燃機関のトルクが目標トルクとなるようにスロットル開度をフィードバック制御する第２制御を実行し、第２制御による第２フィードバック量を記憶部に記憶する第２制御部とを含む。第２制御部は、記憶部に記憶された第１フィードバック量および第２フィードバック量を用いて第２制御を実行する。制御装置は、第１制御の実行によって第１フィードバック量が変化した場合、内燃機関の始動後から第１フィードバック量が変化するまでの間に第２制御が実行された履歴があるか否かを判断し、履歴があるときは、第１フィードバック量の変化分に相当する量を記憶部に記憶された第２フィードバック量から相殺する相殺補正を実行し、履歴がないときは、相殺補正を実行しない補正部をさらに含む。

本発明によれば、内燃機関の始動後から第１フィードバック量が変化するまでの間に第２制御が実行された履歴がある場合に限って相殺補正が行なわれる。そのため、第２制御が未実行の状態で相殺補正を行なうことによって生じる第２フィードバック量の過補正を未然に防止することができる。これにより、スロットル開度の制御性が悪化することを抑制することができる。その結果、ハイブリッド車両において、自立運転時と負荷運転時とで異なる手法でスロットル開度をフィードバック制御する場合において、内燃機関の出力を正確に制御できる。

車両の構造を示す図である。 エンジンの構造を示す図である。 バッテリの入出力特性を示す図である。 エンジンの駆動制御を行なう場合のＥＣＵの処理フローを示す図である。 ＩＳＣ制御を行なう場合のＥＣＵの処理フローを示す図である。 Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御を行なう場合のＥＣＵの処理フローを示す図である。 トルク偏差とＰｅフィードバック量の変化量との関係を示す図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 相殺補正を行なう場合のＥＣＵの処理フローを示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１は、本発明の実施の形態に係る制御装置が搭載される車両１０の構造を示す図である。車両１０は、エンジン１００および第２モータジェネレータ（ＭＧ（２））３００Ｂの少なくともいずれかの動力で走行する車両（以下、「ハイブリッド車両」ともいう）であるとともに、車両外部に設けられた交流電源１９から供給された電力での走行が可能な車両（以下、「プラグイン車両」ともいう）である。

車両１０には、上述のエンジン１００およびＭＧ（２）３００Ｂの他に、エンジン１００が発生する動力を出力軸２１２と第１モータジェネレータ（ＭＧ（１））３００Ａとに分配する動力分割機構２００と、エンジン１００、ＭＧ（１）３００Ａ、ＭＧ（２）３００Ｂで発生した動力を駆動輪１２に伝達したり、駆動輪１２の駆動をエンジン１００やＭＧ（１）３００Ａ、ＭＧ（２）３００Ｂに伝達したりする減速機１４と、ＭＧ（１）３００ＡおよびＭＧ（２）３００Ｂを駆動するための電力を蓄電するバッテリ３１０と、バッテリ３１０の直流とＭＧ（１）３００Ａ、ＭＧ（２）３００Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ３３０と、バッテリ３１０とインバータ３３０との間で電圧変換を行なう昇圧コンバータ３２０と、エンジン１００の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ４０６と、車両１０の状態に応じてＭＧ（１）３００Ａ、ＭＧ（２）３００Ｂ、インバータ３３０、およびバッテリ３１０の充放電状態等を制御するＭＧ＿ＥＣＵ４０２と、エンジンＥＣＵ４０６およびＭＧ＿ＥＣＵ４０２等を相互に管理制御して、車両１０が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＨＶ＿ＥＣＵ４０４等を含む。

動力分割機構２００は、サンギヤ、ピニオンギヤ、キャリア、リングギヤを含む遊星歯車から構成される。エンジン１００、ＭＧ（１）３００ＡおよびＭＧ（２）３００Ｂが動力分割機構２００を経由して連結されることで、エンジン１００、ＭＧ（１）３００ＡおよびＭＧ（２）３００Ｂの各回転速度は、いずれか２つの回転速度が決定されると残りの回転速度が決まるという関係にある。この関係を利用することによって、たとえばＭＧ（２）３００Ｂの回転速度が同じ値であっても、ＭＧ（１）３００Ａの回転速度を制御することによって、エンジン回転速度Ｎｅを所望の回転速度に制御することができる。

さらに、車両１０には、交流電源１９に接続されたパドル１５を接続するためのコネクタ１３と、コネクタ１３を経由して供給された交流電源１９からの電力を直流に変換してバッテリ３１０へ出力する充電装置１１とを含む。充電装置１１は、ＨＶ＿ＥＣＵ４０４からの制御信号に応じてバッテリ３１０へ出力する電力量を制御する。

図１においては、各ＥＣＵを別構成しているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい。たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ４０２、ＨＶ＿ＥＣＵ４０４およびエンジンＥＣＵ４０６を統合したＥＣＵ４００とすることがその一例である。以下の説明においては、ＭＧ＿ＥＣＵ４０２、ＨＶ＿ＥＣＵ４０４およびエンジンＥＣＵ４０６を区別することなくＥＣＵ４００と記載する。

ＥＣＵ４００には、車速センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、ＭＧ（１）回転速度センサ、ＭＧ（２）回転速度センサ、エンジン回転速度センサ（いずれも図示せず）、およびバッテリ３１０の状態（バッテリ電圧値、バッテリ電流値、バッテリ温度など）を監視するバッテリ監視ユニット３４０からの信号が入力されている。

本実施の形態においては、バッテリ３１０として、リチウムイオン二次電池が用いられる。

ＥＣＵ４００は、ＭＧ（１）３００ＡあるいはＭＧ（２）３００Ｂをモータとして機能させる場合、バッテリ３１０から放電された直流電力を昇圧コンバータ３２０で昇圧した後、インバータ３３０で交流電力に変換してＭＧ（１）３００ＡおよびＭＧ（２）３００Ｂに供給する。

一方、ＥＣＵ４００は、バッテリ３１０を充電する際には、ＭＧ（１）３００ＡあるいはＭＧ（２）３００Ｂをジェネレータとして機能させて、ＭＧ（１）３００ＡあるいはＭＧ（２）３００Ｂが発電した交流電力を、インバータ３３０で直流電力に変換した後、昇圧コンバータ３２０で降圧してバッテリ３１０に供給する。

さらに、ＥＣＵ４００は、交流電源１９からの交流電力を充電装置１１で直流に変換してバッテリ３１０へ供給することによっても、バッテリ３１０を充電することが可能である。

図２を参照して、エンジン１００およびエンジン１００に関連する周辺機器について説明する。このエンジン１００においては、エアクリーナ（図示せず）から吸入される空気が、吸気管１１０を流通して、エンジン１００の燃焼室１０２に導入される。スロットルバルブ１１４の作動量（スロットル開度）により、燃焼室１０２に導入される空気量が調整される。スロットル開度は、ＥＣＵ４００からの信号に基づいて作動するスロットルモータ１１２により制御される。

燃料は、フューエルタンク（図示せず）に貯蔵され、フューエルポンプ（図示せず）によりインジェクタ１０４から燃焼室１０２に噴射される。吸気管１１０から導入された空気と、インジェクタ１０４から噴射された燃料との混合気が、ＥＣＵ４００からの制御信号により制御されるイグニッションコイル１０６を用いて着火されて燃焼する。

混合気が燃焼した後の排気ガスは、排気管１２０の途中に設けられた触媒１４０を通って、大気に排出される。

触媒１４０は、排気ガス中に含まれるエミッション（炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質）を浄化処理する三元触媒である。触媒１４０は、炭化水素と一酸化炭素の酸化反応と、窒素酸化物の還元反応を同時に行なわせることができる。触媒１４０は、その温度が低いほど排気浄化能力が低くなる特性を有する。

ＥＣＵ４００には、エンジン水温センサ１０８、エアフロメータ１１６、吸入空気温センサ１１８、空燃比センサ１２２、および酸素センサ１２４からの信号が入力されている。エンジン水温センサ１０８は、エンジン冷却水の温度（エンジン水温）ＴＨｗを検出する。エアフロメータ１１６は、吸入空気量（エンジン１００に吸入される単位時間あたりの空気量）Ｇａを検出する。吸入空気温センサ１１８は、吸入空気の温度（吸入空気温）ＴＨａを検出する。空燃比センサ１２２は、排気ガス中の空気と燃料との比率を検出する。酸素センサ１２４は、排気ガス中の酸素濃度を検出する。これらの各センサは、検出結果を表わす信号をＥＣＵ４００に送信する。

ＥＣＵ４００は、各センサから送られてきた信号などに基づいて、適正な点火時期となるようにイグニッションコイル１０６を制御したり、適正なスロットル開度となるようにスロットルモータ１１２を制御したり、適正な燃料噴射量となるようにインジェクタ１０４を制御したりする。

また、ＥＣＵ４００の内部には、各種情報、プログラム、しきい値、マップ、ＥＣＵ４００の処理結果等のデータが記憶される記憶部４３０が設けられる。

図３は、バッテリ３１０の入出力特性を示す図である。図３において、横軸はバッテリ温度（単位は℃）を示し、縦軸はバッテリ３１０の放電可能電力Ｗｏｕｔおよび充電可能電力Ｗｉｎ（単位はいずれもＷ（ワット））を示す。縦軸の「０［Ｗ］」よりも上側の領域に示す実線が放電可能電力Ｗｏｕｔを示し、縦軸の「０［Ｗ］」よりも下側の領域に示す実線が充電可能電力Ｗｉｎを示す。なお、図３には、参考として、ニッケル水素二次電池の放電可能電力および充電可能電力を破線で示している。

バッテリ３１０は、リチウムイオン二次電池を用いているため、ニッケル水素二次電池を用いる場合（図３の破線参照）に比べて、バッテリ温度が低い領域での特性が大きく相違する。具体的には、ニッケル水素二次電池を用いる場合に比べて、放電可能電力Ｗｏｕｔが大きい値となる。その一方で、充電可能電力Ｗｉｎがニッケル水素二次電池に比べて小さい値となる。特に、バッテリ温度が極低温である場合（たとえばマイナス１０℃よりも低い場合）では、充電可能電力Ｗｉｎは数キロワット程度の微小な値となる。すなわち、バッテリ温度が極低温である場合、バッテリ３１０への充電電力は１ｋＷ未満の微小な値に制限されることになる。

次に、ＥＣＵ４００が行なうエンジン１００の駆動制御について説明する。ＥＣＵ４００は、まず、アクセル開度や車速などに基づいて車両１０から出力すべき車両要求パワーＰ（走行に必要なエネルギの他、エアコンなどの補機類に必要なエネルギも含む）を設定し、車両要求パワーＰとバッテリ３１０の状態とに基づいてエンジン１００から出力すべきエンジン要求パワーＰｅを設定する。

そして、ＥＣＵ４００は、エンジン要求パワーＰｅに応じて、「自立運転」および「負荷運転」のいずれかの運転状態でエンジン１００を制御する。

「自立運転」では、ＥＣＵ４００は、エンジン１００をアイドル状態とする。具体的には、ＥＣＵ４００は、エンジン回転速度Ｎｅが予め定められた目標アイドル回転速度Ｎｉｓｃに維持されるようにスロットル開度をフィードバック制御するＩＳＣ制御を実行する。

一方、「負荷運転」では、ＥＣＵ４００は、エンジン１００をアイドル状態よりも大きいエネルギを出力する状態に制御するように、エンジン要求パワーＰｅに応じてスロットル開度を制御する。この際、ＥＣＵ４００は、エンジン実パワーが車両要求パワーＰを超える場合、エンジン実パワーのうち車両要求パワーＰを超える分（以下、「過剰パワー」ともいう）をＭＧ（１）３００Ａで電力に変換してバッテリ３１０へ供給する。したがって、「負荷運転」では、バッテリ３１０の充電が可能となる。

図４は、エンジン１００の駆動制御を行なう場合のＥＣＵ４００の処理フローを示す。図４に示すように、ＥＣＵ４００は、まず、上述した過剰パワーが充電可能電力Ｗｉｎ（図３参照）よりも大きいか否かに基づいて、エンジン１００の運転状態を「自立運転」とするのか「負荷運転」とするのかを判断する（Ｓ１０）。ＥＣＵ４００は、過剰パワーが充電可能電力Ｗｉｎよりも大きい場合には、バッテリ３１０の過充電を防止すべく、エンジン１００の運転状態を「自立運転」とする（Ｓ１０にてＹＥＳ）。一方、ＥＣＵ４００は、過剰パワーが充電可能電力Ｗｉｎよりも小さい場合（過剰パワーが存在しない場合も含む）、エンジン１００の運転状態を「負荷運転」とする（Ｓ１０にてＮＯ）。

ＥＣＵ４００は、エンジン１００の運転状態を「自立運転」とする場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＩＳＣ制御を実行する（Ｓ２０）。

図５は、ＩＳＣ制御（図４のＳ２０の処理）を行なう場合のＥＣＵ４００の処理フローを示す。

図５に示すように、ＥＣＵ４００は、エンジン回転速度Ｎｅと目標アイドル回転速度Ｎｉｓｃとを比較した結果に応じて、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉを算出する。なお、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉは、単位時間あたりの吸入空気量（単位；Ｌ／ｓ）で表わされ、その初期値は「０」である。

ＥＣＵ４００は、Ｎｅ＞Ｎｉｓｃ＋所定値αであると（Ｓ２０ＡにてＹＥＳ）、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉを更新量Δｅｑｉだけ減少させる（Ｓ２０Ｂ）。すなわち、ＩＳＣフィードバック量の前回値ｅｑｉ（ｎ−１）から更新量Δｅｑｉを減じた値をＩＳＣフィードバック量の今回値ｅｑｉ（ｎ）として算出する。

ＥＣＵ４００は、Ｎｅ＜Ｎｉｓｃ−所定値βであると（Ｓ２０ＣにてＹＥＳ）、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉを更新量Δｅｑｉだけ増加させる（Ｓ２０Ｄ）。すなわち、ＩＳＣフィードバック量の前回値ｅｑｉ（ｎ−１）に更新量Δｅｑｉを加えた値をＩＳＣフィードバック量の今回値ｅｑｉ（ｎ）として算出する。

ＥＣＵ４００は、Ｎｉｓｃ−β＜Ｎｅ＜Ｎｉｓｃ＋αであると（Ｓ２０ＡにてＮＯ、Ｓ２０ＣにてＮＯ）、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉの更新を行なわない。すなわち、ＩＳＣフィードバック量の前回値ｅｑｉ（ｎ−１）をそのままＩＳＣフィードバック量の今回値ｅｑｉ（ｎ）として算出する（Ｓ２０Ｅ）。

そして、ＥＣＵ４００は、予め定められた初期目標スロットル開度ＴＡ０にＩＳＣフィードバック量ｅｑｉのＴＡ換算値を加えた値を、ＩＳＣ制御時の目標スロットル開度ＴＡｉｓｃに設定し（Ｓ２０Ｆ）、実際のスロットル開度ＴＡがＩＳＣ制御時の目標スロットル開度ＴＡｉｓｃとなるように、スロットルモータ１１２を制御する（Ｓ２０Ｇ）。なお、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉのＴＡ換算値とは、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉ（単位；Ｌ／ｓ）をスロットル角（単位；ｄｅｇ）に換算した値である。

このように、ＩＳＣ制御では、エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度Ｎｉｓｃ付近に維持されるようにスロットル開度がフィードバック制御される。

Ｓ２０Ｂ、Ｓ２０Ｄ、Ｓ２０Ｅで算出されたＩＳＣフィードバック量ｅｑｉは、各ステップの処理時に後述する記憶部４３０に記憶され、「自立運転」から「負荷運転」に移行しても最終値が保持される。これにより、再び「負荷運転」から「自立運転」に移行した際にエンジン回転速度Ｎｅを速やかに目標アイドル回転速度Ｎｉｓｃに収束させることが可能となる。

また、ＥＣＵ４００は、ＩＳＣ制御中に所定の学習条件（たとえばＩＳＣ制御を繰り返すことによってエンジン回転速度Ｎｅが所定時間継続して目標アイドル回転速度Ｎｉｓｃを含む所定範囲に収束したという条件）が成立したか否かを判断し、学習条件が成立した場合には、それまでのＩＳＣフィードバック量ｅｑｉの初期値（たとえば「０」）からの変化量をＩＳＣ学習値ｅｑｇに取り込んで更新するとともに、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉを初期値に更新する。なお、ＩＳＣ学習後においては、初期目標スロットル開度ＴＡ０に学習値ｅｑｇとＩＳＣフィードバック量ｅｑｉのＴＡ換算値とを加えた値が、ＩＳＣ制御時の目標スロットル開度ＴＡｉｓｃに設定される。

図４に戻って、ＥＣＵ４００は、エンジン１００の運転状態を「負荷運転」とする場合（Ｓ１０にてＮＯ）、Ｐｅフィードバック制御（Ｓ４０）および通常制御（Ｓ５０）のいずれかで、スロットル開度を制御する。

ＥＣＵ４００は、所定のＰｅフィードバック条件（たとえばバッテリ３１０を充電する場合であってかつバッテリ温度がマイナス１０℃をよりも低く極低温であるという条件）が成立していない場合（Ｓ３０にてＮＯ）、通常制御を実行する（Ｓ５０）。通常制御では、ＥＣＵ４００は、エンジン要求パワーＰｅに応じた目標スロットル開度を設定し、実際のスロットル開度が設定された目標スロットル開度となるようにスロットルモータ１１２を制御する。この際、目標スロットル開度は完全暖機時を想定して適合された値に設定される。

ところが、極低温下では、空気密度の増加によってエンジン出力が増加したりエンジンフリクションの増加によってエンジン出力が減少したりするため、完全暖機時を想定して適合された目標スロットル開度で実際のスロットル開度を制御すると、エンジン要求パワーＰｅとエンジン実パワーとがかけ離れた値となることが懸念される。

さらに、上述の図３に示したように、極低温時は、充電可能電力Ｗｉｎが微小な値となる。そのため、極低温である場合において、バッテリ３１０の充電を可能としつつ（すなわち「負荷運転」を維持しつつ）バッテリ３１０の過充電を防止するためには、エンジン実パワー（すなわち過剰パワー）を微小な値で正確に制御する必要がある。

上述した極低温時のエンジン出力の増減や充電可能電力Ｗｉｎの低下を考慮して、ＥＣＵ４００は、Ｐｅフィードバック条件が成立した場合（Ｓ３０にてＹＥＳ）、エンジン側で負荷運転時のスロットル開度を微小に細かく制御し、バッテリ３１０の充電電力を１ｋＷ未満の微小な値に制御することを可能とするＰｅフィードバック制御（以下、「Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御」とも記載する）を実行する（Ｓ４０）。

図６は、Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御（図４のＳ４０の処理）を行なう場合のＥＣＵ４００の処理フローを示す。

図６に示すように、ＥＣＵ４００は、後述する記憶部４３０に記憶されたＩＳＣフィードバック量ｅｑｉを読み出し、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉに基づいてアイドルスロットル開度ＴＡｉｄｌｅを算出する（Ｓ４０Ａ）。なお、アイドルスロットル開度ＴＡｉｄｌｅは、エンジン１００がアイドル状態で駆動する時のスロットル開度に相当する値であって、たとえばＩＳＣ制御時の目標スロットル開度ＴＡｉｓｃ（＝ＴＡ０＋（ｅｑｉのＴＡ換算値））と同じ値であってもよい。

その後、ＥＣＵ４００は、要求スロットル開度ＴＡｒｅｑを算出する（Ｓ４０Ｂ）。要求スロットル開度ＴＡｒｅｑは、アイドルスロットル開度ＴＡｉｄｌｅからのスロットル作動量であって、エンジン要求パワーＰｅに応じた値に算出される。

さらに、ＥＣＵ４００は、各センサの検出値等に基づいて実エンジントルク（推定値）および目標エンジントルクを算出し、実エンジントルクから目標エンジントルクを減じたトルク偏差ｄｔｒｑを算出し（Ｓ４０Ｃ）、トルク偏差ｄｔｒｑに応じてＰｅフィードバック量の変化量Δｅｆｂを算出し（Ｓ４０Ｄ）、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂに変化量Δｅｆｂを加える（Ｓ４０Ｅ）。すなわち、Ｐｅフィードバック量の前回値ｅｆｂ（ｎ−１）にＰｅフィードバック量の変化量Δｅｆｂを加えた値をＰｅフィードバック量の今回値ｅｆｂ（ｎ）として算出する（Ｓ４０Ｅ）。

図７に、トルク偏差ｄｔｒｑとＰｅフィードバック量の変化量Δｅｆｂとの関係を示す。Ｐｅフィードバック量の変化量Δｅｆｂは、自立運転から負荷運転に移行してから所定時間が経過するまでは、トルク偏差ｄｔｒｑに対して図７の線Ａで求まる値に設定され、その他においては、図７の線Ｂで求まる値に設定される。

いずれの場合にも、トルク偏差ｄｔｒｑがｄｔ１（ｄｔ１＞０）以上の場合（すなわち実エンジントルクが目標エンジントルクに対してｄｔ１以上大きい場合）には、変化量Δｅｆｂが負の値に設定される。これにより、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂが変化量Δｅｆｂの絶対値分だけ減少されるため、実エンジントルクが目標エンジントルクに近づくように減少する。

一方、トルク偏差ｄｔｒｑがｄｔ２（ｄｔ２＜０）以下の場合（すなわち実エンジントルクが目標エンジントルクに対してｄｔ２の絶対値以上小さい場合）には、変化量Δｅｆｂが正の値に設定される。これにより、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂが変化量Δｅｆｂの絶対値分だけ増加されるため、実エンジントルクが目標エンジントルクに近づくように増加する。

図６に戻って、ＥＣＵ４００は、アイドルスロットル開度ＴＡｉｄｌｅに要求スロットル開度ＴＡｒｅｑとＰｅフィードバック量ｅｆｂとを加えた値をＰｅ−Ｆ／Ｂ制御時の目標スロットル開度ＴＡｆｂに設定し（Ｓ４０Ｆ）、実際のスロットル開度がＰｅ−Ｆ／Ｂ制御時の目標スロットル開度ＴＡｆｂとなるようにスロットルモータ１１２を制御する（Ｓ４０Ｇ）。

このように、Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御では、実エンジントルクが目標エンジントルクに近づくように、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂを用いてスロットル開度がフィードバック制御される。この際、スロットル開度は、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉに基づいて算出されたアイドルスロットル開度ＴＡｉｄｌｅを基準として制御される。

Ｓ４０Ｅで算出されたＰｅフィードバック量ｅｆｂは、Ｓ４０Ｅの処理時に記憶部４３０に記憶され、「負荷運転」から「自立運転」に移行してもその最終値が保持される。これにより、再び「自立運転」から「負荷運転」に移行してＰｅ−Ｆ／Ｂ制御が再開された際に速やかに実エンジントルクを目標エンジントルクに収束させることができる。

このように、本実施の形態においては、負荷運転時にはＰｅフィードバック量ｅｆｂを変化させる（更新する）ことによって、また、自立運転時には別途ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉを変化させることによって、スロットル開度とエンジン実出力との関係がそれぞれ調整される。

しかしながら、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂの値は「負荷運転」から「自立運転」に移行した後も最終値が保持される。また、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉの値も「自立運転」から「負荷運転」に移行した後も最終値が保持される。

したがって、Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御からＩＳＣ制御に移行した後に再びＰｅ−Ｆ／Ｂ制御を実行する場合、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉとＰｅフィードバック量ｅｆｂとをそのまま用いて目標スロットル開度ＴＡｆｂを算出すると、スロットル開度とエンジン実出力との関係が二重に調整されてしまうことが懸念される。

すなわち、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉは過去に実行されたＩＳＣ制御時の最終値でありＰｅフィードバック量ｅｆｂもまた過去に実行されたＰｅ−Ｆ／Ｂ制御時の最終値であるため、双方のフィードバック量は、共にスロットル開度とエンジン実出力との調整結果が反映された値である。その結果、目標スロットル開度ＴＡｆｂは、スロットル開度とエンジン実出力との関係を双方のフィードバック量で二重に補正した値となってしまう。

このような二重補正は、エンジン実出力を微小な値で正確に制御するというＰｅ−Ｆ／Ｂ制御の目的に沿わない。さらに、二重補正によってエンジン出力が低下すると、エンジン回転速度Ｎｅが落ち込み、トランスミッションのギヤ歯打ち音等の要因ともなり得る。

このような二重補正を防止するため、本実施の形態においては、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉが更新された場合、そのｅｑｉ更新量に対応する値がＰｅフィードバック量ｅｆｂから相殺されるようにＰｅフィードバック量ｅｆｂを補正する処理（以下、「相殺補正」ともいう）を実行する。

図８に、ＥＣＵ４００の機能ブロック図を示す。ＥＣＵ４００は、入力インターフェイス４１０、演算処理部４２０、記憶部４３０、出力インターフェイス４４０とを含む。

入力インターフェイス４１０は、各センサなどからの情報を受信する。記憶部４３０には、上述したように各種のデータが記憶され、必要に応じて演算処理部４２０からデータが読み出されたり格納されたりする。ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉおよびＰｅフィードバック量ｅｆｂも、この記憶部４３０に記憶されている。演算処理部４２０は、入力インターフェイス４１０および記憶部４３０からの情報に基づいて演算処理を行なう。出力インターフェイス４４０は、演算処理部４２０の処理結果を各機器に出力する。

演算処理部４２０は、ＩＳＣ制御部４２１、Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御部４２２、補正部４２３を含む。

ＩＳＣ制御部４２１は、上述の図５にて説明したＩＳＣ制御を実行し、その際に算出したＩＳＣフィードバック量ｅｑｉを記憶部４３０にする。Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御部４２２は、上述の図６にて説明したＰｅ−Ｆ／Ｂ制御を実行し、その際に算出したＰｅフィードバック量ｅｆｂを記憶部４３０に記憶する。ＩＳＣ制御部４２１およびＰｅ−Ｆ／Ｂ制御部４２２の機能の詳細については、上述の図５、６にて説明したので、ここでの詳細な説明は繰り返さない。

補正部４２３は、所定の補正条件が成立した場合に上述した相殺補正を行なう。本実施の形態においては、補正条件として、第１および第２の条件が課せられている。

第１の条件は、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉとＩＳＣ学習値ｅｑｇとの合計値が変化した、という条件である。

なお、第１の条件を「ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉ」が変化したという条件としてもよい。ただし、本実施の形態では、上述したように所定の学習条件が成立した場合にＩＳＣフィードバック量ｅｑｉの初期値からの変化量がＩＳＣ学習値ｅｑｇに取り込まれた上でＩＳＣフィードバック量ｅｑｉが初期値に更新されるため、第１の条件を「ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉ」が変化したという条件とすると、ＩＳＣ学習値ｅｑｇの更新時も第１の条件が満足されることになる。しかし、実際には、ＩＳＣ学習値ｅｑｇの更新時にはＩＳＣフィードバック量ｅｑｉとＩＳＣ学習値ｅｑｇとの合計値は変化せず、ＩＳＣ開度（ＩＳＣ制御時の目標スロットル開度ＴＡｉｓｃ）そのものも変化しないため、上述した相殺補正を行なう必要がない。したがって、本実施の形態のように、第１の条件を「ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉとＩＳＣ学習値ｅｑｇとの合計値」が変化したという条件にすることによって、ＩＳＣ学習値ｅｑｇの更新時にまで相殺補正が行なわれることを未然に防止することができる。

第２の条件は、エンジン１００の始動後から第１条件が成立するまでの間にＰｅフィードバック制御が実行された履歴がある、という条件である。仮に、Ｐｅフィードバック制御が未実行の状態で相殺補正を行なってしまうと、本来反映不要なＩＳＣ開度のずれを初期状態でＰｅフィードバック量ｅｆｂに取り込んでしまう過補正の状態になり、スロットル開度の制御性が悪化することが懸念される。第２の条件は、このような過補正によってスロットル開度の制御性が悪化することを未然に防止することを目的として設定される。この第２の条件を設けた点が、本実施の形態の最も特徴的な点である。

補正部４２３は、第１および第２の双方の条件の少なくともいずれかが成立しない場合には相殺補正を行なわない。

一方、補正部４２３は、第１および第２の双方の条件が成立した場合にのみ、以下の内容で相殺補正を行なう。

まず、補正部４２３は、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉとＩＳＣ学習値ｅｑｇとの合計値の変化量Δ（ｅｑｉ＋ｅｑｇ）相当のスロットル開度ＴＡＱＩを算出する。なお、Δ（ｅｑｉ＋ｅｑｇ）相当のスロットル開度ＴＡＱＩとは、単位時間あたりの吸入空気量（単位；Ｌ／ｓ）の変化量である変化量Δ（ｅｑｉ＋ｅｑｇ）を、スロットル開度（単位；ｄｅｇ）の変化量に変換した値である。

次に、補正部４２３は、Δ（ｅｑｉ＋ｅｑｇ）相当のスロットル開度ＴＡＱＩがＰｅフィードバック量ｅｆｂから相殺されるように、記憶部４３０に記憶されたＰｅフィードバック量ｅｆｂを補正する。具体的には、補正部４２３は、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂをΔ（ｅｑｉ＋ｅｑｇ）相当のスロットル開度ＴＡＱＩだけ減少させる。

ここで、ΔｅｑｉではなくΔ（ｅｑｉ＋ｅｑｇ）に応じて相殺補正を行なうのは、上述した第１の条件と同様、ＩＳＣ学習値ｅｑｇの更新時にまで相殺補正が行なわれることを防止するためである。すなわち、たとえｅｑｉが変化してもｅｑｉとｅｑｇとの合計値が変化しない場合（上述したＩＳＣ学習値ｅｑｇの更新時など）、ＩＳＣ開度そのものも変化せず上述した相殺補正を行なう必要がない。この点を考慮し、本実施の形態では、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉとＩＳＣ学習値ｅｑｇとの合計値の変化量Δ（ｅｑｉ＋ｅｑｇ）に応じて相殺補正を行なうことにした。

上述したＩＳＣ制御部４２１、Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御部４２２、補正部４２３の機能は、ソフトウェアによって実現されるようにしてもよく、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。

図９は、上述した補正部４２３の機能をソフトウェアによって実現する場合のＥＣＵ４００の処理フローである。なお、この処理は、Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御中であるか否かに関わらず、予め定められたサイクルタイムで繰り返し行なわれる。

Ｓ１００にて、ＥＣＵ４００は、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉとＩＳＣ学習値ｅｑｇとの合計値が変化したか否か（すなわち上述の第１の条件が成立したか否か）を判断する。この処理で肯定的な判断がなされると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。そうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ４００は、エンジン１００の始動後からＳ１００の処理でＹＥＳと判断されるまでの間にＰｅフィードバック制御が実行された履歴があるか否か（すなわち上述の第２の条件が成立したか否か）を判断する。この判断は、たとえば、エンジン１００の始動後からＳ１００の処理でＹＥＳと判断されるまでの間に、記憶部４３０に記憶されたＰｅフィードバック量ｅｆｂが変化したか否かに基づいて行なえばよい。この処理で肯定的な判断がなされると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。そうでないと（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１０６に移される。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ４００は、上述の相殺補正を行なう。すなわち、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉとＩＳＣ学習値ｅｑｇとの合計値の変化量Δ（ｅｑｉ＋ｅｑｇ）相当のスロットル開度ＴＡＱＩを算出し、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂをΔ（ｅｑｉ＋ｅｑｇ）相当のスロットル開度ＴＡＱＩだけ減少させる。

このように、本実施の形態においては、ＩＳＣ制御の実行によってＩＳＣフィードバック量ｅｑｉとＩＳＣ学習値ｅｑｇとの合計値が変化した場合、Ｐｅフィードバック制御の実行履歴がときは、その合計値の変化分に相当する量をＰｅフィードバック量ｅｆｂから相殺する相殺補正を実行し、Ｐｅフィードバック制御の実行履歴がときは、相殺補正を実行しない。そのため、本来反映不要なＩＳＣ開度のずれを初期状態でＰｅフィードバック量ｅｆｂに取り込んでしまう過補正を未然に防止し、制御性の悪化を抑制することができる。その結果、負荷運転時はＩＳＣ制御、自立運転時はＰｅフィードバック制御というように、負荷運転時と自立運転時とで異なる手法でスロットル開度をフィードバック制御する場合においても、エンジン１００の出力を正確に制御できる。

なお、本実施の形態は、たとえば以下のように変更することもできる。
本実施の形態では、いわゆるプラグイン型のハイブリッド車両に本発明を適用したが、これに限らず通常のハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。

また、本実施の形態では、バッテリとしてリチウムイオン二次電池を用いたが、これに限らずたとえばニッケル水素二次電池を用いてもよい。ニッケル水素二次電池はそのセル数が少ないほどリチウムイオン二次電池の入出力特性に近くなる傾向にあるため、コスト削減等のためにニッケル水素二次電池のセル数を削減した場合には、特に本発明の適用が有効である。

また、本実施の形態においては、ＩＳＣ制御によってＩＳＣフィードバック量ｅｑｉが更新された時にリアルタイムでＰｅフィードバック量ｅｆｂの相殺補正を行なうが、これに限らず、少なくともＩＳＣ制御からＰｅ−Ｆ／Ｂ制御に移行するまでに、ＩＳＣ制御中のＩＳＣフィードバック量ｅｑｉの更新量の合計のＴＡ換算値を用いてＰｅフィードバック量ｅｆｂを相殺補正するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 車両、１１ 充電装置、１２ 駆動輪、１３ コネクタ、１４ 減速機、１５ パドル、１９ 交流電源、１００ エンジン、１０２ 燃焼室、１０４ インジェクタ、１０６ イグニッションコイル、１０８ エンジン水温センサ、１１０ 吸気管、１１２ スロットルモータ、１１４ スロットルバルブ、１１６ エアフロメータ、１１８ 吸入空気温センサ、１２０ 排気管、１２２ 空燃比センサ、１２４ 酸素センサ、１４０ 触媒、２００ 動力分割機構、２１２ 出力軸、３１０ バッテリ、３２０ 昇圧コンバータ、３３０ インバータ、３４０ バッテリ監視ユニット、４００ ＥＣＵ、４１０ 入力インターフェイス、４２０ 演算処理部、４２１ ＩＳＣ制御部、４２２ Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御部、４２３ 補正部、４３０ 記憶部、４４０ 出力インターフェイス。

Claims (1)

1. スロットル開度によって出力が調整される内燃機関と、蓄電装置と、前記内燃機関の動力を用いた発電が可能で前記蓄電装置との間で電力を授受する回転電機と、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
   記憶部と、
   前記内燃機関をアイドル状態に制御する場合に、前記内燃機関の回転速度が目標速度となるように前記スロットル開度をフィードバック制御する第１制御を実行し、前記第１制御による第１フィードバック量を前記記憶部に記憶する第１制御部と、
   前記内燃機関を前記アイドル状態よりも出力が大きい負荷運転状態に制御する場合に、前記内燃機関のトルクが目標トルクとなるように前記スロットル開度をフィードバック制御する第２制御を実行し、前記第２制御による第２フィードバック量を前記記憶部に記憶する第２制御部とを含み、
   前記第２制御部は、前記記憶部に記憶された前記第１フィードバック量および前記第２フィードバック量を用いて前記第２制御を実行し、
   前記制御装置は、前記第１制御の実行によって前記第１フィードバック量が変化した場合、前記内燃機関の始動後から前記第１フィードバック量が変化するまでの間に前記第２制御が実行された履歴があるか否かを判断し、前記履歴があるときは、前記第１フィードバック量の変化分に相当する量を前記記憶部に記憶された第２フィードバック量から相殺する相殺補正を実行し、前記履歴がないときは、前記相殺補正を実行しない補正部をさらに含む、ハイブリッド車両の制御装置。

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