JP7778448B2

JP7778448B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP7778448B2
Application number: JP2021174362A
Authority: JP
Inventors: 栄嗣木山
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2025-12-02
Anticipated expiration: 2041-10-26
Also published as: JP2023064224A

Description

本発明は、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関及びこれに機械的に接続された回転電機の制御に関する。

近時、内燃機関及び回転電機（電動機）の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両（例えば、下記特許文献１を参照）は、内燃機関により回転電機である発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び／またはキャパシタに蓄えるとともに、回転電機である走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の駆動輪を回転させて走行する。

発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動するモータリングを行うことで、余剰の電力を消費する。

シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング（クランキング）、つまり内燃機関の回転軸であるクランクシャフトを回転駆動する役割を兼ねる。そのときには、蓄電装置から電力の供給を受ける。

ハイブリッド車両では、気筒において燃料を燃焼させて内燃機関を運転するファイアリングを行なわずとも、走行用モータジェネレータが蓄電装置に蓄えた電荷を消費して回転駆動力を出力し、車両を走行させることが可能である。よって、車両の運用中であっても、内燃機関の回転を停止している状態が継続することがある。

蓄電装置に蓄えている電荷の量が減少したときや、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きいときには、内燃機関を始動しその気筒に燃料を供給して燃焼させ、内燃機関の出力する回転駆動力により発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実行して蓄電装置を充電、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。
ところで、従来型の（非ハイブリッド）車両においては、内燃機関及び三元触媒の暖機が完了した後に、目標アイドル回転数に対応する電子スロットルバルブの開度の学習制御を行うことが知られている。具体的には、実際のエンジン回転数が目標アイドル回転数に収束したことが確認されたとき（実際のエンジン回転数と目標アイドル回転数との間の偏差が所定の誤差以内となっている状態が所定時間維持されたとき）に、その時点の電子スロットルバルブの開度を学習値としてメモリの所定領域に記憶しておく（例えば、下記特許文献２を参照）。

特開２０２０－１５６１３４号公報特開２０１５－０８６７０８号公報

内燃機関の吸気通路上には、吸気絞り弁として電子スロットルバルブが設置される。電子スロットルバルブは、吸気の流路を開閉するバタフライバルブの弁体をモータにより駆動することでその開度を拡縮させ、以て気筒に流れ込む吸気の流量を増減させるものである。

スロットルバルブの弁体やこれを囲繞するスロットルボデーの内周には、経時変化としてデポジットが付着し堆積する。それにより、特に、スロットルバルブの開度を縮小したときの吸気流量が少なからず影響を受ける。さらに、スロットルバルブ自体の個体差や、車両が所在する場所の環境条件（外気温や大気圧に応じて供給される酸素量が変化する）も無視できない。

そこで、スロットルバルブの開度と吸気の流量との関係を確認する学習処理を適時に行っている。この学習では、ある目標回転数を設定し、スロットルバルブを開閉操作して吸気流量を調整し、実測のエンジン回転数が目標回転数に収束したときのスロットルバルブに対する開度の指令値を学習値としてメモリに記憶保持する。

専ら内燃機関の出力するエンジントルクを駆動輪に入力して走行する従来型の（非ハイブリッド）車両では、停車時の内燃機関のアイドリング中にスロットルバルブ開度の学習を遂行できる。しかし、ハイブリッド車両では、そもそも内燃機関をアイドル運転する機会に乏しい。加えて、ハイブリッド車両では、搭載される内燃機関に歯車機構を介して大出力の回転電機が接続されている。それ故、従来型の車両におけるスロットルバルブ開度の学習方法をそのまま適用しようとすると、以下に挙げるような問題が生起する可能性がある：
（ｉ）内燃機関をファイアリングして回転電機を駆動している状態から、単純に従前通りの学習を実行開始すると、内燃機関に対する回転電機の負荷トルクが大きすぎてエンジン回転がストールしたり、逆に回転電機の負荷トルクが小さすぎてエンジン回転が吹き上がったりするおそれがある。とりわけ、車載の蓄電装置から電子制御装置（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）への通電が一旦断たれると、メモリに記憶保持していた直近の過去の学習値が消失する。その後に再度の学習を行う場合には、スロットルバルブの開度を大幅に操作することとなり、エンジン回転数の変動が大きくなる。

（ii）回転電機を無負荷運転とした上で学習を実行すると、内燃機関の出力するエンジントルクをアイドル運転並に小さくできる。だが、反面、内燃機関と回転電機との間に介在する歯車機構の歯車同士が反復的に打ち合い、その歯打ち音が運転者を含む車両の搭乗者に知覚され得る異音または振動として車室内に伝わるおそれがある。内燃機関では、各気筒の膨脹行程中に限り、当該気筒のピストンがクランクシャフトを押圧してこれを回転させる駆動力を生む。つまり、エンジントルクの瞬時値は上下に脈動する。そして、その平均のトルクが小さい場合、内燃機関側の歯車の歯が回転電機側の歯車の歯を押す状態と、回転電機側の歯車の歯が内燃機関側の歯車の歯を押す状態とが交互に繰り返される。これが、歯打ち音の原因となる。なお、従来型の車両でも、内燃機関に小出力のオルタネータが付随しているが、内燃機関とオルタネータとの間はプーリにベルトを巻き掛けた伝動機構を介して接続されており、歯打ち音は発生しない。

本発明は、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関のスロットルバルブの開度と吸気の流量との関係を確認する学習処理を実行するときのエンジン回転数の不当な変動を抑制することを所期の目的とする。また、併せて、内燃機関と回転電機との間に介在する歯車機構における歯打ち音の発生を抑止する。

本発明では、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関及び内燃機関に常に機械的に接続された回転電機を制御する制御装置であって、内燃機関により回転電機を駆動しこれを発電機として作動させて発電を行うことができ、また、所定の条件が成立したときに、内燃機関の気筒に連なる吸気通路上のスロットルバルブの開度に関する学習を実行するものであり、前記条件が成立してから実際に前記学習を開始するまでの過渡期に、達成するべき回転電機の回転数を指令し、内燃機関が出力するエンジントルクを所要の大きさまで低減する移行制御を実施し、しかる後前記学習を開始することとし、内燃機関の回転数を前記移行制御中の回転数よりも低い回転数に収束させて、その状態におけるスロットルバルブの開度に応じた学習値を記憶するハイブリッド車両の制御装置を構成した。

本発明では、スロットルバルブの開度の学習を行うにあたり、直ちに内燃機関の回転数を学習中の目標回転数に制御するのではなく、一旦移行制御を挟むことで回転数を徐変させることとした。これにより、スロットルバルブの開度を急変させずに済み、エンジン回転数の大幅な変動を抑制することが可能である。

内燃機関と回転電機とは、歯車機構を介して機械的に接続していることがある。この場合において、前記移行制御により内燃機関が出力するエンジントルクが所要の大きさまで低減したならば、前記学習中に、回転電機による発電を続行しつつ、達成するべき回転電機の負荷トルクを指令することが好ましい。さすれば、スロットルバルブの開度の学習を遂行する間、回転電機による内燃機関に対する負荷トルクを一定に保つことができ、精確な学習値を得られる。

加えて、前記学習中に、回転電機による発電を続行しつつ達成するべき一定の回転電機の負荷トルクを指令するとともに、常に歯車機構における内燃機関側の歯車の歯が回転電機側の歯車の歯を押し続けるように、内燃機関が出力するエンジントルクを前記負荷トルクに対応する大きさに設定することが好ましい。さすれば、歯車機構における歯打ち音の発生を確実に抑止することができる。このときのスロットルバルブの開度は、全閉ではなく多少開かれる。

本発明によれば、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関のスロットルバルブの開度と吸気の流量との関係を確認する学習処理を実行するときのエンジン回転数の不当な変動を抑制できる。また、内燃機関と回転電機との間に介在する歯車機構における歯打ち音の発生を抑止できる。

本発明の一実施形態におけるシリーズ方式のハイブリッド車両及び制御装置の概略構成を示す図。同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。同実施形態の制御装置による制御の内容を説明する図。同実施形態の制御装置による制御の模様を示すタイミング図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両の主要システムの概略構成を示す。本実施形態の車両は、二種類の動力源を搭載したハイブリッド車両である。内燃機関１と、内燃機関１により駆動されて発電を行う回転電機である発電用モータジェネレータ２と、発電用モータジェネレータ２が発電した電力を蓄える蓄電装置３と、発電用モータジェネレータ２及び／または蓄電装置３から電力の供給を受けて車両の駆動輪６２を駆動する回転電機である走行用モータジェネレータ４とを備えている。

本ハイブリッド車両は、内燃機関１を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪６２には専ら走行用モータジェネレータ４から走行のための駆動力を供給する。内燃機関１と駆動輪６２との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。従って、内燃機関１は、走行用モータジェネレータ４及び駆動輪６２から完全に独立して回転し、また完全に独立して停止することが可能である。従って、イグニッションスイッチ（パワースイッチ、またはイグニッションキー）がＯＮに操作されている車両の運用中、運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置３が十分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ１５が十分な負圧を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関１の運転を実施しないことがある。

内燃機関１の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ２の回転軸と歯車機構７を介して機械的に接続している（両者は常に接続しており、この接続が切り離されることはない。両者の間に断接切換可能なクラッチ等は存在しない）。そして、内燃機関１が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ２に入力することで、発電用モータジェネレータ２が発電する。発電した電力は、蓄電装置３に充電し、及び／または、走行用モータジェネレータ４に供給する。また、発電用モータジェネレータ２は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関１のクランクシャフトを回転駆動するモータリング用の電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ２は、停止している内燃機関１を始動する準備としてのクランキングを実行する。

走行用モータジェネレータ４は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機６１を介して駆動輪６２に入力する。また、走行用モータジェネレータ４は、駆動輪６２に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置３に充電する。

尤も、既に蓄電装置３の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ４が回生発電した電力を発電用モータジェネレータ２に供給し、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させて内燃機関１を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関１の回転が保たれることから、内燃機関１の気筒への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。

発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置３または駆動機インバータ４１に入力する。並びに、発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させる際に、蓄電装置３及び／または駆動機インバータ４１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ２に入力する。

駆動機インバータ４１は、蓄電装置３及び／または発電機インバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ４に入力する。並びに、駆動機インバータ４１は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ４が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置３または発電機インバータ２１に入力する。発電機インバータ２１及び駆動機インバータ４１は、ＰＣＵ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０２の一部をなす。

蓄電装置３は、バッテリ及び／またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ２、４に必要な電力を供給する。

本実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関１は、例えば火花点火式の４ストロークレシプロエンジンであり、複数の気筒１１（例えば、三気筒）を包有している。各気筒１１の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１１を設けている。また、各気筒１１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１１２を取り付けてある。点火プラグ１１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。

本実施形態にあって、内燃機関１、発電用モータジェネレータ２、蓄電装置３、インバータ２１、４１及び走行用モータジェネレータ４等を制御する制御装置０は、複数基のＥＣＵ、即ち内燃機関１を制御するＥＦＩ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＦｕｅｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎ）ＥＣＵ０１、モータジェネレータ２、４及びインバータ２１、４１を制御するＭＧ（ＭｏｔｏｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）ＥＣＵ０２、蓄電装置３を制御するＢＭＳ（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）ＥＣＵ０３、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるＨＶ（ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）ＥＣＵ００等が、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものである。各ＥＣＵ００、０１、０２、０３はそれぞれ、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。

制御装置０に対しては、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度（いわば、運転者が車両（の走行用モータジェネレータ４）に対して要求している駆動力）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、内燃機関１の気筒１１に連なる吸気通路１３（特に、サージタンク１３３または吸気マニホルド１３４）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、内燃機関１の気筒１１を内包しているシリンダブロックの振動の大きさを検出する振動式のノックセンサから出力される振動信号ｆ、蓄電装置３に蓄えている電荷量を検出するセンサ（特に、バッテリ電流及び／またはバッテリ電圧センサ）から出力されるバッテリＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）信号ｇ、ブレーキブースタ１５の定圧室に蓄えている負圧を検出する負圧センサから出力される負圧信号ｈ等が入力される。

そして、制御装置０は、各種センサを介してセンシングしている、運転者が操作するアクセルペダルの踏込量や、現在の車両の車速、蓄電装置３が蓄えている電荷の量、発電用モータジェネレータ２の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ４が出力する回転駆動力、内燃機関１が出力する回転駆動力、及び発電用モータジェネレータ２が発電する電力の大きさ等を増減制御する。

原則として、蓄電装置３が現在十分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が小さいならば、内燃機関１への燃料の供給を遮断して内燃機関１を運転しない。翻って、蓄電装置３が蓄えている電荷の量が下限値を下回り、または走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が大きいならば、内燃機関１を始動し気筒１１に燃料を供給してこれを燃焼させるファイアリングを実行し、内燃機関１の出力する回転駆動力により発電機モータジェネレータ２を駆動し、発電を実施して蓄電装置３を充電し、または走行用モータジェネレータ４に供給する電力を増強する。

車両の運転者が走行用モータジェネレータ４に対して要求する（車両の走行のための）出力は、運転者が操作するアクセルペダルの踏込量及び車速によって決まる。駆動輪６２に与えるべき駆動力は、アクセル開度が大きいほど大きくなる。その要求出力は、駆動輪６２に与えるべき駆動力が大きいほど大きくなり、車速が高くなるほど大きくなる。

制御装置０は、駆動輪６２に与えるべき駆動力が比較的小さく、車速も比較的低い低出力領域では、内燃機関１に燃料を供給せずにそのファイアリング運転を停止し、発電用モータジェネレータ２を発電機として作動させない。低出力領域では、走行用モータジェネレータ４が、蓄電装置３のみから電力供給を受けて、車両の走行のための駆動力を出力する。低出力領域は、典型的には、アクセル開度が０または所定値以下に小さいとき、あるいは車両の減速走行中である。

制御装置０は、駆動輪６２に与えるべき駆動力がある程度以上大きい、または車速がある程度以上高い中高出力領域では、内燃機関１に燃料を供給してこれをファイアリング運転し、発電用モータジェネレータ２を発電機として作動させる。要求出力が顕著に大きくない中出力領域では、走行用モータジェネレータ４が、主として発電用モータジェネレータ２から電力供給を受けて、車両の走行のための駆動力を出力する。このとき、蓄電装置３からは、少量の電力供給を受けるか、または全く電力供給を受けない。要求出力が顕著に大きい高出力領域では、走行用モータジェネレータ４が、発電用モータジェネレータ２及び蓄電装置３の双方から電力供給を受けて、車両の走行のための駆動力を出力する。

ファイアリング運転中の内燃機関１に対して要求される出力も、基本的には、走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が大きいほど大きくなる。但し、現在蓄電装置３が蓄えている電荷量にもよる。蓄電装置３の電荷量が欠乏したときには、可及的速やかにこれを充電する必要があり、たとえ走行用モータジェネレータ４に対する要求出力が小さくとも、発電のために内燃機関１に対する要求出力が大きくなることがある。

制御装置０の一部をなすＥＦＩＥＣＵ０１は、内燃機関１の運転制御に必要な各種情報ｂ、ｄ、ｅ、ｆを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１１に吸入される空気量を推算する。エンジン回転数は、内燃機関１に付帯するクランク角センサを介して（ＥＦＩＥＣＵ０１において）検出できるが、発電用モータジェネレータ２に付帯するレゾルバを介して（ＭＧＥＣＵ０２において）検出することもできる。そして、吸入空気量に見合った（目標空燃比を具現するために必要な）要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング（一度の燃焼に対する点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）等といった内燃機関１の運転パラメータを決定する。ＥＦＩＥＣＵ０１は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを、出力インタフェースを介して内燃機関１の各気筒１１の点火プラグ１１２のイグナイタ、インジェクタ１１１、吸気通路１３上の電子スロットルバルブ１３２、ＥＧＲバルブ１２３等に対して出力する。

内燃機関１の運転制御を司るＥＦＩＥＣＵ０１と、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４を含むハイブリッド車両全体の統括制御を司るＨＶＥＣＵ００とは、互いに独立して存在している。ＥＦＩＥＣＵ０１は、ファイアリング運転中の内燃機関１の目標出力、換言すれば目標エンジン回転数及び／または目標エンジントルクに関する情報（目標エンジン回転数、目標エンジントルク自体であることもあれば、発電用モータジェネレータ２が発電する電力、出力する電圧若しくは電流、または発電用モータジェネレータ２による内燃機関１に対する負荷トルク等の値であることもある）を受信する。ＥＦＩＥＣＵ０１は、その受信した情報に応じて、目標エンジン回転数及び／または目標エンジントルクを達成するべく、スロットルバルブ１３２の開度やインジェクタ１１１からの燃料噴射量、点火プラグ１１２による混合気への火花点火のタイミング、ＥＧＲバルブ１２３の開度等を操作する。

ＰＣＵ（または、ＭＧＥＣＵ）０２もまた、発電機として動作して発電中の発電用モータジェネレータ２の目標出力、換言すれば目標ＭＧ回転数及び／または目標ＭＧ負荷トルクに関する情報（目標ＭＧ回転数、目標ＭＧ負荷トルク自体であることもあれば、発電用モータジェネレータ２が発電する電力、出力する電圧若しくは電流等の値であることもある）を受信する。ＰＣＵ０２は、その受信した情報に応じて、目標ＭＧ回転数及び／または目標ＭＧ負荷トルクを達成するべく、発電電力、電圧若しくは電流（ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御におけるＤＵＴＹ比であることがある）を制御する。

ところで、内燃機関１の吸気通路１３上のスロットルバルブ１３２の弁体やこれを囲繞するスロットルボデーの内周には、経時変化としてデポジットが付着し堆積する。それにより、特に、スロットルバルブ１３２の開度を縮小したときの、吸気通路１３を流れる吸気の流量が少なからぬ影響を受ける。また、スロットルバルブ１３２自体にも個体差がある。しかも、車両が現在所在する場所の環境条件も無視できない。現在の外気温や大気圧に応じて、気筒１１に実際に供給される酸素の量が変化するからである。

ハイブリッド車両にあっても、スロットルバルブ１３２の開度を縮小して内燃機関１をファイアリングまたはモータリングすることがある。例えば、既に述べた通り、ブレーキブースタ１５に蓄えている負圧が減少すると、吸気負圧をブレーキブースタ１５に補給するべく、スロットルバルブ１３２を低開度とし低吸気流量の下で内燃機関１を回転させる。また、極低温環境では、蓄電装置３の温度を上昇させまたは蓄電装置３を保温する必要があり、積極的に蓄電装置３を充電するわけではないものの、スロットルバルブ１３２を低開度とし低吸気流量（低エンジン負荷率）の下で内燃機関１をファイアリングすることがある。

そのような内燃機関１の運転を安定させるためには、吸気通路１３を気筒１に向かって流れる吸気の流量を精確に制御できなければならない。よって、本実施形態の制御装置０は、スロットルバルブ１３２の開度と吸気流量との関係を確認する学習処理を適時に実行する。

図２に示すように、制御装置０は、現在既に内燃機関１をファイアリング運転しており（ステップＳ１）、かつ所定の学習許可条件が成立しているときに（ステップＳ２）、スロットルバルブ１３２の開度に関する学習の実行に着手する。ステップＳ１は、停止している内燃機関１を敢えて始動してまでスロットルバルブ１３２の開度の学習は行うことはしない（燃料消費及び騒音発生を避ける）、という意味合いである。

ステップＳ２では、例えば、内燃機関１の冷却水温が所定値以上に高く、蓄銭装置３の蓄電量が所定値以上に多く（ＳＯＣが所定値以上に高く）、運転者によるアクセルペダルの踏込量に応じて走行用モータジェネレータ４に要求される駆動出力が小さい（仮に発電用モータジェネレータ２が発電しなくとも車両の走行を続けられる）、等を学習許可条件とする。尤も、後述するように、スロットルバルブ１３２の開度の学習中も、発電用モータジェネレータ２は少量の発電を行い、内燃機関１に対して一定の負荷を与え続ける。

詳細には、学習許可条件のうち少なくとも一部が成立したことをＥＦＩＥＣＵ０１において確認し、ＥＦＩＥＣＵ００１がＥＶＥＣＵ００に対してスロットルバルブ１３２の開度の学習の許可を要求する。そして、これを受けたＥＶＥＣＵ００が、残りの条件が成立したことを確認した上で、スロットルバルブ１３２の開度の学習の実行に着手する。

上記ステップＳ１及びＳ２が成立した後、実際にスロットルバルブ１３２の開度の学習を開始するまでの過渡期において、制御装置０は、達成するべき発電用モータジェネレータ２（または、内燃機関１）の目標回転数を指令し、内燃機関１が出力するエンジントルクを所要の大きさまで低減する移行制御を実施する（ステップＳ３）。

なお、スロットルバルブ１３２の開度の学習の実行に着手する直前の時点で、内燃機関１はファイアリングして発電用モータジェネレータ２を駆動し、これを発電機として発電を行っている。平時の発電中は、ＥＶＥＣＵ００からＥＦＩＥＣＵ０１に対し、内燃機関１が出力するべきエンジントルクの目標値（目標エンジントルク自体であることもあれば、目標エンジントルクを示唆する値、例えば発電用モータジェネレータ２の発電電力、出力電圧若しくは出力電流、または内燃機関１に対する負荷トルク等であることもある）を指令するとともに、ＥＶＥＣＵ００からＰＣＵ０２に対し、発電用モータジェネレータ２が具現するべき回転数の目標値（目標ＭＧ回転数自体であることもあれば、目標ＭＧ回転数を示唆する値、例えば発電用モータジェネレータ２の発電電力、出力電圧若しくは出力電流等であることもある）を指令する。ＥＦＩＥＣＵ０１は、ＥＶＥＣＵ００から与えられた目標エンジントルクを達成するように内燃機関１を制御する。現在のエンジントルクは、既知の手法に則って推算できるが、トルクセンサを介して検出しても構わない。並びに、ＰＣＵ０２は、ＥＶＥＣＵ００から与えられた目標回転数と実測回転数との偏差を縮小するように発電電力、出力電圧若しくは出力電流を操作するフィードバック制御を実施する。

このような平時の制御から学習中の制御へと移行するための移行制御ステップＳ３では、まず、内燃機関１及びこれに接続した発電用モータジェネレータ２の回転数を、学習中の目標回転数Ｎよりも幾分高い（例えば、エンジン回転数換算で約１００ｒｐｍほど高い）回転数Ｎ’まで低下させ、同時に発電用モータジェネレータ２による内燃機関１に対する負荷トルクを学習中の目標トルクＴよりも幾分大きい（例えば、内燃機関１のクランクシャフトに作用するトルク換算で約１Ｎｍほど大きい）トルクＴ’まで低下させる。そのために、ＥＶＥＣＵ００からＰＣＵ０２に与える目標回転数の指令を、エンジン回転数換算でＮ’に相当する値に変更する。これは、図３中の点αに至る過程であり、また図４中の時点ｔ₀から時点ｔ₁までの期間である。当該過程では、エンジン回転数及びエンジントルクもまた点αに近づくように低落する。

回転数がＮ’となったら、次に、目標回転数をＮ’に保ったまま、発電用モータジェネレータ２による内燃機関１に対する負荷トルクを学習中の目標トルクＴまで低下させる。そのために、ＥＶＥＣＵ００からＥＦＩＥＣＵ０１に、これまで与えていた目標エンジントルクの指令に代えて、目標エンジン回転数の指令を与えることとし、その目標回転数をＮとする。これを受けたＥＦＩＥＣＵ０１は、目標回転数Ｎと実測回転数との偏差を縮小するようにスロットルバルブ１３２の開度、燃料噴射量等を操作するフィードバック制御を実施する。ここでは、ＰＣＵ０２における目標回転数がエンジン回転数換算でＮ’、ＥＦＩＥＣＵ０１における目標回転数がＮであり、Ｎ’＞Ｎである。何故このようにするのかというと、内燃機関１に対する負荷トルクを学習中の目標トルクＴまで低下させる過程でエンジン回転が吹き上がることを抑止するためである。これは、図３中の点αから点βに至る過程であり、また図４中の時点ｔ₁から時点ｔ₂までの期間である。当該過程では、内燃機関１の出力するエンジントルクもまた点βに近づくように低落する。

回転数がＮ’、負荷トルクがＴとなったら、移行制御の完了であり、いよいよスロットルバルブ１３２の開度の学習を行う（ステップＳ４）。学習ステップＳ４では、負荷トルクを学習中の目標トルクＴに保ったまま、内燃機関１の回転数を学習中の目標値Ｎに収束させる。そのために、ＥＶＥＣＵ００からＰＣＵ０２に、これまで与えていた目標回転数の指令に代えて、目標負荷トルクの指令を与えることとする。つまり、これまでＰＣＵ０２は、回転数がエンジン回転数換算でＮ’に保たれるように発電用モータジェネレータ２をフィードバック制御していたのであるが、向後は負荷トルクがクランクシャフトに作用するトルク換算でＴに保たれるように発電用モータジェネレータ２をフィードバック制御する。現在の発電用モータジェネレータ２による負荷トルクは、既知の手法に則って推算できるが、トルクセンサを介して検出しても構わない。

他方、ＥＦＩＥＣＵ０１は、実測のエンジン回転数がＮ’から目標回転数Ｎとなりこれに収束するように、内燃機関１をフィードバック制御する。学習ステップＳ４は、図３中の点βから点γに至る過程であり、また図４中の時点ｔ₂以降の期間である。

ステップＳ３及びＳ４を通じて、発電用モータジェネレータ２は一貫して発電機として動作し、内燃機関１により回転駆動され、内燃機関１に対する機械的な負荷となっている。学習ステップＳ４中、内燃機関１のクランクシャフトに加わる負荷トルク、即ち内燃機関１が出力するべきエンジントルクの大きさは、０よりも大きい正の一定値Ｔまたはその近傍に維持される。目標エンジン回転数Ｎが正値であることは言うまでもない。

エンジン回転数が目標回転数Ｎに収束したならば、制御装置０の要素であるＥＦＩＥＣＵ０１が、そのときのスロットルバルブ１３２の開度に応じた学習値をメモリに記憶保持する。この開度の学習値は、気筒１１に連なる吸気通路１３を流れる吸気の量をある低流量に制御するために必要となるスロットルバルブ１３２の開度（スロットルモータに与える制御信号、またはスロットルポジションセンサの出力信号）を示す。学習値は、エンジン回転数が目標回転数Ｎに収束したときのスロットルバルブ１３２の開度値そのものであってもよいし、ある基準となる開度値からの変位量（または、回転数のフィードバック制御による補正量）であってもよい。学習ステップＳ４により取得した学習値は、以後の内燃機関１の制御に用いる。

スロットルバルブ１３２の開度の学習が完了した後は、平時の発電制御に復帰することもあるし、内燃機関１のファイアリング運転を停止することもある。

本実施形態では、車両に搭載される内燃機関１及び内燃機関１に機械的に接続された回転電機（発電用モータジェネレータ）２を制御する制御装置０であって、内燃機関１により回転電機２を駆動しこれを発電機として作動させて発電を行うことができ、また、所定の条件が成立したときに、内燃機関１の気筒１１に連なる吸気通路１３上のスロットルバルブ１３２の開度に関する学習を実行するものであり、前記条件が成立してから実際に前記学習を開始するまでの過渡期に、達成するべき回転電機２（または、内燃機関１）の回転数Ｎ’を指令し、内燃機関１が出力するエンジントルクを所要の大きさＴまで低減する移行制御（ステップＳ３）を実施し、しかる後前記学習（ステップＳ４）を開始することとし、内燃機関１の回転数を前記移行制御中の回転数Ｎ’よりも低い回転数Ｎに収束させて、その状態におけるスロットルバルブ１３２の開度に応じた学習値を記憶する車両の制御装置０を構成した。

内燃機関１と回転電機２とは、歯車機構７を介して機械的に接続している。前記過渡期の移行制御では、内燃機関１が達成するべき回転数Ｎ’を指令し、回転電機２による発電を続行しつつ内燃機関１が出力するエンジントルクを所要の大きさＴまで低減する。前記学習中の制御では、回転電機２による発電を続行しつつ内燃機関１の回転数を前記移行制御中の回転数Ｎ’よりも低い回転数Ｎに収束させて、その状態におけるスロットルバルブ１３２の開度に基づき決定される学習値を記憶保持する。

本実施形態では、スロットルバルブ１３２の開度の学習を行うあたり、平時の発電制御から直接に目標トルクＴ及び目標回転数Ｎ（図３中の点γ）に遷移するのではなく、一旦回転数を目標回転数Ｎよりも幾分高いＮ’としながらトルクをＴまで低下させる（図３中の点α、点β）移行制御を実施し、しかる後目標トルクＴ及び目標回転数Ｎに追従させる学習制御を開始する。これにより、学習の実行に伴ってスロットルバルブ１３２の開度を急変させずに済み、エンジン回転数の不当な変動を抑制することができる。

加えて、移行制御中及び学習中のそれぞれにおいて、一貫して回転電機２を発電機として作動させ、これを駆動する内燃機関１に対してある程度の負荷を与え続ける。内燃機関１は、ある程度の大きさのエンジントルクを出力し続けて回転を維持する必要がある。それ故、移行制御中及び学習中のスロットルバルブ１３２の開度は、従来型の（非ハイブリッド）車両におけるアイドリング中のスロットルバルブの開度（全閉または全閉に近い）に比してより大きく開かれる。そして、歯車機構７における内燃機関１側の歯車の歯が、回転電機２側の歯車の歯を押し続けることになるので、両歯車の歯と歯とが打ち合うことが回避される。歯打ち音が発生しないことは、車両のＮＶ（ＮｏｉｓｅａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎ）性能のより一層の向上に寄与する。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、本発明の適用対象は、上掲の如きシリーズ方式のハイブリッド車両には限定されない。

その他、各部の具体的な構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

０…制御装置
００…回転電機の制御を司るＥＣＵ（ＨＶＥＣＵ）
０１…内燃機関の制御を司るＥＣＵ（ＥＦＩＥＣＵ）
１…内燃機関
１１…気筒
１３…吸気通路
１３２…スロットルバルブ
２…回転電機（発電用モータジェネレータ）
７…歯車機構

Claims

ハイブリッド車両に搭載される内燃機関及び内燃機関に常に機械的に接続された回転電機を制御する制御装置であって、
内燃機関により回転電機を駆動しこれを発電機として作動させて発電を行うことができ、
また、所定の条件が成立したときに、内燃機関の気筒に連なる吸気通路上のスロットルバルブの開度に関する学習を実行するものであり、
前記条件が成立してから実際に前記学習を開始するまでの過渡期に、達成するべき回転電機の回転数を指令し、内燃機関が出力するエンジントルクを所要の大きさまで低減する移行制御を実施し、
しかる後前記学習を開始することとし、内燃機関の回転数を前記移行制御中の回転数よりも低い回転数に収束させて、その状態におけるスロットルバルブの開度に応じた学習値を記憶するハイブリッド車両の制御装置。
内燃機関と回転電機とが常に歯車機構を介して機械的に接続しており、
前記移行制御により内燃機関が出力するエンジントルクが所要の大きさまで低減したならば、前記学習中に、回転電機による発電を続行しつつ、達成するべき回転電機の負荷トルクを指令する請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
内燃機関と回転電機とが常に歯車機構を介して機械的に接続しており、
前記学習中に、回転電機による発電を続行しつつ達成するべき一定の回転電機の負荷トルクを指令するとともに、常に歯車機構における内燃機関側の歯車の歯が回転電機側の歯車の歯を押し続けるように、内燃機関が出力するエンジントルクを前記負荷トルクに対応する大きさに設定する請求項１または２記載のハイブリッド車両の制御装置。