JP2011255746A

JP2011255746A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2011255746A
Application number: JP2010130743A
Authority: JP
Inventors: Masaki Ueno; 将樹上野; Yutaka Tagami; 裕田上; Takuya Yamada; 卓也山田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-12-22

Abstract

【課題】ハイブリッド車両に設けられるモータのアシスト機能及び回生機能を利用して、圧縮着火運転モードと火花点火運転モードの切換頻度を抑制す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。
【解決手段】圧縮着火運転モード（動作点Ｐ０）において、要求運転モードが火花点火運転モードに変化したとき（Ｐｄｍｄ）は、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄをＨＣＣＩ上側トルクＴＱｈｃｃｉＨｉに設定する（Ｐ１）とともに、モータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄを、要求トルクＴＱｄｍｄとエンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄの差分（ＴＱｄｍｄ−ＴＱＥＮＧｄｍｄ）に設定し、圧縮着火運転モードを維持する。
【選択図】図７

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に燃焼室内の混合気を圧縮着火燃焼させる圧縮着火運転モードと、混合気を点火プラグにより火花点火燃焼させる火花点火運転モードとを切換可能な内燃機関を備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。

特許文献１には、圧縮着火運転モードと、火花点火運転モードとを切換可能な内燃機関を備えるハイブリッド車両の制御装置が示されている。この装置によれば、圧縮着火運転を実行する所定条件が満たされたときに、圧縮着火運転が実行され、所定条件が満たされないとき火花点火運転が実行され、バッテリの蓄電量が所定閾値より小さいときは、上記所定条件がより厳しい条件に変更される。これにより、圧縮着火運転モードへの切換が、モータのアシスト力が不足する可能性がある状態で実行されることが回避される。

特許第３７７５３５５号公報

圧縮着火運転モードと火花点火運転モードの切換が行われると、トルクショックや燃費の悪化を招く可能性があるため、運転モードの切換は可能な限り抑制することが望ましい。特許文献１に示された装置では、バッテリの蓄電量が少ないときは火花点火運転モードから圧縮着火運転モードへの切換は制限されるが、バッテリの蓄電量が十分であるときは、特に運転モードの切換を抑制するための制御は行われない。

本願発明は、この点に着目してなされたものであり、ハイブリッド車両に設けられるモータのアシスト機能及び回生機能を利用して、圧縮着火運転モードと火花点火運転モードの切換頻度を抑制す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。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、燃焼室内の混合気を圧縮着火燃焼させる圧縮着火運転モード（ＨＣＣＩ）と、前記混合気を点火プラグにより火花点火燃焼させる火花点火運転モード（ＳＩ）とを切換可能な内燃機関（１）と、前記機関の駆動軸の駆動補助動作及び前記駆動軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する回生動作を行うモータ（１０）とを備えるハイブリッド車両の制御装置において、前記機関の要求出力（ＴＱｄｍｄ）を算出する要求出力算出手段と、前記要求出力（ＴＱｄｍｄ）を含む前記機関の運転パラメータに応じて要求運転モード（ＭＯＤＥＳＴｄｍｄ）を決定する要求運転モード決定手段と、前記要求運転モード（ＭＯＤＥＳＴｄｍｄ）に応じて前記機関の運転モードの切換を行う機関運転モード切換手段とを備え、前記機関運転モード切換手段は、前記要求出力（ＴＱｄｍｄ）の変化によって前記要求運転モード（ＭＯＤＥＳＴｄｍｄ）が前記圧縮着火運転モードから前記火花点火運転モードに変化したときは、前記圧縮着火運転モードを維持しつつ前記機関の出力を前記要求出力（ＴＱｄｍｄ）に近づけるように変更するとともに、前記要求出力と前記機関出力との差分（ＴＱｄｍｄ−ＴＱＥＮＧｄｍｄ）を前記モータの駆動補助動作または回生動作によって補填することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記機関運転モード切換手段は、前記要求出力（ＴＱｄｍｄ）の変化によって前記要求運転モード（ＭＯＤＥＳＴｄｍｄ）が前記火花点火運転モードから前記圧縮着火運転モードに変化したときは、前記火花点火モードを維持しつつ前記機関の出力が前記要求出力（ＴＱｄｍｄ）と一致するように制御することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記車両は前記機関の駆動軸に接続された変速機（７０）を備え、前記機関運転モード切換手段は、前記要求出力（ＴＱｄｍｄ）が前記変速機の変速動作に伴って変化したときは、前記機関出力と前記モータの出力の和が前記変速機の等駆動力線（Ｌ３）に沿って変化するように前記機関及びモータを制御することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記機関運転モード切換手段は、前記要求出力（ＴＱｄｍｄ）の変化によって前記要求運転モード（ＭＯＤＥＳＴｄｍｄ）が変化した時点から所定時間（ＴＤＬＴ）が経過するまでは、前記要求出力変化直前の運転モードを維持し、前記所定時間（ＴＤＬＹ）が経過した時点で前記機関運転モード（ＭＯＤＥＳＴ）を前記要求運転モード（ＭＯＤＥＳＴｄｍｄ）に切り換えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記モータ（１０）に電力を供給するバッテリ（５１）の蓄電量（ＳＯＣ）が所定下限値（ＳＯＣＬＯ）以下であるとき、または前記蓄電量（ＳＯＣ）が所定上限値（ＳＯＣＨＩ）以上であるときは、前記要求運転モード（ＭＯＤＥＳＴｄｍｄ）の変化に応じて直ちに前記機関運転モードの切換を実行することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、要求運転モードが圧縮着火運転モードから火花点火運転モードに変化したときは、圧縮着火運転モードを維持しつつ機関の出力が要求出力に近づくように変更されるとともに、要求出力と機関出力との差分がモータの駆動補助動作または回生動作によって補填される。したがって、例えば要求出力の変化がモータの動作によって補填可能な範囲であれば、圧縮着火運転モードが維持されるので、機関運転モードの切換頻度を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、要求出力の変化によって要求運転モードが火花点火運転モードから圧縮着火運転モードに変化したときは、火花点火モードを維持しつつ機関出力を要求出力と一致させる制御が行われるので、機関運転モードの切換頻度を抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、機関出力とモータの出力の和が変速機の等駆動力線に沿って変化するように機関及びモータが制御されるので、変速機の変速動作に伴って機関出力及びモータ出力を変更する際に、トルクショックが発生することを確実に防止できる。

請求項４に記載の発明によれば、機関要求出力の変化によって要求運転モードが変化した時点から所定時間が経過するまでは、要求出力変化直前の運転モードが維持され、所定時間が経過した時点で機関運転モードが要求運転モードに切り換えられる。したがって、例えば運転者がアクセルペダルを踏み込んでその状態を所定時間以上維持しているときは、機関運転モードの切換（圧縮着火運転モードから火花点火運転モードへの切換）が行われ、運転者の要求に適した機関運転モードによる機関運転が実行される。

請求項５に記載の発明によれば、モータに電力を供給するバッテリの蓄電量が所定下限値以下であるとき、または所定上限値以上より大きいときは、要求運転モードの変化に応じて直ちに機関運転モードの切換が実行されるので、バッテリの過放電または過充電による劣化を防止することができる。

本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両に搭載された内燃機関、モータ、及び変速機と、それらの制御系を示す図である。図１に示す内燃機関及びその制御装置の構成をより詳細に示す図である。内燃機関の直噴燃料噴射弁及び点火プラグの取り付け位置を説明するための図である。本実施形態における機関の圧縮着火運転を説明するための図である。運転モードの切換制御を行う処理のフローチャートである。運転モードの切換制御を行う処理のフローチャートである。図５及び図６の処理を説明するための図である。図５及び図６の処理を説明するための図である。図５及び図６の処理を説明するための図である。内燃機関とモータの協調制御を説明するための図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両に搭載された内燃機関、モータ、及び変速機と、それらの制御系を示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１の駆動軸（クランク軸）２０は、自動変速機７０を介して当該車両の駆動輪（図示せず）を駆動できるように構成されている。モータ１０は、駆動軸２０を直接回転駆動できる（駆動軸２０の駆動補助を行うことができる）ように配設されており、また駆動軸２０の回転による運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能を有する。

モータ１０は、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）５２に接続されており、ＰＤＵ５２はバッテリ５１に接続されている。モータ１０を正の駆動トルクで駆動するとき、すなわちバッテリ５１から出力される電力でモータ１０を駆動するときは、バッテリ５１から出力される電力は、ＰＤＵ５２を介してモータ１０に供給される。またモータ１０を負の駆動トルクで駆動するとき、すなわちモータ１０を回生動作させるときは、モータ１０により発電される電力がＰＤＵ５２を介してバッテリ５１に供給され、バッテリ５１が充電される。

バッテリ５１の出力部にはセンサユニット５３が設けられている。センサユニット５３は、バッテリ出力電圧ＶＢ及び出力電流ＩＢを検出し、その検出信号をモータ制御電子制御ユニット（以下「ＭＴ−ＥＣＵ」という）６１に供給する。バッテリ５１にはバッテリ温度ＴＢを検出するバッテリ温度センサ５５が設けられており、その検出信号はＭＴ−ＥＣＵ６１に供給される。

ＭＴ−ＥＣＵ６１は、エンジン１の制御を行うエンジン制御電子制御ユニット（以下「ＥＧ−ＥＣＵ」という）５、及び自動変速機７０の制御を行う変速機制御電子制御ユニット（以下「ＴＭ−ＥＣＵ」という）７１と、バス１００を介して接続されており、各ＥＣＵ５，６１，及び７１は、バス１００を介して必要な情報を相互に伝送する。

自動変速機７０は、２つのクラッチを有するクラッチ機構を備える２重クラッチ変速機構（Dual Clutch Transmission）であり、一方のクラッチの係合力を増加させつつ、他方のクラッチの係合力を減少させることにより、クラッチの切換によるシフトアップ及びシフトダウン実行時においても、クラッチ機構を介した駆動力の伝達を維持することができる。

ＥＧ−ＥＣＵ５，ＭＴ−ＥＣＵ６１，及びＴＭ−ＥＣＵ７１は、それぞれセンサなどからの信号が供給される入力回路、入力信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換回路、各種演算処理を実行する中央処理ユニット（ＣＰＵ）、ＣＰＵが実行するプログラムやプログラムで参照されるマップやテーブルなどを格納するＲＯＭと演算結果を格納するＲＡＭとからなるメモリ回路、及び制御信号を供給する出力回路を備えている。

ＭＴ−ＥＣＵ６１は、バッテリ出力電圧ＶＢ、バッテリ出力電流ＩＢ及びバッテリ温度ＴＢに基づいてバッテリ５１の蓄電量（残電荷量）ＳＯＣを検出する。ＭＴ−ＥＣＵ６１は、ＥＧ−ＥＣＵ５から伝送される、エンジン運転状態を示すエンジン運転パラメータ及びモータトルク指令信号、当該車両の運転状態、バッテリ蓄電量ＳＯＣなどに基づいて、ＰＤＵ５２を制御し、モータ１０の駆動制御及び回生制御を行う。後述する処理により算出されるモータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄが得られるように、モータ１０の駆動制御及び回生制御が行われる。

図２は、エンジン１及び制御装置の構成をより詳細に示す図である。エンジン１は例えば４気筒エンジンであり、吸気弁及び排気弁と、これらを駆動するカムを備えるとともに、弁作動特性可変機構４０を備えている。弁作動特性可変機構４０は、吸気弁の弁リフト量（最大リフト量）及び開角（開弁期間）を連続的に変更する吸気弁リフト量可変機構と、排気弁の弁リフト量（最大リフト量）及び開角（開弁期間）を連続的に変更する排気弁リフト量可変機構と、吸気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更することにより、吸気弁の作動位相を変更する吸気弁作動位相可変機構と、排気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更することにより排気弁の作動位相と変更する排気弁作動位相可変機構とを有する。

エンジン１の吸気通路２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ８が接続されており、アクチュエータ８は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５によりその作動が制御される。

エンジン１は、各気筒の吸気弁の少し上流側に気筒毎に設けられ、吸気通路２（吸気ポート）内に燃料を噴射するポート燃料噴射弁６Ｐと、各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴燃料噴射弁６Ｄとを備えている。各噴射弁６Ｐ，６ＤはＥＧ−ＥＣＵ５からの駆動信号により開弁時期（燃料噴射時期）及び開弁時間（燃料噴射時間）が制御される。エンジン１の各気筒の点火プラグ７は、ＥＧ−ＥＣＵ５に接続されており、ＥＧ−ＥＣＵ５は点火プラグ７に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。

スロットル弁３の上流側には、吸入空気量ＧＡＩＲ［ｇ／ｓｅｃ］を検出する吸入空気量センサ１１及び吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ１２が設けられている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ１３が連結されている。スロットル弁３の下流には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ１４が取付けられており、エンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ１５が取り付けられている。エンジン１の各気筒の燃焼室には燃焼室内の圧力（以下「筒内圧」という）ＰＣＹＬを検出する筒内圧センサ１６が設けられている。さらに、エンジン１の排気通路４には、排気温度ＴＥを検出する排気温センサ１８及び排気圧ＰＥを検出する排気圧センサ１９が設けられている。これらのセンサ１１〜１６の検出信号は、ＥＧ−ＥＣＵ５に供給される。なお、排気通路４の、排気圧センサ１９の下流側には排気浄化装置（図示せず）が設けられている。

ＥＧ−ＥＣＵ５には、エンジン１の回転に同期する角度パラメータを検出する回転角度パラメータ検出部１７が接続されており、回転角度パラメータ検出部１７は、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ、エンジン１の吸気弁を駆動するカムが固定された吸気カム軸の回転角度を検出する吸気カム角度位置センサ、及びエンジン１の排気弁を駆動するカムが固定された排気カム軸の回転角度を検出する排気カム角度位置センサを有する。回転角度パラメータ検出部１７により、クランク軸の回転角度及び各カム軸の回転角度に応じた信号がＥＧ−ＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサは、一定クランク角周期毎（例えば６度周期）に発生するパルス（以下「ＣＲＫパルス」という）と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスと、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）で発生するパルス（以下「ＴＤＣパルス」という）とを出力する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。吸気カム角度位置センサ及び排気カム角度位置センサは、それぞれ吸気カム軸及び排気カム軸が所定角度（例えば１度）回転する毎にパルスを出力する。吸気カム角度位置センサの出力と、クランク角度位置センサより出力との相対関係から、吸気弁の作動位相が検出され、排気カム角度位置センサの出力と、クランク角度位置センサより出力との相対関係から、排気弁の作動位相が検出される。

弁作動特性可変機構４０には、吸気弁リフト量ＬＦＴＩを検出する吸気弁リフト量センサ２１、及び排気弁リフト量ＬＦＴＥを検出する排気弁リフト量センサ２２が設けられている。また直噴燃料噴射弁６Ｄに燃料を供給するデリバリパイプ（図示せず）には燃料圧力ＰＦを検出する燃料圧力センサ２３が設けられており、これらのセンサ２１〜２３の検出信号はＥＧ−ＥＣＵ５に供給される。

ＥＧ−ＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３１、当該車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ３２、及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ３３が接続されている。これらのセンサ３１〜３３の検出信号は、ＥＧ−ＥＣＵ５に供給される。

弁作動特性可変機構４０は、吸気弁及び排気弁の最大リフト量及び開角（以下単に「リフト量」という）を連続的に変更するためのリフト量制御アクチュエータと、吸気弁及び排気弁の作動位相を連続的に変更するの作動位相制御アクチュエータとを備えており、それらの制御アクチュエータの作動は、ＥＧ−ＥＣＵ５により制御される。弁作動位相可変機構４０としては、例えば特開２０００−２２７０１３号公報、特開２００８−２５４１８号公報、特開２００８−１０６６５４号公報に示される公知の動弁機構を使用することができる。
なお、図示は省略しているが排気の一部を排気通路４から吸気通路２に還流する排気還流機構が設けられている。

ＥＧ−ＥＣＵ５は、上記センサの検出信号に応じて、スロットル弁３の開度制御、燃料噴射制御（燃料噴射弁６Ｐ，６Ｄによる燃料噴射時期及び燃料噴射時間の制御）、点火時期制御、及び吸気弁及び排気弁の作動特性制御を行う。後述する処理により算出されるエンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄに応じてスロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤが算出され、検出されるスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤと一致するようにスロットル弁開度制御が行われる。

図３は、直噴燃料噴射弁６Ｄ及び点火プラグ７の取り付け位置を説明するための図であり、直噴燃料噴射弁６Ｄは、エンジン１の気筒１ａの頂部に配置され、点火プラグ７は図示していない排気弁の近傍に配置されている。

本実施形態では、エンジン運転状態に応じて、点火プラグ７による火花点火をトリガ（誘因）として燃焼室内の燃料の圧縮着火を発生させる運転（以下「火花トリガ圧縮着火運転」という）と、通常の火花点火運転とを切り換えて実行する。以下の説明では火花トリガ圧縮着火運転を「ＨＣＣＩ(Homogeneous Charge Compression Ignition)運転」といい、火花点火運転を「ＳＩ(Spark Ignition)運転」という。火花トリガ圧縮着火運転は、火花点火をトリガとするＨＣＣＩ運転を行うものに相当し、ＨＣＣＩ運転を行うことにより燃焼温度を低下させ、粒子状物質及びＮＯｘの排出量を低減することができる。火花トリガ圧縮着火運転を行う内燃機関は例えば、特開２００８−１６３８７０号公報に示されている。

図４（ａ）は、エンジン回転数ＮＥ及びトルクＴＱ（エンジン１の出力トルクＴＱＥＮＧとモータ１０の出力トルクＴＱＭＯＴの合計、またはエンジン１の出力トルクＴＱＥＮＧ）によって定義される運転領域を示す図である。矩形の領域は、ＨＣＣＩ運転を行う運転領域であり、ＨＣＣＩ運転領域以外の領域は、ＳＩ運転領域である。ＨＣＣＩ運転領域は、縦軸がエンジン出力トルクＴＱＥＮＧである場合に対応して示されている。また実線Ｌ１は、最大エンジン出力トルクＴＱＥＭＡＸを示しており、破線Ｌ２で囲まれた領域は、エンジン１と共にモータ１０を作動（駆動補助動作または回生動作）させることができる領域であり、この領域の外側ではエンジン１のみを作動させる制御が行われる。図４（ａ）に示すＴＱｈｃｃｉＨｉは、図６に示す処理で参照されるＨＣＣＩ上側トルクであり、ＨＣＣＩ領域の上限トルクに相当する値に設定される。またＴＱｈｃｃｉＬｉは、図６に示す処理で参照されるＨＣＣＩ下側トルクであり、ＨＣＣＩ領域の下限トルクに相当する値に設定される。

図４（ｂ）は、ＨＣＣＩ運転を行うときの吸気弁及び排気弁のリフトカーブを示している。吸気弁及び排気弁のリフト量はともに比較的低リフト量に設定され、吸気弁及び排気弁が重複して開弁している期間が無いように駆動され、内部排気還流が行われる。

図５及び図６は、ＨＣＣＩ運転とＳＩ運転の切換制御（運転モード切換制御）を行う処理のフローチャートである。この処理は、ＥＧ−ＥＣＵ５のＣＰＵで所定時間毎に実行される。

ステップＳ１１では、アクセルペダル操作量ＡＰに応じて自動変速機７０の出力側における要求駆動力Ｆｄｍｄを算出する。要求駆動力Ｆｄｍｄは、アクセルペダル操作量ＡＰにほぼ比例するように設定される。ステップＳ１２では、ＴＭ−ＥＣＵ７１から伝送される制御要求に応じて要求エンジン回転数ＮＥｄｍｄを算出する。ステップＳ１３では、要求エンジン回転数ＮＥｄｍｄ及び要求駆動力Ｆｄｍｄに応じて、要求トルクＴＱｄｍｄを算出する。要求駆動力Ｆｄｍｄが得られるエンジン回転数ＮＥとトルクＴＱとの関係は、例えば図７の曲線Ｌ３で示されるので、要求エンジン回転数ＮＥｄｍｄと曲線Ｌ３の関係から要求トルクＴＱｄｍｄが算出される。

ステップＳ１４では、要求エンジン回転数ＮＥｄｍｄ及び要求トルクＴＱｄｍｄに応じて、要求運転モード（ＨＣＣＩ運転モードまたはＳＩ運転モード）を決定し、要求運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴｄｍｄ(k)を「１」または「２」に設定する。「１」はＳＩ運転モードに対応し、「２」はＨＣＣＩ運転モードに対応する。

ステップＳ１５では、バッテリ蓄電量ＳＯＣ（満充電量に対する割合［％］で示される）が、所定下限値ＳＯＣＬＯ（例えば３０％）と所定上限値ＳＯＣＨＩ（例えば７０％）の範囲内にあるか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、要求運転モードパラメータの今回値ＭＯＤＥＳＴｄｍｄ(k)が前回値ＭＯＤＥＳＴｄｍｄ(k-1)と異なるか否かを判別する（ステップＳ１６）。この答が肯定（ＹＥＳ）であって、要求運転モードが変化したときは、実際のエンジン運転モードを示す運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴ(k)を前回値ＭＯＤＥＳＴ(k-1)に維持し（ステップＳ１７）、ダウンカウントタイマＴＭＲに所定時間ＴＤＬＹ（例えば２秒）を設定する（ステップＳ１８）とともに、移行制御フラグＦＴＲＡＮＳを「１」に設定する（ステップＳ１９）。その後ステップＳ２５に進む。

ステップＳ１６の答が否定（ＮＯ）、すなわち要求運転モードが変化していないときは、タイマＴＭＲの値が「０」以下であるか否かを判別する（ステップＳ２０）。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ２１に進み、運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴ(k)を前回値ＭＯＤＥＳＴ(k-1)に維持する。次いで、タイマＴＭＲの値を制御周期ＤＴ（本処理の実行周期）だけ減算し（ステップＳ２２）、ステップＳ２５に進む。

要求運転モードが変化した時点から所定時間ＴＤＬＹが経過すると、ステップＳ２０の答が肯定（ＹＥＳ）となり、ステップＳ２３に進み、運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴ(k)を、要求運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴｄｍｄ(k)に設定するとともに、移行制御フラグＦＴＲＡＮＳを「０」に設定する（ステップＳ２４）。その後ステップＳ２５に進む。

ステップＳ１５の答が否定（ＮＯ）、すなわちバッテリ蓄電量ＳＯＣが、所定下限値ＳＯＣＬＯ以下または所定上限値ＳＯＣＨＩ以上であるときは、ステップＳ１５から直ちにステップＳ２３に進む。

ステップＳ２５では、運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴ(k)が「１」であるか否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）、すなわちＳＩ運転を実行しているときは、直ちにステップＳ３２に進む。ステップＳ２５の答が否定（ＮＯ）、すなわちＨＣＣＩ運転を実行しているときは、移行制御フラグＦＴＲＡＮＳが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ２６）。

ステップＳ２６の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、要求トルクＴＱｄｍｄがＨＣＣＩ上側トルクＴＱｈｃｃｉＨｉより大きいか否かを判別する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄをＨＣＣＩ上側トルクＴＱｈｃｃｉＨｉに設定し（ステップＳ２８）、下記式（１）に要求トルクＴＱｄｍｄ及びエンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄを適用し、モータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄを算出する（ステップＳ３１）。
ＴＱＭＯＴｄｍｄ＝ＴＱｄｍｄ−ＴＱＥＮＧｄｍｄ（１）

ステップＳ２７の答が否定（ＮＯ）、すなわち要求トルクＴＱｄｍｄがＨＣＣＩ上側トルクＴＱｈｃｃｉＨｉ以下であるときは、要求トルクＴＱｄｍｄがＨＣＣＩ下側トルクＴＱｈｃｃｉＬｏより小さいか否かを判別する（ステップＳ２９）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄをＨＣＣＩ下側トルクＴＱｈｃｃｉＬｏに設定し（ステップＳ３０）、前記ステップＳ３１に進む。

ステップＳ２６またはＳ２９の答が否定（ＮＯ）であるとき、すなわち移行制御フラグＦＴＲＡＮＳが「０」であるときは、または要求トルクＴＱｄｍｄがＨＣＣＩ上側トルクＴＱｈｃｃｉＨｉ以下でかつＨＣＣＩ下側トルクＴＱｈｃｃｉＬｏ以上であるときは、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄを要求トルクＴＱｄｍｄに設定し（ステップＳ３２）、モータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄを「０」に設定する（ステップＳ３３）。

次に図７〜図９を参照して、図５及び図６の処理を説明する。
図７は、要求運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴｄｍｄが「２」から「１」に変化した例、すなわち要求運転モードがＨＣＣＩ運転モードからＳＩ運転モードに変化した例を説明するための図である。図７（ａ）は要求トルクＴＱｄｍｄが増加した例を示し、図７（ｂ）は要求トルクＴＱｄｍｄが減少した例を示す。図７において、Ｐ０は要求運転モードが変化したときのエンジン動作点（以下「初期動作点」という）を示し、Ｐｄｍｄは要求エンジン回転数ＮＥｄｍｄ及び要求トルクＴＱｄｍｄに対応するエンジン動作点（以下「要求動作点」という）を示す。

図７（ａ）に示す例では、要求トルクＴＱｄｍｄが増加し、要求運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴｄｍｄが変化すると、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄがＨＣＣＩ上側トルクＴＱｈｃｃｉＨｉに設定され（ステップＳ２８）、エンジン１の動作点が初期動作点Ｐ０から、中間動作点Ｐ１に移動する。中間動作点Ｐ１では、要求トルクＴＱｄｍｄとエンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄとの差分が、モータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄとして設定される（ステップＳ３１）。したがって、ＨＣＣＩ運転を継続しつつ、エンジン出力トルクと、モータによる駆動補助トルクとによって要求トルクＴＱｄｍｄが達成される。要求運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴｄｍｄの変化時点から所定時間ＴＤＬＹが経過すると、ＳＩ運転に移行し（ステップＳ２３）、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄが要求トルクＴＱｄｍｄに設定されるとともに、モータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄが「０」に設定される（ステップＳ３２，Ｓ３３）。したがって、エンジン１の動作点は、中間動作点Ｐ１から要求動作点Ｐｄｍｄに移行する。

図７（ｂ）に示す例では、要求トルクＴＱｄｍｄが減少し、要求運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴｄｍｄが変化すると、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄがＨＣＣＩ下側トルクＴＱｈｃｃｉＬｏに設定され（ステップＳ３０）、エンジン１の動作点が初期動作点Ｐ０から、中間動作点Ｐ１に移動する。中間動作点Ｐ１では、要求トルクＴＱｄｍｄとエンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄとの差分が、モータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄとして設定される（ステップＳ３１）。この例では、モータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄは負の値をとり、モータの回生動作が行われる。したがって、ＨＣＣＩ運転を継続しつつ、エンジン出力トルクと、モータの回生動作による負のトルクとによって要求トルクＴＱｄｍｄが達成される。要求運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴｄｍｄの変化時点から所定時間ＴＤＬＹが経過すると、ＳＩ運転に移行し、エンジン１の動作点は、中間動作点Ｐ１から要求動作点Ｐｄｍｄに移行する。

図８は、要求運転モードパラメータＭＯＤＥＳＴｄｍｄが「１」から「２」に変化した例、すなわち要求運転モードがＳＩ運転モードからＨＣＣＩ運転モードに変化した例を説明するための図である。

この例では、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄは直ちに要求トルクＴＱｄｍｄに設定され（図６においてステップＳ２５からＳ３２へ進み）、モータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄは「０」に維持される（ステップＳ３３）。ただし、所定時間ＴＤＬＹが経過するまでの期間は、ＳＩ運転が継続され（ステップＳ２１）、所定時間ＴＤＬＹ経過後にＨＣＣＩ運転に移行する。

図９（ａ）は、ＨＣＣＩ運転中に自動変速機７０のシフトアップ（例えば３速から４速への）が行われる例を説明するための図である。この例では、ＴＭ−ＥＣＵ７１からの制御要求に応じて要求エンジン回転数ＮＥｄｍｄが決定され、駆動力Ｆｄｍｄが得られるように、要求トルクＴＱｄｍｄが決定される。エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄは、ＨＣＣＩ上側トルクＴＱｈｃｃｉＨｉに設定されるので、エンジン１の動作点は、初期動作点Ｐ０から中間動作点Ｐ１に移動する（移行線Ａ２）。したがって、ＨＣＣＩ運転を継続しつつ、モータによる駆動補助トルク（ＴＱＭＯＴｄｍｄ）によって要求トルクＴＱｄｍｄが達成される。なお、移行線Ａ１は、シフトアップ開始前の加速時の動作点移動を示す。所定時間ＴＤＬＹ経過後は、ＳＩ運転に移行する。

図９（ｂ）は、車速一定でアクセルペダルが踏み込まれ、移行線Ａ３で示すように要求駆動力Ｆｄｍｄが増加した例が示されている。この例でもエンジン１の動作点は初期動作点Ｐ０から中間動作点Ｐ１に移動し、ＨＣＣＩ運転を継続しつつ、モータによる駆動補助トルク（ＴＱＭＯＴｄｍｄ）によって要求トルクＴＱｄｍｄが達成される。アクセルペダルが踏み込まれた状態が継続すると、所定時間ＴＤＬＹが経過する前にシフトアップが行われ、要求動作点はＰｄｍｄからＰｄｍｄ２に移動する。したがって、所定時間ＴＤＬＹが経過した時点で、ＳＩ運転に移行し、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄは要求トルクＴＱｄｍｄ２に設定され、エンジン１の動作点は移行線Ａ４で示すように、中間動作点Ｐ１から要求動作点Ｐｄｍｄ２に移動する。

以上のように本実施形態では、要求トルクＴＱｄｍｄが変化することにより、要求運転モードがＨＣＣＩ運転モードからＳＩ運転モードに変化したときは、ＨＣＣＩ運転モードを維持しつつエンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄが要求トルクＴＱｄｍｄに近づくように変更されるとともに、要求トルクＴＱｄｍｄとエンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄとの差分が、モータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄとして設定される。これにより、要求出力ＴＱｄｍｄとエンジン出力トルクとの差分が、モータ１０の駆動補助動作または回生動作によって補填され、したがって、要求トルクＴＱｄｍｄの変化がモータ１０の動作によって補填可能な範囲であれば、ＨＣＣＩ運転モードが維持されるので、エンジン運転モードの切換頻度を抑制することができる。

また要求トルクＴＱｄｍｄが変化することにより、要求運転モードがＳＩ運転モードからＨＣＣＩ運転モードに変化したときは、ＳＩ運転モードを維持しつつエンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄが要求トルクＴＱｄｍｄに設定されるので、エンジン運転モードの切換頻度を抑制することができる。

またエンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄとモータ要求トルクＴＱＭＯＴｄｍｄの和が変速機７０の等駆動力線Ｌ３に沿って変化するよう制御されるので、変速機７０の変速動作に伴ってエンジン出力及びモータ出力を変更する際に、トルクショックが発生することを確実に防止できる。

またエンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄの変化によって要求運転モードが変化した時点から所定時間ＴＤＬＹが経過するまでは、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄが変化する直前の運転モードが維持され、所定時間ＴＤＬＹが経過した時点で要求運転モードに切り換えられる。したがって、例えば運転者がアクセルペダルを踏み込んでその状態を所定時間ＴＤＬＹ以上維持しているときは、エンジン運転モードの切換（ＨＣＣＩ運転モードからＳＩ運転モードへの切換）が行われ、運転者の要求に適したエンジン運転モードによるエンジン運転を実行することができる。

またモータ１０に電力を供給するバッテリの蓄電量ＳＯＣが所定下限値ＳＯＣＬＯ以下であるとき、または所定上限値ＳＯＣＨＩ以上であるときは、要求運転モードの変化に応じて直ちにエンジン運転モードの切換が実行されるので、バッテリの過放電または過充電による劣化を防止することができる。

本実施形態では、ＥＧ−ＥＣＵ５が要求出力算出手段、要求運転モード決定手段、及び機関運転モード切換手段を構成する。具体的には、図５のステップＳ１１〜Ｓ１３が要求トルク算出手段に相当し、ステップＳ１４が要求運転モード決定手段に相当し、ステップＳ１５〜Ｓ３３が機関運転モード切換手段に相当する。

図１０は、図５及び図６の処理とは直接関係のないＨＣＣＩ運転領域内におけるエンジン１とモータ１０の協調制御を説明するための図である。自動変速機７０がいわゆるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）である場合には、シフトアップを行うと、図１０の移行線Ａ６で示すように、クラッチが非係合状態とされたときにエンジン１の出力トルクは、エンジン１の回転数を低下させるために急減し、クラッチの係合とほぼ同時に要求動作点Ｐｄｍｄに移行する。したがって、モータ１０との協調制御を行わない場合には、シフトアップ時にＨＣＣＩ運転を中断せざるを得ない。

そこで、エンジン要求トルクＴＱＥＮＧｄｍｄを要求トルクＴＱｄｍｄに設定するとともに、モータ１０の駆動補助動作によりクラッチ非係合状態での急減トルクを相殺する（クラッチ非係合状態で急減するトルクを補う）ように協調制御を行うことにより、エンジン１の動作点を初期動作点Ｐ０から要求動作点Ｐｄｍｄに向かって、移行線Ａ５で示すように制御することができる。その結果、ＨＣＣＩ運転を継続しつつシフトアップを行うことができる。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では中間動作点Ｐ１をＨＣＣＩ運転領域とＳＩ運転領域との境界線上に設定したが、ＨＣＣＩ運転領域内の適当な動作点に設定するようにしてもよい。

１内燃機関
５エンジン制御電子制御ユニット（要求出力算出手段、要求運転モード決定手段、機関運転モード切換手段）
１０モータ
６１モータ制御電子制御ユニット
７０自動変速機
７１変速機制御電子制御ユニット

Claims

燃焼室内の混合気を圧縮着火燃焼させる圧縮着火運転モードと、前記混合気を点火プラグにより火花点火燃焼させる火花点火運転モードとを切換可能な内燃機関と、前記機関の駆動軸の駆動補助動作及び前記駆動軸の回転エネルギを電気エネルギに変換する回生動作を行うモータとを備えるハイブリッド車両の制御装置において、
前記機関の要求出力を算出する要求出力算出手段と、
前記要求出力を含む前記機関の運転パラメータに応じて要求運転モードを決定する要求運転モード決定手段と、
前記要求運転モードに応じて前記機関の運転モードの切換を行う機関運転モード切換手段とを備え、
前記機関運転モード切換手段は、前記要求出力の変化によって前記要求運転モードが前記圧縮着火運転モードから前記火花点火運転モードに変化したときは、前記圧縮着火運転モードを維持しつつ前記機関の出力を前記要求出力に近づけるように変更するとともに、前記要求出力と前記機関出力との差分を前記モータの駆動補助動作または回生動作によって補填することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記機関運転モード切換手段は、前記要求出力の変化によって前記要求運転モードが前記火花点火運転モードから前記圧縮着火運転モードに変化したときは、前記火花点火モードを維持しつつ前記機関の出力が前記要求出力と一致するように制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記車両は前記機関の駆動軸に接続された変速機を備え、
前記機関運転モード切換手段は、前記要求出力が前記変速機の変速動作に伴って変化したときは、前記機関出力と前記モータの出力の和が前記変速機の等駆動力線に沿って変化するように前記機関及びモータを制御することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記機関運転モード切換手段は、前記要求出力の変化によって前記要求運転モードが変化した時点から所定時間が経過するまでは、前記要求出力変化直前の運転モードを維持し、前記所定時間が経過した時点で前記機関運転モードを前記要求運転モードに切り換えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記機関運転モード切換手段は、前記モータに電力を供給するバッテリの蓄電量が所定下限値以下であるとき、または前記蓄電量が所定上限値以上であるときは、前記要求運転モードの変化に応じて直ちに前記機関運転モードの切換を実行することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。