ハイブリッド車両の制御装置
【課題】無段変速モードを実現可能なハイブリッド車両において燃費を向上させる。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、無段変速モードを実現可能なハイブリッド車両（１）の制御装置であって、内燃機関（２００）の回転数及びトルクに基づいて最適熱効率を算出する最適熱効率算出手段（１１０）と、内燃機関の回転数及び要求パワに基づいて推定熱効率を算出する推定熱効率算出手段（１２０）と、最適熱効率及び推定熱効率の熱効率差を算出する熱効率差算出手段（１３０）と、熱効率差が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段（１４０）と、熱効率差が所定の閾値以上である場合には、内燃機関の回転数を最適燃費線上の回転数になるよう制御し、熱効率差が所定の閾値以上でない場合には、内燃機関の回転数を保持するように制御する回転数制御手段（１５０）とを備える。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置（１００）は、無段変速モードを実現可能なハイブリッド車両（１）の制御装置であって、内燃機関（２００）の回転数及びトルクに基づいて最適熱効率を算出する最適熱効率算出手段（１１０）と、内燃機関の回転数及び要求パワに基づいて推定熱効率を算出する推定熱効率算出手段（１２０）と、最適熱効率及び推定熱効率の熱効率差を算出する熱効率差算出手段（１３０）と、熱効率差が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段（１４０）と、熱効率差が所定の閾値以上である場合には、内燃機関の回転数を最適燃費線上の回転数になるよう制御し、熱効率差が所定の閾値以上でない場合には、内燃機関の回転数を保持するように制御する回転数制御手段（１５０）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関及び回転電機を備えたハイブリッド車両を制御する制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のハイブリッド車両では、変速比を連続的に変化させる無段変速機が用いられる。無段変速機では、例えば内燃機関の熱効率に基づく最適燃費線を利用して動作点を決定することで、燃費の向上が図られている。例えば特許文献１では、実用域において低回転側の最適燃費線を利用することで、イナーシャトルク分の燃料消費量を抑制するという技術が提案されている。他方で、例えば特許文献２では、発電効率及び充電効率を考慮し、燃料消費に関して最も効率よく充電できるように内燃機関の出力を設定するという技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３２８４６４号公報
【特許文献２】特開平０９−０９８５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に係る技術では、要求エンジンパワに対するエンジン動作点が一つに限定されている。このため、アクセル操作等により要求エンジンパワが変化すると、エンジン回転数も合わせて変化することになり、結果的にイナーシャトルク分のエネルギが必要となってしまう。このように、上述した特許文献１に係る技術には、燃費を十分に向上させることができないという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、燃費を効果的に向上させ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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関及び回転電機を動力要素として備えており、無段変速モードを実現可能なハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の回転数及びトルクに基づいて最適熱効率を算出する最適熱効率算出手段と、前記内燃機関の回転数及び要求パワに基づいて推定熱効率を算出する推定熱効率算出手段と、前記最適熱効率及び前記推定熱効率の熱効率差を算出する熱効率差算出手段と、前記熱効率差が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記熱効率差が所定の閾値以上である場合には、前記内燃機関の回転数を最適燃費線上の回転数になるよう制御し、前記熱効率差が所定の閾値以上でない場合には、前記内燃機関の回転数を保持するように制御する回転数制御手段とを備える。
【０００７】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る内燃機関と、例えばモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る回転電機とを少なくとも備えた車両である。尚、内燃機関及び回転電機は、例えば遊星歯車機構等として構成される動力伝達機構に夫々接続され、回転電機から出力される動力を内燃機関に伝達可能とされている。動力伝達機構は、無段変速モード（即ち、変速比を連続的に変化させるモード）を実現可能に構成されている。
【０００８】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、このようなハイブリッド車両を制御する制御装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。
【０００９】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず最適熱効率算出手段によって最適熱効率が算出される。最適熱効率は、最適燃費線上の熱効率であり、内燃機関の回転数及びトルクに基づいて算出される。
【００１０】
他方で、推定熱効率算出手段によって推定熱効率が算出される。推定熱効率は、現在の内燃機関の回転数で要求パワ（即ち、内燃機関に求められる出力）を実現した場合の熱効率の推定値であり、内燃機関の回転数及び要求パワに基づいて算出される。
【００１１】
最適熱効率及び推定熱効率が算出されると、熱効率差算出手段によって最適熱効率と推定熱効率との熱効率差が算出される。熱効率差は、現在の内燃機関の回転数を保持した状態で要求パワを実現した場合の熱効率（即ち、推定熱効率）が、最適燃費線上の熱効率（即ち、最適熱効率）から、どの程度乖離しているかを示す値である。
【００１２】
熱効率差が算出されると、判定手段によって熱効率差が所定の閾値以上であるか否かが判定される。尚、ここでの「所定の閾値」は、後述する回転数制御手段による２種類の制御のうち、いずれの制御を行う方が燃費を向上させることができるかを判定するための閾値であり、内燃機関や動力伝達機構の仕様等に応じて、理論的、実験的、或いは経験的に適宜設定することができる。
【００１３】
本発明では特に、熱効率差が所定の閾値以上である場合には、回転数制御手段によって、内燃機関の回転数が最適燃費線上の回転数になるよう制御される。即ち、推定熱効率が最適熱効率から比較的大きく乖離している場合には、内燃機関の回転数が最適燃費線上の回転数となるように変化させられる。これにより、最適燃費線を大きく外れることによる燃費の悪化を防止できる。
【００１４】
一方で、熱効率差が所定の閾値以上でない場合には、回転数制御手段によって、内燃機関が現在の回転数を保持するように制御される。即ち、内燃機関の回転数は変化させられない。この場合、内燃機関の回転数が最適燃費線上からは多少外れてしまうものの、回転数を変化させない分、バッテリへの電力入出力が抑制される。従って、ハイブリッド車両における燃料消費全体として考えれば、内燃機関の回転数を最適燃費線上の回転数へと変化させる場合と比べて、燃費を向上させることができる。
【００１５】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、最適熱効率を考慮した上で内燃機関の回転数を変化させるか否かが決定される。従って、燃費を好適に向上させることが可能である。
【００１６】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図３】エンジンの一断面構成を例示する模式図である。
【図４】実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一連の動作を示すフローチャートである。
【図６】エンジンの熱効率を示すマップである。
【図７】エンジン回転数制御の具体例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００１９】
先ず、本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２０】
図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３、車速センサ１４及びＥＣＵ１００を備えて構成されている。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明の「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制御を実行可能に構成されている。
【００２２】
ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する。また、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給することが可能な不図示のインバータを含んでいる。即ち、ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００２３】
バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電手段である。バッテリ１２の蓄電量は、ＥＣＵ１００等において検出可能とされている。
【００２４】
アクセル開度センサ１３は、ハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００２５】
車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００２６】
ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２７】
図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、主にエンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、入力軸４００、駆動軸５００、減速機構６００を備えて構成されている。
【００２８】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、エンジンの一断面構成を例示する模式図である。
【００２９】
尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。また、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図３においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。
【００３０】
図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、クランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００３１】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。
【００３２】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。
【００３３】
燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００３４】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００３５】
排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。
【００３６】
排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。
【００３７】
図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「回転電機」の一例である。
【００３８】
動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１の外周に同心円状に設けられた、リングギヤＲ１と、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との間に配置されてサンギヤＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギヤＰ１と、これら各ピニオンギヤの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備えている。
【００３９】
ここで、サンギヤＳ１は、サンギヤ軸３１０を介してＭＧ１のロータＲＴ１に連結されており、その回転数はＭＧ１の回転数Ｎｍｇ１（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ1」と称する）と等価である。また、リングギヤＲ１は、クラッチ７１０、駆動軸５００及び減速機構６００を介してＭＧ２のロータＲＴ２に結合されており、その回転数はＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）と一義的な関係にある。更に、キャリアＣ１は、エンジン２００の先に述べたクランクシャフト２０５に連結された入力軸４００と連結されており、その回転数は、エンジン２００の機関回転数ＮＥと等価である。尚、ハイブリッド駆動装置１０において、ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、夫々レゾルバ等の回転センサにより一定の周期で検出されており、ＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出されている。
【００４０】
一方、駆動軸５００は、ハイブリッド車両１の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬと、各種減速ギヤ及び差動ギヤを含む減速装置としての減速機構６００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸５００に供給されるモータトルクＴｍｇ２は、減速機構６００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、同様に減速機構６００及び駆動軸５００を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。従って、ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、ハイブリッド車両１の車速Ｖと一義的な関係にある。
【００４１】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００からクランクシャフト２０５を介して入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１とピニオンギヤＰ１とによってサンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に所定の比率（各ギヤ相互間のギヤ比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能となっている。
【００４２】
以上説明したハイブリッド駆動装置１０によれば、動力分割機構３００の状態を変化させることで、無段変速モードを実現することができる。尚、動力分割機構３００の構成は、図３で示した構成に限られない。
【００４３】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一例であるＥＣＵ１００の具体的な構成について、図４を参照して説明する。ここに図４は、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。
【００４４】
図４において、ＥＣＵ１００は、最適熱効率算出部１１０、推定熱効率算出部１２０、熱高率差算出部１３０、判定部１４０、及び回転数制御部１５０を備えて構成されている。
【００４５】
最適熱効率算出部１１０は、本発明の「最適熱効率算出手段」の一例であり、現在のエンジン２００の回転数及びトルクに基づいて、最適熱効率ηｏｐｔを算出する。算出された最適熱効率ηｏｐｔの値は、熱効率差算出部１３０に出力される。
【００４６】
推定熱効率算出部１２０は、本発明の「推定熱効率算出手段」の一例であり、現在のエンジン２００の回転数及び要求エンジンパワ（即ち、エンジン２００に求められる出力）に基づいて、推定熱効率ηｐｒｅを算出する。算出された最適熱効率ηｐｒｅの値は、熱効率差算出部１３０に出力される。
【００４７】
熱効率差算出部１３０は、本発明の「熱効率差算出手段」の一例であり、最適熱効率算出部１１０において算出された最適熱効率ηｏｐｔと、推定熱効率算出部１２０において算出された最適熱効率ηｐｒｅとの差を算出する。算出された熱効率差の値は、判定部１４０に出力される。
【００４８】
判定部１４０は、本発明の「判定手段」の一例であり、熱効率差算出部１３０において算出された熱効率差（即ち、ηｏｐｔ−ηｐｒｅ）の値が、所定の閾値以上であるか否かを判定する。ここでの判定結果は、回転数制御部１５０に出力される。尚、所定の閾値は、例えばエンジン２００や動力分割機構３００等の仕様に基づいて予め設定され、判定部１４０が有するメモリ等に記憶されている。
【００４９】
回転数制御部１５０は、本発明の「回転数制御手段」の一例であり、判定部１４０の判定結果に応じてエンジン２００の回転数を制御する。回転数制御部１５０における具体的な制御方法については、後に詳述する。
【００５０】
尚、ＥＣＵ１００は、上述した各部位を含んで構成された一体の電子制御ユニットであり、上記各部位に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係る上記部位の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００５１】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について、図５及び図６を参照して説明する。ここに図５は、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一連の動作を示すフローチャートである。また図６は、エンジンの熱効率を示すマップである。
【００５２】
図５において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ずエンジン２００の状態（具体的には、回転数、トルク、要求エンジンパワ等）が、エンジン２００に設けられた各種センサ等によって検出され、最適熱効率算出部１１０及び推定熱効率手段１２０に夫々入力される（ステップＳ０１）。このようなエンジン２００の状態検出は、典型的には、ハイブリッド車両１の走行中に定期的に行われる。
【００５３】
エンジン状態が入力されると、最適熱効率算出部１１０では、現在のエンジン２００の回転数及びトルクに基づいて最適熱効率ηｏｐｔが算出される（ステップＳ０１）。一方で、推定熱効率算出部１２０では、現在のエンジン２００の回転数及び要求エンジンパワに基づいて、推定熱効率ηｐｒｅが算出される（ステップＳ０３）。
【００５４】
図６において、エンジン２００の回転数及びトルク、並びにエンジン２００における熱効率及び出力には、図に示すような関係が成立する。最適熱効率算出部１１０及び推定熱効率算出部１２０の各々は、図６に示すようなマップ、或いはこのような関係を数式化したものを用いて、最適熱効率ηｏｐｔ及び推定熱効率ηｐｒｅを夫々算出する。
【００５５】
図５に戻り、最適熱効率ηｏｐｔ及び推定熱効率ηｐｒｅが算出されると、熱効率差算出部１３０において、最適熱効率ηｏｐｔと推定熱効率ηｐｒｅとの差が算出される（ステップＳ０４）。即ち、推定熱効率ηｐｒｅが、最適熱効率ηｏｐｔに対してどの程度乖離しているかが算出される。
【００５６】
熱効率差が算出されると、判定部１４０において、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが、所定の閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳ０５）。
【００５７】
ここで本実施形態では特に、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが所定の閾値以上である場合には（ステップＳ０５：ＹＥＳ）、エンジン２００の目標回転数が最適燃費線上に設定される（ステップＳ０６）。従って、回転数制御部１５０によって、エンジン１００の回転数が最適燃費線上の回転数になるよう制御される。このように、推定熱効率ηｐｒｅが最適熱効率ηｏｐｔから比較的大きく乖離している場合には、エンジン２００の回転数が最適燃費線上の回転数となるように変化させられる。これにより、最適燃費線を大きく外れることによる燃費の悪化を防止できる。
【００５８】
一方で、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが所定の閾値以上でない場合には（ステップＳ０５：ＮＯ）、回転数制御部１５０によって、エンジン２００が現在の回転数を保持するように制御される。即ち、エンジン２００の回転数は変化させられない。この場合、エンジン２００の回転数が最適燃費線上からは多少外れてしまうものの、エンジン２００の回転数を変化させない分、バッテリ１２（図１参照）への電力入出力が抑制される。従って、ハイブリッド車両１における燃料消費全体として考えれば、エンジン２００の回転数を最適燃費線上の回転数へと変化させる場合と比べて、燃費を向上させることができる。
【００５９】
以下では、上述した回転数制御部１５０の具体的な制御について、図７を参照して説明する。ここに図７は、エンジン回転数制御の具体例を示すタイムチャートである。尚、図７では、常に最適燃費線上の動作点を実現しようとする比較例に係る制御を実線で示し、本実施形態に係る制御を破線で示している。
【００６０】
図７において、ハイブリッド車両１の運転者のアクセル操作により、図に示すようにアクセル開度が変化させられたとする。この場合、時刻ｔ１における比較的小さいアクセル開度の低下時には、エンジン２００の熱効率（即ち、推定熱効率ηｐｒｅ）がわずかしか変動しないため、閾値ラインを超えない。即ち、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが所定の閾値以上とならない。このため、時刻ｔ１では、エンジン２００の回転数は保持される。
【００６１】
一方で、比較例に係る制御では、最適燃費線上の動作点を実現するため、時刻ｔ１においてエンジンの回転数が低下させられる。このような制御によれば、エンジンの熱効率は最適となるものの、バッテリ１２における入出力に起因して全体的な燃費は悪化してしまう。これに対し、本実施形態に係る制御では、エンジン２００の回転数を変化させない分、バッテリ１２の入出力を抑制することができ、結果的に燃費を向上させることができる。
【００６２】
アクセル開度が比較的小さく上昇する時刻ｔ２においても、上述した時刻ｔ１の場合と同様のことが言える。即ち、比較例に係る制御では、最適燃費線上の動作点を実現するため、時刻ｔ２においてエンジンの回転数が上昇させられる。このような制御によれば、エンジンの熱効率は最適となるものの、バッテリ１２における入出力に起因して全体的な燃費は悪化してしまう。これに対し、本実施形態に係る制御では、エンジン２００の回転数を変化させない分、バッテリ１２の入出力を抑制することができ、結果的に燃費を向上させることができる。
【００６３】
続いて、比較的大きくアクセル開度が低下させられると、時刻ｔ３においてエンジン２００の熱効率が閾値ラインを超える。即ち、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが所定の閾値以上となる。このため、時刻ｔ３では、エンジン２００の回転数は最適燃費線上の回転数へと速やかに低下させられる。よって、エンジン２００の熱効率が最適熱効率ηｏｐｔと大きく乖離してしまうことによる燃費の悪化を防止することができる。
【００６４】
同様に、比較的大きくアクセル開度が上昇させられると、時刻ｔ４においてエンジン２００の熱効率が閾値ラインを超える。即ち、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが所定の閾値以上となる。このため、時刻ｔ４では、エンジン２００の回転数は最適燃費線上の回転数へと速やかに上昇させられる。よって、ここでもエンジン２００の熱効率が最適熱効率ηｏｐｔと大きく乖離してしまうことによる燃費の悪化を防止することができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、最適熱効率ηｏｐｔを考慮した上でエンジン２００の回転数を変化させるか否かが決定される。従って、燃費を好適に向上させることが可能である。
【００６６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６７】
１…ハイブリッド車両、１０…ハイブリッド駆動装置、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１３…アクセル開度センサ、１４…車速センサ、１００…ＥＣＵ、１１０…最適熱効率算出部、１２０…推定熱効率算出部、１３０…熱効率差算出部、１４０…判定部、１５０…回転数制御部、２００…エンジン、３００…動力分割機構、Ｓ１…サンギヤ、Ｃ１…キャリア、Ｒ１…リングギヤ、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、４００…入力軸、５００…駆動軸、６００…減速機構。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関及び回転電機を備えたハイブリッド車両を制御する制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のハイブリッド車両では、変速比を連続的に変化させる無段変速機が用いられる。無段変速機では、例えば内燃機関の熱効率に基づく最適燃費線を利用して動作点を決定することで、燃費の向上が図られている。例えば特許文献１では、実用域において低回転側の最適燃費線を利用することで、イナーシャトルク分の燃料消費量を抑制するという技術が提案されている。他方で、例えば特許文献２では、発電効率及び充電効率を考慮し、燃料消費に関して最も効率よく充電できるように内燃機関の出力を設定するという技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３２８４６４号公報
【特許文献２】特開平０９−０９８５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に係る技術では、要求エンジンパワに対するエンジン動作点が一つに限定されている。このため、アクセル操作等により要求エンジンパワが変化すると、エンジン回転数も合わせて変化することになり、結果的にイナーシャトルク分のエネルギが必要となってしまう。このように、上述した特許文献１に係る技術には、燃費を十分に向上させることができないという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、燃費を効果的に向上させ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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関及び回転電機を動力要素として備えており、無段変速モードを実現可能なハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の回転数及びトルクに基づいて最適熱効率を算出する最適熱効率算出手段と、前記内燃機関の回転数及び要求パワに基づいて推定熱効率を算出する推定熱効率算出手段と、前記最適熱効率及び前記推定熱効率の熱効率差を算出する熱効率差算出手段と、前記熱効率差が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記熱効率差が所定の閾値以上である場合には、前記内燃機関の回転数を最適燃費線上の回転数になるよう制御し、前記熱効率差が所定の閾値以上でない場合には、前記内燃機関の回転数を保持するように制御する回転数制御手段とを備える。
【０００７】
本発明に係るハイブリッド車両は、駆動軸に対し動力を供給可能な動力要素として、燃料種別、燃料の供給態様、燃料の燃焼態様、吸排気系の構成及び気筒配列等を問わない各種の態様を採り得る内燃機関と、例えばモータジェネレータ等の電動発電機として構成され得る回転電機とを少なくとも備えた車両である。尚、内燃機関及び回転電機は、例えば遊星歯車機構等として構成される動力伝達機構に夫々接続され、回転電機から出力される動力を内燃機関に伝達可能とされている。動力伝達機構は、無段変速モード（即ち、変速比を連続的に変化させるモード）を実現可能に構成されている。
【０００８】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、このようなハイブリッド車両を制御する制御装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。
【０００９】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず最適熱効率算出手段によって最適熱効率が算出される。最適熱効率は、最適燃費線上の熱効率であり、内燃機関の回転数及びトルクに基づいて算出される。
【００１０】
他方で、推定熱効率算出手段によって推定熱効率が算出される。推定熱効率は、現在の内燃機関の回転数で要求パワ（即ち、内燃機関に求められる出力）を実現した場合の熱効率の推定値であり、内燃機関の回転数及び要求パワに基づいて算出される。
【００１１】
最適熱効率及び推定熱効率が算出されると、熱効率差算出手段によって最適熱効率と推定熱効率との熱効率差が算出される。熱効率差は、現在の内燃機関の回転数を保持した状態で要求パワを実現した場合の熱効率（即ち、推定熱効率）が、最適燃費線上の熱効率（即ち、最適熱効率）から、どの程度乖離しているかを示す値である。
【００１２】
熱効率差が算出されると、判定手段によって熱効率差が所定の閾値以上であるか否かが判定される。尚、ここでの「所定の閾値」は、後述する回転数制御手段による２種類の制御のうち、いずれの制御を行う方が燃費を向上させることができるかを判定するための閾値であり、内燃機関や動力伝達機構の仕様等に応じて、理論的、実験的、或いは経験的に適宜設定することができる。
【００１３】
本発明では特に、熱効率差が所定の閾値以上である場合には、回転数制御手段によって、内燃機関の回転数が最適燃費線上の回転数になるよう制御される。即ち、推定熱効率が最適熱効率から比較的大きく乖離している場合には、内燃機関の回転数が最適燃費線上の回転数となるように変化させられる。これにより、最適燃費線を大きく外れることによる燃費の悪化を防止できる。
【００１４】
一方で、熱効率差が所定の閾値以上でない場合には、回転数制御手段によって、内燃機関が現在の回転数を保持するように制御される。即ち、内燃機関の回転数は変化させられない。この場合、内燃機関の回転数が最適燃費線上からは多少外れてしまうものの、回転数を変化させない分、バッテリへの電力入出力が抑制される。従って、ハイブリッド車両における燃料消費全体として考えれば、内燃機関の回転数を最適燃費線上の回転数へと変化させる場合と比べて、燃費を向上させることができる。
【００１５】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、最適熱効率を考慮した上で内燃機関の回転数を変化させるか否かが決定される。従って、燃費を好適に向上させることが可能である。
【００１６】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図３】エンジンの一断面構成を例示する模式図である。
【図４】実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一連の動作を示すフローチャートである。
【図６】エンジンの熱効率を示すマップである。
【図７】エンジン回転数制御の具体例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００１９】
先ず、本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、ハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２０】
図１において、本実施形態に係るハイブリッド車両１は、ハイブリッド駆動装置１０、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２、アクセル開度センサ１３、車速センサ１４及びＥＣＵ１００を備えて構成されている。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明の「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、例えばＲＯＭ等に格納された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両１における各種制御を実行可能に構成されている。
【００２２】
ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する。また、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給することが可能な不図示のインバータを含んでいる。即ち、ＰＣＵ１１は、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された電力制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００２３】
バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電手段である。バッテリ１２の蓄電量は、ＥＣＵ１００等において検出可能とされている。
【００２４】
アクセル開度センサ１３は、ハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００２５】
車速センサ１４は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００２６】
ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインとして機能する動力ユニットである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２７】
図２において、ハイブリッド駆動装置１０は、主にエンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、入力軸４００、駆動軸５００、減速機構６００を備えて構成されている。
【００２８】
エンジン２００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図３を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図３は、エンジンの一断面構成を例示する模式図である。
【００２９】
尚、本発明における「内燃機関」とは、例えば２サイクル又は４サイクルレシプロエンジン等を含み、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部の燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して駆動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン２００のものに限定されず各種の態様を有してよい。また、エンジン２００は、紙面と垂直な方向に４本の気筒２０１が直列に配されてなる直列４気筒エンジンであるが、個々の気筒２０１の構成は相互に等しいため、図３においては一の気筒２０１についてのみ説明を行うこととする。
【００３０】
図３において、エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介して、クランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００３１】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置（即ち、クランク角）を検出するクランクポジションセンサ２０６が設置されている。このクランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００（不図示）と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００では、このクランクポジションセンサ２０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン２００の機関回転数ＮＥが算出される構成となっている。
【００３２】
エンジン２００において、外部から吸入された空気は吸気管２０７を通過し、吸気ポート２１０を介して吸気バルブ２１１の開弁時に気筒２０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート２１０には、インジェクタ２１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート２１０に対し燃料を噴射することが可能な構成となっている。インジェクタ２１２から噴射された燃料は、吸気バルブ２１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。
【００３３】
燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ２１２に供給される構成となっている。気筒２０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ２１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１３の開弁時に排気ポート２１４を介して排気管２１５に導かれる。
【００３４】
一方、吸気管２０７における、吸気ポート２１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ２０８が配設されている。このスロットルバルブ２０８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２０９を制御するが、スロットルバルブモータ２０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ２０８は、一種の電子制御式スロットルバルブとして構成されている。
【００３５】
排気管２１５には、三元触媒２１６が設置されている。三元触媒２１６は、エンジン２００から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元すると同時に、排気中のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を酸化可能に構成された触媒装置である。尚、触媒装置の採り得る形態は、このような三元触媒に限定されず、例えば三元触媒に代えて或いは加えて、ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒）或いは酸化触媒の各種触媒が設置されていてもよい。
【００３６】
排気管２１５には、エンジン２００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ２１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン２００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ２１８が配設されている。これら空燃比センサ２１７及び水温センサ２１８は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々ＥＣＵ１００により一定又は不定の検出周期で把握される構成となっている。
【００３７】
図２に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「回転電機」の一例である。
【００３８】
動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギヤＳ１と、サンギヤＳ１の外周に同心円状に設けられた、リングギヤＲ１と、サンギヤＳ１とリングギヤＲ１との間に配置されてサンギヤＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギヤＰ１と、これら各ピニオンギヤの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備えている。
【００３９】
ここで、サンギヤＳ１は、サンギヤ軸３１０を介してＭＧ１のロータＲＴ１に連結されており、その回転数はＭＧ１の回転数Ｎｍｇ１（以下、適宜「ＭＧ１回転数Ｎｍｇ1」と称する）と等価である。また、リングギヤＲ１は、クラッチ７１０、駆動軸５００及び減速機構６００を介してＭＧ２のロータＲＴ２に結合されており、その回転数はＭＧ２の回転数Ｎｍｇ２（以下、適宜「ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２」と称する）と一義的な関係にある。更に、キャリアＣ１は、エンジン２００の先に述べたクランクシャフト２０５に連結された入力軸４００と連結されており、その回転数は、エンジン２００の機関回転数ＮＥと等価である。尚、ハイブリッド駆動装置１０において、ＭＧ１回転数Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、夫々レゾルバ等の回転センサにより一定の周期で検出されており、ＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出されている。
【００４０】
一方、駆動軸５００は、ハイブリッド車両１の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬと、各種減速ギヤ及び差動ギヤを含む減速装置としての減速機構６００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸５００に供給されるモータトルクＴｍｇ２は、減速機構６００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、同様に減速機構６００及び駆動軸５００を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。従って、ＭＧ２回転数Ｎｍｇ２は、ハイブリッド車両１の車速Ｖと一義的な関係にある。
【００４１】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００からクランクシャフト２０５を介して入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１とピニオンギヤＰ１とによってサンギヤＳ１及びリングギヤＲ１に所定の比率（各ギヤ相互間のギヤ比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能となっている。
【００４２】
以上説明したハイブリッド駆動装置１０によれば、動力分割機構３００の状態を変化させることで、無段変速モードを実現することができる。尚、動力分割機構３００の構成は、図３で示した構成に限られない。
【００４３】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一例であるＥＣＵ１００の具体的な構成について、図４を参照して説明する。ここに図４は、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。
【００４４】
図４において、ＥＣＵ１００は、最適熱効率算出部１１０、推定熱効率算出部１２０、熱高率差算出部１３０、判定部１４０、及び回転数制御部１５０を備えて構成されている。
【００４５】
最適熱効率算出部１１０は、本発明の「最適熱効率算出手段」の一例であり、現在のエンジン２００の回転数及びトルクに基づいて、最適熱効率ηｏｐｔを算出する。算出された最適熱効率ηｏｐｔの値は、熱効率差算出部１３０に出力される。
【００４６】
推定熱効率算出部１２０は、本発明の「推定熱効率算出手段」の一例であり、現在のエンジン２００の回転数及び要求エンジンパワ（即ち、エンジン２００に求められる出力）に基づいて、推定熱効率ηｐｒｅを算出する。算出された最適熱効率ηｐｒｅの値は、熱効率差算出部１３０に出力される。
【００４７】
熱効率差算出部１３０は、本発明の「熱効率差算出手段」の一例であり、最適熱効率算出部１１０において算出された最適熱効率ηｏｐｔと、推定熱効率算出部１２０において算出された最適熱効率ηｐｒｅとの差を算出する。算出された熱効率差の値は、判定部１４０に出力される。
【００４８】
判定部１４０は、本発明の「判定手段」の一例であり、熱効率差算出部１３０において算出された熱効率差（即ち、ηｏｐｔ−ηｐｒｅ）の値が、所定の閾値以上であるか否かを判定する。ここでの判定結果は、回転数制御部１５０に出力される。尚、所定の閾値は、例えばエンジン２００や動力分割機構３００等の仕様に基づいて予め設定され、判定部１４０が有するメモリ等に記憶されている。
【００４９】
回転数制御部１５０は、本発明の「回転数制御手段」の一例であり、判定部１４０の判定結果に応じてエンジン２００の回転数を制御する。回転数制御部１５０における具体的な制御方法については、後に詳述する。
【００５０】
尚、ＥＣＵ１００は、上述した各部位を含んで構成された一体の電子制御ユニットであり、上記各部位に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係る上記部位の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００５１】
次に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作について、図５及び図６を参照して説明する。ここに図５は、実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の一連の動作を示すフローチャートである。また図６は、エンジンの熱効率を示すマップである。
【００５２】
図５において、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ずエンジン２００の状態（具体的には、回転数、トルク、要求エンジンパワ等）が、エンジン２００に設けられた各種センサ等によって検出され、最適熱効率算出部１１０及び推定熱効率手段１２０に夫々入力される（ステップＳ０１）。このようなエンジン２００の状態検出は、典型的には、ハイブリッド車両１の走行中に定期的に行われる。
【００５３】
エンジン状態が入力されると、最適熱効率算出部１１０では、現在のエンジン２００の回転数及びトルクに基づいて最適熱効率ηｏｐｔが算出される（ステップＳ０１）。一方で、推定熱効率算出部１２０では、現在のエンジン２００の回転数及び要求エンジンパワに基づいて、推定熱効率ηｐｒｅが算出される（ステップＳ０３）。
【００５４】
図６において、エンジン２００の回転数及びトルク、並びにエンジン２００における熱効率及び出力には、図に示すような関係が成立する。最適熱効率算出部１１０及び推定熱効率算出部１２０の各々は、図６に示すようなマップ、或いはこのような関係を数式化したものを用いて、最適熱効率ηｏｐｔ及び推定熱効率ηｐｒｅを夫々算出する。
【００５５】
図５に戻り、最適熱効率ηｏｐｔ及び推定熱効率ηｐｒｅが算出されると、熱効率差算出部１３０において、最適熱効率ηｏｐｔと推定熱効率ηｐｒｅとの差が算出される（ステップＳ０４）。即ち、推定熱効率ηｐｒｅが、最適熱効率ηｏｐｔに対してどの程度乖離しているかが算出される。
【００５６】
熱効率差が算出されると、判定部１４０において、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが、所定の閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳ０５）。
【００５７】
ここで本実施形態では特に、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが所定の閾値以上である場合には（ステップＳ０５：ＹＥＳ）、エンジン２００の目標回転数が最適燃費線上に設定される（ステップＳ０６）。従って、回転数制御部１５０によって、エンジン１００の回転数が最適燃費線上の回転数になるよう制御される。このように、推定熱効率ηｐｒｅが最適熱効率ηｏｐｔから比較的大きく乖離している場合には、エンジン２００の回転数が最適燃費線上の回転数となるように変化させられる。これにより、最適燃費線を大きく外れることによる燃費の悪化を防止できる。
【００５８】
一方で、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが所定の閾値以上でない場合には（ステップＳ０５：ＮＯ）、回転数制御部１５０によって、エンジン２００が現在の回転数を保持するように制御される。即ち、エンジン２００の回転数は変化させられない。この場合、エンジン２００の回転数が最適燃費線上からは多少外れてしまうものの、エンジン２００の回転数を変化させない分、バッテリ１２（図１参照）への電力入出力が抑制される。従って、ハイブリッド車両１における燃料消費全体として考えれば、エンジン２００の回転数を最適燃費線上の回転数へと変化させる場合と比べて、燃費を向上させることができる。
【００５９】
以下では、上述した回転数制御部１５０の具体的な制御について、図７を参照して説明する。ここに図７は、エンジン回転数制御の具体例を示すタイムチャートである。尚、図７では、常に最適燃費線上の動作点を実現しようとする比較例に係る制御を実線で示し、本実施形態に係る制御を破線で示している。
【００６０】
図７において、ハイブリッド車両１の運転者のアクセル操作により、図に示すようにアクセル開度が変化させられたとする。この場合、時刻ｔ１における比較的小さいアクセル開度の低下時には、エンジン２００の熱効率（即ち、推定熱効率ηｐｒｅ）がわずかしか変動しないため、閾値ラインを超えない。即ち、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが所定の閾値以上とならない。このため、時刻ｔ１では、エンジン２００の回転数は保持される。
【００６１】
一方で、比較例に係る制御では、最適燃費線上の動作点を実現するため、時刻ｔ１においてエンジンの回転数が低下させられる。このような制御によれば、エンジンの熱効率は最適となるものの、バッテリ１２における入出力に起因して全体的な燃費は悪化してしまう。これに対し、本実施形態に係る制御では、エンジン２００の回転数を変化させない分、バッテリ１２の入出力を抑制することができ、結果的に燃費を向上させることができる。
【００６２】
アクセル開度が比較的小さく上昇する時刻ｔ２においても、上述した時刻ｔ１の場合と同様のことが言える。即ち、比較例に係る制御では、最適燃費線上の動作点を実現するため、時刻ｔ２においてエンジンの回転数が上昇させられる。このような制御によれば、エンジンの熱効率は最適となるものの、バッテリ１２における入出力に起因して全体的な燃費は悪化してしまう。これに対し、本実施形態に係る制御では、エンジン２００の回転数を変化させない分、バッテリ１２の入出力を抑制することができ、結果的に燃費を向上させることができる。
【００６３】
続いて、比較的大きくアクセル開度が低下させられると、時刻ｔ３においてエンジン２００の熱効率が閾値ラインを超える。即ち、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが所定の閾値以上となる。このため、時刻ｔ３では、エンジン２００の回転数は最適燃費線上の回転数へと速やかに低下させられる。よって、エンジン２００の熱効率が最適熱効率ηｏｐｔと大きく乖離してしまうことによる燃費の悪化を防止することができる。
【００６４】
同様に、比較的大きくアクセル開度が上昇させられると、時刻ｔ４においてエンジン２００の熱効率が閾値ラインを超える。即ち、熱効率差ηｏｐｔ−ηｐｒｅが所定の閾値以上となる。このため、時刻ｔ４では、エンジン２００の回転数は最適燃費線上の回転数へと速やかに上昇させられる。よって、ここでもエンジン２００の熱効率が最適熱効率ηｏｐｔと大きく乖離してしまうことによる燃費の悪化を防止することができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、最適熱効率ηｏｐｔを考慮した上でエンジン２００の回転数を変化させるか否かが決定される。従って、燃費を好適に向上させることが可能である。
【００６６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６７】
１…ハイブリッド車両、１０…ハイブリッド駆動装置、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、１３…アクセル開度センサ、１４…車速センサ、１００…ＥＣＵ、１１０…最適熱効率算出部、１２０…推定熱効率算出部、１３０…熱効率差算出部、１４０…判定部、１５０…回転数制御部、２００…エンジン、３００…動力分割機構、Ｓ１…サンギヤ、Ｃ１…キャリア、Ｒ１…リングギヤ、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、４００…入力軸、５００…駆動軸、６００…減速機構。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び回転電機を動力要素として備えており、無段変速モードを実現可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
前記内燃機関の回転数及びトルクに基づいて最適熱効率を算出する最適熱効率算出手段と、
前記内燃機関の回転数及び要求パワに基づいて推定熱効率を算出する推定熱効率算出手段と、
前記最適熱効率及び前記推定熱効率の熱効率差を算出する熱効率差算出手段と、
前記熱効率差が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記熱効率差が所定の閾値以上である場合には、前記内燃機関の回転数を最適燃費線上の回転数になるよう制御し、前記熱効率差が所定の閾値以上でない場合には、前記内燃機関の回転数を保持するように制御する回転数制御手段と
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１】
内燃機関及び回転電機を動力要素として備えており、無段変速モードを実現可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
前記内燃機関の回転数及びトルクに基づいて最適熱効率を算出する最適熱効率算出手段と、
前記内燃機関の回転数及び要求パワに基づいて推定熱効率を算出する推定熱効率算出手段と、
前記最適熱効率及び前記推定熱効率の熱効率差を算出する熱効率差算出手段と、
前記熱効率差が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記熱効率差が所定の閾値以上である場合には、前記内燃機関の回転数を最適燃費線上の回転数になるよう制御し、前記熱効率差が所定の閾値以上でない場合には、前記内燃機関の回転数を保持するように制御する回転数制御手段と
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１７１５９８（Ｐ２０１２−１７１５９８Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８７０６（Ｐ２０１１−３８７０６）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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