JP2011168124A - ハイブリッド車両の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の動力を用いて回転電機で発電した電力を蓄電装置に充電可能に構成されたハイブリッド車両において、蓄電装置に充電される電力が充電可能電力を超えるのを防止しつつ、内燃機関の出力制御性を確保する。
【解決手段】ＥＣＵは、実エンジントルクが目標エンジントルクに近づけるためのフィードバック量ｅｆｂを算出し、算出されたフィードバック量ｅｆｂの絶対値をｅｆｂガード値以下に制限した値を、スロットル開度に反映させる。ＥＣＵは、ｅｆｂガード値を、バッテリ温度がＴ１よりも低い範囲Ｒ１では「０」よりも大きい値に設定し、そうでない範囲Ｒ３では「０」に設定する。さらに、ＥＣＵは、バッテリ温度がＴ２〜Ｔ１度の間に含まれる範囲Ｒ２では、バッテリ温度の増加に応じてｅｆｂガード値の絶対値を最大値から０まで徐々に減少させる。
【選択図】図８

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、エンジンとモータといった二種類の原動機を搭載し、それら原動機の少なくとも一方の出力で走行する。また、ハイブリッド車両は、通常、エンジンの出力によってモータで発電させ、その発電電力でモータの駆動電力を蓄えるバッテリを充電する。しかし、バッテリ温度が低いとバッテリの充電可能電力が小さくなるため、バッテリ温度が低いときに、エンジンへ吸入すべき本来の空気量と実際の吸入空気量との間にズレが生じていると、充電可能電力を超える電力でバッテリを充電してしまうおそれがある。

このような問題に鑑みて、たとえば特開２００６−３２７２７０号公報（特許文献１）に開示されたハイブリッド車両では、エンジンの始動直後にエンジンが要求パワーと略一致した出力パワーを出力するようアイドル時吸入空気量の補正を行い、補正後にエンジンからの出力パワーによってモータを発電させ、その発電電力によりバッテリを充電可能電力を超えない範囲で充電するようエンジンの吸入空気量に吸入空気量補正量を反映させて制御する。これにより、バッテリに充電される電力が充電可能電力を超えるのを防止できる。

特開２００６−３２７２７０号公報 特開２００５−３６７００号公報 特開２００５−２４８７１４号公報 特開２００２−３４５１１０号公報 特開２００６−１０１５８７号公報

ところで、たとえばリチウムイオン二次電池のように、極低温時に充電可能電力が非常に小さくなり、エンジンによる電池充電パワーが１ｋＷ未満の微小な値となる場合、エンジン側で負荷運転時のスロットル開度を微小に制御する必要がある。この要請に応えるべく、たとえばエンジンの実トルクが目標トルクに近づくようにスロットル開度をフィードバック制御することが望ましい。また、このようなフィードバック制御を行なう場合、フィードバック量の急変による制御性の低下を回避したりフィードバック制御再開時の制御性を確保したりするために、フィードバック制御の停止時もフィードバック量の最終値を保持し、フィードバック制御の再開時にフィードバック量の最終値をスロットル開度に反映することが望ましい。

しかしながら、バッテリ温度が上昇して充電可能電力が拡大した後は、スロットル開度を微小に制御する必要性が低いため、スロットル開度のフィードバック制御そのものが不要となる。それにも関わらず、フィードバック量をスロットル開度に反映させると、以降のエンジン出力の制御性に影響を及ぼすことが考えられる。

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、内燃機関の動力を用いて回転電機で発電した電力を蓄電装置に充電可能に構成されたハイブリッド車両において、蓄電装置に充電される電力が充電可能電力を超えるのを防止しつつ、内燃機関の出力制御性を確保することである。

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、内燃機関のトルクを目標トルクに近づけるためのスロットル開度のフィードバック量を算出する算出部と、フィードバック量を反映させて目標開度を設定し、スロットル開度が目標開度となるように制御する制御部とを含む。算出部は、蓄電装置の温度の増加に応じてフィードバック量の絶対値を減少させる。

好ましくは、算出部は、蓄電装置の温度が第１温度よりも低い範囲では、蓄電装置の温度の増加に応じてフィードバック量の絶対値を零まで減少させ、蓄電装置の温度が第１温度よりも高い範囲では、フィードバック量の絶対値を零にする。

好ましくは、算出部は、内燃機関のトルクと目標トルクとの偏差に応じてフィードバック量の一時的な値を算出する第１算出部と、蓄電装置の温度に応じてガード値を設定し、フィードバック量の一時的な値の絶対値をガード値以下に制限した値をフィードバック量の最終的な値として算出する第２算出部とを含む。第２算出部は、第１温度よりも所定温度だけ低い第２温度よりも蓄電装置の温度が低い範囲では、ガード値を予め定められた最大値に設定し、蓄電装置の温度が第２温度から第１温度までの間に含まれる範囲では、蓄電装置の温度の増加に応じてガード値を予め定められた最大値から零まで減少させ、蓄電装置の温度が第１温度よりも高い範囲では、ガード値を零に設定する。

好ましくは、算出部は、蓄電装置の温度の増加に応じてフィードバック量の絶対値を連続的に減少させる。

好ましくは、制御部は、所定条件が成立した場合、フィードバック量を目標開度に反映させ、所定条件が成立しない場合、フィードバック量を目標開度に反映させない。

好ましくは、所定条件は、蓄電装置の温度が第１温度よりも低いという条件である。
好ましくは、所定条件は、蓄電装置の温度の低下に応じて蓄電装置が受け入れ可能な電力が低下したために内燃機関の出力を所定値よりも低い値に制御する必要があるという条件である。

この発明の別の局面に係る制御方法は、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の制御装置が行なう制御方法である。この制御方法は、内燃機関のトルクを目標トルクに近づけるためのスロットル開度のフィードバック量を算出するステップと、フィードバック量を反映させて目標開度を設定し、スロットル開度が目標開度となるように制御するステップとを含む。算出するステップは、蓄電装置の温度の増加に応じてフィードバック量の絶対値を減少させる。

本発明によれば、内燃機関の動力を用いて回転電機で発電した電力を蓄電装置に充電可能に構成されたハイブリッド車両において、蓄電装置に充電される電力が充電可能電力を超えるのを防止しつつ、内燃機関の出力制御性を確保することができる。

ＥＣＵが搭載される車両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。 ＥＣＵ４００の機能ブロック図である。 ＩＳＣ制御を行なう場合のＥＣＵの制御処理手順を示すフローチャートである。 Ｐｅフィードバック制御を行なう場合のＥＣＵの制御処理手順を示すフローチャート（その１）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。 バッテリ温度とｅｆｂガード値との対応関係を示す図である。 Ｐｅフィードバック制御を行なう場合のＥＣＵの制御処理手順を示すフローチャート（その２）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。

［実施の形態１］
図１は、本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４０５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、エンジン１００の出力でバッテリ３１０の充電が可能となる。

図４に、エンジン１００の駆動制御に関する部分のＥＣＵ４００の機能ブロック図を示す。なお、図４に示した各機能ブロックについては、当該機能を有するハードウェア（電子回路等）をＥＣＵ４００に設けることによって実現してもよいし、当該機能に相当するソフトウェア処理（プログラムの実行等）をＥＣＵ４００に行なわせることよって実現してもよい。

ＥＣＵ４００は、判断部４１０、ＩＳＣ制御部４２０、Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御部４３０を含む。

判断部４１０は、エンジン要求パワーＰｅに応じて、エンジン１００の運転状態を上述した「自立運転」および「負荷運転」のいずれの運転状態に制御するのかを判断する。たとえば、判断部４１０は、エンジン要求パワーＰｅが所定値よりも小さい場合にエンジン１００の運転状態を「自立運転」にすると判断し、そうでない場合にエンジン１００の運転状態を「負荷運転」にすると判断する。なお、エンジン要求パワーＰｅに加えて他のパラメータを用いて「自立運転」とするか「負荷運転」とするかを判断するようにしてもよい。

ＩＳＣ制御部４２０は、判断部４１０がエンジン１００の運転状態を「自立運転」にすると判断した場合、上述したＩＳＣ制御を実行する。これにより、エンジン１００がアイドル状態となる。ＩＳＣ制御部４２０は、ｅｑｉ算出部４２１、スロットル制御部４２２を含む。

ｅｑｉ算出部４２１は、所定のｅｑｉ算出ロジック（後述の図５参照）に基づいてＩＳＣフィードバック量ｅｑｉを算出する。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）で表わされる。ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉは、算出される度に記憶部４０５に記憶される。

スロットル制御部４２２は、ＩＳＣフィードバック量ｅｑｉに基づいてＩＳＣ制御時の目標スロットル開度ＴＡｉｓｃを設定し、実際のスロットル開度ＴＡをＩＳＣ制御時の目標スロットル開度ＴＡｉｓｃとするための制御信号をスロットルモータ１１２に出力する。

図５は、ＩＳＣ制御部４２０の機能を実現するためのＥＣＵ４００の制御処理手順を示すフローチャートである。なお、図５のＳ２０Ａ〜Ｓ２０Ｅの処理が図４の「ｅｑｉ算出部４２１」の機能に該当し、Ｓ２０Ｆ、Ｓ２０Ｇの処理が図４の「スロットル制御部４２２」の機能に該当する。

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。

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）をスロットル開度（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記憶部４０５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。

再び図４に戻って、Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御部４３０は、判断部４１０がエンジン１００の運転状態を「負荷運転」にすると判断した場合、Ｐｅフィードバック制御を実行する。

Ｐｅフィードバック制御は、負荷運転時のスロットル開度を微小に細かく制御することによって、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制御である。

すなわち、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、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、極低温下でエンジン１００を負荷運転状態にする場合、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。

そこで、Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御部４３０は、判断部４１０がエンジン１００の運転状態を「負荷運転」にすると判断した場合、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スロットル開度をフィードバック制御することによって、スロットル開度を微小に細かく制御する。

Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御部４３０は、ｅｆｂ算出部４３１、ｅｆｂ補正部４３２、スロットル制御部４３３を含む。

ｅｆｂ算出部４３１は、所定のｅｆｂ算出ロジック（後述の図６参照）に基づいてＰｅフィードバック量ｅｆｂを算出する。Ｐｅフィードバック量ｅｆｂは、スロットル開度の変化量（単位；ｄｅｇ）で表わされる。Ｐｅフィードバック量ｅｆｂは、算出される度に記憶部４０５に記憶される。

ｅｆｂ補正部４３２は、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂの絶対値を制限するためのｅｆｂガード値を設定し、ｅｆｂ算出部４３１が算出したＰｅフィードバック量ｅｆｂの絶対値をガード値以下に制限するように補正する。具体的には、ｅｆｂ補正部４３２は、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂの絶対値がｅｆｂガード値を超えている場合には、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂの絶対値をｅｆｂガード値に制限した値をスロットル制御部４３２に出力する。一方、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂの絶対値がｅｆｂガード値を超えていない場合には、ｅｆｂ算出部４３１が算出したＰｅフィードバック量ｅｆｂをそのままスロットル制御部４３２に出力する。

ここで、たとえば車両１０の走行開始時にバッテリ温度が極低温である場合、上述したように充電可能電力Ｗｉｎが微小な値となるため、Ｐｅフィードバック制御の必要性（すなわちスロットル開度にＰｅフィードバック量ｅｆｂを反映させてエンジン実パワーを微小な値で正確に制御する必要性）が高い。しかしながら、走行時間の経過に伴なってバッテリ温度が上昇し充電可能電力Ｗｉｎがある程度拡大した場合には、Ｐｅフィードバック制御の必要性は低くなる。

そこで、ｅｆｂ補正部４３２は、スロットル開度にＰｅフィードバック量ｅｆｂを反映させる度合いをバッテリ温度に応じて調整する。具体的には、ｅｆｂ補正部４３２は、バッテリ温度に応じてｅｆｂガード値を設定する（後述の図８参照）。このｅｆｂ補正部４３２の機能が本実施の形態の最も特徴的な点である。このｅｆｂ補正部４３２の機能については、後に詳細に説明する。

スロットル制御部４３２は、ｅｆｂ補正部４３２による補正後のＰｅフィードバック量ｅｆｂなどに基づいて、Ｐｅフィードバック制御時の目標スロットル開度ＴＡｆｂを設定し、実際のスロットル開度ＴＡを目標スロットル開度ＴＡｆｂとするための制御信号をスロットルモータ１１２に出力する。

図６は、Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御部４３０の機能を実現するためのＥＣＵ４００の制御処理手順を示すフローチャートである。なお、図６のＳ４０Ａ〜Ｓ４０Ｅの処理が図４の「ｅｆｂ算出部４３１」の機能に該当し、図６のＳ４０Ｆの処理が図４の「ｅｆｂ補正部４３２」の機能に該当し、図６のＳ４０Ｇ〜Ｓ４０Ｋの処理が図４の「スロットル制御部４３２」の機能に該当する。

図６に示すように、ＥＣＵ４００は、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）、変化量Δｅｆｂに基づいてＰｅフィードバック量ｅｆｂを算出する。具体的には、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。

再び図６に戻って、Ｓ４０Ｆにて、ＥＣＵ４００は、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂのガード処理を行なう。上述したように、この処理が「ｅｆｂ補正部４３２」の機能に該当し、本実施の形態の最も特徴的な点である。

ＥＣＵ４００は、バッテリ温度に応じてｅｆｂガード値を設定し、Ｓ４０Ｅで算出されたＰｅフィードバック量ｅｆｂの絶対値をｅｆｂガード値以下に制限する。

図８に、バッテリ温度とｅｆｂガード値との対応関係を示す。図８に示すように、バッテリ温度がＴ１（＜０）よりも低い範囲Ｒ１では、ｅｆｂガード値の絶対値は「０」よりも大きい値に設定される。つまり、範囲Ｒ１では、Ｐｅフィードバック制御の必要性が高いとして、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂが「０」よりも大きい値に設定され、Ｐｅフィードバック制御が実行されることになる。

一方、バッテリ温度がＴ１よりも高い範囲Ｒ３では、ｅｆｂガード値の絶対値が「０」に設定される。つまり、範囲Ｒ３では、Ｐｅフィードバック制御の必要性が低いとして、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂが「０」に設定され、Ｐｅフィードバック制御が実質的に停止されることになる。その結果、Ｐｅフィードバック制御の必要性が低い温度領域において、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂがスロットル開度に反映されることを回避することができる。

さらに、バッテリ温度がＴ２（＜Ｔ１）よりも低い範囲では、ｅｆｂガード値は「最大値ｅｆｂｍａｘ（ｅｆｂ＞０の場合）」あるいは「最小値ｅｆｂｍｉｎ（ｅｆｂ＜０の場合）」に設定される。一方、バッテリ温度がＴ２〜Ｔ１の間に含まれる範囲Ｒ２では、バッテリ温度の増加に応じてｅｆｂガード値の絶対値が「０」まで徐々に減少するように設定される。

つまり、範囲Ｒ１のうち範囲Ｒ３に近い範囲Ｒ２では、範囲Ｒ３に近づくほどＰｅフィードバック量ｅｆｂの絶対値が「０」に近づくように連続的に減少させる。これにより、範囲Ｒ１から範囲Ｒ３に変化した時（Ｐｅフィードバック制御が実質的に停止される時）にＰｅフィードバック量ｅｆｂの絶対値が離散的に減少すること（スロットル開度が急変すること）を回避できる。

再び図６に戻って、Ｓ４０Ｇにて、ＥＣＵ４００は、スロットル開度にＰｅフィードバック量ｅｆｂを反映することを許可するか否かを判断する。たとえば、ＥＣＵ４００は、アクセル開度およびエンジン要求パワーＰｅがそれぞれのしきい値よりも大きいにも関わらずＰｅフィードバック量ｅｆｂが負の値となっているときには、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂの反映を許可せず、そうでないときは、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂの反映を許可する。

Ｐｅフィードバック量ｅｆｂの反映を許可する場合（Ｓ４０ＧにてＹＥＳ）、ＥＣＵ４００は、Ｓ４０Ｈにて、Ｐｅフィードバック制御時の目標スロットル開度ＴＡｆｂを以下の式（１）によって算出する。

ＴＡｆｂ＝ＴＡｉｄｌｅ＋ＴＡｒｅｑ＋ｅｆｂ …（１）
一方、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂの反映を許可しない場合（Ｓ４０ＧにてＮＯ）、ＥＣＵ４００は、Ｓ４０Ｊにて、Ｐｅフィードバック制御時の目標スロットル開度ＴＡｆｂを以下の式（２）によって算出する。

ＴＡｆｂ＝ＴＡｉｄｌｅ＋ＴＡｒｅｑ …（２）
Ｓ４０Ｋにて、ＥＣＵ４００は、実際のスロットル開度がＰｅフィードバック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。

このように、本実施の形態では、バッテリ温度が所定温度よりも高い範囲ではＰｅフィードバック量ｅｆｂを「０」に設定するとともに、バッテリ温度が所定温度よりも低い範囲では、バッテリ温度の増加に応じてＰｅフィードバック量ｅｆｂを徐々に減少させる。そのため、Ｐｅフィードバック制御の必要性が低い温度領域においてＰｅフィードバック量ｅｆｂがスロットル開度に反映されることを回避することができるとともに、Ｐｅフィードバック制御が実質的に停止される時のスロットル開度の急変を回避でき、エンジン出力の制御性を確保することができる。

なお、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。

［実施の形態２］
実施の形態１では、バッテリ温度の増加に応じてＰｅフィードバック量ｅｆｂを徐々に減少させた。

これに対し、実施の形態２では、バッテリ温度に応じて、スロットル開度にＰｅフィードバック量ｅｆｂを反映するか否かを決定する。その他の構造、機能、処理は、前述の第１の実施の形態と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰返さない。

図９は、実施の形態２に従うＥＣＵ４００がＰｅフィードバック制御を実行する場合の制御処理手順を示すフローチャートである。なお、図９に示したフローチャートの中で、前述の図６に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ４０Ｌにて、ＥＣＵ４００は、バッテリ温度が所定温度αよりも低いか否かを判断する。

バッテリ温度が所定温度よりも低い場合（Ｓ４０ＬにてＹＥＳ）、処理はＳ４０Ｈに移され、Ｐｅフィードバック制御時の目標スロットル開度ＴＡｆｂが上述した式（１）によって算出される。すなわち、スロットル開度にＰｅフィードバック量ｅｆｂが反映されることになる。

一方、バッテリ温度が所定温度Ｔ３よりも高い場合（Ｓ４０ＬにてＮＯ）、処理はＳ４０Ｊに移され、Ｐｅフィードバック制御時の目標スロットル開度ＴＡｆｂが上述した式（２）によって算出される。すなわち、スロットル開度にＰｅフィードバック量ｅｆｂが反映されないことになる。

Ｓ４０Ｍにて、ＥＣＵ４００は、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂを「０」にリセットする。この際、ＥＣＵ４００は、エンジン出力の制御性を確保可能な所定のレートでＰｅフィードバック量ｅｆｂを徐々に減少させる。これにより、エンジン出力の制御性を確保することができる。

以上のように、本実施の形態２では、バッテリ温度が所定温度Ｔ３よりも高い場合に、スロットル開度にＰｅフィードバック量ｅｆｂを反映させず、かつ、Ｐｅフィードバック量ｅｆｂを「０」にリセットする。そのため、意図しない制御量（すなわちＰｅフィードバック量ｅｆｂ）が残り続けることによる他制御への影響を排除することが可能となる。

なお、Ｓ４０Ｌの処理で、バッテリ温度が所定温度Ｔ３の近傍で変化したときにスロットル開度がハンチングするのを防止するために、バッテリ温度が上昇するときと、反対に、バッテリ温度が低下するときとの間で、所定温度Ｔ３にヒステリシスを設け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、４０５ 記憶部、４１０ 判断部、４２０ ＩＳＣ制御部、４２１ ｅｑｉ算出部、４２２，４３３ スロットル制御部、４３０ Ｐｅ−Ｆ／Ｂ制御部、４３１ ｅｆｂ算出部、４３２ ｅｆｂ補正部。

Claims (7)

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、
   前記内燃機関のトルクを目標トルクに近づけるための前記スロットル開度のフィードバック量を算出する算出部と、
   前記フィードバック量を反映させて目標開度を設定し、前記スロットル開度が前記目標開度となるように制御する制御部とを含み、
   前記算出部は、前記蓄電装置の温度の増加に応じて前記フィードバック量の絶対値を減少させる、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記算出部は、前記蓄電装置の温度が第１温度よりも低い範囲では、前記蓄電装置の温度の増加に応じて前記フィードバック量の絶対値を零まで減少させ、前記蓄電装置の温度が前記第１温度よりも高い範囲では、前記フィードバック量の絶対値を零にする、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記算出部は、
   前記内燃機関のトルクと前記目標トルクとの偏差に応じて前記フィードバック量の一時的な値を算出する第１算出部と、
   前記蓄電装置の温度に応じてガード値を設定し、前記フィードバック量の一時的な値の絶対値を前記ガード値以下に制限した値を前記フィードバック量の最終的な値として算出する第２算出部とを含み、
   前記第２算出部は、前記第１温度よりも低い第２温度よりも前記蓄電装置の温度が低い範囲では、前記ガード値の絶対値を予め定められた最大値に設定し、前記蓄電装置の温度が前記第２温度から前記第１温度までの間に含まれる範囲では、前記蓄電装置の温度の増加に応じて前記ガード値の絶対値を前記予め定められた最大値から零まで減少させ、前記蓄電装置の温度が前記第１温度よりも高い範囲では、前記ガード値を零に設定する、請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記算出部は、前記蓄電装置の温度の増加に応じて前記フィードバック量の絶対値を連続的に減少させる、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記制御部は、所定条件が成立した場合、前記フィードバック量を前記目標開度に反映させ、前記所定条件が成立しない場合、前記フィードバック量を前記目標開度に反映させない、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記所定条件は、前記蓄電装置の温度が所定温度よりも低いという条件である、請求項５に記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 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が行なう制御方法であって、
   前記内燃機関のトルクを目標トルクに近づけるための前記スロットル開度のフィードバック量を算出するステップと、
   前記フィードバック量を反映させて目標開度を設定し、前記スロットル開度が前記目標開度となるように制御するステップとを含み、
   前記算出するステップは、前記蓄電装置の温度の増加に応じて前記フィードバック量の絶対値を減少させる、ハイブリッド車両の制御方法。

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