ハイブリッド車両の内燃機関制御装置及び方法
【課題】 ハイブリッド車両を効率良く動作させる。
【解決手段】 ハイブリッドシステム１０において、トルク算出部１００ｂはモータジェネレータＭＧ１のトルク反力からエンジン２００のトルクを算出する。また、燃費率算出部１００ｃは、係る算出されたエンジントルクと、燃料噴射量及びエンジン回転数とに基づいて、エンジン２００における瞬間的な燃料消費率を算出する。動作線更新部１００ｄは、この算出された燃料消費率に基づいて動作点学習処理を実行し動作線を更新する。動作点設定部１００ｆは、通常この動作線上で動作点を設定するが、要求駆動力が、車速と要求駆動力との関係を表す制御マップ３１上でエネルギ再循環が発生するとされる領域に存在する場合には、エンジン２００の動作点を、駆動系の効率を含めたシステム効率が最大となる動作点に設定する。
【解決手段】 ハイブリッドシステム１０において、トルク算出部１００ｂはモータジェネレータＭＧ１のトルク反力からエンジン２００のトルクを算出する。また、燃費率算出部１００ｃは、係る算出されたエンジントルクと、燃料噴射量及びエンジン回転数とに基づいて、エンジン２００における瞬間的な燃料消費率を算出する。動作線更新部１００ｄは、この算出された燃料消費率に基づいて動作点学習処理を実行し動作線を更新する。動作点設定部１００ｆは、通常この動作線上で動作点を設定するが、要求駆動力が、車速と要求駆動力との関係を表す制御マップ３１上でエネルギ再循環が発生するとされる領域に存在する場合には、エンジン２００の動作点を、駆動系の効率を含めたシステム効率が最大となる動作点に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源として内燃機関及びモータジェネレータを備えるハイブリッド車両において内燃機関の動作状態を制御する、ハイブリッド車両の内燃機関制御装置及び方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として、特許文献１に開示された車両の駆動力制御装置（以下、「従来の技術」と称する）がある。従来の技術によれば、ハイブリッド車において、予め設定された最適燃費線に基づいてエンジンの動作状態が制御されるため、目標となるエンジン回転数に応じて、燃料消費率が最小となるようなエンジントルクを求めることが可能であるとされている。
【０００３】
尚、ハイブリッド車において、駆動パワー要求値に対し、予め記憶されたエンジン特性マップより最適効率点となる動作点を取得し、この動作点が維持されるようにスロットル開度を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、ハイブリッド車において、消費電力と蓄電状態とに基づいて、運転領域全体でエンジンの燃料消費率が最小となるように内燃機関及び電動機の動作状態を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
更に、ディーゼルエンジンにおいて、燃料の噴射量と走行距離から瞬間的な燃料消費率を算出する技術も提案されている（例えば、特許文献４又は５参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７９３７１号公報
【特許文献２】特開平１０−９８８０３号公報
【特許文献３】特開２００２−１７１６０４号公報
【特許文献４】特開平８−３３４０５２号公報
【特許文献５】特開平８−３３４０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
内燃機関における最適燃費線は、例えば大気圧や湿度などの環境条件によって変化する。然るに、従来の技術においてはこのような変化が考慮されていない為、予め設定された最適燃費線に基づいて燃料消費率が最小となるように内燃機関を動作させても、効率が相対的に劣化し燃料が無駄に消費されることがある。
【０００８】
一方、最適燃費線が正しいものである場合、内燃機関自体は確かに高効率に動作させることが可能である。ところが実際には、内燃機関の動作状態によって駆動系の効率が変化するため、内燃機関を最適燃費線上に基づいて動作させることによって、駆動系の効率を含めた総合的な効率はかえって悪くなる場合がある。即ち、内燃機関のみの効率を考慮しても、ハイブリッド車両を真に効率良く動作させることが場合によっては困難であるという技術的な問題点がある。
【０００９】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両を効率良く動作させ得るハイブリッド車両の内燃機関制御装置及び方法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】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置は、動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御装置であって、前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定手段と、該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で予め設定される動作線を、該動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における前記燃料消費率が小さくなるように更新する動作線更新手段と、前記内燃機関の動作点を、（i）前記更新が行われた動作線上で前記内燃機関に要求される出力に対応する点又は（ii）前記座標平面において前記要求される出力に対応して描かれる等出力線上で前記モータジェネレータを含む駆動系の伝達効率と前記内燃機関の効率とに基づいて規定されるシステム効率が高くなる点に設定するための夫々第１設定処理又は第２設定処理を選択的に行う動作点設定手段と、前記内燃機関の動作状態を該設定された動作点によって規定される状態に制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明におけるモータジェネレータは、バッテリから供給される電気エネルギを機械エネルギに変換することによって、電動機として動作する機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換することによって、例えばバッテリ等に電力を供給する発電機として動作する機能とを有する。尚、モータジェネレータは予め、主として電動機（モータ）として使用されるモータジェネレータと、主として発電機（ジェネレータ）として使用されるモータジェネレータの二種類搭載されていてもよい。このような内燃機関とモータジェネレータとを具備する本発明に係るハイブリッド車両においては、モータジェネレータによって適宜内燃機関の動力をアシストすることが可能な所謂パラレル方式の制御が好適に行われる。
【００１２】
本発明における「内燃機関」とは、燃料の燃焼を動力に変換する機関を総称するが、好適にはガソリン、ディーゼル、ＬＰＧ等を燃料とするエンジンなどを指す。
【００１３】
内燃機関には予め動作線が設定されている。ここで、本発明における「動作線」とは、内燃機関のトルク及び内燃機関の回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で内燃機関の動作状態を規定する線であり、予め内燃機関の出力値に対応付けられた複数の点によって規定される、好適にはこれら複数の点を繋げて得られる線を表す。これら動作線を規定する個々の点は、対応関係にある内燃機関の出力値において燃料消費率（以下、適宜「燃費率」と称する）が小さくなる、即ち効率が大きくなるトルクと回転数との組み合わせを表す点として設定されている。好適には、内燃機関の出力値毎に、この燃料消費率が最も小さくなる点、即ち効率が最も大きくなる点（燃費率最小動作点）として設定されている。本発明に係る動作点設定手段は、例えばこの動作線上で（即ち、好適には動作線を規定する複数の点の中から）、内燃機関に要求される出力に対応する点を動作点として設定する。そして、制御手段が、内燃機関の動作状態を係る設定された動作点によって規定される状態に制御している。
【００１４】
ここで特に、燃費率最小動作点は、例えば、大気圧、湿度、或いは内燃機関の燃料性状などに応じて若干、或いは明らかに変化する。従って、従来の技術の如く、動作線が予め設定された固定な動作線である場合、内燃機関は、燃料消費率が最小とならない動作点で使用される可能性がある。
【００１５】
そこで、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置（以下、適宜「内燃機関制御装置」と称する）によれば、以下に説明する如く動作線の更新が可能となっている。即ち、本発明に係る内燃機関制御装置によれば、その動作時には、先ずトルク特定手段により内燃機関のトルクが特定される。更に、燃料消費率算出手段により、この特定されたトルク、内燃機関の回転数及び内燃機関の燃料噴射量に基づいて内燃機関の瞬間的な燃料消費率が算出される。
【００１６】
本発明における「トルク特定手段」とは、例えば、直接的又は間接的に内燃機関のトルクを測定又は検出する態様を有していてもよいし、これら測定又は検出されたトルクを単に電気信号として数値的に取得する態様を有していてもよいし、或いは、直接的又は間接的に測定又は検出された、トルク又はトルクとの関連性を有する何らかの物理量、電気量、又は化学量からトルクを数値演算的に算出する態様を有していてもよく、最終的に内燃機関のトルクを特定可能である限りにおいてその態様は自由に決定されてよい趣旨である。尚、直接的又は間接的にトルクを測定又は検出する際には、例えば公知である接触式又は非接触式のトルクセンサが使用されてもよい。尚、ハイブリッド車両が、ハイブリッド車両に備わるモータジェネレータによって、内燃機関のトルクを所謂トルク反力と称される形で検出することが可能に構成されている場合には、トルクセンサ等を別個に設ける必要はなく極めて効率的である。
【００１７】
本発明における「燃料消費率」とは、内燃機関における単位電力量（例えば、単位はｋＷｈ）当りの燃料噴射量を表す指標値である。また、本発明における「内燃機関の効率（又は単に効率）」とは、この燃料消費率の逆数であり、単位燃料噴射量当りの電力量を表す指標値である。従って、「効率が良い」とは燃料消費率が相対的に小さいことを表す。
【００１８】
尚、内燃機関の出力（即ち、電力）は、内燃機関のトルクと回転数との積に比例する。また、「瞬間的な」とは、予め定められた条件下において、固定又は可変である所定種類の周期毎に訪れる時刻に、或いは全く任意の時刻において燃料消費率を算出することが可能であることを表す趣旨である。
【００１９】
ここで、本発明に係る動作線更新手段は、この算出される燃料消費率に基づいて、動作線において内燃機関の出力に対応する点における燃料消費率が小さくなるように動作線を更新することが可能である。即ち、内燃機関の環境条件や、内燃機関に生じる経時的な変化などに応じて、動作線を規定する点各々を、常に燃費率の小さい（効率の大きい）点に設定することが可能となるのである。好適には、それら点各々を、内燃機関の出力値毎に、
その時点における燃費率最小動作点に設定することが可能となるのである。従って、動作点設定手段が係る更新された動作線上で内燃機関の動作点を設定することにより、内燃機関は常に効率良く動作することが可能となっているのである。
【００２０】
尚、ここで述べられる「動作線の更新」とは、動作線を単に変更するのみに限らず、変更された動作線を随時記憶することも含む趣旨である。このように変更された動作線を記憶することにより、動作線を常に最適な形に維持することも容易にして可能である。また、動作線の更新を行う際の判断基準である、動作点毎の燃料消費率も適当な形態で記憶される。尚、燃料消費率を記憶することによって当然ながら内燃機関の効率も記憶される。このように動作線に関する情報を記憶することによって、本発明に係る各手段は、各動作点における燃料消費率又は効率をいつでも参照することが可能となっている。
【００２１】
また、このように動作線の変更を記憶しておく期間は何ら限定されない。例えば、ハイブリッド車両が一定期間不使用状態であれば記憶内容が消去されて、再び動作点が予め設定されていた初期値に戻ってもよい。この場合には、次回ハイブリッド車両が運転される際に、その時の状況に応じて動作線が更新されることとなる。一方、動作線はハイブリッド車両の使用環境、使用目的、又は使用頻度などに適応する形で常にアクティブに更新され続けてもよい。即ち、動作線の更新を何ら行わない場合と比較して、燃料の消費量を幾らかなりとも低減し得る（効率を改善し得る）限りにおいて、動作線の更新は一時的なものであっても永続的なものであってもよい。
【００２２】
内燃機関を効率良く動作させる観点から言えば、このように適宜更新される動作線上で規定される点で（好適には燃費率最小動作点で）内燃機関を動作させるのが好ましいが、一方でハイブリッド車両全体の効率を考えた場合には、必ずしも動作線上の点で内燃機関を動作させることが好ましいとは限らない。このような効率のミスマッチが生じる一因として、駆動系の伝達効率が、内燃機関の動作状態（即ち、設定された動作点）、換言すれば内燃機関の使用域によって変化してしまうことが挙げられる。ここで、本発明に係る「駆動系」とは、内燃機関を除き、ハイブリッド車両を駆動するための機構を総称する概念であり、例えば、モータジェネレータやトランスミッションを含んでなる。これら駆動系の伝達効率が内燃機関の動作点によって変化するならば、ハイブリッド車両を真に効率良く駆動するためには、これらを加味した総合的な効率を勘案する必要が生じる。
【００２３】
そこで、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置においては、動作点設定手段が第１設定処理又は第２設定処理を選択的に行うことによって動作点を設定するように構成されている。
【００２４】
第１設定処理とは、即ち、動作線上の点を動作点として設定する処理であり、この場合には内燃機関を比較的効率良く或いは最も効率良く動作させることが可能となる。第２設定処理とは、動作線を規定する座標系平面において内燃機関に要求される出力に対応して描かれる等出力線上で、駆動系の伝達効率と内燃機関の効率とに基づいて規定されるシステム効率が高くなる点を動作点として設定する処理である。ここで、第２設定処理における「システム効率」とは、駆動系の伝達効率と内燃機関の効率とに基づいて規定される効率である限りにおいて如何なる値であってもよいが、例えば内燃機関の効率と駆動系の伝達効率とを乗算した値である。
【００２５】
尚、駆動系の伝達効率は、例えば、動作線を規定する座標平面と同様に、予めマップなどの形式で然るべき記憶手段に記憶されていてもよい。このような場合には、内燃機関の動作点に応じて係るマップから適合する値を参照することにより、駆動系の伝達効率を容易に取得することが可能である。
【００２６】
また、駆動系の伝達効率は、駆動系として規定される全ての機構に関して得られていなくともよい。即ち、このような駆動系の伝達効率が何ら考慮されない場合と比較して、幾らかなりとも効率良くハイブリッド車両を駆動可能な限りは本発明に係る効果は担保されるものである。例えば、駆動系の一であるモータジェネレータの効率のみが与えられていてもよいし、トランスミッション、例えば、内燃機関の使用域を自由に選定可能なＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）やトルクコンバータなどの伝達効率のみが与えられていてもよい。
【００２７】
更には、システム効率は、これら伝達効率と内燃機関の効率とに加えて他の効率に基づいて規定されてもよい。例えば、タイヤから路面への効率などを加味することも可能であり、理想的には、ハイブリッド車両のシステム全体についての効率が、ここにいうシステム効率ということになり、実践上は、測定や取扱が可能又は容易な効率をここにいうシステム効率とみなしてもよい趣旨である。
【００２８】
尚、本発明における第１設定処理とは即ち、内燃機関を比較的或いは最も効率良く動作させることが可能な処理なのであり、その意味では、ハイブリッド車両をある程度効率良く駆動する効果は予め担保されている。従って、動作点設定手段が、第１設定処理及び第２設定処理のいずれの処理を選択するかについては比較的自由に決定されてよい。例えば、第１設定処理及び第２設定処理のうちいずれの処理によって動作点を設定した方がハイブリッド車両を総合的に効率良く駆動可能であるのかを表す指標が予め実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどの手法によって与えられているならば、そのような指標に基づいてこれら処理が選択されてもよい。また、内燃機関の動作点を設定するに際して、常に、或いは高頻度で第２設定処理を行ってもよい。本発明においては、燃料消費率算出手段によって、常に内燃機関の燃費率（或いは効率）を算出可能なのであり、このように常に第２設定処理を行うことも容易にして可能である。
【００２９】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置の一の態様では、前記動作線更新手段は、前記動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における燃料消費率が、前記等出力線上で最小となるように前記動作線の更新を行う。
【００３０】
この態様によれば、動作線上の点が等出力線上で燃費率が最小な点となるように動作線が更新されるので、通常、或いは第１設定処理が行われるに際して、内燃機関を最も効率良く動作させることが可能となる。尚、ここで述べられる「最小」とは、文字通りの最小（即ち、燃費率最小動作点）である他、何らかの制約が考慮された実質上の最小を含む趣旨である。
【００３１】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置の他の態様では、前記動作線更新手段は、前記第２設定処理において、前記内燃機関の動作点を、前記等出力線上で前記システム効率が最も高くなる点に設定する。
【００３２】
この態様によれば、第２設定処理において、等出力線上でシステム効率が最も高くなる点が動作点として設定されるので、ハイブリッド車両を最も効率良く動作させることが可能となる。尚、ここで述べられる「最小」とは、文字通りの最小である他、何らかの制約が考慮された実質上の最小を含む趣旨である。
【００３３】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置の一の態様では、前記動作点設定手段は、前記駆動系においてエネルギ再循環が発生するか否かを判別すると共に、該エネルギ再循環が発生すると判別した場合に前記第２設定処理を行う。
【００３４】
モータジェネレータを２基以上、典型的には２基備えるハイブリッド車両においては、内燃機関からタイヤ又はそれに準じる駆動軸に直達されるトルクが大き過ぎる場合に、内燃機関から直達されるエネルギとモータジェネレータがアシストするエネルギとのバランスが崩れ、所謂「エネルギ再循環」と称される現象が発生することがある。エネルギ再循環が発生した場合、例えば、一のモータジェネレータが係る内燃機関から直達されるトルクの一部によって回生を行ってバッテリの充電を行うと共に、その充電された電力によって他のモータジェネレータが駆動され、再びエネルギが駆動系に戻される現象が生じ得る。即ち、駆動系の伝達効率が低下し、ハイブリッド車両全体としての効率的なエネルギ利用が困難になる。この場合、具体的には内燃機関を低トルク側で動作させることが必要となる。言い換えれば、動作線を規定する座標平面における、要求される出力に対応する等出力線上で、予め設定される動作点よりも低トルク側に動作点を設定する必要が生じる。
【００３５】
この態様によれば、動作点設定手段が、駆動系においてエネルギ再循環が発生するか否かを判別すると共に、エネルギ再循環が発生すると判別した場合にのみ第２設定処理を行うので、ハイブリッド車両を効率良く動作させることが可能である。
【００３６】
ここで、「エネルギ再循環が発生するか否か」の判別とは、例えば、エネルギ再循環が発生したという事実に基づいた判別であってもよいし、明らかに、或いは比較的高い確率でエネルギ再循環が発生するとの予測に基づいた判別であってもよい。また、このような予測は、予め実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどよって適切な判断基準が与えられているならば、そのような判断基準に従ってなされてもよい。例えば、そのような判断基準として、予め車速と要求駆動力を夫々横軸及び縦軸に配してなる座標平面上で、エネルギ再循環が発生する領域が規定されていてもよい。この場合、動作点設定手段は、その時点における車速と要求駆動力とに基づいて一義的に決定される点が、係る領域内に存在する場合に第２設定処理を行うことになる。従って、第２設定処理を極めて効果的に実行することが可能となり、一層効率的である。
【００３７】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置の他の態様では、前記動作点設定手段は、前記モータジェネレータが負回転且つ負トルクである場合に前記エネルギ再循環が発生すると判別する。
【００３８】
この態様によれば、エネルギ再循環が発生するか否かの判別が、モータジェネレータが負回転且つ負トルクであるか否かの判別に基づいてなされる。通常、モータジェネレータの回転状態及びトルク状態は、モータジェネレータの動作を制御するために絶えず監視されているから、この場合エネルギ再循環が発生するか否かの判別が簡便にして可能となる。
【００３９】
尚、モータジェネレータが負回転且つ負トルクである状態とは、例えば、ハイブリッド車両が、主として発電機として機能するモータジェネレータ（ＭＧ１とする）と、主として電動機として機能するモータジェネレータ（ＭＧ２とする）とを備える場合には、ＭＧ１が力行している（即ち、内燃機関をアシストしている）状態、或いはＭＧ２が回生している（即ち、バッテリを充電している）状態を含む。
【００４０】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御方法は、動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御方法であって、前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定工程と、該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出工程と、前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で予め設定される動作線を、該動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における前記燃料消費率が小さくなるように更新する動作線更新工程と、前記内燃機関の動作点を、（i）前記更新が行われた動作線上で前記内燃機関に要求される出力に対応する点又は（ii）前記座標平面において前記要求される出力に対応して描かれる等出力線上で前記モータジェネレータを含む駆動系の伝達効率と前記内燃機関の効率とに基づいて規定されるシステム効率が高くなる点に設定するための夫々第１設定処理又は第２設定処理を選択的に行う動作点設定工程と、前記内燃機関の動作状態を該設定された動作点によって規定される状態に制御する制御工程とを具備することを特徴とする。
【００４１】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御方法によれば、その動作時には、上述した本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置における動作を実現する各工程により、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置と同様の効果を得ることが可能である。
【００４２】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態により明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、図面を参照して本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜１：第１実施形態＞
＜１−１：実施形態の構成＞
＜１−１−１：ハイブリッドシステムの構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッドシステム１０のブロック図である。
【００４４】
図１において、ハイブリッドシステム１０は、制御装置１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構３００、インバータ４００、バッテリ５００、及び車速センサ６００を備え、ハイブリッド車両２０を制御するシステムである。
【００４５】
制御装置１００は、動作状態制御部１００ａ、トルク算出部１００ｂ、燃費率算出部１００ｃ、動作線更新部１００ｄ、記憶部１００ｅ及び動作点設定部１００ｆを備えると共に、ハイブリッドシステム１０の動作全体を制御する、例えばＥＣＵ（Engine Controlling Unit）等の制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の内燃機関制御装置」の一例として機能する。
【００４６】
動作状態制御部１００ａは、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２各々の動作状態を制御することが可能に構成された、本発明に係る「制御手段」の一例である。
【００４７】
トルク算出部１００ｂは、エンジン２００のトルクを算出することが可能に構成された、本発明に係る「トルク特定手段」の一例である。
【００４８】
燃費率算出部１００ｃは、エンジン２００の燃料消費率を算出することが可能に構成された、本発明に係る「燃料消費率算出手段」の一例である。
【００４９】
動作線更新部１００ｄは、記憶部１００ｅに格納される制御プログラムに従って、本発明に係る「動作線の更新」の一例たる動作点学習処理を実行することが可能に構成された、本発明に係る「動作線更新手段」の一例である。尚、動作点学習処理については後述する。
【００５０】
記憶部１００ｅは、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成された不揮発性記憶領域と、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成された揮発性記憶領域を有する記憶媒体である。記憶部１００ｅにおいて、不揮発性領域には、予め定められた各種制御プログラムや、後述する制御マップなどが格納されている。また、揮発性領域には、後述する動作点学習処理が行われた際の学習結果が適宜記憶される。
【００５１】
動作点設定部１００ｆは、エンジン２００の動作点を設定することが可能に構成された本発明に係る「動作点設定手段」の一例であり、動作点設定部１００ｆによって設定された動作点に従って、動作状態制御部１００ａはエンジン２００の動作状態を制御することが可能である。
【００５２】
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２０の主たる動力源として機能する。尚、エンジン２００の詳細な構成については後述する。
【００５３】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「モータジェネレータ」の一例であり、バッテリ５００を充電するための発電機として、或いはエンジン２００の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。
【００５４】
モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「モータジェネレータ」の他の一例であり、エンジン２００の出力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成されている。
【００５５】
尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、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。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。
【００５６】
動力分割機構３００は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。これら各ギアのうち、内周にあるサンギアの回転軸はモータジェネレータＭＧ１に連結されており、外周にあるリングギアの回転軸は、モータジェネレータＭＧ２に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジン２００に連結されており、エンジン２００の回転は、このプラネタリキャリアと更にピニオンギアとによって、サンギア及びリングギアに伝達され、エンジン２００の動力が２系統に分割されるように構成されている。ハイブリッド車両２０において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド車両２０における伝達機構２１に連結されており、この伝達機構２１を介して車輪２２に駆動力が伝達される。
【００５７】
インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、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５００に供給することが可能に構成されている。
【００５８】
バッテリ５００はモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。バッテリ５００には、バッテリ５００の残容量を検出するＳＯＣセンサ５１０が設置されており、制御装置１００と電気的に接続されている。
【００５９】
車速センサ６００は、ハイブリッド車両２０の速度を検出するセンサであり、制御装置１００と電気的に接続されている。
【００６０】
＜１−１−２：エンジンの詳細構成＞
次に、図２を参照して、エンジン２００の詳細な構成をその基本的な動作と共に説明する。ここに、図２は、エンジン２００の半断面システム系統図である。
【００６１】
図２において、エンジン２００は、シリンダ２０１内において点火プラグ２０２により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド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。以下に、エンジン２００の要部構成を説明する。
【００６２】
シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０６を通過し、インジェクタ２０７から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。インジェクタ２０７には、燃料（ガソリン）が燃料タンク２２３からフィルタ２２４を介して供給されており、インジェクタ２０７は、この供給される燃料を、制御装置１００の制御に従って吸気管２０６内に噴射することが可能に構成されている。尚、燃料タンク２２３には、燃料残量を検出するための燃料センサ２２５が設置されている。
【００６３】
シリンダ２０１内部と吸気管２０６とは、吸気バルブ２０８の開閉によって連通状態が制御されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり吸気バルブ２０８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２０９を通過して排気管２１０を介して排気される。
【００６４】
吸気管２０６上には、クリーナ２１１が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される。クリーナ２１１の下流側（シリンダ側）には、エアフローメータ２１２が配設されている。エアフローメータ２１２は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接測定することが可能に構成されている。吸気管２０６には更に、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ２１３が設置されている。
【００６５】
吸気管２０６におけるエアフローメータ２１２の下流側には、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１４が配設されている。このスロットルバルブ２１４には、スロットルポジションセンサ２１５が電気的に接続されており、その開度が検出可能に構成されている。更に、スロットルバルブ２１４の周囲には、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２１６、及びスロットルバルブ２１４を駆動するスロットルバルブモータ２１７も配設されている。
【００６６】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２１８が設置されている。クランクポジションセンサ２１８は、クランクシャフト２０５の位置を検出することが可能に構成されたセンサであり、制御部１００は、クランクポジションセンサ２１８の出力信号に基づいてピストン２０３の位置及びエンジン２００の回転数などを取得することが可能に構成されている。このピストン２０３の位置は、前述した点火プラグ２０２における点火時期の制御などに使用される。点火プラグ２０２における点火時期は、例えば、ピストン２０３の位置に対応付けられて予め設定される基本値に対し遅角又は進角制御される。
【００６７】
また、シリンダ２０１を収容するシリンダブロックには、エンジン２００のノック強度を測定することが可能なノックセンサ２１９が配設されており、係るシリンダブロック内のウォータージャケット内には、エンジン２００の冷却水温度を検出するための水温センサ２２０が配設されている。
【００６８】
排気管２１０には、三元触媒２２２が設置されている。三元触媒２２２は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。排気管２１０における三元触媒２２２の上流側には、空燃比センサ２２１が配設されている。空燃比センサ２２１は、排気管２１０から排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。
【００６９】
＜１−２：実施形態の動作＞
＜１−２−１：ハイブリッドシステムの基本動作＞
図１のハイブリッドシステム１０においては、主として発電機として機能するモータジェネレータＭＧ１と、主として電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２と、エンジン２００とのそれぞれの駆動力配分が動作状態制御部１００ａ及び動力分割機構３００により制御されてハイブリッド車両２０の走行状態が制御される。以下に、幾つかの状況に応じたハイブリッドシステム１０の動作について説明する。
【００７０】
＜１−２−１−１：始動時＞
例えば、ハイブリッド車両２０の始動時においては、バッテリ５００の電気エネルギを用いて駆動されるモータジェネレータＭＧ１が電動機として機能する。この動力によって、エンジン２００がクランキングされエンジン２００が始動する。
【００７１】
＜１−２−１−２：発進時＞
発進時には、バッテリ５００の蓄電状態に応じて２種類の態様を採り得る。バッテリ５００の蓄電状態は、ＳＯＣセンサ５１０の出力信号に基づいて動作状態制御部１００ａによって把握されている。例えば、通常の（即ち、ＳＯＣが良好な）発進時においては、モータジェネレータＭＧ１によってバッテリ５００を充電する必要は生じないため、エンジン２００は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド車両２０は、モータジェネレータＭＧ２による駆動力により発進する。一方、蓄電状態が良好ではない（即ち、ＳＯＣが低下している）場合、エンジン２００の動力によりモータジェネレータＭＧ１が発電機として機能し、バッテリ５００が充電される。
【００７２】
＜１−２−１−３：軽負荷走行時＞
例えば、低速走行や緩やかな坂を下っている場合には、比較的エンジン２００の効率が悪い為、エンジン２００は停止され、ハイブリッド車両２０は、モータジェネレータＭＧ２による駆動力のみで走行する。尚、この際、ＳＯＣが低下していれば、エンジン２００はモータジェネレータＭＧ１を駆動するために始動し、モータジェネレータＭＧ１によりバッテリ５００の充電が行われる。
【００７３】
＜１−２−１−４：通常走行時＞
エンジン２００の効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド車両２０は主としてエンジン２００の動力によって走行する。この際、エンジン２００の動力は、動力分割機構３００によって２系統に分割され、一方は、伝達機構２１を介して車輪２２に伝達され、他方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動して発電を行う。更に、この発電された電力により、モータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２によりエンジン２００の動力がアシストされる。尚、この際、ＳＯＣが低下している場合には、エンジン２００の出力を上昇させて、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力の一部がバッテリ５００へ充電される。
【００７４】
＜１−２−１−５：制動時＞
減速が行われる際には、車輪２２から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ２を回転させ、発電機として動作させる。これにより、車輪２２の運動エネルギが電気エネルギに変換され、バッテリ５００が充電される、所謂「回生」が行われる。
【００７５】
＜１−２−２：実施形態におけるエンジンの基本制御動作＞
次に、エンジン２００の基本的な制御動作について説明する。
【００７６】
動作状態制御部１００ａは、エンジン２００に要求される出力であるエンジン要求出力を一定の周期で繰り返し演算している。動作状態制御部１００ａは、スロットルポジションセンサ２１５及び車速センサ６００の出力信号に基づいてアクセル開度と車速とを取得し、アクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（要求駆動力）を求める。また、動作状態制御部１００ａはＳＯＣセンサ５１０の出力信号に基づいて要求発電量を求める。そして、要求発電量と各種の補機類（Ａ／Ｃやパワーステアリングなど）の要求量とを参照して要求駆動力を補正することにより、エンジン要求出力を求める。なお、エンジン要求出力の演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更してよい。
【００７７】
＜１−２−３：動作点学習処理＞
＜１−２−３−１：動作線及び動作点＞
次に、図３を参照して、本発明の動作点学習処理に係る動作線及び動作点について説明する。ここに、図３は、制御マップ３０の模式図である。
【００７８】
図３において、制御マップ３０は、縦軸（即ち、本発明に係る「第１軸」の一例）にエンジン２００のトルクＴｅ、横軸（即ち、本発明に係る「第２軸」の一例）にエンジン２００の回転数Ｎｅを表してなる座標平面であり、本発明に係る「座標平面」の一例である。制御マップ３０は、予め制御装置１００の記憶部１００ｅにおける不揮発性領域に格納されている。
【００７９】
制御マップ３０上には、様々なパラメータに対するエンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの関係を表すことが可能である。このうち、等出力線Ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）はエンジン２００の出力値を一定とした場合の、エンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの関係線である。尚、本実施形態中においては、等出力線Ｐｉに対応するエンジン２００の出力を適宜「出力Ｐｉ」と称することとする。また、図３においては、説明の簡略化のため、等出力線は９本しか描かれていないが、実際にはより細かく設定することが可能である。
【００８０】
エンジン２００を動作させる際、動作点設定部１００ｆによって動作点が設定される。通常、動作点設定部１００ｆは、その都度求められる要求出力値に対応する等出力線上で予め設定されている動作点をエンジン２００の動作点として設定する。動作状態制御部１００ａは、この設定された動作点によって表されるエンジントルクＴｅ及びエンジン回転数Ｎｅの組み合わせとなるようにエンジン２００の動作状態を決定する。本実施形態に係る動作線とは、これら予め設定されている動作点を繋げたものとして規定される。
【００８１】
図３において、動作線Ｑは、初期値として設定された動作線であり、等出力線Ｐｉに対応する動作点Ｑｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）によって規定されている。夫々の等出力線上において、動作点Ｑｉは、予め燃料消費率が最小となる（即ち、最も効率が高い）点に設定されており、例えば、工場出荷時などにおいて、標準的な環境条件で最適化されている。
【００８２】
しかしながら、ハイブリッド車両２０の使用条件は、画一的なものとなり得ないから、このように予め設定された動作点でエンジン２００を動作させる場合には、エンジン２００の燃費率は必ずしも最小とはならない。これは、制御マップ３０上で燃費率が等しい領域を表した等燃費率線Ｓの分布が、エンジン２００の環境条件や制御条件に応じて変化してしまうことによる。等燃費率線Ｓの分布が変化した結果、例えば、夫々の等出力線Ｐｉにおける動作点は、動作点Ｒｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）へと変化する。その結果、エンジン２００を効率良く動作させ得る動作線は、動作線Ｒへと変化する。
【００８３】
このような、燃費率が最小となる動作点が諸条件に応じて変化してしまう事態に対応するために、本実施形態に係るハイブリッドシステム１０においては、動作線更新部１００ｄによって動作点学習処理が行われる。この動作点学習処理により、ハイブリッドシステム１０は、常に効率良くエンジン２００を動作させることが可能となっている。
【００８４】
＜１−２−３−２：動作点学習処理の概要＞
本実施形態に係る動作点学習処理は、以下（１）〜（３）の工程を備える。
【００８５】
（１）等出力線Ｐｉ上でエンジン２００の動作点を変化させる工程。
【００８６】
（２）変化させた動作点各々における燃費率を算出する工程。
【００８７】
（３）最も燃費率が小さい動作点（燃費率最小動作点）を確定して当該等出力線Ｐｉ上の動作点として再設定（即ち、更新）する工程。
【００８８】
本実施形態において、動作状態制御部１００ａは、制御マップ３０を記憶部１００ｅの不揮発性領域から揮発性領域へとコピーし、このコピーされた制御マップ３０を使用してエンジン２００の制御を行っている。動作点学習処理は、この揮発性領域上で適宜制御マップ３０を書き換える処理である。上記（１）〜（３）の工程が行われることにより、一の等出力線Ｐｉ上においてエンジン２００を動作させる際の動作点が、燃費率最小動作点に更新される。従って、エンジン２００は比較的効率の良い状態を、或いは最も効率の良い状態を維持し続けることが可能となる。尚、本実施形態においては、一旦動作点学習処理が行われれば、エンジン２００においてバッテリ５００がリセットされるまで動作点の更新結果は保存される。但し、動作点学習処理の効力が及ぶ時間範囲は上述のものに限定されない。例えば、運転者の要求に応じて、或いはエンジン２００が停止する毎に、動作線はリセットされ初期状態（記憶部１００ｅの不揮発性領域に格納される制御マップ３０によって規定される状態）に復帰してもよい。
【００８９】
＜１−２−３−３：動作点学習処理の詳細＞
次に、図４を参照して、本実施形態に係る動作点学習処理の詳細について説明する。ここに図４は、動作点学習処理のフローチャートである。
【００９０】
図４において、例えばハイブリッド車両２０の通常走行中に、動作線更新部１００ｄは、エンジン２００の動作点を現在の等出力線Ｐｉ上で比較対象の一となる動作点に設定する（ステップＡ１１）。具体的には、エンジン２００の動作点が係る動作点に設定されるように動作線更新部１００ｄが動作点設定部１００ｆを制御する。これに応じて、エンジン２００の制御状態は、動作状態制御部１００ａにより、この設定された動作点によって規定される動作状態に制御される。ここで、「比較対象の一となる動作点」とは、動作点学習処理を行うための燃費率の比較対象となる動作点のうちの一つを指す。動作点学習処理が開始されて最初に訪れるステップＡ１１においては、その時点で等出力線Ｐｉ上で動作点として設定されている動作点（即ち、前回の動作点学習処理による更新値又は初期値Ｑｉ）が動作点として設定される。
【００９１】
次に、燃費率算出部１００ｃが、設定された動作点におけるエンジン２００の燃費率を算出する（ステップＡ１２）。燃費率は、エンジン２００の単位電力量当りの燃料噴射量である。従って、インジェクタ２０７の燃料噴射量を、エンジン２００の出力値（ｋＷ）から算出される電力量（ｋＷｈ）で除算したものと等価である。
【００９２】
燃料噴射量は、動作状態制御部１００ａが、エンジン２００の回転数及び負荷率から記憶部１００ｅの不揮発性領域に格納される基本噴射量マップに基づいて決定する基本噴射量に対して更に様々な補正を行った結果として得られる。燃費率算出部１００ｃは、この燃料噴射量を動作状態制御部１００ａから取得する。
【００９３】
一方、トルク算出部１００ｂは、モータジェネレータＭＧ１を介して検出されるエンジン２００のトルク反力からエンジン２００のトルクを算出する。燃費率算出部１００ｃは、この算出されたトルクを取得すると共に、クランクポジションセンサ２１８の出力値に基づいて算出されるエンジン２００の回転数を動作状態制御部１００ａから取得して、これらの値からエンジン２００の出力を算出する。
【００９４】
燃費率算出部１００ｃは、このエンジン２００における燃料噴射量とエンジン２００の出力とに基づいて、現在設定されている動作点における燃費率を算出する。
【００９５】
一の動作点について燃費率が算出されると、動作線更新部１００ｄは、燃費率最小動作点が確定したか否かを判別する（ステップＡ１３）。
【００９６】
この判別は、予め実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどにより与えられてなる判断基準に基づいてなされる。例えば、等出力線上で一定の方向に動作点を動かした際に、燃費率が徐々に小さくなり、ある動作点を境に徐々に大きくなっている場合には、図３における等燃費率線Ｓの形状から言っても、係る動作点を燃費率最小動作点と考えてよい。
【００９７】
従って、ステップＡ１３に係る判別は、明確に何らかの閾値と比較して大小関係を判別すると言うよりも、燃費率の算出値の前後関係から判断されるべきものであり、一の動作点学習処理毎に態様は異なるものである。但し、動作点学習処理の開始後最初に訪れるステップＡ１３に係る処理では、比較対象は存在しないので、条件分岐は「ＮＯ」となる。
【００９８】
燃費率最小動作点が確定しない場合には（ステップＡ１３：ＮＯ）、動作線更新部１００ｄは、処理をステップＡ１１に戻し、燃費率最小動作点が確定するまでステップＡ１１からステップＡ１３に係る処理を繰り返す。
【００９９】
この際、ステップＡ１１において設定される動作点は、例えば、等出力線上における離散的な、即ち、適当に距離の離れた動作点であってもよいし、連続的な、即ち極めて近接した動作点であってもよい。これら動作点をどのように変化させるかについては、例えば予め実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどによりその手法が与えられていてもよいし、その都度、動作線更新部１００ｄが動作点学習処理の進捗に鑑みて決定してもよい。
【０１００】
このような過程を繰り返した結果、燃費率最小動作点が確定されると（ステップＡ１３：ＹＥＳ）、動作線更新部１００ｄは動作点を更新する（ステップＡ１４）。この際、揮発性領域にコピーされた制御マップ３０において、この動作点学習処理が行われた等出力線上における動作点が書き換わり、動作線がそれに応じて変化する。動作点及び動作線が更新されると動作点学習処理は終了する。
【０１０１】
このように、ハイブリッドシステム１０においては、動作線更新部１００ｄが動作点学習処理を行うことによって、ハイブリッド車両２０が走行中であってもエンジン２００の動作点を燃費率が最小となる点に設定することが可能であり、エンジン２００を効率良く動作させることが容易にして可能となっているのである。
【０１０２】
＜１−２−４：動作点の設定＞
動作線上で動作点が設定される際、動作点設定部１００ｆは制御マップ３０に表される動作線上で、エンジン要求出力に対応する動作点を動作点として設定する。この動作点は燃費率最小動作点であり、エンジン２００の効率が最も高いとされる動作点である。従って、駆動系（例えば、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２など）の伝達効率が変わらなければ、ハイブリッド車両２０を最も効率良く動作させ得る動作点である。然るに、既に述べたようなエネルギ再循環が発生することによって、必ずしも動作点を動作線上で設定することが好ましくない状況が起こり得る。そこで、本実施形態においては、動作点設定部１００ｆが、以下に説明する動作点設定処理を実行するように構成されている。ここで、図５を参照して、動作点設定処理の詳細について説明する。ここに、図５は、動作点設定処理のフローチャートである。尚、図５における動作点設定処理に先駆けて、前述した動作点学習処理が実行されているものとする。
【０１０３】
図５において、始めに、動作点設定部１００ｆは、エンジン２００の要求駆動力（要求出力とは異なる）が、エネルギ再循環領域に該当する値であるか否かを判別する（ステップＢ１１）。この際、動作点設定部１００ｆは、記憶部１００ｅの不揮発性領域から制御マップ３１を取得し、係る制御マップ３１に基づいて係る判別を行っている。
【０１０４】
ここで、図６を参照して制御マップ３１について説明する。ここに、図６は、制御マップ３１の模式図である。
【０１０５】
図６において、制御マップ３１は、縦軸及び横軸に夫々要求駆動力及び車速を配してなる座標平面である。制御マップ３１には、エネルギ再循環が発生するとされる領域が、予めエネルギ再循環領域として設定されている（図６における網掛け部分）。尚、係るエネルギ再循環領域は、予め、実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどによって与えられている。動作点設定部１００ｆは、車速センサ６００及びスロットルポジションセンサ２１５の出力に基づいて動作状態制御部１００ａにより求められた要求駆動力と現在の車速とに対応する点が、係るエネルギ再循環領域内に存在するか否かを判別する。
【０１０６】
図５に戻り、要求駆動力がエネルギ再循環領域に該当しない場合（ステップＢ１１：ＮＯ）、動作点設定部１１０ｆは、動作線上で要求出力（要求駆動力から動作状態制御部１００ａにより算出される値）に対応する点、即ち、燃費率最小動作点を動作点として設定する（ステップＢ１８）。尚、ステップＢ１８に係る処理は本発明に係る「第１設定処理」の一例である。
【０１０７】
一方、要求駆動力がエネルギ再循環領域に該当する場合（ステップＢ１１：ＹＥＳ）、動作点設定部１００ｆは、動作線を規定する制御マップ３０において、要求出力に対応する等出力線上で仮の動作点を設定する（ステップＢ１２）。この際、動作点設定処理が開始されてから最初に訪れるステップＢ１２においては、動作線上の点（即ち、燃費率最小動作点）が設定される。
【０１０８】
次に、動作点設定部１００ｆは、仮の動作点として設定された動作点に対応するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２各々の使用域を算出する（ステップＢ１３）。ここで、モータジェネレータの使用域とは、即ち、回転数とトルクを指す。尚、係る回転数及びトルクは、夫々正負いずれの値も採り得る。
【０１０９】
各モータジェネレータの使用域を算出すると、動作点設定部１００ｆは予め記憶部１００ｅの不揮発性領域に記憶される各モータジェネレータの効率マップを参照して、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２の夫々の使用域に対応付けられた伝達効率を取得し、駆動系の伝達効率ηｔを算出する（ステップＢ１４）。ここで、駆動系の伝達効率ηｔは、モータジェネレータＭＧ１の伝達効率とモータジェネレータＭＧ２の伝達効率の乗算結果に基づいて算出される。
【０１１０】
駆動系の伝達効率ηｔが算出されると、動作点設定部１００ｆは、ハイブリッド車両２０全体の効率であるシステム効率ηｓを算出する（ステップＢ１５）。ここで、システム効率ηｓは、現在設定されている動作点（仮の動作点）におけるエンジン２００の効率ηｅと、駆動系の伝達効率ηｔとの乗算により算出される。この際、エンジン２００の効率ηｅは、この燃費率算出部１００ｃによって算出される燃料消費率の逆数として与えられる。尚、前述した動作点学習処理において、設定された燃費率最小動作点の燃費率が係る動作点の情報と対応付けられて記憶されている場合には、その値が読み込まれてもよい。算出されたシステム効率ηｓは記憶部１００ｅにおけるバッファ領域に格納される。尚、このバッファ領域には、例えば、システム効率ηｓを２個分格納することができる。
【０１１１】
システム効率ηｓが算出されると、動作点設定部１００ｆは、係るシステム効率ηｓが前回値よりも向上したか否かを判別する（ステップＢ１６）。ここで、前回値とは、バッファに格納されるシステム効率ηｓのうち古い方の値であり、等出力線上で前回設定された動作点に対応するシステム効率を指す。また、「システム効率が向上する」とは、典型的にはシステム効率が相対的に高いことを意味する。動作点設定処理において最初に訪れるステップＢ１６においては、バッファに前回値は格納されていないので、強制的に判断分岐は「ＹＥＳ」となり、処理はステップＢ１２に復帰し、再びステップＢ１２からステップＢ１６に至る処理がループ処理される。この際、ステップＢ１２において設定される仮の動作点は、等出力線上において低トルク側に向って離散的に選択される。
【０１１２】
このようにループ処理が行われた結果、システム効率ηｓが前回値よりも向上しなかった場合（ステップＢ１６：ＮＯ）、動作点設定部１００ｆは、バッファに格納されるシステム効率ηｓのうち古い方の値を与える動作点（即ち、前回設定された動作点）を動作点として設定する（ステップＢ１７）。尚、ここでは、前回値よりもシステム効率ηｓが向上したか否かによって、動作点が決定され、動作点設定手段により動作点として設定されるが、システム効率ηｓが最も高い点であるか否かの判別基準は、システム効率ηｓが最も高くなる点を特定し得る限りにおいてどのように与えられていてもよい。尚ステップＢ１２からステップＢ１７に至る処理は本発明に係る「第２設定処理」の一例である。ステップＢ１７又はステップＢ１８によって動作点が設定されると、動作点設定処理が終了する。
【０１１３】
以上、説明したように、本発明に係るハイブリッドシステム１０によれば、動作点設定部１００ｆは、駆動系の伝達効率を勘案した総合的な効率であるシステム効率ηｓに基づいて動作点を設定することができる。従って、エネルギ再循環が発生することなどによって駆動系の伝達効率が低下する場合であっても、ハイブリッド車両２０を効率良く動作させることが可能なのである。
【０１１４】
尚、本実施形態においては、動作点設定部１００ｆが制御マップ３１を参照することによって、予めエネルギ再循環が発生することが自明な、或いは発生すると予測される場合にのみシステム効率に基づいて（即ち、第２設定処理によって）動作点を設定するので非常に効率的である。但し、動作点設定部１００ｆは、日常的にシステム効率ηｓに基づいて動作点を設定してもよい。
【０１１５】
また、本実施形態においては、制御マップ３１に基づいてエネルギ再循環が発生するか否かの判別が行われているが、エネルギ再循環が発生するか否かの判別は他の方法で行われてもよい。例えば、モータジェネレータＭＧ１又はモータジェネレータＭＧ２が、負回転且つ負トルクである場合には、エネルギ再循環が発生すると推定することが可能であり、従って、エンジン２００の動作点が決定され、各モータジェネレータの使用域が算出された時点で、係る判別を行うことも可能である。
【０１１６】
尚、本実施形態においては、駆動系としてモータジェネレータのみを取り上げているが、駆動系とは、エンジン２００を除く、ハイブリッド車両２０を駆動させるための機構を広く規定する概念であり、従って、駆動系の伝達効率としてＣＶＴ或いはトルクコンバータなどトランスミッションにおける伝達効率が参照されてもよい。
【０１１７】
尚、本発明において、動作点学習処理は、予め事前の処理として行われており、動作線はあくまで燃費率最小動作点によって規定されているが、例えば、動作線を規定する動作点を、予めシステム効率ηｓに基づいて設定するような動作点学習処理が行われてもよい。
【０１１８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、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内燃機関制御装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッドシステムのブロック図である。
【図２】図１のハイブリッドシステムにおけるエンジンの半断面システム系統図である。
【図３】図１のハイブリッドシステムにおける制御マップの模式図である。
【図４】図１のハイブリッドシステムにおける動作点学習処理のフローチャートである。
【図５】図１のハイブリッドシステムにおける動作点設定処理のフローチャートである。
【図６】図１のハイブリッドシステムにおける他の制御マップの模式図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…ハイブリッドシステム、１１…ハイブリッドシステム、２０…ハイブリッド車両、２１…伝達機構、２２…車輪、３０…制御マップ、３１…制御マップ、１００…制御装置、２００…エンジン、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、３００…動力分割機構、４００…インバータ、５００…バッテリ、５１０…ＳＯＣセンサ、６００…車速センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源として内燃機関及びモータジェネレータを備えるハイブリッド車両において内燃機関の動作状態を制御する、ハイブリッド車両の内燃機関制御装置及び方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として、特許文献１に開示された車両の駆動力制御装置（以下、「従来の技術」と称する）がある。従来の技術によれば、ハイブリッド車において、予め設定された最適燃費線に基づいてエンジンの動作状態が制御されるため、目標となるエンジン回転数に応じて、燃料消費率が最小となるようなエンジントルクを求めることが可能であるとされている。
【０００３】
尚、ハイブリッド車において、駆動パワー要求値に対し、予め記憶されたエンジン特性マップより最適効率点となる動作点を取得し、この動作点が維持されるようにスロットル開度を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、ハイブリッド車において、消費電力と蓄電状態とに基づいて、運転領域全体でエンジンの燃料消費率が最小となるように内燃機関及び電動機の動作状態を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
更に、ディーゼルエンジンにおいて、燃料の噴射量と走行距離から瞬間的な燃料消費率を算出する技術も提案されている（例えば、特許文献４又は５参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７９３７１号公報
【特許文献２】特開平１０−９８８０３号公報
【特許文献３】特開２００２−１７１６０４号公報
【特許文献４】特開平８−３３４０５２号公報
【特許文献５】特開平８−３３４０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
内燃機関における最適燃費線は、例えば大気圧や湿度などの環境条件によって変化する。然るに、従来の技術においてはこのような変化が考慮されていない為、予め設定された最適燃費線に基づいて燃料消費率が最小となるように内燃機関を動作させても、効率が相対的に劣化し燃料が無駄に消費されることがある。
【０００８】
一方、最適燃費線が正しいものである場合、内燃機関自体は確かに高効率に動作させることが可能である。ところが実際には、内燃機関の動作状態によって駆動系の効率が変化するため、内燃機関を最適燃費線上に基づいて動作させることによって、駆動系の効率を含めた総合的な効率はかえって悪くなる場合がある。即ち、内燃機関のみの効率を考慮しても、ハイブリッド車両を真に効率良く動作させることが場合によっては困難であるという技術的な問題点がある。
【０００９】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両を効率良く動作させ得るハイブリッド車両の内燃機関制御装置及び方法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】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置は、動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御装置であって、前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定手段と、該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で予め設定される動作線を、該動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における前記燃料消費率が小さくなるように更新する動作線更新手段と、前記内燃機関の動作点を、（i）前記更新が行われた動作線上で前記内燃機関に要求される出力に対応する点又は（ii）前記座標平面において前記要求される出力に対応して描かれる等出力線上で前記モータジェネレータを含む駆動系の伝達効率と前記内燃機関の効率とに基づいて規定されるシステム効率が高くなる点に設定するための夫々第１設定処理又は第２設定処理を選択的に行う動作点設定手段と、前記内燃機関の動作状態を該設定された動作点によって規定される状態に制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明におけるモータジェネレータは、バッテリから供給される電気エネルギを機械エネルギに変換することによって、電動機として動作する機能と、機械エネルギを電気エネルギに変換することによって、例えばバッテリ等に電力を供給する発電機として動作する機能とを有する。尚、モータジェネレータは予め、主として電動機（モータ）として使用されるモータジェネレータと、主として発電機（ジェネレータ）として使用されるモータジェネレータの二種類搭載されていてもよい。このような内燃機関とモータジェネレータとを具備する本発明に係るハイブリッド車両においては、モータジェネレータによって適宜内燃機関の動力をアシストすることが可能な所謂パラレル方式の制御が好適に行われる。
【００１２】
本発明における「内燃機関」とは、燃料の燃焼を動力に変換する機関を総称するが、好適にはガソリン、ディーゼル、ＬＰＧ等を燃料とするエンジンなどを指す。
【００１３】
内燃機関には予め動作線が設定されている。ここで、本発明における「動作線」とは、内燃機関のトルク及び内燃機関の回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で内燃機関の動作状態を規定する線であり、予め内燃機関の出力値に対応付けられた複数の点によって規定される、好適にはこれら複数の点を繋げて得られる線を表す。これら動作線を規定する個々の点は、対応関係にある内燃機関の出力値において燃料消費率（以下、適宜「燃費率」と称する）が小さくなる、即ち効率が大きくなるトルクと回転数との組み合わせを表す点として設定されている。好適には、内燃機関の出力値毎に、この燃料消費率が最も小さくなる点、即ち効率が最も大きくなる点（燃費率最小動作点）として設定されている。本発明に係る動作点設定手段は、例えばこの動作線上で（即ち、好適には動作線を規定する複数の点の中から）、内燃機関に要求される出力に対応する点を動作点として設定する。そして、制御手段が、内燃機関の動作状態を係る設定された動作点によって規定される状態に制御している。
【００１４】
ここで特に、燃費率最小動作点は、例えば、大気圧、湿度、或いは内燃機関の燃料性状などに応じて若干、或いは明らかに変化する。従って、従来の技術の如く、動作線が予め設定された固定な動作線である場合、内燃機関は、燃料消費率が最小とならない動作点で使用される可能性がある。
【００１５】
そこで、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置（以下、適宜「内燃機関制御装置」と称する）によれば、以下に説明する如く動作線の更新が可能となっている。即ち、本発明に係る内燃機関制御装置によれば、その動作時には、先ずトルク特定手段により内燃機関のトルクが特定される。更に、燃料消費率算出手段により、この特定されたトルク、内燃機関の回転数及び内燃機関の燃料噴射量に基づいて内燃機関の瞬間的な燃料消費率が算出される。
【００１６】
本発明における「トルク特定手段」とは、例えば、直接的又は間接的に内燃機関のトルクを測定又は検出する態様を有していてもよいし、これら測定又は検出されたトルクを単に電気信号として数値的に取得する態様を有していてもよいし、或いは、直接的又は間接的に測定又は検出された、トルク又はトルクとの関連性を有する何らかの物理量、電気量、又は化学量からトルクを数値演算的に算出する態様を有していてもよく、最終的に内燃機関のトルクを特定可能である限りにおいてその態様は自由に決定されてよい趣旨である。尚、直接的又は間接的にトルクを測定又は検出する際には、例えば公知である接触式又は非接触式のトルクセンサが使用されてもよい。尚、ハイブリッド車両が、ハイブリッド車両に備わるモータジェネレータによって、内燃機関のトルクを所謂トルク反力と称される形で検出することが可能に構成されている場合には、トルクセンサ等を別個に設ける必要はなく極めて効率的である。
【００１７】
本発明における「燃料消費率」とは、内燃機関における単位電力量（例えば、単位はｋＷｈ）当りの燃料噴射量を表す指標値である。また、本発明における「内燃機関の効率（又は単に効率）」とは、この燃料消費率の逆数であり、単位燃料噴射量当りの電力量を表す指標値である。従って、「効率が良い」とは燃料消費率が相対的に小さいことを表す。
【００１８】
尚、内燃機関の出力（即ち、電力）は、内燃機関のトルクと回転数との積に比例する。また、「瞬間的な」とは、予め定められた条件下において、固定又は可変である所定種類の周期毎に訪れる時刻に、或いは全く任意の時刻において燃料消費率を算出することが可能であることを表す趣旨である。
【００１９】
ここで、本発明に係る動作線更新手段は、この算出される燃料消費率に基づいて、動作線において内燃機関の出力に対応する点における燃料消費率が小さくなるように動作線を更新することが可能である。即ち、内燃機関の環境条件や、内燃機関に生じる経時的な変化などに応じて、動作線を規定する点各々を、常に燃費率の小さい（効率の大きい）点に設定することが可能となるのである。好適には、それら点各々を、内燃機関の出力値毎に、
その時点における燃費率最小動作点に設定することが可能となるのである。従って、動作点設定手段が係る更新された動作線上で内燃機関の動作点を設定することにより、内燃機関は常に効率良く動作することが可能となっているのである。
【００２０】
尚、ここで述べられる「動作線の更新」とは、動作線を単に変更するのみに限らず、変更された動作線を随時記憶することも含む趣旨である。このように変更された動作線を記憶することにより、動作線を常に最適な形に維持することも容易にして可能である。また、動作線の更新を行う際の判断基準である、動作点毎の燃料消費率も適当な形態で記憶される。尚、燃料消費率を記憶することによって当然ながら内燃機関の効率も記憶される。このように動作線に関する情報を記憶することによって、本発明に係る各手段は、各動作点における燃料消費率又は効率をいつでも参照することが可能となっている。
【００２１】
また、このように動作線の変更を記憶しておく期間は何ら限定されない。例えば、ハイブリッド車両が一定期間不使用状態であれば記憶内容が消去されて、再び動作点が予め設定されていた初期値に戻ってもよい。この場合には、次回ハイブリッド車両が運転される際に、その時の状況に応じて動作線が更新されることとなる。一方、動作線はハイブリッド車両の使用環境、使用目的、又は使用頻度などに適応する形で常にアクティブに更新され続けてもよい。即ち、動作線の更新を何ら行わない場合と比較して、燃料の消費量を幾らかなりとも低減し得る（効率を改善し得る）限りにおいて、動作線の更新は一時的なものであっても永続的なものであってもよい。
【００２２】
内燃機関を効率良く動作させる観点から言えば、このように適宜更新される動作線上で規定される点で（好適には燃費率最小動作点で）内燃機関を動作させるのが好ましいが、一方でハイブリッド車両全体の効率を考えた場合には、必ずしも動作線上の点で内燃機関を動作させることが好ましいとは限らない。このような効率のミスマッチが生じる一因として、駆動系の伝達効率が、内燃機関の動作状態（即ち、設定された動作点）、換言すれば内燃機関の使用域によって変化してしまうことが挙げられる。ここで、本発明に係る「駆動系」とは、内燃機関を除き、ハイブリッド車両を駆動するための機構を総称する概念であり、例えば、モータジェネレータやトランスミッションを含んでなる。これら駆動系の伝達効率が内燃機関の動作点によって変化するならば、ハイブリッド車両を真に効率良く駆動するためには、これらを加味した総合的な効率を勘案する必要が生じる。
【００２３】
そこで、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置においては、動作点設定手段が第１設定処理又は第２設定処理を選択的に行うことによって動作点を設定するように構成されている。
【００２４】
第１設定処理とは、即ち、動作線上の点を動作点として設定する処理であり、この場合には内燃機関を比較的効率良く或いは最も効率良く動作させることが可能となる。第２設定処理とは、動作線を規定する座標系平面において内燃機関に要求される出力に対応して描かれる等出力線上で、駆動系の伝達効率と内燃機関の効率とに基づいて規定されるシステム効率が高くなる点を動作点として設定する処理である。ここで、第２設定処理における「システム効率」とは、駆動系の伝達効率と内燃機関の効率とに基づいて規定される効率である限りにおいて如何なる値であってもよいが、例えば内燃機関の効率と駆動系の伝達効率とを乗算した値である。
【００２５】
尚、駆動系の伝達効率は、例えば、動作線を規定する座標平面と同様に、予めマップなどの形式で然るべき記憶手段に記憶されていてもよい。このような場合には、内燃機関の動作点に応じて係るマップから適合する値を参照することにより、駆動系の伝達効率を容易に取得することが可能である。
【００２６】
また、駆動系の伝達効率は、駆動系として規定される全ての機構に関して得られていなくともよい。即ち、このような駆動系の伝達効率が何ら考慮されない場合と比較して、幾らかなりとも効率良くハイブリッド車両を駆動可能な限りは本発明に係る効果は担保されるものである。例えば、駆動系の一であるモータジェネレータの効率のみが与えられていてもよいし、トランスミッション、例えば、内燃機関の使用域を自由に選定可能なＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）やトルクコンバータなどの伝達効率のみが与えられていてもよい。
【００２７】
更には、システム効率は、これら伝達効率と内燃機関の効率とに加えて他の効率に基づいて規定されてもよい。例えば、タイヤから路面への効率などを加味することも可能であり、理想的には、ハイブリッド車両のシステム全体についての効率が、ここにいうシステム効率ということになり、実践上は、測定や取扱が可能又は容易な効率をここにいうシステム効率とみなしてもよい趣旨である。
【００２８】
尚、本発明における第１設定処理とは即ち、内燃機関を比較的或いは最も効率良く動作させることが可能な処理なのであり、その意味では、ハイブリッド車両をある程度効率良く駆動する効果は予め担保されている。従って、動作点設定手段が、第１設定処理及び第２設定処理のいずれの処理を選択するかについては比較的自由に決定されてよい。例えば、第１設定処理及び第２設定処理のうちいずれの処理によって動作点を設定した方がハイブリッド車両を総合的に効率良く駆動可能であるのかを表す指標が予め実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどの手法によって与えられているならば、そのような指標に基づいてこれら処理が選択されてもよい。また、内燃機関の動作点を設定するに際して、常に、或いは高頻度で第２設定処理を行ってもよい。本発明においては、燃料消費率算出手段によって、常に内燃機関の燃費率（或いは効率）を算出可能なのであり、このように常に第２設定処理を行うことも容易にして可能である。
【００２９】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置の一の態様では、前記動作線更新手段は、前記動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における燃料消費率が、前記等出力線上で最小となるように前記動作線の更新を行う。
【００３０】
この態様によれば、動作線上の点が等出力線上で燃費率が最小な点となるように動作線が更新されるので、通常、或いは第１設定処理が行われるに際して、内燃機関を最も効率良く動作させることが可能となる。尚、ここで述べられる「最小」とは、文字通りの最小（即ち、燃費率最小動作点）である他、何らかの制約が考慮された実質上の最小を含む趣旨である。
【００３１】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置の他の態様では、前記動作線更新手段は、前記第２設定処理において、前記内燃機関の動作点を、前記等出力線上で前記システム効率が最も高くなる点に設定する。
【００３２】
この態様によれば、第２設定処理において、等出力線上でシステム効率が最も高くなる点が動作点として設定されるので、ハイブリッド車両を最も効率良く動作させることが可能となる。尚、ここで述べられる「最小」とは、文字通りの最小である他、何らかの制約が考慮された実質上の最小を含む趣旨である。
【００３３】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置の一の態様では、前記動作点設定手段は、前記駆動系においてエネルギ再循環が発生するか否かを判別すると共に、該エネルギ再循環が発生すると判別した場合に前記第２設定処理を行う。
【００３４】
モータジェネレータを２基以上、典型的には２基備えるハイブリッド車両においては、内燃機関からタイヤ又はそれに準じる駆動軸に直達されるトルクが大き過ぎる場合に、内燃機関から直達されるエネルギとモータジェネレータがアシストするエネルギとのバランスが崩れ、所謂「エネルギ再循環」と称される現象が発生することがある。エネルギ再循環が発生した場合、例えば、一のモータジェネレータが係る内燃機関から直達されるトルクの一部によって回生を行ってバッテリの充電を行うと共に、その充電された電力によって他のモータジェネレータが駆動され、再びエネルギが駆動系に戻される現象が生じ得る。即ち、駆動系の伝達効率が低下し、ハイブリッド車両全体としての効率的なエネルギ利用が困難になる。この場合、具体的には内燃機関を低トルク側で動作させることが必要となる。言い換えれば、動作線を規定する座標平面における、要求される出力に対応する等出力線上で、予め設定される動作点よりも低トルク側に動作点を設定する必要が生じる。
【００３５】
この態様によれば、動作点設定手段が、駆動系においてエネルギ再循環が発生するか否かを判別すると共に、エネルギ再循環が発生すると判別した場合にのみ第２設定処理を行うので、ハイブリッド車両を効率良く動作させることが可能である。
【００３６】
ここで、「エネルギ再循環が発生するか否か」の判別とは、例えば、エネルギ再循環が発生したという事実に基づいた判別であってもよいし、明らかに、或いは比較的高い確率でエネルギ再循環が発生するとの予測に基づいた判別であってもよい。また、このような予測は、予め実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどよって適切な判断基準が与えられているならば、そのような判断基準に従ってなされてもよい。例えば、そのような判断基準として、予め車速と要求駆動力を夫々横軸及び縦軸に配してなる座標平面上で、エネルギ再循環が発生する領域が規定されていてもよい。この場合、動作点設定手段は、その時点における車速と要求駆動力とに基づいて一義的に決定される点が、係る領域内に存在する場合に第２設定処理を行うことになる。従って、第２設定処理を極めて効果的に実行することが可能となり、一層効率的である。
【００３７】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置の他の態様では、前記動作点設定手段は、前記モータジェネレータが負回転且つ負トルクである場合に前記エネルギ再循環が発生すると判別する。
【００３８】
この態様によれば、エネルギ再循環が発生するか否かの判別が、モータジェネレータが負回転且つ負トルクであるか否かの判別に基づいてなされる。通常、モータジェネレータの回転状態及びトルク状態は、モータジェネレータの動作を制御するために絶えず監視されているから、この場合エネルギ再循環が発生するか否かの判別が簡便にして可能となる。
【００３９】
尚、モータジェネレータが負回転且つ負トルクである状態とは、例えば、ハイブリッド車両が、主として発電機として機能するモータジェネレータ（ＭＧ１とする）と、主として電動機として機能するモータジェネレータ（ＭＧ２とする）とを備える場合には、ＭＧ１が力行している（即ち、内燃機関をアシストしている）状態、或いはＭＧ２が回生している（即ち、バッテリを充電している）状態を含む。
【００４０】
上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御方法は、動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御方法であって、前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定工程と、該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出工程と、前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で予め設定される動作線を、該動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における前記燃料消費率が小さくなるように更新する動作線更新工程と、前記内燃機関の動作点を、（i）前記更新が行われた動作線上で前記内燃機関に要求される出力に対応する点又は（ii）前記座標平面において前記要求される出力に対応して描かれる等出力線上で前記モータジェネレータを含む駆動系の伝達効率と前記内燃機関の効率とに基づいて規定されるシステム効率が高くなる点に設定するための夫々第１設定処理又は第２設定処理を選択的に行う動作点設定工程と、前記内燃機関の動作状態を該設定された動作点によって規定される状態に制御する制御工程とを具備することを特徴とする。
【００４１】
本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御方法によれば、その動作時には、上述した本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置における動作を実現する各工程により、本発明に係るハイブリッド車両の内燃機関制御装置と同様の効果を得ることが可能である。
【００４２】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態により明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、図面を参照して本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜１：第１実施形態＞
＜１−１：実施形態の構成＞
＜１−１−１：ハイブリッドシステムの構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッドシステム１０のブロック図である。
【００４４】
図１において、ハイブリッドシステム１０は、制御装置１００、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２、動力分割機構３００、インバータ４００、バッテリ５００、及び車速センサ６００を備え、ハイブリッド車両２０を制御するシステムである。
【００４５】
制御装置１００は、動作状態制御部１００ａ、トルク算出部１００ｂ、燃費率算出部１００ｃ、動作線更新部１００ｄ、記憶部１００ｅ及び動作点設定部１００ｆを備えると共に、ハイブリッドシステム１０の動作全体を制御する、例えばＥＣＵ（Engine Controlling Unit）等の制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の内燃機関制御装置」の一例として機能する。
【００４６】
動作状態制御部１００ａは、エンジン２００、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２各々の動作状態を制御することが可能に構成された、本発明に係る「制御手段」の一例である。
【００４７】
トルク算出部１００ｂは、エンジン２００のトルクを算出することが可能に構成された、本発明に係る「トルク特定手段」の一例である。
【００４８】
燃費率算出部１００ｃは、エンジン２００の燃料消費率を算出することが可能に構成された、本発明に係る「燃料消費率算出手段」の一例である。
【００４９】
動作線更新部１００ｄは、記憶部１００ｅに格納される制御プログラムに従って、本発明に係る「動作線の更新」の一例たる動作点学習処理を実行することが可能に構成された、本発明に係る「動作線更新手段」の一例である。尚、動作点学習処理については後述する。
【００５０】
記憶部１００ｅは、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）などで構成された不揮発性記憶領域と、ＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成された揮発性記憶領域を有する記憶媒体である。記憶部１００ｅにおいて、不揮発性領域には、予め定められた各種制御プログラムや、後述する制御マップなどが格納されている。また、揮発性領域には、後述する動作点学習処理が行われた際の学習結果が適宜記憶される。
【００５１】
動作点設定部１００ｆは、エンジン２００の動作点を設定することが可能に構成された本発明に係る「動作点設定手段」の一例であり、動作点設定部１００ｆによって設定された動作点に従って、動作状態制御部１００ａはエンジン２００の動作状態を制御することが可能である。
【００５２】
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２０の主たる動力源として機能する。尚、エンジン２００の詳細な構成については後述する。
【００５３】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「モータジェネレータ」の一例であり、バッテリ５００を充電するための発電機として、或いはエンジン２００の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。
【００５４】
モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「モータジェネレータ」の他の一例であり、エンジン２００の出力をアシストする電動機として、或いはバッテリ５００を充電するための発電機として機能するように構成されている。
【００５５】
尚、これらモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、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。但し、他の形式のモータジェネレータであっても構わない。
【００５６】
動力分割機構３００は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。これら各ギアのうち、内周にあるサンギアの回転軸はモータジェネレータＭＧ１に連結されており、外周にあるリングギアの回転軸は、モータジェネレータＭＧ２に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジン２００に連結されており、エンジン２００の回転は、このプラネタリキャリアと更にピニオンギアとによって、サンギア及びリングギアに伝達され、エンジン２００の動力が２系統に分割されるように構成されている。ハイブリッド車両２０において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド車両２０における伝達機構２１に連結されており、この伝達機構２１を介して車輪２２に駆動力が伝達される。
【００５７】
インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、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５００に供給することが可能に構成されている。
【００５８】
バッテリ５００はモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。バッテリ５００には、バッテリ５００の残容量を検出するＳＯＣセンサ５１０が設置されており、制御装置１００と電気的に接続されている。
【００５９】
車速センサ６００は、ハイブリッド車両２０の速度を検出するセンサであり、制御装置１００と電気的に接続されている。
【００６０】
＜１−１−２：エンジンの詳細構成＞
次に、図２を参照して、エンジン２００の詳細な構成をその基本的な動作と共に説明する。ここに、図２は、エンジン２００の半断面システム系統図である。
【００６１】
図２において、エンジン２００は、シリンダ２０１内において点火プラグ２０２により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド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。以下に、エンジン２００の要部構成を説明する。
【００６２】
シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０６を通過し、インジェクタ２０７から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。インジェクタ２０７には、燃料（ガソリン）が燃料タンク２２３からフィルタ２２４を介して供給されており、インジェクタ２０７は、この供給される燃料を、制御装置１００の制御に従って吸気管２０６内に噴射することが可能に構成されている。尚、燃料タンク２２３には、燃料残量を検出するための燃料センサ２２５が設置されている。
【００６３】
シリンダ２０１内部と吸気管２０６とは、吸気バルブ２０８の開閉によって連通状態が制御されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり吸気バルブ２０８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２０９を通過して排気管２１０を介して排気される。
【００６４】
吸気管２０６上には、クリーナ２１１が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される。クリーナ２１１の下流側（シリンダ側）には、エアフローメータ２１２が配設されている。エアフローメータ２１２は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接測定することが可能に構成されている。吸気管２０６には更に、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ２１３が設置されている。
【００６５】
吸気管２０６におけるエアフローメータ２１２の下流側には、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するスロットルバルブ２１４が配設されている。このスロットルバルブ２１４には、スロットルポジションセンサ２１５が電気的に接続されており、その開度が検出可能に構成されている。更に、スロットルバルブ２１４の周囲には、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２１６、及びスロットルバルブ２１４を駆動するスロットルバルブモータ２１７も配設されている。
【００６６】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２１８が設置されている。クランクポジションセンサ２１８は、クランクシャフト２０５の位置を検出することが可能に構成されたセンサであり、制御部１００は、クランクポジションセンサ２１８の出力信号に基づいてピストン２０３の位置及びエンジン２００の回転数などを取得することが可能に構成されている。このピストン２０３の位置は、前述した点火プラグ２０２における点火時期の制御などに使用される。点火プラグ２０２における点火時期は、例えば、ピストン２０３の位置に対応付けられて予め設定される基本値に対し遅角又は進角制御される。
【００６７】
また、シリンダ２０１を収容するシリンダブロックには、エンジン２００のノック強度を測定することが可能なノックセンサ２１９が配設されており、係るシリンダブロック内のウォータージャケット内には、エンジン２００の冷却水温度を検出するための水温センサ２２０が配設されている。
【００６８】
排気管２１０には、三元触媒２２２が設置されている。三元触媒２２２は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。排気管２１０における三元触媒２２２の上流側には、空燃比センサ２２１が配設されている。空燃比センサ２２１は、排気管２１０から排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。
【００６９】
＜１−２：実施形態の動作＞
＜１−２−１：ハイブリッドシステムの基本動作＞
図１のハイブリッドシステム１０においては、主として発電機として機能するモータジェネレータＭＧ１と、主として電動機として機能するモータジェネレータＭＧ２と、エンジン２００とのそれぞれの駆動力配分が動作状態制御部１００ａ及び動力分割機構３００により制御されてハイブリッド車両２０の走行状態が制御される。以下に、幾つかの状況に応じたハイブリッドシステム１０の動作について説明する。
【００７０】
＜１−２−１−１：始動時＞
例えば、ハイブリッド車両２０の始動時においては、バッテリ５００の電気エネルギを用いて駆動されるモータジェネレータＭＧ１が電動機として機能する。この動力によって、エンジン２００がクランキングされエンジン２００が始動する。
【００７１】
＜１−２−１−２：発進時＞
発進時には、バッテリ５００の蓄電状態に応じて２種類の態様を採り得る。バッテリ５００の蓄電状態は、ＳＯＣセンサ５１０の出力信号に基づいて動作状態制御部１００ａによって把握されている。例えば、通常の（即ち、ＳＯＣが良好な）発進時においては、モータジェネレータＭＧ１によってバッテリ５００を充電する必要は生じないため、エンジン２００は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド車両２０は、モータジェネレータＭＧ２による駆動力により発進する。一方、蓄電状態が良好ではない（即ち、ＳＯＣが低下している）場合、エンジン２００の動力によりモータジェネレータＭＧ１が発電機として機能し、バッテリ５００が充電される。
【００７２】
＜１−２−１−３：軽負荷走行時＞
例えば、低速走行や緩やかな坂を下っている場合には、比較的エンジン２００の効率が悪い為、エンジン２００は停止され、ハイブリッド車両２０は、モータジェネレータＭＧ２による駆動力のみで走行する。尚、この際、ＳＯＣが低下していれば、エンジン２００はモータジェネレータＭＧ１を駆動するために始動し、モータジェネレータＭＧ１によりバッテリ５００の充電が行われる。
【００７３】
＜１−２−１−４：通常走行時＞
エンジン２００の効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド車両２０は主としてエンジン２００の動力によって走行する。この際、エンジン２００の動力は、動力分割機構３００によって２系統に分割され、一方は、伝達機構２１を介して車輪２２に伝達され、他方は、モータジェネレータＭＧ１を駆動して発電を行う。更に、この発電された電力により、モータジェネレータＭＧ２が駆動され、モータジェネレータＭＧ２によりエンジン２００の動力がアシストされる。尚、この際、ＳＯＣが低下している場合には、エンジン２００の出力を上昇させて、モータジェネレータＭＧ１により発電された電力の一部がバッテリ５００へ充電される。
【００７４】
＜１−２−１−５：制動時＞
減速が行われる際には、車輪２２から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ２を回転させ、発電機として動作させる。これにより、車輪２２の運動エネルギが電気エネルギに変換され、バッテリ５００が充電される、所謂「回生」が行われる。
【００７５】
＜１−２−２：実施形態におけるエンジンの基本制御動作＞
次に、エンジン２００の基本的な制御動作について説明する。
【００７６】
動作状態制御部１００ａは、エンジン２００に要求される出力であるエンジン要求出力を一定の周期で繰り返し演算している。動作状態制御部１００ａは、スロットルポジションセンサ２１５及び車速センサ６００の出力信号に基づいてアクセル開度と車速とを取得し、アクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（要求駆動力）を求める。また、動作状態制御部１００ａはＳＯＣセンサ５１０の出力信号に基づいて要求発電量を求める。そして、要求発電量と各種の補機類（Ａ／Ｃやパワーステアリングなど）の要求量とを参照して要求駆動力を補正することにより、エンジン要求出力を求める。なお、エンジン要求出力の演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更してよい。
【００７７】
＜１−２−３：動作点学習処理＞
＜１−２−３−１：動作線及び動作点＞
次に、図３を参照して、本発明の動作点学習処理に係る動作線及び動作点について説明する。ここに、図３は、制御マップ３０の模式図である。
【００７８】
図３において、制御マップ３０は、縦軸（即ち、本発明に係る「第１軸」の一例）にエンジン２００のトルクＴｅ、横軸（即ち、本発明に係る「第２軸」の一例）にエンジン２００の回転数Ｎｅを表してなる座標平面であり、本発明に係る「座標平面」の一例である。制御マップ３０は、予め制御装置１００の記憶部１００ｅにおける不揮発性領域に格納されている。
【００７９】
制御マップ３０上には、様々なパラメータに対するエンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの関係を表すことが可能である。このうち、等出力線Ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）はエンジン２００の出力値を一定とした場合の、エンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの関係線である。尚、本実施形態中においては、等出力線Ｐｉに対応するエンジン２００の出力を適宜「出力Ｐｉ」と称することとする。また、図３においては、説明の簡略化のため、等出力線は９本しか描かれていないが、実際にはより細かく設定することが可能である。
【００８０】
エンジン２００を動作させる際、動作点設定部１００ｆによって動作点が設定される。通常、動作点設定部１００ｆは、その都度求められる要求出力値に対応する等出力線上で予め設定されている動作点をエンジン２００の動作点として設定する。動作状態制御部１００ａは、この設定された動作点によって表されるエンジントルクＴｅ及びエンジン回転数Ｎｅの組み合わせとなるようにエンジン２００の動作状態を決定する。本実施形態に係る動作線とは、これら予め設定されている動作点を繋げたものとして規定される。
【００８１】
図３において、動作線Ｑは、初期値として設定された動作線であり、等出力線Ｐｉに対応する動作点Ｑｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）によって規定されている。夫々の等出力線上において、動作点Ｑｉは、予め燃料消費率が最小となる（即ち、最も効率が高い）点に設定されており、例えば、工場出荷時などにおいて、標準的な環境条件で最適化されている。
【００８２】
しかしながら、ハイブリッド車両２０の使用条件は、画一的なものとなり得ないから、このように予め設定された動作点でエンジン２００を動作させる場合には、エンジン２００の燃費率は必ずしも最小とはならない。これは、制御マップ３０上で燃費率が等しい領域を表した等燃費率線Ｓの分布が、エンジン２００の環境条件や制御条件に応じて変化してしまうことによる。等燃費率線Ｓの分布が変化した結果、例えば、夫々の等出力線Ｐｉにおける動作点は、動作点Ｒｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）へと変化する。その結果、エンジン２００を効率良く動作させ得る動作線は、動作線Ｒへと変化する。
【００８３】
このような、燃費率が最小となる動作点が諸条件に応じて変化してしまう事態に対応するために、本実施形態に係るハイブリッドシステム１０においては、動作線更新部１００ｄによって動作点学習処理が行われる。この動作点学習処理により、ハイブリッドシステム１０は、常に効率良くエンジン２００を動作させることが可能となっている。
【００８４】
＜１−２−３−２：動作点学習処理の概要＞
本実施形態に係る動作点学習処理は、以下（１）〜（３）の工程を備える。
【００８５】
（１）等出力線Ｐｉ上でエンジン２００の動作点を変化させる工程。
【００８６】
（２）変化させた動作点各々における燃費率を算出する工程。
【００８７】
（３）最も燃費率が小さい動作点（燃費率最小動作点）を確定して当該等出力線Ｐｉ上の動作点として再設定（即ち、更新）する工程。
【００８８】
本実施形態において、動作状態制御部１００ａは、制御マップ３０を記憶部１００ｅの不揮発性領域から揮発性領域へとコピーし、このコピーされた制御マップ３０を使用してエンジン２００の制御を行っている。動作点学習処理は、この揮発性領域上で適宜制御マップ３０を書き換える処理である。上記（１）〜（３）の工程が行われることにより、一の等出力線Ｐｉ上においてエンジン２００を動作させる際の動作点が、燃費率最小動作点に更新される。従って、エンジン２００は比較的効率の良い状態を、或いは最も効率の良い状態を維持し続けることが可能となる。尚、本実施形態においては、一旦動作点学習処理が行われれば、エンジン２００においてバッテリ５００がリセットされるまで動作点の更新結果は保存される。但し、動作点学習処理の効力が及ぶ時間範囲は上述のものに限定されない。例えば、運転者の要求に応じて、或いはエンジン２００が停止する毎に、動作線はリセットされ初期状態（記憶部１００ｅの不揮発性領域に格納される制御マップ３０によって規定される状態）に復帰してもよい。
【００８９】
＜１−２−３−３：動作点学習処理の詳細＞
次に、図４を参照して、本実施形態に係る動作点学習処理の詳細について説明する。ここに図４は、動作点学習処理のフローチャートである。
【００９０】
図４において、例えばハイブリッド車両２０の通常走行中に、動作線更新部１００ｄは、エンジン２００の動作点を現在の等出力線Ｐｉ上で比較対象の一となる動作点に設定する（ステップＡ１１）。具体的には、エンジン２００の動作点が係る動作点に設定されるように動作線更新部１００ｄが動作点設定部１００ｆを制御する。これに応じて、エンジン２００の制御状態は、動作状態制御部１００ａにより、この設定された動作点によって規定される動作状態に制御される。ここで、「比較対象の一となる動作点」とは、動作点学習処理を行うための燃費率の比較対象となる動作点のうちの一つを指す。動作点学習処理が開始されて最初に訪れるステップＡ１１においては、その時点で等出力線Ｐｉ上で動作点として設定されている動作点（即ち、前回の動作点学習処理による更新値又は初期値Ｑｉ）が動作点として設定される。
【００９１】
次に、燃費率算出部１００ｃが、設定された動作点におけるエンジン２００の燃費率を算出する（ステップＡ１２）。燃費率は、エンジン２００の単位電力量当りの燃料噴射量である。従って、インジェクタ２０７の燃料噴射量を、エンジン２００の出力値（ｋＷ）から算出される電力量（ｋＷｈ）で除算したものと等価である。
【００９２】
燃料噴射量は、動作状態制御部１００ａが、エンジン２００の回転数及び負荷率から記憶部１００ｅの不揮発性領域に格納される基本噴射量マップに基づいて決定する基本噴射量に対して更に様々な補正を行った結果として得られる。燃費率算出部１００ｃは、この燃料噴射量を動作状態制御部１００ａから取得する。
【００９３】
一方、トルク算出部１００ｂは、モータジェネレータＭＧ１を介して検出されるエンジン２００のトルク反力からエンジン２００のトルクを算出する。燃費率算出部１００ｃは、この算出されたトルクを取得すると共に、クランクポジションセンサ２１８の出力値に基づいて算出されるエンジン２００の回転数を動作状態制御部１００ａから取得して、これらの値からエンジン２００の出力を算出する。
【００９４】
燃費率算出部１００ｃは、このエンジン２００における燃料噴射量とエンジン２００の出力とに基づいて、現在設定されている動作点における燃費率を算出する。
【００９５】
一の動作点について燃費率が算出されると、動作線更新部１００ｄは、燃費率最小動作点が確定したか否かを判別する（ステップＡ１３）。
【００９６】
この判別は、予め実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどにより与えられてなる判断基準に基づいてなされる。例えば、等出力線上で一定の方向に動作点を動かした際に、燃費率が徐々に小さくなり、ある動作点を境に徐々に大きくなっている場合には、図３における等燃費率線Ｓの形状から言っても、係る動作点を燃費率最小動作点と考えてよい。
【００９７】
従って、ステップＡ１３に係る判別は、明確に何らかの閾値と比較して大小関係を判別すると言うよりも、燃費率の算出値の前後関係から判断されるべきものであり、一の動作点学習処理毎に態様は異なるものである。但し、動作点学習処理の開始後最初に訪れるステップＡ１３に係る処理では、比較対象は存在しないので、条件分岐は「ＮＯ」となる。
【００９８】
燃費率最小動作点が確定しない場合には（ステップＡ１３：ＮＯ）、動作線更新部１００ｄは、処理をステップＡ１１に戻し、燃費率最小動作点が確定するまでステップＡ１１からステップＡ１３に係る処理を繰り返す。
【００９９】
この際、ステップＡ１１において設定される動作点は、例えば、等出力線上における離散的な、即ち、適当に距離の離れた動作点であってもよいし、連続的な、即ち極めて近接した動作点であってもよい。これら動作点をどのように変化させるかについては、例えば予め実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどによりその手法が与えられていてもよいし、その都度、動作線更新部１００ｄが動作点学習処理の進捗に鑑みて決定してもよい。
【０１００】
このような過程を繰り返した結果、燃費率最小動作点が確定されると（ステップＡ１３：ＹＥＳ）、動作線更新部１００ｄは動作点を更新する（ステップＡ１４）。この際、揮発性領域にコピーされた制御マップ３０において、この動作点学習処理が行われた等出力線上における動作点が書き換わり、動作線がそれに応じて変化する。動作点及び動作線が更新されると動作点学習処理は終了する。
【０１０１】
このように、ハイブリッドシステム１０においては、動作線更新部１００ｄが動作点学習処理を行うことによって、ハイブリッド車両２０が走行中であってもエンジン２００の動作点を燃費率が最小となる点に設定することが可能であり、エンジン２００を効率良く動作させることが容易にして可能となっているのである。
【０１０２】
＜１−２−４：動作点の設定＞
動作線上で動作点が設定される際、動作点設定部１００ｆは制御マップ３０に表される動作線上で、エンジン要求出力に対応する動作点を動作点として設定する。この動作点は燃費率最小動作点であり、エンジン２００の効率が最も高いとされる動作点である。従って、駆動系（例えば、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２など）の伝達効率が変わらなければ、ハイブリッド車両２０を最も効率良く動作させ得る動作点である。然るに、既に述べたようなエネルギ再循環が発生することによって、必ずしも動作点を動作線上で設定することが好ましくない状況が起こり得る。そこで、本実施形態においては、動作点設定部１００ｆが、以下に説明する動作点設定処理を実行するように構成されている。ここで、図５を参照して、動作点設定処理の詳細について説明する。ここに、図５は、動作点設定処理のフローチャートである。尚、図５における動作点設定処理に先駆けて、前述した動作点学習処理が実行されているものとする。
【０１０３】
図５において、始めに、動作点設定部１００ｆは、エンジン２００の要求駆動力（要求出力とは異なる）が、エネルギ再循環領域に該当する値であるか否かを判別する（ステップＢ１１）。この際、動作点設定部１００ｆは、記憶部１００ｅの不揮発性領域から制御マップ３１を取得し、係る制御マップ３１に基づいて係る判別を行っている。
【０１０４】
ここで、図６を参照して制御マップ３１について説明する。ここに、図６は、制御マップ３１の模式図である。
【０１０５】
図６において、制御マップ３１は、縦軸及び横軸に夫々要求駆動力及び車速を配してなる座標平面である。制御マップ３１には、エネルギ再循環が発生するとされる領域が、予めエネルギ再循環領域として設定されている（図６における網掛け部分）。尚、係るエネルギ再循環領域は、予め、実験的に、経験的に、或いはシミュレーションなどによって与えられている。動作点設定部１００ｆは、車速センサ６００及びスロットルポジションセンサ２１５の出力に基づいて動作状態制御部１００ａにより求められた要求駆動力と現在の車速とに対応する点が、係るエネルギ再循環領域内に存在するか否かを判別する。
【０１０６】
図５に戻り、要求駆動力がエネルギ再循環領域に該当しない場合（ステップＢ１１：ＮＯ）、動作点設定部１１０ｆは、動作線上で要求出力（要求駆動力から動作状態制御部１００ａにより算出される値）に対応する点、即ち、燃費率最小動作点を動作点として設定する（ステップＢ１８）。尚、ステップＢ１８に係る処理は本発明に係る「第１設定処理」の一例である。
【０１０７】
一方、要求駆動力がエネルギ再循環領域に該当する場合（ステップＢ１１：ＹＥＳ）、動作点設定部１００ｆは、動作線を規定する制御マップ３０において、要求出力に対応する等出力線上で仮の動作点を設定する（ステップＢ１２）。この際、動作点設定処理が開始されてから最初に訪れるステップＢ１２においては、動作線上の点（即ち、燃費率最小動作点）が設定される。
【０１０８】
次に、動作点設定部１００ｆは、仮の動作点として設定された動作点に対応するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２各々の使用域を算出する（ステップＢ１３）。ここで、モータジェネレータの使用域とは、即ち、回転数とトルクを指す。尚、係る回転数及びトルクは、夫々正負いずれの値も採り得る。
【０１０９】
各モータジェネレータの使用域を算出すると、動作点設定部１００ｆは予め記憶部１００ｅの不揮発性領域に記憶される各モータジェネレータの効率マップを参照して、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２の夫々の使用域に対応付けられた伝達効率を取得し、駆動系の伝達効率ηｔを算出する（ステップＢ１４）。ここで、駆動系の伝達効率ηｔは、モータジェネレータＭＧ１の伝達効率とモータジェネレータＭＧ２の伝達効率の乗算結果に基づいて算出される。
【０１１０】
駆動系の伝達効率ηｔが算出されると、動作点設定部１００ｆは、ハイブリッド車両２０全体の効率であるシステム効率ηｓを算出する（ステップＢ１５）。ここで、システム効率ηｓは、現在設定されている動作点（仮の動作点）におけるエンジン２００の効率ηｅと、駆動系の伝達効率ηｔとの乗算により算出される。この際、エンジン２００の効率ηｅは、この燃費率算出部１００ｃによって算出される燃料消費率の逆数として与えられる。尚、前述した動作点学習処理において、設定された燃費率最小動作点の燃費率が係る動作点の情報と対応付けられて記憶されている場合には、その値が読み込まれてもよい。算出されたシステム効率ηｓは記憶部１００ｅにおけるバッファ領域に格納される。尚、このバッファ領域には、例えば、システム効率ηｓを２個分格納することができる。
【０１１１】
システム効率ηｓが算出されると、動作点設定部１００ｆは、係るシステム効率ηｓが前回値よりも向上したか否かを判別する（ステップＢ１６）。ここで、前回値とは、バッファに格納されるシステム効率ηｓのうち古い方の値であり、等出力線上で前回設定された動作点に対応するシステム効率を指す。また、「システム効率が向上する」とは、典型的にはシステム効率が相対的に高いことを意味する。動作点設定処理において最初に訪れるステップＢ１６においては、バッファに前回値は格納されていないので、強制的に判断分岐は「ＹＥＳ」となり、処理はステップＢ１２に復帰し、再びステップＢ１２からステップＢ１６に至る処理がループ処理される。この際、ステップＢ１２において設定される仮の動作点は、等出力線上において低トルク側に向って離散的に選択される。
【０１１２】
このようにループ処理が行われた結果、システム効率ηｓが前回値よりも向上しなかった場合（ステップＢ１６：ＮＯ）、動作点設定部１００ｆは、バッファに格納されるシステム効率ηｓのうち古い方の値を与える動作点（即ち、前回設定された動作点）を動作点として設定する（ステップＢ１７）。尚、ここでは、前回値よりもシステム効率ηｓが向上したか否かによって、動作点が決定され、動作点設定手段により動作点として設定されるが、システム効率ηｓが最も高い点であるか否かの判別基準は、システム効率ηｓが最も高くなる点を特定し得る限りにおいてどのように与えられていてもよい。尚ステップＢ１２からステップＢ１７に至る処理は本発明に係る「第２設定処理」の一例である。ステップＢ１７又はステップＢ１８によって動作点が設定されると、動作点設定処理が終了する。
【０１１３】
以上、説明したように、本発明に係るハイブリッドシステム１０によれば、動作点設定部１００ｆは、駆動系の伝達効率を勘案した総合的な効率であるシステム効率ηｓに基づいて動作点を設定することができる。従って、エネルギ再循環が発生することなどによって駆動系の伝達効率が低下する場合であっても、ハイブリッド車両２０を効率良く動作させることが可能なのである。
【０１１４】
尚、本実施形態においては、動作点設定部１００ｆが制御マップ３１を参照することによって、予めエネルギ再循環が発生することが自明な、或いは発生すると予測される場合にのみシステム効率に基づいて（即ち、第２設定処理によって）動作点を設定するので非常に効率的である。但し、動作点設定部１００ｆは、日常的にシステム効率ηｓに基づいて動作点を設定してもよい。
【０１１５】
また、本実施形態においては、制御マップ３１に基づいてエネルギ再循環が発生するか否かの判別が行われているが、エネルギ再循環が発生するか否かの判別は他の方法で行われてもよい。例えば、モータジェネレータＭＧ１又はモータジェネレータＭＧ２が、負回転且つ負トルクである場合には、エネルギ再循環が発生すると推定することが可能であり、従って、エンジン２００の動作点が決定され、各モータジェネレータの使用域が算出された時点で、係る判別を行うことも可能である。
【０１１６】
尚、本実施形態においては、駆動系としてモータジェネレータのみを取り上げているが、駆動系とは、エンジン２００を除く、ハイブリッド車両２０を駆動させるための機構を広く規定する概念であり、従って、駆動系の伝達効率としてＣＶＴ或いはトルクコンバータなどトランスミッションにおける伝達効率が参照されてもよい。
【０１１７】
尚、本発明において、動作点学習処理は、予め事前の処理として行われており、動作線はあくまで燃費率最小動作点によって規定されているが、例えば、動作線を規定する動作点を、予めシステム効率ηｓに基づいて設定するような動作点学習処理が行われてもよい。
【０１１８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、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内燃機関制御装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッドシステムのブロック図である。
【図２】図１のハイブリッドシステムにおけるエンジンの半断面システム系統図である。
【図３】図１のハイブリッドシステムにおける制御マップの模式図である。
【図４】図１のハイブリッドシステムにおける動作点学習処理のフローチャートである。
【図５】図１のハイブリッドシステムにおける動作点設定処理のフローチャートである。
【図６】図１のハイブリッドシステムにおける他の制御マップの模式図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…ハイブリッドシステム、１１…ハイブリッドシステム、２０…ハイブリッド車両、２１…伝達機構、２２…車輪、３０…制御マップ、３１…制御マップ、１００…制御装置、２００…エンジン、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、３００…動力分割機構、４００…インバータ、５００…バッテリ、５１０…ＳＯＣセンサ、６００…車速センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御装置であって、
前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定手段と、
該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、
前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で予め設定される動作線を、該動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における前記燃料消費率が小さくなるように更新する動作線更新手段と、
前記内燃機関の動作点を、（i）前記更新が行われた動作線上で前記内燃機関に要求される出力に対応する点又は（ii）前記座標平面において前記要求される出力に対応して描かれる等出力線上で前記モータジェネレータを含む駆動系の伝達効率と前記内燃機関の効率とに基づいて規定されるシステム効率が高くなる点に設定するための夫々第１設定処理又は第２設定処理を選択的に行う動作点設定手段と、
前記内燃機関の動作状態を該設定された動作点によって規定される状態に制御する制御手段と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記動作線更新手段は、前記動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における燃料消費率が、前記等出力線上で最小となるように前記動作線の更新を行う
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内燃機関制御装置。
【請求項３】
前記動作線更新手段は、前記第２設定処理において、前記内燃機関の動作点を、前記等出力線上で前記システム効率が最も高くなる点に設定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項４】
前記動作点設定手段は、前記駆動系においてエネルギ再循環が発生するか否かを判別すると共に、該エネルギ再循環が発生すると判別した場合に前記第２設定処理を行う
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項５】
前記動作点設定手段は、前記モータジェネレータが負回転且つ負トルクである場合に前記エネルギ再循環が発生すると判別する
ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項６】
動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御方法であって、
前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定工程と、
該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出工程と、
前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で予め設定される動作線を、該動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における前記燃料消費率が小さくなるように更新する動作線更新工程と、
前記内燃機関の動作点を、（i）前記更新が行われた動作線上で前記内燃機関に要求される出力に対応する点又は（ii）前記座標平面において前記要求される出力に対応して描かれる等出力線上で前記モータジェネレータを含む駆動系の伝達効率と前記内燃機関の効率とに基づいて規定されるシステム効率が高くなる点に設定するための夫々第１設定処理又は第２設定処理を選択的に行う動作点設定工程と、
前記内燃機関の動作状態を該設定された動作点によって規定される状態に制御する制御工程と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関制御方法。
【請求項１】
動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御装置であって、
前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定手段と、
該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出手段と、
前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で予め設定される動作線を、該動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における前記燃料消費率が小さくなるように更新する動作線更新手段と、
前記内燃機関の動作点を、（i）前記更新が行われた動作線上で前記内燃機関に要求される出力に対応する点又は（ii）前記座標平面において前記要求される出力に対応して描かれる等出力線上で前記モータジェネレータを含む駆動系の伝達効率と前記内燃機関の効率とに基づいて規定されるシステム効率が高くなる点に設定するための夫々第１設定処理又は第２設定処理を選択的に行う動作点設定手段と、
前記内燃機関の動作状態を該設定された動作点によって規定される状態に制御する制御手段と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記動作線更新手段は、前記動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における燃料消費率が、前記等出力線上で最小となるように前記動作線の更新を行う
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内燃機関制御装置。
【請求項３】
前記動作線更新手段は、前記第２設定処理において、前記内燃機関の動作点を、前記等出力線上で前記システム効率が最も高くなる点に設定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項４】
前記動作点設定手段は、前記駆動系においてエネルギ再循環が発生するか否かを判別すると共に、該エネルギ再循環が発生すると判別した場合に前記第２設定処理を行う
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項５】
前記動作点設定手段は、前記モータジェネレータが負回転且つ負トルクである場合に前記エネルギ再循環が発生すると判別する
ことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の内燃機関制御装置。
【請求項６】
動力源としてモータジェネレータ及び内燃機関を備えるハイブリッド車両において、前記内燃機関を制御するハイブリッド車両の内燃機関制御方法であって、
前記内燃機関のトルクを特定するトルク特定工程と、
該特定されたトルク、前記内燃機関の回転数及び前記内燃機関における燃料噴射量に基づいて、前記内燃機関における瞬間的な燃料消費率を算出する燃料消費率算出工程と、
前記トルク及び前記回転数を夫々第１軸及び第２軸とする座標平面上で予め設定される動作線を、該動作線上で前記内燃機関の出力に対応する点における前記燃料消費率が小さくなるように更新する動作線更新工程と、
前記内燃機関の動作点を、（i）前記更新が行われた動作線上で前記内燃機関に要求される出力に対応する点又は（ii）前記座標平面において前記要求される出力に対応して描かれる等出力線上で前記モータジェネレータを含む駆動系の伝達効率と前記内燃機関の効率とに基づいて規定されるシステム効率が高くなる点に設定するための夫々第１設定処理又は第２設定処理を選択的に行う動作点設定工程と、
前記内燃機関の動作状態を該設定された動作点によって規定される状態に制御する制御工程と
を具備することを特徴とするハイブリッド車両の内燃機関制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１７００５５（Ｐ２００６−１７００５５Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６２９６６（Ｐ２００４−３６２９６６）
【出願日】平成１６年１２月１５日（２００４．１２．１５）
【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１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１５日（２００４．１２．１５）
【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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