車両の制御装置
【課題】バッテリの充電量が予め設定された所定の値を下回る場合でも、ドライバーの走行性悪化を回避できる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】同一車速を維持しながら前記変速マップを変更したと仮定した場合のエンジン動作点に基づいて燃料消費率を算出し、前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さい場合には、前記変速マップの変更を行うように前記自動変速機を制御し、前記変更した変速マップに基づいて前記電動機への供給電力を変更し、前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さくならない場合には、前記変速マップの変更を行わないようにした。
【解決手段】同一車速を維持しながら前記変速マップを変更したと仮定した場合のエンジン動作点に基づいて燃料消費率を算出し、前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さい場合には、前記変速マップの変更を行うように前記自動変速機を制御し、前記変更した変速マップに基づいて前記電動機への供給電力を変更し、前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さくならない場合には、前記変速マップの変更を行わないようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の制御装置、特に、車両の運転状態に応じて電動アシストターボチャージャ及び自動変速機を制御する車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンの出力を増大させるために、吸気通路内に排気ターボチャージャを設け、エンジンのシリンダ内に吸入される吸気の圧力である吸気管圧を増大させ、シリンダ内へ吸気を過給することが知られている。さらに、排気ターボチャージャを排気ガスエネルギーのみにより駆動する場合に発生する過給応答遅れであるターボラグ、及び低回転域での出力低下を解消するために、排気ターボチャージャを電動機によっても駆動できるようにした電動アシストターボチャージャを用いる技術が知られている。
【０００３】
電動アシストターボチャージャを用いることにより、小排気量のエンジンであっても従来の自然吸気の大排気量のエンジンと同等の出力を達成することができ、高出力を維持しながら小排気量のエンジンによる低燃費化をもたらすことが可能になる。
【０００４】
このような電動アシストターボチャージャを用いたエンジンを搭載した車両の制御装置に於いて、従来、電動アシストターボチャージャの使用によりバッテリの充電量が所定値を下回った場合は、変速制御変更手段により変速機の変速パターンを変更し、ダウンシフトし易くする制御を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３１８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示された従来の車両の制御装置によれば、電動アシストターボチャージャの使用によりバッテリの充電量が所定値を下回った場合は、変速マップがダウンシフトされ易くなるようにシフトされるため、エンジン回転数が上昇することとなり、電動機によるアシストトルクを発生させず排気ガスエネルギーのみによる過給により要求される出力を発生させることができ、更に、エンジン回転数が上昇することによる発電量の増加によりバッテリへの充電量を確保することができるが、変速マップの変更により変速ダウンするためドライバーの走行性感覚が悪くなり、又、エンジン動作点の変更によりエンジンが燃焼効率の悪い動作点で動作する可能性があった。
【０００７】
この発明は、従来の装置に於ける前述のような課題を解決するために成されたものであり、ドライバーの走行性感覚を損ねることなくバッテリの充電量を確保できる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による車両の制御装置は、車両に搭載されたエンジンの排気ガスエネルギーによる駆動力と電動機による駆動力とのうち少なくとも一方により駆動されて吸気通路内の吸気を圧縮し前記エンジンのシリンダ内に過給する電動アシストターボチャージャと、設定された変速マップに基づいて変速比を制御する自動変速機と、前記電動機及び前記自動変速機を前記車両の運転状態に基づいて制御する制御手段とを備えた車両の制御装置であって、前記制御手段は、前記エンジンの動作点と、前記電動機への供給電力と、前記エンジンにより駆動されて発電するオルタネータの発電量と前記オルタネータにより充電されるバッテリの蓄電量とのうちの少なくとも一方とに基づいて、同一車速を維持しながら前記変速マップを変更したと仮定した場合のエンジン動作点に基づいて燃料消費率を算出し、前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さい場合には、前記変速マップの変更を行うように前記自動変速機を制御し、前記変更した変速マップに基づいて前記電動機への供給電力を変更し、前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さくならない場合には、前記変速マップの変更を行わないようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明による車両の制御装置によれば、エンジンの動作点と、電動機への供給電力と、エンジンにより駆動されて発電するオルタネータの発電量とオルタネータにより充電されるバッテリの蓄電量とのうちの少なくとも一方とに基づいて変速マップを変更したと仮定した場合のエンジン動作点に基づいて燃料消費率を算出し、算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さい場合には、前記変速マップの変更を行うように前記自動変速機を制御し、前記変更した変速マップに基づいて前記電動機への供給電力を変更し、前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さくならない場合には、前記変速マップの変更を行わないようにしたので、変速マップを変更することで燃費が悪化する場合は、変速マップを変更ぜず、オルタネータの発電を増加させ、電動アシストターボチャージャを引き続き駆動することで、バッテリの充電量が少ない場合も、エンジン燃焼効率の優れた動作点を用いることで、車両の燃費悪化を極力抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による車両の制御装置を含む車両システム全体を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於けるエンジンの動作点変更を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於ける自動変速機の変速マップ変更を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於ける電動機制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於けるエンジンの動作点での燃料消費率マップを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による車両の制御装置について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置を含む車両システム全体を示す構成図である。図１に示した内燃機関１の主要構成体としてのエンジン２は、４気筒のガソリンエンジンであり、電動アシストターボチャージャ５を用いてシリンダ内へ吸気を過給することにより、高出力化と共にエンジンの低排気量化による低燃費化を実現するものである。
【００１２】
尚、この発明による車両の制御装置に適用されるエンジン２は、気筒数の制限はなく、又、エンジン２の燃焼方式についても制限はなく、シリンダ内に燃料を直接噴射する直噴エンジンを適用してもよいし、スロットルバルブ１１の下流側のインテークマニホールド１７に燃料を噴射するようにしたポート噴射エンジンを適用してもよい。
【００１３】
図１に於いて、エンジン２のシリンダ部２には、吸気通路３と排気通路４とが接続されている。又、吸気通路３と排気通路４との間には、電動アシストターボチャージャ５が設けられている。電動アシストターボチャージャ５は、シリンダ部２の各シリンダで発生した排気ガスエネルギーによって駆動され回転するタービンホイール６と、回転軸７を介してタービンホイール６と同軸上に接続され、タービンホイール６の回転によって吸気通路３内の吸気を圧縮するコンプレッサホイール８と、回転軸７に電動アシストトルクを加える電動機９とを有している。尚、タービンホイール６とコンプレッサホイール８とのうち少なくとも一方を、インペラの角度を変更可能とした可変ベーン方式としてもよい。
【００１４】
電動アシストターボチャージャ５は、シリンダ部２で発生した排気ガスエネルギーによる駆動トルクのみにより、或いは、電動機９の駆動トルクのみにより、或いは、排気ガスエネルギーによる駆動トルクと電動機による電動アシストトルクとの合算トルクにより、コンプレッサホイール８を駆動して吸気通路３を通過する吸気を圧縮し、シリンダ内にその圧縮した吸気を過給することができる。
【００１５】
電動アシストターボチャージャ５は、エンジン２の低回転時には電動機９の回転駆動によって吸気通路３内の吸気を過給し、エンジン２の高回転時には排気ガスエネルギーによって吸気通路３内の吸気を過給することを基本としているが、場合によっては、エンジン２の回転数によらず電動機９による電動アシストトルクと排気ガスエネルギーによる駆動トルクとを常に重畳して過給するようにしてもよい。
【００１６】
吸気通路３に於けるコンプレッサホイール８の下流には、吸気を冷却するインタークーラ１０が設けられている。吸気通路３に於けるインタークーラ１０の下流側には、吸気通路３を流れる吸気の流量を調節するスロットルバルブ１１が設けられている。スロットルバルブ１１には、スロットルバルブ１１を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ１２が取り付けられている。スロットルバルブ１１の下流側の吸気通路３は、シリンダ部２の各シリンダに応じて分岐したインテークマニホールド１７を形成している。
【００１７】
排気通路４の上流側は、シリンダ部２の各シリンダに応じて分岐したエギゾーストマニホールド１８を形成している。又、排気通路４には、ウェストゲートバルブ１５と、ウェストゲートバルブ１５を開閉駆動するウェストゲートバルブアクチュエータ１４が取り付けられている。
【００１８】
ここで、エンジン２の吸気通路３に取り込まれた吸気が排気通路４から排出されるまでの流れについて説明する。先ず、大気中から吸気通路３に取り込まれた吸気は、エアクリーナ（図示せず）によって塵埃が除去される。続いて、塵埃が除去された吸気は電動アシストターボチャージャ５のコンプレッサホイール８の回転により圧縮される。
【００１９】
次に、圧縮された吸気は、圧力上昇によって温度が上昇し膨張するが、エンジンの吸気充填効率を向上させるために、インタークーラ１０により冷却される。冷却された吸気は、スロットルバルブアクチュエータ１２により駆動されるスロットルバルブ１１の開度に応じて流量が調節され、ポート噴射エンジンの場合は燃料が混合されて混合気となり、シリンダ部２の各シリンダ内に吸入される。
【００２０】
次に、シリンダ内に吸入された混合気は点火装置により着火され、シリンダ内のピストン（図示せず）が押し下げられる。続いて、クランク（図示せず）によってピストンの上下運動が回転運動に変換され、エンジン２のクランクが回転する。エンジン２の回転は自動変速機２５によって変速比を変更され、動力伝達路２６を通じて駆動輪２７に動力が伝わり、車両を推進させる動力として利用される。
【００２１】
又、エンジン２のクランク軸は、ベルト２４を介してオルタネータ２３に接続されており、オルタネータ２３をベルト２４を介してエンジンの動力により駆動して発電を行わせる。オルタネータ２３により発電された電力は、バッテリ２２に充電され、電動アシストターボチャージャ５や他の車載補機（図示せず）等の電力が必要なデバイスに対して電力供給を行う。
【００２２】
シリンダ内での混合気の燃焼によって発生した排気ガスは、エギゾーストマニホールド１８を介して排出される。続いて、排気ガスは、ウェストゲートバルブ１５が閉じている場合は、電動アシストターボチャージャ５のタービンホイール６を通り、タービンホイール６を回転させる。排気ガスは、ウェストゲートバルブ１５が開いている場合は、バイパス２１に導かれる。タービンホイール６を回転させた排気ガスとバイパス２１を通った排気ガスは合流し、排気ガス浄化触媒等が一体化されたマフラー（図示せず）により浄化され、大気中に排出される。
【００２３】
ウェストゲートバルブ１５は、ウェストゲートバルブアクチュエータ１４により、エンジン２の回転数等に基づいてその開度が制御されタービンホイール６への排気ガスの流量を調節する。ウェストゲートバルブアクチュエータ１４は、後述する制御手段としての車両制御装置により制御される。
【００２４】
又、電動アシストターボチャージャ５は、排気ガスエネルギーが十分にある場合は、排気ガスエネルギーによるタービンホイール６の駆動と同時に電動機９の回転子を駆動し、電動機９の回生電力によりバッテリ２２を充電する。
【００２５】
電動アシストターボチャージャ５の電動機９には、電動機制御装置１９が接続され、電動機制御装置１９には、車両制御装置２０が接続されている。尚、電動機制御装置１９及び車両制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる算術論理演算可能回路により構成される。この実施の形態１に於いて、電動アシストターボチャージャ５の電動機９と自動変速機２５とを制御する制御手段は、車両制御装置２０と電動機制御装置１９とにより構成されている。
【００２６】
車両制御装置２０には、エンジン２、電動機９、スロットルバルブアクチュエータ１２、ウェストゲートバルブアクチュエータ１４、バッテリ２２、オルタネータ２３、自動変速機２５が接続されている。
【００２７】
車両制御装置２０は、エンジン２からエンジン回転数及びエンジン出力からなるエンジン動作点、電動機制御装置１９から電動機９の消費電力、バッテリ２２からのバッテリ充電量、オルタネータ２３からの発電量を入手する。そして、車両制御装置２０は、電動機制御装置１９へ電動機９の駆動を制御する指令を出力し、オルタネータ２３へ発電量制御の指令を出力し、自動変速機２５へ変速マップを設定する。又、車両制御装置２０は、スロットルバルブアクチュエータ１２にスロットルバルブ１１の開度を制御する指令を出力するとともに、ウェストゲートバルブアクチュエータ１４にウェストゲートバルブ１５の開度を制御する指令を出力する。
【００２８】
ここで、変速マップの変更について説明する。変速マップの変更は、電動アシストターボチャージャ５の電動機９による電力消費を抑える目的で行われ、変速マップの変更により、エンジンの動作点を、同じ車速を確保しながら電動機９による電動アシストトルクをコンプレッサホイールに加えての過給を不要とするエンジン動作点、若しくは電動アシストトルクが減少するエンジン動作点に移動させるものである。
【００２９】
図２は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於けるエンジンの動作点変更を示す説明図である。図２に於いて、縦軸はエンジントルク（Ｎｍ）、横軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）を示す。電動過給領域Ａは、電動機９による電動アシストトルクをコンプレッサホイール７に加えて過給する領域、排気過給領域Ｂは、電動アシストトルクを加えることなくエンジン２の排気ガスエネルギーのみによりコンプレッサホイール６を駆動して過給する領域、非過給領域Ｃは、過給を必要としない領域である。
【００３０】
図２に示すように、例えば、車両等速度線に沿って車両の速度を一定に保つ場合、電動過給領域Ａ内にある高ギア動作点では、電動アシストトルクをコンプレッサホイールに加えての過給が必要であり、排気過給領域Ｂ内にある低ギア動作点では、電動過給が不要であり排気ガスエネルギーによってのみ過給が行われ、非過給領域Ｃ内にあるときは、過給は行われない。
【００３１】
図３は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於ける自動変速機の変速マップ変更を示す説明図であり、縦軸はアクセル開度（％）、横軸は車速（ｋｍ／ｈ）を示している。図３に示す説明図は、一般的な車両の特定ギアに於ける変速マップを示しており、車速とスロットル開度とに応じて変速線が定められる。等車速線上に於いてエンジンをより高回転にするためには、車速が大きくなりスロットル開度が小さくなる方向へ移動するように変速線を連続的に変更する。尚、変速線には、高ギアから低ギアにダウンシフトするタイミングに基づいて決定されるダウンシフト線と、低ギアから高ギアにアップシフトするタイミングに基づいて決定されるアップシフト線とがある。
【００３２】
次に、この発明の実施の形態１による車両の制御装置の動作について説明する。図４は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於ける電動機制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、所定の短時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。
【００３３】
図４に於いて、先ずステップＳ２０１では、車両制御装置２０が車両に搭載されているデバイスから運転状態の情報を取得する。具体的には、エンジン２からはエンジン動作点としてのエンジン回転数及びエンジン出力の情報を、電動機制御装置１９からは電動機９の消費電力の情報を、バッテリ２２からはバッテリ充電量の情報を、オルタネータ２３からはオルタネータ発電量の情報を、夫々入手する。
【００３４】
次に、ステップＳ２０２では、バッテリ２２の充電量が電動アシストターボチャージャ５を駆動するために十分な電力であるか否かを判定する。ここでは、バッテリ２２の蓄電量が所定値α未満であるか否かによりその判定を行う。ステップＳ２０２での判定の結果、バッテリ２２のバッテリ充電量が所定値α未満と判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０３に移行し、バッテリ２２のバッテリ２２の充電量が所定値α以上と判定された場合（ＮＯ）には、そのまま図２のフローチャートを終了する。
【００３５】
ステップＳ２０３では、オルタネータ２３の発電量マージンを判定する。ここでは、オルタネータ２３の発電量が所定値βを超えているか否かによりその判定を行う。ステップＳ２０３に於いてオルタネータの発電量が所定値βを超えていると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０４に移行し、オルタネータの発電量が所定値β以下であると判定された場合（ＮＯ）には、そのまま図２のフローチャートを終了する。
【００３６】
ステップＳ２０４では、変速マップを変更せず電動アシストターボチャージャを駆動するための電力をオルタネータで発電させた場合の燃費と、変速マップを変更し電動アシストターボチャージャを駆動するための電力を減じた場合の燃費を演算する。次にその演算の方法について説明する。
【００３７】
図５は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於けるエンジンの動作点での燃料消費率マップを示す説明図であり、縦軸はエンジントルク（Ｎｍ）、横軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）を示す。図５に示すように、エンジンの動作点を、燃料消費率マップの燃費良の領域に近づく方向に移動させれば燃費は向上し、燃費良の領域から遠ざかる方向に移動すれば燃費は悪くなる。
【００３８】
そこで、図４のステップＳ２０４に於いて、電力負荷からオルタネータ２３に必要な入力を演算し、発電も含めたエンジン動作点に於ける燃料消費率を図５に示す燃料消費率マップからその時点におけるエンジン動作点での燃費を見積もり、変速マップの変更により燃費が改善するか否かを判定する。その結果、変速マップの変更により燃費が改善すると判断した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０５に移行し、変速マップを変速しても燃費が改善しないと判定した場合（ＮＯ）には、そのまま図２のフローチャートを終了する。
【００３９】
ステップＳ２０５に進むと、電力負荷に応じて連続的に変速マップを変更し、電動アシストターボチャージャへの電力を減じる。ここで、電力負荷とは、電動アシストターボチャージャ５の電動機９が電動アシストトルクを発生するための駆動電力、バッテリ２２の充電量が所定値αを下回っている場合にその下回る蓄電量、及びオルタネータ２３の発電量が所定値βを上回っている場合にその上回る発電量を指す。ステップＳ２０５では、これらの電力負荷のうちの少なくとも一つに基づいて、変速マップを連続的に移動させ、電動アシストターボチャージャ５に於ける電動機９の消費する電力を減ずる。
【００４０】
例えば、電動アシストターボチャージャ５の電動機９の駆動電力が大きく、且つバッテリの充電量が所定値を下回る量が大きく、且つオルタネータの発電量が所定値を上回る量が大きく、これらが全て大きい程、或いはこれらのうちの何れか一つが大きい程、電動アシストターボチャージャの動作を制限するため図３に示す変速線の移動量を大きくすると共に、電動アシストターボチャージャ５の電動機９への駆動電力を減じ、図２のフローチャートを終了する。
【００４１】
尚、図４のフローチャートでは、バッテリ２２の充電量を判定するステップＳ２０２、及びオルタネータ２３の発電量を判定するステップＳ２０３の双方を設けられているが、ステップＳ２０２或いはステップＳ２０３のいずれか一方のみとなるフローチャートとしてもよい。この場合も、前述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
又、前述したように、変速線には、高ギアから低ギアにダウンシフトするタイミングに基づいて設定されるダウンシフト線と、低ギアから高ギアにアップシフトするタイミングに基づいて設定されるアップシフト線とがあるが、アップシフト線を変更すると低ギアで走行する頻度が高くなり燃費が悪化するため、変速マップの変更はダウンシフト線のみの変としてもよい。この場合も、前述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
更に、電動アシストターボチャージャ５のみでなく、電動アシストターボチャージャ５の後段若しくは前段に、機械式ターボチャージャを更に備え、所謂、ツインチャージャーを構成してもよい。この場合も、前述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
又、前述の実施の形態１では、電動機制御装置１９と車両制御装置２０とを別々のものとして説明したが、これに限定されず、例えば車両制御装置２０等に機能を集約できる場合には、電動機制御装置１９を電動機９を駆動する単純なドライバとして機能させるようにしてもよい。この場合も、前述の実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
更に、前述の実施の形態１では、自動変速機２５が有段ギアをもつものとして説明したが、これに限定されず、例えばＣＶＴ等無段ギアの自動変速機としてもよい。この場合は、連続的な変速マップの変更、及びギア比変更を行うことができるため、前述の実施の形態１の効果に加えてドライバーの走行性がより向上する効果も得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 内燃機関
２ エンジン
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ 電動アシストターボチャージャ
６ タービンホイール
７ 回転軸
８ コンプレッサホイール
９ 電動機
１０ インタークーラ
１１ スロットルバルブ
１２ スロットルバルブアクチュエータ
１４ ウェストゲートバルブアクチュエータ
１５ ウェストゲートバルブ
１７ インテークマニホールド
１８ エギゾーストマニホールド
１９ 電動機制御装置
２０ エンジン制御装置
２１ バイパス
２２ バッテリ
２３ オルタネータ
２４ ベルト
２５ 自動変速機
２６ 動力伝達路
２７ 駆動輪
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の制御装置、特に、車両の運転状態に応じて電動アシストターボチャージャ及び自動変速機を制御する車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンの出力を増大させるために、吸気通路内に排気ターボチャージャを設け、エンジンのシリンダ内に吸入される吸気の圧力である吸気管圧を増大させ、シリンダ内へ吸気を過給することが知られている。さらに、排気ターボチャージャを排気ガスエネルギーのみにより駆動する場合に発生する過給応答遅れであるターボラグ、及び低回転域での出力低下を解消するために、排気ターボチャージャを電動機によっても駆動できるようにした電動アシストターボチャージャを用いる技術が知られている。
【０００３】
電動アシストターボチャージャを用いることにより、小排気量のエンジンであっても従来の自然吸気の大排気量のエンジンと同等の出力を達成することができ、高出力を維持しながら小排気量のエンジンによる低燃費化をもたらすことが可能になる。
【０００４】
このような電動アシストターボチャージャを用いたエンジンを搭載した車両の制御装置に於いて、従来、電動アシストターボチャージャの使用によりバッテリの充電量が所定値を下回った場合は、変速制御変更手段により変速機の変速パターンを変更し、ダウンシフトし易くする制御を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３１８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示された従来の車両の制御装置によれば、電動アシストターボチャージャの使用によりバッテリの充電量が所定値を下回った場合は、変速マップがダウンシフトされ易くなるようにシフトされるため、エンジン回転数が上昇することとなり、電動機によるアシストトルクを発生させず排気ガスエネルギーのみによる過給により要求される出力を発生させることができ、更に、エンジン回転数が上昇することによる発電量の増加によりバッテリへの充電量を確保することができるが、変速マップの変更により変速ダウンするためドライバーの走行性感覚が悪くなり、又、エンジン動作点の変更によりエンジンが燃焼効率の悪い動作点で動作する可能性があった。
【０００７】
この発明は、従来の装置に於ける前述のような課題を解決するために成されたものであり、ドライバーの走行性感覚を損ねることなくバッテリの充電量を確保できる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による車両の制御装置は、車両に搭載されたエンジンの排気ガスエネルギーによる駆動力と電動機による駆動力とのうち少なくとも一方により駆動されて吸気通路内の吸気を圧縮し前記エンジンのシリンダ内に過給する電動アシストターボチャージャと、設定された変速マップに基づいて変速比を制御する自動変速機と、前記電動機及び前記自動変速機を前記車両の運転状態に基づいて制御する制御手段とを備えた車両の制御装置であって、前記制御手段は、前記エンジンの動作点と、前記電動機への供給電力と、前記エンジンにより駆動されて発電するオルタネータの発電量と前記オルタネータにより充電されるバッテリの蓄電量とのうちの少なくとも一方とに基づいて、同一車速を維持しながら前記変速マップを変更したと仮定した場合のエンジン動作点に基づいて燃料消費率を算出し、前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さい場合には、前記変速マップの変更を行うように前記自動変速機を制御し、前記変更した変速マップに基づいて前記電動機への供給電力を変更し、前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さくならない場合には、前記変速マップの変更を行わないようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明による車両の制御装置によれば、エンジンの動作点と、電動機への供給電力と、エンジンにより駆動されて発電するオルタネータの発電量とオルタネータにより充電されるバッテリの蓄電量とのうちの少なくとも一方とに基づいて変速マップを変更したと仮定した場合のエンジン動作点に基づいて燃料消費率を算出し、算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さい場合には、前記変速マップの変更を行うように前記自動変速機を制御し、前記変更した変速マップに基づいて前記電動機への供給電力を変更し、前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さくならない場合には、前記変速マップの変更を行わないようにしたので、変速マップを変更することで燃費が悪化する場合は、変速マップを変更ぜず、オルタネータの発電を増加させ、電動アシストターボチャージャを引き続き駆動することで、バッテリの充電量が少ない場合も、エンジン燃焼効率の優れた動作点を用いることで、車両の燃費悪化を極力抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による車両の制御装置を含む車両システム全体を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於けるエンジンの動作点変更を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於ける自動変速機の変速マップ変更を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於ける電動機制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於けるエンジンの動作点での燃料消費率マップを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による車両の制御装置について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置を含む車両システム全体を示す構成図である。図１に示した内燃機関１の主要構成体としてのエンジン２は、４気筒のガソリンエンジンであり、電動アシストターボチャージャ５を用いてシリンダ内へ吸気を過給することにより、高出力化と共にエンジンの低排気量化による低燃費化を実現するものである。
【００１２】
尚、この発明による車両の制御装置に適用されるエンジン２は、気筒数の制限はなく、又、エンジン２の燃焼方式についても制限はなく、シリンダ内に燃料を直接噴射する直噴エンジンを適用してもよいし、スロットルバルブ１１の下流側のインテークマニホールド１７に燃料を噴射するようにしたポート噴射エンジンを適用してもよい。
【００１３】
図１に於いて、エンジン２のシリンダ部２には、吸気通路３と排気通路４とが接続されている。又、吸気通路３と排気通路４との間には、電動アシストターボチャージャ５が設けられている。電動アシストターボチャージャ５は、シリンダ部２の各シリンダで発生した排気ガスエネルギーによって駆動され回転するタービンホイール６と、回転軸７を介してタービンホイール６と同軸上に接続され、タービンホイール６の回転によって吸気通路３内の吸気を圧縮するコンプレッサホイール８と、回転軸７に電動アシストトルクを加える電動機９とを有している。尚、タービンホイール６とコンプレッサホイール８とのうち少なくとも一方を、インペラの角度を変更可能とした可変ベーン方式としてもよい。
【００１４】
電動アシストターボチャージャ５は、シリンダ部２で発生した排気ガスエネルギーによる駆動トルクのみにより、或いは、電動機９の駆動トルクのみにより、或いは、排気ガスエネルギーによる駆動トルクと電動機による電動アシストトルクとの合算トルクにより、コンプレッサホイール８を駆動して吸気通路３を通過する吸気を圧縮し、シリンダ内にその圧縮した吸気を過給することができる。
【００１５】
電動アシストターボチャージャ５は、エンジン２の低回転時には電動機９の回転駆動によって吸気通路３内の吸気を過給し、エンジン２の高回転時には排気ガスエネルギーによって吸気通路３内の吸気を過給することを基本としているが、場合によっては、エンジン２の回転数によらず電動機９による電動アシストトルクと排気ガスエネルギーによる駆動トルクとを常に重畳して過給するようにしてもよい。
【００１６】
吸気通路３に於けるコンプレッサホイール８の下流には、吸気を冷却するインタークーラ１０が設けられている。吸気通路３に於けるインタークーラ１０の下流側には、吸気通路３を流れる吸気の流量を調節するスロットルバルブ１１が設けられている。スロットルバルブ１１には、スロットルバルブ１１を開閉駆動するスロットルバルブアクチュエータ１２が取り付けられている。スロットルバルブ１１の下流側の吸気通路３は、シリンダ部２の各シリンダに応じて分岐したインテークマニホールド１７を形成している。
【００１７】
排気通路４の上流側は、シリンダ部２の各シリンダに応じて分岐したエギゾーストマニホールド１８を形成している。又、排気通路４には、ウェストゲートバルブ１５と、ウェストゲートバルブ１５を開閉駆動するウェストゲートバルブアクチュエータ１４が取り付けられている。
【００１８】
ここで、エンジン２の吸気通路３に取り込まれた吸気が排気通路４から排出されるまでの流れについて説明する。先ず、大気中から吸気通路３に取り込まれた吸気は、エアクリーナ（図示せず）によって塵埃が除去される。続いて、塵埃が除去された吸気は電動アシストターボチャージャ５のコンプレッサホイール８の回転により圧縮される。
【００１９】
次に、圧縮された吸気は、圧力上昇によって温度が上昇し膨張するが、エンジンの吸気充填効率を向上させるために、インタークーラ１０により冷却される。冷却された吸気は、スロットルバルブアクチュエータ１２により駆動されるスロットルバルブ１１の開度に応じて流量が調節され、ポート噴射エンジンの場合は燃料が混合されて混合気となり、シリンダ部２の各シリンダ内に吸入される。
【００２０】
次に、シリンダ内に吸入された混合気は点火装置により着火され、シリンダ内のピストン（図示せず）が押し下げられる。続いて、クランク（図示せず）によってピストンの上下運動が回転運動に変換され、エンジン２のクランクが回転する。エンジン２の回転は自動変速機２５によって変速比を変更され、動力伝達路２６を通じて駆動輪２７に動力が伝わり、車両を推進させる動力として利用される。
【００２１】
又、エンジン２のクランク軸は、ベルト２４を介してオルタネータ２３に接続されており、オルタネータ２３をベルト２４を介してエンジンの動力により駆動して発電を行わせる。オルタネータ２３により発電された電力は、バッテリ２２に充電され、電動アシストターボチャージャ５や他の車載補機（図示せず）等の電力が必要なデバイスに対して電力供給を行う。
【００２２】
シリンダ内での混合気の燃焼によって発生した排気ガスは、エギゾーストマニホールド１８を介して排出される。続いて、排気ガスは、ウェストゲートバルブ１５が閉じている場合は、電動アシストターボチャージャ５のタービンホイール６を通り、タービンホイール６を回転させる。排気ガスは、ウェストゲートバルブ１５が開いている場合は、バイパス２１に導かれる。タービンホイール６を回転させた排気ガスとバイパス２１を通った排気ガスは合流し、排気ガス浄化触媒等が一体化されたマフラー（図示せず）により浄化され、大気中に排出される。
【００２３】
ウェストゲートバルブ１５は、ウェストゲートバルブアクチュエータ１４により、エンジン２の回転数等に基づいてその開度が制御されタービンホイール６への排気ガスの流量を調節する。ウェストゲートバルブアクチュエータ１４は、後述する制御手段としての車両制御装置により制御される。
【００２４】
又、電動アシストターボチャージャ５は、排気ガスエネルギーが十分にある場合は、排気ガスエネルギーによるタービンホイール６の駆動と同時に電動機９の回転子を駆動し、電動機９の回生電力によりバッテリ２２を充電する。
【００２５】
電動アシストターボチャージャ５の電動機９には、電動機制御装置１９が接続され、電動機制御装置１９には、車両制御装置２０が接続されている。尚、電動機制御装置１９及び車両制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなる算術論理演算可能回路により構成される。この実施の形態１に於いて、電動アシストターボチャージャ５の電動機９と自動変速機２５とを制御する制御手段は、車両制御装置２０と電動機制御装置１９とにより構成されている。
【００２６】
車両制御装置２０には、エンジン２、電動機９、スロットルバルブアクチュエータ１２、ウェストゲートバルブアクチュエータ１４、バッテリ２２、オルタネータ２３、自動変速機２５が接続されている。
【００２７】
車両制御装置２０は、エンジン２からエンジン回転数及びエンジン出力からなるエンジン動作点、電動機制御装置１９から電動機９の消費電力、バッテリ２２からのバッテリ充電量、オルタネータ２３からの発電量を入手する。そして、車両制御装置２０は、電動機制御装置１９へ電動機９の駆動を制御する指令を出力し、オルタネータ２３へ発電量制御の指令を出力し、自動変速機２５へ変速マップを設定する。又、車両制御装置２０は、スロットルバルブアクチュエータ１２にスロットルバルブ１１の開度を制御する指令を出力するとともに、ウェストゲートバルブアクチュエータ１４にウェストゲートバルブ１５の開度を制御する指令を出力する。
【００２８】
ここで、変速マップの変更について説明する。変速マップの変更は、電動アシストターボチャージャ５の電動機９による電力消費を抑える目的で行われ、変速マップの変更により、エンジンの動作点を、同じ車速を確保しながら電動機９による電動アシストトルクをコンプレッサホイールに加えての過給を不要とするエンジン動作点、若しくは電動アシストトルクが減少するエンジン動作点に移動させるものである。
【００２９】
図２は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於けるエンジンの動作点変更を示す説明図である。図２に於いて、縦軸はエンジントルク（Ｎｍ）、横軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）を示す。電動過給領域Ａは、電動機９による電動アシストトルクをコンプレッサホイール７に加えて過給する領域、排気過給領域Ｂは、電動アシストトルクを加えることなくエンジン２の排気ガスエネルギーのみによりコンプレッサホイール６を駆動して過給する領域、非過給領域Ｃは、過給を必要としない領域である。
【００３０】
図２に示すように、例えば、車両等速度線に沿って車両の速度を一定に保つ場合、電動過給領域Ａ内にある高ギア動作点では、電動アシストトルクをコンプレッサホイールに加えての過給が必要であり、排気過給領域Ｂ内にある低ギア動作点では、電動過給が不要であり排気ガスエネルギーによってのみ過給が行われ、非過給領域Ｃ内にあるときは、過給は行われない。
【００３１】
図３は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於ける自動変速機の変速マップ変更を示す説明図であり、縦軸はアクセル開度（％）、横軸は車速（ｋｍ／ｈ）を示している。図３に示す説明図は、一般的な車両の特定ギアに於ける変速マップを示しており、車速とスロットル開度とに応じて変速線が定められる。等車速線上に於いてエンジンをより高回転にするためには、車速が大きくなりスロットル開度が小さくなる方向へ移動するように変速線を連続的に変更する。尚、変速線には、高ギアから低ギアにダウンシフトするタイミングに基づいて決定されるダウンシフト線と、低ギアから高ギアにアップシフトするタイミングに基づいて決定されるアップシフト線とがある。
【００３２】
次に、この発明の実施の形態１による車両の制御装置の動作について説明する。図４は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於ける電動機制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、所定の短時間毎に繰り返し実行されるルーチンである。
【００３３】
図４に於いて、先ずステップＳ２０１では、車両制御装置２０が車両に搭載されているデバイスから運転状態の情報を取得する。具体的には、エンジン２からはエンジン動作点としてのエンジン回転数及びエンジン出力の情報を、電動機制御装置１９からは電動機９の消費電力の情報を、バッテリ２２からはバッテリ充電量の情報を、オルタネータ２３からはオルタネータ発電量の情報を、夫々入手する。
【００３４】
次に、ステップＳ２０２では、バッテリ２２の充電量が電動アシストターボチャージャ５を駆動するために十分な電力であるか否かを判定する。ここでは、バッテリ２２の蓄電量が所定値α未満であるか否かによりその判定を行う。ステップＳ２０２での判定の結果、バッテリ２２のバッテリ充電量が所定値α未満と判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０３に移行し、バッテリ２２のバッテリ２２の充電量が所定値α以上と判定された場合（ＮＯ）には、そのまま図２のフローチャートを終了する。
【００３５】
ステップＳ２０３では、オルタネータ２３の発電量マージンを判定する。ここでは、オルタネータ２３の発電量が所定値βを超えているか否かによりその判定を行う。ステップＳ２０３に於いてオルタネータの発電量が所定値βを超えていると判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０４に移行し、オルタネータの発電量が所定値β以下であると判定された場合（ＮＯ）には、そのまま図２のフローチャートを終了する。
【００３６】
ステップＳ２０４では、変速マップを変更せず電動アシストターボチャージャを駆動するための電力をオルタネータで発電させた場合の燃費と、変速マップを変更し電動アシストターボチャージャを駆動するための電力を減じた場合の燃費を演算する。次にその演算の方法について説明する。
【００３７】
図５は、この発明の実施の形態１による車両の制御装置に於けるエンジンの動作点での燃料消費率マップを示す説明図であり、縦軸はエンジントルク（Ｎｍ）、横軸はエンジン回転数（ｒｐｍ）を示す。図５に示すように、エンジンの動作点を、燃料消費率マップの燃費良の領域に近づく方向に移動させれば燃費は向上し、燃費良の領域から遠ざかる方向に移動すれば燃費は悪くなる。
【００３８】
そこで、図４のステップＳ２０４に於いて、電力負荷からオルタネータ２３に必要な入力を演算し、発電も含めたエンジン動作点に於ける燃料消費率を図５に示す燃料消費率マップからその時点におけるエンジン動作点での燃費を見積もり、変速マップの変更により燃費が改善するか否かを判定する。その結果、変速マップの変更により燃費が改善すると判断した場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０５に移行し、変速マップを変速しても燃費が改善しないと判定した場合（ＮＯ）には、そのまま図２のフローチャートを終了する。
【００３９】
ステップＳ２０５に進むと、電力負荷に応じて連続的に変速マップを変更し、電動アシストターボチャージャへの電力を減じる。ここで、電力負荷とは、電動アシストターボチャージャ５の電動機９が電動アシストトルクを発生するための駆動電力、バッテリ２２の充電量が所定値αを下回っている場合にその下回る蓄電量、及びオルタネータ２３の発電量が所定値βを上回っている場合にその上回る発電量を指す。ステップＳ２０５では、これらの電力負荷のうちの少なくとも一つに基づいて、変速マップを連続的に移動させ、電動アシストターボチャージャ５に於ける電動機９の消費する電力を減ずる。
【００４０】
例えば、電動アシストターボチャージャ５の電動機９の駆動電力が大きく、且つバッテリの充電量が所定値を下回る量が大きく、且つオルタネータの発電量が所定値を上回る量が大きく、これらが全て大きい程、或いはこれらのうちの何れか一つが大きい程、電動アシストターボチャージャの動作を制限するため図３に示す変速線の移動量を大きくすると共に、電動アシストターボチャージャ５の電動機９への駆動電力を減じ、図２のフローチャートを終了する。
【００４１】
尚、図４のフローチャートでは、バッテリ２２の充電量を判定するステップＳ２０２、及びオルタネータ２３の発電量を判定するステップＳ２０３の双方を設けられているが、ステップＳ２０２或いはステップＳ２０３のいずれか一方のみとなるフローチャートとしてもよい。この場合も、前述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
又、前述したように、変速線には、高ギアから低ギアにダウンシフトするタイミングに基づいて設定されるダウンシフト線と、低ギアから高ギアにアップシフトするタイミングに基づいて設定されるアップシフト線とがあるが、アップシフト線を変更すると低ギアで走行する頻度が高くなり燃費が悪化するため、変速マップの変更はダウンシフト線のみの変としてもよい。この場合も、前述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
更に、電動アシストターボチャージャ５のみでなく、電動アシストターボチャージャ５の後段若しくは前段に、機械式ターボチャージャを更に備え、所謂、ツインチャージャーを構成してもよい。この場合も、前述の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
又、前述の実施の形態１では、電動機制御装置１９と車両制御装置２０とを別々のものとして説明したが、これに限定されず、例えば車両制御装置２０等に機能を集約できる場合には、電動機制御装置１９を電動機９を駆動する単純なドライバとして機能させるようにしてもよい。この場合も、前述の実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
更に、前述の実施の形態１では、自動変速機２５が有段ギアをもつものとして説明したが、これに限定されず、例えばＣＶＴ等無段ギアの自動変速機としてもよい。この場合は、連続的な変速マップの変更、及びギア比変更を行うことができるため、前述の実施の形態１の効果に加えてドライバーの走行性がより向上する効果も得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 内燃機関
２ エンジン
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ 電動アシストターボチャージャ
６ タービンホイール
７ 回転軸
８ コンプレッサホイール
９ 電動機
１０ インタークーラ
１１ スロットルバルブ
１２ スロットルバルブアクチュエータ
１４ ウェストゲートバルブアクチュエータ
１５ ウェストゲートバルブ
１７ インテークマニホールド
１８ エギゾーストマニホールド
１９ 電動機制御装置
２０ エンジン制御装置
２１ バイパス
２２ バッテリ
２３ オルタネータ
２４ ベルト
２５ 自動変速機
２６ 動力伝達路
２７ 駆動輪
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンの排気ガスエネルギーによる駆動力と電動機による駆動力とのうち少なくとも一方により駆動されて吸気通路内の吸気を圧縮し前記エンジンのシリンダ内に過給する電動アシストターボチャージャと、設定された変速マップに基づいて変速比を制御する自動変速機と、前記電動機及び前記自動変速機を前記車両の運転状態に基づいて制御する制御手段とを備えた車両の制御装置であって、
前記制御手段は、
前記エンジンの動作点と、前記電動機への供給電力と、前記エンジンにより駆動されて発電するオルタネータの発電量と前記オルタネータにより充電されるバッテリの蓄電量とのうちの少なくとも一方とに基づいて、同一車速を維持しながら前記変速マップを変更したと仮定した場合のエンジン動作点に基づいて燃料消費率を算出し、
前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さい場合には、前記変速マップの変更を行うように前記自動変速機を制御し、前記変更した変速マップに基づいて前記電動機への供給電力を変更し、
前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さくならない場合には、前記変速マップの変更を行わないようにした
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項１】
車両に搭載されたエンジンの排気ガスエネルギーによる駆動力と電動機による駆動力とのうち少なくとも一方により駆動されて吸気通路内の吸気を圧縮し前記エンジンのシリンダ内に過給する電動アシストターボチャージャと、設定された変速マップに基づいて変速比を制御する自動変速機と、前記電動機及び前記自動変速機を前記車両の運転状態に基づいて制御する制御手段とを備えた車両の制御装置であって、
前記制御手段は、
前記エンジンの動作点と、前記電動機への供給電力と、前記エンジンにより駆動されて発電するオルタネータの発電量と前記オルタネータにより充電されるバッテリの蓄電量とのうちの少なくとも一方とに基づいて、同一車速を維持しながら前記変速マップを変更したと仮定した場合のエンジン動作点に基づいて燃料消費率を算出し、
前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さい場合には、前記変速マップの変更を行うように前記自動変速機を制御し、前記変更した変速マップに基づいて前記電動機への供給電力を変更し、
前記算出した燃料消費率が前記変速マップを変更する前の燃料消費率より小さくならない場合には、前記変速マップの変更を行わないようにした
ことを特徴とする車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１７４４７０（Ｐ２０１１−１７４４７０Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６０６６（Ｐ２０１１−９６０６６）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【分割の表示】特願２００９−１３０５２７（Ｐ２００９−１３０５２７）の分割
【原出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【分割の表示】特願２００９−１３０５２７（Ｐ２００９−１３０５２７）の分割
【原出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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