ハイブリッド自動車の制御装置、ハイブリッド自動車およびハイブリッド自動車の制御方法、並びにプログラム
【課題】加速時の燃費を改善させると共に、加速時にエンジンの出力が制限されても応答性または加速性のドライバビリティを改善させること。
【解決手段】エンジン１０と電動機１３とを有し、エンジン１０もしくは電動機１３により走行可能であり、またはエンジン１０と電動機１３とが協働して走行可能であり、電動機１３の効率が所定値以下にならないように電動機１３の最大出力を制限するハイブリッドＥＣＵ１８において、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、電動機１３の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機１３のトルクとエンジン１０のトルクとの和がアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する。
【解決手段】エンジン１０と電動機１３とを有し、エンジン１０もしくは電動機１３により走行可能であり、またはエンジン１０と電動機１３とが協働して走行可能であり、電動機１３の効率が所定値以下にならないように電動機１３の最大出力を制限するハイブリッドＥＣＵ１８において、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、電動機１３の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機１３のトルクとエンジン１０のトルクとの和がアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車の制御装置、ハイブリッド自動車およびハイブリッド自動車の制御方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能である。このとき電動機は、高い効率で動作できる出力の範囲が限定されるため、この範囲を逸脱しないように、上下限トルクが設定されている場合がある（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
また、ハイブリッド自動車がディーゼルエンジンを搭載している場合、加速時にアクセルペダルが急峻に操作されたときに、排気ガスに黒煙が含まれないようにするために、燃料噴射時期を遅延させたり（たとえば特許文献２参照）、あるいは燃料噴射量を制限するなどのエンジンの出力を制限する制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１-７３５３３号公報
【特許文献２】特許第３８１１９８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したエンジンの出力を制限する制御は、運転者のドライバビリティからみると、ハイブリッド自動車の加速性または応答性に対する不足感を覚える要因になる。このため運転者は、出力制限されているにも係わらず、アクセルペダルをよりいっそう深く踏み込んだり、あるいは急峻な踏み込み操作を頻繁に繰り返すなどの行動をとりがちになり、これが燃費の悪化を招く原因になる。
【０００６】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、加速時の燃費を改善させると共に、加速時にエンジンの出力が制限されても加速性または応答性のドライバビリティを改善させることができるハイブリッド自動車の制御装置、ハイブリッド自動車およびハイブリッド自動車の制御方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のひとつの観点は、ハイブリッド自動車の制御装置としての観点である。本発明のハイブリッド自動車の制御装置は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機により走行可能であり、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、電動機の効率が所定値以下にならないように電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御装置において、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、電動機出力制限手段による電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクとエンジンのトルクとの和がアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御手段を有するものである。
【０００８】
また、ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有するものである場合に、制御手段は、エンジン出力制限手段がエンジンの出力を制限しているときには、電動機出力制限手段における電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクを、出力制限中のエンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御することができる。
【０００９】
本発明の他の観点は、ハイブリッド自動車としての観点である。本発明のハイブリッド自動車は、本発明の制御装置を有するものである。
【００１０】
本発明のさらに他の観点は、ハイブリッド自動車の制御方法としての観点である。本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機により走行可能であり、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、電動機の効率が所定値以下にならないように電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御方法において、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、電動機出力制限手段による電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクとエンジンのトルクとの和がアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御ステップを有するものである。
【００１１】
また、ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有するものである場合に、制御ステップの処理は、エンジン出力制限手段がエンジンの出力を制限しているときには、電動機出力制限手段における電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクを、出力制限中のエンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御するステップを有することができる。
【００１２】
本発明のさらに他の観点は、プログラムとしての観点である。本発明のプログラムは、コンピュータ装置に、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機により走行可能であり、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、電動機の効率が所定値以下にならないように電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御機能を実現させるプログラムにおいて、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、電動機出力制限手段による電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクとエンジンのトルクとの和がアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御機能を実現させるものである。
【００１３】
また、ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有するものである場合に、制御機能として、エンジン出力制限手段がエンジンの出力を制限しているときには、電動機出力制限手段における電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクを、出力制限中のエンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する機能を実現させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加速時の燃費を改善させると共に、加速時にエンジンの出力が制限されても加速性または応答性のドライバビリティを改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態のハイブリッド自動車の構成の例を示すブロック図である。
【図２】図１のハイブリッドＥＣＵにおいて実現される機能の構成の例を示すブロック図である。
【図３】図２の制御部の処理を示すフローチャートである。
【図４】エンジンの出力制限が実施されている場合の図３のフローチャートの処理によるエンジントルク、電動機アシスト領域、要求トルク、および総トルクの状態の変化をアクセルペダルの踏み込み状況に対応させて示す図である。
【図５】従来の処理によるエンジントルク、電動機アシスト領域、要求トルク、および総トルクの状態の変化をアクセルペダルの踏み込み状況に対応させて示す図である。
【図６】エンジンの出力制限が実施されていない場合の図３のフローチャートの処理によるエンジントルク、電動機アシスト領域、要求トルク、および総トルクの状態の変化をアクセルペダルの踏み込み状況に対応させて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態のハイブリッド自動車について、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００１７】
（概要について）
図１は、ハイブリッド自動車１の構成の例を示すブロック図である。ハイブリッド自動車１は、車両の一例である。ハイブリッド自動車１は、半自動トランスミッションの変速機を介したエンジン（内燃機関）１０および／または電動機１３によって駆動される。ハイブリッド自動車１は、所定の時間内におけるアクセルペダル（不図示）の踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには（以下では、これを「急峻なアクセルペダルの操作」と称する）、電動機１３の出力制限を解除し、エンジン１０のトルクに電動機１３のトルクを加算することにより、急加速時のドライバビリティに違和感を与えることなく、急加速時に要するエンジン１０の燃料消費量を低減させる。また、ハイブリッド自動車１は、エンジン１０の出力を制限することにより、排気ガス中に黒煙などが含まれないように制御する。このときに、ハイブリッド自動車１は、電動機１３の出力制限を解除し、エンジン１０のトルクに電動機１３のトルクを加算することにより、エンジン１０の出力制限によるトルク不足を補うことができる。なお、半自動トランスミッションとは、マニュアルトランスミッションと同じ構成を有しながら自動化されたクラッチ１２と協働して変速操作を自動的に行うことができるトランスミッションである。
【００１８】
（ハイブリッド自動車１の構成について）
ハイブリッド自動車１は、エンジン１０、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１、クラッチ１２、電動機１３、インバータ１４、バッテリ１５、トランスミッション１６、電動機ＥＣＵ１７、ハイブリッドＥＣＵ１８（請求項でいう制御装置）、車輪１９、シフト部２０、およびキースイッチ２１を有して構成される。なお、トランスミッション１６は、上述した半自動トランスミッションを有し、ドライブレンジ（以下では、Ｄ(Drive)レンジと記す）を有するシフト部２０により操作される。シフト部２０がＤレンジにあるときには、半自動トランスミッションの変速操作が自動化される。
【００１９】
エンジン１０は、内燃機関の一例であり、エンジンＥＣＵ１１によって制御され、ガソリン、軽油、ＣＮＧ(Compressed Natural Gas)、ＬＰＧ(Liquefied Petroleum Gas)、または代替燃料等を内部で燃焼させて、軸を回転させる動力を発生させ、発生した動力を、電動機１３を介してクラッチ１２に伝達する。
【００２０】
エンジンＥＣＵ１１は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示に従うことにより、電動機ＥＣＵ１７と連携動作するコンピュータであり、燃料噴射量やバルブタイミングなど、エンジン１０を制御する。たとえば、エンジンＥＣＵ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏ（Input/Output）ポートなどを有する。
【００２１】
クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの変速指示信号に基づき電動機１３の回転軸とトランスミッション１６の入力軸とを接状態または断状態にするものである。なお、クラッチ１２の機構自体は、運転者がクラッチペダルを操作して電動機１３の回転軸とトランスミッション１６の入力軸とを接状態または断状態に操作するものと同じものである。また、ハイブリッドＥＣＵ１８による制御の他に、運転者が不図示のクラッチペダルを操作することにより、電動機１３の回転軸とトランスミッション１６の入力軸とを接状態または断状態に操作できるようにしてもよい。
【００２２】
電動機１３は、いわゆる、モータジェネレータであり、インバータ１４から供給された電力により、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力をクラッチ１２を介してトランスミッション１６に供給するか、またはトランスミッション１６からクラッチ１２を介して供給された軸を回転させる動力によって発電し、その電力をインバータ１４に供給する。たとえば、ハイブリッド自動車１が加速しているとき、または定速で走行しているときにおいて、電動機１３は、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力を、クラッチ１２を介してトランスミッション１６に供給し、エンジン１０と協働してハイブリッド自動車１を走行させる。また、たとえば、電動機１３がエンジン１０によって駆動されているとき、またはハイブリッド自動車１が減速しているとき、もしくは下り坂を走行しているときなどにおいて、電動機１３は、発電機として動作し、この場合、トランスミッション１６からクラッチ１２を介して供給された軸を回転させる動力によって発電して、電力をインバータ１４に供給し、バッテリ１５が充電される。このとき、電動機１３は、回生電力に応じた大きさの回生トルクを発生する。
【００２３】
インバータ１４は、電動機ＥＣＵ１７によって制御され、バッテリ１５からの直流電圧を交流電圧に変換するか、または電動機１３からの交流電圧を直流電圧に変換する。電動機１３が動力を発生させる場合、インバータ１４は、バッテリ１５の直流電圧を交流電圧に変換して、電動機１３に電力を供給する。電動機１３が発電する場合、インバータ１４は、電動機１３からの交流電圧を直流電圧に変換する。すなわち、この場合、インバータ１４は、バッテリ１５に直流電圧を供給するための整流器および電圧調整装置としての役割を果たす。
【００２４】
バッテリ１５は、充放電可能な二次電池であり、電動機１３が動力を発生させるとき、電動機１３にインバータ１４を介して電力を供給するか、または電動機１３が発電しているとき、電動機１３が発電する電力によって充電される。バッテリ１５には、適切なＳＯＣの範囲が決められており、ハイブリッドＥＣＵ１８および電動機ＥＣＵ１７によって、ＳＯＣがその範囲を外れないように管理されている。
【００２５】
トランスミッション１６は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの変速指示信号に従って、複数のギア比（変速比）のいずれかを選択する半自動トランスミッション（図示せず）を有し、変速比を切り換えて、変速されたエンジン１０の動力および／または電動機１３の動力を車輪１９に伝達する。また、減速しているとき、もしくは下り坂を走行しているときなど、トランスミッション１６は、車輪１９からの動力をクラッチ１２を介して電動機１３に伝達する。また、トランスミッション１６が変速する際には、クラッチ１２がいったん断状態に制御される。このように、ハイブリッドＥＣＵ１８は、トランスミッション１６とクラッチ１２とを協働させてハイブリッド自動車１の自動変速を実施する。なお、半自動トランスミッションは、運転者がシフト部２０を操作して手動で任意のギア段にギア位置を変更することもできる。
【００２６】
電動機ＥＣＵ１７は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示に従うことにより、エンジンＥＣＵ１１と連携動作するコンピュータであり、インバータ１４を制御することによって電動機１３を制御する。たとえば、電動機ＥＣＵ１７は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏポートなどを有する。
【００２７】
また、電動機ＥＣＵ１７は、電動機１３の特性に応じて予め設定されている高い効率で動作可能な出力（たとえばトルク）の範囲が内部のメモリに予め記憶されており、電動機１３の出力がこの範囲を逸脱しようとすると出力制限を実施する。なお、本発明の実施の形態における電動機ＥＣＵ１７は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示にしたがって、電動機１３の出力制限の解除を実施する。
【００２８】
ハイブリッドＥＣＵ１８は、コンピュータの一例であり、ハイブリッド走行のために、アクセルペダル操作情報、ブレーキ操作情報、車速情報、ギア位置情報、エンジン回転速度情報、およびＳＯＣ情報を取得する。取得したこれらの情報に基づいて、ハイブリッドＥＣＵ１８は、変速指示信号を供給することでクラッチ１２およびトランスミッション１６を制御し、電動機ＥＣＵ１７に対して電動機１３およびインバータ１４の制御指示を与え、エンジンＥＣＵ１１に対してエンジン１０の制御指示を与える。たとえば、ハイブリッドＥＣＵ１８は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏポートなどを有する。
【００２９】
また、ハイブリッドＥＣＵ１８は、アクセルペダル操作情報に基づいて運転者の急峻なアクセルペダルの操作を検出し、エンジン１０の出力を制限させるべくエンジンＥＣＵ１１に対してエンジン１０の制御指示を行う。さらに、ハイブリッドＥＣＵ１８は、運転者の急峻なアクセルペダルの操作、またはエンジン１０の出力制限の実施を検出すると、電動機１３の出力制限の解除を電動機ＥＣＵ１７に指示する。ここで、エンジン１０の出力制限とは、たとえばハイブリッド自動車１がディーゼルエンジンを搭載している場合、アクセルペダルが急峻に操作されたときに、排気ガスに黒煙が含まれないようにするために、燃料噴射時期を遅延させたり（たとえば特許文献２参照）、あるいは燃料噴射量を制限するなどのエンジン１０の出力を制限する制御が行われることである。その他にも、エンジン１０の出力制限が行われる場合としては、ハイブリッド自動車１が、たとえばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン（あるいは、ＣＮＧ、ＬＰＧ、または代替燃料等で動くエンジン）を搭載している場合、アクセルペダルが急峻に操作されたときに、過度の燃料消費量を抑えるために、エンジン１０の出力を制限する制御が行われる場合などがある。
【００３０】
なお、エンジンＥＣＵ１１、電動機ＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８によって実行されるプログラムは、エンジンＥＣＵ１１、電動機ＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリにあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータであるエンジンＥＣＵ１１、電動機ＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８にあらかじめインストールしておくことができる。
【００３１】
また、エンジンＥＣＵ１１、電動機ＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８は、ＣＡＮ（Control Area Network）などの規格に準拠したバスなどにより相互に接続されている。
【００３２】
車輪１９は、路面に駆動力を伝達する駆動輪である。なお、図１には、１つの車輪１９のみが図示されているが、実際には、ハイブリッド自動車１は、複数の車輪１９を有する。
【００３３】
シフト部２０は、既に説明したように、トランスミッション１６の半自動トランスミッションに運転者からの指示を与えるものであり、シフト部２０がＤレンジにあるときには、半自動トランスミッションの変速操作が自動化される。
【００３４】
キースイッチ２１は、運転を開始するときにユーザにより、たとえばキーが差し込まれてＯＮ／ＯＦＦされるスイッチであり、これがＯＮ状態になることによってハイブリッド自動車１の各部は起動し、キースイッチ２１がＯＦＦ状態になることによってハイブリッド自動車１の各部は停止する。
【００３５】
図２は、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１８がプログラムを実行すると、ハイブリッドＥＣＵ１８に、制御部３０（請求項でいう制御手段）の機能が実現される。
【００３６】
制御部３０は、エンジン回転速度情報、アクセルペダル操作情報、および車速情報に基づいてエンジンＥＣＵ１１にエンジン制御指示を行い、電動機ＥＣＵ１７に電動機制御指示を行う機能である。
【００３７】
（ハイブリッドＥＣＵ１８の動作について）
次に、図３のフローチャートを参照して、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８において行われるエンジン制御および電動機制御の処理を説明する。なお、図３のステップＳ１〜Ｓ５の手続きによる処理は１周期分の処理であり、キースイッチ２１がＯＮ状態である限り処理は繰り返し実行されるものとする。
【００３８】
図３の「ＳＴＡＲＴ」では、キースイッチ２１がＯＮ状態であり、ハイブリッドＥＣＵ１８がプログラムを実行し、ハイブリッドＥＣＵ１８に制御部３０の機能が実現されている状態である。
【００３９】
ステップＳ１において、制御部３０は、アクセルペダル操作情報に基づいて急峻なアクセルペダルの操作の有無を判定する。アクセルペダル操作情報は、たとえばアクセルペダルの踏み込み量の情報であり、制御部３０は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるか否かを判定することにより、アクセルペダルが急峻に操作されたか否かを判定する。ステップＳ１において、急峻なアクセルペダルの操作が有ると判定されると、手続きはステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、急峻なアクセルペダルの操作が無いと判定されると、手続きはステップＳ１を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ２において、制御部３０は、電動機１３の出力制限を解除するように、電動機ＥＣＵ１７に指示すると共に、電動機１３のトルクを、エンジン１０のトルクに加算するように、電動機ＥＣＵ１７およびエンジンＥＣＵ１１に指示し、手続きは、ステップＳ３に進む。
【００４１】
ステップＳ３において、制御部３０は、ステップＳ２の処理の結果、要求トルクに達したか否かを判定する。ステップＳ３において、要求トルクに達したと判定されると、手続きは、ステップＳ４に進む。一方、ステップＳ３において、要求トルクに達していないと判定されると、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。なお、ステップＳ３でＮｏになる状況とは、ステップＳ２で電動機１３の出力制限を解除し、電動機１３が連続して出力可能な最大トルクを出力しても未だ要求トルクに達しない状況である。具体的には、エンジン１０の出力制限が実施されている場合、あるいはエンジン１０の出力制限が実施されていなくても貨物が定積状態であり急な登り勾配を走行中であるなどで走行負荷が高い場合が考えられる。
【００４２】
ステップＳ４において、制御部３０は、電動機１３の出力に余裕が有るか否かを判定する。ステップＳ４において、電動機１３の出力に余裕が有ると判定されると、手続きは、ステップＳ５に進む。一方、ステップＳ４において、電動機１３の出力に余裕は無いと判定されると、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４３】
ステップＳ５において、制御部３０は、エンジン１０のトルクを低減させると共に、電動機１３のトルクを増加させて、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４４】
（効果について）
制御部３０の制御によれば、急峻なアクセルペダルの踏み込み操作があり、これにより、エンジン１０の出力制限が実施された場合でも、電動機１３の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機１３のトルクとエンジン１０のトルクとを加算するので（ステップＳ２）、エンジン１０の出力制限による加速性または応答性の低下を抑えることができる（ドライバビリティの改善）。また、エンジン１０の出力制限は実施されないながらも急峻なアクセルペダルの踏み込み操作がある場合には、出力制限の解除により得られる電動機１３のトルクとエンジン１０のトルクとを加算して要求トルクになるように制御するので、エンジン１０のトルクを抑えることができ（ステップＳ５）、これにより加速時の燃費を改善させることができる（燃費の改善）。
【００４５】
以下では、本実施の形態の効果について、さらに詳細に説明する。図４は、横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとり、エンジン１０の出力制限が実施されている場合の図３のフローチャートの処理によるエンジントルクＡ、電動機アシスト領域Ｄ，Ｅ、要求トルクＢ、および総トルクＣの状態の変化を、アクセルペダルの踏み込み状況Ｐ１、Ｐ２に対応させて示している。エンジン１０の出力制限が実施されると、従来は、図４の上段の「従来制御による総トルク」Ｃで示すように、要求トルクＢの変化と比較して加速性および応答性が遅くなる傾向がある。これによれば、運転者は、さらなる加速性の増加を要求するため、図４の下段の「従来のアクセルペダル踏み込み状況」Ｐ２で示すように、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量は、図４の下段の「本発明のアクセルペダルの踏み込み状況」Ｐ１で示すものよりも大きく長い時間に及ぶ傾向がある。
【００４６】
これに対し、制御部３０の制御によれば、図４の上段の「出力制限時の電動機アシスト領域」Ｄで示すアシスト領域に加え、「出力制限解除時の電動機アシスト領域」Ｅが追加されるので（ステップＳ２）、図４の上段の「要求トルク（＝総トルク）」Ｂで示すように、加速性および応答性は、ほぼ「本発明のアクセルペダルの踏み込み状況」Ｐ１に追随していることがわかる。これによれば、「従来制御による総トルク」Ｃに比べて、加速性および応答性が改善されていることがわかる。
【００４７】
さらに比較例として、図５は、横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとり、従来制御の処理によるエンジントルクＧ、電動機アシスト領域Ｆ、要求トルクＢ、および総トルクＣの状態の変化をアクセルペダルの踏み込み状況Ｐ１、Ｐ２に対応させて示している。これによれば、「従来制御による総トルク」Ｃの変化は、要求トルクＢの変化に追随しておらず、制御部３０の制御に比べてアクセルペダルの操作量は増大し、加速時間は増長していることがわかる。また、図５では、「出力制限時の電動機アシスト領域」Ｆのみしか存在しないため、エンジントルクＧは、アクセルペダルの踏み込み量に対応して増加し続けていることがわかる。これにより、比較例は、本実施の形態と比べて燃費が良くないことがわかる。
【００４８】
このように、本実施の形態の制御によれば、従来と比較して、アクセルペダルの操作量を低減させ、加速時間および応答時間を短縮させることができる。その結果、ハイブリッド自動車１のドライバビリティおよび燃費を改善させることができる。
【００４９】
また、エンジン１０の出力制限の必要は無いながらも急峻なアクセルペダルの踏み込み操作がある場合について図６を参照して説明する。このような状況は、たとえばエンジン１０のトルクに余裕があり、エンジン１０の出力制限を実施するに及ばない場合に生ずる。具体的には、ハイブリッド自動車１が空積時であり車体総重量が軽い場合、もしくはハイブリッド自動車１が緩やかな下り勾配路を走行中であり、比較的小さなトルクで加速可能な状況である場合などである。
【００５０】
図６は、横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとり、エンジン１０の出力制限が実施されていない場合の図３のフローチャートの処理によるエンジントルクＡ，Ｈ、電動機アシスト領域Ｉ，Ｊ、および要求トルク（＝総トルク）Ｂの状態の変化をアクセルペダルの踏み込み状況Ｐに対応させて示している。
【００５１】
図６に示すように、従来は、「従来制御によるエンジントルク」Ｈで示すように、アクセルペダルの踏み込みに合わせてエンジン１０のトルクも増加させていた。これに対し、制御部３０の制御によれば、「出力制限時の電動機アシスト領域」Ｉに加え、「出力制限解除により追加される電動機アシスト領域」Ｊで示すように、電動機１３のアシストトルクがさらに追加されるので（ステップＳ２）、「電動機アシストの追加により低減されるエンジントルク」Ａで示すように、エンジン１０のトルクの増加を低く抑えることができる（ステップＳ５）。これにより、急峻なアクセルペダルの操作が行われた際の燃料消費量を低減させることができる。また、要求トルクＢは、総トルクとほぼ等しくなり、運転者の要求トルクを満たしていることがわかる。
【００５２】
（その他の実施の形態）
上述の実施の形態では、急峻なアクセルペダルの踏み込み操作に対しては、エンジン１０の出力制限を実施する制御を行うハイブリッド自動車１について説明したが、当初よりエンジン１０の出力制限の制御機能を有さないハイブリッド自動車にも上述した制御を適用することができる。
【００５３】
また、上述の実施の形態において、電動機１３の出力制限を解除するのに際し、バッテリ１５の充電残量が所定値よりも低い場合、あるいはバッテリ１５、電動機１３、またはインバータ１４などの温度が所定値よりも高い場合には、これら各部の保護のために、電動機１３の出力制限の解除は実施しないような制御をさらに加えてもよい。
【００５４】
エンジン１０は、内燃機関であると説明したが、外燃機関を含む熱機関であってもよい。
【００５５】
また、ハイブリッドＥＣＵ１８によって実行されるプログラムは、ハイブリッドＥＣＵ１８にあらかじめインストールされると説明したが、プログラムが記録されている（プログラムを記憶している）リムーバブルメディアを図示せぬドライブなどに装着し、リムーバブルメディアから読み出したプログラムをハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することにより、または、有線または無線の伝送媒体を介して送信されてきたプログラムを、図示せぬ通信部で受信し、ハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することで、コンピュータであるハイブリッドＥＣＵ１８にインストールすることができる。これによれば、ハイブリッドＥＣＵ１８のプログラムを更新する必要が生じた場合に、更新作業を簡単に行うことができる。または、ハイブリッドＥＣＵ１８のプログラムのみをユーザに提供するサービスを簡単に実現することができる。
【００５６】
また、各ＥＣＵは、これらを１つにまとめたＥＣＵにより実現してもよいし、あるいは、各ＥＣＵの機能をさらに細分化したＥＣＵを新たに設けてもよい。
【００５７】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
【００５８】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１…ハイブリッド自動車、１０…エンジン、１１…エンジンＥＣＵ、１２…クラッチ、１３…電動機、１４…インバータ、１５…バッテリ、１６…トランスミッション、１７…電動機ＥＣＵ、１８…ハイブリッドＥＣＵ（制御装置）、３０…制御部（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車の制御装置、ハイブリッド自動車およびハイブリッド自動車の制御方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能である。このとき電動機は、高い効率で動作できる出力の範囲が限定されるため、この範囲を逸脱しないように、上下限トルクが設定されている場合がある（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
また、ハイブリッド自動車がディーゼルエンジンを搭載している場合、加速時にアクセルペダルが急峻に操作されたときに、排気ガスに黒煙が含まれないようにするために、燃料噴射時期を遅延させたり（たとえば特許文献２参照）、あるいは燃料噴射量を制限するなどのエンジンの出力を制限する制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１-７３５３３号公報
【特許文献２】特許第３８１１９８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したエンジンの出力を制限する制御は、運転者のドライバビリティからみると、ハイブリッド自動車の加速性または応答性に対する不足感を覚える要因になる。このため運転者は、出力制限されているにも係わらず、アクセルペダルをよりいっそう深く踏み込んだり、あるいは急峻な踏み込み操作を頻繁に繰り返すなどの行動をとりがちになり、これが燃費の悪化を招く原因になる。
【０００６】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、加速時の燃費を改善させると共に、加速時にエンジンの出力が制限されても加速性または応答性のドライバビリティを改善させることができるハイブリッド自動車の制御装置、ハイブリッド自動車およびハイブリッド自動車の制御方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のひとつの観点は、ハイブリッド自動車の制御装置としての観点である。本発明のハイブリッド自動車の制御装置は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機により走行可能であり、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、電動機の効率が所定値以下にならないように電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御装置において、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、電動機出力制限手段による電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクとエンジンのトルクとの和がアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御手段を有するものである。
【０００８】
また、ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有するものである場合に、制御手段は、エンジン出力制限手段がエンジンの出力を制限しているときには、電動機出力制限手段における電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクを、出力制限中のエンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御することができる。
【０００９】
本発明の他の観点は、ハイブリッド自動車としての観点である。本発明のハイブリッド自動車は、本発明の制御装置を有するものである。
【００１０】
本発明のさらに他の観点は、ハイブリッド自動車の制御方法としての観点である。本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機により走行可能であり、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、電動機の効率が所定値以下にならないように電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御方法において、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、電動機出力制限手段による電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクとエンジンのトルクとの和がアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御ステップを有するものである。
【００１１】
また、ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有するものである場合に、制御ステップの処理は、エンジン出力制限手段がエンジンの出力を制限しているときには、電動機出力制限手段における電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクを、出力制限中のエンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御するステップを有することができる。
【００１２】
本発明のさらに他の観点は、プログラムとしての観点である。本発明のプログラムは、コンピュータ装置に、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機により走行可能であり、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、電動機の効率が所定値以下にならないように電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御機能を実現させるプログラムにおいて、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、電動機出力制限手段による電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクとエンジンのトルクとの和がアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御機能を実現させるものである。
【００１３】
また、ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有するものである場合に、制御機能として、エンジン出力制限手段がエンジンの出力を制限しているときには、電動機出力制限手段における電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機のトルクを、出力制限中のエンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する機能を実現させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加速時の燃費を改善させると共に、加速時にエンジンの出力が制限されても加速性または応答性のドライバビリティを改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態のハイブリッド自動車の構成の例を示すブロック図である。
【図２】図１のハイブリッドＥＣＵにおいて実現される機能の構成の例を示すブロック図である。
【図３】図２の制御部の処理を示すフローチャートである。
【図４】エンジンの出力制限が実施されている場合の図３のフローチャートの処理によるエンジントルク、電動機アシスト領域、要求トルク、および総トルクの状態の変化をアクセルペダルの踏み込み状況に対応させて示す図である。
【図５】従来の処理によるエンジントルク、電動機アシスト領域、要求トルク、および総トルクの状態の変化をアクセルペダルの踏み込み状況に対応させて示す図である。
【図６】エンジンの出力制限が実施されていない場合の図３のフローチャートの処理によるエンジントルク、電動機アシスト領域、要求トルク、および総トルクの状態の変化をアクセルペダルの踏み込み状況に対応させて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態のハイブリッド自動車について、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００１７】
（概要について）
図１は、ハイブリッド自動車１の構成の例を示すブロック図である。ハイブリッド自動車１は、車両の一例である。ハイブリッド自動車１は、半自動トランスミッションの変速機を介したエンジン（内燃機関）１０および／または電動機１３によって駆動される。ハイブリッド自動車１は、所定の時間内におけるアクセルペダル（不図示）の踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには（以下では、これを「急峻なアクセルペダルの操作」と称する）、電動機１３の出力制限を解除し、エンジン１０のトルクに電動機１３のトルクを加算することにより、急加速時のドライバビリティに違和感を与えることなく、急加速時に要するエンジン１０の燃料消費量を低減させる。また、ハイブリッド自動車１は、エンジン１０の出力を制限することにより、排気ガス中に黒煙などが含まれないように制御する。このときに、ハイブリッド自動車１は、電動機１３の出力制限を解除し、エンジン１０のトルクに電動機１３のトルクを加算することにより、エンジン１０の出力制限によるトルク不足を補うことができる。なお、半自動トランスミッションとは、マニュアルトランスミッションと同じ構成を有しながら自動化されたクラッチ１２と協働して変速操作を自動的に行うことができるトランスミッションである。
【００１８】
（ハイブリッド自動車１の構成について）
ハイブリッド自動車１は、エンジン１０、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１、クラッチ１２、電動機１３、インバータ１４、バッテリ１５、トランスミッション１６、電動機ＥＣＵ１７、ハイブリッドＥＣＵ１８（請求項でいう制御装置）、車輪１９、シフト部２０、およびキースイッチ２１を有して構成される。なお、トランスミッション１６は、上述した半自動トランスミッションを有し、ドライブレンジ（以下では、Ｄ(Drive)レンジと記す）を有するシフト部２０により操作される。シフト部２０がＤレンジにあるときには、半自動トランスミッションの変速操作が自動化される。
【００１９】
エンジン１０は、内燃機関の一例であり、エンジンＥＣＵ１１によって制御され、ガソリン、軽油、ＣＮＧ(Compressed Natural Gas)、ＬＰＧ(Liquefied Petroleum Gas)、または代替燃料等を内部で燃焼させて、軸を回転させる動力を発生させ、発生した動力を、電動機１３を介してクラッチ１２に伝達する。
【００２０】
エンジンＥＣＵ１１は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示に従うことにより、電動機ＥＣＵ１７と連携動作するコンピュータであり、燃料噴射量やバルブタイミングなど、エンジン１０を制御する。たとえば、エンジンＥＣＵ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏ（Input/Output）ポートなどを有する。
【００２１】
クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの変速指示信号に基づき電動機１３の回転軸とトランスミッション１６の入力軸とを接状態または断状態にするものである。なお、クラッチ１２の機構自体は、運転者がクラッチペダルを操作して電動機１３の回転軸とトランスミッション１６の入力軸とを接状態または断状態に操作するものと同じものである。また、ハイブリッドＥＣＵ１８による制御の他に、運転者が不図示のクラッチペダルを操作することにより、電動機１３の回転軸とトランスミッション１６の入力軸とを接状態または断状態に操作できるようにしてもよい。
【００２２】
電動機１３は、いわゆる、モータジェネレータであり、インバータ１４から供給された電力により、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力をクラッチ１２を介してトランスミッション１６に供給するか、またはトランスミッション１６からクラッチ１２を介して供給された軸を回転させる動力によって発電し、その電力をインバータ１４に供給する。たとえば、ハイブリッド自動車１が加速しているとき、または定速で走行しているときにおいて、電動機１３は、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力を、クラッチ１２を介してトランスミッション１６に供給し、エンジン１０と協働してハイブリッド自動車１を走行させる。また、たとえば、電動機１３がエンジン１０によって駆動されているとき、またはハイブリッド自動車１が減速しているとき、もしくは下り坂を走行しているときなどにおいて、電動機１３は、発電機として動作し、この場合、トランスミッション１６からクラッチ１２を介して供給された軸を回転させる動力によって発電して、電力をインバータ１４に供給し、バッテリ１５が充電される。このとき、電動機１３は、回生電力に応じた大きさの回生トルクを発生する。
【００２３】
インバータ１４は、電動機ＥＣＵ１７によって制御され、バッテリ１５からの直流電圧を交流電圧に変換するか、または電動機１３からの交流電圧を直流電圧に変換する。電動機１３が動力を発生させる場合、インバータ１４は、バッテリ１５の直流電圧を交流電圧に変換して、電動機１３に電力を供給する。電動機１３が発電する場合、インバータ１４は、電動機１３からの交流電圧を直流電圧に変換する。すなわち、この場合、インバータ１４は、バッテリ１５に直流電圧を供給するための整流器および電圧調整装置としての役割を果たす。
【００２４】
バッテリ１５は、充放電可能な二次電池であり、電動機１３が動力を発生させるとき、電動機１３にインバータ１４を介して電力を供給するか、または電動機１３が発電しているとき、電動機１３が発電する電力によって充電される。バッテリ１５には、適切なＳＯＣの範囲が決められており、ハイブリッドＥＣＵ１８および電動機ＥＣＵ１７によって、ＳＯＣがその範囲を外れないように管理されている。
【００２５】
トランスミッション１６は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの変速指示信号に従って、複数のギア比（変速比）のいずれかを選択する半自動トランスミッション（図示せず）を有し、変速比を切り換えて、変速されたエンジン１０の動力および／または電動機１３の動力を車輪１９に伝達する。また、減速しているとき、もしくは下り坂を走行しているときなど、トランスミッション１６は、車輪１９からの動力をクラッチ１２を介して電動機１３に伝達する。また、トランスミッション１６が変速する際には、クラッチ１２がいったん断状態に制御される。このように、ハイブリッドＥＣＵ１８は、トランスミッション１６とクラッチ１２とを協働させてハイブリッド自動車１の自動変速を実施する。なお、半自動トランスミッションは、運転者がシフト部２０を操作して手動で任意のギア段にギア位置を変更することもできる。
【００２６】
電動機ＥＣＵ１７は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示に従うことにより、エンジンＥＣＵ１１と連携動作するコンピュータであり、インバータ１４を制御することによって電動機１３を制御する。たとえば、電動機ＥＣＵ１７は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏポートなどを有する。
【００２７】
また、電動機ＥＣＵ１７は、電動機１３の特性に応じて予め設定されている高い効率で動作可能な出力（たとえばトルク）の範囲が内部のメモリに予め記憶されており、電動機１３の出力がこの範囲を逸脱しようとすると出力制限を実施する。なお、本発明の実施の形態における電動機ＥＣＵ１７は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示にしたがって、電動機１３の出力制限の解除を実施する。
【００２８】
ハイブリッドＥＣＵ１８は、コンピュータの一例であり、ハイブリッド走行のために、アクセルペダル操作情報、ブレーキ操作情報、車速情報、ギア位置情報、エンジン回転速度情報、およびＳＯＣ情報を取得する。取得したこれらの情報に基づいて、ハイブリッドＥＣＵ１８は、変速指示信号を供給することでクラッチ１２およびトランスミッション１６を制御し、電動機ＥＣＵ１７に対して電動機１３およびインバータ１４の制御指示を与え、エンジンＥＣＵ１１に対してエンジン１０の制御指示を与える。たとえば、ハイブリッドＥＣＵ１８は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏポートなどを有する。
【００２９】
また、ハイブリッドＥＣＵ１８は、アクセルペダル操作情報に基づいて運転者の急峻なアクセルペダルの操作を検出し、エンジン１０の出力を制限させるべくエンジンＥＣＵ１１に対してエンジン１０の制御指示を行う。さらに、ハイブリッドＥＣＵ１８は、運転者の急峻なアクセルペダルの操作、またはエンジン１０の出力制限の実施を検出すると、電動機１３の出力制限の解除を電動機ＥＣＵ１７に指示する。ここで、エンジン１０の出力制限とは、たとえばハイブリッド自動車１がディーゼルエンジンを搭載している場合、アクセルペダルが急峻に操作されたときに、排気ガスに黒煙が含まれないようにするために、燃料噴射時期を遅延させたり（たとえば特許文献２参照）、あるいは燃料噴射量を制限するなどのエンジン１０の出力を制限する制御が行われることである。その他にも、エンジン１０の出力制限が行われる場合としては、ハイブリッド自動車１が、たとえばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン（あるいは、ＣＮＧ、ＬＰＧ、または代替燃料等で動くエンジン）を搭載している場合、アクセルペダルが急峻に操作されたときに、過度の燃料消費量を抑えるために、エンジン１０の出力を制限する制御が行われる場合などがある。
【００３０】
なお、エンジンＥＣＵ１１、電動機ＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８によって実行されるプログラムは、エンジンＥＣＵ１１、電動機ＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリにあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータであるエンジンＥＣＵ１１、電動機ＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８にあらかじめインストールしておくことができる。
【００３１】
また、エンジンＥＣＵ１１、電動機ＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８は、ＣＡＮ（Control Area Network）などの規格に準拠したバスなどにより相互に接続されている。
【００３２】
車輪１９は、路面に駆動力を伝達する駆動輪である。なお、図１には、１つの車輪１９のみが図示されているが、実際には、ハイブリッド自動車１は、複数の車輪１９を有する。
【００３３】
シフト部２０は、既に説明したように、トランスミッション１６の半自動トランスミッションに運転者からの指示を与えるものであり、シフト部２０がＤレンジにあるときには、半自動トランスミッションの変速操作が自動化される。
【００３４】
キースイッチ２１は、運転を開始するときにユーザにより、たとえばキーが差し込まれてＯＮ／ＯＦＦされるスイッチであり、これがＯＮ状態になることによってハイブリッド自動車１の各部は起動し、キースイッチ２１がＯＦＦ状態になることによってハイブリッド自動車１の各部は停止する。
【００３５】
図２は、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１８がプログラムを実行すると、ハイブリッドＥＣＵ１８に、制御部３０（請求項でいう制御手段）の機能が実現される。
【００３６】
制御部３０は、エンジン回転速度情報、アクセルペダル操作情報、および車速情報に基づいてエンジンＥＣＵ１１にエンジン制御指示を行い、電動機ＥＣＵ１７に電動機制御指示を行う機能である。
【００３７】
（ハイブリッドＥＣＵ１８の動作について）
次に、図３のフローチャートを参照して、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８において行われるエンジン制御および電動機制御の処理を説明する。なお、図３のステップＳ１〜Ｓ５の手続きによる処理は１周期分の処理であり、キースイッチ２１がＯＮ状態である限り処理は繰り返し実行されるものとする。
【００３８】
図３の「ＳＴＡＲＴ」では、キースイッチ２１がＯＮ状態であり、ハイブリッドＥＣＵ１８がプログラムを実行し、ハイブリッドＥＣＵ１８に制御部３０の機能が実現されている状態である。
【００３９】
ステップＳ１において、制御部３０は、アクセルペダル操作情報に基づいて急峻なアクセルペダルの操作の有無を判定する。アクセルペダル操作情報は、たとえばアクセルペダルの踏み込み量の情報であり、制御部３０は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるか否かを判定することにより、アクセルペダルが急峻に操作されたか否かを判定する。ステップＳ１において、急峻なアクセルペダルの操作が有ると判定されると、手続きはステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、急峻なアクセルペダルの操作が無いと判定されると、手続きはステップＳ１を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ２において、制御部３０は、電動機１３の出力制限を解除するように、電動機ＥＣＵ１７に指示すると共に、電動機１３のトルクを、エンジン１０のトルクに加算するように、電動機ＥＣＵ１７およびエンジンＥＣＵ１１に指示し、手続きは、ステップＳ３に進む。
【００４１】
ステップＳ３において、制御部３０は、ステップＳ２の処理の結果、要求トルクに達したか否かを判定する。ステップＳ３において、要求トルクに達したと判定されると、手続きは、ステップＳ４に進む。一方、ステップＳ３において、要求トルクに達していないと判定されると、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。なお、ステップＳ３でＮｏになる状況とは、ステップＳ２で電動機１３の出力制限を解除し、電動機１３が連続して出力可能な最大トルクを出力しても未だ要求トルクに達しない状況である。具体的には、エンジン１０の出力制限が実施されている場合、あるいはエンジン１０の出力制限が実施されていなくても貨物が定積状態であり急な登り勾配を走行中であるなどで走行負荷が高い場合が考えられる。
【００４２】
ステップＳ４において、制御部３０は、電動機１３の出力に余裕が有るか否かを判定する。ステップＳ４において、電動機１３の出力に余裕が有ると判定されると、手続きは、ステップＳ５に進む。一方、ステップＳ４において、電動機１３の出力に余裕は無いと判定されると、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４３】
ステップＳ５において、制御部３０は、エンジン１０のトルクを低減させると共に、電動機１３のトルクを増加させて、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４４】
（効果について）
制御部３０の制御によれば、急峻なアクセルペダルの踏み込み操作があり、これにより、エンジン１０の出力制限が実施された場合でも、電動機１３の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる電動機１３のトルクとエンジン１０のトルクとを加算するので（ステップＳ２）、エンジン１０の出力制限による加速性または応答性の低下を抑えることができる（ドライバビリティの改善）。また、エンジン１０の出力制限は実施されないながらも急峻なアクセルペダルの踏み込み操作がある場合には、出力制限の解除により得られる電動機１３のトルクとエンジン１０のトルクとを加算して要求トルクになるように制御するので、エンジン１０のトルクを抑えることができ（ステップＳ５）、これにより加速時の燃費を改善させることができる（燃費の改善）。
【００４５】
以下では、本実施の形態の効果について、さらに詳細に説明する。図４は、横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとり、エンジン１０の出力制限が実施されている場合の図３のフローチャートの処理によるエンジントルクＡ、電動機アシスト領域Ｄ，Ｅ、要求トルクＢ、および総トルクＣの状態の変化を、アクセルペダルの踏み込み状況Ｐ１、Ｐ２に対応させて示している。エンジン１０の出力制限が実施されると、従来は、図４の上段の「従来制御による総トルク」Ｃで示すように、要求トルクＢの変化と比較して加速性および応答性が遅くなる傾向がある。これによれば、運転者は、さらなる加速性の増加を要求するため、図４の下段の「従来のアクセルペダル踏み込み状況」Ｐ２で示すように、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量は、図４の下段の「本発明のアクセルペダルの踏み込み状況」Ｐ１で示すものよりも大きく長い時間に及ぶ傾向がある。
【００４６】
これに対し、制御部３０の制御によれば、図４の上段の「出力制限時の電動機アシスト領域」Ｄで示すアシスト領域に加え、「出力制限解除時の電動機アシスト領域」Ｅが追加されるので（ステップＳ２）、図４の上段の「要求トルク（＝総トルク）」Ｂで示すように、加速性および応答性は、ほぼ「本発明のアクセルペダルの踏み込み状況」Ｐ１に追随していることがわかる。これによれば、「従来制御による総トルク」Ｃに比べて、加速性および応答性が改善されていることがわかる。
【００４７】
さらに比較例として、図５は、横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとり、従来制御の処理によるエンジントルクＧ、電動機アシスト領域Ｆ、要求トルクＢ、および総トルクＣの状態の変化をアクセルペダルの踏み込み状況Ｐ１、Ｐ２に対応させて示している。これによれば、「従来制御による総トルク」Ｃの変化は、要求トルクＢの変化に追随しておらず、制御部３０の制御に比べてアクセルペダルの操作量は増大し、加速時間は増長していることがわかる。また、図５では、「出力制限時の電動機アシスト領域」Ｆのみしか存在しないため、エンジントルクＧは、アクセルペダルの踏み込み量に対応して増加し続けていることがわかる。これにより、比較例は、本実施の形態と比べて燃費が良くないことがわかる。
【００４８】
このように、本実施の形態の制御によれば、従来と比較して、アクセルペダルの操作量を低減させ、加速時間および応答時間を短縮させることができる。その結果、ハイブリッド自動車１のドライバビリティおよび燃費を改善させることができる。
【００４９】
また、エンジン１０の出力制限の必要は無いながらも急峻なアクセルペダルの踏み込み操作がある場合について図６を参照して説明する。このような状況は、たとえばエンジン１０のトルクに余裕があり、エンジン１０の出力制限を実施するに及ばない場合に生ずる。具体的には、ハイブリッド自動車１が空積時であり車体総重量が軽い場合、もしくはハイブリッド自動車１が緩やかな下り勾配路を走行中であり、比較的小さなトルクで加速可能な状況である場合などである。
【００５０】
図６は、横軸に時間をとり、縦軸にトルクをとり、エンジン１０の出力制限が実施されていない場合の図３のフローチャートの処理によるエンジントルクＡ，Ｈ、電動機アシスト領域Ｉ，Ｊ、および要求トルク（＝総トルク）Ｂの状態の変化をアクセルペダルの踏み込み状況Ｐに対応させて示している。
【００５１】
図６に示すように、従来は、「従来制御によるエンジントルク」Ｈで示すように、アクセルペダルの踏み込みに合わせてエンジン１０のトルクも増加させていた。これに対し、制御部３０の制御によれば、「出力制限時の電動機アシスト領域」Ｉに加え、「出力制限解除により追加される電動機アシスト領域」Ｊで示すように、電動機１３のアシストトルクがさらに追加されるので（ステップＳ２）、「電動機アシストの追加により低減されるエンジントルク」Ａで示すように、エンジン１０のトルクの増加を低く抑えることができる（ステップＳ５）。これにより、急峻なアクセルペダルの操作が行われた際の燃料消費量を低減させることができる。また、要求トルクＢは、総トルクとほぼ等しくなり、運転者の要求トルクを満たしていることがわかる。
【００５２】
（その他の実施の形態）
上述の実施の形態では、急峻なアクセルペダルの踏み込み操作に対しては、エンジン１０の出力制限を実施する制御を行うハイブリッド自動車１について説明したが、当初よりエンジン１０の出力制限の制御機能を有さないハイブリッド自動車にも上述した制御を適用することができる。
【００５３】
また、上述の実施の形態において、電動機１３の出力制限を解除するのに際し、バッテリ１５の充電残量が所定値よりも低い場合、あるいはバッテリ１５、電動機１３、またはインバータ１４などの温度が所定値よりも高い場合には、これら各部の保護のために、電動機１３の出力制限の解除は実施しないような制御をさらに加えてもよい。
【００５４】
エンジン１０は、内燃機関であると説明したが、外燃機関を含む熱機関であってもよい。
【００５５】
また、ハイブリッドＥＣＵ１８によって実行されるプログラムは、ハイブリッドＥＣＵ１８にあらかじめインストールされると説明したが、プログラムが記録されている（プログラムを記憶している）リムーバブルメディアを図示せぬドライブなどに装着し、リムーバブルメディアから読み出したプログラムをハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することにより、または、有線または無線の伝送媒体を介して送信されてきたプログラムを、図示せぬ通信部で受信し、ハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することで、コンピュータであるハイブリッドＥＣＵ１８にインストールすることができる。これによれば、ハイブリッドＥＣＵ１８のプログラムを更新する必要が生じた場合に、更新作業を簡単に行うことができる。または、ハイブリッドＥＣＵ１８のプログラムのみをユーザに提供するサービスを簡単に実現することができる。
【００５６】
また、各ＥＣＵは、これらを１つにまとめたＥＣＵにより実現してもよいし、あるいは、各ＥＣＵの機能をさらに細分化したＥＣＵを新たに設けてもよい。
【００５７】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
【００５８】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１…ハイブリッド自動車、１０…エンジン、１１…エンジンＥＣＵ、１２…クラッチ、１３…電動機、１４…インバータ、１５…バッテリ、１６…トランスミッション、１７…電動機ＥＣＵ、１８…ハイブリッドＥＣＵ（制御装置）、３０…制御部（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと電動機とを有し、前記エンジンもしくは前記電動機により走行可能であり、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、前記電動機の効率が所定値以下にならないように前記電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御装置において、
所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記電動機出力制限手段による前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクと前記エンジンのトルクとの和が前記アクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御手段を有する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド自動車の制御装置であって、
前記ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有し、
前記制御手段は、前記エンジン出力制限手段が前記エンジンの出力を制限しているときには、前記電動機出力制限手段における前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクを、出力制限中の前記エンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の制御装置を有することを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項４】
エンジンと電動機とを有し、前記エンジンもしくは前記電動機により走行可能であり、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、前記電動機の効率が所定値以下にならないように前記電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御方法において、
所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記電動機出力制限手段による前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクと前記エンジンのトルクとの和が前記アクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御ステップを有する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。
【請求項５】
請求項４記載のハイブリッド自動車の制御方法であって、
前記ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有し、
前記制御ステップの処理は、前記エンジン出力制限手段が前記エンジンの出力を制限しているときには、前記電動機出力制限手段における前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクを、出力制限中の前記エンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御するステップを有する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。
【請求項６】
コンピュータ装置に、
エンジンと電動機とを有し、前記エンジンもしくは前記電動機により走行可能であり、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、前記電動機の効率が所定値以下にならないように前記電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御機能を実現させるプログラムにおいて、
所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記電動機出力制限手段による前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクと前記エンジンのトルクとの和が前記アクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御機能を実現させる、
ことを特徴とするプログラム。
【請求項７】
請求項６記載のプログラムであって、
前記ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有し、
前記制御機能として、前記エンジン出力制限手段が前記エンジンの出力を制限しているときには、前記電動機出力制限手段における前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクを、出力制限中の前記エンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する機能を実現させる、
ことを特徴とするプログラム。
【請求項１】
エンジンと電動機とを有し、前記エンジンもしくは前記電動機により走行可能であり、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、前記電動機の効率が所定値以下にならないように前記電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御装置において、
所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記電動機出力制限手段による前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクと前記エンジンのトルクとの和が前記アクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御手段を有する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド自動車の制御装置であって、
前記ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有し、
前記制御手段は、前記エンジン出力制限手段が前記エンジンの出力を制限しているときには、前記電動機出力制限手段における前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクを、出力制限中の前記エンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の制御装置を有することを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項４】
エンジンと電動機とを有し、前記エンジンもしくは前記電動機により走行可能であり、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、前記電動機の効率が所定値以下にならないように前記電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御方法において、
所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記電動機出力制限手段による前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクと前記エンジンのトルクとの和が前記アクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御ステップを有する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。
【請求項５】
請求項４記載のハイブリッド自動車の制御方法であって、
前記ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有し、
前記制御ステップの処理は、前記エンジン出力制限手段が前記エンジンの出力を制限しているときには、前記電動機出力制限手段における前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクを、出力制限中の前記エンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御するステップを有する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。
【請求項６】
コンピュータ装置に、
エンジンと電動機とを有し、前記エンジンもしくは前記電動機により走行可能であり、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、前記電動機の効率が所定値以下にならないように前記電動機の最大出力を制限する電動機出力制限手段を有するハイブリッド自動車の制御機能を実現させるプログラムにおいて、
所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記電動機出力制限手段による前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクと前記エンジンのトルクとの和が前記アクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する制御機能を実現させる、
ことを特徴とするプログラム。
【請求項７】
請求項６記載のプログラムであって、
前記ハイブリッド自動車は、所定の時間内におけるアクセルペダルの踏み込み量の増加率が所定値を超えるときには、前記エンジンの出力制限を実施するエンジン出力制限手段を有し、
前記制御機能として、前記エンジン出力制限手段が前記エンジンの出力を制限しているときには、前記電動機出力制限手段における前記電動機の出力制限を解除し、当該出力制限の解除により得られる前記電動機のトルクを、出力制限中の前記エンジンのトルクに加算してアクセルペダルの踏み込み量に対応する要求トルクになるように制御する機能を実現させる、
ことを特徴とするプログラム。
【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２０１３−１１５８（Ｐ２０１３−１１５８Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１３８３（Ｐ２０１１−１３１３８３）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
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