ハイブリッド車の制御装置
【課題】ハイブリッド車において、ドライブフィーリングの悪化を招くことなくエンジンを可能な限り最高効率点近傍で運転させてエネルギ効率の向上を図る。
【解決手段】駆動トルクを出力可能な走行用モータ１Ｆ及びエンジン２と、エンジン２により駆動されるジェネレータ３と、ジェネレータ３の発電電力で充電され走行用モータ１Ｆへの電力供給を行なうバッテリ７とを備え、車両の必要トルクに基づいてエンジン２及び走行用モータ１Ｆへの要求出力トルクを設定するトルク設定手段１１と、トルク判定手段１２により設定されたエンジン２への要求出力トルクがエンジン２の最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいと判定されるとエンジン２への要求出力トルクよりも大きなエンジン出力トルクを発生させて、エンジン出力トルクの要求出力トルクに対する余剰トルクによってジェネレータ３を駆動してバッテリ７を充電する制御手段１３，１５とを備える。
【解決手段】駆動トルクを出力可能な走行用モータ１Ｆ及びエンジン２と、エンジン２により駆動されるジェネレータ３と、ジェネレータ３の発電電力で充電され走行用モータ１Ｆへの電力供給を行なうバッテリ７とを備え、車両の必要トルクに基づいてエンジン２及び走行用モータ１Ｆへの要求出力トルクを設定するトルク設定手段１１と、トルク判定手段１２により設定されたエンジン２への要求出力トルクがエンジン２の最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいと判定されるとエンジン２への要求出力トルクよりも大きなエンジン出力トルクを発生させて、エンジン出力トルクの要求出力トルクに対する余剰トルクによってジェネレータ３を駆動してバッテリ７を充電する制御手段１３，１５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラレル式ハイブリッド車の制御に用いて好適の、ハイブリッド車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パラレル式ハイブリッド車では、ドライバがアクセルペダルを踏み込み操作する車両の駆動時（力行時）には、走行用モータ及びエンジンの何れかまたは両方の出力トルクにより駆動輪を駆動して走行する。特に、ドライバがアクセルペダルを一定以上踏み込み、走行トルクの要求を強めると、走行用モータとエンジンとの両方の出力トルクを用いて車両を駆動する。
【０００３】
このようなハイブリッド車において、エンジンを最高効率点近傍で運転させることがエネルギ効率上望ましい。エンジンを最高効率点近傍で運転させた場合に、走行のために必要なトルクが足りなければ、この不足のトルク分をモータのトルクで補うというロジックで対応できる。
例えば、特許文献１には、エンジンを最高効率点近傍で運転させ、このエンジンの出力トルクを車両の走行に利用するが、エンジンの出力トルクが車両の必要トルク（車両の走行トルクと駆動系の機械損失との和）に対して余剰の場合には、エンジン出力トルクでモータジェネレータを駆動することによりモータジェネレータに発電を行なわせて、発電した電力をバッテリに充電し、一方、エンジンの出力トルクが車両の必要トルクに対して不足する場合にはモータからトルクを供給する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３７５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術の場合、エンジンの出力トルクが余剰であればモータジェネレータを発電機として作動させ、エンジンの出力トルクが不足であればモータジェネレータを電動機として作動させるので、ドライバの走行トルク要求が急変すると、モータジェネレータは、発電機と電動機との間で急激に切り替えられることになる。この場合、走行トルクの要求の変化に対する追従応答性を確保するには、モータジェネレータの制御を適切に（つまり、応答性よく高精度に）行なわなければ、ドライブフィーリングの悪化を招くが、かかるモータジェネレータの制御を適切に行なうことは容易ではない。
【０００６】
さらに、余剰のエンジン出力トルクにより、モータジェネレータを駆動して発電を行なわせ、発電した電力をバッテリに充電する場合、バッテリの状態も考慮することが好ましい。つまり、一般に、バッテリを、充電状態（ＳＯＣ）がフル充電（１００％）付近の状態で充電したり、ＳＯＣが大きく低下した状態で放電したりすると、バッテリの寿命劣化が急激に進んでしまう。また、ＳＯＣが低下すると要求される電力を放電できなくなる。このため、通常、走行用モータに電力を供給するバッテリについても、ＳＯＣが予め設定した上限値と下限値とで規定した一定の範囲内に保持されるように管理している。上記の余剰のエンジン出力トルクを用いて発電した電力をバッテリに充電する際にも、このようなバッテリの管理は必要となるため、これを考慮した制御が好ましい。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みて創案されたもので、ドライブフィーリングの悪化を招くことなくエンジンを可能な限り最高効率点近傍で運転させてエネルギ効率の向上を図ることができるようにした、ハイブリッド車の制御装置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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明のハイブリッド車の制御装置は、駆動輪にトルクを出力可能な走行用モータ及びエンジンと、前記エンジンにより駆動され発電するジェネレータと、前記ジェネレータによる発電電力で充電されると共に前記モータへの電力供給を行なうバッテリと、を備えたハイブリッド車の制御装置であって、車両が要求する必要トルクを算出し、前記必要トルクに基づいて前記エンジン及び前記走行用モータのそれぞれに要求される要求出力トルクを設定するトルク設定手段と、前記トルク設定手段により設定された前記エンジンへの要求出力トルクが前記エンジンの最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいかを判定するトルク判定手段と、前記トルク判定手段により前記要求出力トルクが前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいと判定されると、前記要求出力トルクよりも大きなエンジン出力トルクを発生させるよう前記エンジンを稼働させて前記エンジン出力トルクの前記要求出力トルクに対して余剰となる余剰エンジントルクによって前記ジェネレータを駆動して前記バッテリを充電する制御手段とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
前記バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出手段を備え、前記制御手段は、前記バッテリ状態検出手段により検出された前記バッテリの状態が充電を規制すべきであるとされ、かつ、前記トルク判定手段により前記要求出力トルクが前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいと判定されたときに、前記エンジンへの要求出力トルクと前記余剰エンジントルクとの和が前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さくなるように前記エンジンを稼働することが好ましい。
【００１０】
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリの充電状態を演算する充電状態演算手段であって、前記制御手段は、前記充電状態演算手段により演算された充電状態が予め設定された充電上限値よりも大きいと前記バッテリへの充電を規制すべきであるとすることが好ましい。
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段であって、前記制御手段は、前記バッテリ温度検出手段により検出されたバッテリ温度が予め設定された温度上限値よりも大きい場合、及び／又は、前記バッテリの温度状態が予め設定された温度下限値よりも小さい場合に、前記バッテリへの充電を規制すべきであるとすることが好ましい。
【００１１】
前記トルク設定手段は、アクセル操作量に基づいて、前記必要トルクを算出し、前記走行用モータの許容出力トルクが前記必要トルクよりも大きい場合は前記走行用モータへの要求出力トルクを前記必要トルクに設定し、前記走行用モータの前記許容出力トルクが前記必要トルクよりも小さい場合は前記走行用モータへの要求出力トルクを前記許容出力トルクに設定すると共に前記必要トルクの前記走行用モータの前記許容出力トルクに対して余剰となる分を前記エンジンへの要求出力トルクとして設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のハイブリッド車の制御装置によれば、駆動輪にエンジンからトルクを出力する状況において、車両がエンジンに要求する必要トルクがエンジンの最高効率点のトルクよりも低いエンジントルク余剰状態の場合に、エンジンを最高効率点またはその近傍で運転しながら、エンジンへの要求出力トルクに対して余剰となる余剰エンジントルクによってジェネレータを駆動し発電を行ない、バッテリを充電する。したがって、エンジンを最高効率点またはその近傍で運転して燃費を低減しつつ、車両の走行に要求されるエンジントルクを過不足なく駆動輪に出力し、且つ余剰エンジントルクによって発電した電力でバッテリを充電するため、エネルギ効率を大きく向上させることができる。しかも、走行用モータを用いずにジェネレータを用いて余剰エンジントルクによる発電を行なうので、車両の走行に要求されるトルクの急変に対しても、走行用モータを発電機と電動機との間で急激に切り替える必要はなく、ジェネレータによる発電制御のみのシンプルな制御でドライブフィーリングを低下させることなく、上記の効果を得ることができる。
【００１３】
また、バッテリへの充電を規制すべきでない場合には、エンジントルク余剰状態が判定されると、エンジンを最高効率点で運転し、余剰エンジントルクによってジェネレータを駆動し発電した電力でバッテリを充電することにより、エネルギ効率を大きく向上させることができる。逆に、バッテリへの充電を規制すべきである場合には、エンジントルク余剰状態が判定されると、バッテリへの充電を許容限度内に制限しながら、エンジンの出力トルクを最高効率点に接近させて運転し、余剰エンジントルクによって発電を行ない、バッテリを充電することにより、バッテリの保護と、エネルギ効率の向上とを両立させることができる。
【００１４】
例えば、バッテリの充電状態が予め設定された充電上限値よりも大きいときには、バッテリへの充電を規制すべきであり、バッテリの温度状態が予め設定された温度上限値よりも大きい場合、及び／又は、バッテリの温度状態が予め設定された温度下限値よりも小さい場合には、バッテリへの充電を規制すべきであり、このような場合に、バッテリへの充電を許容限度内に制限しながら、エンジンの出力トルクを最高効率点に接近させて運転することが有効である。
【００１５】
また、アクセル操作量に基づいて算出した必要トルクに対して、走行用モータの出力トルクにより必要トルクを満たせる場合は走行用モータへの要求出力トルクを必要トルクに設定し、走行用モータの出力トルクにより必要トルクを満たせない場合は走行用モータへの要求出力トルクを最大トルクに設定すると共に走行用モータの出力トルクでは不足する分をエンジンへの要求出力トルクとして設定することにより、走行用モータを優先的に用いて排気ガス発生を削減した走りを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車の駆動系を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車の制御装置の要部を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車の制御を説明する燃料消費特性図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車の制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
＜構成＞
まず、本実施形態にかかるハイブリッド車の駆動系を説明する。
図１に示すように、本ハイブリッド車の駆動系は、前輪用及び後輪用の走行用モータ（走行用電動機）１Ｆ，１Ｒと、エンジン（内燃機関）２と、ジェネレータ（発電機）３と、動力断接クラッチ（単に、クラッチとも言う）４と、左右前輪及び左右後輪の各駆動輪５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲと、前輪側及び後輪側のインバータ６Ｆ，６Ｒと、走行用モータ１Ｆ，１Ｒに電力を供給するバッテリ（高圧電源、走行用バッテリとも言う）７と、をそなえ、走行用モータ１Ｆ，１Ｒ及びジェネレータ３は、走行用バッテリ７との間に介装されたインバータ６Ｆ，６Ｒを通じて作動を制御される。また、インバータ６Ｆ，６Ｒ、エンジン２、動力断接クラッチ４はハイブリッドＥＣＵ（電子制御ユニット）１０によって制御される。
【００１８】
なお、以下の説明では、走行用モータ，駆動輪，インバータについて、個々のものを区別しない場合には、符号１，５，６で示す。
また、詳細には図示しないが、ＥＣＵ１０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）及びタイマカウンタ等を含んで構成され、ＥＣＵ１０には、アクセル開度センサ（アクセルポジションセンサ）２１，車輪速センサ（車速センサ）２２，エンジントルクセンサ２３，エンジン回転数センサ２４といった車両側情報の各種センサ、及び走行用バッテリ７の温度を検出するバッテリ温度検出手段（バッテリ状態検出手段）としての温度センサ２７（図２参照）等が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。
【００１９】
さらに、ＥＣＵ１０には、ＢＭＵ（バッテリマネジメントユニット）３０が接続されている。ＢＭＵ３０には、電流センサ２５及び電圧センサ２６（図２参照）により検出され、インバータ６Ｆ，６Ｒを通じて得られる、走行用モータ１の電流（モータ電流）及び電圧（モータ電圧）から走行用バッテリ７の充電状態（ＳＯＣ）を演算する機能（ＳＯＣ演算手段）３１が充電状態演算手段（バッテリ状態検出手段）として備えられ、ＳＯＣ演算手段３１により演算されたＳＯＣがＥＣＵ１０に入力される。なお、電流センサ２５は、走行用バッテリ７と各走行用モータ１Ａ，１Ｂ及びジェネレータ３との間の充放電電流ＢＩをそれぞれ検知する。
【００２０】
走行用モータ１Ｆ，１Ｒは、各左右駆動輪５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲと前輪側及び後輪側の各デファレンシャル８Ｆ，８Ｒを介して常時接続されており、走行用バッテリ７のＳＯＣが管理範囲内にあれば、アクセル開度センサ２１によりドライバの出力要求（アクセル踏み込み）が検知されると、走行用バッテリ７の電力を用いてモータ（電動機）として作動し出力トルクを発生して、車両の走行のための駆動トルク（走行駆動力）として駆動輪５に出力する。
【００２１】
また、走行用バッテリ７のＳＯＣが管理範囲内にあれば、ドライバがアクセルを開放するとこれがアクセル開度センサ２１により検知され、走行用モータ１はジェネレータ（発電機）として機能し、回生制動を実施する。つまり、駆動輪５からの回転トルクを受けて発電しこの発電負荷を車両の制動力として発揮する。この時には、クラッチ４を切り離し、エンジン２によるエンジンブレーキを与えないようにして、エンジンブレーキ相当の制動力を可能な限り回生制動により賄うようにすることが好ましい。
【００２２】
エンジン２は、ジェネレータ３と直結されると共に動力断接クラッチ４を介して駆動輪５（本実施形態では、前輪５ＦＬ，５ＦＲ）にトルクを伝達する前輪側デファレンシャル８Ｆと断接可能に接続されている。アクセル開度センサ２１により検出されるドライバの出力要求（アクセル踏み込み）が一定以上（例えば、アクセル開度が基準値以上、又は、アクセル開度増加率が基準値以上）となって走行用モータ１のみでは駆動トルクが足りない場合や、ＢＭＵ３０により算出される走行用バッテリ７のＳＯＣが基準値以下で走行用モータ１の出力を抑えたい場合には、エンジン２にも走行駆動力が要求される。
【００２３】
このときには、クラッチ４を接続して、エンジン２の出力トルクを駆動輪５に供給する。この場合、ジェネレータ３を無負荷状態にしてエンジン２の出力トルクを全て駆動輪５に供給する状態と、ジェネレータ３を発電負荷状態にしてエンジン２の出力トルクの一部を駆動輪５に供給し残りのトルクでジェネレータ３を駆動する状態とを取り得る。
一方、エンジン２に走行駆動力が要求されない場合には、クラッチ４を動力遮断にする。このクラッチ４が動力遮断された状態では、走行用バッテリ７のＳＯＣが基準領域内にある限り、エンジン２は停止されるが、走行用バッテリ７のＳＯＣが基準領域以下となり走行用バッテリ７の充電が必要になると、エンジン２が作動してジェネレータ３を駆動する。
【００２４】
つまり、ＥＣＵ１０は、走行用バッテリ７のＳＯＣを、予め設定した上限値と下限値とで規定した一定の管理範囲内に管理する。走行用バッテリ７のＳＯＣが下限値或いは下限値付近まで低下したら、エンジン１の出力トルクによりジェネレータ３を駆動して発電を行なって、この電力によりＳＯＣが上限値或いは上限値付近に到達するまで走行用バッテリ７を充電する。また、ジェネレータ３による発電のほか、上述の回生制動による発電によっても、走行用バッテリ７のＳＯＣが上昇する。
【００２５】
したがって、走行用バッテリ７のＳＯＣが上限値或いは上限値付近に到達している場合には、走行用バッテリ７は更なる充電を受け入れることはできなくなる。このため、走行用バッテリ７のＳＯＣが上限値或いは上限値付近にある場合には、回生制動すべき状況になっても回生制動を中止する或いは回生制動に制限を加えて、走行用バッテリ７のＳＯＣが上限値を超えないようにすることが必要になる。
【００２６】
ここで、本実施形態にかかるハイブリッド車の制御装置を説明すると、本装置では、ＥＣＵ１０内に、車両が要求する必要トルクを算出し、この必要トルクに基づいてエンジン２及び走行用モータ１Ｆ，１Ｒにそれぞれ要求される出力トルクを設定する機能（トルク設定手段）１１と、トルク設定手段１１により設定されたエンジン２への要求出力トルクがエンジンの最高効率点のトルクよりも低いエンジントルク余剰状態か否かを判定する機能（トルク判定手段）１２と、トルク判定手段１２によりエンジントルク余剰状態が判定されたら、エンジン２を前記最高効率点またはその近傍で運転しながら、エンジン２への要求出力トルクに対して余剰となる余剰エンジントルクによってジェネレータ３を駆動し発電を行ない、走行用バッテリ７を充電する機能（制御手段）１３，１５とを備えている。
【００２７】
より詳細には、図２に示すように、トルク設定手段１１では、アクセル開度センサ（アクセルポジションセンサ）２１から得られるアクセル開度と、車輪速センサ（車速センサ）２２から得られる車輪速Ｖｗに対応する車速Ｖとから、車両が要求する必要トルクを算出する。そして、この算出トルクを各駆動源（走行用モータ１Ｆ，１Ｒ及びエンジン２）に割り当てる。本実施形態では、４輪駆動を採用しているため、必要トルク（車両が要求する総トルク）を、前後輪に配分し、さらに、後輪については、後輪配分トルク分を全て走行用モータ１Ｒへの要求トルク（モータ要求トルク）として割り当てるが、前輪については、前輪配分トルク分を走行用モータ１Ｆとエンジン２とに配分し、それぞれへの要求トルク（モータ要求トルク及びエンジン要求トルク）として割り当てる。
【００２８】
なお、車両の走行状態（例えば要求トルクや車速Ｖ）に応じて、走行用モータ１Ｆのトルクにより前輪配分トルク分を全て満たせる場合には、前輪配分トルク分を走行用モータ１Ｆに全て配分し、エンジン２への要求トルクは０としてもよい。あるいは、走行用モータ１Ｆのトルクにより前輪配分トルク分を全て満たせない場合には、走行用モータ１Ｆを最大出力として、不足のトルクをエンジン２への要求トルクとして配分してもよい。この場合、走行用モータ１Ｆのトルクにより前輪配分トルク分を全て満たせるか否かの判定は、走行用モータ１Ｆの最大出力トルクで判定する。
【００２９】
トルク判定手段１２では、このようにトルク設定手段１１により設定されたエンジン２への要求出力トルクを、エンジンの最高効率点のトルクと比較して、エンジン２への要求出力トルクが最高効率点のトルクよりも低い場合に、エンジントルク余剰状態であると判定する。つまり、ＥＣＵ１０内のメモリには、例えば、図３に示すようなマップが記憶されており、エンジン回転数Ｎｅに応じた最高効率点（二点鎖線上の点）が存在する。
【００３０】
図３中には、１００ｋｍ／ｈ，１２０ｋｍ／ｈの各巡航運転時の最高効率点を白丸印で示している。また、１００ｋｍ／ｈ，１２０ｋｍ／ｈの各速度においてトルク設定手段１１により設定されたエンジン２への要求出力トルクの例を黒丸印で示している。この例では、何れもエンジン２への要求出力トルク（黒丸のトルク）が最高効率点のトルク（白丸）よりも低くなっている。
【００３１】
制御手段の一つであるエンジン制御手段１３は、原則として、エンジン２が図３に示すような車速Ｖに対応した最高効率点のトルクを発生するように、トルクセンサ２３により検出されるエンジントルクＴｅが最高効率点のトルクとなるようにエンジン２を制御する。ただし、最大充電電流が制限されると、最高効率点のトルクよりも所要量だけ低下させたトルクとなるようにエンジン２を制御する。
【００３２】
また、制御手段の一つである発電制御手段１５は、エンジン２への要求出力トルクが最高効率点のトルクよりも低い場合に、原則として、最高効率点のトルクからエンジン２への要求出力トルクを減算した余剰トルクをジェネレータ３の駆動のために供給し発電を行なう。ただし、最大充電電流が制限されると、エンジン２の出力トルクを低下させた分だけ、ジェネレータ３の駆動のためのエンジントルクを減少させる。
【００３３】
このため、ＥＣＵ１０には、最大充電電流を制限するための補正係数を設定する機能（最大電流補正手段）１４が備えられている。この最大電流補正手段１４では、ジェネレータ３の発電電流（出力電流）の最大値（最大充電電流）を設定する。この最大充電電流には、走行用バッテリ７のＳＯＣに基づいて、ＳＯＣが管理範囲内にあれば、予め設定された最大充電電流値に設定し、ＳＯＣが管理範囲を上回るとその上回り量に応じて予め設定された最大充電電流値から減少させた値とする。これにより、ＳＯＣが過剰に増加してバッテリ寿命が低下することを防止している。
【００３４】
さらに、最大電流補正手段１４では、温度センサ２７により検出された走行用バッテリ７の温度（電池温度）Ｔに基づいて、このＳＯＣに基づく最大充電電流を補正する。つまり、電池温度Ｔが常用下限温度Ｔａから常用上限温度Ｔｂの範囲（常用温度域）内にあれば補正しない（補正係数は１）が、常用温度域外になると、常用温度域から離れるのに従って最大充電電流を低下させるように補正する。つまり、電池温度Ｔが常用下限温度Ｔａよりも低下すると低下温度分に対して例えば図４中のマップＭに示すように二次曲線的に補正係数を１から低下させ、電池温度Ｔが常用上限温度Ｔｂよりも上昇すると上昇温度分に対して例えば図４中のマップＭに示すように二次曲線的に補正係数を１から低下させる。
【００３５】
つまり、バッテリ温度Ｔが上限値Ｔｂを超えると上昇するのにしたがってバッテリの劣化を招き、しかもこの状態で充電をするとバッテリ温度Ｔの更なるに上昇を招いてバッテリの劣化を促進してしまう。また、バッテリ温度Ｔが下限値Ｔａ未満になると下降するのにしたがってバッテリの劣化を招き、しかもこの状態で充電をするとバッテリの劣化を促進する。
【００３６】
そこで、バッテリ温度Ｔが上限値Ｔｂを超えると上昇するのにしたがって走行用バッテリ７の充電を規制し、下限値Ｔａ未満になると下降するのにしたがって走行用バッテリ７の充電を規制するようにしている。なお、最大充電電流は走行用バッテリ７のＳＯＣに基づく温度特性によって決定され、走行用バッテリ７のバッテリ温度Ｔが上限値Ｔｂを超えて上昇するのに従って最大充電電流は二次曲線的に低下する。この最大充電電流の温度特性に従い補正係数を決定していくと、図４中のマップＭにある上限値Ｔｂよりもバッテリ温度の高温部で示すような二次曲線になる。また、バッテリ温度Ｔが下限値Ｔａ未満になると下降するのに従って最大充電電流は二次曲線的に低下する。この最大充電電流の温度特性に従い補正係数を決定していくと、図４中のマップＭにある下限値Ｔａよりもバッテリ温度の低温部で示すような二次曲線になる。
【００３７】
発電制御手段１５は、このように設定された最大充電電流を超えない範囲で、ジェネレータ３からの出力電流（つまり、充電電流）を制御する。この制御には、電流センサ２５で検出されるジェネレータ３からの出力電流（充電電流）ＢＩに基づいて、検出される出力電流ＢＩが最大充電電流以下となるようにエンジン制御手段１３を通じてエンジン出力を制御する。具体的には、検出される出力電流ＢＩが最大充電電流を超えなければ、エンジントルクＴｅが最高効率点のトルクとなるようにエンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を制御し、検出される出力電流ＢＩが最大充電電流を超えれば、出力電流ＢＩが最大充電電流となるように、エンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を規制（補正）する。
【００３８】
＜作用、効果＞
本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車の制御装置は、上述のように構成されているので、車両の走行時には、図４に示すように、エンジン及び発電系統が制御される。
【００３９】
つまり、車両の走行時には、エンジントルクとエンジン回転数とのマップ（図３参照）に基づいて、そのエンジン回転数における最高効率点トルクを読み出し（ステップＳ１０）、アクセル開度ＡＰと車速Ｖとに基づいて車両が要求する必要トルクを求め、更に、エンジンに要求される出力トルク（要求出力トルク）を決定する（ステップＳ２０）。
そして、最高効率点トルクと要求出力トルクとを比較して（ステップＳ３０）、要求出力トルクが最高効率点トルク以上であれば特に制御を実施しないが、最高効率点トルクが要求出力トルクよりも大きければ、制御を実施する。
【００４０】
つまり、まず、余剰トルク分（＝最高効率点トルク−要求出力トルク）に基づいて目標発電量を演算し（ステップＳ４０）、目標発電量に基づいてジェネレータトルクを演算する（ステップＳ５０）。
そして、温度センサ２７により検出された走行用バッテリ７の温度（電池温度）Ｔを、常用下限温度Ｔａ及び常用上限温度Ｔｂと比較し（ステップＳ６０）、電池温度Ｔが常用下限温度Ｔａと常用上限温度Ｔｂとの間の常用温度域にあれば、予め設定された最大充電電流値を最大充電電流に設定する。
【００４１】
さらに、検出されるジェネレータ３からの出力電流（充電電流）ＢＩを最大充電電流と比較し（ステップＳ７０）、出力電流ＢＩが最大充電電流を超えなければ、エンジントルクＴｅが最高効率点のトルクとなるようにエンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を制御し（ジェネレータトルク維持，ステップＳ８０）、検出される出力電流ＢＩが最大充電電流を超えれば、出力電流ＢＩが最大充電電流となるように、エンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を規制（補正）する（ステップＳ９０）。
【００４２】
一方、電池温度Ｔが常用温度域外になると、常用温度域から離れるのに従って最大充電電流を低下させるように補正する（ステップＳ１００）。つまり、電池温度Ｔが常用下限温度Ｔａよりも低下すると低下温度分に対して補正係数を１から低下させ、電池温度Ｔが常用上限温度Ｔｂよりも上昇すると上昇温度分に対して補正係数を１から低下させる。このような補正係数を最大充電電流に乗算することにより、最大充電電流を補正する。
【００４３】
この場合も、検出されるジェネレータ３からの出力電流（充電電流）ＢＩを補正後の最大充電電流と比較し（ステップＳ１１０）、出力電流ＢＩが最大充電電流を超えなければ、エンジントルクＴｅが最高効率点のトルクとなるようにエンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を制御し（ジェネレータトルク維持，ステップＳ８０）、検出される出力電流ＢＩが最大充電電流を超えれば、出力電流ＢＩが最大充電電流となるように、エンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を規制（補正）する（ステップＳ１２０）。
【００４４】
したがって、車両がエンジン２に要求する必要トルクがエンジンの最高効率点のトルクよりも低いエンジントルク余剰状態の場合には、エンジン２を最高効率点またはその近傍で運転しながら、エンジンへの要求出力トルクに対して余剰となる余剰エンジントルクによってジェネレータを駆動し発電を行ない、バッテリを充電することができ、エンジン２を最高効率点またはその近傍で運転して燃費を低減しつつ、車両の走行に要求されるエンジントルクを過不足なく駆動輪に出力し、且つ余剰エンジントルクによって発電した電力でバッテリを充電するため、エネルギ効率を大きく向上させることができる。
【００４５】
しかも、走行用モータ１Ｆを用いずにジェネレータ３を用いて余剰エンジントルクによる発電を行なうので、車両の走行に要求されるトルクの急変に対しても、走行用モータ１Ｆを発電機と電動機との間で急激に切り替える必要はなく、ジェネレータ３による発電制御のみのシンプルな制御でドライブフィーリングを低下させることなく、上記の効果を得ることができる。
【００４６】
また、アクセル開度ＡＰに基づいて算出した必要トルクに対して、走行用モータ１Ｆの出力トルクにより必要トルクを満たせる場合は走行用モータ１Ｆへの要求出力トルクを必要トルクに設定し、走行用モータ１Ｆの出力トルクにより必要トルクを満たせない場合は走行用モータ１Ｆの要求出力トルクを最大トルクに設定すると共に走行用モータ１Ｆの出力トルクでは不足する分をエンジン２への要求出力トルクとして設定することにより、走行用モータ１Ｆを優先的に用いて排気ガス発生を削減した走りを実現することができる。
【００４７】
走行用バッテリ７への充電を規制すべきでない場合には、エンジントルク余剰状態が判定されると、エンジンを最高効率点で運転し、余剰エンジントルクによってジェネレータを３駆動し発電した電力でバッテリを充電することにより、エネルギ効率を大きく向上させることができる。逆に、走行用バッテリ７への充電を規制すべきである場合には、エンジントルク余剰状態が判定されると、バッテリ７への充電を許容限度内に制限しながら、エンジン２の出力トルクを最高効率点に接近させて運転し、余剰エンジントルクによって発電を行ない、バッテリ７を充電することにより、バッテリ７の保護と、エネルギ効率の向上とを両立させることができる。
【００４８】
特に、走行用バッテリ７の充電状態が予め設定された充電上限値よりも大きいときには、走行用バッテリ７への充電を規制すべきであり、走行用バッテリ７の温度状態が予め設定された温度上限値よりも大きい場合、及び／又は、走行用バッテリ７の温度状態が予め設定された温度下限値よりも小さい場合には、走行用バッテリ７への充電を規制すべきであり、このような場合に、バッテリ７への充電を許容限度内に制限してその保護（寿命低下の抑制）を図りながら、エンジン２の出力トルクを最高効率点に接近させて運転することにより、バッテリ７の保護とエネルギ効率の向上とを確実に両立させることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、かかる実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して実施することができる。
例えば、上記の実施の形態では、走行用バッテリ７の温度に応じた充電規制も行なっているが、この点を省略して制御の簡素化を図っても良い。
また、バッテリ温度に応じた充電規制については、図４のステップＳ１００のＴａ〜Ｔｂの間も用いることにより、ステップＳ６０，Ｓ７０，Ｓ８０を省略することもできる。
【００５０】
また、本実施形態では、４輪駆動車を例示したが、本実施形態の前輪側のみの構成を適用した前輪駆動車や、本実施形態の前輪側のみの構成を後輪に適用した後輪駆動車に、本発明を適用することももちろん有効である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ｆ，１Ｒ 走行用モータ（走行用電動機）
２ エンジン（内燃機関）
３ ジェネレータ（発電機）
４ 動力断接クラッチ
５，５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲ 駆動輪
６，６Ｆ，６Ｒ インバータ
７ 走行用バッテリ（高圧電源）
８，８F，８R デファレンシャルギア
１０ ハイブリッドＥＣＵ（電子制御ユニット）
１１ トルク設定手段
１２ トルク判定手段
１３ エンジン制御手段
１４ 最大電流補正手段
１５ 発電制御手段
２１ アクセル開度センサ
２２ 車輪速センサ（車速センサ）
２３ トルクセンサ
２４ エンジン回転数センサ
２５ 電流センサ
２６ 電圧センサ
２７ 温度センサ
３０ ＢＭＵ（バッテリマネジメントユニット）
３１ ＳＯＣ演算手段（充電状態演算手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラレル式ハイブリッド車の制御に用いて好適の、ハイブリッド車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パラレル式ハイブリッド車では、ドライバがアクセルペダルを踏み込み操作する車両の駆動時（力行時）には、走行用モータ及びエンジンの何れかまたは両方の出力トルクにより駆動輪を駆動して走行する。特に、ドライバがアクセルペダルを一定以上踏み込み、走行トルクの要求を強めると、走行用モータとエンジンとの両方の出力トルクを用いて車両を駆動する。
【０００３】
このようなハイブリッド車において、エンジンを最高効率点近傍で運転させることがエネルギ効率上望ましい。エンジンを最高効率点近傍で運転させた場合に、走行のために必要なトルクが足りなければ、この不足のトルク分をモータのトルクで補うというロジックで対応できる。
例えば、特許文献１には、エンジンを最高効率点近傍で運転させ、このエンジンの出力トルクを車両の走行に利用するが、エンジンの出力トルクが車両の必要トルク（車両の走行トルクと駆動系の機械損失との和）に対して余剰の場合には、エンジン出力トルクでモータジェネレータを駆動することによりモータジェネレータに発電を行なわせて、発電した電力をバッテリに充電し、一方、エンジンの出力トルクが車両の必要トルクに対して不足する場合にはモータからトルクを供給する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３７５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術の場合、エンジンの出力トルクが余剰であればモータジェネレータを発電機として作動させ、エンジンの出力トルクが不足であればモータジェネレータを電動機として作動させるので、ドライバの走行トルク要求が急変すると、モータジェネレータは、発電機と電動機との間で急激に切り替えられることになる。この場合、走行トルクの要求の変化に対する追従応答性を確保するには、モータジェネレータの制御を適切に（つまり、応答性よく高精度に）行なわなければ、ドライブフィーリングの悪化を招くが、かかるモータジェネレータの制御を適切に行なうことは容易ではない。
【０００６】
さらに、余剰のエンジン出力トルクにより、モータジェネレータを駆動して発電を行なわせ、発電した電力をバッテリに充電する場合、バッテリの状態も考慮することが好ましい。つまり、一般に、バッテリを、充電状態（ＳＯＣ）がフル充電（１００％）付近の状態で充電したり、ＳＯＣが大きく低下した状態で放電したりすると、バッテリの寿命劣化が急激に進んでしまう。また、ＳＯＣが低下すると要求される電力を放電できなくなる。このため、通常、走行用モータに電力を供給するバッテリについても、ＳＯＣが予め設定した上限値と下限値とで規定した一定の範囲内に保持されるように管理している。上記の余剰のエンジン出力トルクを用いて発電した電力をバッテリに充電する際にも、このようなバッテリの管理は必要となるため、これを考慮した制御が好ましい。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みて創案されたもので、ドライブフィーリングの悪化を招くことなくエンジンを可能な限り最高効率点近傍で運転させてエネルギ効率の向上を図ることができるようにした、ハイブリッド車の制御装置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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明のハイブリッド車の制御装置は、駆動輪にトルクを出力可能な走行用モータ及びエンジンと、前記エンジンにより駆動され発電するジェネレータと、前記ジェネレータによる発電電力で充電されると共に前記モータへの電力供給を行なうバッテリと、を備えたハイブリッド車の制御装置であって、車両が要求する必要トルクを算出し、前記必要トルクに基づいて前記エンジン及び前記走行用モータのそれぞれに要求される要求出力トルクを設定するトルク設定手段と、前記トルク設定手段により設定された前記エンジンへの要求出力トルクが前記エンジンの最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいかを判定するトルク判定手段と、前記トルク判定手段により前記要求出力トルクが前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいと判定されると、前記要求出力トルクよりも大きなエンジン出力トルクを発生させるよう前記エンジンを稼働させて前記エンジン出力トルクの前記要求出力トルクに対して余剰となる余剰エンジントルクによって前記ジェネレータを駆動して前記バッテリを充電する制御手段とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
前記バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出手段を備え、前記制御手段は、前記バッテリ状態検出手段により検出された前記バッテリの状態が充電を規制すべきであるとされ、かつ、前記トルク判定手段により前記要求出力トルクが前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいと判定されたときに、前記エンジンへの要求出力トルクと前記余剰エンジントルクとの和が前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さくなるように前記エンジンを稼働することが好ましい。
【００１０】
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリの充電状態を演算する充電状態演算手段であって、前記制御手段は、前記充電状態演算手段により演算された充電状態が予め設定された充電上限値よりも大きいと前記バッテリへの充電を規制すべきであるとすることが好ましい。
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段であって、前記制御手段は、前記バッテリ温度検出手段により検出されたバッテリ温度が予め設定された温度上限値よりも大きい場合、及び／又は、前記バッテリの温度状態が予め設定された温度下限値よりも小さい場合に、前記バッテリへの充電を規制すべきであるとすることが好ましい。
【００１１】
前記トルク設定手段は、アクセル操作量に基づいて、前記必要トルクを算出し、前記走行用モータの許容出力トルクが前記必要トルクよりも大きい場合は前記走行用モータへの要求出力トルクを前記必要トルクに設定し、前記走行用モータの前記許容出力トルクが前記必要トルクよりも小さい場合は前記走行用モータへの要求出力トルクを前記許容出力トルクに設定すると共に前記必要トルクの前記走行用モータの前記許容出力トルクに対して余剰となる分を前記エンジンへの要求出力トルクとして設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のハイブリッド車の制御装置によれば、駆動輪にエンジンからトルクを出力する状況において、車両がエンジンに要求する必要トルクがエンジンの最高効率点のトルクよりも低いエンジントルク余剰状態の場合に、エンジンを最高効率点またはその近傍で運転しながら、エンジンへの要求出力トルクに対して余剰となる余剰エンジントルクによってジェネレータを駆動し発電を行ない、バッテリを充電する。したがって、エンジンを最高効率点またはその近傍で運転して燃費を低減しつつ、車両の走行に要求されるエンジントルクを過不足なく駆動輪に出力し、且つ余剰エンジントルクによって発電した電力でバッテリを充電するため、エネルギ効率を大きく向上させることができる。しかも、走行用モータを用いずにジェネレータを用いて余剰エンジントルクによる発電を行なうので、車両の走行に要求されるトルクの急変に対しても、走行用モータを発電機と電動機との間で急激に切り替える必要はなく、ジェネレータによる発電制御のみのシンプルな制御でドライブフィーリングを低下させることなく、上記の効果を得ることができる。
【００１３】
また、バッテリへの充電を規制すべきでない場合には、エンジントルク余剰状態が判定されると、エンジンを最高効率点で運転し、余剰エンジントルクによってジェネレータを駆動し発電した電力でバッテリを充電することにより、エネルギ効率を大きく向上させることができる。逆に、バッテリへの充電を規制すべきである場合には、エンジントルク余剰状態が判定されると、バッテリへの充電を許容限度内に制限しながら、エンジンの出力トルクを最高効率点に接近させて運転し、余剰エンジントルクによって発電を行ない、バッテリを充電することにより、バッテリの保護と、エネルギ効率の向上とを両立させることができる。
【００１４】
例えば、バッテリの充電状態が予め設定された充電上限値よりも大きいときには、バッテリへの充電を規制すべきであり、バッテリの温度状態が予め設定された温度上限値よりも大きい場合、及び／又は、バッテリの温度状態が予め設定された温度下限値よりも小さい場合には、バッテリへの充電を規制すべきであり、このような場合に、バッテリへの充電を許容限度内に制限しながら、エンジンの出力トルクを最高効率点に接近させて運転することが有効である。
【００１５】
また、アクセル操作量に基づいて算出した必要トルクに対して、走行用モータの出力トルクにより必要トルクを満たせる場合は走行用モータへの要求出力トルクを必要トルクに設定し、走行用モータの出力トルクにより必要トルクを満たせない場合は走行用モータへの要求出力トルクを最大トルクに設定すると共に走行用モータの出力トルクでは不足する分をエンジンへの要求出力トルクとして設定することにより、走行用モータを優先的に用いて排気ガス発生を削減した走りを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車の駆動系を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車の制御装置の要部を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車の制御を説明する燃料消費特性図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車の制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
＜構成＞
まず、本実施形態にかかるハイブリッド車の駆動系を説明する。
図１に示すように、本ハイブリッド車の駆動系は、前輪用及び後輪用の走行用モータ（走行用電動機）１Ｆ，１Ｒと、エンジン（内燃機関）２と、ジェネレータ（発電機）３と、動力断接クラッチ（単に、クラッチとも言う）４と、左右前輪及び左右後輪の各駆動輪５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲと、前輪側及び後輪側のインバータ６Ｆ，６Ｒと、走行用モータ１Ｆ，１Ｒに電力を供給するバッテリ（高圧電源、走行用バッテリとも言う）７と、をそなえ、走行用モータ１Ｆ，１Ｒ及びジェネレータ３は、走行用バッテリ７との間に介装されたインバータ６Ｆ，６Ｒを通じて作動を制御される。また、インバータ６Ｆ，６Ｒ、エンジン２、動力断接クラッチ４はハイブリッドＥＣＵ（電子制御ユニット）１０によって制御される。
【００１８】
なお、以下の説明では、走行用モータ，駆動輪，インバータについて、個々のものを区別しない場合には、符号１，５，６で示す。
また、詳細には図示しないが、ＥＣＵ１０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）及びタイマカウンタ等を含んで構成され、ＥＣＵ１０には、アクセル開度センサ（アクセルポジションセンサ）２１，車輪速センサ（車速センサ）２２，エンジントルクセンサ２３，エンジン回転数センサ２４といった車両側情報の各種センサ、及び走行用バッテリ７の温度を検出するバッテリ温度検出手段（バッテリ状態検出手段）としての温度センサ２７（図２参照）等が接続されており、これらセンサ類からの検出情報が入力される。
【００１９】
さらに、ＥＣＵ１０には、ＢＭＵ（バッテリマネジメントユニット）３０が接続されている。ＢＭＵ３０には、電流センサ２５及び電圧センサ２６（図２参照）により検出され、インバータ６Ｆ，６Ｒを通じて得られる、走行用モータ１の電流（モータ電流）及び電圧（モータ電圧）から走行用バッテリ７の充電状態（ＳＯＣ）を演算する機能（ＳＯＣ演算手段）３１が充電状態演算手段（バッテリ状態検出手段）として備えられ、ＳＯＣ演算手段３１により演算されたＳＯＣがＥＣＵ１０に入力される。なお、電流センサ２５は、走行用バッテリ７と各走行用モータ１Ａ，１Ｂ及びジェネレータ３との間の充放電電流ＢＩをそれぞれ検知する。
【００２０】
走行用モータ１Ｆ，１Ｒは、各左右駆動輪５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲと前輪側及び後輪側の各デファレンシャル８Ｆ，８Ｒを介して常時接続されており、走行用バッテリ７のＳＯＣが管理範囲内にあれば、アクセル開度センサ２１によりドライバの出力要求（アクセル踏み込み）が検知されると、走行用バッテリ７の電力を用いてモータ（電動機）として作動し出力トルクを発生して、車両の走行のための駆動トルク（走行駆動力）として駆動輪５に出力する。
【００２１】
また、走行用バッテリ７のＳＯＣが管理範囲内にあれば、ドライバがアクセルを開放するとこれがアクセル開度センサ２１により検知され、走行用モータ１はジェネレータ（発電機）として機能し、回生制動を実施する。つまり、駆動輪５からの回転トルクを受けて発電しこの発電負荷を車両の制動力として発揮する。この時には、クラッチ４を切り離し、エンジン２によるエンジンブレーキを与えないようにして、エンジンブレーキ相当の制動力を可能な限り回生制動により賄うようにすることが好ましい。
【００２２】
エンジン２は、ジェネレータ３と直結されると共に動力断接クラッチ４を介して駆動輪５（本実施形態では、前輪５ＦＬ，５ＦＲ）にトルクを伝達する前輪側デファレンシャル８Ｆと断接可能に接続されている。アクセル開度センサ２１により検出されるドライバの出力要求（アクセル踏み込み）が一定以上（例えば、アクセル開度が基準値以上、又は、アクセル開度増加率が基準値以上）となって走行用モータ１のみでは駆動トルクが足りない場合や、ＢＭＵ３０により算出される走行用バッテリ７のＳＯＣが基準値以下で走行用モータ１の出力を抑えたい場合には、エンジン２にも走行駆動力が要求される。
【００２３】
このときには、クラッチ４を接続して、エンジン２の出力トルクを駆動輪５に供給する。この場合、ジェネレータ３を無負荷状態にしてエンジン２の出力トルクを全て駆動輪５に供給する状態と、ジェネレータ３を発電負荷状態にしてエンジン２の出力トルクの一部を駆動輪５に供給し残りのトルクでジェネレータ３を駆動する状態とを取り得る。
一方、エンジン２に走行駆動力が要求されない場合には、クラッチ４を動力遮断にする。このクラッチ４が動力遮断された状態では、走行用バッテリ７のＳＯＣが基準領域内にある限り、エンジン２は停止されるが、走行用バッテリ７のＳＯＣが基準領域以下となり走行用バッテリ７の充電が必要になると、エンジン２が作動してジェネレータ３を駆動する。
【００２４】
つまり、ＥＣＵ１０は、走行用バッテリ７のＳＯＣを、予め設定した上限値と下限値とで規定した一定の管理範囲内に管理する。走行用バッテリ７のＳＯＣが下限値或いは下限値付近まで低下したら、エンジン１の出力トルクによりジェネレータ３を駆動して発電を行なって、この電力によりＳＯＣが上限値或いは上限値付近に到達するまで走行用バッテリ７を充電する。また、ジェネレータ３による発電のほか、上述の回生制動による発電によっても、走行用バッテリ７のＳＯＣが上昇する。
【００２５】
したがって、走行用バッテリ７のＳＯＣが上限値或いは上限値付近に到達している場合には、走行用バッテリ７は更なる充電を受け入れることはできなくなる。このため、走行用バッテリ７のＳＯＣが上限値或いは上限値付近にある場合には、回生制動すべき状況になっても回生制動を中止する或いは回生制動に制限を加えて、走行用バッテリ７のＳＯＣが上限値を超えないようにすることが必要になる。
【００２６】
ここで、本実施形態にかかるハイブリッド車の制御装置を説明すると、本装置では、ＥＣＵ１０内に、車両が要求する必要トルクを算出し、この必要トルクに基づいてエンジン２及び走行用モータ１Ｆ，１Ｒにそれぞれ要求される出力トルクを設定する機能（トルク設定手段）１１と、トルク設定手段１１により設定されたエンジン２への要求出力トルクがエンジンの最高効率点のトルクよりも低いエンジントルク余剰状態か否かを判定する機能（トルク判定手段）１２と、トルク判定手段１２によりエンジントルク余剰状態が判定されたら、エンジン２を前記最高効率点またはその近傍で運転しながら、エンジン２への要求出力トルクに対して余剰となる余剰エンジントルクによってジェネレータ３を駆動し発電を行ない、走行用バッテリ７を充電する機能（制御手段）１３，１５とを備えている。
【００２７】
より詳細には、図２に示すように、トルク設定手段１１では、アクセル開度センサ（アクセルポジションセンサ）２１から得られるアクセル開度と、車輪速センサ（車速センサ）２２から得られる車輪速Ｖｗに対応する車速Ｖとから、車両が要求する必要トルクを算出する。そして、この算出トルクを各駆動源（走行用モータ１Ｆ，１Ｒ及びエンジン２）に割り当てる。本実施形態では、４輪駆動を採用しているため、必要トルク（車両が要求する総トルク）を、前後輪に配分し、さらに、後輪については、後輪配分トルク分を全て走行用モータ１Ｒへの要求トルク（モータ要求トルク）として割り当てるが、前輪については、前輪配分トルク分を走行用モータ１Ｆとエンジン２とに配分し、それぞれへの要求トルク（モータ要求トルク及びエンジン要求トルク）として割り当てる。
【００２８】
なお、車両の走行状態（例えば要求トルクや車速Ｖ）に応じて、走行用モータ１Ｆのトルクにより前輪配分トルク分を全て満たせる場合には、前輪配分トルク分を走行用モータ１Ｆに全て配分し、エンジン２への要求トルクは０としてもよい。あるいは、走行用モータ１Ｆのトルクにより前輪配分トルク分を全て満たせない場合には、走行用モータ１Ｆを最大出力として、不足のトルクをエンジン２への要求トルクとして配分してもよい。この場合、走行用モータ１Ｆのトルクにより前輪配分トルク分を全て満たせるか否かの判定は、走行用モータ１Ｆの最大出力トルクで判定する。
【００２９】
トルク判定手段１２では、このようにトルク設定手段１１により設定されたエンジン２への要求出力トルクを、エンジンの最高効率点のトルクと比較して、エンジン２への要求出力トルクが最高効率点のトルクよりも低い場合に、エンジントルク余剰状態であると判定する。つまり、ＥＣＵ１０内のメモリには、例えば、図３に示すようなマップが記憶されており、エンジン回転数Ｎｅに応じた最高効率点（二点鎖線上の点）が存在する。
【００３０】
図３中には、１００ｋｍ／ｈ，１２０ｋｍ／ｈの各巡航運転時の最高効率点を白丸印で示している。また、１００ｋｍ／ｈ，１２０ｋｍ／ｈの各速度においてトルク設定手段１１により設定されたエンジン２への要求出力トルクの例を黒丸印で示している。この例では、何れもエンジン２への要求出力トルク（黒丸のトルク）が最高効率点のトルク（白丸）よりも低くなっている。
【００３１】
制御手段の一つであるエンジン制御手段１３は、原則として、エンジン２が図３に示すような車速Ｖに対応した最高効率点のトルクを発生するように、トルクセンサ２３により検出されるエンジントルクＴｅが最高効率点のトルクとなるようにエンジン２を制御する。ただし、最大充電電流が制限されると、最高効率点のトルクよりも所要量だけ低下させたトルクとなるようにエンジン２を制御する。
【００３２】
また、制御手段の一つである発電制御手段１５は、エンジン２への要求出力トルクが最高効率点のトルクよりも低い場合に、原則として、最高効率点のトルクからエンジン２への要求出力トルクを減算した余剰トルクをジェネレータ３の駆動のために供給し発電を行なう。ただし、最大充電電流が制限されると、エンジン２の出力トルクを低下させた分だけ、ジェネレータ３の駆動のためのエンジントルクを減少させる。
【００３３】
このため、ＥＣＵ１０には、最大充電電流を制限するための補正係数を設定する機能（最大電流補正手段）１４が備えられている。この最大電流補正手段１４では、ジェネレータ３の発電電流（出力電流）の最大値（最大充電電流）を設定する。この最大充電電流には、走行用バッテリ７のＳＯＣに基づいて、ＳＯＣが管理範囲内にあれば、予め設定された最大充電電流値に設定し、ＳＯＣが管理範囲を上回るとその上回り量に応じて予め設定された最大充電電流値から減少させた値とする。これにより、ＳＯＣが過剰に増加してバッテリ寿命が低下することを防止している。
【００３４】
さらに、最大電流補正手段１４では、温度センサ２７により検出された走行用バッテリ７の温度（電池温度）Ｔに基づいて、このＳＯＣに基づく最大充電電流を補正する。つまり、電池温度Ｔが常用下限温度Ｔａから常用上限温度Ｔｂの範囲（常用温度域）内にあれば補正しない（補正係数は１）が、常用温度域外になると、常用温度域から離れるのに従って最大充電電流を低下させるように補正する。つまり、電池温度Ｔが常用下限温度Ｔａよりも低下すると低下温度分に対して例えば図４中のマップＭに示すように二次曲線的に補正係数を１から低下させ、電池温度Ｔが常用上限温度Ｔｂよりも上昇すると上昇温度分に対して例えば図４中のマップＭに示すように二次曲線的に補正係数を１から低下させる。
【００３５】
つまり、バッテリ温度Ｔが上限値Ｔｂを超えると上昇するのにしたがってバッテリの劣化を招き、しかもこの状態で充電をするとバッテリ温度Ｔの更なるに上昇を招いてバッテリの劣化を促進してしまう。また、バッテリ温度Ｔが下限値Ｔａ未満になると下降するのにしたがってバッテリの劣化を招き、しかもこの状態で充電をするとバッテリの劣化を促進する。
【００３６】
そこで、バッテリ温度Ｔが上限値Ｔｂを超えると上昇するのにしたがって走行用バッテリ７の充電を規制し、下限値Ｔａ未満になると下降するのにしたがって走行用バッテリ７の充電を規制するようにしている。なお、最大充電電流は走行用バッテリ７のＳＯＣに基づく温度特性によって決定され、走行用バッテリ７のバッテリ温度Ｔが上限値Ｔｂを超えて上昇するのに従って最大充電電流は二次曲線的に低下する。この最大充電電流の温度特性に従い補正係数を決定していくと、図４中のマップＭにある上限値Ｔｂよりもバッテリ温度の高温部で示すような二次曲線になる。また、バッテリ温度Ｔが下限値Ｔａ未満になると下降するのに従って最大充電電流は二次曲線的に低下する。この最大充電電流の温度特性に従い補正係数を決定していくと、図４中のマップＭにある下限値Ｔａよりもバッテリ温度の低温部で示すような二次曲線になる。
【００３７】
発電制御手段１５は、このように設定された最大充電電流を超えない範囲で、ジェネレータ３からの出力電流（つまり、充電電流）を制御する。この制御には、電流センサ２５で検出されるジェネレータ３からの出力電流（充電電流）ＢＩに基づいて、検出される出力電流ＢＩが最大充電電流以下となるようにエンジン制御手段１３を通じてエンジン出力を制御する。具体的には、検出される出力電流ＢＩが最大充電電流を超えなければ、エンジントルクＴｅが最高効率点のトルクとなるようにエンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を制御し、検出される出力電流ＢＩが最大充電電流を超えれば、出力電流ＢＩが最大充電電流となるように、エンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を規制（補正）する。
【００３８】
＜作用、効果＞
本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車の制御装置は、上述のように構成されているので、車両の走行時には、図４に示すように、エンジン及び発電系統が制御される。
【００３９】
つまり、車両の走行時には、エンジントルクとエンジン回転数とのマップ（図３参照）に基づいて、そのエンジン回転数における最高効率点トルクを読み出し（ステップＳ１０）、アクセル開度ＡＰと車速Ｖとに基づいて車両が要求する必要トルクを求め、更に、エンジンに要求される出力トルク（要求出力トルク）を決定する（ステップＳ２０）。
そして、最高効率点トルクと要求出力トルクとを比較して（ステップＳ３０）、要求出力トルクが最高効率点トルク以上であれば特に制御を実施しないが、最高効率点トルクが要求出力トルクよりも大きければ、制御を実施する。
【００４０】
つまり、まず、余剰トルク分（＝最高効率点トルク−要求出力トルク）に基づいて目標発電量を演算し（ステップＳ４０）、目標発電量に基づいてジェネレータトルクを演算する（ステップＳ５０）。
そして、温度センサ２７により検出された走行用バッテリ７の温度（電池温度）Ｔを、常用下限温度Ｔａ及び常用上限温度Ｔｂと比較し（ステップＳ６０）、電池温度Ｔが常用下限温度Ｔａと常用上限温度Ｔｂとの間の常用温度域にあれば、予め設定された最大充電電流値を最大充電電流に設定する。
【００４１】
さらに、検出されるジェネレータ３からの出力電流（充電電流）ＢＩを最大充電電流と比較し（ステップＳ７０）、出力電流ＢＩが最大充電電流を超えなければ、エンジントルクＴｅが最高効率点のトルクとなるようにエンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を制御し（ジェネレータトルク維持，ステップＳ８０）、検出される出力電流ＢＩが最大充電電流を超えれば、出力電流ＢＩが最大充電電流となるように、エンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を規制（補正）する（ステップＳ９０）。
【００４２】
一方、電池温度Ｔが常用温度域外になると、常用温度域から離れるのに従って最大充電電流を低下させるように補正する（ステップＳ１００）。つまり、電池温度Ｔが常用下限温度Ｔａよりも低下すると低下温度分に対して補正係数を１から低下させ、電池温度Ｔが常用上限温度Ｔｂよりも上昇すると上昇温度分に対して補正係数を１から低下させる。このような補正係数を最大充電電流に乗算することにより、最大充電電流を補正する。
【００４３】
この場合も、検出されるジェネレータ３からの出力電流（充電電流）ＢＩを補正後の最大充電電流と比較し（ステップＳ１１０）、出力電流ＢＩが最大充電電流を超えなければ、エンジントルクＴｅが最高効率点のトルクとなるようにエンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を制御し（ジェネレータトルク維持，ステップＳ８０）、検出される出力電流ＢＩが最大充電電流を超えれば、出力電流ＢＩが最大充電電流となるように、エンジン２の出力トルク（ジェネレータトルクと相関するトルク）を規制（補正）する（ステップＳ１２０）。
【００４４】
したがって、車両がエンジン２に要求する必要トルクがエンジンの最高効率点のトルクよりも低いエンジントルク余剰状態の場合には、エンジン２を最高効率点またはその近傍で運転しながら、エンジンへの要求出力トルクに対して余剰となる余剰エンジントルクによってジェネレータを駆動し発電を行ない、バッテリを充電することができ、エンジン２を最高効率点またはその近傍で運転して燃費を低減しつつ、車両の走行に要求されるエンジントルクを過不足なく駆動輪に出力し、且つ余剰エンジントルクによって発電した電力でバッテリを充電するため、エネルギ効率を大きく向上させることができる。
【００４５】
しかも、走行用モータ１Ｆを用いずにジェネレータ３を用いて余剰エンジントルクによる発電を行なうので、車両の走行に要求されるトルクの急変に対しても、走行用モータ１Ｆを発電機と電動機との間で急激に切り替える必要はなく、ジェネレータ３による発電制御のみのシンプルな制御でドライブフィーリングを低下させることなく、上記の効果を得ることができる。
【００４６】
また、アクセル開度ＡＰに基づいて算出した必要トルクに対して、走行用モータ１Ｆの出力トルクにより必要トルクを満たせる場合は走行用モータ１Ｆへの要求出力トルクを必要トルクに設定し、走行用モータ１Ｆの出力トルクにより必要トルクを満たせない場合は走行用モータ１Ｆの要求出力トルクを最大トルクに設定すると共に走行用モータ１Ｆの出力トルクでは不足する分をエンジン２への要求出力トルクとして設定することにより、走行用モータ１Ｆを優先的に用いて排気ガス発生を削減した走りを実現することができる。
【００４７】
走行用バッテリ７への充電を規制すべきでない場合には、エンジントルク余剰状態が判定されると、エンジンを最高効率点で運転し、余剰エンジントルクによってジェネレータを３駆動し発電した電力でバッテリを充電することにより、エネルギ効率を大きく向上させることができる。逆に、走行用バッテリ７への充電を規制すべきである場合には、エンジントルク余剰状態が判定されると、バッテリ７への充電を許容限度内に制限しながら、エンジン２の出力トルクを最高効率点に接近させて運転し、余剰エンジントルクによって発電を行ない、バッテリ７を充電することにより、バッテリ７の保護と、エネルギ効率の向上とを両立させることができる。
【００４８】
特に、走行用バッテリ７の充電状態が予め設定された充電上限値よりも大きいときには、走行用バッテリ７への充電を規制すべきであり、走行用バッテリ７の温度状態が予め設定された温度上限値よりも大きい場合、及び／又は、走行用バッテリ７の温度状態が予め設定された温度下限値よりも小さい場合には、走行用バッテリ７への充電を規制すべきであり、このような場合に、バッテリ７への充電を許容限度内に制限してその保護（寿命低下の抑制）を図りながら、エンジン２の出力トルクを最高効率点に接近させて運転することにより、バッテリ７の保護とエネルギ効率の向上とを確実に両立させることができる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、かかる実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して実施することができる。
例えば、上記の実施の形態では、走行用バッテリ７の温度に応じた充電規制も行なっているが、この点を省略して制御の簡素化を図っても良い。
また、バッテリ温度に応じた充電規制については、図４のステップＳ１００のＴａ〜Ｔｂの間も用いることにより、ステップＳ６０，Ｓ７０，Ｓ８０を省略することもできる。
【００５０】
また、本実施形態では、４輪駆動車を例示したが、本実施形態の前輪側のみの構成を適用した前輪駆動車や、本実施形態の前輪側のみの構成を後輪に適用した後輪駆動車に、本発明を適用することももちろん有効である。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ｆ，１Ｒ 走行用モータ（走行用電動機）
２ エンジン（内燃機関）
３ ジェネレータ（発電機）
４ 動力断接クラッチ
５，５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲ 駆動輪
６，６Ｆ，６Ｒ インバータ
７ 走行用バッテリ（高圧電源）
８，８F，８R デファレンシャルギア
１０ ハイブリッドＥＣＵ（電子制御ユニット）
１１ トルク設定手段
１２ トルク判定手段
１３ エンジン制御手段
１４ 最大電流補正手段
１５ 発電制御手段
２１ アクセル開度センサ
２２ 車輪速センサ（車速センサ）
２３ トルクセンサ
２４ エンジン回転数センサ
２５ 電流センサ
２６ 電圧センサ
２７ 温度センサ
３０ ＢＭＵ（バッテリマネジメントユニット）
３１ ＳＯＣ演算手段（充電状態演算手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪にトルクを出力可能な走行用モータ及びエンジンと、前記エンジンにより駆動され発電するジェネレータと、前記ジェネレータによる発電電力で充電されると共に前記モータへの電力供給を行なうバッテリと、を備えたハイブリッド車の制御装置であって、
車両が要求する必要トルクを算出し、前記必要トルクに基づいて前記エンジン及び前記走行用モータのそれぞれに要求される要求出力トルクを設定するトルク設定手段と、
前記トルク設定手段により設定された前記エンジンへの要求出力トルクが前記エンジンの最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいかを判定するトルク判定手段と、
前記トルク判定手段により前記要求出力トルクが前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいと判定されると、前記要求出力トルクよりも大きなエンジン出力トルクを発生させるように前記エンジンを稼働させて、前記エンジン出力トルクの前記要求出力トルクに対して余剰となる余剰エンジントルクによって前記ジェネレータを駆動して、前記バッテリを充電する制御手段とを備えている
ことを特徴とする、ハイブリッド車の制御装置。
【請求項２】
前記バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出手段を備え、
前記制御手段は、前記バッテリ状態検出手段により検出された前記バッテリの状態が充電を規制すべきであるとされ、かつ、前記トルク判定手段により前記要求出力トルクが前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいと判定されたときに、前記エンジンへの要求出力トルクと前記余剰エンジントルクとの和が前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さくなるように前記エンジンを稼働する
ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項３】
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリの充電状態を演算する充電状態演算手段であって、
前記制御手段は、前記充電状態演算手段により演算された充電状態が予め設定された充電上限値よりも大きいと前記バッテリへの充電を規制すべきであるとする
ことを特徴とする、請求項２記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項４】
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段であって、
前記制御手段は、前記バッテリ温度検出手段により検出されたバッテリ温度が予め設定された温度上限値よりも大きい場合、及び／又は、前記バッテリ温度が予め設定された温度下限値よりも小さい場合に、前記バッテリへの充電を規制すべきであるとする
ことを特徴とする、請求項２又は３記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項５】
前記トルク設定手段は、アクセル操作量に基づいて、前記必要トルクを算出し、前記走行用モータの許容出力トルクが前記必要トルクよりも大きい場合は前記走行用モータへの要求出力トルクを前記必要トルクに設定し、前記走行用モータの許容出力トルクが前記必要トルクよりも小さい場合は前記走行用モータへの要求出力トルクを前記許容出力トルクに設定すると共に、前記必要トルクが前記走行用モータの前記許容出力トルクに対して余剰となる分を前記エンジンへの要求出力トルクとして設定する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項１】
駆動輪にトルクを出力可能な走行用モータ及びエンジンと、前記エンジンにより駆動され発電するジェネレータと、前記ジェネレータによる発電電力で充電されると共に前記モータへの電力供給を行なうバッテリと、を備えたハイブリッド車の制御装置であって、
車両が要求する必要トルクを算出し、前記必要トルクに基づいて前記エンジン及び前記走行用モータのそれぞれに要求される要求出力トルクを設定するトルク設定手段と、
前記トルク設定手段により設定された前記エンジンへの要求出力トルクが前記エンジンの最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいかを判定するトルク判定手段と、
前記トルク判定手段により前記要求出力トルクが前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいと判定されると、前記要求出力トルクよりも大きなエンジン出力トルクを発生させるように前記エンジンを稼働させて、前記エンジン出力トルクの前記要求出力トルクに対して余剰となる余剰エンジントルクによって前記ジェネレータを駆動して、前記バッテリを充電する制御手段とを備えている
ことを特徴とする、ハイブリッド車の制御装置。
【請求項２】
前記バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出手段を備え、
前記制御手段は、前記バッテリ状態検出手段により検出された前記バッテリの状態が充電を規制すべきであるとされ、かつ、前記トルク判定手段により前記要求出力トルクが前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さいと判定されたときに、前記エンジンへの要求出力トルクと前記余剰エンジントルクとの和が前記最高効率点でのエンジン出力トルクよりも小さくなるように前記エンジンを稼働する
ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項３】
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリの充電状態を演算する充電状態演算手段であって、
前記制御手段は、前記充電状態演算手段により演算された充電状態が予め設定された充電上限値よりも大きいと前記バッテリへの充電を規制すべきであるとする
ことを特徴とする、請求項２記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項４】
前記バッテリ状態検出手段は、前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段であって、
前記制御手段は、前記バッテリ温度検出手段により検出されたバッテリ温度が予め設定された温度上限値よりも大きい場合、及び／又は、前記バッテリ温度が予め設定された温度下限値よりも小さい場合に、前記バッテリへの充電を規制すべきであるとする
ことを特徴とする、請求項２又は３記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項５】
前記トルク設定手段は、アクセル操作量に基づいて、前記必要トルクを算出し、前記走行用モータの許容出力トルクが前記必要トルクよりも大きい場合は前記走行用モータへの要求出力トルクを前記必要トルクに設定し、前記走行用モータの許容出力トルクが前記必要トルクよりも小さい場合は前記走行用モータへの要求出力トルクを前記許容出力トルクに設定すると共に、前記必要トルクが前記走行用モータの前記許容出力トルクに対して余剰となる分を前記エンジンへの要求出力トルクとして設定する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のハイブリッド車の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２５５８２４（Ｐ２０１１−２５５８２４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３３１９６（Ｐ２０１０−１３３１９６）
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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