制御装置、ハイブリッド自動車および制御方法、並びにプログラム
【課題】エンジン走行中の電動機のフリクションの影響を、ＳＯＣを悪化させることなく解消させること。
【解決手段】エンジン１０による走行中に、予め設定されているエンジン１０の回転速度に応じた電動機１３のフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクでエンジン１０を動作させると共に、電動機１３がフリクショントルクに相応するトルクを発生するように制御するハイブリッドＥＣＵ１８を構成する。
【解決手段】エンジン１０による走行中に、予め設定されているエンジン１０の回転速度に応じた電動機１３のフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクでエンジン１０を動作させると共に、電動機１３がフリクショントルクに相応するトルクを発生するように制御するハイブリッドＥＣＵ１８を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、ハイブリッド自動車および制御方法、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り、エンジンによって走行しているときでも、電動機の回転軸はエンジンの出力によって回転させられている。
【０００３】
このようなエンジンによる走行中に、バッテリの充電状態（以下では、ＳＯＣ:State
of Chargeと称する）によっては、電動機がエンジンにより駆動される発電機として動作し、バッテリを充電することができる（これを回生と称する）。一方、バッテリのＳＯＣが良好である場合、電動機を発電機として動作させないため、電動機はエンジンによって連れ回されている状態になる。このとき、電動機がエンジンのフリクションになることを避けるため、電動機が自己のフリクションを相殺するためのトルクを発生するように制御するゼロトルク制御が行われる（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９６４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したゼロトルク制御では、電動機が自己のフリクションを相殺するためのトルクを発生させるために電力を消費する。この状態が長時間継続した場合、バッテリのＳＯＣが悪化する場合がある。
【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、エンジン走行中の電動機のフリクションの影響を、ＳＯＣを悪化させることなく解消させることができる制御装置、ハイブリッド自動車および制御方法、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１つの観点は、制御装置としての観点である。本発明の制御装置は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、エンジンによる走行中には、電動機の回転軸は、エンジンの出力によって回転させられるハイブリッド自動車の制御装置において、エンジンによる走行中に、予め設定されているエンジンの回転速度に応じた電動機のフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクでエンジンを動作させると共に、電動機がフリクショントルクに相応するトルクを発生するように制御する制御手段を有するものである。
【０００８】
このときに、予め設定されているエンジンの回転速度に応じた電動機のフリクショントルクが記録されたフリクションマップを有し、制御手段は、フリクションマップを参照してエンジンの回転速度から電動機のフリクショントルクを読み出すことができる。
【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、制御方法としての観点である。本発明の制御方法は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、エンジンによる走行中には、電動機の回転軸は、エンジンの出力によって回転させられるハイブリッド自動車の制御装置が実行する制御方法において、エンジンによる走行中に、予め設定されているエンジンの回転速度に応じた電動機のフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクでエンジンを動作させると共に、電動機がフリクショントルクに相応するトルクを発生するように制御する制御ステップを有するものである。
【００１１】
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、情報処理装置に、本発明の制御装置の機能を実現させるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、エンジン走行中の電動機のフリクションの影響を、ＳＯＣを悪化させることなく解消させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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のトルク制御部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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３を参照しながら説明する。
【００１５】
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、エンジン１０の動力で走行中（これをエンジン走行モードと称する）でもクラッチ１２を介して電動機１３の回転軸とエンジン１０の回転軸とが接続されている。このときエンジン１０の出力によって、電動機１３を発電機として動作させることができる。一方、バッテリ１５のＳＯＣが良好であり、電動機１３が発電を行う必要が無い場合には、電動機１３は発電を行わず、エンジン１０に連れ回される状態になる。以下の説明は、電動機１３が発電を行わず、エンジン１０に連れ回されている場合の制御に関するものである。なお、上述した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。
【００１６】
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、キースイッチ２０、およびシフト部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２１により操作される。シフト部２１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。
【００１７】
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、回転軸を回転させる動力を発生させ、発生した動力をクラッチ１２に伝達する。
【００１８】
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。
【００１９】
クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８によって制御され、エンジン１０からの軸出力を、電動機１３およびトランスミッション１６を介して車輪１９に伝達する。すなわち、クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８の制御によって、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とを機械的に接続することにより、エンジン１０の軸出力を電動機１３に伝達させたり、または、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸との機械的な接続を切断することにより、エンジン１０の回転軸と、電動機１３の回転軸とが互いに異なる回転速度で回転できるようにする。
【００２０】
たとえば、クラッチ１２は、エンジン１０の動力によってハイブリッド自動車１が走行し、これにより電動機１３に発電させる場合、電動機１３の駆動力によってエンジン１０がアシストされる場合、および電動機１３によってエンジン１０を始動させる場合などに、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とを機械的に接続する。また、エンジン１０の動力のみによるエンジン走行モードの際にもクラッチ１２によって、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とが接続される。このエンジン走行モードでは、電動機１３は発電機として動作しておらず、エンジン１０に連れ回されている状態である。
【００２１】
また、たとえば、クラッチ１２は、エンジン１０が停止またはアイドリング状態にあり、電動機１３の駆動力によってハイブリッド自動車１が走行している場合、およびエンジン１０が停止またはアイドリング状態にあり、ハイブリッド自動車１が減速中または下り坂を走行中であり、電動機１３が回生発電している場合、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸との機械的な接続を切断する。
【００２２】
なお、クラッチ１２は、運転者がクラッチペダルを操作して動作しているクラッチとは異なるものであり、ハイブリッドＥＣＵ１８の制御によって動作する。
【００２３】
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、回転軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力を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から供給された回転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、回転軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力を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から供給された回転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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、ＳＯＣがその範囲を外れないように管理されている。
【００２６】
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からの動力を電動機１３に伝達する。なお、半自動トランスミッションは、運転者がシフト部２１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。
【００２７】
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。
【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、アクセル開度情報、ブレーキ操作情報、車速情報、トランスミッション１６から取得したギア位置情報、エンジンＥＣＵ１１から取得したエンジン回転速度情報、およびバッテリ１５から取得したＳＯＣ情報に基づいて、クラッチ１２を制御すると共に、変速指示信号を供給することで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。これらの制御指示には、後述するエンジントルク制御指示および電動機トルク制御指示も含まれる。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】
なお、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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において、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。
【００３２】
キースイッチ２０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２０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。
【００３３】
シフト部２１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２１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】
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、トルク制御部３０（請求項でいう制御手段）の機能が実現される。なお、フリクションマップ保持部３１は、トルク制御部３０が参照するためのフリクションマップ３２を保持する記憶領域であり、ハイブリッドＥＣＵ１８が有するメモリ３３の一部の記憶領域を割り当てることにより実現できる。
【００３５】
ここでフリクションマップ３２は、ハイブリッド自動車１の出荷前にメーカ側で、テスト走行などの実験を行い取得したデータに基づき作成されたものである。たとえばエンジン走行モードにおいて、様々なエンジン１０の回転速度に対応する電動機１３のフリクショントルクを測定し、これを対応付けすることによってフリクションマップ３２を作成することができる。図２のフリクションマップ３２の例では、エンジン１０の回転速度（１０００ｒｐｍ（アールピーエム）、１５００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、…）に対応する電動機１３のフリクショントルク（αＮ・ｍ（ニュートンメートル）、βＮ・ｍ、γＮ・ｍ、…）が記録されている。
【００３６】
トルク制御部３０は、エンジン回転速度情報、アクセル開度情報、およびフリクションマップ保持部３１に保持されているフリクションマップ３２に基づいて、エンジンＥＣＵ１１および電動機ＥＣＵ１７に、エンジントルク制御指示および電動機トルク制御指示を行う機能である。
【００３７】
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、トルク制御の処理を説明する。なお、図３のステップＳ１〜Ｓ４までのフローは１周期分の処理であり、キースイッチ２０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２０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にトルク制御部３０の機能が実現されている状態であり、手続きはステップＳ１に進む。
【００３９】
ステップＳ１において、トルク制御部３０は、ハイブリッド自動車１がエンジン走行モードか否かを判定する。ステップＳ１において、ハイブリッド自動車１がエンジン走行モードであると判定されると、手続きはステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、ハイブリッド自動車１がエンジン走行モードではないと判定されると、手続きはステップＳ１を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ２において、トルク制御部３０は、エンジン回転速度情報およびアクセル開度情報を取得すると、手続きはステップＳ３に進む。
【００４１】
ステップＳ３において、トルク制御部３０は、フリクションマップ保持部３１に保持されているフリクションマップ３２を参照すると、手続きはステップＳ４に進む。
【００４２】
ステップＳ４において、トルク制御部３０は、ステップＳ２で取得したアクセル開度情報を要求トルクに換算する。また、トルク制御部３０は、ステップＳ２で取得したエンジン回転速度情報が示すエンジン回転速度に対応する電動機１３のフリクショントルクを、ステップＳ３で参照したフリクションマップ３２から読み出す。さらに、トルク制御部３０は、読み出したフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクを、エンジン１０が発生すべきトルクであるとしてエンジンＥＣＵ１１に指示すると共に、このフリクショントルクを、電動機１３が発生すべきトルクであるとして電動機ＥＣＵ１７に指示して１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４３】
このようにして、トルク制御部３０は、エンジンＥＣＵ１１に対しては（要求トルク＋α）のトルクを発生するように指示し、電動機ＥＣＵ１７に対しては（α）のトルクを発生するように指示する。これにより、エンジン１０および電動機１３は、トルク制御部３０に指示されたトルクを発生する。このとき、エンジン１０のトルクから電動機１３のフリクショントルクを減算すると、
（要求トルク＋α）−α＝要求トルク
となり、トランスミッション１６には、要求トルクが入力される。また、電動機１３のトルクαは、電動機１３のフリクショントルクそのものであるため、電動機１３は電力を消費することなくトルクαを発生できる。
【００４４】
（効果について）
以上説明したように、トルク制御部３０の制御によって、電動機１３は電力を消費することなく、エンジン走行中の電動機１３のフリクションの影響を、ＳＯＣを悪化させることなく解消させることができる。また、制御自体は通常のトルク制御であり、特別な制御を必要とせず、制御手順を簡単にすることができる。たとえばインバータ１４が自律的に行うゼロトルク制御などが不要になり、ハイブリッドＥＣＵ１８が一元的に制御を行うことができるので、制御手順を簡単にすることができる。
【００４５】
（その他の実施の形態）
上述の実施の形態では、トルク制御部３０がエンジン１０の回転速度に応じた電動機１３のフリクショントルクを読み出すための情報として、フリクションマップ３２を利用する例を示したが、その他にも、たとえば、エンジン１０の回転速度を入力すると電動機１３のフリクショントルクの値が算出されるニューラルネットワーク、あるいはエンジン１０の回転速度を変数値に代入すると電動機１３のフリクショントルクの値が算出されるメンバシップ関数など、様々な情報を利用してもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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】
【００５１】
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）、１９…車輪、３０…トルク制御部（制御手段）、３１…フリクションマップ保持部、３２…フリクションマップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、ハイブリッド自動車および制御方法、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り、エンジンによって走行しているときでも、電動機の回転軸はエンジンの出力によって回転させられている。
【０００３】
このようなエンジンによる走行中に、バッテリの充電状態（以下では、ＳＯＣ:State
of Chargeと称する）によっては、電動機がエンジンにより駆動される発電機として動作し、バッテリを充電することができる（これを回生と称する）。一方、バッテリのＳＯＣが良好である場合、電動機を発電機として動作させないため、電動機はエンジンによって連れ回されている状態になる。このとき、電動機がエンジンのフリクションになることを避けるため、電動機が自己のフリクションを相殺するためのトルクを発生するように制御するゼロトルク制御が行われる（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９６４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したゼロトルク制御では、電動機が自己のフリクションを相殺するためのトルクを発生させるために電力を消費する。この状態が長時間継続した場合、バッテリのＳＯＣが悪化する場合がある。
【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、エンジン走行中の電動機のフリクションの影響を、ＳＯＣを悪化させることなく解消させることができる制御装置、ハイブリッド自動車および制御方法、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１つの観点は、制御装置としての観点である。本発明の制御装置は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、エンジンによる走行中には、電動機の回転軸は、エンジンの出力によって回転させられるハイブリッド自動車の制御装置において、エンジンによる走行中に、予め設定されているエンジンの回転速度に応じた電動機のフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクでエンジンを動作させると共に、電動機がフリクショントルクに相応するトルクを発生するように制御する制御手段を有するものである。
【０００８】
このときに、予め設定されているエンジンの回転速度に応じた電動機のフリクショントルクが記録されたフリクションマップを有し、制御手段は、フリクションマップを参照してエンジンの回転速度から電動機のフリクショントルクを読み出すことができる。
【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、制御方法としての観点である。本発明の制御方法は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、エンジンによる走行中には、電動機の回転軸は、エンジンの出力によって回転させられるハイブリッド自動車の制御装置が実行する制御方法において、エンジンによる走行中に、予め設定されているエンジンの回転速度に応じた電動機のフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクでエンジンを動作させると共に、電動機がフリクショントルクに相応するトルクを発生するように制御する制御ステップを有するものである。
【００１１】
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、情報処理装置に、本発明の制御装置の機能を実現させるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、エンジン走行中の電動機のフリクションの影響を、ＳＯＣを悪化させることなく解消させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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のトルク制御部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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３を参照しながら説明する。
【００１５】
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、エンジン１０の動力で走行中（これをエンジン走行モードと称する）でもクラッチ１２を介して電動機１３の回転軸とエンジン１０の回転軸とが接続されている。このときエンジン１０の出力によって、電動機１３を発電機として動作させることができる。一方、バッテリ１５のＳＯＣが良好であり、電動機１３が発電を行う必要が無い場合には、電動機１３は発電を行わず、エンジン１０に連れ回される状態になる。以下の説明は、電動機１３が発電を行わず、エンジン１０に連れ回されている場合の制御に関するものである。なお、上述した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。
【００１６】
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、キースイッチ２０、およびシフト部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２１により操作される。シフト部２１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。
【００１７】
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、回転軸を回転させる動力を発生させ、発生した動力をクラッチ１２に伝達する。
【００１８】
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。
【００１９】
クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８によって制御され、エンジン１０からの軸出力を、電動機１３およびトランスミッション１６を介して車輪１９に伝達する。すなわち、クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８の制御によって、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とを機械的に接続することにより、エンジン１０の軸出力を電動機１３に伝達させたり、または、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸との機械的な接続を切断することにより、エンジン１０の回転軸と、電動機１３の回転軸とが互いに異なる回転速度で回転できるようにする。
【００２０】
たとえば、クラッチ１２は、エンジン１０の動力によってハイブリッド自動車１が走行し、これにより電動機１３に発電させる場合、電動機１３の駆動力によってエンジン１０がアシストされる場合、および電動機１３によってエンジン１０を始動させる場合などに、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とを機械的に接続する。また、エンジン１０の動力のみによるエンジン走行モードの際にもクラッチ１２によって、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とが接続される。このエンジン走行モードでは、電動機１３は発電機として動作しておらず、エンジン１０に連れ回されている状態である。
【００２１】
また、たとえば、クラッチ１２は、エンジン１０が停止またはアイドリング状態にあり、電動機１３の駆動力によってハイブリッド自動車１が走行している場合、およびエンジン１０が停止またはアイドリング状態にあり、ハイブリッド自動車１が減速中または下り坂を走行中であり、電動機１３が回生発電している場合、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸との機械的な接続を切断する。
【００２２】
なお、クラッチ１２は、運転者がクラッチペダルを操作して動作しているクラッチとは異なるものであり、ハイブリッドＥＣＵ１８の制御によって動作する。
【００２３】
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、回転軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力を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から供給された回転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、回転軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力を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から供給された回転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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、ＳＯＣがその範囲を外れないように管理されている。
【００２６】
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からの動力を電動機１３に伝達する。なお、半自動トランスミッションは、運転者がシフト部２１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。
【００２７】
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。
【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、アクセル開度情報、ブレーキ操作情報、車速情報、トランスミッション１６から取得したギア位置情報、エンジンＥＣＵ１１から取得したエンジン回転速度情報、およびバッテリ１５から取得したＳＯＣ情報に基づいて、クラッチ１２を制御すると共に、変速指示信号を供給することで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。これらの制御指示には、後述するエンジントルク制御指示および電動機トルク制御指示も含まれる。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】
なお、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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において、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。
【００３２】
キースイッチ２０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２０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。
【００３３】
シフト部２１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２１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】
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、トルク制御部３０（請求項でいう制御手段）の機能が実現される。なお、フリクションマップ保持部３１は、トルク制御部３０が参照するためのフリクションマップ３２を保持する記憶領域であり、ハイブリッドＥＣＵ１８が有するメモリ３３の一部の記憶領域を割り当てることにより実現できる。
【００３５】
ここでフリクションマップ３２は、ハイブリッド自動車１の出荷前にメーカ側で、テスト走行などの実験を行い取得したデータに基づき作成されたものである。たとえばエンジン走行モードにおいて、様々なエンジン１０の回転速度に対応する電動機１３のフリクショントルクを測定し、これを対応付けすることによってフリクションマップ３２を作成することができる。図２のフリクションマップ３２の例では、エンジン１０の回転速度（１０００ｒｐｍ（アールピーエム）、１５００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、…）に対応する電動機１３のフリクショントルク（αＮ・ｍ（ニュートンメートル）、βＮ・ｍ、γＮ・ｍ、…）が記録されている。
【００３６】
トルク制御部３０は、エンジン回転速度情報、アクセル開度情報、およびフリクションマップ保持部３１に保持されているフリクションマップ３２に基づいて、エンジンＥＣＵ１１および電動機ＥＣＵ１７に、エンジントルク制御指示および電動機トルク制御指示を行う機能である。
【００３７】
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、トルク制御の処理を説明する。なお、図３のステップＳ１〜Ｓ４までのフローは１周期分の処理であり、キースイッチ２０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２０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にトルク制御部３０の機能が実現されている状態であり、手続きはステップＳ１に進む。
【００３９】
ステップＳ１において、トルク制御部３０は、ハイブリッド自動車１がエンジン走行モードか否かを判定する。ステップＳ１において、ハイブリッド自動車１がエンジン走行モードであると判定されると、手続きはステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、ハイブリッド自動車１がエンジン走行モードではないと判定されると、手続きはステップＳ１を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ２において、トルク制御部３０は、エンジン回転速度情報およびアクセル開度情報を取得すると、手続きはステップＳ３に進む。
【００４１】
ステップＳ３において、トルク制御部３０は、フリクションマップ保持部３１に保持されているフリクションマップ３２を参照すると、手続きはステップＳ４に進む。
【００４２】
ステップＳ４において、トルク制御部３０は、ステップＳ２で取得したアクセル開度情報を要求トルクに換算する。また、トルク制御部３０は、ステップＳ２で取得したエンジン回転速度情報が示すエンジン回転速度に対応する電動機１３のフリクショントルクを、ステップＳ３で参照したフリクションマップ３２から読み出す。さらに、トルク制御部３０は、読み出したフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクを、エンジン１０が発生すべきトルクであるとしてエンジンＥＣＵ１１に指示すると共に、このフリクショントルクを、電動機１３が発生すべきトルクであるとして電動機ＥＣＵ１７に指示して１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４３】
このようにして、トルク制御部３０は、エンジンＥＣＵ１１に対しては（要求トルク＋α）のトルクを発生するように指示し、電動機ＥＣＵ１７に対しては（α）のトルクを発生するように指示する。これにより、エンジン１０および電動機１３は、トルク制御部３０に指示されたトルクを発生する。このとき、エンジン１０のトルクから電動機１３のフリクショントルクを減算すると、
（要求トルク＋α）−α＝要求トルク
となり、トランスミッション１６には、要求トルクが入力される。また、電動機１３のトルクαは、電動機１３のフリクショントルクそのものであるため、電動機１３は電力を消費することなくトルクαを発生できる。
【００４４】
（効果について）
以上説明したように、トルク制御部３０の制御によって、電動機１３は電力を消費することなく、エンジン走行中の電動機１３のフリクションの影響を、ＳＯＣを悪化させることなく解消させることができる。また、制御自体は通常のトルク制御であり、特別な制御を必要とせず、制御手順を簡単にすることができる。たとえばインバータ１４が自律的に行うゼロトルク制御などが不要になり、ハイブリッドＥＣＵ１８が一元的に制御を行うことができるので、制御手順を簡単にすることができる。
【００４５】
（その他の実施の形態）
上述の実施の形態では、トルク制御部３０がエンジン１０の回転速度に応じた電動機１３のフリクショントルクを読み出すための情報として、フリクションマップ３２を利用する例を示したが、その他にも、たとえば、エンジン１０の回転速度を入力すると電動機１３のフリクショントルクの値が算出されるニューラルネットワーク、あるいはエンジン１０の回転速度を変数値に代入すると電動機１３のフリクショントルクの値が算出されるメンバシップ関数など、様々な情報を利用してもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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】
【００５１】
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）、１９…車輪、３０…トルク制御部（制御手段）、３１…フリクションマップ保持部、３２…フリクションマップ
【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、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、前記エンジンによる走行中には、前記電動機の回転軸は、前記エンジンの出力によって回転させられるハイブリッド自動車の制御装置において、
前記エンジンによる走行中に、予め設定されている前記エンジンの回転速度に応じた前記電動機のフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクで前記エンジンを動作させると共に、前記電動機が前記フリクショントルクに相応するトルクを発生するように制御する制御手段を有する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御装置であって、
予め設定されている前記エンジンの回転速度に応じた前記電動機のフリクショントルクが記録されたフリクションマップを有し、
前記制御手段は、前記フリクションマップを参照して前記エンジンの回転速度から前記電動機のフリクショントルクを読み出す、
ことを特徴とする制御装置。
【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、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、前記エンジンによる走行中には、前記電動機の回転軸は、前記エンジンの出力によって回転させられるハイブリッド自動車の制御装置が実行する制御方法において、
前記エンジンによる走行中に、予め設定されている前記エンジンの回転速度に応じた前記電動機のフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクで前記エンジンを動作させると共に、前記電動機が前記フリクショントルクに相応するトルクを発生するように制御する制御ステップを有する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項５】
情報処理装置に、請求項１または２記載の制御装置の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、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、前記エンジンによる走行中には、前記電動機の回転軸は、前記エンジンの出力によって回転させられるハイブリッド自動車の制御装置において、
前記エンジンによる走行中に、予め設定されている前記エンジンの回転速度に応じた前記電動機のフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクで前記エンジンを動作させると共に、前記電動機が前記フリクショントルクに相応するトルクを発生するように制御する制御手段を有する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御装置であって、
予め設定されている前記エンジンの回転速度に応じた前記電動機のフリクショントルクが記録されたフリクションマップを有し、
前記制御手段は、前記フリクションマップを参照して前記エンジンの回転速度から前記電動機のフリクショントルクを読み出す、
ことを特徴とする制御装置。
【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、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、前記エンジンによる走行中には、前記電動機の回転軸は、前記エンジンの出力によって回転させられるハイブリッド自動車の制御装置が実行する制御方法において、
前記エンジンによる走行中に、予め設定されている前記エンジンの回転速度に応じた前記電動機のフリクショントルクを、要求トルクに加算したトルクで前記エンジンを動作させると共に、前記電動機が前記フリクショントルクに相応するトルクを発生するように制御する制御ステップを有する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項５】
情報処理装置に、請求項１または２記載の制御装置の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２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１４８７０２（Ｐ２０１２−１４８７０２Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９７７３（Ｐ２０１１−９７７３）
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【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２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【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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