車両の制御装置
【課題】ハイブリッド車両において、回生エネルギーを適切に利用する。
【解決手段】車両の制御装置（１００）は、エンジン（２１）と、エンジンに機械的に接続された第１電動発電機（２２）と、第１電動発電機と電気的に接続され、駆動源として機能可能な第２電動発電機（２３）と、第１及び第２電動発電機に電気的に接続され、第１及び第２電動発電機に電力を供給可能であると共に、第１及び第２電動発電機により発電された電力を蓄電可能な蓄電装置（１１、１２）とを備えた車両の制御装置である。該車両の制御装置は、第２電動発電機により発電された電力量が蓄電装置の充電許容量を超えることを条件に、第２電動発電機により発電された電力を利用して、エンジンを回転するように第１電動発電機を制御する制御手段（３１）を備える。
【解決手段】車両の制御装置（１００）は、エンジン（２１）と、エンジンに機械的に接続された第１電動発電機（２２）と、第１電動発電機と電気的に接続され、駆動源として機能可能な第２電動発電機（２３）と、第１及び第２電動発電機に電気的に接続され、第１及び第２電動発電機に電力を供給可能であると共に、第１及び第２電動発電機により発電された電力を蓄電可能な蓄電装置（１１、１２）とを備えた車両の制御装置である。該車両の制御装置は、第２電動発電機により発電された電力量が蓄電装置の充電許容量を超えることを条件に、第２電動発電機により発電された電力を利用して、エンジンを回転するように第１電動発電機を制御する制御手段（３１）を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及び電動発電機を備えるハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば特許文献１には、走行モータ、マイクロガスタービン発電装置、バッテリ及びキャパシタを備える鉄道牽引車が記載されている。ここでは特に、鉄道牽引車の制動時には、走行モータが発電機となって発生する回生電力がバッテリやキャパシタに回収されることが記載されている。また、特許文献２には、エンジンフリクションを変更可能なフリクション可変機構を有するハイブリッド車両の制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０３９８６号公報
【特許文献２】特開２００５−０４２６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の背景技術によれば、バッテリやキャパシタの蓄電能力を超える回生電力の利用については開示されていない。すると、回生エネルギーが十分には活用されない可能性があるという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、回生エネルギーを適切に利用することができる車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両の制御装置は、上記課題を解決するために、エンジンと、前記エンジンに機械的に接続された第１電動発電機と、前記第１電動発電機と電気的に接続され、駆動源として機能可能な第２電動発電機と、前記第１及び第２電動発電機に電気的に接続され、前記第１及び第２電動発電機に電力を供給可能であると共に、前記第１及び第２電動発電機により発電された電力を蓄電可能な蓄電装置とを備えた車両の制御装置であって、前記第２電動発電機により発電された電力量が前記蓄電装置の充電許容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力を利用して、前記エンジンを回転するように前記第１電動発電機を制御する制御手段を備える。
【０００７】
本発明の車両の制御装置によれば、車両は、エンジンと、該エンジンに機械的に接続された第１電動発電機と、該第１電動発電機と電気的に接続され、当該車両の駆動源として機能可能な第２電動発電機と、第１及び第２電動発電機に電気的に接続され、第１及び第２電動発電機に電力を供給可能であると共に、第１及び第２電動発電機により発電された電力を蓄電可能な蓄電装置とを備えるハイブリッド車両である。
【０００８】
ここで、「第１電動発電機により発電された電力」とは、第１電動発電機に接続されているエンジンが駆動することによって、第１電動発電機が回転され、第１電動発電機が発電機として機能することにより発電された電力を意味する。
【０００９】
他方、「第２電動発電機により発電された電力」とは、第２電動発電機の回転抵抗を利用して、当該車両に制動力を発生させる際に、第２電動発電機が回転され、第２電動発電機が発電機として機能することにより発電された電力（即ち、回生電力）を意味する。
【００１０】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、第２電動発電機により発電された電力量が蓄電装置の充電許容量を超えることを条件に、第２電動発電機により発電された電力を利用して、エンジンを回転するように第１電動発電機を制御する。
【００１１】
ここで、「第２電動発電機により発電された電力を利用して、エンジンを回転するように」とは、回生電力を、蓄電装置を介さずに直接、第１電動発電機に供給することによって、第１電動発電機を電動機として機能させることにより、第１電動発電機に接続されているエンジンを回転することを意味する。
【００１２】
本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。回生電力が蓄電装置の充電許容量を超える場合、蓄電装置の過充電を防止するために、回生電力の余剰分を、例えば発電機、発電機用インバータ、エンジン等の電力を消費するデバイスに供給することが多い。回生電力の余剰分が前記電力を消費するデバイスに供給されることによって、電気エネルギーが、電力を消費するデバイスの運動エネルギー及び熱エネルギーに変換され消費される。
【００１３】
しかしながら、運動エネルギーは、車両の駆動には利用されない。また、熱エネルギーは、例えばエンジンの暖機に利用されたとしても、一度変換されているため、エネルギーの利用効率は比較的低い。このため、回生電力の余剰分が前記電力を消費するデバイスに供給されたとしても、回生電力は十分には活用されない可能性がある。
【００１４】
しかるに本発明では、制御手段により、第２電動発電機により発電された電力量が蓄電装置の充電許容量を超えることを条件に、第２電動発電機により発電された電力を利用して、エンジンを回転するように第１電動発電機が制御される。このようにエンジンが回転されることにより、次回エンジンを始動する際に、エンジンを始動するために、蓄電装置から第１電動発電機に供給される電力量を低減することができる。この結果、蓄電装置が過充電状態になることを防止しつつ、次回エンジンを始動しやすくすることができる。
【００１５】
以上の結果、本発明の車両の制御装置によれば、回生エネルギーを適切に利用することができる。
【００１６】
本発明の車両の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記第２電動発電機により発電された電力量が前記充電許容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力を利用して、前記エンジンが、前記エンジンに係る共振帯域より低い回転数で回転するように前記第１電動発電機を制御する。
【００１７】
この態様によれば、制御手段により、第２電動発電機により発電された電力を利用して、エンジンが、エンジンに係る共振帯域より低い回転数で回転するように第１電動発電機が制御される。このため、第１電動発電機を駆動する際に、エンジンの共振等による振動を防止することができる。加えて、車両の操縦者等に、エンジンの共振等に起因する違和感を与えることがないので、実用上非常に有利である。
【００１８】
本発明の車両の制御装置の他の態様では、前記蓄電装置は、主蓄電手段と、副蓄電手段と、前記第１及び第２電動発電機と前記主蓄電手段との間の電気的な接続と、前記第１及び第２電動発電機と前記副蓄電手段との間の電気的な接続と、を切り替え可能な切替手段とを含み、前記制御手段は、前記第２電動発電機により発電された電力量が、前記主蓄電手段の蓄電可能容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力が前記副蓄電手段に蓄電されるように前記切替手段を制御する。
【００１９】
この態様によれば、蓄電装置は、例えばバッテリ等である主蓄電手段と、例えばキャパシタ等である副蓄電手段と、第１及び第２電動発電機と主蓄電手段との間の電気的な接続と、第１及び第２電動発電機と副蓄電手段との間の電気的な接続と、を切り替え可能な切替手段とを含んでいる。
【００２０】
制御手段は、第２電動発電機により発電される電力量が、主蓄電手段の蓄電可能容量を超えることを条件に、第２電動発電機により発電された電力が、副蓄電手段に蓄電されるように切替手段を制御する。
【００２１】
これにより、主蓄電手段が過充電状態になることを防止することができる。加えて、例えばエンジンを始動する際に、瞬間的に高いトルクが要求された場合であっても、主蓄電手段及び副蓄電手段の両方から第１電動発電機に電力を供給することによって、第１電動発電機が要求されたトルクを出力することができ、実用上非常に有利である。
【００２２】
尚、主蓄電手段と副蓄電手段とは、例えば電気的に相互に並列に接続されている。
【００２３】
この態様では、前記車両の走行情報を検出する走行情報検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記検出された走行情報に基づいて前記エンジンが始動されるまでの時間を予測し、前記予測された時間に応じて、前記第１電動発電機に供給される電力と前記副蓄電手段に蓄電される電力との配分を変更してよい。
【００２４】
このように構成すれば、例えば第１電動発電機を駆動すること等に起因する回生電力の活用において生じる損失を低減することができる。
【００２５】
例えばカーナビゲーション装置等である走行情報検出手段は、車両の走行情報を検出する。制御手段は、検出された走行情報に基づいてエンジンが始動されるまでの時間を予測する。具体的には例えば、制御手段は、検出された走行情報（例えば、道路勾配情報等）に基づいて、現在時刻よりも所定時間先の当該車両の走行状況、即ち、必要駆動力を予測することによって、次回エンジンが始動されるまでの時間を予測する。
【００２６】
制御手段は、更に、予測された時間に応じて、第１電動発電機に供給される電力と副蓄電池に蓄電される電力との配分を変更する。ここで、「第１電動発電機に供給される電力」とは、エンジンを回転させるために（即ち、次回エンジンを始動させるためのクランキングのために）、蓄電装置（即ち、主蓄電手段及び副蓄電手段）を介さずに、第１電動発電機に供給される電力を意味する。
【００２７】
本発明の車両の制御装置の他の態様では、前記エンジンの回転に係る抵抗力を低減可能な抵抗力低減手段を更に備え、前記制御手段は、前記第１電動発電機により前記エンジンを回転させる際に、前記抵抗力を低減するように前記抵抗力低減手段を制御する。
【００２８】
この態様によれば、例えばエンジンの動弁系制御装置等である抵抗力低減手段は、エンジンの回転に係る抵抗力を低減可能である。制御手段は、第１電動発電機によりエンジンを回転させる際に、抵抗力を低減するように抵抗力低減手段を制御する。これにより、比較的早期に、エンジンの回転数をエンジン始動回転数まで上昇させることができ、実用上非常に有利である。
【００２９】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るバッテリ、キャパシタ及びコンバータの相互間の電気的な接続を示す回路図である。
【図３】エンジンを始動する際に、第１モータ・ジェネレータに要求されるトルクと第１モータ・ジェネレータの回転数との関係の一例を示す概念図である。
【図４】第１モータ・ジェネレータの出力と始動時間との関係の一例を示す概念図である。
【図５】車両要求パワーと車速との関係の一例を概念的に示す概念図である。
【図６】第１実施形態に係る充電処理を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係る放電処理を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態に係る充電処理を示すフローチャートである。
【図９】第１モータ・ジェネレータの回転数と第１モータ・ジェネレータのトルクとの関係の一例を示す概念図である。
【図１０】第２実施形態に係る回生電力の利用用途の概念を示す概念図である。
【図１１】第３実施形態に係る充電処理を示すフローチャートである。
【図１２】第３実施形態に係る回生電力の利用用途の概念を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面に基づいて、本発明に係る車両の制御装置の実施形態について説明する。
【００３２】
＜第１実施形態＞
本発明に係る車両の制御装置の第１実施形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
【００３３】
先ず、本実施形態に係る制御装置が搭載される車両の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。尚、図１では、説明の便宜上、本実施形態に直接関係のある部材のみ示し、他の部材については図示を省略している。また、図１において、実線は機械力伝達経路を示しており、二重線は電力線を示しており、点線は制御線を示している。
【００３４】
車両１は、バッテリ１１、キャパシタ１２、コンバータ１３、インバータ１４及び１５、エンジン２１、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２２、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）２３、油圧ブレーキ２４並びに動弁系制御手段２５を備えて構成されている。
【００３５】
第１モータ・ジェネレータ２２は、エンジン２１により回転されることによって、ジェネレータとして機能し、発電された電力を、インバータ１４等を介して、バッテリ１１、キャパシタ１２又は第２モータ・ジェネレータ２３に供給する。他方で、第１モータ・ジェネレータ２２は、電力を供給されることによって、モータとして機能し、エンジン２１を回転する（即ち、クランキングする）。
【００３６】
第２モータ・ジェネレータ２３は、電力を供給されることによって、モータとして機能し、動力伝達系統を介して、駆動輪（図示せず）に動力を伝達する。他方で、第２モータ・ジェネレータ２３は、車両１に制動力を発生させる際に、回生ブレーキとして機能し、発電された電力を、インバータ１５等を介して、バッテリ１１、キャパシタ１２又は第１モータ・ジェネレータ２２に供給する。
【００３７】
車両１は、エンジン２１により第１モータ・ジェネレータ２２を駆動し、該第１モータ・ジェネレータ２２により発電された電力によって、第２モータ・ジェネレータ２３が駆動輪を駆動するシリーズハイブリッド車両である。
【００３８】
尚、本実施形態に係る「第１モータ・ジェネレータ２２」、「第２モータ・ジェネレータ２３」及び「動弁系制御手段２５」は、夫々、本発明に係る「第１電動発電機」、「第２電動発電機」及び「抵抗力低減手段」の一例である。また、本実施形態に係る「バッテリ１１」及び「キャパシタ１２」は、本発明に係る「蓄電装置」の一例である。
【００３９】
ここで、バッテリ１１、キャパシタ１２及びコンバータ１３の相互間の電気的な接続について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るバッテリ、キャパシタ及びコンバータの相互間の電気的な接続を示す回路図である。
【００４０】
図２において、バッテリ１１とキャパシタ１２とは、電気的に並列に接続されている。電圧センサ４１は、バッテリ１１の電圧を測定可能である。電圧センサ４２は、キャパシタ１２の電圧を測定可能である。電流センサ４３は、バッテリ１１及びコンバータ１３間に流れる電流を測定可能である。電流センサ４４は、キャパシタ１２及びコンバータ１３間に流れる電流を測定可能である。
【００４１】
スイッチＳＷ１は、端子ａに接続されることによって、第１モータ・ジェネレータ２２及び第２モータ・ジェネレータ２３と、キャパシタ１２とを電気的に接続する。他方、スイッチＳＷ１は、端子ｂに接続されることによって、第１モータ・ジェネレータ２２及び第２モータ・ジェネレータ２３と、バッテリ１１とを電気的に接続する。
【００４２】
スイッチＳＷ２がＯＮ状態にされることによって、バッテリ１１及びキャパシタ１２の両方から第１モータ・ジェネレータ２２又は第２モータ・ジェネレータ２３に電力が供給される。スイッチＳＷ３がＯＮ状態にされることによって、キャパシタ１２に蓄えられた電力が、スイッチＳＷ３に隣接する抵抗で消費される。
【００４３】
尚、本実施形態に係る「バッテリ１１」、「キャパシタ１２」及び「スイッチＳＷ１」は、本発明に係る「主蓄電手段」、「副蓄電手段」及び「切替手段」の一例である。
【００４４】
再び図１に戻り、本実施形態に係る制御装置１００は、システム制御装置３１及び走行情報提供装置３４を備えて構成されている。システム制御装置３１は、駆動力予測手段３２及び回生電力・エンジン回転数制御手段３３を備えて構成されている。
【００４５】
尚、本実施形態に係る「システム制御装置３１」及び「走行情報提供装置３４」は、夫々、本発明に係る「制御手段」及び「走行情報検出手段」の一例である。
【００４６】
エンジン２１の始動パワーは、下記式（１）に示すように、エンジン・クランクシャフトを回転させるため（即ち、摩擦に打ち勝つため）のトルク（式（１）における“Ｔｅ＿ｆｒｉｃ”）と、目標とする回転数まで指定時間内に上昇させるためのトルク（式（１）における“Ｉｅ×ｄ（Ｎｅ）／ｄＴ”）に、始動時回転数を乗算したものとして求めることができる。
【００４７】
エンジン始動パワー＝Ｎｅ＿ｔａｒｇｅｔ×π／３０×（Ｔｅ＿ｆｒｉｃ＋Ｉｅ×ｄ（Ｎｅ）／ｄＴ）…（１）
エンジン２１の始動は、該エンジン２１の出力軸に接続された第１モータ・ジェネレータ２２を駆動する（即ち、モータとして機能させる）ことにより実現される。ところで、エンジン２１を回転させる過程で、エンジン２１の回転数が、エンジン２１が共振しやすい回転数帯を通過する。エンジン２１の共振を防止するために、第１モータ・ジェネレータ２２には、例えば図３に示すような、瞬間的に高いトルク出力が要求される。
【００４８】
本実施形態では、要求されたトルク出力を提供するために、バッテリ１１及びキャパシタ１２の各々に蓄えられた電力を第１モータ・ジェネレータ２２に供給している。具体的には、図４に示すように、第１モータ・ジェネレータ２２に要求される出力が、予め定められた閾値を超える場合、スイッチＳＷ２（図２参照）をＯＮ状態にすることによってバッテリ１１及びキャパシタ１２を電気的に接続して、第１モータ・ジェネレータ２２に大電流を供給する。
【００４９】
ここで、図３は、エンジン２１を始動する際に、第１モータ・ジェネレータ２２に要求されるトルクと第１モータ・ジェネレータ２２の回転数との関係の一例を示す概念図である。尚、図中の点線は、等パワーラインを示している。
【００５０】
また、図４は、第１モータ・ジェネレータ２２の出力と始動時間との関係の一例を示す概念図である。
【００５１】
第２モータ・ジェネレータ２３が回生ブレーキとして機能し、該第２モータ・ジェネレータ２３により発電された電力量が、バッテリ１１及びキャパシタ１２各々の充電許容量を超えた場合、本実施形態では、余剰電力を第１モータ・ジェネレータ２２を駆動することにより消費する。第２モータ・ジェネレータ２３を回生ブレーキとして機能させるために、第１モータ・ジェネレータ２２を駆動しているが、同時に、次回エンジン２１を始動させるための準備という役割もある。
【００５２】
ここで、上記式（１）における“Ｉｅ×ｄ（Ｎｅ）／ｄＴ”という項は、エンジン始動時の回転数と現状の回転数との差に比例してトルク出力が要求されるということを意味する。従って、上述の如く、余剰電力を用いてエンジン２１を回転させておくことによって、次回エンジン２１を始動するために必要なバッテリ１１及びキャパシタ１２のパワーを回転数差の減少分だけ削減することができる。
【００５３】
これをバッテリパワーについて示すと、例えば図５のようである。即ち、余剰電力を用いて予めエンジン２１を回転させていない場合、エンジン２１を始動するためには、バッテリ１１のパワーは、図５における“ａ”のラインまで必要である。他方、余剰電力を用いて予めエンジン２１を回転させている場合、エンジン２１を始動するために必要なバッテリ１１のパワーは、図５における“ｂ”のラインまででよい。この結果、エンジン２１を始動させる際に、バッテリ１２の電力を車両１の駆動用により多く割り当てることができる。
【００５４】
尚、図５は、車両要求パワーと車速との関係の一例を概念的に示す概念図である。
【００５５】
次に、以上のように構成された制御装置１００の動作について、図６及び図７を参照して説明する。
【００５６】
（充電処理）
本実施形態に係る充電処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
図６において、先ず、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ１が端子ｂに接続するようにスイッチＳＷ１を制御すると共に、スイッチＳＷ２及びＳＷ３がＯＦＦ状態となるようにスイッチＳＷ２及びＳＷ３を夫々制御する（ステップＳ１０１）。
【００５８】
次に、システム制御装置３１は、電圧センサ４１により測定された電圧Ｖｂと、電流センサ４３により測定された電流Ｉｂとの積として、バッテリ１１のバッテリ充電電力Ｐｂを算出する（ステップＳ１０２）。尚、電流Ｉｂの値は、バッテリ１１が放電している場合に「正の値」となり、バッテリ１１が充電されている場合に「負の値」となる。従って、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂは、放電している場合に「正の値」となり、充電している場合に「負の値」となる。
【００５９】
次に、システム制御装置３１は、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０以上であると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、処理を、後述する放電処理に切り替える（ステップＳ１１３）。
【００６０】
他方、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より小さいと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが、バッテリ１１に係る蓄電可能電力Ｗｉｎよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。尚、蓄電可能電力Ｗｉｎは、負の値である。
【００６１】
算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが蓄電可能電力Ｗｉｎ以上であると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、第２モータ・ジェネレータ２３により発電された電力（即ち、回生電力）がバッテリ１１に係る蓄電可能電力Ｗｉｎを超えていないので、バッテリ１１の充電を継続し、システム制御装置３１は、ステップＳ１０２の処理を実行する。
【００６２】
算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが蓄電可能電力Ｗｉｎより小さいと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、回生電力がバッテリ１１に係る蓄電可能電力Ｗｉｎを超えているので、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ１が端子ａに接続するようにスイッチＳＷ１を制御する（ステップＳ１０５）。これにより、回生電力がキャパシタ１２に供給される（即ち、キャパシタ１２が充電される）。
【００６３】
次に、システム制御装置３１は、電圧センサ４２により測定された電圧Ｖｃ（即ち、キャパシタ１２の電圧）が、電圧センサ４１により測定された電圧Ｖｂ（即ち、バッテリ１１の電圧）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００６４】
電圧Ｖｃが電圧Ｖｂよりも小さいと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃが、キャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。尚、キャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈは、負の値である。電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈ以下であると判定された場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、キャパシタ１２の充電を継続して、ステップＳ１０２の処理を実行する。
【００６５】
他方、電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きいと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、バッテリ充電電力Ｐｂを算出し、該算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より小さいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。尚、電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きくなる場合とは、キャパシタ１２が充電限界に達した場合を意味する。従って、ステップＳ１０７の処理において、“Ｙｅｓ”と判定された場合、バッテリ１１及びキャパシタ１２の両方とも充電限界に達している。
【００６６】
ステップＳ１０６の処理において、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂ以上であると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂと等しいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。尚、本実施形態に係る「等しい」は、電圧Ｖｃと電圧Ｖｂとが一致する場合に限らず、電圧Ｖｃと電圧Ｖｂとの差が実践上等しいとみなせる程度の範囲内にある場合を含んでよい。
【００６７】
電圧Ｖｃが電圧Ｖｂと等しいと判定された場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ１が端子ｂに接続するようにスイッチＳＷ１を制御して（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１０の処理を実行する。他方、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂと等しくない（即ち、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂより大きい）と判定された場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ１１０の処理を実行する。
【００６８】
ステップＳ１１０の処理において、バッテリ充電電力Ｐｂが０以上であると判定された場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、処理を、後述する放電処理に切り替える（ステップＳ１１３）。
【００６９】
他方、バッテリ充電電力Ｐｂが０より小さいと判定された場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、第１モータ・ジェネレータ２２の上限トルク以下の任意のトルクＴｇを設定して（ステップＳ１１１）、該設定されたトルクＴｇを出力するように第１モータ・ジェネレータ２２を制御する（ステップＳ１１２）。その後、システム制御装置３１は、ステップＳ１０２の処理を実行する。
【００７０】
尚、第１モータ・ジェネレータ２２には、第２モータ・ジェネレータ２３により発電された電力が、バッテリ１１及びキャパシタ１２を介さずに供給される。
【００７１】
（放電処理）
本実施形態に係る放電処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００７２】
図７において、先ず、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ１が端子ｂに接続するようにスイッチＳＷ１を制御すると共に、スイッチＳＷ２及びＳＷ３がＯＦＦ状態となるようにスイッチＳＷ２及びＳＷ３を夫々制御する（ステップＳ２０１）。
【００７３】
次に、システム制御装置３１は、電圧センサ４１により測定された電圧Ｖｂと、電流センサ４３により測定された電流Ｉｂとの積から、バッテリ１１のバッテリ充電電力Ｐｂを算出する（ステップＳ２０２）。続いて、システム制御装置３１は、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
【００７４】
算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０以下であると判定された場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、処理を充電処理に切り替える（ステップＳ２１２）。他方、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より大きいと判定された場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、電圧センサ４２により測定された電圧Ｖｃと電圧センサ４１により測定された電圧Ｖｂとが等しいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
【００７５】
電圧Ｖｃと電圧Ｖｂとが等しくないと判定された場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態となるようにスイッチＳＷ２を制御して（ステップＳ２１３）、ステップＳ２０２の処理を実行する。他方、電圧Ｖｃと電圧Ｖｂとが等しいと判定された場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、キャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈを設定する（ステップＳ２０５）。
【００７６】
ここで、キャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈとは、エンジン２１を始動する際に、バッテリ１１に加えてキャパシタ１２からもエンジン２１を始動するための電力を、第１モータ・ジェネレータ２２に供給するか否かを決定する値である。キャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈは、バッテリ１１に係るバッテリ放電電力可能値、電圧Ｖｂ及び電圧Ｖｃに基づいて設定される値である。
【００７７】
次に、システム制御装置３１は、バッテリ充電電力Ｐｂがキャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０６）。バッテリ充電電力Ｐｂがキャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈ以下であると判定された場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ２０２の処理を実行する。
【００７８】
バッテリ充電電力Ｐｂがキャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈより大きいと判定された場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ２がＯＮ状態となるようにスイッチＳＷ２を制御する（ステップＳ２０７）。これにより、第１モータ・ジェネレータ２２に、バッテリ１１に加えてキャパシタ１２からもエンジン２１を始動するための電力が供給される。
【００７９】
次に、システム制御装置３１は、エンジン２１の始動が完了したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。エンジン２１の始動が完了したと判定された場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態となるようにスイッチＳＷ２を制御する（ステップＳ２１０）。
【００８０】
他方、エンジン２１の始動が完了していないと判定された場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃがキャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０９）。ここで、電流Ｉｃがキャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１より大きい場合とは、キャパシタ１２から第１モータ・ジェネレータ２２に電力を供給可能な場合を意味する。他方、電流Ｉｃがキャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１より小さい場合とは、キャパシタ１２の充電が不十分な場合を意味する。尚、キャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１は、正の値である。
【００８１】
電流Ｉｃがキャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１より大きいと判定された場合（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、ステップＳ２０２の処理を実行する。他方、電流Ｉｃがキャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１以下であると判定された場合（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ２１０の処理を実行する。
【００８２】
ステップＳ２１０の処理の後、システム制御装置３１は、バッテリ充電電力Ｐｂを算出し、該算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２１）。バッテリ充電電力Ｐｂが０より大きいと判定された場合（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、ステップＳ２１１の処理を実行する。他方、バッテリ充電電力Ｐｂが０以下であると判定された場合（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、処理を充電処理に切り替える（ステップＳ２１２）。
【００８３】
＜変形例＞
次に、本実施形態に係る車両の制御装置の変形例について説明する。
【００８４】
本変形例に係る制御装置は、エンジン２１を回転するように第１モータ・ジェネレータ２２を制御する際に、エンジン２１の回転中の摩擦抵抗力を低減するように動弁系制御手段２５を制御する。この場合、システム制御装置３１は、上述した充電処理のステップＳ１１１の処理（図６参照）において、動弁系制御手段２５により低減される摩擦抵抗力を考慮して、トルクＴｇを設定する。
【００８５】
ここで、動弁系制御手段２５による摩擦抵抗力の低減の程度を調節することによって、余剰な回生電力（即ち、バッテリ１１及びキャパシタ１２各々の充電限界を超える回生電力）の消費量を任意に変更することができる。加えて、エンジン２１の回転数の微調整をすることができる。
【００８６】
＜第２実施形態＞
本発明の車両の制御装置に係る第２実施形態を、図８乃至図１０を参照して説明する。第２実施形態では、充電処理が一部異なる以外は、第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図８乃至図１０を参照して説明する。
【００８７】
（充電処理）
本実施形態に係る充電処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００８８】
ステップＳ１０６の処理（図６参照）において、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂよりも小さいと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃがキャパシタ充電終了時におけるキャパシタ電流である充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２より大きいか否かを判定する（ステップＳ３０１）。
【００８９】
尚、充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２（負の値）は、キャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きい値である。
【００９０】
電流Ｉｃが充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２以下であると判定された場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ１０２の処理（図６参照）を実行する。他方、電流Ｉｃが充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２より大きいと判定された場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、第１モータ・ジェネレータ２２の現在の回転数Ｎｇが、エンジン２１の始動前における回転数上限値Ｎｇｔｈと等しいか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００９１】
ここで、回転数上限値Ｎｇｔｈは、図９に示すように、図９において斜線で示したエンジン２１に係る共振回転数帯よりも低い回転数として設定されている。このため、エンジン２１の共振による振動を防止することができる。この結果、車両の操縦者等に、エンジン２１の共振に起因する違和感を与えることがないので、実用上非常に有利である。尚、図９は、第１モータ・ジェネレータ２２の回転数と第１モータ・ジェネレータ２２のトルクとの関係の一例を示す概念図である。
【００９２】
現在の回転数Ｎｇが回転数上限値Ｎｇｔｈと等しいと判定された場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、第１モータ・ジェネレータ２２のトルクＴｇを、回転数上限値Ｎｇｔｈに対応するトルクであるトルクＴｇｔｈに設定して（ステップＳ３０３）、該設定されたトルクＴｇを出力するように第１モータ・ジェネレータ２２を制御する（ステップＳ３０５）。
【００９３】
他方、現在の回転数Ｎｇが回転数上限値Ｎｇｔｈと等しくないと判定された場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、第１モータ・ジェネレータ２２の上限トルク以下の任意のトルクＴｇを設定して（ステップＳ３０４）、該設定されたトルクＴｇを出力するように第１モータ・ジェネレータ２２を制御する（ステップＳ３０５）。
【００９４】
次に、システム制御装置３１は、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃが、キャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ３０６）。電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈ以下であると判定された場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ１０２の処理（図６参照）を実行する。
【００９５】
他方、電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きいと判定された場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ３がＯＮ状態となるようにスイッチＳＷ３を制御して（ステップＳ３０７）、ステップＳ１０２の処理（図６参照）を実行する。これにより、バッテリ１１及びキャパシタ１２の充電にも、第１モータ・ジェネレータ２２の駆動にも用いることができない、余剰な回生電力をスイッチＳＷ３に隣接する抵抗で熱変換して消費することができる。
【００９６】
ここで、本実施形態に係る回生電力の利用について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る回生電力の利用用途の概念を示す概念図である。
【００９７】
図１０において、回生電力がバッテリ１１の蓄電可能電力（Ｗｉｎ）を超えた後、電流Ｉｃが充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２より大きくなるまでは（即ち、時刻０〜時刻ｔ１）、キャパシタ１２が充電される。
【００９８】
次に、電流Ｉｃが充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２より大きくなった後、電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きくなるまでは（即ち、時刻ｔ１〜時刻ｔ２）、キャパシタ１２が充電されると共に、第１モータ・ジェネレータ２２が駆動される。時刻ｔ２以降は、回生電力がスイッチＳＷ３に隣接する抵抗で消費されると共に、第１モータ・ジェネレータ２２が駆動される。
【００９９】
このように、本実施形態では、キャパシタ１２がある程度進んだ際に、キャパシタ１２の充電と第１モータ・ジェネレータ２２の駆動とが並行して実行される。
【０１００】
＜第３実施形態＞
本発明の車両の制御装置に係る第３実施形態を、図１１及び図１２を参照して説明する。第３実施形態では、充電処理が一部異なる以外は、第１実施形態と同様である。よって、第３実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１１及び図１２を参照して説明する。
【０１０１】
（充電処理）
本実施形態に係る充電処理について、図１１のフローチャートを参照して説明する。
【０１０２】
ステップＳ１０６の処理（図６参照）において、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂよりも小さいと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１における駆動力予測手段３２は、例えばカーナビゲーション装置等である走行情報提供装置３４から提供される、例えば車両１の進行方向の渋滞状況、道路勾配情報等に基づいて、次回負荷走行を要求されエンジン２１が再始動される予測時刻ｔ１を算出する（ステップＳ４０１）。
【０１０３】
次に、システム制御装置３１は、電圧センサ４２により測定された電圧Ｖｃ、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃ及び算出された予測時刻ｔ１に基づいて、キャパシタ１２の充電終了予測時刻ｔ２を算出する。システム制御装置３１は、更に、予測時刻ｔ１に比較的近い時刻ｔ２´にキャパシタ１２の充電を完了させる場合の電流Ｉｃの平均値である平均電流Ｉｃ´を算出する（ステップＳ４０２）。
【０１０４】
次に、システム制御装置３１は、電圧Ｖｃと電流Ｉｃとの積として、キャパシタ１２の平均充電パワーＰｃａｖを算出する（ステップＳ４０３）。続いて、システム制御装置３１は、現時刻における予測平均回生電力と算出された平均充電パワーＰｃａｖとの差として、第１モータ・ジェネレータ２２の駆動に充てるパワーＰｇを算出する（ステップＳ４０４）。
【０１０５】
次に、システム制御装置３１は、最終的なエンジン２１の回転数が、エンジン２１に係る共振回転数帯よりも小さくなるように、第１モータ・ジェネレータ２２から出力させるトルクを設定して（ステップＳ４０５）、該設定されたトルクを出力するように第１モータ・ジェネレータ２２を制御する（ステップＳ４０６）。
【０１０６】
次に、システム制御装置３１は、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃが、キャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ４０７）。電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈ以下であると判定された場合（ステップＳ４０７：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ１０２の処理（図６参照）を実行する。
【０１０７】
他方、電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きいと判定された場合（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ３がＯＮ状態となるようにスイッチＳＷ３を制御して（ステップＳ４０８）、ステップＳ１０２の処理（図６参照）を実行する。
【０１０８】
ここで、本実施形態に係る回生電力の利用について、図１２を参照して説明する。図１２は、本実施形態に係る回生電力の利用用途の概念を示す概念図である。
【０１０９】
図１２において、回生電力がバッテリ１１の蓄電可能電力（Ｗｉｎ）を超えた場合、キャパシタ１２が充電されると共に、第１モータ・ジェネレータ２２が駆動される。時刻ｔ２´以降は、回生電力がスイッチＳＷ３に隣接する抵抗で消費されると共に、第１モータ・ジェネレータ２２が駆動される。時刻ｔ１以降は、上述した放電処理に従って、エンジン２１が始動される。
【０１１０】
尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１１】
１…車両、１１…バッテリ、１２…キャパシタ、２１…エンジン、２２…第１モータ・ジェネレータ、２３…第２モータ・ジェネレータ、２５…動弁系制御手段、３１…システム制御装置、３４…走行情報提供装置、１００…制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及び電動発電機を備えるハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば特許文献１には、走行モータ、マイクロガスタービン発電装置、バッテリ及びキャパシタを備える鉄道牽引車が記載されている。ここでは特に、鉄道牽引車の制動時には、走行モータが発電機となって発生する回生電力がバッテリやキャパシタに回収されることが記載されている。また、特許文献２には、エンジンフリクションを変更可能なフリクション可変機構を有するハイブリッド車両の制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０３９８６号公報
【特許文献２】特開２００５−０４２６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の背景技術によれば、バッテリやキャパシタの蓄電能力を超える回生電力の利用については開示されていない。すると、回生エネルギーが十分には活用されない可能性があるという技術的問題点がある。
【０００５】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、回生エネルギーを適切に利用することができる車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両の制御装置は、上記課題を解決するために、エンジンと、前記エンジンに機械的に接続された第１電動発電機と、前記第１電動発電機と電気的に接続され、駆動源として機能可能な第２電動発電機と、前記第１及び第２電動発電機に電気的に接続され、前記第１及び第２電動発電機に電力を供給可能であると共に、前記第１及び第２電動発電機により発電された電力を蓄電可能な蓄電装置とを備えた車両の制御装置であって、前記第２電動発電機により発電された電力量が前記蓄電装置の充電許容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力を利用して、前記エンジンを回転するように前記第１電動発電機を制御する制御手段を備える。
【０００７】
本発明の車両の制御装置によれば、車両は、エンジンと、該エンジンに機械的に接続された第１電動発電機と、該第１電動発電機と電気的に接続され、当該車両の駆動源として機能可能な第２電動発電機と、第１及び第２電動発電機に電気的に接続され、第１及び第２電動発電機に電力を供給可能であると共に、第１及び第２電動発電機により発電された電力を蓄電可能な蓄電装置とを備えるハイブリッド車両である。
【０００８】
ここで、「第１電動発電機により発電された電力」とは、第１電動発電機に接続されているエンジンが駆動することによって、第１電動発電機が回転され、第１電動発電機が発電機として機能することにより発電された電力を意味する。
【０００９】
他方、「第２電動発電機により発電された電力」とは、第２電動発電機の回転抵抗を利用して、当該車両に制動力を発生させる際に、第２電動発電機が回転され、第２電動発電機が発電機として機能することにより発電された電力（即ち、回生電力）を意味する。
【００１０】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、第２電動発電機により発電された電力量が蓄電装置の充電許容量を超えることを条件に、第２電動発電機により発電された電力を利用して、エンジンを回転するように第１電動発電機を制御する。
【００１１】
ここで、「第２電動発電機により発電された電力を利用して、エンジンを回転するように」とは、回生電力を、蓄電装置を介さずに直接、第１電動発電機に供給することによって、第１電動発電機を電動機として機能させることにより、第１電動発電機に接続されているエンジンを回転することを意味する。
【００１２】
本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。回生電力が蓄電装置の充電許容量を超える場合、蓄電装置の過充電を防止するために、回生電力の余剰分を、例えば発電機、発電機用インバータ、エンジン等の電力を消費するデバイスに供給することが多い。回生電力の余剰分が前記電力を消費するデバイスに供給されることによって、電気エネルギーが、電力を消費するデバイスの運動エネルギー及び熱エネルギーに変換され消費される。
【００１３】
しかしながら、運動エネルギーは、車両の駆動には利用されない。また、熱エネルギーは、例えばエンジンの暖機に利用されたとしても、一度変換されているため、エネルギーの利用効率は比較的低い。このため、回生電力の余剰分が前記電力を消費するデバイスに供給されたとしても、回生電力は十分には活用されない可能性がある。
【００１４】
しかるに本発明では、制御手段により、第２電動発電機により発電された電力量が蓄電装置の充電許容量を超えることを条件に、第２電動発電機により発電された電力を利用して、エンジンを回転するように第１電動発電機が制御される。このようにエンジンが回転されることにより、次回エンジンを始動する際に、エンジンを始動するために、蓄電装置から第１電動発電機に供給される電力量を低減することができる。この結果、蓄電装置が過充電状態になることを防止しつつ、次回エンジンを始動しやすくすることができる。
【００１５】
以上の結果、本発明の車両の制御装置によれば、回生エネルギーを適切に利用することができる。
【００１６】
本発明の車両の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記第２電動発電機により発電された電力量が前記充電許容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力を利用して、前記エンジンが、前記エンジンに係る共振帯域より低い回転数で回転するように前記第１電動発電機を制御する。
【００１７】
この態様によれば、制御手段により、第２電動発電機により発電された電力を利用して、エンジンが、エンジンに係る共振帯域より低い回転数で回転するように第１電動発電機が制御される。このため、第１電動発電機を駆動する際に、エンジンの共振等による振動を防止することができる。加えて、車両の操縦者等に、エンジンの共振等に起因する違和感を与えることがないので、実用上非常に有利である。
【００１８】
本発明の車両の制御装置の他の態様では、前記蓄電装置は、主蓄電手段と、副蓄電手段と、前記第１及び第２電動発電機と前記主蓄電手段との間の電気的な接続と、前記第１及び第２電動発電機と前記副蓄電手段との間の電気的な接続と、を切り替え可能な切替手段とを含み、前記制御手段は、前記第２電動発電機により発電された電力量が、前記主蓄電手段の蓄電可能容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力が前記副蓄電手段に蓄電されるように前記切替手段を制御する。
【００１９】
この態様によれば、蓄電装置は、例えばバッテリ等である主蓄電手段と、例えばキャパシタ等である副蓄電手段と、第１及び第２電動発電機と主蓄電手段との間の電気的な接続と、第１及び第２電動発電機と副蓄電手段との間の電気的な接続と、を切り替え可能な切替手段とを含んでいる。
【００２０】
制御手段は、第２電動発電機により発電される電力量が、主蓄電手段の蓄電可能容量を超えることを条件に、第２電動発電機により発電された電力が、副蓄電手段に蓄電されるように切替手段を制御する。
【００２１】
これにより、主蓄電手段が過充電状態になることを防止することができる。加えて、例えばエンジンを始動する際に、瞬間的に高いトルクが要求された場合であっても、主蓄電手段及び副蓄電手段の両方から第１電動発電機に電力を供給することによって、第１電動発電機が要求されたトルクを出力することができ、実用上非常に有利である。
【００２２】
尚、主蓄電手段と副蓄電手段とは、例えば電気的に相互に並列に接続されている。
【００２３】
この態様では、前記車両の走行情報を検出する走行情報検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記検出された走行情報に基づいて前記エンジンが始動されるまでの時間を予測し、前記予測された時間に応じて、前記第１電動発電機に供給される電力と前記副蓄電手段に蓄電される電力との配分を変更してよい。
【００２４】
このように構成すれば、例えば第１電動発電機を駆動すること等に起因する回生電力の活用において生じる損失を低減することができる。
【００２５】
例えばカーナビゲーション装置等である走行情報検出手段は、車両の走行情報を検出する。制御手段は、検出された走行情報に基づいてエンジンが始動されるまでの時間を予測する。具体的には例えば、制御手段は、検出された走行情報（例えば、道路勾配情報等）に基づいて、現在時刻よりも所定時間先の当該車両の走行状況、即ち、必要駆動力を予測することによって、次回エンジンが始動されるまでの時間を予測する。
【００２６】
制御手段は、更に、予測された時間に応じて、第１電動発電機に供給される電力と副蓄電池に蓄電される電力との配分を変更する。ここで、「第１電動発電機に供給される電力」とは、エンジンを回転させるために（即ち、次回エンジンを始動させるためのクランキングのために）、蓄電装置（即ち、主蓄電手段及び副蓄電手段）を介さずに、第１電動発電機に供給される電力を意味する。
【００２７】
本発明の車両の制御装置の他の態様では、前記エンジンの回転に係る抵抗力を低減可能な抵抗力低減手段を更に備え、前記制御手段は、前記第１電動発電機により前記エンジンを回転させる際に、前記抵抗力を低減するように前記抵抗力低減手段を制御する。
【００２８】
この態様によれば、例えばエンジンの動弁系制御装置等である抵抗力低減手段は、エンジンの回転に係る抵抗力を低減可能である。制御手段は、第１電動発電機によりエンジンを回転させる際に、抵抗力を低減するように抵抗力低減手段を制御する。これにより、比較的早期に、エンジンの回転数をエンジン始動回転数まで上昇させることができ、実用上非常に有利である。
【００２９】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るバッテリ、キャパシタ及びコンバータの相互間の電気的な接続を示す回路図である。
【図３】エンジンを始動する際に、第１モータ・ジェネレータに要求されるトルクと第１モータ・ジェネレータの回転数との関係の一例を示す概念図である。
【図４】第１モータ・ジェネレータの出力と始動時間との関係の一例を示す概念図である。
【図５】車両要求パワーと車速との関係の一例を概念的に示す概念図である。
【図６】第１実施形態に係る充電処理を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係る放電処理を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態に係る充電処理を示すフローチャートである。
【図９】第１モータ・ジェネレータの回転数と第１モータ・ジェネレータのトルクとの関係の一例を示す概念図である。
【図１０】第２実施形態に係る回生電力の利用用途の概念を示す概念図である。
【図１１】第３実施形態に係る充電処理を示すフローチャートである。
【図１２】第３実施形態に係る回生電力の利用用途の概念を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面に基づいて、本発明に係る車両の制御装置の実施形態について説明する。
【００３２】
＜第１実施形態＞
本発明に係る車両の制御装置の第１実施形態について、図１乃至図７を参照して説明する。
【００３３】
先ず、本実施形態に係る制御装置が搭載される車両の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。尚、図１では、説明の便宜上、本実施形態に直接関係のある部材のみ示し、他の部材については図示を省略している。また、図１において、実線は機械力伝達経路を示しており、二重線は電力線を示しており、点線は制御線を示している。
【００３４】
車両１は、バッテリ１１、キャパシタ１２、コンバータ１３、インバータ１４及び１５、エンジン２１、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）２２、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ２）２３、油圧ブレーキ２４並びに動弁系制御手段２５を備えて構成されている。
【００３５】
第１モータ・ジェネレータ２２は、エンジン２１により回転されることによって、ジェネレータとして機能し、発電された電力を、インバータ１４等を介して、バッテリ１１、キャパシタ１２又は第２モータ・ジェネレータ２３に供給する。他方で、第１モータ・ジェネレータ２２は、電力を供給されることによって、モータとして機能し、エンジン２１を回転する（即ち、クランキングする）。
【００３６】
第２モータ・ジェネレータ２３は、電力を供給されることによって、モータとして機能し、動力伝達系統を介して、駆動輪（図示せず）に動力を伝達する。他方で、第２モータ・ジェネレータ２３は、車両１に制動力を発生させる際に、回生ブレーキとして機能し、発電された電力を、インバータ１５等を介して、バッテリ１１、キャパシタ１２又は第１モータ・ジェネレータ２２に供給する。
【００３７】
車両１は、エンジン２１により第１モータ・ジェネレータ２２を駆動し、該第１モータ・ジェネレータ２２により発電された電力によって、第２モータ・ジェネレータ２３が駆動輪を駆動するシリーズハイブリッド車両である。
【００３８】
尚、本実施形態に係る「第１モータ・ジェネレータ２２」、「第２モータ・ジェネレータ２３」及び「動弁系制御手段２５」は、夫々、本発明に係る「第１電動発電機」、「第２電動発電機」及び「抵抗力低減手段」の一例である。また、本実施形態に係る「バッテリ１１」及び「キャパシタ１２」は、本発明に係る「蓄電装置」の一例である。
【００３９】
ここで、バッテリ１１、キャパシタ１２及びコンバータ１３の相互間の電気的な接続について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るバッテリ、キャパシタ及びコンバータの相互間の電気的な接続を示す回路図である。
【００４０】
図２において、バッテリ１１とキャパシタ１２とは、電気的に並列に接続されている。電圧センサ４１は、バッテリ１１の電圧を測定可能である。電圧センサ４２は、キャパシタ１２の電圧を測定可能である。電流センサ４３は、バッテリ１１及びコンバータ１３間に流れる電流を測定可能である。電流センサ４４は、キャパシタ１２及びコンバータ１３間に流れる電流を測定可能である。
【００４１】
スイッチＳＷ１は、端子ａに接続されることによって、第１モータ・ジェネレータ２２及び第２モータ・ジェネレータ２３と、キャパシタ１２とを電気的に接続する。他方、スイッチＳＷ１は、端子ｂに接続されることによって、第１モータ・ジェネレータ２２及び第２モータ・ジェネレータ２３と、バッテリ１１とを電気的に接続する。
【００４２】
スイッチＳＷ２がＯＮ状態にされることによって、バッテリ１１及びキャパシタ１２の両方から第１モータ・ジェネレータ２２又は第２モータ・ジェネレータ２３に電力が供給される。スイッチＳＷ３がＯＮ状態にされることによって、キャパシタ１２に蓄えられた電力が、スイッチＳＷ３に隣接する抵抗で消費される。
【００４３】
尚、本実施形態に係る「バッテリ１１」、「キャパシタ１２」及び「スイッチＳＷ１」は、本発明に係る「主蓄電手段」、「副蓄電手段」及び「切替手段」の一例である。
【００４４】
再び図１に戻り、本実施形態に係る制御装置１００は、システム制御装置３１及び走行情報提供装置３４を備えて構成されている。システム制御装置３１は、駆動力予測手段３２及び回生電力・エンジン回転数制御手段３３を備えて構成されている。
【００４５】
尚、本実施形態に係る「システム制御装置３１」及び「走行情報提供装置３４」は、夫々、本発明に係る「制御手段」及び「走行情報検出手段」の一例である。
【００４６】
エンジン２１の始動パワーは、下記式（１）に示すように、エンジン・クランクシャフトを回転させるため（即ち、摩擦に打ち勝つため）のトルク（式（１）における“Ｔｅ＿ｆｒｉｃ”）と、目標とする回転数まで指定時間内に上昇させるためのトルク（式（１）における“Ｉｅ×ｄ（Ｎｅ）／ｄＴ”）に、始動時回転数を乗算したものとして求めることができる。
【００４７】
エンジン始動パワー＝Ｎｅ＿ｔａｒｇｅｔ×π／３０×（Ｔｅ＿ｆｒｉｃ＋Ｉｅ×ｄ（Ｎｅ）／ｄＴ）…（１）
エンジン２１の始動は、該エンジン２１の出力軸に接続された第１モータ・ジェネレータ２２を駆動する（即ち、モータとして機能させる）ことにより実現される。ところで、エンジン２１を回転させる過程で、エンジン２１の回転数が、エンジン２１が共振しやすい回転数帯を通過する。エンジン２１の共振を防止するために、第１モータ・ジェネレータ２２には、例えば図３に示すような、瞬間的に高いトルク出力が要求される。
【００４８】
本実施形態では、要求されたトルク出力を提供するために、バッテリ１１及びキャパシタ１２の各々に蓄えられた電力を第１モータ・ジェネレータ２２に供給している。具体的には、図４に示すように、第１モータ・ジェネレータ２２に要求される出力が、予め定められた閾値を超える場合、スイッチＳＷ２（図２参照）をＯＮ状態にすることによってバッテリ１１及びキャパシタ１２を電気的に接続して、第１モータ・ジェネレータ２２に大電流を供給する。
【００４９】
ここで、図３は、エンジン２１を始動する際に、第１モータ・ジェネレータ２２に要求されるトルクと第１モータ・ジェネレータ２２の回転数との関係の一例を示す概念図である。尚、図中の点線は、等パワーラインを示している。
【００５０】
また、図４は、第１モータ・ジェネレータ２２の出力と始動時間との関係の一例を示す概念図である。
【００５１】
第２モータ・ジェネレータ２３が回生ブレーキとして機能し、該第２モータ・ジェネレータ２３により発電された電力量が、バッテリ１１及びキャパシタ１２各々の充電許容量を超えた場合、本実施形態では、余剰電力を第１モータ・ジェネレータ２２を駆動することにより消費する。第２モータ・ジェネレータ２３を回生ブレーキとして機能させるために、第１モータ・ジェネレータ２２を駆動しているが、同時に、次回エンジン２１を始動させるための準備という役割もある。
【００５２】
ここで、上記式（１）における“Ｉｅ×ｄ（Ｎｅ）／ｄＴ”という項は、エンジン始動時の回転数と現状の回転数との差に比例してトルク出力が要求されるということを意味する。従って、上述の如く、余剰電力を用いてエンジン２１を回転させておくことによって、次回エンジン２１を始動するために必要なバッテリ１１及びキャパシタ１２のパワーを回転数差の減少分だけ削減することができる。
【００５３】
これをバッテリパワーについて示すと、例えば図５のようである。即ち、余剰電力を用いて予めエンジン２１を回転させていない場合、エンジン２１を始動するためには、バッテリ１１のパワーは、図５における“ａ”のラインまで必要である。他方、余剰電力を用いて予めエンジン２１を回転させている場合、エンジン２１を始動するために必要なバッテリ１１のパワーは、図５における“ｂ”のラインまででよい。この結果、エンジン２１を始動させる際に、バッテリ１２の電力を車両１の駆動用により多く割り当てることができる。
【００５４】
尚、図５は、車両要求パワーと車速との関係の一例を概念的に示す概念図である。
【００５５】
次に、以上のように構成された制御装置１００の動作について、図６及び図７を参照して説明する。
【００５６】
（充電処理）
本実施形態に係る充電処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
図６において、先ず、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ１が端子ｂに接続するようにスイッチＳＷ１を制御すると共に、スイッチＳＷ２及びＳＷ３がＯＦＦ状態となるようにスイッチＳＷ２及びＳＷ３を夫々制御する（ステップＳ１０１）。
【００５８】
次に、システム制御装置３１は、電圧センサ４１により測定された電圧Ｖｂと、電流センサ４３により測定された電流Ｉｂとの積として、バッテリ１１のバッテリ充電電力Ｐｂを算出する（ステップＳ１０２）。尚、電流Ｉｂの値は、バッテリ１１が放電している場合に「正の値」となり、バッテリ１１が充電されている場合に「負の値」となる。従って、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂは、放電している場合に「正の値」となり、充電している場合に「負の値」となる。
【００５９】
次に、システム制御装置３１は、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０以上であると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、処理を、後述する放電処理に切り替える（ステップＳ１１３）。
【００６０】
他方、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より小さいと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが、バッテリ１１に係る蓄電可能電力Ｗｉｎよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。尚、蓄電可能電力Ｗｉｎは、負の値である。
【００６１】
算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが蓄電可能電力Ｗｉｎ以上であると判定された場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、第２モータ・ジェネレータ２３により発電された電力（即ち、回生電力）がバッテリ１１に係る蓄電可能電力Ｗｉｎを超えていないので、バッテリ１１の充電を継続し、システム制御装置３１は、ステップＳ１０２の処理を実行する。
【００６２】
算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが蓄電可能電力Ｗｉｎより小さいと判定された場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、回生電力がバッテリ１１に係る蓄電可能電力Ｗｉｎを超えているので、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ１が端子ａに接続するようにスイッチＳＷ１を制御する（ステップＳ１０５）。これにより、回生電力がキャパシタ１２に供給される（即ち、キャパシタ１２が充電される）。
【００６３】
次に、システム制御装置３１は、電圧センサ４２により測定された電圧Ｖｃ（即ち、キャパシタ１２の電圧）が、電圧センサ４１により測定された電圧Ｖｂ（即ち、バッテリ１１の電圧）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
【００６４】
電圧Ｖｃが電圧Ｖｂよりも小さいと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃが、キャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。尚、キャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈは、負の値である。電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈ以下であると判定された場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、キャパシタ１２の充電を継続して、ステップＳ１０２の処理を実行する。
【００６５】
他方、電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きいと判定された場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、バッテリ充電電力Ｐｂを算出し、該算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より小さいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。尚、電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きくなる場合とは、キャパシタ１２が充電限界に達した場合を意味する。従って、ステップＳ１０７の処理において、“Ｙｅｓ”と判定された場合、バッテリ１１及びキャパシタ１２の両方とも充電限界に達している。
【００６６】
ステップＳ１０６の処理において、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂ以上であると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂと等しいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。尚、本実施形態に係る「等しい」は、電圧Ｖｃと電圧Ｖｂとが一致する場合に限らず、電圧Ｖｃと電圧Ｖｂとの差が実践上等しいとみなせる程度の範囲内にある場合を含んでよい。
【００６７】
電圧Ｖｃが電圧Ｖｂと等しいと判定された場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ１が端子ｂに接続するようにスイッチＳＷ１を制御して（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１０の処理を実行する。他方、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂと等しくない（即ち、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂより大きい）と判定された場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ１１０の処理を実行する。
【００６８】
ステップＳ１１０の処理において、バッテリ充電電力Ｐｂが０以上であると判定された場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、処理を、後述する放電処理に切り替える（ステップＳ１１３）。
【００６９】
他方、バッテリ充電電力Ｐｂが０より小さいと判定された場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、第１モータ・ジェネレータ２２の上限トルク以下の任意のトルクＴｇを設定して（ステップＳ１１１）、該設定されたトルクＴｇを出力するように第１モータ・ジェネレータ２２を制御する（ステップＳ１１２）。その後、システム制御装置３１は、ステップＳ１０２の処理を実行する。
【００７０】
尚、第１モータ・ジェネレータ２２には、第２モータ・ジェネレータ２３により発電された電力が、バッテリ１１及びキャパシタ１２を介さずに供給される。
【００７１】
（放電処理）
本実施形態に係る放電処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００７２】
図７において、先ず、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ１が端子ｂに接続するようにスイッチＳＷ１を制御すると共に、スイッチＳＷ２及びＳＷ３がＯＦＦ状態となるようにスイッチＳＷ２及びＳＷ３を夫々制御する（ステップＳ２０１）。
【００７３】
次に、システム制御装置３１は、電圧センサ４１により測定された電圧Ｖｂと、電流センサ４３により測定された電流Ｉｂとの積から、バッテリ１１のバッテリ充電電力Ｐｂを算出する（ステップＳ２０２）。続いて、システム制御装置３１は、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
【００７４】
算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０以下であると判定された場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、処理を充電処理に切り替える（ステップＳ２１２）。他方、算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より大きいと判定された場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、電圧センサ４２により測定された電圧Ｖｃと電圧センサ４１により測定された電圧Ｖｂとが等しいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。
【００７５】
電圧Ｖｃと電圧Ｖｂとが等しくないと判定された場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態となるようにスイッチＳＷ２を制御して（ステップＳ２１３）、ステップＳ２０２の処理を実行する。他方、電圧Ｖｃと電圧Ｖｂとが等しいと判定された場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、キャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈを設定する（ステップＳ２０５）。
【００７６】
ここで、キャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈとは、エンジン２１を始動する際に、バッテリ１１に加えてキャパシタ１２からもエンジン２１を始動するための電力を、第１モータ・ジェネレータ２２に供給するか否かを決定する値である。キャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈは、バッテリ１１に係るバッテリ放電電力可能値、電圧Ｖｂ及び電圧Ｖｃに基づいて設定される値である。
【００７７】
次に、システム制御装置３１は、バッテリ充電電力Ｐｂがキャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０６）。バッテリ充電電力Ｐｂがキャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈ以下であると判定された場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ２０２の処理を実行する。
【００７８】
バッテリ充電電力Ｐｂがキャパシタアシスト開始閾値電力Ｗｏｕｔｔｈより大きいと判定された場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ２がＯＮ状態となるようにスイッチＳＷ２を制御する（ステップＳ２０７）。これにより、第１モータ・ジェネレータ２２に、バッテリ１１に加えてキャパシタ１２からもエンジン２１を始動するための電力が供給される。
【００７９】
次に、システム制御装置３１は、エンジン２１の始動が完了したか否かを判定する（ステップＳ２０８）。エンジン２１の始動が完了したと判定された場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ２がＯＦＦ状態となるようにスイッチＳＷ２を制御する（ステップＳ２１０）。
【００８０】
他方、エンジン２１の始動が完了していないと判定された場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃがキャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０９）。ここで、電流Ｉｃがキャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１より大きい場合とは、キャパシタ１２から第１モータ・ジェネレータ２２に電力を供給可能な場合を意味する。他方、電流Ｉｃがキャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１より小さい場合とは、キャパシタ１２の充電が不十分な場合を意味する。尚、キャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１は、正の値である。
【００８１】
電流Ｉｃがキャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１より大きいと判定された場合（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、ステップＳ２０２の処理を実行する。他方、電流Ｉｃがキャパシタ放電停止閾値Ｉｃｔｈ１以下であると判定された場合（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ２１０の処理を実行する。
【００８２】
ステップＳ２１０の処理の後、システム制御装置３１は、バッテリ充電電力Ｐｂを算出し、該算出されたバッテリ充電電力Ｐｂが０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２１）。バッテリ充電電力Ｐｂが０より大きいと判定された場合（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、ステップＳ２１１の処理を実行する。他方、バッテリ充電電力Ｐｂが０以下であると判定された場合（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、処理を充電処理に切り替える（ステップＳ２１２）。
【００８３】
＜変形例＞
次に、本実施形態に係る車両の制御装置の変形例について説明する。
【００８４】
本変形例に係る制御装置は、エンジン２１を回転するように第１モータ・ジェネレータ２２を制御する際に、エンジン２１の回転中の摩擦抵抗力を低減するように動弁系制御手段２５を制御する。この場合、システム制御装置３１は、上述した充電処理のステップＳ１１１の処理（図６参照）において、動弁系制御手段２５により低減される摩擦抵抗力を考慮して、トルクＴｇを設定する。
【００８５】
ここで、動弁系制御手段２５による摩擦抵抗力の低減の程度を調節することによって、余剰な回生電力（即ち、バッテリ１１及びキャパシタ１２各々の充電限界を超える回生電力）の消費量を任意に変更することができる。加えて、エンジン２１の回転数の微調整をすることができる。
【００８６】
＜第２実施形態＞
本発明の車両の制御装置に係る第２実施形態を、図８乃至図１０を参照して説明する。第２実施形態では、充電処理が一部異なる以外は、第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図８乃至図１０を参照して説明する。
【００８７】
（充電処理）
本実施形態に係る充電処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００８８】
ステップＳ１０６の処理（図６参照）において、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂよりも小さいと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃがキャパシタ充電終了時におけるキャパシタ電流である充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２より大きいか否かを判定する（ステップＳ３０１）。
【００８９】
尚、充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２（負の値）は、キャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きい値である。
【００９０】
電流Ｉｃが充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２以下であると判定された場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ１０２の処理（図６参照）を実行する。他方、電流Ｉｃが充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２より大きいと判定された場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、第１モータ・ジェネレータ２２の現在の回転数Ｎｇが、エンジン２１の始動前における回転数上限値Ｎｇｔｈと等しいか否かを判定する（ステップＳ３０２）。
【００９１】
ここで、回転数上限値Ｎｇｔｈは、図９に示すように、図９において斜線で示したエンジン２１に係る共振回転数帯よりも低い回転数として設定されている。このため、エンジン２１の共振による振動を防止することができる。この結果、車両の操縦者等に、エンジン２１の共振に起因する違和感を与えることがないので、実用上非常に有利である。尚、図９は、第１モータ・ジェネレータ２２の回転数と第１モータ・ジェネレータ２２のトルクとの関係の一例を示す概念図である。
【００９２】
現在の回転数Ｎｇが回転数上限値Ｎｇｔｈと等しいと判定された場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、第１モータ・ジェネレータ２２のトルクＴｇを、回転数上限値Ｎｇｔｈに対応するトルクであるトルクＴｇｔｈに設定して（ステップＳ３０３）、該設定されたトルクＴｇを出力するように第１モータ・ジェネレータ２２を制御する（ステップＳ３０５）。
【００９３】
他方、現在の回転数Ｎｇが回転数上限値Ｎｇｔｈと等しくないと判定された場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、第１モータ・ジェネレータ２２の上限トルク以下の任意のトルクＴｇを設定して（ステップＳ３０４）、該設定されたトルクＴｇを出力するように第１モータ・ジェネレータ２２を制御する（ステップＳ３０５）。
【００９４】
次に、システム制御装置３１は、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃが、キャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ３０６）。電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈ以下であると判定された場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ１０２の処理（図６参照）を実行する。
【００９５】
他方、電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きいと判定された場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ３がＯＮ状態となるようにスイッチＳＷ３を制御して（ステップＳ３０７）、ステップＳ１０２の処理（図６参照）を実行する。これにより、バッテリ１１及びキャパシタ１２の充電にも、第１モータ・ジェネレータ２２の駆動にも用いることができない、余剰な回生電力をスイッチＳＷ３に隣接する抵抗で熱変換して消費することができる。
【００９６】
ここで、本実施形態に係る回生電力の利用について、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る回生電力の利用用途の概念を示す概念図である。
【００９７】
図１０において、回生電力がバッテリ１１の蓄電可能電力（Ｗｉｎ）を超えた後、電流Ｉｃが充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２より大きくなるまでは（即ち、時刻０〜時刻ｔ１）、キャパシタ１２が充電される。
【００９８】
次に、電流Ｉｃが充電終了時キャパシタ電流Ｉｃｔｈ２より大きくなった後、電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きくなるまでは（即ち、時刻ｔ１〜時刻ｔ２）、キャパシタ１２が充電されると共に、第１モータ・ジェネレータ２２が駆動される。時刻ｔ２以降は、回生電力がスイッチＳＷ３に隣接する抵抗で消費されると共に、第１モータ・ジェネレータ２２が駆動される。
【００９９】
このように、本実施形態では、キャパシタ１２がある程度進んだ際に、キャパシタ１２の充電と第１モータ・ジェネレータ２２の駆動とが並行して実行される。
【０１００】
＜第３実施形態＞
本発明の車両の制御装置に係る第３実施形態を、図１１及び図１２を参照して説明する。第３実施形態では、充電処理が一部異なる以外は、第１実施形態と同様である。よって、第３実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１１及び図１２を参照して説明する。
【０１０１】
（充電処理）
本実施形態に係る充電処理について、図１１のフローチャートを参照して説明する。
【０１０２】
ステップＳ１０６の処理（図６参照）において、電圧Ｖｃが電圧Ｖｂよりも小さいと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１における駆動力予測手段３２は、例えばカーナビゲーション装置等である走行情報提供装置３４から提供される、例えば車両１の進行方向の渋滞状況、道路勾配情報等に基づいて、次回負荷走行を要求されエンジン２１が再始動される予測時刻ｔ１を算出する（ステップＳ４０１）。
【０１０３】
次に、システム制御装置３１は、電圧センサ４２により測定された電圧Ｖｃ、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃ及び算出された予測時刻ｔ１に基づいて、キャパシタ１２の充電終了予測時刻ｔ２を算出する。システム制御装置３１は、更に、予測時刻ｔ１に比較的近い時刻ｔ２´にキャパシタ１２の充電を完了させる場合の電流Ｉｃの平均値である平均電流Ｉｃ´を算出する（ステップＳ４０２）。
【０１０４】
次に、システム制御装置３１は、電圧Ｖｃと電流Ｉｃとの積として、キャパシタ１２の平均充電パワーＰｃａｖを算出する（ステップＳ４０３）。続いて、システム制御装置３１は、現時刻における予測平均回生電力と算出された平均充電パワーＰｃａｖとの差として、第１モータ・ジェネレータ２２の駆動に充てるパワーＰｇを算出する（ステップＳ４０４）。
【０１０５】
次に、システム制御装置３１は、最終的なエンジン２１の回転数が、エンジン２１に係る共振回転数帯よりも小さくなるように、第１モータ・ジェネレータ２２から出力させるトルクを設定して（ステップＳ４０５）、該設定されたトルクを出力するように第１モータ・ジェネレータ２２を制御する（ステップＳ４０６）。
【０１０６】
次に、システム制御装置３１は、電流センサ４４により測定された電流Ｉｃが、キャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ４０７）。電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈ以下であると判定された場合（ステップＳ４０７：Ｎｏ）、システム制御装置３１は、ステップＳ１０２の処理（図６参照）を実行する。
【０１０７】
他方、電流Ｉｃがキャパシタ充電停止閾値Ｉｃｔｈより大きいと判定された場合（ステップＳ４０７：Ｙｅｓ）、システム制御装置３１は、スイッチＳＷ３がＯＮ状態となるようにスイッチＳＷ３を制御して（ステップＳ４０８）、ステップＳ１０２の処理（図６参照）を実行する。
【０１０８】
ここで、本実施形態に係る回生電力の利用について、図１２を参照して説明する。図１２は、本実施形態に係る回生電力の利用用途の概念を示す概念図である。
【０１０９】
図１２において、回生電力がバッテリ１１の蓄電可能電力（Ｗｉｎ）を超えた場合、キャパシタ１２が充電されると共に、第１モータ・ジェネレータ２２が駆動される。時刻ｔ２´以降は、回生電力がスイッチＳＷ３に隣接する抵抗で消費されると共に、第１モータ・ジェネレータ２２が駆動される。時刻ｔ１以降は、上述した放電処理に従って、エンジン２１が始動される。
【０１１０】
尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１１】
１…車両、１１…バッテリ、１２…キャパシタ、２１…エンジン、２２…第１モータ・ジェネレータ、２３…第２モータ・ジェネレータ、２５…動弁系制御手段、３１…システム制御装置、３４…走行情報提供装置、１００…制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンに機械的に接続された第１電動発電機と、前記第１電動発電機と電気的に接続され、駆動源として機能可能な第２電動発電機と、前記第１及び第２電動発電機に電気的に接続され、前記第１及び第２電動発電機に電力を供給可能であると共に、前記第１及び第２電動発電機により発電された電力を蓄電可能な蓄電装置とを備えた車両の制御装置であって、
前記第２電動発電機により発電された電力量が前記蓄電装置の充電許容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力を利用して、前記エンジンを回転するように前記第１電動発電機を制御する制御手段を備える
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２電動発電機により発電された電力量が前記充電許容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力を利用して、前記エンジンが、前記エンジンに係る共振帯域より低い回転数で回転するように前記第１電動発電機を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記蓄電装置は、
主蓄電手段と、
副蓄電手段と、
前記第１及び第２電動発電機と前記主蓄電手段との間の電気的な接続と、前記第１及び第２電動発電機と前記副蓄電手段との間の電気的な接続と、を切り替え可能な切替手段と
を含み、
前記制御手段は、前記第２電動発電機により発電された電力量が、前記主蓄電手段の蓄電可能容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力が前記副蓄電手段に蓄電されるように前記切替手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記車両の走行情報を検出する走行情報検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記検出された走行情報に基づいて前記エンジンが始動されるまでの時間を予測し、前記予測された時間に応じて、前記第１電動発電機に供給される電力と前記副蓄電手段に蓄電される電力との配分を変更する
ことを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの回転に係る抵抗力を低減可能な抵抗力低減手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第１電動発電機により前記エンジンを回転させる際に、前記抵抗力を低減するように前記抵抗力低減手段を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンに機械的に接続された第１電動発電機と、前記第１電動発電機と電気的に接続され、駆動源として機能可能な第２電動発電機と、前記第１及び第２電動発電機に電気的に接続され、前記第１及び第２電動発電機に電力を供給可能であると共に、前記第１及び第２電動発電機により発電された電力を蓄電可能な蓄電装置とを備えた車両の制御装置であって、
前記第２電動発電機により発電された電力量が前記蓄電装置の充電許容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力を利用して、前記エンジンを回転するように前記第１電動発電機を制御する制御手段を備える
ことを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２電動発電機により発電された電力量が前記充電許容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力を利用して、前記エンジンが、前記エンジンに係る共振帯域より低い回転数で回転するように前記第１電動発電機を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記蓄電装置は、
主蓄電手段と、
副蓄電手段と、
前記第１及び第２電動発電機と前記主蓄電手段との間の電気的な接続と、前記第１及び第２電動発電機と前記副蓄電手段との間の電気的な接続と、を切り替え可能な切替手段と
を含み、
前記制御手段は、前記第２電動発電機により発電された電力量が、前記主蓄電手段の蓄電可能容量を超えることを条件に、前記第２電動発電機により発電された電力が前記副蓄電手段に蓄電されるように前記切替手段を制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記車両の走行情報を検出する走行情報検出手段を更に備え、
前記制御手段は、前記検出された走行情報に基づいて前記エンジンが始動されるまでの時間を予測し、前記予測された時間に応じて、前記第１電動発電機に供給される電力と前記副蓄電手段に蓄電される電力との配分を変更する
ことを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記エンジンの回転に係る抵抗力を低減可能な抵抗力低減手段を更に備え、
前記制御手段は、前記第１電動発電機により前記エンジンを回転させる際に、前記抵抗力を低減するように前記抵抗力低減手段を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−７３６４３（Ｐ２０１１−７３６４３Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２９６７４（Ｐ２００９−２２９６７４）
【出願日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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