車両制御装置
【課題】電力供給能力の確保と燃費の向上とを両立できる車両制御装置を提供すること。
【解決手段】車両の動力源としてのエンジンと、蓄電装置と、入力される動力によって駆動されることで発電し、かつ発電した電力を蓄電装置あるいは電気負荷の少なくともいずれか一方に供給することができる発電機と、電力と異なるエネルギーを蓄積し、かつ蓄積したエネルギーを動力として発電機に対して出力することができる蓄積装置と、を備え、エンジンを停止中に蓄電装置の充電量が低下した（Ｓ１−Ｙ）場合、蓄積装置が出力する動力によって発電機を駆動して発電させる（Ｓ６，Ｓ８）。
【解決手段】車両の動力源としてのエンジンと、蓄電装置と、入力される動力によって駆動されることで発電し、かつ発電した電力を蓄電装置あるいは電気負荷の少なくともいずれか一方に供給することができる発電機と、電力と異なるエネルギーを蓄積し、かつ蓄積したエネルギーを動力として発電機に対して出力することができる蓄積装置と、を備え、エンジンを停止中に蓄電装置の充電量が低下した（Ｓ１−Ｙ）場合、蓄積装置が出力する動力によって発電機を駆動して発電させる（Ｓ６，Ｓ８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの停止および再始動を自動で行う技術が提案されている。特許文献１には、電動スタータと油圧スタータとを備え、ＨＶ制御部からエコラン指令が出されるとエンジンを停止し、エコラン解除の指令が出されると少なくとも電動スタータ又は油圧スタータのいずれか一方のエネルギによってエンジンを始動するエンジン始動装置の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１５３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンの停止および再始動を自動で行う車両において、電力供給能力を確保するためにエンジンの再始動がなされる場合がある。例えば、エンジンを停止中にバッテリーの充電量が低下した場合に、エンジンを再始動してオルタネータに発電を行わせることで電力供給能力を確保する場合がある。
【０００５】
しかしながら、エンジンを運転させると燃料の消費量が増加してしまうという問題がある。電力供給能力の確保と燃費の向上とを両立できることが望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、電力供給能力の確保と燃費の向上とを両立できる車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両制御装置は、車両の動力源としてのエンジンと、蓄電装置と、入力される動力によって駆動されることで発電し、かつ発電した電力を前記蓄電装置あるいは電気負荷の少なくともいずれか一方に供給することができる発電機と、電力と異なるエネルギーを蓄積し、かつ前記蓄積したエネルギーを動力として前記発電機に対して出力することができる蓄積装置と、を備え、前記エンジンを停止中に前記蓄電装置の充電量が低下した場合、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させることを特徴とする。
【０００８】
上記車両制御装置において、前記蓄積装置および前記発電機は、それぞれ前記車両の駆動輪と動力を伝達可能なものであって、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させるときに、前記蓄積装置および前記発電機と前記駆動輪との動力の伝達を遮断することが好ましい。
【０００９】
上記車両制御装置において、前記蓄積装置および前記発電機は、それぞれ前記車両の駆動輪と動力を伝達可能なものであって、前記エンジンを停止して前記蓄積装置が出力する動力によって前記車両を走行させているときであって、かつ前記蓄電装置の充電量が低下した場合に、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させることが好ましい。
【００１０】
上記車両制御装置において、前記車両の減速時には、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させることに代えて、前記車両の運動エネルギーによって前記発電機を駆動して発電させることが好ましい。
【００１１】
上記車両制御装置において、前記蓄積装置は、圧力エネルギー、弾性エネルギーあるいは運動エネルギーの少なくとも一つを蓄積することが好ましい。
【００１２】
上記車両制御装置において、前記蓄積装置は、圧力エネルギーを蓄積する蓄圧装置と、入力される動力を圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄積すること、および前記蓄圧装置に蓄積された圧力エネルギーを動力に変換して前記発電機に対して出力することが可能な変換装置とを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる車両制御装置は、電力と異なるエネルギーを蓄積し、かつ蓄積したエネルギーを動力として発電機に対して出力することができる蓄積装置を備え、エンジンを停止中に蓄電装置の充電量が低下した場合、蓄積装置が出力する動力によって発電機を駆動して発電させる。よって、本発明にかかる車両制御装置によれば、電力供給能力の確保と燃費の向上とを両立できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図２】図２は、実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図３】図３は、油圧システムおよび発電機の回生効率の一例を示す図である。
【図４】図４は、油圧走行中の発電についてのエネルギーフローを示す図である。
【図５】図５は、第二クラッチ開放時の発電についてのエネルギーフローを示す図である。
【図６】図６は、油圧回生中の発電についてのエネルギーフローを示す図である。
【図７】図７は、油圧回生中でない場合の発電についてのエネルギーフローを示す図である。
【図８】図８は、第１変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成および発電時のエネルギーフローを示す図である。
【図９】図９は、第２変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成および発電時のエネルギーフローを示す図である。
【図１０】図１０は、第２変形例の発電時のエネルギーフローを示す他の図である。
【図１１】図１１は、第３変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【図１２】図１２は、第４変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態にかかる車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１６】
（第１実施形態）
図１から図７を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、本実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成図である。
【００１７】
本実施形態のハイブリッド車両１００は、エンジン１と油圧システム３とを備えた油圧ハイブリッドシステムを搭載している。このハイブリッドシステムでは、油圧システム３のアキュームレータ３１に蓄積された圧力エネルギーを用いて発電機４に発電させることができる。
【００１８】
車両制御装置１−１は、エンジン停止中にバッテリー５の充電量が低下した場合、エンジン１を再始動させることなく、蓄圧エネルギーを用いて必要な電力を賄い、また必要に応じてバッテリー５を充電する。これにより、バッテリー５の充電量が低下した状態であっても、電力供給能力を確保して電気システムの動作を確保することができる。また、発電のためのエンジン再始動が不要となり、燃費を向上させることができる。
【００１９】
図２に示すように、ハイブリッド車両１００は、エンジン１、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２、油圧システム３、発電機４、バッテリー５およびＥＣＵ３０を備える。エンジン１と、油圧システム３と、発電機４とは駆動軸に並列に配置されている。本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン１、油圧システム３、発電機４、バッテリー５およびＥＣＵ３０を備える。
【００２０】
エンジン１は、ハイブリッド車両１００の動力源である。エンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する。エンジン１の出力軸は、Ｔ／Ｍ２の入力軸と接続されている。Ｔ／Ｍ２は、例えば、自動変速機であり、エンジン１から入力される動力を変速して出力軸２ａから出力する。Ｔ／Ｍ２の出力軸２ａは、第一クラッチＣ１を介して第一ギアＧ１に接続されている。第一ギアＧ１は、第二クラッチＣ２を介してハイブリッド車両１００の駆動輪６と接続されている。
【００２１】
油圧システム３は、入力される動力を圧力に変換して蓄えることができると共に、蓄えた圧力を動力に変換して出力することができる。つまり、油圧システム３は、電力と異なるエネルギーを蓄積し、かつ蓄積したエネルギーを動力として発電機４や駆動輪６に対して出力することができる蓄積装置としての機能を有する。油圧システム３は、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２およびリザーブタンク３３を有する。
【００２２】
アキュームレータ３１は、作動流体を加圧状態で蓄える蓄圧装置である。本実施形態の油圧システム３における作動流体としては、例えば作動油を用いることができる。アキュームレータ３１は、高圧の作動油を蓄えることが可能な蓄圧容器であり、高圧油路３４を介して油圧ポンプモータ３２と接続されている。油圧ポンプモータ３２は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３と接続されている。リザーブタンク３３は、作動油を貯留する貯留タンクである。油圧ポンプモータ３２の回転軸３２ａは、第三クラッチＣ３を介して第二ギアＧ２と接続されている。
【００２３】
油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとしての機能を有すると共に、油圧モータとしての機能も有している。言い換えると、油圧ポンプモータ３２は、入力される動力を圧力エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄積すること、およびアキュームレータ３１に蓄積された圧力エネルギーを動力に変換して発電機４や駆動輪６に対して出力することが可能な変換装置である。
【００２４】
油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとして機能する場合、第三クラッチＣ３を介して回転軸３２ａに入力される動力によって駆動されることにより、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３の作動油を吸引し、吸引した作動油を加圧して高圧油路３４に吐出する。高圧油路３４に吐出された作動油は、アキュームレータ３１に蓄圧される。油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の走行時に駆動輪６から伝達される動力を圧力に変換して出力することができる。つまり、油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを作動流体の圧力に変換して出力する圧力回生装置として機能することができる。
【００２５】
また、油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして機能する場合、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって駆動されることにより、圧力エネルギーを動力に変換して回転軸３２ａに出力する。油圧システム３は、例えば、圧力エネルギーから変換した動力を駆動輪６に出力してハイブリッド車両１００を走行させる動力源として機能することができる。また、油圧システム３は、圧力エネルギーから変換した動力を発電機４に対して出力して発電機４に発電を行わせることができる。油圧ポンプモータ３２を駆動した作動油は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３に流入する。
【００２６】
油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして出力する動力の大きさ、および油圧ポンプとして機能するときの負荷の大きさを可変に制御することができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、斜板ポンプや斜軸ポンプ等の可変容量式のポンプモータとすることができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、容量０から最大容量まで無段階にポンプ容量／モータ容量を制御できるものとすることができる。
【００２７】
発電機４は、入力される動力によって駆動されることで発電する。つまり、発電機４は、入力される機械的なエネルギーを電力に変換して出力することができる。発電機４の回転軸４ａは、第四クラッチＣ４を介して第三ギアＧ３と接続されている。発電機４は、例えば、ハイブリッド車両１００の走行時に駆動輪６から第四クラッチＣ４を介して回転軸４ａに入力される動力により駆動されて発電することができる。つまり、発電機４は、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを電力に変換して出力する電力回生装置として機能することができる。また、発電機４は、油圧システム３によって出力されて回転軸４ａに入力される動力によって駆動されて発電することができる。つまり、発電機４は、アキュームレータ３１に蓄積された圧力エネルギーを電力に変換して出力することができる。
【００２８】
発電機４は、バッテリー５と接続されており、バッテリー５と電力を授受することができる。バッテリー５は、充放電可能な蓄電装置である。バッテリー５は、ハイブリッド車両１００の電気負荷７と接続されており、電気負荷７のそれぞれに対して電力を供給することができる。バッテリー５に接続されている電気負荷７は、例えば、エアコン、ライト、電動パワーステアリング装置、スタータ等を含む補機類である。発電機４は、電気負荷７とも接続されており、電気負荷７に対して発電した電力を供給することもできる。
【００２９】
第一ギアＧ１と第二ギアＧ２とは常時噛み合っており、相互に動力を伝達することができる。第二ギアＧ２と第三ギアＧ３とは常時噛み合っており、相互に動力を伝達することができる。従って、第一ギアＧ１と第三ギアＧ３とは第二ギアＧ２を介して相互に動力を伝達することができる。
【００３０】
ＥＣＵ３０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の走行制御を行う走行制御装置としての機能を有している。また、本実施形態のＥＣＵ３０は、回生制御を行う回生制御装置としての機能を有している。ＥＣＵ３０には、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２、発電機４、バッテリー５および各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が接続されている。エンジン１、Ｔ／Ｍ２、油圧ポンプモータ３２、発電機４および各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、ＥＣＵ３０によって制御される。
【００３１】
バッテリー５には、バッテリー５の充放電状態や電圧等を検出するセンサが接続されている。ＥＣＵ３０は、このセンサによる検出結果に基づいて、バッテリー５の充電状態ＳＯＣを取得することができる。充電状態ＳＯＣは、バッテリー５の充電量を示すものである。アキュームレータ３１には、アキュームレータ３１内の圧力を検出する圧力センサが設けられている。ＥＣＵ３０は、圧力センサによる検出結果に基づいて、アキュームレータ３１内の油圧を取得することができる。
【００３２】
各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、それぞれ開放状態と係合状態とに切替え可能である。各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、油圧等によって開放状態と係合状態とを切り替えるアクチュエータをそれぞれ有している。これらのアクチュエータがＥＣＵ３０から出力される指令に応じて作動することにより、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の状態が制御される。なお、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、半係合状態に制御することも可能であり、更に、半係合状態における動力の伝達度合いを制御することも可能である。
【００３３】
ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００においてエンジン走行および油圧走行を選択的に実行させることができる。ここで、エンジン走行とは、少なくともエンジン１の動力によってハイブリッド車両１００を走行させる走行モードである。油圧走行とは、エンジン１の動力によらずに、油圧システム３が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させる走行モードである。
【００３４】
ＥＣＵ３０は、車速およびアクセル開度などの条件に基づいて、駆動輪６に伝達するべき要求トルクあるいは要求駆動力を算出し、その算出結果に基づいて、エンジン１、油圧システム３、およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を制御する。エンジン走行においてエンジン１のトルクを駆動輪６に伝達する際には、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２が係合状態とされる。また、エンジン走行において、ＥＣＵ３０は、シフトポジションや走行状態に応じてＴ／Ｍ２の変速比を制御する。
【００３５】
ＥＣＵ３０は、エンジン走行において、油圧システム３が出力する動力を駆動輪６に伝達することができる。油圧システム３は、ハイブリッド車両１００の加速時等にエンジン１のトルクが不足する場合に、これをアシストすることができる。油圧システム３が動力を出力する場合、ＥＣＵ３０は、第三クラッチＣ３を係合状態とすると共に、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって油圧ポンプモータ３２を駆動する。アキュームレータ３１内の加圧された作動油は、油圧ポンプモータ３２に供給され、油圧ポンプモータ３２を駆動して回転軸３２ａを回転させる。つまり、油圧ポンプモータ３２において、油圧エネルギーが回転軸３２ａの回転動作に変換される。回転軸３２ａに出力された動力は、第三クラッチＣ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１、および第二クラッチＣ２を介して駆動輪６に伝達される。
【００３６】
油圧システム３は、大きなパワーを出力する場合に有利である。これは、油圧式はバッテリーを使用する電気式と比較して高いパワー密度を確保可能であることによる。大きなパワーを得ようとする場合、ハイブリッドシステムの大型化につながるが、油圧式は、電気式と比較してシステムの大型化を抑制しつつパワーアップを図ることが可能である。このため、油圧システム３は、例えば、大型車両に搭載される場合のハイブリッドシステムのコンパクト化において有利である。
【００３７】
エンジン走行時において、発電機４に発電を行わせ、発生した電力をバッテリー５に充電することができる。発電機４に発電を行わせる場合、ＥＣＵ３０は、第四クラッチＣ４を係合状態とする。これにより、発電機４は、エンジン１から第一ギアＧ１、第二ギアＧ２、第三ギアＧ３および第四クラッチＣ４を介して伝達される動力によって駆動されて発電することができる。
【００３８】
ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００を油圧走行させる場合、第一クラッチＣ１を開放状態とし、かつ第二クラッチＣ２および第三クラッチＣ３を係合状態とする。また、ＥＣＵ３０は、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって油圧ポンプモータ３２を駆動し、油圧ポンプモータ３２に動力を出力させる。油圧走行時に発電機４に発電を行わせる場合、ＥＣＵ３０は、第四クラッチＣ４を係合状態とする。
【００３９】
ＥＣＵ３０は、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧や、走行状態等に基づいて、エンジン走行あるいは油圧走行のいずれの走行モードでハイブリッド車両１００を走行させるかを決定する。ＥＣＵ３０は、例えば、高負荷の走行時には、油圧システム３が出力する動力を利用してハイブリッド車両１００を走行させる。このときに、エンジン１の動力を用いるか否かは、例えば、エンジン１の運転効率に基づいて決定するようにしてもよい。すなわち、車速や要求トルク等に基づいて、エンジン１が効率良く運転できる走行状態であればエンジン走行モードを選択し、エンジン１が効率良く運転できない走行状態であれば油圧走行モードを選択することが可能である。ＥＣＵ３０は、例えば、ハイブリッド車両１００の発進時に油圧走行を行わせるようにしてもよい。また、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧が十分でない場合には、エンジン走行を優先させるようにしてもよい。
【００４０】
油圧システム３は、入力される動力や出力する動力が大きい場合は、入出力される動力が小さい場合よりも効率良く作動することができる。図３は、油圧システム３および発電機４の回生効率の一例を示す図である。図３において、横軸はトルク、縦軸は回生効率を示す。実線は油圧システム３の回生効率、破線は発電機４の回生効率を示している。
【００４１】
図３からわかるように、油圧システム３は、低トルクの領域、すなわち回生パワーが小さな領域では、回生効率が低下し、かつトルクが小さくなるほど回生効率が低下する。一方、発電機４の回生効率は、低トルクの領域であっても油圧システム３の回生効率ほどには低下しない。例えば、ＴＱ１よりも低トルクの領域では、油圧システム３の回生効率は、発電機４の回生効率よりも低く、かつトルクが小さくなるほど油圧システム３の回生効率と発電機４の回生効率との乖離が大きくなる。
【００４２】
また、高トルクの領域では、油圧システム３の回生効率が高く、かつトルクが大きくなるほど回生効率が高くなる。発電機４の回生効率は、高トルクの領域において油圧システム３の回生効率ほどには上昇しない。例えば、本実施形態では、ＴＱ２よりも高トルクの領域において、油圧システム３の回生効率が発電機４の回生効率を上回り、かつトルクが大きくなるほど油圧システム３の回生効率と発電機４の回生効率との乖離が大きくなる。なお、油圧システム３の出力効率は、実線の回生効率と同様の傾向を示し、Ｍ／Ｇ４の出力効率は、破線の回生効率と同様の傾向を示す。
【００４３】
油圧システム３に動力が入出力するときには、フリクションロスなどの損失が発生するが、この損失による効率の低下は、入出力する動力が小さい場合に大きくなる。このため、油圧システム３は、油圧システム３に大きな動力を出力させることができる場合に走行用の動力源として用いられることが好ましい。
【００４４】
ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の減速時に回生制御を行うことができる。回生制御では、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを電力や油圧エネルギーに変換して利用・蓄積する。油圧ポンプモータ３２では、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを油圧エネルギーに変換して出力し、アキュームレータ３１に蓄圧することができる。ＥＣＵ３０は、油圧ポンプモータ３２のポンプ容量を調節することにより、油圧ポンプモータ３２のポンプ負荷、すなわち油圧システム３によって発生させる回生パワーを制御することができる。
【００４５】
また、発電機４では、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを電力に変換して出力することができる。発電機４が出力する電力は、バッテリー５に充電することや、ハイブリッド車両１００の電気負荷７に供給することができる。ＥＣＵ３０は、発電機４における発電量を調節することにより、発電機４の発電負荷、すなわち発電機４によって発生させる回生パワーを制御することができる。
【００４６】
また、ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００に惰性走行を行わせることができる。惰性走行は、例えば、アクセルＯＦＦされた場合など、ハイブリッド車両１００を前方に駆動する駆動力が要求されていないときに実行される。惰性走行では、第二クラッチＣ２が開放状態とされる。これにより、駆動輪６は、エンジン１、油圧ポンプモータ３２、発電機４等の負荷から切り離されたフリーランの状態となり、惰性によってハイブリッド車両１００が走行する。惰性走行時には、エンジン１を停止して走行することができる。惰性走行を行うことで、燃料や蓄積されたエネルギー、車両の運動エネルギーの消費を抑制してハイブリッド車両１００を走行させることができる。
【００４７】
従来、エンジン１を停止して走行することが可能な車両では、バッテリーの充電量が低下した場合、エンジン１が始動されていた。これは、例えば、オルタネータによる発電を行ってバッテリー５を充電したり、電気負荷７に電力を供給したりするためである。しかしながら、エンジンを運転させると燃料の消費量が増加するという問題がある。また、エンジンを始動すると、エンジン始動持のファイヤリングにも燃料が必要となり、燃費低下の要因となる。このように、電力確保のためのエンジン再始動は燃費の低下を招きやすいため、エンジン１を始動することなく電力を確保できることが望まれる。
【００４８】
本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン１を停止中にバッテリー５の充電量が低下した場合、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。蓄積した油圧エネルギーを電力に変換して利用することで、エンジン１を再始動することなく電力を確保することが可能となる。よって、本実施形態の車両制御装置１−１によれば、エンジン１を運転することによる燃費の低下を抑制することと、電力の確保とを両立することができる。
【００４９】
図１を参照して、本実施形態の車両制御装置１−１が行う制御の内容について説明する。図１に示す制御フローは、例えば、ハイブリッド車両１００がエンジン１を停止して走行しているときに所定の間隔で繰り返し実行される。本制御フローの開始時には、第一クラッチＣ１は開放状態である。
【００５０】
まず、ステップＳ１では、ＥＣＵ３０により、バッテリー充電量が閾値Ａ以下であるか否かが判定される。ステップＳ１では、バッテリー５の充電量が低下しているか否かが判定される。閾値Ａは、例えば、バッテリー充電量の制御目標とする範囲の下限に基づいて定めることができる。この閾値判定により発電の必要性が判断される。ステップＳ１の判定の結果、バッテリー充電量が閾値Ａ以下であると判定された場合（ステップＳ１−Ｙ）にはステップＳ２に進み、そうでない場合（ステップＳ１−Ｎ）にはステップＳ３に進む。
【００５１】
ステップＳ２では、ＥＣＵ３０により、第四クラッチＣ４が締結される。本実施形態では、第四クラッチＣ４を「Ｃ４クラッチ」とも記載する。ＥＣＵ３０は、第四クラッチＣ４を係合状態とし、発電機４に対して発電のための動力を伝達可能とする。ステップＳ２が実行されると、ステップＳ４に進む。
【００５２】
ステップＳ４では、ＥＣＵ３０により、加速度が正の加速度であるか否かが判定される。正の加速度とは、ハイブリッド車両１００を車両前方に向けて加速させる加速度である。ステップＳ４では、ハイブリッド車両１００の走行状態が判定される。例えば、ハイブリッド車両１００においてエンジン１および油圧システム３を含むパワートレーンが出力する動力が必要であるか否かが判定される。なお、ステップＳ４において判定に用いられる加速度は、ハイブリッド車両１００の実際の加速度であってもよく、あるいは要求加速度であってもよい。ステップＳ４の判定の結果、加速度が正の加速度であると判定された場合（ステップＳ４−Ｙ）にはステップＳ５に進み、そうでない場合（ステップＳ４−Ｎ）にはステップＳ７に進む。
【００５３】
ステップＳ５では、ＥＣＵ３０により、蓄圧エネルギーによる力行が行われる。ＥＣＵ３０は、エンジン１を停止中であるため、油圧システム３に蓄圧した油圧エネルギーによってハイブリッド車両１００を走行させる。ＥＣＵ３０は、第二クラッチＣ２および第三クラッチＣ３を係合状態とし、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧エネルギーによって油圧ポンプモータ３２を駆動して回転軸３２ａに動力を出力させる。油圧ポンプモータ３２が出力する動力は、第三クラッチＣ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１および第二クラッチＣ２を介して駆動輪６に伝達されてハイブリッド車両１００を前方に駆動する。ステップＳ５が実行されるとステップＳ６に進む。
【００５４】
ステップＳ６では、ＥＣＵ３０により、蓄圧エネルギーによる発電が行われる。図４は、油圧システム３による力行中の発電についてのエネルギーフローを示す図である。ＥＣＵ３０は、ステップＳ２で第四クラッチＣ４を係合状態として、油圧システム３が出力する動力が発電機４に伝達される状態としている。これにより、油圧システム３によって出力される動力は、駆動輪６および発電機４に分配される。ＥＣＵ３０は、走行のための要求トルクと発電のための要求トルクとを合わせた要求トルクを油圧システム３に出力させ、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。
【００５５】
発電機４は、発電した電力をバッテリー５あるいは電気負荷７の少なくともいずれか一方に供給する。発電機４による発電量は、例えば、電気負荷７の要求電力や発電効率に基づいて決定することができる。要求電力に基づいて定める場合の発電量は、例えば、電気負荷７の要求電力以上とされる。電気負荷７の要求電力を発電機４の発電量が上回る場合、発電機４は、発電した電力を電気負荷７およびバッテリー５に対して供給し、バッテリー５を充電することができる。発電機４による発電量は、発電機４における発電効率、言い換えると回生効率を高効率とすることができる値とされてもよい。ステップＳ６が実行されると、ステップＳ１２に進む。
【００５６】
ステップＳ７では、ＥＣＵ３０により、第二クラッチＣ２が開放状態であるか否かが判定される。本実施形態では、第二クラッチＣ２を「Ｃ２クラッチ」とも記載する。ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の加速度が負の加速度（Ｓ４−Ｎ）であり、減速状態であることから、第二クラッチＣ２が開放／係合のいずれの状態であるかを判定する。ステップＳ７の判定の結果、第二クラッチＣ２が開放状態であると判定された場合（ステップＳ７−Ｙ）にはステップＳ８に進み、そうでない場合（ステップＳ７−Ｎ）にはステップＳ９に進む。
【００５７】
ステップＳ８では、ＥＣＵ３０により、蓄圧エネルギーによる発電が行われる。図５は、第二クラッチＣ２開放時の発電についてのエネルギーフローを示す図である。ＥＣＵ３０は、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２を開放状態とし、第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態として、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。
【００５８】
第二クラッチＣ２の開放状態で蓄圧エネルギーによる発電を行う場合、発電機４が高効率で発電できるように蓄圧エネルギーを使用することが好ましい。例えば、発電機４が高効率で発電できる回転数やトルクとなるように、油圧ポンプモータ３２のモータ容量等を制御することが好ましい。なお、発電機４の発電効率に代えて、油圧システム３の出力効率が高効率となるように油圧システム３および発電機４を制御するようにしてもよく、発電機４の発電効率および油圧システム３の出力効率を含む総合効率が高効率となるように油圧システム３および発電機４を制御するようにしてもよい。ステップＳ８が実行されると、ステップＳ１２に進む。
【００５９】
ステップＳ９では、ＥＣＵ３０により、油圧回生中であるか否かが判定される。ＥＣＵ３０は油圧システム３によって減速回生中であるか否かを判定する。ＥＣＵ３０は、例えば、アキュームレータ３１の蓄圧エネルギーが低下している場合、ハイブリッド車両１００の減速中に油圧ポンプモータ３２によってアキュームレータ３１に油圧を蓄積させる油圧回生を行う。ステップＳ９の判定の結果、油圧回生中であると判定された場合（ステップＳ９−Ｙ）にはステップＳ１０に進み、そうでない場合（ステップＳ９−Ｎ）にはステップＳ１１に進む。
【００６０】
ステップＳ１０では、ＥＣＵ３０により、減速エネルギーの分配がなされる。図６は、油圧システム３が回生中である場合の発電についてのエネルギーフローを示す図である。ＥＣＵ３０は、第一クラッチＣ１を開放状態とし、かつ第二クラッチＣ２、第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態とし、車両の減速エネルギーを油圧システム３と発電機４とに分配して回生発電を実行させる。ＥＣＵ３０は、油圧ポンプモータ３２のポンプ容量および発電機４の発電量をそれぞれ調節することで、油圧システム３によって回生するエネルギー量および発電機４によって回生するエネルギー量を制御する。
【００６１】
ＥＣＵ３０は、例えば、油圧システム３の蓄圧エネルギー量およびバッテリー５の充電状態に基づいて、減速エネルギーの分配割合を決定する。この場合、油圧あるいは電力のうち、低下の度合いが大きいエネルギーの回生割合を高くするようにすればよい。また、ＥＣＵ３０は、回生効率に基づいて減速エネルギーの分配割合を定めるようにしてもよい。この場合、例えば、油圧システム３の回生効率および発電機４の回生効率のいずれかを高めるように減速エネルギーの分配割合を定めるようにしても、油圧システム３および発電機４の総合的な回生効率を高めるように減速エネルギーの分配割合を定めるようにしてもよい。ステップＳ１０が実行されると、ステップＳ１２に進む。
【００６２】
ステップＳ１１では、ＥＣＵ３０により、減速エネルギーによる発電がなされる。図７は、油圧システム３が回生中でない場合の発電についてのエネルギーフローを示す図である。ＥＣＵ３０は、第一クラッチＣ１および第三クラッチＣ３を開放状態とし、かつ第二クラッチＣ２および第四クラッチＣ４を係合状態として、駆動輪６から伝達される動力によって発電機４を駆動して発電させる。ステップＳ１１が実行されると、ステップＳ１２に進む。
【００６３】
ステップＳ１２では、ＥＣＵ３０により、蓄圧エネルギーが閾値Ｂ以上であるか否かが判定される。ステップＳ１２では、アキュームレータ３１の蓄圧エネルギーに基づいて、エンジン再始動の必要性が判断される。蓄圧エネルギーが閾値Ｂ未満であると、蓄圧エネルギーが低下しており、エンジン再始動の必要ありと判定される。ステップＳ１２の判定の結果、蓄圧エネルギーが閾値Ｂ以上であると判定された場合（ステップＳ１２−Ｙ）にはステップＳ１に移行し、そうでない場合（ステップＳ１２−Ｎ）にはステップＳ１３に進む。
【００６４】
ステップＳ１３では、ＥＣＵ３０により、第一クラッチＣ１が締結される。本実施形態では、第一クラッチＣ１を「Ｃ１クラッチ」とも記載する。ＥＣＵ３０は、第一クラッチＣ１を係合状態とする。ステップＳ１３が実行されると、ステップＳ１４に進む。
【００６５】
ステップＳ１４では、ＥＣＵ３０により、エンジン１が再始動される。ＥＣＵ３０は、図示しないスタータによってエンジン１を回転させ、ファイヤリングを行ってエンジン１を再始動させる。ステップＳ１４が実行されると、本制御フローは終了する。
【００６６】
ステップＳ１で否定判定がなされてステップＳ３に進むと、ステップＳ３では、ＥＣＵ３０により、第四クラッチＣ４が開放される。ＥＣＵ３０は、バッテリー５の充電量が閾値Ａを超えており、発電を行う必要がないため、第四クラッチＣ４を開放状態とする。ステップＳ３が実行されると、ステップＳ１に移行する。
【００６７】
このように、本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン停止中にバッテリー５の充電量が低下した（Ｓ１−Ｙ）場合、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。加速度が正の力行時（Ｓ４−Ｙ）には、油圧システム３に動力を出力させ、ハイブリッド車両１００を走行させると共に発電機４を駆動して発電を行わせる。言い換えると、エンジン１を停止して油圧システム３が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させているときであって、かつバッテリー５の充電量が低下した場合に、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。
【００６８】
一方、減速時（Ｓ４−Ｎ）であって、第二クラッチＣ２を開放した惰性走行時（Ｓ７−Ｙ）には、油圧システム３に動力を出力させ、発電機４を駆動して発電を行わせる。このときは、第二クラッチＣ２が開放されており、油圧システム３および発電機４と駆動輪６との動力の伝達が遮断されている。このため、ハイブリッド車両１００の減速度に影響を与えることなく蓄圧エネルギーから電力へのエネルギー変換を行うことができる。
【００６９】
本実施形態の車両制御装置１−１によれば、発電のためのエンジン再始動を行う場合に消費されるファイヤリングの燃料が不要となり、燃費の向上が可能となる。また、エンジン１を再始動せずに発電機４によって発電できるため、バッテリー充電量の低下時に電力が必要となっても、安定して電気システムを動作させることができる。
【００７０】
また、車両制御装置１−１は、減速中であって、第二クラッチＣ２が係合している（Ｓ７−Ｎ）場合、発電機４に回生発電を行わせる（Ｓ１０，Ｓ１１）。この回生発電では、蓄圧エネルギーに代えてハイブリッド車両１００の運動エネルギーによって発電機４を駆動して発電させることができる。このように、回生発電が可能な場面では蓄圧エネルギーによる発電よりも回生発電を優先することで、蓄圧エネルギーの消費を抑制することができる。
【００７１】
なお、本実施形態ではハイブリッド車両１００の走行中に蓄圧エネルギーを利用した発電を行う場合について説明したが、蓄圧エネルギーを利用した発電は、停車中のエンジン停止中に実行されてもよい。例えば、停車中にエンジン１を停止するアイドルトップ中にバッテリー５の充電量が低下した場合に、蓄圧エネルギーを利用して発電機４に発電を行わせるようにしてもよい。この場合、ＥＣＵ３０は、図５に示すように、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２を開放状態とし、かつ第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態として、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。
【００７２】
本実施形態では、発電機４のジェネレータとしての機能について説明したが、発電機４は、モータとしてハイブリッド車両１００の動力源として機能することが可能なものであってもよい。すなわち、発電機４は、油圧システム３と同様にエンジン走行においてエンジン１をアシストしたり、ＥＶ走行モードで発電機４単独でハイブリッド車両１００を走行させたりすることができるモータジェネレータであってもよい。
【００７３】
（実施形態の第１変形例）
実施形態の第１変形例について説明する。図８は、本変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成および発電時のエネルギーフローを示す図である。本変形例の車両制御装置１−２において、上記第１実施形態の車両制御装置１−１と異なる点は、発電機４がエンジン１と直列に接続されている点である。
【００７４】
図８に示すように、ハイブリッド車両１１０において、発電機４は、エンジン１の回転と連動して回転することができるように設けられている。発電機４は、エンジン１と同軸上に配置されており、かつ発電機４の回転軸は、エンジン１の回転軸と一体回転するように連結されている。
【００７５】
ＥＣＵ３０は、油圧走行時や減速時などに、エンジン１を停止して走行するときは、第一クラッチＣ１を開放状態とする。
【００７６】
ＥＣＵ３０は、エンジン１の停止中にバッテリー５の充電量が低下した場合、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。ＥＣＵ３０は、例えば、第二クラッチＣ２が開放状態であれば、第一クラッチＣ１および第三クラッチＣ３を係合状態とし、油圧システム３から発電機４に対して動力を伝達可能とする。ＥＣＵ３０が油圧システム３に動力を出力させると、油圧ポンプモータ３２から出力される動力は、第三クラッチＣ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１、第一クラッチＣ１、Ｔ／Ｍ２およびエンジン１を介して発電機４に伝達される。
【００７７】
このように、エンジン１と発電機４とが連動して回転するハイブリッド車両１１０において、蓄圧エネルギーによって発電機４を駆動して発電させることができる。これにより、エンジン１を再始動させずに電力を確保することが可能となる。なお、上記第１実施形態と同様に、油圧システム３による力行時に発電機４による発電を行うようにしてもよい。
【００７８】
（実施形態の第２変形例）
実施形態の第２変形例について説明する。図９は、本変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成および発電時のエネルギーフローを示す図、図１０は、発電時のエネルギーフローを示す他の図である。本変形例の車両制御装置１−３において、上記第１実施形態の車両制御装置１−１と異なる点は、動力分割機構８を備える点である。
【００７９】
図９および図１０に示すように、ハイブリッド車両１２０は、動力分割機構８を備える。動力分割機構８は、油圧システム３が出力する動力を第一ギアＧ１および第三ギアＧ３に分割して出力する機能を有する。動力分割機構８は、例えば、遊星歯車機構を有するものである。動力分割機構８は、油圧ポンプモータ３２の回転軸３２ａの回転数に対する第一ギアＧ１の回転数および第三ギアＧ３の回転数の変化を許容する。
【００８０】
図９には、油圧システム３による力行中の発電についてのエネルギーフローが示されている。ＥＣＵ３０は、油圧システム３の力行時に発電機４による発電を行う場合、第一クラッチＣ１を開放状態とし、第二クラッチＣ２、第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態とする。ＥＣＵ３０は、発電機４の効率が良い範囲で発電を行うように発電機４および油圧システム３を制御する。あるいは、ＥＣＵ３０は、油圧システム３の効率が良好な効率となるように発電機４によって発電させて蓄圧エネルギーを利用する。
【００８１】
図１０には、油圧システム３が回生中である場合の発電についてのエネルギーフローが示されている。ＥＣＵ３０は、油圧システム３の回生時に発電機４による発電を行う場合、力行時と同様に、第一クラッチＣ１を開放状態とし、第二クラッチＣ２、第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態とする。ＥＣＵ３０は、油圧ポンプモータ３２を油圧ポンプとして機能させて油圧回生を実行し、発電機４に発電を行わせて電力回生を実行する。ＥＣＵ３０は、例えば、油圧システム３あるいは発電機４が高効率となるように動力分配を行う。
【００８２】
本変形例のように動力分割機構８を介して油圧システム３と、発電機４と、駆動輪６とを接続することで、発電時の効率を向上させて燃費の向上を図ることができる。例えば、動力分割機構８が設けられていない場合よりも、油圧システム３による力行時において発電機４や油圧システム３の動作状態を調節する自由度が増し、効率の向上を図ることができる。
【００８３】
（実施形態の第３変形例）
実施形態の第３変形例について説明する。図１１は、本変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。本変形例の車両制御装置１−４において、上記第１実施形態の車両制御装置１−１と異なる点は、油圧システム３に代えて、液圧式とは異なる回生システム４０を備える点である。
【００８４】
ハイブリッド車両１３０は、上記第１実施形態の油圧システム３に代えて、回生システム４０を備える。回生システム４０は、油圧システム３と同様に、第三クラッチＣ３を介して第二ギアＧ２に接続されている。回生システム４０は、入力される動力をエネルギーとして蓄えること、および蓄えたエネルギーを動力として出力することが可能である。回生システム４０は、例えば、エネルギーを蓄積あるいは開放できる状態と、蓄えたエネルギーを解放せずに保持する状態とに切り替えるアクチュエータを有するものとすることができる。
【００８５】
回生システム４０は、例えば、入力される動力を弾性エネルギーとして蓄えるばね等とすることができる。また、回生システム４０は、入力される動力を圧縮気体の圧力エネルギーとして蓄えるアキュームレータ等とすることができる。また、回生システム４０は、入力される動力を運動エネルギーとして蓄えるフライホイール等とすることができる。なお、回生システム４０は、弾性エネルギー、圧力エネルギーあるいは運動エネルギーのうち複数のエネルギーを蓄積するものであってもよい。
【００８６】
回生システム４０は、ＥＣＵ３０に接続されており、ＥＣＵ３０によって制御される。ＥＣＵ３０は、回生システム４０に動力を出力させる場合や、入力される動力をエネルギーとして回生システム４０に蓄積する場合、アクチュエータを制御してエネルギーを蓄積あるいは開放できる状態に回生システム４０を切替える。また、ＥＣＵ３０は、アクチュエータを制御することで、蓄えたエネルギーを解放せずに保持する状態に回生システム４０を切替えることができる。
【００８７】
（実施形態の第４変形例）
実施形態の第４変形例について説明する。図１２は、本変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。本変形例の車両制御装置１−５において、上記第１実施形態の車両制御装置１−１と異なる点は、第四クラッチＣ４が省略されている点である。
【００８８】
ハイブリッド車両１４０において、発電機４は、クラッチを介さずに第三ギアＧ３と連結されている。つまり、発電機４の回転軸４ａは、第三ギアＧ３と一体回転する。ＥＣＵ３０は、発電機４の発電量を制御することができ、発電機４に発電を行わせずに空転させることも可能である。
【００８９】
ＥＣＵ３０は、バッテリー電圧が低下してきた場合に発電機４の発電を許可する。また、発電効率が高くなるように発電機４の発電電力を制御する。ＥＣＵ３０は、例えば、油圧システム３による力行時や、減速時に第二クラッチＣ２が開放状態であるときに、バッテリー５の充電量が低下すると、油圧システム３の蓄圧エネルギーによって発電機４に発電を行わせる。このように、発電機４がクラッチを介さずに第三ギアＧ３に連結されていても、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９０】
上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように、本発明にかかる車両制御装置は、電力供給能力の確保と燃費の向上とを両立するのに適している。
【符号の説明】
【００９２】
１−１，１−２，１−３，１−４，１−５ 車両制御装置
１ エンジン
３ 油圧システム
４ 発電機
５ バッテリー
６ 駆動輪
７ 電気負荷
８ 動力分割機構８
３０ ＥＣＵ
３１ アキュームレータ
３２ 油圧ポンプモータ
４０ 回生システム
１００，１１０，１２０，１３０，１４０ ハイブリッド車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの停止および再始動を自動で行う技術が提案されている。特許文献１には、電動スタータと油圧スタータとを備え、ＨＶ制御部からエコラン指令が出されるとエンジンを停止し、エコラン解除の指令が出されると少なくとも電動スタータ又は油圧スタータのいずれか一方のエネルギによってエンジンを始動するエンジン始動装置の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１５３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンの停止および再始動を自動で行う車両において、電力供給能力を確保するためにエンジンの再始動がなされる場合がある。例えば、エンジンを停止中にバッテリーの充電量が低下した場合に、エンジンを再始動してオルタネータに発電を行わせることで電力供給能力を確保する場合がある。
【０００５】
しかしながら、エンジンを運転させると燃料の消費量が増加してしまうという問題がある。電力供給能力の確保と燃費の向上とを両立できることが望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、電力供給能力の確保と燃費の向上とを両立できる車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両制御装置は、車両の動力源としてのエンジンと、蓄電装置と、入力される動力によって駆動されることで発電し、かつ発電した電力を前記蓄電装置あるいは電気負荷の少なくともいずれか一方に供給することができる発電機と、電力と異なるエネルギーを蓄積し、かつ前記蓄積したエネルギーを動力として前記発電機に対して出力することができる蓄積装置と、を備え、前記エンジンを停止中に前記蓄電装置の充電量が低下した場合、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させることを特徴とする。
【０００８】
上記車両制御装置において、前記蓄積装置および前記発電機は、それぞれ前記車両の駆動輪と動力を伝達可能なものであって、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させるときに、前記蓄積装置および前記発電機と前記駆動輪との動力の伝達を遮断することが好ましい。
【０００９】
上記車両制御装置において、前記蓄積装置および前記発電機は、それぞれ前記車両の駆動輪と動力を伝達可能なものであって、前記エンジンを停止して前記蓄積装置が出力する動力によって前記車両を走行させているときであって、かつ前記蓄電装置の充電量が低下した場合に、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させることが好ましい。
【００１０】
上記車両制御装置において、前記車両の減速時には、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させることに代えて、前記車両の運動エネルギーによって前記発電機を駆動して発電させることが好ましい。
【００１１】
上記車両制御装置において、前記蓄積装置は、圧力エネルギー、弾性エネルギーあるいは運動エネルギーの少なくとも一つを蓄積することが好ましい。
【００１２】
上記車両制御装置において、前記蓄積装置は、圧力エネルギーを蓄積する蓄圧装置と、入力される動力を圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄積すること、および前記蓄圧装置に蓄積された圧力エネルギーを動力に変換して前記発電機に対して出力することが可能な変換装置とを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる車両制御装置は、電力と異なるエネルギーを蓄積し、かつ蓄積したエネルギーを動力として発電機に対して出力することができる蓄積装置を備え、エンジンを停止中に蓄電装置の充電量が低下した場合、蓄積装置が出力する動力によって発電機を駆動して発電させる。よって、本発明にかかる車両制御装置によれば、電力供給能力の確保と燃費の向上とを両立できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図２】図２は、実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図３】図３は、油圧システムおよび発電機の回生効率の一例を示す図である。
【図４】図４は、油圧走行中の発電についてのエネルギーフローを示す図である。
【図５】図５は、第二クラッチ開放時の発電についてのエネルギーフローを示す図である。
【図６】図６は、油圧回生中の発電についてのエネルギーフローを示す図である。
【図７】図７は、油圧回生中でない場合の発電についてのエネルギーフローを示す図である。
【図８】図８は、第１変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成および発電時のエネルギーフローを示す図である。
【図９】図９は、第２変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成および発電時のエネルギーフローを示す図である。
【図１０】図１０は、第２変形例の発電時のエネルギーフローを示す他の図である。
【図１１】図１１は、第３変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【図１２】図１２は、第４変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態にかかる車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１６】
（第１実施形態）
図１から図７を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、本実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成図である。
【００１７】
本実施形態のハイブリッド車両１００は、エンジン１と油圧システム３とを備えた油圧ハイブリッドシステムを搭載している。このハイブリッドシステムでは、油圧システム３のアキュームレータ３１に蓄積された圧力エネルギーを用いて発電機４に発電させることができる。
【００１８】
車両制御装置１−１は、エンジン停止中にバッテリー５の充電量が低下した場合、エンジン１を再始動させることなく、蓄圧エネルギーを用いて必要な電力を賄い、また必要に応じてバッテリー５を充電する。これにより、バッテリー５の充電量が低下した状態であっても、電力供給能力を確保して電気システムの動作を確保することができる。また、発電のためのエンジン再始動が不要となり、燃費を向上させることができる。
【００１９】
図２に示すように、ハイブリッド車両１００は、エンジン１、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２、油圧システム３、発電機４、バッテリー５およびＥＣＵ３０を備える。エンジン１と、油圧システム３と、発電機４とは駆動軸に並列に配置されている。本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン１、油圧システム３、発電機４、バッテリー５およびＥＣＵ３０を備える。
【００２０】
エンジン１は、ハイブリッド車両１００の動力源である。エンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する。エンジン１の出力軸は、Ｔ／Ｍ２の入力軸と接続されている。Ｔ／Ｍ２は、例えば、自動変速機であり、エンジン１から入力される動力を変速して出力軸２ａから出力する。Ｔ／Ｍ２の出力軸２ａは、第一クラッチＣ１を介して第一ギアＧ１に接続されている。第一ギアＧ１は、第二クラッチＣ２を介してハイブリッド車両１００の駆動輪６と接続されている。
【００２１】
油圧システム３は、入力される動力を圧力に変換して蓄えることができると共に、蓄えた圧力を動力に変換して出力することができる。つまり、油圧システム３は、電力と異なるエネルギーを蓄積し、かつ蓄積したエネルギーを動力として発電機４や駆動輪６に対して出力することができる蓄積装置としての機能を有する。油圧システム３は、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２およびリザーブタンク３３を有する。
【００２２】
アキュームレータ３１は、作動流体を加圧状態で蓄える蓄圧装置である。本実施形態の油圧システム３における作動流体としては、例えば作動油を用いることができる。アキュームレータ３１は、高圧の作動油を蓄えることが可能な蓄圧容器であり、高圧油路３４を介して油圧ポンプモータ３２と接続されている。油圧ポンプモータ３２は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３と接続されている。リザーブタンク３３は、作動油を貯留する貯留タンクである。油圧ポンプモータ３２の回転軸３２ａは、第三クラッチＣ３を介して第二ギアＧ２と接続されている。
【００２３】
油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとしての機能を有すると共に、油圧モータとしての機能も有している。言い換えると、油圧ポンプモータ３２は、入力される動力を圧力エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄積すること、およびアキュームレータ３１に蓄積された圧力エネルギーを動力に変換して発電機４や駆動輪６に対して出力することが可能な変換装置である。
【００２４】
油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとして機能する場合、第三クラッチＣ３を介して回転軸３２ａに入力される動力によって駆動されることにより、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３の作動油を吸引し、吸引した作動油を加圧して高圧油路３４に吐出する。高圧油路３４に吐出された作動油は、アキュームレータ３１に蓄圧される。油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の走行時に駆動輪６から伝達される動力を圧力に変換して出力することができる。つまり、油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを作動流体の圧力に変換して出力する圧力回生装置として機能することができる。
【００２５】
また、油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして機能する場合、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって駆動されることにより、圧力エネルギーを動力に変換して回転軸３２ａに出力する。油圧システム３は、例えば、圧力エネルギーから変換した動力を駆動輪６に出力してハイブリッド車両１００を走行させる動力源として機能することができる。また、油圧システム３は、圧力エネルギーから変換した動力を発電機４に対して出力して発電機４に発電を行わせることができる。油圧ポンプモータ３２を駆動した作動油は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３に流入する。
【００２６】
油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして出力する動力の大きさ、および油圧ポンプとして機能するときの負荷の大きさを可変に制御することができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、斜板ポンプや斜軸ポンプ等の可変容量式のポンプモータとすることができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、容量０から最大容量まで無段階にポンプ容量／モータ容量を制御できるものとすることができる。
【００２７】
発電機４は、入力される動力によって駆動されることで発電する。つまり、発電機４は、入力される機械的なエネルギーを電力に変換して出力することができる。発電機４の回転軸４ａは、第四クラッチＣ４を介して第三ギアＧ３と接続されている。発電機４は、例えば、ハイブリッド車両１００の走行時に駆動輪６から第四クラッチＣ４を介して回転軸４ａに入力される動力により駆動されて発電することができる。つまり、発電機４は、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを電力に変換して出力する電力回生装置として機能することができる。また、発電機４は、油圧システム３によって出力されて回転軸４ａに入力される動力によって駆動されて発電することができる。つまり、発電機４は、アキュームレータ３１に蓄積された圧力エネルギーを電力に変換して出力することができる。
【００２８】
発電機４は、バッテリー５と接続されており、バッテリー５と電力を授受することができる。バッテリー５は、充放電可能な蓄電装置である。バッテリー５は、ハイブリッド車両１００の電気負荷７と接続されており、電気負荷７のそれぞれに対して電力を供給することができる。バッテリー５に接続されている電気負荷７は、例えば、エアコン、ライト、電動パワーステアリング装置、スタータ等を含む補機類である。発電機４は、電気負荷７とも接続されており、電気負荷７に対して発電した電力を供給することもできる。
【００２９】
第一ギアＧ１と第二ギアＧ２とは常時噛み合っており、相互に動力を伝達することができる。第二ギアＧ２と第三ギアＧ３とは常時噛み合っており、相互に動力を伝達することができる。従って、第一ギアＧ１と第三ギアＧ３とは第二ギアＧ２を介して相互に動力を伝達することができる。
【００３０】
ＥＣＵ３０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の走行制御を行う走行制御装置としての機能を有している。また、本実施形態のＥＣＵ３０は、回生制御を行う回生制御装置としての機能を有している。ＥＣＵ３０には、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２、発電機４、バッテリー５および各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が接続されている。エンジン１、Ｔ／Ｍ２、油圧ポンプモータ３２、発電機４および各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、ＥＣＵ３０によって制御される。
【００３１】
バッテリー５には、バッテリー５の充放電状態や電圧等を検出するセンサが接続されている。ＥＣＵ３０は、このセンサによる検出結果に基づいて、バッテリー５の充電状態ＳＯＣを取得することができる。充電状態ＳＯＣは、バッテリー５の充電量を示すものである。アキュームレータ３１には、アキュームレータ３１内の圧力を検出する圧力センサが設けられている。ＥＣＵ３０は、圧力センサによる検出結果に基づいて、アキュームレータ３１内の油圧を取得することができる。
【００３２】
各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、それぞれ開放状態と係合状態とに切替え可能である。各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、油圧等によって開放状態と係合状態とを切り替えるアクチュエータをそれぞれ有している。これらのアクチュエータがＥＣＵ３０から出力される指令に応じて作動することにより、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の状態が制御される。なお、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、半係合状態に制御することも可能であり、更に、半係合状態における動力の伝達度合いを制御することも可能である。
【００３３】
ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００においてエンジン走行および油圧走行を選択的に実行させることができる。ここで、エンジン走行とは、少なくともエンジン１の動力によってハイブリッド車両１００を走行させる走行モードである。油圧走行とは、エンジン１の動力によらずに、油圧システム３が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させる走行モードである。
【００３４】
ＥＣＵ３０は、車速およびアクセル開度などの条件に基づいて、駆動輪６に伝達するべき要求トルクあるいは要求駆動力を算出し、その算出結果に基づいて、エンジン１、油圧システム３、およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を制御する。エンジン走行においてエンジン１のトルクを駆動輪６に伝達する際には、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２が係合状態とされる。また、エンジン走行において、ＥＣＵ３０は、シフトポジションや走行状態に応じてＴ／Ｍ２の変速比を制御する。
【００３５】
ＥＣＵ３０は、エンジン走行において、油圧システム３が出力する動力を駆動輪６に伝達することができる。油圧システム３は、ハイブリッド車両１００の加速時等にエンジン１のトルクが不足する場合に、これをアシストすることができる。油圧システム３が動力を出力する場合、ＥＣＵ３０は、第三クラッチＣ３を係合状態とすると共に、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって油圧ポンプモータ３２を駆動する。アキュームレータ３１内の加圧された作動油は、油圧ポンプモータ３２に供給され、油圧ポンプモータ３２を駆動して回転軸３２ａを回転させる。つまり、油圧ポンプモータ３２において、油圧エネルギーが回転軸３２ａの回転動作に変換される。回転軸３２ａに出力された動力は、第三クラッチＣ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１、および第二クラッチＣ２を介して駆動輪６に伝達される。
【００３６】
油圧システム３は、大きなパワーを出力する場合に有利である。これは、油圧式はバッテリーを使用する電気式と比較して高いパワー密度を確保可能であることによる。大きなパワーを得ようとする場合、ハイブリッドシステムの大型化につながるが、油圧式は、電気式と比較してシステムの大型化を抑制しつつパワーアップを図ることが可能である。このため、油圧システム３は、例えば、大型車両に搭載される場合のハイブリッドシステムのコンパクト化において有利である。
【００３７】
エンジン走行時において、発電機４に発電を行わせ、発生した電力をバッテリー５に充電することができる。発電機４に発電を行わせる場合、ＥＣＵ３０は、第四クラッチＣ４を係合状態とする。これにより、発電機４は、エンジン１から第一ギアＧ１、第二ギアＧ２、第三ギアＧ３および第四クラッチＣ４を介して伝達される動力によって駆動されて発電することができる。
【００３８】
ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００を油圧走行させる場合、第一クラッチＣ１を開放状態とし、かつ第二クラッチＣ２および第三クラッチＣ３を係合状態とする。また、ＥＣＵ３０は、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって油圧ポンプモータ３２を駆動し、油圧ポンプモータ３２に動力を出力させる。油圧走行時に発電機４に発電を行わせる場合、ＥＣＵ３０は、第四クラッチＣ４を係合状態とする。
【００３９】
ＥＣＵ３０は、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧や、走行状態等に基づいて、エンジン走行あるいは油圧走行のいずれの走行モードでハイブリッド車両１００を走行させるかを決定する。ＥＣＵ３０は、例えば、高負荷の走行時には、油圧システム３が出力する動力を利用してハイブリッド車両１００を走行させる。このときに、エンジン１の動力を用いるか否かは、例えば、エンジン１の運転効率に基づいて決定するようにしてもよい。すなわち、車速や要求トルク等に基づいて、エンジン１が効率良く運転できる走行状態であればエンジン走行モードを選択し、エンジン１が効率良く運転できない走行状態であれば油圧走行モードを選択することが可能である。ＥＣＵ３０は、例えば、ハイブリッド車両１００の発進時に油圧走行を行わせるようにしてもよい。また、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧が十分でない場合には、エンジン走行を優先させるようにしてもよい。
【００４０】
油圧システム３は、入力される動力や出力する動力が大きい場合は、入出力される動力が小さい場合よりも効率良く作動することができる。図３は、油圧システム３および発電機４の回生効率の一例を示す図である。図３において、横軸はトルク、縦軸は回生効率を示す。実線は油圧システム３の回生効率、破線は発電機４の回生効率を示している。
【００４１】
図３からわかるように、油圧システム３は、低トルクの領域、すなわち回生パワーが小さな領域では、回生効率が低下し、かつトルクが小さくなるほど回生効率が低下する。一方、発電機４の回生効率は、低トルクの領域であっても油圧システム３の回生効率ほどには低下しない。例えば、ＴＱ１よりも低トルクの領域では、油圧システム３の回生効率は、発電機４の回生効率よりも低く、かつトルクが小さくなるほど油圧システム３の回生効率と発電機４の回生効率との乖離が大きくなる。
【００４２】
また、高トルクの領域では、油圧システム３の回生効率が高く、かつトルクが大きくなるほど回生効率が高くなる。発電機４の回生効率は、高トルクの領域において油圧システム３の回生効率ほどには上昇しない。例えば、本実施形態では、ＴＱ２よりも高トルクの領域において、油圧システム３の回生効率が発電機４の回生効率を上回り、かつトルクが大きくなるほど油圧システム３の回生効率と発電機４の回生効率との乖離が大きくなる。なお、油圧システム３の出力効率は、実線の回生効率と同様の傾向を示し、Ｍ／Ｇ４の出力効率は、破線の回生効率と同様の傾向を示す。
【００４３】
油圧システム３に動力が入出力するときには、フリクションロスなどの損失が発生するが、この損失による効率の低下は、入出力する動力が小さい場合に大きくなる。このため、油圧システム３は、油圧システム３に大きな動力を出力させることができる場合に走行用の動力源として用いられることが好ましい。
【００４４】
ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の減速時に回生制御を行うことができる。回生制御では、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを電力や油圧エネルギーに変換して利用・蓄積する。油圧ポンプモータ３２では、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを油圧エネルギーに変換して出力し、アキュームレータ３１に蓄圧することができる。ＥＣＵ３０は、油圧ポンプモータ３２のポンプ容量を調節することにより、油圧ポンプモータ３２のポンプ負荷、すなわち油圧システム３によって発生させる回生パワーを制御することができる。
【００４５】
また、発電機４では、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを電力に変換して出力することができる。発電機４が出力する電力は、バッテリー５に充電することや、ハイブリッド車両１００の電気負荷７に供給することができる。ＥＣＵ３０は、発電機４における発電量を調節することにより、発電機４の発電負荷、すなわち発電機４によって発生させる回生パワーを制御することができる。
【００４６】
また、ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００に惰性走行を行わせることができる。惰性走行は、例えば、アクセルＯＦＦされた場合など、ハイブリッド車両１００を前方に駆動する駆動力が要求されていないときに実行される。惰性走行では、第二クラッチＣ２が開放状態とされる。これにより、駆動輪６は、エンジン１、油圧ポンプモータ３２、発電機４等の負荷から切り離されたフリーランの状態となり、惰性によってハイブリッド車両１００が走行する。惰性走行時には、エンジン１を停止して走行することができる。惰性走行を行うことで、燃料や蓄積されたエネルギー、車両の運動エネルギーの消費を抑制してハイブリッド車両１００を走行させることができる。
【００４７】
従来、エンジン１を停止して走行することが可能な車両では、バッテリーの充電量が低下した場合、エンジン１が始動されていた。これは、例えば、オルタネータによる発電を行ってバッテリー５を充電したり、電気負荷７に電力を供給したりするためである。しかしながら、エンジンを運転させると燃料の消費量が増加するという問題がある。また、エンジンを始動すると、エンジン始動持のファイヤリングにも燃料が必要となり、燃費低下の要因となる。このように、電力確保のためのエンジン再始動は燃費の低下を招きやすいため、エンジン１を始動することなく電力を確保できることが望まれる。
【００４８】
本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン１を停止中にバッテリー５の充電量が低下した場合、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。蓄積した油圧エネルギーを電力に変換して利用することで、エンジン１を再始動することなく電力を確保することが可能となる。よって、本実施形態の車両制御装置１−１によれば、エンジン１を運転することによる燃費の低下を抑制することと、電力の確保とを両立することができる。
【００４９】
図１を参照して、本実施形態の車両制御装置１−１が行う制御の内容について説明する。図１に示す制御フローは、例えば、ハイブリッド車両１００がエンジン１を停止して走行しているときに所定の間隔で繰り返し実行される。本制御フローの開始時には、第一クラッチＣ１は開放状態である。
【００５０】
まず、ステップＳ１では、ＥＣＵ３０により、バッテリー充電量が閾値Ａ以下であるか否かが判定される。ステップＳ１では、バッテリー５の充電量が低下しているか否かが判定される。閾値Ａは、例えば、バッテリー充電量の制御目標とする範囲の下限に基づいて定めることができる。この閾値判定により発電の必要性が判断される。ステップＳ１の判定の結果、バッテリー充電量が閾値Ａ以下であると判定された場合（ステップＳ１−Ｙ）にはステップＳ２に進み、そうでない場合（ステップＳ１−Ｎ）にはステップＳ３に進む。
【００５１】
ステップＳ２では、ＥＣＵ３０により、第四クラッチＣ４が締結される。本実施形態では、第四クラッチＣ４を「Ｃ４クラッチ」とも記載する。ＥＣＵ３０は、第四クラッチＣ４を係合状態とし、発電機４に対して発電のための動力を伝達可能とする。ステップＳ２が実行されると、ステップＳ４に進む。
【００５２】
ステップＳ４では、ＥＣＵ３０により、加速度が正の加速度であるか否かが判定される。正の加速度とは、ハイブリッド車両１００を車両前方に向けて加速させる加速度である。ステップＳ４では、ハイブリッド車両１００の走行状態が判定される。例えば、ハイブリッド車両１００においてエンジン１および油圧システム３を含むパワートレーンが出力する動力が必要であるか否かが判定される。なお、ステップＳ４において判定に用いられる加速度は、ハイブリッド車両１００の実際の加速度であってもよく、あるいは要求加速度であってもよい。ステップＳ４の判定の結果、加速度が正の加速度であると判定された場合（ステップＳ４−Ｙ）にはステップＳ５に進み、そうでない場合（ステップＳ４−Ｎ）にはステップＳ７に進む。
【００５３】
ステップＳ５では、ＥＣＵ３０により、蓄圧エネルギーによる力行が行われる。ＥＣＵ３０は、エンジン１を停止中であるため、油圧システム３に蓄圧した油圧エネルギーによってハイブリッド車両１００を走行させる。ＥＣＵ３０は、第二クラッチＣ２および第三クラッチＣ３を係合状態とし、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧エネルギーによって油圧ポンプモータ３２を駆動して回転軸３２ａに動力を出力させる。油圧ポンプモータ３２が出力する動力は、第三クラッチＣ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１および第二クラッチＣ２を介して駆動輪６に伝達されてハイブリッド車両１００を前方に駆動する。ステップＳ５が実行されるとステップＳ６に進む。
【００５４】
ステップＳ６では、ＥＣＵ３０により、蓄圧エネルギーによる発電が行われる。図４は、油圧システム３による力行中の発電についてのエネルギーフローを示す図である。ＥＣＵ３０は、ステップＳ２で第四クラッチＣ４を係合状態として、油圧システム３が出力する動力が発電機４に伝達される状態としている。これにより、油圧システム３によって出力される動力は、駆動輪６および発電機４に分配される。ＥＣＵ３０は、走行のための要求トルクと発電のための要求トルクとを合わせた要求トルクを油圧システム３に出力させ、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。
【００５５】
発電機４は、発電した電力をバッテリー５あるいは電気負荷７の少なくともいずれか一方に供給する。発電機４による発電量は、例えば、電気負荷７の要求電力や発電効率に基づいて決定することができる。要求電力に基づいて定める場合の発電量は、例えば、電気負荷７の要求電力以上とされる。電気負荷７の要求電力を発電機４の発電量が上回る場合、発電機４は、発電した電力を電気負荷７およびバッテリー５に対して供給し、バッテリー５を充電することができる。発電機４による発電量は、発電機４における発電効率、言い換えると回生効率を高効率とすることができる値とされてもよい。ステップＳ６が実行されると、ステップＳ１２に進む。
【００５６】
ステップＳ７では、ＥＣＵ３０により、第二クラッチＣ２が開放状態であるか否かが判定される。本実施形態では、第二クラッチＣ２を「Ｃ２クラッチ」とも記載する。ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の加速度が負の加速度（Ｓ４−Ｎ）であり、減速状態であることから、第二クラッチＣ２が開放／係合のいずれの状態であるかを判定する。ステップＳ７の判定の結果、第二クラッチＣ２が開放状態であると判定された場合（ステップＳ７−Ｙ）にはステップＳ８に進み、そうでない場合（ステップＳ７−Ｎ）にはステップＳ９に進む。
【００５７】
ステップＳ８では、ＥＣＵ３０により、蓄圧エネルギーによる発電が行われる。図５は、第二クラッチＣ２開放時の発電についてのエネルギーフローを示す図である。ＥＣＵ３０は、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２を開放状態とし、第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態として、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。
【００５８】
第二クラッチＣ２の開放状態で蓄圧エネルギーによる発電を行う場合、発電機４が高効率で発電できるように蓄圧エネルギーを使用することが好ましい。例えば、発電機４が高効率で発電できる回転数やトルクとなるように、油圧ポンプモータ３２のモータ容量等を制御することが好ましい。なお、発電機４の発電効率に代えて、油圧システム３の出力効率が高効率となるように油圧システム３および発電機４を制御するようにしてもよく、発電機４の発電効率および油圧システム３の出力効率を含む総合効率が高効率となるように油圧システム３および発電機４を制御するようにしてもよい。ステップＳ８が実行されると、ステップＳ１２に進む。
【００５９】
ステップＳ９では、ＥＣＵ３０により、油圧回生中であるか否かが判定される。ＥＣＵ３０は油圧システム３によって減速回生中であるか否かを判定する。ＥＣＵ３０は、例えば、アキュームレータ３１の蓄圧エネルギーが低下している場合、ハイブリッド車両１００の減速中に油圧ポンプモータ３２によってアキュームレータ３１に油圧を蓄積させる油圧回生を行う。ステップＳ９の判定の結果、油圧回生中であると判定された場合（ステップＳ９−Ｙ）にはステップＳ１０に進み、そうでない場合（ステップＳ９−Ｎ）にはステップＳ１１に進む。
【００６０】
ステップＳ１０では、ＥＣＵ３０により、減速エネルギーの分配がなされる。図６は、油圧システム３が回生中である場合の発電についてのエネルギーフローを示す図である。ＥＣＵ３０は、第一クラッチＣ１を開放状態とし、かつ第二クラッチＣ２、第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態とし、車両の減速エネルギーを油圧システム３と発電機４とに分配して回生発電を実行させる。ＥＣＵ３０は、油圧ポンプモータ３２のポンプ容量および発電機４の発電量をそれぞれ調節することで、油圧システム３によって回生するエネルギー量および発電機４によって回生するエネルギー量を制御する。
【００６１】
ＥＣＵ３０は、例えば、油圧システム３の蓄圧エネルギー量およびバッテリー５の充電状態に基づいて、減速エネルギーの分配割合を決定する。この場合、油圧あるいは電力のうち、低下の度合いが大きいエネルギーの回生割合を高くするようにすればよい。また、ＥＣＵ３０は、回生効率に基づいて減速エネルギーの分配割合を定めるようにしてもよい。この場合、例えば、油圧システム３の回生効率および発電機４の回生効率のいずれかを高めるように減速エネルギーの分配割合を定めるようにしても、油圧システム３および発電機４の総合的な回生効率を高めるように減速エネルギーの分配割合を定めるようにしてもよい。ステップＳ１０が実行されると、ステップＳ１２に進む。
【００６２】
ステップＳ１１では、ＥＣＵ３０により、減速エネルギーによる発電がなされる。図７は、油圧システム３が回生中でない場合の発電についてのエネルギーフローを示す図である。ＥＣＵ３０は、第一クラッチＣ１および第三クラッチＣ３を開放状態とし、かつ第二クラッチＣ２および第四クラッチＣ４を係合状態として、駆動輪６から伝達される動力によって発電機４を駆動して発電させる。ステップＳ１１が実行されると、ステップＳ１２に進む。
【００６３】
ステップＳ１２では、ＥＣＵ３０により、蓄圧エネルギーが閾値Ｂ以上であるか否かが判定される。ステップＳ１２では、アキュームレータ３１の蓄圧エネルギーに基づいて、エンジン再始動の必要性が判断される。蓄圧エネルギーが閾値Ｂ未満であると、蓄圧エネルギーが低下しており、エンジン再始動の必要ありと判定される。ステップＳ１２の判定の結果、蓄圧エネルギーが閾値Ｂ以上であると判定された場合（ステップＳ１２−Ｙ）にはステップＳ１に移行し、そうでない場合（ステップＳ１２−Ｎ）にはステップＳ１３に進む。
【００６４】
ステップＳ１３では、ＥＣＵ３０により、第一クラッチＣ１が締結される。本実施形態では、第一クラッチＣ１を「Ｃ１クラッチ」とも記載する。ＥＣＵ３０は、第一クラッチＣ１を係合状態とする。ステップＳ１３が実行されると、ステップＳ１４に進む。
【００６５】
ステップＳ１４では、ＥＣＵ３０により、エンジン１が再始動される。ＥＣＵ３０は、図示しないスタータによってエンジン１を回転させ、ファイヤリングを行ってエンジン１を再始動させる。ステップＳ１４が実行されると、本制御フローは終了する。
【００６６】
ステップＳ１で否定判定がなされてステップＳ３に進むと、ステップＳ３では、ＥＣＵ３０により、第四クラッチＣ４が開放される。ＥＣＵ３０は、バッテリー５の充電量が閾値Ａを超えており、発電を行う必要がないため、第四クラッチＣ４を開放状態とする。ステップＳ３が実行されると、ステップＳ１に移行する。
【００６７】
このように、本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン停止中にバッテリー５の充電量が低下した（Ｓ１−Ｙ）場合、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。加速度が正の力行時（Ｓ４−Ｙ）には、油圧システム３に動力を出力させ、ハイブリッド車両１００を走行させると共に発電機４を駆動して発電を行わせる。言い換えると、エンジン１を停止して油圧システム３が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させているときであって、かつバッテリー５の充電量が低下した場合に、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。
【００６８】
一方、減速時（Ｓ４−Ｎ）であって、第二クラッチＣ２を開放した惰性走行時（Ｓ７−Ｙ）には、油圧システム３に動力を出力させ、発電機４を駆動して発電を行わせる。このときは、第二クラッチＣ２が開放されており、油圧システム３および発電機４と駆動輪６との動力の伝達が遮断されている。このため、ハイブリッド車両１００の減速度に影響を与えることなく蓄圧エネルギーから電力へのエネルギー変換を行うことができる。
【００６９】
本実施形態の車両制御装置１−１によれば、発電のためのエンジン再始動を行う場合に消費されるファイヤリングの燃料が不要となり、燃費の向上が可能となる。また、エンジン１を再始動せずに発電機４によって発電できるため、バッテリー充電量の低下時に電力が必要となっても、安定して電気システムを動作させることができる。
【００７０】
また、車両制御装置１−１は、減速中であって、第二クラッチＣ２が係合している（Ｓ７−Ｎ）場合、発電機４に回生発電を行わせる（Ｓ１０，Ｓ１１）。この回生発電では、蓄圧エネルギーに代えてハイブリッド車両１００の運動エネルギーによって発電機４を駆動して発電させることができる。このように、回生発電が可能な場面では蓄圧エネルギーによる発電よりも回生発電を優先することで、蓄圧エネルギーの消費を抑制することができる。
【００７１】
なお、本実施形態ではハイブリッド車両１００の走行中に蓄圧エネルギーを利用した発電を行う場合について説明したが、蓄圧エネルギーを利用した発電は、停車中のエンジン停止中に実行されてもよい。例えば、停車中にエンジン１を停止するアイドルトップ中にバッテリー５の充電量が低下した場合に、蓄圧エネルギーを利用して発電機４に発電を行わせるようにしてもよい。この場合、ＥＣＵ３０は、図５に示すように、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２を開放状態とし、かつ第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態として、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。
【００７２】
本実施形態では、発電機４のジェネレータとしての機能について説明したが、発電機４は、モータとしてハイブリッド車両１００の動力源として機能することが可能なものであってもよい。すなわち、発電機４は、油圧システム３と同様にエンジン走行においてエンジン１をアシストしたり、ＥＶ走行モードで発電機４単独でハイブリッド車両１００を走行させたりすることができるモータジェネレータであってもよい。
【００７３】
（実施形態の第１変形例）
実施形態の第１変形例について説明する。図８は、本変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成および発電時のエネルギーフローを示す図である。本変形例の車両制御装置１−２において、上記第１実施形態の車両制御装置１−１と異なる点は、発電機４がエンジン１と直列に接続されている点である。
【００７４】
図８に示すように、ハイブリッド車両１１０において、発電機４は、エンジン１の回転と連動して回転することができるように設けられている。発電機４は、エンジン１と同軸上に配置されており、かつ発電機４の回転軸は、エンジン１の回転軸と一体回転するように連結されている。
【００７５】
ＥＣＵ３０は、油圧走行時や減速時などに、エンジン１を停止して走行するときは、第一クラッチＣ１を開放状態とする。
【００７６】
ＥＣＵ３０は、エンジン１の停止中にバッテリー５の充電量が低下した場合、油圧システム３が出力する動力によって発電機４を駆動して発電させる。ＥＣＵ３０は、例えば、第二クラッチＣ２が開放状態であれば、第一クラッチＣ１および第三クラッチＣ３を係合状態とし、油圧システム３から発電機４に対して動力を伝達可能とする。ＥＣＵ３０が油圧システム３に動力を出力させると、油圧ポンプモータ３２から出力される動力は、第三クラッチＣ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１、第一クラッチＣ１、Ｔ／Ｍ２およびエンジン１を介して発電機４に伝達される。
【００７７】
このように、エンジン１と発電機４とが連動して回転するハイブリッド車両１１０において、蓄圧エネルギーによって発電機４を駆動して発電させることができる。これにより、エンジン１を再始動させずに電力を確保することが可能となる。なお、上記第１実施形態と同様に、油圧システム３による力行時に発電機４による発電を行うようにしてもよい。
【００７８】
（実施形態の第２変形例）
実施形態の第２変形例について説明する。図９は、本変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成および発電時のエネルギーフローを示す図、図１０は、発電時のエネルギーフローを示す他の図である。本変形例の車両制御装置１−３において、上記第１実施形態の車両制御装置１−１と異なる点は、動力分割機構８を備える点である。
【００７９】
図９および図１０に示すように、ハイブリッド車両１２０は、動力分割機構８を備える。動力分割機構８は、油圧システム３が出力する動力を第一ギアＧ１および第三ギアＧ３に分割して出力する機能を有する。動力分割機構８は、例えば、遊星歯車機構を有するものである。動力分割機構８は、油圧ポンプモータ３２の回転軸３２ａの回転数に対する第一ギアＧ１の回転数および第三ギアＧ３の回転数の変化を許容する。
【００８０】
図９には、油圧システム３による力行中の発電についてのエネルギーフローが示されている。ＥＣＵ３０は、油圧システム３の力行時に発電機４による発電を行う場合、第一クラッチＣ１を開放状態とし、第二クラッチＣ２、第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態とする。ＥＣＵ３０は、発電機４の効率が良い範囲で発電を行うように発電機４および油圧システム３を制御する。あるいは、ＥＣＵ３０は、油圧システム３の効率が良好な効率となるように発電機４によって発電させて蓄圧エネルギーを利用する。
【００８１】
図１０には、油圧システム３が回生中である場合の発電についてのエネルギーフローが示されている。ＥＣＵ３０は、油圧システム３の回生時に発電機４による発電を行う場合、力行時と同様に、第一クラッチＣ１を開放状態とし、第二クラッチＣ２、第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態とする。ＥＣＵ３０は、油圧ポンプモータ３２を油圧ポンプとして機能させて油圧回生を実行し、発電機４に発電を行わせて電力回生を実行する。ＥＣＵ３０は、例えば、油圧システム３あるいは発電機４が高効率となるように動力分配を行う。
【００８２】
本変形例のように動力分割機構８を介して油圧システム３と、発電機４と、駆動輪６とを接続することで、発電時の効率を向上させて燃費の向上を図ることができる。例えば、動力分割機構８が設けられていない場合よりも、油圧システム３による力行時において発電機４や油圧システム３の動作状態を調節する自由度が増し、効率の向上を図ることができる。
【００８３】
（実施形態の第３変形例）
実施形態の第３変形例について説明する。図１１は、本変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。本変形例の車両制御装置１−４において、上記第１実施形態の車両制御装置１−１と異なる点は、油圧システム３に代えて、液圧式とは異なる回生システム４０を備える点である。
【００８４】
ハイブリッド車両１３０は、上記第１実施形態の油圧システム３に代えて、回生システム４０を備える。回生システム４０は、油圧システム３と同様に、第三クラッチＣ３を介して第二ギアＧ２に接続されている。回生システム４０は、入力される動力をエネルギーとして蓄えること、および蓄えたエネルギーを動力として出力することが可能である。回生システム４０は、例えば、エネルギーを蓄積あるいは開放できる状態と、蓄えたエネルギーを解放せずに保持する状態とに切り替えるアクチュエータを有するものとすることができる。
【００８５】
回生システム４０は、例えば、入力される動力を弾性エネルギーとして蓄えるばね等とすることができる。また、回生システム４０は、入力される動力を圧縮気体の圧力エネルギーとして蓄えるアキュームレータ等とすることができる。また、回生システム４０は、入力される動力を運動エネルギーとして蓄えるフライホイール等とすることができる。なお、回生システム４０は、弾性エネルギー、圧力エネルギーあるいは運動エネルギーのうち複数のエネルギーを蓄積するものであってもよい。
【００８６】
回生システム４０は、ＥＣＵ３０に接続されており、ＥＣＵ３０によって制御される。ＥＣＵ３０は、回生システム４０に動力を出力させる場合や、入力される動力をエネルギーとして回生システム４０に蓄積する場合、アクチュエータを制御してエネルギーを蓄積あるいは開放できる状態に回生システム４０を切替える。また、ＥＣＵ３０は、アクチュエータを制御することで、蓄えたエネルギーを解放せずに保持する状態に回生システム４０を切替えることができる。
【００８７】
（実施形態の第４変形例）
実施形態の第４変形例について説明する。図１２は、本変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。本変形例の車両制御装置１−５において、上記第１実施形態の車両制御装置１−１と異なる点は、第四クラッチＣ４が省略されている点である。
【００８８】
ハイブリッド車両１４０において、発電機４は、クラッチを介さずに第三ギアＧ３と連結されている。つまり、発電機４の回転軸４ａは、第三ギアＧ３と一体回転する。ＥＣＵ３０は、発電機４の発電量を制御することができ、発電機４に発電を行わせずに空転させることも可能である。
【００８９】
ＥＣＵ３０は、バッテリー電圧が低下してきた場合に発電機４の発電を許可する。また、発電効率が高くなるように発電機４の発電電力を制御する。ＥＣＵ３０は、例えば、油圧システム３による力行時や、減速時に第二クラッチＣ２が開放状態であるときに、バッテリー５の充電量が低下すると、油圧システム３の蓄圧エネルギーによって発電機４に発電を行わせる。このように、発電機４がクラッチを介さずに第三ギアＧ３に連結されていても、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９０】
上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように、本発明にかかる車両制御装置は、電力供給能力の確保と燃費の向上とを両立するのに適している。
【符号の説明】
【００９２】
１−１，１−２，１−３，１−４，１−５ 車両制御装置
１ エンジン
３ 油圧システム
４ 発電機
５ バッテリー
６ 駆動輪
７ 電気負荷
８ 動力分割機構８
３０ ＥＣＵ
３１ アキュームレータ
３２ 油圧ポンプモータ
４０ 回生システム
１００，１１０，１２０，１３０，１４０ ハイブリッド車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の動力源としてのエンジンと、
蓄電装置と、
入力される動力によって駆動されることで発電し、かつ発電した電力を前記蓄電装置あるいは電気負荷の少なくともいずれか一方に供給することができる発電機と、
電力と異なるエネルギーを蓄積し、かつ前記蓄積したエネルギーを動力として前記発電機に対して出力することができる蓄積装置と、
を備え、
前記エンジンを停止中に前記蓄電装置の充電量が低下した場合、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させる
ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記蓄積装置および前記発電機は、それぞれ前記車両の駆動輪と動力を伝達可能なものであって、
前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させるときに、前記蓄積装置および前記発電機と前記駆動輪との動力の伝達を遮断する
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記蓄積装置および前記発電機は、それぞれ前記車両の駆動輪と動力を伝達可能なものであって、
前記エンジンを停止して前記蓄積装置が出力する動力によって前記車両を走行させているときであって、かつ前記蓄電装置の充電量が低下した場合に、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させる
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記車両の減速時には、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させることに代えて、前記車両の運動エネルギーによって前記発電機を駆動して発電させる
請求項２または３に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記蓄積装置は、圧力エネルギー、弾性エネルギーあるいは運動エネルギーの少なくとも一つを蓄積する
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記蓄積装置は、
圧力エネルギーを蓄積する蓄圧装置と、
入力される動力を圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄積すること、および前記蓄圧装置に蓄積された圧力エネルギーを動力に変換して前記発電機に対して出力することが可能な変換装置とを有する
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項１】
車両の動力源としてのエンジンと、
蓄電装置と、
入力される動力によって駆動されることで発電し、かつ発電した電力を前記蓄電装置あるいは電気負荷の少なくともいずれか一方に供給することができる発電機と、
電力と異なるエネルギーを蓄積し、かつ前記蓄積したエネルギーを動力として前記発電機に対して出力することができる蓄積装置と、
を備え、
前記エンジンを停止中に前記蓄電装置の充電量が低下した場合、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させる
ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記蓄積装置および前記発電機は、それぞれ前記車両の駆動輪と動力を伝達可能なものであって、
前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させるときに、前記蓄積装置および前記発電機と前記駆動輪との動力の伝達を遮断する
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記蓄積装置および前記発電機は、それぞれ前記車両の駆動輪と動力を伝達可能なものであって、
前記エンジンを停止して前記蓄積装置が出力する動力によって前記車両を走行させているときであって、かつ前記蓄電装置の充電量が低下した場合に、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させる
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記車両の減速時には、前記蓄積装置が出力する動力によって前記発電機を駆動して発電させることに代えて、前記車両の運動エネルギーによって前記発電機を駆動して発電させる
請求項２または３に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記蓄積装置は、圧力エネルギー、弾性エネルギーあるいは運動エネルギーの少なくとも一つを蓄積する
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記蓄積装置は、
圧力エネルギーを蓄積する蓄圧装置と、
入力される動力を圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄積すること、および前記蓄圧装置に蓄積された圧力エネルギーを動力に変換して前記発電機に対して出力することが可能な変換装置とを有する
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【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２０１２−１２１３４７（Ｐ２０１２−１２１３４７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１２９９（Ｐ２０１０−２７１２９９）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【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２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【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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