(57)【要約】【課題】  簡単かつ安価な構成でありながら、内燃機関と電動発電機を駆動源として備えたハイブリッド車両において、電池の充電量を適切に維持することができ、以って回生能力を高く維持しつつ、電池の耐久性延いては長寿命化を促進することができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】  本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関１と電動発電機２を駆動源として備えたハイブリッド車両の制御装置であって、電動発電機２を電動機として駆動しない状態でハイブリッド車両の駆動トルクが負となる走行状態において、制御回路５が電動発電機を電動機として駆動制御することを特徴とし、これにより電池３に蓄えられている電気エネルギを消費して電池３の充電状態を適切なものとして回生力を確保しつつ、電池の耐久性延いては長寿命化を促進する。【選択図】図８
2010023637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と電動発電機を駆動源として備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
電動発電機を電動機として駆動しない状態でハイブリッド車両の駆動トルクが負となる走行状態において、電動発電機を電動機として駆動制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記走行状態において電動発電機を電動機として駆動制御する際には、内燃機関への燃料供給を制限することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記駆動トルクが負となる走行状態は、ハイブリッド車両の駆動軸により内燃機関が連れ廻りされて走行の抵抗となる走行状態であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
電動発電機用電池が所定以上に充電されていることを条件に、前記走行状態において電動発電機を電動機として駆動制御することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
車速が所定の範囲内に維持されている間、前記走行状態において電動発電機を電動機として駆動制御することを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電動発電機を駆動源として備えたＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド車両）の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、例えば特許文献１には、内燃機関と電動発電機を駆動源として備えたハイブリッド車両において、減速する際や坂道を下る際に電池を充電する回生制動を行うが、その際に電池の充電容量を観測し、充電可能余裕量に従って、回生制動のみ、回生制動及び排気制動の併用、排気制動のみ、の順に制動方法を選択可能に構成した装置が記載されている。
特許文献２には、ハイブリッド車両において、内燃機関（エンジン）がアイドリング状態になったときに、内燃機関への燃料供給を遮断或いは制限する一方で、電池から電力を供給して電動発電機を電動機として制御することで、内燃機関を必要な回転速度で回転させて、例えば補機類を駆動するようにした装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−１６８７１９号公報
【特許文献２】特開２００３−２３５１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、内燃機関と電動発電機を駆動源として備えたハイブリッド車両において、電池が過充電とならないようにして、電池の耐久性等を向上させ長寿命化を促進することなどが求められている。
【０００４】
このためには、例えば特許文献１に記載された装置においては、電池の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を取得し、電池の充電量が過多とならないように、充電量が多い場合には回生制動を行わず、排気制動を優先的に行うようにすることなどが想定される。
【０００５】
なお、特許文献２に記載された装置では、内燃機関のアイドリング状態において内燃機関への燃料供給を遮断或いは制限して電動発電機を電動機として利用するため、電池に蓄えられている電力が使用されて電池の充電量を低減することができ、以って所望の充電量に維持することが可能である。
【０００６】
しかしながら、アイドリング状態となる頻度が少なく或いはアイドリング状態に維持される時間が短いような走行状態の下では、十分に電池の充電量を低減することができない惧れがあり、かかる場合には、無駄に放電させたり、回生制動の際に充電せずに発生した電気エネルギを熱エネルギとして放出するといった非効率的な制御を行っていたのが実情であった。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安価な構成でありながら、内燃機関と電動発電機を駆動源として備えたハイブリッド車両において、電池の充電量を適切に維持することができ、以って回生能力を高く維持しつつ、電池の耐久性延いては長寿命化を促進することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、
内燃機関と電動発電機を駆動源として備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
電動発電機を電動機として駆動しない状態でハイブリッド車両の駆動トルクが負となる走行状態において、電動発電機を電動機として駆動制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明において、前記走行状態において電動発電機を電動機として駆動制御する際には、内燃機関への燃料供給を制限することを特徴とすることができる。
【００１０】
本発明において、前記駆動トルクが負となる走行状態は、ハイブリッド車両の駆動軸により内燃機関が連れ廻りされて走行の抵抗となる走行状態であることを特徴とすることができる。
【００１１】
本発明は、電動発電機用電池が所定以上に充電されていることを条件に、前記走行状態において電動発電機を電動機として駆動制御することを特徴とすることができる。
【００１２】
本発明は、車速が所定の範囲内に維持されている間、前記走行状態において電動発電機を電動機として駆動制御することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、内燃機関と電動発電機を駆動源として備えたハイブリッド車両において、電池の充電量を適切に維持することができ、以って回生能力を高く維持しつつ、電池の耐久性延いては長寿命化を促進をすることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る一実施例を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施例により、本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１に係るハイブリッド車両（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）には、図１に示すように、内燃機関１と、当該内燃機関１に回転連結された電動発電機２と、電池３と、この電池３と前記電動発電機２との間に設けられたインバータ回路４と、が搭載されている。なお、例えば、図２、図３に示すように、クラッチ機構は、内燃機関１の出力軸に回転連結された電動発電機２と、変速機と、の間、或いは内燃機関１と、電動発電機２の出力軸に回転連結された変速機と、の間に配設することができるが、内燃機関１と電動発電機３を駆動源とするハイブリッド車両であって、駆動軸延いては駆動輪から逆入力を受けて内燃機関１が連れ廻りされるような構成であれば、図１〜図３などに例示した構成に限定されるものではない。
【００１６】
電動発電機２は、界磁巻線に回転軸の回転速度より大きい回転速度を有する回転磁界を与える三相交流電流を供給して駆動すると、電動機として動作し、界磁巻線に回転軸の回転速度より小さい回転速度を有する回転磁界を与える三相交流電流を供給すると、回転軸に与えられる機械エネルギが電気エネルギに変換されて、これを三相交流として界磁巻線から取り出すことができるように構成されている。
【００１７】
電動発電機２を車両駆動源として機能させるために当該電動発電機２に供給する交流電流は、電池３から供給される直流電流をインバータ回路４により変換して得る。また、電動発電機２が発電機として動作されるときに発生される三相交流は、インバータ回路４により直流電流に変換され、電池３を充電することで回生されるようになっている。
【００１８】
なお、インバータ回路４の交流側の周波数（すなわち、電動発電機２の回転磁界の回転速度）は、内燃機関１つまり電動発電機２の回転軸の回転速度を検出する回転センサ６の出力を取込み、その取り込まれた出力に基づいてインバータ回路４を制御する制御回路５により制御される。
【００１９】
つまり、電動発電機２を電動機として動作させて、補助加速（アシスト）を行うときには、制御回路５はアクセルペダル２１の操作に連動するアクセルセンサ１７の出力を取込み、例えば、回転センサ６が検出する回転速度よりわずかに大きい（正のスリップ率０〜数％の）回転磁界を電動発電機２の界磁巻線に発生させるようにインバータ回路４を制御する。このとき、エネルギは電池３から電動発電機２に供給される。
【００２０】
電動発電機２を発電機として動作させて電気制動（回生制動）を行うときには、制御回路５は回転センサ６が検出する回転速度よりわずかに小さい（負のすなわち率０〜数％の）回転磁界を電動発電機２の界磁巻線に発生させるようにインバータ回路４を制御する。このときエネルギは電動発電機２から電池３に供給され、或いは半導体スイッチ回路１２を介して抵抗器１１により消耗される。
【００２１】
このとき、電池３の端子電圧は検出回路１３により観測されていて、電池３に充電の余裕があるならスイッチ制御回路１４は半導体スイッチ回路１２を非導通状態として、電流は電池３を充電するように流れる。
【００２２】
この一方、電池３が所定に充電されていて充電する必要がない場合には、スイッチ制御回路１４は半導体スイッチ回路１２を導通状態として、電動発電機２の回生制動により発生した電気エネルギは抵抗器１１により消費されるようになっている。
【００２３】
車速センサ１６は、例えば車輪回転または変速機の出力側の回転を検出して車速を検出するためのセンサであり、制御回路５では、例えば取得された車速と変速比（変速機の入力側の回転速度と出力側の回転速度の比）などから変速機が現在どの変速段位置にあるのかなどを知るために利用されることができる。なお、変速機は自動変速機、手動式変速機の何れであって良い。また、無段変速機の場合には変速段位置を知ることなく、変速比を以下で説明する制御においてそのまま用いることができる。
【００２４】
電池３の標準的な端子電圧は、例えば３００Ｖであり、これは車両の電気設備において利用するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９により２４Ｖに変換される。
【００２５】
前記インバータ回路４は、電動発電機２が補助加速用の電動機として作動するときには電池３からエネルギを電動発電機２に送り、電動発電機２が電気制動を行う発電機として作動するときには電動発電機２に発生する電気エネルギを電池３に回生するように動作する。当該インバータ回路４の動作は、制御回路５に設定された制御プログラムによりコンピュータ制御される。
【００２６】
ここで、本実施例に係る制御回路５では、ハイブリッド車両において、電池３の充電量を適切に維持することができ、以って電池の耐久性延いては長寿命化の促進、回生力を適切に確保することができるように、以下のような制御を行う。
【００２７】
すなわち、図４のフローチャートに示すように、
Ｓ（ステップ、以下同様。）１で、車速センサ１６からの信号に基づいて車速を取得し、車速判定を行なう。例えば、図５に示すように、取得された実際の車速が所定車速Ｖｈを超えてから所定車速ＶＬ（＜Ｖｈ）を下回るまでＯＮ判定を維持するようになっている。
【００２８】
Ｓ１で、ＯＮ判定された場合はＳ２へ進み、ＯＦＦ判定された場合は従来の制御（例えば、電池３の充電状態、アクセルペダル２１の踏み込み量や車速等の車両走行状態等に基づいて予め定められているマップ等を参照して回生制動の際に発生する電気エネルギを電池３へ充電したり抵抗器１１により消費したりする制御、或いはアクセルペダル２１の踏み込み量や車速等の車両走行状態等に基づいて予め定められているマップ等を参照して運転者の要求トルクに対する内燃機関１と電動発電機２の負担トルクを取得してそれぞれの負担トルクを達成するように内燃機関１と電動発電機２の運転を制御する制御など）を実行する。
【００２９】
なお、特許文献２に記載されているような、内燃機関１のアイドリング状態において内燃機関１への燃料供給を遮断或いは制限する一方で、電池３から電力を供給して電動発電機２を電動機として制御することで、内燃機関２を必要な回転速度で回転させて、例えば補機類を駆動するような制御を行うことも可能である。
【００３０】
Ｓ２では、図示しない電圧センサの検出信号に基づいて電池３の充電量等の充電状態（ＳＯＣ）を取得して、ＳＯＣ判定を行う。例えば、図６に示すように、取得された実際のＳＯＣが所定充電量ＳＯＣｈを超えてから所定充電量ＳＯＣＬ（＜ＳＯＣｈ）を下回るまでＯＮ判定を維持するようになっている。
Ｓ２で、ＯＮ判定された場合はＳ３へ進み、ＯＦＦ判定された場合は従来の制御を実行する。
なお、運転者がブレーキペダル２２を踏みブレーキセンサ１８がオン信号を出力した場合には、ＯＮ判定を解除して、従来の制御を実行するように構成することもできる。
【００３１】
Ｓ３では、回転センサ６の出力信号から内燃機関２の回転速度（回転数）を取得すると共に、アクセルセンサ１７の出力信号からアクセルペダル２１の操作量（踏み込み量）を取得して、運転者の要求トルクＴｒｅｑを取得する。
そして、下記条件（１）を満たすか否かを判断し、満たす（成立する）場合にはＳ４へ進み、満たさない（不成立の）場合には、従来の制御へ移行する。
Ｔｒｅｑ−Ｔｆｒｉｃ≦ｋ×Ｔｍｍax  かつ  Ｎｅ＞Ｎ  ・・・・・（１）
Ｔｆｒｉｃ：内燃機関１のフリクショントルク（ここで、負のトルクを絶対値で表している）
Ｔｍｍａｘ：電動発電機２（回転機）で発生可能なフルトルク
ｋ  ：充電状態（ＳＯＣ）に応じて設定されている絞り係数（図７のマップ等参照）
Ｎｅ：内燃機関１（電動発電機２）の実際の回転速度（回転数）
Ｎ  ：本制御への移行を許可するための内燃機関１（電動発電機２）の回転速度（回転数）の下限値
【００３２】
すなわち、あまり低速であると振動等が発生する惧れがあるため本制御への移行を禁止する一方（Ｎｅ＞Ｎの条件より判断）、所定以上の回転速度（車速）であり、運転者の要求トルクＴｒｅｑと内燃機関１のフリクショントルクＴｆｒｉｃと偏差が、充電状態に応じて定められる本制御への移行を許可するトルク（ｋ×Ｔｍｍax）以下の場合には、電動発電機２を発電機として駆動することで電池３に蓄えられている電気エネルギを消費して電池３の充電状態を適切とするための本制御への移行を許可すべく、Ｓ４へ進む。
但し、Ｎｅ＞Ｎの条件は、要求特性を満たす場合や種々の要求によって省略することも可能である。
【００３３】
これに対して、運転者の要求トルクＴｒｅｑと内燃機関１のフリクショントルクＴｆｒｉｃと偏差が、充電状態に応じて定められる本制御の開始を許可するトルク（ｋ×Ｔｍｍax）より大きい場合には、電池３の充電量が所定より少ない状態であるため、電動発電機２を発電機として駆動する本制御への移行を禁止すべく、前記従来の制御へ移行させる。
【００３４】
Ｓ４では、電動発電機２の発生トルクＴｍ＝Ｔｒｅｑ＋Ｔｆｒｉｃとなるように制御回路５がインバータ回路４を制御する。
また、内燃機関２の発生トルクＴｅ＝Ｔｆｒｉｃとなるように、制御回路５はエンジン制御回路に制御指令を送り、これに従いエンジン制御回路では例えば燃料供給を停止したり、燃料供給量を低減するような燃料供給の制限制御を行うことになる。
【００３５】
具体的には、電池３の充電量が所定以上に多い場合に、図８のマップに示される電動発電機２による駆動開始トルク（ＥＶ開始トルク）Ｔｅｖのカーブより駆動トルク（内燃機関１及び／或いは電動発電機２で発生されるトルク（負のトルクも含む））が上側にあり、かつ内燃機関１（電動発電機２）の回転速度が所定以上の回転速度（車速）である走行状態（領域Ａ）に要求トルクＴｒｅｑが属する場合には、電動発電機２による駆動（アシスト）を許可して、電池３に蓄えられている電気エネルギを消費して電池３の充電状態を適切なものとして回生力を確保するための本制御が実行されることになる。
【００３６】
なお、図８のマップの横軸（すなわち、駆動トルク＝０）以上で、電動発電機２の発生可能なフルトルクＴｍｍａｘより駆動トルクが小さく、かつ内燃機関１（電動発電機２）の回転速度が所定以上の回転速度（車速）である走行状態（領域Ａ１）においては、従来においても電動発電機２による駆動（アシスト）を許可して電池３に蓄えられている電気エネルギを消費して電池３の充電状態を適切とするための制御が行なわれていた領域である。
【００３７】
すなわち、本実施の形態では、従来において本制御を行っていた領域Ａ１に加えて、図８のマップの横軸（すなわち、駆動トルク＝０）より下側（駆動トルクが負の領域：車両の惰性走行の際などに駆動軸により内燃機関１が連れ廻りされて走行の抵抗となるような領域）で、電動発電機２による駆動開始トルク（ＥＶ開始トルク）Ｔｅｖのカーブより駆動トルクが上側にあり、かつ内燃機関１（電動発電機２）の回転速度が所定以上の回転速度（車速）である走行状態（領域Ａ２）において、電池３の充電量が所定以上に多い場合に、電動発電機２による駆動（アシスト）を許可して電池３に蓄えられている電気エネルギを消費して電池３の充電状態を適切とするための制御を行なう。
【００３８】
これにより、例えば降坂時などの駆動トルクが負となる領域（車両の惰性走行の際などに駆動軸により内燃機関１が連れ廻りされて走行の抵抗となるような走行状態）で、運転者のアクセル開度（アクセルペダル２１の踏込み量）が０や比較的小さい走行状態（Ａ２の領域に相当）においても、電池３の充電量が所定以上に多い場合に電動発電機２による駆動（アシスト）を許可することになるので、従来に比べて電動発電機２による駆動（アシスト）を許可実行する走行状態（領域）が拡大され、当該制御が許可実行される頻度（機会）を増加させることができ、以って電池３に蓄えられている電気エネルギをより一層確実に消費させることができ電池３の充電状態をより適切な状態に維持することが可能となる。
【００３９】
なお、領域Ａ２は、例えば降坂時等の駆動トルクが負となる走行状態（領域）で、かつ運転者の要求トルクが比較的小さい走行状態（領域）であって、例えば緩やかな路面勾配の降坂時に所定車速を維持して走行するような惰性走行を行っている場合などが想定され、例えば、内燃機関１のフリクション分、或いは車両走行抵抗（路面勾配、空気抵抗、転がり抵抗分など）による車両速度の低下分を補う程度に運転者がアクセルペダル２１を踏み込むような走行状態であり、このような状態においては、電動発電機２による駆動（アシスト）を実行することで、運転者に対する違和感を与えることなく運転者の負担を軽減しながら、電池３に蓄えられている電気エネルギを消費して電池３の充電状態を適切なものとして回生力を確保することが可能となる。
【００４０】
また、かかる走行状態（領域Ａ２）において電動発電機２による駆動（アシスト）を実行することで内燃機関１への燃料供給を制限（供給停止或いは供給量の低減）することができるため、燃費の向上延いては有害成分の排出量を低減できるので環境保護にも寄与することができる。
【００４１】
ところで、本実施の形態では、Ｔｆｒｉｃとして、内燃機関１のフリクショントルクを代表的な負のトルクとして例示したが、Ｔｆｒｉｃには車両走行抵抗（路面勾配、空気抵抗、転がり抵抗分など）を加味することも可能である。車両走行抵抗（路面勾配、空気抵抗、転がり抵抗分など）は、例えば車両走行状態（アクセルペダル２１の操作、車両加速度など）から推定することができる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態によれば、従来において電動発電機２による駆動（アシスト）を許可していた走行状態の領域を、例えば降坂時等の惰性走行領域にまで拡大する構成としたので、運転者に対する違和感を与えることなく運転者の負担を軽減しながら、電池３に蓄えられている電気エネルギを消費して電池３の充電状態を適切なものとして回生力を確保することが可能となる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、従来に比べて電動発電機２による駆動（アシスト）を許可実行する領域が拡大され、この拡大された領域において内燃機関１への燃料供給を制限（供給停止或いは供給量の低減）することができるため、以って燃費の向上延いては排気の排出量の低減、延いては環境保護にも寄与することができる。
【００４４】
以上で説明した実施例は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】同上実施例に係る駆動系レイアウトの一例を示す図である。
【図３】同上実施例に係る駆動系レイアウトの他の一例を示す図である。
【図４】同上実施例に係るハイブリッド車両の制御装置が実行する走行制御を説明するフローチャートである。
【図５】同上制御において利用される車速判定を説明するためのタイムチャートである。
【図６】同上制御において利用されるＳＯＣ判定を説明するためのタイムチャートである。
【図７】同上制御において利用されるＳＯＣ絞り係数ｋの設定マップの一例を示す図である。
【図８】同上実施例に係るハイブリッド車両の制御装置による走行マップの一例を示した図である。
【符号の説明】
【００４６】
１            内燃機関
２            電動発電機
３            電池
５            制御回路
６            回転センサ
１６          車速センサ
２１          アクセルペダル
２２          ブレーキペダル
【図１】
2010023637.tif 000003
【図２】
2010023637.tif 000004
【図３】
2010023637.tif 000005
【図４】
2010023637.tif 000006
【図５】
2010023637.tif 000007
【図６】
2010023637.tif 000008
【図７】
2010023637.tif 000009
【図８】
2010023637.tif 000010