(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電動機とエンジンとをそなえたハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置であって、
アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル踏み込み量検出手段と、
該アクセル踏み込み量検出手段からの検出情報に基づいて該アクセルペダルの踏み込み速度を算出するアクセル踏み込み速度算出手段と、
該アクセル踏み込み速度算出手段で算出されたアクセル踏み込み速度に基づいて、該エンジンの発電運転時における目標スロットル開度の変化率を設定する目標スロットル開度変化率設定手段と、
該エンジンにより駆動される発電機と、
該アクセル踏み込み量検出手段からの検出情報に基づいて該発電機の目標発電量を設定する第１の目標発電量設定手段と、
該電動機が必要とする要求出力から該発電機の目標発電量を設定する第２の目標発電量設定手段と、
該第１及び第２の目標発電量設定手段で設定された目標発電量のうち、大きい方を選択する選択手段とをそなえ、
該選択手段で設定された目標発電量に基づいて該エンジンの目標スロットル開度が設定される
ことを特徴とする、ハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリーズ式ハイブリッド電気自動車に用いて好適の、エンジン作動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より内燃機関（エンジン）と電動機（モータ）とを組み合わせて車両の駆動力を得るようにしたハイブリッド電気自動車が開発，実用化されている。このようなハイブリッド電気自動車には、エンジンを専らモータの電力供給源として用いるシリーズ式ハイブリッド電気自動車や、エンジンの出力軸とモータの出力軸とがともに駆動輪に機械的に接続されたパラレル式ハイブリッド電気自動車が知られている。
【０００３】
このうち、シリーズ式ハイブリッド電気自動車では、バッテリからの電力供給によりモータを作動させて車両を走行させる。そして、バッテリの電力残存容量が第１の所定値（例えば６０％）未満になると、エンジンを作動させて発電機を駆動し、バッテリの充電とモータへの電力供給を行なう。また、バッテリの残存容量が上記の所定値より大きい第２の所定値（例えば６５％）以上になると、エンジンの運転が中止され、発電が中止される。
【０００４】
ここで、エンジンの運転時（即ち、発電時）には、図７及び図８に示すような特性でエンジンの運転が行なわれる。
まず、ドライバのアクセル踏み込み量に基づいて、図７に示すマップから、発電量指示値（目標発電量）が設定される。この目標発電量は、バッテリの残存容量が回復傾向となるように、走行に必要な発電量に対してさらにある程度の余裕分の発電量が加味された値が設定される。また、図示するように、この目標発電量はステップ状の特性に設定されており、例えばアクセル踏み込み量が１０％を越えると、目標発電量が１０ｋｗから２０ｋｗに変更される。
【０００５】
そして、図８（ａ），（ｂ）に示すように、アクセルの踏み込みによりアクセル開度が上昇して目標発電量が変更されると、この時点からスロットルに付設されたスロットルアクチュエータが作動してスロットル開度が増大し、エンジン出力が増大するのである。これにより、発電量も増大して、必要な電力が得られるのである。なお、スロットルアクチュエータはステッパモータ等により構成されており、このステッパモータに対する制御信号を適宜変更することでスロットル開度が調整される。
【０００６】
これを図９に示すフローチャートを用いて説明すると、エンジンの運転時には、まずステップＳ１０でアクセル踏み込み量に基づいて目標発電量が設定される。そして、ステップＳ２０で目標発電量に基づいて目標スロットル開度が設定され、ステップＳ３０でこの目標スロットル開度となるようにスロットルアクチュエータが駆動されて、スロットルが開閉駆動されるのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８（ａ），（ｂ）に示すように、従来では、アクセル開度の踏み込み速度に関わらずスロットルの開度変化率（スロットルの変化速度）は一定であるため、ドライバはアクセル操作に対するエンジン回転速度の変化に違和感を覚えるという課題があった。
【０００８】
すなわち、エンジンと駆動輪とが機械的に接続されていないシリーズ式ハイブリッド電気自動車であっても、例えばドライバが素早くアクセルを踏み込んだ場合には、素早くエンジンの回転速度が上昇したほうがドライバのフィーリングに合うが、従来ではスロットルアクチュエータの作動速度が一定値であるため、ドライバのフィーリングにそぐわない場合があった。
また、ドライバが速くアクセルを踏み込んだ場合には、発電量指示値の増加から実際に発電量が増加するまでにバッテリの残存容量が低下してバッテリ電圧が低下し、この結果、モータの出力が抑制されて走行性能が低下するという課題があった。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、アクセル操作に対するエンジン回転フィーリングの違和感を低減するとともに、素早いアクセル踏み込みに対してバッテリ電圧の低下を防止できるようにした、ハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明のハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置では、アクセル踏み込み量検出手段によりアクセルペダルの踏み込み量が検出されると、この検出情報に基づいて、アクセル踏み込み速度算出手段によりアクセルペダルの踏み込み速度が算出される。
【００１１】
そして、目標スロットル開度変化率設定手段では、上記のアクセル踏み込み速度に応じて、発電時におけるエンジンの目標スロットル開度の変化率が設定される。
これにより、素速いアクセル踏み込みに対してはエンジンの目標スロットル開度の変化率が大きく設定され、素早くエンジン回転速度が上昇することになり、アクセル操作に対する違和感をなくすことができる。
【００１２】
また、アクセル踏み込み量検出手段からの検出情報に基づいて、第１の目標発電量設定手段により発電機の目標発電量が設定されるとともに、電動機が必要とする要求出力に基づいて、第２の目標発電量設定手段により発電機の目標発電量が設定される。
【００１３】
そして、選択手段により、第１及び第２の目標発電量設定手段で設定された目標発電量のうち、大きい方が選択されて、この選択手段で設定された目標発電量に基づいて、エンジンの目標スロットル開度が設定される。
これにより、エンジンによる発電走行時には、確実にバッテリの残存容量が回復傾向になるようにエンジンを運転することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置について説明すると、図１に示すように、ハイブリッド電気自動車にはバッテリ１が搭載され、バッテリ１はモータコントローラ２を介して電動機（モータ）３に電気的に接続されている。モータ３は図示しない車両の駆動輪側に連結されており、モータ３の駆動によりハイブリッド電気自動車が走行するようになっている。
【００１５】
また、ハイブリッド電気自動車にはエンジン４も設けられており、このエンジ４の出力側には、バッテリ１やモータ３に電力を供給する発電機５が機械的に連結されている。そして、エンジン４により発電機５が駆動されることで、発電機５の負荷に応じた電力が発生するようになっている。
また、この車両には、各種のセンサ類が接続された制御手段としての制御装置（又は、単にコントローラという）６が設けられており、エンジン４及び発電機５は、コントローラ６からの制御信号に基づいてその作動が制御されるようになっている。
【００１６】
一方、アクセルペダル７にはアクセル開度センサ（アクセル踏み込み量検出手段）８が付設され、ドライバによるアクセルペダル７の踏み込み量に応じた出力がモータコントローラ２及びコントローラ６に入力されるようになっている。そして、アクセル開度センサ８の出力信号によりモータコントローラ２でモータ３への指示出力が設定され、モータ３への指示出力に応じてモータ３が駆動されるようになっている。
【００１７】
また、バッテリ１には、電力残存容量を検出する残存容量検出手段（比重計）１０が付設されており、この比重計１０によりバッテリ１の残存容量が検出されてコントローラ６に入力されるようになっている。
そして、通常はバッテリ１の残存容量が第１の所定値（例えば６０％）以上であれば、バッテリ１に蓄えられた電力により車両を走行させ、上記バッテリ１の残存容量が第１の所定値未満となると、エンジン４を作動させて発電機５を駆動するようになっている。そして、このときには、発電機５で発電された電力を用いて車両を走行させ、同時にバッテリ１の充電を行なうようになっている。また、このときの充電によりバッテリ１の残存容量が第２の所定値（例えば６５％）以上に回復すると、エンジン４の運転が中止されるようになっている。
【００１８】
また、エンジン４には、ウォータジャケット２１内の冷却水の温度を検出する水温センサ（水温検出手段）２２が設けられており、エンジン４の始動時に水温が所定温度（例えば６０℃）未満であると、コントローラ６ではエンジン４の暖機運転を実行するようになっている。なお、暖機運転時には発電は行なわれないようになっている。
【００１９】
そして、エンジン４の通常運転時（発電時）には、必要とされる発電量（目標発電量）に応じてエンジン４の出力が制御されるようになっている。すなわち、目標発電量が大きい場合には、エンジン４に付設されたスロットルを開いてエンジン回転速度を上昇させ、目標発電量が小さい場合には、スロットルを閉じてエンジン回転速度を抑制するようになっている。
【００２０】
また、上記スロットルは、スロットル弁を駆動してスロットル開度を変更するためのアクチュエータ（スロットルアクチュエータ、図２の符号４ａ参照）をそなえており、コントローラ６からの制御信号によりアクチュエータ４ａの作動が制御されるようになっている。なお、上記スロットルアクチュエータ４ａとしては例えばステッパモータが適用されている。
【００２１】
ところで、図２に示すように、コントローラ６には、アクセル踏み込み速度算出手段６１及び目標スロットル開度変化率設定手段６２が設けられている。このうち、アクセル踏み込み速度算出手段６１は、アクセル開度センサ８からの検出情報に基づいてアクセル開度の変化率（即ち、アクセル踏み込み速度）を算出するものである。また、目標スロットル開度変化率設定手段６２は、エンジン４の運転時（即ち、発電時）に、エンジン４の目標スロットル開度変化率（目標スロットル変化速度）を設定するものである。
【００２２】
ここで、目標スロットル開度変化率設定手段６２には、例えば図３（ｂ）に示すようなマップが格納されており、上記アクセル踏み込み速度算出手段６１で算出されたアクセル踏み込み速度に応じて、目標スロットル変化速度が設定されるようになっている。具体的には、アクセルの踏み込みが速いほど目標スロットル変化速度も高く設定されるようになっている。なお、目標スロットル変化速度を設定するための特性は図３（ｂ）に示すものに限定されるものではなく、少なくともアクセル開度が増大するとスロットル変化速度が高くなるような特性を有していれば他の特性であっても良い。
【００２３】
そして、この目標スロットル開度変化率設定手段６２で目標スロットル変化速度が設定されると、スロットル開度の変化速度が目標スロットル変化速度となるように、コントローラ６からスロットルアクチュエータ４ａに対して制御信号が出力されるようになっているのである。
また、図示するように、コントローラ６には、第１の目標発電量設定手段６３，第２の目標発電量設定手段６４及び選択手段６５が設けられており、これらの各手段により、スロットルの目標開度が設定されるようになっている。
【００２４】
このうち、第１の目標発電量設定手段６３及び第２の目標発電量設定手段６４は、それぞれ異なるパラメータに基づいて目標発電量を個別に設定する手段であって、選択手段６５は、これらの目標発電量設定手段６３，６４で設定された値を比較して、大きい方の値を選択する手段である。
ここで、第１の目標発電量設定手段６３には図４（ａ）に示すようなマップが設けられており、上述した従来の技術と同様に、アクセル踏み込み量に基づいて、段階的に目標発電量が設定されるようになっている。また、第２の目標発電量設定手段６４には、図４（ｂ）に示すようなマップが設けられており、モータ３の要求出力から目標発電量が設定されるようになっている。なお、モータ３の要求出力は、モータ３に付設されたインバータ（図示省略）の消費電力から算出されるようになっている。
【００２５】
また、選択手段６５により、これら２つの目標発電量のうち大きい方の値が選択されるようになっている。選択手段６５には、図３（ａ）に示すように、選択された目標発電量をスロットル開度に換算するためのマップが設けられており、このマップを用いて、スロットルアクチュエータ４ａの目標スロットル開度が設定されるようになっている。
【００２６】
そして、このように２つの目標発電量のうち大きい方を選択することにより、エンジン４による発電走行時には、確実にバッテリ１の残存容量が回復傾向になるようにエンジン４を運転することができるのである。なお、第２の目標発電量設定手段６４及び選択手段６５を設けずに、単にアクセル踏み込み量に基づいて目標発電量を設定するように構成しても良い。
【００２７】
本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置は、上述のように構成されているので、例えば図６に示すフローチャートに基づいてスロットルアクチュエータ４ａが駆動される。
すなわち、エンジン４が作動しているとき（暖気運転時は除く）には、アクセルセンサ８から得られるアクセル踏み込み量に基づいて、第１の目標発電量設定手段６３で段階的に目標発電量が設定されるとともに、第２の目標発電量設定手段６４で、モータ３の要求出力から段階的に目標発電量が設定され、このうち大きい方が選択手段６５で選択される（ステップＳ１）。そして、図３（ａ）に示すようなマップから、選択された目標発電量に対応した目標スロットル開度が設定される（ステップＳ２）。
【００２８】
一方、アクセル開度センサ８からの検出情報に基づいてアクセル踏み込み速度算出手段６１でアクセル開度の変化率（即ち、アクセル踏み込み速度）が算出される。そして、目標スロットル開度変化率設定手段６２により、図３（ｂ）に示すようなマップからアクセル踏み込み速度に応じて、目標スロットル変化速度が設定される（ステップＳ３）。
【００２９】
このようにして目標となるスロットル変化速度とスロットル開度とが算出されると、コントローラ６では、スロットル弁の開度及びその変化速度が上記の目標スロットル開度及び目標スロットル変化速度となるようにスロットルアクチュエータ４ａを駆動するのである（ステップＳ４）。
したがって、図５（ａ），（ｂ）に示すように、エンジン４による発電走行時においてアクセルが踏み込まれ（図中上段のグラフ参照）、これにより目標発電量が１段階上がると（中段のグラフ参照）、コントローラ６からアクチュエータ４ａに制御信号が出力されて、この制御信号に応じてスロットル開度が変更される（下段のグラフ参照）のである。
【００３０】
このとき、図５（ａ），（ｂ）に示すように、アクセル踏み込み速度（グラフの勾配）が異なっていても、アクセル踏み込み量が同じであれば結果的に変更されるスロットル開度量自体は同じであるが、スロットル開度の変化速度は、アクセルの踏み込み速度に応じて設定されるので、素早くアクセルを踏み込んだ場合には素早くエンジン回転速度が上昇し、また、ゆっくりとアクセルを踏み込んだ場合にはゆっくりとエンジン回転速度が上昇して、ドライバが違和感を覚えることがない。
【００３１】
このように、本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置によれば、アクセル踏み込み速度に応じて、発電時におけるエンジン４の目標スロットル開度の変化率が設定されるので、素速いアクセル踏み込みに対してはエンジン４の目標スロットル開度の変化率が大きく設定され、素早くエンジン回転速度が上昇することにより、アクセル操作に対する違和感をなくすことができ、ドライバのフィーリングにマッチしたエンジン４の運転を行なうことができる利点がある。
【００３２】
また、ドライバが速くアクセルを踏み込んだ場合に、素早くエンジン回転速度が上昇することにより、目標発電量の増加から実際に発電量が増加するまでの時間を短縮することができ、エンジン回転速度が上昇するまでにバッテリ１の残存容量がさらに低下してしまって走行性能が低下するような事態を確実に防止することができる利点がある。
【００３３】
さらに、従来のハイブリッド電気自動車の構成に対して、新たな部品等を何ら追加することなく制御ロジックを変更するだけでよいので、コストや重量の増大を招くこともないという利点がある。
また、アクセルセンサ８の検出情報に基づいて設定される目標発電量と、モータ３が必要とする要求出力に基づいて設定される目標発電量とのうち、大きい方の値が選択されて、選択された目標発電量に基づいてエンジン４の目標スロットル開度が設定されるので、エンジン４による発電走行時には、確実にバッテリの残存容量が回復傾向になるようにエンジン４を運転することができるという利点もある。
【００３４】
なお、本発明のハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、本発明はシリーズ式のハイブリッド電気自動車のみに適用されるものではなく、少なくともエンジンが発電のために運転されるモードを有するハイブリッド電気自動車に広く適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明のハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置によれば、ドライバのアクセルペダルの踏み込み速度に基づいて発電時におけるエンジンの目標スロットル開度の変化率が設定されるので、ドライバのフィーリングにマッチしたエンジンの運転を行なうことができる利点がある。
【００３６】
また、ドライバが速くアクセルを踏み込んだ場合に、素早くエンジン回転速度が上昇することにより、実際に発電量が増加するまでの時間を短縮することができ、エンジン回転速度が上昇するまでにバッテリの残存容量が低下して走行性能が低下するような事態を確実に防止することができる利点がある。
さらに、従来のハイブリッド電気自動車の構成に対して、制御ロジックを変更するだけでよく、新たな部品等を何ら追加する必要がないので、コストや重量の増大を招くこともないという利点がある。
【００３７】
また、アクセル踏み込み量検出手段からの検出情報に基づいて設定される目標発電量と、電動機が必要とする要求出力に基づいて設定される目標発電量とのうち、大きい方の目標発電量に基づいてエンジンの目標スロットル開度が設定されるので、確実にバッテリの残存容量が回復傾向になるようにエンジンを運転することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるハイブリッド電気自動車の全体構成を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置の要部構成を示す模式的なブロック図である。
【図３】（ａ），（ｂ）はともに本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置の作用を説明する図であって、それぞれエンジンの目標スロットル開度及び目標スロットル変化速度を設定するためのマップである。
【図４】（ａ），（ｂ）はともに本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置の作用を説明する図であって、目標発電量を設定するためのマップである。
【図５】（ａ），（ｂ）はともに本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置の作用を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかるハイブリッド電気自動車のエンジン作動制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】従来の技術を説明するための図である。
【図８】従来の技術を説明するための図である。
【図９】従来の技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１  バッテリ
３  電動機（モータ）
４  エンジン
５  発電機
６  制御手段（コントローラ）
７  アクセルペダル
８  アクセル踏み込み量検出手段（アクセルセンサ）
６１  アクセル踏み込み速度算出手段
６２  目標スロットル開度変化率設定手段
６３  第１の目標発電量設定手段
６４  第２の目標発電量設定手段
６５  選択手段
【図１】
0003584861.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003584861.tif 000008
【図８】
0003584861.tif 000009
【図９】
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