(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両走行用の駆動力と発電用の駆動力とを出力するエンジン（１０）と、
充放電するバッテリ（４１）と、
前記バッテリ（４１）からの電力により車両走行用の駆動力を出力可能であるとともに、前記エンジン（１０）の出力により発電して前記バッテリ（４１）に電力を供給可能であるモータジェネレータ（１１）と、
前記エンジン（１０）の冷却水の熱を消費する熱負荷（２０）と、
前記バッテリ（４１）の電力を消費する電気負荷（３０）とを有するハイブリッド車両に搭載され、前記エンジン（１０）の動作時に、エンジン動作点の設定を行うエンジン動作点設定手段を備えるハイブリッド車両の制御装置において、
前記熱負荷（２０）の熱消費状態に基づいて、予め設定された所定時間後の冷却水温度を予測する冷却水温度予測手段と、
前記電気負荷（３０）の電力消費状態に基づいて、前記所定時間後のバッテリ充電状態を予測するバッテリ充電状態予測手段と、
前記冷却水温度予測手段が予測した冷却水温度に基づいて冷却水の熱量の不足や過剰を判定するとともに、前記バッテリ充電状態予測手段が予測したバッテリ充電状態に基づいて前記バッテリ（４１）の充電量の不足や過剰を判定する判定手段とを備え、
前記エンジン動作点設定手段は、前記エンジン（１０）の軸出力が等しいエンジン動作点の中で前記エンジン（１０）の軸出力に対して燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合を示す第１燃費最適線と、前記エンジン（１０）の軸出力が等しいエンジン動作点の中で加算値に対して燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合を示す第２燃費最適線とを有し、
前記加算値は、前記エンジン（１０）の軸出力と、前記エンジン（１０）の仕事率に換算するための調整要素を乗じた冷却水加熱熱量とを加算した値であり、
前記第２燃費最適線は、前記エンジン（１０）の軸出力が等しいエンジン動作点の中で前記エンジン（１０）の冷却水加熱熱量に対して燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合を示す第３燃費最適線よりも前記第１燃費最適線上の動作点の近くに配置されるものであり、
前記エンジン動作点設定手段は、前記判定手段の判定結果が熱量不足でない場合、前記第１燃費最適線上のエンジン動作点を選択し、前記判定手段の判定結果が熱量不足の場合、前記第１燃費最適線よりも冷却水加熱熱量が増加する方向にシフトした前記第２燃費最適線上のエンジン動作点を選択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】
車両走行用の駆動力と発電用の駆動力とを出力するエンジン（１０）と、
充放電するバッテリ（４１）と、
前記バッテリ（４１）からの電力により車両走行用の駆動力を出力可能であるとともに、前記エンジン（１０）の出力により発電して前記バッテリ（４１）に電力を供給可能であるモータジェネレータ（１１）と、
前記エンジン（１０）の冷却水の熱を消費する熱負荷（２０）と、
前記バッテリ（４１）の電力を消費する電気負荷（３０）とを有するハイブリッド車両に搭載され、前記エンジン（１０）の動作時に、エンジン動作点の設定を行うエンジン動作点設定手段を備えるハイブリッド車両の制御装置において、
前記熱負荷（２０）の熱消費状態に基づいて、予め設定された所定時間後の冷却水温度を予測する冷却水温度予測手段と、
前記電気負荷（３０）の電力消費状態に基づいて、前記所定時間後のバッテリ充電状態を予測するバッテリ充電状態予測手段と、
前記冷却水温度予測手段が予測した冷却水温度に基づいて冷却水の熱量の不足や過剰を判定するとともに、前記バッテリ充電状態予測手段が予測したバッテリ充電状態に基づいて前記バッテリ（４１）の充電量の不足や過剰を判定する判定手段とを備え、
前記エンジン動作点設定手段は、
前記判定手段の判定結果において、熱量と充電量の少なくとも一方が不足し、かつ、熱量と充電量のどちらも過剰でない場合、熱量と充電量の両方が不足でも過剰でもない場合のエンジン動作点に対してエンジン出力が増加する方向にシフトさせたエンジン動作点を選択し、
前記判定手段の判定結果において、熱量と充電量の両方が過剰である場合、熱量と充電量の両方が不足でも過剰でもない場合のエンジン動作点に対してエンジン出力が減少する方向にシフトさせたエンジン動作点を選択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３】
前記熱負荷は、前記エンジン（１０）の冷却水から取り出した暖房熱を車室内に供給するヒータコア（２０）であり、
前記電気負荷は、前記バッテリ（４１）から供給される電力を用いて暖房熱を車室内に供給する電気暖房装置（３０）であり、
暖房作動時であって、冷却水温度が所定温度より低い場合に、前記電気暖房装置（３０）と前記ヒータコア（２０）の少なくとも一方を用いた暖房を所定時間実行すると仮定して、バッテリ充電状態および冷却水温度が前記所定時間後に所定の動作点に配置されるように、前記電気暖房装置（３０）と前記ヒータコア（２０）からの供給暖房熱量が設定されるようになっており、
前記所定の動作点は、バッテリ充電状態と冷却水温度とを座標軸とする座標上に表したときに、目標バッテリ充電状態範囲内の所定値と目標冷却水温度範囲の所定値とを通り、予め定められた変化率を有する線に対して、最も近く、かつ、前記所定時間内に設定可能なバッテリ充電状態および冷却水温度の動作点であり、
前記変化率は、暖房停止時に、走行停止を含む低負荷な運転として予め設定されている走行パターンで走行している際に、前記エンジン（１０）の軸出力が等しいエンジン動作点の中で、前記エンジン（１０）の軸出力に対して燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合のいずれかのエンジン動作点を選択している場合のバッテリ充電状態と冷却水温度の変動を示す近似線と同じであり、
前記冷却水温度予測手段および前記バッテリ充電状態予測手段は、設定された前記電気暖房装置（３０）と前記ヒータコア（２０）からの供給暖房熱量に基づいて、所定時間後の冷却水温度およびバッテリ充電状態を予測することを特徴とする請求項１または２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、ハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両の制御装置として、特許文献１に開示のものがある。この制御装置は、エンジンの冷機始動時、エンジンの暖機時間とバッテリの充電時間を予測し、エンジン暖機完了タイミングとバッテリ充電完了タイミングが所定範囲内となる動作点の集合を抽出し、抽出した集合の何れかの動作点による負荷運転を行うものである。
【０００３】
エンジンの冷機始動条件は、一定でなく様々に変化し、例えば、発電負荷を上乗せするだけでは、エンジンの暖機が完了する前にバッテリの充電が完了したり、バッテリの充電が完了する前にエンジンの暖機が完了したりする。
【０００４】
これに対し、特許文献１のハイブリッド車両の制御装置によれば、確実にエンジン暖機完了タイミングとバッテリ充電完了タイミングが所定範囲内で終わるため、無負荷のアイドリング運転を続けたり、負荷運転により熱エネルギーを放出し続けたりすることが解消される。この結果、エンジンの冷機始動時、エンジン暖機完了タイミングとバッテリ充電完了タイミングの乖離を小さくすることで、効率の悪い燃料消費を抑制し、燃費を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４１１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車両走行用の駆動源としてエンジンとモータジェネレータとを用いるハイブリッド車両では、車両停止時や低負荷走行条件時にエンジンを間欠運転するため、常にエンジンが作動している場合と比較して、エンジンから冷却水に供給される熱量が低下する。この結果、冬季に暖房を用いる場合にはエンジン冷却水に蓄積した熱量だけでは暖房熱が不足する事態が生じている。このため、暖房装置として、エンジン冷却水から取り出した暖房熱を車室内に供給するヒータコアに加えて、バッテリから供給される電力を用いて暖房熱を車室内に供給する電気暖房装置を搭載する車両も導入されている。ヒータコアはエンジン冷却水の熱量を消費する熱負荷であり、電気暖房装置はバッテリの電力を消費する電気負荷である。なお、車両に搭載される他の熱負荷としてはエンジン冷却水の熱を利用したバッテリの暖機装置等があり、車両に搭載される他の電気負荷としては電動パワーステアリング等がある。
【０００７】
また、従来、エンジン動作点は、エンジン燃費最適線と呼ばれるライン上で最も燃料消費量を少なくするという観点で選ばれている。このエンジン燃費最適線とは、エンジン軸出力が等しいエンジン動作点の中でエンジン軸出力に対して燃料消費量が最小となる点を結んだものである。このラインが用いられる理由は、車両の燃費が走行距離に対する燃料消費量として計算されるためである。言い換えれば、燃料をできるだけ高い比率で軸出力に変換し、冷却水を加熱する熱量に変換される比率を小さくすることが行われている。
【０００８】
しかし、熱負荷や電気負荷の消費状態によって、エンジン冷却水の熱量及びバッテリの充電量の不足や過剰に至ってしまうと、エンジン燃費最適線上のエンジン動作点を選択し続けることができなくなる。この場合、熱量および充電量を適切な状態とするためには、下記のように、エンジン燃費最適線から大きく離れたエンジン動作点を選択しなければならなくなる可能性があり、燃料消費量が増加してしまう。
【０００９】
例えば、バッテリの充電量が過剰もしくは適切で熱量が不足する場合、発電量を抑えつつ熱を発生させるために、エンジン軸出力の比率を下げ、冷却水加熱熱量の比率を高める必要が生じるので、エンジン燃費最適線から離れた動作点を選択する必要が生じる。この場合エンジン軸出力の比率が下がり、冷却水加熱熱量の比率が上がる程、エンジン燃費最適線から大きく離れたエンジン動作点となる。これらにより、燃料消費量が増加してしまう。
【００１０】
また、熱量と充電量の両方が不足する場合であっても、熱量と充電量のバランスを考慮して適切な動作点を設定しなければ、いずれ熱量だけが不足する状態に陥る恐れがある。このような場合に対して、特許文献１に記載の発明では、上述の通り、暖機完了となるエンジン冷却水温度、充電完了となるバッテリ充電状態に同時に到達するエンジン動作点の集合を抽出している。
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の発明では、熱負荷や電気負荷の消費状態を考慮せずに、暖機完了となるエンジン冷却水温度、充電完了となるバッテリ充電状態に同時に到達するエンジン動作点の集合を抽出するので、例えば、電気負荷による充電量消費と比較して熱負荷による熱量消費が著しく大きい場合に、特許文献１に記載の発明を実施しても、いずれ熱量だけが不足する状態に陥る。このため、熱量不足を解消するために、上述の通り、エンジン燃費最適線から大きく離れた、燃費の悪い動作点を選択しなければならない。
【００１２】
さらに、熱量と充電量の両方が不足する場合であって、充電量と比較して熱量が著しく不足している場合であっても、熱負荷による熱量消費と比較して電気負荷による充電量消費が大きい場合には、いずれ充電量の低下が進むため、エンジン燃費最適線上のエンジン動作点を選択し続けても、熱量および充電量を適切な状態とすることができる。
【００１３】
しかし、特許文献１に記載の発明では、熱負荷や電気負荷の消費状態を考慮していないので、このような場合であっても、上述の通り、暖機完了となるエンジン冷却水温度、充電完了となるバッテリ充電状態に同時に到達するエンジン動作点の集合を抽出し、その中で最も燃料消費量が少なくなるエンジン動作点を選択してしまう。このとき抽出されるエンジン動作点の集合は、そもそも、エンジン燃費最適線上の動作点から大きく離れており、これらの動作点と比較すれば、燃料消費量は増加してしまう。
【００１４】
また、充電量や熱量が適切な範囲の場合であっても、電気負荷による充電量消費と比較して熱負荷による熱量消費が著しく大きい場合、時間の経過につれて熱量不足の状況に至る。
【００１５】
しかし、このような場合に対しては、特許文献１に記載の発明は、充電量や熱量が不足する場合に実施されるものであり、熱負荷や電気負荷の消費状態を考慮していないので、特許文献１に記載の発明は実施されず、熱量不足の状況に至ってしまう。このため、熱量不足を解消するために、上述の通り、エンジン燃費最適線から大きく離れた燃費の悪い動作点を選択しなければならず、燃料消費量が増加してしまう。
【００１６】
また、充電量や熱量が過剰の場合には、エンジン駆動を停止して熱発生を防止するとともに、モータ駆動により電力消費を促進することが考えられる。
【００１７】
しかし、例えば、暖房により熱量や電力が消費される見込みがあるにもかかわらず、このような制御を実施すると、逆に熱量や電力が不足する状態に至ってしまう。この結果、熱量および充電量を適切な状態とするために、エンジン燃費最適線から大きく離れたエンジン動作点を選択しなければならず、燃料消費量が増加してしまう。
【００１８】
本発明は上記点に鑑みて、熱量及び電力が不足や過剰に至ることによってエンジン作動による燃料消費量が増加することを抑制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】
【００１９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ハイブリッド車両の制御装置において、
熱負荷（２０）の熱消費状態に基づいて、予め設定された所定時間後の冷却水温度を予測する冷却水温度予測手段と、
電気負荷（３０）の電力消費状態に基づいて、所定時間後のバッテリ充電状態を予測するバッテリ充電状態予測手段と、
冷却水温度予測手段が予測した冷却水温度に基づいて冷却水の熱量の不足や過剰を判定するとともに、バッテリ充電状態予測手段が予測したバッテリ充電状態に基づいてバッテリの充電量の不足や過剰を判定する判定手段とを備え、
エンジン動作点設定手段は、エンジン（１０）の軸出力が等しいエンジン動作点の中でエンジン（１０）の軸出力に対して燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合を示す第１燃費最適線と、エンジン（１０）の軸出力が等しいエンジン動作点の中で加算値に対して燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合を示す第２燃費最適線とを有し、
加算値は、エンジン（１０）の軸出力と、エンジン（１０）の仕事率に換算するための調整要素を乗じた冷却水加熱熱量とを加算した値であり、
第２燃費最適線は、エンジン（１０）の軸出力が等しいエンジン動作点の中でエンジン（１０）の冷却水加熱熱量に対して燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合を示す第３燃費最適線よりも第１燃費最適線上の動作点の近くに配置されるものであり、
エンジン動作点設定手段は、判定手段の判定結果が熱量不足でない場合、第１燃費最適線上のエンジン動作点を選択し、判定手段の判定結果が熱量不足の場合、第１燃費最適線よりも冷却水加熱熱量が増加する方向にシフトした第２燃費最適線上のエンジン動作点を選択することを特徴としている。
【００２０】
これによれば、熱量不足が予想される場合では、軸出力と冷却水を加熱する冷却水加熱熱量の両方の視点から高効率な第２燃費最適線を用いることで、動作点変更による燃料消費量増加を最小限に抑制できる。
すなわち、熱量の不足を予想しない場合と比較して、実際に熱量の不足に至る頻度を下げることができる。
【００２１】
この結果、熱量の不足を予想しない場合と比較して、エンジン燃費最適線上のエンジン動作点を設定する機会を増やすことができ、燃料消費量の増加を抑制することができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明では、ハイブリッド車両の制御装置において、
熱負荷（２０）の熱消費状態に基づいて、予め設定された所定時間後の冷却水温度を予測する冷却水温度予測手段と、
電気負荷（３０）の電力消費状態に基づいて、所定時間後のバッテリ充電状態を予測するバッテリ充電状態予測手段と、
冷却水温度予測手段が予測した冷却水温度に基づいて冷却水の熱量の不足や過剰を判定するとともに、バッテリ充電状態予測手段が予測したバッテリ充電状態に基づいてバッテリの充電量の不足や過剰を判定する判定手段とを備え、
エンジン動作点設定手段は、
判定手段の判定結果において、熱量と充電量の少なくとも一方が不足し、かつ、熱量と充電量のどちらも過剰でない場合、熱量と充電量の両方が不足でも過剰でもない場合のエンジン動作点に対してエンジン出力が増加する方向にシフトさせたエンジン動作点を選択し、
判定手段の判定結果において、熱量と充電量の両方が過剰である場合、熱量と充電量の両方が不足でも過剰でもない場合のエンジン動作点に対してエンジン出力が減少する方向にシフトさせたエンジン動作点を選択することを特徴としている。
これによれば、熱量と充電量の少なくとも一方が不足し、かつ、熱量と充電量のどちらも過剰でない場合に、不足を解消する方向にエンジン動作点をシフトさせ、また、熱量と充電量の両方が過剰である場合に過剰を解消する方向にエンジン動作点をシフトさせることにより、熱量および充電量の不足や過剰に至る前に、熱量や充電量を増減させて、熱量および充電量の不足や過剰に至るのを未然に防ぐことができる。すなわち、熱量および充電量の不足や過剰を予想しない場合と比較して、実際に熱量および充電量の不足や過剰に至る頻度を下げることができる。
この結果、熱量および充電量の不足や過剰を予想しない場合と比較して、エンジン燃費最適線上のエンジン動作点を設定する機会を増やすことができ、燃料消費量の増加を抑制することができる。
【００２５】
また、請求項１または２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、
暖房作動時であって、冷却水温度が所定温度より低い場合に、電気暖房装置（３０）とヒータコア（２０）の少なくとも一方を用いた暖房を所定時間実行すると仮定して、バッテリ充電状態および冷却水温度が所定時間後に所定の動作点に配置されるように、電気暖房装置（３０）とヒータコア（２０）からの供給暖房熱量が設定される場合、冷却水温度予測手段およびバッテリ充電状態予測手段は、設定された電気暖房装置（３０）とヒータコア（２０）からの供給暖房熱量に基づいて、所定時間後の冷却水温度およびバッテリ充電状態を予測することができる。
【００２６】
このとき、所定の動作点は、バッテリ充電状態と冷却水温度とを座標軸とする座標上に表したときに、目標バッテリ充電状態範囲内の所定値と目標冷却水温度範囲の所定値とを通り、予め定められた変化率を有する線に対して、最も近く、かつ、前記所定時間内に設定可能なバッテリ充電状態および冷却水温度の動作点であり、
変化率は、暖房停止時に、走行停止を含む低負荷な運転として予め設定されている走行パターンで走行している際に、エンジン（１０）の軸出力が等しいエンジン動作点の中で、エンジン（１０）の軸出力に対して燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合のいずれかのエンジン動作点を選択している場合のバッテリ充電状態と冷却水温度の変動を示す近似線と同じである。
【００２７】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態におけるハイブリッド車両に搭載されるシステム全体の概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態で用いる暖房ＯＦＦ時、ＯＮ時に用いる目標ＳＯＣ範囲の決定用マップである。
【図３】第１実施形態で用いる目標ＳＯＣ−冷却水温度関数を示す模式図である。
【図４】第１実施形態で用いる予測期間とＳＯＣの関係を示す制御マップである。
【図５】第１実施形態におけるＳＯＣおよび冷却水温度の目標動作点の選択例を示す図である。
【図６】第１実施形態におけるＳＯＣおよび冷却水温度の目標動作点の選択例を示す図である。
【図７】第１実施形態における冷却水温度とヒータコアの供給可能熱量との関係の一例を示す図である。
【図８】第１実施形態で用いるＳＯＣおよび冷却水温度の目標動作点の位置を判定する判定マップである。
【図９】第１実施形態における車両制御装置５１が実施するエンジン動作点設定制御のフローチャートである。
【図１０】第１実施形態で用いる第１、第２燃費最適線および参考としての第３燃費最適線を表したエンジン動作点マップである。
【図１１】図１０中の第１〜第３燃費最適線を導き出すための式１〜式３を示す図である。
【図１２】図１０中の第１燃費最適線を説明するためのエンジン動作点マップである。
【図１３】第１実施形態における熱と電力の過不足状態に基づくエンジン動作点の選択の際に用いる判定マップである。
【図１４】第１実施形態における第１燃費最適線上でのエンジン動作点の選択方法の概念を示す図である。
【図１５】第２実施形態におけるＳＯＣおよび冷却水温度の予測動作点の設定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１実施形態）
図１に、本実施形態におけるハイブリッド車両に搭載されるシステム全体の概略構成を示す。本実施形態のハイブリッド車両は、エンジン１０と、モータジェネレータ（ＭＧ）１１とを備えている。
【００３０】
エンジン１０は、車両走行用の駆動力とモータジェネレータ１１の発電用の駆動力を出力する。エンジン１０は、ガソリンエンジンもしくはディーゼルエンジンである。
【００３１】
モータジェネレータ１１は、車両走行用モータや発電機として機能するものであり、電力の供給を受けて回転駆動して車両走行用の駆動力を出力したり、エンジン１０等を動力源として発電してバッテリ４１を充電したりすることが可能である。モータジェネレータ１１は、例えば、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型のものである。
【００３２】
モータジェネレータ１１は、ＭＧ用インバータ４２により作り出された三相交流が印加されることにより制御される。ＭＧ用インバータ４２は、電源回路４０に接続されており、電源回路４０にはバッテリ４１が接続されている。バッテリ４１は、モータジェネレータ１１等から電力供給されたり（充電）、モータジェネレータ１１等に電力供給したりする（放電）。
【００３３】
エンジン１０とモータジェネレータ１１とは同軸結合されており、モータジェネレータ１１は、無段階の変速比を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切換える無段変速機１２と連結されている。無段変速機１２の出力軸は、ディファレンシャル１３、車軸１４を介して、車輪１５に連結されている。なお、エンジン１０とモータジェネレータ１１の間にクラッチが介在されていても良い。
【００３４】
本実施形態のハイブリッド車両は、走行モードとして、「モータ走行モード」と、「エンジン走行モード」と、「モータアシスト走行モード」と、「走行発電モード」等を有する。「モータ走行モード」は、モータジェネレータの動力のみで走行する。「エンジン走行モード」は、エンジンの動力のみで走行する。「モータアシスト走行モード」は、エンジンの動力をモータジェネレータによりアシストしながら走行する。「走行発電モード」は、エンジンの動力の一部をモータジェネレータの発電動力としながら走行する。
【００３５】
本実施形態のハイブリッド車両は、暖房装置としてヒータコア２０とヒートポンプシステム３０とを備えている。
【００３６】
ヒータコア２０は、エンジン冷却水から熱を取り出して暖房熱を車室内に供給する暖房装置であり、車両用空調装置の空調ケース２３内に収容され、エンジン冷却水と車室内に向かう送風空気とを熱交換する熱交換器である。空調ケース２３内には車室内に向けて空気を送風する送風機２４が収容されている。
【００３７】
エンジン１０のシリンダブロックやシリンダヘッドの内部にはウォータジャケットが形成されており、このウォータジャケットに冷却水が循環供給されることで、エンジン１０の冷却が行われる。ウォータジャケットには冷却水配管等からなる冷却水循環経路２１が接続されており、その循環経路２１には、冷却水を循環させるための電動ポンプ２２が設けられている。そして、電動ポンプ２２の吐出量が変更されることにより、循環経路２１を循環する冷却水の流量が調整される。
【００３８】
循環経路２１は、エンジン１０の出口側においてヒータコア２０（熱交換部）に向けて延び、ヒータコア２０を経由して再びエンジン１０に戻るようにして設けられている。送風機２４から送風された空気は、ヒータコア２０を通過することで、冷却水との熱交換により加熱されて温風となり、温風が吹出口から車室内に吹き出される。このような構成において、電動ポンプ２２の吐出量及び送風機２４の送風量が制御されることにより、冷却水からヒータコア２０を介して車室内へ供給される熱量が制御される。
【００３９】
ヒートポンプシステム３０は、電力を用いて暖房熱を車室内に供給する電気暖房装置である。このヒートポンプシステム３０は、電動コンプレッサ３１と、コンプレッサ用インバータ３２と、室内熱交換器３７（熱交換部）と、室外熱交換器３４と、膨張弁３６と、アキュムレータ３３と、これらを接続する冷媒配管等からなる冷媒循環経路３９と、ヒートポンプ制御装置３８とを備えている。
【００４０】
電動コンプレッサ３１は、冷媒を圧縮して加熱して室内熱交換器３７に向けて吐出する。電動コンプレッサ３１は、コンプレッサ用インバータ３２から供給される電力により駆動する。コンプレッサ用インバータ３２はヒートポンプ制御装置３８によって制御される。
【００４１】
室内熱交換器３７は、車両用空調装置の空調ケース２３内に配置され、電動コンプレッサ３１吐出後の冷媒と車室内に向かう送風空気とを熱交換する熱交換器である。送風機２４から送風された空気は、室内熱交換器３７を通過することで、冷媒との熱交換により加熱されて温風となり、温風が吹出口から車室内に吹き出される。このとき、冷媒は空気との熱交換により冷却される。そして、室内熱交換器３７通過後の冷媒は膨張弁３６により減圧され、室外熱交換器３４に流入する。
【００４２】
室外熱交換器３４は、車室外に配置され、冷媒と外気とを熱交換する熱交換器である。室外熱交換器３４には、ファン３５によって外気が送風される。減圧後の冷媒は、室外熱交換器３４で外気との熱交換により加熱される。この加熱された冷媒は、アキュムレータ３３を経由して電動コンプレッサ３１に流入する。
【００４３】
このような構成において、電動コンプレッサ３１の駆動状態が制御されることにより、ヒートポンプシステム３０から室内熱交換器３７を介して車室内へ供給される熱量が制御される。
【００４４】
本実施形態のハイブリッド車両は、車両制御装置５１、エンジン制御装置５２、ＭＧ（モータジェネレータ）制御装置５３および空調制御装置５４等の制御手段を備えている。これらの制御装置５１〜５４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで各種制御を実施する。
【００４５】
エンジン制御装置５２は、各種センサから入力される検出信号に基づいて、エンジン１０の運転状態を制御する。各種センサとしては、車両の速度を検出する車速センサ６１、エンジン１０の回転速度を検出する回転速度センサ６２、吸入空気量や吸気管負圧といったエンジン１０の負荷を検出するエンジン負荷センサ６３、ウォータジャケット内の冷却水の温度を検出する水温センサ６４等が挙げられる。エンジン制御装置５２は、具体的には、燃料噴射弁による燃料噴射制御、点火装置による点火時期制御、吸気側及び排気側のバルブ駆動機構によるバルブタイミング制御、スロットルバルブによる吸気量制御を実施する。
【００４６】
ＭＧ制御装置５３は、モータジェネレータ１１の駆動状態を制御する。また、ＭＧ制御装置５３は、例えば、電流センサで計測したバッテリ４１の出力電流の計測値と予め定められたバッテリの最大容量とに基づいてバッテリ充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出する。具体的には、電流センサの計測値を積算し、バッテリの最大容量に対する比としてＳＯＣを計算する。そして、算出したＳＯＣを車両制御装置５１に出力する。したがって、本実施形態では、このＭＧ制御装置５３がバッテリ充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段に相当する。
【００４７】
空調制御装置５４は、各種センサや各種スイッチから入力される信号に基づいて、電動ポンプ２２、送風機２４およびヒートポンプ制御装置３８等を制御する。各種センサや各種スイッチとしては、エアコンのオン／オフが切り替え操作されるＡ／Ｃスイッチ７１、運転者が車室内温度の目標値（目標温度）を設定するための温度設定スイッチ７２、車室内温度を検出する車室内温度センサ７３、外気温を検出する外気温センサ７４、ヒータコア２０または室内熱交換器３７からエアコン吹き出し口を介して車室内へ送られる空調風の温度（吹出口温度）を検出する吹出口温度センサ７５等が挙げられる。
【００４８】
車両制御装置５１は、車両の走行およびエネルギーを管理するために、エンジン制御装置５２へ目標エンジントルク指令と目標エンジン回転数指令を出力し、ＭＧ制御装置５３へ目標ＭＧトルク指令と目標ＭＧ回転数指令を出力し、図示しない変速機制御装置へ変速段指令を出力し、図示しないブレーキ制御装置へ回生ブレーキとの協調制御指令を出力し、空調制御装置５４へ電気暖房装置３０の供給暖房熱量とヒータコア２０の供給暖房熱量を指示する。
【００４９】
車両制御装置５１の制御処理は走行制御処理とエネルギー管理処理に区分される。このうち走行制御処理では、運転者のアクセルペダル操作や車両各コンポーネントやシステムの状態、エネルギー管理処理からの指令に応じて、運転者の加減速要求を満たしつつエンジン１０が高効率な動作点で運転されるように走行に関わる指令である目標エンジントルク指令、目標エンジン回転数指令、目標ＭＧトルク指令、目標ＭＧ回転数指令、変速段指令、回生ブレーキとの協調制御指令を算出する。一方、エネルギー管理処理では、電力を貯めるバッテリ４１での電力出し入れと熱を貯める冷却水での熱出し入れを考慮して、両者のストレージ状態が適切になるよう、電気暖房装置３０の供給暖房熱量とヒータコア２０の供給暖房熱量を決定し、空調制御装置５４へ指示するとともに、走行制御処理への指示も行う。
【００５０】
車両制御装置５１は、空調制御装置５４から暖房の作動（ＯＮ）、停止（ＯＦＦ）に関する情報が入力される。
【００５１】
次に、エネルギー管理処理の内容について説明する。エネルギー管理処理はバッテリ４１と冷却水での電力と熱のストレージ状態を適切になるよう管理するものである。これを実現するに当たりバッテリではＳＯＣ、冷却水では冷却水温度を管理する。
【００５２】
まず、目標ＳＯＣ範囲と目標冷却水温度範囲とが予め設定されている（初期設定）。すなわち、目標ＳＯＣと目標冷却水温度それぞれの上限値、下限値が予め設定されている。
【００５３】
目標ＳＯＣ範囲は、暖房ＯＮ時とＯＦＦ時で異なるように設定される。図２（ａ）は暖房ＯＦＦ時に用いる目標ＳＯＣ範囲の決定用マップであり、図２（ｂ）は暖房ＯＮ時に用いる目標ＳＯＣ範囲の決定用マップである。
【００５４】
図２（ａ）に示すように、暖房ＯＦＦ時では、冷却水温度によらず目標ＳＯＣの上限値、下限値は一定の温度、例えば、７０％、５０％に設定される。このとき、目標ＳＯＣの上限値は、１００％よりも低い所定値とされる。これは、ＳＯＣは直接計測されるものではなく、算出されるものなので誤差が生じるため、この誤差を考慮して上限値が設定されるからである。また、ＳＯＣが１００％でなくても１００％に近い高い状態だと、バッテリ４１の劣化が進み易くなるからである。
【００５５】
図２（ｂ）に示すように、暖房ＯＮ時では、冷却水温度がヒータコア２０から十分な熱量が取れないような比較的低い温度範囲においては、ヒートポンプシステム３０、すなわち、電気暖房装置３０での消費電力分を確保するため、目標ＳＯＣの上限値および下限値が高く設定される。具体的には、冷却水温度が第１の所定温度以上、例えば、６０℃以上の範囲では暖房ＯＦＦ時と同じ上限値、下限値に設定される。冷却水温度が第１の所定温度よりも低い第２の所定温度以下、例えば、５０℃以下の範囲では暖房ＯＦＦ時よりも高い上限値、下限値、例えば、７５％、５５％に設定される。
【００５６】
このように、暖房ＯＮ時の目標ＳＯＣの上限値は、１００％に近づきすぎない範囲であれば、暖房ＯＦＦ時の目標ＳＯＣの上限値よりも多少高く設定することは可能である。ところで、目標ＳＯＣの上限値が高めに設定された場合、電力が消費されず、発電によってＳＯＣが高くなりすぎてしまうと、バッテリ４１の劣化が進み易くなってしまう。これに対して、暖房ＯＮ時であれば、電気暖房装置３０によって電力消費されるので、目標ＳＯＣの上限値を高めに設定しても、ＳＯＣが１００％に近づきすぎることはない。
【００５７】
一方、目標冷却水温度は、上限値は暖房ＯＮ／ＯＦＦによらず一定の温度、例えば１００℃に設定されるが、下限値は暖房ＯＮ時とＯＦＦ時で異なる温度に設定される。暖房ＯＦＦ時にはエンジン暖機終了と判定される温度、例えば４０℃に設定されるのに対し、暖房ＯＮ時にはヒータコア２０から暖房熱供給可能と判断される温度、例えば、３５〜５０℃のいずれかに予め設定される（初期設定）。
【００５８】
この温度は、電気暖房装置３０の暖房能力に依存する。すなわち、供給できる暖房熱量が小さい電気暖房装置３０の場合、大きな暖房熱量をヒータコア２０から供給する必要があり、そのためには冷却水温度を高く保つ必要があるため、例えば５０℃に設定される。一方、供給できる暖房熱量が大きい電気暖房装置３０の場合、ヒータコア２０から供給する熱量は小さくて済むため、エンジン暖機終了段階では既に十分な暖房熱量をヒータコア２０から供給できることもあり、このときには暖房ＯＮ時であってもＯＦＦ時の下限値と同じ温度やそれよりも低い温度、例えば、４０℃や３５℃に設定される。
【００５９】
次に、空調制御装置５４へ指示する電気暖房装置３０の供給暖房熱量とヒータコア２０の供給暖房熱量の決定処理について説明する。冷却水から取り出した熱により暖房熱を供給するヒータコア２０と、バッテリ４１からの電力で暖房熱を供給する電気暖房装置３０という二種類の暖房手段の熱配分が決定される。このとき、次のように、所定時間後の冷却水温度とＳＯＣとが所定の関係を有するように、ヒータコア２０と電気暖房装置３０の両者から供給する暖房熱量が決定される。
【００６０】
この決定処理は、暖房ＯＮ時であって、冷却水温度が所定温度より低い場合のみ、繰り返し実施される。冷却水温度が所定温度より低い場合とは、ヒータコア２０のみでの暖房では暖房熱が不足する場合を意味し、所定温度とは、ヒータコア２０のみで必要な暖房熱を十分に取り続けられる温度であり、例えば６０℃である。また、この決定処理は、冷却水温度が暖房開始可能温度よりも高い場合に実施される。暖房開始可能温度は、ヒータコア２０と電気暖房装置３０の併用によって暖房を開始できる冷却水温度であり、上述の通り、電気暖房装置３０の暖房能力によって変動する温度である。
【００６１】
まず、目標ＳＯＣ−冷却水温度関数（以後目標関数という）が予め設定されている。図３に目標関数の一例を示す。この目標関数は、図３に示すように、ＳＯＣと冷却水温度の２つの座標軸で張られる座標上に表される。具体的には、この目標関数は、目標ＳＯＣ範囲の中央値と目標冷却水温度の下限値を通って、予め定められた所定の勾配ａ１の直線に対して、ＳＯＣの上下限値に到達したらＳＯＣ一定とするというものである。
【００６２】
このとき用いる目標ＳＯＣ範囲は、その時点での冷却水温度に対する上限値と下限値の間であり、目標ＳＯＣ範囲の中央値は、例えば、冷却水温度が４５℃のとき６５％であり、冷却水温度が５５℃のとき６２．５％である。このように、その時点での冷却水温度によって、用いる目標ＳＯＣ範囲およびその中央値は異なる。目標ＳＯＣ範囲の中央値を通る線とする理由は、ＳＯＣがゆとりを持って目標ＳＯＣ範囲内に位置するようにするためである。
目標冷却水温度の下限値は、上述の通り、車両に搭載される電気暖房装置３０の暖房能力によって予め設定されており、例えば４０℃である。目標冷却水温度の中央値ではなく下限値を通る線とする理由は、冷却水の温度を上げるためには燃料を消費する上に、温度が上がりすぎると、放熱ロスが生じるため、暖房に必要な最小温度に到達すれば良いからである。
【００６３】
所定の勾配ａ１とは、暖房ＯＦＦ時に、走行停止を含む比較的低負荷な運転として予め設定されている走行パターンで走行している際に、後述する第１燃費最適線上で燃料消費量を少なくするようにエンジン動作点を選択した場合の冷却水温度とＳＯＣの関係を座標軸上に表したときの近似直線の勾配であり、実験的に定まるものである。低負荷な運転としている理由は、本発明の制御を必要とする６０℃以下の範囲に冷却水が保持される条件を設定するためである。なお、エンジンの軸出力における車両走行用の駆動力と発電用の駆動力の配分によって冷却水温度とＳＯＣの勾配は変化するが、走行パターンを規定している上に暖房をＯＦＦしているため、実験結果から計算される勾配のばらつきは小さな範囲に収まる。例えば、この範囲における平均値を算出するなどにより勾配を算出する。
【００６４】
したがって、所定の勾配ａ１の直線上のいずれかにＳＯＣと冷却水温度の動作点が位置する場合、第１燃費最適線上のエンジン動作点を選択してエンジン１０を作動させれば、エンジンによる発電や冷却水加熱により生じるＳＯＣと冷却水温度の変化は、この所定の勾配ａ１の直線に沿って変動する。このため、ヒータコアと電気暖房装置の供給暖房熱量を設定する際に、ＳＯＣと冷却水温度がこの直線に載るようにすれば、第１燃費最適線上で燃料消費量が少なくなる動作点でエンジンを運転することで、ＳＯＣと冷却水温度をこの直線上に維持することができる。
【００６５】
また、現在のＳＯＣと冷却水温度で表される動作点から、いずれ目標関数上に動作点が載るようにヒータコア２０と電気暖房装置３０の供給暖房熱量を決定する際に用いる予測期間が予め設定されている。これは、何秒後にＳＯＣと冷却水温度の動作点を目標関数上に載せるように制御するかというものであり、４０秒〜１２０秒ぐらいの範囲で設定される。図４に予測期間とＳＯＣとの関係の一例を示す。
【００６６】
例えば、図４に示すように、ＳＯＣが７０％よりも低い範囲では第１の期間として１００秒に設定され、ＳＯＣが７５％よりも高い範囲では第１の期間よりも短い第２の期間として４０秒に設定され、ＳＯＣが７０％から７５％までの範囲では、ＳＯＣが高くなるにつれて、１００秒から４０秒まで徐々に減少するように設定される。
【００６７】
このように、ＳＯＣが目標ＳＯＣの上限値よりも低い場合、予測期間として、長く設定された第１の期間が用いられ、ＳＯＣが目標ＳＯＣの上限値よりも高い場合、予測期間として、第１の期間よりも短く設定された第２の期間が用いられる。第１の期間を長く設定するのは、ヒータコア２０と電気暖房装置３０の供給暖房熱量の配分が激しく変化して、快適性を損なうという問題が生じるのを防止するためである。第２の期間を第１の期間よりも短く設定するのは、ＳＯＣが目標ＳＯＣより高いと、ＳＯＣを早急に下げる必要があるからである。
【００６８】
次に予測総暖房熱量を算出する。これは予測期間中に供給すべき暖房熱量であり、その時点での要求暖房熱量が予測期間中継続する場合の値である。このとき、ヒータコアモデル、電気暖房モデルを用いて、ヒータコア２０と電気暖房装置３０のそれぞれについての供給暖房熱量を算出する。ヒータコアモデルおよび電気暖房モデルは、入力値から出力値を導き出す関係式であり、実験等によって導き出されるものである。なお、関係式の代わりに、入力値と出力値との間の一定の関係を示すマップを用いても良い。
【００６９】
ヒータコアモデルとしては、例えば、消費暖房熱量と期間を入力すると、その期間終了後の冷却水温度変化量を出力する冷却水温度予測モデルと、冷却水温度変化量と期間を入力するとその期間中に設定すべきヒータコア暖房熱量を出力する冷却水消費熱量予測モデルの二通りを有する。一方、電気暖房装置モデルとしては、消費暖房熱量と期間を入力すると、その期間終了後のバッテリＳＯＣ変化量を出力するＳＯＣ予測モデルと、ＳＯＣ変化量と期間を入力するとその期間中に設定すべき電気暖房熱量を出力する電気暖房熱量予測モデルの二通りを有する。
【００７０】
そして、予測期間中の両暖房熱量が一定値に保たれるものとして予測総暖房熱量を実現した場合の組み合わせの中で最も目標関数に近い動作点となるものを選ぶ。すなわち、ヒータコア２０のみで全ての熱量を取った場合の冷却水温度を冷却水温度予測モデルで、電気暖房装置３０のみで熱量を取った場合のＳＯＣをＳＯＣ予測モデルで計算し、両者を結んだ線と目標関数の交点がある場合には、それを選択し、交点がない場合にはそれに最も近い点を目標動作点とする。
【００７１】
ここで、図５、６にＳＯＣおよび冷却水温度の目標動作点の選択方法の具体例を示す。      
【００７２】
例えば、図５に示すように、現在の動作点Ｐ１を基準として、ヒータコア２０で全熱量を取った後の冷却水温度を計算することにより、ヒータコア２０で全熱量を取った時の予測期間後の動作点Ｐ２を求める。現在の動作点Ｐ１を基準として、電気暖房装置３０で全熱量を取った後のＳＯＣを計算することにより、電気暖房装置３０で全熱量を取った時の予測期間後の動作点Ｐ３を求める。そして、動作点Ｐ２と動作点Ｐ３を結んだ直線と目標関数の交点を選択すべき目標動作点Ｐ４とする。この目標動作点Ｐ４と現在の動作点Ｐ１とにおける冷却水温度、ＳＯＣの差分ΔＴ１、ΔＳＯＣ１が、それぞれ、ヒータコア２０で供給する暖房熱量にあたる温度変化量、電気暖房装置３０で供給する暖房熱量にあたるＳＯＣ変化量である。
【００７３】
また、図６に示すように、図５と同様に、ヒータコア２０で全熱量を取った時の予測期間後の動作点Ｐ２を求め、電気暖房装置３０で全熱量を取った時の予測期間後の動作点Ｐ３を求める。そして、動作点Ｐ２と動作点Ｐ３を結んだ直線と目標関数の交点が無いので、目標関数に最も近い動作点Ｐ２を目標動作点Ｐ４とする。このときの目標動作点Ｐ４は、現在動作点Ｐ１と算出した動作点Ｐ２、Ｐ３を結ぶ領域から選択される動作点のうち目標関数に最も近い動作点である。この目標動作点Ｐ４と現在の動作点Ｐ１とにおける冷却水温度の差分ΔＴ２が、ヒータコア２０で供給する熱量にあたる温度変化量である。図６に示す例では、ヒータコア２０で全熱量を供給することとなる。
【００７４】
次に、この目標動作点Ｐ４と現在の動作点Ｐ１とにおける冷却水温度およびＳＯＣの差、例えば、図５のΔＴ１、ΔＳＯＣ１や図６のΔＴ２を用い、冷却水消費熱量予測モデルと電気暖房熱量予測モデルからヒータコア２０および電気暖房装置３０からの供給暖房熱量を算出する。
【００７５】
その後、ヒータコア２０と電気暖房装置３０で実際に取れる熱量で制限する。これは、冷却水温度およびＳＯＣの状態によって、ヒータコア２０および電気暖房装置３０が実際に供給可能な最大熱量は決まっており、例えば、冷却水温度が比較的低いときに多くの熱量を冷却水から取ってしまうと、吹出風が冷たいと乗員が感じてしまうからである。
【００７６】
ここでは、算出したヒータコア２０および電気暖房装置３０の供給暖房熱量と、ヒータコア２０および電気暖房装置３０が実際に供給可能な最大熱量とを比較し、算出した暖房熱量が供給可能熱量を超えているか否かを判定する。
【００７７】
そして、算出した暖房熱量が供給可能熱量を超えていない場合、算出したヒータコア２０および電気暖房装置３０の暖房熱量をそのまま採用する。
【００７８】
一方、算出した暖房熱量が供給可能熱量を超えている場合、算出した暖房熱量と供給可能熱量との差分を算出する。ヒータコア２０と電気暖房装置３０の一方において、供給可能熱量に余裕がある場合、算出した差分の熱量を割り付ける。図７に、冷却水温度とヒータコア２０の供給可能熱量との関係の一例を示す。例えば、図５に示す目標動作点Ｐ４の冷却水温度が３４℃のとき、図７に示すように、冷却水温度が３４℃のときのヒータコア２０の供給可能熱量は３ｋＷであり、算出したヒータコア２０の供給暖房熱量が３．５ｋＷだと、０．５ｋＷ不足する。この場合、算出した電気暖房装置３０の供給暖房熱量が０．５ｋＷであり、電気暖房装置３０の供給可能な最大熱量が１ｋＷを超えていれば、電気暖房装置３０の供給暖房熱量を１ｋＷとする。
【００７９】
ただし、ヒータコア２０と電気暖房装置３０の両方の供給可能な最大熱量を合算しても、熱量が不足する場合には、ヒータコア２０と電気暖房装置３０の両方の供給可能な最大熱量を採用する。
【００８０】
車両制御装置５１は、このようにして決定されたヒータコア２０と電気暖房装置３０の供給暖房熱量を空調制御装置５４へ出力する。そして、空調制御装置５４は、暖房ＯＮ時に、この車両制御装置５１からの指令に基づいて、ヒータコア２０と電気暖房装置３０の供給暖房熱量を制御する。具体的には、空調制御装置５４は、ヒータコア２０の供給暖房熱量については、電動ポンプ２２の吐出量及び送風機２４の送風量を制御し、電気暖房装置３０の供給暖房熱量については、電動コンプレッサ３１の駆動状態を制御する。このように、本実施形態では、車両制御装置５１がヒータコア２０と電気暖房装置３０の供給暖房熱量の設定手段に相当し、空調制御装置５４がヒータコア２０と電気暖房装置３０の供給暖房熱量の制御手段に相当する。
【００８１】
また、車両制御装置５１は、この最終動作点の位置を目標関数のマップ上で判定する。図８にこの判定用マップを示す。最終動作点の位置が、図８に示すどの領域にあるか判定し、この情報を走行制御処理へ送る。
【００８２】
次に、走行制御処理のうち、エネルギー管理処理からの情報により動作する部分について説明する。これは、空調制御装置５４の制御のみでＳＯＣと冷却水温度を目標範囲にすることができない、あるいは、エンジン１０やモータジェネレータ１１の動作を含めた調整を実施すべきと判断される場合の処置である。
【００８３】
特に空調制御装置５４の制御では電力や熱を消費してＳＯＣおよび冷却水温度を低下させることはできるが、上昇させることはできない。このため、これらを上昇させる必要がある場合に作用する。また、ＳＯＣや冷却水温度が高すぎる場合に、更なる電力や熱の発生を防止する場合にも作用する。
【００８４】
上述のように走行制御処理は、運転者のアクセルペダル操作や車両各コンポーネントやシステムの状態、エネルギー管理処理からの指令に応じて、目標エンジントルクと目標エンジン回転数の組み合わせであるエンジン動作点を算出する。このとき、エネルギー管理処理からの指令に応じて、すなわち、前述したエネルギー管理処理で実施されたヒータコアモデルや電気暖房モデルによる予測結果を活用し、将来を見越した適切なエンジン動作点設定を実施する。
【００８５】
ここで、この予測結果を活用してエンジン動作点を設定するまでの一連の制御処理の流れについて説明する。図９に、車両制御装置５１が実施するエンジン動作点設定制御のフローチャートを示す。なお、この予測結果を活用したエンジン動作点設定制御は、上述の電気暖房装置３０の供給暖房熱量とヒータコア２０の供給暖房熱量の決定処理が実施される場合に、繰り返し実行される。また、図９中のステップＳ３が冷却水温度予測手段に相当し、ステップＳ４がバッテリ充電状態予測手段に相当し、ステップＳ５が判定手段に相当し、ステップＳ６がエンジン動作点設定手段に相当する。このように、本実施形態の車両制御装置５１は、これらの機能実現手段を備えている。
【００８６】
ステップＳ１では、水温センサ６４から現在の冷却水温度を読み込む。続いて、ステップＳ２では、ＭＧ制御装置５３から現在のＳＯＣを読み込む。
【００８７】
続いて、ステップＳ３では、ヒータコア２０の熱消費状態に基づいて、所定時間後の冷却水温度を予測する。続いて、ステップＳ４では、電気暖房装置３０の電力消費状態に基づいて、所定時間後のバッテリ充電状態を予測する。
【００８８】
ここでいう「ヒータコア２０の熱消費状態に基づいて」、「電気暖房装置３０の電力消費状態に基づいて」とは、本実施形態では、上述の電気暖房装置３０とヒータコア２０の供給暖房熱量の決定処理の結果に基づくことを意味する。
【００８９】
上述の通り、この供給暖房熱量の決定処理では、現在のＳＯＣおよび冷却水温度の動作点を基準として、電気暖房装置３０とヒータコア２０の少なくとも一方を用いた暖房を所定時間実行すると仮定した場合に、目標関数に最も近い動作点に配置されるように、所定時間後のＳＯＣおよび冷却水温度の目標動作点を決定している。そして、所定時間後にＳＯＣおよび冷却水温度が目標動作点に配置されるように、ヒータコア２０と電気暖房装置３０の供給暖房熱量を決定し、ヒータコア２０と電気暖房装置３０の駆動状態を制御している。したがって、この目標動作点の位置が予測される所定時間後のＳＯＣおよび冷却水温度である。このため、ステップＳ３、Ｓ４では、目標動作点におけるＳＯＣと冷却水温度を、所定時間後のＳＯＣと冷却水温度として決定する。
【００９０】
続いて、ステップＳ５では、ステップＳ３で予測した冷却水温度に基づいて冷却水の熱量の不足や過剰を判定するとともに、ステップＳ４で予測したＳＯＣに基づいてＳＯＣの不足や過剰を判定する。これは、上述の図８に示す判定用マップを用いての判定のことである。
【００９１】
続いて、ステップＳ６では、ステップＳ５の判定結果において、熱量と充電量の少なくとも一方が不足または過剰である場合に、不足または過剰を解消する方向にシフトさせたエンジン動作点を設定する。
【００９２】
図１０に、ステップＳ６で用いる第１、第２燃費最適線および参考としての第３燃費最適線を表したエンジン動作点マップを示す。また、図１１に、図１０中の第１〜第３燃費最適線を導き出すための式１〜式３を示す。
【００９３】
図１０中の第１燃費最適線は、等出力線上で図１１の式１を最小化する点の集合である。すなわち、第１燃費最適線は、エンジン１０の軸出力が等しいエンジン動作点の中でエンジン１０の軸出力に対する燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合（軸出力最適線）である。
【００９４】
ここで、図１２に第１燃費最適線を説明するためのエンジン動作点マップを示す。エンジン１０は、例えば、図１２に示すような燃料消費特性を有するので、同じ出力であっても燃料消費量が異なる。このため、無段変速機１２との組合せにより、図１２に示すように、等出力線上で燃料消費量が少ない動作点を設定することができる。この等出力線上で燃料消費量が少ない動作点を各出力毎に結んだものが燃費最適線と呼ばれる。
【００９５】
図１０中の第３燃費最適線は、等出力線上で図１１の式３を最小化する点の集合であり、エンジン１０の冷却水加熱熱量（熱出力）に着眼した燃費最適線（冷却水加熱最適線）である。すなわち、第３燃費最適線は、エンジン１０の軸出力が等しいエンジン動作点の中でエンジン１０の冷却水加熱熱量に対して燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合である。
【００９６】
図１０中の第２燃費最適線は、等出力線上で図１１の式２を最小化する点の集合であり、エンジン１０の軸出力と熱出力に着眼した燃費最適線である。すなわち、第２燃費最適線は、エンジン１０の軸出力が等しいエンジン動作点の中でエンジン１０の軸出力および冷却水加熱熱量に対して燃料消費量が最小となるエンジン動作点の集合である。
【００９７】
また、第２燃費最適線は、燃料消費率が第３燃費最適線よりも第１燃費最適線に近い線である。図１１の式２におけるαは、式１で表される軸出力に関する効率と式３で表される冷却水加熱熱量に関する効率の重みを設定する調整要素である。αが正であれば、その大きさを変えることで式２を最小化する点による最適線の位置は第１燃費最適線と第３燃費最適線の間を移動する。本実施形態では、式２を最小化する点による最適線が冷却水加熱の第３燃費最適線よりも軸出力の第１燃費最適線上の動作点の近くに設定されるようαを定める。この理由は、αが大きいと、すなわち、式２を最小化する点による最適線が第３燃費最適線側に近づくと軸出力の効率低下度合いが非常に大きくなるため、第１燃費最適線上に動作点を設定する制御と比較して、等しい軸出力を設定する場合の燃料消費量が大きく増加し燃費悪化につながるのに加え、エンジン回転数が高まることで、音が大きくなって乗員に不快感を与える問題が生じるので、これらを避けるためである。
【００９８】
ステップＳ６では、図８に示す判定マップによる判定において、冷却水温度が目標下限値よりも高いと判定され、所定時間後の状態が熱不足でないことが予想される場合、第１燃費最適線が選択される。一方、冷却水温度が目標下限値よりも低いと判定され、所定時間後の状態が熱不足であることが予想される場合、第１燃費最適線よりも熱量が増加する第２燃費最適線が選択される。第２燃費最適線を選択することで、第１燃費最適線を選択する場合よりも、熱出力を大きくでき、早期に熱不足を解消することができる。  
【００９９】
そして、第１、第２燃費最適線上で運転者の加減速要求に基づいてエンジン動作点を選択する。このとき、熱と電力の過不足状態に応じて、第１、第２燃費最適線上で選択するエンジン動作点が異なる。図１３に、熱と電力の過不足状態に基づくエンジン動作点の選択の際に用いる判定マップを示す。図１３は図８に対応している。
【０１００】
図１３に示すように、領域２の時は、第１、第２燃費最適線上で通常の動作点を選択する。ここで、通常の動作点とは、熱と電力の両方が不足でも過剰でもない場合に設定される動作点を指しており、以後も特に断らない限りこの意味で用いる。所定期間後に熱と電力の少なくとも一方が不足し、かつ、熱と電力のどちらも過剰でない領域１の時には、通常の動作点に対して、エンジン出力がより増加する方向にシフトさせたエンジン動作点を選択する。所定期間後に熱と電力の両方が過剰な領域３の時には、通常の動作点に対して、エンジン出力がより減少する方向へシフトさせたエンジン動作点を選択する。なお、エンジン出力がより減少する方向へシフトさせたエンジン動作点の中にはエンジンの停止状態も含まれる。
【０１０１】
図１４に、第１燃費最適線上でのエンジン動作点の選択方法の概念を示す。図１４に示すように、バッテリ４１のＳＯＣが低く、発電が必要な場合には、通常の動作点Ａ１よりも、出力が大きなエンジン動作点Ａ２を設定し、エンジンの軸出力と走行に必要な駆動力の差分をモータジェネレータ１１による発電に用いる。一方、バッテリ４１のＳＯＣが高く、放電が必要な場合には、通常の動作点Ａ１よりも、出力が小さなエンジン動作点Ａ３を設定し、モータでの走行により電力を消費する。第２燃費最適線上でのエンジン動作点の変更も同様である。
【０１０２】
このような第１、第２燃費最適線上のいずれかのエンジン動作点の選択は、例えば、第１燃費最適線を用いたマップと、第２燃費最適線を用いたマップとが用いられることで実現される。第１燃費最適線を用いたマップとしては、通常の動作点を選択するマップと、通常の動作点よりも出力を増大させた動作点を選択するマップと、通常の動作点よりも出力を減少させた動作点を選択するマップとがある。また、第２燃費最適線を用いたマップとしては、通常の動作点を選択するマップと、通常よりも出力を増大させた点を選択するマップとがある。
【０１０３】
具体的には、エンジン冷却水の目標動作点の位置がエンジン冷却水の目標下限値よりも高い場合であって、図１３の領域２に属する場合、第１燃費最適線上の動作点を選択する通常のマップが用いられ、図１３の領域１に属する場合、第１燃費最適線上であって通常よりも出力を増大させた動作点を選択するマップが用いられ、図１３の領域３に属する場合、第１燃費最適線上であって通常よりも出力を減少させた点を選択するマップが用いられる。
【０１０４】
一方、エンジン冷却水の目標動作点の位置がエンジン冷却水の目標下限値よりも低い場合であって、図１３の領域２に属する場合、第２燃費最適線上の動作点を選択する通常のマップが用いられ、図１３の領域１に属する場合、第２燃費最適線上であって通常よりも出力を増大させた動作点を選択するマップが用いられる。
【０１０５】
図５、６に示す例では、目標動作点Ｐ４は、エンジン冷却水の目標下限値よりも低く、図１３の領域１に属するので、第２燃費最適線上であって通常よりも出力を増大させた動作点を選択するマップが用いられる。
【０１０６】
このようにして、ステップＳ６で、エンジン動作点が設定されると、車両制御装置５１は、この設定されたエンジン動作点を出力する。そして、エンジン制御装置５２は、この設定されたエンジン動作点でエンジン１０を作動させる。
【０１０７】
以上の説明の通り、本実施形態では、暖房作動設定時において、エンジン１０が作動状態であって冷却水温度が所定温度よりも低い場合に、電気暖房装置３０とヒータコア２０の少なくとも一方を用いた暖房を所定時間実行すると仮定して、所定予測期間後のＳＯＣと冷却水温度の動作点が図３に示す目標関数に最も近い動作点となるように、ヒータコア２０からの供給暖房熱量と電気暖房装置３０からの供給暖房熱量の配分を設定している。そして、ヒータコア２０と電気暖房装置３０の少なくとも一方を用いた暖房を行う際に、この設定に基づいて、ヒータコア２０からの供給暖房熱量と電気暖房装置３０からの供給暖房熱量を制御し、エンジン冷却水の熱量とバッテリの電力を消費することで、バッテリ充電状態と冷却水温度とのバランスを調整するようにしている。
【０１０８】
図３に示す目標関数は、上述の通り、目標ＳＯＣ範囲の中央値と目標冷却水温度の下限値を通って、予め定められた所定の勾配ａ１の直線であり、この勾配ａ１は、第１燃費最適線上のエンジン動作点を選択した場合の冷却水温度とＳＯＣの関係を座標軸上に表したときの近似直線の勾配と同じである。
【０１０９】
このため、バランス調整後のバッテリ充電状態と冷却水温度とが目標範囲内でない場合に、第１燃費最適線上もしくはそれに近い第２燃費最適線上のエンジン動作点を選択することで、目標バッテリ充電状態範囲内の所定値と目標冷却水温度範囲の下限値に近づけることができる。
【０１１０】
また、本実施形態では、エンジン動作点の設定において、図９のステップＳ６での説明の通り、ステップＳ５での判定結果が熱量不足でない場合、第１燃費最適線上のエンジン動作点を選択し、ステップＳ５での判定結果が熱量不足の場合、第１燃費最適線よりも冷却水加熱熱量が増加する方向にシフトした第２燃費最適線上のエンジン動作点を選択することとしている。
【０１１１】
さらに、ステップＳ５での判定結果において、熱量とＳＯＣの少なくとも一方が不足し、かつ、熱とＳＯＣのどちらも過剰でない場合、選択される第１、第２燃費最適線上において、通常のエンジン動作点に対してエンジン出力が増加する方向にシフトさせたエンジン動作点を選択することとしている。また、ステップＳ５の判定結果において、熱量と充電量の両方が過剰である場合、通常のエンジン動作点に対してエンジン出力が減少する方向にシフトさせたエンジン動作点を選択することとしている。
【０１１２】
このように、冷却水の熱量およびバッテリ４１の充電量の不足や過剰が予想される場合に、不足や過剰を解消する方向にエンジン動作点をシフトさせることにより、熱量および充電量の不足や過剰に至る前に、熱量や充電量を増減させて、熱量および充電量の不足や過剰に至るのを未然に防ぐことができる。すなわち、熱量および充電量の不足や過剰を予想しない場合と比較して、実際に熱量および充電量の不足や過剰に至る頻度を下げることができる。
【０１１３】
この結果、熱量および充電量の不足や過剰を予想しない場合と比較して、第１燃費最適線上でエンジン動作点を設定する機会を増やすことができ、燃料消費量の増加を抑制することができる。
【０１１４】
また、熱量不足が予想される場合では、第１燃費最適線上ではなく第２燃費最適線上のエンジン動作点を設定するが、第２燃費最適線は、図１０に示すように、燃料消費率が第３燃費最適線よりも第１燃費最適線に近い線であるので、動作線変更による燃料消費量増加を最小限に抑制できる。
【０１１５】
（第２実施形態）
ハイブリッド車両に搭載される熱負荷や電気負荷には、第1実施形態で説明した通り、ヒータコア２０や電気暖房機器３０のように、その消費熱量や消費電力を制御により調整できるものと、エンジン冷却水によるバッテリ暖機装置や電動パワーステアリングのように消費熱量や消費電力を制御により調整できないものとがある。
【０１１６】
本実施形態では、消費熱量や消費電力を調整できないものにおける熱消費状態や電力消費状態に基づいての所定時間後の冷却水温度およびバッテリ充電状態の予測方法を説明する。以下では、第1実施形態と異なる点を説明する。図１５にＳＯＣおよび冷却水温度の予測動作点の設定例を示す。
【０１１７】
本実施形態では、図６のステップＳ３、Ｓ４において、図１５に示すように、冷却水温度およびＳＯＣの現在の動作点Ｐ１に対して、熱負荷や電気負荷による冷却水温度およびＳＯＣの所定時間後の低下量ΔＴ３、ΔＳＯＣ３を予測し、それに基づいて予測動作点Ｐ５を設定する。
【０１１８】
ここで、熱負荷がバッテリ暖機装置の場合の予測動作点の設定では、現在のバッテリ温度と、種々のバッテリ温度に応じて予め設定されている暖機用消費熱量とを用いて、所定期間内の消費熱量ΔＴ３を算出する。この算出した消費熱量が、図１５中の熱負荷の熱消費による冷却水温度の低下予測分ΔＴ３である。
【０１１９】
一方、電気負荷が電動パワーステアリングの場合の予測動作点の設定では、図示しない電動パワーステアリング制御装置にて過去の動作に基づく平均消費電力を算出し、電動パワーステアリングが作動中であれば、その平均消費電力に基づいて所定時間内での消費電力を算出する。なお、暖房と比較して極少量であるのか、暖房に対して無視できないレベルにあるのかといった情報を反映することを目的とするので、例えば電動パワーステアリングの時々刻々とした動作状態ではなく平均値のように変化の緩やかなものを用いる。この算出した消費電力が図１５中の電気負荷の電力消費によるＳＯＣの低下予測分ΔＳＯＣ３である。
【０１２０】
その後、第１実施形態と同様に、ステップＳ５以降を実施する。
【０１２１】
以上のようにして、所定時間後の冷却水温度およびバッテリ充電状態を予測することもできる。
【０１２２】
（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、図３に示すように、目標関数を予め定められた所定の勾配ａ１の直線とし、この所定の勾配を、第１燃費最適線上のエンジン動作点を選択している場合の冷却水温度とＳＯＣの変化を表す近似直線の勾配と同じとしたが、第１燃費最適線上のエンジン動作点を選択している場合の冷却水温度とＳＯＣの変化を表す近似線の変化率としても良い。
【０１２３】
すなわち、この近似線が勾配一定の直線でなく、複数の勾配を有する直線で示される場合、所定の勾配として、その複数の勾配を用いても良い。例えば、所定の勾配の直線を、所定温度より低温の範囲は傾きａ１、所定温度よりも高温の範囲は傾きａ２の直線としても良い。また、近似線が近似曲線で示される場合、所定の勾配の直線を、その近似曲線と同じ変化率の曲線としても良い。
【０１２４】
（２）また、第１実施形態では、図３に示すように、目標関数を目標ＳＯＣ範囲の中央値と目標冷却水温度範囲の下限値を通る線としたが、目標ＳＯＣ範囲の中央値に限らず、目標ＳＯＣ範囲内の所定値であれば良い。同様に、目標冷却水温度の下限値に限らず、目標冷却水温度範囲内の所定値であれば良い。
【０１２５】
（３）第１実施形態では、電気暖房装置としてヒートポンプシステム３０を採用したが、ヒートポンプシステム３０の代わりに、ＰＴＣヒータを採用することも可能である。ＰＴＣヒータは、ＰＴＣ素子（正特性サーミスタ）を有し、このＰＴＣ素子に電力が供給されることによって発熱する電気ヒータである。
【０１２６】
（４）第１実施形態では、車両制御装置５１がヒータコア２０と電気暖房装置３０の供給暖房熱量を設定し、空調制御装置５４がヒータコア２０と電気暖房装置３０の供給暖房熱量を制御したが、他の制御装置がこの設定や制御を実行しても良い。
【０１２７】
また、第１実施形態では、車両制御装置５１が図９に示す各ステップを実行したが、他の制御装置が図９に示す各ステップを実行しても良い。
【０１２８】
（５）第１実施形態では、エンジン動作点を設定する際に、所定期間後のＳＯＣとエンジン冷却水の目標動作点の位置が熱不足の位置の場合に、第２燃費最適線を選択したが、所定期間後のＳＯＣとエンジン冷却水の目標動作点の位置が熱不足かつ電力適切の場合に、第２燃費最適線を選択し、それ以外の場合に第１燃費最適線を選択することが好ましい。第２燃費最適線を選択することで、第１燃費最適線を選択するよりも、電力の増大を抑制しつつ、熱出力を増大させることができるからである。
【０１２９】
（６）上述の各実施形態を実施可能な範囲で組み合わせても良い。
【符号の説明】
【０１３０】
１０    エンジン
１１    モータジェネレータ
２０    ヒータコア
３０    ヒートポンプシステム（電気暖房装置）
４１    バッテリ
【図１】
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【図２】
0005998506.tif 000003
【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】
0005998506.tif 000008
【図８】
0005998506.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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