(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとモータジェネレータとを備え、エンジントルクを用いてモータジェネレータにより発電した電力をバッテリに充電しながら走行するハイブリッド車両の制御装置において、
前記バッテリの充電量が大きいほどエンジン効率が低下するように目標エンジン等効率線を設定する目標エンジン等効率線設定手段と、
設定された目標エンジン等効率線と現在のエンジン回転数とに基づいて目標エンジントルクを設定する目標エンジントルク設定手段と、
運転者の要求に基づく要求駆動トルクが前記目標エンジントルク以下の場合はエンジントルクを前記目標エンジントルクとし、前記要求駆動トルクが前記目標エンジントルクより大きい場合はエンジントルクを前記要求駆動トルクとするエンジントルク制御手段と、
前記要求駆動トルクが前記目標エンジントルク以下の場合は前記モータジェネレータによる発電トルクを前記目標エンジントルクと前記要求駆動トルクとの差分トルクとし、前記要求駆動トルクが前記目標エンジントルクより大きい場合は発電トルクをゼロとする発電トルク制御手段と、
を備えたことを特徴とする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、エンジンおよびモータジェネレータを動力源とし、モータジェネレータやエンジンを用いて発電しながら走行可能なハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなハイブリッド車両としては従来、例えば特許文献１に記載のようなものが知られている。この公報には、エンジンを駆動してモータジェネレータで発電するとき、燃費効率の悪い低回転域での発電量を低減（もしくは停止）し、燃費効率の良い回転域での発電量を増大する基本発電トルク特性が設定される。そして、バッテリの充電状態に応じて基本発電トルク特性をトルク軸方向に移動することで、発電効率の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４１７０８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、特許文献１に記載の技術にあっては、バッテリSOCに応じて基本発電トルク特性をトルク方向に移動しているため、エンジン駆動力により走行する場合、一定の発電トルクが上乗せされることでエンジン効率が向上したとしても、駆動力の大小が生じることで、高効率なエンジン運転を達成できず、十分に発電効率を改善することが困難であった。【０００５】
本発明は上記課題に着目し、発電効率を向上可能な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】
【０００６】
この目的のため、本発明では、エンジンとモータジェネレータとを備え、エンジントルクを用いてモータジェネレータにより発電した電力をバッテリに充電しながら走行するハイブリッド車両の制御装置において、バッテリの充電量が大きいほどエンジン効率が低下するように目標エンジン等効率線を設定し、設定された目標エンジン等効率線と現在のエンジン回転数とに基づいて目標エンジントルクを設定し、運転者の要求に基づく要求駆動トルクが目標エンジントルク以下の場合はエンジントルクを目標エンジントルクとし、要求駆動トルクが目標エンジントルクより大きい場合はエンジントルクを要求駆動トルクとし、要求駆動トルクが目標エンジントルク以下の場合はモータジェネレータによる発電トルクを目標エンジントルクと要求駆動トルクとの差分トルクとし、要求駆動トルクが目標エンジントルクより大きい場合は発電トルクをゼロとする。
【発明の効果】
【０００７】
よって、要求駆動トルクが小さいときでもエンジントルクがあまり低くならない領域での運転を継続でき、エンジンの動作点として比較的効率の良い動作点を確保できるため、車両全体の必要電力と発電効率を考慮したエネルギ効率を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のハイブリッド車両を示す全体システム図である。。
【図２】実施例１のハイブリッド車両の制御構成を表すブロック図である。
【図３】実施例１の目標駆動力マップである。
【図４】実施例１の発電トルク制御処理を表すフローチャートである。
【図５】実施例１のＳＯＣに対する発電量の関係を表す発電量マップである。
【図６】実施例１のエンジントルクとエンジン回転数によって規定される運転点マップである。
【図７】ＳＯＣが所定値を超えた時の駆動トルクと発電トルクとの関係を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０００９】
１０    統合コントローラ
１６    アクセル開度センサ
１７    車速センサ
２１    モータ回転数センサ
AT    自動変速機
CL1    第１クラッチ
CL2    第２クラッチ
Ｅ    エンジン
MG    モータジェネレータ
RR，RL    駆動輪
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔実施例１〕
まず、ハイブリッド車両の駆動系構成を説明する。図１は実施例１のエンジン始動制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両を示す全体システム図である。実施例１におけるハイブリッド車の駆動系は、図１に示すように、エンジンEと、第１クラッチCL1と、モータジェネレータMGと、第２クラッチCL2と、自動変速機ATと、プロペラシャフトPSと、ディファレンシャルDFと、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪RL（駆動輪）と、右後輪RR（駆動輪）と、を有する。尚、FLは左前輪、FRは右前輪である。
【００１１】
エンジンEは、例えばガソリンエンジンであり、後述するエンジンコントローラ１からの制御指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度等が制御される。尚、エンジン出力軸にはフライホイールFWが設けられている。
【００１２】
第１クラッチCL1は、エンジンEとモータジェネレータMGとの間に介装されたクラッチであり、後述する第１クラッチコントローラ５からの制御指令に基づいて、第１クラッチ油圧ユニット６により作り出された制御油圧により作動し、スリップ締結を含み締結・開放が制御される。
【００１３】
モータジェネレータMGは、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モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ２からの制御指令に基づいて、インバータ３により作り出された三相交流を印加することにより制御される。このモータジェネレータMGは、バッテリ４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この状態を「力行」と呼ぶ）、ロータが外力により回転している場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ４を充電することもできる（以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ）。尚、このモータジェネレータMGのロータは、図外のダンパーを介して自動変速機ATの入力軸に連結されている。
【００１４】
第２クラッチCL2は、モータジェネレータMGと左右後輪RL,RRとの間に介装されたクラッチであり、後述するＡＴコントローラ７からの制御指令に基づいて、第２クラッチ油圧ユニット８により作り出された制御油圧により、スリップ締結を含み締結・開放が制御される。
【００１５】
自動変速機ATは、前進７速後退１速等の有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り換える変速機であり、第２クラッチCL2は、専用クラッチとして新たに追加したものではなく、自動変速機ATの各変速段にて締結される複数の摩擦締結要素のうち、いくつかの摩擦締結要素を流用している。
【００１６】
そして、自動変速機ATの出力軸は、車両駆動軸としてのプロペラシャフトPS、ディファレンシャルDF、左ドライブシャフトDSL、右ドライブシャフトDSRを介して左右後輪RL,RRに連結されている。尚、前記第１クラッチCL1と第２クラッチCL2には、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチを用いている。
【００１７】
このハイブリッド駆動系には、第１クラッチCL1の締結・開放状態に応じて３つの走行モードを有する。第１走行モードは、第１クラッチCL1の開放状態で、モータジェネレータMGの動力のみを動力源として走行するモータ使用走行モードとしての電気自動車走行モード（以下、「EV走行モード」と略称する。）である。第２走行モードは、第１クラッチCL1の締結状態で、エンジンEを動力源に含みながら走行するエンジン使用走行モード（以下、「HEV走行モード」と略称する。）である。第３走行モードは、第１クラッチCL1の締結状態で第２クラッチCL2をスリップ制御させ、エンジンEを動力源に含みながら走行するエンジン使用スリップ走行モード（以下、「WSC走行モード」と略称する。）である。このモードは、特にバッテリSOCが低いときやエンジン水温が低いときに、クリープ走行を達成可能なモードである。ここで、SOCとはバッテリの充電状態を表すものであり、SOCが高いときはバッテリの充電量が高く、SOCが低いときはバッテリの充電量が少ない状態を表す。尚、EV走行モードからHEV走行モードに遷移するときは、第１クラッチCL1を締結し、モータジェネレータMGのトルクを用いてエンジン始動を行う。
【００１８】
上記「HEV走行モード」には、「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」との３つの走行モードを有する。「エンジン走行モード」は、エンジンEのみを動力源として駆動輪を動かす。「モータアシスト走行モード」は、エンジンEとモータジェネレータMGの２つを動力源として駆動輪を動かす。「走行発電モード」は、エンジンEを動力源として駆動輪RR,RLを動かすと同時に、モータジェネレータMGを発電機として機能させる。
【００１９】
定速運転時や加速運転時には、エンジンEの動力を利用してモータジェネレータMGを発電機として動作させる。また、減速運転時は、制動エネルギを回生してモータジェネレータMGにより発電し、バッテリ４の充電のために使用する。また、更なるモードとして、車両停止時には、エンジンEの動力を利用してモータジェネレータMGを発電機として動作させる発電モードを有する。
【００２０】
次に、ハイブリッド車両の制御系を説明する。実施例１におけるハイブリッド車両の制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、インバータ３と、バッテリ４と、第１クラッチコントローラ５と、第１クラッチ油圧ユニット６と、ＡＴコントローラ７と、第２クラッチ油圧ユニット８と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０と、を有して構成されている。尚、エンジンコントローラ１と、モータコントローラ２と、第１クラッチコントローラ５と、ＡＴコントローラ７と、ブレーキコントローラ９と、統合コントローラ１０とは、互いの情報交換が可能なＣＡＮ通信線１１を介して接続されている。
【００２１】
エンジンコントローラ１は、エンジン回転数センサ１２からのエンジン回転数情報を入力し、統合コントローラ１０からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点（Ne：エンジン回転数,Te：エンジントルク）を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。尚、エンジン回転数Ne等の情報は、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給される。
【００２２】
モータコントローラ２は、モータジェネレータMGのロータ回転位置を検出するレゾルバ１３からの情報を入力し、統合コントローラ１０からの目標モータジェネレータトルク指令等に応じ、モータジェネレータMGのモータ動作点（Nm：モータジェネレータ回転数,Tm：モータジェネレータトルク）を制御する指令をインバータ３へ出力する。尚、このモータコントローラ２では、バッテリ４の充電状態を表すバッテリSOCを監視していて、バッテリSOC情報は、モータジェネレータMGの制御情報に用いると共に、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給される。
【００２３】
第１クラッチコントローラ５は、第１クラッチ油圧センサ１４と第１クラッチストロークセンサ１５からのセンサ情報を入力し、統合コントローラ１０からの第１クラッチ制御指令に応じ、第１クラッチCL1の締結・開放を制御する指令を第１クラッチ油圧ユニット６に出力する。尚、第１クラッチストロークC1Sの情報は、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給する。
【００２４】
ATコントローラ７は、アクセル開度センサ１６と車速センサ１７と第２クラッチ油圧センサ１８と運転者の操作するシフトレバーの位置に応じた信号を出力するインヒビタスイッチからのセンサ情報を入力し、統合コントローラ１０からの第２クラッチ制御指令に応じ、第２クラッチCL2の締結・開放を制御する指令をAT油圧コントロールバルブ内の第２クラッチ油圧ユニット８に出力する。尚、アクセルペダル開度APOと車速VSPとインヒビタスイッチの情報は、ＣＡＮ通信線１１を介して統合コントローラ１０へ供給する。
【００２５】
ブレーキコントローラ９は、４輪の各車輪速を検出する車輪速センサ１９とブレーキストロークセンサ２０からのセンサ情報を入力し、例えば、ブレーキ踏み込み制動時、ブレーキストロークBSから求められる要求制動力に対し回生制動力だけでは不足する場合、その不足分を機械制動力（摩擦ブレーキによる制動力）で補うように、統合コントローラ１０からの回生協調制御指令に基づいて回生協調ブレーキ制御を行う。
【００２６】
統合コントローラ１０は、車両全体の消費エネルギを管理し、最高効率で車両を走らせるための機能を担うもので、モータ回転数Nmを検出するモータ回転数センサ２１と、第２クラッチ出力回転数N2outを検出する第２クラッチ出力回転数センサ２２と、第２クラッチ伝達トルク容量TCL2を検出する第２クラッチトルクセンサ２３と、ブレーキ油圧センサ２４と、第２クラッチCL2の温度を検知する温度センサ１０ａと、前後加速度を検出するGセンサ１０ｂからの情報およびＣＡＮ通信線１１を介して得られた情報を入力する。また、統合コントローラ１０は、エンジンコントローラ１への制御指令によるエンジンEの動作制御と、モータコントローラ２への制御指令によるモータジェネレータMGの動作制御と、第１クラッチコントローラ５への制御指令による第１クラッチCL1の締結・開放制御と、ATコントローラ７への制御指令による第２クラッチCL2の締結・開放制御と、を行う。
【００２７】
以下に、図２に示すブロック図を用いて、実施例１の統合コントローラ１０にて演算される制御を説明する。例えば、この演算は、制御周期10msec毎に統合コントローラ１０で演算される。統合コントローラ１０は、目標駆動力演算部100と、モード選択部200と、目標充放電演算部300と、動作点指令部400と、変速制御部500と、を有する。
【００２８】
目標駆動力演算部100では、図３に示す目標駆動力マップを用いて、アクセルペダル開度APOと車速VSPとから、目標駆動力tFoOを演算する。モード選択部200は、予め供えられたモード領域を有する変速線図から、車速とアクセルペダル開度に基づいて走行モードを選択する。モード領域としては、EV走行モードと、WSC走行モードと、HEV走行モードとを有し、アクセルペダル開度APOと車速VSPとから目標モードを演算する。但し、EV走行モードが選択されていたとしても、バッテリSOCが所定値以下であれば、強制的に「HEV走行モード」もしくは「WSC走行モード」を目標モードとする。目標充放電演算部300では、予め設定された目標充放電量マップを用いて、バッテリSOCから目標充放電電力tPを演算する。また、バッテリSOCに応じて発電トルクを制御する。詳細については後述する。
【００２９】
動作点指令部400では、アクセルペダル開度APOと、目標駆動力tFoOと、目標モードと、車速VSPと、目標充放電電力tPとから、これらの動作点到達目標として、過渡的な目標エンジントルクと目標モータジェネレータトルクと目標第２クラッチ締結容量と自動変速機ATの目標変速段と第１クラッチCL1の伝達トルク容量指令である第１クラッチソレノイド電流指令を演算する。また、動作点指令部400には、EV走行モードからHEV走行モードに遷移するときに、第1クラッチCL1を締結してエンジンEを始動するエンジン始動制御部401が設けられている。
変速制御部500では、上述の変速線図に設定されたシフトスケジュールに沿って、目標第２クラッチ締結容量と目標変速段を達成するように自動変速機AT内のソレノイドバルブを駆動制御する。
【００３０】
図４は実施例１の発電トルク制御処理を表すフローチャートである。ここでは、HEV走行モードであって、エンジンEの駆動力によりモータジェネレータMGで発電しながら走行しているときに、SOCに応じた発電トルクを制御する処理を表す。
ステップS1では、エンジン回転数を読み込む。
ステップS2では、バッテリ残存容量であるSOCを読み込む。
【００３１】
ステップS3では、SOCに基づいて目標エンジン効率を設定する。図５はSOCに対する発電量Pbの関係を表す発電量マップである。SOCが所定値SOC1未満のときは、一定の大きな発電量が要求される。一方、所定値SOC1以上のときは、エネルギーマネージメントの要求を満たすため、SOCが大きいほど発電量Pbが小さくなるように設定され、発電量Pbの抑制に伴い、エンジン効率を低下させることで、全体のエネルギ効率の改善を図る。図６はエンジントルクとエンジン回転数によって規定される運転点マップである。マップ内において、通常時にエンジン動作点が設定される高効率運転線とは別に、SOCに応じた目標エンジン等効率線が設定され、SOCが高いほど効率が小さくなる特性に設定される。言い換えると、目標エンジン等効率線は、発電量Pbが抑制されるほど、エンジン効率が低下するように設定されたものである。
【００３２】
ステップS4では、目標エンジン等効率線と現在のエンジン回転数とが交差する点である目標エンジントルクTetを決定する。
ステップS5では、運転者の要求に基づいて走行に必要な要求駆動トルクTedを読み込む。
ステップS6では、要求駆動トルクTedが目標エンジントルクTetよりも大きいか否かを判断し、大きい場合はステップS7に進み、Ted≦Tetの場合はステップS8に進む。
ステップS7では、発電トルクTegを０にセットする。すなわち、エンジントルクは全て駆動輪に伝達する。具体的には、図６のマップに示すように、目標エンジントルクよりも要求された駆動トルクのほうが大きいときは、発電することなく要求駆動トルクTedをエンジントルクとして出力する。
ステップS8では、モータジェネレータMGの発電トルクTegとして、目標エンジントルクと要求駆動トルクTedとの差（＝Tet−Ted）を設定する。具体的には、図６のマップに示すように、目標エンジントルクよりも要求駆動トルクTedのほうが小さいときは、駆動輪に駆動トルクTedを出力しつつ、目標エンジントルクTetと駆動トルクTedとの差分によってモータジェネレータMGを発電させる。
ステップS9では、モータジェネレータMGに発電トルクTedを指令する。
【００３３】
図７はSOCが所定値を超えた時の駆動トルクと発電トルクとの関係を表すタイムチャートである。図７中の上側のタイムチャートは、単にSOCに応じた発電トルクを駆動トルクに上乗せする比較例であり、図７中の下側のタイムチャートは、実施例１の発電制御を行った場合のタイムチャートである。図７中の実線はエンジントルクを表し、一点鎖線は駆動トルクを表し、エンジントルクと駆動トルクとの間が発電トルクTedを表す。
【００３４】
比較例に示すように、時刻ｔ０において、所定のSOC1を超えたため、発電量Pbが抑制されると、抑制された発電トルクが駆動トルクに加算されることで制御される。この場合、駆動トルクが小さいときには、エンジントルクも低くなるため、エンジン効率が悪い領域にエンジン動作点がきてしまうという問題があった。
【００３５】
これに対し、実施例１では、時刻ｔ０以降、エンジン動作点としては目標エンジン効率を設定してエンジントルクがあまり低くならない領域での運転を継続し、その範囲内で要求された駆動トルクを出力するとともに、発電トルクTegを目標エンジントルクと要求駆動トルクTedとの差に設定することで、全体的なエンジン効率を高めることができる。
また、時刻ｔ１に示すように、必要な駆動トルクTedが目標エンジントルクTetよりも大きい場合は、発電量Pbを０とし、エンジントルクとして必要な駆動トルクTedをエンジントルクとして出力する。時刻ｔ２において、必要な駆動トルクTedが目標エンジントルクTetよりも小さくなると、発電量Pbを再び発電トルクTegとして目標エンジントルクと必要な駆動トルクTedとの差に設定する。これにより、発電トルクを０とすることでエンジントルクを駆動トルクとして全て活用することができると共に、エンジン効率を向上できる。
【００３６】
以上説明したように、実施例１にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
（１）エンジンEとモータジェネレータMGとを備え、エンジントルクを用いてモータジェネレータMGにより発電した電力をバッテリ４に充電しながら走行するハイブリッド車両の制御装置において、
SOC（バッテリの充電量）がSOC1（所定値）以上の場合、要求駆動トルクTedが目標エンジントルクTet（所定トルク）以下のときはモータジェネレータMGによる発電トルクTegを増大させ、要求駆動トルクTedが所定トルクより大きいときは前記モータジェネレータによる発電トルクTegを減少させる（発電トルク制御手段）。
よって、要求駆動トルクTedが小さいときは発電トルクTegを大きくし、要求駆動トルクTedが大きいときは発電トルクTegを小さくすることで、要求駆動トルクTedが小さいときでもエンジンEの動作点として効率の良い動作点を確保することができ、エンジン効率を高めることができる。
【００３７】
（２）目標エンジントルクTet（所定トルク）は、予め設定された目標エンジン等効率線と現在のエンジン回転数とによって規定されるトルクであり、要求駆動トルクTedが目標エンジントルクTet以下のときはエンジントルクを目標エンジントルクTetまで増大させると共にモータジェネレータMGによる発電トルクTegを目標エンジントルクTetと要求駆動トルクTedとの差分トルクとする。
よって、予め設定されたエンジン効率に沿って発電トルクTegを制御することで、エンジン効率を高めることができる。
【００３８】
（３）SOCが大きいほど目標エンジン等効率線を低エンジン効率に設定する。よって、車両全体の必要電力と発電効率を考慮したエネルギ効率を改善することができる。
【００３９】
（４）要求駆動トルクTedが所定トルクより大きいときはモータジェネレータMGによる発電トルクを０に設定する。よって、エンジントルクを駆動トルクとして全て活用することができると共に、エンジン効率を向上できる。
【図１】
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【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】
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