(57)【要約】  【課題】エンジンの熱効率とモータの効率とを合わせたパワーユニットの効率が大きく向上する運転領域を優先し、最適な発電制御を行う。  【解決手段】ＸＧＲＥＱ＝１発電要求が有った場合、効率指標が最大となるような発電トルクＧＥＮＥＴＲＱを算出し（Ｓ２）、発電トルク下限値ＧＥＮＥＭＩＮで下限規制する（Ｓ３）。そして、発電が開始されていない場合（Ｓ８，ＸＧＥＮＥ＝０）、実残存容量ＳＯＣと発電開始残存容量ＳＴＳＯＣとを比較して発電の可否を判断し（Ｓ９）、ＳＯＣ≦ＳＴＳＯＣの場合、発電トルクＧＥＮＥＴＲＱによる発電を行い（Ｓ１０）、ＳＯＣ＞ＳＴＳＯＣの場合には発電を行わない。これにより、エンジンの熱効率とモータの効率とを合わせたパワーユニットの効率が大きく向上する運転領域を優先した最適な発電制御を実現することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと該エンジンに連結されるモータとを備えたパワーユニットからの駆動力によって走行すると共に、上記エンジンにより上記モータを駆動し、上記モータに電力を供給する蓄電デバイスを充電するハイブリッド車の制御装置において、
上記蓄電デバイスを充電するための発電トルクを、運転領域毎に算出する発電トルク算出手段と、
上記蓄電デバイスの残存容量に基づいて、運転領域毎に発電の可否を決定する発電決定手段とを備えたことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【請求項２】
上記発電トルク算出手段は、
エンジン回転数と必要エンジン駆動トルクとをパラメータとする運転領域毎に、上記エンジンの熱効率と上記モータの効率とを合わせた上記パワーユニットの効率が最良となる発電トルクを算出することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項３】
上記発電トルク算出手段は、
上記発電トルクを、上記パワーユニットの発生エネルギー量と燃料の発生エネルギー量とから導かれる効率指標に基づいて算出することを特徴とする請求項２記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項４】
上記発電トルク算出手段は、
上記発電トルクを、エンジン回転数と上記蓄電デバイスの残存容量とに基づいて設定した発電トルク下限値以上の値とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか一に記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項５】
上記発電決定手段は、
エンジン回転数と必要エンジン駆動トルクとをパラメータとする運転領域毎に、上記蓄電デバイスの残存容量を、上記パワーユニットの発生エネルギー量と燃料の発生エネルギー量とから導かれる効率指標の向上率との相関に基づいて設定した発電開始残存容量と比較して発電の可否を決定することを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載のハイブリッド車の制御装置。
【請求項６】
上記発電決定手段は、
上記発電開始残存容量を、上記蓄電デバイスの温度により補正することを特徴とする請求項５記載のハイブリッド車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンと該エンジンに連結されるモータとを備えたハイブリッド車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車等の車両においては、ガソリン等を燃料とするエンジンを動力源とするものに対し、低公害、省資源の促進を目的として、バッテリからの電力によって駆動力を発生するモータをエンジンに加えて搭載し、エンジンとモータとを併用するハイブリッド車が開発されている。
【０００３】
このようなハイブリッド車の中でも、特に、エンジンとモータとの何れも走行駆動源として使用可能なパラレルハイブリッド車においては、エンジン効率が低い領域での駆動トルクをモータのアシストトルクによって補うことができ、燃費向上に繋げることができる。しかしながら、パラレルハイブリッド車では、モータに電力を供給するバッテリへの充電についても、アシスト以外の走行中に実施しなければならず、発電を適正に制御しなければ、逆に燃費悪化を招くという問題がある。
【０００４】
従って、このようなハイブリッド車における発電制御に関して、従来から種々の提案がなされており、例えば、特許文献１には、車速と目標駆動力と目標発電電力とを最小燃料消費量で実現するための目標エンジン回転数を演算し、最適なエンジンの運転点を決定する技術が開示されている。また、特許文献２には、駆動軸の要求パワーとバッテリ充電電力の和をエンジン目標パワーとし、このエンジン目標パワーが所定の下限値未満の場合は、バッテリ充電電力を変更してエンジン効率の悪い出力域での運転を防止する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２３６６０１号公報
【特許文献２】特開２００４−１４４０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発電が必要な場合には、エンジンの熱効率とモータの効率とを合わせたパワーユニットの効率を考慮する必要があり、しかも、実際の運転では、運転領域が変化することから、各運転領域でのパワーユニットの効率の変化を考慮する必要がある。上述の特許文献１や特許文献２では、これらの点については考慮されておらず、必ずしも最適な発電制御を実現しているとは言い難い。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、エンジンの熱効率とモータの効率とを合わせたパワーユニットの効率が大きく向上する運転領域を優先し、最適な発電制御を行うことのできるハイブリッド車の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明によるハイブリッド車の制御装置は、エンジンと該エンジンに連結されるモータとを備えたパワーユニットからの駆動力によって走行すると共に、上記エンジンにより上記モータを駆動し、上記モータに電力を供給する蓄電デバイスを充電するハイブリッド車の制御装置において、上記蓄電デバイスを充電するための発電トルクを、運転領域毎に算出する発電トルク算出手段と、上記蓄電デバイスの残存容量に基づいて、運転領域毎に発電の可否を決定する発電決定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
その際、発電トルクは、エンジン回転数と必要エンジン駆動トルクとをパラメータとする運転領域毎に、エンジンの熱効率とモータの効率とを合わせたパワーユニットの効率が最良となるように算出することが望ましい。パワーユニットの効率が最良となる発電トルクは、パワーユニットの発生エネルギー量と燃料の発生エネルギー量とから導かれる効率指標に基づいて算出することができる。発電トルクは、エンジン回転数と蓄電デバイスの残存容量とに基づいて設定した発電トルク下限値以上の値とすることが望ましい。
【０００９】
また、発電の可否は、パワーユニットの発生エネルギー量と燃料の発生エネルギー量とから導かれる効率指標の向上率との相関に基づいて発電開始残存容量を設定し、この発電開始残存容量と蓄電デバイスの残存容量とを、エンジン回転数と必要エンジン駆動トルクとをパラメータとする運転領域毎に比較して決定することが望ましい。発電開始残存容量は、蓄電デバイスの温度により補正することが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のハイブリッド車の制御装置は、エンジンの熱効率とモータの効率とを合わせたパワーユニットの効率が大きく向上する運転領域を優先して最適な発電制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図６は本発明の実施の一形態に係わり、図１はハイブリッド車のシステム構成図、図２は発電制御ルーチンのフローチャート、図３は必要エンジン駆動トルクと発電トルクとの関係を示す説明図、図４は残存容量とエンジン回転数と発電トルク下限値との関係を示す説明図、図５は発電開始残存容量とエンジン回転数と必要エンジン駆動トルクとの関係を示す説明図、図６はバッテリ温度と発電開始残存容量温度補正値との関係を示す説明図である。
【００１２】
図１は、ハイブリッド（ＨＥＶ）車のシステム構成を示し、本形態においては、エンジン１の出力軸に、発電及び駆動アシスト力発生用のモータ２が直接的に或いはギヤ等の動力伝達機構を介して連結されるパラレルハイブリッド車のシステム構成例を示す。このパラレルハイブリッド車においては、エンジン１及びモータ２からなるパワーユニットの駆動力が自動変速機３に入力され、自動変速機３からギヤ４及びファイナルギヤ５を介して図示しない駆動輪に出力される。
【００１３】
また、モータ２にはインバータ６が接続され、このインバータ６により、車両の主電源を構成する蓄電デバイスとしてのバッテリ７からの直流電力が交流電力に変換され、モータ２が駆動される。バッテリ７は、例えば複数のセルを封止した電池パックを複数個直列に接続して構成され、インバータ６を介してモータ２に電力を供給すると共に、エンジン１によってモータ２が発電機として駆動されたとき、モータ２で発電した交流電力がインバータ６で直流電力に変換され、バッテリ７が充電される。
【００１４】
エンジン１，モータ２，バッテリ７，自動変速機３は、それぞれ、エンジン制御ユニット（エンジンＥＣＵ）１０、モータ制御ユニット（モータＥＣＵ）２０、バッテリ管理ユニット（バッテリＥＣＵ）３０、トランスミッション制御ユニット（トランスミッションＥＣＵ）４０によって制御され、各ＥＣＵ１０，２０，３０，４０がシステム全体を統括する中央のハイブリッド制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）５０に接続されている。ハイブリッドＥＣＵ５０を初めとする各ＥＣＵ１０，２０，３０，４０は、マイクロコンピュータを中心として各種インターフェースや周辺回路等を備えて構成され、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信ラインを介して双方向通信可能に接続され、制御情報や制御対象の動作状態に係わるセンシング情報を相互に通信する。
【００１５】
各ＥＣＵ１０，２０，３０，４０の機能について概略すると、エンジンＥＣＵ１０は、ハイブリッドＥＣＵ５０からの制御指令を受け、エンジン１に備えられたセンサ類からの信号に基づいて、スロットル開度、点火時期、燃料噴射量等のパラメータを演算する。そして、これらのパラメータの制御信号によってアクチュエータ類を駆動し、エンジン１の出力が制御指令値に一致するよう、エンジン１の運転状態を制御する。
【００１６】
モータＥＣＵ２０は、ハイブリッドＥＣＵ５０からの制御指令を受け、インバータ６を介してモータ２を制御するものであり、モータ２の回転数や電圧・電流等の情報に基づいて、インバータ６へ電流指令や電圧指令を出力し、モータ２の出力が制御指令値に一致するよう、モータ２を制御する。
【００１７】
バッテリＥＣＵ３０は、バッテリ７の充電状態(State of charge;SOC）で示される残存容量、バッテリ７における入出力可能な最大電力で示される入出力可能パワー量、バッテリ７の劣化度等によるバッテリ状態の把握、このバッテリ状態を把握した上でのバッテリ７の冷却や充電の制御、異常検出及び異常検出時の保護動作等を管理する。
【００１８】
トランスミッションＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ５０からの制御指令を受けて自動変速機３の変速段を決定し、運転状態に応じた適切な変速段に切換える。自動変速機３の変速段は、例えば、アクセル開度ＡＣＣＲＴと車両速度ＶＳＰとに応じて設定された変速線図に従って決定する。
【００１９】
ＨＥＶシステム全体を統括するハイブリッドＥＣＵ５０は、図示しないアクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）８で検出したアクセル開度とエンジン回転数（モータ回転数）とに基づいて、ドライバーの要求する駆動力を、エンジン１及びモータ２からなるパワーユニットに対するパワーユニット要求トルクとして算出し、このパワーユニット要求トルクをエンジン１とモータ２とに適宜分配してエンジンＥＣＵ１０及びモータＥＣＵ２０に制御指令を出力する。
【００２０】
また、ハイブリッドＥＣＵ５０は、発電要求があった場合、すなわち、バッテリ７の残存容量ＳＯＣが減少し、エンジン１の出力を用いてモータ２を発電機として駆動し、インバータ６を介してバッテリ７を充電する場合には、エンジン回転数ＮＥ、走行に要求されるエンジン駆動トルク（必要エンジン駆動トルク）ＤＴＲＱ、バッテリ７の残存容量ＳＯＣ等から、エンジン１及びモータ２からなるパワーユニットの効率が最良となるように発電制御を行う。
【００２１】
本形態においては、ハイブリッドＥＣＵ５０は、発電可否決定手段としての機能によりエンジン回転数ＮＥと必要エンジン駆動トルクＤＴＲＱとをパラメータとした運転領域毎に、バッテリ７の残存容量に基づいて発電の可否を決定し、発電トルク算出手段としての機能により算出した発電トルクでエンジンの熱効率及びモータの効率が高効率となる発電制御を行う。
【００２２】
この発電制御においては、以下の（１）式により算出される効率指標ηＧを導入し、この効率指標ηＧの値が最大となるように、発電に要するトルク（発電トルク）ＧＥＮＥＴＲＱを決定する。  
ηＧ＝（ＤＴＲＱ×ＮＥ＋ＰＷＧ）／（ＧＦ×ＱＦ）…（１）
但し、ＰＷＧ：発電電力
ＧＦ：（ＤＴＲＱ＋ＧＥＮＥＴＲＱ）を発生させるに必要な燃料量
ＱＦ：燃料の発熱量
【００２３】
効率指標ηＧは、単位当りの燃料量で発生させることのできるパワーユニットのエネルギー量を表しており、この値が最大となるとき、バッテリ７への発電エネルギーを最も少ない燃料で得ることができ、最も効率の良い発電が可能となる。従って、燃費向上のためには、効率指標ηＧの発電無しの場合からの向上率が大きい領域で発電することが必要となる。
【００２４】
このため、ハイブリッドＥＣＵ５０は、発電要求があってもバッテリ７の残存容量ＳＯＣが大きい場合には発電の緊急度が低いと見做し、効率指標ηＧの向上率が大きい運転領域のみで発電を行う。そして、残存容量ＳＯＣが小さくなって発電に対する緊急度が高くなるに従い、パワーユニットの効率の向上率を加味しながら発電領域を拡大していく。
【００２５】
以上の発電制御は、具体的には、図２のフローチャートに示す発電制御ルーチンによって実行される。次に、図２のフローチャートに従って発電制御について説明する。
【００２６】
図２の発電制御ルーチンは、所定時間或は所定周期毎に実行されるプログラム処理であり、先ず、最初のステップＳ１において、バッテリＥＣＵ３０からの発電要求フラグＸＧＲＥＱを参照する。その結果、ＸＧＲＥＱ＝０で発電要求が無い場合には、実質的に発電制御を行うことなくルーチンを抜け、ＸＧＲＥＱ＝１で発電要求が有った場合、ステップＳ２へ進む。
【００２７】
ステップＳ２では、効率指標ηＧが最大となるような発電トルクＧＥＮＥＴＲＱを算出する。具体的には、発電トルクＧＥＮＥＴＲＱは、エンジン１及びモータ２の特性等を考慮して（１）式の関係について予め実験或いはシミュレーション等を行い、エンジン回転数ＮＥと必要エンジン駆動トルクＤＴＲＱとをパラメータとしてテーブルに格納しておき、このテーブルを参照して決定する。
【００２８】
図３は、エンジン回転数ＮＥが同一の条件下における必要エンジン駆動トルクＤＴＲＱと発電トルクＧＥＮＥＴＲＱとの関係を示し、必要エンジン駆動トルクＤＴＲＱが要求駆動力を満足しながらエンジンを高効率に維持可能な設定値に達するまでは、発電トルクＧＥＮＥＴＲＱを一定とし、必要エンジン駆動トルクＤＴＲＱが設定値を越えて大きくなると、要求駆動力を優先して発電トルクＧＥＮＥＴＲＱを小さくする。
【００２９】
次いで、ステップＳ３へ進み、エンジン回転数ＮＥとバッテリＥＣＵ３０からの実残存容量ＳＯＣとに基づいて、テーブル参照等により発電トルク下限値ＧＥＮＥＭＩＮを算出する。発電トルク下限値ＧＥＮＥＭＩＮは、バッテリ性能を維持するための最小の発電トルクであり、図４に示すように、エンジン回転数ＮＥが同じ場合、残存容量ＳＯＣが小さい程、発電トルク下限値ＧＥＮＥＭＩＮが大きく設定され、実残存容量ＳＯＣが同じ場合には、エンジン回転数ＮＥが高い程、発電トルク下限値ＧＥＮＥＭＩＮが相対的に小さくされる。
【００３０】
ステップＳ３に続くステップＳ４では、発電トルクＧＥＮＥＴＲＱと発電トルク下限値ＧＥＮＥＭＩＮとを比較する。そして、ＧＥＮＥＴＲＱ≧ＧＥＮＥＭＩＮであり、算出した発電トルクＧＥＮＥＴＲＱが発電トルク下限値ＧＥＮＥＭＩＮ以上である場合には、ステップＳ６へジャンプし、ＧＥＮＥＴＲＱ＜ＧＥＮＥＭＩＮであり、算出した発電トルクＧＥＮＥＴＲＱが発電トルク下限値ＧＥＮＥＭＩＮより小さい場合、ステップＳ５で発電トルク下限値ＧＥＮＥＭＩＮを発電トルクＧＥＮＥＴＲＱとして再設定し（ＧＥＮＥＴＲＱ＝ＧＥＮＥＭＩＮ）、ステップＳ６へ進む。
【００３１】
ステップＳ６では、発電を開始するか否かを判断するための発電開始残存容量ＳＴＳＯＣを算出する。この発電開始残存容量ＳＴＳＯＣは、先ず、高効率での発電開始が可能な残存容量の基本値（発電開始残存容量基本値）ＳＴＳＯＣＢを求め、この発電開始残存容量基本値ＳＴＳＯＣＢを温度補正して算出する。
【００３２】
発電開始残存容量基本値ＳＴＳＯＣＢは、エンジン回転数ＮＥと必要エンジン駆動トルクＤＴＲＱとによる運転領域毎に、発電開始残存容量基本値ＳＴＳＯＣＢを効率指標ηＧの向上率との相関に基づいて作成したテーブルを参照して求める。図５に示すように、発電開始残存容量基本値ＳＴＳＯＣＢが小さい場合には、エンジン回転数ＮＥと必要エンジン駆動トルクＤＴＲＱとの広い運転領域で高効率の発電が可能となり、発電開始残存容量基本値ＳＴＳＯＣＢが大きくなると、エンジン回転数ＮＥが中回転域で必要エンジン駆動トルクＤＴＲＱが小さい一部の領域でのみ、高効率の発電が可能となる。
【００３３】
更に、発電開始残存容量基本値ＳＴＳＯＣＢは、バッテリ７の温度ＴＥＭＰＢに基づいて設定した発電開始残存容量温度補正値ＫＴＥＭＰＢにより温度補正され、この温度補正した発電開始残存容量基本値ＳＴＳＯＣＢが実際に発電を開始するか否かを判断するための発電開始残存容量ＳＴＳＯＣとして算出される。
【００３４】
発電開始残存容量温度補正値ＫＴＥＭＰＢは、図６に示すように、低温域で低下する残存容量の影響を補正するものであり、低温になる程、発電開始残存容量温度補正値ＫＴＥＭＰＢの値がＫＴＥＭＰＢ＞１の範囲で大きくされ、基準温度以上では、ＫＴＥＭＰＢ＝１として実質的には補正無しとする。
【００３５】
発電開始残存容量ＳＴＳＯＣを算出した後は、ステップＳ７へ進み、発電終了を判断するための発電終了残存容量ＦＮＳＯＣを算出する。本形態においては、発電終了残存容量ＦＮＳＯＣは、発電開始残存容量ＳＴＳＯＣに設定値を加算し、発電開始残存容量ＳＴＳＯＣよりも若干高い値として算出する。
【００３６】
次に、ステップＳ８へ進み、発電実行中であることを示す発電実行フラグＸＧＥＮＥを参照し、現在、発電中であるか否かを調べる。その結果、ＸＧＥＮＥ＝０で発電が開始されていない場合には、ステップＳ８からステップＳ９へ進み、現在の実残存容量ＳＯＣと発電開始残存容量ＳＴＳＯＣとを比較して発電の可否を判断する。そして、ＳＯＣ≦ＳＴＳＯＣの場合、ステップＳ９からステップＳ１０へ進んで発電トルクＧＥＮＥＴＲＱによる発電を行い、発電実行フラグＸＧＥＮＥを１にセットする（ＸＧＥＮＥ＝１）。また、ステップＳ９において、ＳＯＣ＞ＳＴＳＯＣの場合には、発電の緊急度が低いと判断してステップＳ９からルーチンを抜け、発電を行わない。
【００３７】
一方、ステップＳ８において、ＸＧＥＮＥ＝１すなわち発電中である場合には、ステップＳ８からステップＳ１１へ進み、実残存容量ＳＯＣと発電終了残存容量ＦＮＳＯＣとを比較する。そして、ＳＯＣ≦ＦＮＳＯＣの場合、発電を継続したままステップＳ１１からルーチンを抜け、ＳＯＣ＞ＦＮＳＯＣの場合、ステップＳ１１からステップＳ１２へ進んで発電を終了し、発電実行フラグＸＧＥＮＥをクリアして（ＸＧＥＮＥ＝０）ルーチンを抜ける。
【００３８】
このように本実施の形態においては、運転領域毎に最適な発電トルクを設定すると共に、エンジン及びモータからなるパワーユニットが高効率となる運転領域を優先して発電を行い、パワーユニットの効率の向上率を加味しながら発電領域を拡大していく。これにより、最適な発電制御を行うことができ、安定した燃費での走行とバッテリ（蓄電デバイス）の充電とを行うことができる。
【００３９】
尚、以上の実施の形態では、パラレルハイブリッド車について説明したが、本発明は、パラレルハイブリッド車に限定されることなく、シリーズ・パラレルハイブリッド車におけるパラレル走行のモードにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ハイブリッド車のシステム構成図
【図２】発電制御ルーチンのフローチャート
【図３】必要エンジン駆動トルクと発電トルクとの関係を示す説明図
【図４】残存容量とエンジン回転数と発電トルク下限値との関係を示す説明図
【図５】発電開始残存容量とエンジン回転数と必要エンジン駆動トルクとの関係を示す説明図
【図６】バッテリ温度と発電開始残存容量温度補正値との関係を示す説明図
【符号の説明】
【００４１】
１  エンジン
２  モータ
７  バッテリ（蓄電デバイス）
５０  ハイブリッド制御ユニット
ＮＥ  エンジン回転数
ＤＴＲＱ  必要エンジン駆動トルク
ＧＥＮＥＴＲＱ  発電トルク
ＧＥＮＥＭＩＮ  発電トルク下限値
ＳＯＣ  残存容量
ＳＴＳＯＣ  発電開始残存容量
ηＧ  効率指標
【図１】
2006347283.tif 000003
【図２】
2006347283.tif 000004
【図３】
2006347283.tif 000005
【図４】
2006347283.tif 000006
【図５】
2006347283.tif 000007
【図６】
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