(57)【要約】      （修正有）【課題】走行経路に登坂路がある場合に、エンジンで車両を走行させながら電動機で発電を行う発電走行を効率良く行って、走行中の総合的な燃料消費率を良好に維持するようにしたハイブリッド電気自動車の制御装置を提供する。【解決手段】ナビゲーションシステム４０に予め登録された走行経路に基づき走行経路中の登坂路を判定し、運転者の要求トルクＴｒと、次に到着が予測される登坂路で電動機６に配分される登坂電動機トルクＴｍとの和である発電走行トルクＴｇ１をエンジン２が出力可能であると共に、エンジン２が要求トルクＴｒを出力するときよりも発電走行トルクＴｇ１を出力するときの方が燃料消費率が改善する場合に、当該登坂路に到着する前にエンジン２から発電走行トルクＴｇ１を出力させると共に、発電機として作動する電動機６を駆動するためのトルクを登坂電動機トルクＴｍとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用の動力源として車両に搭載されたエンジンと、
上記車両に搭載され、モータとして作動するときに走行用の動力源となると共に、発電機として作動するときには上記エンジンの駆動トルクを受けて発電を行う電動機と、
上記電動機がモータとして作動するときに上記電動機に電力を供給すると共に、上記電動機が発電機として作動するときに上記電動機の発電電力を蓄えるバッテリと、
上記車両の走行経路を予め設定するための走行経路設定手段と、
上記走行経路設定手段により設定された走行経路における登坂路の有無を判定する登坂路判定手段と、
上記車両に対して運転者が要求する要求トルクを求める要求トルク演算手段と、
上記エンジンが出力可能な上限駆動トルクと上記要求トルク演算手段が求めた上記要求トルクとの偏差を余裕トルクとして求める余裕トルク演算手段と、
上記登坂路判定手段によって判定された登坂路を走行するために必要な登坂駆動トルクを求める登坂駆動トルク演算手段と、
上記登坂駆動トルク演算手段が求めた登坂駆動トルクに基づき、上記電動機に配分される駆動トルクとして登坂電動機トルクを求める電動機駆動トルク演算手段と、
上記余裕トルク演算手段が求めた上記余裕トルクに基づき、上記要求トルクに上記登坂電動機トルクを加えた発電走行トルクを上記エンジンが出力可能であるか否かを判定する発電走行判定手段と、
上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能であると上記発電走行判定手段が判定すると、上記エンジンが上記要求トルクを出力するときの第１燃料消費率に対し、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力するときの第２燃料消費率の方が改善方向にあるか否かを判定する燃料消費率判定手段と、
上記第２燃料消費率の方が上記第１燃料消費率より改善方向にあると上記燃料消費率判定手段が判定すると、上記車両が上記登坂路判定手段によって判定された登坂路を走行する前の走行中において、上記発電走行トルクを出力するように上記エンジンを制御すると共に、上記電動機を駆動するための駆動トルクが上記登坂電動機トルクとなるように上記電動機を発電機として制御する制御手段と
を備えることを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項２】
上記発電走行判定手段は、上記余裕トルクが上記登坂電動機トルク以上であるときに上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能であると判定する一方、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能ではないと判定した場合に、上記余裕トルクが予め定められた基準トルク以上であるか否かを更に判定し、
上記燃料消費率判定手段は、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能ではなく、且つ上記余裕トルクが上記基準トルク以上であると上記発電走行判定手段が判定したときに、上記第１燃料消費率に対し、上記エンジンが上記上限駆動トルクを出力するときの第３燃料消費率の方が改善方向にあるか否かを判定し、
上記制御手段は、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能ではなく、且つ上記余裕トルクが上記基準トルク以上であると上記発電走行判定手段が判定すると共に、上記第３燃料消費率の方が上記第１燃料消費率より改善方向にあると上記燃料消費率判定手段が判定すると、上記車両が上記登坂路判定手段によって判定された登坂路を走行する前の走行中において、上記上限駆動トルクを出力するように上記エンジンを制御すると共に、上記電動機を駆動するための駆動トルクが上記余裕トルクとなるように上記電動機を発電機として制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項３】
上記登坂駆動トルク演算手段は、上記車両の重量と、上記車両の実際の走行速度と、上記登坂路判定手段によって判定された登坂路の勾配とに基づき、上記登坂駆動トルクを求めることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記第１燃料消費率に対し上記第２燃料消費率が改善方向にないと上記燃料消費率判定手段が判定した場合、上記電動機の発電機としての作動を中止させると共に、上記エンジン及び上記電動機が出力する駆動トルクの総和が上記要求トルクとなるように、上記エンジン及び上記電動機を制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能ではなく、且つ上記余裕トルクが上記基準トルク以上であると上記発電走行判定手段が判定した場合に、上記第１燃料消費率に対し上記第３燃料消費率が改善方向にないと上記燃料消費率判定手段が判定したときには、上記電動機の発電機としての作動を中止させると共に、上記エンジン及び上記電動機が出力する駆動トルクの総和が上記要求トルクとなるように、上記エンジン及び上記電動機を制御することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項６】
上記制御手段は、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能ではなく、且つ上記余裕トルクが上記基準トルクに満たないと上記発電走行判定手段が判定した場合に、上記電動機の発電機としての作動を中止させると共に、上記エンジン及び上記電動機が出力する駆動トルクの総和が上記要求トルクとなるように、上記エンジン及び上記電動機を制御することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項７】
上記走行経路設定手段は、上記車両に搭載されたナビゲーションシステムであって、
上記登坂路判定手段は、上記ナビゲーションシステムに予め登録された上記車両の走行経路に対応して上記ナビゲーションシステムから得た情報に基づき、上記走行経路における登坂路の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項８】
上記登坂路判定手段は、上記ナビゲーションシステムから得た上記走行経路における標高差が予め設定された基準標高差以上であるときに、上記走行経路に登坂路があると判定することを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行用の動力源としてエンジンと電動機とが搭載されたハイブリッド電気自動車のための制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、走行用の動力源としてエンジンと電動機とを車両に搭載したハイブリッド電気自動車が開発され実用化されている。
このようなハイブリッド電気自動車では、アクセルペダルの操作量などに基づき運転者の要求トルクが求められ、求められた要求トルクが、ハイブリッド電気自動車の運転状態などに応じて電動機とエンジンとに配分されるようになっている。このとき、要求トルクの一部をエンジンに配分すると共に残部を電動機に配分するだけではなく、要求トルクの全部をエンジン及び電動機のいずれか一方のみに割り当てるような場合もある。
【０００３】
また、要求トルクの全部または一部が電動機に割り当てられた場合、電動機に電力を供給するバッテリの充電率が低下していくため、これを補うべく電動機を発電機として作動させ、電動機が発電した電力をバッテリに蓄えるようにしている。このような電動機による発電は、車両を制動する際の回生制動のほか、走行に必要な要求トルクを全てエンジンに割り振った上で、更に発電機として作動する電動機をエンジンで駆動することによって行われる場合もある。以下では、このようにエンジンの駆動トルクで車両を走行させながら、発電機として作動する電動機による発電でバッテリの充電を行うような運転を発電走行モードの運転という。
【０００４】
発電走行モードによる運転を可能としたハイブリッド電気自動車は、例えば特許文献１に示されている。特許文献１のハイブリッド電気自動車では、バッテリの充電率が低下したときに、発電走行モードで車両を走行させるようにして、バッテリの充電率が過度に低下するのを防止している。また、電動機の駆動トルクを用いて登坂路を走行しているときには、バッテリからの放電量が増大するため、バッテリの充電率が早く低下するおそれがあるが、特許文献１のハイブリッド電気自動車では、発電走行モードで走行中に登坂路を走行していることを検知すると、充電率の上限値を増大させることにより、できるだけ多くの電力をバッテリに蓄えることができるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０７９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発電走行モードで車両を走行させる場合、車両の走行に必要な駆動トルクに加え、電動機の発電に必要な駆動トルクもエンジンから供給されるため、エンジンの駆動トルクが運転者の要求トルクよりも増大することになる。発電走行モードへの移行に伴ってエンジンの駆動トルクを増大させる場合にエンジンの燃料消費率が改善方向に変化しないと、発電走行によって蓄えた電気エネルギの利用によりエンジンの燃料消費率を改善しようとしても、発電走行時における燃料消費率の悪化により、走行中の総合的な燃料消費率を良好に維持することができなくなる。
【０００７】
また、特許文献１のハイブリッド電気自動車のように、登坂路走行中であることを検知してから、発電走行時の電動機による発電量を増大させるようにした場合、実際に登坂路を走行してからでないと、発電走行時におけるエンジンの駆動トルクの増大量を把握することができないため、上述のように発電走行モードへの移行に伴ってエンジンの駆動トルクを増大させる場合にエンジンの燃料消費率が改善方向に変化するか否かが判らない。このため、走行中の総合的な燃料消費率を良好に維持することが一層困難となる。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、走行経路に登坂路がある場合に、エンジンで車両を走行させながら電動機で発電を行う発電走行を効率良く行って、走行中の総合的な燃料消費率を良好に維持するようにしたハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、走行用の動力源として車両に搭載されたエンジンと、上記車両に搭載され、モータとして作動するときに走行用の動力源となると共に、発電機として作動するときには上記エンジンの駆動トルクを受けて発電を行う電動機と、上記電動機がモータとして作動するときに上記電動機に電力を供給すると共に、上記電動機が発電機として作動するときに上記電動機の発電電力を蓄えるバッテリと、上記車両の走行経路を予め設定するための走行経路設定手段と、上記走行経路設定手段により設定された走行経路における登坂路の有無を判定する登坂路判定手段と、上記車両に対して運転者が要求する要求トルクを求める要求トルク演算手段と、上記エンジンが出力可能な上限駆動トルクと上記要求トルク演算手段が求めた上記要求トルクとの偏差を余裕トルクとして求める余裕トルク演算手段と、上記登坂路判定手段によって判定された登坂路を走行するために必要な登坂駆動トルクを求める登坂駆動トルク演算手段と、上記登坂駆動トルク演算手段が求めた登坂駆動トルクに基づき、上記電動機に配分される駆動トルクとして登坂電動機トルクを求める電動機駆動トルク演算手段と、上記余裕トルク演算手段が求めた上記余裕トルクに基づき、上記要求トルクに上記登坂電動機トルクを加えた発電走行トルクを上記エンジンが出力可能であるか否かを判定する発電走行判定手段と、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能であると上記発電走行判定手段が判定すると、上記エンジンが上記要求トルクを出力するときの第１燃料消費率に対し、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力するときの第２燃料消費率の方が改善方向にあるか否かを判定する燃料消費率判定手段と、上記第２燃料消費率の方が上記第１燃料消費率より改善方向にあると上記燃料消費率判定手段が判定すると、上記車両が上記登坂路判定手段によって判定された登坂路を走行する前の走行中において、上記発電走行トルクを出力するように上記エンジンを制御すると共に、上記電動機を駆動するための駆動トルクが上記登坂電動機トルクとなるように上記電動機を発電機として制御する制御手段とを備えることを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、走行経路設定手段により予め設定された走行経路に登坂路があると登坂路判定手段が判定すると、この登坂路を走行するために必要な登坂駆動トルクを登坂駆動トルク演算手段が求め、この登坂駆動トルクに基づき、電動機に配分される駆動トルクとして登坂電動機トルクを電動機駆動トルク演算手段が求める。また、エンジンが出力可能な上限駆動トルクと、要求トルク演算手段が求めた運転者の要求トルクとの偏差を余裕トルク演算手段が余裕トルクとして求める。そして、この余裕トルクに基づき、要求トルクに登坂電動機トルクを加えた発電走行トルクをエンジンが出力可能であると発電走行判定手段が判定すると共に、エンジンが要求トルクを出力するときの第１燃料消費率に対し、エンジンが発電走行トルクを出力するときの第２燃料消費率の方が改善方向にあると燃料消費率判定手段が判定すると、車両が上記登坂路を走行する前の走行中において、制御手段により、発電走行トルクを出力するようにエンジンが制御されると共に、駆動に必要な駆動トルクが登坂電動機トルクとなるように電動機が発電機として制御される。
【００１１】
これにより、エンジンが発電走行トルクを出力すると共に、エンジンが出力した発電走行トルクのうちの登坂電動機トルクが、発電機として作動する電動機によって電力に変換される。従って、エンジンが出力した発電走行トルクのうちの残りの駆動トルク、即ち要求トルク分の駆動トルクが車両の走行に用いられる。この結果、予め設定された走行経路に登坂路があると判定した場合には、この登坂路に到達する前の走行状態において、運転者の要求する駆動トルクで車両を走行させながら、発電機として作動する電動機によって得られた電力をバッテリに蓄えることが可能となる。
【００１２】
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記発電走行判定手段は、上記余裕トルクが上記登坂電動機トルク以上であるときに上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能であると判定する一方、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能ではないと判定した場合に、上記余裕トルクが予め定められた基準トルク以上であるか否かを更に判定し、上記燃料消費率判定手段は、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能ではなく、且つ上記余裕トルクが上記基準トルク以上であると上記発電走行判定手段が判定したときに、上記第１燃料消費率に対し、上記エンジンが上記上限駆動トルクを出力するときの第３燃料消費率の方が改善方向にあるか否かを判定し、上記制御手段は、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能ではなく、且つ上記余裕トルクが上記基準トルク以上であると上記発電走行判定手段が判定すると共に、上記第３燃料消費率の方が上記第１燃料消費率より改善方向にあると上記燃料消費率判定手段が判定すると、上記車両が上記登坂路判定手段によって判定された登坂路を走行する前の走行中において、上記上限駆動トルクを出力するように上記エンジンを制御すると共に、上記電動機を駆動するための駆動トルクが上記余裕トルクとなるように上記電動機を発電機として制御することを特徴とする（請求項２）。
【００１３】
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、エンジンが発電走行トルクを出力することはできないが、余裕トルクが基準トルク以上であると発電走行判定手段が判定すると共に、第１燃料消費率に対し、エンジンが上限駆動トルクを出力しているときの第３燃料消費率の方が改善方向にあると燃料消費率判定手段が判定すると、車両が上記登坂路を走行する前の走行中において、制御手段により、上限駆動トルクを出力するようにエンジンが制御されると共に、駆動に必要な駆動トルクが余裕トルクとなるように電動機が発電機として制御される。この結果、エンジンが発電走行トルクを出力することはできないが、余裕トルクが基準トルク以上であれば、予測される登坂路に到達する前の走行状態において、運転者の要求する駆動トルクで車両を走行させながら、発電機として作動する電動機によって余裕トルクから変換された電力をバッテリに蓄えることが可能となる。
【００１４】
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記登坂駆動トルク演算手段は、上記車両の重量と、上記車両の実際の走行速度と、上記登坂路判定手段によって判定された登坂路の勾配とに基づき、上記登坂駆動トルクを求めるようにしてもよい（請求項３）。
【００１５】
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記制御手段は、上記第１燃料消費率に対し上記第２燃料消費率が改善方向にないと上記燃料消費率判定手段が判定した場合、上記電動機の発電機としての作動を中止させると共に、上記エンジン及び上記電動機が出力する駆動トルクの総和が上記要求トルクとなるように、上記エンジン及び上記電動機を制御することを特徴とする（請求項４）。
【００１６】
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、要求トルクに登坂電動機トルクを加えた発電走行トルクをエンジンが出力可能であると発電走行判定手段が判定した場合であっても、エンジンが要求トルクを出力しているときの第１燃料消費率に対し、エンジンが発電走行トルクを出力しているときの第２燃料消費率の方が改善方向になければ、制御手段は電動機を発電機として作動させず、エンジン及び電動機が出力する駆動トルクの総和が要求トルクとなるように、エンジン及び電動機を制御する。
【００１７】
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記制御手段は、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能ではなく、且つ上記余裕トルクが上記基準トルク以上であると上記発電走行判定手段が判定した場合に、上記第１燃料消費率に対し上記第３燃料消費率が改善方向にないと上記燃料消費率判定手段が判定したときには、上記電動機の発電機としての作動を中止させると共に、上記エンジン及び上記電動機が出力する駆動トルクの総和が上記要求トルクとなるように、上記エンジン及び上記電動機を制御することを特徴とする（請求項５）。
【００１８】
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、エンジンが発電走行トルクを出力することはできないが、余裕トルクが基準トルク以上であると発電走行判定手段が判定した場合であっても、第１燃料消費率に対し、エンジンが上限駆動トルクを出力しているときの第３燃料消費率の方が改善方向になければ、制御手段は電動機を発電機として作動させず、エンジン及び電動機が出力する駆動トルクの総和が要求トルクとなるように、エンジン及び電動機を制御する。
【００１９】
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記制御手段は、上記エンジンが上記発電走行トルクを出力可能ではなく、且つ上記余裕トルクが上記基準トルクに満たないと上記発電走行判定手段が判定した場合に、上記電動機の発電機としての作動を中止させると共に、上記エンジン及び上記電動機が出力する駆動トルクの総和が上記要求トルクとなるように、上記エンジン及び上記電動機を制御することを特徴とする（請求項６）。
【００２０】
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、エンジンが発電走行トルクを出力可能ではなく、且つ余裕トルクが基準トルクに満たないと発電走行判定手段が判定すると、制御手段は電動機を発電機として作動させず、エンジン及び電動機が出力する駆動トルクの総和が要求トルクとなるように、エンジン及び電動機を制御する。
【００２１】
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記走行経路設定手段は、上記車両に搭載されたナビゲーションシステムであってもよい。この場合、上記登坂路判定手段は、上記ナビゲーションシステムに予め登録された上記車両の走行経路に対応して上記ナビゲーションシステムから得た情報に基づき、上記走行経路における登坂路の有無を判定する（請求項７）。
【００２２】
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記登坂路判定手段は、上記ナビゲーションシステムから得た上記走行経路における標高差が予め設定された基準標高差以上であるときに、上記走行経路に登坂路があると判定するようにしてもよい（請求項８）。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、予め設定された走行経路に登坂路があると判定した場合には、この登坂路に到達する前の走行状態において、運転者の要求する駆動トルクである要求トルクで車両を走行させながら、発電機として作動する電動機によって得られた電力をバッテリに蓄える発電走行を実行することが可能となる。従って、登坂路に達する前に発電走行を行うことによってバッテリに蓄えた電力を登坂路走行時に電動機に供給し、モータとして作動する電動機の駆動トルクを登坂路の走行に用いることで、登坂時におけるエンジンの燃料消費率を抑制することが可能となる。
【００２４】
また、このような発電走行は、運転者の要求トルクにその登坂路で電動機が出力する登坂電動機トルクを加えた発電走行トルクをエンジンが出力可能であると共に、要求トルクを出力するときよりも発電走行トルクを出力するときの方が燃料消費率が改善すると判定したときに行われるので、上述のような登坂路走行時の燃料消費率の抑制と相俟って、ハイブリッド電気自動車における走行中の総合的な燃料消費率を良好に維持することが可能となる。
【００２５】
更に、発電走行を行う際には、登坂路走行時に電動機に配分される登坂電動機トルクで発電機として作動する電動機を駆動するように電動機が制御されるので、登坂路を走行する際に電動機が発生すると想定される駆動トルクの大小に応じて、適切な電力を登坂路の走行前に確保しておくことが可能となる。従って、登坂路走行の途中でバッテリが完全に放電してしまって、電動機に電力を供給することができなくなるような事態の発生を大幅に抑制することができる。更に、このようにしてバッテリが完全放電状態となる可能性が低下するので、バッテリの寿命も延ばすことが可能となる。
【００２６】
また、請求項２のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、エンジンが発電走行トルクを出力することはできないが、余裕トルクが基準トルク以上であれば、要求トルクを出力するときよりも発電走行トルクを出力するときの方が燃料消費率が改善すると判定したときに上述の発電走行が行われるので、予測される登坂路を走行する前に、より多くの電力を予めバッテリに蓄えておくことが可能となる。この結果、ハイブリッド電気自動車における走行中の総合的な燃料消費率をより一層良好に維持することが可能となる。
【００２７】
また、請求項４のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、エンジンが発電走行トルクを出力可能である場合でも、エンジンが要求トルクを出力しているときの第１燃料消費率に対し、エンジンが発電走行トルクを出力しているときの第２燃料消費率の方が改善方向になければ、上述した発電走行を行わないようにしているので、発電走行を行うことによってかえって燃料消費率が悪化してしまうような事態を防止することができる。
【００２８】
また、請求項５のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、エンジンが発電走行トルクを出力可能である場合でも、エンジンが要求トルクを出力しているときの第１燃料消費率に対し、エンジンが上限駆動トルクを出力しているときの第３燃料消費率の方が改善方向になければ、上述した発電走行を行わないようにしているので、発電走行を行うことによってかえって燃料消費率が悪化してしまうような事態を防止することができる。
【００２９】
また、請求項６のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、エンジンが発電走行トルクを出力可能ではなく、且つ余裕トルクが基準トルクに満たない場合には、上述した発電走行が行われないので、エンジンに過大な負荷が加わるのを確実に防止することができる。
【００３０】
また、請求項７及び請求項８のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、ナビゲーションシステムに予め登録された車両の走行経路に対応し、ナビゲーションシステムから得た情報に基づき、上記走行経路における登坂路の有無を判定するようにしているので、登坂路の存在を、当該登坂路を実際に走行する前の段階で確実且つ正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド電気自動車の全体構成図である。
【図２】車両ＥＣＵが実行する発電走行制御のフローチャートの一部である。
【図３】車両ＥＣＵが実行する発電走行制御のフローチャートの残部である。
【図４】発電走行制御に対応した車両ＥＣＵの制御ブロック図である。
【図５】エンジンの駆動トルク、エンジン回転数及び燃料消費率の関係の一例を示すグラフである。
【図６】発電走行制御によるエンジン及び電動機の駆動トルクの変化の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が適用されたハイブリッド電気自動車１の全体構成図である。
ディーゼルエンジンであるエンジン２の出力軸にはクラッチ４の入力軸が連結され、クラッチ４の出力軸には、永久磁石式同期電動機（以下電動機という）６の回転軸を介して自動変速機（以下変速機という）８の入力軸が連結されている。また、変速機８の出力軸は、プロペラシャフト１０、差動装置１２及び駆動軸１４を介して左の駆動輪１６及び右の駆動輪１８にそれぞれ連結されている。
【００３３】
従って、クラッチ４が接続されているときには、エンジン２の出力軸と電動機６の回転軸の両方が、変速機８を介して左右の駆動輪１６，１８と機械的に連結可能となり、クラッチ４が切断されているときには電動機６の回転軸のみが変速機８を介して左右の駆動輪１６，１８と機械的に連結可能となる。
【００３４】
電動機６は、バッテリ２０に蓄えられた直流電力がインバータ２２によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動する。電動機６の駆動トルクは、変速機８によって適切な速度に変速された後に左右の駆動輪１６，１８に伝達される。また、ハイブリッド電気自動車１の減速時には、電動機６が発電機として作動し、ハイブリッド電気自動車１の運動エネルギが変速機８を介し電動機６に伝達されて交流電力に変換される。そして、このとき電動機６が発生する回生制動トルクが変速機８を介して左右の駆動輪１６，１８に伝達される。
このように電動機８が発電機として作動することによって得られた交流電力は、インバータ２２によって直流電力に変換された後、バッテリ２０に充電され、ハイブリッド電気自動車１の運動エネルギが電気エネルギとして回収されるようになっている。
【００３５】
一方、エンジン２の駆動トルクは、クラッチ４が接続されているときに電動機６の回転軸を経由して変速機８に伝達され、適切な速度に変速された後に左右の駆動輪１６，１８に伝達されるようになっている。従って、エンジン２の駆動トルクが左右の駆動輪１６，１８に伝達されているときに電動機６がモータとして作動する場合には、エンジン２の駆動トルクと電動機６の駆動トルクとがそれぞれ変速機８を介して左右の駆動輪１６，１８に伝達されることになる。即ち、クラッチ４が接続されているときには、ハイブリッド電気自動車１の駆動のために左右の駆動輪１６，１８に伝達されるべき駆動トルクの一部がエンジン２から供給されると共に、残部が電動機６から供給される。
【００３６】
また、バッテリ２０の充電率（以下ＳＯＣという）が低下してバッテリ２０を充電する必要があるときには、電動機６が発電機として作動すると共に、エンジン２の駆動力の一部を用いて電動機６を駆動することにより発電が行われる。こうして発電された交流電力は、インバータ２２によって直流電力に変換された後に、バッテリ２０に充電される。なお、エンジン２の駆動力を用いてハイブリッド電気自動車１を走行させながら、上述のようにエンジン２の駆動力の一部を用いて電動機６を駆動して発電を行うことを、以下では発電走行という。
【００３７】
車両ＥＣＵ２４は、ハイブリッド電気自動車１やエンジン２の運転状態、及びエンジンＥＣＵ２６、インバータＥＣＵ２８並びにバッテリＥＣＵ３０からの情報などに応じて、クラッチ４の接続・切断制御及び変速機８の変速段切換制御を行うと共に、これらの制御状態やハイブリッド電気自動車１の発進、加速、減速など様々な運転状態に合わせてエンジン２や電動機６を適切に運転するための統合制御を行う。
そして、このような制御を行うために、車両ＥＣＵ２４には図示しないアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ３２のほか、エンジン２の回転数（以下、エンジン回転数という）を検出するエンジン回転数センサ３４、ハイブリッド電気自動車１の走行速度を検出する車速センサ３６及びハイブリッド電気自動車１の車両重量を検出する車重センサ３８などが接続されている。
【００３８】
エンジンＥＣＵ２６は、エンジン２の始動・停止制御やアイドル制御、或いは排ガス浄化装置（図示せず）の再生制御など、エンジン２自体の運転に必要な各種制御を行うと共に、車両ＥＣＵ２４によって設定されたエンジン２に必要とされるトルクをエンジン２が発生するよう、エンジン２の燃料の噴射量や噴射時期などを制御する。
【００３９】
一方、インバータＥＣＵ２８は、車両ＥＣＵ２４によって設定された電動機６が発生すべきトルクに基づきインバータ２２を制御することにより、電動機６をモータ作動または発電機作動させて電動機６の運転を制御する。また、電動機６やインバータ２２の温度を検出する温度センサ（図示せず）からの出力信号を受けて、電動機６の温度を車両ＥＣＵ２４に送るほか、電動機６やインバータ２２の作動状態を監視して、その情報を車両ＥＣＵ２４に送っている。
【００４０】
バッテリＥＣＵ３０は、バッテリ２０の温度や、バッテリ２０の電圧、インバータ２２とバッテリ２０との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ２０のＳＯＣを求めると共に、バッテリ２０の作動状態を監視している。そして、求めたＳＯＣやバッテリ２０の作動状態を上記検出結果と共に車両ＥＣＵ２４に送っている。
【００４１】
本実施形態のハイブリッド電気自動車１には、予め登録された目的地までの走行経路に従い、ハイブリッド電気自動車１を目的地まで案内するナビゲーションシステム４０が搭載されている。このナビゲーションシステム４０自体は、既に広く用いられているものと同様の機能を有するものであり、現在位置に関する情報を得るためのＧＰＳ受信機４２、及び目的地までの走行経路を登録するための入力装置４４が接続されている。そして、ナビゲーションシステム４０は、後述する発電走行制御を行う際に必要となる情報を供給するため、車両ＥＣＵ２４に接続されている。
【００４２】
このように構成されたハイブリッド電気自動車１において、ハイブリッド電気自動車１を走行させる際に車両ＥＣＵ２４を中心として行われる制御の概要は以下の通りである。
ハイブリッド電気自動車１が走行しているとき、車両ＥＣＵ２４はアクセル開度センサ３２によって検出されたアクセルペダルの踏込量、車速センサ３６によって検出された走行速度、及び変速機８で選択されている変速段に基づき、運転者の要求トルクを求める。この要求トルクは、アクセルペダルの踏込量に応じ、エンジン２及び電動機６からなるパワートレーンから出力すべき駆動トルクである。
【００４３】
車両ＥＣＵ２４は、予め設定されている配分ルールに従い、ハイブリッド電気自動車１の運転状態に応じて要求トルクをエンジン２と電動機６とに配分し、配分した駆動トルクをエンジンＥＣＵ２６やインバータＥＣＵ２８に指示すると共に、必要に応じて変速機８やクラッチ４を制御する。
なお、ここで用いられる配分ルールは、ハイブリッド電気自動車１の運転状態に応じ、ハイブリッド電気自動車１の運転特性や、エンジン２の燃料消費率及び排ガス特性が可能な限り適正となるように、エンジン２及び電動機６への駆動トルクの配分を定めるものとして予め設定されている。
【００４４】
エンジンＥＣＵ２６及びインバータＥＣＵ２８は、車両ＥＣＵ２４が配分した駆動トルクの指令を受けてエンジン２及び電動機６をそれぞれ制御する。そして、エンジン２及び電動機６のそれぞれ駆動トルクが配分された場合は、エンジン２及び電動機６がそれぞれ出力する駆動トルクが変速機８を介して左右の駆動輪１６，１８に伝達される。また、電動機６に駆動トルクが配分されなかった場合は、電動機６から駆動トルクは発生せず、エンジン２のみによって要求トルクが出力される。一方、電動機６にのみ駆動トルクが配分された場合は、クラッチ４が切断された状態で電動機６により要求トルクの出力が行われる。こうしてパワートレーンから出力された駆動トルクが変速機８を介して左右の駆動輪１６，１８に伝達され、ハイブリッド電気自動車１が走行する。
【００４５】
なお、発電走行を行う場合、車両ＥＣＵ２４はクラッチ４を接続した状態で電動機６を発電機として作動させるよう、負の駆動トルクを電動機６に配分してインバータＥＣＵ２８に指示すると共に、電動機の駆動に必要な駆動トルクとして、この負の駆動トルクの絶対値に等しい正の駆動トルクを要求トルクに加算した発電走行トルクをエンジン２に配分し、エンジンＥＣＵ２６に指示する。
【００４６】
インバータＥＣＵ２８は、車両ＥＣＵ２４からの指示を受け、電動機６を発電機として作動させると共に、電動機６を駆動するためのトルクの大きさが電動機６に配分された負の駆動トルクの絶対値と等しくなるように電動機６を制御する。一方、エンジンＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２４からの指示を受け、エンジン２の出力する駆動トルクが車両ＥＣＵ２４から指示された発電走行トルクに等しくなるように、エンジン２を制御する。
【００４７】
この結果、エンジン２が出力した発電走行トルクに相当する駆動トルクの一部を用い、発電機として作動する電動機６が駆動され、残りの駆動トルクは要求トルクに相当する大きさとなる。この要求トルクに相当する駆動トルクは、変速機８を介して左右の駆動輪１６，１８に伝達され、ハイブリッド電気自動車１が走行する。このとき電動機６で発電された電力は、インバータ２２を介して直流電力に変換された後、バッテリ２０に供給されてバッテリ２０の充電が行われる。
【００４８】
このような発電走行において、エンジン２が出力する駆動トルクは、ハイブリッド電気自動車１の走行に必要な駆動トルクに、電動機６の発電に必要な駆動トルクを上乗せしたものとなるため、エンジン２の運転状態によっては所望の駆動トルクをエンジン２から得ることができない場合がある。また、常に発電走行を行うようにすると、バッテリ２０の充電状態によってはバッテリ２０が過充電となるおそれがあるほか、エンジン２の駆動トルクの増大によってエンジン２の燃料消費率が悪化するおそれもある。そこで、本実施形態では、バッテリ２０の充電率が低下した場合と、ハイブリッド電気自動車１が走行する走行経路に登坂路がある場合とのそれぞれにおいて発電走行を行うようにしている。
【００４９】
以下では、特に走行経路に登坂路がある場合に発電走行を行うべく、車両ＥＣＵ２４が実行する発電走行制御について、図２乃至図６に基づき詳細に説明する。なお、図２及び図３は車両ＥＣＵ２４が実行する発電走行制御のフローチャートであり、図４は発電走行制御に対応した車両ＥＣＵ２４の制御ブロック図である。また、図５はエンジン２の駆動トルク、エンジン回転数及び燃料消費率の関係の一例を示すグラフであり、図６は発電走行制御によるエンジン２及び電動機６の駆動トルクの変化の一例を示すタイムチャートである。
【００５０】
車両ＥＣＵ２４は、入力装置４４を用いて目的地までの走行経路がナビゲーションシステム４０に登録されると、登録された目的地に到着するまでの間、図２及び図３のフローチャートに従い、所定の制御周期で発電走行制御を実行する。
車両ＥＣＵ２４は、登録された走行経路中に登坂路があるか否かを判定する登坂路判定部（登坂路判定手段）２４ａを有している。この登坂路判定部２４ａは、ナビゲーションシステム４０に目的地までの走行経路が登録されると、ナビゲーションシステム４０に予め記憶されている標高の情報から、登録された走行経路における標高の変化を求め、登録された走行経路における標高差が、予め設定された基準標高差以上であるときに、走行経路中に登坂路があると判定する。
【００５１】
車両ＥＣＵ２４は、ナビゲーションシステム４０に目的地までの走行経路が登録されると、登坂路判定部２４ａにおいて、上述のようにして走行経路中の登坂路の有無を判定する。そして、走行経路中に登坂路がある場合、車両ＥＣＵ２４は更に登坂路判定部２４ａにおいて登坂路の標高差と距離とから勾配を求め、走行経路における登坂路の位置とその勾配とを登坂路判定部２４ａに記憶させた上で、発電走行制御を開始する。なお、以下では登録された走行経路中に登坂路があると登坂路判定部２４ａが判定したものとして、発電走行制御の詳細を説明する。
【００５２】
発電走行制御を開始すると、車両ＥＣＵ２４はステップＳ１において、バッテリＥＣＵ３０から得たバッテリ２０の充電率ＳＯＣが、予め設定した上限充電率Ｈ以下であるか否かを判定する。充電率ＳＯＣが既に上限充電率Ｈを上回っている場合、発電走行によって更にバッテリ２０を充電すると、バッテリ２０が過充電となるおそれがあるので、車両ＥＣＵ２４はステップＳ１４に処理を進め、発電走行を中止してその制御周期を終了する。
次の制御周期で車両ＥＣＵ２４は再びステップＳ１から処理を行うので、バッテリ２０の充電率ＳＯＣが上限充電率Ｈを上回っている間は、発電走行が中止されることになる。従って、発電走行によりバッテリ２０が過充電となるような事態が確実に防止される。
【００５３】
なお、このようにして発電走行を中止すると、車両ＥＣＵ２４は発電走行制御における電動機６の発電機としての作動を中止する。そして、車両ＥＣＵ２４は別の制御により、前述したように予め設定されている配分ルールに従い、総和が運転者の要求する要求トルクとなるように、エンジン２及び電動機６に駆動トルクを配分し、エンジン２及び電動機６を制御する。
【００５４】
ステップＳ１においてバッテリ２０の充電率ＳＯＣが上限充電率Ｈ以下であると判定すると、車両ＥＣＵ２４はステップＳ２に処理を進め、ナビゲーションシステム４０からハイブリッド電気自動車１の現在位置の情報を取得し、登坂路判定部２４ａに記憶させる。
次のステップＳ３に処理を進めると、車両ＥＣＵ２４は、ステップＳ２で取得して記憶したハイブリッド電気自動車１の現在位置に基づき、次に到着が予測される登坂路よりも前の走行経路を走行しているか否かを登坂路判定部２４ａにより判定する。そして、既にこの登坂路に達している場合、車両ＥＣＵ２４はステップＳ３の判定によって処理をステップＳ１４に進め、発電走行を中止してその制御周期を終了する。
【００５５】
次の制御周期で車両ＥＣＵ２４は、再びステップＳ１から処理を行い、バッテリ２０の充電率ＳＯＣが上限充電率Ｈ以下であれば、ステップＳ２でナビゲーションシステム４０からハイブリッド電気自動車１の現在位置の情報を取得して、登坂路判定部２４ａに記憶している現在位置を更新する。そして車両ＥＣＵ２４は、次のステップＳ３において登坂路判定部２４ａにより上述のような判定を行う。従って、ハイブリッド電気自動車１が既に登坂路を走行している場合には、バッテリ２０の充電率ＳＯＣが上限充電率Ｈ以下であっても、登坂路の走行を完了するまでの間、ステップＳ１４に処理が進められ、発電走行は行われないことになる。
【００５６】
なお、このようにして発電走行を中止した場合も、車両ＥＣＵ２４は発電走行制御における電動機６の発電機としての作動を中止する。そして、車両ＥＣＵ２４は別の制御により、前述したように予め設定されている配分ルールに従い、総和が運転者の要求する要求トルクとなるように、エンジン２及び電動機６に駆動トルクを配分し、エンジン２及び電動機６を制御する。
【００５７】
一方、ステップＳ３において、次に到着が予測される登坂路よりも前の走行経路を走行していると登坂路判定部２４ａによって判定すると、車両ＥＣＵ２４はステップＳ４に処理を進め、登坂駆動トルク演算部（登坂駆動トルク演算手段）２４ｂを用い、次に到着が予測される登坂路を走行するために必要な登坂駆動トルクＴｃを求める。即ち、登坂駆動トルク演算部２４ｂは、現在の走行速度で登坂路を走行するものと想定し、車速センサ３６が検出した走行速度Ｖ、車重センサ３８が検出したハイブリッド電気自動車１の車両重量Ｗ、及び登坂路判定部２４ａから得た次に到着が予測される登坂路の傾斜を取得し、これらの情報を用いて登坂駆動トルクＴｃを演算する。
【００５８】
次のステップＳ５に処理を進めると、車両ＥＣＵ２４は、ステップＳ４で登坂駆動トルク演算部２４ｂが求めた登坂駆動トルクＴｃを用い、電動機駆動トルク設定部（電動機駆動トルク演算手段）２４ｃにおいて、次に到着が予測される登坂路を走行する際に電動機６に配分される駆動トルクとして登坂電動機トルクＴｍを求める。前述したように、ハイブリッド電気自動車１の走行に必要な駆動トルクが定まると、予め設定されている配分ルールに従ってエンジン２及び電動機６に駆動トルクが配分されるようになっており、ここでも電動機駆動トルク設定部２４ｃが、この配分ルールに従い、登坂駆動トルク演算部２４ｂによって求められた登坂駆動トルクＴｃから、電動機６に配分される登坂電動機トルクＴｍを設定する。従って、この登坂電動機トルクＴｍは、次に到着が予測される登坂路を登坂する際に電動機６に配分が見込まれる駆動トルクということになる。
【００５９】
次のステップＳ６で車両ＥＣＵ２４は、要求トルク演算部（要求トルク演算手段）２４ｄを用い、ハイブリッド電気自動車１に対し運転者が要求する要求トルクＴｒを求める。即ち、要求トルク演算部２４ｄは、車速センサ３６が検出した走行速度Ｖ、アクセル開度センサ３２が検出したアクセルペダルの踏込量θ、及び変速機８で選択されている変速段Ｇに基づき、予め設定されている要求トルクマップから要求トルクＴｒを求める。
【００６０】
次に車両ＥＣＵ２４は、ステップＳ７において余裕トルク演算部（余裕トルク演算手段）２４ｅを用い、エンジン２が出力可能な上限トルクＴｕと、要求トルク演算部２４ｄで求めた要求トルクＴｒとの偏差を余裕トルクＴｓとして求める。余裕トルク演算部２４ｅは、図５のグラフに示すようにエンジン回転数に応じて変化する上限駆動トルクＴｕを予め記憶しており、エンジン回転数センサ３４が検出したエンジン回転数Ｎｅに基づき、そのエンジン回転数Ｎｅでエンジン２が出力可能な上限駆動トルクＴｕを求める。そして、余裕トルク演算部２４ｅは、この上限駆動トルクＴｕから要求トルクＴｒを減じることによって余裕トルクＴｓを求める。
【００６１】
更に次のステップＳ８に処理を進めると、車両ＥＣＵ２４は発電走行判定部（発電走行判定手段）２４ｆを用い、ステップＳ７で求めた余裕トルクＴｓが予め定められた正の値を有する基準トルクΔＴ以上であるか否かを判定する。上述したように、余裕トルクＴｓは上限駆動トルクＴｕと要求トルクＴｒとの偏差であって、この基準トルクΔＴは、要求トルクＴｒと上限駆動トルクＴｕとを実質的に同等と見なしてもよいものとしてその大きさが予め設定されている。従って、基準トルクΔＴは正の値とせずに０としてもよい。
【００６２】
ステップＳ８において、余裕トルクＴｓが基準トルクΔＴに満たないと発電走行判定部２４ｆが判定した場合、車両ＥＣＵ２４は処理をステップＳ１４に進め、発電走行を中止する。余裕トルクＴｓが基準トルクΔＴに満たない場合、要求トルクＴｒと上限駆動トルクＴｕとが実質的に同等と見なしてもよいか、もしくは要求トルクＴｒの方が上限駆動トルクＴｕより大きいことになる。従って、このような場合にはエンジン２に駆動トルクを更に増大する余裕がないので、ステップＳ１４に処理を進めて発電走行が中止されるようにして、エンジン２に過大な負荷が加わるのを確実に防止するようにしている。
【００６３】
なお、このようにして発電走行を中止した場合も、車両ＥＣＵ２４は発電走行制御における電動機６の発電機としての作動を中止する。そして、車両ＥＣＵ２４は別の制御により、前述したように予め設定されている配分ルールに従い、総和が運転者の要求する要求トルクとなるように、エンジン２及び電動機６に駆動トルクを配分し、エンジン２及び電動機６を制御する。
【００６４】
一方、ステップＳ８において、余裕トルクＴｓが基準トルクΔＴ以上であると発電走行判定部２４ｆが判定した場合、車両ＥＣＵ２４は処理をステップＳ９に進める。ステップＳ９で車両ＥＣＵ２４は、ステップＳ７において求めた余裕トルクＴｓが、ステップＳ５において求めた登坂電動機トルクＴｍ以上であるか否かを、発電走行判定部２４ｆによって判定する。
そして、余裕トルクＴｓが登坂発電機トルクＴｍ以上である場合、車両ＥＣＵ２４は処理をステップＳ９からステップＳ１０に進め、燃料消費率判定部（燃料消費率判定手段）２４ｇにおいて、要求トルクＴｒに登坂発電機トルクＴｍを加算することにより、発電走行トルクＴｇ１を求める。
一方、余裕トルクＴｓが登坂発電機トルクＴｍより小さい場合、車両ＥＣＵ２４は処理をステップＳ９からステップＳ１１に進め、燃料消費率判定部（燃料消費率判定手段）２４ｇにおいて、要求トルクＴｒに余裕トルクＴｓを加算した駆動トルク、即ち上限駆動トルクＴｕを発電走行トルクＴｇ２として設定する。
【００６５】
車両ＥＣＵ２４は、こうしてステップＳ１０またはステップＳ１１の処理を終えると、ステップＳ１２に処理を進め、エンジン２から要求トルクＴｒを出力させたときの燃料消費率（以下、第１燃料消費率という）に対し、ステップＳ１０で求めた発電走行トルクＴｇ１をエンジン２から出力させたときの燃料消費率（以下、第２燃料消費率という）、またはステップＳ１１で求めた発電走行トルクＴｇ２、即ち上限駆動トルクＴｕをエンジン２から出力させたときの燃料消費率（以下、第３燃料消費率という）が改善方向にあるか否かを、燃料消費率判定部２４ｇにおいて判定する。
【００６６】
前述したように、エンジン２が出力可能な上限駆動トルクとエンジン回転数との間には図５のグラフに例示するような関係があり、図中に一点鎖線で示す曲線は、エンジン２の駆動トルクとエンジン回転数との関係において燃料消費率が等しくなる等燃料消費率線となっている。そして、駆動トルクとエンジン回転数とによって定まる動作点が、図中に矢印で示す方向に移動するほど燃料消費率が増大するように、即ち燃料消費率が悪化するようになっている。本実施形態では、このような駆動トルクとエンジン回転数との関係において、燃料消費率が予め定めた基準燃料消費率よりも良好となる領域として、網掛けした低燃料消費率領域Ｒを予め設定し、燃料消費率判定部２４ｇに記憶している。
【００６７】
上述のようにステップＳ９からステップＳ１０に処理が進められて発電走行トルクＴｇ１が設定された場合、ステップＳ１２において燃料消費率判定部２４ｇは、エンジン回転数センサ３４が検出したエンジン回転数Ｎｅ１と要求トルクＴｒとによって図５のグラフ中に定まる動作点Ｐ１と、このエンジン回転数Ｎｅ１と発電走行トルクＴｇ１とによって図５のグラフ中に定まる動作点Ｐ２とを求める。そして、燃料消費率判定部２４ｇは、動作点Ｐ２が動作点Ｐ１から低燃料消費率領域Ｒに向けて燃料消費率を改善する方向にある場合に、ステップＳ１２において第２燃料消費率が第１燃料消費率に対して改善方向にあると判定する。
【００６８】
また、上述のようにステップＳ９からステップＳ１１に処理が進められて発電走行トルクＴｇ２が設定された場合も、ステップＳ１２において燃料消費率判定部２４ｇは同様の方法で、第３燃料消費率が第１燃料消費率に対して改善方向にあるか否かの判定を行う。即ち、この場合には動作点Ｐ２がエンジン回転数センサ３４が検出したエンジン回転数Ｎｅ１と発電走行トルクＴｇ２とによって定められ、発電走行トルクＴｇ２は上限駆動トルクＴｕであるから、動作点Ｐ２は図５中に上限駆動トルクを示す実線の曲線上にあることになる。そして、燃料消費率判定部２４ｇは、この動作点Ｐ２が動作点Ｐ１から低燃料消費率領域Ｒに向けて燃料消費率が改善する方向にある場合に、ステップＳ１２において第３燃料消費率が第１燃料消費率に対して改善方向にあると判定する。
【００６９】
こうしてステップＳ１２において、第１燃料消費率に対し第２または第３燃料消費率が改善方向にあると判定すると、車両ＥＣＵ２４は処理をステップＳ１３に進め、制御部２４ｈにより発電走行を実行する。即ち、上述のようにステップＳ９からステップＳ１０に処理が進められて発電走行トルクＴｇ１が設定された場合、制御部２４ｈはクラッチ４を接続状態に制御した上で、発電走行トルクＴｇ１をエンジン２から出力するようにエンジンＥＣＵ２６に指示すると共に、登坂発電機トルクＴｍと同じ絶対値を有する負の駆動トルクである発電トルク（−Ｔｍ）をインバータＥＣＵ２８に指示する。
【００７０】
エンジンＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２４の制御部２４ｈからの指示を受け、エンジン２の出力する駆動トルクが発電走行トルクＴｇ１に等しくなるように、エンジン２を制御する。一方、インバータＥＣＵ２８は、車両ＥＣＵ２４の制御部２４ｈからの指示を受け、電動機６を発電機として作動させると共に、電動機６を駆動するためのトルクの大きさが発電トルク（−Ｔｍ）の絶対値、即ち登坂発電機トルクＴｍと等しくなるように電動機６を制御する。
【００７１】
この結果、エンジン２が出力した発電走行トルクＴｇ１のうち、登坂発電機トルクＴｍが電動機６の駆動に用いられ、残りの要求トルクＴｒが変速機８を介して左右の駆動輪１６，１８に伝達される。発電機として作動する電動機６によって登坂発電機トルクＴｍに相当する機械エネルギから変換された電力は、インバータ２２を介して直流電力に変換された後、バッテリ２０に供給され、バッテリ２０が充電される。
【００７２】
このようにして発電走行を行っているときのエンジン２の駆動トルク（エンジントルク）と、電動機６の駆動トルク（電動機トルク）の変化の一例を図６のタイムチャートに示している。時間ｔ０において平坦路での走行が開始され、上述のようにしてステップＳ１３の処理によって発電走行が行われると、エンジン２が出力する駆動トルクは要求トルクＴｒに登坂電動機トルクＴｍを加算した発電走行トルクＴｇ１となる。このとき、電動機６は発電機として作動し、登坂電動機トルクＴｍで駆動される。
【００７３】
また、上述のようにステップＳ９からステップＳ１１に処理が進められて発電走行トルクＴｇ２が設定された場合も、制御部２４ｈはクラッチ４を接続状態に制御した上で、発電走行トルクＴｇ２、即ち上限駆動トルクＴｕをエンジン２から出力するようにエンジンＥＣＵ２６に指示すると共に、余裕トルクＴｓと同じ絶対値を有する負の駆動トルクである発電トルク（−Ｔｓ）をインバータＥＣＵ２８に指示する。
【００７４】
エンジンＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２４の制御部２４ｈからの指示を受け、エンジン２の出力する駆動トルクが発電走行トルクＴｇ２、即ち上限駆動トルクＴｕに等しくなるように、エンジン２を制御する。一方、インバータＥＣＵ２８は、車両ＥＣＵ２４の制御部２４ｈからの指示を受け、電動機６を発電機として作動させると共に、電動機６を駆動するためのトルクの大きさが発電トルク（−Ｔｓ）の絶対値、即ち余裕トルクＴｓと等しくなるように電動機６を制御する。
【００７５】
この結果、エンジン２が出力した発電走行トルクＴｇ２のうち、余裕トルクＴｓが電動機６の駆動に用いられ、残りの要求トルクＴｒが変速機８を介して左右の駆動輪１６，１８に伝達される。発電機として作動する電動機６によって余裕トルクＴｓに相当する機械エネルギから変換された電力は、インバータ２２を介して直流電力に変換された後、バッテリ２０に供給され、バッテリ２０が充電される。
【００７６】
こうしてステップＳ１３で発電走行を実行すると、車両ＥＣＵ２４はその制御周期を終了し、次の制御周期で再びステップＳ１から同様に処理を開始する。従って、バッテリ２０の充電率ＳＯＣが上限充電率Ｈ以下であれば、次に到着が予測される登坂路に達するまでの間は同様の処理が行われ、ステップＳ１２に処理が進んで上述のように燃料消費率が改善方向にあると判定する限りは発電走行が行われることになる。
【００７７】
一方、ステップＳ１２において、第１燃料消費率に対し、第２または第３燃料消費率が改善方向にないと燃料消費率判定部２４ｇが判定した場合、車両ＥＣＵ２４は処理をステップＳ１４に進め、上述のような発電走行を中止する。即ち、上述のように発電走行トルクＴｇ１またはＴｇ２に対応する図５中の動作点Ｐ２が、要求トルクＴｒに対応する図５中の動作点Ｐ１から低燃料消費率領域Ｒに向けて燃料消費率が改善する方向にない場合には、上述のようにして発電走行を行うとエンジン２の燃料消費率が悪化してしまうため、ステップＳ１４の処理により発電走行を中止している。これにより、発電走行に伴うエンジン２の燃料消費率の悪化が生じないようにしている。
【００７８】
なお、このようにして発電走行を中止した場合も、車両ＥＣＵ２４は発電走行制御における電動機６の発電機としての作動を中止する。そして、車両ＥＣＵ２４は別の制御により、前述したように予め設定されている配分ルールに従い、総和が運転者の要求する要求トルクとなるように、エンジン２及び電動機６に駆動トルクを配分し、エンジン２及び電動機６を制御する。
【００７９】
また、バッテリ２０の充電率ＳＯＣが上限充電率Ｈ以下であって、ステップＳ１２において燃料消費率が改善方向にあると判定して発電走行を行っている場合でも、次に到着が予測されていた登坂路に実際に到着したことをステップＳ２において判定したときには、車両ＥＣＵ２４は処理をステップＳ１４に進めて発電走行を中止する。
【００８０】
この場合も、車両ＥＣＵ２４は発電走行制御における電動機６の発電機としての作動を中止する。そして、車両ＥＣＵ２４は別の制御により、前述したように予め設定されている配分ルールに従い、総和が運転者の要求する要求トルクとなるように、エンジン２及び電動機６に駆動トルクを配分し、エンジン２及び電動機６を制御する。従って、図６のタイムチャートに示すように、時間ｔ１で登坂路に到着したとすると、その後は総和が要求トルクの大きさとなるようにエンジン２及び電動機６に駆動トルクが配分されて、ハイブリッド電気自動車１が登坂路を走行していく。そして、登坂路の走行を完了した後に次の登坂路がある場合には、次の登坂路に関して同様の発電走行制御が行われる。
【００８１】
また、登坂路に到着する前であって上述のようにして発電走行を実行しているときに、電動機６からの電力供給によってバッテリ２０の充電率ＳＯＣが上昇し、ステップＳ１において充電率が上限充電率Ｈを上回った判定した場合にも、前述したように車両ＥＣＵ２４は処理をステップＳ１４に進めて発電走行を中止し、バッテリ２０が過充電にならないようにしている。
【００８２】
このようにして発電走行を中止した場合も、車両ＥＣＵ２４は発電走行制御における電動機６の発電機としての作動を中止する。そして、車両ＥＣＵ２４は別の制御により、前述したように予め設定されている配分ルールに従い、総和が運転者の要求する要求トルクとなるように、エンジン２及び電動機６に駆動トルクを配分し、エンジン２及び電動機６を制御する。
【００８３】
以上のようにして車両ＥＣＵ２４が発電走行制御を実行することにより、予めナビゲーションシステム４０に登録された走行経路に登坂路があると判定した場合には、この登坂路に到達する前の走行状態において、エンジン２の駆動トルクを用い、運転者の要求トルクＴｒでハイブリッド電気自動車１を走行させながら、発電機として作動する電動機６によって得られた電力をバッテリに蓄える発電走行を実行することが可能となる。従って、登坂路に達する前に発電走行を行うことによってバッテリに蓄えた電力を、登坂路走行時に電動機６に供給し、モータとして作動する電動機６の駆動トルクを登坂路の走行に用いることで、登坂時におけるエンジン２の燃料消費率を抑制することが可能となる。
【００８４】
また、このような発電走行は、運転者の要求トルクＴｒにその登坂路で電動機６に配分される登坂電動機トルクＴｍを加えた発電走行トルクＴｇ１をエンジン２が出力可能であると共に、エンジン２が要求トルクＴｒを出力するときよりも発電走行トルクＴｇ１を出力するときの方が燃料消費率が改善する場合、または余裕トルクＴｓが基準トルクΔＴ以上であると共に、エンジン２が要求トルクＴｒを出力するときよりも発電走行トルクＴｇ２を出力するときの方が燃料消費率が改善する場合に行われるので、上述のような登坂路走行時の燃料消費率の抑制と相俟って、ハイブリッド電気自動車１における走行中の総合的な燃料消費率を抑制して良好に維持することが可能となる。
【００８５】
更に、発電走行の際に発電走行トルクＴｇ１をエンジン２が出力可能である場合は、登坂路走行時に電動機６に配分される登坂電動機トルクＴｍに相当する機械エネルギを電力に変換するように電動機６が制御されるので、実際に登坂路を走行する際に電動機６が発生する駆動トルクの大小に応じて、適切な電力を登坂路の走行前に確保しておくことが可能となる。従って、登坂路走行中にバッテリ２０が完全に放電してしまって、電動機６に電力を供給することができなくなるような事態の発生を大幅に抑制することができる。更に、バッテリ２０が完全放電状態となる可能性が低下するので、バッテリ２０の寿命も延ばすことが可能となる。
【００８６】
また、上述のように、エンジン２が要求トルクＴｒに登坂電動機トルクＴｍを加えた発電走行トルクＴｇ１を出力することはできない場合であっても、余裕トルクＴｒが基準トルクΔＴ以上であれば、エンジン２が要求トルクＴｒを出力するときよりも発電走行トルクＴｇ２を出力するときの方が燃料消費率が改善すると判定したときに発電走行が行われるので、エンジン２が発電走行トルクＴｇ１を出力可能な場合にのみ発電走行を行うものに比べ、より多くの電力を予めバッテリ２０に蓄えておくことが可能となる。この結果、ハイブリッド電気自動車１における走行中の総合的な燃料消費率をより一層良好に維持することが可能となる。
【００８７】
また、本実施形態では、ナビゲーションシステム４０に予め登録された走行経路に対応し、ナビゲーションシステム４０から得た情報に基づき、上記走行経路における登坂路の有無を判定するようにしているので、登坂路の存在を、当該登坂路を実際に走行する前の段階で確実に把握することができる。
なお、ハイブリッド電気自動車１にナビゲーションシステム４０が搭載されていない場合には、例えば運転者が入力装置４４などを用い、走行経路や登坂路の位置及び傾斜を車両ＥＣＵ２４に事前に登録し、ＧＰＳ受信機４２を用いて取得した現在位置に基づき、同様の発電走行制御を行うようにしてもよい。
【００８８】
以上で本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、要求トルクＴｒに次の登坂路で電動機６に配分される登坂電動機トルクＴｍを加えた発電走行トルクＴｇ１をエンジン２が出力可能であると共に、要求トルクＴｒを出力するときよりも発電走行トルクＴｇ１を出力するときの方が燃料消費率が改善する場合に加え、余裕トルクＴｓが基準トルクΔＴ以上であると共に、要求トルクＴｒを出力するときよりも発電走行トルクＴｇ２を出力するときの方が燃料消費率が改善する場合に発電走行を行うようにした。しかしながら、発電走行トルクＴｇ１をエンジン２が出力可能であると共に、要求トルクＴｒを出力するときよりも発電走行トルクＴｇ１を出力するときの方が燃料消費率が改善する場合にのみ発電走行を行うようにしてもよい。このようにすることで、登坂路に到達する前に発電走行で確保可能な電力量は減少するものの、発電走行が行われる頻度を減らすことができる。
【００８９】
また、上記実施形態の説明では、予め登録された走行経路中に登坂路がある場合に行う発電走行について詳細に説明したが、上記実施形態の説明で述べたように、この他にも、例えばバッテリ２０の充電率が低下してきた場合など登坂路の有無に関わりなく、別の条件が成立したときに発電走行を行うことも可能であり、このような登坂路とは関わりなく行う発電走行については、既に知られている様々な形態のものを採用することができる。
【００９０】
また、上記実施形態では、図３に示すフローチャートのステップＳ１２で燃料消費率が改善方向にあるか否かの判定を行う際、エンジン回転数センサ３４が検出したエンジン回転数Ｎｅ１と要求トルクＴｒとによって図５のグラフ中に定まる動作点Ｐ１と、このエンジン回転数Ｎｅ１と発電走行トルクＴｇ１またはＴｇ２とによって図５のグラフ中に定まる動作点Ｐ２とを求め、動作点Ｐ１から低燃料消費率領域Ｒに向けて燃料消費率が改善する方向に動作点Ｐ２がある場合に、燃料消費率が改善方向にあると判定するようにした。しかしながらこれに代えて、動作点Ｐ２が図５中の低燃料消費率領域Ｒ内にある場合に、燃料消費率が改善方向にあると判定するようにしてもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、発電走行制御を行っているときにバッテリ２０の充電率ＳＯＣが上限充電率Ｈ以下であるときには、その後の演算処理で前述したような実行条件が成立したときに発電走行を行い、充電率ＳＯＣが上限充電率Ｈを上回ると発電走行を中止するようにした。しかしながら、これに代えて、上限充電率Ｈ及び上限充電率Ｈより小さい値に設定された下限充電率Ｌをバッテリ２０の充電率に関する判定値として予め設定し、発電走行制御を行っているときにバッテリ２０の充電率ＳＯＣが下限充電率Ｌ以下になると、その後の演算処理で前述したような実行条件が成立したときに発電走行を行い、充電率ＳＯＣが上限充電率Ｈを上回ると発電走行を中止するようにしてもよい。
【００９２】
なお、上記実施形態では、エンジン２の出力側に配設されたクラッチ４と変速機８との間に電動機６を配設するようにしたが、エンジン２と電動機６との位置関係はこれに限定されるものではなく、エンジン２及び電動機６をそれぞれハイブリッド電気自動車１の走行のための動力源として使用可能であると共に、発電機として作動する電動機６をエンジン２より駆動可能であれば、どのようなものであっても本発明を適用可能である。
また、上記実施形態では、エンジン２をディーゼルエンジン、電動機６を永久磁石式同期電動機としたが、エンジン２及び電動機６の形式はこれに限定されるものではなく、様々な形式のものを用いることが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１    ハイブリッド電気自動車
２    エンジン
６    電動機
２０    バッテリ
２４    車両ＥＣＵ
２４ａ  登坂路判定部（登坂路判定手段）
２４ｂ  登坂駆動トルク演算部（登坂駆動トルク演算手段）
２４ｃ  電動機駆動トルク設定部（電動機駆動トルク演算手段）
２４ｄ  要求トルク演算部（要求トルク演算手段）
２４ｅ  余裕トルク演算部（余裕トルク演算手段）
２４ｆ  発電走行判定部（発電走行判定手段）
２４ｇ  燃料消費率判定部（燃料消費率判定手段）
２４ｈ  制御部（制御手段）
４０    ナビゲーションシステム（走行経路設定手段）
【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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