(57)【要約】【課題】電力によって駆動するモータと、少なくとも発電機を作動させて発電を行うエンジンと、モータ及びエンジンの駆動を制御する制御手段とを有する車両用制御装置において、エンジンの駆動による発電の遅れを軽減して、運転性が低下することを防止することにある。【解決手段】制御装置（１０）の制御手段（１１）は、モータ（２）の駆動の開始よりもエンジン（３）による発電機（４）の作動の開始を時間的に早く行うよう制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力によって駆動するモータと、少なくとも発電機を作動させて発電を行うエンジンと、前記モータ及び前記エンジンの駆動を制御する制御手段とを備える車両用制御装置において、前記制御手段は、前記モータの駆動の開始よりも前記エンジンによる前記発電機の作動の開始を時間的に早く行うよう制御することを特徴とする車両用制御袋置。
【請求項２】
電力によって駆動するモータと、少なくとも発電機を作動させて発電を行うエンジンと、前記モータ及び前記エンジンの駆動を制御する制御手段とを備える車両用制御装置において、前記制御手段は、少なくともアクセルペダルのアクセル操作量に基づいてアクセル要求量を算出し、前記アクセル要求量になまし処理を施して求められた駆動要求トルクに基づいて前記モータの駆動を制御し、前記アクセル要求量から算出された発電要求電力に基づいて前記エンジンの駆動を制御することを特徴とする車両用制御装置。
【請求項３】
前記発電要求電力は、前記アクセル要求量で前記モータを駆動させた場合に消費されると推定される電力に基づいて求められることを特徴とする請求項２に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記なまし処理は、前記モータの駆動の出力を緩やかに開始させるための処理であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用制御装置に係り、特にモータとエンジンとを備える車両を制御する車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両として、例えば、ハイブリッド車のように、モータとエンジンとを搭載した車両において、モータは、トルクの要求が指示されてから実際にトルクが発生するまでの応答特性が、エンジンに比べて良いため、運転者のアクセル操作量に応じてモータのトルクが発生されると、振動が発生する等して走行時における体感に違和感を与えてしまうおそれがある。
このような不具合を解消するために、例えば、以下の先行技術文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０４９３４号公報
【０００４】
特許文献１に係るハイブリッド自動車の制御装置は、走行トルクとエンジン要求トルクとに基づいてモータに要求される出力トルクを設定し、そして、モータの出力トルクを所定時間だけ遅延させて出力、つまり、モータヘの要求トルクに対して一次遅れ処理を施して、なました状態でモータからトルクを出力させることにより、モータから出力されるトルクの応答特性を調整し、モータとエンジンとの協調制御を実行し、ドライバビリティを向上させる構成である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ハイブリッド車等のモータとエンジンとを搭載した車両では、モータによる走行において、バッテリの放電可能電力が所定の電力よりも下回ると、バッテリを保護するために駆動トルクに制限がかけられるため、運転性が損なわれるといった懸念があった。
これに対し、エンジンの駆動による回転運動を発電機（ジェネレータ）に伝達することによって発電を行い、その電力をモータヘ供給することによって、バッテリの放電可能電力が所定の電力よりも下回らないように電力を補い、運転性を確保している。
このとき、モータで消費された電力等に基づいて発電電力が決定され、この発電電力に基づいて求められた要求トルクによりエンジンの駆動を制御して発電を行っている。
しかしながら、要求トルクに対するエンジンの応答特性は、モータの応答特性に比べて低いことから、モータの駆動に対してエンジンの駆動による発電が間に合わず、このため、バッテリから電力が持ち出され、この状態が継続すると、駆動トルクに制限がかけられてしまい、運転性が損なわれるという不都合があった。
【０００６】
そこで、この発明は、エンジンの駆動による発電の遅れを軽減して、運転性が低下することを防止できる車両用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】
【０００７】
この発明は、電力によって駆動するモータと、少なくとも発電機を作動させて発電を行うエンジンと、前記モータ及び前記エンジンの駆動を制御する制御手段とを備える車両用制御装置において、前記制御手段は、前記モータの駆動の開始よりも前記エンジンによる前記発電機の作動の開始を時間的に早く行うよう制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、エンジンの駆動による発電の遅れを軽減して、運転性が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は車両用制御装置のシステム構成図である。（実施例）
【図２】図２は駆動トルク制御のフローチャートである。（実施例）
【図３】図３は発電制御のフローチャートである。（実施例）
【図４】図４は制御手段の制御ブロック図である。（実施例）
【図５】図５はなまし処理を施す前に算出された発電電力とモータの消費電力との時間変化を示すタイムチャートである。（実施例）
【図６】図６はなまし処理を施した後に算出された発電電力とモータの消費電力との時間変化を示すタイムチャートである。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、エンジンの駆動による発電の遅れを軽減して、運転性が低下することを防止する目的を、モータの駆動の開始よりもエンジンによる発電機の作動の開始を時間的に早く行うように制御して実現するものである。
【実施例】
【００１１】
図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。
図１に示すように、電動車両の一種のハイブリッド車の一例としてのシリーズハイブリッド車（以下「車両」という）１には、走行用のモータ２と、エンジン３と、発電機（ジェネレータ）４と、インバータ５と、バッテリ６とを搭載している。
モータ２は、インバータ５を介してバッテリ６および発電機４に接続しており、バッテリ６や発電機４から供給された電力によって駆動する。そして、モータ２の駆動によって、車輪軸７を介して駆動輪８を駆動して、車両１を走行させる。
発電機４は、エンジン３に連結している。エンジン３は、少なくとも発電機４を作動させて発電を行う。また、既知のエンジンと同様、燃料を供給してエンジン３を駆動させることにより、車両１を走行させることも可能である。
バッテリ６は、インバータ５に電力を供給する。また、車両電気負荷９にも電力を供給する。
車両１では、燃料によりエンジン３を駆動し、エンジン３の回転運動によって発電機４にて発電を行い、この発電された電力をインバータ５にて直流電力から交流電力に変換した後、バッテリ６に電力を充電させたり、モータ２に供給したりする。また、発電機４によって発電された電力は、車両電気負荷９にも供給される。
【００１２】
図１、図４に示すように、エンジン３とインバータ５とバッテリ６と車両電気負荷９は、車両用の制御装置１０の制御手段（ハイブリッドコントローラモジュール：ＨＣＭ）１１と電気的に接続されており、各種信号の送受信が行われる。また、インバータ５を介して発電機４とモータ２が電気的に接続されており、各種信号の送受信が行われる。また、制御手段１１には、アクセルペダル１２の踏み込み量をアクセル操作量（運転者の操作量）として検出するアクセル操作量センサ１３と、ブレーキペダル１４の踏み込み量をブレーキ操作量（運転者の操作量）として検出するブレーキ操作量センサ１５と、車速を検出する車速センサ１６とが電気的に接続している。
【００１３】
制御手段１１は、図４に示すように、アクセル要求量算出部１７と、車両電気負荷算出部１８と、発電要求電力算出部１９と、エンジン要求部２０を構成するエンジン要求回転数算出部２１及びエンジン要求トルク算出部２２と、なまし制御部２３と、モータ要求部２４を構成する駆動要求トルク算出部２５とを備える。
アクセル要求量算出部１７は、アクセル操作量センサ１３によって検出されたアクセル操作量と、ブレーキ操作量センサ１５によって検出されたブレーキ操作量と、車速センサ１６によって検出された車速信号（車速情報）とに基づいてアクセル要求量（運転者が要求する駆動トルク）を算出する。
車両電気負荷算出部１８は、車両電装部品９で消費される車両電気負荷を算出する。車両電装部品９は、例えば、モータ２等の駆動系以外の電気系補機類であって、メータ９Ａ、ライト（電灯）９Ｂ、空調装置（エアコン）９Ｃ、ディスプレイ９Ｄ等である。
発電要求電力算出部１９は、アクセル要求量算出部１７と車両電気負荷算出部１８とバッテリ６と電気的に接続されており、アクセル要求量算出部１７によって求められたアクセル要求量と、車両電気負荷算出部１８によって求められた車両電気負荷と、バッテリ６のセル電圧や充放電可能電力等のバッテリ状態とにより、発電要求電力を算出する。
エンジン要求部２０は、発電要求電力算出部１９によって求められた発電要求電力を受信して、エンジン要求回転数算出部２１においてエンジン要求回転数を算出する。また、エンジン要求トルク算出部２２においてエンジン要求トルクを算出する。エンジン３の駆動は、このエンジン要求部２０によって算出されたエンジン要求回転数及びエンジン要求トルクに基づいて制御される。
なまし制御部２３は、アクセル要求量算出部１７によって求められたアクセル要求量になまし処理を施す。
モータ要求部２４は、駆動要求トルク算出部２５において、なまし処理の施されたアクセル要求量に基づいて駆動要求トルクを算出する。モータ２は、モータ要求部２４によって求められた駆動要求トルクに基づいて駆動トルクを発生させる。
【００１４】
制御手段１１は、モータ２及びエンジン３の駆動を制御するものであって、この実施例では、モータ２の駆動の開始よりもエンジン３による発電機４の作動の開始を時間的に早く行うよう制御する。
また、制御手段１１は、少なくともアクセルペダル１２のアクセル操作量に基づいてアクセル要求量を算出し、アクセル要求量になまし処理を施して求められた駆動要求トルクに基づいてモータ２の駆動を制御し、アクセル要求量から算出された発電要求電力に基づいてエンジン３の駆動を制御する。
発電要求電力は、アクセル要求量でモータ２を駆動させた場合に消費されると推定される電力に基づいて求められる。
なお、なまし処理は、モータ２の駆動の出力を緩やかに開始させるための処理である。具体的には、なまし処理とは、モータ２の駆動トルクを、少しずつ出力したり、遅延させたりすることによって、緩やかに出力を開始するための処理である。このように、なまし処理の施された要求トルクに基づいてモータ２の出力が制御されるので、運転者が走行時に受ける違和感を軽減することができる。
【００１５】
即ち、この実施例において、制御手段１１は、アクセル要求量、車両電装部品９での消費電力、バッテリ６の充放電可能電力やセル電圧に基づいて発電電力を決定し、この決定された発電電力に基づいてエンジン要求回転数およびエンジン要求トルクが算出され、算出されたエンジン要求回転数およびエンジン要求トルクをエンジン３および発電機４へ送信する。そして、送信されたエンジン要求回転数およびエンジン要求トルクに基づいてエンジン３を駆動させることによって電力を発生させる。
また、制御手段１１は、モータ２で発生させる駆動トルクの要求量（駆動要求トルク）の算出において、モータ２はエンジン３に比べて応答性がよいため、運転者のアクセル操作量に応じて駆動トルクを発生させると、振動が発生する等、走行フィーリングを悪化させてしまう可能性があることから、アクセル要求量算出部１７によって求められたアクセル要求量に対してなまし処理を施して、駆動要求トルクを算出する。
また、制御手段１１は、バッテリ６の放電可能電力や充電可能電力を超えないように、あるいは、バッテリ６のセル電圧が上限値や下限値を逸脱しないように、アクセル要求量に対して駆動要求トルクを制限したり、発電電力を増減したりすることで、バッテリ６を保護する制御も実行する。
【００１６】
図２と図３には、エンジン３の応答遅れに起因する駆動トルク制限を解消するために、制御手段１１が行う駆動トルク制御と発電制御とのフローチャートを示す。
【００１７】
先ず、図２の駆動トルク制御について説明する。
図２に示すように、制御手段１１の駆動トルク制御のプログラムが開始すると（ステップＡ０１）、アクセル操作量、ブレーキ操作量、車速情報からアクセル要求量を算出する（ステップＡ０２）。このステップＡ０２では、例えば、アクセル要求量は、アクセル操作量とブレーキ操作量と車速情報とに基づいて、所定のマップを用いて求められる。
また、他の実施形態として、上記所定のマップを用いることなく、所定の演算式によって算出する構成であってもよい。
なお、本実施形態では、アクセル要求量は、アクセル操作量、ブレーキ操作量、車速情報に基づいて求められる構成としたが、シフトポジションセンサによって検出されるシフト操作情報やＧＰＳ受信機によって検出される位置情報等を利用してもよい。また、これらのアクセル操作量、ブレーキ操作量、車速情報、シフト操作情報、位置情報はすべてを利用してもよいし、いずれか１つを用いてもよい。また、各情報の組み合わせで利用してもよい。
そして、このステップＡ０２で算出されたアクセル要求量になまし処理を施して、駆動要求トルクを算出する（ステップＡ０３）。そして、この駆動要求トルクに基づいてモータ２を駆動させる。なお、ステップＡ０３において、アクセル要求量になまし処理を施すことにより、駆動要求トルクの変化が滑らかになり、振動の発生や走行フィーリングの悪化を防ぐことができる。
そして、一連の処理を終了する（ステップＡ０４）。
なお、この制御プログラムは、車両１が走行中は、常時起動しており、繰り返し実行される。
【００１８】
次いで、図３の発電制御について説明する。
図３に示すように、制御手段１１の発電制御のプログラムが開始すると（ステップＢ０１）、アクセル操作量、ブレーキ操作量、車速情報からアクセル要求量を算出する（ステップＢ０２）。このステップＢ０２では、例えば、アクセル要求量は、アクセル操作量とブレーキ操作量と車速情報とに基づいて、所定のマップを用いて求められる。
また、他の実施形態として、上記所定のマップを用いることなく、所定の演算式によって算出する構成であってもよい。
なお、本実施形態では、アクセル要求量は、アクセル操作量、ブレーキ操作量、車速情報に基づいて求められる構成としたが、シフトポジションセンサによって検出されるシフト操作情報やＧＰＳ受信機によって検出される位置情報等を利用してもよい。また、これらのアクセル操作量、ブレーキ操作量、車速情報、シフト操作情報、位置情報はすべてを利用してもよいし、いずれか１つを用いてもよい。また、各情報の組み合わせで利用してもよい。
そして、車両電装部品９で消費される車両電気負荷を算出する（ステップＢ０３）。なお、ステップＢ０３において、車両電気負荷とは、メータ９Ａ、ライト９Ｂ、空調装置９Ｃ、ディスプレイ９Ｄ等のモータ２の駆動以外に必要とされる補機類の消費電力のことである。
また、バッテリ６におけるバッテリ状態を得る（ステップＢ０４）。なお、ステップＢ０４において、制御手段１１は、バッテリ６の消費電流、バッテリ６のセル電圧、バッテリ残量、バッテリセル温度等のバッテリ状態をバッテリ６から得る。
さらに、アクセル要求量、車両電気負荷、バッテリ状態に基づいて、発電要求電力を算出する（ステップＢ０５）。一例として、発電要求電力は、モータ２で消費される電力、車両電気負荷９を補うように決定されるが、バッテリ残量やバッテリ温度等のバッテリ状態により、最適に調整される。
そして、算出された発電要求電力に基づいて、エンジン要求回転数およびエンジン要求トルクを算出する（ステップＢ０６）。このエンジン要求回転数およびエンジン要求トルクの値に基づいてエンジン３の駆動が制御され、このエンジン３が回転運動によって、発電機４で発電が行われる。
そして、一連の処理を終了する（ステップＢ０７）。
なお、この制御プログラムは、車両１が走行中は、常時起動して繰り返し実行される構成であってもよいし、車両が所定の走行状態となったときに実行される構成であってもよい。
なお、本実施形態では、発電要求電力に基づいて、エンジン要求回転数およびエンジン要求トルクを算出する構成としたが、少なくともいずれか一方のみを算出する構成であってもよい。
また、エンジン要求回転数およびエンジン要求トルクの値に基づいてエンジンの駆動が制御される構成としたが、少なくともいずれか一方のみに基づいてエンジンの駆動が制御される構成であってもよい。
【００１９】
図５は、本発明の実施形態の一例を示し、なまし処理を施す前のアクセル要求量に基づいて算出される発電電力とモータ２によって消費される電力の時間変化の関係を示した図である。
また、図６は、図５の対比として、なまし処理を施した後の駆動要求トルクに基づいて算出される発電電力とモータ２によって消費される電力の時間変化の関係を示した図である。
図６に示すように、アクセル要求量になまし処理を施して求められた駆動要求トルク、またはモータ２によって発生された駆動トルクに基づいて発電要求電力を算出すると、モータ２の駆動要求に対する応答性はエンジン３に比べてが良いことから、エンジン３による発電の立ち上がり（開始）は、モータ２による電力消費の開始から所定時間遅れて開始される。その結果、エンジン３による発電が開始されるまでの間、モータ２はエンジン３によって発電された電力を使用することができず、バッテリ６に蓄えられている電力が持ち出され、これによってバッテリ６のセル電圧が低下する。このバッテリ６からの電力の持ち出しが継続され、バッテリ６のセル電圧が所定の閾値以下になってしまうと（駆動トルクの制限が開始される電圧まで達してしまうと）、セル電圧の制限によってモータ２の駆動トルクが制限されてしまう。
この駆動トルクの制限よって運転者の体感に違和感が与えられる恐れがある。
これに対し、図５に示すように、なまし処理を施す前のアクセル要求量に基づいて発電要求電力を算出すると、なまし処理を施して求められた駆動要求トルクでモータ２を駆動するときの電力消費の開始よりも、エンジン３による発電を時間的に早く開始できる。
これによって、たとえば、ある時点におけるエンジン３による発電量がモータ２による電力消費量を上回る状態を維持することができ、結果として、セル電圧の制限によるモータ２の駆動トルク制限を防ぐことができる。
このようにして、駆動要求に対する応答性の相違による電力不足を防止して、運転者の体感に与えられる違和感を防止できる。
なお、図６において、符号Ｔは、駆動トルクに制限がかかっている時間を一例として示している。
【００２０】
以上のように、本発明における制御手段１１は、モータ２の駆動の開始よりもエンジン３による発電機４の作動の開始を時間的に早く行うよう制御する。
これにより、発電の遅れが軽減でき、運転性が低下することを防止できる。
また、制御手段１１は、少なくともアクセル操作量に基づいてアクセル要求量を算出し、アクセル要求量になまし処理を施して求められた駆動要求トルクに基づいてモータ２の駆動を制御し、アクセル要求量から算出された発電要求電力に基づいてエンジン３の駆動を制御する。
これにより、発電の遅れが軽減でき、運転性が低下することを防止できる。
なお、発電要求電力は、アクセル要求量でモータ２を駆動させた場合に消費されると推定される電力に基づいてエンジン３の駆動による発電を開始するので、発電の遅れが軽減できる。
なお、なまし処理は、モータ２の駆動の出力を緩やかに開始させるための処理であるため、エンジン３の駆動による発電を早めに開始させれば、発電の遅れを軽減できる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
この発明に係る車両用制御装置は、電力によって駆動するモータと、少なくとも発電機を作動させて発電をおこなうエンジンを有する車両であれば、ハイブリッド車両に限らず、適用可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１  車両（シリーズハイブリッド車）
２  モータ
３  エンジン
４  発電機
５  インバータ
６  バッテリ
９  車両電装部品
１０  制御装置
１１  制御手段
１２  アクセルペダル
１３  アクセル操作量センサ
１４  ブレーキペダル
１５  ブレーキ操作量センサ
１６  車速センサ
１７  アクセル要求量算出部
１８  車両電気負荷算出部
１９  発電要求電力算出部
２０  エンジン要求部
２１  エンジン要求回転数算出部
２２  エンジン要求トルク算出部
２３  なまし制御部
２４  モータ要求部
２５  駆動要求トルク算出部
【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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