(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、電動発電機と、前記内燃機関の出力軸及び前記電動発電機の出力軸に直接的又は間接的に接続された駆動車輪と、前記電動発電機と前記駆動車輪との間の駆動力を断接するクラッチと、前記電動発電機に電力を供給するとともに前記電動発電機からの電力を充電するバッテリとを備えたハイブリッド車両に対し、制御信号を出力する制御装置であって、
前記内燃機関を少なくともアイドル回転数で駆動する要求を検出する内燃機関駆動要求検出手段と、
前記電動発電機を回生駆動する要求を検出する回生駆動要求検出手段と、
前記バッテリの内部抵抗値を検出する内部抵抗検出手段と、
前記内燃機関を少なくともアイドル回転数で駆動する要求と、前記電動発電機を回生駆動する要求と、前記バッテリの内部抵抗値が所定値以上であることを検出した場合に、前記電動発電機の回転数制御から前記内燃機関の回転数制御に切り換える制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関の回転数制御により、前記内燃機関が回転数についての駆動維持可能範囲を超えて回転数が低下した場合にのみ、前記駆動維持可能範囲を超えた偏差について前記電動発電機の回転数制御を実行するハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記内燃機関の出力トルクの安定性を検出する安定性検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記電動発電機の回転数制御から前記内燃機関の回転数制御へ切り換える場合に、前記内燃機関の出力トルクが安定するまでは前記電動発電機の回転数制御と前記内燃機関の回転数制御とを並行して実行し、前記内燃機関の出力トルクが安定した後に前記電動発電機をトルク制御に切り換え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、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）と電動発電機（モータジェネレータ）とを駆動源とするパラレルハイブリッド車両において、モータジェネレータの回転数制御を実行しながら、回転数制御モータトルク目標値が第２クラッチトルク容量基本目標値より小さいときは、回転数制御第２クラッチトルク容量基本目標値を当該第２クラッチトルク容量基本目標値より大きな値に修正し、これにより伝達トルクと実際値との偏差をゼロに近づけるものが知られている（特許文献１の［００８３］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８３４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、エンジンとモータジェネレータとを駆動源とするパラレルハイブリッド車両において、アイドル回転数を維持しながらモータジェネレータに対して発電要求があった場合に、特にバッテリの内部抵抗が高いと、モータジェネレータのトルク変動に対してバッテリの電圧変動が大きくなり、その結果バッテリが過電圧になるおそれがある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、バッテリの内部抵抗が高くても過電圧を抑制し、バッテリを保護することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内燃機関と電動発電機とを駆動源とし、電動発電機と駆動輪との間にクラッチを備え、電動発電機との間で放電及び充電するバッテリを備えるハイブリッド車両において、少なくともアイドル回転数での駆動要求があり、電動発電機への発電要求があり、かつバッテリの内部抵抗が所定値以上である場合は、電動発電機の回転数制御から内燃機関の回転数制御に切り換え、内燃機関の回転数制御により、内燃機関が回転数についての駆動維持可能範囲を超えて回転数が低下した場合にのみ、駆動維持可能範囲を超えた偏差について電動発電機の回転数制御を実行することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内燃機関の回転数制御を実行すると電動発電機のトルクはフィードフォーワード入力できるので、電動発電機のトルク変動が抑制される。この結果、バッテリの内部抵抗が高くても過電圧になることを抑制でき、バッテリを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係るハイブリッド車両のパワートレーンを示す図である。
【図３】本発明のさらに他の実施の形態に係るハイブリッド車両のパワートレーンを示す図である。
【図４】図１の統合コントロールユニットの細部を示す制御ブロック図である。
【図５】図４の目標駆動トルク演算部で参照される目標駆動力マップの一例を示す図である。
【図６】図４の目標走行モード演算部で参照される走行モードマップの一例を表す図である。
【図７】モータジェネレータのトルク変動により生じるバッテリの過電圧の課題を説明する図である。
【図８】図４の統合コントロールユニットの制御内容を示すフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ５のエンジン回転数制御実施判定を示す判定ブロック図である。
【図１０】図８のステップＳ５のエンジン回転数制御の切換マップを示す図である。
【図１１】図８のステップＳ５のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】図８のステップＳ５の処理結果を示すタイムチャートである。
【図１３】図８のステップＳ６のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】図８のステップＳ６のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態に係るハイブリッド車両１は、内燃機関と電動発電機といった複数の動力源を車両の駆動に使用するパラレル方式自動車であり、図１に示す本例のハイブリッド車両１は、内燃機関（以下、エンジン）１０、第１クラッチ１５、電動発電機（以下、モータジェネレータ）２０、第２クラッチ２５、バッテリ３０、インバータ３５、自動変速機４０、プロペラシャフト５１、ディファレンシャルギアユニット５２、ドライブシャフト５３、および左右の駆動輪５４を備える。
【００１０】
エンジン１０は、ガソリン、軽油その他の燃料を燃焼させて駆動エネルギを出力する駆動源の一つであり、エンジンコントロールユニット７０からの制御信号に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度や燃料噴射バルブの燃料噴射量等を制御する。
【００１１】
第１クラッチ１５は、エンジン１０の出力軸とモータジェネレータ２０の回転軸との間に介装され、エンジン１０とモータジェネレータ２０との間の動力伝達を断接（ＯＮ／ＯＦＦ）する。第１クラッチ１５としては、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などを例示することができる。第１クラッチ１５において、統合コントロールユニット６０からの制御信号に基づいて油圧ユニット１６の油圧が制御され、これにより第１クラッチ１５のクラッチ板が締結（スリップ状態も含む。）又は解放する。なお、第１クラッチ１５に乾式クラッチを採用してもよい。
【００１２】
モータジェネレータ２０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つけられた同期型モータジェネレータである。このモータジェネレータ２０には、ロータ回転角を検出するレゾルバなどの回転角センサ２１が設けられている。モータジェネレータ２０は、電動機としても機能するし発電機としても機能する。インバータ３５から三相交流電力が供給されている場合には、モータジェネレータ２０は回転駆動する（力行）。
【００１３】
一方、外力によってロータが回転している場合には、モータジェネレータ２０は、ステータコイルの両端に起電力を生じさせることで交流電力を生成する（回生）。モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、インバータ３５によって直流電力に変換された後に、バッテリ３０に充電される。また、回生中においてモータジェネレータ２０には負のトルクが発生するので、駆動輪に対して制動機能をも奏する。
【００１４】
バッテリ３０は、複数のリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などを直列又は並列に接続した組電池を例示することができる。バッテリ３０には電流・電圧センサ３１と内部抵抗値を推定するための温度センサ３２が取り付けられ、これらの検出結果をモータコントロールユニット８０に出力する。
【００１５】
第２クラッチ２５は、モータジェネレータ２０と左右の駆動輪５４との間に介装され、モータジェネレータ２０と左右の駆動輪５４との間の動力伝達を断接（ＯＮ／ＯＦＦ）する。第２クラッチ２５は、上述の第１クラッチ１５と同様に、たとえば湿式多板クラッチなどを例示することができる。第２クラッチ２５において、トランスミッションコントロールユニット９０からの制御信号に基づいて油圧ユニット２６の油圧が制御され、これにより第２クラッチ２５のクラッチ板が締結（スリップ状態も含む。）／解放する。
【００１６】
自動変速機４０は、前進７速、後退１速などといった変速比を段階的に切り換える有段式変速機であり、車速やアクセル開度等に応じて変速比を自動的に切り換える。自動変速機４０の変速比は、トランスミッションコントロールユニット９０からの制御信号に基づいて制御される。
【００１７】
第２クラッチ２５は、図１に示すように、自動変速機４０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たものとすることができる。またこれに代えて第２クラッチ２５を自動変速機４０とは別の専用のクラッチとしてもよい。たとえば図２に示すように、第２クラッチ２５を、モータジェネレータ２０の出力軸と自動変速機４０の入力軸との間に介装した専用のクラッチとしてもよい。あるいは、図３に示すように、第２クラッチ２５を、自動変速機４０の出力軸とプロペラシャフト５１との間に介装した専用のクラッチとしてもよい。なお、図２及び図３は、他の実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す図であり、図２及び図３においては、パワートレーン以外の構成は図１と同様であるため、パワートレーンのみを示す。
【００１８】
なお、本例の自動変速機４０は一般的な有段式自動変速機を用いることができるのでその詳細な構成は省略するが、自動変速機４０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第２クラッチ２５を構成する場合は、自動変速機４０内の摩擦締結要素のうち現変速段で締結させるべき摩擦締結要素を第２クラッチ２５として構成する。
【００１９】
また、自動変速機４０として、上述した前進７速、後退１速の有段式自動変速機に特に限定されず、その他のたとえば前進５速、後退１速の有段階の変速機であってもよい。第２クラッチ２５を自動変速機４０の摩擦締結要素を流用しないで構成する場合は、無段式自動変速機を用いることもできる。
【００２０】
図１に戻り、自動変速機４０の出力軸は、プロペラシャフト５１、ディファレンシャルギアユニット５２、および左右のドライブシャフト５３を介して、左右の駆動輪５４に連結されている。なお、図１において５５は左右の操舵前輪である。また、図１〜図３においては、後輪駆動のハイブリッド車両を例示したが、前輪駆動のハイブリッド車両や四輪駆動のハイブリッド車両とすることも可能である。
【００２１】
本実施形態におけるハイブリッド車両１は、駆動源をエンジン１０及び／又はモータジェネレータ２０に設定することにより、換言すれば第１および第２のクラッチ１５，２５の締結／スリップ／解放状態に応じて、以下に説明する各走行モードに切り換えることができる。
【００２２】
モータジェネレータ使用走行モード（以下、ＥＶ走行モード）は、第１クラッチ１５を解放させると共に第２クラッチ２５を締結させて、モータジェネレータ２０の動力のみを駆動源として走行するモードである。
【００２３】
エンジン使用走行モード（以下、ＨＥＶ走行モード）は、第１クラッチ１５および第２クラッチ２５をいずれも締結させて、少なくともエンジン１０の動力を駆動源に含みながら走行するモードである。
【００２４】
上記ＥＶ走行モード及びＨＥＶ走行モード以外に、第１クラッチ１５を締結させると共に第２クラッチ２５をスリップ状態にして、エンジン１０の動力を駆動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，Wet Start Clutch）を設定してもよい。ＷＳＣ走行モードは、特にバッテリ３０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）が低下している場合や、エンジン１０の冷却水の温度が低い場合にクリープ走行を達成することができるモードである。
【００２５】
また、上記ＥＶ走行モード及びＨＥＶ走行モード以外に、エンジン１０を作動させた状態で第１クラッチ１５を解放させると共に、第２クラッチ２５をスリップ状態として、モータジェネレータ２０の動力のみを動力源として走行するモータ使用スリップ走行モード（以下、ＭＷＳＣ走行モード）を設定してもよい。上述したＷＳＣ走行モードにおいて、路面勾配が所定値以上における登坂路等である場合に、ドライバがアクセルペダルを調整し車両停止状態または微速発進状態を維持する状態（いわゆるストール停車状態）が継続すると、第２クラッチ２５のスリップ量が過多である状態が継続し、そのため、第２クラッチ２５が過熱するおそれがある。エンジン回転数をアイドル回転数よりも小さくすると、エンジンストールが発生するためである。そのため、本実施形態では、このような場合において、第２クラッチ２５が過熱されてしまうことを防止するためにＭＷＳＣ走行モードが選択される。
【００２６】
なお、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに移行する際には、解放していた第１クラッチ１５を締結し、モータジェネレータ２０のトルクを利用することで、エンジン始動を行なうことができる。
【００２７】
また、ＨＥＶ走行モードには、エンジン走行モード、モータアシスト走行モード、および走行発電モードが設定されている。エンジン走行モードでは、モータジェネレータ２０を駆動させずに、エンジン１０のみを動力源として駆動輪５４を動かす。モータアシスト走行モードでは、エンジン１０とモータジェネレータ２０との両方を駆動させて、これら２つを動力源として駆動輪５４を動かす。走行発電モードでは、エンジン１０を動力源として駆動輪５４を動かすと同時に、モータジェネレータ２０を発電機として機能させ、バッテリ３０を充電する。
【００２８】
なお、以上に説明したモードの他に、停車時において、エンジン１０の動力を利用してモータジェネレータ２０を発電機として機能させ、バッテリ３０を充電したり電装品へ電力を供給したりする発電モードを備えてもよい。
【００２９】
本実施形態におけるハイブリッド車両１の制御系は、図１に示すように、統合コントロールユニット６０、エンジンコントロールユニット７０、モータコントロールユニット８０、およびトランスミッションコントロールユニット９０を備える。これらの各コントロールユニット６０，７０，８０，９０は、たとえばＣＡＮ通信を介して相互に接続されている。
【００３０】
エンジンコントロールユニット７０は、統合コントロールユニット６０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（エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅ）を制御する指令を、エンジン１０のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。なお、エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅの情報は、ＣＡＮ通信線を介して統合コントローラ６０へ出力される。
【００３１】
モータコントロールユニット８０は、モータジェネレータ２０に設けられた回転角センサ２１からの情報を入力し、統合コントロールユニット６０からの目標モータジェネレータトルク指令値等に応じて、モータジェネレータ２０の動作点（モータ回転数Ｎｍ、モータトルクＴｍ）を制御する指令をインバータ３５に出力する。また、モータコントロールユニット８０は、電流・電圧センサ３１により検出された電流値および電圧値に基づいてバッテリ３０のＳＯＣを演算および管理する。このバッテリＳＯＣ情報は、モータジェネレータ２０の制御情報に用いられると共に、ＣＡＮ通信を介して統合コントロールユニット６０に送出される。さらに、モータコントロールユニット８０は、モータジェネレータ２０に流れる電流値（電流値の正負によって力行制御トルクと回生制御トルクを区別している）に基づいて、モータジェネレータトルクＴｍを推定する。このモータジェネレータトルクＴｍの情報は、ＣＡＮ通信を介して統合コントロールユニット６０に送出される。さらにモータコントロールユニット８０は、バッテリ３０の内部抵抗値を推定するために温度センサ３２により検出されたバッテリ温度を統合コントロールユニット６０に送出する。
【００３２】
トランスミッションコントロールユニット９０は、アクセル開度センサ９１、車速センサ９２、第２クラッチ油圧センサ９３、およびドライバ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９４からのセンサ情報を入力し、統合コントロールユニット６０からの第２クラッチ制御指令に応じ、第２クラッチ２５の締結・解放を制御する指令を、油圧ユニット２６に出力する。なお、アクセル開度ＡＰＯ、車速ＶＳＰ、およびインヒビタスイッチの情報は、ＣＡＮ通信を介して統合コントロールユニット６０に送出される。
【００３３】
統合コントロールユニット６０は、ハイブリッド車両１全体の消費エネルギを管理することで、ハイブリッド車両１を効率的に走行させるための機能を司る。統合コントロールユニット６０は、第２クラッチ２５の出力回転数Ｎ２ｏｕｔを検出する第２クラッチ出力回転数センサ６１、第２クラッチ２５の伝達トルク容量ＴＣＬ２を検出する第２クラッチトルクセンサ６２、ブレーキ油圧センサ６３、第２クラッチ２５の温度を検知する温度センサ６４、および車両の前後加速度および横加速度を検出するＧセンサ６５からのセンサ情報を取得する。また、統合コントロールユニット６０は、これらの情報に加えて、ＣＡＮ通信を介して得られたセンサ情報の取得も行なう。
【００３４】
そして、統合コントロールユニット６０は、これらの情報に基づいて、エンジンコントロールユニット７０への制御指令によるエンジン１０の動作制御、モータコントロールユニット８０への制御指令によるモータジェネレータ２０の動作制御、トランスミッションコントロールユニット９０への制御指令による自動変速機４０の動作制御、第１クラッチ１５の油圧ユニット１６への制御指令による第１クラッチ１５の締結・解放制御、および第２クラッチ２５の油圧ユニット２６への制御指令による第２クラッチ２５の締結・解放制御を実行する。
【００３５】
次いで、統合コントロールユニット６０により実行される制御について説明する。図４は、統合コントロールユニット６０の細部を示す制御ブロック図である。なお、以下に説明する制御は、たとえば、１０ｍｓｅｃごとに繰り返し実行される。図４に示すように、統合コントロールユニット６０は、目標駆動トルク演算部６０１、目標走行モード演算部６０２、目標入力トルク演算部６０３、目標入力回転数演算部６０４及び目標クラッチトルク演算部６０５を備える。
【００３６】
目標駆動トルク演算部６０１は、予め定められた目標駆動力マップを用いて、アクセル開度センサ９１により検出されたアクセル開度ＡＰＯ、および車速センサ９２により検出された車速ＶＳＰに基づいて、目標駆動トルクｔＦｏ０を演算する。図５に目標駆動力マップの一例を示す。
【００３７】
目標走行モード演算部６０２は、図６に示す走行モードマップを参照し、目標走行モードを演算し、選択する。図６の走行モードマップには、車速ＶＳＰとアクセル開度ＡＰＯに応じて、ＥＶ走行モード、ＷＳＣ走行モードおよびＨＥＶ走行モードの領域がそれぞれ設定されている。なお、この走行モードマップにおいて、ＥＶ走行モードまたはＨＥＶ走行モードからＷＳＣモードへの切り替え線は、所定アクセル開度ＡＰＯ１未満の領域では、自動変速機４０が１速段のときに、エンジン１０のアイドル回転数よりも小さな回転数となる下限車速ＶＳＰ１よりも低い領域に設定されている。また、所定アクセル開度ＡＰＯ１以上の領域では、大きな駆動力が要求されることから、下限車速ＶＳＰ１よりも高い車速ＶＳＰ１’領域までＷＳＣ走行モードが設定されている。なお、システム状態検出部６０６により検出されるバッテリ３０のＳＯＣ（又は目標充放電電力ｔＰ）や車両の勾配をも考慮して目標走行モードが演算される。
【００３８】
目標入力トルク演算部６０３、目標入力回転数演算部６０４及び目標クラッチトルク演算部６０５は、アクセルペダル開度ＡＰＯ、目標駆動トルクｔＦｏＯ、目標走行モード、車速ＶＳＰ、クラッチスリップ回転数検出部６０７によるクラッチスリップ回転数、出力軸回転数検出部６０８による出力軸回転数および目標充放電電力ｔＰに基づいて、これらの動作点到達目標として、目標エンジントルク、目標モータジェネレータトルク、目標クラッチトルク容量をそれぞれ演算する。
【００３９】
そして、目標エンジントルク／目標モータトルク演算部６０９は、目標入力トルク演算部６０３にて演算された目標入力トルクと目標走行モード演算部６０２にて演算された目標走行モードとに基づいて、エンジントルク制御部６１０に目標エンジントルクを出力するとともに、モータトルク／回転数制御部６１１へ目標モータトルクを出力する。
【００４０】
また、目標入力回転数演算部６０４により演算された目標入力回転数は、モータトルク／回転数制御部６１１へ出力されるが、モータトルク／回転数制御部６１１は、過渡走行モード演算部６１４にて演算されたモータジェネレータ２０の制御モードがトルク制御か回転数制御（速度制御）かに応じて、モータジェネレータ２０へ目標入力回転数又は目標モータトルクのいずれかを出力する。
【００４１】
目標クラッチトルク演算部６０５により演算された目標クラッチトルクは目標クラッチトルク容量制御部６１２へ出力され、第１及び第２クラッチの伝達トルクが制御される。
【００４２】
なお、モータ制限トルク演算部６１５は、目標入力回転数演算部６０４により演算された目標モータ入力回転数と、目標クラッチトルク演算部６０５により演算された目標クラッチトルク容量とに基づいて、モータジェネレータ２０の出力トルクにかける制限を演算し、その結果に基づいて目標エンジントルク／目標モータトルク演算部６０９により演算された目標モータトルクを制限する。
【００４３】
さて、上述したハイブリッド車両において、図７に示すように、エンジン１０のアイドル回転数を維持するためにモータジェネレータ２０を回転数制御しているときに、モータジェネレータ２０に対して発電要求があると、モータジェネレータ２０のトルク変動によってバッテリ３０の電圧変動が大きくなる。このため、バッテリ３０の内部抵抗が高い場合は特に、バッテリ３０の電圧が許容上限値を超えて過電圧になるおそれがある。
【００４４】
このため本例の制御装置は、図４に示すようにエンジン回転数制御実施判定部６１３と、過渡走行モード演算部６１４とを備える。エンジン回転数制御実施判定部６１３は、エンジン１０を少なくともアイドル回転数で駆動する要求と、モータジェネレータ２０を回生駆動する要求と、バッテリ３０の内部抵抗値が所定値以上であることを検出した場合に、エンジン１０の回転数制御を実行する。本例では、エンジン１０のトルク制御から回転数制御に切り換えるとともにモータジェネレータ２０の回転数制御からトルク制御に切り換える。
【００４５】
なお、低温時又は高温時にバッテリ３０やモータジェネレータ２０を保護するためにバッテリ３０やモータジェネレータ２０への入出力電力を制限したり、或いは高ＳＯＣ時又は低ＳＯＣ時にバッテリ３０を保護するためにバッテリ３０の充放電を制限したりすることが生じるが、こうした状況ではモータジェネレータ３０を駆動してアイドル回転数を維持するのが困難となる。エンジン回転数制御実行判定部６１３は、こうした条件においてもエンジン１０の回転数制御を実行してよい。
【００４６】
エンジン１０を少なくともアイドル回転数で駆動する要求の検出は、上記目標走行モード演算部６０２からの演算結果に基づいて判断する。また、モータジェネレータ２０を回生駆動する要求の検出も、上記目標走行モード演算部６０２からの演算結果に基づいて判断する。また、バッテリ３０の内部抵抗値の検出は、モータコントロールユニット８０から出力されるバッテリ３０の使用履歴、充放電特性などから演算により推定したり、内部抵抗値はバッテリ３０の環境温度に相関するため環境温度から内部抵抗値を推定したりすることで行われる。本例の内部抵抗値の検出は温度センサ３２によって行われる。制御内容の詳細は後述する。
【００４７】
次に制御内容を説明する。図８は統合コントロールユニット６０の制御内容を示すフローチャートであり、統合コントロールユニット６０は、ステップＳ１にてエンジンコントロールユニット７０、モータコントロールユニット８０及びトランスミッションコントロールユニット９０の各コントロールユニットからのデータを受信するとともに、ステップＳ２にて第２クラッチ出力回転数センサ６１、第２クラッチトルクセンサ６２、ブレーキ油圧センサ６３、温度センサ６４、Ｇセンサ６５、温度センサ３２など、ＣＡＮ通信を介して送出される各センサからのセンサ値を読み込む。
【００４８】
統合コントロールユニット６０の目標駆動トルク演算部６０１は、ステップＳ３にてアクセル開度センサ９１からのアクセル開度ＡＰＯと車速センサ９２からの車速ＶＳＰとから図５の駆動力マップを参照し、ハイブリッド車両に要求されている目標駆動トルクを演算する。なお、この目標駆動トルクは、次のステップＳ４にて求められる走行モードに応じて、ステップＳ９にて目標エンジントルクと目標モータトルクとに分配される。
【００４９】
統合コントロールユニット６０の目標走行モード演算部６０２は、ステップＳ４にて目標駆動トルク、バッテリ３０のＳＯＣ、アクセル開度ＡＰＯ、車速ＶＳＰ、車両の勾配等から図６の走行モードマップを参照し、ＥＶ走行モード、ＨＥＶ走行モード又はＷＳＣ走行モードのいずれかを選択する。
【００５０】
統合コントロールユニット６０のエンジン回転数制御実施判定部６１３は、ステップＳ５にてバッテリ３０のＳＯＣや車両状態から、ステップＳ３にて演算されたモータジェネレータ２０の発電トルクに対し、モータジェネレータ２０及びバッテリ３０を保護するための制限を考慮して目標発電トルクを演算する。そしてこの場合に、エンジン１０の入力回転数制御を実行するのが適切か、モータジェネレータ２０の入力回転数制御を実行するのが適切かを決定する。
【００５１】
図９はエンジン回転数制御実施判定部６１３の判定ブロック図の一例であり、インバータ３５の出力制限やモータ制限トルクなどモータジェネレータ２０のモータトルクに基づく要求、バッテリ３０のＳＯＣに基づく要求又はバッテリ３０の温度などに基づく要求のいずれかが成立し、かつ目標走行モード、要求駆動力、車速、変速段など車両の走行状態が成立した場合に、エンジン１０のトルク制御からエンジン１０の回転数制御に切り換えるエンジン回転数制御実施フラグをＯＮに設定する。
【００５２】
図１０はバッテリ３０の温度に基づく要求に対するエンジン回転数制御実施フラグの切換マップであり、バッテリ３０の内部抵抗値が所定の閾値以上になるとエンジン回転数制御実施フラグをＯＮに設定してエンジン１０の回転数制御を実行する。これに対し、エンジン１０の回転数制御を実行している途中でバッテリ３０の内部抵抗値が所定の閾値より小さい値以下になるとエンジン回転数制御実施フラグをＯＦＦに設定してエンジン１０のトルク制御を実行する。エンジン１０のトルク制御と回転数制御との切換閾値に所定のヒステリシスを設けることで切換に伴うハンチング現象を防止する。
【００５３】
図１１はエンジン回転数制御実施判定部６１３の判定手順を示すフローチャートであり、バッテリ３０の内部抵抗値はバッテリ温度に相関するため（バッテリ温度が低いほど内部抵抗値が大きい）、温度センサ３２によるバッテリ温度を切換閾値に設定した例である。まずステップＳ５０１にて温度センサ３２により検出したバッテリ温度が予め設定された閾値温度以下である場合はステップＳ５０２へ進み、エンジン回転数制御実施フラグをＯＮに設定する。
【００５４】
これに対し、ステップＳ５０１にてバッテリ温度が閾値温度より高い場合はステップＳ５０３へ進み、閾値温度に所定のヒステリシス値を加えた温度以上か否かを判断する。バッテリ温度が閾値温度に所定のヒステリシス値を加えた温度以上である場合は、内部抵抗値が低くなっていると判断してステップＳ５０４へ進み、エンジン回転数制御実施フラグをＯＦＦに設定する。ステップＳ５０３にてバッテリ温度が閾値温度に所定のヒステリシス値を加えた温度未満である場合は、ハンチングを防止するために現在設定されているエンジン回転数制御実施フラグの値（ＯＮ又はＯＦＦ）を維持する。
【００５５】
図８のステップＳ５によりエンジン回転数制御実施フラグがＯＮに設定されると、後述するステップＳ１２にてエンジンコントロールユニット７０へエンジン回転数制御を実行する指令が出力され、モータコントロールユニット８０へモータトルク制御を実行する指令が出力される。これにより、図１２に示すようにアイドル回転数はエンジン１０の回転数制御により維持される一方で、発電要求に対してモータジェネレータ２０をフィードフォーワードでトルク制御するので実際のモータトルクの変動が小さくなり、これにともないバッテリ３０へ充電される電力の変動も小さくなる。したがって。バッテリ３０の内部抵抗値が高い場合などは特に、バッテリ電圧が過電圧になるのを防止できる。
【００５６】
図８のステップＳ６にて、統合コントロールユニット６０の目標入力トルク演算部６０３、目標入力回転数演算部６０４及び目標クラッチトルク演算部６０５は、ステップＳ４で選択された走行モードになるように、過渡的な目標エンジントルク、目標モータジェネレータトルク、目標クラッチトルク容量をそれぞれ演算し、エンジンコントロールユニット７０、モータコントロールユニット８０及びトランスミッションコントロールユニット９０のそれぞれに出力する。
【００５７】
本例では、上記ステップＳ５にてエンジン１０をトルク制御から回転数制御に切り換えるとともに、モータジェネレータ２０を回転数制御からトルク制御に切り換えるにあたり、エンジン１０のトルクが安定するまで過渡走行モードを実施する。エンジン１０のアイドル回転数を維持する要求と、モータジェネレータ２０に対する発電要求と、バッテリ３０の内部抵抗値が所定の閾値より高い場合に実施されるエンジンの回転数制御への切換手順を図１３のフローチャートに示し、同じく図１４にタイムチャートを示す。
【００５８】
まず図１３のステップＳ６０１にて、エンジン回転数制御実施フラグのＯＮを確認し、ＯＦＦである場合はステップＳ６０７へ進んで過渡制御モードｚを０（通常モード）に設定し、エンジン１０をトルク制御、モータジェネレータ２０を回転数制御とする。これに対し、ステップＳ６０１にてエンジン回転数制御実施フラグがＯＮである場合はステップＳ６０２へ進み、過渡制御モードｚが０であるか否かを判断し、ｚ＝０の場合はステップＳ６０８へ進んで過渡制御モードｚを１（エンジントルクの安定待ちモード）に設定する。そして、エンジン１０を回転数制御に切り換えるとともにモータジェネレータ２０は回転数制御を継続する。なお、ｚ＝１の通常モード及びｚ＝１のエンジントルク安定待ちモードでは、モータジェネレータ２０の上限トルク及び下限トルクは初期設定値を維持する。
【００５９】
ｚ＝１に設定されたステップＳ６０８の後にステップＳ６０１へ戻ると、ステップＳ６０２及びステップＳ６０３を介してステップＳ６０５へ進み、エンジントルクの安定性を判断する。エンジントルクの判断はトルクセンサによる変動幅が所定値以内になった場合にエンジントルクが安定したと判断してもよいし、エンジン１０の特性を予め検証しトルクが安定するまでの時間が経過したことでエンジントルクが安定したと判断してもよい。ステップＳ６０５にてエンジントルクが安定するまではステップＳ６０８へ進んで過渡制御モードｚを１に維持するが、エンジントルクが安定したらステップＳ６０９へ進み、過渡制御モードｚを２（モータ制御移行準備モード）に設定する。そして、エンジン１０の回転数制御とモータジェネレータ２０の回転数制御は維持するが、図１４に示すようにモータジェネレータ２０の上限トルクと下限トルクを、モータジェネレータ２０がトルク制御を実行する際の制限値にそれぞれ漸近させる。
【００６０】
ｚ＝２に設定されたステップＳ６０９の後にステップＳ６０１へ戻ると、ステップＳ６０２、ステップＳ６０３及びステップＳ６０４を介してステップＳ６０６へ進み、モータジェネレータ２０の上限トルク及び下限トルクの移行が完了したか否かを判断する。この判断は経過時間により判断することができる。制限トルクの移行が完了していない場合はステップＳ６０９を介して過渡制御モードｚ＝２を維持するが、移行が完了したらステップＳ６１０へ進み、過渡制御モードｚを３（エンジン回転数制御モード）に設定する。そして、エンジン１０の回転数制御を維持しつつ、モータジェネレータ２０をトルク制御に切り換える。
【００６１】
エンジン１０は、通常のトルク制御から回転数制御へ切り換えようとすると点火タイミング等を切り換える必要があり、過渡的にエンジントルクが低下し、特にモータジェネレータ２０に発電トルクが作用している場合には、エンジン回転数が低下してエンストや振動が生じるおそれがある。しかし本例では、このような過渡制御モードを設定することで、エンジントルクの変動にともなうエンストや振動の発生を抑制することができ、発電要求に対しても充分に対応できる。
【００６２】
なお、過渡制御モードｚ＝３が本例のエンジン回転数制御モードに相当するが、エンジン１０の回転数制御によりエンジン１０が回転数制御を性能的に維持できる保証範囲（駆動維持可能範囲ともいう）を超えた場合には、この駆動維持可能範囲を超えた偏差についてのみモータジェネレータ２０の回転数制御を実行する。すなわち、エンジン１０の駆動維持可能範囲内においてはエンジン１０の回転数制御によって当該エンジン１０のアイドル回転数が保証されるが、駆動維持可能範囲を超えるとエンジン１０の回転数が低下してエンスト等を生じるためである。エンジン１０の駆動維持可能範囲内でモータジェネレータ２０の回転数制御を実行しないことにより、要求される発電量を確保しながら、連続して回転数をエンストしない状態に維持することができる。
【００６３】
エンジン１０の駆動維持可能範囲を超えた偏差についてのみモータジェネレータ２０の回転数制御を実行するには、たとえばモータジェネレータ２０の目標出力トルクに対し、フィードフォーワードで発電トルクを設定しておき、エンジン１０の駆動維持可能範囲を超えて回転数が低下した場合のみ、回転数の目標値に対する偏差に応じたモータトルクを加算する。
【００６４】
図８へ戻り、統合コントロールユニット６０の目標入力回転数演算部６０４は、ステップＳ７にて出力軸回転数検出部６０８によるモータジェネレータ２０の出力軸回転数に基づいて目標モータ入力回転数を演算し、モータトルク／回転数制御部６１１へ出力する。
【００６５】
統合コントロールユニット６０の目標入力トルク演算部６０３は、ステップＳ８にて目標駆動トルク演算部６０１で演算された目標駆動トルクやモータジェネレータ２０を構成する各種デバイスの保護を考慮し、目標入力トルクを演算する。そして、ステップＳ９にて、統合コントロールユニット６０の目標エンジントルク／モータトルク演算部６０９は、ステップＳ８で演算された目標入力トルクやモータコントロールユニット８０からの発電要求などに基づいてエンジン１０とモータジェネレータ２０とに配分すべきトルクの目標値を演算する。
【００６６】
図８のステップＳ１０では、第１クラッチＣＬ１及び第２クラッチ２５のクラッチトルク容量を演算し、ステップＳ１２にて油圧ユニット１６，２６へ出力する。なお、ステップＳ１１にて、ＷＳＣ走行モードにおいて目標モータトルクに対して回転数変動分及び外乱補正分のトルクマージンを考慮した制限値を演算する。
【００６７】
以上のとおり本例のハイブリッド車両の制御装置によれば、エンジン１０を少なくともアイドル回転数で駆動する要求と、モータジェネレータ２０を回生駆動する要求と、バッテリ３０の内部抵抗値が所定値以上であることを検出した場合に、エンジン１０の回転数制御を実行するので、図１２に示すように、アイドル回転数はエンジン１０の回転数制御により維持される一方で、発電要求に対してモータジェネレータ２０をフィードフォーワードでトルク制御するので実際のモータトルクの変動が小さくなり、これにともないバッテリ３０へ充電される電力の変動も小さくなる。したがって。バッテリ３０の内部抵抗値が高い場合などは特に、バッテリ電圧が過電圧になるのを防止できる。
【００６８】
このエンジン１０の回転数制御への切り換えにあたり、図１４のｚ＝０→１→２→３に示す過渡制御モードを設定することで、エンジントルクの変動にともなうエンストや振動の発生を抑制することができ、発電要求に対しても充分に対応することができる。
【００６９】
また、エンジン１０の回転数制御によりエンジン１０が回転数制御を性能的に維持できる保証範囲（駆動維持可能範囲ともいう）を超えた場合には、この駆動維持可能範囲を超えた偏差についてのみモータジェネレータ２０の回転数制御を実行するので、エンジン１０の駆動維持可能範囲内でモータジェネレータ２０の回転数制御を実行しないことにより、要求される発電量を確保しながら、連続して回転数をエンストしない状態に維持することができる。
【００７０】
上記エンジン１０が本発明に係る内燃機関に相当し、上記モータジェネレータ２０が本発明に係る電動発電機に相当し、上記第２クラッチ２５が本発明に係るクラッチに相当し、上記目標走行モード演算部６０２が本発明に係る内燃機関駆動要求検出手段及び回生駆動要求検出手段に相当し、上記温度センサ３２が本発明に係る内部抵抗検出手段に相当し、上記エンジン回転数制御実施判定部６１３が本発明に係る制御手段に相当する。
【符号の説明】
【００７１】
１…ハイブリッド車両
１０…エンジン
１５…第１クラッチ
２０…モータジェネレータ
２５…第２クラッチ
３０…バッテリ
３５…インバータ
４０…自動変速機
６０…統合コントロールユニット
７０…エンジンコントロールユニット
８０…モータコントロールユニット
９０…トランスミッションコントロールユニット
【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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【図８】
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【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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