(57)【要約】【課題】制動時に、バッテリの充電量ＳＯＣに応じた回生発電を行わせつつ、回生発電による制動力変化を抑制する。【解決手段】制動時に、要求制動力と、バッテリの充電量ＳＯＣに応じた回生発電要求に相当する回生制動力と、油圧制動力とから、エンジンブレーキ（フリクション＋ポンピング抵抗）の要求を求め、該エンジンブレーキの要求に一致するように、エンジンのポンピング抵抗を調整する。ポンピング抵抗の調整は、電子制御スロットルにおけるスロットル開度及び吸気バルブのバルブタイミング（バルブオーバーラップ量）の制御によって行う。【選択図】  図５
2004225564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としてのエンジン及びモータと、前記モータに電力を供給するバッテリとを備え、車両の制動時に前記モータに回生発電を行わせて、回収したエネルギーを前記バッテリに蓄える構成のハイブリッド車両の制御装置において、
前記車両の制動時に、前記バッテリの充電量に応じて前記モータの回生発電量を設定し、該回生発電量に基づいて前記エンジンのポンピング抵抗を調整することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記エンジンが、エンジンバルブのバルブタイミングを可変にする可変バルブタイミング機構を備え、バルブタイミングの制御によってバルブオーバーラップ量を変化させることで、ポンピング抵抗を調整することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記エンジンのスロットルバルブがアクチュエータで開閉駆動される構成であり、前記スロットルバルブの開度を変化させることで、ポンピング抵抗を調整することを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の制動時に、駆動源としてのモータに回生発電を行わせて、回収したエネルギーをバッテリに蓄える構成のハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、駆動源としてエンジン及びモータを備えるハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。
【０００３】
前記ハイブリッド車両では、モータに電力を供給するバッテリと、エンジンによって駆動され、前記バッテリに充電電力を供給するジェネレータとを備える。そして、車両の制動時には、モータに回生発電を行わせて、回収したエネルギーをバッテリに蓄えるようになっている。
【０００４】
また、前記バッテリの充電量ＳＯＣ（例えば、満充電電流量に対する残存電流量の比）を常にある特定の範囲内に維持することで、バッテリの寿命が延びることが知られており、従来から、前記充電量ＳＯＣが少なくなると、エンジンによってジェネレータを駆動してバッテリに対する充電を行わせるようにしていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２８８０２８号公報
【非特許文献１】
岡澤正之編集，「自動車工学  １９９７年６月号」，株式会社鉄道日本社，１９９７年６月１日，ｐ３８−ｐ５２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記充電量ＳＯＣが少なくない状態での制動時には、モータの回生発電をなるべく多く行わせ、バッテリ充電を促進させることが望まれ、逆に、前記充電量ＳＯＣが充分に高い状態では、回生発電を抑制してバッテリの過充電を回避することが望まれる。
【０００７】
しかし、充電量ＳＯＣの要求から回生発電を制御すると、回生ブレーキ力の変化によって、要求の制動力に対して過不足を生じ、運転者に違和感を与えてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、バッテリの充電量ＳＯＣに応じた回生発電を行わせつつ、制動力の変化を回避できる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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明では、車両の制動時に、バッテリの充電量に応じてモータの回生発電量を設定し、該回生発電量に基づいてエンジンのポンピング抵抗を調整する構成とした。
【００１０】
かかる構成によると、バッテリの充電量が少なく充電が必要なときには、エンジンブレーキを構成するエンジンのポンピング抵抗を小さくし、ポンピング抵抗（エンジンブレーキ）の減少分をモータの回生発電による制動力に振り分けて回生発電量を増やす。
【００１１】
逆に、バッテリの充電量が多く充電が不必要なときには、回生発電を抑制する代わりに、エンジンのポンピング抵抗（エンジンブレーキ）を大きくし、制動力の変化を回避する。
【００１２】
従って、バッテリの充電量の要求に応じた回生発電を行わせつつ、制動力の変化を回避することができる。
請求項２記載の発明では、バルブタイミングの制御によってエンジンのバルブオーバーラップ量を変化させることで、ポンピング抵抗を調整する構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、例えば、排気バルブのバルブタイミングの遅角及び／又は吸気バルブのバルブタイミングの進角によって、バルブオーバーラップ量を増大させれば、空気を吸い込むときの抵抗、及び／又は、空気を追い出すときの抵抗が少なくなり、以って、吸気行程及び／又は排気行程におけるポンピング抵抗が小さくなる。
【００１４】
従って、可変バルブタイミング機構を備えるエンジンにおいて、容易にポンピング抵抗を調整できる。
請求項３記載の発明では、アクチュエータによりスロットルバルブの開度を変化させることで、ポンピング抵抗を調整する構成とした。
【００１５】
かかる構成によると、例えば、スロットルバルブの開度を増大させることで、空気を吸い込むときの抵抗が少なくなり、以って、吸気行程におけるポンピング抵抗が小さくなる。
【００１６】
従って、アクチュエータでスロットルバルブを開閉する電子制御スロットルを備えるエンジンにおいて、容易にポンピング抵抗を調整できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態におけるハイブリッド車両のシステム概略図である。
【００１８】
この図１において、火花点火式ガソリンエンジン１の駆動力は、動力分割機構２によって駆動輪３の駆動力とジェネレータ４の駆動力とに分割される。
前記動力分割機構２としては、図２に示すような遊星歯車装置が用いられており、エンジン１の動力は、直結するプラネタリキャリアに伝達され、ピニオンギヤを通じてリングギヤとサンギヤとに分配される。
【００１９】
前記リングギヤの回転軸はモータ５と直結されており、減速機８を通じて駆動輪３に駆動力が伝達される一方、サンギヤの回転軸は、ジェネレータ４に直結している。
【００２０】
即ち、前記エンジン１の動力を、直結される動力分割機構２に入力させ、前記動力分割機構２の出力軸の一方をモータ５及び駆動輪３に接続し、他方をジェネレータ４に接続してある。
【００２１】
上記動力分割機構２においては、ジェネレータ４（サンギヤ）の回転をインバータ６で制御することで、エンジン１（キャリア）の回転速度を変えることができる（図３参照）。
【００２２】
また、同時に、エンジン出力の一部は、ジェネレータ４を介してモータ５に伝達して車両の駆動力に変換することで、無段変速機としての機能を持つことになる。
【００２３】
前記ジェネレータ４で発電された電力は、モータ５の駆動に直接利用されると共に、インバータ６で直流に変換されてバッテリ７に蓄えられる。
係る構成において、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット９には、以下のように、エンジン１，ジェネレータ４，モータ５を制御する。
【００２４】
まず、停車時には、エンジン１，ジェネレータ４，モータ５が共に停止していて（図３Ａ参照）、エンジン１の効率が悪い発進時及び軽負荷時には、前記エンジン１への燃料供給を停止させておいて、モータ５のみで走行させる。
【００２５】
前記エンジン１は、発進後に燃料供給が開始され（図３Ｂ参照）、定常走行時は、主としてエンジン１の出力で行われる。
従って、定常走行時には、前記ジェネレータ４による発電は殆ど不要になる（図３Ｃ参照）。
【００２６】
定常走行から加速するときには、エンジン１の回転速度を上げると共に、ジェネレータ４に発電を行わせ、エンジン１の直接駆動力にモータ駆動力を加えて加速する（図３Ｄ参照）。
【００２７】
制動時（エンジンブレーキ時及びフットブレーキ時）には、駆動輪３がモータ５を駆動することで、モータ５が発電機として機能し、回生発電が行われ、回生したエネルギーはバッテリ７に蓄えられる。
【００２８】
尚、図１に示すように、ブレーキペダル操作によってブレーキ油圧を発生させるブレーキ油圧源１０の下流に、前記コントロールユニット９で制御される油圧調整部１１が設けられており、係る構成で得られるブレーキ油圧と回生発電による回生ブレーキと、更に、エンジン１のポンピング抵抗・フリクションによって、車両の減速度が調整される。
【００２９】
図４は、前記エンジン１のシステム構成図である。
エンジン１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａ（アクチュエータ）でスロットルバルブ１０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４（ＥＴＣ）が介装され、該電子制御スロットル１０４及び吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００３０】
燃焼排気は燃焼室１０６から排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄化された後、大気中に放出される。
前記吸気バルブ１０５及び排気バルブ１０７は、それぞれ排気側カムシャフト１１０，吸気側カムシャフト１３４に設けられたカムによって開閉駆動されるが、吸気側カムシャフト１３４には、可変バルブタイミング機構１１３（ＶＴＣ）が設けられている。
【００３１】
前記可変バルブタイミング機構１１３は、クランクシャフト１２０に対する吸気側カムシャフト１３４の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを変化させる公知の機構である。
【００３２】
尚、本実施形態では吸気側にのみ可変バルブタイミング機構１１３を備える構成としたが、吸気側に代えて、又は、吸気側と共に、排気側に可変バルブタイミング機構１１３を備える構成であっても良い。
【００３３】
また、各気筒の吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設けられ、該燃料噴射弁１３１は、噴射パルス信号によって開弁駆動されると、所定圧力に調整された燃料を吸気バルブ１０５に向けて噴射する。
【００３４】
前記コントロールユニット９は、前記電子制御スロットル１０４，可変バルブタイミング機構１１３及び燃料噴射弁１３１を制御する機能も有している。
前記コントロールユニット９には、各種センサからの検出信号が入力される。
【００３５】
前記各種センサとしては、エンジン１の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、アクセル開度を検出するアクセル開度センサＡＰＳ１１６、クランクシャフト１２０の角度を検出するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、車速を検出する車速センサ１１９などが設けられる。
【００３６】
そして、コントロールユニット９は、運転者がアクセルペダルを踏むと、その踏み込み量に応じて電子制御スロットル１０４を開き、同時に、ジェネレータ４の回転速度を制御することでエンジン回転速度を制御する。
【００３７】
このとき、エンジン動力を、直接駆動輪３を駆動する分と、モータ駆動分とに分配する割合も制御し、エンジン１による直接駆動力とモータ５の駆動力を合わせて、全体の駆動力とする。
【００３８】
ここで、前記コントロールユニット９による回生時の制御を、図５のフローチャートに従って詳細に説明する。
まず、ステップＳ１では、運転者がアクセルから足を離してブレーキペダルを踏んでいる減速時（制動時）であるか否かを判別し、減速時であれば、ステップＳ２へ進む。
【００３９】
ステップＳ２では、要求制動力（要求減速度）を求める。
ここでは、たとえば、運転者によるブレーキペダルの踏み込み圧（踏み代）を検出して、該踏み込み圧から要求制動力（要求減速度）を設定する。
【００４０】
次のステップＳ３では、バッテリ７の充放電電流の時間積算から求めた充電量ＳＯＣに基づいて回生発電量の要求値を演算する。
ここで、充電量ＳＯＣが飽和状態でバッテリ７への回生が行えない状態であれば、回生発電量の要求値は０として設定され、充電量ＳＯＣが少なくなるほどより大きな回生発電量の要求値を設定する。
【００４１】
ステップＳ４では、油圧調整部１１出口での油圧から油圧制動力を求める。
ステップＳ５では、エンジン１のフリクション及びポンピング抵抗によって発生するエンジンブレーキを、前記要求制動力，回生発電量の要求値に相当する回生制動力及び油圧制動力から、以下のようにして求める。
【００４２】
エンジンブレーキ＝要求制動力−回生制動力−油圧制動力
そして、ステップＳ６では、そのときのエンジン回転数（ｒｐｍ）において、前記エンジンブレーキとするためのポンピング抵抗を求める。
【００４３】
即ち、エンジン回転数（ｒｐｍ）の増大に応じて増大するフリクションに対して調整可能なポンピング抵抗が上乗せされてエンジンブレーキが決定されるので、前記エンジンブレーキからそのときのエンジン回転数（ｒｐｍ）に応じたフリクション分を減算した分を、目標のポンピング抵抗とする。
【００４４】
ステップＳ７，Ｓ８では、燃料供給が停止される制動時におけるエンジン１のポンピング抵抗を、前記目標のポンピング抵抗に一定させるべく、前記電子制御スロットル１０４（ＥＴＣ）におけるスロットル開度及び吸気バルブ１０５のバルブタイミング（バルブオーバーラップ量）を制御する。
【００４５】
ここで、スロットル開度を開くほどポンピング抵抗が減り、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを進角してバルブオーバーラップ量を大きくするほどポンピング抵抗が減ることになる。
【００４６】
尚、排気側にのみ可変バルブタイミング機構１１３が備えられる場合には、排気バルブ１０７のバルブタイミングを遅角させることで、バルブオーバーラップ量を大きくし、吸気側と排気側との双方に可変バルブタイミング機構１１３が備えられる場合には、吸気バルブ１０５のバルブタイミングを進角させ、かつ、排気バルブ１０７のバルブタイミングを遅角させることで、バルブオーバーラップ量を大きくすれば良い。
【００４７】
上記のように、充電量ＳＯＣに基づく回生発電の要求に応じて、エンジン１のポンピング抵抗を調整し、ポンピング抵抗（エンジンブレーキ）の減少分を回生発電による制動力に振り分けるようにすれば、要求に応じた回生発電を行わせつつ、制動力が要求に対して過不足を生じることを回避できる。
【００４８】
尚、ポンピング抵抗の調整は、スロットル開度及びバルブオーバーラップ量によって行う構成に限定されるものではなく、スロットル開度とバルブオーバーラップ量とのいずれか一方のみで調整することが可能で、また、スロットルバイパス通路の開口面積を調整することによっても調整可能である。
【００４９】
更に、吸排気バルブの開口面積を大きくすることによっても、ポンピング抵抗の軽減を図ることができる。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンが、エンジンバルブのバルブタイミングを可変にする可変バルブタイミング機構を備えると共に、前記エンジンのスロットルバルブがアクチュエータで開閉駆動される構成であり、
バルブタイミングの制御によりバルブオーバーラップ量を制御すると共に、前記アクチュエータにより前記スロットルバルブの開度を制御することで、ポンピング抵抗を調整することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【００５０】
かかる構成によると、例えば、バルブオーバーラップ量を最大にし、かつ、スロットル開度を最大にすることで、可変バルブタイミング機構及びスロットルアクチュエータを備えたエンジンにおいて、ポンピング抵抗を最大限に小さくできる。
【００５１】
従って、ポンピング抵抗の調整分を大きく確保でき、回生要求の変化に対応してポンピング抵抗を大きく変化させることができる。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンブレーキの目標を、要求制動力，回生発電量の要求値に相当する回生制動力及び油圧制動力から算出し、該エンジンブレーキの目標からそのときのエンジン回転速度に応じたフリクションを減算した分を、目標のポンピング抵抗とすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【００５２】
かかる構成によると、要求制動力が、エンジンブレーキ（フリクション＋ポンピング抵抗），回生制動力及び油圧制動力から得られるように、回生制動力の変化分だけエンジンのポンピング抵抗が調整される。
【００５３】
従って、回生制動力の変化に対応して、要求制動力を維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態におけるハイブリッド車両のシステム構成図。
【図２】実施形態における動力分割機構を構成する遊星歯車装置を示す図。
【図３】実施形態において動力分割分機構を構成する遊星歯車の軸回転数の相関を示す共線図。
【図４】実施形態におけるエンジンのシステム構成図。
【図５】実施形態における回生制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン、２…動力分配機構、３…駆動輪、４…ジェネレータ、５…モータ、６…インバータ、７…バッテリ、８…減速機、９…コントロールユニット、１０３ａ…スロットルモータ（アクチュエータ）、１０３ｂ…スロットルバルブ、１０４…電子制御スロットル、１０５…吸気バルブ、１０７…排気バルブ、１１３…可変バルブタイミング機構
【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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