(57)【要約】【課題】エンジントルクが小さい側にばらついた場合でも、エンジントルクを過剰に制限することなく高い出力を得るハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置において、発電機発電電力目標値に基づいてエンジンの発生トルクの目標値を算出する手段２０８と、前記発電機の回生トルクの実測値を取得する手段２１０と、この発電機回生トルク実測値に基づいて前記エンジンの発生トルクの上限値を算出する手段２０７と、このエンジン発生トルク上限値で前記エンジン発生トルク目標値を制限処理する手段２０８と、前記制限処理後のエンジン発生トルク目標値に基づいて前記エンジンの発生トルクを制御する手段２１１とを備えた。【選択図】　　　図３
2004011460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、エンジンの出力軸に連結された発電機と、車両の駆動軸に連結されたモータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記発電機の発電電力の目標値を算出する手段と、
この発電機発電電力目標値に基づいて前記エンジンの発生トルクの目標値を算出する手段と、
前記発電機の回生トルクの実測値を取得する手段と、
この発電機回生トルク実測値に基づいて前記エンジンの発生トルクの上限値を算出する手段と、
このエンジン発生トルク上限値で前記エンジン発生トルク目標値を制限処理する手段と、
前記制限処理後のエンジン発生トルク目標値に基づいて前記エンジンの発生トルクを制御する手段と、
を備えた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】
前記エンジン発生トルク制御手段は、前記エンジンが吸入する空気量を制御することにより発生トルク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車両の制御装置。
【請求項３】
前記発電機の回転速度の実測値を検出する手段と、
前記発電機発電電力目標値に基づいて前記発電機の回転速度の目標値を算出する手段と、
この発電機回転速度目標値に基づいて前記発電機の回転速度を制御する手段とを備え、
この発電機回転速度制御手段は、前記発電機回転速度実測値を前記発電機回転速度目標値に一致させるための回生トルクの目標値を算出する手段と、この回生トルク目標値に基づいて回生トルクを制御する手段とから構成され、
前記発電機回生トルク実測値取得手段は、前記回生トルク目標値を回生トルクの実測値として取得することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記発電機回生トルク実測値が前記発電機の回生トルクの許容最大値より大きいときに前記エンジン発生トルク上限値を段階的に小さくすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記制限処理前のエンジン発生トルク目標値が前記エンジン発生トルク上限値より大きいときに前記エンジン発生トルク上限値を段階的に大きくすることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記エンジン発生トルク上限値を段階的に小さくする場合の変化速度は、前記エンジン発生トルク上限値を段階的に大きくする場合の変化速度より大きいことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】
前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記発電機回生トルクの平均値を算出する手段と、前記発電機回生トルクのピーク値を算出する手段と、発電機最大許容回生トルクを算出する手段と、を有し、
これら回生トルク平均値、回生トルクピーク値、最大許容回生トルクの少なくとも一つに基づいてエンジン発生トルク上限値を算出することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項８】
前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記発電機回生トルク平均値の変化速度の予測値を検出する手段を有し、この回生トルク平均値変化速度予測値に基づいてエンジン発生トルク上限値を算出することを特徴とする請求項１または７に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項９】
前記発電機回生トルク平均値変化速度予測値検出手段は、発電量変化速度許容値と発電機イナーシャ及びエンジンイナーシャに基づいて回生トルク平均値変化速度予測値を算出することを特徴とする請求項８に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】
【産業上の利用分野】
本発明はハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のハイブリッド車両の制御装置として特開平１０−３２５３４４号公報に記載の技術がある。この技術は、エンジンの最大トルクが発電機の最大トルクを上回る回転領域において、エンジンのスロットル開度が所定値以上開かないように制限することにより、エンジントルクが発電機の最大許容回生トルクを上回らないようにするものである。つまり、実際のエンジントルクではなく、エンジントルクに影響を及ぼす制御目標値を制限している。
【０００３】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、従来技術のような制御目標値を制限する場合には、エンジントルクの制御精度、環境変化、およびエンジン個体のばらつき等により実エンジントルクは目標値と完全には一致しない。
【０００４】
そこで、エンジントルクのばらつきの最大幅は推定できるため、実際のエンジントルクが目標値よりも大きくばらつくことを予め考慮してスロットル開度の所定値を設定する。この場合には、エンジントルクが目標値と比較して大きい側へ最大量ばらついたとしても発電機の最大許容回生トルクを上回らないように設定することになる。
【０００５】
従って従来技術では、エンジントルクが中央値あるいは小さい側にばらついた場合には、エンジントルクを過小に制限し、最大出力が必要以上に低下することになる。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、エンジントルクが小さい側にばらついた場合でも、エンジントルクを過剰に制限することなく高い出力を得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。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、ハイブリッド車両の制御装置において、発電機発電電力目標値に基づいてエンジン発生トルク目標値と発電機回転速度目標値を算出し、この発電機回転速度目標値に基づいて前記発電機の回転速度を制御する。また、発電機回生トルク実測値取得し、発電機回生トルク実測値に基づいて算出されたエンジン発生トルク上限値でエンジン発生トルク目標値を制限処理し、制限処理後のエンジン発生トルク目標値に基づいてエンジンの発生トルクを制御する。
【０００８】
【作用及び効果】
本発明では、エンジン発生トルクがエンジン発生トルク目標値よりも小さい側へばらつきが生じた場合でも、過剰にエンジントルクを制限することがなく、また過回転に至らない範囲でのエンジンと発電機の組み合わせにおいて可能な限り高い出力を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図１は本発明に係る制御装置を備えたハイブリッド車両の概略構成を示しており、エンジン１の駆動力は無段変速機（以下、ＣＶＴ）３を介して図示しない駆動輪に伝達される。ＣＶＴ３は回転電機４、５からなり、入力側の回転電機４がエンジン１の出力軸２に、出力側の回転電機５が駆動軸７に連結されている。基本的に、回転電機４が発電機として働き、回転電機５は回転電機４の発電した電力によって駆動されるモータとして働くので、以下、回転電機４を発電機、回転電機５をモータという。
【００１１】
発電機４、モータ５は永久磁石式交流同期モータ等の交流機であり、それぞれインバータ８と接続されている。発電機４、モータ５の回転速度はインバータ８の駆動周波数に応じて制御され、インバータ８の駆動周波数の比がＣＶＴ３の変速比（＝入力回転速度／出力回転速度）となる。また、インバータ８にはバッテリ２７が接続されている。
【００１２】
トランスミッションコントローラ１１には、回転速度センサ２１（入力回転速度検出手段）からの発電機回転速度（ＣＶＴ３の入力回転速度）Ｎｉ、回転速度センサ２２（出力回転速度検出手段）からのモータ回転速度（ＣＶＴ３の出力回転速度）Ｎｏが入力される。トランスミッションコントローラ１１は、統合コントローラ１３により演算される目標発電機回転速度ｔＮｉと目標モータトルクｔＴｏとが得られるようにインバータ８の駆動周波数を制御する。
【００１３】
また、発電機４、モータ５の間にはクラッチ６が介装されており、クラッチ６を締結することにより発電機４の入力軸とモータ５の出力軸とを連結することができる。クラッチ６はトランスミッションコントローラ１１からの指令に応じて制御され、例えば、ＣＶＴ３の入力回転速度と出力回転速度が等しいときにクラッチ６を締結してエンジン１の駆動力を直接駆動輪に伝達し、これによって発電機４、モータ５の損失を抑制して車両の燃費性能を向上させる。
【００１４】
エンジンコントローラ１２は、統合コントローラ１３により演算される目標エンジントルクｔＴｅが得られるように電子制御スロットル１４の開度ＴＶＯを制御する。このときスロットル開度に応じた吸入空気量がエンジン１に流れ込み、吸入空気流量Ｑａは電子制御スロットル１４上流に設けたエアフローメータ２３（吸入空気量検出手段）により計量される。エンジンコントローラ１２では、吸入空気流量Ｑａとクランク角センサ２４で検出されるエンジン回転速度とに基づいて燃料インジェクタ１５を用いての燃料噴射制御と点火プラグ１６を用いての点火時期制御とを行う。
【００１５】
統合コントローラ１３には、上記トランスミッションコントローラ１１、エンジンコントローラ１２を介して、回転速度センサ２１、２２検出される入力回転速度Ｎｉ及び出力回転速度Ｎｏ、エアフローメータ２３で検出される吸入空気流量Ｑａ、クランク角センサ２４で検出されるエンジン回転速度Ｎｅが入力される他、アクセルセンサ３１（アクセル踏み込み量検出手段）で検出されるアクセルペダルの踏み込み量ＡＰＯ、センサ３２から発電機４の目標発電量等が入力される。統合コントローラ１３は、これら入力される各種信号に基づきエンジン１、発電機４及びモータ５を協調動作制御し（制御内容の詳細は後述）、運転者が望む駆動力を高い効率でもって実現する。さらに、停車時や低負荷運転時には、所定のエンジン自動停止条件（車速が所定車速以下、アクセル踏み込み量が所定量以下等）が成立したことを条件としてエンジン１を自動的に停止させ、燃料消費量及び排気エミッションの更なる低減を図る。
【００１６】
以下、本実施形態の制御内容について詳細に説明する。図２は、３つのコントローラ１１〜１３が実行する制御の概略を示す制御ブロック図である。なお、各制御ブロックはエンジン１、発電機４及びモータ５への目標値が所定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に演算されるよう動作するものとする。
【００１７】
目標駆動トルクの生成の制御ブロック２０１は、アクセルペダルの踏み込み量ＡＰＯ等から目標駆動トルクｔＴｏ０を算出し、制御ブロック２０２に出力され、目標余裕駆動電力ＰＯＭＧＮの演算に用いられる。目標駆動トルクｔＴｏ０と目標余裕駆動電力ＰＯＭＧＮは運転モードを判定する制御ブロック２０５に送られ、この制御ブロック２０５にはさらに、バッテリ２７の残容量（ＳＯＣ）と、バッテリ余裕出力ＰＢＭＧＮとが入力される。バッテリ残容量はバッテリ残容量演算の制御ブロック２０３で演算され、バッテリ余裕出力ＰＢＭＧＮは、このバッテリ残容量に基づきバッテリ余裕出力ＰＢＭＧＮの演算制御ブロック２０４で演算される。
【００１８】
運転モード判定の制御ブロック２０５には、目標駆動トルクｔＴｏ０、目標余裕駆動電力ＰＯＭＧＮ、バッテリ残容量ＳＯＣ、バッテリ余裕出力ＰＢＭＧＮが入力され、運転モードＦＭＯＤＥが判定される。目標充放電量ｔＰｃの演算の制御ブロック２０６には、制御ブロック２０３で演算されたバッテリ残容量ＳＯＣが入力されて、目標充放電量ｔＰｃが演算される。これら運転モードＦＭＯＤＥ、目標充放電量ｔＰｃは協調指令値の生成制御ブロック２０８に出力され、制御ブロック２０８ではさらに目標駆動トルクｔＴｏ０が制御ブロック２０１から、目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭおよび目標エンジントルク補正値ＴＲＱＥＲＲが制御ブロック２０７から入力される。
【００１９】
協調指令値生成の制御ブロック２０８では目標モータトルクｔＴｏが算出され、モータトルク制御の制御ブロック２０９に、同じく生成された目標入力回転速度ｔＮｉは発電機回転速度制御の制御ブロック２１０に、同じく生成された燃料カット要求ｆＦＣＲＱと目標エンジントルクｔＴｅはエンジントルク制御の制御ブロック２１１に出力される。
【００２０】
制御ブロック２１１は、これら入力された信号に基づいてスロットル開度ＴＶＯを演算し、スロットル開度制御の制御ブロック２１３に出力する。制御ブロック２１０は、入力された目標入力回転速度ｔＮｉに基づいて発電機４の回転速度を目標入力回転速度ｔＮｉに一致させるための目標発電機トルクＴＴＭＢを演算し、発電機トルク制御の制御ブロック２１２と、目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭの演算の制御ブロック２０７に出力する。
【００２１】
目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭの演算の制御ブロック２０７には、さらに目標エンジントルクｔＴｅが入力されて、これら入力値に基づいて目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭ、目標エンジントルク補正量ＴＲＱＥＲＲが演算される。
【００２２】
以下、各代表的な制御ブロックについて説明する。図３は協調指令値生成の制御ブロック２０８の詳細を示したブロック図である。
【００２３】
これについて説明すると、乗算部Ｂ１では、目標トルク生成の制御ブロック２０１で算出された目標駆動トルクを基本値ｔＴｏ０［Ｎｍ］として、これに出力回転速度Ｎｏ［ｒａｄ／ｓ］（＝モータ回転速度）を乗じて目標駆動出力基本値ｔＰｏ０［Ｗ］を演算する。ここで用いられる出力回転速度Ｎｏは、センサ２２で検出された出力回転速度Ｎｏ［ｒｐｍ］をブロックＢ２で所定回転速度ＮＯＭＩＮ＃［ｒｐｍ］以上に制限し、ブロックＢ３で定数Ｇ１を乗じて単位を［ｒａｄ／ｓ］に換算した値である。出力回転速度Ｎｏを所定回転速度ＮＯＭＩＮ＃以上に制限するのは停車時においても目標駆動出力基本値ｔＰｏ０をゼロ以上の値とし、クリープトルクを発生させるためである。目標駆動トルク基本値ｔＴｏ０は、例えばアクセル踏み込み量ＡＰＯと車速ＶＳＰに基づき所定のマップを参照して演算される値である。
【００２４】
そして、ブロックＢ５では、上記制限処理後の目標駆動力基本値ｔＰｏ０に対し、駆動力の応答性を補正するフィルタ処理を施し、ブロックＢ６、Ｂ７ではフィルタ処理後の値ｔＰｏを出力回転速度Ｎｏ［ｒａｄ／ｓ］で除し、さらに定数Ｇ２を乗じて目標出力軸トルクｔＴｏ［Ｎｍ］を演算し、トランスミッションコントローラ１１に出力する。
【００２５】
一方、加算器Ｂ８は上記ｔＰｏ０にモータ損失ＬＯＳＳｍを加算して目標入力基本値ｔＰｏ１［Ｗ］を演算し、加算器Ｂ９は、これに発電機損失ＬＯＳＳｇを加算して目標入力仕事率基本値ｔＰｏ２［Ｗ］を演算する。さらに加算器Ｂ１０は目標入力仕事率基本値ｔＰｏ２に制御ブロック２０６が演算したバッテリ２７の目標充放電量ｔＰｃ［Ｗ］を加算し、目標入力仕事率ｔＰｏ３［Ｗ］を演算する。このｔＰｏ３が発電機４の目標入力回転速度ｔＮｉ［ｒｐｍ］とエンジン１の目標トルクｔＴｅ［Ｎｍ］を演算する際の基本値となる。
【００２６】
ここで、モータ損失ＬＯＳＳｍは、ブロックＢ１１において、出力回転速度Ｎｏ及び目標モータトルクｔＴｏに基づき図中に示すモータ損失マップＭ１を参照することにより演算される。また、発電機損失ＬＯＳＳｇは、ブロックＢ１２において、入力回転速度Ｎｉ及び目標エンジントルクｔＴｅの前回値に基づき図中に示す発電機損失マップＭ２を参照することにより演算される。ブロックＢ１２で発電機トルクではなく目標エンジントルクｔＴｅに基づき発電機損失ＬＯＳＳｇを演算するようにしているのは、発電機４は回転速度制御を行っているので、目標回転速度を実現するために発電機４のトルクは短い周期で変動していることが多く、そのトルク値を用いて発電機損失ＬＯＳＳｇを求めようとすると上記ｔＰｏ２、ｔＰｏ３が変動し、それにより目標入力回転速度ｔＮｉ及び目標エンジントルクｔＴｅまでも変動してしまい、結果としてさらに発電機トルク変動を増大させてしまうことがあるからである。
【００２７】
なお、エンジン１を燃料カットして発電機４により力行動作させる場合には、ブロックＢ１３のスイッチ切換により、ブロックＢ１４において入力回転速度Ｎｉに基づきエンジンブレーキトルクテーブルＴ１を参照して演算されるエンジン１のエンジンブレーキトルクＴｅｎｂｒ［Ｎｍ］がブロックＢ１２に入力され、ブロックＢ１２は、目標エンジントルクｔＴｅの前回値に代えてエンジンブレーキトルクＴｅｎｂｒに基づいて発電機損失ＬＯＳＳｇを演算する。なお、ブロックＢ１３はブロック上方から入力される値（ここでは運転モードＦＭＯＤＥ）応じてブロック左側から入力される値のいずれかを選択するスイッチであり、ブロック上方から入力される値に応じていずれの値が選択されるかはブロック左側の各入力線の脇に記載されている（他の図面における同様のブロックも同様に機能するものとする。）。
【００２８】
ブロックＢ１５では、目標入力仕事率ｔＰｏ３に基づき図中に示す目標入力回転テーブルＴ２を参照することにより第１目標入力回転速度基本値ｔＮｉ１［ｒｐｍ］を演算する。テーブルＴ２は発電状態において、目標とする仕事率に対して、予めエンジン１及び発電機４の回転速度を定めておいたものである。例えば、各目標入力仕事率、すなわち各エンジン出力に対して、その出力が得られる回転速度とトルクの組み合わせの中から、最もエンジン１ならびに発電機４の効率が良く、燃費が最良となる組み合わせを定めておく。また、発電機４が力行動作中は、ブロックＢ１６において、目標入力仕事率ｔＰｏ３に基づきｔＮｉ１算出用のテーブルＴ２とは別のテーブルＴ３を参照することにより第２目標入力回転速度基本値ｔＮｉ２が演算される。
【００２９】
ブロックＢ１７では、後述する運転モード判定（エンジン停止、発電、モータリング）に従い０ｒｐｍ、ｔＮｉ１、ｔＮｉ２のいずれかを選択し出力する。ブロックＢ１８では、ブロックＢ１７の出力値に対してブロックＢ５におけるフィルタ処理と同じ位相補正フィルタ処理を施し、フィルタ処理後の値を目標入力回転速度ｔＮｉとして制御ブロック２１０に出力する。
【００３０】
ブロックＢ２０では、目標入力仕事率ｔＰｏ３を現在の入力回転速度Ｎｉで除し、ブロックＢ２３で後述する制御ブロック２０７で演算された目標エンジントルク補正量ＴＲＱＥＲＲを加算し、これを目標エンジントルク（処理前）ｔＴｅ１とする。続くブロックＢ２４では、目標エンジントルク（処理前）ｔＴｅ１に対し、制御ブロック２０７で演算された目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭに従い上限処理を行う。これを目標エンジントルクｔＴｅとしてエンジントルク制御の制御ブロック２１１に出力する。
【００３１】
ここで用いる入力回転速度Ｎｉはセンサ２１で検出された入力回転速度Ｎｉ［ｒｐｍ］にブロックＢ２１において定数Ｇ３を掛けて単位を［ｒａｄ／ｓ］に変換した値である。なお、ブロックＢ２４内の「ｍｉｎ」はブロックＢ２４に入力される２つ値ｔＴｅ１、ＴＴＥＬＩＭのうち小さいほうを選択し、出力することを意味する。制御ブロック２１１では、エンジン運転状態に基づいて目標エンジントルクｔＴｅに対応した目標スロットル開度を演算し、これに従ってスロットル開度を制御することにより、エンジントルクを制御する。
【００３２】
したがって、目標エンジントルク（処理前）ｔＴｅ１を制限する目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭを設けたので、実エンジントルクが目標エンジントルクよりも小さい側へばらつきが生じた場合でも、過剰にエンジントルクを制限することがなく、また過回転に至らない範囲でのエンジンと発電機の組み合わせにおいて可能な限り高い出力を得ることができる。
【００３３】
また、ブロックＢ２２では運転モードＦＭＯＤＥが０（エンジン停止）または２（モータリング）のときに燃料カット要求フラグｆＦＣＲＯに燃料カット実行を許可する１をセットし、エンジンコントローラ１３に出力する。燃料カット要求フラグｆＦＣＲＯに１がセットされたときはエンジンコントローラ１３は燃料インジェクタ１５による燃料噴射を停止する。
【００３４】
次に、図４は、運転モード判定の制御ブロック２０５（運転モード判定手段）の詳細説明図である。
【００３５】
制御ブロック２０５は、目標駆動トルクｔＴｏ０の値に基づいてモータ５の力行／回生すなわち発電機４の発電／モータリングを判定する発電モード判定部（Ｂ３１、Ｂ３２）と、バッテリ２７の充電状態ＳＯＣ及び完爆不能判定ｆＩＧＮＧに基づいてエンジン停止判定を行うエンジン停止判定部（ブロックＢ３３ないしＢ３６）と、これら発電モード判定部及びエンジン停止判定部における判定結果に基づき運転モードＦＭＯＤＥを選択するブロックＢ３７とから構成される。なお、ブロックＢ３１、Ｂ３３、Ｂ３４は、ブロックに入力される２つの値の間でブロック内に記載される不等号あるいは等号が成立する場合（ただし、上側に入力される値を左辺に置き、下側に入力される値を右辺に置く）に１を出力し、成立しない場合に０を出力するように機能する（他の図面における同様のブロックも同様に機能するものとする。）。
【００３６】
発電モード判定部においては、ブロックＢ３１で目標駆動トルクｔＴｏ０と減速判定トルクＣＳＴＴＯ＃［Ｎｍ］とを比較し、目標駆動トルクｔＴｏ０が減速判定トルクＣＳＴＴＯ＃以下で車両が減速状態にあるときはブロックＢ３２において発電モードフラグＧＥＮＭＯＤに「モータリング」を意味する２をセットする。これに対し、目標駆動トルクｔＴｏ０が減速判定トルクＣＳＴＴＯ＃よりも大きい場合は発電モードフラグＧＥＮＭＯＤに「発電」を意味する１をセットする。
【００３７】
一方、エンジン停止判定部のブロックＢ３３、Ｂ３４においては次の２つの条件、
▲１▼バッテリ２７の充電状態ＳＯＣ［％］が所定値ＩＳＳＯＣ＃［％］（エンジン停止許可ＳＯＣ）以上であり、バッテリ２７から電力を放電可能な状態であるか否か
▲２▼目標余裕駆動電力ＰＯＭＧＮ［Ｗ］に再始動で必要となる電力（始動時電力ＰＥＮＧＳＴ＃［Ｗ］）を加えた値がバッテリ余裕出力ＰＢＭＧＮ［Ｗ］よりも小さく、バッテリ２７から供給できるか否か
が判断され、ブロックＢ３５、Ｂ３６ではこれらの条件▲１▼及び▲２▼の両方が成立したとき、あるいは、後述する完爆不能判定処理（図６）によって完爆不能判定がなされているとき（フラグｆＩＧＮＧ＝１）にエンジン停止判定フラグｆＥＮＧＳＴＰにエンジン１の始動禁止を示す１をセットする。
【００３８】
上記条件▲２▼における目標余裕駆動電力ＰＯＭＧＮは、運転者が加速しようとしてモータ５を最大トルク（許容されるトルクの最大値）まで出そうとした場合に現在の走行状態におけるモータ５の消費電力からみて必要となる追加分の電力を意味する。また、バッテリ余裕出力ＰＢＭＧＮは、現在のバッテリ出力に対して、さらにどれくらいの出力をバッテリ２７から供給できるかを意味する。これによって、エンジン停止状態からエンジンを再始動して発電を再開するまでモータ５の電力を全てバッテリ２７から供給できる場合にエンジン１を停止し発電機４による発電を停止するエンジン停止モードと判定するようにしている。
【００３９】
また、完爆不能判定時はエンジン停止判定フラグｆＥＮＧＳＴＰには常に１がセットされるので、ブロックＢ３７では発電モード判定部の判定結果に拘わらず運転モードＦＭＯＤＥは常に１にセットされ、エンジン１及び発電機４は停止状態になるように制御される。
【００４０】
また、図５は目標余裕駆動電力ＰＧＭＧＮの演算の制御ブロック２０２（目標駆動力演算手段）の詳細説明図である。
【００４１】
ブロックＢ４１では、出力回転速度Ｎｏ［ｒｐｍ］に基づき図中に示すテーブルＴ４を参照することにより、その回転速度Ｎｏにおけるモータ５の最大トルクＴＯＭＡＸ［Ｎｍ］を演算する。
【００４２】
減算器Ｂ４２ではこの最大トルクＴＯＭＡＸから現在の目標駆動トルク基本値ｔＴｏ０を差し引いて余裕駆動トルクＴＯＭＧＮ［Ｎｍ］を演算する。この余裕駆動トルクＴＯＭＧＮはモータ５の性能よって決まる値であるが、モータ５の仕様によってはこの余裕トルクをすべて出してしまうと駆動力が過大となり、運転者に違和感を与える場合があるので、ブロックＢ４３ではこれを避けるべく最大許容加速度Ｇに基づき設定される余裕駆動力上限値ＴＯＭＧＭＸ［Ｎｍ］により余裕駆動トルクＴＯＭＧＮを制限する。余裕駆動トルク上限値ＴＯＭＧＭＸは最大許容加速度Ｇに重力加速度９．８［ｍ／ｓ２］、車両重量［ｋｇ］、タイヤ半径［ｍ］を乗じて得られる値を減速比で除して演算される値である。
【００４３】
ブロックＢ４４は上記制限処理後の余裕駆動トルクＴＯＭＧＮにモータ回転速度Ｎｏを乗じて目標余裕駆動電力ＰＯＭＧＮ［Ｗ］を演算する。ここで演算に用いられる出力回転速度ＮｏはブロックＢ４５において出力回転速度Ｎｏ［ｒｐｍ］に定数Ｇ３を乗じて単位を［ｒａｄ／ｓ］に変換したものである。
【００４４】
また、図６は統合コントローラ１３のバッテリ余裕出力ＰＧＭＧＮの演算の制御ブロック２０４（バッテリ余裕出力演算手段）の詳細説明図である。
【００４５】
ブロックＢ５１ではバッテリ２７の充電状態ＳＯＣ［％］に基づき図中に示すテーブルＴ５を参照してバッテリ２７の最大出力ＰＢｍａｘ［Ｗ］を演算し、ブロックＢ５２ではこのバッテリ最大出力ＰＢｍａｘから現在のバッテリ出力ＰＢＯＵＴ［Ｗ］を差し引いてバッテリ余裕出力ＰＢＭＧＮ［Ｗ］を演算する。
【００４６】
図７は目標エンジントルクリミッタ演算の制御ブロック２０７の詳細説明図を示す。
【００４７】
なお、本実施形態では、目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭを算出する際に必要となる発電機４の実回生トルクとして目標発電機トルクＴＴＭＢを使用する。モータや発電機の制御では、目標通りのトルクを遅れなく発揮させることができるので、目標発電機トノレクＴＴＭＢを実際の回生トルクとみなしても差し支えない。
【００４８】
まず、制御ブロック２１０が算出する目標発電機トルクＴＴＭＢはエンジントルクとは符号が反対になるので、エンジントルクと比較しやすい様に、始めに「−１」を乗じておく（乗算器Ｂ６１）。これに対し、ブロックＢ６２からＢ６５により下式の加重平均計算を行い、発電機トルク加重平均値ＴＧＷＡＶＥを設定する。
【００４９】
【数１】
2004011460.tif 000003
ここで、θは演算周期、Ｔは時定数を表す。本式は一般的な一次遅れフィルタを離散時間系で表したものであり、ローパスフィルタとして機能し、発電機トルクの高周期変動を除去する。
【００５０】
この発電機トルク加重平均値ＴＧＷＡＶＥと、目標発電機トルクＴＴＭＢとの差を減算器Ｂ６６で算出し、その差が発電機トルク変動幅ＴＧＦＲＣである。ＴＧＦＲＣは、リミッタマージン基本値ＴＥＬＭＧＢの前回値と比較し（ブロックＢ６７）、前回値以上であれば、ブロックＢ６８でそれを新たなリミッタマージン基本値ＴＥＬＭＧＢとして設定する。
【００５１】
このように、発電機トルク変動幅ＴＧＦＲＣを算出し、発電機トルク加重平均値ＴＧＷＡＶＥの変化を推定することで、可能な限り目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭのマージンを小さく設定し、より高出力を得ることができる。
【００５２】
次にブロックＢ６９ではリミッタマージン基本値ＴＥＬＭＧＢとリミッタマージン最小値ＴＥＬＭＧＭＮ＃により下限値制限を行う。なお、ブロックＢ６９内の「ｍａｘ」はブロックＢ６９に入力される２つ値のうち大きいほうを選択して出力することを意味する。リミッタマージン最小値ＴＥＬＭＧＭＮ＃は０以上の定数である。リミッタマージン最小値ＴＥＬＭＧＭＮ＃はエンジンの個体バラツキや、回転数制御時の発電機トルク変動幅等に基づいて、最低限考慮しておくべきマージン分を設定する。
【００５３】
ブロックＢ６９で選択された値に、リミッタマージン拡大補正量ＴＥＬＭＧＵ［Ｎｍ］をブロックＢ７０で加算し、続くブロックＢ７１でリミッタマージン縮小補正量ＴＥＬＭＧＵ［Ｎｍ］を減算してリミッタマージンＴＥＬＭＧＮを算出する。
【００５４】
リミッタマージン拡大補正値ＴＥＬＭＧＵには、目標発電機トルクＴＴＭＢ×（−１）の値が発電機最大トルクＴＧＭＡＸ以上となっている状態が所定時間ＤＴＧＯＶＦ継続したとき定数ＴＥＬＭＧＵ＃が代入され、それ以外のとき０が代入される。この処理について説明すると、ブロックＢ７２の判断結果が真（つまり、目標発電機トルクＴＴＭＢ×（−１）の値が発電機最大トノレクＴＧＭＡＸ未満である）であるときブロックＢ７３のタイマ値がリセットされ、判断結果が偽であるときタイマ値がカウントアップされる。ブロックＢ７３は、タイマ値が所定時間ＤＴＧＯＶＦより小さいときｆＴＧＯＶＦ＝０を出力し、タイマ値が所定時間ＤＴＧＯＶＦより大きくなると１を出力する。ブロックＢ７４は、ブロックＢ７３の出力ｆＴＧＯＶＦが０であるときリミッタマージン拡大補正値ＴＥＬＭＧＵに０を代入し、ｆＴＧＯＶＦが０であるとき定数ＴＥＬＭＧＵ＃を代入する。なお、発電機最大トルクＴＧＭＡＸは予め設定されたマップＭ３から現在の発電機回転速度Ｎｉに基づいて算出される。同様に、リミッタマージン縮小補正値ＴＥＬＭＧＤには、目標エンジントルクｔＴｅが目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭ（前回値）以上となっている状態がＤＴＥＯＶＦ継続したとき定数ＴＥＬＭＧＤ＃が代入され、それ以外のとき０が代入される。なお、ｔＴｅがＴＴＥＬＩＭより大きくなることはないので、ｔＴｅがＴＴＥＬＩＭと等しい（ＴＴＥＬＩＭによって制限された）状態がＤＴＥＯＶＦ継続したときＴＥＬＭＧＤにＴＥＬＭＧＤ＃が代入されることになる。この処理は、制限前の目標エンジントルクｔＴｅ１がＴＴＥＬＩＭより大きい状態がＤＴＥＯＶＦ継続したときＴＥＬＭＧＤにＴＥＬＭＧＤ＃を代入する処理と同義である。
【００５５】
また、定数ＴＥＬＭＧＵ＃は定数ＴＥＬＭＧＤ＃より大きい値とする。このように２つの定数の関係を設定することで、過回転に至る可能性がある場合により速くエンジントルクリミッタを小さくしてそれを回避したいという要求と、その結果、一時的に過剰にエンジントルクを制限した状態から適切なトルクへトルクリミッタを復帰させる場合には段階的にトルクリミッタを大きくしたいという要求とを両立させることができる。
【００５６】
このようにして算出したリミッタマージンＴＥＬＭＧＮを、ブロックＢ７８で当該回転における発電機最大トルクＴＧＭＡＸから減算し、それに目標エンジントルクリミッタ最大値ＴＥＬＭＭＸによる上限値制限をブロックＢ７９で行う。さらに目標エンジントルク補正量ＴＲＱＥＲＲをブロックＢ８０で加算して、目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭとする。
【００５７】
したがって、目標発電機トルク（＝発電機４の回生実トルク）ｔＴｅが発電機４の最大トルク（発電機の回生トルク許容最大値）ＴＧＭＡＸより大きい場合には、リミッタマージンを大きくして目標エンジントルクリミッタ（エンジン発生トルク上限値）を小さくし、最大トルクＴＧＭＡＸ以下に段階的に設定する。このため、目標発電機トルクｔＴｅが最大トルクを超えた場合でも、その状態を一時的なものとすることができ、発電機４の耐久性を確保することができる。なお、ここでいう発電機４の最大トルクとは、連続運転可能なトルク（回生トルク）の上限値を指すものである。
【００５８】
また、目標エンジントルクｔＴｅが目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭより大きい場合には、リミッタマージンを小さくして目標エンジントルクリミッタを大きくし、リミッタマージンが大きすぎることによるエンジントルクの出力制限を一時的なものとし、迅速に適切な目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭに復帰することができる。
【００５９】
さらに目標エンジントルクリミッタ最大値ＴＥＬＭＭＸ、発電機加重平均値ＴＧＷＡＶＥ、発電機最大トルクＴＧＭＡＸのうち少なくとも一つに基づいて目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭを算出するため、発電機４のトルクが変動している場合であっても目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭを算出することができる。
【００６０】
ここで、目標エンジントルク補正量ＴＲＱＥＲＲは、ブロックＢ８１で目標エンジントルクｔＴｅから発電機トルク加重平均値ＴＧＷＡＶＥを減算し、この値にブロックＢ８２で定数ＧＴＥＮＬ＃を乗算し、ブロックＢ８３で目標エンジントルク補正量の前回値を加算して算出されるものである。
【００６１】
目標エンジントルクリミッタ最大値ＴＥＬＭＭＸは以下により算出する。まず、運転性を考慮して予め設定した目標駆動トルク変化速度許容値ＤＴＴＯＬＭ＃に出力回転数ＮｏをブロックＢ８４で乗算して発電量変化速度許容値を求め、これをブロックＢ８５において入力回転数Ｎｉで除して発電機トルク平均値変化速度予測値とする。これにブロックＢ８６で発電機トルク加重平均値ＴＧＷＡＶＥ、およびイナーシャトルクＩＧＮＥＮ＃×ΔＮｉ（入力回転数Ｎｉとその前回値との差）を加算して目標エンジントルクリミッタ最大値ＴＥＬＭＭＸ＃を算出する。
【００６２】
ここでＩＧＮＥＮ＃は、発電機およびエンジンの慣性モーメントの和に、角度単位換算係数（ｄｅｇ→ｒａｄ／ｓ）および演算周期Δｔを乗じた値を設定してある。目標エンジントルクリミッタにイナーシャトルクを加算してあるのは、回転上昇時はエンジンが発生したトルクのうち、慣性によって吸収されてしまう分は予め目標値を制限せずに可能な限りエンジン出力を取り出せるようにするためである。
【００６３】
したがって、発電量変化速度許容値と発電機４のイナーシャとエンジン１のイナーシャとに基づいて発電機トルク平均値変化速度予測値を算出するために、現時点での発電機４とエンジン１の運転状態に応じて容易にトルク平均値変化速度予測値を算出することができる。
【００６４】
以上説明したように本発明では、ハイブリッド車両の制御装置において、目標発電機トルクＴＴＭＢ（発電機回生トルク実測値）に基づいて目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭ（エンジンの発生トルクの上限値）を算出し、このエンジン発生トルク上限値で目標エンジントルクｔＴｅ１（エンジン発生トルク目標値）を制限処理を実施し、この制限処理後のエンジン発生トルク目標値ｔＴｅに基づいてエンジンの発生トルクを制御するため、エンジン発生トルクがエンジン発生トルク目標値よりも小さい側へばらつきが生じた場合でも、過剰にエンジントルクを制限することがなく、また過回転に至らない範囲でのエンジンと発電機の組み合わせにおいて可能な限り高い出力を得ることができる。
【００６５】
目標入力回転速度ｔＮｉ（発電機回転速度目標値）に基づいて発電機の回転速度を制御する発電機回転数制御ブロック２１０（発電機回転速度制御手段）は、入力回転数Ｎｉ（発電機回転速度実測値）を目標入力回転速度ｔＮｉに一致させるための目標発電機トルクＴＴＭＢ（回生トルクの目標値）を算出する手段と、この回生トルク目標値に基づいて回生トルクを制御する手段（発電機トルク制御ブロック）２１２とから構成され、発電機回転数制御ブロック２１０（発電機回生トルク実測値取得手段）は、前記回生トルク目標値ＴＴＭＢを回生トルクの実測値として取得するため、発電機の目標回生トルクを発電機の実回生トルクとして設定することで、回生トルクを検出するためのトルクセンサを設置する必要をなくし、コストの低減、システムの簡略化を図ることができる。
【００６６】
回生トルク目標値ＴＴＭＢ（＝発電機回生トルク実測値）が発電機最大トルクＴＧＭＡＸ（発電機の回生トルクの許容最大値）より大きいときにエンジン発生トルク上限値ＴＴＥＬＩＭを段階的に小さくするため、目標発電機トルクＴＴＭＢが最大トルクＴＧＭＡＸを超えた場合でも、その状態を一時的なものとすることができ、発電機の耐久性を確保することができる。
【００６７】
制限処理前のエンジン発生トルク目標値ｔＴｅ１がエンジン発生トルク上限値ＴＴＥＬＩＭより大きいときにエンジン発生トルク上限値ＴＴＥＬＩＭを段階的に大きくするため、エンジントルクの出力制限を一時的なものとし、迅速に適切な目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭに復帰することができる。
【００６８】
また、エンジン発生トルク上限値ＴＴＥＬＩＭを段階的に小さくする場合の変化速度は、エンジン発生トルク上限値ＴＴＥＬＩＭを段階的に大きくする場合の変化速度より大きいため、過回転に至る可能性がある場合により速くエンジントルクリミッタを小さくしてそれを回避したいという要求と、その結果、一時的に過剰にエンジントルクを制限した状態から適切なトルクへトルクリミッタを復帰させる場合には段階的にトルクリミッタを増加補正させたいという要求とを両立させることができる。
【００６９】
発電機トルク加重平均値ＴＧＷＡＶＥ（回生トルク平均値）、目標エンジントルクリミッタ最大値ＴＥＬＭＭＸ＃（回生トルクピーク値）、発電機最大トルクＴＧＭＡＸ（最大許容回生トルク）の少なくとも一つに基づいてエンジン発生トルク上限値ＴＴＥＬＩＭを算出するため、発電機４の回生トルクが変動している場合であっても目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭを算出することができる。
【００７０】
発電機トルク変動幅ＴＧＦＲＣ（回生トルク平均値変化速度予測値）に基づいてエンジン発生トルク上限値ＴＴＥＬＩＭを算出するため、可能な限り目標エンジントルクリミッタＴＴＥＬＩＭのマージンを小さく設定し、より高出力を得ることができる。
【００７１】
目標駆動トルク変化速度許容値ＤＴＴＯＬＭ（発電量変化速度許容値）と発電機イナーシャ及びエンジンイナーシャに基づいて（回生）トルク平均値変化速度予測値を算出するため、現時点での発電機４とエンジン１の運転状態に応じて容易にトルク平均値変化速度予測値を算出することができる。
【００７２】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示すに過ぎず、本発明の範囲を上記実施形態の構成に限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】統合コントローラの構成を説明する図である。
【図３】協調指令値生成の制御ブロックの詳細説明図である。
【図４】運転モード判定の制御ブロックの詳細図である。
【図５】目標余裕駆動電力演算の制御ブロックの詳細図である。
【図６】バッテリ余裕出力の演算の制御ブロックの詳細図である。
【図７】目標エンジントルクリミッタの演算の制御ブロックの詳細図である。
【符号の説明】
１　エンジン
４　発電機
５　ジェネレータ
１１　トランスミッションコントローラ
１２　エンジンコントローラ
１３　統合コントローラ
２１、２２　回転速度センサ
２３　エアフローメータ
２４　クランク角センサ
【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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