(57)【要約】【課題】  システム中にエネルギストレージを含んだ動力発生システムにおいて、システムの効率を正確に把握することができるようにする。【解決手段】  動力発生システムにおけるシステムのエネルギ効率を算出するシステム効率算出装置であって、該エネルギストレージ６にかかるエネルギ効率を常時算出し、エネルギストレージ６へ蓄積されている際には、システムに入力される燃料エネルギのうちエネルギストレージ６へ蓄積されるエネルギのために用いた分を除いた燃料エネルギと、システムから作動要素に出力される動力エネルギとから、システム全体のエネルギ効率を算出し、エネルギストレージ６に蓄積された電気エネルギが放出されている際には、システムに入力される燃料エネルギと、システムから該作動要素に出力される動力エネルギと、算出手段１１により算出されたエネルギストレージ６にかかるエネルギ効率とから、システム全体のエネルギ効率を算出する。【選択図】        図１
2005198360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料エネルギを電気エネルギに変換する第１のエネルギ変換器と、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギを蓄積可能なエネルギストレージと、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギ及び／又は該エネルギストレージに蓄積された電気エネルギを動力エネルギに変換し作動要素に出力する第２のエネルギ変換器とをそなえた、動力発生システムにおけるシステムのエネルギ効率を算出するシステム効率算出装置であって、
該第１のエネルギ変換器，該第２のエネルギ変換器，該エネルギストレージの入出力エネルギに関する情報を検出するエネルギ情報検出手段と、
該エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギが該エネルギストレージへ蓄積されている際には蓄積されるエネルギとこの蓄積エネルギの生成に用いた燃料エネルギとから、該エネルギストレージに蓄積された電気エネルギが該第２のエネルギ変換器に放出されている際には放出されるエネルギとこの放出エネルギの生成に用いた燃料エネルギとから、それぞれ、該エネルギストレージにかかるエネルギ効率を算出する第１の算出手段と、
該エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギが該エネルギストレージへ蓄積されている際には、該システムに入力される燃料エネルギのうち該エネルギストレージへ蓄積されているエネルギのために用いた分を除いた燃料エネルギと、該システムから該作動要素に出力される動力エネルギとから、該システムのエネルギ効率を算出し、該エネルギストレージに蓄積された電気エネルギが該第２のエネルギ変換器に放出されている際には、該システムに入力される燃料エネルギと、該システムから該作動要素に出力される動力エネルギと、該第１の算出手段により算出された該エネルギストレージにかかるエネルギ効率とから、該システムのエネルギ効率を算出する第２の算出手段とをそなえている
ことを特徴とする、システム効率算出装置。
【請求項２】
該エネルギ情報検出手段は、
該第１のエネルギ変換器に供給される燃料エネルギ（ＥG）に関する情報を検出する燃料エネルギ情報検出手段と、
該第１のエネルギ変換器から出力される電気エネルギ（ＥE）に関する情報を検出する出力電気エネルギ情報検出手段と、
該第１のエネルギ変換器から該第２のエネルギ変換器に入力される電気エネルギ（ＥGM）に関する情報を検出する入力電気エネルギ情報検出手段と、
該作動要素に出力される動力エネルギ（ＥD）に関する情報を検出する動力エネルギ情報検出手段と、
該第１のエネルギ変換器から出力され該エネルギストレージに蓄積される蓄積エネルギ（ＥBI）に関する情報を検出する蓄積エネルギ情報検出手段と、
該エネルギストレージから該第２のエネルギ変換器に放出される放出エネルギ（ＥBO）に関する情報を検出する放出エネルギ情報検出手段と、をそなえ、
該第１の算出手段は、該エネルギストレージに電気エネルギが蓄積される場合には該蓄積エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて該蓄積エネルギ（ＥBI）を算出し、該エネルギストレージから電気エネルギが放出される場合には該放出エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて該放出エネルギ（ＥBO）を算出して、該燃料エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される燃料エネルギ（ＥG）と該入力電気エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される入力電気エネルギ（ＥGM）と該蓄積エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される蓄積エネルギ（ＥBI）とに基づいて該蓄積エネルギ（ＥBI）の生成に用いた燃料エネルギ（ＥG2I）又は該放出エネルギ（ＥBO）の生成に用いた燃料エネルギ（ＥG2O）を算出し、
【数１】
2005198360.tif 000017
によって、該エネルギストレージの蓄積又は放出にかかるエネルギ効率（ηB）を常時算出するとともに、
該第２の算出手段は、該エネルギストレージに電気エネルギが蓄積される場合には、該燃料エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される燃料エネルギ（ＥG）と該入力電気エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される入力電気エネルギ（ＥGM）と該蓄積エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される蓄積エネルギ（ＥBI）とに基づいて該エネルギストレージに電気エネルギが蓄積される分の燃料エネルギ（ＥG2）を除いた燃料エネルギ（ＥG1）と、該動力エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される動力エネルギ（ＥD）とから、
【数２】
2005198360.tif 000018
によって、該システムのエネルギ効率（ηD）を算出し、
該エネルギストレージから電気エネルギが放出される場合には、該燃料エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される燃料エネルギ（ＥG）と、該動力エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される動力エネルギ（ＥD）と、該放出エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される該放出エネルギ（ＥBO）と、該第１の算出手段により算出されたその時点における該エネルギストレージのエネルギ効率（ηB）とから、
【数３】
2005198360.tif 000019
によって、該システムのエネルギ効率（ηD）を算出する
ことを特徴とする、請求項１記載のシステム効率算出装置。
【請求項３】
該第２のエネルギ変換器は、該作動要素側から逆に動力エネルギを入力されると入力された回生動力エネルギを電力エネルギに変換して該エネルギストレージに蓄積するように構成され、
該エネルギ情報検出手段は、
該作動要素側から該第２のエネルギ変換器に入力される該回生動力エネルギ（ＥT）に関する情報を検出する回生動力エネルギ情報検出手段と、
該第２のエネルギ変換器により該回生動力エネルギ（ＥT）から変換され該エネルギストレージに蓄積される回生電気エネルギ（ＥBG）に関する情報を検出する回生電気エネルギ情報検出手段と、をさらにそなえ、
該第２のエネルギ変換器で回生電力が生成される場合、該第１の算出手段では
【数４】
2005198360.tif 000020
によって、該エネルギストレージのエネルギ効率（ηB）の算出を続行し、該第２の算出手段では該システムのエネルギ効率（ηD）の算出を停止する
ことを特徴とする、請求項２記載のシステム効率算出装置。
【請求項４】
該エネルギ情報検出手段のうちの少なくとも一部は、検出時点の単位時間あたりのエネルギに相当するパラメータ値を検出するものであって、該第１の算出手段及び／又は該第２の算出手段では、該パラメータ値に関するエネルギについては、該パラメータ値を時間積分することにより算出する
ことを特徴とする、請求項２又は３記載のシステム効率算出装置。
【請求項５】
該第１の算出手段及び／又は該第２の算出手段は、単位時間あたりのエネルギに相当するパラメータ値に基づいて、システムの瞬時効率を該システムの効率として算出する
ことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載のシステム効率算出装置。
【請求項６】
該第１の算出手段及び／又は該第２の算出手段は、単位時間あたりのエネルギに相当するパラメータ値の時間積分値に基づいて、システムの効率を算出する
ことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載のシステム効率算出装置。
【請求項７】
該エネルギストレージは反復して充放電可能なバッテリであって、
該第２のエネルギ変換器は電動モータであって、
該作動要素側は走行用駆動輪であって、
該動力発生システムは、ハイブリッド電気自動車における駆動系であるとともに、
該燃料エネルギ情報検出手段は、単位時間あたりの燃料消費量（ＤF）を検出する燃料消費量検出手段であって、
該入力電気エネルギ情報検出手段は、該電動モータを駆動する電力（ＰGM）を検出するモータ駆動電力検出手段であって、
該動力エネルギ情報検出手段は、該電動モータの軸出力（ＰM）を検出するモータ軸出力検出手段を含み、
該蓄積エネルギ情報検出手段は、第１のエネルギ変換器から出力されて該バッテリに充電される電力（ＰBI）を検出する充電電力検出手段であって、
該放出エネルギ情報検出手段は、該バッテリから該電動モータに放電される電力（ＰBO）を検出する充電電力検出手段であって、
該出力電気エネルギ情報検出手段は、該入力電気エネルギ情報検出手段と該蓄積エネルギ情報検出手段とからなり、該入力電気エネルギ情報検出手段により検出された電力（ＰGM）と該充電電力検出手段により検出された電力（ＰBI）との和（ＰGM＋ＰBI）を、第１のエネルギ変換器から出力される電気エネルギ（ＥE）に関する情報とする
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム効率算出装置。
【請求項８】
該第１のエネルギ変換器は、該燃料エネルギによって作動する内燃機関と、該内燃機関に駆動されて発電する発電機とからなる発電システムである
ことを特徴とする、請求項７記載のシステム効率算出装置。
【請求項９】
該内燃機関により出力された発生した動力エネルギを、該走行用駆動輪の回動に利用可能に構成され、
該動力エネルギ情報検出手段は、該電動モータの軸出力（ＰM）を検出するモータ軸出力検出手段と、該内燃機関の軸出力（ＰE）を検出する機関軸出力検出手段とをそなえ、該モータ軸出力検出手段により検出された該電動モータの軸出力（ＰM）と該機関軸出力検出手段により検出された該内燃機関の軸出力（ＰE）のうちの該走行用駆動輪の回動に利用される分とを加算して該動力エネルギ（ＥER）を算出する
ことを特徴とする、請求項８記載のシステム効率算出装置。
【請求項１０】
該第１のエネルギ変換器は該燃料エネルギによって発電する燃料電池である
ことを特徴とする、請求項７記載のシステム効率算出装置。
【請求項１１】
燃料エネルギを電気エネルギに変換する第１のエネルギ変換器と、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギを蓄積可能なエネルギストレージと、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギ及び／又は該エネルギストレージに蓄積された電気エネルギを動力エネルギに変換し作動要素に出力する第２のエネルギ変換器とをそなえた、動力発生システムにおけるシステム効率を向上させる装置であって、
システムの瞬時効率を算出するシステム瞬時効率算出手段と、
該作動要素に要求される出力を検出する要求出力検出手段と、
該動力発生システムの制御関連パラメータを該要求出力検出手段により検出された要求出力の増減に応じて変更して該要求出力を満たすとともに、該制御関連パラメータの変更に伴って該システム瞬時効率算出手段で算出しうる該瞬時効率が最大となるように、該制御関連パラメータの目標値を設定し、該目標値に応じて該制御関連パラメータにかかる制御要素を制御する制御手段とをそなえている
ことを特徴とする、システム効率向上装置。
【請求項１２】
該システム瞬時効率算出手段には、請求項５記載のシステム効率算出装置が用いられる
ことを特徴とする、請求項１１記載のシステム効率向上装置。
【請求項１３】
該動力発生システムは、ハイブリッド電気自動車における駆動系であって、
該制御関連パラメータには、ドライバの要求する駆動力（ＦV）と、車速（Ｖ）と、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）と、バッテリ内のエネルギ効率（ηB）とが含まれている
ことを特徴とする、請求項１１又は１２記載のシステム効率向上装置。
【請求項１４】
該制御手段は、該制御関連パラメータ毎のシステムの運転状況に応じた制限値に基づいて、上記の制御要素を制御する
ことを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のシステム効率向上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド電気自動車の走行駆動システムをはじめとして、エネルギストレージを含んだ動力発生システムにおける、システムの効率を算出する装置、並びにシステムの効率向上装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車において、可能な限り少ない燃料によって必要な走行をできるようにすること（即ち、いわゆる燃費を向上させること）は、極めて重要な課題である。このような課題は、自動車に限るものではなく、燃料エネルギを用いて動力を発生するシステム全般において、可能な限り少ない燃料エネルギによって必要な動力を得られるようにすることは極めて重要である。
【０００３】
このためには、システムにおけるエネルギ変換効率（以下、単に、システムの効率ともいう）を正確に把握することが必要になる。
例えば、ハイブリッド電気自動車の場合、燃料は、エンジン１，発電機２，モータ３等のエネルギ変換機を経由して、走行用の駆動エネルギとなる。この場合、例えば、燃料が入力されてから走行用駆動エネルギとして出力されるまでのエネルギ伝達経路において、エネルギが経由する各エネルギ変換機における効率を把握できれば、エネルギ伝達経路内の直列に接続されたエネルギ変換機における効率はそれぞれ乗算し、エネルギ伝達経路内の並列に接続されたエネルギ変換機における効率は加算するようにして、システムの効率を算出することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の場合、エンジン出力と瞬間走行必要動力との差である余裕動力によって、電動モータを回転駆動して充電する際の燃料消費に関するシステムの効率を、発電機の発電効率、バッテリへの充電効率、バッテリからの放電効率、電動モータの駆動効率、エンジンにおける燃料消費効率、瞬間走行必要動力とエンジン出力との比（＝瞬間走行必要動力／エンジン出力）等に基づいて算出する手法が記載されている。
【特許文献１】特開平９−９８５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、バッテリに蓄積，放出されるエネルギ分を考慮しているものの、この技術では、例えば充電効率や放電効率は例えば過去のデータから得られた値の平均値を用いるなどして推定しており（特許文献１の００３１，００３６段落）、システムの効率を正確に把握することはできない。
【０００６】
ところで、システムの効率は、次式で示すことができる。
【数１】
2005198360.tif 000003
例えば、走行のために電動モータをそなえると共に、走行のため又は発電のための内燃機関（エンジン）をそなえたハイブリッド電気自動車の一例として、シリーズ式ハイブリッド電気自動車のシステムの効率を算出する場合、図１１に示すようなモデルを考えることができる。
【０００７】
図１１に示すように、このシステムの場合、エネルギ変換機として、エンジン１，発電機２，モータ３が直列に接続されており、燃料４は、エンジン１の内部で燃焼して燃焼エネルギを発生し、エンジン１ではこの燃料の燃焼エネルギ（燃料エネルギ）をエンジン１の軸出力に変換し、エンジン１の軸出力によって発電機２が駆動されて電力に変換される。そして、この電力によってモータ３が駆動されて自動車の駆動輪（タイヤ）５を駆動する軸出力（タイヤ軸出力）に変換される。
【０００８】
システムに入力されるエネルギは、エンジン１内での燃焼のために供給される燃料エネルギ（例えば、供給燃料が完全燃焼した場合に発生する発熱量）であり、システムから出力されるエネルギは、駆動輪４を駆動して自動車を走行させた仕事量である。なお、エネルギとは、単位時間あたりのエネルギ（量）、即ち、パワー（仕事率，電力，出力等）を時間積分することにより求められる。そして、システムの効率を求める手法として、瞬間瞬間に検出又は算出できる単位時間あたりのエネルギ（仕事率，電力，軸出力等）をとらえ、次式で示すようなシステムの瞬間効率を算出する手法が考えられる。
【０００９】
【数２】
2005198360.tif 000004
この場合、システムへ入力された単位時間あたりのエネルギは、単位時間あたり消費した量の燃料が燃焼した時に発生する発熱量（単位時間あたりの発熱量）であり、システムから取り出せた出力は、駆動輪５を駆動する軸出力（タイヤ軸出力）である。したがって、算出することが可能である。
【００１０】
しかしながら、この場合には、ハイブリッド電気自動車の場合、実際には、図１２に示すように、システム中にエネルギストレージであるバッテリ６が存在し、このバッテリ６に蓄積，放出されるエネルギがあり、このエネルギ分を考慮しなくては、システムの効率を正確に把握することはできない。
つまり、ハイブリッド電気自動車では、システムに供給された燃料の一部がバッテリへの充電に用いられる場合があり、この場合、システムに供給された燃料の一部がタイヤの回転エネルギに変換され、残りが電気エネルギに変換されてバッテリに蓄積されることになるため、充電分を考慮せずに、単にシステムに供給される燃料の燃焼エネルギとタイヤに出力される回転エネルギ（動力エネルギ）とから効率計算をすると見かけの効率が実際よりも悪くなってしまう。
【００１１】
また、モータを駆動するエネルギの一部はバッテリから放電される場合があり、この場合、タイヤの回転エネルギに変換される入力エネルギは、システムに供給された燃料のエネルギ以外に、バッテリから放出される電気エネルギもあるので、放電分を考慮せずに、単にシステムに供給される燃料の燃焼エネルギとタイヤに出力される回転エネルギ（動力エネルギ）とから効率計算すると見かけの効率が実際よりも良くなってしまう。
【００１２】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、システム中にエネルギストレージを含んだ動力発生システム或いは発生した動力を用いて作動するシステムにおいて、システムの効率を正確に把握することができるようにしてシステム効率をより向上させることできるようにした、システム効率算出装置、及びシステム効率向上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】
【００１３】
このため、請求項１記載の本発明のシステム効率算出装置は、燃料エネルギを電気エネルギに変換する第１のエネルギ変換器と、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギを蓄積可能なエネルギストレージと、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギ及び／又は該エネルギストレージに蓄積された電気エネルギを動力エネルギに変換し作動要素に出力する第２のエネルギ変換器とをそなえた、動力発生システムにおけるシステムのエネルギの効率を算出するシステム効率算出装置であって、該第１のエネルギ変換器，該第２のエネルギ変換器，該エネルギストレージの入出力エネルギに関する情報を検出するエネルギ情報検出手段と、該エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギが該エネルギストレージへ蓄積されている際には蓄積されるエネルギとこの蓄積エネルギの生成に用いた燃料エネルギとから、該エネルギストレージに蓄積された電気エネルギが該第２のエネルギ変換器に放出されている際には放出されるエネルギとこの放出エネルギの生成に用いた燃料エネルギとから、それぞれ、該エネルギストレージにかかるエネルギ効率を算出する第１の算出手段と、該エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギが該エネルギストレージへ蓄積されている際には、該システムに入力される燃料エネルギのうち該エネルギストレージへ蓄積されているエネルギのために用いた分を除いた燃料エネルギと、該システムから該作動要素に出力される動力エネルギとから、該システムのエネルギ効率を算出し、該エネルギストレージに蓄積された電気エネルギが該第２のエネルギ変換器に放出されている際には、該システムに入力される燃料エネルギと、該システムから該作動要素に出力される動力エネルギと、該第１の算出手段により算出された該エネルギストレージにかかるエネルギ効率とから、該システムのエネルギ効率を算出する第２の算出手段とをそなえていることを特徴としている。
【００１４】
該エネルギ情報検出手段は、該第１のエネルギ変換器に供給される燃料エネルギ（ＥG）に関する情報を検出する燃料エネルギ情報検出手段と、該第１のエネルギ変換器から出力される電気エネルギ（ＥE）に関する情報を検出する出力電気エネルギ情報検出手段と、該第１のエネルギ変換器から該第２のエネルギ変換器に入力される電気エネルギ（ＥGM）に関する情報を検出する入力電気エネルギ情報検出手段と、該作動要素に出力される動力エネルギ（ＥD）に関する情報を検出する動力エネルギ情報検出手段と、該第１のエネルギ変換器から出力され該エネルギストレージに蓄積される蓄積エネルギ（ＥBI）に関する情報を検出する蓄積エネルギ情報検出手段と、該エネルギストレージから該第２のエネルギ変換器に放出される放出エネルギ（ＥBO）に関する情報を検出する放出エネルギ情報検出手段と、をそなえていることが好ましい。
【００１５】
また、該第１の算出手段は、該エネルギストレージに電気エネルギが蓄積される場合には該蓄積エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて該蓄積エネルギ（ＥBI）を算出し、該エネルギストレージから電気エネルギが放出される場合には該放出エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて該放出エネルギ（ＥBO）を算出し、該燃料エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される燃料エネルギ（ＥG）と該入力電気エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される入力電気エネルギ（ＥGM）と該蓄積エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される蓄積エネルギ（ＥBI）に基づいて該蓄積エネルギ（ＥBI）の生成に用いた燃料エネルギ（ＥG2I）又は該放出エネルギ（ＥBO）の生成に用いた燃料エネルギ（ＥG2O）を算出し、
【００１６】
【数３】
2005198360.tif 000005
によって、該エネルギストレージの蓄積又は放出にかかるエネルギ効率（ηB）を常時算出することが好ましい。
【００１７】
さらに、該第２の算出手段は、該エネルギストレージに電気エネルギが蓄積される場合には、該燃料エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される燃料エネルギ（ＥG）と該入力電気エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される入力電気エネルギ（ＥGM）と該蓄積エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される蓄積エネルギ（ＥBI）に基づいて該エネルギストレージに電気エネルギが蓄積される分の燃料エネルギ（ＥG2）を除いた燃料エネルギ（ＥG1）と、該動力エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される動力エネルギ（ＥD）とから、
【００１８】
【数４】
2005198360.tif 000006
によって、該システムのエネルギ効率（ηD）を算出し、該エネルギストレージに電気エネルギが放出される場合には、該燃料エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される燃料エネルギ（ＥG）と、該動力エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される動力エネルギ（ＥD）と、該放出エネルギ情報検出手段からの検出情報に基づいて算出される該放出エネルギ（ＥBO）と、該第１の算出手段により算出されたその時点における該エネルギストレージのエネルギ効率（ηB）とから、
【００１９】
【数５】
2005198360.tif 000007
によって、該システムのエネルギ効率（ηD）を算出することが好ましい（以上、請求項２）。
【００２０】
また、該第２のエネルギ変換器は、該作動要素側から逆に動力エネルギを入力されると入力された回生動力エネルギを電力エネルギに変換して該エネルギストレージに蓄積するように構成され、該エネルギ情報検出手段は、該作動要素側から該第２のエネルギ変換器に入力される該回生動力エネルギ（ＥT）に関する情報を検出する回生動力エネルギ情報検出手段と、該第２のエネルギ変換器により該回生動力エネルギ（ＥT）から変換され該エネルギストレージに蓄積される回生電気エネルギ（ＥBG）に関する情報を検出する回生電気エネルギ情報検出手段と、をさらにそなえ、該第２のエネルギ変換器で回生電力が生成される場合、該第１の算出手段では
【００２１】
【数６】
2005198360.tif 000008
によって、該エネルギストレージのエネルギ効率（ηB）の算出を続行し、該第２の算出手段では該システムのエネルギ効率（ηD）の算出を停止することが好ましい（請求項３）。
【００２２】
また、該エネルギ情報検出手段のうちの少なくとも一部は、検出時点の単位時間あたりのエネルギに相当するパラメータ値を検出するものであって、該第１の算出手段及び／又は該第２の算出手段では、該パラメータ値に関するエネルギについては、該パラメータ値を時間積分することにより算出することが好ましい（請求項４）。
該第１の算出手段及び／又は該第２の算出手段は、単位時間あたりのエネルギに相当するパラメータ値に基づいて、システムの瞬時効率を該システムの効率として算出することが好ましい（請求項５）。
【００２３】
あるいは、該第１の算出手段及び／又は該第２の算出手段は、単位時間あたりのエネルギに相当するパラメータ値の時間積分値に基づいてシステムの効率を算出することも好ましい（請求項６）。
さらに、該エネルギストレージは反復して充放電可能なバッテリであって、該第２のエネルギ変換器は電動モータであって、該作動要素側は走行用駆動輪であって、該動力発生システムは、ハイブリッド電気自動車における駆動系であるとともに、該燃料エネルギ情報検出手段は、単位時間あたりの燃料消費量（ＤF）を検出する燃料消費量検出手段であって、該入力電気エネルギ情報検出手段は、該電動モータを駆動する電力（ＰGM）を検出するモータ駆動電力検出手段であって、該動力エネルギ情報検出手段は、該電動モータの軸出力（ＰM）を検出するモータ軸出力検出手段を含み、該蓄積エネルギ情報検出手段は、第１のエネルギ変換器から出力されて該バッテリに充電される電力（ＰBI）を検出する充電電力検出手段であって、該放出エネルギ情報検出手段は、該バッテリから該電動モータに放電される電力（ＰBO）を検出する充電電力検出手段であって、該出力電気エネルギ情報検出手段は、該入力電気エネルギ情報検出手段と該蓄積エネルギ情報検出手段とからなり、該入力電気エネルギ情報検出手段により検出された電力（ＰGM）と該充電電力検出手段により検出された電力（ＰBI）との和（ＰGM＋ＰBI）を、第１のエネルギ変換器から出力される電気エネルギ（ＥE）に関する情報とすることが好ましい（請求項７）。
【００２４】
また、該第１のエネルギ変換器は、該燃料エネルギによって作動する内燃機関と、該内燃機関に駆動されて発電する発電機とからなる発電システムであることが好ましい（請求項８）。
この場合、該内燃機関により出力された発生した動力エネルギを、該走行用駆動輪の回動に利用可能に構成され、該動力エネルギ情報検出手段は、該電動モータの軸出力（ＰM）を検出するモータ軸出力検出手段と、該内燃機関の軸出力（ＰE）を検出する機関軸出力検出手段とをそなえ、該モータ軸出力検出手段により検出された該電動モータの軸出力（ＰM）と該機関軸出力検出手段により検出された該内燃機関の軸出力（ＰE）のうちの該走行用駆動輪の回動に利用される分とを加算して該動力エネルギ（ＥER）を算出することが好ましい（請求項９）。
【００２５】
あるいは、該第１のエネルギ変換器は該燃料エネルギによって発電する燃料電池であることが好ましい（請求項１０）。
請求項１１記載の本発明のシステム効率算出装置は、燃料エネルギを電気エネルギに変換する第１のエネルギ変換器と、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギを蓄積可能なエネルギストレージと、該第１のエネルギ変換器で生成された電気エネルギ及び／又は該エネルギストレージに蓄積された電気エネルギを動力エネルギに変換し作動要素に出力する第２のエネルギ変換器とをそなえた、動力発生システムにおけるシステム効率を向上させる装置であって、システムの瞬時効率を算出するシステム瞬時効率算出手段と、該作動要素に要求される出力（ドライバ要求出力に対応した駆動力）を検出する要求出力検出手段と、該動力発生システムの制御関連パラメータを該要求出力検出手段により検出された要求出力の増減に応じて変更して該要求出力を満たすとともに、該制御関連パラメータの変更に伴って該システム瞬時効率算出手段で算出しうる該瞬時効率が最大となるように、該制御関連パラメータの目標値を設定し、該目標値に応じて該制御関連パラメータにかかる制御要素を制御する制御手段とをそなえていることを特徴としている。
【００２６】
該システム瞬時効率算出手段には、請求項５記載のシステム効率算出装置が用いられることが好ましい（請求項１２）。
該動力発生システムは、ハイブリッド電気自動車における駆動系であって、該制御関連パラメータには、ドライバの要求する駆動力（ＦV）と、車速（Ｖ）と、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）と、バッテリ内のエネルギ効率（ηB）とが含まれていることが好ましい（請求項１３）。
【００２７】
該制御手段は、該制御関連パラメータ毎のシステムの運転状況に応じた制限値に基づいて、上記の制御要素を制御することが好ましい（請求項１４）。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のシステム効率算出装置によれば、バッテリ等のエネルギストレージへのエネルギの入出にかかるエネルギ効率を算出して、このエネルギ効率を加味して動力発生システムの効率を算出するので、システムの効率を精度良く算出することができ、システムの制御に活用すれば、エネルギを効率よく利用して必要な動力を発生することができるようになる。
【００２９】
本発明のシステム効率向上装置によれば、バッテリ等のエネルギストレージへのエネルギの入出にかかるエネルギ効率を考慮して動力発生システムの効率が高くなるように、システムの制御パラメータを制御するので、エネルギを効率よく利用して必要な動力を発生することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明すると、図１〜図１０は本発明の一実施形態にかかるシステム効率算出装置又はシステム効率向上装置を説明するもので、図１はそのシステム効率算出装置及びシステム効率向上装置を説明する模式的な構成図、図２〜図６はそのシステム効率算出装置を説明する図、図７〜図１０はそのシステム効率向上装置を説明する図である。
［システム効率算出装置］
まず、本実施形態にかかるシステム効率算出装置を説明すると、図１に示すように、この装置をそなえる動力発生システムは、ハイブリッド電気自動車（以下、ＨＥＶともいう）の駆動システムであって、エネルギ変換器として、内燃機関（エンジン）１と、発電機（ジェネレータ）２と、電動モータ（単に、モータともいう）３とをそなえるとともに、電気エネルギを蓄積（充電）又は放出（放電）できるエネルギストレージとしてのバッテリ（２次電池）６が、発電機２及びモータ３に接続されている。なお、ここでは、シリーズ式ハイブリッド電気自動車を例に説明する。
【００３１】
エンジン１は燃料エネルギ（燃料４の燃焼による発熱エネルギ）を動力エネルギ（軸を回転させる運動エネルギ）に変換し、発電機２はエンジン１から出力された動力エネルギを電気エネルギに変換するため、エンジン１及び発電機２からなる発電システムは、燃料エネルギを電気エネルギに変換する第１のエネルギ変換器に相当する。
モータ３は、発電機２で生成された電気エネルギ（電力）とバッテリ６に蓄積（充電）された電気エネルギ（電力）のいずれか又は両方を動力エネルギ（軸を回転させる運動エネルギ）に変換し作動要素である駆動輪（駆動タイヤ、以下、単にタイヤとも言う）５に出力するもので、第２のエネルギ変換器に相当する。
【００３２】
本システム効率算出装置は、このようなハイブリッド電気自動車の駆動システムにおけるシステムのエネルギ効率を算出するもので、エンジン１，発電機２，モータ３，バッテリ６の入出力エネルギに関する情報を検出するエネルギ情報検出手段と、このエネルギ情報検出手段で検出される各種の情報に基づいて、バッテリ６にかかるエネルギ効率（以下、バッテリ効率という）ηBを算出する第１の算出手段１１と、エネルギ情報検出手段で検出される各種の情報及び第１の算出手段により算出されたバッテリ効率ηBに基づいて、システムのエネルギ効率ηDを算出する第２の算出手段１２と、をそなえている。
【００３３】
エネルギ情報検出手段としては、エンジン１の消費燃料量（エンジン１への入力エネルギ情報）を検出する消費燃料量検出手段２１と、バッテリ６への充電電流（バッテリ６への入力エネルギ情報）を検出する充電電流検出手段２２と、バッテリ６からモータ３への放電電流（バッテリ６からの出力エネルギ情報）を検出する放電電流検出手段２３と、バッテリ６の電圧を検出するバッテリ電圧検出手段２４と、発電機２からモータ３に送給されるモータ駆動電流（発電機２からの出力エネルギ情報）を検出するモータ駆動電流検出手段２５と、モータ３からバッテリ６への回生電流（バッテリ６への入力エネルギ情報）を検出する回生電流検出手段２６と、モータ３の軸出力トルク（モータ３からの出力エネルギ情報）を検出するモータ出力トルク検出手段２７と、モータ３の回転数（モータ３からの出力エネルギ情報）を検出するモータ回転数検出手段２８と、をそなえている。
【００３４】
なお、パラレル式ＨＥＶの場合には、さらに、エンジン１の軸出力トルク（エンジン１からの出力エネルギ情報）を検出するエンジン出力トルク検出手段２９と、エンジン１の回転数（エンジン１からの出力エネルギ情報）を検出するエンジン回転数検出手段３０とが必要になる。
第１の算出手段１１及び第２の算出手段１２は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０の機能要素としてそなえられている。
【００３５】
シリーズ式ハイブリッド電気自動車の場合、典型的な走行モードとして、図２に示すように、発電機２で発電した電力をモータ３に供給するだけでなくバッテリ６の充電にも供給しモータ３は発電機２からの電力のみで作動し走行する充電走行モードと、図３に示すように、モータ３に発電機２で発電した電力とバッテリ６に充電された電力との両方を供給して作動させて走行する放電走行モードと、図４に示すように、車両の制動時の走行モードであって、発電システム（エンジン１及び発電機２）を停止させ、制動により路面からタイヤに加わる制動エネルギによってモータ３が発電機として機能してモータ３で発電された電力がバッテリ６に充電されながら走行する回生走行モードとをそなえている。
【００３６】
ここで、第１の算出手段１１及び第２の算出手段１２による演算内容を、各走行モード毎に説明する。
・充電走行モード
第１の算出手段１１では、充電走行モード時にも放電走行モード時にも、バッテリ内に蓄積されている電気エネルギの効率（バッテリ内のエネルギ効率、即ち、バッテリ効率）ηBを逐次算出する。回生走行モード時を除く充電走行モード時及び放電走行モード時には、以下の式（１Ａ）により、バッテリ効率ηBを算出する。
【００３７】
なお、次式（１Ａ）のように、エネルギＥは、単位時間あたりのエネルギ［パワーＰ（仕事率，出力，電力等）］の時間積分値となる。
【００３８】
【数７】
2005198360.tif 000009
このバッテリ効率ηBは、バッテリに入力されたエネルギを、この入力されたエネルギの生成に用いた燃料発熱量で除算したものと定義する。
バッテリに入力されたエネルギとは、バッテリに充電したエネルギＥBIについては正の値とし、バッテリから放電したエネルギＥBOについては係数（−１）を乗算し負の値として、バッテリに充電したエネルギＥBIとバッテリから放電したエネルギＥBOとの差（＝ＥBI−ＥBO）をバッテリに入力されたエネルギの一般式とすることができる。
【００３９】
一方、入力されたエネルギの生成に用いた燃料発熱量とは、バッテリにエネルギＥBIを充電した時には、このエネルギＥBIの生成に用いた燃料発熱量ＥG2Iであり、バッテリからエネルギＥBOを放電した時には、このエネルギＥBOの生成に用いた燃料発熱量ＥG2Oである。上記と対応し、充電にかかる燃料発熱量ＥG2Iについては正の値とし、放電にかかる燃料発熱量ＥG2Oについては係数（−１）を乗算し負の値として、充電にかかる燃料発熱量ＥG2Iと放電にかかる燃料発熱量ＥG2Oとの差（＝ＥGBI−ＥGBO）をバッテリに入力されたエネルギの生成に用いた燃料発熱量の一般式とすることができる。
【００４０】
したがって、エネルギ回生時を除いたバッテリ効率ηBの一般式は、式（１）のようになる。
ただし、充電したエネルギＥBI，放電したエネルギＥBOは、それぞれ、瞬時瞬時に上記の対応する各検出手段から得られるパラメータ値に基づいて算出される電力値を時間積分して求める。また、充電にかかる燃料発熱量ＥG2I，放電にかかる燃料発熱量ＥG2Oは、それぞれ、瞬時瞬時に上記の対応する各検出手段から得られるパラメータ値に基づいて算出される燃料発熱量の瞬間値を時間積分して求める。
【００４１】
第２の算出手段１２では、充電走行モード時には、バッテリ６の充電に用いたエネルギはその時点では駆動力として利用されていないのでシステム効率ηDの計算から除外する。また、放電走行モード時には、バッテリ６から放電したエネルギ（ＥBO）の生成に用いた燃料発熱量を考慮してシステム効率ηDを求める。また、回生走行モード時には、燃料を用いずにバッテリ６にエネルギを蓄積しており、燃料を消費していないのでシステム効率ηDの計算は行なわない。
【００４２】
充電走行モード時には、次式（２Ａ）によりシステム効率ηDを算出する。
【００４３】
【数８】
2005198360.tif 000010
式（２Ａ）における、消費した燃料のエネルギＥG，バッテリに充電されたエネルギＥBI，発電機２からモータ３に供給される電気エネルギＥGM，モータ３の軸駆動エネルギ（軸の出力エネルギ）ＥMは、上記の対応する各検出手段から得られるパラメータ値に基づいてそれぞれ次式（２．１）〜（２．９）により算出する。
【００４４】
【数９】
2005198360.tif 000011
・放電走行モード
第１の算出手段１１では、前述のように、放電走行モード時には充電走行モード時と動揺に、前式（１Ａ）により、バッテリ効率ηBを算出する。
【００４５】
第２の算出手段１２では、放電走行モード時には、次式（３Ａ）によりシステム効率ηDを算出する。
【００４６】
【数１０】
2005198360.tif 000012
式（３Ａ）における、消費した燃料のエネルギＥG，バッテリに充電されたエネルギＥBI，発電機２からモータ３に供給される電気エネルギＥGM，モータ３の軸駆動エネルギ（軸の出力エネルギ）ＥM1は、上記の対応する各検出手段から得られるパラメータ値に基づいてそれぞれ次式（３．１）〜（３．７）により算出する。バッテリ効率ηBは、第１の算出手段１１によって逐次算出された現在値が用いられる。なお、下式中のｎは現在の算出値を示し、下式中のｎ−１は前回の演算周期での算出値を示す。
【００４７】
【数１１】
2005198360.tif 000013
・回生走行モード時
また、第１の算出手段１１では、回生走行モード時には、燃料を用いずにバッテリ６にエネルギを蓄積したと考えて、バッテリ効率ηBを次式（４Ａ）により算出する。
【００４８】
【数１２】
2005198360.tif 000014
つまり、回生による充電エネルギをバッテリ効率ηB演算式の分子に加算し、バッテリ効率ηBを算出する。この場合の回生により充電したエネルギＥBGは、瞬時瞬時に上記の対応する検出手段から得られるパラメータ値に基づいて算出される電力値を時間積分して求める。なお、上式（４Ａ）を、充電走行モード，放電走行モード，回生走行モードの各モードに共通したバッテリ効率ηBの一般式としてもよい。
【００４９】
式（４Ａ）における、充電したエネルギＥBG等については、次式（４．１）〜（４．２）により算出する。
【００５０】
【数１３】
2005198360.tif 000015
なお、モータ３の軸駆動エネルギ（軸の出力エネルギ）ＥM1を求めるにはモータ３の軸出力PMを求める必要がある。また、モータ３の軸出力PMを求めるにはモータ軸トルクＴMとモータ軸回転数ＮMとを計測する必要がある。モータ軸回転数ＮMについてはＨＥＶでよく利用される交流同期モータでは制御に回転角情報が必要なので、モータ内にレゾルバセンサが取り付けられているのが一般的であり、よって容易に回転数を計測できる。
【００５１】
モータ軸トルクＴMについてはモータ軸に歪みゲージを取り付けて直接計測する方法がある。また、より容易に計測するために、図５に示すようなモータ単体の効率マップとモータ軸回転数ＮMとから簡易的にモータ軸トルクＴMを求めることもできる。この場合、予めモータ単体の効率ηMを計測しておき、ある回転数ＮM0での軸出力と効率とからモータ電力ＷMを求めることで、図６に示すように、ある回転数ＮM0に於けるモータ電力ＷMとモータ軸トルクＴMとの関係を求めることができる。
【００５２】
また、車両が直進状態である場合に限定すれば、車両の加速度を加速度センサで計測して車両の重量と加速度から車両の駆動力［＝重量（Ｎ）×加速度（Ｇ）］を計算し、車両の駆動力とタイヤ動半径と車速からタイヤの軸出力［＝駆動力（Ｎ）×動半径（ｍ）×タイヤ回転数（ｒａｄ／Ｓ）］を求めることもできる。
なお、加速度センサを用いて旋回中のタイヤ軸出力を求める場合は加速度センサ位置（通常車両の重心位置に取り付けられている）のスリップ角をヨーレートや横加速度，車輪速等から計算して補正する必要がある。
【００５３】
また、パラレル式ＨＥＶの場合には、エンジン１から出力される動力エネルギのうち、発電機２に入力された分と、タイヤ４に入力された分とを分離して、システム効率ηDにかかる軸の出力エネルギ［式（２），式（３）の分子］を、モータ３の軸駆動エネルギＥMとこのエンジン１から出力される軸駆動エネルギＥEとの和ＥD（＝ＥM＋ＥE）とするとともに、システムへ入力されるエネルギ［式（２），式（３）の分母］を、消費した燃料のエネルギＥGとバッテリの充電に用いた燃料のエネルギＥG1との差（＝ＥG−ＥG1）として、システム効率ηDを求めることができる。
【００５４】
［システム効率向上装置］
次に、本実施形態にかかるシステム効率向上装置を説明する。
このシステム効率向上装置は、上述のシステム効率算出装置（システム瞬時効率算出手段）により算出されたシステムの瞬間瞬間の効率を用いて、システム効率を向上させるようにシステムの制御要素のパラメータを制御するものである。つまり、システム効率ηDをシステムの制御要素パラメータの関数と考え、システム効率ηDが最も高くなるようにパラメータを調整する。このパラメータとしては、当然ながら効率に相関がある物理量を選択する必要がある。そこで、ここでは、かかるパラメータとして、ドライバの要求する駆動力ＦVと、車速Ｖと、バッテリの充電状態（ＳＯＣ：state of charge）と、バッテリ内のエネルギ効率ηBとの４つを選択し制御を行なうようにしている（図７参照）。
【００５５】
このような動力発生システムでは、システムに要求される出力（車両要求出力）ＰVを発揮することが大前提であり、システム効率ηDが最も高くなるようにしてこの車両要求出力ＰVを発揮することができればよい。
そこで、このシステム効率向上装置は、上述のシステム効率算出装置（システム瞬時効率算出手段）に加えて、タイヤ（作動要素）５に要求される出力（即ち、ドライバ要求出力に対応した駆動力＝ドライバの要求駆動力）ＦVを検出する例えばアクセルペダルポジションセンサ等のセンサを含む要求出力検出手段（図示略）と、駆動系（動力発生システム）の制御関連パラメータを検出された要求出力の増減に応じて変更して、要求出力を満たすとともに、制御関連パラメータの変更に伴ってシステム効率算出装置（システム瞬時効率算出手段）で算出しうる該瞬時効率が最大となるように、制御関連パラメータの目標値を設定し、目標値に応じて該制御関連パラメータにかかる制御要素を制御する制御手段１３とをそなえて構成される。
【００５６】
車両要求出力ＰVは、現在の車速Ｖと例えばアクセルペダルポジションセンサ等の情報に基づくドライバの要求駆動力ＦVとから求めることができる。つまり、まず、車速Ｖ（ｍ／ｓ）とタイヤ動半径ｒ（ｍ）とからタイヤ回転数ＮT（ｒａｄ／ｓ）を求める。そして、要求駆動力ＦV（Ｎ）とタイヤ動半径ｒ（ｍ）とから車両に要求される駆動トルク（要求駆動トルク）ＴT（Ｎｍ）を求める。さらに、要求駆動トルクＴT（Ｎｍ）とタイヤ回転数ＮT（ｒａｄ／ｓ）とから要求軸出力ＰVを求める。
【００５７】
また、モータ走行すべきか、エンジン走行すべきか、或いは、モータ出力とエンジン出力との両方を使って走行すべきか、といった判定には、バッテリ内部のエネルギ効率ηBを用いる。つまり、バッテリ内部のエネルギ効率ηBが高いほど効率上はモータ走行が適していることになり、逆に、バッテリ内部のエネルギ効率ηBが低いほど効率上はモータ走行が適していないことになる。例えば、バッテリ内の電気エネルギのほとんどを回生で得た場合などでは、電気エネルギの蓄積に燃料を用いていないのでその効率ηBは非常に高くなり、この場合はモータ走行すべきである。なお、バッテリ内部のエネルギ効率ηBは、前述のように、充電電力の効率の累積と放電電力量の積分値から求める。
【００５８】
また、バッテリに充電すべきか、放電すべきかを決定する指標としては、ＳＯＣを用いる。
具体的に説明すれば、一般的にＨＥＶのパワーソースにはエンジン、モータ（ジェネレータ）があるので、要求軸出力ＰVとこれらのパワーソース出力［エンジン出力ＰE（ｎ），モータ出力ＰM（ｍ）］の関係は式（５）に示すようになる。なお、ここでは、エンジンがｎ個、モータがｍ個備えられるシステムを想定している。また、ここでは、駆動軸出力（エンジン出力とモータ出力とが合わさった出力）からタイヤ４に至る動力伝達経路上のフリクション等による駆動ロス（フリクションロス）ＰFを考慮している。
ＰV＝ΣＰE（ｎ）＋ΣＰM（ｍ）＋ＰF      ・・・（５）
またモータ電力ＰM（ｍ）とバッテリ電力ＰBとの関係は式（６）に示すようになる。なお、ＰDCは走行用バッテリ６から本システム以外の電力供給対象７に供給される電力を示す。
ＰB＝ΣＰM（ｍ）＋ＰDC                  ・・・（６）
なお、上式（５），（６）の各パラメータ項目については、以下の表１に示す。
【００５９】
【表１】
2005198360.tif 000016
また、システムの効率ηDは前述のように下式（７）で計算する。
ηD＝得られた車両の運動エネルギ／使用した燃料のエネルギ・・・（７）
最良の燃費を得るためには式（５），式（６）を満足し且つシステム効率ηDが最大となるエンジン出力ＰE，モータ出力ＰM，ジェネレータ出力ＰG，バッテリ電力ＰBの組み合わせを見つければよい。ただし、各パラメータには運転可能な領域が存在するため、その範囲内でシステム効率ηDの最大値を見つける。
【００６０】
各パラメータには運転可能な領域とは、例えば図８に示すような特性をもつ。
つまり、エンジン出力ＰEについては、図８（ａ）に示すように、エンジン回転数ＮEに応じた制限があり、エンジン回転数ＮEの増加に応じてエンジン出力ＰEも増大し、高回転域の所定のエンジン回転数ＮEをピークに、それ以上エンジン回転数ＮEが増加すると次第にエンジン出力ＰEは減少する。モータ出力ＰMについても、図８（ｂ）に示すように、モータ回転数ＮMに応じて正逆それぞれの回転方向に制限があり、低速回転域では、モータ回転数ＮMの増加に応じてモータ出力ＰMも増大するが、中高速回転域では、モータ回転数ＮMによらずモータ出力ＰMは一定となる。ジェネレータ出力ＰGについても、図８（ｃ）に示すように、ジェネレータ回転数ＮGに応じて正逆それぞれの回転方向に制限があり、低速回転域では、ジェネレータ回転数ＮGの増加に応じてジェネレータ出力ＰGも増大するが、中高速回転域では、ジェネレータ回転数ＮGによらずジェネレータ出力ＰGは一定となる。バッテリ電力ＰBについても、図８（ｄ）に示すように、ＳＯＣに応じて、充電量，放電量に制限があり、ＳＯＣが最大ＳＯＣからある程度低下したら、低下度合いに応じた充電量を充電でき、ＳＯＣがさらにある程度低くなった場合には、最大充電量で充電でき、ＳＯＣが最小ＳＯＣからある程度増加したら、増加度合いに応じた放電量を放電でき、ＳＯＣがさらにある程度高くなった場合には、最大放電量で放電できる。
【００６１】
上述のシステム効率ηDの最大値を見つけるには、各パラメータの運転可能な領域を参照して、モータのみでの走行が可能であればモータ出力ＰM（ｍ）のみで要求軸出力ＰVを満たす場合のシステム効率ηDを算出し、エンジン走行のみでの走行が可能であればエンジン出力ＰE（ｎ）のみで要求軸出力ＰVを満たす場合のシステム効率ηDを算出し、さらに、モータ出力ＰM（ｍ）とエンジン出力ＰE（ｎ）との両方を使って要求軸出力ＰVを満たすようにする場合で最もシステム効率ηDが高くなるモータ出力ＰM（ｍ）とエンジン出力出力ＰE（ｎ）とのバランスを算出し、システム効率ηDを最大とする運転モード［モータ出力ＰM（ｍ）とエンジン出力出力ＰE（ｎ）とのバランスを含む］を選択する。
【００６２】
また、ドライバビリティ確保のため急峻なパラメータ変化（例えば回転変化）を抑制したい場合もある。回転変化率の抑制対照としては、例えば、以下に示すように、エンジン回転数変化率ΔＮE，モータ回転数変化率ΔＮM，ジェネレータ回転数変化率ΔＮG等がある。
（Ａ）｜ΔＮE｜＜ΔＮEmax
（Ｂ）｜ΔＮM｜＜ΔＮMmax
（Ｃ）｜ΔＮG｜＜ΔＮGmax
このように急峻なパラメータ変化（例えば回転変化）を抑制したい場合、最良点を目標値として、最良点に向かって徐々にパラメータを可変させる方法とパラメータの移動可能範囲内の最良点で運転する方法の二通りがある。効率が単調減少や単調増加するパラメータの場合は後者を採用すればよく、いくつかの変曲点をもつ場合は前者を採用すればよい。
【００６３】
本発明の一実施形態としてのシステム効率算出装置及びシステム効率向上装置は、上述のように構成されているので、例えばシリーズ式ＨＥＶの場合には、図９に示すように、システムの制御が行われる。
つまり、バッテリに充電しながら走行する場合には、要求軸出力ＰVは、次式に示すように、モータ軸出力ＰM（１）のみとなる。
【００６４】
ＰV＝ＰE（０）＋ＰM（０）＋ＰM（１）＋ＰF・・・（８）
ただし、ＰE（０）＝−ＰM（０）なので、
ＰV＝ＰM（１）＋ＰF
また、バッテリ出力（入力）電力ＰBは、式（８）と同様に、発電機２からの出力電力ＰMe（０）と発電機２からモータ３への入力電力ＰMe（１）とシステム外の電力供給対象７への入力電力ＰDCとの和（ＰMe（０），ＰDCは負の値）となる。
【００６５】
ＰB＝ＰMe（０）＋ＰMe（１）＋ＰDC          ・・・（９）
ここで、前述のようにして、現在のシステム効率ηDとバッテリ効率ηBとを算出する。また、同時に、各パラメータの現状から，現要求軸出力ＰVでシステム効率ηDが最大となる各パラメータ値を算出する。
そして、各パラメータ値を現在地からシステム効率ηDが最大となる各パラメータ値に向けて変更していく。
【００６６】
エンジンを停止して、バッテリからの放電によって走行する場合には、要求軸出力ＰVは、式（８）に示すようになる。
ただし、ＰE（０）＝ＰM（０）＝０となるので、
ＰV＝ＰM（１）＋ＰF
また、発電機２からの出力電力ＰMe（０）は０なので、バッテリ出力（入力）電力ＰBは、次式に示すように、バッテリ６からモータ３への入力電力ＰMe（１）とシステム外の電力供給対象７への出力電力ＰDCとの和（ＰMe（１），ＰDCは負の値）となる。
【００６７】
ＰB＝ＰMe（１）＋ＰDC
ここで、前述のようにして、現在のシステム効率ηDとバッテリ効率ηBとを算出する。また、同時に、各パラメータの現状から，現要求軸出力ＰVでシステム効率ηDが最大となる各パラメータ値を算出する。そして、各パラメータ値を現在地からシステム効率ηDが最大となる各パラメータ値に向けて変更していく。
【００６８】
パラレル式ＨＥＶの場合には、図１０に示すように、システムの制御が行われる。
つまり、バッテリに充電しながらエンジンのみで走行する場合には、要求軸出力ＰVについては、上式（８）において、
ＰM（０）＜０，ＰM（１）＝０
となる。
【００６９】
また、バッテリ出力（入力）電力ＰBについては、上式（９）において、
ＰMe（１）＝０
となる。
バッテリに充電せずにエンジンとモータとで走行する場合には、要求軸出力ＰVについては、上式（８）において、
ＰM（０）＜０
となる。
【００７０】
また、バッテリ出力（入力）電力ＰBについては、上式（９）に示すようになる。
エンジンを停止してモータのみで走行する場合には、要求軸出力ＰVについては、上式（８）において、
ＰE（０）＝ＰM（０）＝０
となる。
【００７１】
また、バッテリ出力（入力）電力ＰBについては、上式（９）に示すようになる。
おいて、
ＰMe（０）＝０
となる。
何れの場合も、前述のようにして、現在のシステム効率ηDとバッテリ効率ηBとを算出する。また、同時に、各パラメータの現状から，現要求軸出力ＰVでシステム効率ηDが最大となる各パラメータ値を算出する。そして、各パラメータ値を現在地からシステム効率ηDが最大となる各パラメータ値に向けて変更していく。
【００７２】
このようにして、特にバッテリの効率を考慮してシステムの効率を高精度で算出し、走行状況などに応じて、システムトータルで最も効率が良くなる様に各コンポーネントを運転することができ燃費を向上することができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施しうるものである。
【００７３】
例えば、システム効率ηDを、パワーＰ（単位時間当たりのエネルギ，仕事率，出力，電力など）の時間積分値であるエネルギＥを求めるようにしたが、該パワーＰに基づいて算出されるシステム効率ηDの瞬時値を時間積分することによりこのシステム効率ηDを求めるようにしても良い。しかし、上記の実施形態のように、エネルギＥに基づきシステム効率ηDを求める方がより正確な効率を得ることができる。
【００７４】
例えば非常に大きなバッテリを搭載した場合などＨＥＶシステムの構造によっては、バッテリ内のエネルギ効率には大きな変化が生じない場合もある。この様な場合はバッテリ内のエネルギ効率ηBをパラメータから除外することも考えられる。また、燃料電池を搭載した場合などはそのシステムの効率に相関があるパラメータを追加すべきである。さらに、将来の車両運転状況の予測項をパラメータに含めることで瞬間瞬間の燃費向上のみならず、走行全般に渡る燃費向上効果が得られるようになるので有効である。
【００７５】
また、エンジン１及び発電機２からなる発電システムに代えて、燃料電池を用いてシステムを構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
この発明は、内燃機関で駆動される発電機或いは燃料電池を用いたハイブリッド式の電気自動車ほかに種々の動力発生システムに適用できる。つまり、エネルギ伝達系統の途中のエネルギを蓄積又は放出可能なバッテリ等のエネルギストレージをそなえるとともに、燃料エネルギをこのエネルギストレージに対応したエネルギに変換してこの変換したエネルギをエネルギストレージに入力可能な第１のエネルギ変換機と、この第１のエネルギ変換機からのエネルギ又はエネルギストレージから放出されるエネルギを動力エネルギに変換して作動要素に出力する第２のエネルギ変換機とをそなえた、動力発生システムであれば広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態にかかるシステム効率算出装置及びシステム効率向上装置を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるシステム効率算出装置の第１の算出モードを示すシステムの模式的な構成図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるシステム効率算出装置の第２の算出モードを示すシステムの模式的な構成図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるシステム効率算出装置の第３の算出モードを示すシステムの模式的な構成図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるシステム効率算出装置におけるモータ軸駆動エネルギの算出を説明するモータ単体の効率マップを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかるシステム効率算出装置におけるモータ軸駆動エネルギの算出を説明するモータ電力とトルクとの関係を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかるシステム効率を決めるパラメータを説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかるシステム効率を決めるパラメータの制限値を説明図であって、（ａ）はエンジン出力の制限値を説明図、（ｂ）はモータ出力の制限値を説明図、（ｃ）はジェネレータ出力の制限値を説明図、（ｄ）はバッテリ電力の制限値を説明図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかるシステム効率向上装置を適用したシリーズ式のハイブリッド電気自動車における要求軸出力とパワーソース出力との関係を示す図であって、（ａ）はバッテリに充電しながらモータの出力によって走行する場合の説明図、（ｂ）はバッテリから放電しながらモータの出力によって走行する場合の説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかるシステム効率向上装置を適用したパラレル式のハイブリッド電気自動車における要求軸出力とパワーソース出力との関係を示す図であって、（ａ）はバッテリに適宜充電しながらエンジンの出力のみによって走行する場合の説明図、（ｂ）はエンジンの出力とバッテリからの放電で作動するモータの出力とによって走行する場合の説明図、（ｃ）はバッテリからの放電により作動するモータの出力のみによって走行する場合の説明図である。
【図１１】本発明の対象となるシステムの模式的構成図である。
【図１２】本発明の課題を説明するためのシステムの模式的構成図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  内燃機関（エンジン）
２  発電機（ジェネレータ）
３  電動モータ（モータ）
６  エネルギストレージとしてのバッテリ（２次電池）
４  燃料
５  駆動輪（駆動タイヤ、タイヤ）
１１  第１の算出手段
１２  第２の算出手段
１３  制御手段
２１〜３０  エネルギ情報検出手段
【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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【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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