(57)【要約】【課題】パティキュレートフィルタの再生を良好に行うことができると共にバッテリの劣化を防止することができるようにしたハイブリッド電気自動車の制御装置を提供する。【解決手段】エンジン２の駆動力と電動機６の駆動力とがそれぞれ車両の駆動輪１６に伝達可能であって、エンジン２の駆動力が駆動輪１６に伝達されているときに、車両の運転状態に応じて求めた要求トルクが許容トルク以下の場合にはエンジン２のみで要求トルクを出力するようエンジン２を制御する一方、要求トルクが許容トルクより大きい場合にはエンジン２が許容トルクを出力するようにエンジン２を制御すると共に要求トルクに対して許容トルクが不足するトルクを電動機６が出力するように電動機６を制御し、フィルタの４４再生が行われる場合には再生が行われない場合に比べ、低回転領域で許容トルクを増大させると共に高回転領域で許容トルクを減少させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの駆動力と電動機の駆動力とがそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能であって、上記車両の運転状態に応じて求めた要求駆動トルクに基づき、上記エンジン及び上記電動機を制御するようにしたハイブリッド電気自動車の制御装置において、
上記エンジンの排気中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、
上記フィルタに捕集されて堆積したパティキュレートを焼却して上記フィルタを再生する再生手段と、
上記エンジンの駆動力が上記駆動輪に伝達されているときに、上記要求トルクが予め設定された許容トルク以下の場合には上記エンジンのみで上記要求トルクを出力するよう上記エンジンを制御する一方、上記要求トルクが上記許容トルクより大きい場合には上記エンジンが上記許容トルクを出力するように上記エンジンを制御すると共に上記要求トルクに対して上記許容トルクが不足するトルクを上記電動機が出力するように上記電動機を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記再生手段によって上記フィルタの再生が行われる場合には、上記フィルタの再生が行われない場合に比べ、上記エンジンの低回転領域で上記許容トルクを増大させると共に、上記エンジンの高回転領域で上記許容トルクを減少させることを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項２】
上記電動機から上記駆動輪への駆動力の伝達を維持した状態で上記エンジンから上記駆動輪への駆動力の伝達を切断可能なクラッチを更に備え、
上記制御手段は、上記車両の発進の際に、上記要求トルクがそのときの上記電動機の回転数において上記電動機から出力可能な上限トルク以下のときには上記クラッチを切断状態として上記電動機が上記要求トルクを出力するように上記電動機を制御する一方、上記要求トルクが上記上限トルクより大きいときには上記電動機の出力トルクと上記クラッチから出力されるトルクとの合計が上記要求トルクとなるように上記クラッチの接続状態と上記エンジン及び上記電動機の出力トルクと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電気自動車の制御装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記要求トルクがそのときの上記電動機の回転数において上記電動機から出力可能な上限トルクと上記許容トルクとの合計より大きい場合には、上記電動機が上記上限トルクを出力するように上記電動機を制御すると共に、上記エンジンの出力トルクと上記電動機の出力トルクとの合計が上記要求トルクとなるように上記エンジンの出力トルクを上記許容トルクよりも増大させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド電気自動車の制御装置に関し、特にエンジンの駆動力と電動機の駆動力とがそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能なハイブリッド電気自動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンと電動機とを車両に搭載し、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とをそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能とした、いわゆるパラレル型ハイブリッド電気自動車が開発され実用化されている。
このようなパラレル型ハイブリッド電気自動車として、エンジンと自動変速機とを機械的に断接するクラッチを設け、このクラッチの出力軸と自動変速機の入力軸との間に電動機の回転軸を連結したハイブリッド電気自動車が、例えば特許文献１によって提案されている。
【０００３】
特許文献１のハイブリッド電気自動車においては、クラッチを接続してエンジンと電動機の両方から駆動輪に駆動力を伝達可能とした状態と、クラッチを切断して電動機の駆動力のみを駆動輪に伝達可能とした状態とに切り換えられるようになっている。
また、車両が減速走行する際には、電動機を発電機作動させて回生制動を行い、駆動輪の運動エネルギを電力エネルギに変換してバッテリに回収することによりエネルギ効率を高めるようにしている。
【０００４】
特許文献１のハイブリッド電気自動車に搭載されるエンジンはディーゼルエンジンであって、排気中にはパティキュレートが含まれるため、エンジンの排気通路にパティキュレートを捕集するためのパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）を配設し、パティキュレートが大気中に放出されないようにしている。そして、捕集されたパティキュレートがフィルタ内に堆積し続けるとフィルタに目詰まりが生じるため、パティキュレートの堆積量が多くなった場合には、エンジンの排気温度を上昇させてフィルタ内のパティキュレートを焼却することによりフィルタの再生を行うようにしている。
【０００５】
ところが、ハイブリッド電気自動車がエンジンの駆動力と電動機の駆動力とを併用しながら低速で走行した場合には、エンジントルクが低い状態が継続して排気温度が低下し、フィルタの再生が可能な温度まで排気温度を上昇させることが困難となる。このため、フィルタの再生に時間がかかって燃料消費量が増大し、燃費が悪化したり、フィルタ内のパティキュレートを十分焼却できずに目詰まりを起こしたりするという問題が生じる。
【０００６】
そこで特許文献１のハイブリッド電気自動車では、このような低速走行の際の車両の走行に必要な要求トルクに占めるエンジン出力トルクの割合を増大させ、エンジンの排気温度を上昇させて、低速走行時においてもフィルタの再生を良好に行えるようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１２０８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のハイブリッド電気自動車のように、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とを併用しているときにフィルタの再生を行う場合には、エンジンの低回転領域においてエンジンの出力トルクの割合を増大させるようにすると、それだけ電動機の出力トルクの割合が減少し、電動機によるバッテリの電力消費が減少することになる。
このため、車両減速時に回生制動によってバッテリに回収したエネルギを放出する機会が減少し、バッテリの充電率が上昇してバッテリの劣化が生じないような許容範囲内に充電率を維持することが困難となり、バッテリの劣化が促進されてしまう可能性がある。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パティキュレートフィルタの再生を良好に行うことができると共にバッテリの劣化を防止することができるようにしたハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とがそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能であって、上記車両の運転状態に応じて求めた要求駆動トルクに基づき、上記エンジン及び上記電動機を制御するようにしたハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記エンジンの排気中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、上記フィルタに捕集されて堆積したパティキュレートを焼却して上記フィルタを再生する再生手段と、上記エンジンの駆動力が上記駆動輪に伝達されているときに、上記要求トルクが予め設定された許容トルク以下の場合には上記エンジンのみで上記要求トルクを出力するよう上記エンジンを制御する一方、上記要求トルクが上記許容トルクより大きい場合には上記エンジンが上記許容トルクを出力するように上記エンジンを制御すると共に上記要求トルクに対して上記許容トルクが不足するトルクを上記電動機が出力するように上記電動機を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記再生手段によって上記フィルタの再生が行われる場合には、上記フィルタの再生が行われない場合に比べ、上記エンジンの低回転領域で上記許容トルクを増大させると共に、上記エンジンの高回転領域で上記許容トルクを減少させることを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、エンジンの駆動力が駆動輪に伝達されているときに、車両の運転状態に応じて求めた要求トルクが予め設定された許容トルク以下の場合にはエンジンのみで要求トルクを出力するようエンジンが制御される一方、要求トルクが許容トルクより大きい場合にはエンジンの出力トルクが許容トルクとなるようにエンジンが制御されると共に、要求トルクに対して許容トルクが不足するトルクを電動機が出力するように電動機が制御される。
【００１１】
そして、再生手段によってフィルタの再生が行われる場合には、フィルタの再生が行われない場合に比べ、エンジンの低回転領域で許容トルクを増大させると共に、エンジンの高回転領域で許容トルクを減少させる。
これにより、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とが共に駆動輪に伝達されているときの要求トルクに占めるエンジンの出力トルクの割合は、フィルタの再生が行われる場合の方が、フィルタの再生が行われない場合よりも、エンジンの低回転領域で増大すると共にエンジンの高回転領域で減少する。
【００１２】
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記電動機から上記駆動輪への駆動力の伝達を維持した状態で上記エンジンから上記駆動輪への駆動力の伝達を切断可能なクラッチを更に備え、上記制御手段は、上記車両の発進の際に、上記要求トルクがそのときの上記電動機の回転数において上記電動機から出力可能な上限トルク以下のときには上記クラッチを切断状態として上記電動機が上記要求トルクを出力するように上記電動機を制御する一方、上記要求トルクが上記上限トルクより大きいときには上記電動機の出力トルクと上記クラッチから出力されるトルクとの合計が上記要求トルクとなるように上記クラッチの接続状態と上記エンジン及び上記電動機の出力トルクとを制御することを特徴とする（請求項２）。
【００１３】
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、車両が発進する際に、要求トルクがそのときの電動機の回転数において電動機から出力可能な上限トルク以下のときにはクラッチを切断状態としてエンジンから駆動輪への駆動力の伝達が遮断されると共に、電動機が要求トルクを出力するように電動機が制御される。
一方、車両が発進する際に、要求トルクが上限トルクより大きいときには、電動機の出力トルクとクラッチから出力されるトルクとの合計が要求トルクとなるようにクラッチの接続状態を制御しながらエンジン及び電動機の出力トルクが制御される。
【００１４】
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記制御手段は、上記要求トルクがそのときの上記電動機の回転数において上記電動機から出力可能な上限トルクと上記許容トルクとの合計より大きい場合には、上記電動機が上記上限トルクを出力するように上記電動機を制御すると共に、上記エンジンの出力トルクと上記電動機の出力トルクとの合計が上記要求トルクとなるように上記エンジンの出力トルクを上記許容トルクよりも増大させることを特徴とする（請求項３）。
【００１５】
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、要求トルクがそのときの電動機の回転数において電動機から出力可能な上限トルクと許容トルクとの合計より大きい場合には、電動機が上限トルクを出力するように電動機が制御されると共に、エンジンの出力トルクと電動機の出力トルクとの合計が要求トルクとなるようにエンジンの出力トルクが許容トルクよりも増大される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、再生手段によってフィルタの再生が行われる場合には、フィルタの再生が行われない場合に比べ、エンジンの低回転領域で許容トルクを増大させると共に、エンジンの高回転領域で許容トルクを減少させる。この結果、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とが共に駆動輪に伝達されているときの要求トルクに占めるエンジンの出力トルクの割合は、フィルタの再生が行われる場合の方が、フィルタの再生が行われない場合よりも、エンジンの低回転領域で増大すると共にエンジンの高回転領域で減少する。
【００１７】
このため、フィルタの再生を行う場合には、排気温度が上昇しにくいエンジンの低回転領域でエンジンの出力トルクが増大することによって、フィルタの再生に必要な排気温度まで容易に昇温することが可能となり、フィルタの再生が長引くことによる燃費悪化や、フィルタの再生不良を防止することができる。
また、このようにしてエンジンの低回転領域でエンジンの出力トルクの割合が増大することによって電動機が消費するバッテリの電力量は減少する一方で、エンジンの高回転領域では要求トルクに占めるエンジンの出力トルクの割合が減少して電動機の出力トルクの割合が増大するので、その分だけ多くバッテリの電力を消費することになる。
【００１８】
このため、エンジンの低回転領域において電動機によるバッテリの電力消費が減少しても、バッテリの充電率が上昇し過ぎるようなことがなくなり、充電率を適正な範囲内に維持してバッテリの劣化を抑制することができる。
また、請求項２のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、車両発進の際に、電動機が要求トルクを出力可能であるときにはクラッチを切断状態として電動機の駆動力のみで駆動輪を駆動するようにしたので、低回転数領域では比較的運転効率の悪いエンジンを使用しないことにより、燃費が改善されると共に、車両発進時に電動機のトルクを使用することで車両をスムーズに発進させることができる。
【００１９】
一方、車両発進の際に、要求トルクが電動機の上限トルクより大きいときには、クラッチの接続状態を制御しながらエンジン及び電動機の出力トルクを制御することにより、電動機から変速機に伝達されるトルクとエンジンからクラッチを介して変速機に伝達されるトルクとの和を要求トルクとすることが可能となり、駆動輪に伝達されるトルクが不足することによる運転フィーリングの低下を防止することができる。
【００２０】
更に、請求項３のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、要求トルクがそのときの電動機の回転数において電動機から出力可能な上限トルクと許容トルクとの合計より大きい場合には、電動機が上限トルクを出力するように電動機が制御されると共に、エンジンの出力トルクを許容トルクよりも増大して、エンジンの出力トルクと電動機の出力トルクとの合計が要求トルクとなるようしたので、要求トルクを確実に得ることができ、車両の運転性能の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態であるハイブリッド電気自動車１の制御装置の要部構成図である。ディーゼルエンジン（以下エンジンという）２の出力軸にはクラッチ４の入力軸が連結されており、クラッチ４の出力軸は永久磁石式同期電動機（以下電動機という）６の回転軸を介して自動変速機（以下変速機という）８の入力軸が連結されている。また、変速機８の出力軸はプロペラシャフト１０、差動装置１２及び駆動軸１４を介して左右の駆動輪１６に接続されている。
【００２２】
従って、クラッチ４が接続されているときには、エンジン２の出力軸と電動機６の回転軸の両方が、変速機８を介して駆動輪１６と機械的に接続可能となり、クラッチ４が切断されているときには電動機６の回転軸のみが変速機８を介して駆動輪１６と機械的に接続可能となる。
電動機６は、バッテリ１８に蓄えられた直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動し、その出力トルクが変速機８によって適切な速度に変速された後に駆動輪１６に伝達されるようになっている。また、車両減速時には電動機６が発電機として作動し、駆動輪１６の回転による運動エネルギが変速機８を介し電動機６に伝達されて交流電力に変換されることにより回生制動力を発生する。そして、この交流電力はインバータ２０によって直流電力に変換された後、バッテリ１８に充電され、駆動輪１６の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。
【００２３】
一方、エンジン２の出力トルクは、クラッチ４が接続されているときに電動機６の回転軸を経由して変速機８に伝達され、適切な速度に変速された後に駆動輪１６に伝達されるようになっている。従って、エンジン２の出力トルクが駆動輪１６に伝達されているときに電動機６がモータとして作動する場合には、エンジン２の出力トルクと電動機６の出力トルクとがそれぞれ変速機８を介して駆動輪１６に伝達されることになる。即ち、車両の駆動のために駆動輪１６に伝達されるべきトルクの一部がエンジン２から供給されると共に、残部が電動機６から供給される。
【００２４】
また、バッテリ１８の充電率（以下ＳＯＣという）が低下してバッテリ１８を充電する必要があるときには、電動機６が発電機として作動すると共に、エンジン２の出力トルクの一部を用いて電動機６を駆動することにより発電が行われ、発電された交流電力をインバータ２０によって直流電力に変換した後にバッテリ１８に充電するようにしている。
車両ＥＣＵ２２（制御手段）は、車両やエンジン２の運転状態、及びエンジンＥＣＵ（再生手段）２４、インバータＥＣＵ２６並びにバッテリＥＣＵ２８からの情報などに応じて、クラッチ４の接続・切断制御及び変速機８の変速段切換制御を行うと共に、これらの制御状態や車両の発進、加速、減速など様々な運転状態に合わせてエンジン２や電動機６を適切に運転するための統合制御を行う。
【００２５】
そして車両ＥＣＵ２２は、このような制御を行う際に、アクセルペダル３０の踏込量を検出するアクセル開度センサ３２や、車両の走行速度を検出する車速センサ３４及び電動機６の回転数を検出する回転数センサ３６の検出結果に基づき、車両の走行に必要な要求トルクを演算し、この要求トルクから、エンジン２が発生するトルク及び電動機６が発生するトルクを設定している。
【００２６】
なお、回転数センサ３６によって検出された電動機６の回転数は、クラッチ４が接続されたときにはエンジン２の回転数に一致する。
エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２の始動・停止制御やアイドル制御など、エンジン２自体の運転に必要な各種制御を行うと共に、車両ＥＣＵ２２によって設定されたエンジン２に必要とされるトルクをエンジン２が発生するよう、エンジン２の燃料の噴射量や噴射時期などを制御する。
【００２７】
インバータＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２によって設定された電動機６が発生すべきトルクに基づきインバータ２０を制御することにより、電動機６をモータ作動または発電機作動させて運転制御する。
また、バッテリＥＣＵ２８は、バッテリ１８の温度や、バッテリ１８の電圧、インバータ２０とバッテリ１８との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１８のＳＯＣを求め、求めたＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ２２に送っている。
【００２８】
また、エンジン２の排気通路３８には、エンジンの排気を浄化する排気後処理装置４０が設けられており、排気後処理装置４０内には酸化触媒４２が配設されると共に、酸化触媒４２の下流側にパティキュレートフィルタ（以下フィルタという）４４が配設されている。
フィルタ４４はハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、エンジン２の排気中に含まれるパティキュレートを捕集することによってエンジン２の排気を浄化している。
【００２９】
また、酸化触媒４２はエンジン２の排気中に含まれるＣＯ（一酸化炭素）やＨＣ（炭化水素）を酸化して浄化するほか、フィルタ４４のパティキュレート堆積量が増大し、フィルタ４４の再生が必要となったときに、エンジン２の排気通路３８中に供給されるＨＣを酸化してフィルタ４４に流入する排気の温度を上昇させるために設けられている。
このフィルタ４４の再生のための制御はエンジンＥＣＵ２４によって行われ、その内容は以下の通りである。
【００３０】
エンジンＥＣＵ２４は、フィルタ４４前後の排気圧力差などからフィルタ４４におけるパティキュレートの堆積量が所定量以上になったと判定すると、フィルタ４４の再生制御を開始する。
フィルタ４４の再生を行うためには、上述したように酸化触媒４２で排気中のＨＣを酸化させて、フィルタ４４に流入する排気の温度を上昇させる必要があるが、酸化触媒４２でＨＣが酸化可能な活性温度（例えば２５０℃）までエンジン２の排気温度が十分上昇していない場合には、エンジン２の燃焼室への燃料の主噴射とは別に膨張行程で追加燃料噴射を行って、エンジン２の排気ポートや排気マニホールド（いずれも図示せず）内で燃料を燃焼させたり、吸入空気量を絞ったりして排気温度を上昇させる。
【００３１】
排気温度が酸化触媒４２でＨＣを酸化可能な温度になると、エンジンＥＣＵ２４は燃料の主噴射とは別に排気行程でポスト噴射を行ったり、或いは排気通路３８に燃料添加弁（図示せず）を設けている場合にはこの燃料添加弁から排気通路３８内に燃料を噴射したりして排気中にＨＣを供給する。排気中のＨＣは酸化触媒４２で酸化して排気の温度を上昇させ、フィルタ４４に流入する排気の温度が、パティキュレートの燃焼可能な温度（例えば６００℃）まで上昇することにより、フィルタ４４に堆積しているパティキュレートが焼却されて、フィルタ４４が再生される。
【００３２】
フィルタ４４内のパティキュレートが焼却されることによりフィルタ４４前後の圧力差が低下すると、エンジンＥＣＵ２４はフィルタ４４の再生が完了したものとして再生制御を終了する。
このように構成されたハイブリッド電気自動車１において、車両を走行させるために車両ＥＣＵ２２を中心として以下のような制御が行われる。
【００３３】
まず、車両が停車状態にあってチェンジレバー（図示せず）がニュートラル位置にあるときに運転者がスタータスイッチ（図示せず）によって停止中のエンジン２の始動操作を行うと、車両ＥＣＵ２２は変速機８がニュートラル位置となって電動機６と駆動輪１６との機械的な接続が遮断されていると共にクラッチ４が接続されていることを確認した後、インバータＥＣＵ２６に対してエンジン２の始動に必要な電動機６の出力トルクを指示すると共に、エンジンＥＣＵ２４にエンジン２を運転するよう指示する。
【００３４】
インバータＥＣＵ２６は車両ＥＣＵ２２からの指示に基づき、電動機６をモータ作動させてトルクを発生させ、クラッチ４を介してエンジン２をクランキングし、エンジンＥＣＵ２４がエンジン２への燃料の供給を開始することによりエンジン２が始動してアイドル運転を行う。
そして、運転者がチェンジレバーをドライブ位置などに操作すると、車両ＥＣＵ２２はクラッチ４を切断すると共に変速機８の変速段をニュートラル位置から発進用の変速段（例えば１速や２速、或いはリバース）にする。
【００３５】
この状態から運転者がアクセルペダル３０を踏み込むと、車両ＥＣＵ２２はアクセル開度センサ３２によって検出されたアクセルペダル３０の踏込量に応じ、車両を発進させ走行させるために変速機８に伝達すべき要求トルクを設定する。そして、この要求トルクと回転数センサ３６が検出した電動機６の回転数とに基づき、予め記憶している制御マップを用いてエンジン２及び電動機６が出力すべきトルクを設定すると共に、必要に応じてクラッチ４及び変速機８の制御を行っている。
【００３６】
このとき使用する制御マップは、フィルタ４４の再生を行う場合と、再生を行わない場合とで異なっており、図２にはフィルタ４４の再生を行わない場合の制御マップを、また図３にはフィルタ４４の再生を行う場合の制御マップをそれぞれ示す。
なお、フィルタ４４の再生を行っていない状態からフィルタ４４の再生を行う状態へと切り換わった場合、或いはその逆の場合には、図２及び図３の制御マップのうちの一方の制御マップから他方の制御マップに直ちに切り換えるのではなく、予め定められた移行期間の間に、一方の制御マップに応じた制御量と他方の制御マップに応じた制御量との間の制御量となるように補間処理を行いながら徐々に切り換えるようにしている。
【００３７】
フィルタ４４の再生を行わない場合の制御マップは、図２に示すように電動機６の回転数と要求トルクとによって規定されており、要求トルクの上限値Ｔｍａｘより下方の領域において図中の実線によりいくつかの制御領域に分割されている。
なお、図２において回転数Ｎ１は、エンジン２のアイドル回転数とほぼ一致するものであり、例えば６５０ｒｐｍとなっている。
【００３８】
また、図２中の一点鎖線は、各回転数において電動機６が出力可能な上限トルクＴｍを示している。この上限トルクＴｍは、図２に示すように回転数Ｎ１より低い低回転領域では領域の境界を示す実線と重複している。なお、この上限トルクＴｍは電動機６の温度、バッテリ１８の温度及びＳＯＣなどのパラメータに基づいて変更されうるため、制御マップ中の境界も可変となっている。
【００３９】
このような制御マップにおいて、回転数Ｎ１より低い領域では、電動機６の上限トルクＴｍを示す曲線を境界として、制御領域がＭ１とＥ１の２つに分けられている。そして、要求トルクが領域Ｍ１内にある場合には、電動機６の回転数がエンジン２のアイドル回転数より低く、また電動機６のみで要求トルクを出力することが可能であることから、クラッチ４が切断されて電動機６からの出力トルクのみが変速機８に伝達されるようになっている。
【００４０】
また、要求トルクが領域Ｅ１内にある場合には、電動機６の上限トルクＴｍだけでは要求トルクを得ることができないため、電動機６にそのときの回転数に対応した上限トルクＴｍを出力させると共に、要求トルクに対して上限トルクＴｍが不足する分をエンジン２から供給すると共に、クラッチ４を半クラッチ状態としてエンジン２の回転数がアイドル回転数以下に低下しないようにしている。
【００４１】
回転数Ｎ１以上の回転領域では、制御領域がＥ２、Ｍ２及びＥ３の３つに分けられており、領域Ｅ２と領域Ｍ２との境界線は、エンジン２が出力可能な最大トルクＴｅ（図示せず）より小さく設定された許容トルクに対応している。このような許容トルクは、一般的に高出力トルクの領域でエンジン２のＮＯｘ排出量が増大する傾向にあることから、エンジン２の出力トルクをＮＯｘ排出量の比較的少ない領域に留めるために設けられている。
【００４２】
そして、要求トルクがこのような領域Ｅ２内にある場合には、クラッチ４を接続すると共に電動機６の出力トルクを０Ｎ・ｍとし、エンジン２のみで要求トルクを出力するように制御が行われる。
領域Ｍ２は領域Ｅ２に電動機６の上限トルクＴｍを上乗せして得られる領域であって、要求トルクが領域Ｍ２内にある場合には、クラッチ４を接続してエンジン２から許容トルクの出力トルクを出力させると共に、要求トルクに対してエンジン２の出力トルクが不足する分を電動機６に出力させる。
【００４３】
また、領域Ｅ３は、エンジン２から出力される許容トルクと電動機６から出力される上限トルクＴｍの合計だけでは要求トルクを得ることができない領域であり、車両の急加速や登坂時などの限られた条件のときに、このような領域に要求トルクが入ることがある。そして、要求トルクが領域Ｅ３内にある場合には、クラッチ４を接続状態とし、電動機６から上限トルクＴｍを出力させると共に、エンジンの出力トルクと電動機の出力トルクとの合計が要求トルクとなるようにエンジンの出力トルクを許容トルクから増大させる。
【００４４】
このような制御マップを用いることにより、車両の発進及び走行の際のエンジン２及び電動機６の制御は以下のようになる。
まず、車両が停止した状態では電動機６の回転数は０ｒｐｍとなっているので、車両の発進時に適用される制御領域は回転数Ｎ１より低い低回転領域となる。そして、このような領域において、アクセルペダル３０の踏込量に応じて設定した要求トルクと回転数センサ３６によって検出された電動機６の回転数とによって定まる点が領域Ｍ１内にある場合には、クラッチ４を切断すると共に電動機６の出力トルクが要求トルクとなるように車両ＥＣＵ２２からインバータＥＣＵ２６に指示がなされる。
【００４５】
インバータＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２が設定した要求トルクに応じてインバータ２０を制御し、バッテリ１８の直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて電動機６に供給される。電動機６は交流電力が供給されることによってモータ作動して要求トルクを出力し、電動機６の出力トルクは変速機８を介して駆動輪１６に伝達され、車両が発進する。
【００４６】
一方、アクセルペダル３０の踏込量に応じて設定した要求トルクと電動機６の回転数とによって定まる点が領域Ｅ１内にある場合には、電動機６から上限トルクＴｍを出力させるように車両ＥＣＵ２２からインバータＥＣＵ２６に指示がなされると共に、要求トルクに対して上限トルクＴｍが不足する分をエンジン２から出力するように車両ＥＣＵ２２からエンジンＥＣＵ２４に指示がなされる。
【００４７】
このとき、電動機６の回転数はエンジン２のアイドル回転数とほぼ一致するように設定された回転数Ｎ１より低いため、車両ＥＣＵ２２はクラッチ４を半クラッチ状態に制御すると共に、クラッチ４から変速機８に伝達されるトルクが上記不足分に等しくなるような出力トルクをエンジン２が出力するようにエンジンＥＣＵ２４に指示する。
インバータＥＣＵ２６は、車両ＥＣＵ２２からの指示に従い上述のようにしてインバータ２０を制御し、電動機６がモータ作動して上限トルクＴｍを出力する。
【００４８】
また、エンジンＥＣＵ２４は、車両ＥＣＵ２２から指示されたトルクをエンジン２が出力するようにエンジン２を制御し、エンジン２からの出力トルクと電動機６からの出力トルクとの合計が要求トルクとなって変速機８に伝達され、車両が発進する。
このように、車両の発進時には電動機６を優先的に使用し、上限トルクＴｍまで出力させるようにすることで、低回転領域で比較的運転効率の悪いエンジン２の使用割合を減らし、燃費を改善することができると共に、電動機６によって車両のスムーズな発進を行うことができる。
【００４９】
また、電動機６の出力トルクだけでは要求トルクを得ることができない場合には、エンジン２の出力トルクを併用して要求トルクを得るようにしたので、発進時にトルク不足となるようなことがなく、車両の良好な運転性能を確保することができる。
このようにして車両が発進加速し、走行状態になると、車両ＥＣＵ２２はアクセルペダル開度センサ３２によって検出されたアクセルペダル３０の踏込量と、車速センサ３４によって検出された走行速度とに基づき車両の走行に必要な要求トルクを設定する。
【００５０】
そして、電動機６の回転数が上昇して回転数Ｎ１より高い領域に入ると、車両ＥＣＵ２２は回転数センサ３６によって検出された電動機６の回転数と要求トルクとで定まる点が図２の領域Ｅ２、Ｍ２及びＥ３のいずれにあるかによって制御を切り換える。
電動機６の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域Ｅ２内にある場合には、車両ＥＣＵ２２がクラッチ４を接続し、電動機６の出力トルクを０Ｎ・ｍとするようインバータＥＣＵ２６に対して指示すると共に、エンジン２から要求トルクを出力するようにエンジンＥＣＵ２４に対して指示する。
【００５１】
インバータＥＣＵ２６は、インバータ２０を制御し、電動機６がモータ及び発電機のいずれでも作動しない状態として出力トルクを０Ｎ・ｍとし、エンジンＥＣＵ２４はエンジン２が要求トルクを出力するようにエンジン２を制御することにより、変速機８にはエンジン２が出力した要求トルクが伝達される。
また、電動機６の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域Ｍ２内にある場合は、車両ＥＣＵ２２はクラッチ４を接続し、エンジン２の出力トルクが許容トルクとなるようエンジンＥＣＵ２４に指示すると共に、要求トルクに対してエンジン２の出力トルクが不足する分を電動機６が出力するようにインバータＥＣＵ２６に指示する。
【００５２】
エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２の出力トルクが許容トルクとなるようにエンジン２を制御し、インバータＥＣＵ２６は、電動機６がモータとして作動して出力トルクが車両ＥＣＵ２２から指示されたトルクとなるようにインバータ２０を制御することにより、変速機８にはエンジン２の出力トルクと電動機６の出力トルクとの合計が要求トルクとなって変速機８に伝達される。
【００５３】
このように電動機６の回転数がＮ１よりも高い領域では、エンジン２の出力トルクが許容トルク以下に制限されることによって、エンジン２はＮＯｘ排出量の比較的少ない領域で運転される。
更に、エンジン２の出力トルクが許容トルクに制限されることによって要求トルクから不足する分を電動機６の出力トルクによって補うようにしたので、変速機８には車両の走行に必要な要求トルクが伝達され、トルク不足を生じることなく車両の良好な運転性能を確保することができる。
【００５４】
また、電動機６の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域Ｅ３内にある場合は、車両ＥＣＵ２２はクラッチ４を接続状態とし、電動機６から上限トルクＴｍを出力するようインバータＥＣＵ２６に指示すると共に、エンジン２の出力トルクと電動機６の出力トルクとの合計が要求トルクとなるような出力トルクをエンジン２が出力するようエンジンＥＣＵ２４に指示する。従って、エンジンＥＣＵ２４に指示されるエンジン２の出力トルクは許容トルクよりも大きくなる。
【００５５】
インバータＥＣＵ２６は、電動機６がモータとして作動して上限トルクＴｍを出力するようにインバータ２０を制御し、エンジンＥＣＵ２４は、車両ＥＣＵ２２が指示した出力トルクをエンジン２が出力するようにエンジン２を制御することにより、変速機８にはエンジン２の出力トルクと電動機６の出力トルクとの合計が要求トルクとなって変速機８に伝達される。
【００５６】
このような制御を行うことにより、車両の急加速や登坂時などで一時的に大きな要求トルクが必要となった場合であっても、変速機８に要求トルクを確実に伝達することが可能となり、トルク不足を生じることなく車両の良好な運転性能を確保することができる。
以上のように、フィルタ４４の再生が行われていない場合には、電動機６の回転数がＮ１より高い領域、即ちクラッチ４が接続されてエンジン２の駆動力が駆動輪に伝達可能であるときには、車両の急加速や登坂時などで一時的に大きな要求トルクが必要となった場合を除き、エンジン２の出力トルクが許容トルク以下に制限される。
【００５７】
そして、図２に示すように回転数Ｎ１寄りの領域、即ちエンジン２の低回転領域においてはエンジン２の出力トルクが大きく制限されている。このため、フィルタ４４の再生が必要になった場合に、フィルタ４４の再生を可能とするためには、前述したように酸化触媒４２で排気中のＨＣを酸化することが可能となる温度まで排気温度を上昇させる必要がある。しかしながら、エンジン２の低回転領域ではエンジン２の排気温度が低いため、再生を完了するまでに時間がかかったり、その結果として余分な燃料を使用して燃費が悪化したりするという問題が生じる。
【００５８】
そこで、本実施形態ではフィルタ４４の再生が必要となった場合には、図２の制御マップに代えて図３の制御マップを使用する。
図３の制御マップも図２の制御マップと同様に電動機６の回転数と要求トルクとによって規定されており、要求トルクの上限値Ｔｍａｘより下方の領域において図中の実線によりいくつかの制御領域に分割されている。
【００５９】
また、図３中の一点鎖線は、図２の場合と同様に、各回転数において電動機６が出力可能な上限トルクＴｍを示しており、回転数Ｎ１より低い領域では領域の境界を示す実線と重複している。
このような制御マップにおいて、回転数Ｎ１より低い領域は図２の制御マップと全く同一の構成となっており、フィルタ４４の再生を行わない場合と同様の制御が行われて同様の効果を得ている。
【００６０】
即ち、回転数Ｎ１より低い領域では電動機６が主体となる制御が行われるが、この回転領域は車両の発進時の領域であり、長期間にわたってこの領域にとどまるわけではないので、フィルタ４４の再生には大きな影響がないものとして、車両の運転性能の確保を優先するようにしている。
回転数Ｎ１以上の回転領域では、図３に示すように制御領域がＥ２’及びＭ２’の２つに分けられており、領域Ｅ２’と領域Ｍ２’との境界がエンジン２の許容トルクに対応するものとなる。そして、要求トルクが領域Ｅ２’内にある場合には、図２の制御マップを使用するときの領域Ｅ２のときと同様に、クラッチ４を接続すると共に電動機６の出力トルクを０Ｎ・ｍとし、エンジン２のみで要求トルクを出力するように制御が行われる。
【００６１】
また、要求トルクが領域Ｍ２’内にある場合には、図２の制御マップを使用するときの領域Ｍ２のときと同様に、クラッチ４を接続してエンジン２から許容トルクの出力トルクを出力させると共に、要求トルクに対してエンジン２の出力トルクが不足する分を電動機６に出力させる。
図３に示す二点鎖線は図２の制御マップにおける領域Ｅ２と領域Ｍ２との境界を示すものであり、回転数Ｎ２よりも低い回転領域ではフィルタ４４の再生を行う場合の許容トルクの方がフィルタ４４の再生を行わない場合の許容トルクよりも大きくなる一方、回転数Ｎ２よりも高い回転領域ではフィルタ４４の再生を行う場合の許容トルクの方がフィルタ４４の再生を行わない場合の許容トルクよりも小さくなっている。
【００６２】
即ち、前述したように回転数Ｎ１より高い回転領域ではクラッチ４が接続されており、電動機６の回転数とエンジン２の回転数とは一致することから、回転数Ｎ２より低いエンジン２の低回転領域ではフィルタ４４の再生を行う場合の方がフィルタ４４の再生を行わない場合よりも大きな駆動トルクをエンジン２が発生可能となる。
また、回転数Ｎ２より高いエンジン２の高回転領域では、フィルタ４４の再生を行う場合の方がフィルタ４４の再生を行わない場合よりもエンジン２の出力トルクが低く抑えられるため、図３に示すように、その分だけ電動機６の出力トルクはフィルタ４４の再生を行わない場合の方が再生を行う場合より大きくなる。
【００６３】
なお、図３の制御マップでは、このようにエンジン２の低回転領域で許容トルクを増大させたことにより、回転数Ｎ１以上の領域ではエンジン２の許容トルクと電動機６の上限トルクの和が要求トルクの上限値Ｔｍａｘを上回るため、図２の制御マップの領域Ｅ３のような領域は不要となっている。従って、エンジン２や電動機６の特性によって、エンジン２の低回転領域で許容トルクを増大させても許容トルクと電動機６の上限トルクＴｍとの和が要求トルクに対して不足する場合には、フィルタ４４の再生を行う場合の制御マップにも図２の領域Ｅ３に相当する領域を設けるようにして、車両の運転性能を確保するようにしても良い。
【００６４】
フィルタ４４の再生を行う場合に図３のような制御マップを用いることにより、車両の走行の際のエンジン２及び電動機６の制御は以下のようになる。なお、回転数Ｎ１より低い領域における制御については、フィルタ４４の再生を行わない場合と同じであるので説明を省略する。
車両が発進加速して走行状態になると、車両ＥＣＵ２２はアクセルペダル開度センサ３２によって検出されたアクセルペダル３０の踏込量と、車速センサ３４によって検出された走行速度とに基づき車両の走行に必要な要求トルクを設定する。
【００６５】
そして、電動機６の回転数が回転数Ｎ１より高い領域にあるので、車両ＥＣＵ２２は回転数センサ３６によって検出された電動機６の回転数と要求トルクとで定まる点が図３の領域Ｅ２’及びＭ２’のいずれにあるかによって制御を切り換える。
電動機６の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域Ｅ２’内にある場合には、車両ＥＣＵ２２がクラッチ４を接続し、電動機６の出力トルクを０Ｎ・ｍとするようインバータＥＣＵ２６に対して指示すると共に、エンジン２から要求トルクを出力するようにエンジンＥＣＵ２４に対して指示する。
【００６６】
インバータＥＣＵ２６は、インバータ２０を制御し、電動機６がモータ及び発電機のいずれでも作動しない状態として出力トルクを０Ｎ・ｍとし、エンジンＥＣＵ２４はエンジン２が要求トルクを出力するようにエンジン２を制御することにより、変速機８にはエンジン２が出力した要求トルクが伝達される。
また、電動機６の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域Ｍ２’内にある場合には、車両ＥＣＵ２２はクラッチ４を接続し、エンジン２の出力トルクが許容トルクとなるようエンジンＥＣＵ２４に指示すると共に、要求トルクに対してエンジン２の出力トルクが不足する分を電動機６が出力するようにインバータＥＣＵ２６に指示する。
【００６７】
エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２の出力トルクが許容トルクとなるようにエンジン２を制御し、インバータＥＣＵ２６は、電動機６がモータとして作動して出力トルクが車両ＥＣＵ２２から指示されたトルクとなるようにインバータ２０を制御することにより、変速機８にはエンジン２の出力トルクと電動機６の出力トルクとの合計が要求トルクとなって変速機８に伝達される。
【００６８】
このように電動機６の回転数、即ちエンジン２の回転数がＮ１よりも高い領域では、エンジン２の出力トルクが許容トルク以下に制限されるが、このときエンジン２の回転数がＮ２より低い低回転領域ではフィルタ４４の再生が行われない場合よりも許容トルクが大きく設定されている。従って、フィルタ４４の再生が行われない場合よりもエンジン２の出力を大きくすることが可能となる。このため、エンジン２の排気温度が上昇し、フィルタ４４の再生に必要な排気温度まで容易に昇温することが可能となって、排気温度上昇のための燃料消費量増大やフィルタ４４の再生が長引くことによる燃費悪化を防止すると共に、フィルタ４４の再生不良を防止することができる。
【００６９】
また、低回転領域ではこのようにしてエンジン２の許容トルクが増大することによって電動機６の出力トルクが減少する。このため、低回転領域では電動機６によるバッテリ１８の電力消費量が減少するが、エンジン２の回転数がＮ２より高い高回転領域ではフィルタ４４の再生が行われない場合よりも小さい許容トルクにエンジン２の出力が制限されることにより、その分だけ電動機６の出力が増大して、電動機６によるバッテリ１８の電力消費が増大する。
【００７０】
従って、エンジン２の低回転領域において電動機６の電力消費が減少しても、バッテリ１８のＳＯＣを適正な範囲内に維持してバッテリ１８の劣化を抑制することができる。
また、この場合にもエンジン２の出力トルクが許容トルクに制限されることによって要求トルクから不足する分を電動機６の出力トルクによって補うようにしたので、変速機８には車両の走行に必要な要求トルクが伝達され、トルク不足を生じることなく車両の良好な運転性能を確保することができる。
【００７１】
なお、エンジン２や電動機６の駆動力を変速機８を介して駆動輪１６に伝達し、車両を走行させる場合の制御は以上の通りであるが、アクセルペダル３０の踏み込みが解除された場合には、エンジン２によるエンジンブレーキと電動機６の発電機作動による回生制動力とを用いて車両に適度の減速度を発生させ、車両を減速させる。このとき、電動機６の回生制動によって得られた交流電力は、インバータ２０で直流電力に変換することによりバッテリ１８に充電され、駆動輪１６の回転による運動エネルギを電気エネルギとして回収することによりエネルギ効率を高めている。
【００７２】
以上で本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、電動機６をクラッチ４と変速機８との間に配置するようにしたが、電動機６の配置はこれに限られるものではなく、例えばエンジン２とクラッチ４との間に電動機６を配置したハイブリッド電気自動車のように、エンジン２の駆動力と電動機６の駆動力とがそれぞれ駆動輪に伝達可能なハイブリッド電気自動車であれば、クラッチ４を接続した回転数Ｎ１以上の領域において上記実施形態と同じ制御を行って同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、上記実施形態では回転数センサ３６で検出された電動機６の回転数を用いたが、変速機８の出力回転数を検出し、これを変速比を用いて電動機６の回転数に変換しても良いし、電動機６の回転数に応じて変化する量から電動機６の回転数を求めるようにしても良い。
更に、上記実施形態では、回転数Ｎ２より低い低回転領域ではフィルタ４４の再生を行う場合の方が再生を行わない場合よりもエンジン２の許容トルクを増大させる一方で、回転数Ｎ２より高い高回転領域ではフィルタ４４の再生を行う場合の方が再生を行わない場合よりもエンジン２の許容トルクを減少させるようにしたが、単一の閾値を用いずに低回転領域と高回転領域とを規定するようにしても良い。
【００７４】
即ち、第１の回転数よりも低い領域を低回転領域とすると共に、第１の回転数よりも高く設定された第２の回転数より高い領域を高回転領域とし、低回転領域ではフィルタ４４の再生を行う場合の方が再生を行わない場合よりもエンジン２の許容トルクを増大させる一方で、高回転領域ではフィルタ４４の再生を行う場合の方が再生を行わない場合よりもエンジン２の許容トルクを減少させるようにしても良い。
【００７５】
なお、上記実施形態ではエンジン２をディーゼルエンジンとしたが、エンジン形式はこれに限られるものではなく、ガソリンエンジンなどでも良い。
また、上記実施形態において、電動機６を永久磁石式同期電動機としたが電動機の形式もこれに限られるものではない。
更に、上記実施形態では変速機８を自動変速機としたが、変速機の形式はこれに限られるものではなく、無段変速機や手動式の変速機などであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置の全体構成図である。
【図２】図１の制御装置において、フィルタの再生を行わない場合に用いられる制御マップを示す図である。
【図３】図１の制御装置において、フィルタの再生を行う場合に用いられる制御マップを示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  ハイブリッド電気自動車
２  エンジン
４  クラッチ
６  電動機
１６  駆動輪
２２  車両ＥＣＵ（制御手段）
２４  エンジンＥＣＵ（再生手段）
３８  排気通路
４４  フィルタ
【図１】
2007230486.tif 000003
【図２】
2007230486.tif 000004
【図３】
2007230486.tif 000005