(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両において、運転者による加速要求を実現しながら蓄電装置に確保する電力を最小限に抑制して燃費を向上させる。【解決手段】  本発明におけるハイブリッド車両の制御装置は、車両が走行中の路面状態に基づいて車両が路面に伝達することができる限界駆動力を推定し（Ｓ４０）、車両に要求される要求駆動力が増大するとき、不足する発電電力を補うための電力であって、蓄電装置から駆動モータに供給する電力である余裕駆動電力を演算する（Ｓ５０）。【選択図】図２
2007022118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動輪に伝達する駆動力を発生する駆動モータと、
前記駆動モータに供給する電力を蓄える蓄電装置と、
前記駆動モータへ供給する電力及び前記蓄電装置に蓄える電力を発電する発電装置と、
車両に要求される要求駆動力を実現する要求駆動仕事率を演算する要求駆動仕事率演算手段と、
前記蓄電装置の出力可能な電力である出力可能電力を演算する出力可能電力演算手段と、
前記車両が走行中の路面状態に基づいて前記駆動輪から路面に伝達することができる駆動力の上限値を推定する限界駆動力推定手段と、
車両に要求される要求駆動力が増大するとき、前記発電装置の出力電力が目標発電電力に増加するまでに不足する発電電力を補うための電力であって、前記蓄電装置から前記駆動モータに供給する電力である余裕駆動電力を演算する余裕駆動電力演算手段と、
前記余裕駆動電力を前記限界駆動力推定手段により演算された駆動力の上限値に基づいて算出するとともに、前記余裕駆動電力、前記出力可能電力及び前記要求駆動仕事率に基づいて前記発電装置の目標発電電力を演算する目標発電電力演算手段と、
前記発電装置の発電電力が前記目標発電電力となるように前記発電装置の発電電力を制御する発電電力制御手段と、
を備え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】
前記目標発電電力演算手段は、前記余裕駆動電力が前記出力可能電力以下であるとき、前記出力可能電力から前記余裕駆動電力を減算した値を前記要求駆動仕事率から減算して目標発電電力を演算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】
前記蓄電装置から供給する電力によって作動する補機で消費する電力を推定する補機消費電力推定手段をさらに備え、
前記目標発電電力演算手段は、前記余裕駆動電力が前記出力可能電力以下であるとき、前記出力可能電力から前記余裕駆動電力を減算した値を前記要求駆動仕事率と前記補機消費電力とを加算した値から減算して目標発電電力を演算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】
前記発電装置はエンジンの駆動力によって回転して発電する発電機であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記発電装置は燃料電池であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
車両の駆動輪に伝達する駆動力を発生するエンジン及び駆動モータと、
前記駆動モータに供給する電力を蓄える蓄電装置と、
車両に要求される要求駆動力を実現する要求駆動仕事率を演算する要求駆動仕事率演算手段と、
前記蓄電装置の出力可能な電力である出力可能電力を演算する出力可能電力演算手段と、
前記車両が走行中の路面状態に基づいて前記駆動輪から路面に伝達することができる駆動力の上限値を推定する限界駆動力推定手段と、
車両に要求される要求駆動力が増大するとき、前記発電装置の出力電力が目標発電電力に増加するまでに不足する発電電力を補うための電力であって、前記蓄電装置から前記駆動モータに供給する電力である余裕駆動電力を演算する余裕駆動電力演算手段と、
前記余裕駆動電力を前記限界駆動力推定手段により演算された駆動力の上限値に基づいて算出するとともに、前記余裕駆動電力、前記出力可能電力及び前記要求駆動仕事率に基づいて前記エンジンの目標エンジン仕事率を演算する目標エンジン仕事率演算手段と、
前記エンジンの仕事率が前記目標エンジン仕事率となるように前記エンジンの仕事率を制御するエンジン仕事率制御手段と、
を備え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７】
前記目標エンジン仕事率演算手段は、前記余裕駆動電力が前記出力可能電力以下であるとき、前記出力可能電力から前記余裕駆動電力を減算した値を前記要求駆動仕事率から減算して目標エンジン仕事率を演算することを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項８】
前記蓄電装置から供給する電力によって作動する補機で消費する電力を推定する補機消費電力推定手段をさらに備え、
前記目標エンジン仕事率演算手段は、前記余裕駆動電力が前記出力可能電力以下であるとき、前記出力可能電力から前記余裕駆動電力を減算した値を前記要求駆動仕事率と前記補機消費電力とを加算した値から減算して目標エンジン仕事率を演算することを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項９】
前記駆動輪と路面との間の摩擦係数を推定し、前記摩擦係数が所定回数の演算で連続して所定値を下回ったとき前記摩擦係数を更新する摩擦係数推定手段をさらに備え、
前記限界駆動力推定手段は、前記摩擦係数と前記駆動輪にかかる荷重とを乗算して限界駆動力を演算することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１０】
前記車両が走行中の地域の気象情報を取得して、前記気象情報に基づいて前記駆動輪と路面との間の摩擦係数を推定する摩擦係数推定手段をさらに備え、
前記限界駆動力推定手段は、前記摩擦係数と前記駆動輪にかかる荷重とを乗算して限界駆動力を演算することを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項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】
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンとモータとを備え、エンジンを駆動力源とする発電機の発電電力によってモータを駆動させて走行するハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両では、運転者の要求駆動力の変化に応じてエンジン出力を制御することで所望のモータ駆動力を発生させる。
【０００３】
しかし、エンジンは出力指令に対して応答遅れを生じるので、運転者の要求駆動力の増大に対してエンジン出力を増大させても発電機の発電電力が遅れて立ち上がり、車両の駆動力に応答遅れを生じて運転者に不快感を与えるおそれがある。
【０００４】
そこで、予め蓄電装置に電力を確保しておき、運転者の要求駆動力が増大したときにエンジン出力が立ち上がるまでの間、蓄電装置の電力を用いてモータを駆動させることで車両の駆動力を瞬時に立ち上げようとする技術が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２７１９０９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ハイブリッド車両ではモータの駆動力のみを用いて走行するＥＶ走行モードや、高負荷走行中にエンジンを高効率な動作点で運転し、不足する駆動力をモータで補うアシスト走行モードなどを車両の運転条件によって切り替え制御することで燃費を向上させることができる。
【０００６】
よって、上記従来の技術のようにモータを駆動するための電力を運転者の加速要求に備えて常に確保しておくと、蓄電装置から供給できる電力が減少することでＥＶ走行モードやアシスト走行モードを行う機会が減少して、その分だけ燃費向上効果を得ることができなくなる。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、運転者による加速要求を実現しながら蓄電装置に確保する電力を最小限に抑制して燃費を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様では、駆動モータ、蓄電装置及び発電装置を有するハイブリッド車両の制御装置において、車両に要求される要求駆動力を実現する要求駆動仕事率を演算する要求駆動仕事率演算手段と、蓄電装置の出力可能な電力である出力可能電力を演算する出力可能電力演算手段と、車両が走行中の路面状態に基づいて車両が路面に伝達することができる駆動力の上限値を推定する限界駆動力推定手段と、車両に要求される要求駆動力が増大するとき、発電装置の出力電力が目標発電電力に増加するまでに不足する発電電力を補うための電力であって、蓄電装置から駆動モータに供給する電力である余裕駆動電力を演算する余裕駆動電力演算手段と、余裕駆動電力を限界駆動力推定手段により演算された駆動力の上限値に基づいて算出するとともに、余裕駆動電力、出力可能電力及び要求駆動仕事率に基づいて発電装置の目標発電電力を演算する目標発電電力演算手段と、発電装置の発電電力が目標発電電力となるように発電装置の発電電力を制御する発電電力制御手段と、を備える。
【０００９】
また第２の態様では、エンジン、駆動モータ及び蓄電装置を有するハイブリッド車両の制御装置において、車両に要求される要求駆動力を実現する要求駆動仕事率を演算する要求駆動仕事率演算手段と、蓄電装置の出力可能な電力である出力可能電力を演算する出力可能電力演算手段と、車両が走行中の路面状態に基づいて車両が路面に伝達することができる駆動力の上限値を推定する限界駆動力推定手段と、車両に要求される要求駆動力が増大するとき、発電装置の出力電力が目標発電電力に増加するまでに不足する発電電力を補うための電力であって、蓄電装置から駆動モータに供給する電力である余裕駆動電力を演算する余裕駆動電力演算手段と、余裕駆動電力を限界駆動力推定手段により演算された駆動力の上限値に基づいて算出するとともに、余裕駆動電力、出力可能電力及び要求駆動仕事率に基づいてエンジンの目標エンジン仕事率を演算する目標エンジン仕事率演算手段と、エンジンの仕事率が目標エンジン仕事率となるようにエンジンの仕事率を制御するエンジン仕事率制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、運転者による加速要求時に不足する発電電力を補うために蓄電装置から駆動モータに供給する余裕駆動電力を、駆動モータの駆動力が路面に伝達可能な限界駆動力を超えない範囲に制限して演算することができる。これにより、加速要求時のために蓄電装置に確保しておく電力を必要最小限に抑えて、その分蓄電装置からの放電量を増加させることができるので、発電装置の発電電力を低減させることができる。よって、運転者の加速要求を満たしながら消費する燃料量を低減して燃費を向上させることができる。
【００１１】
また第２の態様によれば、運転者による加速要求時に不足する発電電力を補うために蓄電装置から駆動モータに供給する余裕駆動電力を、駆動モータの駆動力が路面に伝達可能な限界駆動力を超えない範囲に制限して演算することができる。これにより、加速要求時のために蓄電装置に確保しておく電力を必要最小限に抑えて、その分蓄電装置からの放電量を増加させることができるので、駆動モータの仕事率を増加させてエンジンの仕事率を低下させることができる。よって、運転者の加速要求を満たしながら消費する燃料量を低減して燃費を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。なお、各図面において同一のもの及び同一の処理を行うものには同一の符号を付した。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置を示す全体構成図である。本実施形態のハイブリッド車両はシリーズハイブリッド車両であり、発電機１はエンジン２に直結されており、エンジン２の駆動力によって回転して発電するとともに、エンジン２の始動時にはクランキングを行う。蓄電装置３は発電機１で発電された電力を蓄電するとともに、駆動モータ４及び補機５に対して電力を供給する。蓄電装置３はリチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ及びキャパシタなどいずれを用いてもよい。駆動モータ４は発電機１の発電電力及び蓄電装置３に蓄電されている電力のうち少なくとも一方によって駆動し、駆動力はファイナルギア６を介して駆動輪７へ伝達される。
【００１４】
エンジンコントローラ８は、統合コントローラ９から出力されるエンジントルク指令値に基づいてエンジン２のスロットル開度を制御する。発電機コントローラ１０は、統合コントローラ９から出力される回転速度指令値に基づいて回転速度を制御する。このときエンジン２の回転速度も発電機１の回転速度指令値と等しくなるように発電機１でベクトル制御を行う。蓄電装置コントローラ１１は、蓄電装置３の電圧及び電流を検出し、蓄電装置３の入出力可能電力を演算して統合コントローラ９に送信する。駆動モータコントローラ１２は、統合コントローラ９から出力されるモータトルク指令値に基づいて駆動モータ４のトルクをベクトル制御する。
【００１５】
統合コントローラ９は、蓄電装置３の電圧・電流、アクセルポジションセンサ１３によって検出されたアクセル操作量、車速センサ１４によって検出された車速、車輪速センサ１５によって検出された車輪速、補機５の動作状態及び補機へ供給される電圧・電流を受信する。
【００１６】
次に、統合コントローラ９で行う制御について図２を参照しながら説明する。図２は、本発明におけるハイブリッド車両の制御装置を示したフローチャートである。なお、本制御は所定時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し行われている。本制御は、運転者による加速要求時に不足する駆動仕事率を補うために蓄電装置３から駆動モータ４へ供給される電力を駆動モータ４の駆動力が路面に伝達可能な限界駆動力を超えない範囲で演算し、加速要求時のために蓄電装置３に確保しておく電力を必要最小限にしようとするものである。
【００１７】
ステップＳ１０では、運転者のアクセル操作量及び車速に基づいて要求駆動電力Ｐｄｒｖを演算する。要求駆動電力Ｐｄｒｖは図３のフローチャートに示す制御によって演算される。
【００１８】
すなわち、ステップＳ１１では、磁気式又は光学式のエンコーダなどの車速センサ１４によって検出された車速を読み込む。
【００１９】
ステップＳ１２では、アクセルポジションセンサ１３によって検出されたアクセル操作量を読み込む。
【００２０】
ステップＳ１３では、車速、アクセル操作量及び駆動力の関係を示した図４のマップを検索することで、車速及びアクセル操作量に基づいて車両の要求駆動力Ｆｄｒｖを演算する。図４のマップは、車速及びアクセル操作量が大きいほど要求駆動力Ｆｄｒｖが大きくなり、予め実験などによって求めておく。
【００２１】
ステップＳ１４では、要求駆動力Ｆｄｒｖを実現する要求駆動仕事率Ｐｄｒｖ０を演算する。要求駆動仕事率Ｐｄｒｖ０は以下の（１）式に基づいて演算される。
【００２２】
Ｐｄｒｖ０＝（Ｆｄｒｖ×Ｎｍ）／（Ｇｆ×Ｒｔｉｒｅ×１０００）・・・（１）
ここで、Ｎｍは駆動モータ４の回転速度、Ｇｆはファイナルギア６の減速比、Ｒｔｉｒｅは駆動輪７の有効半径を示す。
【００２３】
また、駆動モータ４の回転速度、トルク及び作動効率の関係を示した図５のマップを検索することで、要求駆動仕事率Ｐｄｒｖ０を実現する際の駆動モータ４のトルク及び回転速度に基づいて駆動モータ４の作動効率を求める。この作動効率に基づいて要求駆動仕事率Ｐｄｒｖ０の実現に必要となる電力である要求駆動電力Ｐｄｒｖを演算する。ここで、駆動モータ４のトルクは、以下の式（２）により求めることができる。
【００２４】
Ｔｄｒｖ＝（Ｆｄｒｖ×Ｒｔｉｒｅ）／Ｇｆ・・・（２）
【００２５】
また、要求駆動電力Ｐｄｒｖは以下の（３）式によって求めてもよい。
【００２６】
Ｐｄｒｖ＝Ｐｄｒｖ０＋Ｐｅｆｆ・・・（３）
ここで、Ｐｅｆｆは駆動モータ４における損失電力を示す。
【００２７】
図２に戻ってステップＳ２０では、蓄電装置３の出力可能電力Ｐｏｕｔを演算する。出力可能電力Ｐｏｕｔとは、蓄電装置３の端子電圧が蓄電装置３の下限電圧を下回って、蓄電装置３が過放電とならないような出力電力の上限値であり、以下の（４）式に基づいて演算される。
【００２８】
Ｐｏｕｔ＝（Ｖｍｉｎ×（Ｖｏ−Ｖｍｉｎ））／（Ｒ×１００）・・・（４）
ここで、Ｖｍｉｎは蓄電装置３の下限電圧、Ｖｏは蓄電装置３の開放電圧、Ｒは蓄電装置３の内部抵抗を示す。なお、蓄電装置３の開放電圧Ｖｏは蓄電装置３の充電状態（ＳＯＣ）に基づいて算出され、ＳＯＣは蓄電装置コントローラ１１によって検出される蓄電装置３の充放電電流を積算することで算出される。また、蓄電装置３の内部抵抗Ｒは蓄電装置３の温度によって変化するので、内部抵抗Ｒと温度との関係を予め実験などによって求めておくことで出力可能電力Ｐｏｕｔをより精度良く演算することができる。
【００２９】
図２に戻ってステップＳ３０では、補機５の動作状態及び補機５に供給される電圧・電流に基づいて補機５の消費電力Ｐａｕｘを推定する。
【００３０】
ステップＳ４０では、路面摩擦係数μに基づいて限界駆動力Ｆｍａｘを推定する。限界駆動力Ｆｍａｘとは、走行中の路面において過回転スリップを生じることなく駆動輪７から路面に伝達可能な最大の駆動力であり、図６のフローチャートに示す制御によって演算される。
【００３１】
すなわち、ステップＳ４１では、各輪の車輪速に基づいて路面摩擦係数μを推定する。路面摩擦係数μは例えば、タイヤと路面との摩擦係数の勾配である路面摩擦係数勾配に基づいて推定してもよいし、スリップ速度に対する制動トルクの勾配や駆動トルクの勾配に基づいて推定してもよい。
【００３２】
ここで、ステップＳ４１の処理では演算の度に路面摩擦係数μを更新するのではなく、路面摩擦係数μが所定値を所定回数だけ下回った場合に更新する。エンジン２は応答遅れを生じるので、路面摩擦係数μが路面状況に応じて短時間の間に連続的に変化する場合には、この変化に応じて発電機１やエンジン２の運転点を変化させることができなくなる可能性があり、この場合には所望の燃費低減効果を得ることができなくなる。よって、路面摩擦係数μが所定回数（時間）以上所定値を下回ったときのみ更新するようにすることで運転者の加速要求を確実に実現することができる。
【００３３】
また、ナビゲーションシステム、インターネット及びラジオ等から走行中の地域周辺の気象情報を取得し、推定した路面摩擦係数μがその地域を代表する値か否かを判定することで、その後走行する路面における路面摩擦係数μを予想するようにしてもよい。
【００３４】
さらに、例えばスノーモードスイッチなどのように運転者が自ら路面状況を判断して操作する装置において、運転者からの入力信号に基づいて路面摩擦係数μを推定するようにしてもよい。
【００３５】
ステップＳ４２では、限界駆動力Ｆｍａｘを算出する。限界駆動力Ｆｍａｘは駆動輪７にかかる荷重に路面摩擦係数μを乗算して算出される。
【００３６】
図２に戻ってステップＳ５０では、余裕駆動電力Ｐｒｃを演算する。余裕駆動電力Ｐｒｃとは、運転者による加速要求時にエンジン２の応答遅れによって不足する発電電力を補うために蓄電装置３に確保しておく電力であり、駆動モータ４の駆動力が限界駆動力Ｆｍａｘを超えない範囲となるように図７のフローチャートに示す制御によって演算される。
【００３７】
すなわち、ステップＳ５１では、アクセル操作量上限時、すなわちフルスロットル時の要求駆動力Ｆａｃｃｍａｘを演算する。要求駆動力Ｆａｃｃｍａｘは、図４のマップを参照してアクセル操作量の上限値及び車速に基づいて検索される。
【００３８】
ステップＳ５２では、ステップＳ４０で推定した限界駆動力Ｆｍａｘ及び要求駆動力Ｆａｃｃｍａｘとのうち小さいほうを選択し、選択された駆動力を制限要求駆動力Ｆｌｍｔとする。ここで、フルスロットル時の要求駆動力Ｆａｃｃｍａｘを使用するのは、想定される最大の余裕駆動電力Ｐｒｃを確保しておくことで運転者によるあらゆる加速要求を迅速に実現するためである。
【００３９】
ステップＳ５３では、制限要求駆動力Ｆｌｍｔを実現する制限駆動仕事率Ｐｄｒｖｌｍｔを以下の（５）式に基づいて算出する。
【００４０】
Ｐｄｒｖｌｍｔ＝（Ｆｌｍｔ×Ｎｍ）／（Ｇｆ×Ｒｔｉｒｅ×１０００）・・
・（５）
ここで、Ｎｍは現在の駆動モータ４の回転速度を用いるが、車速の上昇に伴う回転速度の上昇を考慮に入れて算出してもよい。
【００４１】
ステップＳ５４では、運転者の要求駆動力Ｆｄｒｖの変化に応じて制限駆動仕事率Ｐｄｒｖｌｍｔを遅れなく実現するために蓄電装置３に蓄えておく余裕駆動電力Ｐｒｃを算出する。余裕駆動電力Ｐｒｃは制限駆動仕事率Ｐｄｒｖｌｍｔを実現するのに必要な発電電力と実際の発電電力との差であり、予め実験などによってマップを求めておく。これにより、例えば発電機１の発電電力がゼロで蓄電装置４の供給電力のみによって駆動モータ４で走行するＥＶ走行中であれば、エンジン２を始動させて出力がゼロの状態から発電機２を駆動して発電電力を増大させなければならないので、エンジン運転中に比べるとより多くの余裕駆動電力Ｐｒｃを必要とすることになる。
【００４２】
図２に戻ってステップＳ６０では、発電機１の目標発電電力Ｐｇｅｎを演算する。目標発電電力Ｐｇｅｎは図８のフローチャートに示す制御によって演算される。
【００４３】
すなわち、ステップＳ６１では、余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔ以下であるか否かを判定する。余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔ以下であればステップＳ６２へ進む。
【００４４】
ステップＳ６２では、目標発電電力Ｐｇｅｎを以下の（６）式に基づいて算出する。
【００４５】
Ｐｇｅｎ＝Ｐｄｒｖ＋Ｐａｕｘ−（Ｐｏｕｔ−Ｐｒｃ）・・・（６）
ここで、出力可能電力Ｐｏｕｔから余裕駆動電力Ｐｒｃを減算した電力（Ｐｏｕｔ−Ｐｒｃ）を目標発電電力Ｐｇｅｎから減算することで、蓄電装置３は（Ｐｏｕｔ−Ｐｒｃ）の分だけ放電することになる。これにより、余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔ以下であるときは蓄電装置３の蓄電状態（ＳＯＣ）が比較的高いときであるので、ＳＯＣが過大となることを防止するとともに、蓄電装置３から可能な限り放電させることで発電機１を駆動するエンジン２の燃料消費量を低減させて燃費を向上させることができる。また、ＳＯＣが低下することで回生電力の受入性が向上して燃費を向上させることができる。
【００４６】
一方、ステップＳ６１において余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔより大きいと判定された場合はステップＳ６３へ進んで、目標発電電力を以下の（７)式に基づいて算出する。
【００４７】
Ｐｇｅｎ＝Ｐｄｒｖ＋Ｐａｕｘ・・・（７）
ここで、余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔより大きいときは蓄電装置３のＳＯＣが比較的低いときであるので、現在の総消費電力（Ｐｄｒｖ＋Ｐａｕｘ）を発電機１に発電させ、蓄電装置３からは放電させない。
【００４８】
図２に戻ってステップＳ７０では、発電機１の発電電力が目標発電電力Ｐｇｅｎとなる目標エンジン出力を算出し、これを実エンジン回転速度で除算することでエンジントルク指令値を算出する。エンジントルク指令値に基づいてエンジン２を制御することで発電機１の発電電力を制御する。
【００４９】
以上の制御をまとめて図９、１０を参照しながら本実施形態の作用を説明する。図９は従来例における車両の状態を示したタイムチャートである。図１０は本実施形態における車両の状態を示したタイムチャートである。（ａ）はアクセル操作量、（ｂ）は駆動モータ及びエンジンの仕事率、（ｃ）は蓄電装置の充放電電力をそれぞれ示している。
【００５０】
時刻ｔ０においてアクセル操作量が増大し運転者の加速要求が生じると（図９（ａ））、これに伴って車両の要求駆動仕事率Ｐｄｒｖ０が増加するとともに発電機１の出力を増大させるためにエンジン仕事率が増加する（図９（ｂ））。しかし、エンジン２の応答遅れによってエンジン仕事率は要求駆動仕事率Ｐｄｒｖに遅れて立ち上がる（図９（ｂ））。
【００５１】
そこで、エンジン仕事率が要求駆動仕事率Ｐｄｒｖに達して発電機１の出力だけで要求駆動仕事率Ｐｄｒｖ０を実現できるようになるまでの間、蓄電装置３に蓄えた電力によって駆動モータ４への供給電力を増加させて（図９（ｃ））、不足する仕事率を補う。
【００５２】
蓄電装置３には、運転者による加速要求、すなわちアクセル操作量が上限値のときに駆動モータ４へ供給する必要のある余裕駆動電力Ｐｒｃを蓄えているので、加速要求の大きさによらず蓄電装置３からの供給電力によって駆動モータ４の出力を要求駆動仕事率Ｐｄｒｖ０まで増加させることできる。（図９（ｂ）、（ｃ））。
【００５３】
しかし、アクセル操作量が増大したときの要求駆動力Ｆｄｒｖが限界駆動力Ｆｍａｘより大きい場合、駆動モータ４で発生させた駆動力の一部は路面に伝達することができず無駄な駆動力となる。加速要求時に備えて蓄電装置３に蓄電する電力はこの無駄な駆動力の分だけ余分に蓄電していることになり、それだけ蓄電装置３から放電できる電力が少なくなり、ＥＶ走行モード（発電機１の発電電力がゼロで蓄電装置４の供給電力のみによって走行するモード）やアシスト走行モード（蓄電装置３からの供給電力のみでは駆動モータ４の仕事率が不足するときにエンジン２の駆動力によって発電機１を駆動させ駆動モータ４へ電力を供給するモード）を行うことができる機会が減少して燃費向上効果を十分に得ることができなくなる。
【００５４】
そこで、図１０に示すように要求駆動力Ｆｄｒｖが限界駆動力Ｆｍａｘより大きい場合には、要求駆動力Ｆｄｒｖを限界駆動力Ｆｍａｘに制限する（図１０（ｂ））。
【００５５】
これにより、時刻ｔ０における加速要求時にエンジン仕事率の不足分を補うために駆動モータ４へ供給する電力を減少させることができ、蓄電装置３に蓄電する余裕駆動電力Ｐｒｃが低下する（図１０（ｃ））。
【００５６】
以上のように本実施形態では、運転者の加速要求に対して不足する発電電力を補うための余裕駆動電力Ｐｒｃを、要求駆動力Ｆｄｒｖが限界駆動力Ｆｍａｘを超えない範囲で演算して蓄電装置３に確保する。これにより、加速要求時のために蓄電装置３に確保しておく電力を必要最小限に抑えて、その分蓄電装置３からの放電量を増加させることができるので、発電機１の発電電力、すなわちエンジン２の出力を低減させることができる。よって、運転者の加速要求を満たしながら消費する燃料量を低減して燃費を向上させることができる。
【００５７】
また、余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔ以下となるような比較的ＳＯＣが高いときは、出力可能電力Ｐｏｕｔから余裕駆動電力Ｐｒｃを減算した値を要求駆動仕事率Ｐｄｒｖから減算して発電機１の目標発電電力Ｐｇｅｎを演算する。
【００５８】
これにより、ＳＯＣが高いときは蓄電装置３の放電量を増加させて、その分発電機１の発電電力を抑えることができるので、ＳＯＣが過大となることを防止するとともに発電機１を駆動するエンジン２の燃料消費量を低減して燃費を向上させることができる。また、蓄電装置３の放電量を増加させてＳＯＣを低下させることで、回生電力の受入性を向上させて燃費を向上させることができる。
【００５９】
さらに、蓄電装置３から電力の供給を受ける補機５を有する車両において、余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔ以下となるような比較的ＳＯＣが高いときは、出力可能電力Ｐｏｕｔから余裕駆動電力Ｐｒｃを減算した値を要求駆動仕事率Ｐｄｒｖと補機消費電力Ｐａｕｘとを加算した値から減算して発電機１の目標発電電力Ｐｇｅｎを演算する。
【００６０】
これにより、補機５を有する車両においても上記と同様に、ＳＯＣが高いときは蓄電装置３の放電量を増加させて、その分発電機１の発電電力を抑えることができるので、ＳＯＣが過大となることを防止するとともに発電機１を駆動するエンジン２の燃料消費量を低減して燃費を向上させることができる。また、蓄電装置３の放電量を増加させてＳＯＣを低下させることで、回生電力の受入性を向上させて燃費を向上させることができる。
【００６１】
さらにまた、本実施形態の車両はエンジン２の駆動力によって回転して発電する発電機１を備えるので、エンジン２の駆動力のみによって走行する車両に比べて運転者の加速要求に対する応答性を向上させることができる。
【００６２】
さらにまた、路面摩擦係数μは所定回数の演算で連続して所定値を下回ったときのみ更新するので、車輪速センサ１５の出力ノイズの影響などにより路面摩擦係数μが短時間の間に連続的に変化しても、路面摩擦係数μは更新されず、演算される限界駆動力Ｆｍａｘも変化しないので、余裕駆動電力Ｐｒｃが不足することを防止して運転者の加速要求を確実に実現することができる。
【００６３】
さらにまた、車両が走行中の地域の気象情報に基づいて路面摩擦係数μを推定するので、走行中の路面に限らず後に走行する路面の路面摩擦係数μを予め推定することができるので、余裕駆動電力Ｐｒｃを必要最小限に抑えることができる。
【００６４】
（第２実施形態）
図１１は、本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置を示す全体構成図である。本実施形態は燃料電池１６を有するシリーズハイブリッド車両に本発明を適用した場合であり、第１実施形態の発電装置であるエンジン２と発電機１の代わりに燃料電池１６を備え、さらに発電機１を制御する発電機コントローラ１０の代わりに燃料電池１６を制御する燃料電池コントローラ１７を備えている。燃料電池１６は、統合コントローラ９から出力される目標発電電力指令値に基づいて燃料電池コントローラ１７によって発電電力を制御される。その他の構成は図１に示す第１実施形態の構成と同様である。
【００６５】
以上により本実施形態では、発電装置として燃料電池１６を使用するので発電量の増加に対する応答性が悪いが、要求駆動力Ｆｄｒｖが限界駆動力Ｆｍａｘを超えない範囲で予め余裕駆動電力Ｐｒｃを蓄電装置３に蓄えておくので、運転者の加速要求を迅速に実現しながら蓄電装置３に蓄える電力を必要最小限に抑えて燃費を向上させることができる。
【００６６】
なお、燃料電池１６は固体高分子型、燐酸型、溶融炭酸塩型など様々なタイプのものが適用可能である。また、燃料ガスである水素ガスは水素ボンベに貯蔵されていてもよいし、アルコールなどの原料を改質器で改質して生成してもよい。
【００６７】
（第３実施形態）
図１２は、本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置を示す全体構成図である。本実施形態はパラレルハイブリッド車両に本発明を適用した場合である。本実施形態ではエンジン２の出力軸及び駆動モータ４の入力軸、並びに駆動モータ４の出力軸及び無段変速機１８の入力軸はそれぞれ互いに連結されている。エンジン２及び駆動モータ４のうちの少なくとも一方の駆動力は、無段変速機１８、減速装置１９及びファイナルギア６を介して駆動輪７へ伝達される。
【００６８】
無段変速機１８はベルト式無段変速機であり、油圧装置２０から圧油が供給され、プーリ幅を変化させることでベルトの接触半径を変え、変速比を変えることができる。油圧装置２０において油圧を発生させるオイルポンプ（不図示）はモータ２１により駆動される。
【００６９】
また、変速機はトロイダル式無段変速機や有段変速機を用いても良い。さらに、遊星歯車を用いてもよく、エンジン２をキャリアに、駆動モータ４をサンギヤに、リングギヤを出力軸に結合し、サンギヤの回転速度を変化させることでキャリヤとリングギヤの回転速度を無段階に変化させることができる。この場合には、エンジン２が駆動力を発生していても、変速比によってその駆動力を出力軸に伝達しない状態を作り出せるのでクラッチは不要である。
【００７０】
駆動モータ４及びモータ２１はそれぞれインバータ２２、２３により駆動される。インバータ２２、２３は共通のＤＣリンク２４を介して蓄電装置３に接続されており、蓄電装置３の直流充電電力を交流電力に変換して駆動モータ４及びモータ２１へ供給するとともに、駆動モータ４の交流発電電力を直流電力に変換して蓄電装置３を充電する。なお、駆動モータ４及びモータ２１は交流電動機に限らず直流電動機を用いてもよく、この場合にはインバータ２２、２３の代わりにＤＣ／ＤＣコンバーターを用いる。
【００７１】
蓄電装置３には、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電池や、電気二重層キャパシター（パワーキャパシター）を用いてもよい。
【００７２】
統合コントローラ９は、蓄電装置３の電圧・電流、アクセルポジションセンサ１３によって検出されたアクセル操作量、車速センサ１４によって検出された車速、車輪速センサ１５によって検出された車輪速、蓄電装置３から電力を供給している補機５の動作状態及び補機５へ供給される電圧・電流を受信する。
【００７３】
次に、統合コントローラ９で行う制御について図１３を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置を示したフローチャートである。なお、本制御は所定時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し行われている。また、第１実施形態と同一の制御を行う部分については同一の符号を付して適宜説明を省略する。本制御は、第１実施形態と同様に、運転者による加速要求時に不足する駆動仕事率を補うために蓄電装置３から駆動モータ４へ供給される電力を駆動モータ４の駆動力が路面に伝達可能な限界駆動力Ｆｍａｘを超えない範囲で演算し、加速要求時のために蓄電装置３に確保しておく電力を必要最小限にしようとするものである。
【００７４】
ステップＳ１１０では、第１実施形態のステップＳ１０において用いる（１）式の代わりに以下の（８）式を用いて要求駆動仕事率Ｐｄｒｖ０を演算する。
【００７５】
Ｐｄｒｖ０＝（Ｆｄｒｖ×Ｎｍ）／（Ｇｆ×Ｇｃｖｔ×Ｒｔｉｒｅ×１０００）・・・（８）
ここで、Ｇｃｖｔは無段変速機１８のギア比を示す。
【００７６】
ステップＳ１２０〜Ｓ１４０の制御は第１実施形態のステップＳ２０〜Ｓ４０と同一である。
【００７７】
ステップＳ１５０では、第１実施形態のステップＳ５３において用いる（５）式の代わりに以下の（９）式を用いて余裕駆動電力Ｐｒｃを演算する。
【００７８】
Ｐｄｒｖｌｍｔ＝（Ｆｌｍｔ×Ｎｍ）／（Ｇｆ×Ｇｃｖｔ×Ｒｔｉｒｅ×１０００）・・・（９）
【００７９】
ステップＳ１６０では、目標エンジン仕事率Ｐｅｎｇを演算する。目標エンジン仕事率Ｐｅｎｇは図１４のフローチャートに示す制御によって演算される。
【００８０】
すなわち、ステップＳ１６１では余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔ以下であるか否かを判定する。余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔ以下であればステップＳ１６２へ進む。
【００８１】
ステップＳ１６２では、目標エンジン仕事率Ｐｅｎｇを以下の（１０）式に基づいて算出する。
【００８２】
Ｐｅｎｇ＝Ｐｄｒｖ０＋Ｐａｕｘ−（Ｐｏｕｔ−Ｐｒｃ）・・・（１０）
ここで、出力可能電力Ｐｏｕｔから余裕駆動電力Ｐｒｃを減算した電力（Ｐｏｕｔ−Ｐｒｃ）を目標エンジン仕事率Ｐｅｎｇから減算することで、蓄電装置３は（Ｐｏｕｔ−Ｐｒｃ）の分だけ放電することになる。これにより、余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔ以下であるときは蓄電装置３の蓄電状態（ＳＯＣ）が比較的高いときであるので、ＳＯＣが過大となることを防止するとともに、蓄電装置３から可能な限り放電させることでエンジン２の燃料消費量を低減させて燃費を向上させることができる。また、ＳＯＣが低下することで回生電力の受入性が向上して燃費を向上させることができる。
【００８３】
一方、ステップＳ１６１において余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔより大きいと判定された場合はステップＳ１６３へ進んで、目標エンジン仕事率Ｐｅｎｇを以下の（１１)式に基づいて算出する。
【００８４】
Ｐｅｎｇ＝Ｐｄｒｖ０・・・（１１）
ここで、余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔより大きいときは蓄電装置３のＳＯＣが比較的低いときであるので、要求駆動仕事率Ｐｄｒｖをエンジン２によって発生させ、補機消費電力Ｐａｕｘのみ蓄電装置３から放電させる。
【００８５】
図１３に戻ってステップＳ１７０では、エンジン２の仕事率が目標エンジン仕事率Ｐｅｎｇとなるエンジントルク指令値を算出し、エンジントルク指令値に基づいてエンジン２を制御する。
【００８６】
ステップＳ１８０では、実エンジン仕事率ｒＰｅｎｇを演算する。実エンジン仕事率ｒＰｅｎｇは、燃料噴射量、空気流量及び点火時期などに基づいて算出したエンジントルクとエンジン回転速度とを乗算することで演算する。
【００８７】
ステップＳ１９０では、駆動モータ仕事率Ｐｍを演算する。駆動モータ仕事率Ｐｍは以下の（１２）式に基づいて演算される。
【００８８】
Ｐｍ＝Ｐｄｒｖ０−ｒＰｅｎｇ・・・（１２）
ステップＳ２００では、駆動モータ仕事率Ｐｍを実現するために必要な目標モータトルクＴｍを演算する。目標モータトルクＴｍは以下の（１３）式に基づいて演算される。
【００８９】
Ｔｍ＝Ｐｍ／１０００／Ｎｅｎｇ・・・（１３）
ここで、Ｎｅｎｇはエンジン回転速度を示す。
【００９０】
ステップＳ２１０では、駆動モータ４のトルクが目標モータトルクＴｍとなるように蓄電装置３から駆動モータ４への供給電力を制御する。
【００９１】
以上のように本実施形態では、運転者の加速要求に対して不足する発電電力を補うための余裕駆動電力Ｐｒｃを、要求駆動力Ｆｄｒｖが限界駆動力Ｆｍａｘを超えない範囲で演算して蓄電装置３に確保する。これにより、加速要求時のために蓄電装置３に確保しておく電力を必要最小限に抑えて、その分蓄電装置３からの放電量を増加させることができるので、駆動モータ４の仕事率を増加させてエンジン２の仕事率を低下させることができる。よって、運転者の加速要求を満たしながら消費する燃料量を低減して燃費を向上させることができる。
【００９２】
また、余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔ以下となるような比較的ＳＯＣが高いときは、出力可能電力Ｐｏｕｔから余裕駆動電力Ｐｒｃを減算した値を要求駆動仕事率Ｐｄｒｖから減算して発電機１の目標発電電力Ｐｇｅｎを演算する。
【００９３】
これにより、ＳＯＣが高いときは蓄電装置３の放電量を増加させて、その分エンジンの仕事率を低下させることができるので、ＳＯＣが過大となることを防止するとともにエンジン２の燃料消費量を低減して燃費を向上させることができる。また、蓄電装置３の放電量を増加させてＳＯＣを低下させることで、回生電力の受入性を向上させて燃費を向上させることができる。
【００９４】
さらに、蓄電装置３から電力の供給を受ける補機５を有する車両において、余裕駆動電力Ｐｒｃが出力可能電力Ｐｏｕｔ以下となるような比較的ＳＯＣが高いときは、出力可能電力Ｐｏｕｔから余裕駆動電力Ｐｒｃを減算した値を要求駆動仕事率Ｐｄｒｖと補機消費電力Ｐａｕｘとを加算した値から減算して発電機１の目標発電電力Ｐｇｅｎを演算する。
【００９５】
これにより、補機５を有する車両においても上記と同様に、ＳＯＣが高いときは蓄電装置３の放電量を増加させて、その分エンジンの仕事率を低下させることができるので、ＳＯＣが過大となることを防止するとともに発電機１を駆動するエンジン２の燃料消費量を低減して燃費を向上させることができる。また、蓄電装置３の放電量を増加させてＳＯＣを低下させることで、回生電力の受入性を向上させて燃費を向上させることができる。
【００９６】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置を示す全体構成図である。
【図２】第１実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の制御を示すフローチャートである。
【図３】要求駆動電力を演算する制御を示すフローチャートである。
【図４】車速、アクセル開度及び要求駆動力の関係を示すマップである。
【図５】駆動モータの効率特性を示すマップである。
【図６】限界駆動力を推定する制御を示すフローチャートである。
【図７】余裕駆動電力を演算する制御を示すフローチャートである。
【図８】目標発電電力を演算する制御を示すフローチャートである。
【図９】従来例における車両の状態を示したタイムチャートである。
【図１０】本実施形態における車両の状態を示したタイムチャートである。
【図１１】第２実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置を示す全体構成図である。
【図１２】第３実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置を示す全体構成図である。
【図１３】第３実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置の制御を示すフローチャートである。
【図１４】目標エンジン仕事率を演算する制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９８】
１  発電機
２  エンジン
３  蓄電装置
４  駆動モータ
５  補機
６  ファイナルギア
７  駆動輪
８  エンジンコントローラ
９  統合コントローラ
１０  発電機コントローラ
１１  蓄電装置コントローラ
１２  駆動モータコントローラ
１３  アクセル操作量センサ
１４  車速センサ
１５  車輪速センサ
１６  燃料電池
１７  燃料電池コントローラ
１８  無段変速機
１９  減速装置
２０  油圧装置
２１  モータ
２２  インバータ
２３  インバータ
２４  ＤＣリンク
【図１】
2007022118.tif 000003
【図２】
2007022118.tif 000004
【図３】
2007022118.tif 000005
【図４】
2007022118.tif 000006
【図５】
2007022118.tif 000007
【図６】
2007022118.tif 000008
【図７】
2007022118.tif 000009
【図８】
2007022118.tif 000010
【図９】
2007022118.tif 000011
【図１０】
2007022118.tif 000012
【図１１】
2007022118.tif 000013
【図１２】
2007022118.tif 000014
【図１３】
2007022118.tif 000015
【図１４】
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