(57)【要約】【課題】車両発進時の負荷が大きい場合にも不要な電力消費を排除し、バッテリのＳＯＣの低下を抑制することのできるハイブリッド電気自動車の制御装置を提供すること。【解決手段】駆動源としてエンジン及びモータを選択可能なハイブリッド電気自動車において、統合ＥＣＵ２２はアクセルオフ時にモータ４による回生積算量を算出し（Ｓ１、Ｓ２）、アクセルの踏み込みが検出されたときには（Ｓ３）、当該回生積算量が判定閾値より大であり且つバッテリ１８のＳＯＣが所定ＳＯＣ以上であるか否かを判別し（Ｓ４）、真（Ｙｅｓ）である場合はモータ４での加速を選択し（Ｓ６）、偽（Ｎｏ）である場合にはエンジン２による加速を選択する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としてエンジン及びモータを選択可能なハイブリッド電気自動車の制御装置であって、
アクセルの踏み込みを検出するアクセル踏込検出手段と、
アクセルの踏込が解除されてから前記モータが回生駆動して発生させた回生量を積算した回生積算量を算出する回生積算量算出手段と、
前記アクセル踏込検出手段によりアクセルの踏み込みが検出されたとき、直前のアクセル踏込の解除から前記回生量算出手段により算出された回生積算量が、前記モータでの加速を許可する所定の判定閾値より大である場合には、前記モータでの加速を選択し、前記所定の判定閾値以下である場合には前記エンジンによる加速を選択する動力選択制御を実行する動力選択制御手段と、
を備え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】
複数の変速段を有し前記駆動源からの回転駆動力を変速して駆動輪へと出力する変速機を備え、
前記動力選択制御手段は、前記変速機の変速段が車両の発進に使用される所定の変速段である場合に、前記動力選択制御を実行することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項３】
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記動力選択制御手段は、前記車速検出手段により検出される車速が車両の発進初期状態と判定可能な所定の車速以下である場合に、前記動力選択制御を実行することを特徴とする請求項１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、駆動源としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド電気自動車の制御装置に係り、詳しくはエンジン及びモータの動力選択制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費や排ガス性能の向上等を目的に、駆動源としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド電気自動車が開発されている。
このようなハイブリッド電気自動車においては、高トルクの発生が可能なモータを用いて、車両の発進を行うことが可能である。
そこで、発進制御前にバッテリの蓄電量（以下、ＳＯＣ：State Of Chargeという）等の車両状態に基づきモータが発生させるトルク（以下、モータトルクという）のみでの発進が可能であるか否かを判断し、モータトルクのみでの発進制御中に積載量や路面勾配等の車両の負荷状況を判断してエンジンアシストが必要であるか否かの判断を行うことで、車両状態や車両の負荷状態に応じた適切な発進を行う車両のハイブリッドシステムが開発されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば渋滞時等で、車両の発進と停車が短期間に繰り返されるような運転条件である場合に、上記特許文献１記載の技術のようにモータを用いた発進が繰り返されると、電力消費が大きくなり、バッテリのＳＯＣが大幅に低下する。それにより、ＳＯＣが回復するまでの期間モータの使用が制限されれば、所望の燃費低減効果や排ガス性能を実現できなくなるおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、特に車両の発進と停止が繰り返されるような運転条件であっても、過剰な電力消費を抑え、バッテリのＳＯＣを確保することのできる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】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１のハイブリッド電気自動車の制御装置では、駆動源としてエンジン及びモータを選択可能なハイブリッド電気自動車の制御装置であって、アクセルの踏み込みを検出するアクセル踏込検出手段と、アクセルの踏込が解除されてから前記モータが回生駆動して発生させた回生量を積算した回生積算量を算出する回生積算量算出手段と、前記アクセル踏込検出手段によりアクセルの踏み込みが検出されたとき、直前のアクセル踏込の解除から前記回生量算出手段により算出された回生積算量が、前記モータでの加速を許可する所定の判定閾値より大である場合には、前記モータでの加速を選択し、前記所定の判定閾値以下である場合には前記エンジンによる加速を選択する動力選択制御を実行する動力選択制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
請求項２のハイブリッド電気自動車の制御装置では、請求項１において、複数の変速段を有し前記駆動源からの回転駆動力を変速して駆動輪へと出力する変速機を備え、前記動力選択制御手段は、前記変速機の変速段が車両の発進に使用される所定の変速段である場合に、前記動力選択制御を実行することを特徴としている。
請求項３のハイブリッド電気自動車の制御装置では、請求項１において、車速を検出する車速検出手段を備え、前記動力選択制御手段は、前記車速検出手段により検出される車速が車両の発進初期状態と判定可能な所定の車速以下である場合に、前記動力選択制御を実行することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上記手段を用いる本発明の請求項１のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、駆動源としてエンジン及びモータを選択可能なハイブリッド電気自動車において、アクセルの踏み込みが検出されたとき、動力選択制御手段は、直前のアクセル踏込の解除からの回生積算量がモータでの加速を許可する所定の判定閾値より大である場合には、モータでの加速を選択し、所定の判定閾値以下である場合にはエンジンによる加速を選択する動力選択制御を実行する。
【０００９】
つまり、アクセルの踏み込みが行われない車両減速時においては回生積算量を監視しておき、アクセルが踏み込まれた加速時には、直前までの回生積算量がモータでの加速に用いることができるか否を判定する判定閾値より大であるか否かにより、動力としてモータ及びエンジンのいずれを用いるかを判定する。つまり、直前の回生積算量が判定閾値より大であれば、直前の回生によりモータでの加速に用いる電力量を回収できていると判断できることからモータを使用し、一方で直前の回生積算量が判定閾値以下であれば、モータで加速すると停止・発進が繰り返された場合にＳＯＣが低下するおそれがあると判断して、エンジンによる加速を行う。
【００１０】
このように、直前の減速で十分な回生積算量を得られたときにだけモータを選択し、十分な回生積算量を得られなかったときにはエンジンを選択することで、バッテリのＳＯＣの減少を抑制することができる。これにより、車両の発進と停止が繰り返されるような運転条件であっても、過剰な電力消費を抑え、バッテリのＳＯＣを確保することができる。
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、動力選択制御手段は、変速段が車両の発進に使用される所定の変速段である場合に動力選択制御を実行する。つまり、車両発進状態にあるときだけに、直前の回生積算量に基づく動力選択を行うものとする。
【００１１】
これにより、特に渋滞時等のような発進初期時における車両の発進と停止が繰り返されるような運転条件であっても、過剰な電力消費を抑え、バッテリのＳＯＣを確保することができる。
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、動力選択制御手段は、車速が車両の発進初期状態と判定可能な所定の車速以下である場合に動力選択制御を実行する。つまり、車両発進初期状態である比較的低車速域にあるときだけに、直前の回生積算量に基づく動力選択を行うものとする。
【００１２】
これにより、特に渋滞時等のような発進初期時における車両の発進と停止が繰り返されるような運転条件であっても、過剰な電力消費を抑え、バッテリのＳＯＣを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態におけるハイブリッド電気自動車の制御装置の概略構成図である。
【図２】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統合ＥＣＵが実行する動力選択制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】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統合ＥＣＵによる動力選択実行時の各種運転状態を時系列的に示したタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態におけるハイブリッド電気自動車の制御装置の概略構成を示したブロック図であり、同図に基づき説明する。
図１に示す車両１は、駆動源としてエンジン２及びモータ４を備えるハイブリッド電気自動車である。
【００１５】
エンジン２は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の一般的に自動車に用いられる原動機であり、ここでは特にその種類を問わない。
エンジン２とモータ４との間にはクラッチ６が設けられており、当該クラッチ６の入力軸にはエンジン２の出力軸が、当該クラッチ６の出力軸にはモータ４の回転軸がそれぞれ連結されている。
【００１６】
モータ４は発電も可能な例えば永久磁石式同期電動機であり、モータ４の回転軸は変速機８の入力軸と連結されている。そして、変速機８の出力軸からプロペラシャフト１０、差動装置１２、及び駆動軸１４を介して左右の駆動輪１６へと駆動力が伝達されるよう構成されている。
また、モータ４は、車両１に搭載されたバッテリ１８とインバータ２０を介して接続されており、当該バッテリ１８からの電力供給を受けてトルクを発生させる。バッテリ１８は例えばリチウムイオン、ニッケル水素等の二次電池であり、インバータ２０がバッテリ１８からの直流電力を交流電力に変換してモータ４に電力を供給する。一方、車両減速時等には、モータ４が発電機（ジェネレータ）として機能し、回生駆動可能である。つまり、駆動輪１６から逆に伝達される駆動力によりモータ４が交流電力を発電するとともに、このとき電動機６が発生する回生トルクにより駆動輪１６に減速抵抗が付与される。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に充電されることで、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。
【００１７】
当該構成の車両１は、クラッチ６が切断状態にあるときには、モータ４の回転軸のみが変速機８を介して駆動輪１６と機械的に接続されることになる。つまり、モータ４により発生するトルク（以下、モータトルクという）のみが車両１の駆動トルクとして駆動輪１６に伝達される。
一方、クラッチ６が接続状態にあるときには、エンジン２の出力軸がモータ４の回転軸を介して変速機８、駆動輪１６等と機械的に接続されることとなる。つまり、このときモータトルクを０として、エンジン２のみを作動した場合にはエンジン２により発生するトルク（以下、エンジントルクという）のみが車両１の駆動トルクとなる。また、モータ４も作動させればモータトルクとエンジントルクとの和が車両１の駆動トルクとなる。
【００１８】
車両１は、このように動力としてエンジン２及びモータ４のいずれか一方又は両方を選択可能である。そして、車両１には、当該動力の選択と、エンジントルク及びモータトルクの配分調整等を行うべく、エンジン２、モータ４、クラッチ６、変速機８の統合制御を行う統合ＥＣＵ（電子コントロールユニット）２２（動力選択制御手段）が搭載されている。
【００１９】
統合ＥＣＵ２２には、エンジン２、モータ４、クラッチ６、変速機８それぞれの制御ユニット（図示せず）とＣＡＮ（Controller Area Network）を用いて通信可能に接続されている。また、統合ＥＣＵ２２には車両１の車速を検出する車速センサ２４（車速検出手段）、及びアクセル踏込量を検出するアクセル開度センサ２６（アクセル踏込検出手段）等の各種センサ類が接続されている。
【００２０】
このように構成された統合ＥＣＵ２２は、バッテリ１８のＳＯＣや車両１の運転状態を監視する。例えば統合ＥＣＵ２２は、回生積算量算出部２２ａを有している。当該回生積算量算出部２２ａは、アクセル開度センサ２６からアクセル踏み込みのオン、オフ情報、モータ４による回生量情報、バッテリ１８のＳＯＣ情報等を取得する。そして、当該回生積算量算出部２２ａは、取得した情報に基づき、アクセル踏込がオフであるとき、即ち減速時に、モータ４より得られた回生量を積算して回生積算量を算出する。当該回生積算量は、アクセル踏込がオフになってからオンになるまでの期間においてのモータ４の回生量を逐次積算し、アクセル踏込がオフになったときからオンになったときまでのバッテリ１８のＳＯＣの変化量から算出する。
【００２１】
このような情報に基づき統合ＥＣＵ２２は、燃費や排ガス性能の最適化を図りつつ、運転者の運転要求に応じた運転を行うべくエンジン２等を制御する。
ここでは、特に車両１が発進モードであるときの動力選択制御について説明する。
図２を参照すると、当該統合ＥＣＵ２２が実行する動力選択制御ルーチンを示すフローチャートが示されており、以下同フローチャートに沿って説明する。なお、当該動力選択制御ルーチンは、前提として車両１の走行モードが発進モードであるときに行われる制御である。発進モードとは、変速機８の変速段が発進に用いる所定の変速段（例えば６段変速の変速機で１〜２速の低速段）が選択されていること、または車速が発進初期状態と判定可能な所定車速以下（例えば２０ｋｍ／ｈ）の低車速域であることを条件とした走行モードである。統合ＥＣＵ２２は、これらの条件が満たされなくなった場合には当該動力選択制御ルーチンを終了し通常走行モードに切り替える。
【００２２】
まずステップＳ１として、統合ＥＣＵ２２は、アクセル開度センサ２６によりアクセルが踏み込まれていないか（アクセルオフ）否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちアクセルが踏み込まれており、車両１が加速（定速も含む。以下同じ）状態にある場合には、当該ルーチンをリターンする。一方、当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちアクセルが踏み込まれておらず、車両１が減速状態または停車状態にある場合は、ステップＳ２に進む。
【００２３】
ステップＳ２において、統合ＥＣＵ２２は、回生積算量算出部２２ａによりモータ４による回生積算量を算出する。
続くステップＳ３において、統合ＥＣＵ２２は、アクセル開度センサ２６によりアクセルが踏み込まれているか（アクセルオン）否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である間は、ステップＳ２に戻り回生積算量の算出を繰り返す。一方、当該判別結果が真（Ｙｅｓ）となると、次のステップＳ４に進む。
【００２４】
ステップＳ４において、統合ＥＣＵ２２は、上記ステップＳ２で算出した回生積算量が所定の判定閾値より大であり、且つ、バッテリ１８のＳＯＣが所定ＳＯＣ以上であるか否かを判別する。当該所定の判定閾値は、例えばモータ４のみで車両１を発進させるに最小限必要な電力量に設定される。なお、当該所定の判定閾値は、固定値であってもよいし、車両１の運転状態によって可変する値であっても構わない。例えば、低速走行からの加速時における判定閾値よりも停車状態からの発進時における判定閾値は高くなるよう可変してもよい。
【００２５】
当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちアクセルオンする直前までに回生された回生積算量が判定閾値より大きく、且つバッテリ１８のＳＯＣが所定ＳＯＣ以上である場合には、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５において、統合ＥＣＵ２２はアクセルの踏込量に応じた要求トルクを満たすようにモータ４を用いた加速を行い、当該ルーチンをリターンする。
【００２６】
一方、上記ステップＳ４の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ちアクセルオンする直前までに回生された回生積算量が判定閾値以下、またはバッテリ１８のＳＯＣが所定ＳＯＣ未満である場合には、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６において統合ＥＣＵ２２は、統合ＥＣＵ２２はアクセルの踏込量に応じた要求トルクを満たすようにエンジン２を用いた加速を行い、当該ルーチンをリターンする。
【００２７】
統合ＥＣＵ２２は、発進モードが維持されている間は以上のような発進制御ルーチンを繰り返す。
ここで、統合ＥＣＵ２２が上述した動力選択制御を実行したときの運転状態の変化について説明する。図３を参照すると、統合ＥＣＵ２２による動力選択制御実行時の各種運転状態を時系列的に示したタイムチャートが示されており、以下、同タイムチャートに沿って説明する。
【００２８】
図３では、ｔ０〜ｔ１の期間はアクセルが踏み込まれており（アクセルオン）、モータ４による加速が行われている。加速時はモータ４の回生駆動は行われないため回生量は０となる。
そして、ｔ１〜ｔ２の期間において、アクセルの踏み込みが解除されている。つまり、車両１は減速状態にあり、モータ４による回生駆動が行われて回生量が増加している。従って、この期間は、統合ＥＣＵ２２は図２のフローチャートのステップＳ１〜Ｓ３を実行することとなる。
【００２９】
次にアクセルが踏み込まれるｔ２の時点において、回生積算量は判定閾値（一点鎖線）より大に達していることから、モータ４による加速が選択される。つまり、ここでは統合ＥＣＵ２２は図２のフローチャートのステップＳ３〜Ｓ５を実行することとなる。
続くｔ２〜ｔ３の期間は、モータ４による加速が行われ、ｔ３の時点でアクセルの踏み込みが解除されている。そして、ｔ３〜ｔ４の期間はモータ４による回生駆動が行われて回生積算量が増加している。
【００３０】
ｔ４時点でアクセルが踏み込まれるが、ｔ３〜ｔ４の期間で得られた回生積算量は判定閾値以下であるため、エンジン２による加速が選択される。つまり、ここでは統合ＥＣＵ２２は図２のフローチャートのステップＳ３、Ｓ４、Ｓ６を実行することとなる。
ｔ４〜ｔ５の期間はエンジン２による加速が行われ、ｔ５の時点でアクセルの踏み込みが解除される。そして、ｔ５〜ｔ６の期間における回生積算量は判定閾値より大となり、ｔ６の時点でアクセルの踏み込みが行われることでモータ４による加速が選択される。
【００３１】
このように、統合ＥＣＵ２２における動力選択制御は、アクセルの踏み込みが行われない車両減速時においては回生積算量を監視しておき、アクセルが踏み込まれた加速時には、直前までの回生積算量がモータ４での加速に足る判定閾値より大であるか否かにより、動力としてモータ４及びエンジン２のいずれを用いるかを判定する。つまり、直前の回生積算量が判定閾値より大であれば、直前の回生によりモータ４での加速に用いる電力量を回収できていると判断できることからモータ４を使用し、一方で直前の回生積算量が判定閾値以下であれば、モータ４で加速するとバッテリ１８のＳＯＣを消費するおそれがあると判断して、エンジン２による加速を行う。
【００３２】
このように、直前の減速で十分な回生積算量を得られたときにだけモータ４を選択し、十分な回生積算量を得られなかったときにはエンジン２を選択することで、バッテリ１８のＳＯＣの減少を抑制することができる。これにより、車両１の発進と停止が繰り返されるような運転条件であっても、過剰な電力消費を抑え、バッテリ１８のＳＯＣを確保することができる。
【００３３】
特に本実施形態における動力選択制御は、変速機８の変速段が発進に用いる所定の変速段であり、または車速が所定車速以下の低車速域である発進モード時のみ実行する。これにより、特に渋滞時等のような発進初期時における車両１の発進と停止が繰り返されるような運転条件であっても、過剰な電力消費を抑え、バッテリ１８のＳＯＣを確保することができる。
【００３４】
以上で本発明に係るハイブリッド電気自動車の制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態では、統合ＥＣＵ２２は、直前の回生積算量が判定閾値より大であり、ＳＯＣが所定ＳＯＣ以上であるときに、モータ４での加速を選択しているが（図２のステップＳ４、Ｓ５）、モータトルクのみで発進できないような高負荷時には、エンジントルクを補助的に付加しても構わない。
【符号の説明】
【００３５】
１  車両
２  エンジン
４  モータ
６  クラッチ
８  変速機
１８  バッテリ
２２  統合ＥＣＵ（動力選択制御手段）
２４  車速センサ（車速検出手段）
２６  アクセル開度センサ（アクセル踏込検出手段）
【図１】
2013103648.tif 000003
【図２】
2013103648.tif 000004
【図３】
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