(57)【要約】【課題】発電機による発電量のさらなる安定性の向上を図ることができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】車両の走行状態に応じて、シリーズモードが実行されている際に、発電機の回転速度を目標回転速度とするのに必要な第１のトルクに、目標回転速度の変化に追従して発電機の回転速度を変化させるのに必要な第２のトルクを加算して目標トルクを算出し、この目標トルクに基づいてエンジンにトルクを要求する。【選択図】図２
2016124318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用モータと、該走行用モータに電力を供給するバッテリと、エンジンにより駆動され少なくとも前記バッテリに供給する電力を発電する発電機と、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、
車両の走行状態に応じて、前記走行用モータの駆動力により走行すると共に前記エンジンにより前記発電機を駆動させて発電を行うシリーズモードを実行する走行モード制御手段と、
前記シリーズモード中に、前記発電機に要求される要求発電量に基づいて当該発電機の目標回転速度及び目標トルクを算出する算出手段と、
前記目標トルクに基づいて前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、を有し、
前記算出手段は、前記発電機の回転速度を前記目標回転速度とするのに必要な第１のトルクに、前記目標回転速度の変化に追従して前記発電機の回転速度を変化させるのに必要な第２のトルクを加算して前記目標トルクを算出する
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】
請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記算出手段は、所定間隔で前記目標回転速度の変化率を演算し、当該目標回転速度の変化率と前記発電機及び前記エンジンのイナーシャとに基づいて前記第２のトルクを算出する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記算出手段は、前記目標回転速度が増加している際に前記第２のトルクを加算する
ことを特徴とする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、走行用モータ及びエンジンにより駆動する発電機（ジェネレータ）を備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、走行用モータとエンジンとを組み合わせて車両の駆動力を得るようにしたハイブリッド車両が開発され、実用化が進んでいる。ハイブリッド車両としては、発電機をエンジンにより駆動させて発電し、走行用モータに給電を行うバッテリを充電する車両（ＰＨＶ）だけでなく、バッテリを外部の商用電源でも充電可能な車両（ＰＨＥＶ）の開発、実用化が進んでいる。
【０００３】
このようなハイブリッド車両には、走行用モータのみを動力源として駆動輪を駆動させるＥＶモードと、走行用モータを動力源とすると共にエンジンにより発電機を駆動させてバッテリや走行用モータに電力を供給するシリーズモード、或いはエンジンと走行用モータとの両方を動力源とするパラレルモードと、が運転状況に応じて切り替わるようになっているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０８３３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ハイブリッド車両には、シリーズモード中に、発電機による回転速度のフィードバック制御、すなわち発電機の回転速度が所定の目標回転速度となるようにフィードバック制御するようにしたものもある。これにより、発電機による発電量及び回転速度の安定性の向上を図ることができる。
【０００６】
しかしながら、発電機の回転速度をフィードバック制御するだけでは、発電機による発電量の安定性は十分とは言えない。例えば、目標回転速度の変化に伴って発電機の回転速度を大きく変化させる際などには、所望の発電量が得られないこともある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、発電機による発電量のさらなる安定性の向上を図ることができ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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、走行用モータと、該走行用モータに電力を供給するバッテリと、エンジンにより駆動され少なくとも前記バッテリに供給する電力を発電する発電機と、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両の走行状態に応じて、前記走行用モータの駆動力により走行すると共に前記発電機による発電を行うシリーズモードを実行する走行モード制御手段と、前記シリーズモード中に、前記発電機に要求される要求発電量に基づいて当該発電機の目標回転速度及び目標トルクを算出する算出手段と、前記目標トルクに基づいて前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、を有し、前記算出手段は、前記発電機の回転速度を前記目標回転速度とするのに必要な第１のトルクに、前記目標回転速度の変化に追従して前記発電機の回転速度を変化させるのに必要な第２のトルクを加算して前記目標トルクを算出することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様のハイブリッド車両の制御装置において、前記算出手段は、所定間隔で前記目標回転速度の変化率を演算し、当該目標回転速度の変化率と前記発電機及び前記エンジンのイナーシャとに基づいて前記第２のトルクを算出することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様のハイブリッド車両の制御装置において、前記算出手段は、前記目標回転速度が増加している際に前記第２のトルクを加算することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。
【発明の効果】
【００１１】
かかる本発明のハイブリッド車両の制御装置では、発電機による発電量のさらなる安定性の向上を図ることができる。例えば、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）の低下に伴い発電機の目標回転速度が増加した際でも、所望の発電量を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るハイブリッド車両の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置における要求発電量の算出方法を説明する図である。
【図４】ジェネレータの回転速度及びトルクの変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まずは、本実施形態に係るハイブリッド車両の構成の一例について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両（以下、単に「車両」ともいう）１０は、フロントモータ１１及びリアモータ１２と、エンジン１３とを、走行用の駆動源として備えている。フロントモータ１１の駆動力は前駆動伝達機構１４を介して前輪１５に伝達される。リアモータ１２の駆動力は後駆動伝達機構１６を介して後輪１７に伝達される。フロントモータ１１には、フロント（Ｆｒ）モータインバータ１８を介してバッテリ１９が接続されており、リアモータ１２には、リア（Ｒｅ）モータインバータ２０を介してバッテリ１９が接続されている。そして乗員のペダル操作に応じた電力が、バッテリ１９からこれらインバータ１８，２０を介して各モータ１１，１２に供給される。
【００１４】
エンジン１３は、燃料タンク２４から供給される燃料が燃焼されることにより駆動される。このエンジン１３には出力系２５を介してジェネレータ（発電機）２６が接続されている。ジェネレータ２６は、ジェネレータインバータ２７を介してバッテリ１９（及びフロントモータ１１）に接続されている。また出力系２５は、ジェネレータ２６に接続される一方で、クラッチ２８を介して前駆動伝達機構１４にも接続されている。
【００１５】
そして車両１０の運転状態に応じてエンジン１３が駆動されると、エンジン１３の駆動力が出力系２５を介してまずはジェネレータ２６に伝達されるようになっている。ジェネレータ２６はエンジン１３の駆動力により回転し、このジェネレータ２６で発電された電力が、バッテリ１９及びフロントモータ１１に対して必要に応じて適宜供給される。車両１０の運転状態に応じてクラッチ２８によって出力系２５と前駆動伝達機構１４とが接続されると、エンジン１３の駆動力は、ジェネレータ２６に伝達されると共に前輪１５にも伝達される。
【００１６】
このように本実施形態に係る車両１０は、車両１０の運転状態に応じて、フロントモータ１１及びリアモータ１２を車両走行の動力源とするＥＶモードと、フロントモータ１１及びリアモータ１２を車両走行の動力源とし、エンジン１３をジェネレータ２６の動力源として用いるシリーズモードと、フロントモータ１１及びリアモータ１２とエンジン１３とのそれぞれを車両走行の動力源とするパラレルモードと、の何れかが適宜選択されるようになっている。
【００１７】
また車両１０には、車両１０に搭載された各種装置を総括的に制御する制御装置３０が設けられている。制御装置３０は、車両１０に設けられた各種センサからの信号に基づいて車両１０の運転状態を把握し、それに基づいて各種装置を総括的に制御する。
【００１８】
そして本発明は、以下に説明するように、制御装置３０によって実行されるシリーズモード時のジェネレータ２６の発電量制御に特徴がある。
【００１９】
制御装置３０は、図２に示すように、フロントモータ１１及びリアモータ１２の駆動を制御するモータ制御手段３１及びエンジン１３の駆動を制御するエンジン制御手段３２を有し、本実施形態ではさらに、走行モード制御手段３４と、算出手段３５と、を備えている。
【００２０】
走行モード制御手段３４は、上述したＥＶモード、シリーズモード及びパラレルモードの３つの走行モードを車両１０の運転状態に基づいて適宜切り換える。具体的には、車速センサ４１によって検出される車速、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）４２によって検出される車両１０のアクセル開度、バッテリセンサ４３によって検出されるバッテリ１９の充電状態（ＳＯＣ）等に基づいて、走行モード制御手段３４は、上記３つの走行モードを適宜切り換える。なお走行モードの切り換え方法は、既存の技術であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２１】
算出手段３５は、走行モード制御手段３４によって走行モードがシリーズモードに切り換えられた場合に機能し、発電機であるジェネレータ２６に要求される要求発電量ＰＷ０に基づいてジェネレータ２６の目標回転速度Ｎｍ０及び目標トルクＴｑ０を算出する。
【００２２】
要求発電量ＰＷ０は、次のように求められる。図３に示すように、バッテリセンサ４３によって検出されるバッテリ１９の充電状態（ＳＯＣ）に基づいてバッテリ１９に供給する電力（充電電力）を算出する。またジェネレータ２６によって発電された電力がフロントモータ１１に供給される場合には、車速センサ４１によって検出される車速、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）４２によって検出される車両１０のアクセル開度に基づいて、フロントモータ１１に供給が必要な電力（走行電力）を算出する。そして、これら充電電力と走行電力とを加算することで要求発電量ＰＷ０が算出される。
【００２３】
そして算出手段３５は、この要求発電量ＰＷ０に基づいて目標回転速度Ｎｍ０を算出し、要求発電量ＰＷ０と目標回転速度Ｎｍ０とから目標トルクＴｑ０を算出する。なおこれら目標回転速度Ｎｍ０及び目標トルクＴｑ０の算出方法は特に限定されないが、例えば、所定のマップを参照することで求められる。
【００２４】
ここで、目標回転速度Ｎｍ０は、所定の演算間隔Ｔｃで演算され、車両１０の走行状態やバッテリ１９の充電状態の変化に伴って適宜変更される。例えば、図４（ａ）に示す例では、目標回転速度Ｎｍ０は、時刻Ｔ１からＴ２までの期間では第１の回転速度Ｎｍ１に設定され、時刻Ｔ３からＴ４の期間の目標回転速度Ｎｍ０は第１の回転速度Ｎｍ１よりも大きい第２の回転速度Ｎｍ２に設定されている。また時刻Ｔ２からＴ３の期間では、目標回転速度Ｎｍ０は第１の回転速度Ｎｍ１から第２の回転速度Ｎｍ２まで徐々に増加（変化）するように設定されている。
【００２５】
目標トルクＴｑ０も、この目標回転速度Ｎｍ０の変化に応じて適宜変更される。例えば、図４（ｂ）に示す例では、目標トルクＴｑ０は、時刻Ｔ１からＴ２までの期間では第１の目標トルクＴｑ０１に設定され、時刻Ｔ３からＴ４の期間の目標トルクＴｑ０は第１の目標トルクＴｑ０１よりも大きい第２の目標トルクＴｑ０２に設定されている。そして時刻Ｔ２からＴ３の期間では、目標トルクＴｑ０が第１の目標トルクＴｑ０１から第２の目標トルクＴｑ０２まで徐々に増加（変化）するように設定されている。
【００２６】
そしてエンジン制御手段３２は、このような算出手段３５の算出結果に基づいて、ジェネレータ２６の出力トルクＴｑが目標トルクＴｑ０となるようにエンジン１３を制御する。
【００２７】
一方で、図４（ｂ）に示すように、ジェネレータ２６から実際に出力される出力トルクＴｑは、目標トルクＴｑ０が略一定値である期間Ｔ１−Ｔ２及び期間Ｔ３−Ｔ４では、目標トルクＴｑ０となるように制御されている。しかしながら、目標トルクＴｑ０が変化（増加）する期間Ｔ２−Ｔ３では、ジェネレータ２６の出力トルクＴｑは、目標トルクＴｑ０から乖離した低い値となってしまっている。これは、図４（ａ）で示す期間Ｔ２−Ｔ３ではジェネレータ２６の回転速度を変化させていることに起因していると考えられる。
【００２８】
このように出力トルクＴｑが目標トルクＴｑ０から乖離してしまうと、要求発電量ＰＷ０が得られず、バッテリ１９を適切に充電できない虞がある。またジェネレータ２６からフロントモータ１１に電力が供給されている場合には、車両１０が十分に加速しない虞もある。
【００２９】
そこで本発明では、算出手段３５が、次のように目標トルクＴｑ０を算出するようにしている。詳しくは、算出手段３５は、ジェネレータ２６の実際の回転速度Ｎｍを目標回転速度Ｎｍ０とするのに必要な第１のトルクＴｑｎ１に、目標回転速度Ｎｍ０の変化に追従してジェネレータ２６の回転速度Ｎｍを変化させるのに必要な第２のトルクＴｑｎ２を加算することで目標トルクＴｑ０を算出する。すなわち目標トルクＴｑ０は、下記式（１）から求められる。
Ｔｑ０＝Ｔｑｎ１＋Ｔｑｎ２      （１）
【００３０】
ここで、第２のトルク（慣性トルク）Ｔｑｎ２は、ジェネレータ２６の回転子（及びエンジン１３のクランクシャフト）を回転させるのに必要なトルクである。この第２のトルクＴｑｎ２は、ジェネレータ２６（及びエンジン１３）の構造で決まる固有のイナーシャ（慣性モーメント）Ｉｅと、目標回転速度Ｎｍ０の変化率ｄＮｍ０と、から算出される。すなわち第２のトルクＴｑｎ２は、下記式（２）から求められる。なお式中ｋは係数である。
Ｔｑｎ２＝Ｉｅ×ｄＮｍ０×ｋ      （２）
【００３１】
また目標回転速度Ｎｍ０の変化率ｄＮｍ０は、次のように演算される。目標回転速度Ｎｍ０は、上述のように所定の演算間隔Ｔｃで演算されており、その変化率ｄＮｍ０は、今回演算した目標回転速度Ｎｍ０（ｎ）と、前回演算した目標回転速度Ｎｍ０（ｎ−１）と、演算間隔Ｔｃと、から算出される。すなわち変化率ｄＮｍ０は、下記式（３）から求められる。
ｄＮｍ０＝（Ｎｍ０（ｎ）−Ｎｍ０（ｎ−１））／Ｔｃ      （３）
【００３２】
このように第２のトルク（慣性トルク）Ｔｑｎ２を演算することで、第２のトルクＴｑｎ２は、目標回転速度Ｎｍ０が変化している際にのみ演算されることになる。例えば、図４（ｂ）に示す例では、目標トルクＴｑ０が変化する時刻Ｔ２からＴ３の期間においては、目標トルクＴｑ０は、第１のトルクＴｑｎ１に第２のトルクＴｑｎ２を加算することで求められる。これにより、時刻Ｔ２からＴ３の期間においても、ジェネレータ２６の出力トルクＴｑは、目標トルクＴｑ０に近づく。
【００３３】
一方、目標トルクＴｑ０が略一定値である期間Ｔ１−Ｔ２及び期間Ｔ３−Ｔ４では、目標回転速度Ｎｍ０の変化率ｄＮｍ０は零となり、第２のトルクＴｑｎ２も零となる。つまり目標トルクＴｑ０は第１のトルクＴｑｎ１となる。したがって、期間Ｔ１−Ｔ２及び期間Ｔ３−Ｔ４においても、ジェネレータ２６の出力トルクＴｑが目標トルクＴｑ０から離れることなない。
【００３４】
以上説明したように本発明では、車両１０の走行モードとしてシリーズモードが選択され、目標回転速度Ｎｍ０が変化（増加）している際に、ジェネレータ２６の回転速度Ｎｍを目標回転速度Ｎｍ０とするのに必要な第１のトルクＴｑｎ１に、目標回転速度Ｎｍ０の変化に追従してジェネレータ２６の回転速度を変化させるのに必要な第２のトルクＴｑｎ２を加算することで目標トルクＴｑ０を算出するようにした。
【００３５】
これにより、目標回転速度Ｎｍ０が変化（増加）している期間であっても、ジェネレータ２６の出力トルクＴｑを目標トルクＴｑ０とすることができる。すなわち目標回転速度Ｎｍ０の変化に拘わらず、ジェネレータ２６によって要求発電量ＰＷ０を確実に発電させることができる。したがって、車両１０の走行状態に拘わらず、バッテリ１９を適切に充電することができ、またジェネレータ２６からフロントモータ１１に電力が供給されている場合には、所望の加速感が得られる。
【００３６】
なお上述の実施形態では、目標回転速度Ｎｍ０が減少する期間においても、目標トルクＴｑ０は、第１のトルクＴｑｎ１に第２のトルクＴｑｎ２を加算することで求められることになる。しかしながら、目標回転速度Ｎｍ０が減少する期間は目標トルクＴｑ０と実際にジェネレータ２６により出力される出力トルクＴｑとの乖離は小さい。このため、目標回転速度Ｎｍ０が減少する期間においては、目標トルクＴｑ０は第１のトルクＴｑｎ１とすることが好ましい。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  車両
１１  フロントモータ
１２  リアモータ
１３  エンジン
１４  前駆動伝達機構
１５  前輪
１６  後駆動伝達機構
１７  後輪
１８  フロントモータインバータ
１９  バッテリ
２０  リアモータインバータ
２４  燃料タンク
２５  出力系
２６  ジェネレータ
２７  ジェネレータインバータ
２８  クラッチ
３０  制御装置
３１  モータ制御手段
３２  エンジン制御手段
３４  走行モード制御手段
３５  算出手段
４１  車速センサ
４２  アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）
４３  バッテリセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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