JP2003047105A

JP2003047105A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2003047105A
Application number: JP2001230732A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Yoshino; 太容吉野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-14
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP3707543B2

Abstract

(57)【要約】【課題】減速時（燃料カット時）バッテリへの過大な
電力の入出力を抑制するハイブリッド車両の制御装置を
提供する。【解決手段】コントロールユニット１０は、運転条件
に基づいてエンジン１の燃料カット条件を判定し、この
判定結果をバッテリ９の許容入出力電力に応じて遅延さ
せた後にエンジン１へ供給する燃料をカットし、発電機
制御と電動機制御との間のタイミングずれによるバッテ
リ９への電力の入出力レベルを低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車両
の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平１１−１４６５０号は、シリーズ
型のハイブリッド車両における効率向上を狙いとして、
車両走行状態に基づき必要な電力を発電する技術が開示
されている。走行状態の変化に伴い電動機の出力は時々
刻々変化するが、その出力変化に対応して過不足なく電
力をリアルタイムに発電機から供給することができれ
ば、バッテリにおける電力損失を最小限にとどめ、エン
ジンの出力を効率良く電動機へ伝達することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記車両においては、
電動機で使用する電力をリアルタイムに発電機から供給
し、バッテリの充放電を最小限にすることにより、電力
損失を低減できるだけでなく、バッテリ搭載容量を最小
限にすることができる。バッテリはハイブリッド車両に
おいて大きなコスト及び重量割合を占めているため、そ
れを小型化することができれば、コストだけでなく燃費
や動力性能まで大きな効果が得られる。

【０００４】しかし、その一方で、バッテリ搭載容量を
小さくすると次のような問題が生じる。すなわち、車両
が加速時のように電動機が力行している場合には上記の
とおりに発電機から必要な電力をリアルタイムに供給す
ればよいが、減速時に電動機で電力を回生する場合、バ
ッテリが小さいとこの回生電力を全て蓄えることができ
なくなるという問題がある。

【０００５】そこで、特開平８−７９９１４号では、減
速時に回生電力が余剰となる場合に、発電機を力行させ
てエンジンを回転させることにより電力が消費されるよ
うにし、バッテリが過充電になることを防止している。

【０００６】しかしながら、減速時には多くの場合に燃
費を良好に保つためにエンジンへの供給燃料のカットが
行われる。この燃料カットの際には、エンジントルクは
瞬時に低下し、それまで力行していた電動機は出力軸か
ら駆動されて瞬時に発電状態へ移行し、それまで発電を
行っていた発電機は瞬時に力行状態へ移行する。この電
動機の力行から発電へと発電機の発電から力行への各移
行のタイミングにずれが生じると、発電電力と消費電力
との差が瞬間的に大きくなり、過大な電力がバッテリに
入出力されてバッテリ劣化を促進させる。

【０００７】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、燃料カットの際バッテリへの過大な電力の
入出力を抑制す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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
と、前記エンジンの出力軸に連結される発電機と、車両
の駆動軸に連結される電動機と、前記発電機および前記
電動機に接続されるバッテリとを備え、車両の減速時に
前記電動機で回生される電力を前記発電機に供給して消
費するようにしたハイブリッド車両の制御装置におい
て、車両の運転条件を検出する運転条件検出手段と、検
出した運転条件に基づいてエンジンの燃料カット条件を
判定する燃料カット判定手段と、該燃料カット判定手段
の判定結果を所定の遅延時間だけ遅延させる燃料カット
判定遅延手段と、該燃料カット判定遅延手段によって遅
延された燃料カット判定に応じてエンジンへ供給する燃
料をカットするエンジン制御手段と、を備えることを特
徴とする。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、前記
燃料カット判定遅延手段の所定の遅延時間は、バッテリ
の許容入出力電力に応じて前記遅延時間を算出する遅延
時間算出手段により設定されることを特徴とする。

【００１０】第３の発明は、第１の発明において、前記
燃料カット判定遅延手段の所定の遅延時間は、バッテリ
の許容出力電力に応じて前記遅延時間を算出する遅延時
間算出手段により設定され、前記電動機による回生電力
の発生に先行して燃料カットおよび発電機による電力消
費を行わせることを特徴とする。

【００１１】第４の発明は、第３の発明において、前記
電動機は、前記発電機の発電電力に対応した電動機出力
を、前記遅延時間算出手段による遅延時間の経過後にお
いて電動機出力が所定値に安定するまで継続することを
特徴とする。

【００１２】

【発明の効果】したがって、第１の発明では、燃料カッ
ト許可条件が成立してから所定の遅延時間が経過するま
での間エンジンヘの燃料供給が維持され、この間にエン
ジントルクは徐々に低下する。エンジントルクが十分に
低下した後であれば、燃料カット実行に伴って行われる
ステップ的な発電機制御と電動機制御との間にタイミン
グずれが生じても、過大な電力がバッテリに入出力され
ることが無くなり、バッテリが劣化するのを防止するこ
とができる。

【００１３】第２の発明では、燃料カットの遅延時間を
バッテリの許容入出力電力に応じて設定するため、燃料
カット実行に伴って発生するバッテリ入出力電力を許容
範囲(バッテリの劣化を引き起こさない範囲)内に抑える
ことができる。

【００１４】第３の発明では、燃料カットの遅延時間を
バッテリの許容出力電力に応じて設定し、電動機による
回生電力の発生に先行して燃料カットおよび発電機によ
る電力消費を行わせるため、遅延時間を可能な限り短く
設定でき、燃料カットによる燃費改善を最大限得ること
ができる。

【００１５】第４の発明では、発電機の発電(消費)電力
と電動機の消費(発電)電力とを一致させる制御を燃料カ
ット実行時だけ一時中断して電動機出力（負荷）の変動
幅を抑制して車両の運転性を向上させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき本発明の
実施の形態について説明する。

【００１７】図１は本発明が適用される車両のシステム
構成図である。この車両では、従来の機械式変速機に代
えて、無段変速機として機能する電気パワートレイン５
がエンジン１に接続されている。電気パワートレイン５
は、主に発電機として使用される第１の回転電機（以
下、発電機）２と主に電動機として使用される第２の回
転電機（以下、電動機）４とで構成される。発電機２の
ロータ軸がエンジン１のクランク軸に連結され、電動機
４のロータ軸（以下、出力軸）６は減速機を介して駆動
軸（駆動輪が取付けられる回転軸）に連結される。

【００１８】発電機２、電動機４は永久磁石式交流同期
モータ等の交流機であり、それぞれインバータ８に接続
されている。発電機２、電動機４の回転速度はインバー
タ８の駆動周波数に応じて制御され、インバータ８の駆
動周波数の比が電気パワートレイン５の入出力軸の回転
速度比（変速比）となる。インバータ８にはさらにバッ
テリ９（リチウムバッテリあるいはニッケル水素バッテ
リ等）が接続されている。

【００１９】発電機２と電動機４の間にはクラッチ３が
介装されており、このクラッチ３が締結されるとエンジ
ン１と出力軸６が直結状態となってエンジン１で直接出
力軸６を駆動することができる。クラッチ３は例えば電
気パワートレイン５の発電機回転速度と電動機回転速度
が一致したときに締結され、発電機２と電動機４におけ
る損失を抑制して車両の燃費性能を向上させることがで
きる。

【００２０】また、電気パワートレイン５には、発電機
２のロータ回転速度（以下、発電機回転速度）Ｎｉを検
出する発電機回転速度センサ２４と、電動機４のロータ
回転速度（以下、電動機回転速度）Ｎｏを検出する電動
機回転速度センサ２１とが取付けられている。

【００２１】一方、エンジン１の吸気通路には電子制御
式スロットル装置１４が設けられており、スロットル開
度は必要とされる発電電力に応じて設定される目標エン
ジントルクが実現されるよう運転者のアクセル操作とは
独立して制御される。エンジン１にはこの他、吸入空気
量を検出するエアフローメータ１３、クランク角を検出
するクランク角センサ２３が設けられている。

【００２２】統合コントロールユニット（ＧＣＵ）１０
は、基本的には、アクセル操作量センサ２２によって検
出されたアクセル操作量等に基づき運転者が要求する駆
動力を求め、要求駆動力が実現されるようにトランスミ
ッションコントロールユニット（ＴＣＵ）１２を介して
電動機４のトルク制御を行う。また、電動機４の駆動出
力（消費電力）に見合った発電電力が得られるようにト
ランスミッションコントロールユニット１２を介しての
発電機２の回転速度制御及びエンジンコントロールユニ
ット（ＥＣＵ）１１を介してのエンジン１のトルク制御
も併せて行う。

【００２３】さらに、統合コントロールユニット１０
は、車両減速時（燃料カット時）は、電動機４を発電機
として機能させることにより電力を回生し、さらにこの
回生電力を発電機２を電動機として力行させることによ
って消費し、減速時においても電力収支をバランスさせ
る。

【００２４】図２は、統合コントロールユニット１０が
行う車両制御の内容を示したブロック図である。

【００２５】これについて説明すると、ブロックＢ１で
はアクセルペダル操作量ＡＰＯ［ｄｅｇ］と車速ＶＳＰ
［ｋｍ／ｈ］とに基づき、目標駆動力ｔＦｄＯ［Ｎ］が
算出される。目標駆動力ｔＦｄＯは、具体的には、アク
セルペダル操作量ＡＰＯと車速ＶＳＰに従って所定の目
標駆動力マップを参照して算出される。駆動力マップは
エンジンに燃料を供給している状態に合わせて設定して
ある。アクセルペダル操作量ＡＰＯはアクセル操作量セ
ンサ２２で検出され、車速ＶＳＰは電動機回転速度２１
センサで検出した電動機４の回転速度Ｎｏ［ｒｐｍ］に
定数Ｇ１を乗じて算出される。車両の駆動輪の半径をｒ
［ｍ］、電動機４の出力軸から駆動輪軸までの減速比を
Ｒとしたとき、定数Ｇ１はＧ１＝２×π×ｒ×６０／
（Ｒ×１０００）により計算される値である。

【００２６】ブロックＢ２では目標駆動力ｔＦｄＯ
［Ｎ］に車速ＶＳＰ［ｍ／ｓ］を乗じて目標電動機出力
ｔＰｏ００［Ｗ］が算出される。車速ＶＳＰは電動機回
転速度センサ２１で検出した電動機回転速度Ｎｏ［ｒｐ
ｍ］に定数Ｇ２を乗じて算出される。定数Ｇ２はＧ１＝
２×π×ｒ／（Ｒ×６０）により計算される値である。

【００２７】ブロックＢ３では目標電動機出力ｔＰｏ０
０［Ｗ］にフィルタ処理が施される。このフィルタ処理
は電動機４の見かけ上の制御応答速度を小さくするため
に行われる。

【００２８】ブロックＢ４では車速ＶＳＰ［ｋｍ／ｈ］
に基づき燃料カット時の目標駆動力ｔＦｄ＿ｄ［Ｎ］が
算出される。具体的には、車速ＶＳＰに従って燃料カッ
ト時目標駆動力テーブルを参照して燃料カット時の目標
駆動力ｔＦｄ＿ｄが算出される。燃料カット時の目標駆
動力ｔＦｄ＿ｄは極低車速の範囲を除き負の値（車両が
電動機４を駆動することを示す）に設定される。

【００２９】ブロックＢ５では、燃料カット時の目標駆
動力ｔＦｄ＿ｄ［Ｎ］に車速ＶＳＰ［ｍ／ｓ］を乗じて
燃料カット時の目標電動機回生電力ｔＰｏ＿ｄ［Ｗ］が
算出される。燃料カット時の目標電動機回生電力ｔＰｏ
＿ｄは、電動機４の回生出力（＝電動機４の回生駆動に
より単位時間当たりに消費される車両の運動エネルギ
ー）の目標値を表す。

【００３０】ブロックＢ６では、燃料カット判定手段３
０からの燃料カット判定フラグｆＦＣＵＴに基づいて目
標電動機出力の選択が行われ、フラグｆＦＣＵＴがゼロ
（非燃料カット）のときはフィルタ処理後の目標電動機
出力ｔＰｏＯ［Ｗ］が選択され、フラグｆＦＣＵＴが１
（燃料カット）のときは燃料カット時の目標電動機回生
電力ｔＰｏ＿ｄ［Ｗ］が選択される。

【００３１】燃料カット判定フラグｆＦＣＵＴは、図３
に示すブロック図よりなる燃料カット判定手段３０によ
り設定される。ブロックＢ３０では、フィルタ処理後の
目標電動機出力ｔＰｏＯ［Ｗ]とバッテリ許容入力電力
ＢＰｃ［Ｗ］とに基づき、充電側ディレイ時間ＤＬＦＣ
ＵＴｃ［ｍｓ］が算出される。充電側ディレイ時間ＤＬ
ＦＣＵＴｃは、燃料カット実行前後で発電機制御と電動
機制御との間にずれが生じた場合でもそのときに発生す
るバッテリ充電側(入力側)の最大電力差がバッテリ許容
入力電力ＢＰｃ以下となるディレイ時間として算出され
る。バッテリ許容入力電力ＢＰｃはバッテリの温度や充
電状態に応じて算出される値であり、バッテリ劣化を引
き起こさない入力電力の上限を示している。

【００３２】ブロックＢ３１では、フィルタ処理後の目
標電動機出力ｔＰｏＯ［Ｗ]とバッテリ許容出力電力Ｂ
Ｐｄ［Ｗ］とに基づき、放電側ディレイ時間ＤＬＦＣＵ
Ｔｄ［ｍｓ］が算出される。放電側ディレイ時間ＤＬＦ
ＣＵＴｄは、燃料カット実行前後で発電機制御と電動機
制御との間にずれが生じた場合でもそのときに発生する
バッテリ放電側(出力側)の最大電力差がバッテリ許容出
力電力ＢＰｄ以下となるディレイ時間として算出され
る。バッテリ許容出力電力ＢＰｄはバッテリの温度や充
電状態に応じて算出される値であり、バッテリ劣化を引
き起こさない出力電力の上限を示している。

【００３３】ブロックＢ３２では、充電側ディレイ時間
ＤＬＦＣＵＴｃと放電側ディレイ時間ＤＬＦＣＵＴｄの
うちの大きい方を最終的なディレイ時間ＤＬＦＣＵＴ
［ｍｓ］として選択してブロックＢ３６へ出力する。

【００３４】ブロックＢ３３では、アクセルペダルが全
閉（アクセルペダル操作量ＡＰＯが略ゼロ）であるか否
かをヒステリシス付きで判定するとともに、ブロックＢ
３４では、車速が所定車速以上であるか否かをヒステリ
シス付きで判定する。ブロックＢ４３は、両判定結果を
ＡＮＤ処理し、出力が１であるとき燃料カット条件成立
信号をブロックＢ３６とブロックＢ３７へ出力する。

【００３５】ブロックＢ３６では、ブロックＢ３２で選
択されたディレイ時間ＤＬＦＣＵＴ［ｍｓ］だけ入力さ
れた燃料カット条件成立信号を遅延させ、ブロックＢ３
７では、ブロックＢ３５の出力とブロックＢ３６の出力
とのＡＮＤ処理を行って燃料カット判定フラグｆＦＣＵ
Ｔの値を決定する。

【００３６】ブロックＢ７ではブロックＢ６で選択され
た目標電動機出力を電動機回転速度Ｎｏ［ｒａｄ／ｓ］
で除し、目標電動機トルクｔＴｏ［Ｎｍ］が算出され
る。電動機回転速度Ｎｏ［ｒａｄ／ｓ］は電動機回転速
度センサ２１で検出した電動機回転速度Ｎｏ［ｒｐｍ］
に定数Ｇ３（＝２×π／６０）を乗じて算出される。

【００３７】算出された目標電動機トルクｔＴｏはトラ
ンスミッションコントロールユニット１２に送られ、目
標電動機トルクｔＴｏに基づき電動機４のトルクが制御
される。特に、目標電動機トルクｔＴｏが負の値である
場合、トランスミッションコントロールユニット１２は
電動機４の回生トルクを制御することになる。

【００３８】ブロックＢ８では電動機回転速度Ｎｏ［ｒ
ｐｍ］と目標電動機トルクｔＴｏ［Ｎｍ］とに基づき電
動機効率ＥＦＦｍが算出される。ブロックＢ９では目標
電動機出力ｔＰｏ００［Ｗ］を電動機効率ＥＦＦｍで除
し、電動機４の消費電力ｔＰｇ［Ｗ］が算出される。燃
料カットが行われない場合は、電動機４が消費する電力
を過不足なく発電機２で発電するダイレクト配電を行う
ので、電動機消費電力ｔＰｇは発電機２の目標発電電力
に相当する。

【００３９】ブロックＢ１０では、発電機回転速度Ｎｉ
［ｒｐｍ］とエンジントルクとに基づき、発電機効率Ｅ
ＦＦｇが算出される。発電機回転速度Ｎｉは発電機回転
速度センサ２４で検出される。また、エンジントルクの
値としては、後述するブロックＢ２２の出力（目標エン
ジントルクｔＴｅ［Ｎｍ］）にブロックＢ１１で所定の
遅れ処理を施した値、あるいは後述するブロックＢ１９
の出力（エンジンブレーキトルクＴｅ＿ｄ［Ｎｍ］）の
何れかをブロックＢ１２で選択した値が使用される。

【００４０】ブロックＢ１２では燃料カット判定フラグ
ｆＦＣＵＴがゼロ（非燃料カット）のときブロックＢ１
１の出力が、フラグｆＦＣＵＴが１（燃料カット）のと
きブロックＢ１９の出力が選択される。

【００４１】ブロックＢ１３では電動機消費電力ｔＰｇ
［Ｗ］を発電機効率ＥＦＦｇで除し、目標エンジン出力
ｔＰｅ［Ｗ］が算出される。ブロックＢ１４では目標エ
ンジン出力ｔＰｅ［Ｗ］を車速ＶＳＰ［ｍ／ｓ］で除
し、第２目標駆動力ｔＦｄ［Ｎ］が算出される。

【００４２】ブロックＢ１５では、この第２目標駆動力
ｔＦｄ［Ｎ］と車速ＶＳＰ［ｋｍ／ｈ］とに基づき、目
標発電機回転速度ｔＮｉＯ［ｒｐｍ］が算出される。具
体的には、第２目標駆動力ｔＦｄと車速ＶＳＰに従って
所定の出力配分マップを参照することにより目標発電機
回転速度ｔＮｉＯが算出される。

【００４３】ここで出力配分マップは、例えば図４のよ
うになっている。これは例えば以下の考え方に基づいて
定めることができる。図５、図６は、車速及びアクセル
操作量に応じてエンジンの運転点を定める方法（出力配
分を定める方法）の基本的な考え方を示したものであ
る。

【００４４】運転者が加速しようとしてアクセルペダル
を踏み増していった場合、車両の出力すなわち電動機４
の出力はそれに応じて上昇する（図５）。そして、同じ
出力をエンジン１から発生する場合、それぞれの出力に
対して最も燃費が良くなる運転点をトレースするよう
に、力行時の出力配分（エンジン及び発電機のトルクと
回転速度の組み合わせ）を定めることができる（図
６）。

【００４５】一方、アクセル全閉時は、エンジン回転速
度に応じてエンジントルクは決まっているので、この場
合は出力配分の設定方法に自由度は無く、電動機４の出
力に応じてエンジントルクとエンジン回転速度の組み合
わせば一義的に決まる。

【００４６】このようにして求めた、電動機出力に応じ
て求められる目標発電出力と目標発電機回転速度の例を
図７に示す。最良燃費線やアクセル全閉時トルク線は一
通りしかないので、燃費のみを考慮して出力配分を決め
るのであれば、図７に示す関係を用いて目標発電出力か
ら目標発電機回転速度を定めることができる。

【００４７】ただし、出力が等しくても、車速が低い領
域ではあまりエンジントルクを大きな設定にしてしまう
と音振性能が悪化するような場合、このような領域では
回転をある程度高くしたいという要求がある。そこでこ
の様な要求に対応できるよう、車速に応じた設定の自由
度を持たせる構成として、本例では出力配分を車速と駆
動力に応じたマップとしている。図４は図７の関係を単
純にマップへ置き換えたものである。

【００４８】以上のようにして図４に示すような出力配
分マップが設定され、出力配分マップもエンジンが燃料
カット状態あるいは燃料供給状態に応じて設定される。

【００４９】図２に戻り、ブロックＢ１６では目標発電
機回転速度ｔＮｉＯ［ｒｐｍ］にフィルタ処理が施され
る。このフィルタ処理は、発電機２の見かけ上の制御応
答速度を遅くするために行われる。このフィルタ処理は
ブロックＢ３のフィルタ処理と同じものである。

【００５０】ブロックＢ１７では燃料カット時の目標駆
動力ｔＦｄ＿ｄ［Ｎ］に電動機効率ＥＦＦｍを乗じて、
燃料カット時の電動機４の発電電力（回生電力）ｔＰｇ
＿ｄ［Ｗ］が算出される。燃料カット時は、電動機４が
回生した電力が過不足なく発電機２で消費されるので、
ｔＰｇ＿ｄは燃料カット時の目標発電機消費電力でもあ
る。

【００５１】ブロックＢ１８ではこの目標発電機消費電
力ｔＰｇ＿ｄ［Ｗ］に発電機効率ＥＦＦｇを乗じ、燃料
カット時の発電機出力ｔＰｅ＿ｄ［Ｗ］が算出される。
燃料カット時は、発電機２がエンジン１を回転駆動する
ので、燃料カット時の発電機出力ｔＰｅ＿ｄは燃料カッ
ト時の目標エンジンブレーキ出力を表す。

【００５２】ブロックＢ１９では発電機回転速度Ｎｉ
［ｒｐｍ］（＝エンジン回転速度）に基づき、燃料カッ
ト時のエンジンブレーキトルクＴｅ＿ｄ［Ｎｍ］が算出
される。具体的には、発電機回転速度Ｎｉに従ってエン
ジンブレーキトルクテーブルを参照して燃料カット時の
エンジンブレーキトルクＴｅ＿ｄが設定され、燃料カッ
ト時のエンジンブレーキトルクＴｅ＿ｄは負の値に設定
される。燃料カット時のエンジンブレーキトルクＴｅ＿
ｄが負の値ということは発電機２がエンジン１を駆動す
ることを示す。

【００５３】ブロックＢ２０では燃料カット時の目標エ
ンジンブレーキ出力ｔＰｅ＿ｄ［Ｗ］を燃料カット時の
エンジンブレーキトルクＴｅ＿ｄ［Ｎｍ］で除し、燃料
カット時の目標発電機回転速度ｔＮｉ＿ｄ［ｒａｄ／
ｓ］が算出される。

【００５４】ブロックＢ２１では燃料カット判定フラグ
ｆＦＣＵＴに基づいて最終的な目標発電機回転速度ｔＮ
ｉｆが選択される。フラグｆＦＣＵＴがゼロ（非燃料カ
ット）のときはフィルタ処理後の目標発電機回転速度ｔ
Ｎｉ［ｒｐｍ］が、フラグｆＦＣＵＴが１（燃料カッ
ト）のときは定数Ｇ４（＝１／Ｇ３）を用いて単位換算
した燃料カット時の目標発電機回転速度ｔＮｉ＿ｄ［ｒ
ｐｍ］が最終的な目標電動機回転速度ｔＮｉｆとして選
択される。

【００５５】そして、この最終的な目標発電機回転速度
ｔＮｉｆはトランスミッションコントロールユニット１
２に送られ、このｔＮｉｆに基づき発電機２の回転速度
が制御される。

【００５６】一方、ブロックＢ２２では、目標エンジン
出力ｔＰｅ［Ｗ］を発電機回転速度Ｎｉ［ｒａｄ／ｓ］
で除し、目標エンジントルクｔＴｅ［Ｎｍ］が算出され
る。発電機回転速度Ｎｉ［ｒａｄ／ｓ］は発電機回転速
度センサ２４で検出した発電機回転速度Ｎｉ［ｒｐｍ］
に定数Ｇ３を乗じて算出される。

【００５７】算出された目標エンジントルクｔＴｅはエ
ンジンコントロールユニット１１に送られ、目標エンジ
ントルクｔＴｅに基づきエンジン１のトルクが制御され
る。具体的には、電子制御式スロットル装置１４のスロ
ットル開度が制御され、エンジン吸入空気量が調整され
る。ただし、燃料カット判定フラグｆＦＣＵＴが１の場
合はエンジン１への燃料供給がカットされるので、この
場合エンジン１のトルク制御は中断される。

【００５８】なお、非燃料カット時のエンジントルクは
スロットル開度制御に対して所定の遅れを持って追随す
るのが一般的であることから、ブロックＢ３やブロック
Ｂ１６のフィルタ処理はこのようなエンジンの応答遅れ
に電動機や発電機の制御を同期させるために施されてい
る。これに対し、燃料カット時のエンジンブレーキトル
クには上記のような遅れがないので、燃料カット時の目
標電動機出力や目標発電機回転速度にはフィルタ処理を
施していない。

【００５９】図８のタイムチャートにより走行中の時点
ｔ１でアクセルペダルの踏込みを解放しての燃料カット
時の作動を説明する。図８は、アクセルペダル操作量Ａ
ＰＯの推移を（Ａ）に、電動機４の出力（＝消費電力）
の推移を（Ｂ）に、発電機２の発電電力(=エンジン出
力)とエンジントルクの推移を（Ｃ）に、バッテリ入出
力電力の推移を（Ｄ）に夫々示す。図８（Ｂ）におい
て、値がゼロより大は電動機４の力行状態、ゼロより小
は発電(回生)状態を示し、図８（Ｃ）において、値がゼ
ロより大は発電機２の発電状態、ゼロより小は力行状態
を示している。また、図８（Ｄ）において、値がゼロよ
り大はバッテリ９の放電状態であり、ゼロより小は充電
状態を示す。

【００６０】アクセルペダルが踏込まれている通常の走
行時である時ｔ０〜ｔ１においては、電動機４はブロッ
クＢ１〜Ｂ３により得られたフィルタ処理後の目標電動
機出力ｔＰｏＯ［Ｗ］にしたがい駆動制御される（図８
（Ｂ））。発電機２はブロックＢ９により得られる目標
発電電力ｔＰｇに基づき、ブロックＢ１６によるフィル
タ処理後の目標発電機回転速度ｔＮｉにより回転速度が
制御され、エンジン１はブロックＢ１３による目標エン
ジン出力ｔＰｅに基づきその出力がエンジンコントロー
ルユニット１１により制御される（図８（Ｃ））。

【００６１】時点ｔ１において、アクセルペダル操作量
ＡＰＯがゼロに低下すると、図３に示す燃料カット判定
手段３０のブロックＢ３３はアクセルペダル操作量ＡＰ
Ｏが全閉であるか否かをヒステリシス付きで判定し、ブ
ロックＢ３４で車速ＶＳＰにより車両走行中である場
合、ブロックＢ３５により燃料カット条件成立信号をブ
ロックＢ３６とブロックＢ３７に出力する。

【００６２】ブロックＢ３６は、ブロックＢ３０による
充電側ディレイ時間ＤＬＦＣＵＴｃとブロックＢ３１に
よる放電側ディレイ時間ＤＦＬＣＵＴｄとがブロックＢ
３２でセレクトハイしたディレイ時間ＤＬＦＣＵＴによ
り設定した時間だけ遅延してブロックＢ３７に燃料カッ
ト条件成立信号を出力する。従って、ブロックＢ３７か
ら出力される燃料カット判定フラグｆＦＣＵＴの値がゼ
ロから１への変化は、時点ｔ１からディレイ時間ＤＬＦ
ＣＵＴが経過する時点ｔ３まで遅延される。

【００６３】ブロックＢ１、Ｂ２による目標電動機出力
ｔＰｏ００は、図８（Ｂ）に示すように、時点ｔ１より
発電側に偏移し、フィルタ処理後の目標電動機出力ｔＰ
ｏＯはブロックＢ３によるフィルタの時定数に従って目
標電動機出力ｔＰｏ００に向かって低下し、時点ｔ２で
力行状態から発電（回生）状態に変化し、その後も、目
標電動機出力ｔＰｏ００に向かって漸近する。

【００６４】また、目標電動機出力ｔＰｏ００の上記変
化は、ブロックＢ９による電動機目標発電電力ｔＰｇを
図８（Ｃ）に示すように時点ｔ１より力行側に偏移さ
せ、発電機２の実発電電力ＥはブロックＢ１６によるフ
ィルタの時定数に従って目標発電機出力ｔＰｇに向かっ
て低下し、時点ｔ２でエンジン１により駆動される発電
状態からエンジン１を駆動する力行状態に変化し、その
後も、目標発電機出力ｔＰｇに向かって漸近する。

【００６５】前記目標発電電力ｔＰｇの力行側への偏移
は、ブロックＢ１３により得られる目標エンジントルク
ｔＰｅを駆動側から被駆動側（ブレーキ側）に偏移さ
せ、ブロックＢ２２、エンジンコントロールユニット１
１を経由してエンジン１から得られる実エンジントルク
Ｆは目標エンジントルクｔＰｅに向かって低下し、時点
ｔ２近辺で駆動側から被駆動側（ブレーキ側）に変化
し、その後も、目標エンジントルクｔＰｅに向かって漸
近する。

【００６６】この時点ｔ２以降においては、電動機４が
出力軸６により駆動されて発電（回生）状態にあり、発
電された電力は発電機２を力行させて駆動し、発電機２
によりエンジン１を駆動している回生制御（エンジンブ
レーキ）状態となる。

【００６７】前記燃料カット判定手段３０のブロックＢ
３６に設定されたディレイ時間ＤＬＦＣＵＴが経過する
（時点ｔ３）と、ブロックＢ３７より燃料カット条件フ
ラグｆＦＣＵＴが１となり、エンジンコントロールユニ
ット１１はエンジン１への燃料をカットし、ブロックＢ
６が切換わり、電動機４はブロックＢ４、Ｂ５により得
られる燃料カット時の目標電動機回生電力ｔＰｏ＿ｄを
発生するよう制御される。

【００６８】また、燃料カット条件フラグｆＦＣＵＴの
１への変化は、ブロックＢ２１を切換え、前記燃料カッ
ト時の目標電動機回生電力ｔＰｏ＿ｄに基づいてブロッ
クＢ９により出力される燃料カット時の目標消費電力ｔ
Ｐｇ＿ｄとなるようブロックＢ１８、Ｂ２０を経由して
発電機２を制御する。

【００６９】この時点ｔ３においては、ディレイ時間Ｄ
ＬＦＣＵＴだけ燃料カット条件フラグｆＦＣＵＴの１へ
の出力を遅延することで、ブロックＢ３、Ｂ１６より出
力されるフィルタ処理後の目標電動機出力ｔＰｏＯ、目
標発電機電力が、時点ｔ２において発電状態と力行（消
費）状態とに既に偏移しており、夫々、燃料カット時の
目標電動機回生電力ｔＰｏ＿ｄ、目標発電機消費電力ｔ
Ｐｇ＿ｄに充分接近している。

【００７０】このため、電動機４と発電機２との制御タ
イミングがずれて、例えば、電動機４の燃料カット時の
目標電動機回生電力ｔＰｏ＿ｄの立ち上がりが発電機２
の目標消費電力ｔＰｇ＿ｄの立ち上がりより早い場合に
は、発電機２で消費し切れない電力が、図８（Ｄ）の点
線のごとく、瞬間的にバッテリ９へ充電されるが、バッ
テリ許容入力電力ＢＰｃを超えることはない。

【００７１】また、電動機４の燃料カット時の目標電動
機回生電力ｔＰｏ＿ｄの立ち上がりが発電機２の目標消
費電力ｔＰｇ＿ｄの立ち上がりより遅れた場合には、電
動機４で発電されている電力では発電機２の消費を賄い
きれなくバッテリ９から発電機２へ放電されるが、図８
（Ｄ）の実線のごとく瞬間的であり、バッテリ許容出力
電力ＢＰｄを超えることはない。

【００７２】この時点ｔ３以降においては、発電機２お
よび電動機４は、燃料カット時の目標消費電力ｔＰｇ＿
ｄおよび燃料カット時の目標電動機回生電力ｔＰｏ＿ｄ
により制御され、車両の回生制動がなされる。

【００７３】なお、上記説明においては、燃料カット条
件フラグｆＦＣＵＴのディレイ時間をバッテリ９の許容
入出力電力ＢＰｃ、ＢＰｄに応じて可変にする例につい
て説明しているが、これに限定されず、例えば、固定値
のディレイ時間を設定してもよい。この場合には、バッ
テリ許容入力電力ＢＰｄやバッテリ許容出力電力ＢＰｄ
が最小の場合でもバッテリ入出力電力が許容範囲内とな
るような値が設定されるものであり、燃費は多少悪化す
る。

【００７４】この実施の態様においては、ブロックＢ３
３〜Ｂ３５による燃料カット許可条件が成立してからブ
ロックＢ３６による所定の遅延時間が経過するまでの間
エンジンヘの燃料供給が維持され、この間にエンジント
ルクＦは徐々に低下する。エンジントルクＦが十分に低
下した後であれば、燃料カット実行に伴って行われるス
テップ的な発電機制御と電動機制御との間にタイミング
ずれが生じても、過大な電力がバッテリ９に入出力され
ることが無くなり、バッテリ９が劣化するのを防止する
ことができる。

【００７５】また、燃料カットの遅延時間をブロックＢ
３０〜Ｂ３２によりバッテリ９の許容入出力電力ＢＰ
ｃ、ＢＰｄに応じて設定するため、燃料カット実行に伴
って発生するバッテリ９の入出力電力を許容範囲(バッ
テリ９の劣化を引き起こさない範囲)内に抑えることが
できる。

【００７６】図９〜１１は、本発明の第２の実施態様を
示す統合コントロールユニット１０のブロック図であ
り、第１実施態様では、バッテリの状態により変化する
ディレイ時間の後、電動機、発電機、および、エンジン
に対して一斉に燃料カット制御状態へ移行するようにし
ているのに対し、第２の実施形態では、電動機の非燃料
カット時の制御から燃料カット時の目標電動機回生電力
を発生させる制御への切換えを固定した遅延時間後に行
うようにしたものである。

【００７７】このため、図９において、ブロックＢ６に
対する燃料カット判定フラグｆＦＣＵＴ１と、ブロック
Ｂ１２、Ｂ２１、および、エンジンコントロールユニッ
ト１１に対する燃料カット判定フラグｆＦＣＵＴ２とは
独立し、燃料カット判定フラグｆＦＣＵＴ１は図１０に
示すブロック図により遅延され、また、燃料カット判定
フラグｆＦＣＵＴ２は図１１に示すブロック図により遅
延される。図１０、１１は燃料カット判定手段３０Ａを
構成する。

【００７８】図１０の燃料カット判定フラグｆＦＣＵＴ
１の遅延は、固定値の遅延時間ＤＬＦＣＵＴ［ｍｓ］を
持つブロックＢ４３により行われる。ブロックＢ４０で
アクセルペダルが全閉（アクセルペダル操作量ＡＰＯが
略ゼロ）であるか否かをヒステリシス付きで判定すると
ともに、ブロックＢ４１で、車速ＶＳＰが所定車速以上
であるか否かをヒステリシス付きで判定し、ブロックＢ
４２で両判定結果をＡＮＤ処理し、出力が１であるとき
燃料カット条件が成立していることをブロックＢ４３と
ブロックＢ４４へ出力する。

【００７９】そして、ブロックＢ４３で、固定値のディ
レイ時間ＤＬＦＣＵＴ［ｍｓ］だけ入力された燃料カッ
ト条件の出力を遅延させ、ブロックＢ４４では、ブロッ
クＢ４１の出力とブロックＢ４３の出力とのＡＮＤ処理
を行って燃料カットフラグｆＦＣＵＴ１の値を決定して
いる。

【００８０】図１１の燃料カット判定フラグｆＦＣＵＴ
２の算出は、ブロックＢ５０で、フィルタ処理後の目標
電動機出力ｔＰｏＯ［Ｗ］とバッテリ許容出力電力ＢＰ
ｄ［Ｗ］とに基づき、第２ディレイ時間ＤＬＦＣＵＴ２
［ｍｓ］が算出され、ブロックＢ５４に遅延時間として
設定される。第２ディレイ時間ＤＬＦＣＵＴ２は、燃料
カット実行前後で発電機制御と電動機制御との間にずれ
が生じた場合でもそのときに発生するバッテリ放電側
(出力側)の最大電力差がバッテリ許容出力電力ＢＰｄ以
下となるディレイ時間として算出される。バッテリ許容
出力電力ＢＰｄはバッテリ９の温度や充電状態に応じて
算出される値であり、バッテリ９の劣化を引き起こさな
い出力電力の上限を示している。

【００８１】したがって、ブロックＢ５１でアクセルペ
ダルが全閉（アクセルペダル操作量ＡＰＯが略ゼロ）で
あるか否かをヒステリシス付きで判定するとともに、ブ
ロックＢ５２で、車速ＶＳＰが所定車速以上であるか否
かをヒステリシス付きで判定し、ブロックＢ５３で両判
定結果をＡＮＤ処理し、出力が１であるとき燃料カット
条件が成立していることをブロックＢ５４とブロックＢ
５５へ出力する。

【００８２】そして、ブロックＢ５４で、ブロックＢ５
０により設定された第２ディレイ時間ＤＬＦＣＵＴ２
［ｍｓ］だけ入力された燃料カット条件の出力を遅延さ
せ、ブロックＢ５５では、ブロックＢ５３の出力とブロ
ックＢ５４の出力とのＡＮＤ処理を行って燃料カットフ
ラグｆＦＣＵＴ２の値を決定している。

【００８３】第２の実施態様の作動を図８のタイムチャ
ートにより説明する。図１２の（Ａ）〜（Ｄ）は図８と
同様のものである。

【００８４】時点ｔ１でアクセルペダルが解放され、ア
クセルペダル操作量ＡＰＯがゼロに低下すると、電動機
４のフィルタ処理後の目標電動機出力ｔＰｏＯはブロッ
クＢ３のフィルタ通過前の目標電動機出力（発電状態）
ｔＰｏ００に漸近する時定数カーブに沿って低下し、発
電（回生）状態となり、両目標電動機出力（ｔＰｏＯ，
ｔＰｏ００）が一致した後、燃料カット判定フラグｆＦ
ＣＵＴ１が１と出力される時点ｔ３において、ブロック
Ｂ６が切換わり、電動機４はブロックＢ４、Ｂ５により
得られる燃料カット時の目標電動機回生電力ｔＰｏ＿ｄ
を発生するよう制御される（図１２（Ｂ））。

【００８５】一方、発電機２は、ブロックＢ９による電
動機目標発電電力ｔＰｇを図１２（Ｃ）に示すように時
点ｔ１より力行側に偏移させ、発電機２の実発電電力Ｅ
はブロックＢ１６によるフィルタの時定数に従って目標
発電機出力ｔＰｇに向かって低下する。

【００８６】エンジン１は、前記ブロックＢ９の目標発
電電力ｔＰｇの力行側への偏移により、ブロックＢ１３
により得られる目標エンジントルクｔＰｅを駆動側から
被駆動側（ブレーキ側）に偏移させ、ブロックＢ２２、
エンジンコントロールユニット１１を経由してエンジン
１から得られる実エンジントルクＦは目標エンジントル
クｔＰｅに向かって低下する。

【００８７】前記ブロックＢ５４に設定されたディレイ
時間ＤＬＦＣＵＴ２が経過すると、ブロックＢ５５より
燃料カット判定フラグｆＦＣＵＴ２が１に出力され、エ
ンジンコントロールユニット１１はエンジン１への燃料
をカットし、ブロックＢ２１が切換わり、前記燃料カッ
ト時の目標電動機回生電力ｔＰｏ＿ｄに基づいてブロッ
クＢ９により出力される燃料カット時の目標消費電力ｔ
Ｐｇ＿ｄとなるようブロックＢ１８、Ｂ２０を経由して
発電機２は制御される。

【００８８】図１２（Ｂ）、（Ｃ）における遅延時間Ｄ
ＬＦＣＵＴ１、ＤＬＦＣＵＴ２とのタイミングの差によ
り、時点ｔ２〜ｔ３間においては、バッテリ９から発電
機２に対して電動機４による回生の遅れに基づく放電出
力が、図１２（Ｄ）に示すごとくなされる。

【００８９】この放電出力電力は、ブロックＢ５０にお
いて、バッテリ許容出力電力ＢＰｄとフィルタ処理後の
目標電動機出力ｔＰｏＯとの関数でディレイ時間ＤＬＦ
ＣＵＴ２を設定しているため、バッテリ９の許容出力電
力ＢＰｄを超えることはない。

【００９０】そして、電動機４の非燃料カット時の目標
電動機出力ｔＰｏ００（＝ｔＰｏＯ）と燃料カット時の
目標電動機回生出力ｔＰｏ＿ｄとの間の出力差は、バッ
テリの状態により増減することがない固定値として設定
しているため、燃料カット時に発生する駆動（制動）力
変化の段差が一定であり、車両運転者に違和感を与える
ことがない。

【００９１】本実施態様では、発電機２の発電(消費)電
力を電動機４の消費(発電)電力に一致させる制御を燃料
カット実行時だけ中断して車両の運転性を向上させるこ
とができる。

【００９２】即ち、燃料カットの遅延時間ＤＬＦＣＵＴ
２をバッテリ９の許容出力電力ＢＰｄに応じて設定し、
電動機４による回生電力の発生に先行して燃料カットお
よび発電機２による電力消費を行わせるため、遅延時間
ＤＬＦＣＵＴ２を可能な限り短く設定でき、燃料カット
による燃費改善を最大限得ることができる。

【００９３】また、発電機２の発電(消費)電力と電動機
４の消費(発電)電力とを一致させる制御を燃料カット実
行時だけ一時中断して電動機出力（負荷）の変動幅を抑
制して車両の運転性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される車両のシステム構成図。

【図２】統合コントロールユニットの制御内容を示すブ
ロック図。

【図３】燃料カット判定処理の内容を示すブロック図。

【図４】出力配分マップの一例を示すグラフ。

【図５】出力配分を定める方法を説明するための図。

【図６】同じく出力配分を定める方法を説明するための
図。

【図７】目標発電量と目標発電機回転速度の関係を示し
たテーブル。

【図８】燃料カット時におけるアクセルペダル操作量推
移（Ａ）、電動機の出力推移（Ｂ）、発電機の発電電力
推移（Ｃ）、バッテリの入出力電力推移（Ｄ）により作
動を説明するタイムチャート。

【図９】第２の実施形態を示すブロック図。

【図１０】燃料カット判定手段の一部を示すブロック
図。

【図１１】燃料カット判定手段の別の一部を示すブロッ
ク図。

【図１２】第２の実施形態の燃料カット時におけるアク
セルペダル操作量推移（Ａ）、電動機の出力推移
（Ｂ）、発電機の発電電力推移（Ｃ）、バッテリの入出
力電力推移（Ｄ）により作動を説明するタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１エンジン２発電機４電動機９バッテリ統合コントロールユニット（ＧＣＵ）１０エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１１トランスミッションコントロールユニット（ＴＣ
Ｕ）１２電子制御式スロットル装置１４電動機回転速度センサ２１アクセル操作量センサ２２クランク角センサ２３発電機回転速度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｄ 41/12 ３３０Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｎ 45/00 ３６４３７２Ｆ３７２Ｂ６０Ｋ 9/00 ＥＦターム(参考） 3G084 BA13 BA34 CA06 DA35 EC01 FA07 FA10 FA33 FA38 3G093 AA07 BA08 CA06 CB07 DA06 DA09 DB28 EA05 EB08 EC02 FB04 3G301 HA01 JA10 KA16 KA26 LB01 MA11 MA24 NE21 PA01Z PA11Z PE01Z PF01Z 5H115 PA12 PG04 PI16 PO02 PU01 PU21 PV09 QI03 QI04 QN15 RE05 SE04 SE05 TB01 TE02 TE04 TE05 TI01 TI05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、前記エンジンの出力軸に連
結される発電機と、車両の駆動軸に連結される電動機
と、前記発電機および前記電動機に接続されるバッテリ
とを備え、車両の減速時に前記電動機で回生される電力
を前記発電機に供給して消費するようにしたハイブリッ
ド車両の制御装置において、車両の運転条件を検出する運転条件検出手段と、検出した運転条件に基づいてエンジンの燃料カット条件
を判定する燃料カット判定手段と、該燃料カット判定手段の判定結果を所定の遅延時間だけ
遅延させる燃料カット判定遅延手段と、該燃料カット判定遅延手段によって遅延された燃料カッ
ト判定に応じてエンジンへ供給する燃料をカットするエ
ンジン制御手段と、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】前記燃料カット判定遅延手段の所定の遅
延時間は、バッテリの許容入出力電力に応じて前記遅延
時間を算出する遅延時間算出手段により設定されること
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】前記燃料カット判定遅延手段の所定の遅
延時間は、バッテリの許容出力電力に応じて前記遅延時
間を算出する遅延時間算出手段により設定され、前記電
動機による回生電力の発生に先行して燃料カットおよび
発電機による電力消費を行わせ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】前記電動機は、前記発電機の発電電力に
対応した電動機出力を、前記遅延時間算出手段による遅
延時間の経過後において電動機出力が所定値に安定する
まで継続することを特徴とする請求項３に記載のハイブ
リッド車両の制御装置。