JP4217192B2

JP4217192B2 - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP4217192B2
Application number: JP2004163284A
Authority: JP
Inventors: 晴夫藤木
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2024-06-01
Also published as: JP2005348482A; US20050263333A1

Description

本発明は、エンジンと電動モータとの少なくともいずれか一方を用いて駆動輪を駆動するハイブリッド車両の制御装置に関する。

近年、エンジンおよび電動モータを動力源として搭載するようにしたハイブリッド車両が開発されている。このハイブリッド車両は、発進時や低速時の動力源として電動モータを用いることにより、エンジンの運転領域を効率の良い領域に絞ることができるため、エンジン効率を向上させて低燃費を達成することができる。このようなハイブリッド車両の駆動方式としては、電動モータのみを用いて駆動輪を駆動するようにしたシリーズ方式、電動モータとエンジンとを用いて駆動輪を駆動するようにしたパラレル方式、そしてシリーズ方式とパラレル方式とを組み合わせるようにしたシリーズ・パラレル方式が開発されている。

また、ハイブリッド車両には、エンジンに駆動される発電機つまりジェネレータが搭載されており、ジェネレータによって発電された電力は、駆動輪を駆動するため電動モータに供給されるとともに高電圧バッテリに充電される。そして、エンジンの停止に伴って発電が停止される発進時や、電動モータの消費電力が増大する加速時にあっては、高電圧バッテリに蓄えられた電力が電動モータに対して供給されることになる。このように、高電圧バッテリからの電力によって車両の動力性能は保たれており、高電圧バッテリが過放電状態に陥った場合には、ハイブリッド車両の動力性能を著しく損なうことになる。また、高電圧バッテリの過放電状態はバッテリ劣化の観点からも好ましいものではなかった。

そこで、高電圧バッテリの充電状態を検出するとともに、充電状態が所定の下限レベルを下回った場合には、モータ出力を制限するようにしたハイブリッド車両が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。このように、充電状態に応じてモータ出力を制限することにより、電動モータの消費電力を抑制して高電圧バッテリの過放電を防止することができるため、動力性能の低下を回避するとともに高電圧バッテリを保護することができる。
特許第３０９４７４５号公報（第５頁、図３、図５）

しかしながら、充電状態に応じて単純にモータ出力を制限すると、運転者に違和感を与えることになる。たとえば、アクセルペダルの踏み込み過程においてモータ出力が制限された場合には、更にアクセルペダルを全開状態まで踏み込んだとしても、モータ出力が上昇側に変化することはなく、運転者の加速意思と実際の車両加速とに大きな隔たりが生じることになっていた。また、運転者に与える違和感を解消するため、モータ出力の不足分をエンジン出力で補うようにすると、エンジンの運転領域が効率の良い領域から外れてしまい、燃費性能を低下させるとともに排出ガスの浄化性能を低下させることにもなる。

本発明の目的は、運転者に違和感を与えることなくモータ出力を抑制し、バッテリの過放電を防止することにある。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと電動モータとの少なくともいずれか一方を用いて駆動輪を駆動するハイブリッド車両の制御装置であって、バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、運転者のアクセル操作量を検出する操作量検出手段と、前記充電状態と前記アクセル操作量とに基づいて、前記駆動輪の目標駆動トルクを設定するトルク制御手段とを有し、前記トルク制御手段は、前記バッテリの高充電状態に対応する高充電時トルクと、前記バッテリの低充電状態に対応する低充電時トルクとを、アクセル操作量毎に複数設定し、前記充電状態が所定値よりも高い場合には、アクセル操作量に応じて選択される前記高充電時トルク側に前記目標駆動トルクを設定する一方、前記充電状態が所定値よりも低い場合には、アクセル操作量に応じて選択される前記低充電時トルク側に前記目標駆動トルクを設定することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記トルク制御手段は、車速と前記アクセル操作量とに基づいて、前記高充電時トルクおよび低充電時トルクを設定することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記トルク制御手段は、車速に基づいて前記高充電時トルクおよび低充電時トルクを設定し、前記アクセル操作量に基づいて前記高充電時トルクおよび低充電時トルクを補正することを特徴とする。

本発明によれば、バッテリの高充電状態に対応する高充電時トルクと、バッテリの低充電状態に対応する低充電時トルクとを設定し、充電状態に基づいて目標駆動トルクを高充電時トルク側または低充電時トルク側に設定するようにしたので、充電状態が上昇したときには、目標駆動トルクを引き上げて動力性能を向上させることができ、充電状態が低下したときには、目標駆動トルクを引き下げて消費電力を抑制することができる。

また、高充電時トルクと低充電時トルクとを設定することにより、目標駆動トルクのトルク特性を変化させることができる。これにより、高充電時トルクを動力性能を重視したトルク特性に設定する一方、低充電時トルクを消費電力抑制を重視したトルク特性に設定することができ、車両品質を向上させることができる。

しかも、目標駆動トルクをアクセル操作量に基づいて設定するようにしたので、充電状態の低下に伴って目標駆動トルクを制限した場合であっても、目標駆動トルクをアクセル操作量に基づいて増減させることができる。つまり、目標駆動トルクが制限された場合であっても、運転者のアクセル操作に応じて車両を加減速させることができるため、運転者に違和感を与えることなく消費電力を抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である制御装置によって制御される駆動ユニット１０を示す概略図である。図１に示す駆動ユニット１０は、前輪駆動用のハイブリッド車両に適用される駆動ユニット１０であり、動力源として電動モータである駆動モータ１１と内燃機関であるエンジン１２とを有している。駆動モータ１１はモータ側駆動歯車１３ａが固定されたモータ出力軸１４を有しており、これに平行となる前輪駆動軸１５にはモータ側駆動歯車１３ａに噛み合うモータ側従動歯車１３ｂが固定されている。また、前輪駆動軸１５の先端には終減速小歯車１６が固定されており、この終減速小歯車１６に噛み合う終減速大歯車１７には図示しないディファレンシャル機構が組み付けられる。このディファレンシャル機構から車幅方向に伸びる車軸１８は、駆動輪としての前輪に連結されており、駆動モータ１１から前輪駆動軸１５を介して伝達されるモータ動力は、ディファレンシャル機構を介して左右の前輪に伝達されることになる。

また、エンジン１２のクランク軸２０には発電機つまりジェネレータ２１が取り付けられており、ジェネレータ２１のロータ２１ａにはロータ出力軸２２が固定されている。同軸上に配置されるロータ出力軸２２とエンジン出力軸２３との間には、エンジン動力を伝達する締結状態と遮断する開放状態とに作動するカップリング２４が設けられており、このカップリング２４を介してエンジン動力が伝達されるエンジン出力軸２３には、前輪駆動軸１５のエンジン側従動歯車２５ｂに噛み合うエンジン側駆動歯車２５ａが固定されている。エンジン動力を伝達するカップリング２４としては、噛み合い式の２ウェイクラッチや、摩擦クラッチが設けられることになる。

なお、エンジン１２のクランク軸２０に連結されるジェネレータ２１は、エンジン動力によって発電する機能だけでなく、スタータモータとしての機能を有しており、ジェネレータ２１をスタータモータとして駆動することによって、エンジン１２を始動することができる。また、駆動モータ１１は発電機としての機能を有しており、車両制動時に駆動モータ１１を発電機として作動させることによって、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収することができる。

このような駆動ユニット１０を備えるハイブリッド車両は、モータ動力によって駆動輪を駆動するシリーズ走行モードと、モータ動力とエンジン動力との双方によって駆動輪を駆動するパラレル走行モードを備えており、低中速時にはシリーズ走行モードを用いて走行し、高速時や加速時にはパラレル走行モードを用いて走行する。なお、シリーズ走行モードやパラレル走行モードに加えて、エンジン動力を用いて駆動輪を駆動するエンジン走行モードを設定しても良い。

図２はハイブリッド車両の電気系および制御系を示すブロック図である。図２に示すように、ハイブリッド車両は各種制御ユニット３０〜３２を備えており、これらの制御ユニット３０〜３２から出力される制御信号に基づいて、ハイブリッド車両の走行状態が制御されている。制御ユニット３０〜３２は通信ケーブルを介して相互に接続されており、ハイブリッド車両には制御ユニット間で制御信号等を相互に通信するための通信ネットワーク３３が構築されている。なお、各制御ユニット３０〜３２には、制御信号を演算するＣＰＵが設けられるとともに、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭが設けられている。

図２に示すように、ハイブリッド車両には、ジェネレータ２１によって発電された電力を蓄えるとともに、駆動モータ１１に電力を供給するバッテリとしての駆動用バッテリ３４が搭載されている。この駆動用バッテリ３４には、充電状態検出手段としてのバッテリ制御ユニット３０が設けられており、バッテリ制御ユニット３０によって、駆動用バッテリ３４の電圧、電流、セル温度等が検出される。そして、バッテリ制御ユニット３０は、電圧、電流、セル温度に基づいて駆動用バッテリ３４の充電状態ＳＯＣ（state of charge）を算出することになる。なお、駆動用バッテリ３４に代えてキャパシタを搭載しても良い。

駆動用バッテリ３４とジェネレータ２１との間には、ジェネレータ用のインバータ３５が設けられており、交流同期型モータのジェネレータ２１によって発電された交流電流は、インバータ３５を介して直流電流に変換された後に、駆動用バッテリ３４に充電される。そして、ジェネレータ２１をスタータモータとして駆動する際には、駆動用バッテリ３４からの直流電流が、インバータ３５を介して交流電流に変換された後に、ジェネレータ２１に供給されることになる。同様に、駆動用バッテリ３４と駆動モータ１１との間には、駆動モータ用のインバータ３６が設けられており、駆動用バッテリ３４からの直流電流が、インバータ３６を介して交流電流に変換された後に、交流同期型モータの駆動モータ１１に供給される。そして、回生ブレーキによって発電された交流電流、つまり車両の制動時に駆動モータ１１によって発電された交流電流は、インバータ３６を介して直流電流に変換された後に、駆動用バッテリ３４に充電されることになる。

また、駆動ユニット１０を駆動制御する駆動系制御ユニット３１には、操作量検出手段であるアクセルペダルセンサ３７からのアクセル操作量Ａｃｃや、車速センサ３８からの車速Ｖが入力されており、さらには、通信ネットワーク３３を介して、エンジン１２、駆動モータ１１およびジェネレータ２１の各駆動情報や、駆動用バッテリ３４の充電状態ＳＯＣ、電流、および電圧等が入力されている。そして、駆動系制御ユニット３１は、入力された各種信号に基づき、カップリング２４、エンジン制御ユニット３２、インバータ３５，３６に対して制御信号を出力することにより、駆動ユニット１０の駆動状態を制御する。なお、エンジン制御ユニット３２は、駆動系制御ユニット３１からの制御信号に基づいて、スロットルバルブ、インジェクタ、イグナイタ等を駆動制御することにより、エンジン１２の駆動状態を制御するようになっている。

このような各制御ユニット３０〜３２によって制御されるハイブリッド車両の走行状況は、車室内に設けられる計器板つまりインストルメントパネル３９に表示され、運転者が走行状況を認識できるようになっている。前述した通信ネットワーク３３には、ボディ統合制御ユニット４０が接続されており、エンジン１２、駆動モータ１１、およびジェネレータ２１の駆動状態、そして駆動用バッテリ３４の充電状態ＳＯＣ等が、ボディ統合制御ユニット４０を介してインストルメントパネル３９に出力される。

なお、ハイブリッド車両には、補機類などの電装品に電流を供給するため、駆動用バッテリ３４よりも低電圧の補機用バッテリ４１（たとえば、１２Ｖ）が搭載されている。この補機用バッテリ４１を充電するため、補機用バッテリ４１と駆動用バッテリ３４との間にはＤＣ／ＤＣコンバータ４２が設けられており、駆動用バッテリ３４用に発電された高電圧電流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２を介して補機用バッテリ４１用の低電圧電流に変換される。

続いて、駆動系制御ユニット３１により実行される走行モード切換制御および発電制御について説明する。図３は走行モード切換制御および発電制御の処理手順を示すフローチャートである。

図３に示すように、まずステップＳ１では、車速Ｖが所定値Ｋｖｈを上回るか否かが判定される。車速Ｖが所定値Ｋｖｈを上回ると判定された場合には、ステップＳ２に進み、パラレル走行フラグが設定されるとともに、カップリング２４に対して締結信号が出力される。一方、ステップＳ１において、車速Ｖが所定値Ｋｖｈを下回ると判定された場合には、ステップＳ３に進み、所定値Ｋｖｈよりも低く設定された所定値Ｋｖｌを車速Ｖが下回るか否かが判定される。このステップＳ３において、車速Ｖが所定値Ｋｖｌを下回ると判定された場合には、ステップＳ４に進み、パラレル走行フラグが解除されるとともに、カップリング２４に対して開放信号が出力される。一方、ステップＳ３において、車速Ｖが所定値Ｋｖｌを上回ると判定された場合には、パラレル走行フラグの設定状態または解除状態が維持されることになる。

つまり、車速Ｖが上昇して所定値Ｋｖｈを上回ると、カップリング２４が締結されることにより、走行モードがパラレル走行モードに切り換えられる一方、車速Ｖが低下して所定値Ｋｖｌを下回ると、カップリング２４が開放されることにより、走行モードがシリーズ走行モードに切り換えられることになる。このように、異なる２つの閾値を用いて走行モードが切り換えることにより、走行モードの頻繁な切り換えを抑制することが可能となる。

続いて、ステップＳ５では、充電状態ＳＯＣが所定の下限レベルＫｓｏｃ１を下回るか否かが判定される。充電状態ＳＯＣが下限レベルＫｓｏｃ１を下回ると判定された場合には、駆動用バッテリ３４に対する充電が必要な状況であるため、ステップＳ６に進むとともに発電フラグが設定される。一方、充電状態ＳＯＣが下限レベルＫｓｏｃ１を上回ると判定された場合には、ステップＳ７に進み、下限レベルＫｓｏｃ１よりも高く設定された上限レベルＫｓｏｃ２と充電状態ＳＯＣとが比較判定される。このステップＳ７において、充電状態ＳＯＣが上限レベルＫｓｏｃ２を上回ると判定された場合には、駆動用バッテリ３４に対する充電が不要な状況であるため、ステップＳ８に進むとともに発電フラグが解除される。一方、ステップＳ７において、充電状態ＳＯＣが上限レベルＫｓｏｃ２を下回ると判定された場合には、発電フラグの設定状態または解除状態が維持されることになる。

つまり、充電状態ＳＯＣが低下して下限レベルＫｓｏｃ１を下回ると発電が開始される一方、充電状態ＳＯＣが上昇して上限レベルＫｓｏｃ２を上回ると発電が停止されることになる。このように、発電制御を実行することにより、駆動用バッテリ３４の充電状態ＳＯＣが、上限レベルＫｓｏｃ２と下限レベルＫｓｏｃ１との間に適切に保たれるため、駆動用バッテリ３４の過放電や過充電を回避することが可能となる。

次いで、トルク制御手段である駆動系制御ユニット３１によって実行され、駆動輪を駆動する際の目標駆動トルクを設定するトルク設定制御について説明する。図４はトルク設定制御の処理手順を示すフローチャートであり、図５〜図７はトルク設定制御において参照される各種マップを示す特性線図である。

図４に示すように、ステップＳ１１，Ｓ１２では、アクセル操作量Ａｃｃ、車速Ｖ、充電状態ＳＯＣが読み込まれ、続くステップＳ１３では、図５のトルクマップを参照することにより、アクセル操作量Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて高充電時トルクＴｈが設定される。この高充電時トルクＴｈは、駆動用バッテリ３４の高充電状態（ＳＯＣ≧６０％）において、駆動ユニット１０から駆動輪に対して出力することのできるトルクである。続いて、ステップＳ１４では、図６のトルクマップを参照することにより、アクセル操作量Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて低充電時トルクＴｌが設定される。この低充電時トルクＴｌは、駆動用バッテリ３４の低充電状態（ＳＯＣ＝２０％）において、駆動ユニット１０が駆動輪に対して出力することのできるトルクであり、高充電時トルクＴｈよりも低く設定されている。なお、図５および図６のトルクマップに示すように、アクセル操作量Ａｃｃが増大する程、つまりアクセルペダルが踏み込まれる程に、高充電時トルクＴｈと低充電時トルクＴｌとは大きく設定されている。

そして、ステップＳ１５では、充電状態ＳＯＣに基づいて図７の係数マップを参照することにより、充電状態ＳＯＣに応じた充電補正係数Ｋｓｏｃが設定される。続くステップＳ１６では、これまでのステップで設定された、高充電時トルクＴｈ、低充電時トルクＴｌ、充電補正係数Ｋｓｏｃを用いて、駆動輪を駆動するための目標駆動トルクＴｔが以下の式（１）に従って算出される。
Ｔｔ＝Ｔｌ＋Ｋｓｏｃ×（Ｔｈ−Ｔｌ）・・・・・（１）

ここで、図８は目標駆動トルクＴｔの算出過程を概略的に示す説明図である。たとえば、アクセル操作量Ａｃｃが６０％、車速Ｖが６０ｋｍ／ｈ、充電状態ＳＯＣが４０％である場合には、目標駆動トルクＴｔが次のように算出されることになる。図８に示すように、アクセル操作量Ａｃｃ（６０％）と車速Ｖ（６０ｋｍ／ｈ）とに基づいて特性線を参照することにより、高充電時トルクＴｈ（ＳＯＣ≧６０％，符号ａ）および低充電時トルクＴｌ（ＳＯＣ＝２０％，符号ｂ）が設定される。なお、図８に示す高充電時トルクＴｈおよび低充電時トルクＴｌの特性線は、図５および図６に示す多数の特性線のうち、６０％のアクセル操作量Ａｃｃに対応する特性線を抜き出したものである。続いて、高充電時トルクＴｈと低充電時トルクＴｌとの差に、４０％の充電状態ＳＯＣに対応する充電補正係数Ｋｓｏｃ（０．５）を乗算した上で、これを低充電時トルクＴｌに加算することにより、目標駆動トルクＴｔ（符号ｃ）が算出される。

つまり、アクセル操作量Ａｃｃが６０％であり、充電状態ＳＯＣが４０％である場合には、図８に示すように、高充電時トルクＴｈと低充電時トルクＴｌとの中間に設けられる破線の特性線に沿って、目標駆動トルクＴｔが算出されることになる。そして、図７に示すように、充電状態ＳＯＣの増減に伴って充電補正係数Ｋｓｏｃが増減するため、充電状態ＳＯＣが所定値である４０％を上回る場合には、目標駆動トルクＴｔが図８に示す破線よりも高充電時トルクＴｈ側に増加する一方、充電状態ＳＯＣが４０％を下回る場合には、目標駆動トルクＴｔが図８示す破線よりも低充電時トルクＴｌ側に減少することになる。なお、充電状態ＳＯＣの所定値としては、４０％に限られることはなく、図７の係数マップを変更することによって、充電状態ＳＯＣの所定値を他の値に変更しても良いことはいうまでもない。

このように、充電状態ＳＯＣに応じて目標駆動トルクＴｔを増減させるようにしたので、充電状態ＳＯＣが上昇したときには、目標駆動トルクＴｔを増大させて、車両の動力性能を向上させることができる一方、充電状態ＳＯＣが低下したときには、目標駆動トルクＴｔを減少させて、駆動モータ１１の消費電力を抑制することができる。これにより、車両の動力性能を損なうことなく駆動用バッテリ３４の過放電を回避することができ、バッテリ劣化を防止するとともに動力性能の著しい低下を防止することができる。また、充電状態ＳＯＣの低下に伴って目標駆動トルクＴｔを徐々に引き下げるようにしたので、運転者に違和感を与えることなく消費電力を抑制することができる。

また、高充電状態に対応する高充電時トルクＴｈと、低充電状態に対応する低充電時トルクＴｌとを設定するようにしたので、充電状態ＳＯＣに応じて目標駆動トルクＴｔのトルク特性を変化させることができる。つまり、充電状態ＳＯＣが上昇したときには、予め設定される高充電時トルクＴｈのトルク特性に、目標駆動トルクＴｔのトルク特性を近づけて設定することができる一方、充電状態ＳＯＣが低下したときには、予め設定される低充電時トルクＴｌのトルク特性に、目標駆動トルクＴｔのトルク特性を近づけて設定することができる。

また、図９はアクセル操作に伴う目標駆動トルクＴｔの変化を示す線図であり、充電状態ＳＯＣが４０％に維持された状態のもとで、アクセル操作量Ａｃｃを６０％、７０％、８０％に変化させたときの状態を示している。図９に示すように、高充電時トルクＴｈ（ＳＯＣ≧６０％）や低充電時トルクＴｌ（ＳＯＣ＝２０％）は、アクセル操作量Ａｃｃの増減に伴って増減するように設定されるため、これらのトルクＴｈ，Ｔｌを充電状態ＳＯＣによって補正した目標駆動トルクＴｔについても、アクセル操作量Ａｃｃの増減に伴って増減することになる。つまり、充電状態ＳＯＣに基づいて目標駆動トルクＴｔが引き下げられた場合であっても、運転者のアクセル操作に応じて車両を加減速させることができるため、運転者に違和感を与えることなく消費電力を抑制することが可能となる。

次いで、このように設定された目標駆動トルクＴｔを駆動ユニット１０から出力するため、駆動系制御ユニット３１によって実行される駆動モータ１１やエンジン１２の駆動制御について説明する。図１０は駆動制御の処理手順を示すフローチャートであり、図１１〜図１５は駆動制御において参照される各種マップを示す特性線図である。図１０に示すように、まずステップＳ２１では、パラレル走行フラグが解除されているか否か、つまりモータ動力によって駆動輪を駆動するシリーズ走行モードであるか否かが判定される。シリーズ走行モードであると判定された場合には、ステップＳ２２に進み、以下の式（２）に従って目標モータトルクＴｍｔが算出される。
Ｔｍｔ＝Ｔｔ／（Ｒｆｇ×Ｒｍｇ）・・・・・（２）

ここで、Ｒｆｇとは終減速小歯車１６と終減速大歯車１７とによって設定されるファイナルギヤ比であり、Ｒｍｇとはモータ側駆動歯車１３ａとモータ側従動歯車１３ｂとによって設定されるモータギヤ比である。つまり、式（２）に従って算出される目標モータトルクＴｍｔは、前述した目標駆動トルクＴｔを駆動輪で得るために必要なモータトルクとなっている。そして、駆動系制御ユニット３１は、目標モータトルクＴｍｔに基づいて駆動モータ１１の供給電流を制御することにより、充電状態ＳＯＣに応じてモータ出力を制限するとともに、アクセル操作に応じて車両を加減速させることになる。

続いて、ステップＳ２３では、発電フラグが設定されているか否かが判定される。発電フラグが設定されている場合、つまり充電状態ＳＯＣが低下している場合には、ステップＳ２４に進み、ジェネレータ２１の目標発電量Ｐｅｔが設定される。この目標発電量Ｐｅｔは、試験やシミュレーション等に基づいて予め設定される発電量であり、エンジン１２を効率の良い運転領域で駆動することによって得られる発電量である。そして、ステップＳ２５では、目標発電量Ｐｅｔに基づき図１１のトルクマップを参照することによって目標エンジントルクＴｅｔが設定され、続くステップＳ２６では、目標発電量Ｐｅｔに基づき図１２の回転数マップを参照することによって目標ジェネレータ回転数Ｎｇｔが設定される。

このように、目標エンジントルクＴｅｔや目標ジェネレータ回転数Ｎｇｔが設定されると、駆動系制御ユニット３１は、ジェネレータ回転数を目標ジェネレータ回転数Ｎｇｔに収束させるようにジェネレータ２１の電流を制御し、エンジン制御ユニット３２は、エンジントルクを目標エンジントルクＴｅｔに収束させるようにスロットル開度や燃料噴射量等を制御する。このように、エンジン１２とジェネレータ２１を駆動制御することにより、目標発電量Ｐｅｔに応じた発電量が得られるようになっている。なお、ステップＳ２３において、発電フラグが解除されている場合、つまり発電が不要である場合には、ステップＳ２７に進み、目標発電量Ｐｅｔ、目標エンジントルクＴｅｔ、目標ジェネレータ回転数Ｎｇｔがそれぞれ０に設定されることになる。

続いて、パラレル走行モードにおける駆動モータ１１およびエンジン１２の駆動制御について説明する。図１０に示すように、ステップＳ２１において、パラレル走行フラグが設定されている場合、つまりモータ動力とエンジン動力とによって駆動輪を駆動するパラレル走行モードであると判定された場合には、ステップＳ３１に進み、車速Ｖに基づき図１３のトルクマップを参照することによって発電トルクＴｃｐが設定される。そして、続くステップＳ３２では、以下の式（３）に従って目標エンジントルクＴｅｔが算出される。
Ｔｅｔ＝Ｔｔ／（Ｒｅｇ×Ｒｆｇ）＋Ｔｃｐ・・・・・（３）

ここで、Ｒｅｇはエンジン側駆動歯車２５ａとエンジン側従動歯車２５ｂとによって設定されるエンジンギヤ比であり、式（３）に従って算出される目標エンジントルクＴｅｔは、発電トルクＴｃｐによってジェネレータ２１を駆動しながら、前述した目標駆動トルクＴｔを駆動輪で得るために必要なエンジントルクとなっている。但し、ステップＳ３３において、エンジン回転数に基づき図１４のトルクマップを参照することによって最大エンジントルクＴｅｍａｘが設定されており、続くステップＳ３４において、目標エンジントルクＴｅｔが最大エンジントルクＴｅｍａｘを超えている場合には、エンジン１２を保護するために目標エンジントルクＴｅｔが引き下げられる。

続いて、ステップＳ３５では、以下の式（４）に従って目標モータトルクＴｍｔが算出される。この式（４）に従って算出される目標モータトルクＴｍｔは、目標駆動トルクＴｔからエンジントルクを差し引くことによって得られるモータトルクであり、エンジントルクが不足して目標駆動トルクＴｔを出力することができない場合に、目標モータトルクＴｍｔによって不足分が補われることになる。但し、ステップＳ３６において、モータ回転数に基づき図１５のトルクマップを参照することによって最大モータトルクＴｍｍａｘが設定されており、続くステップＳ３７において、目標モータトルクＴｍｔが最大モータトルクＴｍｍａｘを超えている場合には、駆動モータ１１を保護するために目標モータトルクＴｍｔが引き下げられる。
Ｔｍｔ＝（Ｔｔ−Ｔｅｔ×Ｒｅｇ×Ｒｆｇ）／（Ｒｍｇ×Ｒｆｇ）・・・・・（４）

このように、目標駆動トルクＴｔに基づき目標モータトルクＴｍｔおよび目標エンジントルクＴｅｔが算出されると、駆動系制御ユニット３１は、目標モータトルクＴｍｔに基づいて駆動モータ１１の供給電流を制御し、エンジン制御ユニット３２は、目標エンジントルクＴｅｔに基づいてスロットル開度や燃料噴射量を制御する。これにより、パラレル走行モードであっても、充電状態ＳＯＣに応じて駆動モータ１１のモータ出力を制限するとともに、アクセル操作量Ａｃｃに応じて車両を加減速させることが可能となる。

これまで説明したように、目標駆動トルクＴｔを設定する際には、図４に示すフローチャートの処理手順に従ってトルク設定制御が実行されることになるが、これに限られることはなく、他の処理手順に従って目標駆動トルクＴｔを設定しても良い。ここで、図１６はトルク設定制御における他の処理手順を示すフローチャートであり、図１７および図１８はトルク設定制御において参照される各種マップを示す特性線図である。

図１６に示すように、ステップＳ４１，Ｓ４２では、アクセル操作量Ａｃｃ、車速Ｖ、充電状態ＳＯＣが読み込まれ、続くステップＳ４３，Ｓ４４では、車速Ｖに基づいて図１７のトルクマップを参照することにより、高充電時最大トルクＴｈｍａｘおよび低充電時最大トルクＴｌｍａｘが設定される。ここで、高充電時最大トルクＴｈｍａｘとは、アクセルペダルが全開状態（Ａｃｃ＝１００％）まで踏み込まれ、かつ駆動用バッテリ３４が高充電状態（ＳＯＣ≧６０％）であるときに、駆動ユニット１０が駆動輪に対して出力することのできる高充電時トルクであり、低充電時最大トルクＴｌｍａｘとは、アクセルペダルが全開状態（Ａｃｃ＝１００％）まで踏み込まれ、かつ駆動用バッテリ３４が低充電状態（ＳＯＣ＝２０％）であるときに、駆動ユニット１０が駆動輪に対して出力することのできる低充電時トルクである。また、ステップＳ４５では、充電状態ＳＯＣに基づいて図７の係数マップを参照することにより、充電状態ＳＯＣに応じた充電補正係数Ｋｓｏｃが設定され、続くステップＳ４６では、アクセル操作量Ａｃｃに基づいて図１８の係数マップを参照することにより、アクセル操作量Ａｃｃに応じたアクセル補正係数Ｋａｃｃが設定される。

そして、ステップＳ４７では、これまでのステップで設定された、高充電時最大トルクＴｈｍａｘ、低充電時最大トルクＴｌｍａｘ、充電補正係数Ｋｓｏｃ、アクセル補正係数Ｋａｃｃに基づいて、駆動輪を駆動するための目標駆動トルクＴｔが以下の式（５）に従って算出される。つまり、車速Ｖに基づいて高充電時最大トルクＴｈｍａｘおよび低充電時最大トルクＴｌｍａｘを設定し、これらの最大トルクＴｈｍａｘ，Ｔｌｍａｘを充電状態ＳＯＣとアクセル操作量Ａｃｃとに基づいて補正することにより、制御目標となる目標駆動トルクＴｔが設定されることになる。
Ｔｔ＝Ｋａｃｃ×（Ｔｌｍａｘ＋Ｋｓｏｃ×（Ｔｈｍａｘ−Ｔｌｍａｘ））・・・（５）

このように、車速Ｖに応じて高充電時トルクと低充電時トルクとを設定し、これらを充電状態ＳＯＣとアクセル操作量Ａｃｃとに基づき補正することによって得られる目標駆動トルクＴｔであっても、充電状態ＳＯＣとアクセル操作量Ａｃｃとに基づいて設定されるため、前述した効果と同様の効果を得ることができる。なお、図１７に示される高充電時トルクや低充電時トルクは、１００％のアクセル操作量Ａｃｃに対応する高充電時最大トルクＴｈｍａｘや低充電時最大トルクＴｌｍａｘであるが、これに限られることはなく、アクセル補正係数Ｋａｃｃの設定条件を変更することにより、他のアクセル操作量Ａｃｃに対応する高充電時トルクや低充電時トルクを採用しても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示するハイブリッド車両は、前輪駆動のハイブリッド車両であるが、これに限られることはなく、後輪駆動や４輪駆動のハイブリッド車両に本発明を適用しても良い。また、シリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両に限られることはなく、シリーズ方式やパラレル方式のハイブリッド車両に本発明を適用しても良い。

また、前述の説明では、充電状態ＳＯＣが６０％を上回って上昇したときに、駆動用バッテリ３４が高充電状態となり、充電状態ＳＯＣが２０％まで低下したときに、駆動用バッテリ３４が低充電状態となっているが、駆動用バッテリ３４の高充電状態と低充電状態とを示す充電状態ＳＯＣの値としては、これらに限られることはなく、駆動モータ１１、エンジン１２、ジェネレータ２１、駆動用バッテリ３４等の仕様に応じて適宜変更されることはいうまでもない。

さらに、充電状態ＳＯＣやアクセル操作量Ａｃｃに基づいて、充電補正係数Ｋｓｏｃやアクセル補正係数Ｋａｃｃが設定されているが、補正係数に限られることはなく、充電状態ＳＯＣやアクセル操作量Ａｃｃに基づいて、トルク補正量を設定するようにしても良い。

本発明の一実施の形態である制御装置によって制御される駆動ユニットを示す概略図である。ハイブリッド車両の電気系および制御系を示すブロック図である。走行モード切換制御および発電制御の処理手順を示すフローチャートである。トルク設定制御の処理手順を示すフローチャートである。トルクマップを示す特性線図である。トルクマップを示す特性線図である。係数マップを示す特性線図である。目標駆動トルクの算出過程を概略的に示す説明図である。アクセル操作に伴う目標駆動トルクの変化を示す線図である。駆動制御の処理手順を示すフローチャートである。トルクマップを示す特性線図である。回転数マップを示す特性線図である。トルクマップを示す特性線図である。トルクマップを示す特性線図である。トルクマップを示す特性線図である。トルク設定制御の処理手順を示すフローチャートである。トルクマップを示す特性線図である。係数マップを示す特性線図である。

符号の説明

１１駆動モータ（電動モータ）
１２エンジン
３０バッテリ制御ユニット（充電状態検出手段）
３１駆動系制御ユニット（トルク制御手段）
３４駆動用バッテリ（バッテリ）
３７アクセルペダルセンサ（操作量検出手段）
Ａｃｃアクセル操作量
ＳＯＣ充電状態
Ｖ車速
Ｔｈ高充電時トルク
Ｔｌ低充電時トルク
Ｔｔ目標駆動トルク
Ｔｈｍａｘ高充電時最大トルク（高充電時トルク）
Ｔｌｍａｘ低充電時最大トルク（低充電時トルク）

Claims

エンジンと電動モータとの少なくともいずれか一方を用いて駆動輪を駆動するハイブリッド車両の制御装置であって、
バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、
運転者のアクセル操作量を検出する操作量検出手段と、
前記充電状態と前記アクセル操作量とに基づいて、前記駆動輪の目標駆動トルクを設定するトルク制御手段とを有し、
前記トルク制御手段は、前記バッテリの高充電状態に対応する高充電時トルクと、前記バッテリの低充電状態に対応する低充電時トルクとを、アクセル操作量毎に複数設定し、
前記充電状態が所定値よりも高い場合には、アクセル操作量に応じて選択される前記高充電時トルク側に前記目標駆動トルクを設定する一方、前記充電状態が所定値よりも低い場合には、アクセル操作量に応じて選択される前記低充電時トルク側に前記目標駆動トルクを設定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１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記トルク制御手段は、車速と前記アクセル操作量とに基づいて、前記高充電時トルクおよび低充電時トルクを設定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１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記トルク制御手段は、車速に基づいて前記高充電時トルクおよび低充電時トルクを設定し、前記アクセル操作量に基づいて前記高充電時トルクおよび低充電時トルクを補正することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。