JP6070531B2 - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の動力源としてエンジンとモータとを搭載したハイブリッド車の制御装置に関する発明である。

近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の動力源としてエンジンとモータとを搭載したハイブリッド車が注目されている。このようなハイブリッド車は、冬季に熱不足により燃費が悪化する傾向がある。特に、エンジンの冷却水の熱が不足状態になると、エンジンが強制稼働されてエンジン効率が低下することがある。

そこで、冷却水の熱不足を補う技術として、例えば、特許文献１（特開平５−２２１２３３号公報）に記載されているように、エンジンの冷却水の熱を利用する温水暖房装置に加えて、電動コンプレッサで熱を発生させる電気暖房装置を搭載するようにしたものがある。このようなシステムにおいては、冷却水温が所定値よりも低いときには、温水暖房装置と電気暖房装置の出力配分を一定にして温水暖房装置と電気暖房装置の両方で暖房を行い、冷却水温が所定値以上のときには、温水暖房装置のみで暖房を行うようにしたものがある。

特開平５−２２１２３３号公報

しかし、従来技術では、冷却水温が所定値よりも低いときに温水暖房装置と電気暖房装置の出力配分を一定にするため、次のような問題がある。

冷却水温が低い場合でも、温水暖房装置のヒータコアで冷却水の熱が奪われるため、冷却水温が更に低下する可能性があり、冷却水温が所定水温以下になるとエンジンが強制稼働される。エンジンの強制稼働中は、エンジンの燃焼を停止してモータの動力で走行するＥＶ走行ができないため、燃費が悪化する。また、走行負荷が高くてエンジンの出力が大きい（発熱量が多い）場合でも、冷却水温が所定値よりも低いと、電気暖房装置で電力が消費されるため、その分、ＥＶ走行できる距離が短くなって燃費が悪化する。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、車両の動力源（エンジンやモータ）又は暖房装置（温水暖房装置や電気暖房装置）の出力を適切に設定して燃費を向上させることができるハイブリッド車の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両の動力源として搭載されたエンジン（１１）及びモータ（１２）と、エンジン（１１）により駆動される発電機（１２，１７）と、充放電可能なバッテリ（１８，２１）と、エンジン（１１）の冷却水の熱を利用する温水暖房装置（２２）と、電気で熱を発生させる電気暖房装置（４２）とを備えたハイブリッド車の制御装置において、車両の走行動力である走行要求パワーと、単位時間当りの暖房熱量である暖房要求パワーと、燃料消費量に燃料の低位発熱量を乗じた値である燃料消費パワーと、発電機（１２，１７）の発電電力と、バッテリ（１８，２１）の放電電力と、単位時間当りの冷却水加熱量である冷却水加熱力と、単位時間当りの冷却水放熱量である冷却水放熱力と、発電電力の重み係数αと、放電電力を燃料消費パワーに換算するための係数βと、冷却水放熱力を燃料消費パワーに換算するための係数δと、冷却水加熱力の重み係数γに基づいて、システム効率が、次式
システム効率＝（走行要求パワー＋暖房要求パワー＋α・発電電力＋γ・冷却水加熱力）／（燃料消費パワー＋β・放電電力＋δ・冷却水放熱力）
で定義され、エンジン（１１）又はモータ（１２）の出力に対してシステム効率が所定の適正範囲内になる温水暖房装置（２２）又は電気暖房装置（４２）の出力を結んだ出力配分ライン上で、エンジン（１１）又はモータ（１２）の出力に対応する温水暖房装置（２２）又は電気暖房装置（４２）の出力を設定する制御手段（３３）を備えた構成としたものである。

この構成では、先にエンジンやモータの出力を設定した後、そのエンジンやモータの出力に基づいて出力配分ライン上で温水暖房装置や電気暖房装置の出力を設定することで、そのときのエンジンやモータの出力に対してシステム効率が適正範囲内になるように温水暖房装置や電気暖房装置の出力を設定することができる。これにより、そのときのエンジンやモータの出力に対して温水暖房装置や電気暖房装置の出力を適切に設定して、システム効率を向上させることができ、燃費を向上させることができる。

また、請求項２に係る発明は、温水暖房装置（２２）又は電気暖房装置（４２）の出力に対してシステム効率が所定の適正範囲内になるエンジン（１１）又はモータ（１２）の出力を結んだ出力配分ライン上で、温水暖房装置（２２）又は電気暖房装置（４２）の出力に対応するエンジン（１１）又はモータ（１２）の出力を設定する制御手段（３３）を備えた構成としたものである。

この構成では、先に温水暖房装置や電気暖房装置の出力を設定した後、その温水暖房装置や電気暖房装置の出力に基づいて出力配分ライン上でエンジンやモータの出力を設定することで、そのときの温水暖房装置や電気暖房装置の出力に対してシステム効率が適正範囲内になるようにエンジンやモータの出力を設定することができる。これにより、そのときの温水暖房装置や電気暖房装置の出力に対してエンジンやモータの出力を適切に設定して、システム効率を向上させることができ、燃費を向上させることができる。この請求項２に係る発明は、オートクルーズ（クルーズコントロール）中などの走行出力の配分に自由度が高い場合や暖房の立ち上がり時などの快適性が優先される場合に有効である。

図１は本発明の実施例１におけるハイブリッド車の制御システムの概略構成を示す図である。 図２は実施例１の出力設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図３は最適ＨＰ出力の算出方法を説明するブロック図である。 図４は最適ＨＰ出力配分算出マップの作成方法を説明する図である。 図５は最適ＨＰ出力配分算出マップの一例を概念的に示す図である。 図６は実施例２の出力設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図７はＨＣ出力比率算出マップの一例を概念的に示す図である。 図８は最適ＭＧ出力の算出方法を説明するブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてハイブリッド車の制御システムの概略構成を説明する。
車両の動力源として内燃機関であるエンジン１１とモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）１２とが搭載されている。エンジン１１の出力軸（クランク軸）の動力がＭＧ１２を介して変速機１３に伝達され、この変速機１３の出力軸の動力がデファレンシャルギヤ機構１４や車軸１５等を介して車輪１６に伝達される。変速機１３は、複数段の変速段の中から変速段を段階的に切り換える有段変速機であっても良いし、無段階に変速するＣＶＴ（無段変速機）であっても良い。

エンジン１１の動力を車輪１６に伝達する動力伝達経路のうちのエンジン１１と変速機１３との間に、ＭＧ１２の回転軸が動力伝達可能に連結されている。尚、エンジン１１とＭＧ１２との間（又はＭＧ１２と変速機１３との間）に、動力伝達を断続するためのクラッチ（図示せず）を設けるようにしても良い。

エンジン１１の動力で駆動される発電機１７の発電電力がメインバッテリ１８に充電される。また、ＭＧ１２を駆動するインバータ１９がメインバッテリ１８に接続され、ＭＧ１２がインバータ１９を介してメインバッテリ１８と電力を授受するようになっている。発電機１７は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を介して低圧バッテリ２１に接続されている。メインバッテリ１８と低圧バッテリ２１は、いずれも充放電可能（充電や放電が可能）なバッテリである。

また、車室内を暖房するための暖房装置として、エンジン１１の冷却水の熱を利用する温水暖房装置２２と、電気で熱を発生させる電気暖房装置４２（ヒートポンプ装置）とが搭載されている。

温水暖房装置２２は、エンジン１１の冷却水通路（図示せず）に、暖房用の温水回路２３が接続され、この温水回路２３に、暖房用のヒータコア２４と電動ウォータポンプ２５が設けられている。電動ウォータポンプ２５は、低圧バッテリ２１の電力で駆動され、この電動ウォータポンプ２５によりエンジン１１とヒータコア２４との間で冷却水（温水）を循環させるようになっている。

電気暖房装置４２は、低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒にする電動コンプレッサ３７と、高温高圧のガス冷媒から熱を放出させて高圧の液状冷媒にする室内熱交換器３８（凝縮器）と、高圧の液状冷媒を減圧膨張させて低温低圧の液状冷媒にする膨張弁３９と、低温低圧の液状冷媒に熱を吸収させて低温低圧のガス冷媒にする室外熱交換器４０（蒸発器）と、室外熱交換器４０で蒸発されなかった液状冷媒を分離してコンプレッサ３７にガス冷媒のみを供給するアキュムレータ４１等から構成されている。

電動コンプレッサ３７は、コンプレッサ用インバータ（図示せず）を介して低圧バッテリ２１に接続されている。後述するエアコンＥＣＵ３６によりコンプレッサ用インバータを制御して電動コンプレッサ３７を制御するようになっている。ヒータコア２４及び室内熱交換器３８の近傍には、温風を発生させるブロアファン２６が配置され、室外熱交換器４０の近傍には、ラジエタファン２７が配置されている。

アクセルセンサ２８によってアクセル開度（アクセルペダルの操作量）が検出され、シフトスイッチ２９によってシフトレバーの操作位置が検出される。更に、ブレーキスイッチ３０によってブレーキ操作（又はブレーキセンサによってブレーキ操作量）が検出され、車速センサ３１によって車速が検出される。

ハイブリッドＥＣＵ３３は、車両全体を総合的に制御するコンピュータであり、上述した各種のセンサやスイッチの出力信号を読み込んで、車両の運転状態を検出する。このハイブリッドＥＣＵ３３は、エンジン１１の運転を制御するエンジンＥＣＵ３４と、インバータ１９を制御してＭＧ１２を制御すると共に発電機１７を制御するＭＧ−ＥＣＵ３５と、暖房装置２２，４２（電動ウォータポンプ２５、ブロアファン２６、電動コンプレッサ３７等）を制御するエアコンＥＣＵ３６との間で制御信号やデータ信号等を送受信し、各ＥＣＵ３４〜３６によって車両の運転状態に応じて、エンジン１１、ＭＧ１２、発電機１７、暖房装置２２，４２等を制御する。

ところで、エンジン１１の冷却水温が低い場合、温水暖房装置２２による暖房だけでは、冷却水温が更に低下する可能性がある。この場合、冷却水を昇温させるためにエンジン１１を強制稼働させると、エンジン１１の燃焼を停止してＭＧ１２の動力で走行するＥＶ走行ができないため、燃費が悪化する。また、電気暖房装置４２の出力を大きくすれば、冷却水温の低下を抑制できるが、電気暖房装置４２で電力が消費されるため、その分、ＥＶ走行できる距離が短くなって燃費が悪化する。

燃費を改善するには、冷却水の熱が不足しない程度に熱を有効に使いきって電気暖房装置４２の出力を最小限にして、ＥＶ走行可能な距離を長くすることが求められ、そのためには、温水暖房装置２２と電気暖房装置４２の出力配分を適切に設定する必要がある。

そこで、本実施例１では、ハイブリッドＥＣＵ３３により後述する図２の出力設定ルーチンを実行することで、エンジン１１及びＭＧ１２の出力と温水暖房装置２２（ヒータコア２４）及び電気暖房装置４２の出力を次のようにして設定する。尚、以下の説明では、エンジン１１の出力を「ＥＧ出力」と表記し、ＭＧ１２の出力を「ＭＧ出力」と表記する。また、温水暖房装置２２（ヒータコア２４）の出力を「ＨＣ出力」と表記し、電気暖房装置４２の出力を「ＨＰ出力」と表記する。

まず、車両の走行要求パワーに基づいてＥＧ出力とＭＧ出力を設定する。
この後、ＭＧ出力に対してシステム効率が所定の適正範囲内になるＨＰ出力を結んだＨＰ出力配分ライン上で、ＭＧ出力に対応するＨＰ出力を設定する。この際、本実施例１では、車両の走行動力と暖房熱量とＭＧ１２や発電機１７の発電電力とメインバッテリ１８や低圧バッテリ２１の放電電力と冷却水加熱量と冷却水放熱量と燃料消費パワー（燃料消費量に燃料の低位発熱量を乗じた値）とを用いてシステム効率関数を定義し、ＭＧ出力に対してシステム効率関数が最大になるＨＰ出力を結んだ最適ＨＰ出力配分ライン上で、ＭＧ出力に対応するＨＰ出力を設定する。

この後、車両の暖房要求パワーとＨＰ出力に基づいてＨＣ出力を設定する。
これにより、そのときのＥＧ出力とＭＧ出力に対してシステム効率が適正範囲内（本実施例ではシステム効率関数が最大）になるようにＨＣ出力とＨＰ出力を設定する。

以下、本実施例１でハイブリッドＥＣＵ３３が実行する図２の出力設定ルーチンの処理内容を説明する。
図２に示す出力設定ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ３３の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、アクセル開度等に基づいて車両の走行要求パワー（車両の走行に必要なパワー）をマップ又は数式等により算出する。更に、外気温と車室内温度と目標車室内温度等に基づいて暖房要求パワー（車室内の暖房に必要なパワー）をマップ又は数式等により算出する。

この後、ステップ１０２に進み、走行要求パワーに基づいてＥＧ出力とＭＧ出力を設定する。この場合、例えば、暖房要求を考慮せずに、走行要求パワーと発電電力と放電電力とを用いてシステム効率関数を定義し、このシステム効率関数が最大又は最大を含む所定範囲内になるようにＥＧ出力とＭＧ出力を設定する。或は、バッテリＳＯＣ（メインバッテリ１８や低圧バッテリ２１の充電状態）に応じた充放電電力をマップ等により算出し、走行要求パワーに充放電電力を加算して車両要求パワーを算出する。この車両要求パワーが閾値よりも大きいか否かでエンジン１１のオン／オフを判定して、ＥＧ出力とＭＧ出力を設定する。但し、暖房オン時で冷却水温が所定値以下の場合にはＥＶ走行を禁止してエンジン１１を稼働させる。

このステップ１０２で算出したＥＧ出力をエンジンＥＣＵ３４に指令するＥＧ出力として設定すると共に、ステップ１０２で算出したＭＧ出力をＭＧ−ＥＣＵ３５に指令するＭＧ出力として設定する。

この後、ステップ１０３に進み、ＭＧ出力に対してシステム効率関数が最大になるＨＰ出力を結んだ最適ＨＰ出力配分ライン上で、ＭＧ出力に対応するＨＰ出力を設定する。具体的には、図３に示すように、最適ＨＰ出力配分算出マップ（図５参照）を用いて、走行要求パワーと暖房要求パワーとＭＧ出力とに応じた最適ＨＰ出力を算出する。最適ＨＰ出力配分算出マップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。

最適ＨＰ出力配分算出マップは、次のようにして作成されている。まず、車両の走行要求パワー（走行動力）と暖房要求パワー（単位時間当りの暖房熱量）とＭＧ１２や発電機１７の発電電力とメインバッテリ１８や低圧バッテリ２１の放電電力と冷却水加熱力（単位時間当りの冷却水加熱量）と冷却水放熱力（単位時間当りの冷却水放熱量）とを用いてシステム効率関数を下記（１）式で定義する。

ここで、［−］は無次元数を意味する。αは発電電力の重み係数（例えば１．０）であり、βは放電電力を燃料消費パワーに換算するための係数（例えば０．３）である。また、δは冷却水放熱力を燃料消費パワーに換算するための係数（例えば０．２）であり、γは冷却水加熱力の重み係数（例えば１．０）である。

図４に示すように、このシステム効率関数において、走行要求パワーと暖房要求パワーの組み合わせ毎に、エンジン１１とＭＧ１２の出力配分及び温水暖房装置２２と電気暖房装置４２の出力配分を変化させて、システム効率関数の等高線（効率グラフ）を作成し、ＭＧ出力に対してシステム効率関数が最大になるＨＰ出力を結んだ最適ＨＰ出力配分ラインを算出する。このようにして算出した走行要求パワーと暖房要求パワーの組み合わせ毎の最適ＨＰ出力配分ラインのデータを用いて、最適ＨＰ出力配分算出マップ（図５参照）を作成する。

最適ＨＰ出力を算出した後、暖房要求パワーから最適ＨＰ出力を減算して最適ＨＣ出力を求める。
最適ＨＣ出力＝暖房要求パワー−最適ＨＰ出力

この後、ステップ１０４に進み、現在のバッテリＳＯＣとＭＧ出力とＨＰ入力（電気暖房装置４２の消費電力）とＳＯＣ変換係数Ｋ1 とを用いて、将来のバッテリＳＯＣの予測値を次式により算出する。

バッテリＳＯＣ予測値＝現在のバッテリＳＯＣ＋Ｋ1 ×（−ＭＧ出力−ＨＰ入力）
ここで、ＳＯＣ変換係数Ｋ1 は、バッテリＳＯＣの１％に相当するバッテリ出力の逆数である。また、ＭＧ出力は、上記ステップ１０２で設定したＭＧ出力を用いる。ＨＰ入力（電気暖房装置４２の消費電力）は、上記ステップ１０３で設定したＨＰ出力（最適ＨＰ出力）に基づいて算出する。

更に、現在の冷却水温とエンジン１１の冷却水加熱力（単位時間当りの冷却水加熱量）とヒータコア２４の冷却水放熱力（単位時間当りの冷却水放熱量）と水温変換係数Ｋ2 とを用いて、将来の冷却水温の予測値を次式により算出する。

冷却水温予測値＝現在の冷却水温＋Ｋ2 ×（冷却水加熱力−冷却水放熱力）
ここで、水温変換係数Ｋ2 は、冷却水量と冷却水の比熱から算出したものである。また、エンジン１１の冷却水加熱力は、上記ステップ１０２で設定したＥＧ出力に基づいて算出する。ヒータコア２４の冷却水放熱力は、上記ステップ１０３で設定したＨＣ出力（最適ＨＣ出力）に基づいて算出する。

この後、ステップ１０５に進み、バッテリＳＯＣ予測値が所定値以上で且つ冷却水温予測値が所定値以上であるか否かを判定する。ここで、バッテリＳＯＣ予測値の判定に用いる所定値は、例えば、バッテリＳＯＣの下限値（許容下限値）よりも少し高い値に設定されている。また、冷却水温予測値の判定に用いる所定値は、例えば、冷却水温の下限値（許容下限値）よりも少し高い値に設定されている。

このステップ１０５で、バッテリＳＯＣ予測値が所定値以上で且つ冷却水温予測値が所定値以上であると判定された場合には、ステップ１０６に進み、エアコンＥＣＵ３６に指令するＨＰ出力を最適ＨＰ出力に設定すると共に、エアコンＥＣＵ３６に指令するＨＣ出力を最適ＨＣ出力に設定する。
ＨＰ出力＝最適ＨＰ出力
ＨＣ出力＝最適ＨＣ出力

一方、上記ステップ１０５で、バッテリＳＯＣ予測値が所定値未満であるか又は冷却水温予測値が所定値未満であると判定された場合には、ステップ１０７に進み、バッテリＳＯＣ予測値が所定値未満であるか否かを判定する。

このステップ１０７で、バッテリＳＯＣ予測値が所定値未満である（バッテリＳＯＣ予測値が所定値未満で且つ冷却水温予測値が所定値未満の場合も含む）と判定された場合には、ステップ１０８に進み、バッテリＳＯＣが下限値を下回らないようにＨＰ出力とＨＣ出力を設定（補正）する。

具体的には、バッテリＳＯＣ下限値までの余裕分（現在のバッテリＳＯＣ−バッテリＳＯＣ下限値）とＳＯＣ変換係数Ｋ1 とＣＯＰ変換係数Ｋ3 とを用いて、補正後のＨＰ出力を次式により算出する。
補正後のＨＰ出力＝バッテリＳＯＣ下限値までの余裕分／Ｋ1 ×Ｋ3
ここで、ＣＯＰ変換係数Ｋ3 は、電力を熱出力（単位時間当りの熱量）に変換するための係数である。

更に、補正前のＨＣ出力（最適ＨＣ出力）と補正前のＨＰ出力（最適ＨＰ出力）と補正後のＨＰ出力とを用いて、補正後のＨＣ出力を次式により算出する。
補正後のＨＣ出力＝補正前のＨＣ出力＋（補正前のＨＰ出力−補正後のＨＰ出力）
このステップ１０８で算出したＨＰ出力とＨＣ出力を、エアコンＥＣＵ３６に指令するＨＰ出力とＨＣ出力として設定する。

一方、上記ステップ１０７で、冷却水温予測値が所定値未満であると判定された場合には、ステップ１０９に進み、冷却水温が下限値を下回らないようにＨＰ出力とＨＣ出力を設定（補正）する。

具体的には、冷却水温下限値までの余裕分（現在の冷却水温−冷却水温下限値）と水温変換係数Ｋ2 とを用いて、補正後のＨＣ出力を次式により算出する。
補正後のＨＣ出力＝冷却水温下限値までの余裕分／Ｋ2

更に、補正前のＨＰ出力（最適ＨＰ出力）と補正前のＨＣ出力（最適ＨＣ出力）と補正後のＨＣ出力とを用いて、補正後のＨＰ出力を次式により算出する。
補正後のＨＰ出力＝補正前のＨＰ出力＋（補正前のＨＣ出力−補正後のＨＣ出力）
このステップ１０９で算出したＨＰ出力とＨＣ出力を、エアコンＥＣＵ３６に指令するＨＰ出力とＨＣ出力として設定する。

以上説明した本実施例１では、走行要求パワーに基づいてＥＧ出力とＭＧ出力を設定した後、ＭＧ出力に対してシステム効率関数が最大になるＨＰ出力を結んだ最適ＨＰ出力配分ライン上で、ＭＧ出力に対応するＨＰ出力を設定し、暖房要求パワーからＨＰ出力を減算してＨＣ出力を設定するようにしている。これにより、そのときのエンジン１１やＭＧ１２の出力に対して温水暖房装置２２や電気暖房装置４２の出力を適切に設定して、システム効率を向上させることができる。その結果、冷却水温の低下を抑制してエンジン１１の強制稼働を抑制すると共に、エンジン１１の発生熱量を有効活用して電気暖房装置４２の電力消費をできるだけ少なくすることが可能となるため、ＥＶ走行可能な距離を長くすることができ、燃費を向上させることができる。また、走行に伴う充放電量と発熱量と、暖房に使う放電量と放熱量のバランスを調整することができ、冷却水熱を有効に活用しながら、バッテリＳＯＣも管理できるようになる。

本実施例１では、例えば、最適ＨＰ出力配分算出マップ（図５参照）は、走行要求パワー＝６ｋＷ、暖房要求パワー＝３ｋＷで、ＭＧ出力＝６ｋＷ（ＭＧ出力比率＝１００％）のときに、最適ＨＰ出力＝２．４ｋＷ（ＨＰ出力比率＝８０％）となるように設定され、この場合、ＥＧ出力＝０ｋＷ、ＨＣ出力＝０．６ｋＷとなる。これにより、走行要求パワーが低め（６ｋＷ）の場合には、できる限りＥＶ走行して燃費向上を図ることができる。また、エンジン１１の発熱が無いため、暖房要求パワーの８０％を電気暖房装置４２で担うことで冷却水温の低下を抑制することができる。

また、最適ＨＰ出力配分算出マップは、走行要求パワー＝１２ｋＷ、暖房要求パワー＝４ｋＷで、ＭＧ出力＝−６ｋＷ（ＭＧ出力比率＝−５０％）のときに、最適ＨＰ出力＝０．６ｋＷ（ＨＰ出力比率＝１６％）となるように設定され、この場合、ＥＧ出力＝１８ｋＷ、ＨＣ出力＝３．４ｋＷとなる。これにより、走行要求パワーが高め（１２ｋＷ）の場合には、エンジン１１の冷却水加熱量が大きいため、ＨＣ出力を高め（３．４ｋＷ）に設定する。また、ＭＧ出力を負の値（発電側）に設定してＭＧ１２で発電（バッテリ１８を充電）するようにしているのは、負荷増大によりエンジン１１をより高効率で稼働させることと、バッテリＳＯＣ回復のためである。更に、冷却水熱量を使い過ぎないように電気暖房装置４２も併用する。

尚、上記実施例１では、ＭＧ出力に対してシステム効率関数が最大になるＨＰ出力を結んだ最適ＨＰ出力配分ライン上でＨＰ出力を設定するようにしたが、これに限定されず、例えば、ＭＧ出力に対してシステム効率関数が最大付近の所定範囲内になるＨＰ出力を結んだＨＰ出力配分ライン上でＨＰ出力を設定するようにしても良い。更に、上記実施例１で説明したシステム効率関数に限定されず、他の方法で算出したシステム効率が適正範囲内（例えば最大又は最大付近の所定範囲内）になるＨＰ出力を結んだＨＰ出力配分ライン上でＨＰ出力を設定するようにしても良い。或は、ＭＧ出力に対してシステム効率（システム効率関数を含む）が適正範囲内（例えば最大又は最大付近の所定範囲内）になるＨＣ出力を結んだＨＣ出力配分ライン上でＨＣ出力を設定するようにしても良い。

また、ＥＧ出力に対してシステム効率（システム効率関数を含む）が適正範囲内（例えば最大又は最大付近の所定範囲内）になるＨＰ出力を結んだＨＰ出力配分ライン上でＨＰ出力を設定するようにしても良い。或は、ＥＧ出力に対してシステム効率（システム効率関数を含む）が適正範囲内（例えば最大又は最大付近の所定範囲内）になるＨＣ出力を結んだＨＣ出力配分ライン上でＨＣ出力を設定するようにしても良い。

次に、図６乃至図８を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分については説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、ハイブリッドＥＣＵ３３により後述する図６の出力設定ルーチンを実行することで、ＥＧ出力及びＭＧ出力とＨＣ出力及びＨＰ出力を次のようにして設定する。

まず、車両の暖房要求パワーに基づいてＨＣ出力とＨＰ出力を設定する。
この後、ＨＰ出力に対してシステム効率が所定の適正範囲内になるＭＧ出力を結んだＭＧ出力配分ライン上で、ＨＰ出力に対応するＭＧ出力を設定する。この際、本実施例２では、車両の走行動力と暖房熱量とＭＧ１２や発電機１７の発電電力とメインバッテリ１８や低圧バッテリ２１の放電電力と冷却水加熱量と冷却水放熱量とを用いてシステム効率関数を定義し、ＨＰ出力に対してシステム効率関数が最大になるＭＧ出力を結んだ最適ＭＧ出力配分ライン上で、ＨＰ出力に対応するＭＧ出力を設定する。

この後、車両の走行要求パワーとＭＧ出力に基づいてＥＧ出力を設定する。
これにより、そのときのＨＣ出力とＨＰ出力に対してシステム効率が適正範囲内（本実施例ではシステム効率関数が最大）になるようにＥＧ出力とＭＧ出力を設定する。

以下、本実施例２でハイブリッドＥＣＵ３３が実行する図６の出力設定ルーチンの処理内容を説明する。
図６に示す出力設定ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ３３の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう制御手段としての役割を果たす。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、アクセル開度等に基づいて車両の走行要求パワーをマップ又は数式等により算出する。更に、外気温と車室内温度と目標車室内温度等に基づいて暖房要求パワーをマップ又は数式等により算出する。

この後、ステップ２０２に進み、暖房要求パワーに基づいてＨＣ出力とＨＰ出力を設定する。具体的には、まず、ＨＣ出力比率算出マップ（図７参照）を用いて、バッテリＳＯＣと冷却水温とに応じたＨＣ出力比率を算出する。ＨＣ出力比率算出マップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。この後、暖房要求パワーにＨＣ出力比率を乗算してＨＣ出力を求め、このＨＣ出力を暖房要求パワーから減算してＨＰ出力を求める。

ＨＣ出力＝暖房要求パワー×ＨＣ出力比率
ＨＰ出力＝暖房要求パワー−ＨＣ出力
このステップ２０２で算出したＨＣ出力とＨＰ出力を、エアコンＥＣＵ３６に指令するＨＣ出力とＨＰ出力として設定する。

この後、ステップ２０３に進み、ＨＰ出力に対してシステム効率関数が最大になるＭＧ出力を結んだ最適ＭＧ出力配分ライン上で、ＨＰ出力に対応するＭＧ出力を設定する。具体的には、図８に示すように、最適ＭＧ出力配分算出マップを用いて、走行要求パワーと暖房要求パワーとＨＰ出力とに応じた最適ＭＧ出力を算出する。最適ＭＧ出力配分算出マップは、予め試験データや設計データ等に基づいて作成され、ハイブリッドＥＣＵ３３のＲＯＭに記憶されている。

最適ＭＧ出力配分算出マップは、次のようにして作成されている。システム効率関数において、走行要求パワーと暖房要求パワーの組み合わせ毎に、エンジン１１とＭＧ１２の出力配分及び温水暖房装置２２と電気暖房装置４２の出力配分を変化させて、システム効率関数の等高線（効率グラフ）を作成し、ＨＰ出力に対してシステム効率関数が最大になるＭＧ出力を結んだ最適ＭＧ出力配分ラインを算出する。このようにして算出した走行要求パワーと暖房要求パワーの組み合わせ毎の最適ＭＧ出力配分ラインのデータを用いて、最適ＭＧ出力配分算出マップを作成する。

最適ＭＧ出力を算出した後、走行要求パワーから最適ＭＧ出力を減算して最適ＥＧ出力を求める。
最適ＥＧ出力＝走行要求パワー−最適ＭＧ出力

この後、ステップ２０４に進み、現在のバッテリＳＯＣとＭＧ出力とＨＰ入力（電気暖房装置４２の消費電力）とＳＯＣ変換係数Ｋ1 とを用いて、将来のバッテリＳＯＣの予測値を次式により算出する。

バッテリＳＯＣ予測値＝現在のバッテリＳＯＣ＋Ｋ1 ×（−ＭＧ出力−ＨＰ入力）
ここで、ＭＧ出力は、上記ステップ２０３で設定したＭＧ出力（最適ＭＧ出力）を用いる。ＨＰ入力（電気暖房装置４２の消費電力）は、上記ステップ２０２で設定したＨＰ出力に基づいて算出する。

この後、ステップ２０５に進み、バッテリＳＯＣ予測値が所定値以上であるか否かを判定する。このステップ２０５で、バッテリＳＯＣ予測値が所定値以上であると判定された場合には、ステップ２０６に進み、ＭＧ−ＥＣＵ３５に指令するＭＧ出力を最適ＭＧ出力に設定すると共に、エンジンＥＣＵ３４に指令するＥＧ出力を最適ＥＧ出力に設定する。
ＭＧ出力＝最適ＭＧ出力
ＥＧ出力＝最適ＥＧ出力

一方、上記ステップ２０５で、バッテリＳＯＣ予測値が所定値未満であると判定された場合には、ステップ２０７に進み、バッテリＳＯＣが下限値を下回らないようにＭＧ出力とＥＧ出力を設定（補正）する。

具体的には、バッテリＳＯＣ下限値までの余裕分（現在のバッテリＳＯＣ−バッテリＳＯＣ下限値）とＳＯＣ変換係数Ｋ1 と変換係数Ｋ4 とを用いて、補正後のＭＧ出力を次式により算出する。
補正後のＭＧ出力＝バッテリＳＯＣ下限値までの余裕分／Ｋ1 ×Ｋ4
ここで、変換係数Ｋ4 は、電力を機械的出力に変換するための係数である。

更に、補正前のＥＧ出力（最適ＥＧ出力）と補正前のＭＧ出力（最適ＭＧ出力）と補正後のＭＧ出力とを用いて、補正後のＥＧ出力を次式により算出する。
補正後のＥＧ出力＝補正前のＥＧ出力＋（補正前のＭＧ出力−補正後のＭＧ出力）

このステップ２０７で算出したＭＧ出力をＭＧ−ＥＣＵ３５に指令するＭＧ出力として設定すると共に、ステップ２０７で算出したＥＧ出力をエンジンＥＣＵ３４に指令するＥＧ出力として設定する。

以上説明した本実施例２では、暖房要求パワーに基づいてＨＣ出力とＨＰ出力を設定した後、ＨＰ出力に対してシステム効率関数が最大になるＭＧ出力を結んだ最適ＭＧ出力配分ライン上で、ＨＰ出力に対応するＭＧ出力を設定し、走行要求パワーからＭＧ出力を減算してＥＧ出力を設定するようにしている。これにより、そのときの温水暖房装置２２や電気暖房装置４２の出力に対してエンジン１１やＭＧ１２の出力を適切に設定して、システム効率を向上させることができ、燃費を向上させることができる。本実施例２は、オートクルーズ（クルーズコントロール）中などの走行出力の配分に自由度が高い場合や暖房の立ち上がり時などの快適性が優先される場合に有効である。

尚、上記実施例２では、ＨＰ出力に対してシステム効率関数が最大になるＭＧ出力を結んだ最適ＭＧ出力配分ライン上でＭＧ出力を設定するようにしたが、これに限定されず、例えば、ＨＰ出力に対してシステム効率関数が最大付近の所定範囲内になるＭＧ出力を結んだＭＧ出力配分ライン上でＭＧ出力を設定するようにしても良い。更に、他の方法で算出したシステム効率が適正範囲内（例えば最大又は最大付近の所定範囲内）になるＭＧ出力を結んだＭＧ出力配分ライン上でＭＧ出力を設定するようにしても良い。或は、ＨＰ出力に対してシステム効率（システム効率関数を含む）が適正範囲内（例えば最大又は最大付近の所定範囲内）になるＥＧ出力を結んだＥＧ出力配分ライン上でＥＧ出力を設定するようにしても良い。

また、ＨＣ出力に対してシステム効率（システム効率関数を含む）が適正範囲内（例えば最大又は最大付近の所定範囲内）になるＭＧ出力を結んだＭＧ出力配分ライン上でＭＧ出力を設定するようにしても良い。或は、ＨＣ出力に対してシステム効率（システム効率関数を含む）が適正範囲内（例えば最大又は最大付近の所定範囲内）になるＥＧ出力を結んだＥＧ出力配分ライン上でＥＧ出力を設定するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、ハイブリッドＥＣＵで出力設定ルーチンを実行するようにしたが、これに限定されず、ハイブリッドＥＣＵ以外の他のＥＣＵ（例えばエンジンＥＣＵやＭＧ−ＥＣＵやエアコンＥＣＵ等のうちの少なくとも一つ）で出力設定ルーチンを実行するようにしたり、或は、ハイブリッドＥＣＵと他のＥＣＵの両方で出力設定ルーチンを実行するようにしても良い。

その他、本発明は、図１に示す構成のハイブリッド車に限定されず、車両の動力源としてエンジンとモータジェネレータとを搭載した種々の構成のハイブリッド車（例えば複数のモータジェネレータを搭載したハイブリッド車）に適用して実施することができ、また、車両外部の電源からバッテリに充電可能なＰＨＶ車（プラグインハイブリッド車）にも適用して実施できる。

１１…エンジン、１２…ＭＧ（モータ，発電機）、１７…発電機、１８…メインバッテリ、２１…低圧バッテリ、２２…温水暖房装置、３３…ハイブリッドＥＣＵ（制御手段）、４２…電気暖房装置

Claims (2)

1. 車両の動力源として搭載されたエンジン（１１）及びモータ（１２）と、前記エンジン（１１）により駆動される発電機（１２，１７）と、充放電可能なバッテリ（１８，２１）と、前記エンジン（１１）の冷却水の熱を利用する温水暖房装置（２２）と、電気で熱を発生させる電気暖房装置（４２）とを備えたハイブリッド車の制御装置において、
   前記車両の走行動力である走行要求パワーと、単位時間当りの暖房熱量である暖房要求パワーと、燃料消費量に燃料の低位発熱量を乗じた値である燃料消費パワーと、前記発電機（１２，１７）の発電電力と、前記バッテリ（１８，２１）の放電電力と、単位時間当りの冷却水加熱量である冷却水加熱力と、単位時間当りの冷却水放熱量である冷却水放熱力と、前記発電電力の重み係数αと、前記放電電力を前記燃料消費パワーに換算するための係数βと、前記冷却水放熱力を前記燃料消費パワーに換算するための係数δと、前記冷却水加熱力の重み係数γとに基づいて、システム効率が、次式
   システム効率＝（走行要求パワー＋暖房要求パワー＋α・発電電力＋γ・冷却水加熱力）／（燃料消費パワー＋β・放電電力＋δ・冷却水放熱力）
   で定義され、
   前記エンジン（１１）又は前記モータ（１２）の出力に対して前記システム効率が所定の適正範囲内になる前記温水暖房装置（２２）又は前記電気暖房装置（４２）の出力を結んだ出力配分ライン上で、前記エンジン（１１）又は前記モータ（１２）の出力に対応する前記温水暖房装置（２２）又は前記電気暖房装置（４２）の出力を設定する制御手段（３３）を備えていることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
2. 車両の動力源として搭載されたエンジン（１１）及びモータ（１２）と、前記エンジン（１１）により駆動される発電機（１２，１７）と、充放電可能なバッテリ（１８，２１）と、前記エンジン（１１）の冷却水の熱を利用する温水暖房装置（２２）と、電気で熱を発生させる電気暖房装置（４２）とを備えたハイブリッド車の制御装置において、
   前記車両の走行動力である走行要求パワーと、単位時間当りの暖房熱量である暖房要求パワーと、燃料消費量に燃料の低位発熱量を乗じた値である燃料消費パワーと、前記発電機（１２，１７）の発電電力と、前記バッテリ（１８，２１）の放電電力と、単位時間当りの冷却水加熱量である冷却水加熱力と、単位時間当りの冷却水放熱量である冷却水放熱力と、前記発電電力の重み係数αと、前記放電電力を前記燃料消費パワーに換算するための係数βと、前記冷却水放熱力を前記燃料消費パワーに換算するための係数δと、前記冷却水加熱力の重み係数γに基づいて、システム効率が、次式
   システム効率＝（走行要求パワー＋暖房要求パワー＋α・発電電力＋γ・冷却水加熱力）／（燃料消費パワー＋β・放電電力＋δ・冷却水放熱力）
   で定義され、
   前記温水暖房装置（２２）又は前記電気暖房装置（４２）の出力に対して前記システム効率が所定の適正範囲内になる前記エンジン（１１）又は前記モータ（１２）の出力を結んだ出力配分ライン上で、前記温水暖房装置（２２）又は前記電気暖房装置（４２）の出力に対応する前記エンジン（１１）又は前記モータ（１２）の出力を設定する制御手段（３３）を備えていることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。

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