JP6773547B2 - ハイブリッド自動車の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力源としてエンジンとモーターとを搭載したハイブリッド自動車の制御装置に関する。

従来から、例えば、特許文献１のように、動力源としてエンジンとモーターとを搭載したハイブリッド自動車が知られている。ハイブリッド自動車においては、例えば、発進時といったエンジン効率が低いときにモーターで走行するように制御され、高速の定常走行時といったエンジン効率の高いときにエンジンで走行するように制御される。

特開２０１３−２２０６６３号公報

また、ハイブリッド自動車には、環境保全などの観点からさらなる燃費の向上が求められている。本発明は、ハイブリッド自動車における燃料消費量を低減することのできるハイブリッド自動車の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するハイブリッド自動車の制御装置は、エンジンと、モータージェネレーターと、前記エンジンの回転軸と前記モータージェネレーターの回転軸とを断接可能に接続するクラッチとを制御するハイブリッド自動車の制御装置であって、前記モータージェネレーターの回転軸の回転数を取得する取得部と、運転者からの要求トルクを演算する要求トルク演算部と、前記回転数ごとに発電許可トルクとモーター走行トルクとを記憶する記憶部とを備え、前記発電許可トルクは、前記モーター走行トルクよりも大きい値であり、前記制御装置は、前記要求トルクが前記モーター走行トルク以上であり、かつ、前記発電許可トルクよりも小さい定常走行において、前記クラッチを接続状態、前記エンジンのトルクを前記発電許可トルク、および、前記モータージェネレーターのトルクを前記発電許可トルクと前記要求トルクとの差分である発電トルクに制御する積極発電モードを選択し、前記要求トルクが前記モーター走行トルクよりも小さい定常走行において、前記クラッチを切断状態、前記エンジンをアイドリング状態、および、前記モータージェネレーターのトルクを前記要求トルクに制御するモーター走行モードを選択可能に構成されており、前記積極発電モードおよび前記モーター走行モードにおけるバッテリーの充電率の累積変化である積極発電充電率を演算し、前記積極発電充電率が０より大きい場合に前記モーター走行モードを選択する。

上記構成によれば、積極発電充電率が０以上に維持されることから、モーター走行モードでのモーター走行で消費される電力は、積極発電モードで発電した電力となる。その結果、これらの２つのモードにおける定常走行をエンジン走行で行う場合に比べて燃料消費量を低減することができる。

上記ハイブリッド自動車の制御装置は、前記積極発電充電率が上限充電率よりも小さい場合に前記積極発電モードを選択することが好ましい。
上記構成によれば、積極発電充電率が上限充電率よりも小さい状態が維持されることから、積極発電が過度に行われることを抑えることができる。

上記ハイブリッド自動車の制御装置は、バッテリーの充電率を演算し、前記充電率が発電許可充電率よりも小さい場合に積極発電モードを選択することが好ましい。
上記構成によれば、バッテリーの充電率に十分な空き容量があるか否かを判断したうえで積極発電モードを選択することができる。その結果、積極発電モードによるバッテリーの過充電を抑えることができる。

上記ハイブリッド自動車の制御装置は、車両が停車すると、前記要求トルクが前記発電許可トルクよりも小さい発電開始トルクに到達してから前記積極発電モードを選択することが好ましい。

上記構成によれば、例えば、発進直後の低速定常走行において積極発電モードが選択されることを回避することができる。
上記ハイブリッド自動車の制御装置は、前記要求トルクが前記発電開始トルクよりも小さいトルクである最低発電許可トルクよりも大きい場合に前記積極発電モードを選択することが好ましい。

積極発電モードにおいては、エンジンのトルクが発電許可トルクに制御されるため、発電トルクに生じる誤差がドライバビリティに与える影響は、要求トルクが小さい場合ほど大きくなる。最低発電トルクは、こうした発電トルクの誤差がドライバビリティに与える影響が抑えられる値である。上記構成のように、要求トルクが最低発電トルクよりも大きい場合に積極発電モードが選択されることで積極発電モードの実行中に発電トルクに誤差が生じた場合としてもドライバビリティの変化を抑えることができる。

上記ハイブリッド自動車の制御装置は、前記発電トルクが第１発電トルク以上になってから前記積極発電モードを選択するとともに、前記積極発電モードの選択後は前記発電トルクが前記第１発電トルクよりも小さい第２発電トルク以上である場合に前記積極発電モードを選択することが好ましい。

上記構成によれば、積極発電によってある程度の発電量を確保することが可能となり、積極発電モードにおける発電を効果的に行うことができる。

ハイブリッド自動車の制御装置の一実施形態を搭載した車両の概略構成を示すブロック図。 各ＥＣＵを構成するマイクロコントローラーの概略構成を示すブロック図。 発電許可マップの一例を模式的に示すグラフ。 走行許可マップの一例を模式的に示すグラフ。 モーター回転数と出力との関係の一例を示すグラフ。 走行方法と燃料消費量との関係の一例を示す図。 第１許否処理の一例を示すフローチャート。 第２許否処理の一例を示すフローチャート。 モード選択処理の一例を示すフローチャート。

図１〜図９を参照してハイブリッド自動車の制御装置の一実施形態について説明する。
図１を参照してハイブリッド自動車の概略構成について説明する。
図１に示すように、ハイブリッド自動車である車両１０は、動力源としてエンジン１１とモータージェネレーター（以下、Ｍ／Ｇという）１２とを備えたハイブリッド自動車である。エンジン１１の回転軸１３とＭ／Ｇ１２の回転軸１４とは、クラッチ１５で断接可能に接続されている。Ｍ／Ｇ１２の回転軸１４は、トランスミッション１６および駆動軸１７を介して駆動輪１８に接続されている。

エンジン１１は、例えば複数の気筒を有するディーゼルエンジンであり、各気筒において燃料が燃焼することにより回転軸１３を回転させるトルクを発生させる。エンジン１１が発生させたトルクは、クラッチ１５が接続状態にあるときに、Ｍ／Ｇ１２の回転軸１４、トランスミッション１６、および、駆動軸１７を介して駆動輪１８に伝達される。

Ｍ／Ｇ１２は、充放電可能な二次電池であるバッテリー２０に蓄電された電力がインバーター２１を介して供給されることにより、回転軸１４を回転させるトルクを発生させるモーターとして機能する。Ｍ／Ｇ１２が発生させたトルクは、トランスミッション１６および駆動軸１７を介して駆動輪１８に伝達される。また、Ｍ／Ｇ１２は、例えばアクセルオフ時における回転軸１４の回転を利用して発電した電力をインバーター２１を介してバッテリー２０に蓄電するジェネレーターとして機能する。

トランスミッション１６は、Ｍ／Ｇ１２の回転軸１４が有するトルクを変速し、その変速したトルクを駆動軸１７を介して駆動輪１８に伝達する。トランスミッション１６は、複数の変速比Ｒｔを設定可能に構成されている。トランスミッション１６は、変速比Ｒｔが段階的に変化するオートマチックトランスミッションであってもよいし、変速比Ｒｔが連続的に変化する連続可変トランスミッションであってもよい。

インバーター２１は、Ｍ／Ｇ１２をモーターとして機能させる場合、バッテリー２０からの直流電圧を交流電圧に変換してＭ／Ｇ１２に電力を供給する。また、インバーター２１は、Ｍ／Ｇ１２をジェネレーターとして機能させる場合、Ｍ／Ｇ１２からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリー２０に供給し、バッテリー２０を充電する。

上述したエンジン１１、インバーター２１、トランスミッション１６は、車両１０を統括制御する制御装置３０によって制御される。
制御装置３０は、ハイブリッドＥＣＵ３１、エンジンＥＣＵ３２、インバーターＥＣＵ３３、バッテリーＥＣＵ３４、トランスミッションＥＣＵ３５、情報ＥＣＵ３６などで構成されており、各ＥＣＵ３１〜３６は、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して互いに接続されている。

図２に示すように、各ＥＣＵ３１〜３６は、プロセッサ４１、メモリ４２、入力インターフェース４３、および、出力インターフェース４４等がバス４５を介して互いに接続されたマイクロコントローラー４０を中心に構成されている。各ＥＣＵ３１〜３６は、車両１０の状態に関する情報である状態情報を取得し、その取得した状態情報、および、メモリ４２に格納された制御プログラムや各種のデータに基づいて各種の処理を実行する。

図１に示すように、ハイブリッドＥＣＵ３１は、取得部として、各ＥＣＵ３２〜３６が出力した各種の情報を入力インターフェースを介して取得する。例えば、ハイブリッドＥＣＵ３１は、エンジンＥＣＵ３２からの信号に基づいて、アクセルペダル５１の開度であるアクセル開度ＡＣＣ、エンジン１１の回転軸１３の回転数であるエンジン回転数Ｎｅ、エンジン１１における燃料噴射量Ｇｆなどを取得する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、インバーターＥＣＵ３３からの信号に基づいてＭ／Ｇ１２の回転軸１４の回転数であるモーター回転数Ｎｍ、および、バッテリーＥＣＵ３４からの信号に基づいてバッテリー２０の充電率ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）などを取得する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、トランスミッションＥＣＵ３５からの信号に基づいて、クラッチ１５の断接状態、トランスミッション１６における変速比Ｒｔなどを取得する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、情報ＥＣＵ３６からの信号に基づいて、車速、走行路の傾斜角、車両１０の正面前方に位置する先行車両の有無、先行車両との車間距離および相対速度などを取得する。

ハイブリッドＥＣＵ３１は、取得した情報に基づいて各種の制御信号を生成し、その生成した制御信号を各ＥＣＵ３２〜３６に出力する。
ハイブリッドＥＣＵ３１は、エンジン１１への指示トルクであるエンジン指示トルクＴｅｒｅｆを演算し、その演算したエンジン指示トルクＴｅｒｅｆを示す制御信号をエンジンＥＣＵ３２に出力する。

ハイブリッドＥＣＵ３１は、Ｍ／Ｇ１２に対する指示トルクであるモーター指示トルクＴｍｒｅｆを演算し、その演算したモーター指示トルクＴｍｒｅｆを示す制御信号をインバーターＥＣＵ３３に出力する。

ハイブリッドＥＣＵ３１は、クラッチ１５の断接を指示する制御信号、および、トランスミッション１６における変速比Ｒｔを示す制御信号をトランスミッションＥＣＵ３５に出力する。例えば、ハイブリッドＥＣＵ３１は、車両１０をＭ／Ｇ１２のみで走行させる場合や下り勾配の走行中にＭ／Ｇ１２をジェネレーターとして機能させる場合などにクラッチ１５を切断状態に制御する制御信号をトランスミッションＥＣＵ３５に出力する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、車両１０をエンジン１１で走行させる場合やバッテリー２０をエンジン１１の駆動により充電する場合などにクラッチ１５を接続状態に制御する制御信号をトランスミッションＥＣＵ３５に出力する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、その時々のアクセル開度ＡＣＣやエンジン回転数Ｎｅ、および、モーター回転数Ｎｍ等に適した変速比Ｒｔを示す制御信号をトランスミッションＥＣＵ３５に出力する。

エンジンＥＣＵ３２は、ハイブリッドＥＣＵ３１から入力されたエンジン指示トルクＴｅｒｅｆの分のトルクが回転軸１３に作用するように、燃料噴射量Ｇｆや噴射タイミングなどを制御することによりエンジン１１の出力を制御する。

インバーターＥＣＵ３３は、ハイブリッドＥＣＵ３１から入力されたモーター指示トルクＴｍｒｅｆの分のトルクが回転軸１４に作用するようにインバーター２１を制御する。なお、モーター指示トルクＴｍｒｅｆは、Ｍ／Ｇ１２をモーターとして機能させる際には走行トルク、Ｍ／Ｇ１２をジェネレーターとして機能させる際には発電トルクという。

バッテリーＥＣＵ３４は、バッテリー２０の充放電電流を監視し、該充放電電流の積算値に基づいてバッテリー２０の充電率ＳＯＣを演算する。
トランスミッションＥＣＵ３５は、ハイブリッドＥＣＵ３１からのクラッチ１５の断接要求に応じてクラッチ１５の断接を制御する。また、トランスミッションＥＣＵ３５は、ハイブリッドＥＣＵ３１からの変速比Ｒｔを示す制御信号に基づいてトランスミッション１６の変速比Ｒｔを制御する。

情報ＥＣＵ３６は、例えば車速センサー、傾斜角センサー、および、車間センサーなどで構成された情報取得部５３からの信号に基づいて、車両１０の車速、走行路の傾斜角、先行車両の有無、先行車両との車間距離および相対速度などの情報を取得する。

こうした構成の制御装置３０において、ハイブリッドＥＣＵ３１は、車両１０の定常走行状態でのエンジン指示トルクＴｅｒｅｆおよびモーター指示トルクＴｍｒｅｆの制御モードとして、エンジン走行モード、積極発電モード、モーター走行モードを有している。エンジン走行モードは、エンジン１１の出力のみで車両１０を走行させるエンジン走行によって車両１０を定常走行させる制御モードである。積極発電モードは、エンジン１１の出力を用いてＭ／Ｇ１２による発電を行いつつ車両１０を走行させる積極発電走行で車両１０を定常走行させる制御モードである。モーター走行モードは、エンジン１１をアイドリング状態で駆動しつつＭ／Ｇ１２の出力のみで車両１０を走行させるモーター走行によって車両１０を定常走行させる制御モードである。ハイブリッドＥＣＵ３１は、車両１０が定常走行状態にあるときに制御モードを選択するモード選択処理を繰り返し実行し、該処理において選択された制御モードでエンジン指示トルクＴｅｒｅｆおよびモーター指示トルクＴｍｒｅｆを制御する。なお、エンジン走行および積極発電走行では、クラッチ１５が接続状態にあることでエンジン回転数Ｎｅとモーター回転数Ｎｍとが等しくなる。

図３に示すように、ハイブリッドＥＣＵ３１は、定常走行時における制御モードの選択に関連して、モーター回転数Ｎｍごとに発電許可トルクＴｇｅｎが規定された発電許可マップをメモリ４２の所定領域に格納している。発電許可トルクＴｇｅｎは積極発電モードが選択される条件の１つを規定するものであり、この発電許可トルクＴｇｅｎよりも運転者からの要求トルクＴｄｒｖが小さいときに積極発電モードが選択される。積極発電モードでは、エンジン１１を発電許可トルクＴｇｅｎで駆動するとともに発電許可トルクＴｇｅｎと要求トルクＴｄｒｖとの差分を発電トルクＴｂａｔ（＝Ｔｇｅｎ−Ｔｄｒｖ）としてＭ／Ｇ１２を駆動することによりＭ／Ｇ１２の回転軸１４に要求トルクＴｄｒｖを作用させながらバッテリー２０を充電する。なお、ハイブリッドＥＣＵ３１は、要求トルク演算部として、アクセル開度ＡＣＣに基づいて、運転者が要求しているトルクである要求トルクＴｄｒｖを演算する。

発電許可マップにおいて、最低発電回転数Ｎｍｇｅｎ以下のモーター回転数Ｎｍには、積極発電モードが選択されない発電許可トルクＴｇｅｎ（＝０）が規定されている。最低発電回転数Ｎｍｇｅｎよりも大きいモーター回転数Ｎｍには、モーター回転数Ｎｍが大きくなるにつれて段階的に小さくなり、その後、再び段階的に大きくなる発電許可トルクＴｇｅｎが規定されている。

また、図４に示すように、ハイブリッドＥＣＵ３１は、定常走行時における制御モードの選択に関連して、モーター回転数Ｎｍごとにモーター走行トルクＴｍｇが規定された走行許可マップをメモリ４２の所定領域に格納している。モーター走行トルクＴｍｇはモーター走行モードが選択される条件の１つを規定するものであり、このモーター走行トルクＴｍｇよりも要求トルクＴｄｒｖが小さいときにモーター走行モードが選択される。

走行許可マップにおいて、最低モーター走行回転数Ｎｍｍｇ（＞Ｎｍｇｅｎ）以下のモーター回転数Ｎｍには、モーター走行モードが選択されないモーター走行トルクＴｍｇ（＝０）が規定されている。最低モーター走行回転数Ｎｍｍｇよりも大きいモーター回転数Ｎｍには、モーター回転数Ｎｍが大きくなるにつれて段階的に大きくなるモーター走行トルクＴｍｇが規定されている。モーター走行トルクＴｍｇは、０より大きい発電許可トルクＴｇｅｎのいずれよりも小さい値である。

図５および図６を参照して、上述した発電許可トルクＴｇｅｎおよびモーター走行トルクＴｍｇについて説明する。
図５に示すように、モーター回転数ＮｍＡでの定常走行は、エンジン１１を第１出力ＰＡで駆動するエンジン走行によって具現化される。また、モーター回転数ＮｍＡにおける定常走行は、エンジン１１を第１出力ＰＡよりも高い第２出力ＰＢで駆動し、第２出力ＰＢと第１出力ＰＡとの差分を発電出力ＰｍｏｔとしてＭ／Ｇ１２を駆動する積極発電走行によっても具現化される。また、モーター回転数ＮｍＡにおける定常走行は、Ｍ／Ｇ１２を第１出力ＰＡで駆動するモーター走行によっても具現化される。

そのため、図６に示すように、所定期間における燃料消費量Ｆは、エンジン走行では燃料消費量ＦＡ、積極発電走行では燃料消費量ＦＡに発電消費量Ｆｇｅｎを加算した燃料消費量ＦＢ、モーター走行ではエンジン１１をアイドリング状態に維持するアイドル消費量Ｆｉｄｌとなる。すなわち、モーター回転数ＮｍＡでの定常走行を互いに異なる２つの期間で行うとき、両期間ともエンジン走行である場合の燃料消費量Ｆｅｎｇは燃料消費量ＦＡ＋燃料消費量ＦＡとなる。一方、先の期間において積極発電走行を行い、後の期間でモーター走行を行う場合の燃料消費量Ｆｍｇは燃料消費量ＦＢ＋アイドル消費量Ｆｉｄｌとなる。そして、この燃料消費量Ｆｍｇが燃料消費量Ｆｅｎｇよりも小さくなれば燃費の向上が図られることとなる。

ここで、エンジン走行とモーター走行とが同じ条件で行われることを前提にすると、燃料消費量Ｆｍｇが最も小さくなる発電許可トルクＴｇｅｎを導出することが可能である。しかしながら、実際には、短期間のうちに同じ条件でのエンジン走行とモーター走行とが実行可能であるとは限らない。一方、ディーゼルエンジンは、各モーター回転数Ｎｍにおいてエンジン１１への負荷が低いほど効率Ｅ（燃料消費率）が低くなる特性を有している。そのため、あるトルクで積極発電走行を行い、そのトルクを下回るトルクでモーター走行を行えば燃料消費量Ｆｍｇが燃料消費量Ｆｅｎｇよりも大きくなることはない。

本発明者らは、こうしたことに着目し、インバーター２１における変換効率を考慮したうえでトルクとモーター回転数とを変数として燃料消費量Ｆｅｎｇ，Ｆｍｇに関するシミュレーションを行った。そして、本発明者らは、燃料消費量Ｆｅｎｇに対して燃料消費量Ｆｍｇが小さくなるトルクとモーター回転数とのパターンを導出し、その導出したパターンと各パターンにおけるドライバビリティとを考慮して発電許可トルクＴｇｅｎおよびモーター走行トルクＴｍｇをモーター回転数Ｎｍごとに規定した。すなわち、発電許可トルクＴｇｅｎおよびモーター走行トルクＴｍｇは、先の期間で行った積極発電走行で発電した電力を後の期間でのモーター走行で消費した場合の燃料消費量Ｆｍｇが両期間ともエンジン走行である場合の燃料消費量Ｆｅｎｇよりも小さくなるトルクである。

また、ハイブリッドＥＣＵ３１は、積極発電モードを選択する際の条件の１つとして、定常走行に移行するまでの期間において要求トルクＴｄｒｖが発電開始トルクＴａｃｔを超えていることを有している。発電開始トルクＴａｃｔは、発電許可トルクＴｇｅｎよりも小さい値であり、例えば車両１０がある程度の車速Ｖｆで前進しているときに積極発電を行うために設定される条件である。この条件に関連してハイブリッドＥＣＵ３１は、要求トルクＴｄｒｖが発電開始トルクＴａｃｔを超えたか否かを示す第１許否フラグＦ１をメモリ４２の所定領域に有している。ハイブリッドＥＣＵ３１は、第１許否フラグＦ１の値に関連して、積極発電の許否を判断する第１許否処理を繰り返し実行する。

図７に示すように、第１許否処理において、ハイブリッドＥＣＵ３１は、まず、エンジン１１の車速Ｖｆなどに基づいて、車両１０が停車状態にあるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。車両１０が停車状態にある場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、第１許否フラグＦ１の値に０を設定し（ステップＳ１０２）、一連の処理を一旦終了する。一方、車両１０が停車状態にない場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、要求トルクＴｄｒｖが発電開始トルクＴａｃｔ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。

要求トルクＴｄｒｖが発電開始トルクＴａｃｔ以上である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、第１許否フラグＦ１の値に１を設定し（ステップＳ１０４）、一連の処理を一旦終了する。一方、要求トルクＴｄｒｖが発電開始トルクＴａｃｔよりも小さい場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、第１許否フラグＦ１の値を変更することなく一連の処理を一旦終了する。これにより、車両１０の発進後に要求トルクＴｄｒｖが発電開始トルクＴａｃｔを超えると、次の停車までは第１許否フラグＦ１の値が１に維持される。

また、ハイブリッドＥＣＵ３１は、積極発電モードを選択する際の条件の１つとして、発電トルクＴｂａｔが第１発電トルクＴｂａｔ１に到達したこと、また、第１発電トルクＴｂａｔ１に到達した発電トルクＴｂａｔが第２発電トルクＴｂａｔ２以上に維持されていることを有している。第２発電トルクＴｂａｔ２は、第１発電トルクＴｂａｔ１よりも小さい値である。第１発電トルクＴｂａｔ１は、積極発電による発電によってある程度の発電量を確保することが可能な値である。第２発電トルクＴｂａｔ２は、発電トルクＴｂａｔが小さくインバーター２１の変換効率を考慮すると十分な発電量を得ることが困難な値である。

ハイブリッドＥＣＵ３１は、発電トルクＴｂａｔに関する条件を満たしているか否かを示す第２許否フラグＦ２をメモリ４２の所定領域に有している。ハイブリッドＥＣＵ３１は、第２許否フラグＦ２の値に関連して、積極発電の許否を判断する第２許否処理をモード選択処理と並行して繰り返し実行する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、各定常走行状態における最初の第２許否処理を開始する際に第２許否フラグＦ２の値を０にリセットする。

図８に示すように、第２許否処理において、ハイブリッドＥＣＵ３１は、まず、発電トルクＴｂａｔが第１発電トルクＴｂａｔ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。発電トルクＴｂａｔが第１発電トルクＴｂａｔ１以上である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、第２許否フラグＦ２の値に１を設定し（ステップＳ２０２）、一連の処理を一旦終了する。一方、発電トルクＴｂａｔが第１発電トルクＴｂａｔ１よりも小さい場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、発電トルクＴｂａｔが第２発電トルクＴｂａｔ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。

発電トルクＴｂａｔが第２発電トルクＴｂａｔ２以上である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、第２許否フラグＦ２の値を変更することなく一連の処理を一旦終了する。一方、発電トルクＴｂａｔが第２発電トルクＴｂａｔ２よりも小さい場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、第２許否フラグＦ２の値に０を設定し（ステップＳ２０４）、一連の処理を一旦終了する。これにより、第１発電トルクＴｂａｔ１に到達した発電トルクＴｂａｔが第２発電トルクＴｂａｔ２以上に維持されている間は、第２許否フラグＦ２の値が１に維持される。

また、ハイブリッドＥＣＵ３１は、積極発電モードおよびモーター走行モードにおけるバッテリー２０の充電率ＳＯＣの累積変化である積極発電充電率ＳＯＣａｃｔを格納する領域をメモリ４２に有している。ハイブリッドＥＣＵ３１は、バッテリーＥＣＵ３４からの信号に基づいて積極発電充電率ＳＯＣａｃｔを演算し、その演算した積極発電充電率ＳＯＣａｃｔをメモリ４２の所定領域に格納する。

次に、図９を参照して、ハイブリッドＥＣＵ３１が実行するモード選択処理について説明する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、例えばクラッチ１５の断接状態やモーター回転数Ｎｍ、車速Ｖｆ、燃料噴射量Ｇｆなどに基づいて車両１０がエンジン走行での定常走行状態にあるか否かを判断し、車両１０が定常走行状態にあると判断したときにモード選択処理を繰り返し実行する。

図９に示すように、モード選択処理において、ハイブリッドＥＣＵ３１は、まず、積極発電充電率ＳＯＣａｃｔがモーター走行充電率ＳＯＣｍｇよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３０１）。モーター走行充電率ＳＯＣｍｇは、例えばモーター走行による消費電力が最も高い定常走行が所定期間だけ実行可能か否かを判断するための値であり、制御モードが頻繁に切り替わることを抑えるためのものである。積極発電充電率ＳＯＣａｃｔがモーター走行充電率ＳＯＣｍｇよりも大きい場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、要求トルクＴｄｒｖがモーター走行トルクＴｍｇよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３０２）。要求トルクＴｄｒｖがモーター走行トルクＴｍｇよりも小さい場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、モーター走行モードを選択し（ステップＳ３０３）、一連の処理を一旦終了する。

モーター走行モードにおいて、ハイブリッドＥＣＵ３１は、クラッチ１５を切断状態に制御する制御信号をトランスミッションＥＣＵ３５に出力するとともに、エンジン１１がアイドリング状態に維持されるトルクをエンジン指示トルクＴｅｒｅｆとしてエンジンＥＣＵ３２に出力する。また、ハイブリッドＥＣＵ３１は、要求トルクＴｄｒｖをモーター指示トルクＴｍｒｅｆとしてインバーターＥＣＵ３３に出力する。

一方、積極発電充電率ＳＯＣａｃｔがモーター走行充電率ＳＯＣｍｇ以下である場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、および、要求トルクＴｄｒｖがモーター走行トルクＴｍｇ以上である場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、バッテリー２０の充電率ＳＯＣが発電許可充電率ＳＯＣｇｅｎよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３０４）。発電許可充電率ＳＯＣｇｅｎは、積極発電モードによって充電可能な空き容量をバッテリー２０が有しているか否かを判断するための値である。

充電率ＳＯＣが発電許可充電率ＳＯＣｇｅｎよりも小さい場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、第１許否フラグＦ１の値が１であるか否かを判断する（ステップＳ３０５）。第１許否フラグＦ１の値が１である場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、続いて第２許否フラグＦ２の値が１であるか否かを判断する（ステップＳ３０６）。

第２許否フラグＦ２の値が１である場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、要求トルクＴｄｒｖが最低発電許可トルクＴｇｅｎＬよりも大きく、かつ、発電許可トルクＴｇｅｎよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３０７）。最低発電許可トルクＴｇｅｎＬは、発電開始トルクＴａｃｔよりも小さい値である。要求トルクＴｄｒｖが最低発電許可トルクＴｇｅｎＬ以下である場合は、例えば渋滞時など、運転者が繊細なトルク制御を要求している場合が想定される。こうした場合に、発電許可トルクＴｇｅｎでエンジン１１を駆動するとなれば、モーター指示トルクＴｍｒｅｆ（発電トルクＴｂａｔ）とＭ／Ｇ１２の回転軸１４に実際に作用するトルクとの間に誤差が生じた場合にドライバビリティに大きな影響を与えるおそれがある。そのため、要求トルクＴｄｒｖが最低発電許可トルクＴｇｅｎＬよりも大きい場合に積極発電を行うことにより、積極発電モードの実行中におけるドライバビリティの変化を抑えることができる。

要求トルクＴｄｒｖが最低発電許可トルクＴｇｅｎＬよりも大きく、かつ、発電許可トルクＴｇｅｎよりも小さい場合（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、積極発電充電率ＳＯＣａｃｔが上限充電率ＳＯＣｍａｘよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３０７）。積極発電充電率ＳＯＣａｃｔが上限充電率ＳＯＣｍａｘよりも小さい場合（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、積極発電モードを選択し（ステップＳ３０８）、一連の処理を一旦終了する。上限充電率ＳＯＣｍａｘは、モーター走行充電率ＳＯＣｍｇよりも大きい値であり、バッテリー２０の容量のうちでモーター走行モードによるモーター走行に割り当てられた容量を示す値である。上限充電率ＳＯＣｍａｘは、例えば１０％以下の値であり、３〜５％程度であることが好ましい。

積極発電モードにおいて、ハイブリッドＥＣＵ３１は、発電許可トルクＴｇｅｎをエンジン指示トルクＴｅｒｅｆとしてエンジンＥＣＵ３２に出力する。また、ハイブリッドＥＣＵ３１は、発電許可トルクＴｇｅｎと要求トルクＴｄｒｖとの差分である発電トルクＴｂａｔをモーター指示トルクＴｍｒｅｆとしてインバーターＥＣＵ３３に出力する。

一方、ハイブリッドＥＣＵ３１は、バッテリー２０の充電率ＳＯＣが発電許可充電率ＳＯＣｇｅｎ以上である場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、第１許否フラグＦ１の値が０である場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、第２許否フラグＦ２の値が０である場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、要求トルクＴｄｒｖが最低発電許可トルクＴｇｅｎＬ以下、あるいは、発電許可トルクＴｇｅｎ以上である場合（ステップＳ３０７：ＮＯ）、積極発電充電率ＳＯＣａｃｔが上限充電率ＳＯＣｍａｘに到達している場合（ステップＳ３０８：ＮＯ）、エンジン走行モードを選択し（ステップＳ３１０）、一連の処理を一旦終了する。

エンジン走行モードにおいて、ハイブリッドＥＣＵ３１は、要求トルクＴｄｒｖをエンジン指示トルクＴｅｒｅｆとしてエンジンＥＣＵ３２に出力し、モーター指示トルクＴｍｒｅｆとして０をインバーターＥＣＵ３３に出力する。

上記実施形態の制御装置３０によれば、以下に列挙する効果が得られる。
（１）ハイブリッドＥＣＵ３１は、定常走行状態において、要求トルクＴｄｒｖが発電許可トルクＴｇｅｎよりも小さいときに積極発電モードを選択し、要求トルクＴｄｒｖがモーター走行トルクＴｍｇよりも小さいときにモーター走行モードを選択する。これにより、燃料消費量を低減することができる。

（２）ハイブリッドＥＣＵ３１は、積極発電モードおよびモーター走行モードにおけるバッテリー２０の充電率ＳＯＣの累積変化である積極発電充電率ＳＯＣａｃｔを演算し、その演算した積極発電充電率ＳＯＣａｃｔがモーター走行充電率ＳＯＣｍｇよりも大きいときにモーター走行モードを選択する。そのため、積極発電モードでの発電量以上の電力がモーター走行モードで消費されることが抑えられる。これにより、積極発電モードとモーター走行モードとによる燃料消費量の低減をより確実に行うことができる。また、定常走行において制御モードが頻繁に切り替わることを抑えることができる。

（３）ハイブリッドＥＣＵ３１は、積極発電充電率ＳＯＣａｃｔが上限充電率ＳＯＣｍａｘよりも小さい場合に積極発電モードを選択する。これにより、積極発電が過度に行われることを抑えることができるとともに、積極発電充電率ＳＯＣａｃｔの管理を容易に行うことができる。

（４）ハイブリッドＥＣＵ３１は、バッテリー２０の充電率ＳＯＣが発電許可充電率ＳＯＣｇｅｎよりも小さい場合に積極発電モードを選択する。そのため、バッテリー２０に十分な空き容量があるか否かを判断したうえで積極発電モードを選択することができる。その結果、積極発電モードによるバッテリー２０の過充電を抑えることができる。

（５）ハイブリッドＥＣＵ３１は、第１許否フラグＦ１の値が１のときに積極発電モードを選択する。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ３１は、車両１０が一旦停車すると、要求トルクＴｄｒｖが発電開始トルクＴａｃｔに到達してから積極発電モードを選択する。これにより、発進直後の低速定常走行において積極発電モードが選択されることが回避され、車両１０がある程度の車速Ｖｆで前進しているときに積極発電を行うことができる。

（６）ハイブリッドＥＣＵ３１は、要求トルクＴｄｒｖが最低発電許可トルクＴｇｅｎＬよりも大きい場合に積極発電モードを選択する。これにより、要求トルクＴｄｒｖが最低発電許可トルクＴｇｅｎＬ以下の場合に積極発電モードが選択されないことから、積極発電モードの実行中に発電トルクＴｂａｔに誤差が生じた場合としてもドライバビリティの変化を抑えることができる。

（７）ハイブリッドＥＣＵ３１は第２許否フラグＦ２の値が１のときに積極発電モードを選択する。これにより、積極発電によってある程度の発電量を確保することが可能となり、積極発電モードにおける発電を効果的に行うことができる。

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・ハイブリッドＥＣＵ３１は、発電トルクＴｂａｔが第１発電トルクＴｂａｔ１に到達するまえの定常走行状態、例えば発電トルクＴｂａｔが第２発電トルクＴｂａｔ２よりも小さい定常走行状態などに積極発電モードを選択可能であってもよい。

・ハイブリッドＥＣＵ３１は、要求トルクＴｄｒｖが最低発電許可トルクＴｇｅｎＬ以下の場合に積極発電モードを選択してもよい。
・ハイブリッドＥＣＵ３１は、車両１０の停車後に要求トルクＴｄｒｖが発電開始トルクＴａｃｔに到達するまえの定常走行状態において積極発電モードを選択してもよい。

・ハイブリッドＥＣＵ３１は、バッテリー２０の充電率ＳＯＣにかかわらず積極発電モードを選択してもよい。
・ハイブリッドＥＣＵ３１は、積極発電充電率ＳＯＣａｃｔの上限値である上限充電率ＳＯＣｍａｘが設定されていなくともよい。

・ハイブリッドＥＣＵ３１は、要求トルクＴｄｒｖがモーター走行トルクＴｍｇ以上であり、かつ、発電許可トルクＴｇｅｎよりも小さい場合に積極発電モードを選択し、要求トルクＴｄｒｖがモーター走行トルクＴｍｇよりも小さい場合にモーター走行モードを選択すればよい。そのため、ハイブリッドＥＣＵ３１は、積極発電充電率ＳＯＣａｃｔを演算することなく、バッテリー２０の充電率ＳＯＣがモーター走行に必要な所定値以上である場合にモーター走行モードを選択してもよい。

・発電許可トルクＴｇｅｎは、モーター回転数Ｎｍごとに設定することが可能であり、図３に示した値に限らず、その時々の設計事項に応じて変更可能である。例えば、発電許可トルクＴｇｅｎは、最低発電回転数Ｎｍｇｅｎよりも大きいモーター回転数Ｎｍに対して、一定の値が規定されていてもよいし、モーター回転数Ｎｍが大きくなるほど大きな値が規定されていてもよい。

・モーター走行トルクＴｍｇは、モーター回転数Ｎｍごとに設定することが可能であり、図４に示した値に限らず、その時々の設計事項に応じて変更可能である。例えば、モーター走行トルクＴｍｇは、発電許可トルクＴｇｅｎより小さい値であればよく、最低モーター走行回転数Ｎｍｍｇよりも大きいモーター回転数Ｎｍに対して、一定の値が規定されていてもよい。

・制御装置３０は、複数のＥＣＵ３１〜３６で構成されるものに限らず、各ＥＣＵ３１〜３６の機能を有する１のＥＣＵで構成されていてもよい。

１０…車両、１１…エンジン、１２…モータージェネレーター、１３…回転軸、１４…回転軸、１５…クラッチ、１６…トランスミッション、１７…駆動軸、１８…駆動輪、２０…バッテリー、２１…インバーター、３０…制御装置、３１…ハイブリッドＥＣＵ、３２…エンジンＥＣＵ、３３…インバーターＥＣＵ、３４…バッテリーＥＣＵ、３５…トランスミッションＥＣＵ、３６…情報ＥＣＵ、４０…マイクロコントローラー、４１…プロセッサ、４２…メモリ、４３…入力インターフェース、４４…出力インターフェース、４５…バス、５１…アクセルペダル、５３…情報取得部。

Claims (6)

1. エンジンと、モータージェネレーターと、前記エンジンの回転軸と前記モータージェネレーターの回転軸とを断接可能に接続するクラッチとを制御するハイブリッド自動車の制御装置であって、
   前記モータージェネレーターの回転軸の回転数を取得する取得部と、
   運転者からの要求トルクを演算する要求トルク演算部と、
   前記回転数ごとに発電許可トルクとモーター走行トルクとを記憶する記憶部とを備え、
   前記発電許可トルクは、前記モーター走行トルクよりも大きい値であり、
   前記制御装置は、
   前記要求トルクが前記モーター走行トルク以上であり、かつ、前記発電許可トルクよりも小さい定常走行において、前記クラッチを接続状態、前記エンジンのトルクを前記発電許可トルク、および、前記モータージェネレーターのトルクを前記発電許可トルクと前記要求トルクとの差分である発電トルクに制御する積極発電モードを選択し、
   前記要求トルクが前記モーター走行トルクよりも小さい定常走行において、前記クラッチを切断状態、前記エンジンをアイドリング状態、および、前記モータージェネレーターのトルクを前記要求トルクに制御するモーター走行モードを選択可能に構成されており、
   前記積極発電モードおよび前記モーター走行モードにおけるバッテリーの充電率の累積変化である積極発電充電率を演算し、前記積極発電充電率がモーター走行による消費電力が最も高い定常走行を所定期間だけ実行可能なモーター走行充電率より大きい場合に前記モーター走行モードを選択する
   ハイブリッド自動車の制御装置。
2. 前記制御装置は、前記積極発電充電率が上限充電率よりも小さい場合に前記積極発電モードを選択する
   請求項１に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
3. 前記制御装置は、バッテリーの充電率を演算し、前記充電率が発電許可充電率よりも小さい場合に積極発電モードを選択する
   請求項１または２に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
4. 前記制御装置は、車両が停車すると、前記要求トルクが前記発電許可トルクよりも小さい発電開始トルクに到達してから前記積極発電モードを選択する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
5. 前記制御装置は、前記要求トルクが前記発電開始トルクよりも小さいトルクである最低発電許可トルクよりも大きい場合に前記積極発電モードを選択する
   請求項４に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
6. 前記制御装置は、前記発電トルクが第１発電トルク以上になってから前記積極発電モードを選択するとともに、前記積極発電モードの選択後は前記発電トルクが前記第１発電トルクよりも小さい第２発電トルク以上である場合に前記積極発電モードを選択する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のハイブリッド自動車の制御装置。