JPWO2009041138A1 - ハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

アクセル操作量θ及び車速ｖに基づき車両の走行に必要な出力たる要求出力ＲＴを決定し、この要求出力ＲＴを決定した時点で、該時点の電動機たるモータジェネレータ２から出力可能な最大出力ＭＴよりも要求出力ＲＴが大きい場合に、前記モータジェネレータ２の出力を出力可能最大出力ＭＴとし、前記要求出力ＲＴと前記出力可能最大出力ＭＴとの差をエンジン出力ＥＴとして決定する制御を行う。

Description

本発明は、エンジンと電動機とを有し、車両の走行に必要な出力が電動機の出力よりも大きい場合にエンジンからの出力を追加するハイブリッド車両の制御方法に関する。

近年、エンジン及び電動機を有する駆動手段を備え、燃費の向上を図ったハイブリッド車両が種々考えられている。このようなハイブリッド車両の一例として、車両の外部より供給される電力を蓄積可能な蓄電手段を具備するとともに、電動機がこの蓄電手段から電力の供給を受けて動作するようにしているものが挙げられる。

このようなハイブリッド車両において、蓄電手段に充電した後、蓄電手段の充電量が所定の下限値以下になるまでの間は電動機からの駆動力のみにより走行し、蓄電手段の充電量が所定の下限値に達した際にはエンジンからの駆動力のみによる走行に切り替えて回生発電により蓄電手段に充電を行うようにしているとともに、充電の結果蓄電手段の充電量が所定の目標充電量に達した際にはエンジン及び電動機双方からの駆動力によるハイブリッド走行に切り替える制御を行うことが考えられている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００３−３２８０３号公報

しかし、特に電動機が小型のものである場合、急な上り坂や急加速の場合等、大きな走行トルクを必要とする際には、電動機からの駆動力のみによる走行が困難である場合がある。また、電動機の最大出力は充電量や温度等により変動するので、特に充電量が小さい場合や温度が高い場合には、電動機からの駆動力のみによる走行が困難である場合が発生しうる。このような場合、電動機からの駆動力に加えてエンジンからの駆動力も利用したハイブリッド運転を行う必要があるが、前記特許文献１には、このような場合に、エンジンによる燃料消費を低減させる方法や、蓄電手段からの電力を効率よく消費しつつハイブリッド運転を行う方法については何ら述べられていない。

本発明は、このような課題を解決すべく構成するものである。

すなわち本発明に係るハイブリッド車両の制御方法の一つは、吸気系に電動スロットルを設けたエンジンと、電力を蓄積可能な蓄電手段と、この蓄電手段に蓄積された電力により動作する電動機とを有するハイブリッド車両に用いられ、前記蓄電手段が車両外部より供給される電力を蓄積可能なものであって、アクセル操作量及び車速に基づき車両の走行に必要な出力を求め、この出力を求めた時点で、この出力が該時点で前記電動機から出力可能な最大の出力よりも大きい場合に、前記車両の走行に必要な出力を求めた時点で電動機から出力可能な最大の出力を電動機出力として決定するとともに、前記出力とこの電動機出力との差をエンジン出力として決定することを特徴とする。

このようなものであれば、急な上り坂や急加速の際等、車両の走行に大きな出力を必要とする場合や、特に充電量が小さい場合や温度が高い場合等、各時点で電動機から出力可能な最大の出力より車両の走行に必要な出力が大きい場合に、各時点で電動機から出力可能な最大の出力を電動機から出力し、不足分のみをエンジンから出力して補うようにすることにより、このような場合のエンジン出力を最小にできる。従って、全体としてのエンジンによる燃料の消費を少なくすることができる。加えて、エンジンは空気と燃料を供給するとそれらの量に対して安定した出力が得られるのに対し、電動機からは入力に対して常に安定して出力できるわけでなく、電動機から出力可能な最大の出力は、電池残量や電池、モータ、インバータの温度によって制限され、エンジン出力を先に決定した場合には電動機が分担すべき出力が電動機から出力可能な最大出力以内であるか改めて判定する必要があるが、このような構成であれば、電動機が分担する出力として電動機から出力可能な最大の出力を電動機出力として先に決定するので、分担割合の決定を簡単なものにできる。

前記課題を解決する上で、各時点で電動機から出力可能な最大の出力を求めるようにする態様の一例として、前記電動機から出力可能な最大の出力を、蓄電手段の充電量及び電動機の温度に基づき決定するものが挙げられる。このようなものであれば、充電量が小さい場合や温度が高い場合には電動機から大きな出力を得ることが困難であることを反映し、前記電動機から出力可能な最大の出力を低く設定し、不足分のみをエンジンから出力して補うようにできる。

また、本発明に係るハイブリッド車両の制御方法の他の一つは、吸気系に電動スロットルを設けたエンジンと、電力を蓄積可能な蓄電手段と、この蓄電手段に蓄積された電力により動作する電動機とを有するハイブリッド車両に用いられ、前記蓄電手段が車両外部より供給される電力を蓄積可能なものであって、アクセル操作量及び車速に基づき車両の走行に必要な出力を求め、この出力が前記電動機の運転効率が最大となる出力よりも大きい場合に、前記電動機の運転効率が最大となる出力を電動機出力として決定するとともに、前記車両の走行に必要な出力とこの電動機出力との差をエンジン出力として決定することを特徴とする。

このようなものであれば、前記車両の走行に必要な出力が前記電動機の運転効率が最大となる出力を上回った場合には、電動機は運転効率が最大となる出力で動作させ、前記出力と電動機出力との差をエンジンから出力させるようにすることにより、蓄電手段に充電した電力をより効率よく利用し、充電回数ないし充電量を減少させることができる。

前段で述べた構成において、全体としてのエンジンによる燃料の消費を少なくするには、電動機から出力可能な最大の出力を、蓄電手段の充電量及び電動機の温度に基づき決定し、電動機から出力可能な最大の出力が前記電動機の運転効率が最大となる出力より小さい場合は電動機から出力可能な最大の出力を電動機出力として決定するものが望ましい。

そして、全体としてのエンジンによる燃料の消費をさらに少なくするためには、変速機を具備する伝達系を介してエンジンの駆動力を駆動軸に出力するものであって、決定されたエンジン出力を得るために最も効率のよいエンジン回転数及び吸気圧を実現すべく前記エンジン出力をパラメータとして前記電動スロットルの開度及び前記変速機の減速比を決定するものが望ましい。

なお、「アクセル操作量」とは、アクセルペダルに限らず、加速及び減速を行う際に操作量を変化させる車両の部位の操作量全般を示す概念である。

そして、トルクを用いて電動機出力及びエンジン出力の分担を決定する場合は電動機及びエンジンのトルクを個別に求める必要があり計算が複雑になるところ、本発明に係るハイブリッド車両の制御方法を採用すれば、出力の分担の決定を電動機出力及びエンジン出力を直接決定することにより行うため、出力の分担の計算を簡単なものにできる。

本発明に係るハイブリッド車両の制御方法の一つによれば、車両の走行に必要な出力が各時点での電動機から出力可能な最大の出力より大きい場合に、各時点で電動機から出力可能な最大の出力を電動機から出力し、不足分のみをエンジンから出力して補うようにすることにより、このような場合のエンジン出力を最小にできる。従って、全体としてエンジンによる燃料の消費を少なくすることができる。

また、本発明に係るハイブリッド車両の制御方法の他の一つによれば、車両の走行に必要な出力が電動機の運転効率が最大となる出力を上回った場合には、電動機を運転効率が最大となる出力で動作させ、前記車両の走行に必要な出力と電動機出力との差をエンジンから得るようにすることにより、蓄電手段に充電した電力をより効率よく利用し、充電回数ないし充電量を減少させることができる。

本発明の第一実施形態に係る車両を示す概略図。 同実施形態に係る制御装置を示す概略図。 同実施形態に係る制御装置が行う処理を示すフローチャート。 同実施形態に係る作用説明図。 同実施形態に係る制御装置の最適燃費マップ。 本発明の第二実施形態に係る制御装置が行う処理を示すフローチャート。 同実施形態に係る作用説明図。 本発明の他の実施態様に係る制御装置の最適電費マップ及び最適燃費マップ。

符号の説明

１…エンジン
２…モータジェネレータ（電動機）
６ａ…変速機
８…中央制御装置
９…モータバッテリ（蓄電手段）
１５…電動スロットル

以下、本発明の第一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態のハイブリッド車両は、図１に示すように、走行に要する駆動力を発生するエンジン１及び電動機たるモータジェネレータ２と、駆動輪３に接続される駆動軸４と、モータジェネレータ２の駆動力を駆動軸４に伝達する第一伝達系５と、エンジン１の駆動力を駆動軸４に伝達する第二伝達系６と、モータジェネレータ２の回転及び発電を制御するモータ制御装置７と、エンジン１の運転を制御する中央制御装置８とを具備する。さらに、モータジェネレータ２の電源としての蓄電手段たるモータバッテリ９、そのモータバッテリ９を駐車中等に充電するために車両の外部、例えば家庭のコンセントつまり電灯線や、別途設けた太陽電池を代表とする外部電源等から電力の供給を受ける充電器１０を具備する。加えて、ヘッドランプや中央制御装置８などの電源となるエンジンバッテリ１１、エンジンバッテリ１１を充電するためのオルタネータ１２も具備する。

エンジン１は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等であり、吸気系に電動スロットル１５を設けている。この電動スロットル１５の開度を変化させる操作を、アクセルペダル２０が受け付けるようにしている。また、このエンジン１は、第二伝達系６を構成する変速機６ａ、及びその変速機６ａと内燃機関１との間に配置される継手装置であるクラッチ６ｂを介して、駆動力を駆動軸４に出力する。

モータジェネレータ２は、走行に必要な駆動力を発生し得る、すなわち請求項中のモータとして機能するとともに、エンジン１もしくは駆動輪３により駆動されて回生運転により発電機としても機能するものである。モータジェネレータ２は、第一伝達系５を介して選択的に駆動軸４に接続される。

第一伝達系５は、変速ギア装置を備えるとともにクラッチを備え、エンジン１で駆動輪３を駆動する場合に、駆動軸４の回転数が許容限界回転数を超える場合にクラッチを切断するように制御されるものである。この場合、クラッチは、油圧のもの、電磁式のもののいずれであってもよい。なお、第一伝達系５は、モータジェネレータ２の駆動力を駆動軸４に伝達できるものであれば、その構成は特に上述のものに限定されるものではなく、回転軸のみの構成、又は回転軸とギアとを組み合わせた構成であってもよい。

第二伝達系６は、上述した変速機６ａとクラッチ６ｂとを備えてなり、クラッチ６ｂを接続することによりエンジン１の駆動力を、変速機６ａを介して駆動軸４に伝達するものである。変速機６ａは、機関回転数に応じて変速比を変更する無段変速機である。クラッチ４は、変速機６ａの入力側回転軸６ｃとエンジン１との間を断続し得るものである。変速機６ａの出力側回転軸には、駆動軸４が接続されるものである。なお、クラッチ６ｂとしては、既存の前進クラッチを代用するものであってよい。このような前進クラッチは、変速機６ａが少なくともＤレンジに操作されている場合には接続するものであるので、その断続操作に関して、特別な制御を必要とするものではない。

モータ制御装置７は、走行に必要な駆動力をモータジェネレータ２が出力するように、モータジェネレータ２に供給する電力を制御する。また、モータ制御装置７は、車両が減速走行をしている場合に、回生運転されるモータジェネレータ２から出力される電力によりモータバッテリ９を充電することが可能なものである。このようなモータ制御装置７は、例えばインバータあるいはＤＣ−ＤＣコンバータを備えるものである。

一方、中央制御装置８は、図２に概略的に示すように、中央演算装置１６と、記憶装置１７と、入力インタフェース１８と、出力インタフェース１９とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。入力インタフェース１８には、アクセルペダル２０の操作量θを検知するためのアクセル状態センサ２１から出力されるアクセル操作量信号ａ、車速ｖを検出するための車速センサ２２から出力される車速信号ｂ、電動スロットル１５の開度を示すスロットル開度信号ｃ、モータ温度センサ２３から出力されるモータジェネレータ２の温度Ｔｍを示すモータ温度信号ｄ、モータバッテリ９から出力される該モータバッテリ９の充電量Ｅを示す充電量信号ｅが少なくとも入力される。一方、出力インタフェース１９からは、電動スロットル１５に対して開度制御信号ｇが、また変速機６ａに対して減速比制御信号ｈが、さらにモータ制御装置７に対してモータ出力量又は発電量を示す出力制御信号ｉが少なくとも出力される。

さらに本実施形態では、アクセル操作量信号ａが示すアクセル操作量θ及び車速信号ｂが示す車速ｖから車両の走行に必要な出力（以下要求出力ＲＴ）を求める要求出力決定プログラムと、少なくとも充電量信号ｅが示すバッテリ５の充電量Ｅをパラメータとしてモータジェネレータ２の出力可能な最大の出力（以下出力可能最大出力ＭＴ）を求める出力可能最大出力決定プログラムと、出力可能最大出力ＭＴが前記要求出力ＲＴより小さい場合にエンジン出力ＥＴを決定するエンジン出力決定プログラムと、エンジン１を、エンジン出力ＥＴを最も高い燃費効率で得るように運転するべくスロットル開度及び減速比を制御する最適燃費制御プログラムとを中央制御装置８に内蔵させている。これらのプログラムは、イグニッションスイッチ（図示略）がＯＮになるごとに順次起動するようにしている。

ここで、要求出力決定プログラム、出力可能最大出力決定プログラム、エンジン出力決定プログラム、及び最適燃費制御プログラムによる制御の手順をフローチャートである図３を参照しつつ以下に示す。

まず、回生発電フラグＧの値が１であるか否かの判定を行う。回生発電フラグＧの値が１である場合は、ステップＳ９に進む。そうでない場合は、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、前記車速信号ｂ、アクセル操作量信号ａ、モータ温度信号ｄ、及びバッテリ充電量信号ｅの入力を受け付ける。それから、ステップＳ３に進む。

その後、ステップＳ３においては、前記車速信号ｂが示す車速ｖ、及びアクセル操作量信号ａが示すアクセル操作量θをパラメータとし、要求出力マップを参照して要求出力ＲＴを求める。その後、ステップＳ４に進む。ここで、前記要求出力マップは、代表的な車速ｖ及びアクセル操作量θに対する要求出力ＲＴを中央制御装置８内の記憶装置１７の所定領域に記憶したものである。この要求出力マップ内の要求出力ＲＴは予め実験に基づき求めたものである。そして、実際には前記車速ｖ及びアクセル操作量θをパラメータとして補間計算により要求出力ＲＴを求めている。

ステップＳ４では、充電量信号ｅが示すモータバッテリ９の充電量Ｅ、及び前記モータ温度信号ｄが示すモータジェネレータ２の温度Ｔｍをパラメータとし、モータ最大出力マップを参照して、出力可能最大出力ＭＴを決定する。その後、ステップＳ５に進む。ここで、前記モータ最大出力マップは、代表的な充電量Ｅ及びモータの温度Ｔｍに対する出力可能最大出力ＭＴを制御装置８内の記憶装置１０の所定領域に記憶したものである。このモータ最大出力マップ内の出力可能最大出力ＭＴは予め実験に基づき求めたものである。また、このモータ最大出力マップでは、充電量Ｅが小さくなるにつれ、また、モータの温度Ｔｍが高くなるにつれ、前記出力可能最大出力ＭＴは小さくなる。特に、充電量Ｅが所定の下限値Ｅｍ以下の場合は、出力可能最大出力ＭＴを０に設定している。そして、実際の出力可能最大出力ＭＴの決定は、前記充電量Ｅ及びモータの温度Ｔｍをパラメータとして補間計算により行っている。

ステップＳ５では、出力可能最大出力ＭＴが前記要求出力ＲＴより大きいか否かを判定する。出力可能最大出力ＭＴが前記要求出力ＲＴより大きい場合には、ステップＳ６に進む。そうでない場合には、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ６では、モータジェネレータ２を出力可能最大出力ＭＴで運転させる運転制御を行う。その後ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、エンジン出力ＥＴを以下の式（１）に基づき決定し、ステップＳ８に進む。

ＥＴ＝ＲＴ−ＭＴ （１）
ステップＳ８では、エンジン１及び変速機６ａに対する最適燃費制御を行う。具体的には、前記エンジン出力ＥＴをパラメータとしてスロットル開度θ及び減速比を決定し、開度制御信号ｇを電動スロットル１５に、また、減速比制御信号ｈを変速機６ａにそれぞれ出力する。その後、ステップＳ９に進む。なお、スロットル開度θ及び減速比の決定については、まず、図５に示す最適燃費マップを参照し、エンジン出力ＥＴを出力するための最も燃費率のよいエンジン回転数と負荷との組み合わせを決定する。さらに詳述すると、この最適燃費マップは、代表的なエンジン出力に対して最も燃費率のよいエンジン回転数と負荷との組み合わせを記憶しているものである。この最適燃費マップに記憶しているエンジン回転数‐負荷の組み合わせは、前記図５においては線Ｌとして示している。そして、補間計算により実際のエンジン回転数及び負荷を決定し、エンジン回転数がここで決定した回転数となるように減速比を制御するとともに、負荷がここで決定した負荷となるようにスロットル開度を制御する、従来の最適燃費制御として周知の制御を同様に行う。

ステップＳ９では、充電量Ｅが下限値Ｅｍを下回るか否かの判定、すなわち出力可能最大出力ＭＴが０であるか否かの判定を行う。充電量Ｅが下限値Ｅｍを下回る場合、すなわち出力可能最大出力ＭＴが０である場合には、ステップＳ１０に進む。そうでない場合、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１０では、回生発電フラグＧを１にセットし、その後、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、バッテリ５に充電させるべく、モータジェネレータ２による回生発電を行わせる制御を行う。その後、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、充電量Ｅが目標値Ｅｘを上回るか否かの判定を行う。充電量Ｅが目標値Ｅｘを上回る場合、ステップＳ１３に進む。そうでない場合は、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１３では、回生発電モードを終了する制御を行う。すなわち、回生発電フラグＧを０にする。その後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１４では、要求出力ＲＴ及びモータジェネレータ２の回転数をパラメータとしてモータジェネレータ２のトルクを決定し、その後、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、モータジェネレータ２の運転制御を行う。すなわち、インバータ４に、ステップＳ１４において決定したモータジェネレータ２のトルクに対応する出力制御信号ｉを出力する。そして、ステップＳ１に戻る。

ここで、前記要求出力決定プログラム、出力可能最大出力決定プログラム、エンジン出力決定プログラム、及び最適燃費制御プログラムによる制御の作用を、図４を参照しつつ説明する。

時刻Ｔ１では、要求出力ＲＴは出力可能最大出力ＭＴより小さいので、前記ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ１４→Ｓ１５の制御を順次行い、その後ステップＳ１に戻る。すなわち、モータジェネレータ２からの駆動力のみを利用して走行を行う。

時刻Ｔ２では、要求出力ＲＴは出力可能最大出力ＭＴより大きく、出力可能最大出力ＭＴは０でないので、前記ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９の制御を順次行い、その後ステップＳ１に戻る。すなわち、モータジェネレータ２は出力可能最大出力ＭＴで運転を行い、不足分をエンジン１により補うようにしているとともに、エンジン出力を得るための最も効率のよいエンジン回転数及び吸気圧を実現すべく電動スロットル１５の開度及び変速機６ａの減速比を制御するようにしている。

時刻Ｔ３では、充電量Ｅが下限充電量Ｅｍとなることにより出力可能最大出力ＭＴは０となるので、要求出力ＲＴが出力可能最大出力ＭＴより大きい。従って、前記ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２の制御を順次行った後、ステップＳ１に戻る。この際、エンジン１からの駆動力のみを利用して走行を行うとともに、モータジェネレータ２による回生発電によりバッテリ５に充電するようにしている。その一方で、エンジン出力すなわち要求出力ＲＴの全量を得るための最も効率のよいエンジン回転数及び吸気圧を実現すべく電動スロットル１５の開度及び変速機６ａの減速比を制御するようにしている。

時刻Ｔ４では、回生発電フラグＧの値が１であり、充電量Ｅが目標充電量Ｅｘよりも小さいので、前記ステップＳ１→Ｓ１１→Ｓ１２の制御を順次行った後、ステップＳ１に戻る。この際、エンジン１からの駆動力のみを利用して走行を行うとともに、モータジェネレータ２による回生発電によりバッテリ５に充電するようにしている。この場合も、その一方で、エンジン出力すなわち要求出力ＲＴの全量を得るための最も効率のよいエンジン回転数及び吸気圧を実現すべく電動スロットル１５の開度及び変速機６ａの減速比を制御ようにしている。

時刻Ｔ５では、充電量Ｅが目標充電量Ｅｘに達するので、前記ステップＳ１→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１３の制御を順次行った後、ステップＳ１に戻る。すなわち、この時刻Ｔ５で回生発電フラグＧの値を０にリセットしてモータジェネレータ２による回生発電を終了し、モータジェネレータ２による駆動力の使用を再開する。

ここで、従来のハイブリッド車両においては、エンジン１は燃費率が最大となる点である図５の点Ｘ近傍で動作する。それに対して、本実施形態ではエンジン１はモータジェネレータ２の出力可能最大出力ＭＴが要求出力ＲＴに不足する際にのみエンジン１の駆動力を駆動軸４に供給するようにしていて、エンジン１は例えば図５の点Ｙで動作する。従って、エンジン１の燃料消費量は従来のハイブリッド車両よりも低下する。

すなわち本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法を採用することにより、急な上り坂や急加速の際等、大きな要求出力ＲＴを必要とする場合や、特に充電量Ｅが小さい場合やモータ温度Ｔｍが高い場合等、各時点でのモータジェネレータ２の出力可能最大出力ＭＴが要求出力ＲＴに不足する場合にのみ不足分をエンジン１から出力して補うので、燃料消費を極力抑えることができる。また、特に本実施形態では、前記不足分に対応するエンジン出力ＥＴをパラメータとして電動スロットル１５の開度θ及び減速比を決定することにより、従来の最適燃費制御と同様の電動スロットル１５の開度θ及び減速比の制御を行い、さらにエンジン１による燃料の消費を少なくすることができる。

さらに、エンジン１は空気と燃料を供給するとそれらの量に対して安定した出力が得られるのに対し、モータジェネレータ２からは入力に対して常に安定して出力できるわけでなく、モータジェネレータ２から出力可能な最大の出力は、充電量Ｅやモータ温度Ｔｍ等によって制限されるが、本実施形態に係る構成であれば、モータジェネレータ２が分担する出力を出力可能最大出力ＭＴとして先に決定するので、エンジン出力ＥＴを先に決定した場合における、電動機が分担すべき出力が出力可能最大出力ＭＴ以内であるか改めて判定するステップを必要とせず、分担割合の決定を簡単なものにできる。

そして、トルクを用いてモータジェネレータ２及びエンジン１からの出力の分担を決定する場合はモータジェネレータ２及びエンジン１のトルクを個別に求める必要があり計算が複雑になるところ、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法を採用すれば、出力の分担の決定を出力可能最大出力ＭＴ及びエンジン出力ＥＴを直接決定することにより行うため、出力の分担の計算を簡単なものにできる。

加えて、本実施形態では充電器１０が車両の外部から電力の供給を受けるとともに、この充電器１０からモータバッテリ９に充電し、充電量Ｅが下限充電量Ｅｍを下回るまでの期間においては、要求出力ＲＴが出力可能最大出力ＭＴ以下であれば全出力をモータジェネレータ２から供給し、要求出力ＲＴが出力可能最大出力ＭＴを上回ればモータジェネレータ２からは出力可能最大出力ＭＴを出力するので、モータジェネレータ２の分担を最大にし、燃料の消費を抑制することができる。従って、例えば、自宅の駐車場に駐車している間に安価な深夜電力等を利用して充電すること等により、動力コストの低減を図るようにすることもできる。

次いで、本発明の第二実施形態を、図面を参照して説明する。なお、前述した第一実施形態におけるものに対応する部位には、同一の名称及び符号を付している。

本実施形態に係る制御方法を採用するハイブリッド自動車は、上述した第一実施形態におけるハイブリッド自動車と同様の構成を有する。

しかして、本実施形態と上述した第一実施形態との相違点について述べると、上述した第一実施形態における出力可能最大出力決定プログラムの他に、本実施形態では、予め実験で求めたモータジェネレータ２の運転効率が最大となる出力である最大効率出力ＭＭＴを中央制御装置８内の記憶装置に記憶させている。そして、エンジン出力決定プログラムは、出力可能最大出力ＭＴがこの最大効率出力ＭＭＴを上回る場合には、エンジン１の出力を車両の走行に必要な出力（以下要求出力ＲＴ）と最大効率出力ＭＭＴとの差として決定する制御を行う。

ここで、要求出力決定プログラム、出力可能最大出力決定プログラム、エンジン出力決定プログラム、及び最適燃費制御プログラムによる制御の手順をフローチャートである図６を参照しつつ以下に示す。

まず、ステップＳ１０１において、回生発電フラグＧの値が１であるか否かの判定を行う。回生発電フラグＧの値が１である場合は、ステップＳ１０９に進む。そうでない場合は、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において、前記車速信号ｂ、アクセル操作量信号ａ、モータ温度信号ｄ、及びバッテリ充電量信号ｅの入力を受け付ける。それから、ステップＳ１０３に進む。

その後、ステップＳ１０３においては、前記車速信号ｂが示す車速ｖ、及びアクセル操作量信号ａが示すアクセル操作量θをパラメータとし、要求出力マップを参照して要求出力ＲＴを決定する。その後、ステップＳ１０４に進む。ここで、前記要求出力マップは、代表的な車速ｖ及びアクセル操作量θに対する要求出力ＲＴを制御装置８内の記憶装置１７の所定領域に記憶したものである。この要求出力マップ内の要求出力ＲＴは予め実験に基づき求めたものである。そして、実際の要求出力ＲＴの決定は、前記車速ｖ及びアクセル操作量θをパラメータとして補間計算により行っている。

ステップＳ１０４では、充電量信号ｅが示すバッテリ５の充電量Ｅ、及び前記モータ温度信号ｄが示すモータジェネレータ２の温度Ｔｍをパラメータとし、モータ最大出力マップを参照して、出力可能最大出力ＭＴを決定する。その後、ステップＳ１０５に進む。ここで、前記モータ最大出力マップは、前述した第一実施形態のステップＳ４で用いたものと同様のものである。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４で求めた出力可能最大出力ＭＴが最大効率出力ＭＭＴより大きいか否かを判定する。出力可能最大出力ＭＴが最大効率出力ＭＭＴより大きい場合には、ステップＳ１０６に進む。そうでない場合には、ステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１０６では、前記要求出力ＲＴが最大効率出力ＭＭＴより大きいか否かを判定する。前記要求出力ＲＴが最大効率出力ＭＭＴより大きい場合には、ステップＳ１０７に進む。そうでない場合には、ステップＳ１１８に進む。

ステップＳ１０７では、モータジェネレータ２を最大効率出力ＭＭＴで運転させる運転制御を行う。その後ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、エンジン出力ＥＴを以下の式（２）に基づき決定し、その後ステップＳ１１２に進む。

ＥＴ＝ＲＴ−ＭＭＴ （２）
ステップＳ１０９では、前記要求出力ＲＴが出力可能最大出力ＭＴより大きいか否かを判定する。前記要求出力ＲＴが出力可能最大出力ＭＴより大きい場合には、ステップＳ１１０に進む。そうでない場合には、ステップＳ１１８に進む。

ステップＳ１１０では、モータジェネレータ２を出力可能最大出力ＭＴで運転させる運転制御を行う。その後ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、エンジン出力ＥＴを以下の式（１）に基づき決定し、その後ステップＳ１１２に進む。

ＥＴ＝ＲＴ−ＭＴ （１）
ステップＳ１１２では、エンジン１及び変速機６ａに対する最適燃費制御を行う。具体的には、前記エンジン出力ＥＴをパラメータとしてスロットル開度及び減速比を決定し、開度制御信号ｇを電動スロットル１５に、また、減速比制御信号ｈを変速機６ａにそれぞれ出力する。その後ステップＳ１１３に進む。なお、このステップＳ１１２で行う制御は、第一実施形態のステップＳ７で行う制御と全く同一である。

ステップＳ１１３では、充電量Ｅが下限値Ｅｍを下回るか否か、すなわち出力可能最大出力ＭＴが０であるか否かの判定を行う。充電量Ｅが下限値Ｅｍを下回る場合、すなわち出力可能最大出力ＭＴが０である場合には、ステップＳ１１４に進む。そうでない場合、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１１４では、回生発電フラグＧを１にセットし、その後、ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５では、バッテリ５に充電させるべく、モータジェネレータ２による回生発電を行わせる制御を行う。その後、ステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６では、充電量Ｅが目標値Ｅｘを上回るか否かの判定を行う。充電量Ｅが目標値Ｅｘを上回る場合、ステップＳ１１７に進む。そうでない場合は、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１１７では、回生発電モードを終了する制御を行う。すなわち、回生発電フラグＧを０にする。その後、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１１８では、要求出力ＲＴをパラメータとして、モータジェネレータ２の回転数を決定し、その後、ステップＳ１１９に進む。

ステップＳ１１９では、モータジェネレータ２の運転制御を行う。すなわち、インバータ４に、ステップＳ１１８において決定したモータの回転数に対応する出力制御信号ｉを出力する。そして、ステップＳ１０１に戻る。

ここで、回生発電は行われず、充電量Ｅは下限充電量Ｅｍを上回る時間帯における、前記要求出力決定プログラム、最大出力決定プログラム、エンジン出力決定プログラム、及び最適燃費制御プログラムによる制御の作用を、図７を参照しつつ説明する。

時刻Ｔ１０１では、要求出力ＲＴは最大効率出力ＭＭＴより小さいので、前記ステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５→Ｓ１０６→Ｓ１１８→Ｓ１１９の制御を順次行い、その後ステップＳ１０１に戻る。すなわち、モータジェネレータ２からの駆動力のみを利用して走行を行う。

時刻Ｔ１０２では、要求出力ＲＴは最大効率出力ＭＭＴより大きく、また、出力可能最大出力ＭＴも最大効率出力ＭＭＴより大きいので、前記ステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５→Ｓ１０６→Ｓ１０７→Ｓ１０８→Ｓ１１２→Ｓ１１３の制御を順次行い、その後ステップＳ１０１に戻る。すなわち、モータジェネレータ２は最大効率出力域で運転を行い、不足分をエンジン１により補うようにしているとともに、エンジン出力を得るための最も効率のよいエンジン回転数及び吸気圧を実現すべく電動スロットル１５の開度及び変速機６ａの減速比を制御するようにしている。

時刻Ｔ１０３では、出力可能最大出力ＭＴが最大効率出力ＭＭＴを下回り、要求出力ＲＴが出力可能最大出力ＭＴより大きいので、前記ステップＳ１０１→Ｓ１０２→Ｓ１０３→Ｓ１０４→Ｓ１０５→Ｓ１０９→Ｓ１１０→Ｓ１１１→Ｓ１１２→Ｓ１１３の制御を順次行った後、ステップＳ１０１に戻る。すなわち、モータジェネレータ２は最大出力運転を行い、不足分をエンジン１により補うようにしているとともに、エンジン出力ＥＴを得るための最も効率のよいエンジン回転数及び吸気圧を実現すべく電動スロットル１５の開度及び変速機６ａの減速比を制御するようにしている。

すなわち本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法を採用することにより、モータジェネレータ２をなるべく効率が最大となる最大効率出力で動作させ、モータバッテリ９に充電した電力をより効率よく利用し、充電回数を減少させることができる。また、本実施形態では、その上で、要求出力ＲＴと前記最大効率出力ＭＭＴの差であるエンジン出力ＥＴをエンジン１から出力させ、エンジン出力を最大の燃費効率で得るようにすべく最適燃費制御を行うため、エンジン１側においても燃料消費の削減と燃費効率の向上との両立を図ることができる。

さらに、エンジン１は空気と燃料を供給するとそれらの量に対して安定した出力が得られるのに対し、モータジェネレータ２からは入力に対して常に安定して出力できるわけでなく、モータジェネレータ２から出力可能な最大の出力は、充電量Ｅやモータ温度Ｔｍ等によって制限されるが、本実施形態に係る構成であれば、モータジェネレータ２が分担する出力を前記最大効率出力ＭＭＴ又は出力可能最大出力ＭＴとして先に決定するので、エンジン出力ＥＴを先に決定した場合における、電動機が分担すべき出力が出力可能最大出力ＭＴ以内であるか改めて判定するステップを必要とせず、分担割合の決定を簡単なものにできる。

そして、トルクを用いてモータジェネレータ２及びエンジン１からの出力の分担を決定する場合はモータジェネレータ２及びエンジン１のトルクを個別に求める必要があり計算が複雑になるところ、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法を採用すれば、出力の分担の決定を出力可能最大出力ＭＴ及びエンジン出力ＥＴを直接決定すること、又は最大効率出力ＭＭＴ及びエンジン出力ＥＴを直接決定することにより行うため、出力の分担の計算を簡単なものにできる。

なお、本発明は以上に述べた実施の形態に限られない。

例えば、上述した実施形態のようなモータジェネレータを用いる代わりに、トルクアシストを行う電動機たるモータと、回生発電を行う発電機とを別体に設け、これらをそれぞれエンジンの出力軸に接続するようにしてもよい。また、変速機６ａとして、通常の自動変速機を用いるようにしてもよい。

また、エンジンと電動機との接続の態様は、上述した実施形態に述べたものに限らず、例えば、エンジンと電動機とを直列に接続する態様のものや、エンジンの出力軸と電動機の出力軸とをチェーン、ベルト、又はギア等で接続する態様のものを採用してもよい。

さらに、アクセル操作量や車速の他、アクセル操作量の変化速度等、他のパラメータに基づき走行に必要な出力を決定するようにしてもよい。

加えて、充電器をハイブリッド車両側に設ける替わりに、駐車場等に充電器を設置し、車両側にはこの充電器とバッテリとを接続するための端子を設けるようにしてもよい。

そして、前述した第一実施形態に係る制御を行うモードと、前述した第二実施形態に係る制御を行うモードとを、運転者が切替可能な態様を採用してももちろんよい。

加えて、電動機及びエンジンからの出力をともに走行に使用するハイブリッド走行を行う場合、出力の分担を以下の方法で決定してもよい。

すなわち、まず要求出力ＲＴを決定し、次いで、エンジン１及びモータジェネレータ２の回転数Ｎｅを同期させていてかつエンジン出力とモータ出力との和が要求出力ＲＴとなるとともに、モータの電費とエンジンの燃費との合計が最も低くなる点を図８に示すような最適電費マップ及び最適燃費マップを参照しつつ決定することによりモータの電費とエンジンの燃費との合計が最も低くなる点に対応するエンジン出力とモータ出力とを決定し、ここで決定したモータ出力及びエンジン出力をモータジェネレータ２及びエンジン１から得るようモータジェネレータ２及びエンジン１に対してそれぞれ制御を行うようにしてもよい。ここで、エンジン出力及びモータ出力の決定の際には、モータジェネレータ２及びエンジン１は共通の駆動軸４を共有しているので、これらモータジェネレータ２及びエンジン１の回転数Ｎｅを同期させている条件下でモータの電費とエンジンの燃費との合計が最も低くなる点を決定するようにしている。

このように制御を行うことにより、ハイブリッド走行を行う場合は、各時刻における要求出力ＲＴに対してモータの電費とエンジンの燃費との合計を最も低くできる。従って、消費電力と燃料消費とを合わせた総合エネルギー消費を最も少なくできる。

さらに、前述した第一及び第二実施形態において決定したエンジン出力ＥＴの要求出力ＲＴに対する比率が所定以下である場合、すなわちエンジン１が低回転低負荷である場合に、前述した第一及び第二実施形態において決定したエンジン出力ＥＴ及びモータの出力は破棄し、要求出力ＲＴに対して常時モータの電費とエンジンの燃費との合計が最も低くなる場合のモータ出力Ｍ１Ｔを改めて決定し、モータジェネレータ２からモータ出力Ｍ１Ｔを得る制御を行うとともに、及び要求出力ＲＴとモータ出力Ｍ１Ｔとの差をエンジン出力ＥＴとして得るようエンジン１に対して制御を行うようにしてもよい。

加えて、前述した第一及び第二実施形態のステップＳ９又はステップＳ１１３における充電量信号ｅが示す充電量Ｅが下限値Ｅｍを下回るか否かの判定、すなわち回生モードを開始するか否かの判定は、充電量Ｅと下限値Ｅｍとを直接比較することにより行うようにしてもよい。

そして、蓄電手段の充電量が減少し電動機からの出力による走行が不可能である場合には、エンジンからの出力のみにより走行し、減速時に回生発電を行わせるようにしてもよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

本発明に係るハイブリッド車両の制御方法の一つを採用すれば、車両の走行に必要な出力が各時点での電動機から出力可能な最大の出力より大きい場合に、各時点で電動機から出力可能な最大の出力を電動機から出力し、不足分のみをエンジンから出力して補うことにより、このような場合のエンジン出力を最小にできる。従って、全体としてエンジンによる燃料の消費を少なくすることができる。

また、本発明に係るハイブリッド車両の制御方法の他の一つを採用すれば、車両の走行に必要な出力が電動機の運転効率が最大となる出力を上回った場合に、電動機を運転効率が最大となる出力で動作させ、前記車両の走行に必要な出力と電動機出力との差をエンジンから得るようにすることにより、蓄電手段に充電した電力をより効率よく利用し、充電回数ないし充電量を減少させることができる。

Claims (5)

1. 吸気系に電動スロットルを設けたエンジンと、電力を蓄積可能な蓄電手段と、この蓄電手段に蓄積された電力により動作する電動機とを有するハイブリッド車両に用いられ、前記蓄電手段が車両外部より供給される電力を蓄積可能なものであって、
   アクセル操作量及び車速に基づき車両の走行に必要な出力を求め、
   この出力を求めた時点で、この出力が該時点で前記電動機から出力可能な最大の出力よりも大きい場合に、
   電動機から出力可能な最大の出力を電動機出力として決定するとともに、前記出力とこの電動機出力との差をエンジン出力として決定することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
2. 前記電動機から出力可能な最大の出力を、蓄電手段の充電量及び電動機の温度に基づき決定することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御方法。
3. 吸気系に電動スロットルを設けたエンジンと、電力を蓄積可能な蓄電手段と、この蓄電手段に蓄積された電力により動作する電動機とを有するハイブリッド車両に用いられ、前記蓄電手段が車両外部より供給される電力を蓄積可能なものであって、
   アクセル操作量及び車速に基づき車両の走行に必要な出力を求め、
   この出力が前記電動機の運転効率が最大となる出力よりも大きい場合に、
   前記電動機の運転効率が最大となる出力を電動機出力として決定するとともに、前記車両の走行に必要な出力とこの電動機出力との差をエンジン出力として決定することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
4. 電動機から出力可能な最大の出力を、蓄電手段の充電量及び電動機の温度に基づき決定し、電動機から出力可能な最大の出力が前記電動機の運転効率が最大となる出力より小さい場合は電動機から出力可能な最大の出力を電動機出力として決定することを特徴とする請求項３記載のハイブリッド車両の制御方法。
5. 変速機を具備する伝達系を介してエンジンの駆動力を駆動軸に出力するものであって、決定されたエンジン出力を得るために最も効率のよいエンジン回転数及び吸気圧を実現すべく前記エンジン出力をパラメータとして前記電動スロットルの開度及び前記変速機の減速比を決定することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のハイブリッド車両の制御方法。

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