JP6232717B2 - 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ジェネレ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ジェネレ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においては、例えば、特許文献１（特許第３８１２１３４号公報）に記載されているように、バッテリの充電状態を所定範囲に維持するように、車両の走行パワーとバッテリの充放電パワーとに基づいてエンジンのパワーを決定するようにしたものがある。また、走行パワーに応じてバッテリの充放電量を決定し、この充放電量分だけエンジンパワーを増加又は減少させることで、エンジンをより効率の良い動作点で運転させて燃費を向上させるようにしたものもある。

特許第３８１２１３４号公報

ところで、ハイブリッド車においては、燃費性能を効果的に向上させるために、走行前後におけるバッテリの充放電エネルギ収支（バッテリに蓄えられるエネルギの変化量）を所望の値に操作しながらエンジンの燃料消費量を低減することが要求されるようになってきている。

しかし、上記従来技術では、バッテリの充放電エネルギ収支が考慮されておらず、バッテリの充放電エネルギ収支を所望の値に操作しながらエンジンの燃料消費量を低減することができないため、燃費性能を効果的に向上させることができない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、電力貯蔵手段の充放電エネルギ収支を所望の値に操作しながらエンジンの燃料消費量を低減す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）及びモータジェネレータ（１２，１２Ａ，１２Ｂ）と、このモータジェネレータ（１２，１２Ａ，１２Ｂ）と電力を授受する電力貯蔵手段（２０）とを備えたハイブリッド車の制御装置において、エンジン（１１）の出力パワーと車両の駆動パワーとの差分に相当するエンジン出力パワーの増減量に対するエンジン（１１）の燃料消費量の変化率（以下単に「燃料消費量変化率」という）を所定の更新周期で設定する変化率設定手段（２５）と、燃料消費量変化率と車両の目標駆動パワーとに基づいて、所定期間における電力貯蔵手段（２０）の充放電エネルギ収支を所定値に操作しながらエンジン（１１）の燃料消費量を最小にするエンジン出力パワー増減量を設定する増減量設定手段（２５）とを備え、この増減量設定手段（２５）は、燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量として複数のエンジン出力パワー増減量が存在する場合に、燃料消費量変化率のエンジン出力パワー増減量に対する変化率に基づいて複数のエンジン出力パワー増減量の中から一つのエンジン出力パワー増減量を選択するようにしたものである。

後述する理由により、所定期間中の燃料消費量変化率を等しくする（一定にする）ことで、所定期間における電力貯蔵手段の充放電エネルギ収支（電力貯蔵手段に蓄えられるエネルギの変化量）を所定値に操作しながらエンジンの燃料消費量を最小にすることができる。

従って、燃料消費量変化率を所定の更新周期で設定し、この燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに基づいてエンジン出力パワー増減量を設定することで、目標駆動パワーを実現しつつ、所定期間（燃料消費量変化率の更新周期に相当する期間）における電力貯蔵手段の充放電エネルギ収支を所定値に操作しながらエンジンの燃料消費量を最小にするエンジン出力パワー増減量を設定することができる。このエンジン出力パワー増減量に基づいてエンジンを制御することで、所定期間における電力貯蔵手段の充放電エネルギ収支を所定値に操作しながらエンジンの燃料消費量を最小にすることができる。このような制御を行うことで走行前後の電力貯蔵手段の充放電エネルギ収支を所望の値に操作しながらエンジンの燃料消費量を低減することが可能となり、燃費性能を効果的に向上させることができる。

ところで、車両の駆動システムの特性によっては、エンジン出力パワー増減量と燃料消費量との関係において凸性が崩れる場合がある（図６参照）。このような場合、燃料消費量変化率が同一の値となるエンジン出力パワー増減量が複数存在する領域ができる（図７参照）。このため、燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに基づいてエンジン出力パワー増減量を設定する際に、燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量として複数のエンジン出力パワー増減量が存在して、エンジン出力パワー増減量を一意に決定できないことがある。

この対策として、請求項１に係る発明では、燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量として複数のエンジン出力パワー増減量が存在する場合に、燃料消費量変化率のエンジン出力パワー増減量に対する変化率に基づいて複数のエンジン出力パワー増減量の中から一つのエンジン出力パワー増減量を選択するようにしている。このようにすれば、燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量として複数のエンジン出力パワー増減量が存在する場合でも、燃料消費量変化率のエンジン出力パワー増減量に対する変化率を判断基準にして、エンジン出力パワー増減量を一意に決定することができる。

図１は本発明の実施例１におけるハイブリッド車の駆動システムの概略構成を示す図である。 図２はエンジン出力パワーに対する燃料消費量の特性を示す図である。 図３は燃料消費量が最小になる条件を説明する図である。 図４はエンジン要求パワーを算出する機能を示すブロック図である。 図５はエンジン出力パワー増減量のマップの一例を概念的に示す図である。 図６はエンジン出力パワー増減量と燃料消費量との関係を示す図である。 図７は燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量を選択する方法を説明する図である。 図８は効率が最小となるエンジン出力パワー増減量を選択する方法を説明する図である。 図９はメイン制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は指令燃料消費量変化率算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１１はエンジン出力パワー増減量算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は実施例２のハイブリッド車の駆動システムの概略構成を示す図である。

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１１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駆動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の出力軸の動力が駆動軸１４、デファレンシャルギヤ機構１５、車軸１６等を介して車輪１７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の動力を変速機１３に伝達する機械接続軸１８の途中に、ＭＧ１２の回転軸が動力伝達可能に連結されている。また、ＭＧ１２を駆動するインバータ１９がバッテリ２０（電力貯蔵手段）に接続され、ＭＧ１２がインバータ１９を介してバッテリ２０と電力を授受するようになっている。

アクセルセンサ２１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２２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２３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２４により車速が検出される。

ハイブリッドＥＣＵ２５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ＥＣＵ２５は、エンジン１１の運転を制御するエンジンＥＣＵ２６やインバータ１９を制御してＭＧ１２を制御するＭＧ−ＥＣＵ２７との間で制御信号やデータ信号を送受信し、各ＥＣＵ２６，２７によって車両の運転状態に応じて、エンジン１１やＭＧ１２等を制御する。

その際、ＭＧ１２は、バッテリ２０から供給される電力を動力に変換して機械接続軸１８に出力するか又は機械接続軸１８から入力される動力を電力に変化してバッテリ２０に充電する。変速機１３は、機械接続軸１８から入力される動力（エンジン１１の動力とＭＧ１２の動力を合算した動力又はエンジン１１の動力からＭＧ１２で電力に変換された動力を差し引いた動力）を増速又は減速して駆動軸１４に出力する。

また、ハイブリッドＥＣＵ２５は、エンジン出力パワー（エンジン１１の出力パワー）を、車両の駆動パワーにエンジン１１以外（例えば、ＭＧ１２、変速機１３、インバータ１９、バッテリ２０等）で消費される損失パワーを足したパワーよりも大きくすることでバッテリ２０に電力を充電する。一方、エンジン出力パワーを、駆動パワーにエンジン１１以外で消費される損失パワーを足したパワーよりも小さくすることでバッテリ２０から電力を放電する。この場合、エンジン出力パワーは、駆動パワーにエンジン１１以外で消費される損失パワーとバッテリ２０の充放電パワーとを足したものとなる。

ところで、ハイブリッド車においては、燃費性能を効果的に向上させるために、走行前後におけるバッテリ２０の充放電エネルギ収支（バッテリ２０に蓄えられるエネルギの変化量）を所望の値に操作しながらエンジン１１の燃料消費量を低減することが要求されるようになってきている。

そこで、本実施例１では、ハイブリッドＥＣＵ２５により後述する図９乃至図１１の各ルーチンを実行することで、車両の目標駆動パワーを所定の更新周期で設定すると共に、エンジン出力パワーと駆動パワーとの差分に対するエンジン１１の燃料消費量の変化率（以下単に「燃料消費量変化率」という）を所定の更新周期（目標駆動パワーの更新周期よりも長い更新周期）で設定し、この燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに基づいて、所定期間（燃料消費量変化率の更新周期に相当する期間）におけるバッテリ２０の充放電エネルギ収支を所定値に操作しながらエンジン１１の燃料消費量を最小にするエンジン出力パワー増減量を設定する。

以下、所定期間におけるバッテリ２０の充放電エネルギ収支を所定値に操作しながらエンジン１１の燃料消費量を最小にするエンジン出力パワー増減量を設定できる理由を説明する。まず、説明の容易化のために二つの走行パワーの場合について考える。

図２はエンジン出力パワーに対する燃料消費量の特性の一例を示す図である。ある走行パワーとそれよりも大きい走行パワーでのエンジン出力パワーの増減量をそれぞれＰ1 ，Ｐ2 とする。この増減量が特許請求の範囲でいうエンジン出力パワーと駆動パワーとの差分に相当する。これらの増減量Ｐ1 ，Ｐ2 に対する燃料消費量ＦＣ（Ｐ1 ），ＦＣ（Ｐ2 ）の総和ＦＣ（Ｐ1 ）＋ＦＣ（Ｐ2 ）の変化を等高線で表すと図３に示すようになる。バッテリ２０の充放電エネルギ収支はＰ1 ＋Ｐ2 で表すことができるため、充放電エネルギ収支（Ｐ1 ＋Ｐ2 ）が一定（Ｅ）になるＰ1 ，Ｐ2 の組み合わせは直線Ｐ1 ＋Ｐ2 ＝Ｅ（図３中に破線で示す直線）で表すことができる。

この直線上で燃料消費量の総和ＦＣ（Ｐ1 ）＋ＦＣ（Ｐ2 ）が最小になる増減量Ｐ1 ，Ｐ2 は、燃料消費量の等高線と直線が接する点（図３中に星印で示す点）となる。この点を示す条件は、直線と等高線の接点であることから、増減量Ｐ1 に対する燃料消費量ＦＣの変化率である燃料消費量変化率ｄＦＣ（Ｐ1 ）／ｄＰ1 （燃料消費量ＦＣの増減量Ｐ1 における微分値）と、増減量Ｐ2 に対する燃料消費量ＦＣの変化率である燃料消費量変化率ｄＦＣ（Ｐ2 ）／ｄＰ2 （燃料消費量ＦＣの増減量Ｐ2 における微分値）とが等しくなるということと等価である。
ｄＦＣ（Ｐ1 ）／ｄＰ1 ＝ｄＦＣ（Ｐ2 ）／ｄＰ2

更に、走行前後における充放電エネルギ収支を操作したい場合でも、図３中の直線が平行移動するだけなので、燃料消費量が最小になる条件は、やはり燃料消費量変化率が等しくなることである。この条件は、走行パワーの点数が増えても適用可能であるため、様々な走行パターンに対しても成り立つ。

上述した理由により、所定期間中の燃料消費量変化率を等しくする（一定にする）ことで、所定期間におけるバッテリ２０の充放電エネルギ収支を所定値に操作しながらエンジン１１の燃料消費量を最小にすることができる。

従って、燃料消費量変化率を所定の更新周期で設定し、この燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに基づいてエンジン出力パワー増減量を設定することで、目標駆動パワーを実現しつつ、所定期間（燃料消費量変化率の更新周期に相当する期間）におけるバッテリ２０の充放電エネルギ収支を所定値に操作しながらエンジン１１の燃料消費量を最小にするエンジン出力パワー増減量を設定することができる。このエンジン出力パワー増減量に基づいてエンジン１１を制御することで、所定期間におけるバッテリ２０の充放電エネルギ収支を所定値に操作しながらエンジン１１の燃料消費量を最小にすることができる。

具体的には、図４に示すように、まず、車両の目標駆動パワーを算出すると共に、エンジン１１以外（例えば、ＭＧ１２、変速機１３、インバータ１９、バッテリ２０等）で消費される損失パワーを算出する。更に、車両の走行パターン情報とバッテリ２０の目標充放電エネルギ収支を設定する。

走行パターン情報は、例えば、複数の領域に区分された走行パワーの各領域毎の走行時間の頻度又は割合を走行パターン情報として算出する。或は、平均速度や平均走行パワーを走行パターン情報として算出するようにしても良い。また、過去の走行履歴（例えば過去の走行経路や走行距離等）とナビゲーション装置（図示せず）からの走行情報（例えば将来の走行経路や走行距離等）のうちの少なくとも一方に基づいて走行パターン情報を予測して設定するようにしても良い。

目標充放電エネルギ収支は、例えば、放電をプラス値とした場合に、ＭＧ１２の動力のみで走行するＥＶ走行によりバッテリ２０から放電されるエネルギ量（放電エネルギ量）と車両の運動エネルギをＭＧ１２で電気エネルギに変換してバッテリ２０に充電するエネルギ回生によりバッテリ２０に充電されるエネルギ量（充電エネルギ量）と走行中にバッテリ２０に充電したいエネルギ量（要求充電エネルギ量）との総和を算出し、この総和を目標充放電エネルギ収支として設定する。

目標充放電エネルギ収支＝放電エネルギ量＋充電エネルギ量＋要求充電エネルギ量
また、過去の走行履歴とナビゲーション装置からの走行情報のうちの少なくとも一方に基づいて充電エネルギ量や放電エネルギ量や要求充電エネルギ量を予測して目標充放電エネルギ収支を設定するようにしても良い。

この後、走行パターン情報と目標充放電エネルギ収支とに基づいて指令燃料消費量変化率を所定の更新周期（目標駆動パワーの更新周期よりも長い更新周期）で設定する。つまり、所定時間（更新周期に相当する時間）毎に指令燃料消費量変化率を更新する。本実施例１では、走行パターン情報と目標充放電エネルギ収支と指令燃料消費量変化率との関係を規定するマップを“指令燃料消費量変化率のマップ”として予め記憶しておき、この指令燃料消費量変化率のマップを参照して、走行パターン情報と目標充放電エネルギ収支とに応じた指令燃料消費量変化率を算出する。この指令燃料消費量変化率のマップは、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ＥＣＵ２５のＲＯＭに記憶されている。

この後、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに基づいて、所定期間（指令燃料消費量変化率の更新周期に相当する期間）におけるバッテリ２０の充放電エネルギ収支を所定値（目標充放電エネルギ収支）に操作しながらエンジン１１の燃料消費量を最小にするエンジン出力パワー増減量を設定する。

本実施例１では、図５に示すように、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとエンジン出力パワー増減量との関係を規定するマップを“エンジン出力パワー増減量のマップ”として予め記憶しておき、このエンジン出力パワー増減量のマップを参照して、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに応じたエンジン出力パワー増減量を算出する。

エンジン出力パワー増減量のマップは、各部（例えば、エンジン１１、ＭＧ１２、変速機１３、インバータ１９、バッテリ２０等のうちの少なくとも一つ）の温度情報毎に設定され、各部の温度情報に応じてエンジン出力パワー増減量のマップを変更する（切り替える）ようにしている。このエンジン出力パワー増減量のマップは、予め車両設計時等にオフラインで各部（例えば、エンジン１１、ＭＧ１２、変速機１３、インバータ１９、バッテリ２０等のうちの少なくとも一つ）の損失特性の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ＥＣＵ２５のＲＯＭに記憶されている。

この後、エンジン出力パワー増減量に目標駆動パワーと損失パワーとを加算してエンジン要求パワーを求め、このエンジン要求パワーを実現するようにエンジン１１のトルクや回転速度を制御する。

ところで、図６に示すように、車両の駆動システムの特性によっては、エンジン出力パワー増減量と燃料消費量との関係において凸性が崩れる場合がある。このような場合、図７に示すように、燃料消費量変化率が同一の値となるエンジン出力パワー増減量が複数存在する領域ができる。このため、図５のマップを用いて、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに基づいてエンジン出力パワー増減量を設定する際に、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量として複数のエンジン出力パワー増減量が存在して、エンジン出力パワー増減量を一意に決定できないことがある。

この対策として、本実施例１では、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量として複数のエンジン出力パワー増減量が存在する場合に、燃料消費量変化率の変化率に基づいて複数のエンジン出力パワー増減量の中から一つのエンジン出力パワー増減量を選択する。

具体的には、まず、図７に示すように、複数のエンジン出力パワー増減量の中から燃料消費量変化率の変化率（燃料消費量変化率の傾き）が正の値となるエンジン出力パワー増減量を選択する。これにより、複数のエンジン出力パワー増減量の中から、燃料消費量の総和が最小となる可能性のあるエンジン出力パワー増減量を限定する（理由は後述する）。

次に、図８に示すように、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量について、それぞれ燃料消費量をエンジン出力パワー増減量で除算した値（図８では原点と星印とを結ぶ直線の傾き）を効率として求め、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量の中から効率（傾き）が最小となるエンジン出力パワー増減量を選択する。これにより、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量の中から、燃料消費量が最も小さくなるエンジン出力パワー増減量を選択して設定する。

ここで、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量を選択することで、燃料消費量の総和が最小となる可能性のあるエンジン出力パワー増減量を限定することができる理由を説明する。

充放電に伴う燃料消費量の増減量を駆動パワー毎に定義された充放電関数Ｆ（Ｘ）で表現できるという問題設定を考える。この充放電関数Ｆ（Ｘ）は充電方向を正とした充放電パワーｘ_i を変数とした関数であり、Ｘはｘ_i で構成されるベクトルである。

本問題設定において、燃料消費量の総和が最小となる条件（燃料消費量変化率が同一となる充電パワーで充電する）を考えると、駆動パワー毎の各充放電関数Ｆ（Ｘ）の１階微分の値が等しいことが、燃料消費量の総和が最小となる条件となる。この条件は、凸性が崩れる場合には“充放電関数が極値をとる”という条件に過ぎない。一般に、解析的に極小値を求める際の関数の極小条件は、前記条件に加えて、“極小値を求める関数のヘッセ行列が正定であること”という条件を満たすことである。これはヘッセ行列の固有値λが全て正の値となることと等価である。本問題設定では、各充放電関数Ｆ（Ｘ）が１変数関数であることに着目すると、ヘッセ行列は各充放電関数Ｆ（Ｘ）の２階微分を対角成分に持つ対角行列となるため、この固有値λは各充放電関数Ｆ（Ｘ）の２階微分そのものとなる（下記(1) 〜(3) 参照）。

(1) ヘッセ行列の定義及び本問題でのヘッセ行列の形

(2) 固有値の算出方法

(3) ヘッセ行列が正定となる条件

以上により、本問題設定において、充放電関数が極小となる条件は“各充放電関数の２階微分が全て正の値となること”であることが分かる。つまり、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量を選択するということは、極小値を求めることに他ならず、極小となるエンジン出力パワー増減量から実際のエンジン出力パワー増減量を選ぶことになる。以上の考え方から、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量を選択することで、燃料消費量の総和が最小となる可能性のあるエンジン出力パワー増減量を限定できることが分かる。
以下、本実施例１でハイブリッドＥＣＵ２５が実行する図９乃至図１１の各ルーチンの処理内容を説明する。

［メイン制御ルーチン］
図９に示すメイン制御ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ２５の電源オン期間中に所定の演算周期Ｔ1 で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、アクセル開度や車速等に基づいて目標駆動パワーをマップ又は数式により算出する。この後、ステップ１０２に進み、アクセル開度や車速等に基づいてエンジン１１以外で消費される損失パワーをマップ又は数式により算出する。

この後、ステップ１０３に進み、後述する図１０の指令燃料消費量変化率算出ルーチンを実行することで、指令燃料消費量変化率を算出した後、ステップ１０４に進み、後述する図１１のエンジン出力パワー増減量算出ルーチンを実行することで、エンジン出力パワー増減量を算出する。

この後、ステップ１０５に進み、エンジン出力パワー増減量に目標駆動パワーと損失パワーとを加算してエンジン要求パワーを求める。この後、ステップ１０６に進み、エンジン要求パワーに基づいてエンジン１１の要求トルクと要求回転速度を算出した後、ステップ１０７に進み、ＭＧ１２の要求トルク又は要求回転速度を算出する。

この後、ステップ１０８に進み、エンジン１１の要求トルクと要求回転速度をエンジンＥＣＵ２６に指令してエンジン１１の要求トルクと要求回転速度を実現するようにエンジン１１を制御する。この後、ステップ１０９に進み、ＭＧ１２の要求トルク又は要求回転速度をＭＧ−ＥＣＵ２７に指令してＭＧ１２の要求トルク又は要求回転速度を実現するようにＭＧ１２を制御する。

［指令燃料消費量変化率算出ルーチン］
図１０に示す指令燃料消費量変化率算出ルーチンは、前記図９のメイン制御ルーチンのステップ１０３で実行されるサブルーチンである。本ルーチンは、前記図９のメイン制御ルーチンの演算周期Ｔ1 よりも長い演算周期Ｔ2 で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、例えば、複数の領域に区分された走行パワーの各領域毎の走行時間の頻度又は割合を走行パターン情報として算出する。或は、平均速度や平均走行パワーを走行パターン情報として算出するようにしても良い。また、過去の走行履歴とナビゲーション装置からの走行情報のうちの少なくとも一方に基づいて走行パターン情報を予測して設定するようにしても良い。

この後、ステップ２０２に進み、ＥＶ走行によりバッテリ２０から放電されるエネルギ量（放電エネルギ量）とエネルギ回生によりバッテリ２０に充電されるエネルギ量（充電エネルギ量）と走行中にバッテリ２０に充電したいエネルギ量（要求充電エネルギ量）との総和を算出し、この総和を目標充放電エネルギ収支として設定する。また、過去の走行履歴とナビゲーション装置からの走行情報のうちの少なくとも一方に基づいて充電エネルギ量や放電エネルギ量や要求充電エネルギ量を予測して目標充放電エネルギ収支を設定するようにしても良い。

この後、ステップ２０３に進み、指令燃料消費量変化率のマップを参照して、走行パターン情報と目標充放電エネルギ収支とに応じた指令燃料消費量変化率を算出する。これにより、指令燃料消費量変化率の更新周期（演算周期Ｔ2 ）を目標駆動パワーの更新周期（演算周期Ｔ1 ）よりも長くすると共に、指令燃料消費量変化率の更新タイミング間（今回の更新タイミングから次回の更新タイミングまでの間）は指令燃料消費量変化率の値を固定する。このステップ２０３の処理が特許請求の範囲でいう変化率設定手段としての役割を果たす。

［エンジン出力パワー増減量算出ルーチン］
図１１に示すエンジン出力パワー増減量算出ルーチンは、前記図９のメイン制御ルーチンのステップ１０４で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいう増減量設定手段としての役割を果たす。本ルーチンは、前記図９のメイン制御ルーチンと同じ演算周期Ｔ1 で繰り返し実行される。

本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、図５に示すエンジン出力パワー増減量のマップを参照して、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに応じたエンジン出力パワー増減量を算出する。この際、各部（例えば、エンジン１１、ＭＧ１２、変速機１３、インバータ１９、バッテリ２０等のうちの少なくとも一つ）の温度情報に応じてエンジン出力パワー増減量のマップを切り替えて、各部の温度情報に応じたエンジン出力パワー増減量のマップを選択する。

この場合、例えば、エンジン１１の温度の代用情報として冷却水温を検出するようにしても良い。また、変速機１３の温度の代用情報として作動油（ＡＴＦ等）の温度を検出するようにしても良い。或は、エンジン１１の温度、ＭＧ１２の温度、変速機１３の温度、インバータ１９の温度、バッテリ２０の温度等のうちの少なくとも一つを推定（算出）するようにしても良い。

この後、ステップ３０２に進み、該当するエンジン出力パワー増減量（今回の指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量）が単一であるか否かを判定する。

このステップ３０２で、該当するエンジン出力パワー増減量が単一であると判定された場合には、そのエンジン出力パワー増減量をそのまま今回のエンジン出力パワー増減量として採用して、本ルーチンを終了する。

一方、上記ステップ３０２で、該当するエンジン出力パワー増減量が単一ではない（つまり複数である）と判定された場合には、ステップ３０４に進み、今回の複数のエンジン出力パワー増減量について、それぞれ燃料消費量変化率の変化率を算出する。この後、ステップ３０５に進み、今回の複数のエンジン出力パワー増減量の中から燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量を選択する。

この後、ステップ３０６に進み、上記ステップ３０５で選択したエンジン出力パワー増減量（燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量）について、それぞれ燃料消費量をエンジン出力パワー増減量で除算した値を効率として求める。この後、ステップ３０７に進み、上記ステップ３０５で選択したエンジン出力パワー増減量（燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量）の中から効率が最小となるエンジン出力パワー増減量を今回のエンジン出力パワー増減量として選択して、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例１では、指令燃料消費量変化率を所定の更新周期で設定し、この指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに基づいてエンジン出力パワー増減量を設定するようにしたので、目標駆動パワーを実現しつつ、所定期間（燃料消費量変化率の更新周期に相当する期間）におけるバッテリ２０の充放電エネルギ収支を所定値（目標充放電エネルギ収支）に操作しながらエンジン１１の燃料消費量を最小にするエンジン出力パワー増減量を設定することができる。このエンジン出力パワー増減量に基づいてエンジン１１を制御することで、所定期間におけるバッテリ２０の充放電エネルギ収支を所定値に操作しながらエンジン１１の燃料消費量を最小にすることができる。このような制御を行うことで走行前後のバッテリ２０の充放電エネルギ収支を所望の値に操作しながらエンジン１１の燃料消費量を低減することが可能となり、燃費性能を効果的に向上させることができる。

また、本実施例１では、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに基づいてエンジン出力パワー増減量を設定する際に、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量として複数のエンジン出力パワー増減量が存在する場合に、燃料消費量変化率の変化率に基づいて複数のエンジン出力パワー増減量の中から一つのエンジン出力パワー増減量を選択するようにしたので、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量として複数のエンジン出力パワー増減量が存在する場合でも、燃料消費量変化率の変化率を判断基準にして、エンジン出力パワー増減量を一意に決定することができる。

その際、本実施例１では、まず、複数のエンジン出力パワー増減量の中から燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量を選択するようにしたので、複数のエンジン出力パワー増減量の中から、燃料消費量の総和が最小となる可能性のあるエンジン出力パワー増減量を限定することができる（燃料消費量の総和が最小となり得ないエンジン出力パワー増減量を排除することができる）。

次に、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量について、それぞれ燃料消費量をエンジン出力パワー増減量で除算した値を効率として求め、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量の中から効率が最小となるエンジン出力パワー増減量を選択するようにしたので、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量の中から、単位充放電エネルギ量あたりの増加あるいは減少燃料消費量が最も小さくなるエンジン出力パワー増減量を選択して設定することができる。

尚、上記実施例１では、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量の中から効率が最小となるエンジン出力パワー増減量を選択するようにしたが、これに限定されず、例えば、燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量の中から、最も大きいエンジン出力パワー増減量を選択するようにしたり、或は、最も小さいエンジン出力パワー増減量を選択するようにしても良い。このようにしてもエンジン出力パワー増減量を一意に決定することができる。

また、本実施例１では、指令燃料消費量変化率の更新周期（演算周期Ｔ2 ）を目標駆動パワーの更新周期（演算周期Ｔ1 ）よりも長くするようにしたので、指令燃料消費量変化率を一定に維持する期間を十分に確保しながら、目標駆動パワーの更新周期を十分に短くしてアクセル開度等に対する目標駆動パワーの応答性を確保することができる。しかも、指令燃料消費量変化率の更新タイミング間は指令燃料消費量変化率の値を固定するようにしたので、更新タイミング間は指令燃料消費量変化率を確実に一定に維持することができる。

また、本実施例１では、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとエンジン出力パワー増減量との関係を規定するマップを“エンジン出力パワー増減量のマップ”として予め記憶しておき、このエンジン出力パワー増減量のマップを参照して、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに応じたエンジン出力パワー増減量を算出するようにしたので、複雑な演算処理を行うことなく、予め記憶したエンジン出力パワー増減量のマップを用いてエンジン出力パワー増減量を設定することができ、制御装置（例えばハイブリッドＥＣＵ２５）の演算負荷を軽減することができる。

更に、本実施例１では、各部（例えば、エンジン１１、ＭＧ１２、変速機１３、インバータ１９、バッテリ２０等のうちの少なくとも一つ）の温度情報に応じてエンジン出力パワー増減量のマップを変更するようにしたので、各部の温度によって、各部の損失が変化して、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとエンジン出力パワー増減量との関係が変化するのに対応して、エンジン出力パワー増減量のマップを変更することができ、エンジン出力パワー増減量を精度良く設定することができる。

また、本実施例１では、走行パターン情報と目標充放電エネルギ収支とに基づいて指令燃料消費量変化率を設定するようにしたので、走行パターン情報や目標充放電エネルギ収支の変化に応じて、指令燃料消費量変化率を所定の更新周期で変化させて、燃料消費量変化率を適正値に設定することができる。

更に、本実施例１では、走行パターン情報と目標充放電エネルギ収支と指令燃料消費量変化率との関係を規定するマップを“指令燃料消費量変化率のマップ”として予め記憶しておき、この指令燃料消費量変化率のマップを参照して、走行パターン情報と目標充放電エネルギ収支とに応じた指令燃料消費量変化率を算出するようにしたので、複雑な演算処理を行うことなく、予め記憶した指令燃料消費量変化率のマップを用いて指令燃料消費量変化率を設定することができ、制御装置（例えばハイブリッドＥＣＵ２５）の演算負荷を軽減することができる。

尚、上記実施例１では、エンジン１１から変速機１３までの動力伝達経路にクラッチを設けない構成としたが、これに限定されず、例えば、エンジン１１とＭＧ１２との間にクラッチを設けたり、ＭＧ１２と変速機１３との間にクラッチを設けた構成としても良い。或は、変速機１３にクラッチを内蔵した構成としても良い。また、変速機１３を省略した構成としても良い。

次に、図１２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は同一符号を付して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、図１２に示すように、車両の動力源としてエンジン１１と二つのＭＧ（第１のＭＧ１２Ａ及び第２のＭＧ１２Ｂ）とが搭載されている。エンジン１１の出力軸（クランク軸）と第１のＭＧ１２Ａの回転軸と第２のＭＧ１２Ｂの回転軸とが動力分割機構である遊星ギヤ機構２８を介して連結され、第２のＭＧ１２Ｂの回転軸が駆動軸１４に連結されている。

第１のＭＧ１２Ａと第２のＭＧ１２Ｂは、それぞれインバータ１９Ａ，１９Ｂを介してバッテリ２０と電力を授受するようになっている。ＭＧ−ＥＣＵ２７は、第１のインバータ１９Ａを制御して第１のＭＧ１２Ａを制御すると共に、第２のインバータ１９Ｂを制御して第２のＭＧ１２Ｂを制御する。

本実施例２においても、指令燃料消費量変化率を所定の更新周期で設定し、この指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに基づいてエンジン出力パワー増減量を設定する。これにより、前記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。

尚、上記各実施例１，２では、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量として複数のエンジン出力パワー増減量が存在する場合に、オンラインで、複数のエンジン出力パワー増減量の中から燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量を選択し、そのエンジン出力パワー増減量の中から効率が最小となるエンジン出力パワー増減量を選択するようにしたが、例えば、予め車両設計時等にオフラインで、複数のエンジン出力パワー増減量の中から燃料消費量変化率の変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量を選択し、そのエンジン出力パワー増減量の中から効率が最小となるエンジン出力パワー増減量を選択しておき、この情報に基づいて、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量が常に単一となるようにエンジン出力パワー増減量のマップを作成しておくようにしても良い。

また、図１１のエンジン出力パワー増減量算出ルーチンのステップ３０２の処理を省略して、該当するエンジン出力パワー増減量（今回の指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量）が単一であるか否かに拘らず、ステップ３０４〜３０７の処理を実行するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、所定時間毎に指令燃料消費量変化率を更新するようにしたが、これに限定されず、例えば、走行パターン情報が所定以上変化した場合に指令燃料消費量変化率を更新するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、エンジン出力パワー増減量のマップを用いてエンジン出力パワー増減量を算出するようにしたが、これに限定されず、例えば、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとエンジン出力パワー増減量との関係を規定する１つ又は複数の数式（例えば近似式）を予め記憶しておき、その数式を用いて、指令燃料消費量変化率と目標駆動パワーとに応じたエンジン出力パワー増減量を算出するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、指令燃料消費量変化率のマップを用いて指令燃料消費量変化率を算出するようにしたが、これに限定されず、例えば、走行パターン情報と目標充放電エネルギ収支と指令燃料消費量変化率との関係を規定する１つ又は複数の数式（例えば近似式）を予め記憶しておき、その数式を用いて、走行パターン情報と目標充放電エネルギ収支とに応じた指令燃料消費量変化率を算出するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、バッテリ２０を電力貯蔵手段として搭載した構成としたが、これに限定されず、例えば、キャパシタ等を電力貯蔵手段として搭載した構成としても良い。

その他、本発明は、図１及び図１２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ＭＧとを搭載した種々の構成のハイブリッド車に適用して実施できる。

１１…エンジン、１２…ＭＧ（モータジェネレータ）、２０…バッテリ（電力貯蔵手段）、２５…ハイブリッドＥＣＵ（変化率設定手段，増減量設定手段）

Claims (3)

1. 車両の動力源として搭載されたエンジン（１１）及びモータジェネレータ（１２，１２Ａ，１２Ｂ）と、前記モータジェネレータ（１２，１２Ａ，１２Ｂ）と電力を授受する電力貯蔵手段（２０）とを備えたハイブリッド車の制御装置において、
   前記エンジン（１１）の出力パワーと前記車両の駆動パワーとの差分に相当するエンジン出力パワーの増減量に対する前記エンジン（１１）の燃料消費量の変化率（以下単に「燃料消費量変化率」という）を所定の更新周期で設定する変化率設定手段（２５）と、
   前記燃料消費量変化率と前記車両の目標駆動パワーとに基づいて、所定期間における前記電力貯蔵手段（２０）の充放電エネルギ収支を所定値に操作しながら前記エンジン（１１）の燃料消費量を最小にするエンジン出力パワー増減量を設定する増減量設定手段（２５）とを備え、
   前記増減量設定手段（２５）は、前記燃料消費量変化率と前記目標駆動パワーとに対応するエンジン出力パワー増減量として複数のエンジン出力パワー増減量が存在する場合に、前記燃料消費量変化率のエンジン出力パワー増減量に対する変化率に基づいて前記複数のエンジン出力パワー増減量の中から一つのエンジン出力パワー増減量を選択することを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
2. 前記増減量設定手段（２５）は、前記複数のエンジン出力パワー増減量の中から前記燃料消費量変化率のエンジン出力パワー増減量に対する変化率が正の値となる一つのエンジン出力パワー増減量を選択することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置。
3. 前記増減量設定手段（２５）は、前記燃料消費量を前記エンジン出力パワー増減量で除算した値を効率として求め、前記燃料消費量変化率のエンジン出力パワー増減量に対する変化率が正の値となるエンジン出力パワー増減量の中から前記効率が最小となるエンジン出力パワー増減量を選択することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車の制御装置。

Images