JP2001238305A - ハイブリッド車輌の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリーズハイブリッド車輌において、必要な
発電量が変化してエンジン動作点を高出力側へ移行しな
ければならない場合にあっても、速やかにエンジン動作
点を移行して必要な発電量を賄い、燃費を向上させる。 【解決手段】 要求発電量が変化したことにより発電に
用いるエンジン動作点が高出力側へ移行した場合、現在
のエンジン動作点と移行すべき目標最適エンジン動作点
との位置関係に応じてエンジン動作点の移行をアシスト
するか否かを判断する。そしてエンジン動作点の移行を
アシストすると判断した場合、所定の期間においてモー
タ／ジェネレータにより所定のアシストトルクをエンジ
ンに与える。アシストトルクは、一時的にモータからエ
ンジンに対して負荷となるモータトルクを低下させ、負
荷に対して余剰となったエンジントルクを用いてエンジ
ン動作点がより速く移行するように与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリーズハイブリ
ッド車輌の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンとこのエンジンによって
駆動されるモータ／ジェネレータとバッテリとを有し、
モータ／ジェネレータから出力される電力とバッテリに
蓄えられた電力のいずれか一方若しくは両方を電源とし
て駆動される駆動用モータによって走行するシリーズハ
イブリッド車輌が知られている（例えば、特開昭６２−
１０４４０３号公報）。この種のハイブリッド車輌で
は、エンジンと駆動系とが機械的に分離されているため
に、燃料消費率の最も少ないエンジンとの最大効率点に
おいて発電を行うことができる。

【０００３】またハイブリッド車輌において、モータ／
ジェネレータによってエンジンを駆動させる例として
は、始動時においてセルモータを持たずに、エンジンの
出力軸の回転軸に結合されたモータ／ジェネレータによ
り行うものが提案されている（例えば、特開平６−１４
４０２０号公報）。この種の装置では、エンジンの始動
に先立って、モータ／ジェネレータによりクランキング
（モータリング）を行い、エンジンの回転数が所定値以
上になったところでエンジンに燃料を噴射し、圧縮・燃
焼行程を経て完爆することによりエンジンの始動を完了
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のハイブリッド車輌では、制御上、次のような問題
点があった。一般にハイブリッド車輌において、発電時
における通常のエンジン動作点はエンジン最大効率点に
設定されていて、燃費を向上させるためにできる限りそ
のエンジン動作点で発電を行うようにしている。

【０００５】しかしながら、加速及び登坂等の消費電力
が大きな走行状況が長く続く場合には、通常のエンジン
動作点での発電では駆動及び電気負荷等に必要な電力を
賄うことができないので、エンジン動作点を高出力側へ
変更して、より大きな電力を発電しなければならない。

【０００６】このような場合、エンジンは、モータ／ジ
ェネレータの吸収トルク（エンジンに対しては負荷）を
上回るトルクを発生しつつ、エンジン発生トルクからモ
ータ／ジェネレータの吸収トルクを差し引いた残りのト
ルクによってエンジン動作点を移行する。このため、エ
ンジン動作点を速やかに移行することができず、目標と
なる発電量を発電できるようになるまでに大きな遅れが
生じるという問題点がある。またさらに、モータ／ジェ
ネレータの発生トルクはエンジン出力トルクの上昇に合
わせて設定する必要があり、例えば、モータ／ジェネレ
ータの発生トルクがエンジン出力トルクに対して大きく
上回る場合には、逆にエンジン動作点を低出力側へ移行
（エンジン回転数が低下）してしまうという問題点があ
る。この２つの問題点は、特に出力の小さなエンジンを
用いた場合に顕著に現れる。

【０００７】また、発電の遅れが原因で、目標の発電量
に対して不足してしまう電力はバッテリからの電力供給
によって賄うことが必要となり、バッテリ容量の大容量
化を招くという問題点がある。このバッテリの大容量化
はコスト高になるばかりか、重量増加につながり、燃費
向上代を小さくしてしまう問題点にもつながる。

【０００８】さらに、発電に用いるエンジン動作点を各
発電量ごとに最小燃料消費量で賄えるように設定する
際、より高出力側へエンジン動作点を移行させる場合に
は、エンジンには移行すべきエンジン動作点のエンジン
トルクを上回るトルクを発生させ、エンジン回転数を上
昇させる必要があるため、移行の過程において燃料消費
率が比較的大きなエンジン動作点を通過してしまう。こ
のため、エンジン動作点の移行に時間を要する場合に
は、燃料消費率の大きなエンジン動作点での運転時間が
長くなり、燃費が悪化する問題点がある。

【０００９】一方、上記の問題点に対して、エンジン動
作点の移行が素速く行われるようにモータによってエン
ジン回転数を上昇させてから燃料の噴射を開始し、エン
ジンにより発電を行うことが考えられるが、そのように
すれば、移行時におけるモータの消費電力が大きく、そ
の電力を賄うための発電が必要となり、全体としてはか
えって燃料消費量が増大してしまうことになる。

【００１０】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、エンジンの出力軸と発電機が動力伝達
機構を介して連動するようなシリーズハイブリッド車輌
において、必要な発電量が変化してエンジン動作点を高
出力側へ移行しなければならない場合にあっても、速や
かにエンジン動作点を移行して必要な発電量を賄うこと
ができ、かつエンジン動作点移行過渡時及び全体として
の燃費を向上させることができるハイブリッド車輌の制
御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エン
ジンの出力軸とモータ／ジェネレータとを動力伝達機構
を介して連動させ、エンジンを運転させることにより発
電を行う発電手段と、電力を蓄電する蓄電手段と、蓄電
手段に蓄電されている電力により駆動用モータを回転駆
動させ、車輌を走行させる車輌駆動手段とを持つハイブ
リッド車輌の制御装置において、車輌運転状況又は前記
蓄電手段に蓄電されている電力量に応じて必要とされる
要求発電量を算出する要求発電量算出手段と、前記要求
発電量を最小の燃料消費量で賄うことができる最適エン
ジン動作点を算出する最適エンジン動作点算出手段と、
前記要求発電量の変化に伴い、停止時も含む現在のエン
ジン動作点からより高出力側のエンジン動作点に前記最
適エンジン動作点が移行したことを検出する動作点移行
手段と、現在のエンジン動作点と移行すべき目標最適エ
ンジン動作点との位置関係に応じて、前記エンジンと連
動するモータ／ジェネレータによりエンジン動作点の移
行をアシストするかどうか判断するアシスト判断手段
と、前記アシストするという判断をした際に、所定の期
間前記エンジンと連動したモータ／ジェネレータにより
所定のアシストトルクを前記エンジンに加えるエンジン
動作点移行アシスト手段とを備えたものである。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１のハイブリッ
ド車輌の制御装置において、前記エンジン動作点移行ア
シスト手段が、前記アシストトルクを加える期間を、現
在のエンジン動作点と移行すべき目標最適エンジン動作
点におけるエンジン回転数との偏差に比例するように設
定するものである。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１のハイブリッ
ド車輌の制御装置において、前記エンジン動作点移行ア
シスト手段が、前記アシストトルクを加える期間を、現
在のエンジン動作点と移行すべき目標最適エンジン動作
点とにおけるエンジン出力の偏差に比例するように設定
するものである。

【００１４】請求項４の発明は、請求項１のハイブリッ
ド車輌の制御装置において、前記エンジン動作点移行ア
シスト手段が、前記アシストトルクを加える期間を、エ
ンジン回転数が所定の値に上昇するまでとするものであ
る。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１のハイブリッ
ド車輌の制御装置において、前記エンジン動作点移行ア
シスト手段が、エンジン動作点の移行をアシストするよ
うに前記モータ／ジェネレータに発生させるアシスト時
目標モータトルクを算出するアシスト時目標モータトル
ク算出手段と、前記アシストをするかどうかの判断に基
づいて前記アシスト時目標モータトルクと発電時目標モ
ータトルクとを切替え、目標モータトルクを算出する目
標モータトルク算出手段と、移行すべきエンジン動作点
において発電に必要なエンジン出力を発生するためのス
ロットル開度を算出するスロットル開度算出手段とを有
するものである。

【００１６】請求項６の発明は、請求項５のハイブリッ
ド車輌の制御装置において、前記アシスト時目標モータ
トルク算出手段が、現在のエンジン動作点と移行すべき
目標最適エンジン動作点とにおけるエンジン回転数の偏
差に比例するように前記アシスト時目標モータトルクを
算出するものである。

【００１７】請求項７の発明は、請求項５のハイブリッ
ド車輌の制御装置において、前記アシスト時目標モータ
トルク算出手段が、現在のエンジン動作点と移行すべき
目標最適エンジン動作点とにおけるエンジン出力の偏差
に比例するように前記アシスト時目標モータトルクを算
出するものである。

【００１８】

【発明の効果】請求項１の発明のシリーズハイブリッド
車輌の制御装置では、要求発電量算出手段によって車輌
運転状況又は蓄電手段に蓄電されている電力量に応じて
必要とされる要求発電量を算出し、最適エンジン動作点
算出手段によって前記要求発電量を最小の燃料消費量で
賄うことができる最適エンジン動作点を算出し、また動
作点移行検出手段により前記要求発電量の変化に伴い、
停止時も含む現在のエンジン動作点からより高出力側の
エンジン動作点に最適エンジン動作点が移行したことを
検出する。そして現在のエンジン動作点と移行すべき目
標最適エンジン動作点との位置関係に応じて、エンジン
と連動するモータ／ジェネレータによりエンジン動作点
の移行をアシストするかどうかをアシスト判断手段によ
って判断し、アシストするという判断をした際には、エ
ンジン動作点移行アシスト手段により所定の期間エンジ
ンと連動したモータ／ジェネレータにより所定のアシス
トトルクをエンジンに加える。

【００１９】このようにして、請求項１の発明によれ
ば、要求発電量が変化したことにより発電に用いるエン
ジン動作点が高出力側へ移行したことを検出した場合に
おいて、現在のエンジン動作点と移行すべき目標最適エ
ンジン動作点との位置関係に応じてエンジン動作点の移
行をアシストするか否かを判断する。次いで、エンジン
動作点の移行をアシストすると判断した場合には、所定
の期間においてモータ／ジェネレータにより所定のアシ
ストトルクをエンジンに与える。

【００２０】ここで、アシストトルクは、一時的にモー
タからエンジンに対して負荷となるモータトルクを低下
させ、負荷に対して余剰となったエンジントルクを用い
てエンジン動作点がより速く移行するように与えたり、
あるいは一時的にモータからエンジンにトルクを加える
ことでエンジン回転数の上昇を助けてエンジン動作点の
移行がより速く行われるように与える。

【００２１】これにより、アシスト時目標モータトルク
を与えない場合と比較して、すばやくエンジン動作点を
移行し、要求発電量を発電することができるようにな
る。また、エンジン動作点の移行が素速く終了すること
により、最適エンジン動作点での運転をより長い時間行
うことができるようになるために燃費が向上する。さら
に、要求発電量変化に対する発電量変化の遅れが原因で
蓄電手段から賄っていた発電量不足分の電力量を低減す
ることができ、蓄電手段に求められる蓄電容量を低減す
ることができる。

【００２２】請求項２の発明のハイブリッド車輌の制御
装置によれば、請求項１の発明の効果に加えて、エンジ
ン動作点移行アシスト手段がアシストトルクを加える期
間を、現在のエンジン動作点と移行すべき目標最適エン
ジン動作点におけるエンジン回転数との偏差に比例する
ように設定するので、あらかじめ適当に設定した比例定
数を用いて簡単な演算によって上記の期間を算出するこ
とができ、制御の応答性を速くすることができる。

【００２３】請求項３の発明のハイブリッド車輌の制御
装置によれば、請求項１の発明の効果に加えて、エンジ
ン動作点移行アシスト手段がアシストトルクを加える期
間を、現在のエンジン動作点と移行すべき目標最適エン
ジン動作点とにおけるエンジン出力の偏差に比例するよ
うに設定するので、あらかじめ設定した比例定数を用い
て簡単な演算により上記の期間を算出することができ、
制御の応答性を速くすることができる。

【００２４】請求項４の発明のハイブリッド車輌の制御
装置によれば、請求項１の発明の効果に加えて、エンジ
ン動作点移行アシスト手段がアシストトルクを加える期
間を、エンジン回転数が所定の値に上昇するまでとする
ので、例えば、エンジン回転数の所定値を移行すべきエ
ンジン動作点におけるエンジン回転数と比較して小さく
なるように設定した場合には、移行すべき最適エンジン
動作点におけるエンジン回転数に対してエンジン回転数
がオーバーシュートすることを抑制し、その間に消費さ
れる電力の浪費を防ぐことができ、燃費の向上が図れ
る。

【００２５】請求項５の発明のハイブリッド車輌の制御
装置によれば、請求項１の発明の効果に加えて、エンジ
ン動作点移行アシスト手段が、エンジン動作点の移行を
アシストするようにモータ／ジェネレータに発生させる
アシスト時目標モータトルクを算出し、アシストをする
かどうかの判断に基づいてアシスト時目標モータトルク
と発電時目標モータトルクとを切替えて目標モータトル
クを算出し、移行すべきエンジン動作点において発電に
必要なエンジン出力を発生するためのスロットル開度を
算出するので、エンジン動作点の移行を素速く行うこと
ができ、また要求発電量を素速く発電することができ
る。さらに、モータ／ジェネレータの発生トルクがエン
ジン出力トルクに対して大きく上回り、エンジン動作点
を逆に低出力側（つまり、エンジン回転数を低下させる
方向）へ移行させてしまうという従来の問題点を解決す
ることができる。

【００２６】請求項６の発明のハイブリッド車輌の制御
装置によれば、請求項５の発明の効果に加えて、アシス
ト時目標モータトルク算出手段が現在のエンジン動作点
と移行すべき目標最適エンジン動作点とにおけるエンジ
ン回転数の偏差に比例するようにアシスト時目標モータ
トルクを算出するので、簡単な演算によってアシスト時
目標モータトルクを算出することができ、制御の応答性
を速くすることができる。

【００２７】請求項７の発明のハイブリッド車輌の制御
装置によれば、請求項５の発明の効果に加えて、アシス
ト時目標モータトルク算出手段が現在のエンジン動作点
と移行すべき目標最適エンジン動作点とにおけるエンジ
ン出力の偏差に比例するようにアシスト時目標モータト
ルクを算出するので、簡単な演算によってアシスト時目
標モータトルクを算出することができ、制御の応答性を
速くすることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は、本発明の一実施の形態の構
成を示す図である。図１において、太い線は機械力の伝
達経路を示し、太い破線は電力線を示し、また細い実線
は制御線を示す。

【００２９】この実施の形態のハイブリッド車輌のパワ
ートレインは、モータＡ１、減速装置Ａ２、エンジン
３、モータＢ４、減速装置Ｂ５、差動装置６、及び駆動
輪７から構成される。モータＡ１の出力軸は、ギヤ比Ｇ
の減速装置Ａ２を介してエンジン３の出力軸に連結され
ている。

【００３０】モータＡ１、モータＢ４は三相同期電動機
又は三相誘導電動機などの交流機であり、モータＡ１は
主としてエンジンの始動と発電に用いられる。モータＢ
４は主として車輌の推進源となり、また制動に用いられ
る。このため、モータＢ４の駆動力は、減速装置Ｂ５及
び差動装置６を介して駆動輪７へ伝達される。

【００３１】モータＡ１、モータＢ４はそれぞれインバ
ータ８，９により駆動される。インバータ８，９は共通
のＤＣリンク１０を介してバッテリ１１に接続されてお
り、バッテリ１１の直流充電電力を交流電力に変換して
モータＢ４へ供給すると共に、モータＡ１、モータＢ４
の交流発電電力を直流電力に変換してバッテリ１１に充
電する。バッテリは、リチウム・イオン電池、ニッケル
・水素電池、鉛電池などの各種二次電池や、電機二重層
キャパシタなどを用いることができる。

【００３２】車輌コントローラ１２は、マイクロコンピ
ュータとその周辺部品や各アクチュエータなどを備え、
エンジン３の回転速度や出力トルク、モータＡ１、モー
タＢ４の回転速度や出力トルクなどを制御する。

【００３３】図２に示すように、車輌コントローラ１２
にはキースイッチ２０、セレクトレバースイッチ２１、
アクセル開度センサ２２、ブレーキスイッチ２３、車速
センサ２４、バッテリ温度センサ２５、バッテリＳＯＣ
センサ２６、エンジン回転速度センサ２７、スロットル
開度センサ２８が接続される。キースイッチ２０は、車
輌のキーがＯＮ位置又はＳＴＡＲＴ位置に設定されると
閉路する（以下、スイッチの閉路をＯＮ、開路をＯＦＦ
と呼ぶ）。セレクトレバースイッチ２１は、パーキング
P、ニュートラルＮ、リバースＲ，ドライブＤを切替え
る。セレクトレバー（図示せず）の設定位置に応じて、
P，Ｎ，Ｒ，ＤのいずれかのスイッチがＯＮする。

【００３４】アクセル開度センサ２２はアクセルペダル
の踏み込み量を検出し、ブレーキスイッチ２３はブレー
キペダルの踏み込み状態（このときブレーキスイッチ２
３はＯＮ）を検出する。車速センサ２４は車輌の走行速
度を検出し、バッテリ温度センサ２５はバッテリ１１の
温度を検出する。また、バッテリＳＯＣセンサ２６は、
バッテリ１１の充電状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒ
ｇｅ）を検出する。更に、エンジン回転速度センサ２７
は、エンジン３の回転数を検出し、スロットル開度セン
サ２８はエンジン３のスロットルバルブ開度を検出す
る。

【００３５】車輌コントローラ１２にはまた、エンジン
３の燃料噴射装置３０、点火装置３１、バルブタイミン
グ調整装置３２、スロットルバルブ装置４０などが接続
される。

【００３６】車輌コントローラ１２は、燃料噴射装置３
０を制御してエンジン３への燃料の供給と停止及び燃料
噴射量を調整すると共に、点火装置３１を制御してエン
ジン３の点火を行ない、バルブタイミング調整装置３２
を制御してエンジン３の吸気バルブの閉時期を調節す
る。車輌コントローラ１２はまた、エンジン３が所望の
トルクを発生するようにスロットルバルブ装置４０も制
御し、インバータ８，９を調整することによってモータ
Ａ１、モータＢ４のトルク制御あるいは回転速度制御を
行う。なお、車輌コントローラ１２には低圧のアシスト
バッテリ３３から電源が供給される。

【００３７】さらに車輌コントローラ１２には、バッテ
リＳＯＣセンサ２６やアクセル開度センサ２２などから
得られる車輌運転状況の情報をもとに必要と予想される
発電量を算出する要求発電量算出部５０と、エンジン動
作点の移行をアシストするような目標モータを算出する
エンジン動作点移行部１３と、各発電量を最小燃料消費
量で賄うことができる最適エンジン動作点（エンジント
ルク、エンジン回転速度）を算出する最適エンジン動作
点算出部６１と、最適エンジン動作点が高出力側に移行
したことを検出した場合にはエンジン動作点の移行をア
シストするよう判断するアシスト判断部６２と、エンジ
ン動作点の移行をアシストするようにモータに発生させ
るトルクを算出するアシスト時目標モータトルク算出部
６３と、エンジン動作点移行時における目標モータトル
クを算出する目標モータトルク算出部６４と、スロット
ル開度を算出するスロットル開度算出部６５から構成さ
れている。

【００３８】以下に、本発明の一実施の形態が採用する
制御法を図３〜図１４のフローチャートに基づいて説明
する。なお、この制御は、マイクロコンピュータで実行
されるプログラムである。

【００３９】図３のフローチャートは本実施の形態の制
御法のメインルーチンを示している。この演算は一定時
間毎に実行されるが、ここでは例として１０［msec］毎
に実行されることとする。

【００４０】３０１において、車輌運転状況あるいはバ
ッテリのＳＯＣに応じて必要とされる要求発電量を読み
込み、３０２において最小燃料消費量で賄うことができ
る最適エンジン動作点（エンジントルク、エンジン回転
数）を算出する。３０３において、要求発電量の変化に
伴い、最適エンジン動作点が高出力側であるか否かを判
定し、エンジン動作点の移行をアシストする必要がある
か否かを判断する。

【００４１】３０３において、エンジン動作点の移行を
アシストするよう判断した場合は３０４に進む。そして
３０４において、エンジン動作点の移行をアシストする
ようにモータに発生させるトルクを算出する。３０５に
おいて、エンジン動作点移行時における目標モータトル
クを算出する。３０６において、エンジン移行時におけ
る要求発電量を発電するのに必要なエンジン出力を発生
するためのスロットル開度を算出する。

【００４２】３０３において、エンジン動作点の移行を
アシストするよう判断しなかった場合には処理を終了す
る。

【００４３】図４のフローチャートは、図３において各
要求発電量を最小燃料消費量で賄うことができる最適エ
ンジン動作点（エンジントルク、エンジン回転数）を算
出するステップ３０２の処理の詳細を示している。４０
１において、前回の演算で算出した最適エンジン動作点
におけるエンジントルクtTen［Nm］をtTeo［Nm］とす
る。４０２において、前回の演算で算出した最適エンジ
ン動作点におけるエンジン回転数tNen［rpm］をtNeo［r
pm］とする。４０３において、前回の演算で読み込んだ
要求発電量tPn［kW］をtPo［kW］とする。

【００４４】４０４において、新たな要求発電量tPnを
読み込む。４０５において、要求発電量tPnを最小燃料
消費量で賄うことができる最適エンジン動作点をマップ
の検索により算出し、そのエンジントルクをtTen［N
m］、エンジン回転数をtNen［rpm］とする。ここで用い
るマップは、予め各エンジン動作点におけるエンジン燃
料消費率、動力伝達機構の効率やモータ効率特性を考慮
した各電力量に対して最小の燃料消費量で発電できるエ
ンジン動作点を対応づけたものである。

【００４５】４０６において、発電を行う際のモータに
発生させるトルクtTm［Nm］を式（１）から算出する。
ここで、Ｇは図１に示す減速装置Ａ２のギヤ比である。

【００４６】

【数１】tTm ＝ -tTen ／Ｇ …（１） 図５のフローチャートは、図３のステップ３０３におけ
る最適エンジン動作点が高出力側に移行したことを検出
した場合にエンジン動作点の移行をアシストするよう判
断する処理の詳細を示している。５０１において、前回
の演算におけるアシスト判断フラグFlg_assistをFlg_as
sist_oldとする。５０２において、最適エンジン動作点
におけるエンジントルクtTenが前回値tTeoより大きいか
どうかを判断する。

【００４７】５０２において最適エンジン動作点におけ
るエンジントルクtTenが前回値tTeoに比べて大きい場合
には、５０３においてアシスト判断フラグFlg_assistを
１とする。そして５０４，５０５において、最適エンジ
ン動作点（エンジントルクtTen、エンジン回転数tNen）
と前回における最適エンジン動作点（エンジントルクtT
eo、エンジン回転数tNeo）をそれぞれtTen′，tNen′，
tTeo′，tNeo′とする。５０６において、要求発電量tP
nと前回の演算で読み込んだ要求発電量tPoをそれぞれtP
n′，tPo′とする。５０７において、前回演算における
アシスト判断フラグFlg_assist_oldが１であるかどうか
を判断する。

【００４８】５０７において前回演算におけるアシスト
判断フラグFlg_assist_oldが１であった場合には、何も
行わずにこの処理から抜ける。５０７においてFlg_assi
st_oldが１でなかった場合は、５０８においてカウンタ
ｉを定数ｈとし、この処理から抜ける。このカウンタ
は、演算周期毎にｉの値から１ずつ引き算され、アシス
ト判断フラグFlg_assistが１になってからの経過時間を
表現するために用いる。また、定数ｈの値は、アシスト
判断が１に変更されてからアシスト判断フラグの値を保
持し続ける時間にあたる。

【００４９】５０２において最適エンジン動作点におけ
るエンジントルクtTenが前回値tTeo以下であった場合に
は、５０９において最適エンジン動作点におけるエンジ
ン回転数tNenが前回値tNeoに比べ大きいか否かを判断す
る。

【００５０】５０９において最適エンジン動作点におけ
るエンジン回転数tNenが前回値tNeoに比べて大きい場合
には、５０３の処理に進む。５０９において最適エンジ
ン動作点におけるエンジン回転速度tNenが前回値tNeo以
下であった場合には、５１０においてカウンタｉが０よ
り大きいか否かを判断する。

【００５１】５１０においてカウンタｉが０より大きい
場合には、５１１においてカウンタｉから１を引き、こ
の処理から抜ける。５１０においてカウンタｉが０であ
った場合には、５１２においてアシスト判断フラグFlg_
assistを０とし、この処理から抜ける。

【００５２】図６のフローチャートは、図３のステップ
３０３における最適エンジン動作点が高出力側に移行し
たことを検出した場合にエンジン動作点の移行をアシス
トするよう判断する処理の別の例の詳細を示している。

【００５３】６０１において、前回の演算におけるアシ
スト判断フラグFlg_assistをFlg_assist_oldとする。６
０２において、最適エンジン動作点におけるエンジント
ルクtTenが前回値tTeoより大きいかどうかを判断する。

【００５４】６０２において最適エンジン動作点におけ
るエンジントルクtTenが前回値tTeoに比べて大きい場合
には、６０３においてアシスト判断フラグFlg_assistを
１とする。６０４，６０５において、最適エンジン動作
点（エンジントルクtTen、エンジン回転数tNeo）と前回
の演算における最適エンジン動作点（エンジントルクtT
eo、エンジン回転数tNeo）をそれぞれtTen′，tNen′，
tTeo′，tNeo′とする。６０６において、要求発電量tP
nと前回の演算で読み込んだ要求発電量tPoをそれぞれtP
n′，tPo′とする。６０７において、前回のアシスト判
断フラグFlg_assist_oldが１であるかどうかを判断す
る。

【００５５】６０７においてF1g_assist_oldが１であっ
た場合、何も行わずにこの処理から抜ける。６０７にお
いてFlg_assist_oldが１でなかった場合には、６０８に
おいてアシストトルクを発生させる期間τas［sec］を
式（２）を用いて算出する。ここでKaは予め実験等によ
り求めておいた所定の比例定数である。

【００５６】

【数２】 τas＝ Ka×（tNen′− tNeo′） …（２） ６０９においてカウンタｉをτasとし、この処理から抜
ける。

【００５７】６０２において最適エンジントルクtTenが
前回値tTeo以下であった場合には、６１０において最適
エンジン動作点におけるエンジン回転数tNenが前科位置
tNeoに比べて大きいか否かを判断する。

【００５８】６１０において最適エンジン動作点におけ
るエンジン回転数tNenが前回値tNeoに比べて大きい場合
には、６０３からの処理に進む。６１０において最適エ
ンジン動作点におけるエンジン回転数tNenが前回値tNeo
以下であった場合には、６１１においてカウンタｉが０
よりも大きいか否かを判断する。

【００５９】６１１において変数ｉが０より大きい場合
には、６１２においてカウンタｉから１を引き、処理か
ら抜ける。６１１においてカウンタｉが０であった場合
には、６１３においてアシスト判断フラグFlg_assistを
０として処理から抜ける。

【００６０】図７のフローチャートは、図３のステップ
３０３における最適エンジン動作点が高出力側に移行し
たことを検出した場合にエンジン動作点の移行をアシス
トするよう判断する処理の別の例の詳細を示している。

【００６１】７０１において、前回の演算におけるアシ
スト判断フラグFlg_assistをFlg_assist_oldとする。７
０２において、最適エンジン動作点におけるエンジント
ルクtTenが前回値tTeoより大きいかどうかを判断する。

【００６２】７０２において最適エンジン動作点におけ
るエンジントルクtTenが前回値tTeoに比べて大きい場合
には、７０３においてアシスト判断フラグFlg_assistを
１とする。７０４，７０５において、最適エンジン動作
点（エンジントルクtTen、エンジン回転数tNen）と前回
の演算における最適エンジン動作点（エンジントルクtT
eo、エンジン回転数tNeo）をそれぞれtTen′，tNen′，
tTeo′，tNeo′とする。

【００６３】７０６において、今回と前回の最適エンジ
ン動作点におけるエンジン出力を算出し、それぞれ今回
の最適エンジン動作点におけるエンジン出力をP_engn′
［kW］、前回の最適エンジン動作点におけるエンジン出
力をP_engo′［kW］とする。

【００６４】７０７において、要求発電量tPnと前回の
演算で読み込んだ要求発電量tPoをそれぞれtPn′，tP
o′とする。７０８において、前回のアシスト判断フラ
グFlg_assist_oldが１であるかどうかを判断する。

【００６５】７０８においてFlg_assist_oldが１であっ
た場合には、何も行わずに処理から抜ける。７０８にお
いてFlg_assist_oldが１でなかった場合、７０９におい
てアシストトルクを発生させる時間τas［sec］を式
（３）を用いて算出して処理から抜ける。ここで、Kbは
予め実験等により求めておいた所定の比例定数である。

【００６６】

【数３】 τas ＝ Kb ×（P_engn′− P_engo′ ）…（３） ７１０において、カウンタｉにτasを代入する。７０２
において最適エンジントルクtTenが前回値tTeo以下であ
った場合には、７１１において最適エンジン動作点にお
けるエンジン回転速度tNenが前回値tNeoに比べて大きい
か否かを判断する。

【００６７】７１１において最適エンジン動作点におけ
るエンジン回転数tNenが前回値tNeoに比べて大きい場合
には、７０３からの処理に進む。７１１において最適エ
ンジン動作点におけるエンジン回転数tNenが前回値tNeo
以下であった場合には、７１２においてカウンタｉが０
より大きいか否かを判断する。

【００６８】７１２においてカウンタｉが０より大きい
場合には、７１３においてカウンタｉから１を引き、こ
の処理から抜ける。７１２においてカウンタｉが０であ
った場合には、７１４においてアシスト判断フラグFlg_
assistを０として、この処理から抜ける。

【００６９】図８のフローチャートは、図３のステップ
３０３における最適エンジン動作点が高出力側に移行し
たことを検出した場合に、エンジン動作点の移行をアシ
ストするよう判断する処理のさらに別の例の詳細を示し
ている。

【００７０】８０１において、前回の演算におけるアシ
スト判断フラグFlg_assistをFlg_assist_oldとする。８
０２において、最適エンジン動作点におけるエンジント
ルクtTenが前回値tTeoより大きいかどうかを判断する。

【００７１】８０２において、最適エンジン動作点にお
けるエンジントルクtTenが前回値tTeoに比べて大きい場
合には、８０３においてアシスト判断フラグFlg_assist
を１とする。８０４，８０５において、最適エンジン動
作点（エンジントルクtTen、エンジン回転数tNen）と前
回の演算における最適エンジン動作点（エンジントルク
tTeo、エンジン回転数tNeo）をそれぞれtTen′，tNe
n′，tTeo′，tNeo′とする。８０６において、要求発
電量tPnと前回の演算で読み込んだ要求発電量tPoをそれ
ぞれtPn′，tPo′として処理から抜ける。

【００７２】８０２において最適エンジントルクtTenが
前回値tTeo以下であった場合には、８０７において最適
エンジン動作点におけるエンジン回転数tNenが前回値tN
eoに比べて大きいか否かを判断する。

【００７３】８０７において最適エンジン動作点におけ
るエンジン回転数tNenが前回値tNeoに比べて大きい場合
には、８０３からの処理に進む。８０７において最適エ
ンジン動作点におけるエンジン回転数tNenが前回値tNeo
以下であった場合には、８０８において前回のアシスト
判断フラグFlg_assist_oldが１であるかどうかを判断す
る。

【００７４】８０８において前回算出したアシスト判断
フラグFlg_assist_oldが１であった場合には、８０９に
おいてエンジン回転が十分に上昇し、アシストを終了す
ることの判断に用いるエンジン回転数Nej［rpm］を式
（４）を用いて算出する。ここで、定数Kcは０＜Kc＜１
の間で値をとり、予め実験により求めておけばよい。

【００７５】

【数４】 Nej ＝ Kc ×（tNen′− tNeo′）＋ Neｏ′ …（４） ８１０において、実エンジン回転数Ne［rpm］が前記エ
ンジン回転数Nej以上であるか否かを判断する。８１０
においてエンジン回転数Ne［rpm］が前記エンジン回転
数Nej以上である場合には、８１１においてアシスト判
断フラグFlg_assistを０として処理から抜ける。８１０
においてエンジン回転数Ne［rpm］が前記エンジン回転
数Nej未満である場合には、何も行わないでこの処理か
ら抜ける。

【００７６】８０８において前回算出したアシスト判断
フラグFlg_assist_oldが１でなかった場合には、８１２
においてアシスト判断フラグFlg_assistを０としてこの
処理から抜ける。

【００７７】図９のフローチャートは、図３のステップ
３０４において、エンジン動作点の移行をアシストする
ようなモータトルクを算出する処理の詳細を示してい
る。

【００７８】９０１において、式（５）を用いてアシス
ト時目標モータトルクtTas［Nm］を算出する。

【００７９】

【数５】 TTas ＝ Kd ×（tNen′− tNeo′）＋α …（５） ここで、定数Kdの算出方法の例を示す。図１３は、１
［kJ］の発電を行った場合に消費される燃料を各発電量
毎に表したグラフを示している。このグラフより、燃料
消費量を最小として発電を行うことができる最小燃料消
費発電点を求めることができる。

【００８０】図１４には、エンジン燃料消費率特性グラ
フ上における、最小燃料消費発電点及びエンジン燃料消
費率、減速装置及びモータ効率特性を考慮して求められ
る最大電力量発電点におけるエンジン動作点の位置関係
を示してある。ここで、最小燃料消費発電点におけるエ
ンジン動作点のエンジン回転数をNebest［rpm］、エン
ジントルクをτbest［Nm］とし、また、最大電力量発電
点におけるエンジン動作点のエンジン回転敏をNmax［rp
m］、エンジントルクをＴmax［Nm］とする。

【００８１】図１５には、最適エンジン動作点における
エンジン出力とアシスト時モータトルクの１次比例近似
の仕方を示してある。ここで、アシスト時モータトルク
を例えば、エンジン動作点移行中における燃料消費量が
最も小さくなるよう設定する。最小燃料消費発電点（エ
ンジン出力Nebest、アシスト時モータトルクTas_best）
と最大電力量発電点（エンジン出力Nmax、アシスト時モ
ータトルクTas_max）を代表点として、最適エンジン動
作点のエンジン回転数が２点間にある場合のアシスト時
モータトルクを求めるために、２点間を結んだ時の傾き
（比例定数Kd）を求める。ここで比例定数Kdは、式
（６）により得ることができる。

【００８２】

【数６】 Kd ＝（Tas_max−Tas_best）／（Nmax−Nbest） …（６） また、αは、図１５に示す直線を左側に延長した場合の
縦軸の切片の値を示す。

【００８３】図１０のフローチャートは、図３のステッ
プ３０４において、エンジン動作点の移行をアシストす
るようなモータのトルクを算出する処理の詳細を示して
いる。

【００８４】１００１において、エシジン動作点の移行
をアシストするよう判断する前回の演算における最適エ
ンジン動作点（エンジントルクtTeo′、エンジン回転数
tNeo′）とエンジン動作点をアシストするよう判断した
今回の演算における最適エンジン動作点（エンジントル
クtTen′、エンジン回転数tNen′）を読み込む。

【００８５】１００２において、前記最適エンジン動作
点におけるエンジン出力をそれぞれ求め、前回の演算で
の最適エンジン動作点におけるエンジン出力をP_engo′
［kW］、今回の演算での最適エンジン動作点におけるエ
ンジン出力をP_engn′とする。

【００８６】１００３において、式（７）を用いてアシ
スト時目標モータトルクtTas［Nm］を算出する。

【００８７】

【数７】 tTas ＝ Ke ×（P_engn′− P_engo′）＋β …（７） ここで定数Keは、上記の定数Kdと同様な算出方法で求め
ることができ、算出には式（８）を用いる。

【００８８】 Ke ＝（Tas_max−Tas_best）／（Pmax−Pbest） …（８） また、βは図１５においてαを求めた方法と同様に求め
ることができる。

【００８９】図１１のフローチャートは、図３におい
て、モータＡに発生させるトルクの目標値を算出するス
テップ３０５における処理の詳細を示している。

【００９０】１１０１において、アシスト時目標モータ
トルクtTasを続み込む。１１０２において、発電時目標
モータトルクtTmを読み込む。１１０３において、アシ
スト判断フラグFlg_assistが１であるかどうかを判断す
る。

【００９１】１１０３においてアシスト判断フラグFlg_
assistが１であった場合、１１０４において前回のアシ
スト判断フラグFlg_assist_oldが１であるかどうかを判
断する。そして、１１０４において前回のアシスト判断
フラグFlg_assist_oldが１でなかった場合、１１０５に
おいて発電時目標モータトルクtTmからアシスト目標モ
ータトルクtTasを引いた値をtTm′［Nm］とする。

【００９２】１１０３において、アシスト判断フラグFl
g_assistが１でなかった場合、１１０７において発電時
目標モータトルクtTmを目標モータトルクtTm′とし、こ
の処理から抜ける。

【００９３】図１２のフローチャートは、図３において
スロットル開度を算出するステップ３０６における処理
の詳細を示している。１２０１において、エンジン動作
点の移行をアシストするよう判断した際における要求発
電量tPn′を読み込む。１２０２において、マップを検
索することによりスロットル開度θ［ｄｅｇ］を算出す
る。ここで用いるマップは、予め要求発電量を最適エン
ジン動作点において発電する際のスロットル開度を求め
ておく必要がある。

【００９４】最後に、図１６のタイミングチャートによ
り、図３のメインルーチンにおける主要な変数の稚移を
説明する。

【００９５】図１６において、Ts［msec］は演算周期を
示しており、左端には主要な変数名を示している。

【００９６】３０１において、車輌運転状況あるいはバ
ッテリのＳＯＣに応じて必要とされる要求発電量を読み
込む。３０２において、要求発電量tPn［kW］が増加に
伴い、要求発電量を発電する際における最適エンジン動
作点を算出する。３０３において、最適エンジン動作点
が高出力側に移行したことを判断し、アシスト判断フラ
グFlg_assistを０から１に変更する。ここで、アシスト
判断フラグFlg_assistは、所定の時間において１を保持
する。タイムチャート上ではその時間をｈ［sec］とし
ている。

【００９７】アシスト判断フラグFlg_assistを変更した
ことに伴い、３０４において、エンジン動作点の移行を
アシストするように発生させるアシスト時目標モータト
ルクtTas［Nm］を算出する。ここで、アシスト時目標モ
ータトルクtTas［Nm］は、アシスト判断フラグFlg_assi
stが１である間保持されている。

【００９８】３０５において、アシスト判断フラグFlg_
assistに基づいてアシスト時目標モータトルクtTas［N
m］と最適エンジン動作点におけるモータトルクtTm［N
m］を切り替え、目標モータトルクtTm′［Nm］を算出す
る。３０６において、移行すべき目標最適エンジン動作
点におけるスロットル開度を算出する。その結果、エン
ジン動作点は、破線で示す最適動作点におけるエンジン
回転数の推移に対して遅れδ（エンジン動作点の移行を
アシストしない場合と比較して小さい）をもって追従す
る。

【００９９】発電量はアシスト時目標モータトルクを発
生させるため、その区間においては発電量を低減させる
が、その後、発電量を増加していく。また、ＳＯＣの推
移についても、アシスト時目標モータトルクを発生させ
るために電力を消費し、その区間においてはＳＯＣが低
減するが、その後、ＳＯＣを増加させていく。

【０１００】図１７はアシストトルクを与えない場合の
発電量推移特性を示し、図１８は本発明によるアシスト
トルクを与えた場合の発電量推移特性を示している。要
求発電量が同じように変化した場合、アシストトルクを
与えた方が要求発電量が変化した直後に一時的にモータ
トルクを低下させるため、最初は発電量が減少するが、
発電量が要求発電量に達するまでにかかる時間はアシス
トトルクを与えない場合と比べて短くなる。また、双方
の図において、斜線を施した部分の面積は、発電量が要
求発電量の変化に対して遅れるのを補うためにバッテリ
から流出する電力に相当しており、アシストトルクを与
えた方がその量を少なくできる。このため、発電量変化
の遅れに備えて確保しなければならない電力量が少なく
て済むので、バッテリの容量を小さくすることもでき
る。

【０１０１】さらに、図１９は、エンジン燃料消費率マ
ップ上における両者のエンジン動作点の移行の仕方につ
いて比較したものであり、図中、○印と☆印は図１７と
図１８に示す所定時間毎のエンジン動作点に対応してい
る。これを見ると、アシストトルクを与えない場合（○
印）は、エンジン動作点は燃料消費率の比較的悪い領域
をゆっくりと移行する。それに対して、アシストトルク
を与えた場合（☆印）には、エンジン動作点の移行を素
速く完了し、燃料消費率の小さい最適エンジン動作点で
の運転を長く行なえるため、燃費の向上が図れる。

【０１０２】このようにして、本発明によれば、一時的
にエンジンに対して負荷となるモータトルクを低下さ
せ、負荷に対して余剰となったエンジントルクを用いて
エンジン動作点の移行を行うことにより、エンジン動作
点を高出力側に移行するためにかかる時間を短縮するこ
とができる。また、これに伴い、エンジン動作点移行中
における燃料消費率の大きなエンジン動作点での運転時
間を短縮でき、燃費が向上する。

【０１０３】さらに、素速く必要な発電量を供給するこ
とができるため、要求発電量変化に対する発電量変化の
遅れが原因でバッテリから賄っていた発電量不足分の電
力量を低減することができ、バッテリ容量を大容量化し
てしまう原因の一つを改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のハードウェア構成
を示すブロック図。

【図２】上記の実施の形態における車輌コントローラの
機能的構成を示すブロック図。

【図３】上記の実施の形態における車輌コントローラの
エンジン制御のメインルーチン。

【図４】上記のエンジン制御のメインフローにおける最
適エンジン動作点算出ルーチントのフローチャート。

【図５】上記のエンジン制御のメインフローにおけるア
シスト判断ルーチンのフローチャート。

【図６】上記のエンジン制御のメインフローにおける他
のアシスト判断ルーチンのフローチャート。

【図７】上記のエンジン制御のメインフローにおけるさ
らに他のアシスト判断ルーチンのフローチャート。

【図８】上記のエンジン制御のメインフローにおけるさ
らに他のアシスト判断ルーチンのフローチャート。

【図９】上記のエンジン制御のメインフローにおけるア
シスト時目標モータトルク算出ルーチンのフローチャー
ト。

【図１０】上記のエンジン制御のメインフローにおける
他のアシスト時目標モータトルク算出ルーチンのフロー
チャート。

【図１１】上記のエンジン制御のメインフローにおける
目標モータトルク算出ルーチンのフローチャート。

【図１２】上記のエンジン制御のメインフローにおける
スロットル開度算出ルーチンのフローチャート。

【図１３】シリーズハイブリッド車輌における各発電量
において１［kJ］の発電に必要とする燃料消費量の変化
を示すグラフ。

【図１４】シリーズハイブリッド車輌におけるエンジン
動作点推移を示す特性図。

【図１５】本発明の実施の形態におけるエンジン出力と
アシスト時モータトルクとの一次比例近似方法の説明
図。

【図１６】本発明の実施の形態の動作特性を示すタイミ
ングチャート。

【図１７】シリーズハイブリッド車輌におけるアシスト
トルクを用いない場合の発電電力量の推移特性を示すグ
ラフ。

【図１８】本発明におけるアシストトルクを用いた場合
の発電電力量の推移特性を示すグラフ。

【図１９】シリーズハイブリッド車輌における燃料消費
率マップ上におけるエンジン動作点の推移を示す説明
図。

【符号の説明】

１ モータＡ ３ エンジン ４ モータＢ ７ 車輪 ８ インバータ ９ インバータ １１ バッテリ １２ 車輌コントローラ １３ エンジン動作点移行部 ５０ 要求発電量算出部 ６１ 最適エンジン動作点算出部 ６２ アシスト判断部 ６３ アシストトルク算出部 ６４ 目標モータトルク算出部 ６５ スロットル開度算出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 伸孝 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G093 AA07 AA16 BA15 BA19 DA01 DA06 DB05 DB09 DB15 DB19 EA02 EA03 EB09 FA07 5H115 PA12 PG04 PI13 PI21 PI22 PU09 PU10 PU26 QN02 QN08 RE13 TB01 TE02 TE03 TI02 TI10 TO21 TO23

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの出力軸とモータ／ジェネレー
   タとを動力伝達機構を介して連動させ、エンジンを運転
   させることにより発電を行う発電手段と、電力を蓄電す
   る蓄電手段と、蓄電手段に蓄電されている電力により駆
   動用モータを回転駆動させ、車輌を走行させる車輌駆動
   手段とを持つハイブリッド車輌の制御装置において、 車輌運転状況又は前記蓄電手段に蓄電されている電力量
   に応じて必要とされる要求発電量を算出する要求発電量
   算出手段と、 前記要求発電量を最小の燃料消費量で賄うことができる
   最適エンジン動作点を算出する最適エンジン動作点算出
   手段と、 前記要求発電量の変化に伴い、停止時も含む現在のエン
   ジン動作点からより高出力側のエンジン動作点に前記最
   適エンジン動作点が移行したことを検出する動作点移行
   検出手段と、 現在のエンジン動作点と移行すべき目標最適エンジン動
   作点との位置関係に応じて、前記エンジンと連動するモ
   ータ／ジェネレータによりエンジン動作点の移行をアシ
   ストするかどうか判断するアシスト判断手段と、 前記アシストするという判断をした際に、所定の期間前
   記エンジンと連動したモータ／ジェネレータにより所定
   のアシストトルクを前記エンジンに加えるエンジン動作
   点移行アシスト手段とを備えて成るハイブリッド車輌の
   制御装置。
2. 【請求項２】 前記エンジン動作点移行アシスト手段
   は、前記アシストトルクを加える期間を、現在のエンジ
   ン動作点と移行すべき目標最適エンジン動作点における
   エンジン回転数との偏差に比例するように設定すること
   を特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車輌の制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記エンジン動作点移行アシスト手段
   は、前記アシストトルクを加える期間を、現在のエンジ
   ン動作点と移行すべき目標最適エンジン動作点とにおけ
   るエンジン出力の偏差に比例するように設定することを
   特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車輌の制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記エンジン動作点移行アシスト手段
   は、前記アシストトルクを加える期間を、エンジン回転
   数が所定の値に上昇するまでと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輌の制御装置。
5. 【請求項５】 前記エンジン動作点移行アシスト手段
   は、エンジン動作点の移行をアシストするように前記モ
   ータ／ジェネレータに発生させるアシスト時目標モータ
   トルクを算出するアシスト時目標モータトルク算出手段
   と、前記アシストをするかどうかの判断に基づいて前記
   アシスト時目標モータトルクと発電時目標モータトルク
   とを切替え、目標モータトルクを算出する目標モータト
   ルク算出手段と、移行すべきエンジン動作点において発
   電に必要なエンジン出力を発生するためのスロットル開
   度を算出するスロットル開度算出手段とを有することを
   特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車輌の制御装
   置。
6. 【請求項６】 前記アシスト時目標モータトルク算出手
   段は、現在のエンジン動作点と移行すべき目標最適エン
   ジン動作点とにおけるエンジン回転数の偏差に比例する
   ように前記アシスト時目標モータトルクを算出すること
   を特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車輌の制御
   装置。
7. 【請求項７】 前記アシスト時目標モータトルク算出手
   段は、現在のエンジン動作点と移行すべき目標最適エン
   ジン動作点とにおけるエンジン出力の偏差に比例するよ
   うに前記アシスト時目標モータトルクを算出することを
   特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車輌の制御装
   置。