JP2007223404A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関と電動機の内の少なくともいずれかで走行可能なハイブリッド車両において燃費性能およびドライバビリティを向上させるようにしたハイブリッド車両の制御装置を提供する。
【解決手段】車速Ｖとアクセル開度ＡＰから車両が要求する要求駆動力ＦＣＭＤを算出し（ブロック４４ａから４４ｄ）、車速Ｖから第２モータ（電動機）２６が出力し得るモータ最大駆動力を算出すると共に、最大駆動力で前記要求駆動力を負担したときの電動機負荷率を算出し、電動機負荷率について前記車速ごとに設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行い、内燃機関による走行に比して前記電動機によって走行することで燃費が低減する燃費低減駆領域の上限値と最大駆動力の間における内燃機関による走行適合度を算出し、算出された走行適合度に基づき、内燃機関による走行と電動機による走行のいずれかを選択する（ファジー制御部４４ｆ）。
【選択図】図２

Description

この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

近時、内燃機関と電動機とを備えると共に、それらのいずれかで車輪を駆動して走行するハイブリッド車両が種々提案されており、その一例として特許文献１記載の技術を挙げることができる。この技術にあっては、車速が低くてアクセル開度が小さい場合は電動機で、車速が高い場合は内燃機関で、車速が高くてアクセル開度が大きい場合は内燃機関と電動機の両方で走行すると共に、モータ温度が高いなどモータ駆動装置に異常が検出されるとき、内燃機関の走行領域が低速側に拡大されるように構成される。
特開平６−８００４８号公報

上記した従来技術にあっては、車速とアクセル開度に応じて走行領域を決定すると共に、ヒステリシスを設けて切替え時に制御ハンチングが生じないように構成しているが、それに止まり、ドライバビリティや燃費性能まで考慮していずれで走行すべきかを決定するものではなかった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解消することにあり、内燃機関と電動機の内の少なくともいずれかで走行可能なハイブリッド車両において燃費性能およびドライバビリティを向上させるようにしたハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１にあっては、内燃機関と、電動機と、前記電動機に電力を供給する一方、前記電動機で発電された電力を蓄電する蓄電手段とを備えると共に、前記内燃機関と電動機の少なくともいずれかで車輪を駆動して走行するハイブリッド車両において、車速とアクセル開度から前記車両が要求する要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段、前記車速から前記電動機が出力し得る最大駆動力を算出すると共に、前記最大駆動力で前記要求駆動力を負担したときの電動機負荷率を算出する電動機負荷率算出手段、前記電動機負荷率について前記車速に応じて設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行い、前記内燃機関による走行に比して前記電動機によって走行することで燃費が低減する燃費低減領域の上限値と前記最大駆動力の間における前記内燃機関による走行適合度を算出する内燃機関走行適合度算出手段、および前記算出された走行適合度に基づき、前記内燃機関による走行と前記電動機による走行のいずれかを選択する走行選択手段を備える如く構成した。

請求項２に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、前記アクセル開度の変化率について設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行って運転者の加速意思を推定する加速意思推定手段、および前記推定された加速意思と前記算出された走行適合度について設定されたメンバーシップ関数に基づいて第２のファジー推論を行って前記走行適合度を補正する走行適合度補正手段を備える如く構成した。

請求項３に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、前記推定された加速意思が増加すると共に、前記内燃機関による走行が選択されているとき、前記内燃機関による走行と前記電動機による走行を共に許可する許可手段を備える如く構成した。

請求項４に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、前記車速について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって渋滞あるいは高速度を推定する渋滞・高速度推定手段、および前記推定された渋滞・高速度に応じて前記蓄電手段の残容量の目標値を変更する残容量目標値変更手段を備える如く構成した。

請求項５に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、前記車速と前記要求駆動力とから走行路の勾配推定値を算出すると共に、前記勾配推定値について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって前記走行路の勾配度合いを推定する勾配度合い推定手段、および前記推定された勾配度合いに応じて前記蓄電手段の残容量の目標値を変更する残容量目標値変更手段を備える如く構成した。

請求項６に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、前記車速と前記要求駆動力とから走行路の勾配推定値を算出すると共に、前記勾配推定値について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって前記走行路の勾配度合いを推定する勾配度合い推定手段、および前記推定された勾配度合いと前記算出された走行適合度について設定されたメンバーシップ関数に基づいて第２のファジー推論を行って前記走行適合度を補正する走行適合度補正手段を備える如く構成した。

請求項１にあっては、車速とアクセル開度から車両が要求する要求駆動力を算出し、車速から電動機が出力し得る最大駆動力を算出すると共に、最大駆動力で要求駆動力を負担したときの電動機負荷率を算出し、電動機負荷率について車速に応じて設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行い、内燃機関による走行に比して電動機によって走行することで燃費が低減する燃費低減領域の上限値と最大駆動力の間における内燃機関による走行適合度を算出し、算出された走行適合度に基づき、内燃機関による走行と電動機による走行のいずれかを選択する如く構成したので、燃費性能およびドライバビリティを向上させることができる。

即ち、内燃機関による走行に比して電動機によって走行することで燃費（燃料消費量）が低減する燃費低減領域は低車速やクルーズ時の低負荷走行時であるが、電動機による走行をその領域のみに限定すると、出力幅が狭いため、電動機による走行と内燃機関による走行の要求駆動力のしきい値が狭くなり、走行の切替えハンチングを生じやすくなると共に、電動機本来の性能を使いきることができない。しかしながら、上記のように構成することで、電動機の最大駆動力相当の要求駆動力が発生したときは速やかに内燃機関による走行に切替えることができる一方、燃費低減領域では確実に電動機による走行を選択することができる。燃費低減領域の上限値以上の要求駆動力が発生したときは、領域に対する走行適合度に応じた時間経過後、即ち、要求駆動力が小さければ長時間、大きければ短時間で内燃機関による走行に切替えることができる。さらに、要求駆動力のみのしきい値とならず、上限値と最大駆動力の間の走行適合度を算出することで、いわゆる遊びの設定が可能となって切替えハンチングを一層確実に防止することができる。このように、燃費低減領域での電動機による走行を容易にすることで、ドライバビリティと燃費を向上させることができる。

請求項２に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、アクセル開度の変化率について設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行って運転者の加速意思を推定し、推定された加速意思と算出された走行適合度について設定されたメンバーシップ関数に基づいて第２のファジー推論を行って走行適合度を補正する如く構成したので、上記した効果に加え、アクセル開度が急変したときなどには内燃機関による走行に速やかに切替える（選択する）ことができ、運転者に出力不足感を与えることがない。

請求項３に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、推定された加速意思が増加すると共に、前記内燃機関による走行が選択されているとき、内燃機関による走行と電動機による走行を共に許可する許可手段を備える如く構成したので、請求項２と同様な効果を得ることができる。

請求項４に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、車速について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって渋滞あるいは高速度を推定し、推定された渋滞・高速度に応じて蓄電手段の残容量の目標値を変更する如く構成したので、例えば渋滞・高速度に応じて目標値の下限を変更することで渋滞時には蓄電手段の利用幅を大きくすることができると共に、電動機による走行を可能にして燃費を向上させることができる。また、高速時には蓄電手段の利用幅を小さくして残容量を多めに維持することで、高速での加速アシストに備えることができる。

請求項５に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、車速と要求駆動力とから走行路の勾配推定値を算出すると共に、勾配推定値について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって走行路の勾配度合いを推定し、推定された勾配度合いに応じて蓄電手段の残容量の目標値を変更する如く構成したので、上記した効果に加え、例えば登坂走行であれば残容量の目標値の下限を下方に変更することで積極的に動力アシストすることができ、山岳路などを走行するときの動力性能を向上させることができる。また、例えば降坂走行であれば目標値の上限を下方に変更することで内燃機関による発電頻度を低減させ、減速回生によるエネルギ回収を効率良く実現することができる。

請求項６に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、勾配推定値について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって走行路の勾配度合いを推定し、推定された勾配度合いと算出された走行適合度について設定されたメンバーシップ関数に基づいて第２のファジー推論を行って走行適合度を補正する如く構成したので、上記した効果に加え、例えば要求駆動力が小さい降坂走行では電動機による走行を選択し易くして燃費を向上させる一方、要求駆動力が増加する登坂走行では内燃機関による走行を選択し易くして動力性能を重視することでドライバビリティを向上させることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係るハイブリッド車両の制御装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１はこの発明の実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を全体的に示す概略図である。

図１で符号１０はハイブリッド車両（以下「車両」という）を示す。車両１０は、内燃機関（以下「エンジン」といい、「ＥＮＧ」と示す）１２と、エンジン１２の出力を入力する変速機（「Ｔ／Ｍ」と示す）１４を備える。変速機１４はエンジン１２の出力を変速して駆動輪（車輪）１６に伝達し、車両１０を走行させる。

エンジン１２はガソリン噴射式火花点火式４気筒エンジンからなり、図示は省略するが、エンジン１２においてスロットルバルブはアクセルペダルとの機械的な連結を断たれ、アクチュエータで開閉させられるＤＢＷ方式で制御される。変速機１４は具体的には、自動変速機からなる。

エンジン１２には第１の電動機（以下「第１モータ」という）２０が直結される。第１モータ２０はＤＣブラシレスモータ、より具体的には交流同期電動機からなり、エンジン１２が回転するとき常に回転すると共に、エンジン１２の始動時に通電されてエンジン１２をクランキングして始動させる。第１モータ２０は通電されるときはエンジン１２の回転をアシストすると共に、通電されずにエンジン１２で回転させられるときは、クランクシャフトの回転によって生じた運動エネルギを電気エネルギに変換して発電する発電機（ジェネレータ）として機能する。

駆動輪１６には、ディファレンシャルギヤ２２とクラッチ２４を介して第２の電動機（以下「第２モータ」という）２６が連結される。第２モータ２６もＤＣブラシレスモータ、より具体的には交流同期電動機からなり、通電されてクラッチ２４で接続されるとき、駆動輪１６を直接駆動する。第２モータ２６はエンジン１２と選択的に駆動されると共に、加速時などにはエンジン１０と共に駆動されてエンジン１２の回転をアシスト（増速）する。第２モータ２６も、非通電時にクラッチ２４で接続されるとき、駆動軸１６の回転によって生じた運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する。

第１、第２モータ２０，２６は、パワードライブユニット（Power Drive Unit。「ＰＤＵ」と示す）３０，３２を介してバッテリ（「ＢＡＴ」と示す）３４に接続される。ＰＤＵ３０，３２はそれぞれインバータを備え、バッテリ３４から供給（放電）される直流を交流に変換して第１、第２モータ２０，２６に供給すると共に、第１モータ２０の発電動作および第１、第２モータ２０，２６によって発電あるいは回生された交流を直流に変換してバッテリ３４に供給する（バッテリ３４を充電する）。バッテリ３４は、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池を適宜な個数だけ直列に接続してなる。

このように、ハイブリッド車両１０は、エンジン１２と、第１、第２モータ２０，２６と、第１、第２モータ２０，２６に電力を供給する一方、第１、第２モータ２０，２６、特に第１モータ２０で発電された電力を蓄電するバッテリ３４とを備えると共に、エンジン１２と第２モータ２６の少なくともいずれかで車輪１６を駆動して走行する。

車両１０は、図示の如く、エンジン１２の動作を制御するエンジン制御ユニット（以下「ＥＮＧ ＥＣＵ」という）４０と、第１、第２モータの動作を制御するモータ制御ユニット（以下「ＭＯＴ ＥＣＵ」という）４２と、バッテリ３４の充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）を算出して充放電の管理などを行うと共に、ＰＤＵ３０，３２の動作を制御する管理制御ユニット（「ＭＧ ＥＣＵ」という）４４と、変速機１４の動作を制御する変速制御ユニット（「Ｔ／Ｍ ＥＣＵ」という）４６を備える。ＥＮＧ ＥＣＵ４０などのＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）は全てマイクロコンピュータからなり、信号線５０を介して相互に通信自在に接続される。

バッテリ３４とＰＤＵ３０，３２の間の通電路には電流電圧センサ５２が配置され、バッテリ３４の出力端子電圧およびバッテリ３４を充電あるいはバッテリ３４から放電される電流に応じた出力を生じる。車両１０の運転席床面（図示せず）のアクセルペダル（図示せず）の付近にはアクセル開度センサ５４が配置され、運転者によって操作されるアクセルペダルの開度、即ち、アクセルペダルの踏み込み量ＡＰに応じた出力を生じる。車両１０のドライブシャフト（図示せず）の付近には車速センサ５６が配置され、車速Ｖに応じた出力を生じる。

上記したセンサ５２，５４，５６の出力は、ＭＧ ＥＣＵ４４に入力される。ＭＧ ＥＣＵ４４は電流電圧センサ５２の出力からバッテリ３４の充電状態ＳＯＣを算出する。また、ＭＧ ＥＣＵ４４は、Ｔ／Ｍ ＥＣＵ４６から、変速機１４の現在のレシオ（変速比）Ｒａｔｉｏを入力する。

図２は、図１に示すハイブリッド車両の制御装置の動作を示すブロック図である。尚、図示の処理は、ＭＧ ＥＣＵ４４によって実行される。

図２を参照して概説すると、この装置にあってはトルクあるいは駆動力が算出され、それに基づいてエンジン１２と第２モータ２６のいずれで走行すべきなどが決定される。即ち、車速Ｖと現在の変速比Ｒａｔｉｏとから、算出ブロック４４ａにおいて加速度Ｇについて車速Ｖで設定された図示の特性が検索され、そのときの車速Ｖと変速比Ｒａｔｉｏでエンジン１２あるいは第２モータ２６によって車両１０が発生することの可能な最大加速度ＧＭＡＸが算出されると共に、車速Ｖとアクセル開度ＡＰとから算出ブロック４４ｂにおいてアクセル開度ＡＰについて係数Ｋで設定された図示の特性が検索され、そのときの車速Ｖに対して現在のアクセル開度ＡＰで発生し得る割合ＡＰＳが算出される。

次いで、乗算段４４ｃにおいて算出された最大加速度ＧＭＡＸと割合ＡＰＳが乗じられ、そのときの車速Ｖと変速比Ｒａｔｉｏとアクセル開度ＡＰで、換言すればある車速での任意のアクセル開度で発生すべき加速度Ｇ、即ち、要求加速度ＧＣＭＤが算出される。

算出された要求加速度ＧＣＭＤは車体モデル４４ｄに入力され、そこで予め求められている車両１０の仕様に従って要求駆動力ＦＣＭＤが算出される。即ち、車体モデル４４ｄにあっては、車両１０の走行抵抗と要求加速度ＧＣＭＤに基づき、予め求められている車両１０の仕様に従って要求駆動力ＦＣＭＤが以下のように算出される。
要求駆動力ＦＣＭＤ＝空気抵抗＋ころがり抵抗−要求加速度ＧＣＭＤ

次いで、算出された要求駆動力ＦＣＭＤは駆動力切替え点４４ｅとファジー制御部４４ｆに送られ、ファジー制御部４４ｆによってエンジン１２による走行と第２モータ２６による走行のいずれか選択される（駆動力が切替えられる）。即ち、ファジー制御部４４ｆは車速Ｖとバッテリ３４の充電状態ＳＯＣとアクセル開度ＡＰとを入力し、燃費と動力性能からの要求およびバッテリ３４の容量管理（充電状態ＳＯＣ）からの要求に基づいてエンジン１２による走行と第２モータ２６による走行のいずれかを選択すると共に、発電要求の有無を決定する。

エンジン１２による走行が選択されたとき、エンジン１２への要求駆動力は、エンジン要求トルク計算ブロック４４ｇにおいて変速比やフリクションなどで補正され、エンジンクランク端トルク指令値ＥＮＧＣＭＤとされ、加算段４４ｈを介してエンジン１２の動作を制御するＥＮＧ ＥＣＵ４０に出力される。第２モータ２６による走行が選択されたとき、第２モータ２６への要求駆動力も、第２モータ要求トルク計算ブロック４４ｉにおいて同様に計算され、モータ軸端トルク指令値ＭＯＴＣＭＤとして第１、第２モータ２０，２６の動作を制御するＭＯＴ ＥＣＵ４２に出力される。

ファジー制御部４４ｆはまた、入力値から第１モータ２０が発電すべきか否かの発電要求の有無を決定する。発電要求がなされたときは、第１モータ要求トルク計算ブロック４４ｊで発電トルクが算出され、算出値は加算段４４ｈで指令値ＥＮＧＣＭＤから減算され、よって得られた差がＥＮＧ ＥＣＵ４０に送られる。トルクは全て、[Ｎ・ｍ]を単位として算出される。

図３は、エンジン１２と第２モータ２６の走行領域を示す説明図である。同図で、横軸は車速Ｖ、縦軸は駆動力を示す。尚、図中の符号Ｒ／Ｌは平地での走行抵抗を示す。

この実施例に係るハイブリッド車両１０にあって、エンジン１２による走行に比して第２モータ２６によって走行することで燃費が低減する領域を実験で求めると、符号ａで示す如くとなる。即ち、第２モータ２６（および第１モータ２０）はモータとしての特性から低回転側で発生トルクが大きく、それらが必要とする電力の多くはエンジン１２によって発電されることから、領域ａは、車速Ｖと負荷（駆動力）が低い領域となる。符号ｂで示す特性はその上限値を示し、図示の如く、車速Ｖが増加するにつれて減少する。負荷が上限値ｂを超える領域ｃは、エンジン１２で走行すべき領域となる。

図３において上限値ｂを境界として第２モータ２６による走行とエンジン１２による走行を切替えようすると、切替え点の駆動力は車速Ｖに対して一義的に決定されるため、切替え点近傍の駆動力を多用することとなって切替えハンチングを生じる。尚、符号ｄで示す特性は、第２モータ２６が出力し得るモータ最大駆動力を示し、同様に予め実験を通じて求められる。モータ最大駆動力も、車速Ｖが増加するにつれて減少する。

そのため、この実施例にあっては、車速Ｖに応じてエンジン１２による走行よりも第２モータ２６で走行する方が燃費において低減する燃費低減領域（領域ａ）を予め実験を通じて求め、その領域を走行するために必要なモータ駆動力とモータ最大駆動力と走行抵抗から設定されたメンバーシップ関数とファジールールを構成するようにした。より具体的には、現在の走行状態での要求駆動力ＦＣＭＤからモータ負荷率を算出し、モータ負荷率が領域ａの上限値ｂより小さいか、あるいはモータ最大駆動力（ｄで示す）より大きいか判定し、領域ａに対するエンジン１２による走行適合度を求め、それを積分する。その積分値が所定値以上の場合にはエンジン１２による走行が、所定値未満の場合には第２モータ２６による走行が適していると判断するようにした。それについては後述する。

図４は、図２のファジー制御部４４ｆの構成を詳細に示すブロック図である。

図示の如く、ファジー制御部４４ｆは、エンジン走行適合度推定ブロック４４ｆ１と、加速意思推定ブロック４４ｆ２と、勾配度合い推定ブロック４４ｆ３と、渋滞・高速度推定ブロック４４ｆ４と、エンジン走行適合度推定ブロック４４ｆ１と加速意思推定ブロック４４ｆ２と勾配度合い推定ブロック４４ｆ３の出力を入力してエンジン１２での走行度（逆言すれば第２モータ２６での走行度にも相当）を出力するモータ／エンジン走行選択処理ブロック４４ｆ５と、勾配度合い推定ブロック４４ｆ３と渋滞・高速度推定ブロック４４ｆ４の出力を入力して発電要求の有無（換言すればエンジン１２での走行度）を出力するＳＯＣ管理設定ブロック４４ｆ６を備える。

モータ／エンジン走行選択処理ブロック４４ｆ５とＳＯＣ管理設定ブロック４４ｆ６の出力は共に、エンジン走行度としてＯＲ回路４４ｆ７を介して出力され、エンジン１２による走行と第２モータ２６による走行のいずれかが選択される。この実施例に係る車両１０は、エンジン１２で走行するときに第１モータ２０で発電することから、発電を要求することは、図２に関して説明した如く、エンジン１２での走行を要求することを意味する。

モータ／エンジン走行選択処理ブロック４４ｆ５の出力は、燃費および動力性能から決定される。ＳＯＣ管理設定ブロック４４ｆ６の出力は、予め設定された車速に応じたＳＯＣ管理幅内に容量を管理することを目的として行われ、ＳＯＣが設定値を下回る場合には発電要求、即ち、エンジン１２による走行を要求するように出力が決定される。また、ＳＯＣが設定値を上回る場合には上限ＳＯＣを設定し、バッテリ３４の保護と過剰な発電による燃費の悪化を防止するように発電要求を出力する。さらに、勾配度合い推定ブロック４４ｆ３と渋滞・高速度推定ブロック４４ｆ４の出力に基づき、走行状態、即ち、登降坂路、渋滞路、高速路を走行しているか否かを判別してＳＯＣの管理幅を補正し、よって走行状況に応じて最適な発電管理を行う。

図５は、エンジン走行適合度推定ブロック４４ｆ１の詳細を示す説明図である。

同図（ａ）に示す如く、エンジン走行適合度推定ブロック４４ｆ１においては、ブロック４４ｆ１１において図３に示す特性ｄを車速Ｖから検索して第２モータ２６が発生し得るモータ最大駆動力が算出される。次いでブロック４４ｆ１２において、図２の車体モデル４４ｄで算出された要求駆動力ＦＣＭＤを、算出されたモータ最大駆動力で除算してモータ負荷率が算出される。モータ負荷率は、モータ最大駆動力で要求駆動力を負担したときの、第２モータ２６の負荷率を意味する。

次いでブロック４４ｆ１３において、算出されたモータ負荷率と車速Ｖが入力され、図示のメンバーシップ関数からエンジン走行適合度が算出される。図５（ｂ）は、そのメンバーシップ関数と言語的制御ルールを示す説明図である。図５（ｂ）において、横軸はモータ負荷率を示す。

図５（ｂ）に示すグラフの横軸において、ｂは図３の燃費低減領域の上限値ｂ（車速Ｖから決定される）と同一であり、モータ負荷率が１とはモータ負荷率がモータ最大駆動力に達したことを示す。図３の特性に基づき、言語的制御ルールは、モータ負荷率がｂよりも小さいならばエンジン走行適合度は小、モータ負荷率が１よりも大きいならばエンジン走行適合度は大、と記述される。このように、ブロック４４ｆ１３では関数とルールからファジー推論が行われ、エンジン走行適合度を示すメンバーシップ関数が出力される。

図６は、加速意思推定ブロック４４ｆ２の詳細を示す説明図である。

同図（ａ）に示す如く、加速意思推定ブロック４４ｆ２においては、ブロック４４ｆ２１においてアクセル開度ＡＰを入力し、微分値を算出してローパスフィルタ（ＬＰＦ）を通して得た値をアクセル開度ＡＰに加算してアクセル開度推定値ＡＰ_ＨＡＴが算出される。算出された推定値はブロック４４ｆ２２に送られ、そこで図示のメンバーシップ関数から加速意思、より正確には加速意思推定値が算出される。同図（ｂ）は、そのメンバーシップ関数と言語的制御ルールを示す説明図である。同図（ｂ）において、横軸は加速意思推定値を示す。尚、値ｐ，ｑは、実験を通じて適宜設定される。

言語的制御ルールは、推定値ＡＰ_ＨＡＴがｐよりも小さいならば加速意思は小、推定値ＡＰ_ＨＡＴがｑよりも大きいならば加速意思は大、と記述され、ブロック４４ｆ２２においてはこれら関数とルールからファジー推論を行い、加速意思推定値を示すメンバーシップ関数が出力される。

図７は、勾配度合い推定ブロック４４ｆ３の詳細を示す説明図である。

同図（ａ）に示す如く、勾配度合い推定ブロック４４ｆ３において、ブロック４４ｆ３１で車速Ｖから図３に示す特性Ｒ／Ｌを検索して車両１０の平地相当の走行抵抗が算出されると共に、ブロック４４ｆ３２において車速偏差ΔＶ（車速Ｖの微分値）から車両１０の重量（既知）などに基づいて加速抵抗が算出され、加算段４４ｆ３３で平地相当の走行抵抗に加算されて車両１０に作用する全ての走行抵抗が算出される。

次いで加算段４４ｆ３４において、要求駆動力ＦＣＭＤから、算出された全ての走行抵抗を減算して差が算出される。要求駆動力ＦＣＭＤは車両１０に要求される駆動力であることから、平地であれば算出された全ての走行抵抗に釣り合い、差は零となる筈である。従って、差が零とならない場合には勾配抵抗が存在する、即ち、登降坂路を走行、具体的には差が正値であれば登坂路を走行中、負値であれば降坂路を走行中と推定することができる。

従って、乗算段４４ｆ３５において、算出された勾配抵抗とＩＷ（車両１０の慣性重量）とから勾配推定値ＡＳＩＮが算出される。次いでブロック４４ｆ３６において、勾配推定値ＡＳＩＮを入力して図示のメンバーシップ関数から勾配度合い推定値が算出され、算出された勾配度合い推定値を重心演算（非ファジー化演算）して勾配度合いが算出される。同図（ｂ）は、そのメンバーシップ関数と言語的制御ルールを示す説明図である。ブロック４４ｆ３６においては図示の関数とルールからファジー推論を行い、勾配度合いが重心演算で求められる。

図８は、渋滞・高速度推定ブロック４４ｆ４の詳細を示す説明図である。

同図（ａ）に示す如く、渋滞・高速度推定ブロック４４ｆ４においては、ブロック４４ｆ４１で車速Ｖから平均車速が算出され、ブロック４４ｆ４２において、算出された平均車速を用いて図示のメンバーシップ関数から渋滞度推定値と高速度推定値が重心演算で算出される。同図（ｂ）は、そのメンバーシップ関数と言語的制御ルールを示す説明図である。ブロック４４ｆ４２においては図示の関数とルールからファジー推論を行い、渋滞度と高速度を重心演算で求める。「渋滞度」あるいは「高速度」とは、車両１０の渋滞走行あるいは高速走行の度合いを示す。

図９は、モータ／エンジン走行選択処理ブロック４４ｆ５の処理を示す説明図である。

図示の如く、モータ／エンジン走行選択処理ブロック４４ｆ５においては、エンジン走行適合度推定ブロック４４ｆ１と加速意思推定ブロック４４ｆ２から出力されるエンジン走行適合度と加速意思推定値を示すメンバーシップ関数を入力し、図示の４つのファジールールに基づいてファジー推論が行なわれると共に、図示の計算式に従い、推論値について重心演算が行われ、重心演算結果が積分されて積分値ｙが算出される。

次いでブロック４４ｆ５１において、しきい値を用いて走行要求値が算出される。図１０は、そのしきい値を詳細に示す説明図である。ブロック４４ｆ５１においては、重心演算結果の積分値ｙを先ずＡと比較し、積分値ｙがＡ以上のときはエンジン走行要求が高いと判断されてエンジン１２による走行が要求される。他方、積分値ｙがＡ未満のときはＢと比較し、積分値ｙがＢ以下のときはモータ走行要求が高いと判断されて第２モータ２６による走行が要求される。尚、積分値がＡ未満でＢを超えるときは、エンジン走行要求もモータ走行要求も行われないこととする。このようなヒステリシスを設けることで、制御ハンチングが防止される。

尚、モータ／エンジン走行選択処理ブロック４４ｆ５（即ち、ファジー制御部４４ｆ）においては、加速意思が増加する運転状態にあるときにエンジン１２による走行が選択されている場合、図２に想像線４４ｋで示す如く、エンジン１２による走行と第２モータ２６による走行を共に許可する、即ち、加速アシストを実行させる。

図１１は、モータ／エンジン走行選択処理において、勾配度合いに応じた制御ルールの修正を示す、図９と同様の説明図である。この場合、勾配度合いに応じて図示の如く制御ルールが修正される。

図１２は、モータ／エンジン走行選択処理ブロック４４ｆ５において、渋滞度に応じてメンバーシップ関数が修正される場合を示す説明グラフである。即ち、渋滞度が大きい場合、低速域の第２モータ走行領域を拡大するようにメンバーシップ関数が、１点鎖線あるいは２点鎖線で示す如く、修正される。その結果、図３において燃費低減領域の上限値ｂは、想像線で示すように修正されることになる。

図１３は、ＳＯＣ管理設定ブロック４４ｆ６の処理を示す説明図である。

ＳＯＣ管理設定ブロック４４ｆ６においては、バッテリ３４の残容量（充電状態ＳＯＣ）について、そのＳＯＣと車速Ｖとから予め設定されたテーブルを検索することで、図示のような上限ＳＯＣと下限ＳＯＣが算出される。

次いで算出されたＳＯＣが先ず上限ＳＯＣと比較され、算出されたＳＯＣが上限ＳＯＣ以上のときは発電が禁止される（ただし、減速回生は禁止されない）。換言すれば、エンジン１２による走行は要求されない。他方、算出されたＳＯＣが上限ＳＯＣ未満のときは下限ＳＯＣと比較され、算出されたＳＯＣが下限ＳＯＣ以下のときは第２モータ２６への発電要求が高いと判断してエンジン１２による走行が要求される。尚、算出されたＳＯＣが上限ＳＯＣ未満で下限ＳＯＣを超えるときは、発電の禁止も要求も共に行われない（即ち、発電要求されない）こととする。

図１４は、ＳＯＣ管理設定ブロック４４ｆ６の処理を示すタイム・チャートである。図示の如く、下限ＳＯＣを下回らないように、モータ走行とエンジン走行（発電）が調整される。尚、上記した如く、減速時の回生は、上限ＳＯＣの制約を受けることはない。

図１５は、ＳＯＣ管理設定処理において、勾配度合いに応じたパラメータ修正を示す、図１３と同様の説明図である。この場合、降り勾配のときは上限ＳＯＣを低く修正し、エンジン１２による発電頻度を減少させて減速回生時のエネルギ回収の効率化を図る。また、登り勾配のときは下限ＳＯＣを同様に低く修正し、バッテリ３４のエネルギを動力アシストに振り分けるようにすることで山岳路を走行するときの動力性能を向上させることができる。ＳＯＣの修正はより具体的には、図１６に示すように行う。

図１７は、ＳＯＣ管理設定処理において、渋滞・高速度に応じたパラメータ修正を示す、図１３と同様の説明図である。この場合、高速度が大きいときは上限ＳＯＣを高く修正し、バッテリ３４の利用幅を小さくして残容量を多めに維持することで、追い越し時などの加速アシストに備えるように修正する。渋滞度が大きいときは下限ＳＯＣを低く修正してバッテリ３４の利用幅を拡大し、低速での第２モータ２６の走行頻度を増加させて渋滞路走行の燃費とドライバビリティを向上させるようにする。より具体的には、図１８に示すように修正する。

この実施例に係るハイブリッド車両の制御装置にあっては、車速Ｖとアクセル開度ＡＰから車両１０が要求する要求駆動力ＦＣＭＤを算出し、車速Ｖから第２モータ２６が出力し得るモータ最大駆動力を算出すると共に、モータ最大駆動力で要求駆動力を負担したときの電動機負荷率を算出し、電動機負荷率について車速Ｖに応じて設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行い、エンジン１２による走行に比して第２モータ２６によって走行することで燃費が低減する燃費低減領域ａの上限値ｂとモータ最大駆動力の間におけるエンジンによる走行適合度を算出し、算出された走行適合度に基づき、エンジン１２による走行と第２モータ２６による走行のいずれかを選択する如く構成したので、燃費性能およびドライバビリティを向上させることができる。

即ち、エンジン１２による走行に比して第２モータ２６によって走行することで燃費（燃料消費量）が低減する燃費低減領域（モータ走行領域）ａは低車速やクルーズ時の低負荷走行時であるが、第２モータ２６による走行をその領域のみに限定すると、出力幅が狭いため、第２モータ２６による走行とエンジン１２による走行の要求駆動力のしきい値が狭くなり、走行の切替えハンチングを生じやすくなると共に、第２モータ２６本来の性能を使いきることができない。しかしながら、上記のように構成することで、第２モータ２６のモータ最大駆動力相当の要求駆動力ＦＣＭＤが発生したときは速やかにエンジン１２による走行に切替えることができる一方、燃費低減領域ａでは確実に第２モータ２６による走行を選択することができる。燃費低減領域ａの上限値ｂ以上の要求駆動力が発生したときは、領域に対する走行適合度に応じた時間経過後、即ち、要求駆動力が小さければ長時間、大きければ短時間でエンジン１２による走行に切替えることができる。さらに、要求駆動力のみのしきい値とならず、上限値と最大駆動力の間の走行適合度を算出することで、いわゆる遊びの設定が可能となって切替えハンチングを一層確実に防止することができる。このように、燃費低減領域での電動機による走行を容易にすることで、ドライバビリティと燃費を向上させることができる。

即ち、図１９に示す如く、燃費低減領域（モータ走行領域）ａでは確実にモータ走行の判断が可能となり、またモータ最大駆動力では確実にエンジン１２に切替えを行いつつ、燃費低減領域ａの上限値ｂ以上でモータ最大駆動力ｄ以下の領域では加速意思とエンジン走行適合度に基づいてモータ／エンジンの走行がされ、アクセル開度ＡＰに応じてモータ走行領域ａでは感度小、エンジン走行領域ｃでは感度大となるため、モータ／エンジンの切替えハンチングが防止され、良好なドライバビリティを得ることができる。

また、アクセル開度ＡＰの変化率について設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行って運転者の加速意思を推定し、推定された加速意思と算出された走行適合度について設定されたメンバーシップ関数に基づいて第２のファジー推論を行って走行適合度を補正する如く構成したので、上記した効果に加え、アクセル開度ＡＰが急変したときなどにはエンジン１２による走行に速やかに切替える（選択する）ことができ、運転者に出力不足感を与えることがない。

また、車速Ｖについて予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって渋滞あるいは高速度を推定し、推定された渋滞・高速度に応じてバッテリ３４の残容量（充電状態ＳＯＣ）の目標値（上限ＳＯＣ、下限ＳＯＣ）を変更する如く構成したので、例えば渋滞・高速度に応じて目標値の下限を変更することで渋滞時にはバッテリ３４の利用幅を大きくすることができると共に、第２モータ２６による走行を可能にして燃費を向上させることができる。また、高速時にはバッテリ３４の利用幅を小さくして残容量を多めに維持することで、高速での加速アシストに備えることができる。

即ち、渋滞路においては下限ＳＯＣが引き下げられるように構成したので、バッテリ３４のエネルギをモータ走行に優先させることが可能となり、燃費と渋滞路でのドライバビリティを向上させることができる。高速路では上限ＳＯＣが引き上げられるように構成したので、追い越し加速などに備えてバッテリ３４のエネルギを蓄えておくことが可能となり、同様に動力性能を向上させることができる。

また、車速Ｖと要求駆動力ＦＣＭＤとから走行路の勾配推定値を算出すると共に、勾配推定値について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって走行路の勾配度合いを推定し、推定された勾配度合いに応じてバッテリ３４の残容量（充電状態ＳＯＣ）の目標値を変更する如く構成したので、上記した効果に加え、例えば登坂走行であれば残容量の目標値の下限を下方に変更することで積極的に動力アシストすることができ、山岳路などを走行するときのドライバビリティや動力性能を向上させることができる。また、例えば降坂走行であれば目標値の上限を下方に変更することでエンジン１２による発電頻度を低減させ、減速回生によるエネルギ回収を効率良く実現することができる。

また、勾配推定値について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって走行路の勾配度合いを推定し、推定された勾配度合いと算出された走行適合度について設定されたメンバーシップ関数に基づいて第２のファジー推論を行って走行適合度を補正する如く構成したので、上記した効果に加え、例えば要求駆動力が小さい降坂走行では第２モータ２６による走行を選択し易くして燃費を向上させる一方、要求駆動力が増加する登坂走行ではエンジン１２による走行を選択し易くして動力性能を重視することでドライバビリティを向上させることができる。即ち、推定された勾配により、登りではエンジン走行を優先し、降坂ではモータ走行を優先するため、山岳路においても動力性能と燃費の両立を図ることができる。

尚、この実施例に係るハイブリッド車両１０は、図１に示す構造に止まらず、図２０に示す構造であっても良い。第２モータ２６とそれに対応するＰＤＵ３２を除去すると共に、エンジン１２を休筒運転させつつ（具体的には、燃料供給を停止すると共に、吸排気バルブを閉弁させつつ）、第１モータ２０を駆動して走行しても良い。

即ち、車両１０は、エンジン１２と、第１モータ２０と、第１モータ２０に電力を供給する一方、第１モータ２０で発電された電力を蓄電するバッテリ３４とを備えると共に、エンジン１２と第１モータ２０の少なくともいずれかで車輪１６を駆動して走行するように構成しても良い。尚、図２０においてエンジン制御ユニット４０などの図示は省略した。

この実施例は上記の如く、エンジン（内燃機関）と、第１、第２モータ２０，２６（電動機）と、前記第１、第２モータ２０，２６に電力を供給する一方、前記第１、第２モータで発電された電力を蓄電するバッテリ（蓄電手段）３４とを備えると共に、前記エンジン（内燃機関）１２と第２モータ（電動機）２６の少なくともいずれかで駆動輪（車輪）１６を駆動して走行するハイブリッド車両１０において、車速Ｖとアクセル開度ＡＰから前記車両が要求する要求駆動力ＦＣＭＤを算出する要求駆動力算出手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ブロック４４ａから４４ｃ、車体モデル４４ｄ）、前記車速Ｖから前記第２モータ（電動機）２６が出力し得るモータ最大駆動力を算出すると共に、前記最大駆動力で前記要求駆動力を負担したときの電動機負荷率を算出する電動機負荷率算出手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、エンジン走行適合度推定ブロック４４ｆ１、ブロック４４ｆ１１，４４ｆ１２）、前記電動機負荷率について前記車速に応じて設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行い、前記内燃機関による走行に比して前記電動機によって走行することで燃費が低減する燃費低減領域の上限値と前記最大駆動力の間における前記内燃機関による走行適合度を算出する内燃機関走行適合度算出手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、エンジン走行適合度推定ブロック４４ｆ１、ブロック４４ｆ１３）、および前記算出された走行適合度に基づき、前記内燃機関による走行と前記電動機による走行のいずれかを選択する走行選択手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、モータ／エンジン走行選択処理ブロック４４ｆ５）を備える如く構成した。

また、前記アクセル開度ＡＰの変化率について設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行って運転者の加速意思を推定する加速意思推定手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、加速意思推定ブロック４４ｆ２、ブロック４４ｆ２１，４４ｆ２２）、および前記推定された加速意思と前記算出された走行適合度について設定されたメンバーシップ関数に基づいて第２のファジー推論を行って前記走行適合度を補正する走行適合度補正手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、モータ／エンジン走行選択処理ブロック４４ｆ５）を備える如く構成した。

また、前記推定された加速意思が増加すると共に、エンジン（内燃機関）による走行が選択されているとき、前記エンジン（内燃機関）１２による走行と前記第２モータ（電動機）２６による走行を共に許可する許可手段（ファジー制御部４４ｆ、モータ／エンジン走行選択処理ブロック４４ｆ５，４４ｋ）を備える如く構成した。

また、前記車速Ｖについて予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって渋滞あるいは高速度を推定する渋滞・高速度推定手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、渋滞・高速度推定ブロック４４ｆ４，ブロック４４ｆ４１，４４ｆ４２）、および前記推定された渋滞・高速度に応じて前記バッテリ（蓄電手段）３４の残容量（充電状態ＳＯＣ）の目標値（上限ＳＯＣ、下限ＳＯＣ）を変更する残容量目標値変更手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、ＳＯＣ管理設定ブロック４４ｆ６）を備える如く構成した。

また、前記車速Ｖと前記要求駆動力ＦＣＭＤとから走行路の勾配推定値を算出すると共に、前記勾配推定値について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって前記走行路の勾配度合いを推定する勾配度合い推定手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、勾配度合い推定ブロック４４ｆ３、ブロック４４ｆ３１から４４ｆ３６）、および前記推定された勾配度合いに応じて前記蓄電手段の残容量の目標値を変更する残容量目標値変更手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、ＳＯＣ管理設定ブロック４４ｆ６）を備える如く構成した。

また、前記車速Ｖと前記要求駆動力ＦＣＭＤとから走行路の勾配推定値を算出すると共に、前記勾配推定値について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって前記走行路の勾配度合いを推定する勾配度合い推定手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、勾配度合い推定ブロック４４ｆ３、ブロック４４ｆ３１から４４ｆ３６）、および前記推定された勾配度合いと前記算出された走行適合度について設定されたメンバーシップ関数に基づいて第２のファジー推論を行って前記走行適合度を補正する走行適合度補正手段（ＭＧ ＥＣＵ４４、ファジー制御部４４ｆ、勾配度合い推定ブロック４４ｆ３、エンジン走行適合度推定ブロック４４ｆ５，４４ｆ５１）を備える如く構成した。

この発明の第１実施例に係るハイブリッド車両の制御装置の全体構成を示す概略図である。 図１に示すハイブリッド車両の制御装置の動作を示すブロック図である。 図１に示すエンジンと第２モータの走行領域を示す説明グラフである。 図２のファジー制御部の構成を詳細に示すブロック図である。 図４のエンジン走行適合度推定ブロックの詳細を示す説明図である。 図４の加速意思推定ブロックの詳細を示す説明図である。 図４の勾配度合い推定ブロックの詳細を示すブロック図である。 図４の渋滞・高速度推定ブロックの詳細を示す説明図である。 図４のモータ／エンジン走行選択処理ブロックの処理を示す説明図である。 図４のモータ／エンジン走行選択処理ブロックの処理で使用されるしきい値の説明図である。 図４のモータ／エンジン走行選択処理における、勾配度合いに応じた制御ルールの修正を示す、図９と同様の説明図である。 図４のモータ／エンジン走行選択処理における、渋滞度に応じてメンバーシップ関数を修正する場合を示す説明グラフである。 図４のＳＯＣ管理設定ブロックの処理を示す説明図である。 図１３のＳＯＣ管理設定ブロックの処理を示すタイム・チャートである。 図４のＳＯＣ管理設定処理における、勾配度合いに応じたパラメータ修正を示す、図１３と同様の説明図である。 図４のＳＯＣ管理設定処理における勾配度合いに応じたパラメータ修正をより具体的に示す説明図である。 図４のＳＯＣ管理設定処理において、渋滞・高速度に応じたパラメータ修正を示す、図１３と同様の説明図である。 図４のＳＯＣ管理設定処理における渋滞・高速度に応じたパラメータ修正をより具体的に示す説明図である。 図２の装置の効果を示す、図３と同様な説明グラフである。 この実施例に係るハイブリッド車両の変形例を示す、図１と同様な説明図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両、１２ 内燃機関（エンジン）、１４ 変速機、１６ 駆動輪（車輪）、２０ 第１の電動機（第１モータ）、２６ 第２の電動機（第２モータ）、３０，３２ ＰＤＵ、３４ バッテリ（蓄電手段）、４０ エンジン制御ユニット（ＥＮＧ ＥＣＵ）、４４ 管理制御ユニット（ＭＧ ＥＣＵ）、５２ 電流電圧センサ、５４ アクセル開度センサ、５６ 車速センサ

Claims (6)

1. 内燃機関と、電動機と、前記電動機に電力を供給する一方、前記電動機で発電された電力を蓄電する蓄電手段とを備えると共に、前記内燃機関と電動機の少なくともいずれかで車輪を駆動して走行するハイブリッド車両において、
   ａ．車速とアクセル開度から前記車両が要求する要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段、
   ｂ．前記車速から前記電動機が出力し得る最大駆動力を算出すると共に、前記最大駆動力で前記要求駆動力を負担したときの電動機負荷率を算出する電動機負荷率算出手段、
   ｃ．前記電動機負荷率について前記車速に応じて設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行い、前記内燃機関による走行に比して前記電動機によって走行することで燃費が低減する燃費低減領域の上限値と前記最大駆動力の間における前記内燃機関による走行適合度を算出する内燃機関走行適合度算出手段、
   および
   ｄ．前記算出された走行適合度に基づき、前記内燃機関による走行と前記電動機による走行のいずれかを選択する走行選択手段、
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. ｅ．前記アクセル開度の変化率について設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行って運転者の加速意思を推定する加速意思推定手段、
   および
   ｆ．前記推定された加速意思と前記算出された走行適合度について設定されたメンバーシップ関数に基づいて第２のファジー推論を行って前記走行適合度を補正する走行適合度補正手段、
   を備え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装置。
3. ｇ．前記推定された加速意思が増加すると共に、前記内燃機関による走行が選択されているとき、前記内燃機関による走行と前記電動機による走行を共に許可する許可手段、
   を備えることを特徴とする請求項２記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. ｈ．前記車速について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって渋滞あるいは高速度を推定する渋滞・高速度推定手段、
   および
   ｉ．前記推定された渋滞・高速度に応じて前記蓄電手段の残容量の目標値を変更する残容量目標値変更手段、
   を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. ｊ．前記車速と前記要求駆動力とから走行路の勾配推定値を算出すると共に、前記勾配推定値について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって前記走行路の勾配度合いを推定する勾配度合い推定手段、
   および
   ｋ．前記推定された勾配度合いに応じて前記蓄電手段の残容量の目標値を変更する残容量目標値変更手段、
   を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. ｌ．前記車速と前記要求駆動力とから走行路の勾配推定値を算出すると共に、前記勾配推定値について予め設定されたメンバーシップ関数からファジー推論を行なって前記走行路の勾配度合いを推定する勾配度合い推定手段、
   および
   ｍ．前記推定された勾配度合いと前記算出された走行適合度について設定されたメンバーシップ関数に基づいて第２のファジー推論を行って前記走行適合度を補正する走行適合度補正手段、
   を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。

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