JP2009208721A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定変速比モードにおいて、エンジン及びモータジェネレータを含めたシステム効率を適切に向上させる。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、エンジン及びモータジェネレータを駆動源として有し、無段変速モードと固定変速比モードとの２つのモードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に搭載される。具体的には、制御手段は、固定変速比モードで走行中に、エンジン効率とモータジェネレータ効率とを含めたシステム効率が最大となる動作点を決定し、当該動作点に基づいてエンジンを動作させる制御及びモータジェネレータを発電させる制御を行う制御手段を備える。つまり、モータジェネレータの効率だけでなくエンジン効率も考慮して運転を行う。これにより、固定変速比モードでのシステム効率を適切に向上させることができ、燃費を向上させることが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハイブリッド車両に好適な制御装置に関する。

エンジンに加えて、電動機やモータジェネレータなどの動力源を備えるハイブリッド車両が既知である。ハイブリッド車両では、エンジンを可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機又はモータジェネレータで補う。また、このようなハイブリッド車両において、無段変速モードと固定変速比モードとを切り替えて運転する技術が提案されている。

例えば特許文献１には、固定変速比モードにおいて、第１のモータジェネレータ及び第２のモータジェネレータの両方によって発電を行う技術が記載されている。更に、特許文献２には、固定変速比モードにおいて、駆動力変化や外乱などが発生した場合に、エンジントルクやモータトルクを修正して、ショックを低減する技術が記載されている。

特開２００５−２４０７１号公報 特開２００６−１７０２７４号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載された技術では、固定変速比モードにおいて、エンジン効率を考慮せずにモータジェネレータにて発電を行っていたため、エンジンの動作点によってはハイブリッド車両におけるシステム効率が低下してしまう場合があった。なお、特許文献２には、システム効率を考慮して、エンジン及びモータジェネレータを動作させることについての記載はない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、固定変速比モードにおいて、エンジン及びモータジェネレータを含めたシステム効率を適切に向上させることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、エンジン及びモータジェネレータを有し、無段変速モードと固定変速比モードとの少なくとも２つのモードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に対して制御を行うハイブリッド車両の制御装置は、前記固定変速比モードで走行中において、前記エンジンの効率と前記モータジェネレータの効率とを含めたシステム効率が最大となる動作点を決定し、前記動作点に基づいて前記エンジンを動作させる制御及び前記モータジェネレータを発電させる制御を行う制御手段を備える。

上記のハイブリッド車両の制御装置は、エンジン及びモータジェネレータを駆動源として有し、無段変速モードと固定変速比モードとの２つのモードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両などに搭載される。具体的には、制御手段は、固定変速比モードで走行中において、エンジンから動力を出力させる制御を行うと共に、モータジェネレータにて発電が行われるように制御を行う。この場合、制御手段は、エンジンの効率とモータジェネレータの発電時における効率とを含めたシステム効率が最大となる動作点を決定し、当該動作点に基づいてエンジン及びモータジェネレータを運転させる。つまり、モータジェネレータの効率だけでなくエンジン効率も考慮して運転を行う。これにより、固定変速比モードでのシステム効率を適切に向上させることができ、燃費を向上させることが可能となる。

上記のハイブリッド車両の制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記モータジェネレータで発電された電力を充電するバッテリにおける入力制限値に基づいて、前記システム効率が最大となる動作点を決定する。

この態様では、制御手段は、システム効率が最大となる動作点を決定する場合において、バッテリにおける入力制限値を超えない動作点を決定する。これにより、バッテリにて充電できない余分な出力を抑えることが可能となる。

上記のハイブリッド車両の制御装置の他の一態様では、前記制御手段は、力の釣り合い及びモーメントの釣り合いに基づき、前記ハイブリッド車両における駆動力が一定となるように前記モータジェネレータでのトルク配分を決定し、前記トルク配分に基づいて前記システム効率が最大となる動作点を決定する。

この態様によれば、エンジントルクが増加した場合にも、モータジェネレータからのトルクにてエンジントルクを適切に吸収することができ、運転者に与える違和感を適切に抑制しつつ、バッテリの充電を行うことが可能となる。

上記のハイブリッド車両の制御装置において好適には、前記エンジンを最適に動作させた場合のシステム効率と、前記モータジェネレータを最適に動作させた場合のシステム効率とを比較することによって、前記システム効率が最大となる動作点を決定する。つまり、制御手段は、エンジンを最適に動作させた場合のシステム効率とモータジェネレータを最適に動作させた場合のシステム効率とのうち、最大効率が得られるものの動作点にて運転を行う。

好適な実施例では、前記モータジェネレータは、第１のモータジェネレータ及び第２のモータジェネレータを備える。

本発明におけるハイブリッド車両の制御装置は、エンジン及びモータジェネレータを有し、無段変速モードと固定変速比モードとの少なくとも２つのモードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に対して制御を行うハイブリッド車両の制御装置は、固定変速比モードで走行中において、エンジン効率とモータジェネレータ効率とを含めたシステム効率が最大となる動作点を決定し、当該動作点に基づいてエンジンを動作させる制御及びモータジェネレータを発電させる制御を行う制御手段を備える。つまり、制御手段は、モータジェネレータの効率だけでなくエンジン効率も考慮して運転を行う。これにより、固定変速比モードでのシステム効率を適切に向上させることができ、燃費を向上させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［装置構成］
図１に本発明を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す。図１の例は、機械分配式２モータ型と称されるハイブリッド車両であり、エンジン（内燃機関）１、第１のモータジェネレータＭＧ１、第２のモータジェネレータＭＧ２、動力分配機構２０、を備える。動力源に相当するエンジン１と、回転数制御機構に相当する第１のモータジェネレータＭＧ１とが動力分配機構２０に連結されている。動力分配機構２０の出力軸３には、駆動トルク又はブレーキ力のアシストを行うための副動力源である第２のモータジェネレータＭＧ２が連結されている。第２のモータジェネレータＭＧ２と出力軸３とはＭＧ２変速部６を介して接続されている。さらに、出力軸３は最終減速機８を介して左右の駆動輪９に連結されている。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは、バッテリ、インバータ、又は適宜のコントローラ（図２参照）を介して、もしくは直接的に電気的に接続され、第１のモータジェネレータＭＧ１で生じた電力で第２のモータジェネレータＭＧ２を駆動するように構成されている。

エンジン１は燃料を燃焼して動力を発生する熱機関であり、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどが挙げられる。第１のモータジェネレータＭＧ１はエンジン１からトルクを受けて回転することにより主として発電を行うものであり、発電に伴うトルクの反力が作用する。第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を制御することにより、エンジン１の回転数が連続的に変化する。このような変速モードを無段変速モードという。無段変速モードは、後述する動力分配機構２０の差動作用により実現される。

第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動トルク又はブレーキ力を補助（アシスト）する装置である。駆動トルクをアシストする場合、第２のモータジェネレータＭＧ２は電力の供給を受けて電動機として機能する。一方、ブレーキ力をアシストする場合には、第２のモータジェネレータＭＧ２は、駆動輪９から伝達されるトルクにより回転させられて電力を発生する発電機として機能する。なお、以下では、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２の区別をしないで用いる場合には、「モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２」とも表記する。

図２は、図１に示すモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２、並びに動力分配機構２０の構成を示す。

動力分配機構２０は、エンジン１の出力トルクを第１のモータジェネレータＭＧ１と出力軸３とに分配する機構であり、差動作用を生じるように構成されている。具体的には複数組の差動機構を備え、互いに差動作用を生じる４つの回転要素のうち、第１の回転要素にエンジン１が連結され、第２の回転要素に第１のモータジェネレータＭＧ１が連結され、第３の回転要素に出力軸３が連結される。第４の回転要素はブレーキ部７により固定可能となっている。ブレーキ部７が第４の回転要素を固定していない状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を連続的に変化させることによりエンジン１の回転数が連続的に変化し、無段変速モードが実現される。一方、ブレーキ部７が第４の回転要素を固定している状態では、動力分配機構２０により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン回転数が出力回転数より小さくなる状態）に固定され、固定変速比モードが実現される。

本実施形態では、図２に示すように、動力分配機構２０は、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される。第１の遊星歯車機構はリングギア２１、キャリア２２、サンギア２３を備える。第２の遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、リングギア２５、キャリア２６、サンギア２７を備える。

エンジン１の出力軸２は第１の遊星歯車機構のキャリア２２に連結され、そのキャリア２２は第２の遊星歯車機構のリングギア２５に連結されている。これらが第１の回転要素を構成する。第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ１１は第１の遊星歯車機構のサンギア２３に連結され、これらが第２の回転要素を構成している。

第１の遊星歯車機構のリングギア２１と第２の遊星歯車機構のキャリア２６は相互に連結されているとともに出力軸３に連結されている。これらが第３の回転要素を構成している。また、第２の遊星歯車機構のサンギア２７は回転軸２９に連結されており、回転軸２９とともに第４の回転要素を構成している。回転軸２９はブレーキ部７により固定可能となっている。

電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。

インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及び／又はＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧され、電源線３７及び／又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１及び／又はＭＧ２へ供給される。

ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。

インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４により制御されている。ＥＣＵ４は制御信号Ｓ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３の状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）や入出力制限値などが、制御信号Ｓ４としてＥＣＵ４に供給される。

ＥＣＵ４は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１、及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で、制御信号Ｓ１〜Ｓ３を送受信することにより、それらを制御する。本実施形態では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードで走行中において、エンジン効率とモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の効率とを含めたシステム効率が最大となる動作点を決定し、当該動作点に基づいてエンジン１及びモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に対する制御を行う。このように、ＥＣＵ４は、本発明におけるハイブリッド車両の制御装置に相当し、制御手段として機能する。

［制御方法］
次に、本実施形態においてＥＣＵ４が行う制御について具体的に説明する。

本実施形態では、ＥＣＵ４は、固定変速比モードで走行中において、エンジン１から動力を出力させる制御を行うと共に、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の両方にて発電が行われるように制御を行う。言い換えると、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の両方を発電機として機能させて、ＨＶバッテリ３３を充電する。具体的には、ＥＣＵ４は、固定変速比モードにおいて、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の両方からのトルクによってエンジントルクを吸収させて、固定変速比モードにおける走行を行わせる。

この場合において、ＥＣＵ４は、エンジン効率とモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の発電時における効率とを含めたシステム効率が最大となる動作点にて、エンジン１を動作させると共に、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２の両方を発電させる制御を行う。つまり、ＥＣＵ４は、固定変速比モードで走行中に、システム効率が最大となるようなエンジン１及びモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２における動作点をそれぞれ決定して、これらを動作させる制御を行う。このような制御を行うことにより、固定変速比モードでのシステム効率を適切に向上させることができ、燃費を向上させることが可能となる。

より詳しくは、ＥＣＵ４は、エンジン１を最適に動作させた場合のシステム効率（以下、「第１のシステム効率」と呼ぶ。）、第１のモータジェネレータＭＧ１を最適に動作させた場合のシステム効率（以下、「第２のシステム効率」と呼ぶ。）、及び、第２のモータジェネレータＭＧ２を最適に動作させた場合のシステム効率（以下、「第３のシステム効率」と呼ぶ。）をそれぞれ求め、これらを比較することによって、最大効率が得られる動作点にて運転を行う。第１のシステム効率は、エンジン１における最適な動作点（以下、「エンジン最適動作点」と呼ぶ。）を求めると共に、当該エンジン最適動作点でのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の動作点などを求めることで計算される。第２のシステム効率は、モータジェネレータＭＧ１における最適な動作点（以下、「ＭＧ１最適動作点」と呼ぶ。）を求めると共に、当該ＭＧ１最適動作点でのエンジン動作点などを求めることで計算される。第３のシステム効率は、モータジェネレータＭＧ２における最適な動作点（以下、「ＭＧ２最適動作点」と呼ぶ。）を求めると共に、当該ＭＧ２最適動作点でのエンジン動作点などを求めることで計算される。なお、固定変速比モードであるため、基本的には、エンジン１及びモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２における各回転数は変わらない。そのため、ＥＣＵ４は、エンジン１及びモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれから出力させるべきトルクを求め、当該トルクに基づいて各動作点を決定する。

更に、本実施形態では、ＥＣＵ４は、ＨＶバッテリ３３の入力制限値（以下、「Ｗｉｎ制限」と表記する。）に基づいて、エンジン１及びモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の動作点を決定する。つまり、ＥＣＵ４は、ＨＶバッテリ３３における充電量の範囲内に抑えた上で、各動作点を決定する。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジン出力やモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のパワーがＷｉｎ制限を越えないように各動作点を決定する。詳しくは、Ｗｉｎ制限を越えないようなエンジン最適動作点、ＭＧ１最適動作点、及びＭＧ２最適動作点を決定する。例えば、ＥＣＵ４は、エンジン１における最適な燃費が得られる動作点であってもＷｉｎ制限を越えるような場合には、当該動作点をエンジン最適動作点として用いずに、Ｗｉｎ制限に概ね等しくなるような動作点をエンジン最適動作点として決定する。こうすることにより、ＨＶバッテリ３３にて充電できない余分なエンジン１などの出力を抑えることが可能となる。

更に、本実施形態では、ＥＣＵ４は、力（トルク）の釣り合い及びモーメントの釣り合いに基づいてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２でのトルク配分を決定し、当該トルク配分に基づいて動作点を決定する。つまり、力の釣り合い及びモーメントの釣り合いを考慮して、駆動力が一定となるように、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２からのトルク（以下、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２からのトルクを、それぞれ「ＭＧ１トルク」及び「ＭＧ２トルク」と表記する。）を決定する。これにより、エンジントルクが増加した場合にも、ＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクにてエンジントルクを適切に吸収することができるため、運転者に与える違和感を適切に抑制しつつ、ＨＶバッテリ３３の充電を行うことが可能となる。

図３は、上記したエンジン最適動作点を求める方法を説明するための図である。図３は、横軸にエンジン回転数を示し、縦軸にエンジントルクを示している。具体的には、図３には、エンジン１の最適燃費線Ｂ１（太い実線で示す）、固定変速比モードでの動作線Ｂ２（太い破線で示す）、等パワー線Ｂ３、及び等効率線Ｂ４を示している。

通常は、固定変速比モードでは、動作線Ｂ２上の動作点（例えば点Ｃ１）でエンジン１が運転される。当該動作線Ｂ２は、システムにおける効率などに応じて予め設定されている。しなしながら、図示のように、動作線Ｂ２上の動作点は、エンジン１の効率や燃費などが比較的低くなる傾向にある。したがって、本実施形態では、固定変速比モードにおいてエンジン１が最適に動作されるように、最適燃費線Ｂ１上の動作点にてエンジン１を動作させることを考える。具体的には、ＥＣＵ４は、基本的には、最適燃費線Ｂ１上の動作点をエンジン最適動作点として決定する。この場合、ＥＣＵ４は、現在のエンジン回転数に対応する最適燃費線Ｂ１上の動作点をエンジン最適動作点として決定する。このような最適燃費線Ｂ１上の動作点を用いた場合には、エンジントルクがアップする傾向にある（つまりエンジン出力がアップする傾向にある）。例えば、白抜き矢印で示すように、現在のエンジン回転数Ｎ１に対応する最適燃費線Ｂ１上の動作点Ｃ２を用いた場合には、エンジントルクＴｒ１からエンジンＴｒ２にアップする。したがって、ＥＣＵ４は、上記のようにエンジン最適動作点を決定した場合に、エンジントルクのアップ分がＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクによって適切に吸収されるように（つまり駆動力が一定となるように）、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧの動作点を決定する。

なお、前述したように、ＥＣＵ４は、最適燃費線Ｂ１上の動作点を用いた際のエンジン出力アップ量がＷｉｎ制限を超える場合には、当該動作点をエンジン最適動作点として用いない。この場合には、ＥＣＵ４は、エンジン出力アップ量がＷｉｎ制限と等しくなるような動作点を、エンジン最適動作点として決定する。つまり、最適燃費線Ｂ１上の動作点におけるトルクをある程度下げた動作点を、エンジン最適動作点として決定する。

図４は、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２でのトルク配分を決定する方法を説明するための図である。図４は、上下方向に回転数を示し、固定変速比モードにおける共線図を示している。具体的には、左から順に第１のモータジェネレータＭＧ１、ブレーキ部７、エンジン１、及び出力軸３（一義的に第２のモータジェネレータＭＧ２）の回転数を示している。固定変速比モードでは、ブレーキ部７にて固定が行われるため、ブレーキ部７における回転数は０となっている。また、この場合には、車速などに応じて、エンジン回転数やモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転数は一義的に決まる。

ここで、「Ｔ_ｇ」を第１のモータジェネレータＭＧ１におけるＭＧ１トルクとし、「Ｔ_ＢＫ」をブレーキ部７に働くトルクとし、「Ｔ_ｅｎｇ」をエンジントルクとし、「Ｔ_ｍ」を第２のモータジェネレータＭＧ２におけるＭＧ２トルクとし、「Ｔ_ｏｕｔ」を車両から出力されるトルクとする。なお、「Ｔ_ｏｕｔ」は車速などの車両状態から得られる。また、「ｘ」、「ｙ」、及び「ｚ」はギヤ比に対応する。この場合、力の釣り合いは式（１）で表され、出力軸３回りのモーメントの釣り合いは式（２）で表される。

Ｔ_ｏｕｔ＋Ｔ_ｍ＋Ｔ_ＢＫ＝Ｔ_ｅｎｇ＋Ｔ_ｇ 式（１）
Ｔ_ｅｎｇ×ｚ＋Ｔ_ｇ×（ｘ＋ｙ＋ｚ）−Ｔ_ＢＫ×（ｙ＋ｚ）＝０ 式（２）
本実施形態では、ＥＣＵ４は、式（１）及び式（２）を用いて、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２でのトルク配分を決定する。つまり、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２からのＭＧ１トルクＴ_ｇ及びＭＧ２トルクＴ_ｍを得る。こうして得られるＭＧ１トルクＴ_ｇ及びＭＧ２トルクＴ_ｍより、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の動作点（例えば、エンジン最適動作点を用いた場合におけるモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の動作点など）が得られる。このようなモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の動作点で動作させることにより、エンジントルクが増加した場合にも、駆動力を一定にすることができる。

［具体的な処理］
次に、図５を参照して、ＥＣＵ４が行う処理について説明する。当該処理においては、ＥＣＵ４は、第１のシステム効率、第２のシステム効率、及び第３のシステム効率をそれぞれ求め、これらを比較することによって、最大効率が得られる動作点にて運転を行う。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジン最適動作点、ＭＧ１最適動作点、及びＭＧ２最適動作点のそれぞれを求めて、第１のシステム効率、第２のシステム効率、及び第３のシステム効率を計算する。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ４は、発電要求があるか否かを判定する。発電要求がある場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進み、発電要求がない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１０２では、ＥＣＵ４は、運転状態情報などに基づいて、固定変速比モードで走行中であるか否かを判定する。つまり、ＯＤロック状態であるか否かを判定する。固定変速比モードである場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０３に進み、固定変速比モードでない場合（ステップＳ１０２；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ４は、現在の車速から、エンジン回転数Ｎ_ｅ、ＭＧ１トルクＴ_ｇ、ＭＧ２トルクＴ_ｍを取得する。そして、処理はステップＳ１０４及びステップＳ１１３に進む。ステップＳ１０４〜Ｓ１１２の処理は第１のシステム効率を求めるための処理であり、ステップＳ１１３〜Ｓ１２１の処理は第２のシステム効率及び第３のシステム効率を求めるための処理である。

まず、ステップＳ１０４〜Ｓ１１２の処理について説明する。ステップＳ１０４では、ＥＣＵ４は、現在のエンジン出力を計算する。具体的には、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０３で取得されたエンジン回転数Ｎ_ｅと、固定変速比モードでの動作線におけるエンジントルクとから、エンジン出力を計算する。そして、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ４は、現在のエンジン回転数Ｎ_ｅに対応する最適燃費線上のエンジントルクを読み取る。そして、処理はステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、ＥＣＵ４は、最適燃費線上でのエンジン出力を計算する。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジン回転数Ｎ_ｅと、ステップＳ１０５で取得されたエンジントルクとから、エンジン出力を計算する。そして、処理はステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０６で計算されたエンジン出力からステップＳ１０４で計算されたエンジン出力を減算することでエンジン出力アップ量を求め、当該エンジン出力アップ量がＷｉｎ制限未満であるか否かを判定する。エンジン出力アップ量がＷｉｎ制限未満である場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０９に進む。この場合には、ＥＣＵ４は、最適燃費線上の動作点をエンジン最適動作点として決定し（ステップＳ１０９）、処理はステップＳ１１０に進む。

これに対して、エンジン出力アップ量がＷｉｎ制限以上である場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０８に進む。この場合には、ＥＣＵ４は、Ｗｉｎ制限を越えないようなエンジントルクを新たに計算する（ステップＳ１０８）。具体的には、ＥＣＵ４は、エンジン出力アップ量がＷｉｎ制限と概ね等しくなるようなエンジントルクを計算する。そして、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０８で計算されたエンジントルクに対応する動作点をエンジン最適動作点として決定し（ステップＳ１０９）、処理はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、ＥＣＵ４は、駆動力が一定となるようにＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクを求める。つまり、ＥＣＵ４は、力の釣り合い及びモーメントの釣り合いに基づいて、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２でのトルク配分を決定する。具体的には、前述した式（１）及び式（２）に、ステップＳ１０９で決定されたエンジン最適動作点におけるエンジントルクを代入することによって、ＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクを求める。そして、処理はステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１０で算出されたＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクに対応する動作点を、ＭＧ１の動作点（以下、「ＭＧ１動作点」と呼ぶ。）及びＭＧ２の動作点（以下、「ＭＧ２動作点」と呼ぶ。）として決定する。そして、処理はステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２では、ＥＣＵ４は、エンジン最適動作点での第１のシステム効率を計算する。具体的には、ステップＳ１０９で決定されたエンジン最適動作点と、ステップＳ１１１で決定されたＭＧ１動作点及びＭＧ２動作点とに基づいて、第１のシステム効率を計算する。そして、処理はステップＳ１２２に進む。

次に、ステップＳ１１３〜Ｓ１２１の処理について説明する。ステップＳ１１３では、ＥＣＵ４は、現在のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の回転数における最高効率値と、当該最高効率値に対応するＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクとを読み取る。最高効率値やＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクなどは予めマップ（効率マップ）などに規定されており、ＥＣＵ７は当該マップを参照することで、これらを読み取る。そして、処理はステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４では、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１４で得られたＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクなどに対応する動作点でのモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のパワー（以下、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２のパワーを、それぞれ「ＭＧ１パワー」及び「ＭＧ２パワー」と表記する。）を計算する。そして、処理はステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５では、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１４で得られたＭＧ１パワー及びＭＧ２パワーがＷｉｎ制限未満であるか否かを判定する。ＭＧ１パワー及びＭＧ２パワーがＷｉｎ制限未満である場合（ステップＳ１１５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１７に進む。この場合には、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１３で得られたＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクをそれぞれ用いて、前述した式（１）及び式（２）より、力の釣り合い及びモーメントの釣り合いに基づいてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２でのトルク配分を決定する（ステップＳ１１７）。なお、エンジントルクには、固定変速比モードでの動作線におけるエンジントルクを用いる。そして、処理はステップＳ１１８に進む。

これに対して、ＭＧ１パワー又はＭＧ２パワーがＷｉｎ制限以上である場合（ステップＳ１１５；Ｎｏ）、処理はステップＳ１１６に進む。この場合には、ＥＣＵ４は、Ｗｉｎ制限を越えないようなＭＧ１トルク、ＭＧ２トルクを読み取る（Ｓ１１６）。具体的には、ＭＧ１パワー、ＭＧ２パワーがＷｉｎ制限未満となるようなＭＧ１トルク、ＭＧ２トルクと、当該ＭＧ１トルク、ＭＧ２トルクでの効率値とを読み取る。そして、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１６で得られたＭＧ１トルク、ＭＧ２トルクをそれぞれ用いて、前述した式（１）及び式（２）より、力の釣り合い及びモーメントの釣り合いに基づいてモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２でのトルク配分を決定する（ステップＳ１１７）。なお、この場合も、エンジントルクには、固定変速比モードでの動作線におけるエンジントルクを用いる。そして、処理はステップＳ１１８に進む。

ステップＳ１１８では、ＥＣＵ４は、上記の処理にて得られたＭＧ１トルク及びＭＧ２トルクに対応する動作点を、それぞれＭＧ１最適動作点及びＭＧ２最適動作点として決定する。そして、処理はステップＳ１１９に進む。ステップＳ１１９では、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１８で得られたＭＧ１最適動作点及びＭＧ２最適動作点のそれぞれでのエンジン１の動作点（以下、「エンジン動作点」と呼ぶ。）を決定する。ＥＣＵ４は、基本的には、固定変速比モードでの動作線上の動作点をエンジン動作点として決定するが、ＭＧ１パワー又はＭＧ２パワーがＷｉｎ制限以上であるためＭＧ１トルク、ＭＧ２トルクを新たに求めた場合（即ちステップＳ１１６の処理を行った場合）には、固定変速比モードでの動作線上の動作点を変更した動作点をエンジン動作点として決定する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ１２０及びステップＳ１２１に進む。

ステップＳ１２０では、ＥＣＵ４は、ＭＧ１最適動作点での第２のシステム効率を計算する。具体的には、ステップＳ１１８で決定されたＭＧ１最適動作点やステップＳ１１９で決定されたエンジン動作点などに基づいて、第２のシステム効率を計算する。そして、処理はステップＳ１２２に進む。一方、ステップＳ１２１では、ＥＣＵ４は、ＭＧ２最適動作点での第３のシステム効率を計算する。具体的には、ステップＳ１１８で決定されたＭＧ２最適動作点やステップＳ１１９で決定されたエンジン動作点などに基づいて、第３のシステム効率を計算する。そして、処理はステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１２２では、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１２、Ｓ１２０、Ｓ１２１で計算された第１のシステム効率、第２のシステム効率、第３のシステム効率を比較し、最大の効率が得られるものを決定する。そして、ＥＣＵ４は、決定されたシステム効率での動作点にて、エンジン１、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を運転させる制御を行う。例えば、第１のシステム効率が最大となった場合には、エンジン最適動作点でエンジン１を運転させると共に、ＭＧ１動作点及びＭＧ２動作点でモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を運転（具体的には発電）させる。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

上記した処理によれば、固定変速比モードにおいて、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２の効率だけでなく、エンジン１の効率を含めたシステム効率を適切に向上させることができ、燃費を向上させることが可能となる。具体的には、ＨＶバッテリ３３にて充電できない余分な出力を抑制する共に、運転者に与える違和感を抑制しつつ、システム効率を向上させることができる。

本実施形態によるハイブリッド車両の概略構成を示す。 モータジェネレータ及び動力伝達機構などの構成を示す。 エンジン最適動作点を求める方法を説明するための図を示す。 トルク配分を決定する方法を説明するための図を示す。 本実施形態に係る処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
３ 出力軸
４ ＥＣＵ
７ ブレーキ部
２０ 動力分配機構
３１ インバータ
３２、３４ コンバータ
３３ ＨＶバッテリ
ＭＧ１ 第１のモータジェネレータ
ＭＧ２ 第２のモータジェネレータ

Claims (5)

1. エンジン及びモータジェネレータを有し、無段変速モードと固定変速比モードとの少なくとも２つのモードを切り替え可能に構成されたハイブリッド車両に対して制御を行う制御装置であって、
   前記固定変速比モードで走行中において、前記エンジンの効率と前記モータジェネレータの効率とを含めたシステム効率が最大となる動作点を決定し、前記動作点に基づいて前記エンジンを動作させる制御及び前記モータジェネレータを発電させる制御を行う制御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. 前記制御手段は、前記モータジェネレータで発電された電力を充電するバッテリにおける入力制限値に基づいて、前記システム効率が最大となる動作点を決定する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、力の釣り合い及びモーメントの釣り合いに基づき、前記ハイブリッド車両における駆動力が一定となるように前記モータジェネレータでのトルク配分を決定し、前記トルク配分に基づいて前記システム効率が最大となる動作点を決定する請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記エンジンを最適に動作させた場合のシステム効率と、前記モータジェネレータを最適に動作させた場合のシステム効率とを比較することによって、前記システム効率が最大となる動作点を決定する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記モータジェネレータは、第１のモータジェネレータ及び第２のモータジェネレータを備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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