JP2010173389A - シリーズ型ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電性能を確保しながら、エンジンと変速機を有する車両に慣れ親しんだドライバーにとって、違和感のない走行フィーリングを体感することができるシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】駆動モータ３で駆動輪６を駆動し、エンジン１により駆動される発電モータ２で高圧バッテリ４を充電し、エンジントルクTeと発電機回転数Ngと駆動モータトルクTmを統合制御する。このシリーズ型ハイブリッド車両において、電池SOCに基づいて目標発電出力P^*を演算する目標発電出力演算手段２１と、ドライバーの加減速意思を示す操作量に基づいて変速機を模擬した目標エンジン回転数Ne^*を決定する擬似変速演算手段２２と、目標発電出力P^*を目標エンジン回転数Ne^*で除算することで求めた目標エンジントルクTe^*に基づいてエンジントルクTeを制御するエンジントルク制御手段２４と、目標エンジン回転数Ne^*に基づいて発電機回転数Ngを制御する発電機回転数制御手段２５と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータで車輪を駆動しエンジン駆動式発電機でバッテリを充電するシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置に関する。

一般に、モータで車輪を駆動し、エンジン駆動式発電機でバッテリを充電するシリーズ型ハイブリッド車両で、特にバッテリ容量がある程度大きい場合には、バッテリSOC（充電率）に応じて発電出力（＝発電パワー＝単位時間あたりの発電エネルギー）を設定し、バッテリ充電率が所定域内であれば、エンジンの最も効率の良い運転点（特定のエンジン回転数、エンジントルク）に固定して発電することで走行燃費を改善できる。

しかし、ドライバーの加速意思とは全く関係なく、車両側の都合に応じてエンジン回転数を変化させたり、または、一定の回転数に保持させたりすると、従来のエンジン駆動車両に慣れたドライバーには、大変な違和感があり、たとえ良好な加速性能が実現できていても、スポーティな（エモーショナルな）走行フィーリングを味わう（体感する）こと等到底できない。また、車速が低いときや停止時に、エンジン回転数が高いままでも同様である。

これら問題点を解決することを狙いとした従来技術として、モータで車輪を駆動し、エンジン駆動式発電機でバッテリを充電するシリーズ型ハイブリッド車両において、車速が増加するにつれて目標エンジン回転数を増加させることを特徴とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2001−95102号公報

しかしながら、従来のシリーズ型ハイブリッド車両にあっては、車速が低いときや停止時には、エンジン回転数が下がり違和感は減る。しかし、単にエンジン回転数と車速を比例関係に制御すると、変速機のないゴーカートのようなフィーリングになり、変速機（MT/AT：有段変速、CVT：無段変速）を有する一般のエンジン駆動車両に慣れたドライバーには、やはり違和感があり、たとえ良好な加速性能が実現できていても、スポーティな（エモーショナルな）走行フィーリングを味わう（体感する）ことができない、という問題があった。

他に、シリーズ型ハイブリッド車両では、エンジンと発電機の回転数を全く表示しない方策もあるが、表示がなくとも、音や振動はどんなに対策してもある程度はドライバーに伝わるので同様の問題が残る。また、防音や防振を高いレベルで実現しようとすると高いコストもかかる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、発電性能を確保しながら、エンジンと変速機を有する車両に慣れ親しんだドライバーにとって、違和感のない走行フィーリングを体感することができるシリーズ型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。

上記目的を達成するため、本発明のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置では、駆動モータで駆動輪を駆動し、エンジンにより駆動される発電機でバッテリを充電し、前記エンジンのエンジントルクと前記発電機の発電機回転数と前記駆動モータのモータトルクを統合制御する。
このシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置において、前記バッテリの充電率に基づいて目標発電出力を演算する目標発電出力演算手段と、ドライバーの加減速意思を示す操作量に基づいて変速機を模擬した目標エンジン回転数を決定する擬似変速演算手段と、前記目標発電出力を前記目標エンジン回転数で除算することで求めた目標エンジントルクに基づいてエンジントルクを制御するエンジントルク制御手段と、前記目標エンジン回転数に基づいて発電機回転数を制御する発電機回転数制御手段と、を有する。

よって、本発明のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置にあっては、エンジントルク制御側において、バッテリの充電率に基づいて目標発電出力が演算され、この目標発電出力を目標エンジン回転数で除算することで求めた目標エンジントルクに基づいてエンジントルクが制御される。このように、エンジントルク制御側では、目標発電出力が考慮されるため、エンジンと発電機による発電制御で目標発電出力が得られる。
そして、発電機回転数制御側において、ドライバーの加減速意思を示す操作量に基づいて変速機を模擬した目標エンジン回転数が決定され、この決定された目標エンジン回転数に基づいて発電機回転数が制御される。このように、発電機回転数制御側では、目標エンジン回転数が変速機を模擬して決定されるため、ダウンシフト時にはエンジン回転数が上昇し、アップシフト時にはエンジン回転数が低下するというように、ドライバーは、エンジンと変速機を有する車両と同様のエンジン回転数変動を体感する。
この結果、発電性能を確保しながら、エンジンと変速機を有する車両に慣れ親しんだドライバーにとって、違和感のない走行フィーリングを体感することができる。

実施例１の制御装置が適用されたシリーズ型ハイブリッド車両を示す全体システム図である。 実施例１における第１の統合制御システムの構成要素を示す制御ブロック図である。 実施例１における第２の統合制御システムの構成要素を示す制御ブロック図である。 実施例１における第３の統合制御システムの構成要素を示す制御ブロック図である。 実施例１における第４の統合制御システムの構成要素を示す制御ブロック図である。 実施例１の統合制御コントローラにて実行される統合制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の統合制御処理の目標発電パワー算出ステップで用いられる電池SOCに対する目標発電パワーマップの一例を示す特性図である。 実施例１の統合制御処理の疑似変速用回転数算出ステップで用いられる有段変速機模擬例と無段変速機模擬例を示すブロック図である。 実施例１の統合制御処理の燃費優先回転数算出ステップで用いられる燃料消費率最小点を探索するためのエンジン回転数（＝発電機回転数）とエンジントルクの関係特性であらわした最良燃費線（動作線）・等出力線・等効率線の一例を示す特性図である。 実施例１の統合制御処理の駆動モータトルク指令値算出ステップで用いられるアクセル操作量をパラメータとするモータ回転数に対する目標モータトルクの関係特性の一例を示す特性図である。 実施例１における統合制御システムの第１の構成要素により有段変速を模擬したときの車速・エンジン回転数・疑似変速比・アクセル操作量の各特性を示すタイムチャートである。 実施例１における統合制御システムの第１の構成要素により無段変速を模擬したときの車速・エンジン回転数・疑似変速比・アクセル操作量の各特性を示すタイムチャートである。

以下、本発明のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の制御装置が適用されたシリーズ型ハイブリッド車両を示す全体システム図である。

実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の駆動系には、図１に示すように、エンジン１と、発電モータ２（発電機）と、駆動モータ３と、高圧バッテリ４（バッテリ）と、減速機構５と、駆動輪６と、発電モータ用インバータ７と、駆動モータ用インバータ８と、充電器９と、を備えている。

前記エンジン１は、発電要求時、直結された発電モータ２によりエンジン始動を行い、完爆後、エンジン１からのパワーにより発電モータ２を駆動して発電する。そして、発電要求有りから発電要求無しに移行すると、エンジン１と発電モータ２を停止する。

前記発電モータ２は、エンジン１に直結され、エンジン始動を行うと共に、エンジン１からのパワーを電力（３相交流・高圧）に変換する。

前記駆動モータ３は、減速機構５を介して車両の駆動輪６に繋がれ、発進加速時や定速走行時や中間加速時に車両を駆動し、減速時に回生発電を行う。

前記高圧バッテリ４は、発電モータ２で発電された電力や駆動モータ３で回生発電された電力を蓄えると共に、駆動モータ３やエンジンスタータとしての発電モータ２に蓄えた電力を供給する。

前記発電モータ用インバータ７は、高圧の３相交流を用いて駆動・発電する発電モータ２と、高圧の直流で充放電を行う高圧バッテリ４の間に配置され、交流電源と直流電源を変換する。

前記駆動モータ用インバータ８は、高圧の３相交流を用いて駆動・発電する駆動モータ３と、高圧の直流で充放電を行う高圧バッテリ４の間に配置され、交流電源と直流電源を変換する。

前記充電器９は、一端が高圧バッテリ４に接続され、他端が家庭用電源に接続可能となっていて、駐車時には、低圧の単相交流である家庭用電源を用い、次の走行に備えて高圧バッテリ４を高圧の直流で充電する（プラグイン充電）。

実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の制御系には、図１に示すように、モータ・ジェネレータコントローラ１０と、エンジンコントローラ１１と、バッテリコントローラ１２と、ナビゲーションコントローラ１３と、統合制御コントローラ１４と、高速通信網１５と、アクセルセンサ１６と、車輪速センサ１７と、マスターシリンダ圧センサ１８と、操舵角センサ１９と、疑似シフト操作センサ２０と、を備えている。

前記モータ・ジェネレータコントローラ１０は、統合制御コントローラ１４からの制御指令にしたがって、発電モータ２の入出力トルクを制御するために発電モータ用インバータ７を操作すると共に、駆動モータ３の入出力トルクを制御するために駆動モータ用インバータ８を操作する。

前記エンジンコントローラ１１は、統合制御コントローラ１４からの制御指令にしたがって、エンジン１の吸入空気量・点火時期・燃料噴射量を操作することで出力トルクを制御する。

前記バッテリコントローラ１２は、高圧バッテリ４の充電率SOC（State Of Charge）や入出力可能パワー等の内部状態量を推定すると共に、高圧バッテリ４の保護制御を行う。

前記ナビゲーションコントローラ１３は、衛星からのGPS信号を用いて自車位置を検出すると共に、DVD等に記憶された地図データ（道路、標高、道路勾配、道路曲率等）やインフラからの通信データ（渋滞情報等）に基づいて、目的地までの経路探索や誘導を行う。

前記統合制御コントローラ１４は、アクセルセンサ１６、車輪速センサ１７、マスターシリンダ圧センサ１８、操舵角センサ１９、疑似シフト操作センサ２０等からのセンサ情報を入力する。そして、これら複数のコントローラ１０，１１，１２，１３を協調させながら、ドライバーの要求に沿ってモータ駆動出力を制御し、また、運転性と燃費（経済性）の両方を考慮しながら発電出力を制御する。つまり、統合制御コントローラ１４と複数のコントローラ１０，１１，１２，１３は、高速通信網１５により双方向通信可能に繋がれ、各種データを共有化する。前記疑似シフト操作センサ２０は、疑似シフト操作手段（疑似シフトレバーや疑似シフトパドル等）に対するドライバーのシフト変更操作を検出する。実施例１での制御動作は、この統合制御コントローラ１４において実施される。

図２は、実施例１における第１の統合制御システムの構成要素を示す制御ブロック図である。以下、図２の各制御ブロックについて説明する。

実施例１における第１の統合制御システムは、図２に示すように、目標発電出力演算手段２１と、擬似変速演算手段２２と、目標エンジントルク演算手段２３と、エンジントルク制御手段２４と、発電機回転数制御手段２５と、を備えている。なお、目標発電出力演算手段２１〜目標エンジントルク演算手段２３は、統合制御コントローラ１４に有する。エンジントルク制御手段２４は、エンジンコントローラ１１に有する。発電機回転数制御手段２５は、モータ・ジェネレータコントローラ１０に有する。

前記目標発電出力演算手段２１は、高圧バッテリ４の充電容量（＝電池SOC）に基づいて、例えば、電池SOCと予め設定されている目標発電パワーマップ（図７参照）を用い、目標発電出力P^*（＝目標発電パワーP^*）を算出する。

前記擬似変速演算手段２２は、ドライバーの加減速意思を示すアクセル操作量や車速や疑似シフト操作の少なくとも一つ以上に基づいて、変速機（有段変速機または無段変速機）を模擬した目標エンジン回転数Ne^*を決定する。

前記目標エンジントルク演算手段２３は、目標発電出力P^*を目標エンジン回転数Ne^*で除して目標エンジントルクTe^*を求める。

前記エンジントルク制御手段２４は、前記目標エンジントルク演算手段２３からの目標エンジントルクTe^*に実際のエンジントルクTeが一致するようにエンジン１のスロットル制御を行う。

前記発電機回転数制御手段２５は、前記擬似変速演算手段２２からの目標エンジン回転数Ne^*を目標発電機回転数Ng^*とし、目標発電機回転数Ng^*に発電機回転数Ngが一致するように発電モータ２の電流制御を行う。なお、実施例１の場合、エンジン１と発電モータ２が直結であるため、エンジン回転数＝発電機回転数となる。

図３は、実施例１における第２の統合制御システムの構成要素を示す制御ブロック図である。以下、図３の各制御ブロックについて説明する。

実施例１における第２の統合制御システムは、図３に示すように、目標発電出力演算手段２１と、擬似変速演算手段２２と、目標エンジントルク演算手段２３と、エンジントルク制御手段２４と、発電機回転数制御手段２５と、目標モータトルク演算手段２６と、駆動モータトルク制御手段２７と、を備えている。なお、目標発電出力演算手段２１、擬似変速演算手段２２、目標エンジントルク演算手段２３、目標モータトルク演算手段２６は、統合制御コントローラ１４に有する。エンジントルク制御手段２４は、エンジンコントローラ１１に有する。発電機回転数制御手段２５と駆動モータトルク制御手段２７は、モータ・ジェネレータコントローラ１０に有する。

前記擬似変速演算手段２２は、ドライバーの加減速意思を示すアクセル操作量や車速や疑似シフト操作の少なくとも一つ以上に基づいて、変速機（有段変速機または無段変速機）を模擬した目標エンジン回転数Ne^*を決定すると共に擬似変速比Ipを演算する。

前記駆動モータトルク演算手段２６は、アクセル操作量と車速と擬似変速比Ipに基づいて、駆動モータ３の目標モータトルクTm^*（目標モータトルクTm^*は、正／負の両方を含む。）を算出する。

前記駆動モータトルク制御手段２７は、駆動モータトルク演算手段２６からの目標モータトルクTm^*に実モータトルクTmが一致するように駆動モータ３の電流制御を行う。なお、他の構成要素は、図２と同様であるので説明を省略する。

図４は、実施例１における第３の統合制御システムの構成要素を示す制御ブロック図である。以下、図４の各制御ブロックについて説明する。

実施例１における第３の統合制御システムは、図４に示すように、目標発電出力演算手段２１と、擬似変速演算手段２２と、目標エンジントルク演算手段２３と、エンジントルク制御手段２４と、発電機回転数制御手段２５と、最良効率運転点設定手段２８と、選択手段２９と、を備えている。なお、目標発電出力演算手段２１、擬似変速演算手段２２、目標エンジントルク演算手段２３、最良効率運転点設定手段２８、選択手段２９は、統合制御コントローラ１４に有する。エンジントルク制御手段２４は、エンジンコントローラ１１に有する。発電機回転数制御手段２５は、モータ・ジェネレータコントローラ１０に有する。

前記擬似変速演算手段２２は、アクセル操作量や車速や擬似シフト操作の少なくとも一つ以上に基づいて、変速機（有段変速機または無段変速機）を模擬したスポーティ走行用目標エンジン回転数Ne_sport^*を演算する。

前記最良効率運転点設定手段２８は、発電効率が最良となるような運転点から導出したエコノミー走行用目標エンジン回転数Ne_eco^*を求める。

前記選択手段２９は、少なくとも前記スポーティ走行用目標エンジン回転数Ne_sport^*と前記エコノミー走行用目標エンジン回転数Ne_eco^*から一つを目標エンジン回転数Ne^*として選択する。なお、他の構成要素は、図２と同様であるので説明を省略する。

図５は、実施例１における第４の統合制御システムの構成要素を示す制御ブロック図である。以下、図５の各制御ブロックについて説明する。

実施例１における第４の統合制御システムは、図４に示すように、目標発電出力演算手段２１と、擬似変速演算手段２２と、目標エンジントルク演算手段２３と、エンジントルク制御手段２４と、発電機回転数制御手段２５と、最良効率運転点設定手段２８と、選択手段２９と、ドライバー特性検出手段３０と、を備えている。なお、目標発電出力演算手段２１、擬似変速演算手段２２、目標エンジントルク演算手段２３、最良効率運転点設定手段２８、選択手段２９、ドライバー特性検出手段３０は、統合制御コントローラ１４に有する。エンジントルク制御手段２４は、エンジンコントローラ１１に有する。発電機回転数制御手段２５は、モータ・ジェネレータコントローラ１０に有する。

前記ドライバー特性検出手段３０は、ドライバーのアクセル操作量、ハンドル操舵量、ブレーキ操作量、擬似シフト操作の少なくとも一つから、ドライバーの運転特性（ドライバーの好みの運転特性を含む）を推定検出する。

前記選択手段２９は、推定検出されたドライバーの運転特性に基づき、変速機（有段変速機または無段変速機）を模擬したスポーティ走行用目標エンジン回転数Ne_sport^*と、発電効率が最良となるような運転点から導出したエコノミー走行用目標エンジン回転数Ne_eco^*から一つを目標エンジン回転数Ne^*として自動選択する。なお、他の構成要素は、図４と同様であるので説明を省略する。

図６は、実施例１の統合制御コントローラ１４にて実行される統合制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図６の各ステップについて説明する。なお、このフローチャートは、特定の演算周期で実行される。

ステップS1では、ドライバーの加速意思としてのアクセル操作量を、ポテンショメータによるアクセルセンサ１６の出力信号から計測する。ドライバーの減速意思としてのブレーキ操作量を、マスターシリンダ圧センサ１８の出力信号から計測する。ドライバーの転舵意思としてのハンドル操舵量を、操舵角センサ１９の出力信号から計測する。ドライバーのシフト意思（トルクレンジの変更意思）を、疑似シフト操作センサ２０の出力信号から読み取る。そして、アクセル操作量等を計測したら、ステップS2へ進む。

ステップS2では、ステップS1でのアクセル操作量等の計測に続き、車輪の回転速度に応じた周波数（周期）のパルス信号を発生する車輪速センサ１７を用いて車速を計測し、ステップS3へ進む。なお、実際には、別タイミングで計測された周波数（または周期）を本タイミングで車速に換算する。

ステップS3では、ステップS2での車速の計測に続き、他複数のコントローラ１０，１１，１２，１３から高速通信網１５を介して受信したデータを、受信バッファから読み取り、ステップS4へ進む。
バッテリコントローラ１２からは、バッテリ充電率（電池SOC）と入出力可能パワーを受信する。エンジンコントローラ１１からは、エンジン回転数Neと燃料消費量（瞬時値）を受信する。モータ・ジェネレータコントローラ１０からは、発電モータ２の回転数NgとトルクTg（計測可能であれば直流部の電流と電圧）、駆動モータ３の回転数NmとトルクTmを受信する。ナビゲーションコントローラ１３からは、発電拠点（自宅等）と自車間の直線距離（または道路走行最短距離）と標高差を受信する。

ステップS4では、ステップS3での他のコントローラ１０，１１，１２，１３からのデータ受信に続き、バッテリコントローラ１２から受信した電池SOCに基づいて目標発電パワーPg^*を演算し、ステップS5へ進む。
目標発電パワーPg^*は、例えば、電池SOCと、図７に示す目標発電パワーマップを用いて求められる。つまり、目標電池SOC（車両特性に基づいて予め決定）に対して実電池SOCが低いほど発電パワーを増やして実電池SOCが低下しすぎないように制御を行う。

ステップS5では、ステップS4での目標発電パワーPg^*の演算に続き、アクセル操作量、車速、擬似シフト操作に基づいて、擬似変速比Ip（AT用のIp_AT、またはCVT用のIp_CVT）と、擬似変速時の目標エンジン回転数Ne^*（AT用のNe^*_AT、またはCVT用のNe^*_CVT）を設定し、ステップS6へ進む。
ここで、アクセル操作量と車速に基づいて、擬似変速比Ip_ATまたはIp_CVTと、擬似変速時の目標エンジン回転数Ne^*_ATまたは目標エンジン回転数Ne^*_CVTを求める場合には、図８に示すように、有段変速機（MT,AT）や無段変速機（CVT）での変速特性を予め記憶したマップデータを用いて算出する。擬似シフト操作に基づいて、擬似変速比Ip_ATまたはIp_CVTと、擬似変速時の目標エンジン回転数Ne^*_ATまたは目標エンジン回転数Ne^*_CVTを求める場合には、現在のシフト位置から擬似シフト操作（ダウンシフト操作またはアップシフト操作）により移行するシフト位置を判断して算出する。なお、目標エンジン回転数Ne^*_ATまたは目標エンジン回転数Ne^*_CVTは、スポーティ走行用目標エンジン回転数Ne_sport^*に相当する。

ステップS6では、ステップS5での疑似変速用回転数の算出に続き、エンジン１や発電モータ２の効率特性を予め記憶しておき、目標発電パワーPg^*を実現する最も効率の良い運転点（目標エンジン回転数Ne^*_opt）を設定する。なお、目標エンジン回転数Ne*_optは、エコノミー走行用目標エンジン回転数Ne_eco^*に相当する。
ここで、目標エンジン回転数Ne^*_optは、例えば、図９に示す特性を用い、最良燃費線に沿ったエンジン回転数により設定する。

ステップS7では、ステップS6での燃費優先回転数の算出に続き、ナビゲーションシステム等の選択画面でドライバーによって選択されたモードナンバー（１：燃費優先、２：走行優先_AT、３：走行優先_CVT）、あるいは、ドライバーの加減速意思を示す操作量や操作に基づいて、目標エンジン回転数Ne^*を、前述の目標エンジン回転数Ne^*_optと、擬似変速用の目標エンジン回転数Ne^*_ATと、擬似変速用の目標エンジン回転数Ne^*_CVTから選択決定し、ステップS8へ進む。
ここで、ドライバーによってモードナンバーが選択されていないとき、目標エンジン回転数Ne^*は、ドライバーの加減速意思を示す「アクセル操作量、ハンドル操舵量、ブレーキ操作量、擬似シフト操作」の少なくとも一つから、ドライバーが燃費優先の走行を期待しているのか、または、スポーティな走行を期待しているのかを推定し、それに見合った目標エンジン回転数Ne^*を選択する。
例えば、所定時間内において、操作量や操作回数の平均値が第２所定値を超え、かつ、操作速度が第２所定値を超えている場合には、スポーティな走行を期待していると判断し、擬似変速用の目標エンジン回転数Ne^*_ATを選択する。
所定時間内において、操作量や操作回数の平均値が第１所定値以上で第２所定値以下であり、かつ、操作速度が第１所定値以上で第２所定値以下の場合には、スポーティであるが燃費も考慮した走行を期待していると判断し、擬似変速用の目標エンジン回転数Ne^*_CVTを選択する。
所定時間内において、操作量や操作回数の平均値が第１所定値未満で、かつ、操作速度が第２所定値未満の場合には、燃費優先の走行を期待していると判断し、目標エンジン回転数Ne^*_optを選択するような簡単なものでも良い。

ステップS8では、ステップS7での目標回転数の決定に続き、目標発電パワーPg^*を目標エンジン回転数Ne^*で除算することで、目標エンジントルクTe^*を算出し、ステップS9へ進む。
目標エンジントルクTe^*は、
Te^*＝Pg^*÷Ne^*
の式により算出される。

ステップS9では、ステップS8での目標エンジントルクの決定に続き、目標駆動モータトルクTm^*を設定し、ステップS10へ進む。
この目標駆動モータトルクTm^*は、図１０に示す予め記憶しておいたマップデータを用いて、アクセル操作量と車速に見合った目標駆動モータトルクTm^*を算出する。そして、目標エンジン回転数Ne^*として、擬似変速用の目標エンジン回転数Ne^*_ATまたは目標エンジン回転数Ne^*_CVTが選択されているとき、擬似変速比Ipに応じて、目標モータトルクTm^*に定数を掛け、変速比に応じたトルク差異を擬似的につけるようにする。これは、目標駆動モータトルクTm^*が正の場合（力行モード）にも、目標駆動モータトルクTm^*が負の場合（回生モード）にも有効である。なお、駆動軸の捻れに起因したガクガク振動を抑制するためのトルク補正は、公知技術をもって実施する。

ステップS10では、ステップS9での駆動モータトルク指令値の算出に続き、ステップS8での目標エンジントルクTe^*を得るエンジントルク指令値、ステップS7での目標エンジン回転数Ne^*（＝目標発電機回転数Ng^*）を得る発電機回転数指令値、ステップS9での目標駆動モータトルクTm^*を得る駆動モータトルク指令値、等を、高速通信網１５を用いて送信し、リーターンへ進む。
エンジンコントローラ１１は、受信したエンジントルク指令値に実際のエンジントルクTeが一致するようにスロットル制御を行う。モータ・ジェネレータコントローラ１０は、受信した発電機回転数指令値に発電機回転数Ngが一致するように発電モータ２の電流制御を行うと共に、受信した駆動モータトルク指令値にモータトルクTmが一致するように駆動モータ３の電流制御を行う。

次に、作用を説明する。
実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置における作用を、「エンジン回転数変化によるスポーティな走行フィーリング体感作用」、「駆動トルク変化によるスポーティな走行フィーリング演出作用」、「スポーティ走行と経済走行の手動選択作用」、「スポーティ走行と経済走行の自動選択作用」に分けて説明する。

［エンジン回転数変化によるスポーティな走行フィーリング体感作用］
ドライバーによってモードナンバー２または３が選択され場合、あるいは、スポーティな走行が期待されていると判断された場合、図６のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7へと進む。このステップS7では、目標エンジン回転数Ne^*が、擬似変速用の目標エンジン回転数Ne^*_ATまたは目標エンジン回転数Ne^*_CVTから選択決定される。次のステップS8では、目標発電パワーPg^*を目標エンジン回転数Ne^*で除算することで、目標エンジントルクTe^*が算出される。次のステップS9では、アクセル操作量と車速に見合った目標駆動モータトルクTm^*が算出される。そして、ステップS10では、ステップS8での目標エンジントルクTe^*を得るエンジントルク指令値に実際のエンジントルクTeが一致するようにスロットル制御が行われ、ステップS7での目標エンジン回転数Ne^*（＝目標発電機回転数Ng^*）を得る発電機回転数指令値に発電機回転数Ngが一致するように発電モータ２の電流制御が行われ、ステップS9での目標駆動モータトルクTm^*を得る駆動モータトルク指令値にモータトルクTmが一致するように駆動モータ３の電流制御が行われる。

例えば、目標エンジン回転数Ne^*として、擬似変速用の目標エンジン回転数Ne^*_ATが選択されている場合には、図１１に示すように、時刻t0にて発進すると、１→２アップシフトの疑似変速時刻t1と２→３アップシフトの疑似変速時刻t2と３→４アップシフトの疑似変速時刻t3では、エンジン回転数が一時的に低下する。４→３ダウンシフトの疑似変速時刻t4では、エンジン回転数が一時的に上昇する。そして、３→４アップシフトの疑似変速時刻t5と４→５アップシフトの疑似変速時刻t6では、エンジン回転数が一時的に低下する。さらに、５→４ダウンシフトの疑似変速時刻t7と４→３ダウンシフトの疑似変速時刻t8では、エンジン回転数が一時的に上昇する。

また、目標エンジン回転数Ne^*として、擬似変速用の目標エンジン回転数Ne^*_CVTが選択されている場合には、図１２に示すように、時刻t0にて発進すると、時刻t0から時刻t1までは、アクセル踏み込みによるアップシフト疑似変速であるため、エンジン回転数が上昇する。時刻t1から時刻t2までは、アクセル踏み戻しによる疑似変速比維持であるため、エンジン回転数は時刻t1で低下した回転数に維持される。時刻t2から時刻t3までは、アクセル再踏み込みによるダウンシフト後のアップシフト疑似変速であるため、エンジン回転数が低下した後、上昇する。時刻t3から時刻t4までは、アクセル再踏み戻しによる疑似変速比維持であるため、エンジン回転数が維持される。時刻t4から時刻t5までは、アクセル足離しによるダウンシフト疑似変速であるため、エンジン回転数が徐々に低下する。

したがって、エンジントルク制御側において、電池SOCに基づいて目標発電パワーP^*が演算され、この目標発電パワーP^*を目標エンジン回転数Ne^*で除算することで求めた目標エンジントルクTe^*に基づいてエンジントルクが制御される。このように、エンジントルク制御側では、目標発電パワーP^*が考慮されるため、エンジン１と発電モータ２による発電制御で目標発電パワーP^*を得ることができる。

そして、発電機回転数制御側において、アクセル操作量と車速に基づいて有段変速機または無段変速機を模擬した目標エンジン回転数Ne^*_ATまたはNe^*_CVTが決定され、この決定された目標エンジン回転数Ne^*_ATまたはNe^*_CVTに基づいて発電機回転数Ngが制御される。このように、発電機回転数制御側では、目標エンジン回転数Ne^*が変速機を模擬して決定されるため、ダウンシフト時にはエンジン回転数が上昇し、アップシフト時にはエンジン回転数が低下するというように、ドライバーは、あたかもエンジンと変速機を有する車両と同様のエンジン回転数変動を体感することになる。
したがって、エンジン車両に慣れ親しんだドライバーにとっては違和感がなく、良好な加速性能が実現できていれば、そのスポーティな（エモーショナルな）走行フィーリングを味わうことができる。

［駆動トルク変化によるスポーティな走行フィーリング演出作用］
実施例１では、目標エンジン回転数Ne^*として、擬似変速用の目標エンジン回転数Ne^*_ATまたは目標エンジン回転数Ne^*_CVTが選択されているとき、ステップS9において、アクセル操作量と車速に見合った目標駆動モータトルクTm^*に、擬似変速比Ipに応じた定数を掛け、変速比に応じたトルク差異を擬似的につけるようにしている。

つまり、擬似変速比Ipが、減速比側に大きな値であるほど大きな値による定数が掛けられることになり、この変速比に応じたトルク差異を擬似的につけることは、加速時で目標駆動モータトルクTm^*が正の場合（力行モード）にも、減速時で目標駆動モータトルクTm^*が負の場合（回生モード）にも有効である。

したがって、エンジン回転数Neにより変速を模擬するばかりでなく、実際の駆動トルク（車両加減速度）にも、エンジンと変速機を有する車両と似た特性（変速による加減速度の変化）を意図的に作り出すことで、スポーティな（エモーショナルな）走行フィーリングを演出することができる。

［スポーティ走行と経済走行の手動選択作用］
実施例１では、ナビゲーションシステム等の選択画面でドライバーによってモードナンバー（１：燃費優先、２：走行優先_AT、３：走行優先_CVT）が選択された場合には、このモードナンバーに基づいて、目標エンジン回転数Ne^*を選択決定する。つまり、モードナンバー１の選択時には、目標エンジン回転数Ne^*として目標エンジン回転数Ne^*_optを選択し、モードナンバー２の選択時には、目標エンジン回転数Ne^*として擬似変速用の目標エンジン回転数Ne^*_ATを選択し、モードナンバー３の選択時には、目標エンジン回転数Ne^*として目標エンジン回転数Ne^*_CVTを選択するようにしている。

したがって、ドライバーによる選択操作により、スポーティな（エモーショナルな）走行（目標エンジン回転数Ne^*_ATの選択）と、スポーティさと燃費を兼ね備えた走行（目標エンジン回転数Ne^*_CVTの選択）と、経済性（燃費）を重視した走行（目標エンジン回転数Ne^*_optの選択）のうち、ドライバーの好みや意思に合致した何れかの走行を選択することができる。

［スポーティ走行と経済走行の自動選択作用］
実施例１では、ナビゲーションシステム等の選択画面でドライバーによってモードナンバーが選択されていない場合、ドライバーの加減速意思を示す操作量や操作に基づいて、目標エンジン回転数Ne^*を選択決定する。つまり、スポーティな走行を期待していると判断された場合には、目標エンジン回転数Ne^*として目標エンジン回転数Ne^*_ATを選択し、スポーティであるが燃費も考慮した走行を期待していると判断された場合には、目標エンジン回転数Ne^*として目標エンジン回転数Ne^*_CVTを選択し、燃費優先の走行を期待していると判断された場合には、目標エンジン回転数Ne^*として目標エンジン回転数Ne^*_optを選択するようにしている。

したがって、ドライバーの直接的な選択（スイッチ操作）がなくとも、スポーティな（エモーショナルな）走行（目標エンジン回転数Ne^*_ATの選択）と、スポーティさと燃費を兼ね備えた走行（目標エンジン回転数Ne^*_CVTの選択）と、経済性（燃費）を重視した走行（目標エンジン回転数Ne^*_optの選択）のうち、ドライバーの感覚にあった走行の選択が可能となり、選択操作の煩わしさがなくなる。

次に、効果を説明する。
実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 駆動モータ３で駆動輪６を駆動し、エンジン１により駆動される発電機（発電モータ２）でバッテリ（高圧バッテリ４）を充電し、前記エンジン１のエンジントルクTeと前記発電機の発電機回転数Ngと前記駆動モータ３のモータトルクTmを統合制御するシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置において、前記バッテリの充電率（電池SOC）に基づいて目標発電出力P^*を演算する目標発電出力演算手段２１と、ドライバーの加減速意思を示す操作量に基づいて変速機を模擬した目標エンジン回転数Ne^*を決定する擬似変速演算手段２２と、前記目標発電出力P^*を前記目標エンジン回転数Ne^*で除算することで求めた目標エンジントルクTe^*に基づいてエンジントルクTeを制御するエンジントルク制御手段２４と、前記目標エンジン回転数Ne^*に基づいて発電機回転数Ngを制御する発電機回転数制御手段２５と、を有する。
このため、発電性能を確保しながら、エンジンと変速機を有する車両に慣れ親しんだドライバーにとって、違和感のない走行フィーリングを体感することができる。

(2) 前記擬似変速演算手段２２は、アクセル操作量と車速と擬似シフト操作の少なくとも一つ以上に基づいて目標エンジン回転数Ne^*を決定すると共に擬似変速比Ipを演算する手段とし、アクセル操作量と車速と擬似変速比Ipに基づいて、前記駆動モータ３の目標モータトルクTm^*を算出する駆動モータトルク演算手段２６と、前記目標モータトルクTm^*に基づいて駆動モータトルクTmを制御する駆動モータトルク制御手段２７と、を有する。
このため、エンジン回転数Neにより変速を模擬するばかりでなく、実際の駆動トルクについても、エンジンと変速機を有する車両と似た変速による加減速度の変化特性を意図的に作り出すことで、スポーティな（エモーショナルな）走行フィーリングを演出することができる。

(3) 前記擬似変速演算手段２２は、アクセル操作量や車速や擬似シフト操作の少なくとも一つ以上に基づいて、変速機を模擬したスポーティ走行用目標エンジン回転数Ne_sport^*を演算し、発電効率が最良となるような運転点から導出したエコノミー走行用目標エンジン回転数Ne_eco^*を求める最良効率運転点設定手段２８と、少なくとも前記スポーティ走行用目標エンジン回転数Ne_sport^*と前記エコノミー走行用目標エンジン回転数Ne_eco^*から一つを目標エンジン回転数Ne^*として選択する選択手段２９と、を有する。
このため、ドライバーによる選択操作により、スポーティな（エモーショナルな）走行と、経済性（燃費）を重視した走行のうち、ドライバーの好みや意思に合致した何れかの走行を選択することができる。

(4) ドライバーのアクセル操作量、ハンドル操舵量、ブレーキ操作量、擬似シフト操作の少なくとも一つから、ドライバーの運転特性を推定検出するドライバー特性検出手段３０を有し、前記選択手段２９は、推定検出されたドライバーの運転特性に基づき、変速機を模擬したスポーティ走行用目標エンジン回転数Ne_sport^*と、発電効率が最良となるような運転点から導出したエコノミー走行用目標エンジン回転数Ne_eco^*から一つを目標エンジン回転数Ne^*として自動選択する。
このため、ドライバーの直接的な選択操作がなくとも、スポーティな（エモーショナルな）走行と、経済性（燃費）を重視した走行のうち、ドライバーの感覚にあった走行の選択が可能となり、選択操作の煩わしさを解消することができる。

以上、本発明のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、エンジン１と発電モータ２を直結し、エンジン回転数と発電機回転数が同一回転数となる例を示した。しかし、エンジンと発電機は、駆動伝達機構（ベルト機構やギア機構等）により連結する例としても良い。この場合、駆動伝達機構の変速比を考慮してエンジンと発電機の回転数関係を整合する。

実施例１では、目標発電パワーP^*を、実電池SOCに基づいて設定する例を示した。しかし、自車位置から充電基地（自宅等）までの距離に応じて設定した目標SOCに実電池SOCを一致させるように、両者のSOC偏差を用いた比例制御等で目標発電パワーP^*を算出するような例としても良いし、発電制御システムの適用車両や車両形式に応じて、他の方式により目標発電パワーを設定する例としても良い。

実施例１では、家庭用電源により高圧バッテリに充電しておくプラグイン充電によるシリーズ型ハイブリッド車両への適用例を示した。しかし、プラグイン充電でないシリーズ型ハイブリッド車両へも適用できる。要するに、駆動モータで駆動輪を駆動し、エンジンにより駆動される発電機でバッテリを充電するシリーズ型ハイブリッド車両であれば適用できる。

１ エンジン
２ 発電モータ（発電機）
３ 駆動モータ
４ 高圧バッテリ（バッテリ）
５ 減速機構
６ 駆動輪
７ 発電モータ用インバータ
８ 駆動モータ用インバータ
９ 充電器
１０ モータ・ジェネレータコントローラ
１１ エンジンコントローラ
１２ バッテリコントローラ
１３ ナビゲーションコントローラ
１４ 統合制御コントローラ
１５ 高速通信網
１６ アクセルセンサ
１７ 車輪速センサ
１８ マスターシリンダ圧センサ
１９ 操舵角センサ
２０ 疑似シフト操作センサ
２１ 目標発電出力演算手段
２２ 疑似変速演算手段
２３ 目標エンジントルク演算手段
２４ エンジントルク制御手段
２５ 発電機回転数制御手段
２６ 目標モータトルク演算手段
２７ 駆動モータトルク制御手段
２８ 最良効率運転点設定手段
２９ 選択手段
３０ ドライバー特性検出手段
P^* 目標発電パワー
Te エンジントルク
Te^* 目標エンジントルク
Ne エンジン回転数
Ne^* 目標エンジン回転数
Ne_sport^* スポーティ走行用目標エンジン回転数
Ne_eco^* エコノミー走行用目標エンジン回転数
Ng 発電機回転数
Ng^* 目標発電機回転数
Ip 疑似変速比
Tm 駆動モータトルク
Tm^* 目標モータトルク

Claims (4)

1. 駆動モータで駆動輪を駆動し、エンジンにより駆動される発電機でバッテリを充電し、前記エンジンのエンジントルクと前記発電機の発電機回転数と前記駆動モータのモータトルクを統合制御するシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置において、
   前記バッテリの充電率に基づいて目標発電出力を演算する目標発電出力演算手段と、
   ドライバーの加減速意思を示す操作量に基づいて変速機を模擬した目標エンジン回転数を決定する擬似変速演算手段と、
   前記目標発電出力を前記目標エンジン回転数で除算することで求めた目標エンジントルクに基づいてエンジントルクを制御するエンジントルク制御手段と、
   前記目標エンジン回転数に基づいて発電機回転数を制御する発電機回転数制御手段と、
   を有することを特徴とするシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載されたシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置において、
   前記擬似変速演算手段は、アクセル操作量と車速と擬似シフト操作の少なくとも一つ以上に基づいて目標エンジン回転数を決定すると共に擬似変速比を演算する手段とし、
   アクセル操作量と車速と擬似変速比に基づいて、前記駆動モータの目標モータトルクを算出する駆動モータトルク演算手段と、
   前記目標モータトルクに基づいて駆動モータトルクを制御する駆動モータトルク制御手段と、
   を有することを特徴とするシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載されたシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置において、
   前記擬似変速演算手段は、アクセル操作量や車速や擬似シフト操作の少なくとも一つ以上に基づいて、変速機を模擬したスポーティ走行用目標エンジン回転数を演算し、
   発電効率が最良となるような運転点から導出したエコノミー走行用目標エンジン回転数を求める最良効率運転点設定手段と、
   少なくとも前記スポーティ走行用目標エンジン回転数と前記エコノミー走行用目標エンジン回転数から一つを目標エンジン回転数として選択する選択手段と、
   を有することを特徴とするシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項３に記載されたシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置において、
   ドライバーのアクセル操作量、ハンドル操舵量、ブレーキ操作量、擬似シフト操作の少なくとも一つから、ドライバーの運転特性を推定検出するドライバー特性検出手段を有し、
   前記選択手段は、推定検出されたドライバーの運転特性に基づき、変速機を模擬したスポーティ走行用目標エンジン回転数と、発電効率が最良となるような運転点から導出したエコノミー走行用目標エンジン回転数から一つを目標エンジン回転数として自動選択することを特徴とするシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置。

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