JP2010201987A - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型の補機を有した車両において、補機を使用する際に蓄電装置から供給される電力を有効に利用することのできるハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】大型補機２５の使用に備え、事前に蓄電装置１７の充電率を上限Ａ２まで上げる。そして、大型補機２５を使用するときには、蓄電装置１７から供給する電力を用いて大型補機２５を作動させるようにし、エンジン１０を停止させたまま、もしくは間欠的に作動させるのみとして騒音、発熱、排気ガスの発生等を抑えるとともに、エンジン１０の燃料消費も抑える。さらに、蓄電装置１７の充電率の下限Ｂ２を、通常モードの下限Ｂ１よりも下げることで、通常モードより蓄電装置１７の出力可能領域を増加させ、大型補機２５の使用時間を長くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、大型の補機を備えたハイブリッド車両の駆動制御装置に関する。

近年、燃費の向上と排ガス減少による地球温暖化防止とを目的として、蓄電装置に充電した電力により駆動するモータ（発電電動機）をエンジンと並列に配置し、エンジン駆動力をアシストする、所謂ハイブリッド車、あるいはパラレル・ハイブリッド車と呼ばれる車両が種々提案されている。すなわちモータは通常のエンジンに比べ、排ガスの発生がない、低中速域でも効率が高い、出力の応答性がよい、などの優れた点があり、それによって総合燃費と動力性能の向上や排ガスの低減が計れるためである。

こういったハイブリッド車では上記したように、エンジンと変速機との間に直列にモータを追加し、エンジンとモータの双方を動力源として走行することを可能として、エンジンの燃費が悪化する車両の発進時や低速時、また軽負荷の運転領域などでモータの動力を利用し、所定の速度に達したらエンジン動力に切り換えて、さらに要求駆動力が大きな運転領域ではエンジンとモータの両者の駆動力で、それぞれ走行するようにして燃費を向上させている。また、駆動軸の回転をモータで電力として回生して蓄電装置（バッテリ）に充電し、運動エネルギを無駄なく利用することによっても燃費を向上させるようにしている。

このようなハイブリッド車、パラレル・ハイブリッド車においては、アクセル／ブレーキ量、車両の加減速状態、蓄電装置の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等の蓄電装置条件、車内負荷等を考慮して演算を行ない、発電電動機のモータとしての動作（力行動作）と回生動作との切り替え、エンジン（発電モータ）と蓄電装置の負荷配分等を制御している。

こういったハイブリッド車の制御に関する先行技術としては、例えば特許文献１に、エンジンおよび／または走行用モータの駆動力により走行すると共に、発電用モータと蓄電装置と走行用モータとの間で電力の授受を行うパラレル・ハイブリッド車両において、走行用モータや発電用モータの状況と、蓄電装置の充電率を検出する充電率検出手段を含む状況検出手段と、その検出手段で検出された走行用モータや発電用モータの状況と、充電率検出手段により検出された蓄電装置の充電率検出値とにより、例えば充電率検出値が高いほど走行用モータの運転領域を拡大し、充電率検出値が小さいほど走行用モータの運転領域を縮小するよう、蓄電装置状況のポイントを算出してポイント化するポイント算出手段と、エンジンと走行用モータの運転領域を、前記ポイント算出手段で算出されたそれぞれのポイントの合計値に基づいて変更する運転領域変更手段とを備え、エンジンと走行用モータの運転領域を、走行用モータ、発電用モータおよび蓄電装置の状況に応じて変更して総合燃費と動力性能を向上させ、排ガスを低減するようにした、パラレル・ハイブリッド車両の駆動制御装置が提案されている。

また特許文献２には、エンジンとモータとの間で電力授受を行う蓄電装置と、エンジンとモータとの間に介装されたクラッチと、そのクラッチの締結と解放とでエンジンとモータのいずれか一方、または両方の駆動力を動力伝達機構を介して駆動輪に伝達する車両の駆動力制御装置において、乗員の要求駆動力と要求発電量に応じた駆動力を、最少燃料消費量のエンジン運転点（回転数）または最少電力消費量のモータ運転点（回転数）で実現するため、車速検出手段と、アクセルペダル踏み込み量検出手段と、アクセルペダル踏み込み量と車速とに基づいて目標駆動トルクを演算する目標駆動トルク演算手段と、蓄電装置の充電状態を目標充電状態にするためのモータの目標発電電力を演算する目標発電電力演算手段と、エンジン、モータおよび動力伝達機構の効率を考慮して車速と目標駆動トルクと目標発電電力とを最少燃料消費量で実現するための目標エンジン回転数を演算する目標エンジン回転数演算手段と、モータおよび動力伝達機構の効率を考慮して、車速と目標駆動トルクとを最少電力消費量で実現するための目標モータ回転数を演算する目標モータ回転数演算手段と、クラッチの解放時にモータの回転数が目標モータ回転数となるように無段変速機の変速比を制御し、クラッチの締結時にエンジンの回転数が目標エンジン回転数となるように無段変速機の変速比を制御する変速比制御手段と、目標駆動トルクと目標発電電力とを実現するための目標エンジントルクと目標モータトルクとを演算する目標トルク演算手段と、エンジンのトルクが目標エンジントルクとなるように制御するエンジントルク制御手段と、モータのトルクが目標モータトルクとなるように制御するモータトルク制御手段とを備えて、エンジン、モータおよび動力伝達機構の効率を考慮して、車速と目標駆動トルクと目標発電電力とを最少燃料消費量で実現するための目標エンジン回転数を演算することで、車速、乗員の要求駆動力および要求発電量のそれぞれに対して最適なエンジンの運転点を決定でき、要求駆動力に応じた駆動仕事率と要求発電量に応じた発電仕事率との割合が変化しても、常に最良効率（最少燃費）の運転点でエンジンを運転することができるようにした、車両の駆動力制御装置が開示されている。

さらにモータによる回生制動により電力を得る場合、運転者が設定可能な減速量の範囲が設定されていないという問題、車両が高速で走行中に減速量が不足する傾向が有る問題、蓄電装置が満充電に近い状態の場合は回生制動できないから、エネルギの有効利用ができないという問題、所望の減速量は車両の走行状態に応じて頻繁に変わるものであるが、使用者が減速量を設定するための操作機構については何ら検討されていない問題、シフトレバーの操作による変速比の切り替えと減速量の指示の２つの操作に対応して、各変速比における減速量の設定をどのように変更すべきか、という点についての検討がなされていないという問題、運転者がシフトレバーを操作して変速比の使用範囲の切り替えを行った場合にはエネルギ回収量が低下するという問題などがあった。

そのため特許文献３には、運転者がモータによる制動時の減速量を指示するための操作部と、その操作部の操作に応じて目標減速量を設定する目標減速量設定手段と、目標減速量設定手段で設定された目標減速量をモータのトルクで実現可能となる目標変速比を選択する選択手段と、設定された目標減速量を実現する制動力を駆動軸に付与するためのモータの目標運転状態を設定するモータ運転状態設定手段と、変速機を制御して前記目標変速比を実現するとともに、モータを前記目標運転状態で運転する制御手段とを備え、第１の変速比とモータの回生運転とによって実現される減速量と、前記第１の変速比よりも大きい第２の変速比と前記モータの力行運転とによって実現される減速量とが重複するように設定されており、前記選択手段は、前記第１の変速比と前記第２の変速比のいずれかを前記目標変速比として選択し、前記モータ運転状態設定手段は、前記選択された目標変速比に応じて、前記モータを回生運転または力行運転させた場合における前記目標運転状態を設定する電動機のトルクにより制動する車両が提案されている。

そしてこの特許文献３の電動機のトルクにより制動する車両では、手動による減速度制御および変速制御は、運転者の好みや運転条件等に応じて選択的に行なわれるものであるが、従来は操作部材そのものを別々に設けたり、操作部材は共通であっても操作位置が異なるなど、手動変速用の操作系統と減速度制御用の操作系統とが別々に構成されていたため、部品点数が多くなって高価になるとともに、大きな配置スペースが必要となったり、操作位置が多くなって操作性が損なわれたりする問題があったため、運転者の手動操作に従って車両の減速度を制御する減速度制御手段と、運転者の手動操作に従って自動変速機のギヤ段および変速レンジの少なくとも一方を切り換えるマニュアル変速制御手段と、を有する車両の制御装置において、減速度制御手段によって減速度の制御が行なわれる減速度制御モードと、マニュアル変速制御手段によって自動変速機の変速制御が行なわれるマニュアル変速モードとを、運転者の操作で選択できるモード選択手段と、減速度制御モードおよびマニュアル変速モードにおいて、運転者により共通の手動操作が行なわれる手動操作部材と、その手動操作部材の操作状態を検出する操作検出手段と、前記モード選択手段によって減速度制御モードが選択された場合は、操作検出手段によって検出される手動操作部材の操作に従って減速度制御手段に減速度制御を実行させ、該モード選択手段によって前記マニュアル変速モードが選択された場合は、操作検出手段によって検出される手動操作部材の操作に従ってマニュアル変速制御手段に自動変速機の変速制御を実行させるモード切換制御手段とを有し、操作系統を共通化することにより装置を簡単且つ安価でコンパクトに構成するとともに、操作性を向上させた車両の制御装置が提案されている。

特許第３４７８１３２号公報 特許第３５３６７０４号公報 特許第３７１４１６４号公報

しかしながら、特許文献１〜３に示された技術を含め、これまでのハイブリッド車両に関する技術は、乗用車等の一般的な車両を対象として、燃費の向上と排ガス減少とを目的としたものとなっている。
一方、特殊作業等を目的とした大型の補機を搭載した車両をハイブリッド化しようとした場合、大型の補機の動力源の確保が課題となる。大型の補機を有する車両においては、補機の作動に必要な電力も大きいため、車両自体の走行用とは別に、補機専用の電源システムを搭載する必要がある。従来、このような補機用の電源システムとしては、走行用のエンジンによって駆動される大型の発電機が採用されている。

このような、大型の補機を有する車両をハイブリッド化しようとした場合に、上記特許文献に示したような技術をそのまま適用すると、以下に示すような問題が生じる。
まず、エンジンと変速機との間に直列に設けたモータにより補機用を駆動させる場合、エンジン動力の一部を大型の補機の電力供給へ回す必要がある。したがって、車両の走行中に補機を作動させると、走行動力が減少し、車両の機動性が低下する。また、補機の作動時は、常にエンジンを作動させる必要があり、エンジンの騒音、発熱、排気ガス、燃費悪化等の問題が伴う。

一般的な車両を対象としたパラレル・ハイブリッド方式では、エンジンと蓄電装置の負荷配分や蓄電装置の充電率等は、燃費等を考慮し、一般的なドライバーが運転を行う際のハイブリッド走行用に自動制御される。そのため、大型補機の負荷への電源供給を優先したり、騒音、発熱、排気ガスの発生の抑制等を優先したりといった、大型補機を有する車両特有の要求に対応できない。

また、従来のハイブリット車両の技術では、一般の運転手の運転パターンに合わせた制御を行っているため、自動的に行なわれる力行／回生の切り換えが、大型の補機を有する車両のオペレータの要望に対応したパターンとならない場合がある。すなわち、車両のオペレータが、例えば深夜の住宅街を静かに走行するため、モータの駆動力だけで走行したい、大型の補機を蓄電電池から供給される電力で作動させて静かに作業を行いたいといった場合に、それまでの走行の状況により蓄電装置の充電率が低下していると、蓄電装置からの電源供給を受けて車両の走行や補機の作動を十分に行うことができず、エンジンを始動せざるを得ないことがある。また、急加速したい、坂道発進で強いトルクが欲しい、というときに充電率が低下していると、蓄電装置の充電のための発電にエンジン出力の一部が用いられて充分な駆動力が得られない場合がある。
さらに、一般の車両を対象としたハイブリッド車両の技術では、回生エネルギの活用による燃費向上を図るため、蓄電装置は満充電状態とはせず、回生により充電する余地を残すよう、充電率の運用上の上限を設定している。また、蓄電装置の長寿命化のため、充電率を過度に低くならないよう、充電率の運用上の下限も設定している。このため、充電率の運用範囲は非常に狭くなっており、これも、大型の補機の駆動源として用いにくい理由となっている。

本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、大型の補機を有した車両において、補機を使用する際に蓄電装置から供給される電力を有効に利用することのできるハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。

本出願人は、簡単な構成でオペレータの要望に対応した運転パターンを容易に得ることができるパラレル・ハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを目的とし、特願２００８―０２９７９１号を出願した。
この出願は、エンジンと、蓄電装置と、該蓄電装置から供給される電力による駆動状態で前記エンジン駆動力をアシストし、前記エンジンまたは慣性力による駆動状態で回生発電して前記蓄電装置を充電する発電電動機とを備え、アクセル踏み込み量とブレーキ量、及び走行状態に応じ、前記発電電動機によるエンジン駆動力アシストと、回生電力による前記蓄電装置の充電とを制御するパラレル・ハイブリッド車両の駆動制御装置において、前記エンジン駆動力アシストと蓄電装置充電とを切り換えるマニュアル切り換えスイッチと、前記蓄電装置の充電率表示部と、力行状態において、アクセル踏み込み量に比例して設定される前記発電電動機のアシストトルクを前記蓄電装置充電率に対応して制御するための第１のテーブルと、前記蓄電装置充電率に対応して前記発電電動機の回生発電トルクが決定される第２のテーブルとを備え、前記第１のテーブルと第２のテーブルとの切換が、前記マニュアル切り換えスイッチと連動して行われることを特徴とする。

このように、力行／回生をマニュアルで切り換えるマニュアル切り換えスイッチを設け、かつ、その切り換えスイッチの切換で力行時、発電電動機のアシストトルクを蓄電装置充電率に対応して制御する第１のテーブルと、回生発電トルクを決定する第２のテーブルとを切り換えることで、オペレータが坂道発進したい、急加速したい、と考えたときには第１のテーブルを用いてアシストトルクを決定することで、蓄電装置の充電率低下によりエンジントルクが充電（発電電動機の駆動）に使われ、充分な駆動力が得られないということが防止でき、また、モータの駆動力だけを用いて静かに走行するため予め満充電にしたい、という場合は充電しながら走行するよう切り換えスイッチを第２のテーブル側に切り換えることで、蓄電装置電力をエンジン駆動力アシストに使わずに回生発電しながら走行することができる。

本発明は、上記出願の技術を、さらに進化させようとするものであり、車両に搭載されたエンジンと、蓄電装置と、蓄電装置から供給される電力による駆動状態でエンジンの駆動力のアシストおよび車両に搭載された補機の駆動を行うとともに、エンジンまたは慣性力による駆動状態で発電して蓄電装置を充電する発電電動機とを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置であって、発電電動機のエンジン駆動力アシストにより減少し、発電電動機による蓄電装置の充電により増加する蓄電装置の充電率が、予め定められた上限と下限の間の範囲内となるよう、発電電動機によるエンジン駆動力アシストおよび補機の駆動と、蓄電装置の充電とを制御し、車両を走行させる走行モードでは、発電電動機によるエンジン駆動力アシストと、蓄電装置の充電とを、充電率が第一の下限と第一の上限の範囲内となるよう制御し、補機を駆動する補機駆動モードでは、補機の駆動と、蓄電装置の充電とを、充電率が第一の下限よりも低い第二の下限と第一の上限よりも高い第二の上限との範囲内となるよう制御することを特徴とする。
このように、補機を駆動する補機駆動モードでは、補機の駆動と蓄電装置の充電とを、充電率が第一の下限よりも低い第二の下限と第一の上限よりも高い第二の上限との範囲内となるよう制御するので、蓄電装置から供給される電力で補機を長時間にわたって駆動できる。

ここで、補機駆動モードでは、車両が停止している状態ではエンジンを停止し、蓄電装置から供給される電力のみにより補機を駆動する。これにより、補機の駆動中、エンジンの騒音や排気ガス、熱等の発生を抑えることができる。
そして、蓄電装置の充電率が第二の下限まで低下したときには、エンジンを起動して発電電動機を駆動することによって蓄電装置を充電し、充電率が第二の上限まで到達したときにはエンジンを停止させて蓄電装置の充電を停止する。このようにして蓄電装置の充電を自動的に実施できる。
さらに、補機駆動モードでは、車両が走行している状態では、発電電動機における発電を停止する。これにより、補機の使用中にエンジンの駆動力が発電電動機に食われるのを抑える。

また、補機を駆動する補機駆動モードに先だって実行される準備モードをさらに有するのが好ましい。この準備モードでは、発電電動機におけるエンジンのアシスト動作を停止して、発電電動機による蓄電装置の充電を行う。これにより、蓄電装置の充電を速やかに行える。
さらに、準備モードでは、蓄電装置の充電を、充電率が少なくとも第二の上限となるまで行う。この場合、充電率は、第二の上限以上であれば良く、例えば１００％とすることもできる。これにより、補機駆動モードを開始するときに、蓄電装置の充電率を高い状態とすることができ、蓄電装置から供給される電力による補機の駆動を最大限に長い時間行える。
なお、上記における充電装置の充電を、充電率が１００％となるまで行うと、その後の走行時に、発電電動機による回生制動ができない状態が生じ得る。そこで、例えば、準備モード後は走行を実施しない制御にしたり、回生制動を行わずとも、メカニカルなブレーキによって十分な制動力が得られるブレーキ設計となっている等、充電率が１００％となるまで充電しても不具合が生じない設計となっている場合のみ、充電率１００％までの充電を行う構成とするのが好ましい。

ところで、補機駆動モードまたは準備モードにおける蓄電装置の充電は、走行モードにおける蓄電装置の充電よりも、発電電動機の回転数を高めて高い電流値で行うのが好ましい。これにより、短時間で蓄電装置を急速に行うことができるとともに、発電電動機の燃費効率の良い領域で充電を行うことができる。

また、オペレータの操作により、蓄電装置から供給される電力によって発電電動機でエンジンの駆動力のアシストを行うアシストモードを選択することもできる。このときには、発電電動機での発電動作を停止するとともに、蓄電装置から供給される電力によって発電電動機で行うエンジンの駆動力のアシストを、蓄電装置の充電率が第二の下限よりも低い第三の下限よりも高い範囲内とすることができる。
これにより、オペレータの操作によって発電電動機でエンジンの駆動力のアシストを行うことができ、車両の走行性能を向上させることができる。
また、アシストモードが選択されたときに、車両が停止状態にある場合には、発電電動機での発電動作を開始し、蓄電装置の充電を行う。これにより、車両が走行したときにエンジンの駆動力のアシストを行うに備えて蓄電装置を充電できる。

本発明によれば、補機を駆動する補機駆動モードでは、補機の駆動と蓄電装置の充電とを、充電率が第一の下限よりも低い第二の下限と第一の上限よりも高い第二の上限との範囲内となるよう制御するようにしたので、蓄電装置から供給される電力で補機を長時間にわたって駆動できる。ここで、補機駆動モードでは、車両が停止している状態では、エンジンを停止し、蓄電装置から供給される電力のみにより補機を駆動するので、補機の駆動中、エンジンの騒音や排気ガス、熱等の発生を抑えることができる。

また、補機を駆動する補機駆動モードに先だって実行される準備モードをさらに有することで、補機駆動モードを実行する際には、蓄電装置の充電が十分に行われており、長時間にわたる補機の駆動が可能となる。

補機駆動モードまたは準備モードにおける蓄電装置の充電を、走行モードにおける蓄電装置の充電よりも、発電電動機の回転数を高めて高い電流値で行うことで、短時間で蓄電装置の充電を急速に行うことができるとともに、発電電動機の燃費効率の良い領域で充電を行うことができる。

また、オペレータの操作により、発電電動機を駆動してエンジンの駆動力のアシストを行うアシストモードを選択することもできるので、蓄電装置から供給される電力によって発電電動機でエンジンの駆動力のアシストを行うこことで車両の走行性能を向上させ、機動性の確保または向上を図ることができる。
このようにして、大型の補機を有した車両において、補機を使用する際に蓄電装置から供給される電力を有効に利用することが可能となる。

本実施の形態におけるハイブリッド車両の構成を示す図である。 ハイブリッド車両の駆動制御装置の構成を示す図である。 補機の使用に先立つ準備モードの処理の流れを示す図である。 エンジン回転数と燃費との関係を示す概略図である。 準備モードが完了した後の、補機使用モードの処理の流れを示す図である。 ブーストモードの処理の流れを示す図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態におけるパラレル・ハイブリッド車両の駆動制御装置を有した車両の構成ブロック図である。
図１に示すように、パラレル・ハイブリッド車両は、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関式のエンジン１０と、発電電動機１１とを備えている。発電電動機１１は、蓄電装置１７から供給される電力で駆動されてエンジン１０の駆動力をアシストし、一方で、エンジン１０または車両の慣性力（ブレーキ）で駆動されて回生発電し、蓄電装置１７を充電する。なお、蓄電装置１７としてはリチウムイオンバッテリ、二次電池などを用い、発電電動機１１はフライホイール一体型とすることが好ましい。
これらエンジン１０および発電電動機１１は、トランスミッション１２、ディファレンシャル装置１４を介して車両の駆動軸１３に連結されている。車両の駆動軸１３には、車両走行用の駆動輪１５、１５が設けられ、ディファレンシャル装置１４により両側の駆動輪１５、１５の差動が許容されている。

発電電動機１１には、発電電動機１１が発電した電力を蓄電装置１７や車内機器負荷２４、大型補機２５に供給したり、蓄電装置１７からの電力を発電電動機１１の駆動用とするインバータ（コンバータ）１６が接続されている。

このような車両は、ライト、各種アクセサリー等の車内機器負荷２４の他に、特殊作業、特殊目的用の大型補機２５を備えている。ここでいう大型補機２５とは、いわゆる一般的な車両に備えられているエンジンの補機類ではない。
そして、このような車両は、車内機器負荷２４や大型補機２５を、蓄電装置１７および発電電動機１１から供給される電力により動作させるための制御を行う駆動制御装置１８を備えている。ここで、大型補機２５には、蓄電装置１７から直接電力を供給することもできるし、蓄電装置１７から供給される電力によって発電電動機１１が発電する電力を供給することもできる。

図２は、駆動制御装置１８において本発明に係る制御を実行するための機能的な構成を示すための図である。
この図２に示すように、駆動制御装置１８は、車両の走行時におけるエンジン１０および発電電動機１１の動作を制御するための指令生成等の処理を実行する走行制御部４０と、車両に備えられた大型補機２５の動作時におけるエンジン１０および発電電動機１１の動作を制御するための指令生成等の処理を実行する大型補機運用制御部５０と、これら走行制御部４０と大型補機運用制御部５０とを切り替える制御切替部６０と、を備える。そして、駆動制御装置１８では、予め定められたコンピュータプログラムに基づいた処理を実行することで、車両の走行、大型補機２５の動作、およびそのためのエンジン１０および発電電動機１１等の動作を制御する。

駆動制御装置１８は、アクセル、ブレーキ、シフト、エンジンコントローラ、発電電動機コントローラ、トランスミッションコントローラ等に設けられた各種センサ４１と、蓄電装置１７に設けられて、蓄電装置１７の電池電流・電圧を検出するセンサ４２と、センサ４２で検出される電池電流・電圧から蓄電装置１７の充電率を推定する充電率推定部４３と、を備える。そして、駆動制御装置１８では、センサ４１、４２での検出信号、充電率推定部４３で推定した充電率に基づき、発電電動機１１、エンジン１０、トランスミッション１２において、発電・回生（充電）・走行駆動力の発生を制御するための指令を生成し、走行制御部４０で、エンジンコントローラ、発電電動機コントローラ、トランスミッションコントローラ等の各種コントローラ４４に送信することで、車両の走行時におけるエンジン１０および発電電動機１１の動作を制御する。

また、駆動制御装置１８は、運転席に設けられ、オペレータの操作により車両の動作モードが選択される切替スイッチ５１と、大型補機２５の制御装置５２と、切替スイッチ５１で選択された動作モードと制御装置５２から入力される大型補機２５の運転状態とから、車両の動作モードを判定する動作モード判定部５３と、を備える。
そして、駆動制御装置１８は、動作モード判定部５３で判定された車両の動作モードに応じ、大型補機運用制御部５０で発電電動機１１、エンジン１０、トランスミッション１２において、発電・回生（充電）・走行駆動力の発生を制御するための指令を生成し、各種コントローラ４４に送信することで、大型補機２５の動作時におけるエンジン１０および発電電動機１１の動作を制御する。

また、制御切替部６０は、走行制御部４０において制御を行うか、大型補機運用制御部５０で制御を行うかを切り替える。

（通常モード（走行モード））
本発明になる駆動制御装置１８を備えたパラレル・ハイブリッド車両は、通常時（以下、これを通常モードと称する）においては、駆動制御装置１８の走行制御部４０により、従来の一般車両向けのパラレル・ハイブリッド方式と同様に、燃費、機動性、寿命等を考慮し、駆動制御装置１８に入力されるアクセルの踏み込み量とブレーキの踏み込み量、及びエンジン始動、巡航、急加速、坂道発進、降坂、制動などの種々の走行状態に応じ、蓄電装置１７から供給される電力で駆動される発電電動機１１がエンジン１０の駆動力をアシストし、蓄電装置１７の充電率が低下したときにはエンジン１０で、また、制動や降坂時は制動力を利用して駆動される発電電動機１１の回生発電電力で、蓄電装置１７を充電する。

このとき、駆動制御装置１８の走行制御部４０では、蓄電装置１７の、特に寿命が短くなるのを防ぐため、通常モードにおいては、蓄電装置１７の充電率の上限（第一の上限）をＡ１、下限（第一の下限）をＢ１とし、充電率がＡ１〜Ｂ１の間となるよう、インバータ１６を制御する。すなわち、エンジン１０の駆動力をアシストする発電電動機１１を駆動するための電力を供給することで蓄電装置１７の充電率が下限Ｂ１まで低下したら、駆動制御装置１８は発電電動機１１の駆動を停止させ、エンジン１０の駆動による発電または車両の慣性力（ブレーキ）による回生発電を行い、蓄電装置１７を充電する。また、充電により蓄電装置１７の充電率が上限Ａ１まで到達したら、駆動制御装置１８は、エンジン１０の駆動による発電または車両の慣性力（ブレーキ）による回生発電を停止させる。これは、蓄電装置１７を満充電（充電率１００％）としてしまうと、制動や降坂時に回生発電を行っても、その電力を蓄電装置１７に充電する余地がなく、発電した電力を有効利用できないからである。

（準備モード）
さて、図３に示すように、本発明においては、車両のオペレータが、車両に備えられた大型補機２５を使用するに先立ち、蓄電装置１７への充電を事前に行うための準備モードを切替スイッチ５１で選択すると（ステップＳ１０１）、制御切替部６０が制御の実行部を走行制御部４０から大型補機運用制御部５０へと切り替える（ステップＳ１０２）。

すると、大型補機運用制御部５０では、車両が走行中であれば（ステップＳ１０３）、発電電動機１１を常に発電動作（回生動作）状態として蓄電装置１７への充電を最優先し、エンジン１０のアシスト（力行動作）は実施しないようにする（ステップＳ１０４）。そして、通常モードでの車両の走行等により低下した蓄電装置１７の充電率を、発電電動機１１の発電により規定の上限（第二の上限）Ａ２に到達するまで継続させる（ステップＳ１０５）。ここで用いる充電率の上限Ａ２は、前記の上限Ａ１よりも高く設定する（Ａ１＜Ａ２）。

また、ステップＳ１０１において車両が停止している場合は、通常のパラレル・ハイブリッド制御とは異なり、エンジン１０で発電電動機１１を駆動し、蓄電装置１７に充電を行うに際し、発電電動機１１から蓄電装置１７に供給する充電電流値を、通常モードのときよりも上げることで急速充電を行う（ステップＳ１０８）。これにより、蓄電装置１７への充電を最優先に行える。また、急速充電を行うことで、エンジン１０の稼働時間を最低限に抑えることができる。さらに、急速充電を行うためには、発電電動機１１の回転数を上げる、つまりエンジン１０の回転数を上げることになる。図４に示すように、一般的なパラレル・ハイブリッド方式において発電電動機１１により蓄電装置１７の充電を行う場合には、エンジン１０の回転数をアイドリング回転数付近に抑えて充電を行うために燃費が悪いが、これに対し、エンジン１０の回転数を上げて充電を行うことで、エンジン１０の効率の良い回転数で充電を行うことができ、燃費効率等にも優れる。
そして、蓄電装置１７の充電率を、発電電動機１１の発電により規定の上限Ａ２に到達するまで継続させる（ステップＳ１０５）。

充電率が上限Ａ２まで上昇した場合、蓄電装置１７が出力を実施しないよう、（常に発生している）車内機器負荷２４の消費電力分を発電電動機１１の発電動作により供給し、補機使用モードまで待機を行う（ステップＳ１０６、Ｓ１０７）。これにより、蓄電装置１７に充電した電力の放出を防ぐ。また、充電率が上限Ａ２まで上昇したら、コーションランプの点灯、モニタへの情報表示等により、車両のオペレータに対し、蓄電装置１７の充電が完了し、大型補機２５の使用準備が整ったことを示す情報を出力するのが好ましい。

車両のオペレータが、車両に備えられた大型補機２５を使用する補機使用モードを切替スイッチ５１で選択すると、動作モード判定部５３がモードを補機使用モードに移行させる（ステップＳ１０９）。

（補機使用モード）
図５は、補機使用モードにおける処理の流れを示すものである。
大型補機運用制御部５０は、モードが補機使用モードに切り替わると、以下に示すような処理を実行する。ここで、補機使用モードでは、通常モードより積極的に蓄電装置１７の出力を行う。
大型補機２５の使用時には、まずアクセル、ブレーキ、シフト等に設けられた各種センサ４１により得られる、車速/アクセル・ブレーキ等の操作量等の情報から、車両の走行/停止の判断を行う（ステップＳ２０１）。

車両が停止しているときには、エンジン１０を停止し、大型補機２５や車内機器負荷２４の電力は、蓄電装置１７から供給を行う（ステップＳ２０２）。これにより、大型補機２５を、エンジン１０を停止したまま、蓄電装置１７から供給する電力により作動させることができる。

車両停止時に大型補機２５を作動させるために蓄電装置１７から電力を供給することで、蓄電装置１７が下限（第二の下限）Ｂ２まで低下した場合（ステップＳ２０３）、エンジン１０を自動的に起動させて、ステップＳ１０８と同様の蓄電装置１７の急速充電を行う（ステップＳ２０４）。そして、充電により蓄電装置１７の充電率が上限Ａ２に達した場合（ステップＳ２０５）、再びエンジンを停止する（ステップＳ２０６）。このように、大型補機２５の使用中に、エンジン１０で蓄電装置１７の充電を行う場合には、急速充電を行うことで、エンジン１０の稼働時間を最低限に抑えることができる。

一方、車両が走行している場合には（ステップＳ２０１）、発電電動機１１における発電動作を抑える（ステップＳ２１０）。これにより、エンジン動力が大型補機２５の電力供給に供給されることによる機動性（走行性能）の低下を防止する。このときの発電電動機１１における発電レベルは、適宜設定すればよいが、発電電動機１１における発電動作を停止させるのが好ましい。
ただし、発電電動機１１における発電を抑えた状態で、走行中に蓄電装置１７が下限Ｂ２まで低下した場合は発電電動機１１における発電動作を実施し（ステップＳ２１１、Ｓ２１２）、大型補機２５や車内機器負荷２４へ電力供給を優先する。このとき、通常モードでのハイブリッド制御では、蓄電装置１７の下限Ｂ１を、電池寿命等を考慮してマージンをみた設定値とするが、このモードでは大型補機２５の機能を優先し、その下限Ｂ２を通常ハイブリッド制御より下げた値に設定し（Ｂ１＞Ｂ２）、蓄電装置１７から出力可能な容量を増加させる。
そして、充電により蓄電装置１７の充電率が上限Ａ２に達した場合（ステップＳ２１３）、発電電動機１１を停止する（ステップＳ２１４）。

上記のようなステップＳ２０１〜Ｓ２１４の一連の処理は、大型補機２５の使用が終了し、オペレータにより切替スイッチ５１が操作されて補機使用モードが終了したことが検出されるまで繰り返し実行される（ステップＳ２１５）。

（ブーストモード（アシストモード））
本発明におけるパラレル・ハイブリッド車両の駆動制御装置１８を有した車両においては、運転席に設けられた切替スイッチ５１により、蓄電装置１７に蓄えた電力で、通常モードよりも積極的にエンジン１０のアシストを行い、走行性能を高めるブーストモードが選択できるようにすることもできる。
図６は、このようなブーストモードにおける処理の流れを示す図である。

図６に示すように、切替スイッチ５１によりブーストモードが選択されたときには、制御切替部６０は、走行制御部４０での制御に切り替える（ステップＳ３０１、Ｓ３０２）。

そして、車両が走行中であれば（ステップＳ３０３）、発電電動機１１による発電動作を停止させる（ステップＳ３０４）。また、走行制御部４０では、発電電動機１１におけるエンジン１０のアシストを行う際のアシスト量（割合）の設定値を増大させる（ステップＳ３０５）。
また、発電電動機１１に電力を供給する蓄電装置１７における充電率の下限Ｂ３、上限Ａ３を設定し、充電率がこの下限Ｂ３〜上限Ａ３となる範囲内で運用を行う（ステップＳ３０６）。ここで、下限Ｂ３は、前記の下限Ｂ１、Ｂ２よりもなるべく低いものとし、上限Ａ３は、蓄電池が損傷しない範囲内で、前記の上限Ａ１、Ａ２よりもなるべく高く設定するのが好ましい。これにより、蓄電装置１７から供給できる電力量を最大限に増大させ、発電電動機１１におけるエンジン１０のアシストを継続できる時間を延長できる。

このようにして設定を変更した後、蓄電装置１７からの電力供給により発電電動機１１でエンジン１０のアシスト動作を行う（ステップＳ３０７）。これにより、車両の走行性能を高めることができる。
そして、発電電動機１１でのエンジン１０のアシスト動作中に、蓄電装置１７の充電率が下限Ｂ３まで低下した場合、車内機器負荷２４への電力供給に支障が生じる可能性があるので、発電電動機１１のエンジン１０のアシスト動作を停止し、車内機器負荷２４への電力供給のための発電を実施する（ステップＳ３０８、Ｓ３０９）。つまりこのとき、蓄電装置１７の充電は行わない。
そして、ブーストモードが継続し、かつ走行している間は、ステップＳ３０９に戻り、エンジンアシストを停止したまま、発電電動機１１の発電による車内機器負荷２４への電力供給を継続し、走行への動力を優先して車両の走行状態を維持できるようにする（ステップＳ３１０、３１１）。
また、ステップＳ３１０においてブーストモードが継続していても、ステップＳ３１１において走行が停止している場合は、ステップＳ３０３に戻り、ステップＳ３０３を経てステップＳ３２０以降の急速充電を行う。
また、ステップＳ３１０において、オペレータにより切替スイッチ５１が操作されてブーストモード処理が終了したことが検出された場合は処理を終了する。

一方、車両が停止中の場合（ステップＳ３０３）、通常のパラレル・ハイブリッド制御とは異なり、発電電動機１１の発電による蓄電装置１７への充電電流値を上げた急速充電を行う（ステップＳ３２０）。これにより、蓄電装置１７への充電を最優先に行える。そして、蓄電装置１７の充電率が上限Ａ３まで復活したら充電を停止する（ステップＳ３２１、Ｓ３２２）。
そして、オペレータにより切替スイッチ５１が操作されてブーストモード処理が終了したことが検出されるまではステップＳ３０３に戻り、処理を繰り返す（ステップＳ３２３）。

なお、補機使用モードとブーストモードとが同時に選択された場合、いずれか一方のみを優先して実行するようになっており、本実施形態では、補機使用モードを優先するものとする。

上述したように、大きな電力を消費する大型補機２５の使用に備え、準備モードを実行することで、事前に蓄電装置１７の充電率を上限Ａ２まで上げることができる。その後の補機使用モードでは、車両停止時に大型補機２５を使用するに際し、エンジン１０を停止させたまま、もしくは間欠的に作動させるのみとすることができ、騒音、発熱、排気ガスの発生等を抑えるとともに、エンジン１０の燃料消費も抑え、燃費を向上させることができる。これにより、例えば夜間等に静粛性が要求される場合、通常モードでの自動動力配分制御に影響されることなく、蓄電装置１７の充電率を高めておくことが出来るので、エンジン１０が停止状態での大型補機２５の使用時間を最大限に延長することができる。
さらに、蓄電装置１７の充電率の下限Ｂ２を、通常モードの下限Ｂ１よりも下げることで、通常モードより蓄電装置１７の出力可能領域を増加させ、大型補機２５の使用時間を長くすることができる。
加えて、蓄電装置１７に十分な充電率で充電を行っておくことで、大型補機２５の使用時に、蓄電装置１７への充電動作によってエンジン１０の駆動力の一部が食われるのを防ぎ、車両の機動性（走行性能）が確保できる。

また、ブーストモードを備えることで、自動動力配分制御に影響されずに、エンジン出力と蓄電装置１７の出力を可能な限り車両駆動に用い、車両走行性能を向上させて機動性の確保または向上を図ることができる。

１０…エンジン、１１…発電電動機、１６…インバータ、１７…蓄電装置、２４…車内機器負荷、２５…大型補機、４０…走行制御部、４３…充電率推定部、５０…大型補機運用制御部、５１…切替スイッチ、５３…動作モード判定部、６０…制御切替部

Claims (9)

1. 車両に搭載されたエンジンと、蓄電装置と、前記蓄電装置から供給される電力による駆動状態で前記エンジンの駆動力のアシストおよび前記車両に搭載された補機の駆動を行うとともに、前記エンジンまたは慣性力による駆動状態で発電して前記蓄電装置を充電する発電電動機とを備えたハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
   前記発電電動機のエンジン駆動力アシストにより減少し、前記発電電動機による前記蓄電装置の充電により増加する前記蓄電装置の充電率が、予め定められた上限と下限の間の範囲内となるよう、前記発電電動機によるエンジン駆動力アシストおよび前記補機の駆動と、前記蓄電装置の充電とを制御し、
   前記車両を走行させる走行モードでは、前記発電電動機によるエンジン駆動力アシストと、前記蓄電装置の充電とを、前記充電率が第一の下限と第一の上限の範囲内となるよう制御し、
   前記補機を駆動する補機駆動モードでは、前記補機の駆動と、前記蓄電装置の充電とを、前記充電率が前記第一の下限よりも低い第二の下限と前記第一の上限よりも高い第二の上限との範囲内となるよう制御することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
2. 前記補機駆動モードでは、前記車両が停止している状態では前記エンジンを停止し、前記蓄電装置から供給される電力のみにより前記補機を駆動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両の駆動制御装置。
3. 前記蓄電装置の充電率が前記第二の下限まで低下したときに、前記エンジンを起動して前記発電電動機を駆動することによって前記蓄電装置を充電し、前記充電率が前記第二の上限まで到達したときに前記エンジンを停止させて前記蓄電装置の充電を停止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両の駆動制御装置。
4. 前記補機駆動モードでは、前記車両が走行している状態では、前記発電電動機における発電を停止す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駆動制御装置。
5. 前記補機を駆動する前記補機駆動モードに先だって実行される準備モードをさらに有し、
   前記準備モードでは、前記発電電動機における前記エンジンのアシスト動作を停止して、前記発電電動機による前記蓄電装置の充電を行う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駆動制御装置。
6. 前記準備モードでは、前記蓄電装置の充電を、前記充電率が少なくとも前記第二の上限となるまで行うことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
7. 前記補機駆動モードまたは前記準備モードにおける前記蓄電装置の充電は、前記走行モードにおける前記蓄電装置の充電よりも、前記発電電動機の回転数を高めて高い電流値で行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
8. オペレータの操作により、前記蓄電装置から供給される電力によって前記発電電動機で前記エンジンの駆動力のアシストを行うアシストモードが選択されたときに、
   前記発電電動機での発電動作を停止するとともに、前記蓄電装置から供給される電力によって駆動した前記発電電動機により、前記エンジンの駆動力のアシストを、前記充電率が前記第二の下限よりも低い第三の下限よりも高い範囲内となるように行うことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。
9. 前記アシストモードが選択されたときに、前記車両が停止状態にある場合、前記発電電動機での発電動作を開始して前記蓄電装置の充電を行うことを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置。

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