JP2016040146A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの過充電や過放電を抑制しながら発電用エンジンを停止させる。【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置はコントローラ８を含む。このコントローラ８は、バッテリ７の許容入力電力Ｗｉとモータ出力Ｗとアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０との関係が規定されたマップであって、許容入力電力が小さい程、またモータ出力が小さい程、前記アクセル変化レート閾値の値が小さくなるように設けられたマップを記憶している。コントローラ８は、バッテリ温度に基づき許容入力電力Ｗｉを求め、アクセル操作によりアクセル開度Ａｃが低下すると、アクセル変化レートΔＡｃを求め、許容入力電力Ｗｉとモータ出力Ｗとに基づきマップからアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０を特定し、アクセル変化レートΔＡｃがアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０を超えている場合にエンジン２を停止させる。【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆるシリーズ方式のハイブリッド車両に関するものである。

従来から、発電用エンジンと、これより駆動される発電機と、電力を蓄電するバッテリと、走行用モータとを備え、車両の負荷（アクセル開度）と車速とにより規定される車両の走行状態に応じて、発電用エンジンの駆動により生じる発電機の発電電力と、バッテリに蓄電されている電力とを用いて走行するシリーズ方式のハイブリッド車両が知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１１−５１４７９号公報

この種のハイブリッド車両では、主に低負荷域では発電用エンジンを停止させ、バッテリの電力のみで走行することが行われる。しかし、それ以外の走行状態であっても、必要に応じて発電用エンジンを始動したり停止させたりする制御を行うのが合理的である。例えばアクセル開度がほぼ全開となる高負荷領域からアクセル開度が半開又はそれに近い中低負荷領域に走行状態が移行される場合には、必要電力が急激に低くなるので、このような場合には、発電用エンジンを一時的に停止させることで余剰電力の発生やエンジン燃料の消費を抑制した方が良いことがある。

ところが、このように発電用エンジンを停止させる場合には、次のような課題がある。すなわち、アクセルオフに伴い走行用モータの出力が低下するが、この際、アクセル操作に対して発電用エンジンの停止タイミングが遅いと、結局、余剰電力が発生する。このような余剰電力はバッテリに充電されるが、バッテリの性能はその温度や残存容量（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に左右され、冷間時には、バッテリ性能が低下して許容入力電力が低下するため、許容入力電力を超えて充電が行われることにより、バッテリの劣化をもたらすことが考えられる。

逆に、アクセル操作に対して発電用エンジンの停止タイミングが早かった場合には、走行用モータの駆動電力が不足する。この場合には、不足分の電力がバッテリ電力で補われるが、冷間時には、バッテリ性能が低下して許容出力電力も低下するため、許容出力電力を超える電力がバッテリから供給（放電）されることで、バッテリの劣化をもたらすことが考えられる。また、バッテリの放電電力が大きい場面では、バッテリの電圧低下によりバッテリ電流が増大することがあり、バッテリの許容電流値を超えた電力をバッテリが供給してしまうことがある。さらに、バッテリ電力が十分に残っていない場合には、車両が走行不能に陥ることも考えられる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、許容入力電力を超えるバッテリへの充電や、許容出力電力又は許容電流値を超えるバッテリからの電力供給（放電）が生じること、つまり、バッテリの過充電や過放電、過電流が生じることを効果的に抑制しながら発電用エンジンを停止させる技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、発電用のエンジンと、このエンジンにより駆動されて発電する発電機と、この発電機で発電された電力を蓄電するバッテリと、発電機の発電電力、又はバッテリの電力により駆動輪を駆動するモータと、アクセル開度を検出するアクセル開度検出部と、バッテリの電圧・電流を検出するバッテリ電圧・電流検出部と、バッテリ温度を検出するバッテリ温度検出部と、モータ出力を検出するモータ出力検出部と、バッテリの許容入力電力と、モータ出力と、減速時のアクセル開度の単位時間当たりの変化量であって駆動中の前記エンジンを停止させるための当該変化量の閾値であるアクセル変化レート閾値との関係が規定されたマップを記憶する記憶部と、エンジンの駆動を制御するエンジン制御部とを備え、前記マップは、許容入力電力が小さい程、またモータ出力が小さい程、前記アクセル変化レート閾値の値が小さくなるように設けられており、前記エンジン制御部は、前記バッテリ温度と前記バッテリ残存容量とに基づいて前記許容入力電力を求め、アクセルオフ操作により前記アクセル開度が変化すると、その単位時間当たりの変化量であるアクセル変化レートを求めるとともに、前記許容入力電力と前記モータ出力とに基づいて前記マップから前記アクセル変化レート閾値を特定する処理を実行し、前記アクセル変化レートが当該アクセル変化レート閾値を超えている場合に、駆動中の前記エンジンを停止させる処理を実行するものである。

この制御装置では、アクセル変化レートがアクセル変化レート閾値よりも大きい場合にエンジンが停止される。その際のアクセル変化レート閾値は、バッテリの許容入力電力が小さい程、またモータ出力が小さい程、低い値に設定される。つまり、冷間時などバッテリの許容入力電力が小さい場合には、モータ出力が小さい場合にエンジンが停止され易くなり、モータ出力が大きい場合にエンジンが停止されることが抑制される。そのため、仮に、エンジンの停止タイミングが遅かった場合でも、モータ出力が比較的大きい（つまり、必要電力が多い）ため、その際に生じる余剰電力がバッテリの許容入力電力を超えることが抑制される。また、エンジンの停止タイミングが早かった場合でも、モータ出力が比較的小さいので、その際に不足する電力がバッテリの許容出力電力を超えることが抑制される。従って、許容入力電力を超えるバッテリへの充電や、許容出力電力又は許容電流値を超えるバッテリからの電力供給（放電）が生じることを抑制しながら発電用エンジンを停止させることが可能となる。

この制御装置においては、前記マップを第２マップと定義したときに、前記記憶部は、駆動中のエンジンを停止させるためのアクセル開度の閾値であるアクセル開度閾値と前記許容入力電力との関係を規定したマップであって、許容入力電力が大きい程、アクセル開度閾値が大きくなるように設けられた第１マップをさらに記憶しており、前記エンジン制御部は、当該エンジン制御部が求めた前記許容入力電力に基づき前記第１マップから前記アクセル開度閾値を特定し、アクセル開度が当該アクセル開度閾値を超えている場合にのみ、前記アクセル変化レート閾値を特定する処理を実行するものであるのが好適である。

この構成では、アクセル開度がアクセル開度閾値を超えている場合にのみ、前記アクセル変化レート閾値を特定する処理が実行される。つまり、エンジンを停止させる処理が実行される。この構成によれば、許容入力電力を超えるような余剰電力が発生したり、許容出力電力又は許容電流値を超えるような電力不足が発生し易い状況でエンジンが停止されることを抑制することが可能となる。

また、上記制御装置において、前記エンジン制御部は、アクセル変化レートがアクセル変化レート閾値を超えている場合であって、かつモータ出力が予め設定されているモータ出力閾値未満である場合にのみ、駆動中のエンジンを停止させる処理を実行するものであるのが好適である。

この構成によれば、アクセルを急に緩めながらも、その後一定の踏み込み量が維持されるようなアクセル操作が行われた場合に、エンジンが停止されて、モータの駆動電流が不足することを抑制することができる。

また、上記制御装置においては、バッテリ温度とバッテリ残存容量とに基づきバッテリの許容出力電力を求め、この許容出力電力に対応するモータ出力制限値を設定する出力制限値設定部と、エンジン停止後、モータ出力が前記モータ出力制限値を超えないように前記モータの駆動を制御するモータ制御部とを備えるものであるのが好適である。

この構成によれば、エンジンの停止タイミングが早かった場合でも、バッテリから許容出力電力を超える電力が供給されることを抑制することができる。

この場合、前記出力制限値設定部は、予め定められたバッテリ許容電流値とバッテリ電圧・電流検出部から得られるバッテリ電圧とに基づきバッテリの出力の制限値を求め、該制限値及び前記許容出力電力値のうち値の小さい方を前記モータ出力制限値とするものであるのが好適である。

この構成によれば、前記モータ出力制限値の信頼性が向上し、許容出力電力又は許容電流値を超える電力がバッテリから供給されることをより高度に抑制することが可能となる。

また、上記制御装置においては、前記発電機が発電する余剰電力を求める余剰電力検出部と、エンジン停止後、前記余剰電力が前記許容入力電力未満になるように発電機を制御する発電機制御部とを備えるものであるのが好適である。

この構成によれば、エンジンの停止タイミングが遅かった場合に生じる余剰電力が、許容入力電力を超えてバッテリに充電されることを抑制することが可能となる。

また、上記制御装置において、前記エンジン制御部は、エンジン停止処理の実行をその実行開始から所定期間維持し、該所定期間後にエンジンを再始動するものであるのが好適である。

この構成によれば、再始動が遅れてバッテリから許容出力電力以上の電力不足が生じたり、再始動が早すぎてバッテリへの許容入力電力以上の余剰電力が生じたりすることを抑制することが可能となる。

この場合、前記エンジン制御部は、時間カウンタに基づき前記エンジン停止処理の維持期間をカウントするとともに、そのカウント途中に改めてエンジン停止処理を実行する場合には、前記時間カウントをリセットするものであるのが好適である。

この構成によれば、例えばアクセルの２段階戻し操作による２段階目の戻し操作直後に再始動し違和感が生じることを抑制することが可能となる。

以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、許容入力電力を超えるバッテリへの充電や、許容出力電力又は許容電流値を超えるバッテリからの電力供給（放電）が生じることを効果的に抑制しながら発電用エンジンを停止させることができる。

本発明の実施形態にかかるハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。 図１に示すハイブリッド車両の制御システム図である。 アクセル開度（負荷）と車速と走行領域との関係を規定したマップである。 コントロールユニットによる制御動作を示すフローチャートである。 コントロールユニットによる制御動作を示すフローチャートである。 バッテリの許容入力電力とアクセル開度閾値との関係を規定したマップである。 バッテリの許容入力電力とモータ出力（実出力）とアクセル変化レート閾値との関係を規定したマップである。 アクセルのオフ操作によりエンジンを停止させた場合の各種要素の経時的変化の一例を示すタイミングチャート（従来の車両の例）である。 アクセルのオフ操作によりエンジンを停止させた場合の各種要素の経時的変化の一例を示すタイミングチャート（従来の車両の例）である。 アクセルのオフ操作によりエンジンを停止させた場合の各種要素の経時的変化の一例を示すタイミングチャート（本実施形態の例）である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

（１）全体構成
図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図であり、図２は、ハイブリッド車両の制御システム図である。

これらの図に示すように、ハイブリッド車両１（以下、車両１と略す）は、エンジン２と、エンジン２から駆動力を得て発電を行うジェネレータ３（本発明の「発電機」に相当する）と、ジェネレータ３の発電電力を蓄電可能なバッテリ７と、走行用の動力源として設けられ、上記ジェネレータ３およびバッテリ７の少なくとも一方から電力の供給を受けて駆動輪１０を駆動する走行用モータ４（本発明の「モータ」に相当する）と、上記ジェネレータ３、バッテリ７および走行用モータ４の間の入出力電流を交流から直流、またはその逆に変換する第１インバータ５および第２インバータ６と、を備えている。つまり、この車両１は、エンジン２を専ら発電用の動力源として使用し、走行用モータ４のみによって駆動輪１０を駆動する、いわゆるシリーズ方式のハイブリッド車両であり、走行用モータ４の駆動力を、デファレンシャル装置１１を介して左右の駆動輪１０に伝達することで走行する。

上記エンジン２は、水素タンク９に貯留されている水素を燃料（気体燃料）として使用する水素エンジンである。

上記エンジン２は、図２に示すように、ツインロータ式のロータリピストンエンジンである。エンジン２は、２つのロータハウジング１５と図外の３つのサイドハウジングとで構成されるエンジン本体を有しており、このエンジン本体内に形成される繭型の２つのロータ収容室１５ａ内にそれぞれ、概略三角形状のロータ１６を備えている。なお、図２は、２つのロータ収容室１５ａが展開された状態で描かれている。

ロータ収容室１５ａ内において、ロータの周囲には互いに独立した３つの作動室が区画形成されており、ロータ１６が１回転する間に、３つの作動室がロータハウジング１５のトロコイド内周面に沿って移動し、各作動室で、吸気、圧縮、燃焼（膨張）及び排気の各行程が行われる。これにより発生するロータ１６の回転力がエンジン２の出力軸であるエキセントリックシャフト１７から取り出される。

ロータハウジング１５には、吸気通路１８と排気通路１９とが接続されている。吸気通路１８は、上流側が１つの単路であるが、下流側は２つの分岐路に分岐し、各分岐路が、それぞれ吸気行程が行われる作動室に連通するように接続されている。排気通路１９は、下流側が１つの単路であるが、上流側は２つの分岐路に分岐しており、各分岐路が、それぞれ排気行程が行われる作動室に連通するように接続されている。

吸気通路１８の上流側の単路にはスロットル弁２０が配設されている。スロットル弁２０は、アクチュエータ２１により駆動されることで開度が調節され、吸気通路１８の流通面積、すなわちエンジン２の吸入空気量を調節する。一方、排気通路１９の下流側の単路には、排気ガスを浄化するための排気ガス浄化触媒２５が配設されている。本実施形態では、前記排気ガス浄化触媒２５は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒である。

吸気通路１８の下流側の分岐路には、それぞれ予混合用インジェクタ２２が配設されている。予混合用インジェクタ２２は、水素タンク９から供給される水素を吸気通路１８の下流側の分岐路に噴射するものである。この予混合用インジェクタ２２により噴射された水素は空気と混合された状態で、吸気行程が行われる作動室に供給される。なお、各ロータハウジング１５には、直噴用インジェクタ２３がそれぞれ配設されている。直噴用インジェクタ２３は、水素タンク９から供給される水素を、吸気行程が行われる作動室に直接噴射するものである。このエンジン２では、エンジン水温が所定の閾値温度未満であるときは、予混合用インジェクタ１２による燃料噴射が行われ、前記閾値温度を超えると直噴用インジェクタ２３による燃料噴射に切り替えるようになっている。

また、各ロータハウジング１５には、それぞれ２つの点火プラグ２４が配設されている。点火プラグ２４は、予混合用インジェクタ２２又は直噴用インジェクタ２３により噴射された水素と空気との混合気に火花点火するものである。

（２）制御系
図２に示すように、車両１は、コントローラ８を備えている。コントローラ８は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラである。コントローラ８は、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭ等により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号を入出力する入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを備えている。

コントローラ８には、バッテリ電流・電圧センサ３０、アクセル開度センサ３１、車速センサ３２、回転角センサ３３、バッテリ温度センサ３４、モータ回転数センサ３５及びジェネレータ回転数センサ３６等からの検出信号が入力される。

ここで、バッテリ電流・電圧センサ３０（本発明の「バッテリ電圧・電流検出部」に相当する）は、バッテリ７に出入りする電流及びバッテリ７の端子間電圧を検出するものであり、アクセル開度センサ３１（本発明の「アクセル開度検出部」に相当する）は、図外のアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するものである。車速センサ３２は、車両１の走行速度を検出するものである。回転角センサ３３は、エキセントリックシャフト１３の回転角度位置を検出するものであり、この回転角センサ３３は、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサを兼ねている。バッテリ温度センサ３４（本発明の「バッテリ温度検出部」に相当する）は、バッテリ７の温度を検出するものである。モータ回転数センサ３５は、走行用モータ４の回転数を検出するものであり、ジェネレータ回転数センサ３６は、ジェネレータ３の回転数を検出するものである。また、第１インバータ５はジェネレータ３の発電電流値を検知するセンサとしての機能を有し、第２インバータ６は走行用モータ４の給電電流値を検知するセンサとしての機能を有する。

コントローラ８は、前記検出信号の入力に基づいて、スロットル弁２０のアクチュエータ２１、予混合用インジェクタ２２、直噴用インジェクタ２３、及び点火プラグ２４に制御信号を出力し、エンジン２を制御する（図１参照）。また、コントローラ８は、前記検出信号の入力に基づいて、インバータ５、６に制御信号を出力し、ジェネレータ３及び走行用モータ４を制御する（図１参照）。当例では、このコントローラ８が、本発明の「エンジン制御部」、「モータ制御部」及び「発電機制御部」に相当する。また、コントローラ８は、後述する通り、バッテリ電流・電圧センサ３０から得られる電流値と電圧値とに基づいてバッテリ残存容量を算出するとともに、各種マップを記憶するものであり、よって本発明の「バッテリ残存容量算出部」及び「記憶部」の機能も含む。

（３）制御動作
コントローラ８は、エンジン２及びインバータ５、６を制御することにより、走行用モータ４を、バッテリ７の蓄電電力のみを用いて駆動する態様と、エンジン２の駆動によるジェネレータ３の発電電力のみを用いて駆動する態様と、バッテリ７及びジェネレータ３の双方の電力を用いて駆動する態様とに切り替える。

具体的には、コントローラ８には、図３に示すような、バッテリ７の状態（後記許容入力電力Ｗｉ、許容出力電力Ｗｏ）に応じて、アクセル開度（負荷）と車速と走行領域（領域Ａ、領域Ｂ及び領域Ｃ）との関係を定めたマップが記憶されている。領域Ａと領域Ｂの境界線及び領域Ｂと領域Ｃの境界線はバッテリ７の状態によって変更され、許容入力電力、許容出力電力が大きい程上に、小さい程下に動く。

ここで、領域Ａは、低負荷走行領域であり、走行用モータ４をバッテリ７の蓄電電力のみを用いて駆動する領域である。領域Ｃは、高負荷低速走行領域であり、走行用モータ４をジェネレータ３の発電電力とバッテリ７の蓄電電力とを併用して駆動する領域である。領域Ｂは、領域Ａ、Ｃ以外の主に中負荷走行領域である。この領域Ｂは、走行用モータ４をジェネレータ３の発電電力のみを用いて駆動する領域であり、発電電力が走行用モータ４の出力を上回る場合は、その余剰電力がバッテリ７に充電される。つまり、コントローラ８は、アクセル開度センサ３１及び車速センサ３２からの入力信号に基づき、車両１が上記マップの何れの走行領域にあるかを判別し、該当する走行領域に従って走行用モータ４への電力供給源を切り換え制御する。

また、コントローラ８は、主に中高負荷走行領域（領域Ｂ、Ｃ）においてアクセルのオフ操作が行われたときには、駆動中のエンジン２を一時的に停止させることがある。これは、バッテリ７の許容入力電力を超える余剰電力の発生やエンジン燃料（水素）の消費を抑制するためである。すなわち、例えばアクセル開度がほぼ全開の高負荷走行領域からアクセル開度が半開の中低負荷走行領域に車両１の走行状態が移行された場合などには、走行用モータ４の駆動に必要な電力が急激に低くなるため、エンジン２を停止させない場合には、エンジン燃料（水素）を消費しながら余剰電力を発生させる状況が発生する。この時、発電電力を低下させる制御を行ったとしてもジェネレータ回転数減少を伴うと、発電電力が走行用モータ４の駆動電力に対して大幅に大きくなることがある。そこで、エンジン２を一時的に停止させ、これにより余剰電力の発生やエンジン燃料（水素）の消費を抑制するようにしている。なお、このようにエンジン２を停止させる場合、コントローラ８は、その際の走行領域が領域Ｂであっても、走行用モータ４の駆動電力が不足した場合には、バッテリ７から第２インバータ６を介して走行用モータ４に電力を供給する制御を行う。

以下、このエンジン２の停止制御を含む、コントローラ８によるエンジン２、ジェネレータ３及び走行用モータ４の制御動作について、図６及び図７を参照しつつ図４及び図５のフローチャートに従って説明する。

このフローチャートがスタートすると、コントローラ８は、まず、各種センサからの信号を読み込む（ステップＳ１）。具体的には、車速Ｖ、アクセル開度Ａｃ、エンジン回転数Ｎｅ、バッテリ電流Ｉｂ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ温度Ｔｂ、モータ回転数Ｎｍ、ジェネレータ回転数Ｎｇ、モータ電流Ｉｍ（給電電流値）及びジェネレータ電流Ｉｇ（発電電流値）等の信号を読み込む。

次いで、コントローラ８は、バッテリ電流Ｉｂとバッテリ電圧Ｖｂに基づいてバッテリ７の残存容量ＳＯＣ（以下、単にＳＯＣという）を算出し、ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂに基づいてバッテリ７の許容入力電力Ｗｉ、すなわちバッテリ７に負荷をかけることなく充電することが可能な電力の最大値と、バッテリ７の許容出力電力Ｗｏ、すなわちバッテリ７に負荷をかけること無く当該バッテリ７から供給（放電）することが可能な電力の最大値とを算出する（ステップＳ２）。そして、車速Ｖ及びアクセル開度Ａｃに基づいて走行用モータ４の要求出力を算出するとともに、上記マップ（図３参照）から車両１の走行領域が上記領域Ａ〜領域Ｃの何れに属するかを特定する（ステップＳ３）。そして、コントローラ８は、その領域に応じて走行用モータ４への給電動作を制御することにより、走行用モータ４を駆動する（ステップＳ５）。

具体的には、車両１の走行領域が領域Ａであると特定した場合には、コントローラ８は、第２インバータ６を制御し、走行用モータ４を駆動するのに必要な電力、すなわち、ステップＳ３で求めた要求出力を走行用モータ４が発生するのに必要な電力をバッテリ７から走行用モータ４に供給する。

車両１の走行領域が領域Ｂであると特定した場合には、コントローラ８は、走行用モータ４を駆動するのに必要な電力及び電力収支がバランスするような電力がジェネレータ３で発電されるようにエンジン２を制御する。詳しくは、スロットル弁２０による吸入空気量やインジェクタ２２、２３による燃料噴射量を制御し、さらにインバータ５、６を制御することにより、ジェネレータ３の発電電力を走行用モータ４に供給する。この時、余剰電力はバッテリ７に充電される。

また、車両１の走行領域が領域Ｃであると判定した場合には、コントローラ８は、エンジン２及びインバータ５、６を制御することにより、主にジェネレータ３の発電電力を走行用モータ４に供給し、ジェネレータ３の発電電力だけでは不足する電力をバッテリ７から走行用モータ４に供給する。

次に、コントローラ８は、駆動中のエンジン２を停止させるか否かを判断するための一つ目の閾値であるアクセル開度閾値Ａｃ０を設定する（ステップＳ７）。

具体的には、コントローラ８は、ステップＳ２で求めた許容入力電力Ｗｉに基づき、当該コントローラ８に予め記憶されている、図６に示すマップ（以下、第１マップという）からアクセル開度閾値Ａｃ０を特定する。この第１マップは、許容入力電力Ｗｉとアクセル開度閾値Ａｃ０との関係を規定したもので、許容入力電力Ｗｉの増大に伴いアクセル開度閾値Ａｃ０が増大し、許容入力電力Ｗｉが特定の値（Ｗｉ１）を超えるとアクセル開度閾値Ａｃ０がなだらかになるように、許容入力電力Ｗｉとアクセル開度閾値Ａｃ０との関係が規定されている。これにより、コントローラ８は、冷間時など、許容入力電力Ｗｉが相対的に小さいときには、アクセル開度閾値Ａｃ０として小さい値を設定し、温間時など、許容入力電力Ｗｉが相対的に大きいときには、アクセル開度閾値Ａｃ０として大きい値を設定する。

次に、コントローラ８は、駆動中のエンジン２を停止させるか否かを判断するための二つ目の閾値であるアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０を設定する（ステップＳ９）。このアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０は、アクセルの緩め度合、すなわち減速時のアクセル開度Ａｃの単位時間当たりの変化量（アクセル変化レートΔＡｃ）についての閾値である。

具体的には、コントローラ８は、走行用モータ４の回転数Ｎｍとモータ電流Ｉｍなどに基づき、アクセル操作後のモータ出力（実出力）Ｗ（ｋＷ）を求める。そして、コントローラ８は、このモータ出力Ｗと、ステップＳ２で求めたバッテリ７の許容入力電力Ｗｉと、コントローラ８に予め記憶されている、図７に示すマップ（以下、第２マップという）とからアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０を特定する。この第２マップは、許容入力電力Ｗｉと、モータ出力Ｗと、アクセル変化レート閾値ΔＡｃ０との関係を規定したものであり、許容入力電力Ｗｉが小さい程、また、モータ出力Ｗが小さい程、アクセル変化レート閾値ΔＡｃ０の絶対値が小さくなるように、当該アクセル変化レート閾値ΔＡｃ０の値が規定されている。これにより、コントローラ８は、冷間時などバッテリ７の許容入力電力Ｗｉが小さいときであって、かつモータ出力Ｗが小さい走行状態のときには、温間時などバッテリ７の許容入力電力Ｗｉが大きいときであって、かつモータ出力Ｗが大きい走行状態のときに比べて、絶対値が小さい値のアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０を設定する。

なお、当例では、上記の通り、走行用モータ４の回転数Ｎｍとモータ電流Ｉｍなどに基づき、コントローラ８がモータ出力Ｗを求めている。つまり、当例では、モータ回転数センサ３５、第２インバータ６及びコントローラ８が本発明の「モータ出力検出部」として機能している。

次に、コントローラ８は、アクセル開度センサ３１が検出するアクセル開度Ａｃに基づき、アクセル開度が低下したか否かを判定し（ステップＳ１１）、ここで、ＹＥＳと判定した場合には、エンジン２が駆動中か否かを判定する（ステップＳ１３）。

そして、エンジン２が駆動中であると判定した場合には、コントローラ８は、現時点のアクセル開度Ａｃが、ステップＳ７で設定したアクセル開度閾値Ａｃ０を超えているかの判定（ステップＳ１５）と、そのアクセル開度の低下におけるアクセル変化レートΔＡｃが、ステップＳ９で設定したアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０を超えているか否かの判定（ステップＳ１７）と、現時点のモータ出力Ｗが、コントローラ８に予め設定されているモータ出力閾値Ｗ０（エンジン２を停止させるか否かを判断するための三つ目の閾値）未満か否かの判定（ステップＳ１９）とを順次行い、これらステップＳ１５〜Ｓ１９の全てでＹＥＳと判定すると、コントローラ８はエンジン２を停止させる（ステップＳ２１）。具体的には、インジェクタ２２、２３による燃料噴射及び点火プラグ２４による点火動作を停止させる（ステップＳ２１）。なお、コントローラ８は、アクセル開度センサ３１が検出するアクセル開度Ａｃに基づき上記アクセル変化レートΔＡｃを求める。

コントローラ８は、ステップＳ２１でエンジン２を停止させた後、又はステップＳ１１〜ステップＳ１９のうち何れかでＮＯと判定すると、処理をステップＳ２５に移行する。

コントローラ８は、ここで、バッテリ電圧Ｖｂとバッテリ固有のバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔに基づきバッテリ７からの出力の制限値Ｗ１（ｋＷ）を求め、この制限値Ｗ１と、ステップＳ２で求めた許容出力電力Ｗｏのうち、値の小さい方を、出力制限値Ｗ_ｌｍｔに設定する（ステップＳ２９〜Ｓ３３）。

コントローラ８は、次に、モータ出力Ｗが出力制限値Ｗ_ｌｍｔよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ３５）、ＹＥＳと判定した場合には、モータ出力Ｗが出力制限値Ｗ_ｌｍｔに抑えられるように第２インバータ６を介して走行用モータ４を制御する（ステップＳ３７）。具体的には、コントローラ８は、走行用モータ４のトルクを制限する。なお、上記ステップＳ３５でＮＯと判定した場合には、コントローラ８はステップＳ３７の処理をスキップする。

なお、当例では、コントローラ８がバッテリ電圧Ｖｂおよびバッテリ電流Ｉｂなどからバッテリ７のＳＯＣを求め、ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂに基づき許容出力電力Ｗｏを求め、さらにバッテリ電圧Ｖｂおよびバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔに基づき制限値Ｗ１を求め、許容出力電力Ｗｏと制限値Ｗ１から出力制限値Ｗ_ｌｍｔを求める。つまり、当例では、コントローラ８が本発明の「出力制限値設定部」として機能している。

次に、コントローラ８は、ジェネレータ３の回転数Ｎｇとジェネレータ電流Ｉｇとモータ出力Ｗなどとに基づき、ジェネレータ３が生成する余剰電力ΔＷ（ｋＷ）を求める（ステップＳ３９）。余剰電力ΔＷとは、モータ出力Ｗに対してジェネレータ３の発電電力が余る場合の電力をいう。コントローラ８は、この余剰電力ΔＷが上記許容入力電力Ｗｉよりも大きいか否かを判定し（ステップＳ４１）、ＹＥＳと判定した場合には、ジェネレータ３の発電電力が許容入力電力Ｗｉに抑えられるように、第１インバータ５を介してジェネレータ３を制御する（ステップＳ４３）。具体的には、コントローラ８は、ジェネレータ３のトルクを制限することにより、ジェネレータ３の発電電力を抑制し、その後、ステップＳ１に処理をリターンする。

なお、当例では、上記の通り、ジェネレータ３の回転数Ｎｇとジェネレータ電流Ｉｇとモータ出力Ｗなどとに基づきコントローラ８が余剰電力ΔＷ（ｋＷ）を求めており、つまり、当例では、コントローラ８が本発明の「余剰電力検出部」として機能している。

上記ステップＳ４１でＮＯと判定した場合には、コントローラ８はステップＳ４３の処理をスキップし、ステップＳ１に処理をリターンする。

（４）作用効果等
以上説明した車両１によれば、アクセル開度が低下すると、アクセル開度Ａｃがアクセル開度閾値Ａｃ０よりも大きい（第１条件）、アクセル変化レートΔＡｃがアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０よりも大きい（第２条件）、モータ出力Ｗが閾値Ｗ０よりも小さい（第３条件）、という３つの条件が満たされることにより（ステップＳ１５〜Ｓ１９でＹＥＳ）エンジン２が停止される。

この場合、上記車両１によれば、上記３つの条件のうち、特に、アクセル変化レートΔＡｃがアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０よりも大きい、という第２条件が充足されたときにエンジン２を停止させるので、許容入力電力Ｗｉを超えるバッテリ７への充電や、許容出力電力Ｗｏまたはバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔを超えるバッテリ７からの電力供給（放電）を伴うことを効果的に抑制しつつエンジン２を停止させることができる。すなわち、アクセル変化レート閾値ΔＡｃ０は、上記の通り、第２マップ（図７）に基づき設定されるが、この第２マップは、許容入力電力Ｗｉが小さい程、また、モータ出力Ｗが小さい程、アクセル変化レート閾値ΔＡｃ０の絶対値が小さくなるようにその値が規定されている。そのため、冷間時などバッテリ７の許容入力電力Ｗｉが小さく、かつモータ出力Ｗが小さい走行状態のときには、温間時などバッテリ７の許容入力電力Ｗｉが比較的大きく、かつモータ出力Ｗが大きい走行状態のときに比べて、絶対値が相対的に小さい値のアクセル変化レート閾値ΔＡｃ０が設定される。つまり、バッテリ７の許容入力電力Ｗｉが小さいときには、モータ出力Ｗが小さい場合にエンジン２が停止され易くなり、モータ出力Ｗが大きいときにエンジン２が停止されることが抑制される。よって、許容入力電力Ｗｉを超えるバッテリ７への充電や、許容出力電力Ｗｏ又はバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔを超えるようなバッテリ７からの電力供給（放電）を伴うことを抑制しながらエンジン２を停止させることができる。

例えば、図８〜図１０は、アクセルがオフ操作された時のアクセル開度、モータ出力、発電電力及び要求電力の各要素の経時変化の一例をタイミングチャートで示している。図８及び図９は、従来の車両の例であり、図１０は、上記実施形態の車両１の例である。図８〜図１０中の時点Ｔ_０は、アクセル開度が低下し始めた時点である。また、時点Ｔ_１は発電要求が停止された時点であり、この時点Ｔ_１からエンジン２を停止させるための制御が開始される。

各図の時点Ｔ_２におけるモータ出力と発電電力との関係に着目すると明らかなように、図８の例では、余剰電力が発生し、図９の例では発電電力が不足していることが推察できる。つまり、図８の例の車両では、許容入力電力を超えるエンジン２への充電が発生し、図９の例の車両では、許容出力電力または許容電流値を超えるようなバッテリからの電力供給（放電）が行われると推察される。これに対して、図１０に示す実施形態の車両１によれば、多少、発電電力に不足が生じていると考えられるが、許容出力電力Ｗｏ又はバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔを超えるようなバッテリ７からの電力供給（放電）は避けられるものと推察される。

このように、上記実施形態の制御によれば、許容入力電力Ｗｉを超えるバッテリ７への充電や、許容出力電力Ｗｏ又はバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔを超えるようなバッテリ７からの電力供給（放電）を伴うことを抑制しながらエンジン２を停止させることが可能となる。

しかも、上記実施形態の車両１によれば、事前に、アクセル開度Ａｃとアクセル開度閾値Ａｃ０とを比較し、アクセル開度Ａｃがアクセル開度閾値Ａｃ０を超えている、という第１条件を満たした場合にだけ、第２条件の判定を行い、第１条件を充足してない場合にはエンジン２を停止させなので、上記のような不利益を伴うことをより高度に抑制しつつエンジン２を停止させることできる。すなわち、アクセル開度閾値Ａｃ０は、上記（図６）の通り、バッテリ７の許容入力電力Ｗｉの増大に伴い値が大きくなるように設定される、つまり、冷間時など、バッテリ７の許容入力電力Ｗｉが小さいときには、アクセル開度Ａｃが小さい場合にエンジン２が停止され易くなり、許容入力電力Ｗｉが大きいときにエンジン２が停止されることが抑制される。そのため、許容入力電力Ｗｉを超えるような余剰電力が発生したり、許容出力電力Ｗｏ又はバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔを超えるような電力不足が発生することが、事前に、アクセル開度Ａｃによって規制される。

また、上記実施形態の車両１によれば、第１、第２条件を充足した場合でも、モータ出力Ｗがモータ出力閾値Ｗ０よりも小さい、という第３条件が充足されなければ、エンジン２が停止されることがない。そのため、ジェネレータ３による発電電力が依然必要でありながら、エンジン２が停止されてしまうことを抑制することができる。すなわち、アクセルを急に緩めながらも、その後一定の踏み込み量が維持されるような場合には、走行用モータ４の駆動電力が未だ必要であるにも拘わらず、上記第１、第２条件が充足される場合が発生し得る。このような場合、エンジン２を無条件に停止させるとすれば、走行用モータ４の駆動電力が不足し、結果的に、許容出力電力Ｗｏ又はバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔを超える電力がバッテリ７から供給（放電）されるような事態をもたらすことになる。しかし、上記車両１によれば、モータ出力Ｗがモータ出力閾値Ｗ０よりも小さい場合にのみエンジン２を停止させるので、そのような不都合が生じることを効果的に抑制することができる。

さらに、上記実施形態の車両１によれば、エンジン停止後、許容出力電力Ｗｏ、又はバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔに基づき設定された出力制限値Ｗ_ｌｍｔよりもモータ出力Ｗが大きい場合には、モータ出力Ｗが出力制限値Ｗ_ｌｍｔに抑えられるように走行用モータ４がコントローラ８により制御される（ステップＳ３７）。そのため、アクセル開度の低下に対してエンジン２の停止タイミングが早かった場合でも、その後、モータ出力Ｗが抑えられることで、著しい電力不足に陥ることが抑制される。従って、許容出力電力Ｗｏ又はバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔを超える電力がバッテリ７から供給（放電）されることを効果的に抑制でき、これによりバッテリ７を保護することができる。

特に、上記実施形態の車両１では、ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂに基づき許容出力電力Ｗｏを求めた上で、さらにバッテリ電圧Ｖｂおよびバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔに基づき制限値Ｗ１を求め、これらのうち値の小さい方をバッテリ７の出力制限値Ｗ_ｌｍｔとして設定するので、出力制限値Ｗ_ｌｍｔの信頼性が高く、よって許容出力電力Ｗｏ又はバッテリ許容電流Ｉｍ_ｌｍｔを超える電力がバッテリ７から供給（放電）されることをより高度に抑制することができるという利点もある。

また、上記実施形態の車両１によれば、仮にエンジン２の停止タイミングが相対的に遅く、結果的に余剰電力ΔＷが発生したとしても、その余剰電力ΔＷと許容入力電力Ｗｉとを比較し、ジェネレータ３の発電電力が許容入力電力Ｗｉになるようにジェネレータ３が制御される（ステップＳ４３）。そのため、許容入力電力Ｗｉを超える電力がバッテリ７に充電されることを抑制して、バッテリ７を保護することができるという利点もある。

なお、コントローラ８によるエンジン２の停止処理は、実行開始から所定期間は維持され、その後、通常のエンジン制御の状態に戻るようにしても良い。その際の所定期間は所定のエンジン回転数まで低下する期間であっても良い。これにより、再始動が遅れてバッテリ７から許容出力電力Ｗｏ以上の電力不足が生じたり、再始動が早すぎてバッテリ７への許容入力電力Ｗｉ以上の余剰電力が生じたりすることを抑制できる。また、所定期間の維持は時間カウンタによるものであっても良いが、アクセルの２段階の戻し操作等で時間カウント途中に改めてエンジン停止の条件を満たした場合には、その時間カウンタを０にリセットする機能を追加しても良い。これにより、アクセルの２段階目の戻し操作直後に再始動することによる違和感が生じることを抑制することが可能となる。

なお、以上説明したハイブリッド車両１は、本発明にかかる制御装置が適用されたハイブリッド車両１の好ましい実施形態の例示であって、ハイブリッド車両１の全体構成や、コントローラ８の具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 車両
２ エンジン
３ ジェネレータ
４ 走行用モータ
５ 第１インバータ
６ 第２インバータ
７ バッテリ
８ コントローラ
３０ バッテリ電流・電圧センサ
３１ アクセル開度センサ
３２ 車速センサ
３３ 回転角センサ
３４ バッテリ温度センサ
３５ モータ回転数センサ
３６ ジェネレータ回転数センサ

Claims (8)

1. 発電用のエンジンと、
   このエンジンにより駆動されて発電する発電機と、
   この発電機で発電された電力を蓄電するバッテリと、
   発電機の発電電力、又はバッテリの電力により駆動輪を駆動するモータと、
   アクセル開度を検出するアクセル開度検出部と、
   バッテリの電圧・電流を検出するバッテリ電圧・電流検出部と、
   バッテリ温度を検出するバッテリ温度検出部と、
   モータ出力を検出するモータ出力検出部と、
   バッテリの許容入力電力と、モータ出力と、減速時のアクセル開度の単位時間当たりの変化量であって駆動中の前記エンジンを停止させるための当該変化量の閾値であるアクセル変化レート閾値との関係が規定されたマップを記憶する記憶部と、
   バッテリ残存容量を算出するバッテリ残存容量算出部と、
   エンジンの駆動を制御するエンジン制御部とを備え、
   前記マップは、許容入力電力が小さい程、またモータ出力が小さい程、前記アクセル変化レート閾値の値が小さくなるように設けられており、
   前記エンジン制御部は、前記バッテリ温度と前記バッテリ残存容量とに基づいて前記許容入力電力を求め、アクセルオフ操作により前記アクセル開度が変化すると、その単位時間当たりの変化量であるアクセル変化レートを求めるとともに、前記許容入力電力と前記モータ出力とに基づいて前記マップから前記アクセル変化レート閾値を特定する処理を実行し、前記アクセル変化レートが当該アクセル変化レート閾値を超えている場合に、駆動中の前記エンジンを停止させる処理を実行する、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記マップを第２マップと定義したときに、前記記憶部は、駆動中のエンジンを停止させるためのアクセル開度の閾値であるアクセル開度閾値と前記許容入力電力との関係を規定したマップであって、許容入力電力が大きい程、アクセル開度閾値が大きくなるように設けられた第１マップをさらに記憶しており、
   前記エンジン制御部は、当該エンジン制御部が求めた前記許容入力電力に基づき前記第１マップから前記アクセル開度閾値を特定し、アクセル開度が当該アクセル開度閾値を超えている場合にのみ、前記アクセル変化レート閾値を特定する処理を実行する、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジン制御部は、アクセル変化レートがアクセル変化レート閾値を超えている場合であって、かつモータ出力が予め設定されているモータ出力閾値未満である場合にのみ、駆動中のエンジンを停止させる処理を実行する、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   バッテリ温度とバッテリ残存容量とに基づきバッテリの許容出力電力を求め、この許容出力電力に対応するモータ出力制限値を設定する出力制限値設定部と、
   エンジン停止後、モータ出力が前記モータ出力制限値を超えないように前記モータの駆動を制御するモータ制御部とを備える、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記出力制限値設定部は、予め定められたバッテリ許容電流値とバッテリ電圧・電流検出部から得られるバッテリ電圧とに基づきバッテリの出力の制限値を求め、該制限値及び前記許容出力電力値のうち値の小さい方を前記モータ出力制限値とする、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記発電機が発電する余剰電力を求める余剰電力検出部と、
   エンジン停止後、前記余剰電力が前記許容入力電力未満になるように発電機を制御する発電機制御部とを備える、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジン制御部は、エンジン停止処理の実行をその実行開始から所定期間維持し、該所定期間後にエンジンを再始動する、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
8. 請求項７に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジン制御部は、時間カウンタに基づき前記エンジン停止処理の維持期間をカウントするとともに、そのカウント途中に改めてエンジン停止処理を実行する場合には、前記時間カウントをリセットする、ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

Images