JP2018047724A - ハイブリッド車両の発電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンによる走行駆動中にエンジンを燃費効率が高い状態である高効率点で運転しつつエンジンの出力トルクの一部を用いて電動発電機を駆動して発電させる際、ドライバビリティを悪化させることなく、短時間で十分な電力を蓄えることが可能なハイブリッド車両の発電制御装置を提供すること。
【解決手段】ＨＶ−ＥＣＵ３１のＣＰＵ５１で変化率可変設定プログラムを実行することにより実現される可変設定部６２を含む車両の発電制御装置６０において、可変設定部６２は、エンジンによる駆動走行中に所定の発電条件が成立したことを条件に、エンジンの出力トルクの一部を用いてＭＧを駆動して発電する際、可変設定部６２は、少なくともギヤ段レート制御マップ６５を参照し、そのときのＡＭＴのギヤ段に応じてＭＧの発電トルクの変化率を変化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の発電制御装置に関する。

ハイブリッド車両、例えば、パラレル式のハイブリッド車両は、エンジンおよび電動発電機を併有する走行駆動源と、クラッチや変速機等を含み、エンジンから駆動車輪まで動力を伝達する動力伝達経路を有している。

この種のハイブリッド車両は、走行モードとしては、エンジンによる走行モード（以下、ＥＧ走行モードという）、電動発電機による走行モード（以下、ＥＶ走行モードという）、エンジンと電動発電機とが協働する走行モード（以下、ＨＶ走行モードという）を有している。

このようなハイブリッド車両としては、エンジンを燃費効率が最も高い状態である最高効率点近傍で駆動し、最高効率点でのエンジンの出力が走行トルクより大きい場合にエンジン出力を発電機に入力して発電を行うものが既に知られていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１３７５１８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたものにあっては、エンジンによる走行中に電動モータで発電を開始したり終了したりする際にドライバビリティの悪化を低減する点については何等考慮されていなかった。

具体的には、近年、ハイブリッド車両は、エンジンによる走行中、エンジンの出力トルクの一部を用いて電動発電機を駆動して発電させ、蓄電する制御が行われているが、燃費を向上させるために、蓄電効率を高めて、具体的には短時間で十分な電力を蓄電できるよう電動発電機の発電エネルギーを大きくするという要求がある。

しかしながら、このようなハイブリッド車両は、電動発電機の発電エネルギーを大きくしようとすると、発電トルクの変化率を大きくする必要が生じる。一方、エンジンは電動発電機と比べて応答性が悪いため、エンジン出力トルクの変化と発電トルクの変化を完全に一致させるのは困難である。このため、エンジンによる走行中の発電の開始時と終了時に走行トルク（車両の走行駆動が寄与するトルク）の急変が生じドライバビリティが悪化するという問題点があった。

本発明は、上述のような従来の課題を解決すべくなされたものであり、エンジンによる走行駆動中にエンジンを燃費効率が高い状態である高効率点で運転しつつエンジン出力トルクの一部を用いて電動発電機を駆動して発電させる際、ドライバビリティを悪化させることなく、短時間で十分な電力を蓄えることが可能なハイブリッド車両の発電制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係るハイブリッド車両の発電制御装置は、上記目的達成のため、エンジンおよび電動発電機を併有する走行駆動源を有し、前記エンジンによる駆動走行中に所定の発電条件が成立したときに、前記エンジンの出力トルクをドライバ要求トルクより大きい高燃費効率トルクとしつつ前記エンジンの出力トルクの一部を用いて前記電動発電機を駆動して発電するハイブリッド車両の発電制御装置であって、前記発電の開始時と終了時の前記電動発電機の発電トルクの変化率を可変設定する可変設定手段を有し、前記可変設定手段は、少なくとも前記ハイブリッド車両の変速機の変速比に応じて前記変化率を変化させることを特徴とするものである。

この構成により、本発明では、エンジンの出力トルクの一部を用いて電動発電機を駆動して発電を開始したりその発電を終了したりする際、少なくとも変速機の変速比に応じて発電トルクの変化率を変化させるため、発電トルクの増加、減少に伴う走行トルクの変化（減少、増加）によるショックを減らしてドライバビリティの悪化を防ぐことができる。

また、本発明では、発電トルクの変化率の可変設定によってドライバビリティへの影響を小さくできるため、ドライバビリティを損なうことなく短時間で大きな電力を蓄えることが可能になる。

また、本発明のハイブリッド車両の発電制御装置は、前記変速機の変速比に対応する前記変化率を保持する保持手段をさらに具備し、前記可変設定手段は、前記発電条件が成立したことを条件に、前記変速機の現在の変速比に対応する前記変化率を選択し、前記発電の開始時と終了時の前記発電トルクを、前記選択した変化率に対応するように変化させる構成とすることができる。

また、本発明のハイブリッド車両の発電制御装置においては、前記可変設定手段は、前記変速機の変速比に対応する変化率を含む複数の変化率から最小の変化率を選択する構成としてもよい。

ここにいう複数の変化率は、例えば、エンジン回転数に対応する変化率や前記ハイブリッド車両の車両重量に対応する変化率を含み得る。

本発明によれば、エンジンによる走行駆動中にエンジンを燃費効率が高い状態である高効率点で運転しつつエンジンの出力トルクの一部を用いて電動発電機を駆動して発電させる際、ドライバビリティを悪化させることなく、短時間で十分な電力を蓄えることが可能なハイブリッド車両の発電制御装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の発電制御装置を有するＨＶ−ＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両のエンジン走行中における出力トルクの変化と発電制御領域の関係を説明するためのグラフである。 本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両のエンジン走行中のＭＧトルクのタイミングチャートであり、（ａ）図は発電トルクの変化率の可変設定制御の適用時、（ｂ）図は非適用時のタイミングチャートをそれぞれ示している。 本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の発電トルクの変化率の可変設定制御に適用する各種別のパラメータに対応する発電トルクの変化率の変化傾向を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の発電制御装置における発電トルクの変化率可変設定プログラムを示すフローチャートである。 図６のステップＳ１４〜Ｓ１６における発電トルクの立ち上げや立ち下げ時の変化の説明図である。 本発明の他の実施の形態に係るハイブリッド車両の発電制御装置における発電トルクの変化率可変設定プログラムを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

（一実施の形態）
図１ないし図７は、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の発電制御装置を備えたハイブリッド車両の走行駆動制御システムを示している。

図１に示すように、この実施の形態の車両１においては、エンジン１１、オートクラッチ１２、モータジェネレータ（電動発電機;以下、ＭＧと呼称する）１３、ＡＭＴ(Automated Manual Transmission)１４、推進軸１５、ディファレンシャル装置１６が車両１の前後方向に順次配設されている。そして、エンジン１１およびＭＧ１３のうち少なくとも一方からの動力を、ＡＭＴ１４、推進軸１５、ディファレンシャル装置１６および左右の駆動軸１７ａ、１７ｂを介して左右の駆動車輪１８ａ、１８ｂに動力伝達する動力伝達経路１９が構成されている。

車両１には、また、インバータ２２および高圧バッテリ２３が搭載されており、これらインバータ２２および高圧バッテリ２３と、エンジン１１、オートクラッチ１２、ＭＧ１３、ＡＭＴ１４および推進軸１５とによって、車両１を走行駆動するハイブリッド式の走行駆動システム２０が構成されている。

エンジン１１は、多気筒の内燃機関、例えば４サイクルディーゼルエンジンである。また、オートクラッチ１２は、エンジン１１のクランク軸である出力軸１１ａとＭＧ１３の入力軸１３ａとを動力伝達可能に接続したりその接続を遮断したりする機能を有している。

このオートクラッチ１２は、摩擦式のクラッチディスクのストロークを可変操作する油圧操作シリンダへの油圧の給排を制御することで、断接の切り換えが可能になっている。ここにいう油圧操作シリンダへの油圧は、例えば後述するＡＭＴ−ＥＣＵ３２からの油圧制御コマンドに応動する図外の電気油圧アクチュエータ（クラッチマスタシリンダでもよい）により生成されたものである。

ＭＧ１３は、供給される電力を回転動力に変換して出力する電動モータ（電動機）の機能と、入力された回転動力を電力に変換し出力する発電機の機能とを併有する電動発電機である。

このＭＧ１３は、電動モータとして機能するとき、エンジン１１のアイドル運転状態下で車両１を走行駆動可能な回転動力を出力したり、エンジン１１を燃費効率の高い運転領域で運転するためにエンジン１１の出力をアシストする回転動力を出力したりすることができる。また、ＭＧ１３は、エンジン１１を燃費効率の高い運転領域で運転させる状態下で、エンジン走行トルクを上回る余剰トルクを用いて発電する発電機の機能を発揮することができ、高圧バッテリ２３に充電できるようになっている。以下、この発電を、エンジン走行中の発電と呼称する。さらに、ＭＧ１３は、インバータ２２と協働し、発電機として駆動されるときの負荷トルクである発電トルクを制御できるようになっており、インバータ２２と協働して駆動車輪１８ａ、１８ｂ側に制動トルクを出力することで、車両１の回生ブレーキにも利用できるようになっている。

ＡＭＴ１４は、エンジン１１と共に車両１の図示しない本体フレームにマウントされた公知の変速機で、手動変速機と同様な多段変速可能な歯車変速機構を内蔵するとともに、その変速操作を自動制御可能にした半自動変速機として構成されている。このＡＭＴ１４は、オートクラッチ１２と協働して多段の円滑な変速動作、例えば１速から６速までの変速動作を行うことができるようになっている。

推進軸１５は、ＡＭＴ１４の出力軸１４ｂおよびディファレンシャル装置１６の入力軸１６ａに対しそれぞれユニバーサルジョイント等を介して連結され、ＡＭＴ１４およびディファレンシャル装置１６の間を動力伝達可能に連結している。

ディファレンシャル装置１６は、推進軸１５からの入力される回転動力を、左右の駆動軸１７ａ、１７ｂに対し差動を許容しつつ分配できる公知の差動装置である。

高圧バッテリ２３は、ＭＧ１３に電力を供給可能で、かつ、ＭＧ１３で発生される電力を蓄えることができる二次電池である。また、インバータ２２は、高圧バッテリ２３の電圧を昇圧させるとともにＭＧ１３用の三相交流に変換する機能を有している。

このような走行駆動システム２０は、以下に述べる制御装置３０によって制御される。

制御装置３０は、複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）、例えばハイブリッド駆動制御ユニットであるＨＶ−ＥＣＵ３１と、オートクラッチ１２のクラッチ操作およびＡＭＴ１４の変速操作を制御するＡＭＴ−ＥＣＵ３２と、車両制御ＥＣＵ３３、エンジンＥＣＵ３４およびバッテリＥＣＵ３５とを含んで構成されている。

ＨＶ−ＥＣＵ３１は、図２に示すように、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３、バックアップメモリ５４、入力インターフェース回路５５、出力インターフェース回路５６およびＣＡＮ（Controller Area Network）通信用の通信インターフェース回路５７を含んで構成されるものである。

このＨＶ−ＥＣＵ３１の入力インターフェース回路５５には、車両１の走行状態を検出するセンサ群として、例えばアクセル開度センサ４１および車速センサ４２が接続されている。また、この実施の形態に係るエンジン走行中発電時の発電トルクの変化率（時間変化率）の可変設定制御（図４ないし図５参照）を実現するために、入力インターフェース回路５５には、後述するクランク角センサ４８、ＡＭＴ１４におけるギヤの位置を検出するギヤ位置センサ４９がさらに接続されている。

ＨＶ−ＥＣＵ３１は、ＲＯＭ５３に予め格納されたハイブリッド制御プログラムに従って、ＣＰＵ５１により、ＲＡＭ５２との間でデータを授受しながら、例えばアクセル開度に対応するドライバ要求トルクとして走行駆動システム２０のトータルの出力値を算出し、さらに、現在の車速Ｖやエンジン１１およびＭＧ１３の回転速度Ｎｊ等のセンサ情報と、エンジン１１の機関性能やＭＧ１３の特性に関するバックアップメモリ５４内のマップ情報等を基に、走行駆動システム２０のエネルギ効率が高い動作条件となるよう、エンジン１１に要求されるトルクおよびＭＧ１３に要求されるトルクの指令値等を逐次算出する。そして、そのトルクを指令値としてＣＡＮバス３６を介してエンジンＥＣＵ３４に出力するとともに、トルクを指令値として後述する内蔵のＭＧ制御部に取り込ませるようになっている。

ＨＶ−ＥＣＵ３１のバックアップメモリ５４は、ＣＰＵ５１の停止時にも記憶情報を保持可能なメモリで、例えばＥＥＰＲＯＭにより構成されている。また、ＨＶ−ＥＣＵ３１の通信インターフェース回路５７には、ＣＡＮバス３６を介してＡＭＴ−ＥＣＵ３２および車両制御ＥＣＵ３３が接続されており、ゲートウェイ機能を有する車両制御ＥＣＵ３３を介して、例えばＨＶ−ＥＣＵ３１からエンジンＥＣＵ３４にトルク指令値が出力される。

バッテリＥＣＵ３５は、高圧バッテリ２３の充放電量を常時監視し、高圧バッテリ２３の全電池容量に対する充電量の比率、すなわち、充電率に相当するＳＯＣ(State Of Charge)［％］を算出して、そのＳＯＣをＨＶ−ＥＣＵ３１に送信できるようになっている。バッテリＥＣＵ３５とＨＶ−ＥＣＵ３１がＣＡＮ通信可能に接続され得るのは勿論である。

そして、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、このＳＯＣの変動範囲を高圧バッテリ２３の寿命や信頼性等の面で好適な範囲内に維持するように、ＭＧ１３による駆動出力や発電、回生ブレーキ作動等の制御を実行することで、高圧バッテリ２３のＳＯＣを予め設定した上限値（例えば８０％）と下限値（例えば４０％）の間に制御するようになっている。なお、一時的にＳＯＣの上限値が増加したり、回生電力の充電が見込まれるときに一時的にＳＯＣが下限値を下回ったりしてもよい。

ＡＭＴ−ＥＣＵ３２の入力インターフェース回路には、ドライバのシフトレバー操作入力を検出するシフトスイッチ４３と、オートクラッチ１２の変速機側のディスク回転速度でもあるモータジェネレータ１３の回転速度Ｎｊを検出するレゾルバ等の回転速度センサ４４と、オートクラッチ１２の操作位置であるディスクストロークを検出するクラッチストロークセンサ４５とが接続されている。そして、これらセンサ群４３ないし４５からの検出情報が、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２に取り込まれるようになっている。

ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、ＨＶ−ＥＣＵ３１および車両制御ＥＣＵ３３からの制御情報およびセンサ群４３ないし４５からの検出情報に基づいて、要求される走行トルクや現在の車速Ｖに対応するＡＭＴ１４の最適なギヤ位置（最適な変速段）を設定するとともに、オートクラッチ１２の接続の度合いを制御することができるようになっている。そして、そのような制御を実行するために、ＨＶ−ＥＣＵ３１、車両制御ＥＣＵ３３およびＡＭＴ−ＥＣＵ３２の間で、相互に必要な制御値や検出値に関する情報の双方向通信がなされる。

一方、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２の出力インターフェース回路には、オートクラッチ１２が接続されており、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２は、ＨＶ−ＥＣＵ３１および車両制御ＥＣＵ３３からの制御要求と、クラッチストロークセンサ４５の検出位置とに基づいてオートクラッチ１２の断接およびディスクストロークを制御することができるようになっている。

エンジンＥＣＵ３４の入力インターフェース回路にはクランク角センサ４８が接続されており、クランク角センサ４８で検出されるエンジン回転数［ｒｐｍ］は、エンジンＥＣＵ３４に取り込まれ、ゲートウェイ機能を有する車両制御ＥＣＵ３３によってＨＶ−ＥＣＵ３１およびＡＭＴ−ＥＣＵ３２等の他のＥＣＵに送信される。

エンジンＥＣＵ３４は、要求されるトルクを基にエンジン１１の出力を制御する各種のプログラムやマップを内蔵している。このエンジンＥＣＵ３４は、トルクの指令値を入力すると、その指令値に対応する燃料噴射量や噴射時期等を算出し、エンジン１１を制御するようになっている。

制御装置３０のこれらＨＶ−ＥＣＵ３１、ＡＭＴ−ＥＣＵ３２、車両制御ＥＣＵ３３およびエンジンＥＣＵ３４のＲＯＭやバックアップメモリには、ハイブリッド制御プログラム、変速制御プログラム、車両制御プログラムおよびエンジン制御プログラムと、これらの制御プログラムと協働する他の複数の制御プログラム（以下、これらを総称して複数の制御プログラムという）、例えばクラッチ制御を含む発進制御プログラムが格納されるとともに、複数の制御プログラムで使用される各種の設定値やマップ等が記憶されている。

特に、ＨＶ−ＥＣＵ３１のＲＯＭ５３やバックアップメモリ５４には、この実施の形態に係るエンジン走行中発電時の発電トルクの変化率の可変設定制御を実行する変化率可変設定プログラム、この変化率可変設定プログラムで使用される各種の設定値やマップ（図２、図５参照）等が記憶されている。

制御装置３０は、これら複数の制御プログラムを実行することで、上述した複数の機能を発揮するように構成されている。

次に、制御装置３０における発電制御機能について説明する。
車両１において、制御装置３０は、エンジン１１による駆動走行中に所定の発電条件が成立したとき、例えば、エンジン１１が低負荷運転を行い、バッテリ２３が充電可能な状態であるという条件が成立したとき、エンジン１１の出力トルクを最高効率点にしつつエンジン出力トルクの一部を用いてＭＧ１３を駆動して発電する制御を行う。エンジン１１が低負荷運転を行うかどうかは、ギヤ段（変速比）とエンジン回転数（本実施形態ではモータ回転数と同じ）に応じて定められたトルク閾値をアクセル開度を基に決定されるドライバ要求トルクが下回るときに低負荷運転と判断し、バッテリ２３が充電可能かどうかは、ＳＯＣが所定値未満かどうかで判断する。このエンジン走行中の発電の制御は、制御装置３０の複数のＥＣＵのうち、例えば、ＨＶ−ＥＣＵ３１によって行われる。また、ＨＶ−ＥＣＵ３１は、上述した走行中の発電制御に合わせて、発電の開始時と終了時にＭＧ１３の発電トルクの変化率を可変設定する変化率可変設定制御をさらに実現する構成となっている。

ここで、ＭＧ１３の発電トルクの変化率は例えば下式（１）で表される。
発電トルクの変化率 ＝ 発電トルクの変化の大きさ（Ｎｍ）／制御周期（ｓｅｃ） ・・・ （１）
すなわち、発電トルクの変化率は、所定の制御周期、例えば発電トルクを算出する発電制御の周期で発電トルクの変化の大きさを割った値であり、単位時間当たりの発電トルクの変化の大きさを表している。

ＨＶ−ＥＣＵ３１は、上述した発電トルクの変化率の可変設定を含む走行中の発電の制御を行うために、図２に示す機能構成を有する。図２に示すように、ＨＶ−ＥＣＵ３１において、ＣＰＵ５１には、ハイブリッド制御部６１、可変設定部６２が設けられる。また、ＲＯＭ５３は、ギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量レート制御マップ６７を記憶している。

また、ＨＶ−ＥＣＵ３１において、入力インターフェース回路５５には、アクセル開度センサ４１、車速センサ４２、クランク角センサ４８、ギヤ位置センサ４９等の検出出力が入力される。

図２に示すＨＶ−ＥＣＵ３１の機能構成において、ハイブリッド制御部６１、可変設定部６２、ギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量レート制御マップ６７は、本発明における発電制御装置６０を構成する。

発電制御装置６０の構成要素のうち、ハイブリッド制御部６１は、上述した既存のハイブリッド制御に加えて、車両１の燃費を向上させるために、エンジン１１の出力トルクを燃費効率が高い高効率値にしつつエンジン出力トルクの一部を用いてＭＧ１３を駆動して発電する走行中の発電の制御を行う。ここでエンジン出力トルクの高効率値とは、エンジン回転数に対して燃費効率が高い出力トルクの中から予め定めておいた値であり、エンジン出力トルクの一部とは、エンジン出力トルクから車両の走行トルクおよび補機を駆動するのに必要なトルクを差し引いたトルクを指し、本実施形態では便宜的にエンジン出力トルクによる補機駆動は無しとして説明する。なお、特にトルク制限を行っていないときは車両の走行トルクとドライバ要求トルクを一致させる。

上述した走行中の発電制御のトルクについて図３を参照して説明する。ハイブリッド制御部６１は、図３における時間ｔｂからｔｃまでの領域において、エンジン１１の高効率点に対応する出力トルク（図中では、目標値）を維持しつつ車両１の走行中発電の制御を行うようになっている。

図２に示す発電制御装置６０において、可変設定部６２は、ＲＯＭ５３に記憶されている発電トルクの変化率を可変設定する変化率可変設定プログラムを実行することにより、走行中の発電の開始時と終了時のＭＧ１３の発電トルクの変化率を可変設定する制御を行う。可変設定部６２は、本発明の可変設定手段を実現する。

具体的に、所定の発電条件が成立したことを条件に、エンジンＥＣＵがエンジン出力トルクの目標値を予め定めた高効率値に設定しエンジントルクを上昇させると同時に、可変設定部６２は、ＲＯＭ５３に記憶されているギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量レート制御マップ６７のうちから、発電トルクの変化率が最小である一の種別のパラメータに対応する変化率を選択する。その後、可変設定部６２は、発電の開始時および終了時における発電トルクをその選択された変化率に対応するように変化させるように制御する。

より詳しくは、可変設定部６２は、ＭＧ１３のトルクが図４（ａ）に示すタイミングチャートに従って変化するようにＭＧ１３の発電トルクを変化させる。図４（ａ）において、ｔ１は、走行中の発電の開始時のタイミングを示し、ｔ４は、走行中の発電の終了時のタイミングを示す。

図４（ａ）に示すように、可変設定部６２は、ハイブリッド制御部６１により上記発電条件が成立したと判定されると、ＭＧ１３の発電が開始されるタイミングｔ１において発電トルクを増加させ始める。その際、可変設定部６２は、上記タイミングｔ１から発電トルクが目標値に達するタイミングｔ２までの期間、発電トルクを一定の変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］で変化、すなわち上昇させるように制御する。また、可変設定部６２は、その発電トルクの増加率（変化率）を可変設定することができるようになっている（この点については後述する）。

一方、エンジンＥＣＵ３４は、ハイブリッド制御部６１により上記発電条件が成立したと判定されると、エンジン出力トルクの目標値を予め定めた高効率値に設定しエンジン出力トルクを目標値に向けて上昇させる。

その後、可変設定部６２は、ハイブリッド制御部６１により上記発電条件が不成立になったと判定されたタイミングｔ３に、再度、トルクの変化率の可変設定を開始する。その際、可変設定部６２は、タイミングｔ３から発電トルクを発電開始時と同じ一定のトルクの変化率で変化、すなわち、減少させるように制御する。可変設定部６２は、上記制御を、発電トルクが"０（零）"になるタイミングｔ４まで続行させる。

エンジンＥＣＵ３４は、ハイブリッド制御部６１により上記発電条件が不成立になったと判定されると、エンジン出力トルクの目標値を車両走行トルクに設定しエンジン出力トルクを目標値に向けて減少させる。

図４（ａ）に示すタイミングチャートにおいて、タイミングｔ１〜ｔ２の期間、およびタイミングｔ３〜ｔ４の期間に可変設定される発電トルクの変化率は、変化率可変設定を行わないときの発電トルクの変化率（図４（ｂ）参照）よりも小さい値である。

図４（ｂ）のタイミングチャートに示されるように、変化率可変設定を行わないときの発電トルクの変化率は無限大であった。これにより、従来は、エンジン１１の走行中の発電の開始時と終了時、すなわち、タイミングｔ１とタイミングｔ４で発電トルクが瞬時にかつ大きく増加、減少していた。これにより、従来の車両では、上述した発電の開始時と終了時に、車両の走行トルクが急激に変化し、ドライバビリティを悪化させる大きな要因となっていた。

これに対し、この実施の形態に係る車両１は、図４（ａ）に示すように、発電の開始時と終了時に、発電トルクを、それぞれ、タイミングｔ１〜ｔ２の期間分、およびタイミングｔ３〜ｔ４の期間分の時間をかけて所定のトルクの変化率で増加または減少させるよう制御される。この制御によって、車両１は、走行中の発電の開始時と終了時のショックが低減され、ドライバビリティの悪化を回避させることが可能となる。

車両１において、図４（ａ）に示す走行中の発電の開始時と終了時の発電トルクの立上げおよび立ち下げの制御に適用される変化率は、当該車両１の状態に応じて適宜な値がその都度選択される。つまり、この実施の形態に係る車両１は、走行中の発電の開始時と終了時の発電トルクが走行状態に応じて可変設定されることが前提となっている。

発電制御装置６０は、可変設定部６２に図４（ａ）に示すタイミングチャートでの発電トルクの変化率可変設定制御を行わせるために、車両１の状態を把握可能な複数の異なる種別のパラメータに対応して予め設定された変化率を用いる。

図２に示す発電制御装置６０の機能構成において、ＲＯＭ５３は、上記パラメータとして、例えば、車両１のＡＭＴ１４のギヤ段、エンジン回転数、車両重量のそれぞれに対応して上記変化率を保持している。具体的に、ＲＯＭ５３には、ＡＭＴ１４のギヤ段に対応して上記変化率を保持したギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数に対応して上記変化率を保持したエンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量に対応して上記変化率を保持した車両重量レート制御マップ６７が記憶されている。

すなわち、この実施の形態において、ＲＯＭ５３は、ＡＭＴ１４のギヤ段に対応して発電トルクの変化率を保持する保持手段、エンジン回転数に対応して上記変化率を保持する保持手段、車両１の車両重量に対応して上記変化率を保持する保持手段を構成する。

ギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量レート制御マップ６７は、それぞれ、図５（ａ）〜（ｃ）に示す変化傾向を有する上記変化率が設定されている。具体的に、ギヤ段レート制御マップ６５は、図５（ａ）に示すように、高速ギヤ段（変速比小）になるほど発電開始または終了時におけるトルクの変化率が大きくなる変化傾向が反映された設定となっている。これは、低速ギア段（変速比大）の方が、インプットシャフトのトルク変化に対するドライブシャフトのトルク変化が大きく、ドライバビリティに与える影響が大きいと考えられるという理由による。

また、エンジン回転数レート制御マップ６６は、図５（ｂ）に示すように、エンジン回転数が高くなるほどトルクの変化率が大きくなる変化傾向が反映された設定となっている。これは、エンジン回転数が高い方が、最大トルクが低いため、発電前後での出力変化が小さく、ドライバビリティに与える影響が小さいと考えられるという理由による。

また、車両重量レート制御マップ６７は、図５（ｃ）に示すように、車両重量が軽いほどトルクの変化率が小さくなる変化傾向が反映された設定となっている。これは、積載重量を含む車両重量が軽い方が、車両１の慣性エネルギーが小さいため出力の変化が車両エネルギーに与える影響が大きく、ドライバビリティに与える影響がｄと考えられるという理由による。

発電制御装置６０において、可変設定部６２は、図４（ａ）に示す走行中の発電の開始時と終了時、つまり、タイミングｔ１〜ｔ２の期間、およびタイミングｔ３〜ｔ４の期間、保持されている複数のパラメータのうちの一つのパラメータの現在の値に対応するトルクの変化率を選択して発電トルクの可変制御を実行する。

図４（ａ）および（ｂ）において、発電トルクが占める面積はＭＧ１３の発電エネルギーの大きさに相当する。図４（ａ）に示すタイミングチャートからも分かるように、この実施の形態では、発電の開始時および終了時のトルクの変化率可変設定制御を行うことで走行トルクが実線で示す変化となる。すなわち、この実施の形態では、変化率可変設定制御を行うことにより、ＭＧ１３の発電エネルギーは、上記変化率可変設定制御を行わない場合（図４（ａ）に点線で、図４（ｂ）に実線で示す）に比べて小さくなる。

しかしながら、この実施の形態では、発電の開始時および終了時に発電トルクを徐々に変化させるため、ドライバビリティへの影響を小さくすることができる。しかも、この実施の形態では、発電の開始時および終了時に可変設定するトルクの変化率を小さ過ぎないようにすることで、バッテリ２３に十分な電力を蓄電するまでに要する時間への影響を最小限にすることができる。

次に、発電制御装置６０におけるＭＧ１３の発電トルクの変化率可変設定制御について図６および図７を参照して説明する。

発電制御装置６０において、可変設定部６２は、図６に示すフローチャートに基づいて上記変化率可変設定制御を実施する。すなわち、この変化率可変設定制御において、可変設定部６２は、ハイブリッド制御部６１によって、エンジン１１による走行中に所定の発電条件が成立したことが判定されたか否かをチェックする（ステップＳ１１）。

ここで、所定の発電条件が成立したことが判定された場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、可変設定部６２は、ギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量レート制御マップ６７を参照する（ステップＳ１２）。

その際、可変設定部６２は、このときの車両１の状態、具体的には、ＡＭＴ１４のギヤ段、エンジン回転数、車両重量の現在値、すなわち、所定の発電条件が成立したことが判定されたときの値をそれぞれ認識する。さらに、可変設定部６２は、認識した各パラメータの現在値をキーに、各パラメータに対応するギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量レート制御マップ６７をそれぞれ検索する。

ここで、可変設定部６２は、ＡＭＴ１４のギヤ段については、入力インターフェース回路５５から入力されるギヤ位置センサ４９の検出出力に基づいて認識する。また、エンジン回転数については、同じく入力インターフェース回路５５から入力されるクランク角センサ４８の検出出力に基づいて認識する。

また、可変設定部６２は、車両重量については、例えば、特開２００８−２０１４０１号公報に記載されている車両質量推定方法等により推定することができる。また、車両重量は、車両質量センサ等を用いて実測し、その測定結果を入力インターフェース回路５５から取り込んで認識するようにしてもよい。

次いで、可変設定部６２は、ギヤ段レート制御マップ６５から検索したＡＭＴ１４のギヤ段に対応するトルクの変化率と、エンジン回転数レート制御マップ６６から検索したエンジン回転数に対応するトルクの変化率と、車両重量レート制御マップ６７から検索した車両重量に対応するトルクの変化率を比較し、そのうちの最小のトルクの変化率を選択する（ステップＳ１３）。

具体例として、可変設定部６２は、例えば、図５に示すように、ＡＭＴ１４のギヤ段Ｓ１に応じたトルクの変化率がｒ１、エンジン回転数ｎｃに応じたトルクの変化率ｒ２、車両重量ｗ３に応じたトルクの変化率ｒ３の場合、ドライバビリティの悪化を確実に回避し得る最小値の変化率、例えばギヤ段に応じたトルクの変化率ｒ１を選択する。

引き続き、可変設定部６２は、発電開始時（図４（ａ）のタイミングｔ１〜ｔ２）における発電トルクを、ステップＳ１３で選択した最小のトルクの変化率に対応するように変化させる制御を行う（ステップＳ１４）。

より具体的には、可変設定部６２は、例えば図７に示すように、目標とする発電トルクをｂ[Ｎｍ]、選択した最小のトルクの変化率の値をｂ／ａ[Ｎｍ／ｓｅｃ]とするとき、時間ａをかけて、発電開始直後の発電トルクを選択したトルクの変化率ｂ／ａ[Ｎｍ／ｓｅｃ]で目標とする発電トルクｂまで徐々に増加させる。

そして、ステップＳ１４での発電開始時における発電トルクの変化率可変設定制御が終了すると、可変設定部６２は、その後の発電期間中（（図４（ａ）のタイミングｔ２〜ｔ３の間）、発電トルクをエンジン出力トルク（予め定めた高効率値）と車両走行トルクとの差になるように制御する。

その後、可変設定部６２は、ハイブリッド制御部６１によって、エンジン１１による走行中に所定の発電条件が不成立となったことが判定されたか否かをチェックする（ステップＳ１５）。

ここで、所定の発電条件が不成立となったことが判定された場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、可変設定部６２は、発電終了直前（図４（ａ）のタイミングｔ３〜ｔ４）における発電トルクを、ステップＳ１３で選択した最小のトルクの変化率に対応するように変化させるよう制御する。

ここで、可変設定部６２は、ステップＳ１４での制御（図７参照）とは逆に、発電トルクを、徐々に立ち下げる（減少させる）ように制御する。

そして、ステップＳ１６での発電終了時における発電トルクの変化率可変設定制御が終了すると、可変設定部６２はステップＳ１１に処理を戻す。ここで、可変設定部６２は、所定の発電条件が成立したことが判定されたこと（ステップＳ１１でＹＥＳ）を条件に、ステップＳ１２以降の一連の変化率可変設定制御を繰り返し実施する。

なお、上記一実施の形態の変形例として、変速機として無段変速機を用いた場合、ギヤ段に対応してトルクの変化率を保持したギヤ段レート制御マップ６５に代えて、変速比に対応してトルクの変化率を保持した変速比レート制御マップを用いるようにしてもよい。

また、上記一実施の形態は、ＨＶ−ＥＣＵ３１で発電制御装置６０を実現する構成としているが、発電制御装置６０を独立に設けた構成、あるいは、他のＥＣＵで実現する構成に変形可能である。

このように、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両１の発電制御装置６０は、発電の開始時と終了時のＭＧ１３の発電トルクの変化率を可変設定する可変設定部６２を有し、可変設定部６２は、少なくともハイブリッド車両１のＡＭＴ１４のギヤ段に応じて変化率を変化させる構成である。

この構成により、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両１の発電制御装置６０は、少なくともＡＭＴ１４のギヤ段に応じて発電トルクの変化率を変化させることで、上記変化率が常に無限大であった従来のものと比べて、少なくともギヤ段が変わることによるショックを減らしてドライバビリティの悪化を防ぐことができる。

また、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両１の発電制御装置６０では、発電トルクの変化率の可変設定によってドライバビリティへの影響を小さくできるため、ドライバビリティを損なうことなく短時間で大きな電力を蓄えることが可能になる。

また、可変設定部６２は、発電条件が成立したことを条件に、ギヤ段レート制御マップ６５を参照してＡＭＴ１４の現在のギヤ段に対応するトルクの変化率を選択し、発電の開始時と終了時の発電トルクを、選択したトルクの変化率に対応するように変化させる。

したがって、本発明の一実施の形態においては、発電条件が成立した際にＡＭＴ１４のギヤ段に対応する発電トルクの変化率を選択でき、発電の開始時と終了時の発電トルクをその変化率に対応するように変化させる制御を効率よく実施することができる。

また、本発明の一実施の形態においては、ＲＯＭ５３が、ハイブリッド車両１のギヤ段に対応するトルクの変化率を含む複数の変化率、例えばギヤ段の他に、エンジン回転数および車両重量を含む複数のパラメータに対応する複数のトルクの変化率を、ギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量レート制御マップ６７によって保持し、可変設定部６２が、複数のパラメータの現在の値に対応する複数のトルクの変化率のうちの最小の変化率を選択するようになっている。

したがって、本発明の一実施の形態においては、上記各パラメータに対応するトルクの変化率のうち、ドライバビリティへの影響が最も小さいパラメータに対応するトルクの変化率を選択することができ、ハイブリッド車両１の状態に応じて多様かつ最適な発電トルクの変化率可変設定制御が行えるようになる。

よって、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両１の発電制御装置６０によれば、エンジン１１による走行駆動中にエンジンを燃費効率が高い状態である高効率点で運転しつつエンジン１１の出力トルクの一部を用いてＭＧ１３を駆動して発電させる際、ドライバビリティを悪化させることなく、短時間で十分な電力を蓄えることが可能なハイブリッド車両１の発電制御装置６０を提供することができる。

（他の実施の形態）
図１ないし図７に示す一実施の形態では、ギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量レート制御マップ６７を用いる例を挙げているが、他の実施の形態としては、そのうちのいずれか１つを保持した構成とすることもできる。

この場合の車両１の発電制御装置（便宜的に、符号６０Ａとする）は、図２に示す構成中、ＲＯＭ５３にギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量レート制御マップ６７の内のいずれか一つのみ記憶し、ＣＰＵ５１における可変設定部６２を、そのレート制御マップに基づき発電トルクの変化率可変設定制御を行う可変設定部（便宜的に、符号６２Ａとする）に替えた構成とすればよい。

一例として、ギヤ段レート制御マップ６５を用いた車両１の発電制御装置６０Ａによる発電トルクの変化率可変設定制御について図８に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図８については、上述した一実施の形態と同様の処理ステップ（図６参照）には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、特に一実施の形態と相違する構成を中心に説明する。

図８に示すように、発電制御装置６０Ａにおいて、可変設定部６２Ａは、エンジン１１による走行中に所定の発電条件が成立したことが判定された場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ギヤ段レート制御マップ６５を参照する（ステップＳ１２Ａ）。

その際、可変設定部６２Ａは、このときのＡＭＴ１４のギヤ段を認識し、ギヤ段レート制御マップ６５から、認識したギヤ段（現在値）に対応するトルクの変化率を検索する（ステップＳ１３Ａ）。

引き続き、可変設定部６２Ａは、発電開始時（図４（ａ）のタイミングｔ１〜ｔ２）における発電トルクを、ステップＳ１３Ａで検索したトルクの変化率に対応するように変化させる制御を行う（ステップＳ１４）。

具体的に、可変設定部６２Ａは、ステップＳ１３Ａで検索したトルクの変化率の値をｂ／ａ[Ｎｍ／ｓｅｃ]、目標とする発電トルクをｂ[Ｎｍ]とするとき（図７参照）、時間ａをかけて、発電開始直後の発電トルクを検索したトルクの変化率ｂ／ａ[Ｎｍ／ｓｅｃ]で目標とする発電トルクｂまで徐々に増加させる。

ステップＳ１４での発電開始時における発電トルクの変化率可変設定制御が終了すると、可変設定部６２Ａは、その後の発電期間中（（図４（ａ）のタイミングｔ２〜ｔ３の間）、発電トルクをエンジン出力トルク（予め定めた高効率値）と車両走行トルクとの差になるように制御する。

その後、可変設定部６２Ａは、エンジン１１による走行中に所定の発電条件が不成立となったことが判定された場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、発電終了直前（図４（ａ）のタイミングｔ３〜ｔ４）における発電トルクを、ステップＳ１３で検索したトルクの変化率に対応するように変化させるよう制御する。

ここで、可変設定部６２Ａは、ステップＳ１４での制御とは逆に、発電トルクを、０（零）[Ｎｍ]に達するまで徐々に立ち下げる（減少させる）ように制御する。

そして、ステップＳ１６での発電トルクの変化率可変設定制御が終了すると、可変設定部６２Ａは、ステップＳ１１に戻り、所定の発電条件が成立したことが判定されたこと（ステップＳ１１でＹＥＳ）を条件に変化率可変設定制御を繰り返し実施する。

このように、他の実施の形態に係る発電制御装置６０Ａは、ギヤ段レート制御マップ６５、エンジン回転数レート制御マップ６６、車両重量レート制御マップ６７のいずれか一つのレート制御マップを用いる。このため、発電制御装置６０Ａは、一実施の形態の発電制御装置６０のように、エンジン１１の出力トルクの一部を用いてＭＧ１３による発電を開始したりその発電を終了したりする際にドライバビリティを悪化させることがなく、短時間で十分な電力を蓄えることができる。また、複数のレート制御マップのうちから最小のトルクの変化率の値を選択する一実施の形態の発電制御装置６０に比べて構成および制御を簡略化できるという作用効果も奏する。

以上説明したように、本発明は、エンジンによる走行駆動中にエンジンを燃費効率が高い状態である高効率点で運転しつつエンジンの出力トルクの一部を用いて電動発電機を駆動して発電させる際、ドライバビリティを悪化させることなく、短時間で十分な電力を蓄えることができるものである。かかる本発明は、燃費向上のために大きな発電エネルギーを必要とするハイブリッド車両用のＭＧ等を対象とする発電制御装置全般に有用である。

１ 車両（ハイブリッド車両）
１１ エンジン
１３ モータジェネレータ（ＭＧ）（電動発電機）
１４ ＡＭＴ（変速機）
３１ ＨＶ−ＥＣＵ
４１ アクセル開度センサ
４２ 車速センサ
４８ クランク角センサ
４９ ギヤ位置センサ
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＡＭ（保持手段）
５３ ＲＯＭ（保持手段）
５４ バックアップメモリ（保持手段）
６０、６０Ａ 発電制御装置
６１ ハイブリッド制御部
６２、６２Ａ 可変設定部（可変設定手段）
６５ ギヤ段レート制御マップ（保持手段）
６６ エンジン回転数レート制御マップ（保持手段）
６７ 車両重量レート制御マップ（保持手段）

Claims (3)

1. エンジンおよび電動発電機を併有する走行駆動源を有し、前記エンジンによる駆動走行中に所定の発電条件が成立したときに、前記エンジンの出力トルクをドライバ要求トルクより大きい高燃費効率トルクとしつつ前記エンジンの出力トルクの一部を用いて前記電動発電機を駆動して発電するハイブリッド車両の発電制御装置であって、
   前記発電の開始時と終了時の前記電動発電機の発電トルクの変化率を可変設定する可変設定手段を有し、
   前記可変設定手段は、少なくとも前記ハイブリッド車両の変速機の変速比に応じて前記変化率を変化させることを特徴とするハイブリッド車両の発電制御装置。
2. 前記変速機の変速比に対応する前記変化率を保持する保持手段をさらに具備し、
   前記可変設定手段は、前記発電条件が成立したこと条件に、前記変速機の現在の変速比に対応する前記変化率を選択し、前記発電の開始時と終了時の前記発電トルクを、前記選択した変化率に対応するように変化させ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発電制御装置。
3. 前記可変設定手段は、前記変速機の変速比に対応する変化率を含む複数の変化率から最小の変化率を選択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発電制御装置。

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