JP2020032880A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の燃費を向上させることのできる制御装置を提供する。【解決手段】運転者がハイブリッド車両の走行を要求しかつ運転者によるハイブリッド車両を走行させる要求パワーＰdが予め定めた基準パワーＰ0より小さいことの第１判定と、エンジンを駆動する条件が成立したことの第２判定とを行い（ステップＳ１）、第１判定および第２判定のそれぞれで肯定的に判定された場合に、エンジンの制御目標パワーＰetをドライバ要求パワーＰdより大きくかつドライバ要求パワーＰdよりも低燃費で出力できる予め定めた所定値Ｐeに設定し、所定値Ｐeで動作するエンジンによって発電装置を駆動するとともに、発電装置から蓄電装置に充電する発電電力ｄを、要求パワーＰdと制御目標パワーＰetとの差に基づいた量に設定する。【選択図】図４

Description

この発明は、燃料を燃焼して動力を出力するエンジンと、走行のための駆動力を出力するモータとを備えたハイブリッド車両を制御する装置に関するものである。

この種のハイブリッド車両では、エンジンを駆動して発電した電力によってモータを駆動し、そのモータを駆動力源として走行することができる。その場合、運転者（ドライバー）によって要求される駆動力はモータによって出力すればよいから、エンジンはドライバーの要求に拘束されることなく、熱効率（燃費）の良い動作点で運転することができる。また、ハイブリッド車両が減速する際には、ハイブリッド車両の有する走行慣性エネルギを電力として回生し、加速時にはその電力を使用してモータを駆動できるので、この点でも燃費を向上させることができる。しかしながら、モータの電力源である蓄電装置に充電される電力は、暖機が完了していないエンジンを駆動して発電された電力や低速・低負荷状態もしくは低速・高負荷状態などの燃費の悪い状態で運転されたエンジンによって発電機を駆動して得られた電力など、電力の単位量を得るために消費した燃料量が多い電力（すなわち燃費率が高いもしくは大きい電力）が含まれる。そのため、蓄電装置の電力を使用してモータを駆動することにより走行するとすれば、エンジンを駆動して走行するよりも燃費が悪くなる場合がある。

そこで、特許文献１に記載された装置では、蓄電装置に充電されている電力を発電するのに要した燃料の消費量を積算しておき、燃料積算値と電力量とに基づいて単位パワー当たりの燃料量をバッテリ燃費率として求めている。また、車両が走行する現在時点でエンジンが単位パワーを出力するのに要する燃料量をエンジン燃費率として求めている。そして、これらのバッテリ燃費率とエンジン燃費率とを比較し、実際の走行時の燃費率が小さくなるように、モータ走行あるいはエンジン走行（もしくはハイブリッド走行）を選択している。したがって特許文献１に記載されている装置によれば、走行に使用するエネルギが燃費率の小さい（良い）エネルギになるから、ハイブリッド車両の燃費あるいはエネルギ効率を更に向上させることができる。

特開２０１５−２０２８０７号公報

上記の特許文献１に記載された装置は、走行のために使用するエネルギを、燃料に換算した場合の単価（燃料量）が可及的に安い（少ない）エネルギにするように構成された装置である。したがって、蓄電装置に充電された電力の燃費率が高ければ、その電力を使用して走行する場合の燃費が悪く（エネルギ効率が低く）なってしまう。言い換えれば、特許文献１に記載された発明は、走行のための使用するエネルギとして燃費率の小さいエネルギを選択することができるが、走行のためのエネルギとして作用が予定されるエネルギすなわち蓄電装置に蓄える電力（エネルギ）の燃費率を改善することができず、この点に改良の余地があった。

この発明は、上記の事情を背景としてなされたものであって、蓄電装置に蓄えられる電力の燃費率を改善してハイブリッド車両の燃費を向上させることのできる制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、燃料を燃焼してトルクを出力しかつ回転数と出力トルクとで決まる動作点を出力パワーを維持したまま変更可能なエンジンと、前記エンジンで駆動されて発電する発電装置と、前記発電装置で発電された電力を蓄える蓄電装置と、前記蓄電装置から電力が供給されて走行のためのトルクを出力する走行用のモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンの動作点と前記蓄電装置への充電量とを制御するコントローラを有し、前記コントローラは、前記ハイブリッド車両の運転者が前記ハイブリッド車両の走行を要求しかつ前記運転者による前記ハイブリッド車両を走行させるドライバ要求パワーが予め定めた基準パワーより小さいことの第１判定と、前記エンジンを駆動する条件が成立したことの第２判定とを行い、前記第１判定および前記第２判定のそれぞれで肯定的に判定された場合に、前記エンジンの制御目標パワーを前記ドライバ要求パワーより大きくかつ前記ドライバ要求パワーよりも低燃費で出力できる予め定めた所定値に設定し、前記所定値で動作する前記エンジンによって前記発電装置を駆動するとともに、前記発電装置から前記蓄電装置に充電する発電電力を、前記ドライバ要求パワーと前記制御目標パワーとの差に基づいた量に設定することを特徴としている。

また、この発明においては、前記コントローラは、前記蓄電装置に既に蓄えられている電力量と、前記電力量を得るために消費した前記エンジンの燃料量とに基づいて、前記蓄電装置に既に蓄えられている電力の単位量当たりの前記燃料量であるバッテリ燃費率を更に求め、前記エンジンを駆動する前記条件は、前記バッテリ燃費率が予め定めた発電判定値より大きいことであってよい。

さらに、この発明における前記コントローラは、前記所定値で動作する前記エンジンの動作点を、前記所定値のパワーを出力できる動作点のうち燃費が最も良い最適燃費動作点に基づいて決められた動作点とするように構成されていてよい。

この発明によれば、運転者による要求パワーが基準パワーより小さい場合、エンジンは要求パワーに基づかずに、予め定められた制御目標パワーに基づいて運転される。エンジンは燃料を燃焼させてトルクを出力し、その場合のエネルギ効率（燃費）は、出力するパワーがある程度大きい場合に高い効率になる。したがって、運転者による要求パワーが小さくてもエンジンはエネルギ効率の良好な動作点で運転され、燃費が良好になる。その場合にエンジンが出力するパワーは、運転者の要求パワーを上回っているので、その過剰分のパワーを使用して発電装置が駆動されて発電が行われ、その発電装置から蓄電装置に充電されている。その電力は、エネルギ効率の良好な動作点で運転されたエンジンによって発電装置を駆動して得られた電力であるから、電力の単位量当たりの燃料の消費量すなわち燃費率が低い（良い）。したがって、蓄電装置の電力は、少ない燃料消費量で得られた電力であって燃費率の良い電力であるから、蓄電装置に蓄えられている電力の燃費率（パッテリ燃費率）を下げることができる。この電力を使用してモータで走行し、あるいは走行のアシストをモータで行うことができるので、結局、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。

また、この発明では、バッテリ燃費率が発電判定値より大きい場合に、上記のエンジンの出力パワーの制御および発電ならびに充電の制御を実行するように構成すれば、燃費率の良い状態でエンジンを運転して得た電力を充電することになるので、蓄電装置に蓄えられている電力の燃費率を低下させることができ、したがって事後的にその電力を使用して走行する場合に燃費の良好な走行を行うことができる。また、燃費率の大きい（悪い）状態での発電ならびに充電を回避して、バッテリ燃費率を低くすることができる。併せて、発電ならびに充電を行う機会を規定することになるので、過度に頻繁に発電することを回避もしくは抑制することができる。

この発明で対象とするハイブリッド車両の一例を示す模式図である。 その遊星歯車機構についての共線図である。 そのエンジン出力パワーと最適燃費動作点との関係を模式的に示す図である。 この発明の実施形態で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 いわゆる都市走行時におけるエンジンの出力パワーの引き上げおよびそれに伴う充電の状況を模式的に示すタイムチャートである。 いわゆる都市走行時における従来のエンジンのＯＮ・ＯＦＦの状況を模式的に示すタイムチャートである。

この発明の実施形態におけるハイブリッド車両は、少なくとも、エンジンによって発電装置を駆動して発電を行う機能と、その発電装置で発電した電力を蓄電装置に充電する機能と、蓄電装置の電力によってモータを駆動して走行する機能と、さらには走行用のモータを発電機として機能させてエネルギ回生を行って充電する機能とを備えた車両である。したがって、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両は、いわゆるパラレルハイブリッド、シリーズ・パラレルハイブリッド、シリーズハイブリッドなどの各種のハイブリッド形式の車両である。

図１にツーモータ形式のハイブリッド駆動装置を搭載しているハイブリッド車両（以下、単に車両と記す）１の例をスケルトン図で模式的に示してある。エンジン（ＥＮＧ）２の出力軸３が動力分割装置４に連結されている。エンジン２は、車両の動力源として通常、使用されているガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、燃料を燃焼してトルクを出力する熱機関である。その出力パワーは、吸入空気量や燃料噴射量を制御することにより適宜に制御される。図１に示すエンジン２は、その制御を電気的に行うように構成されている。

動力分割装置４は、エンジン２が出力したトルクを走行のためのトルクと発電のためのトルクとに分割する装置であり、入力回転要素と、反力回転要素と、出力回転要素とによって差動作用を生じる差動機構によって構成されている。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって動力分割装置４が構成されている。遊星歯車機構は、サンギヤ４Ｓと、リングギヤ４Ｒと、これらサンギヤ４Ｓとリングギヤ４Ｒとに噛み合っているピニオンギヤを自転かつ公転可能に保持するキャリヤ４Ｃとを有している。そのキャリヤ４Ｃがエンジン２の出力軸３に連結されており、したがってキャリヤ４Ｃが入力回転要素となっている。また、サンギヤ４Ｓに第１モータ（ＭＧ１）５が連結されており、したがってサンギヤ４Ｓが反力回転要素となっている。さらに、リングギヤ４Ｒに出力ギヤ６が一体化して設けられており、したがってリングギヤ４Ｒが出力回転要素となっている。

第１モータ５は、発電機能のあるモータであり、電力が供給されてモータとして機能することにより、サンギヤ４Ｓを正方向（エンジン２の回転方向）あるいは負方向（エンジン２の回転方向とは反対の方向）に回転させる正トルクを出力し、また発電することによりサンギヤ４Ｓの回転を止めるように作用する負トルクを出力する。この第１モータ５がこの発明の実施形態における発電装置に相当している。

上記のエンジン２および動力分割装置４が配列されている軸線と平行にカウンタ軸７が配置されている。このカウンタ軸７にドリブンギヤ８が一体に設けられ、そのドリブンギヤ８が上述した出力ギヤ６に噛み合っている。また、カウンタ軸７には、ドリブンギヤ８より小径のドライブギヤ９が一体に設けられており、そのドライブギヤ９が終減速機であるデファレンシャルギヤ１０におけるリングギヤ１１に噛み合っている。そして、ドライブギヤ９がリングギヤ１１より小径であり、したがってカウンタ軸７およびドリブンギヤ８ならびにドライブギヤ９が減速機構を構成している。

さらに、第２モータ（ＭＧ２）１２が設けられている。第２モータ１２は好ましくは発電機能のあるモータであって、前記ドリブンギヤ８に噛み合いかつドリブンギヤ８より小径のドライブギヤ１３がロータ軸１４に取り付けられている。したがって、第２モータ１２は、上記の減速機構およびデファレンシャルギヤ１０を介して左右の駆動輪１５に駆動トルクを出力し、また駆動輪１５から入力されるトルクによって駆動されて発電するように構成されている。

第１モータ５および第２モータ１２は、モータコントローラ（ＭＣＵ）１６に電気的に接続されている。モータコントローラ１６は、少なくともインバータ１７および蓄電装置（バッテリ）１８を有している。したがって、各モータ５，１２はこのモータコントローラ１６を介して互いに電気的に接続されており、各モータ５，１２の間で電力を授受できるように構成されている。また、各モータ５，１２とバッテリ１８との間で電力を授受できるように構成されている。

上記のエンジン２および各モータ５，１２を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）１９が設けられている。この電子制御装置１９はこの発明の実施形態におけるコントローラに相当する。電子制御装置１９はマイクロコンピュータを主体にして構成され、各種のセンサ（図示せず）などから入力されたデータおよび予め記憶しているデータを使用して演算を行い、その演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。この電子制御装置１９によって行われるエンジン２の制御は、エンジン２の起動（始動）および停止、燃料噴射量および吸入空気量の制御などである。また、各モータ５，１２の制御は、モータとして機能させた場合の出力トルクや回転数、発電機として機能させた場合のトルクや回転数などの制御である。これらの制御は、車両１の走行状態に応じて実行され、したがって電子制御装置１９には走行状態を示す各種のデータが入力されている。それらのデータの例を挙げると、車速、運転者の要求パワーを示しているアクセル開度、エンジン２における燃料噴射量（燃料供給量）、各モータ５，１２での消費電力や発電量、バッテリ１８の充電残量（ＳＯＣ：State Of Charge）などである。

上記の動力分割装置４を構成しているサンギヤ４Ｓ、リングギヤ４Ｒ、キャリヤ４Ｃの各回転数の間には、遊星歯車機構のギヤ比（サンギヤ４Ｓの歯数とリングギヤ４Ｒの歯数との比）に基づいた所定の関係がある。したがって、サンギヤ４Ｓの回転数を適宜に制御することによりエンジン２の回転数もしくは動作点を制御することができる。図２に、動力分割装置４を構成している遊星歯車機構についての共線図を示してある。図２には、エンジン２を駆動し、かつ第１モータ５を発電機として機能させているいわゆるハイブリッドモード（ＨＶモード）の状態を示してある。この状態では、キャリヤ４Ｃに連結されているエンジン２が正方向に回転してトルクを出力し、これに対して第１モータ５が正方向に回転しつつ負トルクを出力している。すなわち、第１モータ５はエンジン２が出力するトルクによって回転させられて発電機として機能している。その結果、出力回転要素であるリングギヤ４Ｒが正方向に回転し、エンジン２が出力したトルクを出力ギヤ６から出力する。したがって、第１モータ５の回転数を増大させれば、エンジン回転数が増大し、また第１モータ５の回転数を低下させれば、エンジン回転数が低下する。このような回転数制御と併せてエンジン２の吸入空気量を制御することにより、エンジン２の出力パワーを維持しつつエンジン２の動作点を変化させることができる。

図３は、エンジン２の出力パワーと最適燃費動作点との関係を模式的に示す図であり、縦軸にエンジントルクＴeを採り、横軸にエンジン回転数Ｎeを採ってあり、等出力線を符号Ｐで示し、最適燃費動作点を繋いだ最適燃費線を符号ＬFで示してある。最適燃費線ＬFは、エンジン２を実際に運転して各動作点での燃費を求め、実際に運転可能な動作点のうち燃費が最も良い動作点を結んで求められる。そして、エンジン回転数Ｎeの下限値は、アイドル回転数であるから、最適燃費線ＬFはアイドル回転数もしくはそれに近い回転数で縦向きの直線となる。なお、図３で符号Ｔは最大トルク線を示す。

エンジン２の燃費特性は図３に示すようになっているから、通常の走行時におけるエンジン２の動作点は、一例として以下のようにして求められる。ガソリンエンジンの場合、出力トルクはスロットル開度（すなわち吸入空気量）に応じたトルクとなるから、現在時点の車速とアクセル開度とから要求パワーが求められる。その要求パワーを最適燃費で出力できる目標エンジン回転数が図３から求められる。その目標エンジン回転数と要求パワーとから目標トルクが求められる。上述したようにエンジン回転数は第１モータ５によって制御できるから、エンジン２の回転数が上記の目標エンジン回転数となるように第１モータ５の回転数が制御される。また、エンジン２の出力トルクは吸入空気量に応じて変化するから、エンジン２のスロットルバルブ（図示せず）の開度が上記の目標トルクを達成するように制御される。こうして、運転者の要求パワーに応じた動作点が求められ、エンジン２はその動作点で運転される。すなわち、ＨＶモードでは、基本的には、エンジン２は最適燃費線ＬF上の動作点で運転される。

エンジン２の回転数（動作点）を上記のように制御している状態では第１モータ５は発電機として機能している。この第１モータ５で発電された電力は、第２モータ１２に供給されて第２モータ１２が駆動トルクを出力する。したがって、エンジン２が動力を出力し、そのエンジン２の回転数を第１モータ５によって制御しているＨＶモードでは、エンジン２が出力したトルクの一部（いわゆる直達トルク）が動力分割装置４から前述した減速機構およびデファレンシャルギヤ１０を介して駆動輪１５に伝達され、またエンジン２が出力した残余のトルクが第１モータ５によって一旦電力に変換された後、第２モータ１２によって駆動トルクに再変換されて駆動輪１５に伝達される。

なお、ＨＶモードにおいてバッテリ１８のＳＯＣが不足したり、大きい加速度が要求されてエンジン２の出力パワーが大きくなっている場合などでは、第１モータ５で発電した電力がバッテリ１８に充電される。また、上記の車両１では、エンジン２を停止してバッテリ１８の電力で第２モータ１２を駆動して走行するいわゆるＥＶ走行も可能である。そのＥＶ走行の状態でバッテリ１８のＳＯＣが低下した場合にはエンジン２を起動して第１モータ５によって発電し、その電力を第２モータ１２に供給し、またバッテリ１８に充電する。さらに、車両１が減速する際には、駆動輪１５から第２モータ１２に伝達されるトルクによって第２モータ１２を回転させて第２モータ１２を発電機として機能させ、生じた電力をバッテリ１８に充電する。すなわち、エネルギ回生が行われる。

車両１が走行するためにはエンジン２と第２モータ１２との少なくともいずれか一方を駆動力源として動作させる。第２モータ１２を駆動力源として動作させる場合に消費するバッテリ１８の電力は、車両１が走行することにより、あるいはエンジン２が動作することにより、さらにはエネルギ回生することにより得られた電力であるから、バッテリ１８の電力は、エンジン２で消費した燃料の量に換算することができる。電力をその電力を得るために消費した燃料量に換算した値、すなわちバッテリ１８に蓄えられている電力の単位量当たりの消費燃料量（ｇ／ｋＷｈ）をバッテリ燃費率という。ここで、バッテリ１８に蓄えられている電力は、充電量と放電量との差を積算することにより求めることができ、あるいは端子間電圧などに基づいて電気的に求めることができる。また、バッテリ１８に充電された電力に相当する消費燃料量は、エンジン２で噴射した燃料の積算量から走行のために消費した分や空調装置（エアコン）などの補機で消費した分の積算量を差し引くことにより求めることができる。

バッテリ１８の蓄えられている電力には、エンジン２を駆動して得られた電力とエネルギ回生によって得られた電力とが含まれ、またエンジン２をエネルギ効率が良い動作点で運転して得られた電力と、エンジン２をエネルギ効率の悪い動作点で運転して得られた電力とが含まれる。したがって、バッテリ燃費率は逐次変化する。なお、電力の評価のために電力コストをパラメータとすることも可能であるが、この発明の実施形態で燃費率を採用しているのは、化石燃料の消費量や排ガス量、地球温暖化ガス（温室効果ガス）の排出量の算出やその削減の目的に合致しているからである。

この発明の実施形態における制御装置は、バッテリ１８の電力やエンジン２の動作状態を燃費率で評価し、車両１が走行する際の駆動形態（走行モード）を選択するように構成されている。その制御の一例を図４に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下に説明する制御は、前述した電子制御装置１９によって実行される。

図４に示す制御例は、車両１が低速（低負荷）で発進と停止とを繰り返す場合の制御例であり、したがってエンジン２が停止している状態で実行される。なお、発進のためにアクセル開度が増大し、その開度が、走行モードをＥＶモードからＨＶモードに切り替えるしきい値を超えれば、エンジン２が起動される。

図４に示すステップＳ１ではドライバ要求パワーＰdが予め定めた基準パワーＰ0より小さいこと、およびステップＳ１を実行する時点の直前におけるバッテリ燃費率Ｆ1pが予め定めた発電判定値ＦEHより大きいことが成立しているか否かが判断される。前者のドライバ要求パワーＰdについての判断がこの発明の実施形態における第１判定に相当し、後者のバッテリ燃費率Ｆ1pについての判断がこの発明の実施形態における第２判定に相当する。

上記のドライバ要求パワーＰdは、車速とアクセル開度とから求めることができる。なお、車両１が停止している場合には、アクセル開度から求められる。このドライバ要求パワーＰdの大小を判定するための基準パワーＰ0は、そのドライバ要求パワーＰdに基づいてエンジン２を駆動して走行した場合、エンジン２を燃費（エネルギ効率もしくは燃費率）が悪くなるか否かを判定するための値である。すなわち、エンジン２を所定値を下回る低負荷で運転すると、エンジン２の動作点が前述した最適燃費線ＬFから大きく外れた動作点になり、燃費の悪い運転を行うことになる。基準パワーＰ0はこのような運転状態(燃費の悪い低負荷運転状態)になるか否かを判定するためのしきい値であり、実車両を用いた実験やコンピュータでのシミュレーションなどによって予め定めることができる。

一方、バッテリ燃費率Ｆ1pは、前述したように、その時点のバッテリ１８の充電電力と、その充電電力を得るために消費した燃料量とに基づいて求めることができる。このバッテリ燃費率Ｆ1pの大小を判定するための発電判定値ＦEHは、過度に頻繁な発電を回避するためのしきい値である。より具体的には、バッテリ燃費率が次第に大きくなった場合に限り、効率の良い発電を行ってバッテリ燃費率を低下させるように設定される。その値は、設計上、適宜に定めて良く、あるいは後述するエンジン２の動作点との関係で、実車両を用いた実験やコンピュータでのシミュレーションなどによって予め定めることができる。

図４に示す制御例では、ステップＳ１で肯定的に判断された場合、エンジン２の出力パワーを制御するための制御目標パワーＰetの値が予め定めた所定値Ｐeに設定される（ステップＳ２）。この所定値Ｐeは、ドライバ要求パワーＰdより大きい値であり、前述した最適燃費線ＬF上の動作点もしくは最適燃費線ＬFに基づいて燃費が良好（低燃費）になるように定めた動作点での運転が可能（もしくはそのような動作点を選択可能）なパワーである。また、最適燃費線は、エンジン２の排気量などの仕様によって異なるから、所定値Ｐeはエンジン２ごと、もしくは車種（車格）ごとに実験やシミュレーションによって予め決められる。

このようにして設定された制御目標パワーＰetでエンジン２を運転すると、エンジン２が出力するパワーは、ドライバ要求パワーＰdより大きくなり、走行のためのパワーとしては過剰である。そこで、その出力パワーの過剰分（制御目標パワーＰetとドライバ要求パワーＰdとの差）に基づいて第１モータ５による発電電力ｄが設定される（ステップＳ３）。具体的には、制御目標パワーＰetとドライバ要求パワーＰdとの差に所定の補正値αを加えて発電電力ｄが求められる。
ｄ＝Ｐet−Ｐd＋α
なお、補正値αは、エアコンやヘッドライトなどの補機類で要求される電力や温度などの環境に応じた加減算値を含む値である。

ついで、このようにして発電を行った後のバッテリ燃費率Ｆ1（ｇ／ｋＷｈ）が求められる（ステップＳ４）。先ず、充電後のバッテリエネルギを燃料量に換算した値（バッテリエネルギ燃料用換算値（ｇ））Ｊ’（ｇ）が求められる。これは、充電直前の値Ｊに、充電によって増大した燃料量換算値を加え、かつ放電（出力）することにより減少した燃料量換算値を減じて求めることができる。充電によって増大した燃料量換算値は、発電時におけるエンジン燃費率Ｇ（ｇ／ｋＷｈ）に上記の発電電力ｄ（ｋＷｈ）を掛けて求められる（Ｇ×ｄ）。なお、発電時のエンジン燃費率Ｇは発電電力の単位量を得るために消費した燃料量であり、効率を考慮した値が採用される。具体的には、
Ｇ＝発電時のエンジン燃費率×１／（ＭＧ１の発電効率）×１／（バッテリ充電効率）

また、放電（出力）することにより減少した燃料量換算値は、バッテリ燃費率の前回値（すなわち充電される前の値であって、放電した時点のバッテリ燃費率）Ｆ0にバッテリ１８からの出力電力量ｃ（ｋＷｈ）を掛けて求められる（Ｆ0×ｃ）。なお、バッテリ燃費率の前回値Ｆ0は、充電される前の値であって、放電した時点のバッテリ燃費率である。結局、
Ｊ’＝Ｊ＋Ｇ×ｄ−Ｆ0×ｃ
である。

また、併せて、バッテリ電力積算値ａ’が求められる。これは、充電前の電力積算値ａに、発電電力量ｄおよび回生電力量ｒを加算し、かつ出力（放電）電力量ｃを減算して求められる。
ａ’＝ａ＋（ｄ＋ｒ）−ｃ

こうした求められたバッテリエネルギ燃料量換算値Ｊ’をバッテリ電力積算値ａ’で除することにより、充電後のバッテリ燃費率Ｆ1が求められる。
Ｆ1＝Ｊ’／ａ’

一方、上述したステップＳ１で否定的に判断された場合には、エンジン２を制御するための制御目標パワーＰetが、車両１における各部からの要求に基づくパワーに設定される（ステップＳ５）。ここで各部からの要求は、アクセル開度に基づくドライバ要求パワーＰdと、補機類で必要とする電力を含む前述した補正値αに相当するパワーとを含む。言い換えれば、制御目標パワーＰetをドライバ要求パワーＰdより大きい予め定めたパワーに引き上げることは行われない。
Ｐet＝Ｐd＋α

ステップＳ１で否定的に判断される場合は、ドライバ要求パワーＰdが基準パワーＰ0以上となっている場合、もしくはバッテリ燃費率の前回値Ｆ1pが発電判定値ＦEH以下となっている場合、あるいはこれらの両方の場合である。すなわち、この発明の実施形態における第１判定と第２判定とのいずれか一方の判定で否定的に判定された場合である。第１判定での条件が成立していなければ、エンジン２をある程度大きい負荷で運転することになるので、エンジン燃費率が特には大きく（悪く）ならず、その動作点を高出力側に引き上げる必要が無いと考えられる。そのため、ステップＳ５に進んで、エンジン２の制御目標パワーＰetをドライバ要求パワーＰdに応じた値とすることとしてある。また、第２判定での条件が成立していなければ、バッテリ１８に充電されている電力の燃費率が低く、バッテリ１８に充電する必要性が低いので、特に積極的な充電を行わないこととし、発電過多とならないようにしたのである。

ステップＳ５でエンジン２についての制御目標パワーＰetを設定した後、ステップＳ４に進んで、バッテリ燃費率Ｆ1が求められる。ステップＳ４で求められたバッテリ燃費率Ｆ1は、走行モードの選択のために使用される。すなわち、発進などの加速要求に応じてエンジン２を駆動した場合のエンジン（ＥＮＧ）燃費率ＦENGが求められ、そのエンジン燃費率ＦENGがバッテリ燃費率Ｆ1より小さい（良い）か否かが判断される（ステップＳ６）。このステップＳ６で肯定的に判断された場合には、エンジン２を駆動してその動力で走行するエンジン走行（ＥＮＧ走行）モードが選択され（ステップＳ７）、その後に図４の制御を一旦終了する。走行のために消費する燃料量が少なくなり、ひいては排ガスや地球温暖化ガスの排出量を少なくすることができるからである。また、ステップＳ６で否定的に判断された場合には、バッテリ１８の電力で第２モータ１２を駆動して走行する電気走行（ＥＶ走行）モードが選択され（ステップＳ８）、その後に図４の制御を一旦終了する。エンジン２を駆動するよりも燃料の消費量が少なくなり、ひいては排ガスや地球温暖化ガスの排出量を少なくすることができるからである。

上述した制御を行うこの発明の実施形態における装置の効果について次に説明する。図５は、車両１が交通渋滞などによって発進およびその後の低速での走行ならびに停止を繰り返すいわゆる都市走行時におけるエンジン２の出力パワーの引き上げおよびそれに伴う充電の状況を模式的に示すタイムチャートである。このような走行環境では、前方車両の動きに合わせて運転者はアクセルペダルとブレーキペダルとを細かく、また頻繁に操作し、したがってドライバ要求パワーＰdは頻繁に、また大小多様に変化する。それに合わせて車速Ｖが繰り返し変化し、またそのように低速での走行と停止とを繰り返す。停車状態でのドライバ要求パワーＰd（アクセル開度）が小さい場合には、車両１は第２モータ１２を駆動してＥＶ走行するが、アクセルペダルがある程度大きく踏み込まれると、駆動力を確保するためにエンジン２が始動され、ＥＮＧ走行あるいはＨＶモードになる。

図５のｔ1時点やｔ2時点では、ドライバ要求パワーＰd（アクセル開度）が小さいので、ＥＶ走行モードが選択される。その後のｔ3時点ではドライバ要求パワーＰdがｔ1時点やｔ2時点よりも大きくなる。その要求に応じてエンジン２を駆動するとした場合のエンジン燃費率は、低速・低負荷状態であることにより大きい値となる。また、バッテリ燃費率Ｆ1は、一時的に増大するとしても発電判定値ＦEHを超えていない。したがってこの場合は、エンジン２について制御目標パワーＰetを前述した所定値Ｐeに引き上げる制御は実行されない。すなわち図５に示すエンジン（ＥＮＧ）パワー増大フラグＦg1はＯＮとされない。また、同様に、発電量を前述したステップＳ３で説明したように増大させる制御は実行されない。すなわち図５に示す発電量増大フラグＦg2はＯＮとされない。このように、バッテリ燃費率Ｆ1が発電判定値ＦEHを下回っていて特には大きくなければ（悪くなければ）、エンジン２の動力で積極的に発電することは行わない。これにより発電過多になることが回避される。このような状況は、図５に示すｔ4時点やｔ5時点においても同様である。

さらに、その後のｔ6時点に発進のためにドライバ要求パワーＰdが増大した場合、バッテリ燃費率Ｆ1が発電判定値ＦEHより大きくなる。その場合にドライバ要求パワーＰdが基準パワーＰ0より小さければ、前述した図４に示すステップＳ１での判断結果が肯定的になる。すなわち、この発明の実施形態における第１判定での条件と第２判定での条件とが共に成立し、判定結果が肯定的になる。したがって、この場合、エンジンパワー増大フラグＦg1および発電量増大フラグＦg2がＯＮとなる。その結果、エンジン２の制御目標パワーＰetが前述した所定値Ｐeに引き上げられる。したがって、エンジン２は始動される。また、発電電力ｄが、前記ステップＳ３で説明したように、制御目標パワーＰetの所定値Ｐeとドライバ要求パワーＰdとの差に基づいた値に設定される。

エンジン２の制御目標値をこのように引き上げた場合の動作点の変化を図３に模式的に示してある。ドライバ要求パワーＰdに応じた動作点は、ドライバ要求パワーＰdの値が小さいことにより、図３に符号Ａで示すように低回転数、低トルク側にあり、最適燃費線ＬFから大きく離れている。したがってこの動作点Ａでエンジン２を運転すると燃費率が大きく（悪く）なり、またそのエンジン２で第１モータ５を回転させて発電するとすれば、バッテリ燃費率が大きく（悪く）なってしまう。これに対して、制御目標パワーＰetを予め定めた前記所定値Ｐeに設定すると、ハイブリッド車両１ではエンジン２の動作点を最適燃費線ＬF上の動作点に設定するハイブリッド制御が実行されているから、図３に符号Ｂで示す動作点でエンジン２が運転される。なお、動作点Ｂは最適燃費線ＬF上の点に正確に一致している必要はなく、車両１の状態によっては幾分外れていても良い。要は、最適燃費線ＬF上の動作点に基づいて決められた点であればよい。したがって、この発明の実施形態の制御装置によれば、ドライバ要求パワーＰdが小さい状態で走行する場合であってもエンジン２の制御目標パワーＰetがドライバ要求パワーＰdより大きい値に設定され、その結果、エンジン２の燃費率を低下させることができる。また、燃費率の小さい（良い）状態で運転するエンジン２を動力源として発電するので、バッテリ１８に充電される電力の燃費率が小さく（良く）なる。

図５に符号ｔ7や符号ｔ8、符号ｔ9で示す各時点においても、車両１を発進あるいは加速する際にバッテリ燃費率Ｆ1が発電判定値ＦEHを超え、またドライバ要求パワーＰdが基準パワーＰ0より小さいことにより、ｔ6時点と同様の制御が実行される。すなわち、前記各フラグＦg1，Ｆg2がＯＮとなって、制御目標パワーＰetが所定値Ｐeに引き上げられ、またドライバ要求パワーＰdと前記所定値Ｐeとの差に基づくパワーによって積極的に発電される。また、これらの各時点の間で発進もしくは加速のためにドライバ要求パワーＰdが増大することがあっても、バッテリ燃費率Ｆ1が発電判定値ＦEHを超えていないことにより各フラグＦg1，Ｆg2はＯＦＦのままになる。すなわち、エンジン２を始動してその制御目標パワーＰetを所定値Ｐeに引き上げる制御や、発電を積極的に行う（発電量を増大させる）制御は実行されない。この場合は、前述した図４に示すステップＳ５の制御が実行される。

比較のために、この発明の実施形態の装置による制御を実行しない場合について説明する。図６は、上述した都市走行の従来例を模式的に示しており、この図６に示す例においても、ドライバ要求パワーＰdおよび車速Ｖならびにバッテリ燃費率Ｆ1は図５に示す例とほぼ同様に変化する。しかしながら、この発明の実施形態における制御を実行しないので、エンジン２はドライバ要求パワーＰdの増大に応じて始動させられる。すなわち、図６において、前述した図５に示すｔ4時点やｔ5時点に相当するｔ14時点やｔ15時点では、ドライバ要求パワーＰdがある程度増大したことによりエンジンＯＮフラグＦg3がＯＮになって、エンジン２が始動される。その場合、エンジン２から第１モータ５にトルクが伝達されるから第１モータ５が発電する。しかしながら、エンジン２は低負荷での運転になって燃費率が大きく、したがってバッテリ燃費率Ｆ1も大きくなる。その後のｔ16時点は、図５に示すｔ6時点に相当し、このｔ16時点においてもドライバ要求パワーＰdが増大し、エンジン２が始動される。しかし、この場合のエンジン２の始動の要因は、ドライバ要求パワーＰd（アクセル開度）の増大であり、バッテリ燃費率Ｆ1は要因となっていない。

このような状況は、図５に示すｔ7時点およびｔ8時点ならびにｔ9時点に相当する図６のｔ17時点およびｔ18時点ならびにｔ19時点においても同様である。さらに、図６に示す例では、ｔ18時点とｔ19時点との間にｔ20時点においてもドライバ要求パワーＰdが増大し、それが要因となってエンジンＯＮフラグＦg3がＯＮになり、エンジン２が始動される。図５に示す例では、バッテリ燃費率Ｆ1が発電判定値ＦEH以下であることにより、エンジン２を始動したり、その出力パワーをドライバ要求パワーＰdより大きい値に引き上げることは行われない。このような状況は、ｔ19時点の後のｔ21時点においても同様である。結局、従来の制御では、ドライバ要求パワーＰdがある程度増大すると、これを要因としてエンジン２を始動しており、そのために燃費率が大きい状態で運転することもあるので、燃費が悪化し、もしくは改善できない可能性が高い。また、燃費率が大きい状態でエンジン２を運転し、その動力で発電することにもなるので、バッテリ燃費率Ｆ1が大きくなり、この点でもハイブリッド車両の燃費が悪化し、あるいは改善できない可能性が高い。

これに対して、この発明の実施形態における制御装置は、バッテリ燃費率Ｆ1が、判断の基準となる発電判定値ＦEHより大きい状態で、エンジン２を燃費率の大きい低負荷状態で運転することになる場合に、エンジン２の制御目標パワーＰetを、燃費率を小さくすることのできるパワーに引き上げ、かつその状態で発電を行うように構成されている。したがって、エンジン２を効率良く運転して燃費を低下させることができるとともに、バッテリ燃費率Ｆ1を下げることができる。その結果、この発明の実施形態における制御装置によれば、ハイブリッド車両１の燃費を向上させることができ、ひいては排ガスや地球温暖化ガスを削減することができる。

なお、この発明の実施形態における制御装置では、エンジン２の出力パワーをドライバ要求パワーＰdより大きくし、その状態で発電および充電を行うから、エンジン２の出力パワーを電力変換して駆動輪１５に伝達する割合が高くなる。そのため、電力変換に伴う伝達効率の低下が生じるが、燃費率の改善によるエネルギ効率の向上が伝達効率の低下に増されるので、車両１の全体（制御システムの全体）としてのエネルギ効率を向上させることができる。

また、この発明は上述した各図に示す構成に限定されないのであり、ワンモータ形式のハイブリッド駆動装置を搭載したハイブリッド車両の制御装置にも適用することができる。

１…ハイブリッド車両、 ２…エンジン、 ３…出力軸、 ４…動力分割装置、 ５…第１モータ、 １２…第２モータ、 １５…駆動輪、 １６…モータコントローラ、 １８…蓄電装置（バッテリ）、 １９…電子制御装置。

Claims (3)

1. 燃料を燃焼してトルクを出力しかつ回転数と出力トルクとで決まる動作点を出力パワーを維持したまま変更可能なエンジンと、前記エンジンで駆動されて発電する発電装置と、前記発電装置で発電された電力を蓄える蓄電装置と、前記蓄電装置から電力が供給されて走行のためのトルクを出力する走行用のモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記エンジンの動作点と前記蓄電装置への充電量とを制御するコントローラを有し、
   前記コントローラは、
   前記ハイブリッド車両の運転者が前記ハイブリッド車両の走行を要求しかつ前記運転者による前記ハイブリッド車両を走行させるドライバ要求パワーが予め定めた基準パワーより小さいことの第１判定と、前記エンジンを駆動する条件が成立したことの第２判定とを行い、
   前記第１判定および前記第２判定のそれぞれで肯定的に判定された場合に、前記エンジンの制御目標パワーを前記ドライバ要求パワーより大きくかつ前記ドライバ要求パワーよりも低燃費で出力できる予め定めた所定値に設定し、
   前記所定値で動作する前記エンジンによって前記発電装置を駆動するとともに、
   前記発電装置から前記蓄電装置に充電する発電電力を、前記ドライバ要求パワーと前記制御目標パワーとの差に基づいた量に設定する
   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、
   前記コントローラは、
   前記蓄電装置に既に蓄えられている電力量と、前記電力量を得るために消費した前記エンジンの燃料量とに基づいて、前記蓄電装置に既に蓄えられている電力の単位量当たりの前記燃料量であるバッテリ燃費率を更に求め、
   前記エンジンを駆動する前記条件は、前記バッテリ燃費率が予め定めた発電判定値より大きいこと
   を特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記コントローラは、前記所定値で動作する前記エンジンの動作点を、前記所定値のパワーを出力できる動作点のうち燃費が最も良い最適燃費動作点に基づいて決められた動作点とすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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