JP2790779B2 - ハイブリッド車両の発電制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の発電制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バッテリを電源とする
走行用電動機と、エンジンを駆動源とする発電機とを備
えたハイブリッド車両の発電制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】バッテリを電源として走行用電動機を駆
動し、その走行用電動機の駆動力を駆動輪に伝達して走
行する電気自動車は、近年、環境保護の観点から実用化
が図られている。そして、この種の電気自動車において
は、バッテリを充電した後、次にバッテリを充電するま
でに走行可能な航続距離を可能な限り延ばし、また、バ
ッテリの放電を可能な限り抑制して、該バッテリの寿命
を延ばすことが重要な課題となっている。
【0003】このため、前記電気自動車にあっては、発
電機とその発電機を駆動するためのエンジンとを備えた
発電装置を車両に搭載し、該発電機の発電電力をバッテ
リに充電し、あるいは、走行用電動機に給電する所謂ハ
イブリッド車両が特開平3−169203号公報等に見
られるように開発されている。
【0004】従来のハイブリッド車両においては、基本
的には、走行時等に適宜、前記バッテリにより前記発電
機をエンジン始動用の電動機として駆動し、エンジンを
始動させる。そして、エンジンを始動させた後には、前
記発電機を電動機としての作動状態から本来の発電機と
しての作動状態に切換えて発電させ、次いで、エンジン
の暖機運転を経た後、車両の車速等の運転状態に応じて
適切な発電量でもって、発電機の発電を行い、その発電
電力をバッテリや走行用電動機に給電する。
【0005】この場合、発電機の発電は次のように行わ
れる。すなわち、車両の車速等の運転状態に応じて、ま
ず、発電機の目標発電出力をあらかじめ定めたデータテ
ーブル等を用いて求める。そして、求めた目標発電出力
に対応したエンジンの出力(発電機を駆動する駆動力)
が得られるようにエンジンの出力を制御する。このエン
ジンの出力の制御は、エンジンのスロットル弁(吸入空
気制御弁)の開度を目標発電出力に対応した開度にアク
チュエータ等を介して制御することで行われる。さら
に、発電機の発電出力が前記目標発電出力になるように
該発電機の出力を増減制御する。この発電機の制御は、
例えば該発電機の出力電流をインバータ回路等を用いて
制御することで行われる。このような制御を時々刻々行
うことで、車両の運転状態に則した発電量でもって発電
機が発電する。
【0006】ところで、上記のような発電制御を行うに
際して、発電機自体の電気的な出力制御は、前記目標発
電出力が求められると、それに応じてほぼリアルタイム
で行うことが可能であり、従って、目標発電出力が時々
刻々変化してもそれに迅速に追従させることができる。
しかるに、エンジンにあっては、前記目標発電出力が求
められてから、それに対応した出力が得られるまでに
は、発電機自体の電気的な出力制御に較べて遅れを生じ
やすい。すなわち、エンジンにあっては、その出力制御
はスロットル弁をアクチュエータにより機械的に駆動し
てその開度を制御することにより行われるので、前記目
標発電出力が変化した場合に、その変化後の目標発電出
力に対応したエンジンの機械的出力を得るべくスロット
ル弁の駆動・制御を開始しても、該スロットル弁の開度
が最終的に目標発電出力に対応した開度になるまでには
若干の時間を要する。また、スロットル弁の開度が目標
発電出力に対応した開度になっても、エンジンの吸気量
がスロットル弁の開度に対応した量になるまでにも若干
の時間を要する。 このため、前記目標発電出力が変化
した場合に、その変化後の目標発電出力に応じて、発電
機の電気的な出力制御とエンジンのスロットル弁の機械
的な駆動・制御とを同時に開始するようにすると、発電
機の出力は直ちに制御されるのに対し、エンジンの実際
の出力が変化後の目標発電出力に対応した出力になるま
でには、時間的な遅れを生じる。このような時間的な遅
れが生じると、発電機の電気的な出力制御が行われた
後、エンジンの実際の出力が変化後の目標発電出力に対
応した出力になるまでの間は、エンジンの実際の出力に
対して不適合な発電が行われることとなるため、エンジ
ンの不要な負荷変動を生じ、エンジンの稼働状態が不安
定なものとなり易い。例えば、目標発電出力が増加した
場合に、発電機自体は、その発電出力が増加するように
直ちに電気的に制御されるのであるが、エンジンの出力
は、該発電機の発電出力に見合った出力に達するまでに
は若干の時間を要し、その間は、エンジンの実際の出力
に適合した発電出力以上の発電出力でもって発電機が発
電することとなるため、該エンジンの負荷が過剰となっ
て、エンジンの稼働状態が不安定なものとなり易い。
【0007】そして、上記のようにエンジンの稼働状態
が不安定なものとなると、環境上好ましくない不要な排
気ガスが生成されたり、あるいは不要な振動を生じると
いう不都合がある。
【0008】尚、上記のように目標発電量が変化した場
合のエンジン制御の時間的な遅れ(遅れ時間)は、エン
ジンの回転数によって相違し、さらに、目標発電量の変
化に伴うエンジンの回転数の変化量や、目標発電量の変
化に伴うエンジンの回転数の変化方向(回転数が増加す
るか減少するか)によって相違する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明はハイブリッド
車両の発電装置の発電機を駆動するエンジンの出力と発
電機の発電出力とを互いに的確なタイミングで適合させ
て発電制御を行うことができ、それによりエンジンの不
要な負荷変動を軽減して不要な排気ガスの排出や振動を
防止することができる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。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる目的を達
成するために、バッテリを電源とする走行用電動機を具
備した車両走行装置と、エンジンを駆動源とする発電機
を具備した発電装置とを備え、前記車両走行装置の稼働
時に前記エンジンにより前記発電機を駆動してその発電
電力を前記バッテリ及び/又は走行用電動機に給電する
ハイブリッド車両において、前記ハイブリッド車両の運
転状態に基づき前記発電機の目標発電出力を求める目標
発電出力設定手段と、前記目標発電出力に対応した前記
エンジンの出力を得るための該エンジンの目標回転数を
前記ハイブリッド車両の運転状態に基づき求める目標回
転数設定手段と、前記目標発電出力に対応した前記エン
ジンの出力が得られ、且つ該エンジンの回転数が前記目
標回転数になるように前記エンジンの吸入空気制御弁の
開度を前記目標発電出力及び目標回転数に基づき制御す
る吸入空気制御弁駆動制御手段と、前記発電機の発電出
力が前記目標発電出力になるように該発電機の出力を増
減させる発電機制御手段と、前記エンジンの現在の回転
数から前記目標回転数への回転数変化量を求める回転数
変化量算出手段と、前記吸入空気制御弁駆動制御手段に
より前記吸入空気制御弁の開度が変更されるとき、該吸
入空気制御弁の開度の変更を開始してから該目標発電出
力に対応した前記エンジンの出力が得られるまでの遅れ
時間を、該エンジンの現在の回転数と前記回転数変化量
とに応じて、あらかじめ設定された該遅れ時間と回転数
及び回転数変化量との間の相関関係に従って推定する遅
れ時間推定手段とを備え、前記発電機制御手段は、前記
吸入空気制御弁駆動制御手段による前記吸入空気制御弁
の開度の変更を開始してから前記遅れ時間の経過後に前
記発電機の出力を前記目標発電出力及び目標回転数に基
づき制御することを特徴とする。
【0011】
【0012】さらに、前記吸入空気制御弁駆動制御手段
により前記吸入空気制御弁の開度が変更されるとき、前
記エンジンの回転数が増加するか減少するかを判断する
回転数増減判断手段を備え、前記相関関係は前記エンジ
ンの回転数が増加する場合と減少する場合とで各別に設
定されていることを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明によれば、前記ハイブリッド車両の運転
状態に基づき、前記目標発電出力設定手段及び目標回転
数設定手段によって、それぞれ前記発電機の目標発電出
力とこの目標発電出力に対応したエンジンの出力を得る
ための該エンジンの目標回転数とが決定される。そし
て、これらの目標発電出力や目標回転数が変化すると、
まず、前記吸入空気制御弁駆動制御手段により、エンジ
ンの出力が新たな目標発電出力に対応したものとなり、
且つエンジンの回転数が新たな目標回転数になるように
吸入空気制御弁の開度の変更・制御が開始される。この
時、前記遅れ時間推定手段は、吸入空気制御弁の開度の
変更が開始してから、最終的にエンジンの出力が新たな
目標発電出力に対応したものとなり、且つエンジンの回
転数が新たな目標回転数になるまでの遅れ時間を該エン
ジンの現在の回転数と、該現在の回転数から前記目標回
転数までの前記回転数変化量とから前記相関関係を基に
推定する。この場合、吸入空気制御弁の開度の変更は、
エンジンの回転数を現在の回転数から前記目標回転数に
変化させるものであるので、該エンジンの現在の回転数
及び前記回転数変化量から前記遅れ時間を推定すること
で、正確な遅れ時間を推定することができる。そして、
吸入空気制御弁の開度の変更が開始してから、上記のよ
うに推定された遅れ時間の経過後に、前記発電機制御手
段により、発電機の発電出力が前記目標発電出力になる
ように増減される。この場合、発電機の発電出力が制御
される時点においては、エンジンの出力及びこの出力を
生じるエンジンの回転数は、発電機の発電出力に適合し
たものとなっているので、エンジンの負荷はエンジンの
稼働状態に最適なものとなり、該エンジンの不要な負荷
変動や回転数変動が生じて不要な排気ガスが排出された
り、不要な振動が生じることがない。
【0014】
【0015】かかる本発明において、前記遅れ時間をよ
り正確に推定するためには、前記相関関係をエンジンの
回転数が増加する場合と減少する場合とで各別に設定し
ておくと共に、前記吸入空気制御弁駆動制御手段により
前記吸入空気制御弁の開度が変更されるとき、前記エン
ジンの回転数が増加するか減少するかを回転数増減判断
手段により判断し、その判断結果に応じて各別の前記相
関関係を用いて前記遅れ時間を推定することが好まし
い。
【0016】
【実施例】本発明の一実施例を図1乃至図23を参照し
て説明する。図1は本発明の一例を適用したハイブリッ
ド車両のシステム構成図、図2及び図3の図1のハイブ
リッド車両の発電装置の要部のブロック構成図、図4は
該発電装置の作動を説明するための説明図、図5及び図
6は該発電装置の作動を説明するためのフローチャー
ト、図7は該発電装置の作動を説明するための説明図、
図8は該発電装置の作動を説明するためのフローチャー
ト、図9及び図10は該発電装置の作動を説明するため
の説明図、図11該発電装置の作動を説明するためのフ
ローチャート、図12は該発電装置の作動を説明するた
めの説明図、図13は該発電装置の作動を説明するため
のフローチャート、図14は該発電装置の作動を説明す
るための説明図、図15は該発電装置の作動を説明する
ためのフローチャート、図16及び図17は該発電装置
の作動を説明するための説明図、図18は該発電装置の
作動を説明するためのフローチャート、図19及び図2
0は該発電装置の作動を説明するための説明図、図21
は該発電装置の作動を説明するためのフローチャート、
図22は該発電装置の作動を説明するための説明図、図
23は該発電装置の作動を説明するためのフローチャー
トである。
【0017】図1を参照して、1は車両走行装置、2は
発電装置である。
【0018】車両走行装置1は、バッテリ3と、このバ
ッテリ3を電源とする走行用モータ4(走行用電動機)
と、バッテリ3及び走行用モータ4間の給電制御を行う
ためのインバータ回路等(図示しない)を含むモータ給
電制御部5と、モータ給電制御部5を介した走行用モー
タ4の作動制御やバッテリ3の残容量の把握等を行う車
両走行管理装置6と、運転者によるアクセル操作量Aを
検出するアクセルセンサ7と、運転者によるブレーキ操
作がなされたか否かを検出するブレーキスイッチ8と、
車速VCAR を検出する速度センサ9と、バッテリ3の放
電電流及び充電電流(以下、バッテリ電流IB という)
を検出する電流センサ10aと、走行用モータ4の通電
電流(以下、モータ電流IM という)を検出する電流セ
ンサ10bと、バッテリ3の端子電圧(以下、バッテリ
電圧VB という)を検出する電圧センサ11とを備えて
いる。
【0019】前記車両走行管理装置6は、マイクロコン
ピュータ等を用いて構成されたものであり、その機能的
構成として、図2に示すように、アクセルセンサ7やブ
レーキスイッチ8、速度センサ9の検出信号に基づき走
行用モータ4の作動をモータ給電制御部5を介して制御
するモータ制御部12と、電流センサ10a及び電圧セ
ンサ11の検出信号に基づきバッテリ3の残容量を把握
する残容量把握部13と、電流センサ10a及び電圧セ
ンサ11の検出信号に基づきバッテリ3の現在の電流・
電圧特性を検出する電流・電圧特性検出部14と、検出
された電流・電圧特性から走行用モータ4の最低駆動電
圧(これはあらかじめ定められている)においてバッテ
リ3が出力し得る有効最大出力を求める有効最大出力算
出部15とを備えている。
【0020】この場合、モータ制御部12は、基本的に
はアクセルセンサ7及び速度センサ9を介してそれぞれ
検出されるアクセル操作量A及び車速VCAR に応じて、
あらかじめ設定されたマップ等に従って走行用モータ4
の目標トルクを求め、それをモータ給電制御部5に付与
する。このとき、モータ給電制御部5は、走行用モータ
4の与えられた目標トルクを生じるように、バッテリ3
から走行用モータ4への給電をスイッチングパルスによ
り制御する。
【0021】また、モータ制御部12は、アクセルセン
サ7を介して検出されるアクセル操作量Aが走行中に減
少され、あるいは、ブレースイッチ8からブレーキ操作
がなされたことを示すON信号(以下、ブレーキ信号B
Rという)が付与されたときには、モータ給電制御部5
に走行用モータ4の回生制動を指令する。このとき、モ
ータ給電制御部5は、走行用モータ4から出力される回
生電流をバッテリ3に給電せしめ、バッテリ3を充電す
る。尚、上記回生電流はモータ給電制御部5からバッテ
リ3に流れるモータ電流IM として電流センサ10bに
より検出される。
【0022】前記残容量把握部13は、基本的には前記
電流センサ10及び電圧センサ11を介して所定のサン
プリングタイム毎に検出されるバッテリ電流IB 及びバ
ッテリ電圧VB の積、すなわち電力を積算していくこと
により、バッテリ3の放電量及び充電量を求め、それを
バッテリ3の初期容量から減算及び加算することにより
バッテリ3の残容量Cを時々刻々把握する。
【0023】前記電流・電圧特性検出部14は、前記サ
ンプリングタイム毎に検出されるバッテリ電流IB 及び
バッテリ電圧VB の組を該サンプリングタイムよりも長
い所定時間内で図示しないメモリに複数組記憶保持して
おく。そして、図4に示すように、検出された複数組の
バッテリ電流IB 及びバッテリ電圧VB から、最小自乗
法等を用いてバッテリ3の現在の電流・電圧特性を示す
特性直線aの式を求める。
【0024】前記有効最大出力算出部15は、上記のよ
うに求められたバッテリ3の特性直線aの式から、走行
用モータ4駆動するために必要な最低駆動電圧V1 (図
4参照)における電流I1 、すなわち、バッテリ3の端
子電圧が最低駆動電圧V1 となる状態で該バッテリ3が
放電した場合においてバッテリ3が放電する電流I
1(図4参照)を求める。そして、求めた電流I1 と最
低駆動電圧V1 との積V1・I1 (図4の斜線を付した
部分の面積)をバッテリ3の有効最大出力PMAX として
求める。この場合、特性直線aは、バッテリ3の残容量
Cが低下していくと、図4の仮想線a’で示すように下
方側に移動していく。従って、有効最大出力PMAX は残
容量Cの低下に伴って小さくなっていく。
【0025】尚、図2を参照して、車両走行管理装置6
は、上記のように求めたバッテリ3の残容量Cや有効最
大出力PMAX 、速度センサ9により検出される車速V
CAR 、アクセルセンサ7により検出されるアクセル操作
量A、ブレーキスイッチ8のブレーキ信号BR、電流セ
ンサ10bにより検出されるモータ電流IM を後述の発
電装置2の発電管理装置に出力する。
【0026】また、走行用モータ4は、その駆動力を図
示しない動力伝達系を介して駆動輪(図示しない)に伝
達し、それにより車両を走行させる。
【0027】図1を参照して、前記発電装置2は、エン
ジン16と、このエンジン16を駆動源とするジェネレ
ータ17(発電機)と、エンジン16をその付帯的構成
(後述する)と併せて作動制御するエンジンコントロー
ラ18と、バッテリ3あるいは走行用モータ4とジェネ
レータ17との間の給電制御を行うためのインバータ回
路等(図示しない)を含むジェネレータ給電制御部19
と、ジェネレータ給電制御部19を介してジェネレータ
17の作動制御を行うジェネレータコントローラ20
と、エンジンコントローラ18及びジェネレータコント
ローラ20を介して発電装置2の統括的管理・制御を行
う発電管理装置21と、大気圧ATP を検出する大気圧
センサ22とを備えている。
【0028】この場合、ジェネレータ17のロータ(図
示しない)は、エンジン16のクランク軸(図示しな
い)と同一回転数で回転するように該クランク軸に連結
されている。
【0029】また、エンジン16には、その付帯的構成
として、排気ガスセンサ23と、排気ガス浄化触媒24
と、エンジン16の機関温度(冷却水の温度)TW を検
出する温度センサ25と、エンジン16の機関負荷L
(クランク軸の負荷トルク)を検出する負荷検出器26
と、エンジン16の回転数(=ジェネレータ17の回転
数)を検出する回転数センサ27と、エンジン16の吸
入空気制御弁であるスロットル弁(図示しない)を駆動
するスロットルアクチュエータ28と、エンジン16へ
の燃料供給を行う燃料供給装置29と、燃料供給装置2
9に備えられたキャニスタ(図示しない)のパージを行
うためのキャニスタパージシステム30とが備えられて
いる。この場合、排気ガス浄化触媒24は通電により活
性化される通電加熱型の触媒である。キャニスタパージ
システム30は、キャニスタのパージの必要性が有ると
きは、その要求信号をエンジンコントローラ18に出力
し、さらに該エンジンコントローラ18を介して発電管
理装置21に出力する。尚、キャニスタパージは、エン
ジン16の排気性能を良好なものとするために、燃料供
給装置29のキャニスタに溜まる燃料ガスの蒸気圧を低
減させるための処理であり、該処理はエンジン16を一
時的に稼働させることで行われる。
【0030】前記発電管理装置21やエンジンコントロ
ーラ18、ジェネレータコントローラ20は、マイクロ
コンピュータ等を用いて構成されたものであり、それら
は次のような機能的構成を備えている。
【0031】すなわち、図3を参照して、発電管理装置
21は、発電装置2を起動させるべくエンジンコントロ
ーラ18及びジェネレータコントローラ20に起動信号
を出力する起動指令部31と、エンジンコントローラ1
8及びジェネレータコントローラ20を介してエンジン
16の始動時のクランキングを行わしめるクランキング
指令部32と、エンジン16のクランキング時にエンジ
ンコントローラ18を介してエンジン16の着火を行わ
しめる着火指令部33と、エンジン16のクランキング
時にエンジン始動用モータとして作動させるジェネレー
タ17を本来のジェネレータとしての作動にジェネレー
タコントローラを介して切換える切換指令部34と、エ
ンジン16の始動後のエンジン16及びジェネレータ1
7による発電やエンジン16の暖機運転をエンジンコン
トローラ18及びジェネレータコントローラ20を介し
て制御する発電制御部36と、前記走行用モータ4の回
生制動に際してエンジン16及びジェネレータ17によ
る発電を上記発電制御部36を介して制御する回生時発
電制御部37とを備えている。そして、起動指令部31
は、発電装置2を起動するタイミングを決定するバッテ
リ3の残容量Cの判定値を適宜設定する判定値設定部3
1aを備えている。また、クランキング指令部32は、
クランキング時のエンジン16の回転数(ジェネレータ
17の回転数)を適宜設定する始動回転数設定部32a
を備えている。また、発電制御部36は、ジェネレータ
17の発電に際して車速VCAR 等に応じてジェネレータ
17の目標発電出力及び目標回転数をそれぞれ設定する
目標発電出力設定部36a(目標発電出力設定手段)及
び目標回転数設定部36bと、該目標回転数設定部36
bにより設定される目標回転数の時間的変化量を求める
回転数変化量算出部36c(回転数変化量算出手段)
と、該回転数変化量算出部36cにより求められた回転
数変化量が正であるか負であるかによりエンジン16の
回転数(=ジェネレータ17の回転数)が増加するか減
少するかを判断する回転数増減判断部36d(回転数増
減判断手段)と、回転数センサ27により検出されるエ
ンジン16の回転数Nや前記回転数変化量、並びに回転
数の増減判断に応じて後述の遅れ時間を推定する遅れ時
間推定部36e(遅れ時間推定手段)とを備えている。
【0032】この場合、発電管理装置21には、前記車
両走行管理装置6からバッテリ3の残容量C等の検出信
号が入力されると共に、前記大気圧センサ22の検出信
号が入力され、また、前記温度センサ25や回転数セン
サ27の検出信号が入力される。そして、詳細は後述す
るが、発電管理装置21は、これらの入力信号等に基づ
いて発電装置2の統括的管理・制御を行う。
【0033】エンジンコントローラ18は、発電管理装
置21の起動指令部31から付与される起動信号に基づ
き、前記排気ガスセンサ23及び排気ガス浄化触媒24
に通電してこれらを活性化させるセンサ・触媒通電部3
8と、排気ガスセンサ23及び排気ガス浄化触媒24が
活性化されたか否かを判別し、その判別信号を発電管理
装置21に付与する活性判別部39と、発電管理装置2
1の着火指令部33の指令等に基づき、エンジン16の
始動時の着火を前記燃料供給装置29や図示しない点火
装置を介して制御する始動着火制御部40と、エンジン
16の始動着火時にエンジン16の燃焼状態が完爆状態
となったか否かを判別し、その判別信号を発電管理装置
21に付与する完爆判別部41と、エンジン16の燃焼
状態が完爆状態となった後に、発電管理装置21の暖機
制御部35や発電制御部36の指令等に基づき、エンジ
ン16の燃焼を燃料供給装置29等を介して制御する燃
焼制御部42と、エンジン16のクランキング時や暖機
運転時、並びにその後の稼働時に発電管理装置21のク
ランキング指令部32や暖機制御部35、発電制御部3
6の指令等に基づき、エンジン16のスロットル開度を
スロットルアクチュエータ28を介して制御するスロッ
トル制御部43とを備えている。
【0034】この場合、エンジンコントローラ18に
は、発電管理装置21の指令の他、排気ガスセンサ23
や温度センサ25、回転数センサ27、負荷検出器26
の検出信号が入力される。そして、詳細は後述するが、
エンジンコントローラ18は、これらの入力信号に応じ
てエンジン16の作動制御等を行う。
【0035】前記ジェネレータコントローラ20は、発
電管理装置21のクランキング指令部32の指令等に基
づき、ジェネレータ17をジェネレータ給電制御部19
を介してエンジン16の始動用モータとして作動させる
モータ制御部44と、発電管理装置21の切換指令部3
4の指令等に基づき、ジェネレータ17の始動用モータ
としての作動状態から本来のジェネレータとしての作動
状態への切換制御をジェネレータ給電制御部19を介し
て行う切換制御部45と、発電管理装置21の暖機制御
部35や発電制御部36の指令等に基づき、ジェネレー
タ17の発電制御をジェネレータ給電制御部19を介し
て行うジェネレータ制御部46とを備えている。
【0036】この場合、ジェネレータコントローラ20
には、発電管理装置21の指令の他、回転数センサ27
の検出信号がエンジンコントローラ18を介して入力さ
れる。そして、詳細は後述するが、ジェネレータコント
ローラ20は、これらの入力信号に応じてジェネレータ
17の作動制御をジェネレータ給電制御部19を介して
行う。
【0037】尚、本発明の構成に対応して、発電管理装
置21の発電制御部36、エンジンコントローラ18の
スロットル制御部43及びスロットルアクチュエータ2
8は吸入空気制御弁駆動制御手段47を構成し、発電管
理装置21の発電制御部36、ジェネレータコントロー
ラ20のジェネレータ制御部46及びジェネレータ給電
制御部19は発電機制御手段48を構成するものであ
る。
【0038】次に、本実施例のハイブリッド車両におけ
る発電装置2の作動を詳説する。
【0039】車両走行装置1の稼働時(走行時や一時的
な停車時等)において、発電装置2の発電管理装置21
は、例えば10msのサイクルタイム毎に図5及び図6
に示すようなルーチン処理を行う。
【0040】すなわち、図5及び図6を参照して、発電
管理装置21は、10msタイマがスタートすると(図
5のSTEP1)、まず、判定値設定部31aによりバ
ッテリ3の残容量Cの判定値CL を設定する(図5のS
TEP2)。この判定値CLは、発電装置2を起動する
か否かを判断するための判定値であり、判定値設定部3
1aは、大気圧センサ22により検出される現在の大気
圧ATP に応じて、図7に示すようにあらかじめ定めら
れたデータテーブルに従って判定値CL を設定する。こ
の場合、判定値CL は、検出された大気圧ATP が低下
する程、大きくなるように設定され、平地における大気
圧では、例えばバッテリ容量の20%(満充電状態のバ
ッテリ3の容量を100%としたとき)に設定される。
従って、平地よりも大気圧の低い高地では、判定値C1
は20%よりも大きな値(例えば40%)に設定され
る。
【0041】発電管理装置21は、上記のように判定値
L を設定した後、図5のSTEP3〜10の判断処理
を行い、それに応じてエンジンコントローラ18の起動
等を行う。
【0042】さらに詳細には、上記判断処理において
は、まず、後述の発電制御が行われているか否かを示す
E.M.Flg(エネルギーマネージメントフラグ)の
値が“1”であるか“0”であるかが判断される(図5
のSTEP3)。ここで、後述の発電制御が既に行われ
ていれば、E.M.Flg=1、そうでなければE.
M.Flg=0となっており、E.M.Flg=1の場
合には、後述の発電制御モードの処理が継続して行われ
る。
【0043】そして、上記STEP3においてE.M.
Flg=0である場合には、さらにキャニスタパージが
行われているか否かが判断される(図5のSTEP
4)。ここで、キャニスターパージが行われていれば
(このとき、エンジン16は、キャニスターパージシス
テム30の指令によりエンジンコントローラ18を介し
て運転制御されている)、E.M.Flg(エネルギー
マネージメントフラグ)の値を“0”にリセットした後
(図5のSTEP12)、発電装置2の待機・停止処理
を行う(図5のSTEP13)。尚、STEP13の待
機・停止処理は、ジェネレータ17によりバッテリ3や
走行用モータ4への給電を行う制御を停止し、あるいは
待機状態とするための処理であり、キャニスターパージ
システム30によるエンジン16等の運転制御は行われ
る。
【0044】前記STEP4においてキャニスターパー
ジが行われていない場合には、次に、発電管理装置21
は、車両走行管理装置6の残容量把握部13から与えら
れるバッテリ3の現在の残容量Cと前記STEP2にお
いて設定した判定値CL とを比較する(図5のSTEP
5)。この時、C≧CL であるならば、換言すれば、バ
ッテリ3の残容量Cがさほど減少していないならば、さ
らに車両走行装置6の有効最大出力検出部15から与え
られるバッテリ3の現在の有効最大出力PMAXと、あら
かじめ定められた走行用モータ4の必要最大出力P
motor (アクセル操作量Aが最大のときに要求される走
行用モータ4の出力)とを比較する(図5のSTEP
6)。
【0045】ここで、C<CL であるか、又はPMAX
motor である場合には、換言すれば、バッテリ3の残
容量Cが少なくなり、あるいは、走行に必要な電力をバ
ッテリ3が出力することが困難な状態となると、発電管
理装置21は、起動指令部31からエンジンコントロー
ラ18及びジェネレータコントローラ20に順次起動信
号を出力し、これらのコントローラ18,20を起動さ
せる(図5のSTEP8,8a,9,9a)。この場
合、エンジンコントローラ18にあっては、それが起動
されると、センサ・触媒通電部38が排気ガスセンサ2
3や排気ガス浄化触媒24を活性化させるべく、それら
への通電を開始し、同時に、活性判別部39は排気ガス
センサ23及び排気ガス浄化触媒24が活性状態となっ
たか否かの判別を開始する。この活性状態の判別は、例
えばセンサ・触媒通電部38による排気ガスセンサ23
及び排気ガス浄化触媒24への通電時間がそれぞれあら
かじめ定めた所定時間を経過したか、あるいは所定温度
を越えたか否かにより行われ、活性判別部39は、排気
ガスセンサ23及び排気ガス浄化触媒24への通電時間
がそれぞれ所定時間を経過した時、あるいは所定温度を
越えた時に、排気ガスセンサ23及び排気ガス浄化触媒
24の両者が活性状態となったと判断して、その旨を示
す信号を発電管理装置21に出力する。
【0046】発電管理装置21は、エンジンコントロー
ラ18及びジェネレータコントローラ20を起動させた
後には、さらに、エンジンコントローラ18にエンジン
16を稼働させるための初期制御を行うよう指令し(図
5のSTEP10,10a)、該初期制御が行われた後
には、排気ガスセンサ23及び排気ガス浄化触媒24が
活性状態となったか否かをエンジンコントローラ18の
活性判別部39からの信号により判断する(図5のST
EP11)。
【0047】尚、前記STEP5,6において、C≧C
L 且つPMAX >Pmotor であるならば、換言すれば、バ
ッテリ3の容量がまだ十分に残っているならば、次にキ
ャニスターパージシステム30からのキャニスタパージ
の要求があるか否かが判断され(図5のSTEP7)、
キャニスタパージの要求がないときには前記STEP1
2,13を経て発電装置2は停止状態、あるいは待機状
態となる。そして、キャニスタパージの要求があるとき
には、キャニスターパージシステム30によるキャニス
タパージを行わしめるためにエンジンコントローラ18
等を起動せしめる。
【0048】以上説明した発電管理装置21の処理によ
り、車両走行装置1の稼働時にバッテリ3の残容量Cが
残り少なくなり(C<CL )、あるいは、走行に必要な
電力をバッテリ3が十分に出力することが困難な状態と
なると(PMAX ≦Pmotor )、キャニスタパージが行わ
れている場合を除き、エンジンコントローラ18やジェ
ネレータコントローラ20が発電管理装置21の起動指
令部31の指令により起動し、また、エンジンコントロ
ーラ18のセンサ・触媒通電部38により排気ガスセン
サ23及び排気ガス浄化触媒24が通電されてそれらが
活性化される。
【0049】この場合、残容量の前記判定値CL は、大
気圧ATP が低い程、大きく設定されるので、大気圧A
P の低い高地等では、エンジンコントローラ18等の
起動が平地等に較べて早めに行われることとなる。
【0050】次に、発電管理装置21は、エンジンコン
トローラ18の活性判別部39の信号により排気ガスセ
ンサ23及び排気ガス浄化触媒24が活性状態となった
ことを認識すると(図5のSTEP11においてYE
S)、図6のSTEP14において、後述するように始
動回転数設定部32aにより設定されるエンジン16の
始動回転数NCR(クランキング回転数NCR)と回転数セ
ンサ27により検出されるエンジン16の現在の回転数
N(=ジェネレータ17の回転数)との差|NCR−N|
があらかじめ定められた所定値ΔNより小さいか否か、
換言すれば、エンジン16の現在の回転数Nが前記始動
回転数NCRにほぼ一致しているか否かが判断される。そ
して、|NCR−N|≧ΔNである場合、すなわち、エン
ジン16及びジェネレータ17が停止しているか、ある
いは、エンジン16のクランキングを開始した直後の状
態では、発電管理装置21は、クランキング指令部32
から、ジェネレータコントローラ20にエンジン16の
始動信号を出力することで、エンジン16のクランキン
グを指令し(図6のSTEP15)、さらに、ジェネレ
ータ17を始動用モータとしてエンジン16をクランキ
ングさせるためのクランキング制御モードの処理を行う
(図6のSTEP16)。
【0051】上記STEP16のクランキング制御モー
ドの処理は発電管理装置21のクランキング指令部32
により図8に示すように行われる。
【0052】すなわち、クランキング指令部32は、温
度センサ25により検出されるエンジン16の現在の機
関温度TW に基づき、始動回転数設定部32aにより、
図9に示すようなデータテーブルに従って目標始動回転
数NCRを求め、さらに、図10に示すようなデータテー
ブルに従ってエンジン16の目標スロットル開度TH CR
を求める(図8のSTEP1)。ここで、図9及び図1
0のデータテーブルは、エンジン16の排気ガス特性が
良好となるような目標始動回転数NCR及び目標スロット
ル開度THCRをエンジン16の機関温度TW に応じてあ
らかじめ定めたものである。
【0053】そして、クランキング指令部32は、上記
のように機関温度TW に応じて求めた目標始動回転数N
CR及び目標スロットル開度THCRをそれぞれジェネレー
タコントローラ20及びエンジンコントローラ18に出
力する(図8のSTEP2,3)。
【0054】この時、ジェネレータコントローラ20に
あっては、そのモータ制御部44により、ジェネレータ
17をモータとして作動させる場合に現在のジェネレー
タ17の回転数N(=エンジン16の回転数)を前記目
標始動回転数NCRに一致させるのに必要なモータ電流の
指示値を所定の演算式により求め、その求めた指示値を
ジェネレータ給電制御部19に与える。そして、ジェネ
レータ給電制御部19は、与えられた指示値に従って、
バッテリ3からジェネレータ17への給電量を制御する
ためのスイッチングパルスのデューティを調整し、これ
により、ジェネレータ17の回転数Nが目標始動回転数
CRに一致するように、バッテリ3からモータとして作
動するジェネレータ17への給電がフィードバック制御
される。
【0055】また、エンジンコントローラ18にあって
は、そのスロットル制御部43により、エンジン16の
スロットル開度をスロットルアクチュエータ28を介し
て前記目標スロットル開度THCRに制御する。
【0056】かかるクランキングの制御により、図6の
STEP14において|NCR−N|<ΔNとなると、す
なわち、エンジン16の回転数Nが前記目標始動回転数
CRにほぼ一致するようになると、発電管理装置21
は、次に、後述するようにエンジンコントローラ18の
完爆判別部41から出力される信号に基づき、エンジン
16の燃焼状態が完爆状態となったか否かを判断した後
(図6のSTEP17)、エンジンコントローラ18に
エンジン16の着火指令を与える(図6のSTEP1
8)。
【0057】この時、エンジンコントローラ18の始動
着火制御部40は、燃料供給装置29によりエンジン1
6への燃料供給を開始すると共に、図示しない点火装置
により始動着火を行い、エンジン16の燃焼運転を開始
する。この場合、始動着火制御部40は、排気ガスセン
サ23により排気ガスを監視しつつ、不要な排気ガスが
可能な限り少なくなるようにエンジン16への燃料供給
等を行う。
【0058】このようなエンジン16の始動着火を行う
に際しては、既に排気ガスセンサ23が活性化している
と共に、エンジン16の回転数Nやスロットル開度は着
火性の良好となる状態に制御され、しかも、排気ガス浄
化触媒24も活性化しているので、不要な排気ガスの排
出を十分に抑制することができる。
【0059】尚、かかるエンジン16の始動着火に際し
ては、前述したようなエンジン16のクランキングは継
続する。
【0060】以上説明したようなエンジンコントローラ
18やジェネレータコントローラ20の起動後の制御に
おいて、発電管理装置21は、エンジンコントローラ1
8の完爆判別部41から出力される信号に基づき、エン
ジン16の燃焼状態が燃焼開始後、完爆状態となったか
否かを判断する(図6のSTEP17)。
【0061】この場合、上記完爆状態の判別は、エンジ
ンコントローラ18の完爆判別部41により図11に示
すように行われる。すなわち、完爆判別部41は、回転
数センサ27及び負荷検出器26によりそれぞれエンジ
ン16の回転数N及び機関負荷Lを検出し(図11のS
TEP1)、さらに、検出した回転数Nにおけるエンジ
ン16のクランキング時の機関負荷LC と、エンジン1
6の燃焼開始時(エンジン16を始動するための始動着
火を行っている連爆状態)の機関負荷LF とを図12に
示すようにあらかじめ定めたデータテーブルから求める
(図11のSTEP2)。ここで、図12のデータテー
ブルは、エンジン16の種々の回転数Nにおける前記機
関負荷LC 及びLF を実験等に基づいて定めたものであ
り、任意の回転数Nにおいて、燃焼開始時(連爆時)の
機関負荷LF はクランキング時の機関負荷LC よりも大
きい。そして、エンジン16の燃焼状態が安定する完爆
状態においては、エンジン16の機関負荷は任意の回転
数Nにおいて機関負荷LF よりも小さく且つ機関負荷L
C よりも大きくなる。
【0062】そこで、完爆判別部41は、上記のように
機関負荷LF ,LC を求めた後、まず、現在検出された
機関負荷Lがクランキング時の機関負荷LC よりも所定
量ΔL(図12参照)以上大きいか否かを判断し(図1
1のSTEP3)、この時、L≦LC +ΔLであれば、
換言すれば、現在の機関負荷Lがクランキング時の機関
負荷LC に近い状態であれば、エンジン16の稼働状態
はクランキング状態であると判別する。
【0063】また、L>LC +ΔLであれば、さらに、
機関負荷Lが燃焼開始時(始動着火時)の機関負荷LF
よりも所定量ΔL(図12参照)以上小さいか否かを判
断し(図11のSTEP4)、この時、L≧LF −ΔL
であれば、換言すれば、現在の機関負荷Lが燃焼開始時
の機関負荷LF に近い状態であれば、エンジン16の稼
働状態は燃焼状態が安定していない連爆状態であると判
別する。
【0064】そして、LF −ΔL>L>LC +ΔLであ
れば、エンジン16は基本的には完爆状態であると考え
られるのであるが、特に連爆状態においては、燃焼状態
が不安定なため、機関負荷Lが一時的にL<LF −ΔL
となる場合もある。そこで、完爆判別部41は、さら
に、LF −ΔL>L>LC +ΔLとなる状態があらかじ
め定めた所定時間継続したか否かを判断し(図11のS
TEP5)、その状態が所定時間継続した場合には、エ
ンジン16が完爆状態となったと判別し、その旨を示す
信号を発電管理装置21に出力する(図11のSTEP
6)。尚、LF −ΔL>L>LC +ΔLとなる状態が前
記所定時間継続しない場合には、まだ連爆状態であると
判別する。
【0065】このような完爆状態の判別を行うことで、
その判別を確実に行うことができる。
【0066】前述のようにエンジン16の燃焼開始後、
エンジン16の完爆状態を判別すると、発電管理装置2
1は、ジェネレータ17の作動状態がエンジン16の始
動用モータとしての作動状態から本来のジェネレータと
しての作動状態に切り換えられたか否かをジェネレータ
コントローラ20の応答信号により判断した後(図6の
STEP19)、切換指令部34によりジェネレータコ
ントローラ20にジェネレータ17の作動状態を本来の
ジェネレータとしての作動状態に切換えるよう指令する
(図6のSTEP20)。
【0067】この時、ジェネレータコントローラ20の
切換制御部45は、図13に示すようにジェネレータ1
7の作動状態の切換制御を行う。
【0068】すなわち、切換制御部45は、まず、回転
数センサ27により現在のジェネレータ17の回転数N
を検出する(図13のSTEP1)。さらに、切換制御
部45は、ジェネレータ17をモータとして作動させる
場合に、ジェネレータ17の検出した回転数Nを今現在
発電管理装置21の始動回転数設定部32aから与えら
れている目標始動回転数NCRに一致させるのに必要なモ
ータ電流の指示値Iou t Mを所定の演算式により求める
(図13のSTEP2)。同様に、ジェネレータ17の
本来のジェネレータとして作動させる場合に、ジェネレ
ータ17の回転数Nを今現在与えられている目標始動回
転数NCRに一致させるのに必要なジェネレータ電流の指
示値Iout Gを所定の演算式により求める(図13のS
TEP3)。
【0069】そして、検出された回転数Nと目標始動回
転数NCRと比較し(図13のSTEP4)、N≧Ncr
あるときには(回転数Nが目標始動回転数NCRよりも若
干大きいとき)、上記STEP2において求めたモータ
電流の指示値Iout Mをジェネレータ給電制御部19に
出力する(図13のSTEP5)。この時、ジェネレー
タ給電制御部1は、指示値Iout Mに従ってスイッチン
グパルスのデューティを調整することで、ジェネレータ
17の回転数が目標始動回転数NCRよりも小さくなるよ
うにジェネレータ17の回転数を減少させる。
【0070】一方、上記STEP4において、N<Ncr
となると(回転数Nが目標始動回転数NCRよりも若干小
さくなる)、今現在ジェネレータ17をモータとして作
動させるべくジェネレータ給電制御部19に与えている
モータ電流の指示値Iout X を最終的に“0”になる
まで所定値ΔIM づつ段階的に減少させていき(Iou t
X ←Iout X −ΔIM )、それを逐次ジェネレータ
給電制御部19に出力する(図13のSTEP6〜
8)。この時、ジェネレータ給電制御部19は、ジェネ
レータ17をモータとして作動させるためのバッテリ3
からジェネレータ17への給電量を徐々に減少させてい
く。
【0071】さらにこれに続いて、ジェネレータ17を
本来のジェネレータとして作動させるためのジェネレー
タ電流の指示値Iout X を、最終的に前記図13のS
TEP3において求めた指示値Iout Gに達するまで、
所定の初期値Iout int から所定値ΔIG づつ段階的
に増加させていき(Iout X ←Iout X +Δ
G)、それを逐次ジェネレータ給電制御部19に出力
する(図13のSTEP9〜13)。この時、ジェネレ
ータ給電制御部19は、ジェネレータ17の発電量を徐
々に増加させていき、該ジェネレータ17の発電が開始
する。
【0072】このような切換制御を行うことで、ジェネ
レータ給電制御部19への電流指示値は図14(a)に
示すように変化し、この時、エンジン16のジェネレー
タ17による負荷成分は、図14(b)に示すように急
激な変化を生じることなく、モータとしてのジェネレー
タ17により駆動力を付与された状態から、ジェネレー
タ17の発電を行うべく該ジェネレータ17を駆動する
状態に徐々に変化していく。従って、ジェネレータ17
がエンジン16に駆動力を付与するモータとしての作動
状態からエンジン16により本来のジェネレータとして
駆動される作動状態に切換わる際に、エンジン10の急
激な負荷変動を生じないので、エンジン16の稼働状態
が安定して不要な振動を生じることがない。また、この
ようにエンジン16の稼働状態が安定するので、エンジ
ンの燃焼状態が不安定となって不要な排気ガスが発生す
るような事態も回避される。
【0073】上記のようにジェネレータ17の作動状態
の切換えが行われると、次に、発電管理装置21は、エ
ンジン10の暖機を行いつつ、ジェネレータ17による
発電を行わしめる暖機制御モードの処理を行う(図6の
STEP21)。
【0074】この暖機制御モードにおいては、発電管理
装置21の発電制御部36が図15に示すような処理を
行う。
【0075】すなわち、発電制御部36は、まず、目標
回転数設定部36b及び目標発電出力設定部36aによ
り、それぞれエンジン16の目標暖機回転数NW とジェ
ネレータ17の目標発電出力PW とを、今現在温度セン
サ25により検出されたエンジン16の機関温度TW
応じてそれぞれ図16及び図17に示すようにあらかじ
め定められたデータテーブルに従って求める(図15の
STEP1)。ここで、図16及び図17のデータテー
ブルは、エンジン16の不要な排気ガスの排出を抑制
し、且つ、ジェネレータ17の発電効率が可能な限り良
くなるように定められている。
【0076】次いで、発電制御部36は、求めた目標暖
機回転数NW と目標発電出力PW とから、あらかじめ定
められたマップに従って、ジェネレータ17の目標基準
電流IUVW と、エンジン16の目標基準スロットル開度
THBASEとを求め(図15のSTEP2)、さらに目標
基準スロットル開度THBASEから所定の演算式によりエ
ンジン16のスロットル開度の指示値THOUT を求める
(STEP3)。
【0077】ここで、スロットル開度の指示値THOUT
は、目標基準スロットル開度THBA SEを、現在のエンジ
ン16の回転数N(=ジェネレータ17の回転数)と前
記目標暖機回転数NW との偏差、並びに現在のジェネレ
ータ17の発電出力と前記目標発電出力PW との偏差に
応じて補正したものであり、それらの偏差を“0”にす
るように求められる。
【0078】そして、発電制御部36は、求めたスロッ
トル開度の指示値THOUT をエンジンコントローラ18
に出力する(図15のSTEP4)。この時、エンジン
コントローラ18は、与えられた指示値THOUT に従っ
て、エンジン6のスロットル開度をスロットル制御部4
3によりスロットルアクチュエータ28を介して制御す
る。
【0079】また、発電制御部36は、前記目標暖機回
転数NW と目標発電出力PW と目標基準電流IUVW とを
ジェネレータコントローラ20に出力する(図15のS
TEP5)。この時、ジェネレータコントローラ20の
ジェネレータ制御部46は、与えられた目標基準電流I
UVW を、ジェネレータ17の現在の回転数Nと前記目標
暖機回転数NW との偏差、並びに現在のジェネレータ1
7の発電出力と前記目標発電出力PW との偏差に応じて
所定の演算式により補正することで、ジェネレータ17
の回転数と発電電力とをそれぞれ目標値に一致させるた
めのジェネレータ電流の指示値IOUT G求め、それをジ
ェネレータ給電制御部19に出力する。そして、ジェネ
レータ給電制御部19は、与えられた指示値IOUT に従
ってスイッチングパルスのデューティを調整することで
ジェネレータ17の発電量を制御する。
【0080】かかる制御により、エンジン16及びジェ
ネレータ17の回転数Nは前記目標暖機回転数NW に制
御されると共に、ジェネレータ17の発電出力は前記目
標発電出力PW に制御され、これにより、エンジン10
の暖機運転が不要な排気ガスが少ない状態で行われると
共に、ジェネレータ17の発電がエンジン10を駆動源
として効率よく行われる。そして、ジェネレータ17の
発電電力は、バッテリ3や走行用モータ4に給電され、
バッテリ3を充電するためのエネルギー源として、ある
いは車両走行のためのエネルギー源として使用される。
【0081】尚、かかる暖機制御モードにおいて、エン
ジンコントローラ18の燃焼制御部42は、排気ガスセ
ンサ23により排気ガスを監視しつつ、不要な排気ガス
が少なくなるようにエンジン16に燃料を供給してエン
ジン16の暖機運転を行う。
【0082】また、かかる暖機制御モードに際しては、
走行用モータ4の回生制動が行われる場合に、発電管理
装置21の発電制御部36により時々刻々求められるエ
ンジン16のスロットル開度の指示値THOUT を補正せ
しめる回生制御モードの処理が発電管理装置21の回生
時発電制御部37により行われる(図6のSTEP25
参照)のであるが、これについては後述する。
【0083】また、かかる暖機制御モードに際しては、
ジェネレータコントローラ20からジェネレータ給電制
御部19へのジェネータ電流の指示値IOUT Gの出力
は、発電管理装置21からエンジンコントローラ18へ
のスロットル開度の指示値TH OUT の出力よりも適宜遅
延させるのであるが、これについても後述する。
【0084】図6を参照して、発電管理装置21は、前
述のようにジェネレータ17の作動状態が切換えられ、
エンジン10の暖機運転が開始すると、エンジン10の
暖機運転が終了したか否かを時々刻々判断する(図6の
STEP22)。この判断は、例えば温度センサ25に
よりより検出される機関温度TW に基づいて行われる。
【0085】そして、エンジン10の暖機運転が終了す
ると、発電管理装置21は、次に、前記E.M.Fla
g を“1”にセットした後(図6のSTEP23)、
発電制御モードの処理を行う(図6のSTEP24)。
【0086】この発電制御モードにおいては、発電管理
装置21の発電制御部36が、図18に示すような処理
を行う。
【0087】すなわち、発電制御部36は、まず、目標
回転数設定部36b及び目標発電出力設定部36aによ
り、速度センサ9から車両走行管理装置6を介して与え
られる車速VCAR に基づき、図19及び図20に示すよ
うにあらかじめ定められたデータテーブルに従ってエン
ジン16及びジェネレータ17の目標基準回転数NBA SE
とジェネレータ17の目標基準発電出力PBASEとをそれ
ぞれ求める(図18のSTEP1)。ここで、図20の
目標基準発電出力PBASEのデータテーブルは、基本的に
は車速VCAR が大きくなる程、換言すれば、走行用モー
タ4が要する給電量が大きくなる程、ジェネレータ17
の発電量を大きくするように定められている。また、図
19の目標基準回転数NBASEのデータテーブルは、上記
のように車速VCAR に応じて定まる目標基準発電出力P
BASEを出力するのに必要なエンジン16の出力が得ら
れ、且つ不要な排気ガスの排出が少なくなるようなエン
ジン16の回転数として定められている。
【0088】そして、発電制御部36の目標回転数設定
部36b及び目標発電出力設定部36aは、さらに、目
標基準回転数NBASEを現在の回転数Nとの偏差に応じて
補正することで、エンジン16及びジェネレータ17の
目標回転数NTRを求めると共に、目標基準発電出力P
BASEを現在の発電出力との偏差に応じて補正すること
で、ジェネレータ17の目標発電出力PTRを求める(図
18のSTEP2)。
【0089】次いで、発電制御部36は、求めた目標回
転数NTRと目標発電出力PTRとがあらかじめ定められた
エンジン16及びジェネレータ17の許容回転数範囲、
並びに許容発電出力範囲内にあるか否かをチェックした
後(図18のSTEP3)、前述の暖機制御モードの場
合と同様にあらかじめ定められたマップに従ってジェネ
レータ17の目標基準電流IUVW と目標基準スロットル
開度THBASEとを求める(図18のSTEP4)。
【0090】その後、発電制御部36は、前述の暖機制
御モードの場合と同様に、目標基準スロットル開度TH
BASEを、目標回転数NTRと現在の回転数Nとの偏差、並
びに目標発電出力PTRと現在の発電出力との偏差に応じ
て所定の演算式により補正することで、回転数と発電出
力とを目標値に一致させるようにスロットル開度の指示
値THOUT を求め(図18のSTEP5)、それをエン
ジンコントローラ18に出力する(図18のSTEP
6)。この時、エンジンコントローラ18は、そのスロ
ットル制御部43により、与えられた指示値THOUT
従って、スロットル開度をスロットルアクチュエータ2
8を介して制御する。
【0091】また、発電制御部36は、求めた目標回転
数NTRと、目標発電出力PTRと目標基準電流IUVW とを
ジェネレータコントローラ20に出力する(図18のS
TEP7)。この時、ジェネレータコントローラ20の
ジェネレータ制御部46は、目標基準電流IUVW を、目
標回転数NTRと現在の回転数Nとの偏差、並びに目標発
電出力PTRと現在の発電出力との偏差に応じて所定の演
算式により補正することで、ジェネレータ電流の指示値
OUT Gを求め、その指示値IOUT Gによりジェネレー
タ給電制御部19を介してジェネレータ17の発電量を
制御する。
【0092】かかる制御により、エンジン16及びジェ
ネレータ17の回転数Nは前記目標回転数NTRに制御さ
れると共に、ジェネレータ17の発電出力は前記目標発
電出力PTRに制御され、これにより、ジェネレータ17
の発電が車両の運転状態に則して的確に行われる。そし
て、ジェネレータ17の発電電力は、バッテリ3や走行
用モータ4に給電され、バッテリ3を充電するためのエ
ネルギー源として、あるいは車両走行のためのエネルギ
ー源として使用される。この場合、走行用モータ4の要
する給電量が多い程、ジェネレータ17の発電量が大き
くなるので、バッテリ3から走行用モータ4への給電量
は少なくて済み、バッテリ3の容量減少が抑制される。
【0093】尚、かかる発電制御モードにおいて、エン
ジンコントローラ18の燃焼制御部42は、排気ガスセ
ンサ23により排気ガスを監視しつつ、不要な排気ガス
が少なくなるようにエンジン16に燃料を供給してエン
ジン16の燃焼運転を行う。
【0094】ところで、本実施例においては、前記発電
制御モードあるいは暖機制御モードにおいて、走行用モ
ータ4の回生制動が行われる場合、あるいは、行われて
いる場合には、発電管理装置21の発電制御部36によ
り前述のように求められるスロットル開度の指示値TH
OUT を補正する回生制御モードの処理が発電管理装置2
1の回生時発電制御部37により行われる。
【0095】この回生制御モードの処理は図21に示す
ように行われる。すなわち、発電管理装置21の回生時
発電制御部37は、ジェネレータ17の発電が行われて
いる際に、車両走行装置1の電流センサ10bから車両
走行管理装置6を介して与えられるモータ電流IM の向
きにより、該モータ電流IM がバッテリ3から走行用モ
ータ4側に流れる電流であるか走行用モータ4側からバ
ッテリ3に流れる回生電流であるかを時々刻々判断する
(図21のSTEP1)。
【0096】そして、モータ電流IM が回生電流ではな
い場合(走行用モータ4の回生制動がまだ行われいない
状態)には、回生時発電制御部37は、さらに、車両走
行装置1のブレーキスイッチ8から与えられるブレーキ
信号によりブレーキ操作がなされたか否かの判断や、ア
クセルセンサ7から与えられるアクセル操作量Aの時間
的減少量があらかじめ定めた所定量を越えたか否かの判
断を行う(図21のSTEP2,3)。
【0097】この時、ブレーキ操作がなされ、あるい
は、アクセル操作量Aが比較的大きく減少された場合に
は、走行用モータ4の回生制動がまもなく行われるの
で、この場合には、回生時発電制御部37は、スロット
ル開度の指示値THOUT の補正量ΔTHをあらかじめ定
めた所定値ΔTH0 として求め(図21のSTEP
4)、その求めた補正量ΔTHを、発電制御部36によ
り前述のように求められるスロットル開度の指示値TH
OUT から減算することにより、指示値THOUT を補正す
る(図21のSTEP5)。そして、発電制御部36は
このように補正された指示値THOUT をエンジンコント
ローラ18に出力する。
【0098】また、上記STEP1において、モータ電
流IM が回生電流である場合、すなわち、走行用モータ
4の回生制動が行われている場合には、回生時発電制御
部37は、その回生電流IM や電圧センサ11により検
出される電圧VB から所定の演算式により回生発電量を
求め(図21のSTEP6)、その回生発電量の大きさ
に応じて図22に示すようにあらかじめ定められデータ
テーブルに従ってスロットル開度の指示値THOUT の補
正量ΔTHを求める(図21のSTEP7)。この場
合、補正量ΔTHは、基本的には回生発電量が大きい
程、大きな値となる。
【0099】そして、回生時発電制御部37は前記と同
様に、発電制御部36により求められたスロットル開度
の指示値THOUT から補正量ΔTHを減算することによ
り、該指示値THOUT を補正する(図21のSTEP
5)。
【0100】このような補正を行うのは、次の理由によ
る。すなわち、走行用モータ4がモータとして作動して
いる状態では、ジェネレータ17の電気的負荷は、バッ
テリ3と走行用モータ4との両者であるが、走行用モー
タ4の回生制動が行われると、走行用モータ4への給電
は行われないため、ジェネレータ17の電気的負荷がバ
ッテリ3のみとなって、その負荷が急減する。そして、
ジェネレータ17の電気的負荷が急減すると、該ジェネ
レータ17を駆動するエンジン16の負荷も急減するた
め、エンジン16の吹き上がりが生じやすく、このよう
な吹き上がりが生じると、不要な排気ガスが排出されや
すくなると共に、不要な振動も生じやすい。そこで、上
記のように走行用モータ4の回生制動が行われる直前の
とき、あるいは、行われている状態において、スロット
ル開度を減少方向(閉方向)に補正することで上記の事
態が回避される。
【0101】また、本実施例においては、前記発電制御
モードあるいは暖機制御モードにおいて、前述のように
ジェネレータコントローラ20により発電管理装置21
の発電制御部36からの指示に従って時々刻々求められ
るジェネレータ電流の指示値IOUT Gをジェネレータ給
電制御部19に出力するタイミングは、発電管理装置2
1の発電制御部36によりジェネレータ電流の指示値I
OUT Gの算出と並行して時々刻々求められるスロットル
開度の指示値THOUT (前記回生時発電制御部37によ
り補正されたものを含む)をエンジンコントローラ18
に出力するタイミングよりも若干遅れるように制御され
る。
【0102】すなわち、図23を参照して、例えば前記
発電制御モードにおいて、発電管理装置21の発電制御
部36及びジェネレータコントローラ20のジェネレー
タ制御部46によりそれぞれスロットル開度の指示値T
OUT とジェネレータ電流の指示値IOUT Gとが前述し
たように互いに並行して求められた後(図23のSTE
P1)、発電管理装置21は、発電制御部36の回転数
変化量算出部36cにより、前回のサイクルタイムにお
いてジェネレータコントローラ20に与えたジェネレー
タ17の目標回転数NTR(これはエンジン16及びジェ
ネレータ17の現在の回転数に相当する)と今回のサイ
クルタイムにおいてジェネレータコントローラ20に与
えたジェネレータ17の目標回転数NTRとの偏差ΔNTR
(回転数変化量ΔNTR)を求める(図23のSTEP
2)。
【0103】そして、発電管理装置21は、上記偏差Δ
TRが正であるか負であるかにより、エンジン16の回
転数が増速される側であるか減速される側であるかを発
電制御部36の回転数増減判断部36dにより判断し
(図23のSTEP3)、ΔN TR>0である場合(回転
数が増速される場合)には、回転数センサ17により検
出される現在の回転数Nと上記偏差ΔNTRとからあらか
じめ定められた回転数増速用のマップに従って、ジェネ
レータ電流の指示値IOUT Gの出力タイミングの遅れ時
間TDLY を求め(図23のSTEP4a)、ΔNTR<0
である場合には、今回の目標回転数NTRと上記偏差ΔN
TRとからあらかじめ定められた回転数減速用のマップに
従って、遅れ時間TDLY を求める(図23のSTEP4
a)。
【0104】ここで、上記マップは、本実施例のハイブ
リッド車両において、エンジンコントローラ18に前記
スロットル開度の指示値THOUT を出力してから、エン
ジン16の出力が、ジェネレータ17の目標発電出力P
TRに対応した出力になるまでの遅れ時間TDLY を、エン
ジン16の回転数が増加する場合と減少する場合とで各
別に、エンジン16の回転数N及び上記偏差ΔNTRをパ
ラメータとしてあらかじめ実験等に基づいて定めたもの
(回転数N及び偏差ΔNTRと遅れ時間TDLY との相関関
係)である。この場合、回転数N及び偏差ΔNTRに対す
る遅れ時間TDL Y の基本的傾向としては、回転数Nが大
きい程、遅れ時間TDLY は小さくなり、偏差ΔNTRが大
きい程、遅れ時間TDLY は長くなる。また、回転数が増
加する場合と減少する場合とでは、前者の遅れ時間T
DLY は後者の遅れ時間TDLY に較べて小さくなる。この
ように遅れ時間TDLY を求める処理は、発電制御部36
の遅れ時間推定部36eにより行なわれる。
【0105】次いで、発電管理装置21は、発電制御部
36からスロットル開度の指示値THOUT を出力してエ
ンジン16のスロットル開度の変更を開始せしめた後
(図23のSTEP5)、上記遅れ時間TDLY を経過し
たか否かを計時し(図23のSTEP6)、遅れ時間T
DLY を経過したら、ジェネレータコントローラ20から
ジェネレータ電流の指示値IOUT Gをジェネレータ給電
制御部19に出力せしめ、これによりジェネレータ17
の発電出力が前記目標発電出力PTRになるようにジェネ
レータ給電制御部19におけるスイッチングパルスのデ
ューティを変更させる(図23のSTEP7)。
【0106】かかる作動は、暖機制御モードの場合にも
全く同様に行われる。
【0107】このようにジェネレータ電流の指示値I
OUT Gを出力するタイミングを遅らせることで次のよう
な作用効果を奏する。
【0108】すなわち、ジェネレータ17にあっては、
前記指示値IOUT Gをジェネレータ給電制御部19に与
えることで、ジェネレータ17の発電出力は基本的には
直ちに前記目標発電出力PTRとなるように電気的に制御
される。これに対して、エンジン16にあっては、スロ
ットル開度の指示値THOUT がエンジンコントローラ1
8に与えられると、スロットル開度は該指示値THOUT
に従ってスロットルアクチュエータ28により機械的に
変更され、さらにそのスロットル開度の変更が行なわれ
ても、エンジン16の吸気量は即座には、該スロットル
開度に対応したものとはならない。従って、スロットル
開度の指示値THOUT をエンジンコントローラ18に与
えてからエンジン16の出力がジェネレータ17の目標
発電出力PTRに対応した出力となるまでには、若干の時
間を要する。そして、その時間は、エンジン16の回転
数やスロットル開度の指示値THOUT の変更による回転
数変化量によって相違し、また、その変更によって回転
数が増加するか減少するかによっても相違する。
【0109】そこで、ジェネレータ電流の指示値IOUT
Gを出力するタイミングを、エンジン16の目標回転数
TRや前記偏差ΔNTR、該偏差ΔNTRが正であるか負で
あるか(回転数が増速側か減速側か)に応じた遅延時間
DLY だけ遅らせることで、ジェネレータ17の発電出
力が前記指示値IOUT Gに従って目標発電出力PTRに制
御される時には、エンジン16の出力は、ジェネレータ
17の発電出力に適合したものとなっている。これによ
り、ジェネレータ17の発電出力の電気的な制御とエン
ジン16の出力(ジェネレータ17の駆動力)の機械的
な制御とが同期し、発電時のエンジン16の負荷がその
出力に適合したものとなる。このため、エンジン16
は、それに過剰な負荷が付与されたりすることはなく、
その稼働状態が安定し、不要な排気ガスの排出や不要な
振動が防止される。
【0110】本実施例のハイブリッド車両においては、
以上説明した処理が前記サイクルタイム毎に繰り返され
る。すなわち、走行時等、車両走行装置1の稼働時にバ
ッテリ3の残容量Cが残り少なくなり(C<CL )、あ
るいは、走行に必要な電力をバッテリ3が十分に出力す
ることが困難な状態となると(PMAX ≦Pmotor )、キ
ャニスタパージが行われている場合を除き、エンジン1
6がジェネレータ17を始動用モータとして始動され、
さらにエンジン16の暖機運転を経て走行状況に則した
ジェネレータ17の発電が行われ、その発電電力がバッ
テリ3や走行用モータ4に給電される。
【0111】この場合、例えば高地を走行している際に
は、エンジン16の燃焼用空気が平地に較べて希薄なも
のとなっているため、エンジン16の駆動力が平地に較
べて低くなってジェネレータ17の発電量が減少し、バ
ッテリ3の放電が進行し易くなるものの、発電装置2を
起動するタイミングを決定する前記残容量Cの判定値C
L は、前述したように大気圧が低くなる程、大きな値に
設定されるので、発電装置2のジェネレータ17による
バッテリ3や走行用モータ4への給電は、バッテリ3の
容量が比較的余裕のある早い段階で開始される。従っ
て、バッテリ3の容量が充電を要する状態まで低下する
までには時間を要し、これにより平地を走行している場
合と同様に、十分な航続距離を確保することができる。
【0112】また、走行に必要な電力をバッテリ3が十
分に出力することが困難な状態となると(PMAX ≦P
motor )、発電を開始するので、車両の走行性能を十分
に確保することができる。
【0113】このように本実施例のハイブリッド車両に
おいては、バッテリ3の状態や走行性能を考慮した的確
なタイミングで発電装置2を起動させてバッテリ3や走
行用モータ4への給電を行うことができる。そして、特
に不要な排気ガスや振動を生じやすいエンジン16の始
動に際しては、前述したような適切な始動条件でもって
エンジン16を始動させることにより、環境保護のため
のエンジンの排気ガス特性や振動特性を十分に良好なも
のに確保することができる。
【0114】尚、本実施例においては、発電装置2の起
動をバッテリ3の残容量Cや有効最大出力PMAX に応じ
て発電装置2を起動させるようにしたが、アクセル操作
量Aの急増により、残容量Cの時間的変化率が所定量を
越えて急減するような場合に、発電装置2を起動するよ
うにしてもよい。すなわち、バッテリ3の残容量Cが比
較的少なくなると、アクセル操作量Aの急増された場合
に、残容量Cが急減すると共に、走行用モータ4にバッ
テリ3から十分に給電することができなくなって、必要
な走行性能(車両の急加速)を確保することができなく
なる虞れがある。そこで、このような場合に発電装置2
を起動することで、上記の事態を回避することができ
る。
【0115】また、本実施例においては、エンジン16
の始動回転数NCRをエンジン16の機関温度TW に応じ
て設定するようにしたが、例えばエンジン16の吸気温
度に応じて始動回転数NCRを設定するようにしてもよ
い。
【0116】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、ハイブリッド車両の運転状態に応じて設定さ
れる発電機の目標発電出力及びエンジンの目標回転数が
変更されたとき、その目標発電出力に対応したエンジン
の出力が得られ、且つエンジンの回転数が目標回転数に
なるように吸入空気制御弁の開度の駆動制御を開始した
後、エンジンの現在の回転数と、該現在の回転数から目
標回転数への回転数変化量とからあらかじめ定められた
相関関係に基づき推定される遅れ時間の経過後に発電機
の発電出力を目標発電出力になるように制御することに
よって、発電機からバッテリや走行要電動機への給電を
ハイブリッド車両の運転状態に適した給電状態で行いつ
つ、エンジンの出力及び回転数と、それを駆動源とする
発電機の発電出力とを互いに同期した的確なタイミング
で適合させて発電機の発電を行なうことができ、それに
より、発電時のエンジンの負荷を適正なものとして不要
な負荷変動を軽減することができ、エンジンの稼働状態
を安定なものとすることができる。そして、このように
エンジンの稼働状態を安定なものとすることができるの
で、不要な排気ガスの排出や不要な振動を防止すること
ができ、ハイブリッド車両の排気性能や振動性能を向上
させることができる。
【0117】そして、吸入空気制御弁の開度の変更の際
にエンジンの回転数が増加するか減少するかによって各
別の相関関係に基づいて前記遅れ時間を推定するように
したことによって、該遅れ時間をより正確に推定するこ
とができ、これにより前記の発電制御を確実且つ的確に
行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例を適用したハイブリッド車両のシ
ステム構成図。
【図2】図1のハイブリッド車両の発電装置の要部のブ
ロック構成図。
【図3】図1のハイブリッド車両の発電装置の要部のブ
ロック構成図。
【図4】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を説
明するための説明図。
【図5】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を説
明するためのフローチャート。
【図6】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を説
明するためのフローチャート。
【図7】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を説
明するための説明図。
【図8】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を説
明するためのフローチャート。
【図9】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を説
明するための説明図。
【図10】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するための説明図。
【図11】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するためのフローチャート。
【図12】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するための説明図。
【図13】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するためのフローチャート。
【図14】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するための説明図。
【図15】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するためのフローチャート。
【図16】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するための説明図。
【図17】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するための説明図。
【図18】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するためのフローチャート。
【図19】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するための説明図。
【図20】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するための説明図。
【図21】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するためのフローチャート。
【図22】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するための説明図。
【図23】図1のハイブリッド車両の発電装置の作動を
説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
1…車両走行装置、2…発電装置、3…バッテリ、4…
走行用電動機、16…エンジン、36a…目標発電出力
設定手段、36c…回転数変化量算出手段、36d…回
転数増減判断手段、36e…遅れ時間推定手段、47…
吸入空気制御弁駆動制御手段、48…発電機制御手段。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B60L 11/00 - 11/18 F02D 29/02 - 29/06 F02D 45/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バッテリを電源とする走行用電動機を具備
    した車両走行装置と、エンジンを駆動源とする発電機を
    具備した発電装置とを備え、前記車両走行装置の稼働時
    に前記エンジンにより前記発電機を駆動してその発電電
    力を前記バッテリ及び/又は走行用電動機に給電するハ
    イブリッド車両において、 前記ハイブリッド車両の運転状態に基づき前記発電機の
    目標発電出力を求める目標発電出力設定手段と、前記目標発電出力に対応した前記エンジンの出力を得る
    ための該エンジンの目標回転数を前記ハイブリッド車両
    の運転状態に基づき求める目標回転数設定手段と、 記目標発電出力に対応した前記エンジンの出力が得ら
    、且つ該エンジンの回転数が前記目標回転数になるよ
    うに前記エンジンの吸入空気制御弁の開度を前記目標発
    電出力及び目標回転数に基づき制御する吸入空気制御弁
    駆動制御手段と 前記発電機の発電出力が前記目標発電出力になるように
    該発電機の出力を増減させる発電機制御手段と、前記エンジンの現在の回転数から前記目標回転数への回
    転数変化量を求める回転数変化量算出手段と、 記吸入空気制御弁駆動制御手段により前記吸入空気制
    御弁の開度が変更されるとき、該吸入空気制御弁の開度
    の変更を開始してから該目標発電出力に対応した前記エ
    ンジンの出力が得られるまでの遅れ時間を、該エンジン
    の現在の回転数と前記回転数変化量とに応じて、あらか
    じめ設定された該遅れ時間と回転数及び回転数変化量と
    の間の相関関係に従って推定する遅れ時間推定手段とを
    備え、 前記発電機制御手段は、前記吸入空気制御弁駆動制御手
    段による前記吸入空気制御弁の開度の変更を開始してか
    ら前記遅れ時間の経過後に前記発電機の出力を前記目標
    発電出力及び目標回転数に基づき制御することを特徴と
    するハイブリッド車両の発電制御装置。
  2. 【請求項2】前記吸入空気制御弁駆動制御手段により前
    記吸入空気制御弁の開度が変更されるとき、前記エンジ
    ンの回転数が増加するか減少するかを判断する回転数増
    減判断手段を備え、前記相関関係は前記エンジンの回転
    数が増加する場合と減少する場合とで各別に設定されて
    いることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両
    の発電制御装置。
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