JP3401181B2 - ハイブリッド車の駆動制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車の駆動制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、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とモータやモー
タ・ジェネレータなどの電力によって動作してトルクを
出力する電動機とを動力源として備えたハイブリッド車
における駆動力を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ハイブリッド車は、燃費を向上させ、ま
た排ガスを浄化するなどの目的で開発された車両であ
り、内燃機関と電動機と発電機とを搭載している。そし
て、走行にあたっては、燃料の消費量が可及的に少なく
なる運転形態（走行モード）を選択するように制御され
る。
【０００３】内燃機関で走行すれば、燃料を消費するの
は当然であるが、電動機で走行する場合には、内燃機関
を駆動して発電機で発電して得た電力を消費するから、
結局、電動機で走行するとしても間接的には燃料を消費
する。すなわち電動機で走行するとしても、燃費の向上
効果が状況によって相違することがある。
【０００４】ところで、低車速でかつ大きい動力が必要
とする場合には、内燃機関での燃料消費量が多くなるの
で、燃費および排ガスが共に悪化する。また走行中でも
アクセル開度を大きくした加速時には同様な状況にな
る。そのため従来一般には、発進時や加速時などには電
動機での走行あるいは電動機のトルクを内燃機関のトル
クに付加した走行をおこない、ある程度以上の一定車速
で走行している場合には、内燃機関のみを駆動し、また
同時にＳＯＣ（蓄電装置での充電状態）が低下している
場合には内燃機関で発電して充電をおこなっている。
【０００５】また最近では、上述した車速およびアクセ
ル開度によってのみ走行モードを変更することに替え、
要求されている駆動力を発生するのに最も燃費が良好と
なる駆動源を選択する装置も開発されている。その一例
が特開平９−９８５１６号公報に記載されている。
【０００６】この公報に記載された装置は、要求されて
いる駆動力を内燃機関で発生させて走行する際の燃料消
費量や、発電するために必要とする燃料消費量を求める
にあたり、駆動効率や発電効率を考慮し、さらには電動
機で走行する際にも同様に効率を考慮することにより、
最も燃料消費量が良好となる走行モードを選択すること
としている。また、減速時に得られる回生エネルギーが
多い場合には電動機での走行領域を拡大することとして
いる。
【０００７】この公報に記載された装置は、要求されて
いる動力を発生するために最も燃料消費量が少なくなる
駆動源すなわち内燃機関と電動機とのいずれかを選択す
るにあたり、駆動効率や充電効率などの効率を考慮する
点に特徴がある。これらの効率が必ずしも一定ではな
く、車両の走行状態や蓄電装置の充電状態になどによっ
て異なっていることを制御に取り込むことが可能にな
り、その点で、燃料消費量や排ガス量を更に改善するこ
とができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の公報
にも記載されているように、動力源の変更に伴う駆動効
率や充電効率などの効率は、車両の状態になって異な
る。そのため、走行中に充電をおこなうハイブリッド車
では、充電に要する燃料の消費量、あるいは既に充電さ
れている電力の単位量毎の燃料消費量が異なっている場
合がある。すなわち比較的多量の燃料を消費して充電が
おこなわれた場合とこれとは反対に少ない燃料消費量で
充電がおこなわれた場合とがある。
【０００９】前述した公報に記載された発明では、要求
されている動力を発生するために消費する燃料の量、お
よびその動力を発生するための電力を得るのに消費する
燃料の量とを比較し、燃料消費量の少ない走行モードす
なわち動力源を選択するが、既に充電されている電力に
どの程度の燃料が消費されているかを考慮しない。すな
わち燃料を比較的多量に消費して充電された電力と燃料
をあまり消費せずに充電された電力とを同等に扱ってお
り、蓄えられている電力のいわゆる単価（蓄えられてい
る電力の単位量の燃料消費量）を考慮していないので、
いわゆる単価の高い電力を使用し、その結果、燃費の改
善効果が低下するなどの事態が生じる可能性がある。
【００１０】この発明は上記の事情を背景にしてなされ
たものであり、既に蓄えられている電力についての燃費
を評価することにより、車両の全体としての燃費を更に
改善することのできるハイブリッド車の駆動制御装置を
提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用】上記の課
題を解決するために、請求項１に記載した発明は、蓄電
装置に蓄えられている電力を蓄電するための燃費を求め
るとともに、その電力を使用して走行した場合の燃費と
内燃機関を駆動して走行した場合の燃費とを比較し、こ
れらの燃費の比較結果に基づいて電動機による走行と内
燃機関による走行とのいずれかを選択するように構成さ
れていることを特徴とするハイブリッド車の駆動制御装
置である。
【００１２】具体的には、請求項１の発明は、前記蓄電
装置の充電量が規定値より少ない場合には、前記内燃機
関を駆動して走行するとともにその走行中における力行
および回生による前記蓄電装置への充電をおこなう走行
を選択する第１の走行選択手段と、前記内燃機関を使用
して走行している際の力行および回生による前記蓄電装
置への充電分の燃料消費量の積算値とその充電による充
電量の積算値とに基づいて、前記内燃機関を使用して走
行している際に充電された電力の単位量あたりの燃料消
費量を算出する手段と、前記蓄電装置の充電量が前記既
定値以上の場合には、前記内燃機関で走行したと仮定し
た場合の燃料消費率を求める一方、前記電動機で走行す
ると仮定した場合の前記蓄電装置から前記電動機への放
電効率とその時点に充電されている電力の単位量あたり
の前記燃料消費量とに基づいて等価燃料消費率を求め、
内燃機関を使用するとした場合の燃料消費率が前記等価
燃料消費率より大きい場合には前記電動機を使用した走
行を選択し、内燃機関を使用するとした場合の燃料消費
率が前記等価燃料消費率以下の場合には前記内燃機関を
使用した走行を選択する第２の走行選択手段とを備えて
いることを特徴とするものである。
【００１３】また請求項２の発明は、請求項１における
前記電力を蓄電装置に充電することに要した燃料消費量
を、その充電をおこなった際の前記内燃機関の運転点で
の単位エネルギーあたりの燃料消費量とその充電をおこ
なわなかったと仮定した場合の内燃機関の運転点での単
位エネルギーあたりの燃料消費量との差に基づいて算出
する手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】したがって請求項１の発明では、蓄電装置
の充電量が少ない場合には、内燃機関を使用した走行が
選択され、その走行の際に蓄電装置に対する充電がおこ
なわれる。その充電には、力行による充電と回生による
充電とが含まれる。そして、力行と回生とを含む走行の
過程で消費された燃料量が積算され、かつ充電された電
力が積算され、これらの積算値に基づいて単位電力量に
対する燃料消費量が求められる。これに対して蓄電装置
の充電量が既定値以上の場合、燃料消費率の評価に基づ
いて内燃機関での走行と電動機での走行とのいずれかが
選択される。すなわち、内燃機関で走行するとした場合
の燃料消費率が求められるとともに、その時点に充電さ
れている電力を使用して電動機で走行するとした場合の
放電効率および前記単位電力量あたりの燃料消費率に基
づいて等価燃料消費率が求められ、こうして求められた
燃料消費率と等価燃料消費率との比較の結果に基づいて
内燃機関を使用した走行と電動機を使用した走行とのい
ずれかが選択される。そのため、電力を消費する場合の
燃料評価のみならず、その電力の充電時の燃料をも含め
て、電動機での走行時の燃費を評価するので、電動機で
の走行と内燃機関での走行の際の燃費の多寡の比較が正
確になり、その評価の結果に基づいて動力源を選択する
ことにより燃費を更に向上させることができる。
【００１５】また、請求項２の発明では、充電の際に内
燃機関の動力を使用した場合、内燃機関の負荷に充電分
の負荷が加算されることに伴う燃費向上代を加味して充
電時の燃費を算定することになる。すなわち内燃機関の
運転点が、走行のための負荷に充電のための負荷が加わ
ることにより高効率側に変化する。請求項２の発明で
は、その効率変化を考慮して燃費を評価するので、充電
時の燃費評価の精度が向上し、また車両全体としての燃
費が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明を図面を参照し
てより具体的に説明する。この発明は、電動機と内燃機
関とを動力源としたハイブリッド車を対象とする駆動制
御装置である。ここで、内燃機関は、要は、燃料を燃焼
させて動力を出力する動力源であり、具体的には、ガソ
リンエンジンやディーゼルエンジンあるいは水素ガスな
どの気体燃料を使用するガスエンジンなどであり、また
その形式は、レシプロエンジンに限らずタービンエンジ
ンなどであってもよい。なお、以下の説明では、内燃機
関を「エンジン」と記す。
【００１７】また、電動機は、要は、電力によって動作
して出力する機能を有する動力源であればよく、固定磁
石式同期モータや直流モータなど各種のモータを使用す
ることができ、さらには外力によって駆動されて発電す
る機能を併せ持ったモータ・ジェネレータを使用するこ
とができる。さらに電動機と発電機とを併用することが
できる。なお、以下に説明する例は、電動機としてモー
タ・ジェネレータを使用した例である。
【００１８】この発明で対象とするハイブリッド車は、
電動機の出力によって内燃機関を回転させ、その内燃機
関の回転数が所定の回転数に達した際に燃料を供給する
ことにより、内燃機関を始動する形式のハイブリッド車
である。すなわち内燃機関と電動機とを伝動機構に連結
し、電動機の出力トルクによって内燃機関を駆動し、ま
たこれら電動機と内燃機関との出力トルクを伝動機構に
よって合成して出力し、さらには内燃機関の出力トルク
を伝動機構によって電動機と変速機とに分配することが
可能である。したがってこの伝動機構は、遊星歯車機構
によって構成することができる。
【００１９】図２は、この発明によるハイブリッド車に
おける駆動制御装置の全体的な構成を示しており、動力
源としてエンジン１およびモータ・ジェネレータ２とを
備えている。エンジン１は図示しないアクセルペダルの
踏み込み量に応じてスロットル開度が増大する電子スロ
ットルバルブ３を備えており、その電子スロットルバル
ブ３の開度を主に制御するための電子スロットル用電子
制御装置（電子スロットルＥＣＵ）４が設けられてい
る。この電子制御装置４には、アクセルペダルの踏み込
み量すなわちエンジン１に対する出力要求量（もしくは
ハイブリッド車に対する出力要求量）を示すアクセル開
度信号が入力されており、そのアクセル開度信号に基づ
いたスロットル開度信号を電子スロットルバルブ３に出
力するように構成されている。なお、そのアクセル開度
とスロットル開度との関係を決定する特性値は、車両の
状態に応じて、あるいは運転者の手動操作によって変更
されるように構成されている。またエンジン１を制御す
るためのエンジン用電子制御装置（エンジンＥＣＵ）５
が設けられている。
【００２０】モータ・ジェネレータ２は、コイルに通電
することによってロータが回転してロータと一体の回転
軸６に出力トルクが生じ、また回転軸６を介してロータ
を外力によって回転させることによってコイルに起電力
が生じる公知の構成のものである。このモータ・ジェネ
レータ２には、インバータ７を介してバッテリ８が接続
されている。またモータ・ジェネレータ２の回転を制御
するために、インバータ７にはモータ・ジェネレータ用
電子制御装置（Ｍ／Ｇ−ＥＣＵ）９が接続されている。
【００２１】上記のエンジン１およびモータ・ジェネレ
ータ２が、トルク合成分配機構１０に連結されている。
そのトルク合成分配機構１０は、一組のシングルピニオ
ン型遊星歯車機構１１と二つのクラッチＣi ，Ｃd とを
主体として構成されている。その遊星歯車機構１１の第
１の回転要素であるサンギヤ１２がモータ・ジェネレー
タ２の回転軸６に連結されている。またこのサンギヤ１
２とサンギヤ１２に対して同心円上に配置された内歯歯
車であるリングギヤ（第２の回転要素に相当する）１３
との間に配置したピニオンギヤを保持しているキャリヤ
（第３の回転要素に相当する）１４もしくはそのキャリ
ヤ１４に一体化させてある軸などの部材（図示せず）が
出力部材となっている。
【００２２】そのリングギヤ１３とエンジン１の出力軸
１Ａとの間にこれらを選択的に連結する入力クラッチＣ
i が配置されている。また遊星歯車機構１１におけるい
ずれか二つの回転要素（具体的にはサンギヤ１２とキャ
リヤ１４）を連結して遊星歯車機構１１の全体を一体化
する一体化クラッチＣd が設けられている。なお、これ
らのクラッチＣi ，Ｃd は、油圧によって係合させられ
る摩擦クラッチによって構成されている。
【００２３】上記のキャリヤ１４がトルク合成分配機構
１０における出力部材に相当し、このキャリヤ１４が変
速機１５に連結されている。この変速機１５は変速比を
電気的に制御可能な自動変速機であって、その制御のた
めの変速機用電子制御装置（Ｔ／Ｍ−ＥＣＵ）１６が設
けられている。この電子制御装置１６には、ブレーキ信
号やシフトレンジ信号などの車両の状態を示す信号が入
力されている。
【００２４】そして前述した各電子制御装置４，５，
９，１６がハイブリッド用電子制御装置１７にデータ通
信可能に接続されている。このハイブリッド用電子制御
装置１７には、ブレーキ信号などの車両の状態を示す信
号が入力され、さらに他の電子制御装置４，５，９，１
６との間で相互にデータを通信するように構成されてい
る。
【００２５】図３は図２に示す駆動装置によって設定す
ることのできる走行モードを示し、この図３において○
印は係合状態、×印は解放状態をそれぞれ示す。ここで
各走行モードについて簡単に説明すると、モータ走行モ
ードは、モータ・ジェネレータ２の出力のみによって走
行するモードであって、入力クラッチＣi が解放もしく
は半係合状態とされ、あるいは一時的に係合させられ、
かつ一体化クラッチＣd が係合させられる。したがって
遊星歯車機構１１の全体が一体化されるので、モータ・
ジェネレータ２が変速機１５に直結された状態になり、
モータトルクが変速機１５に入力される。
【００２６】エンジン走行モードは、エンジン１の出力
によって走行し、また必要に応じて発電をおこなうモー
ドである。この場合は、入力クラッチＣi と一体化クラ
ッチＣd とを共に係合状態とすることにより、エンジン
１をリングギヤ１３に連結するとともに遊星歯車機構１
１の全体を一体化する。したがって、エンジン１の出力
トルクが、一体化されている遊星歯車機構１１に伝達さ
れ、かつここから変速機１５に伝達される。一方、モー
タ・ジェネレータ２が一体化されている遊星歯車機構１
１に連結されているから、エンジン１によってモータ・
ジェネレータ２を回転させて、発電をおこなうことがで
きる。また、モータ・ジェネレータ２の出力するトルク
を、遊星歯車機構１１から変速機１５に伝達することが
できるので、エンジン１の出力トルクとモータ・ジェネ
レータ２の出力トルクとを合成して出力することができ
る。
【００２７】つぎに、アシストモードについて説明す
る。前述したトルク合成分配機構１０が遊星歯車機構１
１によって構成されているから、遊星歯車機構１１が差
動作用をおこなうことにより、出力トルクを多様に変更
することができる。したがって、このアシストモードに
おいては、遊星歯車機構１１に差動作用をおこなわせる
ために、一体化クラッチＣd が解放され、これに対して
入力クラッチＣi が係合させられて、エンジン１がリン
グギヤ１３に連結される。この場合、変速機１５に連結
されているキャリヤ１４が出力要素となり、またリング
ギヤ１３が入力要素となり、さらにサンギヤ１２が反力
要素となる。
【００２８】その状態で、エンジン１の出力トルクをリ
ングギヤ１３に伝達し、かつモータ・ジェネレータ２と
共にサンギヤ１２を逆回転させれば、キャリヤ１４が停
止状態となり、あるいはリングギヤ１３よりも低速で回
転する。すなわち、キャリヤ１４が停止している状態と
なるように、モータ・ジェネレータ２を逆回転させれ
ば、停止状態を維持することができるとともに、モータ
・ジェネレータ２およびこれに連結したサンギヤ１２の
逆回転方向への回転数を次第に減じれば、キャリヤ１４
がエンジン１と同方向に回転し、その回転数が次第に増
大する。したがって、キャリヤ１４に生じるトルクは、
エンジン１の出力トルクにモータ・ジェネレータ２の反
力トルクを加えたトルク、あるいは遊星歯車機構１１に
おけるギヤ比に応じて増大させたトルクとなり、結果的
には、エンジントルクをモータトルクによって増大させ
た状態となる。
【００２９】さらに、ニュートラルモードは、変速機１
５にトルクが入力されない状態であって、入力クラッチ
Ｃi および一体化クラッチＣd が共に解放状態とされ
る。したがって、遊星歯車機構１１においては、リング
ギヤ１３が空転してここからトルクが抜けてしまうため
に、エンジン１あるいはモータ・ジェネレータ２が回転
したとしても、その出力トルクは変速機１５に入力され
ない。すなわち、駆動トルクが発生しないニュートラル
状態となる。
【００３０】ハイブリッド車は、燃費の向上および排ガ
スの削減を基本的な目的として開発された車両であり、
したがって上述した各走行モードは、車両としての本来
の目的に即して選択される。そしてこの発明に係る上記
の制御装置では、この発明における蓄電装置に相当する
バッテリ８に充電した際の消費燃料を評価してモータ走
行モードとエンジン走行モードとの選択をおこなう。図
１はその走行モードを選択する制御ルーチンの一例を示
すフローチャートである。
【００３１】先ず、モータ・ジェネレータ２による走行
すなわちモータ走行モードを選択する余地があるか否か
の判断をおこなう。具体的には、バッテリ充電量が規定
値より少ないか否かが判断される（ステップ１）。バッ
テリ充電量が少ないためにモータ走行をおこなうことが
できない場合にはステップ１で肯定判断され、この場合
は、エンジン走行モードが判断される（ステップ２）。
具体的には、前述した入力クラッチＣi と一体化クラッ
チＣd とが共に係合され、エンジン１がモータ・ジェネ
レータ２および変速機１５に対していわゆる直結状態と
なる。したがってエンジン１が出力する動力によって車
両が走行し、またモータ・ジェネレータ２が駆動されて
発電およびバッテリ８への充電がおこなわれる。なお、
前述したように上記のハイブリッド車では、停車状態で
あってもエンジン１を駆動し続けることができるので、
停車状態でバッテリ８に充電することができる。
【００３２】このようにしてエンジン走行モードが選択
され、エンジン１の出力によって充電がおこなわれてい
る場合にその電力についての評価が行われる。具体的に
は、充電分の燃料消費量Ａが積算され（ステップ３）、
また同時にバッテリ８に蓄えられた電力（電気エネルギ
ー）Ｂが積算される（ステップ４）。そしてこれらの燃
料消費量Ａと電力Ｂとに基づいて充電段階でのエネルギ
ーコストＣが計算される（ステップ５）。すなわち今回
のエンジン走行モードで充電された電力の単位量あたり
の燃料消費量Ｃが演算される。
【００３３】なお、エンジン走行モードでは、エンジン
１を駆動することによるいわゆる力行と減速時に慣性エ
ネルギーによって発電をおこなう回生との走行態様があ
り、前記電力Ｂには力行時に充電された電力と回生時に
充電された電力とが含まれる。したがって回生による発
電時間が長い場合には、充電のための燃料消費量Ａおよ
び前記エネルギーコストＣが低下する。また、エンジン
１の駆動状態や変速機１５の制御状態などによっては駆
動効率が相違し、またバッテリ８における既充電量など
によって充電効率が相違するので、走行路の状態や運転
者毎の走行特性、充電継続時間などによってエンジン走
行モードでの充電時における燃料消費量が変化する。上
記の燃料消費量Ａや電力Ｂはこれらの駆動効率あるいは
充電効率を考慮した値として積算することが好ましい。
【００３４】一方、バッテリ８での充電量が規定値以上
であることによりモータ走行をおこなうことができる場
合には、ステップ１で否定判断される。この場合は、モ
ータ走行をおこなうことも可能であるから、走行モード
の選択のためにエンジン走行モードでの燃料消費につい
ての評価結果とモータ走行モードでの燃料消費について
の評価結果との対比をおこなう。
【００３５】先ず、その時点の車両の状態および走行路
の状態でエンジン走行をおこなうと仮定した場合の燃料
消費が評価される。具体的には、燃料消費率Ｄが算出さ
れる（ステップ６）。すなわち単位エネルギー量（例え
ば１ｋＷｈ）を出力するのに要する燃料の量が算出され
る。一方、モータ走行モードでの燃料消費を評価するた
めに、前記ステップ５で求められたエネルギーコストＣ
が読み出され（ステップ７）、またその電力で走行した
場合の放電効率とエネルギーコストＣとに基づいて、モ
ータ走行をおこなうと仮定した場合に消費する電力の等
価燃料消費率Ｆが算出される（ステップ８）。具体的に
は、前記エネルギーコストＣと放電効率との積を求め
る。
【００３６】そしてエンジン走行と仮定した場合の燃料
消費率Ｄとモータ走行と仮定した場合の等価燃料消費率
Ｆとを比較する（ステップ９）。具体的には、前者の燃
料消費率Ｄが後者の等価燃料消費率Ｆより大きいか否か
が判断される。このステップ９で肯定判断されれば、エ
ンジン走行モードの方がモータ走行モードより多く燃料
を消費することになるので、エンジン１を停止し、モー
タ走行をおこなうことが判断される（ステップ１０）。
これとは反対にステップ９で否定判断された場合には、
モータ走行モードの方がエンジン走行モードより多く燃
料を消費することになるので、エンジン走行をおこなう
ことが判断される（ステップ１１）。
【００３７】したがって図１に示す制御では、燃料消費
率の低い走行モードが選択されるが、その場合、エンジ
ン走行モードでの燃料消費率とモータ走行モードでの燃
料消費率とを単に比較するだけでなく、モータ走行で使
用される電力のエネルギーコストをもモータ走行モード
での燃料消費率の評価に入れるので、モータ走行モード
での燃料消費率の算定が正確になり、その結果、燃費に
基づいた走行モードの選択が正確になって燃費を向上さ
せることができる。
【００３８】ところでエンジン１を運転した場合の燃料
消費率（燃費率）はエンジン負荷が増大することによっ
て向上する。したがってエンジン１を駆動して充電する
際の燃料消費量を、充電をおこなった場合とおこなわな
かった場合との燃費率の差を考慮して求めることによ
り、燃費に基づいた走行モードの選択がより正確にな
る。これを具体的に説明すると、図４は、放充電時のエ
ンジン運転点を示す図であり、出力Ｗ1 ，Ｗ2 の線はそ
れぞれの出力での等出力線を示し、これらの等出力線と
交差する曲線が燃費最適ラインを示している。エンジン
１の運転は等出力線と燃費最適ラインとの交点で示され
る状態でおこなわれる。ここで仮に、出力Ｗ1 で走行す
る場合には、その等出力線と燃費最適ラインとの交点が
運転点Ｐ1 となる。この状態から充電をおこなうとすれ
ば、エンジン１の出力を増大させることになるので、運
転点は符号Ｐ2 で示す点に変化する。すなわち、出力Ｗ
2 の等出力線と燃費最適ラインとの交点が充電時の運転
点Ｐ2 となる。その場合の単位時間（例えば１秒）あた
りの発電に必要な燃料Ｆc は、 Ｆc ＝Ｗ2 ・Ｑ2 −Ｗ1 ・Ｑ1 となる。ここで、Ｑ1 は運転点Ｐ1 での燃費率（単位エ
ネルギーあたりの燃料消費量）、Ｑ2 は運転点Ｐ2 での
燃費率である。
【００３９】そして、単位時間に発電で得られた正味エ
ネルギーＥc は、 Ｅc ＝（Ｗ1 −Ｗ2 ）・ηch・ηdch となる。ここで、ηchは充電時のエネルギー変換効率、
ηdch は放電時のエネルギー変換効率である。
【００４０】上記の条件で充電した電力によって図４に
符号Ｐ3 で示すエンジン運転点（出力Ｗ3 、燃費率Ｑ3
）で走行した場合に消費せずに済む燃料量Ｆs は、 Ｆs ＝Ｗ3 ・Ｑ3 ・ｔ （充電は１秒、放電はｔ秒でおこなう） となる。ここで充放電エネルギーの収支から Ｗ3 ・ｔ＝（Ｗ2 −Ｗ1 ）・ηch・ηdch であるから、 Ｆs ＝Ｗ3 ・Ｑ3 ・ｔ＝（Ｗ2 −Ｗ1 ）・Ｑ3 ・ηch・ηdch である。そして、モータ走行の成立条件は、モータ走行
で消費を免れる燃料量がその電力の充電で使用した燃料
量より多いこと、すなわちＦs ＞Ｆc （＞０）であるか
ら、結局、モータ走行成立条件は、 （Ｗ2 −Ｗ1 ）・Ｑ3 ・ηch・ηdch ＞Ｗ2 ・Ｑ2 −Ｗ1 ・Ｑ1 ＞０ となる。エンジン１を駆動して走行のみをおこなった場
合の燃費率Ｑ1 と走行と共に充電をおこなった場合の燃
費率Ｑ2 との差ΔＱ（＝Ｑ1 −Ｑ2 ）を使用して表す
と、 （Ｗ2 −Ｗ1 ）・Ｑ3 ・ηch・ηdch ＞Ｗ2 ・（Ｑ1 −ΔＱ）−Ｗ1 ・Ｑ1 ＞０ となる。これを、横軸にＱ3 （放電点特性を代表）、縦
軸にΔＱ（充電点特性を代表）にとって表すと、図５の
ようになる。
【００４１】各エンジン運転点での燃費率を特に考慮し
ない場合には、Ｑ1 ＝Ｑ2 となるから、図５においてＱ
3 ＝Ｑ1 ／ηch・ηdch の点より右側の範囲でのみモー
タ走行をおこなうことになるが、上記のように各エンジ
ン運転点での燃費率を加味してモータ走行成立条件を求
めれば、図５にクロスのハッチングを付した領域でもモ
ータ走行をおこなうことになる。言い換えれば、従来で
は図５のクロスハッチングの領域でエンジン走行をおこ
なうことになるため、モータ走行よりも燃料を多く消費
してしまい、燃費理改善が不充分であったが、上述した
ように、充電に伴うエンジン運転点の変化および燃費率
の変化を考慮することにより、燃費を従来になく改善す
ることができる。
【００４２】なおここで、エンジン走行モードおよびモ
ータ走行モードならびにアシストモードでの車両要求出
力（車両要求パワー）の算出について説明する。エンジ
ン１やモータ・ジェネレータ２などの動力源には、車両
を走行させるための動力や加速するための動力に加えて
照明や空調などの車両の各部を動作させるための動力が
要求される。そこで、図６に示すように、車速やアクセ
ル開度などのデータを読み込んでドライバの要求パワー
を算出する（ステップ１１）。図７は車速およびアクセ
ル開度に基づいてドライバの要求パワーを算出するため
のマップの一例を示しており、高車速および高アクセル
開度ほど、ドライバ要求パワーが大きいものとして判定
する。なお、この種のマップは、ドライバの運転指向に
応じたものを複数用意し、スイッチ操作やニューラルネ
ットを用いた装置での判断などによってドライバの運転
指向にあったものを選択するようにしてもよい。
【００４３】また一方、道路勾配や補機類による負荷あ
るいはドライバのタイプ（運転のタイプ）などのデータ
を読み込み、そのデータに基づいてドライバの要求パワ
ーを補正する（ステップ１２）。すなわち負荷がある場
合にはそれに応じてドライバ要求パワーを増大補正す
る。その一例を図８に示してあり、ここに示す例は、道
路勾配に基づく補正マップである。この例では、道路勾
配を３種類に分類し、道路勾配が大きい程ドライバ要求
パワーが大きくなるように設定されている。このように
制御すれば、登坂路走行時に要求パワーが増大するの
で、エンジン１を停止したモータ・ジェネレータ２単独
での走行が抑制され、その結果、モータ・ジェネレータ
２の負荷を軽減でき、また発進時にエンジン１を始動す
ることやそれに起因するドライバビリティの悪化を防止
することができる。また降坂路ではアクセル操作による
制動力の調整が可能になるので、ドライバビリティが向
上するとともに、回生制動をおこなうことによる燃費の
向上を図ることができる。
【００４４】なお、空調のためにコンプレッサーを駆動
している場合やヘッドライトを点灯している場合、ある
いはウィンドウの曇り止めのためのヒータをＯＮにして
いる場合などでは、これらの補機類を動作させるために
多量のエネルギーが消費されるので、その分の動力をド
ライバ要求パワーに付加し、出力を増大させる。さらに
ドライバのタイプがパワー走行を好むタイプの場合に
は、ドライバ要求パワーを増大補正する。
【００４５】そして、バッテリ８の充電状態に応じた充
電要求パワーを読み込み、これを更に要求パワーに加算
し、最終的な車両要求パワーを算出する（ステップ１
３）。
【００４６】上記のように要求パワーを制御することに
より、ドライバの意図に即した走行を的確に実現でき、
また走行性能を決定する因子を要求パワーの形で一元化
することができるので、制御ロジックの構築を簡素化で
き、さらには加減速フィーリングなどの適合の効率化を
図ることができる。
【００４７】ところでハイブリッド車の全体としての燃
費の点での最適な運転状態は、エンジン１の運転状態だ
けでなく変速機１５で設定される変速比をも加味して決
定される。したがってエンジン走行とモータ走行とを選
択する場合には、変速比を加えた運転点での燃費率を比
較することが望ましい。図９に示す制御例は、その一例
を示しており、例えば上記の図６に示す制御で求められ
た車両要求パワーを読み込み、その要求パワーを出力す
るためにエンジン１を使用した場合の最適運転点（変速
機１５で設定される変速比を考慮して決められる最適運
転点）Ｐ4 と、その燃費率Ｑ4 とを算出する（ステップ
２１）。これは、例えば、図１０に示すように、車両要
求パワーに対応する等出力線と燃費最適運転ラインとの
交点として求めることができる。
【００４８】また充電に使用した燃料量を読み込むとと
もに、その電力を使用してモータ・ジェネレータ２によ
って走行するとした場合の最適運転点Ｐ5 と等価燃費率
Ｑ5とを算出する（ステップ２２）。なおここで、等価
燃費率とは、一例として、充電されている電力でモータ
・ジェネレータ２を駆動する場合にその単位電力を充電
するのに要した燃料量に放電効率を掛けた値である。こ
の運転点Ｐ5 は、例えば、図１１に示すように、車両要
求パワーに対応する等出力線とモータの効率最適運転ラ
インとの交点として求めることができる。
【００４９】ついでエンジン走行中か否か、すなわちエ
ンジン走行モードか否かが判断される（ステップ２
３）。エンジン走行モードが設定されていることにより
ステップ２３で肯定判断された場合には、エンジン１を
使用した場合の燃費率Ｑ4 と、モータ・ジェネレータ２
を使用した場合の燃費率Ｑ5 にハンチング防止のための
所定のヒステリシスＨy を加えた値とを比較し（ステッ
プ２４）、前者のエンジン使用時の燃費率Ｑ4 の方が大
きければ、モータ走行モードを選択する（ステップ２
５）。また反対に、エンジン使用時の燃費率Ｑ4 が小さ
ければ、走行モードを変更せずにエンジン走行モードを
維持する（ステップ２６）。
【００５０】他方、モータ走行モードが設定されている
ことによりステップ２３で否定判断された場合には、エ
ンジン使用時の燃費率Ｑ4 とモータ・ジェネレータ使用
時の燃費率Ｑ5 とが比較される（ステップ２７）。そし
てエンジン使用時の燃費率Ｑ4 がモータ・ジェネレータ
使用時の燃費率Ｑ5 より大きい場合には、ステップ２６
に進んで走行モードを変更せずにモータ走行モードを維
持する。これとは反対にエンジン使用時の燃費率Ｑ4 が
小さい場合には、モータ走行モードに替えてエンジン走
行モードを選択する（ステップ２８）。
【００５１】上記の図９に示す制御をおこなった場合、
変速機１５でのギヤ比を含む最適運転点に基づいて走行
モードを選択するので、エネルギー効率が向上して燃費
を従来になく改善することができる。
【００５２】前述したハイブリッド駆動装置では、動力
源であるエンジン１とモータ・ジェネレータ２とをいわ
ゆる並列に連結してあるので、多様な駆動パターンを採
用することができる。具体的には、エンジン１のみで走
行したり、エンジン１の出力によって走行と充電とをお
こなったり、さらにはエンジン１の出力をモータ・ジェ
ネレータ２によってアシストしたりすることができる。
このような多様な駆動形態を有効に利用して燃費やドラ
イバビリティを向上させることができる。図１２はその
一例を示しており、この図１２に示す制御例では、先
ず、車両要求パワーなどのデータを読み込むとともに、
充電の要求があるか否かが判断される（ステップ３
１）。バッテリ８の充電量が低下していてステップ３１
で肯定判断された場合には、車両要求パワーがエンジン
の最高出力未満か否かが判断される（ステップ３２）。
【００５３】ステップ３２で肯定判断されれば、車両要
求パワー以上にエンジン１の出力を増大させることがで
きるので、この場合は、車両要求パワー以上の出力をお
こなう充電用運転点を選択する（ステップ３３）。その
一例を図１３に示してあり、車両要求パワーを出力する
運転点は、そのパワーに対応する等出力線（車両要求パ
ワーライン）と燃費最適運転ラインとの交点で示され
る。充電要求があることにより上記ステップ３３で設定
する充電用運転点は、図１３に符号Ｐ6 で示される。す
なわち車両要求パワーラインより高出力の等出力線と燃
費最適運転ラインとの交点で示される運転点である。そ
してこの運転点Ｐ6 における出力と車両要求パワーとの
差が充電のためのパワーとして利用される（ステップ３
４）。すなわち図１３において、運転点Ｐ6 から横軸に
垂直におろした線と車両要求パワーラインとの交点で示
されるトルクが走行のためのトルクに使用され、それ以
上のトルクが充電に使用される。その場合、充電をおこ
なわない場合よりもエンジントルクが低下するが、変速
比を適宜に設定することにより駆動トルクが必要十分な
トルクに維持される。
【００５４】このように制御することにより、充電効率
を向上させることができる。また、加速要求があった場
合には、充電を停止して充電負荷を取り去ることによ
り、素早く駆動力を増大させることができるので、加速
応答性やドライバビリティが向上する。
【００５５】また一方、充電要求がないことによりステ
ップ３１で否定判断された場合には、急加速要求がある
か否かが判断される（ステップ３５）。これは、例えば
アクセル開度の増大量や変化率によって判断することが
できる。急加速要求があったことによりステップ３５で
肯定判断された場合には、図１４に示すように、エンジ
ン１の運転状態を、車両要求パワーより低出力でかつ燃
費最適ライン上の運転点Ｐ7 の運転状態とする（ステッ
プ３６）。これは、車両要求パワーを出力する運転点Ｐ
8 より低トルクの運転状態であるから、その不足分はモ
ータ・ジェネレータ２によってアシストする（ステップ
３７）。その後、エンジン１の運転状態を上記の運転点
Ｐ7 から図１４に示す運転点Ｐ9 に変化させる。この運
転点Ｐ9は車両要求パワーラインと燃費最適運転ライン
との交点である。したがってこの場合、運転点の変化に
併せてモータ・ジェネレータ２によるアシスト量を低下
させ、最終的には、運転点Ｐ9 ではエンジン１のみによ
って走行をおこなう。
【００５６】したがってこのように制御することによ
り、急加速時にエンジン１の運転状態が燃費最適運転ラ
イン上に維持されて燃費の悪化方向に変化しないから、
燃費が良好になる。また、トルクはモータ・ジェネレー
タ２によるアシストによって充電確保されるから、加速
性が悪化することはない。
【００５７】なお、上記のステップ３２やステップ３５
で否定判断された場合には、エンジン出力の最大値ガー
ド処理をおこなった後に車両要求パワーをそのままエン
ジン出力指令とする（ステップ３８）。その場合、エン
ジン１の運転点は燃費最適運転ライン上に維持し、変速
機１５のギヤ比を制御して必要な駆動力を維持する。
【００５８】ここで上記の具体例とこの発明との対応を
簡単に説明すると、図１に示すステップ１が請求項１の
第１の走行選択手段に相当し、ステップ２ないし５の機
能的手段が請求項１の「電力の単位量あたりの燃料消費
量を算出する手段」に相当し、ステップ６ないし１１の
機能的手段が請求項１の第２の走行選択手段に相当す
る。また図５にクロスハッチングで示す領域でモータ走
行をおこなうことを判断する手段が、請求項２における
運転点燃費率の差に基づいて燃料消費量を算出する手段
に相当する。
【００５９】以上、この発明を具体例を参照して説明し
たが、この発明は上記の具体例に限定されないのであっ
て、対象とするハイブリッド駆動装置の形式は、要はパ
ラレルハイブリッド形式であればよい。したがってエン
ジンとモータ・ジェネレータとを駆動系統に連結するた
めの手段は上述したトルク合成分配機構に限られない。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、充電されている電力についての消費燃料を力行
および回生を含めて評価し、その電力を使用して走行す
ると仮定した場合の消費燃料と内燃機関で走行すると仮
定した場合の消費燃料とを対比して走行モードすなわち
走行に使用する動力源を選択するので、走行の際の燃料
消費量を従来になく削減でき、車両の燃費を向上させる
ことができるとともに、排ガスの低減を図ることができ
る。
【００６１】また請求項２の発明によれば、充電のため
の燃料消費量を、充電をおこなわなかった場合の燃費率
（単位エネルギーあたりの燃料消費量）と充電をおこな
った場合の燃費率との差をも含んで算定するので、蓄え
られた電力について燃料消費量を更に正確に把握でき、
その結果、従来、内燃機関で走行していた状態での走行
を電動機によっておこなうことができ、電動機での走行
領域が増大して燃費を更に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１の発明による制御例を説明するため
のフローチャートである。
【図２】 この発明で対象とするハイブリッド駆動装置
の一例を模式的に示すブロック図である。
【図３】 そのハイブリッド駆動装置で設定することの
できる走行モードを示す図表である。
【図４】 走行時の運転点（駆動点）と充電をもおこな
う運転点（充電点）とを示す線図である。
【図５】 走行のみの場合と充電をもおこなう場合との
燃費率の差を考慮して設定されるモータ走行領域を示す
図である。
【図６】 車両要求パワーを算出するためのルーチンの
一例を示すフローチャートである。
【図７】 ドライバの要求パワーを求めるための基本マ
ップの一例を示す図である。
【図８】 道路勾配に基づいてドライバ要求パワーを補
正するマップの一例を示す図である。
【図９】 走行モードの選択制御ルーチンの他の例を示
すフローチャートである。
【図１０】 エンジンの燃費最適運転点を説明するため
の図である。
【図１１】 モータの効率最適運転点を説明するための
図である。
【図１２】 充電要求がある場合と急加速要求がある場
合との運転点の設定制御のためのルーチンの一例を示す
フローチャートである。
【図１３】 充電時のエンジン運転点を示す図である。
【図１４】 急加速時のエンジン運転点を示す図であ
る。
【符号の説明】
１…エンジン、 ２…モータ・ジェネレータ、 ８…バ
ッテリ、 １０…トルク合成分配機構、 １５…変速
機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 弘淳 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 星屋 一美 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 梅山 光広 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−98516（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−37410（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−57204（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料を内燃機関で燃焼させて生じる動力
    を使用した走行と電力によって電動機で生じさせた動力
    を使用した走行とを選択することができ、かつその電力
    を発生させるとともにその電力を蓄電装置に蓄えること
    のできるハイブリッド車の駆動制御装置において、 前記蓄電装置の充電量が規定値より少ない場合には、前
    記内燃機関を駆動して走行するとともにその走行中にお
    ける力行および回生による前記蓄電装置への充電をおこ
    なう走行を選択する第１の走行選択手段と、 前記内燃機関を使用して走行している際の力行および回
    生による前記蓄電装置への充電分の燃料消費量の積算値
    とその充電による充電量の積算値とに基づいて、前記内
    燃機関を使用して走行している際に充電された電力の単
    位量あたりの燃料消費量を算出する手段と、 前記蓄電装置の充電量が前記既定値以上の場合には、前
    記内燃機関で走行したと仮定した場合の燃料消費率を求
    める一方、前記電動機で走行すると仮定した場合の前記
    蓄電装置から前記電動機への放電効率とその時点に充電
    されている電力の単位量あたりの前記燃料消費量とに基
    づいて等価燃料消費率を求め、内燃機関を使用するとし
    た場合の燃料消費率が前記等価燃料消費率より大きい場
    合には前記電動機を使用した走行を選択し、内燃機関を
    使用するとした場合の燃料消費率が前記等価燃料消費率
    以下の場合には前記内燃機関を使用した走行を選択する
    第２の走行選択手段とを備えていることを特徴とするハ
    イブリッド車の駆動制御装置。
  2. 【請求項２】 前記電力を蓄電装置に充電することに要
    した燃料消費量を、その充電をおこなった際の前記内燃
    機関の運転点での単位エネルギーあたりの燃料消費量と
    その充電をおこなわなかったと仮定した場合の内燃機関
    の運転点での単位エネルギーあたりの燃料消費量との差
    に基づいて算出する手段を備えていることを特徴とする
    請求項１に記載のハイブリッド車の駆動制御装置。
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