JP3662904B2

JP3662904B2 - ハイブリッド車両の駆動制御システム

Info

Publication number: JP3662904B2
Application number: JP2002337899A
Authority: JP
Inventors: 哲弘山本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2022-11-21
Also published as: JP2004169644A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータと該モータに電力を供給するとともに充電可能なバッテリとを有するハイブリッド車両の駆動制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、内燃機関であるエンジンと電動のモータとを組み合わせて車輪を駆動するハイブリッド車両が開発されている。ハイブリッド車両は、走行状態に応じて、エンジン単体でのエンジン走行モード、モータによるアシストを行うモータアシスト走行モード、モータで発電を行ってバッテリに充電しながら走行する発電走行モードなどのモード切り替えを行いながら走行している。このようなハイブリッド車両では、運転状態に応じて燃料消費量や排出ガス量が低減される。
【０００３】
モータアシストモードでは、所定の目標駆動力に対して、エンジンとモータとの駆動力の配分比を走行状態に応じて決めている。また、発電走行モードでは、エンジンで発生する駆動力を車輪に対する走行用の駆動力と発電用にモータを回転させる駆動力との配分比を走行状態に応じて決めている。
【０００４】
走行状態に応じてエンジンとモータとの駆動力配分を設定する方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１７１３７８号公報（図３）
【特許文献２】
特開２００２−１４４８８７号公報（図６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッド車両の制御装置において、駆動力をエンジンおよびモータに配分する際には、燃料消費量を最小にするように駆動力の配分比を設定している。このようにすることにより、燃料消費量を低減することができるが、条件によっては、モータを駆動する駆動力が増大することがあり、バッテリへの充放電量が増大しうる。従って、トータルなパワープラントとしてのエネルギ効率は必ずしも最適な状態とはなっていない。つまり、消費したバッテリの電力を補うためにはエンジンの負荷を増加させてモータを発電機として駆動させる必要が生じ、パワープラントとしてのエネルギ効率および燃費が低下する。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ハイブリッド車両の走行に必要な駆動力をエンジンとモータとに適切に配分するとともに、バッテリへの充電を適切に行い、トータルプラントとしての燃費および効率を向上させることを可能にするハイブリッド車両の駆動制御システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御システムは、エンジンおよびモータの駆動力により走行するハイブリッド車両の駆動制御システムにおいて、前記ハイブリッド車両の目標駆動力を運転状態に基づいて設定する目標駆動力設定手段と、前記運転状態に基づいて、前記ハイブリッド車両の目標駆動力を達成すべく前記モータの電力消費量に対する前記エンジンの燃料節約量の比である第１燃費向上寄与度が最大となるように前記エンジンと前記モータとの駆動力配分比である第１配分比が記録され、または算出する第１駆動力配分導出部と、前記運転状態に基づいて、前記ハイブリッド車両の目標駆動力を達成すべく前記エンジンの燃料消費増加量に対するバッテリへの電力充電量の比である第２燃費向上寄与度が最大となるように前記モータへの駆動力配分である第２配分比が記録され、または算出する第２駆動力配分導出部と、前記第１燃費向上寄与度が前記第２燃費向上寄与度より大きいときに前記第１配分比を出力し、前記第２燃費向上寄与度が前記第１燃費向上寄与度より大きいときに前記第２配分比を出力する第３駆動力配分導出部と、前記第１燃費向上寄与度が前記第２燃費向上寄与度より大きいときに、前記第１配分比に基づいて、前記ハイブリッド車両の目標駆動力に対する前記エンジンの目標駆動力および前記モータの目標駆動力を求め、前記第２燃費向上寄与度が前記第１燃費向上寄与度より大きいときに、前記第２配分比に基づいて、前記ハイブリッド車両の目標駆動力に対する前記エンジンの目標駆動力および前記モータの発電力を求める駆動力決定部と、を有することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【０００９】
このように、第１燃費向上寄与度と第２燃費向上寄与度とを比較して、値の大きい方を選択することにより、必要な駆動力をエンジンとモータとに適切に配分するとともに、バッテリへの充電を適切に行い、トータルプラントとしての燃費および効率を向上させることができる。
【００１０】
この場合、前記第３駆動力配分導出部は、前記第１燃費向上寄与度および前記第２燃費向上寄与度がそれぞれ所定の閾値以下であるときに、前記モータを停止させる信号を出力するようにしてもよい（請求項２記載の発明）。このようにすることにより、燃費および効率の向上度が比較的小さいときにはモータの回転およびバッテリの充放電を停止させ、モータおよびバッテリの高寿命化を図ることができる。
【００１１】
また、前記運転状態は、少なくとも車速とアクセルペダル開度とをパラメータとし、前記第１駆動力配分導出部および前記第２駆動力配分導出部は、前記車速および前記目標駆動力に基づくテーブルを検索することにより前記第１配分比および前記第２配分比を導出するようにしてもよい（請求項３記載の発明）。
【００１２】
テーブルを用いることにより、目標駆動力を即時に求めることができる。
【００１３】
さらに、前記ハイブリッド車両が０％勾配路を走行するときの負荷である走行抵抗値を導出するクルーズ走行抵抗導出部を備え、前記バッテリの電力残量に基づいて、前記走行抵抗値を上昇させた駆動力閾値を求め、前記駆動力決定部は、前記電力残量が所定の第１閾値より大きく、前記目標駆動力が前記駆動力閾値よりも小さいときに、前記第１配分比に基づいて前記エンジンの目標駆動力および前記モータの目標駆動力を求め、前記電力残量が所定の第２閾値より小さく、前記目標駆動力が前記駆動力閾値よりも小さいときに、前記第２配分比に基づいて、前記エンジンの目標駆動力および前記モータの発電力を求めるようにしてもよい（請求項４記載の発明）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御システムについて好適な実施の形態を挙げ、図１〜図１０Ｂを参照しながら説明する。本実施の形態に係る駆動制御システム１０は、ハイブリッド車両１２に適用される。
【００１５】
図１に示すように、ハイブリッド車両１２は四輪駆動車であり、内燃機関であるエンジン１４と、バッテリ１６から供給される電力によって回転するモータ１８と、これらのエンジン１４およびモータ１８等を集中的に管理および制御するＥＣＵ（Electric Control Unit）１１とを有する。また、ハイブリッド車両１２は、該モータ１８の電力制御を行うＰＤＵ（Power Device Unit）２０と、エンジン１４によって駆動される前輪２２ａと、モータ１８によって駆動される後輪２２ｂとを有する。モータ１８は、ＰＤＵ２０の制御下に発電機としても作用し、後輪２２ｂによって回転され、発電を行いバッテリ１６に充電することができる。
【００１６】
さらに、ハイブリッド車両１２は、エンジン１４のスロットル開度を制御するＤＢＷ（Drive By Wire）ドライバ２４と、燃料噴射量を制御する燃料噴射コントローラ２６と、モータ１８の制御を行うモータコントローラ２８と、バッテリ１６の状態を管理および制御するバッテリコントローラ３０とを有する。ＤＢＷドライバ２４、モータコントローラ２８、燃料噴射コントローラ２６およびバッテリコントローラ３０はそれぞれＥＣＵ１１に接続されており、相互にデータの授受を行いながら各機器の制御を行う。バッテリコントローラ３０は、バッテリ１６の電圧値または充放電量の積分値によってバッテリ１６の電力残量ＳＯＣを算出する機能を有する。電力残量ＳＯＣは０〜１００［％］の数値で表され、０［％］のときにはバッテリ１６が完全な放電状態または未充電状態であり、１００［％］のときには定格充電状態である。
【００１７】
また、前輪２２ａおよび後輪２２ｂには、車速Ｖを検出する車速センサ３２が設けられておりＥＣＵ１１に接続されている。ＥＣＵ１１にはアクセル開度ＡＰを検出するアクセル開度センサ３４が接続されている。
【００１８】
図２に示すように、駆動制御システム１０は、ＥＣＵ１１を主として構成され、ＤＢＷドライバ２４およびモータコントローラ２８、バッテリコントローラ３０、車速センサ３２、アクセル開度センサ３４を有するシステムとして構成されている。
【００１９】
ＥＣＵ１１は、車速Ｖとアクセル開度ＡＰとに基づいて目標駆動力Ｆを求める目標駆動力設定部３６と、バッテリ１６の電力残量ＳＯＣが大きいとき、中程度であるとき、および少ないときに駆動力配分を算出するモータ駆動用駆動力配分算出部（第１駆動力配分導出部）３８、通常走行用駆動力配分算出部（第３駆動力配分導出部）４０、モータ発電用駆動力配分算出部（第２駆動力配分導出部）４２とを有する。また、ＥＣＵ１１は、電力残量ＳＯＣに基づいてバッテリ１６の状態を判断する駆動・充電領域判断部４４と、該駆動・充電領域判断部４４の判断結果に基づいてモータ駆動用駆動力配分算出部３８、通常走行用駆動力配分算出部４０またはモータ発電用駆動力配分算出部４２のいずれか１つを選択するマップ切替部４６と、目標駆動力Ｆに基づいてエンジン１４の目標駆動力ＳＦおよびモータ１８の目標駆動力ＭＦを算出する駆動力決定部４８とを有する。目標駆動力ＭＦは、正値であるときには回転駆動力を示し、負値であるときには発電量を示す。駆動力決定部４８によって算出されたエンジン１４の目標駆動力ＳＦは目標スロットル開度算出部５０に供給される。該目標スロットル開度算出部５０では、算出したスロットル開度ＴＨＣＭＤをＤＢＷドライバ２４に供給する。
【００２０】
駆動力決定部４８によって算出されたモータ１８の目標駆動力ＭＦはモータコントローラ２８に供給される。該モータコントローラ２８では供給された信号に基づき、目標駆動力ＭＦが正値であるときに、その値に応じてモータ１８の回転駆動制御を行い、目標駆動力ＭＦが負値であるときに、その絶対値に応じてモータ１８の発電制御を行う。具体的には、例えば、モータ１８の界磁を調整することにより駆動力および発電量を制御する。なお、ブレーキング時には、モータ１８によって発電を行い、回生制動を行う。
【００２１】
実際上、ＥＣＵ１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＩ・Ｏインターフェース等からなるマイクロコンピュータ（図示せず）であり、ＲＯＭに記録されたプログラムおよびデータに従って処理を行う。
【００２２】
目標駆動力設定部３６は、図３に示す目標駆動力テーブル５２を検索することにより目標駆動力Ｆを求める。目標駆動力テーブル５２は、アクセル開度ＡＰと車速Ｖとに対応する目標駆動力Ｆが記録されたテーブルである。車速Ｖは所定速度毎（例えば、１０［ｋｍ／ｈ］）に区分され、アクセル開度ＡＰは所定開度毎のＡＰ１〜ＡＰ６に対応する目標駆動力Ｆが記録されており、直線補完により車速Ｖおよびアクセル開度ＡＰに対して目標駆動力Ｆを算出する。
【００２３】
目標駆動力テーブル５２は、ＲＯＭ等の記録部に記録され、予め実験値または設計値に基づいて設定されている。目標駆動力テーブル５２は、目標駆動力Ｆを、アクセル開度ＡＰが大きいほど大きく、車速Ｖが大きいほど小さくなるように設定されている。
【００２４】
モータ駆動用駆動力配分算出部３８は、車速Ｖおよび目標駆動力設定部３６からの目標駆動力Ｆが入力され、マップ切替部４６にモータアシスト用駆動力配分比（第１配分比）ＭＤを出力する。モータアシスト用駆動力配分比ＭＤは、０〜１００［％］の数値で表される百分率比である。モータ駆動用駆動力配分算出部３８は、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、予め実験値または設計値に基づいて設定した車速Ｖおよび目標駆動力Ｆとモータアシスト用駆動力配分比ＭＤとが対応するモータアシスト用駆動力配分比マップ（第１駆動力配分導出部）５４を記憶している（図６参照）。そして、モータ駆動用駆動力配分算出部３８は、車速Ｖおよび目標駆動力Ｆをアドレスとして対応するモータアシスト用駆動力配分比ＭＤを読み出す。なお、モータアシスト用駆動力配分比マップ５４は、モータ１８による駆動力でのアシスト時において、燃費を最大限向上させかつ電力消費量を最大限抑えた場合のエンジン駆動力とモータ１８駆動力の駆動力配分比を、速度Ｖおよび目標駆動力Ｆに対応させたマップである。
【００２５】
図４を参照して、モータアシスト用駆動力配分比マップ５４の作成方法について説明する。
【００２６】
まず、マップ５４ａ、５４ｂ、５４ｃが用意される。なお、これらのマップ５４ａ、５４ｂ、５４ｃおよび後述するマップ５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、仮ベースマップ６０は設計時に使用するマップであり、ＥＣＵ１１には必ずしも記録しておく必要はない。
【００２７】
マップ５４ａは、目標駆動力Ｆをエンジン１４による駆動力によって１００［％］達成した場合の燃料消費量マップである。具体的には、マップ５４ａは、速度Ｖを０［ｋｍ／ｈ］から最高速度まで一定速度間隔（例えば、１［ｋｍ／ｈ］間隔）毎の各速度Ｖと目標駆動力Ｆを０［Ｎ］から最大目標駆動力Ｆまで一定目標駆動力間隔（例えば、１［Ｎ］間隔）毎の各目標駆動力Ｆとの各格子点におけるエンジン１４の燃料消費量を設定したマップである。
【００２８】
また、マップ５４ｂは、目標駆動力Ｆを達成するためにモータ１８による駆動力をアシストした場合に予測される燃料消費量マップである。さらに、モータ１８によってアシストする場合には目標駆動力Ｆの０〜１００［％］の範囲でモータ１８駆動力を作用させるので、マップ５４ｂは、モータ１８への駆動力配分比［％］を０〜１００［％］の範囲で一定割合間隔（例えば、１［％］間隔）毎の燃料消費量をマップ化する。従って、マップ５４ｂは、モータ１８への各駆動力配分比［％］に対する複数のマップを用意する。具体的には、マップ５４ｂは、速度Ｖを０［ｋｍ／ｈ］から最高速度まで一定速度間隔（例えば、１［ｋｍ／ｈ］間隔）毎の各速度Ｖと目標駆動力Ｆを０［Ｎ］から最大目標駆動力まで一定目標駆動力間隔（例えば、１［Ｎ］間隔）毎の各目標駆動力との各格子点におけるモータ１８への各駆動力配分比の場合に予測される燃料消費量を設定したマップである。
【００２９】
また、マップ５４ｃは、目標駆動力Ｆを達成するためにモータ１８による駆動力をアシストした場合の電力消費量マップである。さらに、モータ１８によってアシストする場合には目標駆動力Ｆの０〜１００［％］の範囲でモータ１８の駆動力を作用させるので、マップ５４ｃも、モータ１８への駆動力配分比［％］を０〜１００［％］の範囲で一定割合間隔（例えば、１［％］間隔）毎の電力消費量をマップ化する。従って、マップ５４ｃも、モータ１８への各駆動力配分比［％］に対する複数のマップを用意する。具体的には、マップ５４ｃは、速度Ｖを０［ｋｍ／ｈ］から最高速度まで一定速度間隔（例えば、１［ｋｍ／ｈ］間隔）毎の各速度Ｖと目標駆動力Ｆを０［Ｎ］から最大目標駆動力Ｆまで一定目標駆動力間隔（例えば、１［Ｎ］間隔）毎の各目標駆動力Ｆとの各格子点におけるモータ１８への各駆動力配分比の場合の電力消費量を設定したマップである。
【００３０】
次に、マップ５４ａ、５４ｂ、５４ｃの各値を用いて、下記の（１）式に基づいて第１燃費向上寄与度Ｃ１を算出する。
Ｃ１＝（ＥＦ−ＡＦ）／ＰＵ …（１）
【００３１】
ここで、パラメータＥＦは、エンジン駆動力により目標駆動力Ｆを達成した場合の燃料消費量、パラメータＡＦは、モータ駆動力を付加した場合に予測される燃料消費量、パラメータＰＵはモータ駆動力を付加した場合の電力消費量である。つまり、第１燃費向上寄与度Ｃ１は、モータ１８の電力消費量に対するエンジン１４の燃料節約量の比として表される。
【００３２】
具体的には、速度Ｖを０［ｋｍ／ｈ］から最高速度まで一定速度間隔（例えば、１［ｋｍ／ｈ］間隔）毎の各速度Ｖと目標駆動力Ｆを０［Ｎ］から最大目標駆動力まで一定目標駆動力間隔（例えば、１［Ｎ］間隔）毎の各目標駆動力Ｆとの各格子点に対して、モータ１８への駆動力配分比［％］を０〜１００［％］の範囲で一定割合間隔（例えば、１［％］間隔）毎の第１燃費向上寄与度Ｃ１をそれぞれ算出する。第１燃費向上寄与度Ｃ１は、例えば、モータ１８への駆動力配分比［％］の一定割合間隔を１［％］間隔とした場合には、１０１個算出される。そして、この複数個算出された第１燃費向上寄与度Ｃ１の中から最大の第１燃費向上寄与度Ｃ１を選択し、選択した第１燃費向上寄与度Ｃ１におけるモータ１８への駆動力配分比［％］を選択する。つまり、モータ１８による駆動力を付加した場合における［予測される燃料消費節約量／電力消費量］が最大となる時のモータ１８への駆動力配分比［％］を選択する。その結果、選択した駆動力配分比によってエンジン１４とモータ１８を制御すると、燃料消費量が最大限低減しかつ電力消費量も最大限抑えられ、エンジン１４とモータ１８によるハイブリッドシステムとしてのエネルギ効率が最適となる。ちなみに、目標駆動力Ｆをエンジン１４による駆動力により１００［％］達成した場合の燃料消費量は、常にモータ１８の駆動力を付加した場合に予測される燃料消費量以上である。
【００３３】
最後に、各速度Ｖと各目標駆動力Ｆとの各格子点に対して選択したモータ１８への各駆動力配分比に基づいて、モータアシスト用駆動力配分比マップ５４を作成する。その結果、モータアシスト用駆動力配分比マップ５４では、任意の車速Ｖと任意の目標駆動力Ｆに対して、モータ１８によるアシスト時におけるエネルギ効率が最適となるモータアシスト用駆動力配分比ＭＤを選択することができる。なお、マップ５４ａ、５４ｂ、５４ｃはハイブリッド車両１２に搭載するエンジン１４の特性やモータ１８の特性等に基づいて各々設定されたマップであるので、これらのマップ５４ａ、５４ｂ、５４ｃに基づいて設定されたモータアシスト用駆動力配分比マップ５４は、ハイブリッド車両１２に搭載するエンジン１４の特性やモータ１８の特性等を反映したマップとなる。
【００３４】
モータ発電用駆動力配分算出部４２は、車速Ｖおよび目標駆動力設定部３６からの目標駆動力Ｆが入力され、マップ切替部４６に発電走行用駆動力配分比（第２配分比）ＧＤを出力する。発電走行用駆動力配分比ＧＤは、０〜１００［％］の数値で表される百分率比である。モータ発電用駆動力配分算出部４２は、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、予め実験値または設計値に基づいて設定した車速Ｖおよび目標駆動力Ｆと発電走行用駆動力配分比ＧＤとが対応する発電走行用駆動力配分比マップ（第２駆動力配分導出部）５６を記憶している（図６参照）。そして、モータ発電用駆動力配分算出部４２は、車速Ｖおよび目標駆動力Ｆをアドレスとして対応する発電走行用駆動力配分比ＧＤを読み出す。なお、発電走行用駆動力配分比マップ５６は、モータ１８による発電によってバッテリ１６に充電するときにおいて、燃費の悪化を最大限抑えかつ充電量を最大限確保した場合の発電走行用駆動力配分比を、速度Ｖおよび目標駆動力Ｆに対応させたマップである。
【００３５】
図５を参照して、発電走行用駆動力配分比マップ５６の作成方法について説明する。
【００３６】
まず、マップ５６ａ、５６ｂ、５６ｃが用意される。マップ５６ａは、前記したマップ５４ａと同一のマップなので、説明を省略する。
【００３７】
マップ５６ｂは、モータ１８による発電力を付加した場合に予測される燃料消費量マップである。さらに、モータ１８による発電で消費されるハイブリッド車両１２の走行エネルギはエンジン１４による駆動力によって発生させるので、エンジン１４では目標駆動力Ｆに対して０〜１００［％］の範囲でモータ１８で消費する駆動力を発生させることとする。そこで、マップ５６ｂは、モータ１８への充電時配分比［％］を−１００〜０［％］の範囲で一定割合間隔（例えば、１［％］間隔）毎の燃料消費量をマップ化する。従って、マップ５６ｂは、モータ１８への各充電時配分比［％］に対する複数のマップを用意する。なお、モータ１８による発電力を付加する場合、目標駆動力Ｆに対してさらに駆動力が付加されるので、モータ１８への充電時配分比［％］を負値とした。具体的には、マップ５６ｂは、速度Ｖを０［ｋｍ／ｈ］から最高速度まで一定速度間隔（例えば、１［ｋｍ／ｈ］間隔）毎の各速度Ｖと目標駆動力Ｆを０［Ｎ］から最大目標駆動力まで一定目標駆動力間隔（例えば、１［Ｎ］間隔）毎の各目標駆動力Ｆとの各格子点におけるモータ１８への各充電時配分比の場合に予測される燃料消費量を設定したマップである。
【００３８】
また、マップ５６ｃは、モータ１８による発電力を付加した場合の電力充電量マップである。さらに、モータ１８による発電力を付加する場合には目標駆動力Ｆの−１００〜０［％］の範囲でモータ１８によって発電を行うので、マップ５６ｃも、モータ１８への充電時配分比［％］を−１００〜０［％］、つまり負値の範囲で一定割合間隔（例えば、１［％］間隔）毎の電力充電量をマップ化する。従って、マップ５６ｃも、モータ１８への各充電時配分比［％］に対する複数のマップを用意する。具体的には、マップ５６ｃは、速度Ｖを０［ｋｍ／ｈ］から最高速度まで一定速度間隔（例えば、１［ｋｍ／ｈ］間隔）毎の各速度Ｖと目標駆動力Ｆを０［Ｎ］から最大目標駆動力まで一定目標駆動力間隔（例えば、１［Ｎ］間隔）毎の各目標駆動力Ｆとの各格子点におけるモータ１８への各充電時配分比の場合の電力充電量を設定したマップである。
【００３９】
次に、マップ５６ａ、５６ｂ、５６ｃの各値を用いて、下記の（２）式に基づいて、第２燃費向上寄与度Ｃ２を算出する。
Ｃ２＝ＰＣ／（ＧＦ−ＥＦ） …（２）
【００４０】
ここで、パラメータＧＦは、モータ発電力を付加した場合に予測される燃料消費量であり、パラメータＰＣは、モータ発電力を付加した場合の電力充電量である。つまり、第２燃費向上寄与度Ｃ２は、エンジン１４の燃料消費増加量に対するバッテリ１６への充電量の比として表される。
【００４１】
具体的には、速度Ｖを０［ｋｍ／ｈ］から最高速度まで一定速度間隔（例えば、１［ｋｍ／ｈ］間隔）毎の各速度Ｖと目標駆動力Ｆを０［Ｎ］から最大目標駆動力まで一定目標駆動力間隔（例えば、１［Ｎ］間隔）毎の各目標駆動力Ｆとの各格子点に対して、モータ１８への充電時配分比［％］を−１００〜０［％］の範囲で一定割合間隔（例えば、１［％］間隔）毎の第２燃費向上寄与度Ｃ２をそれぞれ算出する。第２燃費向上寄与度Ｃ２は、例えば、モータ１８への充電時配分比［％］の一定割合間隔を１［％］間隔とした場合には、１０１個算出される。そして、この複数個算出された第２燃費向上寄与度Ｃ２の中から最大の第２燃費向上寄与度Ｃ２を選択し、選択した第２燃費向上寄与度Ｃ２におけるモータ１８への充電時配分比［％］を選択する。つまり、モータ１８による発電力を付加した場合における［電力充電量／予測される燃料消費増加量］が最大となるときのモータ１８への充電時配分比［％］を選択する。その結果、選択した充電時配分比によってエンジン１４とモータ１８を制御すると、増加する燃料消費量を最大限抑えかつ電力充電量も最大限多くなり、エンジン１４とモータ１８によるハイブリッドシステムとしてのエネルギ効率が最適となる。ちなみに、目標駆動力Ｆをエンジン１４による駆動力により１００［％］達成した場合の燃料消費量は、常にモータ１８による発電力を付加した場合に予測される燃料消費量以下である。
【００４２】
最後に、各速度Ｖと各目標駆動力Ｆとの各格子点に対して選択したモータ１８への各充電時配分比に基づいて、発電走行用駆動力配分比マップ５６を作成する。その結果、発電走行用駆動力配分比マップ５６では、任意の車速Ｖと任意の目標駆動力Ｆに対して、モータ１８による発電時におけるエネルギ効率が最適となる発電走行用駆動力配分比ＧＤを選択することができる。なお、マップ５６ａ、５６ｂ、５６ｃはハイブリッド車両１２に搭載するエンジン１４の特性やモータ１８の特性等に基づいて各々設定されたマップであるので、これらのマップ５６ａ、５６ｂ、５６ｃに基づいて設定された発電走行用駆動力配分比マップ５６は、ハイブリッド車両１２に搭載するエンジン１４の特性やモータ１８の特性等を反映したマップとなる。
【００４３】
次に、通常走行用駆動力配分算出部４０について説明する。通常走行用駆動力配分算出部４０は、車速Ｖおよび目標駆動力設定部３６からの目標駆動力Ｆが入力され、マップ切替部４６に通常走行用駆動力配分比ＮＤを出力する。通常走行用駆動力配分算出部４０は、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、モータアシスト用駆動力配分比マップ５４および発電走行用駆動力配分比マップ５６に基づいて作成された駆動力配分ベースマップ（第３駆動力配分導出部）５８を検索することによって通常走行用駆動力配分比ＮＤを出力する。
【００４４】
駆動力配分ベースマップ５８を作成する方法について図６を参照しながら説明する。
【００４５】
まず、モータアシスト用駆動力配分比マップ５４を作成する際に算出した各格子点における第１燃費向上寄与度Ｃ１と、発電走行用駆動力配分比マップを作成する際に算出した各格子点における第２燃費向上寄与度Ｃ２とを比較する。第１燃費向上寄与度Ｃ１が第２燃費向上寄与度Ｃ２より大きい格子点については、モータアシスト用駆動力配分比マップ５４における対応する格子点のモータアシスト用駆動力配分比ＭＤ（正値）を記録する。第２燃費向上寄与度Ｃ２が第１燃費向上寄与度Ｃ１より大きい格子点については、発電走行用駆動力配分比マップ５６における対応する格子点の発電走行用駆動力配分比ＧＤ（負値）を記録する。このようにして、仮ベースマップ６０が作成される。図６においては、正値であるモータアシスト用駆動力配分比マップ５４を示すデータをハッチング領域６２で示し、負値である発電走行用駆動力配分比マップ５６を示すデータをダブルハッチング領域６４で示している。このように、仮ベースマップ６０は車速Ｖと目標駆動力Ｆをパラメータとしたマップであり、モータアシスト用駆動力配分比マップ５４のデータと、発電走行用駆動力配分比マップ５６とが組み合わされて構成されている。車速Ｖが小さい箇所および目標駆動力Ｆが大きい箇所についてはモータアシスト用駆動力配分比マップ５４のデータが用いられている。車速Ｖが比較的大きく、目標駆動力Ｆが比較的小さい箇所には発電走行用駆動力配分比マップ５６のデータが用いられている。車速Ｖが比較的大きく、目標駆動力Ｆが非常に小さい箇所には、モータアシスト用駆動力配分比マップ５４のデータが用いられている。
【００４６】
次に、仮ベースマップ６０の各格子点に対応する第１燃費向上寄与度Ｃ１または第２燃費向上寄与度Ｃ２の値を調べ、設定された小さい閾値を下回る格子点についてはデータ「０」を上書き記録して駆動力配分ベースマップ５８が作成される。データ「０」が上書きされたエンジン走行を行う領域を領域６６で示す。該領域６６は車速Ｖと目標駆動力Ｆの双方が大きい領域として設定される。
【００４７】
このようにして設定された駆動力配分ベースマップ５８は、３つの領域、つまり正値でありモータアシストを行う領域であるハッチング領域６２、負値であり発電走行を行う領域であるダブルハッチング領域６４、および「０」が記録されエンジン走行を行う領域である領域６６とからなる。
【００４８】
駆動力配分ベースマップ５８における領域の区分は、記録されたデータの正負および「０」による区分に限らず、例えば、所定の記号を付加することによって区分してもよい。
【００４９】
駆動力配分ベースマップ５８を検索することにより、その時点における運転状態に対応した最適な燃費向上寄与度でハイブリッド車両１２を運転することができる。また、駆動力配分ベースマップ５８を検索することにより、その時点における運転状態に対応して、モータアシスト走行と発電走行用のいずれかを選択すればパワープラントとして最適な効率が得られるか否かを瞬時に判断することができる。さらに、モータアシスト走行、発電走行のいずれを用いた場合でも燃費の向上が期待できない領域はエンジン走行を示す領域６６として設定されているので、モータ１８の回転駆動、回生駆動およびバッテリ１６の充放電を休止させることができ、モータ１８およびバッテリ１６の高寿命化を図ることができる。
【００５０】
次に、駆動・充電領域判断部４４およびマップ切替部４６の処理手順について図７〜図９を参照しながら説明する。
【００５１】
まず、ステップＳ１において、駆動・充電領域判断部４４は車速Ｖ、電力残量ＳＯＣおよび目標駆動力Ｆを読み込む。
【００５２】
次に、ステップＳ２において、車速Ｖに基づいてクルーズテーブル（走行抵抗導出部）６８（図８参照）を検索して走行抵抗値ＣＦを求める。クルーズテーブル６８は、ハイブリッド車両１２が０％勾配路を走行するときに車速Ｖに対応した走行抵抗値ＣＦが記録されたテーブルであり、所定の記録部にテーブル形式で記録されている。
【００５３】
次に、ステップＳ３において、電力残量ＳＯＣに基づいて閾値係数テーブル７０（図９参照）を検索して閾値係数Ｋを求める。閾値係数テーブル７０は、電力残量ＳＯＣに対応した値が１以上の閾値係数Ｋが記録されたテーブルであり、所定の記録部にテーブル形式で記録されている。電力残量ＳＯＣが比較的大きい第１閾値ＨＳＯＣより小さくかつ比較的小さい第２閾値ＬＳＯＣより大きいときには、閾値係数Ｋは１である。電力残量ＳＯＣが第１閾値より大きいときには、電力残量ＳＯＣが大きくなるに従い閾値係数Ｋは比例的に大きくなるように設定されている。電力残量ＳＯＣが第２閾値より小さいときには、閾値係数Ｋは、電力残量ＳＯＣが小さくなるに従い比例的に大きくなるように設定されている。
【００５４】
次いで、ステップＳ４において、電力残量ＳＯＣの値を調べ、該電力残量ＳＯＣが第１閾値ＨＳＯＣと第２閾値ＬＳＯＣとの間の値であるときには、ステップＳ７へ移る。電力残量ＳＯＣが第１閾値ＨＳＯＣより大きいか、または第２閾値ＬＳＯＣより小さいときにはステップＳ５へ移る。
【００５５】
ステップＳ５においては、走行抵抗値ＣＦと閾値係数Ｋとを乗算した値と、目標駆動力Ｆとを比較する。目標駆動力Ｆが小さいときには次のステップＳ６へ移る。目標駆動力Ｆが大きいときにはステップＳ７へ移る。つまり、走行抵抗値ＣＦを閾値係数Ｋに基づいて上方へ平行移動させる。
【００５６】
ステップＳ６においては、電力残量ＳＯＣと第２閾値ＬＳＯＣとを比較する。第２閾値ＬＳＯＣが電力残量ＳＯＣより大きいとき、つまりバッテリ１６の電力残量ＳＯＣが小さいときにはステップＳ８へ移る。第２閾値ＬＳＯＣが電力残量ＳＯＣより小さいとき、つまりバッテリ１６の電力残量が大きいときにはステップＳ９へ移る。
【００５７】
ステップＳ７においては、通常走行用駆動力配分算出部４０を選択および有効化し、該通常走行用駆動力配分算出部４０が出力する通常走行用駆動力配分比ＮＤをマップ切替部４６を介して駆動力決定部４８に供給する。このステップＳ７の処理によれば、駆動力配分ベースマップ５８（図６参照）に従って、ハイブリッド車両１２全体をトータルなパワープラントとして最もエネルギ効率の高い状態でエンジン１４を駆動させるとともにモータ１８を回転駆動または回生駆動させることができる。
【００５８】
ステップＳ８においては、モータ発電用駆動力配分算出部４２を選択および有効化し、該モータ発電用駆動力配分算出部４２が出力する発電走行用駆動力配分比ＧＤをマップ切替部４６を介して駆動力決定部４８に供給する。このステップＳ８によれば、走行抵抗値ＣＦを閾値係数Ｋに応じて上昇させ（図１０Ａ参照）、その下の範囲で発電走行用駆動力配分比マップ５６の発電走行用駆動力配分比ＧＤを用いることとなる。すなわち、バッテリ１６の電力残量ＳＯＣが大きいときにはさらなる充電の必要性は小さく、むしろ積極的にエンジン１４をアシストすることが望ましいので、発電走行用駆動力配分比マップ５６に基づいてモータアシスト走行を行う。また、電力算残量ＳＯＣが大きいとき（または小さいとき）であっても、目標駆動力Ｆが走行抵抗値ＣＦより十分に大きいとき（ステップＳ５の判断）には、運転状態に適応して走行モードを切り替えることが好ましいと考えられるので、駆動力配分ベースマップ５８に従って制御を行う。つまりステップＳ７の処理を行う。
【００５９】
このようにすることによって、クルーズ走行時または弱加速時にモータアシストを開始し、それでもさらに電力残量ＳＯＣが小さくならないときには強加速時にもモータアシストを行う。
【００６０】
ステップＳ９においては、モータ駆動用駆動力配分算出部３８を選択および有効化し、該モータ駆動用駆動力配分算出部３８が出力するモータアシスト用駆動力配分比ＭＤをマップ切替部４６を介して駆動力決定部４８に供給する。このステップＳ９によれば、走行抵抗値ＣＦを閾値係数Ｋに応じて上昇させ（図１０Ｂ参照）、その下の範囲でモータアシスト用駆動力配分比ＭＤを用いることとなる。すなわち、バッテリ１６の電力残量ＳＯＣが小さいときには、エンジン１４をアシストすることよりもさらなる充電の必要があり、発電走行用駆動力配分比マップ５６に基づいて発電走行を行う。
【００６１】
このようにすることによって、電力残量ＳＯＣが小さくなった場合、まず、第１段階としてクルーズ走行時にモータ１８は充電するようになる。それでもさらに電力残量ＳＯＣが減少するときには、第２段階として弱加速時にも充電するようになる。さらに電力残量ＳＯＣが減少すれば、強加速時にも充電走行を行うようになる。
【００６２】
なお、ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９の各処理は、マップ切替部４６（図２参照）の機能に相当し、通常走行用駆動力配分比ＮＤ、発電走行用駆動力配分比ＧＤまたはモータアシスト用駆動力配分比ＭＤのうちいづれか１つを選択し、これを選択配分比Ｕとして駆動力決定部４８に供給することになる。
【００６３】
次に、駆動力決定部４８（図２参照）について説明する。駆動力決定部４８は、マップ切替部４６から供給される選択配分比Ｕと目標駆動力設定部３６から供給される目標駆動力Ｆとを乗算してモータ１８の目標駆動力ＭＦを算出する。例えば、配分比が２０［％］で、目標駆動力Ｆが４０００［Ｎ］であるときには、ＭＦ＝４０００×２０／１００＝８００［Ｎ］とする。また、配分比が−２０［％］で目標駆動力Ｆが４０００［Ｎ］であるときには、ＭＦ＝４０００×（−２０）／１００＝−８００［Ｎ］とする。
【００６４】
算出したモータ１８の目標駆動力ＭＦは、モータコントローラに供給され、該モータコントローラは、モータ１８の目標駆動力ＭＦがプラスであるときモータ１８を回転制御し、マイナスであるとき発電制御する。また、モータ１８の目標駆動力ＭＦが「０」であるとき、つまり配分比が「０」であるときには、モータ１８を停止させるとともにバッテリ１６への充放電を停止させる。
【００６５】
また駆動力決定部４８は、１００［％］から配分比を減算した値Ｙと目標駆動力Ｆとを乗算してエンジン１４の目標駆動力ＳＦを算出する。例えば、配分比が２０［％］で、目標駆動力Ｆが４０００［Ｎ］であるときには、ＳＦ＝４０００×（１００−２０）／１００＝３２００［Ｎ］とする。また、配分比が−２０［％］で目標駆動力Ｆが４０００［Ｎ］であるときには、ＳＦ＝４０００×（１００＋２０）／１００＝４８００［Ｎ］とする。この場合、４８００［Ｎ］のうち、目標駆動力Ｆと同値の４０００［Ｎ］が走行用に消費され、残りの８００［Ｎ］がモータ１８の発電用に消費されることになる。
【００６６】
目標スロットル開度算出部（図１参照）は、スロットル開度マップ（図示せず）に基づいて目標スロットル開度ＴＨＣＭＤを検索してＤＢＷドライバ２４に供給する。スロットル開度マップは、車速Ｖとエンジン１４の目標駆動力ＳＦとをパラメータとして、目標スロットル開度ＴＨＣＭＤが記録されたマップであり、所定の記録部に記録されている。ＤＢＷドライバ２４は、供給された目標スロットル開度ＴＨＣＭＤに基づいてエンジン１４のスロットルを制御する。これにより、エンジン１４は目標駆動力ＳＦと同値の駆動力を発生する。
【００６７】
上述したように、本実施の形態に係る駆動制御システム１０によれば、モータ駆動側の運転点については、車速Ｖ〜目標駆動力Ｆの格子点のそれぞれについて、モータ１８のアシスト比を０〜１００［％］まで微小間隔に区分して、モータアシストによる燃費向上分をその時点における消費電力で割った値を求め、その最大値を採用するようにしたので、全ての車速Ｖ〜目標駆動力Ｆの格子点において、最小の消費電力で最大の燃費向上効果が得られる。
【００６８】
また、モータ充電側の運転点については、車速Ｖ〜目標駆動力Ｆの格子点それぞれについて、モータ１８への駆動力配分比を０〜１００［％］まで走査し、その時点で貯蓄した電力を発電走行による燃費消費の増加分で割った値を求め、その最大値を採用するようにしたので、全ての車速Ｖ〜目標駆動力Ｆの格子点において、最小の燃費増加量で最大の充電量が得られる。
【００６９】
さらに、モータ駆動と充電切替を第１および第２燃費向上寄与度Ｃ１、Ｃ２という２つのパラメータで整理された駆動力配分マップを用いて行うため、任意の運転状態におけるエンジン１４とモータ１８によるパワープラントが効率のよい運転方法を選択することができるので、高効率および低燃費を図ることができる。
【００７０】
さらにまた、エンジン１４とモータ１８との出力配分を、車速Ｖと目標駆動力Ｆとをパラメータとして処理するので、トランスミッションや減速機の特性に影響を受けることがない。
【００７１】
また、ＥＣＵ１１によれば、走行抵抗値ＣＦを電力残量ＳＯＣに基づいて平行移動し、電力残量ＳＯＣがわずかに少なくなったときには緩加速時に充電走行を行い、電力残量ＳＯＣが中程度に少なくなったときには中加速時にも充電走行を行うことができる。さらに、電力残量ＳＯＣがかなり少なくなったときには強加速時にも充電走行を行うことができる。このようにすることにより、運転者に自然なドライブフィールを与えることができるとともに、運転者は充電走行であることを認識することができる。
【００７２】
電力残量ＳＯＣが十分に小さくならないと強加速時のモータアシストを停止しないので、運転者の期待する駆動力は電力残量ＳＯＣがなくなるまで保証される。
【００７３】
なお、ハイブリッド車両１２は４輪駆動車に限らず、例えば、エンジン１４とモータ１８とが直列的に組み合わされた構造で、エンジン１４とモータ１８とが協働して前輪を駆動するようなＦＦ車であってもよい。また、各マップおよびテーブルは、適当な関係式で置き換えてもよい。
【００７４】
モータアシスト用駆動力配分比マップ５４、発電走行用駆動力配分比マップ５６および駆動力配分ベースマップ５８は予め所定の記録部に記録されているものとして説明したが、車速Ｖおよび目標駆動力Ｆ等に基づいてリアルタイムに算出するようにしてもよい。
【００７５】
本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御システムは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の駆動制御システムによれば、ハイブリッド車両の走行に必要な駆動力をエンジンとモータとに適切に配分するとともに、バッテリへの充電を適切に行い、トータルプラントとしての燃費および効率を向上させるという効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＣＵが搭載されるハイブリッド車両のブロック図である。
【図２】ＥＣＵの機能を示す内部ブロック図である。
【図３】目標駆動力テーブルを示す図である。
【図４】モータアシスト用駆動力配分比マップの作成方法の説明図である。
【図５】発電走行用駆動力配分比マップの作成方法の説明図である。
【図６】駆動力配分ベースマップの作成方法の説明図である。
【図７】駆動・充電領域判断部およびマップ切替部の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】車速に対する０％勾配路の走行抵抗値を示すグラフである。
【図９】電力残量に対する閾値係数を示すグラフである。
【図１０】図１０Ａは、電力残量が大きいときに、駆動力配分ベースマップとモータアシスト用駆動力配分比マップとが組み合わされた状態を示すマップを示す図であり、図１０Ｂは、電力残量が小さいときに、駆動力配分ベースマップと発電走行用駆動力配分比マップとが組み合わされた状態を示すマップを示す図である。
【符号の説明】
１０…駆動制御システム１１…ＥＣＵ
１２…ハイブリッド車両１４…エンジン
１６…バッテリ１８…モータ
２２ａ…前輪２２ｂ…後輪
２４…ＤＢＷドライバ２８…モータコントローラ
３０…バッテリコントローラ３２…車速センサ
３４…アクセル開度センサ３６…目標駆動力設定部
３８…モータ駆動用駆動力配分算出部４０…通常走行用駆動力配分算出部
４２…モータ発電用駆動力配分算出部４４…駆動・充電領域判断部
４６…マップ切替部４８…駆動力決定部
５０…目標スロットル開度算出部５２…目標駆動力テーブル
５４…モータアシスト用駆動力配分比マップ
５６…発電走行用駆動力配分比マップ５８…駆動力配分ベースマップ
６８…クルーズテーブル７０…閾値係数テーブル
ＡＰ…アクセル開度Ｃ１…第１燃費向上寄与度
Ｃ２…第２燃費向上寄与度ＣＦ…走行抵抗値
Ｆ…目標駆動力ＧＤ…発電走行用駆動力配分比
ＭＤ…モータアシスト用駆動力配分比ＭＦ…モータの目標駆動力
ＮＤ…通常走行用駆動力配分比ＳＦ…エンジンの目標駆動力
Ｕ…選択配分比Ｖ…車速

Claims

エンジンおよびモータの駆動力により走行するハイブリッド車両の駆動制御システムにおいて、
前記ハイブリッド車両の目標駆動力を運転状態に基づいて設定する目標駆動力設定手段と、
前記運転状態に基づいて、前記ハイブリッド車両の目標駆動力を達成すべく前記モータの電力消費量に対する前記エンジンの燃料節約量の比である第１燃費向上寄与度が最大となるように前記エンジンと前記モータとの駆動力配分比である第１配分比が記録され、または算出する第１駆動力配分導出部と、
前記運転状態に基づいて、前記ハイブリッド車両の目標駆動力を達成すべく前記エンジンの燃料消費増加量に対するバッテリへの電力充電量の比である第２燃費向上寄与度が最大となるように前記モータへの駆動力配分である第２配分比が記録され、または算出する第２駆動力配分導出部と、
前記第１燃費向上寄与度が前記第２燃費向上寄与度より大きいときに前記第１配分比を出力し、前記第２燃費向上寄与度が前記第１燃費向上寄与度より大きいときに前記第２配分比を出力する第３駆動力配分導出部と、
前記第１燃費向上寄与度が前記第２燃費向上寄与度より大きいときに、前記第１配分比に基づいて、前記ハイブリッド車両の目標駆動力に対する前記エンジンの目標駆動力および前記モータの目標駆動力を求め、前記第２燃費向上寄与度が前記第１燃費向上寄与度より大きいときに、前記第２配分比に基づいて、前記ハイブリッド車両の目標駆動力に対する前記エンジンの目標駆動力および前記モータの発電力を求める駆動力決定部と、
を有することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御システム。
請求項１記載のハイブリッド車両の駆動制御システムにおいて、
前記第３駆動力配分導出部は、前記第１燃費向上寄与度および前記第２燃費向上寄与度がそれぞれ所定の閾値以下であるときに、前記モータを停止させる信号を出力することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御システム。
請求項１または２記載のハイブリッド車両の駆動制御システムにおいて、
前記運転状態は、少なくとも車速とアクセルペダル開度とをパラメータとし、
前記第１駆動力配分導出部および前記第２駆動力配分導出部は、前記車速および前記目標駆動力に基づくテーブルを検索することにより前記第１配分比および前記第２配分比を導出することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御システム。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動制御システムにおいて、
前記ハイブリッド車両が０％勾配路を走行するときの負荷である走行抵抗値を導出するクルーズ走行抵抗導出部を備え、
前記バッテリの電力残量に基づいて、前記走行抵抗値を上昇させた駆動力閾値を求め、
前記駆動力決定部は、前記電力残量が所定の第１閾値より大きく、前記目標駆動力が前記駆動力閾値よりも小さいときに、前記第１配分比に基づいて前記エンジンの目標駆動力および前記モータの目標駆動力を求め、前記電力残量が所定の第２閾値より小さく、前記目標駆動力が前記駆動力閾値よりも小さいときに、前記第２配分比に基づいて、前記エンジンの目標駆動力および前記モータの発電力を求めることを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御システム。