JP4278348B2

JP4278348B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP4278348B2
Application number: JP2002185543A
Authority: JP
Inventors: 欣高出口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP2004032904A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパラレル型ハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バッテリの蓄電量を所望の範囲に維持しながらも、車速とアクセル開度に応じた駆動出力をエンジンおよびモータにて分担し出力することで、良好な燃費を実現するようにエンジンとモータを制御するパラレルハイブリッド車両の制御装置がある。例えば特開平１１−３４３８９１号公報では、モータによる発電状態や変速機による変速状態、あるいはエンジンの応答性などを考慮して、エンジン駆動力とモータ駆動力とにより走行する場合の総合的な効率と応答性が良好となるようにエンジンとモータを協調制御する方法が開示されている。この方法では、バッテリヘの充電量と駆動出力の和を基本的にエンジンでまかない、エンジンの応答遅れ・出力制約などの理由により駆動力として足りない分をモータの駆動力でまかなうことにより必要な駆動力を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のパラレルハイブリッド車両の制御装置では、加速走行時には、エンジン分担の出力が増加するのに伴いエンジン回転速度が過渡的に増大するため、エンジンの回転速度の増大に伴ってエンジン音が大きくなる。そこで本発明は、加速走行時にはモータの出力配分を道路状況に応じて過渡的に増やすことで、燃費の悪化を抑制しつつ、加速走行時のエンジン音を効果的に低減することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決する手段】
本発明は、エンジンとモータの両方を駆動力源とし、モータとの間で電力の授受を行なうバッテリを備えたハイブリッド車両の制御装置において、車両進行先の道路情報を提供するナビゲーション装置と、車両の速度を検出する車速検出手段と、車両の要求駆動出力を検出する要求駆動出力検出手段と、現在の車速と要求駆動出力に応じてエンジンおよびモータヘの出力配分を演算し、車両が加速する状態において、駆動出力のモータ分の出力配分を、加速状態前の出力配分より大きくするよう増大補正する出力配分演算手段を備え、前記出力配分演算手段は、前記道路情報に基づき設定される基準車速と前記現在の車速とのうち小さい方の値を選択し設定した車速、および前記要求駆動出力が大きいほど前記増大補正の量を増大する。
【０００５】
【発明の効果】
本発明によれば、車両進行先の道路情報を提供するナビゲーション装置を有し、車両が加速する状態において、駆動出力のモータ分の出力配分を加速状態前の出力配分より大きくするよう増大補正することにより、加速を行なう際に、加速に伴う出力増加分をモータの出力増加で対応するためエンジンヘの出力配分の最大値を抑制できる。これにより、加速時のエンジン回転速度最大値を抑制し、結果として加速時のエンジン騒音を抑制できる。
さらに、モータ分の出力配分を増大補正する際に、道路情報に基づき設定される基準車速と現在の車速とのうち小さい方の値を選択し設定した車速、および要求駆動出力が大きいほど増大補正の量を増大させるので、燃費の悪化を抑制することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す図である。図において、太い実線は機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示す。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧系統を示す。この車両のパワートレインは、モーター１、エンジン２、クラッチ３、モーター４、無段変速機５、減速装置６、差動装置７および駆動輪８から構成される。モーター１の出力軸、エンジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸は互いに連結されており、また、クラッチ３の出力軸、モーター４の出力軸および無段変速機５の入力軸は互いに連結されている。
【０００７】
クラッチ３締結時はエンジン２とモーター４が車両の推進源となり、クラッチ３解放時はモーター４のみが車両の推進源となる。エンジン２および／またはモーター４の駆動力は、無段変速機５、減速装置６および差動装置７を介して駆動輪８へ伝達される。無段変速機５には油圧装置９から圧油が供給され、ベルトのクランプと潤滑がなされる。油圧装置９のオイルポンプ（不図示）はモーター１０により駆動される。
【０００８】
モータ１、４、１０は三相同期電動機または三相誘導電動機などの交流機であり、モーター１は主としてエンジン始動と発電に用いられ、モーター４は主として車両の推進と制動に用いられる。また、モーター１０は油圧装置９のオイルポンプ駆動用である。なお、モーター１、４、１０には交流機に限らず直流電動機を用いることもできる。また、クラッチ３締結時に、モーター１を車両の推進と制動に用いることもでき、モーター４をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【０００９】
クラッチ３はパウダークラッチであり、伝達トルクを調節することができる。なお、このクラッチ３に乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いることもできる。無段変速機５はベルト式やトロイダル式などの無段変速機であり、変速比を無段階に調節することができる。
【００１０】
モーター１、４、１０はそれぞれ、インバーター１１、１２、１３により駆動される。なお、モーター１、４、１０に直流電動機を用いる場合には、インバーターの代わりにＤＣ／ＤＣコンバーターを用いる。インバーター１１〜１３は共通のＤＣリンク１４を介してメインバッテリー１５に接続されており、メインバッテリー１５の直流充電電力を交流電力に変換してモーター１、４、１０へ供給するとともに、モーター１、４の交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリー１５を充電する。なお、インバーター１１〜１３は互いにＤＣリンク１４を介して接続されているので、回生運転中のモーターにより発電された電力をメインバッテリー１５を介さずに直接、力行運転中のモーターへ供給することができる。メインバッテリー１５には、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電池や、電機二重層キャパシターいわゆるパワーキャパシターを用いることができる。
【００１１】
コントローラー１６は、マイクロコンピューターとその周辺部品や各種アクチュエータなどを備え、エンジン２の回転速度や出力トルク、クラッチ３の伝達トルク、モーター１、４、１０の回転速度や出力トルク、無段変速機５の変速比などを制御する。
【００１２】
コントローラー１６には、図２に示すように、キースイッチ２０、セレクトレバースイッチ２１、アクセルセンサー２２、ブレーキスイッチ２３、車速センサー２４、バッテリー温度センサー２５、バッテリーＳＯＣ検出装置２６、エンジン回転センサー２７、スロットル開度センサー２８が接続される。キースイッチ２０は、車両のキーがＯＮ位置またはＳＴＡＲＴ位置に設定されると閉路する（以下、スイッチの閉路をオンまたはＯＮ、開路をオフまたはＯＦＦと呼ぶ）。セレクトレバースイッチ２１は、パーキングＰ、ニュートラルＮ、リバースＲおよびドライブＤを切り換えるセレクトレバー（不図示）の設定位置に応じて、Ｐ、Ｎ、Ｒ、Ｄのいずれかのスイッチがオンする。
【００１３】
アクセルセンサー２２はアクセルペダルの踏み込み量（以下、アクセル開度と呼ぶ）ａｐｓを検出し、ブレーキスイッチ２３はブレーキペダルの踏み込み状態（この時、スイッチオン）を検出する。車速センサー２４は車両の走行速度Ｖｓｐを検出し、バッテリー温度センサー２５はメインバッテリー１５の温度Ｔｂを検出する。また、バッテリーＳＯＣ検出装置２６はメインバッテリー１５の充電状態（以下、ＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）と呼ぶ）を検出する。さらに、エンジン回転センサー２７はエンジン２の回転速度Ｎｅを検出し、スロットル開度センサー２８はエンジン２のスロットルバルブ開度θｔｈを検出する。
【００１４】
コントローラー１６にはまた、エンジン２の燃料噴射装置３０、点火装置３１、バルブタイミング調節装置３２、ナビゲーションシステム３４などが接続される。コントローラー１６は、燃料噴射装置３０を制御してエンジン２への燃料の供給と停止および燃料噴射量を調節するとともに、点火装置３１を制御してエンジン２の点火を行う。また、コントローラー１６はバルブタイミング調節装置３２を制御してエンジン２の吸気バルブの閉時期を調節する。なお、コントローラー１６には低圧の補助バッテリー３３から電源が供給される。
【００１５】
ナビゲーションシステム３４は、現在値および走行方向を検出するＧＰＳ５１、ＶＩＣＳから渋滞情報や道路情報を受信する路車間通信装置５２、道路種別、車線数、道路曲率半径、標高あるいは道路勾配、交差点・トンネル・踏切・料金所などの有無、制限速度などの規制情報、市街地・山岳路などの地域情報などを記憶したＤＶＤ−ＲＯＭ形態の地図データベース５３を備える。そしてこれらを駆使してドライバーがタッチパネル５４で設定する目的地までの経路を探索するとともに、その経路に沿って乗員を誘導する誘導装置５５を有する。
【００１６】
誘導装置５５は、経路誘導をしていない場合には、車両の位置と進行方向の情報及びコントローラー１６に備えたメモリに記憶した過去の走行経路から、車両の目的地および走行経路を予測する。たとえば、車両が通勤経路や日常よく走行する経路を走行していることを検出し、過去の走行時の情報から通勤先やスーパーなどの目的地を特定して走行経路を予測する。
【００１７】
またナビゲーションシステム３４は、目的地の変更、誘導経路からの逸脱、あるいは渋滞状況の変化があったかどうかを一定時間毎あるいは一定走行距離毎に確認する。そして、いずれかがあったときは、目的地までの経路を再探索あるいは再予測した上で車両位置あるいは車両進行方向の若干先（たとえば、１００ｍ先）の道路情報を車両コントローラー１６にシリアル信号線にて送信する。
【００１８】
図３および図４はパワートレインの配置例を示す図である。クラッチ３の入力側のモーター１とエンジン２の配置は、図３に示すようにモーター１をエンジン２の上流に配置してもよいし、図４に示すようにモーター１をエンジン２の下流に配置してもよい。図３に示す配置例では、エンジン２の出力軸をクラッチ３の入力軸と直結して１軸で構成するとともに、エンジン２の出力軸をモーター１の出力軸とベルトや歯車により連結する。また、図４に示す配置例では、エンジン２の出力軸をモーター１のローターを貫通してクラッチ３の入力軸と直結し、クラッチ３の入力側を１軸で構成する。
【００１９】
一方、クラッチ３の出力側のモーター４と無段変速機５の配置は、図３に示すようにモーター４を無段変速機５の上流に配置してもよいし、図４に示すようにモーター４を無段変速機５の下流に配置してもよい。図３に示す配置例では、クラッチ３の出力軸をモーター４のローターを貫通して無段変速機５の入力軸と直結し、クラッチ３の出力側を１軸で構成する。また、図４に示す配置例では、クラッチ３の出力軸を無段変速機５の入力軸を貫通してモーター４の出力軸と直結し、クラッチ３の出力側を１軸で構成する。いずれの場合でもモーター４を無段変速機５の入力軸に連結する。
【００２０】
なお、パワートレインの配置は図３および図４に示す配置例に限定されず、クラッチの入力軸にエンジンとモーターを連結するとともに、クラッチの出力軸にモーターと無段変速機の入力軸を連結し、無段変速機の出力軸から減速装置および差動装置を介して駆動輪に動力を伝える推進機構であれば、各機器がどのような配置でもよい。また、クラッチやＣＶＴがなく、モーターとエンジンを備え、その両者のトルクを駆動輪に伝える推進機構に対しても本発明を適用することができる。
【００２１】
図５は、無段変速機にトロイダルＣＶＴを用いたパワートレインの配置例を示す。無段変速機５にトロイダルＣＶＴを用いた場合でも、モーター４とトロイダルＣＶＴ５のどちらをクラッチ３側に配置してもよい。しかし、いずれの場合でもモーター４を無段変速機５の入力軸に連結する。
【００２２】
図６は、コントローラー１６によるエンジン２、モーター１、４および無段変速機５の駆動制御を示すブロック図である。コントローラー１６は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により図６に示す駆動制御を実現し、エンジン２およびモーター１、４のトルクと無段変速機５の変速比を駆動制御する。
【００２３】
まず、アクセルセンサー２２により検出されたアクセル開度ａｐｓと車速センサー２４により検出された基準車速ＶＳＰとに基づいて、駆動軸における目標駆動トルクｔＴｄを求める。具体的には、アクセル開度ａｐｓと基準車速ＶＳＰに対する目標駆動トルクｔＴｄのマップを予め記憶しておき、センサー２２、２４によるアクセル開度ａｐｓと基準車速ＶＳＰの検出値に対応する目標駆動トルクｔＴｄを表引き演算する。なお、この目標駆動トルクｔＴｄにはコースト時の負のトルクも含まれる。
【００２４】
一方、要求発電量分仕事率演算部５０は、メインバッテリー１５のＳＯＣなどに基づいて求められた要求発電量分の仕事率基本値ｔＰｇ０を、少なくともナビゲーションシステム３４から受信した道路情報に応じて補正した要求発電量分の仕事率ｔＰｇに演算する。次に要求発電量分仕事率ｔＰｇから基準車速ＶＳＰとタイヤ半径Ｒにより駆動軸換算の発電トルクｔＴｇを算出する。道路情報に応じた補正及び要求発電量分の仕事率ｔＰｇの演算方法については、後述する。
【００２５】
そして、目標駆動トルクｔＴｄ、目標駆動トルクｔＴｄと発電トルクｔＴｇとの加算値ｖｔＴｄおよび基準車速ＶＳＰに基づいて、無段変速機５の目標入力回転数ｔＮｉを求める。具体的には、目標駆動トルクｔＴｄ、加算値ｖｔＴｄおよび基準車速ＶＳＰに対する目標入力回転数ｔＮｉのマップを予め記憶しておき、表引き演算により求める。無段変速機５は、この目標入力回転数ｔＮｉに基づいて変速比を調節する。
【００２６】
次に、駆動軸における目標駆動トルクｔＴｄと発電トルクｔＴｇの加算値ｖｔＴｄに基づいて、減速装置６と差動装置７の最終減速比Ｇｆと無段変速機５の実変速比ｒＧにより、無段変速機５の入力軸における目標入力トルクｔＴｅを求める。さらに、この目標入力トルクｔＴｅに、エンジン２のイナーシャ補償トルク、すなわちエンジン２の回転数を目標入力回転数ｔＮｉまで増速するためのトルクＴｉを加算し、無段変速機５の入力軸における目標入力トルクｔＴｓを求める。基本的には、この目標入力トルクｔＴｓをエンジン２で発生させるために、目標エンジントルクとしてエンジン２を制御する。
【００２７】
次に、目標入力トルクｔＴｓに対して、現在のエンジン回転数Ｎｅに対する最大エンジントルクＴｅｍａｘおよび最小トルクＴｅｍｉｎで制限するとともにエンジン２の遅れを考慮し、実エンジントルクＴｅを推定する。ここで、実エンジントルクＴｅの推定方法には、■エンジン回転数とスロットル開度に対するエンジントルクのマップから推定する方法、■エンジンの筒内圧（燃焼圧）を検出してリアルタイムにエンジントルクを推定する方法、■エンジンの吸入空気量とエンジン回転数とに基づいてエンジントルクを推定する方法などがある。推定した実エンジントルクＴｅを目標入力トルクｔＴｓから減じてエンジントルクの不足分（ｔＴｓ−Ｔｅ）を求める。
【００２８】
さらに、駆動軸における発電トルクｔＴｇに基づいて、減速装置６と差動装置７の最終減速比Ｇｆと無段変速機５の実変速比ｒＧにより、無段変速機５の入力軸における発電トルクｔＴｇｉを求める。そして、エンジントルク不足分（ｔＴｓ−Ｔｅ）から発電トルクｔＴｇｉを減じてモーター４の目標トルクｔＴｍを求める。
【００２９】
以上の駆動力制御を整理すると、アクセル開度と車速とに基づいて目標駆動トルクを演算するとともに、バッテリーのＳＯＣに基づいてモーターによる発電トルクを演算し、目標駆動トルクと発電トルクとの加算値を目標エンジントルクとしてエンジンを制御するとともに、目標駆動トルクとエンジントルク推定値との差分を目標モータートルクとしてモーターを制御する。
【００３０】
上述したように、基本的には目標入力トルクｔＴｓをエンジン２で発生させるが、エンジン２で出し切れない不足分を目標モータートルクｔＴｍとしてモーター４から発生させる。モーター４にトルクを発生させてエンジン２をアシストする時に、モーター１による発電が行われている場合、あるいは要求されている場合には、モーター１による発電を行わず、その分だけモーター４によるエンジンアシスト量を減らす。これにより、実エンジントルクＴｅを発電分から車両の駆動分に振り向けることができ、モーター４からトルクを発生させてエンジン２をアシストするのと同じことになる。
【００３１】
さらに、モーター１で発電を行いながらモーター４によりトルクを発生してエンジン２をアシストすると、モーター１の発電損失とモーター４の駆動損失とが発生し、エネルギーロスが増大する。しかし、モーター４でエンジン２をアシストする時には、モーター１による発電を行わず、その分だけモーター４によるアシスト量を減らすことによって、モーター１の発電損失とモーター４の駆動損失とを減らすことができ、総合的な効率を向上させることができる。
【００３２】
このように、この実施の形態の駆動制御方法によれば、定常的には駆動力と要求発電量を満足させ、過渡的にはエンジントルクの不足分をモーターにより効率よくアシストすることができる。
【００３３】
図７は増速時の駆動制御を示すタイムチャートである。走行中にアクセルペダルが踏み込まれるとアクセル開度ａｐｓが増加し、それにより駆動軸における目標駆動トルクｔＴｄが増加するとともに、その基準車速ＶＳＰにおいて目標駆動トルクｔＴｄを実現するための無段変速機５の目標入力回転数ｔＮｉが増加する。
【００３４】
発電分トルクｔＴｇが０の時は、無段変速機５の実入力回転数Ｎｉ（実変速比ｒＧ）に基づいて目標駆動トルクｔＴｄから目標入力トルクｔＴｅが算出され、さらに変速によるイナーシャ補償分のトルクＴｉを加算して目標入力トルクｔＴｓが算出される。基本的には目標入力トルクｔＴｓを目標エンジントルクとしてエンジン２を制御するが、エンジントルクは有限であり、また遅れがあるため、目標入力トルクｔＴｓと実エンジントルクＴｅとの差分は目標モータートルクｔＴｍとなり、モーター４によりエンジン２のアシストが行われる。
【００３５】
一方、発電要求があって発電トルクｔＴｇが０でない場合は、無段変速機５の実入力回転数Ｎｉ（実変速比ｒＧ）に基づいて、目標駆動トルクｔＴｄと発電トルクｔＴｇとの加算値vｔＴｄから目標入力トルクtＴｅが算出され、さらに変速によるイナーシャトルク補償分Ｔｉを加算して目標入力トルクｔＴｓが算出される。発電要求がない場合と同様に、基本的には目標入力トルクｔＴｓを目標エンジントルクとしてエンジン２を制御する。しかし、目標エンジントルクが最大値を超えるか、あるいはエンジントルクの立ち上がり遅れのために、エンジントルクだけでは不足する場合には、まずモーター１による発電量を減らしてエンジン２の発電分のトルクを駆動分に振り向ける。それでも駆動分トルクが不足する場合には、モーター４によりエンジン２をアシストする。実エンジントルクＴｅが目標入力トルクｔＴｓ−ｔＴｇｉ（発電分トルクを含まない）を超えたら、モーター４によるアシストを停止してモーター１による発電を再開する。
【００３６】
さらに、上述した実施の形態ではモーター２台（モーター１と４）を用いるハイブリッド車両を例に上げて説明したが、本発明はモーター１台のハイブリッド車両に対しても応用することができる。この場合、モーターは発電用とエンジンアシスト用とを兼ねており、発電中あるいは発電要求がある時にエンジンアシストを行う場合は、発電を中断して発電分のエンジントルクを駆動分に振り向け、それでもエンジントルクが不足する場合にモーターによるアシストを行う。これにより、上述したモーター２台のハイブリッド車両と同様な効果が得られる。また、変速機の種類（無段変速機、有段変速機）やその配置、あるいは、駆動方式（前輪駆動、後輪駆動、４輪駆動）とその駆動源形態（エンジンで前輪を駆動し、モータで後輪を駆動するなどといった形態）についても図１の形態に限定させるものではない。
【００３７】
次に、本発明の特徴的な部分である要求発電量分の仕事率ｔＰｇを演算する要求発電量分仕事率演算部５０について以下に説明する。
【００３８】
第１の実施形態としての要求発電量分仕事率演算部５０の構成を図８に示す。要求発電量分仕事率演算部５０は、基準車速ＶＳＰ１設定部５０ａ、補正量ｔＰｄ演算部５０ｂ、仕事率ｔＰｇ出力部５０ｃの３つから構成される。なお、本演算部での演算は、図６と同一の時間同期ＪＯＢ（例えば１０ｍｓＪＯＢ）として、コントローラー１６内で実行する。
【００３９】
ＶＳＰ１設定部５０ａでは、車両が走行する道路の種別（都市間高速道路、都市内高速道路、有料道路、国道、県道、市道、その他など）、車線数（１、２、３、４以上）等の道路情報に応じて基準車速ＶＳＰ１の設定を行なう。
【００４０】
例えば、都市間高速道路では車線数によらずＶＳＰ１＝１００ｋｍ／ｈ、都市高速道路は車線数によらずＶＳＰ１＝８０ｋｍ／ｈ、片側１車線国道では、ＶＳＰ１＝４０ｋｍ／ｈ、片側２車線国道では、ＶＳＰ１＝５０ｋｍ／ｈ、片側３車線以上の国道では、ＶＳＰ１＝６０ｋｍ／ｈ、市道では、ＶＳＰ１＝３０ｋｍ／ｈのようにＶＳＰ１設定部５０ａのＲＯＭを参照することにより設定し、補正量演算部５０ｂに出力する（基準車速ＶＳＰ１は法定速度を用いてもよい。）。設定値出力については、基準車速の設定値が不連続に変化しないように単位時間変化量に制限を持たせる（例えば変化量を２ｋｍ／ｈ／ｓ以内に制限する）ことで、制御の安定性を確保する。
【００４１】
補正量演算部５０ｂでは、ＶＳＰ１と、さらに目標駆動トルクｔＴｄ、基準車速ＶＳＰが入力され、これら入力値に応じて、要求発電量分の仕事率基本値ｔＰｇ０に対する補正量を演算する。
【００４２】
先ず、ＶＳＰ１と基準車速ＶＳＰとの値が小さい方を選択し、基準車速Ｖｓｐｃとする。そして、基準車速Ｖｓｐｃと目標駆動トルクｔＴｄに対して予め関連づけられてメモリに保存されているマップＭ＿ｔＰｃを参照し、モーターの出力配分補正量ｔＰｃをｔＰｇ出力部５０ｃに出力する。
【００４３】
ｔＰｇ出力部５０ｃには、モーターの出力配分補正量ｔＰｃとアクセル開度ａｐｓと要求発電量分の仕事率基本値ｔＰｇ０が入力され、要求発電量分の仕事率ｔＰｇを演算する。アクセル開度ａｐｓが０の時にはｔＰｇ値として０を出力し、アクセル開度ａｐｓが０以外の時には、ｔＰｇ＝ｔＰｇ０−ｔＰｃとしてｔＰｇを演算する。ただし、ｔＰｇ値の絶対値は、予めメモリ内に記憶されているモーター定格出力値Ｐｓｐｅｃ以内に制限する処理を施す。
【００４４】
なお、補正量演算部５０ｂの補正量マップＭ＿ｔＰｃの特性は、図８の補正量演算部枠に図示したように、基準車速ＶＳＰｃが大きいほど大きなモーターの出力配分補正量ｔＰｃを出力する特性にする。また、目標駆動トルクｔＴｄが大きいほど大きなモーターの出力配分補正量ｔＰｃを出力する特性にする。
【００４５】
また、出力配分補正量ｔＰｃは、車両の加速度が大きいほど大きな値を取るように特性でもよい。
【００４６】
第１の実施形態を用いた場合の制御波形例の一例を図９に示す。この制御波形例は、時刻Ｔ４を境に、車両の走行する道路が、県道片側１車線道路からより高速の国道片側２車線道路に切り替わる場合例を示している。ＶＳＰ１設定部５０ａの演算値である基準車速ＶＳＰ１は、時刻Ｔ４までは県道片側１車線道路に対応する値を取り、時刻Ｔ４以降は国道片側２車線道路に対応する値に連続的に変化する。１段目は、運転者が操作するアクセル開度ａｐｓと車速Ｖｓｐに応じて演算される（図６参照）目標駆動トルクｔＴｄであり、２段目の車速はその結果としての基準車速ＶＳＰを示したものである。時刻Ｔ１からＴ２の間、および、時刻Ｔ５からＴ６の間は、運転者のアクセル操作により車両が加速動作を行なっている。この加速動作の際には、駆動出力の増加が必要となるため、それぞれの時間における道路種別および車線数に応じたＶＳＰ１に応じて、補正量演算部５０ｂで演算される補正量ｔＰｃが０以外の正値をとる。その時系列波形が３段目の波形である。
【００４７】
そして時刻Ｔ１からＴ２の間、および、時刻Ｔ５からＴ６の間の加速区間で駆動出力の配分は、補正量ｔＰｃが大きいほど加速区間前の一定速区間（例えば、時刻Ｔ０からＴ１の間や時刻Ｔ４からＴ５の間）より加速区間ほどモーターからの出力配分が大きくなるように、図６に従ってエンジンとモーターとの出力配分がなされる。その様子を４段目に示す。駆動出力は目標駆動トルクおよび車速に応じて演算され、エンジンとモーターとの出力和は駆動出力に一致するように演算される。加速区間Ｔ１からＴ２および加速区間Ｔ５からＴ６においてはモーターの出力が大きくなるように出力分担がなされ、結果として、これらの加速区間におけるエンジン出力分担は、本発明を用いない場合に比べて小さくなり、５段目に示すように加速時のエンジン回転速度上昇が抑えられる。
【００４８】
したがって、本実施形態では、車両進行先の道路情報を提供するナビゲーション装置を有し、提供される道路情報に関連付けられた基準車速ＶＳＰ１まで車両が加速する状況において、駆動出力が大きくなる場合にモーターヘの配分を一定速走行時（駆動出力が大きくなる前）の配分より大きくするように補正する構成とした。基準車速ＶＳＰ１として、例えば道路情報から推定される法定上限車速近傍の値に設定することにより、車両が法定上限車速程度まで加速を行なう際に、エンジンヘの出力配分を抑制できる。これにより、加速時のエンジン回転速度を抑制し、結果として加速時のエンジン騒音を抑制できる。また総合的な効率を考慮した上で、エンジンとモーターの出力配分を決定するハイブリッド車両システムの場合、モーターの配分を補正すると燃費が悪化してしまうことが考えられるが、本発明では車両が走行する道路情報に適応させて補正量を調整する構成としたので、燃費の悪化を効果的に抑制することができる。
【００４９】
また、基準車速ＶＳＰ１が高いほど、駆動出力が大きくなる場合にモーターヘの配分を大きくするようにした。車両の駆動出力は、目標駆動力が同一の場合、車速の増加に対して比例して増加する特性を持つため、ＶＳＰ１増大に対して、駆動出力が大きくなる場合にモーター出力を増大させることで、ＶＳＰ１増大に対するエンジン出力の増加を抑制することができる。従って、ＶＳＰ１増大に対して、エンジン騒音の増大量を抑えることができる。結果として、エンジン騒音に関して運転者に自然なフィーリングを提供できる。
【００５０】
また、基準車速ＶＳＰ１までの加速度合いが大きいほど、駆動出力が大きくなる場合にモーターヘの配分を大きくするようにした。車両の駆動出力は、車速が同一の場合、加速度の増加に対して比例して増加する特性を持つため、加速度増大に対して、駆動出力が大きくなる場合にモーター出力を増大させることで、加速度増大に対するエンジン出力の増加を抑制することができる。従って、加速度増大に対して、エンジン騒音の増大量を抑えることができる。結果として、エンジン騒音に関して運転者に自然なフィーリングを提供できる。
【００５１】
第２の実施形態の構成を図１０に示す。第１の実施形態に対して補正量演算部５０ｂに、ＳＯＣおよび道路情報（道路種別、車線数）に応じてモーター出力補正値ｔＰｃ０を補正する構成が追加されている。
【００５２】
まず、モーター出力補正値ｔＰｃ０を補正するためのＳＯＣに対応する補正量係数Ｑ１は、予めＲＯＭに記憶されているテーブル（Ｔ＿Ｑ１）を参照することで演算する。補正量係数Ｑ１値として０から１の値が設定される。ここで、補正量係数Ｑ１はＳＯＣに対して単調増加となるように関連付ける。こうすることで、ＳＯＣが大きいほど大きな補正量係数ｔＰｃを演算できる。
【００５３】
次に、同じく道路情報に対する補正量係数Ｑ２は、道路種別および車線数毎に予め対応付けてＲＯＭに格納してあるテーブル（Ｔ＿Ｑ２）を表引きすることで求める。テーブルＴ＿Ｑ２の補正量係数Ｑ２値は０から１の値を設定し、発電動作時のエネルギー変換効率が良い道路状態ほど１に近い値を予め割り付けておく。ここで、テーブルＴ＿Ｑ２の補正量係数Ｑ２値は、車両を各種の道路種別および車線数に応じた代表的走行パターンで実際に走行させて実験的に求めれば良い。こうすることで、エネルギー変換効率が良い状態ほど大きな補正量係数ｔＰＣを演算できる。
【００５４】
したがって、バッテリの蓄電量（ＳＯＣ）が多いほど、駆動出力が大きくなる場合にモータヘの配分を大きくできる。言い換えれば、ＳＯＣが小さいほど、駆動出力が大きくなる場合にモーターヘの配分を小さくできる。バッテリを有するハイブリッド車両においては、ＳＯＣが小さい場合にＳＯＣを所定のレベル以上に維持すべく積極的に発電する動作を行なうが、この際には、一般的に発電エネルギー変換効率より発電量を優先させるため、燃費の悪化を招く傾向にある。本発明では、そのようなエネルギー変換効率が良くない状況での発電をＳＯＣから先読みし、予めバッテリヘの配分を小さくすることで、ＳＯＣを所定レベル以上に保つ際の発電量を抑えることができるようになった。これにより、将来の発電エネルギー変換効率に応じて、燃費の悪化をきめ細かく抑制することができる。
【００５５】
また、車速がＶＳＰ１に達した後、エンジン出力の一部をモーターで吸収して発電する際のエネルギー変換効率の程度を予測し、予測されるエネルギー変換効率が高いほど、駆動出力が大きくなる場合にモーターヘの配分を大きくする。言い換えれば、予測されるエネルギー変換効率が悪いほど、駆動出力が大きくなる場合にモーターヘの配分を小さくする。車速がＶＳＰ１に達した後のエネルギー変換効率が低い場合には、加速時の使用電力が小さくなるように補正する為、車両の燃費悪化を木目細かく抑制できる。
【００５６】
次に第３の実施形態について、図１１および図１２を用いて説明する。この実施形態は、ＳＯＣが小さいほどモーターの発電量が大きくなり、ＳＯＣが大きいほどモーターの力行量が大きくなるようにモーターの出力を調整する、ハイブリッド車両の制御装置へ適用したものである。
【００５７】
特にここでは、特開平１１−３４３８９１号公報に示される実施形態を活用したものを示す。つまり、ＳＯＣが小さいほどモーターの発電量が大きくなり、ＳＯＣが大きいほどモーターの力行量が大きくなる要求発電量ｔＰｇ０を演算し、その要求発電量ｔＰｇ０に基づき図１２に示すブロック図に従ってエンジンおよびモーターヘの出力配分を行なう実施形態である。
【００５８】
概略を説明すると、まず、▲１▼道路情報に応じたＳＯＣ補正量ｃＳＯＣを演算する。次に、▲２▼ＳＯＣ値として実ＳＯＣに補正量ｃＳＯＣを加えたもの（ＳＯＣ＋ｃＳＯＣ）を用いて要求発電量ｔＰｇ０を演算する。そして、▲３▼演算した要求発電量ｔＰｇ０に対して図１２のブロック図を実行し、エンジンおよびモーターを調整する。ここで▲２▼の要求発電量ｔＰｇ０の演算方法は、特開平１１−３４３８９１号公報と同一であり、ＳＯＣに基づいて算出される。▲３▼の図１２のブロック図については、特開平１１−３４３８９１号公報の図６においてｔＰｇをｔＰｇ０に置き換えたものであるので説明は省略し、▲１▼の補正量ｃＳＯＣ演算方法についてのみ図１１を用いて説明していく。特に、図１１のＳＯＣ補正量ｃＳＯＣを算出するためのマップ以外については図１０と同じであるので説明を省略する。
【００５９】
図１１の補正量演算部５０ｂでは、ＶＳＰ１、目標駆動トルクｔＴｄ、基準車速ＶＳＰなどに応じて、ＳＯＣへの補正量の基本値となるｃＳＯＣを演算する。その構成は、第２の実施形態の対して、マップＭ＿ｔＰｃを、基準車速ＶＳＰｃと目標駆動トルクｔＴｄから基本値ｃＳＯＣ０を算出するマップＭ＿ｔＰｃＳに置き換えた構成である。
【００６０】
ＶＳＰ１と基準車速ＶＳＰとの値が小さい方を選択し、Ｖｓｐｃとした後に、基準車速ＶＳＰｃと目標駆動トルクｔＴｄに対して予め関連づけられてメモリに保存されているマップＭ＿ｔＰｃＳを参照することでＳＯＣへの補正量の基本値となるｃＳＯＣ０を出力する。
【００６１】
そして、ｃＳＯＣ０に対して、Ｑ１およびＱ２の補正係数を掛けてｃＳＯＣを演算する。このような補正量ｃＳＯＣを用いることで、道路情報および車速および目標駆動トルクに応じてｃＳＯＣを演算し、ｃＳＯＣが大きいほどモーターヘの出力配分が大きくなるようにモーターとエンジンの出力を調整できる。
【００６２】
なお、マップＭ＿ｔＰｃＳの特性を図１１の補正量演算部枠に図示したように、基準車速ＶＳＰｃが大きいほど大きな補正量ｃＳＯＣを出力するような特性にする。または、目標駆動トルクｔＴｄが大きいほど大きな補正量ｃＳＯＣを出カするような特性にすれば良い。
【００６３】
図１３のフローチャートを参照して第４の実施形態を説明する。
【００６４】
この実施形態は、要求発電量分の仕事率ｔＰｇの算出する仕事率演算部５０ｂの構成が他の実施形態に比して異なっている。図１３の演算は、図６と同一の時間同期ＪＯＢとしてコントローラ１６内で実行される。
【００６５】
ステップ１では、ナビゲーションシステム３４から読み込んだ情報（道路種別と車線数）に基づいて基準車速ＶＳＰ１を算出する。この演算処理は、図８のＶＳＰ１設定部５０ａで実施される処理と同一である。ステップ２では、基準車速ＶＳＰ１に基づいて標準駆動出力ｓＰｄを算出する。標準駆動出力ｓＰｄは、基準車速ＶＳＰ１で巡航する（一定速運転する）際に必要となる駆動出力である。ステップ３では、現在の基準車速ＶＳＰと目標駆動トルクｔＴｄとに基づいて目標駆動出力ｔＰｄを算出する。具体的には、基準車速ＶＳＰと目標駆動トルクｔＴｄとを乗算した値をタイヤ半径Ｒで除算すればよい。
【００６６】
ステップ４では、アクセル開度ａｐｓが０より大きいか否かを判断する。アクセル開度ａｐｓが０より大きい場合はステップ５へ進み、目標駆動出力ｔＰｄが標準駆動出力ｓＰｄより大きいか否かを判断する。たとえば、停車あるいは低速走行状態の車両を基準車速ＶＳＰ１まで加速させるとき、目標駆動出力ｔＰｄが標準駆動出力ｓＰｄより大きい状態が発生する。目標駆動出力ｔＰｄが標準駆動出力ｓＰｄより大きい場合はステップ６へ進み、目標駆動出力ｔＰｄと標準駆動出力ｓＰｄとの偏差ｄＰｄを算出する。
【００６７】
ステップ７では、偏差ｄＰｄに基づいてモーター出力補正値ｔＰｃを算出する。具体的には、偏差ｄＰｄが大きいほどモーター出力補正値ｔＰｃを大きくする。ステップ８では、要求発電量分の仕事率基本値ｔＰｇ０とモーター出力補正値ｔＰｃとに基づいて要求発電量分の仕事率ｔＰｇを算出する。具体的には、要求発電量分の仕事率基本値ｔＰｇ０からモーター出力補正値ｔＰｃを減算した値を要求発電量分の仕事率ｔＰｇとする。要求発電量分の仕事率基本値ｔＰｇ０は、モーターで発電を行う場合に正値を取るよう定めてあり、このｔＰｇ０からｔＰｃを減じることはモーターの回生仕事率を小さく（発生仕事率を大きく）することを意味する。従って、モーター出力補正値ｔＰｃが大きくなるほどモーターによる駆動アシストが大きくなり、エンジンの負担分が小さくなる。ステップ５で目標駆動出力ｔＰｄが標準駆動出力ｓＰｄ以下である場合はステップ９へ進み、要求発電量分の仕事率基本値ｔＰｇ０をそのまま要求発電量分の仕事率ｔＰｇに設定する。ステップ４でアクセル開度ａｐｓが０である場合はＳ１０へ進み、要求発電量分の仕事率ｔＰｇを０にする。以上のような制御により、車両が基準車速ＶＳＰ１に達する間の加速運転中だけモーターによる駆動アシストが大きくなり、加速中のエンジン回転速度が過渡的に増大する程度を小さくすることが可能になる。
【００６８】
なお、運転者に代わって、状況に応じて車両の制駆動力を自動調整するような制駆動力自動調整システムにおいては、以上の実施形態にて、「アクセル開度」としている部分を、制駆動力自動調整システムの制駆動力指令値とすることで置き換え可能であり、同様に実現・説明できる。
【００６９】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】図１に続く、一実施の形態の構成を示す図である。
【図３】一実施の形態のパワートレインの配置例を示す図である。
【図４】一実施の形態のパワートレインの他の配置例を示す図である。
【図５】一実施の形態のパワートレインの他の配置例を示す図である。
【図６】エンジン、モーターおよび無段変速機の駆動制御を示すブロック図である。
【図７】増速時のエンジン、モーターおよび無段変速機の駆動制御を示す図である。
【図８】第１の実施形態としての要求発電量分仕事率演算部の構成図である。
【図９】同じく本発明を適用した場合の各変数の動作を示すタイミングチャート図である。
【図１０】第２の実施形態としての要求発電量分仕事率演算部の構成図である。
【図１１】第３の実施形態としての要求発電量分仕事率演算部の構成図である。
【図１２】同じくエンジン、モーターおよび無段変速機の駆動制御を示すブロック図である。
【図１３】第４の実施形態としての要求発電量分仕事率演算部のフローチャート図である。
【符号の説明】
１、４、１０：エンジン
３：クラッチ
５：無段変速機
６：減速装置
７：差動装置
８：駆動輪
９：油圧装置
１５：メインバッテリー
１６：コントローラー
２２：アクセルセンサ
２４：車速センサー
２５：バッテリー温度センサー
２６：バッテリーＳＯＣ検出装置
２７：エンジン回転センサー
２８：スロットル開度センサー

Claims

エンジンとモータの両方を駆動力源とし、モータとの間で電力の授受を行なうバッテリを備えたハイブリッド車両の制御装置において、
車両進行先の道路情報を提供するナビゲーション装置と、
車両の速度を検出する車速検出手段と、
車両の要求駆動出力を検出する要求駆動出力検出手段と、
現在の車速と要求駆動出力に応じてエンジンおよびモータヘの出力配分を演算し、車両が加速する状態において、駆動出力のモータ分の出力配分を、加速状態前の出力配分より大きくするよう増大補正する出力配分演算手段を備え、
前記出力配分演算手段は、前記道路情報に基づき設定される基準車速と前記現在の車速とのうち小さい方の値を選択し設定した車速、および前記要求駆動出力が大きいほど前記増大補正の量を増大することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記出力配分演算手段は、基準車速が高いほど、モータ分の出力配分を大きくす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制御装置。
前記出力配分演算手段は、基準車速に達するまでの加速度が大きいほど、モータ分の出力配分を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記出力配分演算手段は、バッテリの蓄電量が多いほど、モータ分の出力配分を大きくすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。