JP4352339B2 - ハイブリッド車両の回転電機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に搭載された回転電機の制御に関する。

近年、モータによる走行や、エンジン出力をアシストすることにより燃費を改善するハイブリッド車が登場している。エンジンと直接又は間接的に動力を授受する回転電機及び蓄電手段を少なくとも有するハイブリッド車の電源系は、蓄電エネルギーを消費してエンジン出力をアシストする回転電機の電動動作（トルクアシストモードとも言う）と、エンジン出力を消費して蓄電エネルギーを回復する発電動作（蓄電回収モードとも言う）とを有するため、複雑な回転電機制御技術が必要となる。下記の特許文献１、２は、このハイブリッド車の回転電機制御技術について下記の提案を行っている。

特許文献１、エンジン単独モード、モータ単独モード、エンジンとモータとの併用（併用モード）の三つのモードの一つを各モードの燃費に基づいて選択する回転電機制御技術を提案している。

特許文献２は、回転電機の燃費向上寄与度に基づいて回転電機の発電動作とトルクアシスト動作とを選択するハイブリッド車の回転電機制御技術を提案している。
特許第３５３７８１０号公報 特許第３６６２９０４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されるハイブリッド車の回転電機制御技術は、上記３モードごとに必要な走行に必要な燃料消費量（燃費）をそれぞれ演算して比較し、最低燃費のモードを選択する技術を提案している。また、特許文献１は、エンジン最大効率での発電条件での単位電力量あたりの燃料消費量と発電される電力量の積によりモータ単独モードの燃費を演算している。

しかし、特許文献１のハイブリッド車両の回転電機制御技術の併用モードにおける回転電機の動作形態をどのように決定するかとい問題、つまりトルクアシストモードと蓄電回収モードとをどのように決定するかという問題を内包している。この問題は、ハイブリッド車の回転電機制御技術において、最も重要な点であってこの決定を最適としなければ燃費改善効果を期待することは困難である。この回転電機の運転モード決定問題は特にモータジェネレータ（ＭＧとも言う）を装備するパラレルハイブリッド車において重要である。

更に、特許文献１では、トルクアシスト時の燃料消費換算値としてエンジン最大効率で発電した電力をバッテリ充電し、その電力を再利用することを前提としているが、減速回生発電や廃熱発電等のようなローコストの発電エネルギーの利用可能性を考慮していないため、トルクアシスト電力の燃料消費換算値が実態と乖離しており、その結果としてモータアシストする機会が減少し、燃費改善効果が大幅に小さくなってしまうという問題を有していた。

次に特許文献２は、トルクアシストモードと蓄電回収モードとの判定のために、第１の燃費寄与度（燃料削減量／使用電力）と、第２の燃費寄与度（充電電力／燃料増加量）とをそれぞれ演算して比較し、寄与度が大きい方を選んで回転電機の運転モードを決定している。

しかしながら、上記２種の燃費寄与度は本質的に単位が異なる別種のパラメータであり、それらを単純に比較するだけでは最適な運転モード変更を実現できないという問題点を有していた。

更に、トルクアシストモードにおいて消費した電力量を回転電機の追加発電により蓄電回収する場合の燃料増加量を考慮しておらず、その結果、たとえば燃費が悪い条件下で燃料を消費して発電した高価な電力量（電力エネルギー）をトルクアシストモードにて漫然と浪費してしまい、燃費悪化の可能性が生じていた。

本発明者は、上記した特許文献のハイブリッド車の回転電機制御技術が、トルクアシストモードにおけるその効果（あるいは費用）判定基準をなす指標（パラメータ）と、蓄電回収モードにおけるその効果（あるいは費用）判定基準をなす指標（パラメータ）とが、統一されず互いに独立して運用されているため、エンジンと蓄電手段との間のエネルギー移動における費用が経済的に正確に評価できていないことに気づいた。更に具体的に言えば、このエネルギー移動の双方向移動において移動エネルギー単位あたりの費用すなわち燃費換算値が考慮されていない点に問題があることに気づいた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、経済的に優れたハイブリッド車の回転電機制御技術を提供することをその目的としている。

上記課題を解決するこの発明のハイブリッド車両の回転電機制御装置は、走行動力を発生するエンジンと、前記エンジンと動力授受する回転電機及び電力を充放電する蓄電装置を含む電源系と、前記回転電機の作動を制御する制御装置とを備えるハイブリッド車両の回転電機制御装置において、前記制御装置が、予め設定された所定の単位電力量あたりの燃料消費相当量である電費閾値として発電動作時の電費閾値（Dgenlim）と電動動作時の電費閾値（Dasilim）とを設定し、現時点において前記エンジンにより前記回転電機を単位電力量だけ追加発電をする場合と、しない場合との間の燃費消費量の差であるエンジン電費(Deng)と前記発電動作時の電費閾値（Dgenlim）との差、並びに、現時点において前記エンジンにより前記回転電機を単位電力量だけ駆動をする場合と、しない場合との間の燃費消費量の差であるエンジン電費(Deng)と前記電動動作時の電費閾値（Dasilim）との差をそれぞれ算出し、前記発電動作時の前記差と前記電動動作時の前記差のうち前記差に伴う経済効果が大きい方の動作を前記回転電機に指令することを特徴としている。

このようにすれば、回転電機の動作選択に際して、同一単位系にて算出された発電動作時の経済効果と電動動作時の経済効果との比較結果に基づいて大きな方の動作を選択することができるため、ハイブリッド車両の燃費改善効果を簡素な演算により確実に従来より向上させることができる。

つまり、経済効果の算出を簡素に行うことができる。

好適な態様において、前記制御装置は、前記蓄電装置の残存容量が所定基準レベルよりも小さい場合には前記蓄電装置の残存容量を回復する方向へ、前記蓄電装置の残存容量が所定基準レベルよりも大きい場合には前記蓄電装置の残存容量を減らす方向へ前記電費閾値をシフトする。このようにすれば、残存容量を基準値にシフトしつつ回転電機の経済的な運転が可能となる。

本発明のハイブリッド車の回転電機制御技術の好適な実施態様を以下に説明する。ただし、本発明は下記の実施態様に限定解釈されるべきではなく、本発明を公知の技術又はそれと同等の技術の組み合わせにより実現してもよいことは当然である。

（実施形態１）
本発明のハイブリッド車の回転電機制御技術の好適な実施態様を以下に説明する。

（装置構成）
この実施形態のブロック図を図１に示す。

エンジン１００２及び回転電機１００４は変速機１００６及びディファレンシャルギヤ１００８を通じて車輪１００３にトルク授受可能に連結されている。回転電機１００４は、発電動作と電動動作とを切り替え可能なモータジェネレータ（ＭＧ）である。エンジン熱により発電する熱電式発電機（熱発電機）１０１２及び回転電機１００４は、電源ラインを通じて電気負荷１０１４に給電する。この電源ラインには蓄電装置（蓄電手段）１０１６が接続されており、これにより、熱発電機は蓄電装置１０１６に給電し、回転電機１００４は蓄電装置１０１６と電力授受可能すなわち双方向送電可能となっている。

エンジン１００２、回転電機１００４、変速機１００６及び熱発電機１０１２の動作はコントローラ（制御手段）１０１８により制御される。コントローラ１０１８は、図示しないセンサ等を経由して図１に示す各機器の状態たとえば回転数や燃料消費量や電圧、電流などを検出するとともに運転者の意想をアクセルペダル踏み量やブレーキペダル踏み量などにより検出している。なお、熱発電機１０１２はエンジン１００２の廃熱を利用する発電手段の一例であり、太陽電池など他の発電手段に置換可能である。これらのセンサ及び機器制御自体は従来と同様であり、かつ、ハイブリッド車技術では周知事項でもあるため、詳細説明は省略する。

（回転電機１００４の制御）
コントローラ１０１８による回転電機１００４の制御動作を図２に示すフローチャートを参照して説明する。

まずイグニッションキーのオンによりスタートし、リセット及び初期設定を行った後、ステップ１１００に進む。なお、下記で用いるパラメータである発電効果及び駆動効果は、単位電力量あたりの燃料消費相当量ｘの減少効果（Δｘ／ｋｗｈ）をその単位とし、下記で用いるパラメータである指令値は電力の大きさ（ｋｗ）をその単位としている。

（ステップ１１００）
ステップ１１００では、上記入力情報に基づいて車両側から回転電機の電動動作又は発電動作に関する指令（以下、車両側指令又は直接要求とも称する）が入力されたか否かを判定し、車両側指令（直接要求）が入力されている場合には、直接要求すなわち外部から入力された発電電力指令値又は駆動電力指令値を、回転電機１００４に今回指令する指令値とし（ステップ１１０２）、この指令値を回転電機１００４に送信し（ステップ１１１８）、回転電機１００４をこの指令値で発電動作又は電動動作させる。ステップ１１００にて、直接要求すなわち車両側から回転電機１００４の特定の動作要求が無い場合には、ステップ１１０２以下の回転電機制御がなされる。

この車両側指令すなわち直接要求は、例えば回転電機１００４だけにより車両駆動したい時や、エンジン出力だけの車両駆動力では不十分であり回転電機の動力を付加したい時や、あるいはエンジンのトルク応答が遅いため回転電機でトルクを付加したいとき等の種々の運転条件にて発生する。もちろん、コントローラ１０１８内にて、外部からの入力情報を判断してこの車両側指令すなわち直接要求を創成してもよい。

（ステップ１１０４）
次のステップ１１０４では、回転電機１００４を発電動作させて蓄電装置１０１６を充電する際の燃費改善効果である発電モード時燃費改善効果（発電効果とも言う）を算出する。また、発電モードにおける回転電機１００４の好適な発電電力である発電指令値を算出する。発電効果の算出については後述する。

（ステップ１１０６）
次のステップ１１０６では、回転電機１００４を電動動作させてトルクアシストする際の燃費改善効果であるトルクアシストモード時燃費改善効果（駆動効果とも言う）を算出する。また、トルクアシストモードにおける回転電機１００４の好適な駆動電力である駆動指令値を算出する。駆動効果の算出については後述する。なお、ここで言うトルクアシストモードの中には、エンジンを停止し、全ての駆動力をモータで出力する所謂ＥＶ走行モードもアシストの一つの形態として含んでいる。

（ステップ１１０８）
次のステップ１１０８では、発電効果と駆動効果＋αとを比較する。発電効果すなわち発電モード時の単位電力量あたりの燃費改善効果と、駆動効果すなわちトルクアシストモード時の単位電力量あたりの燃費改善効果＋αとを比較する。

発電効果が駆動効果＋αを上回る場合には、ステップ１１０４で算出した発電指令値（発電電力）を指令値として採用し（ステップ１１１０）、この指令値を回転電機１００４に送信し（ステップ１１１８）、回転電機１００４にこの指令値での発電動作を行わせる。

（ステップ１１１２）
ステップ１１０８にて、発電効果が駆動効果＋α以下の場合には、駆動効果が発電効果＋α以上かどうかを判定し（ステップ１１１２）、駆動効果が発電効果＋α以上の場合にはステップ１１０６で算出した駆動指令値を指令値として採用し（ステップ１１１４）、この指令値を回転電機１００４に送信し（ステップ１１１８）、回転電機１００４にこの指令値での駆動動作を行わせる。

ステップ１１１２にてNOであれば、駆動効果と発電効果との差がそれほど大きくなく、したがって実質的に駆動も発電もそれほど燃費改善に有効でないことを意味するため、指令値に０をセットして回転電機１００４を停止させる（ステップ１１１６）。

なお、αはハンチング防止のために予め設定した所定量の正値であるが、蓄電装置１０１６の状態などに応じて変更可能である。たとえば、蓄電装置１０１６の残存容量（ＳＯＣ）が低い場合は負の値にすることで、駆動効果よりも発電効果の方が若干小さくても発電を選択させるなどの調整は可能である。

（発電効果及び発電指令値の演算）
回転電機１００４を発電モードで運転する場合すなわち回転電機１００４を発電動作（蓄電動作）させる場合の燃費改善効果である発電効果と、この時の好適な発電指令値とを算出する発電効果及び発電指令値算出サブルーチン（ステップ１１０４）について図３に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップ１２０２にて、エンジン電費Ｄｅｎｇを算出する。このエンジン電費とは、現時点においてエンジン１００２により回転電機１００４を単位電力量だけ追加発電をする場合と、しない場合との間の燃費消費量の差として定義され、単位は単位電力量あたりの燃料消費変化量となる。エンジン電費Ｄｅｎｇの算出式は、本出願人らにより出願された特開2004-260908にて発電側について示されており、これを駆動側へ拡張して適用した形となる。つまり駆動力側については、単位電力量を用いて回転電気００４でトルクアシストした場合とアシストしない場合との燃料消費の減少量で表され、発電電力を正、燃料増加量を正の符号とすると、駆動電力は負、燃料減少量も負となり、燃料変化量／電力量で算出される電費は発電時も駆動時も同じ単位で表すことができる。

次のステップ１２０４にて、発電動作の許可、不許可を区分するエンジン電費Ｄｅｎｇの閾値であるエンジン電費閾値Ｄｇｅｎｌｉｍを決定する。この実施形態では、エンジン電費Ｄｅｎｇが閾値Ｄｇｅｎｌｉｍ以下の場合に発電電力を電気負荷１０１４へ供給したり蓄電回収モードを実施するに十分なだけエンジン電費Ｄｅｎｇが安いと仮定している。この実施形態では、エンジン電費閾値Ｄｇｅｎｌｉｍは所定の一定値とするが、バッテリ状態などの関数値としてもよい。たとえば、ＳＯＣが低い場合には閾値Ｄｇｅｎｌｉｍを高く設定することにより発電機会を増やしてＳＯＣを回復することができる。ただし、この場合には燃費改善効果が小さい場合でも発電動作を行うため、平均的な燃費改善効果は小さくなる。

次のステップ１２０６にて、エンジン電費Ｄｅｎｇの閾値Ｄｇｅｎｌｉｍからエンジン電費Ｄｅｎｇを差し引いて、発電モード時燃費改善効果である発電効果Ｄｇｅｎを算出する。

この発電効果Ｄｇｅｎは、たとえば所定の閾値Ｄｇｅｎｌｉｍと蓄電装置充電のための電費であるエンジン電費Ｄｅｎｇとの電費の差額であり、電費が閾値Ｄｇｅｎｌｉｍである場合の充電動作における単位電力量あたりの燃料消費量に比べて、蓄電装置１０１６に充電される単位電力量あたり燃料消費量をいくら節約できるかを示す指標である。

次のステップ１２０８にて、発電効果Ｄｇｅｎが正である範囲（節約可能範囲）内にて、回転電機１００４が発電できる最大電力Ｐｇｍａｘを算出し、これを発電指令値Ｐｇとして採用する。この回転電機１００４が発電できる最大電力Ｐｇｍａｘの算出について更に説明する。

発電モードにおいて、回転電機１００４は、電力回路系および蓄電装置１０１６の両方に給電する。なお、本明細書では、回転電機１００４及び蓄電装置１０１６以外の他の発電装置及び電気負荷１０１４を含む回路系を電力回路系と称する。電力回路系の要求電力Ｐｃは、電気負荷１０１４の要求電力から他の発電装置（ここでは熱発電機１０１２）の発電電力を差し引いた値となる。したがって、発電モードにおける回転電機１００４の最大電力Ｐｇｍａｘすなわち発電指令値は、電力回路系の電力Ｐｃと、蓄電装置１０１６が許容可能な充電電力Ｐｃｈとの合計となる。もちろん回転電機1００４自体の発電容量は別途上限の制約になっている。更には充電過多により前記電源系のバス電圧が所定値よりも上昇する場合もあり、この場合にも発電電力を抑制する必要がある。この電圧と電力の関係については本出願人らが特開2004-249900にて説明している。

蓄電装置１０１６の許容可能な充電電力Ｐｃｈは、蓄電装置１０１６に応じて予め設定した値とすることができる。ただし、蓄電装置１０１６のＳＯＣが充電不能レベルである場合には蓄電装置１０１６の許容可能な充電電力Ｐｃｈは０とされる。なお、蓄電装置１０１６の許容可能な充電電力ＰｃｈをＳＯＣその他のパラメータに基づいて修飾することも可能である。

（変形態様）
上記したステップ１２０２におけるエンジン電費Ｄｅｎｇの変形態様を以下に説明する。

上記実施形態では、現時点のエンジン１００２により回転電機１００４を単位電力量だけ追加発電をする場合と、しない場合との間の燃費消費量の差としてエンジン電費Ｄｅｎｇを定義したが、エンジン電費Ｄｅｎｇは、発電指令値により規定される回転電機１００４の発電電力の大きさに相関関係を有する。そこで、現在の電力回路系の電力Ｐｃと、現在の蓄電装置１０１６が許容可能な充電電力Ｐｃｈとの合計を回転電機１００４の最大電力Ｐｇｍａｘすなわち発電指令値として求めておき、回転電機１００４が最大電力Ｐｇｍａｘで発電する場合を仮定してエンジン電費Ｄｅｎｇを求めてよい。

（駆動効果及び駆動指令値の演算）
回転電機１００４をトルクアシストモードで運転する場合すなわち回転電機１００４を電動動作（駆動とも言う）させる場合の燃費改善効果である駆動効果と、この時の好適な駆動指令値とを算出する駆動効果及び駆動指令値算出サブルーチン（ステップ１１０６）について図４に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップ１３０２にて、エンジン電費Ｄｅｎｇを算出する。このエンジン電費とは、現時点においてエンジン１００２により回転電機１００４を単位電力量だけ駆動をする場合と、しない場合との間の燃費消費量の差として定義され、単位は単位電力量あたりの燃料消費変化量となる。エンジン電費の算出は、本質的に図３におけるステップ１２０２と同じである。エンジン電費Ｄｅｎｇの算出式は、本出願人らにより出願された特開2004-260908にて発電側について示されており、これを駆動側へ拡張して適用した形となる。つまり駆動力側については、単位電力量を用いて回転電気００４でトルクアシストした場合とアシストしない場合との燃料消費の減少量で表され、発電電力を正、燃料増加量を正の符号とすると、駆動電力は負、燃料減少量も負となり、燃料変化量／電力量で算出される電費は発電時も駆動時も同じ単位で表すことができる。

次のステップ１３０４にて、駆動動作の許可、不許可を区分するエンジン電費Ｄｅｎｇの閾値であるエンジン電費閾値Ｄａｓｉｌｉｍを決定する。この実施形態では、エンジン電費Ｄｅｎｇが閾値Ｄａｓｉｌｉｍ以上の場合にトルクアシストモードを実施するに十分なだけエンジン電費Ｄｅｎｇが高いと仮定している。この実施形態では、エンジン電費閾値Ｄａｓｉｌｉｍは所定の一定値とするが、バッテリ状態などの関数値としてもよい。たとえば、ＳＯＣが高い場合には閾値Ｄａｓｉｌｉｍを小さくすることで駆動機会を増やしてＳＯＣを低下させることができる。但しこの場合は燃費改善効果が小さいときにも駆動動作を行うため、平均的な燃費改善効果は小さくなる。

次のステップ１３０６にて、エンジン電費Ｄｅｎｇからエンジン電費閾値Ｄａｓｉｌｉｍを差し引いて、トルクアシストモード時燃費改善効果である駆動効果Ｄａｓｉを算出する。この駆動効果Ｄａｓｉは、たとえば所定の閾値Ｄａｓｉｌｉｍと蓄電装置放電によるトルクアシスト時の電費であるエンジン電費Ｄｅｎｇとの電費の差額であり、電費が閾値Ｄａｓｉｌｉｍである場合の放電動作における単位電力量あたりの燃料消費量に比べて、放電される単位電力量あたりいくら燃料消費量を節約できるかを示す指標である。

次に、ステップ１３０８にて、駆動効果Ｄａｓｉが正である範囲（節約可能範囲）内にて、回転電機１００４が消費できる最大電力Ｐｇｍａｘを算出し、これを駆動指令値Ｐｇとして採用する。この回転電機１００４が消費できる最大電力Ｐｇｍａｘの算出について更に説明する。

トルクアシストモードにおいて、蓄電装置１０１６は、電力回路系および回転電機１００４の両方に給電する。既述したように、本明細書では、回転電機１００４及び蓄電装置１０１６以外の他の発電装置及び電気負荷１０１４を含む回路系を電力回路系と称する。電力回路系の要求電力Ｐｃは、電気負荷１０１４の要求電力から他の発電装置（ここでは熱発電機１０１２）の発電電力を差し引いた値となる。したがって、トルクアシストモードにおける回転電機１００４の最大電力Ｐｇｍａｘすなわち駆動指令値は、蓄電装置１０１６の許容可能な放電電力Ｐｄｉから電力回路系の電力Ｐｃを差し引いた値となる。もちろん回転電機１００４自体の駆動電力容量は別途上限の制約になっている。更には放電過多により前記電源系のバス電圧が所定値よりも下降する場合もあり、この場合にも駆動電力を抑制する必要がある。この電圧と電力の関係については本出願人らが特開2004-249900にて説明している。

蓄電装置１０１６の許容可能な放電電力Ｐｄｉは、蓄電装置１０１６に応じて予め設定した値とすることができる。ただし、蓄電装置１０１６のＳＯＣが放電不能レベルである場合には蓄電装置１０１６の許容可能な放電電力Ｐｄｉは０とされる。なお、蓄電装置１０１６の許容可能な放電電力ＰｄｉをＳＯＣその他のパラメータに基づいて修飾することも可能である。

（変形態様）
上記したステップ１２０２におけるエンジン電費Ｄｅｎｇの変形態様を以下に説明する。

上記実施形態では、現時点のエンジン１００２により回転電機１００４を単位電力量だけ追加駆動する場合と、しない場合との間の燃費消費量の差としてエンジン電費Ｄｅｎｇを定義したが、エンジン電費Ｄｅｎｇは、駆動指令値により規定される回転電機１００４の駆動電力（電動電力）の大きさに相関関係を有する。そこで、現在の電力回路系の電力Ｐｃと、現在の蓄電装置１０１６が許容可能な放電電力Ｐｄｉとの合計を回転電機１００４の最大電力Ｐｇｍａｘすなわち駆動指令値として求めておき、回転電機１００４が最大電力Ｐｇｍａｘで発電する場合を仮定してエンジン電費Ｄｅｎｇを求めてよい。

（効果）
この実施形態によれば、回転電機１００４をトルクアシスト動作させる場合の燃費改善効果と、回転電機１００４を発電動作させる場合の燃費改善効果とを同一パラメータを用いて比較し、その優れた方を採用するため、従来のハイブリッド車の回転電機制御技術と比較して無駄な発電動作や無駄な駆動動作を排して優れた燃費改善効果を実現することができる。

（実施形態２）
本発明のハイブリッド車の回転電機制御技術の他の好適な実施態様を図５及び図６を参照して以下に説明する。図５は、図２のステップ１１０４に示す発電効果及び発電指令値算出サブルーチンの変形態様を示し、図６は、図２のステップ１１０６に示す駆動効果及び駆動指令値算出サブルーチンの変形態様を示す。

（発電効果及び発電指令値の演算）
（エンジン電費及び電源側電費の算出）
まず、図３のステップ１２０２と同じ方法にてエンジン電費Ｄｅｎｇを算出し（ステップ１４０２）、その後、ステップ１４０４にて電源側電費Dsupを算出する。ここで言う電源側電費Dsupとは、電力回路系に給電可能な給電手段（エンジン１００２と回転電機１００４とからなる給電手段を除き、たとえば蓄電装置１０１６や熱発電機１０１２やその他の発電機を含む）が、電力回路系に給電する場合の単位電力量あたりの燃料消費相当量を意味する。すなわち、電源側電費Dsupは、上記給電手段の単位電力量あたりの燃料消費量（正確には燃料消費量に換算した費用である燃料消費相当量）を意味する。

蓄電装置１０１６が電力回路系に給電する場合にはこの蓄電装置１０１６が放電する単位放電電力量あたりの燃料消費量（燃料消費相当量）であるバッテリ電費Dbatを算出してこれを電源側電費Dsupとして採用する。なお、バッテリ電費Dbatは蓄電装置１０１６が単位放電電力量した後又は前にこの単位放電電力量を蓄電装置１０１６に再度充電させる経費と考えることができる。

また、熱発電機１０１２が電力回路系に給電する場合には熱発電機１０１２の単位発電電力量あたりの燃料消費量（通常は０）である熱発電機電費Dtheを電源側電費Dsupとして採用する。その他、複数の給電手段から電力回路系に給電可能な場合には、これら複数の電源手段の電費の関数値である併用電費を電源側電費Dsupとして採用しても良い。たとえば、複数の給電手段から電力回路系へ給電する場合、安価な給電手段から順に給電を行うものとしてこの場合の各給電手段の電費をそれらの供給割合で割った値を加算して供給割合にて重み付けした平均電費を算出し、これを電源側電費Dsupとして採用しても良い。また、回転電機１００４の他に発電専用の発電機が電力回路系に給電する場合には、この発電専用の発電機もここで言う給電手段をなす。

（電費差算出）
次のステップ１４０６では、回転電機１００４以外の給電手段の電費Dsupから発電モードのエンジン電費（回転電機１００４の電費とみなしてもよい）Ｄｅｎｇを差し引いた電費差（DsupーＤｅｎｇ）を求める。この電費差（DsupーＤｅｎｇ）は、他の給電手段の給電を回転電機１００４の発電に切り替えた場合の単位電力量あたりの燃料節約効果を示す。

（発電可能電力の設定）
次のステップ１４０８では、電費差（DsupーＤｅｎｇ）が正となる条件にて言い換えれば回転電機１００４からの発電電力が他の給電手段（放電動作する蓄電装置１０１６を含む）が電力回路系に給電する給電電力よりも割安であるという条件にて、回転電機１００４が発電できる最大電力である発電可能電力Pgenを算出する。

この発電可能電力Pgenは、実施形態１における最大電力Ｐｇｍａｘに類似するパラメータであり、回転電機１００４が他の給電手段に代えて電力回路系に給電可能な最大電力を意味する。

更に説明すると、発電可能電力Pgenは、現在の電気負荷１０１４の要求電力と、現在のエンジン電費Ｄｅｎｇよりも電費が大きい給電手段の給電電力と、蓄電装置１０１６が許容可能な充電電力Ｐｃｈとの合計となる。なお、この実施形態では、蓄電装置１０１６が充電動作している場合には蓄電装置１０１６を給電手段とは見なさない。蓄電装置１０１６の許容可能な充電電力Ｐｃｈは、蓄電装置１０１６に応じて予め設定した値とすることができる。ただし、蓄電装置１０１６のＳＯＣが充電不能レベルである場合には蓄電装置１０１６の許容可能な充電電力Ｐｃｈは０とされる。なお、蓄電装置１０１６の許容可能な充電電力ＰｃｈをＳＯＣその他のパラメータに基づいて修飾することも可能である。なお、発電可能電力Pgenは、回転電機の定格最大発電電力値を超えないように設定されることは当然である。

（発電効果の算出）
次のステップ１４１０では、発電効果Ｆｇｅｎを算出する。

発電効果Ｆｇｅｎは、既に求めた電費差（DsupーＤｅｎｇ）が正となる範囲にて、言い換えれば回転電機１００４からの発電電力が他の給電手段（放電動作する蓄電装置１０１６を含む）が電力回路系に給電する給電電力よりも割安であるという条件にて、更に言い換えれば回転電機１００４からの給電運転が他の給電手段からの給電よりも経済的に有利であるという条件にて、回転電機１００４を発電可能電力Pgenで発電させた場合に単位時間あたりに得られる燃料消費節約金額を示す。

（発電指令値の決定）
次のステップ１４１２では、ステップ１４０８にて演算した発電可能電力Pgenを発電指令値にセットする。

（駆動効果及び駆動指令値の演算）
（エンジン電費及び電源側電費の算出）
まず、図４のステップ１３０２と同じ方法にてエンジン電費Ｄｅｎｇを算出し（ステップ１５０２）、その後、ステップ１５０４にて電源側電費Dsupを算出する。ここで言う電源側電費Dsupとは、給電手段（回転電機１００４を除き、たとえば蓄電装置１０１６や熱発電機１０１２やその他の発電機を含む）が、電力回路系を通じて回転電機１００４に給電する場合の単位電力量あたりの燃料消費相当量を意味する。すなわち、電源側電費Dsupは、上記給電手段の単位電力量あたりの燃料消費量（正確には燃料消費量に換算した費用である燃料消費相当量）を意味する。

蓄電装置１０１６が給電する場合にはこの蓄電装置１０１６が放電する単位放電電力量あたりの燃料消費量（燃料消費相当量）であるバッテリ電費Dbatを算出してこれを電源側電費Dsupとして採用する。なお、バッテリ電費Dbatは蓄電装置１０１６が単位放電電力量した後又は前にこの単位放電電力量を再度蓄電装置１０１６に充電させる経費と考えることができる。

また、熱発電機１０１２が電力回路系に給電する場合には熱発電機１０１２の単位発電電力量あたりの燃料消費量（通常は０）である熱発電機電費Dtheを電源側電費Dsupとして採用する。その他、複数の給電手段から電力回路系に給電可能な場合には、これら複数の電源手段の電費の関数値である併用電費を電源側電費Dsupとして採用しても良い。たとえば、複数の給電手段から給電する場合、安価な給電手段から順に給電を行うものとしてこの場合の各給電手段の電費をそれらの供給割合で割った値を加算して供給割合にて重み付けした平均電費を算出し、これを電源側電費Dsupとして採用しても良い。また、回転電機１００４の他に発電専用の発電機が電力回路系に給電する場合には、この発電専用の発電機もここで言う給電手段をなす。

（電費差算出）
次のステップ１５０６では、駆動モードのエンジン電費（回転電機１００４の電費とみなしてもよい）Ｄｅｎｇから回転電機１００４以外の給電手段の電費Dsupを差し引いた電費差（ＤｅｎｇーDsup）を求める。この電費差（ＤｅｎｇーDsup）は、回転電機１００４の駆動に要する単位電力あたりの燃料消費量を他の給電手段からの給電により回転電機１００４を駆動する場合の単位電力量あたりの燃料節約効果を示す。

（駆動可能電力の設定）
次のステップ１５０８では、電費差（ＤｅｎｇーDsup）が正となる条件にて言い換えれば他の給電手段（放電動作する蓄電装置１０１６を含む）からの給電による回転電機１００４の駆動が、エンジンによる回転電機１００４の駆動よりも割安であるという条件にて、回転電機１００４を駆動できる最大電力である駆動可能電力Ｐａｓｉを算出する。

この駆動可能電力Ｐａｓｉは、実施形態１における最大電力Ｐｇｍａｘに類似するパラメータであり、他の給電手段が回転電機１００４に給電可能な最大電力を意味する。

更に説明すると、駆動可能電力Ｐａｓｉは、現在のエンジン電費Ｄｅｎｇよりも電費が小さい他の給電手段の給電電力と、蓄電装置１０１６が許容可能な放電電力Ｐｄｉとの合計から電気負荷１０１４の要求電力を差し引いた値となる。蓄電装置１０１６は給電手段の一つとみなすことができる。蓄電装置１０１６の許容可能な放電電力Ｐｄｉは、蓄電装置１０１６に応じて予め設定した値とすることができる。ただし、蓄電装置１０１６のＳＯＣが放電不能レベルである場合には蓄電装置１０１６の許容可能な放電電力Ｐｄｉは０とされる。なお、蓄電装置１０１６の許容可能な放電電力ＰｄｉをＳＯＣその他のパラメータに基づいて修飾することも可能である。なお、駆動可能電力Ｐａｓｉは、回転電機の定格最大駆動電力値を超えないように設定されることは当然である。

（駆動効果の算出）
次のステップ１５１０では、駆動効果Ｆａｓｉを算出する。

駆動効果Ｆａｓｉは、既に求めた電費差（ＤｅｎｇーDsup）が正となる範囲にて、言い換えれば他の給電手段（放電動作する蓄電装置１０１６を含む）が回転電機１００４を駆動する方がエンジン１００２が回転電機１００４を駆動するよりも割安であるという条件にて、更に言い換えれば回転電機１００４からの給電運転が他の給電手段からの給電よりも経済的に割高であるという条件にて、回転電機１００４に駆動可能電力Ｐａｓｉを給電した場合に単位時間あたりに得られる燃料消費節約金額を示す。

（発電指令値の決定）
次のステップ１５１２では、ステップ１５０８にて演算した駆動可能電力Ｐａｓｉを発電指令値にセットする。

（効果）
実施形態１では、単位電力量あたりの電費差を発電時と駆動時とで比較して、発電モードか駆動モードかを選択決定していた。この実施形態２では、その代わりに、発電モードにて最大得られる単位時間あたりの節約金額と、駆動モードにて最大得られる単位時間あたりの節約金額とを比較して、発電モードか駆動モードかを選択決定している。したがって、実施形態２によれば、より経済的にモード切替を実施することができる。

更に、上記実施形態１、２では、回転電機１００４以外の給電手段の電費とエンジン電費とが同一単位系にて算出されるため、これら両者の比較による回転電機１００４のモード変更及びそれに伴うその他の給電手段の運転状態制御を簡単に行うことができ、その他の給電手段の追加、変更による制御動作の変更も容易となる。

（変形態様）
実施形態１では、単位電力量あたりの電費差を発電時と駆動（トルクアシスト）時とで比較して発電モードか駆動モードかを選択決定し、実施形態２では、発電モードにて最大得られる単位時間あたりの節約金額と、駆動モードにて最大得られる単位時間あたりの節約金額とを比較して、発電モードか駆動モードかを選択決定しており、共に最大発電ならびアシスト量の比較で記載した。その代わりに、発電量Ｐｇｅｎおよび駆動電力Ｐａｓｉの量をベクトルとして複数持たせ、発電効果Ｄｇｅｎ、駆動効果Ｄａｓｉ、発電効果Ｆｇｅｎ、駆動効果Ｆａｓｉについて、それぞれのベクトルで算出し、その値が最大となる発電量Ｐｇｅｎ、および駆動電力Ｐａｓｉを指令値として設定しても良い。このようにすることで必ずしも最大発電量あるいは最大駆動量で最大の経済効果がでない場合に対しても、最適な発電量あるいは駆動量を選択することが可能になる。

（変形態様）
他の実施態様を図７に示す。この実施形態は、図１に示すハイブリッド車において、電動駆動可能なあるいは発電専用の発電機１０５０の他に走行トルク発生用の回転電機１０５２を別に追加した形式のハイブリッド車にも当然適用可能である。

１０５８は図１のコントローラ１０１８に相当するコントローラ、１０５４はデファレンシャルギヤ、１０５６は車輪であり、回転電機１０５２はデファレンシャルギヤ１０５４を通じて車輪１０５６を駆動する。

この場合、発電機１０５０が発電専用の場合には発電機１０５０をその他の給電手段と考えることができ、モータジェネレータの場合には発電機１０５０と回転電機１０５２とを一括して上記回転電機１００４と考えることもできる。

（変形態様）
なお、上記実施形態１、２では、回転電機１００４及び蓄電装置（駆動時）１０１６以外の給電手段として熱発電機１０１２だけを用いたが、図８に示すように、車両外部の電力源１０６２から給電装置１０６０を通して充電することができ、たとえば駐車スペースなどに定置された商用電力を車両に給電する装置でもよい。この場合、商用電力の電力コストをガソリン等の燃料代から外部充電する電力の経済効果を換算することもできる。例えば、深夜電力コストが１０円／ｋｈｗ、ガソリン代が１００円／ｋｇならば、商用電力の経済効果指標として、（１０円／ｋｈｗ）／（１００円／ｋｇ）＝１００ｇ／ｋｗｈと表すことができ、他の電力源との経済効果を比較できる。もちろん各種の変換損失を考慮して換算することも可能である。

更に、車両から商用系統へ電力を逆潮流したり、家庭で車両電力と商用電力とどちらかを選択利用できる場合には、車両の実効経済コストをもとに選択可能である。具体的には、車両から供給できる電力の電費が１００ｇ／ｋＷｈであり、ガソリン代が１００円／ｋｇの場合には、電気代は（１００ｇ／ｋＷｈ）＊（１００円／ｋｇ）＝１０円／ｋＷｈと換算でき、この値とその時点の商用電力コストを比較して安い電力を利用することも可能になる。

実施形態１のハイブリッド車両を示すブロック図である。 実施形態１の回転電機制御を示すフローチャートである。 図２のステップ１１０４の一例を示すフローチャートである。 図２のステップ１１０６の一例を示すフローチャートである。 図２のステップ１１０４の他例を示すフローチャートである。 図２のステップ１１０６の他例を示すフローチャートである。 変形態様のハイブリッド車両を示すブロック図である。 変形態様のハイブリッド車両を示すブロック図である。

符号の説明

１００２ エンジン
１００３ 車輪
１００４ 回転電機
１００６ 変速機
１００８ ディファレンシャルギヤ
１０１２ 熱発電機
１０１４ 電気負荷
１０１６ 蓄電装置
１０１８ コントローラ
１０５０ 発電機
１０５２ 回転電機
１０５４ デファレンシャルギヤ
１０５６ 車輪

Claims (2)

1. 走行動力を発生するエンジンと、
   前記エンジンと動力授受する回転電機及び電力を充放電する蓄電装置を含む電源系と、
   前記回転電機の作動を制御する制御装置と、
   を備えるハイブリッド車両の回転電機制御装置において、
   前記制御装置は、
   予め設定された所定の単位電力量あたりの燃料消費相当量である電費閾値として発電動作時の電費閾値（Dgenlim）と電動動作時の電費閾値（Dasilim）とを設定し、
   現時点において前記エンジンにより前記回転電機を単位電力量だけ追加発電をする場合と、しない場合との間の燃費消費量の差であるエンジン電費(Deng)と前記発電動作時の電費閾値（Dgenlim）との差、並びに、現時点において前記エンジンにより前記回転電機を単位電力量だけ駆動をする場合と、しない場合との間の燃費消費量の差であるエンジン電費(Deng)と前記電動動作時の電費閾値（Dasilim）との差をそれぞれ算出し、
   前記発電動作時の前記差と前記電動動作時の前記差のうち前記差に伴う経済効果が大きい方の動作を前記回転電機に指令することを特徴とするハイブリッド車両の回転電機制御装置。
2. 請求項１記載のハイブリッド車両の回転電機制御装置において、
   前記制御装置は、
   前記蓄電装置の残存容量が所定基準レベルよりも小さい場合には前記蓄電装置の残存容量を回復する方向へ、前記蓄電装置の残存容量が所定基準レベルよりも大きい場合には前記蓄電装置の残存容量を減らす方向へ前記電費閾値をシフトするハイブリッド車両の回転電機制御装置。

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