JP4483860B2 - 動力発生源制御装置、およびその動力発生源制御装置を備えたハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に用いられ、動力発生源を制御する動力発生源制御装置、および、その動力発生源制御装置を備えたハイブリッド車両に関する。

車両の駆動軸を駆動するための動力を発生させる動力発生源として、内燃機関および回転電機を備えるとともに、前記回転電機を回転駆動させるためにその回転電機に電力を供給する蓄電装置と、その蓄電装置から電力供給を受けて動作する電気負荷とを備えたハイブリッド車両が知られている。

ハイブリッド車両は２種類の動力発生源を備えているので、それら２種類の動力発生源において発生させる動力を適切に分配することにより、燃費を向上させることができる。たとえば、特許文献１では、モータの駆動に要する単位時間あたりのバッテリの放電電力量Edを、そのモータの駆動によって低減される燃料減少量ΔFdで割ることにより、モータ駆動指標Id（=Ed/ΔFd）を算出している。また、バッテリへの単位時間あたりの充電電力量Ｅｃを、その充電によって必要となるエンジンの燃料増加量ΔFcで割ることにより、充電指標Ic（=Ec/ΔFc）を算出している。そして、それらモータ駆動指標Idおよび充電指標Icをそれぞれ基準値と比較することで、モータによるアシスト走行を行うほうが燃費を改善できるか、あるいは、充電を行うほうが燃費を改善できるかを判断している。
特開２００５−９４８６５号公報

しかしながら、上述のようにしてモータ駆動指標Idおよび充電指標Icから２種類の動力発生源への分配量を決定しても、実際はバッテリや回転電機から電力供給を受けて動作する電気部品(以下、電気負荷という)における消費電力の影響により、その分配量がずれてしまう。この具体例を図８を用いて説明する。図８は、回転電機の発電電力およびアシスト電力に対する燃料消費量の推移を示す図である。

従来技術では、充電を行うほうが燃費を改善できると判断した場合に予測する燃料消費量は、単位時間当たりのバッテリへの充電電力量Ecを回転電機が発電した時の燃料消費量、すなわち、図８のA1点における燃料消費量FA1であると予測する。

しかしながら、実際は、電気負荷の消費電力量Elの影響により、充電電力量Ecと電気負荷の消費電力量Elとを回転電機は発電しなければならない。この時の燃料消費量は、全く発電しないときの基準となる燃料消費量に、充電電力量Ecを発電するために必要となる燃料増加量ΔFcと、消費電力Elを発電するための燃料増加量ΔFlとを加えた値、すなわち、A2点における燃料消費量FA2となる。そのため、実際は予測よりも多い燃料消費量でバッテリの充電を行っていることとなる。

また、反対に、アシスト走行を行うほうが燃費を改善できると判断した場合、従来技術では、回転電機を駆動するためにバッテリが放電する単位時間当たりの放電電力量Edが回転電機に全部供給されると考える。従って、予測する燃料消費量は、図８のB1点における燃料消費量FB1である。

しかしながら、実際は電気負荷の消費電力量Elの影響により、回転電機に供給される電力量はバッテリの放電電力量Edから電気負荷の消費電力量Elを引いた値となる。そのため、このときの燃料消費量は、基準となる燃料消費量、すなわち、回転電機のアシストがないときの燃料消費量に、電力量Edが供給された場合の回転電機のアシストによる燃料増加量ΔFd（この値は負であり、燃料が減少することを意味する）と、消費電力Elを発電するための燃料増加量ΔFlとを加えた値となる。すなわち、B2点における燃料消費量FB2となる。そのため、回転電機のアシストによる実際の燃料減少量が予測よりも少ないことになる。

このように、モータ駆動指標Idおよび充電指標Icを用いて燃費の改善効果を判断する場合、電気負荷の影響により、必ずしも効率よく燃費を改善できない可能性があった。

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、一層、ハイブリッド車両の燃費を改善することができる動力発生源制御装置を提供することにある。

その目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両の駆動軸を駆動するための動力を発生させる動力発生源として、内燃機関および回転電機を備えるとともに、前記回転電機を回転駆動させるためにその回転電機に電力を供給する蓄電装置と、その蓄電装置から電力供給を受けて動作する電気負荷とを備えたハイブリッド車両に用いられ、前記動力発生源を制御する動力発生源制御装置であって、
ドライバーの要求する要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段と、
その設定した要求駆動トルクに基づいて、前記動力発生源に要求する要求駆動パワーを設定する要求駆動パワー設定手段と、
前記蓄電装置と前記電気負荷とを電源系とし、その電源系と前記回転電機との間の電力授受量をゼロとし、且つ、前記内燃機関のみで前記要求駆動パワーを出力した場合に、その内燃機関で消費する燃料消費量を基本燃料消費量として算出する基本燃料消費量算出手段と、
前記電源系内における電気負荷において消費される電源系内消費電力を逐次決定する消費電力決定手段と、
その電源系内消費電力に基づいて前記電源系の供給可能電力量を決定し、前記電源系から前記回転電機にその供給可能電力量以下の電力量を供給して回転電機を回転駆動させ、その回転電機の駆動力によって前記内燃機関が発生する駆動力をアシストするアシスト状態において、前記要求駆動パワーを満たすように内燃機関が動作したときに内燃機関が消費する燃料消費量をアシスト時燃料消費量として算出するアシスト時燃料消費量算出手段と、
前記電源系内消費電力に基づいて前記電源系の受け入れ可能電力量を決定し、前記内燃機関によって回転電機を回転駆動させて発電し、発電した電力を前記電源系に供給する発電状態において、前記要求駆動パワーも前記内燃機関において発生させるとしたときに内燃機関が消費する燃料消費量を発電時燃料消費量として算出する発電時燃料消費量算出手段と、
前記基本燃料消費量と、前記アシスト時燃料消費量と、そのアシスト時燃料消費量の算出に用いた前記電源系から前記回転電機への電力供給量とに基づいて、前記アシスト状態での燃費改善効果の指標となるアシスト経済指標を算出するアシスト経済指標算出手段と、
前記基本燃料消費量と、前記発電時燃料消費量と、その発電時燃料消費量の算出に用いた前記回転電機から前記電源系への電力供給量とに基づいて、前記発電状態での燃費改善効果の指標となる発電経済指標を算出する発電経済指標算出手段と、
前記アシスト経済指標および発電経済指標をそれぞれ所定の基準値と比較することで、アシスト時改善量および発電時改善量をそれぞれ算出する改善量算出手段と、
それらアシスト時改善量と発電時改善量との比較に基づいて前記電源系と前記回転電機との間の電力授受量を決定し、その決定した電力授受量と前記要求駆動パワーとに基づいて前記内燃機関に発生させる駆動力を制御するとともに前記回転電機を電動または発電制御する制御手段とを含むことを特徴とする。

この請求項１記載の発明では、電源系内の消費電力を逐次算出しており、電源系内消費電力を考慮してアシスト時燃料消費量および発電時燃料消費量を算出している。そして、電源系内消費電力を考慮して算出したアシスト時燃料消費量からアシスト経済指標を算出し、また、電源系内消費電力を考慮して算出した発電時燃料消費量から発電経済指標を算出している。従って、これらの経済指標は電源系内消費電力の変動を反映した値となるので、電源系内消費電力によらず精度のよい経済指標を得ることができる。そのため、一層、ハイブリッド車両の燃費を改善することができる。

請求項２記載の発明は、アシスト状態における内燃機関の動作点の候補および発電状態における内燃機関の動作点の候補をそれぞれ複数算出し、それに伴って、アシスト時燃料消費量、発電時燃料消費量、アシスト経済指標、発電経済指標、改善量を、それぞれ動作点候補の数だけ決定して、改善量が最大のものに基づいて動力発生源の制御を実行する発明である。

すなわち、請求項２記載の発明は、請求項１において、
前記アシスト時燃料消費量算出手段は、前記アシスト状態において前記要求駆動パワーを満たすように前記内燃機関が動作したときの内燃機関動作点候補をアシスト時内燃機関動作点候補として複数算出するとともに、前記アシスト時燃料消費量として、その複数のアシスト時内燃機関動作点候補の燃料消費量をそれぞれ算出するものであり、
前記発電時燃料消費量算出手段は、前記発電状態において前記要求駆動パワーも前記内燃機関にて発生させるときの内燃機関の動作点候補を発電時内燃機関動作点候補として複数算出するとともに、前記発電時燃料消費量として、その複数の発電時内燃機関動作点候補の燃料消費量をそれぞれ算出するものであり、
前記アシスト経済指標算出手段は、前記複数のアシスト時燃料消費量に対して、それぞれ、前記アシスト経済指標を算出するものであり、
前記発電時経済指標算出手段は、前記複数の発電時燃料消費量に対して、それぞれ、前記発電経済指標を算出するものであり、
前記改善量算出手段は、複数の前記アシスト経済指標および複数の前記発電経済指標についてそれぞれ改善量を算出するものであり、
前記制御手段は、前記改善量算出手段が算出した複数の改善量のうちの最大のものに基づいて、前記内燃機関および回転電機を制御することを特徴とする。

この請求項２記載の発明によれば、アシスト時および発電時において、内燃機関の動作点候補をそれぞれ複数設定して、それら複数の動作点候補の改善量をそれぞれ算出している。そして、改善量が最大のものに基づいて制御を実行するので、より一層、ハイブリッド車両の燃費を改善できる。また、この請求項２の動力発生源制御装置は、請求項３記載のように、回転電機で発生した動力および前記内燃機関で発生した動力を並列に駆動軸に伝達することができるハイブリッド車両に用いると好適である。

請求項３のハイブリッド車両には、シリーズ式のハイブリッド車両およびシリーズパラレル式のハイブリッド車両が含まれる。これらシリーズ式、シリーズパラレル式のハイブリッド車両は複数の回転電機を備えており、一方で発電しつつ、他方で駆動力をアシストすることができるので、一つの要求駆動パワーを満たす内燃機関の動作点を複数持つ。そのため、請求項２の動力発生源制御装置を用いることが好ましいのである。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の動力発生源制御装置において、前記蓄電装置の蓄電状態が低いほど、前記アシスト時改善量の算出に用いる基準値をその改善量が小さくなるように設定するか、または、前記発電時改善量の算出に用いる基準値をその改善量が大きくなるように設定するか、またはその両方を行うことを特徴とする。

このようにすれば、同じ要求駆動パワーであっても、蓄電装置の蓄電状態が低いほど、発電時改善量がアシスト時改善量に対して相対的に大きくなるので、蓄電装置の蓄電状態が低いほど発電制御されやすくなる。換言すれば、同じ要求駆動パワーであっても、蓄電装置の蓄電状態が高いほど、発電時改善量がアシスト時改善量に対して相対的に低くなるので、蓄電装置の蓄電状態が高いほど発電制御されにくくなる。その結果、蓄電装置の充電状態の変動を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態となるハイブリッド制御ＥＣＵ２４を含むハイブリッド車両１の要部構成を示す図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン４と２つのモータジェネレータ（すなわち回転電機）MG1、MG2とを動力発生源として備えたシリーズパラレル式のハイブリッド車両である。

エンジン４は、燃料としてガソリンまたは軽油を用いる内燃機関である。このエンジン４の出力軸は、遊星歯車装置１２のプラネタリギアに連結されている。遊星歯車装置１２のサンギアには第１モータジェネレータMG1の出力軸が連結され、遊星歯車装置１２のリングギアには減速機１３の入力軸が連結されている。この構成により、遊星歯車装置１２は動力分割機構として機能し、エンジン４からの動力と第１モータジェネレータMG1からの動力とを統合して減速機１３の入力軸に入力することができるとともに、エンジン４からの動力を減速機１３の入力軸と第１モータジェネレータMG1とに分割することもできる。

上記減速機１３の入力軸には、第２モータジェネレータMG2の出力軸も連結されている。減速機１３は一対の常時噛み合い歯車を有しており、減速機１３の出力軸の回転がデファレンシャルギア１４を介して車軸（すなわち駆動軸）１５に伝達される。

第１モータジェネレータMG1および第２モータジェネレータMG2は、それぞれ、第１インバータ８および第２インバータ１０に接続されており、それら第１、第２インバータ８、１０は、電力授受ライン１８によってバッテリ６と電気的に接続されている。第１、第２モータジェネレータMG1、MG2は、バッテリ６からの電力が供給されるとモータとして機能して動力を発生させる。一方、エンジン４からの動力によって回転させられると発電機として機能して電力を発生させる。

請求項の蓄電装置に相当するバッテリ６には、たとえば、ニッケル水素二次電池を用いる。このバッテリ６は、電力授受ライン１８によってインバータ８、１０と接続されていることに加えて、系内電力供給ライン１９によって車両１に備えられている種々の電気負荷１６とも接続されている。

本実施形態では、バッテリ６と電気負荷１６とを総称して電源系という。なお、図１には示していないが、ＭＧＥＣＵ２０、バッテリＥＣＵ２２、ハイブリッド制御ＥＣＵ２４、エンジンＥＣＵ２６も系内電力供給ライン１９によってバッテリ６からの電力供給を受けており、これらのＥＣＵ２０〜２６も電気負荷１６に含まれる。

電力検出部２８は、電源系内において消費される電力を検出するために、系内電力供給ライン１９の電流および電圧を検出する。また、バッテリＥＣＵ２２はバッテリ６の蓄電状態（以下、ＳＯＣという）を表す信号をハイブリッド制御ＥＣＵ２４へ逐次供給する。

ハイブリッド制御ＥＣＵ２４は、車速SSpを表す信号、アクセル開度Accを表す信号、ブレーキのオンオフ状態を表すブレーキ信号Sb、シフト位置を表すシフト位置信号Psが供給される。また、ＭＧＥＣＵ２０、バッテリＥＣＵ２２、エンジンＥＣＵ２６との間で相互に信号の送受信を行う。そして、供給される種々の信号に基づいてエンジン４の動作点およびモータジェネレータMG1、MG2の動作点を決定して、その決定した動作点を指示する信号をエンジンＥＣＵ２６およびＭＧＥＣＵ２０へ出力する。ＭＧＥＣＵ２０およびエンジンＥＣＵ２６は、ハイブリッド制御ＥＣＵ２４から供給される信号に基づいてエンジン４、モータジェネレータMG1、MG2をそれぞれ駆動させる。

図２は、ハイブリッド制御ＥＣＵ２４が実行する動力発生源制御を示すフローチャートである。このフローチャートは、一定周期で繰り返し実行するようになっている。

図２において、まず、要求駆動トルク設定手段に相当するステップＳ１００では、車両１が要求する要求駆動トルクSTwを設定する。具体的には、アクセル開度Acc、ブレーキ信号Sb、シフト位置信号Psから、予め記憶されている要求駆動トルク決定マップを用いて要求駆動トルクSTwを設定する。

続くステップＳ１０２では、上記ステップＳ１００で設定した要求駆動トルクSTwが正であるか否かを判断する。要求駆動トルクSTwが正でないときはステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４では回生制動を実行する。この回生制動によってモータジェネレータMG1、MG2で発生する電力は、インバータ８、１０および電力授受ライン１８を介して電源系に供給される。電源系に供給された電力はバッテリ６に蓄電されるが、その電力の一部を電気負荷１６によって消費するようにしてもよい。

要求駆動トルクSTwが正であるときはステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６は要求駆動パワー設定手段に相当する処理であり、車速SSpとステップＳ１００で設定した要求駆動トルクSTwとから、車両１が要求する要求駆動パワーSPwを設定する。具体的には、車速SSpに基づいて車軸１５の回転速度を算出し、その回転速度に要求駆動トルクSTwを乗じた値を要求駆動パワーSPwに設定する。

続くステップＳ１０８は基本燃料消費量算出手段に相当する処理であり、電源系との間の電力授受量EPwをゼロと仮定したときに、ステップＳ１０６で設定した要求駆動パワーSPwをエンジン４のみで出力した場合にエンジン４で単位時間当たり（たとえば１秒）に消費する燃料量を算出し、基本燃料消費量Fbaseとして設定する。この基本燃料消費量Fbaseの具体的な算出方法は図３を用いて後述する。

続くステップＳ１１０では、電源系からモータジェネレータMG1、MG2の少なくともいずれか一方へ電力を供給して、その電力によってモータジェネレータMG1、MG2を回転させて得られる動力とエンジン４の動力とによって、ステップＳ１０６で設定した要求駆動パワーSPwを満たす場合の経済指標、すなわち、アシスト経済指標Dassi[i]を設定する。このアシスト経済指標Dassi[i]の具体的な設定方法は図４を用いて後述する。なお、[i]は、１〜ｎ１の間の自然数であり、ｎ１はアシスト経済指標Dassiを算出する点数を示している。

続くステップＳ１１２では、エンジン４によってモータジェネレータMG1を発電し、発電した電力を電源系に供給しつつ、ステップＳ１０６で設定した要求駆動パワーSPwもエンジン４で発生させるとしたときの経済指標、すなわち、発電経済指標Dgen[i]を設定する。この発電経済指標Dgen[i]の具体的な設定方法は図５を用いて後述する。

続くステップＳ１１４では、ステップＳ１１０で設定したアシスト経済指標Dassi[i]およびステップＳ１１２で設定した発電経済指標Dgen[i]を、それぞれ所定の基準値と比較することにより、最適経済指標Doptを設定するとともに、その最適経済指標Doptに対応する電力授受量（以下、最適電力授受量という）EPwoptを設定する。この最適経済指標Doptおよび最適電力授受量EPwoptの具体的な設定方法は図６を用いて後述する。

そして、ステップＳ１１６では、ステップＳ１１４で設定した最適電力授受量EPwoptに対応するエンジン４の動作点およびモータジェネレータMG1、MG2の動作点を、エンジンＥＣＵ２６およびＭＧＥＣＵ２０にそれぞれ指示する。

次に、ステップＳ１０８〜１１４の処理を具体的に説明する。まず、図３に基づいてステップＳ１０８の処理を具体的に説明する。図３のステップＳ２００においては、電源系との間の電力授受量EPwをゼロと仮定する。すなわち、電力授受ライン１８を流れる電流をゼロと仮定する。そして、ステップＳ１０６で設定した要求駆動パワーSPwをエンジン４のみで出力する場合のエンジン動作点（すなわち、エンジン回転速度NeとエンジントルクTe）の候補を、基本エンジン動作点候補（Ne0[i]、Te0[i]）として算出する。なお、ここでの[i]は、１〜ｎ２の間の自然数であり、ｎ２は予め一定数に設定されていてもよいし、可能な候補を全て算出してもよい。

また、この基本エンジン動作点候補の算出においては、モータジェネレータMG1、MG2におけるエネルギー変換効率や、動力伝達経路における機械的損失も考慮する。これら変換効率および機械的損失は予め実験に基づいて設定された値を用いる。また、算出することに代えて、要求駆動パワーSPwから基本エンジン動作点候補（Ne0[i]、Te0[i]）が定まるマップを予め記憶しておき、そのマップから基本エンジン動作点候補（Ne0[i]、Te0[i]）を決定するようにしてもよい。

続くステップＳ２０２では、ステップＳ２００で算出した各基本エンジン動作点候補（Ne0[i]、Te0[i]）について、単位時間当たりの燃料消費量を算出する。この燃料消費量の算出においては、エンジン動作点と燃料消費量との間の予め記憶したマップを用いる。そして、算出した燃料消費量のうちの最小値を、基本燃料消費量Fbaseとして格納する。

次に、図４に基づいてステップＳ１１０の処理を具体的に説明する。図４のステップＳ３００は消費電力決定手段に相当する処理であり、電力検出部２８によって検出された系内電力供給ライン１９の電流および電圧に基づいて、単位時間当たりに電源系内で消費される電源系内消費電力を算出する。

続くステップＳ３０２乃至Ｓ３０８はアシスト時燃料消費量算出手段に相当する処理である。まず、ステップＳ３０２では、ステップＳ３００で算出した電源系内消費電力と、そのときのバッテリ６の充電状態（以下、ＳＯＣという）とから、電源系からモータジェネレータMG側へ供給可能な最大電力量（以下、最大供給可能電力量という）を決定する。

続くステップＳ３０４では、図２のステップＳ１０６で設定した要求駆動パワーSPwをモータジェネレータMG2のみで出力するとした場合にそのモータジェネレータMG2に電源系から供給する必要がある電力量を、最大必要電力量として算出する。

続くステップ３０６では、ステップＳ３０２で決定した最大供給可能電力量以下、且つ、ステップＳ３０４で算出した最大必要電力量以下において、電源系からモータジェネレータMGへ供給する電力量（以下、この電力量をアシスト電力量という）EPwassi[i]を決定する。ここで、[i]は、１〜ｎ１の間の自然数であり、ｎ１は、予め設定された一定数であってもよいし、アシスト電力量EPwassiを０〜最大供給可能電力量（または最大必要電力量）まで所定間隔で設定することによって定まる数でもよい。

さらに、ステップＳ３０６では、各アシスト電力量EPwassi[i]をモータジェネレータMGに供給してモータジェネレータMGを回転駆動させ、その回転駆動力を車軸１５に伝達したと仮定して、残りの要求駆動パワーSPwをエンジン４において発生させるとしたときのエンジン動作点候補（Neassi[i]、Teassi[i]）を、図３のステップＳ２００と同様にして算出する。以下、このエンジン動作点候補をアシストエンジン動作点候補という。なお、一つのアシスト電力量EPwassi[i]に対して複数のアシストエンジン動作点候補が存在する場合には、図３のステップＳ２０２と同様の手法により、各アシストエンジン動作点候補の燃料消費量を求め、燃料消費量が最小のものをアシスト電力量EPwassi[i]に対応するアシストエンジン動作点候補（Neassi[i]、Teassi[i]）とする。

続くステップＳ３０８では、ステップＳ３０６で算出した各アシストエンジン動作点候補（Neassi[i]、Teassi[i]）について、単位時間当たりの燃料消費量(以下、アシスト時燃料消費量という)Fassi[i]を算出する。ステップＳ２０２と同様に、このアシスト時燃料消費量Fassi[i]の算出には、エンジン動作点と燃料消費量との間の予め記憶したマップを用いる。

続くステップＳ３１０はアシスト経済指標算出手段に相当する処理であり、ステップＳ３０８で算出したアシスト時燃料消費量Fassi[i]に対して、そのアシスト時燃料消費量Fassi[i]に対応するアシスト電力量EPwassi[i]と図２のステップＳ１０８で設定した基本燃料消費量Fbaseとを用いて、以下の式１から、アシスト経済指標Dassi[i]をそれぞれ算出する。
（式１） Dassi[i] = (Fassi[i] - Fbase)/ EPwassi[i]

式１の右辺から分かるように、アシスト経済指標Dassi[i]は、電源系から供給する電力量EPwassi[i]に対する、低減される燃料消費量の比である。そのため、アシスト経済指標Dassi[i]の絶対値が大きいほど、効率よく燃料消費量を低減できることになる。なお、アシスト電力量EPwassi[i]は負の値である。

次に、図５に基づいてステップＳ１１２の処理を具体的に説明する。図５のステップＳ４００は、図４のステップＳ３００と同様の処理であり、電源系内消費電力を算出する。なお、算出せずに、図４のステップＳ３００の結果を用いてもよい。

続くステップＳ４０２乃至Ｓ４０６は発電時燃料消費量算出手段に相当する処理である。まず、ステップＳ４０２では、バッテリ６のＳＯＣから、満充電となるまでにバッテリ６が受け入れ可能な電力量を決定するとともに、その決定した電力量とステップＳ４００で算出した電源系内消費電力とから、電源系が受け入れ可能な最大電力量（以下、最大受け入れ可能電力量という）を決定する。

続くステップ４０４では、ステップＳ４０２で決定した最大受け入れ可能電力量以下において、モータジェネレータMG1をエンジン４からの駆動力によって回転駆動させて発電する電力量（以下、この電力量を発電電力量という）EPwgen[i]を決定する。ここで、[i]は、１〜ｎ２の間の自然数であり、ｎ２は、予め設定された一定数であってもよいし、発電電力量EPwgenを０〜最大受け入れ可能電力量まで所定間隔で設定することによって定まる数でもよい。

さらに、ステップＳ４０４では、各発電電力量EPwgen[i]を発電するようにモータジェネレータMG1またはMG2を駆動させつつ、要求駆動パワーSPwも満たすようなエンジン４の動作点候補（Negen[i]、Tegen[i]）を、図３のステップＳ２００と同様にして算出する。以下、このエンジン動作点候補を発電エンジン動作点候補という。なお、一つの発電電力量EPwgen[i]に対して複数の発電エンジン動作点候補が存在する場合には、図３のステップＳ２０２と同様の手法により、各発電エンジン動作点候補の燃料消費量を求め、燃料消費量が最小のものを発電電力量EPwgen[i]に対応する発電エンジン動作点候補（Negen[i]、Tegen[i]）とする。

続くステップＳ４０６では、ステップＳ４０４で算出した各発電エンジン動作点候補（Negen[i]、Tegen[i]）について、単位時間当たりの燃料消費量(以下、発電時燃料消費量という)Fgen[i]を算出する。ステップＳ２０２と同様に、この発電時燃料消費量Fgen[i]の算出には、エンジン動作点と燃料消費量との間の予め記憶したマップを用いる。

続くステップＳ４０８は発電経済指標算出手段に相当する処理であり、ステップＳ４０６で算出した発電時燃料消費量Fgen[i]に対して、その発電時燃料消費量Fgen[i]に対応する発電電力量EPwgen[i]と図２のステップＳ１０８で設定した基本燃料消費量Fbaseとを用いて、以下の式２から、発電経済指標Dgen[i]をそれぞれ算出する。
（式２） Dgen[i] = (Fgen[i] - Fbase) / EPwgen[i]

式２の右辺から分かるように、発電経済指標Dgen[i]は、モータジェネレータMG1またはMG2が発電する電力量EPwgen[i]に対する、増加した燃料消費量の比である。そのため、発電経済指標Dgen[i]の絶対値が小さいほど、効率よく燃料消費量を低減できることになる。なお、回生制動時は、電力量Epwgen[i]を発電することによって燃料消費量が増加しないので、Dgen[i]はゼロとなる。

次に、図６に基づいてステップＳ１１４の処理を具体的に説明する。図６のステップＳ５００乃至Ｓ５０２は改善量算出手段に相当する処理である。ステップＳ５００では、図２のステップＳ１１０で設定した各アシスト経済指標Dassi[i]を下記式３に代入することによって、そのアシスト経済指標Dassi[i]に対する燃費の改善量すなわちアシスト時改善量Kassiを算出する。
（式３） Kassi＝Dassi[i]−STassi

なお、式３において、STassiは基準値であり、全てのアシスト経済指標Dassi[i]に対して共通である。この基準値STassiは、ＳＯＣが低いほど基準値STassiが大きくなる予め設定された関係と実際のＳＯＣとに基づいて定まるようになっている。そのため、実際のＳＯＣが低いほどアシスト時改善量Kassiは小さい値となり、反対に、実際のＳＯＣが高いほどアシスト時改善量Kassiは大きい値となる。そして、後述するように、このアシスト時改善量Kassiが小さくなると発電が選択されやすくなり、アシスト時改善量Kassi が大きくなると発電が選択されにくくなる。従って、ＳＯＣに応じて基準値STassiを変化させることでＳＯＣの変動を抑制できることになる。

続くステップＳ５０２では、図２のステップＳ１１２で設定した各発電経済指標Dgen[i]を下記式４に代入することによって、その発電経済指標Dgen[i]に対する燃費の改善量すなわち発電時改善量Kgenを算出する。
（式４） Kgen＝STgen−Dgen[i]

なお、式４において、STgenは基準値であり、この基準値STgenも全ての発電経済指標Dgen[i]に対して共通である。そして、この基準値STgenも、ＳＯＣが低いほど基準値STgenが大きくなる予め設定された関係と実際のＳＯＣとに基づいて定まるようになっている。しかしながら、式３とは反対に、式４では基準値STgenから経済指標Dgen[i]を引いているので、実際のＳＯＣが低いほど発電時改善量Kgenは大きい値となり、実際のＳＯＣが高いほど発電時改善量Kgenは小さい値となる。そして、後述するように、発電時改善量Kgenが大きくなると発電が選択されやすくなり、発電時改善量Kgenが小さくなると発電が選択されにくくなる。従って、ＳＯＣに応じて基準値STgenを変化させることでＳＯＣの変動を抑制できることになる。なお、前述のように、ＳＯＣに応じて基準値STassiを変化させることによってもＳＯＣの変動を抑制できるので、２つの基準値STassi、STgenのうちのいずれか一方のみをＳＯＣに応じて変化させることとしてもよい。

続くステップＳ５０４では、ステップＳ５００およびステップＳ５０２で算出した全ての改善量Kの中で、正の値であって且つ最大のものを選択し、その選択した最大の改善量Kに対応する経済指標Dを最適経済指標Doptに決定する。

そして、続くステップＳ５０６では、経済指標Dと電力授受量EPwとの間の予め記憶されている関係を用いて、ステップＳ５０４で決定した最適経済指標Doptのときの電力授受量EPwを決定し、その決定した電力授受量EPwを最適電力授受量EPwoptに設定する。なお、ステップＳ５００およびステップS５０２で算出した全ての改善量Kの中で、正の値がない場合、最適電力授受量EPwoptはゼロに設定する。

図７は、経済指標Dと電力授受量EPwとの間の関係を例示する図である。図７において、電力授受量EPwがゼロのときは、電源系とモータジェネレータMGとの間の電力の授受がない状態である。そのゼロ点から左方向がアシスト状態、すなわち、電源系からモータジェネレータMGに電力が供給される状態である。一方、ゼロ点から右方向は発電状態、すなわち、モータジェネレータMGから電源系側へ電力が供給される状態である。

図７の例では、関係曲線Cが極小値のときの経済指標Dが最適経済指標Doptとなり、そのときの電力授受量EPwが最適電力授受量EPwoptとなる。従って、この図７の例では、モータジェネレータMG1を発電させて、EPwoptの電力を電源系に供給することが最も経済的である（すなわち、燃料消費量が低減できる）ということになる。

このようにして最適電力授受量EPwoptを設定した後は、前述したように、ステップＳ１１６において、その最適電力授受量EPwoptに対応するエンジン４の動作点およびモータジェネレータMG1、MG2の動作点を、エンジンＥＣＵ２６およびＭＧＥＣＵ２０にそれぞれ指示することになる。従って、図６のステップＳ５０４乃至Ｓ５０６および図２のステップＳ１１６が制御手段に相当する。

以上、説明した本実施形態によれば、電源系内の消費電力を逐次算出しており（Ｓ３００、Ｓ４００）、電源系内消費電力を考慮してアシスト時燃料消費量Fassi[i]および発電時燃料消費量Fgen[i]を算出している。そして、電源系内消費電力を考慮して算出したアシスト時燃料消費量Fassi[i]からアシスト経済指標Dassi[i]を算出し、また、電源系内消費電力を考慮して算出した発電時燃料消費量Fgen[i]から発電経済指標Dgen[i]を算出している。従って、これらの経済指標Dassi[i]、Dgen[i]は電源系内消費電力の変動を反映した値となるので、電源系内消費電力によらず精度のよい経済指標を得ることができる。そのため、一層、ハイブリッド車両の燃費を改善することができる。

また、本実施形態によれば、ＳＯＣが低いほど基準値STassiが大きい値に設定され、その結果、アシスト時改善量Kassiが小さくなる。加えて、ＳＯＣが低いほど基準値STgenも大きい値に設定され、その結果、発電時改善量Kgenが大きくなる。そのため、同じ要求駆動パワーSPwであっても、ＳＯＣが低いほど発電制御されやすくなる。換言すれば、同じ要求駆動パワーSPwであっても、ＳＯＣが高いほど発電制御されにくくなる。その結果、ＳＯＣの変動を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

たとえば、前述の実施形態では、改善量Kが最大となる経済指標Dを最適経済指標Doptとし、その最適経済指標Doptに基づいてエンジン４の動作点、モータジェネレータMGの動作点を設定するための電力授受量EPwを決定しているが、常に、それらの動作点を設定するための電力授受量EPwを、改善量が最大となる経済指標に基づいて決定する必要はない。たとえば、アシスト時改善量Kassiが発電時改善量Kgenよりも大きい場合であっても、ＳＯＣが低下している場合には発電を選択するようにしてもよい。

また、走行予定経路を設定し、その設定された経路からＳＯＣが正常範囲を上側または下側に超えそうであると判断できる場合にも、改善量Kに関わらず、アシストまたは発電を選択するようにしてもよい。また、ＳＯＣが正常範囲を上側または下側に超えそうであると判断できる場合には、それに応じて２つの基準値STassi、STgenの一方または両方を変化させて、ＳＯＣの変動を抑制するようにしてもよい。

また、前述の実施形態では、２つの基準値STassi、STgenをＳＯＣに基づいて設定していたが、バッテリコストに基づいてそれらの基準値STassi、STgenを設定してもよい。このバッテリコストとは、単位時間当たりにバッテリ６に蓄電された電力量と、その電力量を発電するために使用した燃料量の比である。たとえば、回生制動や低い発電経済指標Dgen時に発電した電力で蓄電するとバッテリコストは低下するが、バッテリコストが低い場合には、２つの基準値STassi、STgenの一方または両方を低下させる。これによって、アシストが選択される機会が増加する。一方、高い発電経済指標Dgen時に発電した電力で蓄電するとバッテリコストが高くなるが、バッテリコストが高い場合には、２つの基準値STassi、STgenの一方または両方を高くする。これによって、発電が選択される機会が増加する。

また、アシスト経済指標Dassiを算出するための式１、および発電経済指標Dgenを算出するための式２において、分母と分子とを逆にしてもよい。この場合には、それらの経済指標Dが小さいほど燃料消費量を低減できることになる。

本発明の実施形態となるハイブリッド制御ＥＣＵ２４を含むハイブリッド車両１の要部構成を示す図である。 ハイブリッド制御ＥＣＵ２４が実行する動力発生源制御を示すフローチャートである。 図２のステップＳ１０８の処理を具体的に説明するフローチャートである。 図２のステップＳ１１０の処理を具体的に説明するフローチャートである。 図２のステップＳ１１２の処理を具体的に説明するフローチャートである。 図２のステップＳ１１４の処理を具体的に説明するフローチャートである。 経済指標Dと電力授受量EPwとの間の関係を例示する図である。 回転電機の発電電力およびアシスト電力に対する燃料消費量の推移を示す図である。

符号の説明

１：ハイブリッド車両、 ４：エンジン（動力発生源）、 ６：バッテリ（蓄電装置）、 １５：車軸（駆動軸）、 １６：電気負荷、 １８：電力授受ライン、 １９：系内電力供給ライン、 ２４：ハイブリッド制御ＥＣＵ（動力発生源制御装置）、 ＭＧ：モータジェネレータ（回転電機、動力発生源）
Ｓ１００：要求駆動トルク設定手段、 Ｓ１０６：要求駆動パワー設定手段、 Ｓ１０８：基本燃料消費量算出手段、 Ｓ３００：消費電力決定手段、 Ｓ３０２〜Ｓ３０８：アシスト時燃料消費量算出手段、 Ｓ３１０：アシスト時経済指標算出手段、 Ｓ４００：消費電力決定手段、 Ｓ４０２〜Ｓ４０６：発電時燃料消費量算出手段、 Ｓ４０８：発電経済指標算出手段、 Ｓ５００〜Ｓ５０２：改善量算出手段

Claims (4)

1. 車両の駆動軸を駆動するための動力を発生させる動力発生源として、内燃機関および回転電機を備えるとともに、前記回転電機を回転駆動させるためにその回転電機に電力を供給する蓄電装置と、その蓄電装置から電力供給を受けて動作する電気負荷とを備えたハイブリッド車両に用いられ、前記動力発生源を制御する動力発生源制御装置であって、
   ドライバーの要求する要求駆動トルクを設定する要求駆動トルク設定手段と、
   その設定した要求駆動トルクに基づいて、前記動力発生源に要求する要求駆動パワーを設定する要求駆動パワー設定手段と、
   前記蓄電装置と前記電気負荷とを電源系とし、その電源系と前記回転電機との間の電力授受量をゼロとし、且つ、前記内燃機関のみで前記要求駆動パワーを出力した場合に、その内燃機関で消費する燃料消費量を基本燃料消費量として算出する基本燃料消費量算出手段と、
   前記電源系内における電気負荷において消費される電源系内消費電力を逐次決定する消費電力決定手段と、
   その電源系内消費電力に基づいて前記電源系の供給可能電力量を決定し、前記電源系から前記回転電機にその供給可能電力量以下の電力量を供給して回転電機を回転駆動させ、その回転電機の駆動力によって前記内燃機関が発生する駆動力をアシストするアシスト状態において、前記要求駆動パワーを満たすように内燃機関が動作したときに内燃機関が消費する燃料消費量をアシスト時燃料消費量として算出するアシスト時燃料消費量算出手段と、
   前記電源系内消費電力に基づいて前記電源系の受け入れ可能電力量を決定し、前記内燃機関によって回転電機を回転駆動させて発電し、発電した電力を前記電源系に供給する発電状態において、前記要求駆動パワーも前記内燃機関において発生させるとしたときに内燃機関が消費する燃料消費量を発電時燃料消費量として算出する発電時燃料消費量算出手段と、
   前記基本燃料消費量と、前記アシスト時燃料消費量と、そのアシスト時燃料消費量の算出に用いた前記電源系から前記回転電機への電力供給量とに基づいて、前記アシスト状態での燃費改善効果の指標となるアシスト経済指標を算出するアシスト経済指標算出手段と、
   前記基本燃料消費量と、前記発電時燃料消費量と、その発電時燃料消費量の算出に用いた前記回転電機から前記電源系への電力供給量とに基づいて、前記発電状態での燃費改善効果の指標となる発電経済指標を算出する発電経済指標算出手段と、
   前記アシスト経済指標および発電経済指標をそれぞれ所定の基準値と比較することで、アシスト時改善量および発電時改善量をそれぞれ算出する改善量算出手段と、
   それらアシスト時改善量と発電時改善量との比較に基づいて前記電源系と前記回転電機との間の電力授受量を決定し、その決定した電力授受量と前記要求駆動パワーとに基づいて前記内燃機関に発生させる駆動力を制御するとともに前記回転電機を電動または発電制御する制御手段と
   を含むことを特徴とする動力発生源制御装置。
2. 請求項１において、
   前記アシスト時燃料消費量算出手段は、前記アシスト状態において前記要求駆動パワーを満たすように前記内燃機関が動作したときの内燃機関動作点候補をアシスト時内燃機関動作点候補として複数算出するとともに、前記アシスト時燃料消費量として、その複数のアシスト時内燃機関動作点候補の燃料消費量をそれぞれ算出するものであり、
   前記発電時燃料消費量算出手段は、前記発電状態において前記要求駆動パワーも前記内燃機関にて発生させるときの内燃機関の動作点候補を発電時内燃機関動作点候補として複数算出するとともに、前記発電時燃料消費量として、その複数の発電時内燃機関動作点候補の燃料消費量をそれぞれ算出するものであり、
   前記アシスト経済指標算出手段は、前記複数のアシスト時燃料消費量に対して、それぞれ、前記アシスト経済指標を算出するものであり、
   前記発電時経済指標算出手段は、前記複数の発電時燃料消費量に対して、それぞれ、前記発電経済指標を算出するものであり、
   前記改善量算出手段は、複数の前記アシスト経済指標および複数の前記発電経済指標についてそれぞれ改善量を算出するものであり、
   前記制御手段は、前記改善量算出手段が算出した複数の改善量のうちの最大のものに基づいて、前記内燃機関および回転電機を制御することを特徴とする動力発生源制御装置。
3. 請求項２の動力発生源制御装置を備えるとともに、前記回転電機で発生した動力および前記内燃機関で発生した動力を並列に駆動軸に伝達することができるハイブリッド車両。
4. 前記蓄電装置の蓄電状態が低いほど、前記アシスト時改善量の算出に用いる基準値をその改善量が小さくなるように設定するか、または、前記発電時改善量の算出に用いる基準値をその改善量が大きくなるように設定するか、またはその両方を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の動力発生源制御装置。

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