JP5445676B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の制御装置に関し、特に車両に搭載された蓄電装置の充放電を制御する車両の制御装置に関する。

近年、地球温暖化の問題に関して二酸化炭素ガス排出の抑制が重要視されている。二酸化炭素ガスの排出を抑制するのに効果的な方法として、車両の燃費を改善することが挙げられる。このため、動力源としてエンジンとモータを併用し、エネルギとして燃料と電気を併用するハイブリッド自動車の生産台数も増加している。

特開２００４−２６０９０８号公報（特許文献１）は、車載電池のエネルギーコストを算出するとともに、この電池エネルギーコストを利用して車両電気系の電力コストを管理することにより、燃費改善を向上することが可能な車両用電気系の管理方法を開示する。

特開２００４−２６０９０８号公報 特開２００２−１１８９０５号公報

上記の特開２００４−２６０９０８号公報では、複数の電力エネルギ供給元の電力生産コストとバッテリに蓄えられた電力量のコストとの差、並びに、現在のバッテリの残存容量とに応じてバッテリ充電電力の供給元とその供給量とを決定する。

ハイブリッド自動車は、ガソリン等の燃料エネルギとバッテリからの電気エネルギの２つをエネルギ源としているが、ユーザ個々の実用燃費値を向上させるようにさらに改善していく必要がある。

ハイブリッド自動車は、バッテリに充電した電気エネルギを用いてモータを駆動する。このバッテリに充電した電気エネルギには、エンジンによって発電機を回して充電したエネルギと、下り坂や減速時などにモータによって回収された回生エネルギとがある。このように車両の実用状況によって、バッテリに充電された電気エネルギの価値は常に変動している。

そこで、単に燃料エネルギを電気エネルギに変換するだけでなく、車両の実用状況に基づいたエネルギの変換を行なうことがハイブリッド自動車のさらなる普及に重要である。すなわち運転者ごとに異なる可能性のある車両の走行パターンに合った燃料／電気変換効率マネジメントにより、充放電方法を可変とし、実用燃費を向上させることが重要である。

この発明の目的は、実用燃費を向上させることができるハイブリッド自動車を提供することである。

この発明は、要約すると、蓄電装置の充放電を制御する車両の制御装置であって、蓄電装置に充電するために使用した燃料消費量を算出する燃料量算出部と、蓄電装置に充電される電気的エネルギを算出する充電量算出部と、燃料量算出部の算出結果と充電量算出部の算出結果とに応じて蓄電装置の残存充電量に対応する燃料消費量に関する評価値を算出する評価部とを備える。

好ましくは、車両の制御装置は、エンジンを制御するエンジン制御部をさらに備える。エンジン制御部は、評価値がしきい値より大きい場合に、エンジンを始動させる各車速でのエンジン起動しきい値を低下させる。

好ましくは、充電量算出部は、減速時の回生エネルギによって蓄電装置に充電された回生エネルギ量を算出する第１算出部と、エンジンから出力される機械的動力によって発電機を回して発電して蓄電装置に充電された発電エネルギ量を算出する第２算出部とを含む。燃料量算出部は、使用した燃料量のうちから蓄電装置に充電される充電量に対応する燃料消費量を算出する第３算出部を含む。評価部は、第１〜第３算出部の算出結果に基づいて蓄電装置に現在蓄積されている単位エネルギ量あたりの燃料消費量を算出する第４算出部を含む。

より好ましくは、車両の制御装置は、蓄電装置の充電状態に基づいて蓄電装置への充放電量の目標値を決定する充放電決定部をさらに備える。充放電決定部は、第４算出部によって算出された単位エネルギ量あたりの燃料消費量がしきい値よりも増加した場合、エンジン負荷運転時において充電量を増加させ、かつ放電量を減少させるように目標値を変更する。

より好ましくは、エンジン制御部は、第４算出部によって算出された単位エネルギ量あたりの燃料消費量がしきい値以上増加した場合、所定の車速で走行する場合におけるエンジン動作線上を動作点が移動することを許容する範囲をエンジントルクが増加する方向に拡大する。

本発明によれば、運転者ごとに異なる走行パターンにおいても、ハイブリッド自動車の実用燃費を改善することができる。

本実施の形態のハイブリッド車両１の主たる構成を示す図である。 図１の制御装置１４の機能ブロックと関連する周辺装置とを示した図である。 制御装置１４としてコンピュータ１００を用いた場合の一般的な構成を示した図である。 図１の制御装置１４の燃料消費量の評価値の算出に関する機能ブロック図である。 制御装置１４が実行する処理を説明するためのフローチャートである。 Ｆ／Ｅ値の更新処理を説明するためのフローチャートである。 図５、図６におけるＦ／Ｅ値とその更新について説明するための図である。 図６で示したＦ／Ｅ値の更新について、説明するための他の図である。 ハイブリッド自動車のエンジンを起動させるしきい値を示した図である。 高圧バッテリＢＡＴの充電状態（％）と充電量（ｋＷ）の関係を示した図である。 車速に対するエンジン負荷の上限値を説明するための図である。 Ｆ／Ｅ値に応じてエンジントルクの上限値Ｔｕを変更することを説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、本実施の形態のハイブリッド車両１の主たる構成を示す図である。ハイブリッド車両１は、エンジンとモータとを走行に併用する車両である。

図１を参照して、ハイブリッド車両１は、前輪２０Ｒ，２０Ｌと、後輪２２Ｒ，２２Ｌと、エンジン２と、プラネタリギヤ１６と、デファレンシャルギヤ１８と、ギヤ４，６とを含む。

ハイブリッド車両１は、さらに、車両後方に配置される高圧バッテリＢＡＴと、高圧バッテリＢＡＴの出力する直流電力を昇圧する昇圧ユニット３２と、昇圧ユニット３２との間で直流電力を授受するインバータ３６と、プラネタリギヤ１６を介してエンジン２と結合され主として発電を行なうモータジェネレータＭＧ１と、回転軸がプラネタリギヤ１６に接続されるモータジェネレータＭＧ２とを含む。インバータ３６はモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続され、交流電力と昇圧ユニット３２からの直流電力との変換を行なう。

プラネタリギヤ１６は、第１〜第３の回転軸を有する。第１の回転軸はエンジン２に接続され第２の回転軸はモータジェネレータＭＧ１に接続され第３の回転軸はモータジェネレータＭＧ２に接続される。

この第３の回転軸にはギヤ４が取付けられ、このギヤ４はギヤ６を駆動することによりデファレンシャルギヤ１８に動力を伝達する。デファレンシャルギヤ１８はギヤ６から受ける動力を前輪２０Ｒ，２０Ｌに伝達するとともに、ギヤ６，４を介して前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力をプラネタリギヤの第３の回転軸に伝達する。

プラネタリギヤ１６は、エンジン２，モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で動力を分割する役割を果たす。すなわちプラネタリギヤ１６の３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、残る１つの回転軸の回転は強制的に決定される。したがって、エンジン２を最も効率のよい領域で動作させつつ、モータジェネレータＭＧ１の発電量を制御してモータジェネレータＭＧ２を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現している。

なお、モータジェネレータＭＧ２の回転を減速してプラネタリギヤ１６に伝達する減速ギヤを設けても良く、その減速ギヤの減速比を変更可能にした変速ギヤを設けても良い。

直流電源である高圧バッテリＢＡＴは、例えばニッケル水素またはリチウムイオンなどの二次電池を含み、直流電力を昇圧ユニット３２に供給するとともに、昇圧ユニット３２からの直流電力によって充電される。

昇圧ユニット３２は、高圧バッテリＢＡＴから受ける直流電圧を昇圧してその昇圧された直流電圧をインバータ３６に供給する。インバータ３６は供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン始動時にはモータジェネレータＭＧ１を駆動制御する。また、エンジン始動後には、モータジェネレータＭＧ１が発電した交流電力はインバータ３６によって直流に変換され、昇圧ユニット３２によって高圧バッテリＢＡＴの充電に適切な電圧に変換されて高圧バッテリＢＡＴが充電される。

また、インバータ３６はモータジェネレータＭＧ２を駆動する。モータジェネレータＭＧ２はエンジン２を補助して前輪２０Ｒ，２０Ｌを駆動する。制動時には、モータジェネレータは回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気エネルギに変換する。得られた電気エネルギは、インバータ３６および昇圧ユニット３２を経由して高圧バッテリＢＡＴに戻される。高圧バッテリＢＡＴは組電池であり、直列に接続された複数の電池ユニットＢ０〜Ｂｎを含む。昇圧ユニット３２と高圧バッテリＢＡＴとの間にはシステムメインリレー２８，３０が設けられ、車両非運転時には高電圧が遮断される。

ハイブリッド車両１は、さらに、制御装置１４を含む。制御装置１４は、運転者の指示および車両に取付けられた各種センサからの出力に応じて、エンジン２，インバータ３６，昇圧ユニット３２およびシステムメインリレー２８，３０の制御を行なう。

図２は、図１の制御装置１４の機能ブロックと関連する周辺装置とを示した図である。なお、この制御装置１４は、ソフトウエアでもハードウエアでも実現が可能である。

図２を参照して、制御装置１４は、ハイブリッド制御部６２と、バッテリ制御部６６と、エンジン制御部６８とを含む。

バッテリ制御部６６は、電流センサ４８、電圧センサ５０によって検出された電流および電圧に基づいて高圧バッテリＢＡＴの充放電電流の積算などを行なって求めた高圧バッテリＢＡＴの充電状態ＳＯＣをハイブリッド制御部６２に送信する。

エンジン制御部６８は、エンジン２のスロットル制御を行なうとともに、エンジン２のエンジン回転速度Ｎｅを検出してハイブリッド制御部６２に送信する。

ハイブリッド制御部６２は、アクセルポジションセンサ４２の出力信号Ａｃｃと車速センサで検出された車速Ｖとに基づいて、運転者の要求する出力（要求パワー）を算出する。ハイブリッド制御部６２は、この運転者の要求パワーに加え、高圧バッテリＢＡＴの充電状態ＳＯＣを考慮して必要な駆動力（トータルパワー）を算出し、エンジンに要求する回転速度とエンジンに要求するパワーとをさらに算出する。

ハイブリッド制御部６２は、エンジン制御部６８に要求回転速度と要求パワーとを送信し、エンジン制御部６８にエンジン２のスロットル制御を行なわせる。

ハイブリッド制御部６２は、走行状態に応じた運転者要求トルクを算出し、インバータ３６にモータジェネレータＭＧ２を駆動させるとともに、必要に応じてモータジェネレータＭＧ１に発電を行なわせる。

エンジン２の駆動力は、車輪を直接駆動する分とモータジェネレータＭＧ１を駆動する分とに分配される。モータジェネレータＭＧ２の駆動力とエンジンの直接駆動分との合計が車両の駆動力となる。

さらに、この車両にはＥＶ優先スイッチ４６が設けられている。運転者がこのＥＶ優先スイッチ４６を押すとエンジンの作動が制限される。これにより車両は、原則としてエンジンを停止させモータジェネレータＭＧ２の駆動力のみで走行する。深夜、早朝の住宅密集地での低騒音化や屋内駐車場、車庫内での排気ガス低減化のために、運転者は必要に応じてＥＶ優先スイッチ４６を押すことができる。

しかし、エンジンをずっと停止させておくとバッテリが充電不足になったり、必要なパワーが得られなかったりすることがあるので、１）ＥＶ優先スイッチ４６をオフにする、２）バッテリの充電状態ＳＯＣが所定値よりも低下する、３）車速が所定値（エンジン起動しきい値）以上となる、４）アクセル開度が規定値以上となる、といういずれかの条件が成立するとＥＶ優先スイッチ４６のオン状態は解除される。

以上図２で説明した制御装置１４は、コンピュータを用いてソフトウエアで実現することも可能である。

図３は、制御装置１４としてコンピュータ１００を用いた場合の一般的な構成を示した図である。

図３を参照して、コンピュータ１００は、ＣＰＵ１８０と、Ａ／Ｄ変換器１８１と、ＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４とを含む。

Ａ／Ｄ変換器１８１は、各種センサの出力等のアナログ信号ＡＩＮをディジタル信号に変換してＣＰＵ１８０に出力する。またＣＰＵ１８０はデータバスやアドレスバス等のバス１８６でＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インターフェース部１８４とに接続されデータ授受を行なう。

ＲＯＭ１８２は、例えばＣＰＵ１８０で実行されるプログラムや参照されるマップ等のデータが格納されている。ＲＡＭ１８３は、例えばＣＰＵ１８０がデータ処理を行なう場合の作業領域であり、各種変数等のデータを一時的に記憶する。

インターフェース部１８４は、例えば他のＥＣＵ（Electric Control Unit）との通信を行なったり、ＲＯＭ１８２として電気的に書換可能なフラッシュメモリ等を使用した場合の書換データの入力などを行なったり、メモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体からのデータ信号ＳＩＧの読込みを行なったりする。

なお、ＣＰＵ１８０は、入出力ポートからデータ入力信号ＤＩＮやデータ出力信号ＤＯＵＴを授受する。

制御装置１４は、このような構成に限られるものでなく、複数のＣＰＵを含んで実現されるものであっても良い。また、図２のハイブリッド制御部６２、バッテリ制御部６６、エンジン制御部６８の各々が図３のような構成を有するものであっても良い。

図４は、図１の制御装置１４の燃料消費量の評価値の算出に関する機能ブロック図である。

図４を参照して、制御装置１４は、高圧バッテリＢＡＴの充放電を制御する車両の制御装置として機能する。制御装置１４は、高圧バッテリＢＡＴに充電するために使用した燃料消費量を算出する燃料量算出部３０２と、高圧バッテリＢＡＴに充電される電気的エネルギを算出する充電量算出部３０４とを含む。制御装置１４は、さらに、燃料量算出部３０２の算出結果と充電量算出部３０４の算出結果とに応じて高圧バッテリＢＡＴの残存充電量に対応する燃料消費量に関する評価値Ｆ／Ｅを算出する評価部３０６を含む。

充電量算出部３０４は、減速時の回生エネルギによって高圧バッテリＢＡＴに充電された回生エネルギ量を算出する第１算出部３１２と、エンジンから出力される機械的動力によって発電機を回して発電して高圧バッテリＢＡＴに充電された発電エネルギ量を算出する第２算出部３１３とを含む。たとえば、第１算出部３１２は、回生時を示す回生フラグＦＲＥＧが活性化されている場合に、高圧バッテリＢＡＴを出入りする電流ＩＢと高圧バッテリＢＡＴの電圧ＶＢとに基づいて回生エネルギ量を算出する。第２算出部３１３は、たとえば、回生フラグＦＲＥＧがオフ状態のときに高圧バッテリＢＡＴを出入りする電流ＩＢと高圧バッテリＢＡＴの電圧ＶＢとに基づいて高圧バッテリＢＡＴに充電された発電エネルギ量を算出する。

燃料量算出部３０２は、使用した燃料量ｆのうちから高圧バッテリＢＡＴに充電される充電量に対応する燃料消費量を算出する第３算出部３１０を含む。第３算出部３１０は、たとえば、エンジンから駆動輪に直接伝達されるトルクＴｄとエンジンが出力する全体トルクとの比などに基づいて、使用した燃料量ｆのうちから高圧バッテリＢＡＴに充電される充電量に対応する燃料消費量を算出する。なおこの算出方法は他の方法であっても良い。

評価部３０６は、第１算出部３１２、第２算出部３１３および第３算出部３１０の算出結果に基づいて高圧バッテリＢＡＴに現在蓄積されている単位エネルギ量あたりの燃料消費量（評価値Ｆ／Ｅ）を算出する第４算出部３１４を含む。評価部３０６は、現在のＦ／Ｅ値を記憶しておくための記憶部３１６をさらに含む。後に説明するように、充放電が発生するごとに、現在のＦ／Ｅ値に対して所定の演算が実行され、Ｆ／Ｅ値が更新され再び保存される。

また更新された評価値Ｆ／Ｅは、エンジン制御部６８および充放電決定部３０９に送信され、制御のために使用される。

図５は、制御装置１４が実行する処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、高圧バッテリＢＡＴに充電が行なわれている場合に所定のメインルーチンから呼び出されて実行される。

図５を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１において車両が減速時回生中であるか否かが判断される。ステップＳ１において減速時回生中であると判断された場合には、ステップＳ２に処理が進み充電エネルギ（電力量）の算出が行なわれる。そして、この充電分がステップＳ３においてＦ／Ｅ値の更新に反映される。

ステップＳ１において減速時回生中でなかった場合には、ステップＳ４に処理が進む。ステップＳ４ではエンジン負荷がある状態(エンジン負荷運転時）で充電中であるか否かが判断される。エンジン負荷がある状態とは、エンジンが充電の為に発電機を回すほかに仕事をしている状態を意味する。エンジンで発生した動力は、図１のプラネタリギヤに伝達され駆動輪を回転させる動力とモータジェネレータＭＧ１を発電機として回す動力に分割される。分割された動力のうち駆動輪を回転させる動力がエンジン負荷に含まれる。ステップＳ４においてエンジン負荷が有りの状態で充電中と判断された場合には、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７の処理が順に実行される。ステップＳ５では充電エネルギ（電力量）の算出が行なわれる。ステップＳ６では燃料消費量の算出が行なわれる。ステップＳ７ではＦ／Ｅ値の更新が行なわれる。

ステップＳ４においてエンジン負荷有りの充電中でなかった場合には、ステップＳ８に処理が進む。ステップＳ８ではアイドル時強制充電中であるか否かが判断される。アイドル時強制充電中とは、エンジンがアイドリング時のように仕事をしていない状態で充電が行なわれる場合を示す。たとえば、車両が信号待ちなどで停止している場合でも、バッテリの充電状態ＳＯＣが目標値よりも低いためエンジンを停止させずにモータジェネレータＭＧ１を発電機として回転させ、高圧バッテリＢＡＴに充電が行われるような場合がある。このような場合がアイドル時強制充電中と判断される。また、車両が停止していなくても、慣性走行をしている場合などでもアイドル時強制充電が起こる場合がある。

ステップＳ８においてアイドル時強制充電中と判断された場合には、ステップＳ９，Ｓ１０，Ｓ１１の処理が順に実行される。ステップＳ９では充電エネルギ（電力量）の算出が行なわれる。ステップＳ１０では燃料消費量の算出が行なわれる。ステップＳ１１ではＦ／Ｅ値の更新が行なわれる。

ステップＳ３，Ｓ７，Ｓ１１のいずれかにおいて、Ｆ／Ｅ値の更新が完了するとステップＳ１２に処理が進み制御はメインルーチンに戻される。

図６は、Ｆ／Ｅ値の更新処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、図５のステップＳ３，Ｓ７，Ｓ１１において実行される処理である。

図６を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ３１において、現在の高圧バッテリＢＡＴに蓄積されている電気エネルギを生成するのに使用した燃料量ｆ０が演算される。現在の高圧バッテリＢＡＴの電気エネルギつまり蓄電量をＣとし、更新前のＦ／Ｅ値をＦ／Ｅと表わすと次式（１）でｆ０が演算できる。
ｆ０＝Ｃ＊Ｆ／Ｅ ・・・（１）
続いて、ステップＳ３２で更新後のＦ／Ｅ値が次式（２）によって演算される。
Ｆ／Ｅ（更新後）＝（ｆ０＋Δｆ）／（Ｃ＋ΔＣ） ・・・（２）
その後、ステップＳ３３に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

図７は、図５、図６におけるＦ／Ｅ値とその更新について説明するための図である。
図７を参照して、上段に時刻ｔ１での高圧バッテリＢＡＴの状態が示され、下段に時刻ｔ１＋Δｔでの高圧バッテリＢＡＴの状態が示されている。

時刻ｔ１においては、高圧バッテリＢＡＴに蓄積された電気エネルギ（蓄電量、残存容量ともいう）は、減速時回生充電によって充電されたものがＸ（ｋＷｈ）、エンジン負荷運転時の充電によって充電されたものがＹ（ｋＷｈ）、アイドル時強制充電によって充電されたものがＺ（ｋＷｈ）であった。このとき、高圧バッテリＢＡＴの合計蓄電量はＸ＋Ｙ＋Ｚ（ｋＷｈ）である。

また、時刻ｔ１においては、Ｘ（ｋＷｈ），Ｙ（ｋＷｈ），Ｚ（ｋＷｈ）を生成したときの１ジュールあたりの燃料消費量（グラム）は、それぞれ０（ｇ／Ｊ），Ａ（ｇ／Ｊ），Ｂ（ｇ／Ｊ）である。

以上において、高圧バッテリＢＡＴの蓄電量全てに対する、平均の使用燃料と電気エネルギの比率を示す評価値Ｆ／Ｅは、次式（３）で示される。
Ｆ／Ｅ＝（０＊Ｘ＋Ａ＊Ｙ＋Ｂ＊Ｚ）／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ） （ｇ／Ｋｗｈ）・・・（３）
１ジュール＝１Ｗ・ｓ＝２．７８×１０^-7ｋＷｈである。したがって、結局Ｆ／Ｅ値は、使用した燃料（０＊Ｘ＋Ａ＊Ｙ＋Ｂ＊Ｚ）を高圧バッテリＢＡＴの合計蓄電量（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）で除算したものの定数倍である。

次に下段の時刻ｔ１＋Δｔの高圧バッテリＢＡＴの状態について説明する。上段に示した状態からΔｔが経過する間に、エンジン負荷運転時の充電が行なわれ、高圧バッテリＢＡＴの蓄電量がＹｉ増加したことが示されている。そして、この増加分Ｙｉ（ｋＷｈ）を生成したときの１ジュールあたりの燃料消費量（グラム）は、Ａｉ（ｇ／Ｊ）である。このとき、エンジン負荷運転時の充電の充電量はＹ＋Ｙｉであり、これに相当する燃料消費量はＡ＊Ｙ＋Ａｉ＊Ｙｉであるので、エンジン負荷運転時の充電の１ジュールあたりの燃料消費量（グラム）は、次式（４）のＡ’に更新される。
Ａ’＝（Ａ＊Ｙ＋Ａｉ＊Ｙｉ）／（Ｙ＋Ｙｉ） （ｇ／Ｊ） ・・・（４）
そして、Ｆ／Ｅ値は次式（５）のように更新される。
Ｆ／Ｅ’＝（０＊Ｘ＋Ａ’＊（Ｙ＋Ｙｉ）＋Ｂ＊Ｚ）／（Ｘ＋Ｙ＋Ｙｉ＋Ｚ）
（ｇ／Ｋｗｈ）・・・（５）
式（５）を式（４）を使用して書き換えると、式（６）のようにも表わすことができる。
Ｆ／Ｅ’＝（０＊Ｘ＋Ａ＊Ｙ＋Ａｉ＊Ｙｉ＋Ｂ＊Ｚ）／（Ｘ＋Ｙ＋Ｙｉ＋Ｚ）
（ｇ／Ｋｗｈ）・・・（６）
結局、Ｆ／Ｅ値は、式（３）と同様、使用した燃料を高圧バッテリＢＡＴの合計蓄電量Ｘ＋Ｙ＋Ｚで除算したものの定数倍である。

図８は、図６で示したＦ／Ｅ値の更新について、説明するための他の図である。
図８の最上段の図は、図７のｔ＝ｔ１の状態に対応する。蓄電量Ｘ分の平均燃料使用量は回生時なのでゼロである。蓄電量Ｙ分の平均燃料使用量はＡで示される。蓄電量Ｚ分の平均燃料使用量はＢで示される。これらを全体の蓄電量Ｃについて平均すると破線で示すようにＦ／Ｅ値となる。

この場合の合計蓄電量Ｃを生成するために使用した燃料量ｆ０は、Ａ＊Ｙ＋Ｂ＊Ｚと表わすことができる。上から二段目の図を見れば分かるように、燃料量ｆ０は、Ｃ＊Ｆ／Ｅと表わすこともできる。したがって、図６のステップＳ３１で更新直前のＦ／Ｅ値に合計蓄電量Ｃを掛けて燃料量ｆ０を算出している。

図８の上から３段目の図は、充電によって合計蓄電量がＣからＣ＋ΔＣに増加し、ΔＣの増加量に対して燃料量Δｆが使用された場合を示している。この場合、斜線のハッチングの入った面積を式（２）によって平均化すれば更新後のＦ／Ｅ値が求められる。
Ｆ／Ｅ（更新後）＝（ｆ０＋Δｆ）／（Ｃ＋ΔＣ） ・・・（２）再掲
したがって、図６のステップＳ３２で式（２）によってＦ／Ｅ値が更新されている。

図８の最下段の図は、放電時のＦ／Ｅ値の更新について説明するための図である。放電時には、Ｆ／Ｅ値は特に更新する必要は無い。図に示されるように、ΔＣの放電が発生したとする。すると合計蓄電量はＣからＣ−ΔＣに減少する。このように合計蓄電量が更新されるので、次にステップＳ３１で算出される燃料量ｆ０はＦ／Ｅ＊（Ｃ−ΔＣ）となる。この値は前回に比べてΔｆだけ減少した値となっており、Ｆ／Ｅ値自体は放電時に更新する必要が無いことが分かる。

以上説明したように、本実施の形態においては、高圧バッテリＢＡＴに蓄積されている電気エネルギ（蓄電量）が燃料をどれだけ使用して生成したものであるかを示す評価値（Ｆ／Ｅ値）を演算している。このＦ／Ｅ値は種々の活用が期待できる。たとえば、実用燃費を向上させるために、Ｆ／Ｅ値を参照して、エンジンを起動してエンジントルクを用いて走行したほうがよいか、エンジンを停止してモータのみによって走行したほうが良いかを判断することができる。またＦ／Ｅ値があまり増加しないように不利な条件での充電を抑制することもできる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、実施の形態１で算出した評価値であるＦ／Ｅ値を用いてエンジン制御を行なう一例を説明する。

図９は、ハイブリッド自動車のエンジンを起動させるしきい値を示した図である。
図９を参照して、横軸には車速（ｋｍ／ｈ）、縦軸にはエンジン起動しきい値（ｋＷ）が示されている。エンジン起動しきい値（ｋＷ）は、例えば、制御装置内部で演算された要求駆動力やアクセルペダル位置に基づいて定められる値と比較されるしきい値である。

図９には３種類のＦ／Ｅ値Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３（Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３とする）に対応するエンジン起動しきい値が３本の線として示されている。図９ではＦ／Ｅ値が大きいほどエンジン起動しきい値が小さく設定されていることが分かる。たとえば、車速０においてＦ／Ｅ値がＫ２でありエンジン起動しきい値が値Ｐに設定されている場合に、Ｆ／Ｅ値がＫ１に減少したときにはエンジン起動しきい値はＰ＋ΔＰ１に増加される。逆に、たとえば、車速０においてＦ／Ｅ値がＫ２でありエンジン起動しきい値が値Ｐに設定されている場合に、Ｆ／Ｅ値がＫ３に増加したときにはエンジン起動しきい値はＰ−ΔＰ２に減少される。

このような制御は、マップを参照してＦ／Ｅ値に対するエンジン起動しきい値を決定するようにしても良いし、評価値Ｆ／ＥがＫ１とＫ２の間の所定のしきい値、Ｋ２とＫ３の間の所定のしきい値より大きい場合に、エンジンを始動させる各車速でのエンジン起動しきい値をそれぞれ低下させるようにしても良い。

このように、Ｆ／Ｅ値に応じてエンジンの起動しきい値を変更する。その理由を簡単に説明する。たとえば現在のバッテリ中に蓄えられた電気エネルギを用いてモータのみによる走行（ＥＶ走行）を行なうと、見かけ上は燃費が向上しているように見える。しかし、実態は、燃料がエンジン効率と電気効率（発電効率）の積によって燃料が電気エネルギに置き換わってＥＶ走行しているわけであり、実用燃費は必ずしも向上しない。そこでＦ／Ｅ値が基準よりも高い場合には（すなわち、バッテリの蓄電量を発生するのに多く燃料を使っていた場合は）、エンジンを早めに起動しエンジンの動力を用いて車両を走行させる。

たとえば、渋滞時において、車両停止時にアイドル時強制充電→ＥＶ走行（エンジン停止）→車両停止時にアイドル時強制充電→ＥＶ走行、のサイクルを繰返すならば、実用燃費は却って低下する場合がある。このような場合には、エンジン起動しきい値を下げて、エンジン効率が少し悪い領域を使用しても、車両停止時のアイドル時強制充電を止めてエンジンによって走行し、渋滞時全体としての最適な制御を実行する。Ｆ／Ｅ値を用いてエンジンの起動停止制御を行なうことで、このような制御が可能となる。

［実施の形態３］
実施の形態３では、実施の形態１で算出した評価値であるＦ／Ｅ値を用いてエンジン制御を行なう他の一例を説明する。

図１０は、高圧バッテリＢＡＴの充電状態（％）と充電量（ｋＷ）の関係を示した図である。

図２、図１０を参照して、充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が目標値（たとえば６０％）よりも低い場合には、充電量がプラスとなるようにエンジン２、インバータ３６および昇圧ユニット３２が制御される。すなわちＳＯＣが目標値より低いと充電側に制御が行なわれる。またＳＯＣが目標値（たとえば６０％）よりも高い場合には、充電量がマイナスとなるように（放電が行なわれるように）エンジン２、インバータ３６および昇圧ユニット３２が制御される。

図１０の破線にはＦ／Ｅ値が値Ｋ１である場合の充放電制御量の目標値が示されている。これに対し、Ｆ／Ｅ値が値Ｋ２に増加すると、実線のように充放電制御用の目標値が変更される。このようなマップは、エンジン負荷運転時の充放電時に適用される。

このように、Ｆ／Ｅ値が大きいほど、エンジン負荷運転時の充電側の負の傾きを急にする。これにより、エンジン負荷有り時の充電量は増大するので、必要電力が確保されやすくなり、渋滞時の車両停止時のアイドル時強制充電の頻度が低減される。

また、Ｆ／Ｅ値が大きいほどエンジン負荷運転時の放電側の負の傾きがゆるく設定する。これにより、同じＳＯＣでも放電量が減るので、ＥＶ走行も発生しにくくなり、渋滞時のＥＶ走行頻度が低減される。

たとえば、Ｋ１とＫ２の間のしきい値とＦ／Ｅ値とを比較してその結果に応じて図１０の破線と実線とを切換えるようにしたり、Ｆ／Ｅ値によって対応するラインが選択されるように複数のラインを定めておいたりすればよい。

［実施の形態４］
実施の形態４では、Ｆ／Ｅ値に応じてアイドル時強制充電の車速に対するエンジン負荷上限値を変更する。

図１１は、車速に対するエンジン負荷の上限値を説明するための図である。
図１１を参照して、ハイブリッド自動車においては、エンジンの効率を向上させるため、エンジン回転速度Ｎｅに対してエンジントルクＴｅを規定した最適燃費ラインＬ上をエンジンの動作点が移動するように制御が行なわれている。

ここで、アイドル時強制充電時においては、車速に対してエンジントルクの上限値Ｔｕが決められている。車速がゼロのときばかりでなく、車速が０〜１０ｋｍ／ｈ程度の慣性走行などの時にもアイドル時強制充電が実施される。そして、このような時は車速が低いとエンジン騒音が目立つので、図１１に示すように、車速が低いほど最適燃費ラインＬの基点から上限値までの範囲が狭くなるように、上限値Ｔｕが設定されている。

図１２は、Ｆ／Ｅ値に応じてエンジントルクの上限値Ｔｕを変更することを説明するための図である。

図１２に示すように、Ｆ／Ｅ値がＫ１であるときの車速が９ｋｍ／ｈ時の上限値Ｔｕに対して、Ｆ／Ｅ値がＫ２（＞Ｋ１）に増大すると、上限値もＴｕ１（＞Ｔｕ）に増大される。なお、他の車速での上限値についても同様に、Ｆ／Ｅ値が増大すると上限値も増大し、上限値による制限が緩和される。

これにより、強制充電時の燃料から電気エネルギへの変換効率の向上が期待できる。なお、この背反として車両騒音が悪化するので、Ｆ／Ｅ値が大きいときに限定して上限値Ｔｕの緩和を行なう。

最後に、再び図を参照して、本実施の形態１〜４について総括する。図１、図４を参照して、制御装置１４は、蓄電装置（高圧バッテリＢＡＴ）の充放電を制御する車両の制御装置として機能する。制御装置１４は、蓄電装置に充電するために使用した燃料消費量を算出する燃料量算出部３０２と、蓄電装置に充電される電気的エネルギを算出する充電量算出部３０４と、燃料量算出部３０２の算出結果と充電量算出部３０４の算出結果とに応じて蓄電装置の残存充電量に対応する燃料消費量に関する評価値Ｆ／Ｅを算出する評価部３０６とを備える。

好ましくは、制御装置１４は、エンジンを制御するエンジン制御部６８をさらに備える。図９に示すように、エンジン制御部６８は、評価値Ｆ／Ｅがしきい値より大きい場合に、エンジンを始動させる各車速でのエンジン起動しきい値を低下させる。

好ましくは、図４の充電量算出部３０４は、減速時の回生エネルギによって蓄電装置に充電された回生エネルギ量を算出する第１算出部３１２と、エンジンから出力される機械的動力によって発電機（たとえばモータジェネレータＭＧ１）を回して発電して蓄電装置に充電された発電エネルギ量を算出する第２算出部３１３とを含む。燃料量算出部３０２は、使用した燃料量ｆのうちから蓄電装置に充電される充電量に対応する燃料消費量を算出する第３算出部３１０を含む。評価部３０６は、第１算出部３１２、第２算出部３１３および第３算出部３１０の算出結果に基づいて蓄電装置に現在蓄積されている単位エネルギ量あたりの燃料消費量（評価値Ｆ／Ｅ）を算出する第４算出部３１４を含む。

より好ましくは、制御装置１４は、蓄電装置の充電状態に基づいて蓄電装置への充放電量の目標値を決定する充放電決定部３０９をさらに備える。図１０に示すように、充放電決定部３０９は、第４算出部３１４によって算出された単位エネルギ量あたりの燃料消費量（評価値Ｆ／Ｅ）がしきい値よりも増加した場合、エンジン負荷運転時の充電量を増加させ、かつ放電量を減少させるように目標値を変更する。

図１１に示すように、より好ましくは、エンジン制御部６８は、エンジン回転速度に対するエンジントルクの目標値を定めたエンジン動作線上を動作点が移動するようにエンジンを制御する。図１２に示すように、エンジン制御部６８は、第４算出部３１４によって算出された単位エネルギ量あたりの燃料消費量（評価値Ｆ／Ｅ）がしきい値以上増加した場合、所定の車速で走行する場合におけるエンジン動作線上を動作点が移動することを許容する範囲をエンジントルクが増加する方向に拡大する。

なお、以上の実施の形態で開示された制御方法は、コンピュータを用いてソフトウエアで実行可能である。この制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体（ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカードなど）から車両の制御装置中のコンピュータに読み込ませたり、また通信回線を通じて提供したりしても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ハイブリッド車両、２ エンジン、４，６ ギヤ、１４ 制御装置、１６ プラネタリギヤ、１８ デファレンシャルギヤ、２０Ｒ，２０Ｌ 前輪、２２Ｒ，２２Ｌ 後輪、２８，３０ システムメインリレー、３２ 昇圧ユニット、３６ インバータ、４２ アクセルポジションセンサ、４６ ＥＶ優先スイッチ、４８ 電流センサ、５０ 電圧センサ、６２ ハイブリッド制御部、６６ バッテリ制御部、６８ エンジン制御部、１００ コンピュータ、１８１ Ａ／Ｄ変換器、１８２ ＲＯＭ、１８３ ＲＡＭ、１８４ インターフェース部、１８６ バス、３０２ 燃料量算出部、３０４ 充電量算出部、３０６ 評価部、３０９ 充放電決定部、３１０ 第３算出部、３１２ 第１算出部、３１３ 第２算出部、３１４ 第４算出部、３１６ 記憶部、Ｂ０〜Ｂｎ 電池ユニット、ＢＡＴ 高圧バッテリ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ。

Claims (4)

1. 蓄電装置の充放電を制御する車両の制御装置であって、
   前記蓄電装置に充電するために使用した燃料消費量を算出する燃料量算出部と、
   前記蓄電装置に充電される電気的エネルギを算出する充電量算出部と、
   前記燃料量算出部の算出結果と前記充電量算出部の算出結果とに応じて前記蓄電装置に現在蓄積されている電気エネルギが燃料をどれだけ使用して生成したものであるかを示す値である評価値を算出する評価部と、
   エンジンが停止している場合に要求駆動力がエンジン起動しきい値を超えると前記エンジンを起動させるように前記エンジンを制御するエンジン制御部とを備え、
   前記エンジン制御部は、前記評価値がしきい値より大きい場合に、前記エンジンを始動させる各車速での前記エンジン起動しきい値を低下させる、車両の制御装置。
2. 前記充電量算出部は、
   減速時の回生エネルギによって前記蓄電装置に充電された回生エネルギ量を算出する第１算出部と、
   前記エンジンから出力される機械的動力によって発電機を回して発電して前記蓄電装置に充電された発電エネルギ量を算出する第２算出部とを含み、
   前記燃料量算出部は、
   使用した燃料量のうちから前記蓄電装置に充電される充電量に対応する燃料消費量を算
   出する第３算出部を含み、
   前記評価部は、
   前記第１〜第３算出部の算出結果に基づいて前記蓄電装置に現在蓄積されているエネルギの単位エネルギ量あたりの燃料消費量を算出する第４算出部を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記蓄電装置の充電状態に基づいて前記蓄電装置への充放電量の目標値を決定する充放電決定部をさらに備え、
   前記充放電決定部は、前記第４算出部によって算出された単位エネルギ量あたりの燃料消費量がしきい値よりも増加した場合、エンジン負荷運転時の充電量を増加させ、かつ放電量を減少させるように前記目標値を変更する、請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記エンジン制御部は、前記第４算出部によって算出された単位エネルギ量あたりの燃料消費量がしきい値以上増加した場合、所定の車速で走行する場合におけるエンジン動作線上を動作点が移動することを許容する範囲をエンジントルクが増加する方向に拡大する、請求項２に記載の車両の制御装置。

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