JP6350012B2 - 車両の回生制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン及びモータを駆動源とする車両の回生制御装置に関する。

従来、車両の駆動源としてエンジン及び走行用モータを搭載したハイブリッド車両において、走行用モータに発電機能を付加するとともに、走行用モータとは別個にモータジェネレータをエンジンに連結し、エンジンの駆動力を動力伝達経路から断接可能としたものが販売されている。すなわち、エンジン及び走行用モータのそれぞれで、駆動力の生成と発電とを個別に実施するものである。このようなシリーズ・パラレル併用方式のハイブリッド車両は、単純なシリーズ方式やパラレル方式といった既存の駆動方式と比較して多様な車両駆動態様への対応が可能であり、走行状態に応じてエンジン，走行用モータが使い分けられ、あるいはこれらが併用される。

車両駆動態様の多様性は、車両の動力性能のみならず、走行に係るエネルギー効率の向上にも資するものとなる。例えば、エンジンの駆動力による走行中には、走行用モータに回生発電させることで、走行用バッテリの充電や制動力のアシストを行うことができる。また、走行用モータの駆動力による走行中にも、減速時に生成される回生電力で走行用バッテリを充電することができ、あたかもエンジンブレーキのような制動力を車輪に付与することができる。さらに、運転効率の高い回転速度でエンジンを作動させ、そのエンジンでモータジェネレータを駆動することで、走行用バッテリを効率的に充電することもできる。

一方、上記のようなハイブリッド車両では、走行中における走行用バッテリへの充電頻度が高まることから、バッテリの過充電が懸念される。特に、走行用モータで生成される回生電力の回収量は、車両の制動力の大きさに影響を与える。そのため、走行用バッテリが満充電に近い状態であっても、何らかの手法を用いて走行用モータの回生電力を回収しながら走行することが望まれる。

そこで、走行用モータの回生電力のうち、バッテリに充電されない余剰電力を空調装置で消費させる技術が提案されている。例えば、余剰電力を空調装置のコンプレッサ，送風装置等での消費電力に割り当て、冷房能力や暖房能力を向上させることが考えられる。このような手法を採用することで、バッテリを過充電することなく制動力を確保でき、かつ電力の有効利用を図ることができる（特許文献１参照）。

また、エンジンに連結されたモータジェネレータを電動機として駆動し、停止中のエンジンを強制的に回転させる技術も提案されている。すなわち、車両の動力伝達経路から切り離された状態のエンジンをモータジェネレータの回転負荷として利用し、モータジェネレータに電力を消費させるものである。このような制御により、走行用バッテリへの充電を規制しながら回生制動を実施することができ、ドライブフィーリングを向上させることができる（特許文献２参照）。

特開2009-196404号公報 特開2012-6525号公報

しかしながら、車両の回生電力は走行状態に応じて増減し、必ずしも周期的，定期的には発生しない。そのため、回生電力を空調装置で消費させた場合には空調能力の変動が大きくなり、空調性能が不安定となる場合がある。また、車両に搭載される空調装置のうち車室内を暖房するための暖房装置の多くは、エンジンで発生する熱を利用して温風を生成する機構を有する。しかし、エンジンの停止中や強制回転駆動中には熱が発生しないため、空調装置を作動させたとしても十分な暖房性能を確保することができない。
このように、従来のハイブリッド車両では、回生電力の回収に伴う回生制動性能と暖房性能とを両立させることが難しいという課題がある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたものであり、回生制動性能及び暖房性能をともに向上させることができるようにした車両の回生制御装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）ここで開示する車両の回生制御装置は、車載のエンジンと、前記エンジンに連結された第一モータと、車輪の駆動及び回生発電を行う第二モータと、前記第一モータ及び前記第二モータに接続されたバッテリと、前記エンジンの熱を用いて暖房する暖房装置とを具備する車両の回生制御装置である。
上記の回生制御装置は、前記暖房装置の作動状態を判定するとともに、前記回生発電による前記バッテリの充電が規制される状態であるか否かを判定する判定部を備える。
また、上記の回生制御装置は、前記暖房装置の作動中かつ前記バッテリの充電が規制される状態での前記回生発電に際し、前記エンジンに前記第一モータで駆動力を与えるモータリング制御と前記エンジンで燃料を燃焼させるファイアリング制御とをともに実施する制御部を備える。
さらに、前記制御部は、前記ファイアリング制御での前記エンジンの目標トルクを、前記エンジンの可燃限界トルクに基づいて設定する。
前記制御部は、前記暖房装置の非作動中かつ前記バッテリの充電が規制される状態での前記回生発電に際し、前記エンジンで燃料を燃焼させずに前記モータリング制御を実施する。前記モータリング制御での前記第一モータの目標トルクと前記ファイアリング制御での前記エンジンの目標トルクとの合計は、前記エンジンで燃料を燃焼させずに実施される前記モータリング制御における前記第一モータの目標トルクと等しく設定される。
つまり、前記エンジンで燃料を燃焼させながら実施される前記モータリング制御での前記第一モータの目標トルクが、前記エンジンで燃料を燃焼させずに実施される前記モータリング制御での前記第一モータの目標トルクから、前記ファイアリング制御での前記エンジンの目標トルクを減じた値に設定される。

なお、前記可燃限界トルクとは、可燃限界（燃料と空気との混合気が燃焼しうる最小の濃度限界）での燃焼で発生するトルクである。例えば、前記エンジンの目標トルクが前記可燃限界トルクに設定されているとき、前記エンジンには自立回転を辛うじて維持する量の燃料及び空気が導入される。したがって、その燃料量又は空気量の何れかを減少させた場合、あるいは負荷を増大させた場合には、前記エンジンが自立回転を維持できなくなり、前記エンジンがエンスト（停止）する。

このように、前記可燃限界トルクは、前記エンジンの無負荷状態における自立回転を維持するための最小トルクであり、前記エンジンの機械的な摩擦損失，吸排気損失，冷却損失等の負荷損失（内部負荷）に相当する無負荷トルクを含む。一方、前記可燃限界トルクは、空調負荷，変速機負荷，補機負荷等、前記エンジンの外部装置の負荷（外部負荷）に相当する外部負荷トルクを含まない。
なお、前記エンジンのアイドリング回転を維持するためのアイドリングトルクは、前記無負荷トルク及び前記外部負荷トルクの双方を含む。したがって、前記可燃限界トルクは、前記アイドリングトルクよりも小さい値を持つ。

（２）前記制御部は、前記ファイアリング制御での前記エンジンの目標トルクを、前記エンジンの可燃限界トルクと等しく設定することが好ましい。
（３）あるいは、前記制御部が、前記ファイアリング制御での前記エンジンの目標トルクを、前記エンジンの可燃限界トルク未満の大きさに設定することが好ましい。

（４）前記暖房装置が、前記バッテリの電力でファンを駆動することで、前記エンジンにて生じる熱を車室内へと供給することが好ましい。
（５）前記エンジンの冷却水温を取得する水温取得部を備え、前記制御部が、少なくとも前記水温取得部で取得された前記冷却水温が所定水温以下であるときに、前記モータリング制御と前記ファイアリング制御とをともに実施することが好ましい。

ここで開示する車両の回生制御装置によれば、モータリング制御とファイアリング制御とをともに実施することで、回生発電による発電電力をジェネレータで消費しつつエンジンを暖機することができる。これにより、回生制動力を確保しながらエンジン冷却水温を上昇させることができ、暖房性能を向上させることができる。また、エンジンの目標トルクが可燃限界トルクに基づいて設定されるため、回生制動力及び暖房性能だけでなく、エンジンの回転安定性をも向上させることができる。

実施例に係る回生制御装置が適用された車両のパワートレーンを例示する模式図である。 回生制御装置での制御内容を説明するためのフローチャートである。 回生制御装置での制御作用を説明するためのグラフであり、（Ａ）は非暖房（暖房OFF）・回生発電時における単独モータリング制御のモータ目標トルクを示し、（Ｂ）は暖房中（暖房ON）・回生発電時におけるファイアリング制御のエンジン目標トルク及びモータリング制御のモータ目標トルクを示す。

以下、図面を参照して、実施形態としての車両の回生制御装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．装置の構成］
本実施形態の回生制御装置が適用された車両４のパワートレーンに関する構造を図１に例示する。この車両４は、駆動源としてのエンジン３と走行用モータ２とを搭載したシリーズ・パラレル併用方式のハイブリッド車両である。エンジン３は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であり、燃料（ガソリン，軽油等）を含む混合気を燃焼室内で燃焼させることで回転軸を駆動する。また、走行用モータ２は、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えた交流電動発電機（走行用モータジェネレータ）である。これらのエンジン３，走行用モータ２は、車輪９までの動力伝達経路上において、車輪９に対して並列に接続される。

エンジン３及び走行用モータ２と車輪９との間には、トランスアクスル７（変速装置）が介装される。トランスアクスル７は、ディファレンシャルギア（差動装置）を含むファイナルドライブ（終減速機）とトランスミッション（変速機）とが一体化された動力伝達装置であり、駆動源と被駆動装置との間の動力伝達を担う複数の機構を内蔵する。トランスアクスル７の内部には、減速比を変更するための多数の変速機構や、エンジン３と車輪９との動力伝達経路を接続又は切断するためのクラッチ８が内蔵される。クラッチ８の断接状態を制御することで、エンジン３が動力伝達経路に接続され、あるいは動力伝達経路から遮断される。

エンジン３の回転軸には、ジェネレータ１の回転軸が連結される。このジェネレータ１は、エンジン３の駆動力を利用して発電する発電機としての機能と、エンジン３を始動させる電動機としての機能とを兼ね備えた交流電動発電機（発電用モータジェネレータ）である。以下の本実施形態では、ジェネレータ１の電動機としての機能に着目して、ジェネレータ１のことを単にモータ１（第一モータ）と呼ぶ。また、走行用モータ２のことを第二モータ２と呼ぶ。

モータ１，第二モータ２のそれぞれは、走行用のバッテリ５に接続される。モータ１及び第二モータ２とバッテリ５とを接続する電力供給回路上には、図示しないインバータ回路が介装される。インバータ回路は、モータ１及び第二モータ２側の交流電力とバッテリ５側の直流電力とを相互に変換する変圧器である。インバータの動作を制御することで、例えばバッテリ５の電力がモータ１，第二モータ２の各々に対して個別に供給される。同様に、モータ１，第二モータ２の各々で発生する発電電力もインバータを介してバッテリ５に充電される。なお、第二モータ２で発生する発電電力のことを回生電力とも呼ぶ。

車両４に搭載される空調装置には、暖房装置６と図示しない冷房装置とが含まれる。暖房装置６は、エンジン３で発生する熱を利用して温風を生成することで車室内を暖房する機構を持つ。例えば図１中に示すように、エンジン冷却水の流路となる冷媒配管（熱媒配管）が暖房装置６の内部を通過するように配置される。暖房装置６で暖房制御が実施されると、ファン２６がバッテリ５の電力で回転駆動され、冷媒配管の熱で暖められた空気が車室内へと送給される。

図１中に示す車両制御装置１０，エンジン制御装置２０，ジェネレータ制御装置２１，モータ制御装置２２，バッテリ制御装置２３，エアコン制御装置２４は、車両４に搭載される電子コントロールユニット群である。これらは、例えばCPU（Central Processing Unit），MPU（Micro Processing Unit）等のマイクロプロセッサや、ROM(Read Only Memory)，RAM(Random Access Memory)，補助記憶装置，インターフェイス装置等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスである。これらの電子制御装置１０，２０〜２４は、図示しない車載ネットワーク網の通信ラインに接続され、互いに通信可能とされる。

車両制御装置１０は、車両４に搭載される全ての装置を総合的に制御，管理するものである。ここでは、パワートレーンに含まれる各種装置の作動状態や、車両４の走行状態等が把握され、それぞれの装置の作動状態が制御される。また、エンジン制御装置２０はエンジン３の作動状態を専門的に制御し、ジェネレータ制御装置２１はモータ１（ジェネレータ）の作動状態を専門的に制御し、モータ制御装置２２は第二モータ２（走行用モータ）の作動状態を専門的に制御する。同様に、バッテリ制御装置２３はバッテリ５の充放電状態や充電率，劣化率等の状態を専門的に計測，制御し、エアコン制御装置２４は暖房装置６の作動状態を専門的に制御する。

［２．制御の概要］
本実施形態では、車両４の第二モータ２で発生した回生電力をバッテリ５に充電できない場合に実施される二つの制御、すなわち、モータリング制御及びファイアリング制御について詳述する。これらの二つの制御は車両制御装置１０で実施され、エンジン制御装置２０及びジェネレータ制御装置２１を介してエンジン３及びモータ１が駆動される。

モータリング制御とは、モータ１でエンジン３を強制的に回転駆動すること（モータリング）によって、バッテリ５の電力を消費させる制御である。モータリング制御では、車両制御装置１０がジェネレータ制御装置２１に対して制御信号を出力し、その制御信号に応じてジェネレータ制御装置２１がモータ１を作動させる。このとき、後述するモータ目標トルクがモータ１で生じるように、モータ１への電圧や電流，交流周波数等が調整される。

ファイアリング制御とは、エンジン３に燃料を供給して点火又は着火すること（ファイアリング）によって燃料を燃焼させ、少なくともエンジン３で熱が発生し続ける状態にする制御である。ファイアリング制御では、車両制御装置１０がエンジン制御装置２０に対して制御信号を出力し、その制御信号を受けてエンジン制御装置２０がエンジン３を作動させる。このとき、後述するエンジン目標トルクがエンジン３で生じるように、燃料噴射量や燃料噴射タイミング，吸入空気量，点火時期等が調整される。

上記のモータリング制御，ファイアリング制御は、暖房装置６の作動中であって、バッテリ５の充電が規制される状態での回生発電に際し、二つの制御がともに（同時に、並行して）実施される。すなわち、モータ１を回転させてエンジン３を付勢し続けたまま、エンジン３での燃料供給及び点火（又は着火）を継続する操作がなされる。このとき、モータリング制御でエンジン３に与えられるトルクとファイアリング制御でエンジン３に与えられるトルクとの合計が、エンジン３の自立回転性を満足する大きさとなるように、それぞれのトルクの大きさが制御される。

ここで、エンジン３のファイアリングによるトルク及びモータリングによるトルクの大きさについて説明する。既存のエンジン３の始動制御として、セルモータ，スタータモータ等を使ってエンジン３にトルクを付与し、エンジン３が安定的に回転し始めたときにトルクの付与を停止する制御が知られている。また、エンジン３が自立回転を継続するのに十分な燃料濃度となるように、燃料量及び空気量を設定する制御が知られている。

これらに対して、本実施形態のモータリング制御は、エンジン３が安定的に回転し始めた後もモータ１からエンジン３にトルクを付与し続ける点で、既存の制御と相違する。また、本実施形態のファイアリング制御は、エンジン３が可燃限界の状態かそれ以下の不安定な状態となりうる燃料量及び空気量を設定する点で、既存の制御と相違する。ここで、既存の制御におけるエンジン３が自立回転を継続しうる燃料濃度に対応するトルクを自立回転トルクと呼ぶ。本実施形態では、ファイアリングによるトルクとモータリングによるトルクとを合わせたものが自立回転トルク（アイドリングトルク）と等しくなるように、二つのトルクの大きさが制御される。

上記のモータリング制御，ファイアリング制御の実施条件は、第二モータ２における回生発電の状態と、バッテリ５の状態と、暖房装置６の作動状態とに基づいて設定される。これらの制御条件に関する情報は、モータ制御装置２２，バッテリ制御装置２３，エアコン制御装置２４から取得される。また、本実施形態の車両制御装置１０は、これに加えて、水温センサ１８（水温取得部）で検出されるエンジン冷却水温や、シフトポジションセンサ１９で検出される変速レバー（セレクトレバー，シフトレバー等）の操作位置の情報を加味して、実施条件の成否を判定する。

なお、上記のモータリング制御，ファイアリング制御に関連して、車両制御装置１０は、エンジン３のファイアリングのみを行う単独ファイアリング制御や、エンジン３で燃料を燃焼させずにモータ１のモータリングのみを行う単独モータリング制御も併せて実施する。単独モータリング制御，単独ファイアリング制御の実施条件も、第二モータ２における回生発電の状態と、バッテリ５の状態と、暖房装置６の作動状態とに基づいて設定される。例えば、単独ファイアリング制御は、第二モータ２が回生発電していない状態での暖房時に実施される。また、単独モータリング制御は、暖房装置６が作動していない状態での回生発電時に実施される。

ここで、本実施形態における制御の名称について説明する。単独モータリング制御は、モータリング制御の形態のうち、エンジン３で燃料を燃焼させずにモータリングを実施する制御の形態である。同様に、単独ファイアリング制御は、ファイアリング制御のうち、モータ１の駆動力を使用せずにファイアリングを実施する制御の形態である。単独モータリング制御は、広義のモータリング制御（少なくともモータリングを実施する制御）に含まれ、単独ファイアリング制御は、広義のファイアリング制御（少なくともファイアリングを実施する制御）に含まれる。

つまり、本実施形態では、エンジン３における燃焼の有無を以て広義のモータリング制御を二種類に分類し、燃料を燃焼させつつ実施される一方を（狭義の）モータリング制御と呼び、燃料を燃焼させずに実施される他方を単独モータリング制御と呼ぶ。同様に、本実施形態では、モータ１の駆動力の有無を以て広義のファイアリング制御を二種類に分類し、モータ１の駆動力を使用しつつ実施される一方を（狭義の）ファイアリング制御と呼び、モータ１の駆動力を使用せずに実施される他方を単独ファイアリング制御と呼ぶ。

これらの制御の概念的な包含関係は、以下の表１のようにまとめることができる。本実施形態のモータリング制御（狭義のモータリング制御）は、ファイアリング制御（狭義のファイアリング制御）と同時に実施可能である。一方、本実施形態の単独モータリング制御は、単独ファイアリング制御及び狭義のファイアリング制御と同時には実施されない。また、本実施形態の単独ファイアリング制御も、単独モータリング制御及び狭義のモータリング制御と同時には実施されない。

［３．機能］
車両制御装置１０には、上記の各種制御を実施するための機能要素として、判定部１１及び制御部１５が設けられる。これらの要素は、電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、車両制御装置１０のROMや補助記憶装置に記録，保存されるソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。

図１に示すように、判定部１１には、回生判定部１２，暖房判定部１３，充電判定部１４が設けられる。これらの各判定部１２〜１４において、四つの制御についての実施条件が判定される。また、制御部１５には、ファイアリング制御部１６とモータリング制御部１７とが設けられる。これらの各制御部１６，１７では、ファイアリング制御，単独ファイアリング制御，モータリング制御，単独モータリング制御のそれぞれについての実施条件が成立する場合に、それぞれの制御に対応する制御信号をエンジン制御装置２０，ジェネレータ制御装置２１に出力し、モータ１，エンジン３を作動させる。

［３−１．判定部］
回生判定部１２は、第二モータ２における回生発電の状態を判定するものである。ここでは、モータ制御装置２２から伝達される第二モータ２の作動状態に関する情報に基づき、第二モータ２での回生発電が可能な状態であるか否かが判定される。具体的には、第二モータ２における電流，電圧の値やアクセルペダル，ブレーキペダルの踏み込み量，変速レバーの操作状態等に基づいて判定される。

例えば、変速レバーの操作位置が「１速」や「Ｂ（回生ブレーキを強く働かせる変速段）」といった低速段（変速比が高い変速段）である場合やシフトダウン操作がなされた場合であって、アクセルペダルが踏み込まれておらず、かつ、第二モータ２が惰性回転している場合には、回生発電が可能な状態であると判定される。一方、アクセルペダルが踏み込まれている場合や、変速レバーの操作位置が「４速」や「Ｄ（一般的な走行状態で設定される変速段）」である場合には、回生制動力が不要であるものとみなす。つまり、ここでは、第二モータ２で回生発電を行うことが許容される状態であるか否かが判定される。ここでの判定結果は制御部１５に伝達される。

暖房判定部１３は、暖房装置６が作動中であるか否かを判定するものである。ここでは、エアコン制御装置２４から伝達される暖房装置６の作動状態に関する情報に基づき、暖房装置６が作動中であるか否かが判定される。好ましくは、エンジン３で発生する熱が暖房に利用されているか否かが判定されることとする。例えば、暖房装置６の作動中であっても、設定温度があまり高温でない場合には、エンジン３で熱を発生させなくてもよいと考えられる。このような場合には、たとえ暖房装置６が作動中であっても、エンジン３で発生する熱が暖房に利用されていないと判定してもよい。

また、暖房判定部１３は上記の判定条件に加えて、水温センサ１８で検出されるエンジン冷却水温が所定水温以下であるか否かを判定し、これを以て暖房装置６が作動中であるかを判定する。例えば、エンジン冷却水温が所定水温以下のときには、エンジン３で熱を発生させた方がよいと判断し、暖房装置６が作動中であると判定する。一方、エンジン冷却水温が所定水温を超えるときには、エンジン３で熱を発生させなくてもよいため、暖房装置６が作動中でないと判定する。ここでの判定結果は制御部１５に伝達される。

充電判定部１４は、バッテリ５の充電が規制される状態であるか否かを判定するものである。ここでは、バッテリ５の充電率やセル温度，劣化進行度等に応じて、バッテリ５に充電してもよい状態であるか、それとも充電しない方がよい状態であるのかが判断される。例えば、バッテリ５の充電率が満充電状態に近い状態のときには、過充電を避けるべく、充電が規制される状態であると判定する。また、バッテリセル温度が極低温の状態では、バッテリ５への充電によって劣化が進行しやすくなる場合があるため、充電が規制される状態であると判定する。ここでの判定結果は制御部１５に伝達される。

［３−２．ファイアリング制御部］
ファイアリング制御部１６は、広義のファイアリング制御を実施するものである。狭義のファイアリング制御は、以下の条件Ｘ，Ｙ，Ｚが全て成立するときに実施される。一方、単独ファイアリング制御は、以下の条件Ｘが成立し、かつ、少なくとも条件Ｙ，Ｚの何れか一方が成立しないときに実施される。したがって、条件Ｘはファイアリング制御と単独ファイアリング制御との間で共通である。
条件Ｘ．暖房装置６が作動中である
条件Ｙ．第二モータ２で回生発電が可能な状態である
条件Ｚ．バッテリ５の充電が規制される状態である

単独ファイアリング制御の実施条件が成立したとき、ファイアリング制御部１６は、暖房装置６の作動状態に基づいてエンジン目標トルクを設定する。このエンジン目標トルクは、エンジン３のアイドリングを維持するのに要するトルク（アイドリングトルク）以上の大きさに設定され、例えば暖房設定温度や車室内温度，外気温等に応じて設定される。一方、ファイアリング制御の実施条件が成立したとき、ファイアリング制御部１６は、エンジン目標トルクをエンジン３の可燃限界トルクと同程度、又は可燃限界トルク以下、又は可燃限界トルク未満の大きさに設定する。本実施形態では、エンジン目標トルクが可燃限界トルクと等しい大きさに設定されるものとする。

また、ファイアリング制御部１６は、上記のようなエンジン目標トルクがエンジン３で発生するように、エンジン３の燃料噴射量や燃料噴射タイミング，吸入空気量（スロットル開度），点火時期等を設定し、これらの設定を含む制御信号をエンジン制御装置２０へと伝達する。これにより、エンジン制御装置２０がエンジン３を可燃限界状態で作動させることとなる。なお、本実施形態のファイアリング制御部１６は、バッテリ５の電力を用いて暖房装置６のファン２６を駆動させる制御信号をエアコン制御装置２４へと伝達する機能を併せ持つ。この制御により、バッテリ５の電力消費が促進され、バッテリ５への充電規制状態が解除されやすくなる。

上記の可燃限界トルクとは、可燃限界（燃料と空気との混合気が燃焼しうる最小の濃度限界）での燃焼で発生するトルクを表す。例えば、エンジン３の目標トルクが可燃限界トルクに等しい大きさに設定されているとき、エンジン３には自立回転を辛うじて維持する量の燃料及び空気が導入される。したがって、その燃料量又は空気量の何れかを減少させた場合、あるいは負荷を増大させた場合には、エンジン３が自立回転を維持できなくなり、エンジン３が停止（エンスト）する。

このように、可燃限界トルクはエンジン３の無負荷状態における自立回転を維持するための最小トルクであり、エンジン３の機械的な摩擦損失，吸排気損失，冷却損失等の負荷損失（内部負荷）に相当する無負荷トルクを含む。一方、可燃限界トルクは、空調負荷，変速機負荷，補機負荷等、エンジン３の外部装置の負荷（外部負荷）に相当する外部負荷トルクを含まない。なお、単独ファイアリング制御で設定されるエンジン目標トルク（エンジン３の自立したアイドリング回転を維持するためのアイドリングトルク）は、無負荷トルク及び外部負荷トルクの双方を含む。したがって、可燃限界トルクは、アイドリングトルクよりも小さい値を持つ。

［３−３．モータリング制御部］
モータリング制御部１７は、広義のモータリング制御を実施するものである。モータリング制御は、ファイアリング制御と同様に、条件Ｘ，Ｙ，Ｚが全て成立するときに実施される。一方、単独モータリング制御は、条件Ｘのみが成立せず、条件Ｙ，Ｚがともに成立するときに実施される。したがって、条件Ｙ，Ｚはモータリング制御と単独モータリング制御との間で共通である。

単独モータリング制御の実施条件が成立したとき、モータリング制御部１７は、第二モータ２で発生しうる回生電力の大きさや第二モータ２の回転速度（車両４の走行速度），バッテリ５の充電状態，車輪９に付与したい制動力（回生制動力）等に基づき、モータ目標トルクを設定する。回生電力の値は、例えば第二モータ２の回転速度（車両４の走行速度）や第二モータ２における電流，電圧，交流周波数等に基づいて算出される。また、バッテリ５への充電が可能である場合には、上記の回生電力からバッテリ５への充電電力を差し引いた余剰電力に基づいて、モータ目標トルクを設定してもよい。

一方、モータリング制御の実施条件が成立したとき、モータリング制御部１７は、単独モータリング制御におけるモータ目標トルクから、ファイアリング制御におけるエンジン目標トルクを減算し、これをモータリング制御のモータ目標トルクとして設定する。つまり、単独モータリング制御が実施される場合とモータリング制御及びファイアリング制御がともに実施される場合とでトータルの目標トルクの値が同等となるように、モータリング制御及びファイアリング制御の目標トルクが設定される。

また、モータリング制御部１７は、上記のようなモータ目標トルクがモータ１から出力されるように、モータ１への電圧や電流，交流周波数等を設定し、これらの設定を含む制御信号をジェネレータ制御装置２１へと伝達する。これにより、ジェネレータ制御装置２１がモータ１を作動させることとなる。
上記の制御条件と制御内容との対応関係をまとめて以下の表２に示す。表中の丸記号はその条件が成立することを表す。ファイアリング制御及びモータリング制御は、実施条件が同一であるため、同時に並行して実施される。

［４．フローチャート］
図２は、上記の制御手順を例示するフローチャートである。このフローは、車両制御装置１０内において所定周期で繰り返し実行される。ステップＳ１では、上記の制御に関する各種情報が取得される。例えば、第二モータ２の作動状態に関する情報がモータ制御装置２２から伝達され、変速レバーの操作位置に関する情報がシフトポジションセンサ１９から入力される。また、暖房装置６の作動状態に関する情報がエアコン制御装置２４から伝達され、エンジン冷却水温の情報が水温センサ１８から入力される。さらに、バッテリ５の状態に関する情報がバッテリ制御装置２３から伝達される。

ステップＳ２では、回生判定部１２において、第二モータ２での回生発電が可能な状態であるか否かが判定される。例えば、変速レバーの操作位置が「Ｂ」の位置であり、かつ、車輪９の運動エネルギーによって第二モータ２に生じる電力を回収できる状態である場合には、回生発電が可能な状態であると判定されてステップＳ３に進む。一方、回生発電が可能な状態でない場合には、ステップＳ１０に進む。ステップＳ２での判定内容は、上記の条件Ｙに対応する。

ステップＳ３では、充電判定部１４において、バッテリ５の充電が規制される状態であるか否かが判定される。例えば、バッテリ５の充電率が満充電に近い所定充電率以上である場合や、バッテリ５のセル温度が所定温度範囲外である場合には、バッテリ５の充電が規制される状態であると判定されてステップＳ４に進む。一方、バッテリ５の充電が規制される状態ではない場合には、ステップＳ７に進む。ステップＳ３での判定内容は、上記の条件Ｚに対応する。

ステップＳ４では、暖房判定部１３において、暖房装置６が作動中であるか否かが判定される。例えば、暖房装置６の電源スイッチがオン操作されており、かつ、エンジン冷却水温が所定温度未満である場合には、暖房装置６が作動中であると判定されてステップＳ６に進む。一方、暖房装置６が作動中でない場合には、ステップＳ５に進む。ステップＳ４の判定内容は、上記の条件Ｘに対応する。

ステップＳ５では、上記の条件Ｘが成立せず、条件Ｙ，Ｚが成立することから、モータリング制御部１７で単独モータリング制御が実施される。このとき、単独モータリング制御におけるモータ目標トルクは、例えば第二モータ２の回生電力や回転速度（車両４の走行速度），バッテリ５の充電状態，目標とする回生制動力等に基づいて設定される。これにより、回生電力が大きいほどモータ１が高速で駆動されて電力が多量に消費される。したがって、たとえバッテリ５に全く充電できない状態であっても、適切な大きさの回生制動力が発生する。

一方、ステップＳ６に進んだ場合、上記の条件Ｘ，Ｙ，Ｚの全てが成立することから、ファイアリング制御部１６でファイアリング制御が実施されるとともに、同時並行的にモータリング制御部１７でモータリング制御が実施される。このとき、ファイアリング制御におけるエンジン目標トルクは、可燃限界トルクと等しく設定される。また、モータリング制御におけるモータ目標トルクは、単独モータリング制御におけるモータ目標トルクからエンジン目標トルクを減じた値に設定される。

つまり、モータ目標トルクとエンジン目標トルクとを合計したトータルのトルクは、ステップＳ５に進んだ場合のモータ目標トルクと同等となる。したがって、単独モータリング制御の実施中に暖房装置６が作動を開始した場合であってもエンジン３の回転状態は変化せず、回転安定性が向上する。また、モータ１を駆動することで回生電力が消費されるため、たとえバッテリ５に全く充電できない状態であっても、適切な大きさの回生制動力が発生する。なお、このときファイアリング制御部１６からエアコン制御装置２４へと制御信号が出力され、暖房装置６のファン２６がバッテリ５の電力で回転駆動される。これにより、バッテリ５の電力消費が促進される。

ステップＳ３からステップＳ７に進んだ場合、暖房判定部１３において、暖房装置６が作動中であるか否かが判定される。暖房装置６が作動中であると判定された場合にはステップＳ８に進み、そうでない場合にはステップＳ９に進む。
ステップＳ８では、上記の条件Ｘ，Ｙが成立し、条件Ｚが不成立となることから、ファイアリング制御部１６で単独ファイアリング制御が実施されるとともに、回生電力によるバッテリ５の充電（通常の充電）が実施される。単独ファイアリング制御におけるエンジン目標トルクは、例えばエンジン３のアイドリングを維持するのに要するアイドリングトルク以上の大きさに設定される。これにより、エンジン３の回転状態が安定化し、エンジン冷却水温が上昇して暖房性能が向上する。

また、回生電力によるバッテリ５への充電電力は、例えば第二モータ２で発生する回生電力やバッテリ５の充電状態，車輪９に付与したい制動力（回生制動力）等に基づいて算出される。なお、ステップＳ９に進んだ場合には、上記の条件Ｙのみが成立し、条件Ｘ，Ｚがともに不成立となることから、モータ１及びエンジン３の制御は特に実施されず、通常の充電のみが実施される。この場合の充電電力も、ステップＳ８における通常の充電と同様に、例えば第二モータ２で発生する回生電力やバッテリ５の充電状態，車輪９に付与したい制動力（回生制動力）等に基づいて算出される。

ステップＳ２からステップＳ１０に進んだ場合、暖房判定部１３において、暖房装置６が作動中であるか否かが判定される。暖房装置６が作動中であると判定された場合にはステップＳ１１に進む。このステップＳ１１では、上記の条件Ｘが成立し、条件Ｙが不成立となることから、ファイアリング制御部１６で単独ファイアリング制御が実施される。この単独ファイアリング制御では、ステップＳ８における単独ファイアリング制御と同様の制御が実施される。

［５．作用，効果］
（１）上記の車両制御装置１０には、暖房装置６の作動状態及びバッテリ５への充電規制状態を判定する判定部１１が設けられる。また、暖房装置６の作動中かつ充電規制状態での回生発電に際し、モータ１でのモータリング制御とエンジン３のファイアリング制御とをともに実施する制御部１５が設けられる。これらの制御構成は、回生発電による発電電力をモータ１で消費しつつエンジン３を暖機することに寄与する。これにより、バッテリ５が充電できない場合であっても、回生制動力を確保しながらエンジン冷却水温を上昇させることができ、暖房性能を向上できる。したがって、回生制動性能及び暖房性能をともに向上させることができる。さらに、ファイアリング制御で設定されるエンジン目標トルクが可燃限界トルクに基づいて設定されるため、エンジン３の回転安定性をも確保することができる。

（２）上記の車両制御装置１０におけるファイアリング制御部１６では、ファイアリング制御で設定されるエンジン目標トルクが可燃限界トルクと等しく設定される。このような設定により、最低限の回転安定性が確保されることとなる。すなわち、仮に何らかの理由によってモータリング制御が不安定となり、エンジン３に付加されていたモータトルクが減少，消失したような場合であっても、可燃限界トルクに相当する燃料噴射量，吸入空気量が確保されているため、エンジン３が直ちに停止するような事態（エンスト）が回避される。また、可燃限界トルクはアイドリングトルクよりも小さいため、これらの差分に相当するトルクをモータ１で付加するならば、少なくともその差分に相当するモータ目標トルクが確保され、モータ１での消費電力（すなわち、回生制動力）も確保される。このように、エンジン３の回転安定性を確保しつつ、暖房性能と回生制動性能とを両立させることができる。

（３）なお、ファイアリング制御で設定されるエンジン目標トルクの大きさは、可燃限界トルク未満の大きさに設定することも可能である。この場合、例えばエンジン目標トルクをアイドリングトルク程度の大きさに設定した場合と比較して、燃料噴射量や吸入空気量を減少させることができる。また、ファイアリング制御の実施時にはモータリング制御も併せて実施されるため、モータ１を用いてエンジン３の回転状態をアシストし続けることができる。したがって、エンジン目標トルクの低下量に見合ったモータトルクを付加することで、エンジン３の回転安定性を維持することができる。

（４）上記の車両制御装置１０では、モータリング制御及びファイアリング制御によってエンジン３に与えられるトルクの合計値が、エンジン３で燃料を燃焼させないモータリング制御である単独モータリング制御によってエンジン３に与えられるトルクと等しい大きさとなるように、制御が実施される。このような制御により、暖房装置６の作動状態が変動した場合であっても、エンジン３に与えられるトルクを一定に保つことができる。したがって、エンジン３の回転安定性を向上させることができるとともに、騒音，振動の発生を抑制することができる。この点について、図３（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。

上記の条件Ｙ，Ｚがともに成立するとき、条件Ｘが不成立であれば単独モータリング制御が実施され、条件Ｘが成立すればモータリング制御とファイアリング制御とがともに実施される。図３（Ａ）は前者の状態におけるモータ目標トルクT₀を示すグラフであり、図３（Ｂ）は後者の状態におけるエンジン目標トルクT₁及びモータ目標トルクT₂の合算値を示すグラフである。これらのグラフ中の時刻tは、例えば条件Ｙが不成立の状態から成立する状態へと移行した時刻である。

単独モータリング制御では、第二モータ２で発生しうる回生電力や回転速度（車両４の走行速度），バッテリ５の充電状態，目標とする回生制動力等に基づいてモータ目標トルクT₀が設定される。このモータ目標トルクT₀は、第二モータ２での発電量に応じた大きさを持つ。
一方、ファイアリング制御では、エンジン目標トルクT₁が可燃限界トルクと等しく設定される。また、ファイアリング制御と同時に実施されるモータリング制御では、モータ目標トルクT₂が上記のモータ目標トルクT₀からエンジン目標トルクT₁を減じた大きさに設定される（T₂=T₀-T₁）。つまり、エンジン目標トルクT₁とモータ目標トルクT₂との合算値は、条件Ｘが成立しなかった場合に設定されるモータ目標トルクT₀と等しい大きさとなる。これにより、エンジン３の回転状態が条件Ｘの成否に影響を受けないことになり、エンジン３の回転安定性が向上する。

（５）上記の車両制御装置１０では、ファイアリング制御に際し、バッテリ５の電力で暖房装置６のファン２６を駆動する制御信号がエアコン制御装置２４に伝達される。これにより、バッテリ５の電力消費を促進することができ、バッテリ５の充電規制状態を解除しやすくすることができるとともに、バッテリ５の充電防止効果を高めることができる。なお、バッテリ５の充電規制状態が解除された場合には、通常の充電と単独ファイアリング制御とが実施されることとなる。したがって、低下したバッテリ５の充電率は、その後の回生発電で回復可能である。

（６）上記の車両制御装置１０では、暖房装置６の作動状態の判定に際し、エンジン冷却水温を参照している。また、モータリング制御及びファイアリング制御は、エンジン冷却水温が所定水温以下であるときに実施されるため、エンジン３の冷態時における暖房性能を確保することができる。一方、エンジン冷却水温が十分に暖まった状態ではこれらの制御が実施されないため、燃料消費を抑えることができる。

［６．変形例］
上記の実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。例えば、上記の表２中において、条件Ｘ，Ｙ，Ｚが全て成立する場合以外の具体的な制御内容は、適宜変更してもよい。すなわち、単独ファイアリング制御，単独モータリング制御，通常の充電といった各々の制御条件に関しては、上述の実施形態に記載された制御条件に限定されない。

また、上述の実施形態では、ファイアリング制御のエンジン目標トルクが可燃限界トルクに等しい大きさに設定されたものについて詳述したが、エンジン目標トルクを可燃限界トルク未満の大きさに設定することも可能である。この場合、モータ１によって付加されるトルクの大きさをやや大きめに設定することで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。なお、エンジン３の回転安定性を確保する上では、ファイアリング制御に係るエンジン目標トルクとモータリング制御に係るモータ目標トルクとの合算値をアイドリングトルク以上とすることが好ましい。一方、その合算値をアイドリングトルク未満の大きさ（例えば、合算値を可燃限界トルクと等しい大きさ）に設定することも可能である。

また、上述の実施形態では、モータ１を用いてエンジン３を強制的に回転駆動する制御のことをモータリング制御としているが、モータリング制御での具体的なエンジン３の駆動手法はこれに限定されない。例えば、モータ１以外の電動機やセルモータを使用，併用して、エンジン３を回転駆動するような制御を実施してもよい。この場合、エンジン３に与えられるトルクの合計値が、上述の実施形態における「モータ目標トルク」に相当するものとして扱えばよい。

１ モータ（第一モータ，ジェネレータ）
２ 第二モータ（走行用モータ）
３ エンジン
４ 車両
５ バッテリ
６ 暖房装置
７ トランスアクスル（変速装置）
８ クラッチ
９ 車輪
１０ 車両制御装置
１１ 判定部
１２ 回生判定部
１３ 暖房判定部
１４ 充電判定部
１５ 制御部
１６ ファイアリング制御部
１７ モータリング制御部
１８ 水温センサ（水温取得部）
１９ シフトポジションセンサ
２０ エンジン制御装置
２１ ジェネレータ制御装置
２２ モータ制御装置
２３ バッテリ制御装置
２４ エアコン制御装置
２６ ファン

Claims (5)

1. 車載のエンジンと、前記エンジンに連結された第一モータと、車輪の駆動及び回生発電を行う第二モータと、前記第一モータ及び前記第二モータに接続されたバッテリと、前記エンジンの熱を用いて暖房する暖房装置とを具備する車両の回生制御装置において、
   前記暖房装置の作動状態を判定するとともに、前記回生発電による前記バッテリの充電が規制される状態であるか否かを判定する判定部と、
   前記暖房装置の作動中かつ前記バッテリの充電が規制される状態での前記回生発電に際し、前記エンジンに前記第一モータで駆動力を与えるモータリング制御と前記エンジンで燃料を燃焼させるファイアリング制御とをともに実施する制御部と、
   を備え、
   前記制御部が、前記ファイアリング制御での前記エンジンの目標トルクを、前記エンジンの可燃限界トルクに基づいて設定し、
   前記制御部が、前記暖房装置の非作動中かつ前記バッテリの充電が規制される状態での前記回生発電に際し、前記エンジンで燃料を燃焼させずに前記モータリング制御を実施するとともに、
   前記モータリング制御での前記第一モータの目標トルクと前記ファイアリング制御での前記エンジンの目標トルクとの合計が、前記エンジンで燃料を燃焼させずに実施される前記モータリング制御における前記第一モータの目標トルクと等しく設定される
   ことを特徴とする、車両の回生制御装置。
2. 前記制御部が、前記ファイアリング制御での前記エンジンの目標トルクを、前記エンジンの可燃限界トルクと等しく設定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両の回生制御装置。
3. 前記制御部が、前記ファイアリング制御での前記エンジンの目標トルクを、前記エンジンの可燃限界トルク未満の大きさに設定する
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両の回生制御装置。
4. 前記暖房装置が、前記バッテリの電力でファンを駆動することで、前記エンジンにて生じる熱を車室内へと供給する
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両の回生制御装置。
5. 前記エンジンの冷却水温を取得する水温取得部を備え、
   前記制御部が、少なくとも前記水温取得部で取得された前記冷却水温が所定水温以下であるときに、前記モータリング制御と前記ファイアリング制御とをともに実施する
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の車両の回生制御装置。

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