JP6679989B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、燃料をエネルギ源とする第１駆動力発生装置と、電気をエネルギ源とする第２駆動力発生装置と、第２駆動力発生装置と電力をやり取りする蓄電装置とを含むハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、車両の駆動軸を駆動するための動力を発生する内燃機関および回転電機と、回転電機に電力を供給する蓄電装置とを有するハイブリッド車両の制御装置として、内燃機関が発生する駆動力を回転電機の駆動力によってアシストする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と、内燃機関によって回転駆動される回転電機の発電電力を蓄電装置および電気負荷に供給する発電状態での燃費改善効果の指標となる発電経済指標とをそれぞれ複数算出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この制御装置は、電源系（蓄電装置および電気負荷）内の消費電力を考慮して、それぞれ複数のアシスト経済指標および発電経済指標を算出し、これら複数のアシスト経済指標および複数の発電経済指標をそれぞれの基準値と比較することにより最適経済指標を設定すると共に、最適経済指標に対応する最適電力授受量を設定する。そして、当該制御装置は、最適電力授受量に対応する内燃機関および回転電機の動作点を設定し、設定した動作点で作動するように内燃機関および回転電機を制御する。

特開２００８−１５５８２０号公報

上記従来の制御装置によれば、蓄電装置や回転電機から電力供給を受けて動作する電気負荷の消費電力の変動を経済指標に反映させて、電気負荷の消費電力の影響によるハイブリッド車両の燃費の悪化を抑制することができる。しかしながら、特許文献１では、運転者の運転の傾向（運転者によるアクセル操作やブレーキ操作の違い）や走行環境の変化等が何ら考慮されておらず、上記制御装置により制御されるハイブリッド車両には、燃費の向上（燃料消費量の低減化）を図る面で、なお改善の余地がある。

そこで、本開示の発明は、燃料をエネルギ源とする第１駆動力発生装置と、電気をエネルギ源とする第２駆動力発生装置と、第２駆動力発生装置と電力をやり取りする蓄電装置とを含むハイブリッド車両の燃費をより向上させることを主目的とする。

本開示のハイブリッド車両の制御装置は、燃料をエネルギ源とする第１駆動力発生装置と、電気をエネルギ源とする発電可能な第２駆動力発生装置と、前記第２駆動力発生装置と電力をやり取りする蓄電装置とを含むハイブリッド車両の制御装置において、運転者の要求および前記ハイブリッド車両の走行状態に応じた前記第１駆動力発生装置の目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、それぞれ前記目標回転数を含む前記第１駆動力発生装置の複数の動作点における燃料消費量である第１燃料消費量を取得する第１燃料消費量取得手段と、運転者の要求に応じた車両要求パワーに基づいて、前記第１駆動力発生装置の前記複数の動作点ごとに、前記蓄電装置の充電率の変化量を取得すると共に取得した前記変化量に換算係数を乗じて第２燃料消費量を取得する第２燃料消費量取得手段と、前記第１燃料消費量と前記第２燃料消費量との和を最小にする前記動作点を前記第１駆動力発生装置の目標動作点に設定すると共に、前記第１および第２駆動力発生装置並びに前記蓄電装置の少なくとも何れかにより前記車両要求パワーが賄われるように前記第２駆動力発生装置の目標動作点を設定する目標動作点設定手段と、前記ハイブリッド車両の走行中に、所定時間内における前記第１駆動力発生装置の燃料消費量と前記所定時間内に前記蓄電装置の充電に供された前記第２駆動力発生装置の発電量との比率に基づいて前記換算係数を更新する換算係数更新手段とを備えるものである。

この制御装置は、運転者の要求およびハイブリッド車両の走行状態に応じた目標回転数をそれぞれ含む第１駆動力発生装置の複数の動作点における第１燃料消費量を取得し、運転者の要求に応じた車両要求パワーに基づいて、第１駆動力発生装置の当該複数の動作点ごとに、蓄電装置の充電率の変化量を取得すると共に取得した変化量に換算係数を乗じて第２燃料消費量を取得する。更に、この制御装置は、第１燃料消費量と第２燃料消費量との和を最小にする動作点を第１駆動力発生装置の目標動作点に設定すると共に、第１および第２駆動力発生装置並びに蓄電装置の少なくとも何れかにより車両要求パワーが賄われるように第２駆動力発生装置の目標動作点を設定する。これにより、ハイブリッド車両のトータルの燃費が向上するように第１および第２駆動力発生装置の出力配分を設定することが可能となる。

一方、ハイブリッド車両の走行中、蓄電装置の充電に供される第２駆動力発生装置の発電量は、運転者のアクセル操作やブレーキ操作（ペダルの踏み方）、走行環境（路面勾配）等によって変化する。このため、この制御装置は、蓄電装置の充電率の変化量を燃料消費量に換算するための換算係数を、所定時間内における第１駆動力発生装置の燃料消費量と当該所定時間内に蓄電装置の充電に供された第２駆動力発生装置の発電量との比率に基づいて更新する。これにより、換算係数を運転者の運転の傾向や走行環境に合致した、燃料消費量をより低減化させ得る適正なものに修正することができる。この結果、この制御装置によれば、燃料をエネルギ源とする第１駆動力発生装置と、電気をエネルギ源とする第２駆動力発生装置と、第２駆動力発生装置と電力をやり取りする蓄電装置とを含むハイブリッド車両の燃費をより向上させることが可能となる。

また、第２駆動力発生装置は、第１駆動力発生装置からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能であると共に、回生制動トルクを出力可能であってもよく、上記比率は、上記所定時間内に第１駆動力発生装置によって蓄電装置の充電のために消費された燃料の量である充電用燃料消費量と当該充電用燃料消費量に対応した第２駆動力発生装置の発電量との比率と、上記所定時間内にハイブリッド車両を走行させるために第１駆動力発生装置によって消費された燃料の量と当該所定時間内における第２駆動力発生装置の回生制動トルクの出力に伴う発電量との比率とを含んでもよい。これにより、ハイブリッド車両の走行中に、換算係数をより一層適正なものに修正することが可能となる。

更に、第１駆動力発生装置は、内燃機関であってもよく、目標回転数設定手段は、アクセル開度および車速に基づいて当該内燃機関の目標回転数を設定してもよく、第２燃料消費量取得手段は、車両要求パワーから上記複数の動作点での内燃機関の出力パワーを減じて当該複数の動作点ごとに蓄電装置の充放電電力を算出すると共に、当該充放電電力に基づいて複数の動作点ごとに蓄電装置の充電率の変化量を取得してもよい。

また、第１駆動力発生装置は、内燃機関であってもよく、第２駆動力発生装置は、電動機を含んでもよい。更に、第２駆動力発生装置は、内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な第１電動機と、駆動輪に連結されると共に第１電動機および蓄電装置と電力をやり取りする第２電動機とを含んでもよい。

本開示の制御装置により制御されるハイブリッド車両の概略構成図である。 本開示の制御装置の制御ブロック図である。 内燃機関の目標動作点の設定に用いられる燃費ラインおよび最大トルクラインを例示する説明図である。 ハイブリッド車両の加速時における目標回転数の設定手順を示す説明図である。 蓄電装置の充電率の変化量と燃料消費量との関係を例示する説明図である。 第１駆動力発生装置の複数の動作点における第１および第２燃料消費量の和を示す説明図である。 本開示の制御装置により実行される換算係数更新ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照しながら本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示の制御装置により制御されるハイブリッド車両２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド車両２０は、エンジン２２（第１駆動力発生装置）と、シングルピニオン式のプラネタリギヤ３０と、何れも同期発電電動機であるモータＭＧ１およびＭＧ２（第２駆動力発生装置）と、蓄電装置４０と、蓄電装置４０に接続されると共にモータＭＧ１およびＭＧ２を駆動する電力制御装置（以下、「ＰＣＵ」という）５０と、車両全体を制御する本開示の制御装置であるパワーマネージメント電子制御ユニット（以下、「ＰＭＥＣＵ」という）７０とを含む。

エンジン２２は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料と空気との混合気の爆発燃焼により動力を発生する内燃機関であり、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータであるエンジン電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２５により制御される。エンジン２２では、エアクリーナにて清浄された空気がスロットルバルブや吸気管，吸気バルブを介して複数の燃焼室内に吸入され、吸入空気に対しては、燃料噴射弁から燃料が噴射される。空気と燃料との混合気は、各燃焼室で点火プラグからの電気火花によって爆発燃焼させられる。エンジン２２からの排ガスは、排気バルブや排気管を介して側排ガス浄化装置（三元触媒）へと送出され、当該排ガス浄化装置にて浄化された後、外部へと排出される。

プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１のロータに接続されるサンギヤ３１と、駆動軸３５に接続されると共に減速機３６を介してモータＭＧ２のロータに連結されるリングギヤ３２と、複数のピニオンギヤ３３を回転自在に支持すると共にダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト（出力軸）に連結されるプラネタリキャリヤ３４とを有する。駆動軸３５は、図示しないギヤ機構、デファレンシャルギヤ３８を介して左右の車輪（駆動輪）ＤＷに連結される。かかる構成を有するハイブリッド車両２０では、モータＭＧ１，ＭＧ２の出力トルクを調整することで、エンジン２２の動作点（回転数および出力トルク）を任意に設定（変更）することができる。なお、減速機３６の代わりに、モータＭＧ２のロータと駆動軸３５との間の変速比を複数段階に設定可能な変速機が採用されてもよい。

モータＭＧ１は、主に、負荷運転されるエンジン２２からの動力の少なくとも一部を用いて電力を生成する発電機として動作する。モータＭＧ２は、主に、蓄電装置４０からの電力およびモータＭＧ１からの電力の少なくとも何れか一方により駆動されて動力を発生する電動機として動作すると共に、ハイブリッド車両２０の制動時に回生制動トルクを出力する。モータＭＧ１およびＭＧ２は、ＰＣＵ５０を介して蓄電装置４０と電力をやり取りする。

蓄電装置４０は、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータである電源管理電子制御装置（以下、「電源管理ＥＣＵ」という）４５により管理される。電源管理ＥＣＵ４５は、蓄電装置４０の電圧センサからの端子間電圧や、電流センサからの充放電電流、温度センサからの電池温度Ｔｂａｔ等に基づいて、蓄電装置４０のＳＯＣ（充電率）等を算出する。蓄電装置４０は、リチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池といった二次電池であってもよく、キャパシタであってもよく、二次電池およびキャパシタの双方を含んでもよい。

ＰＣＵ５０は、モータＭＧ１を駆動する第１インバータや、モータＭＧ２を駆動する第２インバータ、蓄電装置４０からの電力を昇圧する昇圧コンバータ（電圧変換モジュール）等を含む（何れも図示省略）。ＰＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータであるモータ電子制御装置（以下、「ＭＧＥＣＵ」という）５５により制御される。ＭＧＥＣＵ５５は、ＰＭＥＣＵ７０からの指令信号や、昇圧コンバータの昇圧前電圧および昇圧後電圧、モータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出するレゾルバの検出値、モータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等を入力する。ＭＧＥＣＵ５５は、これらの入力信号に基づいて第１および第２インバータや昇圧コンバータをスイッチング制御する。また、ＭＧＥＣＵ５５は、レゾルバの検出値に基づいてモータＭＧ１およびＭＧ２のロータの回転数を算出する。

ＰＭＥＣＵ７０は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力装置等を含むマイクロコンピュータであり、ネットワーク（ＣＡＮ）を介してＥＣＵ２５，４５，５５と各種信号をやり取りする。更に、ＰＭＥＣＵ７０は、例えばスタートスイッチからの信号や、アクセルペダルポジションセンサにより検出されるアクセル開度Ａｃｃ、車速センサにより検出される車速Ｖ、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数等を入力する。

次に、図２を参照しながら、ＰＭＥＣＵ７０によるエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の目標動作点の設定手順について説明する。図２は、ＰＭＥＣＵ７０の制御ブロック図である。同図に示すように、ＰＭＥＣＵ７０には、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭといったハードウエアと、予めインストールされた各種プログラムとの協働により、要求パワー導出部７１、目標回転数導出部７２、エンジントルク導出部７３、燃料消費量導出部７４、充放電電力導出部７５、充放電電流導出部７６、ＳＯＣ変化量導出部７７、燃料換算部７８、および目標値導出部７９が機能ブロックとして構築されている。また、ＰＭＥＣＵ７０のＲＯＭには、図示しない要求パワー設定マップ、目標回転数導出用の燃費ラインおよび最大トルクライン、ＯＣＶマップ８１、抵抗マップ８２、燃料消費量マップ（図示省略）等が格納されている。

運転者により図示しないアクセルペダルが踏み込まれると、ＰＭＥＣＵ７０は、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ、蓄電装置４０のＳＯＣ，電池温度Ｔｂａｔといった制御に必要なデータを入力する。アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖは、要求パワー導出部７１に与えられ、当該要求パワー導出部７１は、図示しない要求パワー設定マップからアクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに対応した車両要求パワーＰｒｑを導出する。車両要求パワーＰｒｑは、運転者の要求者（アクセル開度Ａｃｃ）およびハイブリッド車両２０の走行状態（車速）に応じた当該ハイブリッド車両２０を走行させるのに必要なパワーであり、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに対応した要求トルクと駆動軸３５の回転数との積値に相当するものである。

図２に示すように、車両要求パワーＰｒｑは、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと共に目標回転数導出部７２に与えられ、当該目標回転数導出部７２は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖまたは車両要求パワーＰｒｑに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅｔａｇを設定する。具体的には、目標回転数導出部７２は、まず、図３に示す燃費ラインから車両要求パワーＰｒｑに対応した基準回転数Ｎｅｒｅｆを導出する。燃費ラインは、いわゆる燃料消費率等高線に基づいて、エンジン２２をより効率よく動作させる動作点を結ぶことにより予め定められた動作ライン（マップ）である。更に、目標回転数導出部７２は、ハイブリッド車両２０が加速しているか否かを判定し、当該ハイブリッド車両２０が加速していないとみなされる場合、基準回転数Ｎｅｒｅｆをエンジン２２の目標回転数Ｎｅｔａｇに設定する。

これに対して、ハイブリッド車両２０が加速しているとみなされる場合、目標回転数導出部７２は、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて、閾値Ｎｅｐ（ステップ量）および勾配ｄＮｅを導出する。本実施形態では、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと閾値Ｎｅｐとの関係を規定する図示しない閾値設定マップと、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖと勾配ｄＮｅとの関係を規定する図示しない勾配設定マップとが予め作成され、両マップがＰＭＥＣＵ７０の図示しないＲＯＭに格納されている。目標回転数導出部７２は、両マップからアクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに対応した閾値Ｎｅｐと勾配ｄＮｅとを導出する。

目標回転数導出部７２は、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれたか、あるいは踏み増されたタイミング（図４における時刻ｔ０）から目標回転数Ｎｅｔａｇあるいは計測されるエンジン２２の回転数が閾値Ｎｅｐに達するまで（図４における時刻ｔ１）、上述の基準回転数Ｎｅｒｅｆを目標回転数Ｎｅｔａｇに設定する。また、目標回転数Ｎｅｔａｇ等が閾値Ｎｅｐに達すると、目標回転数導出部７２は、その時点（時刻ｔ１）から目標回転数Ｎｅｔａｇが時間の経過と共に勾配ｄＮｅに従って高まるように目標回転数Ｎｅｔａｇを設定する。これ以後、目標回転数Ｎｅｔａｇは、基本的に基準回転数Ｎｅｒｅｆよりも低くなり、比較的緩やかに高まっていくことになる。そして、目標回転数導出部７２は、目標回転数Ｎｅｔａｇあるいは計測されるエンジン２２の回転数が基準回転数Ｎｅｒｅｆ以上になると（図４における時刻ｔ２）、それ以後、基準回転数Ｎｅｒｅｆを目標回転数Ｎｅｔａｇに設定する。このようにして目標回転数Ｎｅｔａｇを導出することで、ハイブリッド車両２０の加速開始直後に、運転者に自らの加速意思に合致した加速が得られたと感じさせることが可能となる。ここまで説明した目標回転数導出部７２による目標回転数Ｎｅｔａｇの導出処理は、一定の時間（例えば、数ｍＳｅｃ）おきに実行される。

目標回転数導出部７２により導出された目標回転数Ｎｅｔａｇは、エンジントルク導出部７３に与えられ、エンジントルク導出部７３は、図３に示す燃費ラインおよび最大トルクラインを用いて、それぞれ目標回転数Ｎｅｔａｇを含むエンジン２２の複数の動作点を導出する。例えば、エンジントルク導出部７３は、図３に示すように、燃費ラインから目標回転数Ｎｅｔａｇに対応したトルクをエンジントルクＴ（１）として導出すると共に、最大トルクラインから目標回転数Ｎｅｔａｇに対応したトルクをエンジントルクＴ（ｎ）として導出する（“ｎ”は、任意の正の整数であり、図３に示す例では、例えばｎ＝１０である。）。更に、エンジントルク導出部７３は、例えば、エンジントルクＴ（ｎ）とエンジントルクＴ（１）の差分を（ｎ−１）等分することにより、エンジントルクＴ（１）とエンジントルクＴ（ｎ）との間に、ｎ−２個のエンジントルク（２）〜Ｔ（ｎ−１）を定める。これにより、それぞれ目標回転数Ｎｅｔａｇを含むエンジン２２の複数（ｎ個）の動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔ（ｋ））が導出される。なお、最大トルクラインは、回転数ごとにエンジン２２の最大出力トルクを規定するように予め定められた動作ライン（マップ）である。また、エンジントルクＴ（ｋ）は、燃費ラインから導出される目標回転数Ｎｅｔａｇに対応したトルクを含むように設定されればよく、最小のエンジントルクＴ（１）は、燃費ラインから導出される目標回転数Ｎｅｔａｇに対応したトルクよりも小さく設定されてもよい。

エンジントルクＴ（１）〜Ｔ（ｎ）は、図示しないＲＡＭに格納されると共に、目標回転数Ｎｅｔａｇと共に燃料消費量導出部７４に与えられる。燃料消費量導出部７４は、図示しない燃料消費量マップから各動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔ（ｋ））におけるエンジン２２の単位時間（例えば１秒間）あたりの燃焼消費量（第１燃料消費量）Ｆｃｅｎｇ（ｋ）を導出（取得）する。燃料消費量マップは、実験・解析を経て、同一の燃料消費量となるエンジン２２の動作点を等高線状に結ぶことにより予め作成されたものである。なお、各動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔ（ｋ））におけるエンジン２２の燃焼消費量Ｆｃｅｎｇ（ｋ）は、エンジントルク、エンジン回転数、冷却水温度、ＥＧＲ率等を変数とする関数を用いて導出されてもよい。

一方、エンジントルクＴ（１）〜Ｔ（ｎ）は、図２に示すように、目標回転数Ｎｅｔａｇおよび車両要求パワーＰｒｑと共に充放電電力導出部７５にも与えられる。充放電電力導出部７５は、各エンジントルクＴ（ｋ）に目標回転数Ｎｅｔａｇを乗じることにより各動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔ（ｋ））におけるエンジン２２の出力パワーＰｅ（ｋ）を導出する。更に、車両要求パワーＰｒｑから各出力パワーＰｅ（ｋ）を減じることにより、複数の動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔ（ｋ））ごとに、蓄電装置４０の充放電電力Ｐｂａｔ（ｋ）を導出する。充放電電力Ｐｂａｔ（ｋ）は、車両要求パワーＰｒｑに対するエンジン２２の出力パワーＰｅ（ｋ）の過不足分を示す。すなわち、充放電電力Ｐｂａｔ（ｋ）が正の値となる場合、充放電電力Ｐｂａｔ（ｋ）は、蓄電装置４０から放電させるべき電力となり、充放電電力Ｐｂａｔ（ｋ）が負の値となる場合、充放電電力Ｐｂａｔ（ｋ）は、エンジン２２の出力パワーＰｅ（ｋ）の余剰分であって、蓄電装置４０に充電すべき電力となる。ハイブリッド車両２０の加速時に、上述のようにして目標回転数Ｎｅｔａｇが設定される場合、充放電電力Ｐｂａｔ（ｋ）は、基本的に、正の放電電力となる。

充放電電力Ｐｂａｔ（ｋ）は、図示しないＲＡＭに格納されると共に、充放電電流導出部７６に与えられる。充放電電流導出部７６は、ＯＣＶマップ８１から蓄電装置４０のＳＯＣおよび電池温度Ｔｂａｔに対応した開放電圧ＯＣＶを導出すると共に、抵抗マップ８２から蓄電装置４０のＳＯＣおよび電池温度Ｔｂａｔに対応した内部抵抗Ｒを導出する。更に、充放電電流導出部７６は、次式（１）に従い、充放電電力Ｐｂａｔ（ｋ）、開放電圧ＯＣＶおよび内部抵抗Ｒに基づいて、動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔ（ｋ））ごとに、蓄電装置４０の充放電電流Ｉｂ（ｋ）を導出する。式（１）は、充放電電力Ｐｂａｔ（ｋ）が充放電電流Ｉｂ（ｋ）および開放電圧ＯＣＶに基づく電力（両者の積）から内部抵抗Ｒによる消費電力（Ｒ・Ｉｂ（ｋ）² ）を差し引いたものに一致するとみなしたものである。本実施形態において、充放電電流Ｉｂ（ｋ）は、放電側が正の値となり、充電側が負の値となる。

Ｐｂａｔ（ｋ）＝ＯＣＶ・Ｉｂ（ｋ）−Ｒ・Ｉｂ（ｋ）² …（１）

充放電電流Ｉｂ（ｋ）は、ＳＯＣ変化量導出部７７に与えられる。ＳＯＣ変化量導出部７７は、充放電電流Ｉｂ（ｋ）が単位時間Δｔ（例えば１秒）だけ流れたときの電荷量Ｉｂ（ｋ）・Δｔを予め判明している電池容量で除することにより、動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔ（ｋ））ごとに、ＳＯＣの変化量ΔＳＯＣ（ｋ）を導出する。本実施形態において、変化量ΔＳＯＣ（ｋ）は、放電側が正の値となり、充電側が負の値となる。

ＳＯＣの変化量ΔＳＯＣ（ｋ）は、燃料換算部７８に与えられる。燃料換算部７８は、書き換え可能なＲＯＭである換算係数記憶部７８ｍに格納された換算係数Ｃを当該換算係数記憶部７８ｍから読み出して変化量ΔＳＯＣ（ｋ）に乗じることにより、当該変化量ΔＳＯＣ（ｋ）を単位時間（例えば１秒間）あたりの燃料消費量（第２燃料消費量）Ｆｃｂａｔ（ｋ）に換算する。換算係数Ｃは、予め実験・解析を経て求められた蓄電装置４０のＳＯＣの変化量と燃料消費量との関係に基づいて適合された基準換算係数Ｃ_baseをベースとするものである。ＳＯＣの変化量と燃料消費量との関係は、ハイブリッド車両２０を異なる運転条件で所定距離だけ走行させてＳＯＣの変化量（増減量）を燃料消費量に換算した場合にどの程度の量になるのかを調べることにより得られる。図５に示すように、換算後の燃料消費量は、ＳＯＣの変化量に概ね比例する。そして、図５における近似直線の傾きが換算係数Ｃとなり、上述のようにΔＳＯＣ（ｋ）が放電側で正となる場合、換算係数Ｃは、正の値となる。

燃料換算部７８により導出（取得）された燃料消費量Ｆｃｂａｔ（ｋ）は、燃料消費量導出部７４により導出された燃料消費量Ｆｃｅｎｇ（ｋ）に加算され、両者の和である総燃料噴射量Ｆｃ（ｋ）＝Ｆｃ（１）〜Ｆｃ（ｎ）は、目標値導出部７９に与えられる。目標値導出部７９は、図６に例示するような総燃料噴射量Ｆｃ（１）〜Ｆｃ（ｎ）から、最小の総燃料噴射量Ｆｃ（ｋ）を抽出し、“ｋ”を特定する。総燃料噴射量Ｆｃ（ｋ）を最小にする“ｋ”が“ｍ”（ただし、１≦ｍ≦ｎであり、図６の例では、ｍ＝９）であるとすれば、目標値導出部７９は、エンジントルクＴ（ｍ）をエンジン２２の目標トルクＴｅｔａｇに設定すると共に、充放電電力Ｐｂａｔ（ｍ）を蓄電装置４０の目標充放電電力Ｐｂｔａｇに設定する。

また、目標値導出部７９は、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、および蓄電装置４０の少なくとも何れかにより車両要求パワーＰｒｑが賄われるようにモータＭＧ１，ＭＧ２の目標動作点としてのトルク指令Ｔｍ１ｔａｇ，Ｔｍ２ｔａｇを設定する。すなわち、目標値導出部７９は、エンジン２２の回転数が目標回転数ＮｅｔａｇになるようにモータＭＧ１の目標回転数およびトルク指令Ｔｍ１ｔａｇを設定する。更に、目標値導出部７９は、エンジン２２から駆動軸３５に出力されるトルク（直達トルク）とモータＭＧ２から駆動軸３５に出力されるトルクとの和が車両要求パワーＰｒｑに対応したトルク（要求トルク）となるように、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２ｔａｇを設定する。これにより、ハイブリッド車両２０のトータルの燃費が向上するようにエンジン２２とモータＭＧ２の出力配分を設定することが可能となる。

ＰＭＥＣＵ７０は、目標回転数Ｎｅｔａｇおよび目標値導出部７９により導出された目標トルクＴｅｔａｇをエンジンＥＣＵ２５に送信すると共に、トルク指令Ｔｍ１ｔａｇおよびＴｍ２ｔａｇをＭＧＥＣＵ５５に送信する。エンジンＥＣＵ２５は、エンジン２２の出力トルクが目標トルクＴｅｔａｇに一致するように吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。また、ＭＧＥＣＵ５５は、トルク指令Ｔｍ１ｔａｇ，Ｔｍ２ｔａｇに基づいてＰＣＵ５０（２つのインバータのスイッチング素子）を制御（スイッチング制御）する。上述の要求パワーＰｒｑの導出から目標回転数Ｎｅｔａｇや目標トルクＴｅｔａｇ、トルク指令Ｔｍ１ｔａｇ，Ｔｍ２ｔａｇの送信までの一連の処理は、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれている間、ＰＭＥＣＵ７０により一定の時間（例えば、数ｍＳｅｃ）おきに繰り返し実行される。

ここで、ハイブリッド車両２０の走行中、蓄電装置４０の充電に供されるモータＭＧ１，ＭＧ２の発電量は、運転者のアクセル操作やブレーキ操作（ペダルの踏み方）、走行環境（路面勾配）等によって変化する。このため、ＳＯＣの変化量ΔＳＯＣ（ｋ）を燃料消費量に換算するために、換算係数Ｃとして予め適合された基準換算係数Ｃ_base（一定値）が使用され続けると、エンジン２２とモータＭＧ２の出力配分を適正に設定し得なくなり、ハイブリッド車両２０の燃費を向上させ得なくなってしまうおそれがある。これを踏まえて、ＰＭＥＣＵ７０には、図２に示すように、換算係数更新部７８０が構築されている。そして、ハイブリッド車両２０では、その走行中に当該換算係数更新部７８０によって換算係数Ｃが更新（学習）される。

図７は、換算係数Ｃを更新するために、ハイブリッド車両２０の走行中に換算係数更新部７８０によって実行される換算係数更新ルーチンの一例を示すフローチャートである。

図７の換算係数更新ルーチンの開始に際して、換算係数更新部７８０は、まず、換算係数Ｃの更新に用いられる積算値（後述するΣＦｃｂ，ΣＱｃｂ，ΣＦｄおよびΣＱｒｂ）をリセットすると共に、図示しないタイマをオンする（ステップＳ１００）。次いで、換算係数更新部７８０は、エンジン２２によって蓄電装置４０の充電のために消費された燃料の量である充電用燃料噴射量Ｆｃｂ、エンジン２２が充電用燃料噴射量Ｆｃｂを消費するのに伴ってモータＭＧ１により発電された電気量（電荷量）である充電用発電量Ｑｃｂ、ハイブリッド車両２０を走行させるためにエンジン２２によって消費された燃料の量である走行用燃料噴射量Ｆｄ、およびモータＭＧ２からの回生制動トルクの出力に伴って発電された電気量（電荷量）である回生発電量Ｑｒｂの積算処理を実行し（ステップＳ１１０）、タイマの計時時間ｔが予め定められた基準時間ｔｒｅｆ以上になったか否かを判定する（ステップＳ１２０）。換算係数更新部７８０は、ステップＳ１２０にて計時時間ｔが基準時間ｔｒｅｆ以上になったと判定するまで、一定の時間（例えば、数ｍＳｅｃ）おきにステップＳ１１０の積算処理を実行する。基準時間ｔｒｅｆは、例えば一般的な信号待ち時間程度の時間とされてもよく、郊外や高速道路では例えば１５〜３０分程度に定められてもよい。また、ステップＳ１２０では、１トリップが完了した時点で計時時間ｔが基準時間ｔｒｅｆ以上になったと判定されてもよい。

ステップＳ１１０において、換算係数更新部７８０は、目標充放電電力Ｐｂｔａｇを入力し、当該目標充放電電力Ｐｂｔａｇ（＝Ｐｒｑ−Ｎｅｔａｇ×Ｔｅｔａｇ）が負の値であって蓄電装置４０が充電される場合に、目標充放電電力Ｐｂｔａｇを燃料噴射量に換算した上で順次加算して充電用燃料噴射量Ｆｃｂの積算値ΣＦｃｂを得る。また、ステップＳ１１０において、換算係数更新部７８０は、蓄電装置４０の電流センサにより検出される電流（充電電流）の値を入力し、目標充放電電力Ｐｂｔａｇが負の値であって蓄電装置４０が充電される場合に、入力した電流の値を順次加算して充電用発電量Ｑｃｂの積算値ΣＱｃｂを得る。更に、ステップＳ１１０において、換算係数更新部７８０は、上記タイマがオンされてからのエンジン２２の燃料噴射量を積算すると共に、燃料噴射量の積算値から上述の充電用燃料噴射量Ｆｃｂの積算値ΣＦｃｂを減じることにより走行用燃料噴射量Ｆｄの積算値ΣＦｄを得る。また、ステップＳ１１０において、換算係数更新部７８０は、モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２ｔａｇが負の値であってモータＭＧ２に回生制動トルクの出力が要求されている場合に、蓄電装置４０の電流センサから入力した電流（充電電流）の値を順次加算して回生発電量Ｑｒｂの積算値ΣＱｒｂを得る。

これにより、ステップＳ１２０にて計時時間ｔが基準時間ｔｒｅｆ以上になったと判定された時点で、積算値ΣＦｃｂは、基準時間（所定時間）ｔｒｅｆ内におけるトータルの充電用燃料噴射量Ｆｃｂを示し、積算値ΣＱｃｂは、基準時間ｔｒｅｆ内におけるトータルの充電用発電量Ｑｃｂを示し、積算値ΣＦｄは、基準時間ｔｒｅｆ内におけるトータルの走行用燃料噴射量Ｆｄを示し、積算値ΣＱｒｂは、基準時間ｔｒｅｆ内におけるトータルの回生発電量Ｑｒｂを示すことになる。換算係数更新部７８０は、ステップＳ１２０にて計時時間ｔが基準時間ｔｒｅｆ以上になったと判定すると、タイマをオフした上で（ステップＳ１３０）、図示しないＲＯＭから換算係数Ｃの初期値である基準換算係数Ｃ_baseを入力する（ステップＳ１４０）。更に、換算係数更新部７８０は、次式（２）に従い、基準換算係数Ｃ_base、上述の積算値ΣＦｃｂ，ΣＱｃｂ，ΣＦｄおよびΣＱｒｂに基づいて新たな換算係数Ｃ_newを算出する（ステップＳ１５０）。

Ｃ_new＝Ｃ_base×α×Ａ′／Ａ×Ｂ′／Ｂ…（２）

式（２）において、“Ａ”は、Ａ＝ΣＦｃｂ／ΣＱｃｂであって、基準時間ｔｒｅｆ内にエンジン２２によって蓄電装置４０の充電のために消費された燃料の量（充電用燃料消費量すなわち積算値ΣＦｃｂ）と、積算値ΣＦｃｂに対応したモータＭＧ１の発電量（電気量）との比率を示す。また、“Ｂ”は、Ｂ＝ΣＦｄ／ΣＱｒｂであって、基準時間ｔｒｅｆ内にハイブリッド車両２０を走行させるためにエンジン２２によって消費された燃料の量と、当該基準時間ｔｒｅｆ内におけるモータＭＧ２の回生制動トルクの出力に伴う発電量（電気量）との比率を示す。更に、“Ａ′”および“Ｂ′”は、本ルーチンの前回実行時におけるＡおよびＢの値であり、“α”は、重み係数である。また、“Ａ′”および“Ｂ′”の初期値としては、それぞれ実験・解析を経て予め定められた値が用いられる。

換算係数Ｃ_newを算出した後、換算係数更新部７８０は、当該換算係数Ｃ_newを更新後の換算係数Ｃとして換算係数記憶部７８ｍに記憶させ（ステップＳ１６０）、ハイブリッド車両２０がシステム停止されたか否か（スタートスイッチがオフされたか否か）を判定する（ステップＳ１７０）。ステップＳ１７０にてハイブリッド車両２０がシステム停止されていないと判定した場合、再度ステップＳ１００以降の処理を実行する。また、ステップＳ１７０にてハイブリッド車両２０がシステム停止されていると判定した場合、換算係数更新部７８０は、本ルーチンを終了させる。

このように、ＰＭＥＣＵ７０の換算係数更新部７８０は、換算係数Ｃを、基準時間ｔｒｅｆ内におけるエンジン２２の燃料消費量と当該基準時間ｔｒｅｆ内に蓄電装置４０の充電に供されたモータＭＧ１，ＭＧ２の発電量との比率Ａ，Ｂに基づいて更新する。すなわち、換算係数更新部７８０は、基準時間ｔｒｅｆ内にエンジン２２によって蓄電装置４０の充電のために消費された充電用燃料噴射量Ｆｃｂと、基準時間ｔｒｅｆ内に蓄電装置４０の充電に供されたモータＭＧ１の発電量Ｑｃｂとの比率Ａと、基準時間ｔｒｅｆ内にハイブリッド車両２０を走行させるためにエンジン２２によって消費された走行用燃料噴射量Ｆｄと、基準時間ｔｒｅｆ内におけるモータＭＧ２の回生制動トルクの出力に伴う発電量Ｑｒｂとの比率Ｂとの双方に基づいて換算係数Ｃを更新する。これにより、換算係数Ｃに対して、運転者のアクセル操作やブレーキ操作、走行環境等に応じた蓄電装置４０の充電に供されるモータＭＧ１，ＭＧ２の発電量の変化を反映させて、当該換算係数Ｃを運転者の運転の傾向や走行環境に合致した、燃料消費量をより低減化させ得る適正なものに修正することが可能となる。

以上説明したように、本開示の制御装置としてのＰＭＥＣＵ７０は、燃料をエネルギ源とするエンジン２２（第１駆動力発生装置）と、電気をエネルギ源とする発電可能なモータＭＧ１，ＭＧ２（第２駆動力発生装置）と、当該モータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやり取りする蓄電装置４０とを含むハイブリッド車両２０を制御するものである。そして、ＰＭＥＣＵ７０は、目標回転数導出部７２、エンジントルク導出部７３、燃料消費量導出部７４、充放電電力導出部７５、充放電電流導出部７６、ＳＯＣ変化量導出部７７、燃料換算部７８、および換算係数更新部７８０を含む。

目標回転数導出部７２（目標回転数設定手段）は、アクセル開度Ａｃｃ（運転者の要求）および車速Ｖ（ハイブリッド車両２０の走行状態）に応じたエンジン２２の目標回転数Ｎｅｔａｇを設定する。エンジントルク導出部７３および燃料消費量導出部７４（第１燃料消費量取得手段）は、それぞれ目標回転数Ｎｅｔａｇを含むエンジン２２の複数の動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔ（ｋ））における燃料消費量（第１燃料消費量）Ｆｃｅｎｇ（ｋ）を導出（取得）する。エンジントルク導出部７３、充放電電力導出部７５、充放電電流導出部７６、ＳＯＣ変化量導出部７７および燃料換算部７８（第２燃料消費量取得手段）は、アクセル開度Ａｃｃ（運転者の要求）に応じた車両要求パワーＰｒｑに基づいて、エンジン２２の複数の動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔ（ｋ））ごとに、蓄電装置４０のＳＯＣの変化量ΔＳＯＣ（ｋ）を導出（取得）すると共に変化量ΔＳＯＣ（ｋ）に換算係数Ｃを乗じて燃料消費量（第２燃料消費量）Ｆｃｂａｔ（ｋ）を導出（取得）する。目標値導出部７９（目標動作点設定手段）は、燃料消費量Ｆｃｅｎｇ（ｋ）と燃料消費量Ｆｃｂａｔ（ｋ）との和を最小にする動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔ（ｍ））をエンジン２２の目標動作点（Ｎｅｔａｇ，Ｔｅｔａｇ）に設定すると共に、エンジン２２、モータＭＧ１，ＭＧ２、および蓄電装置４０の少なくとも何れかにより車両要求パワーＰｒｑが賄われるようにモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令（目標動作点）Ｔｍ１ｔａｇ，Ｔｍ２ｔａｇを設定する。換算係数更新部７８０（換算係数更新手段）は、ハイブリッド車両２０の走行中に、基準時間（所定時間）ｔｒｅｆ内におけるエンジン２２の燃料消費量と基準時間ｔｒｅｆ内に蓄電装置４０の充電に供されたモータＭＧ１，ＭＧ２の発電量との比率Ａ，Ｂに基づいて換算係数Ｃを更新する。

これにより、ハイブリッド車両２０では、トータルの燃費が向上するようにエンジン２２とモータＭＧ２との出力配分を設定することが可能となる。また、燃料消費量Ｆｃｂａｔ（ｋ）を得るための換算係数Ｃを運転者の運転の傾向や走行環境に合致した、燃料消費量をより低減化させ得る適正なものに修正することができる。この結果、燃料をエネルギ源とするエンジン２２、電気をエネルギ源とするモータＭＧ１，ＭＧ２、および蓄電装置４０を含むハイブリッド車両２０の燃費をより向上させることが可能となる。

なお、上記実施形態において、換算係数Ｃは、ハイブリッド車両２０のシステム起動時に基準換算係数Ｃ_baseに戻されてもよい。また、上記実施形態において、換算係数更新部７８０により更新された換算係数Ｃは、基準換算係数Ｃ_baseを比率Ａ，Ｂに基づいて補正したものとなるが、これに限られるものではない。すなわち、換算係数更新部７８０により更新された換算係数Ｃは、換算係数記憶部７８ｍに記憶されている換算係数Ｃを比率Ａ，Ｂに基づいて補正したものであってもよい。この場合、図７のステップＳ１５０では、上記式（２）における基準換算係数Ｃ_baseを換算係数記憶部７８ｍに記憶されている換算係数Ｃで置き換えた関係式から、新たな換算係数Ｃ_newが算出されればよい。更に、本開示のハイブリッド車両は、動力分配用のプラネタリギヤ３０を有する２モータ式のハイブリッド車両２０に限られるものではなく、エンジンの動作点を任意に変更なものであれば、１モータ式のハイブリッド車両であってもよい。すなわち、第２駆動力発生装置は、単一のモータを含むものであってもよい。また、ハイブリッド車両２０は、プラグイン式のハイブリッド車両であってもよい。

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、ハイブリッド車両の製造産業等において利用可能である。

２０ ハイブリッド車両、２２ エンジン、２５ エンジン電子制御装置（エンジンＥＣＵ）、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３３ ピニオンギヤ、３４ プラネタリキャリヤ、３５ 駆動軸、３６ 減速機、３８ デファレンシャルギヤ、４０ 蓄電装置、４５ 電源管理電子制御装置（電源管理ＥＣＵ）、５０ 電力制御装置（ＰＣＵ）、５５ モータ電子制御装置（ＭＧＥＣＵ）、７０ パワーマネージメント電子制御装置（ＰＭＥＣＵ）、７１ 要求パワー導出部、７２ 目標回転数導出部、７３ エンジントルク導出部、７４ 燃料消費量導出部、７５ 充放電電力導出部、７６ 充放電電流導出部、７７ ＳＯＣ変化量導出部、７８ 燃料換算部、７８ｍ 換算係数記憶部、７８０ 換算係数更新部、７９ 目標値導出部、８１ ＯＣＶマップ、８２ 抵抗マップ、ＤＷ 車輪、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、前記エンジンからの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な電動機と、前記電動機と電力をやり取りする蓄電装置とを含み、前記エンジンの動作点を任意に変更することができるハイブリッド車両の制御装置において、
   運転者の要求および前記ハイブリッド車両の走行状態に応じた前記エンジンの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
   前記エンジンの動作点を実際に変更することなく、それぞれ前記目標回転数および互いに異なるトルクを含む前記エンジンの複数の動作点における燃料消費量である第１燃料消費量を取得する第１燃料消費量取得手段と、
   前記エンジンの動作点を実際に変更することなく、前記エンジンの前記複数の動作点ごとに、運転者の要求に応じた車両要求パワーに対する前記エンジンの出力パワーの過不足分に応じて充電または放電される前記蓄電装置の充電率の変化量を取得すると共に取得した前記変化量に換算係数を乗じて第２燃料消費量を取得する第２燃料消費量取得手段と、
   前記第１燃料消費量と前記第２燃料消費量との和を最小にする前記動作点を前記エンジンの目標動作点に設定すると共に、前記エンジン、前記電動機および前記蓄電装置の少なくとも何れかにより前記車両要求パワーが賄われるように前記電動機の目標動作点を設定する目標動作点設定手段と、
   前記ハイブリッド車両の走行中に、所定時間内における前記エンジンの燃料消費量と前記所定時間内に前記蓄電装置の充電に供された前記電動機の発電量との比率に基づいて前記換算係数を更新する換算係数更新手段と、
   を備えるハイブリッド車両の制御装置。
   
   

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