JP6897577B2 - 車両におけるハイブリッドシステムの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のハイブリッドシステムに適用される制御装置に関する。

特許文献１のハイブリッドシステムは、駆動源として、エンジンと当該エンジンに駆動連結されたモータジェネレータとを備えている。また、特許文献１のハイブリッドシステムは、エンジンに対する要求トルクを算出する電子制御装置を備えている。この電子制御装置は、車両の走行に要する走行トルクを算出する。また、電子制御装置は、モータジェネレータに電力を供給するバッテリの充電容量（ＳＯＣ：State of charge）に基づいて、当該バッテリに対する充電電力量を算出するとともに、バッテリからの電力供給を受ける補機の使用電力量を算出する。そして、電子制御装置は、これら走行トルク、充電電力量、使用電力量に応じて、エンジンに対する要求トルクを算出する。そして、要求トルクのうち、走行トルクに相当するトルクが駆動輪に伝達されて車両が走行し、それ以外のトルクがモータジェネレータに伝達されて当該モータジェネレータが発電する。

特開２０１１−１８３９１０号公報

特許文献１のようなハイブリッドシステムにおいては、一般に、バッテリの充電容量が予め定められた下限値を下回った場合にエンジンのトルクを利用してバッテリが充電されるように制御され、バッテリの充電容量が予め定められた上限値を上回った場合にバッテリが放電されるように制御される。そして、バッテリの充電容量が下限値から上限値までの間の値である場合には、バッテリが充電も放電されないように制御される。したがって、特許文献１のハイブリッドシステムにおいてエンジン制御装置は、バッテリの充電容量が下限値から上限値までの間の値である場合には充電電力量をゼロとして算出する。

ここで、上記のように、充電電力量がゼロとして算出された場合、特許文献１のハイブリッドシステムにおいては、補機の使用電力量に相当するトルクのみがエンジンからモータジェネレータに伝達され、当該モータジェネレータが発電することになる。しかしながら、車両の運転状況等によっては、バッテリからの電力供給を受ける補機の使用電力量が少ないことがあり、この場合、モータジェネレータは微小な電力を発電することになる。そして、モータジェネレータにおいて微小な電力を発電しようとすると発電効率が悪くなる。したがって、特許文献１のようなハイブリッドシステムにおいては、モータジェネレータが、微小電力の発電を行うことにより、燃費が悪くなるおそれがある。

上記課題を解決するため、本発明は、エンジンと、前記エンジンに駆動連結されたモータジェネレータと、前記モータジェネレータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリからの電力供給を受ける補機とを備えた車両のハイブリッドシステムに適用され、前記バッテリの充電容量に基づいて前記モータジェネレータと前記バッテリとの間で授受される充電電力量を算出するとともに、前記補機における使用電力量を算出する電力量算出部と、前記充電電力量、及び前記使用電力量、及び車両の走行に要する走行トルクに基づいて、前記エンジンに対する要求トルクを算出するエンジン制御部とを備えた制御装置であって、前記電力量算出部は、前記バッテリの充電容量が予め定められた下限値未満である場合に、前記モータジェネレータから電力が供給されて前記バッテリが充電されるように前記充電電力量を算出し、前記バッテリの充電容量が前記下限値以上で当該下限値よりも大きな値として予め定められた上限値以下である場合に、前記バッテリが充放電されないように前記充電電力量を算出し、前記バッテリの充電容量が前記上限値より大きい場合に前記バッテリから前記モータジェネレータに電力が供給されるように前記充電電力量を算出し、前記エンジン制御部は、前記バッテリの充電容量が前記下限値未満である場合に、前記充電電力量、前記使用電力量、及び前記走行トルクに基づいて、前記要求トルクを算出し、前記バッテリの充電容量が前記下限値以上で前記上限値以下である場合には、前記使用電力量を除外して前記充電電力量及び前記走行トルクに基づいて、前記要求トルクを算出する。

上記の構成によれば、バッテリ充電容量が下限値以上で上限値以下である場合、すなわち、充電電力量が、バッテリの充放電が行われないような値として算出される場合には、要求トルクを算出するにあたって補機の使用電力量が考慮されない。したがって、充電電力量が、バッテリの充放電が行われないような値であるときに、補機の使用電力量を発電するためだけにモータジェネレータが微小発電することはなく、モータジェネレータが微小発電することに伴う燃費の悪化は抑制できる。

上記発明において、前記エンジン制御部は、前記バッテリの充電容量が前記上限値よりも大きい値であって、前記使用電力量の方が、前記バッテリから前記モータジェネレータに供給される前記充電電力量である放電電力量よりも大きいときには、前記使用電力量及び前記充電電力量のうち少なくとも前記使用電力量を除外して前記要求トルクを算出してもよい。

上記構成において、バッテリの充電容量が上限値よりも大きい値である場合、すなわち、充電電力量（放電電力量）がバッテリから放電されるような値であったとしても、補機の使用電力量がそれよりも大きければ、その不足分を補うためにはモータジェネレータは発電することになる。上記の構成によれば、このような状況下においては、少なくとも使用電力量を除外して要求トルクを算出するため、補機の使用電力量の不足分を補うためにモータジェネレータが微小発電することはない。その結果、モータジェネレータが微小発電することに伴う燃費の悪化は抑制できる。

上記発明において、前記エンジン制御部は、前記バッテリの充電容量が前記上限値よりも大きい値であって、前記使用電力量が前記放電電力量以下であるときには、前記充電電力量、前記使用電力量及び前記走行トルクに基づいて、前記要求トルクを算出してもよい。

上記の構成によれば、バッテリの充電電力量（放電電力量）で補機の使用電力量を賄える場合には、充電電力量、使用電力量及び走行トルクに基づいて、エンジンの要求トルクを算出する。このように補機の使用電力量を加味して要求トルクを算出することにより、バッテリからの出力電力が大きくなってバッテリの充電容量が過度に低下することを抑制できる。

上記発明において、前記エンジン制御部は、前記モータジェネレータが放電しているときには、前記下限値として第１下限値を使用し、前記モータジェネレータが発電しているときには、前記下限値として前記第１下限値よりも大きい第２下限値を使用してもよい。

上記の構成によれば、モータジェネレータが発電しているときには第１下限値を超えても第２下限値を超えるまでは発電が継続される。したがって、発電できる期間を長くすることができ、その分、バッテリに対する充電量も多くなる。

上記発明において、前記第２下限値は、前記使用電力量が大きいときには、前記使用電力量が少ない場合に比較して、前記第１下限値に対する差が大きくなるように定められていてもよい。

上記の構成によれば、補機の使用電力量が大きくてバッテリの電力が消費されやすい場合には、モータジェネレータが発電する期間がより長くなる。したがって、バッテリの充電容量の過度な低下は抑制できる。

ハイブリッドシステムの概略構成図。 充電容量（ＳＯＣ）と充電電力量との関係を示す第１マップ及び第２マップ。 エンジンの要求トルク算出処理を示すフローチャート。 高圧使用電力量とヒステリシス量との関係を示すグラフ。 高圧バッテリの充電容量とモータジェネレータの充電・放電電力量との関係を示すグラフ。 従来技術の場合のバッテリの充電容量とモータジェネレータの充電・放電電力量との関係を示すグラフ。

以下、本発明の実施形態を説明する。先ず、図１に従って、ハイブリッドシステムの概略構成を説明する。
図１に示すように、ハイブリッドシステムは、駆動源として、エンジン１０とモータジェネレータ２０とを備えている。エンジン１０のクランクシャフトは、図示しないトランスミッション等を介して駆動輪に駆動連結されている。また、エンジン１０のクランクシャフトは、第１プーリ１１に駆動連結されている。第１プーリ１１には、伝達ベルト１２が掛け回されている。なお、図示は省略するが、エンジン１０のクランクシャフトは、ベルト、プーリ、チェーン等を介して、油圧を発生するためのポンプ等にも駆動連結されている。

モータジェネレータ２０は、いわゆる三相交流電動機である。モータジェネレータ２０の出力軸は、第２プーリ１３に駆動連結されている。第２プーリ１３には、伝達ベルト１２が掛け回されている。すなわち、モータジェネレータ２０は、第２プーリ１３、伝達ベルト１２、及び第１プーリ１１を介して、エンジン１０に駆動連結されている。モータジェネレータ２０は、電動モータとして機能する場合には、第２プーリ１３に回転トルクを与え、その回転トルクが伝達ベルト１２及び第１プーリ１１を介してエンジン１０のクランクシャフトに入力される。すなわち、モータジェネレータ２０がエンジン１０の駆動をアシストする。一方、モータジェネレータ２０は、発電機として機能する場合には、エンジン１０のクランクシャフトの回転トルクが、第１プーリ１１、伝達ベルト１２、第２プーリ１３を介して、モータジェネレータ２０の出力軸に入力される。そして、出力軸の回転に応じてモータジェネレータ２０が発電する。

モータジェネレータ２０には、インバータ２１を介して、高圧バッテリ２２が接続されている。インバータ２１は、いわゆる双方向インバータであり、モータジェネレータ２０が発電した交流電圧を直流電圧に変換して高圧バッテリ２２に出力し、高圧バッテリ２２が出力した直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２０に出力する。なお、図１では、インバータ２１をモータジェネレータ２０とは別のものとして描いているが、インバータ２１がモータジェネレータ２０の筐体内に内蔵されていることもある。

高圧バッテリ２２は、４８Ｖのリチウムイオン電池である。高圧バッテリ２２は、モータジェネレータ２０が電動モータとして機能するときには、当該モータジェネレータ２０に電力を供給する。また、高圧バッテリ２２は、モータジェネレータ２０が発電機として機能するときには、当該モータジェネレータ２０から電力の供給を受けて充電される。

モータジェネレータ２０には、インバータ２１を介して高圧補機２４が接続されている。また、高圧補機２４は、高圧バッテリ２２にも接続されている。すなわち、高圧補機２４は、インバータ２１（モータジェネレータ２０）及び高圧バッテリ２２からの電力供給を受ける補機の一種である。高圧補機２４は、インバータ２１及び高圧バッテリ２２からの４８Ｖの直流電圧によって駆動される電動装置であり、例えば、電動ターボチャージャや電動コンプレッサ等である。

モータジェネレータ２０には、インバータ２１を介してＤＣ／ＤＣコンバータ２３が接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、高圧バッテリ２２にも接続されている。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、インバータ２１（モータジェネレータ２０）及び高圧バッテリ２２からの電力供給を受ける。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、インバータ２１や高圧バッテリ２２から出力される４８Ｖの直流電圧を１２Ｖ〜１５Ｖに降圧して出力する。なお、この実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、高圧バッテリ２２からの電力供給を受ける補機の一種である。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３には、低圧バッテリ２５が接続されている。

低圧バッテリ２５は、高圧バッテリ２２よりも電圧の低い１２Ｖの鉛蓄電池である。低圧バッテリ２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が駆動していないときやＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧が低圧バッテリ２５の開回路電圧（ＯＣＶ）以下であるときには、１２Ｖの直流電圧を出力する。低圧バッテリ２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧が低圧バッテリ２５の開回路電圧よりも大きいときには、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３から電力の供給を受けて充電される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び低圧バッテリ２５には、各種の低圧補機２６が接続されている。低圧補機２６の例としては、例えば、車両の前照灯、方向指示灯、室内灯などのライト関係や、カーナビゲーション装置やスピーカ等の車室内装備が挙げられる。低圧補機２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３が駆動していないときには、低圧バッテリ２５から電力の供給を受ける。低圧補機２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電圧が低圧バッテリ２５の開回路電圧よりも大きいときには、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ２３から電力の供給を受ける。

ハイブリッドシステムは、エンジン１０、モータジェネレータ２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び高圧補機２４等を制御する電子制御装置３０を備えている。電子制御装置３０は、各種のプログラム（アプリケーション）を実行する演算部、プログラム等が記憶されている不揮発性の記憶部、及びプログラムの実行にあたってデータが一時的に記憶される揮発性メモリ等を備えた処理回路（コンピュータ）である。

電子制御装置３０には、高圧バッテリ２２から当該高圧バッテリ２２の状態情報ＩＨを示す信号が入力される。高圧バッテリ２２の状態情報ＩＨは、高圧バッテリ２２の出力電圧値、出力電流値及び温度等である。電子制御装置３０は、高圧バッテリ２２の状態情報ＩＨに基づいて、高圧バッテリ２２の充電容量（ＳＯＣ：State of charge）を算出する。なお、この実施形態において、高圧バッテリ２２の充電容量とは、状態情報ＩＨが入力された時点で高圧バッテリ２２に充電されている電力量を、当該高圧バッテリ２２の満充電の電力量に対する割合として示したものであり、例えば百分率（％）で表される。なお、図示は省略するが、電子制御装置３０には、低圧バッテリ２５から当該低圧バッテリ２５の状態情報（出力電圧値、出力電流値及び温度等）を示す信号が入力される。電子制御装置３０は、低圧バッテリ２５の状態情報に基づいて、低圧バッテリ２５の充電容量等を算出する。

電子制御装置３０には、その他、車両に搭載されている各種のセンサ等からの信号が入力される。具体的には、電子制御装置３０には、アクセルセンサ３５からアクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃを示す信号が入力される。また、電子制御装置３０には、クランク角センサ３６からエンジン１０の駆動軸（クランクシャフト）の単位時間あたりの回転角度ＣＡを示す信号が入力される。さらに、電子制御装置３０には、車速センサ３７から車両の車速ＳＰを示す信号が入力される。

電子制御装置３０は、入力される各種の信号に基づいてエンジン１０を制御するための操作信号ＭＳｅｎを生成し、その操作信号ＭＳｅｎをエンジン１０に出力する。電子制御装置３０は、入力される各種の信号に基づいてモータジェネレータ２０を制御するための操作信号ＭＳｍｇを生成し、その操作信号ＭＳｍｇをモータジェネレータ２０に出力する。また、電子制御装置３０は、入力される各種の信号に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ２３を制御するための操作信号ＭＳｃを生成し、その操作信号ＭＳｃをＤＣ／ＤＣコンバータ２３に出力する。さらに、電子制御装置３０は、入力される各種の信号に基づいて高圧補機２４を制御するための操作信号ＭＳａｃを生成し、その操作信号ＭＳａｃを高圧補機２４に出力する。

電子制御装置３０の記憶部には、高圧バッテリ２２に対する充電電力量Ｗｃｈｇを算出するための第１マップ及び第２マップが記憶されている。これら第１マップ及び第２マップには、高圧バッテリ２２に対する充電電力量Ｗｃｈｇと高圧バッテリ２２の充電容量（ＳＯＣ）との関係が示されている。

具体的には、図２に示すように、第１マップでは、充電容量（ＳＯＣ）が第１下限値Ｘ１未満である場合には、モータジェネレータ２０から高圧バッテリ２２へと電力が供給されて当該高圧バッテリ２２が充電されるように、充電電力量Ｗｃｈｇが正の一定値になっている。また、第１マップでは、充電容量が第１下限値Ｘ１以上で上限値Ｘ２以下である場合には、高圧バッテリ２２が充放電されないように充電電力量Ｗｃｈｇがゼロになっている。そして、第１マップでは、充電容量が上限値Ｘ２より大きい場合には、高圧バッテリ２２が放電してモータジェネレータ２０に電力が供給されるように充電電力量Ｗｃｈｇが負の値になっている。この実施形態では、充電容量が上限値Ｘ２よりも大きくなるに従って充電電力量Ｗｃｈｇが小さくなり（放電電力量が大きくなり）、ある一定の充電量量よりも大きくなった以降は、充電電力量Ｗｃｈｇが負の一定値になっている。なお、この実施形態では、負の充電電力量Ｗｃｈｇは、高圧バッテリ２２の放電電力量を示すものである。

上記第１下限値Ｘ１は、高圧バッテリ２２が満充電のときの充電容量を１００％としたとき、例えば３０〜５０％の範囲内の値として定められている。この実施形態では、第１下限値Ｘ１は４０％である。また、上限値Ｘ２は、高圧バッテリ２２が満充電のときの充電容量を１００％としたとき、例えば６０〜８０％の範囲内の値として定められている。この実施形態では、上限値Ｘ２は７０％である。

第２マップでは、充電容量が第２下限値Ｘ３未満である場合には、モータジェネレータ２０から高圧バッテリ２２へと電力が供給されて当該高圧バッテリ２２が充電されるように、充電電力量Ｗｃｈｇが正の一定値になっている。この第２下限値Ｘ３は、上述した第１下限値Ｘ１よりもヒステリシス量Ｈｉｓだけ大きな値として定められている。このヒステリシス量Ｈｉｓは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び高圧補機２４の駆動状況に応じて算出される変数である。具体的には、図４に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量と高圧補機２４の消費電力量とを加算した値を、高圧使用電力量Ｗｃｏｎとしたとき、高圧使用電力量Ｗｃｏｎが大きくなるほど、ヒステリシス量Ｈｉｓが大きくなるように算出される。なお、ヒステリシス量Ｈｉｓは、第１下限値Ｘ１と上限値Ｘ２との差を超えないように定められていて、例えば１０％以上にならないように定められている。換言すれば、第２下限値Ｘ３は、上限値Ｘ２を超えないようになっている。

第２マップでは、充電容量が第２下限値Ｘ３以上で上限値Ｘ２以下である場合には、高圧バッテリ２２が充放電されないように充電電力量Ｗｃｈｇがゼロになっている。そして、第２マップでは、上述した第１マップと同様に、充電容量が上限値Ｘ２より大きい場合には、高圧バッテリ２２が放電してモータジェネレータ２０に電力が供給されるように充電電力量Ｗｃｈｇが負の値になっている。

次に、電子制御装置３０によるエンジン１０に対する要求トルク算出処理について説明する。なお、この要求トルク算出処理は、エンジン１０が駆動している状況下において、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。

図３に示すように、要求トルク算出処理が実行されると、電子制御装置３０は、ステップＳ１１の処理を実行する。ステップＳ１１では、電子制御装置３０は、高圧バッテリ２２から入力される状態情報ＩＨに基づいて、高圧バッテリ２２の充電容量（ＳＯＣ）を算出する。高圧バッテリ２２の充電容量を算出したら、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、電子制御装置３０は、高圧使用電力量Ｗｃｏｎを算出する。具体的には、電子制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３に対する操作信号ＭＳｃに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量を算出する。また、電子制御装置３０は、高圧補機２４に対する操作信号ＭＳａｃに基づいて、高圧補機２４の消費電力量を算出する。そして、電子制御装置３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量及び高圧補機２４の消費電力量を加算した値を、高圧使用電力量Ｗｃｏｎとして算出する。すなわち、電子制御装置３０は、高圧バッテリ２２から電力供給を受ける各補機の使用電力量を算出する電力量算出部として機能する。その後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、電子制御装置３０は、ステップＳ１２で算出した高圧使用電力量Ｗｃｏｎに基づいて、ヒステリシス量Ｈｉｓを算出する。なお、図４に示すように、ヒステリシス量Ｈｉｓは、高圧使用電力量Ｗｃｏｎが大きいほど大きな値として算出される。ヒステリシス量Ｈｉｓを算出した後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、電子制御装置３０は、当該ステップＳ１４の実行時点においてモータジェネレータ２０が放電しているか否かを判定する。すなわち、電子制御装置３０は、モータジェネレータ２０が電動モータとして機能していてエンジン１０のトルクをアシストしているか否かを判定する。モータジェネレータ２０が放電していると判定された場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、電子制御装置３０の処理はステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、電子制御装置３０は、第１マップに基づいて充電電力量Ｗｃｈｇを算出する。図２に示すように、電子制御装置３０は、ステップＳ１１で算出した高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１未満のときには充電電力量Ｗｃｈｇを正の値、第１下限値Ｘ１以上で上限値Ｘ２以下のときには充電電力量Ｗｃｈｇをゼロとして算出する。また、電子制御装置３０は、高圧バッテリ２２の充電容量が上限値Ｘ２を超えているときには充電電力量Ｗｃｈｇを負の値として算出する。

一方、ステップＳ１４において、モータジェネレータ２０が発電していると判定された場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、電子制御装置３０は、第２マップに基づいて充電電力量Ｗｃｈｇを算出する。上述したように、第２マップでは、第１下限値Ｘ１に代えて、第１下限値Ｘ１にステップＳ１２で算出したヒステリシス量Ｈｉｓを加算した第２下限値Ｘ３が適用されている。すなわち、図２に示すように、電子制御装置３０は、ステップＳ１１で算出した高圧バッテリ２２の充電容量が第２下限値Ｘ３未満のときには充電電力量Ｗｃｈｇを正の値、第２下限値Ｘ３以上で上限値Ｘ２以下のときには充電電力量Ｗｃｈｇをゼロとして算出する。また、電子制御装置３０は、高圧バッテリ２２の充電容量が上限値Ｘ２を超えているときには充電電力量Ｗｃｈｇを負の値として算出する。

上記ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理のとおり、電子制御装置３０は、モータジェネレータ２０と高圧バッテリ２２との間で授受される充電電力量Ｗｃｈｇを算出する電力量算出部として機能する。

ステップＳ１５又はステップＳ１６において充電電力量Ｗｃｈｇが算出されたら、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７では、電子制御装置３０は、ステップＳ１５又はステップＳ１６で算出された充電電力量Ｗｃｈｇを、充電トルクＴｃｈｇに変換する。具体的には、電子制御装置３０は、モータジェネレータ２０で充電電力量Ｗｃｈｇを発電するために、エンジン１０からモータジェネレータ２０へと伝達するべきトルクを充電トルクＴｃｈｇとして算出する。なお、この充電電力量Ｗｃｈｇから充電トルクＴｃｈｇへの変換は関係式等に数値を代入することにより行われる。また、この変換に使用される関係式等は、試験やシミュレーション等を実行することにより予め定められている。充電トルクＴｃｈｇを算出した後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８では、電子制御装置３０は、走行トルクＴｄｒｉ及びステップＳ１７で算出した充電トルクＴｃｈｇに基づいて、暫定要求トルクＴｔｅｍｐを算出する。走行トルクＴｄｒｉは、車両の走行に要するトルクであり、エンジン１０の機関回転数、アクセルセンサ３５が検出するアクセルペダルの踏み込み量Ａｃｃ、車速センサ３７が検出する車速ＳＰ等に基づいて算出される。なお、エンジン１０の機関回転数は、クランク角センサ３６が検出する回転角度ＣＡに基づき算出されるものである。電子制御装置３０は、走行トルクＴｄｒｉに充電トルクＴｃｈｇを加算することにより、暫定要求トルクＴｔｅｍｐを算出する。その後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９では、電子制御装置３０は、ステップＳ１５又はステップＳ１６で算出した充電電力量Ｗｃｈｇがゼロより大きいか否かを判定する。充電電力量Ｗｃｈｇがゼロより大きいと判定された場合（ステップＳ１９においてＹＥＳ）、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０では、電子制御装置３０は、ステップＳ１２で算出した高圧使用電力量Ｗｃｏｎを使用電力トルクＴｃｏｎに変換する。具体的には、電子制御装置３０は、モータジェネレータ２０で高圧使用電力量Ｗｃｏｎを発電するために、エンジン１０からモータジェネレータ２０へと伝達するべきトルクを使用電力トルクＴｃｏｎとして算出する。なお、この高圧使用電力量Ｗｃｏｎから使用電力トルクＴｃｏｎへの変換は関係式等に数値を代入することにより行われる。また、この変換に使用される関係式等は、試験やシミュレーション等を実行することにより予め定められている。使用電力トルクＴｃｏｎを算出した後、電子制御装置３０の処理は、ステップＳ２１に移行する。

ステップＳ２１では、電子制御装置３０は、ステップＳ１８で算出した暫定要求トルクＴｔｅｍｐに、ステップＳ２０で算出した使用電力トルクＴｃｏｎを加算することにより、最終要求トルクＴｆｉｎを算出する。そして、この最終要求トルクＴｆｉｎに応じた操作信号ＭＳｅｎをエンジン１０に出力する。その後、電子制御装置３０による要求トルク算出処理は一旦終了し、所定の制御周期後に、再びステップＳ１１の処理が実行される。

一方、ステップＳ１９において、充電電力量Ｗｃｈｇがゼロ以下であると判定された場合（ステップＳ１９においてＮＯ）、電子制御装置３０の処理はステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２では、電子制御装置３０は、ステップＳ１８で算出した暫定要求トルクＴｔｅｍｐをそのまま最終要求トルクＴｆｉｎとする。そして、この最終要求トルクＴｆｉｎに応じた操作信号ＭＳｅｎをエンジン１０に出力する。その後、電子制御装置３０による要求トルク算出処理は一旦終了し、所定の制御周期後に、再びステップＳ１１の処理が実行される。

このように、電子制御装置３０は、充電電力量Ｗｃｈｇ（充電トルクＴｃｈｇ）、走行トルクＴｄｒｉ、及び必要に応じて高圧使用電力量Ｗｃｏｎ（使用電力トルクＴｃｏｎ）に基づいて、エンジン１０に対する要求トルク（最終要求トルクＴｆｉｎ）を算出するエンジン制御部として機能する。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
エンジン１０に対する最終要求トルクＴｆｉｎを算出するにあたって、高圧バッテリ２２の充電容量に拘わらず、走行トルクＴｄｒｉ、充電トルクＴｃｈｇ、使用電力トルクＴｃｏｎを加算して、最終要求トルクＴｆｉｎを算出することが考えられる。この場合、高圧バッテリ２２の充電電力量Ｗｃｈｇがゼロであっても、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び高圧補機２４の高圧使用電力量Ｗｃｏｎが、モータジェネレータ２０によって発電され得ることになる。具体的には、図６に示すように、高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１（又は第２下限値Ｘ３）以上で上限値Ｘ２以下である場合、換言すれば、充電電力量Ｗｃｈｇがゼロとして算出される場合には、モータジェネレータ２０の発電量は、高圧使用電力量Ｗｃｏｎと略同じになる。

ここで、本実施形態では、高圧バッテリ２２として４８Ｖのバッテリを採用しており、例えば、二百数十Ｖのバッテリに比較して、出力できる電力量に限りがある。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量や高圧補機２４の消費電力量も比較的に小さい。そのため、車両の状況によっては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量や高圧補機２４の消費電力量を加算した値である高圧使用電力量Ｗｃｏｎが小さくなることがある。そして、モータジェネレータ２０において、微小な高圧使用電力量Ｗｃｏｎを発電しようとすると発電効率が低くて、燃費が悪くなることがある。

本実施形態では、高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１（又は第２下限値Ｘ３）未満で、充電電力量Ｗｃｈｇがゼロより大きいときには、最終要求トルクＴｆｉｎは、走行トルクＴｄｒｉ、充電トルクＴｃｈｇ、使用電力トルクＴｃｏｎを加算して算出される。この場合、図５に示すように、モータジェネレータ２０の発電量は、高圧バッテリ２２に対する充電電力量Ｗｃｈｇに、高圧使用電力量Ｗｃｏｎを加算したものとなる。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力電力量や高圧補機２４の消費電力量をモータジェネレータ２０の発電で賄うことができる。また、モータジェネレータ２０の発電量として相応の発電量が確保されるので、発電量が過度に小さいことによって発電効率が低下することもない。

一方、本実施形態では、高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１（又は第２下限値Ｘ３）以上で上限値Ｘ２以下である場合には、最終要求トルクＴｆｉｎは、走行トルクＴｄｒｉ、及び充電トルクＴｃｈｇを加算して算出される。すなわち、この場合には、最終要求トルクＴｆｉｎを算出するにあたって使用電力トルクＴｃｏｎ（高圧使用電力量Ｗｃｏｎ）が除外される。そして、高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１（又は第２下限値Ｘ３）以上で上限値Ｘ２以下である場合には、充電トルクＴｃｈｇはゼロであり、最終要求トルクＴｆｉｎは、走行トルクＴｄｒｉと等しい。その結果、図５に示すように、高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１（又は第２下限値Ｘ３）以上で上限値Ｘ２以下である場合には、モータジェネレータ２０の発電量はゼロとなり、高圧使用電力量Ｗｃｏｎを微小発電することにより、燃費が悪くなることは抑制される。なお、高圧使用電力量Ｗｃｏｎは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３や高圧補機２４の駆動状況に応じて変化する可変値であるが、図５及び図６では一定の値として図示している。

ところで、高圧バッテリ２２の充電容量が上限値Ｘ２を超えていて、充電電力量Ｗｃｈｇが負の値となるとき（放電電力量が正の値となるとき）であっても、充電電力量Ｗｃｈｇと高圧使用電力量Ｗｃｏｎとを加算した値が正の値である場合には、高圧使用電力量Ｗｃｏｎの一部を補うためにはモータジェネレータ２０は微小発電することになる。換言すれば、高圧バッテリ２２から放電される放電電力量よりも高圧使用電力量Ｗｃｏｎの方が大きければ、その差を補うためにはモータジェネレータ２０は微小発電することになる。この点、本実施形態では、高圧バッテリ２２の充電容量が上限値Ｘ２を超えている場合も、最終要求トルクＴｆｉｎを算出するにあたって使用電力トルクＴｃｏｎ（高圧使用電力量Ｗｃｏｎ）が除外される。したがって、高圧使用電力量Ｗｃｏｎを発電するためにモータジェネレータ２０が微小発電することはない。

本実施形態では、高圧バッテリ２２に対する充電電力量Ｗｃｈｇを算出するためのマップをモータジェネレータ２０が放電しているか発電しているかによって切り替えている。その結果、図２に示すように、充電電力量Ｗｃｈｇがゼロとして算出される領域の下限値がヒステリシスを有したようになっている。このようにマップを切り替えることによって、モータジェネレータ２０が発電しているときには、高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１を超えても第２下限値Ｘ３になるまでは、充電電力量Ｗｃｈｇが正の値として算出される。したがって、モータジェネレータ２０が発電できる期間を長くすることができ、図２においてハッチングで図示するように、発電できる電力量を多くすることができる。しかも、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及び高圧補機２４の高圧使用電力量Ｗｃｏｎが大きいほど、第１下限値Ｘ１と第２下限値Ｘ３との差が大きくなる。そのため、高圧使用電力量Ｗｃｏｎが大きいほどモータジェネレータ２０が発電できる期間が長くなる。

上述したように、本実施形態では、高圧バッテリ２２として、比較的に低圧な４８Ｖのバッテリを採用している。そのため、当該高圧バッテリ２２によって駆動されるモータジェネレータ２０の発電出力も比較的に小さい。このように発電出力の小さいモータジェネレータ２０で多くの発電量を確保するために、上記のようにモータジェネレータ２０が発電できる期間を長くすることは非常に好適である。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・エンジン１０とモータジェネレータ２０との駆動連結の態様は、上記実施形態に限らない。例えば、エンジン１０とモータジェネレータ２０との間に、複数のギア等で構成される減速機構や、駆動力伝達経路の断接を行うクラッチ等が介在されていてもよい。すなわち、エンジン１０とモータジェネレータ２０とが互いのトルクを授受できるのであれば、駆動連結の態様がどのような態様であっても、上記実施形態の技術を適用でき得る。

・高圧バッテリ２２及び低圧バッテリ２５の出力電圧は、問わない。高圧バッテリ２２として、４８Ｖよりも低い出力電圧のバッテリを採用してもよいし、４８Ｖよりも高い出力電圧のバッテリを採用してもよい。また、必ずしも、低圧バッテリ２５の出力電圧が高圧バッテリ２２の出力電圧よりも低くなくてもよく、両者の出力電圧が同じであってもよい。

・高圧補機２４を省略することも可能である。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３のみが、高圧バッテリ２２からの電力供給を受ける補機に相当する。
・高圧バッテリ２２の電力をＤＣ／ＤＣコンバータ２３を介して低圧補機２６に安定して供給できるのであれば、低圧バッテリ２５を省略することも可能である。

・高圧バッテリ２２及び低圧バッテリ２５の種類は、上記実施形態の例に限らない。例えば、高圧バッテリ２２や低圧バッテリ２５として、リチウムイオン電池や鉛蓄電池以外に、ニッケル水素電池やＮＡＳ電池を採用してもよい。

・上記実施形態では、操作信号ＭＳｃや操作信号ＭＳａｃに基づき高圧使用電力量Ｗｃｏｎを算出したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３や高圧補機２４の出力電圧・電流、入力電圧・電流等を検出できるのであれば、これらの値を用いて高圧使用電力量Ｗｃｏｎを算出してもよい。

・上記実施形態では、高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１（又は第２下限値Ｘ３）未満である場合に、充電電力量Ｗｃｈｇが正の一定値であったが、これに限らない。例えば、充電容量が第１下限値Ｘ１（又は第２下限値Ｘ３）よりも小さくなるにしたがって、充電電力量Ｗｃｈｇが大きくなり、充電容量がある一定の値よりも小さいときに充電電力量Ｗｃｈｇが一定になっていてもよい。

・また、上記実施形態において、高圧バッテリ２２の充電容量が上限値Ｘ２より大きい場合に、充電電力量Ｗｃｈｇが負の一定値（放電電力量が一定）であってもよい。
・上記実施形態では、モータジェネレータ２０が放電しているときに用いられる第１マップの第１下限値Ｘ１にヒステリシス量Ｈｉｓを加算して第２下限値Ｘ３を算出したが、これに限らない。モータジェネレータ２０が発電しているときに用いられる第２マップの第２下限値Ｘ３にヒステリシス量Ｈｉｓを減算して第１下限値Ｘ１を算出してもよい。

・ヒステリシス量Ｈｉｓと高圧使用電力量Ｗｃｏｎとの関係性は上記実施形態の例に限らない。例えば、高圧使用電力量Ｗｃｏｎが大きくなるほど、ヒステリシス量Ｈｉｓが段階的に大きくなってもよい。この場合も、高圧使用電力量Ｗｃｏｎが大きい場合には、少ない場合に比較してヒステリシス量Ｈｉｓが大きい（第１下限値Ｘ１と第２下限値Ｘ２との差が大きい）といえる。

・第１マップ及び第２マップにおいて、第１下限値Ｘ１に対する第２下限値Ｘ３のヒステリシス量Ｈｉｓは、高圧使用電力量Ｗｃｏｎに基づいて算出されなくてもよい。例えば、高圧バッテリ２２の充電容量が低いほどヒステリシス量Ｈｉｓが大きくなるように算出されてもよい。

・また、第１下限値Ｘ１に対する第２下限値Ｘ３のヒステリシス量Ｈｉｓは、高圧使用電力量Ｗｃｏｎやその他の値に応じた変動値ではなく、固定値としてもよい。
・さらに、モータジェネレータ２０が放電しているか否かに拘らず、同一のマップを使用して充電電力量Ｗｃｈｇを算出してもよい。すなわち、ヒステリシス量Ｈｉｓをゼロとしてもよい。

・制御周期毎に算出される充電電力量Ｗｃｈｇの変化量に規制値を設けてもよい。具体的には、高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１より大きく第２下限値Ｘ３よりも小さい条件下において、モータジェネレータ２０が放電している状況から発電する状況に切り替わったとする。この場合、充電電力量Ｗｃｈｇを算出するためのマップが第１マップから第２マップへと切り替えられるため、充電電力量Ｗｃｈｇがゼロから一定の正の値へと急変する。また、マップの切り替えがなくても、例えば、高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１以上の値からそれ未満の値に変化すると、充電電力量Ｗｃｈｇがゼロから一定の正の値へと急変する。このように充電電力量Ｗｃｈｇが急変すると、モータジェネレータ２０に対して過度な負担がかかることがある。上記のように、充電電力量Ｗｃｈｇの変化量に規制値を設けておけば、上記のような条件下においても充電電力量Ｗｃｈｇはある程度緩やかに変化するため、モータジェネレータ２０に過度な負担をかけることはない。

・高圧バッテリ２２の充電容量が上限値Ｘ２よりも大きい値であり、且つ、充電電力量Ｗｃｈｇと高圧使用電力量Ｗｃｏｎとを加算した値がゼロ以下である場合に、走行トルクＴｄｒｉ、充電トルクＴｃｈｇ、使用電力トルクＴｃｏｎを加算して、最終要求トルクＴｆｉｎを算出してもよい。すなわち、高圧使用電力量Ｗｃｏｎが、高圧バッテリ２２からモータジェネレータ２０へと放電される放電電力量以下である場合に、高圧使用電力量Ｗｃｏｎを加味して、最終要求トルクＴｆｉｎを算出してもよい。上記の条件下であれば、高圧バッテリ２２が放電する電力で高圧使用電力量Ｗｃｏｎを賄えるため、高圧使用電力量Ｗｃｏｎを加味して最終要求トルクＴｆｉｎを算出しても、モータジェネレータ２０が微小発電することはない。また、このように高圧使用電力量Ｗｃｏｎを加味して最終要求トルクＴｆｉｎを算出することにより、エンジン１０のトルクをアシストするために高圧バッテリ２２から出力される電力を少なくすることができ、当該高圧バッテリ２２の充電容量が過度に低下することを抑制できる。

・高圧バッテリ２２の充電容量が上限値Ｘ２よりも大きい値であり、且つ、充電電力量Ｗｃｈｇと高圧使用電力量Ｗｃｏｎとを加算した値がゼロより大きい場合に、高圧使用電力量Ｗｃｏｎ及び充電電力量Ｗｃｈｇの双方を除外して、走行トルクＴｄｒｉを最終要求トルクＴｆｉｎとしてもよい。この場合、充電電力量Ｗｃｈｇよりも大きな高圧使用電力量Ｗｃｏｎが高圧補機２４で消費されるため、高圧バッテリ２２の放電要求は高圧補機２４の駆動により満たされることになる。また、この場合は、モータジェネレータ２０は停止され、高圧バッテリ２２からモータジェネレータ２０へと電力が供給されたり、モータジェネレータ２０から高圧バッテリ２２へと電力が充電されたりすることはない。

・高圧バッテリ２２の充電容量が第１下限値Ｘ１（又は第２下限値Ｘ３）以上であり、且つ、充電電力量Ｗｃｈｇと高圧使用電力量Ｗｃｏｎとを加算した値が予め定められた正の閾値よりも大きい場合に、高圧使用電力量Ｗｃｏｎを除外せずに、当該高圧使用電力量Ｗｃｏｎ、充電電力量Ｗｃｈｇ、及び走行トルクＴｄｒｉに基づいて、最終要求トルクＴｆｉｎを算出してもよい。上記の「正の閾値」として、モータジェネレータ２０においてある程度高い発電効率が見込める電力量を定めておけば、高圧使用電力量Ｗｃｏｎを加味して最終要求トルクＴｆｉｎを算出しても、モータジェネレータ２０が微小発電することに伴う燃費の悪化は抑制できる。

なお、この変更例を採用する場合には、例えば、図３に示す要求トルク算出処理の処理フローにおいて、ステップＳ１５又はステップＳ１６の後であってステップＳ１７の前に、充電電力Ｗｃｈｇと高圧使用電力量Ｗｃｏｎとを加算した値が正の閾値未満であるか否かの判定処理を行う。そして、正の閾値未満であると判定された場合には、ステップＳ１７以降の処理を行う。一方、正の閾値以上であると判定された場合には、最終要求トルクＴｆｉｎを、走行トルクＴｄｒｉ、充電トルクＴｃｈｇ、及び使用電力トルクＴｃｏｎに基づいて算出する。

・高圧バッテリ２２の充電容量が上限値Ｘ２よりも大きい値である場合に、充電電力量Ｗｃｈｇと高圧使用電力量Ｗｃｏｎとの大小関係に拘らず、走行トルクＴｄｒｉ、充電トルクＴｃｈｇ、使用電力トルクＴｃｏｎを加算して、最終要求トルクＴｆｉｎを算出してもよい。この場合、高圧使用電力量Ｗｃｏｎの大きさによってはモータジェネレータ２０が微小発電することもありえるが、高圧バッテリ２２の充電容量がある程度変化すれば、その微小発電状態は解消される。したがって、モータジェネレータ２０が微小発電することに伴う燃費の悪化は最小限に留められる。

１０…エンジン、１１…第１プーリ、１２…伝達ベルト、１３…第２プーリ、２０…モータジェネレータ、２１…インバータ、２２…高圧バッテリ、２３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２４…高圧補機、２５…低圧バッテリ、２６…低圧補機、３０…電子制御装置、３５…アクセルセンサ、３６…クランク角センサ、３７…車速センサ、ＩＨ…高圧バッテリの状態情報、Ａｃｃ…アクセルペダルの踏み込み量、ＣＡ…回転角度、ＳＰ…車速、ＭＳｅｎ…エンジンの操作信号、ＭＳｍｇ…モータジェネレータの操作信号、ＭＳｃ…ＤＣ／ＤＣコンバータの操作信号、ＭＳａｃ…高圧補機の操作信号、Ｗｃｈｇ…充電電力量、Ｘ１…第１下限値、Ｘ２…上限値、Ｘ３…第２下限値、Ｈｉｓ…ヒステリシス量、Ｗｃｈｇ…充電電力量、Ｗｃｏｎ…高圧使用電力量、Ｔｃｈｇ…充電トルク、Ｔｄｒｉ…走行トルク、Ｔｔｅｍｐ…暫定要求トルク、Ｔｃｏｎ…使用電力トルク、Ｔｆｉｎ…最終要求トルク。

Claims (5)

1. エンジンと、前記エンジンに駆動連結されたモータジェネレータと、前記モータジェネレータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリからの電力供給を受ける補機とを備えた車両のハイブリッドシステムに適用され、
   前記バッテリの充電容量に基づいて前記モータジェネレータと前記バッテリとの間で授受される充電電力量を算出するとともに、前記補機における使用電力量を算出する電力量算出部と、
   前記充電電力量、及び前記使用電力量、及び車両の走行に要する走行トルクに基づいて、前記エンジンに対する要求トルクを算出するエンジン制御部と
   を備えた制御装置であって、
   前記電力量算出部は、
   前記バッテリの充電容量が予め定められた下限値未満である場合に、前記モータジェネレータから電力が供給されて前記バッテリが充電されるように前記充電電力量を算出し、
   前記バッテリの充電容量が前記下限値以上で当該下限値よりも大きな値として予め定められた上限値以下である場合に、前記バッテリが充放電されないように前記充電電力量を算出し、
   前記バッテリの充電容量が前記上限値より大きい場合に前記バッテリから前記モータジェネレータに電力が供給されるように前記充電電力量を算出し、
   前記エンジン制御部は、
   前記バッテリの充電容量が前記下限値未満である場合に、前記充電電力量、前記使用電力量、及び前記走行トルクに基づいて、前記要求トルクを算出し、
   前記バッテリの充電容量が前記下限値以上で前記上限値以下である場合には、前記使用電力量を除外して前記充電電力量及び前記走行トルクに基づいて、前記要求トルクを算出する
   ことを特徴とするハイブリッドシステムの制御装置。
2. 前記エンジン制御部は、
   前記バッテリの充電容量が前記上限値よりも大きい値であって、前記使用電力量の方が、前記バッテリから前記モータジェネレータに供給される前記充電電力量である放電電力量よりも大きいときには、前記使用電力量及び前記充電電力量のうち少なくとも前記使用電力量を除外して前記要求トルクを算出する
   請求項１に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
3. 前記エンジン制御部は、
   前記バッテリの充電容量が前記上限値よりも大きい値であって、前記使用電力量が前記放電電力量以下であるときには、前記充電電力量、前記使用電力量及び前記走行トルクに基づいて、前記要求トルクを算出する
   請求項２に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
4. 前記エンジン制御部は、
   前記モータジェネレータが放電しているときには、前記下限値として第１下限値を使用し、前記モータジェネレータが発電しているときには、前記下限値として前記第１下限値よりも大きい第２下限値を使用する
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッドシステムの制御装置。
5. 前記第２下限値は、前記使用電力量が大きいときには、前記使用電力量が少ない場合に比較して、前記第１下限値に対する差が大きくなるように定められている
   請求項４に記載のハイブリッドシステムの制御装置。

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