JPH0898320A - シリーズパラレル複合電気自動車の制御装置 - Google Patents

シリーズパラレル複合電気自動車の制御装置

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JPH0898320A
JPH0898320A JP23562394A JP23562394A JPH0898320A JP H0898320 A JPH0898320 A JP H0898320A JP 23562394 A JP23562394 A JP 23562394A JP 23562394 A JP23562394 A JP 23562394A JP H0898320 A JPH0898320 A JP H0898320A
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torque
phv
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JP23562394A
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Masaaki Yamaoka
正明 山岡
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリーズパラレル複合電気自動車(SPH
V)において、パラレルハイブリッド車(PHV)モー
ドでの電力効率を最適化する。 【構成】 発電機とモータの効率特性に基づき分配比k
を決定する。分配比kは、回転数及びトルクと関連付け
予め記憶しておく。PHVモードにおいて発電機及びモ
ータにより加減速アシストする際、最も効率のよい電力
供給又は回生が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリーズハイブリッド
車(SHV)としてもパラレルハイブリッド車(PH
V)としても走行させることが可能なシリーズパラレル
複合電気自動車(SPHV)に関し、特にその制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】ハイブリッド車(HV)は電気自動車の
システム構成の一例であり、モータの他にエンジンを搭
載することを特徴としている。HVの中でもSHVと呼
ばれるものは、エンジンの機械出力によって発電機を駆
動し、発電機の発電出力及び電池の放電出力によりモー
タを駆動し、モータにより車輪を駆動する構成を有して
いる。また、SHVに搭載される電池は、モータの回生
電力や外部電源からの電力の他に、発電機の発電出力に
よっても充電される。
【0003】HVとしては、さらに、PHVと呼ばれる
ものがある。PHVはエンジンの機械出力によって車輪
を駆動する車両であり、発進、加速、制動等の際には要
求出力に対するエンジンの機械出力の差をエンジンの軸
上に設けた回転機により補う構成、すなわち加減速する
構成を有している。この構成においては、回転機をモー
タとして動作させることにより加速が、発電機として動
作させることにより減速が実現される。車載の電池は、
回転機に電力を供給し又は回転機から電力を回生する。
【0004】これら、いずれの構成においても、従来の
エンジンのみの車両に比べ燃費やエミッションを改善で
きる。すなわち、エンジンをスロットル全開(WOT)
にて運転することができるので、エンジンの熱効率を最
大とすることができ、燃費を向上させることができる。
また、発電機の発電出力の過不足を電池の充放電により
補うことができるため、エンジン回転数の変化率を抑制
することができ、エンジンのエミッションを改善でき
る。
【0005】HVとしては、さらに、SHVとPHVを
複合させたシステム構成、すなわち必要に応じてSHV
としてもPHVとしても走行させることが可能なSPH
Vが知られている(実開昭51−103220号、特開
平4−297330号参照)。この種のシステムでは、
発電機とモータの間がクラッチ等の機構にて開閉可能に
機械連結される。すなわち、SPHVをSHVとして走
行させる際には、このクラッチを開いて発電機とモータ
の機械連結を切り離す。すると、エンジンにより駆動さ
れる発電機の発電出力が、電池を介して、モータに供給
される。この状態は、SHVと等価である。逆に、SP
HVをPHVとして走行させる際には、クラッチを閉じ
て発電機とモータを機械連結させる。すると、エンジン
の機械出力が発電機、クラッチ及びモータを介して駆動
輪に機械的に伝達される状態となり、また発電機やモー
タを用いて加減速可能な状態となる。この状態は、PH
Vと等価である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】SPHVは、PHV走
行時に機械的動力伝達が支配的になるため、高速走行時
にPHV走行させると効率、ひいては燃費が改善される
という利点を有している。しかし、この利点は、発電機
の効率特性とモータの効率特性の差によって損なわれる
ことがある。
【0007】すなわち、SHV走行を実現するために
は、モータとしては比較的大きな定格電力のものを使用
する必要があるのに対し、発電機は平均走行動力を賄え
る程度の小さな定格電力でよい。これは、モータによっ
て発進性能を実現する必要があるのに対し、電池がバッ
ファとして機能するため発電機は平均走行動力を賄えれ
ばよいことによる。従って、両者の効率特性は定格差に
応じて相違する。このように効率特性、ひいては最大効
率が得られる回転数やトルクが相違する発電機及びモー
タをPHV走行時に加減速に使用するとき、発電機とモ
ータのいずれを加減速に使用するかによって、電力効率
が低下してしまう。
【0008】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、PHV走行時に加
減速に使用するコンポーネントを適宜選択することによ
り、PHV走行時における電力効率を改善することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、エンジンと、エンジンの機械出力
により駆動される発電機と、発電機の発電出力により充
電される電池と、電池の放電出力により駆動されるモー
タと、発電機とモータの間の機械的連結を開閉する連結
開閉手段と、を有するSPHVにおいて、連結開閉手段
により発電機とモータの間の機械的連結を開き、上記S
PHVをSHVとして走行させる手段と、連結開閉手段
により発電機とモータの間の機械的連結を閉じ、発電機
及びモータの協働により加速及び/又は減速しながら、
上記SPHVをPHVとして走行させる手段と、上記S
PHVをPHVとして走行させる際、発電機及びモータ
の効率特性に基づき加速及び/又は減速に係るトルクを
発電機及びモータに分配する手段と、を備えることを特
徴とする。
【0010】本発明は、さらに、分配比を回転数及びト
ルクと対応付けて記憶しておき、発電機及びモータに対
し加速及び/又は減速に係るトルクを、記憶している分
配比に応じて分配することを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明においては、PHV走行時に加速及び/
又は減速に係るトルクが発電機及びモータに分配され
る。分配は、発電機及びモータの効率特性に基づき行わ
れる。従って、発電機の効率特性とモータの効率特性に
差があったとしても、この差に応じて最適なトルク分配
が行われるから、PHV走行時の電力効率がより良好に
なる。
【0012】また、本発明においては、さらに、分配比
が回転数及びトルクと対応付けて記憶され、加速及び/
又は減速に係るトルクが、記憶している分配比に応じ
て、発電機及びモータに分配される。従って、上述のト
ルク分配が効率的に実行される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。
【0014】(1)直列型SPHVのシステム構成 図1には、本発明の第1実施例に係るSPHVのシステ
ム構成が示されている。この図に示されるシステムは、
エンジン10、交流発電機12及び交流モータ14をク
ラッチ16を介して直列配置した直列型SPHVであ
り、クラッチ16がオフしている(開いている)状態
(SHVモード及び同期モード)ではSHVとして、オ
ンしている(閉じている)状態(PHVモード)ではP
HVとして、それぞれ機能する。
【0015】この図に示されるように、エンジン10の
出力軸は、増速機18を介して発電機12の軸に連結さ
れている。増速機18は、回転数を発電機12への入力
に適する回転数領域まで高めるための機構である。ま
た、モータ14の出力軸は、減速機(又は変速機)2
0、ディファレンシャルギア(デフ)22等を介して駆
動輪24に連結されている。発電機12とモータ14の
間にはクラッチ16が設けられている。クラッチ16が
オフしている状態では発電機12の軸とモータ14の出
力軸は互いに独立し、クラッチ16がオンしている状態
では連結する。
【0016】さらに、発電機12及びモータ14には、
インバータ26及び28が対応して設けられている。電
池30は、発電機として機能する回転機(発電機12及
び/又はモータ14)からインバータ26又は28を介
して充電電力の供給を受け、モータとして機能する回転
機(発電機12及び/又はモータ14)に対しインバー
タ26又は28を介して放電電力を供給する。
【0017】ECU32は、この図に示されるシステム
を制御する。そのため、ECU32は、車両操縦者から
の加速要求を示すアクセル開度、減速要求を示すブレー
キ踏力、エンジンブレーキ要求を示すエンブレスイッチ
状態等を入力している。また、ECU32は、発電機1
2の回転数を回転数センサ34により、モータ14の回
転数を回転数センサ36により、電池30のSOCをS
OCセンサ38により、電池30の電圧を電圧センサ4
0により、それぞれ検出している。ECU32は、発電
機12及びモータ14を発電機として動作させるかそれ
ともモータとして動作させるかを決定し、インバータ2
6及び28のスイッチング動作を制御することにより発
電機12及びモータ14のトルクを制御する。エンジン
10はWOT運転を基本としているが、ECU32は、
スロットル開度を操作したほうが効率が良くなる領域で
はエンジン10のスロットル開度を制御する。ECU3
2は、また、ブレーキマスタシリンダ42とホイールシ
リンダ(図示せず)の間に設けられたリニアバルブ44
の開度を制御することにより、ECU32は、駆動輪2
4に作用する油圧制動力を要求制動力の範囲内で制御す
る。
【0018】(2)モード切換 この実施例の第1の特徴は、SHVモード及びPHVモ
ードの他に、同期モードが設けられている点である。こ
こにいう同期モードとは、SHVモードからPHVモー
ドへとモードを切り換えていくときに実行され、発電機
12の回転数をモータ14の回転数に徐々に近付けてい
くモードであり、発電機12の界磁電流をインバータ2
6のスイッチングによって制御することで実現される。
具体的には、図2に示される処理を実行する。
【0019】図2においては、最初にSHVモードにて
システムが動作していると仮定している。ECU32
は、SHVモードでは、クラッチ16をオフさせてお
り、またインバータ26を回生手段として、インバータ
28を力行手段として、それぞれ動作させる。エンジン
10の機械出力は増速機18を介して発電機12に入力
され、発電機12の発電出力はインバータ26によって
直流に変換される。その際、発電機12の発電出力、ひ
いてはエンジン10の回転数は、発電機12の界磁電流
により制御される。インバータ26から得られる直流電
力はインバータ28により交流に変換されモータ14に
供給される。モータ14の出力トルクは、ECU32に
よるインバータ28のスイッチング制御によって、アク
セル開度、ブレーキ踏力及びエンブレスイッチ状態によ
り定まる要求出力トルクTttlに目標制御される。発
電機12の発電出力と、モータ14の出力との差は、電
池30の充放電により賄われる。
【0020】この状態から車速V、すなわちモータ14
の回転数が増加していき所定値V1に至ったことが回転
数センサ36の出力に基づき検出されると、ECU32
は、SHVモードから同期モードへと動作を移行させ
る。同期モードにおいては、ECU32は、回転数セン
サ34及び36によって発電機12及びモータ14の回
転数を検出し、モータ14の回転数に対する発電機12
の回転数の誤差が小さくなるよう、発電機12の界磁電
流を徐々に変更していく。この制御の結果、モータ14
の回転数に対する発電機12の回転数の誤差がほぼ0と
なった後で、車速Vが所定値V2(V2>V1)に至る
と、ECU32は、同期モードからPHVモードへと動
作を移行させる。すなわち、クラッチ16をオンさせ
る。この時点では発電機12の回転数がモータ14の回
転数とほぼ一致しているため、クラッチ16をオンさせ
ることに伴うショックは生じない。なお、同期モードに
おいては、SHVモードと同様にして、要求出力トルク
Tttlが実現される。
【0021】PHVモードにおいては、クラッチ16が
オンしているためエンジン10の機械出力が電力への変
換を経ることなしに駆動輪24に伝達する。ECU32
は、要求出力トルクに対する過不足分を、発電機12及
びモータ14により補う。すなわち、要求出力トルクに
対しエンジン出力が過剰であるときには、インバータ2
6及び28を回生手段として動作させることにより発電
機12やモータ14を発電機として動作させ、過剰分を
電力に変換して電池30に蓄える。逆に、要求出力トル
クに対しエンジン出力が不足であるときには、インバー
タ28を力行手段として動作させることによりモータ1
4をモータとして動作させ、不足分を電池30の放電電
力により賄う。
【0022】PHVモードにて車両が走行している状態
で、車速Vが低下していき車速VがV1未満となったこ
とが回転数センサ36の出力に基づき検出されると、E
CU32は、PHVモードからSHVモードへの切換え
を行う。すなわち、クラッチ16をオフさせると共に、
インバータ26を回生手段として、インバータ28を力
行手段として、それぞれ動作させる。
【0023】このように、本実施例においては、SHV
モードからPHVモードへと切り換える際に同期モード
を経るため、クラッチ16をオンさせることに伴うショ
ックが生じない。また、同期モードにおける回転数合わ
せは、発電機12の界磁電流制御により実現されるた
め、CVT等、機械損失の原因となるコンポーネントは
必要でなくなる。その結果、高効率のPHVモードを実
現でき、特に高速走行時における高効率・低燃費を達成
できる。さらに、同期モードにおいては発電機12の回
転数を徐々にモータ14の回転数に近付けている。これ
により、エンジン10の回転数変化が抑制されるため、
エミッション劣化が防止される。加えて、クラッチ16
をオンさせる車速V2とオフさせる車速V1を異なる値
(V1<V2)にしているため、車速VがV2近傍で上
下してもクラッチ16がオフしない。すなわち、クラッ
チ16の頻繁なオン/オフを防ぐことができる。
【0024】(3)PHVモードにおけるトルク分配 本実施例の第2の特徴は、PHVモードで走行している
際、発電機12とモータ14のトータル効率が最良とな
るよう、トルク分配する点にある。通常、発電機12は
SHVモードでの平均走行動力を賄えばよいから小さな
定格の発電機とされるのに対し、モータ14は発進性能
を実現する必要から大きな定格のモータとする必要があ
る。従って、発電機12及びモータ14それぞれについ
て等効率線を描くと、図3に示されるように、互いに相
違した特性となる。本実施例においては、このような効
率特性の相違にもかかわらず常に最良の効率でエンジン
10をアシストしあるいは過剰トルクを吸収することを
可能にしている。
【0025】そのため、本実施例では、図4に示される
ように分配比kを回転数及びトルクと対応付けたマップ
を、ECU32内部に予め記憶しておく。PHVモード
を実行する際には、回転数センサ34又は36の出力
や、要求出力トルクTttlとエンジン出力トルクTe
の差Tdをキーとして用いて、このマップを参照して分
配比kを決定する。ECU32は、要求出力トルクTt
tlとエンジン出力トルクTeの差Tdをk:1−kの
割合で案分し、k相当分を発電機12により、1−k相
当分をモータ14により担わせる。図3に示される効率
特性と図4に示されるマップを比較対照することで理解
されるように、発電機12の方が効率がよい低トルク領
域ではkが大きくなるため、発電機12の高効率領域を
利用でき、逆に、モータ14の方が効率がよい高トルク
領域ではkが小さくなるため、モータ14の高効率領域
を利用できる。また、分配比kをマップとして記憶して
いるため、ECU32の動作が効率的になる。
【0026】(4)SOCによるPHVモードの禁止 本実施例の第3の特徴は、たとえ車両が高速走行してい
ても電池30のSOCが目標範囲内になければ、PHV
モードではなくSHVモードにて走行する点にある。す
なわち、図5に示されるように、SOCが上昇していき
目標範囲であるSL2〜SU2の範囲を離脱すると、こ
れに応じて禁止フラグsflagがオンされる。ECU
32は、禁止フラグsflagがオンしている間はSH
Vモードを実行する。その後、SOCが回復しSL1〜
SU1の範囲内に至ると、これに応じて禁止フラグsf
lagがオフされる。ECU32は、禁止フラグsfl
agがオフしている場合は、速度V等に応じてモードを
選択する。
【0027】従って、本実施例では、PHVモードが長
く続いたとしても電池30の過充電状態や過放電状態が
生じる以前に禁止フラグsflagがオンするため、電
池30のSOCを好適に管理できその寿命を延長でき
る。さらに、SL1〜SU1をSL2〜SU2の内側に
設定しているため、電池30のSOCの変化と禁止フラ
グsflagの状態の間にヒステリシスの関係が生じ
る。従って、電池30のSOCがSU2又はSL2近傍
で上下したとしても、禁止フラグsflagが頻繁に繰
り返しオンオフしSHVモードへの移行が繰り返される
といった不具合はなくなる。
【0028】(5)第1実施例の動作 図6乃至図9には、第1実施例におけるECU32の動
作の流れが示されている。
【0029】ECU32は、電源立上げ等に応じて所定
の初期化処理を実行し(100)、更にエンジン10を
駆動させる(102)。ECU32は、この時点で、ス
テップ104に係る判定を実行する。ステップ104に
おいては、モータ14の回転数として回転数センサ36
により検出される車速Vが所定値V0より小さく車両が
停止しているとみなせるかどうか、及び、電圧センサ4
0により検出される電池30の電圧Vbが所定値Vbm
axより大きく過充電であるとみなすことができるかど
うか、を判定する。これらのいずれかの条件が満たされ
ている場合、ECU32は、所定の停車時処理を実行す
る(106)。すなわち、発電機12の発電出力を減少
させるべくエンジン10のスロットル開度の制御目標値
を演算する。停車時処理の後、ECU32の動作は、図
7に示されるステップ108に移行する。ステップ10
8においては、ECU32は、ステップ106において
求めた制御目標値に従いエンジン10のスロットル開度
を制御し、例えばアイドル状態とする。ECU32は、
この後図示しないキースイッチがオフされるまで(11
0)、上述の動作を繰り返す。
【0030】図6に示されるステップ104において車
両が停止しておらずかつ電池30も過充電状態でないと
判定された場合、ECU32は、アクセル開度に基づき
目標加速トルクT1を、ブレーキ踏力に基づき目標制動
トルクT2を、それぞれ演算する。また、エンブレスイ
ッチがオンされている場合には、エンブレ相当回生トル
クT3も併せて演算する。ECU32は、これら目標加
速トルクT1、目標制動トルクT2及びエンブレ相当回
生トルクT3のトータルトルクTttl=T1+T2+
T3を求める(112)。このトータルトルクTttl
は、発電機12のトルク、モータ14のトルク及びリニ
アバルブ44の開度の制御目標値を定める基礎となる。
【0031】続くステップ114〜120は、本実施例
の第3の特徴として示した処理、すなわちSOCに応じ
たPHVモードの禁止処理を実行するためのステップで
ある。これらのステップは、禁止フラグsflagやS
OCセンサ38により検出される電池30のSOCを用
いて実行される。
【0032】図6においては、まず、電池30のSOC
がSL2以上SU2以下の領域を脱したか否かを判定す
るステップ114が実行される。ステップ114におけ
る判定条件が成立した場合には、続くステップ116に
おいて禁止フラグsflagに1が設定される(禁止フ
ラグオン)。更に、ステップ118においては、SOC
がSL1以上SU1未満の領域にあるか否かが判定され
る。この判定が成立する場合、続くステップ120にお
いてsflagに0が設定される(禁止フラグオフ)。
ただし、禁止フラグsflagのオンオフ状態にSOC
変化に対するヒステリシス特性を与える必要があるた
め、ステップ114においては前述のSOCの条件に加
えsflag=0であることが条件として追加され、ス
テップ118においてはsflagが1であることが条
件として追加される。
【0033】ステップ114〜120によるPHVモー
ド禁止処理が終了した後は、図7に示されるステップ1
22が実行される。ステップ122においては、禁止フ
ラグsflagが1であるか否か、及び車速Vが所定値
V1未満であるか否かが判定される。禁止フラグsfl
agが1である場合には、強制的にSHVモードを実行
する必要があるため、ECU32の動作はステップ12
4に移行する。車速Vが所定値V1未満である場合も、
図2に従いSHVモードを実行すべく、ECU32の動
作はステップ124に移行する。これらの条件がいずれ
も成立しない場合、すなわちsflag=0及びV≧V
1である場合には、図8に示されるステップ126移行
の動作が実行される。
【0034】ステップ122においてsflag=1、
またはV<V1であると判定された場合、続くステップ
124においては、走行モードを示す変数modeに1
が設定される。この変数modeは、その値が1である
場合にはSHVモードであることを、2である場合には
同期モードであることを、3である場合にはPHVモー
ドであることをそれぞれ示している。ステップ124実
行後、ECU32は、クラッチ16をオフさせ(12
8)、発電機12とモータ14の機械連結を切り離す。
これにより、図1に示されるSPHVは、SHVとして
走行可能な状態となる。
【0035】ECU32は、SOCセンサ38により電
池30のSOCを検出するとともに、車両操縦者による
アクセルペダルの踏込み量を示すアクセル開度を入力
し、これらの量に基づき、エンジン10の目標回転数を
演算する(130)。演算方法としては、本願出願人が
先に提案している特願平6−184391号に記載の方
法等を用いることができる。ただし、エンジン10の目
標回転数を決定するにあたっては、エンジン10のエミ
ッションが劣化しないよう、回転数変化に制限を加え
る。ECU32は、このようにして決定した目標回転数
が実現されるよう、発電機12のトルクの目標値(例え
ば界磁電流の目標値)を計算し、必要な場合にはエンジ
ン10のスロットル開度の制御目標値を演算決定する
(132)。
【0036】ECU32は、前述のステップ112にお
いて演算したトータルトルクTttlが正の値であるか
否かを、続くステップ134において判定する。トータ
ルトルクTttlが正であることは車両を加速させるべ
きことを意味しており、負であることは減速させるべき
ことを意味している。Tttl>0と判定された場合、
ECU32は、このトータルトルクTttlをモータ1
4の出力トルクの最大値Tmmaxと比較し、いずれか
小さいほうを選択する(136)。すなわち、図10に
示される最大出力トルクTmmaxによりトータルトル
クTttlに制限を加え、モータ10の目標出力トルク
Tmを決定する。
【0037】逆に、ステップ134においてTttl≦
0と判定された場合、ECU32は、トータルトルクT
ttlをモータ10の最小出力トルクTmminと比較
し、いずれか大きな方をモータ10の目標出力トルクT
mに選択する。これにより、目標出力トルクTmには、
図10に示される最小出力トルクTmminによる制限
が加わる。ECU32は、更に、このようにして決定し
た制御目標値Tmから、電池30の電池電圧による制約
分ΔTbを減じ、得られた値を目標出力トルクTmに再
設定する。ECU32は、トータルトルクTttlから
モータ10の目標出力トルクTmを減じた分のトルク
を、マスタシリンダ42側、すなわち油圧ブレーキに割
り当てるべく、リニアバルブ44に開度を指令する(1
40)。
【0038】ECU32は、ステップ136又は140
実行後前述のステップ108を実行する。すなわち、イ
ンバータ28のスイッチング動作を制御することにより
モータ14の出力トルクを制御目標値Tmに制御すると
共に、必要な場合にはエンジン10対しスロットル開度
に関する指令を与える。
【0039】前述のステップ122においてsflag
=1及びV<V1のいずれの条件も成立していなかった
場合には、図8に示されるステップ126が実行され
る。ステップ126においては、まず、禁止フラグsf
lagが0であるか否か、車速Vが所定値V1以上であ
るか否か、及び変数modeが1及び2のいずれかに該
当するか否かが判定される。これらの条件がいずれも満
たされている場合、SHVモードからPHVモードへの
移行が禁止されておらず(sflag=0)、車速Vが
十分高く(V≧V1)かつまだPHVモードに移行して
いない(mode=1又は2)状態であると見なすこと
ができる。従って、この場合には、図8に示されるステ
ップ142が実行され、変数modeに同期モードを示
す2が設定される。
【0040】ECU32は、ステップ142実行後、発
電機12の目標回転数に、回転数センサ36により検出
されるモータ14の回転数を設定する(144)。EC
U32は、ステップ144において決定した回転数の制
御目標値が実現されるよう、発電機12の目標出力トル
クTgを演算する(146)。
【0041】ECU32は、更に、車速Vが図2に示さ
れる所定値V2以上であり(すなわち車速Vが十分高
く)、かつ回転数センサ34により検出される発電機1
2の回転数と回転数センサ36により検出されるモータ
14の回転数との差の絶対値が所定の微小値ΔN未満で
ある(発電機12の回転数がモータ14の回転数に十分
一致している)か否かを判定する(148)。これらの
条件が双方満たされていない限り、ECU32の動作
は、ステップ148から図7に示されるステップ134
に移行する。すなわち、ステップ146において決定し
た発電機12の目標出力トルクTgがステップ108に
おいて出力され、またステップ112において決定した
トータルトルクTttlに基づきモータ14の出力トル
クが制御される。
【0042】ステップ148の条件がいずれも満たされ
た場合、PHVモードへの移行条件が成立したと見なせ
るため、変数modeに3が設定される(150)。ス
テップ150において変数modeに3が設定される
と、次にステップ126が実行される際このステップの
判定条件が成立しなくなるため、ステップ142ではな
く図9に示されるステップ154以降が実行される。
【0043】ステップ154は、クラッチ16をオンさ
せ発電機12とモータ14の軸を機械的に連結させる処
理である。ECU32は、ステップ154実行後、エン
ジン10の出力トルクTeをそのスロットル開度等に基
づき演算し、更に、トータルトルクTttlから、演算
した出力トルクTeを減ずることにより、差分トルクT
dを演算する(156)。このようにして得られた差分
トルクTdが正である場合には、発電機12及びモータ
14によってエンジン10をトルクアシストする必要が
あり、逆に負である場合にはエンジン10のトルク過剰
分を電池30に吸収する必要がある。そのため、ECU
32は、ステップ156実行後差分トルクTdが正であ
るか否かを判定し、正である場合にはステップ160
を、負である場合にはステップ162〜166を実行す
る。
【0044】ステップ160においては、ECU32
は、発電器12の目標出力トルクTgに0を設定する一
方で、モータ14の目標出力トルクTmに差分トルクT
dを設定する。ただし、その際、最大出力トルクTmm
axによる制限を加えるべく、差分トルクTdと最大出
力Tmmaxのうち小さな方を目標出力トルクTmに設
定する。
【0045】これに対し、ステップ162においては、
前述の図4を利用して、すなわち回転数センサ34又は
36により検出される回転数及び差分トルクTdに基づ
き、配分比kが演算される。ステップ164において
は、差分トルクTdに配分比kを乗じた値が発電機12
の目標出力トルクTgに設定される。ただし、この場合
も最小出力トルクTgminによる制限を加えるべく、
kTdとTgminのうち大きな方が目標出力トルクT
gに設定される。更に、モータ14の目標出力トルクT
mには、差分トルクTdから発電機12の目標出力トル
クTgを減じた値が設定される。ただし、最小出力トル
クTmminによる制限を加えるべく、Td−TgとT
mminのうち大きな方がTmに設定される。さらに
は、Tg及びTmからそれぞれΔTb1又はΔTb2が
減ぜられ、これにより電池30の電圧Vbによる制限が
加えられる。なお、ステップ164においてTgをTm
より先に決定するのは、TgminがTmminよりも
小さいからである。ステップ164に続くステップ16
6においては、差分トルクTgから発電機12及びモー
タ14の目標出力トルクの合計値Tm+Tgを減じた分
が油圧ブレーキに配分され、この配分に応じてリニアバ
ルブ44に対し開度が指令される。
【0046】ステップ160又は166実行後、ECU
32の動作は、ステップ108に移行する。ステップ1
08では、目標出力トルクTg及びTmが出力される。
すなわち、発電機12及びモータ14により、アクセル
開度等に応じて定められたトータルトルクTttlに対
するエンジン10の出力Teの過不足分が補われること
になる。
【0047】このようにしてPHVモードで車両が走行
している状態で、電池30のSOCが目標範囲(SL2
以上SU1以下)から脱し、電池30が過充電又は過放
電の傾向を見せたとする。このような傾向が現れると、
前述のステップ114〜120の処理、特にステップ1
16により、禁止フラグsflagが1に設定される。
すると、ステップ122の判定条件が成立するためステ
ップ124以降の動作、すなわちSHVモードに従う制
御動作が強制的に実行される。このようなSHVモード
走行が実行された結果電池30のSOCがSL1以上S
U1以下の範囲に復帰した場合、ステップ114〜12
0の処理、特にステップ120によって禁止フラグsf
lagに0が設定される。この時点で、車速VがV1よ
りも低ければ引き続きSHVモードでの走行が継続され
るが、V≧V1となればステップ122及び126の条
件が満たされるためステップ142以降の動作、すなわ
ち同期モードが実行される。同期モードが実行された後
ステップ148の判定条件が満たされると変数mode
に3が設定され(150)、ステップ154以降の動
作、すなわちPHVモードが実行される。
【0048】このような一連の動作によって、前述した
作用効果が実現される。
【0049】(6)第2実施例 図11には、本発明の第2実施例に係るSPHVのシス
テム構成が示されている。この図においては、図示の簡
略化のため機械連結のみが示されているが、電力配線、
信号配線、油圧配管等は、図1に示されるものと同様の
もので足りる。この図に示されるシステム構成は、並列
型SPHVである。すなわち、機械的連結部材46によ
って発電機12側とモータ14側とがエンジン10側か
ら見て並列に連結されたシステム構成となっている。こ
のようなシステム構成によっても、前述の第1実施例と
同様の作用効果を得ることができる。
【0050】(7)第3及び第4実施例 図12には本発明の第3実施例におけるECU32の動
作の流れの一部が、図13には第4実施例におけるEC
U32の動作の流れの一部が、それぞれ示されている。
これらの図に示される動作は、いずれも、PHVモード
における制御動作の一部である。
【0051】まず、図12に示される第3実施例におい
ては、ECU32は、ステップ158において差分トル
クTdが正であると判定された場合にステップ162を
実行し分配比kを決定する。分配比kが決定されると、
ECU32は、最大出力トルクTgmax及びTmma
xによる制限を加えながら、kTdを発電機の目標出力
トルクTgに、Td−Tgをモータ14の目標出力トル
クTmに、それぞれ設定する(160a)。
【0052】逆に、ステップ158において差分トルク
Tdが正でないと判定された場合、ECU32は、ステ
ップ162を実行することなくステップ164aを実行
する。すなわち、発電機12及びモータ14の目標出力
トルクTg及びTmにそれぞれTd及び0を設定する。
ただし、発電機12の目標出力トルクTgには、発電機
12の最小出力トルクTgminによる制限を加える。
ECU32は、これらの目標出力トルクTg及びTmに
前述のΔTb1及びΔTb2による制限を加えた上でス
テップ166を実行する。ステップ160a又は166
aが実行された後、ECU32はステップ108に移行
する。
【0053】このように、前述の第1実施例においては
PHVモード走行時にモータ14が発電機として機能す
ることがあったのに対しこの実施例ではモータ14が発
電機として機能することはなく、また、前述の第1実施
例では発電機12がモータとして機能することがなかっ
たのに対しこの実施例ではPHVモードにおいてモータ
としても機能する。このような構成によっても、前述の
第1実施例と同様の効果を得ることができる。
【0054】図13に示される第4実施例においては、
ステップ158に先立ちステップ162が実行され、分
配比kが決定される。ステップ158において差分トル
クTdが正であると判定された場合にはステップ160
aが、正でないと判定された場合にはステップ164及
び166が、それぞれ実行される。従って、この第4実
施例においては、発電機12及びモータ14は、いずれ
も、発電機としてもモータとしても機能することがあ
る。この実施例においても、第2及び第3実施例と同様
の効果を得ることができる。
【0055】(8)第5実施例 図14には、本発明の第5実施例におけるECU32の
動作の流れ、特にSHVモード時の動作の一部が示され
ている。この図の処理においては、一旦SHVモードが
開始されると、このモードが所定時間に渡って強制的に
継続される。
【0056】すなわち、この実施例では、ステップ12
4が実行されSHVモードが開始されると、これに応じ
てECU32に内蔵されるmode1カウンタをオンさ
せる(168)。mode1カウンタは、この後、継続
的に計数を実行する。mode1カウンタが一旦オンさ
れると、ステップ122の条件が満たされるか否かにか
かわりなく、ステップ128以降の動作が実行される
(170)。mode1カウンタの計数値が所定値に至
ると(172)このカウンタはオフされる(174)。
mode1カウンタがオフされた時点でステップ122
の判定条件がいずれも不成立である場合、ステップ12
6以降の動作が実行される。
【0057】従って、この実施例においては、mode
1カウンタがカウントアップするまでの間SHVモード
が強制的に実行されるため、例えば禁止フラグsfla
gが0から1に転じた後1から0へと転ずるまでの間
に、少なくともmode1カウンタのカウントアップに
要する時間が確保されることになる。従って、本実施例
においては、図5に示されるようなヒステリシス特性を
付与することなく、禁止フラグsflagの値の頻繁な
変化、ひいてはPHVモードとSHVモード総合間の頻
繁な切換えを防止することができる。これに伴い、SO
Cに関してSL1,SU1及びSL2,SU2という2
組のしきい値を設ける必要がなくなるため、ステップ1
14〜120に係る処理を簡略化することができる。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
PHV走行時における加速及び/又は減速に係るトルク
を、発電機及びモータの効率特性に基づき発電機及びモ
ータに分配するようにしたため、発電機の効率特性とモ
ータの効率特性に差があったとしてもこの差に応じて最
適なトルク分配が行われるから、PHV走行時の電力効
率がより良好になる。
【0059】また、本発明によれば、さらに、分配比を
回転数及びトルクと対応付けて記憶し、加速及び/又は
減速に係るトルクを記憶している分配比に応じて発電機
及びモータに分配するようにしたため、上述のトルク分
配を効率的に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るシステム構成を示す
ブロック図である。
【図2】モード切換動作を示すタイミングチャートであ
る。
【図3】発電機とモータの効率特性を示す図である。
【図4】発電機及びモータに対する分配比マップを示す
図である。
【図5】SOCに応じた禁止フラグのオンオフ処理を示
すタイミングチャートである。
【図6】第1実施例におけるECUの動作の流れを示す
フローチャートである。
【図7】第1実施例におけるECUの動作の流れを示す
フローチャートである。
【図8】第1実施例におけるECUの動作の流れを示す
フローチャートである。
【図9】第1実施例におけるECUの動作の流れを示す
フローチャートである。
【図10】発電機及びモータの出力特性を示す図であ
る。
【図11】本発明の第2実施例に係るシステム構成を示
すブロック図である。
【図12】第3実施例におけるECUの動作の流れを示
すフローチャートである。
【図13】第4実施例におけるECUの動作の流れを示
すフローチャートである。
【図14】第5実施例におけるECUの動作の流れを示
すフローチャートである。
【符号の説明】
10 エンジン 12 発電機 14 モータ 16 クラッチ 26,28 インバータ 30 電池 32 ECU 34,36 回転数センサ 38 SOCセンサ 40 電圧センサ V1,V2 車速に係るしきい値 k 分配比 SL1,SU1,SL2,SU2 SOCに係る判定し
きい値 T1 目標加速トルク T2 目標制動トルク T3 エンブレ相当回生トルク Tttl トータルトルク sflag 禁止フラグ mode モードを示す変数 Tm モータの目標出力トルク Tg 発電機の目標出力トルク Te エンジンの出力トルク Td 差分トルク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンと、エンジンの機械出力により
    駆動される発電機と、発電機の発電出力により充電され
    る電池と、電池の放電出力により駆動されるモータと、
    発電機とモータの間の機械的連結を開閉する連結開閉手
    段と、を有するシリーズパラレル複合電気自動車におい
    て、 連結開閉手段により発電機とモータの間の機械的連結を
    開き、上記シリーズパラレル複合電気自動車をシリーズ
    ハイブリッド車として走行させる手段と、 連結開閉手段により発電機とモータの間の機械的連結を
    閉じ、発電機及びモータの協働により加速及び/又は減
    速しながら、上記シリーズパラレル複合電気自動車をパ
    ラレルハイブリッド車として走行させる手段と、 上記シリーズパラレル複合電気自動車をパラレルハイブ
    リッド車として走行させる際、発電機及びモータの効率
    特性に基づき加速及び/又は減速に係るトルクを発電機
    及びモータに分配する手段と、 を備えることを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の制御装置において、 分配比を回転数及びトルクと対応付けて記憶しておき、
    発電機及びモータに対し加速及び/又は減速に係るトル
    クを、記憶している分配比に応じて分配することを特徴
    とする制御装置。
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