JPH1070801A - ハイブリッド車用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バッテリ電圧低下時において内燃機関と発電機
との出力をバランス良く制御し、ひいては機関回転数の
過上昇を抑制する。 【解決手段】ステップ８５３〜８５５では、発電指令
値、目標回転数、目標スロットル開度及び励磁電流デュ
ーティ比の演算を実施する。一方、バッテリ電圧低下に
より内燃機関と発電機との出力がアンバランスになった
ときは、励磁巻線に流す励磁電流が最大値であるにもか
かわらず、内燃機関の回転数が制御目標値を超えて上昇
する現象が発生する。これに着目して、ステップ８６０
では、励磁電流デューティ比が１００％（最大値）であ
り、且つ内燃機関の回転数が目標回転数よりも大きけれ
ば、内燃機関と発電機との出力がアンバランス状態であ
る旨を判定する。そして、内燃機関と発電機との出力が
アンバランス状態であると判定したとき、目標スロット
ル開度を一時的に絞り、内燃機関の出力を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関と発電機
とを有するハイブリッド構成の電気自動車の制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年では、バッテリと、内燃機関と、該
内燃機関により駆動される発電機とを有し、前記発電機
から出力される電力と前記バッテリに蓄えられた電力と
のいずれか一方若しくはその両方を電源として駆動され
るモータによって走行するハイブリッド構成の電気自動
車が提案されている（例えば、特開平７−８７６１５号
公報）。ここで、従来一般のハイブリッド構成の電気自
動車を図９を用いて説明する。即ち、同図の構成におい
て、この電気自動車は、内燃機関１と発電機２とを搭載
し、発電機２が発生する電力によってバッテリ（例えば
鉛蓄電池）３を充電する、いわゆるシリーズハイブリッ
ド構成を有する。走行用として走行モータ７が設けら
れ、その出力軸７ａはディファレンシャルギヤ１２を介
して駆動輪１１に接続されている。

【０００３】走行制御装置１５は、周知のマイクロコン
ピュータを主体として構成され、走行モータ７の回転数
やアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量等の走行状
態に応じて、車両走行に必要な駆動力の演算を行う。イ
ンバータ６は走行制御装置１５からの指令信号によって
スイッチングされ、そのスイッチングによって交流電力
を走行モータ７に供給する。そして、走行モータ７は前
記供給される電力により駆動力を発生する。インバータ
６の入力にはバッテリ３が接続されると共に、整流器１
４を介して発電機２の出力が接続されている。こうして
走行モータ７は、バッテリ３と発電機２との両方から電
力が得られるようになっている。バッテリ３には電流並
びに電圧を検出するための電流検出器４及び電圧検出器
５が接続されている。

【０００４】また、発電機２は、内燃機関１に対して図
示しないギヤ機構を介して連結されており、内燃機関１
の回転に伴ない駆動されるようになっている。発電制御
装置８は、前記走行制御装置１５と同様に周知のマイク
ロコンピュータを主体に構成され、電流検出器４、電圧
検出器５により検出されたバッテリ電流及びバッテリ電
圧を入力すると共に、走行制御装置１５から得られる走
行モータ７による車両走行情報を入力する。また、発電
制御装置８は、スロットルアクチュエータ９によるスロ
ットル弁１３の開閉機能と、発電機２の励磁巻線１０に
流れる励磁電流の調整機能とを有し、これにより内燃機
関１の出力と発電機２の出力とを調整する。さらに、発
電制御装置８は、前記バッテリ電流及びバッテリ電圧に
対応するバッテリ３の状態や走行モータ７の走行状態な
どに基づいて発電出力（発電指令値）を決定する。

【０００５】ここで、発電機２の出力電力よりも大きな
電力を前記走行モータ７が必要とする場合には、その不
足分の電力がバッテリ３から持ち出され、この時、バッ
テリ３に蓄えられた電力蓄積量は減少する。また、発電
機２の出力電力が走行モータ７が必要とする電力よりも
大きい場合には、余剰電力分でバッテリ３が充電され、
このとき、バッテリ３の電力蓄積量は回復する。発電機
２が出力する電力と走行モータ７が必要とする電力とが
等しいときは、走行モータ７が必要とする電力が発電機
２により過不足無く供給されることとなり、バッテリ３
の電力蓄積量は変化しない。

【０００６】このように、上記構成のハイブリッド型電
気自動車は、発電機２が出力する電力と、バッテリ３に
蓄えられた電力とのいずれか一方或いはその両方を駆動
電源として走行し、それと同時にバッテリ３の充電をも
行うものである。

【０００７】さて、発電機２の出力制御に関し、発電制
御装置８は、発電指令値に応じた内燃機関１の回転数と
スロットル開度（以下、目標回転数、目標スロットル開
度という）を決定し、それに応じてスロットルアクチュ
エータ９を動作させてスロットル弁１３を開閉させる。
それにより内燃機関１の駆動力が変化し、回転数は上昇
又は下降していく。また、発電制御装置８は、発電機２
の励磁巻線１０に電流（以下、励磁電流という）を流
し、これにより発電機２が電力を出力する。このとき、
発電機２が出力する電力は、内燃機関１から見れば負荷
となる。

【０００８】さらに、発電制御装置８は、スロットル弁
１３の開度が目標スロットル開度に達したとき、内燃機
関１の回転数が目標回転数で安定するように励磁巻線１
０の励磁電流の増減によって発電機２の出力を調整す
る。かかる場合、発電機２の出力を調整することは、内
燃機関１に作用する負荷を調整することと言い換えるこ
とができる。さらに言い換えれば、発電制御とは、内燃
機関１と発電機２との出力バランスを励磁電流で制御す
ることに相当する。

【０００９】ところで、図１０は、発電機２の発電出力
特性についてその一例を示しているが、発電出力はバッ
テリ電圧に応じて変化する。なお、図中の特性２００
は、発電制御装置８が制御可能な最大励磁電流を励磁巻
線１０に流している状態を示している。ここで、自動車
の場合には、常時行われる加減速によりバッテリ電圧が
常時変動する。そのために、励磁電流が最大値で一定と
すると発電機２の出力特性も特性２００に沿って常時変
動する。

【００１０】一方で、バッテリ電圧がＶ１で発電指令値
Ｐ１に対して、既述したように内燃機関１と発電機２と
の出力バランスが制御されているとすると、通常は励磁
電流を最大値よりも小さい値として発電機２の出力特性
を特性２０１とし、その結果、点２１０にて発電制御が
行われることになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
制御装置においては、以下に示す問題が存在する。つま
り、前記図１０の点２１０にて制御が行われている状態
から、例えば急激な加速によってバッテリ電圧がＶ１か
らＶ３に低下すると、その時の内燃機関１の出力がＰ１
相当の出力であるのに対して、発電制御装置８が励磁電
流を調整して出力Ｐ１である点２１１で発電出力を制御
しようとしても当該出力Ｐ１での発電制御が不可能にな
る。言い換えれば、発電制御装置８は、制御可能な最大
励磁電流を流している特性２００上の出力Ｐ２までしか
発電出力を上げることができず、かかる場合には内燃機
関１と発電機２との出力バランスが制御できない状態
（アンバランス状態）に陥ってしまう。このアンバラン
ス状態下では、内燃機関１に作用する負荷が不用意に軽
減されるため、機関回転数が過剰に急上昇する等の問題
を招く。

【００１２】これを防止するには、バッテリ３の発電制
御電圧域（例えば図１０のＶ３〜Ｖ４の範囲）におい
て、発電機２が出力可能な最大値を上記電圧域（Ｖ３〜
Ｖ４）の発電出力の最小値に制限して制御を行う手法が
考えられる。即ち、図１０では、発電出力の最大値をＶ
３〜Ｖ４内の最小値であるＰ２に制限し、発電出力が当
該Ｐ２以上にならないように制御するものである。しか
し、これでは発電機２が持つ特性を十分に使用している
ものではない（Ｐ１のような発電出力を得ることができ
ない）。

【００１３】一方、図１１に示すように、発電機２の出
力特性に前記特性２００を超えるような特性２０２（破
線で示す）を持たせ、バッテリ電圧がＶ３にまで低下し
た際にも、要求される発電出力の最大値をＰ２に低下さ
せることなくＰ１に維持することが考えられる。しか
し、これは、発電機２の体格及び重量が共に大きくなる
ことを示し、車両搭載上或いはコスト面からも好ましく
ない。

【００１４】さらに別の方法として、バッテリ電圧を発
電出力制御のパラメータとし、バッテリ電圧が所定値以
下に低下した場合に発電指令値を発電機２の出力特性内
に抑えるものがある。これは、バッテリ電圧が図１１の
Ｖ２以下に達したとき発電指令値をＰ１からＰ２へ一時
的に抑制するものである。この場合には、発電指令値の
決定のために、バッテリ電圧を判定する、Ｖ２というし
きい値が設けられることになる。しかし、発電機２の特
性は個体バラツキや温度等によって変動するものであっ
て、このしきい値は一義的に決定できるものではない。
即ち、例えば図１２に示すように、発電機２の特性は温
度に応じて２００，２００’，２００”のようにその時
々で変化し、しきい値としてのバッテリ電圧もＶ２、Ｖ
２’或いはＶ２”となるように１つに特定できない。従
って、バッテリ電圧が予め設定した電圧しきい値に達し
たときには、既に内燃機関１と発電機２との出力がアン
バランス状態であることが起こりうる。

【００１５】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、バッテリ電圧低
下時において内燃機関と発電機との出力をバランス良く
制御し、ひいては機関回転数の過上昇を抑制することが
できるハイブリッド車用制御装置を提供することであ
る。

【００１６】

【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、請求項１に記載の発明ではその特徴として、
バッテリの電圧変動に伴なう内燃機関の出力と発電機の
出力とのアンバランスを検出し（検出手段）、内燃機関
の出力と発電機の出力とのアンバランスを検出した場合
には、当該アンバランス分に見合う相当量だけ内燃機関
の出力を抑制するようにしている（機関出力抑制手
段）。特に、請求項２に記載の発明では、検出手段は、
バッテリの電圧変動時に前記内燃機関の出力に見合う出
力を発電機が出力できなくなったことを検出するものと
している。

【００１７】要するに、車両の急加速時等にはバッテリ
電圧が低下側に変動し、それに伴ない発電機の出力が不
用意に（内燃機関の出力要求に関係なく）低下すること
がある。すると、本来は発電機出力と機関出力とがバラ
ンス良く制御されるところが、「発電機出力＜機関出
力」、即ち両出力がアンバランスになるという事態を招
く。この場合、内燃機関の負荷が軽減され、機関回転数
の過上昇（吹き上がり）を招く。これに対して、上記構
成によれば、機関出力が減少側に制御されることによ
り、上記発電機出力と機関出力とのアンバランス状態が
解消され、従来生じていた機関回転数の過上昇などの問
題が回避できる。

【００１８】また、請求項３に記載の発明では、機関出
力抑制手段の具体的手段として、内燃機関の吸気系に設
けられたスロットル弁の開度を一時的に閉側に制御する
ようにしている。このスロットル弁の閉側制御により機
関出力が減少方向に制御され、発電機出力と機関出力と
のアンバランス状態が解消されることとなる。なお、機
関出力の制御形態として、スロットル弁の開度を調節す
ることは、コンピュータ支援の制御装置を構築する際に
演算負荷が軽減できるという点で有効であり、また、よ
り簡易的に実施できる構成であると言える。

【００１９】因みに、機関出力を抑制する手段として
は、上記スロットル弁の開度制御の他に、 ・内燃機関への燃料供給量を低減する、 ・内燃機関への燃料供給を停止する（燃料噴射カッ
ト）、 ・内燃機関の点火時期を遅角側に制御する、等々の処理
を実施することも可能である。

【００２０】請求項４に記載の発明では、同制御装置
は、前記発電機の励磁巻線に流れる励磁電流の調整によ
る前記発電機の出力調整機能を有する。そして、機関出
力抑制手段は、発電機の励磁巻線に流れる励磁電流が最
大制御状態に達し、且つ前記内燃機関の回転数がその時
点で必要とされる発電出力に対応する制御値或いは制御
範囲（例えば、目標回転数）を超えた場合に、当該機関
の出力を抑制するようにしている。

【００２１】つまり、機関出力と発電機出力とのアンバ
ランス状態下では、発電機出力が励磁巻線に流れる励磁
電流の最大制御状態に維持される。そして、この最大制
御状態下で機関回転数が制御値（目標回転数）を超えれ
ば機関出力が抑制され、該機関出力が発電機出力に対し
て調整されることとなる。この場合、機関出力と発電機
出力とのバランスをとる過程において、発電機はその発
電出力が制御最大値に保持され、かかる発電出力を効率
的に利用することができる。

【００２２】また、請求項４に記載した発明の具体的構
成としては、請求項５又は請求項６に記載したように構
成するのが望ましい。即ち、請求項５に記載した発明で
は、前記機関出力抑制手段は、前記内燃機関の回転数が
その時点で必要とされる発電出力に対応する制御値或い
は制御範囲を超えた場合に、機関出力を所定量ずつ徐変
させるようにし、請求項６に記載した発明では、前記機
関出力抑制手段は、前記内燃機関の回転数がその時点で
必要とされる発電出力に対応する制御値或いは制御範囲
を超えた場合に、前記バッテリの制御最低電圧に相応す
る発電出力へ機関出力を変化させるようにしている。

【００２３】上記請求項５，請求項６の構成のうち、前
者の場合には、発電機出力を発電機出力を最大値付近で
保持したまま（即ち、バランス状態を保持したまま）、
機関出力を徐々に減少させることできるという効果が得
られる。また、後者の場合には、急激なるバッテリ電圧
の変化時（発電機出力の変化時）にも、素早く機関出力
を抑制することができる。即ち、例えば機関出力の減少
必要量を一度に変化させることが可能となる。その結
果、該機関出力と発電機出力とのアンバランス状態をい
ち早く解消することができるという効果が得られる。

【００２４】併せて、請求項４〜６に記載の発明では、
機関出力と発電機出力とのアンバランス時に発生する現
象として機関回転数の変化状態に着目しているので、発
電機の個体バラツキや温度などの諸条件によって内燃機
関や発電機の出力特性が変化しても（図１２参照）、そ
れによる影響を受けず、確実にアンバランスを解消する
ことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、この発明を具体化した第１
の実施の形態を図面に従って説明する。なお、本実施の
形態におけるハイブリッド車用制御装置の構成は、既述
した図９の構成を以て実現できるものであるので、以下
図９を本実施の形態の構成図として用いる。

【００２６】先ずは、発電制御、即ち、内燃機関１と発
電機２との出力バランスの制御について説明する。但
し、説明の簡素化のために、本実施の形態では損失など
を考えずに、内燃機関１と発電機２の出力が等しいとき
がバランス状態であるとして説明する。

【００２７】図５には内燃機関１の出力特性の一例を示
している。太実線はスロットル開度を種々に変えたとき
に（同図では、１０％，２０％，３０％，４０％，５０
％，１００％）、内燃機関１が出力する軸トルクを内燃
機関１の回転数に対して示したものである。発電出力Ｐ
１の発電を行うとして、内燃機関１がＰ１を出力する時
の回転数とスロットル開度とは、Ｐ１等パワー曲線１０
０上に無数に存在する。しかるに、燃費の向上を考慮し
て、通常、Ｐ１等パワー曲線１００上で最も燃料消費率
の良い点が内燃機関１の動作点１１０として選ばれる。
燃料消費率曲線は細実線で示されている。この時のスロ
ットル弁１３の開度と内燃機関１の回転数とを、発電指
令値Ｐ１における目標スロットル開度θｒ，目標回転数
Ｎｒとし、以下の説明には、Ｐ１，θｒ，Ｎｒの記号を
使用する。

【００２８】前記Ｐ１，θｒ，Ｎｒは、発電制御装置８
により演算されるようになっている。なお、Ｐ１，θ
ｒ，Ｎｒの演算に関しては本案には直接関係せず、その
演算方法も周知であるので、ここではその説明を省略す
る。Ｐ１，θｒ，Ｎｒの決定と共に発電制御装置８はス
ロットルアクチュエータ９を動作させ、スロットル弁１
３を開閉する。スロットル弁１３の開閉に合わせて内燃
機関１の駆動力が発生、増加或いは減少し、その駆動力
に応じて内燃機関１の回転数が変化する。発電制御装置
８は、スロットル開度センサ（図示せず）からの出力信
号に基づいてスロットル弁１３の実開度を検出し、実関
度が目標スロットル開度θｒとなったときに、スロット
ルアクチュエータ９の動作を停止すると共にスロットル
弁１３の開度を当該θｒに保持する。

【００２９】このとき、内燃機関１の回転数は、目標ス
ロットル開度θｒにおける出力特性１２０上でその時の
負荷量と等しくなった点で安定し、この状態が内燃機関
１と負荷とがバランスしている状態に相当する。因み
に、既述した通り発電機２が電力を出力すると、その電
力は内燃機関１から見れば負荷となる。即ち、励磁巻線
１０の励磁電流を調整することにより発電機２の出力電
力がＰ１になると、内燃機関１と発電機２との出力が等
しくなり、Ｐ１等パワー曲線１００と内燃機関１の出力
特性１２０とが交差する点、即ち、動作点１１０で出力
がバランスし、回転数が目標回転数Ｎｒで安定する。

【００３０】励磁電流制御について、図４を用いてさら
に説明する。励磁巻線１０の一方の端子は１２Ｖ系の電
源２０の正端子に接続され、もう一方の端子は発電制御
装置８に接続されている。発電制御装置８内部では、ト
ランジスタ８１０を介して励磁巻線１０が電源２０の負
端子に接続されている。トランジスタ８１０がＯＮ状態
であるとき電流経路が導通され、励磁巻線１０には、同
励磁巻線１０の両端子間に印加される電圧と励磁巻線１
０のインピーダンスとに応じた励磁電流が流れる。

【００３１】発電制御装置８は、一定周期のデューティ
制御によりトランジスタ８１０をＯＮ／ＯＦＦし、励磁
巻線１０の両端子間に印加される電圧を調整することを
以て励磁電流を調整する。デューティ比の演算とトラン
ジスタ８１０のＯＮ／ＯＦＦは発電制御装置８内の演算
装置８２０によって行われる。デューティ比が０％のと
きトランジスタ８１０は全ＯＦＦ状態で電流は流れず、
発電機２は電力を出力しない。また、デューティ比が１
００％のときトランジスタ８１０は全ＯＮ状態で発電制
御装置８が制御できる電流の最大値となり、この時、発
電機２の出力電力は最大となる。

【００３２】以下、本案の特徴である内燃機関１と発電
機２とのアンバランス状態の検出について図１１を用い
てより詳細に説明する。なお、先に用いた図１０と同一
の符号を付したものは、図１１においても同じ状態であ
ることを示す。また、前記のような発電制御により、Ｐ
１，θｒ，Ｎｒに対して点２１０で出力がバランスして
いたとする。このとき、発電機２の励磁巻線１０の励磁
電流デューティ比は、１００％よりも小さい値となる。
即ち、励磁電流デューティ比を１００％よりも小さい値
とすることにより、発電機２の出力特性が特性２０１で
示すようになっている。

【００３３】かかる場合において、加速によりバッテリ
電圧がＶ１からＶ２へ低下しすると、Ｐ１，θｒ，Ｎｒ
に対して制御点は点２１０から点２１２へ移る。点２１
２は特性２００上にあるので、発電制御装置８は励磁電
流デューティ比を１００％とすることで発電機２の出力
をＰ１のまま保持する。このとき、発電機２はバッテリ
３の電圧Ｖ２における最大発電を行うことになる。

【００３４】バッテリ電圧がさらに下がりＶ３に達する
と、制御点は本来、点２１１へ移るべきところである
が、発電制御装置８は励磁電流デューティ比を１００％
より大きな値にはできないので、発電機２の特性を点２
１１が存在する特性２０２（破線の特性）に変更するこ
とができない。即ち、発電機２の出力特性は励磁電流デ
ューティ比が１００％である特性２００の状態であるの
で、発電機２の出力はＰ２（＜Ｐ１）にまで低下し、こ
のとき、内燃機関１の出力はＰ１のままであるため、出
力差Ｐ１−Ｐ２が生じる。

【００３５】この時に生じた内燃機関１と発電機２との
出力差Ｐ１−Ｐ２によって発生する現象を、前述の図５
を用いて説明する。ここで、発電出力Ｐ１における内燃
機関１の動作点１１０を図１１中の点２１０に対応させ
る。このとき、発電機２の出力がＰ１からＰ２に変化し
たことは、内燃機関１から見た負荷がＰ１からＰ２へ減
少したということである。また、内燃機関１の出力Ｐ
１，Ｐ２のそれぞれに対応する等パワー曲線１００と１
０１に対して、このＰ１−Ｐ２の出力差は目標回転数Ｎ
ｒにおける軸トルク差を示し、内燃機関１が負荷に対し
てＰ１−Ｐ２に相当する軸トルクを余分に出力している
こととなる。この余剰トルクによって内燃機関１の回転
数は目標回転数Ｎｒを超え上昇していく。

【００３６】このように、加速によってバッテリ電圧が
低下し、内燃機関１の出力と発電機２の出力とがアンバ
ランス状態になると、励磁巻線１０の励磁電流が最大、
即ち、発電制御装置８が調整している励磁電流デューテ
ィ比が１００％となり、加えて内燃機関１の回転数が目
標回転数Ｎｒよりも大きくなって、機関の吹き上がりと
いう現象が発生する。

【００３７】この現象は、これまでの説明で判るよう
に、内燃機関１と発電機２との出力のバランス状態にの
み関係するものであり、個体間のバラツキや温度などの
諸条件によって内燃機関１と発電機２との特性が変化し
た時にはθｒやＶ３或いはＰ１の値自身は異なるが、発
生する現象そのものは同じである。よって、励磁電流デ
ューテイー比が１００％であるにもかかわらず、内燃機
関１の回転数が目標回転数Ｎｒを超え上昇する現象を検
出することで、個体間のバラツキや温度などの諸条件に
よる内燃機関１と発電機２との特性変化に全く影響を受
けずにそれらの出力がアンバランス状態であることを検
出することが可能となる。

【００３８】かかるように内燃機関１の回転数と励磁巻
線１０の励磁電流とによって、内燃機関１と発電機２と
の出力アンバランス状態を検出したとき、発電制御装置
８はスロットル弁１３の開度を絞り、一時的に内燃機関
１の出力をＰ２とする。これにより、内燃機関１の回転
数が目標回転数Ｎｒで安定し、内燃機関１と発電機２と
の出力バランスを保持することができる。

【００３９】次に、発電制御装置８により実施される制
御プログラムを図１のフローチャートを用いて説明す
る。さて、制御開始によって、発電制御装置８は、先ず
ステップ８５０にて図示しない回転数センサにより取得
された回転数情報に基づいて内燃機関１の回転数を算出
する。次に、発電制御装置８は、ステップ８５１にて内
燃機関１が始動しているか否かを判別し、始動していな
ければステップ８５２へ分岐し内燃機関１の始動を行
う。ここで、ステップ８５１の始動判別では、例えば機
関回転数が所定回転数（例えば、数１００ｒｐｍ程度）
で所定時間（例えば、１秒程度）以上継続していれば始
動している旨が判別される。

【００４０】また、内燃機関１が始動していれば、発電
制御装置８は、ステップ８５３でバッテリ３の状態や車
両走行状態に基づいて発電指令値の演算を行い、続くス
テップ８５４へと進む。ステップ８５４では、ステップ
８５３にて求めた発電指令値に対応する目標スロットル
開度θｒと目標回転数Ｎｒとを演算する。さらに、発電
制御装置８は、ステップ８５５で目標回転数Ｎｒと内燃
機関１の実回転数との偏差に応じて励磁電流デューティ
比の演算・調整を行う。なお、励磁電流デューティ比の
演算手法についても周知であるのでここではその詳細な
説明は省略するが、簡単に述べれば、実回転数＞目標回
転数Ｎｒの場合、励磁電流デューティ比を大きくして内
燃機関１の負荷を増大させ、実回転数＜目標回転数Ｎｒ
の場合、励磁電流デューティ比を小さくして内燃機関１
の負荷を減少させる。またこれに加えて、回転数変動の
積分値を励磁電流デューティ比の演算に用いるようにし
てもよい。

【００４１】その後、発電制御装置８は、ステップ８６
０で内燃機関１と発電機２との出力のアンバランス状態
を検出すると共に、そのアンバランス状態に応じて前記
目標スロットル開度θｒを調整する。その後、発電制御
装置８は、ステップ８５６でステップ８６０の処理結果
を反映させてスロットル弁１３を開閉駆動させた後、ス
テップ８５０に戻る。

【００４２】次に、前記ステップ８６０内の流れを図２
を用いて説明する。図２において、発電制御装置８は、
先ずステップ８６１で励磁電流デューティ比が１００％
であるか又は１００％未満であるかを判別する。そし
て、励磁電流デューティ比が１００％であれば、発電制
御装置８はステップ８６２に進み、その時の内燃機関１
の実回転数と目標回転数Ｎｒとを比較判定する。このと
き、実回転数が目標回転数Ｎｒよりも大きければ、発電
制御装置８は、内燃機関１と発電機２との出力がアンバ
ランス状態であるとみなし、ステップ８６３に進む。つ
まり、励磁電流デューティ比＝１００％で、且つ実回転
数＞目標回転数Ｎｒとなることは、発電機出力を最大値
としても当該発電機出力が機関出力よりも低下した状態
にあることを意味し、両者の出力がアンバランス状態で
あるとみなすことができる。

【００４３】なお、図２には示していないが、ステップ
８６２の回転数判定時において、機関回転数は各気筒間
の燃焼／圧縮によって変動するため、その変動分を考慮
した判定を行うようにしてもよい。つまり、かかる構成
では、実回転数と目標回転数Ｎｒ＋αとが比較判定され
る。このとき、α値が内燃機関の燃焼／圧縮により生じ
る回転変動を考慮した値に相当する。また、ステップ８
６３のスロットル開度の調整時には、前記図１のステッ
プ８５４で演算された目標スロットル開度θｒが変化し
た場合に、一旦リセット処理が実施されることをここに
付け加えておく。

【００４４】ステップ８６３に進んだ発電制御装置８
は、目標スロットル開度θｒを閉側に微調整する。より
具体的には、目標スロットル開度θｒから所定の微小値
を減算する。これにより、内燃機関１の出力が抑制方向
に制御されることとなる。それ以降、機関出力と発電機
出力とがバランス状態に復帰するまで、ステップ８６３
によるスロットル開度調整が繰り返し実行される。

【００４５】その後、ステップ８６１で励磁電流デュー
ティ比が１００％未満になったと判別されるか、又は、
ステップ８６２で実回転数が目標回転数Ｎｒ以下になっ
たと判別されると、発電制御装置８は、内燃機関１と発
電機２との出力がバランスしたとみなし、ステップ８６
３を実行せずに現状のスロットル開度を保持する。これ
により、内燃機関１と発電機２との出力が再びバランス
状態で保持されることとなる。

【００４６】なお、バッテリ電圧がさらに下がり、再び
機関出力と発電機出力とのアンバランス状態が検出され
た場合には、さらにスロットル開度が絞られ（ステップ
８６３）、内燃機関１の出力が抑制される。このよう
に、発電制御装置８は、常時、機関出力と発電機出力と
のアンバランス状態の検出、及び当該出力の調整を繰り
返し実行する。本実施の形態では、図２のステップ８６
１及び８６２の処理が請求項記載の検出手段に相当し、
ステップ８６３の処理が機関出力抑制手段に相当する。

【００４７】次に、上記フローチャートにより実行され
る処理の概要を図３を用いて説明する。なお、図３は、
バッテリ３の電圧低下に伴う発電機２の出力変化を示す
ものであり、同図は図１１の一部を拡大したものであ
る。ここで、符号の説明は省略するが、特性２００に沿
うような変化を示すものである。

【００４８】つまり、図３では、当初バッテリ電圧はＶ
１、発電出力はＰ１となっている（点２１０）。この場
合、励磁電流デューティ比は１００％を下回っており、
内燃機関１と発電機２との出力はバランス状態で保持さ
れている。その状態から、例えば車両の急加速などによ
りバッテリ電圧が低下すると、発電機出力特性が低下傾
向となり、同じ励磁電流デューティ比では出力がＰ１と
ならず、内燃機関１の負荷軽減により実回転数が上昇し
ようとする。このとき、当初は実回転数と目標回転数Ｎ
ｒとの偏差に応じて励磁電流デューティ比が増加され
（図１のステップ８５５）、発電出力がＰ１のまま維持
される。即ち、この状態では、まだ内燃機関１と発電機
２との出力バランスが保持されていると言える。

【００４９】しかし、図の特性２００上の点２１２に達
すると、励磁電流デューティ比が１００％となり、それ
以降は発電機出力をＰ１に維持することができなくな
る。そのため、前記点２０１に達した後は、実回転数と
内燃機関１の目標回転数Ｎｒとの比較判定結果に応じて
スロットル開度が閉側に調整される（図２のステップ８
６３）。こうしてバッテリ電圧に応じた発電機出力の最
大値に合わせて機関出力が調整されるため、両者の出力
バランスが維持できることとなる。

【００５０】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す優れた効果が得られる。 （ａ）本実施の形態では、バッテリ３の電圧変動に伴な
い発電機２の出力が低下した際（励磁電流デューティ比
＝１００％での出力低下時）、それを機関出力と発電機
出力とのアンバランスとして検出し、該アンバランスが
検出された場合には、当該アンバランスを解消するよう
スロットル弁１３の開度を絞って機関出力を抑制するよ
うにした。この場合、車両の急加速時等によりバッテリ
電圧が低下しても、上記発電機出力と機関出力とがアン
バランス状態になることはなく、従来生じていた機関回
転数の過上昇（吹き上がり）などの問題が回避できる。

【００５１】（ｂ）機関出力を抑制する具体的手段とし
て内燃機関の吸気系に設けられたスロットル弁１３の開
度を一時的に閉側に制御するようにした。この場合、コ
ンピュータ支援の制御装置を構築する際に演算負荷が軽
減できるという点で有効であり、また、より簡易的に本
案を具現化できる。

【００５２】（ｃ）また、本実施の形態では、発電機１
の励磁巻線１０に流れる励磁電流がその時のバッテリ電
圧に応じた最大制御状態に達し、且つ内燃機関１の回転
数がその時点で必要とされる発電出力に対応する目標回
転数Ｎｒ（制御値或いは制御範囲）を超えた場合に、当
該機関１の出力を抑制するようにした。この場合、機関
出力と発電機出力とのバランスをとる過程において、発
電機２はその発電出力が制御最大値に保持され、かかる
発電出力を効率的に利用することができる。

【００５３】（ｄ）また、内燃機関１の回転数がその時
点で必要とされる発電出力に対応した目標回転数Ｎｒ
（制御値或いは制御範囲）を超えた場合に、機関出力を
所定量ずつ徐変させるようにした。この場合には、発電
機出力を発電機出力を最大値付近で保持したまま（即
ち、バランス状態を保持したまま）、機関出力を徐々に
減少させることできるという効果が得られる。

【００５４】（ｅ）併せて、本実施の形態では、機関出
力と発電機出力とのアンバランス時に発生する現象とし
て機関回転数の変化状態に着目し、その変化状態から前
記アンバランスを検出しているので、発電機２の個体バ
ラツキや温度などの諸条件によって内燃機関１や発電機
２の出力特性が変化しても（前記図１２参照）、それに
よる影響を受けず、確実にアンバランスを解消すること
ができる。

【００５５】次に、本発明の第２，第３の実施の形態に
ついて図面を用いて説明する。但し、以下の各実施の形
態の構成において、上述した第１の実施の形態と同等で
あるものについてはその説明を簡略化する。そして、以
下には第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００５６】（第２の実施の形態）本発明における第２
の実施の形態について、図６及び図７を用いて説明す
る。本実施の形態はその特徴として、前記図１のステッ
プ８６０におけるスロットル開度の調整に対し、機関出
力と発電機出力とのアンバランス状態を検出したときに
目標スロットル開度θｒの微調整を繰り返すのではな
く、目標スロットル開度θｒに所定の制限（上限値）を
設けるものである。即ち、図１１の例で言えば、発電指
令値Ｐ１時におけるスロットル開度が目標スロットル開
度θｒであるのに対し、電圧低下時には、特性２００上
で制御最低電圧Ｖ３に対応するＰ２に発電指令値を変化
させるべく、目標スロットル開度θｒの上限を機関出力
が当該Ｐ２になるような値で制限し、その状態を保持す
るようにしている。

【００５７】この方法を用いたときの制御の流れを、第
２の実施の形態として図６に示す。図２と同じ内容の処
理を行うステップに対しては図２と同じ符号を付け、説
明を省略する。

【００５８】図６において、発電制御装置８は、ステッ
プ８６６でスロットル開度が制限状態であるか否かを判
別する。制限状態でなければ、発電制御装置８は、ステ
ップ８６１、８６２にて出力アンバランスの検出処理を
実施し、アンバランスである旨が検出されれば、ステッ
プ８６５で目標スロットル開度に制限をかける。このと
き、ステップ８６６で制限状態を判定できる情報（例え
ば制限に関するフラグ情報）も併せて出力する。

【００５９】ステップ８６６で制限中と判定されたと
き、発電制御装置８は基本的には制限状態を維持する
が、制限が必要でなくなれば復帰判定をステップ８６７
で実施する。この時の判定条件として、バッテリ電圧を
用いた例を説明する。つまり、発電制御装置８は、その
時のバッテリ電圧と、スロットル開度制限前の発電出力
を発電機２が出力できる電圧（Ｖ２）とを比較し、前者
の方が十分に大きければステップ８６８に進む。そし
て、発電制御装置８は、ステップ８６８でスロットル開
度の制限を解除し、元の制御状態に復帰する。

【００６０】この第２の実施の形態では、スロットル開
度の調整量が大きく、しかも閉じる速度も速いので、例
えば急激な電圧低下時の出力抑制に対して有効なもので
ある。ここで、内燃機関１と発電機２との出力がバラン
ス状態にあるときは、左端のルートを通るので、ステッ
プ８５５にて演算された目標スロットル開度がそのまま
出力されることになる。

【００６１】この実施の形態における発電出力の変化を
図７に示す。同図によれば、当初バッテリ電圧はＶ１、
発電出力はＰ１となっており（点２１０）、内燃機関１
と発電機２との出力はバランス状態で保持されている。
そして、バッテリ電圧が低下して励磁電流デューティ比
が調整され、図の特性２００上の点２１２（電圧Ｖ２）
に達すると、当該励磁電流デューティ比が１００％とな
り、それ以降は発電機出力をＰ１に維持することができ
なくなる。そのため、前記点２０１に達した後は、目標
スロットル開度θｒに制限が加えられる（図６のステッ
プ８６５）。これにより機関出力がバッテリ３の制御最
低電圧に応じた発電機出力の最大値に合わせて調整さ
れ、両者の出力バランスが維持できることとなる。上記
構成では、発電出力が電圧Ｖ２でヒステリシスを持った
変化を呈する。

【００６２】本実施の形態によれば、上記第１の実施の
形態と同様に、バッテリ電圧低下時において内燃機関１
と発電機２との出力をバランス良く制御し、ひいては機
関回転数の過上昇を抑制するという本発明の目的を達成
することができる。またそれに加えて、本実施の形態で
は、内燃機関１の回転数がその時点の目標回転数Ｎｒを
超えた場合に、目標スロットル開度θｒの上限を制限し
て、バッテリ３の制御最低電圧（Ｖ３）に相応する発電
出力（Ｐ２）へ機関出力を一度に変化（減少）させるよ
うにした。従って、急激なるバッテリ電圧の変化時（発
電機出力の変化時）にも素早く機関出力を抑制すること
ができ、該機関出力と発電機出力とのアンバランス状態
をいち早く解消することができるという効果が得られ
る。

【００６３】（第３の実施の形態）さて、本第３の実施
の形態は、前記図１のステップ８６０に対し、別の方法
でスロットル開度の調整を行うものである。つまり、通
常時は目標スロットル開度θｒと発電指令値は１対１に
対応しているので、機関出力と発電機出力とのアンバラ
ンスを検出したときは、発電指令値を調整してもかまわ
ないことになる。この時の制御の流れを図８に示す。ス
テップ８７０以外のステップは図１の同じ符号を付した
ものと全く同じ処理を行うものである。

【００６４】同ステップ８７０では、前記第１の実施の
形態のように発電指令値の微調整を繰り返す方法（前記
図２の方法）、或いは前記第２の実施の形態のように発
電指令値に制限を加える方法（前記図６の方法）が適用
される。その制御の流れについては、図２と図６中のス
ロットル制御に関するところが発電指令値に置き換わる
だけであるので、ここでは省略する。また、発電出力の
変化の形態も、図３、図７と略同様の結果となる。

【００６５】本第３の実施の形態においても、上記各実
施の形態と同様に、バッテリ電圧低下時において内燃機
関１と発電機２との出力をバランス良く制御し、ひいて
は機関回転数の過上昇を抑制するという本発明の目的を
達成することができる。

【００６６】なお、本発明は、上記各実施の形態の他に
次の形態にて実現できる。 （１）上記第１の実施の形態では、機関出力と発電機出
力とのアンバランス時にスロットル開度を微小量ずつ調
整するようにし、第２の実施の形態では同じく機関出力
と発電機出力とのアンバランス時にバッテリ３の制御最
低電圧（Ｖ３）に相応する許容変化量だけスロットル開
度を一度に変化させた（スロットル開度を制限した）
が、これらの構成を変更してもよい。例えば、加速に伴
なうバッテリ低下時の当初において、励磁電流デューテ
ィ比が１００％となると、先ずは比較的大きな変化量に
てスロットル開度を閉側に変化させ、その後、次第にス
ロットル開度の変化量を小さくしていくようにしてもよ
い。この場合、急激な電圧低下時にも対処できるという
効果と、出力の収束性を向上させるという効果とが両立
できる。

【００６７】（２）機関出力を抑制する手段としては、
上記各実施の形態で説明したスロットル弁１３の開度制
御の他に、 ・内燃機関１への燃料供給量を低減する、 ・内燃機関１への燃料供給を停止する（燃料噴射カッ
ト）、 ・内燃機関１の点火時期を遅角側に制御する、等々の処
理を実施することも可能である。

【００６８】（３）上記第２の実施の形態では、スロッ
トル開度を閉側に制限して機関出力を抑制した後、バッ
テリ電圧≫Ｖ２となった時にスロットル開度の制限を解
除するようにしていたが、これに代えて、スロットル開
度の制限を所定時間だけ実施するように構成してもよ
い。この場合、スロットル開度を制限する時間は固定値
としたり、或いは車両加速量やバッテリ電圧の低下量に
応じて可変に設定するようにしたりすることができる。

【００６９】（４）上記実施の形態では、シリーズ構成
のハイブリッド車に本発明を適用したが、内燃機関と発
電機とが駆動連結されている電気自動車であれば任意に
適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における制御の流れを示すフ
ローチャート。

【図２】第１の実施の形態において、機関出力と発電機
出力とのアンバランスの検出処理、及びスロットル開度
の調整処理の流れを示すフローチャート。

【図３】第１の実施の形態における発電出力の変化の概
要を示す線図。

【図４】発電制御装置の励磁電流制御にかかる構成を示
すブロック図。

【図５】内燃機関の出力特性と、内燃機関及び発電機の
出力バランスとを説明するための線図。

【図６】第２の実施の形態において、機関出力と発電機
出力とのアンバランスの検出処理、及びスロットル開度
の調整処理の流れを示すフローチャート。

【図７】第２の実施の形態における発電出力の変化の概
要を示す線図。

【図８】第３の実施の形態における制御の流れを示すフ
ローチャート。

【図９】シリーズハイブリッド電気自動車の構成を示す
ブロック図。

【図１０】発電機の出力特性と、内燃機関及び発電機の
出力バランスとを説明するための線図。

【図１１】発電機の出力特性と、内燃機関及び発電機の
出力バランスとを説明するための線図。

【図１２】発電機の出力特性と、内燃機関及び発電機の
出力バランスとを説明するための線図。

【符号の説明】

１…内燃機関、２…発電機、３…バッテリ、７…走行モ
ータ、８…検出手段及び機関出力抑制手段としての発電
制御装置、９…スロットルアクチュエータ、１０…励磁
巻線、１３…スロットル弁。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリと、内燃機関と、前記内燃機関に
   より駆動される発電機とを有し、前記発電機から出力さ
   れる電力と前記バッテリに蓄えられた電力とのいずれか
   一方若しくはその両方を電源として駆動されるモータに
   よって走行するハイブリッド構成の電気自動車に用いら
   れ、前記内燃機関及び前記発電機の出力を各自に制御可
   能なハイブリッド車用制御装置において、 前記バッテリの電圧変動に伴なう前記内燃機関の出力と
   前記発電機の出力とのアンバランスを検出する検出手段
   と、 前記内燃機関の出力と発電機の出力とのアンバランスを
   検出した場合、当該アンバランス分に見合う相当量だけ
   前記内燃機関の出力を抑制する機関出力抑制手段とを備
   えたことを特徴とするハイブリッド車用制御装置。
2. 【請求項２】前記検出手段は、前記バッテリの電圧変動
   時に前記内燃機関の出力に見合う出力を前記発電機が出
   力できなくなったことを検出するものである請求項１に
   記載のハイブリッド車用制御装置。
3. 【請求項３】前記機関出力抑制手段は、前記内燃機関の
   吸気系に設けられたスロットル弁の開度を一時的に閉側
   に制御するものである請求項１又は２に記載のハイブリ
   ッド車用制御装置。
4. 【請求項４】前記発電機の励磁巻線に流れる励磁電流の
   調整による前記発電機の出力調整機能を有するハイブリ
   ッド車用制御装置において、 前記機関出力抑制手段は、前記発電機の励磁巻線に流れ
   る励磁電流が最大制御状態に達し、且つ前記内燃機関の
   回転数がその時点で必要とされる発電出力に対応する制
   御値或いは制御範囲を超えた場合に、当該機関の出力を
   抑制することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
   載のハイブリッド車用制御装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載のハイブリッド車用制御装
   置において、 前記機関出力抑制手段は、前記内燃機関の回転数がその
   時点で必要とされる発電出力に対応する制御値或いは制
   御範囲を超えた場合に、機関出力を所定量ずつ徐変させ
   ることを特徴とするハイブリッド車用制御装置。
6. 【請求項６】請求項４に記載のハイブリッド車用制御装
   置において、 前記機関出力抑制手段は、前記内燃機関の回転数がその
   時点で必要とされる発電出力に対応する制御値或いは制
   御範囲を超えた場合に、前記バッテリの制御最低電圧に
   相応する発電出力へ機関出力を変化させることを特徴と
   するハイブリッド車用制御装置。