WO2013137213A1

WO2013137213A1 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: WO2013137213A1
Application number: PCT/JP2013/056705
Authority: WO
Inventors: 哲庸森田
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-09-19
Also published as: JP2015096340A

Abstract

　火花点火式の内燃機関及び電気モーターを動力とするハイブリッド車両を制御する装置であって、前記ハイブリッド車両に要求される全出力を演算する全出力演算部と、前記電気モーターの目標出力を設定する電気モーター目標出力設定部と、前記全出力及び前記電気モーター目標出力に基づいて、前記内燃機関が分担する内燃機関分担出力及び前記電気モーターが分担する電気モーター分担出力を設定する分担出力設定部と、前記内燃機関分担出力から高周波数成分を分離した残りの出力を補正された内燃機関分担出力とする内燃機関出力補正部と、前記高周波数成分を、前記電気モーター分担出力に合成した出力を補正された電気モーター分担出力とする電気モーター出力補正部と、前記補正された内燃機関分担出力に基づいて内燃機関を制御する内燃機関制御部と、前記補正された電気モーター分担出力に基づいて電気モーターを制御する電気モーター制御部と、を含む。

Description

ハイブリッド車両の制御装置

　この発明は、内燃機関及び電気モーターを動力とするハイブリッド車両を制御する装置に関する。

　ＪＰ２００５－１２９２９Ａは、内燃機関及び電気モーターを動力とするハイブリッド車両の制御装置を開示する。

　ハイブリッド車両では、アクセルペダル操作量などに基づいて車両に要求される全出力が設定される。そして、その全出力が車両の走行状態に応じて、内燃機関が分担する出力及び電気モーターが分担する出力に振り分けられる。

　しかしながら、何ら工夫なく、出力を振り分けては、燃費悪化の原因になる。本件発明者らは、この原因について鋭意研究を重ね、発明を完成するに至った。すなわち、たとえばドライバーが、車速を微調整するためにアクセルペダルを操作したり、意図せずにアクセルペダルを操作してしまうことがある。これに起因して、全出力が短時間で変動(高周波数変動)することがある。これが内燃機関の燃費を悪化させる原因のひとつであることを、本件発明者らが知見したのである。

　本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた。本発明の目的は、全出力が短時間で変動(高周波数変動)するような場合であっても、燃費の悪化を防止できるハイブリッド車両の制御装置を提供することである。

　本発明によるハイブリッド車両の制御装置のひとつの態様は、火花点火式の内燃機関及び電気モーターを動力とするハイブリッド車両を制御する装置である。そして、前記ハイブリッド車両に要求される全出力を演算する全出力演算部と、前記電気モーターの目標出力を設定する電気モーター目標出力設定部と、前記全出力及び前記電気モーター目標出力に基づいて、前記内燃機関が分担する内燃機関分担出力及び前記電気モーターが分担する電気モーター分担出力を設定する分担出力設定部と、を含む。そして、前記内燃機関分担出力から高周波数成分を分離した残りの出力を補正された内燃機関分担出力とする内燃機関出力補正部と、前記高周波数成分を、前記電気モーター分担出力に合成した出力を補正された電気モーター分担出力とする電気モーター出力補正部と、をさらに含む。そして、前記補正された内燃機関分担出力に基づいて内燃機関を制御する内燃機関制御部と、前記補正された電気モーター分担出力に基づいて電気モーターを制御する電気モーター制御部と、をさらに含む。

　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は、本発明による制御装置を適用可能なハイブリッド車両の一例を示す図である。図２は、本実施形態が解決せんとする課題を説明する図である。図３は、内燃機関の回転速度の変動によってエネルギーロスが発生する理由を説明する図である。図４は、ハイブリッドコントロールモジュール１０の詳細な構成を示すブロック図である。図５は、モーター出力目標値設定部を示す図である。図６は、ＳＯＣ目標値の設定例を示す図である。図７は、モーター出力制限値設定部及び制限処理部を示す図である。図８は、出力補正部を示す図である。図９は、第１実施形態の作用を示す図である。図１０Ａは、第１実施形態の効果を示す図である。図１０Ｂは、第１実施形態の効果を示す図である。図１０Ｃは、第１実施形態の効果を示す図である。図１０Ｄは、第１実施形態の効果を示す図である。図１１は、第２実施形態のモーター出力制限値設定部及び制限処理部を示す図である。図１２は、モーター出力制限値設定部の作用を示す図である。図１３は、第３実施形態のハイブリッドコントロールモジュールの構成を示すブロック図である。図１４は、高周波数成分除去部を示す図である。

（第１実施形態）
　図１は、本発明による制御装置を適用可能なハイブリッド車両の一例を示す図である。

　ハイブリッド車両１は、内燃機関７３及び電気モーター７５によって駆動輪８０を駆動するいわゆるハイブリッド車両である。このハイブリッド車両１は、ハイブリッドコントロールモジュール(統合パワートレインコントローラー)１０と、コントローラーエリアネットワーク２０と、内燃機関コントロールユニット３０と、バッテリーコントロールユニット４０と、電気モーターコントロールユニット５０と、トランスミッションコントロールユニット６０と、パワートレイン７０と、を含む。

　ハイブリッドコントロールモジュール１０、内燃機関コントロールユニット３０、バッテリーコントロールユニット４０、電気モーターコントロールユニット５０、トランスミッションコントロールユニット６０は、コントローラーエリアネットワーク２０を介して電気的に相互に接続される。内燃機関コントロールユニット３０、電気モーターコントロールユニット５０、トランスミッションコントロールユニット６０は、ハイブリッドコントロールモジュール１０から出力される指令にしたがって、内燃機関７３、電気モーター７５、トランスミッション７６を制御する。

　ハイブリッドコントロールモジュール１０は、アクセルペダル操作量などに基づいて設定された全出力を、車両の走行状態に応じて、内燃機関が分担する出力及び電気モーターが分担する出力に振り分ける。詳細な内容は後述される。

　内燃機関コントロールユニット３０は、ハイブリッドコントロールモジュール１０が設定した、内燃機関７３が分担する出力が実現されるように、内燃機関７３の燃料噴射量、点火時期などを制御する。

　バッテリーコントロールユニット４０は、バッテリー７４の状態を監視する。そしてバッテリーコントロールユニット４０は、バッテリー７４の充電率ＳＯＣを出力する。またバッテリー７４は過充電状態／過放電状態では劣化しやすい。そこで、バッテリーコントロールユニット４０は、、バッテリー７４が過充電状態／過放電状態にならないように電気モーター７５を制御するための制限値(上限値／下限値)を出力する。

　電気モーターコントロールユニット５０は、ハイブリッドコントロールモジュール１０が設定した、電気モーター７５が分担する出力が実現されるように、電気モーター７５を制御する。具体的には、電気モーター７５に接続されるインバーター７７を制御する。

　トランスミッションコントロールユニット６０は、ハイブリッドコントロールモジュール１０が設定した、内燃機関７３が分担する出力及び電気モーター７５が分担する出力が実現されるように、トランスミッション７６を制御する。

　パワートレイン７０は、内燃機関７３と、バッテリー７４と、電気モーター７５と、トランスミッション７６と、インバーター７７と、第１クラッチ７０１と、第２クラッチ７０２と、を含む。

　内燃機関７３は、火花点火式の内燃機関である。

　電気モーター７５は、内燃機関７３及びトランスミッション７６の間に配置される。電気モーター７５のモーター軸７５１は、内燃機関７３（クランクシャフト）の回転をトランスミッション７６へ伝達する。電気モーター７５は、車両の運転状態に応じて原動機として作用するとともに発電機としても作用する。電気モーター７５が原動機として作用するときは、バッテリー７４が電力を供給する。電気モーター７５が発電機として作用するときは、バッテリー７４に電力が蓄電される。

　トランスミッション７６は、入力軸とともに回転するオイルポンプを内蔵しており、このオイルポンプのオイル圧によって複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結したり解放することで、摩擦要素の締結・解放組み合わせによって伝動系路（シフト段）を決定する。したがってトランスミッション７６は、入力された回転を選択シフト段に応じたギヤ比で変速して、出力する。この出力回転は、ディファレンシャルギヤ機構によって左右の駆動輪８０へ分配して伝達され、車両の走行に供される。ただしトランスミッション７６は、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよい。

　第１クラッチ７０１は、内燃機関７３及び電気モーター７５の間、より詳しくは、内燃機関７３のクランクシャフトとモーター軸７５１との間に介挿される。第１クラッチ７０１は、伝達トルク容量を連続的又は段階的に変更可能である。このようなクラッチとしては、たとえば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチがある。伝達トルク容量がゼロになった状態が、第１クラッチ７０１が完全に切り離された状態であり、内燃機関７３及び電気モーター７５の間が完全に切り離された状態である。

　第１クラッチ７０１が完全に切り離されると、内燃機関７３の出力トルクは駆動輪８０に伝わらず、電気モーター７５の出力トルクだけが駆動輪８０に伝わる。この状態で走行するモードが電気走行モード(ＥＶモード)である。一方、第１クラッチ７０１が接続されると、内燃機関７３の出力トルクも、電気モーター７５の出力トルクとともに、駆動輪８０に伝わる。この状態で走行するモードがハイブリッド走行モード(ＨＥＶモード)である。このように第１クラッチ７０１の断続によって走行モードが切り替えられる。

　第２クラッチ７０２は、電気モーター７５及びトランスミッション７６の間に介挿される。第２クラッチ７０２は、トランスミッション７６に内蔵されてもよい。第２クラッチ７０２は、たとえば、トランスミッション７６の内部に既存する前進シフト段選択用の摩擦要素又は後退シフト段選択用の摩擦要素が流用されて実現されてもよい。第２クラッチ７０２も第１クラッチ７０１と同様に、伝達トルク容量を連続的又は段階的に変更可能である。このようなクラッチとしては、たとえば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量及びクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチがある。伝達トルク容量がゼロになった状態が、第２クラッチ７０２が完全に切り離された状態であり、電気モーター７５及びトランスミッション７６の間が完全に切り離された状態である。エンジンを始動するときには、第２クラッチ７０２の伝達トルク容量を小さくしてスリップ制御する。すると内燃機関７３を始動するときのショックが駆動輪８０に伝わりにくくなる。

　ハイブリッド車両の走行モードには、電気走行モード(ＥＶモード)及びハイブリッド走行モード(ＨＥＶモード)がある。

　電気走行モード(ＥＶモード)は、電気モーター７５で走行するモードである。電気走行モード(ＥＶモード)では、内燃機関７３からの動力が不要であるので、内燃機関７３を停止する。そして、第１クラッチ７０１を解放する。また第２クラッチ７０２を締結する。さらにトランスミッション７６を動力伝達状態にする。この状態で電気モーター７５を駆動する。すると電気モーター７５の出力回転だけがトランスミッション７６に達する。トランスミッション７６は、入力した回転を選択中のシフト段に応じ変速して、出力する。トランスミッション７６から出力された回転は、その後、ディファレンシャルギヤ機構を経て駆動輪８０に至る。このようにして、車両は、電気モーター７５のみによって電気走行(ＥＶモード走行)する。

　ハイブリッド走行モード(ＨＥＶモード)は、内燃機関７３及び電気モーター７５で走行するモードである。ハイブリッド走行モード(ＨＥＶモード)では、第１クラッチ７０１及び第２クラッチ７０２をともに締結し、トランスミッション７６を動力伝達状態にする。この状態では、内燃機関７３からの出力回転及び電気モーター７５からの出力回転がトランスミッション７６に達する。トランスミッション７６は、入力した回転を選択中のシフト段に応じ変速して、出力する。トランスミッション７６から出力された回転は、その後、ディファレンシャルギヤ機構を経て駆動輪８０に至る。このようにして、車両は、内燃機関７３及び電気モーター７５によってハイブリッド走行(ＨＥＶモード走行)する。またＨＥＶモード走行中に、内燃機関７３を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合がある。このような場合には、余剰エネルギーによって電気モーター７５を作動させて余剰エネルギーを電力に変換し、この電力を電気モーター７５のモーター駆動に用いるようバッテリー７４蓄電する。このようにすることで、内燃機関７３の燃費が向上する。

　停車状態からは、ＷＳＣ(Wet Start Clutch)走行モードで発進する。ＷＳＣ走行モードでは、第１クラッチ７０１を締結した状態で第２クラッチ７０２をスリップ制御する。

　なお停車状態などを含む低負荷・低車速で走行するときであっても、バッテリーのＳＯＣ(State Of Charge)が低いときなどでは、内燃機関７３を動力源に含みながら発進し走行する。この場合は、第１クラッチ７０１が締結された状態で内燃機関７３が運転することで電気モーター７５を作動させて発電電力でバッテリーを充電することができる。なおバッテリーＳＯＣは、バッテリーの満充電容量に対する現在の充電量、すなわち充電率を意味する。

　図２は、本実施形態が解決せんとする課題を説明する図である。

　ハイブリッドコントロールモジュール１０で設定された内燃機関の分担出力(トルク)は、たとえば図２に例示されるマップに適用されて、最適動作点が求められる。そしてこの運転点によって、内燃機関の目標出力(トルク)と目標回転速度(トランスミッションの変速比と同視してよい)に振り分けられる。なお最適動作点は、一般的には燃費が最適になる点に設定されることが多いが、運転性などの要求によって別の点に設定されてもよい。

　このように、内燃機関の出力は、最適動作点によって出力されるので、内燃機関の出力が変動すると、目標回転速度も変動する。内燃機関の回転速度が変動するとエネルギーロスが発生する。これについては、図３が参照されて説明される。すなわち、内燃機関の回転速度を上げるには、燃料やバッテリーからエネルギーを供給する必要がある。一方、内燃機関の回転速度を下げるには、エネルギーを主に車両の運動エネルギーとして放出する。エネルギー保存則の観点から言えば、エネルギーの移動によるロスは避けられない。それゆえ、燃料やバッテリーから供給するエネルギーのほうが、車両の運動エネルギーとして放出されるエネルギーよりも大きい。したがって、回転速度が変動すると燃費が悪化する。

　また、内燃機関の回転速度を変更するには、変速比の変更が必要である。トランスミッションの変速比を変更するには、「油圧のロス」や「内燃機関とタイヤの間に滑り(熱としてエネルギー放出)」が発生するので、伝達効率が悪化する。したがって、これによっても燃費が悪化する。また頻繁な変速比の変更は、乗員に不快感を与える可能性がある。

　本実施形態は、このような課題を解決するものであり、具体的な構成を以下に説明する。

　図４は、ハイブリッドコントロールモジュール１０の詳細な構成を示すブロック図である。

　ハイブリッドコントロールモジュール１０は、全出力演算部１１０と、電気モーター目標出力設定部１２０と、分担出力設定部１３０と、出力補正部１４０と、内燃機関動作点設定部１５０と、を含む。

　全出力演算部１１０は、車両に要求される出力(全出力)を演算する。全出力演算部１１０は、目標駆動力演算部１１１と、出力演算部１１２と、を含む。目標駆動力演算部１１１は、ドライバーによるアクセルペダル操作量に基づいて目標駆動力を演算する。たとえば、あらかじめ設定されたマップにアクセルペダル操作量が適用されて目標駆動力が求められる。出力演算部１１２は、目標駆動力演算部１１１で演算された目標駆動力、補機による要求出力、車速などに基づいて車両に要求される出力(全出力)を演算する。これも一例を挙げれば、あらかじめ設定されたマップなどが用いられて演算される。

　電気モーター目標出力設定部１２０は、電気モーター７５の目標出力を設定する。電気モーター目標出力設定部１２０は、モーター出力目標値設定部１２１と、モーター出力制限値設定部１２２と、制限処理部１２３と、を含む。

　モーター出力目標値設定部１２１については、図５が参照されて説明される。モーター出力目標値設定部１２１は、演算ブロック１２１１と、演算ブロック１２１２と、演算ブロック１２１３と、を含む。

　演算ブロック１２１１は、ＳＯＣ目標値とＳＯＣ現在値との偏差を演算する。なおＳＯＣは、低燃費の観点から言えば、できるだけ小さいことが望まれる。ＳＯＣが小さいほど、減速時に回生した電気エネルギーを充電しやすいからである。しかしながら、ＳＯＣ下限限界値を下回るほど電気エネルギーを放出してしまうと、電気モーターを駆動すべきときに電力を供給できない可能性がある。そこでたとえば図６に示されるように、高周波数成分が合成されても、このような自体に陥らない範囲でできるだけ小さい値をＳＯＣ目標値として設定しておくことが望ましい。このようにすることで、回生電力を充電しやすくなるとともに、高周波数成分が合成されても、電気モーターに供給する電気が不足することもない。なおこのＳＯＣ目標値は固定値でもよいが、車両の運転状態に応じて変動する可変値であることが望ましい。

　再び図５に戻る。

　演算ブロック１２１２は、演算ブロック１２１１で演算された偏差を、図面に例示されるようなマップに適用して目標基本値を演算する。

　演算ブロック１２１３は、演算ブロック１２１２で演算された目標基本値に対して比例定数を乗算して電気モーター７５の出力目標値を演算する。

　モーター出力目標値設定部１２１がこのように構成されているので、ＳＯＣ目標値に対する偏差がフィードバックされて、ＳＯＣ現在値がＳＯＣ目標値に近づくこととなる(Ｐ制御(ＰＩＤ制御))。

　モーター出力制限値設定部１２２及び制限処理部１２３については、図７が参照されて説明される。

　モーター出力制限値設定部１２２は、モーター出力上限値設定部１２２１と、モーター出力下限値設定部１２２２と、を含む。

　モーター出力上限値設定部１２２１は、バッテリー出力可能上限値とモーター出力可能上限値とを比較して、いずれか小さいほうを出力する。なおバッテリー出力可能上限値は、バッテリー７４の現時点の性能に基づいて電気モーター７５が出力可能な上限値である。これはバッテリーコントロールユニット４０から取得される。モーター出力可能上限値は、電気モーター７５の現時点の性能に基づいて電気モーター７５が出力可能な上限値である。これは電気モーターコントロールユニット５０から取得される。これによって、モーター出力上限値設定部１２２１は、バッテリー７４の現時点の性能及び電気モーター７５の現時点の性能を比較して、電気モーター７５が現実的に出力可能な上限値を設定する。

　モーター出力下限値設定部１２２２は、バッテリー出力可能下限値とモーター出力可能下限値とを比較して、いずれか大きいほうを出力する。なおバッテリー出力可能下限値は、バッテリー７４の現時点の性能に基づいて電気モーター７５が出力可能な下限値である。これはバッテリーコントロールユニット４０から取得される。モーター出力可能下限値は、電気モーター７５の現時点の性能に基づいて電気モーター７５が出力可能な下限値である。これは電気モーターコントロールユニット５０から取得される。これによって、モーター出力下限値設定部１２２２は、バッテリー７４の現時点の性能及び電気モーター７５の現時点の性能を比較して、電気モーター７５が現実的に出力可能な下限値を設定する。

　制限処理部１２３は、上限処理部１２３１と、下限処理部１２３２と、を含む。

　上限処理部１２３１は、モーター出力目標値設定部１２１で設定されたモーター出力目標値と、モーター出力上限値設定部１２２１で設定された上限値と、を比較して、いずれか小さいほうを出力する。これによって、モーター出力目標値が上限値よりも大きければ、モーター出力目標値が上限値で制限される。モーター出力目標値が上限値よりも小さければ、モーター出力目標値がそのまま出力される。

　下限処理部１２３２は、上限処理部１２３１で設定されたモーター出力目標値と、モーター出力下限値設定部１２２２で設定された下限値と、を比較して、いずれか大きいほうを出力する。これによって、モーター出力目標値が下限値よりも小さければ、モーター出力目標値が下限値で制限される。モーター出力目標値が下限値よりも大きければ、モーター出力目標値がそのまま出力される。

　以上のように処理されて、制限処理部１２３からは、制限処理後のモーター出力目標値が出力される。

　再び図４に戻る。

　分担出力設定部１３０は、全出力演算部１１０で演算された全出力及び電気モーター目標出力設定部１２０で設定されたモーター出力目標値に基づいて、内燃機関が分担する出力及び電気モーターが分担する出力を設定する。

　出力補正部１４０は、分担出力設定部１３０で設定された、内燃機関７３の分担出力及び電気モーター７５の分担出力を補正する。出力補正部１４０は、内燃機関出力補正部１４１と、電気モーター出力補正部１４２と、を含む。

　内燃機関出力補正部１４１は、内燃機関７３が分担する出力から高周波数成分を分離する。電気モーター出力補正部１４２は、分離された高周波数成分を、電気モーター７５が分担する出力に合成する。さらに具体的な内容は、図８が参照されて説明される。

　すなわち内燃機関出力補正部１４１は、ローパスフィルター１４１１と、演算ブロック１４１２と、を含む。

　ローパスフィルター１４１１は、分担出力設定部１３０で設定された内燃機関の分担出力を入力して、低周波数成分のみを出力する。この出力が補正後の内燃機関分担出力である。

　演算ブロック１４１２は、分担出力設定部１３０で設定された内燃機関の分担出力を入力するとともに、ローパスフィルター１４１１から出力される低周波数成分を入力する。そして、演算ブロック１４１２は、内燃機関の分担出力から低周波数成分を除去して高周波数成分だけを出力する。

　電気モーター出力補正部１４２は、演算ブロック１４１２から出力された高周波数成分を、電気モーター７５が分担する出力に合成する。

　再び図４に戻る。

　そして、そして、電気モーター出力補正部１４２から出力された信号に基づいて、電気モーターコントロールユニット５０が指令を出す。

　内燃機関動作点設定部１５０は、出力補正部１４０で補正された内燃機関７３の分担出力に基づいて、内燃機関動作点を設定する。そして内燃機関動作点設定部１５０は、内燃機関の目標トルクを出力するとともに、トランスミッション７６の目標変速比を出力する。そして、内燃機関動作点設定部１５０から出力された信号に基づいて、内燃機関コントロールユニット３０及びトランスミッションコントロールユニット６０が指令を出す。

　図９は、本実施形態の作用を示す図である。

　全出力演算部１１０において、たとえば図９に示されるように、車両に要求される出力(全出力)が演算される。

　分担出力設定部１３０において、たとえば図９に示されるように、内燃機関が分担する出力及び電気モーターが分担する出力を設定する。

　そして内燃機関出力補正部１４１において、たとえば図９に示されるように、内燃機関７３が分担する出力から高周波数成分が分離されて低周波数成分だけが抽出される。この出力が補正後の内燃機関出力である

　また電気モーター出力補正部１４２において、たとえば図９に示されるように、電気モーター７５が分担する出力に高周波数成分が合成される。この出力が補正後の電気モーター分担出力である

　以上説明したように、何ら工夫しなければ、全出力に含まれる高周波数成分が、内燃機関で分担されることとなるが、本実施形態によれば、電気モーターに分担させるので、燃費が改善される。電気モーターは、出力応答性が内燃機関に比べて高いので、そもそも、高周波数の出力に向いている。

　また、モーターの仕事効率(電気→仕事の効率)は、内燃機関の仕事効率(燃焼→仕事の効率)と比較して高いが、モーターの使用には限界がある。すなわち、現在入手可能なバッテリーは、エネルギー密度が低いので、電気エネルギーの保存量が制限される。電気エネルギーを増やすために大量のバッテリーを車両に搭載しては、重量が増える。そのため、全出力を低周波数成分と高周波数成分とに分けた場合に、一般的にゲインが大きい低周波数成分を内燃機関に分配するとともに、一般的にゲインが小さい高周波数成分を電気モーターに分配することは、理にかなっている。

　モーターの仕事効率(電気→仕事の効率)は、広範囲の動作点領域(モーター回転速度×モータートルク)においてエンジンの仕事効率よりも優れる。したがって、エンジンの出力が変動するのに比べて、モーターの出力が変動するほうが、仕事効率がよい。

　また内燃機関の出力を低周波数で動かせば、燃費効率点で運転できるというメリットもある。しかしながら、上述したように、高周波数で出力を変更すると、燃費が悪化する。

　ゆえに、低周波数成分を内燃機関の出力に分担させて、分離された高周波数成分をモーターに分担させることで、燃費が向上するのである。

　これについて図１０Ａ～図１０Ｄが参照されてさらに詳しく説明される。

　補正前内燃機関出力は、以下の４パターンに分けられる。
（１）補正前内燃機関の出力が正で変動するパターン(図１０Ａ左)。このとき低周波数成分は正である。
（２）補正前内燃機関の出力が正負を跨いで変動するとともに低周波数成分は正であるパターン(図１０Ｃ左)。
（３）補正前内燃機関の出力が正負を跨いで変動するとともに低周波数成分は負であるパターン(図１０Ｅ左)。
（４）補正前内燃機関の出力が負で変動するパターン(図１０Ｇ左)。このとき低周波数成分は負である。

　これらの４パターンについて説明する。

　補正前内燃機関の出力が正で変動するパターンでは(図１０Ａ左)、上述のように、全出力のうちの高周波数成分をモーターに分担させることで、図１０Ａ右に示されるように、内燃機関の変動が抑制されて、燃費が向上する。

　図１０Ｃ左，図１０Ｅ左に示されるように、補正前内燃機関の出力が正負を跨ぐパターンでは、補正前内燃機関出力が負になったら、内燃機関を停止(又は燃料をカット)すれば、一応、対応可能である。

　しかしながら、図１０Ｃ左では、補正前内燃機関の出力が負である時間は短いので(高周波数で負になるので)、内燃機関を停止(又は燃料をカット)の開始終了が短時間で実施されることとなる。内燃機関の始動(又は燃料カットリカバー)は、多くの燃料を消費するので、短時間に始動・停止しては、燃費が悪化する。また短時間に始動・停止しては、乗員に不快感を与えるおそれもある。

　これに対して、本実施形態では、内燃機関が高周波数成分の出力を分担することなく低周波数成分の出力を分担するので、図１０Ｂ右に示されるように、内燃機関の変動が抑制される。そして、図１０Ｂ右に円で示される領域において、内燃機関の出力が負にならず、内燃機関を停止させない。

　このように、本実施形態によれば、高周波数成分を分離して低周波数成分を内燃機関の出力に分担させて、分離された高周波数成分をモーターに分担させるので、内燃機関の出力が高周波数の短期間に変化することがない。したがって、内燃機関が頻繁に停止(又は燃料カット)することがなく、燃費を悪化させない。

　また同様に、図１０Ｅ左では、補正前内燃機関の出力が正である時間は短いので(高周波数で正になるので)、内燃機関を始動(又は燃料カットリカバー)の開始終了が短時間で実施されることとなり、燃費が悪化する。また乗員に不快感を与えるおそれもある。

　これに対して、本実施形態では、内燃機関が高周波数成分の出力を分担することなく低周波数成分の出力を分担するので、図１０Ｃ右に示されるように、内燃機関の変動が抑制される。そして、図１０Ｃ右に円で示される領域では、内燃機関出力が正にならず、内燃機関を始動させない。

　このように、本実施形態によれば、高周波数成分を分離して低周波数成分を内燃機関の出力に分担させて、分離された高周波数成分をモーターに分担させれば、内燃機関の出力が高周波数の短期間に変化することがない。したがって、内燃機関が頻繁に始動(又は燃料カットリカバー)することがなく、燃費を悪化させない。

　補正前内燃機関の出力が負で変動するパターンでは(図１０Ｇ左)、上述のように、高周波数成分を電気モーターに分担させることで、図１０Ｄ右に示されるように、内燃機関の変動が抑制される。このような場合に、燃費を悪化させることはない。

　（第２実施形態）
　図１１は、第２実施形態のモーター出力制限値設定部及び制限処理部を示す図である。

　本実施形態では、モーター出力上限値設定部１２２１で設定された上限値から、さらに上限側余裕代が引かれる。またモーター出力下限値設定部１２２２で設定された下限値から、さらに下限側余裕代が加えられる。

　このようにすることで、図１２に示されるように、電気モーター７５の目標の上限値／下限値が制限される。

　本実施形態では、分離された高周波数成分が電気モーターの出力に合成される。したがって、分担出力設定部１３０で、モーターの可能出力範囲ギリギリの出力を電気モーターに分担させては、高周波数成分を合成した出力を実現できない可能性がある。

　これに対して、本実施形態では、電気モーター７５の目標範囲が制限されるので、高周波数成分を合成しても、出力を実現できるのである。

　（第３実施形態）
　図１３は、第３実施形態のハイブリッドコントロールモジュールの構成を示すブロック図である。

　本実施形態のハイブリッドコントロールモジュールは、第１実施形態(図４)に対して、高周波数成分除去部１６０が追加される。

　具体的には、図１４に示されるように、ローパスフィルターが設けられる。

　本発明は、分離した高周波数成分をモーターに合成することで、補正前のモーター出力に対して正負の変動を持つこととなる。この高周波数成分には、モーターの可能出力範囲ギリギリを補正前モーター出力にすると運転者の本来の操作意図とは反する高周期の変動が含まれてしまう。これに対して、本実施形態の構成によれば、モーター出力の高周期の変動が排除される。これによって、運転者の本来の操作意図に反する高周期の変動が除去されるとともに燃費を向上することができる。

　またモーター出力を高周波数で変動させると、バッテリーの劣化が早まりやすい。これに対して、これに対して、本実施形態の構成によれば、余分な高周波数成分を除外することで、バッテリー劣化を抑制できる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　たとえば、上記で説明されたパワートレインの構造は一例に過ぎず、他の構造であってもよい。

　なお上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

　本願は、２０１２年３月１２日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－５４２１８に基づく優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は参照によって本明細書に組み込まれる。

Claims

　火花点火式の内燃機関及び電気モーターを動力とするハイブリッド車両を制御する装置であって、
　前記ハイブリッド車両に要求される全出力を演算する全出力演算部と、
　前記電気モーターの目標出力を設定する電気モーター目標出力設定部と、
　前記全出力及び前記電気モーター目標出力に基づいて、前記内燃機関が分担する内燃機関分担出力及び前記電気モーターが分担する電気モーター分担出力を設定する分担出力設定部と、
　前記内燃機関分担出力から高周波数成分を分離した残りの出力を補正された内燃機関分担出力とする内燃機関出力補正部と、
　前記高周波数成分を、前記電気モーター分担出力に合成した出力を補正された電気モーター分担出力とする電気モーター出力補正部と、
　前記補正された内燃機関分担出力に基づいて内燃機関を制御する内燃機関制御部と、
　前記補正された電気モーター分担出力に基づいて電気モーターを制御する電気モーター制御部と、
を含むハイブリッド車両の制御装置。
　請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
　前記電気モーター目標出力設定部は、前記補正された電気モーター分担出力を実現できるように、前記電気モーター目標出力を制限する、
ハイブリッド車両の制御装置。
　請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
　前記電気モーター出力補正部が前記補正された電気モーター分担出力から高周波数成分を除去して出力する高周波数成分除去部をさらに含み、
　前記電気モーター制御部は、前記高周波数成分除去部から出力される電気モーター分担出力に基づいて前記電気モーターを制御する、
ハイブリッド車両の制御装置。
　請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
　前記電気モーター目標出力設定部は、前記電気モーターが前記補正された電気モーター分担出力を出力しても、前記電気モーターに電力を供給するバッテリーの充電率が下限限界値を下回らないように、前記電気モーター目標出力を設定する、
ハイブリッド車両の制御装置。