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JP2003116203A - ハイブリッド車両 - Google Patents

ハイブリッド車両

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JP2003116203A
JP2003116203A JP2001309708A JP2001309708A JP2003116203A JP 2003116203 A JP2003116203 A JP 2003116203A JP 2001309708 A JP2001309708 A JP 2001309708A JP 2001309708 A JP2001309708 A JP 2001309708A JP 2003116203 A JP2003116203 A JP 2003116203A
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rotation speed
power
motor
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太容 吉野
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 減速時にモータで回生される電力の余剰分を
モータを力行させて消費させる構成のハイブリッド車両
において、減速時にモータ及びエンジンの回転速度が低
下し過ぎるのを防止し、再発進時における良好な加速性
能を確保する。 【解決手段】 車両減速時、その後の再加速で要求され
る加速性能が確保されるように発電機４の余裕発電電力
の目標値を算出し、発電機４の余裕発電電力が余裕発電
電力の目標値よりも小さくならないように減速時におけ
る発電機４の回転速度の下限値を算出し、車両減速時に
発電機４の回転速度がその下限値より低くならないよう
発電機４の回転速度を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はハイブリッド車両に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】特開平11-14650号は、シリーズ型のハイ
ブリッド車両における効率向上を狙いとして、車両走行
状態に基づき必要な電力を発電する技術が開示されてい
る。走行状態の変化に伴いモータの出力は時々刻々変化
するが、その出力変化に対応して過不足なく電力をリア
ルタイムに発電機から供給することができれば、バッテ
リにおける電力損失を最小限にとどめ、エンジンの出力
を効率良くモータへ伝達することができる。
【０００３】上記車両においては、モータで使用する電
力をリアルタイムに発電機から供給し、バッテリの充放
電を最小限にすることにより、電力損失を低減できるだ
けでなく、バッテリ搭載容量を最小限にすることができ
る。バッテリはハイブリッド車両において大きなコスト
及び重量割合を占めているため、それを小型化すること
ができれば、コストだけでなく燃費や動力性能まで大き
な効果が得られる。
【０００４】一方で、バッテリが小さくなると次のよう
な問題が出てくる。すなわち、車両が加速時のように力
行している場合には上記の通りに発電機から必要な電力
をリアルタイムに供給すればよいが、減速時にモータで
電力を回生する場合、バッテリが小さいとこの回生電力
を全てバッテリに蓄えることができなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとしている問題点】この点に関し、
特開平8-79914号では、減速時に回生電力が余剰となる
場合に、発電機を力行させて燃料カット状態にあるエン
ジンを強制的に回転駆動することによって電力を消費さ
せ、バッテリが過充電になることを防止している。
【０００６】しかしながら、このような従来技術にあっ
ては、減速中に発電機で消費する電力のみを考慮してエ
ンジン並びに発電機の回転速度を制御しているため、発
電機で消費すべき余剰な回生電力が少ない場合には、エ
ンジン並びに発電機の回転速度も低回転に抑えられるこ
とになる。そのため、再加速時にはモータで必要とする
電力を発電機及びバッテリから供給する必要があるが、
エンジンは回転速度が低いほど出力が低い、すなわち回
転速度が低いほど発電機からの供給電力が低下するた
め、減速中のエンジン回転速度が低下し過ぎると、再加
速時に発電機から直ちに供給できる電力が低下し、この
電力低下分をバッテリから供給できない場合には車両の
加速応答性に影響を及ぼすという問題があった。
【０００７】本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなさ
れたもので、減速時にモータで回生される電力の余剰分
を発電機を力行させてエンジンを駆動し消費させる構成
のハイブリッド車両において、減速時にエンジン及び発
電機の回転速度が低下し過ぎるのを防止し、再発進時に
おける良好な加速性能を確保することを目的とする。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】第１の発明は、エンジ
ンと、前記エンジンに機械的に接続されて前記エンジン
と同期回転し、前記エンジンの出力を受けて発電する発
電機と、前記発電機と電気的に接続され、前記発電機か
ら電力供給を受けて車両を駆動するモータと、前記発電
機及びモータと電気的に接続され、前記発電機及びモー
タにおける余剰電力あるいは不足電力を補償するバッテ
リと、車両減速時に前記エンジンへの燃料供給をカット
する手段とを備え、車両減速時に前記モータで電力を回
生するとともに、回生された電力のうち前記バッテリに
蓄えられない余剰電力を、前記発電機を力行させて前記
エンジンを駆動することで消費するハイブリッド車両に
おいて、車両減速時、その後の再加速で要求される加速
性能が確保されるように前記発電機の余裕発電電力の目
標値を算出する手段と、前記発電機の余裕発電電力が前
記余裕発電電力の目標値よりも小さくならないように減
速時における前記発電機の回転速度の下限値を算出する
手段と、車両減速時に前記発電機の回転速度が前記発電
機の回転速度の下限値より低くならないよう前記発電機
の回転速度を制限する手段とを備えたことを特徴とする
ものである。
【０００９】第２の発明は、第１の発明における前記余
裕発電電力の目標値を算出する手段が、車両走行状態に
基づいて前記モータの余裕駆動トルクを算出し、再加速
時に要求される加速性能からみて前記余裕駆動トルクが
過剰とならないよう余裕駆動トルクの上限値を算出し、
前記余裕駆動トルクが前記余裕駆動トルクの上限値より
大きくならないように前記余裕駆動トルクを制限し、前
記上限値による制限後の余裕駆動トルクに基づき前記モ
ータの余裕駆動電力の目標値を演算し、前記バッテリの
充電状態に基づき前記バッテリの余裕出力を算出し、前
記余裕駆動電力の目標値から前記バッテリの余裕出力を
減じて前記発電機の余裕発電電力の目標値を算出するこ
とを特徴とするものである。
【００１０】第３の発明は、第１または第２の発明にお
ける前記発電機の回転速度の下限値を算出する手段が、
前記エンジンの回転速度に基づいてその回転速度におけ
るエンジンの最大トルクを算出し、前記余裕発電電力の
目標値を前記最大エンジントルクで除して車両減速時に
おける前記発電機の回転速度の下限値を算出することを
特徴とするものである。
【００１１】第４の発明は、第１から第３の発明におけ
る前記発電機の回転速度の下限値を算出する手段が、前
記エンジン運転状態に基づきエンジンが安定して回転し
うる回転速度の下限値を算出し、前記発電機の回転速度
の下限値よりも前記エンジンが安定して回転しうる回転
速度の下限値のほうが大きいときは、エンジンが安定し
て回転しうる回転速度の下限値を減速時における前記発
電機の回転速度の下限値とすることを特徴とするもので
ある。
【００１２】第５の発明は、第１から第４の発明におけ
る前記エンジンへの燃料供給をカットする手段が、前記
発電機の回転速度の下限値と、前記余裕駆動電力の目標
値と、前記バッテリの余裕出力と、前記エンジン始動時
要求電力とに基づいて、エンジン停止状態からの再加速
でも前記バッテリ及び発電機からモータへの電力供給が
不足しないか判断し、エンジン停止状態からの再加速で
も前記バッテリ及び発電機からモータへの電力供給が不
足しないと判断したときにエンジンへの燃料供給をカッ
トすることを特徴とするものである。
【００１３】
【作用及び効果】したがって、本発明に係るハイブリッ
ド車両においては、減速時にはモータを発電機として機
能させて減速時のエネルギーを回生し、回生電力が余剰
となる場合には発電機を力行させてエンジンを回転させ
ることにより電力を消費させ、バッテリが過充電になる
ことを防止するが、減速中は常に再加速時に必要とされ
る余裕発電電力が確保されるように、エンジン及び発電
機の回転速度の低下が制限されるので、発電機は再加速
時にモータに要求される電力を遅れなく供給することが
でき、加速応答性を良好に保持することができる。
【００１４】また、第２の発明によれば、モータの余裕
駆動電力が再加速時に要求される加速性能からみて過剰
になることを防止するとともに、バッテリから可能な限
り電力を供給するので、余裕発電電力は必要最小限の値
にすることができる。その結果、減速中のエンジン及び
発電機の回転速度を可能な限り低く、即ち発電機の消費
電力を低くして、バッテリへの電力供給を可能な限り多
くして充電を促進することができ、燃費と運転性の両立
を図ることができる。
【００１５】また、第３の発明によれば、目標余裕発電
電力に応じた発電機の目標回転速度の下限値を適切に算
出することができる。
【００１６】また、第４の発明によれば、目標余裕発電
電力から求めた発電機の回転速度の目標値の下限値に対
して、さらにエンジンの運転状態（冷却水温、ＥＧＲ率
等）に応じて決まるエンジンの安定燃焼限界を考慮した
回転速度の下限値を設定することにより、目標余裕発電
電力が低い場合でもエンジン回転が低くなり過ぎるのを
防止し、再加速時にエンジン出力が不安定となって発電
電力が低下してしまうのを防止できる。
【００１７】また、第５の発明によれば、減速中のエン
ジン停止判定を適切に行うことができ、エンジン停止か
らの再加速でもバッテリ及び発電機からの電力供給が不
足することはなく、運転性を良好に保つことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき本発明の
実施の形態について説明する。
【００１９】図１は本発明が適用される車両のシステム
構成図である。この車両では、従来の機械式変速機に代
えて、無段変速機として機能する電気パワートレイン３
がエンジン１に接続されている。
【００２０】電気パワートレイン３は発電機４、モータ
５からなり、入力側の発電機４がエンジン１の出力軸２
に連結されエンジン１と同期して回転し、出力側のモー
タ５が駆動軸７に連結される。基本的に発電機４が発電
機として働き、モータ５が発電機４の発電した電力によ
って駆動されるモータとして働く。
【００２１】発電機４、モータ５は交流機（例えば永久
磁石式交流同期モータ等）で構成され、それぞれインバ
ータ８と接続されている。発電機４、モータ５の回転速
度はインバータ８の駆動周波数に応じて制御され、イン
バータ８の駆動周波数の比が電気パワートレイン３の入
出力軸の回転速度比（変速比）となる。インバータ８に
はさらにバッテリ９が接続されており、発電機４、モー
タ５で余剰となった電力を蓄えるとともに、発電機４、
モータ５で電力が不足する場合にはこれらに電力の供給
を行う。バッテリ９の充電状態（残存容量）SOCは、例
えばバッテリ９の端子間電圧から求めることができる。
【００２２】発電機回転速度センサ２１からの発電機回
転速度（入力回転速度）Ni、モータ回転速度センサ２２
からのモータ回転速度（出力回転速度）Noの信号が入力
されるトランスミッションコントロールユニット１１で
は、統合コントロールユニット１３により演算される目
標入力回転速度tNiと目標モータトルクtToとが得られる
ようにインバータ８の駆動周波数を制御する。
【００２３】発電機４、モータ５の間には選択的に締結
可能なクラッチ６が介装され、このクラッチ６はエンジ
ンコントロールユニット１２からの指令に応じて制御さ
れる。例えば、電気パワートレイン３の入力回転速度と
出力回転速度が等しいときにクラッチ６を締結してエン
ジン１の駆動力を直接駆動輪に伝達し、これによって発
電機４、モータ５における損失を抑制して車両の燃費性
能を向上するようにしている。
【００２４】エンジンコントロールユニット１２では、
統合コントロールユニット１３により演算される目標エ
ンジントルクtTeが得られるように電子制御スロットル
装置１４のスロットル開度を制御する。このときスロッ
トル開度に応じた吸入空気がエンジン１に流れ込む。こ
の吸入空気量を電子制御スロットル１４上流に設けたエ
アフローメータ２３により計量しており、エンジンコン
トロールユニット１２では、この空気流量とクランク角
センサ２４からのエンジン回転速度とに基づいて燃料噴
射弁１５を用いての燃料噴射制御と点火プラグ１６を用
いての点火時期制御とを行う。
【００２５】統合コントロールユニット１３は、加速時
は、アクセル操作量センサ２５によって検出されたアク
セル操作量APO、出力回転速度No（あるいは出力回転速
度Noから求まる車速VSP）等に基づきマップ参照により
運転者が要求する駆動トルク（目標駆動トルク)tToを求
め、この目標駆動トルクtToが実現されるようにトラン
スミッションコントロールユニット１１を介してモータ
５のトルク制御を行う。また、モータ５の駆動出力（消
費電力）に見合った発電電力が得られるようにトランス
ミッションコントロールユニット１１を介しての発電機
４の回転速度制御及びエンジンコントロールユニット１
２を介してのエンジン１のトルク制御も併せて行う。
【００２６】一方、減速時には、統合コントロールユニ
ット１３は、モータ５を発電機として機能させて減速時
のエネルギーを回生するが、減速時のエネルギーをバッ
テリ９で吸収しきれず回生電力が余剰となる場合には、
発電機４を力行させて燃料カット中で停止状態にあるエ
ンジン１を強制的に回転させることにより余剰電力を消
費させ、バッテリ９が過充電になることを防止する。
【００２７】このとき、発電機４で消費すべき余剰回生
電力が少ないと発電機４（及びエンジン１）の回転速度
も小さくなるが、エンジン１及び発電機４の回転速度が
低下し過ぎると再加速時に発電機４からモータ５に直ち
に供給できる電力が低下し、この電力低下分をバッテリ
９から供給できない場合には、車両の加速応答性に影響
を及ぼしてしまう。
【００２８】図２は、加速開始時のエンジン１及び発電
機４の回転速度の違いによる、加速時の発電電力応答の
違いを図示したものである。点線は発電状態（エンジン
回転速度≒1000rpm）から加速した場合、実線はエンジ
ン停止状態（エンジン回転速度＝０）からの加速した場
合を示す。エンジン停止状態からの加速した場合は、加
速開始からしばらくしてからエンジン１が始動される
（時刻ta）。
【００２９】両者ともアクセル全開であるが、初期の回
転速度が異なるために、加速時の電力応答にも差が生じ
ている。加速時のエンジン回転速度が低いとモータ５で
必要としている電力を全て発電電力で供給している場合
と比較して発電電力も少なくなるので、この分をバッテ
リ９から電力を供給することができなければ、モータ５
に必要とされる電力を供給することができず加速性能が
悪化する。
【００３０】したがって、モータ５で必要としている電
力を全て発電電力で供給している場合と同等の加速性能
を確保するためには、走行中に発電電力及びバッテリ９
から供給できる電力の和が、加速時に要求される電力に
見合うように、エンジン回転速度の低下を制限する必要
がある。
【００３１】そこで、本発明に係るハイブリッド車両で
は再加速時に必要とされる発電電力の余裕代である「余
裕発電電力」に基づき発電機４及びエンジン１の回転速
度の低下を制限する。
【００３２】図３、図４は「余裕発電電力」の考え方を
示した図である。
【００３３】発電機４が発電している状態、すなわちエ
ンジン１がファイアリングして正のトルクを発生してい
る状態では、図３に示すようにエンジン１の当該運転点
でのトルクから、当該回転速度N1における最大エンジン
トルクまでの差T1に、当該回転速度N1を乗じて得られる
出力が、当該回転速度N1での余裕発電電力となる。余裕
発電電力がゼロの状態では、その回転速度ではエンジン
１はトルクをさらに増大させることができないため、発
電電力を増大させるために回転速度を増大させようとし
てもエンジン１のみの力だけでは回転速度を増大させる
ことはできない。発電電力を増大させるためには発電機
４によるトルク吸収（エンジントルクに対抗するトル
ク）を一時的に少なくして、すなわち発電電力を一時的
に少なくして、回転速度を上昇させることが必要にな
る。
【００３４】したがって、常に発電電力を過不足なく供
給するためには、エンジン１の運転点を適切に、すなわ
ちエンジン１の最大トルク線よりも下側に設定して、余
裕発電電力を確保しておく必要がある。
【００３５】また、図４に示すように、エンジン１をモ
ータリングして発電機４で電力を消費している状態で
は、当該回転速度N1における最大トルクT2に当該回転速
度N1をかけた値、すなわち当該回転速度N1においてエン
ジン１が供給できる正の仕事率の最大値が当該回転速度
における余裕発電電力となる。
【００３６】次に、統合コントロールユニット１３が行
う具体的な制御内容について説明する。図５はエンジン
１、発電機４及びモータ５を協調動作させるために、そ
れぞれに対する制御目標値を求める制御ブロック図であ
る。
【００３７】これによると、アクセル操作量APO、出力
回転速度Noに応じて設定された目標駆動トルクtTo0は出
力回転速度Noを乗じて目標駆動出力基本値tPo0に換算さ
れる。tPo0は、エンジン１、発電機４及び伝動機５の制
御目標値を決定するための基本的なパラメータとなる。
このtPo0に対して駆動力の応答性を補正するフィルタ処
理を施した後、再び出力回転速度で除してモータ５の目
標出力軸トルクtToとし、トランスミッションコントロ
ールユニット１１に送信する。
【００３８】一方、前記tPo0に対し、モータ損失LOSSm
及び発電機損失LOSSgを加算して目標入力仕事率基本値t
Po2が求められ、さらに、tPo2に目標充放電量tPcを加算
して目標入力仕事率tPo3が求められる。このtPo3が目標
入力回転速度と目標エンジントルクを算出する基本値と
なる。そして、この目標入力仕事率tPo3に基づきテーブ
ル参照により第１目標入力回転速度基本値tNi10が演算
される、このテーブルは発電状態において、目標とする
仕事率に対して、予めエンジン１及び発電機４の回転速
度を規定したものである。
【００３９】続いて、後述する目標余裕発電電力演算処
理（図８）により演算された目標余裕発電電力PGMGNに
基づき、目標入力回転速度下限値tNi#min1が算出され
る。具体的には、目標余裕発電電力PGMGNを現在の入力
回転速度Niで除して目標余裕トルク相当に換算し、この
トルク値をテーブル参照により求めたその回転速度にお
ける最大トルクTRQMAXから減算し、さらにその値で目標
入力仕事率tPo3を除算したものをtNi#min1とする。
【００４０】ここでtNi#min1は、現在の入力回転速度が
N1とした場合にその入力回転速度N1で所望の余裕発電電
力を確保できるトルクT1を求め、そのトルクT1で目標と
する入力仕事率P1を得るのに必要とされる回転速度であ
る（tNi#min1×T1＝P1）。したがって、実際に回転速度
がtNi#min1にある場合には、その回転速度で余裕発電電
力を確保できるようなトルクを求めると、それは回転速
度N1のときに求めたT1とは一般に異なった値となる。現
在の状態で仮にN1＜Ni#min1であれば、入力回転速度をt
Ni#min1に向かって上昇させる途中で時々刻々tNi#min1
は再計算され、いずれ収束する。
【００４１】さらに、上記tNi#min1に加え、後述するエ
ンジン安定下限回転速度演算処理（図９）により演算さ
れるエンジン安定下限回転速度tNi#min0により第１目標
入力回転速度基本値tNi10に対して下限制限を行い、エ
ンジン１の燃焼安定性も確保しうる発電動作時の目標入
力回転速度tNi1が算出される。
【００４２】一方、減速時においては、余剰回生電力を
吸収するためにモータリング動作中の発電機４の目標入
力回転tNi2は以下の手順で演算される。
【００４３】まず、発電動作時と同様に、目標入力仕事
率tPo3に基づいてテーブル参照により第２目標入力回転
速度基本値tNi20が演算される。また、目標余裕発電電
力PGMGNを当該入力回転における最大エンジントルクTRQ
MAXで除して減速時目標入力回転速度tNi#min2が求めら
れる。そして、エンジン安定下限回転tNi#minとともに
第２目標入力回転速度基本値tNi20に対して下限制限を
行い、モータリング動作時の目標回転速度tNi2が算出さ
れる。
【００４４】そして、後述する運転モード判定処理（図
６）の判定結果に従って、0rpm（停止）、tNi1（発電
時）、tNi2（モータリング動作時）のいずれかが選択さ
れ、さらに位相補正フィルタ処理後、目標入力回転速度
tNiとして出力され、発電機４の回転速度制御の目標値
とされる。
【００４５】一方、エンジン１に関しては、目標入力仕
事率tPo3を現在の入力回転速度Niで除して目標エンジン
トルクtTeとし、これをエンジンコントロールユニット
１２に送信する。
【００４６】図６は統合コントロールユニット１３が行
う発電機４の運転モード判定処理の制御ブロック図であ
る。この制御ブロックによりエンジン１及び発電機４の
運転モードFMODEがエンジン停止、発電動作、モータリ
ング動作のいずれかに設定される。
【００４７】運転モード判定処理は、目標駆動トルクtT
o0の値に基づいて、発電機４の発電動作／モータリング
動作を判定（GENMOD）する第１の判定処理と、バッテリ
９の状態、減速時入力回転速度下限tNi#min2、及び目標
余裕駆動電力POMGNに基づいてエンジンを停止判定（END
STP）を行う第２の判定処理を含む。
【００４８】第１の判定処理では、目標駆動トルクtTo0
と運転状態に応じて設定される減速判定トルクCSTTT0#
とを比較し、目標駆動トルクtTo0が減速判定トルクCSTT
T0#以下の場合は車両が減速中にあり、かつ回生電力に
より電力過剰の状態にあると判断し、GENMODにはモータ
リング動作を示す「２」が設定される。一方、目標駆動
トルクtTo0が減速判定トルクCSTTT0#よりも大きい場合
はGENMODには発電を示す「１」が設定される。
【００４９】一方、第２の判定処理では、バッテリ９の
充電状態SOCがエンジン停止許可しきい値ISSOC#以上
か、減速時入力回転速度の下限値tNi#min2がエンジン停
止許可回転速度ISNIMIN#以下か、目標余裕駆動電力POMG
Nにエンジン再始動に必要な始動時要求電力PENGST#を加
えたものがバッテリ許容出力PBMGN以下か、がそれぞれ
判断され、これら全ての条件が成立したときにfENGSTP
にエンジン停止判定成立を示す「１」が設定される。こ
れに対し、いずれか一つでも不成立の場合はエンジン停
止を行うと再加速時に支障をきたすと判断し、fENGSTP
にはエンジン停止判定不成立を示す「０」が設定され
る。
【００５０】したがって、この運転モード判定処理で
は、fENGSTPに「１」が設定されたときは、エンジン停
止を示す「０」がFMODEに設定される。これに対し、fEN
GSTPに「１」が設定されていないときは、第１の判定処
理の結果に応じて発電動作を示す「１」またはモータリ
ング動作及び燃料カットを示す「２」がそれぞれ設定さ
れる。
【００５１】このような判定処理の結果を受けて統合コ
ントロールユニット１３はエンジン１を停止させるが、
バッテリ９の充電状態が低い場合やエンジン回転速度が
低い場合を始めとして再加速に支障が出る場合はエンジ
ン停止を行われないので、エンジン停止状態からの再加
速でもバッテリ９及び発電機４からモータ５への電力供
給が不足することはなく、運転性を良好に保つことがで
きる。
【００５２】また、図７は統合コントロールユニット１
３が行う目標余裕駆動電力演算処理の制御ブロック図で
ある。
【００５３】これによると出力回転速度Noに基づき所定
のマップを参照してモータ５の最大トルクTOMAXが演算
される。そして、この最大モータトルクTOMAXから目標
駆動トルクtToOを減じた余裕駆動トルクTOMGN（モータ
５の駆動トルクの余裕代）と余裕駆動トルクの上限TOMG
MXとを比較し、小さいほうの値に出力回転速度Noを乗じ
て余裕駆動出力の目標値POMGNが演算される。
【００５４】余裕駆動トルクの上限TOMGMXは、例えば、
最大許容加速度Gmax（運転性を確保する上で許容される
最高加速度）、重力加速度9.8[m/s2]、車両重量W[kg]、
タイヤ半径r[m]、減速比iに基づき、次式、 TOMGMX＝Gmax×9.8×W×r／i により演算することができる。このようにモータ５の余
裕駆動トルクを制限するのは、余裕駆動力がこの上限TO
MGMXよりも大きいとそれだけ回生電力も余計に発生する
ので、発電機４でモータリングして消費しなければなら
ない電力も増加し、燃費の悪化につながるからである。
【００５５】また、図８は統合コントロールユニット１
３が行う目標余裕発電電力演算処理の制御ブロック図で
ある。これによると、目標余裕駆動電力演算処理（図
７）で演算される目標余裕駆動電力POMGNから後述する
バッテリ余裕出力演算処理（図１０）で演算されるバッ
テリ余裕出力PBMGNを減じ、さらにその結果に発電応答
遅れマージンDLYMGN#を加えて余裕発電電力の目標値PGM
GNが演算される。目標余裕発電電力PGMGNをこのように
演算することで、減速中の発電機４の消費電力を低く抑
えるとともにバッテリ９への電力供給を可能な限り多く
し、燃費と運転性の両立を図ることができる。
【００５６】また、図９は統合コントロールユニット１
３が行うエンジン安定下限回転速度演算処理の制御ブロ
ック図である。これによると、エンジン冷却水温TWとエ
ンジンＥＧＲ率（排気還流率）RTOEGRが入力され、所定
のマップを参照してエンジン安定下限回転速度tNi#min0
が演算される。このエンジン安定下限回転速度tNi#min0
はエンジン１が安定して回転するために必要な回転速度
の下限値であり、エンジン冷却水温TWが低いほど、また
ＥＧＲ率RTOEGRが高いほど燃焼安定性が低下することか
らエンジン安定下限回転速度tNi#min0には大きな値が演
算される。エンジン１及び発電機４の回転速度制限を行
う際に回転速度がこのエンジン安定下限回転速度tNi#mi
n0よりも高くなるようにすれば、エンジン回転速度が低
くなり過ぎてエンジン１の回転安定性が悪化するのを防
ぐことができる。
【００５７】また、図１０は統合コントロールユニット
１３が行うバッテリ余裕出力演算処理の制御ブロック図
であり、バッテリ９の充電状態SOCに基づき所定のテー
ブルを参照して得られるバッテリ最大出力PBMaxから現
在のバッテリ出力PBOUTを減じてバッテリ余裕出力PBMGN
が演算される。
【００５８】続いて、上記処理を行うことによる全体的
な作用について説明する。
【００５９】本発明に係るハイブリッド車両において
は、車両加速時は、運転者が要求する駆動トルクが実現
されるようにモータ５のトルク制御が行われ、また、モ
ータ５の駆動出力（消費電力）に見合った発電電力が得
られるように発電機４の回転速度制御及びエンジン１の
トルク制御が併せて行われる。
【００６０】一方、減速時には、モータ５を発電機とし
て機能させ、減速時のエネルギーを回生するが、回生電
力がバッテリ９に蓄電可能な電力よりも多く、余剰とな
る場合には、発電機４を力行させて燃料カットにより停
止状態にあるエンジン１を強制的に回転駆動することに
より余剰電力を消費し、バッテリ９が過充電になること
を防止する。
【００６１】このとき、発電機４で消費すべき余剰電力
が少ないと発電機４の回転速度も小さくなるが、発電機
４（及びエンジン１）の回転速度が低下し過ぎると再加
速時に発電機４から直ちに供給できる電力が低下し、こ
の電力低下分をバッテリ９から供給できない場合には、
車両の加速応答性に影響を及ぼす可能性が出てくる。し
かしながら、本発明に係るハイブリッド車両では、減速
中は常に再加速時に必要とされる余裕発電電力が確保さ
れるように、エンジン１及び発電機４の回転速度が所定
の下限値以上に制御されるため、再加速時に発電機４に
要求される電力を遅れなく供給することができ、加速応
答性を良好に保持することができる。
【００６２】また、モータ５の余剰駆動電力に上限値を
設定して余裕駆動電力が過剰になることを防止するとと
もにバッテリ９から可能な限り電力を供給するので、モ
ータ４の余裕発電電力は必要最小限の値にすることがで
きる。したがって、発電機４の消費電力を低く抑えて、
バッテリ９への電力供給を可能な限り多くして充電を促
進することができ、燃費と運転性の両立を図ることがで
きる。
【００６３】さらに、目標余裕発電電力から求めた目標
入力回転速度下限値に対して、さらにエンジン１の安定
燃焼限界を考慮した下限回転速度が設定されるので、目
標余裕発電電力が低い場合でもエンジン１の回転速度が
エンジン出力を不安定にするまで低下することはなく、
再加速時にエンジン出力が不安定となり、発電電力が低
下してしまうのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るハイブリッド車両の概略構成図で
ある。
【図２】加速開始時のエンジン回転速度を変えて加速時
の発電電力応答の比較した図である。
【図３】余裕発電電力の考え方を示した図である（発電
動作時）。
【図４】同じく余裕発電電力の考え方を示した図である
（モータリング動作時）。
【図５】エンジン、発電機及びモータを協調動作させる
ために、それぞれに対する制御目標値を求める制御ブロ
ック図である。
【図６】発電機の運転モード判定制御の制御ブロック図
である。
【図７】目標余裕駆動電力演算処理の制御ブロック図で
ある。
【図８】目標余裕発電電力演算処理の制御ブロック図で
ある。
【図９】エンジン安定下限回転速度演算処理の制御ブロ
ック図である。
【図１０】バッテリ余裕出力演算処理の制御ブロック図
である。
【符号の説明】
１ エンジン ４ 発電機 ５ モータ １１ エンジンコントロールユニット １２ トランスミッションコントロールユニット １３ 統合コントロールユニット １４ 電子制御スロットル装置 ２５ アクセル操作量センサ ２６ バッテリ温度センサ ２７ バッテリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｆ０２Ｄ 29/06 Ｎ 41/12 ３３０Ｊ 41/12 ３３０ Ｂ６０Ｋ 9/00 ＺＨＶＥ Ｆターム(参考） 3G093 AA04 BA15 CA06 CB07 DA01 DA06 DA07 DA09 DB01 DB19 EB08 FB05 3G301 JA03 KA16 KA26 MA11 MA24 NC02 NE19 PA01Z PA15Z PE03Z PF03Z PF12Z PG01Z 5H115 PA12 PC06 PG04 PI13 PI22 PO01 PO06 PU01 PV09 QE10 QI04 QN00 RE03 RE05 SE01 SE05 SE06 SJ13 TE02 TE05 TI01 TR19 TU16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンと、 前記エンジンに機械的に接続されて前記エンジンと同期
    回転し、前記エンジンの出力を受けて発電する発電機
    と、 前記発電機と電気的に接続され、前記発電機から電力供
    給を受けて車両を駆動するモータと、 前記発電機及びモータと電気的に接続され、前記発電機
    及びモータにおける余剰電力あるいは不足電力を補償す
    るバッテリと、 車両減速時に前記エンジンへの燃料供給をカットする手
    段と、を備え、車両減速時に前記モータで電力を回生す
    るとともに、回生された電力のうち前記バッテリに蓄え
    られない余剰電力を、前記発電機を力行させて前記エン
    ジンを駆動することで消費するハイブリッド車両におい
    て、 車両減速時、その後の再加速で要求される加速性能が確
    保されるように前記発電機の余裕発電電力の目標値を算
    出する手段と、 前記発電機の余裕発電電力が前記余裕発電電力の目標値
    よりも小さくならないように減速時における前記発電機
    の回転速度の下限値を算出する手段と、 車両減速時に前記発電機の回転速度が前記発電機の回転
    速度の下限値より低くならないよう前記発電機の回転速
    度を制限する手段と、を備えたことを特徴とするハイブ
    リッド車両。
  2. 【請求項２】前記余裕発電電力の目標値を算出する手段
    は、 車両走行状態に基づいて前記モータの余裕駆動トルクを
    算出し、 再加速時に要求される加速性能からみて前記余裕駆動ト
    ルクが過剰とならないよう余裕駆動トルクの上限値を算
    出し、 前記余裕駆動トルクが前記余裕駆動トルクの上限値より
    大きくならないように前記余裕駆動トルクを制限し、 前記上限値による制限後の余裕駆動トルクに基づき前記
    モータの余裕駆動電力の目標値を演算し、 前記バッテリの充電状態に基づき前記バッテリの余裕出
    力を算出し、 前記余裕駆動電力の目標値から前記バッテリの余裕出力
    を減じて前記発電機の余裕発電電力の目標値を算出す
    る、ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車
    両。
  3. 【請求項３】前記発電機の回転速度の下限値を算出する
    手段は、 前記エンジンの回転速度に基づいてその回転速度におけ
    るエンジンの最大トルクを算出し、 前記余裕発電電力の目標値を前記最大エンジントルクで
    除して車両減速時における前記発電機の回転速度の下限
    値を算出する、ことを特徴とする請求項１または２に記
    載のハイブリッド車両。
  4. 【請求項４】前記発電機の回転速度の下限値を算出する
    手段は、 前記エンジン運転状態に基づきエンジンが安定して回転
    しうる回転速度の下限値を算出し、 前記発電機の回転速度の下限値よりも前記エンジンが安
    定して回転しうる回転速度の下限値のほうが大きいとき
    は、エンジンが安定して回転しうる回転速度の下限値を
    減速時における前記発電機の回転速度の下限値とする、
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載
    のハイブリッド車両。
  5. 【請求項５】前記エンジンへの燃料供給をカットする手
    段は、 前記発電機の回転速度の下限値と、前記余裕駆動電力の
    目標値と、前記バッテリの余裕出力と、前記エンジン始
    動時要求電力とに基づいて、エンジン停止状態からの再
    加速でも前記バッテリ及び発電機からモータへの電力供
    給が不足しないか判断し、 エンジン停止状態からの再加速でも前記バッテリ及び発
    電機からモータへの電力供給が不足しないと判断したと
    きにエンジンへの燃料供給をカットする、 ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載
    のハイブリッド車両。
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