JP5200797B2 - ハイブリッド自動車の制御方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン及び駆動用モータを備えたハイブリッド自動車の制御に関し、特に回生制動時の制御手順に係る。

従来よりハイブリッド自動車においては、制動時に駆動用モータを発電作動させることによって運動エネルギーを回生し、バッテリを充電することが知られている（回生制動）。また、そうして発電される電力が所定以上に大きくなっても、バッテリにその充電許容電流以上の過電流を送ることは好ましくないので、そのような場合には駆動用モータの発電作動効率を低下させて、余剰の電力が発生しないようにすることも公知もある（例えば特許文献１を参照）。

但し、そうして作動効率を低下させた場合には、発電作動する駆動用モータの発熱量が多くなってしまい信頼性の低下する虞れがあるので、例えば特許文献２には、余剰の電力によりスタータを作動させて、エンジンを強制的に回転させる（モータリング）ことが提案されている。こうしてモータリングされたエンジンの回転エネルギーは、回生制動の終了後にジェネレータの駆動に利用することができる。
特開２００６−１９７７５６号公報 特開平７−１３１９０５号公報

しかしながら、後者の従来例のようにエンジンのモータリングによって余剰の電力を消費しようとしても、その回転が直ぐには立ち上がらないことから、モータリングの初期に暫くの間は余剰の発電電力を消費できないことになる。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、前記のように回生制動時にエンジンをモータリングするようにしたハイブリッド自動車において、そのモータリングの初期にエンジン回転が立ち上がるまでの間にも余剰電力を消費し切れるようにすることにある。

前記の目的を達成するために、本発明では、モータリング初期のエンジン回転数が低い間は、そのモータリングのためのジェネレータのモータ作動の効率を低下させるようにした。

具体的に請求項１の発明は、自動車の制動時に駆動用モータを発電作動させて、運動エネルギーを回生する第１工程と、発電電力によりバッテリを充電する第２工程と、その発電電力がバッテリの所定の充電リミット以上であるとき、エンジンに連結されているジェネレータをモータ作動させて余剰の電力を消費させる第３工程と、を有するハイブリッド自動車の制御方法が対象であり、前記第３工程においてジェネレータのモータ作動によりエンジン回転数が上昇するときに、それが設定回転数に達するまでの間、前記ジェネレータの作動効率をその最高効率よりも低い状態とする第４工程を有することが特徴である。

前記の方法により、ハイブリッド自動車の回生制動時には従来までと同じく、駆動用モータを発電作動させて運動エネルギーを回生し（第１工程）、これによりバッテリを充電する（第２工程）。この際、一般的に自動車への制動力要求の増大に応じて発電電力も増大させることになるが、こうすると発電電力は、バッテリの充電許容電流に対応する充電リミットに達することがある。

そこで、充電リミット以上の余剰の発電電力を消費させるべく、エンジンに連結されているジェネレータをモータ作動させることになる（第３工程）。この際、エンジン回転が立ち上がって設定回転数に達するまでの間は、ジェネレータの作動効率をその最高効率よりも低い状態とすることで（第４工程）、その分、モータ作動のための電力消費を増大させて、エンジン回転数が低くても余剰の電力を消費させることができる。

但し、そうして作動効率を低下させるとその分、ジェネレータの発熱が多くなるので、前記第４工程においてはエンジン回転数の上昇に伴いジェネレータの作動効率を高めるのが好ましい。エンジン回転数が設定回転数以上になれば、ジェネレータの作動効率を低くしなくても余剰電力を消費することができる。そして、その後、エンジン回転数が設定回転数よりも高い所定回転数に達すれば、例えば振動、騒音、信頼性等の観点から、それ以上はエンジン回転を上げない方がよいので、再びジェネレータの作動効率を低下させるようにする（第５工程：請求項２）。

好ましいのは、前記のように駆動用モータの発電電力が増大して充電リミット以上になったとき、第３工程によるエンジンのモータリング開始は所定期間、遅延させるとともに、駆動用モータの発電作動の効率を低下させることである（第６工程：請求項３）。すなわち、ハイブリッド自動車は短い減速走行の後に再度、モータ駆動による加速運転に移行する場合があるので、暫くの間はエンジンのモータリングを行わないようにすることで、モータリングの開始・停止が頻繁に繰り返されることを防止するのである。

そうしてエンジン・モータリングの開始を遅延する間、第６工程では駆動用モータの発電作動の効率を低下させるようにし、発電電力が前記充電リミットになるまで発電作動の効率が低下すれば、エンジンのモータリングを開始する（請求項４）。

そして、エンジン回転の立ち上がりに応じて前記の如くジェネレータの作動効率が高められ、設定回転数以上で十分に余剰電力を消費できるようになれば、ジェネレータの作動効率だけでなく、駆動用モータの発電作動効率も高めるようにすればよい（第７工程：請求項５）。

さらに、そうして上昇するエンジン回転数が前記所定回転数に達して、前記したようにそれ以上はエンジン回転が上がらないよう、再びジェネレータの作動効率を低下させた後に、このジェネレータの作動効率が所定の下限値になってもさらに制動力要求が増大するときには、これに応じて再び駆動用モータの発電作動効率を低下させることになる（第８、第９工程：請求項５、６）。

別の観点から、本発明は、自動車の制動時に駆動用モータを発電作動させて、運動エネルギーを回生するモータ回生制御手段と、発電電力によってバッテリを充電する充電制御手段と、その発電電力がバッテリの所定の充電リミット以上であるとき、エンジンに連結されているジェネレータをモータ作動させて余剰の電力を消費させるエンジン・モータリング制御手段と、を備えたハイブリッド自動車の制御装置を対象として、前記ジェネレータのモータ作動によってエンジン回転数が上昇するときに、それが設定回転数に達するまでの間、当該ジェネレータの作動効率をその最高効率よりも低い状態とするジェネレータ効率制御手段を備えるものである（請求項７）。

この構成の制御装置によれば、上述した請求項１の発明に係る制御方法が容易に実行可能であり、その発明の作用効果が容易且つ確実に得られる。

そして、前記ジェネレータ効率制御手段を、エンジン回転数が設定回転数になるまで、その上昇に伴いジェネレータの作動効率を高める一方、エンジン回転数が前記設定回転数よりも高い所定回転数に達すれば、ジェネレータの作動効率を再び低下させるものとすれば（請求項８）、上述した請求項２に係る発明の作用が得られる。

また、モータ回生制御手段を、制動力要求に応じて駆動用モータの発電電力を制御するものとし、エンジン・モータリング制御手段は、前記制動力要求の増大に応じて発電電力が増大し充電リミット以上になったとき、所定の遅延期間の経過後にジェネレータのモータ作動制御を開始するように構成し、さらに、少なくとも前記遅延期間の間、前記駆動用モータの発電作動の効率を低下させるモータ効率制御手段を備えれば（請求項９）、上述した請求項３に係る発明の作用が得られる。

その場合に、前記遅延期間においてモータ効率制御手段により、駆動用モータの作動効率は、発電電力が前記充電リミットになるまで低下させるようにすればよい（請求項１０）。

また、好ましいのは、モータ効率制御手段を、ジェネレータ効率制御手段によってジェネレータの作動効率が最高効率まで高められた後、エンジン回転数の上昇に応じて駆動用モータの発電作動効率を高めるように構成したり、前記ジェネレータ効率制御手段によってジェネレータの作動効率が所定の下限値まで低下された後、さらに制動力要求が増大するときには、これに応じて駆動用モータの発電作動効率を低下させるように構成することである（請求項１１、１２）。

以上、説明したように、本発明に係るハイブリッド自動車の制御方法等によると、自動車の制動時に駆動用モータを発電作動させて運動エネルギーを回生し、これによりバッテリを充電するとともに、その発電電力がバッテリの所定の充電リミット以上であるときには、ジェネレータによりエンジンをモータリングして余剰の電力を消費させるようにしたものにおいて、そのモータリングの初期にエンジン回転が立ち上がって設定回転数に達するまでの間は、ジェネレータのモータ作動の効率をその最高効率よりも低い状態とすることにより、エンジン回転数が低くても余剰の電力を消費させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（制御システムの概要）
図１は、本発明に係る制御システムを搭載したハイブリッド自動車１０（ＨＥＶ）の動力系統を概略的に示している。図において、太い実線は動力の伝達経路を示し、細い実線は電力の伝達経路を示している。また、一点鎖線は信号の伝達経路を示している。

図示のハイブリッド自動車１０は所謂シリーズ方式のものであって、車輪１２を直接駆動するモータ１４（駆動用モータ）と、このモータ１４に電力を供給するバッテリ１６と、エンジン１８に駆動連結されて電力を発生するジェネレータ２０と、モータ１４及びバッテリ１６を接続するインバータ２２と、ジェネレータ２０及びバッテリ１６を接続するインバータ２４と、を備えている。

より具体的に、モータ１４は、インバータ２２を介してバッテリ１６に接続されるとともに、インバータ２２、２４を介してジェネレータ２０に接続されており、それにより、バッテリ１６が蓄える電力ないしジェネレータ２０が発電した電力の供給を受けて作動する。また、そのモータ１４の出力（車輪１２の駆動力）は、インバータ２２を制御してモータ１４に該インバータ２２を介して供給される電力を調節することにより制御される。さらに、モータ１４は発電作動も可能で、自動車１０の制動時に車輪１２に駆動されて電力を発生する。この発電電力はインバータ２２を介してバッテリ１６に充電される。

ジェネレータ２０は、インバータ２４を介してバッテリ１６に接続されるとともに、インバータ２２、２４を介してモータ１４に接続されており、エンジン１８に駆動されて発電した電力を、モータ１４やバッテリ１６に供給する。また、バッテリ１６からインバータ２４を介して電力の供給を受けて、モータ作動することも可能であり、これによりエンジン１８を強制的に回転させる（モータリング）ことができる。

前記２つのインバータ２２、２４は、バッテリ１６からの直流電力を交流電力に変換してモータ１４、ジェネレータ２０に送出したり、反対に、モータ１４やジェネレータ２０からの交流電力を直流電力に変換してバッテリ１６に送出する。そして、以下に述べるコントロールユニット５０により制御されて、モータ１４、バッテリ１６、ジェネレータ２０間を伝達する電力の調整を行う。

コントロールユニット５０は、前記モータ１４、エンジン１８、ジェネレータ２０及びインバータ２２，２４を制御する。すなわち、コントロールユニット５０は、主にエンジン１８の運転制御を行うエンジンコントローラ５０ａと、主にインバータ２２，２４を制御してモータ１４及びジェネレータ２０の作動を制御するＨＥＶコントローラ５０ｂと、を備えている。

図２に制御系統を示すようにコントロールユニット５０には、バッテリコントローラ４０からの信号が入力される他に、車速を検出する車速センサ５２と、運転者のアクセル操作量（アクセルペダルの踏込み量）を検出するアクセルセンサ５４と、同ブレーキ操作量（ブレーキペダルの踏込み量）を検出するブレーキセンサ５６と、エンジン１８の吸気流量を検出するエアフロセンサ５８と、そのクランクシャフト１８ａの位相（角度）を検出するクランク角センサ６２と、カムシャフト１８ｂの位相（角度）を検出するカム角センサ６４と、からの信号が少なくとも入力される。

図の例ではバッテリコントローラ４０は、コントロールユニット５０とは別体とされ、バッテリ１６の電流を検出するバッテリ電流センサ４２と、バッテリ１６の電圧を検出するバッテリ電圧センサ４４と、バッテリ１６の温度を検出するバッテリ温度センサ４６と、からの信号を入力し、これらの信号に基づいてバッテリ１６のＳＯＣ（充電状態、残容量）や電気負荷の大きさを演算して、コントロールユニット５０に出力する。

そして、コントロールユニット５０は、前記の各種信号に基づいてインバータ２２、２４を制御し、これによりモータ１４及びジェネレータ２０を制御するとともに、バッテリ１６の充電状態も制御する。また、コントロールユニット５０は、エンジン１８、具体的には、各気筒１８ｃ毎に設けられた燃料噴射弁１８ｄや点火プラグ１８ｅの作動も制御する。

一例としてコントロールユニット５０は、図３のマップに示すように、車両負荷とバッテリ１６のＳＯＣとに基づいてエンジン１８をＯＮ−ＯＦＦ制御し、運転中のエンジン１８を停止させたり、停止中のエンジン１８を再始動させたりする。車両負荷は、自動車１０の走行状態と電気負荷の作動状態から決まる負荷であり、コントロールユニット５０は、この車両負荷のうち、走行状態に関連する負荷を車速センサ５２やアクセルセンサ５４からの信号に基づいて演算する。

図３に示すように、車両負荷が大きい場合、例えば高速状態で自動車１０を走行させるためにモータ１４が高出力状態である場合や、走行中に電気負荷が大量の電力を消費して作動する場合には、バッテリ１６に電力供給不足が生じる虞れがあるので、コントロールユニット５０は、エンジン１８を作動させてジェネレータ２０に電力を発生させ、その発生電力をインバータ２２，２４を介してモータ１４やバッテリ１６に供給する。

また、バッテリ１６のＳＯＣが低い場合も、コントロールユニット５０は、バッテリ１６を充電するためにエンジン１８を運転させる。すなわち、バッテリ１６の電力のみで十分に走行できる（長時間安定して走行できる）状態であるとき以外はエンジン１８が運転される。

尚、コントロールユニット５０によるエンジン１８のＯＮ−ＯＦＦ制御、即ち、その自動停止や再始動の条件は、車両負荷やバッテリ１６のＳＯＣ以外に例えばエンジン冷却水の温度等の他の要因に基づいてもよい。例えば、エンジン１８が冷機状態（冷却水温度が５０度以下）のときは、車両負荷やＳＯＣに基づけば（図３のマップに基づけば）エンジン１８を停止状態にするところを、エンジン１８を暖機するために運転するようにしてもよい。

さらに、この実施形態ではコントロールユニット５０は、自動車１０の制動時にはエンジン１８の運転を停止させるとともに、車輪１２からの駆動力によってモータ１４を発電作動させて、走行に伴う運動エネルギーを回生し、この発電電力によりバッテリ１６を充電するようになっている。

（回生制動時の制御）
そうしてモータ１４の発電作動によって生じる電力は、一般的に自動車１０への制動力要求の増大（ブレーキペダルの踏み加減や車速等に基づいて判定する）に応じて増大することになるが、こうした場合は、発電電力がバッテリ１６の充電リミット以上になることがあり、バッテリ１６にその充電許容電流以上の過電流を送ることは好ましくないので、この実施形態ではそのような場合にジェネレータ２０をモータ作動させて、エンジン１８をモータリングすることにより、余剰の発電電力を消費させるようにしている。

しかしながら、エンジン１８の回転はモータリングによっても直ぐには立ち上がらず、モータリングの初期においてエンジン回転数が低い間は余剰の発電電力を消費し切れない虞れがある。この点、本発明の特徴としてこの実施形態では、モータリングの初期にエンジン回転数が予め設定した回転数に達するまでの間は、そのモータリングのためのジェネレータ２０のモータ作動の効率を低下させて、電力消費を増大させるようにしている。

−実施形態１−
以下に、図４及び図５を参照して、回生制動時のモータ１４やジェネレータ２０の制御手順の具体的な実施形態１を説明する。

まず、図４に示すフローチャートにおいてスタート後のステップＳ１では、自動車１０の車速やアクセルセンサ５４、ブレーキセンサ５６からの信号等に基づいて、回生制動の制御を行うかどうか判定し、ＮＯであれば待機する一方、例えばブレーキペダルが踏み込まれて所定以上の制動力要求が生じれば、回生制動制御を行う（ＹＥＳ）と判定してステップＳ２へ進む。

ステップＳ２では、車輪１２からの駆動力を回生して発電作動するモータ１４の発電電力Ｐ_regen（以下、モータ回生電力Ｐ_regenという）が、バッテリ１６の充電リミットＰbat_limよりも小さいかどうか判定し、ＹＥＳであればステップＳ３に進んで、モータ１４の作動効率ηmotを最高効率ηmot_maxとして、リターンする。尚、バッテリ充電リミットＰbat_limは、バッテリ１６の種類によって異なるだけでなく、その充電状態（ＳＯＣ）によっても変化するもので、例えばバッテリコントローラ４０により演算されるＳＯＣに基づいて特定される。

そうして回生制動制御が開始されて、図５のタイムチャートにおいて時刻ｔ０〜ｔ１に示すように、制動力要求を表すモータ回生トルク（制御目標値であり、以下、目標モータ回生トルクという）が立ち上がり（同図(a)）、これに応じてモータ回生電力Ｐ_regenが増大し（同図(b)）、バッテリ１６の充電電力も増大する（同図(f)）。この間、モータ効率ηmotは最高効率ηmot_maxとされ（同図(e)に実線で示す）、発熱は最小となる。

そして、時刻ｔ１においてモータ回生電力Ｐ_regenがバッテリ充電リミットＰbat_limに達すると、前記ステップＳ２においてＮＯと判定してステップＳ４に進む。ここでは、モータ回生電力Ｐ_regenにモータ１４の最低効率ηmot_minを乗算したものがバッテリ充電リミットＰbat_limよりも小さいかどうか判定し（ηmot×ηmot_min＜Ｐbat_lim ？）。この判定がＹＥＳであればステップＳ５に進んで、モータ回生電力Ｐ_regenがちょうどバッテリ充電リミットＰbat_limになるように、モータ１４の発電作動の効率ηmotを制御して（ηmot＝Ｐbat_lim÷Ｐ_regen）、リターンする。

そうすると、図５の時刻ｔ１〜ｔ２に示すように、目標モータ回生トルクが上昇しても（同図(a)）、モータ効率ηmotが徐々に低下するため（同図(e)）、モータ回生電力Ｐ_regenは、バッテリ充電リミットＰbat_limに維持されるようになる（同図(b)）。こうしてモータ効率ηmotが低下すると、これに伴いモータ１４の発熱は徐々に増大する。

そうして目標モータ回生トルクがさらに上昇すると、モータ効率ηmotを最低値まで低下させても（図５(e)の時刻ｔ２）モータ回生電力Ｐ_regenがバッテリ充電リミットＰbat_lim以上になってしまう（図５(b)）。こうなると、前記ステップＳ４においてＮＯと判定し、ステップＳ６に進んでモータ効率ηmotを最低効率ηmot_minとする一方、ジェネレータ２０をモータ作動させてエンジン１８のモータリングを開始する。

このエンジン・モータリングの開始によって、図５の時刻ｔ２〜ｔ３に示すようにジェネレータ回転数ｎg（エンジン１８の回転数と同じ）が立ち上がり始め（同図(c)）、モータリングされるエンジン１８のポンプ仕事やこれに伴う機械的損失によって、余剰の電力が消費されるようになる（以下、廃電ともいう）。こうして廃電される電力は、ジェネレータ回転数ｎgの上昇に伴い同図(d)のように増大するが、エンジン１８の回転は直ぐには立ち上がらず、それが低い間は時間当たりのポンプ仕事が少ないことから、余剰の発電電力を消費し切れない。

これに対し図４のフローでは、ステップＳ７において現在のモータ回生電力Ｐ_regenがその構成上の上限である最大値Ｐ_regen_maxよりも小さいことを確認した（判定がＹＥＳ）後にステップＳ８に進み、前記のように上昇するジェネレータ回転数ｎgが、予め設定した回転数ｎg_setよりも小さいかどうか判定する。この設定回転数ｎg_setは、エンジン１８のモータリングによって効率良く電力を消費できるような回転数の下限に対応づけて設定されており、ｎg＜ｎg_setで判定がＹＥＳであれば、ジェネレータ２０のモータ作動の効率を低下させることによって、電力消費を増大させる。

すなわち、前記のようにステップＳ８でＹＥＳと判定して進んだステップＳ９では、ジェネレータ効率ηgenを、ジェネレータ回転数ｎgが前記設定回転数ｎg_setよりも低い間は最高効率ηgen_maxよりも低くなり、且つジェネレータ回転数ｎgの上昇に応じて徐々に効率が高くなるように設定する。例えば、ジェネレータ回転数ｎgにエンジン１８の１回転当たりのポンプ仕事eng_trq（別途、マップ等に設定）を乗算し、これを廃電要求電力Ｐdis（＝Ｐ_regen−Ｐbat_lim）で除算することにより、ジェネレータ効率ηgenを決定してリターンする。

このような制御により、図５の時刻ｔ２〜ｔ３においてジェネレータ２０の効率ηgenがその回転数ｎgの上昇とともに高くなるので（同図(e)に破線で示す）、モータ回生電力Ｐ_regenの余剰分を消費しながら、ジェネレータ２０の発熱は最小限に抑えることができる。そして、ジェネレータ回転数ｎgが設定回転数ｎg_setに達すると（同図(c)）、前記ステップＳ８においてＮＯと判定してステップＳ１０に進む。

このステップＳ１０では、今度はジェネレータ回転数ｎgがその回転上限ｎg_maxよりも大きいかどうか判定する。回転上限ｎg_maxは、例えばエンジン１８のモータリングに伴う振動、騒音、信頼性等の観点から決められていて、ｎg≦ｎg_maxでＮＯであれば、さらにエンジン回転を上げて電力消費を増大する余地があるので、ステップＳ１１に進んでジェネレータ効率ηgenを最高効率ηgen_maxに設定し、リターンする。

つまり、エンジン１８のモータリング回転数が設定回転数ｎg_setに達して、モータリングにより余剰の電力を消費できるようになれば、それがさらに上昇して回転上限ｎg_maxを越えるまでの間、ジェネレータ効率ηgenは最高に維持して、その発熱を最小限に抑えるようにする。

そうしてジェネレータ効率ηgenが最高効率ηgen_maxに維持されたまま、図５において時刻ｔ３〜ｔ４が経過して、ジェネレータ回転数ｎgが回転上限ｎg_maxを越えると（同図(c)）、前記ステップＳ１０においてＹＥＳ、即ちそれ以上、エンジン回転を上げられない、と判定してステップＳ１２に進む。ここでは、モータ回生電力Ｐ_regenがさらに大きくなってもエンジン回転、即ちジェネレータ回転数ｎgが上昇しないように、前記ステップＳ９と同様の演算式によりジェネレータ効率ηgenを演算する。

続いてステップＳ１３では、前記のように演算されたジェネレータ効率ηgenが最低効率ηgen_minよりも小さいかどうか判定し（ηgen＜ηgen_min）、ＮＯであればリターンする一方、最低効率ηgen_minよりも小さくなれば、ステップＳ１４において最低効率ηgen_minに設定してリターンする。これにより、図５において時刻ｔ４〜ｔ５に示すように、モータ回生電力Ｐ_regenの増大（同図(b)）に連れてジェネレータ効率ηgenが低下してゆき（同図(e)）、エンジン１８のモータリング回転数、即ちジェネレータ回転数ｎgは、その回転上限ｎg_maxに維持される（同図(c)）。

そして、時刻ｔ５においてジェネレータ効率ηgenが最低効率ηgen_minになると、それ以上は効率を低下させることができなくなり、このときのモータ回生電力Ｐ_regenがその最大値Ｐ_regen_maxになる。よって、これ以降は前記ステップＳ７においてでＮＯと判定してステップＳ１５に進むことになり、モータ回生電力Ｐ_regenは増大しないので（同図(b)）、ジェネレータ効率ηgenを最低効率ηgen_minに維持することになる。

前記図４のフロー全体が、自動車１０の制動時にモータ１４を発電作動させて、運動エネルギーを回生する第１工程と、これによりバッテリ１６を充電する第２工程と、に対応し、この実施形態では図５の(a)、(b)に示されているように、制動力要求（目標モータ回生トルク）の増大に応じてモータ回生電力Ｐ_regenが増大する。

また、ステップＳ４，５は、モータ回生電力Ｐ_regenが充電リミットＰ_bat_lim以上になったときに、モータ１４の発電作動の効率ηmotを低下させる第６工程に対応し、ステップＳ６以降の各ステップは、そうして低下されるモータ効率ηmotが最低効率になれば、ジェネレータ２０のモータ作動によりエンジン１８をモータリングさせて、余剰の電力を消費させる第３工程に対応している。

さらに、ステップＳ８，９は、モータリングによりエンジン回転数（＝ジェネレータ回転数ｎg）が設定回転数ｎg_setになるまでの間、ジェネレータ効率η_genをその最高値よりも低い状態とする第４工程に対応し、この第４工程ではジェネレータ回転数ｎgの上昇に伴いジェネレータ効率η_genを高めるようにしている。

さらにまた、ステップＳ１０〜１４は、ジェネレータ回転数ｎgがその回転上限ｎg_maxになるまでジェネレータ効率η_genをその最高値に維持し、回転上限ｎg_maxを越えればジェネレータ効率η_genを再び低下させる第５工程に対応している。尚、ステップＳ１０においては、ジェネレータ回転数ｎgが回転上限ｎg_maxになったときだけでなく、例えばモータ回生電力Ｐ_regenの増大幅（ΔＰ_regen）が所定値以上のときにも、ステップＳ１２に進むようにしてもよい。

以上、述べたような回生制動時の制御手順はコントロールユニット５０によって実行されるものであり、この意味でコントロールユニット５０は、ソフトウエアプログラムの態様でもって、特許請求の範囲に記載のモータ回生制御手段、充電制御手段、エンジン・モータリング制御手段、モータ効率制御手段、ジェネレータ効率制御手段を構成する。

したがって、この実施形態１に係るハイブリッド自動車の制御装置によると、まず、自動車１０の減速時にモータ１４を発電作動させて運動エネルギーを回生し、これによりバッテリ１６を充電するとともに、その発電電力、即ちモータ回生電力Ｐ_regenがバッテリ１６の充電リミットＰbat_lim以上になれば、ジェネレータ２０のモータ作動によりエンジン１８をモータリングして、余剰の電力を消費させるようにしている。

しかも、そのモータリングの初期にエンジン回転が立ち上がって設定回転数ｎg_setに達するまでの間は、ジェネレータ２０のモータ作動の効率ηgenをその最高効率よりも低い状態にすることで、エンジン回転が低くても余剰電力を消費し切ることができる。

また、この実施形態では、モータ回生電力Ｐ_regenが充電リミットＰbat_lim以上になっても直ぐにはエンジン・モータリングを開始せず、暫くの間はモータ１４の発電作動の効率ηmotを低下させて、モータ回生電力Ｐ_regenを抑えるようにしている。これは、自動車１０が短い減速走行の後に再度、モータ駆動による加速運転に移行することを考慮して、エンジン・モータリングの開始・停止が頻繁に繰り返されることを防止するためである。

さらに、この実施形態では、モータリングする際にジェネレータ回転数ｎg（エンジン回転数）がその回転上限ｎg_maxを越えないようにすることで、過大な振動、騒音等の発生を防止し、乗員が違和感を感じないようにするとともに、信頼性の低下を抑制している。

−実施形態２−
図６及び図７は、実施形態２に係る回生制動時の制御手順を示す。この実施形態２は、モータリングによってエンジン回転が或る程度以上、上昇した後のモータ１４及びジェネレータ２０の作動効率ηmot，ηgenの制御に特徴があり、この点を除けば、図６に示す実施形態２のフローは、前記した実施形態１のもの（図４参照）と同じなので、同じ制御ステップには同じ番号を付してその説明は省略する。

すなわち、上述したように本発明の制御装置によれば、回生制動時にモータリングするエンジン１８の回転数、即ちジェネレータ回転数ｎgが設定回転数ｎg_set以上になって、十分に廃電できるようになれば、ジェネレータ効率ηgenを最高効率ηgen_maxまで高めるようにしているが、図７のタイムチャートの時刻ｔ３〜ｔ４に示すように、この実施形態２ではジェネレータ回転数ｎgの上昇（同図(c)）に応じて、モータ効率ηmotも高める（同図(e)）ようにしており（第７工程）、これによりモータ１４の発熱を抑えることができる。

また、そうして上昇するジェネレータ回転数ｎgが回転上限ｎg_maxに達すれば（時刻ｔ５：同図(c)）、実施形態１と同様に再びジェネレータ効率ηgenを低下させることになるが（第５工程）、こうして低下させるジェネレータ効率ηgenが最低効率ηgen_minになれば（時刻ｔ６：同図(e)）、その後はモータ回生電力Ｐ_regenの増大に応じて再びモータ効率ηmotを低下させるようにしている。（第８工程）。

より具体的には図６のフローチャートに示すように、まず、ステップＳ１〜Ｓ４までは実施形態１と同じ制御手順を実行し、このステップＳ４においてＮＯと判定して進んだステップＳ６０において、ステップＳ６とは異なりモータ効率ηmotは設定せずに、ジェネレータ２０をモータ作動させてエンジン１８のモータリングを開始する。

続くステップＳ７〜Ｓ９では一旦、モータ効率ηmotを低下させ、ステップＳ１０で回転上限ｎg_maxを越えたと判定されるまでは、ステップＳ１１でジェネレータ効率ηgenを最高効率ηgen_maxに維持する。一方、ステップＳ１１１では、ステップＳ５と同様の演算によりモータ効率ηmotが増大するようにし、そうして演算したモータ効率ηmotが最高効率ηmot_maxよりも大きいかどうか判定して（ステップＳ１１２）、ＮＯであればリターンする一方、最高効率ηmot_maxよりも大きくなれば最高効率ηmot_maxに設定して（ステップＳ１１３）、リターンする。

そうして、ジェネレータ効率ηgenのみならずモータ効率ηmotも最高効率に維持されたまま、図７に示す時刻ｔ５になってジェネレータ回転数ｎgが回転上限ｎg_maxを越えると（同図(c)）、前記ステップＳ１０においてＹＥＳと判定し、ステップＳ１２に進んで、モータ回生電力Ｐ_regenがさらに大きくなってもエンジン回転、即ちジェネレータ回転数ｎgが上昇しないようにジェネレータ効率ηgenを設定する。これにより、図７の時刻ｔ５〜ｔ６に示すように、モータ回生電力Ｐ_regenの増大（同図(b)）に連れてジェネレータ効率ηgenが低下してゆくようになり（同図(e)）、エンジン１８のモータリング回転数、即ちジェネレータ回転数ｎgはその回転上限ｎg_maxに維持される（同図(c)）。

そして、時刻ｔ６においてジェネレータ効率ηgenが最低効率ηgen_minになれば、それ以上、ジェネレータ効率ηgenを低下させることはできないが、このときにはステップＳ１４１において前記ステップＳ５、Ｓ１１１と同様の演算式により、モータ効率ηmotが低下するように演算し、そうして演算したモータ効率ηmotが最低効率ηmot_minよりも小さいかどうか判定して（ステップＳ１４２）、ＮＯであればリターンする一方、最低効率ηmot_minよりも小さければ最低効率ηmot_minに設定して（ステップＳ１４３）、リターンする。

−実施形態３−
次に図８及び図９は、実施形態３に係る回生制動時の制御手順を示す。これは、前記実施形態２においてモータ回生電力Ｐ_regenが充電リミットＰbat_lim以上になったとき、モータ効率ηmotを低下させずに直ちにエンジン１８のモータリングを開始するようにしたものである。

この点を除いて図８に示す実施形態３のフローは、前記した実施形態２のもの（図６参照）と同じであり、同じ制御ステップには同じ番号を付してその説明は省略するが、要するに、図８のフローは、図６のフローからステップＳ４，Ｓ５とステップＳ１１１〜Ｓ１１３とを消去したものである。

そして、この実施形態３によれば、図９のタイムチャートにおいて時刻ｔ１に示すように、モータ回生電力Ｐ_regenがバッテリ充電リミットＰbat_lim以上になれば（ステップＳ２でＮＯ）、直ちにエンジン１８のモータリングが開始される（ステップＳ６０）ようになる。

したがって、この実施形態３によると、回生制動の初期にモータ１４の作動効率を低下させることがないので、その発熱を極小化できる。回生制動時には直ちにエンジン１８のモータリングが開始され、振動、騒音は大きめになるが、例えばワインディングロードを走行しているときのように自動車１０が減速後、直ちに加速運転に移行することが多く、エンジン回転数を或る程度、高く保ったままとするのが好ましい場合に好適である。前記実施形態１、２のような制御と実施形態３のようなの制御とを自動車１０の走行状態に応じて使い分けることが好ましい。

尚、本発明に係るハイブリッド自動車の制御装置は、前記した実施形態に限定されず、その他の種々の構成をも包含する。例えば、本発明を適用するハイブリッド自動車１０は所謂シリーズ方式のものに限らず、パラレル方式のものやシリーズ・パラレル方式のものであってもよい。

以上、説明したように、本発明に係るハイブリッド自動車の制御方法等によると、回生制動時にエンジンをモータリングしてその回転が立ち上がるまでの間も、余剰電力を消費させることができ、バッテリが過充電となることがないから、乗用車にも好適である。

本発明の実施形態に係るハイブリッド自動車の全体構成図である。 同制御系統を示す図である。 エンジンの運転領域を２つに分けた制御マップの一例を示す図である。 実施形態１の回生制御時の制御手順を示すフローチャート図である。 同回生制御時のモータ回生トルク、モータ回生電力、ジェネレータ回転数、廃電電力、モータ及びジェネレータの作動効率、バッテリ電力の変化を示すタイムチャート図である。 実施形態２に係る図４相当図である。 同図５相当図である。 実施形態３に係る図４相当図である。 同図５相当図である。

１０ ハイブリッド自動車
１４ モータ（駆動用モータ）
１６ バッテリ
１８ エンジン
２０ ジェネレータ
５０ コントロールユニット（モータ回生制御手段、充電制御手段、エンジン・モ ータリング制御手段、モータ効率制御手段、ジェネレータ効率制御手段）

Claims (12)

1. 自動車の制動時に駆動用モータを発電作動させて、運動エネルギーを回生する第１工程と、発電電力によりバッテリを充電する第２工程と、その発電電力がバッテリの所定の充電リミット以上であるとき、エンジンに連結されているジェネレータをモータ作動させて余剰の電力を消費させる第３工程と、を有するハイブリッド自動車の制御方法であって、
   前記第３工程においてジェネレータのモータ作動によりエンジン回転数が上昇するときに、それが設定回転数に達するまでの間、前記ジェネレータの作動効率をその最高効率よりも低い状態とする第４工程を有する、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。
2. 第４工程ではエンジン回転数の上昇に伴いジェネレータの作動効率を高めるようにし、
   その後、エンジン回転数が設定回転数よりも高い所定回転数に達すれば、前記ジェネレータの作動効率を再び低下させる第５工程を有する、請求項１記載のハイブリッド自動車の制御方法。
3. 第１工程では制動力要求に応じて駆動用モータの発電電力を制御し、
   前記制動力要求の増大に応じて発電電力が増大し充電リミット以上になったとき、第３工程の開始を所定期間、遅延させるとともに、前記駆動用モータの発電作動の効率を低下させる第６工程を有する、請求項１又は２のいずれかに記載のハイブリッド自動車の制御方法。
4. 第６工程では駆動用モータの作動効率を、発電電力が前記充電リミットになるように低下させる、請求項３記載のハイブリッド自動車の制御方法。
5. 第４工程においてジェネレータの作動効率を最高効率まで高めた後、エンジン回転数の上昇に応じて駆動用モータの発電作動効率を高める第７工程と、
   第５工程において前記ジェネレータの作動効率を所定の下限値まで低下させた後、さらに制動力要求が増大するとき、これに応じて駆動用モータの発電作動効率を低下させる第８工程と、を有する、請求項４記載のハイブリッド自動車の制御方法。
6. 第５工程においてジェネレータの作動効率を所定の下限値まで低下させた後、さらに制動力要求が増大するとき、これに応じて駆動用モータの発電作動効率を低下させる第９工程を有する、請求項２記載のハイブリッド自動車の制御方法。
7. 自動車の制動時に駆動用モータを発電作動させて、運動エネルギーを回生するモータ回生制御手段と、発電電力によってバッテリを充電する充電制御手段と、その発電電力がバッテリの所定の充電リミット以上であるとき、エンジンに連結されているジェネレータをモータ作動させて余剰の電力を消費させるエンジン・モータリング制御手段と、を備えたハイブリッド自動車の制御装置であって、
   前記ジェネレータのモータ作動によってエンジン回転数が上昇するときに、それが設定回転数に達するまでの間、当該ジェネレータの作動効率をその最高効率よりも低い状態とするジェネレータ効率制御手段を備える、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
8. ジェネレータ効率制御手段は、エンジン回転数が設定回転数になるまでその上昇に伴いジェネレータの作動効率を高める一方、エンジン回転数が前記設定回転数よりも高い所定回転数に達すれば、ジェネレータの作動効率を再び低下させるものである、請求項７記載のハイブリッド自動車の制御装置。
9. モータ回生制御手段は、制動力要求に応じて駆動用モータの発電電力を制御するものであり、
   エンジン・モータリング制御手段は、前記制動力要求の増大に応じて発電電力が増大し充電リミット以上になったとき、所定の遅延期間の経過後にジェネレータのモータ作動制御を開始するように構成され、
   少なくとも前記遅延期間の間、前記駆動用モータの発電作動の効率を低下させるモータ効率制御手段を備えている、請求項７又は８のいずれかに記載のハイブリッド自動車の制御装置。
10. 遅延期間においてモータ効率制御手段は、駆動用モータの作動効率を、発電電力が前記充電リミットになるように低下させるものである、請求項９記載のハイブリッド自動車の制御装置。
11. モータ効率制御手段は、ジェネレータ効率制御手段によってジェネレータの作動効率が最高効率まで高められた後、エンジン回転数の上昇に応じて駆動用モータの発電作動効率を高める一方、前記ジェネレータ効率制御手段によってジェネレータの作動効率が所定の下限値まで低下された後、さらに制動力要求が増大するときには、これに応じて駆動用モータの発電作動効率を低下させるように構成されている、請求項１０記載のハイブリッド自動車の制御装置。
12. ジェネレータ効率制御手段によってジェネレータの作動効率が所定の下限値まで低下された後、さらに制動力要求が増大するとき、これに応じて駆動用モータの発電作動効率を低下させるモータ効率制御手段を備えている、請求項８記載のハイブリッド自動車の制御装置。

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