JP7475795B2

JP7475795B2 - 制御装置

Info

Publication number: JP7475795B2
Application number: JP2021162875A
Authority: JP
Inventors: 勝博正田; 大輝武田
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2021-10-01
Filing date: 2021-10-01
Publication date: 2024-04-30
Anticipated expiration: 2041-10-01
Also published as: JP2023053688A

Description

本発明は、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関及び回転電機の制御に関する。

近時、内燃機関及び電動機の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両（例えば、下記特許文献を参照）は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び／またはキャパシタに蓄えるとともに、走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の駆動輪を回転させて走行する。

発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動するモータリングを行うことで、余剰の電力を消費する。

シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング（クランキング）、つまり内燃機関の回転軸であるクランクシャフトを回転駆動する役割を兼ねる。そのときには、蓄電装置から電力の供給を受ける。

ハイブリッド車両では、気筒において燃料を燃焼させて内燃機関を運転するファイアリングを行なわずとも、走行用モータジェネレータが蓄電装置に蓄えた電荷を消費して回転駆動力を出力し、車両を走行させることが可能である。よって、車両の運用中であっても、内燃機関の回転を停止している状態が継続することがある。

蓄電装置に蓄えている電荷の量が減少したときや、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きいときには、内燃機関を始動しその気筒に燃料を供給して燃焼させ、内燃機関の出力する回転駆動力により発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実行して蓄電装置を充電、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。

特開２０２０－１５６１３４号公報

車両の走行のために電動機である走行用モータジェネレータに要求される出力の大きさは、車両の運転者が操作するアクセルペダルの踏込量に依存する。そして、発電機である発電用モータジェネレータを駆動する内燃機関のファイアリング中の出力の大きさは、上記の要求出力に加えて、現在の蓄電装置の蓄電量に応じて決定することになる。

従前のハイブリッド車両の制御では、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きくないときに、内燃機関を低出力でファイアリング運転して発電を実行しつつ、不足分の電力を蓄電装置から走行用モータジェネレータに供給する、あるいは余剰分の電力を蓄電装置に充電することがあった。

ところが、そのような低出力運転では、内燃機関の熱効率（または、ＰＣＵ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）を加味したシステム全体の効率）が、実現可能な最良値よりも低下してしまう。低出力運転を行う頻度や期間が増大すると、車両の燃費性能が悪化する懸念が生じる。裏を返せば、燃費性能の一層の向上を図る余地が残っていると言える。

本発明は、内燃機関をできる限り熱効率の良好な出力領域で運転するようにし、ハイブリッド車両の実用燃費性能を良化させることを所期の目的としている。

本発明では、内燃機関により発電機を駆動して発電した電力を蓄電装置に充電し、または電動機に供給して、電動機により駆動輪を駆動して走行するハイブリッド車両を制御するものであり、車両の走行のために電動機に要求される出力が所定範囲以下の大きさであるときに、内燃機関の出力をその所定範囲内に対応する大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差の余剰分を蓄電装置に充電しまたは車両の電装系の電気負荷に供給し、内燃機関の出力を制御するにあたり現在の蓄電装置の蓄電量が少ないほど内燃機関の出力を増大させる一方、車両の走行のために電動機に要求される出力が前記所定範囲よりも大きくかつ蓄電装置の蓄電量が所定値以上であるときに、内燃機関の出力を電動機に供給する電力を賄えない大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差の不足分を蓄電装置から電動機に供給し、内燃機関の出力を制御するにあたり現在の蓄電装置の蓄電量が少ないほど内燃機関の出力を増大させるハイブリッド車両の制御装置を構成した。

また、本発明では、内燃機関により発電機を駆動して発電した電力を蓄電装置に充電し、または電動機に供給して、電動機により駆動輪を駆動して走行するハイブリッド車両を制御するものであり、車両の走行のために電動機に要求される出力が所定範囲以下の大きさであるときに、内燃機関の出力をその所定範囲内に対応する大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差の余剰分を蓄電装置に充電しまたは車両の電装系の電気負荷に供給し、内燃機関の出力を制御するにあたり現在の蓄電装置の蓄電量が少ないほど内燃機関の出力を増大させることとし、車両の走行のために電動機に要求される出力が前記所定範囲以下の大きさでありかつ蓄電装置の蓄電量が高位の所定値以上である場合、内燃機関の出力をその所定範囲に対応する下限値と同等の大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差の余剰分を蓄電装置に充電しまたは車両の電装系の電気負荷に供給し、並びに、車両の走行のために電動機に要求される出力が前記所定範囲内の大きさでありかつ蓄電装置の蓄電量が前記高位の所定値よりも低位の所定値以下である場合、内燃機関の出力をその所定範囲に対応する上限値と同等の大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差の余剰分を蓄電装置に充電しまたは車両の電装系の電気負荷に供給するハイブリッド車両の制御装置を構成した。

本発明によれば、内燃機関をできる限り熱効率の良好な出力領域で運転し、ハイブリッド車両の実用燃費性能を良化させることができる。

本発明の一実施形態におけるシリーズ方式のハイブリッド車両及び制御装置の概略構成を示す図。同実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関の概要を示す図。同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する制御に関するフロー図。同実施形態の制御装置による制御の内容を説明する図。同実施形態の制御装置による制御の内容を説明する図。同実施形態の制御装置による制御の内容を説明する図。同実施形態の制御装置による制御の内容を説明する図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両の主要システムの概略構成を示す。本実施形態の車両は、二種類の動力源を搭載したハイブリッド車両である。内燃機関１と、内燃機関１により駆動されて発電を行う回転電機である発電用モータジェネレータ２と、発電用モータジェネレータ２が発電した電力を蓄える蓄電装置３と、発電用モータジェネレータ２及び／または蓄電装置３から電力の供給を受けて車両の駆動輪６２を駆動する回転電機である走行用モータジェネレータ４とを備えている。

本ハイブリッド車両は、内燃機関１を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪６２には専ら走行用モータジェネレータ４から走行のための駆動力を供給する。内燃機関１と駆動輪６２との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。従って、内燃機関１は、走行用モータジェネレータ４及び駆動輪６２から完全に独立して回転し、また完全に独立して停止することが可能である。従って、イグニッションスイッチ（パワースイッチ、またはイグニッションキー）がＯＮに操作されている車両の運用中、運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置３が十分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ１５が十分な負圧を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関１の運転を実施しないことがある。

内燃機関１の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ２の回転軸と歯車機構を介してまたは軸を直結して機械的に接続している。そして、内燃機関１が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ２に入力することで、発電用モータジェネレータ２が発電する。発電した電力は、蓄電装置３に充電し、及び／または、走行用モータジェネレータ４に供給する。また、発電用モータジェネレータ２は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関１のクランクシャフトを回転駆動するモータリング用の電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ２は、停止している内燃機関１を始動する準備としてのクランキングを実行する。

走行用モータジェネレータ４は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機６１を介して駆動輪６２に入力する。また、走行用モータジェネレータ４は、駆動輪６２に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置３に充電する。

尤も、既に蓄電装置３の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ４が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ２に供給し、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させて内燃機関１を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関１の回転が保たれることから、内燃機関１の気筒への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。

発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置３または駆動機インバータ４１に入力する。並びに、発電機インバータ２１は、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させる際に、蓄電装置３及び／または駆動機インバータ４１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ２に入力する。

駆動機インバータ４１は、蓄電装置３及び／または発電機インバータ２１から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ４に入力する。並びに、駆動機インバータ４１は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ４が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置３または発電機インバータ２１に入力する。発電機インバータ２１及び駆動機インバータ４１は、ＰＣＵ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０２の一部をなす。

蓄電装置３は、バッテリ及び／またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置３は、発電用モータジェネレータ２及び走行用モータジェネレータ４の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ２、４に必要な電力を供給する。

図２に、本実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関１の概要を示している。内燃機関１は、例えば火花点火式の４ストロークレシプロエンジンであり、複数の気筒１１（例えば、三気筒。図２には、そのうち一つを図示する）を包有している。各気筒１１の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ１１１を設けている。また、各気筒１１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１１２を取り付けてある。点火プラグ１１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。

吸気を供給するための吸気通路１３は、外部から空気を取り入れて各気筒１１の吸気ポートへと導く。吸気通路１３上には、エアクリーナ１３１、電子スロットルバルブ１３２、サージタンク１３３、吸気マニホルド１３４を、上流からこの順序に配置している。エアクリーナ１３１は、吸気通路１３における最上流の、空気を取り入れる吸気口に所在する。吸気口は、冷たい空気を取り入れて内燃機関の充填効率を上げるために、車両の前方に開口している。

排気を排出するための排気通路１４は、気筒１１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路１４上には、排気マニホルド１４２及び排気浄化用の三元触媒１４１を配置している。

ＥＧＲ装置１２は、排気通路１４と吸気通路１３とを連通する外部ＥＧＲ通路１２１と、ＥＧＲ通路１２１上に設けたＥＧＲクーラ１２２と、ＥＧＲ通路１２１を開閉し当該ＥＧＲ通路１２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ１２３とを要素とする。ＥＧＲ通路１２１の入口は、排気通路１４における触媒１４１の下流の箇所に接続している。ＥＧＲ通路１２１の出口は、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流の箇所（特に、サージタンク１３３または吸気マニホルド１３４）に接続している。

内燃機関１には、車両の制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減するためのブレーキブースタ１５が付帯している。ブレーキブースタ１５は、吸気通路１３におけるスロットルバルブ１３２の下流側の部位（または、サージタンク１３３）から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ１５は、負圧を蓄える定圧室（負圧室）と、大気圧が加わる変圧室（大気圧室）とを有し、定圧室が負圧管路１５１を介して吸気通路１３に接続している。負圧管路１５１は、スロットルバルブ１３２の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路１５１上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ１５２を設けてある。

運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ１５により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ１６において液圧力に変換される。マスタシリンダ１６が出力するマスタシリンダ圧（マスタシリンダ１６が吐出するブレーキ液の圧力）は、液圧回路を介してブレーキキャリパやホイールシリンダ等といったブレーキ装置に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。

内燃機関１、発電用モータジェネレータ２、蓄電装置３、インバータ２１、４１及び走行用モータジェネレータ４等の制御を司る制御装置たるＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ＥＣＵ０は、複数基のＥＣＵ、即ち内燃機関１を制御するＥＦＩ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＦｕｅｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎ）ＥＣＵ０１、モータジェネレータ２、４及びインバータ２１、４１を制御するＭＧ（ＭｏｔｏｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）ＥＣＵ０２、蓄電装置３を制御するＢＭＳ（ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）ＥＣＵ０３等、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるＨＶ（ＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）ＥＣＵ００が、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものである。

ＥＣＵ０に対しては、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号ｂ、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度（いわば、運転者が車両（の走行用モータジェネレータ４）に対して要求している駆動力）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、内燃機関１の気筒１１に連なる吸気通路１３（特に、サージタンク１３３または吸気マニホルド１３４）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、内燃機関１の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、内燃機関１の気筒１１を内包しているシリンダブロックの振動の大きさを検出する振動式のノックセンサから出力される振動信号ｆ、蓄電装置３に蓄えている電荷量を検出するセンサ（特に、バッテリ電流及び／またはバッテリ電圧センサ）から出力されるバッテリＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）信号ｇ、ブレーキブースタ１５の定圧室に蓄えている負圧を検出する負圧センサから出力される負圧信号ｈ等が入力される。

そして、ＥＣＵ０は、各種センサを介してセンシングしている、運転者が操作するアクセルペダルの踏込量や、現在の車両の車速、蓄電装置３が蓄えている電荷の量、発電用モータジェネレータ２の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ４が出力する回転駆動力、内燃機関１が出力する回転駆動力、及び発電用モータジェネレータ２が発電する電力の大きさ等を増減制御する。

原則として、車両を走行させる走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が小さいならば、内燃機関１への燃料の供給を遮断して内燃機関１を運転しない。翻って、走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力が大きいならば、内燃機関１を始動し気筒１１に燃料を供給してこれを燃焼させるファイアリングを実行し、内燃機関１の出力する回転駆動力により発電機モータジェネレータ２を駆動し、発電を実施して走行用モータジェネレータ４に供給する電力を増強し、または蓄電装置３を充電する。

車両を走行させる走行用モータジェネレータ４に対して要求される出力は、運転者が操作するアクセルペダルの踏込量及び車速によって決まる。駆動輪６２に与えるべき駆動力は、アクセル開度が大きいほど大きくなる。そして、走行用モータジェネレータ４に対する要求出力は、駆動輪６２に与えるべき駆動力が大きいほど大きくなり、車速が高くなるほど大きくなる。

結局、車両の運転者がアクセルペダルを強く踏み込み車両を発進または加速させようとすると、走行用モータジェネレータ４に対する要求出力が増大することから、それまで停止していた内燃機関１を始動することになる。なお、蓄電装置３に蓄えている電荷量（ＳＯＣ）が下限値以下に減少したり、ブレーキブースタ１５の定圧室に蓄えている負圧が下限値以下に減少したりしたときにも、内燃機関１を始動することがある。

内燃機関１の気筒１１に燃料を供給して内燃機関１を運転しておらず、走行用モータジェネレータ４により駆動輪６２を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関１を始動して発電用モータジェネレータ２による発電を実行しようとするためには、まず、発電用モータジェネレータ２を電動機として作動させ、これにより内燃機関１の始動のためのモータリングを行う。そして、内燃機関１のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転し、内燃機関１の各気筒１１の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了したならば、内燃機関１の各気筒１１の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、かつ適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるファイアリングを開始する。内燃機関１のクランクシャフトの回転角度及び回転速度即ちエンジン回転数は、発電用モータジェネレータ２に付帯するレゾルバを介して（ＭＧＥＣＵ０２において）検出することができ、内燃機関１に付帯するクランク角センサを介して（ＥＦＩＥＣＵ０１において）検出することもできる。

内燃機関１が自立的に回転し発電のために必要な回転駆動力を出力可能となり、発電用モータジェネレータ２の出力を低減させてもなおエンジン回転数が上昇傾向を維持できるようになったならば、電動機として作動させている発電用モータジェネレータ２の出力を０まで低減させてモータリングを終了し、今度は内燃機関１により発電用モータジェネレータ２を回転駆動する。さらに、発電用モータジェネレータ２を発電機として作動させ、その発電電力を０から増大させる。

しかる後、エンジン回転数を段階的に引き上げられる目標回転数に追従させるように、内燃機関１の気筒１に供給する吸気量及び燃料噴射量、並びに発電用モータジェネレータ２の発電電力を増減調整する。

ＥＣＵ０の一部をなすＥＦＩＥＣＵ０１は、内燃機関１の運転制御に必要な各種情報ｂ、ｄ、ｅ、ｆを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１１に吸入される空気量を推算する。そして、吸入空気量に見合った（目標空燃比を具現するために必要な）要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング（一度の燃焼に対する点火の回数を含む）、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲガス量）等といった内燃機関１の運転パラメータを決定する。ＥＦＩＥＣＵ０１は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを、出力インタフェースを介して点火プラグ１１２のイグナイタ、インジェクタ１１１、スロットルバルブ１３２、ＥＧＲバルブ１２３等に対して出力する。

本実施形態のＥＣＵ０は、走行用モータジェネレータ４に要求される出力に応じて、ファイアリング運転中の内燃機関１のエンジン出力を増減調整し、かつこれが駆動する発電用モータジェネレータ２の発電電力を増減調整する。以下、本実施形態のＥＣＵ０による制御の内容を、数値例を挙げて詳述するが、これはあくまでも説明の簡明化のための便宜上のものに過ぎず、実際にこの数値が採用されるとは限らない。

前提として、内燃機関１の熱効率（または、これにＰＣＵ０２の特性を加味したシステム全体の効率）が、出力１４ｋＷないし２４ｋＷの範囲で良好であり、それよりも低出力または高出力の領域では効率が悪化するものとする。最小燃料消費率となる出力は、１８ｋＷとする。発電機としての発電用モータジェネレータ２の出力（発電電力）、電動機としての電動用モータジェネレータ４の出力は、ともに４０ｋＷ強まで増大させることが可能である。

図３に示すように、ＥＣＵ０は、現在の要求出力が下記の領域Ｉ、II、IIIの何れに該当するかに応じて、制御の内容を変更する。
＜低出力領域Ｉ：走行用モータジェネレータ４に対する要求出力が１４ｋＷよりも小さい＞
この領域Ｉでは、内燃機関１をファイアリングしなくてよいなら、ファイアリングしない。ファイアリングしなければならないのならば、内燃機関１の出力を、効率が良好となる値Ｗ_L以上に増大させるようにする。

領域Ｉにて、ＥＣＵ０は、走行用モータジェネレータ４に対する要求出力を、現在のＳＯＣレベルに応じて設定する閾値と比較し、内燃機関１をファイアリングする必要があるか否かを判断する。要求出力が閾値以上であるならば、内燃機関１を始動しファイアリングする。要求出力が閾値を下回るならば、内燃機関１を始動せずファイアリングしない。

補足すると、ＳＯＣレベルとは、現在蓄電装置３に蓄えている電荷量を示す指標値であり、その値が高いほど蓄電量が多く、その値が低いほど蓄電量が少ない。具体的には、現在の蓄電装置３のＳＯＣが７５％以上であればＳＯＣレベル５、６５％以上７５％未満であればレベル４、……、３５％以上４５％未満であればレベル１、３５％未満であればレベル０、というように定める。但し、ＳＯＣレベルは、蓄電量以外の他の要素、例えば車速等に応じて補正されることがある。現在の蓄電装置３のＳＯＣが６５％であるとき、基本的にはＳＯＣレベル４に該当するが、現在の車速が６０ｋｍ／ｈ以上に高ければ、ＳＯＣレベルを４から５に補正する、というようなことができる。車速が高い場合に車速が低い場合と比較してＳＯＣレベルを引き上げるのは、現在の車速が高ければ後の回生制動により電力を蓄電装置３に回収できる機会が訪れることによる。

その上で、要求出力と比較するべき閾値は、ＳＯＣレベルが高いほど高く引き上げる。例えば、ＳＯＣレベル５の状況下では閾値を１０ｋＷとし、ＳＯＣレベル４の状況下では閾値を８ｋＷとし、……、ＳＯＣレベル１の状況下では閾値を２ｋＷとし、ＳＯＣレベル０の状況下では閾値を０ｋＷとする（要するに、必ず内燃機関１を始動しファイアリングする）。

走行用モータジェネレータ４に対する要求出力が上記の閾値を下回るときには、内燃機関１をファイアリングせず、専ら蓄電装置３から走行用モータジェネレータ４に必要な電力を供給する。ＳＯＣレベル５の状況下で、要求出力が８ｋＷであるならば、これは閾値１０ｋＷを下回るので、内燃機関１をファイアリングせず、蓄電装置３に蓄えている電荷を用いて走行用モータジェネレータ４を駆動し車両を走行させる。これにより、燃料を無為に消費せずに済む。また、満充電に近い状態にある蓄電装置３から電荷を放電して空き容量を作り、後の回生制動に備える意味合いもある。

あるいは、ＳＯＣレベル１の状況下で、要求出力が１２ｋＷであるならば、これは閾値２ｋＷを上回るので、内燃機関１を始動してファイアリングし、発電用モータジェネレータ２により発電した電力を走行用モータジェネレータ４に供給することとする。

領域Ｉにて、内燃機関１をファイアリングする場合には、たとえ走行用モータジェネレータ４に対する要求出力が上記値Ｗ_Lよりも小さくとも、内燃機関１の出力を必ずその効率が良好となる値Ｗ_Lないし値Ｗ_Hの間の大きさに調整する。つまり、内燃機関１の出力を、要求出力とは無関係に決定する。これは、内燃機関１を低出力運転することでその熱効率を低下させないようにするためである。

ファイアリング中の内燃機関１の出力は、現在のＳＯＣレベルが高いほど小さく、ＳＯＣレベルが低いほど大きくする。例えば、図４に示すように、要求出力が上記値Ｗ_Lよりも小さな値Ｗ₁₁であるとして、ＳＯＣレベル５の状況下では、内燃機関１の出力をＷ_Lと同等の大きさに調整する。発電用モータジェネレータ２やＰＣＵ０２の特性、並びに蓄電装置３の充電効率を無視すれば、発電用モータジェネレータ２が値Ｗ_Lの電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分Ｗ₁₁を走行用モータジェネレータ４に供給し、余剰分（Ｗ_L－Ｗ₁₁）を蓄電装置３に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりすることになる。

ＳＯＣレベル４の状況下では、内燃機関１の出力を、ＳＯＣレベル５の状況下よりも大きい値Ｗ₁₂に調整する（最小燃料消費率により近づく）。結果、発電用モータジェネレータ２がＷ₁₂の電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分Ｗ₁₁を走行用モータジェネレータ４に供給し、余剰分（Ｗ₁₂－Ｗ₁₁）を蓄電装置３に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。

ＳＯＣレベル１の状況下では、内燃機関１の出力を、ＳＯＣレベル２の状況下よりも大きい値Ｗ₁₃に調整する（最小燃料消費率からは遠ざかる）。結果、発電用モータジェネレータ２がＷ₁₃の電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分Ｗ₁₁を走行用モータジェネレータ４に供給し、余剰分（Ｗ₁₃－Ｗ₁₁）を蓄電装置３に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。

何れにせよ、領域Ｉでは、蓄電装置３から電荷を放電して走行用モータジェネレータ４に供給することを避ける。これにより、蓄電装置３の放電効率に起因する損失の発生を回避できる。
＜好適出力領域II：走行用モータジェネレータ４に対する要求出力が１４ｋＷ以上で、２４ｋＷよりも小さい＞
この領域IIでは、効率が良好となるので、内燃機関１をファイアリングする。

領域IIにて、内燃機関１をファイアリングする場合、その出力を効率が良好となる値Ｗ_LないしＷ_Hの間の大きさに調整する。内燃機関１の出力は、要求出力とは無関係に決定する。ファイアリング中の内燃機関１の出力は、現在のＳＯＣレベルが高いほど小さく、ＳＯＣレベルが低いほど大きくする。例えば、図５に示すように、要求出力がＷ_Lであるとして、ＳＯＣレベル５の状況下では、内燃機関１の出力をＷ₂₁に調整する。発電用モータジェネレータ２やＰＣＵ０２の特性、並びに蓄電装置３の充電効率を無視すれば、発電用モータジェネレータ２がＷ₂₁の電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分Ｗ_Lを走行用モータジェネレータ４に供給し、余剰分（Ｗ₂₁－Ｗ_L）を蓄電装置３に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりすることになる。

ＳＯＣレベル４の状況下では、内燃機関１の出力を、ＳＯＣレベル５の状況下よりも大きいＷ₂₂に調整する。結果、発電用モータジェネレータ２がＷ₂₂の電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分Ｗ_Lを走行用モータジェネレータ４に供給し、余剰分（Ｗ_L－Ｗ₂₂）を蓄電装置３に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。

ＳＯＣレベル１の状況下では、内燃機関１の出力を、ＳＯＣレベル２の状況下よりも大きいＷ_Hに調整する。結果、発電用モータジェネレータ２がＷ_Hの電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分Ｗ_Lを走行用モータジェネレータ４に供給し、余剰分（Ｗ_H－Ｗ_L）を蓄電装置３に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。

領域Ｉでは、内燃機関１の出力が走行用モータジェネレータ４に対する要求出力を常に上回っていたが、領域IIでは、ＳＯＣレベルにより、内燃機関１の出力が走行用モータジェネレータ４に対する要求出力を下回ることがある。例えば、図６に示すように、要求出力がＷ₂₃であるとして、ＳＯＣレベル５の状況下では、やはり内燃機関１の出力をＷ₂₁に調整する。発電用モータジェネレータ２は、Ｗ₂₁の電力を発電して出力し、その電力を走行用モータジェネレータ４に供給する。要求出力Ｗ₂₃に対する発電電力が（Ｗ₂₃－Ｗ₂₁）だけ不足するが、その不足分は、蓄電装置３から走行用モータジェネレータ４に給電する。

ＳＯＣレベル４の状況下では、内燃機関１の出力をＷ₂₄に調整する。結果、発電用モータジェネレータ２がＷ₂₄の電力を発電して出力し、その電力を走行用モータジェネレータ４に供給する。要求出力Ｗ₂₃に対する発電電力が（Ｗ₂₃－Ｗ₂₄）だけ不足するが、その不足分は、蓄電装置３から走行用モータジェネレータ４に給電する。

ＳＯＣレベル１の状況下では、内燃機関１の出力をＷ_Hに調整する。結果、発電用モータジェネレータ２がＷ_Hの電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分Ｗ₂₃を走行用モータジェネレータ４に供給し、余剰分（Ｗ_H－Ｗ₂₃）を蓄電装置３に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。

領域IIでは、ＳＯＣレベルが高く、蓄電装置３が満充電に近いとき、蓄電装置３から電荷を放電して走行用モータジェネレータ４に供給する。ＳＯＣレベルが低く、蓄電装置３に蓄えている電荷量が欠乏しているときには、発電用モータジェネレータ２による発電電力を効率が良好な範囲内で増大させ、蓄電装置３を充電する。ＳＯＣレベルが中間である、即ち蓄電装置３が適量の電荷を蓄えているときには、発電用モータジェネレータ２が発電した電力をそのまま全て走行用モータジェネレータ４に供給して要求出力を賄い、蓄電装置３を充電せず放電もさせない。これにより、蓄電装置３の充電効率及び放電効率に起因する損失の発生を回避できる。
＜高出力領域III：走行用モータジェネレータ４に対する要求出力が２４ｋＷ以上に大きい＞
要求出力が大であるこの領域IIIでは、内燃機関１のファイアリングが不可避である。しかも、効率の悪化を甘受しても、内燃機関１の出力を増大せざるを得ない。

領域Ｉ及びIIでは、走行用モータジェネレータ４に対する要求出力如何によらず、ＳＯＣレベルに応じて内燃機関１の出力を決定していた。だが、領域IIIでは、要求出力及びＳＯＣレベルの両方を参照して、内燃機関１の出力を決定する。領域IIIでは、
［内燃機関１の出力］＋［蓄電装置３の電力収支］＝［走行用モータジェネレータ４に対する要求出力］
とする。

原理的に、ファイアリング中の内燃機関１の出力は、走行用モータジェネレータ４に対する要求出力が大きいほど大きくなる。上式の左辺第二項の“蓄電装置３の電力収支”は、正値をとることも負値をとることもある。蓄電装置３の電力収支が正値であることは、内燃機関１により駆動されて発電する発電用モータジェネレータ２の出力する電力が走行用モータジェネレータ４に対する要求出力に満たず、不足分の電力を蓄電装置３から走行用モータジェネレータ４に給電することを意味する。蓄電装置３の電力収支が負値であることは、発電用モータジェネレータ２が発電し出力する電力が走行用モータジェネレータ４に対する要求出力を上回り、余剰分の電力を蓄電装置３に充電することを意味する。

領域IIIにて、ＥＣＵ０は、上式における蓄電装置３の電力収支を、現在のＳＯＣレベルが高いほど大きい値とし、ＳＯＣレベルが低いほど小さい値とする。例えば、ＳＯＣレベル５の状況下では７ｋＷ、ＳＯＣレベル４の状況下では４ｋＷ、……、ＳＯＣレベル１の状況下では－１０ｋＷ、ＳＯＣレベル０の状況下では－２０ｋＷとする。走行用モータジェネレータ４に対する要求出力が同等であるならば、ＳＯＣレベルが低いほど内燃機関１の出力を増大させなければならないことになる。

図７に示すように、要求出力がＷ₃₁であるとして、ＳＯＣレベル５の状況下では、内燃機関１の出力をＷ₃₂に調整する。発電用モータジェネレータ２やＰＣＵ０２の特性、並びに蓄電装置３の充電効率を無視すれば、発電用モータジェネレータ２がＷ₃₂の電力を発電して出力し、その電力を走行用モータジェネレータ４に供給する。要求出力に対する発電電力が（Ｗ₃₁－Ｗ₃₂）だけ不足するが、その不足分は、蓄電装置３から走行用モータジェネレータ４に給電する。

ＳＯＣレベル４の状況下では、内燃機関１の出力をＷ₃₃に調整する。結果、発電用モータジェネレータ２がＷ₃₃の電力を発電して出力し、その電力を走行用モータジェネレータ４に供給する。要求出力に対する発電電力が（Ｗ₃₁－Ｗ₃₃）だけ不足するが、その不足分は、蓄電装置３から走行用モータジェネレータ４に給電する。

ＳＯＣレベル１の状況下では、内燃機関１の出力をＷ₃₄に調整する。結果、発電用モータジェネレータ２がＷ₃₄の電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分Ｗ₃₁を走行用モータジェネレータ４に供給し、余剰分（Ｗ₃₄－Ｗ₃₁）を蓄電装置３に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。

本実施形態では、内燃機関１により発電機２を駆動して発電した電力を蓄電装置３に充電し、または電動機４に供給して、電動機４により駆動輪６２を駆動して走行するハイブリッド車両を制御するものであり、車両の走行のために電動機４に要求される出力が、内燃機関１の熱効率がよいと考えられる所定の範囲（１４ｋＷないし２４ｋＷ、領域II）内またはそれ以下（１４ｋＷ未満、領域Ｉ）の大きさであるとき、内燃機関１の出力をその所定範囲内の大きさに制御して発電機２による発電を行い、発電機２から電動機４に供給する電力と要求出力との差分（余剰分または不足分）を蓄電装置３に充電するか蓄電装置３から給電するハイブリッド車両の制御装置０を構成した。

特に、本実施形態の制御装置０は、内燃機関１の出力を前記所定範囲内の大きさに制御するにあたり、現在の蓄電装置３の蓄電量が少ないほど内燃機関１の出力を増大させる。

本実施形態では、ファイアリング運転する内燃機関１の出力を、極力効率のよい範囲内に留める。加えて、（回生制動により発電して回収する電力を除き）できる限り発電機２が発電した電力を直接電動機４に供給するようにし、蓄電装置３の充電及び放電を回避して、充電効率及び放電効率に起因するエネルギ損失を低減する。本実施形態によれば、ハイブリッド車両の実用燃費性能をより一層良化させることができる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、本発明の適用対象は、シリーズ方式のハイブリッド車両には限定されない。

その他、各部の具体的な構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…内燃機関
２…発電機（発電用モータジェネレータ）
３…蓄電装置
４…電動機（走行用モータジェネレータ）
６２…駆動輪

Claims

内燃機関により発電機を駆動して発電した電力を蓄電装置に充電し、または電動機に供給して、電動機により駆動輪を駆動して走行するハイブリッド車両を制御するものであり、
車両の走行のために電動機に要求される出力が所定範囲以下の大きさであるときに、内燃機関の出力をその所定範囲内に対応する大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差の余剰分を蓄電装置に充電しまたは車両の電装系の電気負荷に供給し、内燃機関の出力を制御するにあたり現在の蓄電装置の蓄電量が少ないほど内燃機関の出力を増大させる一方、
車両の走行のために電動機に要求される出力が前記所定範囲よりも大きくかつ蓄電装置の蓄電量が所定値以上であるときに、内燃機関の出力を電動機に供給する電力を賄えない大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差の不足分を蓄電装置から電動機に供給し、内燃機関の出力を制御するにあたり現在の蓄電装置の蓄電量が少ないほど内燃機関の出力を増大させるハイブリッド車両の制御装置。
内燃機関により発電機を駆動して発電した電力を蓄電装置に充電し、または電動機に供給して、電動機により駆動輪を駆動して走行するハイブリッド車両を制御するものであり、
車両の走行のために電動機に要求される出力が所定範囲以下の大きさであるときに、内燃機関の出力をその所定範囲内に対応する大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差の余剰分を蓄電装置に充電しまたは車両の電装系の電気負荷に供給し、内燃機関の出力を制御するにあたり現在の蓄電装置の蓄電量が少ないほど内燃機関の出力を増大させることとし、
車両の走行のために電動機に要求される出力が前記所定範囲以下の大きさでありかつ蓄電装置の蓄電量が高位の所定値以上である場合、内燃機関の出力をその所定範囲に対応する下限値と同等の大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差の余剰分を蓄電装置に充電しまたは車両の電装系の電気負荷に供給し、
並びに、車両の走行のために電動機に要求される出力が前記所定範囲内の大きさでありかつ蓄電装置の蓄電量が前記高位の所定値よりも低位の所定値以下である場合、内燃機関の出力をその所定範囲に対応する上限値と同等の大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差の余剰分を蓄電装置に充電しまたは車両の電装系の電気負荷に供給するハイブリッド車両の制御装置。