JP3624821B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、低公害性と航続距離、およびエネルギ供給のインフラ等の要求から、エンジンと発電／電動機を組合せて搭載したハイブリッド車両（以下、ＨＥＶ）の実用化が進められている。
【０００３】
ＨＥＶには大きくシリーズ式、パラレル式に分かれるが、いずれもエンジンの運動エネルギの全部あるいは一部が発電機により一旦電気エネルギに変換される。その電気エネルギは、一部が直接電動機ヘ供給され、余剰な電気エネルギはバッテリに蓄積される。また、電動機ヘは発電機およびバッテリの両者から電気エネルギが供給される。電動機で電気エネルギは運動エネルギに変換され車両を駆動する。エンジンが発生した運動エネルギが、発電機、バッテリ、電動機を経由する際の損失が小さくないため、エンジン出力で直接車両を駆動する手段を有するパラレル式ＨＥＶの方が、現在は効率が良いために主流になっている。
【０００４】
しかし、電動機で消費するエネルギを、過不足なく発電機から供給することができれば、バッテリにおける充放電の際の損失を大幅に低減することができ、シリーズ式ＨＥＶであっても効率の向上が望める。
【０００５】
そこで、特開平１１−１４６５０３および本出願人による特願平１１−１７２４２６では、シリーズ式ＨＥＶ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提案されている。走行状態の変化に伴い電動機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電動機へ伝達することができる。ただし、走行状態が急変して電動機の消費電力が急変した場合、これに発電電力を追随させるべくエンジン及び電動機の制御を行っても、エンジン及び電動機の応答遅れによって実際の発電電力に遅れが生じることは避けられず、このような過渡時においては電動機の消費電力に対し発電電力が過不足となる状況が発生する。
【０００６】
そこで、特願２０００−１０４４９７では、エンジンおよび発電機の運転状態に基づいて実際の発電電力を推定し、この推定値に基づいて電動機の出力を制限することにより、過渡時においても電動機の消費電力と発電機の発電電力との電力差を所定値以下に抑え、バッテリにおける電力損失を抑えている。
【０００７】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、上記車両においても、バッテリが適温状態にあり充電状態（ＳＯＣ）も十分に余裕がある場合、上記の様に電動機で必要とされる電力を全てリアルタイムに発電機により賄うのではなく、バッテリから供給することが考えられる。すなわち、バッテリの充放電損失を考慮してもなおそれ以上の燃費向上を図ることが可能な場合、エンジンをより効率の良い運転点で定常運転したり、出力を絞ったりし、不足する電力をバッテリから供給するようにする。この場合、電動機の消費電力と発電機の発電電力とが一致しない運転状態が発生する。
【０００８】
しかし、上記車両においては、電動機出力と発電電力の両者を一致させようとして運転している場合しか想定されておらず、両者が一致しない状態をも想定した制限値の設定方法に関し検討の余地が残っていた。仮に、上記の方法をそのまま用いると、走行状態が同じであっても、発電機の運転状態やバッテリ入出力許容電力が異なるときは電動機出力制限値が異なり、結果として電動機の出力応答、すなわち運転性にまで影響を及ぼすという問題が生じる。
【０００９】
本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたものであり、発電機の運転状態やバッテリ入出力許容電力の変動を受けて電動機出力制限値が変動しないようにし、常に良好な運転性を確保することを目的とする。
【００１０】
【問題点を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンと、前記エンジンに接続され前記エンジンの出力を回生する発電機と、前記発電機の発電電力の供給を受けて駆動輪を駆動する電動機と、前記電動機への供給電力が不足するときに前記電動機に電力を供給し、供給電力が余ったとき余剰電力を蓄電するバッテリと、を備えた車両の車両用制御装置において、車両の走行状態に応じて一義的に決まる前記電動機の消費電力に前記発電機の発電電力を一致させるよう前記エンジン及び発電機を制御すると仮定した場合の前記発電機の推定発電電力を仮想発電電力推定値として算出する手段と、前記仮想発電電力推定値に基づいて前記電動機の出力制限値を算出する手段と、前記電動機出力制限値に基づいて前記電動機の出力ないしトルクを制限することを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、仮想発電電力推定値を算出する手段が、前記車両の走行状態から前記エンジン及び発電機の仮想制御目標値をそれぞれ算出する手段と、前記仮想制御目標値に対する前記エンジン及び発電機の動作応答をそれぞれ推定する手段と、前記仮想応答推定値に基づいて前記仮想発電電力推定値を算出する手段とで構成されることを特徴とするものである。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、仮想制御目標値を算出する手段が、前記車両の走行状態から前記電動機の目標出力を算出し、前記電動機目標出力に基づいて前記エンジン及び発電機の仮想制御目標値をそれぞれ算出することを特徴とするものである。
【００１３】
第４の発明は、第１の発明において、電動機出力制限値を算出する手段が、前記バッテリの入出力許容電力の下限値と前記仮想発電電力推定値とから前記電動機出力制限値を算出することを特徴とするものである。
【００１４】
第５の発明は、第４の発明において、電動機出力制限値を算出する手段が、高い加減速応答が要求される運転領域で前記電動機出力制限値を変更することを特徴とするものである。
【００１５】
【作用及び効果】
したがって、第１の発明によれば、電動機の出力ないしトルクが電動機出力制限値によって制限されるが、このとき用いられる出力制限値は発電機の実際の発電電力ではなく、車両の走行状態に応じて一義的に決まる仮想発電電力推定値（例えば、電動機の消費電力を全て発電機の発電電力で賄うと仮定した場合の発電機の発電電力）に基づき算出される。
【００１６】
仮想発電電力推定値に基づいた出力制限値により電動機出力を制限するようにすれば、電動機の消費電力を全て発電機の発電電力で賄う運転を行っているか発電電力とバッテリ電力の双方を使う運転を行っているかバッテリ電力だけを使う運転を行っているかに関わらず、電動機の出力応答を一定に保ち、車両の運転性を良好に保つことができる。
【００１７】
なお、電動機の消費電力に発電機の発電電力を一致させるようエンジン及び発電機を制御すると仮定した場合の発電機の推定発電電力を仮想発電電力推定値とすれば、この仮想発電電力は実際の発電機の制御とバッテリからの電力供給あるいはバッテリへの電力供給（充電）によって常に実現可能な電力となる。
【００１８】
また、第２の発明によれば、推定されたエンジン及び発電機の動作応答に基づいて仮想発電電力推定値が算出されるので、過渡時においても時々刻々の仮想発電電力推定値をマップ等を用いて求める場合と比べて精度良く算出することができる。
【００１９】
また、第３の発明によれば、電動機の消費電力に発電機の発電電力を一致させるよう発電機を制御する場合の目標発電電力と、エンジン及び発電機の応答推定値から仮想発電電力推定値を求めるので、バッテリ入出力電力が最小でかつ電動機の出力応答の低下を最小限に抑える電動機出力制限値を精度よく算出することができる。
【００２０】
また、第４の発明によれば、バッテリ入出力許容電力の下限値と仮想発電電力推定値とから電動機の出力制限値が算出される。この下限値は、バッテリを通常の使用条件下で使用しているときの入出力許容電力の最小値である。
【００２１】
バッテリ（車両）が使用される温度の範囲は一定範囲（通常想定される外気温度の変化範囲）に限られており、また、バッテリの充電状態も一定範囲（例えば３０％〜８０％）に制御されるのが一般的である。このような通常の使用条件下における入出力許容電力の最小値を仮想発電電力推定値に加減して出力制限値を設定しても、車両が通常の条件下で運転されている限り電動機の出力応答を一定に保つことが可能であり、さらに、仮想発電電力推定値そのものを出力制限値として設定するよりも高い出力応答を保持することができる。なお、仮想発電電力推定値そのものを出力制限値として設定すれば車両がいかなる条件下で運転されているときも電動機の出力応答を一定に保つことが可能である。
【００２２】
また、第５の発明により、高い加減速応答が要求される運転領域で前記電動機出力制限値が変更するようにすれば、車両の加減速応答を高めたい運転領域（例えば、低車速域）で加減速応答を高め、運転性をさらに向上させることができる。
【００２３】
【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。
【００２４】
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機パワートレイン５がエンジン１に接続されている。電機パワートレイン５は、主に発電機として使用される第１の回転電機（以下、発電機）２と主に電動機として使用される第２の回転電機（以下、電動機）４とで構成され、発電機２のロータ軸がエンジン１のクランク軸に連結される一方、電動機４のロータ軸（以下、出力軸）６は減速機を介して駆動軸（駆動輪が取付けられる回転軸）に連結される。
【００２５】
発電機２、電動機４は永久磁石式交流同期モータ等の交流機であり、それぞれインバータ８に接続されている。インバータ８にはさらにバッテリ９（リチウムバッテリあるいはニッケル水素バッテリ等）が接続されている。
【００２６】
発電機２と電動機４の間にはクラッチ３が介装されており、クラッチ３が締結されるとエンジン１と出力軸６が直結状態となってエンジン１で直接出力軸６を駆動することができる。クラッチ３は例えば電気パワートレイン５の入力軸回転速度と出力軸回転速度が一致したときに締結され、発電機２と電動機４における損失を抑制して車両の燃費性能を向上させることができる。
【００２７】
また、電機パワートレイン５には、発電機２のロータ回転速度（以下、入力軸回転速度）Ｎｉを検出する入力軸回転速度センサ２４と、電動機４のロータ回転速度（以下、出力軸回転速度）Ｎｏを検出する出力軸回転速度センサ２１とが取付けられている。
【００２８】
一方、エンジン１の吸気管には電子制御式スロットル弁１４が設けられており、スロットル弁１４は必要とされる発電電力に応じて設定される目標エンジントルクが実現されるよう運転者のアクセル操作とは独立して開閉制御される。エンジン１にはこの他、吸入空気量を検出するエアフローメータ１３、クランク角を検出するクランク角センサ２３が設けられている。
【００２９】
統合コントロールユニット１０は、基本的には、検出されたアクセル操作量等に基づき運転者が要求する駆動力を求め、要求駆動力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１２を介して電動機４のトルク制御を行なう。また、電動機４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１２を介しての発電機２の回転速度制御及びエンジンコントロールユニット１１を介してのエンジン１のトルク制御も併せて行なう。
【００３０】
図２は、統合コントロールユニット１０の制御内容を示したブロック図であり、図中破線で囲んだ部分が統合コントロールユニット１０に対応する。
【００３１】
統合コントロールユニット１０には、アクセル操作量センサ２２の信号であるアクセル操作量ＡＰＯ［ｄｅｇ］と、車速センサ２６の信号である車速ＶＳＰ［ｋｍ／ｈ］と、発電要求値ｔＰｇ［Ｗ］とが入力される。また、トランスミッションコントロールユニット１２を介して入力軸回転速度センサ２４の信号である入力軸回転速度Ｎｉ［ｒｐｍ］が入力される。なお、車速ＶＳＰは出力軸回転速度センサ２１の信号である出力軸回転速度Ｎｏ［ｒｐｍ］から演算によって求めることも可能であり、その場合は車速センサ２６を省略することができる。
【００３２】
目標駆動力演算部Ｂ１は、車両の走行状態を示すアクセル操作量ＡＰＯと車速ＶＳＰとに基づき、所定のマップを参照して目標駆動力ｔＦｄＯ［Ｎ］を演算する。目標駆動力ｔＦｄＯは車両の駆動輪が路面に伝える力の目標値を示す。乗算器Ｂ２は、定数Ｇ１＝１０００／３６００によって単位換算（［ｋｍ／ｈ］から［ｍ／ｓ］）された車速ＶＳＰと目標駆動力ｔＦｄＯとの乗算を行なって目標駆動出力の基本値ｔＰｏ００［Ｗ］演算する。
【００３３】
フィルタＢ３は、目標駆動出力基本値ｔＰｏ００に対してフィルタ処理を施し、目標駆動出力基本値のフィルタ処理値ｔＰｏＯ［Ｗ］を求める。このフィルタ処理は例えば２次フィルタを用いた遅れ処理であり、電動機４の見かけ上の応答を遅らせることで元々応答の遅いエンジンと応答性を一致させるために行なう。
【００３４】
電動機出力制限部Ｂ４は、目標駆動出力基本値フィルタ処理値ｔＰｏ０に対して制限処理を施し、目標駆動出力ｔＰｏ［Ｗ］を求める。この制限処理は、発電要求値ｔＰｇの大小や正負に関わらず車両の加減速応答を常に一定とするために行なう処理である。この処理については後で詳しく説明する。
【００３５】
除算器Ｂ５は、目標駆動出力ｔＰｏを出力軸回転速度Ｎｏ［ｒａｄ／ｓ］で除し、目標出力軸トルクｔＴｏ［Ｎｍ］を演算する。なお、ここでは車速ＶＳＰ［ｍ／ｓ］に定数Ｇ４＝（出力軸６から駆動軸までの減速比）／（駆動輪有効半径）を乗じて求めた出力軸回転速度Ｎｏを使用しているが、出力軸回転速度センサ２１の信号である出力軸回転速度Ｎｏ［ｒｐｍ］をトランスミッションコントロールユニット１２を介して入力し、この値を単位換算して使用することも可能である。
【００３６】
演算された目標出力軸トルクｔＴｏはトランスミッションコントロールユニット１２へ送信される。トランスミッションコントロールユニット１２は目標出力軸トルクｔＴｏに応じてインバータ８を制御し、電動機４の出力軸トルクをｔＴｏに一致させる。
【００３７】
一方、除算器Ｂ７は、目標駆動出力基本値ｔＰｏ００を電動機４の効率ＥＦＦｍで除し、電動機要求電力ｔＰｏ１［Ｗ］を演算する。ここで、電動機４の効率ＥＦＦｍは、電動機効率演算部Ｂ１０で電動機４の運転状態（目標出力軸トルクｔＴｏ及び出力軸回転速度Ｎ ｏ）に基づき所定のマップから参照した値を使用する。電動機要求電力ｔＰｏ１は、電動機４の出力をｔＰｏ００とするために電動機４に供給すべき電力を示す。
【００３８】
除算器Ｂ８は、電動機要求電力ｔＰｏ１を発電機２の効率ＥＦＦｇで除し、発電機要求駆動出力ｔＰｉ［Ｗ］を演算する。ここで、発電機２の効率ＥＦＦｇは、発電機効率演算部Ｂ１１で発電機２の運転状態（目標エンジントルクｔＴｅ及び入力軸回転速度Ｎｉ）に基づき所定のマップから参照した値を使用する。発電機要求駆動出力ｔＰｉは、発電機２の発電電力をｔＰｏ１とするために発電機２に供給すべき駆動出力を示す。
【００３９】
加算器Ｂ９は、発電機要求駆動出力ｔＰｉに外部からの発電要求値ｔＰｇを加え、目標エンジン出力ｔＰｅ［Ｗ］を演算する。ここで、発電要求値ｔＰｇは車両に搭載された各種の電装品で必要とされる電力であり、エンジン１は、車両を駆動するために必要な出力ｔＰｉに各種の電装品が必要とする電力を発電するための出力ｔＰｇを上乗せしたｔＰｅを目標出力として運転される。
【００４０】
なお、バッテリ９の充電状態（ＳＯＣ）によってはある程度の電力をバッテリ９から供給（放電）しても良い場合があり、そのようなときは、バッテリ入出力許容電力に応じて発電要求値ｔＰｇを負の値に設定しても良い。発電要求値ｔＰｇを負の値に設定するとエンジン１の出力が、車両を駆動するために必要な出力ｔＰｉよりも小さくなり、電動機４で不足する電力がバッテリ９から供給される。このような設定を行なうことにより、車速の低い定速運転時等にエンジン１の運転を停止してバッテリ９の電力だけで車両を駆動することも可能となる。
【００４１】
除算器Ｂ１２は、目標エンジン出力ｔＰｅを車速ＶＳＰで除し、第２目標駆動力ｔＦｄを演算する。目標入力軸回転速度演算部Ｂ１３は、第２目標駆動力ｔＦｄと車速ＶＳＰとに基づき、所定のマップを参照して目標入力軸回転速度の基本値ｔＮｉ０［ｒｐｍ］を演算する。ここで使用するマップには、一定以上の効率で目標エンジン出力ｔＰｅを達成する入力軸回転速度が設定されており、かつ、車速ＶＳＰが低いほど入力軸回転速度も低くなるようになっている。エンジン１と発電機２の効率を常に最高に維持しようとした場合、目標エンジン出力ｔＰｅから直接目標入力軸回転速度を演算した方が良いが、その場合は車速ＶＳＰと入力軸回転速度（＝エンジン回転速度）とが無関係となり、車両の運転者に違和感を与える可能性がある。これを回避するため上記のような方法で目標入力軸回転速度基本値ｔＮｉＯの演算を行なっている。なお、目標エンジン出力ｔＰｅから直接目標入力軸回転速度基本値ｔＮｉ０を演算する場合は除算器Ｂ１２が不要となる。
【００４２】
フィルタＢ１４は、目標入力軸回転速度基本値ｔＮｉＯに対してフィルタ処理を施し、目標入力軸回転速度ｔＮｉ［ｒｐｍ］を求める。このフィルタ処理はフィルタＢ３で行なう処理と同じ遅れ処理であり、発電機２の見かけ上の応答を遅らせることでもともと応答の遅いエンジン１と応答性を一致させるために行なう。
【００４３】
演算された目標入力軸回転速度ｔＮｉはトランスミッションコントロールユニット１２へ送信される。トランスミッションコントロールユニット１２は目標入力軸回転速度ｔＮｉに応じてインバータ８を制御し、発電機２の回転速度をｔＮｉに一致させる。
【００４４】
また、除算器Ｂ１５は、目標エンジン出力ｔＰｅを入力軸回転速度Ｎｉ［ｒａｄ／ｓ］で除し、目標エンジントルクｔＴｅ［Ｎｍ］を演算する。ここで、入力軸回転速度Ｎｉは、入力軸回転速度センサ２４の信号である入力軸回転速度Ｎｉ［ｒｐｍ］を定数Ｇ３＝２×π／６０によって単位換算した値を使用している。演算された目標エンジントルクｔＴｅはエンジンコントロールユニット１１へ送信される。エンジンコントロールユニット１１は目標エンジントルクｔＴｅに応じて電子制御式スロットル弁１４を制御し、エンジン１のトルクをｔＴｅに一致させる。
【００４５】
図３は、図１の仮想制御目標値演算部Ｂ１６における処理内容を示したブロック図である。ここでは、エンジン１の出力を常に発電機要求駆動出力ｔＰｉに一致させる制御を行なう、すなわち電動機４の消費電力が全て発電機２の発電電力によって賄われると仮定した場合の発電機２の仮想目標入力軸回転速度ｔ Ｎｉ＿ｄ［ｒｐｍ］とエンジン１の仮想目標エンジントルクｔＴｅ＿ｄ［Ｎｍ］とを演算する。実際の目標入力軸回転速度ｔＮｉ０と目標エンジン出力ｔＰｅは、車両の走行状態（アクセル操作量ＡＰＯと車速ＶＳＰ）が同一であっても発電要求値ｔＰｇの大小や正負によって様々な値を取るが、ここで演算される仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄと仮想目標エンジントルクｔＴｅ＿ｄは、車両の走行状態が決まれば一義的に定まる。
【００４６】
除算器Ｂ１６１は、発電機要求駆動出力ｔＰｉを車速ＶＳＰで除し、仮想第２目標駆動力ｔＦｄ＿ｄ［Ｎ］を演算する。
【００４７】
仮想目標入力軸回転速度演算部Ｂ１６２は、仮想第２目標駆動力ｔＦｄ＿ｄと車速ＶＳＰとに基づき、Ｂ１３で参照するマップと同一のマップを参照して仮想目標入力軸回転速度の基本値ｔＮｉ０＿ｄ［ｒｐｍ］を演算する。
【００４８】
フィルタＢ１６３は、仮想目標入力軸回転速度基本値ｔＮｉＯ＿ｄにＢ１４と同じフィルタ処理を施して仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄを求める。除算器Ｂ１６４は、発電機要求駆動出力ｔＰｉを仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄで除し、仮想目標エンジントルクｔＴｅ＿ｄを演算する。ただし、ここで使用する仮想目標入力軸回転速度ｔ Ｎｉ＿ｄは、前回の値（演算周期ＴＪＯＢ前の値）に定数Ｇ３を乗じて単位を［ｒａｄ／ｓ］に換算した値である。
【００４９】
次に、図１の電動機出力制限部Ｂ４における処理内容について説明する。
【００５０】
電動機出力制限部Ｂ４では、エンジン１の出力を常に発電機要求駆動出力ｔＰｉに一致させる制御を行なうと仮定した場合に発電機２が実際に発電すると想定される電力（以下、仮想発電電力推定値）Ｐｇ＿ｄ［Ｗ］に基づいて目標出力軸トルクｔＴｏ算出に使用する目標駆動出力ｔＰｏを適切に制限する。
【００５１】
なお、エンジン１の出力を常に発電機要求駆動出力ｔＰｉに一致させる制御を行なったとしても、仮想発電電力推定値Ｐｇ＿ｄを電動機要求電力ｔＰｏ１と常に一致させることは出来ない。これは、例えばエンジン１の回転速度が上昇している場合、エンジン出力の一部がエンジン１と発電機２の回転部の運動エネルギの上昇のために使われるためである。なお、加減速のない定常運転中はＰｇ＿ｄ＝ｔＰｏ１となる。
【００５２】
ここで、
Ｔｅ：エンジントルク
Ｔｇ：発電機トルク
Ｉｅ：エンジン回転部の慣性モーメント
Ｉｇ：発電機回転部の慣性モーメント
Ｐｇ：発電機出力（値が負のとき発電電力）
Ｐｏ：電動機出力（駆動出力）
Ｐｂ：バッテリ出力（値が正のとき放電）
η：発電機効率
とすると、エンジン１及び発電機２の回転部の運動方程式は、次式（１）、
【００５３】
【数１】

で表される。ω’はエンジン１及び発電機２の角速度ωの微分値（角加速度）である。また、発電機出力Ｐｇは、次式（２）、
【００５４】
【数２】

で表される。さらに発電機２、電動機４及びバッテリ９の出力の関係は、次式（３）、
【００５５】
【数３】

で表される。ここでバッテリ９の出力許容範囲を、
【００５６】
【数４】

とすると、上式（１）から（４）より、
【００５７】
【数５】

の関係式が導かれる。電動機出力（駆動出力）Ｐｏはこの関係式（５）を満たす必要がある。したがって、目標発電電力ｔＰｏは、
【００５８】
【数６】

を満たすように制限する必要がある。
【００５９】
図４を参照しながら電動機出力制限部Ｂ４の具体的な処理内容を説明する。
【００６０】
演算器Ｂ４１は、エンジン１の慣性モーメントＩｅ［ｋｇｍ^２］と発電機２の慣性モーメントＩｇ［ｋｇｍ^２］との和、仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄ、仮想目標入力軸回転速度の変化量ΔｔＮｉ＿ｄ、演算周期ＴＪＯＢ［ｓｅｃ］、発電機効率ＥＦＦｇに基づき、式（６）の第２項に相当するＰ２［Ｗ］を次式（７）によって算出する。Ｐ２は、エンジン１と発電機２の回転部の運動エネルギ変化に相当する仕事率を示す。なお、発電機効率ＥＦＦｇは仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄと後述するエンジントルク推定値Ｔｅ＿ｃに基づきＢ１１で用いられるマップと同じマップを参照して演算される。
【００６１】
【数７】

エンジントルク推定部Ｂ４２は、仮想目標エンジントルクｔＴｅ＿ｄと仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄとに基づき、エンジン１の出力を常に発電機要求駆動出力ｔＰｉに一致させる制御を行なうと仮定した場合の現時点におけるエンジントルクの推定値Ｔｅ＿ｃ［Ｎｍ］を演算する。エンジントルク推定部Ｂ４２の具体的な構成については後述する。
【００６２】
演算器Ｂ４３は、仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄ、エンジントルク推定値Ｔｅ ＿ｃ、発電機効率ＥＦＦｇに基づき、式（６）の第１項に相当するＰ１［Ｗ］を次式よって算出する。
【００６３】
【数８】

演算器Ｂ４４は、Ｐ１からＰ２を減じ、仮想発電電力推定値Ｐｇ＿ｄを算出する。仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄと仮想目標エンジントルクｔＴｅ＿ｄが走行状態に応じて一義的に決まることから、仮想発電電力推定値Ｐｇ＿ｄも走行状態に応じて一義的に決まる。
【００６４】
演算器Ｂ４５は、仮想発電電力推定値Ｐｇ＿ｄに電動機効率ＥＦＦｍを乗じ、仮想電動機出力相当値Ｐｏ＿ｄ［Ｗ］を演算する。
【００６５】
演算器Ｂ４６は、仮想電動機出力相当値Ｐｏ＿ｄから電動機出力許容変動幅ＭＰＬＩＭを減じ、目標駆動出力の下限値ｔＰｏ＿Ｌ１を演算する。ここで電動機出力許容変動幅ＭＰＬＩＭはバッテリ９の入出力許容電力の下限値に対応する固定値である。
【００６６】
演算器Ｂ４７は、仮想電動機出力相当値Ｐｏ＿ｄに電動機出力許容変動幅ＭＰＬＩＭを加え、目標駆動出力の上限値ｔＰｏ＿Ｌ２を演算する。
【００６７】
比較器Ｂ４８は、目標駆動出力基本値フィルタ処理値ｔＰｏＯと目標駆動出力下限値ｔＰｏ＿Ｌ１の大きい方の値を出力する。比較器Ｂ４９は、比較器Ｂ４８の出力と目標駆動出力の上限値ｔＰｏ＿Ｌ２の小さい方の値を目標駆動出力ｔＰｏとして出力する。
【００６８】
なお、演算器Ｂ４６、Ｂ４７で使用される電動機出力許容変動幅ＭＰＬＩＭは固定値であるが、例えば車速ＶＳＰに応じて可変設定しても良い。この場合、例えば、車両の加減速応答を高めたい運転領域（発進加速が行われる低車速域等）で出力許容変動幅ＭＰＬＩＭが大きくなるよう設定する。
【００６９】
図５は、エンジントルク推定部Ｂ４２における処理内容を示したブロック図である。エンジントルク推定部Ｂ４２は、応答時定数演算部Ｂ４２１とトルク推定値演算部Ｂ４２２とから構成される。
【００７０】
応答時定数演算部Ｂ４２１は、図６に示すように、仮想目標エンジントルクｔＴｅ＿ｄと仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄの前回値とからエンジン１の体積効率を演算する体積効率演算部Ｂ４２１１、演算した体積効率と仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄの前回値とからエンジン１のシリンダ内の新気割合を演算する新気割合演算部Ｂ４２１２、エンジン１の吸気系容積と排気量と演算した新気割合と仮想目標入力軸回転速度ｔＮｉ＿ｄの前回値とからエンジン１の応答時定数Ｔ＿ｅｎｇを演算する演算器Ｂ４２１３から構成される。演算器Ｂ４２１３での演算は、エンジン１の吸気系モデルに基づく次式（９）による演算である。
【００７１】
【数９】

Ｖｍ：吸気系容積
Ｖｅ：排気量
ηｎ：新気割合
トルク推定値演算部Ｂ４２２は、図７に示すように、仮想目標エンジントルクｔＴｅ＿ｄに一定のむだ時間処理を施すむだ時間処理部Ｂ４２２１、むだ時間処理後の仮想目標エンジントルクに応答時定数Ｔ＿ｅｎｇを用いた１次遅れ処理を施してエンジントルク推定値Ｔｅ＿ｃを求める１次遅れ処理部Ｂ４２２２から構成される。
【００７２】
次に、全体的な作用について説明する。
【００７３】
上記制御装置を備えた車両においては、発電機２で発電された電力が電動機４に供給され駆動輪が駆動されるのであるが、バッテリ９の入出力電力を抑えて充放電損失を抑えるべく、基本的には、電動機４の消費電力に発電機２の発電電力が一致するようにエンジン１及び発電機２が制御される。
【００７４】
しかし、バッテリ９の充電状態（ＳＯＣ）に余裕があり、バッテリ９の充放電損失を考慮してもバッテリ９から電動機４に電力を供給する方が発電機２から直接電力を供給するよりも燃費向上等の観点からみて有利である場合には、発電機２の発電電力を減らし、その分の電力をバッテリ９から供給する場合がある。また、エンジン１を燃費のよい運転点で定常運転したり、出力を絞ったりする場合もある。
【００７５】
この場合、電動機４の消費電力と発電機２の発電電力は一致しなくなるのであるが、本発明の適用により、電動機４の消費電力に発電機２の発電電力を一致させるようにエンジン１及び発電機２が制御されると仮定した場合の発電機２の発電電力（仮想発電電力推定値）に基づき電動機の出力制限値を演算して、電動機４の出力を制限すると、仮想発電電力推定値が一義的に決まることから、電動機出力制限値も車両の走行状態に応じて一義的に決まることになり、発電機２の運転状態の変化を受けて出力制限値が変化することが無くなり、電動機４の出力応答が変化するのが防止される。
【００７６】
さらに、電動機出力制限値は、仮想発電電力推定値と電動機出力の出力許容変動幅とに基づき設定されるが、出力許容変動幅はバッテリ入出力許容電力の下限値に基づき設定される固定値であるので、バッテリ入出力許容電力の変動を受けて出力許容変動幅が変動することはなく、電動機出力制限値が変動して電動機４の出力応答が変動するのを防止できる。このとき、電動機出力制限値を運転領域に応じて変化させるように構成すれば、高い加減速応答が要求される運転領域で電動機２の応答性を高め、運転性をさらに高めることもできる。
【００７７】
なお、電動機４の消費電力と発電機２の発電電力が一致するようにエンジン１及び発電機２の運転が制御される運転条件下では、上記仮想発電電力推定値と実発電電力はほぼ一致するとことになるので、従来技術と同様に電動機４の消費電力と発電機２の発電電力はほぼ一致し、バッテリ９への負荷は最小限に抑えられる。
【００７８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施形態は本発明が適用される車両の構成の一例を示したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。特に、図２以降に示したブロック図はそれぞれ数多くの変形例が考えられる。また、上記実施形態では電動機の出力を制限する構成としているが、電動機のトルクを制限する構成としてもよく、この場合も同様の作用効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される車両のシステム構成図である。
【図２】統合コントロールユニットの制御内容を示すブロック図である。
【図３】仮想制御目標値演算部における処理内容を示したブロック図である。
【図４】電動機出力制限部における処理内容を示したブロック図である。
【図５】エンジントルク推定部における処理内容を示したブロック図である。
【図６】応答時定数算出部における処理内容を示したブロック図である。
【図７】トルク推定値算出部における処理内容を示したブロック図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 発電機
４ 電動機
９ バッテリ
１０ 統合コントロールユニット
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
２１ 出力軸回転速度センサ
２２ アクセル操作量センサ
２４ 入力軸回転速度センサ
２６ 車速センサ

Claims (5)

1. エンジンと、前記エンジンに接続され前記エンジンの出力を回生する発電機と、前記発電機の発電電力の供給を受けて駆動輪を駆動する電動機と、前記電動機への供給電力が不足するときに前記電動機に電力を供給し、供給電力が余ったとき余剰電力を蓄電するバッテリと、を備えた車両の車両用制御装置において、
   車両の走行状態に応じて一義的に決まる前記電動機の消費電力に前記発電機の発電電力を一致させるよう前記エンジン及び発電機を制御すると仮定した場合の前記発電機の推定発電電力を仮想発電電力推定値として算出する手段と、
   前記仮想発電電力推定値に基づいて前記電動機の出力制限値を算出する手段と、
   前記電動機出力制限値に基づいて前記電動機の出力ないしトルクを制限することを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記仮想発電電力推定値を算出する手段は、
   前記車両の走行状態から前記エンジン及び発電機の仮想制御目標値をそれぞれ算出する手段と、
   前記仮想制御目標値に対する前記エンジン及び発電機の動作応答をそれぞれ推定する手段と、
   前記仮想応答推定値に基づいて前記仮想発電電力推定値を算出する手段と、
   で構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記仮想制御目標値を算出する手段は、前記車両の走行状態から前記電動機の目標出力を算出し、前記電動機目標出力に基づいて前記エンジン及び発電機の仮想制御目標値をそれぞれ算出することを特徴とする請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記電動機出力制限値を算出する手段は、前記バッテリの入出力許容電力の下限値と前記仮想発電電力推定値とから前記電動機出力制限値を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
5. 前記電動機出力制限値を算出する手段は、高い加減速応答が要求される運転領域で前記電動機出力制限値を変更することを特徴とする請求項４に記載の車両用制御装置。

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