JP3666438B2

JP3666438B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP3666438B2
Application number: JP2001313836A
Authority: JP
Inventors: 武蔵山口; 晋小宮山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: EP1302353B1; US6629027B2; EP1302353A3; DE60233467D1; JP2003118434A; EP1302353A2; US20030074115A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関とモータとの少なくとも一方の動力を有段変速機を介して駆動に利用するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車両の従来例として、例えば特願２０００−３８７８３２号がある。この従来技術では、内燃機関とモータと蓄電装置、及び変速機を備え、内燃機関とモータの少なくとも一方の動力を変速機を介して出力軸に伝達する所謂ハイブリッド車両において、走行効率（駆動に要する駆動仕事率に対する、その仕事率を発生するために要した燃料量の割合）が目標値と等しくなるよう走行モードやユニット（内燃機関、モータ、変速機）の動作点を決定する。
【０００３】
その中で目標走行効率は、蓄電装置の充電状態であるＳＯＣ値が高いほど高効率に設定されている。これにより、ＳＯＣ値が高い状態では走行効率が高い状態でのみ充電を行うように、逆に、ＳＯＣ値が低い状態では走行効率が低い状態であっても充電を行うようにユニット動作点が制御されるため、走行中のＳＯＣ値を利用可能範囲内に推移させ、且つ、排ガス量、燃料消費率などの内燃機関に関する所定の物理量が好適となるように制御することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例において、変速機にＣＶＴ等の無段変速機を用いた場合と、有段変速機を用いた場合とについて、走行中に用いる内燃機関の動作点の比較を行う。
【０００５】
無段変速機を用いた構成としての例として、図１１に示すような内燃機関２１、クラッチ２２、モータ２３、無段変速機２４、減速装置２５、差動装置２６、及び、駆動輪２７から構成されるハイブリッド車両がある。この車両では、内燃機関２１、及び／又はモータ２３の駆動力を駆動輪２７へ伝達する間に無段変速機２４を介するため、走行中の内燃機関の動作点は駆動仕事率を満たす等仕事率線上の動作点を自由に選択することができる。このようなハイブリッド車両では、その動作点選択の自由度を生かし、走行中の内燃機関の動作点がα線上になるように制御することで燃費向上が図られている。
【０００６】
一方、図１１の無段変速機２４（油圧装置２８，モータ２９、インバータ３１を含む）に代えて有段変速機を備える構成では、走行中の内燃機関の回転速度は車両速度と各変速段によって決定されるため、走行中の内燃機関の動作点は、駆動仕事率を満たす等仕事率線と、変速段毎に取り得る回転速度との交点から選択されることになる。図２は、ある車両速度において、太い破線で示した駆動仕事率を満たす内燃機関及び有段変速機の動作点を○で示している。そして、図２中、細い実線で示すのは、等走行効率曲線である。このような車両で燃費向上を図るためには、内燃機関の動作点が高効率となるように変速段を選択することとなり、動作点選択の自由度は無段変速機に対して小さくなる。また、駆動仕事率以上に内燃機関で仕事率を発生し、余剰の仕事率で発電した電力を蓄電装置に充電を行う場合についても、同じく車両速度から回転速度が決まるため、発生トルクのみを調整し内燃機関の仕事率を増やすため動作点選択の自由度は小さい。図２の太い実線で、各変速段毎に取り得る動作点を示す。
【０００７】
従来例は、変速機が無段／有段である際の内燃機関の動作点の違いが考慮されていないため、変速段の選択方法及び、ユニット動作点の算出について十分対応できないという問題点があった。
【０００８】
また、目標走行効率となるユニット動作点を算出した場合に、ドライバからの要求駆動力の変化がない場合であっても変速したり、変速段の推移が高速ギヤから低速ギヤ、もしくは、低速ギヤから高速ギヤ側へ順に移行しないなどの、ドライバに違和感を与えてしまう場面があるという問題点があった。
【０００９】
以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、内燃機関とモータの少なくとも一方の動力を有段変速機を介して出力軸に伝達するハイブリッド車両において、目標走行効率を満たす目標ユニット動作点を実現し、走行全体に要する燃料量や制限したい排出ガス成分量を効果的に低減することが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。
【００１０】
また本発明の目的は、内燃機関とモータの少なくとも一方の動力を有段変速機を介して出力軸に伝達するハイブリッド車両において、変速時の内燃機関回転速度変化によってドライバに与える違和感を軽減することが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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記目的を達成するため、内燃機関とモータと有段変速機とを含むユニット、及び前記モータに電力を供給する蓄電装置を備え、前記内燃機関と前記モータの少なくとも一方の動力を前記有段変速機を介して出力軸に伝達するハイブリッド車両の制御装置において、運転者の要求駆動力に応じて車両の駆動に要する駆動仕事率を算出する駆動仕事率算出手段と、前記蓄電装置の蓄電状態であるＳＯＣ値を検出する蓄電状態検出手段と、前記駆動仕事率に対する所定の物理量の割合である走行効率の目標値を算出する手段であり、前記ＳＯＣ値が高い程、前記目標値を小さく算出する目標走行効率算出手段と、前記駆動仕事率および前記目標走行効率を満たす目標ユニット動作点の中から、前記内燃機関で発生する仕事率を最も高効率な走行効率で前記ユニットへ供給するときの前記モータのモータ動作点および前記有段変速機の変速段の目標値を算出する目標ユニット動作点算出手段と、前記ユニットを前記目標ユニット動作点で運転するように制御する目標ユニット動作点実現手段とを備え、前記目標ユニット動作点算出手段は、要求駆動力が変化しない場合には、所定時間内の変速を行わないようユニット動作点の目標値を算出する手段であることを要旨とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記目的を達成するため、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記走行効率は、前記車両の駆動に要する駆動仕事率に対する、その仕事率を発生するために消費する燃料量の割合であることを要旨とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記目的を達成するため、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記走行効率は、前記車両の駆動に要する駆動仕事率に対する、その仕事率を発生するために排出する排出抑制すべき成分質量の割合であることを要旨とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、上記目的を達成するため、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記目標ユニット動作点算出手段は、前記蓄電装置の充放電可能電力を算出する充放電可能電力算出手段を備え、前記蓄電装置からの充放電が前記充放電可能電力の範囲内で行われるユニット動作点を前記ユニット動作点の目標値とする手段であることを要旨とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、上記目的を達成するため、請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記目標ユニット動作点算出手段は、要求駆動力の変化を検出する要求駆動力変化検出手段と、要求駆動力の変化がない場合には、予め算出した目標ユニット動作点を用いて所定時間運転したと仮定した場合のＳＯＣ推移を予測するＳＯＣ推移予測手段と、ＳＯＣ推移の予測をもとに算出された目標走行効率から目標ユニット動作点を予測する目標ユニット動作点予測手段と、目標ユニット動作点の予測から所定時間以内に変速が行われると予測される場合には、前回の演算で用いた目標ユニット動作点をユニット動作点の目標値とする手段であることを要旨とする。
【００１７】
請求項６記載の発明は、上記目的を達成するため、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記目標ユニット動作点算出手段は、算出した目標ユニット動作点を用いて運転したと仮定した際に、変速段が低速ギヤから高速ギヤへ、もしくは、高速ギヤから低速ギヤへ１段ずつ推移しない場合には、前回の演算で用いた目標ユニット動作点をユニット動作点の目標値とする手段であることを要旨とする。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、内燃機関とモータと有段変速機とを含むユニット、及び前記モータに電力を供給する蓄電装置を備え、前記内燃機関と前記モータの少なくとも一方の動力を前記有段変速機を介して出力軸に伝達するハイブリッド車両の制御装置において、運転者の要求駆動力に応じて車両の駆動に要する駆動仕事率を算出する駆動仕事率算出手段と、前記蓄電装置の蓄電状態であるＳＯＣ値を検出する蓄電状態検出手段と、前記駆動仕事率に対する所定の物理量の割合である走行効率の目標値を算出する手段であり、前記ＳＯＣ値が高い程、前記目標値を小さく算出する目標走行効率算出手段と、前記駆動仕事率および前記目標走行効率を満たす目標ユニット動作点の中から、前記内燃機関で発生する仕事率を最も高効率な走行効率で前記ユニットへ供給するときの前記モータのモータ動作点および前記有段変速機の変速段の目標値を算出する目標ユニット動作点算出手段と、前記ユニットを前記目標ユニット動作点で運転するように制御する目標ユニット動作点実現手段とを備え、前記目標ユニット動作点算出手段は、要求駆動力が変化しない場合には、所定時間内の変速を行わないようユニット動作点の目標値を算出する手段であるとしたので、車両の駆動に要する駆動仕事率に対する所定の物理量の割合を最適化しつつ、要求駆動力が変化しない場合に変速を行い内燃機関回転速度が変化することを防止し、ドライバに与える違和感を低減することができるという効果がある。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、前記走行効率は、前記車両の駆動に要する駆動仕事率に対する、その仕事率を発生するために消費する燃料量の割合であるとしたので、目標走行効率を満たす上で最も高効率なユニット動作点を用いての走行が可能となるため、走行効率を向上し、走行全体に要する燃料量を効果的に低減することができるという効果がある。
【００２０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、前記走行効率は、前記車両の駆動に要する駆動仕事率に対する、その仕事率を発生するために排出する排出抑制すべき成分質量の割合であるとしたので、内燃機関から排出を抑制すべき成分（例えば、一酸化炭素ＣＯ、炭化水素ＨＣ、窒素酸化物ＮＯｘなど）の排出を低減できるという効果がある。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３記載の発明の効果に加えて、前記目標ユニット動作点算出手段は、前記蓄電装置の充放電可能電力を算出する充放電可能電力算出手段を備え、前記蓄電装置からの充放電が前記充放電可能電力の範囲内で行われるユニット動作点を前記ユニット動作点の目標値とする手段であるとしたので、蓄電装置への過充放電を防止できるため、蓄電装置の劣化速度を遅らせ、蓄電装置の寿命を伸ばすことができるという効果がある。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、前記目標ユニット動作点算出手段は、要求駆動力の変化を検出する要求駆動力変化検出手段と、要求駆動力の変化がない場合には、予め算出した目標ユニット動作点を用いて所定時間運転したと仮定した場合のＳＯＣ推移を予測するＳＯＣ推移予測手段と、ＳＯＣ推移の予測をもとに算出された目標走行効率から目標ユニット動作点を予測する目標ユニット動作点予測手段と、目標ユニット動作点の予測から所定時間以内に変速が行われると予測される場合には、前回の演算で用いた目標ユニット動作点をユニット動作点の目標値とする手段であるとしたので、所定時間以内における目標ユニット動作点をＳＯＣ推移の予測を通して算出するため、目標ユニット動作点を確度高く予測することができるという効果がある。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３記載の発明の効果に加えて、前記目標ユニット動作点算出手段は、算出した目標ユニット動作点を用いて運転したと仮定した際に、変速段が低速ギヤから高速ギヤへ、もしくは、高速ギヤから低速ギヤへ１段ずつ推移しない場合には、前回の演算で用いた目標ユニット動作点をユニット動作点の目標値とする手段であるとしたので、変速する際の内燃機関回転速度の急激な変化を抑制することができ、それに伴ってドライバに与える違和感を軽減することができるという効果がある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一実施形態の構成を示すシステム構成図であり、請求項１に対応する。図１において、太い実線は機械力の伝達経路、破線は電力線、細い実線は制御線を示す。
【００２６】
本実施形態では、内燃機関１、クラッチ２、モータ３、有段変速機４、減速装置５、差動装置６、駆動輪７から構成されるパワートレインを持つ車両を用いた場合について説明する。内燃機関１の出力軸及びクラッチ２の入力軸、クラッチ２の出力軸及びモータ３の入力軸、また、モータ３の出力軸、有段変速機４の入力軸についても互いに連結されている。
【００２７】
内燃機関１、クラッチ２、モータ３及び有段変速機４は、以下の説明で便宜的にユニット１１と呼び、ハイブリッド車両の制御装置（以下、単に制御装置と略す）１２により動作点が制御される。
【００２８】
クラッチ２は、制御装置１２から締結／解放が制御され、クラッチ２の締結時は内燃機関１とモータ３が車両の推進源となり、クラッチ２の解放時にはモータ３のみが車両の推進源となる。モータ３はインバータ８により駆動される。
【００２９】
インバータ８は蓄電装置１０に接続されており、モータ３の回生時にはモータ３の交流発電電力を直流電力に変換して蓄電装置１０を充電すると共に、モータ３の力行時には、制御装置１２からのトルク指令により蓄電装置１０の直流電力を交流電力に変換してモータ３へ供給する。蓄電装置１０には、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電池や、電気二層キャパシタいわゆるパワーキャパシタを用いることもできる。
【００３０】
有段変速機４は、４速変速機として実施形態の説明を行うが、本発明の効果は他の有段変速機を用いた場合でも同様に得られる。
【００３１】
制御装置１２は図外のセンサから、アクセル操作量、スロットル開度、内燃機関回転速度、車両速度、モータ駆動電流、モータ回転速度、補機類負荷、蓄電装置温度などの車両状態を示す物理量、又は、物理量に相当する換算量が入力される。また、制御装置１２は、それらの入力に応じて内燃機関１、クラッチ２、モータ３、有段変速機４、インバータ８への指令値を生成する。
【００３２】
制御装置１２は、蓄電装置１０の蓄電状態（ＳＯＣ）を検出する蓄電状態検出手段１３と、車両の駆動に要する駆動仕事率に対する所定の物理量の割合である走行効率の目標値を算出する手段であり、ＳＯＣ検出値が高い程、前記目標値を小さく算出する目標走行効率算出手段１４と、内燃機関１で発生する仕事率を最も高効率な走行効率で賄うユニット１１の動作点の中から、前記目標走行効率となるユニット動作点の目標値を算出する目標ユニット動作点算出手段１５と、ユニット１１を前記目標ユニット動作点で運転するように制御する目標ユニット動作点実現手段１６とを備えている。
【００３３】
ここで、制御装置１２が制御するユニット１１の動作点は、内燃機関１が発生すべき目標内燃機関トルクｔＮｅ［Ｎｍ］、モータ３が発生すべき目標モータトルクｔＴｍ［Ｎｍ］、有段変速機４が変速を行う変速段である目標変速段ｔＧ、クラッチ２の締結／解放のいずれかの状態を示すクラッチ締結フラグＦｃである。
制御装置１２は、特に限定されないが、本実施形態においては、マイクロコンピュータのソフトウェア制御で構成されている。
【００３４】
次に、制御装置１２における制御の全体の流れを図３の概略フローチャートで説明する。以下の説明では、走行効率は、車両の駆動に要する駆動仕事率に対する、その仕事率を発生するために消費する燃料量の割合であるとし、走行効率の単位を［ｃｃ／Ｊ］とする（請求項２）。また乗算記号「＊」を用いる。
【００３５】
まず、Ｓ３０１において、アクセルペダル操作量θａ［ｄｅｇ］、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］などの車両状態を示す信号を読み込む。
Ｓ３０２において、アクセルペダル操作量θａ［ｄｅｇ］及び車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］からドライバの要求する駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］を算出する。
【００３６】
Ｓ３０３において、内燃機関の仕事率によって駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］を過不足なしに賄う際の走行効率Ｖｎを算出する。
Ｓ３０４において、ＳＯＣを検出する。例えば、蓄電装置１０に出入りする電流と、その時々の端子間電圧から蓄電装置に出入りする電力を求めて、それを時間積分することでＳＯＣ検出値［％］を検出する。ＳＯＣ検出値［％］は、蓄電装置１０の満充電状態を１００［％］とする。
【００３７】
Ｓ３０５において、ＳＯＣ検出値に基づいて目標走行効率を算出する。
Ｓ３０６において、決定された動作モードを実現するユニット１１（内燃機関１、クラッチ２、モータ３、有段変速機４）の動作点を算出する。
【００３８】
Ｓ３０７において、算出した動作点と実現するようユニット１１を制御する。続いて、各ステップの詳細を図４〜図１０の詳細フローチャートで説明する。
【００３９】
図４は、図３の駆動仕事率を算出するステップＳ３０２における詳細な処理を示した詳細フローチャートである。
【００４０】
Ｓ４０１においては、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］とアクセル開度θａ［ｄｅｇ］に基づいて、ＭＡＰｔｔｄ（ｖｓｐ，θａ）をマップ検索することにより目標駆動トルクｔＴｄ［Ｎｍ］を算出する。目標駆動トルクｔＴｄ［Ｎｍ］は、有段変速機４の出力軸トルクの目標値である。図１２に目標駆動トルクのＭＡＰｔｔｄ（ｖｓｐ，θａ）の例を示す。
【００４１】
Ｓ４０２において、目標駆動トルクｔＴｄ［Ｎｍ］と車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］に基づいて、駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］を式（１）により算出する。なお、式（１）のｒはタイヤ有効半径［ｍ］、Ｇｆは減速装置５の減速比を示す。
【００４２】
【数１】

ここで、駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］は、補機の動作に必要な仕事率を加えた値としても良い。その場合には、次のステップＳ３０３（図３）において算出する走行効率が補機消費電力を反映した実際の値となり、走行効率をより効果的に低減することができるようになる。
【００４３】
次に、図５の詳細フローチャートを用いて、図３の走行効率を算出するステップＳ３０３における詳細な処理を示す。
【００４４】
Ｓ５０１において、目標駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］を満たす内燃機関の動作点である内燃機関のトルクＴｅ（ｉ）［Ｎｍ］及び回転速度Ｎｅ（ｉ）［ｒａｄ／ｓ］（ｉ＝１〜ｎ）をそれぞれ式（２）、式（３）により算出する。ここで、トルクＴｅ（ｉ）［Ｎｍ］、回転速度Ｎｅ（ｉ）［ｒａｄ／ｓ］は、クラッチ２を締結し、モータ３による駆動力アシスト及びモータ３による発電のいずれもない場合のトルク及び回転速度である。なお、ｉは有段変速機のギヤ段、Ｇ（ｉ）はギア段ｉの減速比、ｎは最高速ギヤ段の値（本実施形態では、ｎ＝４）を示す。
【００４５】
【数２】

【数３】
Ｔｅ（ｉ）＝ｔＴｄ＊Ｇ（ｉ） …（３）
【００４６】
Ｓ５０２において、各変速段を用いた場合の内燃機関燃料消費量Ｆｕｅｌ（ｉ）［ｃｃ／ｓ］をＭＡＰｆｕｅｌ（Ｔｅ（ｉ），Ｎｅ（ｉ））（ｉ＝１〜ｎ）をマップ検索することにより算出する。図１３に、内燃機関の燃料消費率算出マップＭＡＰｆｕｅｌの例を示す。このマップの値は、予め実験により求めた燃料消費率である。
【００４７】
Ｓ５０３において、すべての内燃機関燃料消費量Ｆｕｅｌ（ｉ）の中でも最も小さい値となるｉの値を選び出し、そのｉの値をｊとする。
【００４８】
Ｓ５０４において、内燃機関を用いて駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］を供給する場合の走行効率Ｖｎ［ｃｃ／Ｊ］を式（４）により算出する。
【００４９】
【数４】
Ｖｎ＝Ｆｕｅｌ（ｊ）／ｔＰｄ …（４）
【００５０】
続いて、図３の目標走行効率を設定するステップＳ３０５における詳細な処理を、図６の詳細フローチャートで説明する。
【００５１】
Ｓ６０１において、ＳＯＣ検出値ＳＯＣ［％］に基づいて、ＴＡＢＬＥｔｖｄ（ＳＯＣ）をテーブル検索することによって、目標走行効率ｔＶｄ［ｃｃ／Ｊ］を算出する。このＴＡＢＬＥｔｖｄ（ＳＯＣ）は、ＳＯＣ利用可能範囲の上限値（例えば、ＳＯＣ＝８０［％］）では内燃機関において取りうる最も高効率な、即ち値が最も小さい走行効率とし、下限値（例えば、ＳＯＣ＝３０［％］）では走行状態によらず常に放電を行うことがない走行効率範囲内で最も高効率な走行効率に設定する。
【００５２】
ここで、ＳＯＣ利用可能範囲の上下限値に対応する走行効率は、駆動仕事率ｔＰｄと内燃機関の仕事率が取り得るすべての組合わせについて走行効率を求めておくことで設定することができる。また、ＳＯＣ上下限以外では、対応付けた値をもとに線形補間することによってすべてのＳＯＣに対する目標走行効率を設定することができる。
【００５３】
次に、図７の詳細フローチャートを用いて、図３の目標走行効率を満たすユニット動作点を算出するステップＳ３０６における詳細な処理を示す。
Ｓ７０１において、前回の演算で算出したユニット動作点である、目標内燃機関トルクｔＮｅ［Ｎｍ］、目標モータトルクｔＴｍ［Ｎｍ］、目標変速段ｔＧ、クラッチ締結フラグＦｃを記憶する。
【００５４】
Ｓ７０２において、走行効率Ｖｎ［ｃｃ／Ｊ］と目標走行効率ｔＶｄ［ｃｃ／Ｊ］の大小関係を比較する。
Ｓ７０２において、ｔＶｄ＞Ｖｎであると判断された場合には、Ｓ７０３において駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］と、最も高効率な、即ち値が最小となる走行効率の内燃機関の仕事率Ｐｍｉｎ［Ｗ］の大小関係を比較する。
【００５５】
Ｓ７０３において、ｔＰｄ＜Ｐｍｉｎであると判断された場合には、Ｓ７０４〜Ｓ７０６にかけてモータ走行時のユニット動作点を算出する。
Ｓ７０４において、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］と駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］に基づいて、マップＭＡＰｔｔｍ（ｖｓｐ，ｔＰｄ）を検索することにより目標モータトルクｔＴｍ［Ｎｍ］を算出する。このマップＭＡＰｔｔｍ（ｖｓｐ，ｔＰｄ）は、モータのエネルギー変換効率に基づいて、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］において駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］を賄うモータトルクを各変速段毎に算出し、その中で最小電力で駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］を賄うモータトルクを対応付けした値で作成している。
【００５６】
Ｓ７０５において、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］と駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］に基づいて、マップＭＡＰｔｇ（ｖｓｐ，ｔＰｄ）を検索することにより目標変速段ｔＧを算出する。このマップＭＡＰｔｇ（ｖｓｐ，ｔＰｄ）は、マップＭＡＰｔｔｍ（ｖｓｐ，ｔＰｄ）を用いて目標モータトルクｔＴｍ［Ｎｍ］を算出した際に用いた変速段に対応付けした値で作成している。
【００５７】
Ｓ７０６において、クラッチ締結フラグＦｃを０に設定する。これは、クラッチの解放を表している。
Ｓ７０３において、ｔＰｄ＜Ｐｍｉｎでないと判断された場合には、Ｓ７０７〜Ｓ７１０にかけてアシスト走行（クラッチ２を締結し、内燃機関１とモータ３の駆動力を併用する走行）時のユニット動作点を算出する。
【００５８】
Ｓ７０７において、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］と目標走行効率ｔＶｄ［ｃｃ／Ｊ］に基づいて、マップＭＡＰｔｔｅ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ）を検索することにより目標内燃機関トルクｔＴｅ［Ｎｍ］を算出する。このマップＭＡＰｔｔｅ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ）は、内燃機関で発生する仕事率を最も高効率な走行効率で賄うユニット動作点の中から、目標走行効率ｔＶｄ［ｃｃ／Ｊ］を満たす最大の内燃機関の仕事率を発生する際の内燃機関のトルクに対応付けた値で作成している。
【００５９】
Ｓ７０８において、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］と目標走行効率ｔＶｄ［ｃｃ／Ｊ］と駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］に基づいて、マップＭＡＰｔｔｍ３（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）は、Ｓ７０７において算出した内燃機関の動作点を用いて、駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］を賄うよう算出したモータトルクに対応付けした値で作成されている。
【００６０】
Ｓ７０９において、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］とｔＶｄ［ｃｃ／Ｊ］に基づいて、マップＭＡＰｔｇ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ）を検索することにより目標変速段ｔＧを算出する。このマップＭＡＰｔｇ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ）は、マップＭＡＰｔｔｅ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ）を用いて目標内燃機関トルクｔＴｅ［Ｎｍ］を算出した際に用いた変速段に対応付けした値で作成している。
【００６１】
Ｓ７１０において、クラッチ締結フラグＦｃを１に設定する。これは、クラッチの締結を表している。
【００６２】
Ｓ７０２において、ｔＶｄ＞Ｖｎでないと判断された場合には、Ｓ７１１からＳ７１４にかけてダイレクト走行（駆動仕事率を内燃機関１の仕事率のみで賄う走行）とダイレクト＋充電走行（駆動仕事率に対して余剰となる内燃機関１の仕事率を発生し、その余剰分を用いてモータ３を発電機として駆動し、発電電力を直流変換して蓄電装置１０へ充電を行う走行）時のユニット動作点を算出する。
【００６３】
Ｓ７１１において、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］と目標走行効率ｔＶｄ［ｃｃ／Ｊ］と駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］に基づいて、マップＭＡＰｔｔｅ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）を検索することにより目標内燃機関トルクｔＴｅ［Ｎｍ］を算出する。このマップＭＡＰｔｔｅ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）は、内燃機関で発生する仕事率を最も効率的な走行効率で賄うユニット動作点の中から、目標走行効率ｔＶｄ［ｃｃ／Ｊ］を満たすユニット動作点を算出した際の内燃機関のトルクに対応付けた値で作成している。
【００６４】
Ｓ７１２において、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］と目標走行効率ｔＶｄ［ｃｃ／Ｊ］と駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］に基づいて、マップＭＡＰｔｔｍ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）を検索することにより目標モータトルクｔＴｍ［Ｎｍ］を算出する。このマップＭＡＰｔｔｍ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）は、Ｓ７１１で用いたマップＭＡＰｔｔｅ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）を算出した際のユニット動作点の内、モータトルクについて対応付けた値で作成している。
【００６５】
Ｓ７１３において、車両速度ｖｓｐ［ｋｍ／ｈ］と目標走行効率ｔＶｄ［ｃｃ／Ｊ］と駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］に基づいて、マップＭＡＰｔｇ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）を検索することにより目標変速段ｔＧを算出する。このマップＭＡＰｔｇ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）は、Ｓ７１１で用いたマップＭＡＰｔｔｅ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）を算出した際のユニット動作点の内、変速段について対応付けた値で作成している。
【００６６】
Ｓ７１４において、クラッチ締結フラグＦｃを１（締結）に設定する。
次にＳ７１５の動作点選択処理を経て目標ユニット動作点算出の処理を終了して、リターンする。この動作点選択処理では、今までのフローで算出されたユニット動作点の目標値を用いた場合のドライバに与える違和感について対応する処理である。その処理を以下に示す。
【００６７】
請求項１、５に対応する動作点選択処理の詳細を図８のフローチャートで説明する。
Ｓ８０１は、前回の演算周期における駆動仕事率ｔＰｄ＿ｏｌｄ［Ｗ］と今回の演算周期における駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］を比較する。
【００６８】
Ｓ８０１において、ｔＰｄ＿ｏｌｄ≒ｔＰｄであると判断された場合には、Ｓ８１０の処理へ進む。
Ｓ８０２においてｔＰｄ＿ｏｌｄ≒ｔＰｄではないと判断された場合には、Ｓ８０２において、変数ｋを１に設定する。この変数ｋは、これから行われる目標ユニット動作点の予測が、現在からｋ秒後について行われることを示している。
【００６９】
Ｓ８０３において、変数ｋと定数ｍの大小関係を比較する。この定数ｍは、現在からｍ秒後までの目標ユニット動作点の予測を行うことを示している。例えば、ｍ＝１０とした場合には、１０秒後までの目標ユニット動作点の予測を行うことになる。
【００７０】
Ｓ８０２において、ｋ≦ｍであると判断された場合には、Ｓ８０４においてｋ秒後のＳＯＣ推移ＳＯＣｅ［ｋ］を予測する。以下の式（５）にＳＯＣｅ［ｋ］を算出する際の式を示す。
【００７１】
【数５】
ＳＯＣｅ［ｋ］＝ＳＯＣ［ｋ−１］＋ｔＣｂ／ＢＡＴＣＡＰ＊１００…（５）
ここで、ｔＣｂ［Ｊ］は目標充放電量、ＢＡＴＣＡＰ［Ｊ］はバッテリ容量を示す。また、目標充放電量ｔＣｂ［Ｊ］は、次の式（６）で示すことができる。なお、ｅｆｆＢａｔは、バッテリ充電効率を示す。
【００７２】
【数６】

【００７３】
次に、Ｓ８０５では、現在からｋ秒後の目標走行効率ｔＶｄｅ［ｃｃ／Ｊ］を予測する。この予測には、Ｓ３０５（図３）の目標走行効率を算出するステップで用いたテーブルＴＡＢＬＥｔｖｄ（ＳＯＣ）を利用し、ＳＯＣｅ［ｋ］を用いてテーブル検索を行う。
【００７４】
Ｓ８０６では、目標走行効率ｔＶｄｅ［ｃｃ／Ｊ］を満たすユニット動作点を予測する。このステップでは、図７のＳ７０１からＳ７１４のフローチャートと同様の処理を行う。
【００７５】
Ｓ８０７では、変数ｋの値を１だけ増加し、Ｓ８０３へ分岐する。
Ｓ８０３において、ｋ≦ｍでないと判断された場合には、Ｓ８０８においてｍ秒後までの目標変速段ｔＧｅ［ｋ］（ｋ＝１…ｍ）と目標変速段ｔＧが等しいか否かを判断する。
【００７６】
Ｓ８０８においてｍ秒後までの目標変速段ｔＧｅ［ｋ］（ｋ＝１…ｍ）と目標変速段ｔＧが等しいと判断された場合には、Ｓ８１０の処理へ進む。
【００７７】
Ｓ８０８においてｍ秒後までの目標変速段ｔＧｅ［ｋ］（ｋ＝１…ｍ）と目標変速段ｔＧが等しくないと判断された場合には、Ｓ８０９において、目標ユニット動作点を前回の演算で算出したユニット動作点とする。
【００７８】
Ｓ８１０では、駆動仕事率ｔＰｄ［Ｗ］を前回の演算における駆動仕事率ｔＰｄ＿ｏｌｄ［Ｗ］とする。
【００７９】
次に、請求項６に対応する動作点選択処理の詳細を図９のフローチャートで説明する。Ｓ９０１において、前回の演算周期における目標変速段ｔＧ＿ｏｌｄと今回の演算周期における目標変速段ｔＧを比較する。ここでは、ｔＧがｔＧ＿ｏｌｄに対して高速ギヤから低速ギヤへ、若しくは低速ギヤから高速ギヤへ１段ずつ変速されているか否かを判断する。
【００８０】
Ｓ９０１において、ｔＧがｔＧ＿ｏｌｄに対して高速ギヤから低速ギヤへ、若しくは低速ギヤから高速ギヤへ１段ずつ変速されると判断された場合には、処理を終了する。
【００８１】
Ｓ９０１において、ｔＧがｔＧ＿ｏｌｄに対して高速ギヤから低速ギヤへ、若しくは低速ギヤから高速ギヤへ１段ずつ変速されないと判断された場合には、Ｓ９０２において目標ユニット動作点を前回の演算で算出したユニット動作点とする。
【００８２】
次に、図１０のフローチャートを用いて、図３の目標ユニット動作点を実現するステップＳ３０７における詳細な処理を示す。
Ｓ１００１では、内燃機関１で発生するトルクが目標内燃機関トルクｔＴｅ［Ｎｍ］となるように燃料噴射量・スロットル開度・点火時期を調整する。
【００８３】
Ｓ１００２では、モータ３のトルクが目標モータトルクｔＴｍ［Ｎｍ］になるようにベクトル制御する。Ｓ１００３では、有段変速機４の変速段を目標変速段ｔＧにする。Ｓ１００４では、クラッチ締結フラグＦｃの設定値に基づいて、クラッチ２の締結・解放の制御を行う。
【００８４】
請求項３を実現する例としては、走行効率を駆動に要する駆動仕事率に対する、その仕事率を発生するために排出を抑制すべき成分質量の割合に置き換え、図３に示すフローチャートに沿って実行すればよい。
【００８５】
〔付録〕
以下に、本実施形態で利用した各種マップの作成方法を説明する。
〔Ａ〕目標モータトルクマップ；ＭＡＰｔｔｍ（ｖｓｐ，ｔＰｄ）と、目標変速段マップ；ＭＡＰｔｇ（ｖｓｐ，ｔＰｄ）の作成方法。
【００８６】
（１）任意の車両速度ｖｓｐについて、各変速段ｉを用いたときのモータ回転速度Ｎｍ（ｉ）を算出する。
【００８７】
（２）任意の駆動仕事率ｔＰｄについて、ｔＰｄをＮｍ（ｉ）で除し、モータトルクＴｍ（ｉ）を算出する。
【００８８】
（３）モータの運転点をＮｍ（ｉ），Ｔｍ（ｉ）とするときのモータ消費電力Ｐｍ（ｉ）を算出する。この際、モータのエネルギー変換効率を考慮する
（４）Ｐｍ（ｉ）が最小となる変速段ｉをこのｖｓｐ，ｔＰｄにおける目標変速段ｔＧとする。
【００８９】
（５）Ｔｍ（ｔＧ）の値を目標モータトルクｔＴｍとしてｖｓｐ，ｔＰｄに対応させて記憶し、目標モータトルクマップ；ＭＡＰｔｔｍ（ｖｓｐ，ｔＰｄ）とする。
【００９０】
（６）ｔＧの値をｖｓｐ，ｔＰｄに対応させて記憶し、目標変速段マップ；ＭＡＰｔｇ（ｖｓｐ，ｔＰｄ）とする。
【００９１】
〔Ｂ〕目標内燃機関トルクマップ；ＭＡＰｔｔｅ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ）と、目標変速段マップ；ＭＡＰｔｇ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ）と、目標モータトルクマップ；ＭＡＰｔｔｍ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ，ｔＰｄ）の作成方法。
【００９２】
（１）任意の車両速度ｖｓｐについて、各変速段ｉを用いたときのエンジン回転速度Ｎｅ（ｉ）を算出する。
【００９３】
（２）様々なエンジントルクＴｅ（ｋ）について、エンジン運転点をＮｅ（ｉ），Ｔｅ（ｋ）とするときのエンジン出力（エンジン仕事率）Ｐｅ（ｉ，ｋ）と燃料消費量Ｆ（ｉ，ｋ）を算出する。ただし、ｋ＝１，２，３…ｍであり、Ｔｅ（１）＝最小エンジントルク、Ｔｅ（ｋ）＝ｋ番目のエンジントルク、Ｔｅ（ｍ）＝最大エンジントルクとする。
【００９４】
（３）Ｆ（ｉ，ｋ）をＰｅ（ｉ，ｋ）で除し、走行効率Ｖ（ｉ，ｋ）を算出する。
【００９５】
（４）任意の目標走行効率ｔＶｄについて、Ｖ（ｉ，ｋ）＝ｔＶｄとなるｉとｋの組合わせを抽出する。組合わせが複数ある場合は、Ｐｅ（ｉ，ｋ）が最大となる組合わせを抽出する（以下、抽出した組合わせのｉ，ｋをＩ，Ｋとする）。
【００９６】
（５）Ｉをこのｖｓｐ，ｔＶｄにおける目標変速段ｔＧとする。
【００９７】
（６）Ｔｅ（Ｋ）の値を目標エンジントルクｔＴｅとしてｖｓｐ，ｔＶｄに対応させて記憶し、目標内燃機関トルクマップ；ＭＡＰｔｔｅ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ）とする。
【００９８】
（７）ｔＧをｖｓｐ，ｔＶｄに対応させて記憶し、目標変速段マップ；ＭＡＰｔｇ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ）とする。
【００９９】
（８）任意のｔＰｄについて、ｔＰｄからＰｅ（Ｉ，Ｋ）を減じ、モータでアシストすべき出力（仕事率）Ｐｍａを算出する。
【０１００】
（９）ＰｍａをＮｅ（Ｉ）（＝エンジン回転速度＝モータ回転速度）で除し、目標モータトルクｔＴｍを算出する。
【０１０１】
（１０）ｔＴｍをｖｓｐ，ｔＶｄ，ｔＰｄに対応させて記憶し、目標モータトルクマップ；ＭＡＰｔｔｍ３（ｖｓｐ，ｔＶｄ，ｔＰｄ）とする。
【０１０２】
〔Ｃ〕目標内燃機関トルクマップ；ＭＡＰｔｔｅ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）と、目標変速段マップ；ＭＡＰｔｇ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）と、目標モータトルクマップ；ＭＡＰｔｔｍ２（ｖｓｐ，ｔＶｄ，ｔＰｄ）の作成方法。
【０１０３】
（１）任意の車両速度ｖｓｐについて、各変速段ｉを用いたときのエンジン回転速度Ｎｅ（ｉ）を算出する。
【０１０４】
（２）様々なエンジントルクＴｅ（ｋ）について、エンジン運転点をＮｅ（ｉ），Ｔｅ（ｋ）とするときのエンジン出力（エンジン仕事率）Ｐｅ（ｉ，ｋ）と燃料消費量Ｆ（ｉ，ｋ）を算出する。ただし、ｋ＝１，２，３…ｍであり、Ｔｅ（１）＝最小エンジントルク、Ｔｅ（ｋ）＝ｋ番目のエンジントルク、Ｔｅ（ｍ）＝最大エンジントルクとする。
【０１０５】
（３）Ｐｅ（ｉ，ｋ）から駆動仕事率ｔＰｄを減じ、余剰出力（＝充電電力）Ｐｅｒ（ｉ，ｋ）を算出する。
【０１０６】
（４）Ｐｅｒ（ｉ，ｋ）にバッテリの充電効率と放電効率とを乗じ、有効モータ出力Ｐｍｅ（ｉ，ｋ）（余剰出力Ｐｅｒのうち、将来モータ出力として利用することが可能な出力）を算出する。
【０１０７】
（５）Ｆ（ｉ，ｋ）をｔＰｄとＰｍｅ（ｉ，ｋ）との和で除し、走行効率Ｖ（ｉ，ｋ）を算出する。
【０１０８】
（６）任意の目標走行効率ｔＶｄについて、Ｖ（ｉ，ｋ）＝ｔＶｄとなるｉとｋの組合わせを抽出する。ここで、組合わせが複数ある場合は、Ｐｅ（ｉ，ｋ）が最大となる組合わせを抽出する（以下、抽出した組合わせのｉ，ｋをＩ，Ｋとする）。
【０１０９】
（７）Ｉをこのｖｓｐ，ｔＶｄにおける目標変速段ｔＧとする。
【０１１０】
（８）Ｔｅ（Ｋ）の値を目標エンジントルクｔＴｅとしてｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄに対応させて記憶し、目標内燃機関トルクマップ；ＭＡＰｔｔｅ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）とする。
【０１１１】
（９）ｔＧの値をｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄに対応させて記憶し、目標変速段マップ；ＭＡＰｔｇ２（ｖｓｐ，ｔＰｄ，ｔＶｄ）とする。
【０１１２】
（１０）余剰出力Ｐｅｒ（Ｉ，Ｋ）をＮｅ（Ｉ）（＝エンジン回転速度＝モータ回転速度）で除し、目標モータトルクｔＴｍを算出する。
【０１１３】
（１１）ｔＴｍをｖｓｐ，ｔＶｄ，ｔＰｄに対応させて記憶し、目標モータトルクマップ；ＭＡＰｔｔｍ２（ｖｓｐ，ｔＶｄ，ｔＰｄ）とする。
【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制御装置の実施形態の構成図である。
【図２】有段変速機を用いる際の内燃機関の動作点を説明する図である。
【図３】本実施形態の概略動作を説明する概略フローチャートである。
【図４】本実施形態の詳細フローチャートである。
【図５】本実施形態の詳細フローチャートである。
【図６】本実施形態の詳細フローチャートである。
【図７】本実施形態の詳細フローチャートである。
【図８】本実施形態の詳細フローチャートである。
【図９】本実施形態の詳細フローチャートである。
【図１０】本実施形態の詳細フローチャートである。
【図１１】無段変速機を含むハイブリッド車両の制御装置の構成図である。
【図１２】本実施形態に用いるマップ・テーブルの例である。
【図１３】本実施形態に用いるマップ・テーブルの例である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…クラッチ
３…モータ
４…有段変速機
５…減速装置
６…差動装置
７…駆動輪
８…インバータ
１０…蓄電池
１１…ユニット（内燃機関、クラッチ、モータ、有段変速機）
１２…制御装置
１３…蓄電状態検出手段
１４…目標走行効率算出手段
１５…目標ユニット動作点算出手段
１６…目標ユニット動作点実現手段

Claims

内燃機関とモータと有段変速機とを含むユニット、及び前記モータに電力を供給する蓄電装置を備え、前記内燃機関と前記モータの少なくとも一方の動力を前記有段変速機を介して出力軸に伝達するハイブリッド車両の制御装置において、
運転者の要求駆動力に応じて車両の駆動に要する駆動仕事率を算出する駆動仕事率算出手段と、
前記蓄電装置の蓄電状態であるＳＯＣ値を検出する蓄電状態検出手段と、
前記駆動仕事率に対する所定の物理量の割合である走行効率の目標値を算出する手段であり、前記ＳＯＣ値が高い程、前記目標値を小さく算出する目標走行効率算出手段と、
前記駆動仕事率および前記目標走行効率を満たす目標ユニット動作点の中から、前記内燃機関で発生する仕事率を最も高効率な走行効率で前記ユニットへ供給するときの前記モータのモータ動作点および前記有段変速機の変速段の目標値を算出する目標ユニット動作点算出手段と、
前記ユニットを前記目標ユニット動作点で運転するように制御する目標ユニット動作点実現手段とを備え、
前記目標ユニット動作点算出手段は、要求駆動力が変化しない場合には、所定時間内の変速を行わないようユニット動作点の目標値を算出する手段であることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記走行効率は、前記車両の駆動に要する駆動仕事率に対する、その仕事率を発生するために消費する燃料量の割合であることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記走行効率は、前記車両の駆動に要する駆動仕事率に対する、その仕事率を発生するために排出される排出抑制すべき成分質量の割合であることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記目標ユニット動作点算出手段は、
前記蓄電装置の充放電可能電力を算出する充放電可能電力算出手段を備え、
前記蓄電装置からの充放電が前記充放電可能電力の範囲内で行われるユニット動作点を前記ユニット動作点の目標値とする手段であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記目標ユニット動作点算出手段は、
要求駆動力の変化を検出する要求駆動力変化検出手段と、
要求駆動力の変化がない場合には、
予め算出した目標ユニット動作点を用いて所定時間運転したと仮定した場合のＳＯＣ推移を予測するＳＯＣ推移予測手段と、
ＳＯＣ推移の予測をもとに算出された目標走行効率から目標ユニット動作点を予測する目標ユニット動作点予測手段と、
目標ユニット動作点の予測から所定時間以内に変速が行われると予測される場合には、
前回の演算で用いた目標ユニット動作点をユニット動作点の目標値とする手段であることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記目標ユニット動作点算出手段は、
算出した目標ユニット動作点を用いて運転したと仮定した際に、
変速段が低速ギヤから高速ギヤへ、もしくは、高速ギヤから低速ギヤへ１段ずつ推移しない場合には、
前回の演算で用いた目標ユニット動作点をユニット動作点の目標値とする手段であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のハイブリッド車両の制御装置。