JP6060757B2

JP6060757B2 - 車両の制御装置

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Publication number: JP6060757B2
Application number: JP2013057485A
Authority: JP
Inventors: 泰司久野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: JP2014180960A

Description

本発明は、エンジンにより駆動される発電機と、当該発電機により生成される電力と減速に伴って得られる回生電力との少なくとも何れか一方により充電されるバッテリとを備える車両の制御装置に関する。

従来、この種の制御装置として、車両走行状態に基づいて制動時に得られると予測される予測回生エネルギーを算出すると共に、蓄電装置の充電状態と予測回生エネルギーとに基づいて当該予測回生エネルギーで蓄電装置を充電可能であるか否かを判定し、判定結果に応じて目標発電効率を設定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この制御装置は、予測回生エネルギーで蓄電装置を充電できないと判定した場合、充電可能と判定された場合に目標発電効率として設定される第１の発電効率よりも高い第２の発電効率を目標発電効率として設定する。そして、この制御装置は、第２の発電効率による目標発電電力、すなわち駆動モータや補機での消費電力よりも小さい電力が発電されるように内燃機関や発電機を制御し、それにより、回生エネルギー確保のために蓄電装置の充電割合（ＳＯＣ）を低下させる際の発電・充電量の増加を抑制すると共に、回生エネルギーによる充電の開始までの燃料消費量を低減させている。

また、従来のハイブリッド電気自動車としては、バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、バッテリの充電状態が所定の下限値未満になると、エンジンの駆動による電動発電機での発電を行うと判定するエンジン駆動発電判定手段と、前方に降坂路があるか否かを判定する降坂路判定手段とを備えたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。このハイブリッド電気自動車では、前方に降坂路があると判定されると、エンジン駆動発電判定手段の判定結果に拘わらず、エンジンの駆動による電動発電機での発電が禁止される。

特開２００６−０９４６２８号公報特開２０１１−１１６２２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術は、ナビゲーションシステムにより取得される情報を用いて予測回生エネルギーを算出するものであり、特許文献２に記載された技術は、ナビゲーションシステムにより取得される情報を用いて降坂路の有無を判定するものである。従って、これらの文献に記載された技術は、何れもナビゲーションシステムを搭載していない車両に適用することができない。また、特許文献１に記載の技術では、第２の発電効率を適正に設定することは容易ではなく、発電効率を高くすることで蓄電装置の充電割合（ＳＯＣ）が減りすぎてしまい、回生エネルギーにより蓄電装置が充電されたとしても、なお充電割合が不足してしまうおそれがある。同様に、特許文献２に記載の技術のように、前方に降坂路があると判定された場合に一律にエンジンの駆動による電動発電機での発電を禁止しても、回生エネルギーにより蓄電装置を充分に充電し得なくなるおそれがある。

そこで、本発明は、ナビゲーションシステムといった情報取得装置を用いることなく車両の減速走行に際して得られる回生電力量を推定すると共に、エンジンの燃料消費量を低減させつつ減速に伴って得られる回生電力を有効に利用してバッテリの充電割合を良好に確保することを主目的とする。

本発明による車両の制御装置は、エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機により生成される電力と減速に伴って得られる回生電力との少なくとも何れか一方により充電されるバッテリとを含む車両の制御装置において、前記車両の加速走行に際して該車両を加速させるのに要したエネルギーから前記加速走行後の減速走行に際して得られると推定される推定回生電力量を算出し、前記加速走行と前記減速走行との間に、前記推定回生電力量に応じて前記エンジンの出力を低下させることを特徴とする。

この制御装置は、車両の加速走行に際して当該車両を加速させるのに要したエネルギーから加速走行後の減速走行に際して得られると推定される推定回生電力量を算出する手段（回生電力量推定手段）と、加速走行と減速走行との間に、推定回生電力量に応じてエンジンの出力を低下させる手段（エンジン制御手段）とを備えるものである。ここで、車両の加速走行に際して当該車両を加速させるのに要したエネルギーは、加速走行中の車両の加速度や車輪速といったパラメータを用いて、すなわちナビゲーションシステムといった情報取得装置を用いなければ得られないパラメータを使用することなく算出することができるものである。また、車両を加速させるのに要したエネルギーが得られれば、推定回生電力量もナビゲーションシステムといった情報取得装置を用いなければ得られないパラメータを使用することなく算出することができる。そして、車両の加速走行と減速走行との間に、上述のようにして得られた推定回生電力量に応じてエンジンの出力を低下させることで、エンジンの燃料消費量を低減させると共に、発電機による発電量を減らしてバッテリの充電割合の増加を抑制し、その後の減速に伴って実際に得られる回生電力をできるだけバッテリにより受け入れられるようにすることが可能となる。従って、この制御装置によれば、ナビゲーションシステムといった情報取得装置を用いることなく車両の減速走行に際して得られる推定回生電力量を算出すると共に、エンジンの燃料消費量を低減させつつ減速に伴って実際に得られる回生電力を有効に利用してバッテリの充電割合を良好に確保することができる。

また、本発明による車両の制御装置は、車両の加速走行の後に予め定められた時間が経過するまでの間、推定回生電力量に応じてエンジンの出力を低下させるものであってもよい。更に、本発明による車両の制御装置は、バッテリの充電割合が予め定められた上限値と下限値との間の範囲内に収まるように当該充電割合に基づいてバッテリの目標充放電電力を設定すると共に、加速走行と減速走行との間に、推定回生電力量に応じて目標充放電電力を補正し、バッテリが目標充放電電力で充放電されるようにエンジンと発電機とを制御するものであってもよい。そして、本発明が適用される車両は、走行用の動力を出力すると共に回生制動力を出力する電動機を更に備えてもよい。また、本発明における発電機は、少なくとも回生制動力を出力可能なものであってもよく、回生制動力に加えて更に走行用の動力を出力可能なものであってもよい。

本発明による車両の制御装置を含むハイブリッド車両の概略構成図である。図１のハイブリッド車両において実行される充放電要求電力設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。図２の充放電要求電力設定ルーチンが実行された際にバッテリの充電割合やエンジンの出力等が変化する様子を例示するタイムチャートである。

次に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明による車両の制御装置を含むハイブリッド車両２０の概略構成図である。同図に示すハイブリッド車両２０は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料と空気との混合気の爆発燃焼により動力を発生するエンジン（内燃機関）２２と、シングルピニオン式のプラネタリギヤ３０と、それぞれ同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１およびＭＧ２とを含む。更に、ハイブリッド車両２０は、エンジン２２を制御するエンジン電子制御ユニット２４と、モータＭＧ１およびＭＧ２を駆動するためのインバータ４１および４２と、インバータ４１および４２に電気的に接続されたバッテリ５０と、インバータ４１および４２を介してモータＭＧ１およびＭＧ２を制御するモータ電子制御ユニット４０と、バッテリ５０を管理するバッテリ電子制御ユニット５５と、図示しない電子制御式ブレーキユニット（油圧式摩擦ブレーキユニット）を制御するブレーキ電子制御ユニット６０、これらの電子制御ユニット２４，４０，５５および６０等と通信しながら車両全体を制御するハイブリッド電子制御ユニット７０とを含む。電子制御ユニット２４，４０，５５，６０および７０は、いずれも図示しないＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成される。なお、以下、「電子制御ユニット」を「ＥＣＵ」という。

モータＭＧ１は、主に、エンジン２２により駆動されて電力を生成する発電機として動作し、モータＭＧ２は、主に、バッテリ５０からの電力により駆動されて動力を発生する電動機として動作すると共にハイブリッド車両２０の制動時に回生制動力を出力する。モータＭＧ１およびＭＧ２は、それぞれインバータ４１または４２を介してバッテリ５０と電力をやり取りする。プラネタリギヤ３０は、モータＭＧ１のロータ（回転軸）に接続されるサンギヤ（第１要素）３１と、駆動軸３５に接続されると共に変速機３６を介してモータＭＧ２のロータ（回転軸）に接続されるリングギヤ（第２要素）３２と、複数のピニオンギヤ３３を支持すると共にダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト（出力軸）２６に連結されるプラネタリキャリア（第３要素）３４とを有する。リングギヤ３２に接続される駆動軸３５は、図示しないギヤ機構、デファレンシャルギヤ３８を介して左右の車輪（駆動輪）ＤＷに連結される。変速機３６は、モータＭＧ２のロータと駆動軸３５との接続および当該接続の解除を実行すると共に、当該ロータと駆動軸３５との間の変速比を複数段階に設定可能なものであり、ハイブリッドＥＣＵ７０により制御される。

バッテリ５０は、リチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池として構成される。当該バッテリ５０を管理するバッテリＥＣＵ５５には、図示しない電圧センサにより検出されるバッテリ５０の充放電電圧（端子間電圧）Ｖｂ、図示しない電流ラインにより検出されるバッテリ５０の充放電電流Ｉｂ、図示しない温度センサにより検出されるバッテリ温度Ｔｂ等が入力される。バッテリＥＣＵ５５は、充放電電流Ｉｂの積算値∫Ｉｂに基づいてバッテリ５０の充電割合（残容量）ＳＯＣを算出する。また、バッテリＥＣＵ５５は、予め定められた図示しない充放電要求電力設定マップに従い、バッテリ５０の充電割合ＳＯＣが予め定められた上限値ＳＨ（例えば４０％）と下限値ＳＬ（例えば７０％）との間の範囲内に収まるように当該充電割合ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の目標充放電電力としての充放電要求電力Ｐｂ＊（ここでは、放電側を正とし、充電側を負とする）を設定する。更に、バッテリＥＣＵ５５は、充電割合ＳＯＣとバッテリ温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０の充電に許容される電力である許容充電電力としての入力制限Ｗｉｎとバッテリ５０の放電に許容される電力である許容放電電力としての出力制限Ｗｏｕｔとを設定する。

ハイブリッドＥＣＵ７０は、上述のようにＥＣＵ２４，４０，５５および６０から各種信号を入力すると共に、様々なセンサからの信号を入力する。例えば、ハイブリッドＥＣＵ７０は、図示しないイグニッションスイッチ（スタートスイッチ）からのイグニッション信号や、アクセルペダル７１の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ７２からのアクセル開度（アクセル操作量）Ａｃｃ、シフトレバー７３の操作位置に対応したシフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ７４からのシフトポジションＳＰ、図示しない車速センサからの車速Ｖ、図示しない車輪速センサからの車輪速Ｖｗ等を入力する。

そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両２０の走行に際して、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサからの車速Ｖに基づいて走行に要求される要求トルクＴｒ＊を設定すると共に、要求トルクＴｒ＊や駆動軸３５の回転数Ｎｒ、充放電要求電力Ｐｂ＊等に基づいて次式（１）に従い車両全体に要求される要求パワーＰ＊を設定する。ただし、式（１）において、Ｎｍ２”は、図示しない回転数センサにより検出されるモータＭＧ２の回転数であり、“γ”は、変速機３６の現変速比であり、“Ｌｏｓｓ”は、損失を示す。また、ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジン２２が運転されている場合、予め定められた動作ラインから要求パワーＰ＊に対応したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊を設定してエンジンＥＣＵ２４に送信する。そして、エンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火時期制御等を実行する。これにより、当該エンジン２２は、要求トルクＴｒ＊に対応した要求走行パワー（Ｔｒ＊×Ｎｒ）とバッテリ５０の充放電に要求される充放電要求電力Ｐｂ＊との和に見合うパワーを出力するように制御される。

P*=Tr*×Nm2/γ-Pb*+Loss …（１）

また、ハイブリッドＥＣＵ７０は、目標回転数Ｎｅ＊や図示しない回転数センサにより検出されるモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２、プラネタリギヤ３０のギヤ比ρ、現変速比γに基づいて次式（２）に従いモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を算出する。更に、ハイブリッドＥＣＵ７０は、次式（３）および（４）に従ってモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊とをバッテリ５０の入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔの範囲内に設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊およびＴｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。なお、式（３）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させてエンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、同式中の“Ｎｍ１”は、図示しない回転数センサにより検出されるモータＭＧ１の回転数であり、“ｋ１”は比例項のゲインであり、“ｋ２”は積分項のゲインである。そして、モータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてインバータ４１，４２のスイッチング素子をスイッチング制御する。これにより、エンジン２２が運転されている場合、充放電要求電力Ｐｂ＊に応じてバッテリ５０が充放電されると共に、エンジン２２から出力されるパワーのすべてまたはその一部がモータＭＧ１，ＭＧ２およびプラネタリギヤ３０によりトルク変換されることで、要求トルクＴｒ＊に応じたトルクが駆動軸３５に出力されることになる。

Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(γ・ρ) …（２）
Tm1*=-ρ/(1+ρ)・Te*+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt …（３）
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/γ …（４）

一方、運転者によりブレーキペダル７５が踏み込まれると、ブレーキＥＣＵ６０は、ブレーキペダルストロークセンサ７６からのブレーキペダルストロークＢＳ（ブレーキペダル７５の踏み込み量）と、予め定められた踏力設定マップとを用いて運転者によるペダル踏力Ｆｐｄを算出し、算出したペダル踏力Ｆｐｄに基づいて運転者により要求されている要求制動力ＢＦ＊を設定する。更に、ブレーキＥＣＵ６０は、要求制動力ＢＦ＊と車速センサからの車速Ｖと予め定められた回生分配比設定マップとを用いてモータＭＧ２に対する要求回生制動力ＲＢＦ＊と電子制御式ブレーキユニットの油圧アクチュエータに対する要求摩擦制動力ＦＢＦ＊とを設定する。そして、ブレーキＥＣＵ６０は、要求摩擦制動力ＦＢＦ＊に基づいて油圧アクチュエータを制御すると共に、要求回生制動力ＲＢＦ＊に予め定められた換算係数を乗じて得られる要求回生制動トルクＲＢＴをハイブリッドＥＣＵ７０に送信する。ハイブリッドＥＣＵ７０は、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎおよび出力制限Ｗｏｕｔの範囲内で回生制動力を出力させるべく、要求回生制動トルクＲＢＴに基づいてモータＭＧ２に対するトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、当該トルク指令Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０およびブレーキＥＣＵ６０に送信する。

また、本実施形態において、ハイブリッドＥＣＵ７０は、運転者によるアクセルペダル７１の踏み込みに応じたハイブリッド車両２０の加速走行に際して当該ハイブリッド車両２０を加速させるのに要したエネルギーである加速エネルギーＥａを算出する。更に、ハイブリッドＥＣＵ７０は、加速エネルギーＥａに基づいてハイブリッド車両２０の加速走行後の減速走行に際してモータＭＧ２による回生制動力の出力に伴って得られると推定される推定回生電力量Ｅｒ（ここでは、正の値とする）を算出し、算出した推定回生電力量Ｅｒを図示しないＲＡＭに格納する。

すなわち、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両２０の加速度Ａが比較的高い加速度として予め定められた閾値Ａｒｅｆを上回っている際に、所定時間ｄｔおきに、図示しない加速度センサにより検出されるか、あるいは車速Ｖに基づいて算出されるハイブリッド車両２０の加速度Ａ（ｍ／ｓｅｃ²）に基づいて当該ハイブリッド車両２０を加速させている力である加速力Ｆａ（Ｎ）を次式（５）に従って算出する。ただし、式（５）において、“ＩＷ”は、ハイブリッド車両２０の等価慣性重量であり、“Ｉｔ”は、車輪ＤＷの慣性モーメントであり、“ｒ”は、車輪ＤＷ（タイヤ）の動荷重半径である。更に、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両２０の加速度Ａが閾値Ａｒｅｆを上回っている際、次式（６）に従って加速力Ｆａ、車輪ＤＷの車輪速Ｖｗおよび時間ｄｔの積値を積算することにより加速エネルギーＥａ（ｋＪ）を算出する。そして、ハイブリッドＥＣＵ７０は、次式（７）に従い、算出した加速エネルギーＥａに予め定められた回生効率η（％）を乗じることにより推定回生電力量（推定減速エネルギー）Ｅｒ（ｋＪ）を算出し、ＲＡＭに格納する。本実施形態において、回生効率ηは、回生制動力を出力するモータＭＧ２の諸元等に基づいて予め定められる一定値とされる。

Fa = A×(IW＋It／r²) …（５）
Ea =∫(Fa×Vw／1000)dt …（６）
Er =η×Ea …（７）

ここで、上述の加速エネルギーＥａは、加速走行中の加速度Ａや車輪速Ｖｗといったパラメータを用いて、すなわちナビゲーションシステムといった情報取得装置を用いなければ得られないパラメータを使用することなく算出することができるものである。また、加速エネルギーＥａが得られれば、推定回生電力量Ｅｒもナビゲーションシステムといった情報取得装置を用いなければ得られないパラメータを使用することなく算出することができる。なお、ハイブリッドＥＣＵ７０は、ハイブリッド車両２０の加速走行後に当該ハイブリッド車両２０の減速が開始されると（加速度Ａが値０未満である状態が所定時間継続すると）、算出した加速エネルギーＥａおよび推定回生電力量Ｅｒをリセットする（値０に設定する）。

次に、上述のように構成されるハイブリッド車両２０におけるバッテリ５０の充放電要求電力Ｐｂ＊の設定手順について説明する。図２は、バッテリＥＣＵ５５により所定時間おきに繰り返し実行される充放電要求電力設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。

図２の充放電要求電力設定ルーチンの開始に際して、バッテリＥＣＵ５５（図示しないＣＰＵ）は、別途算出した充電割合ＳＯＣ、別途検出または算出されるハイブリッド車両２０の加速度Ａ、上述の推定回生電力量Ｅｒといった充放電要求電力Ｐｂ＊の設定に必要なデータを入力する（ステップＳ１００）。次いで、バッテリＥＣＵ５５は、ステップＳ１００にて入力した充電割合ＳＯＣに基づいて充放電要求電力Ｐｂ＊を設定する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０において、バッテリＥＣＵ５５は、例えば、充電割合ＳＯＣが下限値ＳＬよりも大きい値に予め定められた強制充電開始値Ｓｆｃ（例えば４５％）未満になると、バッテリ５０が強制的に充電されるように充放電要求電力Ｐｂ＊を一定の充電電力（負の値）Ｐｃに設定する。また、バッテリＥＣＵ５５は、充電割合ＳＯＣが強制充電開始値Ｓｆｃから当該強制充電開始値Ｓｆｃよりも大きい制御中心Ｓ０（例えば５５％）までの範囲にある場合には充放電要求電力Ｐｂ＊を充電割合ＳＯＣに比例する充電電力（負の値）に設定し、充電割合ＳＯＣが制御中心Ｓ０に一致する場合には、充放電要求電力Ｐｂ＊を値０に設定する。更に、バッテリＥＣＵ５５は、例えば、充電割合ＳＯＣが制御中心Ｓ０から当該制御中心Ｓ０よりも大きく、かつ上限値ＳＨよりも小さい所定値Ｓｆｄ（例えば６５％）までの範囲にあるときに充放電要求電力Ｐｂ＊を充電割合ＳＯＣに比例する放電電力（正の値）に設定すると共に、充電割合ＳＯＣが当該所定値Ｓｆｄを超えると充放電要求電力Ｐｂ＊を一定の放電電力（正の値）Ｐｄに設定する。

充放電要求電力Ｐｂ＊を設定した後、バッテリＥＣＵ５５は、ステップＳ１００にて入力したハイブリッド車両２０の加速度Ａが正の比較的小さい値Ａ１から値（−Ａ１）までの範囲内に含まれるか否か、すなわちハイブリッド車両２０が概ね一定の車速Ｖで走行しているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０にて加速度Ａが値Ａ１から値（−Ａ１）までの範囲内に含まれると判断すると、バッテリＥＣＵ５５は、更にステップＳ１００にて入力した推定回生電力量Ｅｒが比較的大きい値として予め定められた判定閾値Ｅｒｒｅｆを上回っているか否かを判定する（ステップＳ１３０）。そして、推定回生電力量Ｅｒが判定閾値Ｅｒｒｅｆを上回っていると判断した場合、バッテリＥＣＵ５５は、フラグＦが値０であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、フラグＦが値０であれば、図示しないタイマをオンすると共にフラグＦを値１に設定する（ステップＳ１５０）。なお、ステップＳ１５０にてフラグＦが値１に設定された後に本ルーチンが実行された際には、ステップＳ１４０にて否定判断がなされ、ステップＳ１５０の処理はスキップされる。

ステップＳ１４０またはＳ１５０の処理後、バッテリＥＣＵ５５は、上記タイマの計時時間ｔが予め定められた補正適用時間ｔｒｅｆ（例えば、１０秒程度）以下であるか否かを判定し（ステップＳ１６０）。タイマの計時時間ｔが補正適用時間ｔｒｅｆ以下である場合、バッテリＥＣＵ５５は、ステップＳ１００にて入力した推定回生電力量Ｅｒを上記補正適用時間ｔｒｅｆで除することにより補正値ΔＰｂを設定する（ステップＳ１７０）。そして、バッテリＥＣＵ５５は、ステップＳ１１０にて設定した充放電要求電力Ｐｂ＊にステップＳ１５０にて設定した補正値ΔＰｂを加算することにより充放電要求電力Ｐｂ＊を再設定（補正）設定し（ステップＳ１８０）、本ルーチンを一旦終了させる。

一方、ハイブリッド車両２０が加速走行あるいは減速走行していることによりステップＳ１２０にて否定判断を行った場合や、ステップＳ１３０にて推定回生電力量Ｅｒが判定閾値Ｅｒｒｅｆ以下であると判断した場合、バッテリＥＣＵ５５は、ステップＳ１４０以降の処理、すなわち推定回生電力量Ｅｒに応じた充放電要求電力Ｐｂ＊の補正を実行することなく、本ルーチンを一旦終了させる。また、ステップＳ１６０にてタイマの計時時間ｔが補正適用時間ｔｒｅｆを上回ったと判断した場合、バッテリＥＣＵ５５は、上記タイマをオフすると共にフラグＦを値０に設定し、更に推定回生電力量Ｅｒおよび補正値ΔＰｂを値０に設定（リセット）した上で（ステップＳ１９０）、本ルーチンを一旦終了させる。

上述のステップＳ１００〜Ｓ１８０の処理が繰り返し実行される間、ステップＳ１２０およびＳ１３０にて肯定判断がなされることから、ステップＳ１００にて入力される推定回生電力量Ｅｒは、ハイブリッド車両２０が概ね一定の車速Ｖで走行する前の加速に要した加速エネルギーＥａに基づいて設定された比較的大きい一定値となる。従って、ステップＳ１００〜Ｓ１８０の処理が繰り返し実行される間、ステップＳ１１０にて充放電要求電力Ｐｂ＊が充電電力すなわち負の値に設定されている場合、推定回生電力量Ｅｒに応じた補正値ΔＰｂにより補正された充放電要求電力Ｐｂ＊は、充電電力として小さく（絶対値が小さく）なる。また、ステップＳ１１０にて充放電要求電力Ｐｂ＊が放電電力すなわち正の値に設定されている場合、推定回生電力量Ｅｒに応じた補正値ΔＰｂにより補正された充放電要求電力Ｐｂ＊は、放電電力として大きく（絶対値が大きく）なる。そして、ステップＳ１００〜Ｓ１８０の処理が繰り返し実行される間には、補正値ΔＰｂにより充放電要求電力Ｐｂ＊が補正されることで、補正値ΔＰｂにより充放電要求電力Ｐｂ＊が補正されない場合（図３における二点鎖線参照）に比較して上記式（１）に従って算出される要求パワーＰ＊が低下し、それにより要求パワーＰ＊に応じた運転ポイントで運転されるエンジン２２の出力パワーＰｅ（図３における実線参照）が低下する。

従って、ステップＳ１００〜Ｓ１８０の処理が繰り返し実行される間に、バッテリ５０の充電が要求されていても（ステップＳ１１０にて充放電要求電力Ｐｂ＊が負の値に設定されていても）、バッテリ５０の充電割合ＳＯＣ（図３における実線参照）は、補正値ΔＰｂにより充放電要求電力Ｐｂ＊が補正されない場合（図３における二点鎖線参照）に比べて緩やかに増加することになる。また、ステップＳ１００〜Ｓ１８０の処理が繰り返し実行される間に、バッテリ５０の放電が要求されている場合（ステップＳ１１０にて充放電要求電力Ｐｂ＊が正の値に設定されている場合）には、上記式（１）に従って算出される要求パワーＰ＊が低下する分だけ、バッテリ５０の放電すなわち充電割合ＳＯＣの低下を促進させることができる。

これにより、ハイブリッド車両２０の加速走行（図３における時刻ｔ０から時刻ｔ１まで）の後（図３における時刻ｔ１）から上述の補正適用時間ｔｒｅｆが経過するまでの間にハイブリッド車両２０の減速が開始された場合には、上述の推定回生電力量Ｅｒに応じてエンジン２２の出力パワーＰｅを低下させることで、エンジン２２の燃料消費量を低減させることができる。更に、発電機としてのモータＭＧ１による発電量を減らしてバッテリ５０の充電割合ＳＯＣの増加を抑制するか、あるいは充電割合ＳＯＣの低下を促進させることで、図３において白抜矢印で示すように上限値ＳＨまでの充電割合ＳＯＣの余裕代を充分に確保することができる。従って、図３の時刻ｔ２以降におけるハイブリッド車両２０の減速走行に際してモータＭＧ２からの回生電力をできるだけバッテリにより受け入れることが可能となる。この結果、ハイブリッド車両２０では、特に市街地走行等に際して比較的短い間隔（例えば５〜１０秒程度）をおいて加速走行と減速走行とが繰り返される場合に、エンジン２２の燃料消費量を低減させつつ減速に伴って得られるモータＭＧ２からの回生電力を有効に利用してバッテリの充電割合を良好に確保することができる。

また、本実施形態では、タイマの計時時間ｔが補正適用時間ｔｒｅｆを上回った段階で、推定回生電力量Ｅｒに応じた補正値ΔＰｂによる充放電要求電力Ｐｂ＊の補正が行われなくなる。すなわち、本実施形態では、ハイブリッド車両２０の加速走行の後に補正適用時間ｔｒｅｆが経過するまでの間、推定回生電力量Ｅｒに応じてエンジン２２の出力パワーＰｅが低下させられることになる。これにより、ハイブリッド車両２０の加速走行の後、減速が開始されるまでの時間が長期化した場合に、バッテリ５０の充電割合ＳＯＣが低下し過ぎてしまうのを抑制することが可能となる。

以上説明したように、ハイブリッド車両２０は、制御装置として、加速走行に際して当該ハイブリッド車両２０を加速させるのに要した加速エネルギーＥａから加速走行後の減速走行に際して得られると推定される推定回生電力量Ｅｒを算出する回生電力量推定手段としてのハイブリッドＥＣＵ７０と、加速走行と減速走行との間に推定回生電力量Ｅｒに応じた補正値ΔＰｂにより充放電要求電力Ｐｂ＊を補正するバッテリＥＣＵ５５と、補正値ΔＰｂにより補正された充放電要求電力Ｐｂ＊に応じてエンジン２２の出力を低下させるエンジン制御手段としてのハイブリッドＥＣＵ７０およびエンジンＥＣＵ２４（ならびにモータＥＣＵ４０）とを備える。これにより、ハイブリッド車両２０では、ナビゲーションシステムといった情報取得装置を用いることなく減速走行に際して得られる推定回生電力量Ｅｒを算出すると共に、エンジン２２の燃料消費量を低減させつつ減速に伴って実際に得られる回生電力を有効に利用してバッテリ５０の充電割合ＳＯＣを良好に確保することが可能となる。

なお、エンジンや発電機、バッテリ等に加えて路面勾配を取得（検出または算出）する勾配取得手段を備えた車両では、上述の処理を応用して、登坂走行に際して当該車両を登坂させるのに要した登坂エネルギーを要求トルクＴｒ＊（要求走行パワー）等から算出すると共に、当該登坂エネルギーから登坂走行後の降坂走行に際して得られると推定される推定回生電力量（推定減速エネルギー）を算出し、登坂走行と降坂走行との間に推定回生電力量に応じてエンジンの出力を低下させてもよい。そして、この場合も、登坂走行の後に予め定められた時間が経過するまでの間、推定回生電力量に応じてエンジンの出力を低下させてもよく、バッテリの充電割合が予め定められた上限値と下限値との間の範囲内に収まるように当該充電割合に基づいてバッテリの目標充放電電力を設定すると共に、登坂走行と降坂走行との間に、推定回生電力量に応じて目標充放電電力を補正し、バッテリが目標充放電電力で充放電されるようにエンジンと発電機とを制御してもよい。

また、上記ハイブリッド車両２０は、２つのモータＭＧ１およびＭＧ２とプラネタリギヤ３０とを含むものであるが、本発明が適用されるハイブリッド車両は、エンジンにより駆動される発電機と、走行用の動力および回生制動力を出力する電動機とを備えるシリーズ方式のハイブリッド車両であってもよく、少なくとも回生制動力を出力可能な発電電動機、あるいは回生制動力に加えて走行用の動力を出力可能な発電電動機を備える１モータ式（パラレル式）のハイブリッド車両であってもよい。更に、上記ハイブリッド車両２０において、変速機３６の代わりに、シンプルな減速ギヤ機構が採用されてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。

本発明は、エンジンにより駆動される発電機と、当該発電機により生成される電力と減速に伴って得られる回生電力との少なくとも何れか一方により充電されるバッテリとを備える車両の製造産業等において利用可能である。

２０ハイブリッド車両、２２エンジン、２４エンジン電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、３０プラネタリギヤ、３５駆動軸、３６変速機、３９ａ，３９ｂ車輪、４０モータ電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２インバータ、５０バッテリ、５５バッテリ電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、６０ブレーキ電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、７０ハイブリッド電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）、ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機により生成される電力と減速に伴って得られる回生電力との少なくとも何れか一方により充電されるバッテリとを含む車両の制御装置において、
前記バッテリの充電割合が予め定められた上限値と下限値との間の範囲内に収まるように該充電割合に基づいて該バッテリの目標充放電電力を設定すると共に、前記車両の加速走行に際して該車両を加速させるのに要したエネルギーから前記加速走行後の減速走行に際して得られると推定される推定回生電力量を算出し、前記加速走行と前記減速走行との間に、前記推定回生電力量に応じて前記目標充放電電力を補正すると共に前記バッテリが該目標充放電電力で充放電されるように前記エンジンと前記発電機とを制御して、該エンジンの出力を低下させることを特徴とする車両の制御装置。