JP2009196404A - ハイブリッド制御装置、空調制御装置、ハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の制動時に、バッテリの充電が不可能な状態であってもバッテリを充電することなく制動力を確保でき、且つ、制動により発生した電力を有効に活用することのできるハイブリッド制御装置を提供する。
【解決手段】動力分割機構６１を介して接続されたエンジン２とモータジェネレータＭＧとを車両１の要求パワーとバッテリ３の充電許可電力及び放電許可電力に基づいて制御するハイブリッド制御装置８４であって、モータジェネレータＭＧに回生制動が要求されたときに、前記回生制動により発生する電力が前記バッテリ３の前記充電許可電力を超える場合に、余剰電力が空調装置７で消費されるように空調制御装置８５に電力制御指令を出力して、前記モータジェネレータＭＧを回生制動制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力分割機構を介して接続されたエンジンとモータジェネレータとを車両の要求パワーとバッテリの充電許可電力及び放電許可電力に基づいて制御するハイブリッド制御装置、空調制御装置、及びハイブリッド車両の制御方法に関する。

エンジンとモータジェネレータが動力分割機構を介して接続され、エンジンとモータジェネレータを併用して動力を得ることで、エンジンの燃費の向上等を図るハイブリッド車両が提案されている。

ハイブリッド車両では、バッテリの残存容量に応じて規定される充電許可電力及び放電許可電力の範囲内で電力が使用されるようにモータジェネレータが制御されることで、バッテリの残存容量が所定範囲に収まるようにバッテリの充放電が実行されている。

そのため、例えば、運転者がハイブリッド車両を減速させるために踏み込んでいたアクセルペダルを離すことで、ハイブリッド車両のモータに回生制動が要求されるときに、モータの回生制動により発生する電力がバッテリの充電許可電力を超えてしまう場合には、バッテリは回生制動により発生する電力を充電により受け入れることができない。よって、このような場合、ハイブリッド車両は、モータを回生制動させることができない虞があった。

このような問題を解決するため、特許文献１には、遊星歯車機構と二つのモータとを用いてエンジンからの動力をトルク変換して車軸に出力するハイブリッド自動車であって、一方のモータにより車軸に制動力を作用させる際にバッテリの充電不可状態が検出されたとき、一方のモータによって回生される電力を他方のモータによって消費するように二つのモータを制御することで、バッテリを充電することなく車軸に制動力を作用させることができるハイブリッド自動車が開示されている。
特開２００４−３１２９６２号公報

しかし、特許文献１は、本来はバッテリの充電に使用されるべき電力を、他方のモータを駆動制御することで無駄に消費しており、車両の制動時に一方のモータによって回生された電力を有効活用できていない。

本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、ハイブリッド車両の制動時に、バッテリの充電が不可能な状態であってもバッテリを充電することなく制動力を確保でき、且つ、制動により発生した電力を有効に活用することのできるハイブリッド制御装置、空調制御装置、及びハイブリッド車両の制御方法を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明によるハイブリッド制御装置の特徴構成は、動力分割機構を介して接続されたエンジンとモータジェネレータとを車両の要求パワーとバッテリの充電許可電力及び放電許可電力に基づいて制御するハイブリッド制御装置であって、前記モータジェネレータに回生制動が要求されたときに、前記回生制動により発生する電力が前記バッテリの前記充電許可電力を超える場合に、余剰電力が空調装置で消費されるように空調制御装置に電力制御指令を出力して、前記モータジェネレータを回生制動制御する点にある。

上述の構成によれば、ハイブリッド車両の減速等のためにモータジェネレータに回生制動が要求されたが、その時点でバッテリが充電不可能な状態である場合であっても、ハイブリッド制御装置が、回生制動により発生する電力を空調装置で消費させるように空調制御装置を制御する。

以上説明した通り、本発明によれば、ハイブリッド車両の制動時に、バッテリの充電が不可能な状態であってもバッテリを充電することなく制動力を確保でき、且つ、制動により発生した電力を有効に活用することのできるハイブリッド制御装置を提供することができるようになった。

以下、本発明によるハイブリッド制御装置、空調制御装置、及びハイブリッド車両の制御方法について説明する。図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン２、バッテリ３、インバータ４、駆動輪５、無段変速機構６、空調装置７、及び本発明によるハイブリッド制御装置８４と空調制御装置８５を含む複数の電子制御装置８、コンバータ９等を備えて構成されている。

エンジン２は、図２に示すように、内燃部２０と、内燃部２０へ吸入される空気及び燃料の通路となる吸気管２１と、外気の汚れを除去するエアフィルタ２２と、吸気量を検出するエアフロメータ２３と、吸入される空気量を制御するスロットルバルブ２４と、内燃部２０の吸気ポート２０Ａに対して燃料タンクに貯蔵された燃料を噴射するための燃料噴射弁としてのフュエルインジェクション２５と、内燃部２０で燃焼されたガスを排気する排気通路２６と、排気されたガスを浄化する触媒２７と、触媒２７の上流側に設置された酸素濃度センサとなる空燃比検出手段としてのＡ／Ｆセンサ２８等を備えて構成されている。尚、スロットルバルブ２４には、例えば、リニア式スロットル・ポジション・センサからなるスロットル開度を検出するためのスロットル開度検出手段２４Ａが設置されている。

エンジン２は、複数の電子制御装置８のうちの後述するエンジン制御装置８２によって、ハイブリッド制御装置８４から要求されるエンジン要求パワーを満たし、かつ最適燃費となるエンジン回転数となるようにスロットル開度を制御する。また、エンジン制御装置８２は、Ａ／Ｆセンサ２８により検出された酸素濃度に基づいて算出された空燃比が目標空燃比となるようにフュエルインジェクション２５から燃料噴射される燃料量が調整されてストイキ制御が行なわれることで、内燃部２０が適切に駆動されるように構成されている。

バッテリ３は、複数の電池セルが一体化されたモジュールを複数直列に接続したリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の組電池で構成されている。

インバータ４は、図１に示すように、バッテリ３から入力された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ、つまり発電機ＭＧ１及び駆動モータＭＧ２に出力するとともに、モータジェネレータＭＧから入力された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３に出力する。

コンバータ９は、バッテリ３の電圧を昇圧または降圧する。例えば、コンバータ９は、バッテリ３からの入力電圧Ｖ１（例えば２８８（Ｖ））を、出力電圧Ｖ２（例えば６５０（Ｖ））までの範囲の電圧に昇圧するとともに、インバータ４の出力電圧Ｖ２をバッテリ３の電圧Ｖ１まで降圧する。

無段変速機構６は、エンジン２のクランクシャフトから入力されたトルクを、遊星歯車機構でなる動力分割機構６１を介してプロペラ軸６２及び発電機ＭＧ１に伝達する。また、無段変速機構６には、プロペラ軸６２を駆動する走行アシスト用の駆動モータＭＧ２がリダクションギヤ等のギヤ機構６３を介して備えられ、プロペラ軸６２がデファレンシャルギヤ機構６４を介して駆動輪５に連結されている。

モータジェネレータＭＧは、発電機及び電動機の両方として機能し得るが、発電機ＭＧ１は名称のとおり主として発電機として動作し、駆動モータＭＧ２は主として電動機として動作する。

発電機ＭＧ１は、動力分割機構６１を介して伝達されたエンジン２からのトルクによって回転駆動して発電する。発電機ＭＧ１による発電電力は、インバータ４を介してバッテリ３及び／または駆動モータＭＧ２に供給され、バッテリ３の充電電力及び／または駆動モータＭＧ２の駆動電力として用いられる。

駆動モータＭＧ２は、インバータ４から入力された交流電力によって回転駆動される。駆動モータＭＧ２の回転駆動で生成された駆動力は、ギヤ機構６３、プロペラ軸６２、及びデファレンシャルギヤ機構６４を介して駆動輪５へ伝達される。また、ハイブリッド車両１の減速時、つまりモータジェネレータＭＧへの回生制動要求時には、駆動モータＭＧ２の回転駆動による発電電力がインバータ４を介してバッテリ３に供給され、バッテリ３が充電される。

動力分割機構６１は、図３に示すような遊星歯車機構で構成されており、サンギヤ６１１と、サンギヤ６１１と、リングギヤ６１２と、複数のピニオンギヤ６１３とを備えている。尚、図３は、図１に示した動力分割機構６１の断面図である。

図１に示すように、サンギヤ６１１は、サンギヤ軸６１４を介して発電機ＭＧ１の回転軸と接続されており、リングギヤ６１２は、リングギヤ軸６１５及びギヤ機構６３を介して駆動モータＭＧ２の回転軸と接続されている。

複数のピニオンギヤ６１３は、サンギヤ６１１およびリングギヤ６１２との間に配置され、各ピニオンギヤ６１３が、サンギヤ６１１の外周を自転しながら公転する。各ピニオンギヤ６１３の公転力は、プラネタリキャリア軸６１６により図３に示すプラネタリキャリア６１７の回転力として与えられる。プラネタリキャリア軸６１６はエンジン２と接続されている。

プラネタリキャリア６１７の回転に伴ってサンギヤ６１１及びリングギヤ６１２が回転することにより、エンジン２からプラネタリキャリア軸６１６を介して供給されたトルクが、ピニオンギヤ６１３を介してリングギヤ６１２及びサンギヤ６１１へ伝達される。つまり、エンジン２によるトルクが、プロペラ軸６２のトルクと発電機ＭＧ１のトルクとに分割される。

以下、無段変速機構６の動作について詳述する。遊星歯車機構では、サンギヤ６１１、リングギヤ６１２、及びプラネタリキャリア６１７のうちの何れか二つについて回転数及びトルクが決定されると、残り一つの回転数およびトルクが決定される。

ここで、プラネタリキャリア６１７（エンジン２）、サンギヤ６１１（発電機ＭＧ１）、またはリングギヤ６１２（プロペラ軸６２）の回転数は、残り二つの回転数、及び、サンギヤ６１１とリングギヤ６１２の歯の数の比に基づいて、以下の数１から数３で決定される。尚、数１から数３において、Ｎｅはエンジン２の回転数、Ｎｇは発電機ＭＧ１の回転数、Ｎｐはプロペラ軸６２の回転数、ρはサンギヤ６１１とリングギヤ６１２の歯の数の比（サンギヤ６１１の歯の数をリングギヤ６１２の歯の数で除算した値）である。

また、エンジン２、発電機ＭＧ１、及びプロペラ軸６２のトルクは、以下の数４から数６の関係を有している。尚、数４から数６において、Ｔｅはエンジン２のトルク、Ｔｇは発電機ＭＧ１のトルク、Ｔｐはプロペラ軸６２のトルク、Ｔｅｐはエンジン直行トルク、Ｔｍｐはプロペラ軸換算トルクであり、エンジン直行トルクＴｅｐ及びプロペラ軸換算トルクＴｍｐについては以下で説明する。

エンジン直行トルクＴｅｐは、エンジン２のトルクＴｅ及び発電機ＭＧ１のトルクＴｇの二箇所のトルクによって決定されるプロペラ軸６２に加わるトルクのことである。また、プロペラ軸換算トルクＴｍｐは、駆動モータＭＧ２のトルクにギヤ機構６３のギヤ比を乗算することで算出されるトルクである。

つまり、数６より、プロペラ軸６２のトルクＴｐは、エンジン２のトルクによってプロペラ軸６２に加えられるトルクであるエンジン直行トルクＴｅｐと、駆動モータＭＧ２のトルクによってプロペラ軸６２に加えられるトルクであるプロペラ軸換算トルクＴｍｐとの合算によって決定される。

ハイブリッド車両１の走行時、プロペラ軸６２の要求するパワーに相当する駆動力がエンジン２から出力され、出力されたトルクは動力分割機構６１を介してプロペラ軸６２に伝達される。

このとき、プロペラ軸６２から出力すべき回転数及びトルクに対して、エンジン２の出力しているトルクの一部が動力分割機構６１を介して発電機ＭＧ１に伝達される。発電機ＭＧ１は伝達されたトルクにより発電し、その発電電力により駆動モータＭＧ２が駆動される。駆動モータＭＧ２の駆動によりプロペラ軸６２にトルクが付加され、プロペラ軸６２から出力されるトルクが増加される。

モータジェネレータＭＧにより発電された電力の全てまたは一部は、バッテリ３に蓄積される。また、バッテリ３に蓄積された電力によって、モータジェネレータＭＧを駆動することもできる。

上記の動作原理に基づき、ハイブリッド車両１は、エンジン２またはモータジェネレータＭＧのトルクによって、または、エンジン２及びモータジェネレータＭＧのトルクの併用によって走行する。ハイブリッド車両１は、エンジン２及びモータジェネレータＭＧの双方を駆動源として走行することにより、プロペラ軸６２から出力すべきトルクに応じて、エンジン２を運転効率の高い動作点で駆動できる。よって、ハイブリッド車両１は、エンジン２のみを駆動源とする従来の車両に比べて低燃費とすることができる。

以下、図４から図６に示す共線図を用いて、無段変速機構６の動作について更に詳述する。

ハイブリッド車両１が停止している場合、エンジン２、発電機ＭＧ１、及び駆動モータＭＧ２は何れも停止しており、エンジン２、発電機ＭＧ１、及び駆動モータＭＧ２の回転数及びトルクは零であるため、共線図におけるエンジン２、発電機ＭＧ１、及び駆動モータＭＧ２の動作点は図４（ａ）で示すような直線で表わされる。

ハイブリッド車両１が、エンジン２を停止させて駆動モータＭＧ２の駆動力のみで前進している場合、エンジン２の回転数Ｎｅはエンジン２停止のため零であり、プロペラ軸６２は駆動モータＭＧ２の駆動力により正回転（回転数Ｎｐは正の値）であり、発電機ＭＧ１はプロペラ軸６２の正回転により負回転（回転数Ｎｇは負の値）である。

また、エンジン２のトルクＴｇはエンジン２停止のため零であるので、発電機ＭＧ１のトルクＴｇも零となり、プロペラ軸６２のトルクＴｐ（正トルク）がそのままハイブリッド車両１の駆動力となる。

よって、共線図におけるエンジン２、発電機ＭＧ１、及び駆動モータＭＧ２の動作点は図４（ｂ）で示すような直線で表わされる。

ハイブリッド車両１が、エンジン２による前進加速走行を行なっている場合、エンジン２は正回転（回転数Ｎｅは正の値）である。プロペラ軸６２は正回転（回転数Ｎｐは正の値）であり、ハイブリッド車両１が高速である程その回転数Ｎｐは大きくなる。発電機ＭＧ１は、低速走行では正回転（回転数Ｎｇは正の値）だが、高速走行ではプロペラ軸６２の回転数Ｎｐの増大により負回転（回転数Ｎｇは負の値）となる。

また、エンジン２のトルクＴｅは、ハイブリッド車両１が加速走行のため、正トルクであり、発電機ＭＧ１のトルクＴｇは、エンジン２のトルクＴｅが正トルクであるため、負トルクとなる。エンジン直行トルクＴｅｐは、ハイブリッド車両１が加速走行のため、車速にかかわらず正トルクとなるが、プロペラ軸換算トルクＴｍｐは、ハイブリッド車両１が低速の場合には正トルクとなるが、ハイブリッド車両１が高速の場合には発電機ＭＧ１の消費電力を賄うための発電により負トルクとなる。但し、エンジン直行トルクＴｅｐの絶対値がプロペラ軸換算トルクＴｍｐの絶対値よりも大きいため、エンジン直行トルクＴｅｐとプロペラ軸換算トルクＴｍｐの合計であるプロペラ軸６２のトルクＴｐは正トルクとなる。

よって、共線図におけるエンジン２、発電機ＭＧ１、及び駆動モータＭＧ２の動作点は、低速の場合は図５（ａ）、高速の場合は図５（ｂ）で示すような直線で表わされる。

ハイブリッド車両１が、図５（ａ）の状態で、エンジン２による前進減速走行、つまりモータジェネレータＭＧに回生制動が要求される走行を行なっている場合、ハイブリッド車両１が前進走行のため、エンジン２、プロペラ軸６２、及び発電機ＭＧ１共に正回転（回転数Ｎｅ、Ｎｐ、Ｎｇは正の値）である。

また、エンジン２のトルクＴｅは、ハイブリッド車両１が減速走行のため、負トルクであり、発電機ＭＧ１のトルクＴｇは、エンジン２のトルクＴｅが負トルクであるため、正トルクとなる。エンジン直行トルクＴｅｐは、ハイブリッド車両１が減速走行であるため制動力を確保するために、負トルクとなり、プロペラ軸換算トルクＴｍｐは、発電機ＭＧ１の発電電力を賄うために、負トルクとなる。つまり、エンジン直行トルクＴｅｐとプロペラ軸換算トルクＴｍｐの加算値であるプロペラ軸６２のトルクＴｐは負トルクとなる。

よって、共線図におけるエンジン２、発電機ＭＧ１、及び駆動モータＭＧ２の動作点は図６で示すような直線で表わされる。

空調装置７は、フロン類、アンモニア、または二酸化炭素等の冷媒を、液化と気化を繰り返しながら循環させることで、室内の温度や湿度の調整を行なう装置である。

空調装置７は、例えば、図７に示すように、気体状の冷媒を圧縮することで高圧高温の状態とするコンプレッサ７１と、コンプレッサ７１からの高圧高温の冷媒を冷却することで高圧中温且つ液体の状態とするコンデンサ等で構成される冷却部７２と、冷却部７２で液化された冷媒（液体状の冷媒）を冷却部７２でも液化されなかった冷媒から分離して溜めておく分離部７３と、液体状の冷媒を微小ノズル穴からエバポレータ７５へ噴射することで液体状の冷媒を減圧して低圧低温の状態とするエキスパンションバルブ７４と、減圧された液体状の冷媒を気化するエバポレータ７５と、冷媒の気化時に熱を奪われて冷やされたエバポレータ７５周辺の空気に対して風を通過させることで冷風を発生させ外部へ放出する冷風ブロアファン７６と、冷媒の液化時に発生する熱を外部へ放出する温風ファン７７等を備えて構成されている。尚、本実施形態において、空調装置７は、バッテリ３より電力を供給されている。

電子制御装置８は、バッテリ３の充電状態の監視を行なうバッテリ制御装置８１と、エンジン２の吸気量及び燃料噴射量の制御等を実行するエンジン制御装置８２と、モータジェネレータＭＧを制御するＭＧ制御装置８３と、動力分割機構６１を介して接続されたエンジン２とモータジェネレータＭＧとをハイブリッド車両１の要求パワーとバッテリ３の充電許可電力及び放電許可電力に基づいて制御するハイブリッド制御装置８４と、空調装置７を制御する空調制御装置８５等を備えて構成されている。

各電子制御装置８にはＣＰＵを備えたマイクロコンピュータ、ＣＰＵで実行される制御プログラムが格納されたＲＯＭ及び／またはＥＥＰＲＯＭ、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ、及び入出力回路等が設けられており、以下で説明する各電子制御装置８の各機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することで実現されている。尚、各電子制御装置８は相互に通信可能に接続されている。

バッテリ制御装置８１は、バッテリ３の出力電圧を測定する電圧測定部３１と、出力電流を測定する電流測定部３２と、温度を測定する温度測定部３３からの測定値が入力されており、バッテリ制御装置８１は、これらの測定値に基づいてバッテリ残存容量（以下、「ＳＯＣ（State of Charge）」と記す。）を演算する。

エンジン制御装置８２は、エンジン２に備えられたクランク角センサ、エアフローセンサ、及びＡ／Ｆセンサ２８等の各センサの入力信号、並びに他の電子制御装置８からの通信データ（例えば、ハイブリッド制御装置８４からの要求パワーを示すデータ）等に基づいてエンジン２の状態を把握し、エンジン２への燃料供給量及び供給タイミング並びにスロットル開度等を制御することにより適切な回転数となるようにエンジン２を駆動制御する。

ＭＧ制御装置８３は、ハイブリッド制御装置８４から入力されたモータジェネレータＭＧの要求トルクを満たすようにモータジェネレータＭＧを駆動制御し、また、ハイブリッド制御装置８４からモータジェネレータＭＧに対してバッテリ３への出力要求がある場合、当該出力要求を満たす発電量を確保するためにモータジェネレータＭＧを駆動制御する。

ハイブリッド制御装置８４について以下に詳述する。ハイブリッド制御装置８４は、アクセルポジションセンサから得られたアクセル開度、シフトポジションセンサから得られたシフト位置、及び車速センサから得られた車速情報等のハイブリッド車両１の運転状態に基づいてエンジン出力及びモータトルクを算出する。また、ハイブリッド制御装置８４は、バッテリ制御装置８１でＳＯＣ等から算出されたバッテリ３が必要とする電力値をバッテリ制御装置８１から受け取る。

そして、ハイブリッド制御装置８４は、算出したエンジン出力及びモータトルクを実現するために必要な電力値、及び、バッテリ制御装置８１から受け取ったバッテリ３が必要とする電力値の合計値のパワーを、エンジン制御装置８２及びＭＧ制御装置８３に要求する。

ハイブリッド制御装置８４は、ハイブリッド車両１の力行時にバッテリ３からの放電電力をモータジェネレータＭＧに供給し、ハイブリッド車両１の回生制動時にモータジェネレータＭＧによる発電電力でバッテリ３を充電するように、ＭＧ制御装置８３にモータジェネレータＭＧを制御させる。

詳述すると、ハイブリッド制御装置８４は、バッテリ制御装置８１から入力されたバッテリ３のＳＯＣとハイブリッド制御装置７のＲＯＭに格納されたハイブリッド車両１の運転状態に対するエンジン出力及びモータトルクの配分を示すマップ情報等に基づいて演算処理を実行し、充電許可電力Ｗｉｎ及び放電許可電力Ｗｏｕｔの範囲内でバッテリ３の充放電が実行されるようにＭＧ制御装置８３にモータジェネレータＭＧを制御させる。

ここで、充電許可電力Ｗｉｎ及び放電許可電力Ｗｏｕｔは、バッテリ制御装置７で推定されたＳＯＣに応じて規定されるバッテリ３の入出力許可電力範囲のことであり、充電許可電力Ｗｉｎは基本的に負の値、放電許可電力Ｗｏｕｔは基本的に正の値である。

ハイブリッド制御装置８４は、上述のように過充電または過放電を防止するために、以下の数７によって算出されたバッテリ３の充放電電力Ｐｂが、充電許可電力Ｗｉｎ及び放電許可電力Ｗｏｕｔの範囲内に納まる、換言すると充電許可電力Ｗｉｎより大きく、且つ、放電許可電力Ｗｏｕｔより小さくなるように、ＭＧ制御装置８３を制御してモータジェネレータＭＧでの発生電力または消費電力を増減させている。尚、数７において、Ｐｇは発電機ＭＧ１の電力、Ｐｍは駆動モータＭＧ２の電力、Ｐａｃは空調装置７の消費電力、Ｐｉはインバータ４等での電気的損失であり、数７の各項は、電力が消費される場合は正の値、電力が発生する場合は負の値となる。

例えば、発電機ＭＧ１からバッテリ３へ電力が供給される場合、供給電力が大きい程、発電機ＭＧ１の電力Ｐｇは小さくなる、換言すると負の値で絶対値が大きくなるので、バッテリ３の充電電力が小さくなり、バッテリ３の充放電電力Ｐｂが、充電許可電力Ｗｉｎより小さくなる虞がある。

また、バッテリ３から駆動モータＭＧ２や空調装置７へ電力が供給される場合、供給電力が大きい程、駆動モータＭＧ２の電力Ｐｍ及び空調装置７の消費電力Ｐａｃは大きくなるので、バッテリ３の放電電力Ｐｂが大きくなり、バッテリ３の充放電電力Ｐｂが、放電許可電力Ｗｏｕｔより大きくなる虞がある。

ハイブリッド制御装置８４は、モータジェネレータＭＧに回生制動が要求されたときに、回生制動により発生する電力がバッテリ３の充電許可電力Ｗｉｎを超える場合、つまり上述した充放電許可電力Ｐｂが充電許可電力Ｗｉｎより小さくなる場合に、余剰電力が空調装置７で消費されるように空調制御装置８５に電力制御指令を出力して、モータジェネレータＭＧを回生制動制御する。

例えば、ハイブリッド車両１が前進走行しているときに、運転者がアクセルペダルを離すまたは緩めることで、ハイブリッド車両１が前進減速走行をする場合、図６に示したように、プロペラ軸６２は正回転、トルクＴｐは負トルクとなることから駆動モータＭＧ２の電力は負の値となる。よって、駆動モータＭＧ２では電力が発生する。

駆動モータＭＧ２で発生した電力は、本来、バッテリ３に充電される。しかし、駆動モータＭＧ２で発生した電力が、バッテリ３の現在のＳＯＣで規定される充電許可電力Ｗｉｎを超えていると、従来の構成の場合、ハイブリッド制御装置８４は、このような過充電を防止するために、ＭＧ制御装置８３を制御して、駆動モータＭＧ２で電力が発生しないように駆動モータＭＧ２への要求トルクを制限する。その結果、ハイブリッド車両１は、十分な制動力を得ることができなくなってしまう。

そこで、本発明による構成では、ハイブリッド制御装置８４は、空調制御装置８５を制御して空調装置７での消費電力Ｐａｃを増加させることで、バッテリ３の充電電力Ｐｂを減少させる。つまり、制動力確保のために駆動モータＭＧ２で発生させた電力Ｐｍの増加分を、空調装置７での消費電力Ｐａｃで相殺することで、バッテリ３の充放電電力Ｐｂの増加を防止して、充放電電力Ｐｂが充電許可電力Ｗｉｎより小さくなることを回避するのである。

ハイブリッド制御装置８４は、回生制動制御の終了時に、空調装置７の消費電力が低下するように空調制御装置８５に電力制御指令を出力する。

以下に詳述する。回生制動制御が終了すると、回生制動時には発電していた駆動モータＭＧ２が回生制動による発電を停止するので、回生制動制御時のように電力Ｐｍの増加分を空調装置７での消費電力Ｐａｃで相殺することは不要となる。

そこで、ハイブリッド制御装置８４は、回生制動制御の終了時に空調制御装置８５に電力制御指令を出力する。当該電力制御指令を受け取った空調制御装置８５は、空調装置７の消費電力を、回生制動制御が開始された時点の消費電力と同一またはそれ以下となるように、空調装置７を制御する。

尚、空調装置７の消費電力を、回生制動制御が開始された時点の消費電力と同一とするだけでなく前記消費電力以下とするのは、回生制動制御時の空調装置７の消費電力の増加によって、本来空調装置７で設定されていた温度よりも車内温度が低い（冷房時）または高い（暖房時）状態となっている場合もあることから、その相殺のためである。

回生制動制御が終了すると駆動モータＭＧ２で余剰電力が発生しない状態となるが、上述の構成によれば、余剰電力が発生しない状態であるにもかかわらず空調装置７の消費電力が増加したままであることによる電力の無駄な消費を防止することができる。

空調制御装置８５は、空調装置７に適正な冷房及び暖房を実行させるために、エバポレータ７５の出口温度に基づくエキスパンションバルブ７４の噴射量調整や、コンプレッサ７１のオンオフの切り替え等を行なうように構成されている。

ここで、空調装置７の適正な冷房及び暖房の実行とは、例えば、車内温度を空調装置７で設定された温度に維持することや、空調装置７から送出される風量を設定された風量に維持すること等がある。

空調制御装置８５は、ハイブリッド制御装置８４から空調装置７の消費電力を上昇させる電力制御指令が入力されると、エバポレータ７５の出口温度を、設定温度とは異なる温度に設定してコンプレッサ７１での消費電力が増加するように制御するように構成されている。

例えば、空調制御装置８５は、冷房時に当該電力制御指令を受け取ると、エバポレータ７５の出口温度を設定温度より低く設定するように空調装置７を制御する。すると、空調装置７は、車内温度が設定温度となっていてコンプレッサ７１をオフに制御している場合であっても、車内温度を更に低温であるエバポレータ７５の出口温度にしようとして、コンプレッサ７１をオンに切り替える。つまり、エバポレータ７５の出口温度を低くするように空調装置７を制御することにより、コンプレッサ７１がオンに切り替えられる時間の割合が長くなり、コンプレッサ７１での消費電力が増加するのである。

逆に、空調制御装置８５は、暖房時に当該電力制御指令を受け取ると、エバポレータ７５の出口温度を設定温度より高く設定するように空調装置７を制御する。すると、空調装置７は、車内温度が設定温度となっていてコンプレッサ７１をオフに制御している場合であっても、車内温度を更に高温であるエバポレータ７５の出口温度にしようとして、コンプレッサ７１をオンに切り替える。つまり、エバポレータ７５の出口温度を高くするように空調装置７を制御することにより、コンプレッサ７１がオンに切り替えられる時間の割合が長くなり、コンプレッサ７１での消費電力が増加するのである。

通常、回生制動制御の状態の継続時間は短時間である。そして、空調装置７の目標温度が設定温度と異なる状態が前記短時間継続したとしても、ハイブリッド車両１の乗員に不快感を与える等の影響が及ぶ可能性は低いので、上述のような構成とすることは、余剰電力を消費する方法として適している。

空調制御装置８５は、ハイブリッド制御装置８４から空調装置７の消費電力を低下させる電力制御指令が入力されると、エバポレータ７５の出口温度が設定温度となるようにコンプレッサ７１での消費電力が低減するように制御するように構成されている。

例えば、空調制御装置８５は、冷房時に当該電力制御指令を受け取ると、設定温度より低くなっているエバポレータ７５の出口温度を前記設定温度に戻す、つまり前記出口温度を高く設定するように空調装置７を制御する。すると、空調装置７は、その時点でコンプレッサ７１がオンに制御されても、車内温度を現在のエバポレータ７５の出口温度よりも高い前記設定温度にしようとして、コンプレッサ７１をオフに切り替える。つまり、エバポレータ７５の出口温度を高くするように空調装置７を制御することにより、コンプレッサ７１がオフに切り替えられる時間の割合が長くなり、コンプレッサ７１での消費電力が低減するのである。

逆に、空調制御装置８５は、暖房時に当該電力制御指令を受け取ると、設定温度より高くなっているエバポレータ７５の出口温度を前記設定温度に戻す、つまり前記出口温度を低く設定するように空調装置７を制御する。すると、空調装置７は、その時点でコンプレッサ７１がオンに制御されても、車内温度を現在のエバポレータ７５の出口温度よりも低い前記設定温度にしようとして、コンプレッサ７１をオフに切り替える。つまり、エバポレータ７５の出口温度を低く設定するように空調装置７を制御することにより、コンプレッサ７１がオフに切り替えられる時間の割合が長くなり、コンプレッサ７１での消費電力が低減するのである。

回生制動が終了すると、余剰電力を発生させる必要がなくなるので、上述の構成のように、空調制御装置８５が、車内温度を、空調装置７で本来設定されていた温度に戻すように空調装置７を制御することで、車内温度を速やかにハイブリッド車両１の乗員が望む温度にすることができる。

以下、本発明によるハイブリッド制御装置８４及び空調制御装置８５の処理について、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。

ハイブリッド制御装置８４は、アクセルポジションセンサ、シフトポジションセンサ、及び車速センサ等からアクセル開度、シフト位置、及び車速情報等を読み込む（Ｓ１）。

ハイブリッド制御装置８４は、ステップＳ１で読み込んだ情報に基づいてエンジン出力及びモータトルクを算出して、現在のハイブリッド車両１の運転状態、つまり、算出したエンジン出力及びモータトルクがモータジェネレータＭＧに回生制動を要求するような値であるか否かを判断し、回生制動要求の有無を決定する（Ｓ２）。

その結果、ハイブリッド制御装置８４は、モータジェネレータＭＧに回生制動を要求すると（Ｓ２）、当該回生制動により発生する充放電電力Ｐｂがバッテリ３の充電許可電力Ｗｉｎより小さいか否か判断する（Ｓ３）。

充放電電力Ｐｂがバッテリ３の充電許可電力Ｗｉｎより小さい場合（Ｓ３）、ハイブリッド制御装置８４は、空調制御装置８５に電力制御指令を出力し（Ｓ４）、当該電力制御指令を受け取った空調制御装置８５は、空調装置７を制御して、その消費電力を増加させる（Ｓ５）。

ステップＳ２にて、ハイブリッド制御装置８４がモータジェネレータＭＧに回生制動を要求しない場合、または、ステップＳ３にて、回生制動により発生する充放電電力Ｐｂがバッテリ３の充電許可電力Ｗｉｎ以上である場合であって、ハイブリッド制御装置８４が空調制御装置８５に消費電力増加の電力制御指令（ステップＳ４の電力制御指令）を出力している場合（Ｓ６）、ハイブリッド制御装置８４は、消費電力増加の電力制御指令に代えて、消費電力低減の電力制御指令を空調制御装置８へ出力する（Ｓ７）。

当該電力制御指令を受け取った空調制御装置８５は、空調装置７を制御して、その消費電力を低減させる（Ｓ８）。

以上説明したとおり、本発明によるハイブリッド車両１の制御方法は、動力分割機構６１を介して接続されたエンジン２とモータジェネレータＭＧとを車両の要求パワーとバッテリ３の充電許可電力Ｗｉｎ及び放電許可電力Ｗｏｕｔに基づいて制御するハイブリッド車両１の制御方法であって、モータジェネレータＭＧに回生制動が要求されたときに、前記回生制動により発生する電力がバッテリ３の充電許可電力Ｗｉｎを超える場合に、余剰電力が空調装置７で消費されるように空調制御装置８５に電力制御指令を出力して、モータジェネレータＭＧを回生制動制御する回生制動起動ステップ（図８のステップＳ４）と、前記回生制動起動ステップで、空調装置７の消費電力を上昇させる電力制御指令が入力されると、エバポレータ７５の出口温度を、設定温度とは異なる温度に設定してコンプレッサ７１での消費電力が増加するように制御する空調消費電力増大制御ステップ（図８のステップＳ５）と、前記回生制動制御の終了時に、空調装置７の消費電力が低下するように空調制御装置８５に電力制御指令を出力する回生制動終了ステップ（図８のステップＳ７）と、前記回生制動終了ステップで、空調装置７の消費電力を低下させる電力制御指令が入力されると、エバポレータ７５の出口温度が前記設定温度となるようにコンプレッサ７１での消費電力が低減するように制御する空調消費電力低減制御ステップ（図８のステップＳ８）を含む。

以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、空調制御装置８５は、ハイブリッド制御装置８４から空調装置７の消費電力を低下させる電力制御指令が入力されると、エバポレータ７５の出口温度が設定温度となるようにコンプレッサ７１での消費電力が低減するように制御する構成について説明したが、前記電力制御指令が入力されたときに、エバポレータ７５の出口温度が前記設定温度より高いまたは低い温度となるようにコンプレッサ７１での消費電力が低減するように制御する構成であってもよい。

以下に詳述する。空調装置７は、回生制動制御時に、空調制御装置８５の制御によって、コンプレッサ７１での消費電力が増加するように駆動していたので、増加した消費電力分だけハイブリッド車両１の車内温度が空調装置７において設定された温度よりも冷房時には低く暖房時には高くなっている可能性が高い。

上述の実施形態のように、ハイブリッド車両１の車内温度が設定温度となるように、空調制御装置８５によって空調装置７が制御された場合、前記設定温度よりも高くまたは低くなっていた車内温度は、所定時間の経過後に前記設定温度に収束する。

一方、本実施形態のように、ハイブリッド車両１の車両温度が設定温度より冷房時には高く暖房時には低くなるように、空調制御装置８５によって空調装置７が制御された場合、コンプレッサ７１がオフに切り替えられる時間の割合が上述の実施形態の場合よりも長くなる。

よって、車内温度が前記設定温度に達するまでに空調装置７によって消費される電力は上述の実施形態の場合よりも小さくなる。従って、消費電力を節約することができる。

また、空調装置７のコンプレッサ７１がオフに切り替えられる時間の割合が上述の実施形態の場合よりも長くなることで、前記所定時間より短い時間で冷房時には温度が上がり暖房時には温度が下がるので、車内温度をより早く前記設定温度に到達させることができる。

尚、本実施形態の場合、空調制御装置８５は、車内温度が前記設定温度より高くなる（冷房時）または低くなる（暖房時）のを防止するために、車内温度が前記設定温度に到達すると、それまでの制御、つまり車両温度が設定温度より冷房時には高く暖房時には低くするような空調装置７への制御を、車両温度が前記設定温度と同一とするような空調装置７への制御へと切り替える。このような制御の切替によって、車内温度を前記設定温度に維持することができる。

また、空調制御装置８５は、前記電力制御指令が入力されたときに、エバポレータ７５の出口温度が前記設定温度より高いまたは低い温度となるようにコンプレッサ７１での消費電力を低減する代わりに、空調装置７を停止してコンプレッサ７１での消費電力を零とする構成であってもよい。

上述の実施形態では、ハイブリッド制御装置８４は、モータジェネレータＭＧに回生制動が要求されたときに、回生制動により発生する電力がバッテリ３の充電許可電力を超える場合に、余剰電力が空調装置７で消費されるように空調制御装置８５に電力制御指令を出力し、当該電力制御指令を受け取った空調制御装置８５は、エバポレータ７５の出口温度を、設定温度とは異なる温度に設定してコンプレッサ７１での消費電力が増加または低減するように制御する構成について説明した。

しかし、このような制御を実行すると、ハイブリッド車両１の車内温度が乗員の要求温度よりも極端に低くまたは高くなってしまい、乗員に不快を感じさせてしまう虞がある。

そこで、ハイブリッド制御装置８４は、設定温度からの温度乖離許可閾値を予め設定しておき、現在の車内温度と前記設定温度との差分が前記温度乖離許可閾値より大きくなったときには、空調制御装置８５に電力制御指令を取り消す旨の指令を出力して、ハイブリッド車両１の車内温度が前記設定温度よりも極端に低くまたは高くなってしまう状態を回避する構成であってもよい。

上述の実施形態では、モータジェネレータＭＧに回生制動が要求されたときの例として、ハイブリッド車両１が前進走行しているときに、運転者がアクセルペダルを離すまたは緩めることで、ハイブリッド車両１が前進減速走行をする場合について説明したが、ハイブリッド車両１が前進走行しているときに、運転者がブレーキペダルを踏み込むことで、ハイブリッド車両１が前進減速走行をする場合であってもよい。また、ハイブリッド車両１の前進走行に限らず、後退走行している場合であってもよい。

尚、上述した実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

ハイブリッド車両の機能ブロック構成図 エンジンの説明図 動力分割機構の断面図 （ａ）は、車両停止中の動作点を示し、（ｂ）は、ＥＶ前進走行中の動作点を示す共線図 （ａ）は、高速時の前進加速走行中の動作点を示し、（ｂ）は、低速時の前進加速走行中の動作点を示す共線図 前進減速走行中の動作点を示す共線図 空調装置の機能ブロック構成図 本発明によるハイブリッド制御装置８４及び空調制御装置８５の処理について説明するためのフローチャート

符号の説明

２：エンジン
３：バッテリ
７：空調装置
６１：動力分割機構
７１：コンプレッサ
７５：エバポレータ
８４：ハイブリッド制御装置
８５：空調制御装置
ＭＧ：モータジェネレータ

Claims (5)

1. 動力分割機構を介して接続されたエンジンとモータジェネレータとを車両の要求パワーとバッテリの充電許可電力及び放電許可電力に基づいて制御するハイブリッド制御装置であって、
   前記モータジェネレータに回生制動が要求されたときに、前記回生制動により発生する電力が前記バッテリの前記充電許可電力を超える場合に、余剰電力が空調装置で消費されるように空調制御装置に電力制御指令を出力して、前記モータジェネレータを回生制動制御するハイブリッド制御装置。
2. 前記回生制動制御の終了時に、前記空調装置の消費電力が低下するように前記空調制御装置に電力制御指令を出力する請求項１記載のハイブリッド制御装置。
3. 請求項１記載のハイブリッド制御装置から空調装置の消費電力を上昇させる電力制御指令が入力されると、エバポレータの出口温度を、設定温度とは異なる温度に設定してコンプレッサでの消費電力が増加するように制御する空調制御装置。
4. 請求項２記載のハイブリッド制御装置から空調装置の消費電力を低下させる電力制御指令が入力されると、エバポレータの出口温度が前記設定温度となるように前記コンプレッサでの消費電力が低減するように制御する請求項３記載の空調制御装置。
5. 動力分割機構を介して接続されたエンジンとモータジェネレータとを車両の要求パワーとバッテリの充電許可電力及び放電許可電力に基づいて制御するハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記モータジェネレータに回生制動が要求されたときに、前記回生制動により発生する電力が前記バッテリの前記充電許可電力を超える場合に、余剰電力が空調装置で消費されるように空調制御装置に電力制御指令を出力して、前記モータジェネレータを回生制動制御する回生制動起動ステップと、
   前記回生制動起動ステップで、空調装置の消費電力を上昇させる電力制御指令が入力されると、エバポレータの出口温度を、設定温度とは異なる温度に設定してコンプレッサでの消費電力が増加するように制御する空調消費電力増大制御ステップと、
   前記回生制動制御の終了時に、前記空調装置の消費電力が低下するように前記空調制御装置に電力制御指令を出力する回生制動終了ステップと、
   前記回生制動終了ステップで、前記空調装置の消費電力を低下させる電力制御指令が入力されると、エバポレータの出口温度が前記設定温度となるように前記コンプレッサでの消費電力が低減するように制御する空調消費電力低減制御ステップを含むハイブリッド車両の制御方法。