JP5130249B2 - ハイブリッド車両の充電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の回生充電制御に関する。

近年、エネルギー問題や環境保護の観点から低燃費の車両の開発が盛んであり、その中でもエンジンとモータを有し、その双方を駆動に用いることができるハイブリッド車両が注目されている。前記ハイブリッド車両は、加速時やエンジンの効率が悪い低負荷，低回転域においてモータを駆動することにより、エンジン運転をアシストする一方で、前記モータを発電機として使用し、定常走行時や減速時に余剰エネルギーをバッテリに充電することによって、燃費の向上を図っている。

上記充電時にはモータを発電機として回転させるために、車両推進力に対する負荷が増加する。したがって、効果的に燃費を向上させるためには、好適なタイミングで充電を行う必要がある。

特許文献１では、エンジンを動力源として走行しながらバッテリの充電を行う際に、燃料消費量に関して最も効率よく充電可能なエンジン出力の制御方法が提案されている。

特許文献２では減速時の回生充電に関して、車速に関する情報およびバッテリの残容量から回生可能電力量を算出し、前記回生可能電力量に基づいてバッテリの過充電を防ぐようなモータの制御方法が提案されている。

特開平９−９８５１６号公報 特開平７−１２３５０９号公報

本発明の目的は、減速燃料カット時における回生充電制御を回生充電量と燃料消費量の双方の観点から最適化することである。

本発明では、減速燃料カット時における回生の可否を判定するにあたり、燃料カット開始時において、回生を行うことで得られる電力量の燃料量換算値と、回生を行うことで燃料カット期間が短くなるために相対的に増加する燃料消費量と、を予測計算・比較し、前者が後者よりも大きいと判定された場合にのみ回生充電を行う。

本発明によれば、減速燃料カット時の充電制御において、燃費改善が見込める場合を前もって予測・判断して充電を行うことで、効果的に燃費を向上させることができる。

第１の実施例における、ハイブリッド車両充電制御装置のハード構成図。 燃料カット時における、回生の有無と燃料カット期間長短の関係を表す図。 第１の実施例における、制御全体の流れを示す図。 第１の実施例における、燃料量Ｘの予測計算方法を示す図。 第１の実施例における、燃料カット期間ｔａ，ｔｂの算出方法を示す図。 車両物理モデル内の主要パラメータを示す図。 エンジン回転数とエンジントルクに対する燃料噴射量特性を表す図。 第１の実施例における、獲得可能電力量Ｙの予測計算方法を示す図。 エンジン回転数とエンジントルクに対する燃費特性および出力特性を表す図。 燃料噴射量特性図上におけるエンジン動作点のシフトを表す図。 燃料カット時における、回生の有無による車速変化の違いを表す図。 第２の実施例における、ＩＳＧ搭載車両の充電制御装置のハード構成図。 燃料カット時における、回生およびアイドルストップの有無と、燃料カット期間の長短の関係を表す図。 第２の実施例における、制御全体の流れを示す図。 第２の実施例における、燃料量ｘａ，ｘｂの予測計算方法を示す図。 第２の実施例における、燃料カット期間ｔｃ算出方法を示す図。

本発明のハイブリッド車両回生充電制御技術の実施例を以下に説明する。

本発明の第１の実施例として、いわゆるマイルドハイブリッド車両への適用例について説明する。本実施例のマイルドハイブリッド車両では、エンジン走行と、モータアシストを加えたエンジン＋モータでの走行が可能であるものとする。

本実施例の、ハイブリッド車両充電制御装置のハード構成を図１に示す。このハイブリッド車両は、駆動源としてエンジン１０１とモータジェネレータ１０２を有し、エンジン１０１のみでの駆動に加えて、エンジンとモータジェネレータ１０２両方での駆動が可能である。モータジェネレータ１０２は、ＥＣＵ１０６からの指令を元にクラッチの締結が行われることで、駆動への寄与が可能であるとともに、状況によっては駆動輪からのトルクの一部によって外部から回転力を受け、発電機として機能する。エンジン１０１およびモータジェネレータ１０２で発生したトルクは、ＥＣＵ１０６からの指令を元にＣＶＴ１０７で変速され、最終減速機１０８で増大された後に駆動輪１０９に伝えられる。モータジェネレータ１０２は電力制御部１０４を通して、バッテリ１０３から電力を供給されて駆動に使用されるとともに、外部から回転させられることによって発電機としての機能を持ち、発電された電力は電力制御部１０４で適切な電圧に調整され、バッテリ１０３に充電される。発電機としてのモータジェネレータ１０２は、エンジン１０１のトルクの一部を用いて、または、減速時に駆動輪１０９からのトルクの一部により回転力を受け、発電した電力をバッテリ１０３に充電する。電力制御部１０４はＥＣＵ１０６からの指令を元にモータジェネレータ１０２の充電動作と力行動作を切り替えることができる。エンジン１０１，モータジェネレータ１０２はＥＣＵ１０６からの指令に基づいて制御される。ただし、モータジェネレータ１０２は電力制御部１０４を通して、ＥＣＵ１０６からの指令を受ける。ＥＣＵ１０６は、エンジン回転数検出装置１１０からエンジン回転数を、電力制御部１０４からモータジェネレータ１０２の動作状態を、バッテリ１０３からバッテリの現在ＳＯＣおよび温度を、アクセル開度検出装置１１１からアクセルの開度を、車速検出装置１１２から車速を、カーナビゲーションシステム１１３から路面勾配や法定速度などの道路情報、および路車間通信１１４による情報を得る。

次に、図２を用いて、減速時燃料カット中における、回生の有無と燃料カット期間の長短に起因するエネルギー収支のトレードオフの関係について説明する。一般的に、アクセル開度検出装置１１１から得られるアクセル開度やエンジン回転数検出装置１１０から得られるエンジン回転数について、予め定められた燃料カット許可条件が成立すると、燃料カットが行われる（ｔ１）。図２においては、燃料カットフラグが０から１になることで、燃料カット開始を表す。通常の燃料カットから燃料カットリカバまでの様子を図２の（ｉ）に示す。燃料カット中には駆動力がエンジン１０１から発生しないため、車速とともにエンジン回転数が減少し、エンジン回転数が燃料カットリカバ回転数に達すると（ｔ３）、燃料の供給を再開する（燃料カットフラグ１→０）。この燃料カットリカバ回転数は、エンジンストールを生じさせないように、アイドル回転数より所定量高い回転数に設定されている。

前記減速時燃料カット期間中に、回生充電を行うと（図２の（ii））、走行抵抗に加えて、モータジェネレータ１０２を回転させて発電をするための負荷が生じ、回生充電を行わない場合（ｉ）と比べて、エンジン回転数の減少が早くなる。すなわち、燃料カットリカバ回転数に早く到達して燃料供給が再開されるため（ｔ２）、回生充電を行わない場合と比べて、使用する燃料量は多くなる。また、（ii）は同様の理由で車速の減少も早いため、ｔ１からｔ３までに進むことのできる距離は（ｉ）よりも短い。（ｉ）と同じ距離を走行するために、ｔ３以後の車速によっては、追加でエネルギーを消費する場合がある。したがって、（ｉ）と（ii）を比べた時に、回生充電によって新たに得られるエネルギー量と増加する消費エネルギー量のトレードオフの関係が生じる。

以下に、前記トレードオフの関係を考慮した回生充電制御を説明する。本制御全体の流れを図３に示す。

ステップ２０１では、エンジン回転数検出手段１１０から得られるエンジン回転数やアクセル開度検出装置１１１から得られるアクセル開度について、予め定められた燃料カット許可条件が成立するか否かが判定され、燃料カット許可条件が成立すれば燃料カットを実施し（ステップ２０２）、満たさなければ燃料供給を続ける（ステップ２０３）。

燃料カットを実施する場合、ステップ２０４において、本燃料カット期間中に回生充電を行った場合に、回生充電を行わなかった場合と比較して余分に必要な燃料消費量Ｘ（図２参照）を予測計算する。前記燃料消費量Ｘの予測計算方法については後述する。

次にステップ２０５において、本燃料カット期間中に回生充電を行った場合に新たに獲得可能な電力量Ｙ（図２参照）を予測計算する。前記獲得可能電力量Ｙの予測計算方法については後述する。

次にステップ２０６において、ステップ２０５で予測計算した獲得可能電力量Ｙを対応する燃料消費量Ｙｆ（図２参照）に換算する。前記ＹからＹｆへの換算方法については後述する。

次にステップ２０７において、本燃料カット期間中に回生充電を行った場合に、回生充電を行わなかった場合と同じ距離を走行するために必要な、追加走行分燃料量Ｚを予測計算する。前記追加走行分燃料量Ｚの予測計算方法については後述する。

ステップ２０８において、ステップ２０４で求まった燃料消費量Ｘとステップ２０７で求まった追加走行分燃料量Ｚの和と、ステップ２０６で求まった燃料消費量Ｙｆを比較する。ここでＹｆが（Ｘ＋Ｚ）よりも大きければ、本燃料カット期間で回生充電をするメリットがあると判断できるので、ステップ２０９で回生を実施する。それ以外の場合には、回生充電のメリットがないと考えられるため、回生は実施しない。

以上のように、減速燃料カット時の充電制御について、燃費改善が見込める場合を前もって予測・判断して充電を行うことで、効果的に燃費を向上させることができる。

次に、図３のステップ２０４における、燃料量Ｘの予測計算方法について、図４を用いて説明する。

燃料量Ｘの予測計算では、アイドル回転数維持に必要とされる燃料噴射量Ｆｉｄｌ、回生なしの場合の燃料カット期間（ｔａとする）、回生ありの場合の燃料カット期間（ｔｂとする）、が求められ（３０１，３０２，３０３）、これらを用いて、
Ｘ＝Ｆｉｄｌ＊（ｔａ−ｔｂ） …（１）
で燃料量Ｘが求められる（３０４）。ｔａ，ｔｂ，Ｆｉｄｌの求め方について図５と図７で説明する。

図５は燃料カット期間ｔａ，ｔｂを求める計算方法を示す図である。燃料カット開始時における、エンジン回転数，車速、および勾配に関する情報がそれぞれの検出手段（１１０，１１２，１１３）から得られ、前記車両物理モデル４０２においてエンジン回転数の減少予測が立てられて燃料カット期間が算出される。前記車両物理モデル４０２内の計算については後述する。この際に回生有無仮定手段４０１によって、回生の有無を仮定することで、回生なしの場合の燃料カット期間ｔａと回生ありの場合の燃料カット期間ｔｂがそれぞれ求められる。回生なしの場合は、クラッチ１０５が開放されるために、モータジェネレータ１０２を回転させる負荷は無く、エンジン駆動抵抗と走行抵抗（空気抵抗，転がり抵抗，登坂抵抗）によって車速が低下し、エンジン回転数が低下する。回生ありの場合は、クラッチ１０５が締結され、モータジェネレータ１０２とエンジン１０１は同じ回転数で回転する。そのため、上記走行抵抗に加えて、モータジェネレータ１０２を回転させるための負荷および発電に伴う負荷がエンジン回転数を減少させる要因として加わり、回生なしの場合よりも早く、エンジン回転数が減少する。したがって、ｔａ＞ｔｂの関係にある。

以下で、エンジン回転数を予測する前記車両物理モデル４０２について、計算の概略を説明する。主要なパラメータを図６に示す。計算式で使用されている記号の意味は次の通りである。

Ｆ：車両駆動力
Ｆｅ：エンジンによる駆動力
Ｆｍ：モータジェネレータによる駆動力または充電負荷
Ｆｒ：車両の前方への走行を妨げる抵抗力
Ｔｅ：エンジントルク
Ｔｃｏｍ：エンジン燃焼圧トルク
Ｔｆｒｉｃ：エンジン内摩擦損失トルク
Ｔｍ：モータジェネレータトルク
Ｔｍｏｔ：モータジェネレータ力行時のトルク
Ｔｇｅｎ：モータジェネレータ充電時の負荷トルク
Ｒｒ：転がり抵抗
Ｒｌ：空気抵抗
Ｒｓ：登坂抵抗
Ｍ：車両重量
Ｖ：車両速度
Ｖ０：車両速度初期値
α：車両加速度
ｒ：タイヤ半径
Ｎｄ：駆動軸回転数
Ｎｅ：エンジン回転数
ｉ：総減速比
車両の運動は運動方程式、
Ｆ＝Ｍ＊α …（２）
に従う。式（２）の左辺、車両駆動力Ｆは、
Ｆ＝Ｆｅ＋Ｆｍ−Ｆｒ …（３）
で表され、各駆動力または抵抗力は、
Ｆｅ＝Ｔｅ＊ｉ／ｒ …（４）
Ｆｍ＝Ｔｍ＊ｉ／ｒ …（５）
Ｆｒ＝Ｒｒ＋Ｒｌ＋Ｒｓ …（６）
である。エンジントルクＴｅ，モータジェネレータトルクＴｍは、
Ｔｅ＝Ｔｃｏｍｂ−Ｔｆｒｉｃ …（７）
Ｔｍ＝Ｔｍｏｔ−Ｔｇｅｎ …（８）
のように表すことができる。ＴｍｏｔとＴｇｅｎはモータジェネレータの運転状態（力行／充電）によってどちらか一方が値を持つ。また、式（２）右辺の車両加速度αは車両速度Ｖと、
Ｖ＝∫αｄｔ …（９）
の関係にある。（３）〜（９）式を（２）式に適用し、車両速度の初期値Ｖ０を与えることによって、車両速度の計算式が求まる。

Ｖ＝Ｖ０＋（１／Ｍ）∫Ｆｄｔ …（１０）
車両速度から駆動軸回転数への変換は、
Ｎｄ＝Ｖ／（２πｒ） …（１１）
であり、エンジン回転数は、
Ｎｅ＝Ｎｄ＊ｉ …（１２）
で求められる。

本発明で対象にしている燃料カット時には、（７）式右辺において、Ｔｃｏｍｂ＝０、となる。

また、（８）式において、回生充電を行う場合には、Ｔｍ＝−Ｔｇｅｎ、行わない場合には、Ｔｍ＝０となる。したがって、（ｉ），（ii）それぞれにおける車両駆動力は、
（ｉ）Ｆｉ＝−Ｔｆｒｉｃ＊ｉ／ｒ−Ｆｒ …（１３）
（ii）Ｆii＝−（Ｔｆｒｉｃ＋Ｔｇｅｎ）＊ｉ／ｒ−Ｆｒ …（１４）
であり、（１３），（１４）式を用いて（１０）〜（１２）式を積分計算することで、エンジン回転数減少の予測計算がなされる。以上で車両物理モデル４０２の説明を終わる。

前記アイドル回転数維持に必要な燃料噴射量Ｆｉｄｌは図７のような燃料噴射量特性図を用いて、走行状態に対応したエンジン動作点（エンジン回転数，エンジントルク）を選ぶことで予測することができる。例えば、カーナビゲーションシステム１１３によって上り坂が検出されている場合のエンジン動作点は、平坦路を走る場合と比較して大きなトルクを必要とする点となり、燃料噴射量Ｆｉｄｌは多くなると考えられる。燃料噴射量Ｆｉｄｌについては、図７のようなマップを用いずに、予め定めた固定値を用いることも可能である。

次に、図３のステップ２０５で使用する、獲得可能電力量Ｙの予測計算について図８を用いて説明する。獲得可能電力量Ｙは、モータジェネレータ１０２の発電特性，回生可能時間ｔｂ，充電効率，目標充電量が入力値（５０４，５０５，５０６，５０７）となり、獲得可能電力量計算手段５０８で計算される。発電特性はエンジン回転数検出手段１１０から得たエンジン回転数をもとに、発電特性算出手段５０４において算出される。回生可能時間ｔｂは図４のステップ３０３で求めたものが使用される。充電効率はバッテリ温度（５０１）および現在のＳＯＣ（５０２）から算出される。目標充電量は目標ＳＯＣ（５０３）および現在のＳＯＣから算出される。このうち、目標ＳＯＣは車速によって設定される。すなわち、車速が大きければ次に停止するまでに回生の機会が多いと考えられるので、車速が小さい場合と比べて、目標ＳＯＣは低めに設定される。

次に、図３のステップ２０６で行われる獲得可能電力量Ｙから燃料量Ｙｆへの換算について説明する。獲得可能電力量Ｙから燃料量Ｙｆへの換算は、予め定められた一定の係数Ｃで
Ｙｆ＝Ｃ＊Ｙ …（１５）
として求めてもよい。あるいは、エンジン走行中にトルクを上乗せして電力量Ｙを発電するための追加分の燃料量として、Ｙｆを求めることもできる。たとえば、Ｙが１／６［ｋｗｈ］であるとして、仮にＹを１分で充電するためには、
（１／６）［ｋｗｈ］÷（１／６０）［ｈ］＝１０［ｋｗ］ …（１６）
で発電する必要がある。上記エンジン走行の車速を５０［ｋｍ／ｈ］と仮定すると、１０［ｋｗ］の発電をするためには、図９の燃費・出力特性図から分かるように、エンジンの動作点を変更し、エンジン回転数を保ったまま１０ｋｗ分トルクを上乗せすることになる。このときの燃料噴射量の変化は、図１０の燃料噴射量特性図上で同様の動作点シフトを行うことで求めることができ、たとえばこのエンジン動作点のシフトによって、燃料噴射量が０.５［cc／sec］増加するのであれば、
０.５［cc／sec］＊６０［sec］＝３０［cc］ …（１７）
の燃料量が発電のために新たに必要となる。したがって、この場合のＹｆは３０［cc］と計算できる。

次に、ステップ２０７で予測計算される、追加走行分燃料量Ｚについて、図１１を用いて説明する。図１１において、ＶＳＰａ，ＶＳＰｂはそれぞれ、前記燃料カット中に回生を行わなかった場合、回生を行った場合の予想車速変化を表している。図１１においては、時間軸と車速を表す線に囲まれる領域が走行距離を表す。前述のように、ＶＳＰｂはＶＳＰａに比べて減少が早いため、ｔ１〜ｔ３に走行した距離は回生を行った場合の方が短い。回生を行った場合に、回生を行わなかった場合と同一の地点に到達するためには、不足分の距離を追加走行する必要がある。

追加走行で補うべき不足分の距離は、（ＶＳＰａ−ＶＳＰｂ）をｔ１〜ｔ３について積分することによって求められ、前記不足分の距離を走行するために必要な燃料量がステップ２０７で求める値Ｚである。この際に必要となる予想車速ＶＳＰａ，ＶＳＰｂは図５で説明した車両物理モデル４０２において求まる。

前記不足分の距離をｔ３以前から引き続き惰性で走行し、車両速度がある目標車速以下にならないと予測される場合には、追加でエネルギーを使用することなく、前記不足分の距離を走行することができ（図１１（ａ)）、Ｚ＝０とする。前記目標車速は、カーナビゲーションシステム１１３の情報を元に、走行中の道路の法定速度に設定することが考えられる。または、路車間通信１１４の情報を元に、信号や前方車両，料金所などの前方停止目標までの距離に応じて可変に設定することも考えられる。追加走行中の惰性走行で車両速度があるタイミングにおいて前記目標車速以下になると予測される場合には（図１１（ｂ)）、前記タイミングから追加で燃料を消費してエンジントルクを付加するか、電力を消費してモータトルクを付加することによって目標車速を実現すると想定する。前者の場合には必要燃料量がＺに、後者の場合には必要電力量を燃料量に換算した値がＺに相当する。前記換算方法は、ステップ２０６と同じ方法を用いる。

以上に説明をした実施例１の回生充電制御は、単純化して、以下の条件のいずれか、もしくは複数の組み合わせを満たす場合に回生を行う、という制御にすることも可能である。
・燃料カット開始時の車速が所定の値よりも大きい
・燃料カット開始時のエンジン回転速度が所定の値よりも大きい
・燃料カット開始時のバッテリＳＯＣが所定の値よりも小さい
・燃料カット中の予想路面勾配が所定の値よりも大きな下り坂である
・燃料カット中の補機類使用量予想が所定の値よりも小さい

以上が、実施例１の説明である。

次に、本発明の実施例２としてＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を搭載したマイクロハイブリッド車両への適用例について説明する。ここでいうＩＳＧは、エンジンとベルトで繋がっており、通常のオルタネータの機能に加えて、アイドルストップ後のエンジン再始動時にはスタータとしての役割を果たす装置である。ＩＳＧはオルタネータベルトによってエンジンと常時繋がっており、アイドルストップからの復帰時に通常のスタータと比べ、迅速かつ静粛にエンジンの再始動が可能である。一般的にＩＳＧはモータとしての容量が小さいため、マイルドハイブリッドのように車両の駆動に用いられることはないが、減速時などに積極的に回生エネルギーを蓄え、アイドルスタート時のエンジン始動に用いられる。

図１２において、ＩＳＧ搭載マイクロハイブリッド車両の充電制御装置のハード構成を説明する。実施例１と同じコンポーネントの説明は省略する。実施例２において実施例１と大きく異なるのは、モータジェネレータ１０２（図１）の代わりにＩＳＧ６０１が搭載されている点、エンジン１０１とＩＳＧ６０１との連結がクラッチ１０５（図１）を介さず、オルタネータベルト６０２で常時繋がっている点である。

次に図１３において、減速時燃料カット中における、回生の有無およびアイドルストップの有無と、燃料カット期間の長短に起因するトレードオフの関係について説明する。

実施例１で説明した燃料カット制御では、エンジン回転数がアイドル回転数以下にならないように、所定のエンジン回転数まで回転数が減少したタイミングで燃料供給を再開し、アイドル回転数を維持していた。しかし、アイドルストップを活用する本実施例においては、減速後に停止が予測される場合に限り、燃料供給を再開せずにエンジン回転数をそのまま減少させて停止させる、という制御も可能である。

図１３（ｉ）は、減速時燃料カット中に回生もアイドルストップも行わない場合の、燃料供給／カットおよびエンジン回転数の挙動を示している。（ii）は回生なし、アイドルストップありの場合を、（iii）は回生あり、アイドルストップなしの場合を、（iv）は回生・アイドルストップともにありの場合を示している。（ii），（iii）および（iv）についてはバッテリに出入りする電力量も示している。各々の場合について、燃料カット開始からアクセルＯＮまでにおける燃料量および電力量に関する損得評価を以下に示す。

図１３の（ｉ）〜（iv）における燃料カット期間は、
ｔｂ（iii）＜ｔａ（ｉ）＜ｔｃ（ii，iv） …（１８）
の関係にあり、（ii）および（iv）と比較して燃料カット期間の短い（ｉ）と（iii）では、余分にｘａ，ｘｂの燃料量が必要である。回生充電を行う（iii）および（iv）では、電力量Ｙを獲得する。その一方で、（iii）および（iv）は、回生充電を行わない（ｉ）および（ii）と比べて、車速の減少が早く、図示しない走行距離に不足が生じるために、（ｉ）および（ii）と同じ地点まで走行するための追加エネルギーが必要になる。また、アイドルストップを行う（ii）および（iv）では、エンジン再始動用の電力量Ｙｒｓｔが必要である。以上のエネルギー収支をまとめると以下のようになる。
（ｉ）燃料量ｘａを消費。
（ii）エンジン再始動用電力量Ｙｒｓｔを消費。
（iii）回生で電力量Ｙを獲得。燃料量ｘｂおよび追加走行分エネルギーを消費。
（iv）回生で電力量Ｙを獲得。エンジン再始動用電力量Ｙｒｓｔおよび追加走行分エネルギーを消費。

効果的に効率を向上するためには、これらの損得を予測計算および比較して、回生とアイドルストップについて最適な選択をすることが必要である。

上記のことを考慮した減速燃料カット時充電制御について、以下で説明する。まず、本実施例の制御全体の流れを図１４で説明する。

ステップ７０１では、エンジン回転数検出手段１１０から得られるエンジン回転数やアクセル開度検出装置１１１から得られるアクセル開度について、予め定められた燃料カット許可条件が成立するか否かが判定され、燃料カット許可条件が成立すれば燃料カットを実施し（ステップ７０２）、満たさなければ燃料供給を続ける（ステップ７０３）。

燃料カットが実施された場合、次のステップ７０４において、前方にアイドルストップをする機会があるか否かを判定する。このステップ７０４は、路車間通信１１４で獲得した情報を元に判定してもよいし、ドライバーによるスイッチ類の操作で判定をしてもよい。前方にアイドルストップの機会があると判定された場合には、ステップ７０５に進む。そうでない場合には、既に説明した実施例１と同じ内容の制御となり、図３のステップ２０４以下を実施する。実施例１の制御内容については、重複するためここでは省略する。

ステップ７０４で、前方にアイドルストップの機会があると判定された場合には、ステップ７０５において、燃料量ｘａとｘｂを予測計算する（図１３参照）。これらの予測計算方法については後述する。

次のステップ７０６では、回生をした場合の獲得可能電力量Ｙを予測計算する。この予測計算方法については、実施例１で説明済みであるためここでは省略する。

次のステップ７０７では、エンジンを再始動するために必要な電力量Ｙｒｓｔを予測計算する。Ｙｒｓｔは予め所定の値を決めておいてもよいし、エンジン冷却水温度などから推定してもよい。

ステップ７０８では、ステップ７０６とステップ７０７で予測計算した電力量ＹとＹｒｓｔを、それらに相当する燃料量Ｙｆ，Ｙｒｓｔｆに換算する。電力量から燃料量への換算方法については実施例１で説明済みのためここでは省略する。

ステップ７０９では、本燃料カット期間中に回生充電を行った場合に、回生充電を行わなかった場合と同じ地点に到達するために必要な、追加走行分燃料量Ｚを予測計算する。前記追加走行分燃料量Ｚの予測計算方法については後述する。

ステップ７１０において、これまでに準備した値を用い、最も効率がよくなるように、回生およびアイドルストップの実施・不実施を決定する。具体的には、図１３に示した４通りを、必要な燃料量という観点で比較する。各々の場合で必要な燃料量は；
（ｉ）ｘａ，（ii）Ｙｒｓｔｆ，（iii）ｘｂ−Ｙｆ＋Ｚ，（iv）Ｙｒｓｔｆ−Ｙｆ＋Ｚ
である。これらの中で最も小さいものを最適と判断し、対応する回生・アイドルストップの制御をステップ７１１で行う。

以上のように予測計算，制御することによって、アイドルストップの有無まで含めて、燃費の観点での効率向上が見込める。

次に、図１４のステップ７０５における、燃料量ｘａ，ｘｂの予測計算方法について、図１５を用いて説明する。

燃料量ｘａおよびｘｂは、アイドル回転数維持に必要な燃料噴射量Ｆｉｄｌと燃料供給が必要な時間から求められる。アイドル回転数維持に必要な燃料噴射量Ｆｉｄｌ（８０１）については、実施例１（図７）において説明したとおりである。燃料供給が必要な時間を計算するにあたっては、図１３の４通りの場合における３種類の燃料カット期間ｔａ，ｔｂ，ｔｃが必要となる。ｔａとｔｂの算出（８０２，８０３）については、実施例１で説明済みであるので省略する。ｔｃ（８０４）は、燃料カット開始からアクセルＯＮまでの時間であり（図１３）、図１６に示すように、路車間通信１１４で得た情報を元に、エンジン再始動のタイミングを予測・設定することによって決められる。路車間通信１１４で得られる情報とは、例えば信号待ちにおいて、今から何秒後に信号が青に変わるか、といった情報である。

Ｆｉｄｌ，ｔａ，ｔｂ，ｔｃを用いて、ｘａとｘｂは、
ｘａ＝Ｆｉｄｌ＊（ｔｃ−ｔａ） …（１９）
ｘｂ＝Ｆｉｄｌ＊（ｔｃ−ｔｂ） …（２０）
で求められる。

次に、ステップ７０９で行われる、追加走行分燃料量Ｚの予測計算について説明する。追加走行で補うべき不足分の距離の予測計算は、実施例１図１１で説明したとおりである。前記追加走行分燃料量Ｚは、所定車速で前記不足分の距離を走行するとして、図１０のような燃料噴射量特性図から求めることができる。前記所定車速は、走行条件が停止目標前であることを踏まえて適当な低車速に設定される。

以上が実施例２の説明である。

１０１ エンジン
１０２ モータジェネレータ
１０３ バッテリ
１０４ 電力制御装置
１０５ クラッチ
１０６ ＥＣＵ
１０７ ＣＶＴ
１０８ 最終減速機
１０９ 駆動輪
１１０ エンジン回転数検出装置
１１１ アクセル開度検出装置
１１２ 車速検出装置
１１３ カーナビゲーションシステム
１１４ 路車間通信
３０１，８０１ アイドル回転数維持に必要な燃料噴射量Ｆｉｄｌ算出手段
３０２ 回生をしなかった場合の燃料カット期間ｔａ算出手段
３０３ 回生をした場合の燃料カット期間ｔｂの算出手段
３０４ Ｔａ，Ｔｂ，Ｆｉｄｌから燃料量Ｘを計算する手段
４０１ 回生の有無を仮定する手段
４０２ 車両物理モデル
４０３ 燃料カット期間ｔａ，ｔｂの算出手段
５０１ バッテリ温度検出手段
５０２ 現在ＳＯＣ検出手段
５０３ 目標ＳＯＣ設定手段
５０４ 発電特性検出手段
５０５ 回生可能時間検出手段
５０６ 充電効率算出手段
５０７ 目標充電量算出手段
５０８ 獲得可能電力量算出手段
６０１ ＩＳＧ
６０２ オルタネータベルト
８０２ 回生なし、アイドルストップなしの場合の燃料カット期間ｔａ算出手段
８０３ 回生あり、アイドルストップなしの場合の燃料カット期間ｔｂ算出手段
８０４ 回生あり、アイドルストップありの場合の燃料カット期間ｔｃ算出手段
８０５ 燃料量ｘａの計算手段
８０６ 燃料量ｘｂの計算手段
９０１ エンジン再始動タイミングの設定手段
９０２ 燃料カット期間ｔｃ算出手段
Ｓ２０１，Ｓ７０１ 燃料カットの可否を判断するステップ
Ｓ２０２ 燃料カットを実施するステップ
Ｓ２０３，Ｓ７０３ 燃料供給を実施するステップ
Ｓ２０４ 回生をした場合の増加燃料量Ｘの予測計算を行うステップ
Ｓ２０５，Ｓ７０６ 回生をした場合の獲得可能電力量Ｙの予測計算を行うステップ
Ｓ２０６ 獲得可能電力量Ｙを相当する燃料量Ｙｆに換算するステップ
Ｓ２０７，Ｓ７０９ 回生をした場合の不足距離の追加走行分燃料量Ｚの予測計算を行うステップ
Ｓ２０８ 増加燃料量Ｘと獲得可能電力相当燃料量Ｙｆを比較するステップ
Ｓ２０９ 回生を実施するステップ
Ｓ７０２ 燃料カット実施を実施するステップ
Ｓ７０４ アイドルストップ機会の有無を判断するステップ
Ｓ７０５ アイドルストップをした場合と比較して、アイドルストップしない場合に多く必要になる燃料量（ｘａ，ｘｂ）の予測計算を行うステップ
Ｓ７０７ エンジン再始動に必要な電力量Ｙｒｓｔを予測計算するステップ
Ｓ７０８ 獲得可能電力量Ｙおよびエンジン再始動に必要な電力量Ｙｒｓｔを相当する燃料量Ｙｆ，Ｙｒｓｔｆに換算するステップ
Ｓ７１０ 回生とアイドルストップ各々の実施・不実施を決定するステップ
Ｓ７１１ 回生およびアイドルストップを実施・不実施するステップ

Claims (14)

1. 駆動力源としてのエンジンと駆動力源および発電機としての機能を有するモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両に搭載される充電制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両の燃料カット開始前に、
   前記モータジェネレータで回生を行う場合と行わない場合との現在のエンジン回転数からアイドル回転数になるまでの予想燃料カット期間に基づいて、前記モータジェネレータで回生を行う場合と行わない場合との節約燃料量の差を予測する節約燃料量差予測手段と、
   回生を行う場合に獲得される電力量を予測する獲得電力量予測手段と、
   前記獲得電力量予測手段で予測された電力量に相当する相当燃料量を求める獲得電力燃料量変換手段と、
   前記節約燃料量の差と前記相当燃料量とに基づいて、前記モータジェネレータで回生を行うか否かを決定する回生有無判定手段とを有する充電制御装置。
2. 請求項１記載の節約燃料量差予測手段は、前記ハイブリッド車両のエンジンのアイドル回転数維持に必要とされる単位時間あたり燃料噴射量と、前記回生充電を行う場合、行わない場合それぞれの予想燃料カット期間と、に基づいて節約燃料量の差を算出することを特徴とする充電制御装置。
3. 請求項１記載の予想燃料カット期間は、前記燃料カット開始時におけるエンジン回転数と、前記燃料カット開始時における車速と、前記燃料カット開始時における前方道路状況予測と、前記回生充電を行うことによる負荷の大きさと、を入力として、車両物理モデルにおいて予測計算されることを特徴とする充電制御装置。
4. 請求項１記載の獲得電力量予測手段は、前記燃料カット開始時におけるエンジン回転数と、前記燃料カット開始時における車速と、前記燃料カット開始時におけるバッテリ温度と、前記燃料カット開始時におけるバッテリ充電状態と、前記予想燃料カット期間と、に基づいて、獲得電力量を予測することを特徴とする充電制御装置。
5. 請求項１記載の獲得電力燃料量換算手段は、前記獲得電力量をエンジン走行中に充電する際に追加で必要となる燃料量をエンジン固有の燃料消費特性に基づいて算出することにより、電力量から燃料量への換算を行うことを特徴とする充電制御装置。
6. 請求項１記載の回生有無判定手段は、前記燃料カット開始時の車速と、前記燃料カット開始時のエンジン回転数と、前記燃料カット開始時のバッテリ充電状態と、前記燃料カット開始時の前方道路状況予測と、前記燃料カット開始時の補機類使用量予測と、のうちいずれかもしくは複数の組み合わせが、所定の条件を満たすことによって回生の有無を判定することを特徴とする充電制御装置。
7. 駆動力源としてのエンジンと、発電機としての機能および前記エンジンの始動機能を有するオルタネータを備えるアイドルストップ機能搭載車両に搭載される充電制御装置であって、
   前記燃料カット開始前に、
   前記モータジェネレータで回生を行いアイドルストップを行う場合と行わない場合と回生を行わずにアイドルストップを行う場合と行わない場合の４つの場合夫々について、アイドルストップを行わない場合においては、現在のエンジン回転数からアイドル回転数になるまでの予想燃料カット期間または
   アイドルストップを行う場合においては、燃料カット開始から再発進までの時間に基づいて、節約燃料量の差を予測する節約燃料量差予測手段と、
   回生を行う場合に獲得される電力量を予測する獲得電力量予測手段と、
   前記獲得電力量予測手段で予測された電力量に相当する相当燃料量１を求める獲得電力燃料量変換手段と、
   前記アイドルストップを行った場合にエンジン再始動に必要となる電力量を相当する相当燃料量２に換算する再始動電力燃料量換算手段と、
   前記節約燃料量の差と前記相当燃料量１と相当燃料量２とに基づいて、前記モータジェネレータで回生を行うか否かとアイドルストップを行うか否かを決定する回生・アイドルストップ有無判定手段とを有する充電制御装置。
8. 請求項７記載の節約燃料量差予測手段は、前記アイドルストップ機能搭載車両のエンジンのアイドル回転数維持に必要とされる単位時間あたり燃料噴射量と、前記回生充電を行う場合、行わない場合それぞれの予想燃料カット期間と、前記燃料カット開始から再発進までの期間と、に基づき、節約される燃料量を算出することを特徴とする充電制御装置。
9. 請求項８記載の予想燃料カット期間と燃料カット開始から再発進までの時間とは、前記燃料カット開始時におけるエンジン回転数と、前記燃料カット開始時における車速と、前記燃料カット開始時における前方道路状況予測と、前記回生充電を行うことによる負荷の大きさと、を入力として、車両物理モデルにおいて予測計算されることを特徴とする充電制御装置。
10. 請求項８記載の燃料カット開始から再発進までの期間は、前記アイドルストップ機能搭載車両と道路インフラとの間の路車間通信によって得られた情報を元に予測設定されることを特徴とするアイドルストップ機能搭載車両の充電制御装置。
11. 請求項７記載の獲得電力量予測手段は、前記燃料カット開始時におけるエンジン回転数と、前記燃料カット開始時における車速と、前記燃料カット開始時におけるバッテリ温度と、前記燃料カット開始時におけるバッテリ充電状態と、請求項８記載の回生充電を行う場合の予想燃料カット期間と、に基づいて、獲得電力量を予測することを特徴とする充電制御装置。
12. 請求項７記載の獲得電力燃料量換算手段は、前記獲得電力量をエンジン走行中に充電する際に追加で必要となる燃料量をエンジン固有の燃料消費特性に基づいて算出することにより、電力量から燃料量への換算を行うことを特徴とする充電制御装置。
13. 請求項７記載の再始動電力燃料量換算手段は、前記エンジン再始動に必要となる電力量をエンジン走行中に充電する際に追加で必要となる燃料量をエンジン固有の燃料消費特性に基づいて算出することにより、電力量から燃料量への換算を行うことを特徴とするアイドルストップ機能搭載車両の充電制御装置。
14. 請求項１又は７において、
    回生をした場合に必要となる追加走行分の燃料量を予測し、該燃料量を回生の有無又はアイドルストップの有無の判定に用いることを特徴とする充電制御装置。

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