JP2015071342A

JP2015071342A - ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法

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Publication number: JP2015071342A
Application number: JP2013207380A
Authority: JP
Inventors: 雅人金原; Masato Kanehara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2015-04-16
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Abstract

【課題】モードを切替えて走行可能なハイブリッド車両において、運転者の意思に基づいてモードがＣＳモードからＣＤモードへ切り替わった後の回転電機の駆動力のみによって走行可能な距離を確保する。【解決手段】制御装置は、蓄電装置のＳＯＣを消費するＣＤ（Charge Depleting）モードと、ＳＯＣを所定の範囲内に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードとのいずれかを選択して走行するためのものである。ＣＳモードは、運転者の意思に基づいて選択される第１のＣＳモードと、ＳＯＣが所定量まで低下したときに選択される第２のＣＳモードとを含む。第１のＣＳモードにおける所定の範囲は、第２のＣＳモードにおける所定の範囲よりも狭い。【選択図】図４

Description

この発明は、ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法に関し、特に、内燃機関および回転電機を動力源として搭載するハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法に関する。

特開２０１１−５７１１６号公報（特許文献１）は、内燃機関と回転電機とを備えるハイブリッド車両を開示している。このハイブリッド車両は、蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）を消費するＣＤ（Charge Depleting）モードと、ＳＯＣを所定の範囲内に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードとを含むモードを切り替えて走行する。ＳＯＣが所定量に低下すると、ＣＤモードからＣＳモードへモードが自動的に切り替えられる。

特開２０１１−５７１１６号公報

上記のようなハイブリッド車両において、ＳＯＣが所定量よりも多い場合であっても運転者の意思に基づいて（たとえば、運転者がスイッチを操作することによって）モードがＣＳモードへ切り替えられ、所望のタイミングでモードがＣＤモードへ再度切り替えられる構成が考えられる。この構成では、ＳＯＣを温存することによって運転者が意図するタイミングでＣＤモードによる走行を実現することができる。

しかしながら、運転者の意思に基づいてモードがＣＤモードからＣＳモードへ切り替えられた後に、モードがＣＳモードからＣＤモードへ再び切り替わる際にＳＯＣが上記所定の範囲内の下限に近いと、回転電機の駆動力のみによって走行可能な距離が短くなってしまうという問題がある。

それゆえに、この発明の目的は、モードを切替えて走行可能なハイブリッド車両において、運転者の意思に基づいてモードがＣＳモードからＣＤモードへ切り替わった後の回転電機の駆動力のみによって走行可能な距離を確保することである。

この発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関と、蓄電装置と、回転電機と、制御装置とを備える。蓄電装置は、充放電可能である。回転電機は、蓄電装置から電力の供給を受けて走行駆動力を発生する。制御装置は、蓄電装置のＳＯＣを消費するＣＤ（Charge Depleting）モードと、ＳＯＣを所定の範囲内に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードとのいずれかを選択して走行するためのものである。ＣＳモードは、運転者の意思に基づいて選択される第１のＣＳモードと、ＳＯＣが所定量まで低下したときに選択される第２のＣＳモードとを含む。第１のＣＳモードにおける所定の範囲は、第２のＣＳモードにおける所定の範囲よりも狭い。

この構成によると、第１のＣＳモードにおいては、第２のＣＳモードよりも狭い範囲内にＳＯＣが維持される。これにより、第１のＣＳモードにおけるＳＯＣの変動が抑制され、その結果、第１のＣＳモードにおけるＳＯＣの低下が抑制される。よって、第１のＣＳモードにおいては蓄電装置の残存容量を確保しやすくすることができる。したがって、モードを切替えて走行可能なハイブリッド車両において、運転者の意思に基づいてモードがＣＳモードからＣＤモードへ切り替わった後の回転電機の駆動力のみによって走行可能な距離を確保することができる。さらに、第２のＣＳモードにおいては、ＳＯＣの変動を第１のＣＳモードよりも許容することによってハイブリッド車両を柔軟に制御することができる。

好ましくは、制御装置は、ＣＳモードが選択されている場合にＳＯＣに基づいて蓄電装置の充放電量を制御し、第１のＣＳモードが選択されているときは、第２のＣＳモードが選択されているときよりもＳＯＣの変動に対する充放電量を大きくすることによって第１のＣＳモードにおける所定の範囲を、第２のＣＳモードにおける所定の範囲よりも狭くする。

この構成によると、第１のＣＳモードにおいては、ＳＯＣの変動に対する充放電量を大きくすることによって、ＳＯＣをより狭い範囲内に維持することができる。よって、回転電機の駆動力のみによって走行可能な距離をより確保することができる。

好ましくは、制御装置は、運転者のアクセルペダル操作量に基づいてハイブリッド車両の駆動力を制御し、モードが第１のＣＳモードであるときは、モードが第２のＣＳモードであるときよりもアクセルペダル操作量に対する駆動力を小さくする。

この構成によると、第１のＣＳモードにおいては、ＳＯＣの変動に対する充放電量が大きくされるため内燃機関の出力が増大して熱効率が低い動作点にて内燃機関が運転されやすくなるところ、アクセルペダル操作量に対する駆動力を小さくすることによって、内燃機関の出力を抑制することができる。これにより、熱効率が高い動作点にて内燃機関を運転しやすくなる。したがって、第１のＣＳモードにおいて蓄電装置の充放電電力を低下させることなく燃費を向上することができる。

好ましくは、ハイブリッド車両は、充電装置をさらに備える。充電装置は、車両外部の電源から電力の供給を受けて蓄電装置を充電するように構成される。制御装置は、充電装置による蓄電装置の充電後、モードをＣＤモードにする。

この構成によると、車両外部の電源から受けた電力によって走行開始時のＳＯＣを高めることができる。ＳＯＣが高い状態にてモードを第１のＣＳモードに切り替えることによって、蓄電装置の残存容量がより多く温存される。よって、回転電機の駆動力のみによって走行可能な距離をより確保することができる。

好ましくは、制御装置は、第２のＣＳモードが選択されているときに運転者の意思に基づいてＳＯＣを上記所定量よりも高めて第１のＣＳモードを選択する。

この構成によると、ＳＯＣが低下して第２のＣＳモードにて走行している場合であっても、蓄電装置の残存容量を回復しモードを第１のＣＳモードにすることによって、再度ＣＤモードを実行することができる。よって、回転電機の駆動力のみによって走行可能な距離を確保することができる。

また、この発明によれば、ハイブリッド車両は、内燃機関と、蓄電装置と、回転電機とを備える。蓄電装置は、充放電可能である。回転電機は、蓄電装置から電力の供給を受けて走行駆動力を発生する。ハイブリッド車両の制御方法は、蓄電装置のＳＯＣを消費するＣＤ（Charge Depleting）モードと、ＳＯＣを所定の範囲内に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードとのいずれかを選択して走行するステップを含む。ＣＳモードは、運転者の意思に基づいて選択される第１のＣＳモードと、ＳＯＣが所定量まで低下したときに選択される第２のＣＳモードとを含む。ハイブリッド車両の制御方法は、第１のＣＳモードにおける所定の範囲を、第２のＣＳモードにおける所定の範囲よりも狭くするステップをさらに含む。

この発明によれば、モードを切替えて走行可能なハイブリッド車両において、運転者の意思に基づいてモードがＣＳモードからＣＤモードへ切り替わった後の回転電機の駆動力のみによって走行可能な距離を確保することができる。

この発明の実施の形態１による制御装置が適用されるハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。図１に示す制御装置の機能ブロック図である。各モードにおけるエンジンの駆動期間を示す図である。蓄電装置のＳＯＣの変化とモードとの関係を示す図である。蓄電装置のＳＯＣと充放電要求量との関係を示す図である。図１に示す制御装置が実行する充放電制御の制御構造を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２による制御装置の機能ブロック図である。アクセル開度とハイブリッド車両の駆動力との関係を示す図である。各モードにおける要求エンジンパワーを示す図である。エンジンの動作線を示す図である。この発明の実施の形態２による制御装置が実行する充放電制御および駆動力制御の制御構造を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお図中同一または相当部分には同一の符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による制御装置が適用されるハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割装置４と、減速機５と、駆動輪６と、蓄電装置Ｂと、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、スイッチ１０と、制御装置２００とを含む。

ハイブリッド車両１は、いわゆるプラグインハイブリッド自動車である。すなわち、ハイブリッド車両１は、エンジン１００およびモータジェネレータＭＧ２の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行可能であるとともに、車両外部の系統電源４００から供給される電力で蓄電装置Ｂを充電することが可能である。なお、以下では、車両外部の電源を「外部電源」とも称し、外部電源による蓄電装置Ｂの充電を「外部充電」とも称する。

エンジン１００およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割装置４を介して連結される。エンジン１００が発生する駆動力は、動力分割装置４によって２経路に分割される。一方は減速機５を介して駆動輪６へ駆動力が伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータＭＧ１へ駆動力が伝達される経路である。

蓄電装置Ｂは、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置Ｂは、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子のセルを含んで構成される。蓄電装置Ｂは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのＰＣＵ２０に接続される。そして、蓄電装置Ｂは、ハイブリッド車両１の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ２０に供給する。また、蓄電装置Ｂは、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２で発電された電力を蓄電する。蓄電装置Ｂの出力は、たとえば２００Ｖである。蓄電装置Ｂは、蓄電装置Ｂの電圧、電流、および温度を検出し、それらの検出値を制御装置２００へ出力する。

ＰＣＵ２０は、蓄電装置Ｂから供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。また、ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が発電した交流電力を直流電力に変換し、蓄電装置Ｂを充電する。

スイッチ１０は、後に詳しく説明するようにハイブリッド車両１のモードを運転者が選択するためのスイッチである。スイッチ１０は、運転者の操作を検出し、その検出結果を制御装置２００へ出力する。

ハイブリッド車両１は、外部充電を行うための構成として、充電装置３００と、充電ポート３１０と、リレー７１とをさらに含む。

充電ポート３１０は、車両外部の系統電源４００からの電力（以下「外部電力」という）を受けるための電力インターフェースである。充電ポート３１０は、車両外部の系統電源４００に接続されたコネクタ４１０と接続可能に構成される。

充電装置３００は、充電ポート３１０と蓄電装置Ｂとの間に設けられる。充電装置３００は、リレー７１を介してと蓄電装置Ｂに接続される。充電装置３００は、制御装置２００からの制御信号に基づいて、充電ポート３１０に入力された外部電力（交流）を蓄電装置Ｂに充電可能な電力（直流）に変換して蓄電装置Ｂに出力する。これにより、外部電力によって蓄電装置Ｂが充電される。

制御装置２００は、各種センサ出力に基づいて、このハイブリッド車両１のモードの制御や、エンジン１００の始動／停止判定、蓄電装置Ｂの充放電制御等の各種制御を行なう。制御装置２００は、ＰＣＵ２０を制御するための制御指令値を生成し、その生成した制御指令値をＰＣＵ２０へ出力する。制御装置２００は、エンジン１００を制御するための制御指令値を生成し、その生成した制御指令値をエンジン１００へ出力する。制御装置２００は、外部充電時、充電装置３００を駆動するための信号を生成し、その生成した信号を充電装置３００へ出力する。

図２は、図１に示す制御装置２００の機能ブロック図である。図２の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、制御装置２００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図２を参照して、制御装置２００は、ＳＯＣ算出部２１０と、外部充電制御部２２０と、モード制御部２３０と、充放電制御部２４０と、駆動力制御部２５０と、走行制御部２６０とを含む。

ＳＯＣ算出部２１０は、図示されないセンサによって検出される蓄電装置Ｂの電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂに基づいて、蓄電装置Ｂの充電状態を示すＳＯＣを算出する。このＳＯＣは、蓄電装置Ｂの満充電状態に対する蓄電量を０〜１００％で表わしたものであり、蓄電装置Ｂの蓄電残量を示す。なお、ＳＯＣの算出方法については、種々の公知の手法を用いることができる。

外部充電制御部２２０は、充電ポート３１０（図１）に外部電源が接続されると、図示されないセンサによって検出される入力電圧Ｖａｃおよび入力電流Ｉａｃに基づいて、充電装置３００を駆動するための制御信号を生成し、充電装置３００へ出力する。そして、外部充電制御部２２０は、ＳＯＣ算出部２１０から受ける蓄電装置ＢのＳＯＣが所定の上限値に達すると、充電制御を終了するとともに充電終了を示す充電終了信号をモード制御部２３０へ出力する。

モード制御部２３０は、ＳＯＣ算出部２１０によって算出されたＳＯＣと、スイッチ１０から受ける信号とに基づいて、ハイブリッド車両１のモードを選択する。具体的には、モード制御部２３０は、蓄電装置ＢのＳＯＣを消費するＣＤ（Charge Depleting）モードと、ＳＯＣを所定の範囲内に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードとのいずれかにモードを設定する。ＣＤモードは、蓄電装置ＢのＳＯＣを維持しないで電力を消費するモードである。すなわち、ＣＤモードは、電力を消費して蓄電装置ＢのＳＯＣが低下するモードである。なお、モード制御部２３０は、外部充電制御部２２０から充電終了信号を受けると、モードをＣＤモードに設定する。

図３は、各モードにおけるエンジン１００の駆動期間を示す図である。図３に示されるように、ハイブリッド車両１の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、モータジェネレータＭＧ２の駆動力のみを用いてハイブリッド車両１が走行する。

一方、ハイブリッド車両１の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動状態となる。これにより、モータジェネレータＭＧ２の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてハイブリッド車両１が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いてモータジェネレータＭＧ１が発電した電力がモータジェネレータＭＧ２に直接供給される。

ここで、ＣＤモードにおけるエンジン始動しきい値は、ＣＳモードにおけるエンジン始動しきい値よりも大きい。すなわち、ＣＤモードにおいてエンジン１００が停止し、モータジェネレータＭＧ２の駆動力のみでハイブリッド車両１が走行する領域は、ＣＳモードにおいてエンジン１００が停止し、モータジェネレータＭＧ２の駆動力のみでハイブリッド車両１が走行する領域よりも大きい。よって、ＣＤモードでは、エンジン１００を停止し、主にモータジェネレータＭＧ２の駆動力のみでハイブリッド車両１が走行するように制御される。一方、ＣＳモードにおいてエンジン１００が駆動する頻度は、ＣＤモードにおいてエンジン１００が駆動する頻度よりも高い。そのため、ＣＳモードでは、エンジン１００およびモータジェネレータＭＧ２の両方を用いて効率よくハイブリッド車両１が走行するように制御される。

ＣＤモードにおいて蓄電装置Ｂに充電される電力は、ＣＳモードにおいて蓄電装置Ｂに充電される電力に比べて小さくされる。具体的には、ＣＳモードでは、蓄電装置Ｂの充電電力が蓄電装置ＢのＳＯＣに応じて定められる。エンジン１００は、定められた充電電力に相当する電力を、モータジェネレータＭＧ１を用いて発電できるように駆動される。

一方、ＣＤモードでは、通常、蓄電装置Ｂの充電電力が零に定められる。すなわち、ＣＤモードでは、回生制動により得られた電力は蓄電装置Ｂに充電されるが、蓄電装置Ｂを充電することを目的としたエンジン１００の駆動は行なわれない。言い換えると、ＣＤモードでは、ＳＯＣを維持するためにエンジン１００が動作されず、ＣＳモードでは、ＳＯＣを維持するためにエンジン１００が動作される。したがって、ＣＤモードでは、蓄電装置Ｂに蓄えられた電力、特に、系統電源４００から供給された電力が積極的に消費される。すなわち、ＣＤモードにおいては、走行距離の増加に伴いＳＯＣが減少する。一方、ＣＳモードにおいては、エンジン１００を動作させて蓄電装置ＢのＳＯＣが所定の目標に維持される。

なお、ＣＤモードであっても、運転者によってアクセルペダルが大きく踏込まれたり、エンジン駆動タイプのエアコン動作時やエンジン暖機時などは、エンジン１００の動作が許容される。このＣＤモードは、蓄電装置ＢのＳＯＣを維持することなく、基本的に蓄電装置Ｂに蓄えられた電力をエネルギー源として車両を走行させるモードである。このＣＤモードの間は、結果的に充電よりも放電の割合の方が相対的に大きくなることが多い。

一方、ＣＳモードは、蓄電装置ＢのＳＯＣを所定の目標に維持するために、必要に応じてエンジン１００を動作させてモータジェネレータＭＧ１により発電を行なうモードであり、エンジン１００を常時動作させての走行に限定されるものではない。

すなわち、モードがＣＤモードであっても、アクセルペダルが大きく踏込まれて大きな車両パワーが要求されればエンジン１００は動作する。また、モードがＣＳモードであっても、ＳＯＣが目標値を上回っていればエンジン１００は停止する。そこで、モードに拘わらず、エンジン１００を停止してモータジェネレータＭＧ２のみを用いての走行を「ＥＶ走行」と称し、エンジン１００を動作させてモータジェネレータＭＧ２およびエンジン１００を用いての走行を「ＨＶ走行」と称する。すなわち、ＣＤモードおよびＣＳモードの各々において、ＥＶ走行およびＨＶ走行のいずれも実行され得る。ＣＤモードにおいては、ＥＶ走行がＨＶ走行よりも優先される。

ここで、ＣＳモードは、第１のＣＳモードと、第２のＣＳモードとを含む。モード制御部２３０は、ＣＤモードにて走行している場合にスイッチ１０が操作されたときは、モードを第１のＣＳモードに設定する。モード制御部２３０は、第１のＣＳモードにて走行している場合にスイッチ１０が操作されたときは、モードをＣＤモードに設定する。モード制御部２３０は、ＣＤモードにて走行している場合にＳＯＣが所定量まで低下すると、モードを第２のＣＳモードに設定する。モード制御部２３０は、設定されたモードを示す信号を充放電制御部２４０、駆動力制御部２５０、および走行制御部２６０へ出力する。

そして、第１のＣＳモードにおいて維持されるＳＯＣの範囲は、第２のＣＳモードにおいて維持されるＳＯＣの範囲よりも狭い。これにより、蓄電装置Ｂの残存容量を確保しやすくすることができ、運転者によってＣＤモードが選択されたときのＥＶ走行可能な距離を確保することができる。

図４は、蓄電装置ＢのＳＯＣの変化とモードとの関係を示す図である。図４を参照して、外部充電により蓄電装置Ｂが満充電状態となった後（ＳＯＣ＝ＭＡＸ）、走行が開始されるものとする。外部充電後、モードはＣＤモードに設定される。ＣＤモードでの走行中は、車両の減速時等に回収される回生電力により一時的にＳＯＣが増加することがあるものの、全体としては走行距離の増加に伴ないＳＯＣは減少する。そして、時刻ｔ１において、運転者によってスイッチ１０が操作されると、モードが第１のＣＳモードへ切替わり、目標値Ｓａの近傍にＳＯＣが制御される。

時刻ｔ２において、運転者によってスイッチ１０が再び操作されたときは、モードがＣＤモードへ切り替わる。時刻ｔ３において、ＳＯＣがさらに低下すると、モードが第２のＣＳモードへ切替わり、目標値Ｓｂの近傍にＳＯＣが制御される。図４に示されるように、第１のＣＳモードにおいて維持されるＳＯＣの範囲は、第２のＣＳモードにおいて維持されるＳＯＣの範囲よりも狭い。

再び図２を参照して、充放電制御部２４０は、ＳＯＣ算出部２１０から蓄電装置ＢのＳＯＣを受け、モードを示す信号をモード制御部２３０から受ける。充放電制御部２４０は、これらの信号に基づいて、第１および第２のＣＳモードにおいてＳＯＣを維持するように蓄電装置Ｂの充放電量を制御する。

図５は、蓄電装置ＢのＳＯＣと充放電要求量との関係を示す図である。図５を参照して、充放電要求量が正の場合は、蓄電装置Ｂの放電が要求される量を表わし、充放電要求量が負の場合は、蓄電装置Ｂの充電が要求される量を表わす。蓄電装置ＢのＳＯＣが目標値Ｓｔｇよりも高い場合には、ＳＯＣが上昇するにつれて充放電要求量が上昇する、すなわち、放電要求量が増大する。一方、蓄電装置ＢのＳＯＣが目標値Ｓｔｇよりも低い場合には、ＳＯＣが低下するにつれて充放電要求量が低下する、すなわち、充電要求量が増大する。

ここで、充放電制御部２４０は、第１のＣＳモードにおいては、第２のＣＳモードよりもＳＯＣの変動に対する充放電要求量を大きく設定する。すなわち、ＳＯＣが目標値Ｓｔｇよりも高い場合には、第１のＣＳモードにおいては、第２のＣＳモードよりも大きい電力が放電される。一方、ＳＯＣが目標値Ｓｔｇよりも低い場合には、第１のＣＳモードにおいては、第２のＣＳモードよりも大きい電力が充電される。

これにより、第１のＣＳモードにおいては、第２のＣＳモードよりもＳＯＣを目標値Ｓｔｇに迅速に近づけることができる。その結果、第１のＣＳモードにおいては、第２のＣＳモードよりも狭い範囲にＳＯＣが維持される（図４）。このため、第１のＣＳモードにおけるＳＯＣの変動が抑制され、その結果、第１のＣＳモードにおけるＳＯＣの低下が抑制される。よって、蓄電装置Ｂの残存容量を確保しやすくすることができる。したがって、運転者によってＣＤモードが選択されたときのＥＶ走行可能な距離を確保することができる。さらに、第２のＣＳモードにおいては、ＳＯＣの変動を許容することによってハイブリッド車両１を柔軟に制御することができる。充放電制御部２４０は、算出された充放電要求量を走行制御部２６０へ出力する。

再び図２を参照して、駆動力制御部２５０は、運転者のアクセル操作に基づいてハイブリッド車両１の駆動力を制御する。具体的には、駆動力制御部２５０は、アクセル開度が大きいほどハイブリッド車両１の駆動力が大きくなるように要求駆動力を算出する。駆動力制御部２５０は、算出された要求駆動力を走行制御部２６０へ出力する。

走行制御部２６０は、モードと、要求充放電量と、要求駆動力とに基づいてＰＣＵ２０およびエンジン１００を制御する。具体的には、モードがＣＤモードである場合には、ＳＯＣが維持されないため、基本的には、要求駆動力に基づいて蓄電装置Ｂから出力されるエネルギによってモータジェネレータＭＧ２が駆動される。

一方、モードが第１および第２のＣＳモードである場合には、ＳＯＣを維持するようにエンジン１００および蓄電装置Ｂの出力が制御される。具体的には、走行制御部２６０は、要求充放電量と、要求駆動力とに基づいて要求エンジンパワーを算出する。走行制御部２６０は、要求エンジンパワーに基づいてエンジン１００を制御するとともに、要求駆動力に基づいてモータジェネレータＭＧ２の出力を制御する。

図６は、図１に示す制御装置２００が実行する充放電制御の制御構造を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートは、制御装置２００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である（以降に説明する図１１に示されるフローチャートについても同様である。）。

図６を参照して、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、制御装置２００は、モードが第１のＣＳモードであるか否かを判定する。モードが第１のＣＳモードではないと判定された場合は（Ｓ１００にてＮＯ）、以降の処理はスキップされて処理がメインルーチンに戻される。

モードが第１のＣＳモードであると判定された場合は（Ｓ１００にてＹＥＳ）、制御装置２００は、ＳＯＣに対する充放電要求量を増加する（Ｓ１１０）。これにより、第１のＣＳモードにおいては、第２のＣＳモードよりも狭い範囲にＳＯＣが維持される。

以上のように、この実施の形態１においては、第１のＣＳモードにおいては、第２のＣＳモードよりも狭い範囲内にＳＯＣが維持される。これにより、第１のＣＳモードにおけるＳＯＣの変動が抑制され、その結果、第１のＣＳモードにおけるＳＯＣの低下が抑制される。よって、第１のＣＳモードにおいては蓄電装置Ｂの残存容量を確保しやすくすることができる。したがって、モードを切替えて走行可能なハイブリッド車両において、運転者の意思に基づいてモードがＣＳモードからＣＤモードへ切り替わった後のＥＶ走行可能な距離を確保することができる。さらに、第２のＣＳモードにおいては、ＳＯＣの変動を許容することによってハイブリッド車両１を柔軟に制御することができる。

また、この実施の形態１においては、第１のＣＳモードにおいては、第２のＣＳモードよりもＳＯＣに対する充放電量が大きくされる。よって、ＳＯＣをより狭い範囲内に維持することができる。よって、ＥＶ走行可能な距離をより確保することができる。

また、この実施の形態１においては、充電装置３００による蓄電装置Ｂの充電後、モードがＣＤモードに設定される。これにより、系統電源４００から受けた電力によって走行開始時のＳＯＣを高めることができる。ＳＯＣが高い状態にてモードを第１のＣＳモードに切り替えることによって、蓄電装置Ｂの残存容量がより多く温存される。よって、ＥＶ走行可能な距離をより確保することができる。

［実施の形態２］
図７は、この発明の実施の形態２による制御装置２００Ａの機能ブロック図である。図７を参照して、制御装置２００Ａは、駆動力制御部２５０に代えて駆動力制御部２５０Ａを備える点において制御装置２００と異なる。なお、実施の形態２によるハイブリッド車両１Ａの構成および制御装置２００Ａの他の構成は、実施の形態１と同様である。

図８は、アクセル開度とハイブリッド車両の駆動力との関係を示す図である。図８とともに図７を参照して、駆動力制御部２５０Ａは、第１のＣＳモードが選択されているときには、第２のＣＳモードが選択されているときよりもアクセルペダル操作量に対する駆動力を小さく設定するように要求駆動力を算出する。このため、図９に示されるように、同一のアクセル開度においては、第１のＣＳモードが選択されているときには、第２のＣＳモードが選択されているときよりも要求エンジンパワーが低下する。

図１０は、エンジン１００の動作線を示す図である。図１０においては、横軸にはエンジン回転数が示され、縦軸にはエンジントルクが示される。なお、図１０において実線で表わされる円は、等燃費線を示す。等燃費線は、燃料消費量が等しい点を結んだ線であり、円の中心に近づくほど、燃費が向上する。エンジン１００は、基本的には、図１０に実線で表わされるエンジン動作線上で運転されるものとする。

図１０を参照して、実施の形態２においては、同一のアクセル開度に対し、第１のＣＳモードが選択されているときの要求エンジンパワーは、第２のＣＳモードが選択されているときの要求エンジンパワーよりも小さくなる。その結果、同一のアクセル開度においては、第２のＣＳモードが選択されているときには動作点Ｐ２にてエンジン１００が運転される一方、第１のＣＳモードが選択されているときには動作点Ｐ２よりも燃費が良い動作点Ｐ１にてエンジン１００が運転される。このため、第１のＣＳモードが選択されることによって充放電要求量が多くなっても、要求駆動力が低減されることによって要求エンジンパワーの増大が抑制されるため、エンジン１００の熱効率の悪化を抑制することができる。

図１１は、この発明の実施の形態２による制御装置２００Ａが実行する充放電制御および駆動力制御の制御構造を示すフローチャートである。

図１１を参照して、Ｓ２００にて、制御装置２００Ａは、モードが第１のＣＳモードであるか否かを判定する。モードが第１のＣＳモードではないと判定された場合は（Ｓ２００にてＮＯ）、以降の処理はスキップされて処理がメインルーチンに戻される。

モードが第１のＣＳモードであると判定された場合は（Ｓ２００にてＹＥＳ）、制御装置２００Ａは、ＳＯＣに対する充放電要求量を増加する（Ｓ２１０）。これにより、第１のＣＳモードにおいては、第２のＣＳモードよりも狭い範囲にＳＯＣが維持される。

続いてＳ２２０にて、制御装置２００Ａは、アクセル開度に対する駆動力特性を変更する。具体的には、制御装置２００Ａは、第１のＣＳモードが選択されているときには、第２のＣＳモードが選択されているときよりもアクセルペダル操作量に対する駆動力を小さく設定するように要求駆動力を算出する。

なお、制御装置２００Ａは、Ｓ２２０にてＳＯＣが所定値Ｘよりも低い場合にのみ、駆動力を制限してもよい。所定値Ｘは、ＳＯＣの低下を判定するための値であって、ＳＯＣが所定値Ｘよりも低下すると、必要とされる充電量の増大が顕著となる値である。この場合、駆動力が必要以上に制限されることを防止することができ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。

以上のように、この実施の形態２においては、第１のＣＳモードが選択されているときには、第２のＣＳモードが選択されているときよりもアクセルペダル操作量に対する駆動力が小さくされる。その結果、第１のＣＳモードにおいては、ＳＯＣの変動に対する充放電量が大きくされるためエンジン１００の出力が増大して熱効率が低い動作点にてエンジン１００が運転されやすくなるところ、アクセルペダル操作量に対する駆動力を小さくすることによって、エンジン１００の出力を抑制することができる。これにより、熱効率が高い動作点にてエンジン１００を運転しやすくなる。したがって、第１のＣＳモードにおいて蓄電装置Ｂの充放電電力を低下させることなく燃費を向上することができる。

なお、上記の実施の形態においては、第２のＣＳモードにて走行しているときに運転者の意思に基づいて第２のＣＳモードへ切り替わるＳＯＣよりもＳＯＣを高めてモードが第１のＣＳモードにされてもよい。この場合、ＳＯＣが低下して第２のＣＳモードにて走行している場合であっても、蓄電装置Ｂの残存容量を回復しモードを第１のＣＳモードにすることによって、再度ＣＤモードを実行することができる。よって、ＥＶ走行可能な距離を確保することができる。

なお、上記の実施の形態においては、ＣＳモードにおいてＳＯＣの変動に対する充放電量を調整することによって、ＳＯＣを所定の範囲内に維持する場合を説明したが、ＣＳモードにおいてＳＯＣの上限値および下限値を設定し、ＳＯＣが上限値および下限値の間に維持されるように充放電量を調整してもよい。

なお、上記の実施の形態においては、動力分割装置４によりエンジン１００の動力を駆動輪６とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車両にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータＭＧ１を駆動するためにのみエンジン１００を用い、モータジェネレータＭＧ２でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両や、エンジン１００が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車両、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両などにもこの発明は適用可能である。また、モータを切り離してエンジンのみの動力によって走行するハイブリッド車両にもこの発明は適用可能である。

また、系統電源４００から充電ポート３１０に電力を供給する方法は、系統電源４００に接続されるコネクタ４１０が充電ポート３１０と接触することによる接触式の送電方法に限定されない。たとえば、電磁誘導を用いた送電、電磁波を用いた送電、あるいはいわゆる共鳴法による送電などの非接触式の送電方法を用いてもよい。

なお、上記において、エンジン１００は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応し、モータジェネレータＭＧ２は、この発明における「回転電機」の一実施例に対応する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａハイブリッド車両、４動力分割装置、５減速機、６駆動輪、１０スイッチ、７１リレー、１００エンジン、２００，２００Ａ制御装置、２１０算出部、２２０外部充電制御部、２３０モード制御部、２４０充放電制御部、２５０，２５０Ａ駆動力制御部、２６０走行制御部、３００充電装置、３１０充電ポート、４００系統電源、４１０コネクタ、Ｂ蓄電装置、ＭＧ１，ＭＧ２モータジェネレータ。

Claims

内燃機関と、
充放電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置から電力の供給を受けて走行駆動力を発生する回転電機と、
前記蓄電装置のＳＯＣを消費するＣＤ（Charge Depleting）モードと、前記ＳＯＣを所定の範囲内に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードとのいずれかを選択して走行するための制御装置とを備え、
前記ＣＳモードは、運転者の意思に基づいて選択される第１のＣＳモードと、前記ＳＯＣが所定量まで低下したときに選択される第２のＣＳモードとを含み、
前記第１のＣＳモードにおける前記所定の範囲は、前記第２のＣＳモードにおける前記所定の範囲よりも狭い、ハイブリッド車両。
前記制御装置は、前記ＣＳモードが選択されている場合に前記ＳＯＣに基づいて前記蓄電装置の充放電量を制御し、前記第１のＣＳモードが選択されているときは、前記第２のＣＳモードが選択されているときよりも前記ＳＯＣの変動に対する前記充放電量を大きくすることによって前記第１のＣＳモードにおける前記所定の範囲を、前記第２のＣＳモードにおける前記所定の範囲よりも狭くする、請求項１に記載のハイブリッド車両。
前記制御装置は、運転者のアクセルペダル操作量に基づいて前記ハイブリッド車両の駆動力を制御し、前記第１のＣＳモードが選択されているときは、前記第２のＣＳモードが選択されているときよりも前記アクセルペダル操作量に対する前記駆動力を小さくする、請求項２に記載のハイブリッド車両。
車両外部の電源から電力の供給を受けて前記蓄電装置を充電するように構成された充電装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記充電装置による前記蓄電装置の充電後、前記ＣＤモードを選択する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
前記制御装置は、前記第２のＣＳモードが選択されているときに運転者の意思に基づいて前記ＳＯＣを前記所定量よりも高めて前記第１のＣＳモードを選択する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
ハイブリッド車両の制御方法であって、
前記ハイブリッド車両は、
内燃機関と、
充放電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置から電力の供給を受けて走行駆動力を発生する回転電機とを含み、
前記制御方法は、
前記蓄電装置のＳＯＣを消費するＣＤ（Charge Depleting）モードと、前記ＳＯＣを所定の範囲内に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードとのいずれかを選択して走行するステップを含み、
前記ＣＳモードは、運転者の意思に基づいて選択される第１のＣＳモードと、前記ＳＯＣが所定量まで低下したときに選択される第２のＣＳモードとを含み、
前記制御方法は、
前記第１のＣＳモードにおける前記所定の範囲を、前記第２のＣＳモードにおける前記所定の範囲よりも狭くするステップをさらに含む、ハイブリッド車両の制御方法。