JP2015223954A - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＤモードおよびＣＳモードを有し、回転速度増加制御の実行が可能に構成されたハイブリッド車両において、車両要求パワーを満たすのに必要な出力パワーを確保できる可能性を高める。【解決手段】車両は、エンジンと、バッテリと、バッテリの電力を用いて駆動力を発生させる第２モータジェネレータと、エンジンおよび第２モータジェネレータを制御するＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、車両の車速Ｖの増加に伴ってエンジン音圧が増加するようにエンジン回転速度Ｎｅを制御する回転速度増加制御の実行が可能に構成される。ＥＣＵは、バッテリのＳＯＣを消費するＣＤモード時には、ＳＯＣを所定の範囲に維持するＣＳモード時に比べて、回転速度増加制御の実行を制限する。【選択図】図６

Description

本発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、より特定的には、車速の増加に伴って内燃機関の音圧が増加するように内燃機関の回転速度を制御する回転速度増加制御の実行が可能に構成されたハイブリッド車両およびその制御方法に関する。

車両の加速時に運転者が加速感を得る要因としてエンジン音圧が知られている。車速の増加量に応じたエンジン音圧が生じていないと、車両が十分に加速していないと運転者が感じる可能性がある。そのため、車速の増加に伴ってエンジン音圧が増加するようにエンジン回転速度を制御することにより、車速の増加量に相応の加速感を運転者に与える技術が提案されている。

たとえば特開２００９−２１００４５号公報（特許文献１）に開示された車両走行制御装置は、無断変速機が搭載された車両において、内燃機関の回転速度の目標値である目標回転速度を実現するように内燃機関および無段変速機を制御する。車両が加速状態にある場合には、車速の増加量に対して内燃機関の音圧の増加量が比例的になるように目標回転速度が設定される。

特開２００９−２１００４５号公報 特開２００９−２１４８２８号公報

上述のように車速の増加に伴ってエンジン音圧が増加するようにエンジン回転速度を制御することを、本明細書では回転速度増加制御とも称する。ハイブリッド車両において加速感を実現するために、ハイブリッド車両に回転速度増加制御を適用することが検討されている。

回転速度増加制御の詳細については後述するが、回転速度増加制御を実行するか否かにかかわらず、エンジンの目標動作点は最適燃費線上に位置するように設定することが望ましい。回転速度増加制御を実行する場合には、回転速度増加制御を実行しない場合に比べてエンジン回転速度の低い目標動作点が最適燃費線上において設定される。この目標動作点を実現するようにエンジンを駆動した際にエンジンから出力されるパワー（エンジン出力パワー）は、回転速度増加制御を実行しない場合のエンジン出力パワーよりも低くなる。そのため、車両への要求パワー（車両要求パワー）に対してエンジン出力パワーが不足し得る。ハイブリッド車両において、この不足分のパワーはモータから出力されるパワー（モータ出力パワー）によって補われる。

ハイブリッド車両には、走行モードとして、蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）を消費するＣＤ（Charge Depleting）モードと、ＳＯＣを所定の範囲に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードとを有するものがある。ＣＤモードでは主にＥＶ走行（エンジンを停止させた状態での走行）が行われ、モータ出力パワーでは車両要求パワーを満たすことができない場合にエンジンが始動される。すなわち、ＣＤモードにおいてエンジンが始動される際のバッテリからの放電電力は、放電電力上限値に近い値となっていることが多い。そのため、回転速度増加制御を実行するために、よりエンジン回転速度の低い目標動作点が設定されると、車両要求パワーに対してエンジン出力パワーが不足した場合に、その不足分を補うための電力をバッテリからモータに供給できない可能性が高い。その結果、車両要求パワーを満たすことができない状況が生じ得る。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＣＤモードおよびＣＳモードを有し、回転速度増加制御の実行が可能に構成されたハイブリッド車両において、車両要求パワーを満たすために必要な出力パワーを確保できる可能性を高めることである。

本発明のある局面に従うハイブリッド車両は、内燃機関と、蓄電装置と、蓄電装置の電力を用いて駆動力を発生させる回転電機と、内燃機関および回転電機を制御する制御装置とを備える。制御装置は、ハイブリッド車両の車速の増加に伴って内燃機関の音圧が増加するように内燃機関の回転速度を制御する回転速度増加制御の実行が可能に構成される。制御装置は、蓄電装置のＳＯＣを消費するＣＤモード時には、ＳＯＣを所定の範囲に維持するＣＳモード時に比べて、回転速度増加制御の実行を制限する。

本発明の他の局面に従うハイブリッド車両の制御方法において、ハイブリッド車両は、内燃機関と、蓄電装置と、蓄電装置の電力を用いて駆動力を発生させる回転電機とを含む。ハイブリッド車両は、ハイブリッド車両の車速の増加に伴って内燃機関の音圧が増加するように内燃機関の回転速度を制御する回転速度増加制御の実行が可能に構成される。上記制御方法は、回転速度増加制御を実行するステップと、蓄電装置のＳＯＣを消費するＣＤモード時には、ＳＯＣを所定の範囲に維持するＣＳモード時に比べて、回転速度増加制御の実行を制限するステップとを備える。

上記構成および方法によれば、ＣＤモード時にはＣＳモード時に比べて回転速度増加制御の実行が制限される。そのため、ＣＤモードにおいて内燃機関の回転速度を引き下げることが制限されるので、内燃機関からの出力パワーの不足分を蓄電装置からの放電電力を用いて補う状況が生じにくくなる。したがって、ＣＤモード時において車両要求パワーを満たすのに必要な出力パワー（内燃機関からの出力パワーと回転電機からの出力パワーとの和）を確保できる可能性を高めることができる。

好ましくは、制御装置は、ＣＳモード時には回転速度増加制御の実行を許可する一方で、ＣＤモード時には回転速度増加制御の実行を禁止する。

上記構成によれば、ＣＤモード時には回転速度増加制御の実行が禁止されるので、内燃機関の回転速度の引き下げが防止される。これにより、内燃機関からの出力パワーが不足する状況が一層生じにくくなる。したがって、車両要求パワーを満たすのに必要な出力パワーの確保を最も確実に実現することができる。一方、ＣＳモード時には、回転速度増加制御の実行が許可される。これにより、車速の増加量に相応の加速感が運転者に与えられるので、ドライバビリティを向上させることができる。

好ましくは、制御装置は、回転速度増加制御を実行する場合には、回転速度増加制御を実行しない場合に比べて、上記回転速度を引き下げることにより、ハイブリッド車両への要求パワーに対する内燃機関から出力されるパワーの割合を低下させる一方で、上記要求パワーに対する回転電機から出力されるパワーの割合を上昇させる。制御装置は、ＣＤモード時には、回転速度増加制御の実行の制限として、ＣＳモード時に比べて上記回転速度の引き下げ量を小さく設定することにより、内燃機関から出力されるパワーの割合の低下を抑制する。

上記構成によれば、ＣＤモード時にはＣＳモード時に比べて内燃機関の回転速度の引き下げ量を小さく設定することにより、内燃機関から出力されるパワーの割合の低下が抑制される。これにより、ＣＤモード時にはＣＳモード時に比べて内燃機関からの出力パワーの不足分が小さくなるので、その不足分を蓄電装置から供給される電力を用いて補い易くなる。したがって、車両要求パワーを満たすのに必要な出力パワーを確保できる可能性を高めることができる。さらに、内燃機関の回転速度の引き下げ量は制限されるものの、ＣＤモードにおいても回転速度増加制御が実行されるので、ドライバビリティを向上させることができる。

好ましくは、制御装置は、ハイブリッド車両への要求パワーに関連しない内燃機関の始動要求に応じて内燃機関が始動されたときには、ＣＤモード時であっても、回転速度増加制御の実行の制限を緩和する。より好ましくは、ハイブリッド車両は、車室内を空調する空調装置をさらに備える。上記始動要求は、内燃機関の暖機要求と、空調装置の暖房要求とのうちの少なくとも一方を含む。

上記構成によれば、ハイブリッド車両への要求パワーに関連しない内燃機関の始動要求として、たとえば内燃機関の暖機要求あるいは空調装置の暖房要求などが挙げられる。このような始動要求を満たすためであれば、車両への要求パワーが内燃機関の始動しきい値に達していなくても内燃機関が始動される。このように内燃機関が始動される際には、蓄電装置からの放電電力は放電電力上限値に近い値となっておらず、放電電力を増加させる余裕代がある程度存在する。そのため、回転速度増加制御の実行により内燃機関の回転速度が引き下げられた場合に、蓄電装置からの放電電力を用いて内燃機関の出力パワーの不足分を補うことができる。

したがって、ＣＤモード時であっても、ハイブリッド車両のパワーに関連しない内燃機関の始動要求に応じて内燃機関が始動されたときには、回転速度増加制御の実行の制限が緩和される。より具体的には、回転速度増加制御の実行の禁止が解除される（すなわち実行が許可される、あるいは内燃機関の回転速度の引き下げ量が緩和前よりも大きく設定される）。これにより、ＣＤモードにおいても回転速度増加制御を用いることにより、ドライバビリティを向上させることができる。

本発明によれば、ＣＤモードおよびＣＳモードを有し、回転速度増加制御の実行が可能に構成されたハイブリッド車両において、車両要求パワーを満たすのに必要な出力パワーを確保できる可能性を高めることができる。

実施の形態１に係る車両全体の構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示すエンジンの音圧特性の一例を示す図である。 図２に示す領域Ｒ１において回転速度増加制御を実行する際のエンジンの状態を説明するための図である。 図２に示す領域Ｒ２において回転速度増加制御を実行する際のエンジンの状態を説明するための図である。 図１に示すＥＣＵの機能的構成を説明するための機能ブロック図である。 実施の形態１における回転速度増加制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２における回転速度増加制御を説明するためのフローチャートである。 放電電力上限値の温度依存性の一例を示す図である。 放電電力上限値のＳＯＣ依存性の一例を示す図である。 実施の形態３における回転速度増加制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態４における回転速度増加制御を説明するための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、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下に示す実施の形態においては、ハイブリッド車両の１つの例示的形態として、車両外部から車両搭載のバッテリへの電力供給が可能に構成されたプラグインハイブリッド車について説明する。しかし、本発明が適用可能なハイブリッド車両はこれに限定されるものではなく、車両外部からの電力供給が想定されていない通常のハイブリッド車両であってもよい。

［実施の形態１］
＜車両の構成＞
図１は、実施の形態１に係る車両全体の構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、車両１は、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１０（ＭＧ１）と、第２モータジェネレータ２０（ＭＧ２）と、動力分割機構３０と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２５０と、バッテリ１５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００と、駆動輪３５０とを備える。

エンジン１００は、たとえばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン１００には、クランクポジションセンサ１０２と、水温センサ１０４とが設けられる。

クランクポジションセンサ１０２は、エンジン１００のクランク軸（図示せず）の回転速度（エンジン回転速度）Ｎｅを検出する。水温センサ１０４は、エンジン１００の冷却システム（図示せず）を流通する冷却水の温度（水温）Ｔｗを検出する。各センサは、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。

第１モータジェネレータ１０および第２モータジェネレータ２０は、いずれもたとえば永久磁石がロータ（いずれも図示せず）に埋設された三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１０および第２モータジェネレータ２０はＰＣＵ２５０によって駆動される。

第１モータジェネレータ１０は、動力分割機構３０を介してエンジン１００のクランク軸に連結される。第１モータジェネレータ１０は、エンジン１００を始動する際にバッテリ１５０の電力を用いてエンジン１００のクランク軸を回転させる。また、第１モータジェネレータ１０はエンジン１００の動力を用いて発電することも可能である。第１モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２５０により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。また、第１モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、第２モータジェネレータ２０に供給される場合もある。

第２モータジェネレータ２０は、バッテリ１５０からの電力および第１モータジェネレータ１０により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動軸を回転させる。また、第２モータジェネレータ２０は回生制動によって発電することも可能である。第２モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２５０により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。

動力分割機構３０は、たとえばサンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤ（いずれも図示せず）とを含む遊星歯車機構である。動力分割機構３０は、エンジン１００によって発生した動力を、駆動輪３５０に伝達される動力と、第１モータジェネレータ１０に伝達される動力とに分割する。

ＰＣＵ２５０は、バッテリ１５０に蓄えられた直流電力を交流電力に変換して、第１モータジェネレータ１０および第２モータジェネレータ２０に供給する。また、ＰＣＵ２５０は、第１モータジェネレータ１０および第２モータジェネレータ２０で発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１５０に供給する。ＰＣＵ２５０はＥＣＵ３００からの制御信号に応じて制御される。

バッテリ１５０は充放電可能に構成された直流電源である。バッテリ１５０には、たとえばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池もしくは鉛蓄電池などの二次電池、または電気二重層キャパシタなどのキャパシタを用いることができる。バッテリ１５０は、車両１の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ２５０に供給する。また、バッテリ１５０は、第１モータジェネレータ１０で発電された電力を蓄える。

バッテリ１５０は電池センサ１５２を含む。電池センサ１５２は、電圧センサと、電流センサと、温度センサ（いずれも図示せず）とを包括的に表すものである。電圧センサはバッテリ１５０の電圧ＶＢを検出する。電流センサはバッテリ１５０の入出力電流ＩＢを検出する。温度センサはバッテリ１５０の温度（バッテリ温度）ＴＢを検出する。各センサは、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、電圧ＶＢ、入出力電流ＩＢ、およびバッテリ温度ＴＢに基づいて、バッテリ１５０のＳＯＣを算出する。

駆動輪３５０のハブまたはナックル（いずれも図示せず）には、回転センサ３５２が設けられる。回転センサ３５２は、駆動輪３５０の回転速度（駆動輪回転速度）Ｎｗを検出して、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、駆動輪回転速度Ｎｗに基づいて車速Ｖを算出する。

アクセルペダル１６０にはペダルストロークセンサ１６２が設けられる。ペダルストロークセンサ１６２は、アクセルペダル１６０のストローク量ＡＰを検出して、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。ＥＣＵ３００は、ストローク量ＡＰおよび車速Ｖに基づいて、車両１への要求パワー（車両要求パワー）を算出する。

空調装置１３０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に基づいて車室内を空調する。この制御信号は、たとえば運転者による操作パネル（図示せず）の操作によって空調装置１３０の空調要求（暖房要求または冷房要求）があった場合に出力される。暖房要求があった場合、空調装置１３０はエンジン１００を駆動し、エンジン１００の熱を使用して車室内を暖房する。

車両１は、電力ケーブル４００を介して外部電源５００から電力供給を受けるために、電力変換装置２００と、インレット２２０とをさらに備える。外部電源５００は、たとえば商用電源などの系統電源である。電力ケーブル４００は、コネクタ４１０と、プラグ４２０と、電線部４３０とを含む。プラグ４２０は、外部電源５００のコンセント５１０に接続される。電線部４３０は、コネクタ４１０とプラグ４２０とを電気的に接続する。

インレット２２０は、たとえば車両１の外表面に設けられ、電力ケーブル４００のコネクタ４１０が電気的に接続される。電力変換装置２００は、インレット２２０およびバッテリ１５０に電気的に接続される。電力変換装置２００は、インレット２２０から供給される交流電力を直流電力に変換する。バッテリ１５０は、電力変換装置２００からの直流電力により充電される。

ＥＣＵ３００（制御装置）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、バッファ（いずれも図示せず）とを含む。ＥＣＵ３００は、各センサからの信号の入力ならびにメモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて制御信号を出力するとともに、車両１が所望の状態となるように各機器を制御する。一例として、ＥＣＵ３００は、車両要求パワーをエンジン１００と、第１モータジェネレータ１０と、第２モータジェネレータ２０とで分担して実現するように各機器を制御する。

＜走行モード＞
車両１は、走行モードとしてＣＤモードおよびＣＳモードを有する。ＣＤモードは、基本的にはバッテリ１５０に蓄えられた電力を消費するモードである。ＣＤモードでの走行時には、ＳＯＣを維持するためのエンジン始動は行なわれない。しかし、ＣＤモードにおいても、車両要求パワーが所定の始動しきい値を上回ると、エンジン１００が始動される。これに対し、ＣＳモードは、ＳＯＣを所定の範囲に維持するモードである。ＣＳモードでは、ＳＯＣを維持するためにエンジン１００が始動される。

＜回転速度増加制御＞
車両の加速時に運転者が加速感を得る要因としてエンジン音圧が知られている。エンジン音圧は、エンジンの駆動に伴って発生する音を車室内で測定したときの音圧（単位：ｄＢ）であり、運転者が運転中に実際に感じる音の大きさに相当する。加速感に関するドライバビリティを向上させるためには、車速の増加量に応じたエンジン音圧を生じさせることが望ましい。

エンジン音圧とエンジン回転速度との間には、エンジン毎に所定の関係（以下、エンジンの音圧特性とも称する）が成立する。図２は、図１に示すエンジン１００の音圧特性の一例を示す図である。図２において横軸はエンジン回転速度Ｎｅを表し、縦軸はエンジン音圧を表す。

図２を参照して、車両１の加速時において、エンジン１００は、基本的には車速Ｖに対してエンジン回転速度Ｎｅが比例するように制御される。しかしながら、図２に示すように、エンジン回転速度Ｎｅが増加しているにもかかわらずエンジン音圧がほとんど増加しない領域Ｒ１が存在する一方で、エンジン回転速度Ｎｅがあまり増加していないにもかかわらずエンジン音圧が急激に増加する領域Ｒ２も存在する。したがって、一律に車速Ｖに対してエンジン回転速度Ｎｅを比例的に増加させても、車速Ｖの増加量に応じたエンジン音圧が生じていないと運転者が感じる場合が生じ得る。

そのため、本実施の形態に係る車両１では回転速度増加制御が実行される。回転速度増加制御を実行する際には、回転速度増加制御を実行しない場合との比較において、領域Ｒ１では車速Ｖの増加に対してエンジン回転速度Ｎｅの増加量を大きく設定する一方で、領域Ｒ２では車速Ｖの増加に対してエンジン回転速度Ｎｅの増加量を小さく設定する。以下、回転速度増加制御についてより詳細に説明する。

図３は、図２に示す領域Ｒ１において回転速度増加制御を実行する際のエンジン１００の状態を説明するための図である。図４は、図２に示す領域Ｒ２において回転速度増加制御を実行する際のエンジン１００の状態を説明するための図である。図３および図４において横軸はエンジン回転速度Ｎｅを表し、縦軸はエンジン１００から出力されるトルク（エンジン出力トルク）Ｔｅを表す。

図３および図４を参照して、最適燃費線Ｃは、エンジン１００の燃費が最適となるように定められる動作点（エンジン回転速度Ｎｅとエンジン出力トルクＴｅとの組合せ）の集合を示す。燃費を向上させるためには、回転速度増加制御を実行するか否かにかかわらず、エンジン１００の目標動作点が最適燃費線Ｃの近くに位置することが好ましい。図３および図４では、回転速度増加制御を実行しない場合の目標動作点Ｐ１と、回転速度増加制御を実行する場合の目標動作点Ｐ２とがいずれも最適燃費線Ｃ上に示されている。

以下では、動作点Ｐ０から目標動作点Ｐ１またはＰ２が実現されるように車両１を加速させる際の制御に関し、動作点Ｐ０および目標動作点Ｐ１，Ｐ２がいずれも領域Ｒ１に位置する場合（図３参照）と、動作点Ｐ０および目標動作点Ｐ１，Ｐ２がいずれも領域Ｒ２内に位置する場合（図４参照）とについて説明する。

まず図３を参照して、回転速度増加制御を実行しない場合、矢印ＡＲ１に示すように、エンジン１００は目標動作点Ｐ１が実現されるように制御される。領域Ｒ１においては、上述のようにエンジン回転速度Ｎｅを増加させたとしてもエンジン音圧はほとんど増加しない。このため、目標動作点Ｐ１までエンジン回転速度Ｎｅを増加させたとしても、車速Ｖの増加量に相応のエンジン音圧を発生させることができない。したがって、回転速度増加制御を実行する場合には、矢印ＡＲ２に示すように、目標動作点Ｐ１よりもエンジン回転速度Ｎｅの高い目標動作点Ｐ２が設定される。これにより、エンジン回転速度Ｎｅの増加量が大きくなるので、車速Ｖの増加量に相応のエンジン音圧を発生させることができる。

次に図４を参照して、等パワー線Ｌ１，Ｌ２の各々は、ある一定値のパワーをエンジン１００から出力するための動作点の集合を表す。

回転速度増加制御を実行しない場合、矢印ＡＲ１に示すように、エンジン１００は目標動作点Ｐ１が実現されるように制御される。領域Ｒ２においてはエンジン回転速度Ｎｅを増加させるとエンジン音圧が急激に増加する。このため、目標動作点Ｐ１までエンジン回転速度Ｎｅを増加させると、車速Ｖの増加量に対してエンジン音圧の増加量が大きくなり過ぎてしまう。したがって、回転速度増加制御を実行する場合には、矢印ＡＲ２に示すように、目標動作点Ｐ１よりもエンジン回転速度Ｎｅの低い目標動作点Ｐ２が設定される。言い換えると、回転速度増加制御を実行する場合には、回転速度増加制御を実行しない場合に比べて、目標動作点のエンジン回転速度Ｎｅが引き下げられる。これにより、エンジン音圧の増加を抑制することができる。

一方で、領域Ｒ２においては、エンジン回転速度Ｎｅの増加量が小さく設定される分、車両１への要求パワー（車両要求パワー）に対してエンジン１００から出力されるパワー（エンジン出力パワー）Ｐｅが不足し得る。図４に示す例では、等パワー線Ｌ１によって表されるパワーと等パワー線Ｌ２によって表されるパワーとの差に相当するエンジン出力パワーＰｅが不足し得る。この不足分は、バッテリ１５０からの放電電力を用いてモータ出力パワーＰｍによって補われる。

このように、回転速度増加制御を実行する場合には、回転速度増加制御を実行しない場合と比べて、車両要求パワーに対するエンジン出力パワーＰｅの割合が低下するので、車両要求パワーに対するモータ出力パワーＰｍの割合を上昇させる必要がある。

ＣＤモードでは主にＥＶ走行が行われ、モータ出力パワーＰｍのみでは車両要求パワーを満たすことができない場合にエンジン１００が始動される。すなわち、ＣＤモードにおいてエンジン１００が始動される際のバッテリ１５０からの放電電力は放電電力上限値Ｗｏｕｔに近い値となっていることが多い。そのため、目標動作点Ｐ１よりもエンジン回転速度Ｎｅの低い目標動作点Ｐ２を設定し、車両要求パワーに対してエンジン出力パワーＰｅが不足した場合に、その不足分を補うための電力をバッテリ１５０から第２モータジェネレータ２０に供給できない可能性が高い。その結果、車両要求パワーを満たすことができない状況が生じ得る。

そこで、本実施の形態においては、ＣＤモード時にはＣＳモード時に比べて回転速度増加制御の実行が制限される。より具体的には、ＣＳモード時には回転速度増加制御の実行が許可される一方で、ＣＤモード時には回転速度増加制御の実行が禁止される。これにより、ＣＤモードにおいてエンジン出力パワーＰｅの不足分をバッテリ１５０からの出力パワーを用いて補う状況が生じにくくなる。したがって、ＣＤモードにおいて車両要求パワーを満たすのに必要な出力パワー（エンジン出力パワーＰｅとモータ出力パワーＰｍとの和）を確保できる可能性を高めることができる。

図５は、図１に示すＥＣＵ３００の機能的構成を説明するための機能ブロック図である。図５を参照して、ＥＣＵ３００は、記憶部３０２と、目標動作点算出部３０４と、ＳＯＣ算出部３０６と、走行モード選択部３０８と、判定部３１０と、駆動制御部３１２とを含む。

記憶部３０２には、回転速度増加制御を実行するための最適燃費線Ｃ（図２および図３参照）が予め記憶されている。最適燃費線Ｃに関する情報は目標動作点算出部３０４によって読み出される。

目標動作点算出部３０４は、回転速度増加制御を実行しない場合に用いられる目標動作点Ｐ１と、回転速度増加制御を実行する場合に用いられる目標動作点Ｐ２（図３および図４参照）とを算出する。より具体的には、目標動作点算出部３０４は、ペダルストロークセンサ１６２からのストローク量ＡＰに基づいてアクセル開度を算出するとともに、回転センサ３５２からの駆動輪回転速度Ｎｗに基づいて車速Ｖを算出する。そして、目標動作点算出部３０４は、アクセル開度と、車速Ｖと、目標駆動力との間の関係を示すマップに従って、アクセル開度および車速Ｖから車両１の目標駆動力を算出する。さらに、目標動作点算出部３０４は、目標駆動力および車速Ｖに基づいて目標動作点Ｐ１，Ｐ２を算出する。目標動作点Ｐ１，Ｐ２の値は判定部３１０に出力される。ただし、目標動作点Ｐ１，Ｐ２の算出方法はこれに限られるものではない。

ＳＯＣ算出部３０６は、電池センサ１５２からの電圧ＶＢ、入出力電流ＩＢ、およびバッテリ温度ＴＢの検出値に基づいて、バッテリ１５０のＳＯＣを算出する。算出されたＳＯＣの値は走行モード選択部３０８に出力される。

走行モード選択部３０８は、ＳＯＣ算出部３０６からのＳＯＣに基づいてＣＳモードおよびＣＤモードのいずれか一方を選択し、選択されたモードを判定部３１０に出力する。なお、走行モードを選択する手法はＳＯＣに基づくものに限定されない。たとえば走行モードを選択する運転者操作を受け付けるスイッチ（図示せず）を車両１に設け、走行モード選択部３０８は、そのスイッチにより受け付けられたモードを出力してもよい。

判定部３１０は、走行モード選択部３０８から出力された走行モードに基づいて、回転速度増加制御の実行を制限するか否かを判定するとともに、その判定結果に応じた目標動作点（Ｐ１またはＰ２）を駆動制御部３１２に出力する。すなわち、判定部３１０は、回転速度増加制御を実行しない場合（目標速度増加制御の実行を禁止する場合）には目標動作点Ｐ１を出力する一方で、回転速度増加制御を実行する場合には目標動作点Ｐ２を出力する（図４参照）。この判定手法の詳細については後述する。

駆動制御部３１２は、判定部３１０からの目標動作点Ｐ１，Ｐ２に基づいて、エンジン１００およびＰＣＵ２５０を制御する。すなわち、駆動制御部３１２は、回転速度増加制御を実行しない場合には目標動作点Ｐ１を実現するようにエンジン１００およびＰＣＵ２５０を制御する一方で、回転速度増加制御を実行する場合には目標動作点Ｐ２を実現するようにエンジン１００およびＰＣＵ２５０を制御する。

図６は、実施の形態１における回転速度増加制御を説明するためのフローチャートである。図６を参照して、このフローチャートは、所定の条件成立時あるいは所定の期間経過毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。なお、このフローチャートの各ステップは、基本的にはＥＣＵ３００によるソフトウェア処理によって実現されるが、ＥＣＵ３００内に作製されたハードウェア（電子回路）によって実現されてもよい。

ステップ（以下、単にＳと記載する）１０において、ＥＣＵ３００は、エンジン始動要求があるか否か（あるいはエンジン１００が既に駆動状態か否か）を判定する。より具体的には、車両要求パワーが所定の始動しきい値を上回るか否かに基づいて、ＥＣＵ３００はエンジン始動要求があるか否かを判定する。エンジン始動要求がある場合あるいはエンジン１００が駆動状態の場合（Ｓ１０においてＹＥＳ）には、処理はＳ２０へと進められる。

Ｓ２０において、ＥＣＵ３００は、車両１の走行モードがＣＤモードであるか否かを判定する。走行モードがＣＳモードの場合（Ｓ２０においてＮＯ）、処理はＳ５０に進められ、ＥＣＵ３００は回転速度増加制御の実行を許可する。一方、走行モードがＣＤモードの場合（Ｓ２０においてＹＥＳ）、処理はＳ３０に進められる。

Ｓ３０において、ＥＣＵ３００は、エンジン回転速度Ｎｅが領域Ｒ２（図２参照）内に位置するか否かを判定する。エンジン回転速度Ｎｅが領域Ｒ２内に位置しない場合（Ｓ３０においてＮＯ）、処理はＳ５０に進められ、ＥＣＵ３００は回転速度増加制御の実行を許可する。一方、エンジン回転速度Ｎｅが領域Ｒ２内に位置する場合、処理はＳ４０に進められる。

Ｓ４０において、ＥＣＵ３００は回転速度増加制御の実行を制限する。実施の形態１では、回転速度増加制御の実行の制限の一実施態様として、回転速度増加制御の実行が禁止される。

エンジン始動要求がない場合（エンジン１００が停止状態の場合、Ｓ１０においてＮＯ）、または、Ｓ４０もしくはＳ５０の処理が終了すると、処理はメインルーチンへと戻される。

このように、実施の形態１によれば、ＣＤモード時には回転速度増加制御の実行が禁止されるので、エンジン回転速度Ｎｅの引き下げが防止される。これにより、車両要求パワーに対してエンジン出力パワーＰｅが不足する状況が生じにくくなる。したがって、車両要求パワーを満たすのに必要な出力パワーの確保をすることができる。

一方、ＣＳモード時には回転速度増加制御の実行が許可される。これにより、車速Ｖの増加量に相応の加速感が運転者に与えられるので、ドライバビリティを向上させることができる。

［実施の形態２］
実施の形態１ではＣＤモードの場合に回転速度増加制御が禁止される例について説明した。実施の形態２では、ＣＤモードであっても回転速度増加制御の実行が許可されるものの、ＣＤモードにおけるエンジン回転速度Ｎｅの引き下げ量をＣＳモードにおけるエンジン回転速度Ｎｅの引き下げ量よりも小さくする構成について説明する。なお、実施の形態２に係る車両の構成は図１に示す車両１の構成と同等であるので、詳細な説明は繰り返さない。

図７は、実施の形態２における回転速度増加制御を説明するためのフローチャートである。図７を参照して、このフローチャートは、回転速度増加制御の禁止（図６のＳ４０参照）に代えてＳ４２の処理が実行される点において、図６に示すフローチャートと異なる。Ｓ４２以外の処理は図６に示すフローチャートの対応する処理と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

Ｓ４２では、ＣＤモードであっても回転速度増加制御が実行されるものの、ＣＳモード時と比べてエンジン回転速度Ｎｅの引き下げ量が小さく設定される。

実施の形態１のようにＣＤモードにおいて回転速度増加制御の実行を禁止すると、ＣＤモードでは加速感に関するドライバビリティを向上させることはできない。しかしながら、ＣＤモードであっても放電電力が放電電力上限値Ｗｏｕｔに達していないのであれば、放電電力を用いてエンジン出力パワーＰｅの不足分を補うことができる可能性がある。すなわち、実施の形態２では、車両要求パワーに対するエンジン出力パワーＰｅの不足分について、バッテリ１５０からの放電電力を用いてモータ出力パワーＰｍで補うことが可能な範囲で回転速度増加制御が実行される。

これにより、車両要求パワーを満たすのに必要な出力パワーを確保することができる。さらに、ＣＤモードにおいても回転速度増加制御が実行されるので、車速Ｖの増加量に相応の加速感を運転者に与えることができる。つまり、実施の形態２によれば、車両要求パワーを満たすのに必要な出力パワーの確保とドライバビリティの向上とを両立することができる。

［実施の形態３］
実施の形態２で説明したように、放電電力が放電電力上限値Ｗｏｕｔに達していないのであれば、回転速度増加制御の実行が可能である。放電電力上限値Ｗｏｕｔは温度依存性およびＳＯＣ依存性を有することが知られており、バッテリ温度またはＳＯＣによってはバッテリからの放電がより厳しく制限され得る。実施の形態３では、放電電力上限値Ｗｏｕｔの大きさに応じて回転速度増加制御の実行を禁止するか否かが判定される場合について説明する。なお、実施の形態３に係る車両の構成は図１に示す車両１の構成と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

図８は、放電電力上限値Ｗｏｕｔの温度依存性の一例を示す図である。図８において横軸はバッテリ温度ＴＢを表し、縦軸は放電電力上限値Ｗｏｕｔを表す。図９は、放電電力上限値のＳＯＣ依存性の一例を示す図である。図９において横軸はバッテリ１５０のＳＯＣを表し、縦軸は放電電力上限値Ｗｏｕｔを表す。

図８および図９を参照して、図８においてバッテリ温度ＴＢがＴ１以下もしくはＴ４以上の場合（ＴＢ≦Ｔ１，Ｔ４≦ＴＢ）、または、図９においてＳＯＣがＳｃ１以下の場合（ＳＯＣ≦Ｓｃ１）、放電電力上限値Ｗｏｕｔは０である。つまり、バッテリ１５０の放電が禁止される。したがって、エンジン出力パワーＰｅが不足したとしても、その不足分をモータ出力パワーＰｍで補うことはできない。

バッテリ温度ＴＢがＴ１よりも大きくＴ２未満の場合（Ｔ１＜ＴＢ＜Ｔ２）、またはバッテリ温度ＴＢがＴ３よりも大きくＴ４未満の場合（Ｔ３＜ＴＢ＜Ｔ４）、バッテリ温度ＴＢがＴ２以上Ｔ３以下の場合（Ｔ２≦ＴＢ≦Ｔ３）よりも放電電力上限値Ｗｏｕｔは小さい。また、ＳＯＣがＳｃ１よりも大きくＳｃ２未満の場合（Ｓｃ１＜ＳＯＣ＜Ｓｃ２）、ＳＯＣがＳｃ２以上の場合（ＳＯＣ≧Ｓｃ２）よりも放電電力上限値Ｗｏｕｔは小さい。放電電力上限値Ｗｏｕｔが小さくなるに従ってバッテリ１５０からの放電がより厳しく制限されるので、エンジン出力パワーＰｅの不足分をモータ出力パワーＰｍで補うことができない可能性が高くなる。

そこで、実施の形態３によれば、バッテリ温度ＴＢまたはＳＯＣに応じてバッテリ１５０からの放電がより厳しく制限され、放電電力上限値Ｗｏｕｔが所定値よりも小さい場合には、走行モードにかかわらず回転速度増加制御の実行を禁止する。上記の所定値としては、たとえば最大値ＷＯが用いられる。ただし、所定値はこれに限定されるものではなく、車両１の構成（たとえばバッテリ１５０の放電電力上限値Ｗｏｕｔの特性）に応じて適宜定めることができる。

図１０は、実施の形態３における回転速度増加制御を説明するためのフローチャートである。図１０を参照して、このフローチャートはＳ１２の処理をさらに備える点において、図６に示すフローチャートと異なる。なお、図６と重複するステップの説明は繰り返さない。

Ｓ１２において、ＥＣＵ３００は、バッテリ１５０の放電電力上限値Ｗｏｕｔが最大値ＷＯ未満であるか否かを判定する。図８および図９に示す例では、図８においてバッテリ温度ＴＢがＴ２未満の場合（ＴＢ＜Ｔ２）もしくはバッテリ温度ＴＢがＴ３よりも大きい場合（ＴＢ＞Ｔ３）、または図９においてＳＯＣがＳｃ２未満の場合（ＳＯＣ＜Ｓｃ２）に、ＥＣＵ３００は放電電力上限値Ｗｏｕｔが最大値ＷＯ未満と判定する。

放電電力上限値Ｗｏｕｔが最大値ＷＯ未満の場合（Ｓ１２においてＹＥＳ）、処理はＳ２０およびＳ３０をスキップしてＳ４０に進められ、走行モードにかかわらず回転速度増加制御の実行が禁止される。

一方、放電電力上限値Ｗｏｕｔが最大値ＷＯと等しい場合（Ｓ１２においてＮＯ）、処理はＳ２０に進められる。Ｓ２０以降の処理は図６に示すフローチャートの対応する処理と同等であるため詳細な説明は繰り返さないが、ＣＤモードの場合には回転速度増加制御の実行が禁止される一方で（Ｓ４０）、ＣＳモードの場合には回転速度増加制御の実行が許可される（Ｓ５０）。なお、処理の順序は図１０に示す例に限定されず、Ｓ１２の処理はＳ２０の処理の後に実行されてもよい。

このように、実施の形態３によれば、バッテリ１５０の放電電力上限値Ｗｏｕｔの温度依存性およびＳＯＣ依存性を考慮し、放電電力上限値Ｗｏｕｔが所定値（上述の例では最大値ＷＯ）未満であり、エンジン出力パワーＰｅの不足分をモータ出力パワーＰｍによって補うことができない状況の場合には、回転速度増加制御の実行が禁止される。これにより、車両要求パワーを満たすのに必要な出力パワーを確保できる可能性をさらに高めることができる。

［実施の形態４］
たとえばエンジンの暖機要求あるいは空調装置の暖房要求などがあった場合には、車両要求パワーが始動しきい値に達していなくてもエンジンが始動され得る。この場合、バッテリからの放電電力は放電電力上限値に近い値となっていないため、ＣＤモードであってもエンジン出力パワーの不足分を補うことが可能である。実施の形態４では、このような車両要求パワーに関連しないエンジン始動要求に応じてエンジンが始動される場合の制御について説明する。なお、実施の形態４に係る車両の構成は図１に示す車両１の構成と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

図１１は、実施の形態４における回転速度増加制御を説明するためのフローチャートである。図１１を参照して、このフローチャートはＳ１４の処理をさらに備える点において、図６に示すフローチャートと異なる。

Ｓ１４において、ＥＣＵ３００は、Ｓ１０におけるエンジン始動要求が車両要求パワーに関連しないものであるか否かを判定する。

車両要求パワーに関連しないエンジン始動要求に応じてエンジン１００が始動された場合（Ｓ１４においてＹＥＳ）、すなわちエンジン１００の暖機要求あるいは空調装置１３０の暖房要求によってエンジン１００が始動された場合には、車両要求パワーにかかわらずエンジン１００を停止すること（間欠的に停止することを含む）が禁止され、エンジン１００は駆動状態に維持される。

このような場合には、車両要求パワーが始動しきい値に達してエンジン１００が始動されたわけではないので、バッテリからの放電電力が放電電力上限値Ｗｏｕｔに近い値となっておらず、放電電力を増加させることが可能である。したがって、回転速度増加制御を実行した場合に、エンジン出力パワーＰｅの不足分をモータ出力パワーＰｍによって補うことが可能である。そのため、処理はＳ５０に進められ、回転速度増加制御の実行が許可される。言い換えると、実施の形態３では図６に示すフローチャートとの比較において、回転速度増加制御の実行の制限が緩和されている。

一方、車両要求パワーが始動しきい値に達することによりエンジン１００が始動された場合（Ｓ１４においてＮＯ）には、処理はＳ２０に進められる。Ｓ２０以降の処理は図６に示すフローチャートの対応する処理と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。

なお、エンジン１００の暖機要求および空調装置１３０の暖房要求によってエンジン１００が始動される例を説明したが、車両要求パワーに関連しないエンジン始動要求は他にも存在する。

たとえば、動力分割機構３０内のピニオンギヤ（図示せず）の過回転防止のためにエンジン１００が始動される場合が挙げられる。第１モータジェネレータ１０の回転速度および第２モータジェネレータ２０の回転速度によってはピニオンギヤの回転速度が非常に高くなる場合がある。このような場合にピニオンギヤの焼き付きを防止するために、ピニオンギヤには回転速度の上限値が規定されている。ピニオンギヤの回転速度がその上限値に近くなると、エンジン１００が始動される。

他の例として、たとえばバッテリ１５０が満充電状態の場合には、第２モータジェネレータ２０により回生された電力をバッテリ１５０に充電することができない。このような場合には、バッテリ１５０の過充電を防止するために、第２モータジェネレータ２０による回生電力を使用して第１モータジェネレータ１０が駆動されるとともに、第１モータジェネレータ１０によってエンジン１００が始動される場合がある。

なお、実施の形態１〜４で説明した制御を適宜組み合わせることも可能である。たとえば、図１０に示す実施の形態３のフローチャートにおいて、回転速度増加制御の実行を禁止する処理（Ｓ４０）に代えて、回転速度増加制御の実行を制限する処理（図７のＳ４２）を実行してもよい。あるいは、図１１に示す実施の形態４のフローチャートに、バッテリ１５０の放電電力上限値Ｗｏｕｔが最大値ＷＯ未満であるか否かを判定する処理（図１０のＳ１２）を追加してもよい。

最後に、図１を再び参照して、本実施の形態について総括する。車両１は、エンジン１００と、バッテリ１５０と、バッテリ１５０の電力を用いて駆動力を発生させる第２モータジェネレータ２０と、エンジン１００および第２モータジェネレータ２０を制御するＥＣＵ３００とを備える。ＥＣＵ３００は、車両１の車速Ｖの増加に伴ってエンジン音圧が増加するようにエンジン回転速度Ｎｅを制御する回転速度増加制御の実行が可能に構成される。ＥＣＵ３００は、バッテリ１５０のＳＯＣを消費するＣＤモード時には、ＳＯＣを所定の範囲に維持するＣＳモード時に比べて、回転速度増加制御の実行を制限する。

好ましくは、ＥＣＵ３００は、ＣＳモード時には回転速度増加制御の実行を許可する一方で、ＣＤモード時には回転速度増加制御の実行を禁止する。

好ましくは、ＥＣＵ３００は、回転速度増加制御を実行する場合には、回転速度増加制御を実行しない場合に比べて、エンジン回転速度Ｎｅを引き下げることにより、車両要求パワーに対するエンジン出力パワーＰｅの割合を低下させる一方で、車両要求パワーに対するモータ出力パワーＰｍの割合を上昇させる。ＥＣＵ３００は、ＣＤモード時には、回転速度増加制御の実行の制限として、ＣＳモード時に比べてエンジン回転速度Ｎｅの引き下げ量を小さく設定することにより、エンジン出力パワーＰｅの割合の低下を抑制する。

好ましくは、ＥＣＵ３００は車両要求パワーに関連しないエンジン始動要求に応じてエンジン１００が始動されたときには、ＣＤモード時であっても、回転速度増加制御の実行の制限を緩和する。

好ましくは、車両１は、車室内を空調する空調装置１３０をさらに備える。上記エンジン始動要求は、エンジン１００の暖機要求と、空調装置１３０の暖房要求とのうちの少なくとも一方を含む。

車両１の制御方法であって、車両１は、エンジン１００と、バッテリ１５０と、バッテリ１５０の電力を用いて駆動力を発生させる第２モータジェネレータ２０とを含む。車両１は、車両１の車速Ｖに増加に伴ってエンジン音圧が増加するようにエンジン回転速度Ｎｅを制御する回転速度増加制御の実行が可能に構成される。制御方法は、回転速度増加制御を実行するステップ（Ｓ５０）と、バッテリ１５０のＳＯＣを消費するＣＤモード時には、ＳＯＣを所定の範囲に維持するＣＳモード時に比べて、回転速度増加制御の実行を制限するステップ（Ｓ４０）とを備える。

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、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 車両、１０ 第１モータジェネレータ、２０ 第２モータジェネレータ、３０ 動力分割機構、１００ エンジン、１０２ クランクポジションセンサ、１０４ 水温センサ、１３０ 空調装置、１５０ バッテリ、１５２ 電池センサ、１６０ アクセルペダル、１６２ ペダルストロークセンサ、２００ 電力変換装置、２２０ インレット、３０２ 記憶部、３０４ 目標動作点算出部、３０６ ＳＯＣ算出部、３０８ 走行モード選択部、３１０ 判定部、３１２ 駆動制御部、３５０ 駆動輪、３５２ 回転センサ、４００ 電力ケーブル、４１０ コネクタ、４２０ プラグ、４３０ 電線部、５００ 外部電源、５１０ コンセント。

Claims (6)

1. ハイブリッド車両であって、
   内燃機関と、
   蓄電装置と、
   前記蓄電装置の電力を用いて駆動力を発生させる回転電機と、
   前記内燃機関および前記回転電機を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記ハイブリッド車両の車速の増加に伴って前記内燃機関の音圧が増加するように前記内燃機関の回転速度を制御する回転速度増加制御の実行が可能に構成され、前記蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）を消費するＣＤ（Charge Depleting）モード時には、前記ＳＯＣを所定の範囲に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モード時に比べて、前記回転速度増加制御の実行を制限する、ハイブリッド車両。
2. 前記制御装置は、前記ＣＳモード時には前記回転速度増加制御の実行を許可する一方で、前記ＣＤモード時には前記回転速度増加制御の実行を禁止する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御装置は、
   前記回転速度増加制御を実行する場合には、前記回転速度増加制御を実行しない場合に比べて、前記回転速度を引き下げることにより、前記ハイブリッド車両への要求パワーに対する前記内燃機関から出力されるパワーの割合を低下させる一方で、前記要求パワーに対する前記回転電機から出力されるパワーの割合を上昇させ、
   前記ＣＤモード時には、前記回転速度増加制御の実行の制限として、前記ＣＳモード時に比べて前記回転速度の引き下げ量を小さく設定することにより、前記内燃機関から出力されるパワーの割合の低下を抑制する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御装置は、前記ハイブリッド車両への要求パワーに関連しない前記内燃機関の始動要求に応じて前記内燃機関が始動されたときには、前記ＣＤモード時であっても、前記回転速度増加制御の実行の制限を緩和する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
5. 車室内を空調する空調装置をさらに備え、
   前記始動要求は、前記内燃機関の暖機要求と、前記空調装置の暖房要求とのうちの少なくとも一方を含む、請求項４に記載のハイブリッド車両。
6. 内燃機関と、蓄電装置と、前記蓄電装置の電力を用いて駆動力を発生させる回転電機とを含む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、前記ハイブリッド車両の車速の増加に伴って前記内燃機関の音圧が増加するように前記内燃機関の回転速度を制御する回転速度増加制御の実行が可能に構成され、
   前記制御方法は、
   前記回転速度増加制御を実行するステップと、
   前記蓄電装置のＳＯＣを消費するＣＤモード時には、前記ＳＯＣを所定の範囲に維持するＣＳモード時に比べて、前記回転速度増加制御の実行を制限するステップとを備える、ハイブリッド車両の制御方法。