JP2016010981A

JP2016010981A - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP2016010981A
Application number: JP2012199004A
Authority: JP
Inventors: 正典松下; Masanori Matsushita
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2016-01-21
Also published as: WO2014038442A1

Abstract

【課題】ユーザの指示に応じて蓄電器のＳＯＣを確保することにより、ユーザの意図に沿った走行が可能なハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関と、内燃機関によって駆動される発電機と、発電機が発電した電力により充電可能な蓄電器と、駆動輪に接続され、蓄電器及び発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する電動機と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、ユーザの指示を入力可能なＨＶスイッチと、内燃機関の駆動と蓄電器の充放電とを制御するマネジメントＥＣＵと、を備える。マネジメントＥＣＵは、ＨＶスイッチへの入力に応じて、残容量目標値を、ＨＶスイッチへの入力があった時点での蓄電器の残容量に設定可能であり、蓄電器の残容量を残容量目標値に略維持する残容量維持モードを実施する。【選択図】図６

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、内燃機関と、電動機と、内燃機関の動力により電動機（発電機）で発電した電力によって充電可能な蓄電器と、を備えたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両は種々の走行モードで走行可能であり、例えば、内燃機関を停止して蓄電器の電力により駆動される電動機の出力のみによって走行するＥＶモードにより走行可能である。

ところで、ＥＶモードで走行するためには、蓄電器の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）がある程度確保されている必要がある。そのため、ユーザからの充電要求に基づいて内燃機関の出力、ひいては発電量を増加させることにより、蓄電器への充電量を増加させることが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。また、ユーザの指示に基づいて、内燃機関を始動させて発電及び充電を行うことが提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、ユーザへの通知及び承認に基づいて、目標ＳＯＣを通常の値よりも高い値に置き換えて充電を行うことが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１１−０９３３３５号公報米国特許第６４８３１９８号明細書米国特許第７７４６０２６号明細書

しかしながら、発電量を増加させるために内燃機関の出力を増加させると、燃費の悪化を招くおそれがある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃費の悪化を招くことなく、ユーザの指示に応じて蓄電器のＳＯＣを確保し、ユーザの意図に沿った走行を可能とするハイブリッド車両の制御装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関（例えば、後述する実施形態における内燃機関１０９）と、前記内燃機関の駆動によって発電する発電機（例えば、後述する実施形態における発電機１１１）と、前記発電機が発電した電力により充電可能な蓄電器（例えば、後述する実施形態における蓄電器１０１）と、駆動輪に接続され、前記蓄電器及び前記発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する電動機（例えば、後述する実施形態における電動機１０７）と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、ユーザの指示を入力可能な入力部（例えば、後述する実施形態におけるＨＶスイッチ１２４）と、前記入力部への入力と、前記入力部への入力があった時点での前記蓄電器の残容量と、に応じて、前記蓄電器の残容量目標値を設定する設定部（例えば、後述する実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１２５）と、設定された前記蓄電器の残容量目標値に基づき、前記内燃機関の駆動と前記蓄電器の充放電とを制御する制御部（例えば、後述する実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１２５）と、を備え、前記設定部は、前記入力部への入力に応じて、前記蓄電器の残容量目標値を前記入力部への入力があった時点での前記蓄電器の残容量に設定可能であり、前記制御部は、前記蓄電器の残容量を前記残容量目標値に略維持する残容量維持モードを実施して、前記内燃機関の駆動と前記蓄電器の充放電とを制御することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記蓄電器の残容量に応じた前記内燃機関の駆動および前記蓄電器の充放電の制御パターンを定めた制御マップを有する記憶部（例えば、後述する実施形態におけるメモリ）をさらに備え、前記制御部は、前記残容量維持モードを実施する場合に、前記蓄電器の残容量を所定量減少方向にオフセットさせた値に対応した制御マップに基づき、前記内燃機関の駆動および前記蓄電器の充放電を制御することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記入力部への入力があった時点での前記蓄電器の残容量が第１の値未満である場合、前記入力部への入力に応じて、前記設定部は、残容量目標値を、前記第１の値に設定可能であり、前記制御部は、前記蓄電器の残容量が前記残容量目標値となるように残容量回復モードを実施して、前記内燃機関の駆動と前記蓄電器の充放電とを制御することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記残容量回復モード中に前記蓄電器の残容量が前記残容量目標値に到達した場合、前記制御部は、前記蓄電器の残容量を前記残容量目標値に略維持する前記残容量維持モードを実施して、前記内燃機関の駆動と前記蓄電器の充放電とを制御することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ユーザによる指示があった時点での蓄電器のＳＯＣを目標値として内燃機関の駆動および蓄電器の充放電を制御することにより、燃費の悪化を招くことなく蓄電器のＳＯＣを確保することができるので、ユーザの意図に沿った走行が可能となる。

請求項２の発明によれば、蓄電器のＳＯＣに応じた内燃機関の駆動および蓄電器の充放電の制御パターンを定めた制御マップを持ち替えることによって残容量維持モードを実施できるので、プログラミングを簡略化することができると共に、必要なメモリ領域を削減することができる。

請求項３の発明によれば、蓄電器のＳＯＣが所定の値となるように内燃機関の駆動および蓄電器の充放電を制御することによりＳＯＣを増加させることができ、ユーザの意図に沿った走行が可能となる。

請求項４の発明によれば、残容量回復モード実施中に蓄電器のＳＯＣが目標値に到達した場合にはＳＯＣ維持モードに切り替えて蓄電器のＳＯＣを維持することができるので、ユーザの意図に沿った走行が可能となる。

シリーズ／パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示す模式図である。図１に示した車両における駆動システムの主要部を概略的に示した図である。図１に示した車両の各走行モードにおける駆動状態を示した図であり、（ａ）はＥＶモード、（ｂ）（ｃ）はシリーズモードの２つのモード、（ｄ）はＬ／Ｕモード時における駆動状態を示す図である。従来の制御における、車両の走行に伴う車速と蓄電器のＳＯＣとの関係の一例を示すタイムチャートである。本発明の一実施形態においてＳＯＣ維持モードを実施する場合における、車速と蓄電器のＳＯＣとの関係の一例を示すタイムチャートである。ＳＯＣ維持モードにおける制御の詳細を示すタイムチャートである。ＳＯＣ維持モードにおける蓄電器の充放電の制御の詳細を示すタイムチャートである。本発明の一実施形態においてＳＯＣ回復モードを実施する場合における、車速と蓄電器のＳＯＣとの関係の一例を示すタイムチャートである。ＳＯＣ回復モードにおけるＳＯＣの制御の詳細を示すタイムチャートである。ＳＯＣ回復モードにおける内燃機関の駆動および蓄電器の充放電の制御の詳細を示す図である。ノーマルモードおよびＳＯＣ維持モード時における内燃機関の要求出力と蓄電器の充放電制御との関係を説明するための図である。ＳＯＣ回復モード時における内燃機関の要求出力と蓄電器の充放電制御との関係を説明するための図である。蓄電器のＳＯＣのセグメント数を説明するための図である。ＨＶスイッチの操作と蓄電器のＳＯＣのセグメント数とに応じたモード遷移を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。

シリーズ方式のＨＥＶの走行モードとしては、まず、蓄電器からの電源供給によって駆動する電動機の駆動力によって走行する走行モードがある。このとき内燃機関は駆動されない。また、蓄電器及び発電機の双方からの電力の供給や発電機のみからの電力の供給等によって駆動する電動機の駆動力によって走行する走行モードがある。このとき、内燃機関は発電機における発電のために駆動される。

パラレル方式のＨＥＶは、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の駆動力によって走行する。パラレル方式のＨＥＶの走行モードとしては、特に、内燃機関のみの駆動力によって走行するモードがある。

上記両方式を複合したシリーズ／パラレル方式のＨＥＶも知られている。当該方式では、車両の走行状態に応じてクラッチを開放又は締結する（断接する）ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。特に低中速の加速走行時にはクラッチを開放してシリーズ方式の構成とし、中高速の定常走行（クルーズ走行）時にはクラッチを締結してパラレル方式の構成とする。

図１は、シリーズ／パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すように、シリーズ／パラレル方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）１は、蓄電器（BATT）１０１と、コンバータ（CONV）１０３と、第１インバータ（第１INV）１０５と、電動機（MOT）１０７と、内燃機関（ENG）１０９と、発電機（GEN）１１１と、第２インバータ（第２INV）１１３と、ロックアップクラッチ（以下、単に「クラッチ」という。）１１５と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）１１９と、車速センサ１２１と、回転数センサ１２３と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）１２５と、を備える。なお、図１中の点線の矢印は値データを示し、実線は指示内容を含む制御信号を示す。

蓄電器１０１は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。コンバータ１０３は、蓄電器１０１の直流出力電圧を直流のまま昇圧又は降圧する。第１インバータ１０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電動機１０７に供給する。また、第１インバータ１０５は、電動機１０７の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換して蓄電器１０１に充電する。さらに、蓄電器１０１は、充電器１２６を介して、不図示の外部電源の電力によって充電可能である。

電動機１０７は、車両１が走行するための動力を発生する。電動機１０７で発生したトルクは、ギア１１９を介して駆動軸１２７に伝達される。なお、電動機１０７の回転子はギア１１９に直結されている。また、電動機１０７は、回生ブレーキ時には発電機として動作し、電動機１０７で発電された電力は蓄電器１０１に充電される。

内燃機関１０９は、クラッチ１１５が開放されて車両１がシリーズ走行する際には、発電機１１１を駆動するためだけに用いられる。但し、クラッチ１１５が締結されると、内燃機関１０９の出力は、車両１が走行するための機械エネルギーとして、発電機１１１、クラッチ１１５及びギア１１９を介して駆動軸１２７に伝達される。

発電機１１１は、内燃機関１０９の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機１１１が発電した電力は、蓄電器１０１に充電されるか、第２インバータ１１３及び第１インバータ１０５を介して電動機１０７に供給される。第２インバータ１１３は、発電機１１１が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ１１３によって変換された電力は、蓄電器１０１に充電されるか、第１インバータ１０５を介して電動機１０７に供給される。

クラッチ１１５は、マネジメントＥＣＵ１２５からの指示に基づいて、内燃機関１０９から駆動輪１２９までの駆動力の伝達経路を断接する。

ギア１１９は、例えば５速相当の１段の固定ギアである。したがって、ギア１１９は、電動機１０７からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸１２７に伝達する。車速センサ１２１は、車両１の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサ１２１によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１２５に送られる。回転数センサ１２３は、内燃機関１０９の回転数Ｎｅを検出する。回転数センサ１２３によって検出された回転数Ｎｅを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１２５に送られる。また、ユーザにより操作可能であるように車内の任意の場所に配置されたＨＶスイッチ（HV-SW）１２４への入力内容を示す信号は、不図示のメータ等を介してマネジメントＥＣＵ１２５に送られる。

マネジメントＥＣＵ１２５は、車速ＶＰに基づく電動機１０７の回転数の算出、クラッチ１１５の断接、蓄電器１０１のＳＯＣの検出、アクセルペダル開度（ＡＰ開度）の検出、走行モードの切り替え、並びに、電動機１０７、内燃機関１０９及び発電機１１１の制御等を行う。マネジメントＥＣＵ１２５の詳細については後述する。

図２は、図１に示した車両１における駆動システムの主要部を概略的に示した図である。また、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、車両１の各走行モードに応じた駆動状態を示す図である。

まず、図３（ａ）に示すように、車両１は、クラッチ１１５は開放すると共に内燃機関１０９は停止し、蓄電器１０１からの電力供給によって駆動する電動機１０７の駆動力によって走行可能である（ＥＶモード）。

また、車両１は、クラッチ１１５を開放すると共に、内燃機関１０９の動力により発電機が発電した電力供給によって駆動する電動機１０７の駆動力によっても走行可能である（シリーズモード）。この走行モードには、図３（ｂ）に示すように、内燃機関１０９の動力により発電機１１１が、アクセルペダル開度及び車速等に基づく要求出力を電動機１０７が出力可能な電力のみを発電するモードがある。このとき、蓄電器１０１における充放電は原則的には行われない。また、図３（ｃ）に示すように、内燃機関１０９の動力により発電機１１１が、アクセルペダル開度及び車速等に基づく要求出力を電動機１０７が出力可能な電力に加え、蓄電器１０１を充電可能な電力をも発電するモードがある。また、図示はしないが、要求出力が大きい場合には、さらに、蓄電器１０１からの電力をアシスト電力として電動機１０７に供給することも可能である。

さらに、図３（ｄ）に示すように、車両１は、クラッチ１１５を締結することによって、内燃機関１０９の駆動力によっても走行可能である（Ｌ／Ｕモード）。尚、Ｌ／Ｕモードにおいても、要求出力が大きい場合には、内燃機関１０９の駆動力に加え、蓄電器１０１からの電力供給によって駆動する電動機１０７の駆動力を用いることができる。

これらの走行モードは、蓄電器１０１のＳＯＣや車両１の要求出力等に応じて、マネジメントＥＣＵ１２５によって切り替えられる。通常、蓄電器１０１のＳＯＣが所定値以上ある場合には、車両１はＥＶモードで走行する。

図４は、例えばユーザの自宅から勤務地へと走行する場合における、蓄電器１０１のＳＯＣの変化を示す。この例では、車両１は、ユーザの自宅において外部電源により充電されているため、蓄電器１０１がほぼ満充電状態となっている。時点０で走行を開始した車両１は、自宅のある郊外を走行し、時点ｔ１において高速道路での走行を開始する。その後、車両１は、時点ｔ３において高速道路を下り、勤務地へと向かって市街地を走行する。

走行当初、車両１の蓄電器１０１は十分なＳＯＣを有しているので、車両１はＥＶモードで走行する。しかしながら、高速道路における高車速走行では要求出力が高いため、高速道路での走行を開始後の時点ｔ２において蓄電器１０１のＳＯＣが減少してしまっている。このように蓄電器１０１のＳＯＣが低下した場合にはＥＶモードでの走行を継続できないため、車両１は、内燃機関１０９を始動させて、シリーズモードまたはＬ／Ｕモードで走行することとなる。

ところで、ＥＶモードは本来、市街地走行のような比較的低車速での走行に適したものである。さらに、市街地においてはＥＶモードで静音性の高い走行を行うことへの要望も高い。

そこで、本実施形態では、蓄電器１０１の電力を使用するタイミングを、ユーザの意図に応じて選択できるようにする。具体的には、蓄電器１０１のＳＯＣがある程度高い状態においてユーザがＨＶスイッチ１２４を操作することにより、蓄電器１０１のＳＯＣをそれ以上低下させないように「ＳＯＣ維持（ＨＶ）モード」を実施する。これにより、蓄電器１０１はある程度高いＳＯＣを維持することができるので、ユーザの意図に応じて、ＥＶモードでの走行に適した場所等をＥＶモードで走行することができる。

図５は、本実施形態の制御によって図４と同様のコースを走行する場合における、蓄電器１０１のＳＯＣの変化を示す。本実施形態においても、ＨＶスイッチ１２４が操作されない場合には、従来と同様に蓄電器１０１の電力を使い切るように走行するため、車両１は、時点０からＥＶモードで走行している。以後、このようにＨＶスイッチ１２４が操作されていない状態を「ノーマルモード」とも呼ぶ。そして、高速道路での走行が開始される時点ｔ１において、ユーザがＨＶスイッチ１２４を短押しすることによって、「ＳＯＣ維持モード」が実施される。「ＳＯＣ維持モード」では、ＨＶスイッチ１２４が操作された時点でのＳＯＣ近辺の値が維持されるような制御が行われる。

ここで、ＳＯＣ維持モードの詳細について、図６を参照して説明する。図６に示すように、ノーマルモードで走行していた車両１において、時点ｔ１でＨＶスイッチ１２４が短押しされることにより、時点ｔ１’でＳＯＣ維持モード実施フラグがＯＮとなり、ＳＯＣ維持モードが実施される。このとき、マネジメントＥＣＵ１２５によって、ＳＯＣの目標値が設定される。

蓄電器１０１のＳＯＣの目標値は、ＨＶスイッチ１２４が操作された時点での蓄電器１０１のＳＯＣに応じて決定される。目標値は、ＨＶスイッチ１２４が操作された時点での蓄電器１０１のＳＯＣに設定されてもよいが、図６に示す例のように、ＨＶスイッチ１２４が操作された時点でのＳＯＣがほぼ満充電状態であるような場合には、少し低い値に設定されてもよい。マネジメントＥＣＵ１２５は、蓄電器１０１のＳＯＣがこの目標値を概ね維持するように、内燃機関１０９の駆動および電動機１０７の充放電を制御する。具体的には、マネジメントＥＣＵ１２５は、ＳＯＣの目標値の上下に所定のヒステリシス幅をもたせて制御を行い、ＳＯＣがＨＶヒスＬｏを下回った場合には内燃機関１０９を駆動して発電を行い、ＨＶヒスＨｉを上回った場合には内燃機関１０９を停止させる。このように内燃機関１０９の駆動および蓄電器１０１の充放電を適切に制御することにより、蓄電器１０１のＳＯＣは、ＨＶヒスＬｏとＨＶヒスＨｉとの間、ひいては目標値に概ね維持されることとなる。時点ｔ３において再びＨＶスイッチ１２４が短押しされることによって、ＳＯＣ維持モード実施フラグはＯＦＦとなり、ノーマルモードへと戻る。

このように、時点ｔ１（ｔ１’）〜ｔ３の間においてＳＯＣ維持モードを実施することによって、時点ｔ１〜ｔ３の間では蓄電器１０１のＳＯＣを目標値に概ね維持することができる。また、時点ｔ１〜ｔ３の間では内燃機関１０９を駆動可能であるため、高速道路での走行のような要求出力が高い走行を、内燃機関１０９を効率よく駆動して行うことができる。そして、時点ｔ３で高速道路を下りた時点において、ユーザがＨＶスイッチ１２４を短押しすることによって、「ＳＯＣ維持モード」が解除される。その後、車両１は「ノーマルモード」としてＥＶモードで走行するので、市街地を効率よく静かに走行することができる。

ここで、ＳＯＣ維持モードにおける蓄電器１０１の充放電制御の詳細について、図７を参照してより詳細に説明する。図７において、（ａ）はＳＯＣ維持モードを実施しない場合の、車両走行に伴うＳＯＣの変化を表す図であり、（ｂ）はＳＯＣ維持モードを実施する場合の、車両走行に伴うＳＯＣの変化を表す図である。車両１は、蓄電器１０１のＳＯＣの高低によって内燃機関１０９の駆動および蓄電器１０１の充放電の制御パターンを定義した制御マップを不図示のメモリ等に有している。図７に示すように、蓄電器１０１の制御マップは、ＳＯＣが０に近いＳＯＣ不足領域と、ＳＯＣが低く放電が制限される放電制限領域と、所定の切替ＳＯＣを中心値として通常時には維持目標とされるＳＯＣ標準領域と、ＳＯＣが高いＳＯＣ余剰領域と、に分けられて定められている。蓄電器１０１のＳＯＣが放電制限領域またはＳＯＣ不足領域にある場合には、ＥＶモードの実施が禁止され、内燃機関１０９が必ず駆動される。蓄電器１０１のＳＯＣがＳＯＣ余剰領域にある場合には、基本的に車両１はＥＶモードで走行する。

（ａ）（ｂ）共に、蓄電器１０１のＳＯＣは時点０においてＳＯＣ余剰領域にあり、マネジメントＥＣＵ１２５は車両１をＥＶモードで走行させる。ノーマルモードで制御される（ａ）において、ＳＯＣが減少してＳＯＣ標準領域に入ると、マネジメントＥＣＵ１２５は、ＳＯＣ標準領域の制御マップに基づいて内部演算を行う。ＳＯＣ標準領域の制御マップに基づいて内燃機関１０９の駆動および蓄電器１０１の充放電を制御することによって、蓄電器１０１のＳＯＣは、ＳＯＣ標準領域内で維持される。

他方、（ｂ）においては、時点ｔ１においてＨＶスイッチ１２４が短押しされ、ＳＯＣ維持モード実施フラグがＯＮになっている。この時点ｔ１における実際のＳＯＣ（実ＳＯＣ）はＳＯＣ余剰領域にあるが、このとき、マネジメントＥＣＵ１２５は、ＳＯＣ余剰領域の制御マップに替えて、ＳＯＣ標準領域の制御マップに基づいて内部演算を行う。具体的には、ＨＶスイッチ１２４が短押しされた時点ｔ１における蓄電器１０１のＳＯＣから、所定の切替ＳＯＣへと内部演算用ＳＯＣを下方向にオフセットして、内燃機関１０９の駆動および蓄電器１０１の充放電の制御を行う。これにより、マネジメントＥＣＵ１２５は、内部演算用ＳＯＣが所定の切替ＳＯＣを中心としたＳＯＣ標準領域内を維持するように制御することとなる結果、実ＳＯＣも、時点ｔ１におけるＳＯＣを中心に、所定の範囲内に維持されることとなる。このように制御マップを持ち替えた制御を行うことにより、プログラミングを簡略化することができると共に、必要なメモリ領域を削減することができる。

上記したように、本実施形態においては、蓄電器１０１のＳＯＣがある程度高い状態でＨＶスイッチ１２４が短押しされた場合にはＳＯＣ維持モードを実施することにより、その時点でのＳＯＣを維持することができる。これに加え、本実施形態では、ＳＯＣが低下してＥＶモードで走行できなくなったような場合にも、ユーザによるＨＶスイッチ１２４の操作によって「ＳＯＣ回復モード」を実施することによって、蓄電器１０１のＳＯＣを回復させることが可能である。

図８は、本実施形態の別の制御によって図４と同様のコースを走行する場合における、蓄電器１０１のＳＯＣの変化を示す。走行当初、車両１の蓄電器１０１は十分なＳＯＣを有しているので、車両１は自宅のある郊外をＥＶモードで走行し、時点ｔ４において高速道路での走行を開始する。しかしながら、高速道路における高車速走行では要求出力が高いため、高速道路での走行を開始後の時点ｔ５において蓄電器１０１のＳＯＣが減少してしまっている。このように蓄電器１０１のＳＯＣが低下した場合にはＥＶモードでの走行を継続できないため、車両１は、内燃機関１０９を始動させて、シリーズモードまたはＬ／Ｕモードで走行することとなる。

そこで、本実施形態では、時点ｔ６においてユーザがＨＶスイッチ１２４を操作することにより、ＳＯＣ回復モードを実施して、蓄電器１０１のＳＯＣを充電する。蓄電器１０１のＳＯＣが高くなるように内燃機関１０９の駆動および蓄電器１０１の充放電を制御することによって、ＳＯＣ維持モードを実施したときと同様、ユーザの意図に応じて再びＥＶモードで走行することが可能となる。

その後、時点ｔ７において、ユーザがＨＶスイッチ１２４を再び操作することによって、ＳＯＣ回復モードが解除されている。しかしながら、この時点ｔ７において蓄電器１０１のＳＯＣはある程度増加しているので、車両１はＥＶモードで走行することが可能であり、市街地を効率よく静かに走行することができる。

ここで、ＳＯＣ回復モードの詳細について、図９を参照して説明する。図９において、ノーマルモードで走行していた車両１において、時点ｔ６でＨＶスイッチ１２４が長押しされることにより、時点ｔ６’でＳＯＣ回復モード実施フラグがＯＮとなり、ＳＯＣ回復モードが実施される。このとき、マネジメントＥＣＵ１２５によって、ＳＯＣの目標値が設定される。ＳＯＣ回復モードにおける目標値は予め定められており、満充電状態に近い値に設定される。マネジメントＥＣＵ１２５は、内燃機関１０９の駆動および蓄電器１０１の充放電を制御しながら、車両１はシリーズモードで走行することとなる。

図９においては、時点ｔ７でＳＯＣが目標値のＨＶヒスＬｏに到達している。このように、ＳＯＣ回復モード実施中に蓄電器１０１のＳＯＣが目標値のヒステリシス領域に到達した場合には、マネジメントＥＣＵ１２５は、ＳＯＣ回復モードからＳＯＣ維持モードへと自動的に切り替える。ＳＯＣ維持モードにおける制御は前述したものと同様であって、内燃機関１０９の駆動および蓄電器１０１の充放電を適切に制御することにより、蓄電器１０１のＳＯＣをＨＶヒスＬｏとＨＶヒスＨｉとの間、ひいては目標値に概ね維持する。続いて、時点ｔ８でＨＶスイッチ１２４が短押しされると、マネジメントＥＣＵ１２５はＳＯＣ維持モード実施フラグをＯＦＦにすると共にＳＯＣ維持モードを解除し、ノーマルモードへと移行する。蓄電器１０１のＳＯＣは時点ｔ８において十分高く維持されているので、車両１はＥＶモードで走行することができる。

また、ＳＯＣ回復モードにおける蓄電器の充放電制御の詳細について、図１０を参照してより詳細に説明する。図１０において、時点ｔ６においてＨＶスイッチ１２４が長押しされて、ＳＯＣ回復モードが実施される。ＳＯＣ回復モード実施中、内燃機関１０９は常に駆動状態を維持して発電機１１１で発電する。発電機１１１により発電された電力は、電動機１０５に供給されて車両１を駆動すると共に、蓄電器１０１を充電する。時点ｔ６〜ｔ６ａ間のように、ＡＰ開度から判断される走行負荷が低〜中程度である場合、マネジメントＥＣＵ１２５は最大充電電力により蓄電器１０１を充電する。これに対し、時点ｔ６ａ〜ｔ６ｂ間のようにＡＰ開度が全開であって走行負荷が高い場合には、内燃機関１０９の駆動力により発電機１１１が発電した電力に加え、蓄電器１０１の電力をアシスト上限電力まで拠出する。

上述した最大充電電力の値およびアシスト上限電力の値は、蓄電器１０１のＳＯＣの高低や、ＳＯＣ維持モード、ＳＯＣ回復モード、ノーマルモードの実施状況によって変化する。図１１に示すように、ノーマルモード実施時またはＳＯＣ維持モード実施時において、蓄電器１０１のＳＯＣが所定の範囲内にある場合、内燃機関１０９の効率が最も向上する出力を閾値として、これよりも要求出力（走行負荷）が低いときには、内燃機関１０９の動力により発電機１１１で発電した電力により、シリーズ最大充電電力の範囲内で蓄電器１０１を充電するように制御する。また、要求出力が上記閾値よりも高いときには、内燃機関１０９の駆動力により発電機１１１が発電した電力に加え、アシスト上限電力の範囲内で蓄電器１０１の電力を拠出するように制御する。ここで、蓄電器１０１のＳＯＣが所定の範囲よりも低い場合には、蓄電器１０１の充電を優先させる必要があるので、マネジメントＥＣＵ１２５は、上記閾値を上方向にオフセットする。したがって、マネジメントＥＣＵ１２５は、車両１の走行負荷がより高くなったときになってはじめて蓄電器１０１から電力を拠出するように制御する。
これとは反対に、蓄電器１０１のＳＯＣが所定の範囲よりも高い場合、マネジメントＥＣＵ１２５は、上記閾値を上方向にオフセットする。これにより、車両１の要求出力を満たすことができると共に、蓄電器１０１のＳＯＣが適切な範囲に制御することができる。

一方、図１２に示すように、ＳＯＣ回復モード実施時においては、マネジメントＥＣＵ１２５は、車両１の走行負荷がより高くなった場合以外はシリーズ最大充電電力の範囲内で蓄電器１０１を充電できるように、上記閾値を常に上方向にオフセットする。これにより、蓄電器１０１の充電を優先してＳＯＣを上昇させることができると共に、走行負荷が高い場合には車両１の要求出力を満たすことができる。また、蓄電器１０１の充電はシリーズ最大充電電力の範囲内で行なうに過ぎないので、燃費を悪化させたりＮＶ性能を損なったりすることなく、蓄電器１０１のＳＯＣを上昇させることができる。

尚、ＳＯＣ回復モード実施時やＳＯＣ維持モード実施時には、内燃機関１０９の駆動力により発電機１１１により発電して蓄電器１０１の充電を行うため、車両１はＬ／Ｕモードではなくシリーズモードで走行するように制御される。Ｌ／Ｕアシスト上限電力は０に制限されており、通常時でのＬ／Ｕアシスト走行領域はシリーズモードに切り替えることにより、内燃機関１０９の駆動力によって蓄電器１０１の充電を適切に行うことができる。

図１０に戻って、時点ｔ７においてＳＯＣが目標値に到達すると、マネジメントＥＣＵ１２５は、ＳＯＣ回復モード実施フラグをＯＦＦにすると共にＳＯＣ維持モード実施フラグをＯＮにして、ＳＯＣ回復モードからＳＯＣ維持モードへと切り替える。ＳＯＣ維持モードを実施するにあたり、マネジメントＥＣＵ１２５が制御マップを持ち替えて内部演算用ＳＯＣを下方向にオフセットして制御する構成等は、前述した構成と同様である。

ところで、ＨＶスイッチ１２４の操作は、上記したように、押圧時間が約１秒未満である短押しと、押圧時間が約１秒を超える長押しと、がある。マネジメントＥＣＵ１２５は、ＨＶスイッチ１２４の短押しと長押しの区別と、ＨＶスイッチ１２４の操作時点での蓄電器１０１のＳＯＣと、に応じて、ノーマルモード、ＳＯＣ維持モード、およびＳＯＣ回復モードを切り替える。図１３は、蓄電器１０１のＳＯＣセグメント数を説明するための図であり、ＳＯＣセグメント数が０から８へと増えるにつれて蓄電器１０１のＳＯＣが高くなっている。図１３からわかるように、ＳＯＣセグメント数０のときは、ＳＯＣが低すぎるために内燃機関１０９の始動が許可されない。また、ＳＯＣセグメント数が１のときは、蓄電器１０１のＳＯＣを減少させないように、内燃機関１０９が必ず駆動される。また、ＳＯＣセグメント数が２のときは、要求出力等に応じてＥＶモード、シリーズモード、Ｌ／Ｕモードのいずれかが実行される。ＳＯＣセグメント数が３〜７のときは蓄電器１０１のＳＯＣが確保されているので、ＥＶモードが実行される。ＳＯＣセグメント数が８のときは蓄電器１０１が満充電状態に近いため、回生が制限される。

図１４は、蓄電器１０１のＳＯＣセグメント数とＨＶスイッチ１２４の操作とに応じたモード遷移を説明するための図である。図１４からわかるように、車両システムが起動したとき（ＩＧＯＦＦ→ＯＮ）には、必ずノーマルモードが起動される。このノーマルモード時にＨＶスイッチ１２４が短押しされた場合には、マネジメントＥＣＵ１２５はノーマルモードからＳＯＣ維持モードへと切り替える。また、このノーマルモード時にＨＶスイッチ１２４が長押しされた場合であっても、ＳＯＣセグメント数が８と非常に高く、蓄電器１０１が満充電状態であるような場合には、マネジメントＥＣＵ１２５はノーマルモードからＳＯＣ維持モードへと切り替える。一方、ノーマルモード時にＳＯＣセグメント数が７以下であるときにＨＶスイッチ１２４が長押しされた場合には、マネジメントＥＣＵ１２５はノーマルモードからＳＯＣ回復モードへと切り替える。

また、ＳＯＣ維持モード時にＨＶスイッチ１２４が短押しされた場合には、マネジメントＥＣＵ１２５はＳＯＣ維持モードからノーマルモードへと切り替える。ＳＯＣ維持モード時にＳＯＣセグメント数が２以下と低くなった場合にも、マネジメントＥＣＵ１２５はＳＯＣ維持モードからノーマルモードへと切り替える。一方、ＳＯＣ維持モード時にＨＶスイッチ１２４が長押しされた場合に、ＳＯＣセグメント数が７以下であれば、マネジメントＥＣＵ１２５はＳＯＣ維持モードからＳＯＣ回復モードへと切り替える。ＳＯＣ維持モード時にＨＶスイッチ１２４が長押しされた場合に、ＳＯＣセグメント数が８と非常に高く、蓄電器１０１が満充電状態であるような場合には、マネジメントＥＣＵ１２５はＳＯＣ維持モードを継続する。

ＳＯＣ回復モード時にＨＶスイッチ１２４が短押しされた場合、ＳＯＣ回復モード時にＨＶスイッチ１２４が長押しされた場合には、マネジメントＥＣＵ１２５はＳＯＣ回復モードからノーマルモードへと切り替える。また、ＳＯＣ回復モード時に、ＳＯＣセグメント数が８と非常に高く、蓄電器１０１が満充電状態となった場合には、マネジメントＥＣＵ１２５はＳＯＣ維持モードからＳＯＣ回復モードへと切り替える。このようにして、本実施形態においては、ＨＶスイッチ１２４の短押しと長押しの区別や、ＨＶスイッチ１２４の操作時点での蓄電器１０１のＳＯＣに応じて、マネジメントＥＣＵ１２５がモードを切り替えるので、ユーザの意図に応じて蓄電器１０１のＳＯＣを適切に制御することが可能である。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、ユーザによる指示があった時点での蓄電器１０１のＳＯＣを目標値として内燃機関１０９の駆動および蓄電器１０１の充放電を制御することにより、燃費の悪化を招くことなく、蓄電器１０１のＳＯＣを確保することができ、ユーザの意図に沿った走行が可能となる。また、蓄電器１０１のＳＯＣに応じた内燃機関１０９の駆動および蓄電器１０１の充放電の制御パターンを定めた制御マップを持ち替えることによってＳＯＣ維持モードを実施できるので、プログラミングを簡略化することができると共に、必要なメモリ領域を削減することができる。また、蓄電器のＳＯＣが所定の値となるように内燃機関１０９の駆動および蓄電器１０１の充放電を制御する残容量回復モードを実施することにより、蓄電器１０１のＳＯＣを増加させることができ、ユーザの意図に沿った走行が可能となる。また、残容量回復モード実施中に蓄電器１０１のＳＯＣが目標値に到達した場合にはＳＯＣ維持モードに切り替えて蓄電器１０１のＳＯＣを維持することができるので、ユーザの意図に沿った走行が可能となる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。本発明に係る制御装置は、シリーズ・パラレル方式のＨＥＶに適用されるものとして説明したが、シリーズ方式のＨＥＶやパラレル方式のＨＥＶにも、本発明を適用可能である。

１ハイブリッド車両（車両）
１０１蓄電器
１０７電動機
１０９内燃機関
１１１発電機
１２４ＨＶスイッチ
１２５マネジメントＥＣＵ
１２９駆動輪

Claims

内燃機関と、
前記内燃機関の駆動によって発電する発電機と、
前記発電機が発電した電力により充電可能な蓄電器と、
駆動輪に接続され、前記蓄電器及び前記発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する電動機と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
ユーザの指示を入力可能な入力部と、
前記入力部への入力と、前記入力部への入力があった時点での前記蓄電器の残容量と、に応じて、前記蓄電器の残容量目標値を設定する設定部と、
設定された前記蓄電器の残容量目標値に基づき、前記内燃機関の駆動と前記蓄電器の充放電とを制御する制御部と、を備え、
前記設定部は、前記入力部への入力に応じて、前記蓄電器の残容量目標値を前記入力部への入力があった時点での前記蓄電器の残容量に設定可能であり、
前記制御部は、前記蓄電器の残容量を前記残容量目標値に略維持する残容量維持モードを実施して、前記内燃機関の駆動と前記蓄電器の充放電とを制御する、ハイブリッド車両の制御装置。
前記蓄電器の残容量に応じた前記内燃機関の駆動および前記蓄電器の充放電の制御パターンを定めた制御マップを有する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記残容量維持モードを実施する場合に、前記蓄電器の残容量を所定量減少方向にオフセットさせた値に対応した制御マップに基づき、前記内燃機関の駆動および前記蓄電器の充放電を制御する請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記入力部への入力があった時点での前記蓄電器の残容量が第１の値未満である場合、前記入力部への入力に応じて、前記設定部は、残容量目標値を、前記第１の値に設定可能であり、
前記制御部は、前記蓄電器の残容量が前記残容量目標値となるように残容量回復モードを実施して、前記内燃機関の駆動と前記蓄電器の充放電とを制御する、請求項１または２記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記残容量回復モード中に前記蓄電器の残容量が前記残容量目標値に到達した場合、前記制御部は、前記蓄電器の残容量を前記残容量目標値に略維持する前記残容量維持モードを実施して、前記内燃機関の駆動と前記蓄電器の充放電とを制御する、請求項３記載のハイブリッド車両の制御装置。