JP2023173679A

JP2023173679A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2023173679A
Application number: JP2022086106A
Authority: JP
Inventors: 康夫太田; Yasuo Ota
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2022-05-26
Filing date: 2022-05-26
Publication date: 2023-12-07
Also published as: EP4282683B1; EP4282683A1

Abstract

【課題】ＥＶ走行が制限された状況であっても燃費を向上させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】ＨＣＵは、第３蓄電装置の充電状態に基づいて、アシスト領域と発電領域とを含むようにＨＥＶ走行時のモータジェネレータの動作領域を決定する。ＨＣＵは、アシスト領域ではエンジンをアシストするようにモータジェネレータを力行させ、発電領域ではモータジェネレータを回生発電させるように制御する。そして、ＨＣＵは、ＥＶ走行が制限される状態では、アシスト領域を拡大し、エンジンの動作点を補正し、ＨＥＶ走行を行うように制御する。または、ＨＣＵは、ＥＶ走行が制限される状態では、発電領域を縮小し、エンジンの動作点を補正し、ＨＥＶ走行を行うように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来のハイブリッド車両の駆動制御装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置は、エンジンと、バッテリから供給される電力で駆動するモータジェネレータとを駆動源として備えており、エンジンを停止させてモータジェネレータが発生する動力のみによるＥＶ走行を行うことができる。

特開２０１７－１０５３７７号公報

ここで、ＥＶ走行の可否は、モータジェネレータに電力を供給するバッテリの充電状態によって左右されるが、エンジンの運転要求等の他の要因によっても制限される。ＥＶ走行が制限される状況では、エンジンおよびモータジェネレータの両方が走行用の動力原として用いられる。このため、ＥＶ走行が制限される状況であっても、エンジンの燃料消費量を抑制して燃費を向上させることが望まれる。

しかしながら、特許文献１に記載のものは、ＥＶ走行が制限される状況においてエンジンの燃料消費量を抑制して燃費を向上させることについて検討されていないため、ＥＶ走行が制限された状況では燃費を向上させることができないことがあった。

そこで、本発明は、ＥＶ走行が制限された状況であっても燃費を向上させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する本発明の一態様は、駆動源としてのエンジンおよびモータジェネレータと、力行時に前記モータジェネレータに電力を供給し、車両の減速時に前記モータジェネレータで回生発電された電力が充電されるバッテリと、を備え、前記エンジンを停止させて前記モータジェネレータの動力により走行するＥＶ走行と、前記エンジンを運転して前記エンジンおよび前記モータジェネレータの動力により走行するＨＥＶ走行と、が可能なハイブリッド車両の制御装置であって、前記バッテリの充電状態に基づいて、アシスト領域と発電領域とを含むように前記ＨＥＶ走行時の前記モータジェネレータの動作領域を決定し、前記アシスト領域では前記エンジンをアシストするように前記モータジェネレータを力行させ、前記発電領域では前記モータジェネレータを回生発電させるように制御する制御部を備え、前記制御部は、前記ＥＶ走行が制限される状態では、前記アシスト領域を拡大し、前記エンジンの動作点を補正し、前記ＨＥＶ走行を行うように制御することを特徴とする。

本発明によれば、ＥＶ走行が制限された状況であっても燃費を向上させることができる。

図１は、本発明の第１実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を搭載するハイブリッド車両の構成図である。図２は、本発明の第１実施例に係るハイブリッド車両の制御装置においてアシスト領域を拡大および発電領域を縮小するときのモータ作動領域設定マップである。図３は、本発明の第１実施例に係るハイブリッド車両の制御装置においてアシスト領域を拡大するときのモータ作動領域設定マップである。図４は、本発明の第１実施例に係るハイブリッド車両の制御装置において発電領域を縮小するときのモータ作動領域設定マップである。図５は、本発明の第２実施例に係るハイブリッド車両の制御装置におけるエンジン動作点の遷移図である。図６は、本発明の第２実施例に係るハイブリッド車両の制御装置における変速マップである。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、駆動源としてのエンジンおよびモータジェネレータと、力行時にモータジェネレータに電力を供給し、車両の減速時にモータジェネレータで回生発電された電力が充電されるバッテリと、を備え、エンジンを停止させてモータジェネレータの動力により走行するＥＶ走行と、エンジンを運転してエンジンおよびモータジェネレータの動力により走行するＨＥＶ走行と、が可能なハイブリッド車両の制御装置であって、バッテリの充電状態に基づいて、アシスト領域と発電領域とを含むようにＨＥＶ走行時のモータジェネレータの動作領域を決定し、アシスト領域ではエンジンをアシストするようにモータジェネレータを力行させ、発電領域ではモータジェネレータを回生発電させるように制御する制御部を備え、制御部は、ＥＶ走行が制限される状態では、アシスト領域を拡大し、エンジンの動作点を補正し、ＨＥＶ走行を行うように制御することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、ＥＶ走行が制限された状況であっても燃費を向上させることができる。

（実施例１）
以下、本発明の実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を搭載したハイブリッド車両について図面を参照して説明する。

図１に示すように、ハイブリッド車両１は、駆動源としての内燃機関型のエンジン２およびモータジェネレータ４と、トランスミッション３と、駆動輪５と、ハイブリッド車両１を総合的に制御する制御部としてのＨＣＵ（Hybrid Control Unit）１０と、エンジン２を制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１１と、トランスミッション３を制御するＴＣＭ（Transmission Control Module）１２と、ＩＳＧＣＭ（Integrated Starter Generator Control Module）１３と、ＩＮＶＣＭ（Invertor Control Module）１４と、低電圧ＢＭＳ（Battery Management System）１５と、高電圧ＢＭＳ１６とを含んで構成される。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。

エンジン２には、ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）２０と、スタータ２１とが連結されている。ＩＳＧ２０は、ベルト２２などを介してエンジン２のクランクシャフト１８に連結されている。ＩＳＧ２０は、電力が供給されることにより回転することでエンジン２を回転駆動させる電動機の機能と、クランクシャフト１８から入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。

本実施例では、ＩＳＧ２０は、ＩＳＧＣＭ１３の制御により、電動機として機能することで、エンジン２をアイドリングストップ機能による停止状態から再始動させるようになっている。ＩＳＧ２０は、電動機として機能することで、ハイブリッド車両１の走行をアシストすることもできる。

スタータ２１は、図示しないモータとピニオンギヤとを含んで構成されている。スタータ２１は、モータを回転させることにより、クランクシャフト１８を回転させて、エンジン２に始動時の回転力を与えるようになっている。このように、エンジン２は、スタータ２１によって始動され、アイドリングストップ機能による停止状態からＩＳＧ２０によって再始動される。

トランスミッション３は、エンジン２から出力された回転を変速し、ドライブシャフト２３を介して駆動輪５を駆動するようになっている。トランスミッション３は、平行軸歯車機構からなる常時噛合式の変速機構２５と、ノーマルクローズタイプの乾式クラッチによって構成されるクラッチ２６と、ディファレンシャル機構２７と、図示しないアクチュエータとを備えている。

トランスミッション３は、手動変速機の構造をベースに変速動作を自動化した自動変速機であるＡＭＴ（Automated Manual Transmission）として構成されており、ＴＣＭ１２により制御されたアクチュエータにより変速機構２５における変速段の切換えとクラッチ２６の接続及び解放が行われるようになっている。ディファレンシャル機構２７は、変速機構２５によって出力された動力をドライブシャフト２３に伝達するようになっている。

モータジェネレータ４は、ディファレンシャル機構２７に対して、チェーン等の動力伝達機構２８を介して連結されている。モータジェネレータ４は、電動機として機能する。

このように、ハイブリッド車両１は、エンジン２とモータジェネレータ４の両方の動力を車両の駆動に用いることが可能なパラレルハイブリッドシステムを構成しており、エンジン２及びモータジェネレータ４の少なくとも一方が出力する動力により走行するようになっている。

モータジェネレータ４は、発電機としても機能し、ハイブリッド車両１の走行によって発電を行うようになっている。なお、モータジェネレータ４は、エンジン２から駆動輪５までの動力伝達経路の何れかの箇所に動力伝達可能に連結されていればよく、必ずしもディファレンシャル機構２７に連結される必要はない。

ハイブリッド車両１は、第１蓄電装置３０と、第２蓄電装置３１を含む低電圧パワーパック３２と、バッテリとしての第３蓄電装置３３を含む高電圧パワーパック３４と、高電圧ケーブル３５と、低電圧ケーブル３６とを備えている。

第１蓄電装置３０、第２蓄電装置３１及び第３蓄電装置３３は、充電可能な二次電池から構成されている。第１蓄電装置３０は鉛電池からなる。第２蓄電装置３１は、第１蓄電装置３０よりも高出力かつ高エネルギー密度な蓄電装置である。

第２蓄電装置３１は、第１蓄電装置３０と比較して短い時間で充電が可能である。本実施例では、第２蓄電装置３１はリチウムイオン電池からなる。なお、第２蓄電装置３１はニッケル水素蓄電池であってもよい。

第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１は、約１２Ｖの出力電圧を発生するようにセルの個数等が設定された低電圧バッテリである。第３蓄電装置３３は、例えば、リチウムイオン電池からなる。

第３蓄電装置３３は、第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１より高電圧を発生するようにセルの個数等が設定された高電圧バッテリであり、例えば、１００Ｖの出力電圧を発生させる。第３蓄電装置３３の残容量などの状態は、高電圧ＢＭＳ１６によって管理される。第３蓄電装置３３は、力行時はモータジェネレータ４に電力を供給する。第３蓄電装置３３には、車両の減速時にモータジェネレータ４で回生発電された電力が充電される。

ハイブリッド車両１には、電気負荷としての一般負荷３７及び被保護負荷３８が設けられている。一般負荷３７及び被保護負荷３８は、スタータ２１及びＩＳＧ２０以外の電気負荷である。

被保護負荷３８は、常に安定した電力供給が要求される電気負荷である。この被保護負荷３８は、ハイブリッド車両１の横滑りを防止するスタビリティ制御装置３８Ａ、操舵輪の操作力を電気的にアシストする電動パワーステアリング制御装置３８Ｂ、及びヘッドライト３８Ｃを含んでいる。なお、被保護負荷３８は、図示しないインストルメントパネルのランプ類及びメータ類並びにカーナビゲーションシステムも含んでいる。

一般負荷３７は、被保護負荷３８と比較して安定した電力供給が要求されず、一時的に使用される電気負荷である。一般負荷３７には、例えば、図示しないワイパー、及び、エンジン２に冷却風を送風する電動クーリングファンが含まれる。

低電圧パワーパック３２は、第２蓄電装置３１に加えて、スイッチ４０、４１と、低電圧ＢＭＳ１５とを有している。第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１は、低電圧ケーブル３６を介して、スタータ２１と、ＩＳＧ２０と、電気負荷としての一般負荷３７及び被保護負荷３８とに電力を供給可能に接続されている。被保護負荷３８に対しては、第１蓄電装置３０と第２蓄電装置３１とが並列に電気的に接続されている。

スイッチ４０は、第２蓄電装置３１と被保護負荷３８との間の低電圧ケーブル３６に設けられている。スイッチ４１は、第１蓄電装置３０と被保護負荷３８との間の低電圧ケーブル３６に設けられている。

低電圧ＢＭＳ１５は、スイッチ４０、４１の開閉を制御することで、第２蓄電装置３１の充放電及び被保護負荷３８への電力供給を制御している。低電圧ＢＭＳ１５は、アイドリングストップによりエンジン２が停止しているときは、スイッチ４０を閉じてスイッチ４１を開くことで、高出力かつ高エネルギー密度な第２蓄電装置３１から被保護負荷３８に電力を供給するようになっている。

低電圧ＢＭＳ１５は、エンジン２をスタータ２１によって始動するとき、及び、アイドリングストップ制御によって停止しているエンジン２をＩＳＧ２０によって再始動するときに、スイッチ４０を閉じてスイッチ４１を開くことで、第１蓄電装置３０からスタータ２１又はＩＳＧ２０に電力を供給するようになっている。スイッチ４０を閉じてスイッチ４１を開いた状態では、第１蓄電装置３０から一般負荷３７にも電力が供給される。

このように、第１蓄電装置３０は、エンジン２を始動する始動装置としてのスタータ２１及びＩＳＧ２０に少なくとも電力を供給するようになっている。第２蓄電装置３１は、一般負荷３７及び被保護負荷３８に少なくとも電力を供給するようになっている。

第２蓄電装置３１は、一般負荷３７と被保護負荷３８の両方に電力を供給可能に接続されているが、常に安定した電力供給が要求される被保護負荷３８に優先的に電力を供給するようにスイッチ４０、４１が低電圧ＢＭＳ１５により制御される。

低電圧ＢＭＳ１５は、第１蓄電装置３０及び第２蓄電装置３１の充電状態（充電残量）、並びに、一般負荷３７及び被保護負荷３８への作動要求を考慮し、被保護負荷３８が安定して作動することを優先して、スイッチ４０、４１を上述した例と異なるように制御することがある。

高電圧パワーパック３４は、第３蓄電装置３３に加えて、インバータ４５と、ＩＮＶＣＭ１４と、高電圧ＢＭＳ１６とを有している。高電圧パワーパック３４は、高電圧ケーブル３５を介して、モータジェネレータ４に電力を供給可能に接続されている。

インバータ４５は、ＩＮＶＣＭ１４の制御により、高電圧ケーブル３５にかかる交流電力と、第３蓄電装置３３にかかる直流電力とを相互に変換するようになっている。例えば、ＩＮＶＣＭ１４は、モータジェネレータ４を力行させるときには、第３蓄電装置３３が放電した直流電力をインバータ４５により交流電力に変換させてモータジェネレータ４に供給する。

ＩＮＶＣＭ１４は、モータジェネレータ４を回生させるときには、モータジェネレータ４が発電した交流電力をインバータ４５により直流電力に変換させて第３蓄電装置３３に充電する。

ＨＣＵ１０、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３、ＩＮＶＣＭ１４、低電圧ＢＭＳ１５及び高電圧ＢＭＳ１６は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

これらのコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＨＣＵ１０、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３、ＩＮＶＣＭ１４、低電圧ＢＭＳ１５及び高電圧ＢＭＳ１６としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＨＣＵ１０、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３、ＩＮＶＣＭ１４、低電圧ＢＭＳ１５及び高電圧ＢＭＳ１６としてそれぞれ機能する。

ハイブリッド車両１には、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ＬＡＮ（Local Area Network）を形成するためのＣＡＮ通信線４８、４９が設けられている。

ＨＣＵ１０は、ＩＮＶＣＭ１４及び高電圧ＢＭＳ１６にＣＡＮ通信線４８によって接続されている。ＨＣＵ１０、ＩＮＶＣＭ１４及び高電圧ＢＭＳ１６は、ＣＡＮ通信線４８を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行う。

ＨＣＵ１０は、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３及び低電圧ＢＭＳ１５にＣＡＮ通信線４９によって接続されている。ＨＣＵ１０、ＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２、ＩＳＧＣＭ１３及び低電圧ＢＭＳ１５は、ＣＡＮ通信線４９を介して制御信号等の信号の送受信を相互に行う。

このように、ハイブリッド車両１において、トランスミッション３を介してエンジン２の動力が駆動輪５に伝達される。モータジェネレータ４は、力行トルクを駆動輪５に伝達可能であって、発電トルクを駆動輪５から伝達可能な回転電機である。

エンジン２のクランクシャフト１８には、空調用の図示しないエアコンディショナのコンプレッサ５０がベルト５１を介して連結されており、このコンプレッサ５０は、エンジン２の動力によって作動する。このため、コンプレッサ５０が作動するためにはエンジン２が運転される必要がある。

ＨＣＵ１０は、ハイブリッド車両１の走行状態（走行モード）を切り替えるようになっている。ハイブリッド車両１の走行状態としては、ＥＶ走行とＨＥＶ走行とがある。

ＥＶ走行は、エンジン２の運転を停止させてモータジェネレータ４の動力によりハイブリッド車両１を走行させる走行状態である。ＥＶ走行時は、ＨＣＵ１０は、モータジェネレータ４の動力によりドライバ要求トルクを満たすように、モータジェネレータ４を制御する。

ＨＥＶ走行は、エンジン２を運転して、エンジン２の動力（以下、エンジントルクともいう）とモータジェネレータ４の動力（以下、モータトルクともいう）とによりハイブリッド車両１を走行させる走行状態である。ＨＥＶ走行時は、ＨＣＵ１０は、エンジン２の動力とモータジェネレータ４の動力とを加算した合計トルクによりドライバ要求トルクが満たされるように、エンジン２およびモータジェネレータ４を制御する。ＨＣＵ１０は本発明における制御部を構成する。

ＨＣＵ１０は、ＨＥＶ走行時に、所定のＥＶ走行移行条件が成立した場合は、ＥＶ走行に移行する。ＥＶ走行移行条件は、モータジェネレータ４に電力を供給する図示しないバッテリの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）が規定値以上であること、および、ドライバ要求トルクをモータジェネレータ４が発生する動力（モータトルク）により達成することができること、を含む複数の要件を全て満たす場合に成立する。

ここで、ハイブリッド車両１においては、高電圧パワーパック３４の第３蓄電装置３３の充電状態がＥＶ走行の条件を満たしている場合であっても、空調用のコンプレッサ５０を作動させるためにエンジン２を運転する必要があるときは、ＥＶ走行移行条件が成立せず、ＥＶ走行が制限される。ここで、ＥＶ走行が制限される状態とは、コンプレッサ５０を連続的に作動させるためにエンジン２を継続して運転する必要があることからＥＶ走行が全く不可能な場合と、コンプレッサ５０を断続的に作動させるためにエンジン２を間欠的に運転する必要があることからＥＶ走行を連続して行うことができない場合（短時間のＥＶ走行は可能であっても、継続的なＥＶ走行は不可能な場合）との両方を含む状態である。また、ハイブリッド車両１においては、鉛電池からなる第１蓄電装置３０が低温の場合、放電性能が著しく低下する。第１蓄電装置３０が低温状態で放電させた場合、第１蓄電装置３０の劣化が促進してしまう。そのため、第１蓄電装置３０の低温時はエンジン２を運転してＩＳＧ２０により発電された電力が一般負荷３７に供給される。また、エンジン２を始動する必要が無いため、第１蓄電装置３０からＩＳＧ２０やスタータ２１に電力を供給しないようにすることができる。このようにして第１蓄電装置３０を保護するため、第１蓄電装置３０の低温時はＥＶ走行移行条件が成立せず、ＥＶ走行が制限される。

したがって、コンプレッサ５０の作動や第１蓄電装置３０の温度管理等に起因するエンジン２の運転要求がある場合はＥＶ走行が制限されるため、ＨＣＵ１０はＨＥＶ走行を行うが、このＨＥＶ走行においてもエンジン２の燃料消費量を低減して燃費を向上させることが望ましい。

そこで、本実施例では、ハイブリッド車両１の全体の制御を司るＨＣＵ１０は、ＥＶ走行が制限される状態では、アシスト領域の拡大または発電領域の縮小の少なくとも一方を行い、エンジン２の動作点を補正し、ＨＥＶ走行を行うようにしている。詳しくは、ＥＶ走行が制限される状態であることをＥＣＭ１１が検知すると、ＥＶ走行が制限される状態であることを表すＥＶ走行制限状態検知フラグをＥＣＭ１１がＨＣＵ１０に通知する。そして、ＥＶ走行制限状態検知フラグが通知されたＨＣＵ１０は、アシスト領域を拡大した動作領域マップを参照してモータジェネレータ４を制御するとともに、エンジン２の動作点の補正をＥＣＭ１１に要求する。

図２に示すように、ＨＣＵ１０は、第３蓄電装置３３の充電状態に基づいて、アシスト領域と発電領域とを含むようにＨＥＶ走行時のモータジェネレータ４の動作領域を決定する。そして、ＨＣＵ１０は、アシスト領域ではエンジン２をアシストするようにモータジェネレータ４を力行させ、発電領域ではモータジェネレータ４を回生発電させるように制御する。

そして、ＨＣＵ１０は、ＥＶ走行が制限される状態では、アシスト領域を拡大し、エンジン２の動作点を補正し、ＨＥＶ走行を行うように制御する。

詳しくは、ＨＣＵ１０のＲＯＭには、ＨＥＶ走行時のモータジェネレータ４の動作領域を定めた動作領域マップとして、ＥＶ走行が制限されていない状態でＨＥＶ走行を行う場合に参照する動作領域マップ（図２における変更前の動作領域マップ）と、ＥＶ走行が制限されている状態でＨＥＶ走行を行う場合に参照する動作領域マップ（図２における変更後の動作領域マップ）とが記憶されている。ＨＣＵ１０は、ＥＶ走行の制限の有無に応じて動作領域マップを変更する。

ＨＣＵ１０は、ＥＶ走行が制限されていない状態でＨＥＶ走行を行う場合には、図２における変更前の動作領域マップを参照し、ＥＶ走行が制限されている状態でＨＥＶ走行を行う場合には図２における変更後の動作領域マップを参照し、第３蓄電装置３３の充電状態に基づいてモータジェネレータ４を力行または回生発電させる。

図２において、ＥＶ走行が制限されていない状態で参照する動作領域マップ（変更前）では、第３蓄電装置３３の充電状態（図中、ＳＯＣと記す）がＸ［％］以上の領域がアシスト領域に設定され、Ｘ［％］未満の領域が発電領域に設定されている。また、ＥＶ走行が制限されている状態で参照する動作領域マップ（変更後）では、第３蓄電装置３３の充電状態がＹ［％］以上の領域がアシスト領域に設定され、Ｙ［％］未満の領域が発電領域に設定されている。また、ＹはＸより小さい値に設定されている。このため、ＥＶ走行が制限されていない状態で参照する動作領域マップと比較して、ＥＶ走行が制限されている状態で参照する動作領域マップでは、アシスト領域が拡大され、かつ、発電領域が縮小されている。

ＨＣＵ１０は、ＥＶ走行が制限される状態では、図２におけるアシスト領域を拡大した動作領域マップを参照し、モータジェネレータ４を制御する。このため、ＥＶ走行が制限される状態では、ＥＶ走行が制限されていない状態と比較して、モータジェネレータ４が力行する機会が多くなり、かつ、モータジェネレータ４が回生発電する機会が少なくなる。

ＨＣＵ１０は、ＨＥＶ走行を行う場合に参照する動作領域マップとして、図３に示す動作領域マップを用いてもよい。

図３において、ＥＶ走行が制限されていない状態で参照する動作領域マップ（変更前）では、第３蓄電装置３３の充電状態（図中、ＳＯＣと記す）がＸ２［％］以上の領域がアシスト領域に設定され、所定充電状態未満の領域が発電領域に設定され、Ｘ２［％］未満かつ所定充電状態以上の領域が、力行も回生発電も行わない非動作領域に設定されている。また、ＥＶ走行が制限されている状態で参照する動作領域マップ（変更後）では、第３蓄電装置３３の充電状態がＹ２［％］以上の領域がアシスト領域に設定され、所定充電状態未満の領域が発電領域に設定され、Ｙ２［％］未満かつ所定充電状態以上の領域が、力行も回生発電も行わない非動作領域に設定されている。また、Ｙ２はＸ２より小さい値に設定されている。このため、ＥＶ走行が制限されていない状態で参照する動作領域マップと比較して、ＥＶ走行が制限されている状態で参照する動作領域マップでは、アシスト領域が拡大されている。

ＨＣＵ１０は、ＥＶ走行が制限される状態では、図３におけるアシスト領域を拡大した動作領域マップを参照し、モータジェネレータ４を制御する。このため、ＥＶ走行が制限される状態では、ＥＶ走行が制限されていない状態と比較して、モータジェネレータ４が力行する機会が多くなる。

ＨＣＵ１０は、ＥＶ走行が制限される状態では、発電領域を縮小し、エンジン２の動作点を補正し、ＨＥＶ走行を行うように制御してもよい。

この場合、図２を参照して説明したような、アシスト領域の拡大に伴って発電領域が縮小されるように動作領域マップを変更する手法と、図４を参照して後述するように、力行も回生発電も行わない非動作領域の拡大に伴って発電領域が縮小されるように動作領域マップを変更する手法とがある。

ＨＣＵ１０は、ＨＥＶ走行を行う場合に参照する動作領域マップとして、図４に示す動作領域マップを用いてもよい。

図４において、ＥＶ走行が制限されていない状態で参照する動作領域マップ（変更前）では、第３蓄電装置３３の充電状態（図中、ＳＯＣと記す）が所定充電状態以上の領域がアシスト領域に設定され、Ｘ３[％]未満の領域が発電領域に設定され、所定充電状態未満かつＸ３［％］以上の領域が、力行も回生発電も行わない非動作領域に設定されている。また、ＥＶ走行が制限されている状態で参照する動作領域マップ（変更後）では、第３蓄電装置３３の充電状態が所定充電状態異常の領域がアシスト領域に設定され、Ｙ３[％]未満の領域が発電領域に設定され、所定充電状態未満かつＹ３［％］以上の領域が、力行も回生発電も行わない非動作領域に設定されている。また、Ｙ３はＸ３より小さい値に設定されている。このため、ＥＶ走行が制限されていない状態で参照する動作領域マップと比較して、ＥＶ走行が制限されている状態で参照する動作領域マップでは、発電領域が縮小されている。

ＨＣＵ１０は、ＥＶ走行が制限される状態では、図４における発電領域を縮小した動作領域マップを参照し、モータジェネレータ４を制御する。このため、ＥＶ走行が制限される状態では、ＥＶ走行が制限されていない状態と比較して、モータジェネレータ４が回生発電する機会が少なくなる。

ＨＣＵ１０は、図２および図３のようにアシスト領域を拡大する場合、アシスト領域を拡大する前と比較して、アシスト領域におけるモータジェネレータ４の力行時のモータトルク（アシストトルク）を増加させて、その増加分だけエンジン２のエンジントルクを減少させるようになっている。また、拡大されたアシスト領域におけるモータトルク（アシストトルク）は、上限ＳＯＣにおいて最も大きく、Ｙ［％］またはＹ２［％］に近づくほど小さくなるように設定されている。

また、ＨＣＵ１０は、図２および図４のように発電領域を縮小する場合、発電領域を縮小する前と比較して、発電領域におけるモータジェネレータ４のモータトルク（発電トルク）を減少させて、発電に用いられるエンジントルク（エンジン２の負荷トルク）を減少させるようになっている。

したがって、ＨＣＵ１０は、アシスト領域を拡大する場合と、発電領域を縮小する場合との両方で、アシスト領域を拡大する前または発電領域を縮小する前よりも、エンジントルクを減少するようにしている。

以上説明したように、本実施例において、ＨＣＵ１０は、第３蓄電装置３３の充電状態に基づいて、アシスト領域と発電領域とを含むようにＨＥＶ走行時のモータジェネレータ４の動作領域を決定する。ＨＣＵ１０は、アシスト領域ではエンジン２をアシストするようにモータジェネレータ４を力行させ、発電領域ではモータジェネレータ４を回生発電させるように制御する。そして、ＨＣＵ１０は、ＥＶ走行が制限される状態では、アシスト領域を拡大し、エンジン２の動作点を補正し、ＨＥＶ走行を行うように制御する。

これにより、ＥＶ走行が制限される状態ではアシスト領域を拡大するので、ＥＶ走行が制限された状態であっても、ＨＥＶ走行におけるモータアシストの機会を増やすことができ、減速時に第３蓄電装置３３に回収した回生エネルギーを使用してモータアシストを行うことによりエンジン２の燃料消費を抑えることができる。この結果、ＥＶ走行が制限された状況であっても燃費を向上させることができる。

また、ＥＶ走行が制限される状態ではアシスト領域を拡大するので、ＥＶ走行が制限された状態であっても、モータジェネレータ４に電力を供給する第３蓄電装置３３が高充電状態になることを回避でき、減速時の回生が制限されにくくすることができる。このため、ハードブレーキの使用頻度を少なくすることができる。

また、ＥＶ走行が制限される状態ではアシスト領域を拡大してＨＥＶ走行を行うので、ＥＶ走行が制限された状態であっても、減速時にモータジェネレータ４で回収される回生エネルギーを効率よく使用することができる。

また、本実施例において、ＨＣＵ１０は、ＥＶ走行が制限される状態では、発電領域を縮小し、エンジン２の動作点を補正し、ＨＥＶ走行を行うように制御する。

これにより、ＥＶ走行が制限される状態では発電領域を縮小してＨＥＶ走行を行うので、ＥＶ走行が制限された状態であってもＨＥＶ走行におけるエンジン２の動力を用いた発電の機会を減らすことができ、発電のために用いられるエンジン２の動力（負荷トルク）を小さくすることができ、エンジン２の燃料消費を抑えることができる。この結果、ＥＶ走行が制限された状況であっても燃費を向上させることができる。

これに加え、ＥＶ走行が制限される状態では発電領域を縮小するので、ＥＶ走行が制限された状態であっても、モータジェネレータ４に電力を供給する第３蓄電装置３３が高充電状態になることを回避して、減速時の回生が制限されにくくすることができる。このため、ハードブレーキの使用頻度を少なくすることができる。

（実施例２）
図５、図６を参照して第２実施例について説明する。第２実施例では、ＥＶ走行が制限される状態における、エンジン２の動作点の補正と、トランスミッション３の変速制御とについて説明する。

ＨＣＵ１０は、アシスト領域を拡大してＨＥＶ走行を行う際に、エンジン２を効率の良い動作点で運転させるようにエンジン２の動作点を補正する。また、ＨＣＵ１０は、発電領域を縮小してＨＥＶ走行を行う際に、エンジン２を効率の良い動作点で運転させるようにエンジン２の動作点を補正する。

ＨＣＵ１０のＲＯＭには、図５に示すエンジン動作点マップが記憶されている。エンジン動作点マップは、エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジン２の動作点を定めたものであり、予め実験的に求められたものである。

図５に示すように、エンジン動作点マップには、エンジン要求パワーの等しい点を結んだ等パワーラインと、エンジン熱効率の良い点を結んだ最適燃費ラインとが定められている。なお、図５には、エンジン要求パワーが相対的に大、中、小の場合に対応する３つの等パワーラインが記載されている。エンジン動作点マップにおける等パワーラインは、エンジン要求パワーが大きくなるほど右上に遷移し、エンジン要求パワーが小さくなるほど左下に遷移する。

ＨＣＵ１０は、等パワーラインと最適燃費ラインとの交点をエンジン２の動作点（以下、「エンジン動作点」という）として算出し、このエンジン動作点に対応するエンジン回転速度及びエンジントルクとなるよう、エンジン２を制御する。

ＨＣＵ１０のＲＯＭには、図６に示す変速マップが記憶されている。変速マップは、車速及びアクセル開度に基づき変速（アップシフトまたはダウンシフト）のタイミングを規定する変速線を定めたものであり、予め実験的に求められたものである。この変速マップには、エンジン要求パワーが相対的に大、中、小の場合に対応する３つの変速線が定められている。

ＨＣＵ１０は、車速及びアクセル開度に基づき変速マップを参照することにより、変速マップ上に設定された変速線を跨いだ場合にアップシフト又はダウンシフトの変速を行う。図６に示す変速マップは、アップシフトにおける変速マップの一例である。

アシスト領域を拡大する際は、モータトルクが増加する分、エンジントルクが減少する。そのため、図５のエンジン動作点マップにおいて、エンジン動作点がＰ１からＰ２へ遷移しようとするが、Ｐ２へ遷移するとエンジン２の熱効率が低下する。そこで、ＨＣＵ１０は、最適燃費ライン上にありエンジン熱効率が良いＰ３へエンジン動作点を遷移させる。なお、ＨＣＵ１０は、エンジン動作点を、Ｐ１からＰ２を経ることなくＰ３に直接遷移させる。

エンジン動作点がＰ１からＰ３へ遷移する際にはエンジン回転速度が低下するため、ＨＣＵ１０は、エンジン回転速度の低下量を抑制するためにトランスミッション３の変速比を小さくする。詳しくは、ＨＣＵ１０は、図６の変速マップにおける変速線を「エンジン要求パワー中」の変速線から「エンジン要求パワー小」の変速線に切り換える。そして、ＨＣＵ１０は、変速マップにおいて、アクセル開度と車速との組み合わせがＰ５にある場合、変速段を３ｒｄから４ｔｈに切り換え、変速比を小さくする。

発電領域を縮小する際は、モータトルク（発電トルク）が減少する分、エンジン負荷が減少し、その結果としてエンジントルクが減少する。そのため、ＨＣＵ１０は、アシスト領域を拡大する場合と同様の動作を行い、エンジン動作点をＰ１からＰ３に遷移させ、変速段を３ｒｄから４ｔｈに切り換え、変速比を小さくする。

アシスト領域の拡大を解除する際は、モータトルクが減少する分、エンジントルクが増加する。そのため、図５のエンジン動作点マップにおいて、エンジン動作点がＰ３からＰ４へ遷移しようとするが、Ｐ４へ遷移するとエンジンの熱効率が低下する。そこで、ＨＣＵ１０は、最適燃費ライン上にありエンジン熱効率が良いＰ１へエンジン動作点を遷移させる。なお、ＨＣＵ１０は、エンジン動作点を、Ｐ３からＰ４を経ることなくＰ１に直接遷移させる。

エンジン動作点がＰ３からＰ１へ遷移する際にエンジン回転速度が上昇するため、ＨＣＵ１０は、エンジン回転速度の上昇量を抑制するためにトランスミッション３の変速比を大きくする。詳しくは、ＨＣＵ１０は、図６の変速マップにおける変速線を「エンジン要求パワー小」の変速線から「エンジン要求パワー中」の変速線に切り換える。そして、ＨＣＵ１０は、変速マップにおいて、アクセル開度と車速との組み合わせがＰ５にある場合、変速段を４ｔｈから３ｒｄに切り換え、変速比を大きくする。

発電領域の縮小を解除する際は、モータトルク（発電トルク）が増加する分、エンジン負荷が増加し、その結果としてエンジントルクが増加する。そのため、ＨＣＵ１０は、アシスト領域の拡大を解除する場合と同様の動作を行い、エンジン動作点をＰ３からＰ１に遷移させ、変速段を４ｔｈから３ｒｄに切り換え、変速比を大きくする。

なお、実際のエンジン動作点のＰ１からＰ３への遷移量およびＰ３からＰ１への遷移量は、図５に表される遷移量よりも小さい。

また、トランスミッション３は、ＡＭＴに限らず、遊星歯車を用いた多段式自動変速機や、金属ベルトおよびプーリを用いたＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）等の無段式自動変速機であってよい。本実施例のハイブリッド車両１は、変速比を無段階に変更可能であることから、トランスミッション３としてＣＶＴを用いることが好ましい。

以上説明したように、本実施例において、ＨＣＵ１０は、アシスト領域を拡大してＨＥＶ走行を行う際に、エンジン２を効率の良い動作点で運転させるようにエンジン２の動作点を補正する。

これにより、アシスト領域を拡大してＨＥＶ走行を行う際に、エンジン２を効率の良い動作点で運転させるので、システム効率を向上させることができる。

また、本実施例において、ＨＣＵ１０は、発電領域を縮小してＨＥＶ走行を行う際に、エンジン２を効率の良い動作点で運転させるようにエンジン２の動作点を補正する。

これにより、発電領域を縮小してＨＥＶ走行を行う際に、エンジン２を効率の良い動作点で運転させるので、システム効率を向上させることができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ハイブリッド車両
２エンジン
４モータジェネレータ（モータ）
１０ＨＣＵ（制御部）
３３第３蓄電装置（バッテリ）

Claims

駆動源としてのエンジンおよびモータジェネレータと、
力行時に前記モータジェネレータに電力を供給し、車両の減速時に前記モータジェネレータで回生発電された電力が充電されるバッテリと、を備え、
前記エンジンを停止させて前記モータジェネレータの動力により走行するＥＶ走行と、前記エンジンを運転して前記エンジンおよび前記モータジェネレータの動力により走行するＨＥＶ走行と、が可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
前記バッテリの充電状態に基づいて、アシスト領域と発電領域とを含むように前記ＨＥＶ走行時の前記モータジェネレータの動作領域を決定し、
前記アシスト領域では前記エンジンをアシストするように前記モータジェネレータを力行させ、
前記発電領域では前記モータジェネレータを回生発電させるように制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ＥＶ走行が制限される状態では、前記アシスト領域を拡大し、前記エンジンの動作点を補正し、前記ＨＥＶ走行を行うように制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記制御部は、前記アシスト領域を拡大して前記ＨＥＶ走行を行う際に、前記エンジンを効率の良い動作点で運転させるように前記エンジンの動作点を補正することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
駆動源としてのエンジンおよびモータジェネレータと、
力行時に前記モータジェネレータに電力を供給し、車両の減速時に前記モータジェネレータで回生発電された電力が充電されるバッテリと、を備え、
前記エンジンを停止させて前記モータジェネレータの動力により走行するＥＶ走行と、前記エンジンを運転して前記エンジンおよび前記モータジェネレータの動力により走行するＨＥＶ走行と、が可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
前記バッテリの充電状態に基づいて、アシスト領域と発電領域とを含むように前記ＨＥＶ走行時の前記モータジェネレータの動作領域を決定し、
前記アシスト領域では前記エンジンをアシストするように前記モータジェネレータを力行させ、
前記発電領域では前記モータジェネレータを回生発電させるように制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ＥＶ走行が制限される状態では、前記発電領域を縮小し、前記エンジンの動作点を補正し、前記ＨＥＶ走行を行うように制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記制御部は、前記発電領域を縮小して前記ＨＥＶ走行を行う際に、前記エンジンを効率の良い動作点で運転させるように前記エンジンの動作点を補正することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置。