JP4434302B2 - ハイブリッド車両の制御装置およびハイブリッド車両 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両の制御装置およびハイブリッド車両に関し、特にエンジンの起動制御に関する。

近年、エンジンとモータとを走行に併用するハイブリッド車両が注目されている。ハイブリッド車両は、バッテリの充電状態が十分であれば、エンジンを使用せずにモータのみを使用する走行すなわちＥＶ走行が可能である。
特開２００３−３４３３０４号公報は、ＥＶ走行時において、アクセル開度の変化量が大きいときにエンジンを起動するハイブリッド車両を開示する。これにより加速応答性が高められる。
ハイブリッド車両としては、バッテリ容量を大きくして外部から充電を可能とする構成を採用し、エンジン稼動率を下げ燃料補給をあまりしなくても済むような車両も検討されている。このような車両を外部充電可能型ハイブリッド車両と称することとする。
外部充電可能型ハイブリッド車両では、燃料のみを補給する通常のハイブリッド車両と比べてバッテリを高出力高容量なものとし、ＥＶ走行領域を拡大することで、バッテリの蓄電量が残存するうちは積極的にＥＶ走行を行ない、燃費の向上および二酸化炭素の排出量低減を狙うものである。
たとえば、比較的近距離の通勤に外部充電可能型ハイブリッド車両を使用する場合には、夜間家庭で毎日充電を行なっておれば、エンジンが起動するのは、週末の長距離ドライブ時のようにバッテリの蓄電量がゼロに近くなったときや、アクセルペダルを踏込んで車両の負荷が軽負荷でなくなったときに限られる。
外部充電可能型ハイブリッド車両において、二酸化炭素の排出量低減の効果を高めるには、通常のハイブリッド車両に比べさらにバッテリ電力を燃料に優先して使用する必要がある。しかし、バッテリ電力の使用の優先度合いを高めると加速応答性が悪くなる場合も考えられる。以下、加速応答性の悪化を招く場合について検討する。
図１４は、加速応答性が悪化してしまう例について説明するための波形図である。
図１４に示すように、駆動要求出力ＰＤ（車両駆動に必要となるパワー）に対してエンジン起動のしきい値を設定する。つまり、しきい値を超えるほどの高負荷まで駆動要求出力ＰＤが増加すればエンジンが起動する。
通常のハイブリッド車両に比べて燃料に優先してバッテリ電力を使用するためには、車両負荷が増大した際にエンジン起動させる駆動要求出力の起動しきい値を図１４に示すように設定することが考えられる。つまり、通常ＨＶ（ハイブリッド車両）の起動させる駆動要求出力の起動しきい値に比べて外部充電可能型ＨＶの起動しきい値を増加させ、エンジンを起動しにくくすることが考えられる。
しかし、このようにしきい値を変更すると、速度ゼロからの全開加速のように、低速から急激に高負荷要求がなされた場合、エンジン起動タイミングが時刻ｔ３１からｔ３２まで遅延してしまう。
アクセル開度Ａｃｃが全開となっても、駆動要求出力ＰＤは、直ぐにしきい値を超える程には増加しない。駆動要求出力ＰＤは、主としてアクセル開度Ａｃｃに基づいて定まる駆動要求トルクと、車速との積で決まるからである。したがって、アクセル開度Ａｃｃが全開であっても車速が低い場合には、駆動要求出力ＰＤはしきい値を超えないので、車速が増加するまでエンジン起動タイミングが遅れることになる。
この現象は、ユーザの加速要求に対する応答を鈍らせる結果となる。しかし、外部充電可能型ハイブリッド車両が通常のハイブリッド車両に比べて著しく加速応答性が悪化するのは好ましくない。

この発明の目的は、加速応答性の維持と燃料消費量の低減とを両立させたハイブリッド車両の制御装置およびハイブリッド車両を提供することである。
この発明は、要約すると、エンジンとモータとを走行に併用するハイブリッド車両の制御装置であって、駆動要求トルクの増減を指示する指示部と、エンジン出力要求値が起動しきい値を超えたときにエンジンを起動させる制御部とを備える。制御部は、少なくとも駆動要求トルクの増加に応じて起動しきい値を低減させる。
好ましくは、ハイブリッド車両の制御装置は、車速を検知する車速検知部をさらに備える。制御部は、車速検知部で検知された車速の低減にさらに応じて起動しきい値を低減させる。
好ましくは、制御部は、ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量にさらに応じて起動しきい値を変更する。
好ましくは、制御部は、車速および駆動要求トルクに基づき駆動要求出力を算出し、駆動要求出力とハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量とに基づきエンジン出力要求値を算出する。
好ましくは、制御部は、車速に基づき起動しきい値の基準値を決定し、ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に応じて定まる増分値に、車速および駆動要求トルクに基づいて定まる低減率を乗じた値を基準値に加算して起動しきい値を算出する。
好ましくは、ハイブリッド車両は、蓄電装置の残存蓄電量が目標値を大きく逸脱しないように蓄電装置に対する充放電を制御するＨＶモードと、蓄電量の目標値を設けずに蓄電装置に主として放電を行なわせるＥＶモードとを動作モードとして有する。制御部は、蓄電装置の残存蓄電量に基づいて、動作モードを決定する。制御部は、ＨＶモードにおいては、基準値を起動しきい値として適用し、ＥＶモードにおいては、駆動要求トルクの増加に応じて低減する値を基準値に加えて起動しきい値とする。
より好ましくは、制御部は、ＨＶモードにおいて、所定の最大値と最小値の間に残存蓄電量が収まるように蓄電装置に対する充放電を制御する。制御部は、残存蓄電量が所定値を下回ったときに動作モードをＥＶモードからＨＶモードに切り換える。
この発明は、他の局面に従うと、ハイブリッド車両であって、車両駆動に用いられるモータと、モータと併用されるエンジンと、駆動要求トルクの増減を指示する指示部と、エンジン出力要求値が起動しきい値を超えたときにエンジンを起動させる制御部とを備える。制御部は、少なくとも駆動要求トルクの増加に応じて起動しきい値を低減させる。
好ましくは、ハイブリッド車両は、モータに電力を供給する蓄電装置と、蓄電装置に対して車両外部から充電を行なう充電口とをさらに備える。
好ましくは、ハイブリッド車両は、車速を検知する車速検知部をさらに備える。制御部は、車速検知部で検知された車速の低減にさらに応じて起動しきい値を低減させる。
好ましくは、制御部は、ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量にさらに応じて起動しきい値を変更する。
好ましくは、制御部は、車速および駆動要求トルクに基づき駆動要求出力を算出し、駆動要求出力とハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に基づきエンジン出力要求値を算出する。
好ましくは、制御部は、車速に基づき起動しきい値の基準値を決定し、ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に応じて定まる増分値に、車速および駆動要求トルクに基づいて定まる低減率を乗じた値を基準値に加算して起動しきい値を算出する。
好ましくは、ハイブリッド車両は、蓄電装置の残存蓄電量が目標値を大きく逸脱しないように蓄電装置に対する充放電を制御するＨＶモードと、蓄電量の目標値を設けずに蓄電装置に主として放電を行なわせるＥＶモードとを動作モードとして有する。制御部は、蓄電装置の残存蓄電量に基づいて、動作モードを決定する。制御部は、ＨＶモードにおいては、基準値を起動しきい値として適用し、ＥＶモードにおいては、駆動要求トルクの増加に応じて低減する値を基準値に加えて起動しきい値とする。
より好ましくは、制御部は、ＨＶモードにおいて、所定の最大値と最小値の間に残存蓄電量が収まるように蓄電装置に対する充放電を制御する。制御部は、残存蓄電量が所定値を下回ったときに動作モードをＥＶモードからＨＶモードに切り換える。
この発明によれば、ハイブリッド車両において加速応答性を損なうことなくバッテリの電力をなるべく使用し燃料消費が低減される。

図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１の構成を示すブロック図である。
図２は、図１における制御装置３０がエンジン起動の判定を行なう際に実行するプログラムの制御構造を示したフローチャートである。
図３は、駆動要求トルクと車速とアクセル開度との関係の一例を示した図である。
図４は、図２のステップＳ２で駆動要求出力の算出に用いられるマップである。
図５は、図２のステップＳ２でエンジン起動しきい値の基準値を算出するのに用いられるマップである。
図６は、図２のステップＳ３でエンジン起動しきい値の増分値の算出に用いられるマップである。
図７は、図２のステップＳ４でエンジン起動しきい値の低減率Ｋの算出に用いられるマップである。
図８は、図２のフローチャートの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第１の波形図である。
図９は、図２のフローチャートの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第２の波形図である。
図１０は、図２のフローチャートの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第３の波形図である。
図１１は、実施の形態２における動作モードの決定について説明するためのフローチャートである。
図１２は、実施の形態２におけるエンジン起動しきい値の決定を説明するためのフローチャートである。
図１３は、実施の形態２におけるＳＯＣの変化と動作モードの切換の様子を説明するための図である。
図１４は、加速応答性の悪化してしまう例について説明するための波形図である。

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れらについての説明は繰返さない。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両１の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、前輪２０Ｒ，２０Ｌと、後輪２２Ｒ，２２Ｌと、エンジン４０と、プラネタリギヤＰＧと、デファレンシャルギヤＤＧと、ギヤ４，６とを含む。
ハイブリッド車両１は、さらに、バッテリＢと、バッテリＢの出力する直流電力を昇圧する昇圧ユニット２０と、昇圧ユニット２０との間で直流電力を授受するインバータ１４，１４Ａとを含む。
ハイブリッド車両１は、さらに、プラネタリギヤＰＧを介してエンジン４０の動力を受けて発電を行なうモータジェネレータＭＧ１と、回転軸がプラネタリギヤＰＧに接続されるモータジェネレータＭＧ２とを含む。インバータ１４，１４ＡはモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に接続され交流電力と昇圧回路からの直流電力との変換を行なう。
プラネタリギヤＰＧは、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤおよびリングギヤの両方に噛み合うピニオンギヤと、ピニオンギヤをサンギヤの周りに回転可能に支持するプラネタリキャリヤとを含む。プラネタリギヤＰＧは第１〜第３の回転軸を有する。第１の回転軸はエンジン４０に接続されるプラネタリキャリヤの回転軸である。第２の回転軸はモータジェネレータＭＧ１に接続されるサンギヤの回転軸である。第３の回転軸はモータジェネレータＭＧ２に接続されるリングギヤの回転軸である。
この第３の回転軸にはギヤ４が取付けられ、このギヤ４はギヤ６を駆動することによりデファレンシャルギヤＤＧに機械的動力を伝達する。デファレンシャルギヤＤＧはギヤ６から受ける機械的動力を前輪２０Ｒ，２０Ｌに伝達するとともに、ギヤ６，４を介して前輪２０Ｒ，２０Ｌの回転力をプラネタリギヤＰＧの第３の回転軸に伝達する。
プラネタリギヤＰＧはエンジン４０，モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の間で動力を分割する役割を果たす。すなわちプラネタリギヤＰＧは、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転に応じて、残る１つの回転軸の回転を決定する。したがって、エンジン４０を最も効率のよい領域で動作させつつ、モータジェネレータＭＧ１の発電量を制御してモータジェネレータＭＧ２を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現している。
直流電源であるバッテリＢは、たとえば、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン蓄電池、鉛蓄電池などの二次電池からなり、直流電力を昇圧ユニット２０に供給するとともに、昇圧ユニット２０からの直流電力によって充電される。
昇圧ユニット２０はバッテリＢから受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧をインバータ１４，１４Ａに供給する。インバータ１４は、供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン起動時にはモータジェネレータＭＧ１を駆動制御する。また、エンジン起動後にはモータジェネレータＭＧ１が発電した交流電力は、インバータ１４によって直流に変換されて、昇圧ユニット２０によってバッテリＢの充電に適切な電圧に変換されバッテリＢが充電される。
また、インバータ１４ＡはモータジェネレータＭＧ２を駆動する。モータジェネレータＭＧ２は単独で、またはエンジン４０を補助して、前輪２０Ｒ，２０Ｌを駆動する。制動時には、モータジェネレータＭＧ２は回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気エネルギに変換する。得られた電気エネルギは、インバータ１４Ａおよび昇圧ユニット２０を経由してバッテリＢに戻される。
バッテリＢは、組電池であり、直列に接続された複数の電池ユニットＢ０〜Ｂｎを含む。昇圧ユニット２０とバッテリＢとの間にはシステムメインリレーＳＲ１，ＳＲ２が設けられ車両非運転時には高電圧が遮断される。
ハイブリッド車両１は、さらに、車速を検知する車速センサ８と、運転者からの加速要求指示を受ける入力部でありアクセルペダルの位置を検知するアクセルセンサ９と、バッテリＢに取付けられる電圧センサ１０と、アクセルセンサ９からのアクセル開度Ａｃｃおよび電圧センサ１０からの電圧ＶＢに応じてエンジン４０、インバータ１４，１４Ａおよび昇圧ユニット２０を制御する制御装置３０とを含む。電圧センサ１０は、バッテリＢの電圧ＶＢを検知して制御装置３０に送信する。
ハイブリッド車両１は、さらに、外部充電装置１００から延びる充電ケーブル１０２の先に設けられたプラグ１０４を接続するためのソケット１６と、ソケット１６に設けられプラグ１０４の結合確認素子１０６を検知してプラグ１０４がソケット１６に接続されたことを認識するための結合確認センサ１８と、ソケット１６を経由して外部充電装置１００から交流電力を受ける充電用インバータ１２とをさらに含む。
充電用インバータ１２は、バッテリＢに接続されており、充電用の直流電力をバッテリＢに対して供給する。なお、結合確認センサ１８は、どのような形式のものでも良いが、たとえばプラグ側の磁石を検知するものや、プラグ挿入時に押し込まれる押しボタン式のもの、通電経路の接続抵抗を検知するもの等を用いることができる。
図２は、図１における制御装置３０がエンジン起動の判定を行なう際に実行するプログラムの制御構造を示したフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。
図１、図２を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１において、制御装置３０は、車速センサ８から車速を取得し、アクセルセンサ９からアクセル開度Ａｃｃを取得する。車速センサ８としては、各種の車速センサを用いることができるが、車輪と連動して回転するモータジェネレータＭＧ２の回転数を検出するレゾルバを用いても良い。
続いて制御装置３０は、ステップＳ２において駆動要求出力の算出とエンジン出力要求値のエンジン起動しきい値の基準値の算出を行なう。
ここで、駆動要求出力とアクセル開度との関連について順を追って説明しておく。
図３は、駆動要求トルクと車速とアクセル開度との関係の一例を示した図である。
駆動要求トルクは、シフト位置、アクセル開度、車速から算出される数値であって、ユーザが要求する車軸でのトルクをいう。
図３に示すように、アクセル開度が１００％の場合（たとえばアクセルペダルを１００％踏込んだ場合）には、モータの最大出力特性に従い、車速が低い領域では駆動要求トルクが大きい一定値になっており、その領域よりも車速が増加すると車速の増加に従い駆動要求トルクが次第に小さくなるように駆動要求トルクを設定することができる。
そして、アクセル開度が８０％、６０％、４０％、２０％と低下するに従い、駆動要求トルクは図３のそれぞれの曲線に示すように小さくなるように設定することができる。
次に、駆動要求出力について述べる。駆動要求出力は、駆動要求トルクから算出される車軸での出力であり、（駆動要求トルク×車軸回転数）で求められる。
図４は、図２のステップＳ２で駆動要求出力の算出に用いられるマップである。
図４に示すように、アクセル開度と車速とに基づいて駆動要求出力が決定される。１００％、８０％、６０％、４０％、２０％のアクセル開度がアクセル開度の代表例として示され、車速に対する車軸での要求パワー（駆動要求出力）が示されている。
図３のように駆動要求トルクを定める場合には、車速の増加に応じて駆動要求トルクが減少する領域がある。しかし、駆動要求出力は、車速に比例する車軸回転数を駆動要求トルクに乗じた値であるので、車速がゼロであれば駆動要求出力もゼロとなる。
各アクセル開度において、車速が増加すると駆動要求出力も増加している。また各車速においてはアクセル開度が大であるほど駆動要求出力も大きくなる。なお、定速走行を行なうオートクルーズ等のアクセルペダルを操作しない運転モードの場合は、アクセルペダルではなく車両を制御するために電子制御装置によって決定されるアクセル開度または駆動要求トルクが図４のアクセル開度の代わりに用いられる。
図５は、図２のステップＳ２でエンジン出力要求値のエンジン起動しきい値の基準値を算出するのに用いられるマップである。
図５を参照して、エンジン出力要求値のエンジン起動しきい値の基準値は、車速がある程度に達するまでは横ばいであるが、車速がある程度に達すると低く設定される。これは、車速が高いときにはエンジンのエネルギ効率が良くなるので、無理やりＥＶ走行を実行してもエネルギ効率がかえって悪化してしまうからである。また、車速が高いと車両駆動に必要な駆動要求出力も増加するので、モータのみではこの駆動要求出力がまかなえなくなる場合があるからである。
再び、図１、図２を参照して、ステップＳ２において、駆動要求出力の算出とエンジン起動しきい値の基準値の算出が終了すると、処理はステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、制御装置３０は、バッテリＢの電池残存容量からエンジン起動しきい値の増分値を求める。
図６は、図２のステップＳ３でエンジン起動しきい値の増分値の算出に用いられるマップである。
図６の横軸には絶対量である電池残存容量（ｋＷｈ）が記載される。この値は、相対的なパーセンテージで表わされる蓄電池の蓄電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）とは異なるものであり、蓄電池の容量の大小に関わらず、車両をある程度駆動できる蓄電量が残存しているか否かを見るためのものである。
また、図６の縦軸にはエンジン起動しきい値の増分値が記載されている。増分値ΔＰｔｈは、図５で決定されるエンジン起動しきい値の基準値に対しての増分であるが、この増分値をそのまま加えるのではなく後に説明する低減率を考慮する。
なお、図５で決定されるエンジン起動しきい値の基準値は、外部充電を行なわない通常のハイブリッド車両のエンジン起動しきい値（図１４の下側のしきい値）に相当するものである。この値にそのまま増分値を加算したものが、外部充電可能型ハイブリッド車両に適用が意図されたしきい値（図１４の上側の起動しきい値）に相当するものである。
再び、図１、図２を参照して、ステップＳ３において、増分値の算出が終了すると、処理はステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、制御装置３０は、車速およびアクセル開度からエンジン起動しきい値の低減率Ｋを求める。
図７は、図２のステップＳ４でエンジン起動しきい値の低減率Ｋの算出に用いられるマップである。
図７を算出して、アクセル開度が大きくかつ車速が低い領域においては、エンジン起動しきい値の低減率Ｋは０．２に規定されている。この低減率ＫはステップＳ３で求めた増分値に掛ける値である。したがって低減率Ｋが小さい値であるほどエンジン起動しきい値は小さくなり、基準値に近づく。つまりエンジン起動しきい値が小さくなるということは、駆動要求出力が増加したときにエンジンの起動が起こりやすいことを示す。
図７では、アクセル開度が大きくなるか、または車速が増加すると、エンジン起動しきい値の低減率Ｋが０．４、０．６，０．８、１．０と次第に１に近づいていく。
再び、図１、図２を参照して、ステップＳ４において、低減率Ｋの算出が終了すると、処理はステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、制御装置３０は、次式（１）に基づきエンジン起動しきい値を算出する。ただし、Ｐｔｈはエンジン起動しきい値を示し、Ｐｔｈ（ｍｉｎ）はエンジン起動しきい値の基準値を示し、ΔＰｔｈはエンジン起動しきい値の増分値を示し、Ｋはエンジン起動しきい値の低減率を示す。
Ｐｔｈ＝Ｐｔｈ（ｍｉｎ）＋（ΔＰｔｈ×Ｋ） … （１）
そして、ステップＳ６において、制御装置３０は、ステップＳ２で求めた駆動要求出力に対してバッテリを所定範囲の充電状態に保つためのバッテリ充電要求値を加算してエンジン出力要求値を求める。すなわち、（エンジン出力要求値＝駆動要求出力＋バッテリ充電要求値）である。なお、バッテリ充電要求値はバッテリの充電状態が管理上限値に近ければ負の値をとり、バッテリの充電状態が管理下限値に近ければ正の値となる。
さらに、ステップＳ６では、エンジン出力要求値とエンジン起動しきい値との大きさの比較が行なわれる。エンジン出力要求値がエンジン起動しきい値Ｐｔｈよりも大きい場合は処理がステップＳ７に進み、エンジンが起動される。一方、エンジン出力要求値がエンジン起動しきい値Ｐｔｈ以下である場合は処理がステップＳ８に進み、エンジン停止状態でＥＶ走行が行なわれる。
ステップＳ７またはステップＳ８の処理が終了するとステップＳ９において制御はメインルーチンに移される。
図８は、図２のフローチャートの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第１の波形図である。
図８を参照して、低車速でアクセル開度大の場合について説明する。以下、説明の簡単のため、バッテリを所定範囲の充電状態に保つためのバッテリ充電要求値がゼロで、エンジン出力要求値と駆動要求出力ＰＤとが等しい場合について説明することにする。
時刻ｔ１以前にはアクセル開度が小さいので、図７のエンジン起動しきい値の低減率Ｋは、たとえば１．０に設定されている。したがって、時刻ｔ１においては、図２のステップＳ２で算出された基準値にステップＳ３で算出された増分値をそのまま加えた値Ｐｔｈ（ｍａｘ）がエンジン起動しきい値Ｐｔｈに設定されている。
時刻ｔ１において、ドライバーがアクセルペダルを大きく踏込むことによりアクセル開度Ａｃｃが急増する。応じて時刻ｔ２において駆動要求出力ＰＤがステップ的に上昇し、その後車速の増加に応じて次第にさらに増加する。このとき図７に示すエンジン起動しきい値の低減率は、車速が低くアクセル開度が大きいので、たとえば０．２の値に決定されエンジン起動しきい値Ｐｔｈは、基準値であるＰｔｈ（ｍｉｎ）に近くなる。
すると時刻ｔ２において駆動要求出力ＰＤは直ちにしきい値Ｐｔｈを超える。これは、しきい値を外部充電可能型ハイブリッド車両に適用するために固定的に増加させた場合とくらべてエンジン起動タイミングが時刻ｔ３からｔ２に早まることを意味する。したがって、エンジンが速やかに起動しユーザの急激な加速要求に対して応答良く車両を加速することが可能となる。
図９は、図２のフローチャートの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第２の波形図である。図９においても、説明の簡単のため、バッテリを所定範囲の充電状態に保つためのバッテリ充電要求値がゼロで、エンジン出力要求値と駆動要求出力ＰＤとが等しい場合について説明することにする。
図９を参照して、低車速だがアクセル開度がさほど大きくない場合について説明する。時刻ｔ１１以前にはアクセル開度が小さいので、図７のエンジン起動しきい値の低減率は、たとえば１．０に設定されている。したがって、時刻ｔ１１においては、図２のステップＳ２で算出された基準値にステップＳ３で算出された増分値をそのまま加えた値Ｐｔｈ（ｍａｘ）がエンジン起動しきい値Ｐｔｈに設定されている。
時刻ｔ１１において、ドライバーがアクセルペダルをやや踏込むことによりアクセル開度Ａｃｃが微増する。応じて駆動要求出力ＰＤがステップ的に上昇し、その後さらに車速の増加に応じて次第に増加する。このとき図７に示すエンジン起動しきい値の低減率は、車速が低くかつアクセル開度があまり大きくないので、たとえば０．８の値に決定されエンジン起動しきい値Ｐｔｈは、Ｐｔｈ（ｍａｘ）から少し下がった値になる。
その結果、時刻ｔ１３において駆動要求出力ＰＤがしきい値Ｐｔｈを超える。しきい値を外部充電可能型ハイブリッド車両に適用するために固定的に増加させた場合にはエンジン起動タイミングが時刻ｔ１４となり、外部充電を行なわないハイブリッド車両ではエンジン起動タイミングが時刻ｔ１２となる。本実施の形態の外部充電可能型ハイブリッド車両においてエンジン起動される時刻ｔ１３は、それらの中間的な値になる。
つまり、加速要求が緩やかな場合にはエンジン起動タイミングが遅れるので、その分バッテリのパワーが消費され、燃料消費が少なくなり、二酸化炭素排出の削減に効果がある。
図１０は、図２のフローチャートの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第３の波形図である。
図１０の波形図は、時刻ｔ２２でアクセル開度Ａｃｃが減少している。時刻ｔ２２までは、波形の変化は図９の波形図と同じであるので説明は繰返さない。図１０では、時刻ｔ２２においてアクセル開度Ａｃｃが減少することにより、駆動要求出力ＰＤの増加が時刻ｔ２２で減少に転じる。したがって、駆動要求出力ＰＤはしきい値Ｐｔｈに到達しないためエンジン起動は起こらない。
このように、加速要求が緩やかで、かつ途中で加速要求が低減した場合にはエンジン起動そのものが行なわれない。このため、市街地走行等ではいっそうバッテリのパワーが消費され、燃料消費が少なくなり、二酸化炭素排出の削減に効果がある。
以上の説明に基づき、本実施の形態について総括的に述べると、図１のハイブリッド車両１は、車両駆動に用いられるモータジェネレータＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ２と併用されるエンジン４０と、駆動要求トルクの増減を指示する指示部に設けられたアクセルセンサ９と、エンジン出力要求値が起動しきい値を超えたときにエンジンを起動させる制御装置３０とを備える。制御装置３０は、図７ではアクセル開度に応じて変化する低減率Ｋに示されるように、少なくとも駆動要求トルクの増加に応じて起動しきい値を低減させる。
好ましくは、ハイブリッド車両は、モータジェネレータＭＧ２に電力を供給するバッテリＢと、バッテリＢに対して車両外部から充電を行なうソケット１６とをさらに備える。
好ましくは、ハイブリッド車両１は、車速を検知する車速センサ８をさらに備える。制御装置３０は、図７では車速に応じて変化する低減率Ｋに示されるように、車速センサ８で検知された車速の低減にさらに応じて起動しきい値を低減させる。
好ましくは、制御装置３０は、ハイブリッド車両１に搭載されたバッテリＢの残存蓄電量にさらに応じて起動しきい値を変更する。
好ましくは、制御装置３０は、図４のマップで示されるように、車速および駆動要求トルクに基づき駆動要求出力ＰＤを算出する。そして、図６の増分値ΔＰｔｈに示したように、駆動要求出力ＰＤとハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に基づきエンジン出力要求値を算出する。
好ましくは、制御装置３０は、図２のフローチャートに示されるように、車速に基づき起動しきい値の基準値Ｐｔｈ（ｍｉｎ）を決定し、ハイブリッド車両に搭載されたバッテリＢの残存蓄電量に応じて定まる増分値ΔＰｔｈにアクセル開度等により与えられる駆動要求トルクおよび車速に基づいて定まる図７で示される低減率Ｋを乗じた後に基準値に加算し起動しきい値Ｐｔｈを算出する。
このようにエンジン起動制御が行なわれる結果、ドライバーが急加速を要求した場合にはエンジンが速やかに起動し加速要求に応え、ドライバーの加速要求が緩やかであればその程度に応じてエンジン起動が抑制されるので燃料消費が低減され二酸化炭素排出量削減に効果がある。
［実施の形態２］
外部充電可能型ハイブリッド車両は、充電が完了してバッテリの蓄電量が多く残存するうちは、積極的にＥＶ走行を行なわせる。このような動作をさせる動作モードをＥＶモードと呼ぶことにする。ＥＶモードでは、バッテリの放電が主として行なわれ、バッテリに対する充電は、制動時の回生電力の回収時や、急加速時にトルク不足を補うためにエンジンが起動し、その後余剰となったエンジンからのエネルギ回収時くらいしか行なわれない。
そしてバッテリの放電が進んで蓄電量が少なくなってくると、通常のハイブリッド車両のようにバッテリの充電状態が所定の目標状態になるようにバッテリの充放電制御を行なう。つまり、エンジン４によってモータジェネレータＭＧ１が駆動され発電が行なわれ、発電された電力でモータジェネレータＭＧ２が駆動される。バッテリは、一時的に過剰となったり不足したりする電力のバッファとしての役割を果たす。
図１１は、実施の形態２における動作モードの決定について説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件成立ごとに呼び出されて実行される。なお、実施の形態２の車両の構成については、実施の形態１について図１で説明した場合と同様であるので説明は繰返さない。
図１，図１１を参照して、まず、処理が開始されるとステップＳ１１において外部からバッテリに対して充電が行なわれて終了したことを検出したか否かが判断される。たとえば、ソケット１６に設けられた結合確認センサ１８が、プラグ１０４がソケット１６に接続されている状態から外された状態に変化したことを検出すると充電終了を検出したことにしてもよい。また充電用インバータに対する外部充電装置１００からの通電がなくなったことを検出し、充電終了を検出したことにしてもよい。
ステップＳ１１で充電終了が検出された場合にはステップＳ１２に処理が進み、制御装置３０は、内部のメモリ等に保持している充電完了フラグをセットする。一方、ステップＳ１１で充電終了が検出されない場合には、ステップＳ１３に処理が進み、制御装置３０は、現在、充電完了フラグがセットされているか否かを判断する。ステップＳ１３において、充電完了フラグがセットされていない場合には、処理はステップＳ１８に進み制御はメインルーチンに移される。
ステップＳ１２で充電完了フラグがセットされたか、またはステップＳ１３で充電完了フラグがセットされていることが検出されたら、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、まず、バッテリＢの充電状態ＳＯＣの算出が行なわれる。充電状態ＳＯＣは、バッテリの残存蓄電量を示すものであり百分率（％）であらわされることが多い。ＳＯＣの算出は、バッテリＢの電圧測定や充放電電流の積算等によって行なわれる。そして、充電状態ＳＯＣが所定値Ｆ（％）より大きいか否かが判断される。充電状態ＳＯＣが所定値Ｆ（％）より大きい場合には、まだバッテリの放電を行なってもよいので、ステップＳ１５に処理が進み、制御装置３０は、動作モードをＥＶモードに設定する。
ステップＳ１４において、充電状態ＳＯＣが所定値Ｆ（％）より大きくない場合には、バッテリに対して充電を行なう必要があるので、ステップＳ１６に処理が進み、制御装置３０は、動作モードをＨＶモードに設定する。そして、制御装置３０は、さらにステップＳ１７において充電完了フラグをリセットする。
ステップＳ１５またはステップＳ１７の処理が終了すると、ステップＳ１８に処理が進み制御はメインルーチンに移される。
図１２は、実施の形態２におけるエンジン起動しきい値の決定を説明するためのフローチャートである。
図１２のフローチャートは、すでに実施の形態１で説明した図２のフローチャートに加えてステップＳ２１，Ｓ２２の処理が加えられたものである。他のステップＳ１〜Ｓ９については、実施の形態１と同様な処理が行なわれるので説明は繰返さない。
実施の形態２においては、ステップＳ２のエンジン起動しきい値の基準値が算出された後に、ステップＳ２１において車両の動作モードがＥＶモードなのかＨＶモードなのかが判断される。
この動作モードは、すでに説明した図１１のフローチャートで説明した処理によって決定されたものである。ごく簡潔に言えば、外部充電直後に満充電あるいはそれに近いくらいの充電量になっていれば、動作モードはＥＶモードに設定され、その後、バッテリ電力の消費がすすみ、充電状態が所定値Ｆ以下になれば、動作モードはＥＶモードからＨＶモードに変更される。そしてＨＶモードに変更された後は次の外部充電が完了するまでＥＶモードに戻ることはない。
ステップＳ２１において、動作モードがＥＶモードであれば、実施の形態１と同様ステップＳ３〜Ｓ５の処理によって、エンジン起動しきい値が設定される。
ステップＳ２１において、動作モードがＨＶモードであった場合には、ステップＳ３〜Ｓ５の処理は行なわれない。この場合には、ステップＳ２２において、エンジン起動しきい値にステップＳ２で算出された基準値がそのまま使用される。
図１３は、実施の形態２におけるＳＯＣの変化と動作モードの切換の様子を説明するための図である。
図１３を参照して、時刻ｔ０において自宅等における外部充電装置１００からのバッテリＢに対する充電が終了する。たとえば、このとき充電状態ＳＯＣは、満充電近くになっている。
時刻ｔ１において走行が開始されると、ＥＶモードに設定されている車両は，バッテリの電力を積極的に使用する。ＥＶモードにおけるバッテリに対する充電は、下り坂での制動時などの回生電力の回収などの限られた場合である。したがって、時刻ｔ１〜ｔ２の間はバッテリの充電状態ＳＯＣは次第に低下していく。
ＥＶモードにおいては、図１２で説明したようにステップＳ３〜Ｓ５の処理によってエンジン起動しきい値が設定される。したがって、アクセル開度が大きいと起動しきい値が小さく設定されエンジンが起動しやすくなり、応答性がよくなる。また、車速が低減すると起動しきい値が小さく設定されエンジンが起動しやすくなり、応答性がよくなる。
ＥＶモードの間は、バッテリの蓄電量の目標値を設けずに前記蓄電装置に主として放電を行なわせる。
そして、時刻ｔ２においてＳＯＣが所定のしきい値Ｆに到達すると、制御装置３０は、動作モードをＥＶモードからＨＶモードに切り換える。時刻ｔ２〜ｔ３で設定されるＨＶモードでは、制御装置３０は、バッテリの残存蓄電量が目標値を大きく逸脱しないようにバッテリに対する充放電を制御する。
具体的には、目標ＳＯＣを中心として、最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮの間にバッテリのＳＯＣが納まるように、モータジェネレータＭＧ１の発電量とモータジェネレータＭＧ２の電力消費とが調整される。
なお、図１３では、しきい値ＦはＳＯＣ目標値と同じに設定されているがこれに限定されるものではない。ただし、ＨＶモードに切換えた直後のことを考慮するとしきい値Ｆは最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮの間の値であることが望ましい。
以上説明したように、制御装置３０は、実施の形態２においては、ＨＶモードでは、ステップＳ２で定められた基準値をステップＳ２２でエンジン起動しきい値としてそのまま適用し、ＥＶモードでは、ステップＳ３〜Ｓ５で駆動要求トルクの増加に応じて低減する値（増分値×低減率）を基準値に加えてエンジン起動しきい値とする。
このようにすることにより、動作モードがバッテリを積極的に使用するＥＶモードであるときには、応答性を早めるためステップＳ３〜Ｓ５の処理が実行されるが、一旦ＨＶモードに変わってしまえばより簡単な制御に変更され、制御装置３０の負担が軽減される。
なお、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイブリッド自動車にも適用できる。シリーズ型ハイブリッド自動車においてもバッテリ残容量によっては高負荷時にエンジンを起動して発電機で発電を行なう必要が生じるため本発明が適用可能である。
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請求の範囲によって示され、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。

Claims (15)

1. エンジンとモータとを走行に併用するハイブリッド車両の制御装置であって、
   アクセル開度の増減を指示する指示部と、
   エンジン出力要求値が起動しきい値を超えたときに前記エンジンを起動させる制御部とを備え、
   前記制御部は、少なくとも所定車速において前記アクセル開度が増加すると前記起動しきい値を低減させる、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 車速を検知する車速検知部をさらに備え、
   前記制御部は、前記アクセル開度が所定値である場合に、前記車速検知部で検知された車速が低減すると前記起動しきい値を低減させる、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御部は、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量にさらに応じて前記起動しきい値を変更する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記制御部は、車速および前記アクセル開度に基づき駆動要求出力を算出し、前記駆動要求出力と前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量とに基づき前記エンジン出力要求値を算出する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記制御部は、車速に基づき前記起動しきい値の基準値を決定し、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に応じて定まる増分値に、車速および前記アクセル開度に基づいて定まる低減率を乗じた値を前記基準値に加算して前記起動しきい値を算出する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記ハイブリッド車両は、蓄電装置の残存蓄電量が目標値を大きく逸脱しないように前記蓄電装置に対する充放電を制御するＨＶモードと、蓄電量の目標値を設けずに前記蓄電装置に主として放電を行なわせるＥＶモードとを動作モードとして有し、
   前記制御部は、前記蓄電装置の残存蓄電量に基づいて、前記動作モードを決定し、
   前記制御部は、前記ＨＶモードにおいては、基準値を前記起動しきい値として適用し、前記ＥＶモードにおいては、前記アクセル開度の増加に応じて低減する値を前記基準値に加えて前記起動しきい値とする、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
7. 前記制御部は、前記ＨＶモードにおいて、所定の第１の値と前記第１の値よりも小さい第２の値の間に前記残存蓄電量が収まるように前記蓄電装置に対する充放電を制御し、
   前記制御部は、残存蓄電量が所定値を下回ったときに前記動作モードを前記ＥＶモードから前記ＨＶモードに切り換える、請求項６に記載のハイブリッド車両の制御装置。
8. 車両駆動に用いられるモータと、
   前記モータと併用されるエンジンと、
   アクセル開度の増減を指示する指示部と、
   エンジン出力要求値が起動しきい値を超えたときに前記エンジンを起動させる制御部とを備え、
   前記制御部は、少なくとも所定車速において前記アクセル開度が増加すると前記起動しきい値を低減させる、ハイブリッド車両。
9. 前記モータに電力を供給する蓄電装置と、
   前記蓄電装置に対して車両外部から充電を行なう充電口とをさらに備える、請求項８に記載のハイブリッド車両。
10. 車速を検知する車速検知部をさらに備え、
    前記制御部は、前記アクセル開度が所定値である場合に、前記車速検知部で検知された車速が低減すると前記起動しきい値を低減させる、請求項８に記載のハイブリッド車両。
11. 前記制御部は、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量にさらに応じて前記起動しきい値を変更する、請求項８に記載のハイブリッド車両。
12. 前記制御部は、車速および前記アクセル開度に基づき駆動要求出力を算出し、前記駆動要求出力と前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量とに基づき前記エンジン出力要求値を算出する、請求項８に記載のハイブリッド車両。
13. 前記制御部は、車速に基づき前記起動しきい値の基準値を決定し、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に応じて定まる増分値に、車速および前記アクセル開度に基づいて定まる低減率を乗じた値を前記基準値に加算して前記起動しきい値を算出する、請求項８に記載のハイブリッド車両。
14. 前記ハイブリッド車両は、蓄電装置の残存蓄電量が目標値を大きく逸脱しないように前記蓄電装置に対する充放電を制御するＨＶモードと、蓄電量の目標値を設けずに前記蓄電装置に主として放電を行なわせるＥＶモードとを動作モードとして有し、
    前記制御部は、前記蓄電装置の残存蓄電量に基づいて、前記動作モードを決定し、
    前記制御部は、前記ＨＶモードにおいては、基準値を前記起動しきい値として適用し、前記ＥＶモードにおいては、前記アクセル開度の増加に応じて低減する値を前記基準値に加えて前記起動しきい値とする、請求項８に記載のハイブリッド車両。
15. 前記制御部は、前記ＨＶモードにおいて、所定の第１の値と前記第１の値よりも小さい第２の値の間に前記残存蓄電量が収まるように前記蓄電装置に対する充放電を制御し、
    前記制御部は、残存蓄電量が所定値を下回ったときに前記動作モードを前記ＥＶモードから前記ＨＶモードに切り換える、請求項１４に記載のハイブリッド車両。

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