JP5163811B2 - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関し、詳しくは、走行用の動力を出力可能で排気系に排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置が取り付けられた内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりが可能な少なくとも一つの二次電池を有する電池装置と、システム停止の状態で外部電源に接続されて外部電源からの電力を用いて電池装置の二次電池を充電する充電器と、を備え、電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と内燃機関から出力される動力と電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車およびこうしたハイブリッド自動車の制御方法に関する。
従来、この種のハイブリッド自動車としては、走行用の動力を出力するエンジンと、走行用の動力を出力するモータと、モータに電力を供給するバッテリと、エンジンを加熱するエンジン用ヒータと、エンジンの排気を浄化する浄化触媒を加熱する触媒用ヒータとを備え、バッテリの蓄電量SOCが所定値SOC1以下となったときにエンジンを駆動させてバッテリの充電を行なう自動車において、バッテリの蓄電量SOCが所定値SOC1より大きな値SOC2となったときにエンジン用ヒータと触媒用ヒータとを作動させてエンジンと浄化触媒とをプレヒートするものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド自動車では、エンジンと浄化触媒とをプレヒートすることにより、エンジンを始動するときやその後のエミッションの悪化を防止している。
特開2003−269208号公報
ハイブリッド自動車では、上述のようにエンジン用ヒータや触媒用ヒータを備えるものもあるが、これらのヒータを備えないものはエンジンや浄化触媒を暖機する必要がある。このため、システム起動時にエンジンを始動して暖機するものも提案されているが、比較的大容量のバッテリを搭載すると共にシステム停止している最中に商用電源からの電力を用いてバッテリを充電するタイプのハイブリッド自動車では、目的地まで電動走行だけで走行することができる場合もあり、この場合にシステム起動時にエンジンを始動して暖機すると、燃費が悪化する。
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、より適正なタイミングで内燃機関を始動して内燃機関の排気を浄化する浄化触媒を暖機することを主目的とする。
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のハイブリッド自動車は、
走行用の動力を出力可能で排気系に排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置が取り付けられた内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な少なくとも一つの二次電池を有する電池装置と、システム停止の状態で外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記電池装置の二次電池を充電する充電器と、を備え、前記電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と前記内燃機関から出力される動力と前記電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車であって、
前記電池装置の二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合を演算する蓄電割合演算手段と、
システム起動されたときに少なくとも前記演算された蓄電割合が第1の所定割合より大きいときには走行に伴って前記演算される蓄電割合が前記第1の所定割合より小さい第2の所定割合未満に至るまでは前記電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、前記電動走行優先モードが設定されないときには前記ハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定するモード設定手段と、
前記電動走行優先モードが設定されて前記電動走行を優先して走行している最中に前記浄化触媒が活性化する温度に至っていない状態で前記演算された蓄電割合が前記第1の所定割合より小さく前記第2の所定割合より大きい第3の所定割合未満に至ったときには、前記内燃機関を始動して該内燃機関が前記浄化触媒を暖機するのに適した運転状態で運転されながら前記電動走行優先モードにより走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明のハイブリッド自動車では、システム起動されたときには、少なくとも電池装置の二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合が第1の所定割合より大きいときには走行に伴って蓄電割合が第1の所定割合より小さい第2の所定割合未満に至るまでは電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、電動走行優先モードが設定されないときにはハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定する。そして、電動走行優先モードが設定されて電動走行を優先して走行している最中に排気を浄化する浄化触媒が活性化する温度に至っていない状態で蓄電割合が第1の所定割合より小さく第2所定割合より大きい第3の所定割合未満に至ったときには、内燃機関を始動して内燃機関が浄化触媒を暖機するのに適した運転状態で運転されながら電動走行優先モードにより走行するよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、蓄電割合が第3の所定割合未満に至る前にシステム停止されるときには、浄化触媒を暖機するために内燃機関を始動することがなく、システム起動時に内燃機関を始動して浄化触媒を暖機するものに比して燃費を良好なものとすることができる。この結果、より適正なタイミングで内燃機関を始動して内燃機関の排気を浄化する浄化触媒を暖機することができる。もとより、蓄電割合が第2の所定割合に至ってハイブリッド走行優先モードが設定され、ハイブリッド走行を優先して走行するときのエミッションの悪化を抑制することができる。ここで、「第3の所定割合」としては、前記電動走行により前記浄化触媒を暖機するのに必要な時間だけ走行したときに前記演算される蓄電割合が前記第2の所定割合に至るよう設定されてなるものとすることもできる。また、「第3の所定割合」としては、前記電動走行による最大パワーで前記浄化触媒を暖機するのに必要な時間だけ走行したときに前記演算される蓄電割合が前記第2の所定割合に至るよう設定されてなる、ものとすることもできる。このような「第3の所定割合」を用いれば、蓄電割合が第2の所定割合に至ってハイブリッド走行優先モードが設定されるまでに浄化触媒の暖機をより確実に完了することができる。
また、本発明のハイブリッド自動車において、前記電池装置は、少なくとも一つのメイン二次電池と、少なくとも一つの補助用二次電池と、前記少なくとも一つのメイン二次電池の前記電動機側への接続および接続の解除を行なうメイン接続解除手段と、前記少なくとも一つの補助用二次電池の前記電動機側への接続および接続の解除を行なう補助接続解除手段と、を備える装置であり、前記制御手段は、前記電動走行優先モードが設定されているときには前記少なくとも一つのメイン二次電池が前記電動機側に接続されるよう前記メイン接続解除手段を制御すると共に前記少なくとも一つの補助用二次電池が前記電動機側に接続されるよう補助接続解除手段を制御し、前記電動走行優先モードにより走行している最中に前記演算された蓄電割合が前記第2の所定割合以下に至ったことにより前記ハイブリッド走行優先モードが設定されたときには前記少なくとも一つのメイン二次電池と前記電動機側との接続が保持されるよう前記メイン接続解除手段を制御すると共に前記補助用二次電池の全て二次電池と前記電動機側との接続が解除されるよう補助接続解除手段を制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、電動走行優先モードにおける電動走行による走行距離を長くすることができると共に電動走行優先モードにおける電動走行時の出力パワーを大きくすることができる。この場合、電動走行優先モードが設定されて電動走行を優先して走行している最中に蓄電割合が第3の所定割合未満に至ったタイミングは、補助用二次電池の全て二次電池と電動機側との接続が解除される前のタイミングとなる。更にこの場合、前記電池装置は、前記メイン二次電池として一つの二次電池と、前記補助用二次電池として複数の二次電池とを備え、前記制御手段は、前記電動走行優先モードが設定されているときにはメイン二次電池が前記電動機側に接続されるよう前記メイン接続解除手段を制御すると共に前記複数の補助用二次電池が順次に切り替えて接続されるよう前記補助接続解除手段を制御する手段である、ものとすることもできる。
本発明のハイブリッド自動車において、走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、前記電池装置の二次電池のうち前記電動機側に接続されている二次電池から出力可能な最大電力としての出力制限を設定する出力制限設定手段と、を備え、前記制御手段は、前記電動走行優先モードが設定されているときに前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワー以下のときには前記電動走行により走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記電動走行優先モードが設定されているときに前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワーより大きいときには前記ハイブリッド走行により走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段である、ものとすることもできる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記二次電池と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の運転制御に際して前記発電機を制御する手段である、ものとすることもできる。
本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
走行用の動力を出力可能で排気系に排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置が取り付けられた内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な少なくとも一つの二次電池を有する電池装置と、システム停止の状態で外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記電池装置の二次電池を充電する充電器と、を備え、システム起動されたときに前記電池装置の二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合が第1の所定割合より大きいときには走行に伴って前記蓄電割合が前記第1の所定割合より小さい第2の所定割合未満に至るまでは前記電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と前記内燃機関から出力される動力と前記電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とのうち前記電動走行を優先して走行する電動走行優先モードにより走行し、前記電動走行優先モードにより走行していないときには前記電動走行と前記ハイブリッド走行とのうち前記ハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードにより走行するハイブリッド自動車の制御方法であって、
前記電動走行優先モードにより前記電動走行を優先して走行している最中に前記浄化触媒が活性化する温度に至っていない状態で前記蓄電割合が前記第1の所定割合より小さく前記第2の所定割合より大きい第3の所定割合未満に至ったときには、前記内燃機関を始動して該内燃機関が前記浄化触媒を暖機するのに適した運転状態で運転されながら前記電動走行優先モードにより走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
ことを特徴とする。
この本発明のハイブリッド自動車の制御方法では、システム起動されたときには、電池装置の二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合が第1の所定割合より大きいときには走行に伴って蓄電割合が第1の所定割合より小さい第2の所定割合未満に至るまでは電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と内燃機関から出力される動力と電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とのうち電動走行を優先して走行する電動走行優先モードにより走行し、電動走行優先モードにより走行していないときには電動走行とハイブリッド走行とのうちハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードにより走行する。そして、電動走行優先モードにより電動走行を優先して走行している最中に浄化触媒が活性化する温度に至っていない状態で蓄電割合が第1の所定割合より小さく第2所定割合より大きい第3の所定割合未満に至ったときには、内燃機関を始動して内燃機関が浄化触媒を暖機するのに適した運転状態で運転されながら電動走行優先モードにより走行するよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、蓄電割合が第3の所定割合未満に至る前にシステム停止されるときには、浄化触媒を暖機するために内燃機関を始動することがなく、システム起動時に内燃機関を始動して浄化触媒を暖機するものに比して燃費を良好なものとすることができる。この結果、より適正なタイミングで内燃機関を始動して内燃機関の排気を浄化する浄化触媒を暖機することができる。もとより、蓄電割合が第2の所定割合に至ってハイブリッド走行優先モードが設定され、ハイブリッド走行を優先して走行するときのエミッションの悪化を抑制することができる。ここで、「第3の所定割合」としては、前記電動走行により前記浄化触媒を暖機するのに必要な時間だけ走行したときに前記演算される蓄電割合が前記第2の所定割合に至るよう設定されてなるものとすることもできる。このような「第3の所定割合」を用いれば、蓄電割合が第2の所定割合に至ってハイブリッド走行優先モードが設定されるまでに浄化触媒の暖機をより確実に完了することができる。
こうした本発明のハイブリッド自動車の制御方法において、前記電池装置は、少なくとも一つのメイン二次電池と、少なくとも一つの補助用二次電池と、前記少なくとも一つのメイン二次電池の前記電動機側への接続および接続の解除を行なうメイン接続解除手段と、前記少なくとも一つの補助用二次電池の前記電動機側への接続および接続の解除を行なう補助接続解除手段と、を備える装置であり、前記電動走行優先モードにより走行するときには前記少なくとも一つのメイン二次電池が前記電動機側に接続されるよう前記メイン接続解除手段を制御すると共に前記少なくとも一つの補助用二次電池が前記電動機側に接続されるよう補助接続解除手段を制御し、前記電動走行優先モードにより走行している最中に前記蓄電割合が前記第2の所定割合以下に至ったことにより前記ハイブリッド走行優先モードに切り替えて走行するときには前記少なくとも一つのメイン二次電池と前記電動機側との接続が保持されるよう前記メイン接続解除手段を制御すると共に前記補助用二次電池の全て二次電池と前記電動機側との接続が解除されるよう補助接続解除手段を制御する、ことを特徴とするものとすることもできる。こうすれば、電動走行優先モードにおける電動走行による走行距離を長くすることができると共に電動走行優先モードにおける電動走行時の出力パワーを大きくすることができる。この場合、電動走行優先モードが設定されて電動走行を優先して走行している最中に蓄電割合が第3の所定割合未満に至ったタイミングは、補助用二次電池の全て二次電池と電動機側との接続が解除される前のタイミングとなる。
また、本発明のハイブリッド自動車の制御方法において、前記電動走行優先モードにより走行しているときに走行に要求される走行用パワーが前記電池装置の二次電池のうち前記電動機側に接続されている二次電池から出力可能な最大電力としての出力制限に相当するパワー以下のときには前記電動走行により走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記電動走行優先モードにより走行しているときに前記走行用パワーが前記出力制限に相当するパワーより大きいときには前記ハイブリッド走行により走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、ことを特徴とするものとすることもできる。
本発明の一実施例としての動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。 エンジン22の構成の概略を示す構成図である。 マスタバッテリ50の電池温度Tb1と入出力制限Win1,Wout1との関係の一例を示す説明図である。 マスタバッテリ50の蓄電量SOC1と入出力制限Win1,Wout1の補正係数との関係の一例を示す説明図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される走行モード設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される接続状態設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される昇圧回路制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 電動走行優先モードにより一様に電動走行したときのマスタバッテリ50の蓄電量SOC1やスレーブバッテリ60,62の蓄電量SOC2,SOC3,蓄電割合SOC,出力制限Woutの時間変化の一例を示す説明図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される電動走行優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される電動走行優先触媒暖機時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるハイブリッド走行優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 エンジン22の運転を停止して電動走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を示す説明図である。 エンジン22からのパワーを用いて走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 触媒暖機している状態で電動走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。 充放電要求パワー設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車320の構成の概略を示す構成図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに減速ギヤ35を介して接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、充放電可能なマスタバッテリ50と、マスタバッテリ50からの電力を昇圧してインバータ41,42に供給するマスタ側昇圧回路55と、マスタバッテリ50とマスタ側昇圧回路55との接続や接続の解除を行なうシステムメインリレー56と、充放電可能なスレーブバッテリ60,62と、スレーブバッテリ60,62からの電力を昇圧してインバータ41,42に供給するスレーブ側昇圧回路65と、スレーブバッテリ60,62の各々とスレーブ側昇圧回路65との接続や接続の解除を各々に行なうシステムメインリレー66,67と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70と、を備える。以下、説明の都合上、マスタ側昇圧回路55およびスレーブ側昇圧回路65よりインバータ41,42側を高電圧系といい、マスタ側昇圧回路55よりマスタバッテリ50側を第1低電圧系といい、スレーブ側昇圧回路65よりスレーブバッテリ60,62側を第2低電圧系という。
エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図2に示すように、エアクリーナ122により清浄された空気をスロットルバルブ124を介して吸入すると共に燃料噴射弁126からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ128を介して燃料室に吸入し、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換する。エンジン22からの排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化装置(三元触媒)134を介して外気へ排出される。
エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により制御されている。エンジンECU24は、CPU24aを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU24aの他に処理プログラムを記憶するROM24bと、データを一時的に記憶するRAM24cと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンECU24には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランクポジションやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からの冷却水温Tw,燃焼室内に取り付けられた圧力センサ143からの筒内圧力Pin,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ128や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ144からのカムポジション,スロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ146からのスロットルポジションSP,吸気管に取り付けられたエアフローメータ148からの吸入空気量Qa,同じく吸気管に取り付けられた温度センサ149からの吸気温Ta,浄化触媒134に取り付けられた温度センサ134aからの触媒温度Tc,空燃比センサ135aからの空燃比AF,酸素センサ135bからの酸素信号O2などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁126への駆動信号や、スロットルバルブ124のポジションを調節するスロットルモータ136への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル138への制御信号、吸気バルブ128の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構150への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンECU24は、クランクポジションセンサ140からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト26の回転数即ちエンジン22の回転数Neを演算したり、エアフローメータ148からの吸入空気量Qaとエンジン22の回転数Neとに基づいて体積効率(エンジン22の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクルで実際に吸入される空気の容積の比)KLを演算したりしている。
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構37およびデファレンシャルギヤ38を介して、最終的には車両の駆動輪39a,39bに出力される。
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42やマスタ側昇圧回路55を介してマスタバッテリ50と電力のやりとりを行なうと共にインバータ41,42やスレーブ側昇圧回路65を介してスレーブバッテリ60,62と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを接続する電力ライン(以下、高電圧系電力ラインという)54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。
マスタ側昇圧回路55およびスレーブ側昇圧回路65は、周知の昇降圧コンバータとして構成されている。マスタ側昇圧回路55は、マスタバッテリ50にシステムメインリレー56を介して接続された電力ライン(以下、第1低電圧系電力ラインという)59と前述の高電圧系電力ライン54とに接続され、マスタバッテリ50の電力を昇圧してインバータ41,42に供給したりインバータ41,42に作用している電力を降圧してマスタバッテリ50を充電したりする。スレーブ側昇圧回路65は、スレーブバッテリ60にシステムメインリレー66を介して接続されると共にスレーブバッテリ62にシステムメインリレー67を介して接続された電力ライン(以下、第2低電圧系電力ラインという)69と高電圧系電力ライン54とに接続され、スレーブバッテリ60,62のうちスレーブ側昇圧回路65に接続されているスレーブバッテリ(以下、接続側スレーブバッテリという)の電力を昇圧してインバータ41,42に供給したりインバータ41,42に作用している電力を降圧して接続側スレーブバッテリを充電したりする。なお、高電圧系電力ライン54の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ57が接続されており、第1低電圧系電力ライン59の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ58が接続されており、第2低電圧系電力ライン69の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ68が接続されている。
マスタバッテリ50とスレーブバッテリ60,62とは、いずれもリチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62を管理するのに必要な信号、例えば、マスタバッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの端子間電圧Vb1,マスタバッテリ50の正極側の出力端子に取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流Ib1,マスタバッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tb1,スレーブバッテリ60,62の各々の端子間に設置された電圧センサ61a,63aからの端子間電圧Vb2,Vb3,スレーブバッテリ60,62の各々の正極側の出力端子に取り付けられた電流センサ61b,63bからの充放電電流Ib2,Ib3,スレーブバッテリ60,62にそれぞれ取り付けられた温度センサ61c,63cからの電池温度Tb2,Tb3などが入力されており、必要に応じてマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、バッテリECU52は、マスタバッテリ50を管理するために、電流センサ51bにより検出された充放電電流Ib1の積算値に基づいて蓄電量SOC1を演算したり、演算した蓄電量SOC1と電池温度Tb1とに基づいてマスタバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win1,Wout1を演算したりすると共に、スレーブバッテリ60,62を管理するために、電流センサ61b,63bにより検出された充放電電流Ib2,Ib3の積算値に基づいて蓄電量SOC2,SOC3を演算したり、演算した蓄電量SOC2,SOC3と電池温度Tb2,Tb3とに基づいてスレーブバッテリ60,62の入出力制限Win2,Wout2,Win3,Wout3を演算したりしている。また、バッテリECU52は、演算した蓄電量SOC1,SOC2,SOC3の和のマスタバッテリ50,スレーブバッテリ60、62の全蓄電容量に対する割合である蓄電割合SOCも演算している。なお、マスタバッテリ50の入出力制限Win1,Wout1は、電池温度Tb1に基づいて入出力制限Win1,Wout1の基本値を設定し、マスタバッテリ50の蓄電量SOC1に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win1,Wout1の基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。図3にマスタバッテリ50の電池温度Tb1と入出力制限Win1,Wout1との関係の一例を示し、図4にマスタバッテリ50の蓄電量SOC1と入出力制限Win1,Wout1の補正係数との関係の一例を示す。スレーブバッテリ60,62の入出力制限Win2,Wout2,Win3,Wout3は、マスタバッテリ50の入出力制限Win1,Wout1と同様に設定することができる。なお、マスタバッテリ50,スレーブバッテリ60,62は、実施例では、同一の定格容量で同一の温度特性を有するものを用いるものとした。
第2低電圧系には、スレーブ側昇圧回路65に対してスレーブバッテリ60,62と並列に充電器90が接続されると共にこの充電器90に車両側コネクタ92が接続されている。車両側コネクタ92は、車外の電源である交流の外部電源(例えば、家庭用電源(AC100V)など)100に接続された外部電源側コネクタ102を接続可能に形成されている。充電器90は、第2低電圧系と車両側コネクタ92との接続や接続の解除を行なう充電用リレーや、外部電源100からの交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータ,AC/DCコンバータにより変換した直流電力の電圧を変換して第2低電圧系に供給するDC/DCコンバータなどを備える。
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、コンデンサ57の端子間に取り付けられた電圧センサ57aからの電圧(高電圧系の電圧)VHや、コンデンサ58の端子間に取り付けられた電圧センサ58aからの電圧(第1低電圧系の電圧)VL1,コンデンサ68の端子間に取り付けられた電圧センサ68aからの電圧(第2低電圧系の電圧)VL2,イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,スレーブ側昇圧回路65の高電圧系電力ライン54側の端子に取り付けられた電流センサ65aからのスレーブ側電流Ibs,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、マスタ側昇圧回路55のスイッチング素子へのスイッチング制御信号や、スレーブ側昇圧回路65のスイッチング素子へのスイッチング制御信号,システムメインリレー56,66,67への駆動信号,充電器90への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。以下、説明の都合上、モータMG2から入出力される動力だけを用いた走行を電動走行といい、エンジン22から出力される動力とモータMG2から入出力される動力とを用いた走行をハイブリッド走行という。
また、実施例のハイブリッド自動車20では、自宅や予め設定された充電ポイントで車両をシステム停止した後に外部電源側コネクタ102と車両側コネクタ92とが接続されると、充電器90内の充電用リレーをオンとし、システムメインリレー56,66,67のオンオフとマスタ側昇圧回路55やスレーブ側昇圧回路65,充電器90内のAC/DCコンバータやDC/DCコンバータの制御とにより、外部電源100からの電力を用いてマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62を満充電や満充電より低い所定の充電状態(例えば、蓄電量SOC1,SOC2,SOC3が80%や85%の状態)にする。このようにしてマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62が充分に充電されている状態でシステム起動(イグニッションオン)されて走行する際には、マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62からの電力を用いて電動走行によってある程度の距離(時間)を走行することが可能となる。しかも、実施例のハイブリッド自動車20では、マスタバッテリ50に加えてスレーブバッテリ60,62を備えるから、マスタバッテリ50だけを備えるものに比して電動走行によって走行する走行距離(走行時間)を長くすることができる。そして、バッテリ50の充電後にシステム起動したときには、図5に例示する走行モード設定ルーチンに示すように、システム起動したときの蓄電割合SOCがある程度の電動走行が可能な蓄電割合SOCとして予め設定された閾値Sev(例えば40%や50%など)以上のときに蓄電割合SOCがエンジン22の始動を十分に行なうことができる程度に設定された閾値Shv(例えば20%や30%など)に至るまでモータ運転モードによる走行(電動走行)を優先して走行する電動走行優先モードを設定して走行し(ステップS100〜S170)、システム起動したときの蓄電割合SOCが閾値Sev未満のときやシステム起動したときの蓄電割合SOCが閾値Sev以上であってもその後に蓄電割合SOCが閾値Shvに至った以降はエンジン運転モードによる走行(ハイブリッド走行)を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定して走行する(ステップS180)。電動走行優先モードを設定して走行している最中に浄化装置134に取り付けられた温度センサ134aからの触媒温度Tcが三元触媒が活性化する下限温度としての閾値Tref未満の状態で蓄電割合SOCが閾値Sevより小さく閾値Shvより大きい閾値Scd未満に至ったときには(ステップS130,S140)、エンジン22を始動すると共にエンジン22を三元触媒の暖機に適した運転状態として電動走行優先モードによる走行を継続する(ステップS150)。ここで、閾値Scdは、三元触媒を暖機するのに必要な時間として予め設定された時間を電動走行したときに蓄電割合SOCが閾値Shvに至る値として設定されるものであり、実施例では、三元触媒を暖機するのに必要な時間として予め設定された時間を最大パワーで電動走行したときに蓄電割合SOCが閾値Shvに至る値として定めた。
実施例のハイブリッド自動車20では、電動走行優先モードにより走行するときには、マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62の接続状態を図6に例示する接続状態設定ルーチンにより切り替える。このルーチンは、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される。接続状態設定ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、外部電源100からの電力を用いてマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62が充分に充電されている状態でシステム起動(イグニッションオン)されたときには、システムメインリレー56,66をオンとして第1接続状態(マスタバッテリ50とマスタ側昇圧回路55とが接続されると共にスレーブバッテリ60とスレーブ側昇圧回路65とが接続される状態)にする(ステップS200)。続いて、マスタバッテリ50の蓄電量SOC1に比してスレーブバッテリ60の蓄電量SOC2が迅速に低下するようマスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御する後述の昇圧回路制御により電動走行優先モードにより走行し、スレーブバッテリ60の蓄電量SOC2が閾値Sref以下に至ると(ステップS210,S220)、第1接続状態からシステムメインリレー66をオフとすると共にシステムメインリレー67をオンとした第2接続状態(スレーブバッテリ60とスレーブ側昇圧回路65との接続が解除されてスレーブバッテリ62とスレーブ側昇圧回路65とが接続される状態)に切り替える(ステップS230)。ここで、閾値Srefは、スレーブバッテリ60の蓄電量SOC2を蓄電割合としたときに閾値Shvとなる蓄電量として設定されている。そして、マスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65とを制御しながら電動走行優先モードにより走行して蓄電割合SOCが閾値Shv以下に至ると(ステップS240、S250)、第2接続状態からシステムメインリレー67をオフとしたスレーブ遮断状態(スレーブバッテリ62とスレーブ側昇圧回路65との接続が解除される状態)に切り替えて(ステップS260)、本ルーチンを終了する。スレーブ遮断状態では、車両に要求される要求パワー(後述の要求パワーPe*)に基づいてエンジン22を間欠運転しながら走行する。なお、実施例のハイブリッド自動車20では、外部電源100からの電力を用いてマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62が充電されていない状態でシステム起動されたときには、マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62の蓄電量SOC1,SOC2,SOC3などに応じて第1接続状態,第2接続状態,スレーブ遮断状態のいずれかで走行を開始する。
実施例のハイブリッド自動車20では、マスタ側昇圧回路55とスレーブ側昇圧回路65は図7に例示する昇圧回路制御ルーチンにより制御される。このルーチンはハイブリッド用電子制御ユニット70により所定時間毎(例えば数msec毎)に実行される。昇圧回路制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*や回転数Nm1,Nm2,マスタバッテリ50の蓄電量SOC1やスレーブバッテリ60,62の蓄電量SOC2,SOC3,電圧センサ57aからの高電圧系の電圧VH,電流センサ65aからのスレーブ側電流Ibsなど制御に必要なデータを入力すると共に(ステップS300)、入力したマスタバッテリ50の蓄電量SOC1やスレーブバッテリ60,62の蓄電量SOC2,SOC3からそれぞれ所定蓄電量Sref1,Sref2,Sref3を減じて蓄電量差ΔSOC1,ΔSOC2,ΔSOC3を計算する処理を実行する(ステップS310)。ここで、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*は、後述する駆動制御ルーチンにより設定されたものを入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。マスタバッテリ50の蓄電量SOC1やスレーブバッテリ60,62の蓄電量SOC2,SOC3は、電流センサ51b,61b,63bにより検出された充放電電流Ib1,Ib2,Ib3の積算値に基づいてそれぞれ演算されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。また、所定蓄電量Sref1,Sref2,Sref3は、マスタバッテリ50の蓄電量SOC1やスレーブバッテリ60,62の蓄電量SOC2,SOC3をそれぞれ蓄電割合としたときに閾値Shvとなる蓄電量として設定されている。
続いて、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*と回転数Nm1,Nm2とに基づいて高電圧系電力ライン54の目標電圧VHtagを設定すると共に(ステップS320)、高電圧系の電圧VHが目標電圧VHtagになるようにするための電圧フィードバック制御によりマスタ側昇圧回路55の制御に用いる電圧指令VH*を設定する(ステップS330)。ここで、目標電圧VHtagは、実施例では、モータMG1の目標動作点(トルク指令Tm1*,回転数Nm1)でモータMG1を駆動できる電圧とモータMG2の目標動作点(トルク指令Tm2*,回転数Nm2)でモータMG2を駆動できる電圧とのうち大きい方の電圧を設定するものとした。
次に、図6の接続状態設定ルーチンにより設定された接続状態を調べ(ステップS340)、第1接続状態のときには、マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62の蓄電量差ΔSOC1,ΔSOC2,ΔSOC3に基づいて、マスタバッテリ50からモータMG1,MG2側に供給する電力とスレーブバッテリ60からモータMG1,MG2側に供給する電力との和に対するスレーブバッテリ60からモータMG1,MG2側に供給する電力の割合である分配比Drを次式(1)により計算し(ステップS350)、第2接続状態のときには、マスタバッテリ50,スレーブバッテリ62の蓄電量差ΔSOC1,ΔSOC3に基づいて分配比Drを式(2)により計算し(ステップS352)、スレーブ遮断状態のときには、分配比Drに値0を設定する(ステップS354)。このように分配比Drを計算するのは、マスタバッテリ50の蓄電量SOC1が所定蓄電量Sref1に至るタイミングをスレーブバッテリ62の蓄電量SOC3が所定蓄電量Sref3に至るタイミングと同一のものとすると共にそのタイミングで蓄電割合SOCが閾値Shvに至るようにするためである。
Dr=(ΔSOC2+ΔSOC3)/(ΔSOC1+ΔSOC2+ΔSOC3) (1)
Dr=ΔSOC3/(ΔSOC1+ΔSOC3) (2)
そして、次式(3)によりモータMG1,MG2の消費電力の和に分配比Drを乗じることによりスレーブバッテリ60,62側からモータMG1,MG2側に供給すべきスレーブ側目標電力Pbstagを計算し(ステップS360)、スレーブ側から供給される電力(VH・Ibs)がスレーブ側目標電力Pbstagになるようにするための電力フィードバック制御によりスレーブ側電力指令Pbs*を設定する(ステップS370)。そして、電圧指令VH*により高電圧系電力ライン54の電圧VHが目標電圧VHtagになるようマスタ側昇圧回路55を制御すると共に(ステップS380)、スレーブ側電力指令Pbs*によりスレーブバッテリ60,62側からモータMG1,MG2側に供給される電力がスレーブ側電力指令Pbs*になるようスレーブ側昇圧回路65を制御して(ステップS390)、昇圧回路制御ルーチンを終了する。こうした制御により、高電圧系電力ライン54の電圧VHの調整や、マスタバッテリ50からインバータ41,42側に供給される電力や接続側スレーブバッテリからインバータ41,42側に供給される電力を調整することができる。
Pbstag=(Tm1*・Nm1+Tm2*・Nm2)・Dr (3)
図8は、電動走行優先モードにより一様に電動走行したときのマスタバッテリ50の蓄電量SOC1やスレーブバッテリ60,62の蓄電量SOC2,SOC3,蓄電割合SOC,出力制限Woutの時間変化の一例を示す説明図である。ここで、出力制限Woutは、マスタバッテリ50の出力制限Wout1と接続されているスレーブバッテリの出力制限の和、即ち、第1接続状態のときにはマスタバッテリ50の出力制限Wout1とスレーブバッテリ60の出力制限Wout2との和であり、第2接続状態のときにはマスタバッテリ50の出力制限Wout1とスレーブバッテリ62の出力制限Wout3との和であり、スレーブ遮断状態のときにはマスタバッテリ50の出力制限Wout1である。図示するように、走行開始の時間T1から第1接続状態によりマスタバッテリ50とスレーブバッテリ60とから放電されるため、マスタバッテリ50の蓄電量SOC1とスレーブバッテリ60の蓄電割合SOC2とが共に減少するが、スレーブバッテリ60からモータMG1,MG2側に供給する電力は、式(1)により計算される分配比Drによるためにマスタバッテリ50からモータMG1,MG2側に供給される電力に比して大きくなるから、スレーブバッテリ60の蓄電割合SOC2の減少はマスタバッテリ50の蓄電量SOC1の減少に比べて急峻なものとなる。スレーブバッテリ60の蓄電量SOC2が所定蓄電量Sref2に至った時間T2に第1接続状態から第2接続状態に切り替えられ、マスタバッテリ50とスレーブバッテリ62とから放電され、マスタバッテリ50の蓄電量SOC1とスレーブバッテリ62の蓄電割合SOC3とが共に減少する。このとき、スレーブバッテリ62からモータMG1,MG2側に供給する電力は、式(2)により計算される分配比Drによるためにマスタバッテリ50からモータMG1,MG2側に供給される電力に比して大きくなるから、スレーブバッテリ62の蓄電割合SOC3の減少はマスタバッテリ50の蓄電量SOC1の減少に比べて急峻なものとなる。そして、マスタバッテリ50の蓄電量SOC1が所定蓄電量Sref1に至ると共にスレーブバッテリ62の蓄電量SOC3が所定蓄電量Sref3に至る時間T4に蓄電割合SOCが閾値Shvに至ることによりスレーブ遮断状態となると共に電動走行優先モードからハイブリッド走行優先モードに切り替えられる。なお、エンジン22を始動して三元触媒の暖機を開始する蓄電割合SOCが閾値Scd未満に至るタイミングは、第2接続状態からスレーブ遮断状態に切り替えられる時間T4の少し前の時間T3となり、出力制限Woutが急減する前に触媒暖機が行なわれることになる。
次に、実施例のハイブリッド自動車20における駆動制御について説明する。図9は電動走行優先モードにより走行するときにハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される電動走行優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図10は三元触媒を暖機しながら電動走行優先モードにより走行するときにハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される電動走行優先触媒暖機時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図11はハイブリッド走行優先モードにより走行するときにハイブリッド用電子制御ユニット70により実行されるハイブリッド走行優先駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、接続状態としては、図9の電動走行優先駆動制御ルーチンは第1接続状態および第2接続状態のときに実行され、図10の電動走行優先触媒暖機時駆動制御ルーチンは第2接続状態のときに実行され、図11のハイブリッド走行優先駆動制御ルーチンはスレーブ遮断状態のときに実行される。以下、順に説明する。
図9の電動走行優先駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,蓄電割合SOC,入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力し(ステップS400)、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*と走行のために車両に要求される走行用パワーPdrv*とを設定すると共に(ステップS410)、電力を駆動系のパワーに換算する換算係数kwをバッテリ50の出力制限Woutに乗じて得られる値をエンジン22を始動するための閾値Pstartに設定する(ステップS420)。ここで、入力制限Winは、出力制限Woutと同様に、マスタバッテリ50の入力制限Win1と接続されているスレーブバッテリの入力制限の和である。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図12に要求トルク設定用マップの一例を示す。走行用パワーPdrv*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと損失としてのロスLossとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じること(Nr=k・V)によって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ること(Nr=Nm2/Gr)によって求めることができる。
続いて、エンジン22が運転中であるか或いは運転停止中であるかを判定し(ステップS430)、エジン22が運転停止中であるときには、設定した走行用パワーPdrv*が閾値Pstart以下であるか否かを判定し(ステップS440)、走行用パワーPdrv*が閾値Pstart以下であるときには、電動走行を継続すべきと判断し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に(ステップS450)、要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2から出力すべきトルク指令Tm2*として設定し(ステップS452)、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS454)、本ルーチンを終了する。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*により駆動するようインバータ41,42の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御する。こうした制御により、モータMG2から駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。電動走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図13に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。
ステップS440で走行用パワーPdrv*が閾値Pstartより大きいと判定されると、エンジン22を始動する(ステップS470)。ここで、エンジン22の始動は、モータMG1からトルクを出力すると共にこのトルクの出力に伴って駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるトルクをモータMG2によりキャンセルするトルクを出力することによりエンジン22をクランキングし、エンジン22の回転数Neが所定回転数(例えば1000rpm)に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを開始することにより行なわれる。なお、このエンジン22の始動の最中も要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG2の駆動制御が行なわれる。即ち、モータMG2から出力すべきトルクは、要求トルクTr*をリングギヤ軸32aに出力するためのトルクとエンジン22をクランキングする際にリングギヤ軸32aに作用するトルクをキャンセルするためのトルクとの和のトルクとなる。
エンジン22を始動すると、走行用パワーPdrv*をエンジン22から出力すべき要求パワーPe*として、要求パワーPe*とエンジン22を効率よく動作させる動作ラインとに基づいてエンジン22を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定し(ステップS480)、エンジン22の目標回転数Ne*とモータMG2の回転数Nm2と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(4)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と入力したモータMG1の回転数Nm1とに基づいて式(5)によりモータMG1から出力すべきトルク指令Tm1*を計算する(ステップS482)。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図14に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。式(4)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン22からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図15に示す。図中、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。式(4)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。ここで、式(5)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(5)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (4)
Tm1*=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (5)
そして、要求トルクTr*にトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えてモータMG2から出力すべきトルク指令Tm2*を次式(6)により計算し(ステップS484)、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS486)、本ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などの制御を行なう。こうした制御により、エンジン22から走行用パワーPdrv*を効率よく出力して、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。ここで、式(6)は、図15の共線図から容易に導くことができる。
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (6)
こうしてエンジン22からの動力を用いての走行を開始すると、次回このルーチンが実行されたときにはステップS430でエンジン22は運転中であると判定されるから、走行用パワーPdrv*を閾値Pstartからマージンとしての所定パワーαを減じた値と比較する(ステップS460)。ここで、所定パワーαは、走行用パワーPdrv*が閾値Pstart近傍のときにエンジン22の始動と停止とが頻繁に生じないようにヒステリシスを持たせるためのものであり、適宜設定することができる。走行用パワーPdrv*が閾値Pstartから所定パワーαを減じた値以上のときには、エンジン22の運転を継続すべきと判断し、エンジン22から走行用パワーPdrv*を効率よく出力しながら駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行するようエンジン22の目標回転数Ne*,目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジンECU24やモータECU40に送信する処理を実行して(ステップS480〜S486)、本ルーチンを終了する。走行用パワーPdrv*が閾値Pstartから所定パワーαを減じた値未満のときには、エンジン22の運転を停止し(ステップS490)、電動走行するようモータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定し、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS450〜S454)、本ルーチンを終了する。
図10の電動走行優先触媒暖機時駆動制御ルーチンは、浄化装置134に取り付けられた温度センサ134aにより検出される触媒温度Tcが三元触媒が活性化する温度のうち下限温度として設定された閾値Tref未満の状態で蓄電割合SOCが閾値Scd未満に至ってエンジン22が始動された後に実行される。エンジン22は、始動後、触媒暖機に適した運転状態で運転される。触媒暖機に適したエンジン22の運転状態としては、実施例では、エンジン22の点火時期を遅くした状態で所定回転数(例えば、1000rpmや1200rpm)で自立運転するものを用いた。
電動走行優先触媒暖機時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、電動走行優先触駆動制御ルーチンと同様に、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,蓄電割合SOC,入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力し(ステップS500)、図12の要求トルク設定用マップを用いて要求トルクTr*を設定すると共に要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと損失としてのロスLossとの和として走行用パワーPdrv*を設定し(ステップS510)、換算係数kwをバッテリ50の出力制限Woutに乗じて得られる値をエンジン22を始動するための閾値Pstartに設定する(ステップS520)。そして、エンジン22からのパワーを用いて走行しているかエンジン22を触媒暖機に適した運転状態としているかを判定し(ステップS530)、エジン22を触媒暖機に適した運転状態としているときには、走行用パワーPdrv*が閾値Pstart以下であるか否かを判定する(ステップS540)。走行用パワーPdrv*が閾値Pstart以下であるときには、エンジン22を触媒暖機に適した運転状態とした状態で電動走行を継続すべきと判断し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に(ステップS550)、要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2から出力すべきトルク指令Tm2*として設定し(ステップS552)、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS554)、本ルーチンを終了する。こうした制御により、エンジン22を触媒暖機に適した運転状態とした状態でモータMG2から駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。エンジン22を触媒暖機に適した運転状態とした状態で電動走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図16に示す。
ステップS540で走行用パワーPdrv*が閾値Pstartより大きいと判定されると、走行用パワーPdrv*をエンジン22から出力すべき要求パワーPe*として、要求パワーPe*とエンジン22を効率よく動作させる動作ライン(図14参照)とに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定し(ステップS580)、上述した式(4)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に式(5)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算し(ステップS582)、式(6)によりモータMG2のトルク指令Tm2*を計算し(ステップS584)、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS586)、本ルーチンを終了する。こうした制御により、エンジン22から走行用パワーPdrv*を効率よく出力して、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。
こうしてエンジン22からのパワーを用いての走行を開始すると、次回このルーチンが実行されたときにはステップS530でエンジン22からのパワーを用いて走行していると判定され、走行用パワーPdrv*を閾値Pstartからマージンとしての所定パワーαを減じた値と比較し(ステップS560)、走行用パワーPdrv*が閾値Pstartから所定パワーαを減じた値以上のときには、エンジン22からのパワーを用いての走行を継続すべきと判断し、エンジン22から走行用パワーPdrv*を効率よく出力しながら駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行するようエンジン22の目標回転数Ne*,目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジンECU24やモータECU40に送信する処理を実行して(ステップS580〜S586)、本ルーチンを終了する。走行用パワーPdrv*が閾値Pstartから所定パワーαを減じた値未満のときには、エンジン22を触媒暖機に適した運転状態とし(ステップS590)、エンジン22を触媒暖機に適した運転状態とした状態で電動走行するようモータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定し、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS550〜S554)、本ルーチンを終了する。
このように、電動走行優先触媒暖機時駆動制御ルーチンでは、エンジン22は触媒暖機に適した運転状態とした状態とされているかエンジン22からの走行用パワーPdrv*に応じたパワーを出力しているかのいずれかであるから、閾値Pstartは、エンジン22を始動するための閾値としての意ではなく、エンジン22からの走行用パワーPdrv*に応じたパワーを出力するための閾値としての意となる。
図11のハイブリッド走行優先駆動制御ルーチンは、走行モードとしてハイブリッド走行優先モードが設定されたときに実行される。このルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,蓄電割合SOC,入出力制限Win,Wout,充放電要求パワーPb*など制御に必要なデータを入力し(ステップS600)、図12の要求トルク設定用マップを用いて要求トルクTr*を設定すると共に要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと損失としてのロスLossとの和として走行用パワーPdrv*を設定する(ステップS610)。ここで、充放電要求パワーPb*は、実施例では、蓄電割合SOCと充放電要求パワーPb*との関係を予め定めて充放電要求パワー設定用マップとして記憶しておき、蓄電割合SOCが与えられるとマップから対応する充放電要求パワーPb*を導出して設定するものとした。充放電要求パワー設定用マップの一例を図17に示す。実施例では、図示するように、制御中心蓄電割合Scntを中心とした若干の不感帯を設け、蓄電割合SOCが制御中心蓄電割合Scntから不感帯を超えて大きくなるとマスタバッテリ50から放電するための充放電要求パワーPb*が設定され、蓄電割合SOCが制御中心蓄電割合Scntから不感帯を超えて小さくなるとマスタバッテリ50を充電するための充放電要求パワーPb*が設定される。なお、制御中心蓄電割合Scntは、走行モードを設定する際の閾値Shvやこの閾値Shvより大きな値として任意に定めることができる。
次に、走行用パワーPdrv*と充放電要求パワーPb*との和としてエンジン22から出力すべき要求パワーPe*を設定し(ステップS615)、エンジン22を効率よく運転することができる最小のパワーより若干大きなパワーとして予め設定されたパワーPhvをエンジン22を始動するための閾値Pstartに設定する(ステップS620)。続いて、エンジン22が運転中であるか或いは運転停止中であるかを判定し(ステップS630)、エジン22が運転停止中であるときには、要求パワーPe*が閾値Pstart以下であるか否かを判定し(ステップS640)、要求パワーPe*が閾値Pstart以下であるときには、電動走行すべきと判断し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に(ステップS650)、要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2から出力すべきトルク指令Tm2*として設定し(ステップS652)、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS654)、本ルーチンを終了する。こうした制御により、モータMG2から駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。
ステップS640で要求パワーPe*が閾値Pstartより大きいと判定されると、エンジン22を始動し(ステップS670)、要求パワーPe*とエンジン22を効率よく動作させる動作ライン(図14参照)とに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定し(ステップS680)、上述した式(4)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に式(5)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算し(ステップS682)、式(6)によりモータMG2のトルク指令Tm2*を計算し(ステップS684)、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS686)、本ルーチンを終了する。こうした制御により、エンジン22から走行用パワーPdrv*とマスタバッテリ50を充放電するための充放電要求パワーPb*とを効率よく出力して、マスタバッテリ50を充放電しながら駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行することができる。
こうしてエンジン22からのパワーを用いての走行を開始すると、次回このルーチンが実行されたときにはステップS630でエンジン22は運転中であると判定され、要求パワーPe*を閾値Pstartからマージンとしての所定パワーγを減じた値と比較する(ステップS660)。ここで、所定パワーγは、前述の所定パワーαと同様に、要求パワーPe*が閾値Pstart近傍のときにエンジン22の始動と停止とが頻繁に生じないようにヒステリシスを持たせるためのものである。なお、所定パワーγは、所定パワーαと同一の値としてもよいし、所定パワーαとは異なる値としてもよい。要求パワーPe*が閾値Pstartから所定パワーγを減じた値以上のときには、エンジン22からのパワーを用いての走行を継続すべきと判断し、エンジン22から走行用パワーPdrv*と充放電要求パワーPb*とを効率よく出力しながら駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*を出力して走行するようエンジン22の目標回転数Ne*,目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定してエンジンECU24やモータECU40に送信する処理を実行して(ステップS680〜S686)、本ルーチンを終了する。走行用パワーPdrv*が閾値Pstartから所定パワーγを減じた値未満のときには、エンジン22の運転を停止し(ステップS690)、電動走行するようモータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に要求トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したものをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定し、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS650〜S654)、本ルーチンを終了する。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、システム起動したときの蓄電割合SOCが閾値Sev以上であるために電動走行を優先して走行する電動走行優先モードが設定されて電動走行優先モードにより走行している最中に浄化装置134に取り付けられた温度センサ134aからの触媒温度Tcが三元触媒が活性化する下限温度としての閾値Tref未満の状態で蓄電割合SOCが閾値Sevより小さくハイブリッド走行優先モードに移行する閾値Shvより大きい閾値Scd未満に至ったときには、エンジン22を始動すると共にエンジン22を三元触媒の暖機に適した運転状態として電動走行優先モードによる走行を継続することにより、蓄電割合SOCが閾値Scd未満に至る前にシステム停止されるときには、三元触媒を暖機するためにエンジン22を始動することがなく、システム起動時にエンジン22を始動して三元触媒を暖機するものに比して、燃費を良好なものとすることができる。しかも、エンジン22を始動して三元触媒の暖機を開始するタイミングは、第2接続状態からスレーブ遮断状態に切り替えられる少し前のタイミング、即ち、出力制限Woutが急減する前のタイミングとなるから、三元触媒を暖機しながら電動走行を十分に行なうことができる。この結果、ハイブリッド走行優先モードに切り替えられた以降のエミッションを良好にすることができる。これらのことから、より適正なタイミングでエンジン22を始動して三元触媒を暖機することができるということができる。
実施例のハイブリッド自動車20によれば、走行モードとして電動走行優先モードが設定されているときには、換算係数kwをバッテリ50の出力制限Woutに乗じて得られる値(kw・Wout)としての閾値Pstartと走行用パワーPdrv*とを比較し、走行用パワーPdrv*が閾値Pstart以下のときにはエンジン22の運転を停止した状態で電動走行し、走行用パワーPdrv*が閾値Pstartより大きいときにはエンジン22からのパワーを用いて走行することにより、システム停止するまでに蓄電割合SOCを小さくすることができる。これにより、車両の燃費やエネルギ効率を向上させることができる。また、走行モードとしてハイブリッド走行優先モードが設定されているときには、エンジン22を効率よく運転することができる最小のパワーより若干大きなパワーとして予め設定されたパワーPhvとしての閾値Pstartと走行用パワーPdrv*と充放電要求パワーPb*との和としての要求パワーPe*とを比較し、要求パワーPe*が閾値Pstart以下のときにはエンジン22の運転を停止した状態で電動走行し、要求パワーPe*が閾値Pstartより大きいときにはエンジン22からのパワーを用いて走行することにより、効率よく走行することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、電動走行優先モードにより走行している最中に触媒温度Tcが三元触媒が活性化する下限温度としての閾値Tref未満の状態で三元触媒を暖機するのに必要な時間として予め設定された時間を最大パワーで電動走行したときに蓄電割合SOCが閾値Shvに至る値として定めた閾値Scd未満に蓄電割合SOCが至ったときに、エンジン22を始動すると共にエンジン22を三元触媒の暖機に適した運転状態として電動走行優先モードによる走行を継続するものとしたが、閾値Scdについては、三元触媒を暖機するのに必要な時間として予め設定された時間を平均的なパワーで電動走行したときに蓄電割合SOCが閾値Shvに至る値として定めるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、マスタバッテリ50とスレーブバッテリ60,62とを同一の容量のリチウムイオン二次電池として構成したが、異なる容量のリチウム二次電池として構成したり、異なる容量で異なるタイプの二次電池として構成するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、一つのマスタバッテリ50と二つのスレーブバッテリ60,62とを備えるものとしたが、一つのマスタバッテリ50と三つ以上のスレーブバッテリとを備えるものとしてもよい。この場合、電動走行優先モードにより走行するときには、接続状態としてマスタバッテリ50をモータMG1,MG2側に接続すると共に三つ以上のスレーブバッテリを順次モータMG1,MG2側に接続するものとすればよい。また、一つのマスタバッテリと一つのスレーブバッテリとを備えるものとしてもよいし、複数のマスタバッテリと複数のスレーブバッテリとを備えるものとしてもよい。或いは、単一のマスタバッテリ50のみを備えるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、一つのマスタバッテリ50と二つのスレーブバッテリ60,62とを備え、電動走行優先モードにより走行するときには、第1接続状態としてマスタバッテリ50とスレーブバッテリ60とをモータMG1,MG2側に接続する状態とし、第2接続状態としてマスタバッテリ50とスレーブバッテリ62とをモータMG1,MG2側に接続する状態としたが、逆に、第1接続状態としてマスタバッテリ50とスレーブバッテリ62とをモータMG1,MG2側に接続する状態とし、第2接続状態としてマスタバッテリ50とスレーブバッテリ60とをモータMG1,MG2側に接続する状態としてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、電動走行優先モードにより走行するときには、出力制限Woutに換算係数kwを乗じて得られる閾値Pstartと走行用パワーPdrv*との比較により、電動走行するかエンジン22からのパワーを用いて走行するかを切り替えるものとしたが、出力制限Woutに換算係数kwを乗じて得られる閾値Pstartより小さい閾値と走行用パワーPdrv*との比較により、電動走行するかエンジン22からのパワーを用いて走行するかを切り替えるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、触媒暖機に適したエンジン22の運転状態としてエンジン22の点火時期を遅くした状態で所定回転数(例えば、1000rpmや1200rpm)で自立運転するものとしたが、触媒暖機に適したエンジン22の運転状態としてエンジン22の点火時期を遅くした状態で所定回転数で若干の負荷運転するものとしてもよい。この場合、エンジン22の負荷運転により得られるパワーを考慮して電力収支を演算すればよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、浄化装置134の三元触媒の温度を検出する温度センサ134aを備えるものとしたが、こうした温度センサ134aを備えず、エンジン22の吸入空気量Qaの積算値などにより触媒温度を推定するものとしてもよい。この場合、電動走行優先モードにより走行している最中に推定された触媒温度が三元触媒が活性化する下限温度としての閾値Tref未満の状態で蓄電割合SOCが閾値Scd未満に至ったときにエンジン22を始動すると共にエンジン22を三元触媒の暖機に適した運転状態として電動走行優先モードによって走行するものとすればよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図18の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図18における車輪39c,39dに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22からの動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪39a,39bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すると共にモータMG2からの動力を減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図19の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、駆動輪39a,39bに接続された駆動軸に変速機230を介してモータMGを取り付け、モータMGの回転軸にクラッチ229を介してエンジン22を接続する構成とし、エンジン22からの動力をモータMGの回転軸と変速機230とを介して駆動軸に出力すると共にモータMGからの動力を変速機230を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。あるいは、図20の変形例のハイブリッド自動車320に例示するように、エンジン22からの動力を変速機330を介して駆動輪39a,39bに接続された車軸に出力すると共にモータMGからの動力を駆動輪39a,39bが接続された車軸とは異なる車軸(図20における車輪39c,39dに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。即ち、走行用の動力を出力するエンジンと走行用の動力を出力するモータとモータに電力を供給するバッテリとシステム停止時にバッテリを充電する充電器とを備えるものであれば如何なるタイプのハイブリッド自動車としてもよいのである。
実施例では、本発明をハイブリッド自動車に適用した形態を用いて説明したが、ハイブリッド車の制御方法の形態としてもよい。
実施例の主要な要素と発明の開示の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、三元触媒を有する浄化装置134が排気系に取り付けられたエンジン22が「内燃機関」に相当し、モータMG2が「電動機」に相当し、リチウムイオン二次電池として構成されたマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62とシステムメインリレー56,66,67とが「電池装置」に相当し、充電器90が「充電器」に相当し、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪39a,39bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定すると共に設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと損失としてのロスLossとの和として走行のために車両に要求される走行用パワーPdrv*とを設定する図6の電動走行優先通常モード駆動制御ルーチンのステップS310の処理や図7の電動走行優先制限モード駆動制御ルーチンのステップS410の処理,図8の電動走行優先放電禁止モード駆動制御ルーチンのステップS510の処理,図9のハイブリッド走行優先駆動制御ルーチンのステップS610の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「走行用パワー設定手段」に相当し、電流センサ51b,61b,63bにより検出された充放電電流Ib1,Ib2,Ib3の積算値に基づいてマスタバッテリ50の蓄電量SOC1やスレーブバッテリ60,62の蓄電量SOC2,SOC3を演算すると共にこれらの和の全容量の和の比として蓄電割合SOCを演算するバッテリECU52が「蓄電割合演算手段」に相当し、システム起動したときの蓄電割合SOCが閾値Sev以上のときに蓄電割合SOCが閾値Shvに至るまでは電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、システム起動したときの蓄電割合SOCが閾値Sev未満のときやシステム起動したときの蓄電割合SOCが閾値Sev以上であってもその後に蓄電割合SOCが閾値Shvに至った以降はハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定する図5の走行モード設定ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「モード設定手段」に相当し、電動走行優先モードにより走行している最中に触媒温度Tcが三元触媒が活性化する下限温度としての閾値Tref未満の状態で蓄電割合SOCが閾値Sevより小さくハイブリッド走行優先モードに移行する閾値Shvより大きい閾値Scd未満に至ったときには、エンジン22を始動すると共にエンジン22を三元触媒の暖機に適した運転状態として電動走行優先モードによる走行するようエンジン22やモータMG1,MG2を制御するために、図5の走行モード設定ルーチンのステップS120〜S150の処理や図6の接続状態接続設定ルーチンや図7の昇圧回路制御ルーチン,図9の電動走行優先駆動制御ルーチン,図10の電動走行優先触媒暖機時駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と、ハイブリッド用電子制御ユニット70から送信される制御信号を受信してエンジン22を始動したり運転を停止したりエンジン22を三元触媒の暖機に適した運転状態として運転したりハイブリッド用電子制御ユニット70から送信される目標回転数Ne*と目標トルクTe*を受信して目標回転数Ne*と目標トルクTe*により駆動するようエンジン22を制御するエンジンECU24と、ハイブリッド用電子制御ユニット70から送信されるトルク指令Tm1*,Tm2*を受信してトルク指令Tm1*,Tm2*によりモータMG1,MG2が駆動するようインバータ41,42を制御するモータECU40とが「制御手段」に相当する。
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「電池装置」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたマスタバッテリ50およびスレーブバッテリ60,62とシステムメインリレー56,66,67とに限定されるものではなく、一つのマスタバッテリと三つ以上のスレーブバッテリとしたり、一つのマスタバッテリと一つのスレーブバッテリとしたり、複数のマスタバッテリと複数のスレーブバッテリとしたり、単一のマスタバッテリのみとしたり。これらのバッテリをリチウムイオン二次電池以外の二次電池、例えばニッケル水素二次電池としたり、ニッケルカドミウム二次電池としたり鉛蓄電池としたりするなど、電動機と電力のやりとりが可能な少なくとも一つの二次電池を有するものであれば如何なるものとしても構わない。「充電器」としては、充電用リレーやAC/DCコンバータ,DC/DCコンバータを備える充電器90に限定されるものではなく、システムオフの状態で外部電源に接続されて外部電源からの電力を用いて二次電池を充電するものであれば如何なるものとしても構わない。「蓄電割合演算手段」としては、電流センサ51b,61b,63bにより検出された充放電電流Ib1,Ib2,Ib3の積算値に基づいてマスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62の蓄電量SOC1,SOC2,SOC3を演算すると共にこれらの和の全容量の和の比として蓄電割合SOCを演算するものに限定されるものではなく、マスタバッテリ50やスレーブバッテリ60,62の開放電圧を検出し、検出した開放電圧に基づいて蓄電量SOC1,SOC2,SOC3を演算すると共にこれらの和の全容量の和の比として蓄電割合SOCを演算するものとするなど、電池装置の二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合を演算するものであれば如何なるものとしても構わない。「モード設定手段」としては、システム起動したときの蓄電割合SOCが閾値Sev以上のときに蓄電割合SOCが閾値Shvに至るまでは電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、システム起動したときの蓄電割合SOCが閾値Sev未満のときやシステム起動したときの蓄電割合SOCが閾値Sev以上であってもその後に蓄電割合SOCが閾値Shvに至った以降はハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定するものに限定されるものではなく、システム起動されたときに少なくとも蓄電割合が第1の所定割合より大きいときには走行に伴って蓄電割合が第1の所定割合より小さい第2の所定割合未満に至るまでは電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、電動走行優先モードが設定されないときにはハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、電動走行優先モードにより走行している最中に触媒温度Tcが三元触媒が活性化する下限温度としての閾値Tref未満の状態で蓄電割合SOCが閾値Sevより小さくハイブリッド走行優先モードに移行する閾値Shvより大きい閾値Scd未満に至ったときには、エンジン22を始動すると共にエンジン22を三元触媒の暖機に適した運転状態として電動走行優先モードによる走行するようエンジン22やモータMG1,MG2を制御するものに限定されるものではなく、電動走行優先モードが設定されて電動走行を優先して走行している最中に浄化触媒が活性化する温度に至っていない状態で蓄電割合が第1の所定割合より小さく第2の所定割合より大きい第3の所定割合未満に至ったときには、内燃機関を始動して内燃機関が浄化触媒を暖機するのに適した運転状態で運転されながら電動走行優先モードにより走行するよう内燃機関と電動機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
なお、実施例の主要な要素と発明の開示の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が発明の開示の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、発明の開示の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、発明の開示の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は発明の開示の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業に利用可能である。

Claims (11)

  1. 走行用の動力を出力可能で排気系に排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置が取り付けられた内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な少なくとも一つの二次電池を有する電池装置と、システム停止の状態で外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記電池装置の二次電池を充電する充電器と、を備え、前記電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と前記内燃機関から出力される動力と前記電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とが可能なハイブリッド自動車であって、
    前記電池装置の二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合を演算する蓄電割合演算手段と、
    システム起動されたときに少なくとも前記演算された蓄電割合が第1の所定割合より大きいときには走行に伴って前記演算される蓄電割合が前記第1の所定割合より小さい第2の所定割合未満に至るまでは前記電動走行を優先して走行する電動走行優先モードを設定し、前記電動走行優先モードが設定されないときには前記ハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードを設定するモード設定手段と、
    前記電動走行優先モードが設定されて前記電動走行を優先して走行している最中に前記浄化触媒が活性化する温度に至っていない状態で前記演算された蓄電割合が前記第1の所定割合より小さく前記第2の所定割合より大きい第3の所定割合未満に至ったときには、前記内燃機関を始動して該内燃機関が前記浄化触媒を暖機するのに適した運転状態で運転されながら前記電動走行優先モードにより走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と、
    を備えるハイブリッド自動車。
  2. 請求項1記載のハイブリッド自動車であって、
    前記第3の所定割合は、前記電動走行により前記浄化触媒を暖機するのに必要な時間だけ走行したときに前記演算される蓄電割合が前記第2の所定割合に至るよう設定されてなる、
    ハイブリッド自動車。
  3. 請求項2記載のハイブリッド自動車であって、
    前記第3の所定割合は、前記電動走行による最大パワーで前記浄化触媒を暖機するのに必要な時間だけ走行したときに前記演算される蓄電割合が前記第2の所定割合に至るよう設定されてなる、
    ハイブリッド自動車。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記電池装置は、少なくとも一つのメイン二次電池と、少なくとも一つの補助用二次電池と、前記少なくとも一つのメイン二次電池の前記電動機側への接続および接続の解除を行なうメイン接続解除手段と、前記少なくとも一つの補助用二次電池の前記電動機側への接続および接続の解除を行なう補助接続解除手段と、前記少なくとも一つのメイン二次電池に接続されたメイン電池電圧系と前記電動機側の高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なうメイン昇降圧回路と、前記少なくとも一つの補助用二次電池に接続された補助用電池電圧系と前記電動機側の高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう補助用昇降圧回路と、を備える装置であり、
    前記制御手段は、前記電動走行優先モードが設定されているときには前記少なくとも一つのメイン二次電池が前記電動機側に接続されて該少なくとも一つのメイン二次電池からの電力が前記電動機に供給されるよう前記メイン接続解除手段と前記メイン昇降圧回路とを制御すると共に前記少なくとも一つの補助用二次電池が前記電動機側に接続されて該少なくとも一つの補助用二次電池からの電力が前記電動機に供給されるよう前記補助接続解除手段と補助用昇降圧回路とを制御し、前記電動走行優先モードにより走行している最中に前記演算された蓄電割合が前記第2の所定割合以下に至ったことにより前記ハイブリッド走行優先モードが設定されたときには前記少なくとも一つのメイン二次電池と前記電動機側との接続が保持されて該少なくとも一つのメイン二次電池の電力と前記電動機側の電力とのやりとりが行なわれるよう前記メイン接続解除手段と前記メイン昇降圧回路とを制御すると共に前記補助用二次電池の全て二次電池と前記電動機側との接続が解除されるよう補助接続解除手段を制御する手段である、
    ハイブリッド自動車。
  5. 請求項4記載のハイブリッド自動車であって、
    前記電池装置は、前記メイン二次電池として一つの二次電池と、前記補助用二次電池として複数の二次電池とを備え、
    前記制御手段は、前記電動走行優先モードが設定されているときにはメイン二次電池が前記電動機側に接続されるよう前記メイン接続解除手段を制御すると共に前記複数の補助用二次電池が順次に切り替えて接続されるよう前記補助接続解除手段を制御する手段である、
    ハイブリッド自動車。
  6. 請求項1ないし5のいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
    走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
    前記電池装置の二次電池のうち前記電動機側に接続されている二次電池から出力可能な最大電力としての出力制限を設定する出力制限設定手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記電動走行優先モードが設定されているときに前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワー以下のときには前記電動走行により走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記電動走行優先モードが設定されているときに前記設定された走行用パワーが前記設定された出力制限に相当するパワーより大きいときには前記ハイブリッド走行により走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する手段である、
    ハイブリッド自動車。
  7. 請求項1ないし6のいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド車であって、
    前記二次電池と電力のやりとりが可能で動力を入出力可能な発電機と、
    前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記内燃機関の運転制御に際して前記発電機を制御する手段である、 ハイブリッド自動車。
  8. 走行用の動力を出力可能で排気系に排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置が取り付けられた内燃機関と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりが可能な少なくとも一つの二次電池を有する電池装置と、システム停止の状態で外部電源に接続されて該外部電源からの電力を用いて前記電池装置の二次電池を充電する充電器と、を備え、システム起動されたときに前記電池装置の二次電池に蓄えられた蓄電量の全容量に対する割合である蓄電割合が第1の所定割合より大きいときには走行に伴って前記蓄電割合が前記第1の所定割合より小さい第2の所定割合未満に至るまでは前記電動機から入出力される動力だけを用いて走行する電動走行と前記内燃機関から出力される動力と前記電動機から入出力される動力とを用いて走行するハイブリッド走行とのうち前記電動走行を優先して走行する電動走行優先モードにより走行し、前記電動走行優先モードにより走行していないときには前記電動走行と前記ハイブリッド走行とのうち前記ハイブリッド走行を優先して走行するハイブリッド走行優先モードにより走行するハイブリッド自動車の制御方法であって、
    前記電動走行優先モードにより前記電動走行を優先して走行している最中に前記浄化触媒が活性化する温度に至っていない状態で前記蓄電割合が前記第1の所定割合より小さく前記第2の所定割合より大きい第3の所定割合未満に至ったときには、前記内燃機関を始動して該内燃機関が前記浄化触媒を暖機するのに適した運転状態で運転されながら前記電動走行優先モードにより走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。
  9. 請求項8記載のハイブリッド自動車の制御方法であって、
    前記第3の所定割合は、前記電動走行により前記浄化触媒を暖機するのに必要な時間だけ走行したときに前記演算される蓄電割合が前記第2の所定割合に至るよう設定されてなる、
    ハイブリッド自動車の制御方法。
  10. 請求項8または9記載のハイブリッド自動車の制御方法であって、
    前記電池装置は、少なくとも一つのメイン二次電池と、少なくとも一つの補助用二次電池と、前記少なくとも一つのメイン二次電池の前記電動機側への接続および接続の解除を行なうメイン接続解除手段と、前記少なくとも一つの補助用二次電池の前記電動機側への接続および接続の解除を行なう補助接続解除手段と、前記少なくとも一つのメイン二次電池に接続されたメイン電池電圧系と前記電動機側の高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なうメイン昇降圧回路と、前記少なくとも一つの補助用二次電池に接続された補助用電池電圧系と前記電動機側の高電圧系との間で電圧の調整を伴って電力のやりとりを行なう補助用昇降圧回路と、を備える装置であり、
    前記電動走行優先モードにより走行するときには前記少なくとも一つのメイン二次電池が前記電動機側に接続されて該少なくとも一つのメイン二次電池からの電力が前記電動機に供給されるよう前記メイン接続解除手段と前記メイン昇降圧回路とを制御すると共に前記少なくとも一つの補助用二次電池が前記電動機側に接続されて該少なくとも一つの補助用二次電池からの電力が前記電動機に供給されるよう前記補助接続解除手段と補助用昇降圧回路とを制御し、前記電動走行優先モードにより走行している最中に前記演算された蓄電割合が前記第2の所定割合以下に至ったことにより前記ハイブリッド走行優先モードにより走行するときには前記少なくとも一つのメイン二次電池と前記電動機側との接続が保持されて該少なくとも一つのメイン二次電池の電力と前記電動機側の電力とのやりとりが行なわれるよう前記メイン接続解除手段と前記メイン昇降圧回路とを制御すると共に前記補助用二次電池の全て二次電池と前記電動機側との接続が解除されるよう補助接続解除手段を制御する、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。
  11. 請求項8ないし10のいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車の制御方法であって、
    前記電動走行優先モードにより走行しているときに走行に要求される走行用パワーが前記電池装置の二次電池のうち前記電動機側に接続されている二次電池から出力可能な最大電力としての出力制限に相当するパワー以下のときには前記電動走行により走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御し、前記電動走行優先モードにより走行しているときに前記走行用パワーが前記出力制限に相当するパワーより大きいときには前記ハイブリッド走行により走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
    ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210053551A1 (en) * 2018-03-08 2021-02-25 Ford Global Technologies, Llc Hybrid vehicle engine start/stop system

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010137100A1 (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車およびその制御方法
EP2439120B1 (en) * 2009-05-26 2014-07-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid automobile and travel mode setting method thereof
WO2010140253A1 (ja) * 2009-06-05 2010-12-09 トヨタ自動車株式会社 電気自動車および電気自動車における全体許容放電電力量設定方法
DE102009045639A1 (de) * 2009-10-13 2011-04-14 Robert Bosch Gmbh Elektrische Verbindungsvorrichtung für Hybrid- und Elektrofahrzeuge sowie zugehöriges Verfahren zur Aufladung
JP4893804B2 (ja) * 2009-11-05 2012-03-07 トヨタ自動車株式会社 車両用電源装置
US8516806B2 (en) * 2010-10-19 2013-08-27 Cummins, Inc. Control of aftertreatment regeneration in a hybrid powered vehicle
JP5703716B2 (ja) * 2010-11-26 2015-04-22 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車
DE102012008687B4 (de) * 2012-04-28 2017-02-09 Audi Ag Kraftwagen mit einem Hochvolt-Energieversorgungssystem
US9090243B2 (en) * 2012-06-15 2015-07-28 Fca Us Llc Hybrid vehicle control
US8893483B2 (en) 2012-08-06 2014-11-25 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus to operate a multi-mode powertrain system to achieve light-off of a catalytic device
RU2595168C1 (ru) * 2012-09-19 2016-08-20 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Система управления транспортного средства
KR101481282B1 (ko) * 2013-06-28 2015-01-09 현대자동차주식회사 하이브리드차량의 주행모드 제어방법
DE102013107330B4 (de) * 2013-07-11 2024-06-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb
CN104417544B (zh) 2013-09-09 2017-08-22 比亚迪股份有限公司 混合动力汽车的控制系统和控制方法
CN104417543B (zh) 2013-09-09 2017-08-22 比亚迪股份有限公司 混合动力汽车的控制系统和控制方法
CN104417554B (zh) 2013-09-09 2018-03-13 比亚迪股份有限公司 混合动力汽车及其的巡航控制方法
CN104417346B (zh) 2013-09-09 2017-04-12 比亚迪股份有限公司 混合动力汽车的控制系统和控制方法
CN104417557B (zh) 2013-09-09 2017-07-04 比亚迪股份有限公司 一种车辆的滑行回馈控制系统及其控制方法
CN104417347B (zh) * 2013-09-09 2017-08-04 比亚迪股份有限公司 混合动力汽车的控制系统和控制方法
US9162674B2 (en) * 2013-10-24 2015-10-20 Ford Global Technologies, Llc Dynamic mapping of pedal position to wheel output demand in a hybrid vehicle
KR101510347B1 (ko) * 2013-11-26 2015-04-08 현대자동차 주식회사 플러그인 하이브리드 차량의 엔진 제어 방법
JP6213334B2 (ja) * 2014-03-26 2017-10-18 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両
CN107078360A (zh) * 2014-08-22 2017-08-18 佩颂股份有限公司 在能量系统中进行串级动态重新配置的方法和装置
JP2016046944A (ja) * 2014-08-25 2016-04-04 トヨタ自動車株式会社 電動車両
FR3025664B1 (fr) * 2014-09-10 2016-09-16 Continental Automotive France Procede d'aide au demarrage d'un moteur thermique d'un vehicule automobile
JP6149841B2 (ja) * 2014-10-22 2017-06-21 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
JP2016153630A (ja) * 2015-02-20 2016-08-25 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
JP6277975B2 (ja) * 2015-02-26 2018-02-14 トヨタ自動車株式会社 アイドリングストップ制御装置
WO2016194483A1 (ja) * 2015-06-01 2016-12-08 Tpr株式会社 排気浄化装置を有する車両における自動車用蓄電システムおよびその制御方法
DE102016219038B4 (de) * 2015-11-04 2024-01-04 Ford Global Technologies, Llc Steuern einer Abgasreinigungsanlage
JP6223406B2 (ja) 2015-11-28 2017-11-01 本田技研工業株式会社 電力供給システム
US10752235B2 (en) 2016-05-03 2020-08-25 Volvo Truck Corporation Method for operating a hybrid vehicle
CN107792055B (zh) * 2016-08-30 2020-04-24 比亚迪股份有限公司 混合动力汽车及其控制方法和控制系统
JP6486880B2 (ja) * 2016-09-27 2019-03-20 本田技研工業株式会社 動力システム
JP6725880B2 (ja) * 2016-09-29 2020-07-22 三菱自動車工業株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
JP6767673B2 (ja) * 2016-09-29 2020-10-14 三菱自動車工業株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
KR101907373B1 (ko) * 2016-11-16 2018-10-12 현대오트론 주식회사 과충전 방지 장치 및 방법
US10322688B2 (en) * 2016-12-30 2019-06-18 Textron Innovations Inc. Controlling electrical access to a lithium battery on a utility vehicle
JP6652081B2 (ja) * 2017-02-06 2020-02-19 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
JP6655042B2 (ja) * 2017-04-17 2020-02-26 株式会社Subaru ハイブリッド車両
US11539313B2 (en) * 2017-07-07 2022-12-27 Infineon Technologies Ag System and method of synchronizing a switching signal
JP6874702B2 (ja) * 2018-01-29 2021-05-19 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両
JP6881341B2 (ja) * 2018-01-31 2021-06-02 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
JP7010043B2 (ja) * 2018-02-13 2022-01-26 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
JP6922820B2 (ja) * 2018-04-13 2021-08-18 トヨタ自動車株式会社 電源制御装置
US10689000B1 (en) 2019-03-14 2020-06-23 Hyundai Motor Company Plug-in hybrid electric vehicle cold weather motive warm up strategy
JP7222299B2 (ja) * 2019-04-17 2023-02-15 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
CN110816315B (zh) * 2019-07-30 2023-03-07 中国第一汽车股份有限公司 电动汽车动力系统的整车能量管理方法及车辆
CN110816313B (zh) * 2019-07-30 2023-02-24 中国第一汽车股份有限公司 电动汽车动力系统的整车能量管理方法及车辆
US11584354B2 (en) * 2019-11-20 2023-02-21 Hyundai Motor Company Apparatus and method of controlling a hybrid vehicle
JP7207280B2 (ja) * 2019-11-28 2023-01-18 トヨタ自動車株式会社 車両用制御装置
JP2022002941A (ja) * 2020-06-23 2022-01-11 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
US11843667B2 (en) 2020-08-17 2023-12-12 Toyota Motor North America, Inc. Real time boot for secure distributed systems
JP7396230B2 (ja) * 2020-08-26 2023-12-12 トヨタ自動車株式会社 誤差診断装置及び車両制御装置
US20220080950A1 (en) * 2020-09-15 2022-03-17 Hyundai Motor Company Apparatus for controlling hybrid vehicle and method using the same
DE102020129131A1 (de) 2020-11-05 2022-05-05 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und System zu einer Ladezustandsbeobachtung einer Wechselstrombatterie
CN112523844B (zh) * 2020-11-24 2022-01-18 浙江吉利控股集团有限公司 一种发动机起燃的智能控制方法、装置、存储介质及设备
KR20220078218A (ko) * 2020-12-03 2022-06-10 현대자동차주식회사 하이브리드 자동차 및 그를 위한 촉매 히팅 제어 방법
CN113442898B (zh) * 2021-06-18 2024-04-09 浙江吉利控股集团有限公司 三元催化器预加热控制方法、系统、车辆及存储介质
CN114347973B (zh) * 2022-01-21 2023-05-26 神龙汽车有限公司 混合动力汽车催化器加热阶段扭矩控制方法
CN114967547A (zh) * 2022-05-23 2022-08-30 中国第一汽车股份有限公司 一种参数复现系统、方法、电子终端及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003269208A (ja) * 2002-03-12 2003-09-25 Toyota Motor Corp 車両制御装置
JP2008201262A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両
JP2009018713A (ja) * 2007-07-12 2009-01-29 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3933096B2 (ja) * 2003-06-03 2007-06-20 トヨタ自動車株式会社 車両に搭載されたバッテリ制御装置および制御方法
DE102006045891B4 (de) * 2006-09-28 2008-10-02 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
JP4862621B2 (ja) * 2006-11-15 2012-01-25 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両およびその制御方法
JP4183013B1 (ja) * 2007-05-15 2008-11-19 トヨタ自動車株式会社 車両およびその制御方法
JP4655124B2 (ja) * 2008-08-25 2011-03-23 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
WO2010137100A1 (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車およびその制御方法
CN102883933B (zh) * 2010-04-07 2016-03-09 丰田自动车株式会社 混合动力车辆的控制装置及具有该控制装置的混合动力车辆

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003269208A (ja) * 2002-03-12 2003-09-25 Toyota Motor Corp 車両制御装置
JP2008201262A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両
JP2009018713A (ja) * 2007-07-12 2009-01-29 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両およびハイブリッド車両の制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210053551A1 (en) * 2018-03-08 2021-02-25 Ford Global Technologies, Llc Hybrid vehicle engine start/stop system

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Publication number Publication date
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CN102427981A (zh) 2012-04-25
US20120072063A1 (en) 2012-03-22
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EP2433842B1 (en) 2014-10-01

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