JP5278614B2 - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、より特定的には、回転電機の出力のみによる走行と、回転電機およびエンジンの出力による走行とが選択できるハイブリッド車両の走行制御に関する。

車両に搭載した二次電池からの電力によって回転電機が車両駆動力を発生するように構成されたハイブリッド車両が注目を集めている。

特開２００８−２８５０１１号公報（特許文献１）には、少なくともエンジンを作動させることにより走行するモードと、エンジンを停止してモータジェネレータの出力のみで走行するモードとを選択するハイブリッド車両が記載されている。特許文献１では、上記ハイブリッド車両において、エンジンの動作実績に基づいて、エンジンに関連する消耗部品の交換時期を定めることが記載されている。

また、ハイブリッド車両では、車載二次電池の過充放電の回避と、ドライバ要求に応じた運転性能の確保とを両立するような走行制御が必要となる。特開２００６−１０９６５０号公報（特許文献２）には、車両用制御装置および車両用制御方法が記載されている。特許文献２は、車両駆動力を発生する回転電機である駆動モータが生成するトルクの変化量の上限値または下限値を、二次電池の出力電力または入力電力の制限値と車両の速度とに基づいて設定することを記載する。これにより、二次電池の過充放電を起こすことなく、ドライバが要求するトルクを駆動モータが出力することが指向される。

特許文献２にも記載されるように、二次電池の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）や温度に基づいて、二次電池の入力電力および出力電力の上限値が設定されることが一般的である。駆動モータの出力は、二次電池の出力電力が上限値を超えない範囲で設定される。このため、二次電池のＳＯＣ低下や温度上昇によって、出力電力上限値が制限されると、駆動モータの出力も制限されることになる。

特開２００８−２８５０１１号公報 特開２００６−１０９６５０号公報

ハイブリッド車両では、回転電機の出力のみによる走行（以下、「モータ走行」とも称する）と、回転電機およびエンジンの出力による走行（以下、「ハイブリッド走行」とも称する）とが使い分けられる。これにより、二次電池の蓄積電力を有効に使用しつつ、エンジンの作動を高効率領域に限定することによって、エネルギ効率の向上（すなわち、燃費の改善）が図られる。また、ハイブリッド車両の一態様として、車両外部の電源によって車載二次電池を充電可能である、いわゆるプラグインハイブリッド車両が注目されている。特に、プラグインハイブリッド車両では、回転電機の出力のみによるモータ走行を長期間適用することが指向される。

一方、ハイブリッド車両の高車速時には、走行抵抗が高まるため加速を伴わない定常走行であっても高負荷状態となる傾向がある。このため、回転電機の出力のみによる高車速走行が継続されると、二次電池からの出力電流、すなわち、回転電機を駆動制御するための電気システムの通過電流が比較的大きくなる状態が継続する虞がある。この結果、当該電気システムの構成部品の温度上昇や二次電池の負荷増大を抑制するために、上述のような二次電池からの出力電力の制限値が厳しく制限される状態となり易い。

したがって、モータ走行の上限車速を設定して、当該上限車速を超えたときには、エンジンを始動してハイブリッド走行を適用することが好ましい。単純には、この上限車速を高く設定する方が、モータ走行の機会を増やすことにつながると理解される。

しかしながら、上限車速を高く設定し過ぎると、高車速でのモータ走行が許容されることによって、二次電池からの出力電流が比較的大きい状態が継続し易くなるため、上述のような二次電池の出力電力が厳しく制限される状態を招き易くなる。そして、一旦このような状態となると、ＳＯＣ低下や温度上昇が回復するまで出力電力の制限が長期間継続することが懸念される。この制限期間中には、出力や加速性能を確保するために、エンジンの作動が通常よりも頻繁になる虞がある。このため、上限車速を高く設定し過ぎることにより、モータ走行の機会が却って確保できなくなって、エネルギ効率の低下（すなわち、燃費の悪化）やエミッションの悪化が生じる虞がある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、モータ走行の機会を適切に確保することによってハイブリッド車両のエネルギ効率やエミッション性が向上するように、回転電機の出力のみによる車両走行の上限車速を適切に設定することである。

この発明のある局面によれば、ハイブリッド車両は、車両駆動力を発生するための回転電機と、車両に搭載された蓄電装置と、蓄電装置および回転電機の間で電力変換を行なうための電力制御ユニットと、車両駆動力を発生するための内燃機関と、車両外部の電源によって蓄電装置を充電するための外部充電部と、車両走行を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、走行モード選択部と、上限車速設定部と、走行制御部とを含む。走行モード選択部は、蓄電装置の充電状態に応じて、蓄電装置の残容量にかかわらず主に回転電機の出力によって走行するように内燃機関および回転電機を使用する第１の走行モードと、蓄電装置の残容量を所定の制御範囲内に維持して走行するように内燃機関および回転電機を使用する第２の走行モードとの一方を選択するように構成される。上限車速設定部は、走行モード選択部によって選択された走行モードに応じて、回転電機の出力のみによる車両走行の上限車速を設定するように構成される。走行制御部は、車速が上限車速を超えているときは、内燃機関および回転電機の両方の出力を用いるように車両走行を制御するように構成される。上限車速設定部は、第１の走行モードでの上限車速を、第２の走行モードでの上限車速よりも低く設定する。

好ましくは、走行制御部は、第１の走行モードでは、ハイブリッド車両のトルクおよび車速が第１の領域の内部であるときは回転電機のみの出力によって走行する一方で、第１の領域の外部であるときは回転電機および内燃機関の両方の出力によって走行するように、回転電機および内燃機関を制御する。走行制御部は、第２の走行モードでは、ハイブリッド車両のトルクおよび車速が第２の領域の内部であるときは回転電機のみの出力によって走行する一方で、第２の領域の外部であるときは回転電機および内燃機関の両方の出力によって走行するように、回転電機および内燃機関を制御する。そして、第１および第２の領域は、上限車速設定部による上限車速を反映して設定される。

また好ましくは、上限車速設定部は、第１の走行モードでは、第２の走行モードでの上限車速よりも低い範囲内で、蓄電装置の充電状態および入出力電流の少なくとも一方に基づいて、上限車速を可変に設定する。

さらに好ましくは、制御装置は、充電状態推定部と、電流負荷推定部と、充放電制御部とをさらに含む。充電状態推定部は、蓄電装置に配置されたセンサの出力に基づいて、蓄電装置の残容量推定値を算出するように構成される。電流負荷推定部は、蓄電装置の入出力電流に基づいて、入出力電流の通過による機器の熱負荷を示す電流負荷パラメータを算出するように構成される。充放電制御部は、算出された残容量推定値および電流負荷パラメータに基づいて、蓄電装置の出力電力上限値を可変に設定するように構成される。そして、上限車速設定部は、第１の走行モードでは、算出された電流負荷パラメータに少なくとも基づいて、上限車速を可変に設定する。

さらに好ましくは、上限車速設定部は、電流負荷パラメータに応じて可変に設定される第１の上限速度および、残容量推定値に応じて可変に設定される第２の上限速度の最小値に従って、第１の走行モードにおける上限車速を設定する。

また好ましくは、ハイブリッド車両は、車両情報を運転者に視認させるための表示部をさらに備える。表示部は、上限車速設定部によって設定された上限車速に少なくとも基づいて、回転電機の出力のみによる車両走行が適用可能な車速範囲を表示するための表示エリアを含む。

あるいは好ましくは、ハイブリッド車両は、内燃機関の出力によって蓄電装置の充電電力を発生するように構成された発電機構をさらに備える。走行制御部は、第２の走行モードでは、蓄電装置の残容量が制御範囲よりも低下したときには発電機構によって蓄電装置の充電電力を発生するように、回転電機および内燃機関を制御する。

この発明の他の局面によれば、車両駆動力を発生するための回転電機および内燃機関と、車両に搭載された蓄電装置と、蓄電装置および回転電機の間で電力変換を行なうための電力制御ユニットと、車両外部の電源によって蓄電装置を充電するための外部充電部とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、蓄電装置の充電状態に応じて、蓄電装置の残容量にかかわらず主に回転電機の出力によって走行するように内燃機関および回転電機を使用する第１の走行モードと、蓄電装置の残容量を所定の制御範囲内に維持して走行するように内燃機関および回転電機を使用する第２の走行モードとの一方を選択するステップと、選択された走行モードに応じてが上限車速を超えているときは、内燃機関および回転電機の両方の出力を用いるように車両走行を制御するステップとを備える。そして、設定するステップは、第１の走行モードでの上限車速を、第２の走行モードでの上限車速よりも低く設定する。

好ましくは、選択するステップは、第１の走行モードでは、ハイブリッド車両のトルクおよび車速が第１の領域の内部であるときは回転電機のみの出力によって走行する一方で、第１の領域の外部であるときは回転電機および内燃機関の両方の出力によって走行するように、回転電機および内燃機関を制御し、第２の走行モードでは、ハイブリッド車両のトルクおよび車速が第２の領域の内部であるときは回転電機のみの出力によって走行する一方で、第２の領域の外部であるときは回転電機および内燃機関の両方の出力によって走行するように、回転電機および内燃機関を制御する。第１および第２の領域は、設定するステップによる上限車速を反映して設定される。

また好ましくは、設定するステップは、第１の走行モードでは、第２の走行モードでの上限車速よりも低い範囲内で、蓄電装置の充電状態または入出力電流の少なくとも一方に基づいて、上限車速を可変に設定する。

さらに好ましくは、制御方法は、蓄電装置に配置されたセンサの出力に基づいて、蓄電装置の残容量推定値を算出するステップと、蓄電装置の入出力電流に基づいて、機器の熱負荷を示す電流負荷パラメータを算出するステップと、算出された残容量推定値および電流負荷パラメータに基づいて、蓄電装置の出力電力上限値を可変に設定するステップとをさらに備える。そして、上限車速を設定するステップは、第１の走行モードでは、算出された電流負荷パラメータに少なくとも基づいて、上限車速を可変に設定する。

さらに好ましくは、上限車速を設定するステップは、電流負荷パラメータに応じて第１の上限速度を可変に設定するステップと、残容量推定値に応じて第２の上限速度を可変に設定するステップと、第１の上限速度および第２の上限速度の最小値に従って、第１の走行モードにおける上限車速を設定するステップとを含む。

また好ましくは、ハイブリッド車両は、車両情報を運転者に視認させるための表示部をさらに備える。そして、制御方法は、設定された上限車速に少なくとも基づいて、回転電機の出力のみによる車両走行が適用可能な車速範囲を表示部に表示するステップをさらに備える。

あるいは好ましくは、ハイブリッド車両は、内燃機関の出力によって蓄電装置の充電電力を発生するように構成された発電機構をさらに備える。そして、制御するステップは、第２の走行モードでは、蓄電装置の残容量が制御範囲よりも低下したときには発電機構によって蓄電装置の充電電力を発生するように、回転電機および内燃機関を制御する。

この発明によれば、ハイブリッド車両のエネルギ効率やエミッション性が向上するように、回転電機の出力のみによる車両走行の上限車速を適切に設定することができる。

本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 図１に示した動力分割機構の概略構成図である。 図１に示したエンジンおよびＭＧ１，ＭＧ２の回転速度の関係を示す共線図である。 本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両における走行制御を説明する機能ブロック図である。 機器の熱負荷設計を説明する概念図である。 実施の形態１によるハイブリッド車両におけるＳＯＣ推移に対する走行モードの選択の一例を説明する波形図である。 実施の形態１によるハイブリッド車両におけるモータ走行およびハイブリッド走行の選択を説明する概念図である。 実施の形態１によるハイブリッド車両における走行制御の処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態１によるハイブリッド車両におけるモータ走行上限車速の設定処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態２によるハイブリッド車両におけるモータ走行上限車速の設定を説明する概念図である。 実施の形態２によるハイブリッド車両におけるモータ走行上限車速の設定処理手順を示すフローチャートである。 電流負荷パラメータに対するモータ走行上限車速の設定を説明する概念図である。 蓄電装置のＳＯＣに対するモータ走行上限車速の設定を説明する概念図である。 実施の形態２によるハイブリッド車両のモータ走行における車速制限の例を示す概念図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則として繰返さないものとする。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両５の概略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５は、内燃機関（エンジン）１８とモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２とを搭載し、それぞれの出力を最適な比率に制御して走行する。ハイブリッド車両５は、さらに、蓄電装置１０を搭載する。

蓄電装置１０は、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にリチウムイオン電池やニッケル水素などの二次電池で構成される。あるいは、電気二重層キャパシタなどの二次電池以外の電力貯蔵要素によって、蓄電装置１０を構成してもよい。図１には、ハイブリッド車両５のうちの蓄電装置１０の充放電に関連するシステム構成が記載されている。

蓄電装置１０は、ハイブリッド車両５のシステム起動状態（以下、「ＩＧオン状態」とも称する）において、電力制御ユニット２０による電力変換を介して、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２に対して電力を入出力可能である。

さらに、蓄電装置１０は、ハイブリッド車両５のシステム停止中（以下、「ＩＧオフ状態」とも記す）において、コネクタ部３を介した電気的な接続によって、車両外部の電源（図示せず、以下「外部電源」とも称する）により充電可能である。なお、コネクタ部３を介してハイブリッド車両５に供給される外部電源は、商用電源に代えて、もしくはこれに加えて住宅の屋根などに設置された太陽電池パネルによる発電電力などであってもよい。外部電源による蓄電装置１０の充電（以下、「外部充電」とも称する）の詳細については、後ほど説明する。

監視ユニット１１は、蓄電装置１０に設けられた温度センサ１２、電圧センサ１３および電流センサ１４の出力に基づいて、蓄電装置１０の状態検出値として、温度Ｔｂ、電圧Ｖｂ、電流Ｉｂを出力する。なお、温度センサ１２、電圧センサ１３および電流センサ１４については、蓄電装置１０に設けられる温度センサ、電圧センサ、および電流センサのそれぞれを包括的に示すものである。すなわち、実際には、温度センサ１２、電圧センサ１３および電流センサ１４の少なくとも一部については、複数個設けられることが一般的である点について確認的に記載する。

エンジン１８と、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２とは、動力分割機構２２を介して機械的に連結される。そして、ハイブリッド車両５の走行状況に応じて、動力分割機構２２を介して上記３者の間で駆動力の分配および結合が行なわれ、その結果として、駆動輪２４Ｆが駆動される。

図２を参照して、動力分割機構２２についてさらに説明する。動力分割機構２２は、サンギヤ２０２と、ピニオンギヤ２０４と、キャリア２０６と、リングギヤ２０８とを含む遊星歯車によって構成される。

ピニオンギヤ２０４は、サンギヤ２０２およびリングギヤ２０８と係合する。キャリア２０６は、ピニオンギヤ２０４が自転可能であるように支持する。サンギヤ２０２はモータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結される。キャリア２０６はエンジン１８のクランクシャフトに連結される。リングギヤ２０８はモータジェネレータＭＧ２の回転軸および減速機９５に連結される。

エンジン１８、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２が、遊星歯車からなる動力分割機構２２を介して連結されることで、エンジン１８、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２の回転速度は、図３に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。

ハイブリッド車両５の走行時において、動力分割機構２２は、エンジン１８の作動によって発生する駆動力を二分割し、その一方をモータジェネレータＭＧ１側へ配分するとともに、残部をモータジェネレータＭＧ２へ配分する。動力分割機構２２からモータジェネレータＭＧ１側へ配分された駆動力は、発電動作に用いられる。一方、モータジェネレータＭＧ２側へ配分された駆動力は、モータジェネレータＭＧ２で発生した駆動力と合成されて、駆動輪２４Ｆの駆動に使用される。

このように、ハイブリッド車両５では、エンジン１８を停止してモータジェネレータＭＧ２の出力のみを用いたモータ走行と、エンジン１８を作動させてエンジン１８およびモータジェネレータＭＧ２の両方の出力を用いたハイブリッド走行とを選択できる。

再び図１を参照して、ハイブリッド車両５は、電力制御ユニット２０をさらに備える。電力制御ユニット２０は、モータジェネレータＭＧ１およびモータジェネレータＭＧ２と、蓄電装置１０との間で双方向に電力変換可能に構成される。電力制御ユニット２０は、コンバータ（ＣＯＮＶ）６と、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２にそれぞれ対応付けられたインバータ（ＩＮＶ１）８−１およびインバータ（ＩＮＶ２）８−２とを含む。

コンバータ（ＣＯＮＶ）６は、蓄電装置１０と、インバータ８−１、８−２の直流リンク電圧を伝達する正母線ＭＰＬとの間で、双方向の直流電圧変換を実行可能に構成される。すなわち、蓄電装置１０の入出力電圧と、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬ間の直流電圧とは、双方向に昇圧または降圧される。コンバータ６における昇降圧動作は、制御装置１００からのスイッチング指令ＰＷＣに従ってそれぞれ制御される。また、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬの間には、平滑コンデンサＣが接続される。そして、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬ間の直流電圧は、電圧センサ１６によって検知される。

インバータ８−１およびインバータ８−２は、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬの直流電力と、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２に入出力される交流電力との間の双方向の電力変換を実行する。主として、インバータ８−１は、制御装置１００からのスイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、モータジェネレータＭＧ１で発生する交流電力を直流電力に変換し、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬへ供給する。一方、インバータ８−２は、制御装置１００からのスイッチング指令ＰＷＭ２に応じて、正母線ＭＰＬおよび負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータＭＧ２へ供給する。すなわち、ハイブリッド車両５において、モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置１０からの電力を受けて車両駆動力を発生するように構成される。また、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン１８の出力によって蓄電装置１０の充電電力を発生するように構成される。

蓄電装置１０と電力制御ユニット２０との間には、正線ＰＬおよび負線ＮＬに介挿接続されたシステムメインリレー７が設けられる。システムメインリレー７は、制御装置１００からのリレー制御信号ＳＥに応答してオンオフされる。

制御装置１００は、代表的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶部と、入出力インターフェイスとを主体として構成された電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）により構成される。そして、制御装置１００は、ＣＰＵが予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＲＡＭから読出して実行することによって、車両走行および外部充電に係る制御を実行する。なお、ＥＣＵの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

制御装置１００に入力される情報の一例として、図１には、監視ユニット１１からの、蓄電装置１０の温度Ｔｂ、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂや、正母線ＭＰＬと負母線ＭＮＬとの線間に配置された電圧センサ１６からのシステム電圧Ｖｈを例示する。なお、上述のように、蓄電装置１０として代表的には二次電池が適用されるので、以下では、蓄電装置１０の温度Ｔｂ、電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂについて、バッテリ温度Ｔｂ、バッテリ電圧Ｖｂおよびバッテリ電流Ｉｂとも称することとする。

また、制御装置１００は、蓄電装置１０のＳＯＣを連続的に推定する。ＳＯＣは、蓄電装置１０が満充電状態を基準にしたときの充電量（残存電荷量）を示すものであり、一例として、満充電容量に対する現在の充電量の比率（０〜１００％）で表わされる。

ここで、外部充電のための構成について説明する。
ハイブリッド車両５は、蓄電装置１０を外部電源により充電するための、コネクタ受入部３５および外部充電部３０とをさらに備える。

蓄電装置１０に対して外部充電を行なう場合には、コネクタ部３がコネクタ受入部３５に連結されることで、正充電線ＣＰＬおよび負充電線ＣＮＬを介して外部電源からの電力が外部充電部３０へ供給される。また、コネクタ受入部３５は、コネクタ受入部３５とコネクタ部３との連結状態を検出するための連結検出センサ３５ａを含んでおり、この連結検出センサ３５ａからの連結信号ＣＯＮによって制御装置１００は、外部電源により充電可能な状態となったことを検出する。なお、本実施の形態においては、外部電源として単相交流の商用電源が用いられる場合について例示する。

コネクタ部３は、代表的に商用電源などの外部電源をハイブリッド車両５に供給するための連結機構を構成する。コネクタ部３は、キャブタイヤケーブルなどからなる電力線ＰＳＬを介して外部電源を備えた充電ステーション（図示せず）と連結される。そして、コネクタ部３は、外部充電時にハイブリッド車両５と連結されることによって、外部電源とハイブリッド車両５に搭載された外部充電部３０とを電気的に接続する。一方、ハイブリッド車両５には、コネクタ部３と連結された、外部電源を受入れるためのコネクタ受入部３５が設けられる。

外部充電部３０は、外部電源からの電力を受けて蓄電装置１０を充電するための装置であり、正線ＰＬおよび負線ＮＬと正充電線ＣＰＬおよび負充電線ＣＮＬとの間に配置される。

また、外部充電部３０は、電流制御部３０ａと、電圧変換部３０ｂとを含み、外部電源からの電力を蓄電装置１０の充電に適した電力に変換する。具体的には、電圧変換部３０ｂは、外部電源の供給電圧を蓄電装置１０の充電に適した電圧に変換するための装置であり、代表的に所定の変圧比を有する巻線型の変圧器や、ＡＣ−ＡＣスイッチングレギュレータなどからなる。また、電流制御部３０ａは、電圧変換部３０ｂによる電圧変換後の交流電圧を整流して直流電圧を生成するとともに、制御装置１００からの充電電流指令に従って、蓄電装置１０に供給する充電電流を制御する。電流制御部３０ａは、代表的に単相のブリッジ回路などからなる。なお、電流制御部３０ａおよび電圧変換部３０ｂからなる構成に代えて、ＡＣ−ＤＣスイッチングレギュレータなどによって外部充電部３０を実現してもよい。

なお、図１に示す構成に代えて、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成によって、外部電源を受入れてもよい。具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互インダクタンスを利用して電力供給を行なう構成を適用することができる。このように、本発明の適用において、ハイブリッド車両の外部充電のための構成は特に限定されるものではない。

上述のように、ハイブリッド車両５では、蓄電装置１０を外部充電できるため、エンジン１８を可能な限り停止状態に維持して走行することがエネルギ効率上好ましい。そのため、ハイブリッド車両５は、ＥＶ（Electric Vehicle）モードおよびＨＶ（Hybrid Vehicle）モードの２つの走行モードの一方を選択して走行する。

ハイブリッド車両５は、蓄電装置１０のＳＯＣが所定のモード判定値を下回るまでの間、ＥＶモードを選択して、主としてモータジェネレータＭＧ２からの駆動力のみで走行する。このＥＶモードでは、ＳＯＣを維持する必要はないので、基本的に、エンジン１８の駆動力を受けたモータジェネレータＭＧ１での発電動作は行なわれない。なお、ＥＶモードは、エンジン１８を停止状態に維持して燃料消費率を向上させることを目的としているが、運転者からの加速などの駆動力要求が与えられた場合、触媒暖機時や空調要求などの駆動力要求とは無関係な要求が与えられた場合、およびその他の条件が成立した場合などにおいては、エンジン１８の始動が許可される。

ＥＶモード中に蓄電装置１０のＳＯＣがモード判定値まで低下すると、走行モードはＨＶモードに切換わる。ＨＶモードにおいては、蓄電装置１０のＳＯＣが予め定められた所定の制御範囲内に維持されるように、モータジェネレータＭＧ１による発電が制御される。すなわち、モータジェネレータＭＧ１による発電の開始に応じて、エンジン１８も作動を開始する。なお、エンジン１８の作動によって生じる駆動力の一部はハイブリッド車両５の走行に用いられてもよい。

ＨＶモードでは、制御装置１００は、総合的な燃費が最適化されるように、各センサからの信号、走行状況、アクセル開度などに基づいて、エンジン１８の回転速度、モータジェネレータＭＧ１の発電量、およびモータジェネレータＭＧ２のトルクについての目標値を決定する。

さらに、ハイブリッド車両５では、運転席の近傍に設けられた選択スイッチ２６をユーザが操作することによって走行モードを選択することも可能である。すなわち、ユーザは、選択スイッチ２６への操作入力によって、ＨＶモードまたはＥＶモードを強制的に選択できる。

ハイブリッド車両５は、さらに、ドライバに車両情報を視認させるための表示部１０２を備える。表示部１０２は、代表的には、ドライバの前方に配設されたディスプレイパネルにより構成される。たとえば、表示部１０２には、車速を表示するためのスピードメータや、燃料残量を示す燃料ゲージなどの各種情報を示すインジケータが表示される。好ましくは、表示部１０２には、後述するように、ハイブリッド車両５がモータ走行可能な車速範囲を表示するための表示エリア１０５が設けられる。

図１に示すこの発明の実施の形態と本願発明との対応関係については、蓄電装置１０が「蓄電装置」に相当し、モータジェネレータＭＧ２が「回転電機」に相当し、エンジン１８が「内燃機関」に相当し、モータジェネレータＭＧ１が「発電機構」に相当する。また、「ＥＶモード」が「第１の走行モード」に相当し、「ＨＶモード」が「第２の走行モード」に相当する。

図４は、本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両における走行制御を説明する機能ブロック図である。なお、図４に記載された各機能ブロックについては、予め設定されたプログラムに従って制御装置１００がソフトウェア処理を実行することにより実現することができる。あるいは、制御装置１００の内部に、当該機能ブロックに相当する機能を有する回路（ハードウェア）を構成することも可能である。

図４を参照して、状態推定部１１０は、監視ユニット１１からの電池データ（Ｔｂ、Ｉｂ、Ｖｂ）に基づいて、蓄電装置１０のＳＯＣを推定する。たとえば、状態推定部１１０は、蓄電装置１０の充放電量の積算値に基づいて蓄電装置１０のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を順次演算する。充放電量の積算値は、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂの積（電力）を時間的に積分することで得られる。あるいは、開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）とＳＯＣとの関係に基づいてＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）を算出してもよい。

電流負荷推定部１２０は、バッテリ電流Ｉｂに基づいて、バッテリ電流Ｉｂの通過による機器の熱負荷を示す電流負荷パラメータＭＰを算出する。本実施の形態では、蓄電装置１０の充放電制御に電流負荷パラメータＭＰを反映することによって、電気システムの構成機器（電力制御ユニット２０を構成する、リアクトル、コンデンサ、スイッチング素子等の部品）の発熱が過大にならないように制御する。

図５に示されるように、一般的に各機器の熱負荷は、通電電流の移動平均値に対する許容時間を示す限界線を定めることによって設計される。すなわち、通電電流のレベルに応じて、当該電流を継続的に通電できる許容時間が予め設計されており、通電電流および通電時間の積で示される負荷が、限界線を超えることがないように、蓄電装置１０の充放電を必要に応じて制限する。

図１に示した電気システムでは、各機器の通過電流の大きさは、バッテリ電流Ｉｂの大きさに従ったものとなる。したがって、電流負荷パラメータＭＰは、バッテリ電流Ｉｂの通過による各機器での熱負荷を定量的に評価するためのパラメータとして定義される。電流負荷パラメータＭＰは、バッテリ電流Ｉｂの二乗値の時間的な推移をローパスフィルタによって平滑化することによって算出される。たとえば、ローパスフィルタを一次遅れ系とすることによって、電流負荷パラメータＭＰは、一定の制御周期毎に下記（１）式に従って算出される。

ＭＰ（ｎ）＝（Ｋ−１）／Ｋ・ＭＰ（ｎ−１）＋Ｉｂ²（ｎ）／Ｋ …（１）
式（１）において、ＭＰ（ｎ）は今回の制御周期での算出値であり、ＭＰ（ｎ−１）は前回の制御周期での算出値である。そして、Ｉｂ²（ｎ）は、今回の制御周期でのバッテリ電流Ｉｂの二乗値である。そして、係数Ｋは、一次遅れの時定数および制御周期によって定められる値である。係数Ｋが大きいほど時定数が大きくなる。時定数が大きいほど、バッテリ電流Ｉｂの二乗値の変化に対する電流負荷パラメータＭＰの変化を大きくなまらせることになる。なお、熱負荷の評価のために、時定数については、大電流時には通常よりも小さい値に設定することが好ましい。また、放熱時（ＭＰ（ｎ−１）＞Ｉｂ²（ｎ））には、発熱時（ＭＰ（ｎ−１）＜Ｉｂ²（ｎ））よりも時定数を小さい値に設定する。

再び図４を参照して、走行モード選択部２０５は、蓄電装置１０のＳＯＣに応じて、ＨＶモードおよびＥＶモードの一方を選択するように構成される。

図６には、ハイブリッド車両５におけるＳＯＣ推移に対する走行モードの選択の一例が示される。

図６を参照して、ハイブリッド車両５は、車両走行開始時（時刻ｔ１）には、蓄電装置１０はＳＯＣ上限値Ｓｍａｘの近傍まで外部充電されている。イグニッションスイッチがオンされてハイブリッド車両５の走行が開始されると、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がモード判定値Ｓｔｈよりも高いため、ＥＶモードが選択される。なお、各タイミングでの、ＳＯＣ制御範囲は、制御下限値ＳＯＣｌ〜制御上限値ＳＯＣｕの範囲である。制御下限値ＳＯＣｌおよび制御上限値ＳＯＣｕの中間値が、制御中心値ＳＯＣｒである。上述のように、ＳＯＣが制御範囲よりも低下すると、車両走行中の蓄電装置１０の充電が要求される。

ＥＶモードでの走行によって、蓄電装置１０のＳＯＣは徐々に低下する。ＥＶモードの間は、ＳＯＣ制御範囲の制御中心値ＳＯＣｒは、現時点のＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に対応して設定される。すなわち、ＥＶモードでは、ＳＯＣの低下に伴ってＳＯＣ制御範囲も低下することになる。この結果、ＥＶモードの間は、蓄電装置１０の充電を目的としてエンジン１８が始動されることはない。

そして、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が、モード判定値Ｓｔｈまで低下すると（時刻ｔ２）、走行モードはＥＶモードからＨＶモードに移行する。ＨＶモードに移行すると、制御中心値ＳＯＣｒは、ＨＶモード用の一定値に設定される。これにより、制御下限値ＳＯＣｌも一定に維持される。この結果、ＨＶモードでは、ＳＯＣが低下すると、エンジン１８（図１）が作動を開始して、モータジェネレータＭＧ１による発電電力によって蓄電装置１０が充電される。この結果、ＳＯＣは増加し始めて、ＳＯＣ制御範囲内（ＳＯＣｌ〜ＳＯＣｕ）に維持される。

なお、ＥＶモード中（♯ＳＯＣ＞Ｓｔｈ）に選択スイッチ２６の操作によって、強制的にＨＶモードが選択された場合には、その時点でのＳＯＣを維持するように、蓄電装置１０の充放電が制御される。すなわち、制御中心値ＳＯＣｒを、選択スイッチ２６の操作時におけるＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に固定するように、ＳＯＣ制御範囲が設定される。

そして、ハイブリッド車両５の走行が終了すると、運転者がコネクタ部３（図１）をハイブリッド車両５に連結することで、外部充電が開始される（時刻ｔ３）。これにより、蓄電装置１０のＳＯＣは上昇する。

再び図４を参照して、走行モード選択部２０５は、状態推定部１１０によるＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）がモード判定値Ｓｔｈより高い期間にはＥＶモードを選択する。一方、ＥＶモードの実行中にＳＯＣ推定値がモード判定値Ｓｔｈまで低下すると、走行モード選択部２０５は、走行モードをＥＶモードからＨＶモードに切換える。ただし、走行モード選択部２０５は、選択スイッチ２６がユーザによって操作されているときは、ユーザ操作に従ってＨＶモードまたはＥＶモードを強制的に選択する。走行モード選択部２０５は、ＥＶモードおよびＨＶモードのいずれが選択されているかを示す走行モード信号ＭＤを出力する。

充放電制御部１５０は、蓄電装置１０の状態に基づいて、入力電力上限値Ｗｉｎおよび出力電力上限値Ｗｏｕｔを設定する。一般的な充放電制御として、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が低下すると出力電力上限値Ｗｏｕｔがデフォルト値よりも制限される一方で、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が上昇すると入力電力上限値Ｗｉｎがデフォルト値よりも制限される。また、バッテリ温度Ｔｂが低温あるいは高温となると、常温時と比較して、入力電力上限値Ｗｉｎおよび出力電力上限値Ｗｏｕｔが抑制される。

さらに、充放電制御部１５０は、電流負荷推定部１２０による電流負荷パラメータＭＰをさらに反映して、入力電力上限値Ｗｉｎおよび出力電力上限値Ｗｏｕｔを設定する。たとえば、充放電制御部１５０は、電流負荷パラメータＭＰが判定値（閾値）Ｍｔより小さいときは、電流負荷（電流による熱負荷）の面からは出力電力上限値Ｗｏｕｔを制限しないが、電流負荷パラメータＭＰが判定値Ｍｔを超えると、出力電力上限値Ｗｏｕｔを制限する。

電流負荷パラメータＭＰを算出するための式（１）から理解されるように、バッテリ電流Ｉｂの低下が電流負荷パラメータＭＰに反映されるまでには、一定の時間遅れを要する。したがって、電流負荷パラメータＭＰが判定値Ｍｔを一旦超えてしまうと、蓄電装置１０からの出力電力制限によりバッテリ電流Ｉｂが減少しても、電流負荷パラメータＭＰが低下するまでには、一定の時間を要する。そして、この間、出力電力上限値Ｗｏｕｔの制限が継続される。

なお、入力電力上限値Ｗｉｎおよび出力電力上限値Ｗｏｕｔの設定に、蓄電装置１０のＳＯＣ、バッテリ温度Ｔｂおよびバッテリ電流Ｉｂ（電流負荷パラメータＭＰ）の全部を用いることは必須ではない。充放電制御部１５０は、蓄電装置１０のＳＯＣと、電流負荷パラメータＭＰに反映されるバッテリ電流Ｉｂとの少なくとも一方に基づいて、入力電力上限値Ｗｉｎおよび出力電力上限値Ｗｏｕｔを可変に設定するように構成される。

また、充放電制御部１５０は、車両走行中における蓄電装置１０の充電要否を判定する。上述のように、ＥＶモードでは、蓄電装置１０の充電要求は発生されない。ＨＶモードでは、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）とＳＯＣ制御範囲内（ＳＯＣｌ〜ＳＯＣｕ）との関係に応じて、蓄電装置１０の充電要求が発生される。

モータ走行上限車速設定部２１０は、走行モード信号ＭＤに基づいて、モータジェネレータＭＧ２の出力のみによるモータ走行における上限車速ＶＭｍａｘを、ＥＶモードおよびＨＶモードで別個に設定する。

走行制御部２００は、ハイブリッド車両５の車両状態およびドライバ操作に応じて、ハイブリッド車両５全体で必要な車両駆動力や車両制動力を算出する。ドライバ操作には、アクセルペダル（図示せず）の踏込み量、シフトレバー（図示せず）のポジション、ブレーキペダル（図示せず）の踏込み量等が含まれる。

そして、走行制御部２００は、要求された車両駆動力あるいは車両制動力を実現するように、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２およびエンジン１８の間での出力配分を制御する。この出力配分制御に従って、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２への出力要求およびエンジン１８への出力要求が決定される。出力配分制御の一環として、モータ走行およびエンジン走行のいずれかが選択されることになる。さらに、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２への出力要求は、蓄電装置１０の充放電可能な電力範囲内（Ｗｉｎ〜Ｗｏｕｔ）で蓄電装置１０の充放電が実行されることがないように制限した上で設定される。すなわち、蓄電装置１０の出力電力が確保できないときには、モータジェネレータＭＧ２による出力が制限されることになる。また、充放電制御部１５０から蓄電装置１０の充電要求が発生されると、モータジェネレータＭＧ１での発電に用いるためのエンジン１８の出力が確保される。

配分部２５０は、走行制御部２００によって設定されたモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２への出力要求に応じて、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２のトルクや回転速度を演算する。そしてトルクや回転速度についての制御指令をインバータ制御部２６０へ出力すると同時に、直流電圧Ｖｈの制御指令値をコンバータ制御部２７０へ出力する。

一方、配分部２５０は、走行制御部２００によって決定されたエンジンパワーおよびエンジン目標回転速度を示すエンジン制御指示を生成する。このエンジン制御指示に従って、図示しないエンジン１８の燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等が制御される。

インバータ制御部２６０は、配分部２５０からの制御指令に応じて、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を駆動するためのスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２を生成する。このスイッチング指令ＰＷＭ１およびＰＷＭ２は、それぞれインバータ８−１および８−２へ出力される。

コンバータ制御部２７０は、配分部２５０からの制御指令に従って直流電圧Ｖｈが制御されるように、スイッチング指令ＰＷＣを生成する。このスイッチング指令ＰＷＣに従ったコンバータ６の電圧変換によって、蓄電装置１０の充放電電力が制御されることになる。

このようにして、車両状態およびドライバ操作に応じて、エネルギ効率を高めたハイブリッド車両５の走行制御が実現される。

図７を用いて、走行制御部２００によるモータ走行およびハイブリッド走行の選択について詳細に説明する。

図７を参照して、横軸はハイブリッド車両５の車速Ｖを示し、縦軸は駆動トルクＴを示す。車速Ｖおよび駆動トルクＴによって、ハイブリッド車両５の最大出力線３００が定義される。

最大出力線３００は、Ｔ＝Ｔｍａｘ（上限トルク）の直線、Ｖ＝Ｖｍａｘ（上限車速）の直線、および、Ｔ＜ＴｍａｘかつＶ＜Ｖｍａｘの領域での曲線から構成される。最大出力線３００の曲線部分は、上限出力パワーに対応する。

ＨＶモードおよびＥＶモードのそれぞれについて、モータ走行の最大出力線３４０および３５０が規定される。最大出力線３４０および３５０の各々は、最大出力線３００と同様に、モータ走行での上限トルクＴＭｍａｘおよび上限車速ＶＭｍａｘを規定する直線部分と、上限出力パワーを規定する曲線部分から構成される。

ＨＶモードでは、ハイブリッド車両５の動作点（車速、トルク）が、最大出力線３４０の内側であるときには、モータ走行が選択されて、モータジェネレータＭＧの出力のみによって車両駆動力が確保される。一方、ハイブリッド車両５の動作点が最大出力線３４０の外側である場合には、エンジン１８を始動したハイブリッド走行により車両駆動力が確保される。

ＳＯＣを維持するＨＶモードでは、エンジン高効率領域ではエンジン１８を駆動させるために、モータ走行の領域は相対的に狭く設定される。これに対して、ＥＶモードでは、モータ走行を積極的に選択するために、最大出力線３５０は、相対的に広く設定される。

たとえば、ＨＶモードでは、動作点３０２〜３０６の各々において、ハイブリッド走行が選択される。一方、ＥＶモードでは、動作点３０２では、モータ走行が選択される。ただし、ＥＶモードにおいても、動作点３０２から出力トルクの要求が高まった動作点３０４では、最大出力線３５０の外側になるので、ハイブリッド走行が選択される。すなわち、エンジン１８が始動される。また、上述のように、蓄電装置１０の充電要求が発生されたときには、動作点が最大出力線３４０，３５０の内側であっても、モータジェネレータＭＧ１での発電に用いるために、エンジン１８が作動する。

最大出力線３４０，３５０の曲線部分は、蓄電装置１０の出力電力上限値Ｗｏｕｔに応じて変化する。詳細には、出力電力上限値Ｗｏｕｔが制限されると、最大出力線３４０，３５０の内側の領域、すなわち、モータ走行が選択される領域が狭くなる。

特に、電流負荷パラメータＭＰの増大によって出力電力上限値Ｗｏｕｔが制限されると、ＳＯＣには余裕があるためＥＶモードが選択される一方で、エンジン１８が頻繁に始動される可能性がある。これにより、ハイブリッド車両５のエネルギ効率低下が懸念される。

また、動作点３０２から、車速が上昇して動作点３０６に移行すると、Ｖ＞ＶＭｍａｘとなるので最大出力線３５０の外側となることから、ハイブリッド走行が選択される。すなわち、車速Ｖがモータ走行上限車速ＶＭｍａｘを超えると、エンジン１８の始動が指示されて、ハイブリッド走行が選択される。この結果、モータジェネレータＭＧ２の出力がこれ以上増加することが禁止される。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２（回転電機）は、高回転速度領域では、鉄損が大きくなるため効率が低下する。また、高車速時には走行抵抗が高まるため、高負荷状態となり易い。このため、高車速でのモータ走行では、ハイブリッド車５のエネルギ効率（燃費）が悪化するとともに、同一出力を得るための電流、すなわちバッテリ電流Ｉｂが増加する。このため、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘを設定することによって、高速領域での継続的なモータ走行を回避するように車両走行が制御される。

本実施の形態において、ＥＶモードにおけるモータ走行上限車速ＶＭｍａｘ（ＥＶ）は、ＨＶモードにおけるモータ走行上限車速ＶＭｍａｘ（ＨＶ）よりも低く設定される。

図８は、本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両５における走行制御の処理手順が示される。図８に示した各ステップの処理は、制御装置１００が、予め記憶された所定プログラムを実行、あるいは、専用の電子回路を動作させることによって実現できる。図８に示した一連の制御処理は、一定の制御周期毎に繰返し実行される。

図８を参照して、制御装置１００は、ステップＳ１００により、蓄電装置１０のＳＯＣを推定する。すなわち、ステップＳ１００では、図４の状態推定部１１０と同様の機能により、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）が算出される。さらに、制御装置１００は、ステップＳ１１０では、上記（１）に従って、バッテリ電流Ｉｂに基づいて電流負荷パラメータＭＰを算出する。すなわち、ステップＳ１１０による処理は、図４の電流負荷推定部１２０の機能に対応する。

制御装置１００は、ステップＳ１２０により、蓄電装置１０の入力電力上限値Ｗｉｎおよび出力電力上限値Ｗｏｕｔを設定する。すなわち、ステップＳ１２０では、図４の充放電制御部１５０と同様の機能により、入力電力上限値Ｗｉｎおよび出力電力上限値Ｗｏｕｔが可変に設定される。上述のように、電流負荷パラメータＭＰが閾値Ｍｔを超えると、入力電力上限値Ｗｉｎおよび出力電力上限値Ｗｏｕｔが制限される。さらに、制御装置１００は、ステップＳ１４０により、図４の走行モード選択部２０５と同様の機能により、蓄電装置１０のＳＯＣに主に基づいて、ハイブリッド車両５の走行モードをＨＶモードおよびＥＶモードのいずれかに選択する。

制御装置１００は、ステップＳ１５０により、ハイブリッド車両５のモータ走行上限車速ＶＭｍａｘを、蓄電装置１０の状態に応じて設定する。ステップＳ１５０による処理は、図４のモータ走行上限車速設定部２１０の機能に対応する。

図９は、図８のステップＳ１５０の処理を詳細に説明するフローチャートである。
図９を参照して、制御装置１００は、ステップＳ１５２では、走行モードがＥＶモードであるかどうかを判定する。ＥＶモードのとき（Ｓ１５２のＹＥＳ判定時）には、制御装置１００は、ステップＳ１５３に処理を進める。ステップＳ１５３では、ＥＶモード用のモータ走行上限車速ＶＭｍａｘが設定される。

一方で、ＨＶモードのとき（Ｓ１５２のＮＯ判定時）には、制御装置１００は、ステップＳ１５８により、ＨＶモード用のモータ走行上限車速ＶＭｍａｘを設定する。上述のように、ＨＶモード用のモータ走行上限車速ＶＭｍａｘは、ＥＶモード用のモータ走行上限車速ＶＭｍａｘよりも高い。

再び図８を参照して、制御装置１００は、ステップＳ１６０により、図４の走行制御部２００と同様の機能により、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２およびエンジン１８の間での出力配分を制御する。ステップＳ１６０での出力配分制御では、最大出力線３４０，３５０が設定される。そして、最大出力線３４０，３５０に従って、モータ走行およびエンジン走行の選択、すなわち、エンジン１８の作動要否が判定される。さらに、モータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２への出力要求およびエンジン１８への出力要求が決定される。

制御装置１００は、ステップＳ１７０では、ステップＳ１６０での出力配分制御に従う、エンジンの制御指令、ＭＧ１の制御指令およびＭＧ２の制御指令に従って、エンジン１８およびモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２をそれぞれ制御する。

そして、制御装置１００は、ステップＳ１８０により、モータ走行が適用可能な車速範囲を表示エリア１０５に表示する。たとえば、表示エリア１０５には、ハイブリッド車両５の全車速範囲が表示されるとともに、全車速範囲のうちの、モータ走行が適用可能な車速範囲が、特定の色（たとえば、緑色）で表示される。表示エリア１０５は、スピードメータ（図示せず）の一部（たとえば、数字板部分）を用いて構成してもよい。

このようにすると、モータ走行を自発的に継続するためのガイダンス情報、すなわち、いわゆるエコドライブをアシストするための情報をドライバに与えることができる。なお、モータ走行が適用可能な車速範囲は、たとえば、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘより低い車速範囲とすることができる。上述のように、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘには、ＳＯＣおよび／または電流負荷パラメータＭＰが反映される。あるいは、現在の動作点と対応させて、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘが反映された、最大出力線３４０および３５０によって規定される車速範囲を、表示エリア１０５に表示してもよい。このように、表示エリア１０５に表示されるモータ走行が適用可能な車速範囲は、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘに少なくとも基づいて、定めることができる。

以上説明したように、実施の形態１によるハイブリッド車両では、蓄電装置１０の電力を積極的に使用するＥＶモードにおいて、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘは、ＨＶモードよりも低く設定される。これにより、高速領域でのモータ走行によって、ＳＯＣおよび／または電流負荷パラメータＭＰによる出力電力上限値Ｗｏｕｔの制限が発生することを予防できる。すなわち、出力電力上限値Ｗｏｕｔの制限を受けることなく走行できる期間を長く確保できる。この結果、ドライバの加速要求に対してモータ走行で対応できる領域が相対的に広くなるので、エンジン１８の始動を抑制してモータ走行を長期間適用できる。すなわち、ＥＶモードにおけるエンジン１８の動作頻度を減らすことができるので、エミッションの悪化を回避してエネルギ効率の高い走行を行なうことができる。この結果、モータ走行の機会を適切に確保できるように、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘを適切に設定できる。

一方で、元々エンジン１８の作動頻度が高いＨＶモードでは、エンジン効率が高い領域では、蓄電装置１０を充電する機会が設けられるので、高車速領域までモータ走行を許容することで、ハイブリッド車両５全体のエネルギ効率を高めることができる。

また、モータ走行が適用可能な車速範囲を表示エリア１０５に表示することによって、モータ走行の適用によるエコドライブをアシストするための情報をドライバに与えることができる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、実施の形態１のハイブリッド車両において、ＥＶモードにおけるモータ走行上限車速ＶＭｍａｘを、蓄電装置１０の状態に応じて変化させる。これにより、出力電力上限値Ｗｏｕｔが制限されことのさらなる予防を図る。すなわち、ハイブリッド車両のシステム構成および走行制御の基本部分については実施の形態１と共通であるから、実施の形態２では、実施の形態１との相違点について記載する。

図１０は、実施の形態２によるハイブリッド車両におけるモータ走行上限車速の設定を説明する概念図である。

図１０を参照して、実施の形態２によるハイブリッド車両では、モータ走行上限車速設定部２１０（図４）によって、ＥＶモードでのモータ走行上限車速ＶＭｍａｘを、蓄電装置１０の状態に応じて変化させる。これにより、出力電力上限値Ｗｏｕｔが制限される頻度の低減を図る。

図１１は、実施の形態２によるハイブリッド車両におけるモータ走行上限車速ＶＭｍａｘの設定処理手順を説明するフローチャートである。実施の形態２によるハイブリッド車両の走行制御では、図８に示したフローチャートを所定周期で実行する際に、ステップＳ１５０の処理として、図９のフローチャートに代えて、図１１のフローチャートに従った処理を実行する。

図１１を参照して、制御装置１００は、ステップＳ１５２では、走行モードがＥＶモードであるかどうかを判定する。ＥＶモードのとき（Ｓ１５２のＹＥＳ判定時）には、制御装置１００は、ステップＳ１５４に処理を進める。ステップＳ１５４では、図１２の特性に従って、電流負荷パラメータＭＰに応じてモータ走行上限車速ＶＭｍａｘ（１）が設定される。

図１２を参照して、横軸ΔＭＰは、電流負荷パラメータＭＰについての出力電力上限値Ｗｏｕｔの制限が開始される閾値Ｍｔに対する差分である。すなわち、ΔＭＰ＝Ｍｔ−ＭＰで示される。

ΔＭＰ＞Ｍ１のとき、すなわち電流負荷パラメータＭＰが十分に小さいときには、上限車速ＶＭｍａｘは、デフォルト値に設定される。一方、電流負荷パラメータＭＰが上昇して閾値Ｍｔに近づいていくに従って、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘは段階的に下げられる。図１２に対応するマップを予め作成することにより、電流負荷パラメータＭＰに対応して、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘを設定できる。あるいは、ΔＭＰの低下に対応して連続的にモータ走行上限車速ＶＭｍａｘを低下させてもよい。

再び図１１を参照して、制御装置１００は、ステップＳ１５５では、図１３の特性に従って、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に応じてモータ走行上限車速ＶＭｍａｘ（２）を設定する。

図１３を参照して、横軸は、状態推定部１１０によって算出されたＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）である。ＳＯＣが高い領域（♯ＳＯＣ＞Ｓ１）では、上限車速ＶＭｍａｘはデフォルト値に設定される。一方で、♯ＳＯＣが判定値Ｓ１よりも低下すると、ＳＯＣの低下に対応して、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘは段階的に下げられる。図１３に対応するマップを予め作成することにより、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に対応してモータ走行上限車速ＶＭｍａｘを設定できる。なお、ＳＯＣの低下に対して、連続的にモータ走行上限車速ＶＭｍａｘを低下させてもよい。

再び図１１を参照して、制御装置１００は、ステップＳ１５６により、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘ（１）およびＶＭｍａｘ（２）のうちの最小値を、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘとして設定する。

一方で、ＨＶモードのとき（Ｓ１５２のＮＯ判定時）には、制御装置１００は、ステップＳ１５８により、ＨＶモード用のモータ走行上限車速ＶＭｍａｘを設定する。上述のように、ＨＶモードでは、蓄電装置１０のＳＯＣを一定に維持するように、すなわち積極的にバッテリ電力を用いることなく車両走行を行なう。したがって、一般的には、ＨＶモードでのモータ走行上限車速ＶＭｍａｘは、蓄電装置１０の状態に対しては一定値に固定される。なお、ＥＶモードにおいてモータ走行上限車速ＶＭｍａｘが変化する範囲は、ＨＶモードでのモータ走行上限車速ＶＭｍａｘよりも低速側である。

図１４には、ＥＶモードでの継続的なモータ走行の際のハイブリッド車両５の車速制限の一例が示される。

図１４を参照して、モータ走行が継続されることによって、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）は、時間経過と共に徐々に低下する。モータ走行に伴う蓄電装置１０の継続的な放電により、バッテリ電流Ｉｂに応じて電流負荷パラメータＭＰも徐々に上昇する。

図１２に示されたマップに従って、電流負荷パラメータＭＰに応じたモータ走行上限車速ＶＭｍａｘ（１）が逐次設定される。同様に、図１３に示されたマップに従って、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）に応じたモータ走行上限車速ＶＭｍａｘ（２）が逐次設定される。そして、各制御周期において、ＶＭｍａｘ（１）およびＶＭｍａｘ（２）のうちの最小値が、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘに設定される。

電流負荷パラメータＭＰの上昇に応じて、時刻ｔ１，ｔ３，ｔ４，ｔ５のそれぞれでＶＭｍａｘ（１）が低下する。一方、ＳＯＣ推定値（♯ＳＯＣ）の低下に応じて、時刻ｔ２，ｔ６のそれぞれでＶＭｍａｘ（２）が低下する。ＶＭｍａｘ（１）またはＶＭｍａｘ（２）の低下によってモータ走行上限車速ＶＭｍａｘが低下するので、ハイブリッド車両５の車速も徐々に制限されて低下する。

そして、時刻ｔ７で電流負荷パラメータＭＰが閾値Ｍｔに達すると出力電力上限値Ｗｏｕｔが引き下げられる。この結果、エンジン１８が始動されて、モータ走行からハイブリッド走行へ移行する。ハイブリッド走行では、モータジェネレータＭＧ２による出力が減少する。この結果、蓄電装置１０からの出力電力およびバッテリ電流Ｉｂも低下する。この結果、電流負荷パラメータＭＰが低下し始めることになる。

なお、エンジン１８の始動および停止が頻繁に繰返されることを防止するために、再びモータ走行へ移行するための判定には、ヒステリシスが設けられる。そして、電流負荷パラメータＭＰが十分低下して、出力電力上限値Ｗｏｕｔの制限が解除されるか、ハイブリッド車両５の車速および／または駆動トルクが低下するまで、ハイブリッド走行が選択される。

モータ走行上限車速ＶＭｍａｘが固定される走行制御では、図１４に示した例と比較して、早期に電流負荷パラメータＭＰが閾値Ｍｔに達することが予測される。一旦、出力電力上限値Ｗｏｕｔが制限されると、以降ではエンジン１８の始動頻度が上昇する虞がある。すなわち、実施の形態２によるハイブリッド車両５では、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘを蓄電装置１０の状態に応じて変化（低下）させていくことにより、蓄電装置１０からの出力電力を確保できる期間を長くできていることが理解される。

このように、実施の形態２によるハイブリッド車両５では、蓄電装置１０の電力を積極的に使用するＥＶモードにおいて、モータ走行の上限車速ＶＭｍａｘを蓄電装置１０の状態（ＳＯＣおよび電流負荷パラメータＭＰ）に応じて可変に設定することができる。これにより、実施の形態１と比較して、ＳＯＣおよび／または電流負荷パラメータＭＰによる出力電力上限値Ｗｏｕｔの制限を受けることなく走行できる期間を長く確保できる。この結果、ＥＶモードにおけるエンジン１８の動作頻度をさらに減らすことができるので、エミッションの悪化を回避してエネルギ効率の高い走行を行なうことができる。

なお、実施の形態２では、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘは、蓄電装置１０のＳＯＣおよび電流負荷パラメータＭＰの両方を用いて設定する例を説明した。機器保護の観点から、出力電力上限値Ｗｏｕｔの制限は、電流負荷パラメータＭＰによる制限の方が厳しくなる傾向にある。また、電流負荷パラメータＭＰによる出力制限が開始されると、バッテリ電流Ｉｂが減少しても、出力制限が解除されるまでには一定の時間遅れが生じる。したがって、電流負荷パラメータＭＰのみに応じてモータ走行上限車速ＶＭｍａｘを設定することも可能である。この場合には、図１１のフローチャートにおいてステップＳ１５５の処理を省略するとともに、ステップＳ１５６においてＶＭｍａｘ＝ＶＭｍａｘ（１）と設定すればよい。あるいは反対に、ＳＯＣのみに基づいて、ＶＭｍａｘ＝ＶＭｍａｘ（２）としてもよい。

但し、上述のようにＳＯＣおよび電流負荷パラメータＭＰの両方を考慮して、モータ走行上限車速ＶＭｍａｘを設定することとすれば、出力電力上限値Ｗｏｕｔが制限される場面をより少なくすることが期待される。すなわち、より確実に本実施の形態による効果を享受することができる。

なお、実施の形態１，２において、電力制御ユニット２０の構成は、図１で例示した構成に限定されるものではなく、蓄電装置１０の電力によってモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を駆動するための構成であれば、任意の構成を適用可能である点について確認的に記載する。また、ハイブリッド車両５の駆動系の構成は、図１の例示に限定されない点について確認的に記載する。同様に、エンジン出力によって蓄電装置の充電電力を発生するように構成されていれば、図１のモータジェネレータＭＧ１とは異なる「発電機構」を適用することも可能である。

また、実施の形態２では、電流負荷パラメータＭＰに代えて、バッテリ電流Ｉｂが反映された他の任意のパラメータを適用することも可能である。要は、出力電力上限値Ｗｏｕｔの制限に反映される、蓄電装置１０に係る状態量またはパラメータであれば、電流負荷パラメータＭＰに代えて用いることが可能である。このようなパラメータに応じて、回転電機（モータジェネレータＭＧ２）のみを用いた車両走行での上限車速を変化させることによって、上述したハイブリッド車両の走行制御と同様に、出力電力上限値Ｗｏｕｔが制限される期間を減少させることが可能だからである。

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。

本発明は、車載蓄電装置の電力を使用した回転電機の出力のみで走行することが可能なハイブリッド車両に適用することができる。

３ コネクタ部、５ ハイブリッド車両、６ コンバータ、７ システムメインリレー、８ インバータ、１０ 蓄電装置、１１ 監視ユニット、１２ 温度センサ、１３、１６ 電圧センサ、１４ 電流センサ、１８ エンジン、２０ 電力制御ユニット、２２ 動力分割機構、２４Ｆ 駆動輪、２６ 選択スイッチ、３０ 外部充電部、３０ａ 電流制御部、３０ｂ 電圧変換部、３５ コネクタ受入部、３５ａ 連結検出センサ、９５ 減速機、１００ 制御装置（ＥＣＵ）、１１０ 状態推定部、１２０ 電流負荷推定部、１５０ 充放電制御部、２００ 走行制御部、２０２ サンギヤ、２０４ ピニオンギヤ、２０５ 走行モード選択部、２０６ キャリア、２０８ リングギヤ、２１０ モータ走行上限車速設定部、２５０ 配分部、２６０ インバータ制御部、２７０ コンバータ制御部、３００ 最大出力線（車両）、３０２、３０４、３０６ 動作点、３４０ 最大出力線（モータ走行／ＨＶモード）、３５０ 最大出力線（モータ走行／ＥＶモード）、Ｃ 平滑コンデンサ、ＣＮＬ 負充電線、ＣＯＮ 連結信号、ＣＰＬ 正充電線、Ｉｂ バッテリ電流、Ｋ なまし係数、ＭＤ 走行モード信号、ＭＧ１ モータジェネレータ（発電機構）、ＭＧ２ モータジェネレータ（回転電機）、ＭＰ 電流負荷パラメータ、Ｍｔ 閾値、ＰＷＣ，ＰＷＭ１，ＰＷＭ２ スイッチング指令、ＳＥ リレー制御信号、ＳＯＣｌ〜ＳＯＣｕ ＳＯＣ制御範囲、ＳＯＣｒ 制御中心値、Ｓｍａｘ ＳＯＣ上限値、Ｓｍｉｎ ＳＯＣ下限値、Ｓｔｈ モード判定値、Ｔ 車両駆動トルク、ＴＭｍａｘ 上限トルク（モータ走行）、Ｔｂ バッテリ温度、Ｖ 車速、ＶＭｍａｘ モータ走行上限車速、Ｖｂ バッテリ電圧、Ｖｈ システム電圧、Ｖｍａｘ 上限車速（車両）、Ｗｉｎ 入力電力上限値、Ｗｏｕｔ 出力電力上限値。

Claims (14)

1. 車両駆動力を発生するための回転電機（ＭＧ２）と、
   車両に搭載された蓄電装置（１０）と、
   前記蓄電装置および前記回転電機の間で電力変換を行なうための電力制御ユニット（２０）と、
   車両駆動力を発生するための内燃機関（１８）と、
   車両外部の電源によって前記蓄電装置を充電するための外部充電部（３０）と、
   車両走行を制御するための制御装置（１００）とを備え、
   前記制御装置は、
   前記蓄電装置の充電状態に応じて、前記蓄電装置の残容量にかかわらず主に前記回転電機（ＭＧ２）の出力によって走行するように前記内燃機関および前記回転電機を使用する第１の走行モードと、前記蓄電装置の残容量を所定の制御範囲内に維持して走行するように前記内燃機関および前記回転電機を使用する第２の走行モードとの一方を選択するための走行モード選択部（２０５）と、
   前記走行モード選択部によって選択された走行モードに応じて、前記回転電機の出力のみによる車両走行の上限車速（ＶＭｍａｘ）を設定するための上限車速設定部（２１０）と、
   車速（Ｖ）が前記上限車速を超えているときは、前記内燃機関および回転電機の両方の出力を用いるように車両走行を制御するための走行制御部（２００）とを含み、
   前記上限車速設定部は、前記第１の走行モードでの前記上限車速を、前記第２の走行モードでの前記上限車速よりも低く設定する、ハイブリッド車両。
2. 前記走行制御部（２００）は、前記第１の走行モードでは、前記ハイブリッド車両のトルクおよび車速が第１の領域（３５０）の内部であるときは前記回転電機（ＭＧ２）のみの出力によって走行する一方で、前記第１の領域の外部であるときは前記回転電機および前記内燃機関の両方の出力によって走行するように、前記回転電機および前記内燃機関を制御し、前記第２の走行モードでは、前記ハイブリッド車両のトルクおよび車速が第２の領域（３４０）の内部であるときは前記回転電機（ＭＧ２）のみの出力によって走行する一方で、前記第２の領域の外部であるときは前記回転電機および前記内燃機関（１８）の両方の出力によって走行するように、前記回転電機および前記内燃機関を制御し、
   前記第１および前記第２の領域は、前記上限車速設定部（２１０）による前記上限車速（ＶＭｍａｘ）を反映して設定される、請求の範囲第１項に記載のハイブリッド車両。
3. 前記上限車速設定部（２１０）は、前記第１の走行モードでは、前記第２の走行モードでの前記上限車速よりも低い範囲内で、前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）および入出力電流（Ｉｂ）の少なくとも一方に基づいて、前記上限車速（ＶＭｍａｘ）を可変に設定する、請求の範囲第１項に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御装置（１００）は、
   前記蓄電装置（１０）に配置されたセンサ（１２−１４）の出力に基づいて、前記蓄電装置の残容量推定値（♯ＳＯＣ）を算出するための充電状態推定部（１１０）と、
   前記蓄電装置の前記入出力電流（Ｉｂ）に基づいて、前記入出力電流の通過による機器の熱負荷を示す電流負荷パラメータ（ＭＰ）を算出するための電流負荷推定部（１２０）と、
   算出された前記残容量推定値および前記電流負荷パラメータに基づいて、前記蓄電装置の出力電力上限値（Ｗｏｕｔ）を可変に設定するための充放電制御部（１５０）とをさらに含み、
   前記上限車速設定部（２１０）は、前記第１の走行モードでは、算出された前記電流負荷パラメータに少なくとも基づいて、前記上限車速（ＶＭｍａｘ）を可変に設定する、請求の範囲第３項に記載のハイブリッド車両。
5. 前記上限車速設定部（２１０）は、前記電流負荷パラメータ（ＭＰ）に応じて可変に設定される第１の上限速度（ＶＭｍａｘ（１））および、前記残容量推定値（♯ＳＯＣ）に応じて可変に設定される第２の上限速度（ＶＭｍａｘ（２））の最小値に従って、前記第１の走行モードにおける前記上限車速（ＶＭｍａｘ）を設定する、請求の範囲第４項に記載のハイブリッド車両。
6. 前記ハイブリッド車両は、
   車両情報を運転者に視認させるための表示部（１０２）をさらに備え、
   前記表示部は、
   前記上限車速設定部（２１０）によって設定された前記上限車速（ＶＭｍａｘ）に少なくとも基づいて、前記回転電機（ＭＧ２）の出力のみによる車両走行が適用可能な車速範囲を表示するための表示エリア（１０５）を含む、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
7. 前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関の出力によって前記蓄電装置（１０）の充電電力を発生するように構成された発電機構（ＭＧ１）をさらに備え、
   前記走行制御部（２００）は、前記第２の走行モードでは、前記蓄電装置の残容量が前記制御範囲よりも低下したときには前記発電機構によって前記蓄電装置の充電電力を発生するように、前記回転電機および前記内燃機関を制御する、請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
8. 車両駆動力を発生するための回転電機（ＭＧ２）および内燃機関（１８）と、車両に搭載された蓄電装置（１０）と、前記蓄電装置および前記回転電機の間で電力変換を行なうための電力制御ユニット（２０）と、外部の電源によって前記蓄電装置を充電するための外部充電部（３０）とを備えたハイブリッド車両（５）の制御方法であって、
   前記蓄電装置の充電状態に応じて、前記蓄電装置の残容量にかかわらず主に前記回転電機（ＭＧ２）の出力によって走行するように前記内燃機関および前記回転電機を使用する第１の走行モードと、前記蓄電装置の残容量を所定の制御範囲内に維持して走行するように前記内燃機関および前記回転電機を使用する第２の走行モードとの一方を選択するステップ（Ｓ１４０）と、
   選択された走行モードに応じて、前記回転電機の出力のみによる車両走行の上限車速（ＶＭｍａｘ）を設定するステップ（Ｓ１５０）と、
   車速（Ｖ）が前記上限車速を超えているときは、前記内燃機関および前記回転電機の両方の出力を用いるように車両走行を制御するステップ（Ｓ１６０）とを備え、
   前記設定するステップ（Ｓ１５０）は、前記第１の走行モードでの前記上限車速を、前記第２の走行モードでの前記上限車速よりも低く設定する、ハイブリッド車両の制御方法。
9. 前記選択するステップ（Ｓ１４０）は、前記第１の走行モードでは、前記ハイブリッド車両のトルクおよび車速が第１の領域（３５０）の内部であるときは前記回転電機（ＭＧ２）のみの出力によって走行する一方で、前記第１の領域の外部であるときは前記回転電機および前記内燃機関の両方の出力によって走行するように、前記回転電機および前記内燃機関を制御し、前記第２の走行モードでは、前記ハイブリッド車両のトルクおよび車速が第２の領域（３４０）の内部であるときは前記回転電機（ＭＧ２）のみの出力によって走行する一方で、前記第２の領域の外部であるときは前記回転電機および前記内燃機関（１８）の両方の出力によって走行するように、前記回転電機および前記内燃機関を制御し、
   前記第１および前記第２の領域は、前記設定するステップ（Ｓ１５０）による前記上限車速（ＶＭｍａｘ）を反映して設定される、請求の範囲第８項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
10. 前記設定するステップ（Ｓ１５０）は、前記第１の走行モードでは、前記第２の走行モードでの前記上限車速よりも低い範囲内で、前記蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）および入出力電流（Ｉｂ）の少なくとも一方に基づいて、前記上限車速（ＶＭｍａｘ）を可変に設定する、請求の範囲第８項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
11. 前記蓄電装置（１０）に配置されたセンサ（１２−１４）の出力に基づいて、前記蓄電装置の残容量推定値（♯ＳＯＣ）を算出するステップ（Ｓ１００）と、
    前記蓄電装置の前記入出力電流（Ｉｂ）に基づいて、前記入出力電流の通過による機器の熱負荷を示す電流負荷パラメータ（ＭＰ）を算出するステップ（Ｓ１１０）と、
    算出された前記残容量推定値および前記電流負荷パラメータに基づいて、前記蓄電装置の出力電力上限値（Ｗｏｕｔ）を可変に設定するステップ（Ｓ１２０）とをさらに備え、
    前記上限車速を設定するステップ（Ｓ１５０）は、前記第１の走行モードでは、算出された前記電流負荷パラメータに少なくとも基づいて、前記上限車速（ＶＭｍａｘ）を可変に設定する、請求の範囲第１０項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
12. 前記上限車速を設定するステップ（Ｓ１５０）は、
    前記電流負荷パラメータ（ＭＰ）に応じて第１の上限速度（ＶＭｍａｘ（１））を可変に設定するステップ（Ｓ１５４）と、
    前記残容量推定値（♯ＳＯＣ）に応じて第２の上限速度（ＶＭｍａｘ（２））を可変に設定するステップ（Ｓ１５５）と、
    前記第１の上限速度および前記第２の上限速度の最小値に従って、前記第１の走行モードにおける前記上限車速（ＶＭｍａｘ）を設定するステップ（Ｓ１５６）とを含む、請求の範囲第１１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
13. 前記ハイブリッド車両は、車両情報を運転者に視認させるための表示部（１０２）をさらに備え、
    前記制御方法は、設定された前記上限車速（ＶＭｍａｘ）に少なくとも基づいて、前記回転電機（ＭＧ２）の出力のみによる車両走行が適用可能な車速範囲を前記表示部に表示するステップ（Ｓ１８０）をさらに備える、請求の範囲第８項〜第１２項のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
14. 前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関の出力によって前記蓄電装置（１０）の充電電力を発生するように構成された発電機構（ＭＧ１）をさらに備え、
    前記制御するステップ（Ｓ１６０）は、前記第２の走行モードでは、前記蓄電装置の残容量が前記制御範囲よりも低下したときには前記発電機構によって前記蓄電装置の充電電力を発生するように、前記回転電機（ＭＧ２）および前記内燃機関（１８）を制御する、請求の範囲第８項〜第１２項のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。

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