JP5327177B2

JP5327177B2 - 車両の制御システム

Info

Publication number: JP5327177B2
Application number: JP2010225936A
Authority: JP
Inventors: 幸男豊良; 満弘田畑; 知也高橋; 香治村上
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-10-05
Also published as: EP2439122B1; JP2012076701A; EP2439122A1

Description

本発明は、機械エネルギを動力とする機械動力源と電気エネルギを変換した機械エネルギを動力とする電気動力源とを備え、機械動力源を用いたエンジン走行モードと、電気動力源を用いたＥＶ走行モードと、機械動力源及び電気動力源を用いたハイブリッド走行モードと、を手動で切り替えさせる車両の制御システムに関する。

従来、駆動輪駆動用の動力源として機械動力源と電気動力源とを備えた車両が知られている。例えば、下記の特許文献１には、１個の電気モータ（電気動力源）を駆動輪駆動用の動力源及びエンジン（機械動力源）始動用の動力源として兼用する車両について開示されている。尚、下記の特許文献２には、エンジンと変速機との間に介在させたクラッチの接続・遮断状態をセンサ等の専用の検出デバイス無しで判定させる技術が開示されている。

特開２００２−１１４０４８号公報特開２００２−１５５９６５号公報

ところで、ＥＶ走行モードとハイブリッド走行モードやエンジン走行モードを有しており、これらの走行モードの切り替えを運転者の手動操作に委ねている車両においては、自動的に走行モードが切り替わらないので、運転者がＥＶ走行モードでの運転を希望し続けることによって、二次電池の残存容量（ＳＯＣ量）が低下し続けてしまう。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、ＥＶ走行モードやエンジン走行モード等の走行モードの切り替えを運転者の手動操作に委ねる車両のＳＯＣ量の低下を抑えることが可能な車両の制御システムを提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、電気動力源の動力で駆動力を発生させるＥＶ走行モードの当該電気動力源の出力制御を当該ＥＶ走行モードに対応させた出力許可値を上限にして行う電気動力源制御装置と、車速領域毎又は前記電気動力源の回転数領域毎に設定された複数の前記ＥＶ走行モードと前記電気動力源以外の動力で駆動力を発生させ且つ当該電気動力源に繋がる二次電池を充電させることが可能な非ＥＶ走行モードの中から所望の走行モードを運転者に手動で選択させる走行モード選択装置と、を備え、車速又は前記電気動力源の回転数の増減方向で隣り合う前記ＥＶ走行モードの間の前記電気動力源の出力許可値を０又は略０に設定することを特徴としている。

ここで、前記隣り合うＥＶ走行モードの間における前記電気動力源の出力許可値は、所定の車速領域又は前記電気動力源の回転数領域の間を０又は略０に設定することが望ましい。

また、前記隣り合うＥＶ走行モードの内の低車速領域側又は前記電気動力源の低回転数領域側のＥＶ走行モードにおける前記電気動力源の出力許可値は、その高車速側又は前記電気動力源の高回転数側を当該ＥＶ走行モードにおける上限車速又は前記電気動力源の上限回転数に向かうにつれて徐々に０又は略０へと減少するよう設定することが望ましい。

また、前記隣り合うＥＶ走行モードの内の高車速領域側又は前記電気動力源の高回転数領域側のＥＶ走行モードにおける前記電気動力源の出力許可値は、その低車速側又は前記電気動力源の低回転数側を当該ＥＶ走行モードにおける下限車速又は前記電気動力源の下限回転数の０又は略０から徐々に増加するよう設定することが望ましい。

本発明に係る車両の制御システムは、隣り合うＥＶ走行モードの間の電気動力源の出力許可値を０又は略０に設定することによって、その０又は略０に設定された車速（電気動力源の回転数）まで上昇したときに、電気動力源の動力を出力させることができない又は少しの動力しか出力させることができないので、アクセル開度に対する車両加速度不足を発生させる。その際、運転者が今のＥＶ走行モードから１つ上の車速領域（電気動力源の回転数領域）のＥＶ走行モードに切り替えたとしても、その新たなＥＶ走行モードの下限車速（電気動力源の下限回転数）の出力許可値も０又は略０なので、車両は、電気動力源の動力を出力させることができない又は少しの動力しか出力させることができない。故に、その際には、今のＥＶ走行モードから非ＥＶ走行モードへの切り替えが必要になる。従って、この制御システムは、ＥＶ走行モードから非ＥＶ走行モードへの切り替えを促すことになり、その切り替え操作が運転者に実行されることで二次電池の残存容量（ＳＯＣ量）の低下を抑えることができる。

図１は、本発明に係る車両の制御システムが適用されるハイブリッド車両の一例を示す図である。図２は、変速操作装置とＥＶ走行モード切替装置の一例を示すニュートラル状態選択時の図である。図３は、変速操作装置とＥＶ走行モード切替装置の一例を示す第１ＥＶ走行モード選択時の図である。図４は、夫々のＥＶ走行モードの出力許可値の一例を示す図である。図５は、夫々のＥＶ走行モードの出力許可値の他の例を示す図である。

以下に、本発明に係る車両の制御システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施例］
本発明に係る車両の制御システムの実施例を図１から図５に基づいて説明する。

本発明に係る制御システムの適用対象たる車両とは、機械エネルギを動力とする機械動力源と電気エネルギを変換した機械エネルギを動力とする電気動力源とを備え、機械動力源の動力のみを用いたエンジン走行モードと、電気動力源の動力のみを用いた複数のＥＶ走行モードと、機械動力源及び電気動力源の双方の動力を用いたハイブリッド走行モードと、を運転者が手動で切り替えることの可能なハイブリッド車両である。

最初に、このハイブリッド車両の一例について図１を用いて説明する。この図１の符号１は、本実施例のハイブリッド車両を示す。

このハイブリッド車両１は、機械動力源として、出力軸（クランクシャフト）１１から機械的な動力（エンジントルク）を出力するエンジン１０を備える。そのエンジン１０としては、内燃機関や外燃機関等が考えられる。このエンジン１０は、その動作がエンジン用の電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」という。）１０１によって制御される。このエンジン１０には、エンジンＥＣＵ１０１によって始動時に駆動制御されるスタータモータ１２が設けられている。ここでは、そのエンジンＥＣＵ１０１と後述するハイブリッドＥＣＵ１００のエンジン制御に係る機能とによってエンジン制御装置（機械動力源制御装置）が構成される。

また、このハイブリッド車両１は、電気動力源として、モータ、力行駆動可能なジェネレータ又は力行及び回生の双方の駆動が可能なモータ／ジェネレータを備える。ここでは、モータ／ジェネレータ２０を例に挙げて説明する。このモータ／ジェネレータ２０は、例えば永久磁石型交流同期電動機として構成されたものであり、その動作がモータ／ジェネレータ用の電子制御装置（以下、「モータ／ジェネレータＥＣＵ」という。）１０２によって制御される。ここでは、そのモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２と後述するハイブリッドＥＣＵ１００のモータ／ジェネレータ制御に係る機能とによってモータ／ジェネレータ制御装置（電気動力源制御装置）が構成される。力行駆動時には、モータ（電動機）として機能して、二次電池２５とインバータ２６を介して供給された電気エネルギを機械エネルギに変換し、回転軸２１から機械的な動力（モータ力行トルク）を出力する。そのモータ力行トルクは、予め設定してある出力許可値を上限にして出力させる。その出力許可値は、モータ／ジェネレータ２０の仕様や二次電池２５の残存容量等を鑑みて決まるモータ／ジェネレータ２０の出力最大値以下の値とする。一方、回生駆動時には、ジェネレータ（発電機）として機能して、回転軸２１から機械的な動力（モータ回生トルク）が入力された際に機械エネルギを電気エネルギに変換し、インバータ２６を介して電力として二次電池２５に蓄える。

このハイブリッド車両１には、その二次電池２５の充電状態（ＳＯＣ：ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ）を検出する電池監視ユニット２７が設けられている。その電池監視ユニット２７は、検出した二次電池２５の充電状態に係る信号（換言するならば、残存容量量（ＳＯＣ量）に関する信号）をモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に送信する。そのモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２は、その信号に基づいて二次電池２５の充電状態の判定を行い、その二次電池２５の充電の要否を判定する。

また、このハイブリッド車両１は、有段の手動変速機３０等からなる動力伝達装置を備えている。その動力伝達装置は、エンジン１０やモータ／ジェネレータ２０の動力（エンジントルクやモータ力行トルク）を駆動力として駆動輪ＷＬ，ＷＲに伝えるものである。

手動変速機３０には、エンジントルクが入力される入力軸４１と、この入力軸４１に対して間隔を空けて平行に配置され、駆動輪ＷＬ，ＷＲ側にトルクを出力する出力軸４２と、が設けられている。

その入力軸４１には、クラッチ５０を介してエンジントルクが入力される。そのクラッチ５０は、エンジン１０の出力軸１１と入力軸４１とを係合させる係合状態と、その出力軸１１と入力軸４１とを係合状態から解放（非係合）させる解放状態（非係合状態）と、の切り替えができるように構成された例えば摩擦クラッチ装置である。ここで言う係合状態とは、その出力軸１１と入力軸４１との間でのトルクの伝達が可能な状態のことであり、解放状態（非係合状態）とは、その出力軸１１と入力軸４１との間でのトルクの伝達が行えない状態のことである。このクラッチ５０は、その係合状態と解放状態の切り替え動作が運転者のクラッチペダル５１の操作に従いリンク機構やワイヤー等を介して機械的に行われるものである。

本実施例においては、その出力軸４２にモータ／ジェネレータ２０の回転軸２１を連結する。従って、そのモータ／ジェネレータ２０を力行駆動させたときには、モータ力行トルクが出力軸４２を介して手動変速機３０に伝わる。これに対して、このモータ／ジェネレータ２０を回生駆動させたときには、その出力軸４２からの出力トルクがモータ／ジェネレータ２０のロータに伝達される。

更に、ここで例示する手動変速機３０は、前進３段、後退１段の変速段を有するものであって、前進用の変速段として第１速ギア段３１，第４速ギア段３４及び第５速ギア段３５を備え、且つ、後退用の変速段として後退ギア段３９を備えている。前進用の変速段は、変速比が第１速ギア段３１，第４速ギア段３４，第５速ギア段３５の順に小さくなるよう構成している。例えば、その第１速ギア段３１，第４速ギア段３４及び第５速ギア段３５の変速比は、各々前進５段の変速段を備えた手動変速機における第１速ギア段，第４速ギア段及び第５速ギア段の変速比に相当するものとする。尚、図１の手動変速機３０はその構成を簡易的に説明したものであり、各変速段の配置については、必ずしも図１の態様になるとは限らない。

本実施例の動力伝達装置においては、クラッチ５０を係合状態にすることで、入力軸４１に入力されたエンジントルクが各変速段（ギア段３１，３４，３５，３９）の内の何れか１つで変速されて出力軸４２に伝わる。また、この動力伝達装置においては、モータ力行トルクが出力軸４２に伝わる。この動力伝達装置においては、その出力軸４２から出力されたトルクが最終減速機構６１で減速され、差動機構６２を介して駆動力として駆動輪ＷＬ，ＷＲに伝達される。

ここで、第１速ギア段３１は、互いに噛み合い状態にある第１速ドライブギア３１ａと第１速ドリブンギア３１ｂの歯車対で構成する。その第１速ドライブギア３１ａは、入力軸４１上に配置される一方、第１速ドリブンギア３１ｂは、出力軸４２上に配置される。第４速ギア段３４と第５速ギア段３５についても、第１速ギア段３１と同様の第４速ドライブギア３４ａ及び第５速ドライブギア３５ａと第４速ドリブンギア３４ｂ及び第５速ドリブンギア３５ｂを有する。

一方、後退ギア段３９については、後退ドライブギア３９ａと後退ドリブンギア３９ｂと後退中間ギア３９ｃとで構成する。その後退ドライブギア３９ａは、入力軸４１上に配置され、後退ドリブンギア３９ｂは、出力軸４２上に配置される。また、後退中間ギア３９ｃは、後退ドライブギア３９ａ及び後退ドリブンギア３９ｂと噛み合い状態にあり、回転軸４３上に配置される。

この手動変速機３０の構成においては、各変速段のドライブギアの内の何れかが入力軸４１と一体になって回転するように配設される一方、残りのドライブギアが入力軸４１に対して相対回転するように配設される。また、各変速段のドリブンギアは、その内の何れかが出力軸４２と一体になって回転するように配設される一方、残りが出力軸４２に対して相対回転するように配設される。

また、入力軸４１や出力軸４２には、運転者の変速操作に従って軸線方向に移動するスリーブ（図示略）が配設されている。入力軸４１上のスリーブは、その入力軸４１と相対回転可能な２つの変速段の各ドライブギアの間に配置される。一方、出力軸４２上のスリーブは、その出力軸４２と相対回転可能な２つの変速段の各ドリブンギアの間に配置される。このスリーブは、変速操作装置７１を運転者が操作した際に、その変速操作装置７１に連結されている図示しないリンク機構やフォークを介して軸線方向への移動を行う。そして、移動後のスリーブは、移動された方向に位置する相対回転可能なドライブギアやドリブンギアを入力軸４１や出力軸４２と一体回転させる。この手動変速機３０においては、そのスリーブが運転者の変速操作装置７１の変速操作に対応した方向に移動し、これによりその変速操作に応じた変速段への切り替え又はニュートラル状態（つまり入力軸４１と出力軸４２との間でトルクの伝達が行えない状態）への切り替えが実行される。

その変速操作装置７１は、図２に示す如く、運転者が変速操作する際に使用するシフトレバー７１ａ、このシフトレバー７１ａを夫々の変速段毎にガイドする所謂シフトゲージ７１ｂ、上記のリンク機構やフォーク等を備えている。図２は、手動変速機３０をニュートラル状態に操作するときのシフトレバー７１ａの位置を示している。尚、この図２のシフトゲージ７１ｂ上の「１，４，５」と「Ｒ」は、夫々に第１速ギア段３１，第４速ギア段３４及び第５速ギア段３５と後退ギア段３９の変速位置（セレクト位置）を示している。

このハイブリッド車両１においては、その走行モードとして、エンジン走行モードと３種類のＥＶ走行モードとハイブリッド走行モードとが少なくとも用意されている。

このハイブリッド車両１では、シフトレバー７１ａがシフトゲージ７１ｂ上の変速位置１，４，５，Ｒの内の何れかに位置しているときに、エンジン走行モード又はハイブリッド走行モードが選択される。

一方、このハイブリッド車両１においては、ＥＶ走行モードが選択されるときに運転者によって操作されるＥＶ走行モード切替装置を利用する。ここでは、そのＥＶ走行モード切替装置としての機能を変速操作装置７１にもたせることにする。つまり、本実施例の変速操作装置７１は、運転者に手動変速機３０の変速段を切り替えさせるだけでなく、運転者がＥＶ走行モードに切り替える際のＥＶ走行モード切替装置としての機能も兼ね備えている。例えば、この変速操作装置７１は、変速位置１，４，５，Ｒと同様のシフトレバー７１ａのセレクト位置であって、第１ＥＶ走行モードに切り替える為の第１ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ１と、第２ＥＶ走行モードに切り替える為の第２ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ２と、第３ＥＶ走行モードに切り替える為の第３ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ３と、をシフトゲージ７１ｂ上に備えている。本実施例のハイブリッド車両１においては、シフトレバー７１ａが図３に示す如く第１ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ１へと操作された際に、走行モードが第１ＥＶ走行モードとなる。これと同じように、シフトレバー７１ａが第２ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ２へと操作されたときには、走行モードが第２ＥＶ走行モードとなり、シフトレバー７１ａが第３ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ３へと操作されたときには、走行モードが第３ＥＶ走行モードとなる。このハイブリッド車両１においては、シフトレバー７１ａが第１ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ１、第２ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ２又は第３ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ３へと操作されたときに、手動変速機３０がスリーブ等によってニュートラル状態になる。

その変速操作装置７１には、シフトレバー７１ａが第１ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ１に位置しているのか否か、第２ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ２に位置しているのか否か又は第３ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ３に位置しているのか否かを検出するＥＶ走行モード選択位置検出部７２が設けられている。このＥＶ走行モード選択位置検出部７２とは、例えば、シフトレバー７１ａが第１ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ１、第２ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ２又は第３ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ３にあることを検出可能な位置情報検出センサ等であり、シフトレバー７１ａが第１ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ１にある、第２ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ２にある又は第３ＥＶ走行モード選択位置ＥＶ３にあるとの判断を可能にする。このＥＶ走行モード選択位置検出部７２の検出信号は、車両全体の動作を統括的に制御する電子制御装置（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という。）１００に送信される。

そのハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２との間で夫々に各種センサの検出信号や制御指令等の情報の授受ができる。本実施例においては、少なくともそのハイブリッドＥＣＵ１００、エンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２が車両の制御システムの構成要件となっている。

また、この変速操作装置７１は、シフトレバー７１ａがシフトゲージ７１ｂ上のどの変速位置１，４，５，Ｒにあるのかについて、つまり運転者がどの変速段を選択したのか否かを検出する変速位置検出部７３を備えている。その変速位置検出部７３は、例えば、シフトレバー７１ａがどの変速位置１，４，５，Ｒにあるのかを検出可能な位置情報検出センサ等を利用すればよい。その検出信号は、ハイブリッドＥＣＵ１００に送られる。このハイブリッドＥＣＵ１００は、その検出信号に基づいて、運転者の選択した変速段、現状の変速段を判断する。尚、ここでは、便宜上、その変速位置検出部７３をＥＶ走行モード選択位置検出部７２とは別のものとして例示したが、これらを１つに統合したシフトレバー位置検出部（図示略）に置き換えてもよい。ここで、そのハイブリッドＥＣＵ１００には、この技術分野にて知られている周知の技術を利用して、エンジントルクや車輪速度等から現在の変速段を推定させてもよい。

シフトレバー７１ａが変速位置１，４，５，Ｒに操作されている場合、ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン走行モード又はハイブリッド走行モードの内の何れか一方を選択する。例えば、このハイブリッドＥＣＵ１００は、設定した運転者の駆動要求（要求駆動力）、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２から送られてきた二次電池２５の充電状態の情報（ＳＯＣ量）、車両走行状態の情報（図示しない車両横加速度検出装置により検出された車両横加速度、車輪スリップ検出装置により検出された駆動輪ＷＬ，ＷＲのスリップ状態等の情報）に基づいて、エンジン走行モードとハイブリッド走行モードの切り替えを行う。

ハイブリッドＥＣＵ１００は、エンジン走行モードを選択した場合、エンジントルクのみで要求駆動力を発生させるように、エンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に制御指令を送る。この場合には、エンジンＥＣＵ１０１への制御指令として、例えば現状の変速段又は変速操作後の変速段でその要求駆動力を満足させるエンジントルクの情報が送信される。これにより、そのエンジンＥＣＵ１０１は、そのエンジントルクを発生させるようにエンジン１０の燃料噴射量等の制御を行う。一方、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２には、モータ／ジェネレータ２０をモータとしてもジェネレータとしても動作させないよう制御指令を送る。従って、このエンジン走行モードは、モータ／ジェネレータ２０以外の動力で駆動力を発生させ且つ当該モータ／ジェネレータ２０に繋がる二次電池２５を充電させることが可能な非ＥＶ走行モードと云える。

これに対して、このハイブリッドＥＣＵ１００は、ハイブリッド走行モードを選択した場合、エンジントルクとモータ／ジェネレータ２０のモータ又はジェネレータとしての出力で要求駆動力を発生させるように、エンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に制御指令を送る。この場合、エンジントルクとモータ力行トルクの双方を用いるときには、エンジンＥＣＵ１０１とモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２への制御指令として、例えば現状の変速段又は変速操作後の変速段でその要求駆動力を満足させるエンジントルクとモータ力行トルクの情報が夫々に送信される。これにより、そのエンジンＥＣＵ１０１は、そのエンジントルクを発生させるようにエンジン１０の制御を行い、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２は、そのモータ力行トルクを発生させるようにモータ／ジェネレータ２０への給電量を制御する。また、モータ／ジェネレータ２０で電力の回生を行わせるときには、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に対してモータ／ジェネレータ２０をジェネレータとして動作させるよう制御指令を送る。その際、例えば、エンジンＥＣＵ１０１には、モータ回生トルクの分だけ増加させたエンジントルクの情報が送られる。この回生制御時のハイブリッド走行モードは、モータ／ジェネレータ２０以外の動力で駆動力を発生させ且つ当該モータ／ジェネレータ２０に繋がる二次電池２５を充電させることが可能な非ＥＶ走行モードと云える。

また、シフトレバー７１ａが第１〜３のＥＶ走行モード選択位置ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３の内の何れかに操作されている場合、ハイブリッドＥＣＵ１００は、モータ力行トルクのみで要求駆動力を発生させるように、エンジンＥＣＵ１０１及びモータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に制御指令を送る。この場合には、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２への制御指令として、その要求駆動力を満足させるモータ力行トルクの情報が送信される。ここでは、例えば、第１ＥＶ走行モードが発進時の車速領域（モータ回転数領域）に使用され、第２ＥＶ走行モードが発進時以降の低車速領域（低モータ回転数領域）に使用され、第３ＥＶ走行モードが中車速領域（中モータ回転数領域）以上のときに使用されるように設定されている。これが為、モータ力行トルクの出力許可値は、第１ＥＶ走行モード（ＥＶ１）、第２ＥＶ走行モード（ＥＶ２）、第３ＥＶ走行モード（ＥＶ３）の順に小さくなる。ところで、手動変速機３０がニュートラル状態のときにエンジン１０が動いていると、燃費を悪化させてしまうので、エンジンＥＣＵ１０１には、燃費を向上させるべく、エンジン１０の動作を停止させる制御指令を送る。更に、この第１、第２又は第３のＥＶ走行モードにおいては、運転者がアクセルペダル７５から足を離したとき又はブレーキ操作等でハイブリッド車両１の減速要求を行ったときに、モータ／ジェネレータＥＣＵ１０２に対して回生制動できるよう制御指令を送らせてもよい。尚、ここで云う発進時の車速領域とは、発進し終えるまでの車速のみならず、徐行運転時程度の車速も含む。低車速領域とは、発進時の車速領域以上で、且つ、例えば市街地における法定速度の範囲内程度の車速を指す。中車速領域とは、低車速領域以上で、且つ、例えば郊外における定常走行時の車速を指す。

本実施例のハイブリッド車両１においては、運転者によるクラッチ５０の操作と変速操作装置７１の操作を契機にして、各種走行モード間の切り替えが実行される。つまり、本実施例のクラッチ５０、クラッチペダル５１及び変速操作装置７１は、運転者に走行モードを手動で選択させる為の走行モード選択装置であるとも云える。運転者は、エンジン走行モード又はハイブリッド走行モードから第１、第２又は第３のＥＶ走行モードへと切り替える際、クラッチ５０の解放操作、シフトレバー７１ａの変速位置１，４，５，Ｒから第１〜３のＥＶ走行モード選択位置ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３の内の何れかへの操作、クラッチ５０の係合操作を順に行う。その際、ハイブリッドＥＣＵ１００の受信する検出信号は、変速位置検出部７３の検出信号からＥＶ走行モード選択位置検出部７２の検出信号に変わる。一方、第１、第２又は第３のＥＶ走行モードからエンジン走行モード又はハイブリッド走行モードへと切り替える際には、クラッチ５０の解放操作、第１〜３のＥＶ走行モード選択位置ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３の内の何れかからシフトレバー７１ａの変速位置１，４，５への操作、クラッチ５０の係合操作が順に行われる。その際にハイブリッドＥＣＵ１００の受信する検出信号は、ＥＶ走行モード選択位置検出部７２の検出信号から変速位置検出部７３の検出信号に変わる。

ところで、この種のハイブリッド車両１においては、走行モードの切り替えを運転者の手動操作に委ねているので、運転者がＥＶ走行モードでの運転を希望し続けることによって、二次電池２５の残存容量（ＳＯＣ量）が低下し続けてしまう。特に、このハイブリッド車両１においては、車速（モータ回転数）の領域に応じた複数のＥＶ走行モード（第１〜３のＥＶ走行モード）が用意されており、発進から中車速以上まで受け持っているので、運転者が敢えてエンジン走行モードを選択する必要の無い走行状況が多々あり、ＥＶ走行モードの継続によるＳＯＣ量の低下を発生させる可能性がある。そのようなＳＯＣ量の低下を引き起こす要因の１つとしては、このハイブリッド車両１がモータ／ジェネレータ２０の他にジェネレータを備えていないことも挙げられる。つまり、このハイブリッド車両１は、モータ／ジェネレータ２０が１つしかないので、ＥＶ走行モード時に走行と発電を同時に行えないからである。従って、このハイブリッド車両１は、ＳＯＣ量の低下による二次電池２５の劣化を招く可能性がある。

そこで、このハイブリッド車両１の制御システムは、ＥＶ走行モードを選択している運転者に対して、二次電池２５の充電が可能なエンジン走行モード又はハイブリッド走行モードへの切り替えを促すように構成する。

具体的に、この制御システムにおいては、車速Ｖ（モータ回転数Ｎｍｇ）の増減方向で隣り合うＥＶ走行モードの間のモータ／ジェネレータ２０の出力許可値を０又は略０に設定し、夫々のＥＶ走行モードの車速領域（モータ回転数領域）が重ならないようにしたものである。

図４には、第１ＥＶ走行モード（ＥＶ１）と第２ＥＶ走行モード（ＥＶ２）の間及び第２ＥＶ走行モード（ＥＶ２）と第３ＥＶ走行モード（ＥＶ３）の間の出力許可値を０に設定したものを例示している。この図４の出力許可値は、モータ／ジェネレータ２０の出力最大値と同じ大きさである。

その間の出力許可値を０に設定しておくことで、その間においては、モータ／ジェネレータ２０がモータ力行トルクＴｍｇを出力できない。これにより、運転者は、その間にまで車速Ｖ（モータ回転数Ｎｍｇ）が上昇した際に、自らのアクセル開度に対する車両加速度不足を感じ取る。出力許可値が略０とは、これと同様の作用を得ることが可能な大きさのことを指しており、アクセル開度に対する車両加速度不足を感知させることが可能なモータ力行トルクＴｍｇ以下に設定すればよい。尚、略０となる値は、重力加速度の影響で加速する降坂路以外の走行路、最も好ましくは平坦路において定めることがよい。

そのような車両加速度不足（トルク不足）を感じさせる状況下では、今のＥＶ走行モード（第１〜３のＥＶ走行モードの内の何れか）から他の走行モード（今とは別のＥＶ走行モードだけでなく、エンジン走行モードやハイブリッド走行モードも含む）への切り替え操作を行う必要があり、運転者もその必要性を感じる。ここで、このハイブリッド車両１では、ＥＶ走行モードの間のモータ／ジェネレータ２０の出力許可値が０又は略０になっているので、１つ上の車速領域のＥＶ走行モードに切り替えたとしても、出力許可値が０又は略０であることに変わりはなく、結局の所、運転者が車両加速度不足（トルク不足）を感じたままになる。これが為、車両加速度不足を解消する為には、エンジン１０の動力が使えるエンジン走行モードやハイブリッド走行モードに切り替える必要がある。つまり、そのＥＶ走行モード間の切り替え操作を行った運転者又は当該切り替え操作を過去に経験した運転者は、今のＥＶ走行モードからエンジン走行モード又はハイブリッド走行モードへの切り替えが必要であることを知る。このように、この制御システムは、隣り合うＥＶ走行モードの間の出力許可値を０又は略０に設定することにより、運転者に今のＥＶ走行モードからエンジン走行モード又はハイブリッド走行モードへの切り替え操作を促すことができる。運転者がこれに逆らって切り替え操作を行わなければ、ハイブリッド車両１は、降坂路等の特定の条件がそろわない限り、今のＥＶ走行モードの上限車速を維持できたとしても、その上の車速領域にまで加速させ難いので、運転者の車両操作性を悪くする。従って、この制御システムは、その切り替え操作を運転者に実行させることができると云えるので、走行モード切り替え後の二次電池２５の充電によるＳＯＣ量の低下を抑えることが可能になり、運転者の良好な車両操作性を保ちつつ二次電池２５の劣化を抑えることができる。

ここで、この図４の出力許可値は、モータ／ジェネレータ２０の出力最大値を隣り合うＥＶ走行モード（隣り合うＥＶ走行モードの車速領域）で分割したものである。これが為、その夫々のＥＶ走行モードの間では、低車速領域側（低モータ回転数領域側）のＥＶ走行モードで上限車速まで上昇したときに出力許可値が出力最大値から０又は略０まで減少し、高車速領域側（高モータ回転数領域側）のＥＶ走行モードの下限車速まで上昇したときに出力許可値が０又は略０から出力最大値まで増加する。故に、その夫々のＥＶ走行モードの間の出力許可値は、所定の車速領域（モータ回転数領域）の間だけ０又は略０に設定しておくことが望ましい。その所定の車速領域（モータ回転数領域）は、上述した車両加速度不足を感知させることが可能な幅に設定する必要があり、例えば重力加速度の影響が少ない緩勾配の降坂路でも車両加速度不足を感知させることのできる幅を設けることが好ましい。

この図４の出力許可値は、そのように低車速領域側（低モータ回転数領域側）のＥＶ走行モードの上限車速で出力最大値から０又は略０まで減少し、高車速領域側（高モータ回転数領域側）のＥＶ走行モードの下限車速で０又は略０から出力最大値まで増加するので、その減少や増加に伴うトルク変動で運転者の車両操作性や乗心地を損なう可能性がある。特に、そのトルク変動は低車速側で大きいので、車両操作性等の悪化は、低車速側で顕著になる。

これが為、図５に示すように、隣り合うＥＶ走行モードの内の低車速領域側（低モータ回転数領域側）のＥＶ走行モードにおける出力許可値は、その高車速側（高モータ回転数側）を当該ＥＶ走行モードにおける上限車速（上限モータ回転数）に向かうにつれて徐々に０又は略０へと減少するよう設定してもよい。これにより、この制御システムは、車速上昇時のモータ力行トルクの急な減少による急なトルク変動を無くすことができる。また、これにより、この制御システムは、アクセル開度に対する車両加速度不足を徐々に大きくできるので、その車両加速度不足を運転者に対して少しずつ気付かせることが可能になる。つまり、この制御システムは、そのＥＶ走行モードの出力許可値が０又は略０になる前に、運転者に対して今のＥＶ走行モードからエンジン走行モード又はハイブリッド走行モードへの切り替え操作を促すことができる。

更に、この低車速領域側（低モータ回転数領域側）のＥＶ走行モードにおける出力許可値の設定に加えて、隣り合うＥＶ走行モードの内の高車速領域側（高モータ回転数領域側）のＥＶ走行モードにおける出力許可値を次のように設定してもよい。その高車速領域側（高モータ回転数領域側）のＥＶ走行モードにおける出力許可値は、図５に示すように、その低車速側（低モータ回転数側）を当該ＥＶ走行モードにおける下限車速（下限モータ回転数）の０又は略０から徐々に増加するよう設定している。これにより、この制御システムは、車速上昇時のモータ力行トルクの急な増加による急なトルク変動をも無くすことができる。その下限車速（下限モータ回転数）は、低車速領域側（低モータ回転数領域側）のＥＶ走行モードの上限車速（上限モータ回転数）より大きくてもよく、その上限車速（上限モータ回転数）に一致させてもよい。

このように、この図５の出力許可値は、急なトルク変動による運転者の車両操作性や乗心地の悪化を抑えることができる。また、この図５の出力許可値は、今のＥＶ走行モードの出力許可値が０又は略０になる前に１つ上の車速領域のＥＶ走行モードへと切り替えられた場合、新たなＥＶ走行モードがモータ力行トルクを出力できない。これが為、運転者は、今のＥＶ走行モードからエンジン走行モード又はハイブリッド走行モードへの切り替えが必要であることを知る。この図５の出力許可値は、今のＥＶ走行モードの出力許可値が０又は略０になってから１つ上の車速領域のＥＶ走行モードへと切り替えられた場合、新たなＥＶ走行モードの出力許可値が０又は略０なので、降坂路等の特定の条件がそろわない限り、今のＥＶ走行モードの上限車速を維持できたとしても、その上の車速領域にまで加速させ難いので、運転者の車両操作性を悪くする。これが為、運転者は、この場合にも、今のＥＶ走行モードからエンジン走行モード又はハイブリッド走行モードへの切り替えが必要であることを知る。従って、この制御システムは、そのような切り替え操作を運転者に実行させることができると云えるので、走行モード切り替え後の二次電池２５の充電によるＳＯＣ量の低下を抑えることが可能になり、急なトルク変動による乗心地の悪化を抑えつつ、そして運転者の良好な車両操作性を保ちつつ、二次電池２５の劣化を抑えることができる。

以上のように、本発明に係る車両の制御システムは、ＥＶ走行モードやエンジン走行モード等の走行モードの切り替えを運転者の手動操作に委ねる車両において、ＥＶ走行モードの継続に伴うＳＯＣ量の低下を抑える技術に有用である。

１ハイブリッド車両
１０エンジン
１２スタータモータ
２０モータ／ジェネレータ
２５二次電池
３０手動変速機
５０クラッチ
５１クラッチペダル
７１変速操作装置
７１ａシフトレバー
７１ｂシフトゲージ
７２ＥＶ走行モード選択位置検出部
７３変速位置検出部
１００ハイブリッドＥＣＵ
１０１エンジンＥＣＵ
１０２モータ／ジェネレータＥＣＵ
ＥＶ１第１ＥＶ走行モード選択位置
ＥＶ２第２ＥＶ走行モード選択位置
ＥＶ３第３ＥＶ走行モード選択位置

Claims

電気動力源の動力で駆動力を発生させるＥＶ走行モードの当該電気動力源の出力制御を当該ＥＶ走行モードに対応させた出力許可値を上限にして行う電気動力源制御装置と、
車速領域毎又は前記電気動力源の回転数領域毎に設定された複数の前記ＥＶ走行モードと前記電気動力源以外の動力で駆動力を発生させ且つ当該電気動力源に繋がる二次電池を充電させることが可能な非ＥＶ走行モードの中から所望の走行モードを運転者に手動で選択させる走行モード選択装置と、
を備え、
車速又は前記電気動力源の回転数の増減方向で隣り合う前記ＥＶ走行モードの間の前記電気動力源の出力許可値を０又は略０に設定することを特徴とした車両の制御システム。
前記隣り合うＥＶ走行モードの間における前記電気動力源の出力許可値は、所定の車速領域又は前記電気動力源の回転数領域の間を０又は略０に設定することを特徴とした請求項１記載の車両の制御システム。
前記隣り合うＥＶ走行モードの内の低車速領域側又は前記電気動力源の低回転数領域側のＥＶ走行モードにおける前記電気動力源の出力許可値は、その高車速側又は前記電気動力源の高回転数側を当該ＥＶ走行モードにおける上限車速又は前記電気動力源の上限回転数に向かうにつれて徐々に０又は略０へと減少するよう設定することを特徴とした請求項１記載の車両の制御システム。
前記隣り合うＥＶ走行モードの内の高車速領域側又は前記電気動力源の高回転数領域側のＥＶ走行モードにおける前記電気動力源の出力許可値は、その低車速側又は前記電気動力源の低回転数側を当該ＥＶ走行モードにおける下限車速又は前記電気動力源の下限回転数の０又は略０から徐々に増加するよう設定することを特徴とした請求項３記載の車両の制御システム。