JP5370584B2

JP5370584B2 - ハイブリッド車両

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Publication number: JP5370584B2
Application number: JP2012510500A
Authority: JP
Inventors: 健夫森田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2030-04-14
Also published as: EP2559578B1; JPWO2011128986A1; WO2011128986A1; US8892286B2; CN102858576B; CN102858576A; US20130030635A1; EP2559578A1; EP2559578A4

Description

この発明は、ハイブリッド車両に関し、特に、内燃機関と車両駆動力を発生する電動機とを備えたハイブリッド車両に関する。

環境に配慮した車両としてハイブリッド車両（Hybrid Vehicle）が注目されている。ハイブリッド車両は、従来の内燃機関に加え、再充電可能な蓄電装置とインバータとインバータによって駆動される電動機とを車両走行用の動力源として搭載する。また、ハイブリッド車両については、近年、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な、いわゆるプラグイン・ハイブリッド車が注目されている（以下では、車両外部の電源を「外部電源」とも称し、外部電源による車載の蓄電装置の充電を「外部充電」とも称する。）。

特開２００８−２０１２６２号公報（特許文献１）は、利用者の使用形態に応じて蓄電部の劣化を抑制可能なプラグイン・ハイブリッド車を開示する。このハイブリッド車両においては、直近になされた外部充電（前回の外部充電）からの経過時間である非外部充電時間Ｔｃｕｍが継続的に積算される。イグニッションオンが与えられると、マップが参照され、その時点の非外部充電時間Ｔｃｕｍに対応するＳＯＣ制御中心値が取得され、その取得されたＳＯＣ制御中心値に基づいて蓄電部の充放電管理が実行される。そして、非外部充電時間Ｔｃｕｍが所定のしきい値Ｔａを超過すると、ＳＯＣ制御中心値は、制御中心値ＳＯＣＣ（Ｎ）になるまで増加する。

このような構成とすることにより、利用者の使用形態に応じて蓄電部の劣化を抑制することができるとされる（特許文献１参照）。

特開２００８−２０１２６２号公報

ハイブリッド車両については、できる限り内燃機関を停止させての走行が望まれており、プラグイン・ハイブリッド車に対しては、そのような要求は特に強い（なお、以下では、内燃機関を停止して電動機のみを用いての走行を「ＥＶ（Electric Vehicle）走行」と称し、これに対して、内燃機関を動作させての走行を「ＨＶ（Hybrid Vehicle）走行」と称する。）。

そこで、蓄電装置の充電状態（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」と称し、たとえば、蓄電装置の最大蓄電量に対する百分率で表わされる。）が所定値よりも高いときは、ＥＶ走行を優先させる走行モード（以下「ＣＤ（Charge Depleting）モード」と称する。）とし、ＳＯＣが所定値に達すると、内燃機関を動作させて所定の目標にＳＯＣを維持する走行モード（以下「ＣＳ（Charge Sustaining）モード」と称する。）に切替えることができる。

ところで、走行モードの切替を利用者が可能とし、利用者によりＣＤモードからＣＳモードへ走行モードが切替えられたときのＳＯＣを制御目標とすることによって、利用者の希望に応じてＳＯＣを維持できるようにすることが有用である。これにより、利用者が希望するタイミングでＣＳモードからＣＤモードへ走行モードが切替えられることにより、所望のタイミングでＥＶ走行をすることが可能となる。

しかしながら、任意のタイミングで利用者が走行モードを切替可能とすると、蓄電装置の劣化を促進する可能性がある。すなわち、蓄電装置のＳＯＣが高いときに利用者によってＣＤモードからＣＳモードへ走行モードが切替えられると、ＳＯＣが高い状態で制御されるので、過充電が発生し得る。特に、蓄電装置がリチウムイオン二次電池の場合には、過充電によるリチウムの析出が問題となる。

さらに、ＣＳモードによりＳＯＣを維持して所望のタイミングでＣＤモードへ切替えることによりＥＶ走行を利用者が希望したとしても、蓄電装置の温度が低いときは、内燃機関の停止が禁止されるので、利用者の希望に応じてＥＶ走行をすることができない。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、走行モードの切替を利用者が要求可能であり、かつ、蓄電装置の過充電による蓄電装置の劣化を抑制可能なハイブリッド車両を提供することである。

この発明によれば、ハイブリッド車両は、再充電可能な蓄電装置と、蓄電装置から電力を受けて車両駆動力を発生する電動機と、内燃機関と、制御装置と、検出装置と、走行モード切替要求スイッチとを備える。制御装置は、内燃機関を停止して電動機のみを用いての走行を優先させるＣＤモードと、内燃機関を動作させて蓄電装置の充電状態を所定の目標に維持するＣＳモードとを含む走行モードの切替を制御する。検出装置は、蓄電装置の温度を検出する。走行モード切替要求スイッチは、走行モードの切替を利用者が要求可能に構成される。そして、走行モード切替要求スイッチによってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求された場合、制御装置は、蓄電装置のＳＯＣが規定量よりも多く、かつ、蓄電装置の温度が規定温度よりも低いとき、走行モードをＣＤモードに維持する。

好ましくは、ＳＯＣが規定量よりも多いとき、ＳＯＣが規定量以下のときよりも、蓄電装置へ入力可能な電力を示す充電許容電力（Ｗｉｎ）が制限される。また、蓄電装置の温度が規定温度よりも低いとき、温度が規定温度以上のときよりも、充電許容電力が制限される。

好ましくは、走行モード切替要求スイッチによるＣＤモードからＣＳモードへの切替要求に応じてＣＤモードからＣＳモードへ走行モードが切替えられたとき、制御装置は、ＳＯＣの目標を走行モードが切替えられたときのＳＯＣとする。

また、この発明によれば、ハイブリッド車両は、再充電可能な蓄電装置と、蓄電装置から電力を受けて車両駆動力を発生する電動機と、内燃機関と、制御装置と、検出装置と、走行モード切替要求スイッチとを備える。制御装置は、内燃機関を停止して電動機のみを用いての走行を優先させるＣＤモードと、内燃機関を動作させて蓄電装置の充電状態を所定の目標に維持するＣＳモードとを含む走行モードの切替を制御する。検出装置は、蓄電装置の温度を検出する。走行モード切替要求スイッチは、走行モードの切替を利用者が要求可能に構成される。そして、走行モード切替要求スイッチによってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求された場合、制御装置は、蓄電装置のＳＯＣが第１の規定量よりも多く、かつ、蓄電装置の温度が規定温度よりも低いとき、ＣＤモードからＣＳモードへ走行モードを切替えるとともに、ＳＯＣの目標を第１の規定量よりも少ない第２の規定量とする。

好ましくは、走行モード切替要求スイッチによってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求された場合、制御装置は、蓄電装置へ入力可能な電力を示す充電許容電力（Ｗｉｎ）が規定値よりも小さいとき、走行モードをＣＤモードに維持する。

好ましくは、走行モード切替要求スイッチによってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求された場合、制御装置は、ＳＯＣが第１の規定量以下であるか、または、蓄電装置の温度が規定温度以上であるとき、ＣＤモードからＣＳモードへ走行モードを切替えるとともに、ＳＯＣの目標を走行モードが切替えられたときのＳＯＣとする。

好ましくは、ハイブリッド車両は、充電装置をさらに備える。充電装置は、外部電源から電力を受けて蓄電装置を充電するように構成される。そして、制御装置は、充電装置による蓄電装置の充電後、走行モードをＣＤモードに設定する。

好ましくは、蓄電装置は、リチウムイオン二次電池である。

この発明においては、走行モードの切替を利用者が要求可能な走行モード切替要求スイッチが設けられる。そして、走行モード切替要求スイッチによってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求された場合、蓄電装置のＳＯＣが規定量よりも多く、かつ、蓄電装置の温度が規定温度よりも低いと、走行モードがＣＤモードに維持され、または、ＣＤモードからＣＳモードへ走行モードが切替えられるとともにＳＯＣの目標が引き下げられるので、ＳＯＣが高い状態で維持されることはない。したがって、この発明によれば、走行モードの切替を利用者が要求可能であり、かつ、蓄電装置の過充電による蓄電装置の劣化を抑制することができる。

この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。蓄電装置のＳＯＣの変化と走行モードとの関係を示した図である。蓄電装置の充電許容電力を示した図である。実施の形態１において走行モードが切替わる様子の一例を示した図である。図１に示すＥＣＵの機能ブロック図である。走行モード切替要求スイッチによりＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたときのＥＣＵの処理手順を示したフローチャートである。実施の形態２において走行モードが切替わる様子の一例を示した図である。走行モード切替要求スイッチによりＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたときの、実施の形態２におけるＥＣＵの処理手順を示したフローチャートである。走行モード切替要求スイッチによりＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたときの、この変形例におけるＥＣＵの処理手順を示したフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、エンジン２と、動力分割装置４と、モータジェネレータ６，１０と、伝達ギヤ８と、駆動軸１２と、車輪１４とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、蓄電装置１６と、温度センサ１７と、電力変換器１８，２０と、充電器２２と、充電口２４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２６と、走行モード切替要求スイッチ２８とをさらに備える。

動力分割装置４は、エンジン２、モータジェネレータ６および伝達ギヤ８に結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車を動力分割装置４として用いることができ、この３つの回転軸がエンジン２、モータジェネレータ６および伝達ギヤ８の回転軸にそれぞれ接続される。また、モータジェネレータ１０の回転軸は、伝達ギヤ８の回転軸に連結される。すなわち、モータジェネレータ１０と伝達ギヤ８とは、同一の回転軸を有し、その回転軸が動力分割装置４のリングギヤに接続される。

エンジン２が発生する運動エネルギーは、動力分割装置４によってモータジェネレータ６と伝達ギヤ８とに分配される。すなわち、エンジン２は、駆動軸１２に動力を伝達する伝達ギヤ８を駆動するとともにモータジェネレータ６を駆動する動力源としてハイブリッド車両１００に組込まれる。モータジェネレータ６は、エンジン２によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン２の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両１００に組込まれる。また、モータジェネレータ１０は、駆動軸１２に動力を伝達する伝達ギヤ８を駆動する動力源としてハイブリッド車両１００に組込まれる。

蓄電装置１６は、再充電可能な直流電源であり、代表的には、リチウムイオン二次電池であるが、ニッケル水素やその他の二次電池であってもよい。蓄電装置１６は、電力変換器１８，２０へ電力を供給する。また、蓄電装置１６は、モータジェネレータ６および／または１０の発電時、電力変換器１８および／または２０から電力を受けて充電される。さらに、蓄電装置１６は、充電口２４に接続される図示されない外部電源からの充電時、充電器２２から電力を受けて充電される。

温度センサ１７は、蓄電装置１６の温度ＴＢを検出し、その検出値をＥＣＵ２６へ出力する。なお、蓄電装置１６の電圧ＶＢおよび蓄電装置１６に入出力される電流ＩＢも、図示されないセンサによって検出され、その検出値がＥＣＵ２６に与えられる。

電力変換器１８は、ＥＣＵ２６からの信号ＰＷＭ１に基づいて、モータジェネレータ６により発電された電力を直流電力に変換して蓄電装置１６へ出力する。電力変換器２０は、ＥＣＵ２６からの信号ＰＷＭ２に基づいて、蓄電装置１６から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１０へ出力する。なお、電力変換器１８は、エンジン２の始動時、信号ＰＷＭ１に基づいて、蓄電装置１６から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６へ出力する。また、電力変換器２０は、車両の制動時、信号ＰＷＭ２に基づいて、モータジェネレータ１０により発電された電力を直流電力に変換して蓄電装置１６へ出力する。

モータジェネレータ６，１０は、交流電動機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ６は、エンジン２により生成された運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電力変換器１８へ出力する。また、モータジェネレータ６は、電力変換器１８から受ける三相交流電力によって駆動力を発生し、エンジン２の始動を行なう。

モータジェネレータ１０は、電力変換器２０から受ける三相交流電力によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータ１０は、車両の制動時、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーを電気エネルギーに変換して電力変換器２０へ出力する。

エンジン２は、燃料の燃焼による熱エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換し、その変換された運動エネルギーを動力分割装置４へ出力する。たとえば、運動子がピストンであり、その運動が往復運動であれば、いわゆるクランク機構を介して往復運動が回転運動に変換され、ピストンの運動エネルギーが動力分割装置４に伝達される。

充電器２２は、ＥＣＵ２６からの信号ＰＷＭ３に基づいて、充電口２４に与えられる外部電源からの電力を蓄電装置１６の電圧レベルに変換して蓄電装置１６へ出力する。充電口２４は、外部電源から蓄電装置１６へ電力を供給するための外部充電インターフェースである。

ＥＣＵ２６は、電力変換器１８，２０をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれ電力変換器１８，２０へ出力する。また、ＥＣＵ２６は、充電器２２による蓄電装置１６の充電を要求する信号ＣＨＲＧを受けると、充電器２２を駆動するための信号ＰＷＭ３を生成し、その生成した信号ＰＷＭ３を充電器２２へ出力する。

さらに、ＥＣＵ２６は、このハイブリッド車両１００の走行モードの切替を制御する。すなわち、ＥＣＵ２６は、ＥＶ走行を優先させるＣＤモードとするか、それともエンジン２を動作させて蓄電装置１６のＳＯＣを所定の目標に維持するＣＳモードとするかの切替を制御する。

なお、ＣＤモードについて、ＥＶ走行の「優先」とは、蓄電装置１６のＳＯＣを所定の目標に維持することなく、基本的にはＥＶ走行することを意味する。すなわち、運転者によりアクセルペダルが大きく踏込まれたり、エンジン駆動タイプのエアコン動作時やエンジン暖機時などは、エンジン２の動作が許容される。そして、蓄電装置１６のＳＯＣを維持しないで走行するＣＤモードとは、駆動力的に必要がない限りはエンジン２を始動させず、基本的に蓄電装置１６の充電電力をモータジェネレータ１０で消費して車両を走行させるモードのことである。このＣＤモードの間は、結果的に充電よりも放電の割合の方が相対的に大きくなることが多い。

また、ＣＳモードは、蓄電装置１６のＳＯＣを所定の目標に維持するために、エンジン２を動作させてモータジェネレータ６により発電を行なう走行モードを意味し、エンジン２を常時動作させての走行に限定されるものではない。

なお、充電器２２による外部充電の終了後、ＥＣＵ２６は、走行モードをＣＤモードにデフォルト設定する。

図２は、蓄電装置１６のＳＯＣの変化と走行モードとの関係を示した図である。なお、この図２では、後述の走行モード切替要求スイッチ２８による走行モードの切替要求はないものとする。

図２を参照して、外部充電により蓄電装置１６が満充電状態となった後（ＳＯＣ＝ＭＡＸ）、走行が開始されるものとする。上述のように、外部充電後、走行モードはＣＤモードに設定される。ＣＤモードでの走行中は、車両の減速時等に回収される回生電力により一時的にＳＯＣが増加することがあるものの、全体としては走行距離の増加に伴ないＳＯＣは減少する。そして、時刻ｔ１においてＳＯＣがしきい値ＳＯに達すると、走行モードがＣＳモードへ切替わり、しきい値ＳＯの近傍にＳＯＣが制御される。

再び図１を参照して、ＥＣＵ２６は、さらに、走行モード切替要求スイッチ２８から信号ＭＤを受ける。信号ＭＤは、走行モード切替要求スイッチ２８において選択される走行モード（ＣＤモード／ＣＳモード）に応じて変化する。そして、ＥＣＵ２６は、走行モード切替要求スイッチ２８によってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたと判断すると、蓄電装置１６のＳＯＣおよび温度ＴＢに基づいて、後述の制御構造に従って走行モードの切替を制御する。

走行モード切替要求スイッチ２８は、走行モードの切替を利用者が要求するためのインターフェース装置である。この走行モード切替要求スイッチ２８により、ＥＶ走行をするタイミングを利用者が選択することが可能となる。すなわち、このようなスイッチがない場合には、図２に示したように、充電完了後の走行開始後は、走行モードは常時ＣＤモードであり、ＳＯＣがしきい値ＳＯに達した後は、走行モードが常時ＣＳモードとなる。

しかしながら、たとえば、深夜帰宅時の自宅周辺を走行するときや、目的地近辺に排ガス規制区域がある場合など、ＣＤモードでのＥＶ走行を後回しにしたい場合もある。このような場合に、ＣＤモードで走行中に走行モード切替要求スイッチ２８により走行モードをＣＳモードに切替えてＳＯＣを確保しておき、ＥＶ走行を希望する走行区域において走行モード切替要求スイッチ２８により走行モードをＣＳモードからＣＤモードに切替えることによって、その走行区域においてＥＶ走行を行なうことが可能となる。

走行モード切替要求スイッチ２８は、利用者による走行モードの切替要求に応じて、ＥＣＵ２６へ出力される信号ＭＤを変化させる。一例として、走行モード切替要求スイッチ２８は、ＣＤモードからＣＳモードへの切替要求が利用者により入力されると信号ＭＤを活性化し、ＣＳモードからＣＤモードへの切替要求が入力されると信号ＭＤを非活性化する。

図３は、蓄電装置１６の充電許容電力Ｗｉｎを示した図である。図３を参照して、充電許容電力Ｗｉｎは、蓄電装置１６へ入力可能な電力（Ｗ）の最大値である。蓄電装置１６のＳＯＣが高くなると、蓄電装置１６の過充電防止のために充電許容電力Ｗｉｎが制限される。さらに、蓄電装置１６の温度が低いと、蓄電装置１６の内部抵抗の増加により電圧挙動が過敏になるので、蓄電装置１６の温度が低いときも、過電圧防止のために充電許容電力Ｗｉｎが制限される。

すなわち、蓄電装置１６のＳＯＣが高く、かつ、蓄電装置１６の温度が低いときは、充電許容電力Ｗｉｎが特に制限される。そして、このような状況下では、蓄電装置１６のＳＯＣを目標範囲に制御することはできない。

特に、低温下では、空気密度が高いためにエンジン２の出力が目標に対して過剰となる。これにより、エンジン２の出力を用いたモータジェネレータ６による発電量が過剰となり、蓄電装置１６が過充電となるのでエンジン２の出力が絞られる。そして、エンジン２を負荷運転可能なしきい値をエンジン２の出力が下回ることによって、エンジン２の運転モードが、実質的にトルクを出力しない自立運転モードとなり、その結果、蓄電装置１６を充電できずにＳＯＣが低下する。

さらに、蓄電装置１６の温度が低いときは、エンジン２の停止が禁止されるので、走行モード切替要求スイッチ２８により走行モードをＣＤモードからＣＳモードに切替えてＳＯＣを維持し、その後の所望のタイミングで走行モードをＣＳモードからＣＤモードに切替えても、結局のところＥＶ走行をすることができない。

そこで、この実施の形態１では、走行モード切替要求スイッチ２８によってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求された場合、蓄電装置１６のＳＯＣが高く、かつ、蓄電装置１６の温度が低いときは、ＣＤモードからＣＳモードへの切替を不許可として走行モードをＣＤモードに維持することとしたものである。

なお、図３において、放電許容電力Ｗｏｕｔは、蓄電装置１６から出力可能な電力（Ｗ）の最大値である。

図４は、この実施の形態１において走行モードが切替わる様子の一例を示した図である。なお、蓄電装置１６の温度ＴＢは、充電許容電力Ｗｉｎが制限される程度に温度ＴＢが低いことを示す所定のしきい値よりも低いものとする。

図４を参照して、外部充電により蓄電装置１６が満充電状態となった後（ＳＯＣ＝ＭＡＸ）、走行が開始されるものとする。上述のように、外部充電後、走行モードはＣＤモードに設定される。そして、時刻ｔ１１において、走行モード切替要求スイッチ２８によってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたものとする。しかしながら、このときの蓄電装置１６のＳＯＣを示すＳ（ｔ１１）は、予め定められたしきい値Ｓｔｈよりも高く、かつ、蓄電装置１６の温度ＴＢはしきい値より低いので、この時刻ｔ１１における走行モードの切替要求は拒否される。すなわち、走行モードはＣＤモードに維持される。

時刻ｔ１２において、走行モード切替要求スイッチ２８によってＣＤモードからＣＳモードへの切替が再び要求されたものとする。このときのＳＯＣを示すＳ（ｔ１２）は、しきい値Ｓｔｈよりも低いので、この時刻ｔ１２における走行モードの切替要求は受け付けられる。したがって、ＣＤモードからＣＳモードへ走行モードが切替えられ、この走行モードの切替が行なわれたときのＳ（ｔ１２）近傍にＳＯＣが制御される。

図５は、図１に示したＥＣＵ２６の機能ブロック図である。図５を参照して、ＥＣＵ２６は、電力変換制御部３２と、走行モード制御部３４と、ＳＯＣ算出部３６と、充電制御部３８とを含む。電力変換制御部３２は、モータジェネレータ６，１０のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２およびロータ回転位置θ１，θ２、ならびに蓄電装置１６の電圧ＶＢに基づいて、モータジェネレータ６，１０をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれ電圧変換器１８，２０へ出力する。

なお、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２は、アクセル開度や車両速度などに基づいて、図示されないトルク演算部によって算出される。また、モータ電流ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２、ロータ回転位置θ１，θ２および電圧ＶＢの各々については、図示されないセンサによって検出される。

走行モード制御部３４は、走行モード切替要求スイッチ２８からの信号ＭＤ、温度センサ１７によって検出される蓄電装置１６の温度ＴＢ、および蓄電装置１６のＳＯＣを示すＳＯＣ算出部３６からの信号ＳＯＣに基づいて、走行モードの切替を制御する。具体的には、走行モード制御部３４は、信号ＭＤに基づいて、走行モード切替要求スイッチ２８によってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたか否かを判断し、ＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたものと判断されると、後述の処理手順に従って走行モードの切替を制御する。

また、走行モード制御部３４は、蓄電装置１６のＳＯＣがしきい値ＳＯ（図２）に達すると、走行モード切替要求スイッチ２８によるＣＤモードからＣＳモードへの切替要求がなくても、走行モードを強制的にＣＳモードとする。なお、走行モード制御部３４は、充電器２２による外部充電が終了したことの通知を充電制御部３８から受けると、走行モードをＣＤモードに設定する。

また、走行モード制御部３４は、アクセル開度を示すアクセル開度信号ＡＣＣ、車両速度を示す車速信号ＳＰＤ、選択されている走行モード、および信号ＳＯＣに基づいて、エンジン２を動作させるか否かを判定する。具体的には、走行モード制御部３４は、アクセル開度信号ＡＣＣおよび車速信号ＳＰＤに基づいて車両の駆動要求パワーを算出するとともに、予め規定された充放電マップを用いて、蓄電装置１６のＳＯＣに基づいて蓄電装置１６の充放電要求量を算出する。なお、ＣＤモード時は、充電要求量は零である。そして、走行モード制御部３４は、駆動要求パワーに充放電要求量を加算してエンジン出力要求値を算出し、その算出されたエンジン出力要求値が所定のしきい値を超えるか否かに基づいて、エンジン２を動作させるか否かを判定する。

そして、走行モード制御部３４は、上記のエンジン２の動作判定に従ってエンジン２を動作させるものと判定すると、エンジン２を始動させ、上記の動作判定に従ってエンジン２を停止させるものと判定すると、エンジン２を停止させる。

ＳＯＣ算出部３６は、蓄電装置１６の電流ＩＢおよび電圧ＶＢの各検出値に基づいて蓄電装置１６のＳＯＣを算出し、その算出されたＳＯＣを示す信号ＳＯＣを走行モード制御部３４へ出力する。なお、ＳＯＣの算出方法については、種々の公知の手法を用いることができる。

充電制御部３８は、充電器２２による蓄電装置１６の充電を要求する信号ＣＨＲＧが活性化されているとき、充電口２４から入力される電力の電圧ＶＡＣおよび電流ＩＡＣの各検出値に基づいて、充電器２２を駆動するための信号ＰＷＭ３を生成して充電器２２へ出力する。なお、電圧ＶＡＣおよび電流ＩＡＣは、それぞれ図示されないセンサによって検出される。また、充電制御部３８は、充電器２２による外部充電が終了すると、その旨を走行モード制御部３４へ通知する。

図６は、走行モード切替要求スイッチ２８によりＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたときのＥＣＵ２６の処理手順を示したフローチャートである。図６を参照して、ＥＣＵ２６は、走行モード切替要求スイッチ２８から受ける信号ＭＤに基づいて、ＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１０において切替要求があったものと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、蓄電装置１６のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈ（図４）よりも高いか否かを判定する（ステップＳ２０）。ＳＯＣがしきい値Ｓｔｈよりも高いと判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、さらに、充電許容電力Ｗｉｎが制限される程度に蓄電装置１６の温度が低いことを示すしきい値Ｔｔｈよりも蓄電装置１６の温度ＴＢが低いか否かを判定する（ステップＳ３０）。

そして、ステップＳ３０において温度ＴＢがしきい値Ｔｔｈよりも低いと判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、走行モード切替要求スイッチ２８によるＣＤモードからＣＳモードへの切替要求を拒否し、走行モードをＣＤモードに維持する（ステップＳ４０）。

一方、ステップＳ２０においてＳＯＣがしきい値Ｓｔｈ以下であると判定されるか（ステップＳ２０においてＮＯ）、または、ステップＳ３０において温度ＴＢがしきい値Ｔｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ３０においてＮＯ）、ＥＣＵ２６は、ＣＤモードからＣＳモードへ走行モードを切替える（ステップＳ５０）。そして、ＥＣＵ２６は、この走行モード切替時のＳＯＣをＳＯＣ目標として設定し（ステップＳ６０）、その設定されたＳＯＣ目標を実現するように蓄電装置１６の充放電制御を実施する（ステップＳ７０）。

以上のように、この実施の形態１においては、走行モード切替要求スイッチ２８によってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求された場合、蓄電装置１６のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈよりも高く、かつ、蓄電装置１６の温度ＴＢがしきい値Ｔｔｈよりも低いと、走行モードがＣＤモードに維持される。これにより、ＳＯＣが高い状態で維持されることはない。したがって、この実施の形態１によれば、走行モードの切替を利用者が要求可能であり、かつ、蓄電装置１６の過充電による蓄電装置１６の劣化を抑制することができる。

［実施の形態２］
走行モード切替要求スイッチ２８によってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求された場合に、蓄電装置１６のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈよりも高く、かつ、蓄電装置１６の温度ＴＢがしきい値Ｔｔｈよりも低いとき、実施の形態１では、ＣＤモードからＣＳモードへの切替を拒否して走行モードをＣＤモードに維持するものとした。この実施の形態２では、上記条件の成立時、走行モードは要求どおりに切替えられ、ＳＯＣが高止まりしないようにＣＳモードにおけるＳＯＣ目標が引き下げられる。

図７は、実施の形態２において走行モードが切替わる様子の一例を示した図である。なお、この図７は、実施の形態１において説明した図４に対応するものであり、この図７においても、蓄電装置１６の温度ＴＢは、充電許容電力Ｗｉｎが制限される程度に温度ＴＢが低いことを示す所定のしきい値よりも低いものとする。

図７を参照して、図４の場合と同様に、時刻ｔ１１において、走行モード切替要求スイッチ２８によってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたものとする。このときの蓄電装置１６のＳＯＣを示すＳ（ｔ１１）は、しきい値Ｓｔｈよりも高く、かつ、蓄電装置１６の温度ＴＢはしきい値より低いので、ＣＤモードからＣＳモードへ切替えられるとともに、しきい値Ｓｔｈより低い値ＳＣにＳＯＣ目標が引き下げられる。

この実施の形態２におけるハイブリッド車両の全体構成は、図１に示した実施の形態１におけるハイブリッド車両１００と同じである。

図８は、走行モード切替要求スイッチ２８によりＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたときの、実施の形態２におけるＥＣＵ２６の処理手順を示したフローチャートである。図８を参照して、ステップＳ１１０からＳ１３０の処理は、図６に示したステップＳ１０からＳ３０の処理とそれぞれ同じであるので、説明を繰返さない。

ステップＳ１３０において、蓄電装置１６の温度ＴＢがしきい値Ｔｔｈよりも低いと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、ＣＤモードからＣＳモードへ走行モードを切替える（ステップＳ１４０）。そして、ＥＣＵ２６は、しきい値Ｓｔｈ１よりも低い予め定められた値ＳＣ（図７）をＳＯＣ目標として設定し（ステップＳ１５０）、その設定されたＳＯＣ目標を実現するように蓄電装置１６の充放電制御を実施する（ステップＳ１８０）。

一方、ステップＳ１２０においてＳＯＣがしきい値Ｓｔｈ以下であると判定されるか（ステップＳ１２０においてＮＯ）、または、ステップＳ１３０において温度ＴＢがしきい値Ｔｔｈ以上であると判定された場合も（ステップＳ１３０においてＮＯ）、ＥＣＵ２６は、ＣＤモードからＣＳモードへ走行モードを切替える（ステップＳ１６０）。そして、ＥＣＵ２６は、この走行モード切替時のＳＯＣをＳＯＣ目標として設定し（ステップＳ１７０）、その後、ステップＳ１８０へ処理を移行する。

以上のように、この実施の形態２においては、走行モード切替要求スイッチ２８によってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求された場合、蓄電装置１６のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈよりも高く、かつ、蓄電装置１６の温度ＴＢがしきい値Ｔｔｈよりも低いと、ＣＤモードからＣＳモードへ走行モードが切替えられるとともにＳＯＣの目標が引き下げられる。これにより、ＳＯＣが高い状態で維持されることはない。したがって、この実施の形態２によっても、走行モードの切替を利用者が要求可能であり、かつ、蓄電装置１６の過充電による蓄電装置１６の劣化を抑制することができる。

［変形例］
この変形例では、走行モード切替要求スイッチ２８によってＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求された場合の走行モード切替処理において、蓄電装置１６の充電許容電力Ｗｉｎがさらに条件として付加される。そして、充電許容電力Ｗｉｎが規定値よりも小さいとき、実施の形態１で説明したように、走行モードがＣＤモードに維持される。一方、充電許容電力Ｗｉｎが規定値以上のときは、実施の形態２で説明したように、ＣＤモードからＣＳモードへ切替えられるとともに、しきい値Ｓｔｈより低い値ＳＣにＳＯＣ目標が引き下げられる。

図９は、走行モード切替要求スイッチ２８によりＣＤモードからＣＳモードへの切替が要求されたときの、この変形例におけるＥＣＵ２６の処理手順を示したフローチャートである。図９を参照して、このフローチャートは、図８に示した実施の形態２におけるフローチャートにおいて、ステップＳ２００，Ｓ２１０をさらに含む。

すなわち、ステップＳ１３０において、蓄電装置１６の温度ＴＢがしきい値Ｔｔｈよりも低いと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、充電許容電力Ｗｉｎが規定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２００）。なお、図３で説明したように、充電許容電力Ｗｉｎは、蓄電装置１６のＳＯＣおよび温度ＴＢによって変化する。

そして、ステップＳ２００において充電許容電力Ｗｉｎが規定値よりも小さいと判定されると（ステップＳ２００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６は、走行モード切替要求スイッチ２８によるＣＤモードからＣＳモードへの切替要求を拒否し、走行モードをＣＤモードに維持する（ステップＳ２１０）。一方、充電許容電力Ｗｉｎが規定値以上であると判定されると（ステップＳ２００においてＮＯ）、ステップＳ１４０へ処理が移行され、ＣＤモードからＣＳモードへ走行モードが切替えられる。なお、ステップＳ１１０からＳ１９０は、図８で説明したとおりである。

以上のように、この変形例によっても、走行モードの切替を利用者が要求可能であり、かつ、蓄電装置１６の過充電による蓄電装置１６の劣化を抑制することができる。

なお、上記の実施の形態においては、充電器２２を用いて外部電源から蓄電装置１６を充電可能なプラグイン・ハイブリッド車について説明したが、この発明の適用範囲は、プラグイン・ハイブリッド車に必ずしも限定されるものではない。

また、上記の実施の形態においては、蓄電装置１６は、専用の充電器２２によって外部電源から充電するものとしたが、外部電源から蓄電装置１６の充電方法は、このような方法に限られない。たとえば、充電口２４に接続される電力線対をモータジェネレータ６，１０の中性点に接続し、充電口２４からモータジェネレータ６，１０の中性点に与えられる外部電源からの電力を電力変換器１８，２０により変換することによって蓄電装置１６を充電してもよい。

また、上記の実施の形態においては、動力分割装置４によりエンジン２の動力を伝達ギヤとモータジェネレータ６とに分割して伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車両について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車両にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータ６を駆動するためにのみエンジン２を用
い、モータジェネレータ１０でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両や、エンジン２が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車両、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車両などにもこの発明は適用可能である。

なお、上記において、モータジェネレータ１０は、この発明における「電動機」の一実施例に対応し、エンジン２は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応する。また、ＥＣＵ２６は、この発明における「制御装置」の一実施例に対応し、温度センサ１７は、この発明における「検出装置」の一実施例に対応する。さらに、充電器２２は、この発明における「充電装置」の一実施例に対応する。

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、上記した実施の形態の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。

２エンジン、４動力分割装置、６，１０モータジェネレータ、８伝達ギヤ、１２駆動軸、１４車輪、１６蓄電装置、１７温度センサ、１８，２０電力変換器、２２充電器、２４充電口、２６ＥＣＵ、２８走行モード切替要求スイッチ、３２電力変換制御部、３４走行モード制御部、３６ＳＯＣ算出部、３８充電制御部、１００ハイブリッド車両。

Claims

再充電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置から電力を受けて車両駆動力を発生する電動機と、
内燃機関と、
前記内燃機関を停止して前記電動機のみを用いて走行する第１の走行を、前記電動機および前記内燃機関を用いて走行する第２の走行よりも優先させて、前記蓄電装置の充電状態を示す状態量を維持することなく走行する第１のモードと、前記内燃機関を動作させて前記状態量を所定の目標に維持する第２のモードとを含む走行モードの切替を制御する制御装置と、
前記蓄電装置の温度を検出するための検出装置と、
前記走行モードの切替を利用者が要求可能に構成された走行モード切替要求スイッチとを備え、
前記走行モード切替要求スイッチによって前記第１のモードから前記第２のモードへの切替が要求された場合、前記制御装置は、前記状態量が規定量よりも多く、かつ、前記蓄電装置の温度が規定温度よりも低いとき、前記走行モードを前記第１のモードに維持する、ハイブリッド車両。
前記状態量が前記規定量よりも多いとき、前記状態量が前記規定量以下のときよりも、前記蓄電装置へ入力可能な電力を示す充電許容電力が制限され、
前記温度が前記規定温度よりも低いとき、前記温度が前記規定温度以上のときよりも、前記充電許容電力が制限される、請求項１に記載のハイブリッド車両。
前記走行モード切替要求スイッチによる前記第１のモードから前記第２のモードへの切替要求に応じて前記第１のモードから前記第２のモードへ前記走行モードが切替えられたとき、前記制御装置は、前記充電状態の目標を前記走行モードが切替えられたときの前記状態量とする、請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
再充電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置から電力を受けて車両駆動力を発生する電動機と、
内燃機関と、
前記内燃機関を停止して前記電動機のみを用いて走行する第１の走行を、前記電動機および前記内燃機関を用いて走行する第２の走行よりも優先させて、前記蓄電装置の充電状態を示す状態量を維持することなく走行する第１のモードと、前記内燃機関を動作させて前記状態量を所定の目標に維持する第２のモードとを含む走行モードの切替を制御する制御装置と、
前記蓄電装置の温度を検出するための検出装置と、
前記走行モードの切替を利用者が要求可能に構成された走行モード切替要求スイッチとを備え、
前記走行モード切替要求スイッチによって前記第１のモードから前記第２のモードへの切替が要求された場合、前記制御装置は、前記状態量が第１の規定量よりも多く、かつ、前記蓄電装置の温度が規定温度よりも低いとき、前記第１のモードから前記第２のモードへ前記走行モードを切替えるとともに、前記充電状態の目標を前記第１の規定量よりも少ない第２の規定量とする、ハイブリッド車両。
前記走行モード切替要求スイッチによって前記第１のモードから前記第２のモードへの切替が要求された場合、前記制御装置は、前記蓄電装置へ入力可能な電力を示す充電許容電力が規定値よりも小さいとき、前記走行モードを前記第１のモードに維持する、請求項４に記載のハイブリッド車両。
前記走行モード切替要求スイッチによって前記第１のモードから前記第２のモードへの切替が要求された場合、前記制御装置は、前記状態量が前記第１の規定量以下であるか、または、前記温度が前記規定温度以上であるとき、前記第１のモードから前記第２のモードへ前記走行モードを切替えるとともに、前記充電状態の目標を前記走行モードが切替えられたときの前記状態量とする、請求項４または５に記載のハイブリッド車両。
車両外部の電源から電力を受けて前記蓄電装置を充電するように構成された充電装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記充電装置による前記蓄電装置の充電後、前記走行モードを前記第１のモードに設定する、請求項１，２，４および５のいずれかに記載のハイブリッド車両。
前記蓄電装置は、リチウムイオン二次電池である、請求項１，２，４および５のいずれかに記載のハイブリッド車両。