JP5729461B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両の制御装置およびそれを備えるハイブリッド車両に関し、特に、内燃機関および電動機を動力源として搭載するハイブリッド車両の制御装置およびそれを備える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、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。

特開２００９−１６６５１３号公報（特許文献１）は、このようなハイブリッド車両において、蓄電装置の過放電を確実に抑制する手法を開示する。このハイブリッド車両においては、各種センサ出力に基づく要求駆動力に応じてＨＶ走行モードとＥＶ走行モードとが切替えられる。ＥＶ走行モードの実行中にＨＶ走行モードへの切替要求があると、蓄電装置からの電力を受けるモータジェネレータによりエンジンがクランキングされてエンジンが始動する。そして、蓄電装置の電圧が下限電圧を下回らないように放電許容電力Ｗｏｕｔが導出され、その導出された放電許容電力Ｗｏｕｔをモータ消費パワーが超えないようにトルク指令値Ｔｒｅｆが調整される。ここで、ＨＶ走行モードへの切替要求後の所定時間内にアクセル開度が所定の基準値に達した場合には、下限電圧が一時的に嵩上げされる。

このハイブリッド車両によれば、蓄電装置を過放電から確実に保護することができ、その結果、蓄電装置の充放電能力を十分に発揮させて、車両の走行性能および燃費性能を向上させることが可能となる（特許文献１参照）。

特開２００９−１６６５１３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いる。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が、プラグイン・ハイブリッド車に対しては、そのような要求が特に強い。

一方、内燃機関を停止して電動機のみを用いての走行（以下では、このような走行を「ＥＶ（Electric Vehicle）走行」とも称し、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。）が多くなると、電気部品に対する熱負荷が大きくなる。この場合、電気部品の耐熱性を上げることも考えられるが、電気部品の耐熱性を上げることは、大きなコスト増を招くので必ずしも得策とはいえない。

それゆえに、この発明の目的は、ハイブリッド車両において、電気部品に対する熱負荷に配慮しつつＥＶ走行を拡大することである。

この発明によれば、ハイブリッド車両の制御装置は、走行モード制御部と、判定部と、放電許容電力制御部とを備える。ハイブリッド車両は、車両駆動力を発生する内燃機関と、充放電可能な蓄電装置と、蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動機とを含む。そして、走行モード制御部は、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第１のモード（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示す状態量を所定の目標に維持する第２のモード（ＣＳモード）とを含む走行モードの切替を制御する。判定部は、蓄電装置が放電可能な電力を示す放電許容電力（Ｗｏｕｔ）に基づいて内燃機関の始動判定を行なう。放電許容電力制御部は、走行モードおよび内燃機関の動作／停止に基づいて放電許容電力を変更する。

好ましくは、走行モードが第１のモードであり、かつ、内燃機関が停止しているとき、放電許容電力制御部は、走行モードが第１のモードであり、かつ、内燃機関が動作しているとき、または、走行モードが第２のモードのときよりも放電許容電力を拡大する。

さらに好ましくは、ハイブリッド車両は、車両外部の電源から電力の供給を受けて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含む。そして、走行モード制御部は、充電装置による蓄電装置の充電後、走行モードを第１のモードに設定する。

好ましくは、判定部は、走行モードが第１のモードであり、かつ、内燃機関が動作しているとき、放電許容電力制御部によって拡大された放電許容電力に基づいて内燃機関の停止判定を行なう。

好ましくは、ハイブリッド車両の制御装置は、レート処理部をさらに備える。レート処理部は、放電許容電力の変更時、放電許容電力を所定のレートで変化させる。

好ましくは、放電許容電力制御部は、放電許容電力の変更中に内燃機関の始動が行なわれるとき、放電許容電力を固定する。

また、好ましくは、放電許容電力制御部は、走行モードの切替時に内燃機関の始動が行なわれるとき、放電許容電力を固定する。

好ましくは、放電許容電力の拡大からの復帰時における放電許容電力の変化レートは、放電許容電力の拡大時における放電許容電力の変化レートよりも小さい。

また、好ましくは、放電許容電力の拡大時における放電許容電力の変化レートは、放電許容電力の拡大からの復帰時における放電許容電力の変化レートよりも大きい。

好ましくは、ハイブリッド車両の制御装置は、一時拡大処理部をさらに備える。一時拡大処理部は、内燃機関の始動時に放電許容電力を一時的に拡大する。そして、一時拡大処理部は、放電許容電力制御部により放電許容電力が拡大されているとき、放電許容電力を一時的に拡大する処理を非実行とする。

また、この発明によれば、ハイブリッド車両は、上述したいずれかの制御装置を備える。

この発明においては、走行モードおよび内燃機関の動作／停止に基づいて放電許容電力（Ｗｏｕｔ）が変更される。これにより、走行モードが第１のモード（ＣＤモード）であり、かつ、内燃機関が停止している場合に、走行モードが第１のモードであり、かつ、内燃機関が動作しているとき、または、走行モードが第２のモード（ＣＳモード）のときよりも放電許容電力を拡大することができるので、ＥＶ走行中の走行パワーを確保し、かつ、内燃機関の動作時および第２のモード時においては電気部品への熱負荷の増加を抑えることができる。したがって、この発明によれば、電気部品に対する熱負荷に配慮しつつＥＶ走行を拡大することが可能となる。

この発明の実施の形態による制御装置が適用されるハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。 図１に示すハイブリッド車両の電気システムの構成を示すブロック図である。 図２に示すＥＣＵの機能ブロック図である。 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。 蓄電装置の放電許容電力を示した図である。 走行モードおよびエンジンの動作／停止に応じた放電許容電力の拡大／非拡大を説明するための図である。 エンジンの停止判定に用いられる放電許容電力を示した図である。 放電許容電力の制御に関する一連の処理手順を説明するためのフローチャートである。 ＣＤモード時にエンジンが始動するときの放電許容電力の変化を示した図である。 ＣＤモード時にエンジンが停止するときの放電許容電力の変化を示した図である。 走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切替わるときの放電許容電力の変化を示した図である。 走行モードがＣＳモードからＣＤモードに切替わるときの放電許容電力の変化を示した図である。 ＣＤモードからＣＳモードへの走行モードの切替わりに伴ないエンジンが始動するときの放電許容電力の変化を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し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。

図１は、この発明の実施の形態による制御装置が適用されるハイブリッド車両の全体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１００は、蓄電装置１０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０と、動力出力装置３０と、ディファレンシャルギヤ（以下「ＤＧ（Differential Gear）」とも称する。）４０とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、前輪５０Ｌ，５０Ｒと、後輪６０Ｌ，６０Ｒと、フロントシート７０Ｌ，７０Ｒと、リアシート８０と、充電インレット９０と、充電器９２とをさらに備える。

蓄電装置１０は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置１０は、たとえばリアシート８０の後方部に配置され、ＰＣＵ２０と電気的に接続されてＰＣＵ２０へ直流電圧を供給する。また、蓄電装置１０は、動力出力装置３０によって発電された電力をＰＣＵ２０から受けて充電される。さらに、蓄電装置１０は、充電インレット９０に接続される車両外部の電源から供給される電力を受ける充電器９２によって充電される。なお、以下では、車両外部の電源を「外部電源」とも称し、外部電源による蓄電装置１０の充電を「外部充電」とも称する。

ＰＣＵ２０は、ハイブリッド車両１００内で必要となる電力変換器を統括的に示したものである。ＰＣＵ２０は、蓄電装置１０から供給される電圧を昇圧するコンバータや、動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータを駆動するインバータ等を含む。

ＥＣＵ１５は、運転状況・車両状況を示す各種センサからの各種センサ出力１７を受ける。各種センサ出力１７には、アクセルペダル３５の踏込み量に応じたアクセル開度や、車輪回転数に応じた車両速度等が含まれる。そして、ＥＣＵ１５は、入力されたこれらのセンサ出力に基づき、ハイブリッド車両１００に関する種々の制御を実行する。

動力出力装置３０は、車輪の駆動力源として設けられ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジンを含む。これらは、動力分割装置（図示せず）を介して機械的に連結される。そして、ハイブリッド車両１００の走行状況に応じて、動力分割装置を介して上記３者の間で駆動力の配分および結合が行なわれ、その結果として前輪５０Ｌ，５０Ｒが駆動される。ＤＧ４０は、動力出力装置３０から出力される動力を前輪５０Ｌ，５０Ｒへ伝達するとともに、前輪５０Ｌ，５０Ｒから受ける回転力を動力出力装置３０へ伝達する。これにより、動力出力装置３０は、エンジンおよびモータジェネレータによる動力を、ＤＧ４０を介して前輪５０Ｌ，５０Ｒへ伝達して前輪５０Ｌ，５０Ｒを駆動する。また、動力出力装置３０は、前輪５０Ｌ，５０Ｒによるモータジェネレータの回転力を受けて発電し、その発電した電力をＰＣＵ２０へ供給する。

なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、発電機としても電動機としても機能し得るが、モータジェネレータＭＧ１が、主として発電機として動作し、モータジェネレータＭＧ２が、主として電動機として動作する。詳細には、モータジェネレータＭＧ１は、動力分割装置によって分配されるエンジンの出力の一部を受けて発電する。また、モータジェネレータＭＧ１は、蓄電装置１０から電力の供給を受けて電動機として動作し、エンジンをクランキングして始動する。

モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置１０に蓄えられた電力およびモータジェネレータＭＧ１の発電した電力の少なくとも一方によって駆動される。そして、モータジェネレータＭＧ２の駆動力は、ＤＧ４０を介して前輪５０Ｌ，５０Ｒの駆動軸へ伝達される。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、エンジンをアシストして車両を走行させたり、自己の駆動力のみによって車両を走行させたりする。また、車両の制動時には、モータジェネレータＭＧ２は、前輪５０Ｌ，５０Ｒにより駆動されて発電機として動作する。このとき、モータジェネレータＭＧ２により発電された電力は、ＰＣＵ２０を介して蓄電装置１０に充電される。

そして、ＰＣＵ２０は、ＥＣＵ１５からの制御指示に従って、蓄電装置１０から受ける直流電圧を昇圧するとともに、その昇圧した直流電圧を交流電圧に変換して、動力出力装置３０に含まれるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動する。また、ＰＣＵ２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回生動作時には、ＥＣＵ１５からの制御指示に従って、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の発電した交流電圧を直流電圧に変換して蓄電装置１０を充電する。

充電インレット９０は、外部電源に接続された充電ケーブル（図示せず）のコネクタを接続可能に構成される。そして、外部充電時、充電インレット９０に接続される外部電源から電力を受け、その受けた電力を充電器９２へ供給する。充電器９２は、充電インレット９０と蓄電装置１０との間に設けられ、充電インレット９０に接続される外部電源から供給される電力を蓄電装置１０の電圧レベルに変換して蓄電装置１０へ出力する。

図２は、図１に示したハイブリッド車両１００の電気システムの構成を示すブロック図である。図２を参照して、電気システムは、蓄電装置１０と、ＳＭＲ（System Main Relay）１０５，１０６と、ＰＣＵ２０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、ＥＣＵ１５と、充電インレット９０と、充電器９２とを含む。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割装置を介してエンジンＥＮＧおよび図示されない駆動輪（図１の前輪５０Ｌ，５０Ｒ）と連結される。そして、ハイブリッド車両１００は、エンジンＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ２を用いて走行可能であり、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの始動およびエンジンＥＮＧの動力を用いた発電を行なう。

ＳＭＲ１０５は、蓄電装置１０とＰＣＵ２０との間に設けられ、車両の走行時等にＥＣＵ１５からの指令に応じてオンされる。ＳＭＲ１０６は、蓄電装置１０と充電器９２との間に設けられ、外部充電時にＥＣＵ１５からの指令に応じてオンされる。

ＰＣＵ２０は、コンバータ１１０と、コンデンサ１２０と、モータ駆動制御器１３１，１３２と、コンバータ／インバータ制御部１４０とを含む。この実施の形態では、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は交流モータであり、モータ駆動制御器１３１，１３２はインバータによって構成される。以下では、モータ駆動制御器１３１（１３２）を「インバータ１３１（１３２）」とも称する。

コンバータ１１０は、コンバータ／インバータ制御部１４０からの制御信号Ｓｃｎｖに基づいて、正極線１０３および負極線１０２間の電圧Ｖｍを蓄電装置１０の電圧Ｖｂ以上に昇圧する。コンバータ１１０は、たとえば、電流可逆型の昇圧チョッパ回路によって構成される。

インバータ１３１，１３２は、それぞれモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に対応して設けられる。インバータ１３１，１３２は、互いに並列してコンバータ１１０に接続され、コンバータ／インバータ制御部１４０からの制御信号Ｓｐｗｍ１，Ｓｐｗｍ２に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動する。

コンバータ／インバータ制御部１４０は、ＥＣＵ１５から受ける制御指令値（電圧Ｖｍの目標値やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク目標値等）に基づいて、コンバータ１１０およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２をそれぞれ駆動するための制御信号Ｓｃｎｖ，Ｓｐｗｍ１，Ｓｐｗｍ２を生成する。そして、コンバータ／インバータ制御部１４０は、その生成された制御信号Ｓｃｎｖ，Ｓｐｗｍ１，Ｓｐｗｍ２をそれぞれコンバータ１１０およびインバータ１３１，１３２へ出力する。

ＥＣＵ１５は、各種センサ出力１７に基づいて、このハイブリッド車両１００の走行モードの制御や、エンジンＥＮＧの始動／停止判定、蓄電装置１０の充放電制御等の各種制御を行なう。そして、ＥＣＵ１５は、ＰＣＵ２０を駆動するための制御指令値を生成し、その生成した制御指令値をＰＣＵ２０のコンバータ／インバータ制御部１４０へ出力する。また、ＥＣＵ１５は、外部充電時、充電器９２を駆動するための信号を生成し、その生成した信号を充電器９２へ出力する。

図３は、図２に示したＥＣＵ１５の機能ブロック図である。図３を参照して、ＥＣＵ１５は、ＳＯＣ算出部１５０と、走行モード制御部１５２と、Ｗｏｕｔ制御部１５４と、エンジン始動／停止判定部１５６とを含む。また、ＥＣＵ１５は、指令生成部１５８と、充電制御部１６０と、レート処理部１６２と、一時拡大処理部１６４とをさらに含む。

ＳＯＣ算出部１５０は、図示されないセンサによって検出される蓄電装置１０の電圧Ｖｂおよび電流Ｉｂに基づいて、蓄電装置１０の充電状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）を算出する。このＳＯＣは、蓄電装置１０の満充電状態に対する蓄電量を０〜１００％で表わしたものであり、蓄電装置１０の蓄電残量を示す。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。

走行モード制御部１５２は、ＳＯＣ算出部１５０によって算出されたＳＯＣに基づいて、車両の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１５２は、エンジンＥＮＧを停止してモータジェネレータＭＧ２のみを用いての走行を優先させるＣＤ（Charge Depleting）モードとするか、それともエンジンＥＮＧを動作させて蓄電装置１０のＳＯＣを所定の目標に維持するＣＳ（Charge Sustaining）モードとするかの切替を制御する。

なお、ＣＤモードでも、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ＥＮＧの動作が許容される。このＣＤモードは、蓄電装置１０のＳＯＣを維持することなく、基本的に蓄電装置１０に蓄えられた電力をエネルギー源として車両を走行させる走行モードである。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。一方、ＣＳモードは、蓄電装置１０のＳＯＣを所定の目標に維持するために、必要に応じてエンジンＥＮＧを動作させてモータジェネレータＭＧ１により発電を行なう走行モードであり、エンジンＥＮＧを常時動作させての走行に限定されるものではない。

すなわち、走行モードがＣＤモードであっても、アクセルペダルが大きく踏込まれて大きな車両パワーが要求されればエンジンＥＮＧは動作する。また、走行モードがＣＳモードであっても、ＳＯＣが目標値を上回っていればエンジンＥＮＧは停止する。そこで、走行モードに拘わらず、エンジンＥＮＧを停止してモータジェネレータＭＧ２のみを用いての走行を「ＥＶ走行」と称し、エンジンＥＮＧを動作させてモータジェネレータＭＧ２およびエンジンＥＮＧを用いての走行を「ＨＶ走行」と称する。

図４は、蓄電装置１０のＳＯＣの変化と走行モードとの関係を示した図である。図４を参照して、外部充電により蓄電装置１０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。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Ｓｔｈに達すると、走行モードがＣＳモードへ切替わり、しきい値Ｓｔｈの近傍にＳＯＣが制御される。

再び図３を参照して、走行モード制御部１５２は、外部充電の終了を示す充電終了信号ＣＧＥＮＤを充電制御部１６０から受けると、上述のように走行モードをＣＤモードに設定する。そして、走行モード制御部１５２は、走行モードがＣＤモードかＣＳモードかを示すモード信号ＭＤをＷｏｕｔ制御部１５４、エンジン始動／停止判定部１５６および指令生成部１５８へ出力する。

Ｗｏｕｔ制御部１５４は、ＳＯＣ算出部１５０から蓄電装置１０のＳＯＣを受け、走行モードを示すモード信号ＭＤを走行モード制御部１５２から受ける。また、Ｗｏｕｔ制御部１５４は、エンジンＥＮＧが動作しているか停止しているかを示すエンジンモード信号ＥＧＭＤをエンジン始動／停止判定部１５６から受ける。そして、Ｗｏｕｔ制御部１５４は、これらの各信号に基づいて、蓄電装置１０が放電可能な電力（Ｗ）を示す放電許容電力Ｗｏｕｔを算出する。

図５は、蓄電装置１０の放電許容電力Ｗｏｕｔを示した図である。図５を参照して、放電許容電力Ｗｏｕｔは、蓄電装置１０が出力可能な電力（Ｗ）の最大値である。蓄電装置１０のＳＯＣが低下すると、過放電防止のために放電許容電力Ｗｏｕｔは制限される。

この実施の形態では、後述するように、車両の走行モードおよびエンジンＥＮＧの動作／停止に基づいて放電許容電力Ｗｏｕｔが変更される。具体的には、走行モードがＣＤモードであり、かつ、エンジンＥＮＧが動作しているとき、または走行モードがＣＳモードのときは、放電許容電力Ｗｏｕｔはデフォルト値のＷ０に設定される。一方、走行モードがＣＤモードであり、かつ、エンジンＥＮＧが停止しているときは、放電許容電力ＷｏｕｔがＷ０から予め定められたＷ１に拡大される。

なお、充電許容電力Ｗｉｎは、蓄電装置１０へ入力可能な電力（Ｗ）の最大値である。充電許容電力Ｗｉｎについては、蓄電装置１０のＳＯＣが高くなると、過充電防止のために充電許容電力Ｗｉｎが制限される。

再び図３を参照して、Ｗｏｕｔ制御部１５４は、予め準備されるマップ等を用いて、蓄電装置１０のＳＯＣや温度等に基づいて放電許容電力Ｗｏｕｔ（デフォルト値Ｗ０）を算出する。そして、Ｗｏｕｔ制御部１５４は、走行モード制御部１５２から受けるモード信号ＭＤによって示される走行モード、およびエンジン始動／停止判定部１５６から受けるエンジンモード信号ＥＧＭＤ信号によって示されるエンジンＥＮＧの動作／停止に基づいて、放電許容電力Ｗｏｕｔを変更する。

すなわち、図６に示すように、走行モードがＣＤモードであって、かつ、エンジンＥＮＧが停止しているとき、Ｗｏｕｔ制御部１５４は、放電許容電力ＷｏｕｔをＷ０から予め定められたＷ１に拡大する（図５）。一方、走行モードがＣＤモードであって、かつ、エンジンＥＮＧが動作しているとき、または、走行モードがＣＳモードのとき、Ｗｏｕｔ制御部１５４は、放電許容電力Ｗｏｕｔの拡大を行なわない。

走行モードがＣＤモードであって、かつ、エンジンＥＮＧが停止しているときに放電許容電力Ｗｏｕｔを拡大するのは、エンジンＥＮＧの始動頻度をできる限り減らし、ＥＶ走行を拡充するためである。すなわち、上述のように、走行モードがＣＤモードであっても、アクセルペダルが踏込まれて車両要求パワーが放電許容電力Ｗｏｕｔを超えると、要求パワーを満たすためにエンジンＥＮＧが始動してＥＶ走行からＨＶ走行に切替わる。

しかしながら、アクセルペダルを踏込むことによって頻繁にエンジンＥＮＧが始動していては、運転者は十分なＥＶ走行感を得ることができない。そこで、この実施の形態では、走行モードがＣＤモードであって、かつ、エンジンＥＮＧが停止しているときに放電許容電力Ｗｏｕｔを拡大し、エンジンＥＮＧが始動する頻度を抑制することによってＥＶ走行感を高めることとしたものである。

一方、この実施の形態では、放電許容電力Ｗｏｕｔを常時拡大するのではなく、走行モードがＣＤモードであって、かつ、エンジンＥＮＧが動作しているとき、または、走行モードがＣＳモードのときは、放電許容電力Ｗｏｕｔの拡大を行なわない。このようにしたのは、電気部品（主にコンバータ１１０）の熱負荷の増加を抑えるとともに、エンジン動作時およびＣＳモードでの走行時における車両の加速特性を本実施の形態の適用前後で変えないようにするためである。

再び図３を参照して、Ｗｏｕｔ制御部１５４は、走行モードおよびエンジンＥＮＧの動作／停止に基づいて上記の変更処理が行なわれた放電許容電力Ｗｏｕｔをエンジン始動／停止判定部１５６および指令生成部１５８へ出力する。また、Ｗｏｕｔ制御部１５４は、放電許容電力Ｗｏｕｔが拡大されているとき、すなわち、走行モードがＣＤモードであって、かつ、エンジンＥＮＧが停止しているとき、放電許容電力Ｗｏｕｔが拡大されていることを一時拡大処理部１６４（後述）へ通知する。

エンジン始動／停止判定部１５６は、Ｗｏｕｔ制御部１５４から放電許容電力Ｗｏｕｔを受ける。また、エンジン始動／停止判定部１５６は、走行モードを示すモード信号ＭＤを走行モード制御部１５２から受ける。そして、エンジン始動／停止判定部１５６は、走行モードおよび放電許容電力Ｗｏｕｔに基づいて、エンジンＥＮＧの始動判定および停止判定を行なう。

具体的には、エンジン始動／停止判定部１５６は、各種センサ出力１７（図１）として受けるアクセル開度ＡＣＣや車両速度ＳＰＤ等に基づいて車両要求パワーを算出する。そして、図７に示すように、走行モードがＣＤモードのとき、エンジン始動／停止判定部１５６は、拡大された放電許容電力Ｗｏｕｔ（図５のＷ１）に基づいてモータジェネレータＭＧ２が出力可能な最大パワーを算出し、その算出された最大パワーと車両要求パワーとの比較結果に基づいて、エンジンＥＮＧの始動判定および停止判定を行なう。

すなわち、上述のように、走行モードがＣＤモードのとき、エンジンＥＮＧの動作中は、放電許容電力Ｗｏｕｔは非拡大（デフォルト値Ｗ０）であるところ（図６）、エンジンＥＮＧの停止判定には、拡大された放電許容電力Ｗｏｕｔ（Ｗ１）が用いられる。これにより、ＣＤモード時にエンジンＥＮＧが始動した後においてはエンジンＥＮＧを停止しやすくし、ＥＶ走行感をさらに高めることができる。

なお、走行モードがＣＳモードのときは、エンジン始動／停止判定部１５６は、非拡大の放電許容電力Ｗｏｕｔ（Ｗ０）に基づいてモータジェネレータＭＧ２の最大パワーを算出し、その算出された最大パワーと車両要求パワーとの比較結果に基づいて、エンジンＥＮＧの始動判定および停止判定を行なう。

再び図３を参照して、指令生成部１５８は、走行モード、放電許容電力ＷｏｕｔおよびエンジンＥＮＧの動作／停止を示すエンジンモードに基づいて、ＰＣＵ２０を駆動するための制御指令値（たとえば、電圧Ｖｍの目標値やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク目標値等）を生成する。そして、指令生成部１５８は、その生成した制御指令値をＰＣＵ２０のコンバータ／インバータ制御部１４０（図２）へ出力する。

充電制御部１６０は、充電インレット９０（図２）に外部電源が接続されると、図示されないセンサによって検出される入力電圧Ｖａｃおよび入力電流Ｉａｃに基づいて、充電器９２を駆動するための制御信号を生成し、充電器９２へ出力する。そして、充電制御部１６０は、ＳＯＣ算出部１５０から受ける蓄電装置１０のＳＯＣが所定の上限値に達すると、充電制御を終了するとともに充電終了を示す充電終了信号ＣＧＥＮＤを走行モード制御部１５２へ出力する。これにより、上述のように、走行モード制御部１５２において走行モードがＣＤモードに設定される。

レート処理部１６２は、Ｗｏｕｔ制御部１５４において放電許容電力ＷｏｕｔがＷ０からＷ１へ拡大されるとき、および放電許容電力ＷｏｕｔがＷ１からＷ０へ復帰するとき、放電許容電力Ｗｏｕｔの変化にレート処理を施す。ここで、レート処理部１６２は、放電許容電力ＷｏｕｔがＷ１からＷ０へ復帰するときの変化レートを、放電許容電力ＷｏｕｔがＷ０からＷ１へ拡大するときの変化レートよりも小さくする。これにより、電力制御の追従遅れにより蓄電装置１０の放電電力が放電許容電力Ｗｏｕｔを超えるのを抑える。

言い換えると、レート処理部１６２は、放電許容電力ＷｏｕｔがＷ０からＷ１へ拡大するときの変化レートを、放電許容電力ＷｏｕｔがＷ１からＷ０へ復帰するときの変化レートよりも大きくする。これにより、ＣＤモード時にＨＶ走行からＥＶ走行へ切替わるときの出力不足による車両のもたつきを防止する。

一時拡大処理部１６４は、モータジェネレータＭＧ１によるエンジンＥＮＧのクランキング時など一時的に大電力が必要とされるとき、蓄電装置１０の放電許容電力Ｗｏｕｔを一時的に拡大する。ここで、一時拡大処理部１６４は、放電許容電力Ｗｏｕｔが拡大中であることを示す通知をＷｏｕｔ制御部１５４から受けているときは、放電許容電力Ｗｏｕｔの一時拡大処理を非実行とする。Ｗｏｕｔ制御部１５４によって放電許容電力Ｗｏｕｔが既に拡大されているので、一時拡大処理部１６４による拡大処理を不要としたものである。

なお、Ｗｏｕｔ制御部１５４において、放電許容電力Ｗｏｕｔの変更中（Ｗ０からＷ１への拡大時およびＷ１からＷ０への復帰時）にエンジンＥＮＧが始動されるとき、エンジンＥＮＧの始動中は放電許容電力Ｗｏｕｔを固定するのが望ましい。あるいは、走行モードの切替時（ＣＤモードからＣＳモードへの切替時およびＣＳモードからＣＤモードへの切替時）にエンジンＥＮＧが始動されるとき、エンジンＥＮＧの始動中は放電許容電力Ｗｏｕｔを固定するのが望ましい。放電許容電力Ｗｏｕｔの値については、一例として、エンジンＥＮＧの始動が開始されたときの値に固定される。これにより、エンジンＥＮＧの始動時に蓄電装置１０から出力される電力が安定するので、エンジン始動処理が安定化する。

図８は、放電許容電力Ｗｏｕｔの制御に関する一連の処理手順を説明するためのフローチャートである。図８を参照して、ＥＣＵ１５は、予め準備されるマップ等を用いて、放電許容電力Ｗｏｕｔ（デフォルト値Ｗ０）を算出する（ステップＳ１０）。

次いで、ＥＣＵ１５は、走行モードがＣＤモードであって、かつ、エンジンＥＮＧが停止しているか否かを判定する（ステップＳ２０）。走行モードがＣＤモードでない（すなわちＣＳモード）、または、エンジンＥＮＧが動作していると判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、ＥＣＵ１５は、後述のステップＳ７０へ処理を移行する。

ステップＳ２０において、走行モードがＣＤモードであって、かつ、エンジンＥＮＧが停止していると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１５は、図５に示したように、放電許容電力ＷｏｕｔをＷ０から予め定められたＷ１へ拡大する（ステップＳ３０）。

ここで、放電許容電力Ｗｏｕｔが変更されるとき、ＥＣＵ１５は、放電許容電力Ｗｏｕｔの変化レートを制限するレートリミット処理を実行する（ステップＳ４０）。さらにここで、ＥＣＵ１５は、放電許容電力Ｗｏｕｔの変更中にエンジンＥＮＧの始動が要求されたか否かを判定する（ステップＳ５０）。そして、放電許容電力Ｗｏｕｔの変更中にエンジンＥＮＧの始動が要求されたと判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１５は、放電許容電力Ｗｏｕｔを固定する（ステップＳ６０）。一例として、エンジンＥＮＧの始動が要求されたときの値に放電許容電力Ｗｏｕｔが固定される。

次いで、ＥＣＵ１５は、Ｗｏｕｔ制限処理を行なう（ステップＳ７０）。一例として、図５に示したように、蓄電装置１０のＳＯＣが低くなると、放電許容電力Ｗｏｕｔが制限される。あるいは、コンバータ１１０の温度が上昇したとき等も、放電許容電力Ｗｏｕｔを制限してもよい。

続いて、ＥＣＵ１５は、エンジンＥＮＧの始動が要求されたか否かを判定する（ステップＳ８０）。エンジンＥＮＧの始動が要求されたと判定されると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１５は、放電許容電力Ｗｏｕｔが拡大中であるか否かをさらに判定する（ステップＳ９０）。そして、放電許容電力Ｗｏｕｔは拡大中でないと判定されると（ステップＳ９０においてＮＯ）、ＥＣＵ１５は、放電許容電力Ｗｏｕｔの一時拡大処理を実行する（ステップＳ１００）。

すなわち、ステップＳ９０において放電許容電力Ｗｏｕｔが拡大中であると判定されると（ステップＳ９０においてＹＥＳ）、放電許容電力Ｗｏｕｔが既に拡大されていることから一時拡大処理は不要であると判定され、ステップＳ１００を実行することなくステップＳ１１０へ処理が移行される。

以下、種々の状況変化における放電許容電力Ｗｏｕｔの変化を図９〜図１３に示す。
図９は、ＣＤモード時にエンジンが始動するときの放電許容電力Ｗｏｕｔの変化を示した図である。図９を参照して、エンジンモードの「ＥＶ」は、エンジンＥＮＧを停止してのＥＶ走行であることを示す。また、「ＣＲＫ」は、蓄電装置１０から電力の供給を受けてモータジェネレータＭＧ１によりエンジンＥＮＧがクランキングされていることを示す。「ＨＶ」は、エンジンＥＮＧが動作したＨＶ走行であることを示す。

時刻ｔ１前は、エンジンＥＮＧは停止しており（エンジンモード「ＥＶ」）、放電許容電力Ｗｏｕｔは、Ｗ１に拡大されている。エンジン始動／停止パワーしきい値も拡大値Ｗ１が用いられる。

アクセルペダルが踏込まれる等によって、時刻ｔ１において、エンジン始動／停止パワーしきい値を車両要求パワーが超えると、エンジンＥＮＧがクランキングされる（エンジンモード「ＣＲＫ」）。なお、放電許容電力Ｗｏｕｔは既にＷ１に拡大されているので、エンジンＥＮＧのクランキングに伴なう放電許容電力Ｗｏｕｔの一時拡大処理は実行されない。

時刻ｔ２において、エンジンＥＮＧが始動すると（エンジンモード「ＨＶ」）、放電許容電力Ｗｏｕｔは、Ｗ１からＷ０へ復帰する。このとき、放電許容電力Ｗｏｕｔが急激に低下することにより放電電力が放電許容電力Ｗｏｕｔを超えるのを防止するため、放電許容電力Ｗｏｕｔの変化レートが制限される。

なお、エンジンＥＮＧが始動しても、上述のように、エンジン始動／停止パワーしきい値は、拡大値のＷ１のままである。これにより、エンジンＥＮＧの始動後において、エンジンＥＮＧが停止しやすくなる。

図１０は、ＣＤモード時にエンジンが停止するときの放電許容電力Ｗｏｕｔの変化を示した図である。図１０を参照して、時刻ｔ３前は、エンジンＥＮＧが動作しており（エンジンモード「ＨＶ」）、放電許容電力ＷｏｕｔはＷ０（非拡大）である。エンジン始動／停止パワーしきい値には、上述のように、拡大値のＷ１が用いられる。

そして、時刻ｔ３において、エンジン始動／停止パワーしきい値（Ｗ１）を車両要求パワーが下回ると、エンジンＥＮＧの停止処理が実行される（エンジンモード「ＳＴＰ」）。そうすると、放電許容電力ＷｏｕｔがＷ０からＷ１に拡大される。なお、Ｗ０からＷ１への拡大時も、Ｗ１からＷ０への復帰時と同様に放電許容電力Ｗｏｕｔの変化レートが制限されるが、出力不足による車両のもたつきを防止するため、Ｗ０からＷ１への拡大時の方がＷ１からＷ０への復帰時よりも変化レートは大きい。

図１１は、走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切替わるときの放電許容電力Ｗｏｕｔの変化を示した図である。図１１を参照して、時刻ｔ１１前は、走行モードがＣＤモードであり、エンジンＥＮＧは停止しているものとする（ＥＶ走行）。したがって、放電許容電力ＷｏｕｔはＷ１に拡大されており、エンジン始動／停止パワーしきい値についても、拡大値のＷ１が用いられる。

時刻ｔ１１において、蓄電装置１０のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈに達すると、走行モードがＣＳモードに切替わる（図４）。そうすると、放電許容電力Ｗｏｕｔは、Ｗ１からＷ０へ復帰する。このときも、放電許容電力Ｗｏｕｔが急激に低下することにより放電電力が放電許容電力Ｗｏｕｔを超えるのを防止するため、放電許容電力Ｗｏｕｔの変化レートが制限される。

なお、ＣＤモード時は、エンジンＥＮＧが始動しても、エンジン始動／停止パワーしきい値は拡大値のＷ１のままであったが（図９）、ここでは走行モードがＣＳモードに切替わっているので、エンジン始動／停止パワーしきい値はＷ０に切替えられる。

図１２は、走行モードがＣＳモードからＣＤモードに切替わるときの放電許容電力Ｗｏｕｔの変化を示した図である。図１２を参照して、時刻ｔ１２前は、走行モードがＣＳモードである。したがって、放電許容電力ＷｏｕｔはＷ０（非拡大）であり、エンジン始動／停止パワーしきい値にもＷ０が用いられる。

時刻ｔ１２において、走行モードがＣＤモードに切替わると、放電許容電力Ｗｏｕｔは、Ｗ０からＷ１へ拡大される。なお、エンジンＥＮＧは停止しているものとする。このときも、放電許容電力Ｗｏｕｔの変化レートが制限されるが、放電許容電力Ｗｏｕｔが拡大されるので、放電許容電力Ｗｏｕｔの変化レートは、走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切替わるときの変化レート（図１１）よりも大きい。なお、走行モードがＣＤモードへ切替わったことにより、エンジン始動／停止パワーしきい値はＷ１に切替えられる。

図１３は、ＣＤモードからＣＳモードへの走行モードの切替わりに伴ないエンジンＥＮＧが始動するときの放電許容電力Ｗｏｕｔの変化を示した図である。図１３を参照して、時刻ｔ２１前は、走行モードがＣＤモードであり、エンジンＥＮＧは停止しているものとする（エンジンモード「ＥＶ」）。したがって、放電許容電力ＷｏｕｔはＷ１に拡大されている。

時刻ｔ２２において、蓄電装置１０のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈに達し、走行モードがＣＳモードに切替わる（図４）。そうすると、放電許容電力Ｗｏｕｔは、所定の変化レートをもってＷ１からＷ０へ復帰し始める。

放電許容電力Ｗｏｕｔの変化中の時刻ｔ２２において、エンジンＥＮＧの始動が要求され、エンジンＥＮＧがクランキングされる（エンジンモード「ＣＲＫ」）。そうすると、エンジンモード「ＣＲＫ」の間は、放電許容電力Ｗｏｕｔは、時刻ｔ２２の時点の値に固定される。そして、時刻ｔ２３において、エンジンＥＮＧが始動されてエンジンＥＮＧのクランキングが終了すると（エンジンモード「ＨＶ」）、放電許容電力Ｗｏｕｔは、Ｗ０へ向けて再び変化し始める。

なお、エンジンＥＮＧのクランキングが開始される時刻ｔ２２の時点において、一時拡大処理１６４（図３）によるＷｏｕｔ拡大後の値を放電許容電力Ｗｏｕｔが下回っているときは、一時拡大処理１６４（図３）によるＷｏｕｔ拡大後の値に放電許容電力Ｗｏｕｔを固定してもよい。

以上のように、この実施の形態においては、走行モードおよびエンジンＥＮＧの動作／停止に基づいて放電許容電力Ｗｏｕｔが変更される。これにより、走行モードがＣＤモードであり、かつ、エンジンＥＮＧが停止している場合において、走行モードがＣＤモードであり、かつ、エンジンＥＮＧが動作しているとき、または、走行モードがＣＳモードのときよりも放電許容電力Ｗｏｕｔを拡大することができるので、ＥＶ走行中の走行パワーを確保し、かつ、エンジンＥＮＧの動作時およびＣＳモード時においては電気部品への熱負荷の増加を抑えることができる。したがって、この実施の形態によれば、電気部品に対する熱負荷に配慮しつつＥＶ走行を拡大することが可能となる。

また、この実施の形態においては、外部充電用の充電インレット９０および充電器９２が設けられ、外部充電後は走行モードがＣＤモードに設定される。したがって、この実施の形態によれば、外部充電による電力を用いたＥＶ走行の拡大を図ることができる。

また、この実施の形態においては、走行モードがＣＤモードであり、かつ、エンジンＥＮＧが動作しているとき、拡大された放電許容電力Ｗｏｕｔ（Ｗ１）に基づいてエンジンＥＮＧの停止判定が行なわれるので、ＣＤモード時にエンジンＥＮＧが始動した後においては、エンジンＥＮＧが停止しやすい。したがって、この実施の形態によれば、ＥＶ走行感をさらに高めることができる。

また、この実施の形態においては、放電許容電力Ｗｏｕｔの変更中あるいは走行モードの切替時にエンジンＥＮＧの始動が行なわれるとき、放電許容電力Ｗｏｕｔが固定されるので、エンジンＥＮＧの始動時に蓄電装置１０から出力される電力が安定する。したがって、この実施の形態によれば、エンジン始動処理が安定化する。

また、この実施の形態においては、放電許容電力ＷｏｕｔがＷ１からＷ０へ復帰するときの変化レートが、放電許容電力ＷｏｕｔがＷ０からＷ１へ拡大するときの変化レートよりも小さくされる。したがって、この実施の形態によれば、電力制御の追従遅れにより蓄電装置１０の放電電力が放電許容電力Ｗｏｕｔを超えるのを抑えることができる。

また、言い換えると、この実施の形態においては、放電許容電力ＷｏｕｔがＷ０からＷ１へ拡大するときの変化レートが、放電許容電力ＷｏｕｔがＷ１からＷ０へ復帰するときの変化レートよりも大きくされる。したがって、この実施の形態によれば、ＣＤモード時にＨＶ走行からＥＶ走行へ切替わるときの出力不足による車両のもたつきを防止することができる。

また、この実施の形態においては、Ｗｏｕｔ制御部１５４により放電許容電力Ｗｏｕｔが拡大中のときは、一時拡大処理部１６４による放電許容電力Ｗｏｕｔの一時拡大処理が非実行とされる。したがって、この実施の形態によれば、放電許容電力Ｗｏｕｔが不必要に拡大されるのを防止することができる。

なお、上記の実施の形態においては、蓄電装置１０およびコンバータ１１０が１つずつ設けられる構成としたが、蓄電装置およびコンバータが複数設けられた電気システム（たとえば、複数の蓄電装置と、互いに並列に接続される複数のコンバータとを備える電気システム等）に対しても、本発明を適用可能である。

また、上記においては、充電インレット９０に外部電源を接続して外部充電を行なうものとしたが、共鳴法や電磁誘導等の非接触による給電手法を用いて外部充電を行なってもよい。

なお、上記において、エンジンＥＮＧは、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応し、モータジェネレータＭＧ２は、この発明における「電動機」の一実施例に対応する。また、エンジン始動／停止判定部１５６は、この発明における「判定部」の一実施例に対応し、Ｗｏｕｔ制御部１５４は、この発明における「放電許容電力制御部」の一実施例に対応する。さらに、充電インレット９０および充電器９２は、この発明における「充電装置」の一実施例を形成する。

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。

１０ 蓄電装置、１５ ＥＣＵ、１７ 各種センサ出力、２０ ＰＣＵ、３０ 動力出力装置、３５ アクセルペダル、４０ ＤＧ、５０Ｌ，５０Ｒ 前輪、６０Ｌ，６０Ｒ 後輪、７０Ｌ，７０Ｒ フロントシート、８０ リアシート、９０ 充電インレット、９２ 充電器、１００ ハイブリッド車両、１０５，１０６ ＳＭＲ、１１０ コンバータ、１２０ コンデンサ、１３１，１３２ インバータ、１４０ コンバータ／インバータ制御部、１５０ ＳＯＣ算出部、１５２ 走行モード制御部、１５４ Ｗｏｕｔ制御部、１５６ エンジン始動／停止判定部、１５８ 指令生成部、１６０ 充電制御部、１６２ レート処理部、１６４ 一時拡大処理部、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＥＮＧ エンジン。

Claims (4)

1. ハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両は、
   内燃機関と、
   充放電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動機とを含み、
   前記制御装置は、ＣＤ（Charge Depleting）モードとＣＳ（Charge Sustaining）モードとを切替え、
   前記ＣＤモードおよび前記ＣＳモードの各々は、前記内燃機関が動作している状態と停止している状態とを有し、
   前記制御装置は、前記ＣＤモードでは車両パワーが第１のしきい値未満になると前記内燃機関を停止し、前記ＣＳモードでは車両パワーが第２のしきい値未満になると前記内燃機関を停止し、
   前記第１のしきい値は、前記第２のしきい値よりも大きく、
   前記ＣＤモードで前記内燃機関が停止しているときの前記蓄電装置の放電許容電力は、前記ＣＳモードで前記内燃機関が停止しているときの前記放電許容電力よりも大きい、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記ＣＤモードで前記内燃機関が停止しているときの前記蓄電装置の放電許容電力は、前記ＣＤモードで前記内燃機関が動作しているときの前記放電許容電力よりも大きい、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. ハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両は、
   内燃機関と、
   充放電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置から電力の供給を受けて車両駆動力を発生する電動機とを含み、
   前記制御装置は、ＣＤ（Charge Depleting）モードとＣＳ（Charge Sustaining）モードとを切替え、
   前記ＣＤモードおよび前記ＣＳモードの各々は、前記内燃機関が動作している状態と停止している状態とを有し、
   前記制御装置は、前記ＣＤモードでは車両パワーが第１のしきい値未満になると前記内燃機関を停止し、前記ＣＳモードでは車両パワーが第２のしきい値未満になると前記内燃機関を停止し、
   前記第１のしきい値は、前記第２のしきい値よりも大きく、
   前記ＣＤモードで前記内燃機関が停止しているときの前記蓄電装置の放電許容電力は、前記ＣＤモードで前記内燃機関が動作しているときの前記放電許容電力よりも大きい、ハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記制御装置は、前記ＣＤモードでの走行中に前記蓄電装置のＳＯＣが所定値よりも小さくなると前記ＣＳモードへ切替える、請求項１から請求項３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。

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