JP5747986B2 - 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、エンジンの出力によって蓄電装置の充電電力を発生することが可能なハイブリッド車両における蓄電装置の充放電制御に関する。

エンジンおよび電動機を車両駆動力源として搭載したハイブリッド車両では、エンジンを作動した走行モードにおいて、蓄電装置（代表的にはバッテリ）のＳＯＣ（State of Charge）を所定の制御範囲内に維持するように、蓄電装置の充放電を制御することが行なわれている。

特開２００２−５１４０５号公報（特許文献１）には、車両の状況に応じて、蓄電装置（バッテリ）の充放電を許容する残存容量（ＳＯＣ）の設定範囲を変更することが記載されている。具体的には、３Ｄジャイロセンサから入力される信号に基づいて、ＳＯＣの制御範囲を変更する制御、および、ユーザスイッチやアクセルまたはブレーキ操作に応答して、ＳＯＣの制御範囲を変更する制御が記載されている。

特許第３８２７９８０号明細書（特許文献２）には、アシストトルクを発生する電動機を搭載したハイブリッド車両において、蓄電装置の残容量（ＳＯＣ）に対して設けられた領域区分毎に異なる制御形態でアシスト量を設定することが記載されている。特に、充放電許可領域および放電抑制領域との間に所定の暫定使用領域を設けるとともに、当該暫定使用領域においては、ＳＯＣに応じて電動機によるアシスト量を可変とする制御が記載されている。

特開２００１−６９６０２号公報（特許文献３）には、エンジンと、エンジンの出力を補助する補助駆動力を発生するモータと、当該モータによる補助駆動力が必要ないときにモータを発電機として作動させて得られた電気エネルギを充電するバッテリとを備えたハイブリッド車両でのバッテリ充放電制御が記載されている。具体的には、バッテリの温度が所定温度以上である場合に、バッテリのＳＯＣが所定値になるまで放電のみを許可する制御が記載されている。これにより、充電効率が低下する温度領域での充電を禁止することによって、バッテリの劣化を防止することができる。

さらに、特開２００１−１６９４０８号公報（特許文献４）では、ハイブリッドへの回生充電および放電を効率よく行なうための制御が記載されている。特に、バッテリＳＯＣと、車両の現在値情報および走行経路中の高度情報を含む道路情報とに基づいて、走行経路での最大高度点においてバッテリのＳＯＣが最小値となるように、バッテリ放電量の許容できる上限値を設定することが記載されている。

特開２００２−５１４０５号公報 特許第３８２７９８０号明細書 特開２００１−６９６０２号公報 特開２００１−１６９４０８号公報

エンジンが作動する走行モードにおいて蓄電装置のＳＯＣを所定の制御範囲に制御するハイブリッド車両では、蓄電装置の充放電のためのパワーと、車両走行に必要なパワーとの和をエンジンによって出力することになる。このため、通常は、蓄電装置のＳＯＣを目標ＳＯＣに制御するように、目標ＳＯＣよりも高ＳＯＣ領域では蓄電装置の放電を促進する一方で、目標ＳＯＣよりも低ＳＯＣ領域では蓄電装置の充電を促進するように、エンジンの出力が制御される。

しかしながら、ＳＯＣのみを考慮した充放電制御では、加減速が激しい走行が行なわれたときに、効率的に蓄電装置を充放電できなくなる可能性がある。たとえば、高ＳＯＣ領域では、ＳＯＣ制御の観点からは放電が要求されないため、激しい加減速の結果、減速時に発生する回生電力によって高ＳＯＣ状態が継続する虞がある。高ＳＯＣ状態が継続すると、蓄電装置の内圧の上昇により発熱量が増加することによって、充電効率が低下することが危惧される。さらに、高ＳＯＣ状態が著しいと、蓄電装置の充電が制限あるいは禁止される。これらの要因によって、回生エネルギの回収が不十分になると、車両のエネルギ効率、すなわち燃費が悪化する。

この点について、特許文献１，４は、走行状況に基づいてＳＯＣの制御範囲を変更することは記載しているが、蓄電装置の充放電電力の設定を走行状況に応じて変更する制御については特に言及していない。同様に、特許文献２，３についても、蓄電装置の実際の充放電電力の設定については詳細に言及していない。

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、エンジンを作動した走行モードにおいて蓄電装置のＳＯＣを制御するハイブリッド車両において、蓄電装置のＳＯＣおよび車両の走行状態の両方に基づいて蓄電装置の充放電電力を適切に設定することによって、車両のエネルギ効率を高めることである。

この発明のある局面では、ハイブリッド車両は、蓄電装置と、エンジンと、エンジンの出力によって蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構と、制御部とを備える。制御部は、エンジンを作動した走行モードにおいて、ＳＯＣ制御目標を含む下限ＳＯＣから上限ＳＯＣの範囲内に蓄電装置のＳＯＣを制御するための蓄電装置の充放電電力を設定する。さらに、制御部は、ＳＯＣがＳＯＣ制御目標より低い場合であっても、車両走行に必要な要求パワーに応じて、下限ＳＯＣよりも高い第１のＳＯＣまでを限度に蓄電装置を放電するように充放電電力を設定する。

好ましくは、制御部は、ＳＯＣがＳＯＣ制御目標より低く、かつ、要求パワーが大きいために蓄電装置を放電する際に、高車速時には、低車速時よりも放電電力が大きくなるように、充放電電力を設定する。

さらに好ましくは、高車速時における第１のＳＯＣは、低車速時における第１のＳＯＣよりも低く設定される。

また好ましくは、制御部は、ＳＯＣがＳＯＣ制御目標より高い場合であっても、要求パワーに応じて、上限ＳＯＣよりも低い第２のＳＯＣまでを限度に蓄電装置を充電するように、充放電電力を設定する。

さらに好ましくは、制御部は、ＳＯＣがＳＯＣ制御目標より高く、かつ、要求パワーが小さいために蓄電装置を充電する際に、高車速時には、低車速時よりも充電電力が小さくなるように充放電電力を設定する。

さらに好ましくは、高車速時における第２のＳＯＣは、低車速時における第２のＳＯＣよりも低く設定される。

好ましくは、制御部は、蓄電装置の低温時には、蓄電装置の高温時と比較して、充放電電力の設定範囲を拡大する。

あるいは好ましくは、制御部は、ハイブリッド車両の積載重量が大きいときには、積載重量が小さいときと比較して、蓄電装置が放電され易くなるように蓄電装置の充放電を制御する。

この発明の他の局面では、蓄電装置と、エンジンと、エンジンの出力によって蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構とを搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、エンジンを作動した走行モードにおいて、ＳＯＣ制御目標を含む下限ＳＯＣから上限ＳＯＣの範囲内に蓄電装置のＳＯＣを制御するための蓄電装置の充放電電力を設定するステップを含む。設定するステップは、ＳＯＣがＳＯＣ制御目標より低い場合であっても、車両走行に必要な要求パワーに応じて、下限ＳＯＣよりも高い第１のＳＯＣまでを限度に、蓄電装置を放電するステップを含む。

好ましくは、放電するステップは、ＳＯＣがＳＯＣ制御目標より低く、かつ、要求パワーが大きいために蓄電装置を放電する際に、高車速時には、低車速時よりも放電電力が大きくなるように、充放電電力を設定する。

さらに好ましくは、高車速時における第１のＳＯＣは、低車速時における第１のＳＯＣよりも低く設定される。

また好ましくは、設定するステップは、ＳＯＣがＳＯＣ制御目標より高い場合であっても、要求パワーに応じて、上限ＳＯＣよりも低い第２のＳＯＣまでを限度に、蓄電装置を充電するステップをさらに含む。

さらに好ましくは、充電するステップは、ＳＯＣがＳＯＣ制御目標より高く、かつ、要求パワーが小さいために蓄電装置を充電する際に、高車速時には、低車速時よりも充電電力が小さくなるように、充放電電力を設定する。

好ましくは、設定するステップは、蓄電装置の低温時には、蓄電装置の高温時と比較して、充放電電力の設定範囲を拡大するステップをさらに含む。

また好ましくは、制御方法は、ハイブリッド車両の積載重量が大きいときには、積載重量が小さいときと比較して、蓄電装置が放電され易くなるように蓄電装置の充放電を制御するステップをさらに含む。

この発明によれば、エンジンを作動した走行モードにおいて蓄電装置のＳＯＣを制御するハイブリッド車両において、蓄電装置のＳＯＣおよび車両の走行状態の両方に基づいて蓄電装置の充放電電力を適切に設定することによって、車両のエネルギ効率を高めることができる。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の構成例を説明するブロック図である。 本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御のための制御処理を説明するためのフローチャートである。 エンジン動作点の設定を説明するための概念図である。 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充放電パワーを設定するための制御処理の詳細を説明する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充放電パワーの設定範囲を説明するための概念図である。 充放電パワーの設定とエンジン熱効率との関係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要求パワーに応じた充放電パワーの設定を説明するための概念図である。 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高ＳＯＣ状態からの高負荷走行時のＳＯＣ推移を説明するための概念図である。 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低ＳＯＣ状態からの高負荷走行時のＳＯＣ推移の例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態２によるハイブリッド車両における充放電パワーを設定するための制御処理の詳細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における充放電パワーの設定範囲を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態２によるハイブリッド車両における高車速かつ高ＳＯＣ状態からの高負荷走行時のＳＯＣ推移を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態２によるハイブリッド車両における高車速かつ低ＳＯＣ状態からの高負荷走行時のＳＯＣ推移を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態３によるハイブリッド車両における充放電パワーを設定するための制御処理の詳細を説明するフローチャートである。 実施の形態３によるハイブリッド車両における充放電パワーの設定範囲を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態４によるハイブリッド車両における充放電制御の制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態４によるハイブリッド車両における充放電パワーの設定範囲を説明するための概念図である。 実施の形態４によるハイブリッド車両における要求パワーに応じた充放電パワーの設定を説明するための概念図である。 ハイブリッド車両における走行モードの遷移図である。 走行モードの遷移を判定するパワー閾値の設定を説明するための概念図である。

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的に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に係るハイブリッド車両１０の構成例を説明するブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両１０は、駆動輪１２と、減速機１４と、駆動軸１６と、エンジン１００と、動力分割機構２５０と、モータジェネレータ３００Ａ（ＭＧ（１））およびモータジェネレータ３００Ｂ（ＭＧ（２））と、モータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂの駆動電力を蓄積するメインバッテリ３１０とを含む。

モータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂの各々は、代表的には、永久磁石型の三相交流同期機で構成され、トルク制御によって電動機としても発電機としても動作可能に構成される。

動力分割機構２５０は、エンジン１００の出力軸、モータジェネレータ３００Ａの出力軸および、出力軸２５２と連結される。出力軸２５２は、モータジェネレータ３００Ｂの出力軸と連結される。さらに、駆動輪１２を駆動する駆動軸１６と、出力軸２５２との間には、減速機１４が設けられる。これにより、所定の減速比を介して、エンジン１００やモータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂによる出力軸２５２の回転力を駆動輪１２へ伝達することや、反対に、駆動輪１２の回転力を、出力軸２５２を介してモータジェネレータ３００Ｂへ伝達することができる。

エンジン１００の出力は、動力分割機構２５０によって、出力軸２５２への出力とモータジェネレータ３００Ａへの出力とに分配される。モータジェネレータ３００Ａは、回転方向と反対方向のトルクを出力するように制御されることによって、エンジン１００からの動力を用いた発電機として動作できる。モータジェネレータ３００Ａによる発電電力は、メインバッテリ３１０の充電および／またはモータジェネレータ３００Ｂの駆動に用いることができる。すなわち、モータジェネレータ３００Ａは、「発電機構」に対応する。

また、モータジェネレータ３００Ａは、エンジン１００の始動時には、電動機として動作することによって、エンジン１００のスタータとしても機能できる。

さらに、モータジェネレータ３００Ｂは、回生制動時には発電機として動作して、メインバッテリ３１０の充電電力を発生することができる。このとき、車両の運動エネルギが電気エネルギに変換されて、回生制動力が発生することにより、ハイブリッド車両１０は減速される。

また、動力分割機構２５０を介して、エンジン１００、モータジェネレータ３００Ａ、および、モータジェネレータ３００Ｂの出力軸間が連結されているため、走行中には、モータジェネレータ３００Ａの回転数制御によって、エンジン１００の回転数と、出力軸２５２の回転数との比（変速比）を無段階に制御することも可能である。

ハイブリッド車両１０は、エンジン１００およびモータジェネレータ３００Ｂの少なくともいずれかの動力で走行する。すなわち、モータジェネレータ３００Ｂは、車両駆動力を発生するための走行用電動機に相当する。ハイブリッド車両１０は、エンジン１００を停止させて、電動機として動作するモータジェネレータ３００Ｂの出力のみで走行することが可能である。一般的には、低速または低負荷の走行において、エンジン１００を停止した走行モード（以下では、「ＥＶモード」とも称する）が選択される。

一方で、ハイブリッド車両１０の走行に必要なパワーが高くなると、エンジン１００を作動した走行モード（以下、「ＨＶモード」とも称する）が選択される。ＨＶモードでは、エンジン１００の出力は、車両走行のためのパワーと、メインバッテリ３１０の充電電力を発生するためのパワーとの両方に使用できる。ＨＶモードでは、エンジン１００の出力のみによって走行してもよく、エンジン１００およびモータジェネレータ３００Ａの出力の和によって走行してもよい。

また、メインバッテリ３１０のＳＯＣが低下すると、モータジェネレータ３００Ｂの出力のみで走行可能な状態であっても、メインバッテリ３１０を強制的に充電するためにエンジン１００が始動される。この場合にも、ＨＶモードが選択される。

このように、ハイブリッド車両１０では、車両状態に応じて、エンジン１００を停止したＥＶモードと、エンジン１００の作動を伴うＨＶモードとが、選択的に適用される。ＥＶモードからＨＶモードへの遷移が指示されると、モータジェネレータ３００Ａによるモータリングを伴って、エンジン１００は始動する。一方で、ＨＶモードからＥＶモードへの遷移が指示されると、エンジン１００は停止する。この際に、モータジェネレータ３００Ａがエンジン１００を速やかに停止させるための減速トルクを出力してもよい。

ハイブリッド車両１０は、さらに、メインバッテリ３１０の監視ユニット３４０と、昇圧コンバータ３２０と、インバータ３３０と、ＭＧ（Motor Generator）＿ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０２と、ＨＶ（Hybrid Vehicle）＿ＥＣＵ４０４と、エンジンＥＣＵ４０６とを含む。

メインバッテリ３１０は、「蓄電装置」の代表例として示され、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から構成される。なお、二次電池に代えて電気二重層キャパシタ等の他の二次電池以外の蓄電要素を「蓄電装置」として用いることも可能である。監視ユニット３４０は、メインバッテリ３１０の状態（端子間電圧（バッテリ電圧）Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ、バッテリ温度Ｔｂなど）を監視する。

インバータ３３０は、モータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂに入出力される交流電力と、メインバッテリ３１０に入出力される直流電力との間の双方向の電力変換を行う。なお、インバータ３３０は、モータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂのそれぞれに対応して別個に設けられるインバータを包括的に１つのブロックで記載したものである。

昇圧コンバータ３２０は、インバータ３３０の直流リンク電圧（モータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂの交流電圧振幅に相当）と、メインバッテリ３１０の出力電圧との間で双方向の直流電圧変換を実行する。この結果、メインバッテリ３１０の定格電圧よりもモータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂの定格電圧を高くできるので、モータ駆動制御を高効率化できる。

ＭＧ＿ＥＣＵ４０２は、ハイブリッド車両１０の状態に応じてモータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂ、インバータ３３０およびメインバッテリ３１０の充放電状態等を制御する。エンジンＥＣＵ４０６は、エンジン１００の動作状態を制御する。ＨＶ＿ＥＣＵ４０４は、エンジンＥＣＵ４０６およびＭＧ＿ＥＣＵ４０２等を相互に管理制御して、ハイブリッド車両１０が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御する。

各ＥＣＵは、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵した電子制御ユニットにより構成され、当該メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、各センサによる検出値を用いた演算処理を行なうように構成される。あるいは、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。

図１においては、各ＥＣＵを別構成としているが、２個以上のＥＣＵを統合したＥＣＵとして構成してもよい。たとえば、図１に、点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ４０２、ＨＶ＿ＥＣＵ４０４およびエンジンＥＣＵ４０６を統合したＥＣＵ４００とすることがその一例である。以下の説明においては、ＭＧ＿ＥＣＵ４０２、ＨＶ＿ＥＣＵ４０４およびエンジンＥＣＵ４０６を区別することなく、包括的にＥＣＵ４００と記載する。

ＥＣＵ４００には、車速センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、モータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂの回転数センサおよび電流センサ、エンジン回転数センサ（いずれも図示せず）、および監視ユニット３４０からの、メインバッテリ３１０の状態値（バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ、バッテリ温度Ｔｂなど）、あるいは、異常発生を知らせる信号が入力されている。

なお、ＥＣＵ４００は、メインバッテリ３１０のバッテリ温度Ｔｂ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂの少なくとも一部に基づいて、メインバッテリ３１０の残容量を示すＳＯＣを算出する。ＳＯＣは、通常、満充電状態に対する現在の残容量を百分率で示したものである。

また、メインバッテリ３１０については、車両外部の電源によって充電可能なように構成することも可能である。この場合には、外部電源からの電力によるメインバッテリ３１０の充電を制御するための充電器（図示せず）を設けることが必要になる。外部電源からの給電は、充電ケーブル等を用いた接触充電および、コイル等を介した非接触充電のいずれを適用することも可能である。

図２は、本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両の走行制御のための制御処理を説明するためのフローチャートである。図２を始めとする各フローチャートの各ステップの処理は、ＥＣＵ４００によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現されるものとする。

ＥＣＵ４００は、ステップＳ１００により、車両状態から要求駆動トルクＴｒ＊を算出する。たとえば、アクセル開度（Ａｃｃ）および車速（Ｖ）と要求駆動トルクＴｒ＊との関係を予め定めたマップ（図示せず）が予めＥＣＵ４００の内部に記憶されている。そして、ＥＣＵ４００は、現在のアクセル開度および車速に基づいて、当該マップを参照することによって要求駆動トルクＴｒ＊を算出することができる。

続いて、ＥＣＵ４００は、ステップＳ２００により、メインバッテリ３１０の充放電パワーＰｃｈｇを求める。充放電パワーＰｃｈｇは、充電要求時には正値（Ｐｃｈｇ＞０）に設定され、放電要求時には負値（Ｐｃｈｇ＜０）に設定される。なお、充放電パワーＰｃｈｇの設定手法については、後ほど詳細に説明する。充放電パワーＰｃｈｇを決定することによって、蓄電装置（メインバッテリ３１０）の充放電電力が設定される。

さらに、ＥＣＵ４００は、ステップＳ３００により、エンジン１００への要求パワーＰｅ（以下、エンジン要求パワーＰｅとも称する）を算出する。たとえば、下記（１）式に従って、エンジン要求パワーＰｅが算出される。なお、式（１）において、Ｎｒは出力軸２５２の回転数を示し、Ｌｏｓｓは損失項である。

Ｐｅ＝Ｔｒ＊・Ｎｒ＋Ｐｃｈｇ＋Ｌｏｓｓ …（１）
ＥＣＵ４００は、ステップＳ４００では、ステップＳ３００によって算出されたエンジン要求パワーＰｅに応じて、エンジン１００の動作点を決定する。

図３は、エンジン動作点の設定を説明するための概念図である。
図３を参照して、エンジン動作点は、エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅの組み合わせで定義される。エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅの積は、エンジン出力パワーに相当する。

動作ライン１１０は、エンジン１００を高効率で動作することができるエンジン動作点の集合として予め決定される。動作ライン１１０は、同一パワー出力時の燃料消費量を抑制するための最適燃費ラインに相当する。

ＥＣＵ４００は、ステップＳ４００では、予め定められた動作ライン１１０と、ステップＳ３００で算出されたエンジン要求パワーＰｅに対応する等パワー線１２０との交点をエンジン動作点（目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊）に決定する。

再び図２を参照して、ＥＣＵ４００は、ステップＳ５００により、エンジン１００およびモータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂの動作指令値を生成する。

この際に、モータジェネレータ３００Ａの出力トルクは、動力分割機構２５０によってエンジン１００と機械的に連結されるモータジェネレータ３００Ａの出力トルクによってエンジン回転数を目標回転数Ｎｅ＊に制御するように決められる。

さらに、ＥＣＵ４００は、上述のように決定されたエンジン動作点に従ってエンジン１００を動作させたときに出力軸２５２に機械的に伝達される駆動トルク（直達トルク）Ｔｅｐを算出する。たとえば、直達トルクＴｅｐは、動力分割機構２５０のギヤ比を考慮して設定される。

そして、ＥＣＵ４００は、要求駆動トルクＴｒ＊に対する直達トルクＴｅｐの過不足分（Ｔｒ＊−Ｔｅｐ）を補償するように、モータジェネレータ３００Ｂの出力トルクを算出する。すなわち、モータジェネレータ３００Ｂの出力トルクをＴｍ２とすると、下記（２）式が成立する。なお、Ｔｍ２＊は、モータジェネレータ３００Ｂの出力によって出力軸２５２に作用するトルクである。

Ｔｒ＊＝Ｔｅｐ＋Ｔｍ２＊ …（２）
ステップＳ５００では、上述のように決定された、エンジン１００の動作点およびモータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂの出力トルクに基づいて、エンジン１００およびモータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂの動作指令値を設定する。そして、エンジン１００およびモータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂは、これらの動作指令値に従って制御される。

このような走行制御により、エンジン作動を伴う走行モード（ＨＶモード）では、エンジン１００を高効率の動作ライン上で動作させながら、要求駆動トルクＴｒ＊が駆動軸に作用するように、エンジン１００、モータジェネレータ３００Ａ，３００Ｂの間のトータル要求パワーに対するパワー配分を決定することができる。さらに、充放電パワーＰｃｈｇに従ってメインバッテリ３１０を充放電することによって、ＳＯＣを制御することができる。

次に、充放電パワーＰｃｈｇの設定について詳細に説明する。
図４は、充放電パワーＰｃｈｇを設定するための制御処理（Ｓ２００）の詳細を説明するためのフローチャートである。

図４を参照して、ＥＣＵ４００は、ステップＳ２１０により、メインバッテリ３１０の現在のＳＯＣに基づいて、基本的な充放電パワーＰｃｈｇ＊を算出する。上述のように、ＳＯＣは、メインバッテリ３１０のバッテリ温度Ｔｂ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂの少なくとも一部に基づいて、逐次算出されている。

さらに、ＥＣＵ４００は、ステップＳ２２０により、現在のＳＯＣに基づいて、充放電パワーＰｃｈｇの範囲を示す、充電上限値Ｐｃｍａｘおよび放電上限値Ｐｄｍａｘを設定する。

なお、放電上限値Ｐｄｍａｘは、充放電パワーＰｃｈｇとは反対に、放電時に正値（Ｐｄｍａｘ＞０）であり、充電時に負値（Ｐｄｍａｘ＜０）であるものとする。一方で、充電上限値Ｐｃｍａｘは、充放電パワーＰｃｈｇと同様に、放電時に負値（Ｐｃｍａｘ＜０）であり、充電時に正値（Ｐｃｍａｘ＞０）である。すなわち、充放電パワーＰｃｈｇは、Ｐｃｍａｘ≧Ｐｃｈｇ≧−Ｐｄｍａｘの範囲内に設定される。

図５の概念図を用いて、充放電パワーの設定範囲について詳細に説明する。
図５を参照して、基本的な充放電パワーＰｃｈｇ＊は、特性線２０１に従ったマップ（以下、基本マップ２０１とも称する）の参照により設定される。基本マップ２０１によって、ＳＯＣ制御目標Ｓｒに対して、ＳＯＣ＝ＳｒのときにＰｃｈｇ＊＝０となり、ＳＯＣ＞Ｓｒのときには、メインバッテリ３１０を放電するようにＰｃｈｇ＊＜０に設定される。一方で、ＳＯＣ＜Ｓｒのときは、メインバッテリ３１０を充電するようにＰｃｈｇ＊＞０に設定される。なお、図８の例では、制御目標Ｓｒを単一のＳＯＣ値としているが、一定のＳＯＣ範囲を制御目標としてもよい。

ＳＯＣが、ＳＯＣ制御範囲の下限（下限ＳＯＣ）Ｓｍｉｎよりも低くなると、Ｐｃｈｇ＊は最大充電値Ｐｃ０（Ｐｃ０＞０）に設定される。同様に、ＳＯＣが上限ＳＯＣ（Ｓｍａｘ）よりも高くなると、Ｐｃｈｇ＊は最大放電値Ｐｄ０（Ｐｄ０＜０）に設定される。

放電上限値Ｐｄｍａｘは、特性線２０２に従ったマップ（以下、放電上限マップ２０２とも称する）の参照により設定される。放電上限マップ２０２は、ＳＯＣに応じて充電上限値Ｐｃｍａｘを求めるように設定される。

ＳＯＣ＜Ｓ１の範囲では、最低限でもＰｃｈｇ＊に従った充電がなされるように、Ｐｃｈｇ＊（Ｐｃｈｇ＊＞０）に従って、放電上限値Ｐｄｍａｘが設定される（Ｐｄｍａｘ＝−Ｐｃｈｇ＊）。Ｓ１＜ＳＯＣ＜Ｓ２の領域では、Ｐｃｈｇ＊よりも小さい電力での充電を許容するように、Ｐｄｍａｘが設定される（Ｐｄｍａｘ＜０）。

さらに、ＳＯＣ＝Ｓ２ではＰｄｍａｘ＝０に設定され、Ｓ２＜ＳＯＣ＜Ｓｒの範囲では、Ｐｃｈｇ＊＞０（充電）に設定される一方で、メインバッテリ３１０の放電を許容するべく、Ｐｄｍａｘ＞０に設定される。ＳＯＣ＜Ｓｒの領域でも、Ｐｃｈｇ＊よりも大きい電力での放電が可能となるように、たとえば、最大放電値Ｐｄ０までの放電を許容するように、Ｐｄｍａｘが設定される（Ｐｄｍａｘ＞０）。

同様に、充電上限値Ｐｃｍａｘは、特性線２０３に従ったマップ（以下、充電上限マップ２０３とも称する）の参照により設定される。充電上限マップ２０３は、ＳＯＣに応じて充電上限値Ｐｃｍａｘを求めるように設定される。

ＳＯＣ＞Ｓ４の範囲では、最低限でもＰｃｈｇ＊に従った放電がなされるように、Ｐｃｈｇ＊（Ｐｃｈｇ＊＜０）に従って、充電上限値Ｐｃｍａｘが設定される（Ｐｃｍａｘ＜０）。Ｓ３＜ＳＯＣ＜Ｓ４の領域では、Ｐｃｈｇ＊よりも小さい電力での放電を許容するように、Ｐｄｍａｘが設定される（Ｐｃｍａｘ＜０）。

さらに、ＳＯＣ＝Ｓ３ではＰｃｍａｘ＝０に設定され、Ｓｒ＜ＳＯＣ＜Ｓ３の範囲では、Ｐｃｈｇ＊＜０（放電）に設定される一方で、メインバッテリ３１０の充電を可能とするべく、Ｐｃｍａｘ＞０に設定される。ＳＯＣ＞Ｓｒの領域でも、Ｐｃｈｇ＊よりも大きい電力での充電が可能となるように、たとえば、最大充電値Ｐｃ０までの充電を許容するように、Ｐｃｍａｘが設定される（Ｐｃｍａｘ＞０）。

このようにして、図５に示した、放電上限マップ２０２および充電上限マップ２０３に従って、充放電パワーＰｃｈｇの設定範囲（Ｐｃｍａｘ≧Ｐｃｈｇ≧−Ｐｄｍａｘ）が決められる。

再び図４を参照して、ＥＣＵ４００は、ステップＳ２３０により、ステップＳ２２０によって設定された充放電パワーの範囲内で、エンジン効率を考慮して充放電パワーＰｃｈｇを決定する。

図６には、充放電パワーの設定とエンジン熱効率との関係が概念的に示される。
図６を参照して、図３で説明した、動作ライン１１０は、それぞれのエンジン要求パワーＰｅにおける最高効率となる動作点の集合である。しかしながら、動作点に応じて、エンジン１００の熱効率が異なってくる。図６には、熱効率が等しい動作点同士を結んだ等熱効率線が、点線によってさらに示されている。

したがって、動作ライン上１１０上に、熱効率が最も高くなる動作点１１３が存在することが理解される。このため、動作点１１１については、可能であれば、充電要求を高めることによってエンジン要求パワーＰｅを増やすことにより、エンジン１００の効率が向上する。同様に、動作点１１２については、可能であれば、放電要求を高めることによってエンジン要求パワーＰｅを減らすことにより、エンジン１００の効率が向上する。

このため、充放電パワーＰｃｈｇは、図７に示された特性線（マップ）に従って、要求パワーに応じて設定される。

図７を参照して、図７の横軸に示される要求パワーＰｒ＊は、ステップＳ１００（図２）によって求められた要求駆動トルクＴｒ＊に基づく、車両走行のために要求されるパワー（たとえば、Ｐｒ＊＝Ｔｒ＊・Ｎｒ＋Ｌｏｓｓ）を示すものである。そして、図７中のパワーＰ０は、図７における動作点１１３に対応するエンジン要求パワーＰｅ＊である。

Ｐｒ＊＝Ｐ０のときには、エンジン１００がＰｒ＊を出力するように動作することにより、エンジン１００は動作点１１３で動作することを意味する。このときは、Ｐｃｈｇ＝０に設定することにより、エンジン１００の効率を最大にした上で、要求駆動トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｒ＊を出力することができる。したがって、ステップＳ２３０では、Ｐｒ＊＝Ｐ０のとき、充放電パワーＰｃｈｇについて、ＰＣｈｇ＝０と設定される。

Ｐｒ＊＞Ｐ０のときには、図７の動作点１１２から動作点１１３へ近付けるようにエンジン要求パワーＰｅを減少することが好ましい。したがって、放電方向に充放電パワーＰｃｈｇが設定される。すなわち、Ｐｃｍａｘ＞Ｐｃｈｇ＞−Ｐｄｍａｘの範囲で、効率上最適となる充放電パワーＰｃｈｇが設定される。Ｐｒ＊とＰ０との差分が大きいほど、充放電パワーＰｃｈｇは、−Ｐｄｍａｘに近付くように設定される。Ｐｒ＊＞Ｐ２の領域では、放電上限値Ｐｄｍａｘに従って、Ｐｃｈｇ＝−Ｐｄｍａｘに設定される。

一方、Ｐｒ＊＜Ｐ０のときには、図７の動作点１１１から動作点１１３へ近付けるようにエンジン要求パワーＰｅを増加することが好ましい。したがって、充電方向に充放電パワーＰｃｈｇが設定される。すなわち、−Ｐｄｍａｘ＜Ｐｃｈｇ＜Ｐｃｍａｘの範囲で、効率上最適となる充放電パワーＰｃｈｇが設定される。Ｐｒ＊とＰ０との差分が大きいほど、充放電パワーＰｃｈｇは、Ｐｃｍａｘに近付くように設定される。Ｐｒ＊＜Ｐ１の領域では、充電上限値Ｐｃｍａｘに従って、Ｐｃｈｇ＝Ｐｃｍａｘに設定される。

このようにして、ステップＳ２３０により、図５に示されたＰｃｍａｘ〜−Ｐｄｍａｘの範囲内で、エンジン１００の効率、ひいてはシステム全体の効率を向上させるように、要求パワーＰｒ＊に応じて充放電パワーＰｃｈｇが決定される。

これにより、実施の形態１によるハイブリッド車両では、制御目標Ｓｒを中心とする所定の制御範囲内にＳＯＣを維持するための基本充放電パワーＰｃｈｇ＊を設定するとともに、エンジン１００の効率を高めて燃費を向上するように、基本充放電パワーＰｃｈｇ＊よりも充電側あるいは放電側にも充放電パワーＰｃｈｇを設定することができる。

メインバッテリ３１０の放電を許容するように放電上限マップ２０２を設定することにより、要求パワーＰｒ＊が大きくなる高負荷走行時には、メインバッテリ３１０を放電するように充放電パワーＰｃｈｇを設定することができる。また、メインバッテリ３１０の充電を許容するように充電上限マップ２０３が設定されることにより、要求パワーＰｒ＊が小さくなる低負荷走行時には、メインバッテリ３１０を充電するように充放電パワーＰｃｈｇを設定することができる。

高負荷走行時には車両が加速されるので、加速終了後に回生エネルギによる充電電力が発生する。したがって、高負荷走行中にＳＯＣを予め低下させることによって、ＳＯＣが高い状態から回生発電によってメインバッテリ３１０がさらに充電されることを防止できる、これにより、メインバッテリ３１０の高ＳＯＣ状態が継続することを防止できる。

この結果、充電効率の低下を抑制して回生エネルギを有効に回収することにより、車両のエネルギ効率を高めることができる。特に、図５に示されるように、ＳＯＣ＜Ｓｒの領域においてもメインバッテリ３１０の放電を許容するように放電上限マップ２０２を構成することによって、上記効果をさらに高めることができる。

図８には、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高ＳＯＣ状態からの高負荷走行時のＳＯＣ推移の一例が示される。

図８を参照して、高負荷走行時には、要求パワーＰｒ＊が大きいため、充放電パワーＰｃｈｇは、放電上限値Ｐｄｍａｘに従って設定される。したがって、上限ＳＯＣ（Ｓｍａｘ）近傍で高負荷走行が開始されると（状態２１１）、放電上限マップ２０２（図５）に沿って、メインバッテリ３１０を放電するように充放電パワーＰｃｈｇが設定される。これにより、ＳＯＣが徐々に低下する。

そして、ＳＯＣがＳ２（第１のＳＯＣ）に達すると（状態２１２）、Ｐｄｍａｘ＝０に設定されることにより、メインバッテリ３１０の放電が停止される。したがって、高負荷走行がさらに継続されても、充放電パワーＰｃｈｇが充電側（Ｐｃｈｇ＞０）に設定されるので、ＳＯＣがＳ２よりも低下することはない。すなわち、放電上限マップ２０２は、ＳＯＣ＝Ｓ２までを限界としてメインバッテリ３１０の放電を許可するように構成されている。そして、加速後の減速時には、回生充電によってＳＯＣは再び上昇するので、ＳＯＣが制御目標Ｓｒへ復帰することが期待できる。すなわち、高負荷走行中に制御目標よりも低い領域までＳＯＣを低下させても、回生エネルギによる充電が見込めるので、メインバッテリ３１０が過放電となることを回避できる。

図９には、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低ＳＯＣ状態からの高負荷走行時のＳＯＣ推移の一例が示される。

図９を参照して、低負荷走行時には、要求パワーＰｒ＊が小さいため、充放電パワーＰｃｈｇは、充電上限値Ｐｃｍａｘに従って設定される。したがって、下限ＳＯＣ（Ｓｍｉｎ）近傍で低負荷走行が開始されると（状態２１３）、充電上限マップ２０３（図５）に沿って、メインバッテリ３１０を充電するように充放電パワーＰｃｈｇが設定される。これにより、ＳＯＣが徐々に上昇する。

そして、ＳＯＣがＳ３（第２のＳＯＣ）に達すると（状態２１４）、Ｐｃｍａｘ＝０に設定されるので、メインバッテリ３１０の充電が停止される。

したがって、低負荷走行がさらに継続されても、充放電パワーＰｃｈｇが放電側（Ｐｃｈｇ＜０）に設定されるので、ＳＯＣがＳ３よりも上昇することはない。すなわち、充電上限マップ２０３は、ＳＯＣ＝Ｓ３までを限界としてメインバッテリ３１０の充電を許可するように構成されている。

このように、低負荷走行時の充電を抑制することによって、加速後の減速時に、回生エネルギによってメインバッテリが充電されても、ＳＯＣが上昇し過ぎることを防止できる。すなわち、低負荷走行時には、ＳＯＣが高くなり過ぎないようにした上で、エンジン１００の熱効率を上昇させるようにエンジン１００の動作点（出力パワー）を設定することができる。

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によれば、エンジンの作動を伴う走行モードにおいて、蓄電装置のＳＯＣおよび車両の走行状態（要求パワーＰｒ＊）の両方に基づいて充放電パワーＰｃｈｇを適切に設定することによって、車両のエネルギ効率を向上させつつ、ＳＯＣを制御範囲内に維持することができる。

［実施の形態２］
以降で説明する各実施の形態では、主に、充放電パワーＰｃｈｇの設定手法が実施の形態１と異なる。以下の実施の形態では、実施の形態１とは異なる部分のみを説明する一方で、実施の形態１と共通の部分については原則的には説明を繰返さない。

図１０には、図４に代えて実行される、実施の形態２によるハイブリッド車両における、充放電パワーＰｃｈｇを設定するための制御処理が示される。

図１０を参照して、ＥＣＵ４００は、図４と同様のステップＳ２１０の処理後、ステップＳ２２５により、現在のＳＯＣおよび車速に基づいて、充放電パワーＰｃｈｇの範囲を示す、充電上限値Ｐｃｍａｘおよび放電上限値Ｐｄｍａｘを設定する。さらに、ＥＣＵ４００は、図４と同様のステップＳ２３０により、ステップＳ２２５で設定されたＰｃｍａｘ〜−Ｐｄｍａｘの範囲内で、エンジン１００の熱効率を向上させるように、充放電パワーＰｃｈｇを決定する。実施の形態２では、実施の形態１と比較して、充放電上限値Ｐｃｍａｘ，Ｐｄｍａｘの設定が異なる。

図１１の概念図を用いて、ステップＳ２２５における充放電上限値Ｐｃｍａｘ，Ｐｄｍａｘの設定について説明する。

図１１を図５と比較して、実施の形態２においても、基本的な充放電パワーＰｃｈｇ＊は、図５と同様の基本マップ２０１に従って設定される。一方で、実施の形態２では、実施の形態１とは異なり、放電上限マップおよび充電上限マップが、ハイブリッド車両１０の車速に応じて切換えられる。

放電上限マップ２０２および充電上限マップ２０３は、図５に示したのと同様である。ハイブリッド車両１０が高車速状態ではないとき、たとえば、車速が所定の閾値以下であるときには、全ＳＯＣ領域に亘って、放電上限マップ２０２および充電上限マップ２０３に従って、充放電上限値Ｐｃｍａｘ，Ｐｄｍａｘが設定される。

一方で、ハイブリッド車両１０が高車速状態であるとき、たとえば、車速が所定の閾値より高いときには、一部のＳＯＣ領域において、放電上限マップ２０２に代えて放電上限マップ２０４に従って、放電上限値Ｐｄｍａｘが設定される。同様に、ハイブリッド車両１０が高車速状態であるときには、一部のＳＯＣ領域において、充電上限マップ２０３に代えて充電上限マップ２０５に従って、充電上限値Ｐｃｍａｘが設定される。

放電上限マップ２０４は、放電上限マップ２０２と比較して、同一のＳＯＣに対して放電上限値Ｐｄｍａｘを増加するように設定されていることが理解される。これにより、高車速時の高負荷走行では、ＳＯＣ＝Ｓ２♯（Ｓ２♯＜Ｓ２）までの放電が許可される。

同様に、充電上限マップ２０５は、充電上限マップ２０３と比較して、同一のＳＯＣに対して充電上限値Ｐｃｍａｘを減少するように設定されていることが理解される。これにより、高車速時の低負荷走行では、ＳＯＣ＝Ｓ３♯（Ｓ３♯＜Ｓ３）までしか充電が許可されない。すなわち、充電が抑制される。

このように、実施の形態２では、高車速時において、同一のＳＯＣに対してメインバッテリ３１０の放電が促進されるように、充放電パワーＰｃｈｇが設定されることになる。

図１２には、本発明の実施の形態２によるハイブリッド車両における高車速かつ高ＳＯＣ状態からの高負荷走行時のＳＯＣ推移の一例が示される。

図１２を参照して、高負荷走行時には、要求パワーＰｒ＊が大きいため、充放電パワーＰｃｈｇは、放電上限値Ｐｄｍａｘに従って設定される。したがって、高車速時に、上限ＳＯＣ（Ｓｍａｘ）近傍で高負荷走行が開始されると（状態２１４）、放電上限マップ２０４（図１１）に沿って、メインバッテリ３１０を放電するように充放電パワーＰｃｈｇが設定される。この結果、ＳＯＣが徐々に低下する。

そして、ＳＯＣがＳ２♯（第１のＳＯＣ）に達すると（状態２１５）、Ｐｄｍａｘ＝０に設定されるので、メインバッテリ３１０の放電が停止される。したがって、高負荷走行がさらに継続されても、充放電パワーＰｃｈｇが充電側（Ｐｃｈｇ＞０）に設定されるので、ＳＯＣがＳ２♯よりも低下することはない。すなわち、放電上限マップ２０４は、ＳＯＣ＝Ｓ２♯までを限界としてメインバッテリ３１０の放電を許可するように構成されている。これにより、高車速時には、非高車速時と比較して、より低いＳＯＣまで放電が促進される。

そして、加速後の減速時には、回生発電によってＳＯＣは再び上昇するので、ＳＯＣが状態２１６へ復帰することが期待できる（状態２１６）。高車速時には、回生ブレーキによって回収されるエネルギが多いので、非高車速時よりも低い領域までＳＯＣを低下させても、メインバッテリ３１０のＳＯＣが低下し過ぎることを防止できる。

図１３には、本発明の実施の形態２によるハイブリッド車両における高車速かつ低ＳＯＣ状態からの高負荷走行時のＳＯＣ推移の一例が示される。

図１３を参照して、低負荷走行時には、要求パワーＰｒ＊が小さいため、充放電パワーＰｃｈｇは、充電上限値Ｐｃｍａｘに従って設定される。したがって、高車速時に下限ＳＯＣ（Ｓｍｉｎ）近傍で低負荷走行が開始されると（状態２１７）、充電上限マップ２０５（図１１）に沿って、メインバッテリ３１０を充電するように充放電パワーＰｃｈｇが設定されることにより、ＳＯＣが徐々に上昇する。

そして、ＳＯＣがＳ３♯（第２のＳＯＣ）に達すると（状態２１８）、Ｐｃｍａｘ＝０に設定されるので、メインバッテリ３１０の充電が停止される。

したがって、低負荷走行がさらに継続されても、充放電パワーＰｃｈｇが放電側（Ｐｃｈｇ＜０）に設定されるので、ＳＯＣがＳ３♯よりも上昇することはない。すなわち、充電上限マップ２０３は、ＳＯＣ＝Ｓ３♯（Ｓ３♯＜Ｓ３）までを限界としてメインバッテリ３１０の充電を許可するように構成されている。これにより、高車速時には、非高車速時と比較して、低いＳＯＣまでに充電が抑制される。

そして、加速後の減速時には、回生発電によってメインバッテリ３１０が充電されても、ＳＯＣはそれほど上昇しない（状態２１９）。高車速時には、回生ブレーキによって回収されるエネルギが多いので、非高車速時よりも低い領域までの充電に止めることによって、加速終了後にメインバッテリ３１０のＳＯＣが上昇し過ぎることを防止できる。

以上説明したように、実施の形態２によるハイブリッド車両によれば、実施の形態１での効果に加えて、高車速時には、減速時における回生エネルギが大きくなることを考慮してメインバッテリ３１０の充放電をさらに適切に制御することができる。

［実施の形態３］
実施の形態３では、メインバッテリ３１０の温度に応じて充放電パワー範囲Ｐｃｍａｘ〜−Ｐｄｍａｘを変更する制御についてさらに説明する。

図１４には、図４に代えて実行される、実施の形態３によるハイブリッド車両における、充放電パワーＰｃｈｇを設定するための制御処理が示される。

図１４を参照して、ＥＣＵ４００は、図４と同様のステップＳ２１０の処理後、ステップＳ２２７により、メインバッテリ３１０の温度（バッテリ温度）を反映して、充電上限値Ｐｃｍａｘおよび放電上限値Ｐｄｍａｘを設定する。さらに、ＥＣＵ４００は、図４と同様のステップＳ２３０により、ステップＳ２２７で設定されたＰｃｍａｘ〜−Ｐｄｍａｘの範囲内で、エンジン１００の熱効率を向上させるように、要求パワーＰｒ＊に応じて充放電パワーＰｃｈｇを決定する。実施の形態３では、実施の形態１と比較して、充放電上限値Ｐｃｍａｘ，Ｐｄｍａｘの設定が異なる。

図１５の概念図を用いて、ステップＳ２２７における充放電上限値Ｐｃｍａｘ，Ｐｄｍａｘの設定について説明する。

図１５を図５と比較して、実施の形態３においても、基本的な充放電パワーＰｃｈｇ＊は、図４と同様のマップ２０１に従って設定される。一方で、実施の形態３では、実施の形態１，２とは異なり、放電上限マップ２０２および充電上限マップ２０３における最大充電値および最大放電値がバッテリ温度に応じて変化する。

メインバッテリ３１０の非低温時、たとえば、バッテリ温度が所定の閾値より高いときには、放電上限マップ２０２は、図５と同様に、最大放電値がＰｄ０となるように設定される。同様に、充電上限マップ２０３は、図５と同様に、最大充電値がＰｃ０となるように設定される。

これに対して、メインバッテリ３１０の低温時、たとえば、バッテリ温度が所定の閾値より低いときには、放電上限マップ２０６および充電上限マップ２０７が適用される。放電上限マップ２０６により、全ＳＯＣ領域を通じた最大放電値がＰｄ０♯（Ｐｄ０♯＞Ｐｄ０）に高められる。同様に、充電上限マップ２０７により、最大充電値はＰｃ０♯（Ｐｃ０♯＞Ｐｃ０）に高められる。

このように、メインバッテリ３１０の低温時には、充放電パワーＰｃｈｇの設定範囲（Ｐｃｍａｘ〜−Ｐｄｍａｘ）が拡大されるので、メインバッテリ３１０を大きい電力で充放電することができる。この結果、メインバッテリ３１０の発熱量を増加させることによって、メインバッテリ３１０を効率的に昇温することができる。また、メインバッテリ３１０の温度が上昇して低温状態を脱した後は、通常の最大充電値Ｐｃ０および最大放電値Ｐｄ０が設定される。これにより、メインバッテリ３１０の過放電あるいは過充電を抑制することができる。

なお、実施の形態２（図１１）における充電上限マップおよび放電上限マップに対して、メインバッテリ３１０の低温時に最大充電値および最大放電値を高めるように充放電上限値Ｐｃｍａｘ，Ｐｄｍａｘを設定することも可能である。

さらに、高ＳＯＣ状態での高負荷走行時に、一時的に放電上限マップ２０６および／または充電上限マップ２０７を適用するように、充放電上限値Ｐｃｍａｘ，Ｐｄｍａｘを設定することも可能である。このようにすると、一時的に放電量あるいは充電量を拡大することにより、充放電の際のエンジン効率をさらに高めることが可能になるので、車両のエネルギ効率を向上することができる。

［実施の形態４］
実施の形態４では、ハイブリッド車両の積載重量に応じた充放電制御について説明する。以下に説明する実施の形態４による充放電制御は、実施の形態１〜３で説明した充放電制御と適宜組合せることができる。

図１６は、実施の形態４によるハイブリッド車両の充放電制御の制御処理を説明するためのフローチャートである。

図１６を参照して、ＥＣＵ４００は、ステップＳ２７０により、ハイブリッド車両１０の積載重量を推定する。

たとえば、積載重量は、乗員数やその体格を識別するセンサの出力に基づいて推定できる。あるいは、シートフレーム上の歪ゲージ式荷重センサやクッションパッド上に組込まれた加圧センサマットによって検出された、シートに加わる荷重に基づいて、乗員重量を推定してもよい。また、クッションパッド下のジェルを封入したマットに加わる圧力に基づいて、乗員重量を推定することも可能である。

あるいは、画像センサにより乗員の体格姿勢を検知するシステムの出力に基づいて、乗員重量を推定することができる。また、加速度センサ、ヨーレートセンサ、サスペンスポジショニングセンサや、トランクルーム内の積載重量を検知するためのセンサの出力等を用いて、ハイブリッド車両１０の積載重量を推定してもよい。ステップＳ２７０による積載重量の推定は、センサ類を適宜配置することによって、任意に行うことができる。

ＥＣＵ４００は、ステップＳ２８０により、ステップＳ２７０で推定された積載重量を、所定の判定値と比較する。そして、ＥＣＵ４００は、積載重量が判定値よりも小さいとき（Ｓ２８０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２９０に処理を進めて、通常の充放電制御を行う。

これに対して、ＥＣＵ４００は、積載重量が判定値よりも大きいとき（Ｓ２８０のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２９５に処理を進めて、通常の充放電制御（ステップＳ２９０）よりも、メインバッテリ３１０の放電が相対的に促進されるように充放電パワーＰｃｈｇを設定する。これにより、積載重量が大きいときには、積載重量が小さいときと比較して、メインバッテリ３１０が放電され易くなるように、充放電制御が実行される。

たとえば、メインバッテリ３１０の放電を促進するための充放電制御の例として、充放電パワーＰｃｈｇの設定を修正する手法について、図１７および図１８を用いて説明する。

図１７は、実施の形態４によるハイブリッド車両における充放電パワーの設定範囲を説明するための概念図である。

図１７を参照して、ステップＳ２９０による通常の充放電制御では、制御中心をＳｒとして充放電が制御される。たとえば、実施の形態１（図５）による特性線２０１、放電上限マップ２０２および充電上限マップ２０３に従って設定されたＰｃｍａｘ〜−Ｐｄｍａｘの範囲内で、要求パワーＰｒ＊に応じて充放電パワーＰｃｈｇが設定される。

これに対して、ステップＳ２９５による充放電制御では、制御中心をＳｒ♯（Ｓｒ♯＜Ｓｒ）として充放電が制御される。たとえば、特性線２０１、放電上限マップ２０２および充電上限マップ２０３を低ＳＯＣ側にシフトした、特性線２０１♯、放電上限マップ２０２♯および充電上限マップ２０３♯に従って設定されたＰｃｍａｘ〜−Ｐｄｍａｘの範囲内で、要求パワーＰｒ＊に応じて充放電パワーＰｃｈｇが設定される。

この結果、積載重量が大きいときには、積載重量が小さいときと比較して、ＳＯＣの制御中心を低ＳＯＣ側にシフトするように、メインバッテリ３１０の充放電が制御される。これにより、メインバッテリ３１０が放電が促進される。

積載重量が大きいときには、減速時に回収される回生エネルギが大きくなる。したがって、回生エネルギの回収に備えて、メインバッテリ３１０の放電を促進するようにＳＯＣを低めに制御することによって、回生発電時に高ＳＯＣ状態が継続することを抑制できる。

図１８は、実施の形態４によるハイブリッド車両における要求パワーに応じた充放電パワーの設定を説明するための概念図である。図１８には、図７と同様に、Ｐｃｍａｘ〜−Ｐｄｍａｘの範囲内で要求パワーＰｒ＊に応じて充放電パワーＰｃｈｇを設定するためのマップが示される。

図１８を参照して、点線で示されたマップ３０１は、図７に示されたマップと同様である。ステップＳ２９０による通常の充放電制御では、マップ３０１に従って、充放電パワーＰｃｈｇが設定される。

これに対して、ステップＳ２９５による充放電制御では、マップ３０１に代えてマップ３０２が適用される。マップ３０２は、マップ３０１と比較して、同一の要求パワーＰｒ＊に対して、放電電力が大きくなるように、あるいは、充電電力が小さくなるように設定されている。すなわち、マップ３０２によって充放電パワーＰｃｈｇを設定することにより、マップ３０１の適用時よりも、放電側に充放電パワーＰｃｈｇを設定することができる。この結果、図１７と同様に、積載重量が大きいときに、メインバッテリ３１０の放電を促進するようにＳＯＣを低めに制御することが可能となる。

このように、図１７および／または図１８を用いて充放電パワーＰｃｈｇを設定することにより、積載重量が大きいときに、回生エネルギの回収に備えて、メインバッテリ３１０の放電を促進するようにＳＯＣを低めに制御することが可能となる。

あるいは、図１に示したハイブリッド車両１０のように、エンジンを停止した走行（ＥＶモード）およびエンジン作動を伴う走行（ＨＶモード）を選択的に実行できる場合には、走行モードの遷移条件を変更することによっても、積載重量が大きいときにメインバッテリ３１０の放電を促進することができる。

図１９には、ハイブリッド車両１０における走行モードの遷移図が示される。
図１９を参照して、ハイブリッド車両１０は、ＥＶモードでは、モータジェネレータ３００Ｂの出力によって走行する。ＥＶモードでは、車両走行のための要求パワーＰｒ＊が、エンジン１００の出力を必要としない範囲内であることが必要である。また、ＥＶモードでは、エンジン出力によるメインバッテリ３１０の充電が実行されないので、ＳＯＣは徐々に減少する。

したがって、ＥＶモードは、ＳＯＣが所定の下限値Ｓｔｌより高く、かつ、要求パワーＰｒ＊がパワー閾値Ｐｔｈ１よりも低いことを条件に選択される。したがって、ＥＶモードにおいて、Ｐｒ＊＞Ｐｔｈ１またはＳＯＣ＞Ｓｔｌが成立すると、走行モードは、ＨＶモードへ遷移する。

要求パワーＰｒ＊の増大またはＳＯＣ低下によって、ＨＶモードが適用されると、エンジン１００が始動される。エンジン１００が始動すると、実施の形態１〜３あるいは、実施の形態４の図１７および／または図１８に従って、エンジン１００の出力による発電を伴ってメインバッテリ３１０の充放電が制御される。また、エンジン１００の出力によって、要求パワーＰｒ＊が確保される。

ＨＶモードにおいて、エンジン要求パワーＰｅが低下すると、エンジン１００を停止することが可能となる。したがって、ＨＶモードにおいて、エンジン要求パワーＰｅがパワー閾値Ｐｔｈ２よりも低いときには、ＥＶモードへの遷移が指示される。ただし、この際には、ＥＶモードをある程度の期間継続するためのＳＯＣが必要となる。このため、ＨＶモードにおいて、Ｐｅ＜Ｐｔｈ２かつＳＯＣ＜Ｓｔｌ♯（Ｓｔｌ♯＞Ｓｔｌ）が成立すると、走行モードは、ＥＶモードへ遷移する。

図２０には、走行モードの遷移を判定するためのパワー閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２の設定を説明するための概念図が示される。

図２０を参照して、閾値Ｐｔｈ１およびＰｔｈ２は、車速に応じて設定される。概略的には、低車速になるほどパワー閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２は高く設定される。

閾値Ｐｔｈ１およびＰｔｈ２は、積載重量が小さいときは（ステップＳ２９０）、マップ４０１および４０５にそれぞれ従って設定される。一方で、積載重量が大きいときは（ステップＳ２９５）、点線で示されたマップ４０１♯および４０５♯にそれぞれ従って、パワー閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２が設定される。

図２０から理解されるように、マップ４０１♯および４０５♯では、マップ４０１および４０５と比較して、パワー閾値Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２は高く設定される。パワー閾値Ｐｔｈ１が高く設定されると、ＥＶモードからＨＶモードへ遷移し難くなる。同様に、パワー閾値Ｐｔｈ２が高く設定されると、ＨＶモードからＥＶモードへ遷移し易くなる。

したがって、マップ４０１♯および４０５♯が適用されると、マップ４０１および４０５が適用されるときと比較して、エンジン１００の作動時間が短くなる。この結果、積載重量が大きいときに、メインバッテリ３１０の放電を促進するようにＳＯＣを低めに制御することができる。

このように実施の形態４による充放電制御によれば、積載重量が大きいときには、比較的大きな回生エネルギの回収に備えてメインバッテリ３１０の放電を促進するようにＳＯＣを低めに制御することができる。この結果、車両積載重量が大きいときに、回生発電時に高ＳＯＣ状態が継続することを抑制できる。

なお、実施の形態１〜４を通じて、ハイブリッド車両のパワートレーン構成は図１の例示に限定されないことを確認的に記載する。図１では、エンジン１００の出力によってメインバッテリ３１０の充電電力を発生するモータジェネレータ３００Ａ（発電機構）と、車両駆動力を発生するモータジェネレータ３００Ｂ（走行用電動機）とを別個のモータジェネレータとする構成例を示した。しかしながら、本発明の適用はこのようなハイブリッド車両の構成に限定されるものではない。

たとえば、特許文献３に示されるように、単一のモータジェネレータによって、エンジン出力によってメインバッテリ３１０の充電電力の発電と、エンジン出力をアシストするための車両駆動力との発生とを、別個の期間に実行するような構成を有するハイブリッド車両に対しても、エンジン作動時における蓄電装置の充放電制御について、実施の形態１〜４と同等に実行することが可能である。すなわち、「発電機構」および「走行用電動機」は、別個のモータジェネレータによって構成されてもよく、単一のモータジェネレータが時分割で両者の機能を発揮するように構成されてもよい。

また、図１では、ＥＶモードおよびＨＶモードを選択できるハイブリッド車両を例示したが、実施の形態４の図１９および図２０で説明した充放電制御を除いては、エンジンを停止して走行するＥＶモードを有しないハイブリッド車両に対しても適用することが可能である。

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。

この発明は、エンジンの出力によって蓄電装置の充電電力を発生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。

１０ ハイブリッド車両、１２ 駆動輪、１４ 減速機、１６ 駆動軸、１００ エンジン、１１０ 動作ライン（エンジン）、１１１，１１２，１１３ エンジン動作点、１２０ 等パワー線、２０１ 基本マップ（充放電パワー）、２０２ 放電上限マップ、２０３ 充電上限マップ、２１１〜２１９ 状態、２５０ 動力分割機構、２５２ 出力軸、３００，３００Ａ，３００Ｂ モータジェネレータ、３１０ メインバッテリ、３２０ 昇圧コンバータ、３３０ インバータ、３４０ 監視ユニット、４００ ＥＣＵ、４０２ ＭＧ＿ＥＣＵ、４０４ ＨＶ＿ＥＣＵ、４０６ エンジンＥＣＵ、Ｉｂ バッテリ電流、Ｎｅ エンジン回転数、Ｎｅ＊ エンジン目標回転数、Ｐｃ０，Ｐｃ０♯ 最大充電値、Ｐｃｈｇ 充放電パワー、Ｐｃｈｇ＊ 基本充放電パワー、Ｐｃｍａｘ 充電上限値、Ｐｄ０，Ｐｄ０♯ 最大放電値、Ｐｄｍａｘ 放電上限値、Ｐｃｍａｘ 充電上限値、Ｐｅ エンジン要求パワー、Ｐｒ＊ 要求パワー（車両走行）、Ｐｔｈ１，Ｐｔｈ２ パワー閾値、Ｓｒ，Ｓｒ♯ ＳＯＣ制御目標、Ｔｂ バッテリ温度、Ｔｅ エンジントルク、Ｔｅ＊ エンジン目標トルク、Ｖｂ バッテリ電圧。

Claims (15)

1. 蓄電装置と、
   エンジンと、
   前記エンジンの出力によって前記蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構と、
   前記エンジンを作動した走行モードにおいて、ＳＯＣ制御目標を含む下限ＳＯＣから上限ＳＯＣまでの範囲内に前記蓄電装置のＳＯＣを制御するための前記蓄電装置の充放電電力を設定するための制御部とを備え、
   前記制御部は、放電上限値から充電上限値までの間の範囲内で、現在のＳＯＣおよび車両走行に必要な要求パワーに応じて前記充放電電力を設定し、
   前記放電上限値は、前記ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御目標より低い場合であっても、前記要求パワーに応じて、前記下限ＳＯＣよりも高い第１のＳＯＣまでを限度に前記蓄電装置の放電を許容するように各ＳＯＣに対して予め設定され、
   前記充電上限値は、前記ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御目標より高い場合であっても、前記要求パワーに応じて、前記上限ＳＯＣよりも低い第２のＳＯＣまでを限度に前記蓄電装置の充電を許容するように各ＳＯＣに対して予め設定される、ハイブリッド車両。
2. 前記制御部は、前記ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御目標より低く、かつ、前記要求パワーが大きいために前記蓄電装置を放電する際に、高車速時には、低車速時よりも増加された前記放電上限値に従って前記充放電電力を設定する、請求項１記載のハイブリッド車両。
3. 前記高車速時における前記第１のＳＯＣは、前記低車速時における前記第１のＳＯＣよりも低く設定される、請求項２記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御部は、前記エンジンの熱効率が最大となる動作点に対応した所定のパワー基準値と、前記要求パワーとの比較に基づいて、前記要求パワーが前記パワー基準値よりも高いときには放電を促進する一方で、前記要求パワーが前記パワー基準値よりも低いときには充電を促進するように前記充放電電力を設定する、請求項１記載のハイブリッド車両。
5. 前記制御部は、前記ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御目標より高く、かつ、前記要求パワーが小さいために前記蓄電装置を充電する際に、高車速時には、低車速時よりも減少された前記充電上限値に従って前記充放電電力を設定する、請求項４記載のハイブリッド車両。
6. 前記高車速時における前記第２のＳＯＣは、前記低車速時における前記第２のＳＯＣよりも低く設定される、請求項５記載のハイブリッド車両。
7. 前記制御部は、前記蓄電装置の低温時には、前記蓄電装置の高温時と比較して、前記充電上限値および前記放電上限値の設定範囲を拡大する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
8. 前記制御部は、前記ハイブリッド車両の積載重量が大きいときには、前記積載重量が小さいときと比較して、前記蓄電装置が放電され易くなるように前記蓄電装置の充放電を制御する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
9. 蓄電装置と、エンジンと、前記エンジンの出力によって前記蓄電装置の充電電力を発生するための発電機構とを搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記エンジンを作動した走行モードにおいて、ＳＯＣ制御目標を含む下限ＳＯＣから上限ＳＯＣの範囲内に前記蓄電装置のＳＯＣを制御するための前記蓄電装置の充放電電力を設定するステップを備え、
   前記設定するステップは、
   現在のＳＯＣに基づく放電上限値および充電上限値を設定するステップと、
   設定された前記放電上限値から前記充電上限値までの間の範囲内で、現在のＳＯＣおよび車両走行に必要な要求パワーに応じて前記充放電電力を決定するステップとを含み、
   前記放電上限値は、前記ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御目標より低い場合であっても、前記要求パワーに応じて、前記下限ＳＯＣよりも高い第１のＳＯＣまでを限度に前記蓄電装置の放電を許容するように各ＳＯＣに対して予め設定され、
   前記充電上限値は、前記ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御目標より高い場合であっても、前記要求パワーに応じて、前記上限ＳＯＣよりも低い第２のＳＯＣまでを限度に前記蓄電装置の充電を許容するように各ＳＯＣに対して予め設定される、ハイブリッド車両の制御方法。
10. 前記放電上限値は、前記ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御目標より低く、かつ、前記要求パワーが大きいために前記蓄電装置を放電する領域において、高車速時には、低車速時よりも放電電力が大きく設定される、請求項９記載のハイブリッド車両の制御方法。
11. 前記高車速時における前記第１のＳＯＣは、前記低車速時における前記第１のＳＯＣよりも低く設定される、請求項１０記載のハイブリッド車両の制御方法。
12. 前記決定するステップにおいて、前記エンジンの熱効率が最大となる動作点に対応した所定のパワー基準値と、前記要求パワーとの比較に基づいて、前記要求パワーが前記パワー基準値よりも高いときには放電を促進する一方で、前記要求パワーが前記パワー基準値よりも低いときには充電を促進するように前記充放電電力は決定される、請求項９記載のハイブリッド車両の制御方法。
13. 前記充電上限値は、前記ＳＯＣが前記ＳＯＣ制御目標より高く、かつ、前記要求パワーが小さいために前記蓄電装置を充電する領域において、高車速時には、低車速時よりも小さく設定される、前記充放電電力を設定する、請求項１２記載のハイブリッド車両の制御方法。
14. 前記設定するステップは、前記蓄電装置の低温時には、前記蓄電装置の高温時と比較して、前記充電上限値および前記放電上限値の設定範囲を拡大するステップをさらに含む、請求項９〜１３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
15. 前記ハイブリッド車両の積載重量が大きいときには、前記積載重量が小さいときと比較して、前記蓄電装置が放電され易くなるように前記蓄電装置の充放電を制御するステップをさらに備える、請求項９〜１３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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