JP5765319B2 - ハイブリッド車両の制御システム及びハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、外部給電可能なハイブリッド車両の制御システム及びハイブリッド車両に関する。

特許文献１には、ハイブリッド車両の制御において、電池温度が閾値電池温度以上で、かつ、エンジン水温が閾値水温以上のときにはエンジンの間欠停止運転を伴って要求トルクが駆動軸に出力されるように制御し、電池温度が閾値電池温度未満であり、かつ、エンジン水温が閾値水温未満の時にはエンジンの間欠停止運転を禁止し、要求トルクが駆動軸に出力されるように制御することが記載されている。

特開２００８−２６５６８２号公報

特許文献１に記載されたハイブリッド車両の制御において、蓄電部から車両の外部の電気機器等へ外部給電を行う場合、走行時と異なり、エンジンは運転時に一定の低速度で運転される。このため、外部給電時にエンジンの間欠停止の禁止を車両駆動走行の場合と同じ条件で行うと、エンジンの温度が上昇しにくい。このため、エンジンの燃焼効率が低下し、外部給電時の燃費性能が低下する場合がある。

本発明の目的は、外部給電時の燃費性能を向上可能なハイブリッド車両の制御システム及びハイブリッド車両を提供することである。

本発明に係るハイブリッド車両の制御システムは、エンジンと、蓄電部からの電力を供給されて駆動する走行モータと、前記エンジンにより駆動される発電機とを備え、エンジン及び走行モータの少なくとも一方を駆動源として走行し、走行停止状態で前記発電機または前記蓄電部からの外部給電を可能とするハイブリッド車両の制御システムであって、予め設定された間欠停止許可条件が成立した場合に前記エンジンの停止許可を行い、外部給電が行われている状態において、前記間欠停止許可条件が不成立である場合には前記エンジンを一定速度で運転させる制御部を備え、前記制御部は、前記間欠停止許可条件の成立範囲の下限を、外部給電時に外部給電時以外の場合に比べて高く設定しており、外部給電状態でない場合において、前記間欠停止許可条件は、冷却水温が前記成立範囲の下限である閾値水温以上の場合に成立であり、前記冷却水温が閾値水温を下回る場合に不成立であり、外部給電状態である場合において、前記間欠停止許可条件は、前記冷却水温が、前記閾値水温よりも高く設定され前記成立範囲の下限である第２閾値水温以上の場合に成立であり、前記冷却水温が第２閾値水温を下回る場合に不成立であり、前記第２閾値水温は、車両の外気温の検出温度が低い場合に外気温の検出温度が高い場合に比べて高く設定されることを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド車両の制御システムにおいて、好ましくは、前記制御部は、前記冷却水温が第３閾値水温を下回る場合に排ガス再循環装置の作動を禁止するように、前記エンジンを制御することを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド車両は、上記の本発明に係るハイブリッド車両の制御システムを備えることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の制御システム及びハイブリッド車両によれば、外部給電時のエンジンの温度を高く維持でき、燃費性能を向上できる。

本発明の実施形態の制御システムを搭載したハイブリッド車両の概略構成図である。 図１の制御システムにおいて、走行時のエンジンの制御方法を示すフローチャートである。 図１の車両と外部の電源装置とが電力ケーブルで接続され、車両の充電及び外部給電のいずれかが行われる構成例を示す概略図である。 図１の制御システムにおいて、外部給電状態への移行条件が成立か否かを決定する方法を示すフローチャートである。 図１の制御システムにおいて、外部給電時のエンジンの制御方法を示すフローチャートである。 図１の制御システムにおいて、エンジンの間欠停止許可条件が成立か否かと、ＥＧＲの作動が許可か禁止かとを決定する方法を示すフローチャートである。 外部給電状態で間欠停止許可条件が成立か否かを決定するための第２閾値水温Ａ℃と外気温との関係を示す図である。 本発明の実施形態及び比較例の外部給電時におけるエンジン冷却水温及びエンジン回転数の時間的変化の１例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。以下では、モータ及び発電機のそれぞれが、モータ及び発電機の両方の機能を有するモータジェネレータである場合を説明するが、これは例示であって、第１モータジェネレータを単なる発電機とし、第２モータジェネレータを単なる電動モータとしてもよい。また、以下ではすべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。

図１は、本実施形態の制御システム１２を搭載したハイブリッド車両１０の概略構成を示している。図１から図８は、本発明の実施の形態の１例を示している。

ハイブリッド車両１０は、制御システム１２と、動力分割機構１４と、駆動軸１６に連結された車輪１８とを備える。制御システム１２は、エンジン２０と、エンジン２０により駆動され、主として発電機として使用される第１モータジェネレータ２２と、主として走行用モータとして使用される第２モータジェネレータ２４と、ＰＣＵ２６と、蓄電部であるバッテリ２８と、電力変換装置３０と、制御部であるＥＣＵ３２とを含む。以下では、第１モータジェネレータ２２は第１ＭＧ２２と記載し、第２モータジェネレータ２４は第２ＭＧ２４と記載する。

ハイブリッド車両１０は、前置エンジン付前輪駆動車であるＦＦ車である場合でも、前置エンジン付後輪駆動車であるＦＲ車や、四輪駆動車である４ＷＤ車等とすることもできる。

第１ＭＧ２２は、３相同期モータ等の３相モータであり、エンジン２０の始動用モータとして用いられる。第１ＭＧ２２は、エンジン２０により駆動される発電機としても用いられる。この場合、エンジン２０からのトルクの少なくとも一部が、動力分割機構１４を介して第１ＭＧ２２の回転軸に伝達される。第１ＭＧ２２で発生した電力は、ＰＣＵ２６を介してバッテリ２８に供給され、バッテリ２８が充電される。第１レゾルバ３４は、第１ＭＧ２２の回転数Ｎｗ１を検出し、回転数Ｎｗ１を表す信号をＥＣＵ３２に送信する。

第２ＭＧ２４は、３相同期モータ等の３相モータであり、バッテリ２８からの電力が供給されて駆動し、車両の駆動力を発生する走行モータとして用いられる。第２ＭＧ２４は、発電機、すなわち電力回生用としても用いられる。第２ＭＧ２４で発生した電力も、ＰＣＵ２６を介してバッテリ２８に供給され、バッテリ２８が充電される。第１ＭＧ２２及び第２ＭＧ２４は、ＰＣＵ２６により駆動制御される。第２レゾルバ３６は、第２ＭＧ２４の回転数Ｎｗ２を検出し、回転数Ｎｗ２を表す信号をＥＣＵ３２に送信する。

エンジン２０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン２０は、ＥＣＵ３２からの制御信号Ｓｉ１により制御される。エンジン２０は、燃焼室を含むエンジン本体３８に接続された吸気通路４０及び排気通路４２と、排ガス再循環装置であるＥＧＲ４４とを含む。ＥＧＲ４４は、吸気通路４０及び排気通路４２を接続する還流路４６に設けられたＥＧＲ弁を含む。ＥＧＲ４４の作動もＥＣＵ３２からの制御信号Ｓｉ１により制御される。

エンジン２０は、図示しない冷媒流路を循環する冷却水により冷却される。水温センサ５０は、エンジン２０の冷却水の温度である冷却水温Ｔｗを検出し、冷却水温Ｔｗの検出値を表す信号はＥＣＵ３２に送信される。エンジン回転数センサ５５は、エンジンのクランク軸の回転数Ｎｅを検出し、回転数Ｎｅの検出値を表す信号はＥＣＵ３２に送信される。

動力分割機構１４は、遊星歯車機構により構成される。遊星歯車機構は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む。例えば、サンギヤは、第１モータジェネレータ２２の中空の回転軸の端部に接続される。キャリアは、エンジン２０の駆動軸に接続される。リングギヤは、出力軸５１に接続され、出力軸５１は、直接または図示しない別の遊星歯車機構等の減速機を介して第２ＭＧ２４の回転軸に接続される。出力軸５１は、減速機５３を介して車輪１８に連結された駆動軸１６に接続される。動力分割機構１４は、エンジン２０からの動力を、駆動軸１６側の出力軸５１への経路と、第１ＭＧ２２への経路とに分割する。

ＰＣＵ２６は、第１ＭＧ２２及び第２ＭＧ２４とバッテリ２８との間に接続される。ＰＣＵ２６は、インバータユニット５２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４とを含みＥＣＵ３２からの制御信号Ｓｉ２により制御される。ＤＣ／ＤＣコンバータ５４は、２個直列に接続されたＩＧＢＴ、トランジスタ等のスイッチング素子と、各スイッチング素子に逆並列に接続された２個のダイオードと、各スイッチング素子の間に一端が接続されたリアクトルとを含む昇降圧コンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ５４は、バッテリ２８から供給された直流電圧を昇圧して、インバータユニット５２に供給可能とする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４は、インバータユニット５２から供給された直流電圧を降圧して、バッテリ２８に直流電力を供給する、すなわちバッテリ２８を充電する機能を有する。

インバータユニット５２は、第１インバータ及び第２インバータを含む。第１インバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４から供給された直流電圧を交流電圧に変換して第１ＭＧ２２に供給し、第１ＭＧ２２を駆動する。第１インバータは、第１ＭＧ２２がエンジン２０の駆動に伴って発電した場合に、その発電により得られた交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ５４に供給する機能も有する。

第２インバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４から供給された直流電圧を交流電圧に変換して第２ＭＧ２４に供給し、第２ＭＧ２４を駆動する。第２インバータは、ハイブリッド車両１０の回生制動時に、第２ＭＧ２４により発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を、ＤＣ／ＤＣコンバータ５４に供給する機能も有する。回生制動は、車両のアクセルペダルが踏まれていない状態であって、バッテリ２８の充電量が少ない場合に実行され、第２ＭＧ２４を回生制動状態とする。

第１インバータ及び第２インバータは、それぞれ３相分のスイッチング素子を含み、各スイッチング素子のスイッチングがＥＣＵ３２からの制御信号Ｓｉ２により制御される。なお、ＰＣＵ２６からＤＣ／ＤＣコンバータ５４を省略してもよい。

バッテリ２８は、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池等の二次電池である。なお、蓄電部として、キャパシタ等を使用してもよい。バッテリ２８とＤＣ／ＤＣコンバータ５４との間に図示しないシステムリレーが設けられており、システムリレーは、ＥＣＵ３２によりオンオフ動作が制御される。後述する起動スイッチであるＩＧスイッチ５６がユーザーによりオンされた場合に、ＥＣＵ２８は起動され、ＥＣＵ２８はシステムリレーをオンする。また、ＩＧスイッチ５６がオフされた場合に、システムリレーはオフされ、バッテリ２８とインバータユニット５２との接続が遮断される。

電流センサ５８は、バッテリ２８の電流ＩＢを検出し、電流ＩＢを表す信号をＥＣＵ３２に送信する。電圧センサ６０は、バッテリ２８の電圧ＶＢを検出し、電圧ＶＢを表す信号をＥＣＵ３２に送信する。ＥＣＵ３２は、受信した電流ＩＢ及び電圧ＶＢの一方または両方に基づいて、バッテリ２８の充電量であるＳＯＣを算出する。なお、バッテリ２８の温度を検出する温度センサを設けて、温度センサの検出温度を表す信号をＥＣＵ３２に送信してもよい。

アクセル位置センサ６２は、アクセルペダルのアクセル位置ＡＰを検出し、そのアクセル位置ＡＰを表す信号をＥＣＵ３２に送信する。車輪速度センサ６４は、車輪１８の回転数Ｎｗを検出し、回転数Ｎｗを表す信号をＥＣＵ３２に送信する。ＥＣＵ３２は、回転数Ｎｗに基づいて車速を算出する。なお、ＥＣＵ３２は、第２ＭＧ２４の回転数Ｎｗ２の検出値に基づいて車速を算出してもよい。

電力変換装置３０は、直流及び交流の双方向変換可能な装置を含み、外部電源６６から供給される交流電力を直流電力に変換し、バッテリ２８へ直流電力を出力し、バッテリ２８を充電する。電力変換装置３０は、バッテリ２８の直流電力、またはエンジン２０により駆動される第１ＭＧ２２により発生し、ＰＣＵ２６を介して電力変換装置３０に供給された直流電力を車両の外部へ給電するための交流電力に変換する機能も有する。電力変換装置３０は、直流を交流に変換する交流出力装置と、交流を直流に変換する直流出力装置との組み合わせにより構成されてもよい。電力変換装置３０は、ＥＣＵ３２からの制御信号Ｓｉ３により制御される。

ＥＣＵ３２は、ＣＰＵ、メモリ等を有するマイクロコンピュータを含む。なお、図示の例では、ＥＣＵ３２として１つのＥＣＵ３２のみを図示しているが、ＥＣＵ３２は適宜複数の構成要素に分割して、互いに信号ケーブルで接続する構成としてもよい。ＥＣＵ３２は、ＰＣＵ２６及び電力変換装置３０を制御する電力制御部７４と、エンジン２０を制御するエンジン制御部７６とを有する。電力制御部７４は、走行時エンジン停止条件判定部７８と、給電時エンジン停止条件判定部８０と、間欠停止許可判定部８６とを有するが、これら３つについては後で詳しく説明する。

エンジン制御部７６は、エンジン２０を制御するための制御信号Ｓｉ１を生成し、制御信号Ｓｉ１をエンジン２０へ出力する。電力制御部７４は、ＰＣＵ２６を制御するための制御信号Ｓｉ２を生成し、制御信号Ｓｉ２をＰＣＵ２６へ出力する。電力制御部７４は、電力変換装置３０を制御するための制御信号Ｓｉ３も生成し、制御信号Ｓｉ３を電力変換装置３０へ出力する。

ＥＣＵ３２は、ＩＧスイッチ５６からの信号ＩＧと、パーキングスイッチ８２からの信号ＰＲとを受信する機能も有する。ＩＧスイッチ５６は、車両の運転者により操作可能な位置に設けられ、車両のシステム全体の起動要求及び停止要求を行うために用いられる。ＩＧスイッチ５６は、押しボタン等により構成され、例えば押圧操作を繰り返すことによりオンとオフとを交互に切り換える。ＩＧスイッチ５６は、システムの各状態を表す信号ＩＧを生成して、信号ＩＧをＥＣＵ３２に送信する。

パーキングスイッチ８２は、シフトポジションをパーキングポジションに設定するためのスイッチである。パーキングスイッチ８２が操作された場合、パーキングスイッチ８２は、信号ＰＲをＥＣＵ３２に送信する。パーキングスイッチ８２の形式として、押しボタン式、レバー式、ロータリ式等を採用できる。

ＥＣＵ３２が信号ＰＲを受信し、シフトポジションが非パーキングポジションにある場合には、シフトポジションをパーキングポジションへ切り換える。この場合、ＥＣＵ３２は、図示しないパーキングロック装置の駆動により、出力軸５１に固定された図示しないロックギヤを図示しない係止部材により固定して、出力軸５１を固定するように制御する。この場合、車両の移動が阻止される。

シフトレバー８４は、パーキングポジション以外のシフトポジションを手動操作により設定可能とする。シフトレバー８４の操作を表す信号もＥＣＵ３２に送信される。パーキングポジションは、シフトレバー８４の操作により解除される。

走行駆動制御時に、電力制御部７４は、アクセル位置ＡＰに基づいて、車両目標トルクＴｒ＊とエンジン目標出力Ｐｅ＊とを算出する。車両目標トルクＴｒ＊は、車速とアクセル位置ＡＰとから算出してもよい。エンジン目標出力Ｐｅ＊は、車速または第２ＭＧの回転数Ｎｗ２から得られるリングギヤの回転数及びバッテリ２８の充放電要求量と、車両目標トルクＴｒ＊とから算出してもよい。バッテリ２８の充放電要求量は、バッテリ２８の温度とＳＯＣ等から算出できる。電力制御部７４は、エンジン目標出力Ｐｅ＊に基づいて、予め設定されたエンジン高効率マップからエンジン２０の目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊を算出する。

電力制御部７４は、目標回転数Ｎｅ＊と第２ＭＧ２４の回転数Ｎｗ２と動力分割機構１４のギヤ比ρとに基づいて、第１ＭＧ２２の目標回転数Ｎｗ１＊を算出し、目標回転数Ｎｗ１＊と第１ＭＧ２２の回転数Ｎｗ１とから第１ＭＧ２２の目標トルクＴｒ１＊を算出する。さらに、電力制御部７４は、車両目標トルクＴｒ＊と第１ＭＧ２２の目標トルクＴｒ１＊と、動力分割機構１４のギヤ比ρとから、第２ＭＧ２４の目標トルクＴｒ２＊を算出する。このようなエンジン２０の目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊と、第１ＭＧ２２の目標回転数Ｎｗ１＊及び目標トルクＴｒ１＊と、第２ＭＧ２４の目標トルクＴｒ＊とは、アクセル位置ＡＰまたはアクセル位置ＡＰと車速とに基づいて、図示しない記憶部に予め記憶させたマップから算出してもよい。

電力制御部７４は、算出されたエンジン２０の目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊をエンジン制御部７６に出力し、エンジン制御部７６は、目標回転数Ｎｅ＊及び目標トルクＴｅ＊が得られるように、制御信号Ｓｉ１でエンジン２０を制御する。また、電力制御部７４は、算出された第１ＭＧ２２の目標回転数Ｎｗ１＊及び目標トルクＴｒ１＊と、第２ＭＧ２４の目標トルクＴｒ＊とが得られるように、制御信号Ｓｉ２で第１ＭＧ２２及び第２ＭＧ２４を制御する。

なお、電力制御部７４を、ハイブリッドＥＣＵと呼ばれる全体を統合制御する全体制御部と、ＰＣＵ２６を制御するモータ制御部とに分け、全体制御部と、モータ制御部及びエンジン制御部７６とを、互いに信号ケーブルで接続してもよい。この場合、車両目標出力は全体制御部で算出し、全体制御部は、モータ制御部に第１ＭＧ２２及び第２ＭＧ２４の目標トルクＴｒ１＊、Ｔｒ２＊及び第１ＭＧ２２の目標回転数Ｎｗ１＊の算出値を出力し、エンジン制御部７６にエンジン２０の目標トルクＴｅ＊及び目標回転数Ｎｅ＊の算出値を出力する。この場合、モータ制御部は、ＰＣＵ２６に制御信号Ｓｉ２を出力し、エンジン制御部は、エンジン２０に制御信号Ｓｉ１を出力する。

電力制御部７４の走行時エンジン停止条件判定部７８は、車両駆動走行時に、予め設定された間欠停止許可条件の成立を含む「走行時エンジン停止条件」が成立したか否かを判定する。この結果、「走行時エンジン停止条件」が成立したと判定された場合には、電力制御部７４は、その成立を表す信号をエンジン制御部７６に送信し、エンジン制御部７６はエンジン２０を停止させる。このエンジン２０の停止が走行時エンジン停止条件成立の時間だけ行われ、エンジン２０の運転と停止とが交互に繰り返し実行されることでエンジン２０の間欠停止運転が行われる。

「走行時エンジン停止条件」の成立は、走行駆動制御の実行が許可され、かつ、エンジン２０が運転中であり、かつ、後述する「間欠停止許可条件」が成立し、かつ、算出されたエンジン２０の目標出力Ｐｅ＊が予め設定された所定出力Ｐｗ１以下であり、かつ、バッテリ２８のＳＯＣの算出値が予め設定された所定値ＳＯ１以上である場合であり、それ以外の場合は、「走行時エンジン停止条件」は不成立である。この場合、ＥＣＵ３２は、「間欠停止許可条件」が成立した場合にエンジン２０の停止許可を行う。「間欠停止許可条件」は、水温センサ５０により検出されたエンジン２０の冷却水温Ｔｗが予め設定された閾値水温Ｂ℃以上である（Ｔｗ≧Ｂ）ことを含む。閾値水温Ｂは、エンジン２０の間欠停止時間がある時間以下で、エンジン２０の再始動時の効率が過度に低下することがないように設定される。閾値水温Ｂは、間欠停止許可領域を広げて走行中の燃費を向上させるために、ある程度低く設定されている。

ＥＣＵ３２は、エンジン２０の停止時に、第１ＭＧ２２の目標トルクＴｒ１＊が０となる条件で、第２ＭＧ２４の目標トルクＴｒ２を算出し、第２ＭＧ２４が目標トルクＴｒ２＊で駆動されるように第２ＭＧ２４を制御する。

一方、「走行時エンジン停止条件」が不成立と判定された場合、ＥＣＵ３２は、エンジン２０を停止させない。例えば、エンジン２０の冷却水温Ｔｗが閾値水温Ｂ℃を下回る場合（Ｔｗ＜Ｂ）には、エンジン２０の間欠停止が不許可となる。この場合、ＥＣＵ３２は、エンジン２０の運転中であれば、エンジン２０の間欠停止を禁止して、エンジン２０を目標トルクＴｅ＊及び目標回転数Ｎｅ＊で駆動するようにエンジン２０を制御する。また、ＥＣＵ３２は、エンジン２０が始動中である場合、及び、エンジン２０の停止時でエンジン２０の目標出力Ｐｅ＊が予め設定された始動用の所定出力Ｐｗ２を上回る場合に、エンジン２０を始動するように制御する。

図２は、図１の制御システムにおいて、走行時のエンジン２０の制御方法を示すフローチャートである。図２の制御ルーチンは、所定時間ごとにＥＣＵ３２により実行される。ステップＳ１０（以下、ステップＳは単にＳという。）において、ＥＣＵ３２は、車速やアクセル位置ＡＰの検出値等から駆動制御実行が許可されているか否かを判定し、駆動制御実行が許可されていると判定すると、Ｓ１２に移行してエンジン２０が運転中か否かを判定する。Ｓ１２でＥＣＵ３２は、エンジン２０が運転中であると判定し、Ｓ１４で冷却水温Ｔｗが閾値水温Ｂ℃以上であることを含む間欠停止許可条件が成立したと判定した場合、Ｓ１６に移行する。Ｓ１６でＥＣＵ３２は、エンジン２０の目標出力Ｐｅ＊が所定出力Ｐｗ１以下であると判定し、Ｓ１８でＳＯＣの算出値が所定値ＳＯ１以上であると判定した場合には、Ｓ２０でエンジン２０を停止させるようにエンジン２０を制御する。

一方、Ｓ１４で間欠停止許可条件が不成立と判定された場合、及び、Ｓ１６でエンジン２０の目標出力Ｐｅ＊が所定出力Ｐｗ１以下でないと判定された場合、及び、Ｓ１８でＳＯＣの算出値が所定値ＳＯ１以上でないと判定された場合のそれぞれで、Ｓ２２に移行して、ＥＣＵ３２は、エンジン２０を目標トルクＴｅ＊及び目標回転数Ｎｅ＊で駆動させるように、エンジン２０を制御する。

また、Ｓ１２でエンジン２０が運転中でないと判定されると、Ｓ２４でＥＣＵ３２はエンジン２０が始動中であるか否かを判定する。エンジン２０が始動中であると判定された場合、Ｓ２６でエンジン２０の始動制御が行われ、エンジン２０が始動中でないと判定された場合、Ｓ２８でエンジン２０の目標出力Ｐｅ＊が所定出力Ｐｗ２以下であるか否かが判定される。Ｓ２８でエンジン２０の目標出力Ｐｅ＊が所定出力Ｐｗ２以下でないと判定された場合、Ｓ２６でエンジン２０の始動制御が行われ、エンジン２０の目標出力Ｐｅ＊がＰｗ２以下である場合、Ｓ３０でエンジン２０の停止が維持される。Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２６の制御が実行される場合、ＥＣＵ３２は第２ＭＧ２４を算出された目標トルクＴｒ２＊で駆動し、またはこれに加えて第１ＭＧ２２を算出された目標回転数Ｎｗ１＊及び目標トルクＴｒ１＊で駆動するように第１ＭＧ２２及び第２ＭＧ２４を制御する。なお、エンジン２０を始動するか否かの判定に使用する所定出力Ｐｗ２は、エンジン２０運転中にエンジン２０を停止するか否かの判定に使用する所定出力Ｐｗ１よりも高く設定してもよい。このように設定した場合、エンジン２０の頻繁な停止と始動との繰り返しが抑制される。

一方、図３に示すように、ハイブリッド車両１０は、走行停止状態で車両外部の外部電源６６からバッテリ２８への充電と、第１ＭＧ２２またはバッテリ２８から車両外部の電気機器８８または電気機器９０への外部給電とを選択的に可能とする。

図３は、図１の車両と、建物である家屋９２の電源装置９４とが電力ケーブル６８で接続され、車両の充電及び外部給電のいずれかが行われる構成例を示す概略図である。なお、建物は、家屋９２以外の病院等の別の建物であってもよい。図３に示すように、電力ケーブル６８は、電力線９６の両端部に設けられたコネクタ９８及びプラグ１００と、電力線９６の中間部に設けられたＣＣＩＤ１０２とを有する。ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）１０２は、外部電源６６から車両への電力の供給とその供給の遮断とを切り換える機能を有する回路を有する。コネクタ９８は、バッテリ２８の充電時または外部給電の際に、車両に設けられたソケット１０４に接続される。バッテリ２８の充電時には、プラグ１００が家屋９２に設けられたソケット１０６を介して商用交流電源である外部電源６６に接続される。

コネクタ９８は、ユーザにより操作可能なスイッチ１０８を有する。スイッチ１０８は、コネクタ９８をソケット１０４から取り外すための機構も有する。スイッチ１０８は、位置の切り替えにより、バッテリ２８の充電と外部給電とを切り換える機能も有する。コネクタ９８は、ソケット１０４に接続された場合にソケット１０４からＥＣＵ３２に、コネクタ９８とソケット１０４との接続を表す信号ＣＮＴを送信する。

スイッチ１０８によって外部給電が選択された場合、コネクタ９８は、信号ＳＷをＥＣＵ３２に送信する。ＥＣＵ３２は、信号ＳＷの有無等から外部給電が選択されたことを含む外部給電状態の移行条件が成立したと判定した場合に、第１ＭＧ２２またはバッテリ２８から家屋９２の電気機器８８への外部給電を行わせる。ＥＣＵ３２は、外部給電状態への移行条件の成立か否かを、図４のフローチャートの処理で判定する。

図４は、図１の制御システム１２において、外部給電状態への移行条件成立か否かを決定する方法を示すフローチャートである。図４の決定方法のルーチンは、所定時間ごとにＥＣＵ３２により実行される。ステップＳ４０において、ＥＣＵ３２は、信号ＩＧがオンされているか、すなわちＩＧスイッチ５６がオンされ、かつ、システムの重要な構成要素に異常がないか否かを判定し、信号ＩＧがオンと判定された場合にはＳ４２に移行する。一方、信号ＩＧがオフである場合は、メインルーチンに戻る。

Ｓ４２では、ＥＣＵ３２は、信号ＰＲに基づいて、パーキングポジションが選択されているか否かを判定し、パーキングポジションが選択されている場合、Ｓ４４に移行し、パーキングポジションが選択されていない場合にはメインルーチンに戻る。

Ｓ４４では、ＥＣＵ３２は信号ＣＮＴに基づいて、電力ケーブル６８に設けられたプラグ１００が家屋９２に設けられたソケット１１０に接続された状態で、電力ケーブル６８のコネクタ９８が車両のソケット１０４に接続されたか否かを判定する。コネクタ９８がソケット１０４に接続されていると判定した場合、Ｓ４６に移行し、コネクタ９８がソケット１０４に非接続の場合にはメインルーチンに戻る。なお、ソケット１１０は、スイッチ１１２を介して、家屋９２で電気機器８８に接続される。電気機器８８は、図示しないコンセントに接続することでスイッチ１１２に接続される。スイッチ１１２は、停電検出信号Ｓａの検出により電気機器８８をソケット１１０に接続するように切り換える。

Ｓ４６では、ＥＣＵ３２は信号ＳＷに基づいて、コネクタ９８のスイッチ１０８によって外部給電が選択されたか否かを判定し、外部給電が選択されている場合、Ｓ４８に移行し、外部給電状態への移行条件が成立したと判定する。Ｓ４６で外部給電が選択されていないと判定された場合にはメインルーチンに戻る。

ＥＣＵ３２は、外部給電状態への移行条件が成立したと判定した場合に、エンジン２０を一定回転数で回転させるように駆動させて第１ＭＧ２２が発電するようにエンジン２０を制御する。これとともに、ＥＣＵ３２は、第１ＭＧ２２で発生した電力が電力ケーブル６８を介して車両の外部へ供給されるように、制御信号Ｓｉ３により電力変換装置３０を制御する。

ＥＣＵ３２の給電時エンジン停止条件判定部８０は、車両の走行停止状態で予め設定された間欠停止許可条件の成立を含む「給電時エンジン停止条件」が成立したか否かを判定する。この結果、「給電時エンジン停止条件」が成立したと判定された場合には、電力制御部７４は、その成立を表す信号をエンジン制御部７６に送信し、エンジン制御部７６はエンジン２０を停止させる。エンジン２０の停止が給電時エンジン停止条件成立の時間だけ行われ、エンジン２０の運転と停止とが交互に繰り返し実行されることでエンジン２０の間欠停止運転が行われる。

「給電時エンジン停止条件」の成立は、外部給電状態であると判定され、かつ、後述する「間欠停止許可条件」が成立し、かつ、バッテリ２８のＳＯＣの算出値が予め設定された所定値ＳＯ２以上である場合であり、それ以外の場合に「給電時エンジン停止条件」は不成立である。この場合も、「走行時エンジン停止条件」の場合と同様に、「間欠停止許可条件」が成立した場合にエンジン２０の停止許可を行う。「間欠停止許可条件」は、水温センサ５０により検出される冷却水温Ｔｗが予め設定された第２閾値水温Ａ℃以上である（Ｔｗ≧Ａ）ことを含む。第２閾値水温Ａは、エンジン２０の間欠停止時間がある時間以下で、エンジン２０の再始動時の効率が過度に低下することがないように設定される。

なお、間欠停止許可条件の成立を前提に、エンジン２０の再始動時から予め設定した所定時間経過した場合、または冷却水温Ｔｗが予め設定した所定温度分上昇した場合に、エンジン２０を停止させるように制御してもよい。

電力制御部７４は、エンジン２０の停止時に、バッテリ２８からの電力を電力変換装置３０を介して電力ケーブル６８に出力するように、電力変換装置３０に制御信号Ｓｉ３を出力して電力変換装置３０を制御する。

一方、「給電時エンジン停止条件」が不成立と判定された場合、ＥＣＵ３２は、エンジン２０を停止させない。例えば、エンジン２０の冷却水温が第２閾値水温Ａ℃を下回る場合には、エンジン２０の間欠停止が不許可となる。この場合、ＥＣＵ３２は、エンジン２０の間欠停止を禁止して、エンジン２０の停止時にはエンジン２０を再始動させるか、またはエンジン２０の運転中では、エンジン２０を一定回転数で駆動させ続けるようにエンジン２０を制御する。エンジン２０の駆動時に第１ＭＧ２２で発電された電力のうち、外部の電気機器８８で消費されない余剰電力は、バッテリ２８に充電される。したがって、エンジン２０の駆動時にバッテリ２８のＳＯＣは徐々に上昇する場合がある。

なお、外部給電時に「給電時エンジン停止条件」の成立を判定するための所定値ＳＯ２は、「走行時エンジン停止条件」の成立を判定するための所定値ＳＯ１よりも高く設定してもよい（ＳＯ２＞ＳＯ１）。

ＥＣＵ３２は、外部給電時に「給電時エンジン停止条件」が成立した場合にエンジン２０を停止させるが、「間欠停止許可条件」の成立範囲を、外部給電時に、外部給電時以外の場合である、車両駆動走行時を含む場合に比べて狭く設定しており、エンジン２０の間欠停止を許可しにくくしている。具体的には、第２閾値水温Ａ℃は、走行時の間欠停止許可条件の成立の判定に用いられる閾値水温Ｂ℃よりも高く設定される。例えば、閾値水温Ｂ℃は４０℃であり、第２閾値水温Ａ℃は８０℃である。

より具体的には、「間欠停止許可条件」は、外部給電状態でない場合、例えば車両駆動走行時である場合に、冷却水温Ｔｗが閾値水温Ｂ℃以上の場合に成立となり、冷却水温Ｔｗが閾値水温Ｂ℃を下回る場合に不成立となるように設定されている。また、「間欠停止許可条件」は、外部給電状態である場合において、冷却水温Ｔｗが、閾値水温Ｂ℃よりも高く設定される第２閾値水温Ａ℃以上の場合に成立となり、冷却水温Ｔｗが第２閾値水温Ａ℃を下回る場合に不成立となるように設定されている。したがって、外部給電状態で冷却水温Ｔｗが、車両駆動走行時の閾値水温Ｂ℃よりも高い第２閾値水温Ａ℃以上である場合だけ、エンジン２０の間欠停止は許可される。

電力制御部７４の間欠停止許可判定部８６は、外部給電状態であり、かつ、冷却水温Ｔｗが第２閾値水温Ａ℃を下回ると判定された場合と、外部給電状態でなく、かつ、冷却水温Ｔｗが閾値水温Ｂ℃を下回ると判定された場合との両方で、他の条件の成立の有無に関係なく、エンジン２０の間欠停止を禁止する。ＥＣＵ３２は、間欠停止許可判定部８６の判定後に、冷却水温Ｔｗが予め設定された第３閾値水温Ｃ℃を下回るか否かを判定し、第３閾値水温Ｃ℃を下回ると判定された場合にＥＧＲ４４の作動を禁止する。一方、冷却水温Ｔｗが第３閾値水温Ｃ℃を下回らないと判定された場合にＥＧＲ４４の作動を許可する。例えば、第３閾値水温Ｃ℃は、閾値水温Ｂ℃と第２閾値水温Ａ℃との間に設定する。例えば、閾値水温Ｂ℃を４０℃とし、第２閾値水温Ａ℃を８０℃とする場合に、第３閾値水温Ｃ℃を７０℃に設定する。第３閾値水温Ｃ℃は、燃焼安定性やノッキングの検出性等を考慮して、ある程度高く設定されている。

図５は、図１の制御システム１２において、外部給電時のエンジン２０の制御方法を示すフローチャートである。図５の制御ルーチンは、所定時間ごとにＥＣＵ３２により実行される。ステップＳ５０において、ＥＣＵ３２は、図４の決定方法のルーチン等により外部給電状態に移行されているか否かを判定し、外部給電状態に移行されていると判定すると、Ｓ５２に移行して冷却水温Ｔｗが第２閾値水温Ａ℃以上であることを含む間欠停止許可条件が成立か否かを判定する。Ｓ５２で間欠停止許可条件が成立していると判定された場合、Ｓ５４でＥＣＵ３２は、ＳＯＣの算出値が所定値ＳＯ２以上であるか否かを判定し、所定値ＳＯ２以上であると判定した場合には、Ｓ５６でエンジン２０を停止させるようにエンジン２０を制御する。

一方、Ｓ５２で間欠停止許可条件が不成立であると判定された場合と、Ｓ５４でＳＯＣの算出値が所定値ＳＯ２以上でないと判定された場合との両方で、Ｓ５８に移行して、ＥＣＵ３２は、エンジン２０を一定回転数で駆動させるエンジン２０の駆動制御を行う。このエンジン２０の駆動制御には、エンジン２０運転中には運転を維持することと、エンジン２０の停止中ではエンジン２０を再始動させ運転させることとの両方が含まれる。

図６は、図１の制御システムにおいて、エンジン２０の間欠停止許可条件が成立か否かと、ＥＧＲ４４の作動が許可か禁止かとを決定する方法を示すフローチャートである。図６の決定方法のルーチンは、所定時間ごとにＥＣＵ３２により実行される。Ｓ６０において、ＥＣＵ３２は外部給電状態であるか否かを判定し、外部給電状態であると判定されると、Ｓ６２において、ＥＣＵ３２は、冷却水温Ｔｗが第２閾値水温Ａ℃を下回るか否かを判定する。冷却水温Ｔｗが第２閾値水温Ａ℃を下回ると判定された場合、Ｓ６６においてＥＣＵ３２は間欠停止許可条件が不成立であり、エンジン２０の間欠停止が不許可であると判定して、Ｓ７０に移行する。

Ｓ６２において、冷却水温Ｔｗが第２閾値水温Ａ℃以上であると判定された場合、Ｓ６８においてＥＣＵ３２は間欠停止許可条件が成立し、エンジン２０の間欠停止が許可であると判定して、Ｓ７０に移行する。

一方、Ｓ６０において外部給電状態でないと判定されると、Ｓ６４において、ＥＣＵ３２は、冷却水温Ｔｗが閾値水温Ｂ℃を下回るか否かを判定する。冷却水温Ｔｗが閾値水温Ｂ℃を下回ると判定された場合、Ｓ６６に移行してＥＣＵ３２は間欠停止を不許可と判定する。

また、Ｓ６４において、冷却水温Ｔｗが閾値水温Ｂ℃以上であると判定された場合、Ｓ６８に移行してＥＣＵ３２は間欠停止を許可と判定する。

Ｓ７０では、ＥＣＵ３２は、冷却水温Ｔｗが第３閾値水温Ｃ℃を下回るか否かを判定し、第３閾値水温Ｃ℃を下回ると判定すると、Ｓ７２でＥＧＲ４４の作動を禁止し、第３閾値水温Ｃ℃以上であると判定すると、Ｓ７４でＥＧＲ４４の作動を許可する。

図７は、外部給電状態で間欠停止許可条件が成立か否かを決定するための第２閾値水温Ａ℃と外気温との関係を示している。図７に示すように、ＥＣＵ３２は、第２閾値水温Ａ℃を外気温に応じて変更するように設定し、外気温が低くなるほど第２閾値水温Ａ℃は高くなっている。このような関係は、ＥＣＵ３２の記憶部に記憶され、図示しない外気温センサの検出値が入力され、その検出値に応じてＥＣＵ３２で第２閾値水温Ａ℃を変更する。図７の関係が設定される理由は、エンジン２０の停止時には外気温が低いほどエンジン２０の温度が低下するので、第２閾値水温Ａ℃を高く設定することで外気温が低くなってもエンジン２０の温度を高く維持するためである。なお、第２閾値水温Ａ℃を外気温にかかわらず一定に設定してもよい。

なお、車両において、外部給電を行うか否かを選択するための図示しない選択スイッチ等の選択操作部を設けて、ＥＣＵ３２は選択操作部からの信号を受信して、外部給電状態であるか否かの判定を行うようにしてもよい。

上記の制御システム１２及び制御システム１２を含むハイブリッド車両１０によれば、車両の駆動走行時に、動力分割機構１４により、エンジン２０の動力が出力軸５１と第１ＭＧ２２とに分割され、車輪１８の動力が発生するとともに、第１ＭＧ２２が発電する。第２ＭＧ２４により、バッテリ２８からの電力で駆動され、車両目標出力のうち、エンジン２０の出力で不足する出力が発生する。ハイブリッド車両１０は、エンジン２０及び第２ＭＧ２４の少なくとも一方を駆動源として走行する。

一方、車両の減速時には、車輪１８の回転に伴って第２ＭＧ２４が発電機として動作し、第２ＭＧ２４で発生した電力がバッテリ２８に充電される。バッテリ２８のＳＯＣが不足した場合には、ＥＣＵ３２は、エンジン２０の出力を増大させて第１ＭＧ２２の発電量を増大させる。

さらに、外部給電時には、走行時と異なり、エンジン２０が一定の低速度で運転されるため、エンジン２０の温度が上昇しにくい。しかしながら、間欠停止許可条件の成立範囲は、外部給電時に外部給電時以外の場合に比べて狭く設定されているので、エンジン２０の停止時及び運転時の温度を高くできる。このため、外部給電時でもエンジン２０の温度を高く維持でき、冷却損失低減によりエンジン運転時の燃焼効率を向上でき、燃費性能を向上できる。また、エンジン２０の冷却水温Ｔｗに応じてＥＧＲ４４の作動許可を行う場合、外部給電時でもエンジン２０の再始動時にＥＧＲ４４が作動しやすくなるので、燃費性能のさらなる向上を図れる。

図８は、本実施形態及び比較例の外部給電時におけるエンジン冷却水温Ｔｗ１，Ｔｗ２及びエンジン回転数Ｎｅの時間的変化の１例を示している。比較例では、間欠停止許可条件の成立か否かを判定するための外部給電時の第２閾値水温を、車両駆動走行時の閾値水温Ｂと同じとし、外部給電時と車両駆動走行時とで間欠停止許可条件の成立範囲を同じにしている。

図８では、Ｔｗ１が本実施形態の冷却水温を表し、Ｔｗ２が比較例の冷却水温を示している。また、図８では、エンジン２０の再始動時に間欠停止許可条件の成立を前提に、冷却水温Ｔｗ１，Ｔｗ２が所定温度上昇した場合に、エンジン２０を停止させると仮定している。本実施形態で外部給電時に、第１ＭＧ２２の駆動のためにエンジン２０が駆動され、冷却水温Ｔｗ１は最初徐々に上昇するが、第２閾値水温Ａ℃以上で、かつ、ＳＯＣが所定値ＳＯ２に達した場合の温度Ｔ２でエンジン２０が停止する。その後、エンジン２０の停止で冷却水温Ｔｗ１は徐々に低下するが、第２閾値水温Ａ℃未満で間欠停止が不許可となり、すなわち禁止され、エンジン２０が駆動されるので、再度冷却水温Ｔｗ１が上昇し、その後、エンジン２０の停止と駆動とが繰り返される。この結果、エンジン回転数Ｎｅの変動からも分かるように、図８の矢印αの範囲で間欠停止運転が行われる。

一方、比較例でも外部給電時にエンジン２０が駆動され、冷却水温Ｔｗ２は上昇するが、本実施形態の場合よりも低い第２閾値水温Ｂ℃以上で、かつ、ＳＯＣが所定値ＳＯ１に達した場合の温度Ｔ２でエンジン２０が停止する。その後、エンジン２０の停止で冷却水温Ｔｗ２は徐々に低下するが、第２閾値水温Ｂ℃未満で間欠停止が不許可となり、エンジン２０が駆動されるので、再度冷却水温Ｔｗ２が上昇し、その後、エンジン２０の停止と駆動とが繰り返される。この結果、図８の矢印βの範囲で間欠停止運転が行われる。このように比較例では、本実施形態よりも低い第２閾値水温Ｂ℃未満で間欠停止が不許可となるので、間欠停止運転は低い温度範囲で行われる。一方、本実施形態では、Ｂ℃よりも高い第２閾値水温Ａ℃未満で間欠停止が不許可となるので、間欠停止運転は、比較例よりも高い温度で行われる。このため、エンジン運転時の燃焼効率が比較例の場合よりも高くなる。なお、図８では間欠停止で冷却水温Ｔｗ１、Ｔｗ２が所定温度低下すると仮定して計算したが、これは外気温や間欠停止時間等により変化するように設定してもよい。

なお、外部給電は、図３に示したように建物で用いられる電気機器８８に電力を送電する場合に限定するものではない。例えば、図３に示すように、屋外で使用される車両外部の電気機器９０にプラグ１１４を介してアダプタ１１６に接続し、アダプタ１１６に電力ケーブル６８のプラグ１００を接続することで、車両外部の電気機器９０に車両から外部給電することもできる。例えば、地震等の災害時に非常用電源としてハイブリッド車両１０を使用してもよい。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１０ ハイブリッド車両、１２ 制御システム、１４ 動力分割機構、１６ 駆動軸、１８ 車輪、２０ エンジン、２２ 第１モータジェネレータ（第１ＭＧ）、２４ 第２モータジェネレータ（第２ＭＧ）、２６ ＰＣＵ、２８ バッテリ、３０ 電力変換装置、３２ ＥＣＵ、３４ 第１レゾルバ、３６ 第２レゾルバ、３８ エンジン本体、４０ 吸気通路、４２ 排気通路、４４ ＥＧＲ、４６ 還流路、５０ 水温センサ、５１ 出力軸、５２ インバータユニット、５３ 減速機、５４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、５５ エンジン回転数センサ、５６ ＩＧスイッチ、５８ 電流センサ、６０ 電流センサ、６２ アクセル位置センサ、６４ 車輪速度センサ、６６ 外部電源、６８ 電力ケーブル、７０ コネクタ、７２ ソケット、７４ 電力制御部、７６ エンジン制御部、７８ 走行時エンジン停止条件判定部、８０ 給電時エンジン停止条件判定部、８２ パーキングスイッチ、８４ シフトレバー、８６ 間欠停止許可判定部、８８，９０ 電気機器、９２ 家屋、９４ 電源装置、９６ 電力線、９８ コネクタ、１００ プラグ、１０２ ＣＣＩＤ、１０４，１０６ ソケット、１０８ スイッチ、１１０ ソケット、１１２ スイッチ、１１４ プラグ、１１６ アダプタ、１１８ プラグ。

Claims (3)

1. エンジンと、蓄電部からの電力を供給されて駆動する走行モータと、前記エンジンにより駆動される発電機とを備え、エンジン及び走行モータの少なくとも一方を駆動源として走行し、走行停止状態で前記発電機または前記蓄電部からの外部給電を可能とするハイブリッド車両の制御システムであって、
   予め設定された間欠停止許可条件が成立した場合に前記エンジンの停止許可を行い、外部給電が行われている状態において、前記間欠停止許可条件が不成立である場合には前記エンジンを一定速度で運転させる制御部を備え、
   前記制御部は、前記間欠停止許可条件の成立範囲の下限を、外部給電時に外部給電時以外の場合に比べて高く設定しており、
   外部給電状態でない場合において、前記間欠停止許可条件は、冷却水温が前記成立範囲の下限である閾値水温以上の場合に成立であり、前記冷却水温が閾値水温を下回る場合に不成立であり、
   外部給電状態である場合において、前記間欠停止許可条件は、前記冷却水温が、前記閾値水温よりも高く設定され前記成立範囲の下限である第２閾値水温以上の場合に成立であり、前記冷却水温が第２閾値水温を下回る場合に不成立であり、
   前記第２閾値水温は、車両の外気温の検出温度が低い場合に外気温の検出温度が高い場合に比べて高く設定されることを特徴とするハイブリッド車両の制御システム。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
   前記制御部は、前記冷却水温が第３閾値水温を下回る場合に排ガス再循環装置の作動を禁止するように、前記エンジンを制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の制御システムを備えることを特徴とするハイブリッド車両。

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