JP5825287B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両に関し、特に、内燃機関の出力を用いて蓄電装置を充電可能な発電装置を備えるハイブリッド車両に関する。

特開２０１１−９３３３５号公報（特許文献１）は、内燃機関の出力を用いて蓄電装置の充電電力を発生可能な発電機を搭載したハイブリッド車両を開示する。このハイブリッド車両においては、蓄電装置の蓄電量を増加させるためのユーザからの充電要求が検知されると、蓄電装置の充電が促進されるように、充電要求の非検知時と比較して内燃機関の出力を増加させる。

このハイブリッド車両によれば、蓄電装置の蓄電量を目標に維持する従来の充放電制御に加えて、ＥＶ走行（内燃機関を停止して電動機のみを用いた走行）やパワーモードの選択に備えて蓄電量を予め増加させるような、ユーザ意思に対応した蓄電装置の充放電管理を実現することができる（特許文献１参照）。

特開２０１１−９３３３５号公報 特開２０１２−４６１２１号公報

蓄電装置の蓄電量を増加させる場合、できる限り速やかに蓄電量を増加させたい場合もあれば、できる限り効率的に蓄電量を増加させたい場合もある。また、発電のための内燃機関の作動時に内燃機関が発生する音や振動が懸念される場合もあり得る（ＮＶ（Noise and Vibration）特性の悪化）。上記の特許文献では、このような観点の検討は行なわれていない。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、利用者の要求に応じて蓄電装置の蓄電量を増加させる場合の効率やＮＶ特性にも配慮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、蓄電装置と、内燃機関と、発電装置と、入力装置と、制御装置とを備える。発電装置は、内燃機関の出力を用いて蓄電装置の充電電力を生成可能に構成される。入力装置は、蓄電装置の蓄電量の増加を利用者が要求するためのものである。制御装置は、入力装置によって蓄電量の増加が要求されると、蓄電装置の充電が促進されるように発電装置による蓄電装置の充電を制御する。そして、入力装置によって蓄電量の増加が要求された状態において、制御装置は、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べて蓄電装置の充電を抑制する。

好ましくは、制御装置は、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べて発電装置が停止した状態を増加させることによって、蓄電装置の充電を抑制する。

好ましくは、制御装置は、充電促進制御部と、モード制御部とを含む。充電促進制御部は、入力装置によって蓄電量の増加が要求されると、蓄電装置の充電が促進されるように発電装置による蓄電装置の充電を制御する。モード制御部は、充電促進制御部による充電制御の実行時、蓄電量を早期に増加させる強充電モードと、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べて発電装置による蓄電装置の充電を抑制する弱充電モードとの切替を制御する。

好ましくは、蓄電装置の充電状態を示す状態量が状態量の目標よりも低い方向に目標から乖離すると、発電装置による蓄電装置の充電が強制的に実施される。そして、モード制御部により弱充電モードが選択されているとき、充電促進制御部は、上記状態量が目標から乖離しないように、発電装置による蓄電装置の充電時に目標を状態量に追従させる。

好ましくは、モード制御部により弱充電モードが選択されているとき、充電促進制御部は、上記状態量の最大値に目標を追従させる。

好ましくは、モード制御部により強充電モードが選択されているとき、充電促進制御部は、上記状態量が目標から乖離するように目標を高める。

好ましくは、モード制御部により弱充電モードが選択されているとき、充電促進制御部は、蓄電量に拘わらず、発電装置による蓄電装置の充電量を一定とする。

好ましくは、内燃機関は、走行負荷が増加すると始動するとともに走行負荷が低下すると停止する。モード制御部により弱充電モードが選択されているとき、充電促進制御部は、走行負荷に応じた内燃機関の作動時に、発電装置による蓄電装置の充電を実行する。

好ましくは、モード制御部は、入力装置からの入力に基づいて強充電モードと弱充電モードとの切替を行なう。

好ましくは、制御装置は、入力装置によって蓄電量の増加が要求されると、蓄電装置の充電状態を高めるように、発電装置による蓄電装置の充電を制御する。

また、好ましくは、制御装置は、入力装置によって蓄電量の増加が要求されると、蓄電装置の充電レートを高めるように、発電装置による蓄電装置の充電を制御する。

この発明においては、蓄電装置の蓄電量の増加を利用者が要求するための入力装置が設けられる。入力装置によって蓄電量の増加が要求されると、蓄電装置の充電が促進されるように発電装置による蓄電装置の充電が行なわれる（充電促進制御）。充電促進制御では、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べて蓄電装置の充電が抑制される。これにより、走行負荷が小さいときに内燃機関の出力も制限されるので、低効率かつＮＶ特性が悪化する低負荷での内燃機関の作動が抑制される。したがって、この発明によれば、利用者の要求に応じて蓄電装置の蓄電量を増加させる場合の効率やＮＶ特性にも配慮可能なハイブリッド車両を提供することができる。

この発明の実施の形態によるハイブリッド車両の全体ブロック図である。 ＳＯＣ回復スイッチの外形の一例を示した図である。 ＳＯＣ回復スイッチを操作したときのモード遷移を示した図である。 強充電モード時の充電動作を示すタイミングチャートである。 弱充電モード時の充電動作を示すタイミングチャートである。 図１に示すＥＣＵの構成を機能的に示すブロック図である。 強充電モードが選択されたときのＳＯＣおよびその制御目標の動きの一例を示したタイミングチャートである。 弱充電モードが選択されたときのＳＯＣおよびその制御目標の動きの一例を示したタイミングチャートである。 ＥＣＵにおけるＳＯＣの制御目標の設定手順を説明するためのフローチャートである。 通常時の蓄電装置の充放電要求量を示した図である。 弱充電モードの選択時における蓄電装置の充放電要求量を示した図である。 実施の形態３におけるＥＣＵの構成を機能的に示すブロック図である。 ＥＣＵにおけるエンジン始動判定の処理手順を説明するための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、以下に複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。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、電力変換器１８，２０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２６と、ＳＯＣ回復スイッチ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が動力分割装置４として用いられ、前記３つの回転軸がモータジェネレータ６、エンジン２および伝達ギヤ８の回転軸にそれぞれ接続される。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。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、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。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の発電時に発電電力を受けて充電される。なお、蓄電装置１６として、大容量のキャパシタも採用可能であり、モータジェネレータ６，１０による発電電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をモータジェネレータ６，１０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。なお、蓄電装置１６の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。

また、蓄電装置１６は、蓄電電圧および入出力電流に基づいて蓄電装置１６の充電状態（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」と称する。）を算出し、その算出されたＳＯＣをＥＣＵ２６へ出力する。ＳＯＣは、蓄電装置１６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１６の残存容量を示す。蓄電装置１６の電圧および入出力電流は、それぞれ図示されない電圧センサおよび電流センサによって検出される。なお、蓄電装置１６の電圧および入出力電流の検出値を蓄電装置１６からＥＣＵ２６へ出力し、ＥＣＵ２６においてＳＯＣを算出してもよい。

電力変換器１８は、ＥＣＵ２６から受ける制御信号に基づいて、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から受ける制御信号に基づいて、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、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、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、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。電力変換器１８，２０は、インバータによって構成される。なお、蓄電装置１６と電力変換器１８，２０との間に、電力変換器１８，２０の入力電圧を蓄電装置１６の電圧以上に昇圧するコンバータを設けてもよい。

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によって構成される。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、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、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。

ＥＣＵ２６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、ＳＯＣ回復スイッチ２８や蓄電装置１６等からの各種信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、ハイブリッド車両１００における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ２６は、停車時や低速走行時のように走行負荷が小さくエンジン２の効率が低下するときは、エンジン２を停止させてモータジェネレータ１０のみで走行（ＥＶ走行）するように電力変換器２０を制御する。走行負荷が上昇しエンジン２を効率よく運転できるときは、ＥＣＵ２６は、エンジン２を始動してエンジン２およびモータジェネレータ１０を用いて走行（ＨＶ走行）するようにエンジン２および電力変換器１８，２０を制御する。

また、ＥＣＵ２６は、蓄電装置１６から受けるＳＯＣが所定の目標よりも低下すると、エンジン２の出力を用いてモータジェネレータ６が発電することによって蓄電装置１６を充電するようにエンジン２および電力変換器１８を制御する。さらに、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、ＥＣＵ２６は、モータジェネレータ１０による回生発電が行なわれるように電力変換器２０を制御する。

ＥＣＵ２６は、ＳＯＣ回復スイッチ２８（後述）から要求信号Ｒｓｏｃを受けると、蓄電装置１６の充電が促進されるように、エンジン２およびモータジェネレータ６を用いた充電制御（充電促進制御）を実行する。この充電促進制御は、ＳＯＣの制御目標を通常時（充電促進制御の非実行時）よりも高めたり、あるいは蓄電装置１６の充電レート（単位時間当たりの充電量）を通常時よりも高めたりする制御であり、ＨＶ走行時にＳＯＣを固定的な制御目標に維持する通常の充電制御とは異なるものである。

ＳＯＣ回復スイッチ２８は、蓄電装置１６の蓄電量の増加をユーザが要求するための入力装置である。別途設けられるＥＶ走行要求スイッチ（図示せず）を操作することによるＥＶ走行や、別途設けられるパワーモードスイッチ（図示せず）を操作することによるパワー走行（アクセルペダル操作に対する車両加速性を向上させる走行モード）の選択に備えて、ユーザは、ＳＯＣ回復スイッチ２８を操作することにより蓄電装置１６の蓄電量の増加を車両に対して要求することができる。ユーザによりＳＯＣ回復スイッチ２８が操作されると、ＳＯＣ回復スイッチ２８からＥＣＵ２６へ要求信号Ｒｓｏｃが出力される。なお、ＳＯＣ回復スイッチ２８に代えて、音声入力手段等を用いて、蓄電量の増加をユーザが要求可能としてもよい。

ユーザは、ＳＯＣ回復スイッチ２８を操作することによって、２つの充電モードを選択することができる。一方は、ＳＯＣを早期に増加させる「強充電モード」である。ＳＯＣ回復スイッチ２８により強充電モードが選択されると、ＥＣＵ２６は、エンジン２を直ちに始動させ、モータジェネレータ６を作動させて蓄電装置１６を強制的に充電するように、エンジン２および電力変換器１８を制御する。

他方は、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べて蓄電装置１６の充電を抑制する「弱充電モード」である。ＳＯＣ回復スイッチ２８により弱充電モードが選択されると、ＥＣＵ２６は、走行負荷に応じてエンジン２が作動しているときにＳＯＣを増加させるように、エンジン２および電力変換器１８を制御する。なお、この弱充電モードもＳＯＣの増加を目的とするものであり、弱充電モードの選択時は、ＳＯＣの増加要求のない通常のＳＯＣ制御に対して、ＳＯＣの制御目標が高められ、あるいは蓄電装置１６の充電レートが高められる。

図２は、ＳＯＣ回復スイッチ２８の外形の一例を示した図である。また、図３は、ＳＯＣ回復スイッチ２８を操作したときのモード遷移を示した図である。図２，３を参照して、ＳＯＣ回復スイッチ２８は、操作部７２と、表示部７４，７６とを含む。ユーザが操作部７２を操作する毎に、強充電モード、弱充電モード、およびオフ状態（蓄電量増加の非要求状態）が順次切替わる。強充電モードと弱充電モードとの順番は入れ替えてもよい。

強充電モード、弱充電モードおよびオフ状態のいずれが選択されているかは、ＥＣＵ２６からＳＯＣ回復スイッチ２８へ通知される。そして、強充電モードの選択時に表示部７４が点灯し、弱充電モードの選択時に表示部７６が点灯する。

再び図１を参照して、ＥＣＵ２６は、強充電モードが選択されているときは、車両の走行負荷に拘わらずエンジン２を作動させ、エンジン２およびモータジェネレータ６を用いて蓄電装置１６を充電することにより蓄電装置１６の充電を促進する充電促進制御を実行する。これにより、蓄電装置１６の蓄電量を早期に回復させることができる。

また、ＥＣＵ２６は、弱充電モードが選択されているときは、走行負荷に応じたエンジン２の作動時に、エンジン２およびモータジェネレータ６を用いて蓄電装置１６を充電することにより蓄電装置１６の充電を促進する充電促進制御を実行する。すなわち、弱充電モードが選択されているけれども走行負荷が小さいときは、ＥＣＵ２６は、エンジン２を停止してモータジェネレータ１０のみを用いてＥＶ走行するように電力変換器２０を制御する。走行負荷が増加し、エンジン２が始動すると、ＥＣＵ２６は、エンジン２およびモータジェネレータ６を用いて上記の充電促進制御を実行する。

なお、上記では、統合された１つのＥＣＵ２６によって各種制御を実行するものとしているが、エンジンを制御するためのＥＣＵや、モータジェネレータ６，１０（電力変換器１８，２０）を制御するためのＥＣＵ、蓄電装置１６を監視するＥＣＵ等のように別構成としてもよい。

図４は、強充電モード時の充電動作を示すタイミングチャートである。図４を参照して、時刻ｔ１において、ＳＯＣ回復スイッチ２８がオン操作されることにより強充電モードが選択されると、エンジン２が始動する。そして、エンジン２の出力を用いてモータジェネレータ６が発電し、蓄電装置１６の充電が促進されるように、所定の充電量をもって蓄電装置１６が充電される。

図５は、弱充電モード時の充電動作を示すタイミングチャートである。図５を参照して、時刻ｔ１において、ＳＯＣ回復スイッチ２８がオン操作されることにより弱充電モードが選択されたものとする。この時点での走行負荷は小さく、エンジン２は停止しており、また、このタイミングでエンジン２が直ちに始動することもない。

時刻ｔ２において、走行負荷の上昇によってエンジン２が始動すると、エンジン２の出力を用いてモータジェネレータ６が発電し、蓄電装置１６の充電が促進されるように、所定の充電量をもって蓄電装置１６が充電される。

なお、ＳＯＣ回復スイッチ２８がオフ（強充電モード／弱充電モードの非選択時）の場合においても、ＳＯＣを維持するためにエンジン２およびモータジェネレータ６を用いた蓄電装置１６の充電は行なわれるところ、弱充電モードの選択時は、ＳＯＣの制御目標が通常時よりも高められ、あるいは蓄電装置１６の充電レートが通常時よりも高められる。

時刻ｔ３において、走行負荷の低下によってエンジン２が停止すると、蓄電装置１６の充電も中止される。このように、弱充電モードでは、強充電モードのようにエンジン２を継続的に作動させて強制的に蓄電装置１６の充電を行なうのではなく、走行負荷の低下に伴なうエンジン２の停止時は、蓄電装置１６の充電が停止する。これにより、強充電モードと比較してＳＯＣの回復は遅いけれども、エンジン２の効率が低い動作点で充電を行なうことによる効率低下を回避し、また、低走行負荷下でエンジン２が作動することによるＮＶ悪化を回避することができる。

図６は、図１に示したＥＣＵ２６の構成を機能的に示すブロック図である。図６を参照して、ＥＣＵ２６は、要求パワー算出部５２と、エンジン始動判定部５４と、モード制御部５６と、充電促進制御部５８と、ＨＶ制御部６０と、エンジン制御部６２と、ＭＧ１制御部６４と、ＭＧ２制御部６６とを含む。

要求パワー算出部５２は、アクセルペダル操作量および車速等に基づいて、ドライバーが要求する駆動力を得るのに必要な車両要求パワー（以下、単に「要求パワー」とも称する。）を算出する。

エンジン始動判定部５４は、要求パワー算出部５２によって算出される要求パワーと、蓄電装置１６の充放電要求量とに基づいて、エンジン２を始動するか否かを判定する。具体的には、エンジン始動判定部５４は、要求パワーに蓄電装置１６の充放電要求量（充電側を正値とする。）を加えた値が所定のエンジン始動しきい値以上になると、エンジン２の始動を指示する指令をＨＶ制御部６０へ出力する。なお、蓄電装置１６の充放電要求量は、ＳＯＣによって決定され、たとえば、ＳＯＣが低いときは充電要求量が大きくなり、ＳＯＣが高いときは放電要求量が大きくなる。

モード制御部５６は、ＳＯＣ回復スイッチ２８から受ける要求信号Ｒｓｏｃに基づいて充電モード（強充電モード／弱充電モード／オフ状態）を制御する。具体的には、モード制御部５６は、図３に示したように、ユーザによるＳＯＣ回復スイッチ２８の操作に応じてＳＯＣ回復スイッチ２８から要求信号Ｒｓｏｃを受ける毎に、強充電モード、弱充電モード、オフ状態を順次切替える。そして、モード制御部５６は、充電モードの状態（オフ状態も含む）を示すモード信号ＭＤを生成して充電促進制御部５８へ出力するとともに、ＳＯＣ回復スイッチ２８へも表示用にモードの状態を出力する。

充電促進制御部５８は、モード制御部５６からのモード信号ＭＤが強充電モードを示しているときは、エンジン始動判定部５４の判定結果に拘わらず、エンジン２を始動してモータジェネレータ６を用いた蓄電装置１６の強制的な充電を指示する指令をＨＶ制御部６０へ出力する。また、充電促進制御部５８は、モード制御部５６からのモード信号ＭＤが弱充電モードを示しているときは、エンジン始動判定部５４によりエンジン２の始動が指示されているときにモータジェネレータ６を用いた蓄電装置１６の充電の促進を指示する指令をＨＶ制御部６０へ出力する。

ＨＶ制御部６０は、エンジン始動判定部５４または充電促進制御部５８からの指令によりエンジン２の始動が指示されると、エンジン２の作動を指示する指令をエンジン制御部６２へ出力する。また、ＨＶ制御部６０は、エンジン２の始動時、エンジン２をクランキングするためのモータジェネレータ６の力行駆動を指示する指令をＭＧ１制御部６４へ出力する。そして、エンジン２が始動すると、ＨＶ制御部６０は、モータジェネレータ６の回生駆動を指示する指令をＭＧ１制御部６４へ出力する。さらに、ＨＶ制御部６０は、モータジェネレータ１０の駆動を指示する指令をＭＧ２制御部６６へ出力する。

エンジン制御部６２は、エンジン２の作動を指示する指令をＨＶ制御部６０から受けると、エンジン２を作動させるための制御信号を生成してエンジン２へ出力する。ＭＧ１制御部６４は、モータジェネレータ６の駆動を指示する指令をＨＶ制御部６０から受けると、電力変換器１８を駆動するための制御信号を生成して電力変換器１８へ出力する。ＭＧ２制御部６６は、モータジェネレータ１０の駆動を指示する指令をＨＶ制御部６０から受けると、電力変換器２０を駆動するための制御信号を生成して電力変換器２０へ出力する。

以上のように、この実施の形態１においては、蓄電装置１６の蓄電量の増加をユーザが要求するためのＳＯＣ回復スイッチ２８が設けられる。ＳＯＣ回復スイッチ２８によって蓄電量の増加が要求されると、蓄電装置１６の充電が促進されるように、エンジン２およびモータジェネレータ６による蓄電装置１６の充電が行なわれる（充電促進制御）。充電促進制御については、蓄電量を早期に増加させる強充電モードと、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べて蓄電装置１６の充電を抑制する弱充電モードとが設けられる。弱充電モードでは、走行負荷が小さいときにエンジン２の出力も制限されるので、低効率かつＮＶ特性が悪化する低負荷でのエンジン２の作動が抑制される。したがって、この実施の形態１によれば、ユーザの要求に応じて蓄電装置１６の蓄電量を増加させる場合の効率やＮＶ特性にも配慮可能なハイブリッド車両を提供することができる。

［実施の形態２］
蓄電装置１６のＳＯＣには制御目標（範囲をもってもよい。）が設定され、ＳＯＣが制御目標よりも低い方向に制御目標から乖離すると、エンジン２が始動してモータジェネレータ６によって蓄電装置１６が強制的に充電される（強制充電）。

この実施の形態２では、強充電モードが選択されると、ＳＯＣの制御目標（範囲をもってもよい。）が引き上げられる。これにより、ＳＯＣが制御目標から乖離する状態が作り出され、その結果、エンジン２が始動してモータジェネレータ６によって蓄電装置１６が強制的に充電される。

弱充電モードも、蓄電装置１６の蓄電量の増加が要求されるものである。しかしながら、強充電モードの場合と同様に弱充電モードの選択に伴なってＳＯＣの制御目標を急激に引き上げると、走行負荷に拘わらずエンジン２が始動して強制充電が実施されてしまい、エンジン２の効率が低い運転状態での充電も実施されてしまう。そこで、この実施の形態２では、弱充電モード時は、ＳＯＣが制御目標から乖離しないように制御目標をＳＯＣに追従させる。これにより、上記の強制充電が作動しないようにし、走行負荷の上昇によってエンジン２が作動しているときに蓄電装置１６の充電が実施される。

図７は、強充電モードが選択されたときのＳＯＣおよびその制御目標の動きの一例を示したタイミングチャートである。図７を参照して、時刻ｔ１１において、ユーザによりＳＯＣ回復スイッチ２８が操作され、強充電モードが選択されたものとする。強充電モードでは、このタイミングでＳＯＣの制御目標ＳＣが通常時のＳ０からＳｕｐへ引き上げられる。これにより、ＳＯＣが制御目標ＳＣと乖離する状態が作り出され、それに応じてエンジン２が始動してモータジェネレータ６により蓄電装置１６が充電される。時刻ｔ１２において、ＳＯＣが制御目標ＳＣに近づくと、エンジン２が停止し、蓄電装置１６の充電が停止する。

図８は、弱充電モードが選択されたときのＳＯＣおよびその制御目標の動きの一例を示したタイミングチャートである。図８を参照して、時刻ｔ２１において、ユーザによりＳＯＣ回復スイッチ２８が操作され、弱充電モードが選択されたものとする。弱充電モードでは、このタイミングでＳＯＣの制御目標ＳＣが引き上げられることはない。そして、時刻ｔ２１の時点でエンジン２は停止しており、このタイミングで直ちにエンジン２が始動して蓄電装置１６の充電が実施されることはない。

時刻ｔ２２において、走行負荷が上昇することによりエンジン２が始動すると、蓄電装置１６の充電を促進する充電促進制御が実施される。そして、弱充電モードでは、この充電促進制御による蓄電装置１６の充電中、制御目標ＳＣをＳＯＣに追従させる。制御目標ＳＣは、ＳＯＣと同値であってもよいし、ＳＯＣに所定量のマージンを加えた値であってもよい。

好ましくは、制御目標ＳＣは、ＳＯＣ回復スイッチ２８がオン（弱充電モード選択）されてからのＳＯＣの最大値に追従させる。すなわち、時刻ｔ２３において、走行負荷が低下することによりエンジン２が停止すると、モータジェネレータ６による蓄電装置１６の充電も停止する。その後、走行に応じてＳＯＣは低下傾向となるところ、ＳＯＣの低下時は制御目標ＳＣをＳＯＣに追従させない。そして、時刻ｔ２４において、走行負荷が上昇することによりエンジン２が再び始動し、時刻ｔ２５においてＳＯＣが制御目標ＳＣに達すると、その後のＳＯＣの上昇に合わせて制御目標ＳＣをＳＯＣに追従させる。これにより、エンジン停止中のＳＯＣ低下に伴ない制御目標ＳＣが低下するのを防止することができる。

この実施の形態２によ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によるハイブリッド車両１００と同じである。

再び図６を参照して、実施の形態２におけるＥＣＵ２６Ａは、実施の形態１におけるＥＣＵ２６の構成において、充電促進制御部５８に代えて充電促進制御部５８Ａを含む。充電促進制御部５８Ａは、モード制御部５６からモード信号ＭＤを受け、さらに蓄電装置１６からＳＯＣを受ける。そして、強充電モードおよび弱充電モードの非選択（充電促進制御オフ）をモード信号ＭＤが示しているとき、充電促進制御部５８Ａは、ＳＯＣの制御目標ＳＣを通常値であるＳ０とする。

モード信号ＭＤが強充電モードを示しているとき、充電促進制御部５８Ａは、ＳＯＣの制御目標ＳＣを通常値Ｓ０からＳｕｐに引き上げる（図７参照）。一方、モード信号ＭＤが弱充電モードを示しているときは、充電促進制御部５８Ａは、弱充電モードの選択後からのＳＯＣの最大値に制御目標ＳＣを追従させる（図８参照）。

そして、ＳＯＣが制御目標ＳＣよりも低い方向に制御目標ＳＣからＳＯＣが乖離しているとき、充電促進制御部５８Ａは、エンジン２を始動してモータジェネレータ６を用いた蓄電装置１６の強制的な充電を指示する指令をＨＶ制御部６０へ出力する。また、モード信号ＭＤが弱充電モードを示しているときは、充電促進制御部５８Ａは、エンジン始動判定部５４によりエンジン２の始動が指示されているときにモータジェネレータ６を用いた蓄電装置１６の充電の促進を指示する指令をＨＶ制御部６０へ出力する。

なお、ＥＣＵ２６Ａのその他の構成は、実施の形態１におけるＥＣＵ２６と同じである。

図９は、ＥＣＵ２６ＡにおけるＳＯＣの制御目標ＳＣの設定手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートについては、予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて実行されることにより実現される。あるいは、全部または一部のステップについて、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図９を参照して、ＥＣＵ２６Ａは、ＳＯＣ回復スイッチ２８が操作されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。ＳＯＣ回復スイッチ２８が操作されたものと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６Ａは、ＳＯＣ回復スイッチ２８の操作により弱充電モードが選択されたか否かを判定する（ステップＳ２０）。

充電モードが弱充電モードであると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６Ａは、ＳＯＣがワーク値Ｓｗよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。なお、ワーク値Ｓｗは、弱充電モードが選択されてからのＳＯＣの最大値を保持するための一時記憶データである。ステップＳ３０において、ＳＯＣがワーク値Ｓｗよりも大きいと判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６Ａは、そのときに蓄電装置１６から受けるＳＯＣでワーク値Ｓｗを更新する（ステップＳ４０）。そして、ＥＣＵ２６Ａは、ＳＯＣの制御目標ＳＣにワーク値Ｓｗを代入する（ステップＳ５０）。

ステップＳ３０において、ＳＯＣはワーク値Ｓｗ以下であると判定されると（ステップＳ３０においてＮＯ）、ＥＣＵ２６Ａは、ステップＳ４０の処理を実行せずにステップＳ５０へ処理を移行する。このステップＳ３０からＳ５０の処理によって、ＳＯＣの制御目標ＳＣをＳＯＣの最大値に追従させることができる（図８参照）。

一方、ステップＳ２０において、充電モードが弱充電モードではない、すなわち充電モードは強充電モードであると判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、ＥＣＵ２６Ａは、ＳＯＣの制御目標ＳＣを通常時（強充電モード／弱充電モードの非選択時）のＳ０からＳｕｐに引き上げる（ステップＳ６０）。

なお、上記においては、弱充電モード時に、ＳＯＣにその制御目標ＳＣを追従させるものとしたが、ＳＯＣに代えて蓄電装置１６の電圧を用いてもよい。すなわち、ＳＯＣは蓄電装置１６の充電電圧と相関があるので、蓄電装置１６の電圧を制御目標に制御するものとし、弱充電モード時に、蓄電装置１６の電圧にその制御目標を追従させてもよい。

また、上記においては、強充電モード／弱充電モードの選択時にＳＯＣの制御目標を高めるものとしたが、ＳＯＣの制御目標を高める代わりに、あるいはＳＯＣの制御目標を高めるとともに、充電モードの非選択時に比べて蓄電装置１６の充電レートを高めるようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態２においては、弱充電モードの選択時は、ＳＯＣが制御目標ＳＣから乖離しないように制御目標ＳＣをＳＯＣに追従させる。これにより、弱充電モード時は、ＳＯＣが制御目標ＳＣから乖離することによる強制充電は作動せず、走行負荷の上昇によってエンジン２が作動しているときに蓄電装置１６の充電が実施される。したがって、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、簡易な構成で弱充電モードを実現することができる。

［実施の形態３］
上述のように、車両の要求パワーに蓄電装置１６の充放電要求量を加えた値が所定のエンジン始動しきい値以上になると、エンジン２が始動する。

蓄電装置１６の充放電要求量については、通常は、ＳＯＣとその制御目標ＳＣとの差ΔＳＯＣ（＝ＳＯＣ−制御目標ＳＣ）に基づいて決定されるところ、この実施の形態３では、弱充電モードの選択時は、ＳＯＣに拘わらず上記の充放電要求量が一定の充電量に設定される。

図１０は、通常時の蓄電装置１６の充放電要求量を示した図である。なお、ここで言う通常時とは、図１１に説明する弱充電モードの選択時以外を意味する。図１０を参照して、横軸はＳＯＣとその制御目標ＳＣとの差ΔＳＯＣ（＝ＳＯＣ−制御目標ＳＣ）を示し、縦軸は充放電要求量を示す（充電要求量を正値とする。）。充電側について代表的に説明すると、ΔＳＯＣの大きさが小さい範囲では、充電要求量はΔＳＯＣの大きさに比例し、ΔＳＯＣの大きさが所定値よりも大きくなると、充電要求量は一定（最大値）となる。

図１１は、弱充電モードの選択時における蓄電装置１６の充放電要求量を示した図である。図１１を参照して、弱充電モードの選択時は、ＳＯＣに拘わらず充放電要求量が一定の充電量とされる。弱充電モード時は、エンジン２の作動時に充電促進制御が実施されるところ、図１０に示されるようにＳＯＣに応じて充放電要求量を変化させると、ＳＯＣによって充放電要求量がばらつくためにエンジン２の作動時に所望の充電が実施されない可能性がある。そこで、この実施の形態３では、弱充電モード時は、ＳＯＣに拘わらず蓄電装置１６の充放電要求量を一定の充電量とすることにより、走行負荷に応じたエンジン２の始動タイミングを安定化させることで、弱充電モード下での充電促進が安定して実施されるようにしたものである。

図１２は、実施の形態３におけるＥＣＵ２６Ｂの構成を機能的に示すブロック図である。図１２を参照して、ＥＣＵ２６Ｂは、図６に示した実施の形態１におけるＥＣＵ２６において、エンジン始動判定部５４に代えてエンジン始動判定部５４Ａを含む。

エンジン始動判定部５４Ａは、モード制御部５６からモード信号ＭＤを受ける。モード信号ＭＤが弱充電モード以外のモードを示しているとき、エンジン始動判定部５４Ａは、図１０に示される充放電要求量のマップ（関数式でもよい。）から求められる充放電要求量を用いてエンジン２の始動判定を実施する。一方、モード信号ＭＤが弱充電モードを示しているときは、エンジン始動判定部５４Ａは、ＳＯＣに拘わらず一定の充電量から成る充放電要求量を用いてエンジン２の始動判定を実施する。

なお、ＥＣＵ２６Ｂのその他の構成は、実施の形態１におけるＥＣＵ２６と同じである。

図１３は、ＥＣＵ２６Ｂにおけるエンジン始動判定の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートについても、予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて実行されることにより実現される。あるいは、全部または一部のステップについて、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図１３を参照して、ＥＣＵ２６Ｂは、ＳＯＣ回復スイッチ２８が操作されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ＳＯＣ回復スイッチ２８が操作されたものと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６Ｂは、ＳＯＣ回復スイッチ２８の操作により弱充電モードが選択されたか否かを判定する（ステップＳ１２０）。

充電モードが弱充電モードであると判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６Ｂは、蓄電装置１６の充放電要求量を一定の充電量とする（ステップＳ１３０）。ステップＳ１２０において、充電モードは弱充電モードではないと判定されると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、ＥＣＵ２６Ｂは、図１０に示されるマップ（通常用マップ）を用いて充放電要求量を算出する（ステップＳ１４０）。

次いで、ＥＣＵ２６Ｂは、ステップＳ１３０またはＳ１４０において決定された充放電要求量を要求パワーに加えた値が所定のエンジン始動しきい値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。そして、要求パワーに充放電要求量を加えた値がエンジン始動しきい値以上であると判定されると（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２６Ｂはエンジン２を始動させる（ステップＳ１６０）。要求パワーに充放電要求量を加えた値がエンジン始動しきい値よりも小さいと判定されると（ステップＳ１５０においてＮＯ）、ＥＣＵ２６Ｂは、ステップＳ１６０の処理を実行せずにステップＳ１７０へ処理を移行する。

以上のように、この実施の形態３では、弱充電モード時は、ＳＯＣに拘わらず蓄電装置１６の充放電要求量を一定の充電量とすることにより、走行負荷に応じたエンジン２の始動タイミングを安定化させる。したがって、この実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、弱充電モード時の蓄電装置１６の充電促進が安定して実施される。

なお、上記の各実施の形態においては、ＳＯＣ回復スイッチ２８を操作することによって２つの充電モード（強充電モード／弱充電モード）を選択可能としたが、強充電モードの機能を設けない構成としてもよい。すなわち、ＳＯＣ回復スイッチ２８がオン操作されると、蓄電装置１６の充電を促進する充電促進制御が実行されるところ、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べて蓄電装置１６の充電を抑制するようにしてもよい。一例として、上記の弱充電モードの選択時のように、走行負荷に応じてエンジン２が作動しているときにＳＯＣを増加させるように、エンジン２および電力変換器１８が制御される。すなわち、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べてエンジン２が停止した状態が増加するところ、走行負荷に応じてエンジン２が作動しているときに充電促進制御が実行される。このような構成であっても、低効率かつＮＶ特性が悪化する低負荷でのエンジン２の作動が抑制されるので、ユーザの要求に応じて蓄電装置１６の蓄電量を増加させる場合の効率やＮＶ特性にも配慮可能なハイブリッド車両を提供することができる。

また、上記の各実施の形態においては、ハイブリッド車両１００は、動力分割装置４によりエンジン２の動力を分割して駆動軸１２とモータジェネレータ６とに伝達可能なシリーズ／パラレル型の車両としたが、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。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等にもこの発明は適用可能である。

なお、上記において、エンジン２は、この発明における「内燃機関」の一実施例に対応し、モータジェネレータ６は、この発明における「発電装置」の一実施例に対応する。また、ＥＣＵ２６，２６Ａ，２６Ｂは、この発明における「制御装置」の一実施例に対応し、ＳＯＣ回復スイッチ２８は、この発明における「入力装置」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特許請求の範囲によって示され、特許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、１８，２０ 電力変換器、２６，２６Ａ，２６Ｂ ＥＣＵ、２８ ＳＯＣ回復スイッチ、７２ 操作部、７４，７６ 表示部、５２ 要求パワー算出部、５４，５４Ａ エンジン始動判定部、５６ モード制御部、５８，５８Ａ 充電促進制御部、６０ ＨＶ制御部、６２ エンジン制御部、６４ ＭＧ１制御部、６６ ＭＧ２制御部、１００ ハイブリッド車両。

Claims (8)

1. 蓄電装置と、
   内燃機関と、
   前記内燃機関の出力を用いて前記蓄電装置の充電電力を生成可能な発電装置と、
   前記蓄電装置の蓄電量の増加を利用者が要求するための入力装置と、
   前記入力装置によって前記蓄電量の増加が要求されると、前記蓄電装置の充電が促進されるように前記発電装置による前記蓄電装置の充電を制御する制御装置とを備え、
   前記入力装置によって前記蓄電量の増加が要求された状態において、前記制御装置は、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べて前記蓄電装置の充電を抑制し、
   前記制御装置は、
   前記入力装置によって前記蓄電量の増加が要求されると、前記蓄電装置の充電が促進されるように前記発電装置による前記蓄電装置の充電を制御する充電促進制御部と、
   前記充電促進制御部による充電制御の実行時、前記蓄電量を早期に増加させる強充電モードと、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べて前記発電装置による前記蓄電装置の充電を抑制する弱充電モードとの切替を制御するモード制御部とを含み、
   前記モード制御部により前記弱充電モードが選択されているとき、前記充電促進制御部は、前記蓄電装置の充電状態を示す状態量の目標を、前記弱充電モードの選択後からの前記状態量の最大値とする、ハイブリッド車両。
2. 前記制御装置は、走行負荷が小さいときは走行負荷が大きいときに比べて前記発電装置が停止した状態を増加させることによって、前記蓄電装置の充電を抑制する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記モード制御部により前記強充電モードが選択されているとき、前記充電促進制御部は、前記状態量が前記目標から乖離するように前記目標を高める、請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記モード制御部により前記弱充電モードが選択されているとき、前記充電促進制御部は、前記蓄電量に拘わらず、前記発電装置による前記蓄電装置の充電量を一定とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
5. 前記内燃機関は、前記走行負荷が増加すると始動するとともに前記走行負荷が低下すると停止し、
   前記モード制御部により前記弱充電モードが選択されているとき、前記充電促進制御部は、前記走行負荷に応じた前記内燃機関の作動時に、前記発電装置による前記蓄電装置の充電を実行する、請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
6. 前記モード制御部は、前記入力装置からの入力に基づいて前記強充電モードと前記弱充電モードとの切替を行なう、請求項１から５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
7. 前記制御装置は、前記入力装置によって前記蓄電量の増加が要求されると、前記蓄電装置の充電状態を高めるように、前記発電装置による前記蓄電装置の充電を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両。
8. 前記制御装置は、前記入力装置によって前記蓄電量の増加が要求されると、前記蓄電装置の充電レートを高めるように、前記発電装置による前記蓄電装置の充電を制御する、請求項１に記載のハイブリッド車両。

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