JP5987846B2

JP5987846B2 - ハイブリッド車両

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Publication number: JP5987846B2
Application number: JP2014012828A
Authority: JP
Inventors: 亮次佐藤; 将圭洲濱
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2034-01-27
Also published as: CN104802788A; US20150210267A1; JP2015140052A; US9272704B2; CN104802788B

Description

本発明は、エンジンと電動機と発電機とを搭載したハイブリッド車両の構造に関する。

近年、エンジンと電動機と発電機とを搭載し、走行状態に応じてエンジンの出力と電動機の出力との合計出力によって車両を駆動したり、エンジンの出力の一部で発電機を駆動してバッテリを充電しつつエンジンの残余の出力と電動機の出力の合計出力で車両を駆動したり、エンジンの出力で発電機を駆動し、発電した電力で電動機を駆動して車両を駆動したりするハイブリッド車両が多く用いられている。このようなハイブリッド車両では、昇圧コンバータによってバッテリの直流低電圧を昇圧して直流高電圧とし、電動機あるいは発電機とそれぞれ電力の授受を行う各インバータに供給し、各インバータによって直流電力を電動機駆動用の三相交流電力に変換して電動機を駆動したり、発電機で発電した三相交流電力を直流電力に変換したりする方法が多く用いられている。

昇圧コンバータは、スイッチング素子をオン・オフ動作させ、リアクトルの蓄積エネルギを用いることによってバッテリの直流低電圧を昇圧して直流高電圧を出力するものであり、スイッチング素子のオン・オフ動作による昇圧損失が発生する。昇圧損失は、昇圧コンバータの出力電力と昇圧率（直流低電圧に対する直流高電圧の比率）が大きいほど大きくなり、出力電圧と昇圧率が小さいほど小さくなるが、昇圧コンバータの出力電力がゼロの無負荷状態であってもスイッチング素子がオン・オフ動作している限り昇圧損失（スイッチング損失）はゼロとはならない。

ハイブリッド車両において、例えば、発電機で発電した電力と電動機で消費する電力とが釣り合っているような走行状態では、バッテリの直流低電圧を昇圧した直流高電圧を各インバータに供給しなくとも、発電機で発電した電力のみで電動機を駆動できるので、インバータの直流高電圧をそのままの状態に保持しつつ車両の走行を続けることができる。この場合、昇圧コンバータは無負荷となるので、昇圧コンバータの動作を停止させて昇圧損失（スイッチング損失）を低減してハイブリッド車両のシステム効率を上昇させることが考えられる。しかし、電動機で消費する電力と発電機で発電する電力とが完全にバランスした状態を維持することは難しく、例えば、電動機で消費する電力の方が発電機の発電する電力より若干大きいような場合には、昇圧コンバータを停止するとインバータの直流高電圧は次第に低下してしまう。このため、発電機で発電した電力と電動機で消費する電力とが略釣り合っている場合には、昇圧コンバータの動作を停止すると共に、発電機の出力電力を一定としてインバータの直流高電圧と目標電圧との偏差が小さくなるように電動機の出力トルクを補正し、発電機で発電した電力と電動機で消費する電力とを釣り合わせることにより、インバータの直流高電圧を目標電圧に維持する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１５６０３号公報

しかし、特許文献１に記載された従来技術では、発電機の出力電力を変化させないので、昇圧コンバータ停止中に電動機の出力増加要求があり電動機への出力電力が増加した場合に、増加した電動機への出力電力を補填することができない。このため、インバータの直流高電圧が低下してしまい所定の直流高電圧に維持することができず、実際の車両の走行において、電動機の出力増加要求があった場合にはただちに昇圧コンバータを再起動させる必要がある。つまり、特許文献１に記載された従来技術では、電動機の出力増加要求と昇圧コンバータ停止の両方の要求を満たすことができないため昇圧コンバータの停止可能時間が短くなってしまい、ハイブリッド車両のシステム効率の向上が不十分となるという問題があった。

本発明は、昇圧コンバータの停止時間を有効に長く保持してハイブリッド車両のシステム効率を効果的に向上させることを目的とする。

本発明のハイブリッド車両は、バッテリと、前記バッテリに接続される昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータに接続される第１のインバータと、前記昇圧コンバータ及び前記第１のインバータに接続される第２のインバータと、前記第１のインバータに接続される発電機と、前記第２のインバータに接続される電動機と、前記発電機を駆動可能なエンジンと、
前記昇圧コンバータの起動停止を行う制御部と、を備え、システム燃料消費率がエンジン燃料消費率と前記昇圧コンバータの昇圧損失を燃料消費率に換算した昇圧燃料消費率との合計値であるハイブリッド車両であって、前記制御部が、前記バッテリと前記昇圧コンバータとの間の電力の授受が所定の第１閾値以下の場合に、前記昇圧コンバータを停止し、前記昇圧コンバータの実昇圧電圧が所定の第２閾値となったら、前記システム燃料消費率が前記昇圧コンバータを停止した際の値を超えない範囲で前記昇圧コンバータの前記実昇圧電圧と昇圧目標電圧との偏差が小さくなるように前記エンジンの出力を変化させて前記発電機を駆動し、前記システム燃料消費率が前記昇圧コンバータを停止した際の値を超えるまで前記エンジン出力を増加させても前記実昇圧電圧が上昇しない場合に、前記昇圧コンバータを再起動することを特徴とする。

本発明は、昇圧コンバータの停止時間を有効に長く保持してハイブリッド車両のシステム効率を効果的に向上させることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の構成を示す系統図である。本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の動力と電力、電流の流れを示す説明図である。本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の動作を示すフローチャートである。図３に示す動作の際のバッテリ電流、直流高電圧、昇圧損失、システム燃料消費率、第２モータジェネレータへの供給電力、第１モータジェネレータの発電電力、エンジン出力の時間変化を示すグラフである。本発明の実施形態におけるハイブリッド車両のエンジンの運転点の変化を示すグラフである。図５に示すエンジンの運転点におけるエンジン燃料消費率の変化を示すグラフである。本発明の実施形態におけるハイブリッド車両に搭載された昇圧コンバータの損失特性を示すグラフである。本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の他の動作を示すフローチャートである。図８に示す動作の際のバッテリ電流、直流高電圧、昇圧損失、システム燃料消費率、第２モータジェネレータへの供給電力、第１モータジェネレータの発電電力、エンジン出力の時間変化を示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１に示す様に、本実施形態のハイブリッド車両１００は、充放電可能な二次電池であるバッテリ１０と、バッテリ１０に接続される昇圧コンバータ２０と、昇圧コンバータ２０に接続される第１のインバータ３０と、昇圧コンバータ２０及び第１のインバータ３０に接続される第２のインバータ４０と、第１のインバータ３０に接続される発電機である第１モータジェネレータ５０と、第２のインバータ４０に接続される電動機である第２モータジェネレータ６０と、第１モータジェネレータ５０を駆動可能なエンジン７０と、エンジン７０と昇圧コンバータ２０と第１、第２インバータ３０，４０とを制御する制御部９０と、を備えている。

また、図１に示すように、ハイブリッド車両１００は、エンジン７０の出力トルクを第２モータジェネレータ６０が接続される出力軸７３へのトルクと第１モータジェネレータ５０を駆動するトルクとに分配する動力分配機構７２と、出力軸７３に接続された駆動ギヤ装置７４と、駆動ギヤ装置７４に接続された車軸７５と、車軸７５に取り付けられた車輪７６とを備えている。第１、第２モータジェネレータ５０，６０およびエンジン７０には、ロータ或いはクランクシャフトの回転角度あるいは、回転数を検出するレゾルバ５１，６１，７１が取り付けられている。また、車軸７５には車軸の回転数を検出することによってハイブリッド車両１００の車速を検出する車速センサ８６が取り付けられている。

昇圧コンバータ２０は、バッテリ１０のマイナス側に接続されたマイナス側電路１７と、バッテリ１０のプラス側に接続された低圧電路１８と、昇圧コンバータ２０のプラス側出力端の高圧電路１９とを含んでいる。昇圧コンバータ２０は、低圧電路１８と高圧電路１９との間に配置された上アームスイッチング素子１３と、マイナス側電路１７と低圧電路１８との間に配置された下アームスイッチング素子１４と、低圧電路１８に直列に配置されたリアクトル１２と、リアクトル１２に流れるリアクトル電流ＩＬを検出するリアクトル電流センサ８４と、低圧電路１８とマイナス側電路１７との間に配置されたフィルタコンデンサ１１とフィルタコンデンサ１１の両端の直流低電圧ＶＬを検出する低電圧センサ８２とを含んでいる。また、各スイッチング素子１３，１４には、それぞれダイオード１５，１６が逆並列に接続されている。昇圧コンバータ２０は、下アームスイッチング素子１４をオン、上アームスイッチング素子１３をオフとしてリアクトル１２にバッテリ１０からの電気エネルギを蓄積した後、下アームスイッチング素子１４をオフとし、上アームスイッチング素子１３をオンとして、リアクトル１２に蓄積した電気エネルギによって電圧を上昇させて高圧電路１９に昇圧した昇圧電圧である直流高電圧ＶＨを供給する。

バッテリ１０にはバッテリ電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ８１が取り付けられており、バッテリ１０と昇圧コンバータ２０との間の低圧電路１８にはバッテリ１０と昇圧コンバータ２０の間に流れるバッテリ電流ＩＢを検出するバッテリ電流センサ８３が取り付けられている。

第１インバータ３０と第２インバータ４０は、昇圧コンバータ２０の高圧電路１９に接続される共通の高圧電路２２と、昇圧コンバータ２０のマイナス側電路１７に接続される共通のマイナス側電路２１とを含んでいる。高圧電路２２とマイナス側電路２１との間には、昇圧コンバータ２０から供給された直流電流を平滑にする平滑コンデンサ２３が接続されている。インバータ３０，４０に供給される昇圧電圧である直流高電圧ＶＨは、平滑コンデンサ２３の両端の電圧を検出する高電圧センサ８５によって検出される。従って、高電圧センサ８５によって検出される直流高電圧ＶＨは実際の昇圧電圧（実昇圧電圧ＶＨｒ）であり、本実施形態では、第１、第２インバータ３０，４０に供給される実昇圧電圧ＶＨｒは同一電圧である。そして、第１インバータ３０は、昇圧コンバータ２０から入力された直流電力を三相の第１交流電力に変換して第１モータジェネレータ５０に供給すると共に、第１モータジェネレータ５０が発電した三相の第１交流電力を直流電力に変換し、昇圧コンバータ２０を介してバッテリ１０を充電し、あるいは、変換した直流電力を第２インバータ４０に供給する。第２インバータ４０は、昇圧コンバータ２０から入力された直流電力を三相の第２交流電力に変換して第２モータジェネレータ６０に供給すると共に、第２モータジェネレータ６０が発電した三相の第２交流電力を直流電力に変換し、昇圧コンバータ２０を介してバッテリ１０を充電し、あるいは、変換した直流電力を第１インバータ３０に供給する。

第１インバータ３０は、内部にＵ，Ｖ，Ｗの各相についてそれぞれ上アーム、下アームの合計６個のスイッチング素子３１を含んでいる。各スイッチング素子３１にはそれぞれダイオード３２が逆並列に接続されている（図１では、６つのスイッチング素子、ダイオードのなかの１つずつのみを図示し、他のスイッチング素子、ダイオードの図示は省略する）。第１インバータ３０のＵ，Ｖ，Ｗの各相の上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子との間には、それぞれＵ，Ｖ，Ｗの各相の電流を出力する出力線３３，３４，３５が取り付けられており、各出力線３３，３４，３５が第１モータジェネレータ５０のＵ，Ｖ，Ｗの各相の入力端子に接続されている。また、本実施形態では、Ｖ相とＷ相の各出力線３４，３５には、それぞれの電流を検出する電流センサ５３，５２が取り付けられている。なお、Ｕ相の出力線３３には電流センサは取りつけられていないが、三相交流では、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の電流の合計はゼロとなることから、Ｕ相の電流値はＶ相，Ｗ相の電流値から計算によって求めることができる。

第２インバータ４０（スイッチング素子４１、ダイオード４２、各出力線４３，４４，４５）、電流センサ６２，６３の構成は、先に説明した第１インバータ３０、電流センサ５２，５３と同様である。また、ハイブリッド車両１００には、アクセルペダル、ブレーキペダルの各踏込量を検出するアクセルペダル踏込量検出センサ８７と、ブレーキペダル踏込量検出センサ８８とが取り付けられている。

図１に示すように、制御部９０は、演算処理を行うＣＰＵ９１と、記憶部９２と、機器・センサインターフェース９３とを含み、演算処理を行うＣＰＵ９１と、記憶部９２と、機器・センサインターフェース９３はデータバス９９で接続されているコンピュータである。記憶部９２の内部には、ハイブリッド車両１００の制御データ９７，制御プログラム９８、及び、後で説明する昇圧コンバータ停止手段である昇圧コンバータ停止プログラム９４、エンジン出力調整手段であるエンジン出力調整プログラム９５、昇圧コンバータ再起動手段である昇圧コンバータ再起動プログラム９６が格納されている。また、先に説明した、昇圧コンバータ２０のスイッチング素子１３，１４、第１、第２インバータ３０，４０の各スイッチング素子３１，４１は機器・センサインターフェース９３を通して制御部９０に接続され、制御部９０の指令によって動作するよう構成されている。また、バッテリ電圧センサ８１，低電圧センサ８２，高電圧センサ８５、バッテリ電流センサ８３、リアクトル電流センサ８４、電流センサ５２，５３，６２，６３、レゾルバ５１，６１，７１、車速センサ８６、アクセルペダル踏込量検出センサ８７と、ブレーキペダル踏込量検出センサ８８の各センサの出力は機器・センサインターフェース９３を通して制御部９０に入力されるよう構成されている。

以上のように構成されたハイブリッド車両１００の昇圧コンバータ停止の際の動作について説明する前に、図２を参照しながらハイブリッド車両１００の基本的な動作について簡単に説明する。ハイブリッド車両１００には様々な駆動モードがあるが、以下では、ハイブリッド車両１００がエンジン７０と、第２モータジェネレータ６０の出力によって駆動される駆動モードについて説明する。

エンジン７０は、エンジン出力Ｐｅ、エンジントルクＴｅを発する。エンジントルクＴｅは、動力分配機構７２によって第１モータジェネレータ５０を駆動する第１トルクＴｇと、出力軸７３、駆動ギヤ装置７４を介して車輪７６を駆動するトルクとなるエンジン直行トルクＴｄとに分配される。動力分配機構７２は、例えば、遊星歯車装置等が用いられる。第１モータジェネレータ５０は発電機として機能し、動力分配機構７２からの第１トルクＴｇによって駆動されて三相交流の発電電力Ｐｇを第１インバータ３０に出力する。第１インバータ３０は、入力された交流の発電電力Ｐｇを直流高電圧ＶＨの直流電力に変換して高圧電路２２とマイナス側電路２１とに出力する。出力された直流電流Ｉｓは、平滑コンデンサ２３を介して第２インバータ４０に入力される。

一方、バッテリ１０から供給されるバッテリ電圧ＶＢのバッテリ電流ＩＢは、昇圧コンバータ２０のフィルタコンデンサ１１を充電してフィルタコンデンサ１１の両端の電圧を直流低電圧ＶＬとする。したがって、バッテリ１０と昇圧コンバータ２０とが接続され、フィルタコンデンサ１１が充電された状態ではバッテリ電圧ＶＢは直流低電圧ＶＬと同一電圧となる。先に説明したように、昇圧コンバータ２０は、下アームスイッチング素子１４をオン、上アームスイッチング素子１３をオフとしてリアクトル１２にバッテリ１０からの電気エネルギを蓄積した後、下アームスイッチング素子１４をオフとし、上アームスイッチング素子１３をオンとして、リアクトル１２に蓄積した電気エネルギによって電圧を昇圧させて高圧電路１９に昇圧電圧である直流高電圧ＶＨを出力する。この際、バッテリ１０から昇圧コンバータ２０には、（バッテリ電圧ＶＢ×バッテリ電流ＩＢ）或いは、（直流低電圧ＶＬ×リアクトル電流ＩＬ）の電力が供給される。昇圧コンバータ２０は、この供給された電力を、（直流高電圧ＶＨ×平均電流Ｉｈ）の電力として出力する。制御部９０は、各スイッチング素子１３，１４のオン・オフのデューティを制御することによって直流高電圧ＶＨを昇圧目標電圧ＶＨ_１に調整する。

昇圧コンバータ２０から出力された直流高電圧ＶＨの直流電流Ｉｈは、第１インバータ３０から出力される直流高電圧ＶＨの直流電流Ｉｓと合流して第２インバータ４０に入力される。第２インバータ４０は、入力された直流高電圧ＶＨ，直流電流（Ｉｓ＋Ｉｈ）の直流電力を三相交流の供給電力Ｐｍに変換し、モータとして機能する第２モータジェネレータ６０に供給する。第２モータジェネレータ６０は、供給電力Ｐｍによって駆動され、モータトルクＴｍを出力軸７３に供給する。そして、出力軸７３は、先に説明したエンジン直行トルクＴｄとモータトルクＴｍが入力され、その合計トルクＴａが駆動ギヤ装置７４に伝達され、車輪７６は、エンジン７０と第２モータジェネレータ６０の出力する各トルクＴｄ，Ｔｍの合計トルクＴａで駆動される。なお、電力については、各モータジェネレータ５０，６０に向かう方向の電力を正、各モータジェネレータから各インバータ３０，４０に向かう方向の電力を負として説明する。従って、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇは負であり、第２モータジェネレータ６０への供給電力Ｐｍは正である。

ハイブリッド車両１００の必要駆動力が少ない場合には、第１インバータ３０から出力される直流高電圧ＶＨ、直流電流Ｉｓの直流電力は第２インバータ４０に供給されずに昇圧コンバータ２０で降圧されてバッテリ１０に充電される。また、ハイブリッド車両１００を制動する際には、第２モータジェネレータ６０も発電機として機能し、発電した交流電力（負）は、第２インバータ４０で直流電力に変換されてバッテリ１０に充電される。

次に、図３から図７を参照して、本発明のハイブリッド車両１００において、昇圧コンバータ２０を停止する動作および、昇圧コンバータ２０を停止した際に第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ（正）の絶対値が第１モータジェネレータ５０の発電する発電電力Ｐｇ（負）の絶対値よりも大きい場合における昇圧コンバータ２０停止中のエンジン出力Ｐｅの調整動作、昇圧コンバータ２０の再起動動作について説明する。なお、図４（ｃ）、図４（ｅ）に示すＯＰ_１〜ＯＰ_３、ＯＰ_５はそれぞれ図５、図６に示すエンジン７０の運転点ＯＰ_１〜ＯＰ_３、ＯＰ_５に対応している。

図４に示す時刻ゼロ（初期状態）では、昇圧コンバータ２０は動作しており、高電圧センサ８５によって検出される直流高電圧ＶＨである実昇圧電圧ＶＨｒは、昇圧目標電圧ＶＨ_１である。また、エンジン７０は、エンジン出力Ｐｅ＝Ｐｅ_１の運転点ＯＰ_１（図５参照）で運転され、図４（ｄ）に示す様に、エンジン７０によって第１モータジェネレータ５０は発電機として駆動され、その発電電力Ｐｇは、Ｐｇ_０（負）である。この発電電力Ｐｇ_０は、図２を参照して説明したように、第１インバータ３０で昇圧目標電圧ＶＨ_１、直流電流Ｉｓの直流電力（ＶＨ_１×Ｉｓ）に変換されて第２インバータ４０に入力される。また、時刻ゼロ（初期状態）においては、バッテリ１０から出力されるバッテリ電流ＩＢは、Ｉ_１となっている。バッテリ１０の電圧はバッテリ電圧ＶＢであるから、バッテリ１０から昇圧コンバータ２０には、（バッテリ電圧ＶＢ×Ｉ_１）、の直流電力が供給されている。そして、第１インバータ３０からの直流電力（ＶＨ_１×Ｉｓ）とバッテリ１０からの直流電力（バッテリ電圧ＶＢ×Ｉ_１）の合計の直流電力が第２インバータ４０に入力され、第２インバータ４０はこの合計直流電力を第２モータジェネレータ６０に供給する供給電力Ｐｍ（正）に変換して出力する。つまり、第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ（正）の絶対値と第１モータジェネレータ５０の発電する発電電力Ｐｇ（負）の絶対値との差を補填するために、バッテリ１０から昇圧コンバータ２０には、（バッテリ電圧ＶＢ×Ｉ_１）、の直流電力が供給されている。したがって、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇ（負）と第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ（正）との合計電力ＳＰは、Ｐｇ_０（負）＋Ｐｍ_０（正）＝ＳＰ_０（正）となる。図４（ｄ）に示すように、時刻ゼロでは、Ｐｍ_０の絶対値＞Ｐｇ_０の絶対値であるから、ＳＰ_０は正となっている。

また、図４（ｃ）の実線に示すように、時刻ゼロでは、昇圧コンバータ２０の昇圧損失（スイッチング損失）Ｌｃは、Ｌｃ_０である。また、エンジン７０は、運転点ＯＰ_１で運転されているから、そのエンジン燃料消費率Ｆｅは、図６に示すように、Ｆｅ_１である。ここで、本実施形態では、ハイブリッド車両１００のシステム燃料消費率Ｆｓ（システム効率の逆数）は、図６に示すエンジン燃料消費率Ｆｅに、図７に示す昇圧損失Ｌｃをシステム燃料消費率に換算した昇圧燃料消費率Ｆｃを加えたものと定義する。すなわち、
システム燃料消費率Ｆｓ＝エンジン燃料消費率Ｆｅ+昇圧燃料消費率Ｆｃである。
したがって、図４（ｃ）の破線に示すように、時刻ゼロにおけるシステム燃料消費率Ｆｓ_０は、エンジン７０の運転点ＯＰ_１におけるエンジン燃料消費率Ｆｅ_１と昇圧損失Ｌｃ_０を燃料消費率に換算した昇圧燃料消費率Ｆｃ_０の合計（Ｆｓ_０＝Ｆｅ_１＋Ｆｃ_０）である。

制御部９０は、図１に示す昇圧コンバータ停止プログラム９４（昇圧コンバータ停止手段）を実行する。まず、制御部９０は、図３のステップＳ１０１に示すように、バッテリ電流センサ８３によってバッテリ電流ＩＢを取得する。先に説明したように、図４に示す時刻ゼロでは、第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ（正）の絶対値と第１モータジェネレータ５０の発電する発電電力Ｐｇ（負）の絶対値との差を補填するために、バッテリ１０から昇圧コンバータ２０には、（バッテリ電圧ＶＢ×Ｉ_１）の直流電力が供給されている。

図３のステップＳ１０２に示すように、制御部９０は、バッテリ電流センサ８３で取得したバッテリ電流ＩＢと閾値Ｉ_０とを比較する。閾値Ｉ_０は、バッテリ電流ＩＢが非常に小さく、昇圧コンバータ２０から出力される直流電力、つまり、（バッテリ電圧ＶＢ×Ｉ_０）が略ゼロとみなせる電流値である。図３のステップＳ１０２に示すように、制御部９０は、バッテリ電流ＩＢが閾値Ｉ_０以下となっていない場合には、図３のステップＳ１０１に戻ってバッテリ電流ＩＢの監視を続ける。

図４（ｄ）に示す時刻ゼロから時刻ｔ_１までの間のように、第２モータジェネレータ６０の出力トルク指令が小さくなった場合には、第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍは、時刻ゼロのＰｍ_０から次第に低下してくる。これに伴って、バッテリ電流ＩＢも時刻ゼロのＩ_１から次第に低下してくる。この間、エンジン７０は図５に示す運転点ＯＰ_１で運転されるので、図４（ｄ）、図４（ｅ）に示すように、エンジン出力Ｐｅは、Ｐｅ_１一定で、エンジン７０によって駆動される第１モータジェネレータ５０の発電電力ＰｇもＰｇ_０一定である。したがって、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇ（負）と第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ（正）との合計電力ＳＰも時刻ゼロのＳＰ_０から次第に低下してくる。また、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇ（負）と第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ（正）との合計電力ＳＰがゼロに近くなると、図７に示すように、昇圧コンバータ２０の昇圧損失Ｌｃが小さくなって来る。このため、図４（ｃ）の実線で示すように、昇圧損失Ｌｃは時刻ゼロから時刻ｔ_１までの間にＬｃ_０からＬｃ_１に小さくなってくる。これにより、システム燃料消費率Ｆｓも時刻ゼロの（Ｆｓ_０＝Ｆｅ_１＋Ｆｃ_０）から、（Ｆｓ_１＝Ｆｅ_１＋Ｆｃ_１）に小さくなってくる。ここで、Ｆｃ_１は、昇圧損失Ｌｃ_１を燃料消費率に換算した昇圧燃料消費率である。

そして、図４（ｄ）に示す時刻ｔ_１に第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力ＰｍがＰｍ_１となると、図４（ａ）に示すように、バッテリ電流ＩＢはＩ_０となる。すると、制御部９０は、図３のステップＳ１０２でバッテリ電流ＩＢが閾値Ｉ_０以下となったと判断し、図３のステップＳ１０３に示すように、昇圧コンバータ２０を停止する指令を出力する。この指令によって、昇圧コンバータ２０の上アームスイッチング素子１３と下アームスイッチング素子１４とをオフ状態に保持し、昇圧コンバータ２０と第１、第２インバータ３０，４０との接続を遮断し、昇圧コンバータ停止プログラム９４（昇圧コンバータ停止手段）の実行を終了する。

図４の時刻ｔ_１に昇圧コンバータ２０を停止し、昇圧コンバータ２０と第１、第２インバータ３０，４０との接続を遮断すると、バッテリ１０から第２インバータ４０には電流が流れなくなるので、バッテリ電流ＩＢは、ゼロとなり、バッテリ１０から第２インバータ４０に供給される直流電力もゼロとなる。第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍは、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇと平滑コンデンサ２３の放電電力Ｐｃの合計電力となる。また、図４（ｃ）の実線に示すように、昇圧コンバータ２０の各スイッチング素子１３，１４がオフに保持されるので、スイッチングによる昇圧損失ＬｃはＬｃ_１からゼロとなる。このため、図４（ｃ）の破線に示すように、システム燃料消費率ＦｓはＦｓ_１（Ｆｓ_１＝Ｆｅ_１＋Ｆｃ_１）から昇圧損失Ｌｃ_１を換算した昇圧燃料消費率Ｆｃ_１だけ低減されＦｓ_１１となる（Ｆｓ_１１＝Ｆｓ_１−Ｆｃ_１）。したがって、昇圧燃料消費率Ｆｃ_１だけシステム燃料消費率Ｆｓが低減され、システム効率が向上する。昇圧コンバータ２０が停止すると、システム燃料消費率Ｆｓは、エンジン燃料消費率Ｆｅとなるから、図４（ｃ）に示すように、Ｆｓ_１１＝Ｆｅ_１である。時刻ｔ_１に昇圧コンバータ２０が停止されても、図４（ｂ）に示すように、高電圧センサ８５で検出される平滑コンデンサ２３の両端電圧である実昇圧電圧ＶＨｒは、平滑コンデンサ２３に蓄積された電荷により昇圧コンバータ２０の停止前と同様、昇圧目標電圧ＶＨ_１に保持されている。

図４（ｄ）に示すように、時刻ｔ_１に昇圧コンバータ２０が停止しても、エンジン７０はエンジン出力ＰｅをＰｅ_１に保持した運転点ＯＰ_１で運転を継続するので、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇは時刻ゼロにおけるＰｇ_０に保持される。また、図４（ｄ）に示すように、第２モータジェネレータ６０の出力トルクは略一定であり、第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ（正）は、昇圧コンバータ２０が停止した時刻ｔ_１のＰｍ_１に保持される。ここで、時刻ｔ_１における第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ_１の絶対値は第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇ_０（負）の絶対値よりも大きいので、両電力の合計電力ＳＰは若干プラスのＳＰ_１となる。

このように、昇圧コンバータ２０が停止した状態では、第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ_１の絶対値が第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇ_０（負）の絶対値よりも大きいので、平滑コンデンサ２３が合計電力ＳＰ_１を補充するように放電して放電電力Ｐｃを出力する。このため、図４（ｂ）に示すように、実昇圧電圧ＶＨｒは時刻ｔ_１以降、昇圧目標電圧ＶＨ_１から次第に低下していく。

制御部９０は、図１に示す昇圧コンバータ停止プログラム９４の実行を終了したら、図４の時刻ｔ_１に図１に示すエンジン出力調整プログラム９５（エンジン出力調整手段）の実行を開始する。制御部９０は、図３のステップＳ１０４に示すように、高電圧センサ８５によって平滑コンデンサ２３の両端の実昇圧電圧ＶＨｒを検出する。そして、制御部９０は、図３のステップＳ１０５に示すように、実昇圧電圧ＶＨｒが第１閾値電圧ＶＨ_２以下となっているかどうかを判断し、実昇圧電圧ＶＨｒが第１閾値電圧ＶＨ_２以下となっていない場合には、図３のステップＳ１０４に戻って実昇圧電圧ＶＨｒの監視を継続する。そして、図４（ｂ）に示すように、時刻ｔ_２に実昇圧電圧ＶＨｒが第１閾値電圧ＶＨ_２となったら、制御部９０は、図３のステップＳ１０６に示すように、エンジン出力Ｐｅを増加させる指令を出力する。

制御部９０は、図３に示すステップＳ１０７に示すように、昇圧目標電圧ＶＨ_１と高電圧センサ８５によって検出した実昇圧電圧ＶＨｒとの偏差を計算する。時刻ｔ_２では、高電圧センサ８５によって検出した実昇圧電圧ＶＨｒは第１閾値電圧ＶＨ_２であるから、偏差は、（ＶＨ_１−ＶＨ_２）となる。そして、制御部９０は、図３のステップＳ１０８に示すように、この偏差（ＶＨ_１−ＶＨ_２）に対応したエンジン出力Ｐｅの増加量を計算してエンジンの出力指令を生成する。例えば、エンジン出力Ｐｅの増加量は偏差（ＶＨ_１−ＶＨ_２）に比例した量としてもよい。そして、制御部９０は、図３のステップＳ１０９に示すように、エンジン出力Ｐｅを増加させ、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇを増加させる。

ここで、図５、図６を参照しながらエンジン７０の回転数、エンジントルクＴｅ、エンジン出力Ｐｅ（Ｋｗ）、エンジン燃料消費率Ｆｅの関係について説明する。図５に示す線ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、エンジン出力ＰｅをＰｅ_１，Ｐｅ_２，Ｐｅ_３，Ｐｅ_６，Ｐｅ_７（Ｐｅ_６＜Ｐｅ_７＜Ｐｅ_１＜Ｐｅ_３＜Ｐｅ_２）一定にした場合のエンジン７０の回転数とエンジントルクＴｅとの関係を示すカーブである。図５に示すように、エンジン出力Ｐｅが大きくなるほどカーブｂ〜ｆは原点から離れていく。また、図５の線ａは、エンジン回転数におけるエンジン７０の燃料消費率（ハイブリッド車両として運転した場合の燃料消費率）が最小となる最適制御カーブを示しており、通常運転では、線ａに沿ってエンジン７０の回転数とエンジントルクＴｅが制御される。図５のＮ_０は、エンジン７０のアイドリング回転数であり、通常運転では、エンジン７０はこの回転数Ｎ_０以上で運転される。図５におけるＯＰ_１からＯＰ_７はエンジン７０の運転点を示している。また、図６は各運転点ＯＰ_１からＯＰ_７におけるエンジン７０のエンジン燃料消費率Ｆｅの変化を示している。

図４（ｅ）に示す時刻ｔ_２では、エンジン７０は、エンジン出力ＰｅがＰｅ_１、エンジン回転数がＮ_１の運転点ＯＰ_１で運転されている。運転点ＯＰ_１は、最適制御カーブａから離れている割合が大きいことからも分かるように、エンジン７０の効率が低く、図６に示すように、エンジン燃料消費率ＦｅはＦｅ_１と高くなっている。先に述べたように、時刻ｔ_２では、昇圧目標電圧ＶＨ_１と高電圧センサ８５によって検出した実昇圧電圧ＶＨｒとの偏差は、（ＶＨ_１−ＶＨ_２）であり、制御部９０は、この偏差（ＶＨ_１−ＶＨ_２）に基づいてエンジン出力Ｐｅの指令値をＰｅ_２とする。これにより、制御部９０は、図４（ｅ）に示すように、エンジン出力Ｐｅを時刻ｔ_１の運転点ＯＰ_１におけるＰｅ_１からＰｅ_２に増加させる。エンジン７０の運転点は回転数Ｎ_２、エンジントルクＴｅ_２の運転点ＯＰ_２となる。図５に示すように、運転点ＯＰ_２は、最適制御カーブａの上にあることから、最適制御カーブａから離れた運転点ＯＰ_１よりも効率がよく、図６に示すようにエンジン燃料消費率ＦｅはＦｅ_１よりも低いＦｅ_２となる。したがって、図４（ｃ）の破線に示すように、システム燃料消費率Ｆｓは、時刻ｔ_１に昇圧コンバータ２０を停止した際のＦｓ_１１（＝Ｆｅ_１）からＦｓ_２（＝Ｆｅ_２）に低下するので、ハイブリッド車両１００のシステム燃料消費量Ｆｓは、（Ｆｓ_１１−Ｆｓ_２）＝（Ｆｅ_１−Ｆｅ_２）だけ低下する。つまり、エンジン７０の出力を上昇させてエンジン燃料消費率Ｆｅが低下した分だけ低下する。そして、ハイブリッド車両１００のシステム効率はこの分だけ向上する。また、エンジン出力がＰｅ_２に増加するので、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇは時刻ｔ_２のＰｇ_０からＰｇ_２に増加し、これにより平滑コンデンサ２３が充電されて（平滑コンデンサ２３の放電電力Ｐｃは負となる）、平滑コンデンサ２３の両端の電圧が上昇する。これにより、図４（ｂ）に示すように、高電圧センサ８５が検出する実昇圧電圧ＶＨｒは時刻ｔ_２以降、次第に上昇していく。

エンジン出力Ｐｅ_２は、図４（ｅ）に示す様にエンジン出力Ｐｅの閾値Ｐｅ_５よりも小さい（エンジン出力Ｐｅの閾値Ｐｅ_５については後で説明する）ので、制御部９０は、図３のステップＳ１１０において、エンジン出力Ｐｅは閾値Ｐｅ_５以上ではなく、実昇圧電圧ＶＨｒが低下していないと判断し、図３のステップＳ１０７に戻って昇圧目標電圧ＶＨ_１と高電圧センサ８５によって検出した実昇圧電圧ＶＨｒとの偏差を計算する。

図４（ｂ）に示す様に、時刻ｔ_２以降、高電圧センサ８５が検出する実昇圧電圧ＶＨｒは上昇しているので、昇圧目標電圧ＶＨ_１と高電圧センサ８５によって検出した実昇圧電圧ＶＨｒとの偏差は時刻ｔ_２における偏差（ＶＨ_１−ＶＨ_２）より次第に小さくなってくる。したがって、制御部９０は、偏差をエンジン出力Ｐｅの増加量にフィードバックし、偏差が小さくなるにしたがって、エンジン出力Ｐｅを時刻ｔ_２のＰｅ_２から小さくするように制御する。

図４（ｅ）、図４（ｂ）に示す様に、時刻ｔ_２から時刻ｔ_３の間、高電圧センサ８５で検出する実昇圧電圧ＶＨｒは次第に昇圧目標電圧ＶＨ_１に向かって上昇していくので、エンジン出力Ｐｅは次第に低下してくる。エンジン７０の運転点が時刻ｔ_２の運転点ＯＰ_２からエンジン出力ＰｅがＰｅ_３の運転点ＯＰ_３に向かって最適制御カーブａから離れる方向に移動する。これにより、図６に示す様にエンジン燃料消費率ＦｅはＦｅ_２からＦｅ_３に増加するので、ハイブリッド車両１００のシステム燃料消費率Ｆｓも時刻ｔ_２直後のＦｓ_２（＝Ｆｅ_２）から時刻ｔ_３のＦｓ_３（＝Ｆｅ_３）に（Ｆｓ_３−Ｆｓ_２）＝（Ｆｅ_３−Ｆｅ_２）だけ増加する。これにより、システム燃料消費率Ｆｓが大きくなり、ハイブリッド車両１００のシステム効率はこの分だけ低下する。

図４（ｂ）、（ｄ），（ｅ）に示すように、時刻ｔ_３においてエンジン出力ＰｅがＰｅ_３となると、第１モータジェネレータ５０の発電電力はＰｇ_２となり、第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ_１と絶対値が同一となる。つまり、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇと第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍとがバランスした状態となる。このため、平滑コンデンサ２３の放電電力Ｐｃはゼロとなり、高電圧センサ８５で検出する実昇圧電圧ＶＨｒは、時刻ｔ_３に昇圧目標電圧ＶＨ_１となった後は、昇圧目標電圧ＶＨ_１に保持される。

図４の時刻ｔ_４に運転者によってハイブリッド車両１００のアクセルが踏まれると、アクセルペダル踏込量検出センサ８７が検出するアクセルペダル踏込量が増加するので、制御部９０は、駆動トルクを増加させる要求があったと判断し、第２モータジェネレータ６０のモータトルクＴｍ、エンジン７０のエンジントルクＴｅを増加させる指令を出力する。この指令により、図４（ｄ）に示すように、時刻ｔ_４以降、第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍが増加し、エンジン出力Ｐｅも増加していく。アクセルペダルの踏込量があまり大きくない場合には、エンジントルクＴｅを増加させて第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇを増加させることによって、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇと第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍとがバランスした状態を保つことができるので、昇圧コンバータ２０を停止した状態を保つことができる。

しかし、アクセルペダルが大きく踏み込まれると、制御部９０は大きなトルク増加要求があったものと判断し、エンジントルクＴｅの一部をエンジン直行トルクＴｄとし、駆動ギヤ装置７４に入力するトルクＴａを増加させる運転モードに移行するので、エンジン出力Ｐｅの内で第１モータジェネレータ５０の発電に用いられる出力が少なくなってくる。このため、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇが第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍよりも少なくなる。この不足分は、平滑コンデンサ２３の放電による放電電力Ｐｃで補充されるので、高電圧センサ８５で検出する実昇圧電圧ＶＨｒが低下してくる。これによって、昇圧目標電圧ＶＨ_１と高電圧センサ８５によって検出した実昇圧電圧ＶＨｒとの偏差は次第に大きくなり、これによってエンジン出力Ｐｅも大きくなっていく。

エンジン７０の運転点が時刻ｔ_４のエンジン出力Ｐｅ_３の運転点ＯＰ_３からエンジン出力Ｐｅが増加する方向に移動する場合、時刻ｔ_２直後と同様、制御部９０は、エンジン７０の運転点を最適制御カーブａの上にある運転点ＯＰ_２に移動させる。その後、図５に示す最適制御カーブａに沿ってＯＰ_２からＯＰ_４、ＯＰ_５と運転点を移動させてエンジン出力Ｐｅを増加させていく。図６に示す様に、エンジン燃料消費率Ｆｅは、エンジン７０の回転数がＮ_４の場合に最小となり、その後は、最適制御カーブａに沿ってエンジン出力Ｐｅを増加させるにしたがってエンジン燃料消費率Ｆｅは増加していく。このため、図４（ｃ）の破線に示すように、時刻ｔ_４にエンジン出力Ｐｅの増加を開始した直後にはエンジン燃料消費率Ｆｅの低下によりシステム燃料消費率Ｆｓは一旦低下するが、その後、エンジン出力Ｐｅを増加させ続けることによるエンジン燃料消費率Ｆｅの増加によりシステム燃料消費率Ｆｓは上昇してくる。そして、時刻ｔ_５には運転点ＯＰ_５に達し、エンジン燃料消費率Ｆｅは時刻ｔ_１の昇圧コンバータ２０停止前のシステム燃料消費率Ｆｓ_１と同一のＦｅ_５となる。したがって、エンジン出力ＰｅをＰｅ_５以上とすると、ハイブリッド車両１００のシステム燃料消費率Ｆｓが昇圧コンバータ２０停止前のシステム燃料消費率Ｆｓ_１よりも高くなってしまう。このため、昇圧コンバータ２０を停止したままにしておくと、ハイブリッド車両１００のシステム効率が昇圧コンバータ２０を動作させた場合よりも低下してしまう。このように、エンジン燃料消費率Ｆｅの増加によりシステム効率の低下が始まってしまうエンジン出力Ｐｅの値Ｐｅ_５がエンジン出力調整プログラム９５における閾値Ｐｅ_５である。

制御部９０は、時刻ｔ_４からエンジン出力Ｐｅが閾値Ｐｅ_５に達する時刻ｔ_５までの間、図３に示すステップＳ１０７からＳ１１０を実行して高電圧センサ８５で検出した実昇圧電圧ＶＨｒの低下に応じてエンジン出力Ｐｅを増加させていくが、時刻ｔ_５にエンジン出力Ｐｅが閾値Ｐｅ_５に達すると、図３に示すステップＳ１１０において、エンジン出力Ｐｅが閾値以上で、且つ、実昇圧電圧ＶＨｒが上昇せずに低下中であると判断し、エンジン出力調整プログラム９５（エンジン出力調整手段）を終了し、図３に示すステップＳ１１１に示すように、昇圧コンバータ再起動プログラム９６を実行して昇圧コンバータ２０を再起動する。

昇圧コンバータ２０が再起動されると、昇圧コンバータ２０はバッテリ１０からの直流低電圧ＶＬを直流高電圧ＶＨに昇圧して高圧電路２２に供給するので、平滑コンデンサ２３が充電されて実昇圧電圧ＶＨｒは昇圧目標電圧ＶＨ_１まで上昇し、図２を参照して説明したような通常運転になる。

以上説明したように、本実施形態のハイブリッド車両１００は、エンジン７０によって発電機である第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇを増加させて電動機である第２モータジェネレータ６０に供給する供給電力Ｐｍを補充することにより、長い時間ハイブリッド車両１００のシステム燃料消費率Ｆｓを昇圧コンバータ２０の停止前よりも低く保つことができ、効果的にハイブリッド車両１００のシステム効率の向上を図ることができる。また、本実施形態では、昇圧コンバータ２０の停止後、エンジン出力Ｐｅを一旦上昇させた後、高電圧センサ８５で検出した実昇圧電圧ＶＨｒと昇圧目標電圧ＶＨ_１と偏差に基づいてエンジン出力Ｐｅを低減して第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇと第２モータジェネレータ６０への供給電力Ｐｍとをバランスさせて直流高電圧ＶＨを一定に保持するので、必要最低限のエンジン出力Ｐｅにより直流高電圧ＶＨを一定に保持することができ、ハイブリッド車両１００のシステム全体の損失を最小限に抑制することができる。さらに、実昇圧電圧ＶＨｒが低下を続ける場合には、昇圧コンバータ２０を再起動して通常運転して、第２モータジェネレータ６０の出力が不足することを抑制しドライバビリティを確保することができる。

以上説明した実施形態では、エンジン出力Ｐｅが閾値以上で、且つ、実昇圧電圧ＶＨｒが低下中である場合に昇圧コンバータ２０を再起動することとして説明したが、エンジン出力Ｐを増加させても高電圧センサ８５で検出した実昇圧電圧ＶＨｒが上昇せず、図４（ｂ）に示す様に、実昇圧電圧ＶＨｒが第２閾値電圧ＶＨ_３以下となった場合には、エンジン出力Ｐｅが閾値Ｐｅ_５に達しなくともエンジン出力調整プログラム９５を終了して昇圧コンバータ再起動プログラム９６（昇圧コンバータ再起動手段）を実行して昇圧コンバータ２０を再起動しても良い。第２閾値電圧ＶＨ_３は、第１閾値電圧ＶＨ_２と同様の値でもよいし、異なる値であってもよい。

次に、図８、図９を参照しながら、本発明のハイブリッド車両１００において、昇圧コンバータ２０を停止する動作および、昇圧コンバータ２０を停止した直後に第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ（正）の絶対値が第１モータジェネレータ５０の発電する発電電力Ｐｇ（負）の絶対値よりも小さくなった場合における昇圧コンバータ２０停止中のエンジン出力Ｐｅの調整動作、昇圧コンバータ２０の再起動動作について説明する。なお、図９（ｃ）、図９（ｅ）に示すＯＰ_１，ＯＰ_５〜ＯＰ_７はそれぞれ図５、図６に示すエンジン７０の運転点ＯＰ_１，ＯＰ_５〜ＯＰ_７に対応している。また、先に図３、図４を参照して説明した動作と同様の動作については、簡単に説明する。

図９（ａ）〜図９（ｅ）に示すように、時刻ゼロにおけるハイブリッド車両１００の動作状態は、図４（ａ）〜図４（ｅ）の場合と同様、バッテリ電流ＩＢ＝Ｉ_１、直流高電圧ＶＨ（実昇圧電圧ＶＨｒ）＝ＶＨ_１、昇圧損失Ｌｃ＝Ｌｃ_０、エンジン出力Ｐｅ＝Ｐｅ_１でシステム燃料消費率Ｆｓ＝Ｆｓ_０、エンジン燃料消費率Ｆｅ＝Ｆｅ_１、第２モータジェネレータ５０への供給電力Ｐｍ＝Ｐｍ_０、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇ＝Ｐｇ_０、である。

制御部９０は図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様、図１に示す昇圧コンバータ停止プログラム９４（昇圧コンバータ停止手段）を実行し、図８のステップＳ２０１，Ｓ２０２に示すように、高電圧センサ８５によってバッテリ電流ＩＢを検出してバッテリ電流ＩＢを監視し、バッテリ電流ＩＢが閾値Ｉ_０以下となったら、図８のステップＳ２０３に示すように、昇圧コンバータ２０を停止して昇圧コンバータ停止プログラム９４（昇圧コンバータ停止手段）の実行を終了する。

図９（ｄ）に示すように、時刻ｔ_６に昇圧コンバータ２０を停止しても、第２モータジェネレータ６０への供給電力Ｐｍは、時刻ｔ_６直後の時刻ｔ_６´にＰｍ_２となるまで低下し続ける。このため、時刻ｔ_６´では、第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ_２の絶対値（正）は第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇ_０（負）の絶対値よりも小さくなり、両電力の合計電力ＳＰは若干マイナスのＳＰ_２となる。このため、図９（ｂ）に示すように、昇圧コンバータ２０が停止された時刻ｔ_６から平滑コンデンサ２３への充電が始まり、平滑コンデンサ２３の両端電圧である実昇圧電圧ＶＨｒは、昇圧目標電圧ＶＨ_１から上昇し始める。

制御部９０は、図１に示す昇圧コンバータ停止プログラム９４の実行を終了したら、図９の時刻ｔ_６に図１に示すエンジン出力調整プログラム９５（エンジン出力調整手段）の実行を開始する。制御部９０は、図８のステップＳ２０４に示すように、高電圧センサ８５によって平滑コンデンサ２３の両端の実昇圧電圧ＶＨｒを検出する。

制御部９０は、図８に示すステップＳ２０５に示すように、昇圧目標電圧ＶＨ_１と高電圧センサ８５によって検出した実昇圧電圧ＶＨｒとの偏差を計算する。そして、制御部９０は、図８のステップＳ２０６に示すように、この偏差に対応したエンジン出力Ｐｅの増加量を計算してエンジンの出力指令値を生成する。時刻ｔ_６では、高電圧センサ８５によって検出した実昇圧電圧ＶＨｒは目標昇圧電圧ＶＨ_１であるから、偏差はゼロとなり、出力されるエンジン出力指令値は、時刻ｔ_６でのエンジン出力Ｐｅ_６となる。次に制御部９０は、エンジンの出力指令値が閾値Ｐｅ_８以下で且つ実昇圧電圧ＶＨｒが上昇しているかどうかを判断する。

ここで、閾値Ｐｅ_８は、エンジン燃料消費率Ｆｅが、昇圧コンバータ２０停止前のシステム燃料消費率Ｆｓ_１と同一の燃料消費率となる出力であり、エンジン出力ＰｅをＰｅ_８以下とすると、ハイブリッド車両１００のシステム燃料消費率Ｆｓが昇圧コンバータ２０停止前のシステム燃料消費率Ｆｓ_１よりも高くなってしまうエンジン出力Ｐｅである。したがって、昇圧コンバータ２０を停止したままエンジン出力ＰｅをＰｅ_８以下に低減していくと、ハイブリッド車両１００のシステム効率が昇圧コンバータ２０を動作させた場合よりも低下してしまう。このように、エンジン燃料消費率Ｆｅの低減によりシステム効率の低下が始まってしまうエンジン出力Ｐｅの値Ｐｅ_８がエンジン出力調整プログラム９５における閾値Ｐｅ_８である。

エンジン出力Ｐｅを時刻ｔ_６のＰｅ_１に保持していると、図９（ｂ）の時刻ｔ_６〜ｔ_７に示すように、平滑コンデンサ２３の両端電圧である実昇圧電圧ＶＨｒは、昇圧目標電圧ＶＨ_１から次第に上昇していくので、実昇圧電圧ＶＨｒと昇圧目標電圧ＶＨ１とのマイナスの偏差が次第に大きくなる。これにより、制御部９０が図８のステップＳ２０６で計算するエンジン出力指令値は次第に小さくなっていく。制御部９０は、エンジン指令値が閾値Ｐｅ_８以下となった場合には、図８に示すステップＳ２０８をジャンプしてステップＳ２０９に進み、それ以上実昇圧電圧ＶＨｒを上昇させずにエンジンの出力調整を行い、図８のステップＳ２１０に示すように、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇの調整を行う。エンジン出力Ｐｅ、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇの調整は、図３のステップＳ１０７からＳ１０９のように、実昇圧電圧ＶＨｒと昇圧目標電圧ＶＨ_１との偏差に基づいてエンジン出力Ｐｅ、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇを変化させる。図９に示す時刻ｔ_６以降では、実昇圧電圧ＶＨｒは昇圧目標電圧ＶＨ_１よりも高くなっているので、偏差は負であり、制御部９０は、エンジン出力Ｐｅ、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇを低減する。

また、制御部９０は、エンジン指令値が閾値Ｐｅ_８以下となっていない場合には、図８に示すステップＳ２０８に進み、実昇圧電圧ＶＨｒが第３閾値電圧ＶＨ_４以上となっているかを判断する。実昇圧電圧ＶＨｒが第３閾値電圧ＶＨ_４以上となっていない場合には、ステップＳ２０４からＳ２０８を繰り返して実昇圧電圧ＶＨｒを監視し、実昇圧電圧ＶＨｒが第３閾値電圧ＶＨ_４以上となった場合には、図８のステップ２０９，２１０に進み、エンジン出力Ｐｅ、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇを低減させる。

時刻ｔ_７に実昇圧電圧ＶＨｒが第３閾値電圧ＶＨ_４となった場合、昇圧目標電圧ＶＨ_１と高電圧センサ８５によって検出した実昇圧電圧ＶＨｒとの偏差は、（ＶＨ_１−ＶＨ_４）で（負）あり、制御部９０は、この偏差（ＶＨ_１−ＶＨ_４）に基づいてエンジン出力Ｐｅの指令値を時刻ｔ_６の運転点ＯＰ_１におけるＰｅ_１から運転点ＯＰ_６のＰｅ_６に向かって低減させる。これにより、図９（ｃ）の破線に示すように、エンジン燃料消費率Ｆｓは、時刻ｔ_７のＦｅ_１からＦｅ_６に向かって増加し、これにより、ハイブリッド車両１００のシステム燃料消費率Ｆｓも時刻ｔ_７のＦｓ_１１（＝Ｆｅ_１）からＦｅ_６に向かって増加していく。

図９の時刻ｔ_７の直後から時刻ｔ_８に示すように、エンジン出力Ｐｅを低減することによって実昇圧電圧ＶＨｒが低下し、実昇圧電圧ＶＨｒと昇圧目標電圧ＶＨ_１との偏差がゼロに近づいてきた場合には、図８のステップＳ２０９〜ステップＳ２１１を繰り返し、エンジン出力Ｐｅを偏差に応じて実昇圧電圧ＶＨｒと昇圧目標電圧ＶＨ_１との偏差がゼロとなるまでエンジン出力ＰｅをＰｅ_７まで増加させていく。この時、エンジン７０の運転点は時刻ｔ_７のＯＰ_６から時刻ｔ_８の運転点ＯＰ_７に移動し、エンジン燃料消費率Ｆｅ、時刻ｔ_７直後のＦｅ_６から時刻ｔ_８のＦｅ_７に低下するので、ハイブリッド車両１００のシステム燃料消費率Ｆｓは、（Ｆｅ_７−Ｆｅ_６）だけ低減し、システム燃料消費率はその分だけ向上する。

図８（ｂ）、（ｄ），（ｅ）に示すように、時刻ｔ_８においてエンジン出力ＰｅがＰｅ_７となると、第１モータジェネレータ５０の発電電力はＰｇ_４となり、第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍ_２と絶対値が同一となる。つまり、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇと第２モータジェネレータ６０に供給される供給電力Ｐｍとがバランスした状態となる。このため、高電圧センサ８５で検出する実昇圧電圧ＶＨｒは、時刻ｔ_８に昇圧目標電圧ＶＨ_１となった後は、昇圧目標電圧ＶＨ_１に保持される。

図４の時刻ｔ_４と同様、図９の時刻ｔ_９に運転者によってハイブリッド車両１００のアクセルが踏まれると、制御部９０は、第２モータジェネレータ６０のモータトルクＴｍ、エンジン７０のエンジントルクＴｅを増加させる指令を出力する。この指令により、図８（ｄ）に示すように、エンジン出力Ｐｅは増加していく。そして、図４の時刻ｔ_５と同様、図９の時刻ｔ_１０にエンジン出力Ｐｅが閾値Ｐｅ_５となり、図９（ｂ）に示すように、実昇圧電圧ＶＨｒが低下している場合には、図８のステップＳ２１２に示すように、昇圧コンバータ２０を再起動し、通常制御に戻る。

以上説明したように、本実施形態のハイブリッド車両１００は、エンジン７０によって発電機である第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇを低減させて電動機である第２モータジェネレータ６０に供給する供給電力Ｐｍとバランスさせることにより、長い時間ハイブリッド車両１００のシステム燃料消費率Ｆｓを昇圧コンバータ２０の停止前よりも低く保つことができ、効果的にハイブリッド車両１００のシステム効率の向上を図ることができる。また、本実施形態では、昇圧コンバータ２０の停止後、エンジン出力Ｐｅを一旦減少させた後、高電圧センサ８５で検出した実昇圧電圧ＶＨｒと昇圧目標電圧ＶＨ_１との偏差に基づいてエンジン出力Ｐｅを増加させ、第１モータジェネレータ５０の発電電力Ｐｇと第２モータジェネレータ６０への供給電力Ｐｍとをバランスさせて直流高電圧ＶＨを一定に保持するので、必要最低限のエンジン出力Ｐｅにより直流高電圧ＶＨを一定に保持することができ、ハイブリッド車両１００のシステム全体の損失を最小限に抑制することができる。さらに、実昇圧電圧ＶＨｒが上昇を続ける場合には、昇圧コンバータ２０を再起動して通常運転して、第２モータジェネレータ６０の回生出力をバッテリ１０に充電することができるので回生制動の遅れを抑制しドライバビリティを確保することができる。

本発明は以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲ないし本質から逸脱することない全ての変更及び修正を包含するものである。例えば、ハイブリッド車両１００の構成は、図１を参照して説明したように、エンジン７０の出力を動力分配機構７２によって第１モータジェネレータ５０と出力軸７３に分配し、第２モータジェネレータ６０を出力軸７３に接続するような構成に限定されず、特許文献１の図２０に記載されているように、エンジンによって駆動される発電機と、車両駆動用の電動機とを備え、発電機と変速ギヤの間にクラッチが配置されているような構成であってもよいし、車両駆動用の発電機を備え、エンジンあるいはエンジンによって駆動される発電機が車両駆動機構と独立して配置されているような、いわゆるシリーズハイブリッド駆動機構を備えるハイブリッド車両にも適用することができる。また、各本実施形態では、バッテリ電流センサ８３で検出したバッテリ電流ＩＢが閾値Ｉ_０以下になったら昇圧コンバータ２０を停止することとして説明したが、バッテリ１０から出力される電力（バッテリ電圧ＶＢ×バッテリ電流ＩＢ）は、リアクトル１２を通過する電力（直流低電圧ＶＬ×リアクトル電流ＩＬ）と等しく、バッテリ電圧ＶＢはフィルタコンデンサ１１の両端の電圧の直流低電圧ＶＬと等しいので、バッテリ電流ＩＢに代えてリアクトル電流センサ８４で検出したリアクトル電流ＩＬが閾値Ｉ_０以下になったら昇圧コンバータ２０を停止することとしてもよい。

１０バッテリ、１１フィルタコンデンサ、１２リアクトル、１３上アームスイッチング素子、１４下アームスイッチング素子、１５，１６ダイオード、１７，２１マイナス側電路、１８低圧電路、１９，２２高圧電路、２０昇圧コンバータ、２３平滑コンデンサ、３０第１インバータ、３１，４１スイッチング素子、３２，４２ダイオード、３３，３４，３５，４３，４４，４５出力線、４０第２インバータ、５０第１モータジェネレータ、５１，６１，７１レゾルバ、５２，５３，６２，６３電流センサ、６０第２モータジェネレータ、７０エンジン、７２動力分配機構、７３出力軸、７４駆動ギヤ装置、７５車軸、７６車輪、８１バッテリ電圧センサ、８２低電圧センサ、８３バッテリ電流センサ、８４リアクトル電流センサ、８５高電圧センサ、８６車速センサ、８７アクセルペダル踏込量検出センサ、８８ブレーキペダル踏込量検出センサ、９０制御部、９１ＣＰＵ、９２記憶部、９３機器・センサインターフェース、９４昇圧コンバータ停止プログラム、９５エンジン出力調整プログラム、９６昇圧コンバータ再起動プログラム、９７制御データ、９８制御プログラム、９９データバス、１００ハイブリッド車両。

Claims

バッテリと、
前記バッテリに接続される昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータに接続される第１のインバータと、
前記昇圧コンバータ及び前記第１のインバータに接続される第２のインバータと、
前記第１のインバータに接続される発電機と、
前記第２のインバータに接続される電動機と、
前記発電機を駆動可能なエンジンと、
前記昇圧コンバータの起動停止を行う制御部と、を備え、
システム燃料消費率がエンジン燃料消費率と前記昇圧コンバータの昇圧損失を燃料消費率に換算した昇圧燃料消費率との合計値であるハイブリッド車両であって、
前記制御部が、
前記バッテリと前記昇圧コンバータとの間の電力の授受が所定の第１閾値以下の場合に前記昇圧コンバータを停止し、前記昇圧コンバータの実昇圧電圧が所定の第２閾値となったら、前記システム燃料消費率が前記昇圧コンバータを停止した際の値を超えない範囲で前記昇圧コンバータの前記実昇圧電圧と昇圧目標電圧との偏差が小さくなるように前記エンジンの出力を変化させて前記発電機を駆動し、前記システム燃料消費率が前記昇圧コンバータを停止した際の値を超えるまで前記エンジン出力を増加させても前記実昇圧電圧が上昇しない場合に、前記昇圧コンバータを再起動するハイブリッド車両。