JP6122958B2 - 発電制御装置及び発電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両における発電制御装置及び発電制御方法に関する。

シリーズ方式のＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機、発電機及び内燃機関を備え、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のために用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。なお、内燃機関及び発電機をまとめて「補助動力部（ＡＰＵ：Auxiliary Power Unit）」という。

シリーズ方式のＨＥＶは、「ＥＶ走行」又は「シリーズ走行」を行う。ＥＶ走行モードでは、ＨＥＶは、蓄電器からの電源供給によって駆動する電動機の駆動力によって走行する。このとき内燃機関は駆動されない。また、シリーズ走行モードでは、ＨＥＶは、蓄電器及びＡＰＵの双方からの電力の供給やＡＰＵのみからの電力の供給等によって駆動する電動機の駆動力によって走行する。このとき、内燃機関は、発電機が発電するために駆動される。

また、プラグインＨＥＶ（ＰＨＥＶ）では、ＣＤ（Charge Depleting）モードでの走行又はＣＳ（Charge Sustaining）モードでの走行が行われる。ＣＤモードでは、主に、車両外部の商用電源等によって充電された蓄電器からの供給電力のみによって電動機が駆動し、電動機の駆動等に応じて蓄電器の残容量（ＳＯＣ：State of Charge）は低下する。また、ＣＳモードでは、主に、内燃機関の駆動によって発電機から得られた発電電力が電動機の駆動及び／又は蓄電器の充電に用いられ、蓄電器のＳＯＣは略一定に維持される。なお、ＣＤモードであっても、車速及びアクセルペダル開度等から導出される要求出力及び蓄電器のＳＯＣ等に応じて、内燃機関は駆動され得る。また、ＣＳモードであっても、要求出力及び蓄電器のＳＯＣ等に応じて、内燃機関の駆動は停止され得る。

図１９は、ＰＨＥＶの走行等に応じて消費されたエネルギー、蓄電器のＳＯＣ、発電機の発電電力、及び車速の各経時変化の一例を示すグラフである。なお、図１９の消費エネルギーのグラフに示すハッチングされていない棒は、蓄電器からの供給電力によるエネルギーであり、ハッチングされた棒は、ＡＰＵからの供給電力によるエネルギーである。消費エネルギーの負値の部分は、ＡＰＵからの供給電力が蓄電器に充電された分を示す。

図１９に示す例では、走行開始時にＣＤモードが選択され、十分なレベルに充電されている蓄電器からの供給電力のみによって電動機が駆動することでＰＨＥＶが走行する。その後、ＰＨＥＶの走行等に応じてエネルギーが消費され、蓄電器のＳＯＣは低下していく。蓄電器のＳＯＣがしきい値ｔｈまで低下したときＣＳモードに切り替えられ、内燃機関が始動される。その後、ＰＨＥＶの走行等によって電動機でエネルギーが消費され、蓄電器のＳＯＣがしきい値ｔｈよりも低下しても、内燃機関の駆動により発電機から得られた発電電力によって蓄電器が充電される。その結果、蓄電器のＳＯＣが略一定に維持される。このように、ＣＤモードは、蓄電器のＳＯＣがしきい値ｔｈよりも高いとき主に選択され、ＣＳモードは、蓄電器のＳＯＣがしきい値よりも低いとき主に選択される。

日本国特開２００５−２９５６１７号公報 日本国特開２００１−２３８３０４号公報 国際公開第２０１２／０９０６８８号 国際公開第２０１２／０９０６８９号

上記説明したシリーズ方式のＰＨＥＶには、他の方式のハイブリッド車両と同様に、運転者にとっての車両の快適性の評価基準であるＮＶ（Noise Vibration）性能の向上が求められている。ＮＶ性能の向上は、内燃機関を駆動しなければ容易に図れる。しかし、当該ＰＨＥＶでは、蓄電器のＳＯＣが低下しており、要求出力に応じた駆動力を電動機が出力するためには蓄電器からの供給電力では足りない場合、ＡＰＵが補助電力を電動機に供給するために内燃機関を駆動する。補助電力を供給するために駆動される内燃機関は、ＮＶ性能の観点からは低回転で駆動される方が望ましいが、必要とされる補助電力が大きいと高回転で駆動される。その結果、ＮＶ性能が低下する。

例えば、図１９に示すＣＳモードが選択されているときのように蓄電器のＳＯＣが低下した状態でＰＨＥＶが連続登坂走行を行う場合、電動機には長時間にわたり高い駆動力が要求される。このとき、ＡＰＵには、この高い駆動力を電動機が出力するために必要な補助電力が要求されるため、内燃機関は長時間にわたり高回転で駆動される。その結果、ＮＶ性能が低下する。また、このとき高い補助電力が要求されると、内燃機関を効率の良くない運転点で運転せざるを得ず、ＡＰＵの効率が低下する可能性もある。

上記説明した内燃機関の長時間にわたる高回転駆動に必要なエネルギーを確保しておくため、図２０に示すように、ＣＤモードからＣＳモードに切り替わる蓄電器のＳＯＣのしきい値ｔｈを高く設定しても良い。この場合、蓄電器のＳＯＣは常に高い状態に維持されているため、電動機には十分な電力が供給される。しかし、電動機に高い駆動力が要求されないまま車両が目的地に到着すると、結果的に、蓄電器のＳＯＣを高い状態に維持するために行われた内燃機関の駆動によるＣＯ_２排出量が増加する。

このように、将来生じ得る内燃機関の長時間にわたる高回転駆動のために必要な蓄電器のエネルギー保存量（蓄電器における必要バッファ量）とＮＶ性能の向上は相反関係にある。しかし、長時間にわたり高い駆動力が電動機に要求された際、走行路がいかなる形態であってもＮＶ性能が低下することのないＰＨＥＶであることが望ましい。

本発明の目的は、ハイブリッド車両が走行するために必要なエネルギーの確保とＮＶ性能又は発電効率とが両立が可能な発電制御装置及び発電制御方法を提供することである。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の発電制御装置は、
ハイブリッド車両の駆動源である電動機に電力を供給する充電可能な蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器１０１）と、
内燃機関（例えば、実施の形態での内燃機関１０９）及び当該内燃機関の運転によって発電する発電機（例えば、実施の形態での発電機１１１）を有し、発電した電力を前記電動機又は前記蓄電器に供給する発電部（例えば、実施の形態でのＡＰＵ１２１）と、
前記蓄電器及び前記発電部の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する前記電動機（例えば、実施の形態での電動機１０７）と、を備えた前記ハイブリッド車両における発電制御装置であって、
前記ハイブリッド車両の走行速度及び運転者のアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度に基づく前記電動機でのエネルギー消費の観点から評価したエネルギー消費評価パラメータ、前記発電部のＮＶ性能の観点から評価したＮＶ評価パラメータ、及び前記発電部の発電効率の観点から評価した発電効率評価パラメータをそれぞれ導出する評価パラメータ導出部（例えば、実施の形態での走行状態評価部１５１）と、
前記評価パラメータ導出部が導出した何れか一つ以上の観点の評価パラメータに基づいて、前記発電部の作動の要否を判断する発電作動判断部（例えば、実施の形態でのＡＰＵ作動判断部１５３）と、
各評価パラメータが示すエネルギー又は出力を前記電動機が出力するために必要な前記蓄電器の充電状態の内、最も高い充電状態を導出する充電目標導出部（例えば、実施の形態での目標ＳＯＣ設定部１５５）と、
前記蓄電器が前記充電目標導出部によって導出された充電状態に近づくよう、前記内燃機関の運転を制御する作動制御部（例えば、実施の形態での作動制御部１５９）と、
を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明の発電制御装置では、
前記発電作動判断部は、前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第１閾値を超えるとき、前記発電部の作動を許可することを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の発電制御装置では、
前記第１閾値は、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が小さいほど低いことを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明の発電制御装置では、
前記エネルギー消費評価パラメータは、前記ハイブリッド車両の走行開始から現在に至るまでの間の、要求出力に応じて前記電動機が前記蓄電器からの電力供給のみによって駆動した場合の、単位時間に前記電動機で消費されたエネルギーの最大値であり、
前記ＮＶ評価パラメータは、前記ハイブリッド車両の走行開始から現在に至るまでの間の、単位時間毎の要求出力と前記発電部のＮＶ許容出力との差分に応じた前記蓄電器の充放電電力から算出される、前記蓄電器の累計出力の最大値であり、
前記発電効率評価パラメータは、前記ハイブリッド車両の走行開始から現在に至るまでの間の、単位時間毎の要求出力と前記発電部の効率許容出力との差分に応じた前記蓄電器の充放電電力から算出される、前記蓄電器の累計出力の最大値であることを特徴としている。

さらに、請求項５に記載の発明の発電制御装置では、前記充電目標導出部は、前記蓄電器の充電状態が前記最も高い充電状態に到達するまで、前記蓄電器の目標充電状態を前記最も高い充電状態に向けて段階的に設定し、前記作動制御部は、前記蓄電器が前記目標充電状態になるよう、前記内燃機関の運転を制御することを特徴としている。

さらに、請求項６に記載の発明の発電制御装置では、
前記充電目標導出部が設定する前記目標充電状態と前記蓄電器の現実の充電状態との差は、前記作動制御部による制御の経過時間に応じて異なることを特徴としている。

さらに、請求項７に記載の発明の発電制御装置では、
前記充電目標導出部が設定する前記目標充電状態と前記蓄電器の現実の充電状態との差は、前記作動制御部による制御時の前記ハイブリッド車両の走行距離に応じて異なることを特徴としている。

さらに、請求項８に記載の発明の発電制御装置では、
前記充電目標導出部が設定する前記目標充電状態と前記蓄電器の現実の充電状態との差は、前記作動制御部による制御時の前記蓄電器の現実の充電状態と前記最も高い充電状態との差に応じて異なることを特徴としている。

さらに、請求項９に記載の発明の発電制御装置では、
前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第２閾値を超えるとき、または、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が所定値未満であるとき、前記発電部の出力が高くなるに従って効率が低下する効率低下領域での前記発電部の作動を許可する効率低下領域使用判断部（例えば、実施の形態での効率低下領域使用判断部２６１）を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項１０に記載の発明の発電制御装置では、
前記第２閾値は、前記差分が小さいほど低いことを特徴としている。

さらに、請求項１１に記載の発明の発電制御装置では、前記効率低下領域使用判断部は、前記効率低下領域での前記発電部の作動を所定期間許可することを特徴としている。

さらに、請求項１２に記載の発明の発電制御装置では、
前記所定期間は、各評価パラメータと前記第２閾値の差が大きいほど長く、前記差分が小さいほど長く設定され、
前記効率低下領域使用判断部は、各評価パラメータと前記第２閾値の差に応じた３つの期間及び前記差分に応じた期間の内、最も長い期間を前記所定期間として設定することを特徴としている。

さらに、請求項１３に記載の発明の発電制御装置は、
各評価パラメータに応じて算出した単位発電量の内、最も高い単位発電量を前記発電部の単位時間当たりの発電量として決定する発電量決定部（例えば、実施の形態での発電量決定部３５７、発電量設定部４５７）と、を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項１４に記載の発明の発電制御装置では、
前記発電量決定部は、前記決定した単位発電量を、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が小さいほど割り増しすることを特徴としている。

さらに、請求項１５に記載の発明の発電制御装置では、前記発電量決定部は、前記決定した単位発電量を、前記充電目標導出部が導出した前記蓄電器の最も高い充電状態に対して前記蓄電器の現実の充電状態が低いほど割り増しすることを特徴としている。

さらに、請求項１６に記載の発明の発電制御装置では、
前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第２閾値を超えるとき、または、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が所定値未満であるとき、前記発電部の出力が高くなるに従って効率が低下する効率低下領域での前記発電部の作動を許可する効率低下領域使用判断部（例えば、実施の形態での効率低下領域使用判断部４６１）を備え、
前記発電量決定部は、前記効率低下領域使用判断部が前記効率低下領域での前記発電部の作動を許可する場合、前記発電部の単位時間当たりの発電量が前記決定した単位発電量に向けて段階的に変化するよう、単位時間当たりの目標発電量として目標単位発電量を設定することを特徴としている。

さらに、請求項１７に記載の発明の発電制御装置では、
前記発電量決定部は、前記エネルギー消費評価パラメータが高いほど前記目標単位発電量の変化率を高く設定し、前記ＮＶ評価パラメータが高いほど前記目標単位発電量の変化率を高く設定し、前記発電効率評価パラメータが高いほど前記目標単位発電量の変化率を高く設定し、これら３つの変化率の内、最も高い変化率を選択して、当該選択した変化率を前記目標単位発電量の変化率として設定することを特徴としている。

さらに、請求項１８に記載の発明の発電制御装置では、
前記発電量決定部は、前記設定した目標単位発電量の変化率を、前記差分が小さいほど割り増しすることを特徴としている。

さらに、請求項１９に記載の発明の発電制御装置では、前記発電量決定部は、前記設定した目標単位発電量の変化率を、前記充電目標導出部が導出した前記蓄電器の最も高い充電状態に対して前記蓄電器の現実の充電状態が低いほど割り増しすることを特徴としている。

さらに、請求項２０に記載の発明の発電制御装置では、前記発電量決定部によって決定された単位発電量又は前記発電量決定部によって設定された目標単位発電量を前記発電部が発電するよう、前記内燃機関の運転を制御する作動制御部（例えば、実施の形態での作動制御部３５９）を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項２１に記載の発明の発電制御方法では、
ハイブリッド車両の駆動源である電動機に電力を供給する充電可能な蓄電器と、
内燃機関及び当該内燃機関の運転によって発電する発電機を有し、発電した電力を前記電動機又は前記蓄電器に供給する発電部と、
前記蓄電器及び前記発電部の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する前記電動機と、を備えた前記ハイブリッド車両における発電制御方法であって、
前記ハイブリッド車両の走行速度及び運転者のアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度に基づく前記電動機でのエネルギー消費の観点から評価したエネルギー消費評価パラメータ、前記発電部のＮＶ性能の観点から評価したＮＶ評価パラメータ、及び前記発電部の発電効率の観点から評価した発電効率評価パラメータをそれぞれ導出する評価パラメータ導出ステップと、
前記評価パラメータ導出ステップで導出した何れか一つ以上の観点の評価パラメータに基づいて、前記発電部の作動の要否を判断する発電作動判断ステップと、
各評価パラメータが示すエネルギー又は出力を前記電動機が出力するために必要な前記蓄電器の充電状態の内、最も高い充電状態を導出する充電目標導出ステップと、
前記蓄電器が前記充電目標導出ステップで導出された充電状態に近づくよう、前記内燃機関の運転を制御する作動制御ステップと、
を有することを特徴としている。

さらに、請求項２２に記載の発明の発電制御方法では、
前記発電作動判断ステップでは、前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第１閾値を超えるとき、前記発電部の作動を許可し、
前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第２閾値を超えるとき、または、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が所定値未満であるとき、前記発電部の出力が高くなるに従って効率が低下する効率低下領域での前記発電部の作動を許可する効率低下領域使用判断ステップを有することを特徴としている。

さらに、請求項２３に記載の発明の発電制御方法では、
各評価パラメータに応じて算出した単位発電量の内、最も高い単位発電量を前記発電部の単位時間当たりの発電量として決定する発電量決定ステップと、
前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第２閾値を超えるとき、または、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が所定値未満であるとき、前記発電部の出力が高くなるに従って効率が低下する効率低下領域での前記発電部の作動を許可する効率低下領域使用判断ステップと、を有し、
前記発電量決定ステップでは、前記効率低下領域使用判断ステップにおいて前記効率低下領域での前記発電部の作動を許可する場合、前記発電部の単位時間当たりの発電量が前記決定した単位発電量に向けて段階的に変化するよう、単位時間当たりの目標発電量として目標単位発電量を設定することを特徴としている。

請求項１〜１２に記載の発明の発電制御装置及び請求項２１に記載の発明の発電制御方法によれば、ハイブリッド車両が走行するために必要なエネルギーの確保とＮＶ性能又は発電効率とが両立が可能である。
請求項３に記載の発明の発電制御装置によれば、蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と蓄電器を使用可能な上記変数の範囲の下限値との差分が小さいほど発電部の作動が許可されやすくすることができる。
請求項５〜８に記載の発明の発電制御装置によれば、現実の充電状態と目標充電状態の差が大きいと内燃機関の運転が高回転で行われる可能性があるが、段階的に目標充電状態が設定されるため、内燃機関の運転によりＮＶ性能が低下しない。
請求項９〜１２に記載の発明の発電制御装置及び請求項２２に記載の発明の発電制御方法によれば、蓄電器の充電状態を早急に向上する必要がある場合には、ＮＶ性能を維持しつつ、ハイブリッド車両が走行するために必要なエネルギーの確保を優先することができる。

請求項１３〜２０に記載の発明の発電制御装置によれば、ハイブリッド車両が走行するために必要なエネルギーの確保とＮＶ性能又は発電効率とが両立が可能である。
請求項１６〜１９に記載の発明の発電制御装置及び請求項２３に記載の発明の発電制御方法によれば、蓄電器の充電状態を早急に向上する必要がある場合には、ＮＶ性能を維持しつつ、ハイブリッド車両が走行するために必要なエネルギーの確保を優先することができる。

シリーズ方式のＰＨＥＶの内部構成を示すブロック図 第１の実施形態のマネジメントＥＣＵ１１９の内部構成を示すブロック図 車両が走行を開始した以降の車速、勾配、要求出力、並びに、消費エネルギー及び最大消費エネルギーの各経時変化の一例を示すグラフ 車速ＶＰに応じたＡＰＵ１２１のＮＶ許容出力を示すグラフ 車両が走行を開始した以降の車速ＶＰ、要求出力及びＡＰＵ１２１のＮＶ許容出力、蓄電器１０１が充放電する電力、並びに、ＡＰＵ１２１の出力をＮＶ許容出力以下に保ったまま電動機１０７が走行した場合の蓄電器１０１の累計出力の各経時変化の一例を示すグラフ 車速ＶＰに応じたＡＰＵ１２１のＡＰＵ効率許容出力を示すグラフ 車両が走行を開始した以降の車速ＶＰ、要求出力及びＡＰＵ効率許容出力、蓄電器１０１が充放電する電力、並びに、ＡＰＵ１２１の出力をＡＰＵ効率許容出力以下に保ったまま電動機１０７が走行した場合の蓄電器１０１の累計出力の各経時変化の一例を示すグラフ 第２の実施形態のマネジメントＥＣＵ２１９の内部構成を示すブロック図 内燃機関１０９の作動に応じたＡＰＵ１２１の出力と効率の関係を示すグラフ シリーズ方式のＰＨＥＶの内部構成を示すブロック図 第３の実施形態のマネジメントＥＣＵ３１９の内部構成を示すブロック図 車両が走行を開始した以降の車速、勾配、要求出力、並びに、消費エネルギー及び最大消費エネルギーの各経時変化の一例を示すグラフ 車速ＶＰに応じたＡＰＵ３２１のＮＶ許容出力を示すグラフ 車両が走行を開始した以降の車速ＶＰ、要求出力及びＡＰＵ３２１のＮＶ許容出力、蓄電器３０１が充放電する電力、並びに、ＡＰＵ３２１の出力をＮＶ許容出力以下に保ったまま電動機３０７が走行した場合の蓄電器３０１の累計出力の各経時変化の一例を示すグラフ 車速ＶＰに応じたＡＰＵ３２１のＡＰＵ効率許容出力を示すグラフ 車両が走行を開始した以降の車速ＶＰ、要求出力及びＡＰＵ効率許容出力、蓄電器３０１が充放電する電力、並びに、ＡＰＵ３２１の出力をＡＰＵ効率許容出力以下に保ったまま電動機３０７が走行した場合の蓄電器３０１の累計出力の各経時変化の一例を示すグラフ 第４の実施形態のマネジメントＥＣＵ４１９の内部構成を示すブロック図 内燃機関３０９の作動に応じたＡＰＵ３２１の出力と効率の関係を示すグラフ ＰＨＥＶの走行等に応じて消費されたエネルギー、蓄電器のＳＯＣ、発電機の発電電力、及び車速の各経時変化の一例を示すグラフ ＰＨＥＶの走行等に応じて消費されたエネルギー、蓄電器のＳＯＣ、発電機の発電電力、及び車速の各経時変化の他の例を示すグラフ

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下説明する実施形態では、シリーズ方式のプラグインＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）を例に説明する。シリーズ方式のＰＨＥＶは、電動機及び内燃機関を備え、外部電源からの充電が可能な蓄電器を電源として駆動する電動機の動力を利用して走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の動力によって発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。

（第１の実施形態）
図１は、シリーズ方式のＰＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すように、シリーズ方式のＰＨＥＶ（以下、単に「車両」という）は、蓄電器（BATT）１０１と、コンバータ（CONV）１０３と、第１インバータ（第１INV）１０５と、電動機（Mot）１０７と、内燃機関（ENG）１０９と、発電機（GEN）１１１と、第２インバータ（第２INV）１１３と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）１１５と、車速センサ１１７と、充電器１１８と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）１１９とを備える。なお、図１中の点線の矢印は値データを示し、実線の矢印は指示内容を含む制御信号を示す。以下の説明では、内燃機関１０９、発電機１１１及び第２インバータ１１３をまとめて「補助動力部（ＡＰＵ：Auxiliary Power Unit）１２１」と呼ぶ。

蓄電器１０１は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。コンバータ１０３は、蓄電器１０１の直流出力電圧を直流のまま昇圧又は降圧する。第１インバータ１０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電動機１０７に供給する。また、第１インバータ１０５は、電動機１０７の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換して蓄電器１０１に充電する。

電動機１０７は、車両が走行するための動力を発生する。電動機１０７で発生したトルクは、ギア１１５を介して駆動軸１２３に伝達される。なお、電動機１０７の回転子はギア１１５に直結されている。また、電動機１０７は、回生ブレーキ時には発電機として動作し、電動機１０７で発電された電力は蓄電器１０１に充電される。内燃機関１０９は、車両がシリーズ走行する際に発電機１１１を駆動するために用いられる。内燃機関１０９は、発電機１１１の回転子に直結されている。また、内燃機関１０９は、ゴム又はバネ等のダンパ（damper）としての弾性体（図示せず）を用いた防振機能を有するエンジンマウントを介して車体１２７に連結されている。

発電機１１１は、内燃機関１０９の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機１１１が発電した電力は、蓄電器１０１に充電されるか、電動機１０７に供給される。第２インバータ１１３は、発電機１１１が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ１１３によって変換された電力は、蓄電器１０１に充電されるか、第１インバータ１０５を介して電動機１０７に供給される。

ギア１１５は、例えば５速相当の１段の固定ギアである。したがって、ギア１１５は、電動機１０７からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸１２３に伝達する。車速センサ１１７は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサ１１７によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１１９に送られる。

充電器１１８には、外部電源に接続可能なプラグ１２５が設けられている。充電器１１８は、プラグ１２５を介して外部電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、かつ、当該直流電圧による蓄電器１０１への充電を制御する。

マネジメントＥＣＵ１１９は、車速センサ１１７が検出した車速ＶＰ、車両の運転者のアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）、車両の運転者のブレーキペダル操作に応じたブレーキ踏力、車両が走行する路面の勾配、及び蓄電器１０１の残容量（ＳＯＣ：State of Charge）を示す情報を取得する。また、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０７及びＡＰＵ１２１の各制御等を行う。

以下、マネジメントＥＣＵ１１９の内部構成及び動作について詳細に説明する。図２は、第１の実施形態のマネジメントＥＣＵ１１９の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、マネジメントＥＣＵ１１９は、走行状態評価部１５１と、ＡＰＵ作動判断部１５３と、目標ＳＯＣ設定部１５５と、発電量決定部１５７と、作動制御部１５９とを有する。

走行状態評価部１５１は、電動機１０７でのエネルギー消費、車両のＮＶ性能、及び内燃機関１０９のストイキ（理論空燃比）に基づくＡＰＵ１２１の発電効率（以下、単に「ＡＰＵ１２１の効率」という）の各観点から、車両の走行状態を評価する。走行状態評価部１５１は、図２に示すように、要求出力算出部１７１と、消費エネルギー算出部１７３と、エネルギー消費評価部１７５と、ＮＶ許容充放電電力算出部１７７と、ＮＶ許容評価部１７９と、ＡＰＵ効率許容充放電電力算出部１８１と、ＡＰＵ効率許容評価部１８３とを有する。以下、走行状態評価部１５１が有する各構成要素について説明する。

要求出力算出部１７１は、車速ＶＰ及びＡＰ開度に基づいて、車両の駆動源である電動機１０７に要求される出力（要求出力）を算出する。

消費エネルギー算出部１７３は、要求出力に応じて電動機１０７が蓄電器１０１からの電力供給のみによって駆動したときの、単位時間ΔＴに電動機１０７で消費されるエネルギー（以下、単に「消費エネルギー」という）を所定の制御周期毎に算出する。図３は、車両が走行を開始した以降の車速、勾配、要求出力、並びに、消費エネルギー及び最大消費エネルギーの各経時変化の一例を示すグラフである。なお、図３の最下段に示すグラフでは、実線が消費エネルギーを示し、点線が最大消費エネルギーを示す。

エネルギー消費評価部１７５は、車両が走行を開始して現在に至るまでの間に消費エネルギー算出部１７３が算出した消費エネルギーの最大値を、電動機１０７でのエネルギー消費の観点から評価したパラメータ（エネルギー消費評価パラメータ）として出力する。エネルギー消費評価部１７５が出力したエネルギー消費評価パラメータは、ＡＰＵ作動判断部１５３に送られる。

ＮＶ許容充放電電力算出部１７７は、単位時間毎の要求出力に対するＡＰＵ１２１のＮＶ許容出力との差分（要求出力−ＮＶ許容出力）に応じた蓄電器１０１の充放電電力を、「ＮＶ許容充放電電力」として算出する。なお、ＡＰＵ１２１のＮＶ許容出力は、車速ＶＰに応じて予め決められた値である。図４は、車速ＶＰに応じたＡＰＵ１２１のＮＶ許容出力を示すグラフである。車速ＶＰが高いほど、ロードノイズ等が大きくなるため、図４に示すように、ＡＰＵ１２１のＮＶ許容出力は車速ＶＰが高いほど高い値に設定されている。

ＮＶ許容充放電電力算出部１７７が算出するＮＶ許容充放電電力が正の値である場合、当該ＮＶ許容充放電電力は、電動機１０７に供給した蓄電器１０１の放電電力に等しい。ＮＶ許容充放電電力が負の値である場合、当該ＮＶ許容充放電電力は、電動機１０７が回生制御されることによって得られた蓄電器１０１への充電電力に等しい。図５は、車両が走行を開始した以降の車速ＶＰ、要求出力及びＡＰＵ１２１のＮＶ許容出力、蓄電器１０１が充放電する電力、並びに、ＡＰＵ１２１の出力をＮＶ許容出力以下に保ったまま電動機１０７が走行した場合の蓄電器１０１の累計出力の各経時変化の一例を示すグラフである。なお、図５の上から２番目に示すグラフでは、実線が要求出力を示し、点線がＡＰＵ１２１のＮＶ許容出力を示す。また、図５の最下段に示すグラフでは、実線が蓄電器１０１の累計出力を示し、点線が当該累計出力の最大値を示す。

ＮＶ許容評価部１７９は、車両が走行を開始して現在に至るまでのＮＶ許容充放電電力から、蓄電器１０１の累計出力を算出する。さらに、ＮＶ許容評価部１７９は、算出した蓄電器１０１の累計出力の最大値を、車両のＮＶ性能の観点から評価したパラメータ（ＮＶ評価パラメータ）として出力する。ＮＶ許容評価部１７９が出力したＮＶ評価パラメータは、ＡＰＵ作動判断部１５３に送られる。

ＡＰＵ効率許容充放電電力算出部１８１は、単位時間毎の要求出力に対するＡＰＵ効率許容出力との差分（要求出力−ＡＰＵ効率許容出力）に応じた蓄電器１０１の充放電電力を、「ＡＰＵ効率許容充放電電力」として算出する。なお、ＡＰＵ効率許容出力は、ＡＰＵ１２１に含まれる内燃機関１０９の理論空燃比に応じた値である。図６は、車速ＶＰに応じたＡＰＵ１２１のＡＰＵ効率許容出力を示すグラフである。

ＡＰＵ効率許容充放電電力算出部１８１が算出するＡＰＵ効率許容充放電電力が正の値である場合、当該ＡＰＵ効率許容充放電電力は、電動機１０７に供給した蓄電器１０１の放電電力に等しい。ＡＰＵ効率許容充放電電力が負の値である場合、当該ＡＰＵ効率許容充放電電力は、電動機１０７が回生制御されることによって得られた蓄電器１０１への充電電力に等しい。図７は、車両が走行を開始した以降の車速ＶＰ、要求出力及びＡＰＵ効率許容出力、蓄電器１０１が充放電する電力、並びに、ＡＰＵ１２１の出力をＡＰＵ効率許容出力以下に保ったまま電動機１０７が走行した場合の蓄電器１０１の累計出力の各経時変化の一例を示すグラフである。なお、図７の上から２番目に示すグラフでは、実線が要求出力を示し、点線がＡＰＵ効率許容出力を示す。また、図７の最下段に示すグラフでは、実線が蓄電器１０１の累計出力を示し、点線が当該累計出力の最大値を示す。

ＡＰＵ効率許容評価部１８３は、車両が走行を開始して現在に至るまでのＡＰＵ効率許容充放電電力から、蓄電器１０１の累計出力を算出する。さらに、ＡＰＵ効率許容評価部１８３は、算出した蓄電器１０１の累計出力の最大値を、ＡＰＵ１２１の内燃機関１０９のストイキ（理論空燃比）の観点から評価したパラメータ（ＡＰＵ効率評価パラメータ）として出力する。ＡＰＵ効率許容評価部１８３が出力したＡＰＵ効率評価パラメータは、ＡＰＵ作動判断部１５３に送られる。

ＡＰＵ作動判断部１５３は、走行状態評価部１５１から得られたエネルギー消費評価パラメータ、ＮＶ評価パラメータ及びＡＰＵ効率評価パラメータの何れか一つ以上の評価パラメータに基づいて、ＡＰＵ１２１の作動の要否を判断する。すなわち、ＡＰＵ作動判断部１５３は、エネルギー消費評価パラメータ、ＮＶ評価パラメータ及びＡＰＵ効率評価パラメータの内の少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第１閾値を超えると判断すれば、ＡＰＵ１２１の作動を許可する。ＡＰＵ作動判断部１５３は、ＡＰＵ１２１の作動の許可又は禁止を示す情報（ＡＰＵ作動可否情報）を目標ＳＯＣ設定部１５５、発電量決定部１５７及び作動制御部１５９に送る。

なお、ＡＰＵ作動判断部１５３で用いられる各評価パラメータの第１閾値は、蓄電器１０１の現実のＳＯＣ（以下「実ＳＯＣ」という）と蓄電器１０１を使用可能なＳＯＣの範囲の下限（以下「下限ＳＯＣ」という）の差分（実ＳＯＣ−下限ＳＯＣ）に応じた可変値である。本実施形態では、蓄電器１０１の実質使用可能容量を示す前記差分が小さいほど、各評価パラメータに設定される第１閾値は低い。

目標ＳＯＣ設定部１５５は、ＡＰＵ作動判断部１５３から送られたＡＰＵ作動可否情報がＡＰＵ１２１の作動許可を示す場合、各評価パラメータが示す消費エネルギー又は蓄電器１０１の累計出力を電動機１０７が出力するために必要な蓄電器１０１のＳＯＣ（以下「評価ＳＯＣ」という）を算出する。すなわち、目標ＳＯＣ設定部１５５は、エネルギー消費パラメータが示す消費エネルギーの最大値を電動機１０７が単位時間ΔＴの間に出力するために必要な蓄電器１０１のＳＯＣを「エネルギー消費評価ＳＯＣ」として算出する。また、目標ＳＯＣ設定部１５５は、ＮＶ評価パラメータが示す蓄電器１０１の累計出力の最大値を出力するために必要な蓄電器１０１のＳＯＣを「ＮＶ評価ＳＯＣ」として算出する。また、目標ＳＯＣ設定部１５５は、ＡＰＵ効率許容パラメータが示す蓄電器１０１の累計出力の最大値を出力するために必要な蓄電器１０１のＳＯＣを「ＡＰＵ効率評価ＳＯＣ」として算出する。目標ＳＯＣ設定部１５５は、こうして算出した３つの評価ＳＯＣ（エネルギー消費評価ＳＯＣ、ＮＶ評価ＳＯＣ及びＡＰＵ効率評価ＳＯＣ）の内、最も高い値の評価ＳＯＣを選択する。

目標ＳＯＣ設定部１５５は、蓄電器１０１の実ＳＯＣが当該選択した評価ＳＯＣ（以下「選択評価ＳＯＣ」という）に到達するまで、蓄電器１０１の目標ＳＯＣを選択評価ＳＯＣに向けて段階的に設定する。すなわち、蓄電器１０１の実ＳＯＣを選択評価ＳＯＣに徐々に近づける。目標ＳＯＣ設定部１５５は、目標ＳＯＣの変化のさせ方によって、選択評価ＳＯＣへの近づけ方を設定する。例えば、実ＳＯＣを選択評価ＳＯＣに近づける制御を開始した以降の経過時間が短いほど、目標ＳＯＣ設定部１５５は、実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を小さく設定し、経過時間が長いほど実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を大きく設定する。また、実ＳＯＣを選択評価ＳＯＣに近づける制御を開始した以降の走行距離が短いほど、目標ＳＯＣ設定部１５５は、実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を小さく設定し、走行距離が長いほど実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を大きく設定する。また、実ＳＯＣと選択評価ＳＯＣの差が大きいほど、目標ＳＯＣ設定部１５５は、実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を小さく設定し、当該差が小さいほど実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を大きく設定する。

さらに、目標ＳＯＣ設定部１５５は、選択評価ＳＯＣが実ＳＯＣに対して高いか低いかによって、選択評価ＳＯＣへの近づけ方を変えても良い。例えば、目標ＳＯＣ設定部１５５は、選択評価ＳＯＣが実ＳＯＣよりも高いときは、実ＳＯＣに対する目標ＳＯＣの差を大きく設定し、選択評価ＳＯＣが実ＳＯＣよりも低いときは、実ＳＯＣに対する目標ＳＯＣの差を小さく設定しても良い。

発電量決定部１５７は、ＡＰＵ作動判断部１５３から送られたＡＰＵ作動可否情報がＡＰＵ１２１の作動許可を示す場合、各評価パラメータに応じたＡＰＵ１２１の単位時間当たりの発電量（以下「単位発電量」という）を決定する。なお、評価ＳＯＣに応じたＡＰＵ１２１の単位発電量とは、蓄電器１０１のＳＯＣが上記説明した選択評価ＳＯＣから低下することなく、ＡＰＵ１２１での発電電力を用いた電動機１０７からの駆動力によって本実施形態の車両がクルーズ走行するために必要な単位時間当たりの発電量である。

発電量決定部１５７が単位発電量を決定する際、発電量決定部１５７は、エネルギー消費パラメータが示す消費エネルギーの最大値が高いほど大きな単位発電量を算出する。また、発電量決定部１５７は、ＮＶ評価パラメータが示す蓄電器１０１の累計出力の最大値が高いほど大きな単位発電量を算出する。また、発電量決定部１５７は、ＡＰＵ効率許容パラメータが示す蓄電器１０１の累計出力の最大値が高いほど大きな単位発電量を算出する。発電量決定部１５７は、こうして算出した３つの単位発電量の内、最も大きな単位発電量を選択する。発電量決定部１５７は、当該選択した単位発電量を、ＡＰＵ１２１による単位時間当たりの発電量として決定する。

なお、発電量決定部１５７は、上記決定した単位発電量を、蓄電器１０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど割り増ししても良い。すなわち、発電量決定部１５７は、上記決定した単位発電量に対して、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど高い。また、発電量決定部１５７は、上記決定した単位発電量を、選択評価ＳＯＣに対する実ＳＯＣの差（選択評価ＳＯＣ−実ＳＯＣ)が大きいほど割り増ししても良い。すなわち、発電量決定部１５７は、上記決定した単位発電量に対して、選択評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差が大きいほど高い。

作動制御部１５９は、ＡＰＵ作動判断部１５３から送られたＡＰＵ作動可否情報がＡＰＵ１２１の作動許可を示す場合、蓄電器１０１のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよう、かつ、発電量決定部１５７によって決定された単位発電量をＡＰＵ１２１の発電機１１１が発電するよう、内燃機関１０９の運転を制御する。

以上説明したように、本実施形態では、電動機１０７でのエネルギー消費の観点から評価した車両の走行状態に基づくパラメータ、車両のＮＶ性能の観点から評価した車両の走行状態に基づくパラメータ、及びＡＰＵ１２１の効率の観点から評価した車両の走行状態に基づくパラメータを用いて、ＡＰＵ１２１の作動を許可するか否かの判断を行う。当該判断では、上記３つの評価パラメータの内、少なくとも１つの評価パラメータが第１閾値を超えればＡＰＵ１２１の作動を許可する。ＡＰＵ１２１の作動が許可された際には、各評価パラメータに応じた蓄電器１０１の評価ＳＯＣの内、最も高い値の評価ＳＯＣが蓄電器１０１の最終的な目標ＳＯＣとして設定される。加えて、各評価パラメータに応じたＡＰＵ１２１の単位発電量の内、最も高い値の単位発電量がＡＰＵ１２１による単位時間当たりの発電量として決定される。

マネジメントＥＣＵ１１９は、ＡＰＵ１２１の作動を許可した際には、内燃機関１０９の作動により発電機１１１が単位発電量を発電して、蓄電器１０１のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよう、ＡＰＵ１２１を制御する。目標ＳＯＣは、過去又は現在の車両の走行によるエネルギー消費、車両のＮＶ性能及びＡＰＵ１２１の効率を全て満足する、蓄電器１０１のＳＯＣである。また、単位発電量は、過去又は現在の車両の走行によるエネルギー消費、車両のＮＶ性能及びＡＰＵ１２１の効率を全て満足する、ＡＰＵ１２１による単位時間当たりの発電量である。このため、将来的なエネルギー消費に予め対応可能な状態としつつ、車両の動力性能及びＮＶ性能、並びに、ＡＰＵ１２１の高効率運転性能の１つも犠牲にすることなく、様々な種類の走行路での走行に適応することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の車両が第１の実施形態の車両と異なる点は、マネジメントＥＣＵの内部構成及び動作である。この点以外は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と同一又は同等部分の説明は簡略化又は省略する。

図８は、第２の実施形態のマネジメントＥＣＵ２１９の内部構成を示すブロック図である。図８において、図２に示した第１の実施形態のマネジメントＥＣＵ１１９と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。図８に示すように、マネジメントＥＣＵ２１９は、第１の実施形態の発電量決定部１５７に変えて発電量設定部２５７を有し、効率低下領域使用判断部２６１をさらに有する。

効率低下領域使用判断部２６１は、走行状態評価部１５１から得られたエネルギー消費評価パラメータ、ＮＶ評価パラメータ及びＡＰＵ効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第２閾値を超えたと判断すれば、後述する効率低下領域内の運転点での内燃機関１０９の作動を所定期間許可する。また、効率低下領域使用判断部２６１は、蓄電器１０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差分値が所定値未満であっても、効率低下領域内の運転点での内燃機関１０９の作動を所定期間許可する。

図９は、内燃機関１０９の作動に応じたＡＰＵ１２１の出力と効率の関係を示すグラフである。図９に示すハッチングされた領域が「効率低下領域」であり、当該領域では、ＡＰＵ１２１の出力が高くなるに従って効率が低下する。効率低下領域使用判断部２６１は、効率低下領域での作動の許可又は禁止を示す情報（効率低下領域作動可否情報）を発電量設定部２５７に送る。

なお、効率低下領域使用判断部２６１で用いられる各評価パラメータの第２閾値は、蓄電器１０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差分（実ＳＯＣ−下限ＳＯＣ）に応じた可変値である。本実施形態では、蓄電器１０１の実質使用可能容量を示す前記差分が小さいほど、各評価パラメータに設定される第２閾値は低い。なお、第２閾値は、第１の実施形態で説明した第１閾値よりも高い。

また、効率低下領域使用判断部２６１が効率低下領域での運転を許可する期間（上記所定期間）は、各評価パラメータと第２閾値の差が大きいほど長く設定され、蓄電器１０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差分が小さいほど長く設定される。効率低下領域使用判断部２６１は、各評価パラメータと第２閾値の差に応じた３つの期間及び蓄電器１０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差分に応じた期間の内、最も長い期間を、上記効率低下領域での運転を許可する所定期間として設定する。

発電量設定部２５７は、ＡＰＵ作動判断部１５３から送られたＡＰＵ作動可否情報がＡＰＵ１２１の作動許可を示す場合、第１の実施形態の発電量決定部１５７と同様に、単位発電量を決定する。但し、効率低下領域使用判断部２６１から送られた効率低下領域作動可否情報が効率低下領域での作動許可を示す場合、発電量設定部２５７は高い単位発電量を決定する。当該高い単位発電量に従って作動制御部１５９が内燃機関１０９の回転数を急激に上げると、車両のＮＶ性能が低下する。このため、発電量設定部２５７は、ＡＰＵ１２１における単位時間当たりの実際の発電量が上記決定した単位発電量に向けて段階的に変化するよう、ＡＰＵ１２１による単位時間当たりの目標発電量（以下「目標単位発電量」という）を設定する。

発電量設定部２５７は、エネルギー消費パラメータが示す消費エネルギーの最大値が高いほど、目標単位発電量の変化率を高く設定する。また、発電量設定部２５７は、ＮＶ評価パラメータが示す蓄電器１０１の累計出力の最大値が高いほど、目標単位発電量の変化率を高く設定する。また、発電量設定部２５７は、ＡＰＵ効率許容パラメータが示す蓄電器１０１の累計出力の最大値が高いほど、目標単位発電量の変化率を高く設定する。発電量設定部２５７は、これら３つの変化率の内、最も高い変化率を選択する。発電量設定部２５７は、当該選択した変化率を、目標単位発電量の変化率として設定する。

なお、発電量設定部２５７は、上記設定した目標単位発電量の変化率を、蓄電器１０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど割り増ししても良い。すなわち、発電量設定部２５７は、上記設定した変化率に対して、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど高い。また、発電量設定部２５７は、上記設定した目標単位発電量の変化率を、評価ＳＯＣに対して実ＳＯＣが低いほど割り増ししても良い。すなわち、発電量設定部２５７は、上記設定した変化率に対して、評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差が大きいほど高い。

また、発電量設定部２５７は、単位発電量を決定する際、エネルギー消費パラメータが示す消費エネルギーの最大値が高いほど、ＮＶ評価パラメータが示す蓄電器１０１の累計出力の最大値が高いほど、また、ＡＰＵ効率許容パラメータが示す蓄電器１０１の累計出力の最大値が高いほど、単位発電量の上限値を高く設定する。発電量設定部２５７は、これら３つの上限値の内、最も高い上限値を選択する。発電量設定部２５７は、当該選択した単位発電量の上限値を設定する。

なお、発電量設定部２５７は、上記設定した単位発電量の上限値を、評価ＳＯＣに対して実ＳＯＣが低いほど割り増ししても良い。すなわち、発電量設定部２５７は、上記設定した上限値に対して、評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差が大きいほど高い。また、発電量設定部２５７は、上記設定した単位発電量の上限値を、蓄電器１０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど割り増ししても良い。すなわち、発電量設定部２５７は、上記設定した上限値に対して、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど高い。

以上説明したように、本実施形態によれば、評価パラメータが非常に高いとき又は蓄電器１０１の実質使用可能容量が小さいときといった、蓄電器１０１のＳＯＣを早急に上げる必要がある場合には、車両のＮＶ性能を維持しつつ、ＡＰＵ１２１の高出力によって蓄電器１０１を充電することができる。

（第３の実施形態）
図１０は、シリーズ方式のＰＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１０に示すように、シリーズ方式のＰＨＥＶ（以下、単に「車両」という）は、蓄電器（BATT）３０１と、コンバータ（CONV）３０３と、第１インバータ（第１INV）３０５と、電動機（Mot）３０７と、内燃機関（ENG）３０９と、発電機（GEN）３１１と、第２インバータ（第２INV）３１３と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）３１５と、車速センサ３１７と、充電器３１８と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）３１９とを備える。なお、図１０中の点線の矢印は値データを示し、実線の矢印は指示内容を含む制御信号を示す。以下の説明では、内燃機関３０９、発電機３１１及び第２インバータ３１３をまとめて「補助動力部（ＡＰＵ：Auxiliary Power Unit）３２１」と呼ぶ。

蓄電器３０１は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。コンバータ３０３は、蓄電器３０１の直流出力電圧を直流のまま昇圧又は降圧する。第１インバータ３０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電動機３０７に供給する。また、第１インバータ３０５は、電動機３０７の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換して蓄電器３０１に充電する。

電動機３０７は、車両が走行するための動力を発生する。電動機３０７で発生したトルクは、ギア３１５を介して駆動軸３２３に伝達される。なお、電動機３０７の回転子はギア３１５に直結されている。また、電動機３０７は、回生ブレーキ時には発電機として動作し、電動機３０７で発電された電力は蓄電器３０１に充電される。内燃機関３０９は、車両がシリーズ走行する際に発電機３１１を駆動するために用いられる。内燃機関３０９は、発電機３１１の回転子に直結されている。また、内燃機関３０９は、ゴム又はバネ等のダンパ（damper）としての弾性体（図示せず）を用いた防振機能を有するエンジンマウントを介して車体３２７に連結されている。

発電機３１１は、内燃機関３０９の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機３１１が発電した電力は、蓄電器３０１に充電されるか、電動機３０７に供給される。第２インバータ３１３は、発電機３１１が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ３１３によって変換された電力は、蓄電器３０１に充電されるか、第１インバータ３０５を介して電動機３０７に供給される。

ギア３１５は、例えば５速相当の１段の固定ギアである。したがって、ギア３１５は、電動機３０７からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸３２３に伝達する。車速センサ３１７は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサ３１７によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ３１９に送られる。

充電器３１８には、外部電源に接続可能なプラグ３２５が設けられている。充電器３１８は、プラグ３２５を介して外部電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、かつ、当該直流電圧による蓄電器３０１への充電を制御する。

マネジメントＥＣＵ３１９は、車速センサ３１７が検出した車速ＶＰ、車両の運転者のアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）、車両の運転者のブレーキペダル操作に応じたブレーキ踏力、車両が走行する路面の勾配、及び蓄電器３０１の残容量（ＳＯＣ：State of Charge）を示す情報を取得する。また、マネジメントＥＣＵ３１９は、電動機３０７及びＡＰＵ３２１の各制御等を行う。

以下、マネジメントＥＣＵ３１９の内部構成及び動作について詳細に説明する。図１１は、第３の実施形態のマネジメントＥＣＵ３１９の内部構成を示すブロック図である。図１１に示すように、マネジメントＥＣＵ３１９は、走行状態評価部３５１と、ＡＰＵ作動判断部３５３と、目標ＳＯＣ設定部３５５と、発電量決定部３５７と、作動制御部３５９とを有する。

走行状態評価部３５１は、電動機３０７でのエネルギー消費、車両のＮＶ性能、及び内燃機関３０９のストイキ（理論空燃比）に基づくＡＰＵ３２１の発電効率（以下、単に「ＡＰＵ３２１の効率」という）の各観点から、車両の走行状態を評価する。走行状態評価部３５１は、図１１に示すように、要求出力算出部３７１と、消費エネルギー算出部３７３と、エネルギー消費評価部３７５と、ＮＶ許容充放電電力算出部３７７と、ＮＶ許容評価部３７９と、ＡＰＵ効率許容充放電電力算出部３８１と、ＡＰＵ効率許容評価部３８３とを有する。以下、走行状態評価部３５１が有する各構成要素について説明する。

要求出力算出部３７１は、車速ＶＰ及びＡＰ開度に基づいて、車両の駆動源である電動機３０７に要求される出力（要求出力）を算出する。

消費エネルギー算出部３７３は、要求出力に応じて電動機３０７が蓄電器３０１からの電力供給のみによって駆動したときの、単位時間ΔＴに電動機３０７で消費されるエネルギー（以下、単に「消費エネルギー」という）を所定の制御周期毎に算出する。図１２は、車両が走行を開始した以降の車速、勾配、要求出力、並びに、消費エネルギー及び最大消費エネルギーの各経時変化の一例を示すグラフである。なお、図１２の最下段に示すグラフでは、実線が消費エネルギーを示し、点線が最大消費エネルギーを示す。

エネルギー消費評価部３７５は、車両が走行を開始して現在に至るまでの間に消費エネルギー算出部３７３が算出した消費エネルギーの最大値を、電動機３０７でのエネルギー消費の観点から評価したパラメータ（エネルギー消費評価パラメータ）として出力する。エネルギー消費評価部３７５が出力したエネルギー消費評価パラメータは、ＡＰＵ作動判断部３５３に送られる。

ＮＶ許容充放電電力算出部３７７は、単位時間毎の要求出力に対するＡＰＵ３２１のＮＶ許容出力との差分（要求出力−ＮＶ許容出力）に応じた蓄電器３０１の充放電電力を、「ＮＶ許容充放電電力」として算出する。なお、ＡＰＵ３２１のＮＶ許容出力は、車速ＶＰに応じて予め決められた値である。図１３は、車速ＶＰに応じたＡＰＵ３２１のＮＶ許容出力を示すグラフである。車速ＶＰが高いほど、ロードノイズ等が大きくなるため、図１３に示すように、ＡＰＵ３２１のＮＶ許容出力は車速ＶＰが高いほど高い値に設定されている。

ＮＶ許容充放電電力算出部３７７が算出するＮＶ許容充放電電力が正の値である場合、当該ＮＶ許容充放電電力は、電動機３０７に供給した蓄電器３０１の放電電力に等しい。ＮＶ許容充放電電力が負の値である場合、当該ＮＶ許容充放電電力は、電動機３０７が回生制御されることによって得られた蓄電器３０１への充電電力に等しい。図１４は、車両が走行を開始した以降の車速ＶＰ、要求出力及びＡＰＵ３２１のＮＶ許容出力、蓄電器３０１が充放電する電力、並びに、ＡＰＵ３２１の出力をＮＶ許容出力以下に保ったまま電動機３０７が走行した場合の蓄電器３０１の累計出力の各経時変化の一例を示すグラフである。なお、図１４の上から２番目に示すグラフでは、実線が要求出力を示し、点線がＡＰＵ３２１のＮＶ許容出力を示す。また、図１４の最下段に示すグラフでは、実線が蓄電器３０１の累計出力を示し、点線が当該累計出力の最大値を示す。

ＮＶ許容評価部３７９は、車両が走行を開始して現在に至るまでのＮＶ許容充放電電力から、蓄電器３０１の累計出力を算出する。さらに、ＮＶ許容評価部３７９は、算出した蓄電器３０１の累計出力の最大値を、車両のＮＶ性能の観点から評価したパラメータ（ＮＶ評価パラメータ）として出力する。ＮＶ許容評価部３７９が出力したＮＶ評価パラメータは、ＡＰＵ作動判断部３５３に送られる。

ＡＰＵ効率許容充放電電力算出部３８１は、単位時間毎の要求出力に対するＡＰＵ効率許容出力との差分（要求出力−ＡＰＵ効率許容出力）に応じた蓄電器３０１の充放電電力を、「ＡＰＵ効率許容充放電電力」として算出する。なお、ＡＰＵ効率許容出力は、ＡＰＵ３２１に含まれる内燃機関３０９の理論空燃比に応じた値である。図１５は、車速ＶＰに応じたＡＰＵ３２１のＡＰＵ効率許容出力を示すグラフである。

ＡＰＵ効率許容充放電電力算出部３８１が算出するＡＰＵ効率許容充放電電力が正の値である場合、当該ＡＰＵ効率許容充放電電力は、電動機３０７に供給した蓄電器３０１の放電電力に等しい。ＡＰＵ効率許容充放電電力が負の値である場合、当該ＡＰＵ効率許容充放電電力は、電動機３０７が回生制御されることによって得られた蓄電器３０１への充電電力に等しい。図１６は、車両が走行を開始した以降の車速ＶＰ、要求出力及びＡＰＵ効率許容出力、蓄電器３０１が充放電する電力、並びに、ＡＰＵ３２１の出力をＡＰＵ効率許容出力以下に保ったまま電動機３０７が走行した場合の蓄電器３０１の累計出力の各経時変化の一例を示すグラフである。なお、図１６の上から２番目に示すグラフでは、実線が要求出力を示し、点線がＡＰＵ効率許容出力を示す。また、図１６の最下段に示すグラフでは、実線が蓄電器３０１の累計出力を示し、点線が当該累計出力の最大値を示す。

ＡＰＵ効率許容評価部３８３は、車両が走行を開始して現在に至るまでのＡＰＵ効率許容充放電電力から、蓄電器３０１の累計出力を算出する。さらに、ＡＰＵ効率許容評価部３８３は、算出した蓄電器３０１の累計出力の最大値を、ＡＰＵ３２１の内燃機関３０９のストイキ（理論空燃比）の観点から評価したパラメータ（ＡＰＵ効率評価パラメータ）として出力する。ＡＰＵ効率許容評価部３８３が出力したＡＰＵ効率評価パラメータは、ＡＰＵ作動判断部３５３に送られる。

ＡＰＵ作動判断部３５３は、走行状態評価部３５１から得られたエネルギー消費評価パラメータ、ＮＶ評価パラメータ及びＡＰＵ効率評価パラメータの何れか一つ以上の評価パラメータに基づいて、ＡＰＵ３２１の作動の要否を判断する。すなわち、ＡＰＵ作動判断部３５３は、エネルギー消費評価パラメータ、ＮＶ評価パラメータ及びＡＰＵ効率評価パラメータの内の少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第１閾値を超えると判断すれば、ＡＰＵ３２１の作動を許可する。ＡＰＵ作動判断部３５３は、ＡＰＵ３２１の作動の許可又は禁止を示す情報（ＡＰＵ作動可否情報）を目標ＳＯＣ設定部３５５、発電量決定部３５７及び作動制御部３５９に送る。

なお、ＡＰＵ作動判断部３５３で用いられる各評価パラメータの第１閾値は、蓄電器３０１の現実のＳＯＣ（以下「実ＳＯＣ」という）と蓄電器３０１を使用可能なＳＯＣの範囲の下限（以下「下限ＳＯＣ」という）の差分（実ＳＯＣ−下限ＳＯＣ）に応じた可変値である。本実施形態では、蓄電器３０１の実質使用可能容量を示す前記差分が小さいほど、各評価パラメータに設定される第１閾値は低い。

目標ＳＯＣ設定部３５５は、ＡＰＵ作動判断部３５３から送られたＡＰＵ作動可否情報がＡＰＵ３２１の作動許可を示す場合、各評価パラメータが示す消費エネルギー又は蓄電器３０１の累計出力を電動機３０７が出力するために必要な蓄電器３０１のＳＯＣ（以下「評価ＳＯＣ」という）を算出する。すなわち、目標ＳＯＣ設定部３５５は、エネルギー消費パラメータが示す消費エネルギーの最大値を電動機３０７が単位時間ΔＴの間に出力するために必要な蓄電器３０１のＳＯＣを「エネルギー消費評価ＳＯＣ」として算出する。また、目標ＳＯＣ設定部３５５は、ＮＶ評価パラメータが示す蓄電器３０１の累計出力の最大値を出力するために必要な蓄電器３０１のＳＯＣを「ＮＶ評価ＳＯＣ」として算出する。また、目標ＳＯＣ設定部３５５は、ＡＰＵ効率許容パラメータが示す蓄電器３０１の累計出力の最大値を出力するために必要な蓄電器３０１のＳＯＣを「ＡＰＵ効率評価ＳＯＣ」として算出する。目標ＳＯＣ設定部３５５は、こうして算出した３つの評価ＳＯＣ（エネルギー消費評価ＳＯＣ、ＮＶ評価ＳＯＣ及びＡＰＵ効率評価ＳＯＣ）の内、最も高い値の評価ＳＯＣを選択する。

目標ＳＯＣ設定部３５５は、蓄電器３０１の実ＳＯＣが当該選択した評価ＳＯＣ（以下「選択評価ＳＯＣ」という）に到達するまで、蓄電器３０１の目標ＳＯＣを選択評価ＳＯＣに向けて段階的に設定する。すなわち、蓄電器３０１の実ＳＯＣを選択評価ＳＯＣに徐々に近づける。目標ＳＯＣ設定部３５５は、目標ＳＯＣの変化のさせ方によって、選択評価ＳＯＣへの近づけ方を設定する。例えば、実ＳＯＣを選択評価ＳＯＣに近づける制御を開始した以降の経過時間が短いほど、目標ＳＯＣ設定部３５５は、実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を小さく設定し、経過時間が長いほど実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を大きく設定する。また、実ＳＯＣを選択評価ＳＯＣに近づける制御を開始した以降の走行距離が短いほど、目標ＳＯＣ設定部３５５は、実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を小さく設定し、走行距離が長いほど実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を大きく設定する。また、実ＳＯＣと選択評価ＳＯＣの差が大きいほど、目標ＳＯＣ設定部３５５は、実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を小さく設定し、当該差が小さいほど実ＳＯＣと目標ＳＯＣの差を大きく設定する。

さらに、目標ＳＯＣ設定部３５５は、選択評価ＳＯＣが実ＳＯＣに対して高いか低いかによって、選択評価ＳＯＣへの近づけ方を変えても良い。例えば、目標ＳＯＣ設定部３５５は、選択評価ＳＯＣが実ＳＯＣよりも高いときは、実ＳＯＣに対する目標ＳＯＣの差を大きく設定し、選択評価ＳＯＣが実ＳＯＣよりも低いときは、実ＳＯＣに対する目標ＳＯＣの差を小さく設定しても良い。

発電量決定部３５７は、ＡＰＵ作動判断部３５３から送られたＡＰＵ作動可否情報がＡＰＵ３２１の作動許可を示す場合、各評価パラメータに応じたＡＰＵ３２１の単位時間当たりの発電量（以下「単位発電量」という）を決定する。なお、評価ＳＯＣに応じたＡＰＵ３２１の単位発電量とは、蓄電器３０１のＳＯＣが上記説明した選択評価ＳＯＣから低下することなく、ＡＰＵ３２１での発電電力を用いた電動機３０７からの駆動力によって本実施形態の車両がクルーズ走行するために必要な単位時間当たりの発電量である。

発電量決定部３５７が単位発電量を決定する際、発電量決定部３５７は、エネルギー消費パラメータが示す消費エネルギーの最大値が高いほど大きな単位発電量を算出する。また、発電量決定部３５７は、ＮＶ評価パラメータが示す蓄電器３０１の累計出力の最大値が高いほど大きな単位発電量を算出する。また、発電量決定部３５７は、ＡＰＵ効率許容パラメータが示す蓄電器３０１の累計出力の最大値が高いほど大きな単位発電量を算出する。発電量決定部３５７は、こうして算出した３つの単位発電量の内、最も大きな単位発電量を選択する。発電量決定部３５７は、当該選択した単位発電量を、ＡＰＵ３２１による単位時間当たりの発電量として決定する。

なお、発電量決定部３５７は、上記決定した単位発電量を、蓄電器３０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど割り増ししても良い。すなわち、発電量決定部３５７は、上記決定した単位発電量に対して、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど高い。また、発電量決定部３５７は、上記決定した単位発電量を、選択評価ＳＯＣに対する実ＳＯＣの差（選択評価ＳＯＣ−実ＳＯＣ)が大きいほど割り増ししても良い。すなわち、発電量決定部３５７は、上記決定した単位発電量に対して、選択評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差が大きいほど高い。

作動制御部３５９は、ＡＰＵ作動判断部３５３から送られたＡＰＵ作動可否情報がＡＰＵ３２１の作動許可を示す場合、蓄電器３０１のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよう、かつ、発電量決定部３５７によって決定された単位発電量をＡＰＵ３２１の発電機３１１が発電するよう、内燃機関３０９の運転を制御する。

以上説明したように、本実施形態では、電動機３０７でのエネルギー消費の観点から評価した車両の走行状態に基づくパラメータ、車両のＮＶ性能の観点から評価した車両の走行状態に基づくパラメータ、及びＡＰＵ３２１の効率の観点から評価した車両の走行状態に基づくパラメータを用いて、ＡＰＵ３２１の作動を許可するか否かの判断を行う。当該判断では、上記３つの評価パラメータの内、少なくとも１つの評価パラメータが第１閾値を超えればＡＰＵ３２１の作動を許可する。ＡＰＵ３２１の作動が許可された際には、各評価パラメータに応じた蓄電器３０１の評価ＳＯＣの内、最も高い値の評価ＳＯＣが蓄電器３０１の最終的な目標ＳＯＣとして設定される。加えて、各評価パラメータに応じたＡＰＵ３２１の単位発電量の内、最も高い値の単位発電量がＡＰＵ３２１による単位時間当たりの発電量として決定される。

マネジメントＥＣＵ３１９は、ＡＰＵ３２１の作動を許可した際には、内燃機関３０９の作動により発電機３１１が単位発電量を発電して、蓄電器３０１のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよう、ＡＰＵ３２１を制御する。目標ＳＯＣは、過去又は現在の車両の走行によるエネルギー消費、車両のＮＶ性能及びＡＰＵ３２１の効率を全て満足する、蓄電器３０１のＳＯＣである。また、単位発電量は、過去又は現在の車両の走行によるエネルギー消費、車両のＮＶ性能及びＡＰＵ３２１の効率を全て満足する、ＡＰＵ３２１による単位時間当たりの発電量である。このため、将来的なエネルギー消費に予め対応可能な状態としつつ、車両の動力性能及びＮＶ性能、並びに、ＡＰＵ３２１の高効率運転性能の１つも犠牲にすることなく、様々な種類の走行路での走行に適応することができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態の車両が第３の実施形態の車両と異なる点は、マネジメントＥＣＵの内部構成及び動作である。この点以外は第３の実施形態と同様であり、第３の実施形態と同一又は同等部分の説明は簡略化又は省略する。

図１７は、第４の実施形態のマネジメントＥＣＵ４１９の内部構成を示すブロック図である。図１７において、図１１に示した第３の実施形態のマネジメントＥＣＵ３１９と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。図１７に示すように、マネジメントＥＣＵ４１９は、第３の実施形態の発電量決定部３５７に変えて発電量設定部４５７を有し、効率低下領域使用判断部４６１をさらに有する。

効率低下領域使用判断部４６１は、走行状態評価部３５１から得られたエネルギー消費評価パラメータ、ＮＶ評価パラメータ及びＡＰＵ効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第２閾値を超えたと判断すれば、後述する効率低下領域内の運転点での内燃機関３０９の作動を所定期間許可する。また、効率低下領域使用判断部４６１は、蓄電器３０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差分値が所定値未満であっても、効率低下領域内の運転点での内燃機関３０９の作動を所定期間許可する。

図１８は、内燃機関３０９の作動に応じたＡＰＵ３２１の出力と効率の関係を示すグラフである。図１８に示すハッチングされた領域が「効率低下領域」であり、当該領域では、ＡＰＵ３２１の出力が高くなるに従って効率が低下する。効率低下領域使用判断部４６１は、効率低下領域での作動の許可又は禁止を示す情報（効率低下領域作動可否情報）を発電量設定部４５７に送る。

なお、効率低下領域使用判断部４６１で用いられる各評価パラメータの第２閾値は、蓄電器３０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差分（実ＳＯＣ−下限ＳＯＣ）に応じた可変値である。本実施形態では、蓄電器３０１の実質使用可能容量を示す前記差分が小さいほど、各評価パラメータに設定される第２閾値は低い。なお、第２閾値は、第３の実施形態で説明した第１閾値よりも高い。

また、効率低下領域使用判断部４６１が効率低下領域での運転を許可する期間（上記所定期間）は、各評価パラメータと第２閾値の差が大きいほど長く設定され、蓄電器３０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差分が小さいほど長く設定される。効率低下領域使用判断部４６１は、各評価パラメータと第２閾値の差に応じた３つの期間及び蓄電器３０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差分に応じた期間の内、最も長い期間を、上記効率低下領域での運転を許可する所定期間として設定する。

発電量設定部４５７は、ＡＰＵ作動判断部３５３から送られたＡＰＵ作動可否情報がＡＰＵ３２１の作動許可を示す場合、第３の実施形態の発電量決定部３５７と同様に、単位発電量を決定する。但し、効率低下領域使用判断部４６１から送られた効率低下領域作動可否情報が効率低下領域での作動許可を示す場合、発電量設定部４５７は高い単位発電量を決定する。当該高い単位発電量に従って作動制御部３５９が内燃機関３０９の回転数を急激に上げると、車両のＮＶ性能が低下する。このため、発電量設定部４５７は、ＡＰＵ３２１における単位時間当たりの実際の発電量が上記決定した単位発電量に向けて段階的に変化するよう、ＡＰＵ３２１による単位時間当たりの目標発電量（以下「目標単位発電量」という）を設定する。

発電量設定部４５７は、エネルギー消費パラメータが示す消費エネルギーの最大値が高いほど、目標単位発電量の変化率を高く設定する。また、発電量設定部４５７は、ＮＶ評価パラメータが示す蓄電器３０１の累計出力の最大値が高いほど、目標単位発電量の変化率を高く設定する。また、発電量設定部４５７は、ＡＰＵ効率許容パラメータが示す蓄電器３０１の累計出力の最大値が高いほど、目標単位発電量の変化率を高く設定する。発電量設定部４５７は、これら３つの変化率の内、最も高い変化率を選択する。発電量設定部４５７は、当該選択した変化率を、目標単位発電量の変化率として設定する。

なお、発電量設定部４５７は、上記設定した目標単位発電量の変化率を、蓄電器３０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど割り増ししても良い。すなわち、発電量設定部４５７は、上記設定した変化率に対して、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど高い。また、発電量設定部４５７は、上記設定した目標単位発電量の変化率を、評価ＳＯＣに対して実ＳＯＣが低いほど割り増ししても良い。すなわち、発電量設定部４５７は、上記設定した変化率に対して、評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差が大きいほど高い。

また、発電量設定部４５７は、単位発電量を決定する際、エネルギー消費パラメータが示す消費エネルギーの最大値が高いほど、ＮＶ評価パラメータが示す蓄電器３０１の累計出力の最大値が高いほど、また、ＡＰＵ効率許容パラメータが示す蓄電器３０１の累計出力の最大値が高いほど、単位発電量の上限値を高く設定する。発電量設定部４５７は、これら３つの上限値の内、最も高い上限値を選択する。発電量設定部４５７は、当該選択した単位発電量の上限値を設定する。

なお、発電量設定部４５７は、上記設定した単位発電量の上限値を、評価ＳＯＣに対して実ＳＯＣが低いほど割り増ししても良い。すなわち、発電量設定部４５７は、上記設定した上限値に対して、評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、評価ＳＯＣと実ＳＯＣの差が大きいほど高い。また、発電量設定部４５７は、上記設定した単位発電量の上限値を、蓄電器３０１の実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど割り増ししても良い。すなわち、発電量設定部４５７は、上記設定した上限値に対して、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差に応じた係数を乗算する。当該係数の値は１以上であり、実ＳＯＣと下限ＳＯＣの差が小さいほど高い。

以上説明したように、本実施形態によれば、評価パラメータが非常に高いとき又は蓄電器３０１の実質使用可能容量が小さいときといった、蓄電器３０１のＳＯＣを早急に上げる必要がある場合には、車両のＮＶ性能を維持しつつ、ＡＰＵ３２１の高出力によって蓄電器３０１を充電することができる。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、2013年8月29日出願の日本特許出願（特願2013-178273）、2013年8月29日出願の日本特許出願（特願2013-178274）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１０１ 蓄電器（BATT）
１０３ コンバータ（CONV）
１０５ 第１インバータ（第１INV）
１０７ 電動機（Mot）
１０９ 内燃機関（ENG）
１１１ 発電機（GEN）
１１３ 第２インバータ（第２INV）
１１５ ギアボックス
１１７ 車速センサ
１１８ 充電器
１１９，２１９ マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
１２１ ＡＰＵ
１２３ 駆動軸
１２５ プラグ
１５１ 走行状態評価部
１５３ ＡＰＵ作動判断部
１５５ 目標ＳＯＣ設定部
１５７ 発電量決定部
１５９ 作動制御部
１７１ 要求出力算出部
１７３ 消費エネルギー算出部
１７５ エネルギー消費評価部
１７７ ＮＶ許容充放電電力算出部
１７９ ＮＶ許容評価部
１８１ ＡＰＵ効率許容充放電電力算出部
１８３ ＡＰＵ効率許容評価部
２５７ 発電量設定部
２６１ 効率低下領域使用判断部
３０１ 蓄電器（BATT）
３０３ コンバータ（CONV）
３０５ 第１インバータ（第１INV）
３０７ 電動機（Mot）
３０９ 内燃機関（ENG）
３１１ 発電機（GEN）
３１３ 第２インバータ（第２INV）
３１５ ギアボックス
３１７ 車速センサ
３１８ 充電器
３１９，４１９ マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
３２１ ＡＰＵ
３２３ 駆動軸
３２５ プラグ
３５１ 走行状態評価部
３５３ ＡＰＵ作動判断部
３５５ 目標ＳＯＣ設定部
３５７ 発電量決定部
３５９ 作動制御部
３７１ 要求出力算出部
３７３ 消費エネルギー算出部
３７５ エネルギー消費評価部
３７７ ＮＶ許容充放電電力算出部
３７９ ＮＶ許容評価部
３８１ ＡＰＵ効率許容充放電電力算出部
３８３ ＡＰＵ効率許容評価部
４５７ 発電量設定部
４６１ 効率低下領域使用判断部

Claims (23)

1. ハイブリッド車両の駆動源である電動機に電力を供給する充電可能な蓄電器と、
   内燃機関及び当該内燃機関の運転によって発電する発電機を有し、発電した電力を前記電動機又は前記蓄電器に供給する発電部と、
   前記蓄電器及び前記発電部の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する前記電動機と、を備えた前記ハイブリッド車両における発電制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両の走行速度及び運転者のアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度に基づく前記電動機でのエネルギー消費の観点から評価したエネルギー消費評価パラメータ、前記発電部のＮＶ性能の観点から評価したＮＶ評価パラメータ、及び前記発電部の発電効率の観点から評価した発電効率評価パラメータをそれぞれ導出する評価パラメータ導出部と、
   前記評価パラメータ導出部が導出した何れか一つ以上の観点の評価パラメータに基づいて、前記発電部の作動の要否を判断する発電作動判断部と、
   各評価パラメータが示すエネルギー又は出力を前記電動機が出力するために必要な前記蓄電器の充電状態の内、最も高い充電状態を導出する充電目標導出部と、
   前記蓄電器が前記充電目標導出部によって導出された充電状態に近づくよう、前記内燃機関の運転を制御する作動制御部と、
   を備えたことを特徴とする発電制御装置。
2. 請求項１に記載の発電制御装置であって、
   前記発電作動判断部は、前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第１閾値を超えるとき、前記発電部の作動を許可することを特徴とする発電制御装置。
3. 請求項２に記載の発電制御装置であって、
   前記第１閾値は、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が小さいほど低いことを特徴とする発電制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の発電制御装置であって、
   前記エネルギー消費評価パラメータは、前記ハイブリッド車両の走行開始から現在に至るまでの間の、要求出力に応じて前記電動機が前記蓄電器からの電力供給のみによって駆動した場合の、単位時間に前記電動機で消費されたエネルギーの最大値であり、
   前記ＮＶ評価パラメータは、前記ハイブリッド車両の走行開始から現在に至るまでの間の、単位時間毎の要求出力と前記発電部のＮＶ許容出力との差分に応じた前記蓄電器の充放電電力から算出される、前記蓄電器の累計出力の最大値であり、
   前記発電効率評価パラメータは、前記ハイブリッド車両の走行開始から現在に至るまでの間の、単位時間毎の要求出力と前記発電部の効率許容出力との差分に応じた前記蓄電器の充放電電力から算出される、前記蓄電器の累計出力の最大値であることを特徴とする発電制御装置。
5. 請求項１に記載の発電制御装置であって、
   前記充電目標導出部は、前記蓄電器の充電状態が前記最も高い充電状態に到達するまで、前記蓄電器の目標充電状態を前記最も高い充電状態に向けて段階的に設定し、
   前記作動制御部は、前記蓄電器が前記目標充電状態になるよう、前記内燃機関の運転を制御することを特徴とする発電制御装置。
6. 請求項５に記載の発電制御装置であって、
   前記充電目標導出部が設定する前記目標充電状態と前記蓄電器の現実の充電状態との差は、前記作動制御部による制御の経過時間に応じて異なることを特徴とする発電制御装置。
7. 請求項５に記載の発電制御装置であって、
   前記充電目標導出部が設定する前記目標充電状態と前記蓄電器の現実の充電状態との差は、前記作動制御部による制御時の前記ハイブリッド車両の走行距離に応じて異なることを特徴とする発電制御装置。
8. 請求項５に記載の発電制御装置であって、
   前記充電目標導出部が設定する前記目標充電状態と前記蓄電器の現実の充電状態との差は、前記作動制御部による制御時の前記蓄電器の現実の充電状態と前記最も高い充電状態との差に応じて異なることを特徴とする発電制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の発電制御装置であって、
   前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第２閾値を超えるとき、または、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が所定値未満であるとき、前記発電部の出力が高くなるに従って効率が低下する効率低下領域での前記発電部の作動を許可する効率低下領域使用判断部を備えたことを特徴とする発電制御装置。
10. 請求項９に記載の発電制御装置であって、
    前記第２閾値は、前記差分が小さいほど低いことを特徴とする発電制御装置。
11. 請求項９又は１０に記載の発電制御装置であって、
    前記効率低下領域使用判断部は、前記効率低下領域での前記発電部の作動を所定期間許可することを特徴とする発電制御装置。
12. 請求項１１に記載の発電制御装置であって、
    前記所定期間は、各評価パラメータと前記第２閾値の差が大きいほど長く、前記差分が小さいほど長く設定され、
    前記効率低下領域使用判断部は、各評価パラメータと前記第２閾値の差に応じた３つの期間及び前記差分に応じた期間の内、最も長い期間を前記所定期間として設定することを特徴とする発電制御装置。
13. 請求項１に記載の発電制御装置であって、
    各評価パラメータに応じて算出した単位発電量の内、最も高い単位発電量を前記発電部の単位時間当たりの発電量として決定する発電量決定部を備えたことを特徴とする発電制御装置。
14. 請求項１３に記載の発電制御装置であって、
    前記発電量決定部は、前記決定した単位発電量を、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が小さいほど割り増しすることを特徴とする発電制御装置。
15. 請求項１３に記載の発電制御装置であって、
    前記発電量決定部は、前記決定した単位発電量を、前記充電目標導出部が導出した前記蓄電器の最も高い充電状態に対して前記蓄電器の現実の充電状態が低いほど割り増しすることを特徴とする発電制御装置。
16. 請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の発電制御装置であって、
    前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第２閾値を超えるとき、または、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が所定値未満であるとき、前記発電部の出力が高くなるに従って効率が低下する効率低下領域での前記発電部の作動を許可する効率低下領域使用判断部を備え、
    前記発電量決定部は、前記効率低下領域使用判断部が前記効率低下領域での前記発電部の作動を許可する場合、前記発電部の単位時間当たりの発電量が前記決定した単位発電量に向けて段階的に変化するよう、単位時間当たりの目標発電量として目標単位発電量を設定することを特徴とする発電制御装置。
17. 請求項１６に記載の発電制御装置であって、
    前記発電量決定部は、前記エネルギー消費評価パラメータが高いほど前記目標単位発電量の変化率を高く設定し、前記ＮＶ評価パラメータが高いほど前記目標単位発電量の変化率を高く設定し、前記発電効率評価パラメータが高いほど前記目標単位発電量の変化率を高く設定し、これら３つの変化率の内、最も高い変化率を選択して、当該選択した変化率を前記目標単位発電量の変化率として設定することを特徴とする発電制御装置。
18. 請求項１７に記載の発電制御装置であって、
    前記発電量決定部は、前記設定した目標単位発電量の変化率を、前記差分が小さいほど割り増しすることを特徴とする発電制御装置。
19. 請求項１７に記載の発電制御装置であって、
    前記発電量決定部は、前記設定した目標単位発電量の変化率を、前記充電目標導出部が導出した前記蓄電器の最も高い充電状態に対して前記蓄電器の現実の充電状態が低いほど割り増しすることを特徴とする発電制御装置。
20. 請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の発電制御装置であって、
    前記発電量決定部によって決定された単位発電量又は前記発電量決定部によって設定された目標単位発電量を前記発電部が発電するよう、前記内燃機関の運転を制御する作動制御部を備えたことを特徴とする発電制御装置。
21. ハイブリッド車両の駆動源である電動機に電力を供給する充電可能な蓄電器と、
    内燃機関及び当該内燃機関の運転によって発電する発電機を有し、発電した電力を前記電動機又は前記蓄電器に供給する発電部と、
    前記蓄電器及び前記発電部の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する前記電動機と、を備えた前記ハイブリッド車両における発電制御方法であって、
    前記ハイブリッド車両の走行速度及び運転者のアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度に基づく前記電動機でのエネルギー消費の観点から評価したエネルギー消費評価パラメータ、前記発電部のＮＶ性能の観点から評価したＮＶ評価パラメータ、及び前記発電部の発電効率の観点から評価した発電効率評価パラメータをそれぞれ導出する評価パラメータ導出ステップと、
    前記評価パラメータ導出ステップで導出した何れか一つ以上の観点の評価パラメータに基づいて、前記発電部の作動の要否を判断する発電作動判断ステップと、
    各評価パラメータが示すエネルギー又は出力を前記電動機が出力するために必要な前記蓄電器の充電状態の内、最も高い充電状態を導出する充電目標導出ステップと、
    前記蓄電器が前記充電目標導出ステップで導出された充電状態に近づくよう、前記内燃機関の運転を制御する作動制御ステップと、
    を有することを特徴とする発電制御方法。
22. 請求項２１に記載の発電制御方法であって、
    前記発電作動判断ステップでは、前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第１閾値を超えるとき、前記発電部の作動を許可し、
    前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第２閾値を超えるとき、または、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が所定値未満であるとき、前記発電部の出力が高くなるに従って効率が低下する効率低下領域での前記発電部の作動を許可する効率低下領域使用判断ステップを有することを特徴とする発電制御方法。
23. 請求項２１に記載の発電制御方法であって、
    各評価パラメータに応じて算出した単位発電量の内、最も高い単位発電量を前記発電部の単位時間当たりの発電量として決定する発電量決定ステップと、
    前記エネルギー消費評価パラメータ、前記ＮＶ評価パラメータ、及び前記発電効率評価パラメータの少なくとも１つが、各評価パラメータに対して設定された第２閾値を超えるとき、または、前記蓄電器の充電状態を値の高低によって表す変数の現実の値と前記蓄電器を使用可能な前記変数の範囲の下限値との差分が所定値未満であるとき、前記発電部の出力が高くなるに従って効率が低下する効率低下領域での前記発電部の作動を許可する効率低下領域使用判断ステップと、を有し、
    前記発電量決定ステップでは、前記効率低下領域使用判断ステップにおいて前記効率低下領域での前記発電部の作動を許可する場合、前記発電部の単位時間当たりの発電量が前記決定した単位発電量に向けて段階的に変化するよう、単位時間当たりの目標発電量として目標単位発電量を設定することを特徴とする発電制御方法。

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