JP6947013B2 - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンからの動力を無段階に変速する無段変速装置と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、を備えるハイブリッド自動車に関する。

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンとモータと無段変速装置とを備えた車両において、ユーザによる加速要求があった場合に、車速上昇および加速要求があった時点からの時間経過の少なくとも一方に伴ってエンジン回転速度を増加させる加速感演出制御（回転速度増加制御）を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド自動車では、加速感演出制御によって生じるエンジン出力の過不足分をモータ出力で補正するが、加速感演出制御を開始する際にモータの駆動が制限されていない場合にはエンジン回転速度の初期値を基本初期値に設定し、モータの駆動が制限されている場合にはエンジン回転速度の初期値を基本初期値よりも所定値だけ大きい値に設定する。

特開２０１５−１２０４２７号公報

しかしながら、上述のハイブリッド自動車では、バッテリの蓄電割合が低いときにはバッテリから放電可能な電力が小さくなるため、エンジン出力の過不足分をモータから出力できない場合が生じる。この場合、エンジン回転速度の初期値を基本初期値よりも所定値だけ大きい値に設定することも考えられるが、モータ出力が期待できないため、ユーザによる加速要求を満たすことができない。また、エンジンの回転数はそのままにトルクを大きくしてエンジンからより大きなパワーを出力することも考えられるが、エンジンの効率が低下し、燃費が悪化してしまう。

本発明のハイブリッド自動車は、良好な加速感と良好な燃費との両立を図ることを主目的とする。

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、
前記エンジンからの動力を無段階に変速して駆動輪に連結された駆動軸に出力する無段変速装置と、
走行用の動力を入出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電装置と、
加速時に車速の上昇に応じて前記エンジンの回転数が上昇するように前記エンジンと前記無段変速装置と前記電動機とを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、加速する際に、前記蓄電装置の蓄電割合の所定時間における変動幅が所定値以上のときには前記エンジンから出力するパワーを優先するエンジン優先制御を実行し、前記変動幅が前記所定値未満のときには前記蓄電装置から放電するパワーを優先する放電優先制御を実行する、
ことを特徴とする。

この本発明のハイブリッド自動車は、エンジンと、エンジンからの動力を無段階に変速して駆動輪に連結された駆動軸に出力する無段変速装置と、走行用の動力を入出力可能な電動機と、電動機と電力のやりとりを行なう蓄電装置と、を備える。本発明のハイブリッド自動車では、加速時に車速の上昇に応じてエンジンの回転数が上昇するようにエンジンと無段変速装置と電動機とを制御する。これにより、運転者に良好な加速感を与えることができる。そして、加速する際に、蓄電装置の蓄電割合の所定時間における変動幅が所定値以上のときにはエンジンから出力するパワーを優先するエンジン優先制御を実行し、変動幅が所定値未満のときには蓄電装置から放電するパワーを優先する放電優先制御を実行する。蓄電装置の蓄電割合の所定時間における変動幅が所定値以上のときには、蓄電装置の蓄電割合が小さくなりやすいため、エンジンから出力するパワーを優先するエンジン優先制御を実行することにより、蓄電装置の蓄電割合の減少を抑制することができる。蓄電装置の蓄電割合の所定時間における変動幅が所定値未満のときには、蓄電装置の蓄電割合はある程度維持されるため、蓄電装置から放電するパワーを優先する放電優先制御を実行することにより、燃費を良好にすることができる。これらの結果、良好な加速感と良好な燃費との両立を図ることができる。

ここで、「車速の上昇に応じてエンジンの回転数が上昇する」ことは、例えば、車速が大きいほどエンジンの回転数が大きくなる傾向にエンジンの目標回転数を設定することだけでなく、車速が大きいほどエンジンの回転数が大きくなる傾向に且つアクセル開度が大きいほどエンジンの回転数が大きくなる傾向にエンジンの目標回転数を設定することも含まれる。「蓄電割合の所定時間における変動幅」は、例えば、瞬時の蓄電割合の所定時間における変動幅が含まれるだけでなく、単位時間における平均蓄電割合の所定時間における変動幅も含まれる。例えば、単位時間として１分、所定時間として５分を用いると、１分間の平均蓄電割合の５分間における変動幅となる。「放電優先制御」としては、例えば、燃費が良好となる燃費優先動作ライン上でエンジンを運転し、走行に要求されるパワーのうちエンジンから出力されるパワーでは過不足するパワーについては蓄電装置から出力する制御を用いることができる。一方、「エンジン優先制御」としては、例えば、同一回転数で燃費優先動作ラインよりも大きなパワーを出力するパワー優先動作ライン上エンジンを運転し、走行に要求されるパワーのうちエンジンから出力されるパワーでは過不足するパワーについては蓄電装置から出力する制御を用いることができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行される優先制御切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 変動幅ΔＳＯＣと平均消費燃料との関係の一例を示す説明図である。 燃費優先動作ラインやパワー優先動作ラインを用いてエンジン２２の運転ポイントを導出する様子を説明する説明図である。 燃費優先動作ラインやパワー優先動作ラインを用いてエンジン２２の運転ポイントを導出する様子を説明する説明図である。 蓄電割合ＳＯＣの変動幅ΔＳＯＣが比較的小さいときの蓄電割合ＳＯＣと変動幅ΔＳＯＣと要求パワーＰ＊の時間変化の一例を示す説明図である。 蓄電割合ＳＯＣの変動幅ΔＳＯＣが比較的大きいときの蓄電割合ＳＯＣと変動幅ΔＳＯＣと要求パワーＰ＊の時間変化の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、昇降圧コンバータ５５と、蓄電装置としてのバッテリ５０と、システムメインリレー５６と、補機バッテリ６０と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒなどが入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、モータＭＧ１と同様に同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。

インバータ４１は、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタと６つのダイオードとを有する周知のインバータ回路として構成されている。インバータ４２は、インバータ４１と同様に、高電圧側電力ライン５４ａに接続されており、６つのトランジスタと６つのダイオードとを有する周知のインバータ回路として構成されている。インバータ４１，４２は、電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、対となるトランジスタのオン時間の割合を調節することにより、モータＭＧ１，ＭＧ２の三相コイルに回転磁界を形成し、モータＭＧ１，ＭＧ２を回転駆動する。

昇降圧コンバータ５５は、高電圧側電力ライン５４ａと低電圧側電力ライン５４ｂとに接続されており、上アームおよび下アームを構成する２つのトランジスタおよび２つのダイオードとリアクトルとを有する周知の昇降圧コンバータ回路として構成されている。昇降圧コンバータ５５は、モータＥＣＵ４０によって上アームおよび下アームを構成する２つのトランジスタのオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン５４ｂの電力を昇圧して高電圧側電力ライン５４ａに供給したり、高電圧側電力ライン５４ａの電力を降圧して低電圧側電力ライン５４ｂに供給したりする。高電圧側電力ライン５４ａの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５７が取り付けられており、低電圧側電力ライン５４ｂの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ５８が取り付けられている。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、例えば、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２や、モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサ４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖからの相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，モータＭＧ１に取り付けられた温度センサ４５ｔからのモータ温度ｔｍ１を挙げることができる。また、コンデンサ５７の端子間に取り付けられた電圧センサ５７ａからのコンデンサ５７（高電圧側電力ライン５４ａ）の電圧ＶＨや、コンデンサ５８の端子間に取り付けられた電圧センサ５８ａからのコンデンサ５８（低電圧側電力ライン５４ｂ）の電圧ＶＬも挙げることができる。モータＥＣＵ４０からは、モータＭＧ１，ＭＧ２や昇降圧コンバータ５５を駆動制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。モータＥＣＵ４０から出力される信号としては、例えば、インバータ４１，４２のトランジスタへのスイッチング制御信号や昇降圧コンバータ５５のトランジスタへのスイッチング制御信号を挙げることができる。モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の電気角θｅ１，θｅ２や回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン５４ｂに接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、例えば、バッテリ５０の端子間に取り付けられた電圧センサ５１ａからのバッテリ５０の電圧Ｖｂや、バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂ，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂを挙げることができる。バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されている。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサ５１ｂからのバッテリ５０の電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリＥＣＵ５２は、温度センサ５１ｃからのバッテリ５０の温度Ｔｂや蓄電割合ＳＯＣに基づいてバッテリ５０の出力制限Ｗｏｕｔや入力制限Ｗｉｎも演算している。出力制限Ｗｏｕｔは、バッテリ５０から放電してもよい許容最大電力（正の値の電力）である。入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０を充電してもよい許容最大電力（負の値の電力）である。

システムメインリレー５６は、低電圧側電力ライン５４ｂにおけるコンデンサ５８よりもバッテリ５０側に設けられている。このシステムメインリレー５６は、ＨＶＥＣＵ７０によってオンオフ制御されることにより、バッテリ５０と昇降圧コンバータ５５側との接続および接続の解除を行なう。

補機バッテリ６０は、バッテリ５０より低電圧の蓄電池、例えば鉛蓄電池として構成されており、補機系電力ライン６４に接続されている。補機系電力ライン６４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を介して低電圧側電力ライン５４ｂに接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２によって低電圧側電力ライン５４ｂ側の電力が低電圧に変換されて供給される。補機系電力ライン６４には、操舵装置などの補機６６が接続されている。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。ＨＶＥＣＵ７０からは、システムメインリレー５６への駆動制御信号やＤＣ／ＤＣコンバータ６２への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や電動走行モード（ＥＶ走行モード）などで走行する。ＨＶ走行モードは、エンジン２２の運転とモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動とを伴って走行する走行モードである。ＥＶ走行モードは、エンジン２２を運転停止すると共にモータＭＧ２を駆動して走行する走行モードである。

ＥＶ走行モードでは、基本的には、以下のように走行する。ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｄ＊を設定する。続いて、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共に、モータＭＧ２の許容駆動範囲内で要求トルクＴｄ＊が駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されるようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、モータＭＧ１，ＭＧ２をトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で効率よく駆動することができるように高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨの目標値としての目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、設定したモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊や目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のトランジスタをスイッチング制御すると共に高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊になるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタをスイッチング制御する。

ＨＶ走行モードでは、基本的には、以下のように走行する。ＨＶＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｄ＊を設定すると共に、設定した要求トルクＴｄ＊と車速Ｖとに基づいて運転者が走行に要求する要求パワーＰｄ＊を設定する。続いて、補機に必要な電力（補機電力）Ｐｈにバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが目標割合ＳＯＣ＊に近づくのに必要なパワーＰｓｏｃなどを加算して得られる充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を設定する。そして、要求パワーＰｄ＊から充放電要求パワーＰｂ＊に効率ηを乗じた値を減じると共にエアコンに必要なパワーＰａｃを加えて車両に要求される（エンジン２２に要求される）要求パワーＰｅ＊を計算する。こうして要求パワーＰｅ＊を設定すると、エンジン２２およびモータＭＧ１，ＭＧ２の許容駆動範囲内で、エンジン２２から要求パワーＰｅ＊が出力されると共に要求トルクＴｄ＊が駆動輪３９ａ，３９ｂに出力されるように、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊，モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，高電圧側電力ライン５４ａの目標電圧ＶＨ＊を設定する。エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊は、状況に応じてエンジン２２を効率よく運転する燃費優先動作ラインやパワーを優先するパワー優先動作ラインに要求パワーＰｅ＊を適用することによってそれぞれ設定する。また、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊には、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊で回転させるための回転数フィードバック制御によって演算した値を設定する。モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊はエンジン２２の回転数Ｎｅを押さえ込む方向のトルクとなることから、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正のとき（モータＭＧ１がエンジン２２と同一方向に回転しているとき）には、モータＭＧ１は回生駆動される（発電機として機能する）ことになる。モータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊には、要求トルクＴｄ＊からエンジン２２の直達トルクＴｅｄを減じた値（Ｔｄ＊−Ｔｅｄ）を設定する。ここで、エンジン２２の直達トルクＴｅｄは、モータＭＧ１からのエンジン２２の回転数Ｎｅを押さえ込む方向のトルクの出力を伴ってエンジン２２からプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に出力されるトルクである。そして、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊，目標電圧ＶＨ＊をモータＥＣＵ４０に送信する。エンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊および目標トルクＴｅ＊で運転されるようにエンジン２２の吸入空気量制御，燃料噴射制御，点火制御などを行なう。モータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようにインバータ４１，４２の複数のトランジスタをスイッチング制御すると共に高電圧側電力ライン５４ａの電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊になるように昇降圧コンバータ５５のトランジスタをスイッチング制御する。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に、ＨＶ走行モードで加速感を良好にする加速感演出制御を実行しているときの動作について説明する。加速感演出制御は、加速時に運転者に与える加速感が良好となる制御であり、具体的には、車速Ｖの上昇に応じてエンジン２２の回転数Ｎｅが上昇するようにエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するものである。この場合、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される要求トルクＴｄ＊を設定すると共に車速Ｖに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定する。続いて、燃費優先動作ラインまたはパワー優先動作ラインに目標回転数Ｎｅ＊を適用してエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を設定する。そして、エンジン２２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊の目標運転ポイントで運転されると共に要求トルクＴｄ＊により走行するようにモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定する。モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊の設定は上述した。

実施例では、ＨＶ走行モードで加速感演出制御を実行しているときに燃費優先動作ラインを用いるときの制御をバッテリ優先制御と称し、パワー優先動作ラインを用いるときの制御をエンジン優先制御と称する。次に、ＨＶ走行モードで加速感演出制御を実行している最中にバッテリ優先制御とエンジン優先制御とを切り替える動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される優先制御切替処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、予め定めた繰り返し時間毎（例えば、１０秒毎や２０秒毎）に繰り返し実行される。

優先制御切替処理ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、まず、所定時間当たりの平均蓄電割合ＳＯＣの変動幅ΔＳＯＣを計算する（ステップＳ１００）。ここで、平均蓄電割合ＳＯＣは、単位時間当たりの蓄電割合ＳＯＣであり、例えば、１分間における蓄電割合ＳＯＣの平均値などを用いることができる。所定時間は、上述の単位時間より長い時間であり、例えば５分や７分などを用いることができる。いま、単位時間を１分とし、所定時間を５分とすれば、変動幅ΔＳＯＣは、それまでの５分間における１分毎の蓄電割合ＳＯＣの平均値の変動幅となる。

次に、計算した変動幅ΔＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。閾値Ｓｒｅｆは、平均消費燃料が最小となる変動幅ΔＳＯＣを用いることができる。図３は、変動幅ΔＳＯＣと平均消費燃料との関係の一例を示す説明図である。図示するように、変動幅ΔＳＯＣと平均消費燃料との関係は、変動幅ΔＳＯＣが小さくても大きくても平均消費燃料は大きくなり、平均消費燃料が最小となる変動幅を見いだすことができる。実施例では、この平均消費燃料が最小となる変動幅を閾値Ｓｒｅｆとして用いている。図３に示すように、変動幅ΔＳＯＣが小さい領域では、バッテリ５０の充放電が比較的均等に行なわれている状態、例えば、市街地の走行のように加減速が頻繁に行なわれる状態であり、エンジン優先制御が多いために平均消費燃料が大きくなってしまう。一方、変動幅ΔＳＯＣが大きい領域は、バッテリ５０の充放電が比較的片寄って行なわれている状態、例えば、登坂走行を継続するときのように蓄電割合ＳＯＣが時間の経過に伴って減少する状態であり、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣの低下により強制充電のためにエンジン２２が運転され、平均消費燃料が多くなってしまう。

ステップＳ１１０で変動幅ΔＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上であると判定したときには、エンジン優先カウンタＣｅをインクリメントすると共に（ステップＳ１２０）、バッテリ優先カウンタＣｂをデクリメントする（ステップＳ１３０）。ここで、エンジン優先カウンタＣｅとバッテリ優先カウンタＣｂは、初期値として一定の値（例えば１００や２００など）を有するカウンタである。続いて、エンジン優先カウンタＣｅが閾値Ｃｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。閾値Ｃｒｅｆは、ハンチングを抑止するためのものであり、優先制御切替処理ルーチンの実行頻度に基づいて予め定められるものである。エンジン優先カウンタＣｅが閾値Ｃｒｅｆ以上であると判定したときには、バッテリ５０の充放電が比較的片寄って行なわれている状態が継続していると判断し、エンジン優先制御に切り替えて（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。図４および図５は、燃費優先動作ラインやパワー優先動作ラインを用いてエンジン２２の運転ポイントを導出する様子を説明する説明図である。図４では、要求パワーＰ＊に対して車速Ｖに基づいて設定した目標回転数Ｎｅ＊を用いてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を導出する様子を示しており、図５では、図４における要求パワーＰ＊は同一であるが車速Ｖの上昇によって目標回転数Ｎｅ＊が大きくなったときに同様にエンジン２２の目標トルクＴｅ＊を導出する様子を示している。図４において、加速感演出制御を実行していないときには、通常は、要求パワーＰ＊が一定の曲線（図中、曲線Ｐ＊）と燃費優先動作ラインとの交点の回転数Ｎ０，トルクＴ０がエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊として設定される。加速感演出制御を実行すると車速Ｖに応じた目標回転数Ｎｅ＊が設定されるから、エンジン優先制御では、パワー優先動作ラインに設定した目標回転数Ｎｅ＊を適用して得られるトルクＴｐｗｒを目標トルクＴｅ＊として設定する。この場合、要求パワーＰ＊に不足するパワーＰｐｗｒはバッテリ５０から出力される。一方、バッテリ優先制御では、燃費優先動作ラインに設定した目標回転数Ｎｅ＊を適用して得られるトルクＴｅｃｏを目標トルクＴｅ＊として設定する。この場合、要求パワーＰ＊に不足するパワーＰｅｃｏはバッテリ５０から出力される。図示するように、Ｐｐｗｒ＞Ｐｅｃｏとなる。車速Ｖの上昇に伴って目標回転数Ｎｅ＊が大きくなると、図５に示すように、パワー優先動作ラインを用いると要求パワーＰ＊よりパワーＰｐｗｒだけ過剰となり、このパワーＰｐｗｒによりバッテリ５０が充電される。一方、燃費優先動作ラインを用いると要求パワーＰ＊に対してパワーＰｅｃｏだけ不足し、このパワーＰｅｃｏはバッテリ５０から出力される。図４および図５から解るように、パワー優先動作ラインを用いたときにバッテリ５０から出力するパワーＰｐｗｒは、燃費優先動作ラインを用いたときにバッテリから出力するパワーＰｅｃｏより小さいから、パワー優先動作ラインを用いた制御、即ちエンジン優先制御を実行することにより、変動幅ΔＳＯＣを小さくすることができる。したがって、エンジン優先カウンタＣｅが閾値Ｃｒｅｆ以上であると判定したときにエンジン優先制御に切り替えることにより、変動幅ΔＳＯＣを小さくして閾値Ｓｒｅｆに近づけ、平均消費燃料を小さくすることができる。なお、ステップＳ１４０でエンジン優先カウンタＣｅが閾値Ｃｒｅｆ未満であると判定したときには、優先制御を切り替えることなく本ルーチンを終了する。

ステップＳ１１０で変動幅ΔＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満であると判定したときには、エンジン優先カウンタＣｅをデクリメントすると共に（ステップＳ１６０）、バッテリ優先カウンタＣｂをインクリメントする（ステップＳ１７０）。続いて、バッテリ優先カウンタＣｂが閾値Ｃｒｅｆ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。バッテリ優先カウンタＣｂが閾値Ｃｒｅｆ以上であると判定したときには、バッテリ優先制御に切り替えて（ステップＳ１９０）、本ルーチンを終了する。図４および図５を用いて説明したように、バッテリ優先カウンタＣｂが閾値Ｃｒｅｆ以上であると判定したにバッテリ優先制御に切り替えることにより、変動幅ΔＳＯＣを大きくして閾値Ｓｒｅｆに近づけ、平均消費燃料を小さくすることができる。なお、ステップＳ１８０でバッテリ優先カウンタＣｂが閾値Ｃｒｅｆ未満であると判定したときには、優先制御を切り替えることなく本ルーチンを終了する。

図６は、蓄電割合ＳＯＣの変動幅ΔＳＯＣが比較的小さいときの蓄電割合ＳＯＣと変動幅ΔＳＯＣと要求パワーＰ＊の時間変化の一例を示す説明図であり、図７は、蓄電割合ＳＯＣの変動幅ΔＳＯＣが比較的大きいときの蓄電割合ＳＯＣと変動幅ΔＳＯＣと要求パワーＰ＊の時間変化の一例を示す説明図である。図６に示すように、変動幅ΔＳＯＣが比較的小さい状態としては、例えば信号待ちの多い市街地走行などを考えることができる。この市街地走行では、発進による加速時にバッテリ５０から放電し、停車する際の制動時にバッテリ５０が充電される。このため、変動幅ΔＳＯＣは比較的小さくなる。変動幅ΔＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満に至ってある程度の時間が経過し、バッテリ優先カウンタＣｂが閾値Ｃｒｅｆ以上に至った時間Ｔ１にエンジン優先制御に切り替えられる。このため、変動幅ΔＳＯＣは大きくなって閾値Ｓｒｅｆに近づき、平均消費燃料を小さくする。図７に示すように、変動幅ΔＳＯＣが比較的大きい状態としては、例えば長い坂道を登坂している状態などを考えることができる。この登坂走行では、バッテリ５０からの放電が多くなり、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣが大きく減少することにより変動幅ΔＳＯＣが大きくなる。変動幅ΔＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上に至ってある程度の時間が経過し、エンジン優先カウンタＣｅが閾値Ｃｒｅｆ以上に至った時間Ｔ２にバッテリ優先制御に切り替えられる。このため、変動幅ΔＳＯＣは小さくなって閾値Ｓｒｅｆに近づき、平均消費燃料を小さくする。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０では、加速感演出制御を実行している最中に、所定時間内の平均蓄電割合ＳＯＣの変動幅ΔＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ以上のときには、エンジン優先カウンタＣｅを増加すると共にバッテリ優先カウンタＣｂを減少し、エンジン優先カウンタＣｅが閾値Ｃｒｅｆ以上に至ったときにエンジン優先制御を実行する。これにより、変動幅ΔＳＯＣを小さくして閾値Ｓｒｅｆに近づけて平均消費燃料を小さくすることができる。一方、加速感演出制御を実行している最中に、所定時間内の平均蓄電割合ＳＯＣの変動幅ΔＳＯＣが閾値Ｓｒｅｆ未満のときには、エンジン優先カウンタＣｅを減少すると共にバッテリ優先カウンタＣｂを増加し、バッテリ優先カウンタＣｂが閾値Ｃｒｅｆ以上に至ったときにバッテリ優先制御を実行する。これにより、変動幅ΔＳＯＣを大きくして閾値Ｓｒｅｆに近づけて平均消費燃料を小さくすることができる。もとより、加速感演出制御を行なっているから、運転者に良好な加速感を与えることができる。これらの結果、良好な加速感と良好な燃費との両立を図ることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ１とプラネタリギヤ３０とを備えるものとしたが、モータＭＧ１とプラネタリギヤ３０とに代えて機械式の無段変速装置を備えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、蓄電装置として、バッテリ５０を用いるものとしたが、蓄電可能な装置であればよく、キャパシタなどを用いるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、昇降圧コンバータ５５を備えるものとしたが、これを備えないものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも２つを単一の電子制御ユニットとして構成するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ１とプラネタリギヤ３０とが「無段変速装置」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「蓄電装置」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とが「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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。

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ｔ 温度センサ、４５ｕ，４５ｖ，４６ｕ，４６ｖ 電流センサ、５０ バッテリ、５１ａ，５７ａ，５８ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ 高電圧側電力ライン、５４ｂ 低電圧側電力ライン、５５ 昇圧コンバータ、５６ システムメインリレー、５７，５８ コンデンサ、６０ 補機バッテリ、６２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、６４ 補機系電力ライン、６６ 補機、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、
   前記エンジンからの動力を無段階に変速して駆動輪に連結された駆動軸に出力する無段変速装置と、
   走行用の動力を入出力可能な電動機と、
   前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電装置と、
   加速時に車速の上昇に応じて前記エンジンの回転数が上昇するように前記エンジンと前記無段変速装置と前記電動機とを制御する制御装置と、
   を備えるハイブリッド自動車であって、
   前記制御装置は、加速する際に、前記蓄電装置の蓄電割合の所定時間における変動幅が消費燃料が最小となる変動幅である所定値以上のときには前記エンジンから出力するパワーを優先するエンジン優先制御を実行し、前記変動幅が前記所定値未満のときには前記蓄電装置から放電するパワーを優先する放電優先制御を実行する、
   ことを特徴とするハイブリッド自動車。
   

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