JP6950524B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明はハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、走行用の動力を出力可能な内燃機関及び電動機と、内燃機関の出力によって発電される電力を蓄えると共に電動機に電力を供給するバッテリとを備えたハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１、２）。斯かるハイブリッド車両では、内燃機関の運転が停止されて電動機のみの出力が走行用の動力として用いられるＥＶモードと、内燃機関の出力が走行用の動力として用いられる機関運転モードとの間で走行モードが切り替えられる。

特許文献１に記載の車両制御装置では、走行用の動力を出力するときの内燃機関の燃料消費率と、バッテリに電力を蓄えるときの内燃機関の第２燃料消費率との大小関係に基づいて走行モードが選択される。このことによって、燃費最適な走行モードが選択されることが多くなり、内燃機関の燃費が向上する。

また、斯かる制御では、低速走行時のようなドライバによる要求走行出力が小さいときであっても、アクセル操作の変化等によって機関運転モードが頻繁に選択される。このため、バッテリ容量の低下によるバッテリの強制充電の発生が抑制され、強制充電による内燃機関の燃費の悪化も抑制することができる。

特開２０１５−２０２８０７号公報 特開２０１３−１４１８５８号公報

しかしながら、ハイブリッド車両が住宅街を低速走行しているときに内燃機関の間欠運転の頻度が上昇すると、内燃機関の運転による騒音の問題が生じる。一方、低速走行時に単純に走行モードとしてＥＶモードを選択すると、低速走行時に強制充電が発生する頻度が多くなり、内燃機関の燃費が大幅に悪化する。

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、内燃機関の燃費の悪化を抑制しつつ、住宅街走行時の騒音を軽減することができる、ハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）走行用の動力を出力可能な内燃機関及び電動機と、前記内燃機関の出力を用いて発電された電力を蓄えると共に前記電動機に電力を供給するバッテリとを備えたハイブリッド車両を制御する、ハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の運転が停止されて前記電動機のみの出力が走行用の動力として用いられるＥＶモード、又は前記内燃機関の出力が走行用の動力として用いられる機関運転モードに前記ハイブリッド車両の走行モードを設定する走行モード設定部と、走行用の動力を出力するときの前記内燃機関の第１燃料消費率と、前記バッテリに電力を蓄えるときの前記内燃機関の第２燃料消費率とを算出する燃料消費率算出部と、前記燃料消費率算出部によって算出された前記第１燃料消費率及び前記第２燃料消費率の少なくとも一方を補正する燃料消費率補正部と、前記ハイブリッド車両が住宅街を走行しているか否かを判定する走行区域判定部とを備え、前記走行モード設定部は、前記第１燃料消費率が前記第２燃料消費率よりも高いときには前記走行モードを前記ＥＶモードに設定し、前記第１燃料消費率が前記第２燃料消費率よりも低いときには前記走行モードを前記機関運転モードに設定し、前記燃料消費率補正部は、前記走行区域判定部によって前記ハイブリッド車両が住宅街を走行していると判定された場合には、前記第１燃料消費率を高くする第１補正及び前記第２燃料消費率を低くする第２補正の少なくとも一方を行い、前記走行区域判定部によって前記ハイブリッド車両が住宅街を走行していないと判定された場合には、前記第１補正及び前記第２補正を行わない、ハイブリッド車両の制御装置。

（２）前記燃料消費率算出部は、前記内燃機関の出力のみによって得られる前記ハイブリッド車両の単位走行出力当たりの前記内燃機関の燃料消費量として前記第１燃料消費率を算出し、前記バッテリに蓄えられた全ての電力についての単位電力量当たりの前記内燃機関の燃料消費量として前記第２燃料消費率を算出する、上記（１）に記載のハイブリッド車両の制御装置。

（３）前記走行区域判定部は、前記ハイブリッド車両が所定距離を走行したときの該ハイブリッド車両の平均車速が所定値以下である場合に、前記ハイブリッド車両が住宅街を走行していると判定する、上記（１）又は（２）に記載のハイブリッド車両の制御装置。

（４）前記ハイブリッド車両が走行しているときの時間帯を判定する時間帯判定部を更に備え、前記燃料消費率補正部は、前記走行区域判定部によって前記ハイブリッド車両が住宅街を走行していると判定され且つ前記時間帯判定部によって判定された時間帯が早朝又は深夜である場合には、前記第１補正及び前記第２補正の少なくとも一方を行い、前記走行区域判定部によって前記ハイブリッド車両が住宅街を走行していないと判定された場合又は前記時間帯判定部によって判定された時間帯が早朝及び深夜でない場合には、前記第１補正及び前記第２補正を行わない、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。

（５）前記燃料消費率補正部は、前記ハイブリッド車両が所定距離を走行したときの該ハイブリッド車両の平均車速が大きいほど、補正される燃料消費率の補正量を大きくする、上記（１）から（４）のいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。

本発明によれば、内燃機関の燃費の悪化を抑制しつつ、住宅街走行時の騒音を軽減することができる、ハイブリッド車両の制御装置が提供される。

図１は、本発明の第一実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概略的に示す図である。 図２は、本発明の第一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置等を概略的に示すブロック図である。 図３は、本発明の第一実施形態における走行モード設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図４は、本発明の第二実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置等を概略的に示すブロック図である。 図５は、本発明の第二実施形態における走行モード設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図６は、本発明の第三実施形態における走行モード設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図７は、ハイブリッド車両の平均車速と第２燃料消費率の補正量との関係を示すマップである。 図８は、ハイブリッド車両の車速と、ドライバによって要求された走行出力とに基づいて走行モードが設定される比較例１のシミュレーション結果を示す。 図９は、走行モードの設定に用いられる燃料消費率が補正されない比較例２のシミュレーション結果を示す。 図１０は、走行モードの設定に用いられる燃料消費率が補正される実施例のシミュレーション結果を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜第一実施形態＞
以下、図１〜図３を参照して本発明の第一実施形態について説明する。

＜ハイブリッド車両の構成＞
図１は、本発明の第一実施形態に係るハイブリッド車両１の構成を概略的に示す図である。ハイブリッド車両（以下、単に「車両」と称する）１は、内燃機関１０、第１モータジェネレータ１２、動力分割機構１４、第２モータジェネレータ１６、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）１８及びバッテリ２０を備える。

内燃機関１０は、燃料と空気との混合気を筒内で燃焼させて動力を出力する。内燃機関１０は、例えば、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。内燃機関１０の出力軸（クランクシャフト）は動力分割機構１４に機械的に接続されており、内燃機関１０の出力は動力分割機構１４に入力される。

第１モータジェネレータ１２は発電機及び電動機として機能する。第１モータジェネレータ１２は、動力分割機構１４に機械的に接続されており、第１モータジェネレータ１２の出力は動力分割機構１４に入力される。また、第１モータジェネレータ１２はＰＣＵ１８に電気的に接続される。第１モータジェネレータ１２が発電機として機能するとき、第１モータジェネレータ１２によって発電された電力は、ＰＣＵ１８を介して、第２モータジェネレータ１６、バッテリ２０、又は第２モータジェネレータ１６及びバッテリ２０に供給される。一方、第１モータジェネレータ１２が電動機として機能するとき、バッテリ２０に蓄えられた電力はＰＣＵ１８を介して第１モータジェネレータ１２に供給される。

動力分割機構１４は、サンギア、リングギア、ピニオンギア及びプラネタリキャリアを含む公知の遊星歯車機構として構成される。プラネタリキャリアには内燃機関１０の出力軸が連結され、サンギアには第１モータジェネレータ１２が連結され、リングギアには減速機３２が連結される。動力分割機構１４は内燃機関１０の出力を第１モータジェネレータ１２と減速機３２とに分配する。

具体的には、第１モータジェネレータ１２が発電機として機能するときには、プラネタリキャリアに入力された内燃機関１０の出力が、第１モータジェネレータ１２に連結されたサンギアと、減速機３２に連結されたリングギアとにギア比に応じて分配される。第１モータジェネレータ１２に分配された内燃機関１０の出力を用いて第１モータジェネレータ１２によって電力が発電される。一方、減速機３２に分配された内燃機関１０の出力は、走行用の動力として車軸３４を介して車輪３６に伝達される。したがって、内燃機関１０は走行用の動力を出力することができる。また、第１モータジェネレータ１２が電動機として機能するときには、第１モータジェネレータ１２の出力がサンギア及びプラネタリキャリアを介して内燃機関１０の出力軸に供給され、内燃機関１０のクランキングが行われる。

第２モータジェネレータ１６は発電機及び電動機として機能する。第２モータジェネレータ１６は減速機３２に機械的に接続されており、第２モータジェネレータ１６の出力は減速機３２に供給される。減速機３２に供給された第２モータジェネレータ１６の出力は、走行用の動力として車軸３４を介して車輪３６に伝達される。したがって、第２モータジェネレータ１６は走行用の動力を出力することができる。

また、第２モータジェネレータ１６はＰＣＵ１８に電気的に接続される。車両１の減速時又は制動時には、車輪３６の回転によって第２モータジェネレータ１６が駆動され、第２モータジェネレータ１６は発電機として機能する。第２モータジェネレータ１６が発電機として機能するとき、第２モータジェネレータ１６によって発電された電力はＰＣＵ１８を介してバッテリ２０に供給される。一方、第２モータジェネレータ１６が電動機として機能するとき、バッテリ２０に蓄えられた電力はＰＣＵ１８を介して第２モータジェネレータ１６に供給される。

ＰＣＵ１８は、第１モータジェネレータ１２、第２モータジェネレータ１６及びバッテリ２０に電気的に接続される。ＰＣＵ１８は、バッテリ２０の電圧を昇圧する昇圧コンバータ、バッテリ２０から供給された直流電流を交流電流に変換し且つ第１モータジェネレータ１２又は第２モータジェネレータ１６によって発電された交流電流を直流電流に変換するインバータ等を含む。

バッテリ２０は、内燃機関１０の出力を用いて第１モータジェネレータ１２によって発電された電力と、回生エネルギーを用いて第２モータジェネレータ１６によって発電された電力とを蓄える。

＜ハイブリッド車両の制御装置＞
図２は、本発明の第一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置等を概略的に示すブロック図である。本実施形態では、車両１の制御装置（以下、単に「制御装置」と称する）は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０、車速検出装置５１、アクセル開度センサ５２、クランク角センサ５３、電圧センサ５４及び電流センサ５５を備える。

ＥＣＵ４０は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなメモリ、中央演算装置（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポート、通信モジュール等を備えたマイクロコンピュータである。本実施形態では、一つのＥＣＵ４０が設けられているが、機能毎に複数のＥＣＵが設けられていてもよい。本実施形態では、ＥＣＵ４０は、走行モード設定部４１、燃料消費率算出部４２、燃料消費率補正部４３及び走行区域判定部４４を有する。

車速検出装置５１は車両１の車速を検出する。車速検出装置５１は、例えば、車両１の車輪の回転速度に基づいて車両１の速度を検出する車速センサである。車速検出装置５１はＥＣＵ４０に接続され、車速検出装置５１の出力はＥＣＵ４０に送信される。なお、車速検出装置５１は、車両１の位置情報と経過時間とから車両１の速度を検出可能なＧＰＳセンサであってもよい。

アクセル開度センサ５２は、車両１に設けられたアクセルペダルの踏み込みに応じたアクセル開度を検出する。アクセル開度センサ５２はＥＣＵ４０に接続され、アクセル開度センサ５２の出力はＥＣＵ４０に送信される。

クランク角センサ５３は内燃機関１０のクランク角を検出する。クランク角センサ５３はＥＣＵ４０に接続され、クランク角センサ５３の出力はＥＣＵ４０に送信される。

電圧センサ５４は、バッテリ２０に取り付けられ、バッテリ２０の電極間の電圧を検出する。電圧センサ５４はＥＣＵ４０に接続され、電圧センサ５４の出力はＥＣＵ４０に送信される。

電流センサ５５は、バッテリ２０に取り付けられ、バッテリ２０を流れる電流を検出する。電流センサ５５はＥＣＵ４０に接続され、電流センサ５５の出力はＥＣＵ４０に送信される。

上述したように、車両１の動力源として、内燃機関１０及び第２モータジェネレータ１６が用いられる。走行モード設定部４１は、内燃機関１０の運転が停止されて第２モータジェネレータ１６のみの出力が走行用の動力として用いられるＥＶモード、又は内燃機関１０の出力が走行用の動力として用いられる機関運転モードに車両１の走行モードを設定する。言い換えれば、走行モード設定部４１は車両１の走行オードをＥＶモードと機関運転モードとの間で切り替える。

ＥＶモードでは、内燃機関１０の運転が停止され、バッテリ２０から第２モータジェネレータ１６に電力が供給される。第２モータジェネレータ１６は電動機として機能し、第２モータジェネレータ１６の出力が走行用の動力として用いられる。

一方、機関運転モードでは、内燃機関１０が運転され、内燃機関１０の出力が減速機３２と第１モータジェネレータ１２とに分配される。減速機３２に分配された出力は走行用の動力として用いられ、第１モータジェネレータ１２に分配された出力は第１モータジェネレータ１２による発電に用いられる。第１モータジェネレータ１２によって発電された電力は、第２モータジェネレータ１６、バッテリ２０、又は第２モータジェネレータ１６及びバッテリ２０に供給される。

機関運転モードにおいて、第１モータジェネレータ１２によって発電された電力が第２モータジェネレータ１６又は第２モータジェネレータ１６及びバッテリ２０に供給される場合、内燃機関１０及び第２モータジェネレータ１６の出力が走行用の動力として用いられる。また、車両１の急加速時のように要求トルクが大きいときには、バッテリ２０に蓄えられた電力も第２モータジェネレータ１６に供給される。なお、機関運転モードにおいて、常に内燃機関１０の出力のみが走行用の動力として用いられてもよい。したがって、機関運転モードでは、少なくとも内燃機関１０の出力が走行用の動力として用いられる。

上述したように、ＥＶモードでは、内燃機関１０の運転が停止される。したがって、内燃機関１０において燃料が消費されない。しかしながら、内燃機関１０の出力を用いて発電された電力をバッテリ２０が蓄えている場合、バッテリ２０から供給された電力を用いて走行用の動力を出力することによって実質的に燃料が消費される。

また、ＥＶモードが維持される時間が長くなると、バッテリ２０の容量が低下し、バッテリ２０の強制充電が行われる。すなわち、走行モードがＥＶモードから機関運転モードに強制的に切り替えられ、内燃機関１０の出力によってバッテリ２０が充電される。このとき、内燃機関１０の熱効率は無視される。このため、強制充電のために熱効率の低い動作点において内燃機関１０が運転されると、燃費が悪化する。特に、車両１が一時停止しているときに強制充電が行われると、燃費が大幅に悪化する。

このため、ＥＶモードでの走行時間を単純に長くするだけでは、内燃機関１０の燃費を向上させることができない。そこで、本実施形態では、走行用の動力を出力するときの内燃機関１０の熱効率と、バッテリ２０に電力を蓄えるときの内燃機関１０の熱効率とを考慮して走行モードが設定される。また、内燃機関１０の熱効率の指標として、内燃機関１０の燃料消費率が用いられる。熱効率が高いほど、燃料消費率は低くなる。

燃料消費率算出部４２は、走行用の動力を出力するときの内燃機関１０の第１燃料消費率と、バッテリ２０に電力を蓄えるときの内燃機関１０の第２燃料消費率とを算出する。第１燃料消費率及び第２燃料消費率の単位は（ｇ／ｋＷｈ）である。第１燃料消費率及び第２燃料消費率の具体的な算出方法については後述する。

第１燃料消費率が高いほど、走行用の動力を出力するために使用される燃料の量が多く、第２燃料消費率が高いほど、バッテリ２０に電力を蓄えるために使用される燃料の量が多い。このため、第１燃料消費率が第２燃料消費率よりも高いときには、走行モードをＥＶモードに設定することで、走行時の燃料消費量を実質的に減少させることができる。一方、第１燃料消費率が第２燃料消費率よりも低いときには、走行モードを機関運転モードに設定することで、走行時の燃料消費量を実質的に減少させることができる。このため、走行モード設定部４１は、第１燃料消費率が第２燃料消費率よりも高いときには走行モードをＥＶモードに設定し、第１燃料消費率が第２燃料消費率よりも低いときには走行モードを機関運転モードに設定する。

上記のように燃費最適のために走行モードが設定されると、車両１の走行状態に基づいて走行モードが設定される場合と比べて、走行モードが頻繁に切り替えられる。すなわち、内燃機関１０の間欠運転の頻度が上昇する。

しかしながら、車両１が住宅街を低速走行しているときに内燃機関１０の間欠運転の頻度が上昇すると、内燃機関１０の運転による騒音の問題が生じる。一方、低速走行時に単純に走行モードとしてＥＶモードを選択すると、低速走行時に強制充電が発生する頻度が多くなり、内燃機関１０の燃費が大幅に悪化する。そこで、本実施形態では、車両１が住宅街を走行していると判定された場合には、内燃機関１０の間欠運転の頻度を低下させるべく、燃料消費率の補正が行われる。

走行区域判定部４４は、車両１が住宅街を走行しているか否かを判定する。例えば、走行区域判定部４４は、車両１が所定距離を走行したときの車両１の平均車速が所定値以下である場合に、車両１が住宅街を走行していると判定する。所定値は、例えば、３５ｋｍ／ｈ〜４５ｋｍ／ｈである。所定距離は、現在地までの予め定められた距離、又は現在時刻までの所定時間に車両１が走行した距離である。車両１の平均車速は、例えば、車両１が所定距離を走行したときに車速検出装置５１によって検出された車速の平均値として算出される。なお、車両１の平均車速は、所定距離を走行するのに要した時間で所定距離を除算した値として算出されてもよい。

なお、走行区域判定部４４は、一時停止後の車両１の加速度が所定値以下である場合に、車両１が住宅街を走行していると判定してもよい。車両１の加速度は、車速検出装置５１によって検出された車速の時間変化として算出される。

また、ＧＰＳ受信機及び地図情報を有するナビゲーション装置が車両１に設けられている場合、走行区域判定部４４は、ナビゲーション装置から取得した現在の車両１の位置情報に基づいて上記の判定を行ってもよい。例えば、走行区域判定部４４は、車両１が走行している道路の幅又は制限速度が所定値以下である場合に、車両１が住宅街を走行していると判定してもよい。また、走行区域判定部４４は、車両１の周囲の所定範囲における十字路の数が所定値以上である場合に、車両１が住宅街を走行していると判定してもよい。なお、現在の車両１の位置情報は、車両１の外部のデータセンタとの通信、車両１と他車両との間の車車間通信、路側機を介した路車間通信等によって取得されてもよい。

また、車両１の周囲の情報を検出する周囲情報検出装置が車両１に設けられている場合、周囲情報検出装置から取得した情報に基づいて上記の判定を行ってもよい。例えば、走行区域判定部４４は、周囲情報検出装置によって住宅が検出された場合に、車両１が住宅街を走行していると判定してもよい。周囲情報検出装置は、例えば、ライダ（Laser Imaging Detection And Ranging（ＬＩＤＡＲ））、ミリ波レーダセンサ、外部カメラ、又はこれらの組み合わせである。

また、車両１の周囲の音量を検出する音量検出装置が車両１に設けられている場合、走行区域判定部４４は、音量検出装置によって検出された音が所定値以下である場合に、車両１が住宅街を走行していると判定してもよい。また、ドライバが車両１の走行音の軽減を望むときにドライバによって押される静音スイッチが車両１に設けられている場合、走行区域判定部４４は、ドライバによって静音スイッチが押された場合に、車両１が住宅街を走行していると判定してもよい。

また、走行区域判定部４４は、上記の方法を組み合わせて車両１が住宅街を走行しているか否かを判定してもよい。

燃料消費率補正部４３は、燃料消費率算出部４２によって算出された第１燃料消費率及び第２燃料消費率の少なくとも一方を補正する。第１燃料消費率を高くし又は第２燃料消費率を低くすると、走行モードとしてＥＶモードが選択されやすくなる。また、第１燃料消費率を高くし且つ第２燃料消費率を低くしても、走行モードとして機関運転モードが選択されにくくなる。

このため、燃料消費率補正部４３は、走行区域判定部４４によって車両１が住宅街を走行していると判定された場合には、第１燃料消費率を高くする第１補正及び前記第２燃料消費率を低くする第２補正の少なくとも一方を行う。また、燃料消費率補正部４３は、走行区域判定部４４によって車両１が住宅街を走行していないと判定された場合には、第１補正及び前記第２補正を行わない。

上記の補正によって、走行モードとして機関運転モードが選択されにくくなり、車両１が住宅街を走行しているときの内燃機関１０の間欠運転の頻度が低下する。このため、住宅街走行時の騒音を軽減することができる。また、上記の補正が行われたとしても、基本的には、燃費が向上するように走行モードが選択される。このため、燃費の悪化を抑制することができる。

＜走行モード設定処理＞
以下、図３のフローチャートを参照して、車両１の走行モードを設定するための制御について詳細に説明する。図３は、本発明の第一実施形態における走行モード設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、車両１のイグニッションスイッチがオンにされた後、ＥＣＵ４０によって所定の時間間隔で実行される。

最初に、ステップＳ１０１において、燃料消費率算出部４２は、走行用の動力を出力するときの内燃機関１０の第１燃料消費率Ｆ１を算出する。具体的には、燃料消費率算出部４２は、内燃機関１０の出力のみによって得られる車両１の単位走行出力当たりの内燃機関１０の燃料消費量として第１燃料消費率Ｆ１を算出する。

第１燃料消費率は、要求トルクと機関回転数とによって特定される内燃機関１０の動作点（運転点）に応じて変化する。このため、燃料消費率算出部４２は、例えば、要求トルク及び機関回転数と第１燃料消費率との関係を示すマップを用いて、要求トルク及び機関回転数から第１燃料消費率を算出する。なお、要求トルク及び機関回転数として、現在の値がそれぞれ用いられる。

燃料消費率算出部４２は、例えば、アクセル開度及び車速と要求トルクとの関係を示すマップを用いて、アクセル開度及び車速から要求トルクを算出する。アクセル開度はアクセル開度センサ５２によって検出され、車速は車速検出装置５１によって検出される。機関回転数はクランク角センサ５３の出力に基づいて算出される。

次いで、ステップＳ１０２において、燃料消費率算出部４２は、バッテリ２０に電力を蓄えるときの内燃機関１０の第２燃料消費率Ｆ２を算出する。具体的には、燃料消費率算出部４２は、バッテリ２０に蓄えられた全ての電力についての単位電力量当たりの内燃機関１０の燃料消費量として第２燃料消費率Ｆ２を算出する。

燃料消費率算出部４２は、バッテリ２０に蓄えられた総電力量ａと、総電力量ａをバッテリ２０に蓄えるために内燃機関１０において消費された燃料消費量Ｊとを算出し、燃料消費量Ｊを総電力量ａで除算することによって第２燃料消費率Ｆ２を算出する。

総電力量ａは下記式（１）によって算出される。
ａ＝ａ_b＋ｄ＋ｒ−ｃ …（１）
ここで、ａ_bは、前回のステップＳ１０２において算出された総電力量であり、ｄは、内燃機関１０の出力を用いて新たに発電された電力量であり、ｒは、回生エネルギーを用いて新たに発電された電力量であり、ｃは、バッテリ２０から第２モータジェネレータ１６に新たに供給された電力量である。

出力電力量ｃは下記式（２）によって算出される。
ｃ＝Ｖ×Ｉ×Ｔ …（２）
ここで、Ｖは、バッテリ２０から電力が供給されたときに電圧センサ５４によって検出されたバッテリ２０の電圧であり、Ｉは、バッテリ２０から電力が供給されたときに電流センサ５５によって検出されたバッテリ２０の電流であり、Ｔは、バッテリ２０から電力が供給された時間（１／３６００ｓｅｃ）である。

バッテリ２０に電力が供給されるとき、すなわちバッテリ２０が充電されるときには、電流Ｉが負の値になる。このため、内燃機関１０による発電電力量ｄは、内燃機関１０の出力がゼロよりも大きく且つ電流Ｉが負の値であるときに上記式（２）の右辺によって算出される値の絶対値として算出される。また、回生エネルギーによる発電電力量ｒは、内燃機関１０の出力がゼロであり且つ電流Ｉが負の値であるときに上記式（２）の右辺によって算出される値の絶対値として算出される。

前回の総電力量ａに総電力量の変化量（ｄ＋ｒ−ｃ）を加算した値が新たな総電力量ａとされる。総電力量ａの初期値は予め定められる。なお、総電力量ａは、バッテリ２０の充電率ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて算出されてもよい。充電率ＳＯＣは電圧センサ５４の出力等に基づいて算出される。

燃料消費量Ｊは下記式（３）によって算出される。
Ｊ＝Ｊ_b＋Ｇ×ｄ−Ｆ２_b×ｃ …（３）
ここで、Ｊ_bは、前回のステップＳ１０２において算出された燃料消費量であり、Ｇは、バッテリ２０に電力ｄが蓄えられたときの内燃機関１０の燃料消費率であり、Ｆ２_bは、前回のステップＳ１０２において算出された第２燃料消費率である。燃料消費率Ｇは、バッテリ２０に電力ｄが蓄えられたときの内燃機関１０の動作点に基づいて、第１燃料消費率Ｆ１と同様の方法で算出される。燃料消費量Ｊ及び第２燃料消費率Ｆ２の初期値は予め定められる。

第２燃料消費率Ｆ２は下記式（４）によって算出される。
Ｆ２＝Ｊ／ａ …（４）

次いで、ステップＳ１０３において、走行区域判定部４４は、上述したいずれかの方法によって、車両１が住宅街を走行しているか否かを判定する。ステップＳ１０３において車両１が住宅街を走行していると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、燃料消費率補正部４３は第２燃料消費率Ｆ２を補正する。具体的には、燃料消費率補正部４３は、ステップＳ１０２において算出された第２燃料消費率Ｆ２を低くする。例えば、燃料消費率補正部４３は第２燃料消費率Ｆ２から補正量β１を減算する（Ｆ２←Ｆ２−β１）。補正量β１は、予め定められ、正の値に設定される。なお、燃料消費率補正部４３は第２燃料消費率Ｆ２を補正量β２で除算してもよい（Ｆ２←Ｆ２／β２）。補正量β２は、予め定められ、１よりも大きい値に設定される。

一方、ステップＳ１０３において車両１が住宅街を走行していないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０４をスキップする。すなわち、第２燃料消費率Ｆ２が補正されない。

ステップＳ１０３又はステップＳ１０４の後、ステップＳ１０５において、走行モード設定部４１は、第１燃料消費率Ｆ１が第２燃料消費率Ｆ２よりも高いか否かを判定する。ステップＳ１０５において第１燃料消費率Ｆ１が第２燃料消費率Ｆ２よりも高いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、走行モード設定部４１は走行モードをＥＶモードに設定する。ステップＳ１０６の後、本制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ１０５において第１燃料消費率Ｆ１が第２燃料消費率Ｆ２以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、走行モード設定部４１は走行モードを機関運転モードに設定する。ステップＳ１０７の後、本制御ルーチンは終了する。

なお、第１燃料消費率Ｆ１及び第２燃料消費率の算出方法は必ずしも上記の方法に限定されない。例えば、燃料消費率算出部４２は、車両１が所定距離走行したときの要求トルク及び機関回転数の平均値に基づいて第１燃料消費率を算出してもよい。また、燃料消費率算出部４２は、車両１が所定距離走行したときにバッテリ２０に蓄えられた電力についての単位電力量当たりの内燃機関１０の燃料消費量として第２燃料消費率Ｆ２を算出してもよい。所定距離は、現在地までの予め定められた距離、又は現在時刻までの所定時間に車両１が走行した距離である。

また、ステップＳ１０４において、燃料消費率補正部４３は第２燃料消費率の代わりに第１燃料消費率Ｆ１を補正してもよい。この場合、燃料消費率補正部４３は、ステップＳ１０１において算出された第１燃料消費率Ｆ１を高くする。例えば、燃料消費率補正部４３は第１燃料消費率Ｆ１に補正量β３を加算する（Ｆ１←Ｆ１＋β３）。補正量β３は、予め定められ、正の値に設定される。なお、燃料消費率補正部４３は第１燃料消費率Ｆ１に補正量β４を乗算してもよい（Ｆ１←Ｆ１×β４）。補正量β４は、予め定められ、１よりも大きい値に設定される。

また、ステップＳ１０４において、燃料消費率補正部４３は第１燃料消費率Ｆ１及び第２燃料消費率Ｆ２を補正してもよい。この場合、燃料消費率補正部４３は、上述したような方法で第１燃料消費率Ｆ１を高くし且つ第２燃料消費率Ｆ２を低くする。

また、本実施形態では、第１燃料消費率Ｆ１と第２燃料消費率Ｆ２とが等しいときには、走行モードが機関運転モードに設定される。しかしながら、第１燃料消費率Ｆ１と第２燃料消費率Ｆ２とが等しいときに、走行モードがＥＶモードに設定されてもよい。すなわち、ステップＳ１０５において、走行モード設定部４１は、第１燃料消費率Ｆ１が第２燃料消費率Ｆ２以上であるか否かを判定してもよい。

なお、本制御ルーチンによって走行モードが設定される場合、低速走行時においても機関運転モードが適切な頻度で選択されるため、強制充電はほとんど発生しない。しかしながら、充電率ＳＯＣが閾値（例えば、２０〜４０％）以下になったときには、強制充電が行われる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

住宅街における騒音は早朝又は深夜において特に問題となる。このため、第二実施形態では、車両１が早朝又は深夜に住宅街を走行しているときに、内燃機関１０の間欠運転の頻度を低下させるべく燃料消費率の補正が行われる。このことによって、燃料消費率の補正が行われない時間、すなわち燃費最適のために走行モードが選択される時間を長くすることができ、内燃機関１０の燃費の悪化をより一層抑制することができる。

図４は、本発明の第二実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置等を概略的に示すブロック図である。第二実施形態では、ＥＣＵ４０は、走行モード設定部４１、燃料消費率算出部４２、燃料消費率補正部４３、走行区域判定部４４及び時間帯判定部４５を有する。

時間帯判定部４５は、車両１が走行しているときの時間帯を判定する。例えば、時間帯判定部４５は、車両１に設けられた時計が示す時刻が所定の時間帯（例えば２２時〜７時）である場合に、車両１が走行しているときの時間帯が早朝又は深夜であると判定する。なお、車両１の周囲の照度を検出する照度センサが車両１に設けられている場合、時間帯判定部４５は、照度センサの出力が所定値以下である場合に、車両１が走行しているときの時間帯が早朝又は深夜であると判定してもよい。

燃料消費率補正部４３は、走行区域判定部４４によって車両１が住宅街を走行していると判定され且つ時間帯判定部４５によって判定された時間帯が早朝又は深夜である場合には、第１燃料消費率を高くする第１補正及び第２燃料消費率を低くする第２補正の少なくとも一方を行う。また、燃料消費率補正部４３は、走行区域判定部４４によって車両１が住宅街を走行していないと判定された場合又は時間帯判定部４５によって判定された時間帯が早朝及び深夜でない場合には、第１補正及び第２補正を行わない。

＜走行モード設定処理＞
図５は、本発明の第二実施形態における走行モード設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、車両１のイグニッションスイッチがオンにされた後、ＥＣＵ４０によって所定の時間間隔で実行される。

ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３は、図３のステップＳ１０１〜ステップＳ１０３と同様であることから説明を省略する。ステップＳ２０３において車両１が住宅街を走行していると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、時間帯判定部４５は、車両１が走行している時間帯が早朝又は深夜であるか否かを判定する。車両１が走行している時間帯が早朝又は深夜であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、図３のステップＳ１０４と同様に、第２燃料消費率Ｆ２が補正される。一方、車両１が走行している時間帯が早朝及び深夜でないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０６に進む。すなわち、第２燃料消費率Ｆ２が補正されない。

ステップＳ２０６〜ステップＳ２０８は、図３のステップＳ１０５〜ステップＳ１０７と同様であることから説明を省略する。なお、図５の制御ルーチンは図３の制御ルーチンと同様に変更可能である。

＜第三実施形態＞
第三実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第三実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

車両１が住宅街を走行しているとき、基本的には、車両１の車速が大きいほど、走行用の動力を出力するときの内燃機関１０の第１燃料消費率が低くなり、走行モードとして機関運転モードが選択されやすくなる。一方、車両１の車速が小さいほど、第１燃料消費率が高くなり、走行モードとしてＥＶモードが選択されやすくなる。

機関運転モードの頻度が高すぎると、車両１の騒音が増大する。一方、機関運転モードの頻度が低すぎると、強制充電が発生し、内燃機関１０の燃費が大幅に悪化する。

このため、第三実施形態では、燃料消費率補正部４３は、車両１が所定距離を走行したときの車両１の平均車速（以下、単に「平均車速」という）が大きいほど、補正される燃料消費率の補正量を大きくする。所定距離は、現在地までの予め定められた距離、又は現在時刻までの所定時間に車両１が走行した距離である。平均車速は、例えば、車両１が所定距離を走行したときに車速検出装置５１によって検出された車速の平均値として算出される。なお、平均車速は、所定距離を走行するのに要した時間で所定距離を除算した値として算出されてもよい。

燃料消費率の補正量を大きくすると、走行モードとしてＥＶモードが選択されやすくなる。このため、上述したように燃料消費率の補正量を設定することによって、車速に応じて機関運転モードの頻度が変動することを抑制することができる。このことによって、より効果的に、内燃機関１０の燃費の悪化を抑制しつつ、住宅街走行時の騒音を軽減することができる。

＜走行モード設定処理＞
図６は、本発明の第三実施形態における走行モード設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは、車両１のイグニッションスイッチがオンにされた後、ＥＣＵ４０によって所定の時間間隔で実行される。

ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３は、図３のステップＳ１０１〜ステップＳ１０３と同様であることから説明を省略する。ステップＳ３０３において車両１が住宅街を走行していると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４では、燃料消費率補正部４３は平均車速を取得する。次いで、ステップＳ３０５において、燃料消費率補正部４３は第２燃料消費率Ｆ２を補正する。具体的には、燃料消費率補正部４３は、ステップＳ３０２において算出された第２燃料消費率Ｆ２を低くする。このとき、燃料消費率補正部４３は、平均車速が大きいほど、第２燃料消費率Ｆ２の補正量を大きくする。

例えば、燃料消費率補正部４３は第２燃料消費率Ｆ２から正の補正量β１を減算する。このとき、燃料消費率補正部４３は、平均車速が大きいほど、補正量β１を大きくする。燃料消費率補正部４３は、例えば、図７に示されるようなマップを用いて、平均車速に基づいて補正量β１を設定する。このマップでは、補正量β１が平均車速の関数として示される。図７に実線で示されたように、補正量β１は平均車速が大きくなるにつれて線型的に大きくされる。なお、補正量β１は平均車速が大きくなるにつれて段階的（ステップ状）に大きくされてもよい。

なお、燃料消費率補正部４３は第２燃料消費率Ｆ２を１よりも大きい補正量β２で除算してもよい。この場合も、燃料消費率補正部４３は、平均車速が大きいほど、補正量β２を大きくする。補正量β２は平均車速に基づいて補正量β１と同様に設定される。

ステップＳ３０６〜ステップＳ３０８は、図３のステップＳ１０４〜ステップＳ１０７と同様であることから説明を省略する。

なお、ステップＳ３０５において、燃料消費率補正部４３は第１燃料消費率Ｆ１を補正してもよい。この場合、燃料消費率補正部４３は、ステップＳ１０１において算出された第１燃料消費率Ｆ１を高くする。このとき、燃料消費率補正部４３は、平均車速が大きいほど、第１燃料消費率Ｆ１の補正量を大きくする。

例えば、燃料消費率補正部４３は第１燃料消費率Ｆ１に正の補正量β３を加算する。このとき、燃料消費率補正部４３は、平均車速が大きいほど、補正量β３を大きくする。補正量β３は平均車速に基づいて補正量β１と同様に設定される。なお、燃料消費率補正部４３は第１燃料消費率Ｆ１に１よりも大きい補正量β４を乗算してもよい。補正量β４は平均車速に基づいて補正量β１と同様に設定される。

また、ステップＳ３０５において、燃料消費率補正部４３は第１燃料消費率Ｆ１及び第２燃料消費率Ｆ２を補正してもよい。この場合、燃料消費率補正部４３は、上述したような方法で第１燃料消費率Ｆ１を高くし且つ第２燃料消費率Ｆ２を低くする。このとき、燃料消費率補正部４３は、平均車速が大きいほど、第１燃料消費率Ｆ１の補正量と第２燃料消費率Ｆ２の補正量との合計を大きくする。また、図６の制御ルーチンは図３の制御ルーチンと同様に変更可能である。

ハイブリッド車両の走行モードの設定条件を変化させて、ハイブリッド車両が低速走行するときの走行モードの変化をシミュレートした。このシミュレーションでは、図１に示された構成を有するハイブリッド車両が用いられた。

図８は、ハイブリッド車両の車速と、ドライバによって要求された走行出力とに基づいて走行モードが設定される比較例１のシミュレーション結果を示す。比較例１では、基本的に、ハイブリッド車両が低速走行するときには走行モードとしてＥＶモードが優先的に選択された。

図８には、機関運転フラグ、バッテリの充電率ＳＯＣ及びハイブリッド車両の車速のタイムチャートが示される。車速の変化は、ハイブリッド車両が住宅街を走行していることを想定して設定された。機関運転フラグは、走行モードが機関運転モードに設定されているときに１に設定され、走行モードが機関運転モードに設定されていないときにゼロに設定される。

比較例１のシミュレーション結果では、走行モードとして機関運転モードが間欠的に８回選択された。すなわち、内燃機関の間欠運転が８回行われた。また、充電率ＳＯＣが閾値まで低下したときにバッテリの強制充電が２回発生した。なお、強制充電が発生すると、走行モードが強制的に機関運転モードに設定される。

図９は、走行モードの設定に用いられる燃料消費率が補正されない比較例２のシミュレーション結果を示す。比較例２では、走行用の動力を出力するときの内燃機関の第１燃料消費率がバッテリに電力を蓄えるときの内燃機関の第２燃料消費率よりも高いときには走行モードがＥＶモードに設定され、第１燃料消費率が第２燃料消費率よりも低いときには走行モードが機関運転モードに設定された。また、比較例２では、ハイブリッド車両の車速に関わらず、第１燃料消費率及び第２燃料消費率は補正されなかった。

図９には、第１燃料消費率、第２燃料消費率、機関運転フラグ、バッテリの充電率ＳＯＣ及びハイブリッド車両の車速のタイムチャートが示される。図９の車速の変化は、図８の車速の変化と同一である。

比較例２のシミュレーション結果では、走行モードとして機関運転モードが間欠的に１８回選択された。すなわち、内燃機関の間欠運転が１８回行われた。また、バッテリの強制充電は発生しなかった。

図１０は、走行モードの設定に用いられる燃料消費率が補正される実施例のシミュレーション結果を示す。実施例では、比較例２と同様に、第１燃料消費率が第２燃料消費率よりも高いときには走行モードがＥＶモードに設定され、第１燃料消費率が第２燃料消費率よりも低いときには走行モードが機関運転モードに設定された。また、実施例では、比較例２と異なり、第２燃料消費率が補正され、具体的には、図７に示されるようなマップを用いて設定された補正量β１が第２燃料消費率から減算された。

図１０には、第１燃料消費率、補正後の第２燃料消費率、機関運転フラグ、バッテリの充電率ＳＯＣ及びハイブリッド車両の車速のタイムチャートが示される。図１０の車速の変化は、図８の車速の変化と同一である。

実施例のシミュレーション結果では、走行モードとして機関運転モードが間欠的に９回選択された。すなわち、内燃機関の間欠運転が９回行われた。また、バッテリの強制充電は発生しなかった。

上記のシミュレーションの結果、比較例１では燃費が２１．９８ｋｍ／Ｌとなり、比較例２では燃費が２３．５３ｋｍ／Ｌとなり、実施例では燃費が２３．１８ｋｍ／Ｌとなった。したがって、実施例では、比較例１よりも高く且つ比較例２よりも僅かに低い燃費を得ることができた。また、実施例における内燃機関の間欠運転の頻度は、比較例２における内燃機関の間欠運転の頻度よりも少なく、比較例１における内燃機関の間欠運転の頻度と同等であった。したがって、実施例では、内燃機関の燃費の悪化を抑制しつつ、住宅街走行時の騒音を軽減することができる。

なお、実施例では、第２燃料消費率を補正するために、ハイブリッド車両の平均車速が大きいほど、補正量β１が大きくされた。しかしながら、第１燃料消費率を高くする第１補正及び第２燃料消費率を低くする第２補正の少なくとも一方が行われれば、同様の効果が見込まれる。

以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。

例えば、第１モータジェネレータ１２は、電動機として機能しない発電機であってもよい。また、第２モータジェネレータ１６は、発電機として機能しない電動機であってもよい。また、動力分割機構１４が第２モータジェネレータ１６に機械的に接続され、第１モータジェネレータ１２が省略されてもよい。この場合、第２モータジェネレータ１６に分配された内燃機関１０の出力を用いて第２モータジェネレータ１６によって電力が発電され、発電された電力がバッテリ２０に蓄えられる。また、車両１は、外部電源からバッテリ２０を充電可能なプラグインハイブリッド車両であってもよい。

また、上述した実施形態は、任意に組み合わせて実施可能である。具体的には、第二実施形態は第三実施形態と組合せ可能である。この場合、図６の制御ルーチンにおいて、ステップＳ３０３とステップＳ３０４との間に、図５のステップＳ２０４が実行される。

１ ハイブリッド車両
１０ 内燃機関
１２ 第１モータジェネレータ
１６ 第２モータジェネレータ
２０ バッテリ
４０ ＥＣＵ
４１ 走行モード設定部
４２ 燃料消費率算出部
４３ 燃料消費率補正部
４４ 走行区域判定部

Claims (5)

1. 走行用の動力を出力可能な内燃機関及び電動機と、前記内燃機関の出力を用いて発電された電力を蓄えると共に前記電動機に電力を供給するバッテリとを備えたハイブリッド車両を制御する、ハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の運転が停止されて前記電動機のみの出力が走行用の動力として用いられるＥＶモード、又は前記内燃機関の出力が走行用の動力として用いられる機関運転モードに前記ハイブリッド車両の走行モードを設定する走行モード設定部と、
   走行用の動力を出力するときの前記内燃機関の第１燃料消費率と、前記バッテリに電力を蓄えるときの前記内燃機関の第２燃料消費率とを算出する燃料消費率算出部と、
   前記燃料消費率算出部によって算出された前記第１燃料消費率及び前記第２燃料消費率の少なくとも一方を補正する燃料消費率補正部と、
   前記ハイブリッド車両が住宅街を走行しているか否かを判定する走行区域判定部と
   を備え、
   前記走行モード設定部は、前記第１燃料消費率が前記第２燃料消費率よりも高いときには前記走行モードを前記ＥＶモードに設定し、前記第１燃料消費率が前記第２燃料消費率よりも低いときには前記走行モードを前記機関運転モードに設定し、
   前記燃料消費率補正部は、前記走行区域判定部によって前記ハイブリッド車両が住宅街を走行していると判定された場合には、前記第１燃料消費率を高くする第１補正及び前記第２燃料消費率を低くする第２補正の少なくとも一方を行い、前記走行区域判定部によって前記ハイブリッド車両が住宅街を走行していないと判定された場合には、前記第１補正及び前記第２補正を行わない、ハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記燃料消費率算出部は、前記内燃機関の出力のみによって得られる前記ハイブリッド車両の単位走行出力当たりの前記内燃機関の燃料消費量として前記第１燃料消費率を算出し、前記バッテリに蓄えられた全ての電力についての単位電力量当たりの前記内燃機関の燃料消費量として前記第２燃料消費率を算出する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記走行区域判定部は、前記ハイブリッド車両が所定距離を走行したときの該ハイブリッド車両の平均車速が所定値以下である場合に、前記ハイブリッド車両が住宅街を走行していると判定する、請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記ハイブリッド車両が走行しているときの時間帯を判定する時間帯判定部を更に備え、
   前記燃料消費率補正部は、前記走行区域判定部によって前記ハイブリッド車両が住宅街を走行していると判定され且つ前記時間帯判定部によって判定された時間帯が早朝又は深夜である場合には、前記第１補正及び前記第２補正の少なくとも一方を行い、前記走行区域判定部によって前記ハイブリッド車両が住宅街を走行していないと判定された場合又は前記時間帯判定部によって判定された時間帯が早朝及び深夜でない場合には、前記第１補正及び前記第２補正を行わない、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の制御装置。
5. 前記燃料消費率補正部は、前記ハイブリッド車両が所定距離を走行したときの該ハイブリッド車両の平均車速が大きいほど、補正される燃料消費率の補正量を大きくする、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の制御装置。

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