JPWO2013088563A1 - ハイブリッド車 - Google Patents

Abstract

ＥVモードからＨＶモードに切り換わるときのアクセル開度のばらつきを小さくする技術を提供する。ハイブリッド車の制御装置は、ＥＶモードで走行中に次の処理を実行する。制御装置は、アクセル開度が第１開度でモータの出力が出力上限値に達した場合は、第１開度からＨＶモードへ切り換えるべき切換開度までのアクセル開度増分を第１増分に設定する。制御装置は、アクセル開度が第１開度よりも大きい第２開度でモータの出力が出力上限値に達した場合は、第２開度から切換開度までのアクセル開度増分を、第１増分よりも小さい第２増分に設定する。モータの出力上限値に達したときのアクセル開度が大きい場合、ＨＶモードへの切換開度までの増分が小さく設定される。ＨＶ切換モードに切り換わるときのアクセル開度のばらつきが小さくなる。

Description

本発明は、エンジンを使わずモータのみで走行するＥＶモードと、エンジンとモータを併用して走行するＨＶモードを有する走行するハイブリッド車に関する。

ハイブリッド車の普及が拡大している。そして、バッテリ性能やモータ制御技術の向上に伴い、エンジンを使わずモータのみで走行するＥＶモードの使用割合（ＨＶモードとＥＶモードの使用時間の割合）も拡大している。しかしながら、やはり、モータだけでは大きい出力を出すことができず、エンジンとモータを併用するＨＶモードを使用する状況も依然として存在する。

ユーザの中には、できるだけＥＶモードで走行することを望むユーザも多い。そこで、ＥＶ走行モードの使用割合を増加させることに関する技術が例えば特許文献１や特許文献２にて提案されている。

ＥＶ走行モードの使用割合を増やすことは、エンジンの使用割合を減らすことに相当する。エンジンを使わないと、アクセルペダルが踏みこまれたときに駆動力（駆動トルク）が不足する可能性がある。特許文献１は、ＥＶモードにおいて加速性能が損なわれることを抑制する一つの技術を開示している。特許文献１の技術によれば、ハイブリッド車の制御装置は、アクセル開度の増加に応じて駆動トルクがＥＶ走行可能最大トルクに達すると、アクセル開度が所定量ｄＡＣＣさらに増加するまでＥＶ走行可能最大トルクを維持し、アクセル開度がｄＡＣＣを超えてさらに増加するとＥＶモードからＨＶモードに切り換える。特許文献１の技術によると、アクセル開度を低く抑えることなくＥＶモードを維持することができ、かつ、ＥＶモードにおける加速性が損なわれることが少ない。

特許文献２には、ＥＶモードからＨＶモードに切り換わるアクセル開度を表示する技術が開示されている。ユーザは、表示に基づき、ＥＶを維持するようにアクセル開度を調整することができる。

特開２００８−２３０４０９号公報 特開２０１１−５７１１５号公報

ハイブリッド車の制御装置は、モータだけでは出力が不足する場合にＨＶモードに切り換えるようにプログラムされている。ここで、ハイブリッド車の制御装置は、主に車速とアクセル開度に応じて出力を決定する。従って、アクセル開度が大きくなると、制御装置は、ＥＶモードからＨＶモードに切り換える。そのことを経験的に知っているユーザは、できるだけＨＶモードに切り換わらないようにアクセル開度を調整する。

他方、制御装置は、モータの出力に上限値（出力上限値）を設けている。出力上限値は、制御装置のプログラム上で定められている。出力上限値は、モータの定格最大出力ではなく、モータの温度やバッテリの残量（SOC：State Of Charge）などの状態によって定められる。例えば、モータの温度が高い場合、制御装置は、過熱を避けるためにモータの出力上限値を低くすることがある。制御装置は、車速とアクセル開度からモータの出力を決定するが、その値は出力上限値に制限される。即ち、制御装置は、モータの出力が出力上限値に達すると、アクセル開度がさらに大きくなってもモータ出力を出力上限値に制限する。そして、アクセル開度が、出力上限値に達したときのアクセル開度Prから所定の増分dPだけ増加すると、制御装置はエンジンを始動し、ＥＶモードからＨＶモードへ切り換える。このとき、アクセル開度がPrからPr＋ｄPの間は、モータ出力が出力上限値で一定である。

モータ出力が出力上限値に達するときのアクセル開度Prは車速に依存する。それゆえ、上記の増分dPが一定の場合、Pr+dP、即ち、ＥＶモードからＨＶモードに切り換わるアクセル開度は、ばらつくことになる。ＥＶモードからＨＶモードに切り換わるときのアクセル開度が一定でないことは、ＥＶモードを維持しようとアクセル開度を調整するユーザには不都合である。

本明細書は、ＥVモードからＨＶモードに切り換わるときのアクセル開度のばらつきを小さくする技術を提供する。

本明細書が開示する新規なハイブリッド車は、モータの出力パワーに出力上限値を設定するとともに、車速とアクセル開度に応じて出力上限値以下でモータの出力を調整する制御装置を備えている。さらに、ハイブリッド車の制御装置は、ＥＶモードで走行中、出力上限値に達したアクセル開度が高いほど、そのアクセル開度からエンジンを始動すべきアクセル開度（切換開度）までの増分に小さい値を設定する。なお、「エンジンを始動する」ことは、ＥＶモードからＨＶモードへ切り換えることと等価である。例えば、制御装置は、ＥＶモードで走行中に、アクセル開度が第１開度Pr1でモータの出力上限値（Fmax）に達した場合は、第１開度Pr1からＨＶモードへ切り換えるべき切換開度Pswまでのアクセル開度増分を第１増分dP1に設定する。制御装置は、アクセル開度が第１開度Pr1よりも大きい第２開度Pr2でモータの出力上限値（Fmax）に達した場合は、第２開度Pr2から切換開度Pswまでのアクセル開度増分を、第１増分dP1よりも小さい第２増分dP2に設定する。制御装置は、さらに、モータの出力が出力上限値（Fmax）に達したときのアクセル開度（第１開度Pr1、又は、第２開度Pr2）から切換開度までのアクセル開度領域においては、モータの出力が出力上限値に達する前のアクセル開度領域より、アクセル操作増加量に対するモータ出力増加量の割合を小さくする。切換開度Pswは、Pr1＋dP1とPr2＋dP2である。ここで、Pr1＜Pr２であり、また、dP1＞dP2であるから、｜Pr1−Pr2｜＞｜（Pr1＋dP1）−（Pr2＋dP2）｜となる。別言すれば、モータの上限値（Fmax）に達したときのアクセル開度がばらついても（Pr1とPr2）、それらの差分よりも、ＥＶモードからＨＶモードに切り換わるときの差分（｜（Pr1＋dP1）−（Pr2＋dP2）｜）が小さくなる。即ち、ＥＶモードからＨＶモードに切り換わるときのアクセル開度のばらつきが小さくなる。

本明細書が開示するハイブリッド車のより好ましい態様では、制御装置は、モータの出力が出力上限値Fmaxに達したときのアクセル開度に関わらずに、アクセル開度が一定の切換開度に達したらＥＶモードからＨＶモードに切り換える。決まったアクセル開度でＥＶモードからＨＶモードに切り換わるので、ユーザはＥＶモードを維持するようにアクセル開度を調整し易くなる。

制御装置は、より好ましくは、要求トルクが予め定められたトルク上限値を超えた場合にエンジンを始動するトルク依存エンジン始動処理を備える。この場合、制御装置は、運転者が操作するスイッチからの信号又はナビゲーションからの信号に基づいてトルク依存エンジン始動処理を停止する。

さらに制御装置は、次の処理を実行するのがよい。制御装置は、ＨＶモードに切り替わった後は、ＨＶモードからＥＶモードへの切換開度を、ＥＶモードからＨＶモードへの切換開度よりも低く設定する。同時に制御装置は、ＨＶモードからＥＶモードに切り替わった後の出力上限値を、ＨＶモードに切り換わる前のＥＶモードにおける出力上限値よりも高く設定する。一旦ＨＶモードに切り替わった後は、わずかなアクセル開度の減少ですぐにＥＶモードに戻るのではなく。ＨＶモードが維持されるのがよい。上記のアルゴリズムを実装すれば、頻繁なモード切換を回避することができる。

なお、制御装置は、アクセル開度が、第１開度から切換開度までの間にある場合、又は、第２開度から切換開度までの間にある場合には、モータの出力を第１開度に達したときのモータ出力に維持してもよい。あるいは、制御装置は、アクセル開度が、第１開度から切換開度までの間にある場合、又は、第２開度から切換開度までの間にある場合には、アクセル開度の増加に応じてモータ出力上限値を漸増させるとともに、モータ出力上限値の範囲内でモータ出力を漸増させてもよい。

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。

ハイブリッド車のシステムブロック図を示す。 要求トルクを決めるグラフ（車速−要求トルクの関係）の一例を示す。 ２つのＥＶモードの相違を説明するグラフ（アクセル開度と出力の関係）である。 異なる車速におけるモード切換の例を示すグラフである。 ＥＶモードからＨＶモードへの遷移とＨＶモードからＥＶモードへの遷移の違いを説明する図である。 要求トルクに応じたＥＶ／ＨＶモード切換処理を説明するグラフである。 ＥＶモード切換処理のフローチャート図である。 異なる車速におけるモード切換（変形例）を示すグラフである。

図面を参照して実施例のハイブリッド車１００を説明する。ハイブリッド車１００は、モータ１２のみで走行するＥＶモードと、モータ１２とエンジン１９を併用して走行するＨＶモードを自動的に切り替えながら走行する。なお、詳しくは後述するが、ＥＶモードには２種類のモード（第１ＥＶモードと第２ＥＶモード）がある。

まず、ハイブリッド車１００の駆動機構系を説明する。ハイブリッド車１００は、駆動源として、２個のモータ（第１モータ１２ａ及び第２モータ１２ｂ）と、エンジン１９を備えている。２個のモータ１２ａ、１２ｂとエンジン１９の出力トルクは、動力分配機構１４で適宜に分配／合成され、車軸１５へ伝達される。車軸１５はデファレンシャル１６を介して駆動輪１７と連動する。大きな駆動力（トルク）が必要とされる場合にはエンジン１９とともに第２モータ１２ｂを駆動する（ＨＶモード）。第１モータ１２ａは、主にスタータと発電機として用いられるが、さらに大きい駆動力が必要とされる場合には、バッテリの電力によって第２モータ１２ｂとともに第１モータ１２ａも駆動する。それらの駆動力（トルク）は動力分配機構１４にて合成され、車軸１５を介して駆動輪１７に伝達される。さほど大きな駆動力が必要とされない場合、例えば一定速度で走行する場合には、エンジン１９を停止し、第２モータ１２ｂのみで走行する（ＥＶモード）。他方、メインバッテリ５の残容量が少なくなると、エンジン１９を始動し、動力分配機構１４によってエンジン１９のトルクを車軸１５と第１モータ１２ａへ振り分ける。エンジン１９の駆動力によって駆動輪１７を駆動しながら、第１モータ１２ａを駆動し発電する。また、運転者がブレーキペダルを踏んだ場合、車軸１５をモータ１２ａ、１２ｂと直結状態とし、車両の運動エネルギによってモータ１２ａ、１２ｂをその出力軸側から逆駆動し、発電する。即ち、ハイブリッド車１００は、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換し、その電力によってメインバッテリ５を充電する。

第１モータ１２ａは、前述したように、ＥＶモードからＨＶモードに移行する際にエンジン１９を始動するスタータとしても機能する。なお、動力分配機構１４はプラネタリギアであり、そのサンギアが第１モータ１２ａに連結しており、そのプラネタリキャリアがエンジン１９に連結しており、そのリングギアが車軸１５に係合している。第２モータ１２ｂは別のギアを介して車軸１５に係合している。モータ１２ａ、１２ｂとエンジン１９は、制御装置４によって制御される。

なお、ハイブリッド車１００は、実際には、機能ごとに備えられた多数の制御装置を備えており、それら多数の制御装置が協働することによって、一つの車両システムとして機能する。しかし本明細書では説明を簡略化するため、物理的に複数の制御装置に分かれていても、それらを「制御装置４」で総称する。

第１モータ１２ａや第２モータ１２ｂを駆動するための電力はメインバッテリ５から供給される。メインバッテリ５の出力電圧は例えば３００［Ｖ］である。メインバッテリ５は、システムメインリレー７を介して第１コンバータ８に接続される。システムメインリレー７は、メインバッテリ５と車両の駆動システムを接続したり切断したりするスイッチである。システムメインリレー７は、制御装置４によって切り換えられる。

第１コンバータ８は、メインバッテリ５の電圧をモータ駆動に適した電圧（例えば６００［Ｖ］）まで昇圧する。第１コンバータ８の出力は第１インバータ９ａと第２インバータ９ｂに送られる。第１インバータ９ａは、第１コンバータ８が出力した直流電力を所定の周波数の交流電力に変換して第１モータ１２ａへ供給する。第２インバータ９ｂは、第１コンバータ８が出力した直流電力を所定の周波数の交流電力に変換して第２モータ１２ｂへ供給する。なお、車両の減速エネルギを利用して第１モータ１２ａや第２モータ１２ｂが発電を行う場合、それらのモータが発電した交流電力（回生電力）は、インバータ９ａ、９ｂによって直流電力に変換され、さらに第１コンバータ８によってメインバッテリ５の出力電圧相当に降圧される。このようにハイブリッド車１００は、回生電力によってメインバッテリ５を充電することができる。

メインバッテリ８の出力はまた、第２コンバータ３７へも送られる。第２コンバータ３７は、第１コンバータ８の出力電圧（例えば６００［Ｖ］）を、他の電子デバイスを駆動するのに適した電圧（例えば１２［Ｖ］）に降圧する降圧ＤＣＤＣコンバータである。第２コンバータ３７は、１２［Ｖ］の低圧で駆動されるデバイス（小電力デバイス）へ電力を供給する。小電力デバイスには、例えば、ルームライト、カーオーディオ、カーナビゲーション２４などがある。また、車載の様々な制御装置の回路も、「小電力デバイス」に含まれる。第１コンバータ８、第２コンバータ３７、第１インバータ９ａ、及び、第２インバータ９ｂへの指令であるＰＷＭ信号を生成する制御装置４も、１２［Ｖ］駆動のデバイスの一つである。以下では、１２［Ｖ］駆動のデバイス群をまとめて「補機」と総称する。図１の文字「ＡＵＸ」は、補機群を意味している。

第２コンバータ３７の出力は、１２［Ｖ］のサブバッテリ３８にも供給される。即ち、モータ駆動用の高出力高容量のメインバッテリ５の電力を使って、サブバッテリ３８の充電と、補機への電力供給が行われる。１２［Ｖ］出力のサブバッテリ３８は、メインバッテリ５からの電力供給を受けられないときに補機へ電力を供給する目的で備えられている。即ち、サブバッテリ３８は、システムメインリレー７が開放されている間、補機へ電力を供給する。

制御装置４は、車両の様々なセンサのデータやほかのデバイスからの信号に基づいて、モータ１２ａ、１２ｂとエンジン１９を制御する。制御装置４が用いるセンサには、例えば、メインバッテリ５の残量（SOC：State Of Charge）を計測するバッテリセンサ６、モータ１２ａ、１２ｂのそれぞれの回転数を計測する回転数センサ１３、車速センサ１８、アクセル開度を計測するペダルセンサ２３がある。また、制御装置４は、カーナビゲーション２４、運転席に設けられたモード選択スイッチ２２からの信号に基づいてもモータ１２ａ、１２ｂとエンジン１９を制御する。また制御状態は、運転席に備えられたモニタ２５に表示される。

制御装置４は、車速とアクセル開度に基づいて、エンジン１９を停止し第２モータ１２ｂのみで走行するＥＶモードと、エンジン１９を始動し、エンジン１９と第２モータ１２ｂを併用して走行するＨＶモードを切り換える。なお、第１モータ１２ａは、場合に応じて第２モータ１２ｂとともに利用される。その切換処理についての説明に先立って、アクセル開度と、要求トルク、バッテリ出力、及び、モータ出力の関係を説明する。

図２は、種々のアクセル開度Pにおける車速Spと要求トルクＴrqの関係を示すグラフである。「要求トルク」とは、「運転者が要求するトルク」という意味であり、車速とアクセル開度に基づいて予め定められている。図２のグラフの関係は、予め制御装置４に記憶されている。制御装置４は、現在の車速Spと現在のアクセル開度Pから、要求トルクTrqを求める。例えば、現在のアクセル開度Pが６０％であり、現在の車速がSpcであれば図２のグラフより要求トルクはTrqcとなる。制御装置４は、次いで、要求トルクTrq［Ｎｍ］を目標出力Ftgt［Ｗ］に換算する。トルク［Ｎｍ］と出力［Ｗ］の間には、［出力（Ｗ）］＝0.1047×［回転数（rpm）］×［トルク（Nm）］の関係がある。制御装置４は、この式を用いて駆動システムが出力すべき目標出力Ftgtを求める。図２から明らかなとおり、同じアクセル開度であっても、車速に依存して要求トルク、即ち、目標出力Ftgtが変化する。なお、「目標出力」がモータへの指令値に相当するので、ＥＶモードにおける「目標出力」は「モータ出力」に相当する。

ＥＶモードとＨＶモードの切換処理について説明する。概していえば、制御装置４は、アクセル開度が小さいときにはＥＶモードを選択し、アクセル開度が大きいとＨＶモードを選択する。図３に、アクセル開度と目標出力Ftgtの関係の一例を示す。制御装置４は、２つのＥＶモードを有している。ＥＶモード１（第１ＥＶモード）は、アクセル開度がPsw1を超えた場合にＥＶモードからＨＶモードへ切り換えるモードである。ＥＶモード２（第２ＥＶモード）は、アクセル開度がＰsw2を超えた場合にＥＶモードからＨＶモードへ切り換えるモードである。ＥＶモード２における切換開度Psw2は、ＥＶモード１における切換開度Psw1よりも大きい。ただし、ＥＶモード２におけるモータ出力上限値Fout2は、ＥＶモード１におけるモータ出力上限値Fout1よりも小さい。ここで、モータ出力上限値Foutは、モータへの指令値の上限値であり、先に説明した目標出力Ftgtの上限値に相当する。即ち、アクセル開度が切換開度Pswよりも小さい範囲では、制御装置４は、算出された目標出力Ftgtがモータ出力上限値Foutを超えた場合、モータへ指令する目標出力をモータ出力上限値Foutに制限する。図３の例では、ＥＶモード２の場合、アクセル開度Ｐ＝Pr1において目標出力Ftgtがモータ出力上限値Fout2に達し、アクセル開度P＞Pr1では、制御装置４は、目標出力Ftgtをその上限値Fout2に制限する。アクセル開度Pが切換開度Psw2を超えた場合、制御装置４はエンジン１９を始動し、ＨＶモードに移行する。エンジンが始動すると、モータの出力にエンジンの出力が加わるため、車両の駆動力（出力）はステップ状に増加する。

ＥＶモード１の場合、切換開度Psw＝Psw2において目標出力Ftgtがモータ出力上限値Fout1（Fout1＞Fout2）に達する。切換開度Psw=Psw2を超えると制御装置４は直ちにエンジンを始動し、ＨＶモードに移行する。目標出力Ftgtがモータ出力上限値Fout1を超えると直ちにエンジンの駆動力が加わるので、実際の出力は切換開度Psw2の前後で連続的に増加する。

上記のＥＶモード１とＥＶモード２をまとめると次の通り表現できる。制御装置４は、ＥＶモード１（第１ＥＶモード）では、ＥＶモードにおけるモータ出力上限値Fmaxを第１出力上限値Fout1に設定するとともに、ＥＶモードからＨＶモードに切り換えるアクセルの切換開度Pswを第１開度Psw1に設定する。制御装置４は、ＥＶモード２（第２ＥＶモード）では、ＥＶモードにおけるモータ出力上限値Fmaxを第１出力上限値Fout1よりも低い第２出力上限値Fout2に設定するとともに、ＥＶモードからＨＶモードに切り換えるアクセルの切換開度を、第１切換開度Psw1よりも大きい第２切換開度Psw2に設定する。

ＥＶモード２（第２ＥＶモード）についてさらに詳しく説明する。先に述べたように、目標出力Ftgtはアクセル開度のみならず車速にも依存する。即ち、同じアクセル開度であっても車速が異なれば目標出力Ftgtも異なる。図４に、車速が異なる場合のアクセル開度と目標出力Ftgtの関係を示す。実線のグラフは、車速Sp＝Sp1の場合を示す。破線のグラフは、車速Sp＝Sp2の場合を示す。ここで、Sp1＞Sp2である。図２から明らかなとおり、同じアクセル開度であっても、車速が低いほど、目標トルクTtgtは大きくなるが、目標出力Ftgtは小さくなることに留意されたい（出力＝トルク×回転数であるから）。

図４の例では、車速Sp=Sp1の場合、第１開度Pr1で目標出力Ftgtはモータ出力上限値Fout2に達し、アクセル開度PがPsw2に達するまでは目標出力はモータ出力上限値Fout2に維持される。アクセル開度P=Psw2はＥＶモード２の切換開度であり、アクセル開度Pが切換開度Psw2を超えると制御装置４は、ＥＶモード２からＨＶモードに切り換える。ここで、制御装置４は、アクセル開度Pが第１開度Pr1でモータ出力上限値Fout2に達した場合は、第１開度Pr1からＨＶモードへ切り換えるべき切換開度Psw2までのアクセル開度増分に第１増分dP1を設定する。

他方、車速Sp=Sp2（＜Sp1）の場合、第２開度P=Pr2で目標出力Ftgtはモータ出力上限値Fout2に達する（図４の破線参照）。この場合も、アクセル開度PがPsw2（即ち切換開度）に達するまでは、目標出力Ftgtはモータ出力上限値Fout2に維持される。アクセル開度がPsw2を超えると制御装置４は、車速Sp=Sp1の場合と同様に、ＥＶモード２からＨＶモードに切り換える。ここで、制御装置４は、アクセル開度Ｐが第２開度Pr2でモータ出力上限値Fout2に達した場合は、第２開度Pr2からＨＶモードへ切り換えるべき切換開度Psw2までのアクセル開度増分に第２増分dP2を設定する。図４から明らかなとおり、第２増分dP2は、第１増分dP1よりも小さい。

以上のとおり、ハイブリッド車１００は、ＥＶモード２において、モータ出力上限値Fout2に達したときのアクセル開度が高いほど（Pr2＞Pr1）、そのときのアクセル開度から切換開度Psw2までの増分値を小さく設定する（dP2＜dP1）。モータ出力上限値Fout2に達したときのアクセル開度が異なる場合でも、ＨＶモードに切り換わる切換アクセル開度Psw2は一定である。ユーザは、ＥＶモードを維持するために、切換開度Psw2以下となるようにアクセル開度を調整することが容易となる。

次に、ＨＶモードからＥＶモードへの切り換え処理について説明する。図５に、ＥＶモードからＨＶモードへの切り換える場合と、ＨＶモードからＥＶモードへの切り換える場合について、アクセル開度Pと目標出力Ftgtの関係を示す。実線がＥＶモードからＨＶモードへの切り換えを示し、破線がＨＶモードからＥＶモードへの切り換えを示す。ここでのＥＶモードは、先に説明したＥＶモード２である。

ＥＶモードからＨＶモードへの切り換えは、先に説明したとおり、アクセル開度P＝第１開度Pr1にて目標出力Ftgtがモータ出力上限値Fout2に達し、第１開度Pr1から切換開度Psw2までの間は目標出力Ftgtはモータ出力上限値Fout2に制限される。アクセル開度が切換開度Psw2を超えたら制御装置４は、エンジンを始動し、ＨＶモードに移行する。

ＨＶモードに切り換わると、制御装置４は、モータ出力上限値をFout2からFout1へ引き上げる。なお、モータ出力上限値Fout1は、先に説明したＥＶモード１のときのモータ出力上限値に相当する。また制御装置４は、ＨＶモードからＥＶモードへ切り換える切換開度にPsw1を設定する。ここで、Psw1＜Psw2である。即ち、制御装置４は、ＨＶモードに切り換わった後は、ＨＶモードからＥＶモードへの切換開度Psw1を、ＥＶモードからＨＶモードへの切換開度Psw2よりも低く設定するとともに、ＨＶモードからＥＶモードに切り換わった後のモータ出力上限値Fout1を、ＨＶモードに切り換わる前のモータ出力上限値Fout2よりも高くに設定する。

以上の処理により、一旦ＨＶモードに切り換わった後は、ＥＶモードとＨＶモードの間でいわゆるハンチングが起きることが防止される。

制御装置４は、上記した処理とは独立に、要求トルクTrqが所定の閾値トルクTswを超えるとエンジンを始動する処理（トルク依存エンジン始動処理）を実行している。そのトルク依存エンジン始動処理について説明する。なお、「エンジンを始動する」とは、ＥＶモードからＨＶモードへ切り換えに他ならない。

図６に要求トルクＴrqと車速Spの関係を示したグラフを示す。図６のグラフは図２のグラフと同じである。先に説明したように、同じアクセル開度でも、要求トルクは車速に依存して変化する。トルク依存エンジン始動処理では、制御装置４は、車速とアクセル開度によって決まる要求トルクTrqをモニタし、要求トルクTrqが予め定められた切換トルクTswを超えた場合、エンジンを始動し、ＥＶモードからＨＶモードへ切り換える。例えば、図６において、アクセル開度Ｐ＝６０％の場合を想定する。現在の車速Sp=Sp2の場合、要求トルクTrqは切換トルクTswより小さいので制御装置４はＥＶモードを維持する。例えば急な坂道を登ると、同じアクセル開度であっても車速が低下する。アクセル開度が６０％のままでも車速がSp1まで落ちると要求トルクTrqは切換トルクTswを上回る。それゆえ、制御装置４は、エンジンを始動し、ＥＶモードからＨＶモードへ切り換える。なお、先に述べたＥＶモード２の間は、制御装置４は、このトルク依存エンジン始動処理を停止する。

ＥＶモード１とＥＶモード２は、運転席に備えられたモード選択スイッチ２２（図１参照）によって切り換えられる。即ち、ＥＶモード１とＥＶモード２は、ユーザの意思によって切り換えられる。また、ＥＶモード１とＥＶモード２は、カーナビゲーション２４からの信号によっても切り換えられる。例えば、市街地では経済的な運転が望まれるので、車両の現在位置が市街地である場合、カーナビゲーション２４は、ＥＶモード２を選択することを要求する信号を制御装置４へ送信する。制御装置４は、カーナビゲーション２４からの信号に基づき、他の車両の状態（例えばバッテリのＳＯＣ）が許容すれば、ＥＶモード１からＥＶモード２へ切り換える。

ＥＶモード切換処理のフローチャートを図７に示す。制御装置４は、まず、ＥＶ走行継続の要求があるか否かをチェックする（Ｓ２）。本実施例の場合、いくつかの「ＥＶ走行継続の要求」が想定される。一つは運転席に備えられたモード選択スイッチ２２からの信号である。運転者によってＥＶモード１が選択されることが、「ＥＶ走行継続要求」の一つに相当する。また、ナビゲーションからのＥＶモード２選択の信号も、「ＥＶ走行継続要求」の一つに相当する。

制御装置４は、ＥＶ走行継続の要求がある場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＥＶモード２を選択し（Ｓ３）、そうでない場合にはＥＶモード１を選択する（Ｓ１３）。ＥＶモード１を選択した場合には、制御装置４は、先に説明したトルク依存エンジン始動処理を開始し（Ｓ１４）、ＥＶモードのときのモータ出力上限値にFout1を設定する（Ｓ１５）。

他方、ＥＶモード２を選択した場合、制御装置４は、トルク依存エンジン始動処理を停止し（Ｓ４）、ＥＶモードのときのモータ出力上限値にFout2を設定する（Ｓ５）。ここで、Fout2＜Fout1である。

モータ出力上限値を設定した後のＥＶモードからＨＶモードへの切り換え処理は先に説明した通りである。即ち、制御装置は、アクセル開度Pが切換開度Pswに達したらエンジンを始動し、ＨＶモードに移行する（Ｓ６〜Ｓ８）。なお、ＥＶモード１の場合は切換開度=Psw1であり、ＥＶモード２の場合は切換開度＝Psw2である。エンジン始動に先だって、制御装置４は、モータ出力上限値をFout1に戻す（Ｓ７）。即ち、ＥＶモード２の場合、モータ上限値はFout1よりも低いFout2に設定されているが、制御装置４は、エンジン始動に先だってモータ出力上限値をFout1へ引き上げる。これは、走行用の駆動力とエンジン始動のための駆動力を同時に出力するには、モータ出力上限値Fout2では、低すぎる可能性があるからである。モータ出力上限値を引き上げたのち、制御装置４は、エンジンを始動する（Ｓ８）。制御装置４は、所定の制御周期毎に図７の処理を繰り返す。

次にＥＶモード２における、ＥＶモードからＨＶモードへの切り換え処理の変形例を説明する。図８に、変形例におけるアクセル開度Pと目標出力Ftgtの関係を示す。車速Sp＝Sp1の場合、アクセル開度P＝Pr1で目標出力がモータ出力上限値Fout２に達する。このとき、制御装置４は、ＥＶモード２からＨＶモードへ切り換えるアクセル開度（切換開度Psw）にPsw2a＝Ppr1＋dP1を設定する。他方、車速Sp＝Sp2（＜Sp1）の場合、アクセル開度P＝Pr2（＞Pr1）で目標出力Ftgtがモータ出力上限値Fout２に達する。このとき、制御装置４は、ＥＶモード２からＨＶモードへ切り換える切換開度PswにPsw2ｂ＝Ppr２＋dP2を設定する。ここで、dP2＜dP1である。すなわち、制御装置４は、アクセル開度が第１開度Pr1でモータ出力上限値Fout2に達した場合は、第１開度Pr1からＨＶモードへ切り換えるべき切換開度Psw2aまでのアクセル開度増分に第１増分dP1を設定し、アクセル開度が第１開度Pr1よりも大きい第２開度Pr2でモータ出力上限値Fout2に達した場合は、第２開度Pr2から切換開度Psw2bまでのアクセル開度増分として、第１増分dP1よりも小さい第２増分dP2を設定する。図８に明示されているように、車速が異なる場合（Sp1とSp2）、モータ出力上限値Fout2に達するアクセル開度の相違（Pr2−Pr1）が大きくとも、ＥＶモードからＨＶモードに切り換える切換開度の相違（Psw2b−Psw2a）は、（Pr2−Pr1）よりも小さくなる。即ち、ＥＶモードからＨＶモードに切り換わる切換アクセル開度の変動（Psw2b−Psw2a）は、モータ出力上限値Fout2に達するアクセル開度の変動（Pr2−Pr1）よりも小さくなる。ユーザは、ＨＶモードに切り換わらないようにアクセル開度を制御するのが容易となる。

ＥＶモード２の効果について補足する。ＥＶモード２は、ＥＶモード１と比較して、ＨＶモードに移行する切換開度Pswを大きくし、モータ出力上限値Fmaxは下げる。モータ出力上限値Fmaxは、概ね、メインバッテリ５の出力上限値Wmaxに対応する。即ち、モータの出力上限値をFout1からFout2へ下げることは、メインバッテリ５の出力上限値Wmaxを下げることに通じる。従ってＥＶモード２は、モータの出力は低く抑えられるがメインバッテリ５の消費電力も抑えられる。従って、ＥＶモード２は、メインバッテリ５の劣化を抑制する利点がある。従来、ＥＶモードを多用したい場合には、大きな駆動力が得られるように、モータの出力上限値（あるいはバッテリの出力上限値）を高めていた。しかしながら、モータの出力上限値（あるいはバッテリの出力上限値）を高めると、メインバッテリ５が過熱し易くなり、制御装置がＥＶモードを禁止されるケースが増える。即ち、モータの出力上限値（あるいはバッテリの出力上限値）を高めることは、必ずしもＥＶモードの使用割合の増加につながらない。本明細書が開示する技術では、従来と逆に、ＥＶモードを多用したいユーザのために、モータの出力上限値を下げるモードを用意する。モータの出力上限値を下げ、メインバッテリ５の過熱を抑制することによって、長時間ＥＶモードを維持することができる。

実施例の技術に関する留意点を述べる。実施例では、ＥＶモード１（第１ＥＶモード）とＥＶモード２（第２ＥＶモード）は、運転席に備えられたモード選択スイッチ２２からの信号、あるいは、カーナビゲーション２４からの信号で切り換えられた。モードの切り換えは、それらだけではなく、インフラストラクチャからの信号により切り換えられてもよい。例えば、将来的に、大都市の中心エリアなど、特定エリアではＥＶモード優先が義務付けられるかもしれない。そのような場合は、車両の外部に設置された通信装置（即ちインフラストラクチャ）からの信号により、モード切り換えが行われるようにしてもよい。

また、上記の実施例では、制御装置４は、モータ出力上限値Fmaxを下げた。上述したように、モータの出力上限値Fmaxを下げるとメインバッテリ５の出力上限値Wmaxも下がる。従って制御装置４は、モータ出力上限値Fmaxを下げることに代えて、メインバッテリ５の出力上限値Wmaxを下げてもよい。また、要求トルクに上限値を設け、その上限値を下げることによっても、メインバッテリ５の出力が下がるので、実施例と同様の効果、即ち、メインバッテリ５の劣化抑制効果を得ることができる。それゆえ、制御装置４は、モータ出力上限値Fmaxを下げる代わりに要求トルクの上限値を下げてもよい。

なお、制御装置４は、モータ出力上限値を任意に設定できるのではないことに留意されたい。モータ出力上限値の設定可能な上限は、ハイブリッドシステムのハードウエア的な要件と、モータの温度で定まる。制御装置４は、設定可能な範囲内で、上記実施例の処理に従ってモータ出力上限値Fmaxを定める。同様に、メインバッテリ出力上限値の設定可能な上限は、バッテリ残量SOCとバッテリ温度で定まる。制御装置４は、設定可能な範囲内で、バッテリ出力上限値Wmaxを定める。

ハイブリッド車１００の制御装置４は、上記した第１ＥＶモードと第２ＥＶモードの他に、ＣＤモード（Charge Depletingモード：バッテリ残量優先消費モード）とＣＳモード（Charge Sustainingモード：バッテリ残量保持モード）を有する。ＣＤモードとＣＳモードは、ＥＶモードとＨＶモードの切り換えの基準が異なる。概略すると、ＣＤモードは、ＥＶモードを優先させるモードであり、ＣＳモードはＨＶモードを優先させるモードである。なお、説明を簡単にするため、以下では、ＨＶモードに移行して、バッテリ残量ＳＯＣを目標値に維持し易くするモードを非ＣＤモードと称することにする。

ＣＤモードは、概していえば、ＥＶモードの使用割合が増加するように、ハイブリッドシステムを制御するモードである。ＣＤモードでは、制御装置４は、エンジン始動を全面的に禁止する処理や、アクセルのエンジン始動閾値付近で不感帯を設ける処理や、メインバッテリの使用範囲を拡大する処理などを行い、各種のエンジン始動閾値をＥＶ走行が持続され易いように設定する。

ＣＤモードと非ＣＤモードを具体的に説明する。ＣＤモードは、エンジン１９を停止して第２モータ１２ｂのみによる走行（即ちＥＶモード）を優先するモードである。非ＣＤモードは、エンジン１９を駆動し、エンジン１９の駆動力で第１モータ１２ａを回転させて発電させ、メインバッテリ５の残量ＳＯＣを所定量に維持するモードである。制御装置４は、メインバッテリ５の残量ＳＯＣに基づいて、ＣＤモードと非ＣＤモードを自動的に切り換える。具体的には、制御装置４は、残量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣよりも高ければ、ＣＤモードを選択し、残量ＳＯＣが閾値ＳＯＣよりも低い場合は、非ＣＤモードを選択する。非ＣＤモードの場合、制御装置４は、残量ＳＯＣが上記閾値ＳＯＣを維持するようにエンジン１９と第１モータ１２ａを制御する。

実施例の制御装置４は、ＣＤモードが選択されている間にモード選択スイッチ２２が押されると、第１ＥＶモードから第２ＥＶモードに切り換え、バッテリ出力上限値Ｗmaxを下げる。また、制御装置４は、ＣＳモードが選択されている間にモード選択スイッチ２２が押されると、ＣＤモードに切り換えてから第２ＥＶモードに移行する。

本明細書が開示する技術は、車両への外部からの情報入力（例えば、運転者によるスイッチ操作、ナビゲーションからの信号、あるいは、インフラストラクチャからの信号）による車両に対するＥＶ走行実行要求がある場合のＥＶ走行時には、エンジンの始動を完全に禁止するハイブリッド車に対しても適用可能であることに留意されたい。

実施例の制御装置は、次の２つのＥＶモード（第１ＥＶモードと第２ＥＶモード）を切り換え可能にプログラムされている。第１ＥＶモードでは、制御装置は、ＥＶモードにおけるモータ出力上限値Fmaxを第１出力上限値Fout1に設定するとともに、ＥＶモードからＨＶモードに切り換える切換アクセル開度を第１開度に設定する。第２ＥＶモードでは、制御装置は、ＥＶモードにおけるモータ出力上限値Fmaxを第１出力上限値Fout1よりも低い第２出力上限値Fout2に設定するとともに、ＥＶモードからＨＶモードに切り換える切換アクセル開度を、第１切換開度よりも大きい第２切換開度に設定する。これに対して、上記説明したように、モータの出力上限値Fmaxを下げるとバッテリの出力上限値Wmaxも下がる。従って、実施例ではモータ出力上限値Fmaxを下げたが、これに代えてバッテリの出力上限値Wmaxを下げても同じ効果が得られる。即ち、制御装置は、次の２つのＥＶモードを切り換え可能にプログラムされていてもよい。第１ＥＶモードでは、制御装置は、ＥＶモードにおけるバッテリ出力上限値Wmaxを第１出力上限値Wout1に設定するとともに、ＥＶモードからＨＶモードに切り換える切換アクセル開度を第１開度に設定する。第２ＥＶモードでは、制御装置は、ＥＶモードにおけるバッテリ出力上限値Wmaxを第１出力上限値Wout1よりも低い第２出力上限値Wout2に設定するとともに、ＥＶモードからＨＶモードに切り換える切換アクセル開度を、第１切換開度よりも大きい第２切換開度に設定する。

ハイブリッド車１００の制御装置４は、さらに、第２ＥＶモードにおいてＥＶモードからＨＶモードへ切り換える際、エンジンを始動するのに先立ってモータ出力上限値Ｆmaxを第２出力上限値Fout2から第１出力上限値Fout1へ引き上げることが好ましい。モータ出力上限値を下げたままだと、エンジン始動に要するモータ駆動力が不足する虞がある。モータの出力上限値を引き上げることによって、エンジンを確実に始動することができる。制御装置４は、モータ出力上限値Fmaxに代えてバッテリ出力上限値Wmaxを、エンジンを始動するのに先立って引き上げてもよい。

実施例が開示する技術において、モータ出力上限値は厳密に一定の値である必要はなく、アクセル開度が第１開度（又は第２開度）から切換開度までの間に、バッテリに悪影響を与えない範囲で、モータ出力上限値を増加させてモータの出力を微増させるものであってもよい。具体的には、図４の例では、車速Sp＝Sp1の場合、アクセル開度Pが第１開度Pr1で目標出力Ftgtはモータ出力上限値Fout2に達し、アクセル開度PがPsw2に達するまでは目標出力はモータ出力上限値Fout2に維持された。ここで、アクセル開度Pが第１開度Pr1から切換開度Psw2の間、制御装置４は、アクセル開度の増加に伴いモータ出力上限値をFout2から漸増させ、それに合わせて目標出力Ftgtを漸増させてもよい。制御装置は、モータの出力が出力上限値（Fmax）に達したときのアクセル開度（第１開度Pr1、又は、第２開度Pr2）から切換開度までのアクセル開度領域においては、モータの出力が出力上限値に達する前のアクセル開度領域より、アクセル操作増加量に対するモータ出力増加量の割合を小さくすればよい。

本明細書が開示する技術は、外部の電源から充電が可能ないわゆるプラグインハイブリッド車に適用することもできる。

本発明の代表的かつ非限定的な具体例について、図面を参照して詳細に説明した。この詳細な説明は、本発明の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。また、開示された追加的な特徴ならびに発明は、さらに改善されたハイブリッド車を提供するために、他の特徴や発明とは別に、又は共に用いることができる。

また、上記の詳細な説明で開示された特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本発明を実施する際に必須のものではなく、特に本発明の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、上記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本発明の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。

本明細書及び／又はクレームに記載された全ての特徴は、実施例及び／又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

Claims (6)

1. エンジンを使わないで走行するＥＶモードと、エンジンとモータを併用して走行するＨＶモードを有するハイブリッド車であり、
   モータの出力上限値を設定するとともに、車速とアクセル開度に応じて出力上限値以下でモータの出力を調整する制御装置を備えており、
   ＥＶモードで走行中に制御装置は、
   アクセル開度が第１開度でモータの出力が出力上限値に達した場合は、第１開度からＨＶモードへ切り換えるべき切換開度までのアクセル開度増分を第１増分に設定し、
   アクセル開度が第１開度よりも大きい第２開度でモータの出力が出力上限値に達した場合は、第２開度から切換開度までのアクセル開度増分を、第１増分よりも小さい第２増分に設定し、
   モータの出力が出力上限値に達したときのアクセル開度から切換開度までのアクセル開度領域においては、モータの出力が出力上限値に達する前のアクセル開度領域より、アクセル操作増加量に対するモータ出力増加量の割合を小さくする、
   ことを特徴とするハイブリッド車。
2. 制御装置は、アクセル開度が、第１開度から切換開度までの間にある場合、又は、第２開度から切換開度までの間にある場合には、モータの出力を第１開度に達したときのモータ出力に維持する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。
3. 制御装置は、アクセル開度が、第１開度から切換開度までの間にある場合、又は、第２開度から切換開度までの間にある場合には、アクセル開度の増加に応じてモータ出力上限値を漸増させるとともに、前記モータ出力上限値の範囲内でモータ出力を漸増させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。
4. 制御装置は、モータの出力が出力上限値に達したときのアクセル開度に関わらずに、アクセル開度が一定の切換開度に達したらＥＶモードからＨＶモードに切り換えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド車。
5. 制御装置は、
   車速とアクセル開度から定められる要求トルクが予め定められたトルク上限値を超えた場合にエンジンを始動するトルク依存エンジン始動処理を実行可能であり、
   運転者が操作するスイッチからの信号又はナビゲーションからの信号に基づいて前記トルク依存エンジン始動処理を停止する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車。
6. ＨＶモードに切り換わった後は、制御装置は、ＨＶモードからＥＶモードへの切換開度を、ＥＶモードからＨＶモードへの切換開度よりも低く設定するとともに、
   ＨＶモードからＥＶモードに切り換わった後の出力上限値を、ＨＶモードに切り換わる前の出力上限値よりも高く設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のハイブリッド車。

Images