KR20090057322A - 하이브리드 차량의 표시장치, 하이브리드 차량, 및 하이브리드 차량의 표시방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 표시장치, 하이브리드 차량, 및 하이브리드 차량의 표시방법 Download PDF

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나오토 스즈키
모토히로 나카시마
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

표시부(55)는, 제 1 표시부(110)와, 제 2 표시부(112)를 포함한다. 제 1 표시부(110)는, 운전자에 의한 액셀러레이터 페달의 조작량에 따라 변화하는 액셀러레이터 개방도를 표시한다. 제 2 표시부(112)는, 분할선(114)과, 분할선(114)에 의하여 분할되는 영역(116, 118)을 포함한다. 분할선(114)은, 주행모드(EV 모드 및 HV 모드)가 전환되는 액셀러레이터 개방도를 나타낸다. 영역(116, 118)은, 각각 EV 모드 및 HV 모드로 주행하는 액셀러레이터 개방도의 범위를 나타낸다.

Description

하이브리드 차량의 표시장치, 하이브리드 차량, 및 하이브리드 차량의 표시방법{HYBRID VEHICLE DISPLAY DEVICE, HYBRID VEHICLE, AND HYBRID VEHICLE DISPLAY METHOD}
본 발명은, 동력원으로서 내연기관 및 전동기를 탑재한 하이브리드 차량의 표시기술에 관한 것이다.
최근, 환경을 배려한 차량으로서, 하이브리드 차량(Hybrid Vehicle)이 크게 주목받고 있다. 하이브리드 차량은, 종래의 엔진에 더하여, 축전장치와 인버터와 인버터에 의하여 구동되는 모터를 동력원으로서 탑재한 차량이다.
이러한 하이브리드 차량에서, 엔진을 시동시키지 않고 모터만으로 주행하는 주행모드(이하에서는 「EV 모드」라고도 한다)와, 엔진 및 모터의 쌍방을 사용하여 주행하는 주행모드(이하에서는 「HV 모드」라고도 한다)를 전환하여 주행 가능한 차량이 알려져 있다.
예를 들면, 일본국 특개2001-112112호 공보는, 구동축의 동작점에 따라 상기 주행모드를 전환하는 하이브리드 차량을 개시한다. 상기 하이브리드 차량에서는, 차량의 발진시는, EV 모드로 주행한다. 그 후, 구동축의 동작점이 언더 드라이브/오버 드라이브 영역 경계를 넘어 오버 드라이브 영역으로 들어가면, 언더 드라이브 결합에서 오버 드라이브 결합으로의 전환이 행하여지고, 엔진을 시동시켜 HV 모드로 주행한다.
그러나, 일본국 특개2001-112112호 공보에 개시되는 하이브리드 차량에서는, EV 모드에서 HV 모드로의 전환 타이밍을 운전자는 사전에 인식할 수 없기 때문에, 갑작스러운 엔진 시동에 운전자는 위화감을 느낄 가능성이 있다.
특히, 차량 외부의 전원(계통 전원 등)으로부터 축전장치를 충전 가능한 하이브리드 차량에서는, 운전자는 그와 같은 위화감을 느끼기 쉬워지는 것으로 상정된다. 즉, 외부 충전기능을 가지는 하이브리드 차량에서는, 외부 전원으로부터의 충전의 장점을 살리기 위하여 종래의 하이브리드 차량(외부 충전기능을 가지지 않은 하이브리드 차량)보다도 축전용량이 큰 축전장치가 탑재된다. 그렇게 하면, 예를 들면 종래 수km 정도였던 EV 모드에서의 주행거리가 10km 이상으로 확대되어, EV 모드에서의 주행이 대부분을 차지할 가능성이 있기 때문에, EV 모드에서 HV 모드로의 전환시에 운전자가 위화감을 느끼기 쉬워진다.
또, EV 모드에서의 주행을 계속하고 싶다는 의사를 갖는 운전자에 대하여 주행모드의 전환 포인트를 표시할 수 있으면, EV 모드에서 HV 모드로의 전환을 운전자가 의식적으로 억제할 수 있기 때문에, 환경을 배려한 운전이 행하여질 수 있다.
그래서, 본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 주행모드의 전환 포인트를 운전자에게 표시하는 하이브리드 차량의 표시장치 및 하이브리드 차량을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 주행모드의 전환 포인트를 운전자에게 표시하는 하이브리드 차량의 표시방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 하이브리드 차량은, 동력원으로서 내연기관 및 전동기를 탑재하고, 내연기관을 정지시켜 주행하는 제 1 모드(EV 모드) 및 내연기관 및 전동기의 쌍방을 동작시켜 주행하는 제 2 모드(HV 모드) 중 어느 하나의 주행모드로 주행 가능하다. 그리고, 하이브리드 차량의 표시장치는, 제어부와, 제 1 표시부와, 제 2 표시부를 구비한다. 제어부는, 운전자의 출력요구에 의거하여 주행모드의 전환을 행한다. 제 1 표시부는, 운전자의 출력요구에 따라 변화하는 제 1 상태량을 표시한다. 제 2 표시부는, 주행모드의 전환을 나타내는 제 2 상태량을 제 1 상태량에 대응시켜 표시한다.
바람직하게는, 제 1 및 제 2 상태량은, 액셀러레이터 개방도이다.
바람직하게는, 제 1 표시부는, 표시영역 또는 표시위치의 변화에 의하여 제 1 상태량을 표시한다. 제 2 표시부는, 제 1 표시부에 대응하여 설치되는 주행모드 표시영역과, 제 2 상태량에 따라, 주행모드가 제 1 모드인 것을 나타내는 제 1 영역과 주행모드가 제 2 모드인 것을 나타내는 제 2 영역으로 주행모드 표시영역을 분할하는 분할선을 포함한다.
바람직하게는, 제어부는, 차량의 속도에 따라 주행모드의 전환 문턱값을 변화시킨다. 제 2 표시부는, 전환 문턱값의 변화에 따라 제 2 상태량을 변화시킨다.
바람직하게는, 전동기에 전력을 공급하는 축전장치의 출력전력이 제한되면, 제어부는, 제 2 모드로 주행하는 범위가 확대되도록 주행모드의 전환 문턱값을 변화시킨다. 제 2 표시부는, 전환 문턱값의 변화에 따라 제 2 상태량을 변화시킨다.
바람직하게는, 전동기에 전력을 공급하는 축전장치와 전동기와의 사이에서 전력 변환을 행하는 전력 변환장치의 온도가 규정 온도 이상이 되면, 제어부는, 제 2 모드로 주행하는 범위가 확대되도록 주행모드의 전환 문턱값을 변화시킨다. 제 2 표시부는, 전환 문턱값의 변화에 따라 제 2 상태량을 변화시킨다.
바람직하게는, 전동기의 온도가 규정 온도 이상이 되면, 제어부는, 제 2 모드로 주행하는 범위가 확대되도록 주행모드의 전환 문턱값을 변화시킨다. 제 2 표시부는, 전환 문턱값의 변화에 따라 제 2 상태량을 변화시킨다.
바람직하게는, 운전자의 출력요구에 관계없이 규정 조건에 의거하여 내연기관의 시동이 요구되면, 제어부는, 주행모드를 제 2 모드로 강제적으로 전환한다. 제 2 표시부는, 주행모드가 제 2 모드로 강제적으로 전환되면, 제 1 상태량의 전체 범위에서 제 2 모드가 선택되는 것을 나타내도록 제 2 상태량을 변화시킨다.
바람직하게는, 하이브리드 차량은, 제 1 모드에서의 주행을 운전자가 선택하기 위한 스위치를 구비한다. 스위치가 운전자에 의하여 조작되면, 제어부는, 제 1 모드로 주행하는 범위가 확대되도록 주행모드의 전환 문턱값을 변화시킨다. 제 2 표시부는, 전환 문턱값의 변화에 따라 제 2 상태량을 변화시킨다.
바람직하게는, 제 2 표시부의 표시 갱신 주기는, 제 1 표시부의 표시 갱신 주기보다도 길다.
또, 본 발명에 의하면, 하이브리드 차량은, 동력원으로서 탑재되는 내연기관 및 전동기와, 전동기에 전력을 공급하는 충전 가능한 축전장치와, 차량 외부로부터 부여되는 전력을 받아 축전장치를 충전 가능하도록 구성된 충전장치와, 제어부와, 제 1 표시부와, 제 2 표시부를 구비한다. 제어부는, 내연기관을 정지시켜 주행하는 제 1 모드(EV 모드)와 내연기관 및 전동기의 쌍방을 동작시켜 주행하는 제 2 모드(HV 모드)를 포함하는 주행모드의 전환을 운전자의 출력요구에 의거하여 행한다. 제 1 표시부는, 운전자의 출력요구에 따라 변화하는 제 1 상태량을 표시한다. 제 2 표시부는, 주행모드의 전환을 나타내는 제 2 상태량을 제 1 상태량에 대응시켜 표시한다.
바람직하게는, 충전장치는, 또 하나의 전동기와, 또 하나의 전동기 및 전동기에 각각 대응하여 설치되는 제 1 및 제 2 인버터와, 제 1 및 제 2 인버터를 제어하는 인버터 제어부와, 차량 외부로부터 부여되는 전력을 입력하기 위한 전력 입력부를 포함한다. 또 하나의 전동기 및 전동기는, 각각 제 1 및 제 2 다상(多相) 권선을 고정자 권선으로서 포함한다. 전력 입력부는, 제 1 다상 권선의 제 1 중성점과 제 2 다상 권선의 제 2 중성점에 접속되어, 차량 외부로부터 부여되는 전력을 제 1 및 제 2 중성점에 부여한다. 인버터 제어부는, 전력 입력부에 의하여 차량 외부로부터 제 1 및 제 2 중성점에 부여되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 축전장치로 출력하도록 제 1 및 제 2 인버터를 제어한다.
또, 본 발명에 의하면, 하이브리드 차량은, 동력원으로서 내연기관 및 전동기를 탑재하고, 내연기관을 정지시켜 주행하는 제 1 모드(EV 모드) 및 내연기관 및 전동기의 쌍방을 동작시켜 주행하는 제 2 모드(HV 모드) 중 어느 하나의 주행모드로 주행 가능하다. 그리고, 하이브리드 차량의 제어방법은, 운전자의 출력요구에 의거하여 주행모드의 전환을 행하는 단계와, 운전자의 출력요구에 따라 변화하는 제 1 상태량을 표시하는 단계와, 주행모드의 전환을 나타내는 제 2 상태량을 제 1 상태량에 대응시켜 표시하는 단계를 구비한다.
본 발명에서는, 하이브리드 차량은, 제 1 모드(EV 모드) 및 제 2 모드(HV 모드) 중 어느 하나의 주행모드로 주행 가능하다. 그리고, 운전자의 출력요구에 따라 변화하는 제 1 상태량이 표시됨과 동시에, 주행모드의 전환을 나타내는 제 2 상태량이 제 1 상태량에 대응하여 표시되기 때문에, 운전자는, 표시된 제 1 상태량과 제 2 상태량을 비교함으로써 주행모드의 전환 포인트를 인식할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 주행모드의 전환 포인트를 운전자에게 표시할 수 있다. 그 결과, 내연기관의 시동시에 운전자가 위화감을 느끼는 것을 방지할 수 있다. 또, 제 1 모드에서의 주행을 계속하고 싶다는 의사를 가지는 운전자는, 제 1 모드에서 제 2 모드로의 전환 포인트를 인식하면서, 제 1 모드로 주행할 수 있다. 즉, 제 1 모드에서 제 2 모드로의 전환을 운전자가 의식적으로 억제할 수 있기 때문에, 환경을 배려한 운전이 행하여질 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 의한 하이브리드 차량의 파워 트레인을 나타내는 전체 블록도,
도 2는, 도 1에 나타내는 표시부의 표시상태를 나타낸 도,
도 3은, 도 1에 나타내는 ECU의 기능 블록도,
도 4는, 도 3에 나타내는 주행모드 제어부의 제어구조를 설명하기 위한 플로 우 차트,
도 5는, 엔진의 시동 판정을 행하기 위한 문턱값의 일례를 나타낸 도,
도 6은, 도 1에 나타내는 인버터 및 모터 제너레이터의 영상 등가회로를 나타낸 도,
도 7은, 도 1에 나타내는 표시부의 다른 표시상태를 나타낸 도,
도 8은, 도 1에 나타내는 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도,
도 9는, 도 1에 나타내는 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도,
도 10은, 도 1에 나타내는 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도,
도 11은, 도 1에 나타내는 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도,
도 12는, 도 1에 나타내는 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도,
도 13은, 도 1에 나타내는 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도,
도 14는, 도 1에 나타내는 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도,
도 15는, 실시형태 2에서의 ECU의 기능 블록도,
도 16은, 도 15에 나타내는 출력 제한 제어부에 의한 출력 제한 제어를 설명하기 위한 도,
도 17은, 도 15에 나타내는 주행모드 제어부의 제어구조를 설명하기 위한 플로우 차트,
도 18은, 출력 제한 제어시에 있어서의 주행모드의 전환 문턱값을 나타낸 도,
도 19는, 실시형태 3에서의 ECU의 기능 블록도,
도 20은, 시스템측의 요구에 의하여 엔진이 시동하였을 때의 표시부의 표시상태를 나타낸 도,
도 21은, 실시형태 4에 의한 하이브리드 차량의 전체 블록도,
도 22는, 도 21에 나타내는 ECU의 기능 블록도,
도 23은, EV 모드 스위치가 조작되었을 때의 표시부의 표시상태를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에서 동일 또는 상당부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
[실시형태 1]
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 의한 하이브리드 차량의 파워 트레인을 나타내는 전체 블록도이다. 도 1을 참조하여, 이 하이브리드 차량(100)은, 엔진(4)과, 모터 제너레이터(MG1, MG2)와, 동력분할기구(3)와, 차륜(2)을 구비한다. 또, 하이브리드 차량(100)은, 축전장치(B)와, 승압 컨버터(10)와, 인버터(20, 30)와, 충전 커넥터(40)와, ECU(Electronic Control Unit)(50)와, 표시부(55)와, 콘덴서(C1, C2)와, 양극선(PL1, PL2)과, 음극선(NL1, NL2)을 더 구비한다.
동력분할기구(3)는, 엔진(4)과 모터 제너레이터(MG1, MG2)에 결합되어 이들 사이에서 동력을 분배한다. 예를 들면, 동력분할기구(3)로서, 선 기어, 유성 캐리어 및 링 기어의 3개의 회전축을 가지는 유성 기어를 사용할 수 있다. 이 3개의 회 전축이 엔진(4) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 각 회전축에 각각 접속된다. 예를 들면, 모터 제너레이터(MG1)의 로터를 중공(中空)으로 하여 그 중심에 엔진(4)의 크랭크축을 통과시킴으로써 동력분할기구(3)에 엔진(4)과 모터 제너레이터(MG1, MG2)를 기계적으로 접속할 수 있다.
엔진(4)이 발생하는 동력은, 동력분할기구(3)에 의하여 차륜(2)과 모터 제너레이터(MG1)로 분배된다. 즉, 엔진(4)은, 차륜(2)을 구동함과 동시에 모터 제너레이터(MG1)를 구동하는 동력원으로서 하이브리드 차량(100)에 조립된다. 또, 모터 제너레이터(MG1)는, 엔진(4)에 의하여 구동되는 발전기로서 동작하고, 또한, 엔진(4)의 시동을 행할 수 있는 전동기로서 동작하는 것으로서 하이브리드 차량(100)에 조립되고, 모터 제너레이터(MG2)는, 차륜(2)을 구동하는 동력원으로서 하이브리드 차량(100)에 조립된다.
축전장치(B)의 양의 전극은, 양극선(PL1)에 접속되고, 축전장치(B)의 음의 전극은, 음극선(NL1)에 접속된다. 콘덴서(C1)는, 양극선(PL1)과 음극선(NL1)의 사이에 접속된다. 승압 컨버터(10)는, 양극선(PL1) 및 음극선(NL1)과 양극선(PL2) 및 음극선(NL2)의 사이에 접속된다. 콘덴서(C2)는, 양극선(PL2)과 음극선(NL2)의 사이에 접속된다. 인버터(20)는, 양극선(PL2) 및 음극선(NL2)과 모터 제너레이터(MG1)의 사이에 접속된다. 인버터(30)는, 양극선(PL2) 및 음극선(NL2)과 모터 제너레이터(MG2)의 사이에 접속된다.
또, 모터 제너레이터(MG1)는, Y 결선된 3상 코일(7)을 스테이터 코일로서 포함하고, 3상 케이블을 거쳐 인버터(20)에 접속된다. 모터 제너레이터(MG2)도, Y 결 선된 3상 코일(8)을 스테이터 코일로서 포함하고, 3상 케이블을 거쳐 인버터(30)에 접속된다. 그리고, 3상 코일(7)의 중성점(N1)에 전력 입력선(ACL1)이 접속되고, 3상 코일(8)의 중성점(N2)에 전력 입력선(ACL2)이 접속된다.
축전장치(B)는, 충전 가능한 직류전원이고, 예를 들면, 니켈수소나 리튬이온 등의 2차 전지로 이루어진다. 축전장치(B)는, 직류전력을 승압 컨버터(10)로 출력한다. 또, 축전장치(B)는, 승압 컨버터(10)로부터 출력되는 전력을 받아 충전된다. 또한, 축전장치(B)로서, 대용량의 커패시터를 이용하여도 된다. 콘덴서(C1)는, 양극선(PL1)과 음극선(NL1)의 사이의 전압 변동을 평활화한다.
승압 컨버터(10)는, ECU(50)로부터의 신호(PWC)에 의거하여, 축전장치(B)로부터 출력되는 직류전압을 승압하여 양극선(PL2)으로 출력한다. 또, 승압 컨버터(10)는, 신호(PWC)에 의거하여, 인버터(20, 30)로부터 출력되는 직류전압을 축전장치(B)의 전압 레벨로 강압하여 축전장치(B)를 충전한다. 승압 컨버터(10)는, 예를 들면, 승강압형의 초퍼(chopper) 회로에 의하여 구성된다.
콘덴서(C2)는, 양극선(PL2)과 음극선(NL2) 사이의 전압 변동을 평활화한다. 인버터(20, 30)는, 양극선(PL2) 및 음극선(NL2)으로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 각각 모터 제너레이터(MG1, MG2)로 출력한다. 또, 인버터(20, 30)는, 각각 모터 제너레이터(MG1, MG2)가 발전하는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 회생 전력으로서 양극선(PL2) 및 음극선(NL2)으로 출력한다.
또한, 각 인버터(20, 30)는, 예를 들면, 3상분의 스위칭 소자를 포함하는 브리지 회로로 이루어진다. 그리고, 인버터(20, 30)는, 각각 ECU(50)로부터의 신 호(PWI1, PWI2)에 따라 스위칭 동작을 행함으로써, 대응의 모터 제너레이터를 구동한다.
또, 인버터(20, 30)는, 충전 커넥터(40)에 접속되는 외부 전원(70)으로부터 축전장치(B)의 충전이 행하여질 때, 외부 전원(70)으로부터 전력 입력선(ACL1, ACL2)을 거쳐 중성점,(N1, N2)에 부여되는 전력을 ECU(50)로부터의 신호(PWI1, PWI2)에 의거하여 직류전력으로 변환하고, 그 변환한 직류전력을 양극선(PL2)으로 출력한다.
모터 제너레이터(MG1, MG2)는, 3상 교류 전동기이고, 예를 들면 3상 교류 동기 전동기로 이루어진다. 모터 제너레이터(MG1)는, 엔진(4)의 동력을 사용하여 3상 교류전력을 발생하고, 그 발생한 3상 교류전력을 인버터(20)로 출력한다. 또, 모터 제너레이터(MG1)는, 인버터(20)로부터 받는 3상 교류전력에 의하여 구동력을 발생하여, 엔진(4)의 시동을 행한다. 모터 제너레이터(MG2)는, 인버터(30)로부터 받는 3상 교류전력에 의하여 차량의 구동 토오크를 발생한다. 또, 모터 제너레이터(MG2)는, 차량의 회생 제동시, 3상 교류전력을 발생하여 인버터(30)로 출력한다.
ECU(50)는, 승압 컨버터(10)를 구동하기 위한 신호(PWC) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2)를 각각 구동하기 위한 신호(PWI1, PWI2)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWC, PWI1, PWI2)를 각각 승압 컨버터(10) 및 인버터(20, 30)로 출력한다.
여기서, ECU(50)는, 뒤에서 설명하는 방법에 의하여, 액셀러레이터 페달의 조작량을 나타내는 액셀러레이터 개방도 신호(ACC) 및 차량상태에 의거하여, 엔진(4)을 작동시켜 주행할지(HV 모드), 그렇지 않으면 엔진(4)을 정지하여 모터 제 너레이터(MG2)만을 사용하여 주행할지(EV 모드)의 전환을 제어한다. 그리고, ECU(50)는, 엔진(4)의 작동 타이밍(즉 주행모드의 전환 타이밍)을 부여하는 액셀러레이터 개방도의 문턱값(TH)을 산출하고, 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)와 함께 그 산출한 문턱값(TH)을 표시부(55)로 출력한다.
또, ECU(50)는, 외부 전원(70)으로부터 축전장치(B)의 충전이 행하여질 때, 외부 전원(70)으로부터 전력 입력선(ACL1, ACL2)을 거쳐 중성점(N1, N2)에 부여되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 양극선(PL2)으로 출력하도록, 인버터(20, 30)를 제어하기 위한 신호(PWI1, PWI2)를 생성한다.
표시부(55)는, 액셀러레이터 개방도 신호(ACC) 및 주행모드가 전환되는 액셀러레이터 개방도를 나타내는 문턱값(TH)을 ECU(50)로부터 받는다. 그리고, 표시부(55)는, 뒤에서 설명하는 바와 같이, 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)에 의거하여 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도를 표시함과 동시에, 그 액셀러레이터 개방도의 표시에 대응시켜, 액셀러레이터 개방도에 따른 주행모드(EV 모드 또는 HV 모드)를 문턱값(TH)에 의거하여 표시한다.
도 2는, 도 1에 나타낸 표시부(55)의 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하여, 표시부(55)는, 제 1 표시부(110)와, 제 2 표시부(112)를 포함한다. 제 1 표시부(110)는, ECU(50)로부터의 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)에 의거하여, 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도를 O%(완전 폐쇄)∼100%(완전 개방)의 범위로 표시한다. 또한, 사선으로 표시되는 영역(111)의 범위가 액셀러레이터 개방도를 나타낸다.
제 2 표시부(112)는, 제 1 표시부(110)에 대응하여 설치되고, 분할선(114)과, 분할선(114)에 의하여 분할되는 영역(116, 118)을 포함한다. 분할선(114)은, ECU(50)로부터의 문턱값(TH)에 의거하여 표시되고, 주행모드가 전환하는 액셀러레이터 개방도를 나타낸다. 즉, 제 1 표시부(110)에 표시된 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도가 영역(116)에 포함되는 때는, 차량이 EV 모드로 주행(EV 주행)하는 것이 표시되고, 제 1 표시부(110)에 표시된 액셀러레이터 개방도가 영역(118)에 포함될 때는, 차량이 HV 모드로 주행(HV 주행)하는 것이 표시된다.
또한, 주행모드가 전환되는 액셀러레이터 개방도를 나타내는 문턱값(TH)은, 뒤에서 설명하는 바와 같이 차량 속도에 따라 변화하기 때문에, 분할선(114)의 위치는, 차량 속도에 따라 변화한다.
도 3은, 도 1에 나타낸 ECU(50)의 기능 블록도이다. 도 3을 참조하여, ECU(50)는, 컨버터 제어부(82)와, 제 1 및 제 2 인버터 제어부(84, 86)와, 충전 제어부(88)와, 주행모드 제어부(90)를 포함한다.
컨버터 제어부(82)는, 축전장치(B)의 전압(VB), 양극선(PL2) 및 음극선(NL2) 사이의 전압(VDC), 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 회전수(MRN1, MRN2) 및 주행모드 제어부(90)로부터 받는 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 토오크 지령값(TR1, TR2)에 의거하여, 승압 컨버터(10)를 구동하기 위한 신호(PWC)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWC)를 승압 컨버터(10)로 출력한다. 또한, 전압(VB, VDC) 및 회전수(MRN1, MRN2)의 각각에 대해서는, 도시 생략한 센서에 의하여 검출된다.
제 1 인버터 제어부(84)는, 전압(VDC), 모터 제너레이터(MG1)의 모터 전 류(MCRT1) 및 로터 회전 위치(θ1) 및 토오크 지령값(TR1)에 의거하여, 모터 제너레이터(MG1)를 구동하기 위한 신호(PWI1)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWI1)를 인버터(20)로 출력한다. 또한, 모터 전류(MCRT1) 및 로터 회전 위치(θ1)의 각각에 대해서는, 도시 생략한 센서에 의하여 검출된다.
제 2 인버터 제어부(86)는, 전압(VDC), 모터 제너레이터(MG2)의 모터 전류(MCRT2) 및 로터 회전 위치(θ2) 및 토오크 지령값(TR2)에 의거하여, 모터 제너레이터(MG2)를 구동하기 위한 신호(PWI2)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWI2)를 인버터(30)로 출력한다. 또한, 모터 전류(MCRT2) 및 로터 회전 위치(θ2)의 각각에 대해서는, 도시 생략한 센서에 의하여 검출된다.
여기서, 제 1 및 제 2 인버터 제어부(84, 86)는, 외부 전원(70)으로부터 축전장치(B)의 충전이 행하여질 때, 충전 제어부(88)로부터의 영상(零相) 전압 지령(AC1, AC2)에 의거하여 신호(PWI1, PWI2)를 각각 생성하고, 그 생성한 신호(PWI1, PWI2)를 각각 인버터(20, 30)로 출력한다.
충전 제어부(88)는, 외부 전원(70)으로부터 축전장치(B)로의 충전을 지시하는 신호(CHRG)가 활성화되어 있을 때, 외부 전원(70)으로부터 중성점(N1, N2)에 부여되는 교류전력의 전압(VAC) 및 전류(IAC)에 의거하여, 뒤에서 설명하는 바와 같이 모터 제너레이터(MG1, MG2) 및 인버터(20, 30)를 단상 PWM 컨버터로서 동작시키기 위한 영상 전압 지령(AC1, AC2)을 생성하고, 그 생성한 영상 전압 지령(AC1, AC2)을 각각 제 1 및 제 2 인버터 제어부(84, 86)로 출력한다. 또한, 전압(VAC) 및 전류(IAC)는, 각각 도시 생략한 전압센서 및 전류센서에 의하여 검출된다.
주행모드 제어부(90)는, 액셀러레이터 개방도를 나타내는 액셀러레이터 개방도 신호(ACC), 차량 속도를 나타내는 차속신호(SPD) 및 시프트 위치를 나타내는 시프트 위치신호(SP)를 받는다. 또, 주행모드 제어부(90)는, 축전장치(B)의 충전상태(SOC : State 0f Charge)를 나타내는 상태량(SOC)을 받는다. 그리고, 주행모드 제어부(90)는, 뒤에서 설명하는 방법에 의하여, 주행시에 엔진(4)을 작동시킬지의 여부, 즉 EV 모드로 주행할지 HV 모드로 주행할지를 판정하고, 그 판정결과에 의거하여 토오크 지령값(TR1, TR2)을 생성하여 컨버터 제어부(82) 및 제 1 및 제 2 인버터 제어부(84, 86)로 출력한다.
또, 주행모드 제어부(90)는, 엔진(4)의 작동 타이밍(즉 주행모드의 전환 타이밍)을 부여하는 액셀러레이터 개방도의 문턱값(TH)을 산출하고, 그 산출한 문턱값(TH)을 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)와 함께 표시부(55)(도 1)로 출력한다.
또한, 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)는, 액셀러레이터 페달의 조작량을 검출하는 도시 생략한 액셀러레이터 개방도 센서에 의하여 검출되고, 차속신호(SPD) 및 시프트 위치신호(SP)는, 각각 도시 생략한 차속센서 및 시프트 위치센서에 의하여 검출된다.
도 4는, 도 3에 나타낸 주행모드 제어부(90)의 제어구조를 설명하기 위한 플로우 차트이다. 또한, 상기 플로우 차트의 처리는, 차량이 주행 가능한 상태에 있을 때(예를 들면, 차량 시스템의 기동 중), 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 메인 루틴으로부터 호출되어 실행된다.
도 4를 참조하여, 주행모드 제어부(90)는, 액셀러레이터 개방도 신호(ACC), 차속신호(SPD) 및 시프트 위치신호(SP)에 의하여 각각 표시되는 액셀러레이터 개방도, 차속 및 시프트 위치에 의거하여, 미리 설정된 맵 또는 연산식을 이용하여 차량의 구동 요구 토오크(차축)를 산출한다(단계 S10). 그리고, 주행모드 제어부(90)는, 산출된 구동 요구 토오크와 차축 회전수에 의거하여, 차량의 구동 요구 출력을 산출한다(단계 S20). 구체적으로는, 구동 요구 토오크에 차축 회전수를 승산함으로써 구동 요구 출력이 산출된다.
이어서, 주행모드 제어부(90)는, 산출된 구동 요구 출력과 축전장치(B)의 SOC에 의거하여 엔진 출력 요구값을 산출한다(단계 S30). 구체적으로는, 축전장치(B)의 SOC에 의거하여 축전장치(B)의 충전요구량이 산출되고, 그 충전요구량을 구동 요구 출력에 가산함으로써 엔진 출력 요구값이 산출된다. 그리고, 주행모드 제어부(90)는, 산출된 엔진 출력 요구값이 소정의 문턱값보다도 큰지의 여부를 판정한다(단계 S40). 이 문턱값은, 엔진(4)을 시동시킬 필요가 있는지의 여부를 판정하기 위한 값이고, 바꿔 말하면, 주행모드의 전환 문턱값이다.
도 5는, 엔진(4)의 시동 판정을 행하기 위한 문턱값의 일례를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하여, 세로축은 엔진 출력 요구값을 나타내고, 가로축은 차속을 나타낸다. 엔진 출력 요구값이 문턱값(k1) 이하일 때는, 엔진(4)을 정지하여 주행(EV 모드)하는 것으로 판정되고, 엔진 출력 요구값이 문턱값(k1)을 넘으면, 엔진(4)을 시동시켜 주행(HV 모드)하는 것으로 판정된다. 또한, 이 문턱값(k1)은, 차속에 따라 변화하고, 예를 들면, 저속시는 크고(즉, EV 모드 중시가 된다), 차속이 규정값(SPD0)을 넘으면 0이 된다(즉, 상시 HV 모드가 된다).
다시 도 4를 참조하여, 단계 S40에서 엔진 출력 요구값이 문턱값 이하라고 판정되면(단계 S40에서 NO), 뒤에서 설명하는 단계 S70으로 처리가 이행한다. 한편, 단계 S40에서 엔진 출력 요구값이 문턱값보다도 크다고 판정되면(단계 S40에서 YES), 주행모드 제어부(90)는, 엔진(4)의 목표 회전수를 산출하고, 실제로 엔진(4)의 제어를 실행한다(단계 S50). 그리고, 주행모드 제어부(90)는, 엔진(4)을 목표 회전수로 유지하기 위한 모터 제너레이터(MG1)의 목표 회전수를 산출하고, 모터 제너레이터(MG1)를 목표 회전수로 제어하기 위한 토오크 지령값(TR1)을 산출한다(단계 S60).
이어서, 주행모드 제어부(90)는, 모터 제너레이터(MG1)의 토오크 지령값(TR1)으로부터 엔진(4)의 발생 토오크(엔진 직행 토오크)를 산출한다(단계 S70). 또한, 엔진 직행 토오크는, 동력분할기구(3)의 기하학적 구성[톱니수비(齒數比)]에 의거하여 토오크 지령값(TR1)으로부터 산출할 수 있다. 또한, 엔진 출력 요구값이 문턱값 이하일 때는, 엔진(4)은 정지하기 때문에, 엔진 직행 토오크는 0이 된다. 그리고, 엔진 직행 토오크가 산출되면, 주행모드 제어부(90)는, 단계 S10에서 산출된 구동 요구 토오크로부터 엔진 직행 토오크를 감산함으로써, 모터 제너레이터(MG2)의 토오크 지령값(TR2)을 산출한다(단계 S80).
이어서, 주행모드 제어부(90)는, 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)를 표시부(55)로 출력한다(단계 S90). 또, 주행모드 제어부(90)는, 단계 S40에서 주행모드의 전환 판정을 행하기 위한 문턱값(파워 상당)을 액셀러레이터 개방도로 환산한다(단계 S100). 구체적으로는, 주행모드 제어부(90)는, 상기 문턱값(파워 상당)에 서 축전장치(B)의 충전요구량을 감산하고, 그 연산결과를 차축 회전수에서 제산함으로써, 상기 문턱값에 대응하는 구동 토오크를 산출한다. 그리고, 단계 S10에서 이용한 맵 또는 연산식을 이용하여, 상기 문턱값에 대응하는 액셀러레이터 개방도를 역산한다. 그리고, 주행모드 제어부(90)는, 그 액셀러레이터 개방도로 환산된 문턱값을 문턱값(TH)으로서 표시부(55)로 출력한다(단계 S110).
다음에, 외부 전원(70)으로부터 축전장치(B)의 충전이 행하여질 때의 인버터(20, 30)의 동작에 대하여 설명한다.
도 6은, 도 1에 나타낸 인버터(20, 30) 및 모터 제너레이터(MG1, MC2)의 영상 등가회로를 나타낸 도면이다. 3상 브리지 회로로 이루어지는 각 인버터(20, 30)에서는, 6개의 트랜지스터의 온/오프의 조합은 8 패턴이 존재한다. 그 8개의 스위칭 패턴 중 2개는 상간(相間) 전압이 영(零)이 되고, 그와 같은 전압상태는 영전압(零電壓) 벡터라 불리운다. 영전압 벡터에 대해서는, 상부 아암의 3개의 트랜지스터는 서로 동일한 스위칭 상태(모두 온 또는 오프)로 간주할 수 있고, 또, 하부 아암의 3개의 트랜지스터도 서로 동일한 스위칭 상태로 간주할 수 있다. 따라서, 상기 도 6에서는, 인버터(20)의 상부 아암의 3개의 트랜지스터는 상부 아암(20A)으로서 통합하여 나타내고, 인버터(20)의 하부 아암의 3개의 트랜지스터는 하부 아암(20B)으로서 통합하여 나타내고 있다. 마찬가지로, 인버터(30)의 상부 아암의 3개의 트랜지스터는 상부 아암(30A)으로서 통합하여 나타내고, 인버터(30)의 하부 아암의 3개의 트랜지스터는 하부 아암(30B)으로서 통합하여 나타내고 있다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 상기 영상 등가회로는, 전력 입력선(ACL1, ACL2)을 거쳐 중성점(N1, N2)에 부여되는 단상 교류전력을 입력으로 하는 단상 PWM 컨버터로 볼 수 있다. 그래서, 인버터(20, 30)의 각각에서 영전압 벡터를 변화시켜, 인버터(20, 30)를 단상 PWM 컨버터의 아암으로서 동작하도록 스위칭 제어함으로써, 전력 입력선(ACL1, ACL2)으로부터 입력되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 양극선(PL2)으로 출력할 수 있다.
이와 같이, 이 실시형태 1에서의 하이브리드 차량(100)은, EV 모드에서의 주행영역의 확대를 목적으로, 외부 전원(70)으로부터 축전장치(B)를 충전할 수 있다. 그리고, 이러한 외부 충전기능을 가지는 하이브리드 차량의 이용자는, 환경의식이나 비용 의식이 높고, 가능한 한 EV 모드로 주행하고 싶다고 생각하는 바, 이 실시형태 1에서는, 상기의 표시부(55)가 설치된다. 즉, 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도가 표시부(55)의 제 1 표시부(110)에 표시됨과 동시에, 주행모드가 전환되는 액셀러레이터 개방도가 제 2 표시부(112)에 표시된다. 이에 따라, 하이브리드 차량(100)의 운전자는, EV 모드에서 HV 모드로 주행모드가 전환되는 액셀러레이터 개방도를 파악할 수 있다.
따라서, 이 실시형태 1에 의하면, 운전자는, EV 모드에서 HV 모드로의 전환 포인트를 인식하면서 EV 모드로 주행할 수 있다. 즉, EV 모드에서의 주행영역의 확대를 목적으로 외부 충전기능을 구비한 상기 하이브리드 차량(100)의 이점이 충분하게 발휘된다. 또, 갑작스러운 엔진(4)의 시동에 운전자가 느끼는 위화감을 방지할 수 있다.
[변형예 1]
도 7은, 도 1에 나타낸 표시부의 다른 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하여, 표시부(55A)는, 제 1 표시부(120)와, 제 2 표시부(122)를 포함한다. 제 1 표시부(120)는, ECU(50)로부터의 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)에 의거하여, 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도를 표시한다. 액셀러레이터 개방도가 커질수록, 제 1 표시부(120)는 오른쪽으로 크게 흔들린다.
제 2 표시부(122)는, 제 1 표시부(120)에 대응하여 설치되고, 분할선(124)과, 분할선(124)에 의하여 분할되는 영역(126, 128)을 포함한다. 분할선(124)은, ECU(50)로부터의 문턱값(TH)에 의거하여 표시되고, 주행모드가 전환하는 액셀러레이터 개방도를 나타낸다. 그리고, 영역(126)은, 차량이 EV 모드로 주행하는 액셀러레이터 개방도의 영역을 나타내고, 사선으로 나타내는 영역(128)은, 차량이 HV 모드로 주행하는 액셀러레이터 개방도의 영역을 나타낸다. 또한, 차속에 따라 문턱값(TH)이 변화하면, 분할선(124)의 위치도 변화한다.
[변형예 2]
도 8은, 도 1에 나타낸 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하여, 이 변형예 2에서는, 차량이 EV 모드로 주행할지 HV 모드로 주행할지를 표시하는 제 2 표시부(134)가 부채형상의 표시부(132)의 바깥둘레에 설치된다. 또한, 사선부(136)에 대응하는 액셀러레이터 개방도의 영역이 HV 모드에서의 주행영역이고, ECU(50)로부터의 문턱값(TH)에 따라 사선부(136)의 범위가 변화한다.
[변형예 3]
도 9는, 도 1에 나타낸 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 9 를 참조하여, 표시부(55C)는, 제 1 표시부(140)와, 제 2 표시부(142)를 포함한다. 제 1 표시부(140)는, ECU(50)로부터의 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)에 의거하여, 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도를 표시한다. 액셀러레이터 개방도가 커질수록, 제 1 표시부(140)는 오른쪽으로 이동한다.
제 2 표시부(142)는, 제 1 표시부(140)에 대응하여 설치되고, 분할선(144)과, 분할선(144)에 의하여 분할되는 영역(146, 148)을 포함한다. 분할선(144)은, ECU(50)로부터의 문턱값(TH)에 의거하여 표시되고, 주행모드가 전환되는 액셀러레이터 개방도를 나타낸다. 영역(146)은, 차량이 EV 모드로 주행하는 액셀러레이터 개방도의 영역을 나타내고, 사선으로 나타내는 영역(148)은, 차량이 HV 모드로 주행하는 액셀러레이터 개방도의 영역을 나타낸다.
[변형예 4]
도 10은, 도 1에 나타낸 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 10을 참조하여, 표시부(55D)는, 제 1 표시부(150)와, 제 2 표시부(154)를 포함한다. 제 1 표시부(150)는, ECU(50)로부터의 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)에 의거하여 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도를 표시하고, 액셀러레이터 개방도가 커질수록 영역(152)이 확대된다.
제 2 표시부(154)는, 차량이 HV 모드로 주행하는 액셀러레이터 개방도의 영역을 나타낸다. 즉, 제 1 표시부(150)의 영역(152)이 제 2 표시부(154)에 겹쳐지면, 엔진(4)이 시동하고, 주행모드가 HV 모드가 된다.
[변형예 5]
도 11은, 도 1에 나타낸 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 11을 참조하여, 이 표시부(55E)에서는, 실제의 액셀러레이터 페달 조작의 이미지에 근접한 표시가 이루어진다. 표시부(55E)는, 제 1 표시부(160)와, 제 2 표시부(162)를 포함한다. 제 1 표시부(160)는, ECU(50)로부터의 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)에 의거하여 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도를 표시하고, 액셀러레이터 개방도가 커질수록 경사가 작아진다.
제 2 표시부(162)는, 분할선(164)과, 분할선(164)에 의하여 분할되는 영역(166, 168)을 포함한다. 분할선(164)은, ECU(50)로부터의 문턱값(TH)에 의거하여 표시되고, 주행모드가 전환되는 액셀러레이터 개방도를 나타낸다. 영역(166)은, 차량이 EV 모드로 주행하는 액셀러레이터 개방도의 영역을 나타내고, 사선으로 나타나는 영역(168)은, 차량이 HV 모드로 주행하는 액셀러레이터 개방도의 영역을 나타낸다.
[변형예 6]
도 12는, 도 1에 나타낸 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 12를 참조하여, 이 표시부(55E)에서는, 액셀러레이터 개방도가 원의 크기로 표시된다. 표시부(55E)는, 제 1 표시부(170)와, 제 2 표시부(172)을 포함한다. 제 1 표시부(170)는, ECU(50)로부터의 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)에 의거하여 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도를 표시하고, 액셀러레이터 개방도가 커질수록 원이 확대된다.
제 2 표시부(172)는, 분할선(174)과, 분할선(174)에 의하여 분할되는 영 역(176, 178)을 포함한다. 분할선(174)은, ECU(50)로부터의 문턱값(TH)에 의거하여 표시되고, 주행모드가 전환되는 액셀러레이터 개방도를 나타낸다. 영역(176)은, 차량이 EV 모드로 주행하는 액셀러레이터 개방도의 영역을 나타내고, 사선으로 나타나는 영역(178)은, 차량이 HV 모드로 주행하는 액셀러레이터 개방도의 영역을 나타낸다.
[변형예 7]
도 13은, 도 1에 나타낸 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 13을 참조하여, 이 표시부(55G)는, 제 1 표시부(180)와, 제 2 표시부(184)를 포함한다. 제 1 표시부(180)는, 오른쪽으로 상승하는 계단형상의 막대 그래프로 이루어지고, ECU(50)로부터의 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)에 의거하여 나타내는 액셀러레이터 개방도가 커질수록, 사선으로 나타내는 영역(182)이 확대된다.
제 2 표시부(184)는, ECU(50)로부터의 문턱값(TH)에 의거하여 표시되고, 주행모드가 전환되는 액셀러레이터 개방도를 나타낸다. 즉, 제 1 표시부(180)의 영역(182)이 제 2 표시부(184)의 문턱선을 넘지 않았을 때는, 차량은 EV 모드로 주행하고, 영역(182)이 문턱선을 넘으면, 주행모드는 HV 모드가 된다. 또한, 문턱값(TH)이 변화하면, 그에 따라 제 2 표시부(184)의 표시 위치가 변화한다.
[변형예 8]
도 14는, 도 1에 나타낸 표시부의 또 다른 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 14를 참조하여, 이 표시부(55H)에서는, 액셀러레이터 개방도가 저개방도인 영역이 강조되어 표시된다. 표시부(55H)는, 제 1 표시부(190)와, 제 2 표시부(194)를 포함 한다. 제 1 표시부(190)는, ECU(50)로부터의 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)에 의거하여 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도를 표시하고, 사선으로 나타나는 영역(192)의 범위가 실제의 액셀러레이터 개방도를 나타낸다. 제 2 표시부(194)는, ECU(50)로부터의 문턱값(TH)에 의거하여 표시되고, 주행모드가 전환되는 액셀러레이터 개방도를 나타낸다. 여기서, 제 1 표시부(190)는, 저개방도에서의 액셀러레이터 페달 조작을 운전자에게 의식하게 하는 것을 목적으로 하여, 액셀러레이터 개방도가 저개방도일수록 표시영역이 확대되어 있다.
[실시형태 2]
이 실시형태 2에서는, 장치 온도의 상승이나 그 밖의 요인에 의하여, 축전장치(B)나 승압 컨버터(10), 인버터(20, 30)[이하, 승압 컨버터(10) 및 인버터(20, 30)를 통합하여 「파워 컨트롤 유닛(Power Control Unit : PCU)」라고도 한다), 모터 제너레이터(MG1, MG2) 등의 출력이 제한되면, HV 모드에서의 주행영역이 확대되도록 주행모드의 전환 문턱값이 보정된다. 그리고, 그 전환 문턱값의 보정에 따라, 표시부에 표시되는 주행모드의 전환 포인트도 변화시킨다. 즉, 이 실시형태 2에서는, 상기 출력 제한이 실시되면, 그에 따라, 표시부에 표시되는 주행모드의 전환 포인트도 변화시킨다.
실시형태 2에 의한 하이브리드 차량의 파워 트레인의 전체 구성은, 도 1에 나타낸 실시형태 1에 의한 하이브리드 차량(100)과 동일하다.
도 15는, 실시형태 2에서의 ECU의 기능 블록도이다. 도 15를 참조하여, 이 실시형태 2에서의 ECU(50A)는, 도 3에 나타낸 실시형태 1에서의 ECU(50)의 구성에 서, 출력 제한 제어부(92)를 더 포함하고, 주행모드 제어부(90) 대신 주행모드 제어부(90A)를 포함한다.
출력 제한 제어부(92)는, 축전장치(B)의 SOC 및 온도(TB), 승압 컨버터(10)의 온도(TC), 인버터(20, 30)의 온도(TI1, TI2) 및 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 온도(TM1, TM2)를 받는다. 그리고, 출력 제한 제어부(92)는, 뒤에서 설명하는 바와 같이, 상기 각 검출값에 의거하여, 축전장치(B), PCU 또는 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 출력을 제한하는 출력 제한 제어를 실행한다. 그리고, 출력 제한 제어부(92)는, 출력 제한 제어의 실행 중, 주행모드 제어부(90A)로 출력되는 신호(LIM)를 활성화한다. 또한, 상기의 각 온도 검출값은, 도시 생략한 온도센서에 의하여 검출된다.
주행모드 제어부(90A)는, 출력 제한 제어부(92)로부터의 신호(LIM)가 활성화되어 있을 때, 주행모드의 전환 문턱값을 보정한다. 구체적으로는, 주행모드 제어부(90A)는, 신호(LIM)가 활성화되어 있을 때, 엔진(4)이 조기에 시동하도록, 즉, HV 모드로의 주행범위가 확대되도록, 상기 문턱값을 보정한다. 그리고, 주행모드 제어부(90A)는, 그 보정된 문턱값에 대응하는 액셀러레이터 개방도의 문턱값(TH)을 산출하고, 그 산출한 문턱값(TH)을 액셀러레이터 개방도 신호(ACC)와 함께 표시부(55)(도 1)로 출력한다.
도 16은, 도 15에 나타낸 출력 제한 제어부(92)에 의한 출력 제한 제어를 설명하기 위한 도면이다. 도 16을 참조하여, 출력 제한 제어부(92)는, 축전장치(B)의 SOC가 소정값 이하일 때, 또는, 축전장치(B)의 온도(TB)가 하한값 이하 또는 상한 값 이상일 때, 축전장치(B)의 출력전력을 제한한다. 또, 출력 제한 제어부(92)는, 부하 주행시[모터 제너레이터(MG2)가 역행 구동되고 있을 때]에 인버터(20, 30)의 온도가 상한값 이상이 되었을 때, 또는, 부하 주행시에 승압 컨버터(10)의 온도가 상한값 이상이 되었을 때, PCU의 출력을 제한한다. 또한, 출력 제한 제어부(92)는, 부하 주행시에 모터 제너레이터(MG1 또는 MG2)의 온도가 상한값 이상이 되었을 때, 대응의 모터 제너레이터의 출력을 제한한다.
도 17은, 도 15에 나타낸 주행모드 제어부(90A)의 제어구조를 설명하기 위한 플로우 차트이다. 또한, 이 플로우 차트의 처리도, 차량이 주행 가능한 상태에 있을 때(예를 들면, 차량 시스템의 기동 중), 일정시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 메인 루틴으로부터 호출되어 실행된다.
도 17을 참조하여, 이 플로우 차트는, 도 4에 나타낸 플로우 차트에서, 단계 S32, S34를 더 포함한다. 즉, 단계 S30에서 엔진 출력 요구값이 산출되면, 주행모드 제어부(90A)는, 출력 제한 제어부(92)로부터의 신호(LIM)에 의거하여, 출력 제한 제어가 실행되고 있는지의 여부를 판정한다(단계 S32).
주행모드 제어부(90A)는, 출력 제한 제어부(92)에 의하여 출력 제한 제어가 실행되고 있다고 판정하면(단계 S32에서 YES), 주행모드의 전환 판정을 행하기 위한 문턱값을 보정한다(단계 S34).
도 18은, 출력 제한 제어시에 있어서의 주행모드의 전환 문턱값을 나타낸 도면이다. 도 18을 참조하여, 세로축은 엔진 출력 요구값을 나타내고, 가로축은 차속을 나타낸다. 점선으로 나타내는 문턱값(k1)은, 출력 제한 제어가 실행되고 있지 않을 때의 전환 문턱값을 나타내고, 실선으로 나타나는 문턱값(k2)은, 출력 제한 제어부(92)에 의하여 출력 제한 제어가 실행되고 있을 때의 전환 문턱값을 나타낸다. 출력 제한 제어가 실행되면, 모터 제너레이터(MG2)로부터의 출력이 저하하기 때문에, 엔진(4)이 동작하는 영역, 즉 HV 모드에서의 주행영역이 확대되도록, 주행모드의 전환 문턱값이 보정된다.
다시 도 17을 참조하여, 단계 S34에서, 주행모드의 전환 판정을 행하기 위한 문턱값이 보정되면, 단계 S40으로 처리가 진행하여, 단계 S30에서 산출된 엔진 출력 요구값이 보정 후의 문턱값보다도 큰지의 여부가 판정된다.
그리고, 단계 S100에서, 단계 S34에서 보정된 문턱값(파워 상당)이 액셀러레이터 개방도로 환산되고, 단계 S110에서, 액셀러레이터 개방도로 환산된 문턱값이 문턱값(TH)으로서 표시부(55)로 출력된다. 즉, 출력 제한 제어시는 주행모드의 전환 문턱값이 보정되는 바, 주행모드의 전환 포인트를 운전자에 대하여 표시하는 표시부(55)로도 보정후의 문턱값이 출력되고, 그 보정된 문턱값에 의거하여, 주행모드가 전환되는 액셀러레이터 개방도가 표시부(55)에 표시된다.
또한, 단계 S32에서 출력 제한 제어는 실행되고 있지 않다고 판정되면(단계 S32에서 NO), 단계 S34를 실행하지 않고, 단계 S40로 처리가 이행된다.
이상과 같이, 이 실시형태 2에서는, 축전장치(B)나 PCU, 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 출력 제한이 실시되면, 주행모드의 전환 문턱값이 보정되고, 그에 따라, 표시부(55)에 표시되는 주행모드의 전환 포인트도 변화시킨다. 따라서, 이 실시형태 2에 의하면, 주행모드가 전환되는 타이밍을 정확하게 표시할 수 있다.
[실시형태 3]
운전자에 의한 액셀러레이터 페달의 조작에 상관없이, 시스템측의 요구에 의하여 엔진(4)이 시동하는 경우가 있다. 이 실시형태 3에서는, 시스템측의 요구에 의하여 엔진(4)이 시동하였을 때, 즉, 시스템측의 요구에 의하여 주행모드가 EV 모드에서 HV 모드로 전환되었을 때, 그에 따라 표시부(55)의 표시상태도 적절하게 변경된다.
실시형태 3에 의한 하이브리드 차량의 파워 트레인의 전체 구성은, 도 1에 나타낸 실시형태 1에 의한 하이브리드 차량(100)과 동일하다.
도 19는, 실시형태 3에서의 ECU의 기능 블록도이다. 도 19를 참조하여, 이 실시형태 3에서의 ECU(50B)는, 도 3에 나타낸 실시형태 1에서의 ECU(50)의 구성에서, 주행모드 제어부(90) 대신 주행모드 제어부(90B)를 포함한다.
주행모드 제어부(90B)는, 도시 생략한 차량 ECU로부터 신호(EGST)를 받는다. 신호(EGST)는, 시스템측의 요구에 의하여 엔진(4)의 시동을 지시하는 신호이다. 시스템측의 요구에 의하여 엔진(4)이 시동하는 경우로서는, 예를 들면, 냉간(冷間) 시동 후에 엔진(4)의 난기(暖機) 운전이 필요한 경우나, 엔진(4)의 촉매를 난기할 필요가 있는 경우, 공기 조절의 히터 성능을 유지할 수 없는 경우, 축전장치(B)의 SOC가 저하한 경우, 또는 축전장치(B)의 온도가 규정 온도(예를 들면 0℃) 이하인 경우 등이 있다. 이들 조건 중 어느 하나가 성립하면, 차량 ECU에 의하여 신호(EGST)가 활성화된다.
그리고, 주행모드 제어부(90B)는, 신호(EGST)가 활성화되면, 엔진(4)이 정지 하고 있는 경우에는 엔진(4)을 시동시킨다. 즉, 주행모드 제어부(90B)는, 신호(EGST)가 활성화되면, 주행모드를 EV 모드에서 HV 모드로 전환한다. 또한, 주행모드 제어부(90B)는, 표시부(55)로 출력되는 문턱값(TH)을 0%(완전 폐쇄)로 한다.
도 20은, 시스템측의 요구에 의하여 엔진(4)이 시동하였을 때의 표시부(55)의 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 20을 참조하여, 시스템측의 요구에 의하여 엔진(4)이 시동하면, 표시부(55)는, ECU(50)로부터의 문턱값(TH)(0%)에 의거하여, 제 2 표시부(112)에서의 분할선(114)을 가장 왼쪽 끝으로 이동시킨다. 그렇게 하면, 제 2 표시부(112)는, 모두 영역(116)이 되고, 운전자에 의한 액셀러레이터 조작에 상관없이 차량이 HV 모드로 주행(HV 주행)하는 것이 표시된다.
또한, 시스템측의 요구에 의한 엔진(4)의 시동시, 제 2 표시부(112)에서의 분할선(114)을 가장 왼쪽 끝으로 이동시킴과 동시에, 시스템측의 요구에 의하여 엔진(4)이 시동한 것을 나타내는 램프 등을 별도 설치하여도 된다.
이상과 같이, 이 실시형태 3에서는, 시스템측의 요구로 엔진(4)이 시동한 경우, 액셀러레이터 개방도의 전체 범위에서 HV 모드가 되는 것이 표시부(55)에서 표시된다. 따라서, 상기 실시형태 3에 의하면, 시스템측의 요구로 주행모드가 EV 모드에서 HV 모드로 전환된 것을 운전자에게 적절하게 표시할 수 있다.
[실시형태 4]
실시형태 4에서는, 엔진(4)의 시동을 제한하여 EV 모드로 주행하는 것을 운전자가 선택 가능한 EV 모드 스위치가 설치된다. 그리고, EV 모드 스위치에 의하여 EV 모드가 선택되어 있을 때, 그에 따라 표시부(55)의 표시상태도 적절하게 변경된 다.
도 21은, 실시형태 4에 의한 하이브리드 차량의 전체 블록도이다. 도 21을 참조하여, 하이브리드 차량(100A)은, 도 1에 나타낸 실시형태 1에 의한 하이브리드 차량(100)의 구성에서, EV 모드 스위치(60)를 더 구비하고, ECU(50) 대신 ECU(50C)를 구비한다.
EV 모드 스위치(60)는, 엔진(4)의 시동을 제한하고, EV 모드에서의 주행을 운전자가 선택하기 위한 조작 스위치이다. 그리고, 운전자에 의하여 EV 모드 스위치(60)가 조작되면, EV 모드 스위치(60)는, ECU(50C)로 출력되는 EV 모드 신호(EV)를 활성화한다.
ECU(50C)는, EV 모드 스위치(60)로부터의 EV 모드 신호(EV)가 활성화되면, 주행모드가 HV 모드일 때는, 엔진(4)을 정지시켜 주행모드를 EV 모드로 전환한다. 그리고, ECU(50C)는, 표시부(55)로 출력되는 문턱값(TH)을 규정값(예를 들면 액셀러레이터 개방도 95%)으로 한다. 또한, 이 규정값은, EV 모드 스위치(60)에 의한 강제적인 EV 모드로의 주행을 해제하기 위한 액셀러레이터 개방도에 대응한다.
도 22는, 도 21에 나타낸 ECU(50C)의 기능 블록도이다. 도 22를 참조하여, ECU(50C)는, 도 3에 나타낸 실시형태 1에서의 ECU(50)의 구성에서, 주행모드 제어부(90) 대신 주행모드 제어부(90C)를 포함한다.
주행모드 제어부(90C)는, EV 모드 스위치(60)로부터 EV 모드 신호(EV)를 받는다. 그리고, 주행모드 제어부(90C)는, EV 모드 신호(EV)가 활성화되면, 엔진(4)이 작동하고 있는 경우에는 엔진(4)을 정지시킨다. 즉, 주행모드 제어부(90C)는, EV 모드 신호(EV)가 활성화되면, 주행모드를 HV 모드로부터 EV 모드로 전환한다. 또한, 주행모드 제어부(90C)는, 표시부(55)로 출력되는 문턱값(TH)을 규정값으로 한다.
또한, 주행모드 제어부(90C)는, EV 모드 신호(EV)가 활성화되어 있을 때에 액셀러레이터 개방도가 상기 규정값 이상이 된 경우, 축전장치(B)의 SOC가 규정값 이하로 저하한 경우, 또는, 차속이 규정값 이상이 된 경우, 주행모드를 EV 모드에서 HV 모드로 전환함과 동시에, 표시부(55)로 출력되는 문턱값(TH)을 통상값으로 되돌린다.
도 23은, EV 모드 스위치(60)가 조작되었을 때의 표시부(55)의 표시상태를 나타낸 도면이다. 도 23을 참조하여, 운전자에 의하여 EV 모드 스위치(60)가 조작되면, 표시부(55)는, ECU(50)로부터의 문턱값(TH)(예를 들면 액셀러레이터 개방도 95%)에 의거하여, 제 2 표시부(112)에서의 분할선(114)을 오른쪽으로 이동시킨다. 이것에 의하여, 운전자에 의한 액셀러레이터 개방도가 완전 개방(95% 이상)이 되지 않는 한, 차량이 EV 모드로 주행(EV 주행)하는 것이 표시된다.
이상과 같이, 이 실시형태 4에서는, 운전자에 의하여 EV 모드 스위치(60)가 조작되면, 그에 따라 표시부(55)의 표시도 변경된다. 따라서, 상기 실시형태 4에 의하면, EV 모드 스위치(60)에 의하여 EV 모드가 선택되어 있는 경우에도, 주행모드의 전환 포인트를 운전자에게 적절하게 표시할 수 있다.
또한, 상기의 각 실시형태에서, 표시의 보기 쉬움의 관점에서, 표시부(55)(55A∼55H)에서의 제 2 표시부(주행모드 표시영역)의 표시 갱신 주기는, 제 1 표시부(액셀러레이터 개방도 표시영역)의 표시 갱신 주기보다도 긴 편이 바람직하다.
또, 상기의 각 실시형태에서는, 표시부(55)(55A∼55H)는 액셀러레이터 개방도를 표시하는 것으로 하였으나, 액셀러레이터 개방도 대신, 차량의 구동 요구 토오크나 구동 요구 출력 등 운전자의 출력요구를 반영하는 상태량을 표시하도록 하여도 된다.
또, 상기의 실시형태 2∼4에서, 표시부의 구성은, 도 2에 나타낸 표시부(55)에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 실시형태 1의 변형예 1∼8에서의 표시부(55A∼55H)이어도 된다.
또, 상기의 각 실시형태에서는, EV 모드에서 HV 모드로의 전환 문턱값과 HV 모드에서 EV 모드로의 전환 문턱값은 동일한 것으로 하였으나, 이들 문턱값을 다른 값으로 하고, 주행모드의 전환에 히스테리시스를 설치하여도 된다.
또, 상기에서는, 하이브리드 차량은, 동력분할기구(3)에 의하여 엔진(4)의 동력을 차축과 모터 제너레이터(MG1)로 분할하여 전달 가능한 직/병렬형으로 하였으나, 본 발명은, 모터 제너레이터(MG1)를 구동하기 위해서만 엔진(4)을 사용하고, 모터 제너레이터(MG1)에 의하여 발전된 전력을 사용하는 모터 제너레이터(MG2)에서만 차량의 구동력을 발생하는 직렬형의 하이브리드 차량에도 적용할 수 있다.
또, 상기에서는, 하이브리드 차량은, 외부 전원(70)으로부터 축전장치(B)를 충전 가능하게 하였으나, 본 발명의 적용범위는, 외부 전원으로부터 축전장치를 충전 가능한 하이브리드 차량에 한정되는 것은 아니다. 그러나, 외부 전원으로부터 축전장치를 충전 가능한 하이브리드 차량에서는, EV 모드에서의 주행범위가 확대되기 때문에, EV 모드에서 HV 모드로의 전환 포인트를 운전자에게 표시 가능한 상기 발명은, 외부 전원으로부터 축전장치를 충전 가능한 하이브리드 차량에서 특히 유용하다.
또, 상기에서는, 모터 제너레이터(MG1, MG2)의 중성점(N1, N2)에 외부 전원(70)으로부터의 교류전력을 부여하고, 모터 제너레이터(MG1, MG2) 및 인버터(20, 30)를 사용하여 축전장치(B)를 충전하는 것으로 하였으나, 외부 전원(70)으로부터 축전장치(B)를 충전하기 위한 충전 전용 인버터를 별도 설치하여도 된다. 단, 상기의 각 실시형태에 의하면, 충전 전용 인버터를 별도 구비할 필요가 없기 때문에, 저비용화 및 차량의 경량화가 도모된다.
또한, 상기에서, ECU(50, 50A∼50C)는, 본 발명에서의 「제어부」에 대응한다. 또, 엔진(4)은, 본 발명에서의 「내연기관」에 대응하고, 모터 제너레이터(MG2)는, 본 발명에서의 「전동기」에 대응한다. 또한, 모터 제너레이터(MG1)는, 본 발명에서의 「또 하나의 전동기」에 대응하고, 인버터(20, 30)는, 각각 본 발명에서의 「제 1 인버터」 및 「제 2 인버터」에 대응한다.
또한, ECU(50, 50A∼50C)는, 상기 발명에서의 「인버터 제어부」에 대응하고, 전력 입력선(ACL1, ACL2) 및 충전 커넥터(40)는, 본 발명에서의 「전력 입력부」를 형성한다. 또한, 3상 코일(7, 8)은, 각각 본 발명에서의 「제 1 다상 권선」 및 「제 2 다상 권선」에 대응한다.
이번에 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태의 설명이 아니고 청구의 범위에 의하여 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (13)

  1. 동력원으로서 내연기관 및 전동기를 탑재하고, 상기 내연기관을 정지시켜 주행하는 제 1 모드 및 상기 내연기관 및 상기 전동기의 쌍방을 동작시켜 주행하는 제 2 모드 중 어느 하나의 주행모드로 주행 가능한 하이브리드 차량의 표시장치에 있어서,
    운전자의 출력요구에 의거하여 상기 주행모드의 전환을 행하는 제어부와,
    상기 운전자의 출력요구에 따라 변화하는 제 1 상태량을 표시하는 제 1 표시부와,
    상기 주행모드의 전환을 나타내는 제 2 상태량을 상기 제 1 상태량에 대응시켜 표시하는 제 2 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 상태량은, 액셀러레이터 개방도인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 표시부는, 표시영역 또는 표시위치의 변화에 의하여 상기 제 1 상태량을 표시하고,
    상기 제 2 표시부는,
    상기 제 1 표시부에 대응하여 설치되는 주행모드 표시영역과,
    상기 제 2 상태량에 따라, 상기 주행모드가 상기 제 1 모드인 것을 나타내는 제 1 영역과 상기 주행모드가 상기 제 2 모드인 것을 나타내는 제 2 영역에 상기 주행모드 표시영역을 분할하는 분할선을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 차량의 속도에 따라 상기 주행모드의 전환 문턱값을 변화시키고,
    상기 제 2 표시부는, 상기 전환 문턱값의 변화에 따라 상기 제 2 상태량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전동기에 전력을 공급하는 축전장치의 출력전력이 제한되면, 상기 제어부는, 상기 제 2 모드로 주행하는 범위가 확대되도록 상기 주행모드의 전환 문턱값을 변화시키고,
    상기 제 2 표시부는, 상기 전환 문턱값의 변화에 따라 상기 제 2 상태량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전동기에 전력을 공급하는 축전장치와 상기 전동기의 사이에서 전력 변환을 행하는 전력 변환장치의 온도가 규정 온도 이상이 되면, 상기 제어부는, 상기 제 2 모드로 주행하는 범위가 확대되도록 상기 주행모드의 전환 문턱값을 변화시키고,
    상기 제 2 표시부는, 상기 전환 문턱값의 변화에 따라 상기 제 2 상태량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전동기의 온도가 규정 온도 이상이 되면, 상기 제어부는, 상기 제 2 모드로 주행하는 범위가 확대되도록 상기 주행모드의 전환 문턱값을 변화시키고,
    상기 제 2 표시부는, 상기 전환 문턱값의 변화에 따라 상기 제 2 상태량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    운전자의 출력요구에 상관없이 규정 조건에 의거하여 상기 내연기관의 시동이 요구되면, 상기 제어부는, 상기 주행모드를 상기 제 2 모드로 강제적으로 전환하고,
    상기 제 2 표시부는, 상기 주행모드가 상기 제 2 모드로 강제적으로 전환되면, 상기 제 1 상태량의 전체 범위에서 상기 제 2 모드가 선택되는 것을 나타내도 록 상기 제 2 상태량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 하이브리드 차량은, 상기 제 1 모드에서의 주행을 운전자가 선택하기 위한 스위치를 구비하고,
    상기 스위치가 운전자에 의하여 조작되면, 상기 제어부는, 상기 제 1 모드로 주행하는 범위가 확대되도록 상기 주행모드의 전환 문턱값을 변화시키고,
    상기 제 2 표시부는, 상기 전환 문턱값의 변화에 따라 상기 제 2 상태량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 표시부의 표시 갱신 주기는, 상기 제 1 표시부의 표시 갱신 주기보다도 긴 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시장치.
  11. 동력원으로서 탑재되는 내연기관 및 전동기와,
    상기 전동기에 전력을 공급하는 충전 가능한 축전장치와,
    차량 외부로부터 부여되는 전력을 받아 상기 축전장치를 충전 가능하도록 구성된 충전장치와,
    상기 내연기관을 정지시켜 주행하는 제 1 모드와 상기 내연기관 및 상기 전 동기의 쌍방을 동작시켜 주행하는 제 2 모드를 포함하는 주행모드의 전환을 운전자의 출력요구에 의거하여 행하는 제어부와,
    상기 운전자의 출력요구에 따라 변화하는 제 1 상태량을 표시하는 제 1 표시부와,
    상기 주행모드의 전환을 나타내는 제 2 상태량을 상기 제 1 상태량에 대응시켜 표시하는 제 2 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 충전장치는,
    또 하나의 전동기와,
    상기 또 하나의 전동기 및 상기 전동기에 각각 대응하여 설치되는 제 1 및 제 2 인버터와,
    상기 제 1 및 제 2 인버터를 제어하는 인버터 제어부와,
    차량 외부로부터 부여되는 전력을 입력하기 위한 전력 입력부를 포함하고,
    상기 또 하나의 전동기 및 상기 전동기는, 각각 제 1 및 제 2 다상 권선을 고정자 권선으로서 포함하고,
    상기 전력 입력부는, 상기 제 1 다상 권선의 제 1 중성점과 상기 제 2 다상 권선의 제 2 중성점에 접속되어, 차량 외부로부터 부여되는 전력을 상기 제 1 및 제 2 중성점에 부여하고,
    상기 인버터 제어부는, 상기 전력 입력부에 의하여 차량 외부로부터 상기 제 1 및 제 2 중성점에 부여되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 상기 축전장치로 출력하도록 상기 제 1 및 제 2 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량.
  13. 동력원으로서 내연기관 및 전동기를 탑재하고, 상기 내연기관을 정지시켜 주행하는 제 1 모드 및 상기 내연기관 및 상기 전동기의 쌍방을 동작시켜 주행하는 제 2 모드 중 어느 하나의 주행모드로 주행 가능한 하이브리드 차량의 표시방법에 있어서,
    운전자의 출력요구에 의거하여 상기 주행모드의 전환을 행하는 단계와,
    상기 운전자의 출력요구에 따라 변화하는 제 1 상태량을 표시하는 단계와,
    상기 주행모드의 전환을 나타내는 제 2 상태량을 상기 제 1 상태량에 대응시켜 표시하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 표시방법.
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