WO2007026946A1

WO2007026946A1 - ハイブリッド自動車およびその制御方法

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Publication number: WO2007026946A1
Application number: PCT/JP2006/317686
Authority: WO
Inventors: Hichirosai Oyobe; Makoto Nakamura
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2007-03-08
Also published as: US7847495B2; JP4517984B2; EP1920985A4; CN101253089B; US20090058326A1; JP2007062639A; EP1920985B1; CN101253089A; EP1920985A1

Description

明細書ハイプリッド自動車およびその制御方法技術分野

この発明は、ハイブリッド自動車に関し、特に、複数の動力源を駆動させて走行するハイプリッドモードと罄電装置からの電力のみを用いて走行する電気走行モードとを切換えて走行可能なハイプリッド自動車に関する。背景技術

近年、環境問題などを背景にハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle) が大きく注目されている。ハイブリッド自動車は、複数の動力源を搭載した自動車であり、従来のエンジンに加えて蓄電装置（バッテリやキャパシタなど）とモータとを動力源とするハイプリッド自動車が既に実用化されている。

また、動力源として燃料電池（Fuel Cell) を搭載する燃料電池車も注目されているが、燃料電池に加えてパッテリやキャパシタなどの蓄電装置も電源として搭載した自動車も、広い意味で複数の動力源を搭載したハイプリッド自動車である。 _s

—方、外部電源を用いて蓄電装置を充電する外部充電機能を備えたハイプリッド自動車が知られている。外部充電機能を備えたハイプリッド自動車によれば、たとえば家庭用の商用電源から蓄電装置の充電を行なうことができれば、燃料補給のために補給スタンドに行かなければならない回数が減るといったメリットなどが得られる。

特開平 8— 1 5 4 3 0 7号公報は、車両外部から蓄電装置への充電機能を備えたハイブリッド自動車を開示する。このハイブリッド自動車は、外部充電器により充電し得るバッテ'リと、バッテリからの電力により車輪を駆動する電動機と、電動機の作動を制御する制御手段と、車輪の駆動のために直接的または間接的に使用される内燃機関と、外部充電器によりバッテリの充電が行なわれてからの走行時間に関係する量を算出する走行時間関係量算出手段とを備える。そして、制御手段は、走行時間関係量算出手段によって算出された走行時間関係量が所定量に達すると、電動機の出力を制限する。

このハイプリッド自動車においては、外部充電を行なわないで長時間走行すると電動機の出力が制限され、必然的に内燃機関により燃料を使用しながらの走行を続けると電動機の出力が制限されることになるので、ドライバは、外部充電を行なうように促される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、内燃機関への依存度を低減させることができる。

上記の特開平 8— 1 5 4 3 0 7号公報に開示されるハイブリッド自動車は、内燃機関の動作を制限するものである。また、その他のハイブリッド自動車においても、今後蓄電装置が大容量化し、さらに外部充電機能まで設けられると、蓄電装置からの電力のみで走行する電気走行モード（E Vモード）が主となり、その他の動力源（内燃機関や燃料電池など）の動作頻度が少なくなることが予想される。

しかしながら、動作頻度の少ない動力源においては、状態を良好に保つことができなくなったり、異常の発見が遅れる可能 1"生があるといった問題が発生する。たとえば、内燃機関の非動作状態が長期間継続すると、内燃機関の状態は悪化するし、また、異常の発見が遅れることにより重故障に至る可能性がある。

また、 E Vモードが主となると、その他の動力源を駆動しての走り（たとえば内燃機関を駆動させての走り）を楽しみたいという利用者の要望が出てくることも考えられる。発明の開示

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、動作頻度が少なくなつた動力源を強制的に動作させることができるハイプリッド自動車を提供することである。

この発明によれば、ハイブリッド自動車は、第 1および第 2の動力源と、第 2 の動力源を停止させて走行する第 1の走行モード（E Vモード）と第 1および第 2の動力源を用いて走行する第 2の走行モード（ハイブリッドモード（HVモード） ) とを切換可能であり、選択した第 1または第 2の走行モードに応じて第 1 および第 2の動力源を制御する制御部と、第 1の走行モードで走行中に走行モードを第 2の走行モードに切換えるための入力装置とを備える。

この発明によるハイプリッド自動車においては、第 1の走行モードで走行していても、運転者により入力装置の操作がなされると、走行モードが第 1の走行モードから第 2の走行モードに切換わり、第 2の動力源が駆動される。

したがって、この発明によるハイブリッド自動車によれば、運転者が入力装置を適宜操作することにより、第 2の動力源の状態を良好に保つことができる。また、第 2の動力源に異常が発生した場合に早期に発見し得る。さらに、第 2の動力源を駆動しての走りを楽しみたいという利用者の要望にも応えることができる。好ましくは、第 1の動力源は、第 1の回転電機および第 1の回転電機に電力を供給する蓄電装置を含む。第 2の動力源は、内燃機関を含む。第 1の走行モードは、内燃機関を停止させ第 1の回転電機を駆動させて走行する電気走行モード (E Vモード）であり、第 2の走行モードは、第 1の回転電機および内燃機関を駆動させて走行するハイブリッドモード（HVモード）である。

このハイブリッド自動車においては、電気走行モードで走行していても、運転者により入力装置の操作がなされると、走行モードが電気走行モードからハイブリツドモードに切換わり、内燃機関が駆動される。したがって、このハイブリツド自動車によれば、内燃機関の状態を良好に保つことができる。また、内燃機関に異常が発生した場合に早期に発見し得る。さらに、内燃機関を駆動しての走りを楽しみたいという利用者の要望にも応えることができる。

また、好ましくは、第 1の動力源は、回転電機および回転電機に電力を供給可能な蓄電装置を含む。第 2の動力源は、回転電機に電力を供給可能な燃料電池を含む。第 1の走行モードは、燃料電池を停止させ蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動させて走行する電気走行モード（E Vモード）であり.、第 2の走行モードは、燃料電池および蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動させて走行するハイブリッドモード（HVモード）である。

このハイブリッド自動車においては、電気走行モードで走行していても、運転者により入力装置の操作がなされると、走行モードが電気走行モードからハイブリツドモードに切換わり、燃料電池からの電力が回転電機に供給される。したがつて、このハイブリッド自動車によれば、燃料電池の状態を良好に保つことができる。また、燃料電池に異常が発生した場合に早期に発見し得る。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、車両外部から与えられる電力を受けて蓄電装置を充電するための電力入力部をさらに備える。

このハイブリッド自動車においては、車両外部の電¾¾を用いて電力入力部から蓄電装置を充電することができるので、電気走行モード（E Vモード）で走行する機会をより多くすることができ、第 2の動力源による燃料消費を抑えることができる。しかしながら、一方で、第 2の動力源の非動作時間が長期間化することによる上述した問題がより顕著になるところ、電気走行モードからハイプリッドモード（HVモード）に切換可能な入力装置が備えられるので、第 2の動力源を適宜駆動させることができる。したがって、このハイブリッド自動車によれば、第 2の動力源による燃料消費を抑えつつ、第 2の動力源が長期間非動作状態におかれることを防止することができる。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、第 2の動力源の非動作時間を計時する計時部と、非動作時間が第 1の所定時間以上になると、入力装置の操作を運転者に促す報知部とをさらに備える。

このハイプリッド自動車においては、第 2の動力源の非動作時間が第 1の所定時間以上になると、運転者は報知部により入力装置の操作を促されるので、入力装置を操作することを運転者が失念することが防止される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、第 2の動力源が長期間非動作状態におかれることを防止することができる。

さらに好ましくは、制御部は、第 2の動力源の非動作時間が第 1の所定時間よりも長い第 2の所定時間以上になると、走行モードを第 1の走行モード（E Vモード）から第 2の走行モード（HVモード）に切換える。

このハイブリッド自動車においては、第 2の動力源の非動作時間が第 1の所定時間よりも長い第 2の所定時間以上になると、制御部により走行モードが第 1の走行モードから第 2の走行モードに強制的に切換えられ、第 2の動力源が駆動される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、第 2の動力源が長期間非動作状態におかれることを確実に防止することができる。さらに好ましくは、計時部は、第 2の動力源の動作時間が第 3の所定時間よりも短いとき、第 2の動力源の非動作状態が継続しているものとして非動作時間を計時する。

このハイプリッド自動車においては、第 2の動力源の状態を良好に保つことや第 2の動力源に発生している異常を顕在化させることに貢献し得ないような短時間しか第 2の動力源が動作していないときは、第 2の動力源が実際に動作しても第 2の動力源は非動作状態であるとみなされる。したがって、このハイブリッド自動車によれば、第 2の動力源を駆動させるべきタイミングを適切に運転者に報知することができる。

好ましくは、ハイプリッド自動車は、第 2の動力源のエネルギー残量を検出する検出部をさらに備える。制御部は、エネルギー残量が所定量よりも少ないとき、第 1の走行モード（E Vモード）から第 2の走行モード（HVモード）への切換を中止する。

このハイブリッド自動車においては、制御部は、第 2の動力源のエネルギー残量が少ない場合、第 1の走行モードから第 2の走行モードへの切換を行なわないので、第 2の動力源のエネルギー残量が少ないにも拘わらず第 2の動力源が駆動される事態が回避される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、不必要な走行モードの切換を防止することができる。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、車両外部から与えられる電力を受けて蓄電装置を充電するための電力入力部と、内燃機関の出力を用いて発電し、その発電した電力を蓄電装置に供給可能な第 2の回転電機と、第 1および第 2の回転電機にそれぞれ対応して設けられる第 1およぴ第 2のィンバータと、第 1および第 2のィンバータを制御するィンパータ制御部とをさらに備える。第 1および第 2 の回転電機は、それぞれ第 1および第 2の 3相コイルをステータコイルとして含む。電力入力部は、第 1の 3相コイルの中性点に接続される第 1の端子と、第 2 の 3相コイルの中性点に接続される第 2の端子とを含む。ィンバータ制御部は、第 1および第 2の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて蓄電装置に与えられるように第 1および第 2のィンバータを制御する。

このハイブリッド自動車においては、第 1および第 2の回転電機と、それらにそれぞれ対応して設けられる第 1および第 2のィンバータと、ィンバータ制御部とを用いることによって、外部から蓄電装置への充電が実現される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、外部充電装置を別途備える必要がなく、車両の小型化、および軽量化による燃費向上を実現することができる。

以上のように、この発明によれば、第 1の走行モード（E Vモード）で走行中に第 2の走行モード（HVモード）に切換えて第 2の動力源を駆動できるようにしたので、第 2の動力源の状態を良好に保つことができる。また、第 2の動力源に異常が発生した場合に早期に発見し得る。さらに、第 2の動力源を駆動しての走りを楽しみたいという利用者の要望にも応えることができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態 1によるハイプリッド自動車の全体プロック図である。

図 2は、図 1に示す制御装置の機能プロック図である。

図 3は、図 2に示すコンバータ制御部の機能ブロック図である。

図 4は、図 2に示す第 1および第 2のインバータ制御部の機能プロック図である。

図 5は、図 1のブロック図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。図 6は、充電時のトランジスタの制御状態を示す図である。

図 7は、図 1に示す制御装置による充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチヤ一トである。

図 8は、図 1に示す蓄電装置の S O Cの通常の変化を示す図である。

図 9は、 E Vモードでの走行が連続する場合の蓄電装置の S O Cの変化を示す図である。

図 1 0は、図 1に示す HVモード移行スィツチの操作に関するプログラムの制御構造を示すフローチヤ一トである。

図 1 1は、運転者により HVモード移行スィツチのオン操作がなされない場合の制御に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

図 1 2は、エンジンの停止時間のカウント処理に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 '

図 13は、走行モードが EVモードから HVモードに強制的に切換えられたときの蓄電装置の S O Cの変化を示す図である。

図 14は、この発明の実施の形態 2によるハイプリッド自動車の概略ブロック図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

[実施の形態 1]

図 1は、この発明の実施の形態 1によるハイブリツド自動車の全体プロック図である。図 1を参照して、ハイブリッド自動車 100は、蓄電装置 Bと、昇圧コンバータ 10と、インバータ 20， 30と、電源ライン PL 1, PL 2と、接地ライン SLと、 U相ライン UL l, UL 2と、 V相ライン VL 1， VL 2と、 W 相ライン WL 1, WL 2と、モータジェネレータ MG 1， MG2と、エンジン 4 と、燃料タンク 58と、動力分配機構 3と、車輪 2とを備える。

エンジン 4は、燃料タンク 58から燃料の供給を受けて動力を発生する。燃料タンク 58は、エンジン 4へ燃料を供給する。また、燃科タンク 58は、燃料の残量を検出し、燃料残量を示す信号 FUELを後述の制御装置 60へ出力する。動力分配機構 3は、エンジン 4とモータジェネレータ MG 1, MG2とに結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば、動力分配機構 3としては、サンギヤ、プラネタリキヤリャ、リングギヤの 3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この 3つの回転軸がエンジン 4、モータジエネレータ MG1， MG 2の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータ MG 1のロータを中空としてその中心にエンジン 4のクランク軸を通すことで動力分配機構 3にエンジン 4とモータジェネレータ MG 1, MG 2とを機械的に接続することができる。

なお、モータジェネレータ MG 2の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギャによって車輪 2に結合されている。また、動力分配機構 3の内部にモータジェネレータ MG 2の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

そして、モータジェネレータ MG 1は、エンジン 4によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン 4の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車 1 0 0に組み込まれ、モータジェネレータ MG 2は、駆動輪である車輪 2を駆動する電動機としてハイプリッド自動車 1 0 0に組み込まれる。

モータジェネレータ MG 1， MG 2は、 3相交流電動機であり、たとえば、 3 相交流同期電動機である。モータジェネレータ MG 1は、 U相コィ/レ U l、 V相コイル V 1および W相コイル W 1からなる 3相コイルをステータコイルとして含む。モータジェネレータ MG 2は、 U相コイル U 2、 V相コイル V 2および W相コイル W 2からなる 3相コイルをステータコイルとして含む。

そして、モータジェネレータ MG 1は、エンジン 4の出力を用いて 3相交流電圧を発生し、その発生した 3相交流電圧をインバータ 2 0へ出力する。また、モータジェネレータ MG 1は、インバータ 2 0から受ける 3相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジン 4の始動を行なう。

モータジェネレータ MG 2は、インバータ 3 0から受ける 3相交流電圧によつて車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータ MG 2は、車両の回生制動時、 3相交流電圧を発生してィンバータ 3 0へ出力する。

蓄電装置 Bは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素ゃリチゥムイオン等の二次電池からなる。蓄電装置 Bは、直流電力を昇圧コンバータ 1 0へ出力する。また、蓄電装置 Bは、昇圧コンバータ 1 0から出力される直流電圧によって充電される。なお、蓄電装置 Bとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。

昇圧コンバータ 1 0は、リアクトルと、 n p n型トランジスタ Q 1 , Q 2と. ダイオード D l , D 2とを含む。リアタトル Lの一端は電源ライン P L 1に接続され、 n p n型トランジスタ Q 1， Q 2の接続点に他端が接続される。 _{n P n}型トランジスタ Q 1 , Q 2は、電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に直列に接続され、制御装置 6 0からの信号 PWCをベースに受ける。そして、各 n p n 型トランジスタ Q l , Q 2のコレクタ一ェミッタ間には、ェミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイォード D 1， D 2がそれぞれ接続される。

なお、上記の n p n型トランジスタおよび以下の本明細書中の n p η型トランジスタとして、たとえば、 I G B T (Insulated Gate Bipolar Transistor) を用いることができ、また、 n p n型トランジスタに代えて、パワー MO S F E T (metal oxide semiconductor field-effect transistor) 等の電力スッチング素子を用いることができる。

インバータ 2 0は、 U相アーム 2 2、 V相アーム 2 4および W相アーム 2 6を含む。 U相アーム 2 2、 V相アーム 2 4および W相アーム 2 6は、電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に並列に接続される。

U相アーム 2 2は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 1 1， Q 1 2を含み、 V相アーム 2 4は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 1 3， Q 1 4を含み、 W相アーム 2 6は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 1 5 , Q 1 6を含む。各 n p n型トランジスタ Q 1 1〜Q 1 6のコレクターェミッタ間には、ェミツタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード D 1 1〜D 1 6がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各 n p n型トランジスタの接続点は、 U, V, W各相ライン U L 1， V L 1， WL 1を介してモータジェネレータ MG 1の各相コイルの中性点 N 1と異なるコイル端にそれぞれ接続される。インバータ 3 0は、 U相アーム 3 2、 V相アーム 3 4および W相アーム 3 6を含む。 U相アーム 3 2、 V相アーム 3 4および W相アーム 3 6は、電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に並列に接続される。

U相アーム 3 2は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 2 1 , Q 2 2を含み、 V相アーム 3 4は、直列に接続された； n p n型トランジスタ Q 2 3， Q 2 4を含み、 W相アーム 3 6は、直列に接続された n p n型トランジスタ Q 2 5 , Q 2 6を含む。各 n p n型トランジスタ Q 2 1〜Q 2 6のコレクタ一エミッタ間には、ェミツタ側からコレクタ側へ電流を流すダイォード D 2 1〜D 2 6がそれぞれ接続される。そして、インバータ 3 0においても、各相アームにおける各 n p n型トランジスタの接続点は、 U， V, W各相ライン U L 2， V L 2 , WL 2 を介してモータジェネレータ MG 2の各相コイルの中性点 N 2と異なるコイル端にそれぞれ接続される。ハイブリッド自動車 100は、さらに、コンデンサ C l， C 2と、リレー回路 40と、コネクタ 50と、 HVモード移行スィツチ 52と、制御装置 60と、 A Cライン ACL l, ACL 2と、電圧センサ 71〜74と、電流センサ 80, 8 2とを備える。

コンデンサ C 1は、電源ライン P L 1と接地ライン S Lとの間に接続され、電圧変動に起因する蓄電装置 Bおよび昇圧コンバータ 10への影響を低減する。電源ライン PL 1と接地ライン S Lとの間の電圧 V Lは、電圧センサ 73で測定される。

コンデンサ C 2は、電源ライン PL 2と接地ライン S Lとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ 20， 30および昇圧コンバータ 10への影響を低減する。電¾^、ライン PL 2と接地ライン SLとの間の電圧 VHは、電圧センサ 7 2で測定される。

昇圧コンバータ 10は、蓄電装置 Bから電源ライン PL 1を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ライン PL 2へ出力する。より具体的には、昇圧コンパータ 10は、制御装置 60からの信号 PWCに基づいて、 n p n型トランジスタ Q2のスィッチング動作に応じて流れる電流をリアタトル Lに磁場エネルギーとして蓄積し、その蓄積したエネルギーを np n型トランジスタ Q 2が OFFされたタイミングに同期してダイォード D 1を介して電源ライン P L 2へ電流を流すことによつて放出することにより昇圧動作を行なう。

また、昇圧コンバータ 10は、制御装置 60からの信号 PWCに基づいて、電源ライン PL 2を介してインバータ 20および 30めいずれか一方または両方から受ける直流電圧を蓄電装置 Bの電圧レベルに降圧して蓄電装置 Bを充電する。インバータ 20は、制御装置 60からの信号 PWM1に基づいて、電¾§ライン PL 2から供給される直流電圧を 3相交流電圧に変換してモータジェネレータ M G1を駆動する。これにより、モータジェネレータ MG 1は、トルク指令値 TR 1によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ 2 0は、エンジン 4からの出力を受けてモータジェネレータ MG 1が発電した 3相交流電圧を制御装置 60からの信号 PWM1に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ライン PL 2へ出力する。インバータ 30は、制御装置 60からの信号 PWM2に基づいて、電源ライン PL 2から供給される直流電圧を 3相交流電圧に変換してモータジェネレータ M G 2を駆動する。これにより、モータジェネレータ MG 2は、トルク指令値 TR 2によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ 3 0は、車両の回生制動時、駆動軸からの回転力を受けてモータジェネレータ MG 2が発電した 3相交流電圧を制御装置 60からの信号 P WM 2に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ライン PL 2へ出力する。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリツド自動車 100の運転者によるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にァクセノレペダルを OFFすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

リレー回路 40は、リレー RY1， RY2を含む。リレー RY1， RY2としては、たとえば、機械的な接点リレーを用いることができるが、半導体リレーを用いてもよい。リレー RY1は、 ACライン ACL 1とコネクタ 50との間に設けられ、制御装置 60からの信号 CNTLに応じて ONZOFFされる。リレー RY2は、 ACライン ACL 2とコネクタ 50との間に設けられ、制御装置 60 からの信号 CNTLに応じて ON/OFFされる。

このリレー回路 40は、制御装置 60からの信号 CNTLに応じて、 ACライン ACL l, ACL 2とコネクタ 50との接続/切離しを行なう。すなわち、リレー回路 40は、制御装置 60から H (論理ハイ）レベルの信号 CNTLを受けると、 ACライン ACL 1， ACL 2をコネクタ 50と電気的に接続し、制御装置 60から L (論理ロー）レベルの信号 CNTLを受けると、 ACライン ACL 1， AC L 2をコネクタ 50から電気的に切離す。

コネクタ 50は、車両外部の商用電源、 55からの交流電力を受けるための図示されない第 1および第 2の端子を含む。第 1および第 2の端子は、それぞれリレ一回路 40のリレー RY 1， RY2に接続される。 ACライン ACL l, ACL 2の線間電圧 V A Cは、電圧センサ 74で測定され、測定値が制御装置 60に送信される。

HVモード移行スィツチ 52は、 E Vモードで走行中に運転者が走行モードを EVモードから HVモードに切換えるためのスィッチである。ここで、 EVモードとは、エンジン 4およびモータジェネレータ MG 1を停止させ蓄電装置 Bおよびモータジェネレータ MG 2を動力源として電気走行する走行モードである。一方、 HVモードとは、エンジン 4およびモータジェネレータ MG 1を駆動させ、エンジン 4と蓄電装置 Bおよびモタジェネレータ MG 2とを動力源として走行する走行モードである。

そして、 HVモード移行スィッチ 52は、運転者によりオン操作されると、 H レべ ^ /レの信号を制御装置 60へ出力する。また、 HVモード移行スィッチ 52は. 点灯可能な構成となっており、制御装置 60からの点灯指令に応じて点灯する。電圧センサ 71は、蓄電装置 Bの電圧 VBを検出し、その検出した電圧 VBを制御装置 60へ出力する。電圧センサ 73は、コンデンサ C 1の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ 10の入力電圧 VLを検出し、その検出した電圧 VLを制御装置 60へ出力する。電圧センサ 72は、コンデンサ C 2の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ 10の出力電圧 VH (インバータ 20, 30の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧 VHを制御装置 60へ出力する。

電流センサ 80は、モータジェネレータ MG 1に流れるモータ電流 MCRT 1 を検出し、その検出したモータ電流 MCRT 1を制御装置 60へ出力する。電流センサ 82は、モータジェネレータ MG 2に流れるモータ電流 MCRT 2を検出し、その検出したモータ電流 MCRT 2を制御装置 60へ出力する。

制御装置 60は、図示されない HV— ECU (Electronic Control Unit) から出力されるモータジェネレータ MG 1， MG2のトルク指令値 TR 1， TR 2 およびモータ回転数 MRNl, MRN2、電圧センサ 73からの電圧 VL、ならびに電圧センサ 72からの電圧 VHに基づいて、昇圧コンバータ 10を駆動するための信号 PWCを生成し、その生成した信号 PWCを昇圧コンバータ 10へ出力する。

また、制御装置 60は、電圧 VHならびにモータジェネレータ MG 1のモータ電流 MCRT 1およびトルク指令値 TR 1に基づいて、モータジェネレータ MG 1を駆動するための信号 PWM1を生成し、その生成した信号 PWM1をインバータ 20へ出力する。さらに、制御装置 60は、電圧 VHならびにモータジエネレータ MG 2のモータ電流 MCRT 2およびトルク指令値 TR 2に基づいて、モータジェネレータ MG 2を駆動するための信号 PWM 2を生成し、その生成した信号 PWM2をィンバータ 30へ出力する。

ここで、制御装置 60は、図示されないイグニッションキー（またはィグニッシヨンスィッチ、以下同じ。）からの信号 I Gおよび蓄電装置 Bの SOCに基づいて、モータジェネレータ MG 1， MG2の中性点N1， N 2間に与えられる商用電源 55からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置 Bの充電が行なわれるように、インバータ 20， 30を制御するための信号 PWM1， PWM2を生成する。

さらに、制御装置 60は、蓄電装置 Bの SOCに基づいて、車外から充電可能か否かを判定し、充電可能と判定したときは、 Hレベルの信号 C NT Lをリレー回路 40へ出力する。一方、制御装置 60は、蓄電装置 Bがほぼ満充電状態であり、充電可能でないと判定したときは、 Lレベルの信号 CNTLをリレー回路 4 0へ出力し、信号 I Gが停止状態を示す場合にはインバータ 20および 30を停止させる。

また、さらに、制御装置 60は、 E Vモードで走行中に HVモード移行スィッチ 52から Hレベルの信号を受けると、後述する方法により、所定の条件のもと走行モードを EVモードから HVモードへ移行する。具体的には、制御装置 60 は、停止させていたエンジン 4を始動させ、エンジン 4およびモータジエネレータ MG 2を動力源とするハイブリッド走行を行なわせる。

また、さらに、制御装置 60は、エンジン 4の非動作時間が予め設定された所定時間を超えると、後述する方法により、所定の条件のもと HVモード移行スィツチ 52を点灯させて EVモードから HVモードへの移行を運転者に促す。そして、制御装置 60は、 HVモード移行スィツチ 52を点灯させても運転者により HVモード移行スィッチ 52が操作されない'ときは、走行モードを EVモードから HVモードへ強制的に移行する。

次に、制御装置 60による昇圧コンバータ 10およびインバータ 20， 30の制御、ならびに商用電源 55からの充電制御について説明する。以下の図 2〜図 7では、これらの制御に関する部分のみを抽出して説明が行なわれ、制御装置 6 0による走行モードの移行制御に関しては、図 8以降で説明する。

図 2は、図 1に示した制御装置 60の機能ブロック図である。図 2を参照して. 制御装置 60は、コンバータ制御部 61と、第 1のィンバータ制御部 62と、第 2のィンバータ制御部 63と、 AC入力制御部 64とを含む。コンバータ制御部 61は、電圧 VB、電圧 VH、トルク指令値 TR 1, TR2、およびモータ回転数 MRNl, MRN 2に基づいて昇圧コンバータ 10の n p n型トランジスタ Q 1， Q2を ONZOFFするための信号 PWCを生成し、その生成した信号 PW Cを昇圧コンバータ 10へ出力する。

第 1のインバータ制御部 62は、モータジェネレータ MG 1のトルク指令値 T R 1およびモータ電流 MCRT 1ならびに電圧 VHに基づいてインバータ 20の n n型トランジスタ Ql 1〜Q16を ONZO F Fするための信号 P WM 1を生成し、その生成した信号 PWM1をインバータ 20へ出力する。

第 2のインバータ制御部 63は、モータジェネレータ MG 2のトルク指令値 T R 2およびモータ電流 MCRT 2ならびに電圧 VHに基づいてインバータ 30の np n型トランジスタ Q21〜Q26を ON/O F Fするための信号 PWM2を生成し、その生成した信号 PWM 2をインバータ 30へ出力する。

AC入力制御部 64は、トルク指令値 TR 1， TR 2およびモータ回転数 MR Nl, MRN 2に基づいてモータジェネレータ MG 1， MG 2の駆動状態を判定し、信号 I Gおよび蓄電装置 Bの SO Cに基づいて、 2つのインバータ 20， 3 0を協調制御してコネクタ 50に与えられる交流電圧を直流に変換するとともに昇圧し、蓄電装置 Bへの充電を行なう。

そして、 AC入力制御部 64は、モータジェネレータ MG 1， MG2の駆動状態が停止状態であり、かつ、信号 I Gに基づいてィダニッションキーが〇 F F位置に回動されていると判断すると、蓄電装置 Bの SO Cが所定レベルよりも低ければ充電動作を行なう。具体的には、 A C入力制御部 64は、 Hレベルの信号 C NTLをリレー回路 40へ出力することによってリレー RY 1, RY2を導通させる。そして、 AC入力制御部 64は、電圧 VACの入力があればこれに応じて制御信号 C TL 1を生成し、ィンバータ 20， 30を協調制御して、コネクタ 5 0に与えられる交流電圧を直流に変換するとともに昇圧させ、蓄電装置 Bへの充電を行なわせる。

一方、 AC入力制御部 64は、モータジェネレータ MG 1， MG 2が駆動状態であるかまたは信号 I Gに基づいてイダ二ッションキーが ON位置に回動されていると判断した場合、および、蓄電装置 Bの SO Cが所定レべノレよりも高い場合には、充電動作を行なわない。具体的には、 AC入力制御部 64は、 Lレベルの信号 CNTLをリレー回路 40へ出力することによってリレー RY1， RY2を開放させ、制御信号 CTL0を生成して昇圧コンバータ 10およびインバータ 2 0， 30に車両運転時の通常動作を行なわせる。

図 3は、図 2に示したコンバータ制御部 61の機能ブロック図である。図 3を参照して、コンバータ制御部 61は、インパータ入力電圧指令演算部 1 12と、フィードバック電圧指令演算部 1 14と、デューティー比演算部 1 16と、 PW M信号変換部 1 18とを含む。

ィンバータ入力電圧指令演算部 1 12は、トルク指令値 T R 1， T R 2およびモータ回転数 MRN1， MR N 2に基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち電圧指令 VH— c omを演算し、その演算した電圧指令 VH— c omをフィードバック電圧指令演算部 1 14へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部 1 14は、電圧センサ 72によつて検出される昇圧コンバータ 10の出力電圧 VHと、インバータ入力電圧指令演算部 1 1 2からの電圧指令 VH— c omとに基づいて、出力電圧 VHを電圧指令 VH— c o m に制御するためのフィードバック電圧指令 VH—c om__f bを演算し、その演算したフィードバック電圧指令 VH—c om— f bをデューティー比演算部 1 1 6へ出力する。

デューティー比演算部 1 16は、電圧センサ 71からの電圧 VBと、フィードバック電圧指令演算部 114からのフィードバック電圧指令 V H_c om_f b とに基づいて、昇圧コンバータ 10の出力電圧 VHを電圧指令 VH— c omに制御するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比を PWM信号変換部 1 18へ出力する。

PWM信号変換部 118は、デューティー比演算部 1 16から受けたデューティー比に基づいて昇圧コンバータ 10の np n型トランジスタ Ql，. Q2を ON ZOFFするための PWM (Pulse Width Modulation) 信号を生成し、その生成した PWM信号を信号 PWCとして昇圧コンバータ 10の n p n型トランジスタ Ql, Q 2へ出力する。

なお、昇圧コンバータ 10の下アームの n p n型トランジスタ Q 2の ONデュ一ティーを大きくすることによりリアクトル Lにおける電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上アームの n p n型トランジスタ Q 1の ONデューティーを大きくすることにより電源ライン PL 2の電圧が下がる。そこで、 n p n型トランジスタ Q 1， Q 2のデューティー比を制御することで、電源ライン PL 2の電圧を蓄電装置 Bの出力電圧以上の任意の電圧に制御することができる。

さらに、 P WM信号変換部 118は、制御信号 C TL 1が活性化しているときは、デューティー比演算部 116の出力に拘わらず、 n p n型トランジスタ Q 1 を導通状態とし、 np n型トランジスタ Q2を非導通状態とする。これにより、電源ライン PL 2から電源ライン PL 1に向けて充電電流を流すことが可能となる。

図 4は、図 2に示した第 1および第 2のィンバータ制御部 62， 63の機能ブロック図である。図 4を参照して、第 1および第 2のインバータ制御部 62， 6 3の各々は、モータ制御用相電圧演算部 120と、 P WM信号変換部 122とを含む。

モータ制御用相電圧演算部 120は、インバータ 20， 30の入力電圧 VHを電圧センサ 72から受け、モータジェネレータ MG1 (または MG2) の各相に流れるモータ電流 MCRT 1 (または MCRT2) を電流センサ 80 (または 8 2) から受け、トルク指令値丁 R1 (または TR2) を HV— ECUから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部 120は、これらの入力値に基づいて、モータジェネレータ MG1 (または MG2) の各相コイルに印加する電圧を演算し、その演算した各相コイル電圧を PWM信号変換部 122へ出力する。

P WM信号変換部 122は、 A C入力制御部 64から制御信号 C T L 0を受けると、モータ制御用相電圧演算部 120から受ける各相コイル電圧指令に基づいて、実際にインバータ 20 (または 30) の各 n p n型トランジスタ Q 11〜Q 16 (または Q 21〜'Q 26) を O N/O F Fする信号 P WM 1— 0 (信号 PW Mlの一種）（または PWM2— 0 (信号 PWM2の一種））を生成し、その生成した信号 PWM1—0 (または PWM2— 0) をインパ一タ 20 (または 3 0) の各 np n型トランジスタ Ql 1〜Q16 (または<321〜<326) へ出力する。

このようにして、各 n p n型トランジスタ Q 11〜Q 16 (または Q 21〜Q 26) がスイッチング制御され、モータジェネレータ MG1 (または MG2) 力 S 指令されたトルクを出力するようにモータジェネレータ MG 1 (または MG2) の各相に流す電流が制御される。その結果、トルク指令値 TR 1 (または TR 2) に応じたモータトルクが出力される。

また、 P WM信号変換部 122は、 AC入力制御部 64から制御信号 C T L 1 を受けると、モータ制御用相電圧演算部 120の出力に拘わらず、インバータ 2 0 (または 30) の U相アーム 22 (または 32) 、 V相アーム 24 (または 3 4) および W相アーム 26 (または 36) に同位相の交流電流を流すように n p n型トランジスタ Q 11〜Q 16 (または Q21~Q26) を ONZOFFする信号 PWM1— 1 (信号 PWM1の一種）（または PWM2—1 (信号 PWM2 の一種））を生成し、その生成した信号 PWM 1—1 (または PWM2— 1) をインバータ 20 (または 30) の n p n型トランジスタ Q 11〜Q 16 (または Q 21〜Q 26) へ出力する。

U, V， Wの各相コイルに同位相の交流電流が流れる場合には、モータジエネレータ MG1， MG 2には回転トルクは発生しない。そしてインバータ 20および 30が協調制御されることにより交流の電圧 VACが直流の充電電圧に変換される。

次に、ハイブリッド自動車 100において車外の商用電源 55 (電圧レベルを交流電圧 VACとする。）力ら直流の充電電圧を発生する方法について説明する。図 5は、図 1のプロック図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。図 5では、図 1のインバータ 20および 30のうちの U相アームが代表として示されている。またモータジェネレータの 3相コイルのうち U相コイルが代表として示されている。 U相について代表的に説明すれば各相コイルには同相の電流が流されるので、他の 2相の回路も U相と同じ動きをする。図 5からわかるように. U相コイル U1と U相アーム 22の組、および U相コイル U 2と U相アーム 32 の組の各々は、昇圧コンバータ 10と同様な構成となっている。したがって、たとえば 10 OVの交流電圧を直流電圧に変換するだけでなく、さらに昇圧してたとえば 20 OV程度の充電電圧に変換することも可能である。

図 6は、充電時のトランジスタの制御状態を示す図である。図 5，図 6を参照して、まず、電圧 VAC>0すなわち ACライン ACL 1の電圧 VIが ACライン AC L 2の電圧 V 2よりも高い場合には、昇圧コンバータ 10の np n型トランジスタ Q 1は ON状態とされ、 n p n型トランジスタ Q 2は OFF状態とされる。これにより、昇圧コンバータ 10は、電源ライン PL 2から電源ライン P L 1に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そして、第 1のインバータ（インバータ 20) では、 n p n型トランジスタ Q 12が電圧 VACに応じた周期およびデューティー比でスィツチングされ、 n p n型トランジスタ Q 11は OFF状態またはダイオード D 1 1の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき、第 2のインバータ（インバータ 30) では、 n p n型トランジスタ Q 21は OFF状態とされ、 n p n型トランジスタ Q 22は O N状態に制御される。

電圧 VAC> 0ならば、 n p n型トランジスタ Q 12の ON状態において電流がコイル U l→n p n型トランジスタ Q 12→ダィォ一ド D 22→コイル U 2の経路で流れる。このとき、コイル Ul， U 2に蓄積されたエネルギーは np n型トランジスタ Q12が OFF状態となると放出され、ダイオード D l 1を経由して電流が電源ライン PL 2に流される。ダイオード D l 1による損失を低減させるためにダイオード D 1 1の導通期間に同期させて n p n型トランジスタ Q 1 1 を導通させてもよい。電圧 VACおよび電圧 VHの値に基づいて昇圧比が求められ、 n p n型トランジスタ Q 12のスィツチングの周期およびデューティー比が定められる。

次に、電圧 VACく 0すなわち ACライン ACL 1の電圧 V 1が ACライン A CL 2の電圧 V2よりも低い場合には、昇圧コンバータの n p n型トランジスタ Qlは ON状態とされ、 n p n型トランジスタ Q 2は OFF状態とされる。これにより、昇圧コンバータ 10は、電源ライン PL 2から電源ライン PL 1に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そして第 2のインバータでは、 n p n型トランジスタ Q 22が電圧 VACに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、 n p n型トランジスタ Q 2 1は OF F状態またはダイォード D 21の導通に同期して導通されるスィッチング状態に制御される。このとき、第 1のインバータでは、 np n型トランジスタ Q 11は OFF状態とされ、 n p n型トランジスタ Q 12は ON状態に制御される。

電圧 VACく 0ならば、 n p n型トランジスタ Q 22の ON状態において電流がコイル U2→n p n型トランジスタ Q 22→ダイォード D 12→コイル U 1の経路で流れる。このとき、コイル Ul， U 2に蓄積されたエネルギーは n p n型トランジスタ Q 22が OFF状態となると放出され、ダイオード D 21を経由して電流が電源ライン PL 2に流される。ダイオード D 21による損失を低減させるためにダイオード D 21の導通期間に同期させて np n型トランジスタ Q 21 を導通させてもよい。このときも電圧 VACおよび電圧 VHの値に基づいて昇圧比が求められ、 n n型トランジスタ Q 22のスィツチングの周期およびデューティー比が定められる。

図 7は、図 1に示した制御装置 60による充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図 7を参照して、制御装置 60は、イグニッションキーからの信号 I Gに基づいて、イグニッションキーが OFF位置に回動されたか否かを判定する（ステツプ S 1) 。制御装置 60は、イグニッションキーが OFF位置に回動されていないと判定すると（ステップ S 1において NO) 、充電ケーブルを車両に接続して充電を行なわせるのは不適切であるのでステップ S 6へ処理を進め、制御はメインルーチンに移される。

ステップ S 1においてィグニッションキーが O F F位置に回動されたと判定されると（ステップ S 1において YES) 、充電を行なうのに適切であると判断され、ステップ S 2に処理が進む。ステップ S 2では、リレー RY1および RY2 が非導通状態から導通状態に制御され、電圧センサ 74によって電圧 VACが測定される。そして、交流電圧が観測されない場合には、充電ケープ/レがコネクタ 50のソケットに接続されていないと考えられるため、充電処理を行なわずにステツプ S 6に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップ S 2において電圧 VACとして交流電圧が観測されると、処理はステップ S 3に進む。ステップ S 3では、蓄電装置 Bの SOCが満充電状態を表すしきい値 S t h (F) より小さいか否かが判断される。

蓄電装置 Bの S〇C<S t'h (F) が成立すれば充電可能状態であるため処理はステップ S 4に進む。ステップ S 4では、制御装置 60は、 2つのインバータを協調制御して蓄電装置 Bに充電を行なう。

ステップ S 3において蓄電装置 Bの SOCく S t h (F) が成立しないときは蓄電装置 Bは満充電状態であるので充電を行なう必要がなく、ステップ S 5に処理が進む。ステップ S 5では、充電停止処理が行なわれる。具体的には、インバータ 20， 30は停止され、リレー RY1， RY 2は開放されて交流電力のハイプリッド自動車 1◦ 0への入力は遮断される。そして、処理はステップ S 6に進み、制御はメインルーチンに戻される。

次に、制御装置 60による走行モードの移行制御について説明する。

図 8は、図 1に示した蓄電装置 Bの SO Cの通常の変化を示す図である。図 8 を参照して、縦軸は蓄電装置 Bの SO Cを表わし、横軸は経過時間を表わす。また、 S oは、蓄電装置 Bの S〇 Cの制御目標を示す。

時刻 t 0において、蓄電装置 Bが満充電の状態からハイプリッド自動車 100 の走行が開始されたとする。時刻 t 1において蓄電装置 Bの SOCが制御目標 S oに至るまでは、エンジン 4およびモータジェネレータ MG 1は停止され、蓄電装置 Bに蓄えられている電力を用いてモータジエネレータ MG 2を駆動して走行する E Vモードで走行が行なわれる。

時刻 t 1を経過し、蓄電装置 Bの S O Cが制御目標 S oを下回ると、エンジン 4が始動し、エンジン 4の出力を用いて車両の駆動力を得るとともにモータジェネレータ MG 1により発電が行なわれ、蓄電装置 Bの S O Cが制御目標 S oに制御される。すなわち、時刻 t 1を経過すると、蓄電装置 Bおよびモータジエネレータ MG 2とエンジン 4とを動力源として走行する HVモードで走行が行なわれる。

図 9は、 E Vモードでの走行が連続する場合の蓄電装置 Bの S O Cの変化を示す図である。図 9を参照して、時刻 t Oにおいて、蓄電装置 Bが満充電の状態からハイプリッド自動車 1 0 0の走行が開始されたとする。時刻 t 2において、 S O Cが制御目標 S oに至るまでにハイブリツド自動車 1 0 0の走行が終了し、時刻 t 2〜 t 3の間に蓄電装置 Bの充電が行なわれる。そして、時刻 t 4において、再び蓄電装置 Bが満充電の状態からハイプリッド自動車 1 0 0の走行が開始される。

この場合、走行モードが E Vモードから HVモードへ移行することなく、充電後、再び E Vモードで走行が開始される。このような車両の利用方法は、蓄電装置 Bが大容量化するほど顕著になる。そうすると、エンジン 4はほとんど起動されなくなり、上述のようにエンジン 4を良好な状態に維持することが困難になる。また、エンジン 4に異常が発生している場合にその異常検出が遅れるという問題も発生する。

そこで、この実施の形態 1では、エンジン 4の起動頻度が減少することによる上記のような弊害を防止するため、 E Vモードで走行中に運転者が走行モードを E Vモードから HVモードに移行することができるようにしたものである。

図 1 0は、図 1に示した HVモード移行スィッチ 5 2の操作に関するプロダラムの制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインノレーチンから呼出されて実行される。

図 1 0を参照して、制御装置 6 0は、ィダニッションキー'からの信号 I Gに基づいて、イグニッションキーが〇N位置に回動されたか否かを判定する（ステツプ S 1 0 ) 。制御装置 6 0は、イグニッションキーが〇N位置に回動されていないと判定すると（ステップ S 1 0において N O) 、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップ S 6 0 ) 。ステップ S 10においてイグニッションキーが ON位置に回動されたと判定されると（ステップ S 10において YES) 、制御装置 60は、現在 EVモードで走行中であるか否かを判定する（ステップ S 20) 。制御装置 60は、 EVモードで走行中でないと判定すると（ステップ S 20において NO) 、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される (ステップ S 60) 。

ステップ S 20において EVモードで走行中であると判定されると（ステップ

520において YES) 、制御装置 60は、 HVモード移行スィッチ 52からの信号に基づいて、運転者により HVモード移行スィツチ 52がオン操作されたか否かを判定する（ステップ S 30) 。制御装置 60は、 HVモード移行スィッチ 52からの信号が Lレベルであり、 HVモード移行スィッチ 52のオン操作はされていないと判定すると（ステップ S 30において NO) 、一連の処理を終了しメインルーチンに制御が戻される（ステップ S 60) 。

一方、制御装置 60は、 H Vモード移行スィツチ 52カゝらの信号が Hレベルであり、運転者により HVモード移行スィツチ 52がオン操作されたと判定すると (ステップ S 30において YES) 、燃料タンク 58からの信号 FUELによつて示される値が燃料残量の低下を示すしきい値 R t h以上であるか否かを判定する（ステップ S 40) 。制御装置 60は、信号 FUELの値がしきい値 R t hよりも小さいと判定すると（ステップ S 40において NO) 、エンジン 4のエネノレギ一源である燃料タンク 58の燃料が少ないことから、エンジン 4を駆動させて走行する HVモードへの移行を行なわない。すなわち、制御装置 60は、 HVモ一ド移行スィツチ 52のオン操作を無効とし、メインルーチンに制御が戻される (ステップ S 60) 。

ステップ S 40において信号 FUELの値がしきい値 R t h以上であると判定されると（ステップ S 40において YES) 、制御装置 60は、走行モードを E Vモードから HVモードに移行する（ステップ S 50) 。具体的には、制御装置

60は、インバータ 20へ信号 PWM 2を出力し、インバータ 20によりェンジン 4の始動を行なう。これにより、エンジン 4もハイブリッド自動車 100の動力源として動作する。その後、制御装置 60は、一連の処理を終了し、メインル一チンに制御が戻される（ステップ S 60) 。図 1 1は、運転者により HVモード移行スィツチ 5 2のオン操作がなされない場合の制御に関するプログラムの制御構造を示すフローチヤ一トである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。

図 1 1を参照して、ステップ S 1 10および S 1 20における処理は、それぞれ図 10に示したステップ S 1 0および S 20における処理と同様である。そして、ステップ S 1 20において EVモードで走行中であると判定されると（ステップ S 1 20において YE S) 、制御装置 60は、エンジン 4の停止時間 ΔΤ s を算出する（ステップ S 1 30) 。具体的には、制御装置 6 0は、図示されないタイマーによってエンジン 4の動作停止時刻からの時間をカウントする。なお、エンジン 4の動作停止時刻を記憶し、現在時刻とエンジン 4の動作停止時刻とに基づいて停止時間 Λ T sを算出してもよい。

そして、制御装置 60は、エンジン 4の停止時間 Δ T sが予め設定されたしきい時間 T t h 1以上であるか否かを判定する（ステップ S 140) 。制御装置 6 0は、停止時間 ΔΤ sがしきい時間 T t h 1よりも短いと判定すると（ステップ S 140において NO) 、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップ S 1 9 0) 。

一方、ステップ S 1 40において停止時間 ΔΤ sがしきい時間 T t h 1以上であると判定されると（ステップ S 140において YE S) 、すなわちエンジン 4 が長期間動作していないと判定されると、制御装置 6 0は、燃料タンク 5 8力、らの信号 FUELによって示される値がしきい値 R t h以上であるか否かを判定する（ステップ S 1 50) 。制御装置 60は、信号 FUELの値がしきい値 R t h よりも小さいと判定すると（ステップ S 1 50において NO) 、エンジン 4を駆動する HVモードへの移行を行なわない。すなわち、制御装置 60は、 HVモード移行スィッチ 5 2のオン操作を無効とし、メインルーチンに制御が戻される (ステップ S 1 90) 。

ステップ S 1 50において信号 FUELの値がしきい値 R t h以上であると判定されると（ステップ S 1 50において YE S) 、制御装置 6 0は、 HVモード移行スィッチ 5 2へ点灯指令を出力する（ステップ S 1 6 0) 。そうすると、 H Vモード移行スィツチ 5 2力 S点灯し、運転者に対して HVモードへの移行が促される。

次いで、制御装置 6 0は、エンジン 4の停止時間 Δ T sが予め設定されたしきい時間 T t h 2以上であるか否かを判定する（ステップ S 1 7 0 ) 。このしきい時間 T t h 2は、 HVモード移行スィツチ 5 2へ点灯指令を出力するためのしきい時間 T t h 1よりも長く、 HVモード移行スィッチ 5 2が点灯しているにも拘わらず運転者により H Vモード移行スィツチ 5 2のオン操作がされない場合に走行モードを E Vモードから HVモードへ強制的に移行するための時間である。制御装置 6 0は、停止時間 Δ Τ sがしきい時間 T t h 2よりも短いと判定すると (ステップ S 1 7 0において N O) 、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップ S 1 9 0 ) 。

一方、ステップ S 1 7 0において停止時間 Δ Τ sがしきい時間 T t h 2以上であると判定されると（ステップ S 1 7 0において Y E S ) 、制御装置 6 0は、走行モードを E Vモードから HVモードに強制的に移行する（ステップ S 1 8 0 ) 。これにより、エンジン 4もハイブリッド自動車 1 0 0の動力源として動作する。その後、制御装置 6 0は、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップ S 1 9 0 ) 。

この実施の形態 1においては、エンジン 4が長期間非動作状態であると、ェンジン 4の状態を良好に維持するために、およびエンジン 4の異常を早期に検出することができるようにするために、走行モードを HVモードとしてエンジン 4を駆動させる。しかしながら、エンジン 4が動作しても、その動作時間が短いときは、その動作は、上記目的すなわちエンジン 4の状態を良好に維持することおよびエンジン 4の異常を早期に検出することができるようにすることに寄与し得なレ、。そこで、エンジン 4が動作しても、その動作時間が予め設定されたしきい時間よりも短ければ、エンジン 4は継続して非動作状態であるとみなすこととする。図 1 2は、エンジン 4の停止時間 Δ Τ sのカウント処理に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。図 12を参照して、制御装置 60は、エンジン 4が動作中であるか否かを判定する（ステップ S 210) 。制御装置 60は、エンジン 4が停止していると判定すると（ステップ S 210において NO) 、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップ S 250) 。

ステップ S 210においてエンジン 4が動作中であると判定されると（ステツプ S 210において YE S) 、制御装置 60は、エンジン 4の動作 fl寺間 ΔΤ oを算出する (ステップ S 220) 。具体的には、制御装置 60は、図示されないタイマ一によつてエンジン 4の動作開始時刻からの時間をカウントする。なお、ェンジン 4の動作開始時刻を記憶し、現在時刻とエンジン 4の動作開始時刻とに基づいて動作時間 ΔΤ oを算出してもよい。

そして、制御装置 60は、エンジン 4の動作時間 ΔΤ oが予め設定されたしきい時間 T t h 3以上であるか否かを判定する（ステップ S 230) 。制御装置 6 0は、動作時間 Δ Toがしきい時間 T t h 3よりも短いと判定すると（ステップ S 230において NO) 、エンジン 4の停止時間 ΔΤ sを 0にリセットすることなく一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップ S 25 0) 。すなわち、この場合は、エンジン 4の停止時間 ΔΤ sのカウントが継続される。

一方、ステップ S 230において動作時間 ΔΤοがしきい時間 T t h 3以上であると判定されると（ステップ S 230において YE S) 、制御装置 60は、ェンジン 4の停止時間 Δ T sを 0にリセットする（ステップ S 240) 。

図 13は、走行モードが EVモードから HVモードに強制的に切換えられたときの蓄電装置 Bの SOCの変化を示す図である。なお、走行モードが強制的に切換えられる場合には、 HVモード移行スィッチ 52により切換えられる場合と、図 1 1に示す処理により制御装置 60によって強制的に切換えられる場合とを含む。

図 13を参照して、縦軸は蓄電装置 Bの SOCを表わし、横軸は経過時間を表わす。そして、時刻 t oにおいて、蓄電装置 Bが満充電の状態からハイブリッド自動車 100の走行が開始されたとする。

時刻 t 5において、 EVモードで走行中に、運転者により HVモード移行スィツチ 5 2がオン操作され、または制御装置 6 0により強制的に走行モードが E V モードから HVモードに切換えられると、エンジン 4が始動し、エンジン 4の出力が車両の駆動力に用いられるとともにモータジエネレータ MG 1により発電が行なわれる。すなわち、時刻 t 5以降は、蓄電装置およびモータジェネレータ MG 2とエンジン 4とを動力源として走行する HVモードで走行が行なわれる。なお、特に囱示しないが、時刻 t 5において走行モードが E Vモードから HV モードに切換えられ、エンジン 4が始動した後、たとえば上記のしきい時間 T t h 3以上エンジン 4が動作すれば、再ぴ走行モードを E Vモードに切換えるようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態 1によれば、 E Vモードで走行中に HVモードに切換えてエンジン 4を駆動できるようにしたので、エンジン 4の状態を良好に保つことができる。また、エンジン 4に異常が発生した場合に早期に発見し得る。さらに、エンジン 4を駆動しての走りを楽しみたいという利用者の要望にも応えることができる。

[実施の形態 2 ]

図 1 4は、この発明の実施の形態 2によるハイブリツド自動車の概略プロック図である。図 1 4を参照して、ハイブリッド自動車 1 0 O Aは、蓄電装置 Bと、昇圧コンバータ 1 0と、燃料電池 9 0と、水素タンク 9 2と、ィンバータ 3 0と、モータジェネレータ MG 2と、車輪 2と、 HVモード移行スィッチ 5 2と、制御装置 6 O Aと、コンデンサ C l， C 2とを備える。

燃料電池 9 0は、水素タンク 9 2から供給される水素と酸化剤との化学反応によって発生する化学反応エネルギーから電気エネルギーを得る直流電力発電電池である。燃料電池 9 0は、電源ライン P L 2および接地ライン S Lに接続され、発生した直流電力を電源ライン P L 2に供給する。

すなわち、このハイブリッド自動車 1 0 O Aは、蓄電装置 Bと燃料電池 9 0とにより電源がハイプリッド構成されている。この実施の形態 2によるハイプリッド自動車 1 0 O Aは、実施の形態 1におけるハイブリッド自動車 1 0 0の構成において、エンジン 4およびモータジェネレータ MG 1からなる動力源、を燃料電池 9 0からなる動力源に置換えたものとみることもできる。水素タンク 9 2は、燃料電池 9 0へ水素を供給する。また、水素タンク 9 2は. 水素の残量を検出し、水素の残量を示す信号 F U E L (たとえば水素タンク 9 2 内の圧力に応じた信号）を制御装置 6 O Aへ出力する。

制御装置 6 O Aは、昇圧コンバータ 1 0を駆動するための信号 PWCを生成しその生成した信号 PWCを昇圧コンバータ 1 0へ出力する。また、制御装置 6 0 Aは、モータジエネレ^"タ MG 2を駆動するための信号 PWM 2を生成し、その生成した信号 P WM 2をインバータ 3 0へ出力する。

さらに、制御装置 6 O Aは、 E Vモードで走行中に HVモード移行スィツチ 5 2から Hレベルの信号を受けると、走行モードを E Vモードから HVモードへ移行する。ここで、この実施の形態 2においては、 E Vモードとは、蓄電装置 Bのみを電源として走行する走行モードであり、 HVモードとは、蓄電装置 Bおよび燃料電池 9 0を電源として走行する走行モードである。

但し、制御装置 6 O Aは、実施の形態 1における制御装置 6 0と同様に、水素タンク 9 2からの信号 F U E Lに基づいて、水素タンク 9 2の水素残量がその残量の低下を示すしきい値 R t hよりも少ないと判定したときは、 HVモード移行スィッチ 5 2からのオン操作を無効とし、 E Vモードから HVモードへの移行を行なわない。

また、さらに、制御装置 6 O Aは、燃料電池 9 0の非動作時間が予め設定された所定時間を超えると、 HVモード移行スィツチ 5 2を点灯させて E Vモードから HVモードへ移行を運転者に促す。そして、制御装置 6 O Aは、 HVモード移行スィツチ 5 2を点灯させても運転者により HVモード移行スィツチ 5 2が操作されないときは、走行モードを E Vモードから HVモードへ強制的に移行する。なお、この場合も、制御装置 6 O Aは、水素タンク 9 2の水素残量がしきい値 R t hよりも少ないと判定したときは、 E Vモードから HVモードへの移行を行なわない。

以上のように、この実施の形態 2によれば、 E Vモードで走行中に HVモードに切換えて燃料電池 9 0を動作させることができるようにしたので、燃科電池 9 0の状態を良好に保つことができる。また、燃料電池 9 0に異常が発生した場合に早期に発見し得る。

なお、上記の各実施の形態 1， 2においては、 HVモード移行スィッチ 5 2は. 走行モードを切換えるための入力装置としてだけでなく、制御装置 6 0 , 6 O A からの点灯指令に応じて点灯することにより運転者に入力操作を促す報知部としても機能するものとしたが、報知部を別途設けてもよい。たとえば、音声装置による報知や、運転パネルなどにディスプレイ表示を行なってもよい。

また、上記の実施の形態 1においては、モータジェネレータ MG 1 , MG 2の中性点 N l， N 2間に商用電?原 5 5からの交流電力を与え、モータジェネレータ MG 1 , MG 2の各相コイルおよびインバータ 2 0， 3 0を用いて蓄電装置 Bを充電するものとしたが、車両の内部または外部に別途外部充電装置（A C/D C コンバータ）を備えるハイブリッド自動車にもこの発明は適用し得る。ただし、上記の実施の形態 1によれば、別途外部充電装置を備える必要がないので、低コスト化および車両の軽量化が図られる。

なお、上記において、モータジェネレータ MG 2および蓄電装置 Bは、この発明における「第 1の動力源」を形成し、エンジン 4および燃料電池 9 0の各々は、この発明における「第 2の動力源」に対応する。また、制御装置 6 0， 6 O Aは、この発明における「制御部」に対応し、 HVモード移行スィッチ 5 2は、この発明における「入力装置」および「報知部」に対応する。さらに、モータジエネレータ MG 2は、この発明における「第 1の回転電機」および「回転電機」に対応し、エンジン 4は、この発明における「内燃機関」に対応する。また、さらに、制御装置 6 0により実行されるステップ S 1 3 0の処理は、この発明における - 「計時部」により実行される処理に対応し、燃料タンク 5 8およぴ水素タンク 9 2は、この発明における「検出部」に対応する。また、さらに、コネクタ 5 0は、この発明における「電力入力部」に対応し、モータジェネレータ MG 1は、この発明における「第 2の回転電機」に対応する。また、さらに、インバータ 2 0， 3 0は、それぞれこの発明における「第 2のインバータ」および「第 1のインバータ」に対応し、第 1およぴ第 2のインバータ制御部 6 2， 6 3および A C入力制御部 6 4は、この発明における「インバータ制御部」を形成する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であつて制限的なものではないと考えられるべきである。本宪明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1および第 2の動力源と、

前記第 2の動力源を停止させて走行する第 1の走行モードと前記第 1および第 2の動力源を用いて走行する第 2の走行モードとを切換可能であり、選択した前記第 1または第 2の走行モードに応じて前記第 1および第 2の動力 ¾1を制御する制御手段と、

前記第 1の走行モードで走行中に走行モードを前記第 2の走行モードに切換えるための入力装置とを備えるハイプリッド自動車。

2 . 前記第 1の動力源は、第 1の回転電機および前記第 1の回転電機に電力を供給する蓄電装置を含み、

前記第 2の動力源は、内燃機関を含み、

前記第 1の走行モードは、前記内燃機関を停止させ前記第 1の回転電機を駆動させて走行する電気走行モードであり、

前記第 2の走行モードは、前記第 1の回転電機および前記内燃機関を駆動させて走行するハイプリッドモードである、請求の範囲第 1項に記載のハイブリッド自動車。

3 . 車両外部から与えられる電力を受けて前記蓄電装置を充電するための電力入力部をさらに備える、請求の範囲第 2項に記載のハイプリッド自動車。

4 . 前記内燃機関の出力を用いて発電し、その発電した電力を前記蓄電装置に供給可能な第 2の回転電機と、

前記第 1および第 2の回転電機にそれぞれ対応して設けられる第 1およぴ第 2 のィンバータと、

前記第 1および第 2のィンバータを制御するインバータ制御手段とをさらに備え、

前記第 1およぴ第 2の回転電機は、それぞれ第 1および第 2の 3相コイルをステータコイルとして含み、

前記電力入力部は、

前記第 1の 3相コイルの中性点に接続される第 1の端子と、前記第 2の 3相コイルの中性点に接続される第 2の端子とを含み、

前記ィンバータ制御手段は、前記第 1および第 2の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて前記蓄電装置に与えられるように前記第 1および第 2 のインバータを制御する、請求の範囲第 3項に記載のハイプリッド自動車。

5 . 前記第 1の動力源は、回転電機および前記回転電機に電力を供給可能な蓄電装置を含み、

前記第 2の動力源は、前記回転電機に電力を供給可能な燃料電池を含み、前記第 1の走行モードは、前記燃料電池を停止させ前記蓄電装置からの電力を用いて前記回転電機を駆動させて走行する電気走行モードであり、

前記第 2の走行モードは、前記燃料電池および前記蓄電装置からの電力を用いて前記回転電機を駆動させて走行するハイプリッドモードである、請求の範囲第

1項に記載のハイプリッド自動車。

6 . 前記第 2の動力源の非動作時間を計時する計時手段と、

前記非動作時間が第 1の所定時間以上になると、前記入力装置の操作を運転者に促す報知手段とをさらに備える、請求の範囲第 1項に記載のハイプリッド自動車。

7 . 前記制御手段は、前記第 2の動力源の非動作時間が前記第 1の所定時間よりも長い第 2の所定時間以上になると、走行モードを前記第 1の走行モードから前記第 2の走行モードに切換える、請求の範囲第 6項に記載のハイプリッド自動車。

8 . 前記計時手段は、前記第 2の動力源の動作時間が第 3の所定時間よりも短いとき、前記第 2の動力源の非動作状態が継続しているものとして前記非動作時間を計時する、請求の範囲第 6項に記載のハイブリッド自動車。

9 . 前記第 2の動力源のエネルギー残量を検出する検出手段をさらに備え、

' 前記制御手段は、前記エネルギー残量が所定量よりも少ないとき、前記第 1の走行モードから前記第 2の走行モードへの切換を中止する、請求の範囲第 1項に記載のハイプリッド自動車。

1 0 . 第 1および第 2の動力源を備えるハイプリッド自動車の制御方法であって、前記ハイプリッド自動車は、前記第 2の動力源を停止させて走行する第 1の走行モードまたは前記第 1および第 2の動力源を用いて走行する第 2の走行モードで走行可能であり、

前記制御方法は、

前記第 1の走行モードで走行中か否かを判定する第 1のステップと、前記第 1の走行モードで走行中であると判定されたとき、前記第 2の走行モードへ走行モードを切換えるための入力装置が運転者によって操作されたか否かを判定する第 2のステップと、

前記入力装置が操作されたと判定されたとき、前記第 1の走行モードから前記第 2の走行モードへ走行モードを切換える第 3のステップとを含む、ハイブリッド自動車の制御方法。

1 1 . 前記第 2の動力源の非動作時間を計時する第 4のステップと、

前記非動作時間が第 1の所定時間以上になると、前記入力装置の操作を運転者に促す第 5のステップとをさらに含む、請求の範囲第 1 0項に記載の制御方法。

1 2 . 前記第 2の動力源の非動作時間が前記第 1の所定時間よりも長い第 2の所定時間以上になると、走行モードを前記第 1の走行モードから前記第 2の走行モードに切換える第 6のステップをさらに含む、、請求の範囲第 1 1項に記載の制御方法。

1 3 . 前記第 4のステップは、前記第 2の動力源の動作時間が第 3の所定時間よりも短いとき、前記第 2の動力源の非動作状態が継続しているものとして前記非動作時閒を計時する、請求の範囲第 1 1項に記載の制御方法。

1 4 . 前記第 2の動力源のエネルギー残量を検出する第 7のステップと、前記エネルギー残量が所定量よりも少ないとき、前記第 1の走行モードから前記第 2の走行モードへの切換を中止する第 8のステップとをさらに含む、請求の範囲第 1 0項に記載の制御方法。

1 5 . 前記第 1の動力源は、第 1の回転電機および前記第 1の回転電機に電力を供給する蓄電装置を含み、

前記第 2の動力源は、内燃機関を含み、

前記ハイプリッド自動車は、

車両外部から与えられる電力を受けて前記蓄電装置を充電するための電力入力部と、前記内燃機関の出力を用いて発電し、その発電した電力を前記蓄電装置に供給可能な第 2の回転電機と、

前記第 1および第 2の回転電機にそれぞれ対応して設けられる第 1および第 2 のインバータとをさらに備え、

前記第 1および第 2の回転電機は、それぞれ第 1および第 2の 3相コイルをステータコイルとして含み、

前記電力入力部は、

前記第 1の 3相コイルの中性点に接続される第 1の端子と、

前記第 2の 3相コイルの中性点に接続される第 2の端子とを含み、

前記制御方法は、前記第 1および第 2の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて前記蓄電装置に与えられるように前記第 1および第 2のィンバータを制御する第 9のステップをさらに含む、請求の範囲第 1 0項に記載の制御方法。