WO2007141984A1

WO2007141984A1 - ハイブリッド車両の制御装置およびハイブリッド車両

Info

Publication number: WO2007141984A1
Application number: PCT/JP2007/059561
Authority: WO
Inventors: Takashi Kawai; Naoki Asai
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2007-12-13
Also published as: EP2025904A1; KR101085506B1; EP2025904B1; US20090240387A1; CN101460726B; KR20090016034A; CN101460726A; JPWO2007141984A1; EP2025904A4; JP4434302B2; US8660725B2

Abstract

　ハイブリッド車両（１）は、車両駆動に用いられるモータジェネレータ（ＭＧ２）と、モータジェネレータ（ＭＧ２）と併用されるエンジン（４０）と、駆動要求トルクの増減を指示する指示部に設けられたアクセルセンサ（９）と、エンジン出力要求値が起動しきい値を超えたときにエンジンを起動させる制御装置（３０）とを備える。制御装置（３０）は、少なくとも駆動要求トルクの増加に応じて起動しきい値を低減させ、好ましくは、車速センサ（８）で検知された車速の低減にさらに応じて起動しきい値を低減させる。

Description

明細書ハイプリッド車両の制御装置およびハイプリッド車両技術分野

この発明は、ハイブリッド車両の制御装置およびハイブリッド車両に関し、特にエンジンの起動制御に関する。背景技術

近年、エンジンとモータとを走行に併用するハイブリッド車両が注目されている。ハイブリッド車両は、バッテリの充電状態が十分であれば、エンジンを使用せずにモータのみを使用する走行すなわち E V走行が可能である。

特開 2 0 0 3— 3 4 3 3 0 4号公報は、 E V走行時において、アクセル開度の変化量が大きいときにエンジンを起動するハイプリッド車両を開示する。これにより加速応答性が高められる。

ハイブリッド車両としては、バッテリ容量を大きくして外部から充電を可能とする構成を採用し、エンジン稼動率を下げ燃料補給をあまりしなくても済むような車両も検討されている。このような車両を外部充電可能型ハイブリッド車両と称することとする。

外部充電可能型ハイプリッド車両では、燃料のみを補給する通常のハイプリッド車両と比べてバッテリを高出力高容量なものとし、 E V走行領域を拡大することで、バッテリの蓄電量が残存するうちは積極的に E V走行を行ない、燃費の向上および二酸化炭素の排出量低減を狙うものである。

たとえば、比較的近距離の通勤に外部充電可能型ハイプリッド車両を使用する場合には、夜間家庭で毎日充電を行なっておれば、エンジンが起動するのは、週末の長距離ドライブ時のようにバッテリの蓄電量がゼ口に近くなつたときや、ァクセルペダルを踏込んで車両の負荷が軽負荷でなくなつたときに限られる。外部充電可能型ハイプリッド車両において、二酸化炭素の排出量低減の効果を高めるには、通常のハイブリッド車両に比べさらにバッテリ電力を燃料に優先して使用する必要がある。しカゝし、バッテリ電力の使用の優先度合いを高めると加速応答性が悪くなる場合も考えられる。以下、加速応答性の悪化を招く場合について検討する。

図 1 4は、加速応答性が悪化してしまう例について説明するための波形図である。

図 1 4に示すように、駆動要求出力 P D (車両駆動に必要となるパワー）に対してエンジン起動のしきい値を設定する。つまり、しきい値を超えるほどの高負荷まで駆動要求出力 P Dが増加すればエンジンが起動する。

通常のハイブリッド車両に比べて燃料に優先してバッテリ電力を使用するためには、車両負荷が増大した際にエンジン起動させる駆動要求出力の起動しきい値を図 1 4に示すように設定することが考えられる。つまり、通常 HV (ハイプリッド車両）の起動させる駆動要求出力の起動しきい値に比べて外部充電可能型 H Vの起動しきい値を增加させ、エンジンを起動しにくくすることが考えられる。しかし、このようにしきい値を変更すると、速度ゼロからの全開加速のように、低速から急激に高負荷要求がなされた場合、エンジン起動タイミングが時刻 t 3 1から t 3 2まで遅延してしまう。

アクセル開度 A c cが全開となっても、駆動要求出力 P Dは、直ぐにしきい値を超える程には増加しない。駆動要求出力 P Dは、主としてアクセル開度 A c c に基づいて定まる駆動要求トルクと、車速との積で決まるからである。したがつて、アクセル開度 A c cが全開であっても車速が低い場合には、駆動要求出力 P Dはしきいイ直を超えないので、車速が増加するまでエンジン起動タイミングが遅れることになる。

この現象は、ユーザの加速要求に対する応答を鈍らせる結果となる。しかし、外部充電可能型ハイプリッド車両が通常のハイプリッド車両に比べて著しく加速応答性が悪化するのは好ましくなレ、。発明の開示

この発明の目的は、加速応答性の維持と燃料消費量の低減とを両立させたハイプリッド車両の制御装置およびハイプリッド車両を提供することである。この発明は、要約すると、エンジンとモータとを走行に併用するハイブリッド車両の制御装置であって、駆動要求トルクの増減を指示する指示部と、エンジン出力要求値が起動しきい値を超えたときにエンジンを起動させる制御部とを備える。制御部は、少なくとも駆動要求トルクの増加に応じて起動しきい値を低減させる。

好ましくは、ハイブリッド車両の制御装置は、車速を検知する車速検知部をさらに備える。制御部は、車速検知部で検知された車速の低減にさらに応じて起動しきい値を低減させる。

好ましくは、制御部は、ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量にさらに応じて起動しきい値を変更する。

好ましくは、制御部は、車速および駆動要求トルクに基づき駆動要求出力を算出し、駆動要求出力とハイプリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量とに基づきエンジン出力要求値を算出する。

好ましくは、制御部は、車速に基づき起動しきい値の基準値を決定し、ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に応じて定まる増分値に、車速および駆動要求トルクに基づいて定まる低減率を乗じた値を基準値に加算して起動しきい値を算出する。

好ましくは、ハイブリッド車両は、蓄電装置の残存蓄電量が目標値を大きく逸脱しないように蓄電装置に対する充放電を制御する HVモードと、蓄電量の目標値を設けずに蓄電装置に主として放電を行なわせる E Vモードとを動作モードとして有する。制御部は、蓄電装置の残存蓄電量に基づいて、動作モードを決定する。制御部は、 HVモードにおいては、基準値を起動しきい値として適用し、 E

Vモードにおいては、駆動要求トルクの増加に応じて低減する値を基準値に加えて起動しきい値とする。

より好ましくは、制御部は、 HVモードにおいて、所定の最大値と最小値の間に残存蓄電量が収まるように蓄電装置に対する充放電を制御する。制御部は、残存蓄電量が所定値を下回ったときに動作モードを E Vモードから HVモードに切り換える。

この発明は、他の局面に従うと、ハイブリッド車両であって、車両駆動に用いられるモータと、モータと併用されるエンジンと、駆動要求トルクの増減を指示する指示部と、エンジン出力要求値が起動しきい値を超えたときにエンジンを起動させる制御部とを備える。制御部は、少なくとも駆動要求トルクの増加に応じて起動しきい値を低減させる。

好ましくは、ハイプリッド車両は、モータに電力を供給する蓄電装置と、蓄電装置に対して車両外部から充電を亍なう充電口とをさらに備える。

好ましくは、ハイブリッド車両は、車速を検知する車速検知部をさらに備える。制御部は、車速検知部で検知された車速の低減にさらに応じて起動しきい値を低減させる。

好ましくは、制御部は、車速および駆動要求トルクに基づき駆動要求出力を算出し、駆動要求出力とハイプリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に基づきエンジン出力要求値を算出する。

好ましくは、ハイブリッド車両は、蓄電装置の残存蓄電量が目標値を大きく逸脱しないように蓄電装置に対する充放電を制御する HVモードと、蓄電量の目標値を設けずに蓄電装置に主として放電を行なわせる E Vモードとを動作モードとして有する。制御部は、蓄電装置の残存蓄電量に基づいて、動作モードを決定する。制御部は、 HVモードにおいては、基準値を起動しきい値として適用し、 Ε Vモードにおいては、駆動要求トルクの增加に応じて低減する値を基準値に加えて起動しきい値とする。

より好ましくは、制御部は、 HVモードにおいて、所定の最大値と最小値の間に残存蓄電量が収まるように蓄電装置に対する充放電を制御する。制御部は、残存蓄電量が所定値を下回ったときに動作モードを E Vモードから HVモードに切り換える。この発明によれば、ハイプリッド車両において加速応答性を損なうことなくバッテリの電力をなるベく使用し燃料消費が低減される。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両 1の構成を示すプロック図である。

図 2は、図 1における制御装置 3 0がエンジン起動の判定を行なう際に実行するプログラムの制御構造を示したフローチャートである。

図 3は、駆動要求トルクと車速とアクセル開度との関係の一例を示した図である。

図 4は、図 2のステップ S 2で駆動要求出力の算出に用いられるマップである。図 5は、図 2のステップ S 2でエンジン起動しきい値の基準値を算出するのに用いられるマップである。

図 6は、図 2のステップ S 3でエンジン起動しきい値の増分値の算出に用いられるマップである。

図 7は、図 2のステップ S 4でエンジン起動しきい値の低減率 Kの算出に用いられるマップである。

図 8は、図 2のフローチヤ一トの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第 1の波形図である。

図 9は、図 2のフローチャートの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第' 2の波形図である。

図 1 0は、図 2のフローチヤ一トの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第 3の波形図である。

図 1 1は、実施の形態 2における動作モードの決定について説明するためのフローチャートである。

図 1 2は、実施の形態 2におけるエンジン起動しきい値の決定を説明するためのフローチャートである。

図 1 3は、実施の形態 2における S O Cの変化と動作モードの切換の様子を説明するための図である。図 1 4は、加速応答性の悪化してしまう例について説明するための波形図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本努明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付してそれらについての説明は繰返さない。

[実施の形態 1 ]

図 1は、本発明の実施の形態に係るハイプリッド車両 1の構成を示すプロック図である。

図 1を参照して、ハイブリッド車両 1は、前輪 2 0 R， 2 0 Lと、後輪 2 2 R , 2 2 Lと、エンジン 4 0と、プラネタリギヤ P Gと、デフアレンシャ /レギヤ D G と、ギヤ 4 , 6とを含む。

ハイブリッド車両 1は、さらに、パッテリ Bと、バッテリ Bの出力する直流電力を昇圧する昇圧ュニット 2 0と、昇圧ュニット 2 0との間で直流電力を授受するインバ一タ _{1 4} , 1 4 Aとを含む。

ハイブリッド車両 1は、さらに、ブラネタリギヤ P Gを介してエンジン 4 0の動力を受けて発電を行なうモータジェネレータ MG 1と、回転軸がプラネタリギャ P Gに接続されるモータジェネレータ MG 2とを含む。インバータ 1 4 , 1 4 Aはモータジェネレータ MG 1， MG 2に接続され交流電力と昇圧回路からの直流電力との変換を行なう。

プラネタリギヤ P Gは、サンギヤと、リングギヤと、サンギヤおよびリングギャの両方に嚙み合うピニオンギヤと、ピニオンギヤをサンギヤの周りに回転可能に支持するブラネタリキヤリャとを含む。ブラネタリギヤ P Gは第 1〜第 3の回転軸を有する。第 1の回転軸はエンジン 4 0に接続されるプラネタリキヤリャの回転軸である。第 2の回転軸はモータジェネレータ MG 1に接続されるサンギヤの回転軸である。第 3の回転軸はモータジェネレータ MG 2に接続されるリングギヤの回転軸である。

この第 3の回転軸にはギヤ 4が取付けられ、このギヤ 4はギヤ 6を駆動することによりデフアレンシャルギヤ D Gに機械的動力を伝達する。デフアレンシャルギヤ D Gはギヤ 6から受ける機械的動力を前輪 2 0 R， 2 O Lに伝達するとともに、ギヤ 6 , 4を介して前輪 2 0 R， 2 0 Lの回転力をプラネタリギヤ P Gの第 3の回転軸に伝達する。

プラネタリギヤ P Gはエンジン 4 0 , モータジェネレータ MG 1 , MG 2の間で動力を分割する役割を果たす。すなわちプラネタリギヤ P Gは、 3つの回転軸のうち 2つの回転軸の回転に応じて、残る 1つの回転軸の回転を決定する。したがって、エンジン 4 0を最も効率のよい領域で動作させつつ、モータジエネレータ MG 1の発電量を制御してモータジェネレータ MG 2を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現している。直流電源であるバッテリ Bは、たとえば、エッケノレ水素蓄電池、リチウムィォン蓄電池、鉛蓄電池などの二次電池からなり、直流電力を昇圧ュニット 2 0に供給するとともに、昇圧ュニット 2 0からの直流電力によって充電される。

昇圧ュニット 2 0はバッテリ Bから受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧をインバータ 1 4， 1 4 Aに供給する。インバータ 1 4は、供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン起動時にはモータジェネレータ MG 1を駆動制御する。また、エンジン起動後にはモータジェネレータ MG 1が発電した交流電力は、インパータ 1 4によって直流に変換されて、昇圧ユニット 2 0によつてパッテリ Bの充電に適切な電圧に変換されバッテリ Bが充電される。

また、インバータ 1 4 Aはモータジェネレータ MG 2を駆動する。モータジェネレータ MG 2は単独で、またはエンジン 4 0を補助して、前輪 2 O R , 2 0 L を駆動する。制動時には、モータジェネレータ MG 2は回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気工ネルギに変換する。得られた電気工ネルギは、インバータ 1 4 Aおよび昇圧ュニット 2 0を経由してバッテリ Bに戻される。

パッテリ Bは、組電池であり、直列に接続された複数の電池ュニット B 0〜； B nを含む。昇圧ュニット 2 0とバッテリ Bとの間にはシステムメインリレー S R 1 ， S R 2が設けられ車両非運転時には高電圧が遮断される。

ハイブリッド車両 1は、さらに、車速を検知する車速センサ 8と、運転者からの加速要求指示を受ける入力部でありァクセルペダルの位置を検知するァクセルセンサ 9と、バッテリ Bに取付けられる電圧センサ 1 0と、アクセルセンサ 9からのアクセル開度 A c cおよび電圧センサ 1 0からの電圧 V Bに応じてエンジン 4 0、ィンバータ 1 4 , 1 4 Aおよび昇圧ュュット 2 0を制御する制御装置 3 0 とを含む。電圧センサ 1 0は、ノッテリ Bの電圧 V Bを検知して制御装置 3 0に送信する。

ハイプリッド車両 1は、さらに、外部充電装置 1 0 0から延びる充電ケーブル 1 0 2の先に設けられたプラグ 1 0 4を接続するためのソケット 1 6と、ソケット 1 6に設けられブラグ 1 0 4の結合確認素子 1 0 6を検知してプラグ 1 0 4がソケット 1 6に接続されたことを認識するための結合確認センサ 1 8と、ソケット 1 6を経由して外部充電装置 1 0 0から交流電力を受ける充電用インバータ 1 2とをさらに含む。

充電用インバータ 1 2は、バッテリ Bに接続されており、充電用の直流電力をバッテリ Bに対して供給する。なお、結合確認センサ 1 8は、どのような形式のものでも良いが、たとえばプラグ側の磁石を検知するものや、プラグ挿入時に押し込まれる押しボタン式のもの、通電経路の接続抵抗を検知するもの等を用いることができる。

図 2は、図 1における制御装置 3 0がエンジン起動の判定を行なう際に実行するプログラムの制御構造を示したフローチャートである。このフローチヤ一トの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図 1、図 2を参照して、まず処理が開始されると、ステップ S 1において、制御装置 3 0は、車速センサ 8から車速を取得し、ァクセルセンサ 9からァクセル開度 A c cを取得する。車速センサ 8としては、各種の車速センサを用いることができるが、車輪と連動して回転するモータジェネレータ MG 2の回転数を検出するレゾノレバを用いても良い。

続いて制御装置 3 0は、ステップ S 2において駆動要求出力の算出とエンジン出力要求値のエンジン起動しきい値の基準値の算出を行なう。

ここで、駆動要求出力とァクセ /レ開度との関連について順を追って説明してお <。図 3は、駆動要求トルクと車速とアクセル開度との関係の一例を示した図である。

駆動要求トルクは、シフト位置、アクセル開度、車速から算出される数値であつて、ユーザが要求する車軸でのトルクをいう。

図 3に示すように、アクセル開度が 1 0 0 %の場合（たとえばアクセルペダルを 1 0 0 %踏込んだ場合）には、モータの最大出力特性に従い、車速が低い領域 ■では駆動要求トルクが大きい一定値になっており、その領域よりも車速が増加すると車速の増加に従い駆動要求トルクが次第に小さくなるように駆動要求トルクを設定することができる。

そして、アクセル開度が 8 0 %、 6 0 %、 4 0 %、 2 0 %と低下するに従い、駆動要求トルクは図 3のそれぞれの曲線に示すように小さくなるように設定することができる。

次に、駆動要求出力について述べる。駆動要求出力は、駆動要求トルクから算出される車軸での出力であり、（駆動要求トルク X車軸回転数）で求められる。図 4は、図 2のステップ S 2で駆動要求出力の算出に用いられるマップである。図 4に示すように、ァクセル開度と車速とに基づ V、て駆動要求出力が決定される。 1 0 0 %、 8 0 %、 6 0 %、 4 0 %、 2 0 %のアクセル開度がアクセル開度の代表例として示され、車速に対する車軸での要求パワー（駆動要求出力）が示されている。

図 3のように駆動要求トルクを定める場合には、車速の増加に応じて駆動要求トルクが減少する領域がある。し力、し、駆動要求出力は、車速に比例する車軸回転数を駆動要求トルクに乗じた値であるので、車速がゼ口であれば駆動要求出力もゼロとなる。

各アクセル開度において、車速が増加すると駆動要求出力も増加している。また各車速においてはアクセル開度が大であるほど駆動要求出力も大きくなる。なお、定速走行を行なうォ一トクルーズ等のアクセルペダルを操作しない運転モードの場合は、ァクセルペダルではなく車両を制御するために電子制御装置によつて決定されるァクセル開度または履区動要求トルクが図 4のァクセル開度の代わりに用いられる。図 5は、図 2のステップ S 2でエンジン出力要求値のエンジン起動しきい値の基準値を算出するのに用いられるマップである。

図 5を参照して、エンジン出力要求値のエンジン起動しきい値の基準値は、車速がある程度に達するまでは横ばいであるが、車速がある程度に達すると低く設定される。これは、車速が高いときにはエンジンのエネルギ効率が良くなるので、無理やり E V走行を実行してもエネルギ効率がかえって悪化してしまうからである。また、車速が高いと車両駆動に必要な駆動要求出力も増加するので、モータのみではこの駆動要求出力がまかなえなくなる場合があるからである。

再び、図 1、図 2を参照して、ステップ S 2において、駆動要求出力の算出と' エンジン起動しきい値の基準値の算出が終了すると、処理はステップ S 3に進む。ステップ S 3では、制御装置 3 0は、バッテリ Bの電池残存容量からエンジン起動しきレ、値の増分値を求める。

図 6の横軸には絶対量である電池残存容量（k W h ) が記載される。この値は、相対的なパーセンテージで表わされる蓄電池の蓄電状態（state of charge) とは異なるものであり、蓄電池の容量の大小に関わらず、車両をある程度駆動できる蓄電量が残存しているか否かを見るためのものである。

また、図 6の縦軸にはエンジン起動しきい値の増分値が記載されている。増分値 Δ P t hは、図 5で決定されるエンジン起動しきい値の基準値に対しての増分であるが、この増分値をそのまま加えるのではなく後に説明する低減率を考慮する。

なお、図 5で決定されるエンジン起動しきい値の基準値は、外部充電を行なわない通常のハイブリッド車両のエンジン起動しきい値（図 1 4の下側のしきい値）に相当するものである。この値にそのまま増分値を加算したものが、外部充電可能型ハイプリッド車両に適用が意図されたしきい値（図 1 4の上側の起動しきい値）に相当するものである。

再び、図 1、図 2を参照して、ステップ S 3において、増分値の算出が終了すると、処理はステップ S 4に進む。ステップ S 4では、制御装置 3 0は、車速およびアクセル開度からエンジン起動しきい値の低減率 Kを求める。

図 7を算出して、アクセル開度が大きくかつ車速が低い領域においては、ェンジン起動しきい値の低減率 Kは 0 . 2に規定されている。この低減率 Kはステツプ S 3で求めた増分値に掛ける値である。したがって低減率 Kが小さい値であるほどエンジン起動しきい値は小さくなり、基準値に近づく。つまりエンジン起動しきい値が小さくなるということは、駆動要求出力が増加したときにエンジンの起動が起こりやす、ことを示す。

図 7では、アクセル開度が大きくなるか、または車速が増加すると、エンジン起動しきい値の低減率 Kが 0 . 4、 0 . 6 , 0 . 8、 1 . 0と次第に 1に近づいていく。

再び、図 1、図 2を参照して、ステップ S 4において、低減率 Kの算出が終了すると、処理はステップ S 5に進む。

ステップ S 5では、制御装置 3 0は、次式（1 ) に基づきエンジン起動しきい値を算出する。ただし、 P t hはエンジン起動しきい値を示し、 P t h (m i n ) はエンジン起動しきい値の基準値を示し、 Δ P t hはエンジン起動しきい値の増分値を示し、 Kはエンジン起動しきい値の低減率を示す。

P t h = P t h (ra i n ) + (厶 P t h X K) ·■· ( 1 )

そして、ステップ S 6において、制御装置 3 0は、ステップ S 2で求めた駆動要求出力に対してバッテリを所定範囲の充電状態に保っためのバッテリ充電要求値を加算してエンジン出力要求値を求める。すなわち、（エンジン出力要求値 = 駆動要求出力 +バッテリ充電要求値）である。なお、バッテリ充電要求値はバッテリの充電状態が管理上限値に近ければ負の値をとり、バッテリの充電状態が管理下限値に近ければ正の値となる。

さらに、ステップ S 6では、エンジン出力要求値とエンジン起動しきい値との大きさの比較が行なわれる。エンジン出力要求値がエンジン起動しきい値 P t h よりも大きい場合は処理がステップ S 7に進み、エンジンが起動される。一方、エンジン出力要求値がエンジン起動しきい値 P t h以下である場合は処理がステップ S 8に進み、エンジン停止状態で E V走行が行なわれる。

ステップ S 7またはステップ S 8の処理が終了するとステップ S 9において制御はメインルーチンに移される。

図 8は、図 2のフローチャートの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第 1の波形図である。

図 8を参照して、低車速でアクセル開度大の場合について説明する。以下、説明の簡単のため、バッテリを所定範囲の充電状態に保っためのバッテリ充電要求値がゼロで、エンジン出力要求値と駆動要求出力 P Dとが等しい場合について説明することにする。

時亥 1以前にはアクセル開度が小さいので、図 7のエンジン起動しきい値の低減率 Kは、たとえば 1 . 0に設定されている。したがって、時刻 t 1においては、図 2のステップ S 2で算出された基準値にステップ S 3で算出された増分値をそのまま加えた値 P t h (m a x ) がエンジン起動しきい値 P t hに設定されている。

時刻 t 1において、ドライバーがアクセルペダルを大きく踏込むことによりァクセル開度 A c cが急増する。応じて時刻 t 2において駆動要求出力 P Dがステップ的に上昇し、その後車速の増加に応じて次第にさらに増加する。このとき図 7に示すエンジン起動しきい値の低減率は、車速が低くアクセル開度が大きいので、たとえば 0 . 2の値に決定されエンジン起動しきい値 P t hは、基準値である P t h (m i n ) に近くなる。

すると時刻 t 2において駆動要求出力 P Dは直ちにしきい値 P t hを超える。これは、しきい値を外部充電可能型ハイプリッド車両に適用するために固定的に増加させた場合とくらベてエンジン起動タイミングが時刻 t 3から t 2に早まることを意味する。したがって、エンジンが速やかに起動しユーザの急激な加速要求に対して応答良く車両を加速することが可能となる。

図 9は、図 2のフローチャ^"トの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第 2の波形図である。図 9においても、説明の簡単のため、バッテリを所定範囲の充電状態に保っためのバッテリ充電要求値がゼロで、エンジン出力要求値と駆動要求出力 P Dとが等しい場合について説明することにする。

図 9を参照して、低車速だがアクセル開度がさほど大きくない場合について説明する。時刻 t 1 1以前にはアクセル開度が小さいので、図 7のエンジン起動しきい値の低減率は、たとえば 1 . 0に設定されている。したがって、時刻 t i l においては、図 2のステップ S 2で算出された基準値にステップ S 3で算出された増分値をそのまま加えた値 P t h (m a x ) がエンジン起動しきい値 P t hに設定されている。

時刻 t 1 1において、ドライバーがアクセルペダルをやや踏込むことによりァクセル開度 A c cが微増する。応じて駆動要求出力 P Dがステップ的に上昇し、その後さらに車速の増加に応じて次第に増加する。このとき図 7に示すエンジン起動しきい値の低減率は、車速が低くかつアクセル開度があまり大きくないので、たとえば 0 . 8の値に決定されエンジン起動しきい値 P t hは、 P t h (m a x ) から少し下がった値になる。

その結果、時刻 t 1 3において駆動要求出力 P Dがしきい値 P t hを超える。しきい値を外部充電可能型ハイプリッド車両に適用するために固定的に増加させた場合にはエンジン起動タイミングが時刻 t 1 4となり、外部充電を行なわないハイプリッド車両ではエンジン起動タイミングが時刻 t 1 2となる。本実施の形態の外部充電可能型ハイプリッド車両においてエンジン起動される時刻 t 1 3は、それらの中間的な値になる。

つまり、加速要求が緩やかな場合にはエンジン起動タイミングが遅れるので、その分バッテリのパワーが消費され、燃料消費が少なくなり、二酸化炭素排出の削減に効果がある。

図 1 0は、図 2のフローチャートの制御が適用された場合のエンジン起動タイミングについて説明するための第 3の波形図である。

図 1 0の波形図は、時刻 t 2 2でアクセル開度 A c cが減少している。時刻 t 2 2までは、波形の変化は図 9の波形図と同じであるので説明は繰返さない。図 1 0では、時刻 t 2 2においてアクセル開度 A c cが減少することにより、駆動要求出力 P Dの増加が時刻 t 2 2で減少に転じる。したがって、駆動要求出力 P Dはしきい ^t P t hに到達しないためエンジン起動は起こらない。

このように、加速要求が緩やかで、かつ途中で加速要求が低減した場合にはェンジン起動そのものが行なわれない。このため、市街地走行等ではいつそうバッテリのパワーが消費され、燃料消費が少なくなり、二酸化炭素排出の削減に効果がある。

以上の説明に基づき、本実施の形態について総括的に述べると、図 1のハイブリツド車両 1は、車両駆動に用いられるモータジェネレータ MG 2と、モータジエネレータ MG 2と併用されるエンジン 4 0と、駆動要求トルクの増減を指示する指示部に設けられたアクセルセンサ 9と、エンジン出力要求値が起動しきい値を超えたときにエンジンを起動させる制御装置 3 0とを備える。制御装置 3 0は、図 7ではアクセル開度に応じて変化する低減率 Kに示されるように、少なくとも駆動要求トルクの増加に応じて起動しきい値を低減させる。

好ましくは、ハイブリッド車両は、モータジェネレータ MG 2に電力を供給するバッテリ Bと、パッテリ Bに対して車両外部から充電を行なうソケット 1 6とをさらに備える。

好ましくは、ハイプリッド車両 1は、車速を検知する車速センサ 8をざらに備える。制御装置 3 0は、図 7では車速に応じて変化する低減率 Kに示されるように、車速センサ 8で検知された車速の低減にさらに応じて起動しきい値を低減させる。

好ましくは、制御装置 3 0は、ハイブリッド車両 1に搭載されたバッテリ Bの残存蓄電量にさらに応じて起動しきい値を変更する。

好ましくは、制御装置 3 0は、図 4のマップで示されるように、車速および駆動要求トルクに基づき駆動要求出力 P Dを算出する。そして、図 6の増分値 Δ Ρ t hに示したように、駆動要求出力 P Dとハイプリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に基づきエンジン出力要求値を算出する。

好ましくは、制御装置 3 0は、図 2のフローチャートに示されるように、車速に基づき起動しきい値の基準値 P t h (m i n ) を決定し、ハイブリッド車両に搭載されたバッテリ Bの残存蓄電量に応じて定まる増分値 Δ P t hにアクセル開度等により与えられる駆動要求トルクおよび車速に基づいて定まる図 7で示される低減率 Kを乗じた後に基準値に加算し起動しきい値 P t hを算出する。

このようにエンジン起動制御が行なわれる結果、ドライバーが急加速を要求した場合にはエンジンが速やかに起動し加速要求に応え、ドライバーの加速要求が緩やかであればその程度に応じてェンジン起動が抑制されるので燃料消費が低減され二酸化炭素排出量削減に効果がある。

〔実施の形態 2 ]

■ 外部充電可能型ハイプリッド車両は、充電が完了してバッテリの蓄電量が多く残存するうちは、積極的に E V走行を行なわせる。このような動作をさせる動作モードを E Vモードと呼ぶことにする。 E Vモードでは、バッテリの放電が主として行なわれ、バッテリに対する充電は、制動時の回生電力の回収時や、急加速時にトルク不足を補うためにエンジンが起動し、その後余剰となったエンジンからのエネルギ回収時くらいしか行なわれない。

そしてバッテリの放電が進んで蓄電量が少なくなつてくると、通常のハイプリッド車両のようにバッテリの充電状態が所定の目標状態になるようにバッテリの充放電制御を行なう。つまり、エンジン 4によってモータジェネレータ MG 1が駆動され発電が行なわれ、発電された電力でモータジェネレータ MG 2が駆動される。バッテリは、一時的に過剰となったり不足したりする電力のバッファとしての役割を果たす。

図 1 1は、実施の形態 2における動作モードの決定について説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は所定のメインノレ一チンから一定時間ごとまたは所定の条件成立ごとに呼び出されて実行される。なお、実施の形態 2の車両の構成については、実施の形態 1について図 1で説明した場合と同様であるので説明は繰返さない。

図 1，図 1 1を参照して、まず、処理が開始されるとステップ S 1 1において外部からバッテリに対して充電が行なわれて終了したことを検出したか否かが判断される。たとえば、ソケット 1 6に設けられた結合確認センサ 1 8が、ブラグ 1 0 4がソケット 1 6に接続されている状態から外された状態に変化したことを検出すると充電終了を検出したことにしてもよい。また充電用インバータに対する外部充電装置 1 0 0からの通電がなくなつたことを検出し、充電終了を検出したことにしてもよ、。

ステップ S 1 1で充電終了が検出された場合にはステップ S 1 2に処理が進み、制御装置 3 0は、内部のメモリ等に保持している充電完了フラグをセットする。一方、ステップ S 1 1で充電終了が検出されない場合には、ステップ S 1 3に処理が進み、制御装置 3 0は、現在、充電完了フラグがセットされているか否かを判断する。ステップ S 1 3において、充電完了フラグがセットされていない場合には、処理はステップ S 1 8に進み制御はメインルーチンに移される。

ステップ S 1 2で充電完了フラグがセットされた力またはステップ S 1 3で充電完了フラグがセットされていることが検出されたら、処理はステップ S 1 4 に進む。ステップ S 1 4では、まず、バッテリ Bの充電状態 S O Cの算出が行なわれる。充電状態 S O Cは、バッテリの残存蓄電量を示すものであり百分率 (%) であらわされることが多い。 S O Cの算出は、バッテリ Bの電圧測定ゃ充放電電流の積算等によって行なわれる。そして、充電状態 S O Cが所定値 F (%) より大きいか否かが判断される。充電状態 S O Cが所定値 F (%) より大きい場合には、まだバッテリの放電を行なってもよいので、ステップ S 1 5に処理が進み、制御装置 3 0は、動作モードを E Vモードに設定する。

ステップ S 1 4において、充電状態 S O Cが所定値 F (%) より大きくない場合には、バッテリに対して充電を行なう必要があるので、ステップ S 1 6に処理が進み、制御装置 3 0は、動作モードを HVモードに設定する。そして、制御装置 3 0は、さらにステップ S 1 7において充電完了フラグをリセットする。

ステップ S 1 5またはステップ S 1 7の処理が終了すると、ステップ S 1 8に処理が進み制御はメインルーチンに移される。

図 1 2は、実施の形態 2におけるエンジン起動しきい値の決定を説明するためのフローチヤ一トである。

図 1 2のフローチャートは、すでに実施の形態 1で説明した'図 2のフローチヤートに加えてステップ S 2 1 , S 2 2の処理が加えられたものである。他のステップ S 1〜 S 9については、実施の形態 1と同様な処理が行なわれるので説明は繰返さない。

実施の形態 2においては、ステップ S 2のエンジン起動しきい値の基準値が算出された後に、ステップ S 2 1において車両の動作モードが E Vモードなのか H Vモードなのかが判断される。

この動作モードは、すでに説明した図 1 1のフローチヤ一トで説明した処理によって決定されたものである。ごく簡潔に言えば、外部充電直後に満充電あるいはそれに近いくらいの充電量になっていれば、動作モードは E Vモードに設定され、その後、バッテリ電力の消費がすすみ、充電状態が所定値 F以下になれば、動作モードは E Vモードから HVモードに変更される。そして HVモードに変更された後は次の外部充電が完了するまで E Vモードに戻ることはない。

ステップ S 2 1において、動作モードが E Vモードであれば、実施の形態 1と同様ステップ S 3〜S 5の処 3によって、エンジン起動しきい値が設定される。ステップ S 2 1において、動作モードが HVモードであった場合には、ステツプ S 3〜S 5の処理は行なわれない。この場合には、ステップ S 2 2において、エンジン起動しきい値にステップ S 2で算出された基準値がそのまま使用される。図 1 3は、実施の形態 2における S O Cの変化と動作モードの切換の様子を説明するための図である。

図 1 3を参照して、 Bき刻 t 0において自宅等における外部充電装置 1 0 0からのバッテリ Bに対する充電が終了する。たとえば、このとき充電状態 S O Cは、満充電近くになっている。

時刻！； 1において走行が開始されると、 E Vモードに設定されている車両は，バッテリの電力を積極的に使用する。 E Vモードにおけるバッテリに対する充電は、下り坂での制動時などの回生電力の回収などの限られた場合である。したがつて、時刻 t 1〜 t 2の間はバッテリの充電状態 S O Cは次第に低下していく。

E Vモードにおいては、図 1 2で説明したようにステップ S 3〜S 5の処理によってエンジン起動しきい値が設定される。したがって、アクセル開度が大きいと起動しきい値が小さく設定されエンジンが起動しやすくなり、応答性がよくなる。また、車速が低減すると起動しきい値が小さく設定されエンジンが起動しやすくなり、応答性がよくなる。

E Vモードの間は、バッテリの蓄電量の目標値を設けずに前記蓄電装置に主として放電を行なわせる。そして、時刻 t 2において S O Cが所定のしきい値 Fに到達すると、制御装置 3 0は、動作モードを E Vモードから HVモードに切り換える。時亥 Ij t 2〜t 3 で設定される HVモードでは、制御装置 3 0は、バッテリの残存蓄電量が目標値を大きく逸脱しないようにバッテリに対する充放電を制御する。

具体的には、目標 S O Cを中心として、最大値 MA Xと最小値 M I Nの間にバッテリの S O Cが納まるように、モータジェネレータ MG 1の発電量とモータジエネレータ MG 2の電力消費とが調整される。

なお、図 1 3では、しきい値 Fは S O C目標値と同じに設定されているがこれに限定されるものではない。ただし、 HVモードに切換えた直後のことを考慮するとしきい値 Fは最大値 MA Xと最小値 M I Nの間の値であることが望ましい。以上説明したように、制御装置 3 0は、実施の形態 2においては、 HVモードでは、ステップ S 2で定められた基準値をステップ S 2 2でエンジン起動しきい値としてそのまま適用し、 E Vモードでは、ステップ S 3〜S 5で駆動要求トルクの増加に応じて低減する値（増分値 X低減率）を基準値に加えてエンジン起動しきい値とする。

このようにすることにより、動作モードがバッテリを積極的に使用する E Vモードであるときには、応答性を早めるためステップ S 3〜S 5の処理が実行されるが、一旦 HVモードに変わってしまえばより簡単な制御に変更され、制御装置 3 0の負担が軽減される。

なお、本実施の形態では動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ /パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、発電機を駆動するためにのみエンジンを用い、発電機により発電された電力を使うモータでのみ車軸の駆動力を発生させるシリーズ型ハイプリッド自動車にも適用できる。シリーズ型ハイブリッド自動車においてもバッテリ残容量によつては高負荷時にエンジンを起動して発電機で発電を行なう必要が生じるため本発明が適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した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ぴ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 . エンジンとモータとを走行に併用するハイプリッド車両の制御装置であつて、

駆動要求トルクの増減を指示する指示部と、，

エンジン出力要求値が起動しきい値を超えたときに前記エンジンを起動させる制御部とを備え、

前記制御部は、少なくとも前記駆動要求トルクの増加に応じて前記起動しきい値を低減させる、ハイプリッド車両の制御装置。

2. 車速を検知する車速検知部をさらに備え、

前記制御部は、前記車速検知部で検知された車速の低減にさらに応じて前記起動しきい値を低減させる、請求の範囲第 1項に記載のハイプリッド車両の制御装置。

3 . 前記制御部は、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量にさらに応じて前記起動しきい値を変更する、請求の範囲第 1項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

4. 前記制御部は、車速および前記駆動要求トルクに基づき駆動要求出力を算 —出し、前記駆動要求出力と前記ハイプリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量とに基づき前記エンジン出力要求値を算出する、請求の範囲第 1項に記載のハイブリッド車両の制御装置。

5 . 前記制御部は、車速に基づき前記起動しきい値の基準値を決定し、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に応じて定まる増分値に、車速および前記駆動要求トルクに基づいて定まる低減率を乗じた値を前記基準値に加算して前記起動しきい値を算出する、請求の範囲第 1項に記載のハイプリッド車両の制御装置。

6 . 前記ハイブリッド車両は、蓄電装置の残存蓄電量が目標値を大きく逸脱しないように前記蓄電装置に対する充放電を制御する HVモードと、蓄電量の目標値を設けずに前記蓄電装置に主として放電を行なわせる E Vモードとを動作モード'として有し、前記制御部は、前記蓄電装置の残存蓄電量に基づいて、前記動作モードを決定し、

前記制御部は、前記 HVモードにおいては、基準値を前記起動しきい値として適用し、前記 E Vモードにおいては、前記駆動要求トルクの増加に応じて低減する値を前記基準値に加えて前記起動しきい値とする、請求の範囲第 1項に記載のハイプリッド車両の制御装置。

7 . 前記制御部は、前記 HVモードにおいて、所定の最大値と最小値の間に前記残存蓄電量が収まるように前記蓄電装置に対する充放電を制御し、

前記制御部は、残存蓄電量が所定値を下回ったときに前記動作モードを前記 E Vモードから前記 HVモードに切り換える、請求の範囲第 6項に記載のハイプリッド車両の制御装置。

8 . 車両駆動に用いられるモータと、

前記モータと併用されるエンジンと、

駆動要求トルクの増減を指示する指示部と、

前記制御部は、少なくとも前記駆動要求トルクの増加に応じて前記起動しきい値を低減させる、ハイブリッド車両。

9 . 前記モータに電力を供給する蓄電装置と、

前記蓄電装置に対して車両外部から充電を行なう充電口とをさらに備える、請求の範囲第 8項に記載のハイブリッド車両。

1 0 . 車速を検知する車速検知部をさらに備え、

前記制御部は、前記車速検知部で検知された車速の低減にさらに応じて前記起動しきい値を低減させる、請求の範囲第 8項に記載のハイブリッド車両。

1 1 . 前記制御部は、前記ハイプリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量にさらに応じて前記起動しきい値を変更する、請求の範囲第 8項に記載のハイブリッド、車両。

1 2 . 前記制御部は、車速および前記駆動要求トルクに基づき駆動要求出力を算出し、前記駆動要求出力と前記ハイプリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量とに基づき前記エンジン出力要求値を算出する、請求の範囲第 8項に記載のハイプリッド車両。

1 3 . 前記制御部は、車速に基づき前記起動しきい値の基準値を決定し、前記ハイプリッド車両に搭載された蓄電装置の残存蓄電量に応じて定まる増分値に、車速および前記駆動要求トルクに基づいて定まる低減率を乗じた値を前記基準ィ直に加算して前記起動しきい値を算出する、請求の範囲第 8項に記載のハイプリッド車両。

1 4 . 前記ハイブリッド車両は、蓄電装置の残存蓄電量が目標値を大きく逸脱しないように前記蓄電装置に対する充放電を制御する HVモードと、蓄電量の目標値を設けずに前記蓄電装置に主として放電を行なわせる E Vモードとを動作モードとして有し、

前記制御部は、前記蓄電装置の残存蓄電量に基づいて、前記動作モードを決定し、

前記制御部は、前記 HVモードにおいては、基準値を前記起動しきい値として適用し、前記 E Vモードにおいては、前記駆動要求トルクの増加に応じて低減する値を前記基準値に加えて前記起動しきい値とする、請求の範囲第 8項に記載のハイブリッド車両。

1 5 . 前記制御部は、前記 HVモードにおいて、所定の最大値と最小値の間に前記残存蓄電量が収まるように前記蓄電装置に対する充放電を制御し、

前記制御部は、残存蓄電量が所定値を下回ったときに前記動作モードを前記 E Vモードから前記 HVモードに切り換える、請求の範囲第 1 4項に記載のハイブ yッド、車両。