WO2011078189A1 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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WO2011078189A1
WO2011078189A1 PCT/JP2010/073048 JP2010073048W WO2011078189A1 WO 2011078189 A1 WO2011078189 A1 WO 2011078189A1 JP 2010073048 W JP2010073048 W JP 2010073048W WO 2011078189 A1 WO2011078189 A1 WO 2011078189A1
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internal combustion
combustion engine
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battery
power
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玉川　裕
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device for a hybrid vehicle.
  • the hybrid vehicle can be driven by a plurality of energy sources such as electric power and fuel, and can be driven in various driving modes depending on the energy source to be used.
  • the travel mode of the hybrid vehicle for example, an EV travel mode in which the electric motor is driven only by the electric power of the battery, a series travel mode in which the electric motor is driven by the electric power generated by the generator using the power of the internal combustion engine, and Further, there is an engine running mode in which driving wheels are driven directly by an internal combustion engine.
  • Patent Document 1 describes a hybrid vehicle in which a traveling mode is switched based on a required torque necessary for propulsion of the vehicle.
  • the travel mode is switched from the single operation of the electric motor (EV travel mode) to the single operation of the internal combustion engine (engine travel mode) as the required torque increases.
  • EV travel mode electric motor
  • engine travel mode internal combustion engine
  • the switching of the traveling mode is performed from the EV traveling mode to the series traveling mode in which the operating point can be freely set.
  • the storage device cannot output the required power corresponding to the required torque depending on the remaining capacity (SOC: State Of Charge) and the temperature of the storage device. Nevertheless, since the vehicle travels in the EV travel mode, drivability may be deteriorated. Moreover, in such a case, there was a possibility that the battery would be overdischarged.
  • SOC State Of Charge
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a hybrid vehicle that can improve fuel efficiency and drivability.
  • an invention according to claim 1 includes an internal combustion engine (for example, an internal combustion engine 109 in an embodiment described later), an electric motor (for example, an electric motor 101 in an embodiment described later), and the internal combustion engine.
  • a generator for example, a generator 107 in an embodiment described later
  • a capacitor that stores electric power generated by the electric motor or the generator and supplies electric power to the electric motor (for example, an embodiment described later)
  • the electric power is generated by the generator using the EV driving mode in which the electric motor is driven only by the electric power of the electric accumulator and the power of the internal combustion engine. In a series of driving modes in which the electric motor is driven by the generated electric power.
  • a request driving force deriving unit for example, management ECU 119 in an embodiment described later for deriving the required driving force of the electric motor based on the pedal opening, and a request for deriving the required electric power based on the required driving force and the rotation speed of the electric motor power deriving unit (e.g., management ECU119 in the embodiment to be described later), the output maximum possible value of the storage battery based on the state of the storage battery (e.g., available output maximum value P U in the embodiment to be described later) can be output for setting the A maximum value setting unit (for example, a management ECU 119 in an embodiment described later), and an internal combustion engine start determining unit (for example, a management ECU 119 in an embodiment described later) that determines starting of the internal combustion engine based on the required power.
  • the internal combustion engine start determination unit includes the required power exceeding the maximum output possible value. In this case, the internal combustion engine is started and controlled to run in the series running mode.
  • the invention according to claim 2 is the hybrid vehicle control device according to claim 1, wherein the series travel mode is a battery input / output zero mode in which only the required power is generated by the generator and supplied to the electric motor.
  • a setting value setting unit for example, a management ECU 119 in an embodiment described later
  • sets a setting value for example, a fuel consumption reduction output upper limit value P L in an embodiment described later
  • the set value is a value smaller than the maximum output possible value, and ⁇ (loss generated when traveling in the EV traveling mode) + (loss generated when generating electric power consumed in the EV traveling mode) ⁇ ⁇
  • the upper limit value of the output satisfying (the loss generated in the battery input / output zero mode) and the internal combustion engine start determining unit determines that the required power is the set value. If it is less than the upper and the available output maximum value, and controlling so that in accordance with the running state of the vehicle is started the engine by running the series running mode.
  • the maximum outputable value and the set value are set based on a remaining capacity of the battery or a temperature of the battery.
  • the maximum output possible value and the set value are derived based on a remaining capacity of the battery and a temperature of the battery. It is characterized by being set by the smaller value among the values.
  • the maximum outputable value and the set value are set smaller as the remaining capacity of the battery decreases. It is characterized by that.
  • the maximum outputable value and the set value are set smaller as the temperature of the battery decreases. It is characterized by.
  • the invention according to claim 7 is the hybrid vehicle control device according to any one of claims 2 to 6, wherein fuzzy inference is performed from the first membership function set for the required power, and the output possible maximum value
  • a first fitness deriving unit for example, a management ECU 119 in an embodiment described later
  • a second fitness level deriving unit for example, a management ECU 119 in an embodiment described later
  • the first fitness level and the second fitness level A start request degree deriving unit (for example, management ECU 119 in an embodiment described later) for deriving the start request degree of the internal combustion engine based on
  • the internal combustion engine start determination unit when the required power is not less than the set value and not more than the maximum output possible value, the integrated value obtained by integrating the start request degree exceeds a predetermined value,
  • the internal combustion engine is started and controlled to run in the series running mode.
  • the first membership function is corrected in accordance with the temperature of the cooling water of the internal combustion engine.
  • the first vehicle in the hybrid vehicle control device according to the seventh or eighth aspect of the present invention, can be configured in accordance with the amount of power consumed by an auxiliary machine (for example, an auxiliary machine 117 in an embodiment described later).
  • the membership function is corrected.
  • an acceleration will determination unit for example, a management ECU 119 in an embodiment described later
  • the second membership function is positively corrected when it is determined that the acceleration intention is high, and the second membership function is negatively corrected when it is determined that the acceleration intention is low. It is characterized by that.
  • the hybrid vehicle in the hybrid vehicle control device according to any one of the second to tenth aspects, includes a clutch provided between the internal combustion engine and the electric motor (for example, an implementation described later).
  • a clutch connecting / disconnecting portion for connecting / disconnecting the clutch (for example, management in an embodiment described later) ECU 119), and the clutch connecting / disconnecting portion connects the clutch and switches from the series running mode to the engine running mode when the loss occurring in the series running mode is larger than the loss occurring in the engine running mode.
  • the internal combustion engine is started when the required power of the motor exceeds the maximum output possible value set according to the state of the battery. Therefore, desired required power can be ensured and the battery can be prevented from being overdischarged.
  • the set value which is the maximum value of the required power for improving the fuel efficiency is set when traveling in the EV traveling mode as compared with the case of traveling in the battery input / output zero mode, and the internal combustion engine is started. Since it is determined based on this set value whether or not to make it, fuel consumption can be further improved. Moreover, since this set value is set based on the state of the battery, it is possible to prevent the battery from being overdischarged. Further, when the required electric power of the motor is between the set value and the maximum outputable value, whether or not to start the internal combustion engine is determined based on the traveling state of the vehicle. The internal combustion engine can be started at the timing, and unnecessary operation can be prevented.
  • the electric power that can be output is reduced depending on the SOC and temperature of the battery, and the required electric power is ensured by starting the internal combustion engine early and generating electric power. Can do.
  • the required power can be secured by starting the internal combustion engine early to generate power, and the battery is overdischarged. Can be prevented.
  • the eleventh aspect of the present invention when the engine running mode is performed, when the loss is smaller, it is possible to promptly shift from the series running mode to the engine running mode, so that the fuel consumption can be further improved.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of a MOT required power derivation block shown in FIG. 2. It is explanatory drawing which shows the detailed structure of the ENG GEN control block shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a detailed configuration of an ENG start determination block shown in FIG. 2. It is explanatory drawing of driving mode adaptation estimation. It is explanatory drawing of the output possible maximum value and a fuel consumption reduction output upper limit. It is explanatory drawing of acceleration will estimation. It is explanatory drawing which shows the detailed structure of the fuzzy determination block shown in FIG. It is a flowchart which shows operation
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an internal configuration of an HEV (hereinafter simply referred to as “vehicle”) of the present embodiment.
  • the vehicle 1 includes left and right drive wheels DW and DW, an electric motor (MOT) 101, a first inverter (IINV) 103, and a second inverter (IIINV) 105.
  • MOT electric motor
  • IINV first inverter
  • IIINV second inverter
  • a generator (GEN) 107 an internal combustion engine (ENG) 109, a bidirectional buck-boost converter (VCU) (hereinafter simply referred to as “converter”) 111, a battery (BATT) 113, a lock-up clutch (hereinafter referred to as “a converter”).
  • VCU bidirectional buck-boost converter
  • BATT battery
  • a lock-up clutch hereinafter referred to as “a converter”.
  • the electric motor 101 is, for example, a three-phase AC motor.
  • the electric motor 101 generates power (torque) for the vehicle to travel. Torque generated by the electric motor 101 is transmitted to the drive shafts of the drive wheels DW and DW.
  • the electric motor 101 functions as a generator to generate a so-called regenerative braking force, thereby reducing the kinetic energy of the vehicle. It collects as electric energy (regenerative energy) and charges the battery 113.
  • the motor ECU 121 controls the operation and state of the electric motor 101 in response to an instruction from the management ECU 119.
  • a multi-cylinder internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “internal combustion engine”) 109 causes the generator 107 to generate electric power using the power of the internal combustion engine 109 when the clutch 115 is disengaged.
  • the internal combustion engine 109 generates power (torque) for traveling of the vehicle in a state where the clutch 115 is connected. Torque generated in the internal combustion engine 109 in this state is transmitted to the drive shafts of the drive wheels DW and DW via the generator 107 and the clutch 115.
  • the engine ECU 125 controls the start and stop of the internal combustion engine 109 and the rotation speed in accordance with a command from the management ECU 119.
  • the generator 107 is driven by the internal combustion engine 109 to generate electric power.
  • the AC voltage generated by the generator 107 is converted into a DC voltage by the second inverter 105.
  • the DC voltage converted by the second inverter 105 is stepped down by the converter 111 and charged in the battery 113 or is converted to an AC voltage via the first inverter 103 and then supplied to the electric motor 101.
  • the generator ECU 127 controls the number of revolutions and the amount of power generation of the generator 107 in accordance with a command from the management ECU 119.
  • the storage battery 113 has a plurality of storage cells connected in series, and supplies a high voltage of, for example, 100 to 200V.
  • the voltage of the battery 113 is boosted by the converter 111 and supplied to the first inverter 103.
  • the first inverter 103 converts the DC voltage from the battery 113 into an AC voltage and supplies a three-phase current to the electric motor 101.
  • Information such as the SOC and temperature of the battery 113 is input to the battery ECU 123 from a sensor (not shown). These pieces of information are sent to the management ECU 119.
  • the clutch 115 disconnects or connects (disconnects) the driving force transmission path from the internal combustion engine 109 to the drive wheels DW and DW based on an instruction from the management ECU 119. If the clutch 115 is in the disconnected state, the driving force from the internal combustion engine 109 is not transmitted to the driving wheels DW and DW, and if the clutch 115 is in the connected state, the driving force from the internal combustion engine 109 is applied to the driving wheels DW and DW. Communicated.
  • the auxiliary machine 117 is, for example, a compressor of an air conditioner that adjusts the passenger compartment temperature, an audio, a light, or the like, and operates with electric power supplied from the battery 113.
  • the power consumption of the auxiliary machine 117 is monitored by a sensor (not shown) and is sent to the management ECU 119.
  • the management ECU 119 switches the drive power transmission system, and controls and monitors the drive of the electric motor 101, the first inverter 103, the second inverter 105, the internal combustion engine 109, and the auxiliary machine 117.
  • the management ECU 119 also includes vehicle speed information from a vehicle speed sensor (not shown), accelerator pedal opening (AP opening) information, brake pedal depression information (not shown), shift range and ecology (not shown). Information from the switch is input.
  • the management ECU 119 instructs the motor ECU 121, the battery ECU 123, the engine ECU 125, and the generator ECU 127.
  • the vehicle 1 configured as described above can travel in various travel modes having different drive sources, such as “EV travel mode”, “series travel mode”, and “engine travel mode”, depending on the travel situation. .
  • EV travel mode “series travel mode”
  • engine travel mode “engine travel mode”
  • the electric motor 101 In the EV travel mode, the electric motor 101 is driven only by the electric power from the battery 113, thereby driving the drive wheels DW and DW, and the vehicle 1 travels. At this time, the internal combustion engine 109 is not driven, and the clutch 115 is in a disconnected state.
  • This series running mode includes a “battery input / output zero mode”, “driving charge mode”, and “assist mode” described below.
  • the electric power generated by the generator 107 by the power of the internal combustion engine 109 is directly supplied to the electric motor 101 via the second inverter 105 and the first inverter 103, whereby the electric motor 101 is driven.
  • the drive wheels DW and DW are driven, and the vehicle 1 travels. That is, the generator 107 generates only the required power, and power input / output to the battery 113 is not substantially performed.
  • the electric power generated by the generator 107 by the power of the internal combustion engine 109 is directly supplied to the electric motor 101 to drive the electric motor 101, drive the driving wheels DW and DW, and the vehicle 1 travels. To do.
  • the electric power generated by the generator 107 by the power of the internal combustion engine 109 is also supplied to the battery 113, and the battery 113 is charged. That is, the generator 107 generates more than the required power of the electric motor 101, and the required electric power is supplied to the electric motor 101, while the surplus is charged to the capacitor 113.
  • the vehicle travels in the assist mode.
  • the assist mode by supplying both the electric power generated by the generator 107 with the power of the internal combustion engine 109 and the electric power from the battery 113 to the electric motor 101, the electric motor 101 is driven and the driving wheels DW and DW are driven. The vehicle 1 travels.
  • the drive wheels DW and DW are directly driven by the power of the internal combustion engine 109, and the vehicle 1 travels.
  • the hybrid vehicle control apparatus In switching between these travel modes, the hybrid vehicle control apparatus according to the present embodiment is suitable for the EV travel mode or the series travel mode based on the required power of the electric motor 101 corresponding to the required driving force of the vehicle 1. Judging. If it is determined that the series travel mode is more suitable than the EV travel mode, the internal combustion engine 109 is started to switch from the EV travel mode to the series travel mode. Hereinafter, start determination of the internal combustion engine 109 and travel mode switching control will be described in detail.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the hybrid vehicle control device shown in FIG. 1.
  • the management ECU 119 derives the required driving force F of the electric motor 101 necessary for driving the vehicle based on the accelerator pedal opening degree, the vehicle speed, the shift range state, the brake pedal depression amount information, and the like (required driving). Force deriving unit 11). Next, the management ECU 119 derives a required torque T of the electric motor 101 based on a value obtained by passing the obtained required driving force F through a low-pass filter (not shown) (MOT required torque deriving unit 12).
  • the management ECU 119 based on the required torque T of the motor 101, the voltage (VCU output voltage) supplied after being boosted by the converter 111, and the current rotation speed (MOT rotation speed) of the motor 101, the management ECU 119 The required power P is derived (MOT required power deriving unit 13).
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the MOT required power deriving unit 13.
  • the management ECU 119 calculates a MOT axis output command that is a value to be output by the motor 101 based on the required torque and rotation speed of the motor 101 (MOT axis output command calculation block 21).
  • the MOT axis output command is calculated based on the following equation (1).
  • MOT axis output command (kW) MOT required torque (N) ⁇ MOT rotation speed (rpm) ⁇ 2 ⁇ / 60 (1)
  • the management ECU 119 derives a loss generated in the motor 101 by searching a loss map stored in a memory (not shown) based on the required torque T of the motor 101, the rotation speed of the motor 101, and the VCU output voltage. (Motor loss deriving block 22).
  • This motor loss includes all possible losses such as switching loss, thermal loss, and loss in a converter.
  • the management ECU 119 derives the required power P of the motor 101 in consideration of the loss by adding the motor shaft output command and the motor loss (required power derivation block 23).
  • the management ECU 119 determines whether to start the internal combustion engine 109 based on the derived required power P of the electric motor 101 (ENG start determination unit 14).
  • ENG start determination unit 14 determines whether to start the internal combustion engine 109 based on the derived required power P of the electric motor 101.
  • ENG start request a request for starting the internal combustion engine 109 (hereinafter also referred to as an ENG start request)
  • the internal combustion engine 109 and the generator 107 are controlled (ENG GEN control unit 15).
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the ENG GEN control unit 15.
  • the management ECU 119 should generate power from the generator 107 to supply the required power of the electric motor 101 based on the required electric power P of the electric motor 101 and the voltage (VCU output voltage) boosted and supplied by the converter 111.
  • An MOT required power generation output value that is an output value is derived (MOT required power generation output value deriving block 31).
  • the target SOC (target SOC) is set in the battery 113, and it is desirable to charge the battery when the current SOC is lower than the target SOC. Therefore, the management ECU 119 derives a required charge output value corresponding to the amount of charge required to reach the target SOC based on the current SOC of the battery 113 (required charge output value derivation block 32). Then, the management ECU 119 derives a required power generation output value by adding the MOT required power generation output value and the required charge output value (required power generation output value derivation block 33).
  • the management ECU 119 searches a BSFC (Brake Specific Fuel Consumption) map regarding the rotation speed of the internal combustion engine 109 based on the derived required power generation output value, and determines the internal combustion engine 109 corresponding to the required power generation output value.
  • An engine speed target value is derived (ENG engine speed target value deriving block 34). This ENG rotational speed target value is the rotational speed with the highest fuel efficiency corresponding to the required power generation output value.
  • the internal combustion engine 109 uniquely determines the fuel injection amount in accordance with the intake air amount, It is difficult to control the rotational speed so that it matches the ENG rotational speed target value.
  • the generator ECU 127 controls the rotational speed and torque of the generator 107 connected to the crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 109 and adjusts the amount of power generated by the generator 107, thereby rotating the internal combustion engine 109. Control the number. Therefore, the ENG rotation speed target value is converted into the rotation speed of the generator 107 (GEN rotation speed conversion block 35), the rotation of the generator 107 is controlled (GEN rotation control block 36), and the GEN torque command is sent to the generator ECU 127. (GEN torque command block 37).
  • the management ECU 119 searches a BSFC (Brake Specific Fuel Consumption) map relating to the torque of the internal combustion engine 109 based on the derived required power generation output value, and determines the torque target value of the internal combustion engine 109 corresponding to the required power generation output value. Derived (ENG torque target value deriving block 38). Based on this ENG torque target value, the management ECU 119 sends an ENG torque command to the engine ECU 125 (GEN torque command block 39). The management ECU 119 calculates the throttle opening based on the derived torque target value, the current rotational speed of the internal combustion engine 109, and the estimated intake air amount based on these values (TH opening calculation block 40). Then, the management ECU 119 performs DBW (drive-by-wire) control based on the derived throttle opening command (TH opening command block 41) (DBW block 42).
  • DBW drive-by-wire
  • the management ECU 119 sends a torque command for the motor 101 to the motor ECU 121 based on the required torque T derived by the MOT required torque deriving block 11 (MOT torque command unit 16).
  • the motor ECU 121 controls the electric motor 101 based on the MOT torque command.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the ENG start determination unit 14.
  • the management ECU 119 determines that there is a request for starting the internal combustion engine 109 when one of the conditions described later is satisfied (ENG start request block 57).
  • ENG start request block 57 a request for starting the internal combustion engine 109 when one of the conditions described later is satisfied.
  • air conditioning request determination block 51 when there is an air conditioning request such as an air conditioner or heating, a large amount of electric power is consumed by the capacitor 113, and heating is highly necessary to start the internal combustion engine 109 in order to use the heat generated by the internal combustion engine 109. . Accordingly, when there is an air conditioning request such as an air conditioner or heating, it is determined that there is a request to start the internal combustion engine 109 (air conditioning request determination block 51).
  • the SOC of the battery 113 is extremely low, it is difficult to travel in the EV travel mode because sufficient output cannot be obtained from the battery 113, and it is necessary to charge the internal combustion engine 109 for charging. Is expensive. Therefore, when the SOC of the battery 113 is lower than the predetermined threshold value Sth, it is determined that there is a request for starting the internal combustion engine 109 (low SOC determination block 52). In this case, in order to prevent frequent start and stop of the internal combustion engine 109, the determination is made based on a threshold value having a certain hysteresis width.
  • the vehicle speed is higher than the predetermined threshold value Vth, it is determined that there is a request for starting the internal combustion engine 109 (high vehicle speed determination block 53). Also in this case, in order to prevent frequent start and stop of the internal combustion engine 109, the determination is made based on a threshold value having a certain hysteresis width.
  • fuzzy determination is performed from the travel mode conformity estimation regarding fuel consumption and the acceleration will estimation regarding the driver's acceleration will (fuzzy determination block 54), and the EV travel mode is more effective. If it is determined that the series travel mode is more suitable, it is determined that there is a request for starting the internal combustion engine 109. Hereinafter, this fuzzy determination will be described in detail.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the running mode compatibility estimation in the fuzzy determination block 54.
  • management ECU119 based on the SOC and temperature of the battery 113 and sets the output enable maximum P U and fuel consumption reduction output upper limit value P L of the capacitor 113.
  • Available output maximum value P U of the capacitor 113 is a capacitor 113 is the upper limit value of the power available varies according to the SOC and temperature of the battery 113. Therefore, management ECU119 is capacitor 113 based on the respective SOC and temperature of the battery 113 to derive the maximum power that can be supplied is, sets the value of the smaller one of these values as an output the maximum possible value P U of the storage battery 113 (Maximum possible output value setting block 61). Note that data on the maximum power that can be supplied by the battery 113 according to the SOC and temperature of the battery 113 is obtained in advance through experiments and stored in a memory (not shown) or the like.
  • fuel consumption reduction output upper limit value P L the boundary of the region contributing to the improvement in fuel economy better to travel in the EV travel mode, the area contributing to the improvement of better to travel by the battery output zero mode fuel consumption Is the value of This value is set by the following method.
  • the vehicle travels by supplying the electric power of the battery 113 to the electric motor 101.
  • a loss occurs when the DC voltage of the battery 113 is converted to an AC voltage by the first inverter 103, and a loss also occurs when the electric motor 101 is driven.
  • the SOC of the battery 113 decreases.
  • the reduced SOC needs to be generated by the power of the internal combustion engine 109 at any time in the future and returned to the original value. is there. In such a case, a loss also occurs when the generator 107 generates power using the power of the internal combustion engine 109.
  • the total loss L EV generated in the EV traveling mode is a loss generated when power is supplied from the capacitor 113 to the electric motor 101, a loss generated when the electric motor 101 is driven, and a power generation by the generator 107 later. It consists of the sum of losses that occur.
  • the generator 107 in the battery input / output zero mode, the generator 107 generates only the required power by the power of the internal combustion engine 109, and the motor 101 is driven by the power to drive the vehicle.
  • the generator 107 When the generator 107 generates power with the power of the internal combustion engine 109 or when the electric motor 101 is driven, a loss occurs. Therefore, the total loss L SE occur in battery output zero mode, the loss generated during the power generation by the generator 107, and consists of the sum of the loss generated when driving the motor 101.
  • the management ECU 119 determines the storage battery 113 within a range in which the total loss L EV generated in the EV travel mode does not exceed the total loss L SE generated in the battery input / output zero mode. It derives the output upper limit value, sets a smaller one of these values as fuel consumption reduction output upper limit value P L (fuel consumption reduction output upper limit setting block 62).
  • P L fuel consumption reduction output upper limit setting block 62.
  • the data of the upper limit value of the output in the range of L EV in accordance with the SOC and temperature of the battery 113 does not exceed L SE is stored in a memory (not shown) or the like with determined through experiments in advance.
  • Figure 7 is an explanatory diagram showing an output enable maximum P U and fuel consumption reduction output upper limit value P L.
  • the horizontal axis represents the vehicle speed (km / h), and the vertical axis represents the driving force (N).
  • the symbol R / L in the figure indicates the running resistance on flat ground.
  • the management ECU119 from the output maximum possible value P U and fuel consumption reduction output upper limit value P L of the capacitor 113, which sets the driving mode adapted estimation membership function. Then, from the following linguistic control rules, the travel mode suitability for the current required power P is derived (travel mode suitability derivation block 63).
  • travel mode suitability derivation block 63 From the following linguistic control rules, the travel mode suitability for the current required power P is derived (travel mode suitability derivation block 63).
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing acceleration will estimation in the fuzzy determination block 54.
  • the management ECU 119 calculates a differential value of the accelerator pedal opening AP. By passing this differential value through a low-pass filter (not shown), the temporal change rate ⁇ AP of the accelerator pedal opening is calculated ( ⁇ AP derivation block 71). Then, the acceleration intention estimation value for the current ⁇ AP is derived from the preset acceleration intention estimation membership function regarding ⁇ AP and the following linguistic control rules (acceleration intention estimation value derivation block 72). The values p and q are set as appropriate through experiments. ⁇ Language control rules> (1) If ⁇ AP is smaller than p, acceleration will be small (2) If ⁇ AP is larger than q, acceleration will be large
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the derivation of the ENG start request degree by the fuzzy determination block 54.
  • the management ECU 119 performs center-of-gravity calculation of the travel mode conformity and acceleration intention estimation value (center-of-gravity calculation block 81), and derives the ENG start request degree (ENG start request degree derivation block 82).
  • This ENG start request degree has an arbitrary value between ⁇ 1 and 1.
  • the management ECU 119 performs integration of the ENG start request degree derived by the fuzzy determination block 54 (integration block 55).
  • the integration of the ENG start request degree is performed so that the integration value takes a value between 0 and 1. If the derived integral value is higher than the predetermined threshold value Ith, it is determined that there is a request for starting the internal combustion engine 109 (integral value determination block 56). Also in this case, in order to prevent frequent start and stop of the internal combustion engine 109, the determination is made based on a threshold value having a predetermined hysteresis width.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the control device for the hybrid vehicle 1 according to the present embodiment.
  • the management ECU 119 derives a required driving force F of the electric motor 101 (step S1), and derives a required torque (MOT required torque) T of the electric motor 101 based on the required driving force F (step S2).
  • the management ECU 119 derives a required power (MOT required power) P of the electric motor 101 based on the MOT required torque T, the MOT rotation speed, and the VCU output voltage (step S3).
  • the management ECU determines whether or not to start the internal combustion engine 109 (ENG start determination) (step S4).
  • FIG. 11 is a flowchart showing the operation of ENG start determination.
  • the management ECU 119 determines whether there is an air conditioning request such as air conditioning or heating (step S11). When it is determined that there is no air conditioning request, the management ECU 119 determines whether the SOC (battery SOC) of the battery 113 is lower than a predetermined threshold value Sth (step S12).
  • step S12 When it is determined in step S12 that the battery SOC ⁇ Sth, the management ECU 119 determines whether the vehicle speed is higher than a predetermined threshold value Vth (step S13). In order to prevent frequent control switching, these threshold values Sth and Vth are set to have a certain hysteresis width. When it is determined that the vehicle speed ⁇ Vth, the management ECU 119 performs fuzzy determination (step S14).
  • step S11 If it is determined in step S11 that there is an air conditioning request, if it is determined in step S12 that the battery SOC ⁇ Sth, or if it is determined in step S13 that the vehicle speed> Vth, the management ECU 119 issues an ENG start request. As it is, the process proceeds to the next process (step S15).
  • FIG. 12 is a flowchart showing the fuzzy determination operation performed during the ENG start determination.
  • management ECU119 based on the temperature and SOC of the battery 113, derives an output enable maximum P U and fuel consumption reduction output upper limit value P L of the capacitor 113 (step S21).
  • the management ECU119 determines whether the required power P of the motor 101 is greater than the available output maximum value P U (step S22). If it is determined that the required power P ⁇ P U of the electric machine 101, the management ECU119 is MOT required power P to determine whether less than the fuel consumption reduction output upper limit value P L (step S23). In step S23, if it is determined that the required power P ⁇ reducing fuel consumption output upper limit value P L of the electric motor 101, management ECU119 ends the fuzzy decision that there is no ENG start request.
  • step S23 If it is determined in step S23 that the required power P of the electric motor 101 is equal to or greater than the fuel efficiency reduction output upper limit value P L , that is, if the fuel efficiency reduction output upper limit value P L ⁇ MOT required power P ⁇ the maximum output possible value P U
  • the management ECU 119 sets a travel mode conformity estimation membership function from the maximum output possible value P U and the fuel consumption reduction output upper limit value P L. Then, the management ECU 119 performs fuzzy inference based on the travel mode conformity estimation membership function and the current required power P of the motor 101, and derives the travel mode conformity with respect to the current required power P of the motor 101 (step S24).
  • the management ECU 119 performs fuzzy inference based on the acceleration intention estimation membership function regarding the temporal change rate ⁇ AP of the accelerator pedal opening and the current ⁇ AP, and derives an acceleration intention estimation value for the current ⁇ AP (step S25). ). Then, the management ECU 119 derives the ENG start request degree by performing the center-of-gravity calculation of the derived travel mode suitability and the acceleration intention estimation value (step S26).
  • the management ECU 119 integrates the ENG start request degree (step S27). Then, the management ECU 119 determines whether or not the integrated value of the ENG start request degree is equal to or greater than a predetermined threshold value Ith. In order to prevent frequent switching of control, the threshold value Ith is set to have a certain hysteresis width. If it is determined in step S27 that the integral value ⁇ Ith, the management ECU 119 ends the fuzzy determination assuming that there is no ENG start request. If it is determined that the required power P> P U of the motor 101 in step S22, or when it is determined that the integrated value ⁇ Ith in step S28, the management ECU119 the next processing as having an ENG start request move on.
  • the management ECU 119 determines whether or not there is an ENG start request by the ENG start determination in step S4 (step S5). If it is determined in step S5 that there is no ENG start request, the motor 101 is controlled based on the required torque T in order to travel in the EV travel mode without starting the internal combustion engine 109 (step S7). . On the other hand, if it is determined in step S5 that there is an ENG start request, the internal combustion engine 109 and the generator 107 are controlled in order to start the internal combustion engine 109 and drive the vehicle in the series travel mode ( Step S6). At the same time, the electric motor 101 is controlled based on the required torque T (step S7).
  • the fuel consumption reduction output upper limit value P L is set, which is the maximum value of the required power that improves the fuel consumption when traveling in the EV traveling mode compared to the case of traveling in the battery input / output zero mode. Since whether or not to start the internal combustion engine 109 is determined based on L , fuel consumption can be further improved. Also, depending on SOC and temperature of the battery 113 Considering that possible output power decreases, for setting the fuel consumption reduction output upper limit value P L based on the state of the battery 113, that the capacitor 113 is over-discharged Can be prevented.
  • the required power of the electric motor 101 when located between the available output maximum value P U and reducing fuel consumption output upper limit value P L, the request of the electric motor 101 Whether to start the internal combustion engine 109 is determined by performing fuzzy inference based on the electric power and the driver's acceleration intention. As a result, there is no risk of insufficient driving force due to insufficient output of the battery 113, and unnecessary operation of the internal combustion engine 109 can be prevented. Further, by integrating the ENG start request degree, it is possible to determine the sustainability of the running state of the vehicle, so that the internal combustion engine 109 is not operated unnecessarily, and the driver's will is more accurate. Control becomes possible.
  • the management ECU 119 sets the travel mode compatible membership function based on the SOC and temperature of the battery 113.
  • the travel mode compatible membership function is not limited to the coolant temperature of the internal combustion engine 109 or the compensation function. The correction can be made based on the power consumption of the machine 117 or the like.
  • the travel mode conformity membership function is corrected so that the series travel conformity is easily derived.
  • This correction reducing fuel consumption and the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 109 minus predetermined value from the fuel consumption reduction output upper limit P L is lower than a predetermined value, a value corresponding to the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 109 such that the negative from the output upper limit value P L, is performed by any method.
  • the travel mode conformity estimation membership function it is easy to determine that there is a request to start the internal combustion engine 109 when the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 109 is low.
  • the vehicle travels in the EV travel mode without starting the internal combustion engine 109. It is preferable. Therefore, when the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 109 is high, the travel mode conformity membership function is corrected so that the series travel conformance is low and is easily derived. This correction, reducing fuel consumption and the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 109 plus a predetermined value to reduce fuel consumption output upper limit value P L is higher than a predetermined value, a value corresponding to the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 109 such that positive output upper limit value P L, is performed by any method.
  • the travel mode conformity membership function is corrected so that the series travel conformity is high and can be easily derived.
  • This correction if the power consumption is lower than a predetermined value to a negative and a predetermined value from the fuel consumption reduction output upper limit value P L to the auxiliary 117, the fuel consumption reducing output upper limit value P a value corresponding to the power consumption of the accessory 117 It is performed by an arbitrary method such as subtracting from L.
  • the travel mode conformity estimation membership function is corrected and the ENG start request degree is easily derived. Therefore, the internal combustion engine 109 can be started early to generate power, and the required power can be secured.
  • the management ECU 119 sets the acceleration intention estimation membership function based on the time change rate ⁇ AP of the accelerator pedal opening, but the acceleration intention estimation membership function indicates fuel efficiency priority. Correction can be made based on the eco switch to be used and the shift range setting.
  • the eco switch when the eco switch is turned on, it is determined that the driver desires to travel with priority on fuel consumption, and therefore it is preferable to travel in the EV travel mode without starting the internal combustion engine 109. Accordingly, when it is determined that the driver desires to drive with priority on fuel consumption, the acceleration intention estimation membership function is positively corrected so as to reduce the sensitivity of acceleration determination.
  • the acceleration intention estimation membership function is corrected to be negative so as to increase the sensitivity of acceleration determination.
  • traveling in the engine traveling mode in which the drive wheels DW and DW are directly driven by the internal combustion engine 109 causes less loss than traveling in the series traveling mode.
  • it is possible to perform efficient driving by connecting the clutch 115 by the management ECU 119 and switching from the series traveling mode to the engine traveling mode.
  • the internal combustion engine 109 In the engine running mode, the internal combustion engine 109 is connected to the drive shafts of the drive wheels DW and DW by connecting the clutch 115.
  • the ratio setting such as the reduction ratio is limited, so that the internal combustion engine 109 cannot be operated at a fuel-efficient operating point, and a loss occurs. Loss also occurs.
  • the internal combustion engine 109 can be operated at a fuel-efficient operating point, but the electric power generated by the generator 107 is supplied to the electric motor via the second inverter 105 and the first inverter 103. In the process of supplying to 101, an electrical loss occurs.
  • the total loss that occurs in the engine running mode and the total loss that occurs in the battery input / output zero mode are obtained in advance through experiments. And, if the total loss that occurs in the engine travel mode is smaller than the total loss that occurs in the battery input / output zero mode, that is, traveling in the engine travel mode has better fuel efficiency than traveling in the series travel mode
  • the management ECU 119 connects the clutch 115 and travels in the engine travel mode. As a result, it is possible to quickly shift from the series travel mode to the engine travel mode, so that the fuel consumption can be further improved.

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Abstract

　燃費性能およびドライバビリティを向上させるようにしたハイブリッド車両の制御装置を提供する。　蓄電器１１３の電力のみにより電動機１０１を駆動するＥＶ走行モードと、内燃機関の動力により発電機１０７によって発電される電力により電動機１０１を駆動するシリーズ走行モードと、により走行可能であるハイブリッド車両の制御装置は、車速およびアクセルペダル開度に基づき電動機１０１の要求駆動力を導出する要求駆動力導出部と、要求駆動力および電動機１０１の回転数に基づき電動機１０１の要求電力を導出する要求電力導出部と、蓄電器１１３の状態に基づいて蓄電器１０３の出力可能最大値を設定する出力可能最大値設定部と、電動機１０１の要求電力に基づいて内燃機関１０９の始動を判断する内燃機関始動判断部と、を備える。内燃機関始動判断部は、電動機１０１の要求電力が出力可能最大値を超える場合に、内燃機関１０９を始動させてシリーズ走行モードで走行するよう制御する。

Description

ハイブリッド車両の制御装置
　本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
　ハイブリッド車両は、電力や燃料等、複数のエネルギー源により走行可能であり、使用するエネルギー源に応じて種々の走行モードによって走行可能である。ハイブリッド車両の走行モードとしては、例えば、蓄電器の電力のみによって電動機を駆動して走行するＥＶ走行モード、内燃機関の動力により発電機で発電した電力によって電動機を駆動して走行するシリーズ走行モード、および、内燃機関により直接駆動輪を駆動して走行するエンジン走行モード等がある。例えば特許文献１には、車両の推進に必要な要求トルクに基づいて走行モードが切替えられるハイブリッド車両が記載されている。
日本国特開平９－２２４３０４号公報
　特許文献１に記載のハイブリッド車両においては、要求トルクが大きくなるに従って、電動機の単独運転（ＥＶ走行モード）から内燃機関の単独運転（エンジン走行モード）へと走行モードが切替えられる。しかしながら、内燃機関により直接駆動輪を駆動する場合には、減速比等のレシオの設定に制限があるため、燃費のよい運転点で内燃機関を運転することが困難である場合がある。これらを鑑みると、走行モードの切替は、ＥＶ走行モードから、運転点を自由に設定できるシリーズ走行モードへと行われることが望ましい。
　また、車両の推進に必要な要求トルクに基づいて走行モードを切替える場合、蓄電器の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）および温度等の状態によっては、要求トルクに対応する要求電力を蓄電器が出力できないにも関わらずＥＶ走行モードでの走行を行うため、ドライバビリティを悪化させてしまうおそれがある。また、このような場合には、蓄電器が過放電になってしまうおそれがあった。
　本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃費性能とドライバビリティを向上可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することである。
　上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関（例えば、後述の実施形態における内燃機関１０９）と、電動機（例えば、後述の実施形態における電動機１０１）と、前記内燃機関の動力によって発電する発電機（例えば、後述の実施形態における発電機１０７）と、前記電動機又は前記発電機によって発電された電力を蓄電して前記電動機に電力を供給する蓄電器（例えば、後述の実施形態における蓄電器１１３）と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両は、前記蓄電器の電力のみにより前記電動機を駆動するＥＶ走行モードと、前記内燃機関の動力により前記発電機によって発電される電力により前記電動機を駆動するシリーズ走行モードと、により走行可能であり、車速およびアクセルペダル開度に基づき前記電動機の要求駆動力を導出する要求駆動力導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、前記要求駆動力および前記電動機の回転数に基づき要求電力を導出する要求電力導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、前記蓄電器の状態に基づいて前記蓄電器の出力可能最大値（例えば、後述の実施形態における出力可能最大値ＰＵ）を設定する出力可能最大値設定部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、前記要求電力に基づいて前記内燃機関の始動を判断する内燃機関始動判断部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、を備え、前記内燃機関始動判断部は、前記要求電力が前記出力可能最大値を超える場合に、前記内燃機関を始動させてシリーズ走行モードで走行するよう制御することを特徴とする。
　請求項２に係る発明は、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記シリーズ走行モードは、前記要求電力分のみを前記発電機により発電して前記電動機に供給するバッテリ入出力ゼロモードを含み、前記蓄電器の状態に基づいて設定値（例えば、後述の実施形態における燃費低減出力上限値ＰＬ）を設定する設定値設定部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）を備え、前記設定値は、前記出力可能最大値よりも小さい値であるとともに、｛（ＥＶ走行モードで走行する際に発生する損失）＋（ＥＶ走行モードで消費した電力を発電する際に発生する損失）｝＜（バッテリ入出力ゼロモードで発生する損失）を満たす出力の上限値であり、前記内燃機関始動判断部は、前記要求電力が前記設定値以上かつ前記出力可能最大値以下である場合に、車両の走行状態に応じて前記内燃機関を始動させてシリーズ走行モードで走行するよう制御することを特徴とする。
　請求項３に係る発明は、請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記出力可能最大値および前記設定値は、前記蓄電器の残容量または前記蓄電器の温度に基づいて設定されることを特徴とする。
　請求項４に係る発明は、請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記出力可能最大値および前記設定値は、前記蓄電器の残容量と前記蓄電器の温度のそれぞれに基づいて導出される値のうち、小さい方の値により設定されることを特徴とする。
　請求項５に係る発明は、請求項２から４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記出力可能最大値および前記設定値は、前記蓄電器の残容量が小さくなるに従って小さく設定されることを特徴とする。
　請求項６に係る発明は、請求項２から５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記出力可能最大値および前記設定値は、前記蓄電器の温度が低くなるに従って小さく設定されることを特徴とする。
　請求項７に係る発明は、請求項２から６のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、要求電力について設定された第１のメンバシップ関数からファジー推論を行い、前記出力可能最大値と前記設定値との間における第１の適合度を導出する第１の適合度導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、アクセルペダル開度の変化量について設定された第２のメンバシップ関数からファジー推論を行い、第２の適合度を導出する第２の適合度導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、前記第１の適合度および前記第２の適合度に基づいて前記内燃機関の始動要求度合を導出する始動要求度合導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、を備え、前記内燃機関始動判断部は、前記要求電力が前記設定値以上かつ前記出力可能最大値以下である場合には、前記始動要求度合を積分した積分値が所定値を超えた場合に、前記内燃機関を始動させてシリーズ走行モードで走行するよう制御することを特徴とする。
　請求項８に係る発明は、請求項７に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記内燃機関の冷却水の温度に応じて、前記第１のメンバシップ関数が補正されることを特徴とする。
　請求項９に係る発明は、請求項７または８に記載のハイブリッド車両の制御装置において、補機（例えば、後述の実施形態における補機１１７）により消費される電力量に応じて、前記第１のメンバシップ関数が補正されることを特徴とする。
　請求項１０に係る発明は、請求項７から９のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、運転者の加速意志を判断する加速意志判断部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）を備え、前記加速意志が高いと判断された場合には前記第２のメンバシップ関数がプラス補正され、前記加速意志が低いと判断された場合には前記第２のメンバシップ関数がマイナス補正されることを特徴とする。
　請求項１１に係る発明は、請求項２から１０のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関と前記電動機の間に設けられたクラッチ（例えば、後述の実施形態におけるクラッチ１１５）を接続することによって、前記内燃機関の動力により車輪を駆動するエンジン走行モードで走行可能であり、前記クラッチの断接続を行うクラッチ断接部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）を備え、前記クラッチ断接部は、シリーズ走行モードで発生する損失がエンジン走行モードで発生する損失よりも大きい場合に、前記クラッチを接続し、シリーズ走行モードからエンジン走行モードに切替えることを特徴とする。
　請求項１の発明によれば、蓄電器の状態に応じて設定される出力可能最大値を電動機の要求電力が超える場合には、内燃機関が始動される。従って、所望の要求電力を確保することができるとともに、蓄電器が過放電になるのを防止することができる。
　請求項２の発明によれば、バッテリ入出力ゼロモードで走行する場合に比べてＥＶ走行モードで走行する方が燃費が向上する要求電力の最大値である設定値が設定され、内燃機関を始動させるかどうかがこの設定値に基づいて判断されるので、燃費をさらに向上することができる。また、この設定値は、蓄電器の状態に基づいて設定されるため、蓄電器が過放電になるのを防止することができる。また、電動機の要求電力が、設定値と出力可能最大値との間にある場合には、内燃機関を始動させるかどうかが、車両の走行状態に基づいて判断されるので、走行状態に適したタイミングで内燃機関を始動させることができ、不必要な作動を防止することができる。
　請求項３～６の発明によれば、蓄電器のＳＯＣや温度によっては出力可能な電力が減少することが考慮され、内燃機関を早めに始動させて発電を行うことにより、要求電力を確保することができる。
　請求項７の発明によれば、電動機の要求電力と運転者の加速意志とに基づいてファジー推論を行うことにより、内燃機関を始動させるかどうかが判断されるので、蓄電器の出力不足による駆動力不足のおそれがなくなるとともに、内燃機関が不必要に作動することがなくなる。また、内燃機関始動要求度合を積分することにより、車両の走行状態の持続性を判断することができるので、内燃機関が不必要に作動することがなくなる。これにより、運転者の意志を汲んだ、より的確な制御が可能となる。
　請求項８の発明によれば、内燃機関の冷却水の温度が考慮されるため、内燃機関の冷却水の温度に応じた内燃機関の始動判断が可能となり、内燃機関の不必要な作動を防止することができる。
　請求項９の発明によれば、補機による消費電力量が考慮されるため、内燃機関を早めに始動させて発電を行うことにより、要求電力を確保することができ、蓄電器が過放電になるのを防止することができる。
　請求項１０の発明によれば、運転者の意志が考慮されるため、ドライバビリティを向上させることができ、また、燃費をさらに向上させることができる。
　請求項１１の発明によれば、エンジン走行モードを行う場合の方が損失が少ないときには、シリーズ走行モードからエンジン走行モードへと速やかに移行することができるので、燃費をさらに向上させることができる。
本実施形態の制御装置が使用されるハイブリッド車両を示す模式図である。 本実施形態のハイブリッド車両の制御装置の詳細な構成を示す説明図である。 図２に示すＭＯＴ要求電力導出ブロックの詳細な構成を示す説明図である。 図２に示すＥＮＧ　ＧＥＮ制御ブロックの詳細な構成を示す説明図である。 図２に示すＥＮＧ始動判断ブロックの詳細な構成を示す模式図である。 走行モード適合推定の説明図である。 出力可能最大値および燃費低減出力上限値の説明図である。 加速意志推定の説明図である。 図５に示すファジー判定ブロックの詳細な構成を示す説明図である。 本実施形態のハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。 エンジン始動判断の動作を示すフローチャートである。 ファジー判定の動作を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
　ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機および内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機又は内燃機関の駆動力によって走行する。図１は、本実施形態のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）の内部構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の車両１は、左右の駆動輪ＤＷ，ＤＷと、電動機（MOT）１０１と、第１インバータ（第ＩINV）１０３と、第２インバータ（第ＩＩINV）１０５と、発電機（GEN）１０７と、内燃機関（ENG）１０９と、双方向型昇降圧コンバータ（VCU）（以下、単に「コンバータ」という）１１１と、蓄電器（BATT）１１３と、ロックアップクラッチ（以下、単に「クラッチ」という）１１５と、補機（ACCESSORY）１１７と、マネジメントＥＣＵ(MG ECU)１１９と、モータＥＣＵ（MOT ECU）１２１と、バッテリＥＣＵ（BATT ECU）１２３と、エンジンＥＣＵ（ENG ECU）１２５と、ジェネレータＥＣＵ（GEN ECU）１２７と、を備える。
　電動機１０１は、例えば３相交流モータである。電動機１０１は、車両が走行するための動力（トルク）を発生する。電動機１０１で発生したトルクは、駆動輪ＤＷ，ＤＷの駆動軸に伝達される。車両の減速時に、駆動輪ＤＷ，ＤＷから駆動軸を介して電動機１０１側に駆動力が伝達されると、電動機１０１が発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車両の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収し、蓄電器１１３の充電を行う。モータＥＣＵ１２１は、マネジメントＥＣＵ１１９からの指示に応じて、電動機１０１の動作および状態を制御する。
　多気筒内燃機関（以下、単に「内燃機関」という。）１０９は、クラッチ１１５が切断された状態においては、内燃機関１０９の動力により発電機１０７を発電させる。内燃機関１０９は、クラッチ１１５が接続された状態では、車両が走行するための動力（トルク）を発生する。当該状態のとき内燃機関１０９で発生したトルクは、発電機１０７、クラッチ１１５を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷの駆動軸に伝達される。エンジンＥＣＵ１２５は、マネジメントＥＣＵ１１９からの指令に応じて、内燃機関１０９の始動および停止や回転数を制御する。
　発電機１０７は、内燃機関１０９によって駆動されることで電力を発生する。発電機１０７で発生した交流電圧は、第２インバータ１０５により直流電圧に変換される。第２インバータ１０５によって変換された直流電圧は、コンバータ１１１により降圧されて蓄電器１１３に充電されるか、第１インバータ１０３を介して交流電圧に変換された後に電動機１０１に供給される。ジェネレータＥＣＵ１２７は、マネジメントＥＣＵ１１９からの指令に応じて、発電機１０７の回転数や発電量を制御する。
　蓄電器１１３は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００～２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電器１１３の電圧は、コンバータ１１１により昇圧されて第１インバータ１０３に供給される。第１インバータ１０３は、蓄電器１１３からの直流電圧を交流電圧に変換して、３相電流を電動機１０１に供給する。バッテリＥＣＵ１２３には、蓄電器１１３のＳＯＣや温度等の情報が不図示のセンサから入力される。これらの情報はマネジメントＥＣＵ１１９へと送られる。
　クラッチ１１５は、マネジメントＥＣＵ１１９の指示に基づいて、内燃機関１０９から駆動輪ＤＷ，ＤＷまでの駆動力の伝達経路を切断又は接続する（断接する）。クラッチ１１５が切断状態であれば、内燃機関１０９からの駆動力は駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されず、クラッチ１１５が接続状態であれば、内燃機関１０９からの駆動力は駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。
　補機１１７は、例えば、車室温度を調整するエアコンのコンプレッサや、オーディオ、ライト等であり、蓄電器１１３から供給される電力により動作する。補機１１７の消費電力量は不図示のセンサにより監視されており、マネジメントＥＣＵ１１９へと送られる。
　マネジメントＥＣＵ１１９は、駆動力の伝達系統の切り替えや、電動機１０１、第１インバータ１０３、第２インバータ１０５、内燃機関１０９、補機１１７の駆動の制御と監視を行う。また、マネジメントＥＣＵ１１９には、不図示の車速センサからの車速情報、不図示のアクセルペダルの開度（ＡＰ開度）情報、不図示のブレーキペダルの踏力情報、および、不図示のシフトレンジやエコスイッチからの情報等が入力される。また、マネジメントＥＣＵ１１９は、モータＥＣＵ１２１、バッテリＥＣＵ１２３、エンジンＥＣＵ１２５、およびジェネレータＥＣＵ１２７に対する指示を行う。
　このように構成された車両１は、走行状況に応じて、例えば「ＥＶ走行モード」、「シリーズ走行モード」、および「エンジン走行モード」等、駆動源の異なる種々の走行モードで走行可能である。以下、車両１が走行可能な各走行モードにつき説明する。
　ＥＶ走行モードにおいては、電動機１０１が蓄電器１１３からの電力のみにより駆動され、これにより駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動されて、車両１が走行する。このとき内燃機関１０９は駆動されず、クラッチ１１５は切断状態である。
　シリーズ走行モードにおいては、内燃機関１０９の動力により発電機１０７が発電を行い、電動機１０１がこの電力により駆動されることによって駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動されて、車両１が走行する。このときクラッチ１１５は切断状態である。このシリーズ走行モードは、以下で説明する「バッテリ入出力ゼロモード」、「駆動時充電モード」および「アシストモード」からなる。
　バッテリ入出力ゼロモードにおいては、内燃機関１０９の動力により発電機１０７で発電した電力を、第２インバータ１０５および第１インバータ１０３を介して直接電動機１０１に供給することにより、電動機１０１が駆動されて駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動され、車両１が走行する。すなわち、発電機１０７は要求電力分のみを発電するものであり、蓄電器１１３への電力の入出力は実質上行われない。
　駆動時充電モードにおいては、内燃機関１０９の動力により発電機１０７で発電した電力を、電動機１０１に直接供給することにより電動機１０１が駆動され、駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動されて、車両１が走行する。同時に、内燃機関１０９の動力により発電機１０７で発電した電力は、蓄電器１１３へも供給されて、蓄電器１１３の充電は行われる。すなわち、発電機１０７は電動機１０１の要求電力以上を発電するものであり、要求電力分が電動機１０１に供給される一方、余剰分が蓄電器１１３へと充電される。
　電動機１０１の要求電力が、発電機１０７が発電可能な電力を超える場合には、アシストモードにより走行を行う。アシストモードにおいては、内燃機関１０９の動力により発電機１０７で発電した電力と、蓄電器１１３からの電力との両方を電動機１０１に供給することにより、電動機１０１が駆動されて駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動され、車両１が走行する。
　エンジン走行モードにおいては、マネジメントＥＣＵ１１９の指示に基づいてクラッチ１１５を接続することにより、内燃機関１０９の動力により直接駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動され、車両１が走行する。
　これらの走行モードを切替えるにあたって、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、車両１の要求駆動力に対応する電動機１０１の要求電力に基づき、ＥＶ走行モードとシリーズ走行モードとのどちらが適しているかを判断する。そして、ＥＶ走行モードよりもシリーズ走行モードが適していると判断された場合には、内燃機関１０９を始動させて、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モードへと切替える。以下、内燃機関１０９の始動判断と走行モードの切替制御について詳細に説明する。図２は、図１に示すハイブリッド車両の制御装置の詳細な構成を示す説明図である。
　まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、アクセルペダル開度、車速、シフトレンジの状態、ブレーキペダルの踏量情報等に基づき、車両を駆動するのに必要な、電動機１０１の要求駆動力Ｆを導出する（要求駆動力導出部１１）。次いで、マネジメントＥＣＵ１１９は、得られた要求駆動力Ｆを、不図示のローパスフィルタに通すことにより得られた値に基づき、電動機１０１の要求トルクＴを導出する（ＭＯＴ要求トルク導出部１２）。
　次に、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求トルクＴ、コンバータ１１１により昇圧された後で供給される電圧（ＶＣＵ出力電圧）、電動機１０１の現在の回転数（ＭＯＴ回転数）に基づき、電動機１０１の要求電力Ｐを導出する（ＭＯＴ要求電力導出部１３）。
　図３は、ＭＯＴ要求電力導出部１３の詳細な構成を示す説明図である。電動機１０１の要求電力を導出するにあたり、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求トルクおよび回転数に基づき、電動機１０１が出力すべき値であるＭＯＴ軸出力指令を算出する（ＭＯＴ軸出力指令算出ブロック２１）。ＭＯＴ軸出力指令は、以下の式（１）に基づいて算出される。
　ＭＯＴ軸出力指令（ｋＷ）＝ＭＯＴ要求トルク（Ｎ）×ＭＯＴ回転数（ｒｐｍ）×２π／６０・・・（１）
　また、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求トルクＴ、電動機１０１の回転数、およびＶＣＵ出力電圧に基づき、不図示のメモリに格納された損失マップを検索することにより、電動機１０１で発生する損失を導出する（モータ損失導出ブロック２２）。このモータ損失は、スイッチング損失や熱的損失、コンバータでの損失等、発生し得る全ての損失を含む。
　そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、モータ軸出力指令とモータ損失を加算することによって、損失分を加味した電動機１０１の要求電力Ｐを導出する（要求電力導出ブロック２３）。
　図２に戻って、マネジメントＥＣＵ１１９は、導出された電動機１０１の要求電力Ｐに基づき、内燃機関１０９を始動させるかどうかの判断を行う（ＥＮＧ始動判断部１４）。内燃機関１０９の始動要求（以下、ＥＮＧ始動要求とも呼ぶ）があった場合には、内燃機関１０９および発電機１０７の制御を行う（ＥＮＧ　ＧＥＮ制御部１５）。
　図４は、ＥＮＧ　ＧＥＮ制御部１５の詳細な構成を示す説明図である。まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求電力Ｐと、コンバータ１１１により昇圧して供給される電圧（ＶＣＵ出力電圧）とに基づき、電動機１０１の要求電力を供給するために発電機１０７が発電すべき出力値であるＭＯＴ要求発電出力値を導出する（ＭＯＴ要求発電出力値導出ブロック３１）。
　蓄電器１１３には、目標とするＳＯＣ（目標ＳＯＣ）が設定されており、現在のＳＯＣが目標ＳＯＣを下回っている場合には充電を行うことが望ましい。従って、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３の現在のＳＯＣに基づき、目標ＳＯＣに到達させるのに必要な充電量に対応する要求充電出力値を導出する（要求充電出力値導出ブロック３２）。そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＭＯＴ要求発電出力値と要求充電出力値を加算することにより、要求発電出力値を導出する（要求発電出力値導出ブロック３３）。
　マネジメントＥＣＵ１１９は、導出された要求発電出力値に基づき、内燃機関１０９の回転数に関するＢＳＦＣ（Brake Specific Fuel Consumption：正味燃料消費率）マップを検索して、要求発電出力値に対応する内燃機関１０９の回転数目標値を導出する（ＥＮＧ回転数目標値導出ブロック３４）。このＥＮＧ回転数目標値は、要求発電出力値に対応する最も燃費効率のよい回転数であるが、内燃機関１０９は吸入空気量に応じて燃料噴射量が一義的に定まるため、内燃機関１０９の回転数がＥＮＧ回転数目標値と一致するように制御するのは困難である。そこで、ジェネレータＥＣＵ１２７によって、内燃機関１０９の不図示のクランク軸と接続されている発電機１０７の回転数やトルクの制御を行ない、発電機１０７の発電量を調整することによって、内燃機関１０９の回転数の制御を行う。従って、ＥＮＧ回転数目標値を発電機１０７の回転数に変換し（ＧＥＮ回転数変換ブロック３５）、発電機１０７の回転制御を行ない（ＧＥＮ回転制御ブロック３６）、ＧＥＮトルク指令をジェネレータＥＣＵ１２７に送る（ＧＥＮトルク指令ブロック３７）。
　また、マネジメントＥＣＵ１１９は、導出された要求発電出力値に基づき、内燃機関１０９のトルクに関するＢＳＦＣ（Brake Specific Fuel Consumption）マップを検索して、要求発電出力値に対応する内燃機関１０９のトルク目標値を導出する（ＥＮＧトルク目標値導出ブロック３８）。このＥＮＧトルク目標値に基づき、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＥＮＧトルク指令をエンジンＥＣＵ１２５に送る（ＧＥＮトルク指令ブロック３９）。そしてマネジメントＥＣＵ１１９は、導出されたトルク目標値と、現在の内燃機関１０９の回転数、これらに基づく吸入空気量推定値に基づき、スロットルの開度の演算を行う（ＴＨ開度演算ブロック４０）。そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、導出されたスロットル開度指令（ＴＨ開度指令ブロック４１）に基づき、ＤＢＷ（ドライブ・バイ・ワイヤ）制御を行う（ＤＢＷブロック４２）。
　図２に戻って、ＥＮＧ始動判断ブロック１４によるＥＮＧ始動要求がない場合には、内燃機関１０９を始動させずに、蓄電器１１３の電力を電動機１０１に供給することによってＥＶ走行モードで走行する。従って、内燃機関１０９および発電機１０７の制御は行われない。
　また、ＥＮＧ始動要求の有無に関わらず、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＭＯＴ要求トルク導出ブロック１１で導出された要求トルクＴに基づいて、電動機１０１に対するトルク指令をモータＥＣＵ１２１に送る（ＭＯＴトルク指令部１６）。モータＥＣＵ１２１は、ＭＯＴトルク指令に基づいて、電動機１０１を制御する。
　図５は、ＥＮＧ始動判断部１４の詳細な構成を示す説明図である。ここでマネジメントＥＣＵ１１９は、後述する条件のうち１つでも満たされた場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断する（ＥＮＧ始動要求ブロック５７）。以後、これらの条件について詳細に説明する。
　まず、エアコンや暖房等の空調要求がある場合には、蓄電器１１３の電力が多く消費されるとともに、暖房は内燃機関１０９が発生する熱を利用するために内燃機関１０９を始動させる必要性が高い。従って、エアコンや暖房等の空調要求があった場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断される（空調要求判断ブロック５１）。
　また、蓄電器１１３のＳＯＣが極めて低い場合には、蓄電器１１３から十分な出力を得ることができないためにＥＶ走行モードで走行することが困難であり、内燃機関１０９を駆動して充電を行う必要性が高い。従って、蓄電器１１３のＳＯＣが所定のしきい値Ｓｔｈよりも低い場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断される（低ＳＯＣ判断ブロック５２）。この場合、内燃機関１０９の始動と停止の頻発を防ぐために、一定のヒステリシス幅を有するしきい値によって判断が行われる。
　また、車両が一定以上の高車速で走行している場合には車両の要求駆動力が高く、ＥＶ走行モードでの走行が困難であり、内燃機関１０９を始動させてシリーズ走行を行う必要性が高い。従って、車速が所定のしきい値Ｖｔｈを超えて高い場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断される（高車速判断ブロック５３）。この場合にも、内燃機関１０９の始動と停止の頻発を防ぐために、一定のヒステリシス幅を有するしきい値によって判断が行われる。
　上記した条件のいずれにも該当しない場合であっても、燃費に関する走行モード適合推定と、運転者の加速意志に関する加速意志推定とからファジー判定を行い（ファジー判定ブロック５４）、ＥＶ走行モードよりもシリーズ走行モードの方が適していると判断される場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断される。以下、このファジー判定について、詳細に説明する。
　図６は、ファジー判定ブロック５４における走行モード適合推定を示す説明図である。まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度に基づき、蓄電器１１３の出力可能最大値ＰＵおよび燃費低減出力上限値ＰＬを設定する。
　蓄電器１１３の出力可能最大値ＰＵは、蓄電器１１３が供給可能な電力の上限値であり、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度に応じて変化する。従って、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度のそれぞれに基づき蓄電器１１３が供給可能な最大電力を導出して、これらの値のうち小さい方の値を蓄電器１１３の出力可能最大値ＰＵとして設定する（出力可能最大値設定ブロック６１）。尚、蓄電器１１３のＳＯＣと温度に応じて蓄電器１１３が供給可能な最大電力に関するデータは、予め実験を通じて求められるとともに不図示のメモリ等に格納されている。
　これに対し、燃費低減出力上限値ＰＬは、ＥＶ走行モードで走行した方が燃費の向上に寄与する領域と、バッテリ入出力ゼロモードで走行した方が燃費の向上に寄与する領域との境界の値である。この値は、以下の方法により設定される。
　ＥＶ走行モードにおいては、蓄電器１１３の電力を電動機１０１に供給することにより車両が走行する。このとき、蓄電器１１３の直流電圧を第１インバータ１０３で交流電圧に変換する際に損失が生じ、電動機１０１の駆動においても損失が生じる。また、蓄電器１１３の電力を供給すると蓄電器１１３のＳＯＣが減少するが、ここで減少したＳＯＣは、将来のいずれかの時点において、内燃機関１０９の動力により発電を行い、元の値まで戻す必要がある。このような場合に内燃機関１０９の動力により発電機１０７が発電する際にも損失が発生する。従って、ＥＶ走行モードで発生する全損失ＬＥＶは、蓄電器１１３から電動機１０１に電力を供給する際に発生する損失、電動機１０１を駆動する際に発生する損失、および、後に発電機１０７により発電する際に発生する損失の和からなる。
　これに対し、バッテリ入出力ゼロモードでは、内燃機関１０９の動力によって、発電機１０７が要求電力分のみを発電し、その電力によって電動機１０１が駆動されて、車両が走行する。内燃機関１０９の動力により発電機１０７が発電する際や、電動機１０１を駆動する際には、それぞれ損失が発生する。従って、バッテリ入出力ゼロモードで発生する全損失ＬＳＥは、発電機１０７による発電の際に発生する損失、および、電動機１０１を駆動する際に発生する損失の和からなる。
　マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度のそれぞれに基づき、ＥＶ走行モードで発生する全損失ＬＥＶが、バッテリ入出力ゼロモードで発生する全損失ＬＳＥを超えない範囲内での、蓄電器１１３の出力上限値を導出し、これらの値のうち小さい方の値を燃費低減出力上限値ＰＬとして設定する（燃費低減出力上限値設定ブロック６２）。尚、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度に応じたＬＥＶがＬＳＥを超えない範囲内での出力の上限値に関するデータは、予め実験を通じて求められるとともに不図示のメモリ等に格納されている。
　図７は、出力可能最大値ＰＵおよび燃費低減出力上限値ＰＬを示す説明図である。同図において、横軸は車速（ｋｍ／ｈ）、縦軸は駆動力（Ｎ）を示す。尚、図中の符号Ｒ／Ｌは平地での走行抵抗を示す。
　要求電力Ｐ＞出力可能最大値ＰＵであるとき、すなわち、図７中の領域（Ｃ）では、蓄電器１１３のみによって要求電力Ｐを供給することが不可能である。従って、領域（Ｃ）においてはＥＶ走行モードで走行できず、内燃機関１０９を始動させることによって、シリーズ走行で走行するように制御を行う。
　要求電力Ｐ＜燃費値低減出力上限値ＰＬであるとき、すなわち、図７中の領域（Ａ）では、要求電力Ｐがそれ程大きくないため、それに応じて蓄電器１１３の電力消費もあまり大きくなく、また、後で発電すべき電力もあまり大きくない。従って、それぞれで発生する損失もあまり大きくならず、ＬＥＶ＜ＬＳＥとなる。従って、領域（Ａ）においてはＥＶ走行モードで走行することが燃費の面から好ましいので、内燃機関１０９を始動させずにＥＶ走行モードで走行するように制御を行う。
　燃費値低減出力上限値ＰＬ≦要求電力Ｐ≦出力可能最大値ＰＵであるとき、すなわち領域（Ｂ）においては、要求電力Ｐが出力可能最大値ＰＵを超えないため、蓄電器１１３の電力のみによっても要求電力Ｐを供給することができるので、ＥＶ走行モードで走行することが可能である。しかしながら、要求電力Ｐが比較的大きいため、蓄電器１１３の電力消費も比較的大きくなり、また、後で発電すべき電力も比較的大きくなるので、ＬＥＶ≧ＬＳＥとなる。このため、領域（Ｂ）においては、シリーズ走行モードで走行することが、燃費の観点からは望ましい。しかしながら、要求電力Ｐ≧ＰＬとなった場合に直ちに内燃機関１０９を始動させるのでは、制御の切替が頻発してしまうおそれがある。そこで、燃費値低減出力上限値ＰＬ≦要求電力Ｐ≦出力可能最大値ＰＵである場合には、マネジメントＥＣＵ１１９はファジー推論を行う。
　図６に戻って、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３の出力可能最大値ＰＵおよび燃費低減出力上限値ＰＬから、走行モード適合推定メンバシップ関数を設定する。そして以下の言語的制御ルールから、現在の要求電力Ｐに対する走行モード適合度が導出される（走行モード適合度導出ブロック６３）。
＜言語的制御ルール＞
（１）ＭＯＴ要求電力がＰＬよりも小さいならばシリーズ走行適合度は小
（２）ＭＯＴ要求電力がＰＵよりも大きいならばシリーズ走行適合度は大
　図８は、ファジー判定ブロック５４における加速意志推定を示す説明図である。まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、アクセルペダル開度ＡＰの微分値を算出する。この微分値を不図示のローパスフィルタに通すことによって、アクセルペダル開度の時間的変化率ΔＡＰが算出される（ΔＡＰ導出ブロック７１）。そして、予め設定されたΔＡＰに関する加速意志推定メンバシップ関数と、以下の言語的制御ルールから、現在のΔＡＰに対する加速意志推定値が導出される（加速意志推定値導出ブロック７２）。尚、値ｐ，ｑは、実験を通じて適宜設定される。
＜言語的制御ルール＞
（１）ΔＡＰがｐよりも小さいならば加速意志は小
（２）ΔＡＰがｑよりも大きいならば加速意志は大
　図９は、ファジー判定ブロック５４によるＥＮＧ始動要求度合の導出を示す説明図である。マネジメントＥＣＵ１１９は、走行モード適合度および加速意志推定値の重心演算を行い（重心演算ブロック８１）、ＥＮＧ始動要求度合を導出する（ＥＮＧ始動要求度合導出ブロック８２）。このＥＮＧ始動要求度合は、－１～１の間の任意の値を有する。
　図５に戻って、マネジメントＥＣＵ１１９は、ファジー判定ブロック５４により導出されたＥＮＧ始動要求度合の積分を行う（積分ブロック５５）。ＥＮＧ始動要求度合の積分は、積分値が０～１の間の値をとるように行われる。導出された積分値が所定のしきい値Ｉｔｈよりも高い場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断する（積分値判断ブロック５６）。この場合にも、内燃機関１０９の始動と停止の頻発を防ぐために、所定のヒステリシス幅を有するしきい値によって判断を行う。ＥＮＧ始動要求度合の積分値を用いることにより、要求電力やアクセルペダル開度の増減が一時的なものではなく、持続的なものである場合にのみ内燃機関１０９の始動要求を判断することができるので、内燃機関１０９の始動と停止の頻発をさらに防ぐことが可能となる。
　以下、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作に関して詳細に説明する。図１０は、本実施形態に係るハイブリッド車両１の制御装置の動作を示すフローチャートである。まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求駆動力Ｆを導出し（ステップＳ１）、要求駆動力Ｆに基づいて電動機１０１の要求トルク（ＭＯＴ要求トルク）Ｔを導出する（ステップＳ２）。次いで、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＭＯＴ要求トルクＴ、ＭＯＴ回転数、およびＶＣＵ出力電圧に基づいて、電動機１０１の要求電力（ＭＯＴ要求電力）Ｐを導出する（ステップＳ３）。このＭＯＴ要求電力Ｐに基づき、マネジメントＥＣＵは内燃機関１０９を始動するかどうかの判断（ＥＮＧ始動判断）を行う（ステップＳ４）。
　図１１は、ＥＮＧ始動判断の動作を示すフローチャートである。内燃機関１０９を始動するかどうかを判断するにあたって、マネジメントＥＣＵ１１９は、エアコンや暖房等の空調要求があるかどうかを判断する（ステップＳ１１）。空調要求がないと判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＳＯＣ（バッテリＳＯＣ）が所定のしきい値Ｓｔｈよりも低いかどうかを判断する（ステップＳ１２）。
　ステップＳ１２で、バッテリＳＯＣ≧Ｓｔｈであると判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９は、車速が所定のしきい値Ｖｔｈよりも高いかどうかを判断する（ステップＳ１３）。尚、制御の切替が頻発することを防止するため、これらのしきい値Ｓｔｈ、Ｖｔｈは一定のヒステリシス幅を有するように設定されている。車速≦Ｖｔｈであると判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９はファジー判定を行う（ステップＳ１４）。
　ステップＳ１１で空調要求があると判断された場合、ステップＳ１２でバッテリＳＯＣ＜Ｓｔｈと判断された場合、またはステップＳ１３で車速＞Ｖｔｈであると判断された場合には、マネジメントＥＣＵ１１９はＥＮＧ始動要求があるものとして次の処理に進む（ステップＳ１５）。
　図１２は、ＥＮＧ始動判断中に行なわれるファジー判定の動作を示すフローチャートである。まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３の温度およびＳＯＣに基づき、蓄電器１１３の出力可能最大値ＰＵおよび燃費低減出力上限値ＰＬを導出する（ステップＳ２１）。そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求電力Ｐが出力可能最大値ＰＵよりも大きいかどうかを判断する（ステップＳ２２）。電動機１０１の要求電力Ｐ≦ＰＵであると判断された場合には、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＭＯＴ要求電力Ｐが燃費低減出力上限値ＰＬよりも小さいかどうかを判断する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３で、電動機１０１の要求電力Ｐ＜燃費低減出力上限値ＰＬであると判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＥＮＧ始動要求がないものとしてファジー判定を終了する。
　ステップＳ２３で、電動機１０１の要求電力Ｐ≧燃費低減出力上限値ＰＬと判断された場合、すなわち、燃費低減出力上限値ＰＬ≦ＭＯＴ要求電力Ｐ≦出力可能最大値ＰＵである場合には、マネジメントＥＣＵ１１９は、出力可能最大値ＰＵおよび燃費低減出力上限値ＰＬから、走行モード適合推定メンバシップ関数を設定する。そしてマネジメントＥＣＵ１１９は、走行モード適合推定メンバシップ関数および電動機１０１の現在の要求電力Ｐに基づいてファジー推論を行い、電動機１０１の現在の要求電力Ｐに対する走行モード適合度を導出する（ステップＳ２４）。
　次に、マネジメントＥＣＵ１１９は、アクセルペダル開度の時間的変化率ΔＡＰに関する加速意志推定メンバシップ関数および現在のΔＡＰに基づいてファジー推論を行い、現在のΔＡＰに対する加速意志推定値を導出する（ステップＳ２５）。そしてマネジメントＥＣＵ１１９は、導出された走行モード適合度および加速意志推定値の重心演算を行うことにより、ＥＮＧ始動要求度合を導出する（ステップＳ２６）。
　次にマネジメントＥＣＵ１１９は、ＥＮＧ始動要求度合の積分を行う（ステップＳ２７）。そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＥＮＧ始動要求度合の積分値が所定のしきい値Ｉｔｈ以上であるかどうかを判断する。尚、制御の切替が頻発することを防止するため、しきい値Ｉｔｈは一定のヒステリシス幅を有するように設定されている。ステップＳ２７において積分値＜Ｉｔｈであると判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＥＮＧ始動要求がないものとしてファジー判定を終了する。ステップＳ２２において電動機１０１の要求電力Ｐ＞ＰＵと判断された場合、またはステップＳ２８において積分値≧Ｉｔｈであると判断された場合には、マネジメントＥＣＵ１１９はＥＮＧ始動要求があるものとして次の処理に進む。
　図１０に戻って、マネジメントＥＣＵ１１９は、ステップＳ４のＥＮＧ始動判断によって、ＥＮＧ始動要求があったかどうかを判断する（ステップＳ５）。ステップＳ５でＥＮＧ始動要求がないと判断された場合には、内燃機関１０９を始動させずにＥＶ走行モードで走行を行うため、要求トルクＴに基づき、電動機１０１の制御が行われる（ステップＳ７）。これに対し、ステップＳ５でＥＮＧ始動要求があると判断された場合には、内燃機関１０９を始動させてシリーズ走行モードで車両を走行させるため、内燃機関１０９および発電機１０７の制御が行われる（ステップＳ６）。同時に、要求トルクＴに基づき、電動機１０１の制御が行われる（ステップＳ７）。
　以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、蓄電器１１３の状態に応じて設定される出力可能最大値ＰＵを電動機１０１の要求電力が超える場合には、内燃機関１０９を始動させるので、所望の要求電力を確保することができるとともに、蓄電器１１３が過放電になるのを防止することができる。また、バッテリ入出力ゼロモードで走行する場合に比べてＥＶ走行モードで走行する方が燃費が向上する要求電力の最大値である燃費低減出力上限値ＰＬを設定し、燃費低減出力上限値ＰＬに基づいて内燃機関１０９を始動させるかどうかを判断するので、燃費をさらに向上させることができる。また、蓄電器１１３のＳＯＣや温度によっては出力可能な電力が減少することを考慮し、蓄電器１１３の状態に基づいて燃費低減出力上限値ＰＬを設定するため、蓄電器１１３が過放電になるのを防止することができる。
　また、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、電動機１０１の要求電力が、燃費低減出力上限値ＰＬと出力可能最大値ＰＵとの間にある場合には、電動機１０１の要求電力と運転者の加速意志とに基づいてファジー推論を行うことにより、内燃機関１０９を始動させるかどうかが判断される。これにより、蓄電器１１３の出力不足による駆動力不足のおそれがなくなるとともに、内燃機関１０９の不必要な作動を防止することができる。またＥＮＧ始動要求度合を積分することにより、車両の走行状態の持続性を判断することができるので、内燃機関１０９が不必要に作動することがなくなり、運転者の意志を汲んだ、より的確な制御が可能となる。
（第１変形例）
　上記した実施形態において、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度に基づき、走行モード適合メンバシップ関数を設定しているが、走行モード適合メンバシップ関数は、内燃機関１０９の冷却水の温度や補機１１７の消費電力などに基づいて補正することができる。
　例えば、内燃機関１０９の冷却水の温度が低い場合には、内燃機関１０９の暖機を促進する必要性が高いため、内燃機関１０９を早く始動させてシリーズ走行モードで走行することが望ましい。従って、内燃機関１０９の冷却水の温度が低い場合には、シリーズ走行適合度が高く導出されやすいように、走行モード適合メンバシップ関数を補正する。この補正は、内燃機関１０９の冷却水の温度が所定値より低い場合に燃費低減出力上限値ＰＬから所定値をマイナスすることや、内燃機関１０９の冷却水の温度に応じた値を燃費低減出力上限値ＰＬからマイナスすること等、任意の方法により行われる。このように走行モード適合推定メンバシップ関数の補正を行うことにより、内燃機関１０９の冷却水の温度が低い場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断されやすくなる。
　また、内燃機関１０９の冷却水の温度が高い場合には、内燃機関１０９を休ませて冷却水の温度を低下させる必要性が高いため、内燃機関１０９を始動させずにＥＶ走行モードで走行することが好ましい。従って、内燃機関１０９の冷却水の温度が高い場合には、シリーズ走行適合度が低く導出されやすいように走行モード適合メンバシップ関数を補正する。この補正は、内燃機関１０９の冷却水の温度が所定値より高い場合に燃費低減出力上限値ＰＬに所定値をプラスすることや、内燃機関１０９の冷却水の温度に応じた値を燃費低減出力上限値ＰＬにプラスすること等、任意の方法により行われる。このように走行モード適合推定メンバシップ関数の補正を行うことにより、内燃機関１０９の冷却水の温度が高い場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断されにくくなり、ＥＶ走行モードを継続しやすくなる。
　また、補機１１７により消費される電力が大きい場合には、内燃機関１０９を早めに始動させることによって蓄電器１１３の充電を行うことが好ましい。従って、補機１１７により消費される電力が大きい場合には、シリーズ走行適合度が高く導出されやすいように走行モード適合メンバシップ関数を補正する。この補正は、補機１１７の消費電力が所定値より低い場合に燃費低減出力上限値ＰＬから所定値をマイナスすることや、補機１１７の消費電力に応じた値を燃費低減出力上限値ＰＬからマイナスすること等、任意の方法により行われる。これにより、走行モード適合推定メンバシップ関数が補正されてＥＮＧ始動要求度合が高く導出されやすくなるため、早めに内燃機関１０９を始動させて発電でき、要求電力を確保することができる。
（第２変形例）
　また、上記した実施形態においては、マネジメントＥＣＵ１１９は、アクセルペダル開度の時間的変化率ΔＡＰに基づき加速意志推定メンバシップ関数を設定しているが、加速意志推定メンバシップ関数は、燃費優先を指示するエコスイッチや、シフトレンジの設定に基づいて補正することができる。
　例えばエコスイッチがＯＮになっている場合には、運転者が燃費優先の走行を希望していると判断されるため、内燃機関１０９を始動させずにＥＶ走行モードで走行することが好ましい。従って、運転者が燃費優先の走行を希望していると判断されると判断される場合には、加速意志判定の感度を下げるように、加速意志推定メンバシップ関数をプラス補正する。
　また、例えばシフトレンジがスポーツモードに設定されている場合には、運転者が加速を優先した走行を希望していると判断されるため、内燃機関１０９を早く始動させてシリーズ走行モードで走行することが望ましい。従って、運転者が加速を優先した走行を希望していると判断される場合には、加速意志判定の感度を上げるように、加速意志推定メンバシップ関数をマイナス補正する。このように加速意志推定メンバシップ関数を補正することにより、運転者の意志を考慮してドライバビリティを向上させることができ、また、燃費をさらに向上させることができる。
（第３変形例）
　また、上記した実施形態において、車両の走行状態によっては、内燃機関１０９により直接駆動輪ＤＷ、ＤＷを駆動するエンジン走行モードで走行する方が、シリーズ走行モードで走行する場合よりも損失が少なくなる場合がある。このような場合には、マネジメントＥＣＵ１１９によりクラッチ１１５を接続して、シリーズ走行モードからエンジン走行モードへと切替えることにより、効率の良い運転を行うことが可能となる。
　エンジン走行モードにおいては、クラッチ１１５を接続することにより内燃機関１０９が駆動輪ＤＷ，ＤＷの駆動軸と接続される。内燃機関１０９が駆動輪ＤＷ，ＤＷと接続されると、減速比等のレシオの設定に制限があるため、燃費のよい運転点で内燃機関１０９を運転できずに損失が発生し、また、機械的損失も発生する。
　一方、バッテリ入出力ゼロモードにおいては、内燃機関１０９は燃費の良い運転点で運転することが可能であるが、発電機１０７により発電した電力を第２インバータ１０５、第１インバータ１０３を介して電動機１０１に供給する過程において電気的損失が発生する。
　そこで、第３変形例においては、エンジン走行モードで発生する全損失と、バッテリ入出力ゼロモードで発生する全損失を、予め実験を通じて求めておく。そして、エンジン走行モードで発生する全損失が、バッテリ入出力ゼロモードで発生する全損失よりも小さくなる場合、すなわち、エンジン走行モードで走行した方がシリーズ走行モードで走行するよりも燃費がよいと判断される場合には、マネジメントＥＣＵ１１９によりクラッチ１１５を接続し、エンジン走行モードでの走行を行う。これにより、シリーズ走行モードからエンジン走行モードへと速やかに移行することができるので、燃費をさらに向上させることができる。
　尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。
１０１　電動機(MOT)
１０７　発電機(GEN)
１０９　多気筒内燃機関(ENG)
１１３　蓄電器(BATT)
１１５　ロックアップクラッチ
１１７　補機（ACCESSORY）
１１９　マネジメントＥＣＵ（MG ECU）

Claims (11)

  1. 　内燃機関と、電動機と、前記内燃機関の動力によって発電する発電機と、前記電動機又は前記発電機によって発電された電力を蓄電して前記電動機に電力を供給する蓄電器と、
    を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
    　前記ハイブリッド車両は、前記蓄電器の電力のみにより前記電動機を駆動するＥＶ走行モードと、前記内燃機関の動力により前記発電機によって発電される電力により前記電動機を駆動するシリーズ走行モードと、により走行可能であり、
    　車速およびアクセルペダル開度に基づき前記電動機の要求駆動力を導出する要求駆動力導出部と、
    　前記要求駆動力および前記電動機の回転数に基づき要求電力を導出する要求電力導出部と、
    　前記蓄電器の状態に基づいて前記蓄電器の出力可能最大値を設定する出力可能最大値設定部と、
    　前記要求電力に基づいて前記内燃機関の始動を判断する内燃機関始動判断部と、を備え、
    　前記内燃機関始動判断部は、前記要求電力が前記出力可能最大値を超える場合に、前記内燃機関を始動させてシリーズ走行モードで走行するよう制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 　前記シリーズ走行モードは、前記要求電力分のみを前記発電機により発電して前記電動機に供給するバッテリ入出力ゼロモードを含み、
    　前記蓄電器の状態に基づいて設定値を設定する設定値設定部を備え、
    　前記設定値は、前記出力可能最大値よりも小さい値であるとともに、｛（ＥＶ走行モードで走行する際に発生する損失）＋（ＥＶ走行モードで消費した電力を発電する際に発生する損失）｝＜（バッテリ入出力ゼロモードで発生する損失）を満たす出力の上限値であり、
    　前記内燃機関始動判断部は、前記要求電力が前記設定値以上かつ前記出力可能最大値以下である場合に、車両の走行状態に応じて前記内燃機関を始動させてシリーズ走行モードで走行するよう制御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両の制御装置。
  3. 　前記出力可能最大値および前記設定値は、前記蓄電器の残容量または前記蓄電器の温度に基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  4. 　前記出力可能最大値および前記設定値は、前記蓄電器の残容量と前記蓄電器の温度のそれぞれに基づいて導出される値のうち、小さい方の値により設定されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  5. 　前記出力可能最大値および前記設定値は、前記蓄電器の残容量が小さくなるに従って小さく設定されることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  6. 　前記出力可能最大値および前記設定値は、前記蓄電器の温度が低くなるに従って小さく設定されることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  7. 　要求電力について設定された第１のメンバシップ関数からファジー推論を行い、前記出力可能最大値と前記設定値との間における第１の適合度を導出する第１の適合度導出部と、
    　アクセルペダル開度の変化量について設定された第２のメンバシップ関数からファジー推論を行い、第２の適合度を導出する第２の適合度導出部と、
    　前記第１の適合度および前記第２の適合度に基づいて前記内燃機関の始動要求度合を導出する始動要求度合導出部と、を備え、
    　前記内燃機関始動判断部は、前記要求電力が前記設定値以上かつ前記出力可能最大値以下である場合には、前記始動要求度合を積分した積分値が所定値を超えた場合に、前記内燃機関を始動させてシリーズ走行モードで走行するよう制御することを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  8. 　前記内燃機関の冷却水の温度に応じて、前記第１のメンバシップ関数が補正されることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  9. 　補機により消費される電力量に応じて、前記第１のメンバシップ関数が補正されることを特徴とする請求項７または８に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  10. 　運転者の加速意志を判断する加速意志判断部を備え、
    　前記加速意志が高いと判断された場合には前記第２のメンバシップ関数がプラス補正され、
    　前記加速意志が低いと判断された場合には前記第２のメンバシップ関数がマイナス補正されることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  11. 　前記ハイブリッド車両は、前記内燃機関と前記電動機の間に設けられたクラッチを接続することによって、前記内燃機関の動力により車輪を駆動するエンジン走行モードで走行可能であり、
    　前記クラッチの断接続を行うクラッチ断接部を備え、
    　前記クラッチ断接部は、シリーズ走行モードで発生する損失がエンジン走行モードで発生する損失よりも大きい場合に、前記クラッチを接続し、シリーズ走行モードからエンジン走行モードに切替えることを特徴とする請求項２から請求項１０のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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