WO2014042007A1 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

　ハイブリッド車両は、蓄電器と、内燃機関と、発電機と、電動機と、車両の走行を制御する制御装置とを備える。制御装置は、蓄電器の充電率と車両の制動力とに応じて、回生エネルギーの利用形態を、回生エネルギーを蓄電器に充電する第１形態、内燃機関を負荷とした発電機の駆動に回生エネルギーを消費する第２形態、及び回生エネルギーの一部を蓄電器に充電すると共に残りを発電機の駆動に消費する第３形態のいずれかに決定する。

Description

ハイブリッド車両

　本発明は、ハイブリッド車両に関する。

　ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のために用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。パラレル方式のＨＥＶは、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の駆動力によって走行する。上記両方式を複合したシリーズ／パラレル方式のＨＥＶも知られている。当該方式では、車両の走行状態に応じてクラッチを開放又は締結する（断接する）ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。

　上記ＨＥＶでは、エンジンブレーキ相当の制動力を得るために、減速時に電動機を発電機として動作させる回生制動が利用される。回生制動時に得られる回生エネルギーは、走行中の車両が必要とする制動力のために発生するため、その発生量を制御することはできない。また、回生エネルギーは蓄電器の充電に利用されるが、満充電状態の蓄電器は回生エネルギーを吸収することができない。

　図２０は、特許文献１に記載のハイブリッド自動車における回生エネルギー吸収装置のブロック図である。図２０に示す回生エネルギー吸収装置では、電子制御ユニット４がブレーキスイッチ９からの信号により回生制動時であることを検出する。そして、回生制動時には、インバータ６を制御して、モータ７において発生する回生エネルギーをバッテリ５の充電に用いるが、バッテリ５の電圧を電圧計１２によって検出し、これが所定値以上であった場合には、エンジン１への燃料供給を停止させると共にインバータ６を動作させ、回生エネルギーによってジェネレータ２をエンジン１を負荷として回転するモータとして動作させ、これによって回生エネルギーを吸収する。

日本国特開平４－３２２１０５号公報

　上記説明した特許文献１に記載の回生エネルギー吸収装置を搭載したハイブリッド自動車では、バッテリ５の電圧が所定値未満であれば回生エネルギーがバッテリ５の充電に用いられ、所定値以上であればエンジン１を負荷としてジェネレータ２を駆動することで回生エネルギーが吸収される。このため、特許文献１では、過大な回生エネルギーによるバッテリ５の過充電を防止することができると共に、効果的な制動力の確保を実現できる、と説明されている。

　しかし、当該ハイブリッド自動車の減速中におけるバッテリ５の電圧が所定値を跨ぐ時、回生エネルギーの吸収方法が変わるため、運転者の減速度フィーリングが一定ではなくなる。例えば、バッテリ５の電圧が所定値以上の回生エネルギーの吸収率が所定値未満のときよりも低い場合、減速時にバッテリ５の電圧が上昇して所定値以上になると、運転者は制動力が突然低下したように感じるであろう。

　また、特許文献１に記載の回生エネルギー吸収装置を搭載したハイブリッド自動車では、バッテリ５の電圧が所定値以上であればエンジン１を負荷としてジェネレータ２を駆動することで回生エネルギーが吸収される。このとき、エンジン１の回転数は、回生エネルギー量に応じて変化すると思われる。したがって、例えば運転者が一定のブレーキ操作を行っていても、回生エネルギー量の変化によってエンジン１の回転数が揺動する状況が発生し得る。エンジン１の回転動作音が変化すると、運転者は減速度が変化したと錯覚する傾向にある。このため、運転者が一定のブレーキ操作を行っているときにエンジン１の回転数が揺動すると、運転者はエンジン１の回転動作音の変化に違和感を覚える。

　本発明の目的は、減速時に運転者に違和感を与えないハイブリッド車両を提供することである。

　上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明のハイブリッド車両は、当該ハイブリッド車両の駆動源である電動機に電力を供給する充電可能な蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器１１０１，２１０１）と、内燃機関（例えば、実施の形態での内燃機関１１０９，２１０９）と、前記内燃機関からの動力によって発電した電力を前記電動機又は前記蓄電器に供給する発電機（例えば、実施の形態での発電機１１１１，２１１１）と、前記蓄電器及び前記発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する前記電動機（例えば、実施の形態での電動機１１０７，２１０７）と、前記電動機及び前記内燃機関の少なくとも一方からの動力によって走行する前記ハイブリッド車両の走行を制御する制御装置（例えば、実施の形態でのマネジメントＥＣＵ１１１９，２１１９）と、を備え、前記制御装置は、前記蓄電器の充電率と前記ハイブリッド車両の制動力とに応じて、前記ハイブリッド車両における回生エネルギーの利用形態を、前記回生エネルギーを前記蓄電器に充電する第１形態（例えば、実施の形態での形態Ａ１，Ａ２）、前記内燃機関を負荷とした前記発電機の駆動に前記回生エネルギーを消費する第２形態（例えば、実施の形態での形態Ｂ１，Ｂ２）、及び前記回生エネルギーの一部を前記蓄電器に充電すると共に残りを前記発電機の駆動に消費する第３形態（例えば、実施の形態での形態Ｃ１，Ｃ２）のいずれかに決定する利用形態決定部（例えば、実施の形態での利用形態決定部１１５５）を有することを特徴としている。

　さらに、請求項２に記載の発明のハイブリッド車両では、前記利用形態決定部は、前記蓄電器の充電率が第１しきい値以上であるとき、前記ハイブリッド車両が減速中に前記第１形態で実現される前記ハイブリッド車両の制動力が前記第２形態で実現され得る前記ハイブリッド車両の制動力の限界よりも高ければ、前記回生エネルギーの利用形態を前記第３形態に決定し、前記制御装置は、前記回生エネルギーの利用形態が前記第３形態であるとき、前記蓄電器の充電率が上がるにつれ、前記回生エネルギーの利用比率として前記発電機の駆動に利用する分の割合が徐々に高くなるよう制御する利用比率制御部（例えば、実施の形態での利用比率制御部１１５７）を有することを特徴としている。

　さらに、請求項３に記載の発明のハイブリッド車両では、前記制御装置は、前記ハイブリッド車両が下り坂を減速して走行する際に、勾配に応じた制動力の増加制御を行い、前記蓄電器の充電率が前記第１しきい値以上であるとき、前記回生エネルギーの利用形態が前記第１形態に決定された前記ハイブリッド車両の前記増加制御される制動力は、前記第２形態で実現され得る前記ハイブリッド車両の制動力の限界以下に抑えられることを特徴としている。

　さらに、請求項４に記載の発明のハイブリッド車両では、下り坂での自然減速による制動力が異なる２つのシフトレンジを備え、前記利用形態決定部は、制動力が大きい方のシフトレンジが選択されているとき、前記回生エネルギーの利用形態を前記第３形態に決定することを特徴としている。

　さらに、請求項５に記載の発明のハイブリッド車両では、前記利用形態決定部は、前記蓄電器の充電率が前記第１しきい値よりも高い第２しきい値以上であるとき、前記回生エネルギーの利用形態を前記第２形態に決定することを特徴としている。

　さらに、請求項６に記載の発明のハイブリッド車両は、前記ハイブリッド車両の制動力を機械的に発生する制動部（例えば、実施の形態での機械ブレーキ２１１８）を備え、前記制御装置は、減速中の前記ハイブリッド車両における前記回生エネルギーの利用形態が前記第１形態であるとき、前記蓄電器の充電率が第１しきい値以上になると、前記ハイブリッド車両の制動力の内、前記制動部による制動分の割合を大きくして、前記第１形態による制動分を制限した後、前記回生エネルギーの利用形態を前記第２形態又は前記第３形態に変更することを特徴としている。

　さらに、請求項７に記載の発明のハイブリッド車両では、前記制御装置は、前記第１形態による制動分の制限時、前記制動部による制動分の割合を前記蓄電器の充電率の増加に応じて増やし、前記電動機で発生する回生エネルギー量を減らすことを特徴としている。

　さらに、請求項８に記載の発明のハイブリッド車両では、前記利用形態決定部は、前記電動機で発生する回生エネルギー量が０になれば、前記回生エネルギーの利用形態を前記第２形態に決定することを特徴としている。

　さらに、請求項９に記載の発明のハイブリッド車両では、前記利用形態決定部は、前記ハイブリッド車両における全制動力の所定割合が前記制動部によって得られる状態になれば、前記回生エネルギーの利用形態を前記第３形態に決定することを特徴としている。

　さらに、請求項１０に記載の発明のハイブリッド車両では、前記制御装置は、前記蓄電器の充電率が前記第１しきい値よりも高い第２しきい値に到達すると、前記第３形態における前記回生エネルギーの利用比率として前記発電機の駆動に利用する分の割合が徐々に高くなるよう制御することを特徴としている。

　さらに、請求項１１に記載の発明のハイブリッド車両では、前記制御装置は、前記蓄電器の充電率が前記第２しきい値よりも高い第３しきい値に到達すると、前記制動部による制動分の割合を大きくして、前記利用形態決定部は、前記回生エネルギーの利用形態を前記第２形態に決定することを特徴としている。

　さらに、請求項１２に記載の発明のハイブリッド車両では、前記回生エネルギーの利用形態が前記第２形態又は前記第３形態に変更された後の前記内燃機関の回転数は一定であることを特徴としている。

　さらに、請求項１３に記載の発明のハイブリッド車両では、前記利用形態決定部は、前記蓄電器の充電率が第１しきい値未満のとき、前記回生エネルギーの利用形態を前記第１形態に決定することを特徴としている。

　請求項１～５及び１３に記載の発明のハイブリッド車両によれば、蓄電器の充電状態にかかわらず、ハイブリッド車両の減速時に制動力の突然の変化等といった違和感を運転者に与えない。
　請求項３に記載の発明のハイブリッド車両によれば、下り坂の勾配に応じた制動力の増加制御が運転者に違和感を与えないよう行われる。
　請求項４に記載の発明のハイブリッド車両によれば、運転者に違和感を与える可能性が高いシフトレンジに限ることができる。
　請求項１及び６～１２に記載の発明のハイブリッド車両によれば、ハイブリッド車両の減速時に内燃機関の回転数が揺動しないため、運転者に違和感を与えない。
　請求項７に記載の発明のハイブリッド車両によれば、制動部による制動分の割合を徐々に増やすことができる。
　請求項９～１１に記載の発明のハイブリッド車両によれば、制動部による制動分の割合が２段階で変化するため、電動機での回生ブレーキによる制動から制動部による制動への単位時間当たりの変化率を小さくできる。その結果、運転者が違和感を覚えることなく車両が減速していく。
　請求項１２に記載の発明のハイブリッド車両によれば、運転者のブレーキ操作による制動力の影響を受けず内燃機関の回転数は一定であるため、運転者は違和感を覚えない。

シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 （ａ）～（ｃ）は、車両の減速時に行う電動機１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーの利用形態を示す図 減速時の車速ＶＰに対する走行加速度ＤＡの関係を示す図 車両のシフトレンジがＤレンジに設定されているとき及びＢレンジに設定されているときの蓄電器１１０１のＳＯＣと回生エネルギーの利用形態との関係の一例を示す図 マネジメントＥＣＵ１１１９の内部構成を示すブロック図 マネジメントＥＣＵ１１１９が有する利用形態決定部１１５５の動作を示す第１の実施例のフローチャート 車両のシフトレンジがＤレンジに設定されているとき及びＢレンジに設定されているときの蓄電器１１０１のＳＯＣと回生エネルギーの利用形態との関係の他の例を示す図 マネジメントＥＣＵ１１１９が有する利用形態決定部１１５５の動作を示す第２の実施例のフローチャート （ａ）は図１に示した車両が減速時にプロスマテック制御を行う際の車速ＶＰに対する走行加速度ＤＡの関係を示す図であり、（ｂ）は第２の実施形態の車両が減速時にプロスマテック制御を行う際の車速ＶＰに対する走行加速度ＤＡの関係を示す図 シリーズ／パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 （ａ）及び（ｂ）は、第３の実施形態の車両の減速時に行う電動機１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーの利用形態を示す図 第３の実施形態の車両が一定した減速走行時における、回生エネルギーの利用形態、蓄電器１０１のＳＯＣ、内燃機関１０９の回転数Ｎｅ、及び制動トルク比率の各時間推移の一例を示すグラフ マネジメントＥＣＵ１１９の内部構成を示すブロック図 車両が減速時の第３の実施形態のマネジメントＥＣＵ１１９の動作を示すフローチャート （ａ）～（ｃ）は、第４の実施形態の車両の減速時に行う電動機１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーの利用形態を示す図 第４の実施形態の車両が一定した減速走行時における、回生エネルギーの利用形態、蓄電器１０１のＳＯＣ、内燃機関１０９の回転数Ｎｅ、及び制動トルク比率の各時間推移の一例を示すグラフ 車両が減速時の第４の実施形態のマネジメントＥＣＵ１１９の動作を示すフローチャート シリーズ／パラレル方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図 特許文献１に記載のハイブリッド自動車における回生エネルギー吸収装置のブロック図

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
　図１は、シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すように、シリーズ／パラレル方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）は、蓄電器（BATT）１１０１と、コンバータ（CONV）１１０３と、第１インバータ（第１INV）１１０５と、電動機（Mot）１１０７と、内燃機関（ENG）１１０９と、発電機（GEN）１１１１と、第２インバータ（第２INV）１１１３と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）１１１５と、車速センサ１１１７と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）１１１９とを備える。なお、図１中の点線の矢印は値データを示し、実線は指示内容を含む制御信号を示す。

　蓄電器１１０１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。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。コンバータ１１０３は、蓄電器１１０１の直流出力電圧を直流のまま昇圧又は降圧する。第１インバータ１１０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電動機１１０７に供給する。また、第１インバータ１１０５は、電動機１１０７の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換する。

　電動機１１０７は、車両が走行するための動力を発生する。電動機１１０７で発生したトルクは、ギア１１１５及び駆動軸１１２１を介して駆動輪１１２３に伝達される。なお、電動機１１０７の回転子はギア１１１５に直結されている。また、電動機１１０７は、回生ブレーキ時には発電機として動作する。内燃機関１１０９は、発電機１１１１を駆動するために用いられる。

　発電機１１１１は、内燃機関１１０９の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機１１１１が発電した電力は、蓄電器１１０１に充電されるか、第２インバータ１１１３及び第１インバータ１１０５を介して電動機１１０７に供給される。第２インバータ１１１３は、発電機１１１１が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ１１１３によって変換された電力は、蓄電器１１０１に充電されるか、第１インバータ１１０５を介して電動機１１０７に供給される。

　ギア１１１５は、例えば５速相当の１段の固定ギアである。したがって、ギア１１１５は、電動機１１０７からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸１１２１に伝達する。車速センサ１１１７は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサ１１１７によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ１１１９に送られる。なお、車速ＶＰの代わりに、電動機１１０７の回転数が用いられても良い。

　マネジメントＥＣＵ１１１９は、車速ＶＰ、蓄電器１１０１の状態を示す残容量（ＳＯＣ：State of Charge）、車両の運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）、運転者のブレーキ操作に応じたブレーキペダル踏力（ＢＲＫ踏力）、及びシフトレンジ（「シフトポジション」ともいう）を示す各情報の取得、並びに、電動機１１０７、内燃機関１１０９及び発電機１１１１の各制御等を行う。

　マネジメントＥＣＵ１１１９は、車両の減速時に、当該車両の制動力を得るために電動機１１０７を回生制御する。このとき、マネジメントＥＣＵ１１１９は、電動機１１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーを、蓄電器１１０１の充電に利用する形態及び内燃機関１１０９を負荷とした発電機１１１１の駆動に利用する形態の内、少なくとも一つの形態で利用する。

　図２（ａ）～図２（ｃ）は、車両の減速時に行う電動機１１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーの利用形態を示す図である。特に、図２（ａ）は、蓄電器１１０１の充電に回生エネルギーを利用する際の形態を示す図である。図２（ｂ）は、内燃機関１１０９を負荷とした発電機１１１１の駆動に回生エネルギーを利用する際の形態を示す図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）に示した形態と図２（ｂ）に示した形態の双方を合わせて回生エネルギーを利用する際の形態を示す図である。なお、図２（ａ）～図２（ｃ）中の実線の矢印はトルクを示し、二重線の矢印は電力を示す。

　図２（ａ）に示す形態（以下「形態Ａ１」という）では、電動機１１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーが電気エネルギーとして蓄電器１１０１に充電される。すなわち、電動機１１０７で発生した回生電力が蓄電器１１０１に充電される。また、図２（ｂ）に示す形態（以下「形態Ｂ１」という）では、フューエルカットされた内燃機関１１０９を負荷とした発電機１１１１の駆動に回生エネルギーが消費される。このとき、発電機１１１１ではエネルギー変換損失が発生し、内燃機関１１０９は熱エネルギー及び運動エネルギーを出力する。また、図２（ｃ）に示す形態（以下「形態Ｃ１」という）では、回生エネルギーの一部が蓄電器１１０１に充電されると共に残りが発電機１１１１の駆動に消費される。但し、回生エネルギーの充電と消費の比率は、蓄電器１１０１のＳＯＣに応じて異なる。

　マネジメントＥＣＵ１１１９は、車両の減速時に電動機１１０７で発生した回生エネルギーを図２（ａ）～図２（ｃ）に示したどの形態で利用するかを、減速時の車両の走行状態及び蓄電器１１０１のＳＯＣに応じて決定する。なお、車両の走行状態は、そのときの車速ＶＰ及び走行加速度ＤＡによって決定される。走行加速度ＤＡは、マネジメントＥＣＵ１１１９が車速ＶＰを時間微分することで算出される。

　図３は、減速時の車速ＶＰに対する走行加速度ＤＡの関係を示す図である。図３には、減速時の車速ＶＰに対して実現される３つの走行加速度ＤＡ（減速度）が一点鎖線、二点鎖線及び太実線で示されている。一点鎖線は、車両のシフトレンジがＤ（ドライブ）レンジに設定されているときの自然減速による走行加速度を示す。二点鎖線は、車両のシフトレンジがＢ（ブレーキ）レンジに設定されているときの自然減速による走行加速度を示す。太実線は、車両のシフトレンジがＤレンジ及びＢレンジのどのレンジに設定されているにかかわらず、回生制御された電動機１１０７で発生した回生エネルギーが発電機１１１１の駆動に消費される図２（ｂ）に示した形態Ｂ１のときに得られる減速度の限界を示す。なお、走行加速度ＤＡが負の向きに高い、すなわち、減速度が高いことは、車両の制動力が大きいことに等しい。

（第１実施例）
　図４は、車両のシフトレンジがＤレンジに設定されているとき及びＢレンジに設定されているときの蓄電器１１０１のＳＯＣと回生エネルギーの利用形態との関係の一例を示す図である。以下、第１実施例として、図２（ａ）～図４を参照して、車両が減速時に電動機１１０７で発生した回生エネルギーの利用形態の選択について、Ｄレンジが設定されている場合とＢレンジが設定されている場合に分けて説明する。

（Ｄレンジが設定されている場合）
　図３に示すように、一点鎖線は、どの車速ＶＰにおいても太実線より減速度が低い。したがって、車両のシフトレンジがＤレンジに設定されているときの減速時、マネジメントＥＣＵ１１１９は、蓄電器１１０１のＳＯＣが図４に示した第１しきい値ｔｈ１未満であれば、図２（ａ）に示した形態Ａ１となるよう制御する。具体的には、マネジメントＥＣＵ１１１９は、図１に示した第２インバータ１１１３を動作させないことで発電機１１１１を駆動しないと共に、コンバータ１１０３を動作させる。一方、蓄電器１１０１のＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１以上であれば、マネジメントＥＣＵ１１１９は、図２（ｂ）に示した形態Ｂ１となるよう制御する。具体的には、マネジメントＥＣＵ１１１９は、第２インバータ１１１３を作動して発電機１１１１を駆動すると共に、コンバータ１１０３を動作させない。

（Ｂレンジが設定されている場合）
　図３に示すように、二点鎖線は、車速ＶＰが所定値ＶＰａ未満では太実線と同じであるが、所定値ＶＰａ以上では太実線より減速度が高い。したがって、車両のシフトレンジがＢレンジに設定されているときの減速時、マネジメントＥＣＵ１１１９は、蓄電器１１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２未満であれば、図２（ａ）に示した形態Ａ１となるよう制御する。なお、第２しきい値ｔｈ２は第１しきい値ｔｈ１よりも低い値である。また、蓄電器１１０１のＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１以上であれば、マネジメントＥＣＵ１１１９は、図２（ｂ）に示した形態Ｂ１となるよう制御する。

　また、マネジメントＥＣＵ１１１９は、蓄電器１１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２以上であり、かつ、第１しきい値ｔｈ１未満であるとき、車速ＶＰ及び走行加速度ＤＡに応じた車両の走行状態が図３に斜線で示された領域内に位置すれば、図２（ｃ）に示した形態Ｃ１となるよう制御する。このとき、マネジメントＥＣＵ１１１９は、蓄電器１１０１のＳＯＣに応じて、回生エネルギーの蓄電器１１０１への充電に利用する分と発電機１１１１の駆動に利用する分の比率（以下「利用比率」という）を変更する。例えば、蓄電器１１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２を少し超えた状態であれば、回生エネルギーの利用比率は蓄電器１１０１への充電分の割合が高いが、ＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１に近づくにつれ、発電機１１１１の駆動分の割合が徐々に高くなるよう制御される。一方、蓄電器１１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２以上であり、かつ、第１しきい値ｔｈ１未満であっても、車両の走行状態が図３に斜線で示された領域外に位置すれば、マネジメントＥＣＵ１１１９は図２（ｂ）に示した形態Ｂ１となるよう制御する。

　図５は、マネジメントＥＣＵ１１１９の内部構成を示すブロック図である。図５に示すように、マネジメントＥＣＵ１１１９は、走行加速度算出部１１５１と、走行状態決定部１１５３と、利用形態決定部１１５５と、利用比率制御部１１５７と、利用状態指示部１１５９とを有する。

　走行加速度算出部１１５１は、車速ＶＰを時間微分して走行加速度ＤＡを算出する。走行状態決定部１１５３は、車速ＶＰと走行加速度ＤＡから車両の走行状態を決定する。利用形態決定部１１５５は、運転者によって設定されたシフトレンジ（Ｄレンジ又はＢレンジ）と、蓄電器１１０１のＳＯＣと、車両の走行状態が図３に斜線で示された領域に位置するかに基づいて、車両の減速時に電動機１１０７で発生した回生エネルギーを図２（ａ）～図２（ｃ）に示した形態Ａ１～Ｃ１のどの形態で利用するかを決定する。利用比率制御部１１５７は、利用形態決定部１１５５によって形態Ｃ１が決定されているとき、蓄電器１１０１のＳＯＣに応じて利用比率を制御する。利用状態指示部１１５９は、車両における回生エネルギーの利用形態が利用形態決定部１１５５によって決定された形態となるよう処理するための指示信号を出力する。なお、形態Ｃ１に対応した指示信号には、利用比率の指示内容が含まれる。

　図６は、マネジメントＥＣＵ１１１９が有する利用形態決定部１１５５の動作を示すフローチャートである。図６に示すように、利用形態決定部１１５５は、蓄電器１１０１のＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１以上（ＳＯＣ≧ｔｈ１）であるかを判断し（ステップＳ１１０１）、ＳＯＣ≧ｔｈ１であればステップＳ１１０３に進み、ＳＯＣ＜ｔｈ１であればステップＳ１１０５に進む。ステップＳ１１０３では、利用形態決定部１１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ｂ１に決定する。一方、ステップＳ１１０５では、利用形態決定部１１５５は、シフトレンジがＤレンジかＢレンジかを判断し、ＤレンジであればステップＳ１１０７に進み、ＢレンジであればステップＳ１１０９に進む。

　ステップＳ１１０７では、利用形態決定部１１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ａ１に決定する。一方、ステップＳ１１０９では、利用形態決定部１１５５は、蓄電器１１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２未満（ＳＯＣ＜ｔｈ２）であるかを判断し、ＳＯＣ＜ｔｈ２であればステップＳ１１０７に進み、ＳＯＣ≧ｔｈ２であればステップＳ１１１１に進む。ステップＳ１１１１では、利用形態決定部１１５５は、車両の走行状態が図３に斜線で示された領域内に位置するかを判断し、斜線領域内に位置すればステップＳ１１１３に進み、斜線領域内に位置しなければステップＳ１１０３に進む。ステップＳ１１１３では、利用形態決定部１１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ｃ１に決定する。

（第２実施例）
　図７は、車両のシフトレンジがＤレンジに設定されているとき及びＢレンジに設定されているときの蓄電器１１０１のＳＯＣと回生エネルギーの利用形態との関係の他の例を示す図である。以下、第２実施例として、図２（ａ）～図２（ｃ）、図３及び図７を参照して、車両が減速時に電動機１１０７で発生した回生エネルギーの利用形態の選択について、Ｄレンジが設定されている場合とＢレンジが設定されている場合に分けて説明する。

（Ｄレンジが設定されている場合）
　図３に示すように、一点鎖線は、どの車速ＶＰにおいても太実線より減速度が低い。したがって、車両のシフトレンジがＤレンジに設定されているときの減速時、マネジメントＥＣＵ１１１９は、蓄電器１１０１のＳＯＣが図７に示した第３しきい値ｔｈ３未満であれば、図２（ａ）に示した形態Ａ１となるよう制御する。具体的には、マネジメントＥＣＵ１１１９は、図１に示した第２インバータ１１１３を動作させないことで発電機１１１１を駆動しないと共に、コンバータ１１０３を動作させる。一方、蓄電器１１０１のＳＯＣが第３しきい値ｔｈ３以上であれば、マネジメントＥＣＵ１１１９は、図２（ｂ）に示した形態Ｂ１となるよう制御する。具体的には、マネジメントＥＣＵ１１１９は、第２インバータ１１１３を作動して発電機１１１１を駆動すると共に、コンバータ１１０３を動作させない。

（Ｂレンジが設定されている場合）
　図３に示すように、二点鎖線は、車速ＶＰが所定値ＶＰａ未満では太実線と同じであるが、所定値ＶＰａ以上では太実線より減速度が高い。したがって、車両のシフトレンジがＢレンジに設定されているときの減速時、マネジメントＥＣＵ１１１９は、蓄電器１１０１のＳＯＣが第３しきい値ｔｈ３未満であれば、図２（ａ）に示した形態Ａ１となるよう制御する。また、蓄電器１１０１のＳＯＣが第４しきい値ｔｈ４以上であれば、マネジメントＥＣＵ１１１９は、図２（ｂ）に示した形態Ｂ１となるよう制御する。なお、第４しきい値ｔｈ４は第３しきい値ｔｈ３よりも高い値である。

　また、マネジメントＥＣＵ１１１９は、蓄電器１１０１のＳＯＣが第３しきい値ｔｈ３以上であり、かつ、第４しきい値ｔｈ４未満であるとき、車速ＶＰ及び走行加速度ＤＡに応じた車両の走行状態が図３に斜線で示された領域内に位置すれば、図２（ｃ）に示した形態Ｃ１となるよう制御する。このとき、マネジメントＥＣＵ１１１９は、蓄電器１１０１のＳＯＣに応じて、回生エネルギーの蓄電器１１０１への充電に利用する分と発電機１１１１の駆動に利用する分の比率（以下「利用比率」という）を変更する。例えば、蓄電器１１０１のＳＯＣが第３しきい値ｔｈ３を少し超えた状態であれば、回生エネルギーの利用比率は蓄電器１１０１への充電分の割合が高いが、ＳＯＣが第４しきい値ｔｈ４に近づくにつれ、発電機１１１１の駆動分の割合が徐々に高くなるよう制御される。一方、蓄電器１１０１のＳＯＣが第３しきい値ｔｈ３以上であり、かつ、第４しきい値ｔｈ４未満であっても、車両の走行状態が図３に斜線で示された領域外に位置すれば、マネジメントＥＣＵ１１１９は図２（ｂ）に示した形態Ｂ１となるよう制御する。

　第２実施例のマネジメントＥＣＵ１１１９の構成は第１実施例と同様である。

　図８は、マネジメントＥＣＵ１１１９が有する利用形態決定部１１５５の動作を示すフローチャートである。図８に示すように、利用形態決定部１１５５は、蓄電器１１０１のＳＯＣが第３しきい値ｔｈ３未満（ＳＯＣ＜ｔｈ３）であるかを判断し（ステップＳ１２０１）、ＳＯＣ＜ｔｈ３であればステップＳ１２０３に進み、ＳＯＣ≧ｔｈ３であればステップＳ１２０５に進む。ステップＳ１２０３では、利用形態決定部１１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ａ１に決定する。一方、ステップＳ１２０５では、利用形態決定部１１５５は、シフトレンジがＤレンジかＢレンジかを判断し、ＤレンジであればステップＳ１２０７に進み、ＢレンジであればステップＳ１２０９に進む。

　ステップＳ１２０７では、利用形態決定部１１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ｂ１に決定する。一方、ステップＳ１２０９では、利用形態決定部１１５５は、蓄電器１１０１のＳＯＣが第４しきい値ｔｈ４未満（ＳＯＣ＜ｔｈ４）であるかを判断し、ＳＯＣ＜ｔｈ４であればステップＳ１２１１に進み、ＳＯＣ≧ｔｈ４であればステップＳ１２０７に進む。ステップＳ１２１１では、利用形態決定部１１５５は、車両の走行状態が図３に斜線で示された領域内に位置するかを判断し、斜線領域内に位置すればステップＳ１２１３に進み、斜線領域内に位置しなければステップＳ１２０７に進む。ステップＳ１２１３では、利用形態決定部１１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ｃ１に決定する。

　以上説明したように、本実施形態では、第１実施例、第２実施例にかかわらず、シフトレンジがＢレンジに設定されているときの自然減速による減速度が、内燃機関１１０９を負荷とした発電機１１１１の駆動による回生エネルギーの吸収に対応する減速度を超えるときは、回生エネルギーの利用形態を形態Ｃ１に決定した上で、回生エネルギーの利用比率が蓄電器１１０１のＳＯＣに応じて変更される。その結果、回生エネルギーの吸収度合いが徐々に変更されるため、運転者が違和感を覚えることなく車両が減速していく。

（第２の実施形態）
　登坂時又は降坂時に頻繁な変速を抑えるためのプロスマテック（登録商標）制御が行われる車両では、走行路の勾配に応じて、自然減速による走行加速度よりも強い減速度が実現される。図９（ａ）は、図１に示した車両が減速時にプロスマテック制御を行う際の車速ＶＰに対する走行加速度ＤＡの関係を示す図である。

　図９（ａ）に示される細かい点線は、車両のシフトレンジがＤ（ドライブ）レンジに設定されているときの自然減速による走行加速度を示す。一点鎖線は、Ｄレンジ設定時にプロスマテック制御された走行加速度を示す。粗い点線は、車両のシフトレンジがＢ（ブレーキ）レンジに設定されているときの自然減速による走行加速度を示す。二点鎖線は、Ｂレンジ設定時にプロスマテック制御された走行加速度を示す。太実線は、車両のシフトレンジがＤレンジ及びＢレンジのどのレンジに設定されているにかかわらず、回生制御された電動機１１０７で発生した回生エネルギーが発電機１１１１の駆動に消費される図２（ｂ）に示した形態Ｂ１のときに得られる減速度の限界を示す。なお、図９（ａ）では、車両が下り坂を減速して走行する際に行われるプロスマテック制御による減速度が、当該車両が平坦路を減速して走行したときの減速度に置き換えて示されている。

　本実施形態の車両においても、第１の実施形態と同様、当該車両のシフトレンジがＤレンジに設定されているときの減速時に蓄電器１１０１のＳＯＣがしきい値ｔｈ１以上であれば、図２（ｂ）に示した形態Ｂ１となるよう制御される。しかし、図９（ａ）に示すように、一点鎖線で示されるＤレンジ設定時のプロスマテック制御された走行加速度は、車速ＶＰが所定値ＶＰｂ未満では太実線よりも小さいが、所定ＶＰｂ以上では太実線より減速度が高い。したがって、本実施形態では、車両のシフトレンジがＤレンジに設定されているとき、蓄電器１１０１のＳＯＣがしきい値ｔｈ１以上であれば、車速ＶＰ及び走行加速度ＤＡに応じた車両の走行状態が図９（ａ）に斜線で示された領域内に位置しないようにプロスマテック制御される。すなわち、Ｄレンジ設定時、蓄電器１１０１のＳＯＣがしきい値ｔｈ１以上であれば、プロスマテック制御された車両の走行加速度ＤＡは、図９（ａ）に太実線で示された形態Ｂ１での減速度の限界以下に抑えられる。図９（ｂ）は、第２の実施形態の車両が減速時にプロスマテック制御を行う際の車速ＶＰに対する走行加速度ＤＡの関係を示す図である。

　以上説明したように、本実施形態では、シフトレンジがＤレンジに設定されているときのプロスマテック制御された自然減速による減速度が、内燃機関１１０９を負荷とした発電機１１１１の駆動による回生エネルギーの吸収に対応する減速度を超えないよう設定される。このため、Ｄレンジに設定されているときの減速時におけるプロスマテック制御が実現可能な減速度の範囲で行われる。なお、本実施形態においてもＢレンジに設定されているときの回生エネルギーの利用形態の選択は、プロスマテック制御時も含め、第１の実施形態と同様である。

　なお、第１の実施形態及び第２の実施形態では、シリーズ方式のＨＥＶを例について説明したが、図１０に示すシリーズ／パラレル方式のＨＥＶにも適用可能である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第３の実施形態）
　図１１は、シリーズ方式のＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１１に示すように、シリーズ／パラレル方式のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）は、蓄電器（BATT）２１０１と、コンバータ（CONV）２１０３と、第１インバータ（第１INV）２１０５と、電動機（Mot）２１０７と、内燃機関（ENG）２１０９と、発電機（GEN）２１１１と、第２インバータ（第２INV）２１１３と、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）２１１５と、車速センサ２１１７と、機械ブレーキ２１１８と、マネジメントＥＣＵ（MG ECU）２１１９とを備える。なお、図１１中の点線の矢印は値データを示し、実線は指示内容を含む制御信号を示す。

　蓄電器２１０１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。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。コンバータ２１０３は、蓄電器２１０１の直流出力電圧を直流のまま昇圧又は降圧する。第１インバータ２１０５は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を電動機２１０７に供給する。また、第１インバータ２１０５は、電動機２１０７の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換する。

　電動機２１０７は、車両が走行するための動力を発生する。電動機２１０７で発生したトルクは、ギア２１１５及び駆動軸２１２１を介して駆動輪２１２３に伝達される。なお、電動機２１０７の回転子はギア２１１５に直結されている。また、電動機２１０７は、回生ブレーキ時には発電機として動作する。内燃機関２１０９は、発電機２１１１を駆動するために用いられる。

　発電機２１１１は、内燃機関２１０９の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機２１１１が発電した電力は、蓄電器２１０１に充電されるか、第２インバータ２１１３及び第１インバータ２１０５を介して電動機２１０７に供給される。第２インバータ２１１３は、発電機２１１１が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第２インバータ２１１３によって変換された電力は、蓄電器２１０１に充電されるか、第１インバータ２１０５を介して電動機２１０７に供給される。

　ギア２１１５は、例えば５速相当の１段の固定ギアである。したがって、ギア２１１５は、電動機２１０７からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸２１２１に伝達する。車速センサ２１１７は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサ２１１７によって検出された車速ＶＰを示す信号は、マネジメントＥＣＵ２１１９に送られる。なお、車速ＶＰの代わりに、電動機２１０７の回転数が用いられても良い。

　機械ブレーキ２１１８は、駆動輪２１２３の回転を摩擦力によって下げることで、車両の制動力を発生する。

　マネジメントＥＣＵ２１１９は、車速ＶＰ、蓄電器２１０１の状態を示す残容量（ＳＯＣ：State of Charge）、車両の運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）、及び運転者のブレーキ操作に応じたブレーキペダル踏力（ＢＲＫ踏力）を示す各情報の取得、並びに、電動機２１０７、内燃機関２１０９、発電機２１１１及び機械ブレーキ２１１８の各制御等を行う。例えば、マネジメントＥＣＵ２１１９が機械ブレーキ２１１８を制御すると車両に制動力が得られる。

　また、マネジメントＥＣＵ２１１９は、車両の減速時に、当該車両の制動力を得るために電動機２１０７を回生制御する。このとき、マネジメントＥＣＵ２１１９は、電動機２１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーを、蓄電器２１０１の充電に利用する形態及び内燃機関２１０９を負荷とした発電機２１１１の駆動に利用する形態の内、少なくとも一つの形態で利用する。

　図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第３の実施形態の車両の減速時に行う電動機２１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーの利用形態を示す図である。特に、図１２（ａ）は、蓄電器２１０１の充電に回生エネルギーを利用する際の形態を示す図である。図１２（ｂ）は、内燃機関２１０９を負荷とした発電機２１１１の駆動に回生エネルギーを利用する際の形態を示す図である。なお、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）中の実線の矢印はトルクを示し、二重線の矢印は電力を示す。

　図１２（ａ）に示す形態（以下「形態Ａ２」という）では、マネジメントＥＣＵ２１１９は、図１１に示した第２インバータ２１１３を動作させないことで発電機２１１１を駆動しないと共に、コンバータ２１０３を動作させる。その結果、電動機２１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーは、電気エネルギーとして蓄電器２１０１に充電される。すなわち、電動機２１０７で発生した回生電力が蓄電器２１０１に充電される。

　図１２（ｂ）に示す形態（以下「形態Ｂ２」という）では、マネジメントＥＣＵ２１１９は、第２インバータ２１１３を作動して発電機２１１１を駆動すると共に、コンバータ２１０３を動作させない。その結果、電動機２１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーは、フューエルカットされた内燃機関２１０９を負荷とした発電機２１１１の駆動に消費される。このとき、発電機２１１１ではエネルギー変換損失が発生し、内燃機関２１０９は熱エネルギー及び運動エネルギーを出力する。

　第３の実施形態では、マネジメントＥＣＵ２１１９は、車両の減速時に、電動機２１０７で発生した回生エネルギーを図１２（ａ）に示した形態Ａ２又は図１２（ｂ）に示した形態Ｂ２のどちらで利用するか、また、機械ブレーキ２１１８を用いた制動も利用するか否かを、蓄電器２１０１のＳＯＣに応じて決定する。

　図１３は、第３の実施形態の車両が一定した減速走行時における、回生エネルギーの利用形態、蓄電器２１０１のＳＯＣ、内燃機関２１０９の回転数Ｎｅ、及び制動トルク比率の各時間推移の一例を示すグラフである。以下、図１３を参照して、第３の実施形態のマネジメントＥＣＵ２１１９による回生エネルギーの利用形態と機械ブレーキ２１１８の制御について説明する。

　図１３に示すように、マネジメントＥＣＵ２１１９は、車両の減速時に、蓄電器２１０１のＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１未満であれば、図１２（ａ）に示した形態Ａ２となるよう制御し、車両は形態Ａ２で発生する制動トルクによって減速していく。形態Ａ２では蓄電器２１０１が充電されるためにＳＯＣは上昇する。マネジメントＥＣＵ２１１９は、蓄電器２１０１のＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１以上になると、回生エネルギーの利用形態を形態Ａ２としたまま、機械ブレーキ２１１８の制御を開始する。なお、第１しきい値ｔｈ１は、車両が所定の航続距離を走行可能な蓄電器２１０１のＳＯＣ値である。

　機械ブレーキ２１１８の制御開始後、マネジメントＥＣＵ２１１９は、形態Ａ２で発生する制動トルクと機械ブレーキ２１１８によって発生する制動トルクとの比率（以下「制動トルク比率」という）を、蓄電器２１０１のＳＯＣに応じて変えていく。その結果、要求された全体の制動トルクに対する機械ブレーキ２１１８による制動トルクの割合が徐々に増加し、電動機２１０７で発生する回生エネルギー量は減っていく。マネジメントＥＣＵ２１１９は、蓄電器２１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２に到達する時、機械ブレーキ２１１８による制動トルクが全ての制動トルクを賄うよう、機械ブレーキ２１１８を制御する。なお、機械ブレーキ２１１８による制動トルクが全ての制動トルクを賄うとき、電動機２１０７において回生エネルギーは発生しない。なお、車両が自然減速時であれば回生エネルギーは発生する。この場合、この回生エネルギーは、内燃機関２１０９を負荷とした発電機２１１１の駆動に消費される。

　蓄電器２１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２に到達して、機械ブレーキ２１１８によって全ての制動トルクが得られる状態になると、マネジメントＥＣＵ２１１９は、図１２（ｂ）に示した形態Ｂ２となるよう制御する。上述したように、形態Ｂ２での回生エネルギーは、発電機２１１１の駆動に消費され、蓄電器２１０１は充電されない。したがって、マネジメントＥＣＵ２１１９によって形態Ｂ２となるよう制御された後、蓄電器２１０１のＳＯＣは上昇しない。

　図１４は、マネジメントＥＣＵ２１１９の内部構成を示すブロック図である。図１４に示すように、マネジメントＥＣＵ２１１９は、利用形態決定部２１５１と、制動トルク比率決定部２１５３とを有する。

　利用形態決定部２１５１は、ＡＰ開度、ＢＲＫ踏力、車速ＶＰ及び蓄電器２１０１のＳＯＣに基づいて、車両の減速時に電動機２１０７で発生した回生エネルギーを図１２（ａ）に示した形態Ａ２及び図１２（ｂ）に示した形態Ｂ２のどちらで利用するかを決定する。制動トルク比率決定部２１５３は、回生エネルギーの利用形態が形態Ａ２に設定されており、蓄電器２１０１のＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１以上、第２しきい値ｔｈ２未満のとき、形態Ａ２で発生する制動トルクと機械ブレーキ２１１８によって発生する制動トルクとの比率（制動トルク比率）を蓄電器２１０１のＳＯＣに応じて決定する。

　図１５は、車両が減速時の第３の実施形態のマネジメントＥＣＵ２１１９の動作を示すフローチャートである。図１５に示すように、利用形態決定部２１５１は、蓄電器２１０１のＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１以上（ＳＯＣ≧ｔｈ１）であるかを判断し（ステップＳ２１０１）、ＳＯＣ＜ｔｈ１であればステップＳ２１０３に進み、ＳＯＣ≧ｔｈ１であればステップＳ２１０５に進む。ステップＳ２１０３では、利用形態決定部２１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ａ２に決定する。一方、ステップＳ２１０５では、制動トルク比率決定部２１５３は、回生エネルギーの利用形態が形態Ａ２に設定されているか否かを判断し、形態Ａ２であればステップＳ２１０７に進み、形態Ａ２でなければステップＳ２１１１に進む。

　ステップＳ２１０７では、制動トルク比率決定部２１５３は、蓄電器２１０１のＳＯＣに応じて制動トルク比率を変更する。次に、利用形態決定部２１５１は、蓄電器２１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２以上（ＳＯＣ≧ｔｈ２）であるかを判断し（ステップＳ２１０９）、ＳＯＣ＜ｔｈ２であればステップＳ２１０７に戻り、ＳＯＣ≧ｔｈ２であればステップＳ２１１１に進む。ステップＳ２１１１では、利用形態決定部２１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ｂ２に決定する。

　以上説明したように、本実施形態では、車両の減速時、車両の制動力を得るために電動機２１０７を回生制御して得られた回生エネルギーの利用形態を形態Ａ２から形態Ｂ２に切り替える前に、蓄電器２１０１のＳＯＣに応じて機械ブレーキ２１１８による制動トルクの割合を上げて、電動機２１０７で発生する回生エネルギーを制限する。その後、電動機２１０７で回生エネルギーが発生しない状態になれば、制動トルク比率を維持したまま形態Ｂ２に切り替える。図１３に示したように、その後の内燃機関２１０９の回転数Ｎｅは、運転者のブレーキ操作による減速度の影響を受けず一定となる。したがって、車両の減速時に蓄電器２１０１のＳＯＣが上昇して満充電に近づいた状態であっても、運転者が違和感を覚えることなく車両が減速していく。

（第４の実施形態）
　図１６（ａ）～図１６（ｃ）は、第４の実施形態の車両の減速時に行う電動機２１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーの利用形態を示す図である。特に、図１６（ａ）は、蓄電器２１０１の充電に回生エネルギーを利用する際の形態を示す図である。図１６（ｂ）は、内燃機関２１０９を負荷とした発電機２１１１の駆動に回生エネルギーを利用する際の形態を示す図である。図１６（ｃ）は、図１６（ａ）に示した形態と図１６（ｂ）に示した形態の双方を合わせて回生エネルギーを利用する際の形態を示す図である。なお、図１６（ａ）～図１６（ｃ）中の実線の矢印はトルクを示し、二重線の矢印は電力を示す。

　図１６（ａ）に示す形態（以下「形態Ａ２」という）では、マネジメントＥＣＵ２１１９は、図１１に示した第２インバータ２１１３を動作させないことで発電機２１１１を駆動しないと共に、コンバータ２１０３を動作させる。その結果、電動機２１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーは、電気エネルギーとして蓄電器２１０１に充電される。すなわち、電動機２１０７で発生した回生電力が蓄電器２１０１に充電される。

　図１６（ｂ）に示す形態（以下「形態Ｂ２」という）では、マネジメントＥＣＵ２１１９は、第２インバータ２１１３を作動して発電機２１１１を駆動すると共に、コンバータ２１０３を動作させない。その結果、電動機２１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーは、フューエルカットされた内燃機関２１０９を負荷とした発電機２１１１の駆動に消費される。このとき、発電機２１１１ではエネルギー変換損失が発生し、内燃機関２１０９は熱エネルギー及び運動エネルギーを出力する。

　図１６（ｃ）に示す形態（以下「形態Ｃ２」という）では、マネジメントＥＣＵ２１１９は、第２インバータ２１１３を作動して発電機２１１１を駆動すると共に、コンバータ２１０３も動作させる。その結果、電動機２１０７の回生制御によって発生した回生エネルギーの一部が蓄電器２１０１に充電され、残りが発電機２１１１の駆動に消費される。

　第４の実施形態では、マネジメントＥＣＵ２１１９は、車両の減速時に、電動機２１０７で発生した回生エネルギーを図１６（ａ）～図１６（ｃ）に示した形態Ａ２～Ｃ２のいずれの形態で利用するか、また、機械ブレーキ２１１８を用いた制動も利用するか否かを、蓄電器２１０１のＳＯＣに応じて決定する。

　図１７は、第４の実施形態の車両が一定した減速走行時における、回生エネルギーの利用形態、蓄電器２１０１のＳＯＣ、内燃機関２１０９の回転数Ｎｅ、及び制動トルク比率の各時間推移の一例を示すグラフである。以下、図１７を参照して、第４の実施形態のマネジメントＥＣＵ２１１９による回生エネルギーの利用形態と機械ブレーキ２１１８の制御について説明する。

　図１７に示すように、マネジメントＥＣＵ２１１９は、車両の減速時に、蓄電器２１０１のＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１未満であれば、図１６（ａ）に示した形態Ａ２となるよう制御し、車両は形態Ａ２で発生する制動トルクによって減速していく。形態Ａ２では蓄電器２１０１が充電されるためにＳＯＣは上昇する。マネジメントＥＣＵ２１１９は、蓄電器２１０１のＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１以上になると、回生エネルギーの利用形態を形態Ａ２としたまま、機械ブレーキ２１１８の制御を開始する。なお、第１しきい値ｔｈ１は、車両が所定の航続距離を走行可能な蓄電器２１０１のＳＯＣ値である。

　機械ブレーキ２１１８の制御開始後、マネジメントＥＣＵ２１１９は、形態Ａ２で発生する制動トルクと機械ブレーキ２１１８によって発生する制動トルクとの比率（以下「制動トルク比率」という）を、蓄電器２１０１のＳＯＣに応じて変えていく。その結果、要求された全体の制動トルクに対する機械ブレーキ２１１８による制動トルクの割合が徐々に増加し、電動機２１０７において発生する回生エネルギー量は減っていく。マネジメントＥＣＵ２１１９は、蓄電器２１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２に到達する時、機械ブレーキ２１１８による制動トルクが全制動トルクのうちの所定割合（図１７では７割）を占めるよう、機械ブレーキ２１１８を制御する。

　蓄電器２１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２に到達して、全制動トルクの所定割合が機械ブレーキ２１１８によって得られる状態になると、マネジメントＥＣＵ２１１９は、図１６（ｃ）に示した形態Ｃ２となるよう制御する。上述したように、形態Ｃ２での回生エネルギーは、蓄電器２１０１の充電にも利用され、発電機２１１１の駆動にも消費される。したがって、マネジメントＥＣＵ２１１９によって形態Ｃ２となるよう制御された後、蓄電器２１０１のＳＯＣは上昇する。

　その後、蓄電器２１０１のＳＯＣが第３しきい値ｔｈ３に到達すると、マネジメントＥＣＵ２１１９は、形態Ｃ２における回生エネルギーの利用比率として、発電機２１１１の駆動分を上げていく。その結果、図１７に示すように、内燃機関の回転数Ｎｅは上昇していくと共に、蓄電器２１０１のＳＯＣも上昇する。

　蓄電器２１０１のＳＯＣが第４しきい値ｔｈ４に到達すると、マネジメントＥＣＵ２１１９は、機械ブレーキ２１１８による制動トルクが全ての制動トルクを賄うよう機械ブレーキ２１１８を制御し、かつ、回生エネルギーの利用形態が図１２（ｂ）に示した形態Ｂ２となるよう制御する。なお、機械ブレーキ２１１８による制動トルクが全ての制動トルクを賄うとき、電動機２１０７において回生エネルギーは発生しない。また、形態Ｂ２での回生エネルギーは、発電機２１１１の駆動に消費され、蓄電器２１０１は充電されない。したがって、マネジメントＥＣＵ２１１９によって形態Ｂ２となるよう制御された後、蓄電器２１０１のＳＯＣは上昇しない。

　第４の実施形態のマネジメントＥＣＵ２１１９の内部構成は、図１４に示したブロック図と略同様である。

　図１８は、車両が減速時の第４の実施形態のマネジメントＥＣＵ２１１９の動作を示すフローチャートである。図１８では、第３の実施形態で図１５に示したステップと同じステップには同じ符号が付されている。図１８に示すように、利用形態決定部２１５１は、蓄電器２１０１のＳＯＣが第１しきい値ｔｈ１以上（ＳＯＣ≧ｔｈ１）であるかを判断し（ステップＳ２１０１）、ＳＯＣ＜ｔｈ１であればステップＳ２１０３に進み、ＳＯＣ≧ｔｈ１であればステップＳ２１０５に進む。ステップＳ２１０３では、利用形態決定部２１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ａ２に決定する。一方、ステップＳ２１０５では、制動トルク比率決定部２１５３は、回生エネルギーの利用形態が形態Ａ２に設定されているか否かを判断し、形態Ａ２であればステップＳ２１０７に進み、形態Ａ２でなければステップＳ２２１１に進む。

　ステップＳ２１０７では、制動トルク比率決定部２１５３は、蓄電器２１０１のＳＯＣに応じて制動トルク比率を変更する。次に、利用形態決定部２１５１は、蓄電器２１０１のＳＯＣが第２しきい値ｔｈ２以上（ＳＯＣ≧ｔｈ２）であるかを判断し（ステップＳ２１０９）、ＳＯＣ＜ｔｈ２であればステップＳ２１０７に戻り、ＳＯＣ≧ｔｈ２であればステップＳ２２１１に進む。ステップＳ２２１１では、利用形態決定部２１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ｃ２に決定する。

　ステップＳ２２１１の後、利用形態決定部２１５１は、蓄電器２１０１のＳＯＣが第３しきい値ｔｈ３以上（ＳＯＣ≧ｔｈ３）であるかを判断し（ステップＳ２２１３）、ＳＯＣ≧ｔｈ３であればステップＳ２２１５に進む。利用形態決定部２１５１は、形態Ｃ２における回生エネルギーの利用率として、発電機２１１１の駆動分を上げるよう制御する。次に、利用形態決定部２１５１は、蓄電器２１０１のＳＯＣが第４しきい値ｔｈ４以上（ＳＯＣ≧ｔｈ４）であるかを判断し（ステップＳ２２１７）、ＳＯＣ≧ｔｈ４であればステップＳ２２１９に進む。ステップＳ２２１９では、利用形態決定部２１５５は、回生エネルギーの利用形態を形態Ｂ２に決定する。

　以上説明したように、本実施形態では、車両の減速時、車両の制動力を得るために電動機２１０７を回生制御して得られた回生エネルギーの利用形態を形態Ａ２から形態Ｂ２に切り替える前に、蓄電器２１０１のＳＯＣに応じて機械ブレーキ２１１８による制動トルクの割合を上げていき、制動トルク比率が高い状態で形態Ｃ２に切り替える。図１７に示したように、その後の内燃機関２１０９の回転数Ｎｅは、運転者のブレーキ操作による減速度の影響を受けず一定となる。さらに、内燃機関２１０９の回転数Ｎｅが一定の状態で蓄電器２１０１のＳＯＣが満充電に近い状態になると、回生エネルギーの利用率として、発電機２１１１の駆動分を上げるよう制御した後、形態Ｂ２に切り替える。このように、機械ブレーキ２１１８による制動トルクの割合は２段階で変化するため、電動機２１０７での回生ブレーキによる制動から機械ブレーキ２１１８による制動への単位時間当たりの変化率を小さくできる。その結果、運転者が違和感を覚えることなく車両が減速していく。

　なお、第３の実施形態及び第４の実施形態では、シリーズ方式のＨＥＶを例について説明したが、図１９に示すシリーズ／パラレル方式のＨＥＶにも適用可能である。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、2012年9月11日出願の日本特許出願（特願2012－200011）、2012年9月11日出願の日本特許出願（特願2012－200012）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１１０１　蓄電器（BATT）
１１０３　コンバータ（CONV）
１１０５　第１インバータ（第１INV）
１１０７　電動機（Mot）
１１０９　内燃機関（ENG）
１１１１　発電機（GEN）
１１１３　第２インバータ（第２INV）
１１１５　ギアボックス（ギア）
１１１７　車速センサ
１１１９　マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
１１２１　駆動軸
１１２３　駆動輪
１１５１　走行加速度算出部
１１５３　走行状態決定部
１１５５　利用形態決定部
１１５７　利用比率制御部
１１５９　利用状態指示部
２１０１　蓄電器（BATT）
２１０３　コンバータ（CONV）
２１０５　第１インバータ（第１INV）
２１０７　電動機（Mot）
２１０９　内燃機関（ENG）
２１１１　発電機（GEN）
２１１３　第２インバータ（第２INV）
２１１５　ギアボックス（ギア）
２１１７　車速センサ
２１１８　機械ブレーキ
２１１９　マネジメントＥＣＵ（MG ECU）
２１２１　駆動軸
２１２３　駆動輪
２１５１　利用形態決定部
２１５３　制動トルク比率決定部

Claims (13)

1. 　ハイブリッド車両の駆動源である電動機に電力を供給する充電可能な蓄電器と、
   　内燃機関と、
   　前記内燃機関からの動力によって発電した電力を前記電動機又は前記蓄電器に供給する発電機と、
   　前記蓄電器及び前記発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する前記電動機と、
   　前記電動機及び前記内燃機関の少なくとも一方からの動力によって走行する前記ハイブリッド車両の走行を制御する制御装置と、を備え、
   　前記制御装置は、
   　前記蓄電器の充電率と前記ハイブリッド車両の制動力とに応じて、前記ハイブリッド車両における回生エネルギーの利用形態を、前記回生エネルギーを前記蓄電器に充電する第１形態、前記内燃機関を負荷とした前記発電機の駆動に前記回生エネルギーを消費する第２形態、及び前記回生エネルギーの一部を前記蓄電器に充電すると共に残りを前記発電機の駆動に消費する第３形態のいずれかに決定する利用形態決定部を有することを特徴とするハイブリッド車両。
2. 　請求項１に記載のハイブリッド車両であって、
   　前記利用形態決定部は、前記蓄電器の充電率が第１しきい値以上であるとき、前記ハイブリッド車両が減速中に前記第１形態で実現される前記ハイブリッド車両の制動力が前記第２形態で実現され得る前記ハイブリッド車両の制動力の限界よりも高ければ、前記回生エネルギーの利用形態を前記第３形態に決定し、
   　前記制御装置は、
   　前記回生エネルギーの利用形態が前記第３形態であるとき、前記蓄電器の充電率が上がるにつれ、前記回生エネルギーの利用比率として前記発電機の駆動に利用する分の割合が徐々に高くなるよう制御する利用比率制御部を有することを特徴とするハイブリッド車両。
3. 　請求項２に記載のハイブリッド車両であって、
   　前記制御装置は、前記ハイブリッド車両が下り坂を減速して走行する際に、勾配に応じた制動力の増加制御を行い、
   　前記蓄電器の充電率が前記第１しきい値以上であるとき、前記回生エネルギーの利用形態が前記第１形態に決定された前記ハイブリッド車両の前記増加制御される制動力は、前記第２形態で実現され得る前記ハイブリッド車両の制動力の限界以下に抑えられることを特徴とするハイブリッド車両。
4. 　請求項２又は３に記載のハイブリッド車両であって、
   　下り坂での自然減速による制動力が異なる２つのシフトレンジを備え、
   　前記利用形態決定部は、制動力が大きい方のシフトレンジが選択されているとき、前記回生エネルギーの利用形態を前記第３形態に決定することを特徴とするハイブリッド車両。
5. 　請求項２～４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両であって、
   　前記利用形態決定部は、前記蓄電器の充電率が前記第１しきい値よりも高い第２しきい値以上であるとき、前記回生エネルギーの利用形態を前記第２形態に決定することを特徴とするハイブリッド車両。
6. 　請求項１に記載のハイブリッド車両であって、
   　前記ハイブリッド車両の制動力を機械的に発生する制動部を備え、
   　前記制御装置は、
   　減速中の前記ハイブリッド車両における前記回生エネルギーの利用形態が前記第１形態であるとき、前記蓄電器の充電率が第１しきい値以上になると、前記ハイブリッド車両の制動力の内、前記制動部による制動分の割合を大きくして、前記第１形態による制動分を制限した後、前記回生エネルギーの利用形態を前記第２形態又は前記第３形態に変更することを特徴とするハイブリッド車両。
7. 　請求項６に記載のハイブリッド車両であって、
   　前記制御装置は、前記第１形態による制動分の制限時、前記制動部による制動分の割合を前記蓄電器の充電率の増加に応じて増やし、前記電動機で発生する回生エネルギー量を減らすことを特徴とするハイブリッド車両。
8. 　請求項７に記載のハイブリッド車両であって、
   　前記利用形態決定部は、前記電動機で発生する回生エネルギー量が０になれば、前記回生エネルギーの利用形態を前記第２形態に決定することを特徴とするハイブリッド車両。
9. 　請求項７に記載のハイブリッド車両であって、
   　前記利用形態決定部は、前記ハイブリッド車両における全制動力の所定割合が前記制動部によって得られる状態になれば、前記回生エネルギーの利用形態を前記第３形態に決定することを特徴とするハイブリッド車両。
10. 　請求項９に記載のハイブリッド車両であって、
    　前記制御装置は、前記蓄電器の充電率が前記第１しきい値よりも高い第２しきい値に到達すると、前記第３形態における前記回生エネルギーの利用比率として前記発電機の駆動に利用する分の割合が徐々に高くなるよう制御することを特徴とするハイブリッド車両。
11. 　請求項１０に記載のハイブリッド車両であって、
    　前記制御装置は、前記蓄電器の充電率が前記第２しきい値よりも高い第３しきい値に到達すると、前記制動部による制動分の割合を大きくして、前記利用形態決定部は、前記回生エネルギーの利用形態を前記第２形態に決定することを特徴とするハイブリッド車両。
12. 　請求項６～１１のいずれか一項に記載のハイブリッド車両であって、
    　前記回生エネルギーの利用形態が前記第２形態又は前記第３形態に変更された後の前記内燃機関の回転数は一定であることを特徴とするハイブリッド車両。
13. 　請求項１～１２のいずれか一項に記載のハイブリッド車両であって、
    　前記利用形態決定部は、前記蓄電器の充電率が第１しきい値未満のとき、前記回生エネルギーの利用形態を前記第１形態に決定することを特徴とするハイブリッド車両。

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