ハイブリッド車両の制御装置
【課題】ＥＶ走行への移行時間を短縮し、ハイブリッド車両の燃費を向上させる。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、電源装置の電力を用いて主に走行用モータによって走行するようにエンジン及び走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モードと、電源装置のＳＯＣが所定値よりも低くならないようにエンジン及び走行用モータを用いて走行制御を行う第２走行モードとのうち、第２走行モードが選択された走行制御における電源装置のＳＯＣが第１閾値以上である場合に、第２走行モードから第１走行モードに切り替えて車両の走行制御を遂行する車両制御部と、第２走行モードが選択された走行制御における電源装置のＳＯＣが第１閾値よりも低く、所定値よりも高い第２閾値以上である場合に、エンジンを駆動させてジェネレータによって発生した電力を電源装置に充電させる走行モード移行制御部と、を有する。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、電源装置の電力を用いて主に走行用モータによって走行するようにエンジン及び走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モードと、電源装置のＳＯＣが所定値よりも低くならないようにエンジン及び走行用モータを用いて走行制御を行う第２走行モードとのうち、第２走行モードが選択された走行制御における電源装置のＳＯＣが第１閾値以上である場合に、第２走行モードから第１走行モードに切り替えて車両の走行制御を遂行する車両制御部と、第２走行モードが選択された走行制御における電源装置のＳＯＣが第１閾値よりも低く、所定値よりも高い第２閾値以上である場合に、エンジンを駆動させてジェネレータによって発生した電力を電源装置に充電させる走行モード移行制御部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置を搭載するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行の駆動源として走行用の電動モータ及び内燃エンジンを備えるハイブリッド車両がある。ハイブリッド車両には電源装置が搭載され、電源装置の電力を用いて電動モータを駆動し、車両走行の駆動源として利用している。
【０００３】
ハイブリッド車両は、内燃エンジン及び走行用の電動モータのいずれか一方もしくは両方を駆動源として用い、例えば、エンジンを停止して電動モータのみを駆動源として走行したり、エンジン及び電動モータの両方を駆動源として走行することができる。
【０００４】
電源装置は、車両の減速時の回生エネルギーによる電力や内燃エンジンによって発電された電力などを充電するが、近年では、プラグインハイブリッド車両が登場し、車両に搭載される電源装置に、外部電源から供給される電力を蓄える（充電する）こともできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４１３９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２１７４５号公報
【特許文献３】特開２０１１−１１１１８８号公報
【特許文献４】特開２０１０−８３３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プラグインハイブリッド車両やハイブリッド車両では、搭載する電源装置に蓄えられた電力を積極的に使用して主に走行用モータによって走行するようにエンジン及び走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モード（ＣＤ（Charge Depleting）モード）と、電源装置のＳＯＣを所定値に維持しながら走行させる第２走行モード（ＣＳ（Charge Sustaining）モード）とを切り替えて車両走行制御が行われている。
【０００７】
ＣＤモードによる走行制御（ＥＶ走行）は、エンジンを駆動源として走行する機会を抑制し、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。このため、ＣＳモードでの走行制御中に、例えば、主に回生エネルギーによって電源装置に電力を充電してＳＯＣが所定の閾値まで増加した場合に、走行モードをＣＤモードに切り替えて車両の走行制御を遂行することで、ハイブリッド車両の燃費向上を図ることができる。
【０００８】
しかしながら、ＣＳモードでの走行制御中にＣＤモードを選択可能な閾値までＳＯＣが増加する直前（ＣＳモードからＣＤモードへ復帰する直前）に、車両状態が変化して回生エネルギーによる充電が不十分となったり（例えば、下り坂から平坦又は登り坂に変わるなど）、アクセルが急に踏み込まれて蓄えられた電力が消費されてしまい、ＳＯＣが減少又は増加しなくなることがあり、ＣＳモードの走行制御においてＣＤモードへの復帰までに要する時間が長くなり、ＣＤモードでの走行制御によるハイブリッド車両の燃費向上を図る機会が減少してしまう。
【０００９】
本発明は、電源装置の電力を用いて主に走行用モータによって走行するようにエンジン及び走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モードを有するハイブリッド車両の走行制御において、電源装置のＳＯＣが所定値以上で選択される第１走行モードへの移行時間を短縮し、ハイブリッド車両の燃費を向上させる制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、エンジンと、車両の走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給する電源装置と、前記エンジンの出力によって前記電源装置に蓄えられる電力を発生させるジェネレータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置である。前記制御装置は、前記電源装置の電力を用いて主に前記走行用モータによって走行するように前記エンジン及び前記走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モードと、前記電源装置のＳＯＣが所定値よりも低くならないように前記エンジン及び前記走行用モータを用いて走行制御を行う第２走行モードとのうち、前記第２走行モードが選択された走行制御における前記電源装置のＳＯＣが第１閾値以上である場合に、前記第２走行モードから前記第１走行モードに切り替えて前記車両の走行制御を遂行する車両制御部と、前記第２走行モードが選択された走行制御における前記電源装置のＳＯＣが前記第１閾値よりも低く、前記所定値よりも高い第２閾値以上である場合に、前記エンジンを駆動させて前記ジェネレータによって発生した電力を前記電源装置に充電させる走行モード移行制御部と、を有する。
【００１１】
また、前記制御装置は、前記電源装置のＳＯＣが前記第１閾値以上であるか否かを判別し、前記第１閾値以上である場合に前記第１走行モードを選択し、前記第１閾値未満である場合に前記第２走行モードを選択する走行モード選択部を備えることができ、前記車両制御部が、前記走行モード選択部によって選択された走行モードに基づいて前記エンジン及び前記走行用モータを用いた走行制御を行うように構成される。
【００１２】
また、前記走行モード移行制御部は、前記第２走行モードが選択されているか否かを判別して前記第２走行モードが選択されている場合に、前記エンジンを駆動させて前記ジェネレータによって発生した電力を前記電源装置に充電させ、前記第２閾値から前記第１閾値まで前記電源装置のＳＯＣを上昇させるように制御することができる。
【００１３】
また、上記制御装置は、前記ハイブリッド車両に設けられる外部電源から供給される電力を前記電源装置に充電させる外部充電手段を通じた外部充電制御を遂行する制御部をさらに備えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電源装置のＳＯＣが電源装置の電力を用いて主に走行用モータによって走行するようにエンジン及び走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モードを選択可能な第１閾値よりも低い第２閾値以上である場合に、エンジンの出力によって発生した電力を電源装置に充電させるので、第１走行モードへの移行時間を短縮することができ、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１のハイブリッド車両の構成ブロック図である。
【図２】実施例１のＣＤモード及びＣＳモードの車両制御の説明図である。
【図３】実施例１のＣＤモード復帰制御の説明図である。
【図４】実施例１の車両制御の処理遷移を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
【００１７】
図１から図４は、実施例１を示す図である。図１は、本実施例のプラグインハイブリッド車両の構成ブロック図である。なお、プラグインハイブリッド車両を一例に説明するが、本実施例の車両制御装置１０は、外部電源からの外部充電機能を備えていないハイブリッド車両にも適用できる。
【００１８】
図１に示すように、プラグインハイブリッド車１００は、エンジン１、第１ＭＧ（Motor Generator）２、第２ＭＧ３、動力分配機構４、トランスミッション（無段変速機、減速装置など）５、及びバッテリ６が搭載される。
【００１９】
エンジン１の出力軸は、動力分配機構４に接続される。動力分配機構４は、トランスミッション５の入力軸及び第１ＭＧ（発電用モータ）２の入力軸と連結される。トランスミッション５の出力軸は、駆動輪７のディファレンシャルギア（差動装置）８に連結され、エンジン１の動力が動力分配機構４を介して駆動輪７に伝達される。また、トランスミッション５の出力軸は、第２ＭＧ（走行用モータ）３の出力軸と連結され、第２ＭＧ３の動力がトランスミッション５を介して駆動輪７に伝達されるようになっている。
【００２０】
動力分配機構４は、エンジン１が発生させる動力を２つの経路に分割し、トランスミッション５を介して駆動輪７に伝達する第１経路と、エンジン１が発生された動力を第１ＭＧ２に伝達して発電させる第２経路とを含む。動力分配機構４は、後述する車両制御装置１０によって制御され、車両制御装置１０は、エンジン１の駆動力を用いた走行制御やバッテリ６への充電制御等に応じて、第１及び第２経路それぞれに伝達される動力やその比率を制御する。
【００２１】
バッテリ６は、第２ＭＧ３に電力を供給する電源装置であり、バッテリ６の直流電力は、インバータ９により交流電力に変換され、第２ＮＧ３に供給される。第２ＭＧ３は、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータである。
【００２２】
プラグインハイブリッド車１００の回生制動時には、トランスミッション５を介して駆動輪７により第２ＭＧ３が駆動され、第２ＭＧ３がジェネレータ（発電機）として作動する。第２ＭＧ３は、バッテリ７から供給される電力によって駆動する車両走行の駆動源であるとともに、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動し、第２ＭＧ３によって発電された電力（回生エネルギー）は、インバータ９を介してバッテリ６に蓄えられる。
【００２３】
第１ＭＧ２は、エンジン１の動力により回転駆動することにより発電し、インバータ９を介して発電した電力をバッテリ６に供給するジェネレータである。第１ＭＧ２は、第２ＭＧ３と同様に、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータで構成できる。
【００２４】
エンジン１は、内燃機関である。エンジン１から排出される排気ガスは、不図示の触媒（例えば、三元触媒）を通じて車外に排気される。また、バッテリ６は、複数の単電池２０で構成される組電池である。単電池（蓄電素子）としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。
【００２５】
また、第１ＭＧ２により発電された電力は、そのまま第２ＭＧ３を駆動させる電力として供給したり、バッテリ６に蓄えられる電力として供給することができる。例えば、バッテリ６のＳＯＣの状態や車両状況に応じて制御され、第２ＭＧ３は、バッテリ６に蓄えられた電力、第１ＭＧ２により発電された電力のうちのいずれか一方又は両方の電力により駆動する。
【００２６】
エンジン制御装置１１は、車両制御装置１０からのエンジン制御信号に基づいてエンジン１を制御するエンジンＥＣＵであり、モータ制御装置１２は、車両制御装置１０からのモータ制御信号に基づいて第１ＭＧ２及び第２ＭＧ３を制御するモータＥＣＵである。エンジン制御装置１１及びモータ制御装置１２は、車両全体の制御を行うメインコントローラである車両制御装置１０に接続されている。
【００２７】
バッテリ制御装置１３は、バッテリ６のＳＯＣや劣化状態などを管理するとともに、バッテリ６の充放電動作を車両制御装置１０からのバッテリ制御信号に基づいて制御するバッテリＥＣＵである。第２ＭＧ３を駆動する際（放電）及び第１ＭＧ２によりバッテリ６に電力を充電する際の電流Ｉ及び電圧Ｖが、それぞれ不図示の電流センサ及び電圧センサにより検出され、それらの検出信号が監視装置（監視ＥＣＵ）を介して又は直接にバッテリ制御装置１３、車両制御装置１０に出力される。
【００２８】
車両制御装置１０は、プラグインハイブリッド車両１００全体で要求される車両要求出力を算出し、車両要求出力に基づいてエンジン１及びバッテリ６の出力制御を行う。
【００２９】
車両制御装置１０は、運転状態に応じて駆動供給源を選択し、エンジン１及び第２ＭＧ３のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。例えば、アクセル開度が小さい場合や車速が低い場合などには、エンジン１からの駆動力を使用せずに（エンジン１を停止した状態で）、第２ＭＧ１２０のみを駆動源としてプラグインハイブリッド車両の走行制御を行う。なお、第２ＭＧ１２０のみを駆動源としてプラグインハイブリッド車両の走行制御の場合でも、エンジン１を駆動して第１ＭＧ２による発電制御を行うことができる。
【００３０】
一方、アクセル開度が大きい場合や車速が高い場合、又はバッテリ６のＳＯＣ（State Of Charge：残存容量）が小さい場合などには、エンジン１を駆動源として用いた走行制御を遂行する。このとき、車両制御装置１０は、エンジン１のみ、もしくはエンジン１および第２ＭＧ３の両方を駆動源としてプラグインハイブリッド車両の走行制御を行うことができる。
【００３１】
また、本実施例のプラグインハイブリッド車両１００は、外部電源２００から供給される電力をバッテリ６に充電する外部充電手段を備える。プラグインハイブリッド車両１００の側部には、インレット１５が設けられ、プラグインハイブリッド車両１００と外部電源２００とを連結する接続プラグ２１０を有する充電ケーブル２２０が接続される。外部電源２００は、家庭用電源や充電スタンドなどがある。
【００３２】
電源制御装置１４は、外部充電手段を介した外部充電制御を遂行するＥＣＵであり、外部電源２００から延設される接続プラグ２１０がインレット１５に接続されたことを検出すると（インレット１５又は接続プラグ２１０から出力される接続プラグ２１０とインレット１５とが接続状態であることを示す信号を受信すると）、インレット１５とバッテリ６との間に設けられた充電器１６を制御して外部電源２００から供給される電力を、バッテリ６に充電させる。
【００３３】
なお、電源制御装置１４は、不図示のリレースイッチをＯＮ／ＯＦＦして外部充電制御の電気系統とバッテリ６との電気的接続を制御することができる。つまり、リレースイッチがＯＦＦである場合、バッテリ６が充電器１６などから電気的に遮断され、リレースイッチがＯＮである場合、バッテリ６が充電器１６などと電気的に接続されるように制御でき、電源制御装置１４は、外部電源２００から延設された接続プラグ２１０がインレット１５に接続されたことを検出すると、リレースイッチをＯＮにして充電器１６を通じた外部電源２００によるバッテリ６の充電制御を開始する。
【００３４】
また、リレースイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態は、車両状態に応じて自動的に制御することができ、例えば、イグニッションがＯＮにされて車両制御装置１０が起動した場合、リレースイッチをＯＦＦにし、イグニッションがＯＦＦされてプラグイン充電モードが選択された場合、または車両制御装置１０が停止した場合に、リレースイッチをＯＮにすることができる。
【００３５】
充電器１６は、インレット１５とバッテリ６との間に接続され、外部電源２００から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器や昇圧器などを含んで構成される。電源制御装置１４は、車両制御装置１０からの制御信号に基づいて外部充電制御を遂行し、充電器１６は、電源制御装置１４から出力される駆動信号に基づいて動作する。
【００３６】
なお、外部電源２００は、充電器１６を備えることができる。つまり、外部電源２００が充電器１６を備える場合、プラグインハイブリッド車両１００は、充電器１６を備えていなくてもよい。
【００３７】
また、車両制御装置１０、エンジン制御装置１１、モータ制御装置１２、バッテリ制御装置１３及び電源制御装置１４の各制御装置は、１つの制御装置で構成することも可能であり、メインコントローラとしての車両制御装置１０が、各制御装置１１、１２、１３及び１４の各機能を備えるように構成してもよい。
【００３８】
次に、本実施例の車両制御装置１０及びプラグインハイブリッド車両１００の車両制御について詳細に説明する。
【００３９】
上述したように、車両制御装置１０は、運転状態に応じて駆動源を自動的に選択し、エンジン１及び第２ＭＧ３のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。
【００４０】
車両制御装置１０は、搭載するバッテリ６に蓄えられた電力を積極的に使用して走行する第１走行モード（ＣＤ（Charge Depleting）モード）と、バッテリ６のＳＯＣを目標値よりも低くならないように走行する第２走行モード（ＣＳ（Charge Sustaining）モード）の一方を選択し、選択された走行モードに基づいて走行制御を遂行する。なお、ＣＳモードとＣＤモードとは、手動で切替えるように構成することも可能である。
【００４１】
車両制御装置１０は、ＣＤモード又はＣＳモードを、バッテリ６のＳＯＣに基づいて選択する走行モード選択部１０ａを備える。走行モード選択部１０ａは、イグニッションがＯＮされて車両制御装置１０が起動した際、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値（第１閾値）以上であるか否かを判別し、ＣＤモード閾値以上である場合にＣＤモード（第１走行モード）を選択する。一方、ＣＤモード閾値未満である場合、ＣＳモード（第２走行モード）を選択する。
【００４２】
また、走行モード選択部１０ａは、ＣＳモードが選択された走行制御時に、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値以上であるか否かを判別し、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値以上である場合、ＣＤモードを選択する。つまり、車両制御装置１０は、ＣＳモードが選択された走行制御におけるバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値以上である場合に、ＣＳモードからＣＤモードに切り替えてプラグインハイブリッド車両１００の走行制御を遂行する。
【００４３】
ＣＤモードは、バッテリ６に蓄えられた電力を維持せずに（例えば、エンジン１の出力によって第１ＭＧ２を回転駆動し、発生した電力をバッテリ６に充電せずに）、主に第２ＭＧ３の駆動力のみでプラグインハイブリッド車両１００を走行させる走行モードである。ＣＤモードは、基本的にエンジン１を停止して、第２ＭＧ３の駆動力のみで車両出力全体を確保するように、エンジン１及び第２ＭＧ３を制御する。
【００４４】
バッテリ６に蓄えられた電力を積極的に使用してプラグインハイブリッド車両１００の走行制御を行うＣＤモードは、ＥＶ走行とも称され、バッテリ６のＳＯＣは走行に応じて低下する。なお、ＣＤモードでもアクセル開度が高い場合や車速が高い場合などには、駆動力を補うためにエンジン１の出力も使用した車両制御が遂行される。
【００４５】
ＣＳモードは、バッテリ６に蓄えられた電力（ＳＯＣ）を所定の目標値よりも低くならないように、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた車両制御を行う走行モードである。すなわち、ＳＯＣが目標値よりも低下すると、エンジン１を始動して第１ＭＧ２による充電制御が行われ、目標値よりも低いＳＯＣを目標値に近づけるように上昇させつつ、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いて走行制御を遂行する。ＣＳモードは、ＨＶ走行とも称される。
【００４６】
図２は、本実施例のＣＤモード及びＣＳモードの車両走行制御の説明図である。縦軸はバッテリ６のＳＯＣ、横軸は時間である。
【００４７】
車両制御装置１０は、例えば、イグニッションがＯＮされて車両走行制御を開始する際（起動時）のバッテリ６のＳＯＣが、ＣＤモード閾値よりも大きいか否かを判別し、図２の例では、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値よりも大きいと判別され、ＣＤモードを選択して車両走行制御を開始している。
【００４８】
車両制御装置１０は、バッテリ制御装置１３に車両出力に応じたバッテリ６の放電制御信号を出力し、バッテリ制御装置１３は、バッテリ６から第２ＭＧ３に、蓄えられた電力を供給する（放電する）。ＣＤモードが選択された走行制御では、バッテリ６のＳＯＣが時間の経過とともに減少する。
【００４９】
車両制御装置１０（走行モード選択部１０ａ）は、バッテリ制御装置１３を介してバッテリ６のＳＯＣを監視し、ＳＯＣが所定値（例えば、ＣＳモード閾値）以下となったか否かを判別する。バッテリ６のＳＯＣがＣＳモード閾値以下となった場合、ＣＤモードからＣＳモードに切り替える（ＣＳモードを選択する）。
【００５０】
車両制御装置１０は、ＣＳモードが選択されると、バッテリ６のＳＯＣを所定の目標値（例えばＣＳモード閾値）よりも低くならないように、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた走行制御を行う。
【００５１】
ここで、ＣＤモード閾値は、バッテリ６に蓄えられているＳＯＣ（現在ＳＯＣ）からＣＤモードでの車両走行制御におけるＳＯＣの下限値（ＣＳモード閾値）まで、バッテリ６に蓄えられた電力を積極的に使用したプラグインハイブリッド車両１００の走行制御を行うか否かを判別するための閾値である。このＣＤモード閾値は、例えば、主にバッテリ６の電力を用いた走行可能な距離等に基づいて予め決定される値である。
【００５２】
具体的には、ＣＤモード閾値が小さいと、同じ車両出力でＣＤモードでの走行制御をおこなった場合、ＣＤモードからＣＳモードに切り替わるまでの時間ｔａが短くなる。このため、ＣＤモードでの走行時間及び走行距離が短くなると、ＣＤモードでの車両制御機会（所定走行時間又は所定走行距離）を十分に確保できないので、一定時間又は一定走行距離以上のＣＤモードでの車両走行制御の機会を確保するために、プラグインハイブリッド車両１００の燃費に対して最適化された値である。
【００５３】
ＣＳモード閾値は、ＣＤモード閾値よりも小さく、ＣＤモードからＣＳモードへ移行する、言い換えれば、ＣＤモードにおける車両走行制御でのＳＯＣ下限値である。なお、ＣＳモード閾値は、エンジン１のみを駆動源として車両走行制御を行うための閾値ではなく、バッテリ６のＳＯＣが目標値よりも低くならないようにエンジン１又は／及び第２ＭＧ３を駆動源として用いた車両走行制御を行う際の閾値である。本実施例では、ＣＳモード閾値とＣＤモードのＳＯＣ下限値とが同じである場合を一例に説明しているが、これに限らず、例えば、ＣＳモード閾値とＳＯＣ下限値とを個別の値に設定することも可能である。
【００５４】
ＣＳモードは、例えば、バッテリ６のＳＯＣを目標値又は目標値前後の所定の範囲内に維持して走行するように、エンジン１及び第２ＭＧ３を用いて走行制御を行うことができるが、本実施例のＣＳモードでは、主に回生エネルギーによるバッテリ６の充電制御によってＳＯＣが目標値又は目標値前後の所定の範囲内を超えた増加した場合、増加した分のバッテリ６の電力を積極的に使用し、目標値よりも増加したＳＯＣを目標値又は目標値前後の所定の範囲内に低下させるように制御するのではなく、ＣＤモードが選択可能なＣＤモード閾値に対してバッテリ６のＳＯＣが上昇するように、エンジン１又は／及び第２ＭＧ３を駆動源として用いた車両走行制御を遂行するための走行モードである。なお、本実施例のＣＳモードは、回生エネルギーの他にエンジン１の出力で回転駆動する第１ＭＧ２によって発生する電力を蓄える（充電する）こともできる。
【００５５】
本実施例の車両制御装置１０は、ＣＳモードが選択された車両走行制御において、時間の経過とともに回生エネルギーによって蓄積されたバッテリ６の電力がＣＤモード閾値に達すると、ＣＳモードからＣＤモードに切り替え、ＣＤモードでの車両走行制御を遂行する。
【００５６】
図３は、本実施例のＣＤモード復帰制御処理を説明するための説明図である。車両制御装置１０は、ＣＳモードでの走行制御において、主に回生エネルギーによるバッテリ６への回生充電制御を遂行しつつ、ＳＯＣを上昇させるようにエンジン１又は／及び第２ＭＧ３を駆動源として用いた車両走行制御を遂行する。
【００５７】
車両制御装置１０は、ＣＳモードでの走行制御中にバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に達したか否かを判別する。図３の例では、主に回生エネルギーによるバッテリ６への充電制御により、時間ｔ３でバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に到達している（線Ａ）。
【００５８】
車両制御装置１０は、時間ｔ３においてバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に達したと判別し、時間ｔ３からＣＤモードに切り替えて（ＣＤモードを選択して）車両の走行制御を開始する（時間ｔ３でＣＳモードからＣＤモードに復帰させる）。
【００５９】
ここで、本実施例の車両制御装置１０は、ＣＤモード閾値に対応するＣＤモード早期移行閾値（第２閾値）を適用し、ＣＳモードからＣＤモードへの走行モード移行制御を遂行するＣＤ／ＣＳモード移行制御部（走行モード移行制御部）１０ａを備えることができる。
【００６０】
ＣＤ／ＣＳモード移行制御部１０ａは、車両制御装置１０がＣＳモードを選択した走行制御を行っているか否か否かを判別し、ＣＳモードが選択されている場合に、ＣＳモードでの走行制御中に主に回生エネルギーによってバッテリ６に電力が充電される回生充電制御において、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値ではなく、ＣＤモード閾値よりも小さいＣＤモード早期移行閾値に達したか否かを判別する。ＣＤモード早期移行閾値は、ＣＤモード閾値未満で、ＣＳモード閾値よりも高い値に設定される。
【００６１】
ＣＤ／ＣＳモード移行制御部１０ａは、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード早期移行閾値に達したと判別されると、エンジン１を強制駆動して第１ＭＧ２によって発生した電力をバッテリ６に充電される制御を遂行する。つまり、時間ｔ３よりも手前の時間ｔ１において、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値よりも低いＣＤモード早期移行閾値に達し、ＣＤ／ＣＳモード移行制御部１０ａは、エンジン制御装置１１に強制始動信号又は強制駆動信号を出力する。エンジン制御装置１１は、強制始動信号又は強制駆動信号に基づく出力でエンジン１を駆動制御し、動力分配機構４は、車両制御装置１０からの制御信号に基づいて、エンジン１から出力された駆動力を第１ＭＧ２に伝達する。
【００６２】
なお、車両制御装置１０は、ＣＳモードでの走行制御中にエンジン１が停止している場合は、強制始動信号をエンジン制御装置１１に出力しつつ、動力分配機構４を制御してエンジン１から出力された動力を全て第１ＭＧ２に伝達するようにすることができる。また、ＣＳモードでの走行制御中にエンジン１が停止していない場合、言い換えれば、車両出力に応じた動力を発生させている場合、車両制御装置１０は、車両出力に応じた動力に、バッテリ６の充電制御に必要な第１ＭＧ２に伝達する動力を加えたエンジン１の強制駆動信号をエンジン制御装置１１に出力しつつ、動力分配機構４を制御してエンジン１から出力された動力のうち第１ＭＧ２に伝達する分の動力のみを分配するように制御することができる。
【００６３】
第１ＭＧ２は、動力分配機構４を通じて伝達されるエンジン１の動力により発電を行い、バッテリ制御装置１３は、発電された電力をインバータ９を介してバッテリ６に充電させる。
【００６４】
図３に示すように、ＣＤモード早期移行閾値からＣＤモード閾値までバッテリ６のＳＯＣを、エンジン１の動力を用いた強制充電によって上昇させるように制御し、バッテリ６のＳＯＣが主に回生エネルギーによる回生充電制御によってＣＤモード早期移行閾値に到達した時間ｔ１から時間ｔ３までに要する時間よりも時間ｔ１から時間ｔ２までの短い時間でＣＤモード閾値に到達する。
【００６５】
ＣＤ／ＣＳモード移行制御部１０ａは、主に回生エネルギー等によるＳＯＣのＣＤモード閾値到達時間ｔ３よりも短い時間でバッテリ６のＳＯＣをＣＤモード閾値まで引き上げることができ（図３の線Ｂ）、ＣＳモードからＣＤモードへの移行時間、言い換えれば、ＣＳモードからＣＤモードに復帰してＣＤモードでの車両走行制御を開始時間が、時間ｔ３から時間ｔ２に短縮される（時間ｔ３−時間ｔ２分、ＣＳモードからＣＤモードへの復帰時間が早くなる）。
【００６６】
図４は、本実施例のフラグインハイブリッド車両１００のＣＳモード／ＣＤモード復帰制御の処理フローを示す図である。本実施例のＣＳモード／ＣＤモード復帰制御は、イグニッションがＯＮされてから車両走行制御を開始する際に、ＣＳモードが選択されて車両走行制御を遂行している間、又はＣＤモードからＣＳモードに切り替えられた後のＣＳモードでの車両走行制御を遂行している間に、車両制御装置１０によって遂行される。
【００６７】
車両制御装置１０は、走行制御中の走行モードがＣＳモードであるか否かを判別する（Ｓ１０１）。ＣＳモードでない場合は、ＣＳモード／ＣＤモード復帰制御を終了する。
【００６８】
ステップＳ１０１においてＣＳモードであると判別された場合、車両制御装置１０は、プラグインハイブリッド車両１００の車両状態に応じて主に回生エネルギーによるバッテリ６の充電制御を行う（Ｓ１０２）。
【００６９】
車両制御装置１０は、回生エネルギーによるバッテリ６の充電制御によってバッテリ６のＳＯＣが、ＣＤモード早期移行閾値以上となったか否かを判別する（Ｓ１０３）。ＣＤモード早期移行閾値未満であると判別された場合は、ステップＳ１０２に戻り、回生エネルギーによるバッテリ６の充電制御を継続する。
【００７０】
車両制御装置１０は、ステップＳ１０３で回生エネルギーによる充電によって増加したバッテリ６のＳＯＣが、ＣＤモード早期移行閾値以上とであると判別された場合、エンジン１を強制駆動する制御信号をエンジン制御装置１１に出力するとともに、動力分配機構４を制御して、エンジン１から出力される駆動力を第１ＭＧ２に伝達し、エンジン１の強制駆動による充電制御を遂行する（Ｓ１０４）。
【００７１】
車両制御装置１０は、エンジン１の強制駆動による充電制御によって増加したバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に達したか否かを判別し（Ｓ１０５）、達したと判別された場合には、エンジン１の強制駆動を停止させ（Ｓ１０６）、達していないと判別された場合には、ステップＳ１０４に戻って強制充電制御を継続する。
【００７２】
なお、ステップＳ１０６におけるエンジン１の強制駆動を停止する処理は、上述したように、エンジン１から出力された動力が車両走行制御の駆動源として使用されていない場合は、エンジン１自体を停止することができる。一方、車両出力に応じてエンジン１の動力を駆動源として使用している場合、エンジン１自体を停止させずに、強制充電制御に用いられていた動力分を、エンジン１の出力から低減するように、制御することができる。
【００７３】
車両制御装置１０は、エンジン１の強制駆動による充電制御によって増加したバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に達したと判別され、エンジン１の強制駆動を停止させる制御信号をエンジン制御装置１１に出力した後、又は出力と並行して、ＣＳモードからＣＤモードに制御モードを切り替えて車両走行制御を遂行する（Ｓ１０７）。つまり、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に達すると、走行モード選択部１０ａによってＣＤモードが選択され（ＣＳモードからＣＤモードに切り替え）、車両制御装置１０は選択されたＣＤモードでの走行制御を開始する。
【００７４】
このように本実施例の車両制御装置１０は、ＣＤモード閾値に対応するＣＤモード早期移行閾値を適用し、エンジン１の動力を用いたバッテリ６の強制充電によって、ＣＳモードからＣＤモードへの走行モードの移行を早期に実現できる。
【００７５】
このため、回生エネルギーによる回生充電制御によってバッテリ６のＳＯＣがＣＤモードを選択可能なＣＤモード閾値に到達する時間よりも短い時間で到達するので、ＣＳモードからＣＤモードに復帰してＣＤモードでの走行制御を開始する時間（ＣＤモードへの移行時間）が短縮され、ハイブリッド車両の燃費をさらに向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００７６】
１ エンジン
２ 第１ＭＧ
３ 第２ＭＧ
４ 動力分配機構
５ トランスミッション
６ バッテリ（電源装置）
７ 駆動輪
８ デフ
９ インバータ
１０ 車両制御装置
１０ａ 走行モード選択部
１０ｂ ＣＤ／ＣＳモード移行制御部
１１ エンジン制御装置
１２ モータ制御装置
１３ バッテリ制御装置
１４ 電源制御装置
１５ インレット
１６ 充電器
１００ プラグインハイブリッド車両
２００ 外部電源
２１０ 接続プラグ
２２０ 充電ケーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置を搭載するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行の駆動源として走行用の電動モータ及び内燃エンジンを備えるハイブリッド車両がある。ハイブリッド車両には電源装置が搭載され、電源装置の電力を用いて電動モータを駆動し、車両走行の駆動源として利用している。
【０００３】
ハイブリッド車両は、内燃エンジン及び走行用の電動モータのいずれか一方もしくは両方を駆動源として用い、例えば、エンジンを停止して電動モータのみを駆動源として走行したり、エンジン及び電動モータの両方を駆動源として走行することができる。
【０００４】
電源装置は、車両の減速時の回生エネルギーによる電力や内燃エンジンによって発電された電力などを充電するが、近年では、プラグインハイブリッド車両が登場し、車両に搭載される電源装置に、外部電源から供給される電力を蓄える（充電する）こともできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４１３９６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２１７４５号公報
【特許文献３】特開２０１１−１１１１８８号公報
【特許文献４】特開２０１０−８３３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プラグインハイブリッド車両やハイブリッド車両では、搭載する電源装置に蓄えられた電力を積極的に使用して主に走行用モータによって走行するようにエンジン及び走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モード（ＣＤ（Charge Depleting）モード）と、電源装置のＳＯＣを所定値に維持しながら走行させる第２走行モード（ＣＳ（Charge Sustaining）モード）とを切り替えて車両走行制御が行われている。
【０００７】
ＣＤモードによる走行制御（ＥＶ走行）は、エンジンを駆動源として走行する機会を抑制し、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。このため、ＣＳモードでの走行制御中に、例えば、主に回生エネルギーによって電源装置に電力を充電してＳＯＣが所定の閾値まで増加した場合に、走行モードをＣＤモードに切り替えて車両の走行制御を遂行することで、ハイブリッド車両の燃費向上を図ることができる。
【０００８】
しかしながら、ＣＳモードでの走行制御中にＣＤモードを選択可能な閾値までＳＯＣが増加する直前（ＣＳモードからＣＤモードへ復帰する直前）に、車両状態が変化して回生エネルギーによる充電が不十分となったり（例えば、下り坂から平坦又は登り坂に変わるなど）、アクセルが急に踏み込まれて蓄えられた電力が消費されてしまい、ＳＯＣが減少又は増加しなくなることがあり、ＣＳモードの走行制御においてＣＤモードへの復帰までに要する時間が長くなり、ＣＤモードでの走行制御によるハイブリッド車両の燃費向上を図る機会が減少してしまう。
【０００９】
本発明は、電源装置の電力を用いて主に走行用モータによって走行するようにエンジン及び走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モードを有するハイブリッド車両の走行制御において、電源装置のＳＯＣが所定値以上で選択される第１走行モードへの移行時間を短縮し、ハイブリッド車両の燃費を向上させる制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、エンジンと、車両の走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給する電源装置と、前記エンジンの出力によって前記電源装置に蓄えられる電力を発生させるジェネレータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置である。前記制御装置は、前記電源装置の電力を用いて主に前記走行用モータによって走行するように前記エンジン及び前記走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モードと、前記電源装置のＳＯＣが所定値よりも低くならないように前記エンジン及び前記走行用モータを用いて走行制御を行う第２走行モードとのうち、前記第２走行モードが選択された走行制御における前記電源装置のＳＯＣが第１閾値以上である場合に、前記第２走行モードから前記第１走行モードに切り替えて前記車両の走行制御を遂行する車両制御部と、前記第２走行モードが選択された走行制御における前記電源装置のＳＯＣが前記第１閾値よりも低く、前記所定値よりも高い第２閾値以上である場合に、前記エンジンを駆動させて前記ジェネレータによって発生した電力を前記電源装置に充電させる走行モード移行制御部と、を有する。
【００１１】
また、前記制御装置は、前記電源装置のＳＯＣが前記第１閾値以上であるか否かを判別し、前記第１閾値以上である場合に前記第１走行モードを選択し、前記第１閾値未満である場合に前記第２走行モードを選択する走行モード選択部を備えることができ、前記車両制御部が、前記走行モード選択部によって選択された走行モードに基づいて前記エンジン及び前記走行用モータを用いた走行制御を行うように構成される。
【００１２】
また、前記走行モード移行制御部は、前記第２走行モードが選択されているか否かを判別して前記第２走行モードが選択されている場合に、前記エンジンを駆動させて前記ジェネレータによって発生した電力を前記電源装置に充電させ、前記第２閾値から前記第１閾値まで前記電源装置のＳＯＣを上昇させるように制御することができる。
【００１３】
また、上記制御装置は、前記ハイブリッド車両に設けられる外部電源から供給される電力を前記電源装置に充電させる外部充電手段を通じた外部充電制御を遂行する制御部をさらに備えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電源装置のＳＯＣが電源装置の電力を用いて主に走行用モータによって走行するようにエンジン及び走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モードを選択可能な第１閾値よりも低い第２閾値以上である場合に、エンジンの出力によって発生した電力を電源装置に充電させるので、第１走行モードへの移行時間を短縮することができ、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１のハイブリッド車両の構成ブロック図である。
【図２】実施例１のＣＤモード及びＣＳモードの車両制御の説明図である。
【図３】実施例１のＣＤモード復帰制御の説明図である。
【図４】実施例１の車両制御の処理遷移を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
【００１７】
図１から図４は、実施例１を示す図である。図１は、本実施例のプラグインハイブリッド車両の構成ブロック図である。なお、プラグインハイブリッド車両を一例に説明するが、本実施例の車両制御装置１０は、外部電源からの外部充電機能を備えていないハイブリッド車両にも適用できる。
【００１８】
図１に示すように、プラグインハイブリッド車１００は、エンジン１、第１ＭＧ（Motor Generator）２、第２ＭＧ３、動力分配機構４、トランスミッション（無段変速機、減速装置など）５、及びバッテリ６が搭載される。
【００１９】
エンジン１の出力軸は、動力分配機構４に接続される。動力分配機構４は、トランスミッション５の入力軸及び第１ＭＧ（発電用モータ）２の入力軸と連結される。トランスミッション５の出力軸は、駆動輪７のディファレンシャルギア（差動装置）８に連結され、エンジン１の動力が動力分配機構４を介して駆動輪７に伝達される。また、トランスミッション５の出力軸は、第２ＭＧ（走行用モータ）３の出力軸と連結され、第２ＭＧ３の動力がトランスミッション５を介して駆動輪７に伝達されるようになっている。
【００２０】
動力分配機構４は、エンジン１が発生させる動力を２つの経路に分割し、トランスミッション５を介して駆動輪７に伝達する第１経路と、エンジン１が発生された動力を第１ＭＧ２に伝達して発電させる第２経路とを含む。動力分配機構４は、後述する車両制御装置１０によって制御され、車両制御装置１０は、エンジン１の駆動力を用いた走行制御やバッテリ６への充電制御等に応じて、第１及び第２経路それぞれに伝達される動力やその比率を制御する。
【００２１】
バッテリ６は、第２ＭＧ３に電力を供給する電源装置であり、バッテリ６の直流電力は、インバータ９により交流電力に変換され、第２ＮＧ３に供給される。第２ＭＧ３は、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータである。
【００２２】
プラグインハイブリッド車１００の回生制動時には、トランスミッション５を介して駆動輪７により第２ＭＧ３が駆動され、第２ＭＧ３がジェネレータ（発電機）として作動する。第２ＭＧ３は、バッテリ７から供給される電力によって駆動する車両走行の駆動源であるとともに、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作動し、第２ＭＧ３によって発電された電力（回生エネルギー）は、インバータ９を介してバッテリ６に蓄えられる。
【００２３】
第１ＭＧ２は、エンジン１の動力により回転駆動することにより発電し、インバータ９を介して発電した電力をバッテリ６に供給するジェネレータである。第１ＭＧ２は、第２ＭＧ３と同様に、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータで構成できる。
【００２４】
エンジン１は、内燃機関である。エンジン１から排出される排気ガスは、不図示の触媒（例えば、三元触媒）を通じて車外に排気される。また、バッテリ６は、複数の単電池２０で構成される組電池である。単電池（蓄電素子）としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることができる。
【００２５】
また、第１ＭＧ２により発電された電力は、そのまま第２ＭＧ３を駆動させる電力として供給したり、バッテリ６に蓄えられる電力として供給することができる。例えば、バッテリ６のＳＯＣの状態や車両状況に応じて制御され、第２ＭＧ３は、バッテリ６に蓄えられた電力、第１ＭＧ２により発電された電力のうちのいずれか一方又は両方の電力により駆動する。
【００２６】
エンジン制御装置１１は、車両制御装置１０からのエンジン制御信号に基づいてエンジン１を制御するエンジンＥＣＵであり、モータ制御装置１２は、車両制御装置１０からのモータ制御信号に基づいて第１ＭＧ２及び第２ＭＧ３を制御するモータＥＣＵである。エンジン制御装置１１及びモータ制御装置１２は、車両全体の制御を行うメインコントローラである車両制御装置１０に接続されている。
【００２７】
バッテリ制御装置１３は、バッテリ６のＳＯＣや劣化状態などを管理するとともに、バッテリ６の充放電動作を車両制御装置１０からのバッテリ制御信号に基づいて制御するバッテリＥＣＵである。第２ＭＧ３を駆動する際（放電）及び第１ＭＧ２によりバッテリ６に電力を充電する際の電流Ｉ及び電圧Ｖが、それぞれ不図示の電流センサ及び電圧センサにより検出され、それらの検出信号が監視装置（監視ＥＣＵ）を介して又は直接にバッテリ制御装置１３、車両制御装置１０に出力される。
【００２８】
車両制御装置１０は、プラグインハイブリッド車両１００全体で要求される車両要求出力を算出し、車両要求出力に基づいてエンジン１及びバッテリ６の出力制御を行う。
【００２９】
車両制御装置１０は、運転状態に応じて駆動供給源を選択し、エンジン１及び第２ＭＧ３のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。例えば、アクセル開度が小さい場合や車速が低い場合などには、エンジン１からの駆動力を使用せずに（エンジン１を停止した状態で）、第２ＭＧ１２０のみを駆動源としてプラグインハイブリッド車両の走行制御を行う。なお、第２ＭＧ１２０のみを駆動源としてプラグインハイブリッド車両の走行制御の場合でも、エンジン１を駆動して第１ＭＧ２による発電制御を行うことができる。
【００３０】
一方、アクセル開度が大きい場合や車速が高い場合、又はバッテリ６のＳＯＣ（State Of Charge：残存容量）が小さい場合などには、エンジン１を駆動源として用いた走行制御を遂行する。このとき、車両制御装置１０は、エンジン１のみ、もしくはエンジン１および第２ＭＧ３の両方を駆動源としてプラグインハイブリッド車両の走行制御を行うことができる。
【００３１】
また、本実施例のプラグインハイブリッド車両１００は、外部電源２００から供給される電力をバッテリ６に充電する外部充電手段を備える。プラグインハイブリッド車両１００の側部には、インレット１５が設けられ、プラグインハイブリッド車両１００と外部電源２００とを連結する接続プラグ２１０を有する充電ケーブル２２０が接続される。外部電源２００は、家庭用電源や充電スタンドなどがある。
【００３２】
電源制御装置１４は、外部充電手段を介した外部充電制御を遂行するＥＣＵであり、外部電源２００から延設される接続プラグ２１０がインレット１５に接続されたことを検出すると（インレット１５又は接続プラグ２１０から出力される接続プラグ２１０とインレット１５とが接続状態であることを示す信号を受信すると）、インレット１５とバッテリ６との間に設けられた充電器１６を制御して外部電源２００から供給される電力を、バッテリ６に充電させる。
【００３３】
なお、電源制御装置１４は、不図示のリレースイッチをＯＮ／ＯＦＦして外部充電制御の電気系統とバッテリ６との電気的接続を制御することができる。つまり、リレースイッチがＯＦＦである場合、バッテリ６が充電器１６などから電気的に遮断され、リレースイッチがＯＮである場合、バッテリ６が充電器１６などと電気的に接続されるように制御でき、電源制御装置１４は、外部電源２００から延設された接続プラグ２１０がインレット１５に接続されたことを検出すると、リレースイッチをＯＮにして充電器１６を通じた外部電源２００によるバッテリ６の充電制御を開始する。
【００３４】
また、リレースイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態は、車両状態に応じて自動的に制御することができ、例えば、イグニッションがＯＮにされて車両制御装置１０が起動した場合、リレースイッチをＯＦＦにし、イグニッションがＯＦＦされてプラグイン充電モードが選択された場合、または車両制御装置１０が停止した場合に、リレースイッチをＯＮにすることができる。
【００３５】
充電器１６は、インレット１５とバッテリ６との間に接続され、外部電源２００から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器や昇圧器などを含んで構成される。電源制御装置１４は、車両制御装置１０からの制御信号に基づいて外部充電制御を遂行し、充電器１６は、電源制御装置１４から出力される駆動信号に基づいて動作する。
【００３６】
なお、外部電源２００は、充電器１６を備えることができる。つまり、外部電源２００が充電器１６を備える場合、プラグインハイブリッド車両１００は、充電器１６を備えていなくてもよい。
【００３７】
また、車両制御装置１０、エンジン制御装置１１、モータ制御装置１２、バッテリ制御装置１３及び電源制御装置１４の各制御装置は、１つの制御装置で構成することも可能であり、メインコントローラとしての車両制御装置１０が、各制御装置１１、１２、１３及び１４の各機能を備えるように構成してもよい。
【００３８】
次に、本実施例の車両制御装置１０及びプラグインハイブリッド車両１００の車両制御について詳細に説明する。
【００３９】
上述したように、車両制御装置１０は、運転状態に応じて駆動源を自動的に選択し、エンジン１及び第２ＭＧ３のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。
【００４０】
車両制御装置１０は、搭載するバッテリ６に蓄えられた電力を積極的に使用して走行する第１走行モード（ＣＤ（Charge Depleting）モード）と、バッテリ６のＳＯＣを目標値よりも低くならないように走行する第２走行モード（ＣＳ（Charge Sustaining）モード）の一方を選択し、選択された走行モードに基づいて走行制御を遂行する。なお、ＣＳモードとＣＤモードとは、手動で切替えるように構成することも可能である。
【００４１】
車両制御装置１０は、ＣＤモード又はＣＳモードを、バッテリ６のＳＯＣに基づいて選択する走行モード選択部１０ａを備える。走行モード選択部１０ａは、イグニッションがＯＮされて車両制御装置１０が起動した際、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値（第１閾値）以上であるか否かを判別し、ＣＤモード閾値以上である場合にＣＤモード（第１走行モード）を選択する。一方、ＣＤモード閾値未満である場合、ＣＳモード（第２走行モード）を選択する。
【００４２】
また、走行モード選択部１０ａは、ＣＳモードが選択された走行制御時に、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値以上であるか否かを判別し、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値以上である場合、ＣＤモードを選択する。つまり、車両制御装置１０は、ＣＳモードが選択された走行制御におけるバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値以上である場合に、ＣＳモードからＣＤモードに切り替えてプラグインハイブリッド車両１００の走行制御を遂行する。
【００４３】
ＣＤモードは、バッテリ６に蓄えられた電力を維持せずに（例えば、エンジン１の出力によって第１ＭＧ２を回転駆動し、発生した電力をバッテリ６に充電せずに）、主に第２ＭＧ３の駆動力のみでプラグインハイブリッド車両１００を走行させる走行モードである。ＣＤモードは、基本的にエンジン１を停止して、第２ＭＧ３の駆動力のみで車両出力全体を確保するように、エンジン１及び第２ＭＧ３を制御する。
【００４４】
バッテリ６に蓄えられた電力を積極的に使用してプラグインハイブリッド車両１００の走行制御を行うＣＤモードは、ＥＶ走行とも称され、バッテリ６のＳＯＣは走行に応じて低下する。なお、ＣＤモードでもアクセル開度が高い場合や車速が高い場合などには、駆動力を補うためにエンジン１の出力も使用した車両制御が遂行される。
【００４５】
ＣＳモードは、バッテリ６に蓄えられた電力（ＳＯＣ）を所定の目標値よりも低くならないように、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた車両制御を行う走行モードである。すなわち、ＳＯＣが目標値よりも低下すると、エンジン１を始動して第１ＭＧ２による充電制御が行われ、目標値よりも低いＳＯＣを目標値に近づけるように上昇させつつ、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いて走行制御を遂行する。ＣＳモードは、ＨＶ走行とも称される。
【００４６】
図２は、本実施例のＣＤモード及びＣＳモードの車両走行制御の説明図である。縦軸はバッテリ６のＳＯＣ、横軸は時間である。
【００４７】
車両制御装置１０は、例えば、イグニッションがＯＮされて車両走行制御を開始する際（起動時）のバッテリ６のＳＯＣが、ＣＤモード閾値よりも大きいか否かを判別し、図２の例では、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値よりも大きいと判別され、ＣＤモードを選択して車両走行制御を開始している。
【００４８】
車両制御装置１０は、バッテリ制御装置１３に車両出力に応じたバッテリ６の放電制御信号を出力し、バッテリ制御装置１３は、バッテリ６から第２ＭＧ３に、蓄えられた電力を供給する（放電する）。ＣＤモードが選択された走行制御では、バッテリ６のＳＯＣが時間の経過とともに減少する。
【００４９】
車両制御装置１０（走行モード選択部１０ａ）は、バッテリ制御装置１３を介してバッテリ６のＳＯＣを監視し、ＳＯＣが所定値（例えば、ＣＳモード閾値）以下となったか否かを判別する。バッテリ６のＳＯＣがＣＳモード閾値以下となった場合、ＣＤモードからＣＳモードに切り替える（ＣＳモードを選択する）。
【００５０】
車両制御装置１０は、ＣＳモードが選択されると、バッテリ６のＳＯＣを所定の目標値（例えばＣＳモード閾値）よりも低くならないように、エンジン１の駆動力又は／及び第２ＭＧ３の駆動力（バッテリ６の電力）を用いた走行制御を行う。
【００５１】
ここで、ＣＤモード閾値は、バッテリ６に蓄えられているＳＯＣ（現在ＳＯＣ）からＣＤモードでの車両走行制御におけるＳＯＣの下限値（ＣＳモード閾値）まで、バッテリ６に蓄えられた電力を積極的に使用したプラグインハイブリッド車両１００の走行制御を行うか否かを判別するための閾値である。このＣＤモード閾値は、例えば、主にバッテリ６の電力を用いた走行可能な距離等に基づいて予め決定される値である。
【００５２】
具体的には、ＣＤモード閾値が小さいと、同じ車両出力でＣＤモードでの走行制御をおこなった場合、ＣＤモードからＣＳモードに切り替わるまでの時間ｔａが短くなる。このため、ＣＤモードでの走行時間及び走行距離が短くなると、ＣＤモードでの車両制御機会（所定走行時間又は所定走行距離）を十分に確保できないので、一定時間又は一定走行距離以上のＣＤモードでの車両走行制御の機会を確保するために、プラグインハイブリッド車両１００の燃費に対して最適化された値である。
【００５３】
ＣＳモード閾値は、ＣＤモード閾値よりも小さく、ＣＤモードからＣＳモードへ移行する、言い換えれば、ＣＤモードにおける車両走行制御でのＳＯＣ下限値である。なお、ＣＳモード閾値は、エンジン１のみを駆動源として車両走行制御を行うための閾値ではなく、バッテリ６のＳＯＣが目標値よりも低くならないようにエンジン１又は／及び第２ＭＧ３を駆動源として用いた車両走行制御を行う際の閾値である。本実施例では、ＣＳモード閾値とＣＤモードのＳＯＣ下限値とが同じである場合を一例に説明しているが、これに限らず、例えば、ＣＳモード閾値とＳＯＣ下限値とを個別の値に設定することも可能である。
【００５４】
ＣＳモードは、例えば、バッテリ６のＳＯＣを目標値又は目標値前後の所定の範囲内に維持して走行するように、エンジン１及び第２ＭＧ３を用いて走行制御を行うことができるが、本実施例のＣＳモードでは、主に回生エネルギーによるバッテリ６の充電制御によってＳＯＣが目標値又は目標値前後の所定の範囲内を超えた増加した場合、増加した分のバッテリ６の電力を積極的に使用し、目標値よりも増加したＳＯＣを目標値又は目標値前後の所定の範囲内に低下させるように制御するのではなく、ＣＤモードが選択可能なＣＤモード閾値に対してバッテリ６のＳＯＣが上昇するように、エンジン１又は／及び第２ＭＧ３を駆動源として用いた車両走行制御を遂行するための走行モードである。なお、本実施例のＣＳモードは、回生エネルギーの他にエンジン１の出力で回転駆動する第１ＭＧ２によって発生する電力を蓄える（充電する）こともできる。
【００５５】
本実施例の車両制御装置１０は、ＣＳモードが選択された車両走行制御において、時間の経過とともに回生エネルギーによって蓄積されたバッテリ６の電力がＣＤモード閾値に達すると、ＣＳモードからＣＤモードに切り替え、ＣＤモードでの車両走行制御を遂行する。
【００５６】
図３は、本実施例のＣＤモード復帰制御処理を説明するための説明図である。車両制御装置１０は、ＣＳモードでの走行制御において、主に回生エネルギーによるバッテリ６への回生充電制御を遂行しつつ、ＳＯＣを上昇させるようにエンジン１又は／及び第２ＭＧ３を駆動源として用いた車両走行制御を遂行する。
【００５７】
車両制御装置１０は、ＣＳモードでの走行制御中にバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に達したか否かを判別する。図３の例では、主に回生エネルギーによるバッテリ６への充電制御により、時間ｔ３でバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に到達している（線Ａ）。
【００５８】
車両制御装置１０は、時間ｔ３においてバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に達したと判別し、時間ｔ３からＣＤモードに切り替えて（ＣＤモードを選択して）車両の走行制御を開始する（時間ｔ３でＣＳモードからＣＤモードに復帰させる）。
【００５９】
ここで、本実施例の車両制御装置１０は、ＣＤモード閾値に対応するＣＤモード早期移行閾値（第２閾値）を適用し、ＣＳモードからＣＤモードへの走行モード移行制御を遂行するＣＤ／ＣＳモード移行制御部（走行モード移行制御部）１０ａを備えることができる。
【００６０】
ＣＤ／ＣＳモード移行制御部１０ａは、車両制御装置１０がＣＳモードを選択した走行制御を行っているか否か否かを判別し、ＣＳモードが選択されている場合に、ＣＳモードでの走行制御中に主に回生エネルギーによってバッテリ６に電力が充電される回生充電制御において、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値ではなく、ＣＤモード閾値よりも小さいＣＤモード早期移行閾値に達したか否かを判別する。ＣＤモード早期移行閾値は、ＣＤモード閾値未満で、ＣＳモード閾値よりも高い値に設定される。
【００６１】
ＣＤ／ＣＳモード移行制御部１０ａは、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード早期移行閾値に達したと判別されると、エンジン１を強制駆動して第１ＭＧ２によって発生した電力をバッテリ６に充電される制御を遂行する。つまり、時間ｔ３よりも手前の時間ｔ１において、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値よりも低いＣＤモード早期移行閾値に達し、ＣＤ／ＣＳモード移行制御部１０ａは、エンジン制御装置１１に強制始動信号又は強制駆動信号を出力する。エンジン制御装置１１は、強制始動信号又は強制駆動信号に基づく出力でエンジン１を駆動制御し、動力分配機構４は、車両制御装置１０からの制御信号に基づいて、エンジン１から出力された駆動力を第１ＭＧ２に伝達する。
【００６２】
なお、車両制御装置１０は、ＣＳモードでの走行制御中にエンジン１が停止している場合は、強制始動信号をエンジン制御装置１１に出力しつつ、動力分配機構４を制御してエンジン１から出力された動力を全て第１ＭＧ２に伝達するようにすることができる。また、ＣＳモードでの走行制御中にエンジン１が停止していない場合、言い換えれば、車両出力に応じた動力を発生させている場合、車両制御装置１０は、車両出力に応じた動力に、バッテリ６の充電制御に必要な第１ＭＧ２に伝達する動力を加えたエンジン１の強制駆動信号をエンジン制御装置１１に出力しつつ、動力分配機構４を制御してエンジン１から出力された動力のうち第１ＭＧ２に伝達する分の動力のみを分配するように制御することができる。
【００６３】
第１ＭＧ２は、動力分配機構４を通じて伝達されるエンジン１の動力により発電を行い、バッテリ制御装置１３は、発電された電力をインバータ９を介してバッテリ６に充電させる。
【００６４】
図３に示すように、ＣＤモード早期移行閾値からＣＤモード閾値までバッテリ６のＳＯＣを、エンジン１の動力を用いた強制充電によって上昇させるように制御し、バッテリ６のＳＯＣが主に回生エネルギーによる回生充電制御によってＣＤモード早期移行閾値に到達した時間ｔ１から時間ｔ３までに要する時間よりも時間ｔ１から時間ｔ２までの短い時間でＣＤモード閾値に到達する。
【００６５】
ＣＤ／ＣＳモード移行制御部１０ａは、主に回生エネルギー等によるＳＯＣのＣＤモード閾値到達時間ｔ３よりも短い時間でバッテリ６のＳＯＣをＣＤモード閾値まで引き上げることができ（図３の線Ｂ）、ＣＳモードからＣＤモードへの移行時間、言い換えれば、ＣＳモードからＣＤモードに復帰してＣＤモードでの車両走行制御を開始時間が、時間ｔ３から時間ｔ２に短縮される（時間ｔ３−時間ｔ２分、ＣＳモードからＣＤモードへの復帰時間が早くなる）。
【００６６】
図４は、本実施例のフラグインハイブリッド車両１００のＣＳモード／ＣＤモード復帰制御の処理フローを示す図である。本実施例のＣＳモード／ＣＤモード復帰制御は、イグニッションがＯＮされてから車両走行制御を開始する際に、ＣＳモードが選択されて車両走行制御を遂行している間、又はＣＤモードからＣＳモードに切り替えられた後のＣＳモードでの車両走行制御を遂行している間に、車両制御装置１０によって遂行される。
【００６７】
車両制御装置１０は、走行制御中の走行モードがＣＳモードであるか否かを判別する（Ｓ１０１）。ＣＳモードでない場合は、ＣＳモード／ＣＤモード復帰制御を終了する。
【００６８】
ステップＳ１０１においてＣＳモードであると判別された場合、車両制御装置１０は、プラグインハイブリッド車両１００の車両状態に応じて主に回生エネルギーによるバッテリ６の充電制御を行う（Ｓ１０２）。
【００６９】
車両制御装置１０は、回生エネルギーによるバッテリ６の充電制御によってバッテリ６のＳＯＣが、ＣＤモード早期移行閾値以上となったか否かを判別する（Ｓ１０３）。ＣＤモード早期移行閾値未満であると判別された場合は、ステップＳ１０２に戻り、回生エネルギーによるバッテリ６の充電制御を継続する。
【００７０】
車両制御装置１０は、ステップＳ１０３で回生エネルギーによる充電によって増加したバッテリ６のＳＯＣが、ＣＤモード早期移行閾値以上とであると判別された場合、エンジン１を強制駆動する制御信号をエンジン制御装置１１に出力するとともに、動力分配機構４を制御して、エンジン１から出力される駆動力を第１ＭＧ２に伝達し、エンジン１の強制駆動による充電制御を遂行する（Ｓ１０４）。
【００７１】
車両制御装置１０は、エンジン１の強制駆動による充電制御によって増加したバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に達したか否かを判別し（Ｓ１０５）、達したと判別された場合には、エンジン１の強制駆動を停止させ（Ｓ１０６）、達していないと判別された場合には、ステップＳ１０４に戻って強制充電制御を継続する。
【００７２】
なお、ステップＳ１０６におけるエンジン１の強制駆動を停止する処理は、上述したように、エンジン１から出力された動力が車両走行制御の駆動源として使用されていない場合は、エンジン１自体を停止することができる。一方、車両出力に応じてエンジン１の動力を駆動源として使用している場合、エンジン１自体を停止させずに、強制充電制御に用いられていた動力分を、エンジン１の出力から低減するように、制御することができる。
【００７３】
車両制御装置１０は、エンジン１の強制駆動による充電制御によって増加したバッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に達したと判別され、エンジン１の強制駆動を停止させる制御信号をエンジン制御装置１１に出力した後、又は出力と並行して、ＣＳモードからＣＤモードに制御モードを切り替えて車両走行制御を遂行する（Ｓ１０７）。つまり、バッテリ６のＳＯＣがＣＤモード閾値に達すると、走行モード選択部１０ａによってＣＤモードが選択され（ＣＳモードからＣＤモードに切り替え）、車両制御装置１０は選択されたＣＤモードでの走行制御を開始する。
【００７４】
このように本実施例の車両制御装置１０は、ＣＤモード閾値に対応するＣＤモード早期移行閾値を適用し、エンジン１の動力を用いたバッテリ６の強制充電によって、ＣＳモードからＣＤモードへの走行モードの移行を早期に実現できる。
【００７５】
このため、回生エネルギーによる回生充電制御によってバッテリ６のＳＯＣがＣＤモードを選択可能なＣＤモード閾値に到達する時間よりも短い時間で到達するので、ＣＳモードからＣＤモードに復帰してＣＤモードでの走行制御を開始する時間（ＣＤモードへの移行時間）が短縮され、ハイブリッド車両の燃費をさらに向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００７６】
１ エンジン
２ 第１ＭＧ
３ 第２ＭＧ
４ 動力分配機構
５ トランスミッション
６ バッテリ（電源装置）
７ 駆動輪
８ デフ
９ インバータ
１０ 車両制御装置
１０ａ 走行モード選択部
１０ｂ ＣＤ／ＣＳモード移行制御部
１１ エンジン制御装置
１２ モータ制御装置
１３ バッテリ制御装置
１４ 電源制御装置
１５ インレット
１６ 充電器
１００ プラグインハイブリッド車両
２００ 外部電源
２１０ 接続プラグ
２２０ 充電ケーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、車両の走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給する電源装置と、前記エンジンの出力によって前記電源装置に蓄えられる電力を発生させるジェネレータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
前記電源装置の電力を用いて主に前記走行用モータによって走行するように前記エンジン及び前記走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モードと、前記電源装置のＳＯＣが所定値よりも低くならないように前記エンジン及び前記走行用モータを用いて走行制御を行う第２走行モードとのうち、前記第２走行モードが選択された走行制御における前記電源装置のＳＯＣが第１閾値以上である場合に、前記第２走行モードから前記第１走行モードに切り替えて前記車両の走行制御を遂行する車両制御部と、
前記第２走行モードが選択された走行制御における前記電源装置のＳＯＣが前記第１閾値よりも低く、前記所定値よりも高い第２閾値以上である場合に、前記エンジンを駆動させて前記ジェネレータによって発生した電力を前記電源装置に充電させる走行モード移行制御部と、
を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記電源装置のＳＯＣが前記第１閾値以上であるか否かを判別し、前記第１閾値以上である場合に前記第１走行モードを選択し、前記第１閾値未満である場合に前記第２走行モードを選択する走行モード選択部を備え、
前記車両制御部は、前記走行モード選択部によって選択された走行モードに基づいて前記エンジン及び前記走行用モータを用いた走行制御を行う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。
【請求項３】
前記走行モード移行制御部は、前記第２走行モードが選択されているか否かを判別し、前記第２走行モードが選択されている場合に、前記エンジンを駆動させて前記ジェネレータによって発生した電力を前記電源装置に充電させ、前記第２閾値から前記第１閾値まで前記電源装置のＳＯＣを上昇させるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記ハイブリッド車両に設けられる外部電源から供給される電力を前記電源装置に充電させる外部充電手段を通じた外部充電制御を遂行する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１】
エンジンと、車両の走行用モータと、前記走行用モータに電力を供給する電源装置と、前記エンジンの出力によって前記電源装置に蓄えられる電力を発生させるジェネレータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
前記電源装置の電力を用いて主に前記走行用モータによって走行するように前記エンジン及び前記走行用モータを用いて走行制御を行う第１走行モードと、前記電源装置のＳＯＣが所定値よりも低くならないように前記エンジン及び前記走行用モータを用いて走行制御を行う第２走行モードとのうち、前記第２走行モードが選択された走行制御における前記電源装置のＳＯＣが第１閾値以上である場合に、前記第２走行モードから前記第１走行モードに切り替えて前記車両の走行制御を遂行する車両制御部と、
前記第２走行モードが選択された走行制御における前記電源装置のＳＯＣが前記第１閾値よりも低く、前記所定値よりも高い第２閾値以上である場合に、前記エンジンを駆動させて前記ジェネレータによって発生した電力を前記電源装置に充電させる走行モード移行制御部と、
を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記電源装置のＳＯＣが前記第１閾値以上であるか否かを判別し、前記第１閾値以上である場合に前記第１走行モードを選択し、前記第１閾値未満である場合に前記第２走行モードを選択する走行モード選択部を備え、
前記車両制御部は、前記走行モード選択部によって選択された走行モードに基づいて前記エンジン及び前記走行用モータを用いた走行制御を行う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。
【請求項３】
前記走行モード移行制御部は、前記第２走行モードが選択されているか否かを判別し、前記第２走行モードが選択されている場合に、前記エンジンを駆動させて前記ジェネレータによって発生した電力を前記電源装置に充電させ、前記第２閾値から前記第１閾値まで前記電源装置のＳＯＣを上昇させるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記ハイブリッド車両に設けられる外部電源から供給される電力を前記電源装置に充電させる外部充電手段を通じた外部充電制御を遂行する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４９３８１（Ｐ２０１３−４９３８１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９０７３（Ｐ２０１１−１８９０７３）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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