車両の制御装置
【課題】ハイブリッド車のエネルギ効率を良好にする。
【解決手段】外部の電源から供給された電力を蓄えるバッテリが搭載され、エンジンおよび電動モータのうちの少なくともいずれか一方を駆動源として用いて走行するハイブリッド車の制御装置は、走行パワー、および車速をパラメータとして有し、少なくともエンジンの効率を考慮して定めたマップに従って、エンジンを駆動する走行モードと、エンジンを停止する走行モードとを切り替える。エンジンを停止した場合よりも運転した場合の方がハイブリッド車の総合的な効率がよい走行状態では、エンジンが運転される。逆に、エンジンを運転した場合よりも停止した場合の方がハイブリッド車の総合的な効率がよい走行状態では、エンジンが停止される。エンジンが運転される結果、電動モータへ供給される電力の増大量が抑制され、バッテリの残存容量の低下が抑制される。
【解決手段】外部の電源から供給された電力を蓄えるバッテリが搭載され、エンジンおよび電動モータのうちの少なくともいずれか一方を駆動源として用いて走行するハイブリッド車の制御装置は、走行パワー、および車速をパラメータとして有し、少なくともエンジンの効率を考慮して定めたマップに従って、エンジンを駆動する走行モードと、エンジンを停止する走行モードとを切り替える。エンジンを停止した場合よりも運転した場合の方がハイブリッド車の総合的な効率がよい走行状態では、エンジンが運転される。逆に、エンジンを運転した場合よりも停止した場合の方がハイブリッド車の総合的な効率がよい走行状態では、エンジンが停止される。エンジンが運転される結果、電動モータへ供給される電力の増大量が抑制され、バッテリの残存容量の低下が抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、外部の電源から供給された電力を蓄えるバッテリが搭載され、エンジンおよび電動モータのうちの少なくともいずれか一方を駆動源として用いて走行する車両を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよび電動モータを駆動源として搭載したハイブリッド車が知られている。ハイブリッド車には、電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリなどの蓄電装置が搭載されている。バッテリには、エンジンによって駆動される発電機が発電した電力および車両の減速時に電動モータを用いて回生された電力などが充電される。プラグインハイブリッド車とも呼ばれるハイブリッド車では、車両の外部の電源から供給されたバッテリを充電可能である。
【０００３】
プラグインハイブリッド車においては、バッテリを満充電状態にすることが可能である。したがって、比較的長い時間、電動モータのみを用いて走行することが可能である。このような特性を利用した方法の１つとして、特開２０１１−９１５号公報（特許文献１）に記載されているように、電力コストと燃料コストに応じて、電動モータのみで走行するＥＶ走行領域を増減することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電動モータのみで走行可能な距離には限りがあり、バッテリの残存容量が低下すると、エンジンを駆動しなければならない。したがって、たとえば長距離を走行する必要がある場合には、バッテリの残存容量が低下した状態でエンジンを駆動することは避けられない。バッテリの残存容量が低下した状態では、エンジンを電動モータでアシストするために十分な電力を電動モータに供給できないこともあり得る。この場合、エンジンの効率が悪い運転状態においてもエンジンを駆動しなければならない。したがって、総合的なエネルギ効率が悪化し得る。
【０００６】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両のエネルギ効率を良好にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
外部の電源から供給された電力を蓄えるバッテリが搭載され、エンジンおよび電動モータのうちの少なくともいずれか一方を駆動源として用いて走行する車両の制御装置は、走行パワー、および車速をパラメータとして有し、少なくともエンジンの効率を考慮して定めたマップに従って、前記エンジンを駆動する走行モードと、前記エンジンを停止する走行モードとを切り替える制御手段とを備える。
【０００８】
この構成によれば、エンジンの効率を考慮して、たとえばエンジンの効率がよい走行状態ではエンジンを駆動して、バッテリの残存容量の低下速度を遅くすることができる。そのため、比較的長い距離において、電動モータを用いて車両を走行させるのに必要な電力をバッテリに残すことができる。そのため、エンジンの効率が悪い運転状態ではエンジンを停止させ、電動モータを用いて車両を走行させることが可能な走行距離を長くすることができる。その結果、総合的な車両のエネルギ効率を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】プラグインハイブリッド車を示す概略構成図である。
【図２】動力分割機構の共線図を示す図である。
【図３】プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図（その１）である。
【図４】プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図（その２）である。
【図５】ＣＳモードが選択される領域およびＣＤモードが選択される領域を示す図である。
【図６】エンジンが駆動する期間を示す図である。
【図７】エンジンの動作点を定める燃費最適ラインを示す図である。
【図８】長距離運転モードにおけるバッテリのＳＯＣを示す図である。
【図９】走行可能距離と走行予定距離とを示す図である。
【図１０】バッテリのパワーを増大するために用いられるマップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１１】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、プラグインハイブリッド車には、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。
【００１２】
エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００１３】
この車両は、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。
【００１４】
たとえばアクセル開度が小さい場合および車速が低い場合などには、第２モータジェネレータ１２０のみを駆動源としてプラグインハイブリッド車が走行する。この場合、エンジン１００が停止される。ただし、発電などのためにエンジン１００が駆動する場合がある。
【００１５】
また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が小さい場合などには、エンジン１００が駆動される。この場合、エンジン１００のみ、もしくはエンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を駆動源としてプラグインハイブリッド車が走行する。
【００１６】
さらに、この車両は、ＣＳ（Charge Sustaining）モードとＣＤ（Charge Depleting）モードと、長距離運転モードとのうちのいずれかの制御モードで制御される。たとえば、運転者がスイッチ１７２をオンにすると、長距離運転モードが選択される。スイッチ１７２がオフであると、ＣＳモードとＣＤモードとが自動で切替えられる。
【００１７】
ＣＳモードでは、バッテリ１５０に蓄えられた電力を所定の目標値に維持しながら、プラグインハイブリッド車が走行する。
【００１８】
ＣＤモードでは、走行用としてバッテリ１５０に蓄えられた電力を維持せず、電力を用いて、主に第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する。ただし、ＣＤモードでは、アクセル開度が高い場合および車速が高い場合などには、駆動力を補うためにエンジン１００が駆動され得る。
【００１９】
長距離運転モードでは、第２モータジェネレータ１２０を駆動して走行しつつ、エンジン１００の効率が良い走行状態ではエンジン１００を駆動し、効率が悪い走行状態ではエンジン１００を停止する。
【００２０】
ＣＳモードは、ＨＶモードと記載される場合もある。同様に、ＣＤモードは、ＥＶモードと記載される場合もある。なお、ＣＳモード、ＣＤモードおよび長距離運転モードについては後でさらに説明する。
【００２１】
エンジン１００は、内燃機関である。燃料と空気の混合気が燃焼室内で燃焼することよって、出力軸であるクランクシャフトが回転する。エンジン１００から排出される排気ガスは、触媒１０２によって浄化された後、車外に排出される。触媒１０２は、温度が所定の活性温度まで増大されることによって浄化作用を発揮する。触媒１０２の暖機は、排気ガスの熱を利用して行なわれる。触媒１０２は、たとえば三元触媒である。
【００２２】
排気ガスから、エンジン１００の空燃比が空燃比センサ１０４により検出される。また、エンジン１００の冷却水の温度は、温度センサ１０６により検出される。空燃比センサ１０４の出力および温度センサ１０６の出力は、ＥＣＵ１７０に入力される。
【００２３】
エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１モータジェネレータ１１０を駆動させて発電する経路である。
【００２４】
第１モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力はそのまま第２モータジェネレータ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。
【００２５】
第１モータジェネレータ１１０が発電機として作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１モータジェネレータ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２モータジェネレータ１２０についても同様である。
【００２６】
第２モータジェネレータ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。
【００２７】
第２モータジェネレータ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２モータジェネレータ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２モータジェネレータ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
【００２８】
プラグインハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２モータジェネレータ１２０が駆動され、第２モータジェネレータ１２０が発電機として作動する。これにより第２モータジェネレータ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２モータジェネレータ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００２９】
動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１モータジェネレータ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。
【００３０】
エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の回転数は、図２で示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００３１】
図１に戻って、バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ１５０の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。
【００３２】
図３を参照して、プラグインハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。プラグインハイブリッド車には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２３０と、充電器２４０と、インレット２５０とが設けられる。
【００３３】
コンバータ２００は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。
【００３４】
２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。
【００３５】
なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。
【００３６】
バッテリ１５０から放電された電力を第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。
【００３７】
コンバータ２００と、各インバータとの間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。
【００３８】
第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１モータジェネレータ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００３９】
第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１モータジェネレータ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１モータジェネレータ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００４０】
第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２モータジェネレータ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００４１】
第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２モータジェネレータ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２モータジェネレータ１２０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００４２】
コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。
【００４３】
ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と充電器２４０との間に設けられる。ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。
【００４４】
すなわち、ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などから電気的に遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などと電気的に接続される。
【００４５】
ＳＭＲ２３０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動すると、ＳＭＲ２３０が閉じられる。ＥＣＵ１７０が停止する際、ＳＭＲ２３０が開かれる。
【００４６】
充電器２４０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に接続される。図４に示すように、充電器２４０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２と、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４と、絶縁トランス２４６と、整流回路２４８とを含む。
【００４７】
ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、単相ブリッジ回路から成る。ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、ＥＣＵ１７０からの駆動信号に基づいて、交流電力を直流電力に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、コイルをリアクトルとして用いることにより電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路としても機能する。
【００４８】
ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、単相ブリッジ回路から成る。ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、ＥＣＵ１７０からの駆動信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス２４６へ出力する。
【００４９】
絶縁トランス２４６は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣ変換回路２４４および整流回路２４８に接続される。絶縁トランス２４６は、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４から受ける高周波の交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧レベルに変換して整流回路２４８へ出力する。整流回路２４８は、絶縁トランス２４６から出力される交流電力を直流電力に整流する。
【００５０】
ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２とＤＣ／ＡＣ変換回路２４４との間の電圧（平滑コンデンサの端子間電圧）は、電圧センサ１８２により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。また、充電器２４０の出力電流は、電流センサ１８４により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。さらに、充電器２４０の温度は、温度センサ１８６により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。
【００５１】
インレット２５０は、たとえばプラグインハイブリッド車の側部に設けられる。インレット２５０には、プラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００のコネクタ３１０が接続される。
【００５２】
充電ケーブル３００のプラグ３２０は、家屋に設けられたコンセント４００に接続される。コンセント４００には、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２から交流電力が供給される。
【００５３】
充電ケーブル３００によりプラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とが連結された状態において、外部の電源４０２から供給された電力がバッテリ１５０に充電される。バッテリ１５０の充電時には、ＳＭＲ２３０が閉じられる。
【００５４】
以下、ＣＳモード、ＣＤモードおよび長距離運転モードについてさらに説明する。たとえば、長距離運転モードが選択されていなければ、図５に示すように、バッテリ１５０のＳＯＣがしきい値以下である場合、ＣＳモードが選択される。バッテリ１５０のＳＯＣがしきい値よりも大きい場合、ＣＤモードが選択される。ＣＳモードおよびＣＤモードの選択方法は、これに限定されない。
【００５５】
ＣＳモードおよびＣＤモードでは、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力によりプラグインハイブリッド車が走行する。
【００５６】
図６に示すように、プラグインハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみを用いてプラグインハイブリッド車が走行する。したがって、エンジン始動しきい値以上であった走行パワーが、エンジン始動しきい値まで低下すると、エンジン１００を停止すべく、点火およびエンジン１００への燃料供給（燃料噴射）が停止される。
【００５７】
一方、プラグインハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ１２０の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてプラグインハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ１１０が発電した電力が第２モータジェネレータ１２０に直接供給される。
【００５８】
図６から明らかなように、ＣＳモードでプラグインハイブリッド車が制御される領域は、エンジン１００が停止される領域と、エンジン１００が駆動される領域とを含む。同様に、ＣＤモードでプラグインハイブリッド車が制御される領域は、エンジン１００が停止される領域と、エンジン１００が駆動される領域とを含む。
【００５９】
走行パワーは、たとえば、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１７０により算出される。なお、走行パワーを算出する方法はこれに限らない。
【００６０】
ＣＤモードにおけるエンジン始動しきい値は、ＣＳモードにおけるエンジン始動しきい値よりも大きい。すなわち、ＣＤモードにおいてエンジン１００が停止し、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する領域は、ＣＳモードにおいてエンジン１００が停止し、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する領域よりも大きい。よって、ＣＤモードでは、エンジン１００を停止し、主に第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行するように制御される。一方、ＣＳモードにおいてエンジン１００が駆動する頻度は、ＣＤモードにおいてエンジン１００が駆動する頻度よりも高い。そのため、ＣＳモードでは、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を用いて効率よくプラグインハイブリッド車が走行するように制御される。
【００６１】
以下、ＣＳモードにおけるエンジン始動しきい値を第１エンジン始動パワーとも記載する。ＣＤモードにおけるエンジン始動しきい値を第２エンジン始動パワーとも記載する。図６に示すように、第２エンジン始動パワーは、第１エンジン始動パワーよりも大きい。
【００６２】
ＣＤモードにおいてバッテリ１５０に充電される電力は、ＣＳモードにおいてバッテリ１５０に充電される電力に比べて小さくされる。具体的には、ＣＳモードでは、バッテリ１５０の充電電力がバッテリ１５０のＳＯＣに応じて定められる。エンジン１００は、定められた充電電力に相当する電力を、第１モータジェネレータ１１０を用いて発電できるように駆動される。一方、ＣＤモードでは、通常、バッテリ１５０の充電電力が零に定められる。すなわち、ＣＤモードでは、回生制動により得られた電力はバッテリ１５０に充電されるが、バッテリ１５０を充電することを目的としたエンジン１００の駆動は行なわれない。
【００６３】
したがって、ＣＤモードでは、バッテリ１５０に蓄えられた電力、特に、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２から供給された電力が積極的に消費される。その結果、ＣＤモードでは、ＣＳモードに比べて、エンジン１００を停止すべく、点火およびエンジン１００への燃料供給（燃料噴射）が頻繁に停止され得る。すなわち、ＣＤモードでは、ＣＳモードに比べて、エンジン１００の運転の機会が制限される。
【００６４】
図７に示すように、エンジン１００の動作点、すなわちエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥは、出力パワーと最適燃費ラインとの交点により定まる。出力パワーは、等パワー線によって示される。最適燃費ラインは、エンジン１００の効率がよい動作点を結ぶ曲線である。最適燃費ラインは、実験およびシミュレーションの結果に基づいて、開発者により予め定められる。
【００６５】
長距離運転モードが選択された場合、走行パワーおよび車速をパラメータとして有する最適効率動作点マップを用いて、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が制御される。
【００６６】
最適効率動作点マップは、エンジン１００の効率、種々の損失等を考慮して、ハイブリッド車の総合的な効率が最も良くなる動作点として、実験およびシミュレーション等の結果に基づいて開発者により予め作成される。
【００６７】
長距離運転モードにおいては、最適効率動作点マップに従って、エンジン１００の動作点（たとえば出力パワーおよび回転数）と、バッテリ１５０の動作点（たとえばパワー）すなわち第２モータジェネレータ１２０の動作点（たとえばパワー）が決定される。ただし、上述したＣＤモードとは異なり、走行パワーが正の場合、バッテリ１５０のパワーは正となる。したがって、バッテリ１５０から電力が放電され、第２モータジェネレータ１２０が駆動する。
【００６８】
最適効率動作点マップに従ってエンジン１００の動作点を定めた結果、長距離運転モードにおいては、エンジン１００を停止した場合よりも運転した場合の方がハイブリッド車の総合的な効率がよい走行状態（走行パワーと車速との組合せ）では、エンジン１００が運転される。逆に、エンジン１００を運転した場合よりも停止した場合の方がハイブリッド車の総合的な効率がよい走行状態では、エンジン１００が停止される。
【００６９】
したがって、図８に示すように、走行パワーが増大すると、ＣＤモードでは第２モータジェネレータ１２０へ供給される電力が増大することに起因してバッテリ１５０のＳＯＣが急減する一方で、長距離運転モードではエンジン１００が運転される結果、第２モータジェネレータ１２０へ供給される電力の増大量が抑制され、ＣＤモードに比べてＳＯＣの低下速度が抑制される。
【００７０】
そのため、より長距離にわたって、第２モータジェネレータ１２０のみで車両を走行させるのに必要な電力をバッテリ１５０に蓄えておくことができる。よって、エンジン１００の効率が悪い運転状態ではエンジン１００を停止し、第２モータジェネレータ１２０を用いて車両を走行させることが可能な走行距離を長くすることができる。したがって、総合的な車両のエネルギ効率を良好にすることができる。
【００７１】
なお、ＣＤモードでの航続距離と、長距離運転モードでの航続距離との関係は、各モードでの航続距離を記憶することにより把握できるため、ＣＤモードでの航続距離に加えて、長距離運転モードでの航続距離をメータ等に表示するようにしてもよい。さらに、長距離運転モードでの走行可能距離を実態に応じて学習するようにしてもよい。
【００７２】
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図９に示すように、長距離運転モードでの走行可能距離が、ユーザが入力した走行予定距離よりも長い場合は、走行可能距離と走行予定距離との差に応じて、バッテリ１５０から放電される電力（パワー）を増大するとともに、エンジン１００の出力パワーを低減する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。
【００７３】
走行可能距離は、バッテリ１５０のＳＯＣ、ＳＯＣの低下率、車速、アクセル開度などをパラメータとして有し、予め開発者により作成されたマップに基づいてＥＣＵ１７０が算出する。走行可能距離を算出する方法はこれに限定されない。ユーザの使用状況を考慮して走行可能距離を学習するようにしてもよい。
【００７４】
走行予定距離は、入力インターフェースなどを利用してユーザが手動で入力する。携帯電話等を利用することにより走行予定距離を入力するようにしてもよい。ナビゲーションシステムに登録された目的地までの距離を走行予定距離として用いてもよい。
【００７５】
バッテリ１５０から放電される電力（すなわち第２モータジェネレータ１２０のパワー）は、たとえば図１０に示すマップに従って定められる定数を、第１の実施の形態において説明した最適効率動作点マップに従って決定されたバッテリ１５０のパワーに乗算することにより増大される。なお、定数は図１０に示すものに限定されない。
【００７６】
図１０に示すように、定数を定めたマップは、少なくとも、走行可能距離と走行予定距離との差と、ＳＯＣとをパラメータとして有する。所定の定数を最適効率動作点マップに従って決定されたバッテリ１５０のパワーに加算するようにしてもよい。
【００７７】
バッテリ１５０のパワーを増大した分だけ、エンジン１００の出力パワーが低減される。エンジン１００の出力パワーが低減されることに起因して、エンジン１００の動作点は、燃費最適ラインに沿って変化する。
【００７８】
このようにすれば、目的地に到着した際にバッテリ１５０に残っている、車両の外部の電源４０２によって充電された電力を低減することができる。そのため、外部の電源４０２によって充電された電力を無駄なく消費できる。
【００７９】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１００ エンジン、１０２ 触媒、１１０ 第１モータジェネレータ、１２０ 第２モータジェネレータ、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ、１６０ 前輪、１７０ ＥＣＵ、１７２ スイッチ、２００ コンバータ、２１０ 第１インバータ、２２０ 第２インバータ、２４０ 充電器、２４２ ＡＣ／ＤＣ変換回路、２４４ ＤＣ／ＡＣ変換回路、２４６ 絶縁トランス、２４８ 整流回路、２５０ インレット、３００ 充電ケーブル、３１０ コネクタ、３２０ プラグ、４００ コンセント、４０２ 電源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、外部の電源から供給された電力を蓄えるバッテリが搭載され、エンジンおよび電動モータのうちの少なくともいずれか一方を駆動源として用いて走行する車両を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよび電動モータを駆動源として搭載したハイブリッド車が知られている。ハイブリッド車には、電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリなどの蓄電装置が搭載されている。バッテリには、エンジンによって駆動される発電機が発電した電力および車両の減速時に電動モータを用いて回生された電力などが充電される。プラグインハイブリッド車とも呼ばれるハイブリッド車では、車両の外部の電源から供給されたバッテリを充電可能である。
【０００３】
プラグインハイブリッド車においては、バッテリを満充電状態にすることが可能である。したがって、比較的長い時間、電動モータのみを用いて走行することが可能である。このような特性を利用した方法の１つとして、特開２０１１−９１５号公報（特許文献１）に記載されているように、電力コストと燃料コストに応じて、電動モータのみで走行するＥＶ走行領域を増減することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電動モータのみで走行可能な距離には限りがあり、バッテリの残存容量が低下すると、エンジンを駆動しなければならない。したがって、たとえば長距離を走行する必要がある場合には、バッテリの残存容量が低下した状態でエンジンを駆動することは避けられない。バッテリの残存容量が低下した状態では、エンジンを電動モータでアシストするために十分な電力を電動モータに供給できないこともあり得る。この場合、エンジンの効率が悪い運転状態においてもエンジンを駆動しなければならない。したがって、総合的なエネルギ効率が悪化し得る。
【０００６】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両のエネルギ効率を良好にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
外部の電源から供給された電力を蓄えるバッテリが搭載され、エンジンおよび電動モータのうちの少なくともいずれか一方を駆動源として用いて走行する車両の制御装置は、走行パワー、および車速をパラメータとして有し、少なくともエンジンの効率を考慮して定めたマップに従って、前記エンジンを駆動する走行モードと、前記エンジンを停止する走行モードとを切り替える制御手段とを備える。
【０００８】
この構成によれば、エンジンの効率を考慮して、たとえばエンジンの効率がよい走行状態ではエンジンを駆動して、バッテリの残存容量の低下速度を遅くすることができる。そのため、比較的長い距離において、電動モータを用いて車両を走行させるのに必要な電力をバッテリに残すことができる。そのため、エンジンの効率が悪い運転状態ではエンジンを停止させ、電動モータを用いて車両を走行させることが可能な走行距離を長くすることができる。その結果、総合的な車両のエネルギ効率を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】プラグインハイブリッド車を示す概略構成図である。
【図２】動力分割機構の共線図を示す図である。
【図３】プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図（その１）である。
【図４】プラグインハイブリッド車の電気システムを示す図（その２）である。
【図５】ＣＳモードが選択される領域およびＣＤモードが選択される領域を示す図である。
【図６】エンジンが駆動する期間を示す図である。
【図７】エンジンの動作点を定める燃費最適ラインを示す図である。
【図８】長距離運転モードにおけるバッテリのＳＯＣを示す図である。
【図９】走行可能距離と走行予定距離とを示す図である。
【図１０】バッテリのパワーを増大するために用いられるマップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１１】
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、プラグインハイブリッド車には、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。
【００１２】
エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００１３】
この車両は、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。
【００１４】
たとえばアクセル開度が小さい場合および車速が低い場合などには、第２モータジェネレータ１２０のみを駆動源としてプラグインハイブリッド車が走行する。この場合、エンジン１００が停止される。ただし、発電などのためにエンジン１００が駆動する場合がある。
【００１５】
また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が小さい場合などには、エンジン１００が駆動される。この場合、エンジン１００のみ、もしくはエンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を駆動源としてプラグインハイブリッド車が走行する。
【００１６】
さらに、この車両は、ＣＳ（Charge Sustaining）モードとＣＤ（Charge Depleting）モードと、長距離運転モードとのうちのいずれかの制御モードで制御される。たとえば、運転者がスイッチ１７２をオンにすると、長距離運転モードが選択される。スイッチ１７２がオフであると、ＣＳモードとＣＤモードとが自動で切替えられる。
【００１７】
ＣＳモードでは、バッテリ１５０に蓄えられた電力を所定の目標値に維持しながら、プラグインハイブリッド車が走行する。
【００１８】
ＣＤモードでは、走行用としてバッテリ１５０に蓄えられた電力を維持せず、電力を用いて、主に第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する。ただし、ＣＤモードでは、アクセル開度が高い場合および車速が高い場合などには、駆動力を補うためにエンジン１００が駆動され得る。
【００１９】
長距離運転モードでは、第２モータジェネレータ１２０を駆動して走行しつつ、エンジン１００の効率が良い走行状態ではエンジン１００を駆動し、効率が悪い走行状態ではエンジン１００を停止する。
【００２０】
ＣＳモードは、ＨＶモードと記載される場合もある。同様に、ＣＤモードは、ＥＶモードと記載される場合もある。なお、ＣＳモード、ＣＤモードおよび長距離運転モードについては後でさらに説明する。
【００２１】
エンジン１００は、内燃機関である。燃料と空気の混合気が燃焼室内で燃焼することよって、出力軸であるクランクシャフトが回転する。エンジン１００から排出される排気ガスは、触媒１０２によって浄化された後、車外に排出される。触媒１０２は、温度が所定の活性温度まで増大されることによって浄化作用を発揮する。触媒１０２の暖機は、排気ガスの熱を利用して行なわれる。触媒１０２は、たとえば三元触媒である。
【００２２】
排気ガスから、エンジン１００の空燃比が空燃比センサ１０４により検出される。また、エンジン１００の冷却水の温度は、温度センサ１０６により検出される。空燃比センサ１０４の出力および温度センサ１０６の出力は、ＥＣＵ１７０に入力される。
【００２３】
エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１モータジェネレータ１１０を駆動させて発電する経路である。
【００２４】
第１モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力はそのまま第２モータジェネレータ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。
【００２５】
第１モータジェネレータ１１０が発電機として作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１モータジェネレータ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２モータジェネレータ１２０についても同様である。
【００２６】
第２モータジェネレータ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。
【００２７】
第２モータジェネレータ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２モータジェネレータ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２モータジェネレータ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
【００２８】
プラグインハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２モータジェネレータ１２０が駆動され、第２モータジェネレータ１２０が発電機として作動する。これにより第２モータジェネレータ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２モータジェネレータ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００２９】
動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１モータジェネレータ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。
【００３０】
エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の回転数は、図２で示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００３１】
図１に戻って、バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ１５０の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。
【００３２】
図３を参照して、プラグインハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。プラグインハイブリッド車には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２３０と、充電器２４０と、インレット２５０とが設けられる。
【００３３】
コンバータ２００は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。
【００３４】
２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。
【００３５】
なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。
【００３６】
バッテリ１５０から放電された電力を第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。
【００３７】
コンバータ２００と、各インバータとの間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。
【００３８】
第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１モータジェネレータ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００３９】
第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１モータジェネレータ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１モータジェネレータ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００４０】
第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２モータジェネレータ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００４１】
第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２モータジェネレータ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２モータジェネレータ１２０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００４２】
コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。
【００４３】
ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と充電器２４０との間に設けられる。ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。
【００４４】
すなわち、ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などから電気的に遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などと電気的に接続される。
【００４５】
ＳＭＲ２３０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動すると、ＳＭＲ２３０が閉じられる。ＥＣＵ１７０が停止する際、ＳＭＲ２３０が開かれる。
【００４６】
充電器２４０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に接続される。図４に示すように、充電器２４０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２と、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４と、絶縁トランス２４６と、整流回路２４８とを含む。
【００４７】
ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、単相ブリッジ回路から成る。ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、ＥＣＵ１７０からの駆動信号に基づいて、交流電力を直流電力に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２は、コイルをリアクトルとして用いることにより電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路としても機能する。
【００４８】
ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、単相ブリッジ回路から成る。ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４は、ＥＣＵ１７０からの駆動信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換して絶縁トランス２４６へ出力する。
【００４９】
絶縁トランス２４６は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣ変換回路２４４および整流回路２４８に接続される。絶縁トランス２４６は、ＤＣ／ＡＣ変換回路２４４から受ける高周波の交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧レベルに変換して整流回路２４８へ出力する。整流回路２４８は、絶縁トランス２４６から出力される交流電力を直流電力に整流する。
【００５０】
ＡＣ／ＤＣ変換回路２４２とＤＣ／ＡＣ変換回路２４４との間の電圧（平滑コンデンサの端子間電圧）は、電圧センサ１８２により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。また、充電器２４０の出力電流は、電流センサ１８４により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。さらに、充電器２４０の温度は、温度センサ１８６により検出され、検出結果を表わす信号がＥＣＵ１７０に入力される。
【００５１】
インレット２５０は、たとえばプラグインハイブリッド車の側部に設けられる。インレット２５０には、プラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００のコネクタ３１０が接続される。
【００５２】
充電ケーブル３００のプラグ３２０は、家屋に設けられたコンセント４００に接続される。コンセント４００には、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２から交流電力が供給される。
【００５３】
充電ケーブル３００によりプラグインハイブリッド車と外部の電源４０２とが連結された状態において、外部の電源４０２から供給された電力がバッテリ１５０に充電される。バッテリ１５０の充電時には、ＳＭＲ２３０が閉じられる。
【００５４】
以下、ＣＳモード、ＣＤモードおよび長距離運転モードについてさらに説明する。たとえば、長距離運転モードが選択されていなければ、図５に示すように、バッテリ１５０のＳＯＣがしきい値以下である場合、ＣＳモードが選択される。バッテリ１５０のＳＯＣがしきい値よりも大きい場合、ＣＤモードが選択される。ＣＳモードおよびＣＤモードの選択方法は、これに限定されない。
【００５５】
ＣＳモードおよびＣＤモードでは、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力によりプラグインハイブリッド車が走行する。
【００５６】
図６に示すように、プラグインハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみを用いてプラグインハイブリッド車が走行する。したがって、エンジン始動しきい値以上であった走行パワーが、エンジン始動しきい値まで低下すると、エンジン１００を停止すべく、点火およびエンジン１００への燃料供給（燃料噴射）が停止される。
【００５７】
一方、プラグインハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ１２０の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてプラグインハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ１１０が発電した電力が第２モータジェネレータ１２０に直接供給される。
【００５８】
図６から明らかなように、ＣＳモードでプラグインハイブリッド車が制御される領域は、エンジン１００が停止される領域と、エンジン１００が駆動される領域とを含む。同様に、ＣＤモードでプラグインハイブリッド車が制御される領域は、エンジン１００が停止される領域と、エンジン１００が駆動される領域とを含む。
【００５９】
走行パワーは、たとえば、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１７０により算出される。なお、走行パワーを算出する方法はこれに限らない。
【００６０】
ＣＤモードにおけるエンジン始動しきい値は、ＣＳモードにおけるエンジン始動しきい値よりも大きい。すなわち、ＣＤモードにおいてエンジン１００が停止し、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する領域は、ＣＳモードにおいてエンジン１００が停止し、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行する領域よりも大きい。よって、ＣＤモードでは、エンジン１００を停止し、主に第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみでプラグインハイブリッド車が走行するように制御される。一方、ＣＳモードにおいてエンジン１００が駆動する頻度は、ＣＤモードにおいてエンジン１００が駆動する頻度よりも高い。そのため、ＣＳモードでは、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を用いて効率よくプラグインハイブリッド車が走行するように制御される。
【００６１】
以下、ＣＳモードにおけるエンジン始動しきい値を第１エンジン始動パワーとも記載する。ＣＤモードにおけるエンジン始動しきい値を第２エンジン始動パワーとも記載する。図６に示すように、第２エンジン始動パワーは、第１エンジン始動パワーよりも大きい。
【００６２】
ＣＤモードにおいてバッテリ１５０に充電される電力は、ＣＳモードにおいてバッテリ１５０に充電される電力に比べて小さくされる。具体的には、ＣＳモードでは、バッテリ１５０の充電電力がバッテリ１５０のＳＯＣに応じて定められる。エンジン１００は、定められた充電電力に相当する電力を、第１モータジェネレータ１１０を用いて発電できるように駆動される。一方、ＣＤモードでは、通常、バッテリ１５０の充電電力が零に定められる。すなわち、ＣＤモードでは、回生制動により得られた電力はバッテリ１５０に充電されるが、バッテリ１５０を充電することを目的としたエンジン１００の駆動は行なわれない。
【００６３】
したがって、ＣＤモードでは、バッテリ１５０に蓄えられた電力、特に、プラグインハイブリッド車の外部の電源４０２から供給された電力が積極的に消費される。その結果、ＣＤモードでは、ＣＳモードに比べて、エンジン１００を停止すべく、点火およびエンジン１００への燃料供給（燃料噴射）が頻繁に停止され得る。すなわち、ＣＤモードでは、ＣＳモードに比べて、エンジン１００の運転の機会が制限される。
【００６４】
図７に示すように、エンジン１００の動作点、すなわちエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥは、出力パワーと最適燃費ラインとの交点により定まる。出力パワーは、等パワー線によって示される。最適燃費ラインは、エンジン１００の効率がよい動作点を結ぶ曲線である。最適燃費ラインは、実験およびシミュレーションの結果に基づいて、開発者により予め定められる。
【００６５】
長距離運転モードが選択された場合、走行パワーおよび車速をパラメータとして有する最適効率動作点マップを用いて、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が制御される。
【００６６】
最適効率動作点マップは、エンジン１００の効率、種々の損失等を考慮して、ハイブリッド車の総合的な効率が最も良くなる動作点として、実験およびシミュレーション等の結果に基づいて開発者により予め作成される。
【００６７】
長距離運転モードにおいては、最適効率動作点マップに従って、エンジン１００の動作点（たとえば出力パワーおよび回転数）と、バッテリ１５０の動作点（たとえばパワー）すなわち第２モータジェネレータ１２０の動作点（たとえばパワー）が決定される。ただし、上述したＣＤモードとは異なり、走行パワーが正の場合、バッテリ１５０のパワーは正となる。したがって、バッテリ１５０から電力が放電され、第２モータジェネレータ１２０が駆動する。
【００６８】
最適効率動作点マップに従ってエンジン１００の動作点を定めた結果、長距離運転モードにおいては、エンジン１００を停止した場合よりも運転した場合の方がハイブリッド車の総合的な効率がよい走行状態（走行パワーと車速との組合せ）では、エンジン１００が運転される。逆に、エンジン１００を運転した場合よりも停止した場合の方がハイブリッド車の総合的な効率がよい走行状態では、エンジン１００が停止される。
【００６９】
したがって、図８に示すように、走行パワーが増大すると、ＣＤモードでは第２モータジェネレータ１２０へ供給される電力が増大することに起因してバッテリ１５０のＳＯＣが急減する一方で、長距離運転モードではエンジン１００が運転される結果、第２モータジェネレータ１２０へ供給される電力の増大量が抑制され、ＣＤモードに比べてＳＯＣの低下速度が抑制される。
【００７０】
そのため、より長距離にわたって、第２モータジェネレータ１２０のみで車両を走行させるのに必要な電力をバッテリ１５０に蓄えておくことができる。よって、エンジン１００の効率が悪い運転状態ではエンジン１００を停止し、第２モータジェネレータ１２０を用いて車両を走行させることが可能な走行距離を長くすることができる。したがって、総合的な車両のエネルギ効率を良好にすることができる。
【００７１】
なお、ＣＤモードでの航続距離と、長距離運転モードでの航続距離との関係は、各モードでの航続距離を記憶することにより把握できるため、ＣＤモードでの航続距離に加えて、長距離運転モードでの航続距離をメータ等に表示するようにしてもよい。さらに、長距離運転モードでの走行可能距離を実態に応じて学習するようにしてもよい。
【００７２】
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図９に示すように、長距離運転モードでの走行可能距離が、ユーザが入力した走行予定距離よりも長い場合は、走行可能距離と走行予定距離との差に応じて、バッテリ１５０から放電される電力（パワー）を増大するとともに、エンジン１００の出力パワーを低減する点で、前述の第１の実施の形態と相違する。
【００７３】
走行可能距離は、バッテリ１５０のＳＯＣ、ＳＯＣの低下率、車速、アクセル開度などをパラメータとして有し、予め開発者により作成されたマップに基づいてＥＣＵ１７０が算出する。走行可能距離を算出する方法はこれに限定されない。ユーザの使用状況を考慮して走行可能距離を学習するようにしてもよい。
【００７４】
走行予定距離は、入力インターフェースなどを利用してユーザが手動で入力する。携帯電話等を利用することにより走行予定距離を入力するようにしてもよい。ナビゲーションシステムに登録された目的地までの距離を走行予定距離として用いてもよい。
【００７５】
バッテリ１５０から放電される電力（すなわち第２モータジェネレータ１２０のパワー）は、たとえば図１０に示すマップに従って定められる定数を、第１の実施の形態において説明した最適効率動作点マップに従って決定されたバッテリ１５０のパワーに乗算することにより増大される。なお、定数は図１０に示すものに限定されない。
【００７６】
図１０に示すように、定数を定めたマップは、少なくとも、走行可能距離と走行予定距離との差と、ＳＯＣとをパラメータとして有する。所定の定数を最適効率動作点マップに従って決定されたバッテリ１５０のパワーに加算するようにしてもよい。
【００７７】
バッテリ１５０のパワーを増大した分だけ、エンジン１００の出力パワーが低減される。エンジン１００の出力パワーが低減されることに起因して、エンジン１００の動作点は、燃費最適ラインに沿って変化する。
【００７８】
このようにすれば、目的地に到着した際にバッテリ１５０に残っている、車両の外部の電源４０２によって充電された電力を低減することができる。そのため、外部の電源４０２によって充電された電力を無駄なく消費できる。
【００７９】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１００ エンジン、１０２ 触媒、１１０ 第１モータジェネレータ、１２０ 第２モータジェネレータ、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ、１６０ 前輪、１７０ ＥＣＵ、１７２ スイッチ、２００ コンバータ、２１０ 第１インバータ、２２０ 第２インバータ、２４０ 充電器、２４２ ＡＣ／ＤＣ変換回路、２４４ ＤＣ／ＡＣ変換回路、２４６ 絶縁トランス、２４８ 整流回路、２５０ インレット、３００ 充電ケーブル、３１０ コネクタ、３２０ プラグ、４００ コンセント、４０２ 電源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の電源から供給された電力を蓄えるバッテリが搭載され、エンジンおよび電動モータのうちの少なくともいずれか一方を駆動源として用いて走行する車両の制御装置であって、
走行パワー、および車速をパラメータとして有し、少なくともエンジンの効率を考慮して定めたマップに従って、前記エンジンを駆動する走行モードと、前記エンジンを停止する走行モードとを切り替える制御手段とを備える、車両の制御装置。
【請求項１】
外部の電源から供給された電力を蓄えるバッテリが搭載され、エンジンおよび電動モータのうちの少なくともいずれか一方を駆動源として用いて走行する車両の制御装置であって、
走行パワー、および車速をパラメータとして有し、少なくともエンジンの効率を考慮して定めたマップに従って、前記エンジンを駆動する走行モードと、前記エンジンを停止する走行モードとを切り替える制御手段とを備える、車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２５４７６３（Ｐ２０１２−２５４７６３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３０１４２（Ｐ２０１１−１３０１４２）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【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２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]