(57)【要約】【課題】バッテリの温度をより適切な状態に管理してその性能を十分に発揮させる。【解決手段】バッテリの温度が低くなるほど残容量ＳＯＣの変化に対する目標充放電量Ｐｃｈ＊の傾きが大きくなると共に残容量ＳＯＣの変化に対するヒステリシスが大きくなるよう関係付けられたマップを用いてバッテリの残容量ＳＯＣに基づいて目標充放電量Ｐｃｈ＊を設定し、バッテリの充放電を制御する。これにより、バッテリの温度が低いほど充放電を活発に行なわせ、しかも充放電を活発に行なわせるときにヒステリシスを大きく持たせることになるから、バッテリの充放電の頻繁な切り替わりを回避させながら、低温時のバッテリを効果的に加温でき、その性能を十分に発揮させることができる。【選択図】        図４
2005020955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置の充放電を制御する蓄電装置の充放電制御装置であって、
前記蓄電装置の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段と、
前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された温度に応じた前記蓄電装置の蓄電状態の変化に対する該蓄電装置への充放電量の変化の関係と前記蓄電装置の蓄電状態の変化に対するヒステリシスの関係とをもって、前記蓄電状態検出手段により検出された蓄電状態に基づいて該蓄電装置の目標充放電量を設定する目標充放電量設定手段と、
該設定された目標充放電量に基づいて前記蓄電装置の充放電を制御する充放電制御手段と
を備える蓄電装置の充放電制御装置。
【請求項２】
前記目標充放電量設定手段は、前記蓄電装置の温度が低いほど前記蓄電装置の蓄電状態の変化に対する該蓄電装置への充放電量の変化が大きくなると共に該蓄電装置の蓄電状態の変化に対するヒステリシスが大きくなる傾向の関係をもって、前記目標充放電量を設定する手段である請求項１記載の蓄電装置の充放電制御装置。
【請求項３】
前記目標充放電量設定手段は、前記蓄電装置の蓄電状態が所定範囲を外れるときには所定量を前記目標充放電量として設定する手段である請求項１または２記載の蓄電装置の充放電制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の蓄電装置の充放電制御装置を備え、駆動軸への動力の出力により走行可能な自動車であって、
エネルギの消費を伴って発電して前記蓄電装置を含む電力系統に供給可能な発電手段と、
前記電力系統からの電力により前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記蓄電装置の充放電制御装置の目標充放電量設定手段により設定された目標充放電量に基づいて前記蓄電装置が充放電されると共に要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御する制御手段と
を備える自動車。
【請求項５】
前記制御手段は、前記蓄電装置の充放電制限の範囲内で前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段である請求項４記載の自動車。
【請求項６】
前記発電手段は、内燃機関と、該内燃機関のからの動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機と備える手段である請求項４または５記載の自動車。
【請求項７】
駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関および電動機と、該電動機に電力を供給可能な蓄電装置とを備える自動車であって、
前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された温度に基づいて前記蓄電装置の温度を調節するための該蓄電装置の使用態様を設定する使用態様設定手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力と前記設定された使用態様とに基づいて少なくとも前記内燃機関の動力を前記駆動軸に出力する機関運転モードと前記電動機の動力だけを前記駆動軸に出力する電動運転モードとを含む運転モードのうちのいずれかを選択して設定する運転モード設定手段と、
該設定された運転モードにより前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と
を備える自動車。
【請求項８】
請求項７記載の自動車であって、
前記使用態様設定手段は、前記蓄電装置の使用態様として前記蓄電装置の温度が低いほど小さくなる傾向に閾値を設定する手段であり、
前記運転モード設定手段は、前記要求駆動力に対応する動力が前記閾値以上のときには前記機関運転モードを設定し、前記要求駆動力に対応する動力が前記閾値未満のときには前記電動運転モードを設定する手段である
自動車。
【請求項９】
前記機関運転モードは、前記内燃機関の動力と前記電動機の動力とを前記駆動軸に出力するモードである請求項７または８記載の自動車。
【請求項１０】
請求項７ないし９いずれか記載の自動車であって、
前記内燃機関からの動力の一部を電力に変換すると共に残余の動力を前記駆動軸に伝達する電力変換動力伝達手段を備え、
前記制御手段は、前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを制御する手段である
自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電装置の充放電制御装置および自動車に関し、詳しくは、蓄電装置の充放電を制御する蓄電装置の充放電制御装置またはこの蓄電装置の充放電制御装置を備え駆動軸への動力の出力により走行可能な自動車または駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関および電動機と該電動機に電力を供給可能な蓄電装置とを備える自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の蓄電装置の充放電制御装置としては、蓄電装置としてのバッテリの温度が低いときにバッテリへの充電量を増加させ、バッテリの温度が高いときにバッテリへの充電量を減少させるものが提案されている（非特許文献１参照）。この装置では、バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を計算しこの計算したＳＯＣが低いほど大きくなるように要求充電量を設定すると共にバッテリの温度を検出しこの検出した温度が低いほど高くなるように充電係数を設定して、設定した要求充電量に充電係数を積算することによりバッテリに充電させる実行充電量を設定して充電の制御を行なっている。
【０００３】
【非特許文献１】
トヨタ技術公開集、”ハイブリッド電気自動車のバッテリ充電制御装置”［発行番号７４０５］、［発行日１９９８年１月３０日］
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした充放電装置では、バッテリの充放電の切り替わりが頻繁に行なわれる場合がある。特に、バッテリの温度が高くなるとバッテリのＳＯＣの変化に対する要求充電量の変化が大きくなるから、充放電の切り替えが更に頻繁に行なわれ、バッテリを適切に管理できない場合がある。
【０００５】
本発明の蓄電装置の充放電制御装置は、こうした問題を解決し、バッテリなどの蓄電装置の温度をより適切に管理してその能力を十分に発揮させることを目的とする。また、本発明の自動車は、バッテリなどの蓄電装置をより適切に管理して走行性能をより向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の蓄電装置の充放電制御装置および自動車は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の蓄電装置の充放電制御装置は、
蓄電装置の充放電を制御する蓄電装置の充放電制御装置であって、
前記蓄電装置の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段と、
前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された温度に応じた前記蓄電装置の蓄電状態の変化に対する該蓄電装置への充放電量の変化の関係と前記蓄電装置の蓄電状態の変化に対するヒステリシスの関係とをもって、前記蓄電状態検出手段により検出された蓄電状態に基づいて該蓄電装置の目標充放電量を設定する目標充放電量設定手段と、
該設定された目標充放電量に基づいて前記蓄電装置の充放電を制御する充放電制御手段と
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の蓄電装置の充放電制御装置では、蓄電装置の温度に応じた蓄電装置の蓄電状態の変化に対する蓄電装置への充放電量の変化の関係と蓄電装置の蓄電状態の変化に対するヒステリシスの関係とをもって、蓄電状態に基づいて蓄電装置の目標充放電量を設定し、この設定した目標充放電量に基づいて蓄電装置の充放電を制御する。したがって、蓄電装置の充放電の頻繁な切り替わりを回避しながら蓄電状態の温度に応じて適切な充放電を行なうことができる。この結果、蓄電装置をより適切に管理することができる。
【０００９】
こうした本発明の蓄電装置の充放電制御装置において、前記目標充放電量設定手段は、前記蓄電装置の温度が低いほど前記蓄電装置の蓄電状態の変化に対する該蓄電装置への充放電量の変化が大きくなると共に該蓄電装置の蓄電状態の変化に対するヒステリシスが大きくなる傾向の関係をもって、前記目標充放電量を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電装置の充放電の頻繁な切り替わりを回避しながら蓄電装置の温度をその性能を十分に発揮させることのできる温度に調節することができる。
【００１０】
また、本発明の蓄電装置の充放電制御装置において、前記目標充放電量設定手段は、前記蓄電装置の蓄電状態が所定範囲を外れるときには所定量を前記目標充放電量として設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電装置の充放電をより安定させることができる。
【００１１】
本発明の第１の自動車は、
上述の態様のいずれかの蓄電装置の充放電制御装置を備え、駆動軸への動力の出力により走行可能な自動車であって、
エネルギの消費を伴って発電して前記蓄電装置を含む電力系統に供給可能な発電手段と、
前記電力系統からの電力により前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記蓄電装置の充放電制御装置の目標充放電量設定手段により設定された目標充放電量に基づいて前記蓄電装置が充放電されると共に要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記発電手段と前記電動機とを制御する制御手段と
を備えることを要旨とする。
【００１２】
この本発明の第１の自動車では、エネルギの消費を伴って発電して蓄電装置を含む電力系統に供給可能な発電手段とこの電力系統からの電力により駆動軸に動力を出力可能な電動機を備え、上述の態様のいずれかの本発明の蓄電装置の充放電制御装置の目標充放電量設定手段により設定された目標充放電量に基づいて蓄電装置が充放電されると共に要求駆動力に対応する駆動力が駆動軸に出力されるよう発電手段と電動機とを制御する。したがって、本発明の蓄電装置の充放電制御装置の効果、すなわち蓄電装置をより適切に管理できる等の効果を奏することができると共に要求駆動力に対処することができる。ここで、「電動機」は、「発電手段」と別個のものとして構成するものの他、「発電手段」の一部を兼ねるものとして構成するものも含まれる。
【００１３】
こうした本発明の第１の自動車において、前記制御手段は、前記蓄電装置の充放電制限の範囲内で前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電装置の過充電や過放電をより確実に防止することができる。
【００１４】
また、本発明の第１の自動車において、前記発電手段は、内燃機関と、該内燃機関のからの動力の少なくとも一部を用いて発電する発電機と備える手段であるものとすることもできる。
【００１５】
本発明の第２の自動車は、
駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関および電動機と、該電動機に電力を供給可能な蓄電装置とを備える自動車であって、
前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段と、
該検出された温度に基づいて前記蓄電装置の温度を調節するための該蓄電装置の使用態様を設定する使用態様設定手段と、
前記駆動軸に要求される要求駆動力と前記設定された使用態様とに基づいて少なくとも前記内燃機関の動力を前記駆動軸に出力する機関運転モードと前記電動機の動力だけを前記駆動軸に出力する電動運転モードとを含む運転モードのうちのいずれかを選択して設定する運転モード設定手段と、
該設定された運転モードにより前記要求駆動力に対応する駆動力が前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する制御手段と
を備えることを要旨とする。
【００１６】
この本発明の第２の自動車では、蓄電装置の温度に基づいて蓄電装置の温度を調節するための使用態様を設定して、駆動軸に要求される要求駆動力と設定した使用態様とに基づいて少なくとも内燃機関の動力を駆動軸に出力する機関運転モードと電動機の動力だけを駆動軸に出力する電動運転モードとを含む運転モードのうちのいずれかを選択して設定し、設定した運転モードにより要求駆動力に対応する駆動力が駆動軸に出力されるよう内燃機関と電動機とを制御するから、蓄電装置の温度をより適切に管理することができると共に要求駆動力に対処することができる。
【００１７】
こうした本発明の第２の自動車において、前記使用態様設定手段は、前記蓄電装置の使用態様として前記蓄電装置の温度が低いほど小さくなる傾向に閾値を設定する手段であり、前記運転モード設定手段は、前記要求駆動力に対応する動力が前記閾値以上のときには前記機関運転モードを設定し、前記要求駆動力に対応する動力が前記閾値未満のときには前記電動運転モードを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電装置の温度が低いときには蓄電装置の使用を多くして蓄電装置を加温してその性能を発揮させることができる。
【００１８】
また、本発明の第２の自動車において、前記機関運転モードは、前記内燃機関の動力と前記電動機の動力とを前記駆動軸に出力するモードであるものとすることもできる。
【００１９】
さらに、本発明の第２の自動車において、前記内燃機関からの動力の一部を電力に変換すると共に残余の動力を前記駆動軸に伝達する電力変換動力伝達手段を備え、前記制御手段は、前記内燃機関と前記電力変換動力伝達手段と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。
【００２１】
エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２２】
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
【００２３】
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
【００２４】
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
【００２５】
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【００２６】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【００２７】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特にバッテリ５０の温度管理を伴うハイブリッド自動車２０の動作について説明する。図２は、実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、８ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２８】
運転制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖ，バッテリＥＣＵ５２からのバッテリ５０の残容量ＳＯＣや電池温度Ｔｂ，エンジン２２の回転数Ｎｅ，モータＭＧ１およびモータＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２などの制御に必要なデータを入力する処理を行なう（ステップＳ１００）。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。また、エンジン２２の回転数Ｎｅは、モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１と、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒ（モータＭＧ２の回転数／リングギヤ軸３２ａの回転数）で割って得られるリングギヤ軸３２ａの回転数と、動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤ歯数／リングギヤ歯数）とに基づいて計算されたものを入力するものとした。勿論、エンジン２２のクランクシャフト２６に回転数センサを取り付けて、直接検出されたものを用いるものとしても構わない。
【００２９】
制御に必要なデータが入力されると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに要求される要求トルクＴｒ＊を設定すると共に要求動力Ｐｒ＊を設定する（ステップＳ１０２）。要求トルクＴｒ＊の設定は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると、要求トルク設定用マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図３に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、要求動力Ｐｒ＊の設定は、設定した要求トルクＴｒ＊を車速Ｖに換算係数ｋを乗じて求めたリングギヤ軸３２ａの回転数で掛けたもの（Ｔｒ＊×ｋ・Ｖ）を設定するものとした。なお、要求動力Ｐｒ＊の設定に用いるリングギヤ軸３２ａの回転数は、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで割ることによって求めるものとしてもよい。
【００３０】
続いて、入力したバッテリ５０の電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣと充放電量履歴Ｆとに基づいてバッテリ５０に充放電すべき要求充放電量Ｐｃｈ＊を設定する（ステップＳ１０４）。要求充放電量Ｐｃｈ＊の設定は、実施例では、電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣと充放電量履歴Ｆと要求充放電量Ｐｃｈ＊との関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣと充放電量履歴Ｆとが与えられるとマップから対応する要求充放電量Ｐｃｈ＊を導出することにより設定するものとした。このマップの一例を図４に示す。図４の例では、電池温度Ｔｂが低いほど、即ち図４中のＴ３からＴ２，Ｔ１へ向かうほど残容量ＳＯＣの変化に対して目標充放電量Ｐｃｈ＊の傾きが大きくなるように関係付けられている。また、図４では、残容量ＳＯＣが所定ＳＯＣ以上のときには一定の最大放電量（図４中のＰ１）が設定され、残容量ＳＯＣが所定ＳＯＣ未満のときには一定の最大充電量（図４中のＰ２）が設定されるようになっている。充放電量履歴Ｆは、過去の目標充放電量Ｐｃｈ＊として最大放電量が設定されたか最大充電量が設定されたかを識別するフラグであり、実施例では、目標充放電量Ｐｃｈ＊として最大放電量が設定されたときに値１が設定され、目標充放電量Ｐｃｈ＊として最大充電量が設定されたときに値０が設定されるものとした。実施例では、この充放電量履歴Ｆに値１が設定されているときに図４中右側のマップ、すなわち図５（ａ）のマップを用いて残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて目標充放電量Ｐｃｈ＊を設定し、充放電量履歴Ｆに値０が設定されているときに図４中左側のマップ、すなわち図５（ｂ）のマップを用いて残容量ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて目標充放電量Ｐｃｈ＊を設定することにより、残容量ＳＯＣの変化に対してヒステリシスを持たせている。このとき、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが低いほど、即ち、目標充放電量Ｐｃｈ＊の傾きが大きいほど残容量ＳＯＣの上昇時と下降時とに対して大きなヒステリシスを持たせているから、残容量ＳＯＣの変化に対する目標充放電量Ｐｃｈ＊の傾きが大きい領域での目標充放電量Ｐｃｈ＊の頻繁な切り替わりを効果的に回避することができる。
【００３１】
こうして目標充放電量Ｐｃｈ＊が設定されると、ステップＳ１０２で設定した要求動力Ｐｒ＊と目標充放電量Ｐｃｈ＊と所定のロスとの和により車両全体で要求される要求動力Ｐｖを計算し（ステップＳ１０６）、計算した要求動力Ｐｖに基づいて上述したモータ運転モードを設定するか否かを判定するための閾値としての運転モード判定閾値Ｐｒｅｆをバッテリ５０の温度Ｔｂに基づいて設定する（ステップＳ１０８）。この運転モード判定閾値Ｐｒｅｆは、実施例では、電池温度Ｔｂと運転モード判定閾値Ｐｒｅｆとの関係を予め求めてＲＯＭ７４に記憶しておき、電池温度Ｔｂが与えられたときにマップから対応する運転モード判定閾値Ｐｒｅｆを導出して設定するものとした。このマップの一例を図６に示す。図６に示すように、運転モード判定閾値Ｐｒｅｆは、電池温度Ｔｂが低くなるほど小さくなるように設定されると共に電池温度Ｔｂが高くなるほど大きくなるように設定される。これは、電池温度Ｔｂが低いほど後述するステップＳ１１０によりモータ運転モードが設定されやすくし電池温度Ｔｂが高いほどモータ運転モードが設定されにくくすることにより、バッテリ５０の使用の程度を調節して温度をバッテリ５０の能力を十分に発揮できる温度に管理するためである。
【００３２】
要求動力Ｐｖと運転モード判定閾値Ｐｒｅｆとが設定されると、要求動力Ｐｖが運転モード判定閾値未満であるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、運転モード判定閾値未満であると判定されると、実施例のハイブリッド自動車２０の運転モードとしてモータ運転モードを設定する。具体的には、エンジン２２の運転を停止させるようエンジン２２の目標トルクＴｅ＊として値０を設定すると共に（ステップＳ１１２）、モータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊として値０を設定し（ステップＳ１１４）、モータＭＧ２からのトルクだけでステップＳ１０２で設定した要求トルクＴｒ＊を賄うようモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊として要求動力Ｐｒ＊をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割った値（Ｐｒ＊／Ｎｍ２）を設定する（ステップＳ１１６）。一方、要求動力Ｐｖが運転モード判定閾値Ｐｒｅｆ未満でない（即ち、Ｐｒｅｆ以上）と判定されると、モータ運転モード以外の運転モード、即ちトルク変換運転モードや充放電運転モードを設定する。具体的には、ステップＳ１０６で設定した車両全体で要求される要求動力Ｐｖをエンジン２２の目標動力としてこの目標動力を出力可能な運転ポイント（トルクと回転数から定まるポイント）のうちエンジン２２が効率よく運転可能なポイントを目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊として設定すると共に（ステップＳ１１８）、設定した目標回転数Ｎｅ＊と現在のエンジン２２の回転数Ｎｅとに基づいて次式（１）によりモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊を設定する（ステップＳ１２０）。ここで、式（１）中、「ＫＰ」は比例制御係数であり、「ＫＩ」は積分制御係数である。
【００３３】
2005020955.tif 000003
【００３４】
そして、ステップＳ１０２で設定した要求動力Ｐｒ＊と設定したモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとに基づいて次式（２）によりモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定する（ステップＳ１２２）。図７に動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図を示す。図中Ｒ上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標トルクＴｅ＊および目標回転数Ｎｅ＊の運転ポイントで定常運転しているときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅ＊がリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクが減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。図７に示すように、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊は、エンジン２２からリングギヤ軸３２ａに伝達するトルクとモータＭＧ２からリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとの和のトルクが要求トルクＴｒ＊となるように設定すればよい。
【００３５】
2005020955.tif 000004
【００３６】
次に、設定したモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊に回転数Ｎｍ１を掛けてモータＭＧ１の出力Ｐｍ１を計算すると共に（ステップＳ１２４）、計算したモータＭＧ１の出力Ｐｍ１とバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，ＷｏｕｔとモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２とに基づいて次式（３）および（４）によりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限ガード値Ｔｈ，Ｔｌを設定する（ステップＳ１２６）。ここで、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、バッテリ５０の電池温度Ｔｂや残容量ＳＯＣなどに基づいて設定される。実施例では、電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣと入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔとの関係を予め求めてマップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、電池温度Ｔｂと残容量ＳＯＣとが与えられるとマップから対応する入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを導出して設定するものとした。
【００３７】
2005020955.tif 000005
【００３８】
そして、ステップＳ１１６またはＳ１２２で設定したモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊が設定した上下限ガード値Ｔｈ，Ｔｌの範囲内にあるか否かを判定し（ステップＳ１２８）、上下限ガード値Ｔｈ，Ｔｌの範囲内にないと判定されると、その範囲内となるようモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を調整する処理を行なう（ステップＳ１３０）。この処理は、具体的には、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊が上限ガード値Ｔｈよりも大きいと判定されると上限ガード値Ｔｈとなるよう目標トルクＴｍ２＊を調整し、目標トルクＴｍ２＊が下限ガード値Ｔｌよりも小さいと判定されると下限ガード値Ｔｌとなるよう目標トルクＴｍ２＊を調整する処理である。
【００３９】
こうしてエンジン２２の目標トルクＴｅ＊やモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊，モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定すると、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊をエンジンＥＣＵ２４に、モータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊とモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊とをモータＥＣＵ４０に出力して（ステップＳ１３２）、本ルーチンを終了する。これにより、目標トルクＴｅ＊を受け取ったエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２が目標トルクＴｅ＊で運転されるようにエンジン２２における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、目標トルクＴｍ１＊と目標トルクＴｍ２＊とを受け取ったモータＥＣＵ４０は、目標トルクＴｍ１＊でモータＭＧ１が運転されると共に目標トルクＴｍ２＊でモータＭＧ２が運転されるようにインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【００４０】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが低いほどバッテリ５０の残容量ＳＯＣに対する目標充放電量Ｐｃｈ＊の傾きを大きくすると共にヒステリシスを大きく持たせて目標充放電量Ｐｃｈ＊を設定して、エンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するから、充放電量Ｐｃｈの頻繁な変更を回避しながら電池温度Ｔｂの温度をより適切な温度に管理することができる。この結果、バッテリ５０の性能を十分に発揮させることができ、ひいてはハイブリッド自動車２０の走行性能を向上させることができる。
【００４１】
また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０の電池温度Ｔｂが低いほど大きくなるよう運転モード判定閾値Ｐｒｅｆを設定し、車両全体で要求される要求動力Ｐｖが設定した運転モード判定閾値Ｐｒｅｆ未満のときにはエンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２だけで走行するモータ運転モードを設定し、要求動力Ｐｖが運転モード判定閾値Ｐｒｅｆ以上のときにはエンジン２２を運転してエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とにより走行するトルク変換運転モードや充放電運転モードを設定するから、バッテリ５０の温度が低いときにはバッテリ５０の使用を活発にしてその温度を上昇させることができ、バッテリ５０の温度が高いときにはバッテリ５０の使用を抑えてその温度上昇を抑えることができる。この結果、バッテリ５０の性能を十分に発揮させることができ、ひいてはハイブリッド自動車２０の走行性能を向上させることができる。
【００４２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、図２の運転制御ルーチンのステップＳ１０４の処理でバッテリ５０の電池温度Ｔｂを考慮して要求充放電量Ｐｃｈ＊を設定すると共に、ステップＳ１０８の処理でバッテリ５０の電池温度Ｔｂを考慮してモータ運転モードか否かを判定するための運転モード判定閾値Ｐｒｅｆを設定するものとしたが、いずれか一方のみの処理において電池温度Ｔｂを考慮するものとしてもよい。ステップＳ１０４の処理でバッテリ５０の電池温度Ｔｂを考慮しない場合は、例えば、図４中の実線で示された残容量ＳＯＣと目標充放電量Ｐｃｈ＊との関係をもつマップを用いて残容量ＳＯＣに基づいて目標充放電量Ｐｃｈ＊を設定すればよく、ステップＳ１０８の処理でバッテリ５０の電池温度Ｔｂを考慮しない場合は、例えば、電池温度Ｔｂに関係なく一定の運転モード判定閾値Ｐｒｅｆを設定すればよい。
【００４３】
実施例のハイブリッド自動車２０では、車両全体で要求される要求動力Ｐｖと運転モード判定閾値Ｐｒｅｆとの比較によりモータ運転モードを設定するか否かを判定するものとしたが、駆動軸への要求動力Ｐｒ＊と運転モード判定閾値Ｐｒｅｆとの比較によりモータ運転モードを設定するか否かを判定するものとしてもよい。勿論、車速Ｖや残容量ＳＯＣなどの他のパラメータも考慮するものとしてもよい。
【００４４】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【００４５】
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。
【００４６】
また、こうした実施例のハイブリッド自動車２０や変形例のハイブリッド自動車１２０，２２０の他、エンジンと、エンジンの動力により発電する発電機と、発電機の発電電力を用いて駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力する電動機とを備えるいわゆるシリーズ型のハイブリッド自動車や、駆動輪に接続された駆動軸に変速機を介して取り付けられたエンジンと、駆動軸に動力を入出力可能な発電電動機とを備えるハイブリッド自動車などの種々のハイブリッド自動車に適用可能である。
【００４７】
実施例では、ハイブリッド自動車に適用して説明したが、処理によってはバッテリの充放電制御装置の態様としても構わない。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例のハイブリッド自動車２０のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される運転制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を示すマップである。
【図４】電池温度Ｔｂ毎における残容量ＳＯＣと目標充放電量Ｐｃｈ＊との関係を示すマップである。
【図５】電池温度Ｔｂ毎における残容量ＳＯＣと目標充放電量Ｐｃｈ＊との関係を示すマップである。
【図６】電池温度Ｔｂと運転モード判定閾値Ｐｒｅｆとの関係を示すマップである。
【図７】動力分配統合機構３０の回転要素の力学的な関係を示す説明図である。
【図８】変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図９】変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０  ハイブリッド自動車、２２  エンジン、２４  エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６  クランクシャフト、２８  ダンパ、３０  動力分配統合機構、３１  サンギヤ、３２  リングギヤ、３２ａ  リングギヤ軸、３３  ピニオンギヤ、３４  キャリア、３５，１３５  減速ギヤ、４０  モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２  インバータ、４３，４４  回転位置検出センサ、５０  バッテリ、５１  温度センサ、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４  電力ライン、６０  ギヤ機構、６２  デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ  駆動輪、７０  ハイブリッド用電子制御ユニット、７２  ＣＰＵ、７４  ＲＯＭ、７６  ＲＡＭ、８０  イグニッションスイッチ、８１  シフトレバー、８２  シフトポジションセンサ、８３  アクセルペダル、８４  アクセルペダルポジションセンサ、８５  ブレーキペダル、８６  ブレーキペダルポジションセンサ、８８  車速センサ、２３０  対ロータ電動機、２３２  インナーロータ  ２３４  アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２  モータ。
【図１】
2005020955.tif 000006
【図２】
2005020955.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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