(57)【要約】【課題】この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、バッテリの充電状態を考慮して内燃機関の連れ回しの可否を判断することを目的とする。【解決手段】内燃機関への燃料供給を停止した状態でモータに駆動トルクを発生させる電気車両（ＥＶ）モードと、内燃機関に駆動トルクを発生させるハイブリッド車両（ＨＶ）モードとを適宜切り換える。ＥＶモードの下で機関回転数を可変とする機構を設ける。バッテリの充電状態を検知し（ステップ１００，１０４）、充電状態が良好である場合は、ＥＶモード下で内燃機関１０を連れ回し（ステップ１０６）、充電状態が悪い場合は、連れ回しを禁止する（ステップ１０２）。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関とモータとを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記モータとの間で電力を授受することのできるバッテリと、
前記内燃機関への燃料供給を停止した状態で前記モータに駆動トルクを発生させる電気車両モードを実現するＥＶ実現手段と、
前記内燃機関に駆動トルクを発生させるハイブリッド車両モードを実現するＨＶ実現手段と、
前記電気車両モードの下で機関回転数を可変とする機関回転数可変手段と、
前記バッテリの充電状態を検知する充電状態検知手段と、
前記電気車両モードの下で、前記機関回転数可変手段を、前記バッテリの充電状態に基づいて制御する連れ回り回転数制御手段と、
を備え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】
前記機関回転数可変手段は、前記内燃機関のクランク軸と前記モータの回転軸との間に介在するギヤ比可変のギヤ機構を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記バッテリの充電状態に基づいて、前記ギヤ比を制御することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記機関回転数可変手段は、前記内燃機関のクランク軸と前記モータの回転軸との間に介在するクラッチ機構を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記バッテリの充電状態に基づいて、前記クラッチ機構の連結状態と非連結状態を切り換えることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記充電状態検知手段は、前記バッテリの充電量を検知する充電量検知手段を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記充電量が所定値以上の場合に、前記充電量が前記所定値に満たない場合に比して、前記電気車両モードの下での機関回転数が高くなるように、前記機関回転数可変手段を制御することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記充電状態検知手段は、前記バッテリの充電量の変化傾向を検知する充電量変化傾向検知手段を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記充電量の変化傾向が、判定基準より増加側である場合に、前記変化傾向が前記判定基準より減少側である場合に比して、前記電気車両モードの下での機関回転数が高くなるように、前記機関回転数可変手段を制御することを特徴とする請求項１又は４記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記電気車両モードの下で前記内燃機関を所望の回転数で回転させるのに要する連れ回り電力を取得する連れ回り電力取得手段を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記連れ回り電力が所定値以下である場合に、前記連れ回り電力が前記所定値を超える場合に比して、前記電気車両モードの下での機関回転数が高くなるように、前記機関回転数可変手段を制御することを特徴とする請求項１、４及び５の何れか１項記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項７】
内燃機関とモータとを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記内燃機関への燃料供給を停止した状態で前記モータに駆動トルクを発生させる電気車両モードを実現するＥＶ実現手段と、
前記内燃機関に駆動トルクを発生させるハイブリッド車両モードを実現するＨＶ実現手段と、
前記電気車両モードの下で機関回転数を可変とする機関回転数可変手段と、
前記電気車両モードから前記ハイブリッド車両モードへの切換頻度を検知する切換頻度検知手段と、
前記切換頻度が所定値以上の場合に、前記切換頻度が前記所定値に満たない場合に比して、前記電気車両モードの下での機関回転数が高くなるように、前記機関回転数可変手段を制御する連れ回り回転数制御手段と、
を備え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８】
前記切換頻度検知手段は、過去所定期間における、前記電気車両モードから前記ハイブリッド車両モードへの切換履歴に基づいて、前記切換頻度を算出することを特徴とする請求項７記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項９】
前記電気車両モードから前記ハイブリッド車両モードへの切換頻度を予測する切換頻度予測手段を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記切換頻度の検知結果と予測結果のそれぞれに基づいて、前記機関回転数可変手段を制御することを特徴とする請求項７記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項１０】
車両の走行環境に関する情報を取得するナビゲーション装置を備え、
前記切換頻度予測手段は、前記走行環境に基づいて、前記切換頻度を予測することを特徴とする請求項９記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に係り、特に、モータのみを動力源とする電気車両モードと、内燃機関を動力源として利用するハイブリッド車両モードとを切り換える機能を有するハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されるように、動力源として、内燃機関とモータを備えるハイブリッド車両が知られている。この車両では、モータのみを動力源とする電気車両モードでは、内燃機関の燃焼停止が求められる。この際、上記従来の車両では、内燃機関への燃料供給が停止されると共に、モータにより、内燃機関を所望の機関回転数で連れ回す制御が行われる。
【０００３】
電気車両モードでの走行中に、例えば加速要求が生ずると、内燃機関を動力源として利用するハイブリッド車両モードへの移行が求められる。その移行の際に、内燃機関が適当な回転数で作動していると、内燃機関が停止している場合に比して、加速の応答性が良好となり、また、ノイズや振動を低減させることができる。このため、上記従来のハイブリッド車両によれば、スムーズに、かつ、良好な応答性をもって、電気車両モードからハイブリッド車両モードへの切換を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７／０６０８５３Ａ１
【特許文献２】特開２００４−３２４４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、モータによる内燃機関の連れ回しには、電力消費が伴う。このため、このような連れ回しは、バッテリの充電状態を考慮したうえで行うことが望ましい。更に、上記の連れ回しは、電気車両モードからハイブリッド車両モードへの切り替わりがあって初めて効果を生ずる。このため、内燃機関の連れ回しは、そのような切り替わりの頻度を考慮して行うことが望ましい。
【０００６】
しかしながら、上記従来のハイブリッド車両では、バッテリの充電状態や、モードの切換頻度を考慮することなく内燃機関の連れ回りが行われている。この点、この車両は、内燃機関の連れ回しに関して、未だ改良の余地を有するものであった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、バッテリの充電状態や、モードの切換頻度を考慮して内燃機関の連れ回しを行うハイブリッド車両の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】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関とモータとを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記モータとの間で電力を授受することのできるバッテリと、
前記内燃機関への燃料供給を停止した状態で前記モータに駆動トルクを発生させる電気車両モードを実現するＥＶ実現手段と、
前記内燃機関に駆動トルクを発生させるハイブリッド車両モードを実現するＨＶ実現手段と、
前記電気車両モードの下で機関回転数を可変とする機関回転数可変手段と、
前記バッテリの充電状態を検知する充電状態検知手段と、
前記電気車両モードの下で、前記機関回転数可変手段を、前記バッテリの充電状態に基づいて制御する連れ回り回転数制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記機関回転数可変手段は、前記内燃機関のクランク軸と前記モータの回転軸との間に介在するギヤ比可変のギヤ機構を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記バッテリの充電状態に基づいて、前記ギヤ比を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１の発明において、前記機関回転数可変手段は、前記内燃機関のクランク軸と前記モータの回転軸との間に介在するクラッチ機構を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記バッテリの充電状態に基づいて、前記クラッチ機構の連結状態と非連結状態を切り換えることを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１の発明において、前記充電状態検知手段は、前記バッテリの充電量を検知する充電量検知手段を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記充電量が所定値以上の場合に、前記充電量が前記所定値に満たない場合に比して、前記電気車両モードの下での機関回転数が高くなるように、前記機関回転数可変手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第１又は第４の発明において、前記充電状態検知手段は、前記バッテリの充電量の変化傾向を検知する充電量変化傾向検知手段を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記充電量の変化傾向が、判定基準より増加側である場合に、前記変化傾向が前記判定基準より減少側である場合に比して、前記電気車両モードの下での機関回転数が高くなるように、前記機関回転数可変手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第１、第４及び第５の発明の何れかにおいて、前記電気車両モードの下で前記内燃機関を所望の回転数で回転させるのに要する連れ回り電力を取得する連れ回り電力取得手段を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記連れ回り電力が所定値以下である場合に、前記連れ回り電力が前記所定値を超える場合に比して、前記電気車両モードの下での機関回転数が高くなるように、前記機関回転数可変手段を制御することを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、内燃機関とモータとを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記内燃機関への燃料供給を停止した状態で前記モータに駆動トルクを発生させる電気車両モードを実現するＥＶ実現手段と、
前記内燃機関に駆動トルクを発生させるハイブリッド車両モードを実現するＨＶ実現手段と、
前記電気車両モードの下で機関回転数を可変とする機関回転数可変手段と、
前記電気車両モードから前記ハイブリッド車両モードへの切換頻度を検知する切換頻度検知手段と、
前記切換頻度が所定値以上の場合に、前記切換頻度が前記所定値に満たない場合に比して、前記電気車両モードの下での機関回転数が高くなるように、前記機関回転数可変手段を制御する連れ回り回転数制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、第８の発明は、第７の発明において、前記切換頻度検知手段は、過去所定期間における、前記電気車両モードから前記ハイブリッド車両モードへの切換履歴に基づいて、前記切換頻度を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、第９の発明は、第７の発明において、前記電気車両モードから前記ハイブリッド車両モードへの切換頻度を予測する切換頻度予測手段を備え、
前記連れ回り回転数制御手段は、前記切換頻度の検知結果と予測結果のそれぞれに基づいて、前記機関回転数可変手段を制御することを特徴とする。
【００１７】
また、第１０の発明は、第９の発明において、車両の走行環境に関する情報を取得するナビゲーション装置を備え、
前記切換頻度予測手段は、前記走行環境に基づいて、前記切換頻度を予測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、電気車両モードの下で内燃機関に与えられる機関回転数を、バッテリの充電状態に基づいて制御することができる。このため、本発明によれば、バッテリの充電状態を不当に悪化させることのない範囲で、ハイブリッド車両モードへの切換に備えた連れ回りを生じさせることができる。
【００１９】
第２の発明によれば、内燃機関のクランク軸とモータの回転軸との間に介在するギヤ機構のギヤ比を変えることにより、電気車両モードの下で内燃機関に与えられる機関回転数を制御することができる。
【００２０】
第３の発明によれば、内燃機関のクランク軸とモータの回転軸との間に介在するクラッチ機構の連結／非連結を切り換えることにより、内燃機関が連れ回される状態と、内燃機関の連れ回りが生じない状態とを切り換えることができる。
【００２１】
第４の発明によれば、バッテリの充電量と、内燃機関の連れ回り回転数とを対応させることにより、充電量が少ない状況下で、内燃機関の連れ回しによって多大な電力が消費されるのを防ぐことができる。
【００２２】
第５の発明によれば、バッテリの充電量の変化傾向と、内燃機関の連れ回り回転数とを対応させることにより、充電量が大きく減っている状況下で、内燃機関の連れ回しによって多大な電力が消費されるのを防ぐことができる。
【００２３】
第６の発明によれば、内燃機関を連れ回すのに必要な連れ回り電力が少ない場合には、その電力が多い場合に比して、電気車両モード中に、高い連れ回り回転数を内燃機関に与えることができる。上記の処理によれば、連れ回り電力が少ない状況下で、不必要に連れ回りが制限されてしまうのを防ぐことができる。
【００２４】
第７の発明によれば、電気車両モードからハイブリッド車両モードへの切換頻度が高い場合に、電気車両モード中に高い連れ回り回転数を内燃機関に与えることができる。このため、本発明によれば、内燃機関の連れ回すことによるメリットがさほど得られない状況下で、内燃機関が無駄に連れ回されるのを避けることができる。
【００２５】
第８の発明によれば、過去所定期間における切換履歴に基づいて切換頻度を算出することにより、現実に生じている切換頻度を、連れ回し制御の内容に正確に反映させることができる。
【００２６】
第９の発明によれば、電気車両モードからハイブリッド車両モードへの切換頻度の検知結果を連れ回し制御の内容に反映させることができるのに加えて、その切換頻度の予測結果も、連れ回し制御の内容に反映させることができる。
【００２７】
第１０の発明によれば、電気車両モードからハイブリッド車両モードへの切換頻度を、ナビゲーション装置によって取得する走行環境から、制度良く予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のハイブリッド車両の構成を説明するための図である。図１において、各構成要素は、４種類の線により結ばれている。それらの線のうち、細線は「信号線」を、黒塗りの太線は「動力伝達経路」を、直線とサインカーブの組み合わせは「交流電力線」を、また、白抜き二重線は「直流電力線」を、それぞれ示している。
【００２９】
本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０のクランク軸は、動力分配機構１２の第１回転系に連結されている。動力分配機構１２は、３つの回転系を有している。それらの回転系は、動力分配機構１２の内部で、ギヤ機構を介して、互いに連結されている。
【００３０】
動力分配機構１２の第２回転系には、モータジェネレータ（以下「ＭＧ」とする）１４の回転軸が連結されている。ＭＧ１４は、外部から電力供給を受けるとモータとして機能し、他方、その回転軸にトルクが与えられると、ジェネレータとして機能する。
【００３１】
動力分配機構１２の第３回転系には、モータ１６の回転軸が連結されている。モータ１６の回転軸は、また、減速機１８の動力取り出しギヤにも連結されている。減速機１８は、その内部にギヤ機構を有しており、そのギヤ機構を介して、上記の動力取り出しギヤと車輪軸２０を連結させている。
【００３２】
車輪軸２０には、その両端に、それぞれ車輪２２が固定されている。車輪２２の近傍には、車輪２２の回転速度に応じた信号を発生する車輪速センサ２４が配置されている。
【００３３】
ＭＧ１４及びモータ１６は、それぞれ、交流電力線を介してインバータ２６に接続されている。インバータ２６には、直流電力線を介して昇圧コンバータ２８が接続されている。更に、昇圧コンバータ２８には、ハイブリッド車両（ＨＶ）バッテリ３０が接続されている。ＭＧ１４及びモータ１６は、それぞれ、インバータ２６及び昇圧コンバータ２８を介して、ＨＶバッテリ３０との間で電力を授受することができる。
【００３４】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）４０を備えている。ＥＣＵ４０は、ＭＧ１４、モータ１６、インバータ２６、昇圧コンバータ２８及びＨＶバッテリ３０と、それぞれ信号線を介して接続されている。ＥＣＵ４０は、それらの信号線から取得する情報に基づいて、ＨＶバッテリ３０の充電量ＳＯＣ、ＭＧ１４やモータ１６が内燃機関１０に駆動されることにより生ずる発電量、並びにＭＧ１４やモータ１６が車輪２２側から駆動されることにより生ずる回生量を検知することができる。
【００３５】
ＥＣＵ４０には、更に、車輪速センサ２４、アクセル開度センサ４２、及びナビゲーション装置４３等が接続されている。ＥＣＵ４０は、車輪速センサ２４の出力に基づいて車速ＳＰＤを検知することができ、また、アクセル開度センサ４２の出力に基づいて、車両の運転者によって、アクセルペダルがどのように操作されているかを検知することができる。そして、ＥＣＵ４０は、ナビゲーション装置４３からの情報により、車両の走行環境、例えば、市街地／高速情報、カーブ情報、坂道情報、渋滞情報等を検知することができる。
【００３６】
図２は、図１に示す動力伝達経路を詳細に説明するための図である。図２において、一点鎖線で取り囲まれた領域は、動力分配機構１２を示す。動力分配機構１２は、リングギヤ４４を備えている。リングギヤ４４の内側には、２つのピニオンギヤ４６が配置されている。また、それらのピニオンギヤ４６に挟まれるように、リングギヤ４４の中央には、サンギヤ４８が配置されている。
【００３７】
サンギヤ４８には、サンギヤ軸５０が固定されている。サンギヤ軸５０は、また、ＭＧ１４のロータ５２に固定されている。つまり、図２の構成において、ロータ５２とサンギヤ４８とは、一体化されている。ロータ５２の周囲には、ＭＧ１４のステータ５４が配置されている。ロータ５２は、ステータ５４の内側で回転することができる。
【００３８】
ＭＧ１４のロータ５２、並びにサンギヤ軸５０は、その中心に貫通孔を有する中空構造とされている。その中空部には、内燃機関１０のクランク軸５６が、回動可能に保持されている。このため、クランク軸５６と、ロータ５２並びにサンギヤ４８とは、相対的に回転することができる。
【００３９】
ピニオンギヤ４６の回転軸は、何れもクランク軸５６に連結されている。このため、クランク軸５６が、サンギヤ４８に対して回転すると、ピニオンギヤ４６は、クランク軸５６と一緒に、サンギヤ４８の周囲を公転する。
【００４０】
図２において、最も左側には、モータ１６が示されている。モータ１６は、ステータ５８を備えている。ステータ５８の内側には、ロータ６０が回動可能に配置されている。ロータ６０の中心には、リングギヤ軸６２が固定されている。リングギヤ軸６２は、中空構造を有しており、その内部にクランク軸５６を回動可能に保持している。このため、ロータ６０とクランク軸５６とは、相対的に回転することができる。
【００４１】
ロータ６０に固定されているリングギヤ軸６２は、その一方で、リングギヤ４４にも連結されている。つまり、本実施形態のシステムでは、モータ１６のロータ６０が、リングギヤ４４と一体化されている。このため、ロータ６０とクランク軸５６とが相対的に回転すると、リングギヤ４４とピニオンギヤ４６との間に、その相対的な回転で伝達される。
【００４２】
図２において、動力分配機構１２とＭＧ１４との間には、減速機１８の動力取り出しギヤ６４が配置されている。動力取り出しギヤ６４は、リングギヤ４４に連結された状態で、サンギヤ軸５０の周囲に回動可能に支持されている。このため、動力取り出しギヤ６４は、モータ１６のロータ６０並びにリングギヤ４４と一体となって、サンギヤ軸５０及びクランク軸５６に対して回動することができる。
【００４３】
動力取り出しギヤ６４には、チェーン６６を介して動力伝達ギヤ６８が連結されている。動力伝達ギヤ６８は、図１に示す車輪軸２０に連結されている。動力伝達ギヤ６８と車輪軸２０との間には、図示しない変速機構が介在しているが、ここでは、便宜上、その変速機構のギヤ比は一定であるものとして以下の説明を行う。
【００４４】
以上説明した通り、図２に示すシステムには、以下に示す３つの回転系が含まれている。
第１回転系：クランク軸５６と、ピニオンギヤ４６を含む系
第２回転系：ＭＧ１４のロータ５２と、サンギヤ４８を含む系
第３回転系：モータ１６のロータ６０、リングギヤ４４、及び減速機１８（車輪２２）を含む系
【００４５】
上述した３つの回転系は、動力分配機構１２において互いに連結している。すなわち、第１回転系のピニオンギヤ４６と、第２回転系のサンギヤ４８は、それぞれ外周面にギヤの刃を有しており、互いに噛み合っている。また、第３回転系のリングギヤ４４は、内周面にギヤの刃を有しており、ピニオンギヤ４６と噛み合っている。上述した３つの回転系は、それらのギヤに拘束された状態で相対的に回転することができる。
【００４６】
［ＥＶモードとＨＶモード］
次に、図３を参照して、本実施形態のシステムが実現する電気車両モード（ＥＶモード）と、ハイブリッド車両モード（ＨＶモード）について説明する。ここで、「ＥＶモード」とは、内燃機関１０での燃焼を停止させた状態で、電力のみで駆動トルクを発生させるモードを指すものとする。また、「ＨＶモード」とは、内燃機関１０がトルクを発生する全ての走行モードを指すものとする。
【００４７】
図３は、上述した３つの回転系の回転数の関係を説明するための図である。図３中に実線で示した２本の直線７０，７２は、それぞれ、ＥＶモード下で成立する回転数の関係の例示している。また、図３中に破線で示した直線７４は、ＨＶモード下で成立する回転数の関係を例示している。
【００４８】
図３中、左側の縦軸は、第２回転系の回転数、つまり、ＭＧ１４の回転数を示す。中央の軸は、第１回転系の回転数、つまり、機関回転数を示す。そして、右側の縦軸は、第３回転系、つまり、モータ１６並びに車輪２２の回転数を示す。また、ここでは、「０」を付して示す基準線より上の領域が正回転の領域であり、その基準線より下の領域が逆回転の領域である。
【００４９】
図２を参照して説明した構成では、ピニオンギヤ４６の回転軸がクランク軸５６に連結されている。このため、機関回転数が０であれば、ピニオンギヤ４６の中心位置は静止した状態となる。この場合、サンギヤ４８とリングギヤ４４との間では、回転が反転して伝達され、かつ、回転数が比例的に伝達される。
【００５０】
換言すると、本実施形態のシステムでは、図３の実線７０，７２が示すように、ＭＧ１４の回転数を適切に制御すれば、機関回転数を「０」に維持しながら、モータ１６及び車輪２２の回転数を適宜、所望の値に変化させることができる。つまり、本実施形態のシステムでは、ＭＧ１４の回転数とモータ１６の回転数との関係を、機関回転数が「０」となるように制御することで、内燃機関１０を停止させた状態でのＥＶモードを実現することができる。
【００５１】
加速時など、大きなトルクが要求される場面では、車両の走行モードが、ＥＶモードから、内燃機関１０にトルクを発生させるモード、つまり、ＨＶモードに切り換えられる。図３の破線７４が示すように、ＨＶモードでは、機関回転数が目標回転数まで持ち上げられる。この場合、ピニオンギヤ４６は、その目標回転数でサンギヤ４８の回りを公転し、更に自転しながら、ＭＧ１４の回転数と車輪２２の回転数をバランスさせる。この際、例えば、内燃機関１０とモータ１６にトルクを発生させて、ＭＧ１４を連れ回すこととすれば、走行トルクを確保しながら、ＭＧ１４によりＨＶバッテリ３０を充電することができる。また、ＭＧ１４にもトルクを発生させることとすれば、より大きな走行トルクを得ることができる。本実施形態のシステムは、車両における様々な要求に合わせて、適宜それらの状態を切り換えることができる。
【００５２】
［内燃機関の連れ回し］
図４は、ＥＶモードの下で内燃機関１０を連れ回すことにより実現される回転数の関係を説明するための図である。図４中に示す実線７６，７８は、それぞれ、内燃機関１０での燃焼は停止させた状態で、ＭＧ１４及びモータ１６を、それぞれ図示される回転数に制御した場合に実現される関係を示している。
【００５３】
例えば、実線７８の関係では、ＭＧ１４とモータ１６が、ほぼ同じ速度ＮＥ１で正転方向に回転している。この場合、本実施形態のシステムでは、サンギヤ４８とリングギヤ４４も、ほぼ同じ速度ＮＥ１で正転する。この際、ピニオンギヤ４６は、殆ど自転することなく、回転数ＮＥ１で正転方向に公転する。その結果、ピニオンギヤ４６に連結されているクランク軸５６が回転数ＮＥ１で回転する。
【００５４】
このように、本実施形態のシステムでは、ＭＧ１４の回転数、及びモータ１６の回転数を適切に制御することにより、内燃機関１０の燃焼を止めたまま、内燃機関１０に連れ回りを生じさせることができる。つまり、本実施形態のシステムでは、内燃機関１０の連れ回りを伴うＥＶモードを実現することが可能である。
【００５５】
ＥＶモードにおいて内燃機関１０に連れ回りが生じていると、内燃機関１０が停止している場合に比して、ＨＶモードへの切り換え後に、機関回転数をより速やかに目標回転数に到達させることができる。また、ＥＶモードにおいて内燃機関１０に連れ回りが生じていると、内燃機関１０が停止している場合に比して、ＨＶモードへの切り換えに伴うノイズや振動を抑制することができる。このため、ＥＶモードからＨＶモードへの切り換え時の特性を改善するうえでは、ＥＶモードの下で内燃機関１０に連れ回りを生じさせておくことが望ましい。
【００５６】
しかしながら、内燃機関１０の連れ回りには、フリクションによるロスが伴う。このため、内燃機関１０を連れ回すＥＶモードでは、内燃機関１０を停止状態とするＥＶモードに比して、上記のロス分だけ多くの電力を要する。他方、ハイブリッド車両においては、ＥＶモードが多用されるような環境下では、電力に余裕がなく、できる限り消費電力を抑えることが望ましい。また、このような環境下では、ＨＶモードへの切り換え頻度が少ないため、モード切り換え時の特性改善が、さほど重要ではない。
【００５７】
そこで、本実施形態のシステムは、電力に余裕があるか否かを判断したうえで、その判断が肯定された場合には、ＥＶモードの実行中に内燃機関１０を連れ回すこととし、他方、電力に余裕がないと判断された場合には、内燃機関１０を停止させた状態でＥＶモードを実行することとした。
【００５８】
［走行パターンと電力環境］
図５（Ａ）〜図５（Ｆ）は、ハイブリッド車両の走行パターンと、車両上の電力環境との関係を説明するための図である。図５（Ａ）は、具体的には、車速ＳＰＤの時間的変化を示す。ここでは、時刻t1〜t2にかけて車両が低速で走行し、その後、時刻t3まで高速走行が行われ、時刻t3以後、時刻t4にかけて車両が停止状態に至る例を示している。
【００５９】
図５（Ｂ）に示すように、車両の低速走行中（時刻t1〜t2）、及び減速中（時刻t3〜t4）は、大トルクが不要であるためＥＶモードが選択される。他方、高速領域への加速中、及び高速走行中（時刻t2〜t3）は、大トルクを得るため、ＨＶモードが採用される。
【００６０】
本実施形態のシステムは、車両の減速時に、減速エネルギを、ＭＧ１４により回収する（ＭＧ１４に代えて、又はＭＧ１４と共に、モータ１６によりエネルギ回収を行ってもよい）。図５（Ｃ）は、時刻t3〜t4にかけて、ＭＧ１４が回生電力を発生している様子を示している。このようにして生成された回生電力は、ＨＶバッテリ３０に送られて充電される。
【００６１】
また、本実施形態のシステムは、内燃機関１０が稼働するＨＶモードにおいて、必要であれば、ＭＧ１４を発電機として機能させる（ＭＧ１４に代えて、又はＭＧ１４と共に、モータ１６により発電を行ってもよい）。図５（Ｄ）は、時刻t2〜t3にかけて、ＭＧ１４が、内燃機関１０のトルクを受けて発電を行っている様子を示している。このようにして生成された電力は、ＨＶバッテリ３０に送られて充電される。
【００６２】
図５（Ｅ）は、車両の走行に伴って消費される電力の時間的変化を示す。ＥＶモードで車両が走行する期間中は、ＭＧ１４及びモータ１６の少なくとも一方に対して電力が供給される。また、ＨＶモードでも、ＭＧ１４やモータ１６に出力トルクが求められる場合は、それらにおいて電力が消費される。図５（Ｅ）には、ＥＶモードからＨＶモードへの切り換え後に、消費電力が僅かに増えた例を示している。
【００６３】
図５（Ｆ）は、ＨＶバッテリ３０の充電量ＳＯＣの時間的変化を示す。本実施形態のシステムでは、車両の走行状態に応じて、ＨＶバッテリ３０の電力がＭＧ１４及びモータ１６により消費される（図５（Ｅ）参照）。他方、ＨＶバッテリ３０には、ＭＧ１４やモータ１６で生成される電力が充電される（図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）参照）。ＨＶバッテリ３０の充電量ＳＯＣは、それらの収支に応じた増減を示す。ここには、ＥＶモードでの走行中にＳＯＣが減少し（時刻t1〜t2）、ＨＶモードでの収支がプラスであることによりＳＯＣが増加し（時刻t2〜t3）、また、減速時（時刻t3〜t4）の回生電力に伴ってＳＯＣが増加している様子を例示している。
【００６４】
図６は、所定期間（ｔ分間）に渡る充電量ＳＯＣの変化の例を示している。ＳＯＣの長期的な変化の傾向は、ＥＶモードとＨＶモードの実行比率や、エアコンディショナー等による電力消費量などに応じて、つまり、電力収支を決める車両の運転状況に応じて変化する。ＳＯＣの絶対量が少ない状況下では、そもそも、消費電力を抑える必要性が高いため、内燃機関１０の連れ回しは行わないことが適切である。加えて、ＳＯＣが大きく減少している状況下では、ＳＯＣの絶対量に関わらず、更なる電力消費の増加は避けることが望ましい。このため、本実施形態では、ＳＯＣが十分に存在しており、かつ、ＳＯＣの減少傾向が、不当に急ではない場合に限り、ＥＶモードにおいて内燃機関１０の連れ回しを行うこととした。
【００６５】
［実施の形態１における具体的処理］
図７は、ＥＶモード中に内燃機関１０を連れ回すか否かを決めるためにＥＣＵ４０が実行する処理のフローチャートである。図７に示すルーチンでは、先ず、ＨＶバッテリ３０の充電量ＳＯＣが所定の判定値以上であるか否かが判別される（ステップ１００）。ＥＣＵ４０は、上述した通り、ＨＶバッテリ３０等から供給される情報に基づいてＳＯＣを検知することができる。ここでは、具体的には、ＳＯＣが、最大充電量の６０％以上である場合に、ＳＯＣが判定値以上であると判断される。
【００６６】
上記ステップ１００において、ＳＯＣが判定値に満たないと判断された場合は、電力消費を抑える必要があると判断できる。この場合、ＥＶモードで、内燃機関１０を切り離すための処理が行われる（ステップ１０２）。この処理が実行されると、ＥＣＵ４０は、以後、ＥＶモードにおいて、機関回転数が「０」となるようにＭＧ１４の回転数とモータ１６（車輪２２）の回転数との関係を制御する（図３参照）。その結果、内燃機関１０が停止状態となり、ＥＶモードにおける電力消費が抑制される。
【００６７】
他方、上記ステップ１００において、ＳＯＣが判定値以上であると判別された場合は、次に、回生量、及びＨＶモード中の発電量により、ＳＯＣが適当なレベルの維持可能かが判別される（ステップ１０４）。より具体的には、ここでは、過去１分間のＳＯＣ平均値（ＳＯＣＡＶtとする）の、その前の１分間のＳＯＣ平均値（ＳＯＣＡＶt-1とする）に対する減少率が、判定値を超えていないかが判別される。
【００６８】
ＳＯＣＡＶtの減少率が判定値を超えていない場合は、ＥＶモードにおいて内燃機関１０を連れ回しても、ＳＯＣを適正レベルに維持できると判断することができる。このため、上記の判定がなされた場合は、次に、ＥＶモードで内燃機関１０を連れ回すための処理が行われる（ステップ１０６）。この処理が実行されると、ＥＣＵ４０は、以後、ＥＶモードにおいて、機関回転数が「ＮＥ１」となるようにＭＧ１４の回転数とモータ１６（車輪２２）の回転数との関係を制御する（図４参照）。その結果、ＨＶモードへの切り換えに適した状態が形成される。
【００６９】
上記ステップ１０４において、現在の回生量及び発電量では、ＳＯＣが適正レベルに維持できない、と判断された場合は、次に、内燃機関１０の連れ回しに要する電力が、判定値より少ないかが判別される（ステップ１０８）。
【００７０】
ＥＣＵ４０は、ここでは、先ず、過去の運転履歴に基づいて、内燃機関の連れ回しに要する単位時間当たりの平均電力を計算する。ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転状態と、連れ回しに伴うフリクションとの関係を定めたマップを記憶している。ＥＣＵ４０は、過去の運転履歴に基づいて、そのマップから、あるタイミングでのフリクションを読み出す（内燃機関１０が停止していればフリクションは０）。読み出したフリクションに、そのタイミングでの機関回転数と、サンプリング間隔を掛け合わせる。このようにして算出した値を、過去の一定期間に渡って積算する。その結果得られた積算値を単位時間当たりの値に規格化することで、内燃機関１０の連れ回しに要する単位時間当たりの電力を算出する。その後、算出した電力が、判定値より小さいか否かが判断される。
【００７１】
上記ステップ１０８において、連れ回しに要する電力が判定値より小さいと判別された場合は、ＥＶモードで内燃機関１０を連れ回しても、電力環境はさほど悪化しないと判断できる。ＥＣＵ４０は、この場合、モード切り換え時の特性改善を優先して、以後、ステップ１０６の処理を行う。
【００７２】
カーブが連続する登り坂を走行しているような場合は、カーブを旋回する期間中は要求トルクが下がってＥＶモードとなる。カーブを過ぎると、加速要求が生じてＨＶモードでの高負荷走行が開始される。山道登坂時には、このようなモードの切り換えが繰り返し行われる。この場合、全体として高負荷走行が求められるため、ＭＧ１４やモータ１６での消費電力も大きくなり、ＳＯＣは減少傾向となる。一方で、ＥＶモードの実行時間は短く、内燃機関１０を連れ回すこととしても、それによる消費電力量はさほど多くならない。他方、このような状況下では、ＥＶモードからＨＶモードへの切換時における応答性の改善は、車両のドライバビリティを著しく高める。上記ステップ１０８の処理によれば、ＳＯＣが大きく減少していても、連れ回りに要する電力が少なければ連れ回りを要求することができるため、このような状況下でのドライバビリティを有効に改善することができる。
【００７３】
車両が平坦路を定速走行しているような場合は、ＥＶモードの比率が高くなるためＳＯＣが大きく減少し易い。この場合、ＥＶモードの比率が高いことから、内燃機関１０の連れ回し期間も長くなり、その連れ回しに要する電力も多くなる。他方、ＨＶモードへの切り換え頻度は低いため、その切換時の特性改善は大きなメリットにはならない。上記ステップ１０８の処理によれば、このような状況下では、適切に連れ回りを禁止して、無駄な電力消費を抑えることができる。
【００７４】
以上説明した通り、本実施形態のシステムによれば、内燃機関１０の連れ回しを行っても、電力環境が不当に悪化しない状況下に限り、その連れ回しを行うこととしている。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関１０の連れ回しが行われることにより、車両の電力環境が不当に悪化して、その結果として車両のエネルギ効率が悪化するような事態を有効に避けることができる。
【００７５】
ところで、上述した実施の形態１では、車両の電力環境の良否に応じて、内燃機関１０の連れ回しを行うか否かを切り換えることとしているが、この発明は、そのような切り換えに限定されるものではない。すなわち、内燃機関１０の連れ回しに要する電力は、連れ回し回転数の高低に応じて変化する。このため、本発明においては、電力環境の良否に応じて、連れ回し回転数の高低を調整することとしてもよい。更には、連れ回しの実行／禁止の切換と、連れ回し回転数の高低調整とを組み合わせて行うこととしてもよい。
【００７６】
また、上述した実施の形態１では、３軸式の動力分配機構１２を用いるハイブリッドシステムが前提とされているが、本発明の適用が可能なシステムは、このようなシステムに限定されるものではない。例えば、内燃機関のクランク軸とモータの回転軸との間にクラッチ機構を介在させるシステムにも、本発明は適用が可能である。この場合、クラッチの連結／非連結を切り換えることにより、内燃機関を連れ回す状態と、その連れ回しを禁止する状態とを切り換えることができる。更には、本発明は、内燃機関のクランク軸とモータの回転軸との間にギヤ比の可変なギヤ機構を備えるシステムにも適用が可能である。この場合、車両の電力環境の良否に応じて上記ギヤ機構のギヤ比を変えることにより、電力環境に応じた連れ回し回転数を実現することができる。この点は、以下に説明する実施の形態２においても同様である。
【００７７】
また、上述した実施の形態１では、ＳＯＣ自体に関する判断（ステップ１００）、ＳＯＣの変化傾向に関する判断（ステップ１０４）、及び連れ回しに要する電力に関する判断（ステップ１０６）を、組み合わせて実行することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、内燃機関１０を連れ回すか否か、或いは内燃機関１０の連れ回し回転数は、それらの判断の少なくとも１つに基づいて決定することとしてもよい。この点は、以下に説明する実施の形態２においても同様である。
【００７８】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、内燃機関１０への燃料供給を停止した状態でＭＧ１４及びモータ１６の回転数制御を行うことにより前記第１の発明における「ＥＶ実現手段」が実現されている。また、ＥＣＵ４０が、内燃機関１０に燃料を供給しながらＭＧ１４及びモータ１６の回転数制御を行うことにより前記第１の発明における「ＨＶ実現手段」が実現されている。また、ここでは、図２に示す機構が、前記第１の発明における「機関回転数可変手段」に相当し、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１００及び１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「充電状態検知手段」が実現されている。そして、ＥＣＵ４０が、ステップ１０２及び１０６の処理を行うことにより前記第１の発明における「連れ回り回転数制御手段」が実現されている。
【００７９】
また、上述した実施の形態１においては、内燃機関１０のクランク軸５６とモータ１６の回転軸との間にギヤ比の可変なギヤ機構を配置することにより、前記第２の発明における「ギヤ機構」を実現することができる。更に、内燃機関１０のクランク軸５６とモータ１６の回転軸との間にクラッチ機構を介在させることにより、前記第３の発明における「クラッチ機構」を実現することができる。
【００８０】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、ＳＯＣを検知することにより前記第４の発明における「充電量検知手段」が実現されている。そして、ＥＣＵ４０が、ステップ１００に続いてステップ１０６の処理を行うことにより前記第４の発明における「連れ回り回転数制御手段」が実現されている。
【００８１】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、ステップ１０４の処理を実行することにより前記第５の発明における「充電量変化傾向検知手段」が実現されている。そして、ＥＣＵ４０が、ステップ１０４に続いてステップ１０６の処理を行うことにより前記第５の発明における「連れ回り回転数制御手段」が実現される。
【００８２】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、ステップ１０８の処理を実行することにより前記第６の発明における「連れ回り電力取得手段」が実現されている。そして、ＥＣＵ４０が、ステップ１０８に続いてステップ１０６の処理を行うことにより、前記第６の発明における「連れ回り回転数制御手段」が実現されている。
【００８３】
実施の形態２．
次に、図８を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、上述した実施の形態１のシステムにおいて、ＥＣＵ４０に、上記図７に示すルーチンに代えて以下に説明する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００８４】
上述した実施の形態１のシステムは、車両における電力環境に余裕がある場合には、ＥＶモードにおいて、内燃機関１０を連れ回すこととしている。ところで、ＥＶモードにおいて内燃機関１０を連れ回す目的は、ＨＶモードへの切り換え時のドライバビリティを改善することである。つまり、ＥＶモードにおいて内燃機関１０を連れ回しても、ＨＶモードへの切り換えが生じなければ、何らメリットを享受することはできない。そこで、本実施形態のシステムは、ＥＶモードで内燃機関１０を連れ回すか否かを、ＥＶモードからＨＶモードへの切り換え頻繁をも考慮して決定することとした。
【００８５】
［実施の形態２における具体的処理］
図８は、本実施形態において、ＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図８において、上記図７に示すステップと同一のステップについては、共通する符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
図８に示すルーチンでは、先ず、ＨＶモードとＥＶモードの切り換え頻度が、所定の判定値以上であるかが判別される（ステップ１１０）。ここでは、具体的には、過去最新の所定期間内に、ＥＶモードからＨＶモードへの切り換えが、判定値以上の回数行われて居るか否かが判別される。その結果、切り換え回数が判定値以上であると判別された場合は、内燃機関１０を連れ回す価値があると判断され、以後、ステップ１０６の処理が行われる。
【００８７】
他方、ＥＶモードからＨＶモードへの切り換え頻度が低いと判断された場合は、次に、ＨＶモードの比率が所定値以上であるかが判別される（ステップ１１２）。ＨＶモードの比率が所定値以上である場合は、発電環境に余裕があると判断できる。また、この場合は、ＥＶモードの時間が短いため、ＥＶモードで内燃機関１０を連れ回したとしても、そのために要する電力は少ないと判断できる。このような環境下では、切り換え頻度が低くても、ＥＶモードでは、ＨＶモードへの切り換えに備えて内燃機関１０を連れ回して置くことが望ましい。このため、本ステップ１１２の処理により、ＨＶモードの比率が所定値以上であると判断された場合は、以後、ステップ１０６において、連れ回しのための処理が行われる。
【００８８】
これに対して、上記ステップ１１２において、ＨＶモードの比率が低いと判断された場合は、過去最新の所定期間の走行パターンが、内燃機関１０の連れ回しによって大きなメリットが得られるパターンではなく、かつ、内燃機関１０の連れ回しに大きな電力を要する（ＥＶモードの期間が長いため）パターンであると判断できる。ＥＣＵ４０は、この場合、次に、以後の走行パターンを予測して、その予測の結果に基づいて連れ回りの有無を判断する（ステップ１１４）。
【００８９】
ステップ１１４では、先ず、ナビゲーション装置４３から取得する情報に基づいて、以後の走行において、ＨＶモードへの切り換えが頻繁に生ずる可能性があるかが判断される。例えば、ここでは、現在の走行路が、市街地、カーブ、坂道、渋滞露の何れかに該当するかが判別される。現在の走行路が、それらの何れかに該当する場合は、以後の走行において加減速が繰り返される可能性が高いと判断できる。このため、上記の判断が肯定された場合は、次に、ステップ１０６の処理が実行される。
【００９０】
ステップ１１４では、更に、車両の走行履歴に基づいて、追い越しが頻繁に行われているかが判断される。追い越しが行われたか否かは、車速ＳＰＤとアクセル開度に基づいて判断することができる。その頻度が高い場合は、以後の走行においても、追い越しが行われる可能性が高いと判断できる。追い越しの際には、ＥＶモードからＨＶモードへの切り換えが生じやすい。このため、ＥＣＵ４０は、追い越し頻度が高いと判断された場合も、以後、ステップ１０６の処理を行う。
【００９１】
上記ステップ１１４において、現在の走行路が市街地等に該当せず、また、走行履歴における追い越し頻度も高くないと判断された場合は、以後の走行において、ＥＶモードからＨＶモードへの切換が頻繁には起こらないと判断できる。この場合は、ＥＶモードにおいて内燃機関１０を連れ回すメリットが小さいため、以後、ステップ１０２の処理が実行される。
【００９２】
以上説明した通り、本実施形態のシステムによれば、ＥＶモードにおいて内燃機関１０を連れ回す場面を、十分な効果が予測される場面に限ることができる。つまり、本実施形態のシステムによれば、電力環境に余裕があっても、十分なメリットが得られない場面では、内燃機関１０の連れ回しを禁止することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１の場合に比して、車両のエネルギ効率を、更に改善することができる。
【００９３】
ところで、上述した実施の形態２では、ＨＶモードへの切り換え頻度に応じて、内燃機関１０の連れ回しを行うか否かを切り換えることとしているが、この発明は、そのような切り換えに限定されるものではない。すなわち、上記の切換頻度に応じて、連れ回し回転数の高低を調整することとしてもよい。更には、連れ回しの実行／禁止の切換と、連れ回し回転数の高低調整とを組み合わせて行うこととしてもよい。
【００９４】
また、上述した実施の形態２では、３軸式の動力分配機構１２を用いるハイブリッドシステムが前提とされているが、本発明の適用が可能なシステムは、このようなシステムに限定されるものではない。例えば、内燃機関のクランク軸とモータの回転軸との間にクラッチ機構を介在させるシステムにも、本発明は適用が可能である。この場合、クラッチの連結／非連結を切り換えることにより、内燃機関を連れ回す状態と、その連れ回しを禁止する状態とを切り換えることができる。更には、本発明は、内燃機関のクランク軸とモータの回転軸との間にギヤ比の可変なギヤ機構を備えるシステムにも適用が可能である。この場合、車両の電力環境の良否に応じて上記ギヤ機構のギヤ比を変えることにより、電力環境に応じた連れ回し回転数を実現することができる。
【００９５】
また、上述した実施の形態１では、ＳＯＣ自体に関する判断（ステップ１００）、ＳＯＣの変化傾向に関する判断（ステップ１０４）、及び連れ回しに要する電力に関する判断（ステップ１０６）を、組み合わせて実行することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、内燃機関１０を連れ回すか否か、或いは内燃機関１０の連れ回し回転数は、それらの判断の少なくとも１つに基づいて決定することとしてもよい。
【００９６】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第７の発明における「切換頻度検知手段」が実現されている。また、ＥＣＵ４０が、ステップ１１０に続いてステップ１０６の処理を実行することにより前記第７の発明における「連れ回り回転数制御手段」が実現されている。
【００９７】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１１４の処理を実行することにより前記第９の発明における「切換頻度予測手段」が実現されている。また、ＥＣＵ４０が、ステップ１１０及び１１４に続いてステップ１０２及び１０６の処理を行うことにより前記第９の発明における「連れ回り回転数制御手段」が実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施の形態１のハイブリッド車両の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示す動力伝達経路を詳細に説明するための図である。
【図３】図２に示す機構に含まれる３つの回転系の回転数の関係を説明するための図である。
【図４】ＥＶモードの下で内燃機関１０を連れ回すことにより実現される回転数の関係を説明するための図である。
【図５】ハイブリッド車両の走行パターンと、車両上の電力環境との関係を説明するための図である。
【図６】所定期間（ｔ分間）に渡る充電量ＳＯＣの変化の例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１で実行されるルーチンのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２で実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１０  内燃機関
１２  動力分配機構
１４  モータジェネレータ（ＭＧ）
１６  モータ
１８  減速機
４０  ＥＣＵ（Electric Control Unit)
ＨＶ  ハイブリッド車両
ＥＶ  電気車両
【図１】
2009298269.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009298269.tif 000008
【図７】
2009298269.tif 000009
【図８】
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