JP2007062639A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 動作頻度が少なくなった動力源を強制的に動作させることができるハイブリッド自動車を提供する。
【解決手段】 ハイブリッド自動車１００は、動力源としてエンジン４と蓄電装置ＢおよびモータジェネレータＭＧ２とを搭載する。蓄電装置ＢおよびモータジェネレータＭＧ２のみを動力源として走行するＥＶモードで走行中にＨＶモード移行スイッチ５２がオン操作されると、制御装置６０は、エンジン４も駆動させて走行するＨＶモードに走行モードを移行する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ハイブリッド自動車に関し、特に、複数の動力源を駆動させて走行するハイブリッドモードと蓄電装置からの電力のみを用いて走行する電気走行モードとを切換えて走行可能なハイブリッド自動車に関する。

近年、環境問題などを背景にハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）が大きく注目されている。ハイブリッド自動車は、複数の動力源を搭載した自動車であり、従来のエンジンに加えて蓄電装置（バッテリやキャパシタなど）とモータとを動力源とするハイブリッド自動車が既に実用化されている。

また、動力源として燃料電池（Fuel Cell）を搭載する燃料電池車も注目されているが、燃料電池に加えてバッテリやキャパシタなどの蓄電装置も電源として搭載した自動車も、広い意味で複数の動力源を搭載したハイブリッド自動車である。

一方、外部電源を用いて蓄電装置を充電する外部充電機能を備えたハイブリッド自動車が知られている。外部充電機能を備えたハイブリッド自動車によれば、たとえば家庭用の商用電源から蓄電装置の充電を行なうことができれば、燃料補給のために補給スタンドに行かなければならない回数が減るといったメリットなどが得られる。

特開平８−１５４３０７号公報（特許文献１）は、車両外部から蓄電装置への充電機能を備えたハイブリッド自動車を開示する。このハイブリッド自動車は、外部充電器により充電し得るバッテリと、バッテリからの電力により車輪を駆動する電動機と、電動機の作動を制御する制御手段と、車輪の駆動のために直接的または間接的に使用される内燃機関と、外部充電器によりバッテリの充電が行なわれてからの走行時間に関係する量を算出する走行時間関係量算出手段とを備える。そして、制御手段は、走行時間関係量算出手段によって算出された走行時間関係量が所定量に達すると、電動機の出力を制限する。

このハイブリッド自動車においては、外部充電を行なわないで長時間走行すると電動機の出力が制限され、必然的に内燃機関により燃料を使用しながらの走行を続けると電動機の出力が制限されることになるので、ドライバは、外部充電を行なうように促される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、内燃機関への依存度を低減させることができる（特許文献１参照）。
特開平８−１５４３０７号公報 特開平６−１６５３０９号公報 特開平８−９３６１０号公報

特開平８−１５４３０７号公報に開示されるハイブリッド自動車は、内燃機関の動作を制限するものである。また、その他のハイブリッド自動車においても、今後蓄電装置が大容量化し、さらに外部充電機能まで設けられると、蓄電装置からの電力のみで走行する電気走行モード（ＥＶモード）が主となり、その他の動力源（内燃機関や燃料電池など）の動作頻度が少なくなることが予想される。

しかしながら、動作頻度の少ない動力源においては、状態を良好に保つことができなくなったり、異常の発見が遅れる可能性があるといった問題が発生する。たとえば、内燃機関の非動作状態が長期間継続すると、内燃機関の状態は悪化するし、また、異常の発見が遅れることにより重故障に至る可能性がある。

また、ＥＶモードが主となると、その他の動力源を駆動しての走り（たとえば内燃機関を駆動させての走り）を楽しみたいという利用者の要望が出てくることも考えられる。

そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、動作頻度が少なくなった動力源を強制的に動作させることができるハイブリッド自動車を提供することである。

この発明によれば、ハイブリッド自動車は、第１および第２の動力源と、第２の動力源を停止させて走行する第１の走行モード（ＥＶモード）と第１および第２の動力源を用いて走行する第２の走行モード（ハイブリッドモード（ＨＶモード））とを切換可能であり、選択した第１または第２の走行モードに応じて第１および第２の動力源を制御する制御手段と、第１の走行モードで走行中に走行モードを第２の走行モードに切換えるための入力装置とを備える。

この発明によるハイブリッド自動車においては、第１の走行モードで走行していても、運転者により入力装置の操作がなされると、走行モードが第１の走行モードから第２の走行モードに切換わり、第２の動力源が駆動される。

したがって、この発明によるハイブリッド自動車によれば、運転者が入力装置を適宜操作することにより、第２の動力源の状態を良好に保つことができる。また、第２の動力源に異常が発生した場合に早期に発見し得る。さらに、第２の動力源を駆動しての走りを楽しみたいという利用者の要望にも応えることができる。

好ましくは、第１の動力源は、第１の回転電機および第１の回転電機に電力を供給する蓄電装置を含む。第２の動力源は、内燃機関を含む。第１の走行モードは、内燃機関を停止させ第１の回転電機を駆動させて走行する電気走行モード（ＥＶモード）であり、第２の走行モードは、第１の回転電機および内燃機関を駆動させて走行するハイブリッドモード（ＨＶモード）である。

このハイブリッド自動車においては、電気走行モードで走行していても、運転者により入力装置の操作がなされると、走行モードが電気走行モードからハイブリッドモードに切換わり、内燃機関が駆動される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、内燃機関の状態を良好に保つことができる。また、内燃機関に異常が発生した場合に早期に発見し得る。さらに、内燃機関を駆動しての走りを楽しみたいという利用者の要望にも応えることができる。

また、好ましくは、第１の動力源は、回転電機および回転電機に電力を供給可能な蓄電装置を含む。第２の動力源は、回転電機に電力を供給可能な燃料電池を含む。第１の走行モードは、燃料電池を停止させ蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動させて走行する電気走行モード（ＥＶモード）であり、第２の走行モードは、燃料電池および蓄電装置からの電力を用いて回転電機を駆動させて走行するハイブリッドモード（ＨＶモード）である。

このハイブリッド自動車においては、電気走行モードで走行していても、運転者により入力装置の操作がなされると、走行モードが電気走行モードからハイブリッドモードに切換わり、燃料電池からの電力が回転電機に供給される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、燃料電池の状態を良好に保つことができる。また、燃料電池に異常が発生した場合に早期に発見し得る。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、車両外部から与えられる電力を受けて蓄電装置を充電するための電力入力部をさらに備える。

このハイブリッド自動車においては、車両外部の電源を用いて電力入力部から蓄電装置を充電することができるので、電気走行モード（ＥＶモード）で走行する機会をより多くすることができ、第２の動力源による燃料消費を抑えることができる。しかしながら、一方で、第２の動力源の非動作時間が長期間化することによる上述した問題がより顕著になるところ、電気走行モードからハイブリッドモード（ＨＶモード）に切換可能な入力装置が備えられるので、第２の動力源を適宜駆動させることができる。したがって、このハイブリッド自動車によれば、第２の動力源による燃料消費を抑えつつ、第２の動力源が長期間非動作状態におかれることを防止することができる。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、第２の動力源の非動作時間を計時する計時手段と、非動作時間が第１の所定時間以上になると、入力装置の操作を運転者に促す報知手段とをさらに備える。

このハイブリッド自動車においては、第２の動力源の非動作時間が第１の所定時間以上になると、運転者は報知手段により入力装置の操作を促されるので、入力装置を操作することを運転者が失念することが防止される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、第２の動力源が長期間非動作状態におかれることを防止することができる。

さらに好ましくは、制御手段は、第２の動力源の非動作時間が第１の所定時間よりも長い第２の所定時間以上になると、走行モードを第１の走行モード（ＥＶモード）から第２の走行モード（ＨＶモード）に切換える。

このハイブリッド自動車においては、第２の動力源の非動作時間が第１の所定時間よりも長い第２の所定時間以上になると、制御手段により走行モードが第１の走行モードから第２の走行モードに強制的に切換えられ、第２の動力源が駆動される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、第２の動力源が長期間非動作状態におかれることを確実に防止することができる。

さらに好ましくは、計時手段は、第２の動力源の動作時間が第３の所定時間よりも短いとき、第２の動力源の非動作状態が継続しているものとして非動作時間を計時する。

このハイブリッド自動車においては、第２の動力源の状態を良好に保つことや第２の動力源に発生している異常を顕在化させることに貢献し得ないような短時間しか第２の動力源が動作していないときは、第２の動力源が実際に動作しても第２の動力源は非動作状態であるとみなされる。したがって、このハイブリッド自動車によれば、第２の動力源を駆動させるべきタイミングを適切に運転者に報知することができる。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、第２の動力源のエネルギー残量を検出する検出手段をさらに備える。制御手段は、エネルギー残量が所定量よりも少ないとき、第１の走行モード（ＥＶモード）から第２の走行モード（ＨＶモード）への切換を中止する。

このハイブリッド自動車においては、制御手段は、第２の動力源のエネルギー残量が少ない場合、第１の走行モードから第２の走行モードへの切換を行なわないので、第２の動力源のエネルギー残量が少ないにも拘わらず第２の動力源が駆動される事態が回避される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、不必要な走行モードの切換を防止することができる。

好ましくは、ハイブリッド自動車は、車両外部から与えられる電力を受けて蓄電装置を充電するための電力入力部と、内燃機関の出力を用いて発電し、その発電した電力を蓄電装置に供給可能な第２の回転電機と、第１および第２の回転電機にそれぞれ対応して設けられる第１および第２のインバータと、第１および第２のインバータを制御するインバータ制御手段とをさらに備える。第１および第２の回転電機は、それぞれ第１および第２の３相コイルをステータコイルとして含む。電力入力部は、第１の３相コイルの中性点に接続される第１の端子と、第２の３相コイルの中性点に接続される第２の端子とを含む。インバータ制御手段は、第１および第２の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて蓄電装置に与えられるように第１および第２のインバータを制御する。

このハイブリッド自動車においては、第１および第２の回転電機と、それらにそれぞれ対応して設けられる第１および第２のインバータと、インバータ制御手段とを用いることによって、外部から蓄電装置への充電が実現される。したがって、このハイブリッド自動車によれば、外部充電装置を別途備える必要がなく、車両の小型化、および軽量化による燃費向上を実現することができる。

この発明によれば、第１の走行モード（ＥＶモード）で走行中に第２の走行モード（ＨＶモード）に切換えて第２の動力源を駆動できるようにしたので、第２の動力源の状態を良好に保つことができる。また、第２の動力源に異常が発生した場合に早期に発見し得る。さらに、第２の動力源を駆動しての走りを楽しみたいという利用者の要望にも応えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１によるハイブリッド自動車の全体ブロック図である。図１を参照して、ハイブリッド自動車１００は、蓄電装置Ｂと、昇圧コンバータ１０と、インバータ２０，３０と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、Ｕ相ラインＵＬ１，ＵＬ２と、Ｖ相ラインＶＬ１，ＶＬ２と、Ｗ相ラインＷＬ１，ＷＬ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、エンジン４と、燃料タンク５８と、動力分配機構３と、車輪２とを備える。

エンジン４は、燃料タンク５８から燃料の供給を受けて動力を発生する。燃料タンク５８は、エンジン４へ燃料を供給する。また、燃料タンク５８は、燃料の残量を検出し、燃料残量を示す信号ＦＵＥＬを後述の制御装置６０へ出力する。

動力分配機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とに結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば、動力分配機構３としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータＭＧ１のロータを中空としてその中心にエンジン４のクランク軸を通すことで動力分配機構３にエンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを機械的に接続することができる。

なお、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギヤによって車輪２に結合されている。また、動力分配機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン４の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車１００に組み込まれ、モータジェネレータＭＧ２は、駆動輪である車輪２を駆動する電動機としてハイブリッド自動車１００に組み込まれる。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、３相交流電動機であり、たとえば、３相交流同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１は、Ｕ相コイルＵ１、Ｖ相コイルＶ１およびＷ相コイルＷ１からなる３相コイルをステータコイルとして含む。モータジェネレータＭＧ２は、Ｕ相コイルＵ２、Ｖ相コイルＶ２およびＷ相コイルＷ２からなる３相コイルをステータコイルとして含む。

そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン４の出力を用いて３相交流電圧を発生し、その発生した３相交流電圧をインバータ２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ２０から受ける３相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジン４の始動を行なう。

モータジェネレータＭＧ２は、インバータ３０から受ける３相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、車両の回生制動時、３相交流電圧を発生してインバータ３０へ出力する。

蓄電装置Ｂは、充放電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。蓄電装置Ｂは、直流電力を昇圧コンバータ１０へ出力する。また、蓄電装置Ｂは、昇圧コンバータ１０から出力される直流電圧によって充電される。なお、蓄電装置Ｂとして、大容量のキャパシタを用いてもよい。

昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬと、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬの一端は電源ラインＰＬ１に接続され、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続され、制御装置６０からの信号ＰＷＣをベースに受ける。そして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２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Ｄ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。

なお、上記のｎｐｎ型トランジスタおよび以下の本明細書中の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、また、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。

インバータ２０は、Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６を含む。Ｕ相アーム２２、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム２２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１２を含み、Ｖ相アーム２４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１３，Ｑ１４を含み、Ｗ相アーム２６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１５，Ｑ１６を含む。各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６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Ｄ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を介してモータジェネレータＭＧ１の各相コイルの中性点Ｎ１と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

インバータ３０は、Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６を含む。Ｕ相アーム３２、Ｖ相アーム３４およびＷ相アーム３６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。

Ｕ相アーム３２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２２を含み、Ｖ相アーム３４は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２３，Ｑ２４を含み、Ｗ相アーム３６は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２５，Ｑ２６を含む。各ｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６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Ｄ２１〜Ｄ２６がそれぞれ接続される。そして、インバータ３０においても、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を介してモータジェネレータＭＧ２の各相コイルの中性点Ｎ２と異なるコイル端にそれぞれ接続される。

ハイブリッド自動車１００は、さらに、コンデンサＣ１，Ｃ２と、リレー回路４０と、コネクタ５０と、ＨＶモード移行スイッチ５２と、制御装置６０と、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、電圧センサ７１〜７４と、電流センサ８０，８２とを備える。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因する蓄電装置Ｂおよび昇圧コンバータ１０への影響を低減する。電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＬは、電圧センサ７３で測定される。

コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ２０，３０および昇圧コンバータ１０への影響を低減する。電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間の電圧ＶＨは、電圧センサ７２で測定される。

昇圧コンバータ１０は、蓄電装置Ｂから電源ラインＰＬ１を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２へ出力する。より具体的には、昇圧コンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＰＷＣに基づいて、ｎｐｎ型トランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルＬに磁場エネルギーとして蓄積し、その蓄積したエネルギーをｎｐｎ型トランジスタＱ２がＯＦＦされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ電流を流すことによって放出することにより昇圧動作を行なう。

また、昇圧コンバータ１０は、制御装置６０からの信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ２を介してインバータ２０および３０のいずれか一方または両方から受ける直流電圧を蓄電装置Ｂの電圧レベルに降圧して蓄電装置Ｂを充電する。

インバータ２０は、制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ２０は、エンジン４からの出力を受けてモータジェネレータＭＧ１が発電した３相交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

インバータ３０は、制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から供給される直流電圧を３相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２を駆動する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３０は、車両の回生制動時、駆動軸からの回転力を受けてモータジェネレータＭＧ２が発電した３相交流電圧を制御装置６０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車１００の運転者によるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをＯＦＦすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

リレー回路４０は、リレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。リレーＲＹ１，ＲＹ２としては、たとえば、機械的な接点リレーを用いることができるが、半導体リレーを用いてもよい。リレーＲＹ１は、ＡＣラインＡＣＬ１とコネクタ５０との間に設けられ、制御装置６０からの信号ＣＮＴＬに応じてＯＮ／ＯＦＦされる。リレーＲＹ２は、ＡＣラインＡＣＬ２とコネクタ５０との間に設けられ、制御装置６０からの信号ＣＮＴＬに応じてＯＮ／ＯＦＦされる。

このリレー回路４０は、制御装置６０からの信号ＣＮＴＬに応じて、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２とコネクタ５０との接続／切離しを行なう。すなわち、リレー回路４０は、制御装置６０からＨ（論理ハイ）レベルの信号ＣＮＴＬを受けると、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０と電気的に接続し、制御装置６０からＬ（論理ロー）レベルの信号ＣＮＴＬを受けると、ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２をコネクタ５０から電気的に切離す。

コネクタ５０は、車両外部の商用電源５５からの交流電力を受けるための図示されない第１および第２の端子を含む。第１および第２の端子は、それぞれリレー回路４０のリレーＲＹ１，ＲＹ２に接続される。ＡＣラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２の線間電圧ＶＡＣは、電圧センサ７４で測定され、測定値が制御装置６０に送信される。

ＨＶモード移行スイッチ５２は、ＥＶモードで走行中に運転者が走行モードをＥＶモードからＨＶモードに切換えるためのスイッチである。ここで、ＥＶモードとは、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ１を停止させ蓄電装置ＢおよびモータジェネレータＭＧ２を動力源として電気走行する走行モードである。一方、ＨＶモードとは、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ１を駆動させ、エンジン４と蓄電装置ＢおよびモータジェネレータＭＧ２とを動力源として走行する走行モードである。

そして、ＨＶモード移行スイッチ５２は、運転者によりオン操作されると、Ｈレベルの信号を制御装置６０へ出力する。また、ＨＶモード移行スイッチ５２は、点灯可能な構成となっており、制御装置６０からの点灯指令に応じて点灯する。

電圧センサ７１は、蓄電装置Ｂの電圧ＶＢを検出し、その検出した電圧ＶＢを制御装置６０へ出力する。電圧センサ７３は、コンデンサＣ１の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１０の入力電圧ＶＬを検出し、その検出した電圧ＶＬを制御装置６０へ出力する。電圧センサ７２は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨ（インバータ２０，３０の入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した電圧ＶＨを制御装置６０へ出力する。

電流センサ８０は、モータジェネレータＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置６０へ出力する。電流センサ８２は、モータジェネレータＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置６０へ出力する。

制御装置６０は、図示されないＨＶ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）から出力されるモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２、電圧センサ７３からの電圧ＶＬ、ならびに電圧センサ７２からの電圧ＶＨに基づいて、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。

また、制御装置６０は、電圧ＶＨならびにモータジェネレータＭＧ１のモータ電流ＭＣＲＴ１およびトルク指令値ＴＲ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。さらに、制御装置６０は、電圧ＶＨならびにモータジェネレータＭＧ２のモータ電流ＭＣＲＴ２およびトルク指令値ＴＲ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。

ここで、制御装置６０は、図示されないイグニッションキー（またはイグニッションスイッチ、以下同じ。）からの信号ＩＧおよび蓄電装置ＢのＳＯＣに基づいて、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に与えられる商用電源５５からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置Ｂの充電が行なわれるように、インバータ２０，３０を制御するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成する。

さらに、制御装置６０は、蓄電装置ＢのＳＯＣに基づいて、車外から充電可能か否かを判定し、充電可能と判定したときは、Ｈレベルの信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力する。一方、制御装置６０は、蓄電装置Ｂがほぼ満充電状態であり、充電可能でないと判定したときは、Ｌレベルの信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力し、信号ＩＧが停止状態を示す場合にはインバータ２０および３０を停止させる。

また、さらに、制御装置６０は、ＥＶモードで走行中にＨＶモード移行スイッチ５２からＨレベルの信号を受けると、後述する方法により、所定の条件のもと走行モードをＥＶモードからＨＶモードへ移行する。具体的には、制御装置６０は、停止させていたエンジン４を始動させ、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ２を動力源とするハイブリッド走行を行なわせる。

また、さらに、制御装置６０は、エンジン４の非動作時間が予め設定された所定時間を超えると、後述する方法により、所定の条件のもとＨＶモード移行スイッチ５２を点灯させてＥＶモードからＨＶモードへの移行を運転者に促す。そして、制御装置６０は、ＨＶモード移行スイッチ５２を点灯させても運転者によりＨＶモード移行スイッチ５２が操作されないときは、走行モードをＥＶモードからＨＶモードへ強制的に移行する。

次に、制御装置６０による昇圧コンバータ１０およびインバータ２０，３０の制御、ならびに商用電源５５からの充電制御について説明する。以下の図２〜図７では、これらの制御に関する部分のみを抽出して説明が行なわれ、制御装置６０による走行モードの移行制御に関しては、図８以降で説明する。

図２は、図１に示した制御装置６０の機能ブロック図である。図２を参照して、制御装置６０は、コンバータ制御部６１と、第１のインバータ制御部６２と、第２のインバータ制御部６３と、ＡＣ入力制御部６４とを含む。コンバータ制御部６１は、電圧ＶＢ、電圧ＶＨ、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２、およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいて昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。

第１のインバータ制御部６２は、モータジェネレータＭＧ１のトルク指令値ＴＲ１およびモータ電流ＭＣＲＴ１ならびに電圧ＶＨに基づいてインバータ２０のｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＭ１を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１をインバータ２０へ出力する。

第２のインバータ制御部６３は、モータジェネレータＭＧ２のトルク指令値ＴＲ２およびモータ電流ＭＣＲＴ２ならびに電圧ＶＨに基づいてインバータ３０のｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６をＯＮ／ＯＦＦするための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。

ＡＣ入力制御部６４は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態を判定し、信号ＩＧおよび蓄電装置ＢのＳＯＣに基づいて、２つのインバータ２０，３０を協調制御してコネクタ５０に与えられる交流電圧を直流に変換するとともに昇圧し、蓄電装置Ｂへの充電を行なう。

そして、ＡＣ入力制御部６４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態が停止状態であり、かつ、信号ＩＧに基づいてイグニッションキーがＯＦＦ位置に回動されていると判断すると、蓄電装置ＢのＳＯＣが所定レベルよりも低ければ充電動作を行なう。具体的には、ＡＣ入力制御部６４は、Ｈレベルの信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力することによってリレーＲＹ１，ＲＹ２を導通させる。そして、ＡＣ入力制御部６４は、電圧ＶＡＣの入力があればこれに応じて制御信号ＣＴＬ１を生成し、インバータ２０，３０を協調制御して、コネクタ５０に与えられる交流電圧を直流に変換するとともに昇圧させ、蓄電装置Ｂへの充電を行なわせる。

一方、ＡＣ入力制御部６４は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２が駆動状態であるかまたは信号ＩＧに基づいてイグニッションキーがＯＮ位置に回動されていると判断した場合、および、蓄電装置ＢのＳＯＣが所定レベルよりも高い場合には、充電動作を行なわない。具体的には、ＡＣ入力制御部６４は、Ｌレベルの信号ＣＮＴＬをリレー回路４０へ出力することによってリレーＲＹ１，ＲＹ２を開放させ、制御信号ＣＴＬ０を生成して昇圧コンバータ１０およびインバータ２０，３０に車両運転時の通常動作を行なわせる。

図３は、図２に示したコンバータ制御部６１の機能ブロック図である。図３を参照して、コンバータ制御部６１は、インバータ入力電圧指令演算部１１２と、フィードバック電圧指令演算部１１４と、デューティー比演算部１１６と、ＰＷＭ信号変換部１１８とを含む。

インバータ入力電圧指令演算部１１２は、トルク指令値ＴＲ１，ＴＲ２およびモータ回転数ＭＲＮ１，ＭＲＮ２に基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍをフィードバック電圧指令演算部１１４へ出力する。

フィードバック電圧指令演算部１１４は、電圧センサ７２によって検出される昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨと、インバータ入力電圧指令演算部１１２からの電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍとに基づいて、出力電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍに制御するためのフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂを演算し、その演算したフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂをデューティー比演算部１１６へ出力する。

デューティー比演算部１１６は、電圧センサ７１からの電圧ＶＢと、フィードバック電圧指令演算部１１４からのフィードバック電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍ＿ｆｂとに基づいて、昇圧コンバータ１０の出力電圧ＶＨを電圧指令ＶＨ＿ｃｏｍに制御するためのデューティー比を演算し、その演算したデューティー比をＰＷＭ信号変換部１１８へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１１８は、デューティー比演算部１１６から受けたデューティー比に基づいて昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を信号ＰＷＣとして昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２へ出力する。

なお、昇圧コンバータ１０の下アームのｎｐｎ型トランジスタＱ２のＯＮデューティーを大きくすることによりリアクトルＬにおける電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上アームのｎｐｎ型トランジスタＱ１のＯＮデューティーを大きくすることにより電源ラインＰＬ２の電圧が下がる。そこで、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電源ラインＰＬ２の電圧を蓄電装置Ｂの出力電圧以上の任意の電圧に制御することができる。

さらに、ＰＷＭ信号変換部１１８は、制御信号ＣＴＬ１が活性化しているときは、デューティー比演算部１１６の出力に拘わらず、ｎｐｎ型トランジスタＱ１を導通状態とし、ｎｐｎ型トランジスタＱ２を非導通状態とする。これにより、電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことが可能となる。

図４は、図２に示した第１および第２のインバータ制御部６２，６３の機能ブロック図である。図４を参照して、第１および第２のインバータ制御部６２，６３の各々は、モータ制御用相電圧演算部１２０と、ＰＷＭ信号変換部１２２とを含む。

モータ制御用相電圧演算部１２０は、インバータ２０，３０の入力電圧ＶＨを電圧センサ７２から受け、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１（またはＭＣＲＴ２）を電流センサ８０（または８２）から受け、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）をＨＶ−ＥＣＵから受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部１２０は、これらの入力値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相コイルに印加する電圧を演算し、その演算した各相コイル電圧をＰＷＭ信号変換部１２２へ出力する。

ＰＷＭ信号変換部１２２は、ＡＣ入力制御部６４から制御信号ＣＴＬ０を受けると、モータ制御用相電圧演算部１２０から受ける各相コイル電圧指令に基づいて、実際にインバータ２０（または３０）の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）をＯＮ／ＯＦＦする信号ＰＷＭ１＿０（信号ＰＷＭ１の一種）（またはＰＷＭ２＿０（信号ＰＷＭ２の一種））を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１＿０（またはＰＷＭ２＿０）をインバータ２０（または３０）の各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）へ出力する。

このようにして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）がスイッチング制御され、モータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）が指令されたトルクを出力するようにモータジェネレータＭＧ１（またはＭＧ２）の各相に流す電流が制御さ
れる。その結果、トルク指令値ＴＲ１（またはＴＲ２）に応じたモータトルクが出力される。

また、ＰＷＭ信号変換部１２２は、ＡＣ入力制御部６４から制御信号ＣＴＬ１を受けると、モータ制御用相電圧演算部１２０の出力に拘わらず、インバータ２０（または３０）のＵ相アーム２２（または３２）、Ｖ相アーム２４（または３４）およびＷ相アーム２６（または３６）に同位相の交流電流を流すようにｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）をＯＮ／ＯＦＦする信号ＰＷＭ１＿１（信号ＰＷＭ１の一種）（またはＰＷＭ２＿１（信号ＰＷＭ２の一種））を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１＿１（またはＰＷＭ２＿１）をインバータ２０（または３０）のｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６（またはＱ２１〜Ｑ２６）へ出力する。

Ｕ，Ｖ，Ｗの各相コイルに同位相の交流電流が流れる場合には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２には回転トルクは発生しない。そしてインバータ２０および３０が協調制御されることにより交流の電圧ＶＡＣが直流の充電電圧に変換される。

次に、ハイブリッド自動車１００において車外の商用電源５５（電圧レベルを交流電圧ＶＡＣとする。）から直流の充電電圧を発生する方法について説明する。

図５は、図１のブロック図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。図５では、図１のインバータ２０および３０のうちのＵ相アームが代表として示されている。またモータジェネレータの３相コイルのうちＵ相コイルが代表として示されている。Ｕ相について代表的に説明すれば各相コイルには同相の電流が流されるので、他の２相の回路もＵ相と同じ動きをする。図５からわかるように、Ｕ相コイルＵ１とＵ相アーム２２の組、およびＵ相コイルＵ２とＵ相アーム３２の組の各々は、昇圧コンバータ１０と同様な構成となっている。したがって、たとえば１００Ｖの交流電圧を直流電圧に変換するだけでなく、さらに昇圧してたとえば２００Ｖ程度の充電電圧に変換することも可能である。

図６は、充電時のトランジスタの制御状態を示す図である。図５，図６を参照して、まず、電圧ＶＡＣ＞０すなわちＡＣラインＡＣＬ１の電圧Ｖ１がＡＣラインＡＣＬ２の電圧Ｖ２よりも高い場合には、昇圧コンバータ１０のｎｐｎ型トランジスタＱ１はＯＮ状態とされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２はＯＦＦ状態とされる。これにより、昇圧コンバータ１０は、電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そして、第１のインバータ（インバータ２０）では、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２が電圧ＶＡＣに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１はＯＦＦ状態またはダイオードＤ１１の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき、第２のインバータ（インバータ３０）では、ｎｐｎ型トランジスタＱ２１はＯＦＦ状態とされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２２はＯＮ状態に制御される。

電圧ＶＡＣ＞０ならば、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２のＯＮ状態において電流がコイルＵ１→ｎｐｎ型トランジスタＱ１２→ダイオードＤ２２→コイルＵ２の経路で流れる。このとき、コイルＵ１，Ｕ２に蓄積されたエネルギーはｎｐｎ型トランジスタＱ１２がＯＦＦ状態となると放出され、ダイオードＤ１１を経由して電流が電源ラインＰＬ２に流される。ダイオードＤ１１による損失を低減させるためにダイオードＤ１１の導通期間に同期させてｎｐｎ型トランジスタＱ１１を導通させてもよい。電圧ＶＡＣおよび電圧ＶＨの値に基づいて昇圧比が求められ、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。

次に、電圧ＶＡＣ＜０すなわちＡＣラインＡＣＬ１の電圧Ｖ１がＡＣラインＡＣＬ２の電圧Ｖ２よりも低い場合には、昇圧コンバータのｎｐｎ型トランジスタＱ１はＯＮ状態とされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２はＯＦＦ状態とされる。これにより、昇圧コンバータ１０は、電源ラインＰＬ２から電源ラインＰＬ１に向けて充電電流を流すことができるようになる。

そして第２のインバータでは、ｎｐｎ型トランジスタＱ２２が電圧ＶＡＣに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２１はＯＦＦ状態またはダイオードＤ２１の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき、第１のインバータでは、ｎｐｎ型トランジスタＱ１１はＯＦＦ状態とされ、ｎｐｎ型トランジスタＱ１２はＯＮ状態に制御される。

電圧ＶＡＣ＜０ならば、ｎｐｎ型トランジスタＱ２２のＯＮ状態において電流がコイルＵ２→ｎｐｎ型トランジスタＱ２２→ダイオードＤ１２→コイルＵ１の経路で流れる。このとき、コイルＵ１，Ｕ２に蓄積されたエネルギーはｎｐｎ型トランジスタＱ２２がＯＦＦ状態となると放出され、ダイオードＤ２１を経由して電流が電源ラインＰＬ２に流される。ダイオードＤ２１による損失を低減させるためにダイオードＤ２１の導通期間に同期させてｎｐｎ型トランジスタＱ２１を導通させてもよい。このときも電圧ＶＡＣおよび電圧ＶＨの値に基づいて昇圧比が求められ、ｎｐｎ型トランジスタＱ２２のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。

図７は、図１に示した制御装置６０による充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。

図７を参照して、制御装置６０は、イグニッションキーからの信号ＩＧに基づいて、イグニッションキーがＯＦＦ位置に回動されたか否かを判定する（ステップＳ１）。制御装置６０は、イグニッションキーがＯＦＦ位置に回動されていないと判定すると（ステップＳ１においてＮＯ）、充電ケーブルを車両に接続して充電を行なわせるのは不適切であるのでステップＳ６へ処理を進め、制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ１においてイグニッションキーがＯＦＦ位置に回動されたと判定されると（ステップＳ１においてＹＥＳ）、充電を行なうのに適切であると判断され、ステップＳ２に処理が進む。ステップＳ２では、リレーＲＹ１およびＲＹ２が非導通状態から導通状態に制御され、電圧センサ７４によって電圧ＶＡＣが測定される。そして、交流電圧が観測されない場合には、充電ケーブルがコネクタ５０のソケットに接続されていないと考えられるため、充電処理を行なわずにステップＳ６に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。

一方、ステップＳ２において電圧ＶＡＣとして交流電圧が観測されると、処理はステップＳ３に進む。ステップＳ３では、蓄電装置ＢのＳＯＣが満充電状態を表すしきい値Ｓｔｈ（Ｆ）より小さいか否かが判断される。

蓄電装置ＢのＳＯＣ＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立すれば充電可能状態であるため処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４では、制御装置６０は、２つのインバータを協調制御して蓄電装置Ｂに充電を行なう。

ステップＳ３において蓄電装置ＢのＳＯＣ＜Ｓｔｈ（Ｆ）が成立しないときは、蓄電装置Ｂは満充電状態であるので充電を行なう必要がなく、ステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５では、充電停止処理が行なわれる。具体的には、インバータ２０，３０は停止され、リレーＲＹ１，ＲＹ２は開放されて交流電力のハイブリッド自動車１００への入力は遮断される。そして、処理はステップＳ６に進み、制御はメインルーチンに戻される。

次に、制御装置６０による走行モードの移行制御について説明する。
図８は、図１に示した蓄電装置ＢのＳＯＣの通常の変化を示す図である。図８を参照して、縦軸は蓄電装置ＢのＳＯＣを表わし、横軸は経過時間を表わす。また、Ｓｏは、蓄電装置ＢのＳＯＣの制御目標を示す。

時刻ｔ０において、蓄電装置Ｂが満充電の状態からハイブリッド自動車１００の走行が開始されたとする。時刻ｔ１において蓄電装置ＢのＳＯＣが制御目標Ｓｏに至るまでは、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ１は停止され、蓄電装置Ｂに蓄えられている電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動して走行するＥＶモードで走行が行なわれる。

時刻ｔ１を経過し、蓄電装置ＢのＳＯＣが制御目標Ｓｏを下回ると、エンジン４が始動し、エンジン４の出力を用いて車両の駆動力を得るとともにモータジェネレータＭＧ１により発電が行なわれ、蓄電装置ＢのＳＯＣが制御目標Ｓｏに制御される。すなわち、時刻ｔ１を経過すると、蓄電装置ＢおよびモータジェネレータＭＧ２とエンジン４とを動力源として走行するＨＶモードで走行が行なわれる。

図９は、ＥＶモードでの走行が連続する場合の蓄電装置ＢのＳＯＣの変化を示す図である。図９を参照して、時刻ｔ０において、蓄電装置Ｂが満充電の状態からハイブリッド自動車１００の走行が開始されたとする。時刻ｔ２において、ＳＯＣが制御目標Ｓｏに至るまでにハイブリッド自動車１００の走行が終了し、時刻ｔ２〜ｔ３の間に蓄電装置Ｂの充電が行なわれる。そして、時刻ｔ４において、再び蓄電装置Ｂが満充電の状態からハイブリッド自動車１００の走行が開始される。

この場合、走行モードがＥＶモードからＨＶモードへ移行することなく、充電後、再びＥＶモードで走行が開始される。このような車両の利用方法は、蓄電装置Ｂが大容量化するほど顕著になる。そうすると、エンジン４はほとんど起動されなくなり、上述のようにエンジン４を良好な状態に維持することが困難になる。また、エンジン４に異常が発生している場合にその異常検出が遅れるという問題も発生する。

そこで、この実施の形態１では、エンジン４の起動頻度が減少することによる上記のような弊害を防止するため、ＥＶモードで走行中に運転者が走行モードをＥＶモードからＨＶモードに移行することができるようにしたものである。

図１０は、図１に示したＨＶモード移行スイッチ５２の操作に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。

図１０を参照して、制御装置６０は、イグニッションキーからの信号ＩＧに基づいて、イグニッションキーがＯＮ位置に回動されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。制御装置６０は、イグニッションキーがＯＮ位置に回動されていないと判定すると（ステップＳ１０においてＮＯ）、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ６０）。

ステップＳ１０においてイグニッションキーがＯＮ位置に回動されたと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、現在ＥＶモードで走行中であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。制御装置６０は、ＥＶモードで走行中でないと判定すると（ステップＳ２０においてＮＯ）、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ６０）。

ステップＳ２０においてＥＶモードで走行中であると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、ＨＶモード移行スイッチ５２からの信号に基づいて、運転者によりＨＶモード移行スイッチ５２がオン操作されたか否かを判定する（ステップＳ３０）。制御装置６０は、ＨＶモード移行スイッチ５２からの信号がＬレベルであり、ＨＶモード移行スイッチ５２のオン操作はされていないと判定すると（ステップＳ３０においてＮＯ）、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ６０）。

一方、制御装置６０は、ＨＶモード移行スイッチ５２からの信号がＨレベルであり、運転者によりＨＶモード移行スイッチ５２がオン操作されたと判定すると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、燃料タンク５８からの信号ＦＵＥＬによって示される値が燃料残量の低下を示すしきい値Ｒｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。制御装置６０は、信号ＦＵＥＬの値がしきい値Ｒｔｈよりも小さいと判定すると（ステップＳ４０においてＮＯ）、エンジン４のエネルギー源である燃料タンク５８の燃料が少ないことから、エンジン４を駆動させて走行するＨＶモードへの移行を行なわない。すなわち、制御装置６０は、ＨＶモード移行スイッチ５２のオン操作を無効とし、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ６０）。

ステップＳ４０において信号ＦＵＥＬの値がしきい値Ｒｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、走行モードをＥＶモードからＨＶモードに移行する（ステップＳ５０）。具体的には、制御装置６０は、インバータ２０へ信号ＰＷＭ２を出力し、インバータ２０によりエンジン４の始動を行なう。これにより、エンジン４もハイブリッド自動車１００の動力源として動作する。その後、制御装置６０は、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ６０）。

図１１は、運転者によりＨＶモード移行スイッチ５２のオン操作がなされない場合の制御に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。

図１１を参照して、ステップＳ１１０およびＳ１２０における処理は、それぞれ図１０に示したステップＳ１０およびＳ２０における処理と同様である。そして、ステップＳ１２０においてＥＶモードで走行中であると判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、エンジン４の停止時間ΔＴｓを算出する（ステップＳ１３０）。具体的には、制御装置６０は、図示されないタイマーによってエンジン４の動作停止時刻からの時間をカウントする。なお、エンジン４の動作停止時刻を記憶し、現在時刻とエンジン４の動作停止時刻とに基づいて停止時間ΔＴｓを算出してもよい。

そして、制御装置６０は、エンジン４の停止時間ΔＴｓが予め設定されたしきい時間Ｔｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。制御装置６０は、停止時間ΔＴｓがしきい時間Ｔｔｈ１よりも短いと判定すると（ステップＳ１４０においてＮＯ）、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ１９０）。

一方、ステップＳ１４０において停止時間ΔＴｓがしきい時間Ｔｔｈ１以上であると判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、すなわちエンジン４が長期間動作していないと判定されると、制御装置６０は、燃料タンク５８からの信号ＦＵＥＬによって示される値がしきい値Ｒｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。制御装置６０は、信号ＦＵＥＬの値がしきい値Ｒｔｈよりも小さいと判定すると（ステップＳ１５０においてＮＯ）、エンジン４を駆動するＨＶモードへの移行を行なわない。すなわち、制御装置６０は、ＨＶモード移行スイッチ５２のオン操作を無効とし、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ１９０）。

ステップＳ１５０において信号ＦＵＥＬの値がしきい値Ｒｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、ＨＶモード移行スイッチ５２へ点灯指令を出力する（ステップＳ１６０）。そうすると、ＨＶモード移行スイッチ５２が点灯し、運転者に対してＨＶモードへの移行が促される。

次いで、制御装置６０は、エンジン４の停止時間ΔＴｓが予め設定されたしきい時間Ｔｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。このしきい時間Ｔｔｈ２は、ＨＶモード移行スイッチ５２へ点灯指令を出力するためのしきい時間Ｔｔｈ１よりも長く、ＨＶモード移行スイッチ５２が点灯しているにも拘わらず運転者によりＨＶモード移行スイッチ５２のオン操作がされない場合に走行モードをＥＶモードからＨＶモードへ強制的に移行するための時間である。制御装置６０は、停止時間ΔＴｓがしきい時間Ｔｔｈ２よりも短いと判定すると（ステップＳ１７０においてＮＯ）、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ１９０）。

一方、ステップＳ１７０において停止時間ΔＴｓがしきい時間Ｔｔｈ２以上であると判定されると（ステップＳ１７０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、走行モードをＥＶモードからＨＶモードに強制的に移行する（ステップＳ１８０）。これにより、エンジン４もハイブリッド自動車１００の動力源として動作する。その後、制御装置６０は、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ１９０）。

この実施の形態１においては、エンジン４が長期間非動作状態であると、エンジン４の状態を良好に維持するために、およびエンジン４の異常を早期に検出することができるようにするために、走行モードをＨＶモードとしてエンジン４を駆動させる。しかしながら、エンジン４が動作しても、その動作時間が短いときは、その動作は、上記目的すなわちエンジン４の状態を良好に維持することおよびエンジン４の異常を早期に検出することができるようにすることに寄与し得ない。そこで、エンジン４が動作しても、その動作時間が予め設定されたしきい時間よりも短ければ、エンジン４は継続して非動作状態であるとみなすこととする。

図１２は、エンジン４の停止時間ΔＴｓのカウント処理に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼出されて実行される。

図１２を参照して、制御装置６０は、エンジン４が動作中であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。制御装置６０は、エンジン４が停止していると判定すると（ステップＳ２１０においてＮＯ）、一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ２５０）。

ステップＳ２１０においてエンジン４が動作中であると判定されると（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、エンジン４の動作時間ΔＴｏを算出する（ステップＳ２２０）。具体的には、制御装置６０は、図示されないタイマーによってエンジン４の動作開始時刻からの時間をカウントする。なお、エンジン４の動作開始時刻を記憶し、現在時刻とエンジン４の動作開始時刻とに基づいて動作時間ΔＴｏを算出してもよい。

そして、制御装置６０は、エンジン４の動作時間ΔＴｏが予め設定されたしきい時間Ｔｔｈ３以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３０）。制御装置６０は、動作時間ΔＴｏがしきい時間Ｔｔｈ３よりも短いと判定すると（ステップＳ２３０においてＮＯ）、エンジン４の停止時間ΔＴｓを０にリセットすることなく一連の処理を終了し、メインルーチンに制御が戻される（ステップＳ２５０）。すなわち、この場合は、エンジン４の停止時間ΔＴｓのカウントが継続される。

一方、ステップＳ２３０において動作時間ΔＴｏがしきい時間Ｔｔｈ３以上であると判定されると（ステップＳ２３０においてＹＥＳ）、制御装置６０は、エンジン４の停止時間ΔＴｓを０にリセットする（ステップＳ２４０）。

図１３は、走行モードがＥＶモードからＨＶモードに強制的に切換えられたときの蓄電装置ＢのＳＯＣの変化を示す図である。なお、走行モードが強制的に切換えられる場合には、ＨＶモード移行スイッチ５２により切換えられる場合と、図１１に示す処理により制御装置６０によって強制的に切換えられる場合とを含む。

図１３を参照して、縦軸は蓄電装置ＢのＳＯＣを表わし、横軸は経過時間を表わす。そして、時刻ｔ０において、蓄電装置Ｂが満充電の状態からハイブリッド自動車１００の走行が開始されたとする。

時刻ｔ５において、ＥＶモードで走行中に、運転者によりＨＶモード移行スイッチ５２がオン操作され、または制御装置６０により強制的に走行モードがＥＶモードからＨＶモードに切換えられると、エンジン４が始動し、エンジン４の出力が車両の駆動力に用いられるとともにモータジェネレータＭＧ１により発電が行なわれる。すなわち、時刻ｔ５以降は、蓄電装置ＢおよびモータジェネレータＭＧ２とエンジン４とを動力源として走行するＨＶモードで走行が行なわれる。

なお、特に図示しないが、時刻ｔ５において走行モードがＥＶモードからＨＶモードに切換えられ、エンジン４が始動した後、たとえば上記のしきい時間Ｔｔｈ３以上エンジン４が動作すれば、再び走行モードをＥＶモードに切換えるようにしてもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、ＥＶモードで走行中にＨＶモードに切換えてエンジン４を駆動できるようにしたので、エンジン４の状態を良好に保つことができる。また、エンジン４に異常が発生した場合に早期に発見し得る。さらに、エンジン４を駆動しての走りを楽しみたいという利用者の要望にも応えることができる。

［実施の形態２］
図１４は、この発明の実施の形態２によるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。図１４を参照して、ハイブリッド自動車１００Ａは、蓄電装置Ｂと、昇圧コンバータ１０と、燃料電池９０と、水素タンク９２と、インバータ３０と、モータジェネレータＭＧ２と、車輪２と、ＨＶモード移行スイッチ５２と、制御装置６０Ａと、コンデンサＣ１，Ｃ２とを備える。

燃料電池９０は、水素タンク９２から供給される水素と酸化剤との化学反応によって発生する化学反応エネルギーから電気エネルギーを得る直流電力発電電池である。燃料電池９０は、電源ラインＰＬ２および接地ラインＳＬに接続され、発生した直流電力を電源ラインＰＬ２に供給する。

すなわち、このハイブリッド自動車１００Ａは、蓄電装置Ｂと燃料電池９０とにより電源がハイブリッド構成されている。この実施の形態２によるハイブリッド自動車１００Ａは、実施の形態１におけるハイブリッド自動車１００の構成において、エンジン４およびモータジェネレータＭＧ１からなる動力源を燃料電池９０からなる動力源に置換えたものとみることもできる。

水素タンク９２は、燃料電池９０へ水素を供給する。また、水素タンク９２は、水素の残量を検出し、水素の残量を示す信号ＦＵＥＬ（たとえば水素タンク９２内の圧力に応じた信号）を制御装置６０Ａへ出力する。

制御装置６０Ａは、昇圧コンバータ１０を駆動するための信号ＰＷＣを生成し、その生成した信号ＰＷＣを昇圧コンバータ１０へ出力する。また、制御装置６０Ａは、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための信号ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ２をインバータ３０へ出力する。

さらに、制御装置６０Ａは、ＥＶモードで走行中にＨＶモード移行スイッチ５２からＨレベルの信号を受けると、走行モードをＥＶモードからＨＶモードへ移行する。ここで、この実施の形態２においては、ＥＶモードとは、蓄電装置Ｂのみを電源として走行する走行モードであり、ＨＶモードとは、蓄電装置Ｂおよび燃料電池９０を電源として走行する走行モードである。

但し、制御装置６０Ａは、実施の形態１における制御装置６０と同様に、水素タンク９２からの信号ＦＵＥＬに基づいて、水素タンク９２の水素残量がその残量の低下を示すしきい値Ｒｔｈよりも少ないと判定したときは、ＨＶモード移行スイッチ５２からのオン操作を無効とし、ＥＶモードからＨＶモードへの移行を行なわない。

また、さらに、制御装置６０Ａは、燃料電池９０の非動作時間が予め設定された所定時間を超えると、ＨＶモード移行スイッチ５２を点灯させてＥＶモードからＨＶモードへ移行を運転者に促す。そして、制御装置６０Ａは、ＨＶモード移行スイッチ５２を点灯させても運転者によりＨＶモード移行スイッチ５２が操作されないときは、走行モードをＥＶモードからＨＶモードへ強制的に移行する。

なお、この場合も、制御装置６０Ａは、水素タンク９２の水素残量がしきい値Ｒｔｈよりも少ないと判定したときは、ＥＶモードからＨＶモードへの移行を行なわない。

以上のように、この実施の形態２によれば、ＥＶモードで走行中にＨＶモードに切換えて燃料電池９０を動作させることができるようにしたので、燃料電池９０の状態を良好に保つことができる。また、燃料電池９０に異常が発生した場合に早期に発見し得る。

なお、上記の各実施の形態１，２においては、ＨＶモード移行スイッチ５２は、走行モードを切換えるための入力装置としてだけでなく、制御装置６０，６０Ａからの点灯指令に応じて点灯することにより運転者に入力操作を促す報知手段としても機能するものとしたが、報知手段を別途設けてもよい。たとえば、音声装置による報知や、運転パネルなどにディスプレイ表示を行なってもよい。

また、上記の実施の形態１においては、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用電源５５からの交流電力を与え、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各相コイルおよびインバータ２０，３０を用いて蓄電装置Ｂを充電するものとしたが、車両の内部または外部に別途外部充電装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）を備えるハイブリッド自動車にもこの発明は適用し得る。ただし、上記の実施の形態１によれば、別途外部充電装置を備える必要がないので、低コスト化および車両の軽量化が図られる。

なお、上記において、モータジェネレータＭＧ２および蓄電装置Ｂは、この発明における「第１の動力源」を形成し、エンジン４および燃料電池９０の各々は、この発明における「第２の動力源」に対応する。また、制御装置６０，６０Ａは、この発明における「制御手段」に対応し、ＨＶモード移行スイッチ５２は、この発明における「入力装置」および「報知手段」に対応する。さらに、モータジェネレータＭＧ２は、この発明における「第１の回転電機」および「回転電機」に対応し、エンジン４は、この発明における「内燃機関」に対応する。また、さらに、制御装置６０により実行されるステップＳ１３０の処理は、この発明における「計時手段」により実行される処理に対応し、燃料タンク５８および水素タンク９２は、この発明における「検出手段」に対応する。また、さらに、コネクタ５０は、この発明における「電力入力部」に対応し、モータジェネレータＭＧ１は、この発明における「第２の回転電機」に対応する。また、さらに、インバータ２０，３０は、それぞれこの発明における「第２のインバータ」および「第１のインバータ」に対応し、第１および第２のインバータ制御部６２，６３およびＡＣ入力制御部６４は、この発明における「インバータ制御手段」を形成する。

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、上記した実施の形態の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。

この発明の実施の形態１によるハイブリッド自動車の全体ブロック図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図２に示すコンバータ制御部の機能ブロック図である。 図２に示す第１および第２のインバータ制御部の機能ブロック図である。 図１のブロック図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。 充電時のトランジスタの制御状態を示す図である。 図１に示す制御装置による充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 図１に示す蓄電装置のＳＯＣの通常の変化を示す図である。 ＥＶモードでの走行が連続する場合の蓄電装置のＳＯＣの変化を示す図である。 図１に示すＨＶモード移行スイッチの操作に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 運転者によりＨＶモード移行スイッチのオン操作がなされない場合の制御に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 エンジンの停止時間のカウント処理に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 走行モードがＥＶモードからＨＶモードに強制的に切換えられたときの蓄電装置のＳＯＣの変化を示す図である。 この発明の実施の形態２によるハイブリッド自動車の概略ブロック図である。

符号の説明

２ 車輪、３ 動力分配機構、４ エンジン、１０ 昇圧コンバータ、２０，３０ インバータ、２２，３２ Ｕ相アーム、２４，３４ Ｖ相アーム、２６，３６ Ｗ相アーム、４０ リレー回路、５０ コネクタ、５２ ＨＶモード移行スイッチ、５５ 商用電源、５８ 燃料タンク、６０，６０Ａ 制御装置、６１ コンバータ制御部、６２，６３ インバータ制御部、６４ ＡＣ入力制御部、７１〜７４ 電圧センサ、８０，８２ 電流センサ、９０ 燃料電池、９２ 水素タンク、１００，１００Ａ ハイブリッド自動車、１１２ インバータ入力電圧指令演算部、１１４ フィードバック電圧指令演算部、１１６ デューティー比演算部、１１８ 信号変換部、１２０ モータ制御用相電圧演算部、１２２ ＰＷＭ信号変換部、Ｂ 蓄電装置、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ ＡＣライン、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ２１〜Ｄ２６ ダイオード、Ｌ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、ＰＬ１，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１〜Ｑ１６，Ｑ２１〜Ｑ２６ ｎｐｎ型トランジスタ、ＲＹ１，ＲＹ２ リレー、ＳＬ 接地ライン、Ｕ１，Ｕ２ Ｕ相コイル、ＵＬ１，ＵＬ２ Ｕ相ライン、Ｖ１，Ｖ２ Ｖ相コイル、ＶＬ１，ＶＬ２ Ｖ相ライン、Ｗ１，Ｗ２ Ｗ相コイル、ＷＬ１，ＷＬ２ Ｗ相ライン。

Claims (9)

1. 第１および第２の動力源と、
   前記第２の動力源を停止させて走行する第１の走行モードと前記第１および第２の動力源を用いて走行する第２の走行モードとを切換可能であり、選択した前記第１または第２の走行モードに応じて前記第１および第２の動力源を制御する制御手段と、
   前記第１の走行モードで走行中に走行モードを前記第２の走行モードに切換えるための入力装置とを備えるハイブリッド自動車。
2. 前記第１の動力源は、第１の回転電機および前記第１の回転電機に電力を供給する蓄電装置を含み、
   前記第２の動力源は、内燃機関を含み、
   前記第１の走行モードは、前記内燃機関を停止させ前記第１の回転電機を駆動させて走行する電気走行モードであり、
   前記第２の走行モードは、前記第１の回転電機および前記内燃機関を駆動させて走行するハイブリッドモードである、請求項１に記載のハイブリッド自動車。
3. 前記第１の動力源は、回転電機および前記回転電機に電力を供給可能な蓄電装置を含み、
   前記第２の動力源は、前記回転電機に電力を供給可能な燃料電池を含み、
   前記第１の走行モードは、前記燃料電池を停止させ前記蓄電装置からの電力を用いて前記回転電機を駆動させて走行する電気走行モードであり、
   前記第２の走行モードは、前記燃料電池および前記蓄電装置からの電力を用いて前記回転電機を駆動させて走行するハイブリッドモードである、請求項１に記載のハイブリッド自動車。
4. 車両外部から与えられる電力を受けて前記蓄電装置を充電するための電力入力部をさらに備える、請求項２または請求項３に記載のハイブリッド自動車。
5. 前記第２の動力源の非動作時間を計時する計時手段と、
   前記非動作時間が第１の所定時間以上になると、前記入力装置の操作を運転者に促す報知手段とをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のハイブリッド自動車。
6. 前記制御手段は、前記第２の動力源の非動作時間が前記第１の所定時間よりも長い第２の所定時間以上になると、走行モードを前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切換える、請求項５に記載のハイブリッド自動車。
7. 前記計時手段は、前記第２の動力源の動作時間が第３の所定時間よりも短いとき、前記第２の動力源の非動作状態が継続しているものとして前記非動作時間を計時する、請求項５または請求項６に記載のハイブリッド自動車。
8. 前記第２の動力源のエネルギー残量を検出する検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記エネルギー残量が所定量よりも少ないとき、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードへの切換を中止する、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のハイブリッド自動車。
9. 車両外部から与えられる電力を受けて前記蓄電装置を充電するための電力入力部と、
   前記内燃機関の出力を用いて発電し、その発電した電力を前記蓄電装置に供給可能な第２の回転電機と、
   前記第１および第２の回転電機にそれぞれ対応して設けられる第１および第２のインバータと、
   前記第１および第２のインバータを制御するインバータ制御手段とをさらに備え、
   前記第１および第２の回転電機は、それぞれ第１および第２の３相コイルをステータコイルとして含み、
   前記電力入力部は、
   前記第１の３相コイルの中性点に接続される第１の端子と、
   前記第２の３相コイルの中性点に接続される第２の端子とを含み、
   前記インバータ制御手段は、前記第１および第２の端子間に与えられる交流電力が直流電力に変換されて前記蓄電装置に与えられるように前記第１および第２のインバータを制御する、請求項２に記載のハイブリッド自動車。

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