JP2012224215A

JP2012224215A - ハイブリッド車

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Publication number: JP2012224215A
Application number: JP2011093685A
Authority: JP
Inventors: Wanleng Ang; 遠齢洪
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-04-20
Also published as: JP5895353B2

Abstract

【課題】二酸化炭素の排出量を増加させたり燃費を悪化させたりすることなく二次電池の蓄電割合を増加させる。
【解決手段】バッテリの蓄電割合ＳＯＣの回復指令がなされたとき（Ｓ１２０）、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ以上（駆動パワー）の場合には（Ｓ１４０）、走行用パワーＰｄｒｖをエンジン要求パワーＰｅ＊に設定しエンジン要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリの入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸に出力されるようエンジンとモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御し（Ｓ１５０，Ｓ１６０）、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ未満（制動パワー）の場合には、要求トルクＴｒ＊（制動トルク）のすべてがモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ２を制御する（Ｓ１７０）。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関と、発電可能な走行用の電動機と、該電動機と電力のやり取りが可能な二次電池と、走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、前記内燃機関を運転して走行する機関運転モードと前記電動機からの動力だけで走行する電動走行モードとの切り替えを伴って前記設定された走行用パワーにより走行す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ハイブリッド車に関する。

従来、この種のハイブリッド車としては、トランスミッションを介して駆動軸に動力を出力するエンジンと、駆動軸に動力を出力するモータと、モータと電力をやり取りするバッテリとを備え、モータからの動力のみによって走行するモータ走行とエンジンからの動力とモータからの動力とを併用して走行するハイブリッド走行とエンジンからの動力のみによって走行するエンジン走行とが可能なものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車では、バッテリの残存容量が第１の設定量以上のときにはモータ走行により走行し、バッテリの残存容量が第１の設定量未満で第１の設定量よりも小さい第２の設定量以上のときにはハイブリッド走行により走行し、バッテリの残存容量が第２の設定量未満のときにはエンジン走行により走行している。

特開２００７−２６９２４９号公報

こうしたハイブリッド車では、エンジンから走行に要求される走行用パワーよりも大きなパワーを出力すると共にエンジンから出力したパワーの余剰分をモータで発電することにより走行用パワーにより走行しながらバッテリを充電することもできる。しかしながら、エンジンはバッテリを充電するための余剰のパワーを出力する必要から、エンジンの燃焼に伴って二酸化炭素の排出量が増加したり燃費が悪化したりする場合が生じる。

本発明のハイブリッド車は、二酸化炭素の排出量を増加させたり燃費を悪化させたりすることなく二次電池の蓄電割合を増加させることを主目的とする。

本発明のハイブリッド車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、発電可能な走行用の電動機と、該電動機と電力のやり取りが可能な二次電池と、走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、前記内燃機関を運転して走行する機関運転モードと前記電動機からの動力だけで走行する電動走行モードとの切り替えを伴って前記設定された走行用パワーにより走行す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ハイブリッド車において、
前記制御手段は、前記二次電池の蓄電割合の増加要求がなされたとき、前記設定された走行用パワーが駆動パワーの場合には該駆動パワーを前記内燃機関だけから出力して該走行用パワーにより走行するよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記設定された走行用パワーが制動パワーの場合には該制動パワーを前記電動機から出力して該走行用パワーにより走行するよう前記内燃機関と該電動機とを制御する手段である
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、二次電池の蓄電割合の増加要求がなされたとき、設定された走行用パワーが駆動パワーの場合には駆動パワーを内燃機関だけから出力して走行用パワーにより走行するよう内燃機関と電動機とを制御し、設定された走行用パワーが制動パワーの場合には制動パワーを電動機から出力して走行用パワーにより走行するよう内燃機関と電動機とを制御する。これにより、駆動パワーで走行する際には二次電池の放電を抑制し、制動パワーで走行する際には電動機の回生制御により二次電池を充電させることができる。この結果、二次電池を充電させるために内燃機関から余剰パワーを出力することがないため、二酸化炭素の排出量を増加させたり燃費を悪化させたりすることなく二次電池の蓄電割合の増加させることができる。

こうした本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記二次電池の蓄電割合の増加要求がなされていないときには前記設定された走行用パワーから前記二次電池に要求される充放電要求パワーを減じたパワーが前記内燃機関から出力されると共に該走行用パワーにより走行するよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記二次電池の蓄電割合の増加要求がなされ且つ前記設定された走行用パワーが駆動パワーの場合には前記設定された走行用パワーが前記内燃機関から出力されると共に該走行用パワーにより走行するよう該内燃機関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。なお、「充放電要求パワー」は、放電側を正とし、充電側を負として用いている。したがって、二次電池の蓄電割合の増加要求がなされていないときに二次電池を充電する際には、内燃機関からは走行用パワーよりも大きなパワーが出力されることになる。

また、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記二次電池の蓄電割合の増加要求がなされたとき、前記設定された走行用パワーが駆動パワーの場合には前記二次電池の状態に基づいて該二次電池が放電してもよい電力の最大値としての許容最大放電電力を設定すると共に該設定した許容最大放電電力の範囲内で前記電動機を制御し、前記設定された走行用パワーが制動パワーの場合には前記二次電池の状態に拘わらず前記許容最大放電電力に値０を設定すると共に該設定した許容最大放電電力の範囲内で前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明のハイブリッド車において、前記制御手段は、前記二次電池の蓄電割合の増加要求がなされたとき、前記設定された走行用パワーが駆動パワーの場合には前記電動走行モードによる走行を禁止し、前記設定された走行用パワーが制動パワーの場合には前記電動走行モードによる走行を許可する手段であるものとすることもできる。

本発明の一実施例としての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。ＥＶＥＣＵ７０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。走行中に蓄電割合ＳＯＣの回復指令がなされているときの車速Ｖと要求パワーＰ＊と蓄電割合ＳＯＣの時間変化の様子を示す説明図である。変形例の駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。変形例の駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。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。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。変形例のハイブリッド自動車３２０の構成の概略を示す構成図である。変形例のハイブリッド自動車４２０の構成の概略を示す構成図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての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、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン２２と、例えばクランクシャフトの回転位置を検出するクランクポジションセンサなどの各種センサからの信号を入力してエンジン２２を駆動制御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と、エンジン２２のクランクシャフト２６にキャリアが接続されると共に駆動輪３８ａ，３８ｂにデファレンシャルギヤ３７を介して連結された駆動軸３６にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ３０と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されたモータＭＧ１と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸３６に接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するためのインバータ４１，４２と、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという。）４０と、インバータ４１，４２を介してモータＭＧ１，ＭＧ２と電力をやりとりするバッテリ５０と、バッテリ５０を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、ＨＶＥＣＵという。）７０と、を備える。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。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ポートを介して入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子をスイッチングするためのスイッチング制御信号が出力ポートを介して出力されている。また、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。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリＥＣＵ５２は、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。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に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度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ＨＶＥＣＵ７０に送信する。また、バッテリＥＣＵ５２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そのときのバッテリ５０から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。ＨＶＥＣＵ７０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。ＨＶＥＣＵ７０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。

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３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を計算し、この要求トルクＴｒ＊に対応する要求動力が駆動軸３６に出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを運転制御するハイブリッド制御（ＨＶ制御）を実行する。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プラネタリギヤ３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されて駆動軸３６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プラネタリギヤ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駆動軸３６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駆動軸３６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。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン２２の運転を伴って要求動力が駆動力３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードとも呼ぶ。

エンジン運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、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と車速センサ８８からの車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定し、設定した要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じたものに損失Ｌｏｓｓを加えて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖを計算すると共に計算した走行用パワーＰｄｒｖからバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づいて得られるバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０から放電するときが正の値）を減じてエンジン２２から出力すべきパワーとしての要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、要求パワーＰｅ＊を効率よくエンジン２２から出力することができるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとの関係としての動作ライン（例えば燃費最適動作ライン）を用いてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを設定し、エンジン２２の回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅ＊となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータＭＧ１から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ１＊を設定すると共にモータＭＧ１をトルク指令Ｔｍ１＊で駆動したときにプラネタリギヤ３０を介して駆動軸３６に作用するトルクを要求トルクＴｒ＊から減じてモータＭＧ２から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクＴｍ２ｔｍｐを設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと設定したトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との差分をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する。そして、設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とについてはエンジンＥＣＵ２４に送信し、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊についてはモータＥＣＵ４０に送信する。目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とを受信したエンジンＥＣＵ２４は、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が運転されるようエンジン２２の吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などを行ない、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

モータ運転モードでは、ＨＶＥＣＵ７０は、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する共にモータＭＧ２の仮トルクＴｍ２ｔｍｐに要求トルクＴｒ＊を設定し、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔに基づいて前述したモータＭＧ２のトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘを計算し、設定した仮トルクＴｍ２ｔｍｐをトルク制限Ｔｍ２ｍｉｎ，Ｔｍ２ｍａｘで制限してモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定し、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する。そして、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、モータＭＧ１，ＭＧ２がトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊で駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。

実施例のハイブリッド自動車２０は、モータ運転モードで運転している最中に、運転者のアクセルペダル８３の踏み込みによりバッテリ５０からの電力だけでは走行用パワーＰｄｒｖを賄うことができないときや、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣがエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた閾値以下になったとき、その他、車両の状態がエンジン運転モードに切り替えるために予め定められた状態に至ったときに、エンジン２２を始動してエンジン運転モードに移行する。エンジン２２の始動は、モータＭＧ１からトルクを出力してエンジン２２をモータリングすると共にモータＭＧ１からのトルクの出力により駆動軸３６に作用するトルクをモータＭＧ２からのトルクによりキャンセルし、エンジン２２のエンジン回転速度Ｎｅが予め定められた制御開始回転数に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを開始することにより行なわれる。

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の蓄電割合ＳＯＣを増加させる際の動作について説明する。図２は、ＨＶＥＣＵ７０により実行される駆動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、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

駆動制御ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０のＣＰＵは、まず、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなどの制御に必要なデータを入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３６に出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定すると共に要求トルクＴｒ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒを乗じたものに損失Ｌｏｓｓを加えて走行用パワーＰｄｒｖを設定する（ステップＳ１１０）。続いて、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣの回復指令がなされているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ここで、蓄電割合ＳＯＣの回復指令は、例えば、蓄電割合ＳＯＣの回復を指示するためのスイッチを設け、このスイッチがオン操作されたときになされるものとしたり、蓄電割合ＳＯＣが所定割合（例えば、４０％や５０％など）未満となったときになされるものとしたりすることができる。蓄電割合ＳＯＣの回復指令がなされていないときには、通常のＨＶ制御を実行する（ステップＳ１３０）。この通常のＨＶ制御では、前述したように、エンジン２２が運転中のときには、基本的には、走行用パワーＰｄｒｖから充放電要求パワーＰｂ＊を減じたものをエンジン要求パワーＰｅ＊に設定し、エンジン要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御する充放電運転モードによる制御が行なわれる。したがって、バッテリ５０は充放電要求パワーＰｂ＊に応じた電力で充放電されることになる。また、エンジン２２が停止中のときには、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ２を制御するモータ運転モードによる制御が行なわれる。一方、蓄電割合ＳＯＣの回復指令がなされているときには、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１４０）、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ以上であるときには、エンジン要求パワーＰｅ＊に走行用パワーＰｄｒｖを設定し（ステップＳ１５０）、エンジン要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御する（ステップＳ１６０）。この場合、エンジン２２から出力される動力のすべてがトルク変換されて駆動軸３６に出力され、バッテリ５０は充放電されない。したがって、この制御は、トルク変換運転モードによる制御となる。走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ未満であるときには、エンジン要求パワーＰｅ＊を値０とすると共にモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を値０とし、要求トルクＴｒ＊（制動トルク）のすべてがモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ２を制御するモータ運転モードによる制御を実行する（ステップＳ１７０）。この場合、走行用パワーＰｄｒｖは、モータＭＧ２によって回生されてバッテリ５０に充電されることになる。

図３は、走行中に蓄電割合ＳＯＣの回復指令がなされているときの車速Ｖと要求パワーＰ＊と蓄電割合ＳＯＣの時間変化の様子を示す説明図である。図示するように、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｄｒｖ以上のときには（図中期間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５，Ｔ７）、トルク変換運転モードでエンジン２２は走行用パワーＰｄｒｖを丁度賄うことができるよう運転制御され、バッテリ５０は充放電しないから、蓄電割合ＳＯＣは変化しない。一方、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｄｒｖ未満のときには（図中期間Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６）、モータ運転モードで走行用パワーＰｄｒｖがモータＭＧ２によって回生されるから、バッテリ５０は充電される。即ち、実施例では、モータＭＧ２による回生エネルギーだけでバッテリ５０を充電し、バッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを回復させているのである。したがって、エンジン２２は余剰のパワーを出力することがないから、エンジン２２の燃焼に伴う二酸化炭素の排出量の増加や燃費の悪化を抑制することができる。

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の蓄電割合ＳＯＣの回復指令がなされたとき、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ以上、即ち駆動パワーの場合には、走行用パワーＰｄｒｖをエンジン要求パワーＰｅ＊に設定しエンジン要求パワーＰｅ＊がエンジン２２から出力されると共にバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で要求トルクＴｒ＊が駆動軸３６に出力されるようエンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とを制御し、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ未満、即ち制動パワーの場合には、要求トルクＴｒ＊（制動トルク）のすべてがモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ２を制御するから、モータＭＧ２による回生エネルギーだけでバッテリ５０を充電してバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣを回復させることができる。この結果、エンジン２２は余剰のパワーを出力することがないから、エンジン２２の燃焼に伴う二酸化炭素の排出量の増加や燃費の悪化を抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図２の駆動制御ルーチンを実行するものとしたが、図２の駆動制御ルーチンに代えて図４の駆動制御ルーチンを実行するものとしてもよい。なお、図４の駆動制御ルーチンの各処理のうち図２の駆動制御ルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その説明は重複するから省略する。変形例の駆動制御ルーチンでは、ステップＳ１２０で蓄電割合ＳＯＣの回復指令がなされると、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ以上のときには（ステップＳ１４０）、ステップＳ１００で入力した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔのうち出力制限Ｗｏｕｔに値０を設定し直し（ステップＳ２１０）、値０を設定した出力制限Ｗｏｕｔを用いて充放電運転モードによる制御を実行する（ステップＳ２２０）。この場合、出力制限Ｗｏｕｔが値０に設定されているためバッテリ５０が放電されることはない。したがって、走行用パワーＰｄｒｖのすべてはエンジン２２からの出力によって賄われることになる。なお、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ未満のときには（ステップＳ１４０）、出力制限Ｗｏｕｔの制限を開放し（ステップＳ２３０）、ステップＳ１００で入力した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔをそのまま用いて要求トルクＴｒ＊（制動トルク）のすべてがモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定してモータＭＧ２を制御するモータ運転モードによる制御を実行する（ステップＳ１７０）。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図２の駆動制御ルーチンを実行するものとしたが、図２の駆動制御ルーチンに代えて図５の駆動制御ルーチンを実行するものとしてもよい。なお、図５の駆動制御ルーチンの各処理のうち図２の駆動制御ルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その説明は重複するから省略する。変形例の駆動制御ルーチンでは、ステップＳ１２０で蓄電割合ＳＯＣの回復指令がなされると、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ以上のときには（ステップＳ１４０）、モータ運転モードを禁止し（ステップＳ３１０）、走行用パワーＰｄｒｖが閾値Ｐｔｈ未満のときには（ステップＳ１４０）、モータ運転モードを許可する（ステップＳ３２０）。即ち、走行用パワーＰｄｒｖが駆動パワーの場合には加速走行時にバッテリ５０が放電しないようにするためにモータ運転モードを禁止し、走行用パワーＰｄｒｖが制動パワーの場合には走行用パワーＰｄｒｖをモータＭＧ２の回生制御によって回収してバッテリ５０を充電するためにモータ運転モードを許可しているのである。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を駆動軸３６に出力するものとしたが、図６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の動力を駆動軸３６が接続された車軸（駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図６における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力するものとしたが、図７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に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪３８ａ，３８ｂに動力を出力する駆動軸３６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３６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。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２からの動力をプラネタリギヤ３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧ２からの動力を駆動軸３６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３２０に例示するように、駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に変速機３３０を介してモータＭＧを取り付け、モータＭＧの回転軸にクラッチ３２９を介してエンジン２２を接続する構成とし、エンジン２２からの動力をモータＭＧの回転軸と変速機３３０とを介して駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧからの動力を変速機３３０を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。あるいは、図９の変形例のハイブリッド自動車４２０に例示するように、エンジン２２からの動力を変速機４３０を介して駆動輪３８ａ，３８ｂに接続された駆動軸３６に出力すると共にモータＭＧからの動力を駆動輪３８ａ，３８ｂが接続された車軸とは異なる車軸（図６における車輪３９ａ，３９ｂに接続された車軸）に出力するものとしてもよい。即ち、エンジンと走行用の動力を出力する電動機とを備えるものであれば如何なるタイプのハイブリッド自動車としてもよいのである。

実施例では、本発明をハイブリッド自動車２０の形態として説明したが、自動車以外の車両の形態としてもよいし、車両の制御方法の形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、バッテリ５０が「二次電池」に相当し、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１００，Ｓ１１０の処理を実行するＨＶＥＣＵ７０が「走行用パワー設定手段」に相当し、図２の駆動制御ルーチンのステップＳ１２０〜Ｓ１７０の処理を実行するＨＶＥＣＵ７０が「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するため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。

本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

２０，１２０，２２０，３２０，４２０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）、３０プラネタリギヤ、３６駆動軸、３７デファレンシャルギヤ、３８ａ，３８ｂ駆動輪、３９ａ，３９ｂ車輪、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、５２バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、７０ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、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、３２９クラッチ、３３０，４３０変速機、ＭＧ，ＭＧ１，ＭＧ２モータ。

Claims

内燃機関と、発電可能な走行用の電動機と、該電動機と電力のやり取りが可能な二次電池と、走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、前記内燃機関を運転して走行する機関運転モードと前記電動機からの動力だけで走行する電動走行モードとの切り替えを伴って前記設定された走行用パワーにより走行す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ハイブリッド車において、
前記制御手段は、前記二次電池の蓄電割合の増加要求がなされたとき、前記設定された走行用パワーが駆動パワーの場合には該駆動パワーを前記内燃機関だけから出力して該走行用パワーにより走行するよう該内燃機関と前記電動機とを制御し、前記設定された走行用パワーが制動パワーの場合には該制動パワーを前記電動機から出力して該走行用パワーにより走行するよう前記内燃機関と該電動機とを制御する手段である
ことを特徴とするハイブリッド車。