WO2014109065A1 - ハイブリッド車両の制御装置および制御方法 - Google Patents

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山崎　雄一郎
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本田技研工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control method for a hybrid vehicle.
  • the hybrid vehicle can be driven by a plurality of energy sources such as electric power and fuel, and can be driven in various driving modes depending on the energy source to be used.
  • a travel mode of the hybrid vehicle for example, an EV travel mode in which the motor is driven only by the electric power of the battery, a series travel mode in which the motor is driven by the power generated by the generator by the power of the internal combustion engine, and Further, there is an engine running mode in which driving wheels are driven directly by an internal combustion engine.
  • a hybrid vehicle that can travel while switching between these travel modes has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the travel mode is switched from the single operation of the electric motor (EV travel mode) to the single operation of the internal combustion engine (engine travel mode) as the required torque increases.
  • EV travel mode electric motor
  • engine travel mode the single operation of the internal combustion engine
  • the switching of the traveling mode is performed from the EV traveling mode to the series traveling mode and from the series traveling mode to the EV traveling mode. Is preferred.
  • the capacitor cannot output the required power corresponding to the required torque depending on the remaining capacity (SOC: State : Of Charge) of the capacitor and the temperature. Nevertheless, since the vehicle travels in the EV travel mode, drivability may be deteriorated. Moreover, in such a case, there was a possibility that the battery would be overdischarged.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a hybrid vehicle control device and control method capable of improving energy efficiency and drivability.
  • an invention according to claim 1 includes an internal combustion engine (for example, an internal combustion engine 109 in an embodiment described later), an electric motor (for example, an electric motor 101 in an embodiment described later), and the internal combustion engine.
  • a generator for example, a generator 107 in an embodiment described later
  • a capacitor that stores electric power generated by the electric motor or the generator and supplies electric power to the electric motor (for example, an embodiment described later)
  • the electric power is generated by the generator using the EV driving mode in which the electric motor is driven only by the electric power of the electric accumulator and the power of the internal combustion engine.
  • the vehicle can be driven in a series driving mode in which the electric motor is driven by electric power that is A required driving force deriving unit (for example, a management ECU 119 in an embodiment described later) for deriving the required driving force of the electric motor based on the pedal opening, and a request for deriving the required electric power based on the required driving force and the rotation speed of the electric motor
  • a required driving force deriving unit for example, a management ECU 119 in an embodiment described later
  • An EV output upper limit that derives an EV output upper limit that is the maximum value that can be output from the battery, based on a power deriving unit (for example, a management ECU 119 in an embodiment described later), the remaining capacity of the battery and the temperature of the battery.
  • An EV output permission value deriving unit (for example, a management ECU 119 in an embodiment described later) that derives an EV output permission value from the upper limit value of the output, and at least the required power, the EV output upper limit value, and the EV output permission value
  • An internal combustion engine operation suitability deriving unit (for example, a management ECU 119 in an embodiment described later) that derives the internal combustion engine operation suitability based on the internal combustion engine operation suitability while the internal combustion engine is stopped is a first predetermined value.
  • An internal combustion engine starting unit (for example, a management ECU 119 in an embodiment described later) that starts the internal combustion engine when the value exceeds the value, and during operation of the internal combustion engine, an integrated value of the internal combustion engine operation suitability is the first predetermined value
  • An internal combustion engine stop portion that stops the internal combustion engine when it falls below a second predetermined value lower than the value (for example, in an embodiment described later)
  • Nejimento ECU 119 characterized in that it comprises a.
  • the internal combustion engine operation compatibility deriving unit is a membership set based on the EV output upper limit value and the EV output permission value.
  • a fitness degree deriving unit for example, management ECU 119 in an embodiment described later
  • the fitness level deriving unit derives the internal combustion engine operation fitness level based at least on the EV travel mode fitness level and the series travel mode fitness level.
  • the internal combustion engine operation suitability deriving unit derives an EV adaptability coefficient based on the accelerator pedal opening and a brake pedal depression force.
  • the EV output upper limit value and the EV output permission value are calculated based on a remaining capacity of the battery and a temperature of the battery. It is characterized by being set by the smaller value among the values derived based on each.
  • the invention according to claim 5 is the hybrid vehicle control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the EV output upper limit value and the EV output permission value are set smaller as the remaining capacity of the battery decreases. It is characterized by being.
  • the EV output upper limit value and the EV output permission value are set smaller as the temperature of the battery decreases. It is characterized by that.
  • the internal combustion engine stop unit is configured such that an integrated value of the internal combustion engine operation suitability is obtained during operation of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is stopped when it is below the second predetermined value and the remaining capacity of the battery is greater than or equal to a predetermined value.
  • the internal combustion engine stop unit is configured such that an integrated value of the internal combustion engine operation suitability is the second predetermined value during operation of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is stopped when the remaining capacity of the battery is not less than the predetermined value and the maximum value that can be output by the battery is not less than a predetermined value.
  • the invention according to claim 9 is an internal combustion engine, an electric motor, a generator that generates electric power by the power of the internal combustion engine, and a battery that stores electric power generated by the electric motor or the electric generator and supplies electric power to the electric motor.
  • the hybrid vehicle includes: an EV travel mode in which the electric motor is driven only by electric power of the battery; and the electric power generated by the generator by the power of the internal combustion engine.
  • the start and stop of the internal combustion engine are determined according to the EV output upper limit value, the EV output permission value and the required power set according to the state of the battery.
  • the required power can be ensured, and the battery can be prevented from being overdischarged, and the energy efficiency can be improved.
  • the start and stop of the internal combustion engine are determined based on the integrated value of the internal combustion engine operation suitability and the threshold value having the hysteresis width, the internal combustion engine is not unnecessarily controlled. This makes it possible to perform more accurate control based on the user's will.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of a MOT required power derivation block shown in FIG. 2. It is explanatory drawing which shows the detailed structure of the ENG GEN control block shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a detailed configuration of an ENG start determination block shown in FIG. 2. It is a schematic diagram which shows the detailed structure of the ENG stop determination block shown in FIG. It is explanatory drawing of driving mode adaptation estimation. It is explanatory drawing of EV output upper limit and EV output permission value.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an internal configuration of an HEV (hereinafter simply referred to as “vehicle”) of the present embodiment.
  • the vehicle 1 includes left and right drive wheels DW and DW, an electric motor (MOT) 101, a first inverter (IINV) 103, and a second inverter (IIINV) 105.
  • MOT electric motor
  • IINV first inverter
  • IIINV second inverter
  • VCU bidirectional buck-boost converter
  • the electric motor 101 is, for example, a three-phase AC motor.
  • the electric motor 101 generates power (torque) for the vehicle to travel. Torque generated by the electric motor 101 is transmitted to the drive shafts of the drive wheels DW and DW.
  • the electric motor 101 functions as a generator to generate a so-called regenerative braking force, thereby reducing the kinetic energy of the vehicle. It collects as electric energy (regenerative energy) and charges the battery 113.
  • the motor ECU 121 controls the operation and state of the electric motor 101 in response to an instruction from the management ECU 119.
  • a multi-cylinder internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “internal combustion engine”) 109 causes the generator 107 to generate electric power using the power of the internal combustion engine 109 when the clutch 115 is disengaged.
  • the internal combustion engine 109 generates power (torque) for traveling of the vehicle in a state where the clutch 115 is connected. Torque generated in the internal combustion engine 109 in this state is transmitted to the drive shafts of the drive wheels DW and DW via the generator 107 and the clutch 115.
  • the engine ECU 125 controls the start and stop of the internal combustion engine 109 and the rotation speed in accordance with a command from the management ECU 119.
  • the generator 107 is driven by the internal combustion engine 109 to generate electric power.
  • the AC voltage generated by the generator 107 is converted into a DC voltage by the second inverter 105.
  • the DC voltage converted by the second inverter 105 is stepped down by the converter 111 and charged in the battery 113 or is converted to an AC voltage via the first inverter 103 and then supplied to the electric motor 101.
  • the generator ECU 127 controls the number of revolutions and the amount of power generation of the generator 107 in accordance with a command from the management ECU 119.
  • the storage battery 113 has a plurality of storage cells connected in series, and supplies a high voltage of, for example, 100 to 200V.
  • the voltage of the battery 113 is boosted by the converter 111 and supplied to the first inverter 103.
  • the first inverter 103 converts the DC voltage from the battery 113 into an AC voltage and supplies a three-phase current to the electric motor 101.
  • Information such as the SOC and temperature of the battery 113 is input to the battery ECU 123 from a sensor (not shown). These pieces of information are sent to the management ECU 119.
  • the clutch 115 disconnects or connects (disconnects) the driving force transmission path from the internal combustion engine 109 to the drive wheels DW and DW based on an instruction from the management ECU 119. If the clutch 115 is in the disconnected state, the driving force from the internal combustion engine 109 is not transmitted to the driving wheels DW and DW, and if the clutch 115 is in the connected state, the driving force from the internal combustion engine 109 is applied to the driving wheels DW and DW. Communicated.
  • the auxiliary machine 117 is, for example, a compressor of an air conditioner that adjusts the passenger compartment temperature, an audio, a light, or the like, and operates with electric power supplied from the battery 113.
  • the power consumption of the auxiliary machine 117 is monitored by a sensor (not shown) and is sent to the management ECU 119.
  • the management ECU 119 switches the driving force transmission system and controls and monitors driving of the electric motor 101, the first inverter 103, the second inverter 105, the internal combustion engine 109, and the auxiliary machine 117.
  • the management ECU 119 also includes vehicle speed information from a vehicle speed sensor (not shown), accelerator pedal opening (AP opening) information, brake pedal depression information (not shown), shift range and HEV (not shown). Information from the switch and the charge switch is input.
  • the management ECU 119 instructs the motor ECU 121, the battery ECU 123, the engine ECU 125, and the generator ECU 127.
  • the vehicle 1 can implement the “SOC recovery mode” by the user operating a charging switch (not shown).
  • SOC recovery mode it is possible to increase the SOC of the battery 113 by controlling the internal combustion engine 109 so as to increase the amount of power generated by the power generator 107 and controlling charging / discharging of the battery 113.
  • the vehicle 1 configured as described above can travel in various travel modes having different drive sources, such as “EV travel mode”, “series travel mode”, and “engine travel mode”, for example, depending on the travel situation. is there.
  • EV travel mode “series travel mode”
  • engine travel mode for example, depending on the travel situation. is there.
  • each traveling mode in which the vehicle 1 can travel will be described.
  • the electric motor 101 In the EV travel mode, the electric motor 101 is driven only by the electric power from the battery 113, thereby driving the drive wheels DW and DW, and the vehicle 1 travels. At this time, the internal combustion engine 109 is not driven, and the clutch 115 is in a disconnected state.
  • This series running mode includes a “battery input / output zero mode”, “driving charge mode”, and “assist mode” described below.
  • the electric power generated by the electric generator 107 by the power of the internal combustion engine 109 is supplied to the electric motor 101 via the second inverter 105 and the first inverter 103, whereby the electric motor 101 is driven and driven.
  • the wheels DW and DW are driven, and the vehicle 1 travels. That is, the generator 107 generates only the required power, and power input / output to the battery 113 is not substantially performed.
  • the electric power generated by the generator 107 by the power of the internal combustion engine 109 is directly supplied to the electric motor 101 to drive the electric motor 101, drive the driving wheels DW and DW, and the vehicle 1 travels. To do.
  • the electric power generated by the generator 107 by the power of the internal combustion engine 109 is also supplied to the battery 113, and the battery 113 is charged. That is, the generator 107 generates more than the required power of the electric motor 101, and the required electric power is supplied to the electric motor 101, while the surplus is charged to the capacitor 113.
  • the vehicle travels in the assist mode.
  • the assist mode by supplying both the electric power generated by the generator 107 with the power of the internal combustion engine 109 and the electric power from the battery 113 to the electric motor 101, the electric motor 101 is driven and the driving wheels DW and DW are driven. The vehicle 1 travels.
  • the drive wheels DW and DW are directly driven by the power of the internal combustion engine 109, and the vehicle 1 travels.
  • the power generator 107 is driven to rotate together with the rotating shaft of the internal combustion engine 109 by supplying power from the battery 113.
  • the hybrid vehicle control apparatus is suitable for the EV travel mode or the series travel mode based on the required power of the electric motor 101 corresponding to the required driving force of the vehicle 1. Judging.
  • the internal combustion engine 109 is started to switch from the EV travel mode to the series travel mode.
  • the internal combustion engine 109 is stopped and switched from the series travel mode to the EV travel mode.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the hybrid vehicle control device shown in FIG. 1.
  • the management ECU 119 derives the required driving force F of the electric motor 101 necessary for driving the vehicle based on the accelerator pedal opening, the vehicle speed, the shift range state, the pedaling force information of the brake pedal, and the like (required driving force). Deriving unit 11).
  • the management ECU 119 derives a required torque T of the electric motor 101 based on a value obtained by passing the obtained required driving force F through a low-pass filter (not shown) (MOT required torque deriving unit 12).
  • the management ECU 119 based on the required torque T of the motor 101, the voltage (VCU output voltage) supplied after being boosted by the converter 111, and the current rotation speed (MOT rotation speed) of the motor 101, the management ECU 119 The required power P is derived (MOT required power deriving unit 13).
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the MOT required power deriving unit 13.
  • the management ECU 119 calculates a MOT axis output command that is a value to be output by the motor 101 based on the required torque and rotation speed of the motor 101 (MOT axis output command calculation block 21).
  • the MOT axis output command is calculated based on the following equation (1).
  • MOT axis output command (kW) MOT required torque (N) ⁇ MOT rotation speed (rpm) ⁇ 2 ⁇ / 60 (1)
  • the management ECU 119 derives a loss generated in the motor 101 by searching a loss map stored in a memory (not shown) based on the required torque T of the motor 101, the rotation speed of the motor 101, and the VCU output voltage. (Motor loss deriving block 22).
  • This motor loss includes all possible losses such as switching loss, thermal loss, and loss in a converter.
  • the management ECU 119 derives the required power P of the motor 101 in consideration of the loss by adding the motor shaft output command and the motor loss (required power derivation block 23).
  • the management ECU 119 determines whether or not the operation of the internal combustion engine 109 is requested based on the derived required power P of the electric motor 101, that is, whether the internal combustion engine 109 is requested to start or stop. A determination is made (ENG start / stop determination unit 14). When there is an operation request (ENG operation request) for the internal combustion engine 109, the internal combustion engine 109 and the generator 107 are controlled (ENG GEN control unit 17).
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the ENG GEN control unit 17.
  • the management ECU 119 should generate power from the generator 107 to supply the required power of the electric motor 101 based on the required electric power P of the electric motor 101 and the voltage (VCU output voltage) boosted and supplied by the converter 111.
  • An MOT required power generation output value that is an output value is derived (MOT required power generation output value deriving block 31).
  • the target SOC (target SOC) is set in the battery 113, and it is desirable to charge the battery when the current SOC is lower than the target SOC. Therefore, the management ECU 119 derives a required charge output value corresponding to the amount of charge required to reach the target SOC based on the current SOC of the battery 113 (required charge output value derivation block 32). Then, the management ECU 119 derives a required power generation output value by adding the MOT required power generation output value and the required charge output value (required power generation output value derivation block 33).
  • the management ECU 119 searches a BSFC (Brake Specific Fuel Consumption) map regarding the rotation speed of the internal combustion engine 109 based on the derived required power generation output value, and determines the internal combustion engine 109 corresponding to the required power generation output value.
  • An engine speed target value is derived (ENG engine speed target value deriving block 34). This ENG rotational speed target value is the rotational speed with the highest fuel efficiency corresponding to the required power generation output value.
  • the internal combustion engine 109 uniquely determines the fuel injection amount in accordance with the intake air amount, It is difficult to control the rotational speed so that it matches the ENG rotational speed target value.
  • the generator ECU 127 controls the rotational speed and torque of the generator 107 connected to the crankshaft (not shown) of the internal combustion engine 109 and adjusts the amount of power generated by the generator 107, thereby rotating the internal combustion engine 109. Control the number. Therefore, the ENG rotation speed target value is converted into the rotation speed of the generator 107 (GEN rotation speed conversion block 35), the rotation of the generator 107 is controlled (GEN rotation control block 36), and the GEN torque command is sent to the generator ECU 127. (GEN torque command block 37).
  • the management ECU 119 searches a BSFC map related to the torque of the internal combustion engine 109 based on the derived required power generation output value, and derives a torque target value of the internal combustion engine 109 corresponding to the required power generation output value (ENG torque target). Value derivation block 38). Based on this ENG torque target value, the management ECU 119 sends an ENG torque command to the engine ECU 125 (GEN torque command block 39). The management ECU 119 calculates the throttle opening based on the derived torque target value, the current rotational speed of the internal combustion engine 109, and the estimated intake air amount based on these values (TH opening calculation block 40). Then, the management ECU 119 performs DBW (drive-by-wire) control based on the derived throttle opening command (TH opening command block 41) (DBW block 42). As a result, the vehicle 1 travels in the series travel mode.
  • DBW drive-by-wire
  • the EV running is performed by supplying the electric power of the battery 113 to the electric motor 101 without operating the internal combustion engine 109. Drive in mode. Therefore, control of the internal combustion engine 109 and the generator 107 is not performed.
  • the management ECU 119 sends a torque command for the motor 101 to the motor ECU 121 based on the required torque T derived by the MOT required torque deriving unit 12 (MOT torque command unit 18).
  • the motor ECU 121 controls the electric motor 101 based on the MOT torque command.
  • Information regarding the current operating state of the internal combustion engine 109 is input to the ENG start / stop determination unit 14.
  • ENG start determination unit 15 When the internal combustion engine 109 is currently stopped, it is determined whether or not the internal combustion engine 109 is to be started (ENG start determination unit 15).
  • ENG stop determination unit 16 When the internal combustion engine 109 is currently operating, it is determined whether or not to stop the internal combustion engine 109 (ENG stop determination unit 16).
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the ENG start determination unit 15.
  • the management ECU 119 determines that there is a request for starting the internal combustion engine 109 when one of the conditions described later is satisfied (ENG start request block 57).
  • ENG start request block 57 a request for starting the internal combustion engine 109 when one of the conditions described later is satisfied.
  • air conditioning request determination block 51 when there is an air conditioning request such as an air conditioner or heating, a large amount of electric power is consumed by the capacitor 113, and heating is highly necessary to start the internal combustion engine 109 in order to use the heat generated by the internal combustion engine 109. . Accordingly, when there is an air conditioning request such as an air conditioner or heating, it is determined that there is a request to start the internal combustion engine 109 (air conditioning request determination block 51). This determination may be made when there is a request for air conditioning such as an air conditioner or heating, and there is a request for starting the internal combustion engine 109 when the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 109 is lower than a predetermined value.
  • the SOC of the battery 113 when the SOC of the battery 113 is low, it is difficult to travel in the EV travel mode because sufficient output cannot be obtained from the battery 113, and it is necessary to charge the internal combustion engine 109 for charging. high. Therefore, when the SOC of the battery 113 is lower than the predetermined threshold value Sth, it is determined that there is a request for starting the internal combustion engine 109 (SOC determination block 52). In this case, in order to prevent frequent start and stop of the internal combustion engine 109, the determination is made based on a threshold value having a certain hysteresis width.
  • the generator 107 when the “SOC recovery mode” is performed by the operation of the charging switch by the user, in order to increase the SOC of the battery 113, the generator 107 generates electric power with the driving force of the internal combustion engine 109, and the series running The need to do is high. Therefore, it is determined that there is a request for starting the internal combustion engine 109 during the SOC recovery mode (SOC recovery mode determination block 54).
  • fuzzy determination block 55 if it is determined that it is suitable for the series travel mode, a request for starting the internal combustion engine 109 is issued. It is determined that it exists (series matching block 56).
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the ENG stop determination unit 16.
  • the management ECU 119 determines that there is a request to stop the internal combustion engine 109 only when all the conditions described later are satisfied (ENG stop request block 66). Hereinafter, these conditions will be described in detail.
  • the SOC of the battery 113 needs to be high to some extent. Therefore, when the SOC of the battery 113 is equal to or less than the predetermined threshold value Sth, it is determined that there is no request to stop the internal combustion engine 109 (SOC determination block 61).
  • This threshold value Sth has a certain hysteresis width, and prevents frequent starting and stopping of the internal combustion engine 109.
  • SOC of the battery 113 exceeds the threshold value Sth, it is determined whether other conditions are satisfied.
  • the SOC of the battery 113 is greater than or equal to a predetermined value, a sufficient output may not be obtained from the battery 113 depending on the deterioration state and temperature of the battery 113. Therefore, when the maximum value that can be output from the battery 113 is equal to or less than the predetermined threshold value Pth, it is determined that there is no request to stop the internal combustion engine 109 (battery output determination block 62). When the output of the battery 113 exceeds the threshold value Pth, it is determined whether other conditions are satisfied.
  • the internal combustion engine 109 is stopped while the internal combustion engine 109 is performing the warm-up operation, the temperature of the catalyst is not sufficiently increased, and there is a possibility that sufficient purification performance cannot be obtained. Therefore, when the internal combustion engine 109 is in the warm-up operation, it is determined that there is no request for stopping the internal combustion engine 109 (warm-up operation determination block 63). When the internal combustion engine 109 is not warming up, it is determined whether other conditions are satisfied.
  • fuzzy determination block 64 determines whether the vehicle is compatible with the series travel mode. If it is determined that there is no request to stop the internal combustion engine 109. As a result of the fuzzy determination, it is determined that the vehicle is compatible with the EV traveling mode (EV compatible block 65), and when all other conditions are satisfied, it is determined that there is a request to stop the internal combustion engine 109. .
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the travel mode conformity determination in the fuzzy determination block 55 and the fuzzy determination block 64.
  • management ECU119 based on the SOC and temperature of the battery 113 and sets the EV output upper limit value P U and EV output permission value P L.
  • EV output upper limit value P U of the capacitor 113 is the upper limit value of the capacitor 113 is capable of supplying power while running in the EV running mode, changes depending on the SOC and temperature of the battery 113. Therefore, management ECU119 is capacitor 113 based on the respective SOC and temperature of the battery 113 to derive the maximum power that can be supplied is, sets the value of the smaller one of these values as EV output upper limit value P U of the storage battery 113 (EV output upper limit setting block 71). Note that data on the maximum power that can be supplied by the battery 113 according to the SOC and temperature of the battery 113 is obtained in advance through experiments and stored in a memory (not shown) or the like.
  • EV output permission value P L is the boundary value of the contributing region to improved fuel economy better to travel in the EV travel mode, it was run in the series running mode is an area contributing to improved fuel economy is there. This value is set by the following method.
  • the vehicle travels by supplying the electric power of the battery 113 to the electric motor 101.
  • a loss occurs when the DC voltage of the battery 113 is converted to an AC voltage by the first inverter 103, and a loss also occurs when the electric motor 101 is driven.
  • the SOC of the battery 113 decreases.
  • the reduced SOC needs to be generated by the power of the internal combustion engine 109 at any time in the future and returned to the original value. is there. In such a case, a loss also occurs when the generator 107 generates power using the power of the internal combustion engine 109.
  • the total loss L EV generated in the EV traveling mode is a loss generated when power is supplied from the capacitor 113 to the electric motor 101, a loss generated when the electric motor 101 is driven, and a power generation by the generator 107 later. It consists of the sum of losses that occur.
  • the electric power exceeding the required power is generated by the power generator 107 by the power of the internal combustion engine 109, and the motor 101 is driven by the power to drive the vehicle.
  • the generator 107 generates power with the power of the internal combustion engine 109 or when the electric motor 101 is driven, a loss occurs. Therefore, the total loss L SE generated in the series running mode, the loss generated during the power generation by the generator 107, and consists of the sum of the loss generated when driving the motor 101.
  • the management ECU 119 determines the output upper limit of the capacitor 113 within a range in which the total loss L EV generated in the EV traveling mode does not exceed the total loss L SE generated in the series traveling mode based on the SOC and temperature of the capacitor 113. to derive a value, it sets a smaller one of these values as EV output permission value P L (EV output granted value setting block 72).
  • the data of the upper limit value of the output in the range of L EV in accordance with the SOC and temperature of the battery 113 does not exceed L SE is stored in a memory (not shown) or the like with determined through experiments in advance.
  • Figure 8 is an explanatory diagram showing an EV output upper limit value P U and EV output permission value P L.
  • the horizontal axis represents the vehicle speed (km / h), and the vertical axis represents the driving force (N).
  • the symbol R / L in the figure indicates the running resistance on flat ground.
  • the required power P ⁇ an EV output permission value P L i.e., in the region (A) in FIG. 7, the required power P is not so large, not too larger power consumption of the battery 113 accordingly, also, The power to be generated later is not very large. Therefore, the loss generated in each is not so large, and L EV ⁇ L SE . Therefore, in the region (A), it is preferable from the aspect of fuel consumption to travel in the EV travel mode.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the derivation of the series suitability in the fuzzy determination block 55 and the fuzzy determination block 64.
  • the management ECU 119 derives an EV fitness coefficient based on the accelerator pedal opening and the brake pedal depression force (EV fitness coefficient deriving block 81).
  • the EV adaptation coefficient is a negative value, and is set so that the value increases when it is suitable for traveling in the EV traveling mode.
  • the EV adaptation coefficient is determined according to three cases, for example, when the accelerator pedal opening is greater than or equal to a predetermined value, when the accelerator pedal opening is less than the predetermined value, and when the brake pedal depression force is greater than or equal to the predetermined value. It is small when the accelerator pedal opening is equal to or greater than a predetermined value, and is set large when the brake pedal depression force is equal to or greater than a predetermined value.
  • the management ECU 119 derives the series suitability based on the travel mode suitability (series suitability grade value and EV suitability grade value) and the EV suitability coefficient (series suitability derivation block 82). This derivation is performed based on the following formula (2), for example.
  • Series conformity Series conformity grade value ⁇ EV conformity factor + EV conformance grade value ⁇ (-EV conformance factor) (2)
  • the management ECU 119 performs integration of series suitability (integration block 83). This integration is performed so that the integration value takes a value between 0 and 1. Then, the management ECU 119 determines whether the derived integrated value is higher or lower than a predetermined threshold value Ith (integrated value determination block 84), thereby determining whether it is compatible with the series travel mode ( Series conformity determination block 85). Also in this case, in order to prevent frequent start and stop of the internal combustion engine 109, the determination is made based on a threshold value having a predetermined hysteresis width. Specifically, for example, when the integrated value of the series suitability exceeds 0.8 while the internal combustion engine 109 is stopped, the management ECU 119 determines that the series travel mode is adapted.
  • the management ECU 119 determines that the EV travel mode is more suitable than the series travel mode only when the integrated value of the series suitability falls below 0.2. To do. In this way, by using the integrated value of the series suitability and making the determination based on the threshold value having the hysteresis width, it is possible to further prevent frequent starting and stopping of the internal combustion engine 109.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the control device for the hybrid vehicle 1 according to the present embodiment.
  • the management ECU 119 derives a required driving force F of the electric motor 101 (step S1), and derives a required torque (MOT required torque) T of the electric motor 101 based on the required driving force F (step S2).
  • the management ECU 119 derives a required power (MOT required power) P of the electric motor 101 based on the MOT required torque T, the MOT rotation speed, and the VCU output voltage (step S3).
  • the management ECU 119 determines whether or not the internal combustion engine 109 is currently operating (step S4). If it is determined that the internal combustion engine 109 is not currently operating, the management ECU 119 determines whether or not to start the internal combustion engine 109 (ENG start determination) based on the MOT required power P (step S5).
  • FIG. 11 is a flowchart showing the operation of ENG start determination.
  • the management ECU 119 determines whether there is an air conditioning request such as an air conditioner or heating (step S21). When it is determined that there is no air conditioning request, the management ECU 119 determines whether the SOC (battery SOC) of the battery 113 is equal to or less than a predetermined threshold value Sth (step S22). Note that the threshold value Sth is set to have a certain hysteresis width in order to prevent frequent control switching.
  • step S22 determines whether the battery SOC> Sth. If it is determined in step S22 that the battery SOC> Sth, the management ECU 119 determines whether the maximum value (battery output) that can be output by the battery 113 is equal to or less than a predetermined threshold value Pth (step S23). ). When it is determined that battery output> Pth, the management ECU 119 determines whether the vehicle 1 is currently in the SOC recovery mode (step S24). When it is determined that the vehicle 1 is not currently in the SOC recovery mode, the management ECU 119 performs a fuzzy determination (step S25).
  • step S4 when it is determined in step S4 that the internal combustion engine 109 is currently operating, the management ECU 119 determines whether or not to stop the internal combustion engine 109 (ENG stop determination) based on the MOT required power P (FIG. 10). Step S10).
  • FIG. 12 is a flowchart showing the ENG stop determination operation.
  • the management ECU 119 determines whether the SOC of the battery 113 is lower than a predetermined threshold value Sth (step S31).
  • the threshold value Sth is set to have a certain hysteresis width in order to prevent frequent control switching.
  • step S31 If it is determined in step S31 that the battery SOC> Sth, the management ECU 119 determines whether the maximum value (battery output) that can be output by the battery 113 exceeds a predetermined threshold value Pth (step S32). ). When it is determined that battery output> Pth, the management ECU 119 determines whether the internal combustion engine 109 is currently warming up (step S33). When it is determined that the internal combustion engine 109 is not currently warming up, the management ECU 119 performs a fuzzy determination (step S34).
  • FIG. 13 is a flowchart showing a fuzzy determination operation performed during ENG start determination and ENG stop determination.
  • management ECU119 based on the temperature and SOC of the battery 113, to derive the EV output upper limit value P U and EV output permission value P L of the capacitor 113 (step S41).
  • the management ECU119 from EV output upper limit value P U and EV output permission value P L, sets the travel mode adaptation judgment membership function.
  • the management ECU 119 performs fuzzy inference based on the travel mode conformity determination membership function and the current required power P of the motor 101, and derives the travel mode conformity with respect to the current required power P of the motor 101 (step S42).
  • the management ECU 119 derives an EV adaptability coefficient based on the accelerator pedal opening and the brake pedal depression force (step S43). Then, the management ECU 119 derives the series suitability based on the derived travel mode suitability and the EV suitability coefficient (step S44).
  • the management ECU 119 performs accumulation of series suitability (step S45). Then, the management ECU 119 determines whether or not the integrated value of the ENG start request degree is equal to or greater than a predetermined threshold value Ith. In order to prevent frequent switching of control, the threshold value Ith is set to have a certain hysteresis width. If it is determined in step S45 that the integrated value ⁇ Ith, the management ECU 119 determines that the integrated travel mode is satisfied (step S47), and ends the fuzzy determination. If it is determined in step S45 that the integrated value ⁇ Ith, the management ECU 119 assumes that the EV traveling mode is satisfied (step S48), and ends the fuzzy determination.
  • a predetermined threshold value Ith In order to prevent frequent switching of control, the threshold value Ith is set to have a certain hysteresis width. If it is determined in step S45 that the integrated value ⁇ Ith, the management ECU 119 determines that the integrated travel mode is satisfied (step S47), and ends the
  • the management ECU 119 determines whether or not the fuzzy determination performed in step S25 is determined to be suitable for the series travel mode (step S26). If it is determined that the mode is suitable for the series travel mode, the management ECU 119 proceeds to the next process assuming that there is a request to start the internal combustion engine 109 (step S27). If it is determined in step S21 that there is an air conditioning request, if it is determined in step S22 that the battery SOC ⁇ Sth, if it is determined in step S23 that the battery output ⁇ Pth, or if the SOC recovery mode is determined in step S24.
  • step S27 If it is determined that the internal combustion engine 109 is being started, the management ECU 119 proceeds to the next process assuming that there is a request for starting the internal combustion engine 109 (step S27). If it is determined in step S26 that the vehicle is in the EV travel mode, the management ECU 119 proceeds to the next process assuming that there is no request for starting the internal combustion engine 109.
  • the management ECU 119 determines whether or not it is determined in the fuzzy determination performed in step S34 that the vehicle is compatible with the EV travel mode (step S35). If it is determined that the vehicle is in the EV travel mode, the management ECU 119 proceeds to the next process assuming that there is a request to stop the internal combustion engine 109 (step S36).
  • step S31 when it is determined in step S31 that the battery SOC ⁇ Sth, in step S32 it is determined that the battery output ⁇ Pth, in step S33 it is determined that the warm-up operation is being performed, or in step S35. If it is determined that the vehicle is compatible with the EV travel mode, the management ECU 119 proceeds to the next process assuming that there is no request to stop the internal combustion engine 109.
  • the management ECU 119 determines whether or not there is an ENG start request in the ENG start determination in step S5 (step S6).
  • the internal combustion engine 109 is started (step S7) to control the internal combustion engine 109 and the generator 107 in order to drive the vehicle in the series travel mode. (Step S8).
  • the electric motor 101 is controlled based on the required torque T (step S9).
  • the electric motor 101 is controlled based on the required torque T in order to travel in the EV travel mode without starting the internal combustion engine 109. (Step S9).
  • the management ECU 119 determines whether or not there is an ENG stop request by the ENG stop determination in step S10 (step S11). If it is determined in step S11 that there is no ENG stop request, the management ECU 119 controls the internal combustion engine 109 and the generator 107 in order to continue traveling in the series travel mode (step S8), and at the same time, requests Based on the torque T, the motor 101 is controlled (step S9). On the other hand, if it is determined in step S11 that there is an ENG stop request, the management ECU 119 stops the internal combustion engine 109 (step S12) based on the required torque T in order to travel in the EV travel mode. 101 is controlled (step S9).
  • the control device and control method for a hybrid vehicle according to the EV output upper limit value, the EV output permission value, and the required power that are set according to the state of the battery 113, Since it is determined whether the internal combustion engine 109 is started or stopped, a desired required power can be ensured, and the battery 113 can be prevented from being overdischarged, and energy efficiency can be improved.
  • the start and stop of the internal combustion engine 109 are determined based on the integrated value of the series suitability and the threshold value having a hysteresis width, unnecessary control of the internal combustion engine 109 is eliminated, and the user's will is drawn. More precise control is possible.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like can be made as appropriate.
  • the internal combustion engine 109 may be controlled to start regardless of other conditions.

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Abstract

　本発明のハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関１０９の停止中、電動機１０１の要求電力、ＥＶ出力上限値、およびＥＶ出力許可値に少なくとも基づいて導出された内燃機関運転適合度の積算値が第１所定値を超えたときに内燃機関１０９を始動させる内燃機関始動部と、内燃機関１０９の運転中、内燃機関運転適合度の積算値が第1所定値よりも低い第２所定値を下回ったときに内燃機関１０９を停止する内燃機関停止部と、を備える。

Description

ハイブリッド車両の制御装置および制御方法
　本発明は、ハイブリッド車両の制御装置および制御方法に関する。
　ハイブリッド車両は、電力や燃料等、複数のエネルギー源により走行可能であり、使用するエネルギー源に応じて種々の走行モードによって走行可能である。ハイブリッド車両の走行モードとしては、例えば、蓄電器の電力のみによって電動機を駆動して走行するＥＶ走行モード、内燃機関の動力により発電機で発電した電力によって電動機を駆動して走行するシリーズ走行モード、および、内燃機関により直接駆動輪を駆動して走行するエンジン走行モード等がある。従来、これらの走行モードを切替えながら走行可能なハイブリッド車両が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
日本国特開平９－２２４３０４号公報
　特許文献１に記載のハイブリッド車両においては、要求トルクが大きくなるに従って、電動機の単独運転（ＥＶ走行モード）から内燃機関の単独運転（エンジン走行モード）へと走行モードが切替えられる。しかしながら、内燃機関により直接駆動輪を駆動する場合には、減速比等のレシオの設定に制限があるため、燃費のよい運転点で内燃機関を運転することが困難である場合がある。これらを鑑みると、シリーズ走行モードにおいては内燃機関の運転点を自由に設定できるので、走行モードの切替は、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モードへ、またシリーズ走行モードからＥＶ走行モードへと行われることが好ましい。
　また、車両の推進に必要な要求トルクに基づいて走行モードを切替える場合、蓄電器の残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）および温度等の状態によっては、要求トルクに対応する要求電力を蓄電器が出力できないにも関わらずＥＶ走行モードでの走行を行うため、ドライバビリティを悪化させてしまうおそれがある。また、このような場合には、蓄電器が過放電になってしまうおそれがあった。
　本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギー効率とドライバビリティを向上可能なハイブリッド車両の制御装置および制御方法を提供することである。
　上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関（例えば、後述の実施形態における内燃機関１０９）と、電動機（例えば、後述の実施形態における電動機１０１）と、前記内燃機関の動力によって発電する発電機（例えば、後述の実施形態における発電機１０７）と、前記電動機又は前記発電機によって発電された電力を蓄電して前記電動機に電力を供給する蓄電器（例えば、後述の実施形態における蓄電器１１３）と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両は、前記蓄電器の電力のみにより前記電動機を駆動するＥＶ走行モードと、前記内燃機関の動力により前記発電機によって発電される電力により前記電動機を駆動するシリーズ走行モードと、により走行可能であり、車速およびアクセルペダル開度に基づき前記電動機の要求駆動力を導出する要求駆動力導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、前記要求駆動力および前記電動機の回転数に基づき要求電力を導出する要求電力導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、前記蓄電器の残容量および前記蓄電器の温度に基づいて、前記蓄電器が出力可能な最大値であるＥＶ出力上限値を導出するＥＶ出力上限値導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、前記蓄電器の残容量および前記蓄電器の温度に基づいて、｛（ＥＶ走行モードで走行する際に発生する損失）＋（ＥＶ走行モードで消費した電力を発電する際に発生する損失）｝＜（シリーズ走行モードで発生する損失）を満たす出力の上限値からＥＶ出力許可値を導出するＥＶ出力許可値導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、前記要求電力、前記ＥＶ出力上限値、および前記ＥＶ出力許可値に少なくとも基づいて内燃機関運転適合度を導出する内燃機関運転適合度導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、前記内燃機関の停止中、前記内燃機関運転適合度の積算値が第１所定値を超えたときに前記内燃機関を始動させる内燃機関始動部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、前記内燃機関の運転中、前記内燃機関運転適合度の積算値が前記第1所定値よりも低い第２所定値を下回ったときに前記内燃機関を停止する内燃機関停止部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）と、を備えることを特徴とする。
　請求項２に係る発明は、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記内燃機関運転適合度導出部は、前記ＥＶ出力上限値および前記ＥＶ出力許可値に基づいて設定されたメンバシップ関数から前記要求電力に基づいてファジー判定論を行うことにより、ＥＶ走行モード適合度およびシリーズ走行モード適合度を導出する適合度導出部（例えば、後述の実施形態におけるマネジメントＥＣＵ１１９）を有し、前記適合度導出部は、前記ＥＶ走行モード適合度と前記シリーズ走行モード適合度とに少なくとも基づいて前記内燃機関運転適合度を導出することを特徴とする。
　請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記内燃機関運転適合度導出部は、前記アクセルペダル開度とブレーキペダル踏力に基づいてＥＶ適合係数を導出する係数導出部をさらに有し、前記適合度導出部は、前記ＥＶ適合係数と前記ＥＶ走行モード適合度と前記シリーズ走行モード適合度とに基づいて前記内燃機関運転適合度を導出することを特徴とする。
　請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記ＥＶ出力上限値および前記ＥＶ出力許可値は、前記蓄電器の残容量と前記蓄電器の温度のそれぞれに基づいて導出される値のうち、小さい方の値により設定されることを特徴とする。
　請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記ＥＶ出力上限値および前記ＥＶ出力許可値は、前記蓄電器の残容量が小さくなるに従って小さく設定されることを特徴とする。
　請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記ＥＶ出力上限値および前記ＥＶ出力許可値は、前記蓄電器の温度が低くなるに従って小さく設定されることを特徴とする。
　請求項７に係る発明は、請求項１から６のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記内燃機関停止部は、前記内燃機関の運転中、前記内燃機関運転適合度の積算値が前記第２所定値を下回り、且つ前記蓄電器の残容量が所定値以上であるときに前記内燃機関を停止することを特徴とする。
　請求項８に係る発明は、請求項７に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記内燃機関停止部は、前記内燃機関の運転中、前記内燃機関運転適合度の積算値が前記第２所定値を下回り、前記蓄電器の残容量が前記所定値以上であり、且つ前記蓄電器が出力可能な最大値が所定値以上であるときに前記内燃機関を停止することを特徴とする。
　請求項９に係る発明は、内燃機関と、電動機と、前記内燃機関の動力によって発電する発電機と、前記電動機又は前記発電機によって発電された電力を蓄電して前記電動機に電力を供給する蓄電器と、を備えるハイブリッド車両の制御方法であって、前記ハイブリッド車両は、前記蓄電器の電力のみにより前記電動機を駆動するＥＶ走行モードと、前記内燃機関の動力により前記発電機によって発電される電力により前記電動機を駆動するシリーズ走行モードと、により走行可能であり、車速およびアクセルペダル開度に基づき前記電動機の要求駆動力を導出するステップと、前記要求駆動力および前記電動機の回転数に基づき要求電力を導出するステップと、前記蓄電器の残容量および前記蓄電器の温度に基づいて、前記蓄電器が出力可能な最大値であるＥＶ出力上限値を導出するステップと、前記蓄電器の残容量および前記蓄電器の温度に基づいて、｛（ＥＶ走行モードで走行する際に発生する損失）＋（ＥＶ走行モードで消費した電力を発電する際に発生する損失）｝＜（シリーズ走行モードで発生する損失）を満たす出力の上限値からＥＶ出力許可値を導出するステップと、前記要求電力、前記ＥＶ出力上限値、および前記ＥＶ出力許可値に少なくとも基づいて内燃機関運転適合度を導出するステップと、前記内燃機関の停止中、前記内燃機関運転適合度の積算値が第１所定値を超えたときに前記内燃機関を始動させるステップと、前記内燃機関の運転中、前記内燃機関運転適合度の積算値が前記第1所定値よりも低い第２所定値を下回ったときに前記内燃機関を停止するステップと、を備えることを特徴とする。
　請求項１、９の発明によれば、蓄電器の状態に応じて設定されるＥＶ出力上限値およびＥＶ出力許可値と要求電力とに応じて、内燃機関の始動と停止が判断されるので、所望の要求電力を確保することができるとともに、蓄電器が過放電になるのを防止することができ、エネルギー効率を向上することができる。また、内燃機関運転適合度の積算値とヒステリシス幅を有するしきい値とに基づいて内燃機関の始動と停止が判断されるので、内燃機関を不必要に制御することがなくなる。これにより、ユーザの意志を汲んだ、より的確な制御が可能となる。
　請求項２の発明によれば、要求電力に基づいてファジー判定を行うことにより、内燃機関を始動させるかどうかが判断されるので、蓄電器の出力不足による駆動力不足のおそれがなくなるとともに、内燃機関を不必要に制御することがなくなる。
　請求項３の発明によれば、アクセルペダル開度やブレーキペダル踏力といったユーザの意志が考慮されるため、ドライバビリティを向上させることができ、また、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
　請求項４～６の発明によれば、蓄電器のＳＯＣや温度によっては出力可能な電力が減少することが考慮されるので、要求電力を確保することができる。
　請求項７の発明によれば、蓄電器のＳＯＣをさらに考慮して内燃機関の停止が判断されるので、蓄電器の出力不足による駆動力不足のおそれがなくなる。
　請求項８の発明によれば、蓄電器の出力をさらに考慮して内燃機関の停止が判断されるので、蓄電器の出力不足による駆動力不足のおそれがなくなる。
本実施形態の制御装置が使用されるハイブリッド車両を示す模式図である。 本実施形態のハイブリッド車両の制御装置の詳細な構成を示す説明図である。 図２に示すＭＯＴ要求電力導出ブロックの詳細な構成を示す説明図である。 図２に示すＥＮＧ　ＧＥＮ制御ブロックの詳細な構成を示す説明図である。 図２に示すＥＮＧ始動判断ブロックの詳細な構成を示す模式図である。 図２に示すＥＮＧ停止判断ブロックの詳細な構成を示す模式図である。 走行モード適合推定の説明図である。 ＥＶ出力上限値およびＥＶ出力許可値の説明図である。 図５および図６に示すファジー判定ブロックの詳細な構成を示す説明図である。 本実施形態のハイブリッド車両の制御装置の動作を示すフローチャートである。 エンジン始動判断の動作を示すフローチャートである。 エンジン停止判断の動作を示すフローチャートである。 ファジー判定の動作を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
　ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、電動機および内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機又は内燃機関の駆動力によって走行する。図１は、本実施形態のＨＥＶ（以下、単に「車両」という）の内部構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の車両１は、左右の駆動輪ＤＷ，ＤＷと、電動機（MOT）１０１と、第１インバータ（第ＩINV）１０３と、第２インバータ（第ＩＩINV）１０５と、発電機（GEN）１０７と、内燃機関（ENG）１０９と、双方向型昇降圧コンバータ（VCU）（以下、単に「コンバータ」という）１１１と、蓄電器（BATT）１１３と、クラッチ１１５と、補機（ACCESSORY）１１７と、マネジメントＥＣＵ(MG ECU)１１９と、モータＥＣＵ（MOT ECU）１２１と、バッテリＥＣＵ（BATT ECU）１２３と、エンジンＥＣＵ（ENG ECU）１２５と、ジェネレータＥＣＵ（GEN ECU）１２７と、を備える。
　電動機１０１は、例えば３相交流モータである。電動機１０１は、車両が走行するための動力（トルク）を発生する。電動機１０１で発生したトルクは、駆動輪ＤＷ，ＤＷの駆動軸に伝達される。車両の減速時に、駆動輪ＤＷ，ＤＷから駆動軸を介して電動機１０１側に駆動力が伝達されると、電動機１０１が発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車両の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収し、蓄電器１１３の充電を行う。モータＥＣＵ１２１は、マネジメントＥＣＵ１１９からの指示に応じて、電動機１０１の動作および状態を制御する。
　多気筒内燃機関（以下、単に「内燃機関」という。）１０９は、クラッチ１１５が切断された状態においては、内燃機関１０９の動力により発電機１０７を発電させる。内燃機関１０９は、クラッチ１１５が接続された状態では、車両が走行するための動力（トルク）を発生する。当該状態のとき内燃機関１０９で発生したトルクは、発電機１０７、クラッチ１１５を介して駆動輪ＤＷ，ＤＷの駆動軸に伝達される。エンジンＥＣＵ１２５は、マネジメントＥＣＵ１１９からの指令に応じて、内燃機関１０９の始動および停止や回転数を制御する。
　発電機１０７は、内燃機関１０９によって駆動されることで電力を発生する。発電機１０７で発生した交流電圧は、第２インバータ１０５により直流電圧に変換される。第２インバータ１０５によって変換された直流電圧は、コンバータ１１１により降圧されて蓄電器１１３に充電されるか、第１インバータ１０３を介して交流電圧に変換された後に電動機１０１に供給される。ジェネレータＥＣＵ１２７は、マネジメントＥＣＵ１１９からの指令に応じて、発電機１０７の回転数や発電量を制御する。
　蓄電器１１３は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００～２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電器１１３の電圧は、コンバータ１１１により昇圧されて第１インバータ１０３に供給される。第１インバータ１０３は、蓄電器１１３からの直流電圧を交流電圧に変換して、３相電流を電動機１０１に供給する。バッテリＥＣＵ１２３には、蓄電器１１３のＳＯＣや温度等の情報が不図示のセンサから入力される。これらの情報はマネジメントＥＣＵ１１９へと送られる。
　クラッチ１１５は、マネジメントＥＣＵ１１９の指示に基づいて、内燃機関１０９から駆動輪ＤＷ，ＤＷまでの駆動力の伝達経路を切断又は接続する（断接する）。クラッチ１１５が切断状態であれば、内燃機関１０９からの駆動力は駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されず、クラッチ１１５が接続状態であれば、内燃機関１０９からの駆動力は駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。
　補機１１７は、例えば、車室温度を調整するエアコンのコンプレッサや、オーディオ、ライト等であり、蓄電器１１３から供給される電力により動作する。補機１１７の消費電力量は不図示のセンサにより監視されており、マネジメントＥＣＵ１１９へと送られる。
　マネジメントＥＣＵ１１９は、駆動力の伝達系統の切り替えや、電動機１０１、第１インバータ１０３、第２インバータ１０５、内燃機関１０９、補機１１７の駆動の制御と監視を行う。また、マネジメントＥＣＵ１１９には、不図示の車速センサからの車速情報、不図示のアクセルペダルの開度（ＡＰ開度）情報、不図示のブレーキペダルの踏力情報、および、不図示のシフトレンジやHEVスイッチ、充電スイッチからの情報等が入力される。また、マネジメントＥＣＵ１１９は、モータＥＣＵ１２１、バッテリＥＣＵ１２３、エンジンＥＣＵ１２５、およびジェネレータＥＣＵ１２７に対する指示を行う。
　車両１は、ユーザが不図示の充電スイッチを操作することによって、「ＳＯＣ回復モード」を実施することが可能である。このＳＯＣ回復モードにおいては、発電機１０７による発電量を増加させるように内燃機関１０９を制御し、また蓄電器１１３の充放電を制御することによって、蓄電器１１３のＳＯＣを増加させることが可能である。
　このように構成された車両１は、走行状況等に応じて、例えば「ＥＶ走行モード」、「シリーズ走行モード」、および「エンジン走行モード」等、駆動源の異なる種々の走行モードで走行可能である。以下、車両１が走行可能な各走行モードにつき説明する。
　ＥＶ走行モードにおいては、電動機１０１が蓄電器１１３からの電力のみにより駆動され、これにより駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動されて、車両１が走行する。このとき内燃機関１０９は駆動されず、クラッチ１１５は切断状態である。
　シリーズ走行モードにおいては、内燃機関１０９の動力により発電機１０７が発電を行い、電動機１０１がこの電力により駆動されることによって駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動されて、車両１が走行する。このときクラッチ１１５は切断状態である。このシリーズ走行モードは、以下で説明する「バッテリ入出力ゼロモード」、「駆動時充電モード」および「アシストモード」からなる。
　バッテリ入出力ゼロモードにおいては、内燃機関１０９の動力により発電機１０７で発電した電力を、第２インバータ１０５および第１インバータ１０３を介して電動機１０１に供給することにより、電動機１０１が駆動されて駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動され、車両１が走行する。すなわち、発電機１０７は要求電力分のみを発電するものであり、蓄電器１１３への電力の入出力は実質上行われない。
　駆動時充電モードにおいては、内燃機関１０９の動力により発電機１０７で発電した電力を、電動機１０１に直接供給することにより電動機１０１が駆動され、駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動されて、車両１が走行する。同時に、内燃機関１０９の動力により発電機１０７で発電した電力は、蓄電器１１３へも供給されて、蓄電器１１３の充電は行われる。すなわち、発電機１０７は電動機１０１の要求電力以上を発電するものであり、要求電力分が電動機１０１に供給される一方、余剰分が蓄電器１１３へと充電される。
　電動機１０１の要求電力が、発電機１０７が発電可能な電力を超える場合には、アシストモードにより走行を行う。アシストモードにおいては、内燃機関１０９の動力により発電機１０７で発電した電力と、蓄電器１１３からの電力との両方を電動機１０１に供給することにより、電動機１０１が駆動されて駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動され、車両１が走行する。
　エンジン走行モードにおいては、マネジメントＥＣＵ１１９の指示に基づいてクラッチ１１５を接続することにより、内燃機関１０９の動力により直接駆動輪ＤＷ，ＤＷが駆動され、車両１が走行する。このとき、発電機１０７が内燃機関１０９に対して負荷となってしまうことを防止するため、発電機１０７は蓄電器１１３からの電力供給によって内燃機関１０９の回転軸と共に回転するように駆動される。
　これらの走行モードを切替えるにあたって、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、車両１の要求駆動力に対応する電動機１０１の要求電力に基づき、ＥＶ走行モードとシリーズ走行モードとのどちらが適しているかを判断する。ＥＶ走行モードで走行中に、ＥＶ走行モードよりもシリーズ走行モードが適していると判断された場合には、内燃機関１０９を始動させて、ＥＶ走行モードからシリーズ走行モードへと切替える。反対に、シリーズ走行モードで走行中に、シリーズ走行モードよりもＥＶモードが適していると判断された場合には、内燃機関１０９を停止させて、シリーズ走行モードからＥＶ走行モードへと切替える。
　以下、内燃機関１０９の要求判断と走行モードの切替制御について詳細に説明する。図２は、図１に示すハイブリッド車両の制御装置の詳細な構成を示す説明図である。まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、アクセルペダル開度、車速、シフトレンジの状態、ブレーキペダルの踏力情報等に基づき、車両を駆動するのに必要な、電動機１０１の要求駆動力Ｆを導出する（要求駆動力導出部１１）。次いで、マネジメントＥＣＵ１１９は、得られた要求駆動力Ｆを、不図示のローパスフィルタに通すことにより得られた値に基づき、電動機１０１の要求トルクＴを導出する（ＭＯＴ要求トルク導出部１２）。
　次に、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求トルクＴ、コンバータ１１１により昇圧された後で供給される電圧（ＶＣＵ出力電圧）、電動機１０１の現在の回転数（ＭＯＴ回転数）に基づき、電動機１０１の要求電力Ｐを導出する（ＭＯＴ要求電力導出部１３）。
　図３は、ＭＯＴ要求電力導出部１３の詳細な構成を示す説明図である。電動機１０１の要求電力を導出するにあたり、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求トルクおよび回転数に基づき、電動機１０１が出力すべき値であるＭＯＴ軸出力指令を算出する（ＭＯＴ軸出力指令算出ブロック２１）。ＭＯＴ軸出力指令は、以下の式（１）に基づいて算出される。
　ＭＯＴ軸出力指令（ｋＷ）＝ＭＯＴ要求トルク（Ｎ）×ＭＯＴ回転数（ｒｐｍ）×２π／６０・・・（１）
　また、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求トルクＴ、電動機１０１の回転数、およびＶＣＵ出力電圧に基づき、不図示のメモリに格納された損失マップを検索することにより、電動機１０１で発生する損失を導出する（モータ損失導出ブロック２２）。このモータ損失は、スイッチング損失や熱的損失、コンバータでの損失等、発生し得る全ての損失を含む。
　そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、モータ軸出力指令とモータ損失を加算することによって、損失分を加味した電動機１０１の要求電力Ｐを導出する（要求電力導出ブロック２３）。
　図２に戻って、マネジメントＥＣＵ１１９は、導出された電動機１０１の要求電力Ｐ等に基づき、内燃機関１０９の運転が要求されているかどうか、すなわち内燃機関１０９の始動や停止が要求されているかどうかの判断を行う（ＥＮＧ始動・停止判断部１４）。内燃機関１０９の運転要求（ＥＮＧ運転要求）があった場合には、内燃機関１０９および発電機１０７の制御を行う（ＥＮＧ　ＧＥＮ制御部１７）。
　図４は、ＥＮＧ　ＧＥＮ制御部１７の詳細な構成を示す説明図である。まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求電力Ｐと、コンバータ１１１により昇圧して供給される電圧（ＶＣＵ出力電圧）とに基づき、電動機１０１の要求電力を供給するために発電機１０７が発電すべき出力値であるＭＯＴ要求発電出力値を導出する（ＭＯＴ要求発電出力値導出ブロック３１）。
　蓄電器１１３には、目標とするＳＯＣ（目標ＳＯＣ）が設定されており、現在のＳＯＣが目標ＳＯＣを下回っている場合には充電を行うことが望ましい。従って、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３の現在のＳＯＣに基づき、目標ＳＯＣに到達させるのに必要な充電量に対応する要求充電出力値を導出する（要求充電出力値導出ブロック３２）。そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＭＯＴ要求発電出力値と要求充電出力値を加算することにより、要求発電出力値を導出する（要求発電出力値導出ブロック３３）。
　マネジメントＥＣＵ１１９は、導出された要求発電出力値に基づき、内燃機関１０９の回転数に関するＢＳＦＣ（Brake Specific Fuel Consumption：正味燃料消費率）マップを検索して、要求発電出力値に対応する内燃機関１０９の回転数目標値を導出する（ＥＮＧ回転数目標値導出ブロック３４）。このＥＮＧ回転数目標値は、要求発電出力値に対応する最も燃費効率のよい回転数であるが、内燃機関１０９は吸入空気量に応じて燃料噴射量が一義的に定まるため、内燃機関１０９の回転数がＥＮＧ回転数目標値と一致するように制御するのは困難である。そこで、ジェネレータＥＣＵ１２７によって、内燃機関１０９の不図示のクランク軸と接続されている発電機１０７の回転数やトルクの制御を行ない、発電機１０７の発電量を調整することによって、内燃機関１０９の回転数の制御を行う。従って、ＥＮＧ回転数目標値を発電機１０７の回転数に変換し（ＧＥＮ回転数変換ブロック３５）、発電機１０７の回転制御を行ない（ＧＥＮ回転制御ブロック３６）、ＧＥＮトルク指令をジェネレータＥＣＵ１２７に送る（ＧＥＮトルク指令ブロック３７）。
　また、マネジメントＥＣＵ１１９は、導出された要求発電出力値に基づき、内燃機関１０９のトルクに関するＢＳＦＣマップを検索して、要求発電出力値に対応する内燃機関１０９のトルク目標値を導出する（ＥＮＧトルク目標値導出ブロック３８）。このＥＮＧトルク目標値に基づき、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＥＮＧトルク指令をエンジンＥＣＵ１２５に送る（ＧＥＮトルク指令ブロック３９）。そしてマネジメントＥＣＵ１１９は、導出されたトルク目標値と、現在の内燃機関１０９の回転数、これらに基づく吸入空気量推定値に基づき、スロットルの開度の演算を行う（ＴＨ開度演算ブロック４０）。そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、導出されたスロットル開度指令（ＴＨ開度指令ブロック４１）に基づき、ＤＢＷ（ドライブ・バイ・ワイヤ）制御を行う（ＤＢＷブロック４２）。これにより、車両１はシリーズ走行モードで走行することとなる。
　図２に戻って、ＥＮＧ始動・停止判断部１４においてＥＮＧ運転要求がないと判断された場合には、内燃機関１０９を運転させずに、蓄電器１１３の電力を電動機１０１に供給することによってＥＶ走行モードで走行する。従って、内燃機関１０９および発電機１０７の制御は行われない。
　また、ＥＮＧ運転要求の有無に関わらず、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＭＯＴ要求トルク導出部１２で導出された要求トルクＴに基づいて、電動機１０１に対するトルク指令をモータＥＣＵ１２１に送る（ＭＯＴトルク指令部１８）。モータＥＣＵ１２１は、ＭＯＴトルク指令に基づいて、電動機１０１を制御する。
　ＥＮＧ始動・停止判断部１４には、内燃機関１０９の現在の運転状態に関する情報が入力されている。内燃機関１０９が現在停止中である場合には、内燃機関１０９を始動するかどうかの判断が行われる（ＥＮＧ始動判断部１５）。内燃機関１０９が現在運転中である場合には、内燃機関１０９を停止するかどうかの判断が行われる（ＥＮＧ停止判断部１６）。
　図５は、ＥＮＧ始動判断部１５の詳細な構成を示す説明図である。ここでマネジメントＥＣＵ１１９は、後述する条件のうち１つでも満たされた場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断する（ＥＮＧ始動要求ブロック５７）。以後、これらの条件について詳細に説明する。
　まず、エアコンや暖房等の空調要求がある場合には、蓄電器１１３の電力が多く消費されるとともに、暖房は内燃機関１０９が発生する熱を利用するために内燃機関１０９を始動させる必要性が高い。従って、エアコンや暖房等の空調要求があった場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断される（空調要求判断ブロック５１）。尚、この判断は、エアコンや暖房等の空調要求があり、且つ内燃機関１０９の冷却水の温度が所定値より低い場合に内燃機関１０９の始動要求があると判断するものであってもよい。
　また、蓄電器１１３のＳＯＣが低い場合には、蓄電器１１３から十分な出力を得ることができないためにＥＶ走行モードで走行することが困難であり、内燃機関１０９を駆動して充電を行う必要性が高い。従って、蓄電器１１３のＳＯＣが所定のしきい値Ｓｔｈよりも低い場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断される（ＳＯＣ判断ブロック５２）。この場合、内燃機関１０９の始動と停止の頻発を防ぐために、一定のヒステリシス幅を有するしきい値によって判断が行われる。
　また、蓄電器１１３のＳＯＣが所定値以上ある場合であっても、蓄電器１１３の劣化状態や温度によっては、蓄電器１１３から十分な出力を得ることができない場合がある。従って、蓄電器１１３から出力可能な最大値が所定のしきい値Ｐｔｈ以下である場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断される（バッテリ出力判断ブロック５３）。
　また、ユーザによる充電スイッチの操作により、「ＳＯＣ回復モード」を実施している場合には、蓄電器１１３のＳＯＣを増加させるために、内燃機関１０９の駆動力によって発電機１０７で発電し、シリーズ走行を行う必要性が高い。従って、ＳＯＣ回復モード実施中は、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断される（ＳＯＣ回復モード判断ブロック５４）。
　上記した条件のいずれにも該当しない場合であっても、後述するファジー判定を行い（ファジー判定ブロック５５）、シリーズ走行モードに適していると判断される場合には、内燃機関１０９の始動要求があるものと判断される（シリーズ適合ブロック５６）。
　図６は、ＥＮＧ停止判断部１６の詳細な構成を示す説明図である。ここでマネジメントＥＣＵ１１９は、後述する条件が全て満たされた場合にのみ、内燃機関１０９の停止要求があるものと判断する（ＥＮＧ停止要求ブロック６６）。以後、これらの条件について詳細に説明する。
　まず、内燃機関１０９を停止してＥＶ走行モードで走行するためには、蓄電器１１３のＳＯＣがある程度高い必要がある。従って、蓄電器１１３のＳＯＣが所定のしきい値Ｓｔｈ以下である場合には、内燃機関１０９の停止要求はないものと判断される（ＳＯＣ判断ブロック６１）。このしきい値Ｓｔｈは一定のヒステリシス幅を有しており、内燃機関１０９の始動と停止の頻発を防止している。蓄電器１１３のＳＯＣがしきい値Ｓｔｈを超えている場合には、他の条件が満たされるかどうかを判断する。
　また、蓄電器１１３のＳＯＣが所定値以上ある場合であっても、蓄電器１１３の劣化状態や温度によっては、蓄電器１１３から十分な出力を得ることができない場合がある。従って、蓄電器１１３から出力可能な最大値が所定のしきい値Ｐｔｈ以下である場合には、内燃機関１０９の停止要求はないものと判断される（バッテリ出力判断ブロック６２）。蓄電器１１３の出力がしきい値Ｐｔｈを超えている場合には、他の条件が満たされるかどうかを判断する。
　また、内燃機関１０９が暖機運転を実施中に内燃機関１０９を停止してしまうと、触媒の温度が十分に上昇せず、十分な浄化性能が得られないおそれがある。従って、内燃機関１０９が暖機運転中である場合には、内燃機関１０９の停止要求はないものと判断される（暖機運転判断ブロック６３）。内燃機関１０９が暖機運転中でない場合には、他の条件が満たされるかどうかを判断する。
　上記した条件の全てが満たされている場合には、後述するファジー判定が行われる（ファジー判定ブロック６４）。ファジー判定においてシリーズ走行モードに適合していると判断される場合には、内燃機関１０９の停止要求はないものと判断される。ファジー判定の結果、ＥＶ走行モードに適合していると判断され（ＥＶ適合ブロック６５）、且つ他の条件が全て満たされている場合には、内燃機関１０９の停止要求があるものと判断される。
　図７は、ファジー判定ブロック５５およびファジー判定ブロック６４における走行モード適合判定を説明するための説明図である。まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度に基づき、ＥＶ出力上限値ＰＵおよびＥＶ出力許可値ＰＬを設定する。
　蓄電器１１３のＥＶ出力上限値ＰＵは、ＥＶ走行モードで走行中に蓄電器１１３が供給可能な電力の上限値であり、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度に応じて変化する。従って、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度のそれぞれに基づき蓄電器１１３が供給可能な最大電力を導出して、これらの値のうち小さい方の値を蓄電器１１３のＥＶ出力上限値ＰＵとして設定する（ＥＶ出力上限値設定ブロック７１）。尚、蓄電器１１３のＳＯＣと温度に応じて蓄電器１１３が供給可能な最大電力に関するデータは、予め実験を通じて求められるとともに不図示のメモリ等に格納されている。
　これに対し、ＥＶ出力許可値ＰＬは、ＥＶ走行モードで走行した方が燃費の向上に寄与する領域と、シリーズ走行モードで走行した方が燃費の向上に寄与する領域との境界の値である。この値は、以下の方法により設定される。
　ＥＶ走行モードにおいては、蓄電器１１３の電力を電動機１０１に供給することにより車両が走行する。このとき、蓄電器１１３の直流電圧を第１インバータ１０３で交流電圧に変換する際に損失が生じ、電動機１０１の駆動においても損失が生じる。また、蓄電器１１３の電力を供給すると蓄電器１１３のＳＯＣが減少するが、ここで減少したＳＯＣは、将来のいずれかの時点において、内燃機関１０９の動力により発電を行い、元の値まで戻す必要がある。このような場合に内燃機関１０９の動力により発電機１０７が発電する際にも損失が発生する。従って、ＥＶ走行モードで発生する全損失ＬＥＶは、蓄電器１１３から電動機１０１に電力を供給する際に発生する損失、電動機１０１を駆動する際に発生する損失、および、後に発電機１０７により発電する際に発生する損失の和からなる。
　これに対し、シリーズ走行モードでは、内燃機関１０９の動力によって、要求電力以上の電力を発電機１０７によって発電し、その電力によって電動機１０１が駆動されて車両が走行する。内燃機関１０９の動力により発電機１０７が発電する際や、電動機１０１を駆動する際には、それぞれ損失が発生する。従って、シリーズ走行モードで発生する全損失ＬＳＥは、発電機１０７による発電の際に発生する損失、および、電動機１０１を駆動する際に発生する損失の和からなる。
　マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度のそれぞれに基づき、ＥＶ走行モードで発生する全損失ＬＥＶが、シリーズ走行モードで発生する全損失ＬＳＥを超えない範囲内での、蓄電器１１３の出力上限値を導出し、これらの値のうち小さい方の値をＥＶ出力許可値ＰＬとして設定する（ＥＶ出力許可値設定ブロック７２）。尚、蓄電器１１３のＳＯＣおよび温度に応じたＬＥＶがＬＳＥを超えない範囲内での出力の上限値に関するデータは、予め実験を通じて求められるとともに不図示のメモリ等に格納されている。
　図８は、ＥＶ出力上限値ＰＵおよびＥＶ出力許可値ＰＬを示す説明図である。同図において、横軸は車速（ｋｍ／ｈ）、縦軸は駆動力（Ｎ）を示す。尚、図中の符号Ｒ／Ｌは平地での走行抵抗を示す。
　要求電力Ｐ＞ＥＶ出力上限値ＰＵであるとき、すなわち、図７中の領域（Ｃ）では、蓄電器１１３のみによって要求電力Ｐを供給することが困難である。従って、領域（Ｃ）においてはＥＶ走行モードで走行できず、シリーズ走行で走行する必要が高いものと判断される。
　要求電力Ｐ＜ＥＶ出力許可値ＰＬであるとき、すなわち、図７中の領域（Ａ）では、要求電力Ｐがそれ程大きくないため、それに応じて蓄電器１１３の電力消費もあまり大きくなく、また、後で発電すべき電力もあまり大きくない。従って、それぞれで発生する損失もあまり大きくならず、ＬＥＶ＜ＬＳＥとなる。従って、領域（Ａ）においてはＥＶ走行モードで走行することが燃費の面から好ましい。
　ＥＶ出力許可値ＰＬ≦要求電力Ｐ≦ＥＶ出力上限値ＰＵであるとき、すなわち領域（Ｂ）においては、要求電力ＰがＥＶ出力上限値ＰＵを超えないため、蓄電器１１３の電力のみによっても要求電力Ｐを供給することができるので、ＥＶ走行モードで走行することが可能である。しかしながら、要求電力Ｐが比較的大きいため、蓄電器１１３の電力消費も比較的大きくなり、また、後で発電すべき電力も比較的大きくなるので、ＬＥＶ≧ＬＳＥとなる。このため、領域（Ｂ）においては、シリーズ走行モードで走行することが、エネルギー効率の観点からは望ましい。
　上記したように、車両１がＥＶ走行モードおよびシリーズ走行モードのどちらで走行することが望ましいかは、要求電力Ｐの値に応じて決まる。しかしながら、要求電力Ｐは常に変化するものであるため、本実施形態においてはファジー推論を行うことによって内燃機関１０９の始動と停止の頻発を防止する。図７に示すように、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＥＶ出力上限値ＰＵおよびＥＶ出力許可値ＰＬから、走行モード適合判定メンバシップ関数を設定する。そして以下の言語的制御ルールからファジー判定を行い、現在の要求電力Ｐに対する走行モード適合度（シリーズ適合グレード値およびＥＶ適合グレード値）が導出される（走行モード適合度導出ブロック７３）。
＜言語的制御ルール＞
（１）ＭＯＴ要求電力がＰＬよりも小さいならばシリーズ適合グレード値は小、ＥＶ適合グレード値は大
（２）ＭＯＴ要求電力がＰＵよりも大きいならばシリーズ適合グレード値は大、ＥＶ適合グレード値は小
　図９は、ファジー判定ブロック５５およびファジー判定ブロック６４におけるシリーズ適合度の導出を説明するための説明図である。ここで、マネジメントＥＣＵ１１９は、アクセルペダル開度およびブレーキペダル踏力に基づき、ＥＶ適合係数を導出する（ＥＶ適合係数導出ブロック８１）。このＥＶ適合係数は負の値であって、ＥＶ走行モードでの走行に適している場合に値が大きくなるように設定される。ＥＶ適合係数は、例えば、アクセルペダル開度が所定値以上である場合、アクセルペダル開度が所定値未満である場合、ブレーキペダル踏力が所定値以上である場合の３つの場合に応じて定めることができ、アクセルペダル開度が所定値以上である場合には小さく、ブレーキペダル踏力が所定値以上である場合には大きく設定される。
　そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、走行モード適合度（シリーズ適合グレード値およびＥＶ適合グレード値）およびＥＶ適合係数に基づいて、シリーズ適合度を導出する（シリーズ適合度導出ブロック８２）。この導出は、例えば以下の式（２）に基づいて行われる。
　シリーズ適合度
＝シリーズ適合グレード値×ＥＶ適合係数＋ＥＶ適合グレード値×（－ＥＶ適合係数）・・・（２）
　次いで、マネジメントＥＣＵ１１９は、シリーズ適合度の積算を行う（積算ブロック８３）。この積算は、積算値が０～１の間の値をとるように行われる。そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、導出された積算値が所定のしきい値Ｉｔｈよりも高いか低いかを判断することによって（積算値判断ブロック８４）、シリーズ走行モードに適合しているかどうかを判断する（シリーズ適合判定ブロック８５）。この場合にも、内燃機関１０９の始動と停止の頻発を防ぐために、所定のヒステリシス幅を有するしきい値によって判断を行う。具体的には、例えば、内燃機関１０９の停止中にシリーズ適合度の積算値が０．８を越えた場合に、マネジメントＥＣＵ１１９は、シリーズ走行モードが適合しているものと判断する。一方、内燃機関１０９の運転中には、シリーズ適合度の積算値が０．２を下回った場合になって初めて、マネジメントＥＣＵ１１９は、シリーズ走行モードよりもＥＶ走行モードが適合しているものと判断する。このように、シリーズ適合度の積算値を用いると共にヒステリシス幅を有するしきい値に基づいて判断を行うことにより、内燃機関１０９の始動と停止の頻発をさらに防ぐことが可能となる。
　以下、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の動作に関して詳細に説明する。図１０は、本実施形態に係るハイブリッド車両１の制御装置の動作を示すフローチャートである。まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、電動機１０１の要求駆動力Ｆを導出し（ステップＳ１）、要求駆動力Ｆに基づいて電動機１０１の要求トルク（ＭＯＴ要求トルク）Ｔを導出する（ステップＳ２）。次いで、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＭＯＴ要求トルクＴ、ＭＯＴ回転数、およびＶＣＵ出力電圧に基づいて、電動機１０１の要求電力（ＭＯＴ要求電力）Ｐを導出する（ステップＳ３）。
　次いで、マネジメントＥＣＵ１１９は、内燃機関１０９が現在運転中であるかどうかを判断する（ステップＳ４）。内燃機関１０９が現在運転中でないと判断された場合には、ＭＯＴ要求電力Ｐに基づき、マネジメントＥＣＵ１１９は内燃機関１０９を始動するかどうかの判断（ＥＮＧ始動判断）を行う（ステップＳ５）。
　図１１は、ＥＮＧ始動判断の動作を示すフローチャートである。内燃機関１０９を始動するかどうかを判断するにあたって、マネジメントＥＣＵ１１９は、エアコンや暖房等の空調要求があるかどうかを判断する（ステップＳ２１）。空調要求がないと判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＳＯＣ（バッテリＳＯＣ）が所定のしきい値Ｓｔｈ以下であるかどうかを判断する（ステップＳ２２）。尚、制御の切替が頻発することを防止するため、しきい値Ｓｔｈは一定のヒステリシス幅を有するように設定されている。
　ステップＳ２２で、バッテリＳＯＣ＞Ｓｔｈであると判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３が出力可能な最大値（バッテリ出力）が所定のしきい値Ｐｔｈ以下であるかどうかを判断する（ステップＳ２３）。バッテリ出力＞Ｐｔｈと判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９は、車両１が現在ＳＯＣ回復モードを実施中であるかどうかを判断する（ステップＳ２４）。現在車両１がＳＯＣ回復モードの実施中ではないと判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９はファジー判定を行う（ステップＳ２５）。
　図１０において、ステップＳ４で内燃機関１０９が現在運転中であると判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９はＭＯＴ要求電力Ｐに基づき、内燃機関１０９を停止するかどうかの判断（ＥＮＧ停止判断）を行う（ステップＳ１０）。
　図１２は、ＥＮＧ停止判断の動作を示すフローチャートである。内燃機関１０９を停止するかどうかを判断するにあたって、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３のＳＯＣが所定のしきい値Ｓｔｈよりも低いかどうかを判断する（ステップＳ３１）。尚、制御の切替が頻発することを防止するため、しきい値Ｓｔｈは一定のヒステリシス幅を有するように設定されている。
　ステップＳ３１で、バッテリＳＯＣ＞Ｓｔｈであると判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３が出力可能な最大値（バッテリ出力）が所定のしきい値Ｐｔｈを超えているかどうかを判断する（ステップＳ３２）。バッテリ出力＞Ｐｔｈであると判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９は、内燃機関１０９が現在暖機運転中であるかどうかを判断する（ステップＳ３３）。内燃機関１０９が現在暖機運転中でないと判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９がファジー判定を行う（ステップＳ３４）。
　図１３は、ＥＮＧ始動判断中およびＥＮＧ停止判断中に行なわれるファジー判定の動作を示すフローチャートである。まず、マネジメントＥＣＵ１１９は、蓄電器１１３の温度およびＳＯＣに基づき、蓄電器１１３のＥＶ出力上限値ＰＵおよびＥＶ出力許可値ＰＬを導出する（ステップＳ４１）。そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＥＶ出力上限値ＰＵおよびＥＶ出力許可値ＰＬから、走行モード適合判定メンバシップ関数を設定する。そしてマネジメントＥＣＵ１１９は、走行モード適合判定メンバシップ関数および電動機１０１の現在の要求電力Ｐに基づいてファジー推論を行い、電動機１０１の現在の要求電力Ｐに対する走行モード適合度を導出する（ステップＳ４２）。
　次に、マネジメントＥＣＵ１１９は、アクセルペダル開度およびブレーキペダル踏力に基づき、ＥＶ適合係数を導出する（ステップＳ４３）。そしてマネジメントＥＣＵ１１９は、導出された走行モード適合度およびＥＶ適合係数に基づき、シリーズ適合度を導出する（ステップＳ４４）。
　次にマネジメントＥＣＵ１１９はシリーズ適合度の積算を行う（ステップＳ４５）。そして、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＥＮＧ始動要求度合の積算値が所定のしきい値Ｉｔｈ以上であるかどうかを判断する。尚、制御の切替が頻発することを防止するため、しきい値Ｉｔｈは一定のヒステリシス幅を有するように設定されている。ステップＳ４５において積算値≧Ｉｔｈであると判断された場合には、マネジメントＥＣＵ１１９は、シリーズ走行モードに適合しているものとして（ステップＳ４７）、ファジー判定を終了する。ステップＳ４５において積算値＜Ｉｔｈであると判断された場合、マネジメントＥＣＵ１１９は、ＥＶ走行モードに適合しているものとして（ステップＳ４８）、ファジー判定を終了する。
　図１１に戻って、マネジメントＥＣＵ１１９は、ステップＳ２５で行ったファジー判定において、シリーズ走行モードに適合していると判定されたかどうかを判断する（ステップＳ２６）。シリーズ走行モードに適合していると判定された場合には、マネジメントＥＣＵ１１９は内燃機関１０９の始動要求があるものとして次の処理に進む（ステップＳ２７）。また、ステップＳ２１で空調要求があると判断された場合、ステップＳ２２でバッテリＳＯＣ≦Ｓｔｈと判断された場合、ステップＳ２３でバッテリ出力≦Ｐｔｈであると判断された場合、またはステップＳ２４でＳＯＣ回復モードの実施中であると判断された場合には、マネジメントＥＣＵ１１９は内燃機関１０９の始動要求があるものとして次の処理に進む（ステップＳ２７）。ステップＳ２６でＥＶ走行モードに適合していると判定された場合には、マネジメントＥＣＵ１１９は内燃機関１０９の始動要求がないものとして次の処理に進む。
　また、図１２に戻って、マネジメントＥＣＵ１１９は、ステップＳ３４で行ったファジー判定において、ＥＶ走行モードに適合していると判定されたかどうかを判断する（ステップＳ３５）。ＥＶ走行モードに適合していると判定された場合には、マネジメントＥＣＵ１１９は内燃機関１０９の停止要求があるものとして次の処理に進む（ステップＳ３６）。
　図１２において、ステップＳ３１でバッテリＳＯＣ≦Ｓｔｈと判断された場合、ステップＳ３２でバッテリ出力≦Ｐｔｈであると判断された場合、ステップＳ３３で暖機運転中であると判断された場合、またはステップＳ３５でＥＶ走行モードに適合していると判定された場合には、マネジメントＥＣＵ１１９は内燃機関１０９の停止要求がないものとして次の処理に進む。
　図１０に戻って、マネジメントＥＣＵ１１９は、ステップＳ５のＥＮＧ始動判断においてＥＮＧ始動要求があったかどうかを判断する（ステップＳ６）。ステップＳ６でＥＮＧ始動要求があると判断された場合には、シリーズ走行モードで車両を走行させるため、内燃機関１０９を始動させて（ステップＳ７）、内燃機関１０９および発電機１０７の制御が行われる（ステップＳ８）。同時に、要求トルクＴに基づき、電動機１０１の制御が行われる（ステップＳ９）。これに対し、ステップＳ５でＥＮＧ始動要求がないと判断された場合には、内燃機関１０９を始動させずにＥＶ走行モードで走行を行うため、要求トルクＴに基づき、電動機１０１の制御が行われる（ステップＳ９）。
　また、マネジメントＥＣＵ１１９は、ステップＳ１０のＥＮＧ停止判断によって、ＥＮＧ停止要求があったかどうかを判断する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１でＥＮＧ停止要求がないと判断された場合には、シリーズ走行モードでの走行を継続するため、マネジメントＥＣＵ１１９は、内燃機関１０９および発電機１０７の制御を行なう（ステップＳ８）と同時に、要求トルクＴに基づき、電動機１０１の制御を行なう（ステップＳ９）。これに対し、ステップＳ１１でＥＮＧ停止要求があると判断された場合には、ＥＶ走行モードで走行を行うため、マネジメントＥＣＵ１１９は内燃機関１０９を停止させて（ステップＳ１２）要求トルクＴに基づき、電動機１０１の制御を行なう（ステップＳ９）。
　以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置および制御方法によれば、蓄電器１１３の状態に応じて設定されるＥＶ出力上限値およびＥＶ出力許可値と要求電力とに応じて、内燃機関１０９の始動と停止が判断されるので、所望の要求電力を確保することができるとともに、蓄電器１１３が過放電になるのを防止することができ、エネルギー効率を向上することができる。また、シリーズ適合度の積算値とヒステリシス幅を有するしきい値とに基づいて内燃機関１０９の始動と停止が判断されるので、内燃機関１０９の不必要な制御がなくなり、ユーザの意志を汲んだ、より的確な制御が可能となる。また、要求電力に基づいてファジー判定を行うことにより、内燃機関１０９を始動させるかどうかが判断されるので、蓄電器１１３の出力不足による駆動力不足のおそれがなくなるとともに、内燃機関１０９の不必要な制御がなくなる。また、アクセルペダル開度やブレーキペダル踏力といったユーザの意志が考慮されるため、ドライバビリティを向上させることができ、また、エネルギー効率をさらに向上させることができる。また、蓄電器１１３のＳＯＣや出力をさらに考慮して内燃機関１０９の停止が判断されるので、蓄電器１１３の出力不足による駆動力不足のおそれがなくなり、要求電力を確保することができる。
　尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。例えば、上述した内燃機関始動判断において、アクセルペダル開度が最大であった場合には、他の条件に関わらず内燃機関１０９を始動するように制御してもよい。
１０１　電動機(MOT)
１０７　発電機(GEN)
１０９　多気筒内燃機関(ENG)
１１３　蓄電器(BATT)
１１５　クラッチ
１１７　補機（ACCESSORY）
１１９　マネジメントＥＣＵ（MG ECU）

Claims (9)

  1. 　内燃機関と、電動機と、前記内燃機関の動力によって発電する発電機と、前記電動機又は前記発電機によって発電された電力を蓄電して前記電動機に電力を供給する蓄電器と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
    　前記ハイブリッド車両は、前記蓄電器の電力のみにより前記電動機を駆動するＥＶ走行モードと、前記内燃機関の動力により前記発電機によって発電される電力により前記電動機を駆動するシリーズ走行モードと、により走行可能であり、
    　車速およびアクセルペダル開度に基づき前記電動機の要求駆動力を導出する要求駆動力導出部と、
    　前記要求駆動力および前記電動機の回転数に基づき要求電力を導出する要求電力導出部と、
    　前記蓄電器の残容量および前記蓄電器の温度に基づいて、前記蓄電器が出力可能な最大値であるＥＶ出力上限値を導出するＥＶ出力上限値導出部と、
    　前記蓄電器の残容量および前記蓄電器の温度に基づいて、｛（ＥＶ走行モードで走行する際に発生する損失）＋（ＥＶ走行モードで消費した電力を発電する際に発生する損失）｝＜（シリーズ走行モードで発生する損失）を満たす出力の上限値からＥＶ出力許可値を導出するＥＶ出力許可値導出部と、
    　前記要求電力、前記ＥＶ出力上限値、および前記ＥＶ出力許可値に少なくとも基づいて内燃機関運転適合度を導出する内燃機関運転適合度導出部と、
    　前記内燃機関の停止中、前記内燃機関運転適合度の積算値が第１所定値を超えたときに前記内燃機関を始動させる内燃機関始動部と、
    　前記内燃機関の運転中、前記内燃機関運転適合度の積算値が前記第1所定値よりも低い第２所定値を下回ったときに前記内燃機関を停止する内燃機関停止部と、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。
  2. 　前記内燃機関運転適合度導出部は、前記ＥＶ出力上限値および前記ＥＶ出力許可値に基づいて設定されたメンバシップ関数から前記要求電力に基づいてファジー判定を行うことにより、ＥＶ走行モード適合度およびシリーズ走行モード適合度を導出する適合度導出部を有し、
    　前記適合度導出部は、前記ＥＶ走行モード適合度と前記シリーズ走行モード適合度とに少なくとも基づいて前記内燃機関運転適合度を導出することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  3. 　前記内燃機関運転適合度導出部は、前記アクセルペダル開度とブレーキペダル踏力に基づいてＥＶ適合係数を導出する係数導出部をさらに有し、
    　前記適合度導出部は、前記ＥＶ適合係数と前記ＥＶ走行モード適合度と前記シリーズ走行モード適合度とに基づいて前記内燃機関運転適合度を導出することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  4. 　前記ＥＶ出力上限値および前記ＥＶ出力許可値は、前記蓄電器の残容量と前記蓄電器の温度のそれぞれに基づいて導出される値のうち、小さい方の値により設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  5. 　前記ＥＶ出力上限値および前記ＥＶ出力許可値は、前記蓄電器の残容量が小さくなるに従って小さく設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  6. 　前記ＥＶ出力上限値および前記ＥＶ出力許可値は、前記蓄電器の温度が低くなるに従って小さく設定されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  7. 　前記内燃機関停止部は、前記内燃機関の運転中、前記内燃機関運転適合度の積算値が前記第２所定値を下回り、且つ前記蓄電器の残容量が所定値以上であるときに前記内燃機関を停止することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  8. 　前記内燃機関停止部は、前記内燃機関の運転中、前記内燃機関運転適合度の積算値が前記第２所定値を下回り、前記蓄電器の残容量が前記所定値以上であり、且つ前記蓄電器が出力可能な最大値が所定値以上であるときに前記内燃機関を停止することを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  9. 　内燃機関と、電動機と、前記内燃機関の動力によって発電する発電機と、前記電動機又は前記発電機によって発電された電力を蓄電して前記電動機に電力を供給する蓄電器と、を備えるハイブリッド車両の制御方法であって、
    　前記ハイブリッド車両は、前記蓄電器の電力のみにより前記電動機を駆動するＥＶ走行モードと、前記内燃機関の動力により前記発電機によって発電される電力により前記電動機を駆動するシリーズ走行モードと、により走行可能であり、
    　車速およびアクセルペダル開度に基づき前記電動機の要求駆動力を導出するステップと、
    　前記要求駆動力および前記電動機の回転数に基づき要求電力を導出するステップと、
    　前記蓄電器の残容量および前記蓄電器の温度に基づいて、前記蓄電器が出力可能な最大値であるＥＶ出力上限値を導出するステップと、
    　前記蓄電器の残容量および前記蓄電器の温度に基づいて、｛（ＥＶ走行モードで走行する際に発生する損失）＋（ＥＶ走行モードで消費した電力を発電する際に発生する損失）｝＜（シリーズ走行モードで発生する損失）を満たす出力の上限値からＥＶ出力許可値を導出するステップと、
    　前記要求電力、前記ＥＶ出力上限値、および前記ＥＶ出力許可値に少なくとも基づいて内燃機関運転適合度を導出するステップと、
    　前記内燃機関の停止中、前記内燃機関運転適合度の積算値が第１所定値を超えたときに前記内燃機関を始動させるステップと、
    　前記内燃機関の運転中、前記内燃機関運転適合度の積算値が前記第1所定値よりも低い第２所定値を下回ったときに前記内燃機関を停止するステップと、を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
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