JP2018154230A - ハイブリッド車両の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の制御システムにおいて、バッテリの充電量を確保しつつ、走行時における燃費を向上させることである。【解決手段】制御システム１０は、エンジン１２、発電機、バッテリ１６、駆動モータ、クラッチ２２、及び制御装置を含む。制御装置は、走行モードとして、ＥＶモード、シリーズモード、及びパラレルモードを切り換えて車両を走行させる。制御装置は、パラレルモードが選択された場合に、車速に対応するエンジン回転数に対し最高効率または高効率領域の動作点でエンジンを運転させ、かつ、バッテリのＳＯＣが低くなるほどパラレルモードにおいてエンジンを動作させる回転数範囲を、エンジンの熱効率を用いて定義される効率の下限が低くなる方向で広くすることにより、パラレルモードの選択条件を変更する。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御システムに関する。

特許文献１には、エンジンと駆動モータとが搭載されたハイブリッド車両において、走行モードとしてＥＶモード、シリーズモード及びパラレルモードを切り換えて走行する車両が記載されている。ここで、ＥＶモードは、エンジンを作動させずにバッテリからの電力により駆動モータを駆動させて走行するモードである。シリーズモードは、エンジンにより発電機を駆動して発電し、駆動モータで走行駆動するモードである。パラレルモードは、エンジン及び駆動モータの両方によって走行可能なモードである。

また、特許文献１には、車両の走行速度を検出する手段と、バッテリの充電率を検出する手段と、走行モードの切換を行う切替制御手段とを含む走行モード切替制御装置も記載されている。切替制御手段は、検出された充電率が所定値以下の際には、低車速でパラレルモード以外のモードからパラレルモードに切り換え、検出された充電率が所定値を上回る際には、高車速でパラレルモード以外のモードからパラレルモードに切り換える。

特開２０１４−１２１９６２号公報

特許文献１に記載された切替制御装置では、パラレルモード以外のモードからパラレルモードへの切換が車両の走行速度によって行われる。この切替制御装置では、エンジンの効率に無関係に、モード切替が行われる。これにより、走行時における燃費向上の面から改良の余地がある。

本発明のハイブリッド車両の制御システムの目的は、バッテリの充電量を確保しつつ、走行時における燃費を向上させることである。

本発明の１つの態様は、エンジンと、前記エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機から電力を供給されて充電されるバッテリと、前記バッテリから供給される電力で車両の駆動輪を駆動する駆動モータと、前記エンジン及び前記駆動輪の間の動力伝達を断接するクラッチと、制御装置と、を備え、前記制御装置は、走行モードとして、前記クラッチを開放するとともに前記エンジンの駆動を停止し、前記バッテリから供給された電力により前記駆動モータを駆動して前記駆動輪を駆動するＥＶモードと、前記クラッチを開放するとともに前記エンジンにより前記発電機を駆動して発電した電力により前記駆動モータを駆動して前記駆動輪を駆動するシリーズモードと、前記クラッチを接続して前記エンジンの駆動により前記駆動輪を駆動するパラレルモードと、を切り換えて車両を走行させるハイブリッド車両の制御システムであって、前記制御装置は、前記パラレルモードが選択された場合に、車速に対応するエンジン回転数に対し最高効率または高効率領域の動作点で前記エンジンを運転させ、かつ、前記バッテリの設定された満充電量に対する充電割合であるＳＯＣが低くなるほど前記パラレルモードにおいて前記エンジンを動作させる回転数範囲を、前記エンジンの熱効率を用いて定義される効率の下限が低くなる方向で広くすることにより、前記パラレルモードの選択条件を変更する。

本発明によれば、パラレルモードでは、車速に対応するエンジン回転数に対し効率のよい最高効率または高効率領域の動作点でエンジンが運転される。また、バッテリのＳＯＣが低くなるほど、パラレルモードにおいてエンジンを動作させる回転数範囲が、エンジンの熱効率を用いて定義される効率の下限が低くなる方向で広がる。これにより、ＳＯＣに余裕がある場合には、その効率が高くなる回転数範囲のみとなるように、パラレルモードにおけるエンジンの運転可能な回転数範囲が狭くなり、燃費が向上する。また、ＳＯＣが低下する場合には、エンジンの運転可能な回転数範囲が広がることにより、バッテリの充電量を確保できる。したがって、バッテリの充電量を確保しつつ、走行時における燃費向上を図れる。

本発明の実施形態のハイブリッド車両の制御システムの構成図である。 実施形態において、パラレルモードでエンジンを運転する際のエンジン動作線の回転数範囲（エンジン駆動範囲）を示す図である。 実施形態において、発電機の回転数及び吸収トルクに対する発電効率の等効率線を示す図である。 実施形態において、パラレルモードにおけるシステム効率及びエンジントルクの分配を説明するための図である。 実施形態において、エンジン回転数及び走行要求トルクの関係でパラレルモードの選択域を示す図である。 実施形態において、ＳＯＣに対するシステム効率下限η_S__limの関係を示す図である。 実施形態において、システム効率下限η_S__limが高くなる場合における図５に対応する図である。 実施形態において、走行要求トルク及びエンジン回転数に応じた車両及びエンジンの動作点を、パラレルモード選択域との関係で示す図である。 図８の２つの動作点Ｂ１，Ｂ２において、エンジン出力に対する車両走行要求出力の割合αに対するシステム効率η_Sの関係を示す図である。 実施形態において、ＳＯＣに対するシステム効率下限η_S__limとシステム効率η_Sとの関係を示す図である。 実施形態において、走行モードの選択方法を示すフローチャートである。 実施形態の別例において、図６に対応する図である。 実施形態の別例において、図６に対応する図である。 実施形態の別例において、エンジン回転数に対してエンジンの動作線上の熱効率ηｅを表す動作線上効率線Ｌと、パラレルモードでのエンジン駆動範囲とを示す図である。 実施形態の別例において、ＳＯＣに対するエンジンの熱効率下限η_e__limの関係を示す図である。 実施形態の別例において、ＳＯＣに対する熱効率下限η_e__limと熱効率η_eとの関係を示す図である。 実施形態の別例において、走行モードの選択方法を示すフローチャートである。 実施形態の別例において、図１２に対応する図である。 実施形態の別例において、図１３に対応する図である。 実施形態の別例において、車速及び車両要求駆動力の関係で、低速段及び高速段についてのパラレルモード選択域を示す図である。

図１は、実施形態のハイブリッド車両の制御システム１０の構成図である。以下では、同様の要素には同一の符号を付して説明する。ハイブリッド車両は、エンジン１２と、第２モータジェネレータ１４とを備え、エンジン１２及び第２モータジェネレータ１４の一方または両方を駆動源として走行する。第２モータジェネレータ１４は、車両の減速時に制動力を吸収して回生電力として発電させ、発電した電力をバッテリ１６に供給してバッテリ１６を充電させる機能も有する。第２モータジェネレータ１４は、駆動モータに相当する。

さらに、ハイブリッド車両は、エンジン１２により増速歯車機構１８を介して駆動され発電する第１モータジェネレータ２０を備える。第１モータジェネレータ２０で発電した電力はバッテリ１６に供給されてバッテリ１６が充電される。第１モータジェネレータ２０は、バッテリ１６から電力が供給された場合に駆動して、走行用またはエンジン１２の始動用のモータとしても機能する。第１モータジェネレータ２０は、発電機に相当する。

なお、以下では、第１及び第２モータジェネレータ２０，１４を備えるハイブリッド車両を説明するが、ハイブリッド車両はこれに限定しない。例えば、ハイブリッド車両は、第１及び第２モータジェネレータの代わりに駆動モータとしての機能を持たない発電機と、発電機の機能を持たない駆動モータとを備える構成としてもよい。以下では、第１モータジェネレータ２０は、第１ＭＧ２０と記載し、第２モータジェネレータ１４は第２ＭＧ１４と記載する場合がある。

制御システム１０は、上記のエンジン１２、第１ＭＧ２０、バッテリ１６、及び第２ＭＧ１４と、クラッチ２２、変速機２４、メインコントローラ２６、ＰＣＵ２８及びＥＣＵ３０とを備える。バッテリ１６は、第１ＭＧ２０から電力を供給されて充電される。第２ＭＧ１４は、バッテリ１６から供給される電力で、車両の駆動輪３２を駆動する。駆動輪３２は、車軸に接続される。クラッチ２２は、エンジン１２の出力軸及び駆動輪３２の間の動力伝達部２１に配置され、後述のメインコントローラ２６による制御によって、エンジン１２及び駆動輪３２の間の動力伝達を断接する。動力伝達部２１は、クラッチ２２、差動歯車機構２３、変速機２４及び車軸を含む。例えばクラッチ２２は、メインコントローラ２６により制御され、クラッチ２２を断接するための電動式または油圧式のアクチュエータを含む。

変速機２４は、動力伝達部２１において、エンジン１２とクラッチ２２との間に配置される。例えば変速機２４は、車両の前進用の変速段について、低速段及び高速段の２段のみを含む。変速機２４は、メインコントローラ２６による制御によって、低速段及び高速段の一方が選択されて動力伝達部２１のエンジン側とクラッチ側とを、選択した変速段で接続する。これにより、エンジン１２は、変速機２４及びクラッチ２２を介して車軸に動力の伝達可能に連結される。この車軸には、第２ＭＧ１４の出力軸も、動力の伝達可能に連結される。

メインコントローラ２６は、ＣＰＵ及びメモリ等の記憶装置を含む。メインコントローラ２６は制御装置に相当する。メインコントローラ２６には、クラッチ２２、変速機２４、図示を省略するアクセルペダルセンサ、車速センサ、レバーセンサ、ＰＣＵ２８のモータコントローラ、及びＥＣＵ３０が接続され、これらの機器から検出値及び作動状態を表す信号が入力される。

アクセルペダルセンサは、車両のアクセルペダルの操作量を検出する。車速センサは車両の速度を検出する。

メインコントローラ２６は、アクセルペダルセンサの検出値から車両要求駆動力及び走行要求トルクを算出する。車両要求駆動力及び走行要求トルクは、車速センサの検出値及びアクセルペダルセンサの検出値の両方に基づいて算出されてもよい。

レバーセンサは、運転者により操作される変速レバー（図示せず）の操作位置を検出する。メインコントローラ２６は、レバーセンサの操作位置の情報に基づいて、変速機２４に変速のための制御信号を出力する。メインコントローラ２６は、車速センサの検出値及び変速レバーの操作位置に基づいて、エンジン回転数を算出する。なお、車両において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサが設けられてもよい。このとき、エンジン回転数センサの検出値を表す信号はメインコントローラ２６に入力される。

メインコントローラ２６は、走行要求トルクと、検出されたエンジン回転数とから予め設定された関係式またはマップに応じて、車両の動作点を算出する。また、メインコントローラ２６は、予め設定されたエンジン動作線と検出されたエンジン回転数とから、後述のパラレルモード選択時におけるエンジン１２の動作点を算出する。

メインコントローラ２６には、電流センサ（図示せず）からバッテリ１６の入出力電流の検出値が入力され、電圧センサ（図示せず）からバッテリ１６の両端電圧の検出値が入力される。メインコントローラ２６は、電流センサ及び電圧センサの検出値の一方または両方を用いて、バッテリ１６の充電割合であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する。ＳＯＣは、バッテリ１６において設定された満充電量に対する充電割合である。ハイブリッド車両がバッテリ監視ユニット（図示せず）を備え、このバッテリ監視ユニットがバッテリ１６のＳＯＣを検出し、検出したＳＯＣを表す信号がメインコントローラ２６に入力される構成としてもよい。

メインコントローラ２６は、ＰＣＵ２８に対し、第１ＭＧ２０及び第２ＭＧ１４それぞれの駆動用、発電用の制御信号を出力する。

さらに、メインコントローラ２６は、走行モードとして、ＥＶモード、シリーズモード、及びパラレルモードを切り換えて車両を走行させる。これについては後で説明する。

ＰＣＵ２８は、モータコントローラと、第１インバータ及び第２インバータとを有する。各インバータは、複数のスイッチング素子を有する。第１インバータは、スイッチング素子のスイッチングにより、バッテリ１６からの直流電流を交流電流に変換して、第１ＭＧ２０に供給し、第１ＭＧ２０を駆動させる。第２インバータは、スイッチング素子のスイッチングにより、バッテリ１６からの直流電流を交流電流に変換して、第２ＭＧ１４に供給し、第２ＭＧ１４を駆動させる。モータコントローラは、メインコントローラ２６からの制御信号を受け取って第１及び第２ＭＧ２０、１４の駆動及び発電を、対応するインバータを介して制御する。第２ＭＧ１４の出力は、差動歯車機構２３を介して前輪または後輪である左右の駆動輪３２に伝達される。これにより、第２ＭＧ１４は、バッテリ１６から供給される電力で駆動輪３２を駆動する。エンジン１２の出力は、変速機２４、クラッチ２２及び差動歯車機構２３を介して左右の駆動輪３２に伝達される。このため、クラッチ２２が開放された状態では、エンジン１２及び第２ＭＧ１４のうち、第２ＭＧ１４のみの出力が駆動輪３２に伝達される。

ＥＣＵ３０は、エンジンコントローラであり、メインコントローラ２６から出力される制御信号によってエンジン１２の運転状態を制御する。メインコントローラ２６は、モータコントローラ及びＥＣＵ３０の一方または両方と統合して、１つの制御装置を構成することもできる。

次に、メインコントローラ２６による走行モードの切換について説明する。ＥＶモードは、クラッチ２２を開放するとともに、エンジン１２の駆動を停止し、バッテリ１６から供給された電力により第２ＭＧ１４を駆動することにより駆動輪３２を駆動して、車両を走行させるモードである。

シリーズモードは、クラッチ２２を開放するとともに、エンジン１２により第１ＭＧ２０を駆動して発電した電力により第２ＭＧ１４を駆動することにより駆動輪３２を駆動して、車両を走行させるモードである。このとき、クラッチ２２が開放されているので、エンジン１２の動力はクラッチ２２で遮断され、駆動輪３２には伝達されない。第１ＭＧ２０で発電された電力はバッテリ１６に供給されバッテリ１６が充電され、バッテリ１６から第２ＭＧ１４に電力が供給されて第２ＭＧ１４が駆動される。シリーズモードでは、エンジン１２を高効率で運転させる回転数で回転させて、燃費を良好な範囲に維持する。例えば、エンジン１２は後述のようにエンジン回転数及びエンジントルクから定まる点ｂｐ（図２）で熱効率が最大となる。シリーズモードでは、点ｂｐまたは点ｂｐの近傍の点に対応する回転数でエンジンを回転させることができる。

パラレルモードは、クラッチ２２を接続してエンジン１２の駆動力を変速機２４、クラッチ２２、差動歯車機構２３を介して駆動輪３２に伝達することにより、駆動輪３２を駆動して、車両を走行させるモードである。このとき、エンジン１２の出力の一部により第１ＭＧ２０が駆動され、発電した電力がバッテリ１６に供給され、バッテリ１６が充電されることが可能である。また、パラレルモードにおいて、バッテリ１６から供給された電力により第２ＭＧ１４が駆動され、その第２ＭＧ１４の駆動力がエンジン１２の駆動力とともに、駆動輪３２に伝達されてもよい。このようなパラレルモードでは、車両の要求駆動力を実現しやすい。

メインコントローラ２６は、パラレルモードが選択された場合に、車速に対応するエンジン回転数に対し最高効率の動作点としての負荷点でエンジン１２を運転させる。図２は、実施形態において、パラレルモードでエンジン１２を運転する際のエンジン動作線の範囲であるエンジン駆動範囲を示す図である。図２では、線ａ１がエンジン１２の全負荷トルクを示し、線ａ２がエンジン動作線を示す。また、図２の線ｂ１、ｂ２、ｂ３は、エンジン１２の等熱効率線を示し、点ｂｐはエンジン１２の熱効率が最大となる点である。図２に示すようにエンジン動作線ａ２は、パラレルモードでのエンジン駆動範囲において、点ｂｐを含んでおり、エンジン回転数に対して最も熱効率が高くなる点を通るように設定される。なお、パラレルモードにおいて、図２に一点鎖線ａ３の枠で示すようにａ２のエンジン動作線を中心として所定トルクの幅を持った、高効率領域の動作点でエンジン１２を運転させてもよい。

ここで、車両の走行上要求される車両走行要求出力がエンジン出力未満の場合には、第１ＭＧ２０が負荷となり発電を行うことにより、エンジン１２の走行上の余剰出力を用いてバッテリ１６の充電が行われる。この際、エンジン出力に対する車両走行要求出力の割合をαとし、エンジン１２の熱効率をηｅとし、第１ＭＧ２０の発電効率をη_MGとした場合に、パラレルモードでは、（１−α）の割合でエンジン出力の一部によって、発電が行われる。この場合、パラレルモードにおけるシステム効率η_Sを次の（１）式のように定義する。

η_S＝ηｅ×｛α＋（１−α）×η_MG｝ ・・・（１）

（１）式から理解されるように、システム効率η_Sはエンジン１２の熱効率ηｅに割合αを乗じたものと、エンジン１２の熱効率ηｅに割合（１−α）と発電効率η_MGとを乗じたものとの和である。発電効率η_MGは、第１ＭＧ２０の回転数と吸収トルクの大きさとから決定される。

図３は、実施形態において、第１ＭＧ２０の回転数及び吸収トルクに対する発電効率の等効率線を示す図である。図３で示すように、発電効率は矢印ｃで示す方向に高くなる。図３から理解されるように発電効率η_MGは、第１ＭＧ２０の回転数及び吸収トルクから算出される。第１ＭＧ２０の回転数は、エンジン回転数の検出値から求められる。

図４は、実施形態において、パラレルモードにおけるシステム効率η_S及びエンジントルクの分配を説明するための図である。図４に示すように、エンジン１２の出力が、割合αで車軸に伝達され、割合（１−α）で第１ＭＧ２０に伝達される。このとき、エンジン１２の熱効率ηｅに対して、車軸に伝達される際の効率はηｅであり、エンジン１２で駆動される第１ＭＧ２０の発電効率はηｅ×η_MGである。これらの効率にトルクの分配割合を乗じた値の和が（１）式のシステム効率η_Sである。

エンジントルクＴｅは、車軸に伝達されるトルク（α×Ｔｅ）と、第１ＭＧ２０に伝達されるトルク（（１−α）×Ｔｅ）とに分けられる。第１ＭＧ２０に伝達されるトルクが吸収トルクとなるので、この吸収トルクと第１ＭＧ２０の回転数とを用いて、第１ＭＧ２０の発電効率が求められる。

上記の制御システム１０において、メインコントローラ２６は、パラレルモード以外のモードと、パラレルモードとの間の運転切換を、バッテリ１６のＳＯＣに応じて、パラレルモードでエンジン１２を動作させる回転数範囲を変化させることにより制御する。具体的には、メインコントローラ２６は、バッテリ１６のＳＯＣが低くなるほど、パラレルモードにおいてエンジン１２を動作させる回転数範囲であるエンジン駆動範囲を、エンジン１２の熱効率ηｅを用いて定義される効率の下限が低くなる方向で広くする。ここでは、エンジン１２の熱効率ηｅを用いて定義される効率を、システム効率η_sとする。これにより、メインコントローラ２６は、パラレルモードの選択条件を変更する。この構成により、後述のように、バッテリ１６の充電量を確保しつつ、走行時における燃費向上を図れる。

また、メインコントローラ２６は、検出されたＳＯＣが予め設定された第１閾値ＳＯＣ１以上であれば、強制的にＥＶモードを選択するように走行モードを切り換える。これにより、バッテリ１６の電力が第２ＭＧ１４に供給されて駆動することにより、バッテリ１６が過充電となることを効率よく防止できる。

図５は、実施形態において、エンジン回転数及び走行要求トルクの関係でパラレルモードの選択域を示す図である。上記の（１）式で示したパラレルモードにおけるシステム効率η_Sについて、エンジン回転数と走行要求トルクとの関係で、等効率線が、図５のＤ１，Ｄ２，Ｄ３のように表される。これにより、パラレルモードにおいてエンジン１２を動作させるエンジン回転数範囲は、システム効率により規定することが合理的であることが分かる。具体的には、システム効率η_Sの下限をシステム効率下限η_S__limとした場合に、パラレルモードにおいてエンジン１２を動作させる回転数範囲を、システム効率下限η_S__lim以上の効率に対応する回転数範囲とする。パラレルモードにおけるシステム効率η_Sの上限は、予め設定された上限値η_S__max（図６参照）に設定される。

図６は、実施形態において、ＳＯＣに対するシステム効率下限η_S__limの関係を示す図である。ここで、図６に示すように、システム効率下限η_S__limとＳＯＣとの関係が、ＳＯＣが小さくなるのに従ってシステム効率下限η_S__limが低くなるように予め設定され、メインコントローラ２６の記憶部にこの関係が記憶される。図６に示す関係では、システム効率下限η_S__limがＳＯＣの増大にしたがって直線的に増加する。メインコントローラ２６は、ＳＯＣが予め設定された第１閾値ＳＯＣ１以上の場合に、システム効率下限η_S__limをシステム効率η_Sの予め設定された上限値η_S__max以上とし、エンジン１２の運転を禁止する。このときには、走行モードはＥＶモードに選択され、車両が第２ＭＧ１４の駆動力で駆動される。

図６に示すように、システム効率下限η_S__limには、パラレルモードにおけるシステム効率の下限値η_S__minが設定されている。メインコントローラ２６は、ＳＯＣ及びシステム効率下限η_S__limの関係と、検出されたＳＯＣとからシステム効率下限η_S__limを算出する。そして、メインコントローラ２６は、検出されたＳＯＣが予め設定された第２閾値ＳＯＣ２を下回ることにより、算出されたシステム効率下限η_S__limが予め設定された下限値η_S__minを下回る場合には、走行モードをシリーズモードに切り換える。これにより、燃費効率が高いシリーズモードで車両を走行させることができる。このとき、下限値η_S__minは、エンジン１２の熱効率の最大効率である上限値η_e__max、及び第１ＭＧ２０の発電効率η_MGの積の最大値（最大発電効率）と等しくなるように設定することが好ましい。この好ましい構成によれば、シリーズモードの方が、パラレルモードより高効率となることが補償される。

図６では、検出されたＳＯＣが第２閾値ＳＯＣ２と一致した場合を示している。この場合には、図６のシステム効率下限η_S__limとＳＯＣとの関係を表す線であるシステム効率下限線上の第２閾値ＳＯＣ２に対応する点Ｅ１から、現在のシステム効率下限η_S__limが設定される。図６では、システム効率下限線を、η_S__lim線と示している（図１０も同様である）。この場合には、システム効率下限η_S__limは下限値η_S__minとなり、パラレルモードの選択域が最大となる。このときには、図５で、システム効率下限η_S__limがＤ１となり、パラレルモードにおけるエンジン駆動範囲が図５に矢印で示す範囲となり、広がっている。図６のシステム効率下限線は、下限値η_S__min及び上限値η_S__maxを結ぶ直線の線分が、下限値η_S__minの下側、及び上限値η_S__maxの上側に直線状に延長されるように伸びている。

一方、図６で、検出されたＳＯＣが第２閾値ＳＯＣ２より大きくなると、図６のシステム効率下限線上で、ＳＯＣに対応するシステム効率下限η_S__limが下限値η_S__minより大きくなる。例えば、検出されたＳＯＣがＥ２（図６）に対応する値である場合には、システム効率下限η_S__limは図６の一点鎖線Ｆで表わす値となる。この場合には、パラレルモード選択域は、矢印βで示すように最大のパラレルモードの選択域より狭くなる。

図７は、実施形態において、システム効率下限η_S__limが高くなる場合における図５に対応する図である。図７は、システム効率下限η_S__limが図６の一点鎖線Ｆと、図５のＤ３とで表す値となった場合に対応する。この場合には、パラレルモード選択域が図５で示した場合より狭くなる。これによって、パラレルモードにおいてエンジン１２を駆動させる回転数範囲（エンジン駆動範囲）も、図５で示した場合より狭くなる。このため、パラレルモードが選択される機会が少なくなる。一方、この場合にはパラレルモードにおけるエンジン駆動範囲が、システム効率η_Sが高くなる回転数範囲のみとなるので、パラレルモードにおける燃費の向上を図れる。

図８は、実施形態において、走行要求トルク及びエンジン回転数に応じた車両及びエンジン１２の動作点を、パラレルモード選択域との関係で示す図である。

メインコントローラ２６は、パラレルモードでエンジン１２を駆動する場合のエンジントルクと、走行要求トルクとの関係で、現在の車両の動作点がパラレルモード選択域に入るか否かを判定する。メインコントローラ２６は、その選択域に動作点が入らない場合には、ＥＶモードまたはシリーズモードを選択する。以下では、変速機２４の変速段が１つに固定される場合を説明する。この場合、エンジン回転数の増加にしたがって車速が高くなる。なお、以下ではパラレルモードにおいて第２ＭＧ１４を駆動しない構成で説明するが、第２ＭＧ１４を駆動させてもよい。このときには、バッテリのＳＯＣが減少する一方、第２ＭＧ１４の駆動力分、エンジンにおいて走行に必要なトルクが小さくなる。または、エンジンのトルク以上の走行トルクを第２ＭＧ１４が賄うことができる。

例えば、図８において、低速側で走行要求トルクが小さい点Ａ１に車両の動作点がある場合には、システム効率η_Sがシステム効率下限η_S__limより低いので、パラレルモードとはせずに、ＥＶモードまたはシリーズモードが選択される。このとき、図６のシステム効率下限線で示す関係と、検出されたＳＯＣとから、ＳＯＣに対応するシステム効率下限η_S__limが決定される。そして、決定されたシステム効率下限η_S__limが下限値η_S__minを下回る場合、すなわちＳＯＣが第２閾値ＳＯＣ２より低い場合にはシリーズモードが選択される。シリーズモード及びＥＶモードの選択については、後で図１０を用いて説明する。

図８において、点Ａ１と同じエンジン回転数で、走行要求トルクが点Ａ１より高い点Ａ２に車両の動作点がある場合には、パラレルモード選択域に入るので、パラレルモードで運転される。このとき、エンジン１２は、図９で「エンジントルク」として示した高効率のエンジン動作線上で、点Ａ１とエンジン回転数が同じである動作点Ａで運転される。この場合、エンジン１２が発生するトルクのうち、走行に必要なトルクを除いた残りが第１ＭＧ２０に吸収トルクとして吸収され、第１ＭＧ２０が発電する。

図８において、点Ａ１、Ａ２より車速が高い点Ｂ１、点Ｂ２に車両の動作点がある場合には、パラレルモードで運転される。このとき、エンジン１２は高効率のエンジン動作線上で、点Ｂ１、Ｂ２とエンジン回転数が同じである動作点Ｂで運転される。

図９は、図８の２つの動作点Ｂ１，Ｂ２において、エンジン出力に対する車両走行要求出力の割合αに対するシステム効率η_Sの関係を示す図である。図９に示すように、エンジントルクに対する走行要求トルクが高くなるほど、システム効率は高くなる。

図１０は、実施形態において、ＳＯＣに対するシステム効率下限η_S__limとシステム効率η_Sとの関係を示す図である。図１０に示すように、ＥＶモード、シリーズモード、及びパラレルモードの選択域が設定される。図１０の砂地部分は、システム効率下限線とＳＯＣ及び上限値η_S__maxと、ＳＯＣの上限値としての上限ＳＯＣとの関係から設定される第１ＥＶモード選択域である。図１０のグレー部分は、システム効率下限線、システム効率η_S、ＳＯＣ及び第２閾値ＳＯＣ２と、上限ＳＯＣとの関係から設定される第２ＥＶモード選択域である。

図１０の斜線部は、システム効率下限線とＳＯＣ及び下限値η_S__minとの関係から設定される第１シリーズモード選択域である。図１０の斜格子部は、ＳＯＣと、予め設定され第２閾値ＳＯＣ２より低く、パラレルモードで許容されるＳＯＣの下限値としての下限ＳＯＣと、上限値η_S__maxとの関係から設定される第２シリーズモード選択域である。そして、図１０の台形状の白抜き部が、パラレルモードにおける選択域である。図１０に示したＥＶモード、シリーズモード、及びパラレルモードの選択域は１例であり、これに限定されるものではない。

図１１は、実施形態において、走行モードの選択方法を示すフローチャートである。図１１のフローチャートに示す選択方法における選択は、メインコントローラ２６により実行され、その選択に応じた走行モードで、ＥＣＵ３０、ＰＣＵ２８、及びクラッチ２２が制御される。

図１１のステップＳ１０では、システム効率下限η_S__lim及びシステム効率η_Sが算出される。以下、ステップＳはＳと記載する。システム効率η_Sは、（１）式を用いて算出される。Ｓ１２では、システム効率下限η_S__limが上限値η_S__maxを上回るか否かが判定され、その判定結果が肯定、すなわちＹＥＳであればＳ１４でＥＶモードが選択される。このときに選択されるＥＶモードは、第１ＥＶモード選択域に対応する。

Ｓ１２の判定結果が否定、すなわちＮＯであればＳ１６に移行する。Ｓ１６では、システム効率η_Sがシステム効率下限線（η_S__lim線）より低く、かつ、ＳＯＣが第２閾値ＳＯＣ２以上か否かが判定される。Ｓ１６の判定結果がＹＥＳであればＳ１４でシリーズモードが選択される。このときに選択されるＥＶモードは、第２ＥＶモード選択域に対応する。

Ｓ１６の判定結果がＮＯであればＳ１８でシステム効率下限η_S__limが下限値η_S__minを下回るか否かが判定され、その判定結果がＹＥＳであればＳ２０でシリーズモードが選択される。このときに選択されるシリーズモードは、第１シリーズモード選択域に対応する。

Ｓ１８の判定結果がＮＯであればＳ２２に移行する。Ｓ２２では、ＳＯＣが下限ＳＯＣ以下か否かが判定され、その判定結果がＹＥＳであればＳ２０でシリーズモードが選択される。このときに選択されるシリーズモードは、第２シリーズモード選択域に対応する。

Ｓ２２の判定結果がＮＯであればＳ２４でパラレルモードが選択される。Ｓ１４，Ｓ２０，Ｓ２４でモードの選択が終了した場合には、再度Ｓ１０に戻ってＳ１０からＳ２４の処理が繰り返される。

上記の制御システム１０によれば、パラレルモードでは、車速に対応するエンジン回転数に対し効率のよい最高効率の動作点でエンジン１２が運転される。また、バッテリ１６のＳＯＣが低くなるほど、パラレルモードにおいてエンジン１２を動作させる回転数範囲が、エンジン１２の熱効率を用いて定義されるシステム効率の下限が低くなる方向で広がる。これにより、ＳＯＣに余裕がある場合には、そのシステム効率が高くなる回転数範囲のみとなるように、パラレルモードにおけるエンジン１２の運転可能な回転数範囲が狭くなり、燃費が向上する。また、ＳＯＣが低下する場合には、システム効率が低下する方向であってもエンジン１２の運転可能な回転数範囲が広がることにより、バッテリ１６の充電量を確保できる。このときには、パラレルモードから、バッテリ１６の電力を多く消費するＥＶモードへの切換が生じにくくなる。また、パラレルモードでの運転における燃費を向上できることで、効率の悪い運転状態を少なくできる。したがって、バッテリ１６の充電量を確保しつつ、走行時における燃費向上を図れる。

さらに、ＳＯＣが高い場合には、充電要求が低いので、パラレルモードにおけるエンジン１２の回転数についての駆動範囲を狭くすることにより、ＥＶモードがより多くの機会で選択されやすくなる。

図１２は、実施形態の別例において、図６に対応する図である。ＳＯＣとシステム効率下限η_S__limとの関係を表すシステム効率下限線は、図６のように直線状のものに限定せず、図１２のように折れ曲がった特性を有する線としてもよい。図１２のシステム効率下限線では、第１閾値ＳＯＣ１でシステム効率下限が上限値に達せず、ＳＯＣの増大にしたがって予め設定される上限ＳＯＣ付近まで一定に維持される。システム効率下限線は、上限ＳＯＣ付近で上限値η_S__maxを超えるようにステップ状に変化する。図１２のシステム効率下限線を用いる場合、第１閾値ＳＯＣ１から上限ＳＯＣ付近まで高いシステム効率のパラレルモードで運転して、システム効率η_Sをパラレルモードにおける最大効率付近に維持することができる。

図１３は、実施形態の別例において、図６に対応する図である。ＳＯＣとシステム効率下限η_S__limとの関係を表すシステム効率下限線は、図１３のように曲線状の特性を有する線としてもよい。図１３のシステム効率下限線では、上限値η_S__maxと交わる場合のＳＯＣである第１閾値ＳＯＣ１が上限ＳＯＣに近づく。また、このシステム効率下限線では、第２閾値ＳＯＣ２から第１閾値ＳＯＣ１の近くまでシステム効率下限を低く維持する。これにより、パラレルモード選択域を広くできるので、エンジン運転機会を増やすことができる。このため、パワーモード運転を行いやすい。

メインコントローラ２６は、第１閾値ＳＯＣ１を固定値とするのではなく、運転者の選択に応じて、上限ＳＯＣと第２閾値ＳＯＣ２との間で変更可能とする構成としてもよい。例えば、ハイブリッド車両の運転者が、操作部（図示せず）によりパワーモード運転を指示した場合に、図１３のシステム効率下限線を用い、パワーモード運転の指示がない場合には図６のシステム効率下限線を用いて通常運転を行う構成としてもよい。

一方、ハイブリッド車両の運転者が操作部によりＥＶ優先モードを指示した場合に、運転で使用するシステム効率下限線を、図６のシステム効率下限線から、第１閾値ＳＯＣ１を第２閾値ＳＯＣ２に近づけたシステム効率下限線に変更する構成としてもよい。この場合には、ＳＯＣの変化でＥＶモードに移行する機会が増える。

また、実施形態の別例として、メインコントローラ２６は、第１閾値ＳＯＣ１を車両の運転状況の履歴に応じて変更可能とする、すなわち学習によって第１閾値ＳＯＣ１を変更可能としてもよい。例えば、車両が、バッテリ１６を外部から充電可能なプラグイン型ハイブリッド車両である場合に、運転時のＳＯＣの履歴と、外部充電の頻度の履歴とがメインコントローラ２６で記憶されてもよい。メインコントローラ２６は、その履歴から第１閾値ＳＯＣ１を変化させる。例えば、運転時にＳＯＣの減少の頻度が多いことと、外部充電の頻度が多いこととの一方または両方がある場合に、第１閾値ＳＯＣ１を上限ＳＯＣ側に近づけることができる。これにより、パラレルモードでのエンジンの運転機会を多くできる。一方、運転時にＳＯＣの減少の頻度が少なく、かつ、外部充電の頻度が少ない場合に、車両の走行要求トルクが低い状態が多いと判断して、第１閾値ＳＯＣ１を第２閾値ＳＯＣ２側に近づけることもできる。これによりＥＶモードに移行する機会が増える。

図１４は、実施形態の別例において、エンジン回転数に対してエンジン１２の動作線上の熱効率ηｅを表す動作線上効率線Ｌと、パラレルモードでのエンジン駆動範囲とを示す図である。図１５は、実施形態の別例において、ＳＯＣに対するエンジン１２の熱効率ηｅの下限である熱効率下限η_e__limの関係を示す図である。

図１４、図１５に示す別例では、パラレルモード選択域を決定するために、システム効率ではなく、エンジン１２の熱効率ηｅを、エンジン１２の熱効率を用いて定義される効率として用いている。上記の図２を用いて説明したように、パラレルモードにおいてエンジン動作線ａ２は、エンジン回転数に対して最も熱効率ηｅが高くなる点を通るように設定される。図１４で熱効率ηｅが最大効率である上限値η_e__maxとなる点Ｇは、図２の点ｂｐに対応する。これにより、パラレルモードにおいてエンジン１２を動作させるエンジン回転数範囲は、熱効率ηｅにより規定することが合理的であることが分かる。具体的には、熱効率ηｅの下限を熱効率下限η_e__limとした場合に、パラレルモードにおいてエンジン１２を動作させる回転数範囲を、熱効率下限η_e__lim以上の効率に対応する回転数範囲（エンジン駆動範囲）とする。

図１５に示すように、熱効率下限η_e#limとＳＯＣとの関係が、ＳＯＣが小さくなるのに従って熱効率下限が低くなるように予め設定され、メインコントローラ２６の記憶部にこの関係が記憶される。図１５に示す関係では、熱効率下限η_e__limがＳＯＣの増大にしたがって直線的に増加する。メインコントローラ２６は、ＳＯＣが予め設定された第１閾値ＳＯＣ１ａ以上の場合に、熱効率下限η_e#limを熱効率の最大効率である上限値η_e__max以上とし、エンジン１２の運転を禁止する。このときには、走行モードはＥＶモードに選択され、車両が第２ＭＧ１４の駆動力で駆動される。

図１５に示すように、熱効率下限η_e__limには、パラレルモードにおける熱効率の下限値η_e__minが設定されている。メインコントローラ２６は、ＳＯＣ及び熱効率下限η_e__limの関係と、検出されたＳＯＣとから熱効率下限η_e__limを算出する。そして、メインコントローラ２６は、検出されたＳＯＣが予め設定された第２閾値ＳＯＣ２ａを下回ることにより、算出された熱効率下限η_e__limが予め設定された下限値η_e__minを下回る場合には、走行モードをシリーズモードに切り換える。これにより、燃費効率が高いシリーズモードで車両を走行させることができる。このとき、下限値η_e__minは、エンジン１２の熱効率の上限値η_e__max、及び第１ＭＧ２０の発電効率η_MGの積の最大値（最大発電効率）と等しくなるように設定することが好ましい。この好ましい構成によれば、シリーズモードの方が、パラレルモードより高効率となることが補償される。

図１５では、検出されたＳＯＣが第２閾値ＳＯＣ２ａと一致した場合を示している。この場合には、図１５の熱効率下限η_e__limとＳＯＣとの関係を表す線である熱効率下限線上の第２閾値ＳＯＣ２ａに対応する点Ｅ１ａから、現在の熱効率下限η_e__limが設定される。図１５では熱効率下限線をη_e__lim線と示している（図１６も同様である）。この場合には、熱効率下限η_e__limは下限値η_e__minとなり、パラレルモードの選択域が最大となる。このときには、図１４で、熱効率下限η_e#limがＤ１ａとなり、パラレルモードにおけるエンジン駆動範囲が図１４に矢印γ１で示す範囲となり、広がっている。図１５の熱効率下限線は、下限値η_e__min及び上限値η_e__maxを結ぶ直線の線分が、下限値η_e__minの下側、及び最大効率である上限値η_e__maxの上側に直線状に延長されるように伸びている。

一方、図１５で、検出されたＳＯＣが第２閾値ＳＯＣ２ａより大きくなると、図１５の熱効率下限線上で、ＳＯＣに対応する熱効率下限η_e__limが下限値η_e__minより大きくなる。この場合には、図１４において、熱効率下限η_e__limが、一点鎖線Ｄ２ａとなる。このとき、パラレルモード選択域のエンジン回転数範囲は、図１４に矢印γ２で示す範囲となり、最大のパラレルモードの選択域のエンジン回転数範囲（矢印γ１範囲）より狭くなる。これにより、矢印γ２で示す選択域では、パラレルモードが選択される機会が少なくなる。一方、この場合にはパラレルモードにおけるエンジン駆動範囲が、熱効率η_eが高くなる回転数範囲のみとなるので、パラレルモードにおける燃費の向上を図れる。

図１６は、実施形態の別例において、ＳＯＣに対する熱効率下限η_e__limと熱効率ηｅとの関係を示す図である。図１６に示すように、ＥＶモード、シリーズモード、及びパラレルモードの選択域が設定される。図１６の砂地部分は、熱効率下限線とＳＯＣ及び上限値η_e__maxと、上限ＳＯＣとの関係から設定される第１ＥＶモード選択域である。図１６のグレー部分は、熱効率下限線、熱効率η_e、ＳＯＣ及び第２閾値ＳＯＣ２ａと、上限ＳＯＣとの関係から設定される第２ＥＶモード選択域である。

図１６の斜線部は、熱効率下限線とＳＯＣ及び下限値η_e__minとの関係から設定される第１シリーズモード選択域である。図１６の斜格子部は、ＳＯＣと、予め設定され第２閾値ＳＯＣ２ａより低い下限ＳＯＣとの関係から設定される第２シリーズモード選択域である。そして、図１６の台形状の白抜き部が、パラレルモードにおける選択域である。図１６に示したＥＶモード、シリーズモード、及びパラレルモードの選択域は１例であり、これに限定されるものではない。

図１７は、実施形態の別例において、走行モードの選択方法を示すフローチャートである。図１７のＳ３０では、熱効率下限η_e__lim及び熱効率η_eが算出される。熱効率η_eは、予め設定された動作線上効率線Ｌ（図１４）とエンジン回転数とから算出される。Ｓ３２では、熱効率下限η_e__limが上限値η_e__maxを上回るか否かが判定され、その判定結果がＹＥＳであればＳ３４でＥＶモードが選択される。このときに選択されるＥＶモードは、第１ＥＶモード選択域に対応する。

Ｓ３２の判定結果がＮＯであればＳ３６に移行する。Ｓ３６では、熱効率η_eが熱効率下限線（η_e__lim線）より低く、かつ、ＳＯＣが第２閾値ＳＯＣ２ａ以上か否かが判定される。Ｓ３６の判定結果がＹＥＳであればＳ３４でシリーズモードが選択される。このときに選択されるＥＶモードは、第２ＥＶモード選択域に対応する。

Ｓ３６の判定結果がＮＯであればＳ３８で熱効率下限η_e__limが下限値η_e__minを下回るか否かが判定され、その判定結果がＹＥＳであればＳ４０でシリーズモードが選択される。このときに選択されるシリーズモードは、第１シリーズモード選択域に対応する。

Ｓ３８の判定結果がＮＯであればＳ４２に移行する。Ｓ４２では、ＳＯＣが下限ＳＯＣ以下か否かが判定され、その判定結果がＹＥＳであればＳ４０でシリーズモードが選択される。このときに選択されるシリーズモードは、第２シリーズモード選択域に対応する。

Ｓ４２の判定結果がＮＯであればＳ４４でパラレルモードが選択される。Ｓ３４，Ｓ４０，Ｓ４４でモードの選択が終了した場合には、再度Ｓ３０に戻ってＳ３０からＳ４４の処理が繰り返される。

上記の構成の場合も、図１から図１１の構成と同様に、パラレルモードでは、エンジン回転数に対し効率のよい最高効率の動作点でエンジン１２が運転される。また、バッテリ１６のＳＯＣが低くなるほど、パラレルモードにおいてエンジン１２を動作させる回転数範囲が、エンジン１２の熱効率の下限が低くなる方向で広がる。これにより、ＳＯＣに余裕がある場合には、熱効率が高くなる回転数範囲のみとなるように、パラレルモードにおけるエンジン１２の運転可能な回転数範囲が狭くなり、燃費が向上する。また、ＳＯＣが低下する場合には、熱効率が低下する方向であってもエンジン１２の運転可能な回転数範囲が広がることにより、バッテリ１６の充電量を確保できる。このときには、パラレルモードからＥＶモードへの切換が生じにくくなる。また、パラレルモードでの運転における燃費を向上できることで、効率の悪い運転状態を少なくできる。したがって、バッテリ１６の充電量を確保しつつ、走行時における燃費向上を図れる。

さらに、ＳＯＣが高い場合には、充電要求が低いので、パラレルモードにおけるエンジン１２の回転数についての駆動範囲を狭くすることにより、ＥＶモードがより多くの機会で選択されやすい。

また、本例の構成によれば、図１から図１１の構成のようにシステム効率を用いる場合と異なり、発電効率及び走行要求トルクを求める必要がないので、計算を簡略化できる。一方、図１から図１１の構成で制御する方が、本例の構成で制御する場合より車両の効率を高く維持できる可能性がある。本例において、その他の構成及び作用は、図１から図１１の構成と同様である。

図１８は、実施形態の別例において、図１２に対応する図であり、図１９は、実施形態の別例において、図１３に対応する図である。図１８、図１９に示す別例の２例のように、ＳＯＣと熱効率下限η_e__limとの関係を表す熱効率下限線は、図１５のように直線状のものに限定せず、図１８のように折れ曲がった特性を有する線としてもよい。また、熱効率下限線は、図１９のように曲線状の特性を有する線としてもよい。この場合には、例えば図１２、図１３で、ＳＯＣとシステム効率下限の関係を、ＳＯＣと熱効率下限の関係に置き換えたものと同様である。図１８の熱効率下限線を用いる場合には、第１閾値ＳＯＣ１ａから上限ＳＯＣ付近まで高い熱効率のパラレルモードで運転して、熱効率η_eをパラレルモードにおける最大効率付近に維持することもできる。また、図１９の熱効率下限線を用いる場合には、第２閾値ＳＯＣ２ａから第１閾値ＳＯＣ１ａの近くまで熱効率下限を低く維持する。これにより、パラレルモード選択域を広くできるので、エンジン運転機会を増やすことができるので、パワーモード運転を行いやすい。

メインコントローラ２６は、第１閾値ＳＯＣ１ａを固定値とするのではなく、運転者の選択に応じて、上限ＳＯＣと第２閾値ＳＯＣ２ａとの間で変更可能とする構成としてもよい。例えば、ハイブリッド車両の運転者が、操作部によりパワーモード運転を指示した場合に、図１９の熱効率下限線を用い、パワーモード運転の指示がない場合に図１５の熱効率下限線を用いて通常運転を行う構成としてもよい。

一方、ハイブリッド車両の運転者が操作部によりＥＶ優先モードを指示した場合に、運転で使用する熱効率下限線を、図１５の熱効率下限線から、第１閾値ＳＯＣ１ａを第２閾値ＳＯＣ２ａに近づけた熱効率下限線に変更する構成としてもよい。この場合には、ＳＯＣの変化でＥＶモードに移行する機会が増える。

また、実施形態の別例として、メインコントローラ２６は、第１閾値ＳＯＣ１ａを車両の運転状況の履歴に応じて変更可能とすることによって、第１閾値ＳＯＣ１ａを変更可能としてもよい。例えば、車両がプラグイン型ハイブリッド車両である場合に、運転時のＳＯＣの履歴と、外部充電の頻度の履歴とがメインコントローラ２６で記憶されてもよい。メインコントローラ２６は、その履歴から第１閾値ＳＯＣ１ａを変化させる。例えば、運転時にＳＯＣの減少の頻度が多いことと、外部充電の頻度が多いこととの一方または両方がある場合に、第１閾値ＳＯＣ１ａを上限ＳＯＣ側に近づけることができる。一方、運転時にＳＯＣの減少の頻度が少なく、かつ、外部充電の頻度が少ない場合に、車両の走行要求トルクが低い状態が多いと判断して、第１閾値ＳＯＣ１ａを第２閾値ＳＯＣ２ａ側に近づけることもできる。

図２０は、実施形態の別例において、車速及び車両要求駆動力の関係で、低速段及び高速段についてのパラレルモード選択域を示す図である。本例の構成では、上記の図１から図１１の構成において、変速時の衝撃を低減するとともに、変速機２４の変速段を切り換える場合における燃費向上を図ることを目的とする。図２０の構成において、メインコントローラ２６以外のハイブリッド車両及び制御システムの構成は、図１の構成と同様である。

具体的には、エンジン１２の出力軸と駆動輪３２との間の動力伝達部に変速機２４を持つ構成では、車速の変化に応じて変速機２４の変速段を変えることが、車両の走行をスムーズにする面から好ましい。この場合において、変速機２４の変速段を切り換える場合にエンジン１２の出力軸と駆動輪３２とがクラッチ２２を介して接続されていると、変速時の急劇な加減速感が衝撃、すなわち変速ショックとして車両の乗員に伝わる。図２０の構成の場合には、この変速ショックを低減するために、メインコントローラ２６は、１つの変速段におけるパラレルモードでの走行中において、別の変速段に切り換える際にクラッチ２２を開放し、ＥＶモードまたはシリーズモードに切り換える。そして、メインコントローラ２６は、その切り換えの終了後に、変速機２４を上記の別の変速段に切り替え、その後、クラッチ２２を接続して別の変速段に対応するパラレルモードに切り替える。

このように構成するために、メインコントローラ２６は、車速及び車両要求駆動力について、低速段及び高速段とそれらに対応するパラレルモード選択域との関係を、図２０に示すように設定する。具体的には、メインコントローラ２６は、車速と車両の要求駆動力との関係において、第１領域と第２領域とを設定する。

第１領域は、車速と車両の要求駆動力との関係において、低速段においてパラレルモードが選択される領域の最大領域である。第１領域は、低速段の高効率のエンジン動作線Ｈ１と、低速段に対応しシステム効率が下限値η_e__minとなるシステム下限を表す線とで囲まれる領域であり、図２０においてパラレルモード選択域１と示す領域である。

第２領域は、車速と車両の要求駆動力との関係において、高速段においてパラレルモードが選択される領域の最大領域である。第２領域は、高速段の高効率のエンジン動作線Ｈ２と、高速段に対応しシステム効率が下限値η_e__minとなるシステム下限を表す線とで囲まれる領域であり、図２０においてパラレルモード選択域２と示す領域である。第１領域と第２領域とは交わることなく離れている。

メインコントローラ２６は、車両要求駆動力と車速とから算出される車両の動作点が第１領域（パラレルモード選択域１）にある場合には、変速機２４の変速段を低速段とし、かつ、パラレルモードを選択して車両を走行させる。また、メインコントローラ２６は、車両要求駆動力と車速とから算出される車両の動作点が第２領域（パラレルモード選択域２）にある場合には、変速機２４の変速段を高速段とし、かつ、パラレルモードを選択して車両を走行させる。

一方、メインコントローラ２６は、算出された車両の動作点が、第１領域及び第２領域から離れた領域にある場合に、ＥＶモードまたはシリーズモードを選択して車両を走行させる。このとき、ＥＶモード及びシリーズモードの選択は、例えば図１２で示したように、検出されたＳＯＣ及び算出されたシステム効率η_Sを用いて選択される。例えばＳＯＣが低く、充電要求が高い場合にはシリーズモードを選択する。

このとき、１つの変速段のパラレルモードでの走行中において、運転者が変速レバーを操作して別の変速段に操作することを指示する場合がある。この場合には、メインコントローラ２６は、クラッチ２２を開放することと略同期して、変速前のエンジンからの発生トルクと同じトルクを第２ＭＧ１４に発生させて、走行モードをＥＶモードまたはシリーズモードに切り換える。その後に、メインコントローラ２６は、エンジン１２に結合された第１ＭＧ２０を用いて、次の変速段である高速段に合うようにエンジン回転数を調整する。このとき、高速段側へのシフトアップの場合には、エンジン回転数を低下させ、低速段側へのシフトダウンの場合には、エンジン回転数を増大させる。このようにエンジン１２の回転同期を行った後、変速を完了させ、ＥＶモードまたはシリーズモードを終了して、クラッチ２２を接続してパラレルモードに復帰させる。

以上の動作において、ＥＶモードまたはシリーズモードは、変速後に必ずしも速やかに終了させる必要はなく、車両の運転状態に応じてパラレルモードが選択されるまでＥＶモードまたはシリーズモードを続けてもよい。本例の構成でも、図１から図１１の構成と同様に、パラレルモードにおける運転を、システム効率が下限値η_e__min以上となる高い効率の走行に限定できる。また、ＳＯＣが高くなるにしたがって、パラレルモードにおけるシステム効率をより高いものに限定できる。このため、パラレルモードでの運転における燃費を向上でき、かつ、バッテリ１６の充電量を確保できる。パラレルモードでの燃費を向上できることで、効率の悪い運転状態を少なくできる。また、変速の際にパラレルモードから別の変速段に対応するパラレルモードに移行するまでにＥＶモードまたはシリーズモードとするので、変速ショックを低減できる。これにより、変速ショックの低減と、効率向上とを図れる。その他の構成及び作用は、図１から図１１の構成と同様である。

また、変速機２４が、車両の前進用の変速段について低速段及び高速段の２段のみを含むので、変速機２４の小型化と低コスト化とを図れる。なお、変速機の前進用の変速段は２段に限定するものではなく、３段以上としてもよい。また、図１から図１９の各例の構成において、変速機２４は前進用の変速段として１段のみを持つ構成としてもよい。

１０ 制御システム、１２ エンジン、１４ 第２モータジェネレータ（第２ＭＧ）、１６ バッテリ、１８ 増速歯車機構、２０ 第１モータジェネレータ（第１ＭＧ）、２１ 動力伝達部、２２ クラッチ、２３ 差動歯車機構、２４ 変速機、２６ メインコントローラ、２８ ＰＣＵ、３０ ＥＣＵ、３２ 駆動軸。

Claims (14)

1. エンジンと、
   前記エンジンにより駆動される発電機と、
   前記発電機から電力を供給されて充電されるバッテリと、
   前記バッテリから供給される電力で車両の駆動輪を駆動する駆動モータと、
   前記エンジン及び前記駆動輪の間の動力伝達を断接するクラッチと、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、走行モードとして、
   前記クラッチを開放するとともに前記エンジンの駆動を停止し、前記バッテリから供給された電力により前記駆動モータを駆動して前記駆動輪を駆動するＥＶモードと、
   前記クラッチを開放するとともに前記エンジンにより前記発電機を駆動して発電した電力により前記駆動モータを駆動して前記駆動輪を駆動するシリーズモードと、
   前記クラッチを接続して前記エンジンの駆動により前記駆動輪を駆動するパラレルモードと、を切り換えて車両を走行させるハイブリッド車両の制御システムであって、
   前記制御装置は、前記パラレルモードが選択された場合に、車速に対応するエンジン回転数に対し最高効率または高効率領域の動作点で前記エンジンを運転させ、かつ、前記バッテリの設定された満充電量に対する充電割合であるＳＯＣが低くなるほど前記パラレルモードにおいて前記エンジンを動作させる回転数範囲を、前記エンジンの熱効率を用いて定義される効率の下限が低くなる方向で広くすることにより、前記パラレルモードの選択条件を変更する、ハイブリッド車両の制御システム。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
   前記制御装置は、エンジン出力に対する車両走行要求出力の割合をαとし、前記エンジンの熱効率をηｅとし、前記発電機の発電効率をη_MGとして、前記エンジンの熱効率ηｅを用いて定義される効率である、前記パラレルモードにおけるシステム効率η_Sを、
   ηｅ×｛α＋（１−α）×η_MG｝と定義し、
   前記システム効率η_Sの下限をシステム効率下限η_S__limとした場合に、
   前記パラレルモードにおいて前記エンジンを動作させる回転数範囲を、前記システム効率下限η_S__lim以上の効率に対応する回転数範囲とし、かつ、ＳＯＣが小さくなるのにしたがって前記システム効率下限η_S__limが低くなるように、ＳＯＣに対して前記システム効率下限η_S__limを変化させることにより、前記パラレルモードにおける前記エンジンの運転可能な回転数範囲を広くする、ハイブリッド車両の制御システム。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
   前記制御装置は、ＳＯＣが予め設定された第１閾値ＳＯＣ１以上の場合には、前記システム効率下限η_S__limを前記システム効率η_Sの予め設定された上限値η_S__max以上とし、前記エンジンの運転を禁止する、ハイブリッド車両の制御システム。
4. 請求項２に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
   前記制御装置は、ＳＯＣと前記システム効率下限η_S__limとの関係を予め設定し、前記関係及びＳＯＣから算出された前記システム効率下限η_S__limが予め設定された下限値η_S__minを下回る場合には、前記走行モードを前記シリーズモードに切り換える、ハイブリッド車両の制御システム。
5. 請求項３に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第１閾値ＳＯＣ１を運転者の選択に応じて変更可能とする、ハイブリッド車両の制御システム。
6. 請求項３に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第１閾値ＳＯＣ１を車両の運転状況の履歴に応じて変更可能とする、ハイブリッド車両の制御システム。
7. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
   前記制御装置は、
   前記エンジンの熱効率を用いて定義される効率である前記エンジンの熱効率の下限を熱効率下限η_e__limとした場合に、
   前記パラレルモードにおいて前記エンジンを動作させる回転数範囲を、前記熱効率下限η_e__lim以上の効率に対応する回転数範囲とし、かつ、ＳＯＣが小さくなるのにしたがって前記熱効率下限η_e__limが低くなるように、ＳＯＣに対して前記熱効率下限η_e__limを変化させることにより、前記パラレルモードにおける前記エンジンの運転可能な回転数範囲を広くする、ハイブリッド車両の制御システム。
8. 請求項７に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
   前記制御装置は、ＳＯＣが予め設定された第１閾値ＳＯＣ１ａ以上の場合には、前記熱効率下限η_e__limを前記熱効率の予め設定された上限値η_e__max以上とし、前記エンジンの運転を禁止する、ハイブリッド車両の制御システム。
9. 請求項７に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
   前記制御装置は、ＳＯＣと前記熱効率下限η_e__limとの関係を予め設定し、前記関係及びＳＯＣから算出された前記熱効率下限η_e__limが予め設定された下限値η_e__minを下回る場合には、前記走行モードを前記シリーズモードに切り換える、ハイブリッド車両の制御システム。
10. 請求項８に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第１閾値ＳＯＣ１ａを運転者の選択に応じて変更可能とする、ハイブリッド車両の制御システム。
11. 請求項８に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
    前記制御装置は、前記第１閾値ＳＯＣ１ａを車両の運転状況の履歴に応じて変更可能とする、ハイブリッド車両の制御システム。
12. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
    前記エンジンの出力軸と前記駆動輪との間の動力伝達部に配置され、複数の変速段として前進用の低速段及び高速段を含む変速機を備え、
    前記制御装置は、１つの前記変速段における前記パラレルモードでの走行中において、別の前記変速段に切り換える際に、前記クラッチを開放し、前記ＥＶモードまたは前記シリーズモードに切り換えた後、前記変速機を別の前記変速段に切り換え、その後、前記クラッチを接続して別の前記変速段に対応する前記パラレルモードに切り換える、ハイブリッド車両の制御システム。
13. 請求項１２に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
    車速と車両の駆動力との関係において、前記低速段において前記パラレルモードが選択される領域の最大領域である第１領域と、前記第１領域から離れた領域であり、前記高速段において前記パラレルモードが選択される領域の最大領域である第２領域とが設定され、前記第１領域及び前記第２領域から離れた領域で前記ＥＶモードまたは前記シリーズモードが選択される、ハイブリッド車両の制御システム。
14. 請求項１２または請求項１３に記載のハイブリッド車両の制御システムにおいて、
    前記複数の変速段は、前進用の前記変速段について、前記低速段及び前記高速段の２段のみを含む、ハイブリッド車両の制御システム。

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