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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022187393
(43)【公開日】2022-12-19
(54)【発明の名称】車両コントローラ
(51)【国際特許分類】
B60W 10/26 20060101AFI20221212BHJP
B60K 6/445 20071001ALI20221212BHJP
B60W 20/12 20160101ALI20221212BHJP
B60W 20/13 20160101ALI20221212BHJP
B60L 15/20 20060101ALI20221212BHJP
B60L 50/16 20190101ALI20221212BHJP
B60L 50/60 20190101ALI20221212BHJP
B60L 58/12 20190101ALI20221212BHJP
B60H 1/22 20060101ALI20221212BHJP
B60L 9/18 20060101ALN20221212BHJP
【ＦＩ】
B60W10/26 900
B60K6/445 ZHV
B60W20/12
B60W20/13
B60L15/20 S
B60L50/16
B60L50/60
B60L58/12
B60H1/22 671
B60L9/18 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021095410
(22)【出願日】2021-06-07
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】星野 優
【テーマコード（参考）】
3D202
3L211
5H125
【Ｆターム（参考）】
3D202AA03
3D202BB00
3D202BB21
3D202CC59
3D202DD44
3D202DD45
3D202DD50
3D202EE00
3L211AA10
3L211BA32
3L211EA86
3L211FA10
3L211FA22
3L211FB05
3L211FB08
3L211GA93
5H125AA01
5H125AC08
5H125AC12
5H125BA04
5H125BB00
5H125BC05
5H125BC08
5H125BD17
5H125CA02
5H125CA18
5H125CD09
5H125EE27
5H125EE51
(57)【要約】
【課題】ハイブリッド車両において、メインバッテリの劣化を抑制しつつ、エネルギ効率をより向上できる車両コントローラを提供する。
【解決手段】車両コントローラ５０は、メインバッテリ１２と、エンジン１４と、回転電機ユニット１３と、空調装置３２と、を備えるハイブリッド車両を制御する。前記車両コントローラ５０は、前記空調装置３２が暖房運転する場合に、前記バッテリ１２の入力電力許容値ＷＩｍａｘの範囲内で前記メインバッテリ１２を充電するように、前記エンジン１４および前記回転電機ユニット１３を駆動して発電させており、前記車両コントローラ５０は、前記暖房運転の実行中、前記車両１０の今後の電力需要を電力需要推定値Ｗ＊として推定し、前記電力需要推定値Ｗ＊に応じて前記入力電力許容値ＷＩｍａｘを一時的に補正する。
【選択図】図１
【解決手段】車両コントローラ５０は、メインバッテリ１２と、エンジン１４と、回転電機ユニット１３と、空調装置３２と、を備えるハイブリッド車両を制御する。前記車両コントローラ５０は、前記空調装置３２が暖房運転する場合に、前記バッテリ１２の入力電力許容値ＷＩｍａｘの範囲内で前記メインバッテリ１２を充電するように、前記エンジン１４および前記回転電機ユニット１３を駆動して発電させており、前記車両コントローラ５０は、前記暖房運転の実行中、前記車両１０の今後の電力需要を電力需要推定値Ｗ＊として推定し、前記電力需要推定値Ｗ＊に応じて前記入力電力許容値ＷＩｍａｘを一時的に補正する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力を充放電可能なメインバッテリと、
エンジンと、
１以上の回転電機を有し、前記メインバッテリからの電力供給で走行用動力を出力するとともに、前記エンジンからの動力供給で発電して前記メインバッテリを充電する回転電機ユニットと、
前記エンジンの排熱を暖房用熱源の一つとする空調装置と、
を備えるハイブリッド車両を制御する車両コントローラであって、
前記車両コントローラは、前記空調装置が暖房運転する場合に、前記バッテリの入力電力許容値の範囲内で前記メインバッテリを充電するように、前記エンジンおよび前記回転電機ユニットを駆動して発電させ、
前記車両コントローラは、前記暖房運転の実行中、前記車両の今後の電力需要を電力需要推定値として推定し、前記電力需要推定値に応じて前記入力電力許容値を一時的に補正する、
ことを特徴とする車両コントローラ。
エンジンと、
１以上の回転電機を有し、前記メインバッテリからの電力供給で走行用動力を出力するとともに、前記エンジンからの動力供給で発電して前記メインバッテリを充電する回転電機ユニットと、
前記エンジンの排熱を暖房用熱源の一つとする空調装置と、
を備えるハイブリッド車両を制御する車両コントローラであって、
前記車両コントローラは、前記空調装置が暖房運転する場合に、前記バッテリの入力電力許容値の範囲内で前記メインバッテリを充電するように、前記エンジンおよび前記回転電機ユニットを駆動して発電させ、
前記車両コントローラは、前記暖房運転の実行中、前記車両の今後の電力需要を電力需要推定値として推定し、前記電力需要推定値に応じて前記入力電力許容値を一時的に補正する、
ことを特徴とする車両コントローラ。
【請求項2】
請求項１に記載の車両コントローラであって、
前記車両コントローラは、前記暖房運転の実行中、前記入力電力許容値を、一時的に、補正量分だけ引き上げて補正しており、
前記補正量は、現在から一定期間経過するまでの電力需要推定値の平均値である電力需要平均値より小さい値である、
ことを特徴とする車両コントローラ。
前記車両コントローラは、前記暖房運転の実行中、前記入力電力許容値を、一時的に、補正量分だけ引き上げて補正しており、
前記補正量は、現在から一定期間経過するまでの電力需要推定値の平均値である電力需要平均値より小さい値である、
ことを特徴とする車両コントローラ。
【請求項3】
請求項１または２に記載の車両コントローラであって、
前記車両コントローラは、前記車両の今後の走行ルートを推定走行ルートとして推定し、前記推定走行ルートに基づいて、前記電力需要推定値を予測する、ことを特徴とする車両コントローラ。
前記車両コントローラは、前記車両の今後の走行ルートを推定走行ルートとして推定し、前記推定走行ルートに基づいて、前記電力需要推定値を予測する、ことを特徴とする車両コントローラ。
【請求項4】
請求項３に記載の車両コントローラであって、
前記車両コントローラは、記憶装置を有し、
前記車両コントローラは、車外のコンピュータまたは前記記憶装置に記憶された過去の走行履歴、および、ナビゲーション装置で設定された予定走行ルート、の少なくとも一つに基づいて、前記推定走行ルートを推定する、ことを特徴とする車両コントローラ。
前記車両コントローラは、記憶装置を有し、
前記車両コントローラは、車外のコンピュータまたは前記記憶装置に記憶された過去の走行履歴、および、ナビゲーション装置で設定された予定走行ルート、の少なくとも一つに基づいて、前記推定走行ルートを推定する、ことを特徴とする車両コントローラ。
【請求項5】
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両コントローラであって、
前記車両コントローラは、前記暖房運転中であっても、前記バッテリの充電率が、予め規定された充電基準値以下の場合、前記電力需要推定値の推定および前記入力電力許容値の一時的な補正を行わない、ことを含む、ことを特徴とする車両コントローラ。
前記車両コントローラは、前記暖房運転中であっても、前記バッテリの充電率が、予め規定された充電基準値以下の場合、前記電力需要推定値の推定および前記入力電力許容値の一時的な補正を行わない、ことを含む、ことを特徴とする車両コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書では、メインバッテリ、エンジン、回転電機ユニット、および、空調装置を有するハイブリッド車両を制御する車両コントローラを開示する。
【背景技術】
【0002】
従来から、車両の動力源として、エンジンと回転電機とを有するハイブリッド車両が広く知られている。かかるハイブリッド車両では、空調装置を暖房運転する際、エンジンを積極的に駆動し、エンジンの排熱を暖房の熱源として利用するとともに、エンジンの動力で回転電機に発電を実行させ、メインバッテリを充電することが提案されている。例えば、特許文献１には、エンジンの排熱を暖房の熱源として利用する技術が開示されている。特許文献１では、暖房運転が要求され、かつ、メインバッテリのＳＯＣが基準値以下の場合（すなわち充電余地がある場合）、ＳＯＣ上限値を通常時よりも大きい値であるかさ上げ上限値に引き上げたうえで、エンジンを、当該エンジンの効率を優先するモードで駆動する技術が開示されている。また、ＳＯＣがかさ上げ上限値に達するまで、エンジンの動力で発電機を駆動し、発電電力をメインバッテリに充電する。一方、メインバッテリのＳＯＣが基準値超過の場合（すなわち充電余地がない場合）、ＳＯＣ上限値を通常時の値のままとしたうえで、エンジンを、当該エンジンの効率より排熱を優先するモードで駆動する技術が開示されている。かかる技術によれば、暖房にエンジンの排熱を利用できるため、車両全体としてのエネルギ効率をある程度向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－１６６２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１では、充電余地がない場合、すなわち、ＳＯＣが、規定の基準値超過の場合には、メインバッテリに充電できる電力が制限されるため、発電機を駆動できるケースが少なくなり、エンジンの動力を有効活用できない。結果として、車両全体でのエネルギ効率を十分に向上できない。また、特許文献１では、メインバッテリに充電余地がある場合には、ＳＯＣ上限値を引き上げている。この場合、メインバッテリが、長時間、ＳＯＣが高い状態で保たれてしまい、メインバッテリの劣化を招くおそれがある。
【0005】
そこで、本明細書では、ハイブリッド車両において、メインバッテリの劣化を抑制しつつ、エネルギ効率をより向上できる車両コントローラを開示する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書で開示する車両コントローラは、電力を充放電可能なメインバッテリと、エンジンと、１以上の回転電機を有し、前記メインバッテリからの電力供給で走行用動力を出力するとともに、前記エンジンからの動力供給で発電して前記メインバッテリを充電する回転電機ユニットと、前記エンジンの排熱を暖房用熱源の一つとする空調装置と、を備えるハイブリッド車両を制御する車両コントローラであって、前記車両コントローラは、前記空調装置が暖房運転する場合に、前記バッテリの入力電力許容値の範囲内で前記メインバッテリを充電するように、前記エンジンおよび前記回転電機ユニットを駆動して発電させ、前記車両コントローラは、前記暖房運転の実行中、前記車両の今後の電力需要を電力需要推定値として推定し、前記電力需要推定値に応じて前記入力電力許容値を一時的に補正する、ことを特徴とする。
【0007】
電力需要推定値に応じて入力電力許容値を補正することで、バッテリの充電率が高い場合でも、入力電力許容値を比較的高く保つことができる。その結果、充電率が高い場合でも、エンジンの動力を、充電に、エンジンの排熱を暖房に、それぞれ利用することができ、車両のエネルギ効率を向上できる。
【0008】
この場合、前記車両コントローラは、前記暖房運転の実行中、前記入力電力許容値を、一時的に、補正量分だけ引き上げて補正しており、前記補正量は、現在から一定期間経過するまでの電力需要推定値の平均値である電力需要平均値より小さい値であってもよい。
【0009】
補正量を、電力需要平均値より小さい値とすることで、引き上げた分の電力は、将来の電力需要で相殺される。その結果、充電率が過度に高くなることを防止できる。
【0010】
また、前記車両コントローラは、前記車両の今後の走行ルートを推定走行ルートとして推定し、前記推定走行ルートに基づいて、前記電力需要推定値を推定してもよい。
【0011】
推定走行ルートに基づいて電力需要推定値を推定することで、電力需要推定値の推定精度を向上できる。
【0012】
また、前記車両コントローラは、記憶装置を有し、前記車両コントローラは、車外のコンピュータまたは前記記憶装置に記憶された過去の走行履歴、および、ナビゲーション装置で設定された予定走行ルート、の少なくとも一つに基づいて、前記推定走行ルートを推定してもよい。
【0013】
かかる構成とすることで、推定走行ルートの推定精度を向上できる。
【0014】
また、前記車両コントローラは、前記暖房運転中であっても、前記バッテリの充電率が、予め規定された充電基準値未満の場合、前記電力需要推定値の推定および前記入力電力許容値の一時的な補正を行わない、ことを含んでもよい。
【0015】
かかる構成とすることで、充電率が充電率基準値未満の場合には、電力需要の推定が行われないため、演算リソースを有効活用できる。
【発明の効果】
【0016】
本明細書で開示する車両コントローラによれば、車両全体のエネルギ効率をより向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】車両コントローラ５０が搭載されたハイブリッド車両１０の構成を示す図である。
【図2】力電力許容値マップの一例を示す図である。
【図3】推定された電力需要推定値の一例を示すグラフである。
【図4】補正量マップの一例を示す図である。
【図5】補正後の入力電力許容値の一例を示す図である。
【図6】エンジン回転数マップの一例を示す図である。
【図7】エンジン動作マップの一例を示す図である。
【図8】暖房補助充電処理の流れを示すフローチャートである。
【図9】他の例の暖房補助充電処理の流れを示すフローチャートである。
【図10】充電率基準値を示す図である。
【図11】総パワーに基づいて動力源の動作点を設定する場合の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、車両コントローラ５０の構成について図面を参照して説明する。図１は、車両コントローラ５０が搭載されたハイブリッド車両１０の構成を示す図である。なお、図１において、破線は電気的な接続を、二重線は動力を伝達するための機械的な接続を、それぞれ示している。
【0019】
ハイブリッド車両１０は、動力源として、二つの回転電機ＭＧ１，ＭＧ２と一つのエンジン１４とを備えている。エンジン１４および回転電機ＭＧ１，ＭＧ２は、遊星歯車等からなる動力分割機構１６に接続されている。遊星歯車は、エンジン１４の動力を、駆動輪２０と第一回転電機ＭＧ１とに分割して伝達する。回転電機ユニット１３は、第一回転電機ＭＧ１および第二回転電機ＭＧ２を有する。二つの回転電機ＭＧ１，ＭＧ２は、いずれも、電動機として機能するとともに発電機としても機能する。第二回転電機ＭＧ２の出力軸は、トランスミッション１８を介して駆動輪２０に連結されている。第二回転電機ＭＧ２は、主に、電動機として機能するもので、車両走行時には、駆動輪２０に駆動トルクを供給する。また、第二回転電機ＭＧ２は、車両制動時には、制動力により発電する発電機としても機能する。第一回転電機ＭＧ１は、主に、発電機として機能するもので、動力分割機構１６に連結されており、エンジン１４の余剰動力を受けて、発電する。また、第一回転電機ＭＧ１は、エンジン１４を始動させるスタータモータとしても機能する。
【0020】
インバータ２４は、直流電力を交流電力に、また、交流電力を直流電力に変換する。具体的には、インバータ２４は、後述するメインバッテリ１２から供給された直流電力を交流電力に変換して、電動機として駆動する第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２に出力する。また、インバータ２４は、発電機として駆動する第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２で発電された交流電力を直流電力に変換してメインバッテリ１２に供給する。なお、インバータ２４とメインバッテリ１２との間には、電力を、昇圧または降圧させる変圧器が設けられてもよい。
【0021】
メインバッテリ１２は、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための電力を供給するとともに、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２で発電された電力を蓄電する二次電池である。このメインバッテリ１２には、当該メインバッテリ１２の端子間電圧値および電流値を計測する電圧センサ４６および電流センサ４８が設けられている。後述する車両コントローラ５０は、検知された電圧値および電流値に基づいて、メインバッテリ１２のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する。ここで、ＳＯＣとは、メインバッテリ１２の満充電容量に対する現在の充電容量の比率に１００％を乗じた値（％）である。以下では、このＳＯＣを、「充電率Ｃ」と呼ぶ。
【0022】
補機バッテリ２８は、メインバッテリ１２よりも出力電圧が低いバッテリである。補機バッテリ２８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介してメインバッテリ１２と接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、メインバッテリ１２の電力を降圧して補機バッテリ２８に出力する。補機バッテリ２８の電力は、低電圧で駆動される装置である各種の補機３０やナビゲーション装置３１、エアコン３４、後述するポンプ４２等に供給される。
【0023】
空調装置３２は、エアコン３４と排熱ヒータ３６とを有している。エアコン３４は、車室に冷気および暖気を供給することで、車室を冷房または暖房する。このエアコン３４の構成は、従来からよく知られているため、ここでの詳説は省略する。排熱ヒータ３６は、エンジン１４の排熱を車室に送ることで、車室を暖房する。この排熱ヒータ３６は、ヒータコア４０、循環流路３８、ポンプ４２、および、ブロア４４を有する。循環流路３８は、エンジン１４の冷却水が循環して流れる流路である。ポンプ４２は、この冷却水を圧送する。ヒータコア４０は、循環流路３８の途中に設けられており、冷却水と熱交換する。ブロア４４は、ヒータコア４０により冷却水から取り出された暖房熱を車室に供給する。
【0024】
車両コントローラ５０は、上述したエンジン１４や第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２、空調装置３２等の駆動を制御する。特に、車両コントローラ５０は、車両１０から要求されるパワーや、メインバッテリ１２の充電率Ｃ等に基づいて、エンジン１４および第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の回転数およびトルクを算出し、この算出結果に従い、エンジン１４および第一、第二回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の駆動を制御する。また、車両コントローラ５０は、ユーザからの指示に応じて、空調装置３２や補機３０等を駆動する。ここで、本明細書の車両コントローラ５０は、空調装置３２が暖房運転する際には、エンジン１４を積極的に駆動し、その動力で発電するとともに、その排熱を排熱ヒータ３６に供給する処理を行う。以下では、この処理を「暖房補助充電処理」と呼ぶ。この暖房補助充電処理の具体的な処理内容については後述する。
【0025】
車両コントローラ５０は、物理的には、プロセッサ５２とメモリ５４と通信Ｉ／Ｆ５６とを有したコンピュータである。この「コンピュータ」には、コンピュータシステムを一つの集積回路に組み込んだマイクロコントローラも含まれる。また、プロセッサ５２とは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えばＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、等）や、専用のプロセッサ（例えばＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス、等）を含むものである。
【0026】
メモリ５４は、各種プログラムやデータを記憶する。かかるメモリ５４は、例えば、半導体メモリ（例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、ソリッドステートドライブ等）および磁気ディスク（例えば、ハードディスクドライブ等）の少なくとも一つを含んでもよい。
【0027】
通信Ｉ／Ｆ５６は、車外の情報機器とデータ通信するためのインターフェースである。このデータ通信は、専用の通信回線を利用して行ってもよいし、携帯電話会社が提供する汎用的なモバイルデータ回線を利用して行ってもよい。
【0028】
以上のような車両コントローラ５０は、物理的に、単一のコンピュータでもよいし、複数のコンピュータで構成されてもよい。すなわち車両コントローラ５０は、複数のプロセッサ５２と、複数のメモリ５４と、を有してもよい。したがって、例えば、車両コントローラ５０は、メインバッテリ１２の充放電を制御するバッテリコントローラや、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の駆動制御するＭＧコントローラ、エンジン１４の駆動を制御するエンジンコントローラ、補機３０の駆動を制御する補機コントローラ、および、これら複数のコントローラを統括するメインコントローラと、を有してもよい。
【0029】
次に、この車両１０で行われる暖房補助充電処理について説明する。暖房補助充電処理は、上述した通り、空調装置３２が暖房を運転する際、エンジン１４の排熱を暖房に利用するために、エンジン１４を積極的に駆動し、当該駆動で得られた動力で第一回転電機ＭＧ１を発電させる処理である。かかる構成とすることで、暖房時におけるエネルギの収支を小さく抑えることができ、車両全体でのエネルギ効率を向上できる。しかしながら、暖房運転時においてメインバッテリ１２の充電率Ｃが高いため、メインバッテリ１２への入力電力ＷＩが制限されてしまい、エンジン１４の動力を有効利用できない場合があった。
【0030】
すなわち、通常、メインバッテリ１２は、充電率Ｃが過度に高くなると劣化が生じる。そのため、メインバッテリ１２に入力される電力の許容値（以下「入力電力許容値ＷＩｍａｘ」という）は、充電率Ｃが高いほど小さくなるように設定されている。図２は、入力電力許容値マップ６０の一例を示す図である。入力電力許容値マップ６０は、入力電力許容値ＷＩｍａｘと充電率Ｃとの相関を示すマップであり、車両コントローラ５０のメモリ５４に予め記憶されているマップである。図２において、横軸は、メインバッテリ１２の充電率Ｃを、縦軸は、入力電力許容値ＷＩｍａｘを示している。車両コントローラ５０は、現在の充電率Ｃを、この入力電力許容値マップ６０に照らし合わせ、現在の入力電力許容値ＷＩｍａｘを特定し、この入力電力許容値ＷＩｍａｘを越えない範囲で、第一回転電機ＭＧ１による発電を行う。そのため、暖房を補助する目的でエンジン１４を駆動したとしても、充電率Ｃが高い場合には、入力電力許容値ＷＩｍａｘが小さいので、第一回転電機ＭＧ１による発電ができず、エンジン１４の動力が有効に利用できない。
【0031】
なお、一部では、暖房時における充電電力を増やすために、充電率Ｃが基準値よりも低く、充電余地がある場合には、充電率Ｃの上限値（または充電の目標値）を一時的に引き上げる技術が提案されている。しかし、この技術では、充電の余地を、現在の充電率Ｃに基づいて判断しているため、現在の充電率Ｃが高く、充電余地がない場合には、エンジン１４の動力を充電に利用することができず、エネルギ効率を充分に向上できない。
【0032】
そこで、本例の車両コントローラ５０は、車両１０のエネルギ効率をより向上するために、所定の補正条件を満たす場合には、車両１０の今後一定期間の電力需要を推測し、その推測結果に応じて、入力電力許容値マップ６０における入力電力許容値ＷＩｍａｘを一時的に引き上げている。以下、これについて詳説する。
【0033】
車両コントローラ５０は、まず、所定の補正条件を満たすか否かを判断する。ここで、補正条件とは、入力電力許容値ＷＩｍａｘを補正する際の条件である。本例の場合、暖房運転中であることが補正条件となる。補正条件を満たす場合、すなわち、暖房運転中の場合、車両コントローラ５０は、現在から一定期間経過するまでの電力需要を電力需要推定値Ｗ＊として推定する。ここで、「一定期間」は、後述する図８のフローチャートの繰り返し周期Ｔ以上であれば特に限定されず、「一定期間」は、例えば、３０秒から２０分程度の時間でもよい。
【0034】
また、「電力需要」とは、車両１０全体で消費する消費電力と、車両１０全体で発電する発電電力と、の収支を意味している。車両コントローラ５０は、例えば、車両１０の今後の走行ルートを推定走行ルートとして推定し、得られた推定走行ルートに基づいて、電力需要の推定値、すなわち、電力需要推定値Ｗ＊を推定してもよい。推定走行ルートは、例えば、車両１０のナビゲーション装置に登録されている走行ルートに基づいて推定できる。そして、車両コントローラ５０は、今後走行する道路の特性（例えば、道路の勾配、曲率、および、制限速度等）から車両の走行に必要な走行パワーおよび車両１０の制動で生じる制動パワーを推定する。そして、車両コントローラ５０は、この走行パワーの出力に必要な電力から、制動パワーで得られる発電電力を減算した値を電力需要推定値Ｗ＊として算出してもよい。また、走行パワーおよび制動パワーは、道路の渋滞状況によっても大きく異なる。そのため、車両コントローラ５０は、電力需要推定値Ｗ＊の推定に、渋滞情報を活用してもよい。渋滞情報は、例えば、車外に設けられた道路交通センタから送信される。
【0035】
また、別の形態として、車両コントローラ５０は、車両１０の過去の走行履歴を車両１０のメモリ５４または車外の外部サーバ１００に記録しておき、この走行履歴に基づいて電力需要推定値Ｗ＊を推定してもよい。すなわち、通勤や通学など、一定の周期性をもって同様のルートを同様の時間に走行することがある。このような周期性をもって繰り返す走行の場合、過去の走行履歴から、将来の電力需要を推定できる。例えば、車両コントローラ５０は、直近の走行パターンと類似する過去の走行パターンを走行履歴から探索し、類似する過去の走行パターンに基づいて、推定走行ルート、ひいては、電力需要推定値Ｗ＊を推定してもよい。
【0036】
図３は、推定された電力需要推定値Ｗ＊の一例を示すグラフである。車両コントローラ５０は、今後一定期間の電力需要推定値Ｗ＊が得られれば、この電力需要推定値Ｗ＊の平均値を、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊として算出する。
【0037】
電力需要平均値Ｗａｖｅ＊が算出できれば、車両コントローラ５０は、この電力需要平均値Ｗａｖｅ＊に応じて、入力電力許容値ＷＩｍａｘを一時的に引き上げるように補正する。具体的には、車両コントローラ５０は、図４の補正量マップ６２に電力需要平均値Ｗａｖｅ＊を照らし合わせ、入力電力許容値ＷＩｍａｘの引き上げ量、すなわち補正量ΔＷを特定する。補正量マップ６２は、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊と補正量ΔＷとの相関を示すマップであり、車両コントローラ５０のメモリ５４に予め記憶されているマップである。図４に示すように、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊が大きいほど補正量ΔＷも大きくなる。車両コントローラ５０は、算出された電力需要平均値Ｗａｖｅ＊を、この補正量マップ６２に照らし合わせ、補正量ΔＷを特定する。そして、特定された補正量ΔＷ分だけ、入力電力許容値ＷＩｍａｘを引き上げる。なお、補正量ΔＷの値は、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊以下である。ΔＷ＜Ｗａｖｅ＊とすることで、引き上げ量であるΔＷ分の充電電力は、今後の電力需要で相殺される。結果として、メインバッテリ１２への入力電力が過度に高くなることを防止できる。
【0038】
図５は、補正後の入力電力許容値ＷＩｍａｘの一例を示す図である。図５において、実線のラインＬ１は、入力電力許容値ＷＩｍａｘの初期値である。また、破線のラインＬ２，Ｌ３は、補正後の入力電力許容値ＷＩｍａｘである。入力電力許容値ＷＩｍａｘは、図５においてラインＬ２で示すように、初期値のラインＬ１を、右側にシフトさせるように補正されてもよい。この場合、充電率Ｃのほぼ全ての範囲において、入力電力許容値ＷＩｍａｘが初期値に比べて大きくなる。また、別の形態として、入力電力許容値ＷＩｍａｘは、図５においてラインＬ３で示すように、その下限値が高くなるように補正してもよい。いずれにしても、車両コントローラ５０は、補正後の入力電力許容値マップ６０に、現在の充電率Ｃを照らし合わせて、入力電力許容値ＷＩｍａｘを特定する。例えば、初期値のラインＬ１をラインＬ２に補正した場合、充電率Ｃ＝Ｃ１における入力電力許容値ＷＩｍａｘは、補正前のＷ１＃から、Ｗ１に引き上げられることになる。なお、また、別の形態として、入力電力許容値マップ６０を補正するのではなく、初期値の入力電力許容値マップ６０に基づいて入力電力許容値ＷＩｍａｘを特定した後、特定された入力電力許容値ＷＩｍａｘに補正量ΔＷを加算してもよい。
【0039】
入力電力許容値ＷＩｍａｘが得られれば、続いて、車両コントローラ５０は、得られた入力電力許容値ＷＩｍａｘを、図６のエンジン回転数マップ６４に照らし合わせ、エンジン１４の回転数を特定する。エンジン回転数マップ６４は、入力電力許容値ＷＩｍａｘとエンジン回転数Ｎｅとの相関を示すマップであり、車両コントローラ５０のメモリ５４に予め記憶されているマップである。図６に示すように、入力電力許容値ＷＩｍａｘが大きいほど、エンジン回転数Ｎｅも大きくなる。図６の例において、入力電力許容値ＷＩｍａｘが、Ｗ１の場合、エンジン回転数Ｎｅは、Ｎｅ１となる。
【0040】
エンジン回転数Ｎｅが求まれば、車両コントローラ５０は、エンジン回転数Ｎｅを、図７のエンジン動作マップ６６に照らし合わせて、エンジン１４の動作点を特定する。エンジン動作マップ６６は、エンジン１４を効率よく動作させる際のエンジン回転数ＮｅとエンジントルクＴｅとの相関を示すマップであり、車両コントローラ５０のメモリ５４に予め記憶されているマップである。図７において、ラインＬｅは、エンジン１４が、効率よく動作できる動作点を繋げたラインである。車両コントローラ５０は、特定されたエンジン回転数Ｎｅを、このラインＬｅに照らし合わせて、エンジントルクＴｅを特定する。例えば、エンジン回転数Ｎｅが、Ｎｅ１の場合、エンジントルクＴｅは、Ｔｅ１となる。そして、この場合、車両コントローラ５０は、エンジン１４をトルクＴｅ１、回転数Ｎｅ１で駆動し、その動力で第一回転電機ＭＧ１を発電させるとともに、その排熱を排熱ヒータ３６に提供する。なお、エンジン１４のパワーＰｅは、Ｐｅ＝Ｎｅ×Ｔｅとなるが、このエンジンパワーＰｅで不足するパワーは、第二回転電機ＭＧ２を駆動して補う。
【0041】
次に、上述した暖房補助充電処理の流れについて、図８を参照して説明する。図８は、暖房補助充電処理の流れを示すフローチャートである。車両コントローラ５０は、図８のフローを、所定の周期Ｔで繰り返し実行する。
【0042】
図８に示すように、車両コントローラ５０は、暖房運転が実行されるまでは待機する。一方、暖房運転が実行された場合（Ｓ１０でＹｅｓ）、車両コントローラ５０は、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊を算出する（Ｓ１２）。すなわち、車両コントローラ５０は、ナビゲーション装置で設定された走行ルートや、過去の走行履歴に基づいて、現在から一定期間経過するまでの間の電力需要推定値Ｗ＊を求め、その平均値を、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊として算出する。
【0043】
続いて、車両コントローラ５０は、算出された電力需要推定値Ｗ＊に基づいて、入力電力許容値マップ６０を補正する（Ｓ１４）。すなわち、電力需要推定値Ｗ＊を補正量マップ６２に照らし合わせて、補正量ΔＷを算出し、その補正量ΔＷ分だけ、入力電力許容値ＷＩｍａｘを一時的に引き上げる。
【0044】
次に車両コントローラ５０は、現在の充電率Ｃを、補正後の入力電力許容値マップ６０に照らし合わせて、入力電力許容値ＷＩｍａｘを特定する（Ｓ１６）。車両コントローラ５０は、この入力電力許容値ＷＩｍａｘに基づいて、メインバッテリ１２の充電の可否を判断する（Ｓ１８）。この判断は、例えば、入力電力許容値ＷＩｍａｘを、予め規定された下限値と比較し、入力電力許容値ＷＩｍａｘが下限値以下の場合、充電できないと判断してもよい。すなわち、今後の電力需要が低い場合、補正量ΔＷは小さくなり、入力電力許容値ＷＩｍａｘも小さいままとなる。車両コントローラ５０は、このような場合には、充電不可と判断する。
【0045】
判断の結果、メインバッテリ１２の充電ができない場合（Ｓ１８でＮｏ）、車両コントローラ５０は、エンジン１４を駆動することなく、ステップＳ１０に戻る。一方、メインバッテリ１２の充電が可能な場合（Ｓ１８でＹｅｓ）、車両コントローラ５０は、エンジン１４を駆動し、その動力で第一回転電機ＭＧ１を駆動して発電させ、メインバッテリ１２の充電を行う（Ｓ２０）。また、ブロア４４およびポンプ４２を駆動して、エンジン１４の排熱を車室に供給する。
【0046】
以上の説明で明らかな通り、本例によれば、将来の電力需要を推定し、その電力需要に応じて、入力電力許容値ＷＩｍａｘを一時的に引き上げている。その結果、充電率Ｃが、高い場合であっても、エンジン１４の動力を利用したメインバッテリ１２の充電が可能となる。その結果、車両１０のエネルギ効率をより向上できる。
【0047】
ところで、上述した説明では、充電率Ｃの高低に関わらず、暖房運転時には、常に、電力需要推定値Ｗ＊を推定している。しかし、こうした電力需要推定値Ｗ＊の推定は、演算リソースを大量に使用する。その一方、充電率Ｃが低い領域では、入力電力許容値ＷＩｍａｘは、一時的に引き上げなくても十分に高いため、メインバッテリ１２の充電が可能となる。そこで、演算リソースをより有効に活用するために、充電率Ｃが所定の充電率基準値Ｃｄｅｆ未満の場合、電力需要の推定および入力電力許容値ＷＩｍａｘの補正を省略してもよい。すなわち、暖房運転中であり、かつ、充電率Ｃが充電率基準値Ｃｄｅｆ以上であることを、補正条件として設定してもよい。
【0048】
図９は、他の例の暖房補助充電処理の流れを示すフローチャートである。図９のフローは、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊の算出に先立って、充電率Ｃと充電率基準値Ｃｄｅｆとの比較（Ｓ１１）を行う点で、図８のフローと相違する。充電率Ｃが、充電率基準値Ｃｄｅｆ以上の場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、車両コントローラ５０は、ステップＳ１２に進み、図８のフローと同様の処理を進める。一方、充電率Ｃが、充電率基準値Ｃｄｅｆ未満の場合（Ｓ１１でＮｏ）、車両コントローラ５０は、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊の算出（Ｓ１２）および入力電力許容値ＷＩｍａｘの補正（Ｓ１４）を行うことなく、ステップＳ１６に進む。このように、充電率Ｃが低い場合に、電力需要の推定を省略することで、車両コントローラ５０の演算リソースをより有効活用できる。なお、充電率基準値Ｃｄｅｆは、充電率Ｃの増減方向に応じて変えてもよい。例えば、図１０に示すように、充電率Ｃが、増加している際は、Ｃｄｅｆ＿ｕを充電率基準値Ｃｄｅｆとして設定し、充電率Ｃが、減少している際は、Ｃｄｅｆ＿ｕより小さいＣｄｅｆ＿ｄを充電率基準値Ｃｄｅｆとして設定してもよい。
【0049】
また、上述の説明では、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊に応じて入力電力許容値ＷＩｍａｘを一時的に引き上げているが、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊に応じて他のパラメータも補正してもよい。例えば、一般に、車両コントローラ５０は、メインバッテリ１２の充電率Ｃを、所定の充電率上限値Ｃｍａｘを越えないように、メインバッテリ１２の充放電を制御する。そのため、充電率Ｃが、充電率上限値Ｃｍａｘ以上の場合、入力電力許容値ＷＩｍａｘを引き上げたとしても、メインバッテリ１２を充電できない場合がある。そこで、暖房運転時には、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊に応じて、入力電力許容値ＷＩｍａｘだけでなく、充電率上限値Ｃｍａｘも引き上げるようにしてもよい。
【0050】
また、上述の説明では、入力電力許容値ＷＩｍａｘに基づいてエンジン１４の動作点を特定しているが、エンジン１４の動作点は、車両から求められる総パワーＰａｌｌから特定してもよい。この場合のエンジン１４、および、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の動作点特定の流れを図１１を参照して説明する。
【0051】
動力源の動作点を特定する際、車両コントローラ５０は、最初に、入力電力許容値ＷＩｍａｘおよび出力電力許容値ＷＯｍａｘを特定しておく。なお、暖房実行中の場合、車両コントローラ５０は、入力電力許容値ＷＩｍａｘを、電力需要平均値Ｗａｖｅ＊に応じて一時的に引き上げておく（Ｓ３０）。
【0052】
続いて、車両コントローラ５０は、車両から求められる総パワーＰａｌｌを算出する（Ｓ３１）。総パワーＰａｌｌは、車両の走行に必要な走行パワーＰｄｒｖと、メインバッテリ１２の充放電要求Ｐｂａｔと、若干のロスＬｏｓｓと、を加算することで求まる（Ｐａｌｌ＝Ｐｄｒｖ＋Ｐｂａｔ＋Ｌｏｓｓ）。また、走行パワーＰｄｒｖは、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖに基づいて走行トルクＴｒを特定し、この走行トルクＴｒに、遊星歯車に設けられたリングギヤ軸の回転数Ｎｒを乗算することで得られる（Ｐｄ＝Ｔｒ×Ｎｒ）。また、充放電要求Ｐｂａｔは、入力電力許容値ＷＩｍａｘ、出力電力許容値ＷＯｍａｘ、および充電率Ｃ等に基づいて特定される。ここで、入力電力許容値ＷＩｍａｘが小さい場合、充放電要求Ｐｂａｔも小さくなるため、総パワーＰａｌｌの大部分は、走行にのみ利用され、充電は殆ど実行されないことになる。本例では、暖房実行中には、入力電力許容値ＷＩｍａｘが引き上げるため、充放電要求Ｐｂａｔも上昇する。その結果、メインバッテリ１２の充電を実行しつつ、エンジン１４の排熱を暖房に有効活用できる。
【0053】
次に、車両コントローラ５０は、総パワーＰａｌｌと、参照値Ｐｒｅｆと、を比較する（Ｓ３２）。参照値Ｐｒｅｆは、エンジン１４を効率的に作動できるパワーの下限値で、予めメモリ５４に記憶されている。比較の結果、総パワーＰａｌｌが参照値Ｐｒｅｆ未満の場合（Ｓ３２でＮｏ）、車両コントローラ５０は、続いて、暖房運転中か否かを確認する（Ｓ３４）。暖房運転中でない場合（Ｓ３４でＮｏ）、エンジン１４を積極的に駆動する必要がないため、車両コントローラ５０は、エンジン１４および第一回転電機ＭＧ１を停止する（Ｓ３８）。
【0054】
一方、Ｐａｌｌ＜Ｐｒｅｆであり、かつ、暖房中の場合（Ｓ３２でＮｏかつＳ３４でＹｅｓ）、車両コントローラ５０は、参照値Ｐｒｅｆを、エンジン１４から出力すべきパワー、すなわち、エンジンパワーＰｅとして設定し、Ｐｅ＝Ｐｒｅｆとする（Ｓ３６）。また、Ｐａｌｌ≧Ｐｒｅｆの場合（Ｓ３２でＹｅｓ）、車両コントローラ５０は、総パワーＰａｌｌを、エンジンパワーＰｅとして設定し、Ｐｅ＝Ｐａｌｌとする（Ｓ４０）。
【0055】
エンジン１４を駆動する場合（Ｓ３６またはＳ４０の場合）、ステップＳ４２に進む。ステップＳ４２において、車両コントローラ５０は、図７に示すエンジン動作マップ６６を参照して、エンジン回転数ＮｅおよびエンジントルクＴｅを特定する（Ｓ４２）。すなわち、エンジン動作マップ６６において、エンジン１４が効率よく動作できる動作点を繋げたラインＬｅと、パワーが一定となるラインＬｃと、の交点をエンジン動作点として特定する。なお、エンジンパワーＰｅ＝Ｎｅ×Ｔｅであるため、パワーが一定のラインＬｃは、ｙ＝Ｐｅ／ｘの曲線である。図７の例では、エンジントルクはＴｅ２、エンジン回転数はＮｅ２として特定される。
【0056】
エンジン１４の動作点が特定できれば、続いて、車両コントローラ５０は、第一回転電機ＭＧ１の動作点を算出する（Ｓ４４）。第一回転電機ＭＧ１の動作点は、動力分割機構１６の回転要素に対する力学的な関係から求めることができる。具体的には、第一回転電機ＭＧ１の回転数Ｎｍ１およびトルクＴｍ１は、次の式１，２から求めることができる。なお、式１および式２において、ρは、動力分割機構１６のギヤ比であり、Ｎｍ２ｄは、第二回転電機ＭＧ２の現在の回転数であり、Ｇｒは、トランスミッション１８のギヤ比であり、Ｎｍ１ｄは、第一回転電機ＭＧ１の現在の回転数である。
Ｎｍ１＝Ｎｅ・（１＋ρ）／ρ－Ｎｍ２ｄ／（Ｇｒ・ρ） 式１
Ｔｍ１［ｔ］＝Ｔｍ１［ｔ－１］＋ｋ１（Ｎｍ１－Ｎｍ１ｄ）
＋ｋ２∫（Ｎｍ１－Ｎｍ１ｄ）ｄｔ 式２
Ｎｍ１＝Ｎｅ・（１＋ρ）／ρ－Ｎｍ２ｄ／（Ｇｒ・ρ） 式１
Ｔｍ１［ｔ］＝Ｔｍ１［ｔ－１］＋ｋ１（Ｎｍ１－Ｎｍ１ｄ）
＋ｋ２∫（Ｎｍ１－Ｎｍ１ｄ）ｄｔ 式２
【0057】
エンジン１４および第一回転電機ＭＧ１の動作点が求まれば、続いて、車両コントローラ５０は、第二回転電機ＭＧ２のトルクＴｍ２を算出する（Ｓ４６）。第二回転電機ＭＧ２の動作点は、式３から算出できる。
Ｔｍ２＝（Ｔｒ＋Ｔｍ１／ρ）／Ｇｒ 式３
Ｔｍ２＝（Ｔｒ＋Ｔｍ１／ρ）／Ｇｒ 式３
【0058】
以上の通り、この例では、エンジン１４を動作させる際には、求められる総パワーＰａｌｌに基づいて、エンジンパワーＰｅを設定する。また、総パワーＰａｌｌは、入力電力許容値ＷＩｍａｘを考慮して設定されるため、暖房時に入力電力許容値ＷＩｍａｘを一時的に引き上げることで、エンジン１４の出力も増加させることができる。そのため、暖房時において、充電率Ｃが高くても、エンジン１４を高いパワーで駆動でき、エンジン１４の排熱量およびエンジン１４による発電量を高くできる。結果として、車両全体としてのエネルギ効率をより向上できる。
【0059】
また、これまでの説明で例示した入力電力許容値マップ６０や補正量マップ６２、エンジン回転数マップ６４は、全て一例であり、それらのマップで規定されるラインの形態は、適宜、変更されてもよい。例えば、入力電力許容値マップ６０は、比例的に変化するのではなく、曲線状、あるいは、非線形で変化するのでもよい。また、これまでの説明では、各種パラメータの相関関係をマップとして記憶しているが、マップに替えて、テーブルや数式の形態で、パラメータの相関系を記憶してもよい。また、これまでの説明では、主に発電機として機能する第一回転電機ＭＧ１と、主に電動機として機能する第二回転電機ＭＧ２と、を設けているが、回転電機の個数は、一つでもよいし、３つ以上でもよい。
【符号の説明】
【0060】
１０ 車両、１２ メインバッテリ、１３ 回転電機ユニット、１４ エンジン、１６ 動力分割機構、１８ トランスミッション、２０ 駆動輪、２４ インバータ、２６ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２８ 補機バッテリ、３０ 補機、３１ ナビゲーション装置、３２ 空調装置、３４ エアコン、３６ 排熱ヒータ、３８ 循環流路、４０ ヒータコア、４２ ポンプ、４４ ブロア、４６ 電圧センサ、４８ 電流センサ、５０ 車両コントローラ、５２ プロセッサ、５４ メモリ、５６ 通信Ｉ／Ｆ、６０ 入力電力許容値マップ、６２ 補正量マップ、６４ エンジン回転数マップ、６６ エンジン動作マップ、１００ 外部サーバ、ＭＧ１ 第一回転電機、ＭＧ２ 第二回転電機、Ｗ＊ 電力需要推定値、Ｗａｖｅ＊ 電力需要平均値、ΔＷ 補正量。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】