ホーム > 特許ランキング > トヨタ自動車株式会社
(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】P2023181728
(43)【公開日】2023-12-25
(54)【発明の名称】車両制御装置
(51)【国際特許分類】
B60W 20/12 20160101AFI20231218BHJP
B60K 6/445 20071001ALI20231218BHJP
B60W 10/06 20060101ALI20231218BHJP
B60W 20/13 20160101ALI20231218BHJP
B60W 20/16 20160101ALI20231218BHJP
B60L 50/16 20190101ALI20231218BHJP
B60L 50/60 20190101ALI20231218BHJP
B60L 58/12 20190101ALI20231218BHJP
【ＦＩ】
B60W20/12
B60K6/445 ZHV
B60W10/06 900
B60W20/13
B60W20/16
B60L50/16
B60L50/60
B60L58/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022095026
(22)【出願日】2022-06-13
(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】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100147555
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 公一
(74)【代理人】
【識別番号】100123593
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 宣夫
(74)【代理人】
【識別番号】100133835
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 努
(74)【代理人】
【識別番号】100180194
【弁理士】
【氏名又は名称】利根 勇基
(72)【発明者】
【氏名】三好 悠司
【テーマコード（参考）】
3D202
5H125
【Ｆターム（参考）】
3D202AA03
3D202AA10
3D202BB00
3D202BB08
3D202BB19
3D202CC59
3D202DD00
3D202DD01
3D202DD45
3D202DD50
5H125AA01
5H125AC08
5H125AC12
5H125BA00
5H125BD17
5H125CA02
5H125CA09
5H125EE27
5H125EE52
5H125EE55
(57)【要約】
【課題】低排出ゾーン内において、電力不足により内燃機関が駆動される時間を低減する。
【解決手段】車両制御装置は、ハイブリッド車両１の位置を取得する位置取得部１５と、バッテリ２４のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部１６と、内燃機関７及び電気モータ８の出力を制御する出力制御部１７とを備える。出力制御部は、ＳＯＣが所定の閾値まで低下したときには、内燃機関を駆動させるＣＳモードにハイブリッド車両の走行モードを設定し、ハイブリッド車両の位置が内燃機関の停止を要求する低排出ゾーン内であるときには、ＣＳモードにおけるハイブリッド車両の速度を所定値以下に制限し、且つ、ハイブリッド車両の位置が低排出ゾーン外であるときと比べて、ＣＳモードにおける内燃機関の出力を増加させる。
【選択図】図４
【解決手段】車両制御装置は、ハイブリッド車両１の位置を取得する位置取得部１５と、バッテリ２４のＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部１６と、内燃機関７及び電気モータ８の出力を制御する出力制御部１７とを備える。出力制御部は、ＳＯＣが所定の閾値まで低下したときには、内燃機関を駆動させるＣＳモードにハイブリッド車両の走行モードを設定し、ハイブリッド車両の位置が内燃機関の停止を要求する低排出ゾーン内であるときには、ＣＳモードにおけるハイブリッド車両の速度を所定値以下に制限し、且つ、ハイブリッド車両の位置が低排出ゾーン外であるときと比べて、ＣＳモードにおける内燃機関の出力を増加させる。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関、電気モータ及びバッテリを備えるハイブリッド車両を制御する車両制御装置であって、
前記ハイブリッド車両の位置を取得する位置取得部と、
前記バッテリのＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、
前記内燃機関及び前記電気モータの出力を制御する出力制御部と
を備え、
前記出力制御部は、前記ＳＯＣが所定の閾値まで低下したときには、前記内燃機関を駆動させるＣＳモードに前記ハイブリッド車両の走行モードを設定し、前記ハイブリッド車両の位置が前記内燃機関の停止を要求する低排出ゾーン内であるときには、前記ＣＳモードにおける前記ハイブリッド車両の速度を所定値以下に制限し、且つ、前記ハイブリッド車両の位置が前記低排出ゾーン外であるときと比べて、前記ＣＳモードにおける前記内燃機関の出力を増加させる、車両制御装置。
前記ハイブリッド車両の位置を取得する位置取得部と、
前記バッテリのＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、
前記内燃機関及び前記電気モータの出力を制御する出力制御部と
を備え、
前記出力制御部は、前記ＳＯＣが所定の閾値まで低下したときには、前記内燃機関を駆動させるＣＳモードに前記ハイブリッド車両の走行モードを設定し、前記ハイブリッド車両の位置が前記内燃機関の停止を要求する低排出ゾーン内であるときには、前記ＣＳモードにおける前記ハイブリッド車両の速度を所定値以下に制限し、且つ、前記ハイブリッド車両の位置が前記低排出ゾーン外であるときと比べて、前記ＣＳモードにおける前記内燃機関の出力を増加させる、車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は車両制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、大気汚染を低減すべく、交通量の多い都市部のような場所において、車両の走行時に内燃機関の停止を要求する低排出ゾーン（例えば、ＬＥＺ（Low Emission Zone）、ＵＬＥＺ（Ultra Low Emission Zone）、ＺＥＺ（Zero Emission Zone）等）が設定されてきている。内燃機関及び電気モータを備えたハイブリッド車両が斯かる低排出ゾーンを走行するときには、内燃機関を停止させて電気モータのみによって走行用の動力を出力する必要がある。
【0003】
これに関して、特許文献１には、ハイブリッド車両の位置が低排出ゾーン（特許文献１では「大気汚染防止強化地域」）内であると判定されると、内燃機関を停止させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平０７－０７５２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、低排出ゾーンにおいて、電気モータを駆動するための電力が不足した場合には、車両の走行を継続するために内燃機関を一時的に駆動せざるを得ない。内燃機関が駆動されると、内燃機関の余剰出力によって発電された電力がバッテリに供給され、バッテリが充電される。
【0006】
しかしながら、内燃機関の出力の大部分が走行用の動力として使用される場合には、バッテリに供給される電力が少なくなり、バッテリの充電率（ＳＯＣ：State of Charge）の回復が遅くなる。この結果、低排出ゾーン内で内燃機関が駆動される時間が長くなり、低排出ゾーンにおける排気エミッションが悪化するおそれがある。
【0007】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、低排出ゾーン内において、電力不足により内燃機関が駆動される時間を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明では、内燃機関、電気モータ及びバッテリを備えるハイブリッド車両を制御する車両制御装置であって、前記ハイブリッド車両の位置を取得する位置取得部と、前記バッテリのＳＯＣを算出するＳＯＣ算出部と、前記内燃機関及び前記電気モータの出力を制御する出力制御部とを備え、前記出力制御部は、前記ＳＯＣが所定の閾値まで低下したときには、前記内燃機関を駆動させるＣＳモードに前記ハイブリッド車両の走行モードを設定し、前記ハイブリッド車両の位置が前記内燃機関の停止を要求する低排出ゾーン内であるときには、前記ＣＳモードにおける前記ハイブリッド車両の速度を所定値以下に制限し、且つ、前記ハイブリッド車両の位置が前記低排出ゾーン外であるときと比べて、前記ＣＳモードにおける前記内燃機関の出力を増加させる、車両制御装置が提供される。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、低排出ゾーン内において、電力不足により内燃機関が駆動される時間を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【0012】
【0013】
図１は、本発明の第一実施形態に係る車両１の構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、車両１は、ＧＮＳＳ受信機２、地図データベース３、ナビゲーション装置４、センサ５、ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ：Human Machine Interface）６、内燃機関７、電気モータ８、及び電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０を備える。ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機２、地図データベース３、ナビゲーション装置４、センサ５、ＨＭＩ６、内燃機関７及び電気モータ８は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ネットワーク等を介してＥＣＵ１０に通信可能に接続される。
【0014】
ＧＮＳＳ受信機２は、複数（例えば３つ以上）の測位衛星から得られる測位情報に基づいて、車両１の現在位置（例えば車両１の緯度及び経度）を検出する。具体的には、ＧＮＳＳ受信機２は、複数の測位衛星を捕捉し、測位衛星から発信された電波を受信する。そして、ＧＮＳＳ受信機２は、電波の発信時刻と受信時刻との差に基づいて測位衛星までの距離を算出し、測位衛星までの距離及び測位衛星の位置（軌道情報）に基づいて車両１の現在位置を検出する。ＧＮＳＳ受信機２の出力、すなわちＧＮＳＳ受信機２によって検出された車両１の現在位置はＥＣＵ１０に送信される。ＧＰＳ受信機はＧＮＳＳ受信機の一例である。
【0015】
地図データベース３は地図情報を記憶している。ＥＣＵ１０は地図データベース３から地図情報を取得する。なお、地図データベースが車両１の外部（例えばサーバ等）に設けられ、ＥＣＵ１０は車両１の外部から地図情報を取得してもよい。
【0016】
ナビゲーション装置４は、ＧＮＳＳ受信機２によって検出された車両１の現在位置、地図データベース３の地図情報、ドライバによる入力等に基づいて、目的地までの車両１の走行ルートを設定する。ナビゲーション装置４によって設定された走行ルートはＥＣＵ１０に送信される。なお、ＧＮＳＳ受信機２及び地図データベース３はナビゲーション装置４に組み込まれていてもよい。
【0017】
センサ５は、車両状態に関するパラメータを検出する。センサ５は、例えば、車両１の速度を検出する車速センサ、車両１のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、車両１のアクセル開度を検出するアクセルポジションセンサ等を含む。センサ５の出力、すなわちセンサ５によって検出されたパラメータはＥＣＵ１０に送信される。
【0018】
ＨＭＩ６は車両１と車両１の乗員（例えばドライバ）との間で情報の授受を行う。ＨＭＩ６は、例えば、情報を表示するディスプレイ、音を発生させるスピーカー、乗員が入力操作を行うための操作ボタン又は操作スイッチ、乗員の音声を受信するマイクロフォン等を含む。ＨＭＩ６のディスプレイは、タッチスクリーン、ヘッドアップディスプレイ、デジタルメータパネル等を含む。ＥＣＵ１０の出力はＨＭＩ６を介して乗員に通知され、乗員からの入力はＨＭＩ６を介してＥＣＵ１０に送信される。ＨＭＩ６は、入力装置、出力装置又は入出力装置の一例である。なお、車両の乗員の携帯端末（スマートフォン、タブレット端末等）が、有線又は無線によってＥＣＵ１０と通信可能に接続され、ＨＭＩ６として機能してもよい。また、ＨＭＩ６はナビゲーション装置４と一体であってもよい。
【0019】
内燃機関７及び電気モータ８は、それぞれ、走行用の動力を出力し、車両１の駆動装置として機能する。ＥＣＵ１０は内燃機関７及び電気モータ８を制御する。
【0020】
図２は、車両１のパワートレーンの一例を示す図である。車両１は、いわゆるハイブリッド車両（ＨＥＶ）であり、内燃機関７、第１電動発電機２１、動力分割機構２２、第２電動発電機８ａ、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）２３、バッテリ２４及び減速機２７を備える。
【0021】
内燃機関７は、燃料と空気との混合気を気筒内で燃焼させて動力を出力し、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。内燃機関７の出力軸（クランクシャフト）は動力分割機構２２に機械的に接続されており、内燃機関７の出力は動力分割機構２２に入力される。
【0022】
動力分割機構２２は、サンギア、リングギア、ピニオンギア及びプラネタリキャリアを含む公知の遊星歯車機構として構成される。動力分割機構２２は内燃機関７の出力を第１電動発電機２１と減速機２７とに分配する。減速機２７に分配された内燃機関７の出力は、走行用の動力として車軸２８を介して車輪２９に伝達される。したがって、内燃機関７は走行用の動力を出力することができる。
【0023】
第１電動発電機２１は発電機及び電動機として機能する。第１電動発電機２１が発電機として機能するときには、内燃機関７の出力が動力分割機構２２を介して第１電動発電機２１に供給される。第１電動発電機２１は内燃機関７の出力を用いて電力を発電する。第１電動発電機２１によって発電された電力は、ＰＣＵ２３を介して、第２電動発電機８ａ及びバッテリ２４の少なくとも一方に供給される。
【0024】
一方、第１電動発電機２１が電動機として機能するときには、バッテリ２４に蓄えられた電力がＰＣＵ２３を介して第１電動発電機２１に供給される。第１電動発電機２１の出力は動力分割機構２２を介して内燃機関７の出力軸に供給され、内燃機関７のクランキングが行われる。
【0025】
第２電動発電機８ａは電動機及び発電機として機能する。第２電動発電機８ａが電動機として機能するとき、第１電動発電機２１によって発電された電力及びバッテリ２４に蓄えられた電力の少なくとも一方が第２電動発電機８ａに供給される。第２電動発電機８ａの出力は減速機２７に供給され、減速機２７に供給された第２電動発電機８ａの出力は走行用の動力として車軸２８を介して車輪２９に伝達される。したがって、第２電動発電機８ａは走行用の動力を出力することができる。第２電動発電機８ａは図１の電気モータ８の一例である。
【0026】
一方、車両１の減速時には、車輪２９の回転によって第２電動発電機８ａが駆動され、第２電動発電機８ａは発電機として機能する。このとき、いわゆる回生が行われ、第２電動発電機８ａによって発電された回生電力はＰＣＵ２３を介してバッテリ２４に供給される。
【0027】
ＰＣＵ２３は、インバータ、昇圧コンバータ及びＤＣＤＣコンバータを有し、第１電動発電機２１、第２電動発電機８ａ及びバッテリ２４に電気的に接続される。ＰＣＵ２３は、バッテリ２４から供給された直流電力を交流電力に変換し、第１電動発電機２１又は第２電動発電機８ａによって発電された交流電力を直流電力に変換する。
【0028】
バッテリ２４には、内燃機関７の出力を用いて第１電動発電機２１によって発電された電力と、回生エネルギーを用いて第２電動発電機８ａによって発電された回生電力とが供給される。したがって、バッテリ２４は内燃機関７の出力及び回生エネルギーによって充電可能である。バッテリ２４は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池である。
【0029】
また、車両１は充電ポート２５及び充電器２６を備え、バッテリ２４は外部電源３０によっても充電可能である。すなわち、図２に示される車両１はいわゆるプラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）である。
【0030】
充電ポート２５は充電ケーブル３１の充電用コネクタ３２を介して外部電源３０から電力を受け取るように構成される。外部電源３０によってバッテリ２４が充電されるとき、充電用コネクタ３２は充電ポート２５に接続される。充電器２６は、外部電源３０から供給された電力をバッテリ２４に供給可能な電力に変換する。
【0031】
また、バッテリ２４の入出力電流を検出するバッテリ電流センサ５ａがバッテリ２４に設けられる。すなわち、車両１はセンサ５の一つとしてバッテリ電流センサ５ａを備える。バッテリ電流センサ５ａの出力、すなわちバッテリ電流センサ５ａによって検出されたバッテリ２４の入出力電流はＥＣＵ１０に送信される。
【0032】
なお、第１電動発電機２１は、電動機としては機能しない発電機であってもよい。また、第２電動発電機８ａは、発電機としては機能しない電動機であってもよい。また、充電ポート２５がＰＣＵ２３に接続され、ＰＣＵ２３が充電器２６として機能してもよい。
【0033】
図１に示されるＥＣＵ１０は車両１の各種制御を実行する。すなわち、本実施形態では、ＥＣＵ１０が、ハイブリッド車両を制御する車両制御装置として機能する。なお、本実施形態では、一つのＥＣＵ１０が設けられているが、機能毎に複数のＥＣＵが設けられていてもよい。
【0034】
図１に示されるように、ＥＣＵ１０は、通信インターフェース１１、メモリ１２及びプロセッサ１３を備える。通信インターフェース１１、メモリ１２及びプロセッサ１３は信号線を介して互いに接続されている。
【0035】
通信インターフェース１１は、ＣＡＮ等の規格に準拠した車内ネットワークにＥＣＵ１０を接続するためのインターフェース回路を有する。ＥＣＵ１０は、通信インターフェース１１を介して、上述したような他の車載機器に接続される。
【0036】
メモリ１２は、例えば、揮発性の半導体メモリ（例えばＲＡＭ）及び不揮発性の半導体メモリ（例えばＲＯＭ）を有する。メモリ１２は、プロセッサ１３において実行されるプログラム、プロセッサ１３によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。
【0037】
プロセッサ１３は、一つ又は複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有し、各種処理を実行する。なお、プロセッサ１３は、論理演算ユニット又は数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。
【0038】
図３は、ＥＣＵ１０のプロセッサ１３の機能ブロック図である。本実施形態では、プロセッサ１３は、位置取得部１５、ＳＯＣ算出部１６及び出力制御部１７を有する。位置取得部１５、ＳＯＣ算出部１６及び出力制御部１７は、ＥＣＵ１０のメモリ１２に記憶されたプログラムをＥＣＵ１０のプロセッサ１３が実行することによって実現される機能モジュールである。なお、これら機能モジュールは、それぞれ、プロセッサ１３に設けられた専用の演算回路によって実現されてもよい。
【0039】
位置取得部１５は車両１の位置を取得する。ＳＯＣ算出部１６はバッテリ２４の充電率（ＳＯＣ：State of Charge）を算出する。出力制御部１７は内燃機関７及び電気モータ８の出力を制御する。
【0040】
出力制御部１７は、車両１が走行するときの車両１の走行モードを設定する。本実施形態では、出力制御部１７は車両１の走行モードをＣＤ（Charge Depleting）モード及びＣＳ（Charge Sustaining）モードのいずれか一方に設定する。ＣＤモードでは、出力制御部１７は内燃機関７を停止させて電気モータ８のみを駆動し、バッテリ２４のＳＯＣが低下する。一方、ＣＳモードでは、出力制御部１７は内燃機関７を駆動し、バッテリ２４のＳＯＣが維持され又は増大する。なお、ＣＳモードにおいて電気モータ８は駆動されてもされなくてもよい。
【0041】
出力制御部１７は車両１の状態（要求出力、バッテリ２４のＳＯＣ等）に応じて走行モードを選択する。例えば、バッテリ２４のＳＯＣが低いときには、電気モータ８を駆動するための電力が不足し、電気モータ８のみによって走行用の動力を出力することが困難である。このため、出力制御部１７は、バッテリ２４のＳＯＣが所定の閾値まで低下したときには、車両１の走行モードをＣＳモードに設定して内燃機関７を駆動する。
【0042】
ところで、大気汚染を低減すべく、交通量の多い都市部のような場所において、車両の走行時に内燃機関の停止を要求する低排出ゾーン（例えば、ＬＥＺ（Low Emission Zone）、ＵＬＥＺ（Ultra Low Emission Zone）、ＺＥＺ（Zero Emission Zone）等）が設定されてきている。斯かる低排出ゾーンでは、内燃機関の駆動が禁止又は制限され、原則として、排気ガスを排出することなく走行可能な車両（例えば、ハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池車等）のみの通行が許可される。低排出ゾーンにおいて内燃機関が駆動された場合には、車両のドライバに罰金等が課される。
【0043】
このため、低排出ゾーンにおいて、出力制御部１７は走行モードとしてＣＳモードよりもＣＤモードを優先的に選択する。すなわち、出力制御部１７は、車両１の位置が低排出ゾーン内であり且つバッテリ２４のＳＯＣが所定の閾値よりも高いときには、車両１の走行モードをＣＤモードに設定する。このことによって、低排出ゾーン内において内燃機関７が駆動されることを抑制することができる。
【0044】
しかしながら、低排出ゾーンにおいて、電気モータ８を駆動するための電力が不足した場合には、走行モードとして一時的にＣＳモードを選択せざるを得ない。ＣＳモードでは、第１電動発電機２１に分配される内燃機関７の余剰出力によって発電された電力がバッテリ２４に供給され、バッテリ２４が充電される。しかしながら、内燃機関７の出力の大部分が走行用の動力として使用される場合には、バッテリ２４に供給される電力が少なくなり、バッテリ２４のＳＯＣの回復が遅くなる。この結果、低排出ゾーン内で内燃機関７が駆動される時間が長くなり、低排出ゾーンにおける排気エミッションが悪化するおそれがある。
【0045】
そこで、本実施形態では、出力制御部１７は、車両１の位置が低排出ゾーン内であるときには、ＣＳモードにおける車両１の速度を所定値以下に制限し、且つ、車両１の位置が低排出ゾーン外であるときと比べて、ＣＳモードにおける内燃機関７の出力を増加させる。このことによって、ＣＳモードにおける内燃機関７の余剰出力を増加させることができ、ひいてはバッテリ２４のＳＯＣを早期に回復させて車両１の走行モードをＣＤモードに復帰させることができる。したがって、低排出ゾーン内で内燃機関７が駆動される時間が長くなることを抑制することができる。
【0046】
以下、図４を参照して、上述した制御について具体的に説明する。図４は、第一実施形態において車両１の走行モードがＣＤモードとＣＳモードとの間で切り替えられるときの各種パラメータのタイムチャートである。図４には、各種パラメータとして、車両１の位置、走行モード、バッテリ２４のＳＯＣ、アクセル開度、車両１の速度（車速）及び内燃機関７の出力が示されている。
【0047】
この例では、時刻ｔ０において、車両１は低排出ゾーン外に位置し、車両１の走行モードはＣＤモードに設定されている。ＣＤモードでは、内燃機関７が停止され、内燃機関７の出力はゼロとなる。時刻ｔ０の後、ＣＤモードにおける電気モータ８の駆動によりバッテリ２４のＳＯＣが徐々に低下する。
【0048】
時刻ｔ１においてバッテリ２４のＳＯＣが機関始動閾値ＴＨｓまで低下すると、車両１の走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切り替えられる。この結果、内燃機関７が始動され、内燃機関７の出力が、アクセル開度に応じた値に設定される。時刻ｔ１の後、内燃機関７の余剰出力によってバッテリ２４のＳＯＣが徐々に上昇する。
【0049】
時刻ｔ２においてバッテリ２４のＳＯＣが機関停止閾値ＴＨｅまで回復すると、車両１の走行モードがＣＳモードからＣＤモードに切り替えられる。この結果、内燃機関７が停止され、バッテリ２４の電力によって電気モータ８が駆動される。また、図４の例では、時刻ｔ２後の時刻ｔ３において、車両１の位置が低排出ゾーン外から低排出ゾーン内に変化している。
【0050】
その後、時刻ｔ４においてバッテリ２４のＳＯＣが機関始動閾値ＴＨｓまで低下すると、車両１の走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切り替えられ、内燃機関７が始動される。このとき、車両１の位置が低排出ゾーン内であるため、車両１の速度が制限されると共に、アクセル開度に対する内燃機関７の出力が、車両１の位置が低排出ゾーン外であるときよりも大きくされる。このため、図４の例ではアクセル開度が一定であるが、低排出ゾーン内における車両１の速度が低排出ゾーン外における車両１の速度よりも低くなり、低排出ゾーン内における内燃機関７の出力が低排出ゾーン外における内燃機関７の出力よりも大きくなる。
【0051】
低排出ゾーン内では、車両１の速度の制限及び内燃機関７の出力の増加によりバッテリ２４のＳＯＣが迅速に回復する。時刻ｔ５においてバッテリ２４のＳＯＣが機関停止閾値ＴＨｅまで回復すると、車両１の走行モードがＣＳモードからＣＤモードに切り替えられる。この結果、内燃機関７が停止され、バッテリ２４の電力によって電気モータ８が駆動される。
【0052】
以下、図５のフローチャートを参照して、上述した制御の処理フローについて説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の第一実施形態における走行モード設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ１０のプロセッサ１３によって繰り返し実行される。
【0053】
最初に、ステップＳ１０１において、位置取得部１５は車両１の位置を取得する。例えば、位置取得部１５はＧＮＳＳ受信機２の出力に基づいて車両１の位置を取得する。なお、車両１の外部と通信可能な通信装置（例えば、広域通信機、車車間通信機、路車間通信機等）が車両１に設けられ、位置取得部１５は、サーバ、周辺車両又は路側機との通信によって車両１の位置を取得してもよい。
【0054】
次いで、ステップＳ１０２において、ＳＯＣ算出部１６はバッテリ２４のＳＯＣを算出する。例えば、ＳＯＣ算出部１６は、バッテリ電流センサによって検出されたバッテリ２４の入出力電流を積算することによってバッテリ２４のＳＯＣを算出する。なお、ＳＯＣ算出部１６はカルマンフィルタのような状態推定法等を用いてバッテリ２４のＳＯＣを算出してもよい。
【0055】
次いで、ステップＳ１０３において、出力制御部１７は、ＳＯＣ算出部１６によって算出されたバッテリ２４のＳＯＣが所定の機関始動閾値ＴＨｓ以下であるか否かを判定する。バッテリ２４のＳＯＣが機関始動閾値ＴＨｓ以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０４に進む。
【0056】
ステップＳ１０４では、出力制御部１７は車両１の走行モードをＣＳモードに設定する。すなわち、出力制御部１７は内燃機関７を駆動する。
【0057】
次いで、ステップＳ１０５において、出力制御部１７は、位置取得部１５によって取得された車両１の位置が低排出ゾーン内であるか否かを判定する。低排出ゾーンの位置情報は地図データベース３の地図情報に記憶され、出力制御部１７は車両１の位置を低排出ゾーンの範囲と照合することによってこの判定を行う。
【0058】
ステップＳ１０５において車両１の位置が低排出ゾーン外であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、出力制御部１７は、アクセルポジションセンサによって検出されたアクセル開度に基づいて、内燃機関７の出力を制御する。
【0059】
一方、ステップＳ１０５において車両１の位置が低排出ゾーン内であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、出力制御部１７は、車両１の速度を制限し、車両１の位置が低排出ゾーン外であるときと比べて、内燃機関７の出力を増加させる。
【0060】
図６は、アクセル開度と内燃機関７の出力との関係を示す図である。図６に示されるように、車両１の位置が低排出ゾーン内であるときには、車両１の位置が低排出ゾーン外であるときと比べて、アクセル開度に対する内燃機関７の出力が大きくされる。また、車両１の速度が所定値以下に制限されるように内燃機関７の出力が動力分割機構２２を介して減速機２７に分配され、内燃機関７の残りの出力が動力分割機構２２を介して第１電動発電機２１に分配される。減速機２７に分配された内燃機関７の出力は走行用の動力として用いられ、第１電動発電機２１に分配された内燃機関７の出力は、バッテリ２４に供給される電力を発電するために用いられる。
【0061】
なお、ステップＳ１０７において、出力制御部１７は、ＨＭＩ６を介して、車両１の速度が制限されることを車両１の乗員に通知してもよい。また、出力制御部１７は、ＨＭＩ６を介して、バッテリ２４の充電のために内燃機関７の出力を増加させることを車両１の乗員に通知してもよい。このことによって、車両１の乗員が車両１の挙動に不安を感じることを抑制することができる。
【0062】
ステップＳ１０６又はＳ１０７の後、本制御ルーチンはステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、ステップＳ１０２と同様に、ＳＯＣ算出部１６はバッテリ２４のＳＯＣを算出する。
【0063】
次いで、ステップＳ１０９では、出力制御部１７は、ＳＯＣ算出部１６によって算出されたバッテリ２４のＳＯＣが所定の機関停止閾値ＴＨｅ以上であるか否かを判定する。機関停止閾値ＴＨｅは機関始動閾値ＴＨｓよりも高い値に設定される。ステップＳ１０９においてバッテリ２４のＳＯＣが機関停止閾値ＴＨｅ未満であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０４～Ｓ１０８が再び実行される。一方、ステップＳ１０９においてバッテリ２４のＳＯＣが機関停止閾値ＴＨｅ以上であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。
【0064】
また、ステップＳ１０３においてバッテリ２４のＳＯＣが機関始動閾値ＴＨｓよりも高いと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ステップＳ１０５と同様に、出力制御部１７は、位置取得部１５によって取得された車両１の位置が低排出ゾーン内であるか否かを判定する。
【0065】
ステップＳ１１０において車両１の位置が低排出ゾーン内であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、出力制御部１７は車両１の走行モードをＣＤモードに設定する。すなわち、出力制御部１７は、内燃機関７を停止し、電気モータ８のみを用いて走行用の動力を出力する。ステップＳ１１１の後、本制御ルーチンは終了する。
【0066】
一方、ステップＳ１１０において車両１の位置が低排出ゾーン外であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、出力制御部１７は車両１の状態（要求出力、バッテリ２４のＳＯＣ等）に応じて走行モードを選択する。例えば、出力制御部１７は、登坂路や高速道路等において要求出力が所定値以上であるときには、車両１の走行モードをＣＳモードに設定して内燃機関７を駆動する。ステップＳ１１２の後、本制御ルーチンは終了する。
【0067】
＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る車両制御装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る車両制御装置と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第二実施形態に係る車両制御装置は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る車両制御装置と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【0068】
上述したように、出力制御部１７は、バッテリ２４のＳＯＣが所定の閾値まで低下したときには、車両１の走行モードをＣＳモードに設定する。しかしながら、バッテリ２４のＳＯＣが閾値未満となることを一時的に許容することによって、バッテリ２４のＳＯＣの電欠を回避しつつ、低排出ゾーン内の車両１が電気モータ８の出力のみによって低排出ゾーンの境界まで到達できる場合がある。斯かる場合には、バッテリ２４のＳＯＣの値に関わらず、車両１が低排出ゾーン外に出るまで車両１の走行モードをＣＤモードに維持することが望ましい。
【0069】
このため、第二実施形態では、ＳＯＣ算出部１６は、低排出ゾーン内に位置している車両１の走行モードがＣＤモードに維持された場合に車両１が低排出ゾーンの境界に到達するときのバッテリ２４のＳＯＣ（以下、「到達時ＳＯＣ」という）を算出する。そして、出力制御部１７は、到達時ＳＯＣが所定の下限値以上である場合には、車両１が低排出ゾーン外に出るまで車両１の走行モードをＣＤモードに維持する。このことによって、低排出ゾーン内において内燃機関７が駆動される時間をより一層低減することができる。
【0070】
以下、図７を参照して、上述した制御について具体的に説明する。図７は、第二実施形態において車両１の走行モードがＣＤモードとＣＳモードとの間で切り替えられるときの各種パラメータのタイムチャートである。図７には、各種パラメータとして、低排出ゾーンの境界までの距離、車両１の位置、走行モード、バッテリ２４のＳＯＣ、アクセル開度、車両１の速度及び内燃機関７の出力が示されている。
【0071】
この例では、時刻ｔ０において、車両１は低排出ゾーン内に位置し、車両１の走行モードはＣＤモードに設定されている。ＣＤモードでは、内燃機関７が停止され、内燃機関７の出力はゼロとなる。時刻ｔ０の後、ＣＤモードにおける電気モータ８の駆動によりバッテリ２４のＳＯＣが徐々に低下する。
【0072】
時刻ｔ１において、バッテリ２４のＳＯＣが機関始動閾値ＴＨｓまで低下する。このとき、低排出ゾーンの境界までの距離が長いため、車両１の走行モードがＣＤモードに維持されると、バッテリ２４のＳＯＣが下限値ＬＶに達することが予想される。このため、時刻ｔ１において、車両１の走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切り替えられ、内燃機関７が始動される。時刻ｔ１の後、内燃機関７の余剰出力によってバッテリ２４のＳＯＣが徐々に上昇する。
【0073】
時刻ｔ２においてバッテリ２４のＳＯＣが機関停止閾値ＴＨｅまで回復すると、車両１の走行モードがＣＳモードからＣＤモードに切り替えられる。この結果、内燃機関７が停止され、バッテリ２４の電力によって電気モータ８が駆動される。
【0074】
その後、時刻ｔ３において、バッテリ２４のＳＯＣが再び機関始動閾値ＴＨｓまで低下する。このとき、低排出ゾーンの境界までの距離が短いため、車両１の走行モードがＣＤモードに維持されたとしても、バッテリ２４のＳＯＣが下限値ＬＶに達しないことが予想される。このため、時刻ｔ３において、車両１の走行モードがＣＤモードに維持される。
【0075】
その後、時刻ｔ４において車両１が低排出ゾーンの境界に達すると、バッテリ２４のＳＯＣを回復させるべく、車両１の走行モードがＣＤモードからＣＳモードに切り替えられる。
【0076】
以下、図８のフローチャートを参照して、上述した制御の処理フローについて説明する。図８は、本発明の第二実施形態における走行モード設定処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ１０のプロセッサ１３によって繰り返し実行される。
【0077】
ステップＳ２０１～Ｓ２０３は図５ＡのステップＳ１０１～Ｓ１０３と同様に実行される。ステップＳ２０３においてバッテリ２４のＳＯＣが機関始動閾値ＴＨｓ以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０４に進む。
【0078】
ステップＳ２０４では、図５ＡのステップＳ１０５と同様に、出力制御部１７は、位置取得部１５によって取得された車両１の位置が低排出ゾーン内であるか否かを判定する。車両１の位置が低排出ゾーン内であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０５に進む。
【0079】
ステップＳ２０５では、ＳＯＣ算出部１６は到達時ＳＯＣを算出する。具体的には、ＳＯＣ算出部１６は、車両１がＣＤモードによって低排出ゾーンの境界まで到達するために必要なバッテリ２４の所要ＳＯＣを算出し、バッテリ２４の現在のＳＯＣから所要ＳＯＣを減算することによって到達時ＳＯＣを算出する。例えば、ＳＯＣ算出部１６は、ナビゲーション装置４によって設定された走行ルートに基づいて車両１の現在位置から低排出ゾーンの境界までの走行距離を算出し、この走行距離に基づいて所要ＳＯＣを算出する。なお、ＳＯＣ算出部１６は車両１の過去の走行履歴等に基づいて所要ＳＯＣを算出してもよい。
【0080】
次いで、ステップＳ２０６において、出力制御部１７は、到達時ＳＯＣが所定の下限値ＬＶ以上であるか否かを判定する。下限値ＬＶはステップＳ２０３における機関始動閾値ＴＨｓよりも低い値に設定される。ステップＳ２０６において到達時ＳＯＣが下限値ＬＶ以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０７に進む。
【0081】
ステップＳ２０７では、出力制御部１７は車両１の走行モードをＣＤモードに設定する。すなわち、出力制御部１７は、内燃機関７を停止し、電気モータ８のみを用いて走行用の動力を出力する。ステップＳ２０７の後、本制御ルーチンは終了する。
【0082】
一方、ステップＳ２０６において到達時ＳＯＣが下限値ＬＶ未満であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、出力制御部１７は車両１の走行モードをＣＳモードに設定する。すなわち、出力制御部１７は内燃機関７を駆動する。
【0083】
次いで、ステップＳ２０９において、図５ＡのステップＳ１０７と同様に、出力制御部１７は、車両１の速度を制限し、車両１の位置が低排出ゾーン外であるときと比べて、内燃機関７の出力を増加させる。
【0084】
また、ステップＳ２０４において車両１の位置が低排出ゾーン外であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、出力制御部１７は車両１の走行モードをＣＳモードに設定する。すなわち、出力制御部１７は内燃機関７を駆動する。
【0085】
次いで、ステップＳ２１１において、図５ＡのステップＳ１０６と同様に、出力制御部１７は、アクセルポジションセンサによって検出されたアクセル開度に基づいて、内燃機関７の出力を制御する。
【0086】
ステップＳ２０９又はＳ２１１の後、本制御ルーチンはステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２では、ステップＳ２０２と同様に、ＳＯＣ算出部１６はバッテリ２４のＳＯＣを算出する。
【0087】
次いで、ステップＳ２１３では、図５ＡのステップＳ１０９と同様に、出力制御部１７は、ＳＯＣ算出部１６によって算出されたバッテリ２４のＳＯＣが所定の機関停止閾値ＴＨｅ以上であるか否かを判定する。バッテリ２４のＳＯＣが機関停止閾値ＴＨｅ未満であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０４に戻り、ステップＳ２０４～Ｓ２１２が再び実行される。一方、ステップＳ２１３においてバッテリ２４のＳＯＣが機関停止閾値ＴＨｅ以上であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。
【0088】
また、ステップＳ２０３においてバッテリ２４のＳＯＣが機関始動閾値ＴＨｓよりも高いと判定された場合、本制御ルーチンは図５ＢのステップＳ１１０に進み、ステップＳ１１０～Ｓ１１２が実行される。
【0089】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、車両１は、内燃機関を駆動させることなく走行可能であれば、外部電源によってバッテリ２４が充電されないタイプのハイブリッド車両であってもよい。
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、車両１は、内燃機関を駆動させることなく走行可能であれば、外部電源によってバッテリ２４が充電されないタイプのハイブリッド車両であってもよい。
【0090】
また、出力制御部１７は、車両１の位置が低排出ゾーン内であるときには、ＣＳモードだけでなくＣＤモードにおける車両１の速度も所定値以下に制限してもよい。このことによって、ＣＤモードにおける電力消費量を少なくすることができ、低排出ゾーン内におけるＣＤモードの継続時間を長くすることができる。
【符号の説明】
【0091】
１ 車両
７ 内燃機関
８ 電気モータ
８ａ 第２電動発電機
１０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１５ 位置取得部
１６ ＳＯＣ算出部
１７ 出力制御部
２４ バッテリ
７ 内燃機関
８ 電気モータ
８ａ 第２電動発電機
１０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１５ 位置取得部
１６ ＳＯＣ算出部
１７ 出力制御部
２４ バッテリ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】