特許 7299122 ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-19

(45)【発行日】2023-06-27

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 15/02 20060101AFI20230620BHJP

   F02D 29/06 20060101ALI20230620BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20230620BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20230620BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20230620BHJP

   B60W 20/15 20160101ALI20230620BHJP

   B60K 6/24 20071001ALI20230620BHJP

【ＦＩ】

F02D15/02 C

F02D29/06 D

F02D29/06 M

B60K6/46 ZHV

B60W10/06 900

B60W10/08 900

B60W20/15

B60K6/24

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019176343

(22)【出願日】2019-09-27

(65)【公開番号】P2021055551

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-05-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】日吉 亮介

(72)【発明者】

【氏名】市原 宏樹

【審査官】北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３３９９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１４９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６３６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４４５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２１４７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／００３３２６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ １５／０２

Ｆ０２Ｄ ２９／０６

Ｂ６０Ｋ ６／４６

Ｂ６０Ｗ １０／０６

Ｂ６０Ｗ １０／０８

Ｂ６０Ｗ ２０／１５

Ｂ６０Ｋ ６／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電用電動機を駆動してバッテリを充電し、アクチュエータを作動させることで圧縮比を変更可能な内燃機関と、上記発電用電動機で発電された電力または上記バッテリからの電力を用いて駆動輪を駆動する駆動用電動機と、を有するハイブリッド車両の制御方法において、
上記内燃機関で上記発電用電動機を駆動して発電中に、当該内燃機関の圧縮比を所定の第１圧縮比から該第１圧縮比よりも高い所定の第２圧縮比に切り替える際、
発電要求が大きい場合には、発電を行いながら上記内燃機関の圧縮比を上記第２圧縮比に変更し、
発電要求が小さい場合には、上記バッテリの充電、または上記駆動用電動機の駆動のための上記発電用電動機による発電を停止した後に当該内燃機関の圧縮比を上記第２圧縮比に変更し、
上記発電要求が小さい場合とは、上記バッテリのＳＯＣが所定ＳＯＣ以上の場合であり、上記発電要求が大きい場合とは、上記バッテリのＳＯＣが上記所定ＳＯＣよりも小さい場合であることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。

【請求項2】

上記発電要求が小さい場合とは、車両の電力消費量が所定電力消費量以下の場合であり、上記発電要求が大きい場合とは、車両の電力消費量が上記所定電力消費量よりも大きい場合であ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方法。

【請求項3】

上記発電要求が小さい場合とは、上記内燃機関に要求される発電量が所定発電量以下の場合であり、上記発電要求が大きい場合とは、上記内燃機関に要求される発電量が上記所定発電量よりも大きい場合であることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項4】

上記発電要求が小さい場合とは、上記内燃機関で上記発電用電動機を駆動して行う発電を停止しても走行可能な時間である発電停止許容時間が所定発電停止許容時間以上の場合であり、上記発電要求が大きい場合とは、発電停止許容時間が上記所定発電停止許容時間よりも小さい場合であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項5】

上記内燃機関で上記発電用電動機を駆動して発電中に上記内燃機関の圧縮比を上記第１圧縮比から上記第２圧縮比に変更するにあたって、
上記アクチュエータの駆動力の余力が所定の第１駆動力以下の場合には、上記内燃機関を停止してから圧縮比を上記第２圧縮比に変更し、
上記アクチュエータの駆動力の余力が上記第１駆動力よりも大きく、かつ上記第１駆動力よりも大きい所定の第２駆動力以下の場合には、上記発電用電動機による発電を停止してから上記内燃機関の圧縮比を上記第２圧縮比に変更し、
上記アクチュエータの駆動力の余力が上記第２駆動力よりも大きい場合には、上記発電用電動機による発電を行いながら上記内燃機関の圧縮比を上記第２圧縮比に変更することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。

【請求項6】

発電用電動機を駆動してバッテリを充電し、アクチュエータを作動させることで圧縮比を変更可能な内燃機関と、
上記発電用電動機で発電された電力または上記バッテリからの電力を用いて駆動輪を駆動する駆動用電動機と、
上記内燃機関で上記発電用電動機を駆動して発電中に、上記内燃機関の圧縮比を所定の第１圧縮比から該第１圧縮比よりも高い所定の第２圧縮比に切り替える制御部と、を有し、
上記制御部は、発電要求が大きい場合には、発電を行いながら上記内燃機関の圧縮比を変更し、発電要求が小さい場合には、上記バッテリの充電、または上記駆動用電動機の駆動のための上記発電用電動機による発電を停止した後に上記内燃機関の圧縮比を変更し、
上記発電要求が小さい場合とは、上記バッテリのＳＯＣが所定ＳＯＣ以上の場合であり、上記発電要求が大きい場合とは、上記バッテリのＳＯＣが上記所定ＳＯＣよりも小さい場合であることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関を有するハイブリッド車両の制御方法及び制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複リンク式ピストンクランク機構を利用した可変圧縮比機構を備え、アクチュエータにより可変圧縮比機構を駆動することで圧縮比を変更可能な内燃機関が広く知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、加速要求があった際に、内燃機関の目標圧縮比を定常時の機関運転条件に応じた基準目標圧縮比よりも低圧縮比側に補正するとともに、内燃機関の最大燃焼圧が許容燃焼圧を超えないように吸気圧を制限することで、可変圧縮比機構の耐久性への悪影響を回避する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１９／００３３２６号

【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、この特許文献１においては、可変圧縮比機構を駆動して圧縮比を変更する際にアクチュエータに要求される作動エネルギーに関する考慮がなされていない。アクチュエータは、可変圧縮比機構を駆動する際に要求される作動エネルギーが大きくなるほど、大型化し、コストが高くなる虞がある。

【0006】

つまり、可変圧縮比機構を有する内燃機関においては、可変圧縮比機構を駆動するアクチュエータの小型化、低コスト化を図る上で更なる改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のハイブリッド車両は、アクチュエータを作動させることで圧縮比を変更可能な内燃機関で発電用電動機を駆動して発電中に、当該内燃機関の圧縮比を所定の第１圧縮比から該第１圧縮比よりも高い所定の第２圧縮比に切り替える際、発電要求に応じて上記内燃機関の負荷の下げ量を変更する。このとき、発電要求が大きい場合には、発電を行いながら上記内燃機関の圧縮比を上記第２圧縮比に変更し、発電要求が小さい場合には、バッテリの充電、または駆動用電動機の駆動のための上記発電用電動機による発電を停止した後に当該内燃機関の圧縮比を上記第２圧縮比に変更する。ここで、発電要求が小さい場合とは、上記バッテリのＳＯＣが所定ＳＯＣ以上の場合であり、発電要求が大きい場合とは、上記バッテリのＳＯＣが上記所定ＳＯＣよりも小さい場合である。

【発明の効果】

【0008】

本発明のハイブリッド車両は、内燃機関の圧縮比を高く変更する際に、アクチュエータの作動に要するエネルギーを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動システムの概略を模式的に示した説明図。

【図2】本発明が適用されたハイブリッド車両に搭載される内燃機関の可変圧縮比機構の概略構成を模式的に示した説明図。

【図3】予め設定されている第１運転領域Ａ１と第２運転領域Ａ２とを示す特性図。

【図4】本発明が適用されたハイブリッド車両の制御の流れを示すフローチャート。

【図5】本発明が適用されたハイブリッド車両において目標発電モードを切り替える際の制御の流れを示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【0011】

図１は、本発明が適用されたハイブリッド車両の駆動システムの概略を模式的に示した説明図である。

【0012】

図１に示すハイブリッド車両は、主に発電機として動作する発電用電動機１と、この発電用電動機１を発電要求（電力要求）に応じて駆動する発電用内燃機関として用いられる圧縮比を変更可能な内燃機関（可変圧縮比内燃機関）２と、発電した電力を一時的に蓄えるバッテリ３と、ハイブリッド車両の駆動輪を回転駆動する駆動用電動機４と、ハイブリッド車両の走行を制御するＶＣＭ（ビークルコントロールモジュール）５と、内燃機関２の制御するＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）６と、内燃機関２の圧縮比を制御するＶＣＲコントローラ７と、を有している。ＶＣＭ５、ＥＣＭ６及びＶＣＲコントローラ７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータである。

【0013】

本実施例のハイブリッド車両は、内燃機関２を動力としては使用しないいわゆるシリーズハイブリッド車両である。すなわち、本実施例のハイブリッド車両は、内燃機関２が発電専用であり、駆動用電動機４が駆動輪を駆動して走行する。本実施例のハイブリッド車両は、例えば、バッテリ３のＳＯＣが低下する（バッテリ３の残量が低下する）と、バッテリ３を充電するために内燃機関２を駆動して発電用電動機１で発電する。

【0014】

発電用電動機１は、例えば、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなっている。発電用電動機１は、内燃機関２に発生した回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、例えばバッテリ３を充電する。また、発電用電動機１は、内燃機関２を駆動する電動機としての機能も有しており、内燃機関２の始動時にスタータモータとして機能する。つまり、発電用電動機１は、発電した電力をバッテリ３に供給可能で、かつバッテリ３からの電力により回転駆動可能である。

【0015】

なお、発電用電動機１で発電した電力は、運転状態に応じて、例えばバッテリ３に充電するのではなく駆動用電動機４に直接供給するようにしてよい。また、内燃機関２は、例えば、発電用電動機１とは異なる専用のスタータモータにより始動するようにしてもよい。

【0016】

バッテリ３は、内燃機関２が発電用電動機１を駆動することによって得られた電力や、駆動用電動機４から得られた電力を充電することが可能となっている。

【0017】

駆動用電動機４は、ハイブリッド車両の直接的な駆動源であり、例えばバッテリ３からの交流電力により駆動する。駆動用電動機４は、例えば、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなっている。

【0018】

また、駆動用電動機４は、ハイブリッド車両の減速時に発電機として機能する。すなわち、駆動用電動機４は、車両減速時の回生エネルギーを電力としてバッテリ３に充電可能である。

【0019】

ＶＣＭ５は、ハイブリッド車両の運転状態に応じて駆動用電動機４を制御する。ＶＣＭ５は、バッテリ３のＳＯＣ（充電状態）や、運転者によるアクセルペダルの操作量（踏み込み量や踏み込み速度）等の各種の入力信号に基づいて、駆動用電動機４に対する制御指令値（駆動用電動機動作指令値）や、目標発電量等を算出する。バッテリ３のＳＯＣは、例えば、バッテリ３の端子電圧等に基づいて算出される。アクセルペダルの操作量は、アクセル開度センサ（図示せず）によって検出される。また、ＶＣＭ５は、第１車両内ネットワーク８を介してＥＣＭ６に接続されており、互いに信号の授受を行っている。ＥＣＭ６は、第２車両内ネットワーク９を介してＶＣＲコントローラ７に接続されており、互いに信号の授受を行っている。

【0020】

ＥＣＭ６は、ハイブリッド車両の発電要求に応じて内燃機関２を制御する。ＥＣＭ６は、内燃機関２の目標発電量、内燃機関２の機関回転数（実エンジン回転数）、内燃機関２の実圧縮比等の各種の入力信号に基づいて、内燃機関２に対する制御指令値（内燃機関動作指令値）や、内燃機関２の目標圧縮比を算出する。内燃機関２の機関回転数は、内燃機関２のクランクシャフト１６（後述）のクランク角を検出するクランク角センサ（図示せず）によって検出可能である。内燃機関２の実圧縮比は、例えば、第２車両内ネットワーク９を介してＶＣＲコントローラ７から入力される。

【0021】

ＶＣＲコントローラ７は、内燃機関２の第１制御軸２１（後述）の回転角度から内燃機関２の実圧縮比を算出する。内燃機関２の第１制御軸２１（後述）の回転角度は、第１制御軸回転角度センサ（図示せず）によって検出される。

【0022】

また、ＶＣＲコントローラ７は、内燃機関２の目標圧縮比に応じて第１制御軸２１（後述）の目標回転角度を算出する。ＶＣＲコントローラ７は、内燃機関の第１制御軸２１（後述）の回転角度が目標回転角度となるように制御することで、内燃機関２の圧縮比を制御する。つまり、ＶＣＲコントローラ７は、ＥＣＭ６で算出された目標圧縮比に応じて内燃機関２の圧縮比を制御する。換言すると、ＶＣＲコントローラ７は、発電要求に応じて内燃機関２の運転を制御する。

【0023】

図２は、本発明が適用されたハイブリッド車両に搭載される内燃機関２の圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構１１の概略構成を模式的に示した説明図である。

【0024】

可変圧縮比機構１１は、ピストン１２と、第１リンクとしてのアッパリンク１３と、第２リンクとしてのロアリンク１４と、第３リンクとしてのコントロールリンク１５と、から大略構成されている。可変圧縮比機構１１は、ピストン１２とクランクシャフト１６のクランクピン１６ａとを複数のリンクで連係した複リンク式ピストンクランク機構である。

【0025】

ピストン１２は、ピストンピン１７を介してアッパリンク１３の一端に回転可能に連結されている。

【0026】

アッパリンク１３の他端は、第１リンク連結ピンとしてのアッパピン１８を介してロアリンク１４の一端側に回転可能に連結されている。

【0027】

クランクシャフト１６は、複数のジャーナル部１６ｂとクランクピン１６ａとを備えており、シリンダブロック１９の主軸受（図示せず）に、ジャーナル部１６ｂが回転可能に支持されている。クランクピン１６ａは、ジャーナル部１６ｂから所定量偏心している。

【0028】

ロアリンク１４は、クランクシャフト１６のクランクピン１６ａに回転可能に連結されている。

【0029】

コントロールリンク１５の一端は、第３リンク連結ピンとしてのコントロールピン２０を介してロアリンク１４の他端側に回転可能に連結されている。

【0030】

コントロールリンク１５の他端は、機関本体側に支持される第１制御軸２１の偏心軸部２１ａに回転可能に連結されている。

【0031】

金属製の第１制御軸２１は、クランクシャフト１６と平行に配置され、例えば、シリンダブロック１９に回転可能に支持される。つまり、金属製の偏心軸部２１ａに回転可能に連結されているコントロールリンク１５の他端は、機関本体側に揺動可能に支持されていることになる。偏心軸部２１ａの中心軸は、第１制御軸２１の回転中心に対して所定量偏心している。

【0032】

可変圧縮比機構１１は、第１制御軸２１を回転させて偏心軸部２１ａの位置を変更することで、上死点におけるピストン１２の位置が変更可能となり、内燃機関の機械的圧縮比を変更することができる。

【0033】

第１制御軸２１は、ロアリンク１４の自由度を規制するものであり、アクチュエータ２２によって回転位置が変更及び保持される。

【0034】

第１制御軸２１は、金属製の第１アーム部２３を有している。第１アーム部２３は、第１制御軸２１の径方向外側に向かって延出している。つまり、第１アーム部２３は、第１制御軸２１から突出している。

【0035】

アクチュエータ２２は、例えば電動モータからなっている。アクチュエータ２２の回転は、減速機（図示せず）により減速され、金属製の第２制御軸２４の回転として取り出される。すなわち、第２制御軸２４は、上記減速機を介してアクチュエータ２２に接続されている。

【0036】

第２制御軸２４は、第１制御軸２１と平行に配置されており、機関前後方向に延在している。

【0037】

第２制御軸２４は、金属製の第２アーム部２５を有している。第２アーム部２５は、第２制御軸２４の径方向外側に向かって延出している。つまり、第２アーム部２５は、第２制御軸２４から突出している。

【0038】

第１アーム部２３と、第２アーム部２５とは、第１制御軸２１及び第２制御軸２４に対して直交する細長い金属製のレバー２６により機械的に連結された構成となっている。

【0039】

第１アーム部２３とレバー２６は、金属製の第１連結ピン２７を介して回転可能に連結されている。第１連結ピン２７は、第１制御軸２１に平行な状態で、第１アーム部２３の先端及びレバー２６の一端を貫通している。

【0040】

第２アーム部２５とレバー２６は、金属製の第２連結ピン２８を介して回転可能に連結されている。第２連結ピン２８は、第２制御軸２４に平行な状態で、第２アーム部２５の先端及びレバー２６の他端を貫通している。

【0041】

アクチュエータ２２の回転に伴い第２制御軸２４が回転すると、第２制御軸２４の回転に伴う第２アーム部２５の揺動により第１制御軸２１に直交する平面に沿ってレバー２６が往復運動する。そして、レバー２６の往復運動に伴い第１アーム部２３が揺動することで第１制御軸２１が回転する。

【0042】

つまり、アクチュエータ２２は、第２制御軸２４の回転位置を変更及び保持することで第１制御軸２１の回転位置を変更及び保持することが可能となっている。

【0043】

図３は、内燃機関２の機関回転数と負荷とをパラメータとして予め設定されている第１運転領域Ａ１と第２運転領域Ａ２とを示している。尚、図３中に実線で示すＷＯＴは、内燃機関２の全開特性を示している。

【0044】

第１運転領域Ａ１は、第２運転領域Ａ２よりも高回転高負荷側に設定されている。第２運転領域Ａ２は、比較的低負荷側にあり、かつ内燃機関２の最良燃費点を含むものとして設定されている。第１運転領域Ａ１と第２運転領域Ａ２とは、不連続となっている。

【0045】

第１運転領域Ａ１における圧縮比は、第２運転領域Ａ２における圧縮比よりも低く設定されている。第１運転領域Ａ１における内燃機関２の圧縮比である第１圧縮比は、例えば「１０」に設定される。第２運転領域Ａ２における内燃機関２の圧縮比である第２圧縮比は、例えば「１５」に設定される。

【0046】

内燃機関２は、所定の動作点（運転点）で運転される。内燃機関２の動作点は、運転状態によって主に定まり、負荷と機関回転数との組み合わせで規定される。

【0047】

内燃機関２は、最大出力運転で発電を行う場合は第１運転領域Ａ１内にある第１動作点Ｐ１で運転され、燃費重視の高効率運転で発電を行う場合は第２運転領域Ａ２内にある第２動作点Ｐ２で運転される。第１動作点Ｐ１は、例えば、内燃機関２の最大出力点に設定されている。第２動作点Ｐ２は、例えば、内燃機関２の最良燃費点に設定されている。

【0048】

内燃機関２をアイドル状態にする場合の動作点は、第２運転領域Ａ２よりも低回転低負荷の第３動作点Ｐ３である。なお、図３中の第４動作点Ｐ４は、内燃機関２停止時の動作点である。

【0049】

ピストン１２の上死点位置を変更することで圧縮比を変更する内燃機関２は、低圧縮比から高圧縮比に圧縮比を変更する場合、ピストン１２を押し下げる方向に作用する燃焼荷重に抗ってピストン上死点位置を変更する必要があるため、高圧縮比から低圧縮比に圧縮比を変更する場合に比べて、アクチュエータ２２の作動に要するエネルギーが大きくなる。

【0050】

そこで、ハイブリッド車両は、内燃機関２を駆動して発電用電動機１で発電している際に内燃機関２の圧縮比を低圧縮比（第１圧縮比）から高圧縮比（第２圧縮比）に変更する場合、発電要求に応じて内燃機関２の負荷の下げ量を変更する。

【0051】

つまり、ハイブリッド車両は、発電用電動機１で発電中に内燃機関２の圧縮比を低圧縮比（第１圧縮比）から高圧縮比（第２圧縮比）に変更する場合、制御部としてのＥＣＭ６及びＶＣＲコントローラ７によって、発電要求に応じて内燃機関２の負荷を低下させてから、内燃機関２の圧縮比を低圧縮比（第１圧縮比）から高圧縮比（第２圧縮比）に変更する。

【0052】

詳述すると、ハイブリッド車両は、内燃機関２を駆動して発電用電動機１で発電中に、内燃機関２の動作点を第１運転領域Ａ１の第１動作点Ｐ１から第２運転領域Ａ２の第２動作点Ｐ２に切り替える場合、発電要求が小さければ内燃機関２の動作点を第１動作点Ｐ１から第３動作点Ｐ３に変更し、バッテリ３の充電、または駆動用電動機４の駆動のための発電用電動機１による発電を停止（内燃機関２をアイドル状態に維持するための発電は継続）してから内燃機関２の圧縮比を第１圧縮比から第２圧縮比に切り替える。そして、圧縮比を第１圧縮比から第２圧縮比に切り替えた後に、内燃機関２の動作点を第３動作点Ｐ３から第２動作点Ｐ２に変更する。

【0053】

また、ハイブリッド車両は、内燃機関２を駆動して発電用電動機１で発電中に、内燃機関２の動作点を第１運転領域Ａ１の第１動作点Ｐ１から第２運転領域Ａ２の第２動作点Ｐ２に切り替える場合、発電要求が大きければ内燃機関２の動作点を第１動作点Ｐ１から第２動作点Ｐ２に変更し、発電用電動機１による発電を継続しながら内燃機関２の圧縮比を第１圧縮比から第２圧縮比に切り替える。

【0054】

発電要求の大小は、例えば、バッテリ３のＳＯＣ、ハイブリッド車両の電力消費量Ｅ、内燃機関２（発電用電動機１）に要求される発電量Ｏ（目標発電量）、内燃機関２（発電用電動機１）による発電を停止しても走行可能な時間、等によって判定される。

【0055】

具体的には、発電要求が小さい場合とは、バッテリ３のＳＯＣが所定ＳＯＣｔ以上の場合であり、発電要求が大きい場合とは、バッテリ３のＳＯＣが所定ＳＯＣｔよりも小さい場合である。

【0056】

また、発電要求が小さい場合とは、ハイブリッド車両の電力消費量Ｅが所定電力消費量Ｅｔ以下の場合であり、発電要求が大きい場合とは、ハイブリッド車両の電力消費量Ｅが所定電力消費量Ｅｔよりも大きい場合である。

【0057】

発電要求が小さい場合とは、内燃機関２（発電用電動機１）に要求される発電量Ｏが所定発電量Ｏｔ以下の場合であり、発電要求が大きい場合とは、内燃機関２（発電用電動機１）に要求される発電量Ｏが所定発電量Ｏｔよりも大きい場合である。内燃機関２に要求される発電量Ｏは、例えばバッテリ３のＳＯＣ、内燃機関２の負荷及び内燃機関２の冷却水温等によって決定される。

【0058】

あるいは、発電要求が小さい場合とは、内燃機関２で発電用電動機１を駆動して行う発電を停止しても走行可能な時間である発電停止許容時間Ｔが所定発電停止許容時間Ｔｔ以上の場合であり、発電要求が大きい場合とは、内燃機関２で発電用電動機１を駆動して行う発電を停止しても走行可能な時間である発電停止許容時間Ｔが所定発電停止許容時間Ｔｔよりも小さい場合である。発電停止許容時間Ｔが所定発電停止許容時間Ｔｔ以上の場合には、発電を停止してから圧縮比を切り替えることで内燃機関２からアクチュエータ２２への負荷入力（入力トルク）を抑制できる。

【0059】

要するに、以下の（１）～（４）のうちあてはまる内容が一つでもある場合に発電要求は小さいと判定され、以下の（１）～（４）のうちあてはまる内容が一つもない場合に発電要求が大きいと判定される。
（１）バッテリ３のＳＯＣが所定ＳＯＣｔ以上。
（２）ハイブリッド車両の電力消費量Ｅが所定電力消費量Ｅｔ以下。
（３）内燃機関２（発電用電動機１）に要求される発電量Ｏが所定発電量Ｏｔ以下。
（４）発電停止許容時間Ｔが所定発電停止許容時間Ｔｔ以上。
なお、上述した所定ＳＯＣｔ、所定電力消費量Ｅｔ、所定発電量Ｏｔ及び所定発電停止許容時間Ｔｔは、例えば、それぞれ実機による適合実験等により設定される値である。

【0060】

これによって、ハイブリッド車両は、内燃機関２の圧縮比を高く変更する際に、アクチュエータ２２の作動に要するエネルギーを抑制できる。

【0061】

また、ハイブリッド車両は、内燃機関２のアクチュエータ２２に要求される最大出力を小さくすることが可能となり、アクチュエータ２２の小型化及びアクチュエータ２２の小型化による内燃機関２の小型化を図ることができる。

【0062】

内燃機関２は、慣性力を受けながら圧縮比を変更すると、正負に変動する交番荷重がアクチュエータ２２に作用する。アクチュエータ２２がバックラッシュを有する減速機を備える場合には、内燃機関２の機関回転速度を低下させてから圧縮比を可変することによって、歯打ち音によるアクチュエータ２２の作動音を抑制できる。また、アクチュエータ２２が油圧駆動式の場合には、油圧室に作用する変動圧力によってアクチュエータ２２の作動音を抑制できる。

【0063】

発電停止許容時間Ｔが所定発電停止許容時間Ｔｔ以上の場合には、発電を停止してから圧縮比を切り替えることで内燃機関２からアクチュエータ２２への負荷入力（入力トルク）を抑制できる。

【0064】

また、ハイブリッド車両は、内燃機関２を駆動して発電用電動機１で発電している際に内燃機関２の圧縮比を低圧縮比（第１圧縮比）から高圧縮比（第２圧縮比）に変更する場合、アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力に応じて内燃機関２の負荷の下げ量を変更する。

【0065】

詳述すると、ハイブリッド車両は、アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力が予め設定された所定駆動力Ｘ１（第１駆動力Ｘ１）以下であれば、第１運転領域Ａ１の第１動作点Ｐ１で内燃機関２を駆動して発電用電動機１で発電中に内燃機関２の動作点を第２運転領域Ａ２の第２動作点Ｐ２に切り替える場合に、内燃機関２を停止（内燃機関２の動作点が第１動作点Ｐ１から第４動作点Ｐ４に変更）して発電用電動機１による発電を停止してから圧縮比を第２圧縮比に変更する。

【0066】

ハイブリッド車両は、アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力が予め設定された所定駆動力Ｘ１よりも大きく、かつ予め設定された所定駆動力Ｘ２（第２駆動力Ｘ２）以下であれば、発電用電動機１で発電中に内燃機関２の動作点を第１運転領域Ａ１の第１動作点Ｐ１から第２運転領域Ａ２の第２動作点Ｐ２に切り替える場合、内燃機関２の動作点を第１動作点Ｐ１から第３動作点Ｐ３に変更して、バッテリ３の充電、または駆動用電動機４の駆動のための発電用電動機１による発電を停止（内燃機関２のアイドル状態を維持するための発電は継続）し、その後に内燃機関２の圧縮比を第２圧縮比に変更する。そして、圧縮比を第２圧縮比に変更した際に、内燃機関２の動作点を第３動作点Ｐ３から第２動作点Ｐ２に変更する。

【0067】

なお、上述した所定駆動力Ｘ１及び所定駆動力Ｘ２は、例えば、それぞれ実機による適合実験等により設定される値である。また、所定駆動力Ｘ２は、所定駆動力Ｘ１よりも大きな値である。

【0068】

ハイブリッド車両は、アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力が予め設定された所定駆動力Ｘ２よりも大きければ、発電用電動機１で発電中に内燃機関２の動作点を第１運転領域Ａ１の第１動作点Ｐ１から第２運転領域Ａ２の第２動作点Ｐ２に切り替える場合、内燃機関２の動作点を第１動作点Ｐ１から第２動作点Ｐ２に変更し、発電用電動機１による発電を継続しながら内燃機関２の圧縮比を第２圧縮比に変更する。

【0069】

ハイブリッド車両は、アクチュエータ２２の駆動力Ｘに余力が小さく応答性が悪くなる場合には、内燃機関２を停止した後に圧縮比を変更した方が短時間で圧縮比を変更できる。

【0070】

なお、発電停止許容時間Ｔが所定発電停止許容時間Ｔｔよりも短い場合であっても、アクチュエータ２２の駆動力Ｘに余力が小さく応答性が悪くなる場合には、内燃機関２を停止した後に圧縮比を変更した方が短時間で圧縮比を変更でき、発電用電動機１の発電停止時間を低減できる。

【0071】

アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力は、例えば、アクチュエータ２２の入力電圧、アクチュエータ２２の劣化度合、フリクション状況等から算出可能である。

【0072】

アクチュエータ２２への入力電圧が低い場合には、アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力が小さくなる。つまり、アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力は、入力電圧が低くなるほど小さくなる。

【0073】

アクチュエータ２２は、劣化することで応答時間が遅く（長く）なる。つまり、アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力は、アクチュエータ２２の応答時間が遅く（長く）なるほど小さくなる。

【0074】

潤滑油の油温が低い場合には、潤滑油の粘度が高くなりフリクションが大きくなる。そこで、アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力は、潤滑油の油温が低くなるほど小さくなる。

【0075】

図４は、上述した実施例のハイブリッド車両の制御の流れを示すフローチャートである。

【0076】

ステップＳ１では、発電要求があるか否かを判定する。例えば、バッテリ３のＳＯＣが上述した所定ＳＯＣｔよりも小さい発電要求閾値ＳＯＣｒ以下等の場合に、発電要求があると判定する。ステップＳ１において発電要求がある場合はステップＳ２へ進む。ステップＳ１において発電要求がない場合はステップＳ１１へ進む。

【0077】

ステップＳ１１では、内燃機関２が運転中であるか否かを判定する。ステップＳ１１において内燃機関２が運転中であれば、ステップＳ１２へ進み内燃機関２を停止して今回のルーチンを終了する。ステップＳ１１において内燃機関２が運転中でなければ、今回のルーチンを終了する。

【0078】

ステップＳ２では、アクセルペダルの操作量を検出する。ステップＳ３では、駆動用電動機４の制御指令値を算出する。ステップＳ４では、ハイブリッド車両の電力消費量Ｅを算出する。ステップＳ５では、バッテリ３のＳＯＣを検出する。ステップＳ６では、目標発電量（内燃機関２に要求される発電量Ｏ）を算出する。

【0079】

ステップＳ７では、内燃機関２が運転中であるか否かを判定する。ステップＳ７において内燃機関２が運転中であればステップＳ８へ進む。ステップＳ７において内燃機関２が停止している場合は、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、内燃機関２を始動する。

【0080】

ステップＳ８では、目標発電量（内燃機関２に要求される発電量Ｏ）が予め設定された所定値よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ８において目標発電量が予め設定された所定値よりも大きい場合には、ステップＳ９へ進む。ステップＳ８において目標発電量が予め設定された所定値以下の場合には、ステップＳ１５へ進む。

【0081】

ステップＳ９では、内燃機関２を最大出力運転として発電する発電モードとする。

【0082】

ステップＳ１０では、内燃機関２の現在の運転状態が最大出力運転であるか否かを判定する。ステップＳ１０において内燃機関２の運転状態が最大出力運転である場合には、今回のルーチンを終了する。ステップＳ１０において内燃機関２の運転状態が最大出力運転でない場合には、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、内燃機関２の運転状態を最大出力運転に切り替える。すなわち、ステップＳ１４では、目標発電モードを発電モード２から発電モード１へ切り替える。なお、ステップＳ１４に関しては後述する。

【0083】

ステップＳ１５では、内燃機関２を燃費重視の高効率運転として発電する発電モードとする。

【0084】

ステップＳ１６では、内燃機関２の現在の運転状態が高効率運転であるか否かを判定する。ステップＳ１６において内燃機関２の運転状態が高効率運転である場合には、今回のルーチンを終了する。ステップＳ１６において内燃機関２の運転状態が高効率運転でない場合には、ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では、内燃機関２の運転状態を高効率運転に切り替える。すなわち、ステップＳ１７では、目標発電モードを発電モード１から発電モード２へ切り替える。なお、ステップＳ１７に関しては後述する。

【0085】

図５は、目標発電モードを切り替える際の制御の流れを示すフローチャートであり、上述した図４のステップＳ１４及びステップＳ１７に相当するサブルーチンである。なお、発電モード２から発電モード１へ切り替える際の制御の流れと発電モード１から発電モード２へ切り替える際の制御の流れは、実質的に略同一なので、図５を用いて同時に説明する。

【0086】

ステップＳ２０では、バッテリ３のＳＯＣが所定ＳＯＣｔ以上であるか否かを判定する。ステップＳ２０においてバッテリ３のＳＯＣが所定ＳＯＣｔ以上であればＳ２１へ進む。ステップＳ２０においてバッテリ３のＳＯＣが所定ＳＯＣｔ以上でなければＳ２４へ進む。

【0087】

ステップＳ２１では、バッテリ３の充電、または駆動用電動機４の駆動のための発電用電動機１による発電を停止（内燃機関２をアイドル状態に維持するための発電は継続）する。発電モード１から発電モード２へ切り替える場合には、ステップＳ２１において、内燃機関２の動作点を第３動作点Ｐ３として内燃機関２の負荷を低下させてから発電用電動機１によるバッテリ３への充電のための発電を停止する。

【0088】

ステップＳ２２では、内燃機関２の圧縮比を切り替える。
発電モード１から発電モード２へ切り替える場合には、ステップＳ２２において、内燃機関２の圧縮比を切り替えた後に、内燃機関２の動作点を第２動作点Ｐ２に変更する。発電モード２から発電モード１へ切り替える場合には、ステップＳ２２において、内燃機関２の圧縮比を切り替えた後に、内燃機関２の動作点を第１動作点Ｐ１として内燃機関２の負荷を高くする。

【0089】

ステップＳ２３では、発電用電動機１による発電を開始する。

【0090】

ステップＳ２４では、ハイブリッド車両の電力消費量Ｅが所定電力消費量Ｅｔ以下であるか否かを判定する。ステップＳ２４においてハイブリッド車両の電力消費量Ｅが所定電力消費量Ｅｔ以下であればＳ２１へ進む。ステップＳ２０においてハイブリッド車両の電力消費量Ｅが所定電力消費量Ｅｔ以下でなければＳ２５へ進む。

【0091】

ステップＳ２５では、内燃機関２に要求される発電量Ｏが所定発電量Ｏｔ以下であるか否かを判定する。ステップＳ２４において内燃機関２に要求される発電量Ｏが所定発電量Ｏｔ以下であればＳ２１へ進む。ステップＳ２０において内燃機関２に要求される発電量Ｏが所定発電量Ｏｔ以下でなければＳ２６へ進む。

【0092】

ステップＳ２６では、発電停止許容時間Ｔが所定発電停止許容時間Ｔｔ以上であるか否かを判定する。ステップＳ２６において発電停止許容時間Ｔが所定発電停止許容時間Ｔｔ以上であればＳ２１へ進む。ステップＳ２６において発電停止許容時間Ｔが所定発電停止許容時間Ｔｔ以上でなければＳ２７へ進む。

【0093】

ステップＳ２７では、アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力が所定駆動力Ｘ１以下あるか否かを判定する。ステップＳ２７においてアクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力が所定駆動力Ｘ１以下であればＳ２８へ進む。ステップＳ２７においてアクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力が所定駆動力Ｘ１以下でなければＳ３２へ進む。

【0094】

ステップＳ２８では、発電用電動機１による発電を停止し、内燃機関２を停止する。ステップＳ２９では、内燃機関２の圧縮比を切り替える。ステップＳ３０では、切り替えられた圧縮比に対応する動作点で内燃機関２を始動する。ステップＳ３１では、発電用電動機１による発電を開始する。

【0095】

ステップＳ３２では、アクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力が所定駆動力Ｘ２以下あるか否かを判定する。ステップＳ３２においてアクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力が所定値Ｘ２以下であればＳ２１へ進む。ステップＳ３２においてアクチュエータ２２の駆動力Ｘの余力が所定駆動力Ｘ２以下でなければＳ３３へ進む。

【0096】

ステップＳ３３、Ｓ３４では、発電用電動機１による発電を継続しながら圧縮比を切り替える。発電モード１から発電モード２へ切り替える場合には、ステップＳ３４において、内燃機関２の動作点を第２動作点Ｐ２として内燃機関２の負荷を下げてから圧縮比の切り替えを実施する。また、発電モード２から発電モード１へ切り替える場合には、ステップＳ３４において、圧縮比の切り替えを実施してから内燃機関２の動作点を第１動作点Ｐ１として内燃機関２の負荷を高くする。

【0097】

なお、発電モード１から発電モード２へ切り替える場合には、ステップＳ３４において、発電が継続可能な範囲で内燃機関２の負荷を低下させてから圧縮比の切り替えを実施し、その後に内燃機関２の動作点を第２動作点Ｐ２に切り替えるようにしてもよい。

【0098】

上述した実施例は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

【符号の説明】

【0099】

１…発電用電動機
２…内燃機関
３…バッテリ
４…駆動用電動機
５…ＶＣＭ
６…ＥＣＭ
７…ＶＣＲコントローラ
８…第１車両内ネットワーク
９…第２車両内ネットワーク
１１…可変圧縮比機構
２２…アクチュエータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】