混合动力车辆 【技术领域】
本发明涉及具有发动机和电机来作为动力源的混合动力车辆。背景技术 近年来， 作为考虑环境的汽车， 混合动力车普及起来。对于混合动力车， 作为用于 驱动车轮的动力源， 在将汽油或者轻油等作为燃料的发动机之外， 同时具有通过从电池或 者发电机供给的电力进行驱动的电机。
在这样的混合动力车中， 存在如下的车辆 ： 将从电池供给的直流电压通过作为电 压转换器的 DC/DC 转换器 ( 以下， 适当地只称为 “转换器” ) 进行升压并向变换器供给， 通过 变换器变换成交流电压后施加给交流同步型电机。
另外， 对利用发动机的动力和 / 或车辆的制动力而由发电机发电产生的电力、 车 辆的行驶用电机消耗的电力进行控制， 使得电池的剩余容量维持在预定的适当范围内。
这样的混合动力车， 同时具有行驶用电机来作为动力源， 由此与仅将发动机作为 动力源的汽车相比， 能够进行低燃料消耗率行驶， 但是希望通过提高电机和 / 或发动机的 工作效率等来进一步实现低燃料消耗率化或者节能化。因此， 提出了如下方案 ： 设置有通 过作为用户的驾驶者在相比于汽车的动力性能而想使燃料经济性优先的情况下进行导通 (ON) 操作来对汽车的控制部提供低燃料消耗率行驶指示的开关等。这样的开关， 有时被称 为 “经济模式开关” (“ECO 模式开关” ) 或者 “经济开关” (“ECO 开关” )。
例如， 在日本专利申请公开公报第 2007-159214 号中记载有 ： 在具备 ECO 开关的电 动汽车中， 当通过用户的操作而导通 ECO 开关时， 使转换器的升压工作停止， 由此能够消除 转换器中的开关损失、 实现低燃料消耗率化。
发明内容 在混合动力车中， 为了使燃料经济性或者能量效率最优化， 一边保持平衡一边进 行工作控制， 以使发动机、 行驶用电机、 以及发电用电机满足预定的条件。 因此， 如上述专利 文献 1 的电动汽车， 考虑 ： 当通过导通 ECO 开关而使转换器的升压工作停止时， 行驶用电机 和发电用电机的工作量受到限制， 特别是， 限制发电用电机的工作量会导致发电量下降， 根 据电池的剩余容量和 / 或用户操作的车辆的运行状态， 用于电池充电的发动机间歇运行的 频率会变高， 由此相反地燃料经济性会发生恶化、 电池的剩余容量会较大地低于适当范围 的下限。
本发明的目的在于提供一种谋求提高燃料经济性、 同时回避电池的剩余容量较大 地低于适当范围的下限的混合动力车辆。
本发明是一种混合动力车辆， 该混合动力车辆具备 ： 发动机 ； 能够接受来自发动 机的动力进行发电的发电机 ； 蓄积由发电机发电产生的电力的电池 ； 以及能够接受从电池 和发电机供给的电力输出行驶用的动力的电动机， 该混合动力车辆的特征在于， 还具备 ： 电 压转换器， 其将电池的电压升压并向电动机供给 ； 选择单元， 其用于与电压转换器的升压工
作相关地选择第一模式或第二模式 ； 控制单元， 其在通过选择单元选择了第二模式时， 将通 过电压转换器升压后的电压上限值从第一模式下的第一上限值变更为比该第一上限值低 的第二上限值， 并且， 在电池的剩余容量变为了阈值以下时， 将通过电压转换器升压后的电 压上限值从第二上限值向第一上限值切换。
在本发明的混合动力车辆， 控制单元可以在用户对于车辆的要求功率超过第二模 式下能够输出的最大车辆功率的状态持续了预定时间时， 将通过电压转换器升压后的电压 上限值从第二上限值向第一上限值切换。
另外， 在本发明的混合动力车辆中， 控制单元可以在通过选择单元选择了第二模 式时， 执行通过电压转换器升压后的电压上限值的切换， 并且， 执行变更发动机工作点、 降 低载波的频率、 以及使辅机装置进行节能工作中的至少一个控制， 在电池的剩余容量变为 了阈值以下时， 在第二模式下执行中的控制中， 仅执行使通过电压转换器升压后的电压上 限值从第二上限值向第一上限值恢复的控制， 所述载波用于生成对电动机的输入电压， 所 述辅机装置包括空调。
进一步， 在本发明的混合动力车辆， 可以还包括具有直流 / 交流转换功能的发电 机用变换器和电动机用变换器， 各变换器与共用的电压转换器连接。 根据本发明的混合动力车辆， 当选择了第二模式时， 将通过电压转换器升压后的 电压上限值从第一上限值抑制为较低的第二上限值， 由此能够使电压转换器中的电力损耗 降低， 提高燃料经济性， 并且， 当电池的剩余容量变为了阈值以下时， 通过解除电压转换器 的升压限制， 能够确保发电机发电产生足够的发电量， 回避较大地低于电池的适当容量范 围的下限的状态。
附图说明 图 1 是本发明的一实施方式的混合动力车辆的概略结构图。
图 2 是电机 ECU 的功能框图。
图 3 是电机 ECU 所包括的 PWM 控制块的功能框图。
图 4 是电机 ECU 所包括的矩形波控制块的功能框图。
图 5 是表示示出了行驶用电机的转矩和转速的关系的映射的图。
图 6 是表示通常模式和经济模式的车速和车辆功率的关系的映射。
图 7 是表示选择经济模式时由混合动力 ECU 执行的处理程序的流程图。
标号说明
10 混合动力车辆 ； 11 旋转位置传感器 ； 12 发动机 ； 13 输出轴 ； 14 动力分配合并机 构； 16 发动机控制用 ECU ； 18 太阳轮 ； 20 齿圈 ； 22 齿轮架 ； 24 减振器 ； 26 齿轮架支承部件 ； 28 齿轮架轴 ； 29、 36 转子 ； 30 旋转轴 ； 31、 37 旋转角传感器 ； 32 齿圈轴 ； 34 减速器 ； 38 旋转 轴； 40 车轴 ； 42 车轮 ； 44、 46 变换器 ； 48 转换器 ； 50 电池 ； 52 平滑电容器 ； 54 平滑电容器 ； 56 电力线 ； 58 接地线 ； 60 电机用 ECU ； 62 电池状态检测传感器 ； 64 电池 ECU ； 66 混合动力 用 ECU ； 68 车速传感器 ； 70 加速器开度传感器 ； 72 经济开关 ； 74 电流指令生成部 ； 76 电压 指令生成部 ； 78 矩形波产生部 ； 80、 92 开关信号生成部 ； 82 电流传感器 ； 843 相 2 相变换部 ； 86 转速运算部 ； 88 电压相位运算部 ； 90 矩形波产生部 ； 943 相 2 相变换部 ； 96 转矩推定部 ； 100PWM 控制块 ； 102 矩形波控制块 ； 104 转换器控制部 ； 106 控制方式选择部 ； MG1 发电用电
机； MG2 行驶用电机 具体实施方式
以下， 参照附图详细说明本发明的实施方式。在该说明中， 具体的形状、 材料、 数 值、 方向等是为了容易理解本发明的示例， 可以与用途、 目的、 方法等相匹配地进行适当变 更。
图 1 是本发明的一实施方式的混合动力车辆 10 的概略结构图。在图 1 中， 动力传 递系统用实线表示， 电力线用单点划线表示， 信号线用虚线表示。 混合动力车辆 10 具备 ： 能 够输出行驶用的动力的发动机 12 ； 2 个三相交流同步型电动发电机 ( 以下， 简称为 “电机” ) MG1、 MG2 ； 以及动力分配合并机构 14。
发动机 12 是将汽油、 轻油等作为燃料来产生动力的内燃机。发动机 12 与发动机 控制用 ECU(Electronic Control Unit ： 电子控制单元 )( 以下， 称为 “发动机 ECU” )16 电 连接， 通过接受来自发动机 ECU16 的控制信号对燃料喷射、 点火、 节气门等进行调节， 从而 进行工作控制。发动机 12 的转速 Ne 是接受从接近发动机 12 的输出轴 13 而设置的旋转位 置传感器 11 输出的检测值而在发动机 ECU16 中算出的。
动力分配合并机构 14 由行星齿轮机构构成， 所述行星齿轮机构构成为包括 ： 配置 在中心部的太阳轮 18 ； 与太阳轮 18 同心地配置在外侧、 且在圆环内周部具有内齿的齿圈 20 ； 与太阳轮 18 和齿圈 20 这两者啮合的多个齿轮架 (carriers)22。
在动力分配合并机构 14 中， 在以能够旋转的方式支承多个齿轮架 22 的齿轮架支 承部件 26 连结经由减振器 (damper)24 而与发动机 12 的输出轴 13 连接的齿轮架轴 28， 在 太阳轮 18 连结与电机 MG1 的转子 29 连接的旋转轴 30， 在齿圈 20 经由齿圈轴 32 而连结减 速器 34。 由此， 在动力分配合并机构 14 中， 当电机 MG1 作为发电机发挥功能时， 从齿轮架轴 28 输入的发动机 12 的动力根据齿轮比而被分配至太阳轮 18 侧和齿圈 20 侧， 当电机 MG1 作 为电动机发挥功能时， 从齿轮架轴 28 输入的发动机 12 的动力、 以及从太阳轮 18 输入的电 机 MG1 的动力被合并， 从齿圈 20 经由齿圈轴 32 而输入到包括预定减速比的齿轮列的减速 器 34。
与电机 MG2 的转子 36 连接的旋转轴 38 也还和减速器 34 连接， 当电机 MG2 作为电 动机发挥功能时， 向减速器机 34 输入来自电机 MG2 的动力。
从齿圈轴 32 和 MG2 的旋转轴 38 中的至少一个轴输入的动力， 经由减速器 34 而向 车轴 40 传递， 由此对车轮 42 进行旋转驱动。另一方面， 在再生制动时， 当动力从车轮 42 和 车轴 40 经由减速器 34 而输入至旋转轴 38 时， MG2 作为发电机发挥功能。在此， 在再生制 动时， 不限于驾驶者进行制动操作而使车辆速度减速的情况， 还包括驾驶者解除加速踏板 的踩踏而中止了车辆加速的情况、 车辆通过重力作用在下坡进行行驶的情况等。
电机 MG1、 MG2 分别与对应的变换器 (inverter)44、 46 电连接。各变换器 44、 46 与 作为共同的电压转换器的转换器 48 电并联连接， 并且， 经由转换器 48 与电池 50 电连接。 电 池 50 适合使用镍氢电池、 锂离子电池等的能够充放电的二次电池， 但不限定于此， 例如也 可以使用电容器。
当电机 MG1、 MG2 作为电动机发挥功能时， 将从电池 50 经由平滑电容器 52 供给来 的直流电压 Vb 通过转换器 48 升压为输出电压 Vc 后， 经由平滑电容器 54 而向变换器 44、 46输入 ( 转换器输出电压 Vc 相当于作为变换器输入电压的系统电压 VH。以下相同 )， 通过变 换器 44、 46 进行交流变换并施加给电机 MG1、 MG2。
相反地， 当电机 MG1、 MG2 作为发电机发挥功能时， 将从 MG1、 MG2 输出的交流电压 通过变换器 44、 46 进行了直流变换之后， 通过转换器 48 降压并对电池 50 进行充电。另外， 对于变换器 44、 46， 由于共用与转换器 48 连接的电力线 56 和接地线 58， 因此能够使通过电 机 MG1、 MG2 中的一个电机发电产生的电力不经过转换器而向另一个电机供给来进行旋转 驱动。
变换器 44、 46 分别与电机用 ECU( 以下， 称为 “电机 ECU” )60 电连接， 基于从电机 ECU60 发送的控制信号进行工作控制。另外， 在电机 MG1、 MG2 设置有对转子 29、 36 的旋转 角进行检测的旋转角传感器 31、 37。 通过各旋转角传感器 31、 37 得到的检测值， 被输入到电 机 ECU60， 用于算出各电机转速 Nm1、 Nm2。进一步， 对电机 ECU60 输入通过分别设置在各电 机 MG1、 MG2 的未图示的电流传感器检测出的电机电流。
在电池 50 设置有电流传感器、 电压传感器、 温度传感器等的电池状态检测传感器 62， 通过该传感器 62 得到的各检测值、 即电池电流 Ib、 电池电压 Vb、 电池温度 Tb 等被输入 到电池用 ECU( 以下， 称为 “电池 ECU” )64。电池 ECU64 基于这些检测值推定电池 50 的剩 余容量 (SOC)， 并且进行监视以使电池剩余容量维持在适当范围、 例如以额定容量的 60％ 为中心的 40％～ 80％的范围， 在适当范围上限附近， 将输入限制信号输出给后述的混合动 力用 ECU， 在适当范围下限附近， 将输出限制和充电要求的信号输出给后述的混合动力用 ECU。 发动机 ECU16、 电机 ECU60 以及电池 ECU64 与混合动力 ECU( 控制单元 )66 电连接。 混合动力 ECU66 由执行控制程序的 CPU、 存储控制程序和 / 或控制用映射等的 ROM、 能够暂 时存储各种检测值且能够随时进行读出的 RAM 等构成， 具有对发动机 12 以及电机 MG1、 MG2 总括地进行工作控制、 并且管理电池 50 的功能。
混合动力 ECU66 在其与发动机 ECU16 之间， 根据需要发送发动机控制信号， 根据需 要接收与发动机工作状态相关的数据 ( 例如发动机转速 Ne 等 )。另外， 混合动力 ECU66 在 其与电机 ECU60 之间， 根据需要发送电机控制信号， 根据需要接收与电机工作状态相关的 数据 ( 例如电机转速 Nm1、 Nm2、 电机电流等 )。进一步， 混合动力 ECU66 从电池 ECU64 接收 电池剩余容量、 电池电压、 电池温度、 输入输出控制信号等的电池管理所需要的数据。
在混合动力 ECU66 上， 还电连接有车速传感器 68 和加速器开度传感器 70， 分别输 入作为混合动力车辆 10 的行驶速度的车速 Sv、 和与未作图示的加速踏板的踩踏量对应的 加速器开度 Ac。
进一步， 在混合动力 ECU66 上电连接有经济开关 ( 选择单元 )72。经济开关 72 设 置在作为用户的驾驶者容易操作的位置， 通过进行押压操作、 旋转操作或者轻触操作等， 向 混合动力 ECU66 输入经济开关导通信号 Eon。当对经济开关 72 进行导通操作时， 则选择从 经济开关断开时的通常模式 ( 第一模式 ) 向能够相比于通常模式而进行低燃料消耗率行驶 的经济模式 ( 第二模式 ) 的转变。
接着， 参照图 2 说明使电机 MG1、 MG2 作为电动机发挥功能时的电机 ECU60 中的电 压控制。图 2 是电机 ECU60 的功能框图， 将电机 MG1、 MG2 都用作电动机的情况下的电压控 制是同样地进行的控制， 因此在此主要对输出行驶用动力的电机 MG2 的控制进行说明。
电机 ECU60 包括 ： 控制方式选择部 106， 其对电机 MG2 的控制方式进行选择 ； 转换 * 器控制部 104， 其接受来自控制方式选择部 106 的转换器输出电压指令 Vc ， 生成用于对转 换器 48 内的 2 个电力用开关元件 ( 例如 IGBT 等 ) 进行导通、 断开控制的开关信号 S1、 S2， 并输出给转换器 48 ； 以及 PWM 控制块 100 和矩形波控制块 102， 其从控制方式选择部 106 接 * 受转矩指令 T ， 生成用于对在变换器 46 内的 U 相、 V 相以及 W 相的各相臂分别设置 2 个 ( 合 计 6 个 ) 的电力用开关元件 ( 例如 IGBT 等 ) 进行导通、 断开控制的开关信号 S3 ～ S8， 并输 出给变换器 46。
一般地， 作为交流电机的控制方式， 已知正旋波 PWM 控制、 过调制 PWM 控制、 以及矩 形波控制这 3 种控制方式。
正弦波 PWM 控制方式是作为一般的 PWM 控制而使用的方式， 根据正弦波状的电压 指令值和载波 ( 一般为三角波 ) 的电压比较， 对为了三相交流电机的电机 MG2 的 U 相、 V相 以及 W 相的各相线圈而分别设置在变换器 46 内的各相臂上的开关元件的导通、 断开进行控 制。其结果， 在变换器 46 内的各相臂上， 对于与上臂元件的导通期间对应的高电平期间、 与 下臂元件的导通期间对应的低电平期间的集合， 控制占空比以使在一定期间内电机输入电 压为正弦波。众所周知， 在正弦波 PWM 控制方式下， 即使是比较低的旋转区域也能得到流畅 的旋转， 但是作为电机输入电压的基波成分相对于与转换器输出电压 Vc 相当的系统电压 VH 的比的调制率 ( 或者电压利用率 ) 最大只能提高到 0.61。 另一方面， 在矩形波控制方式下， 在变换器 46 内的各相臂中， 与上臂元件的导通 期间对应的高电平期间、 和与下臂元件的导通期间对应的低电平期间的比在上述一定期间 内为 1 比 1 的矩形波 1 个脉冲量被施加给电机 MG2。由此， 能够将调制率提高到 0.78， 能够 使比较高的旋转区域内的输出提高。 另外， 由于能够使弱磁场电流减少， 因此能够抑制电机 MG2 中的铜损的发生、 能够提高能量效率。进一步， 由于能够减少变换器 46 中的开关次数， 因此还有能够抑制开关损失这样的优点。但是， 与正弦波 PWM 控制相比， 具有容易受到干扰 的影响、 控制响应性不是很好这样的特性。
过调制 PWM 控制方式是正弦波 PWM 控制和矩形波控制之间的中间的 PWM 控制方 式， 通过在使载波的振幅以缩小方式发生变形的基础上进行与上述正弦波 PWM 控制方式同 样的 PWM 控制， 能够生成向电压增加方向变动的变形为大致正弦波状的电机输入电压， 由 此能够将调制率提高到 0.61 ～ 0.78 的范围。
在电机 MG2 中， 当转速和 / 或输出转矩增加时， 感应电压变高， 与此相伴地需要电 压也变高。由转换器 48 生成的升压电压 Vc、 即系统电压 VH， 需要设定得比该电机需要电压 高。其另一方面， 能够通过转换器 48 升压的电压值存在上限 ( 即系统电压最大值 )。
因此， 在电机需要电压比系统电压 VH 的最大值、 例如比 650V 低的区域中， 应用基 于正弦波 PWM 控制方式或者过调制 PWM 控制方式的最大转矩控制， 通过按照矢量控制的电 * 机电流控制来进行控制， 使得输出转矩与转矩指令 T 一致。
另一方面， 当电机需要电压超过系统电压最大值时， 则在将系统电压 VH 维持在最 大值的基础上根据弱磁场控制而应用矩形波控制方式。在该情况下， 由于电机输入电压的 振幅被固定， 因此通过基于转矩推定值和转矩指令值的偏差的矩形波脉冲的电压相位控制 来进行转矩控制。
图 3 表示用于执行正弦波 PWM 控制和过调制 PWM 控制的最大转矩控制的电机
ECU60 的 PWM 控制块 100 的功能块例子。PWM 控制块 100 包括电流指令生成部 74、 电压指 令生成部 76、 2 相 3 相变换部 78、 开关信号生成部 80、 3 相 2 相变换部 84、 以及转速运算部 86。
电流指令生成部 74 接受从混合动力 ECU66 向电机 ECU60 输入的转矩指令 T* 和电 机转速 Nm2， 从预先设定的映射或者表格算出与转矩指令 T* 和电机转速 Nm2 对应的 d 轴电 流指令 Id* 和 q 轴电流指令 Iq*， 并输出给电压指令生成部 76。
电压指令生成部 76 通过下述式 1 的 PI 运算来算出用于使 d 轴实际电流 id 和 q 轴 实际电流 iq 分别与 d 轴电流指令 Id* 和 q 轴电流指令 Iq* 一致的 d 轴和 q 轴电压指令 Vd*、 Vq*， 且输出给 2 相 3 相变换部 78。对于此处的 d 轴实际电流 id 和 q 轴实际电流 iq， 使用 在 3 相 2 相变换部 84 中基于电机旋转角 θ 对三相的各相电流 iu、 iv、 iw 进行变换而得到 的电流， 所述的各相电流 iu、 iv、 iw 是通过检测电机 MG2 的各相电流的电流传感器 82 检测 得到的。由于各相电流 iu、 iv、 iw 的总和为 0， 因此也可以对三相电流中两相的电流进行检 测， 其余的一相的电流通过运算来算出。
( 式 1)
Vd* ＝ Gpd(Id*-id)+Gid(Id*-id)dt Vq* ＝ Gpq(Iq*-iq)+Giq(Iq*-iq)dt
在此， Kpd， Kpq 是 d 轴和 q 轴电流控制的比例增益， Kid、 Kiq 是 d 轴和 q 轴电流控 制的积分增益。
2 相 3 相变换部 78 基于电机 MG2 的转子 36 的旋转角 θ， 将 d 轴电压指令 Vd* 和 q 轴电压指令 Vq* 变换成三相的各相电压 Vu、 Vv、 Vw， 并输出给开关信号生成部 80。在从 d 轴 * * 电压指令 Vd 和 q 轴电压指令 Vq 向三相的各相电压 Vu、 Vv、 Vw 的变换中， 也反映系统电压 VH。
开关信号生成部 80 基于三相的各相电压 Vu、 Vv、 Vw 和预定的载波的比较， 生成开 关信号 S3 ～ S8 并输出给变换器 46。由此， 通过使变换器 46 的各开关元件进行开关控制， * 对电机 MG2 施加用于输出与转矩指令 T 相应的转矩的交流电压。如上所述， 在过调制 PWM 控制时， 在开关信号生成部 80 中使用的载波， 从正弦波 PWM 控制时的一般的载波切换成以 缩小振幅的方式变形后的载波。
接着， 参照图 4 对矩形波控制块 102 进行说明。矩形波控制块 102 包括 3 相 2 相 变换部 94、 转矩推定部 96、 电压相位运算部 88、 矩形波产生部 90、 以及开关信号生成部 92。
3 相 2 相变换部 94 基于电机旋转角 θ 将通过电流传感器 82 检测到的三相的各相 电流 iu、 iv、 iw 变换成 d 轴实际电流 id 和 q 轴实际电流 iq， 并输出给转矩推定部 96。转矩 推定部 96 基于 d 轴实际电流 id 和 q 轴实际电流 iq， 从预先设定的映射或者表格查表运算 转矩推定值 T， 并输出给电压相位运算部 88。
电压相位运算部 88， 对通过从转矩指令 T* 减去转矩推定值 T 而求得的转矩偏差 ΔT， 进行基于预定增益的 PI 运算求出控制偏差， 根据该控制偏差设定矩形波电压的相位 γ， 并输出给矩形波产生部 78。 具体而言， 在转矩指令 T* 为正 (T* ＞ 0) 的情况下， 当转矩不 * 足时使电压相位提前， 而当转矩过剩时使电压相位延迟， 并且， 在转矩指令 T 为负 (T* ＜ 0) 的情况下， 当转矩不足时使电压相位延迟， 而当转矩过剩时使电压相位提前。
矩形波产生部 90， 根据输入的电压相位 γ， 生成各相电压指令 Vu、 Vv、 Vw( 矩形波
脉冲 )， 并输出给开关信号生成部 92。开关信号生成部 92， 根据各相电压指令 Vu、 Vv、 Vw 生 成开关信号 S3 ～ S8， 并输出给变换器 46。由此， 通过变换器 46 进行按照开关信号 S3 ～ S8 的开关动作， 作为电机 MG2 的各相电压而施加与电压相位 γ 相应的矩形波脉冲。这样， 在 矩形波控制方式时， 能够通过转矩的反馈控制进行电机转矩控制。
可以由 PWM 控制块 100 的开关信号生成部 80 兼作矩形波控制块 102 中的开关信 号生成部 92。
图 5 表示预先在电机 ECU60 的控制方式选择部 106 中存储的映射。该映射是针对 电机 MG2 基于转矩和转速而规定的映射， 控制方式选择部 106 应用该映射来选择电机控制 方式。
在图 5 所示的映射中， 实线表示正弦波 PWM 控制中的电机 MG2 的转速和最大输出 转矩的关系， 在由该实线包围的阴影区域 A1 内的运行点上， 对于电机 MG2 执行正弦波 PWM 控制。对系统电压 VH( 即通过转换器 48 升压的升压比 ) 进行控制， 使得该情况下的正弦波 PWM 控制中的调制率 K 始终为最大值 0.61。 但是， 由于通过转换器 48 进行的升压存在上限， 因此系统电压 VH 为最大值、 调制率 K 为 0.61 ＜ K ＜ 0.78 的实线和虚线之间的高旋转区域 成为过调制区域 A2， 系统电压 VH 为最大值、 调制率 K ＝ 0.78 的虚线和单点划线之间的更高 的旋转区域成为矩形波控制区域 A3。
接着， 参照图 6 和图 7， 对上述混合动力车辆 10 中的经济模式控制进行说明。图 6 是对于经济开关 72( 参照图 1) 没有导通的状态时的通常模式、 和通过导通操作经济开关 72 而选择的经济模式， 分别表示车速 Sv 和车辆功率的关系的映射。图 6 所示的实线分别表示 通常模式和经济模式下能够输出的最大的车辆功率。另外， 图 7 是表示当导通操作了经济 开关 72 时在混合动力 ECU66 中执行的处理程序的流程图。
当驾驶者希望相比于车辆的动力性而使燃料经济性优先的行驶时， 驾驶者通过导 通操作经济开关 72 来选择经济模式。由此， 如图 6 所示， 车辆能够输出的最大功率与通常 模式相比而下降。
更详细而言， 当导通操作经济开关 72 时， 则向混合动力 ECU66 输入经济开关信号 Eon。 混合动力 ECU66 接受该经济开关信号 Eon， 执行图 7 的步骤 S10 的经济模式控制。 在该 经济模式控制中， 执行如下等控制 ： 通过降低发动机 12 的上限转速而变更发动机工作点 ； 使转换器 48 的升压上限值从作为第一上限值的例如 650 伏特降低到作为第二上限值的例 如 500 伏特来进行升压限制 ； 为了在变换器 46 中生成电机输入电压而使用于与电压指令进 行对比的载波的频率降低 ； 使空调等的辅机装置进行经济模式工作 ( 例如空调用压缩机的 间歇运行 )。
在这样的经济模式控制中， 通过降低发动机上限转速来抑制燃料消耗， 通过将转 换器 48 的升压上限值抑制得较低， 使转换器 48 中的开关损失降低， 通过降低上述载波的频 率， 使变换器 46 中的开关损失降低， 通过辅机装置的经济模式工作来抑制消耗电力。其结 果， 与通常模式相比， 能实现低燃料消耗率行驶， 能量效率提高。
但是， 在上述经济模式下， 行驶用电机 MG2 和发电用电机 MG1 的转速受到限制， 特 别是发电用电机 MG1 的转速限制会导致发电量降低， 根据电池 50 的剩余容量和 / 或用户操 作的车辆的运行状态， 用于电池充电的发动机间歇运行的频率变高， 因此相反地， 燃料经济 性会恶化， 电池 50 的剩余容量会较大地低于作为适当范围的下限的 40％。具体而言， 存在如下情况 ： 当由于作为用户的驾驶者较大地踩踏加速踏板而持续 地要求超过图 6 中经济模式下能够输出的最大车辆功率的车辆功率时， 则为了驱动电机 MG2， 会从电池 50 取出由发电用电机 MG1 产生的发电量以上的电力， 电池剩余容量会较大地 下降， 会较大地低于电池容量的适当范围下限。当电池 50 的剩余容量较大地低于适当范围 下限时， 则电池 50 受到损伤而短寿会缩短。
因此， 为了防止这样的情况， 在图 7 所示的经济模式处理程序中执行如下的处理。 在步骤 S12 中， 判定剩余容量 SOC 是否超过作为阈值的例如 40％。并且， 当判定剩余容量 SOC 为 40％以下时 ( 在步骤 S12 中为 “否” )， 将转换器 48 中的升压上限值 500 伏特切换成 与通常模式时相同的 650 伏特， 解除升压限制 ( 步骤 S18)。由此， 作为发电机的电机 MG1 的 转速限制也被解除， 因此能够确保足够的发电量， 其结果， 能够对电池 50 充电， 从而使电池 剩余容量恢复到适当范围。
另一方面， 当判定为电池剩余容量 SOC 超过 40％时 ( 在步骤 S12 中为 “是” )， 接 * 着， 判定车辆要求功率 Pv 比车辆能够输出的功率 Pv 大的状态是否持续了预定时间 ( 步骤 S14)。此处的 “预定时间” 例如优选数秒左右， 是为了排除驾驶者进行的加速踏板的瞬间踩 踏。 对于上述车辆要求功率 Pv*， 参照预先存储在 ROM 中的映射， 基于加速器开度 Ac 和 * 车速 Sv 而设定。 当判定为该车辆要求功率 Pv 超过图 6 所示的经济模式下能够输出的最大 车辆功率的状态持续了预定时间时 ( 在步骤 S14 中为 “是” )， 与上述同样地解除转换器 48 的升压限制 ( 步骤 S18)。另一方面， 在没有判定为车辆要求功率 Pv* 超过经济模式下能够 输出的最大车辆功率的状态持续预定时间的情况下 ( 在步骤 S14 中为 “否” )， 维持转换器 48 的升压限制 ( 步骤 S16)。
接着， 判定经济开关 72 是否进行了断开操作 ( 步骤 S20)， 若未断开则回到上述步 骤 S12( 在步骤 S20 中为 “否” )， 另一方面， 若断开 ( 在步骤 S20 中未 “是” ) 则结束经济模 式控制， 即， 恢复到通常模式 ( 步骤 S22)， 结束处理。
这样， 在本实施方式的混合动力车辆 10 中， 通过选择经济模式来谋求提高燃料经 济性， 并且当电池剩余容量变为适当范围的下限 40％以下时立刻解除转换器 48 的升压限 制， 由此能够回避电池剩余容量较大地低于适当范围的下限这样的情况。
在上述混合动力车辆 10 中， 当电池剩余容量变成了 40％以下时， 在经济模式控制 中只解除转换器 48 的升压限制， 但是， 也可以在解除转换器 48 的升压限制之外， 还一并解 除其他的经济模式控制事项中与电池充电关系较大的控制事项、 例如发动机 12 的转速限 制。
另外， 在上述混合动力车辆 10 中， 通过用户进行的经济开关 72 的导通操作来选择 经济模式， 但是， 当对混合动力车辆 10 进行总括控制的混合动力 ECU66 按照运行状态， 在例 如大致一定的速度下的稳定行驶状态持续了预定时间以上时， 可以执行从通常模式自动地 切换成经济模式的控制。在该情况下， 混合动力 ECU66 也作为选择单元发挥功能。
进一步， 在上述混合动力车辆 10 中， 设为经济开关 72 为选择单元、 通常模式为第 一模式、 经济模式为第二模式进行了说明， 但不限定于此。 例如， 也能够将本发明应用为 ： 将 在相比于燃料经济性而想使车辆驱动性能优先时进行导通操作的功率开关作为选择单元， 功率开关断开状态时， 选择作为第二模式的通常模式， 功率开关导通时， 选择作为第一模式
的功率模式。
进一步， 对于上述混合动力车辆 10， 以能够利用发动机 12 的动力来驱动车轮和发 电机这两者的所谓串联 / 并联混合动力方式为例子进行了说明， 但本发明也能够应用于将 发动机的动力只用于驱动发电机的所谓串联混合动力方式的车辆。