(57)【要約】【課題】理想により近い走行パターンでハイブリッドカーを走行させることができるバッテリの制御方法を提供する。【解決手段】地図情報、およびナビゲーションシステム部から得られる位置情報にもとづいて、走行する道路の走行情報を情報記憶部１２に記憶保持させ、同じ道路を次回走行する場合に、制御装置７が、前回に記憶した走行情報にもとづいて、モータ３に電力を供給するためのバッテリ８の充放電を許容する範囲（ＳＯＣ範囲）を、地図情報によるその道路についての標準範囲からより適合した範囲に変更する。そして、バッテリ８の充放電制御により、ハイブリッドカーをそのＳＯＣ範囲内で走行させることによって、より理想的な走行パターンでの走行を可能とする。走行情報としては、少なくとも、走行した道路における渋滞の有無、および単位距離当たりのバッテリの充放電容量についての情報を使用する。【選択図】図２
2010006216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッドカーの駆動モータに電力を供給するバッテリの充放電の許容残容量範囲を設定し、前記許容残容量範囲内で前記バッテリの充放電を制御する方法であって、
情報記憶部から読み出される地図情報、およびナビゲーションシステム部から得られる位置情報にもとづいて、走行予定道路における前記バッテリの許容残容量についての標準範囲を設定するステップと、
前記情報記憶部の記憶内容を検索して、前記走行予定道路を前回走行したときに取得した走行情報があったときにはその情報を読出すステップと、
前記前回走行情報にもとづいて前記標準範囲を修正して、前記走行予定道路における前記バッテリの許容残容量範囲とするステップと、
修正後の前記許容残容量の範囲内で、前記バッテリと前記モータおよびそれによって駆動される発電機との間での充放電を制御部によって制御するステップと、
前記走行予定道路の走行時に、その道路についての走行情報を前記情報記憶部に記憶させるステップと
を有することを特徴とするハイブリッドカーのバッテリ制御方法。
【請求項２】
前記走行情報が少なくとも走行した道路における渋滞の有無、および単位距離当たりの前記バッテリの充放電容量についての情報である請求項１に記載のハイブリッドカーのバッテリ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッドカーのバッテリ制御方法に関し、より詳しくはハイブリッドカーのバッテリを長寿命に使用することを可能にする制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッドカーは、モータとエンジンとを使用して走行することから、その燃費をいちじるしく向上できるという特長を持っている。そのエンジンは、自動車を走行させる駆動源として、また搭載した発電機を駆動してバッテリを充電するのに使用される。さらに、モータによる回生制動時には、モータを発電機として使用して、バッテリの充電を行う。
【０００３】
この方式によるハイブリッドカーでは、エンジンを熱効率のよい状態で運転することによって燃費を改善できることから、エンジンとモータとをもっとも効率のよい走行パターンで制御するよう構成されている。すなわち、アクセルやブレーキの操作、車速などのセンサーから得られる情報にもとづいて、エンジンの出力とバッテリの充放電電流とを制御して理想的な走行パターンに近い状態で走行できるようにしている。
【０００４】
ハイブリッドカーでは、バッテリとモータとを効果的に使用して自動車を走行させることが大切である。バッテリとモータとを使用した走行の割合を多くする走行パターンでは、バッテリを充放電させる電流が大きくなり、また一時に充放電される容量も大きくなって、バッテリにとっては厳しい使用条件となる。バッテリは、非常に高価な部品であることから、できる限り長寿命に使用できるようにすることが重要である。しかしながら、排気ガス排出量の低減のために、モータとバッテリとを使用した走行割合を優先する走行パターンとすると、バッテリが短命化してしまう。したがって、ハイブリッドカーとして望まれる走行パターンの実現と、それに搭載されたバッテリの長寿命化とは相反することであって、両方を同時に満足させることはきわめてむずかしい。
【０００５】
このような厳しい環境で充放電されるハイブリッドカーのバッテリを、できる限り長寿命に使用できるようにするため、すなわちその劣化を少なくするためには、充放電を許容する残容量（以下、ＳＯＣという）の範囲（満充電時を１００％、完全放電時を０％と定義して数値化）を厳しく制限することが望ましい。正確には放電を許容するＳＯＣを上限とし、充電を許容するＳＯＣを下限とする範囲を厳しく制限する。通常、充放電を許容するＳＯＣ範囲は約５０％の近傍に設定される。過充電や過放電については無論のこと、深い充電と放電をも禁止するためである。
【０００６】
ＳＯＣ範囲を狭く制限することは、実質的には、バッテリを充電できる容量と放電できる容量とを小さくすることとなり、小型のバッテリを搭載している場合と実質的に同じ状態となる。このような制限をすると、バッテリに蓄えるエネルギー量が少なくなり、またモータで車を走行させるのに使用できるエネルギー量が少なくなる。さらに、回生制動においてバッテリを充電できる容量も少なくなることから、制動時にエネルギーを効果的に回収することがむずかしくなる。
【０００７】
このような弊害を避けるために、充放電を許容するＳＯＣ範囲を広くしようとすると、バッテリの寿命が短くなるおそれがあり、バッテリを長寿命となるよう使用しながら、バッテリとモータの走行割合を多くすることができる方法の実現が課題となっている。
【０００８】
このような課題を解決する方法として、地図情報とナビゲーションシステムからの位置情報を利用して、ハイブリッドカーに搭載されたバッテリの充放電制御の方法を改良することによって、バッテリの劣化をできる限り少なくしようとする提案がされている。たとえば、ハイブリッドカーが走行する道路が坂道であるのか、市街地の道路であるのかといった情報にもとづいてバッテリの使用範囲を変えるというものである（たとえば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−２３５１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、主にナビゲーションシステム部が示す坂道や市街地といった地図情報にもとづいてバッテリの充放電を制御し、より望ましい走行パターンで走行することを目指しても、アクセルやブレーキの使い方や乗り方が運転者によって大きく変化し、また個々の道路の事情によっても変化するために、結果的に上述の方法は十分な解決策とはならなかった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決し、より理想に近い走行パターンでハイブリッドカーを走行させることを可能とし、またそれに搭載されたバッテリの寿命をより長くすることができるバッテリの制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のハイブリッドカーのバッテリ制御方法は、ハイブリッドカーの駆動モータに電力を供給するバッテリの充放電の許容残容量範囲を設定し、許容残容量範囲内でバッテリの充放電を制御する方法であって、情報記憶部から読み出される地図情報、およびナビゲーションシステム部から得られる位置情報にもとづいて、走行予定道路におけるバッテリの許容残容量についての標準範囲を設定するステップと、情報記憶部の記憶内容を検索して、走行予定道路を前回走行したときに取得した走行情報があったときにはその情報を読出すステップと、前回走行情報にもとづいて許容残容量の標準範囲を修正して、走行予定道路におけるバッテリの許容残容量範囲とするステップと、修正後の許容残容量の範囲内で、バッテリとモータおよびそれによって駆動される発電機との間での充放電を制御部によって制御するステップと、走行予定道路の走行時に、その道路についての走行情報を情報記憶部に記憶させるステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の方法は、１度走行した情報を記憶しておき、同じ道路を次回に走行する際に前回の情報をもとに、ＳＯＣ範囲を地図情報による標準範囲からその道路により適合した範囲に修正変更し、この修正後のＳＯＣ範囲にもとづいてハイブリッドカーの走行を制御する。これにより、道路それぞれにおいて、精度よく、より理想に近い状態でバッテリを充放電することができるパターンで走行することができる。それによってバッテリの劣化を少なくしてその寿命特性を改善する。また、バッテリとモータによる走行パターンの割合を増加させることが可能となり、排気ガス排出量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明における実施の形態の制御方法について、図面を参照して説明する。ただし、以下に示す例は、本発明の技術的思想を具体化するためのハイブリッドカーのバッテリ制御方法を例示するものであって、本発明はこの例示方法に限定されるものではない。
【００１４】
図１はハイブリッドカー１の構成を示す図である。このハイブリッドカー１では、エンジン２とモータ３とを備え、これらを動力源として走行する。エンジン２は、車軸４および車輪５と発電機６とを駆動する。
【００１５】
このハイブリッドカー１において、バッテリ制御装置７は、地図情報と位置情報とにもとづいて走行情報を記憶し、同じ道路を次回走行するときには、前回の走行で記憶した走行情報を検索して読出し、それにもとづいて地図情報にもとづくＳＯＣ標準範囲を修正して、その道路により適合したＳＯＣ範囲に変更する。そして、この変更後の範囲内で、モータ３および発電機６とバッテリ８との間の充放電を制御して、エンジン２およびモータ３の出力を制御する。これによって、変更後の範囲内でバッテリ８の残容量が少なくなると、発電機６でバッテリ８を充電して、ＳＯＣをその範囲内に保持させる。制動時には、車輪５および車軸４によって駆動されるモータ３を発電機として動作させて、回生制動をしながらバッテリ８を充電する。また、エンジン２の稼動状態でその出力効率が低下すると、バッテリ８に蓄えられた電気エネルギーをモータ３に供給して、それを動作させる。
【００１６】
バッテリ８は、複数の二次電池を直列に接続して電池モジュールとし、さらにこれら電池モジュールを直列に接続することによって構成される。二次電池として、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン二次電池、またはニッケル−カドミウム蓄電池を使用することが推奨される。また、鉛蓄電池を多数個直列に接続して、使用することも可能である。
【００１７】
このようにして、バッテリ制御装置７は、バッテリ８の充放電が走行道路それぞれによるＳＯＣ範囲内で行われるよう、エンジン２とモータ３の出力を制御しながら、それらによってハイブリッドカー１を走行させる。これにより使用バッテリ８の寿命を延ばすことができ、また排気ガスの排出量を低減することが可能となって、走行効率の向上、燃費の改善を図ることができる。
【００１８】
図２は、ハイブリッドカー１に装備されるバッテリ制御装置７の一例を示すブロック図である。この制御装置７は、ナビゲーションシステム部９と、その出力信号にもとづいて、走行予定道路について地図情報で設定されたＳＯＣ標準範囲を修正して、その道路により適合した範囲に変更する制御部１０と、この制御部１０からの制御信号にもとづいてモータ３とバッテリ８との間での充放電を行わせる充放電回路部１１とを備える。
【００１９】
ナビゲーションシステム部９は、情報の書込み、読出しが可能な情報記憶部１２と、この情報記憶部１２の記憶する地図情報の読出しや走行情報の書込み、読出しを行う情報書込・読出部１３と、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するアンテナ１４および受信部１５と、この受信部１５および情報書込・読出部１３からの出力情報にもとづいて、ハイブリッドカーの現在位置情報および地図情報を出力し、過去の走行情報を検索し出力する信号処理部１６と、それからの現在位置情報にもとづいて地図画像上にその位置を表示する、液晶ディスプレイなどからなる表示部１７と、信号処理部１６を操作するための操作部１８とで構成されている。
【００２０】
情報記憶部１２は、走行しようとする地域を含む地図情報と、過去に走行した道路についての走行情報を記憶保持する。走行情報とは、その道路の渋滞状況たとえば渋滞の有無や渋滞の程度、および単位距離当たりのバッテリの充放電容量などである。この情報記憶部１２には書込み、読出しが可能な半導体メモリ装置（ＲＡＭ）、磁気記録あるいは光磁気記録の可能な記録媒体を使用した記憶装置を使用することができる。それに記憶されている地図情報の読出し、および走行道路についての走行情報の書込みや読出しは情報書込・読出部１３によって行われる。
【００２１】
受信部１５は、視野内にあるＧＰＳ衛星からの電波信号を増幅し、さらに演算処理に適した電気信号に変換して信号処理部１６に出力する。
【００２２】
信号処理部１６は、受信部１５の現在位置についての出力情報、および情報書込・読出部１３からの地図情報や走行情報にもとづいて、ハイブリッドカーの走行を制御するための各種情報を出力する。具体的には、走行中に、現在位置情報および地図情報にもとづいてハイブリッドカーが走行する道路を予測して、過去の走行情報について情報記憶部１２の記憶内容を検索する。該当する情報があったときには、それを読出して制御部１０に出力する。該当する情報を発見できなかったときには、すなわち初めて走行する道路であったときには、それを示す出力信号を制御部１０に出力する。それとともに、その道路についての走行情報を取得し、情報書込・記憶部１３を通して情報記憶部に１２に書込み、記憶させる。さらに、事前に操作部１８から目的地についての情報が入力されて目的地が設定された場合には、現在地から目的地までの間で走行するのに最適な道路を検索し、その道順に関する走行情報を制御部１０に出力する。さらにまた、情報記憶部１２に記憶された自宅情報にもとづいて現在地から自宅までの道順を検索し、検索して得られた道順における走行情報を制御部１０に出力する。
【００２３】
運転者が必要な情報たとえば出発地や目的地の位置情報などを入力するときには、操作部１８を用いる。操作部１８は複数の押しボタンスイッチやキーボードなどを備え、それを操作することによって必要な情報をナビゲーションシステム部９に入力することができる。また、操作部１８がタッチパネルを用いた入力装置であれば、表示された地図上の希望位置をペンで触れたり、選択した表示に指を触れたりすることによって入力することができ、また音声入力方式の装置であれば、音声で直接に入力することができる。なお、自宅情報については情報記憶部１２にあらかじめ記憶させておく。
【００２４】
制御部１０は、走行予定道路が市街地道路か、市街地間の道路か、あるいは峠道や山道かなどによって設定された地図情報にもとづくＳＯＣ標準範囲を、それが前回走行した道路であるときには、その走行情報にもとづいて、より実際に即したＳＯＣ範囲に修正する。そして、修正変更後の範囲内で充放電回路部１１によるバッテリ８とモータ３および発電機６との間の充放電を制御して、ハイブリッドカーを走行させる。
【００２５】
これにより走行を予定する道路それぞれに適したＳＯＣ範囲が設定される。制御部１０は充放電回路部１１によって、バッテリ８の残容量が低下してその範囲の最低値に達すると、放電を禁止して充電のみを許容する。また、残容量が高まり、その最高値に達すると充電を禁止して放電のみを許容する。残容量が許容残容量範囲にあるときには、充放電を許容する走行パターンとなるよう制御する。このようにして、制御部１０は、バッテリ８の残容量を個々の道路に応じたＳＯＣ範囲内に保持し得るパターンでの走行を実現させる。ただし、制御部１０は、バッテリ８の残容量を補正し、あるいはそのメモリ効果を解消するために深く放電するような特別モードにおいては、残容量がＳＯＣ範囲を越えるようにバッテリ８を充放電させる。
【００２６】
走行しようとする道路が初めての道路である場合には、その道路に進入するに際して制御部１０は地図情報にもとづいてそれまでのＳＯＣ範囲を、その道路についての情報、たとえば市街地内の道路、郊外の道路または山道や峠道であるといった条件によるＳＯＣ範囲を変更して、その範囲内でバッテリ８を充放電させる。次回、同じ道路を走行するときには、前回走行時の実際のＳＯＣ範囲を参照して、より適していると想定されるＳＯＣ範囲に変更し、その範囲内での走行パターンを実現する。
【００２７】
なお、信号処理部１６に渋滞情報を検出する渋滞情報検出部１９を設けることができる。渋滞情報検出部１９は、電波ビーコンや、光ビーコン、FM多重放送などを受信してVICS（Vehicle Information and Communication System）情報を検出し、これから走行する道路に関しての渋滞状況を検出する。渋滞についての情報は、渋滞している道路の場所や渋滞距離、渋滞の程度などを示す情報である。
【００２８】
図３は、制御部１０が地図情報にもとづくその道路おけるバッテリ８のＳＯＣ標準範囲を、地図情報と、ナビゲーションシステム部９によって入力される位置情報、さらには前回の走行情報を保有しているときにはその情報にもとづいて修正変更し、その変更後のＳＯＣ範囲内で走行制御する状態を示している。すなわち、ハイブリッドカーが初めての市街地、市街地の渋滞、峠や山道、過去に走行したことがある市街地の順番で走行するときに、制御部１０がＳＯＣ範囲を標準範囲から次の道路に適した範囲に変更する様子を示している。
【００２９】
制御部１０は、地図情報、および、ナビゲーションシステム部９から入力される位置情報にもとづいて過去に走行した際の走行情報を検出する。もし、過去の走行情報が見当たらず、初めての市街地を走行していると判断したときには、地図情報によるＳＯＣ範囲を標準範囲とする。そして、初めての道路での走行情報を、情報書込み・読出し部１３を通して情報記憶部１２に記憶させる。渋滞がない市街地の場合には、頻繁に停止し、発進するようなことがないので、モータ２を使用する発進の頻度が少なく、バッテリ８の保護を優先してＳＯＣ範囲を標準範囲に設定する。その標準範囲とはＳＯＣで４０〜６０％をいう。
【００３０】
走行情報は、走行した道路における渋滞の有無、単位時間当たりのバッテリ８のＳＯＣ使用範囲などについての情報である。
【００３１】
ハイブリッドカーが市街地内で初めての道路を渋滞時に走行するときには、制御部１０は、バッテリ８のＳＯＣ範囲を標準範囲より高くなるよう変更する。このときのＳＯＣは、４０〜８０％が望ましい。渋滞時には、停止と発進とを繰り返すことが多いので、頻繁にハイブリッドカーを加速して、バッテリ８を放電させてモータ２を使用する割合を多くするためである。そして、この市街地道路についての走行情報を作成し、情報記憶部１２に記憶する。
【００３２】
ハイブリッドカーが初めての山道や峠道を走行するときには、現在位置情報および地図情報にもとづいて、制御部１０はそれに適したバッテリ８のＳＯＣ範囲をそれまでの走行路での範囲から変更し設定する。その範囲をＳＯＣで２０〜８０％とするのが望ましい。これは、坂道を上るときには、モータ２を使用しての加速割合が多くなり、下るときには回生制動して多量の電気エネルギーを回収してバッテリ８を充電することによる。そして、このよう山道や峠道についての走行情報を得て、それを情報記憶部１２に記憶させ保持させて、次回の走行の際にそれにもとづいてその道路に適したＳＯＣ範囲が設定できるようにする。
【００３３】
ハイブリッドカーがすでに走行したことがある市街地を走行するときには、制御部１０は、前回のＳＯＣ範囲を標準範囲と置き換えて走行する。たとえば、市街地を走行する場合の標準範囲はＳＯＣ４０〜６０％とする。前回走行したときのＳＯＣ範囲がＳＯＣ５０〜６０％であったならば、そのときのＳＯＣの上限と下限との差を１０％程度として使用するために、ＳＯＣ範囲を４５〜５５％となるように制御範囲を変更して使用する。
【００３４】
バッテリ８を長寿命化させるためには、ＳＯＣの５０％近傍で使用することが重要である。そのため、過去に走行したときのＳＯＣ範囲で、ＳＯＣ５０％近傍に制御させるよう設定することがバッテリ８の長寿命化にはかかせない。
【００３５】
本発明の実施の形態のバッテリ制御方法は、ハイブリッドカーに搭載されるバッテリをより理想に近い状態で充放電して劣化をできる限り少なくして寿命を長くしながら、可能な限りバッテリとモータによる走行パターンの割合を増加させて、理想に近い走行パターンで走行できる。それは、ナビゲーションシステム部から得られる走行予測情報だけでなく前回に走行したときの走行情報を記憶しておき、同じ場所を次回走行する際に、その走行情報にもとづいて使用バッテリのＳＯＣ範囲を変更する走行パターンとするからである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の制御方法はハイブリッドカーにおけるバッテリの長寿命化に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ハイブリッドカーの駆動系を示す模式図である。
【図２】本発明における実施の形態のハイブリッドカーのバッテリ制御方法において使用するバッテリ制御装置のブロック図である。
【図３】図２に示したバッテリ制御装置が位置情報にもとづいてバッテリのＳＯＣ範囲を変更する状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    ハイブリッドカー
２    エンジン
３    モータ
４    車軸
５    車輪
６    発電機
７    バッテリ制御装置
８    バッテリ
９    ナビゲーションシステム部
１０    制御部
１１    充放電回路部
１２    情報記憶部
１３    情報書込・読出部
１４    アンテナ部
１５    受信部
１６    信号処理部
１７    表示部
１８    操作部
１９    渋滞情報検出部
【図１】
2010006216.tif 000003
【図２】
2010006216.tif 000004
【図３】
2010006216.tif 000005