(57)【要約】【課題】  バッテリの温度上昇を抑制して回生充電の低下を抑制できるハイブリッド車両を提供する。【解決手段】  本発明に係るハイブリッド車両１においては、回生充電エリア検知部１０〜５０によって回生充電可能エリアの到来が検知されたとき、回収漏れ予測部１０〜５０によって回生充電の回収漏れが予測されると、モータ使用割合増加部１０〜５０が回生充電可能エリアへ到達する前に駆動モータ２２の使用割合を増加させる。その際、モータ使用割合増加部１０〜５０は、バッテリ温度を所定の温度範囲に抑えて駆動モータ２２の使用割合を増加させるため、バッテリ温度が制限温度を超える事態が有意に抑制される。従って、バッテリ３２が制限温度を超えた末に充電ができなくなってしまう事態が回避され、回生充電可能エリアにおける回生充電の回収漏れが抑制される。その結果、燃費改善が図られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的地までの道路状況に応じてモータとエンジンの使用割合を設定するハイブリッド車両において、
目的地までの道路状況に応じてバッテリの温度を推定するバッテリ温度推定手段を備え、
前記バッテリの温度に応じて前記モータと前記エンジンの使用割合を設定すること、
を特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
前記モータからバッテリへの回生充電が可能な回生充電可能エリアの到来を検知する回生充電エリア検知手段と、
回生充電エリア検知手段による検知に対応して、前記回生充電可能エリアでの回生充電量と現在のバッテリ残量とに基づき、回生充電の回収漏れを予測する回収漏れ予測手段と、
前記回収漏れ予測手段による予測に対応して、前記回生充電可能エリアへ到達する前に前記モータの使用割合を増加させてバッテリ残量を低減させるモータ使用割合増加手段と、を備え、
前記モータ割合増加手段は、前記バッテリの温度を所定の温度範囲に抑えて前記モータの使用割合を増加させる、
請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記モータ割合増加手段は、前記回生充電可能エリアの手前に前記モータによる走行に適していないモータ走行不適エリアがある場合に、その前記モータ走行不適エリアへ到達する前に前記モータの使用割合を増加させる、請求項２記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを駆動に用いた走行（いわゆるＥＶ走行）と、モータとエンジンを駆動に用いた走行（いわゆるＨＥＶ走行）とを切り替え可能なハイブリッド車が知られている。そして、このようなハイブリッド車において、ナビゲーションシステムの経路情報や勾配情報に基づき、ＥＶ走行とＨＥＶ走行との切り替えを事前に計画する技術が知られている。
【０００３】
このＥＶ走行とＨＥＶ走行との切り替え制御については、例えば下記特許文献１に開示されている。この公報には、ＥＶ走行とＨＥＶ走行とを切り替え可能なハイブリッド車両において、バッテリを外部電源を用いて充電する外部充電装置と、車両の現在位置を地図データ上で認識可能な地図情報装置と、外部電源の設置されている地点を地図情報装置の有する地図データ上に拠点として登録する拠点登録手段と、拠点を中心としてＥＶ走行が可能な地域を地図情報装置の有する地図データ上に登録するＥＶ走行地域登録手段と、外部充電装置により外部電源を用いて充電されたバッテリの状態で拠点から出発するときにこのＥＶ走行が可能な地域でＥＶ走行を行う往路ＥＶ走行手段とを備えるハイブリッド車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド車両は、ＳＯＣ（バッテリ充電量）中心値を固定しているため、降坂走行時においてはそのバッテリ充電が進行すると、図５（ａ）に示すように、降坂の途中においてバッテリ充電量の充電限界（ＳＯＸｍａｘ：これ以上回生電気を回収（充電）できない状態）に達してしまう。その結果、回生充電の回収漏れが生じる。
【０００６】
そこで、図５（ｂ）に示すように、降坂走行前に平坦路において事前にＥＶ走行に切り替えてバッテリ充電量を予め減らしておき、降坂の間中、回生エネルギを漏れなく回収できる技術の研究が進められている。
【０００７】
その結果、図６に示すように、降坂走行前にバッテリ充電量を減らさない場合（図６の従来技術１）では回生充電の回収漏れＳｍが発生してしまうが、その回生充電の回収漏れＳｍを見越して降坂走行のｔｓ（ｓｅｃ）前からバッテリ充電量を減らす場合（図６の従来技術２）では、降坂の間中、回生充電がおこなわれる。
【０００８】
なお、図７のように、降坂路の手前に登坂路がある場合、この登坂路においてバッテリ充電量を減らすためのＥＶ走行をおこなうと、駆動力の不足により、走行に違和感が生じる虞がある。そのため、この場合には少なくともその登坂路に達する時点（つまり、登坂路の距離Ｌ分だけ手前）で、十分なバッテリ充電量の消費を実現しておくことが好ましい。
【０００９】
しかしながら、発明者らは、たとえ降坂路の手前でＥＶ走行に切り替えたとしても、回生充電の回収漏れが生じる事態が起こりうるとの知見を得た。すなわち、ハイブリッド車両に利用されるニッケル水素電池などのバッテリには、信頼性を確保するために制限温度が設定されている。バッテリの温度は温度センサで監視されており、バッテリが制限温度を超えた場合には、セーフティ機能が働いて強制的に充放電が停止する。その結果、回生充電可能な走行条件である降坂走行時にもかかわらず充電がおこなわれず、回生充電の回収漏れが生じてしまう。
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、回生充電の回収漏れを抑制できるハイブリッド車両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】
すなわち、本発明に係るハイブリッド車両は、目的地までの道路状況に応じてモータとエンジンの使用割合を設定するハイブリッド車両において、目的地までの道路状況に応じてバッテリの温度を推定するバッテリ温度推定手段を備え、前記バッテリの温度に応じて前記モータと前記エンジンの使用割合を設定するものである。
この発明によれば、目的地までの道路状況に応じてバッテリの温度を推定し、そのバッテリの温度に応じてモータとエンジンの使用割合を設定することにより、バッテリの温度上昇を抑制して回生充電の回収漏れを抑制することができる。
【００１２】
また、本発明に係るハイブリッド車両は、目的地までの道路状況に応じてモータとエンジンの使用割合を設定するハイブリッド車両において、モータからバッテリへの回生充電が可能な回生充電可能エリアの到来を検知する回生充電エリア検知手段と、回生充電エリア検知手段による検知に対応して、回生充電可能エリアでの回生充電量と現在のバッテリ残量とに基づき、回生充電の回収漏れを予測する回収漏れ予測手段と、回収漏れ予測手段による予測に対応して、回生充電可能エリアへ到達する前にモータの使用割合を増加させてバッテリ残量を低減させるモータ使用割合増加手段とを備え、モータ割合増加手段は、バッテリの温度を所定の温度範囲に抑えてモータの使用割合を増加させることが好ましい。
このハイブリッド車両においては、回生充電エリア検知手段によって回生充電可能エリアの到来が検知されたとき、回収漏れ予測手段によって回生充電の回収漏れが予測されると、モータ使用割合増加手段が回生充電可能エリアへ到達する前にモータの使用割合を増加させる。その際、モータ使用割合増加手段は、バッテリ温度を所定の温度範囲に抑えてモータの使用割合を増加させるため、バッテリ温度が制限温度を超える事態が有意に抑制される。従って、バッテリが制限温度を超えた末に充電ができなくなってしまう事態が回避され、回生充電可能エリアにおける回生充電の回収漏れが抑制される。その結果、燃費改善が図られる。
【００１３】
また、モータ使用割合増加手段は、回生充電可能エリアの手前にモータによる走行に適していないモータ走行不適エリアがある場合に、そのモータ走行不適エリアへ到達する前にモータの使用割合を増加させる態様にしてもよい。モータによる走行では駆動力が不足する登坂等のモータ走行不適エリアが、回生充電可能エリアの手前にある場合には、そのモータ走行不適エリアを避けてその前にモータの使用割合を増加させることで、ドライバーに違和感を感じさせることなく、効果的にバッテリ残量を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回生充電の回収漏れを抑制できるハイブリッド車両が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両を概略的に示したシステム構成図である。
【図２】図２は、図１に示したハイブリッド車両におけるバッテリ温度制御について示したグラフである。
【図３】図３は、図２のバッテリ温度制御による降坂時のバッテリ温度変化を示したグラフである。
【図４】図４は、図２のバッテリ温度制御をおこなう手順を示したフローチャートである。
【図５】図５は、従来技術に係る車両の降坂時におけるバッテリ充電量の変化を示した模式図である。
【図６】図６は、従来技術に係る車両の降坂時におけるバッテリ充電量の変化を示したグラフである。
【図７】図７は、従来技術に係る車両の降坂時におけるバッテリ充電量の変化を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１７】
図１に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両のシステム構成図を示す。ハイブリッド車両１は、モータとエンジンの使用割合を設定可能に構成されており、ＥＶ走行とＨＥＶ走行とを切り替え可能で、そのために複数の構成要素が備えられている。
【００１８】
統合ＥＣＵ（電子制御ユニット）１０は、モータＥＣＵ２０、バッテリＥＣＵ３０、エンジンＥＣＵ４０及びナビＥＣＵ５０それぞれに情報伝達可能に接続されており、これらのＥＣＵの機能を統合する部分である。
【００１９】
モータＥＣＵ２０は、駆動モータ２２及び発電モータ２４に接続されており、これらを制御する部分である。モータＥＣＵ２０は、モータ２２、２４の起動／停止のタイミングや出力等を調整する。
【００２０】
バッテリＥＣＵ３０は、バッテリ３２及び温度センサ３４に接続されており、これらを制御する部分である。バッテリＥＣＵ３０は、バッテリ残量の検出や温度センサ３４によるバッテリ温度の測定をおこなう。
【００２１】
エンジンＥＣＵ４０は、エンジン４２に接続されており、出力制御等のエンジンに関わる各種制御を総合的に制御する部分である。
【００２２】
ナビＥＣＵ５０は、カーナビゲーションシステムに関わる制御をおこなう部分であり、自車の現在地情報や目的地までの走行ルート情報、交通渋滞情報等を取得して、これらの情報を制御する部分である。走行ルート情報には、少なくとも、目的地までのルート上における勾配に関する情報（例えば、平坦路、登坂路、降坂路の種別や、その傾斜角度、その距離等）が含まれている。
【００２３】
そして、以上で説明した統合ＥＣＵ１０、モータＥＣＵ２０、バッテリＥＣＵ３０、エンジンＥＣＵ４０及びナビＥＣＵ５０が協働して、以下で説明する回生充電エリア検知部（回生充電エリア検知手段）、回収漏れ予測部（回収漏れ予測手段）及びモータ使用割合増加部（モータ使用割合増加手段）として機能する。
【００２４】
回生充電エリア検知部は、回生充電可能エリアの到来を検知する部分であり、主に、ナビＥＣＵ５０が利用される。回生充電可能エリアとは、例えば、所定の距離以上の降坂路等、発電モータ２４からバッテリ３２への回生充電が可能なエリアであり、公知のカーナビゲーションシステムを用いて事前に検知可能である。
【００２５】
回収漏れ予測部は、回生充電エリア検知部による検知に対応して、上記回生充電可能エリアでの回生充電量と現在のバッテリ残量とに基づき、回生充電の回収漏れを予測する部分であり、主に、バッテリＥＣＵ３０及びナビＥＣＵ５０が利用される。より具体的には、回生充電エリア検知部において、回生充電可能エリアが到来すると検知されると、現在のバッテリ空き容量と、その回生充電可能エリアにおいて回収可能な充電量とを比較し、当該回収可能な充電量がバッテリ空き容量を上回っている場合には、回収漏れが発生するものと予測すると共に、その回収漏れ量を算出する。
【００２６】
モータ使用割合増加部は、回収漏れ予測部による予測に対応して、回生充電可能エリアへ到達する前に駆動モータ２２の使用割合を増やした走行、例えば駆動モータ２２のみによる走行（ＥＶ走行）に切り替える部分であり、主に、モータＥＣＵ２０やバッテリＥＣＵ３０、エンジンＥＣＵ４０が利用される。モータ使用割合増加部は、より具体的には、回収漏れ予測部において予測された回収漏れ量Ｓｍを回収するために、消費すべきバッテリ量を算出すると共に、その算出したバッテリ量を回生充電可能エリアに到着するまでに実際に消費する。
【００２７】
加えて、モータ使用割合増加部は、バッテリ３２の温度を温度センサ３４によって監視し、バッテリ温度を所定の温度範囲に抑えつつ、駆動モータ２２の使用割合を増加させる。すなわち、回生充電可能エリアでの回生充電時にはバッテリ温度が上昇するが、そのバッテリ温度が所定の制限温度に達しないように、駆動モータ２２とエンジン４２の使用割合を調整する。
【００２８】
ここで、バッテリ３２は、バッテリ残量が急激に増減した場合に、バッテリ３２の熱抵抗や内部抵抗、配線等の損失により発熱して、その信頼性（主に寿命）が劣化する。この信頼性を保証するために、現状のハイブリッド車両では、上述した制限温度（それ以上発熱させない温度の上限値）が設けられている。なお、ハイブリッド車両に利用されるニッケル水素電池などのバッテリは、その制限温度はバッテリ固有であり、値はそれぞれで異なる。
【００２９】
以下、このモータ使用割合増加部のバッテリ温度制御について、図２のグラフを参照しつつ説明する。
【００３０】
図２は、ハイブリッド車両１におけるバッテリ温度制御及び従来技術に係るバッテリ温度制御について示したグラフであり、縦軸は上から順に、“標高（ｍ）”、“バッテリ充電量（Ａｈ）”、“バッテリ温度（℃）”、“駆動モータ２２とエンジン４２の使用割合”を示しており、横軸は時間ｔ（ｓｅｃ）を示している。なお、横軸の時間ｔは車速ｖを一定と仮定して距離Ｌを代用することもできる。
【００３１】
図２のグラフ最上段の標高は、時間ｔ１−ｔ２の間が平坦路であり、時間ｔ２−ｔ３の間が登坂路、時間ｔ３−ｔ５の間が降坂路であることを示している。
【００３２】
標高の下のバッテリ充電量（ＳＯＣ）は、従来のバッテリ充電量（従来技術１）では、降坂路始点ｔ３までは充電量が一定に保たれ、降坂路終点ｔ５において、回生充電の回収漏れＳｍが生じることを示している。また、上述したバッテリ制御をおこなう本実施形態では、登坂路より前の平坦路の走行時ｔ１において、バッテリ充電量を漸次消費し始めて、登坂路に到達した時点ｔ２において、通常維持している量（すなわち、従来技術１のｔ２時のバッテリ量）よりも予測される回収漏れＳｍと同程度だけ消費（放電）された状態となっている。そして、本実施形態では、登坂路の間ｔ２−ｔ３はバッテリ充電量を一定に保ち、降坂路ｔ３−ｔ５において回生充電をおこなう。平坦路において事前に回生漏れＳｍの分だけバッテリ充電量を消費しているため、降坂路終点ｔ５において充電限界（ＳＯＣｍａｘ）に達し、回生電気の充電漏れは生じない。
【００３３】
その下のバッテリ温度は、上記従来技術１については、降坂路始点ｔ３において回生充電が開始されるまで自然放熱により漸次低下し、降坂路の間ｔ３−ｔ４は漸次増加する。また、登坂路に到達する前にバッテリ充電量の消費を開始させるものの、本実施形態に係るバッテリ温度制御をおこなわない従来技術２においては、平坦路におけるバッテリ消費時にバッテリ温度が上がりすぎてしまい、降坂路の途中ｔ４において、バッテリの制限温度に到達した結果、セーフティ機能によりバッテリの回生充電が強制的に停止する。ところが、本実施形態においては、登坂路ｔ２−ｔ３における自然放熱量及び降坂時ｔ３−ｔ４における温度上昇量を予測して、極度の温度上昇を回避している。極度の温度上昇を抑えるため、本実施形態では、バッテリ消費の時間変化を小さくして、バッテリ温度の時間変化（ΔＴ／Δｔ）を小さくしている。すなわち、駆動モータ２２の使用割合を下げる一方でバッテリ消費の開始を早めて、バッテリ温度の時間変化を小さくしている。
【００３４】
ここで、バッテリ充電量が急激に増減した場合には、上述したとおり、バッテリ３２の熱抵抗θや、バッテリ内部抵抗および配線等の損失Ｒにより発熱する。バッテリ充放電量Ｑは、バッテリ温度Ｔ（℃）とバッテリの熱抵抗θ（℃／Ｗ）とバッテリの内部抵抗および配線等の損失Ｒ（Ω）と時間ｔ（ｓｅｃ）とにより、下記の式（１）の左辺のように表せる。
【数１】
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車両が一定速度ｖ（ｍ／ｓｅｃ）で走行するものと仮定すると、距離Ｌの関数として、式（１）の右辺のように表せる。ここで、熱抵抗θ、損失Ｒはデバイス固有の固定パラメータであり、温度Ｔ及び時間ｔは変動パラメータとなる。すなわち、バッテリ充放電量Ｑは、温度Ｔと時間ｔの関数であるため、温度Ｔを制限温度Ｔｍａｘに設定すると、バッテリ充放電量Ｑは時間ｔの関数となるため、制限温度Ｔｍａｘに対応したバッテリ消費時間を算出することができる。
【００３５】
その結果、本実施形態においては、降坂路終点ｔ５においても、バッテリ温度は制限温度には達しないため、降坂の間中、回生充電は停止しない。
【００３６】
グラフの最下段の駆動モータ２２とエンジン４２の使用割合は、従来技術１においては登坂路始点ｔ２まで駆動モータ２２とエンジン４２の使用割合を保持してバッテリ充電量を一定に保つのに対し、本実施形態においては平坦路の所定の時点ｔ１において駆動モータ２２の使用割合を増加させて所定の割合に切り替え、バッテリ充電量が充電限界ＳＯＣｍａｘに達しないように、かつ、バッテリ温度が制限温度Ｔｍａｘに達しないように、調整されている。モータ出力を増やしてエンジン出力を低下させることにより、駆動モータ２２の使用割合の増加が実現される。
【００３７】
以上で説明した本実施形態のバッテリ温度補完制御の効果について、図３のグラフを用いて説明する。図３のグラフは、バッテリ消費を開始した時点からのバッテリ温度の上昇度合いを示したグラフであり、本実施形態の場合と上記従来技術２の場合とを比較して示している。発明者らは、上記従来技術２のように、たとえ降坂路に先立ってバッテリ充電量の消費を開始した場合であっても、降坂路の途中でバッテリ３２の制限温度（Ｔｍａｘ）に達して回生充電ができなくなる事態が発生するとの知見を得た。一方、本実施形態では、上述したとおり、モータ使用割合増加部が、バッテリ温度を所定の温度範囲に抑えるようにして、駆動モータ２２の使用割合を増加させるため、降坂路終点までバッテリ３２の制限温度に達することなく、回生充電を漏れなく回収することができる。
【００３８】
従って、本実施形態に係るハイブリッド車両１においては、回生充電の回収漏れが抑制されている。
【００３９】
図４は、ハイブリッド車両１において、バッテリ温度補完制御をおこなう手順を例示したフローチャートである。
【００４０】
ハイブリッド車両１においてバッテリ温度補完制御をおこなう際には、まず、回生充電エリア検知部が、ナビＥＣＵ５０を利用して、車両の走行経路情報を取得すると共に（Ｓ１０）、回生充電可能エリアの到来を判定する（Ｓ１２）。回生充電可能エリアがない場合は、従来どおりのバッテリ制御を選択する。
【００４１】
次に、回生充電エリア検知部が、上記回生充電可能エリアでの回生充電量と現在のバッテリ充電量とに基づいて、回生充電の回収漏れを判定し（Ｓ１４）、回収漏れが予測される場合にはその回収漏れ量Ｓｍを算出する（Ｓ１６）。
【００４２】
その後、モータ使用割合増加部が、温度センサからバッテリ温度を検出して（Ｓ１８）、バッテリの温度を所定の温度範囲に抑えるバッテリ消費制御計画を作成し、その計画に従って駆動モータ２２の使用割合の増加量や増加タイミング等を調整する（Ｓ２０）。なお、Ｓ１６における回収漏れ量Ｓｍは式（１）のバッテリ充放電量Ｑに対応し、Ｓ１８のバッテリ温度は式（１）の制限温度Ｔｍａｘに対応するものである。
【００４３】
以上で詳細に説明したとおり、ハイブリッド車両１においては、回生充電エリア検知部によって回生充電可能エリアの到来が検知されたとき、回収漏れ予測部によって回生充電の回収漏れが予測されると、モータ使用割合増加部が回生充電可能エリアへ到達する前に駆動モータ２２の使用割合を増加させる。その際、モータ使用割合増加部は、バッテリ温度を制限温度（所定の温度範囲）に抑えて駆動モータ２２の使用割合を増加させるため、バッテリ温度が制限温度を超える事態が有意に抑制される。従って、バッテリ３２が制限温度を超えた末に充電ができなくなってしまう事態が回避され、回生充電可能エリアにおける回生充電の回収漏れが抑制される。その結果、燃費改善が図られる。
【００４４】
なお、上記実施形態においては、図２のグラフの標高において示したとおり、モータ使用割合増加部は、降坂路（回生充電可能エリア）の手前に登坂路（駆動モータ２２による走行に適していないモータ走行不適エリア）がある場合に、その登坂路へ到達する前に駆動モータ２２の使用割合を増加させる態様を示した。駆動モータ２２による走行では駆動力が不足するモータ走行不適エリアが、回生充電可能エリアの手前にある場合には、そのモータ走行不適エリアを避けてその前に駆動モータ２２の使用割合を増加させる。それにより、ドライバーに違和感を感じさせることなく、効果的にバッテリ充電量を消費することができる。ただし、降坂路の手前に登坂路がない態様でも、上述したバッテリ温度補完制御が適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
１…ハイブリッド車両、１０…統合ＥＣＵ、２０…モータＥＣＵ、２２…駆動モータ、２４…発電モータ、３０…バッテリＥＣＵ、３２…バッテリ、３４…温度センサ、４０…エンジンＥＣＵ、４２…エンジン、５０…ナビＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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