(57)【要約】【課題】ハイブリッド車において、極力電動モータを使用した走行ができるようにする。【解決手段】車両駆動源用の電動モータ４及びエンジン３と、バッテリ５と、充電率検出手段２４と、車両の運転状態と充電率とに基づいて、電動モータ４で走行するモータ走行モードと、電動モータ４とエンジン３とで走行するハイブリッド走行モードと、エンジン３で走行するエンジン走行モードとの何れかを選択し、少なくとも充電率が充電率下限値未満になったらエンジン走行モードを選択する走行モード選択手段１０Ａと、モータ走行優先モードを設定可能な優先モード選択手段２３とを備え、走行モード選択手段は、モータ走行優先モードが選択されると、充電率下限値を通常値から当該通常値よりも低いモータ走行優先値に切り替えて走行モードの選択を行う。【選択図】図１
2019156102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動源として備えられた電動モータ及びエンジンと、
前記電動モータの電源として備えられたバッテリと、
前記バッテリの充電率を検出する充電率検出手段と、
前記車両の走行時に、前記車両の運転状態と前記充電率とに基づいて、前記電動モータのみを用いて走行するモータ走行モードと、前記電動モータと前記エンジンとを何れも用いて走行するハイブリッド走行モードと、前記エンジンのみを用いて走行するエンジン走行モードと、の何れかの走行モードを選択し、少なくとも前記充電率が充電率下限値未満になったら前記エンジン走行モードを選択する走行モード選択手段と、を備えたハイブリッド車の駆動制御システムであって、
前記電動モータを使用した走行モードを優先的に選択するモータ走行優先モードを設定可能な優先モード選択手段を備え、
前記走行モード選択手段は、前記モータ走行優先モードが選択されると、前記充電率下限値を通常値から当該通常値よりも低いモータ走行優先値に切り替えて前記走行モードの選択を行う
ことを特徴とする、ハイブリッド車駆動制御システム。
【請求項２】
前記バッテリの健全度を検出する健全度検出手段をさらに備え、
前記モータ走行優先値は、前記健全度が低くなるほど高くなるように可変に設定されている
ことを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車駆動制御システム。
【請求項３】
前記充電率と前記健全度とに基づいて前記バッテリの残存容量を算出する残存容量算出手段をさらに備え、
前記走行モード選択手段は、前記残存容量が容量下限値未満になったら前記充電率にかかわらず前記エンジン走行モードを選択する
ことを特徴とする、請求項２に記載のハイブリッド車駆動制御システム。
【請求項４】
前記バッテリの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記走行モード選択手段は、前記温度が基準温度未満のバッテリ冷態時には、他の条件にかかわらず前記エンジン走行モードを選択する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のハイブリッド車駆動制御システム。
【請求項５】
前記ハイブリッド車が、外部電源により前記バッテリを充電可能なプラグインハイブリッド車である
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のハイブリッド車駆動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラグインハイブリッドに用いて好適のハイブリッド車駆動制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車は、駆動源として電動モータとエンジン（内燃機関）とを備え、電動モータのみを用いて走行するモータ走行モード（ＥＶ走行モード）と、電動モータとエンジンとを何れも用いて走行するハイブリッド走行モード（ＨＥＶ走行モード）と、エンジンのみを用いて走行するエンジン走行モードとがある。これらのモードは、主として駆動源への要求トルクと車速とにより規定される車両の運転状態と、電動モータの電源用バッテリの充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）に応じて選択される。
【０００３】
一般に、相対的に要求トルク及び車速が低い運転状態ではモータ走行モードが選択され、要求トルクや車速が増加するとハイブリッド走行モードが選択される。しかし、バッテリは充電率が過剰に低下すると劣化が進むため、バッテリの使用を許可するＳＯＣの下限値を設けて、ＳＯＣが下限値未満に低下すると、エンジンの始動性の確保やバッテリの保護を図るため電動モータを用いないエンジン走行モードが選択される。
【０００４】
上記のように、ＳＯＣが下限値以上あれば、要求トルクや車速が増加するとＨＥＶ走行モードを選択することになるが、ハイブリッド車においては、排ガス低減や燃費の向上や走行騒音の低減の観点から、できるだけエンジンを使用しないＥＶ走行モードを選択できるようにしたい。これに関し、特許文献１には、アクティブクルーズコントロール中における加速時に、要求トルクを抑えてＥＶ走行モードを優先して選択する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１１４２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のように、ハイブリッド車においては、できるだけ電動モータを使用するようにして、エンジンの使用頻度を低下させたい。特に、プラグインハイブリッド車（PHEV）のユーザにおいては、エンジンを極力使用しないで可能な限りＥＶ走行を使用したいとの要望が多くなっている。
【０００７】
こうしたユーザはエンジンがかかることを「安心感」としてより「がっかり感」と捉え、ＥＶ走行モードによる走行時になるべくエンジンが始動しないように、自らアクセル操作を抑えたりヒータ使用を抑えたりして、駆動源への要求トルクを抑えてＨＥＶ走行モードへの切り替えがなされないように工夫している。
【０００８】
しかし、ＳＯＣが下限値未満になってしまうと、例え要求トルクを抑えてもエンジンを使用しなくてはならなくなるため、できるだけＥＶ走行を使用したいユーザに対しては、「がっかり感」を与えることになる。
【０００９】
本発明は、このような課題に着目して創案されたもので、ハイブリッド車において、できるだけ電動モータを使用した走行ができるようにした、ハイブリッド車駆動制御システム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】
【００１０】
（１）本件にかかるハイブリッド車駆動制御システムは、車両の駆動源として備えられた電動モータ及びエンジンと、前記電動モータの電源として備えられたバッテリと、前記バッテリの充電率を検出する充電率検出手段と、前記車両の走行時に、前記車両の運転状態と前記充電率とに基づいて、前記電動モータのみを用いて走行するモータ走行モードと、前記電動モータと前記エンジンとを何れも用いて走行するハイブリッド走行モードと、前記エンジンのみを用いて走行するエンジン走行モードと、の何れかの走行モードを選択し、少なくとも前記充電率が充電率下限値未満になったら前記エンジン走行モードを選択する走行モード選択手段と、を備えたハイブリッド車の駆動制御システムであって、前記電動モータを使用した走行モードを優先的に選択するモータ走行優先モードを設定可能な優先モード選択手段を備え、前記走行モード選択手段は、前記モータ走行優先モードが選択されると、前記充電率下限値を通常値から当該通常値よりも低いモータ走行優先値に切り替えて前記走行モードの選択を行うことを特徴としている。
【００１１】
（２）前記バッテリの健全度を検出する健全度検出手段をさらに備え、前記モータ走行優先値は、前記健全度が低くなるほど高くなるように可変に設定されていることが好ましい。
（３）前記充電率と前記健全度とに基づいて前記バッテリの残存容量を算出する残存容量算出手段をさらに備え、前記走行モード選択手段は、前記残存容量が容量下限値未満になったら前記充電率にかかわらず前記エンジン走行モードを選択することが好ましい。
（４）前記バッテリの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記走行モード選択手段は、前記温度が基準温度未満のバッテリ冷態時には、他の条件（例えば、前記充電率及び前記残存容量）にかかわらず前記エンジン走行モードを選択することが好ましい。
（５）前記ハイブリッド車が、外部電源により前記バッテリを充電可能なプラグインハイブリッド車であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本件にかかるハイブリッド車駆動制御システムによれば、モータ走行優先モードが選択されると、充電率下限値を通常値からこの通常値よりも低いモータ走行優先値に切り替えて走行モードの選択を行うので、電動モータを使用した走行モードが優先的に選択され、ドライバの要求に答えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態にかかるハイブリッド車駆動制御システムの概略構成図である。
【図２】バッテリの容量劣化特性（満充電容量の経時変化）を示すグラフである。
【図３】バッテリの放電特性（放電容量に対するバッテリ電圧の変化）を示すグラフである。
【図４】バッテリの劣化による充電率と残存容量との変動特性を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまで
も例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図は
ない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができると共に、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせ
ることが可能である。
【００１５】
［１．システム構成］
図１に示すように、ハイブリッド車１は、エンジン（内燃機関）３及び電動モータ（以下、単にモータともいう）４を含む駆動源２と、エンジン３の駆動力によって発電する発電機４Ｇと、モータ４に電力を供給するとともに、発電機４Ｇで発電された電力又は家庭用電源等の外部電源からの電力によって充電される駆動用バッテリ（以下、単にバッテリともいう）５と、走行輪７と、エンジン３，モータ４で生成された動力を走行輪７に伝達する動力伝達装置６とを備えている。
【００１６】
ハイブリッド車１はエンジン３を制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１と、モータ４を制御するためのモータＥＣＵ１２と、バッテリ５を制御するバッテリＥＣＵ１３と、さらに、これらのエンジンＥＣＵ１１、モータＥＣＵ１２、バッテリＥＣＵ１３を制御する統合ＥＣＵ１０とを備えている。これら各ＥＣＵ間は、車内のＣＡＮ（Controller Area Network）通信等によって情報伝達可能に接続されている。
また、ハイブリッド車１は、外部電源充電器２７によって、家庭用電源等の外部電源によりバッテリ５を充電可能なプラグインハイブリッド車として構成されている。
【００１７】
本ハイブリッド車１は、走行モードとして、モータ４の駆動力のみを用いて車両を走行させるＥＶ走行モード（モータ走行モード）と、モータ４の駆動力とエンジン３の駆動力との双方を用いて車両を走行させるＨＥＶ走行モード（ハイブリッド走行モード）と、エンジン３の駆動力のみを用いて車両を走行させるエンジン走行モードとを有し、これら走行モードのいずれか一つを選択して、選択した走行モードで走行するように構成されている。なお、ＨＥＶ走行モードには、モータ４の駆動力によって走行しながら、エンジン３の駆動力によって発電機４Ｇを駆動する走行状態も含む。
【００１８】
統合ＥＣＵ１０には、車両の走行時（力行時）に、駆動源２への要求トルク及び車速といった車両の運転状態とバッテリ５の充電率（ＳＯＣ：State of Charge）とに基づいて、ＥＶ走行モードと、ＨＥＶ走行モードと、エンジン走行モード、の何れかの走行モードを選択する走行モード選択部（走行モード選択手段）１０Ａが備えられている。なお、充電率（ＳＯＣ）はその時点の充電量を満充電量で除算した値として定義される。
【００１９】
統合ＥＣＵ１０には、駆動源２への要求トルクに対応するアクセル開度を検出するアクセル開度センサ２１、車速を検出する車速センサ２２からアクセル開度，車速の各検出情報が入力される。また、バッテリ５の充電率を検出（或いは、算出）する充電率検出部（充電率検出手段）２４が装備され、統合ＥＣＵ１０には、充電率検出部２４から充電率の検出情報（或いは、算出情報）が入力される。走行モード選択部１０Ａでは、これらの入力された情報に基づいて何れかの走行モードを選択する。
【００２０】
つまり、走行モード選択部１０Ａでは、充電率が充電率下限値以上ある場合には、アクセル開度及び車速が低い運転状態ではＥＶ走行モードを選択し、アクセル開度或いは車速が高い運転状態ではＨＥＶ走行モードを選択する。一方、充電率が充電率下限値未満に低下した場合には、エンジン３の始動性の確保やバッテリ５の保護を図るために、モータ４を用いないエンジン走行モードを選択する。
【００２１】
ただし、本システムには、ＥＶ走行モードを優先的に選択するＥＶ優先モードを設定可能なＥＶ優先スイッチ（優先モード選択手段）２３が設けられ、このＥＶ優先スイッチ２３の操作信号も統合ＥＣＵ１０に入力される。走行モード選択部１０Ａは、ＥＶ優先スイッチ２３がオン操作されている場合には、充電率下限値を通常値（通常充電率下限値）からこの通常値よりも低いモータ走行優先値（モータ走行優先充電率下限値）に切り替えて走行モードの選択を行う。なお、ＥＶ優先スイッチ２３をオン操作しても一定時間が経過したらこのオン操作は自動でオフにリセットされるようになっている。
このモード選択に関連して、統合ＥＣＵ１０には、さらに、バッテリ５の健全度（バッテリ健全度）を検出（又は算出）する健全度検出部（健全度検出手段）２５、バッテリ５の温度（バッテリ温度）を検出（又は算出）する温度検出部（温度検出手段）２６から、それぞれ検出信号が入力されるようになっている。
【００２２】
上記の充電率下限値には、通常値（例えば、３０％）とこれよりも低いモータ走行優先値（例えば、２０％）が用意されており、ＥＶ優先スイッチ２３がオン操作されていなければ通常値を用いて走行モードを判定し、ＥＶ優先スイッチ２３がオン操作されていればモータ走行優先値を用いて走行モードを判定する。したがって、ＥＶ優先スイッチ２３がオフなら、充電率が通常値以下の場合にはモータ４を使用しないエンジン走行モードが必ず選択されるが、ＥＶ優先スイッチ２３がオンなら、充電率が通常値以下であってもモータ走行優先値以上であればモータ４のみを用いたＥＶ走行モードが選択される。
【００２３】
ところで、従来から充電率下限値を設けているのは、エンジン３の始動性の確保やバッテリ５の保護を図るためであり、この充電率下限値を下げてしまったら、エンジン３の始動性の確保やバッテリ５の保護を図ることができないとも考えられる。この点については、従来の充電率下限値は一定の余裕をもって設定されており、本システムではこの余裕分の範囲内で充電率下限値を低下させたモータ走行優先値を用いており、また、ＥＶ優先スイッチ２３のオン操作が有効な時間も限定的になっているため、エンジン３の始動性の確保やバッテリ５を保護するうえで支障はない。
【００２４】
ここで、バッテリ５の充電率下限値を一定の余裕をもって設定している理由を説明する。
はじめに一般的なバッテリの容量劣化特性を示す図２を参照する。なお、図２では、横軸にバッテリの充放電時間（充放電サイクル）をとり、縦軸に対応するバッテリの容量残存率（後述の健全度（ＳＯＨ：State of Health）に対応する）、即ち、新品時の満充電量を１００％とした場合の充放電時間の経過に伴って減少する満充電量の割合をとっている。図２に示すように、バッテリ５は充放電時間（充放電サイクル）の増加に応じて、容量が劣化していく特性がある。
【００２５】
次に一般的なバッテリの放電特性を示す図３を参照する。この図３では、横軸にバッテリの一回の放電サイクルにおける放電容量をとり、縦軸に対応するバッテリの電圧をとっている。また、実線が新品時の特性を示し、二点鎖線がバッテリの使用による劣化が生じた場合を示す。図３に示すように、何れの場合にも、放電が進んでいっても暫くは電圧の低下は僅かであるが、さらに放電が進んでいくと電圧が急低下する特性がある。
この特性はバッテリが劣化した場合は、放電時電圧が急低下する放電容量が新品時に比べて早くなる。
【００２６】
電圧が急低下する付近まで放電してしまうと、例えばエンジンを始動する際に要求される高電圧を発生し難くなるだけでなく、バッテリの劣化を大きく促進することにもなる。このため、電圧が急低下する領域までバッテリを放電させないこと、つまり、バッテリを使用しないことが必要である。
【００２７】
次に一般的なバッテリの劣化による充電率と残存容量との変動特性の概念を示す図４を参照する。この図４では、左に新品時のバッテリの充電率及び残存容量を示し、右に使用によって劣化したバッテリの充電率及び残存容量を示している。また、各円柱の高さが充電率を示し、各円柱の容積が残存容量を示す。図４に示すように、バッテリの劣化が進むと、同じ残存容量であっても、充電率は大きくなることがわかる。
【００２８】
図２に示すように、バッテリの劣化に応じてバッテリの容量残存率（即ち、健全度）である充電率１００％の時の充電容量（満充電容量）の値が低下していく。バッテリの残存容量は充電率×健全度で算出できるため、劣化によって健全度の値が低下すれば、新品時と同一の残存容量を確保するためには、充電率を高くすることになる。
【００２９】
エンジン３を始動するには、一定の電力量を必要とする。この観点から、新品時には、充電率２０％の残存容量でエンジン３を支障なく始動できるが、劣化時には、新品時よりも高い充電率（例えば、図４に示す３０％）でなければエンジン３を支障なく始動することができなくなる。
【００３０】
従来のバッテリの充電率下限値は、新品時も劣化時も一定の値を一律に用いているため、劣化時にも支障なくエンジン３を始動できるように、バッテリの充電率下限値を一定の余裕をもって設定している。
【００３１】
本システムでは、この充電率下限値の余裕分を利用しているが、当然ながら、バッテリ劣化時のエンジン３の始動性の確保も考慮している。つまり、本システムでは、バッテリ５の容量残存率（健全度）が低くなるほど充電率下限値のモータ走行優先値が高くなるように可変に設定されている。したがって、バッテリ劣化時にもバッテリ５の残存容量が確保されエンジン３の始動性が確保される。
【００３２】
また、本システムでは、統合ＥＣＵ１０に充電率と健全度とに基づいてバッテリ５の残存容量を算出する残存容量算出部（残存容量算出手段）１０Ｂが設けられており、走行モード選択部１０Ａは、残存容量が予め設定された容量下限値未満になったら充電率にかかわらずエンジン走行モードを選択するようになっている。したがって、バッテリ劣化時にもバッテリ５の残存容量がより確実に確保されエンジン３の始動性が一層確保されるようになっている。
【００３３】
さらに、本システムでは、走行モード選択部１０Ａは、バッテリ５の温度が予め設定された基準温度（例えば、−１０℃）未満のバッテリ冷態時には、エンジン走行モードを選択するようになっている。つまり、バッテリ冷態時には、バッテリ５内の反応が鈍くなり、十分な電圧が出難くなるため、モータ４を使用した走行はバッテリ５に大きな負担を負わせ、バッテリ５の劣化を促進する。そこで、バッテリ５の保護を図るためモータ４を使用しないエンジン走行モードを選択するのである。
【００３４】
〔作用及び効果〕
本実施形態にかかるハイブリッド車駆動制御システムは、上記のように構成されているので、以下のような作用及び効果を得ることができる。
つまり、本システムでは、モータ走行優先モードが選択されると、充電率下限値を通常値からこれよりも低いモータ走行優先値に切り替えて走行モードの選択を行うので、モータ４を使用した走行モードの選択領域が広くなって、モータ走行を優先したいドライバの要求に答えることができるようになる。
【００３５】
また、本システムでは、モータ走行優先値は、バッテリ健全度が低くなるほど高くなるように、即ち、充電率下限値の通常値に近づくように可変に設定されているので、バッテリ５の劣化時にもバッテリ５の残存容量が確保されエンジン３の始動性が確保される。また、バッテリ５の劣化も抑制される。
【００３６】
また、本システムでは、残存容量が予め設定された容量下限値未満になったら、充電率にかかわらずＨＥＶ走行モード又はエンジン走行モードを選択するので、バッテリ５の劣化時にもバッテリ５の残存容量がより確実に確保されエンジン３の始動性が一層確保されるようになっている。また、バッテリ５の劣化抑制も促進される。
【００３７】
さらに、本システムでは、バッテリ５の温度が予め設定された基準温度（例えば、−１０℃）未満のバッテリ冷態時には、エンジン走行モードを選択するため、冷態のバッテリ５に大きな負担を負わせることが回避され、バッテリ５の劣化を抑制することができる。
特に、本ハイブリッド車は、外部電源によりバッテリ５を充電可能なプラグインハイブリッド車であり、ドライバもモータ走行を優先したい傾向が強いため、ドライバの要求に答えることができ、商品性の向上に大きく寄与する。
【００３８】
〔その他〕
以上、実施形態を説明したが、本発明に係るハイブリッド車駆動制御システムは、かかる実施形態を適宜変更して実施することができる。
例えば上記実施形態では、ハイブリッド車駆動制御システムをプラグインハイブリッド車に適用した例示したが、本システムはプラグインハイブリッド車に限らずハイブリッド車に広く適用できる。
【００３９】
また、上記実施形態では、モータ走行優先値を健全度が低くなるほど高くなるように可変に設定しているが、モータ走行優先値を固定値として、健全度が一定以下或いはバッテリの使用時間または使用サイクルが一定以上になったらモータ走行優先値の使用を禁止して、エンジン始動性やバッテリ保護を図るようにしてもよい。この場合、残存容量が容量下限値未満になったら記充電率にかかわらず前記エンジン走行モードを選択するという制御も省略しうる。
【符号の説明】
【００４０】
１  ハイブリッド車
２  動力源
３  エンジン（内燃機関）
４  電動モータ
４Ｇ  発電機
５  駆動用バッテリ
６  動力伝達装置
７  走行輪
１０  統合ＥＣＵ
１０Ａ  走行モード選択部（走行モード選択手段）
１０Ｂ  残存容量算出部（残存容量算出手段）
１１  エンジンＥＣＵ
１２  モータＥＣＵ
１３  バッテリＥＣＵ
２１  アクセル開度センサ
２２  車速センサ
２３  ＥＶ優先スイッチ（優先モード選択手段）
２４  充電率検出部（充電率検出手段）
２５  健全度検出部（健全度検出手段）
２６  温度検出部（温度検出手段）
【図１】
2019156102.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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