(57)【要約】【課題】本発明は、バッテリを劣化させることが無いハイブリッド車両を提供することを目的としている。【解決手段】このため、エンジンに接続され当該エンジンの動力によって発電する第１モータと、第１モータが発電した電力を貯留するバッテリと、第１モータまたはバッテリから電力を供給されて駆動する第２モータとを備えるハイブリッド車両において、バッテリの放電可能電力が低下しているとき、第１モータの発電出力が増加するように少なくともエンジンまたは第１モータのいずれかを制御する制御装置を備えている。【選択図】図１
2015101304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに接続され当該エンジンの動力によって発電する第１モータと、この第１モータが発電した電力を貯留するバッテリと、前記第１モータまたは前記バッテリから電力を供給されて駆動する第２モータとを備えるハイブリッド車両において、前記バッテリの放電可能電力が低下しているとき、前記第１モータの発電出力が増加するように少なくとも前記エンジンまたは前記第１モータのいずれかを制御する制御装置を備えることを特徴とするハイブリッド車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１モータの発電出力の上昇速度を急になるように制御することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記放電可能電力の低下をバッテリ温度、または、バッテリ電圧に応じて推定することを特徴とする請求項１または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】
この発明は車両に係り、特にエンジンに接続された第２モータと、車両の走行に用いる第１モータと、これらモータとの間で電力を授受するバッテリとを備えたハイブリッド車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド車両においては、例えば、後述の特許文献１のように、エンジンと発電機と強電バッテリを有し、低温及び高温条件にて前記強電バッテリへの入力制限値を低く設定するバッテリ保護制御手段を備えたハイブリッド車両のバッテリ保護制御装置において、前記バッテリ保護制御手段は、前記強電バッテリへの入力制限値が低いとき、エンジン回転数が低いほど、前記発電機による発電量を減じる制限量を増すことを特徴とするハイブリッド車両のバッテリ保護制御装置が開示されている。
この特許文献１によれば、ハイブリッド車両のバッテリ保護制御装置にあっては、強電バッテリへの入力制限値が低いとき、バッテリ保護制御手段において、エンジンの応答遅れ分を考慮し、発電機による発電量が減じられる。
すなわち、強電バッテリへの入力制限値が低いときに、発電機による発電量を減じることで、発電機を駆動させるエンジンの応答性が低いことを原因として発電を継続しても、強電バッテリが充電過多となることが抑えられる。
この結果、発電機の発電量が強電バッテリの入力制限値を超過することがなくなり、強電バッテリの劣化を抑制することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３８６００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バッテリの温度が上昇しているとき、加速要求が発生するとバッテリからの放電量が増加し、バッテリ温度をさらに上昇させ、バッテリを劣化させ易くしてしまうという不都合がある。
【０００５】
追記すれば、一般に、前記バッテリは、放電可能電力を超過すると劣化し易くなる。
特に、前記バッテリの温度が上昇している場合は、放電可能電力が小さくなることが知られている。
ここで、前記バッテリのバッテリ温度が上昇しているときに、加速要求が発生すると、バッテリからの放電量が増加し、バッテリのバッテリ温度をさらに上昇させ、バッテリを劣化させ易くしている。
つまり、前記バッテリの温度が上昇しているときは、図８（ｃ）に示す如く、発電用モータの発電出力の増加が遅く、図８（ｂ）に示す如く、実駆動出力の増加に伴ってバッテリ電力が増加するとともに、前記バッテリからの放電出力が増加し、図８（ｄ）に示す如く、バッテリの温度が上昇し易く、バッテリの劣化が促進されてしまう。
このとき、図８（ｄ）に示すバッテリの温度の上昇において、常温時などの通常状態では温度上値を越えないものであるが、夏季などの高温状態では温度上限を越えてしまい、上述したバッテリの劣化が促進されてしまうものである。
【０００６】
この発明は、上記の問題に鑑みて成されたものであり、バッテリを劣化させることが無い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】
【０００７】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンに接続され当該エンジンの動力によって発電する第１モータと、この第１モータが発電した電力を貯留するバッテリと、前記第１モータまたは前記バッテリから電力を供給されて駆動する第２モータとを備えるハイブリッド車両において、前記バッテリの放電可能電力が低下しているとき、前記第１モータの発電出力が増加するように少なくとも前記エンジンまたは前記第１モータのいずれかを制御する制御装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明においては、バッテリの放電可能電力が低下している時に、第１モータの発電出力が増加するように制御する制御装置を備える。
従って、バッテリの残存容量の低下を防止し、かつ、第２モータの出力要求に遅れることなく、第１モータから第２モータへ電力を供給することができる。
また、バッテリからの放電を抑制することができるため、これ以上のバッテリの温度上昇を抑制し得る。
更に、バッテリの劣化を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１はハイブリッド車両のシステム図である。（実施例）
【図２】図２はハイブリッド車両の制御用フローチャートである。（実施例）
【図３】図３はバッテリ高温、加速時のタイムチャートを示し、（ａ）は車速を示すタイムチャート、（ｂ）は駆動出力を示すタイムチャート、（ｃ）は発電出力を示すタイムチャート、（ｄ）はバッテリ温度を示すタイムチャートである。（実施例）
【図４】図４は応答遅れ係数ｋとバッテリ温度との関係を示す図である。（実施例）
【図５】図５は応答遅れ係数ｋとバッテリ電圧との関係を示す図である。（実施例）
【図６】図６は応答遅れ係数ｋと充放電可能電力との関係を示す図である。（実施例）
【図７】図７は充放電可能電力の変化を示す図であり、（ａ）はバッテリ温度に対する放電可能電力の変化を示す図、（ｂ）はバッテリ温度に対する充電可能電力の変化を示す図である。（実施例）
【図８】図８はこの発明の従来技術のバッテリ高温、加速時のタイムチャートを示し、（ａ）は車速を示すタイムチャート、（ｂ）は駆動出力を示すタイムチャート、（ｃ）は発電出力を示すタイムチャート、（ｄ）はバッテリ温度を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１〜図７はこの発明の実施例を示すものである。
図１において、１はシリーズ型のハイブリッド車両である。
このハイブリッド車両１のシステムの構成は、図１に示す如く、エンジン（「Ｅ／Ｇ」とも記載する。）２と、このエンジン２に接続され、当該エンジン２の駆動により発電を行う第１モータ（「ＭＧ１」とも記載する。）３と、この第１モータ３が発電した電力を貯留するバッテリ（「Ｂ」とも記載する。）４と、前記第１モータ３または前記バッテリ４から電力を供給されて駆動する第２モータ（「ＭＧ２」とも記載する。）５とを備えている。
このとき、前記バッテリ４には、電気負荷部品（１２Ｖ系、「Ｐ」とも記載する。）６が接続している。
また、前記ハイブリッド車両１のシステムの構成においては、前記エンジン２や前記第１モータ３、前記バッテリ４、前記第２モータ５、電気負荷部品６に夫々接続し、前記ハイブリッド車両１を統合的に制御する制御装置（「ＣＣ」とも記載する。）７を備えている。
【００１２】
また、前記ハイブリッド車両１は、前記バッテリの放電可能電力が低下しているとき、前記第１モータ３の発電出力が増加するように少なくとも前記エンジン２または前記第１モータ３のいずれかを制御する制御装置（「ＣＣ」とも記載する。）７を備えている。
【００１３】
詳述すれば、前記ハイブリッド車両１のシステムの構成において、図１に示す如く、前記制御装置７に前記エンジン２や前記第１モータ３、前記バッテリ４、前記第２モータ５に夫々接続し、前記ハイブリッド車両１を統合的に制御している。
このとき、前記制御装置７は、前記第１モータ３の消費電力や前記バッテリ４の充電状態（「ＳＯＣ」とも記載する。）、前記電気負荷部品６の消費電力などに基づいて目標発電電力Ｐｔを決定する。
そして、前記制御装置７は、この目標発電電力Ｐｔを満足しつつ、前記エンジン２の排気ガス・燃費性能を最適化するような目標回転数及びトルクを決定し、エンジン２と前記第１モータ３とに指令を行う。
また、前記制御装置７では、前記目標発電電力Ｐｔは応答遅れをもって制御しており、前記バッテリ４のバッテリ温度やバッテリ電圧、充電可能電力を元にその応答遅れ係数（「なまし係数」とも換言できる。）ｋを決定している。
更に、前記制御装置７は、前記バッテリ４の温度が上昇しているときに、図３（ｃ）に示す如く、前記バッテリ４が高温状態でないときと比較して前記第１モータ３の発電出力が増加するように、つまり、図３（ｃ）の破線の「課題」から実線の「改善」へ移行させるように、少なくとも前記エンジン２または前記第１モータ３のいずれかを制御する。
このとき、前記制御装置７による前記第１モータ３の発電出力を増加させる制御によって、図３（ｃ）に実線の「改善」で示す如く、第１モータ３の発電出力の増加が速いため、図１の矢印Ａで示す如く、第１モータ３が前記第２モータ５へ作用する。
このため、図３（ｂ）に示す如く、実駆動出力は変化させることなく、図１の矢印Ｂ及び図３（ｂ）に実線で示す如く、前記バッテリ４からのバッテリ電力を減少させるとともに、バッテリ４からの放電出力を減少させる。
このバッテリ４からの放電出力が減少することによって、図３（ｄ）に示す如く、バッテリ４のバッテリ温度の上昇が抑制されるとともに、バッテリ４の劣化も抑制される。
そして、図３（ｄ）に示すバッテリ４のバッテリ温度の上昇においては、夏季などの高温状態であっても、破線の「課題」から実線の「改善」へ移行するため、バッテリ４のバッテリ温度が温度上限を越えることはない。
【００１４】
これにより、この発明においては、前記バッテリ４が高温状態の時に、前記第１モータ３の発電出力が増加するように制御する前記制御装置７を備える。
従って、前記バッテリ４の残存容量の低下を防止し、かつ、前記第２モータ５の出力要求に遅れることなく、前記第１モータ３から第２モータ５へ電力を供給することができる。
また、前記バッテリ４からの放電を抑制することができるため、これ以上のバッテリ４の温度上昇を抑制し得る。
更に、前記バッテリ４の劣化を抑制することもできる。
【００１５】
前記制御装置７は、前記第１モータ３の発電出力の上昇速度を前記バッテリ４が高温状態でないときと比較して急になるように制御する。
これにより、上記のように構成すれば、前記制御装置７は、前記第１モータ３の発電出力の上昇速度を前記バッテリ４が高温状態でないときと比較して急になるように制御するため、バッテリ温度が高温になるほど、発電出力が素早く上昇する。
従って、前記バッテリ４のバッテリ温度が上昇した状態であっても、出力要求に遅れることなく、電力供給が可能となる。
【００１６】
前記制御装置７は、前記バッテリ４のバッテリ温度の上昇を、充放電可能電力、または、バッテリ電圧に応じて推定する。
つまり、後述するように、応答遅れ係数ｋと前記バッテリ４のバッテリ温度やバッテリ電圧の検出、充放電可能電力との関係が、図４〜図６に示す如き状態となっているため、バッテリ４のバッテリ温度の上昇を、充放電可能電力、または、バッテリ電圧に応じて推定することが可能である。
このため、前記バッテリ４のバッテリ温度を検出する温度センサを用いない構成であっても、この発明の前記ハイブリッド車両１のシステムの制御が可能となるものである。
ここで、「充放電可能電力」とは、前記バッテリ４の充電状態とバッテリ温度とからなるテーブル（図示せず）によって算出・設定されるものである。
【００１７】
すなわち、充放電可能電力（充電可能電力と放電可能電力）について説明すると、充放電可能電力は、バッテリ４の充電状態とバッテリ温度より算出され、バッテリ温度に対して変化する。
例えば、放電可能電力は、図７（ａ）に示すように、バッテリ温度に対して変化する（Ｐ１１〜Ｐ１４）。
また、充電可能電力は、図７（ｂ）に示すように、バッテリ温度に対して変化する（Ｐ２１〜Ｐ２４）。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、充放電可能電力は、バッテリ温度が高温下（例えば、６０℃）では小さくなる傾向がある（Ｐ１３、Ｐ２３）。
これに対して、充放電可能電力は、バッテリ温度が常温（例えば、２５℃以上）などでは充分な放電電力を確保でき、しかも、充電状態に対して放電電力が変化することがない（Ｐ１４、Ｐ２４）。
これにより、バッテリ温度の高温時には、充電可能電力と放電可能電力が低下するので、図６に示すように、充放電可能電力に応じて応答遅れ係数ｋを設定し、前記第１モータ３の発電出力の減少速度を急になるように制御することで、発電出力を素早く低下させ、バッテリ温度が上昇した状態であっても、充電可能電力を超過することを確実に防止できる。
また、上述実施例においては、エンジン２を発電のみに使用するシリーズ方式を例示したが、パラレル方式のハイブリッド車両にも適用が可能である。
【００１８】
また、前記制御装置７は、前記放電可能電力の低下をバッテリ温度、または、バッテリ電圧に応じて推定する。
つまり、応答遅れ係数ｋと前記バッテリ４のバッテリ温度やバッテリ電圧の検出、充放電可能電力との関係が、図４〜図６に示す如き状態となっているため、放電可能電力の低下をバッテリ温度、または、バッテリ電圧に応じて推定することが可能である。
【００１９】
ここで、前記バッテリ４のバッテリ温度やバッテリ電圧の検出、充放電可能電力、充電状態の算出について詳述する。
前記バッテリ４のバッテリ温度やバッテリ電圧は、図示しない温度センサや電圧センサにより検出する。
そして、バッテリ４のバッテリ電圧と入出力電流などを元に充放電可能電力及び充電状態を算出する。
【００２０】
また、前記目標発電電力Ｐｔの応答遅れ係数ｋの算出、目標発電電力Ｐｔの算出について説明する。
前記制御装置７は、検出・算出した前記バッテリ４のバッテリ温度やバッテリ電圧の検出、充放電可能電力を用いて、応答遅れ係数ｋ（０＜ｋ＜１）を算出する。
この応答遅れ係数ｋは、前記目標発電電力Ｐｔの応答遅れ処理の特性を定めるもので、応答遅れ係数ｋが大きいほど応答性が速い。
なお、応答遅れ係数ｋと前記バッテリ４のバッテリ温度やバッテリ電圧の検出、充放電可能電力との関係は、図４〜図６に示す如き状態となっているため、この実施例のようにバッテリ４のバッテリ温度のみを使用する場合のみでなく、その他のいずれか１つ、または２つ以上の組み合わせで用いることが可能である。
前記制御装置７は、前記第１モータ３の消費電力や前記バッテリ４の充電状態、前記電気負荷部品６の消費電力などに基づいて基本発電電力Ｐｂを算出する。
また、前記制御装置７は、基本発電電力Ｐｂに対して、式、
Ｐｔ（ｎ）＝ｋ＊Ｐｂ（ｎ）＋（１−ｋ）＊Ｐｔ（ｎ−１）
によって応答遅れ処理（「なまし処理」とも換言できる。）を実行し、目標発電電力Ｐｔを算出する。
このとき、式による応答遅れ処理に代えて、基本発電電力Ｐｂの時系列データに対して、１次遅れフィルタ処理や２次遅れフィルタ処理を施す方策とすることも可能である。
なお、上記の式において、「Ｐｔ（ｎ）」は目標発電電力Ｐｔの現在値であり、「Ｐｔ（ｎ−１）」は目標発電電力Ｐｔの前回値、「Ｐｂ（ｎ）」は基本発電電力Ｐｂの現在値である。
そして、前記制御装置７は、目標発電電力Ｐｔに対して前記エンジン２及び前記第１モータ３の効率（燃費・排気ガス性能）が最大化できるトルクと回転数とを予め用意したマップから算出し、そのトルク及び回転数で前記エンジン２と前記第１モータ３とを制御する。
【００２１】
上述した応答遅れ処理について説明する。
前記バッテリ４のバッテリ温度を用いて発電電力の応答遅れ処理を実行する際には、図４に示す如く、応答遅れ係数ｋを設定する。
このとき、この応答遅れ係数ｋは、前記バッテリ４のバッテリ温度が上下限に近づけば近づくほど数値を大とし、応答性を速くしている。
これにより、前記バッテリ４のバッテリ温度が高温の場合、加速時は力行トルクが制限されず、加速性能が常温時と変化しないという効果を得ることができる。
また、前記バッテリ４の充電状態（「バッテリ残量」とも換言できる。）が低下しないため、前記バッテリ４のバッテリ電圧を許容範囲内で制御できるなどの効果がある。
【００２２】
また、前記バッテリ４のバッテリ電圧を用いて発電電力の応答遅れ処理を実行する際には、図５に示す如く、応答遅れ係数ｋを設定する。
このとき、この応答遅れ係数ｋは、前記バッテリ４のバッテリ電圧が上下限に近づけば近づくほど数値を大とし、応答性を速くしている。
これにより、前記バッテリ４のバッテリ温度が高温の場合、加速時は力行トルクが制限されず、加速性能が常温時と変化しないこと、前記バッテリ４の充電状態が低下しないこと、前記バッテリ４のバッテリ電圧を許容範囲内で制御できることなどがある。
追記すれば、前記バッテリ４の充放電時に、バッテリ４のバッテリ電圧が上下限に近づけば近づくほど目標発電電力Ｐｔの応答速度を速くすることで、バッテリ４の充放電電力が減少し、バッテリ４のバッテリ電圧を許容範囲内で制御できること、バッテリ４の使用制限がなく、力行・回生トルクが制限されないこと、バッテリ４の劣化の抑制ができること、などの効果がある。
【００２３】
更に、前記バッテリ４の充放電可能電力を用いて発電電力の応答遅れ処理を実行する際には、図６に示す如く、応答遅れ係数ｋを設定する。
このとき、この応答遅れ係数ｋは、前記バッテリ４の充放電可能電力が、所定値以下の範囲において小さくなれば小さくなるほど数値を大とし、応答性を速くしている。
これにより、前記バッテリ４のバッテリ温度が高温の場合、加速時は力行トルクが制限されず、常温時と加速性能が変化しないことがある。
追記すれば、前記バッテリ４の高温下では、バッテリ４の充放電可能電力が減少する。
加速時にバッテリ４の充放電可能電力が小さい状況でも、応答速度を速くすることで、発電電力が素早く増加するため、バッテリ４からの電力持ち出しが減少し、高温下でも力行トルクが制限されず、常温時と加速性能が変化しない効果がある。
【００２４】
次に、図１の前記ハイブリッド車両１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００２５】
このハイブリッド車両１の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、バッテリ温度、バッテリ電圧を取得する処理（１０２）に移行する。
このバッテリ温度、バッテリ電圧を取得する処理（１０２）において、前記制御装置７は、前記バッテリ４のバッテリ温度やバッテリ電圧、入出力電流を検出して取得する。
この処理（１０２）の後には、充電状態と、充放電可能電力を算出する処理（１０３）に移行する。
この充電状態と、充放電可能電力を算出する処理（１０３）において、前記制御装置７は、前記バッテリ４の充電状態を検出する一方、充放電可能電力の算出を行う。
上述の充電状態と、充放電可能電力を算出する処理（１０３）の後には、応答遅れ係数（なまし係数）ｋを算出する処理（１０４）に移行する。
この応答遅れ係数（なまし係数）ｋを算出する処理（１０４）において、前記制御装置７は、応答遅れ係数ｋの算出を行う。
具体的には、前記バッテリ４のバッテリ温度に対応した応答遅れ係数ｋを記憶させたメモリ（図示せず）を前記制御装置７に備えておき、前記バッテリ４のバッテリ温度が検出された際に、メモリに記憶される応答遅れ係数ｋを参照し、応答遅れ係数ｋを求めても良い。
なお、この応答遅れ係数ｋに対応させる値は、前記バッテリ４のバッテリ温度に代えて、バッテリ４のバッテリ電圧や充放電可能電力、または、これらを２つ以上の組み合わせた値であっても良い。
上述の応答遅れ係数（なまし係数）ｋを算出する処理（１０４）の後には、基本発電電力Ｐｂを算出する処理（１０５）に移行する。
この基本発電電力Ｐｂを算出する処理（１０５）において、前記制御装置７は、基本発電電力Ｐｂを算出する。
このとき、この基本発電電力Ｐｂは、前記第２モータ５の消費電力や前記バッテリ４の充電状態、前記電気負荷部品６の消費電力などに基づいて算出される。
そして、基本発電電力Ｐｂを算出する処理（１０５）の後には、目標発電電力Ｐｔを算出する処理（１０６）に移行する。
この目標発電電力Ｐｔを算出する処理（１０６）において、前記制御装置７は、式、
Ｐｔ（ｎ）＝ｋ＊Ｐｂ（ｎ）＋（１−ｋ）＊Ｐｔ（ｎ−１）
によって目標発電電力Ｐｔを算出する。
なお、上記の式において、「Ｐｔ（ｎ−１）」は目標発電電力Ｐｔの前回値、つまり前回算出された目標発電電力Ｐｔを示している。
また、目標発電電力Ｐｔを算出する処理（１０６）の後には、前記エンジン２及び前記第１モータ３、前記第２モータ５を制御する処理（１０７）に移行する。
この前記エンジン２及び前記第１モータ３、前記第２モータ５を制御する処理（１０７）において、前記制御装置７は、目標発電電力Ｐｔに基づいて、前記エンジン２及び前記第１モータ３を制御している。
具体的には、前記制御装置７によって、前記エンジン２の回転数を増減させるために、燃料噴射量などを制御する。
また、発電量を増減させるために、前記第１モータ３の励磁電流を増減させている。
そして、上述の前記エンジン２及び前記第１モータ３を制御する処理（１０７）の後には、前記ハイブリッド車両１の制御用プログラムのエンド（１０８）に移行する。
【００２６】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００２７】
例えば、この発明の実施例においては、シリーズ型のハイブリッド車両として説明したが、他の方式のハイブリッド車両や発電システムなどに応用する特別構成とすることも可能である。
ただし、応答遅れ処理については、夫々のシステムに合わせてカスタマイズする必要がある。
例えば、一般的なパラレル型のハイブリッド車両であれば、バッテリによる充放電を禁止し、エンジンとトランスミッションのみで走行する等のアクションが望ましい。
【符号の説明】
【００２８】
１  シリーズ型のハイブリッド車両
２  エンジン（「Ｅ／Ｇ」とも記載する。）
３  第１モータ（「ＭＧ１」とも記載する。）
４  バッテリ（「Ｂ」とも記載する。）
５  第２モータ（「ＭＧ２」とも記載する。）
６  電気負荷部品（１２Ｖ系、「Ｐ」とも記載する。）
７  制御装置（「ＣＣ」とも記載する。）
【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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【図８】
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