(57)【要約】【課題】この発明は、バッテリを劣化させることなく加速要求を満たし得るハイブリッド車両を提供することを目的とする。【解決手段】この発明は、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、前記第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。【選択図】図１
2015101302.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、前記第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に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または請求項２に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はハイブリッド車両に係り、特に、エンジンに接続された発電用の第１モータと、車両の走行に用いる駆動用の第２モータと、これら２つの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。
【背景技術】
【０００２】
車両には、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がある。
【０００３】
従来、ハイブリッド車両においては、例えば、特許文献１のようにエンジンと発電機と強電バッテリとを有し、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。
【０００４】
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、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】
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、特許文献１においては、バッテリの入力制限値が低く設定されているとき、発電機による発電量を減じるように制御される。このため、特許文献１においては、バッテリの劣化を抑制することができる一方で、運転者から加速要求があった際に十分なトルクを出力できない問題があった。
【０００７】
また、一般的にバッテリは、放電電力が放電可能電力を超過すると、劣化がし易くなる。このため、放電可能電力を超過するような場合は、バッテリの放電は制限される。特に、バッテリの温度が低下している場合（例えば、氷点下）には、放電可能電力が小さくなる。この場合、バッテリからの放電は、常温時より低い値に制限される。
【０００８】
しかしながら、図８に示すように、バッテリが低温時放電可能電力に制限される低温時に、ハイブリッド車両を発進させるために運転者の加速要求が発生した場合、バッテリからの放電が制限を受けるため、エンジンにより発電する発電機の発電出力によりバッテリの放電電力を補おうとしても、車速の上昇に伴いバッテリ電圧が放電により電圧下限に近づき、要求された出力に対し、実際の駆動出力が不足する問題があった。このような低温時において、前記特許文献１では、発電機の発電量の減少により駆動用のモータへの電力供給が制限されることから、十分なトルクを出力できない問題があった。
【０００９】
そこで、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なく加速要求を満たし得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】
【００１０】
この発明は、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、前記第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】
【００１１】
この発明は、バッテリの放電可能電力が低下しているとき、第１モータから第２モータへ電力を供給することによりバッテリの放電電力が放電可能電力を超えることを防止するにあたり、発電出力が増加するようにエンジンまたは第１モータのいずれかを制御する制御装置を備えている。
従って、この発明は、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ので、運転者から加速要求が有った際に十分なトルクを出力でき、加速要求を満たすことができる。また、バッテリの放電量は、放電可能電力の超過を抑制できるため、バッテリの劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１はハイブリッド車両のシステム構成図である。（実施例）
【図２】図２はハイブリッド車両の制御装置のフローチャートである。（実施例）
【図３】図３はバッテリの目標発電電力の応答遅れ係数をバッテリ温度により設定するテーブルを示す図である。（実施例）
【図４】図４はバッテリ低温時に加速要求があった場合の車速と駆動出力と発電出力とバッテリ電圧の関係を示す図である。（実施例）
【図５】図５はバッテリの目標発電電力の応答遅れ係数をバッテリ電圧により設定するテーブルを示す図である。（実施例）
【図６】図６はバッテリの目標発電電力の応答遅れ係数をバッテリの充放電可能電力により設定するテーブルを示す図である。（実施例）
【図７】図７（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、図７（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はバッテリ低温時に加速要求があった場合の車速と駆動出力と発電出力とバッテリ電圧の関係を示す図である。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１４】
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、ハイブリッド車両１は、エンジン２と、エンジン２に駆動力伝達機構３により接続され当該エンジン２の動力によって発電する第１モータ４と、第１モータ４が発電した電力を貯留するバッテリ５と、第１モータ４またはバッテリ５から電力を供給されて駆動する第２モータ６とを備えている。よって、このハイブリッド車両１は、シリーズ方式のハイブリッドシステムを備えている。なお、第１モータ４および第２モータ６は、発電機としても機能するとともに電動機としても機能するモータジェネレータとすることができる。
第１モータ４とバッテリ５と第２モータ６とは、電路７により相互に接続されている。第１モータ４は、発電した電力を電路７によりバッテリ５に供給（矢印Ａ）し、第２モータ６に供給（矢印Ｂ）する。バッテリ５は、貯留した電力を電路７により第２モータ６に供給（矢印Ｃ）する。また、バッテリ５には、電路８によりハイブリッド車両１の電気負荷部品９が接続されている。バッテリ５は、貯留した電力を電路８により電気負荷部品９に供給する。
ハイブリッド車両１は、制御装置１０を備えている。制御装置１０には、エンジン２と第１モータ４とバッテリ５と第２モータ６と電気負荷部品９とを、ＣＡＮなどの通信回線１１により接続している。なお、電気負荷部品９は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータやインバータを含んで構成される。制御装置１０は、通信回線１１によりエンジン２と第１モータ４とバッテリ５と第２モータ６と電気負荷部品９とから情報を入力して各種数値を算出し、算出した数値を指令値として通信回線１１により出力し、エンジン２と第１モータ４とバッテリ５と第２モータ６と電気負荷部品９との制御を行う。
制御装置１０は、バッテリ５の充電状態や第２モータ６、電気負荷部品９の消費電力等に基づいて第１モータ４の目標発電電力を算出し、目標発電電力を満足しつつエンジン２の排気ガス値・燃費性能を最適化するような目標回転数およびトルクを算出する。制御装置１０は、目標発電電力を通信回線１１により第１モータ４へ指令して発電を行い、目標回転数およびトルクを通信回線１１によりエンジン２に指令して駆動を行う。
【００１５】
前記制御装置１０は、第１モータ４の目標発電電力を応答遅れをもって制御する。制御装置１０は、バッテリ温度とバッテリ電圧と入出力電流等に基づいて充放電可能電力（充電可能電力と放電可能電力）および充電状態を算出する。制御装置１０は、これらバッテリ温度、バッテリ電圧、充放電可能電力のいずれか１つ、あるいは、これらの組み合わせにより応答遅れ係数を設定し、目標発電電力の算出を行う。この実施例においては、図３に示すように、バッテリ温度により応答遅れ係数ｋを設定する。
制御装置１０は、前記算出されたバッテリ５の放電可能電力が低下しているとき、第１モータ４の発電出力が増加するように、少なくともエンジン２または第１モータ４のいずれかを制御する。また、制御装置１０は、前記算出されたバッテリ５の放電可能電力が低下しているとき、第１モータ４の発電出力の上昇速度を急になるように制御する。さらに、制御装置１０は、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。この実施例においては、放電可能電力の低下をバッテリ温度に応じて推定する。
【００１６】
次に作用を説明する。
ハイブリッド車両１は、制御装置１０によって、図２に示すように、制御のプログラムがスタートすると（Ｓ０１）、バッテリ５からバッテリ温度とバッテリ電圧を取得し（Ｓ０２）、バッテリ５の充電状態と充放電可能電力を算出し（Ｓ０３）、応答遅れ係数ｋ（０＜ｋ＜１）を算出する（Ｓ０４）。
応答遅れ係数ｋは、図３に示すようにバッテリ温度に応じて設定される。応答遅れ係数ｋは、大きいほど応答性が速い。バッテリ５は、温度が低下している場合、放電可能電力が小さいので、バッテリ温度が低くなるほど応答遅れ係数ｋを大きくし、応答性を速くして第１モータ４の発電電力の出力増加を速くする。
続いて、制御装置１０は、基本発電電力Ｐｂを算出する（Ｓ０５）。基本発電電力Ｐｂは、バッテリ５の充電状態、第２モータ６の消費電力、電気負荷部品９の消費電力等に基づいて算出する。
制御装置１０は、応答遅れ係数ｋと基本発電電力Ｐｂとから目標発電電力Ｐｔを算出する（Ｓ０６）。目標発電電力Ｐｔは、Ｐｔ（ｎ）＝ｋ＊Ｐｂ（ｎ）＋（１−ｋ）＊Ｐｔ（ｎ−１）、の式より算出する。なお、Ｐｔ（ｎ−１）は前回算出された目標発電電力Ｐｔであり、Ｐｂ（ｎ）は今回算出された基本発電電力Ｐｂである。
制御装置１０は、算出した目標発電電力Ｐｔに基づいて、エンジン２と第１モータ４および第２モータ５を制御し（Ｓ０７）、プログラムをエンドする（Ｓ０８）。
エンジン２と第１モータ４および第２モータ５の制御（Ｓ０７）においては、目標発電電力Ｐｔに対してエンジン２および第１モータ４の効率（排気ガス値・燃費性能）が最適化できる目標回転数およびトルクを算出し、算出した目標回転数およびトルクでエンジン２と第１モータ４および第２モータ５を制御する。
具体的には、エンジン１の回転数を増減させるために、例えば燃料噴射量などを制御する。また、第１モータ４の発電量を増減させるために、第１モータ４と第２モータ６の励磁電流を制御する。
【００１７】
図４に示すように、バッテリ５が低温時放電可能電力に制限される低温時に、ハイブリッド車両１を発進させるために運転者の加速要求が発生した場合、バッテリ５からの放電が制限を受けることになる。
このため、制御装置１０は、バッテリ温度によりバッテリ５の放電可能電力が低下していると判断すると、第１モータ４の発電出力が増加するようにエンジン２または第１モータ４のいずれかを制御することで、エンジン２により発電する第１モータ４の発電出力によりバッテリ５の放電電力を補う。
このとき、制御装置１０は、バッテリ温度が低くなるほど応答遅れ係数ｋを大きくし、応答性を速くして第１モータ４の発電電力の出力増加を速くするので、車速の上昇に伴いバッテリ電圧が放電により電圧下限に近づくのを抑制することができ、要求された出力に対し、実際の駆動出力を充分に満足することができる。
【００１８】
このように、ハイブリッド車両１は、制御装置１０によって、バッテリ温度の低下でバッテリ５の放電可能電力が低下しているとき、第１モータ４から第２モータ６へ電力を供給することによりバッテリ５の放電電力が放電可能電力を超えることを防止するにあたり、発電出力が増加するようにエンジン２または第１モータ４のいずれかを制御する。
従って、ハイブリッド車両１は、バッテリ５の残存容量の低下を防止し、かつ、第２モータ６の出力要求に遅れることなく、第１モータ４から第２モータ６へ電力を供給することができるので、運転者から加速要求が有った際に十分なトルクを出力でき、加速要求を満たすことができる。また、バッテリ５の放電量は、放電可能電力の超過を抑制できるため、バッテリ５の劣化を防止できる。
また、ハイブリッド車両１は、制御装置１０によって、バッテリ５の放電可能電力が低下しているとき、第１モータ４の発電出力の上昇速度を急になるように制御するため、発電出力が素早く上昇する。従って、ハイブリッド車両１は、第２モータ６への出力要求に遅れることなく、第２モータ６への電力供給が可能となる。
【００１９】
なお、上述実施例においては、バッテリ６の放電可能電力の低下を、バッテリ温度により推定したが、図５に示すように、バッテリ電圧に応じて推定し、応答遅れ係数ｋを設定することもできる。また、応答遅れ係数ｋは、図６に示すように、バッテリ６の充放電可能電力に応じて設定することもできる。
ここで、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。充放電可能電力は、バッテリ５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）・図７（Ｂ）に示すように、充放電可能電力は、バッテリ温度が低温下（例えば、−２０℃）では小さくなる傾向があり、かつ満充電状態であっても充分な放電電力を確保できず、充電状態に対して放電電力が変化する（Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜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）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）。
これより、バッテリ温度の低温時には、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、第１モータ４の発電出力の上昇速度を急になるように制御することで、発電出力を素早く上昇させ、出力要求に遅れることなく、第２モータ６への電力供給が可能となる。
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。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明は、ハイブリッド車両において、バッテリを劣化させることなく加速要求を満たし得るものであり、エンジンによって発電するモータを備えた各種方式のハイブリッド車両や発電システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  ハイブリッド車両
２  エンジン
３  駆動力伝達機構
４  第１モータ
５  バッテリ
６  第２モータ
７  電路
８  電路
９  電気負荷部品
１０  制御装置
１１  通信回線
【図１】
2015101302.tif 000003
【図２】
2015101302.tif 000004
【図３】
2015101302.tif 000005
【図４】
2015101302.tif 000006
【図５】
2015101302.tif 000007
【図６】
2015101302.tif 000008
【図７】
2015101302.tif 000009
【図８】
2015101302.tif 000010