(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド電気自動車に搭載された２次電池の充電制御を行う充電制御装置において、
前記２次電池の充電率が所定の充電開始値以下になったときに充電を開始し、前記２次電池の充電率が所定の充電停止値以上になったときに充電を停止する発電制御部と、
単位時間内の前記２次電池の平均充電率を算出する平均充電率算出部と、
前記平均充電率と所定の目標充電率との比較結果に基づいて、前記充電開始値及び前記充電停止値を増減させる基準値調整部と、
を備える、充電制御装置。
【請求項２】
前記基準値調整部は、前記平均充電率が所定の目標充電率未満の場合に前記充電開始値及び前記充電停止値を増大させ、前記平均充電率が前記所定の目標充電率を超える場合に前記充電開始値及び前記充電停止値を減少させる、請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記基準値調整部は、前記平均充電率と前記目標充電率との差に基づいて、前記充電開始値及び前記充電停止値の増大幅及び減少幅を設定する、請求項１又は２に記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記目標充電率は、現在設定されている前記充電開始値である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電制御装置。
【請求項５】
前記基準値調整部は、前記充電開始値及び前記充電停止値を、あらかじめ設定した上限値及び下限値の間で変更する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された２次電池の充電制御を行う充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド電気自動車には、車両の駆動力を発生させる駆動用モータに電力を供給する２次電池が備えられている。かかる２次電池は、車両に搭載された発電機（ジェネレータ）により発電される電力を充電可能になっている。例えば、エンジンの動力を利用して発電（以下、「動力発電」ともいう。）された電力を２次電池に充電可能にした車両がある。また、車両の制動時に車両の運動エネルギを利用して発電（以下、「減速回生発電」ともいう。）された電力を２次電池に充電可能にした車両もある。
【０００３】
車載の２次電池は、あらかじめ定められた振れ幅で充電率が維持される。例えば、２次電池の充電率があらかじめ設定された充電開始値以下になったときに充電が開始され、その後、２次電池の充電率があらかじめ設定された充電終了値以上になったときに充電が終了する。２次電池は、充電率が低すぎると、内部抵抗が増大することにより充放電の効率が悪化し、場合によっては破損するおそれがある。そのため、２次電池の充電制御を行う際には、２次電池の充電率が著しく低下しないように制御される。
【０００４】
例えば、特許文献１には、電池の充電率が発電開始ポイントに至るまで、車両コントローラが電動機等の消費電力を記録し、記録した消費電力に基づき算出される平均消費電力に基づいて発電開始ポイントを算出する制御装置が開示されている。かかる制御装置によれば、平均消費電力が大きなときに発電開始ポイントが高く設定され、モータの消費電力が大きな状況等においても電池が深い放電をすることがなくなり、電池の寿命が長期化する。
【０００５】
また、特許文献２には、単位時間当たりの電池の充電率の変化量を基準値と比較し、充電率の変化量が大きい場合には、エンジン及びモータによる走行モードへと移行する充電率の閾値の補正係数を大きくし、充電率の変化量が小さい場合には、当該充電率の閾値の補正係数を小さくする制御装置が開示されている。かかる制御装置は、充電率の変化量が大きい場合に発電開始時期が早くなり、充電率の変化量が小さい場合に発電開始時期が遅くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１９７４０６号公報
【特許文献２】特開２０１４−８０１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、車両に搭載される発電機の発電能力（出力）は、車種やグレード等によって異なることが有り得る。また、発電機の経年劣化によって、発電能力が変化する場合もある。発電機の出力が異なると、発電を開始してから所定の電力量の発電が終了するまでの時間が異なってくる。具体的に、低出力の発電機を高出力の発電機と同じアルゴリズムで制御した場合、低出力の発電機は発電電力量が少ないため、２次電池の充電率が低下する場合がある。
【０００８】
上記の特許文献１及び２に開示された制御装置は、車両の走行環境やドライバの操縦習慣等に対応して発電開始時期が適宜変更されるものの、発電機の出力が異なる場合を想定されてはいない。したがって、特許文献１及び２の制御装置を、低出力の発電機を搭載したハイブリッド電気自動車に適用した場合には、充放電効率の低下や、２次電池の破損を生じるおそれがある。
【０００９】
また、車両を生産するにあたって、車種やグレード等に応じて異なり得る発電機の出力ごとにアルゴリズムを適合して充電制御装置を準備することは、工数の増大につながり、ひいては、生産コストの増大にもつながり得る。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、発電機の発電能力にかかわらず、２次電池の充電率の著しい低下を抑制して、充放電効率の低下及び２次電池の破損を抑制可能な、新規かつ改良された充電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ハイブリッド電気自動車に搭載された２次電池の充電制御を行う充電制御装置において、２次電池の充電率が所定の充電開始値以下になったときに充電を開始し、２次電池の充電率が所定の充電停止値以上になったときに充電を停止する発電制御部と、単位時間内の２次電池の平均充電率を算出する平均充電率算出部と、平均充電率と所定の目標充電率との比較結果に基づいて、充電開始値及び充電停止値を増減させる基準値調整部と、を備える、充電制御装置が提供される。
【００１２】
基準値調整部は、平均充電率が所定の目標充電率未満の場合に充電開始値及び充電停止値を増大させ、平均充電率が所定の目標充電率を超える場合に充電開始値及び充電停止値を減少させてもよい。
【００１３】
基準値調整部は、平均充電率と目標充電率との差に基づいて、充電開始値及び充電停止値の増大幅及び減少幅を設定してもよい。
【００１４】
目標充電率は、現在設定されている充電開始値であってもよい。
【００１５】
基準値調整部は、充電開始値及び充電停止値を、あらかじめ設定した上限値及び下限値の間で変更してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる充電制御装置によれば、発電機の発電能力にかかわらず、２次電池の充電率の著しい低下を抑制して、充放電効率の低下及び２次電池の破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態にかかる充電制御装置（ＧＣＵ）を備えたシステムの全体構成を示す模式図である。
【図２】２次電池の出力と充電効率との関係を説明するための図である。
【図３】２次電池の出力と充電効率との関係を説明するための図である。
【図４】２次電池の出力と充電効率との関係を説明するための図である。
【図５】同実施形態にかかる充電制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】単位時間当たりの充電率の平均値について説明するための図である。
【図７】閾値を変更するためのマップの一例を示す図である。
【図８】同実施形態にかかる充電制御装置の処理を示すフローチャートである。
【図９】単位時間当たりの充電率の平均値を算出する処理を示すフローチャートである。
【図１０】同実施形態にかかる処理を実行しない場合のタイムチャートである。
【図１１】同実施形態にかかる処理を実行した場合のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
＜＜１．システムの概略構成＞＞
まず、本発明の実施の形態にかかるハイブリッド車両の概略構成の一例について説明する。図１は、本実施形態にかかる、ハイブリッド制御システム１０を示す模式図である。かかるハイブリッド制御システム１０は、駆動系及び電子制御系により構成されている。
【００２０】
＜１−１．駆動系の構成＞
本実施形態にかかるハイブリッド制御システム１０の駆動系は、２次電池８０と、インバータ２０と、モータ／ジェネレータユニット３０と、エンジンＥＮＧと、プラネタリギヤ６０と、デファレンシャルギヤ５０とを備えている。
【００２１】
（エンジン）
エンジンＥＮＧは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等に代表される、車両の駆動力を発生させる機関である。エンジンＥＮＧで発生した駆動力は、プラネタリギヤ６０、デファレンシャルギヤ５０及び駆動軸７０等を介して駆動輪４０に伝達される。また、エンジンＥＮＧで発生した駆動力は、ジェネレータ３１による発電のための動力としても用いられる。
【００２２】
（プラネタリギヤ）
プラネタリギヤ６０は、エンジンＥＮＧで発生した駆動力を、駆動輪４０とジェネレータ３１とに分配する。例えば、プラネタリギヤ６０のリングギヤには、デファレンシャルギヤ５０を介して駆動輪４０に連結された駆動軸７０が接続され、サンギヤにはジェネレータ３１のロータが接続される。
【００２３】
（モータ／ジェネレータユニット）
モータ／ジェネレータユニット３０は、エンジンＥＮＧの駆動力を用いて発電（動力発電）を行うジェネレータ３１と、デファレンシャルギヤ５０を介して駆動軸７０に対して駆動力を付与するモータ／ジェネレータ３２とが一体となったユニットである。ジェネレータ３１及びモータ／ジェネレータ３２は、インバータ２０を介して２次電池８０に電気的に接続されている。
【００２４】
ジェネレータ３１は、エンジンＥＮＧの駆動力を用いて動力発電を行う。発電された電力は、２次電池８０に充電される。ジェネレータ３１は、例えば三相交流式のモータにより構成される。ジェネレータ３１に発電させる場合、エンジンＥＮＧの駆動力によってモータが回転させられることにより、モータ内の磁界に変化が生じ、三相巻線を介して三相交流電流が出力される。発生する交流電流の周波数は、モータの回転数により可変となる。かかるジェネレータ３１は、エンジンＥＮＧの始動時においては、２次電池８０からの電力によって、スタータとして機能するように構成されていてもよい。
【００２５】
モータ／ジェネレータ３２は、インバータ２０を介して供給される電流により発生する電磁力と、モータ／ジェネレータ３２内に設けられたマグネットの磁力とによって、駆動軸７０に付与する駆動力を発生させる。また、モータ／ジェネレータ３２は、減速時に車両の運動エネルギを利用して発電を行う回生機能も有している。モータ／ジェネレータ３２は、例えば三相交流式のモータにより構成される。かかるモータ／ジェネレータ３２に駆動力を発生させる場合、ステータコイルの三相巻線に三相交流電流を供給することによってモータ内に回転磁界が生じ、ロータに設けられた永久磁石が回転磁界に引かれることによりトルクが発生する。このとき発生するトルクの大きさは、モータに供給される交流電流の大きさに比例する。モータに供給される交流電流の周波数は、モータの出力トルク及び回転数に応じて設定される。
【００２６】
（２次電池）
２次電池８０は、充放電可能な蓄電池である。本実施形態のハイブリッド制御システム１０では、バッテリ電圧が２００Ｖの高電圧バッテリが２次電池８０として用いられている。ただし、２次電池８０の定格電圧は特に限定されない。かかる２次電池８０は、車両の駆動力を出力するモータ／ジェネレータ３２へ電力を供給する。また、２次電池８０には、ジェネレータ３１及びモータ／ジェネレータ３２で発電された電力が充電される。２次電池８０には、図示しない温度センサ、電圧センサ及び電流センサ等が備えられている。これらのセンサのセンサ値は、バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）２００に送信されるようになっている。
【００２７】
（インバータ）
インバータ２０は、モータ／ジェネレータユニット３０に供給する電流を制御し、また、モータ／ジェネレータ３２により発電された電力の２次電池への充電制御を行う。インバータ２０は、モータ／ジェネレータ３２に駆動力を出力させる場合、２次電池８０から供給される直流電流を交流電流に変換して、モータ／ジェネレータ３２の三相巻線に供給する。インバータ２０によって調節可能な、モータ／ジェネレータ３２に供給する交流電流の大きさや、交流電流の周波数は、発電機制御装置（ＥＣＵ）５００によって制御される。モータ／ジェネレータ３２は、三相巻線に電流を流すことでモータトルクを発生させているため、印加する電圧を大きくすることでより大きな電流を流すことが可能となる。
【００２８】
また、インバータ２０は、ジェネレータ３１及びモータ／ジェネレータ３２に発電させる場合、モータで発生した交流電流を直流電流に変換して、２次電池８０に充電する。このときの充電電力の電圧は、２次電池８０の充電率ＳＯＣやバッテリ温度Ｔｂ、２次電池の劣化度合いに応じて変化する充電出力電圧以上に制御される。
【００２９】
＜１−２．電子制御系の構成＞
本実施形態にかかるハイブリッド制御システム１０の電子制御系は、充電制御装置（以下、「ＧＣＵ」ともいう。）１００と、バッテリマネジメントシステム（以下、「ＢＭＳ」ともいう。）２００と、電気駆動システム制御装置（以下、「ＥＶ−ＣＵ」ともいう。）３００と、車両制御装置（以下、「ＶＣＵ」ともいう。）４００と、発電機制御装置（以下、「ＥＣＵ」ともいう。）５００を備えている。なお、本実施形態に係るハイブリッド制御システム１０では、電子制御系が、それぞれ独立した複数の制御装置を含む構成となっているが、これらの制御装置の全部あるいは一部が一つの制御装置に一体化されて構成されていてもよい。
【００３０】
（発電機制御装置：ＥＣＵ）
ＥＣＵ５００は、マイクロコンピュータや記憶素子等を備えて構成され、エンジンＥＮＧ及びインバータ２０を制御する。本実施形態において、かかるＥＣＵ５００は発電機制御装置として機能し、ジェネレータ３１によるエンジンＥＮＧの駆動力を利用した動力発電や、モータ／ジェネレータ３２による回生発電を実施する。例えば、ＥＣＵ５００は、車両の走行中にモータ／ジェネレータ３２から駆動輪４０に出力される駆動力がゼロになっている間に、車両の運動エネルギを利用してモータ／ジェネレータ３２に発電させ、所定の充電電力を２次電池８０に供給する。また、ＥＣＵ５００は、ＧＣＵ１００から送信される発電開始指令及び発電停止指令に合わせて、エンジンＥＮＧの駆動力を利用してジェネレータ３１に発電させ、所定の充電電力を２次電池８０に供給する。
【００３１】
（バッテリマネジメントシステム：ＢＭＳ）
ＢＭＳ２００は、マイクロコンピュータや記憶素子等を備えて構成され、２次電池８０の状態を管理する装置として機能する。例えば、ＢＭＳ２００は、２次電池８０に備えられた電圧センサ及び電流センサのセンサ値を受け取り、２次電池８０の充電率ＳＯＣを算出する。また、ＢＭＳ２００は、２次電池８０に備えられた温度センサのセンサ値を受け取り、バッテリ温度Ｔｂの情報を取得する。ＢＭＳ２００は、例えば、２次電池８０の充電率ＳＯＣ及びバッテリ温度Ｔｂに基づいて要求発電量を算出する。要求発電量とは、２次電池８０に対して充電するために必要な電力量である。ＢＭＳ２００は、得られた情報を、ＥＶ−ＣＵ３００に送信する。
【００３２】
（車両制御装置：ＶＣＵ）
ＶＣＵ４００は、マイクロコンピュータや記憶素子等を備えて構成され、車両を最適な状態で維持するために、車両の状態を判断して、車両に備えられた各装置の制御を行う。例えば、ＶＣＵ４００は、車両の走行負荷に関する情報を取得し、回生発電のオンオフを判定する。ＶＣＵ４００は、ジェネレータ３１、モータ／ジェネレータ３２、インバータ２０、２次電池８０、空調機（エアコン）等、相互に影響し合う各装置を個々に制御させるのではなく、他の装置への影響を考慮して、全体の制御を行う。
【００３３】
（電気駆動システム制御装置：ＥＶ−ＣＵ）
ＥＶ−ＣＵ３００は、マイクロコンピュータや記憶素子等を備えて構成され、ＢＭＳ２００及びＶＣＵ４００から情報を取得し、ＧＣＵ１００に対して必要な情報を送信する。例えば、ＥＶ−ＣＵ３００は、ＢＭＳ２００から２次電池８０の現在の充電率ＳＯＣの情報及び要求発電量の情報を取得し、ＶＣＵ４００から車両の状態に関する情報を取得する。ＥＶ−ＣＵ３００は、充電率ＳＯＣ、要求発電量及び車両の状態に関する情報を、ＧＣＵ１００に送信する。
【００３４】
（充電制御装置：ＧＣＵ）
ＧＣＵ１００は、マイクロコンピュータや記憶素子等を備えて構成され、ＥＶ−ＣＵ３００から送信される情報に基づいて、２次電池８０への充電制御を実行する。かかるＧＣＵ１００が、本発明にかかる充電制御装置に相当する。具体的に、ＧＣＵ１００は、ＥＶ−ＣＵ３００から送信される情報に基づいて所定の演算を行い、ＥＣＵ５００に対して発電開始及び発電停止の指示、回生発電のオンオフの指示、並びに要求発電量の情報を送信する。ＥＣＵ５００は、送信される情報に基づき、充電電力（ｋＷ）が要求発電量（ｋＷ）となるようにインバータ２０を制御する。また、ＥＣＵ５００は、回生発電のオンオフに合わせて、モータ／ジェネレータ３２による回生発電を実行する。さらに、ＥＣＵ５００は、発電開始指示を受け取ってから、発電停止指示を受け取るまでの間、ジェネレータ３１によりエンジンＥＮＧの駆動力を利用した動力発電を実行する。
【００３５】
以下、動力発電の開始及び停止について説明する。ＧＣＵ１００は、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１以下になったときに、ＥＣＵ５００に充電開始指示を送信し、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２以上になったときに、ＥＣＵ５００に充電停止指示を送信する。このとき、本実施形態にかかるＧＣＵ１００は、単位時間内の２次電池８０の平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを算出し、当該平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅに基づいて、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を増減する。これにより、ジェネレータ３１の発電能力にかかわらず、２次電池８０の充電率が著しく低下することが抑制される。
【００３６】
ここで、図２〜図４を参照して、ジェネレータ３１の発電能力の違いによる、充電効率の違いについて説明する。例えば、図２に示すように、発電能力（出力）がそれぞれ異なる３つのジェネレータＡ，Ｂ，Ｃがあるとする。図３に示すように、ある充電率α（％）から充電率β（％）まで２次電池８０に充電する場合、発電能力が最も低いジェネレータＡの所要時間Ｔ３は、他のジェネレータＢ，Ｃの所要時間Ｔ２，Ｔ１に比べて長くなる。観点を変えて見れば、図４に示すように、発電能力が最も高いジェネレータＣが、充電率α（％）から充電率β（％）まで充電するために要する時間Ｔ１で充電を行った場合、発電能力が低いジェネレータＡ，Ｂの充電量は少なくなる。
【００３７】
そうすると、同じタイミングで２次電池８０への充電を開始したとしても、ある時間経過後の２次電池８０の充電率ＳＯＣに差が生じる。そのため、ジェネレータ３１の発電能力が低い場合、車両の走行負荷が大きく、モータ／ジェネレータ３２に供給される電力が大きいと、２次電池８０の充電率ＳＯＣが著しく低下するおそれがある。これに対して、本実施形態にかかるＧＣＵ１００は、単位時間当たりの平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅに基づいて、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を増減することで、ジェネレータ３１の発電能力にかかわらず、２次電池８０の充電率ＳＯＣが著しく低下することを抑制する。
【００３８】
図５は、本実施形態にかかるＧＣＵ１００の構成を機能的なブロックで示している。ＧＣＵ１００は、負荷検出部１１０と、発電制御部１２０と、平均充電率算出部１３０と、基準値調整部１４０とを備える。これらの各部は、マイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現される機能である。
【００３９】
負荷検出部１１０は、ＥＶ−ＣＵ３００から送信される車両の状態に基づいて、車両の走行負荷を検出する。例えば、車両が上り坂を走行中には高い負荷が検出され、車両が平坦な道路を走行中には低い負荷が検出され、車両が下り坂を走行中にはマイナスの負荷が検出される。
【００４０】
発電制御部１２０は、負荷検出部１１０で検出される車両の走行負荷がマイナスになっている間に、モータ／ジェネレータ３２による回生発電を実行させる。車両の負荷がマイナスの期間には、モータ／ジェネレータ３２に供給する電流がなくなり、回生発電が可能となるため、ＥＣＵ５００に対して回生発電の実行指示を送信する。
【００４１】
また、発電制御部１２０は、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１以下になったときには、ジェネレータ３１による動力発電を実行させる。動力発電は、エンジンＥＮＧの駆動力を利用するものであり、ＥＣＵ５００は、車両の駆動力として使用される負荷と併せて、動力発電に要する負荷が出力されるようにエンジンＥＮＧを運転し、動力発電を実行する。そして、発電制御部１２０は、動力発電を実行している間に、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２以上になったときには、ジェネレータ３１による動力発電を停止させる。
【００４２】
充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２は、基準値調整部１４０により算出される調整値を加減算した値として定められる。発電制御部１２０は、現在の充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を読み込み、現在の充電率ＳＯＣの値と比較する。発電制御部１２０は、かかる充電率ＳＯＣと充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１又は充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２との比較結果に基づいて、ＥＣＵ５００に対して動力発電の開始又は停止の指示を送信する。
【００４３】
平均充電率算出部１３０は、単位時間当たりの２次電池８０の平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを算出する。図６は、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅの求め方の一例を示す説明図である。平均充電率算出部１３０は、あらかじめ設定された単位時間Ｗ１〜Ｗ４ごとに、その時間内に検出される充電率ＳＯＣの平均値を算出する。２次電池８０の充電率ＳＯＣは、ＢＭＳ２００及びＥＶ−ＣＵ３００の処理サイクルごとに取得される値をすべて用いてもよいし、当該処理サイクルとは異なる所定の時間ごとに検出し得る値を用いてもよい。
【００４４】
平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを算出する単位時間は、例えば、２次電池８０の充電率ＳＯＣが０．５％下がる程度の時間を目安に設定することができる。単位時間が短すぎると、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅに差が生じにくくなって、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を適切に増減できない場合がある。一方、単位時間が長すぎると、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を増減するタイミングが遅くなって、充電率ＳＯＣの著しい低下を防ぐことが困難になる場合がある。かかる単位時間は、２次電池８０の充電容量にもよるが、例えば、３０〜４０秒程度とすることができる。
【００４５】
基準値調整部１４０は、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅに基づいて、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２の調整量を求め、当該調整量を発電制御部１２０における発電制御に反映させる。具体的に、基準値調整部１４０は、目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔから平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを減算した差分に応じて、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２の調整量を設定する。基準値調整部１４０は、設定した調整量を、現在の充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２に加算し、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２の値を更新する。目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔは、現在の充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１としてもよい。目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔの初期値は、例えば、１０％とすることができる。充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を増側に調整されやすくするには、目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔの初期値を、比較的大きい値に設定してもよい。
【００４６】
図７は、目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔと平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅとの差分に応じて調整量を設定したマップの一例を示している。図７に示すように、目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔから平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを減算した差分がプラス側に大きくなるほど、すなわち、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅが小さいほど、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２が大きくなるように調整される。したがって、ジェネレータ３１の発電能力が小さく、２次電池８０の平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅが小さくなる場合には、発電開始時期が早められ、２次電池８０の充電率ＳＯＣの著しい低下を防ぐことができる。
【００４７】
ただし、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を増減させる場合には、それぞれ上限値及び下限値を設定してもよい。上限値及び下限値を設定することにより、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１が著しく小さい値になったり、充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２が著しく大きい値になったりすることを防ぐことができる。
【００４８】
＜＜２．発電制御方法＞＞
次に、本実施形態にかかるＧＣＵ（充電制御装置）１００により実行される処理について具体的に説明する。図９は、ＧＣＵ１００により実行される、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２を調整する処理を示すフローチャートである。かかるフローチャートで示される処理は、例えば、ハイブリッド制御システム１０が起動されている間、常時実行されるようになっている。
【００４９】
まず、ＧＣＵ１００は、ステップＳ１００において、単位時間当たりの２次電池８０の平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを取得する。例えば、ＧＣＵ１００の平均充電率算出部１３０は、所定のサイクルごとに、ＢＭＳ２００で算出され、ＥＶ−ＣＵ３００を介して送信される２次電池８０の充電率ＳＯＣを読み込み、あらかじめ設定された単位時間Ｗごとに、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを算出する。
【００５０】
図７は、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅの取得処理の一例を具体的に示すフローチャートである。平均充電率算出部１３０は、ステップＳ１１０において、今回の２次電池８０の充電率ＳＯＣ（ｎ）を読み込む。次いで、平均充電率算出部１３０は、ステップＳ１２０において、ステップＳ１１０で読み込んだ充電率ＳＯＣ（ｎ）を前回までの積算値ＳＯＣ＿ｉｔｇ（ｎ−１）に加算して、新たな積算値ＳＯＣ＿ｉｔｇ（ｎ）を求め、ステップＳ１３０において、サンプリング回数Ｎを加算する（＋１）。
【００５１】
次いで、平均充電率算出部１３０は、ステップＳ１４０において、あらかじめ設定された単位時間Ｗが経過したか否かを判別する。単位時間Ｗが経過していない場合（Ｓ１４０：Ｎｏ）、ステップＳ１１０に戻り、単位時間Ｗが経過するまで、ステップＳ１１０〜Ｓ１４０を繰り返す。一方、単位時間Ｗが経過している場合（Ｓ１４０：Ｙｅｓ）、平均充電率算出部１３０は、ステップＳ１５０において、充電率ＳＯＣの積算値ＳＯＣ＿ｉｔｇ（ｎ）をサンプリング回数Ｎで割ることにより、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを算出する。
【００５２】
平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを算出した後、平均充電率算出部１３０は、ステップＳ１６０において、サンプリング回数Ｎをリセット（Ｎ＝０）した後、スタート（Ｓ１１０）に戻って、次の単位時間Ｗの平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅの算出を開始する。
【００５３】
図９に戻り、ステップＳ１００で、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを取得した後、ＧＣＵ１００は、ステップＳ２００において、目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔから平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを減算した値に基づき、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２の調整値を求める。例えば、ＧＣＵ１００の基準値調整部１４０は、図８に示すようなマップを参照して、目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔから平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを減算した値に対応する調整値を求める。目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔは、現在の充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１としてもよい。
【００５４】
次いで、ＧＣＵ１００は、ステップＳ３００において、現在の充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２の値に対して、求められた調整値を加算して、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２の値を更新する。これにより、ジェネレータ３１の発電能力が低い場合には、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１が大きくされ、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１以下になる時期が早められる。その結果、ＧＣＵ１００の発電制御部１２０が、ＥＣＵ５００に対して、ジェネレータ３１による動力発電を開始させる指示を送信する時期が早められる。
【００５５】
また、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１だけでなく、充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２も調整されるため、ジェネレータ３１による動力発電が開始された後においては、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２以上になる時期が遅らせられる。その結果、ＧＣＵ１００の発電制御部１２０が、ＥＣＵ５００に対して、ジェネレータ３１による動力発電を停止させる指示を送信する時期が遅らされる。したがって、ジェネレータ３１の発電能力が低いほど、動力発電を停止させる時の２次電池８０の充電率ＳＯＣは大きい値になる。以上により、ジェネレータ３１の発電能力が低い場合であっても、２次電池８０の充電率ＳＯＣが著しく低下することを防ぐことができる。
【００５６】
＜＜３．タイムチャート＞＞
次に、本実施形態にかかるＧＣＵ１００の処理を実行しない場合と実行した場合の２次電池８０の充電率ＳＯＣの違いを、タイムチャートに基づいて説明する。図１０及び図１１には、それぞれ車両が走行する路面の勾配、車両の走行負荷、発電状態、及び２次電池８０の充電率ＳＯＣの経時変化が示されている。図１０は、本実施形態にかかるＧＣＵ１００の処理を実行しない場合を示し、図１１は、本実施形態にかかるＧＣＵ１００の処理を実行した場合を示している。
【００５７】
＜３−１．本発明を実施しない参考例＞
図１０には、発電能力の低い低出力のジェネレータの発電状態及び充電率ＳＯＣが一点鎖線で示され、発電能力の高い高出力のジェネレータの発電状態及び充電率ＳＯＣが破線で示されている。ジェネレータ３１が高出力の場合（一点鎖線）、時刻ｔ１１から車両が上り坂を走行し始めると、車両の走行負荷が大きくなってモータ／ジェネレータ３２から出力される駆動力が大きくなる結果、２次電池８０の充電率ＳＯＣは低下する。
【００５８】
時刻ｔ１２で、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１以下になると、ジェネレータ３１による動力発電が開始される。ジェネレータ３１が高出力の場合、２次電池８０の充電率ＳＯＣの低下は止まるものの、時刻ｔ１３までは走行負荷が大きく、モータ／ジェネレータ３２への供給電力が大きいために、充電率ＳＯＣに回復が見られない。上り坂が終了して平坦な路面となる時刻ｔ１３以降は、走行負荷が小さくなるため２次電池８０の充電率ＳＯＣが上昇し、時刻ｔ１４で、充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２以上になるため、ジェネレータ３１による動力発電は停止する。
【００５９】
ジェネレータ３１による動力発電が停止された時刻ｔ１４以降、走行負荷に応じて２次電池８０の充電率ＳＯＣは徐々に低下する。次いで、時刻ｔ１５において、車両が下り坂にさしかかると、走行負荷がマイナスになって、回生発電が開始されるため、２次電池８０の充電率ＳＯＣは徐々に上昇する。次いで、下り坂が終了して平坦な路面となる時刻ｔ１６以降は、小さいながらも走行負荷がプラスになるため、２次電池８０の充電率ＳＯＣは徐々に低下する。次いで、時刻ｔ１７で、再び車両が上り坂にさしかかると、走行負荷が大きくなることから、２次電池８０の充電率ＳＯＣの低下速度も大きくなって、時刻ｔ１８において、充電率ＳＯＣが充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１以下になり、ジェネレータ３１による動力発電が開始される。
【００６０】
このように、ジェネレータ３１が高出力の場合には、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１を大きく下回ることなく、２次電池８０は充放電を繰り返す。
【００６１】
一方、ジェネレータ３１が低出力の場合（破線）、時刻ｔ１から車両が上り坂を走行し始めると、ジェネレータ３１が高出力の場合と同様に、２次電池８０の充電率ＳＯＣは低下する。時刻ｔ２で、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１以下になると、ジェネレータ３１による動力発電が開始される。ジェネレータ３１が低出力の場合、２次電池８０に充電はされるものの、モータ／ジェネレータ３２への供給電力が大きいと、２次電池８０の充電率ＳＯＣはなお低下し続ける。
【００６２】
そして、時刻ｔ３で、上り坂が終了して平坦な路面になると、走行負荷が小さくなるため、２次電池８０の充電率ＳＯＣが上昇し始める。２次電池８０の充電率ＳＯＣが上昇し始める時刻ｔ３の充電率ＳＯＣは、ジェネレータ３１が高出力の場合よりも、著しく低くなっている。次いで、時刻ｔ４で、車両が下り坂にさしかかると、回生発電が開始されるため、２次電池８０の充電率ＳＯＣの上昇速度が大きくなる。次いで、時刻ｔ５において、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２以上になると、ジェネレータ３１による動力発電が停止し、回生発電のみとなるため、充電率ＳＯＣの上昇速度が小さくなる。
【００６３】
次いで、下り坂が終了して平坦な路面となる時刻ｔ６以降は、小さいながらも走行負荷がプラスになるため、２次電池８０の充電率ＳＯＣは徐々に低下する。次いで、時刻ｔ７で、再び車両が上り坂にさしかかると、走行負荷が大きくなることから、２次電池８０の充電率ＳＯＣの低下速度も大きくなって、時刻ｔ８において、充電率ＳＯＣが充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１以下になり、ジェネレータ３１による動力発電が開始される。しかしながら、車両の走行負荷が大きいと、モータ／ジェネレータ３２への供給電力が大きく、２次電池８０の充電率ＳＯＣはなお低下し続ける。
【００６４】
このように、ジェネレータ３１が低出力の場合には、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１を大きく下回ることが生じ得る。
【００６５】
＜３−２．本発明を実施する例＞
図１１には、発電能力の低い低出力のジェネレータに対して、本発明を実施する場合（実施例）の発電状態及び充電率ＳＯＣが実線で示され、本発明を実施しない場合（比較例）の発電状態及び充電率ＳＯＣが破線で示されている。すなわち、図１１中の破線で示される発電状態及び充電率ＳＯＣは、図１０に示した低出力のジェネレータのものと同一である。図１１に示した例では、単位時間Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３ごとに、２次電池８０の充電率ＳＯＣの平均値ＳＯＣ＿ａｖｅが算出される。実線で示す充電率ＳＯＣの変化のグラフ上に記載した点(●)は、充電率ＳＯＣの検出点である。図１１に示す例では、単位時間Ｗ１ごとに４点の充電率ＳＯＣを検出し、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅが求められている。
【００６６】
時刻ｔ２１〜ｔ２３までは、比較例の時刻ｔ１〜ｔ３までと同様に発電状態及び充電率ＳＯＣが推移する。時刻ｔ２３において、上り坂が終了し、平坦な路面を走行し始めた後、時刻ｔ２４において、単位時間Ｗ１の平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅが求められる。この例では、単位時間Ｗ１の平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅが、目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔとして用いた現在の充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１を下回っていることから、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２が増大される。
【００６７】
次いで、時刻ｔ２５で、車両が下り坂にさしかかると、回生発電が開始されて、２次電池８０の充電率ＳＯＣの上昇速度が大きくなる。その後、比較例では、時刻ｔ５で、２次電池８０の充電率ＳＯＣが充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２以上になり、動力発電が停止されるものの、実施例では、充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２が増大されているため、動力発電は継続される。
【００６８】
次いで、２次電池８０の充電率ＳＯＣが、増大された充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２以上になる時刻ｔ２６において、動力発電が停止される。動力発電が停止される時期は、比較例の場合よりも遅らされ、２次電池８０の充電率ＳＯＣは、比較的大きい値に回復している。以降、下り坂が終了する時刻ｔ２７までは、回生発電が継続し、２次電池８０の充電率ＳＯＣが徐々に上昇する。次いで、時刻ｔ２７において、下り坂が終了し、平坦な路面を走行し始めると、回生発電も停止し、２次電池８０の充電率ＳＯＣが徐々に低下する。
【００６９】
その後、時刻ｔ２８において、単位時間Ｗ２の平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅが求められる。この例では、単位時間Ｗ２の平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅが、目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔとして用いられている充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１と同等であることから、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２が現状のままで維持される。次いで、時刻ｔ２９で、再び車両が上り坂にさしかかると、２次電池８０の充電率ＳＯＣの低下速度が大きくなる。次いで、時刻ｔ３０において、２次電池８０の充電率ＳＯＣが、増大されている充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ以下になり、ジェネレータ３１による動力発電が開始される。動力発電が開始されるときの充電率ＳＯＣは、比較例よりも大きい値となっており、以降、充電率ＳＯＣの最小値は、比較例よりも大きく維持される。
【００７０】
このように、本発明を実施した場合には、低出力のジェネレータ３１を用いた場合であっても、２次電池８０の充電率ＳＯＣを高く維持することができる。また、図示していないものの、高出力のジェネレータ３１を用いた場合には、単位時間当たりの平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅが目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔよりも大きくなる場合と、同等になる場合とが繰り返されるため、結果として、２次電池８０の充電率ＳＯＣは大幅に低下することなく、所定範囲内で維持される。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態にかかる充電制御装置（ＧＣＵ）１００によれば、単位時間Ｗ当たりの平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅと目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔとの比較結果に基づいて、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２が増減される。具体的には、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅが目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔよりも小さい場合には、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２が増大され、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅが目標充電率ＳＯＣ＿ｔｇｔよりも大きい場合には、充電開始値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ１及び充電停止値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ２が減少される。
【００７２】
これにより、ジェネレータ３１の発電能力の高低にかかわらず、２次電池８０の充電率ＳＯＣが大幅に低下することを防ぐことができる。したがって、ジェネレータ３１の種類や、経年劣化の度合いにかかわらず、２次電池８０の充放電効率が低下したり、２次電池８０が破損したりすることを防ぐことができる。また、本実施形態にかかる充電制御装置１００によれば、ジェネレータ３１の発電能力にかかわらず、２次電池８０の充電率ＳＯＣを所定範囲内に制御することができ、２次電池８０を保護しつつ、燃費を抑制してエネルギ効率を向上させることができる。
【００７３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７４】
例えば、上記の実施の形態では、あらかじめ設定した単位時間Ｗが経過した時に、それまでに積算されていた値ＳＯＣ＿ｉｔｇ（ｎ）をサンプリング回数Ｎで割り、平均充電率ＳＯＣ＿ａｖｅを算出していたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、単位時間Ｗが経過したか否かを判別する代わりに、サンプリング回数Ｎが規定数に到達したか否かを判別し、それまでの積算値をサンプリングの規定数で割ってもよい。
【００７５】
また、本実施形態にかかるハイブリッド制御システム１０は、シリアル−パラレル式のハイブリッドシステムに適用されたものであるが、ハイブリッドシステムはシリアル式又はパラレル式のハイブリッドシステムに適用されてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０    ハイブリッド制御システム
１００    充電制御装置
１１０    負荷検出部
１２０    発電制御部
１３０    平均充電率算出部
１４０    基準値調整部
【図１】
0006527062.tif 000002
【図２】
0006527062.tif 000003
【図３】
0006527062.tif 000004
【図４】
0006527062.tif 000005
【図５】
0006527062.tif 000006
【図６】
0006527062.tif 000007
【図７】
0006527062.tif 000008
【図８】
0006527062.tif 000009
【図９】
0006527062.tif 000010
【図１０】
0006527062.tif 000011
【図１１】
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