(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンで駆動される発電機と、この発電電力を蓄えるバッテリからの供給電力により駆動されるモータとを備え、モータの出力が車両の駆動力の少なくとも一部となるハイブリッド車両において、
エンジンで発電機を駆動しながらモータを駆動して走行するハイブリッド走行モード及びエンジンを駆動することなくバッテリからの電力のみでモータを駆動して走行するＥＶ走行モードを設定した手段と、
これら走行モードを切り換えるモード切換手段と、
ＥＶ走行モードによる走行領域を指定する入力手段と、
この入力されたＥＶ走行領域をＥＶ走行するのに必要な充電量となるまでバッテリを充電する充電制御手段と、
バッテリが必要量まで充電されたときにＥＶ走行モードへの切換を許可する手段とを備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
ＥＶ走行の開始を指示する手段を備え、
前記ＥＶ走行が許可された状態でＥＶ走行の開始が指示されたときにＥＶ走行モードに移行させる請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記入力手段はＥＶ走行の走行距離が指定される請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記入力手段は、ナビゲーションシステムによりＥＶ走行の開始位置と終了位置が指定される請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】
前記開始指示手段は、ナビゲーションシステムによりＥＶ走行の開始位置を判断したときにＥＶ走行モードに移行させる請求項２または４に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項６】
前記許可手段は、バッテリが要求充電量に達したら運転者に報知する表示手段を備える請求項１〜５のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はハイブリッド車両であって、走行領域によってエンジンを駆動することなく電気自動車走行を行うための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車両は、エンジン、発電機、モータを備え、エンジンにより駆動される発電機で発電した電力をモータに供給して車両を駆動し、余剰の電力さらには減速時に回生した電力をバッテリに蓄え、この電力を運転条件によってバッテリからモータに供給したりする。
【０００３】
このハイブリッド車両において、排気や騒音低減から、車両の走行する領域によって、エンジンの作動を完全に停止させ、バッテリのみでモータを駆動し、電気自動車として走行（ＥＶ走行）するものが、例えば特開平７−７５２１０号公報や特開２０００−１３４７１９号公報によって提案されている。
【０００４】
前者ではナビゲーションシステムを利用し、目的の地域を走行するときは、エンジンの作動を自動的に停止し、ＥＶ走行するようになっていて、また後者では同じくナビゲーションシステムを利用して渋滞を予知し、事前にバッテリを充電しておき、渋滞最後尾などに着いたときにＥＶ走行に切換えるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＥＶ走行を行う場合、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が規定値まで低下すると、バッテリによるモータ走行が不可能となるため、エンジンの作動を再開させていた。一般にはバッテリを充放電するときの条件はバッテリの特性等に基づいて設定されていて、このため予定する運転領域の全てについてＥＶ走行できるとは限らない。
【０００６】
なお、後者ではＥＶ走行時にバッテリ充電値を通常よりも所定値だけ高めたりしているが、これでも全てＥＶ走行するというわけにはいかず、このためＳＯＣが下限値になったら通常の制御に戻すようになっている。また、この場合は、ＥＶ走行が短時間であるときは必要以上に過大なバッテリ充電が行われることになる。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するために提案されたもので、ＥＶ走行要求の情報に基づいて、要求されたＥＶ走行を可能とするだけ過不足なくバッテリ充電を行い、確実にＥＶ走行を可能とすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンで駆動される発電機と、この発電電力を蓄えるバッテリからの供給電力により駆動されるモータとを備え、モータの出力が車両の駆動力の少なくとも一部となるハイブリッド車両において、エンジンで発電機を駆動しながらモータを駆動して走行するハイブリッド走行モード及びエンジンを駆動することなくバッテリからの電力のみでモータを駆動して走行するＥＶ走行モードを設定した手段と、これら走行モードを切り換えるモード切換手段と、ＥＶ走行モードによる走行領域を指定する入力手段と、この入力されたＥＶ走行領域をＥＶ走行するのに必要な充電量となるまでバッテリを充電する充電制御手段と、バッテリが必要量まで充電されたときにＥＶ走行モードへの切換を許可する手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、ＥＶ走行の開始を指示する手段を備え、前記ＥＶ走行が許可された状態でＥＶ走行の開始が指示されたときにＥＶ走行モードに移行させる。
【００１０】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記入力手段はＥＶ走行の走行距離が指定される。
【００１１】
第４の発明は、第１または第２の発明において、前記入力手段は、ナビゲーションシステムによりＥＶ走行の開始位置と終了位置が指定される。
【００１２】
第５の発明は、第２または第４の発明において、前記開始指示手段は、ナビゲーションシステムによりＥＶ走行の開始位置を判断したときにＥＶ走行モードに移行させる。
【００１３】
第６の発明は、第１から第６の発明において、バッテリが要求充電量に達したら運転者に報知する表示手段を備える。
【００１４】
【発明の効果】
第１、第２の発明では、ＥＶ走行領域を指示すると、その走行領域をＥＶ走行するときに必要十分な量だけのバッテリの充電が行われるので、ＥＶ走行中にバッテリ電力が不足することがなく、また必要以上にバッテリ充電が行われることもなく、バッテリを大型にすることなく、確実なＥＶ走行を行うことができる。
【００１５】
第３の発明では、ＥＶ走行領域を距離だけで入力でき、手動操作であってもＥＶ走行の操作が簡単に行える。
【００１６】
第４の発明では、ナビゲーションシステムによりＥＶ走行の開始位置と終了位置を自動的に指定できるので、運転者の操作負担をそれだけ軽減できる。
【００１７】
第５の発明では、ナビゲーションシステムによりＥＶ走行を自動的に開始することができ、操作性が良好となる。
【００１８】
第６の発明では、ＥＶ走行に必要なバッテリ充電状態が運転者に報知されるので、ＥＶ走行領域に到達してもバッテリの充電が不十分のときなど、ＥＶ走行への移行ができないことを認識できるので、運転者に不信感や不安感をもたらすことがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１において、図中１はエンジンで、エンジン１により発電機２が駆動され、発電機２が発電した電力はモータ（電動機）３に供給されると共に、余剰分はバッテリ６に蓄えられ、モータ３の出力回転はファイナルギヤ４を介して駆動輪５に伝達され、車両が駆動される。なお、モータ３は発電機２による発電出力が不足するときはバッテリ６からの電力供給も受け、必要とする駆動力を発生する。
【００２１】
エンジン１のトルクは統合コントローラ９から出力されるエンジントルク指令値に基づきエンジンコントローラ７が、エンジン出力を調整するスロットル開度を増減してエンジントルクを制御する。
【００２２】
また、エンジン１及び発電機２の回転速度は、統合コントローラ９から出力される回転速度指令値に基づいて発電機コントローラ８が、発電機２の回転速度制御を行うことにより制御される。なお、回転速度制御は回転速度指令値と実回転速度の偏差に応じたトルク指令値を決定し、トルクがその指令値とおりとなるように発電機２でベクトル制御を行い、このとき発電機２はエンジントルクを吸収し、発電を行う。
【００２３】
バッテリコントローラ１０は、バッテリ６の電圧、電流、温度の各検出値に基づいて、バッテリ充電状態（ＳＯＣ）と入力可能なパワーを演算し、それらとバッテリ温度とを統合コントローラ９に出力する。
【００２４】
また、モータコントローラ１１が統合コントローラ９からのモータトルク指令値に基づいてモータ３のトルクを制御する。
【００２５】
そして、統合コントローラ９にはアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ１２と、車速を検出する車速センサ１３からの信号が入力し、これらに基づいて上記した各コントローラに制御指令値を出力し、運転者の要求に応じてエンジン１、発電機２、モータ３を制御する。
【００２６】
また、ＥＶ走行するときには、ＥＶ走行入力装置１４からの信号により、予めバッテリ６をＥＶ走行に必要なだけ充電しておき、予定されるＥＶ走行領域について、この間はエンジン１を作動させることなく、モータ３を駆動する。
【００２７】
ここで、図２により統合コントローラ９が行う制御内容をフローチャートにしたがって説明する。
【００２８】
まず、ステップＳ１ではＥＶ走行したい距離とその間の平均車速が入力されると、ステップＳ２でバッテリの充電状態の目標値、つまり目標ＳＯＣが自動的に計算される。この目標値ＳＯＣは、入力されたＥＶ走行距離と指定車速で走行するのに必要な充電量として演算され、図３（あるいは図５）にも示すように、目標値ＳＯＣは走行距離が大きいときほど高い値になるように設定される。
【００２９】
ステップＳ３では現在のバッテリ充電状態ＳＯＣが目標とするＳＯＣよりも高いか、さらにはバッテリは暖機が終了しているか、モータの温度は許容温度以下かの全てが判断され、これらが一つでも否であれば、ステップＳ７以降に進む。ここでは、まずステップＳ７でＥＶ走行の開始スイッチがＯＮであるかの確認が行われる。このＥＶ走行開始スイッチは運転者がＥＶ走行を開始する地点にきたときに操作し、ＯＮとするものである。
【００３０】
もし、開始スイッチＯＮであれば、ステップＳ８で走行不可（ＮＧ）ランプを点灯し、運転者には現在の段階ではＥＶ走行ができない旨を報知し、ハイブリッド走行を行いながら、ステップＳ９でバッテリの充電、バッテリの暖機、さらにはモータの冷却を実施する。
【００３１】
また、ステップＳ７で開始スイッチＯＦＦのときは、走行不可（ＮＧ）ランプはそのままにして（点灯することなく）、ステップＳ９の動作を行い、それからステップＳ３に戻る。
【００３２】
このようにして、バッテリ充電状態が目標値ＳＯＣよりも大きくなり、かつバッテリの暖機が終了し、モータ温度も許容温度に入ったならば、ステップＳ４に進んでＥＶ走行可（ＯＫ）ランプを点灯する。なお、このＥＶ走行の許可は、前記ＮＧランプからＯＫランプへの切換として認識される。
【００３３】
次いで、ステップＳ５でＥＶ走行開始スイッチＯＮであるかどうか判断し、ＯＮであることが確認されたら、ステップＳ６で走行モードをエンジンを駆動して発電しつつモータで走行するハイブリッド走行モードから、エンジンを一切駆動することなく、バッテリのみで走行するＥＶ走行モードに切り換えてＥＶ走行を行う。
【００３４】
なお、ＥＶ走行開始スイッチがＯＮでなければ、ステップＳ３に戻り、バッテリ充電状態を目標ＳＯＣに保ちつつ、ＥＶ走行を待機する。
【００３５】
ＥＶ走行中はエンジン１の作動を停止し、バッテリ６からの電力の供給だけに依存してモータが駆動され、電気自動車としてＥＶ走行する。なお、このＥＶ走行は例えば、ＥＶ走行開始スイッチがＯＮからＯＦＦに切り換ったことを検知したら終了する。
【００３６】
このようにして、本発明ではＥＶ走行するときには、予めそのＥＶ走行の予定車速と、走行距離とに基づいて、必要とするＳＯＣ（充電量）までバッテリ６を充電しておき、所定の充電状態に達したのちに、ＥＶ走行領域にきたらＥＶ走行を行う。
【００３７】
このため、図３に示すように、例えば１０Ｋｍの距離を走行するのに必要十分な
充電が行われ、この間はバッテリ６からの電力供給のみでＥＶ走行することができる。なお、図３では１０ＫｍのＥＶ走行を行う前にも、ＥＶ走行を行っており、
このためバッテリ充電量が常用下限値まで低下していることを示している。
【００３８】
したがって、ＥＶ走行している間にバッテリ充電量が足りなくなり、エンジン駆動による走行に切換えられることもなく、またＥＶ走行が短いときなど、不必要に過剰な充電が行われることもない。これらのことから、とくに大型なバッテリを備えなくても、たとえば市街地や夜間の住宅地を所定の距離だけ走行するときなど、排気のきれいな静粛なＥＶ走行が適正に行える。
【００３９】
なお、バッテリ６の充電量は走行距離を与えるだけでも設定することは可能である。これは、通常の走行時には法定車速が決められているため、この法定車速で走行することを予定すれば、走行距離のみでも、この間に消費される電力量をほぼ正確に求めることができるからである。
【００４０】
次に図４の実施形態を説明する。
【００４１】
これは、ナビゲーションシステムを利用して予めＥＶ走行予定区間を指定することにより、必要なだけ自動的にバッテリの充電を行えるようにしたものである。
【００４２】
まず、ステップＳ１ａでＥＶ走行したい区間についてナビゲーションシステムを利用して開始位置と終了位置の範囲を指定する。これに基づいて、必要なバッテリ充電量がステップＳ２ａで計算される。
【００４３】
このようにしてバッテリ充電量が設定されたならば、あとは図２と同じようにしてバッテリの自動充電が行われ、ＥＶ走行区間にきたならば、自動的にＥＶ走行に切換られるのである。詳しくは、図２のステップＳ３以下と同じため、重複説明は省略する。
【００４４】
なお、この場合、ステップＳ５、Ｓ７にて確認するＥＶ走行開始スイッチのＯＮ−ＯＦＦについては、ナビゲーションシステムによって指定された区間に到達としたと判断したときに自動的に点灯するようにしておくことで、運転者がいちいち操作する必要をなくせる。
【００４５】
このようにナビゲーションシステムを利用してＥＶ走行する区間を設定するので、運転者がいちいち走行距離、車速を求めて設定する手間がかからず、操作性が著しく良好となる。
【００４６】
図５はこの制御時の動作を示すもので、予め２０Ｋｍの範囲と、それよりも先の１０Ｋｍの範囲をナビゲーションシステムにより指定し、走行するときのバッテリ充電量の変化を表している。当然のことではあるが、２０Ｋｍを走行するときの方が、バッテリ６に対する充電量は大きくなる。
【００４７】
ナビゲーションシステムでＥＶ走行範囲を指定する場合には、このように複数の領域を指定し、最初のＥＶ走行が終了すると、自動的に次のＥＶ走行に備えてのバッテリ充電を行えるので、その都度運転者がＥＶ走行を設定するものに比較して、簡単かつ確実にバッテリ充電を実行できる。
【００４８】
また、ナビゲーションシステムを利用して自動ＥＶ走行するときは、例えば走行区間中に下り坂があるときなど、エネルギ回生運転に自動的に切換えることにより、騒音や排気を悪化させずに燃費の向上が図れる。
【００４９】
この実施の態様において、ハイブリッド車両の構成については、上記の構成に限定されるものではなく、エンジンで発電機のみを駆動する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車両、またエンジンとモータの出力を駆動力として併用するパラレル型のハイブリッド車両など、種々のハイブリッド駆動システムについて本発明を適用することが可能である。
【００５０】
ここで、図６によりパラレルハイブリッド駆動システムに本発明を適用した場合を説明する。
【００５１】
図中、１はエンジン、２は発電機、３はモータであり、発電機２はエンジン１により駆動され、モータ３はエンジン１とクラッチ２１を介して選択的に接続される。したがって、車両はモータ３の駆動力により駆動されると共に、クラッチ２１を接続したときにはエンジン１の出力も駆動力として付加される。
【００５２】
モータ３の回転は無段変速機２２を介して変速され、ファイナルギヤ４を介して駆動輪５に伝達される。
【００５３】
クラッチ２１の断接はクラッチコントローラ２５により、また無段変速機２２の変速比は変速コントローラ２６により、それぞれ統合コントローラ９からの指令に基づいて制御される。なお、外部充電器２７に対しても必要に応じて統合コントローラ９からの充電要求が出力され、外部からバッテリ６に充電することもできる。
【００５４】
ＥＶ走行による走行領域を指定するためにナビゲーションシステム３０からの信号が統合コントローラ９に入力する。なお、ナビゲーションシステム３０によって現在位置、ＥＶ走行する区間、走行距離、走行予定車速などが統合コントローラ９に入力される。
【００５５】
このようなパラレルハイブリッド駆動システムでは、クラッチ２１を接続してエンジン１により車両を駆動したり、エンジン１と共にモータ３の駆動力を加えて車両を駆動したり、あるいはクラッチ２１を切断してモータ３のみの駆動力により車両を走行したりすることができる。
【００５６】
そして前記したように、ナビゲーションシステム３０により指定した区間を、エンジン１を作動させずにモータ３のみでＥＶ走行するときは、予めこのＥＶ走行に必要なだけバッテリ６を充電しておき、ＥＶ走行モードへの切換が行われるのである。
【００５７】
なお、図中、基本的に図１と同じ部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５８】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の概略構成図である。
【図２】同じくその制御内容を示すフローチャートである。
【図３】バッテリの充電量と走行距離との関係を示す説明図である。
【図４】他の実施形態の制御内容を示すフローチャートである。
【図５】バッテリの充電量と走行距離との関係を示す説明図である。
【図６】他の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  発電機
３  モータ
６  バッテリ
９  統合コントローラ
【図１】
0004581302.tif 000002
【図２】
0004581302.tif 000003
【図３】
0004581302.tif 000004
【図４】
0004581302.tif 000005
【図５】
0004581302.tif 000006
【図６】
0004581302.tif 000007