(57)【要約】【課題】  目標ＳＯＣまで確実に速く充電する。【解決手段】  バッテリーのＳＯＣが予め設定された充電モード切換しきい値以下のときは、燃料消費量が最少となる運転点でエンジンを運転して所要の走行駆動力を満たしながらモーターにより発電してバッテリーを充電する通常充電モードを選択し、バッテリーのＳＯＣがしきい値を超えたときは、燃料消費量が最少となる運転点でエンジンを運転して所要の走行駆動力を満たしながら予め設定された微少電流でバッテリーを充電する微少電流充電モードに切り換える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとモーターのいずれか一方または両方の駆動力で車両を走行駆動するとともに、前記エンジンにより前記モーターを駆動して発電を行い、発電電力を前記バッテリーに供給して前記バッテリーを充電するハイブリッド車両の制御装置において、
前記バッテリーのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出手段と、
前記バッテリーのＳＯＣが予め設定されたしきい値以下のときは、燃料消費量が最少となる運転点で前記エンジンを運転して所要の走行駆動力を満たしながら前記モーターにより発電して前記バッテリーを充電する通常充電モードを選択し、前記バッテリーのＳＯＣが前記しきい値を超えたときは、燃料消費量が最少となる運転点で前記エンジンを運転して所要の走行駆動力を満たしながら予め設定された微少電流で前記バッテリーを充電する微少電流充電モードに切り換える充電モード切換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】
請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記充電モード切換手段は、車速が高いほど前記しきい値が低くなるように前記しきい値を変更することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モーターとエンジンのいずれか一方または両方の駆動力により走行するハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の装置では、エンジンを最少燃費運転線上の回転速度とトルクで運転して車両の走行駆動とモーターの発電駆動を行い、バッテリーの充電を行っている。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００３−０４１９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のハイブリッド車両の制御装置では、バッテリーを充電するときに、充電電流が多くなるにしたがってバッテリー内部の化学変化が飽和状態となり、見かけ上の内部抵抗が増大して目標充電量まで充電できないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
バッテリーのＳＯＣが予め設定されたしきい値以下のときは、燃料消費量が最少となる運転点でエンジンを運転して所要の走行駆動力を満たしながらモーターにより発電してバッテリーを充電する通常充電モードを選択し、バッテリーのＳＯＣがしきい値を超えたときは、燃料消費量が最少となる運転点でエンジンを運転して所要の走行駆動力を満たしながら予め設定された微少電流でバッテリーを充電する微少電流充電モードに切り換える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、目標ＳＯＣまで確実に且つ速くバッテリーを充電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は一実施の形態のハイブリッド車両の構成を示す。一実施の形態のハイブリッド車両はエンジン１とモーター２を備え、いずれか一方または両方の駆動力により走行する。モーター２は１台で走行駆動、エンジン始動、発電および回生制動の機能を有する。エンジン１とモーター２の駆動力はトランスミッションを介して駆動輪（不図示）に伝達される。なお、この一実施の形態ではモーター２に交流モーターを用いた例を示すが、直流モーターを用いることもできる。
【０００８】
インバーター４はバッテリー５の直流電力を交流電力に変換してモーター２へ供給し、モーター２から走行駆動力を発生させるとともに、モーター２の交流発電電力または交流回生電力を直流電力に逆変換し、バッテリー５を充電する。バッテリー５は複数のセル電池が直並列に接続された組電池であり、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などが用いられる。
【０００９】
車両コントローラー６は車速、変速機のシフト位置、ブレーキペダルの踏み込み圧、アクセルペダルの踏み込み量などの車両情報に基づいて車両の走行駆動力を演算し、燃料消費量が最少となるようにエネルギーマネージメントを行ってエンジン１とモーター２のトルク指令を決定する。なお、車速は車速センサー１０により検出する。車両コントローラー６はエンジンコントローラー７を制御してエンジン１の運転と停止およびトルクを制御するとともに、モーターコントローラー８を制御してモーター２の運転と停止およびトルクを制御する。
【００１０】
車両コントローラー６はまた、車速センサー１０により検出した車速と、ＳＯＣセンサー１１により検出したバッテリー５のＳＯＣ（State of charge；充電状態）とに基づいて充電モードを切り換え、バッテリーコントローラー９を制御してバッテリー５の充放電制御を行う。この一実施の形態では、バッテリー５のＳＯＣが３０〜８０％の範囲に入るように充放電制御を行う。
【００１１】
エンジンコントローラー７はエンジン１のトルク指令値にしたがってスロットルバルブ開閉制御、燃料噴射制御、点火時期制御などを行う。モーターコントローラー８はモーター２のトルク指令値に応じてインバーター４の出力電圧と出力電流を制御する。バッテリーコントローラー９は車両コントローラー６の充放電指令にしたがってバッテリー５の充放電を行う。
【００１２】
図２はバッテリーの充電特性を示す図である。電池は、一般に、充電電流が多いほど電池内部の化学変化が飽和状態になり、内部抵抗が急に増加するという特性を持っている。内部抵抗が高いと充電電流による電圧降下が大きくなるから、その電圧降下分だけ電池両端の電圧が高くなり、実際には充電量が少ないにも拘わらず見かけ上は充電量が多いと誤認され、十分な充電量まで充電することができない。充電電流を少なくすると電池内部の化学変化が緩やかになり、内部抵抗が急に増加するようなことはないから、目標とする充電量まで充電することができる。しかし、微少な充電電流で充電を行うと充電時間が長くかかってしまう。
【００１３】
そこで、この一実施の形態では、図３に示すように、燃料消費量が最少となる運転点でエンジンを運転して所要の走行駆動力を満たしながらモーターにより発電してバッテリーを充電する通常充電モードと、燃料消費量が最少となる運転点でエンジンを運転して所要の走行駆動力を満たしながら予め設定された微少電流でバッテリーを充電する微少電流充電モードとを設定し、まず通常充電モードで充電を開始し、バッテリー５のＳＯＣが充電モード切換しきい値に達したら微少電流充電モードに切り換え、微少電流充電モードで目標ＳＯＣまで充電する。通常の大電流でしきい値まですばやく充電を行った後に微少電流の充電に切り換えると、図２に示すように電池の内部抵抗が低くなり、目標ＳＯＣまで確実に充電することができる。
【００１４】
ここで、目標ＳＯＣはハイブリッド車両のシステムにより決定されるが、１００％とすると回生制動により走行エネルギーを回収する余力がなくなるので、この一実施の形態では例えば８０％とする。そして、充電モードしきい値を、目標ＳＯＣよりわずかに低い例えば７０％とする。なお、微少電流充電モードにおける最適な充電電流はバッテリーの種類、容量、形状などにより異なるため、事前に実験などにより最適な電流値を決定しておく。また、この一実施の形態では、通常充電モードによる充電時にバッテリー５のＳＯＣが高くなるにしたがって充電電流を減少させる。
【００１５】
さらに、この一実施の形態では車速に応じて充電モード切換しきい値を変更する。ハイブリッド車両では、一般に、エンジンの燃費効率が低い低車速域ではモーターの駆動力により走行し、エンジンの燃費効率の高い高車速域ではエンジンの駆動力により走行する。つまり、高車速域ではエンジンの駆動力により走行するから、大電流でバッテリーを目標ＳＯＣまで速く充電する必要はなく、微少な充電電流で目標ＳＯＣまで確実に充電できればよい。逆に、低車速域ではモーターの駆動力により走行するから、バッテリーの電力消費量が多くなり、大電流で速く充電してバッテリーのＳＯＣが下限値、例えば３０％を下回らないようにする必要がある。したがって、この一実施の形態では車速が高くなるほど充電モード切換しきい値を低くし、逆に車速が低くなるほど充電モード切換しきい値を高くする。
【００１６】
図４は一実施の形態の充電制御プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。車両コントローラー６は所定時間ごとにこの充電制御プログラムを実行する。
【００１７】
ステップ１において車速センサー１０により車速を検出するとともに、ＳＯＣセンサー１１によりバッテリー５のＳＯＣを検出する。ステップ２で車速に応じて充電モード切換しきい値を決定する。すなわち、車速が高いほど充電モード切換しきい値を低くする。ステップ３ではバッテリー５の現在のＳＯＣが充電モード切換しきい値以下か否かを判定し、バッテリーＳＯＣがしきい値以下のときはステップ４へ進み、しきい値より高いときはステップ５へ進む。
【００１８】
バッテリー５のＳＯＣが充電モード切換しきい値以下のときは、ステップ４で通常充電モードによる充電制御を行う。
【００１９】
図５はエンジンの回転速度とトルクに対する燃料消費特性を示す図である。エンジンの駆動力は回転速度とトルクの積に比例するから、所要の走行駆動力と充電量を満たす駆動力を得るために、トランスミッション３の変速比を調節してエンジン１の運転点が図５に示す最少燃費運転線上になるように制御する。
【００２０】
図６は、エンジンを最少燃費運転線上で運転した場合の走行駆動力と充電量との配分を示す図である。この一実施の形態では最大出力３０ｋＷのエンジンを例に上げて説明する。走行駆動力は車速やアクセルペダルの踏み込み量などに応じて決定されるので、走行駆動力と発電量の和が最大３０ｋＷとなるように発電量を調節する。
【００２１】
車両コントローラー６は、所要の走行駆動力を満たしながらモーター２により発電を行うために、燃料消費量が最少となるようにエネルギーマネージメントを行ってエンジン１の駆動トルク指令値とモーター２の発電トルク指令値を決定する。エンジンコントローラー７はエンジン１のトルクが駆動トルク指令値に一致するようにエンジン１を制御し、モーターコントローラー８はモーター５のトルクが発電トルク指令値と一致するようにインバーター４を制御する。
【００２２】
図４のステップ３でバッテリー５のＳＯＣが充電モード切換しきい値より大きいと判定されたときは、ステップ５で微少電流充電モードによる充電制御を行う。車両コントローラー６は、所要の走行駆動力を満たし、かつ、バッテリー５を微少電流で充電するために、燃料消費量が最少となるようにエネルギーマネージメントを行ってエンジン１の駆動トルク指令値とモーター２の発電トルク指令値を決定する。エンジンコントローラー７はエンジン１のトルクが駆動トルク指令値に一致するようにエンジン１を制御し、モーターコントローラー８はバッテリー５の充電電流が微少電流となるようにインバーター４を制御する。
【００２３】
このように、一実施の形態によれば、バッテリーのＳＯＣが予め設定された充電モード切換しきい値以下のときは、燃料消費量が最少となる運転点でエンジンを運転して所要の走行駆動力を満たしながらモーターにより発電してバッテリーを充電する通常充電モードを選択し、バッテリーのＳＯＣがしきい値を超えたときは、燃料消費量が最少となる運転点でエンジンを運転して所要の走行駆動力を満たしながら予め設定された微少電流でバッテリーを充電する微少電流充電モードに切り換えるようにしたので、目標ＳＯＣまで確実に且つ速くバッテリーを充電することができる。
【００２４】
また、一実施の形態によれば、車速が高いほど充電モード切換しきい値が低くなるように充電モード切換しきい値を変更するようにしたので、エンジンの駆動力により走行するためにバッテリーの電力消費の少ない高車速域では微少電流で目標ＳＯＣまで確実に充電できる上に、モーターの駆動力により走行するためにバッテリーの電力消費が多い低車速域では通常の充電電流で速く充電でき、合理的に効率よく充電を行うことができる。
【００２５】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ＳＯＣセンサー１１がＳＯＣ検出手段を、車速センサー１０が車速検出手段を、車両コントローラー６が充電モード切換手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】充電電流による内部抵抗の変化を示す図である。
【図３】一実施の形態の充電モードの切り換えを示す図である。
【図４】一実施の形態の充電制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】エンジンの最少燃費運転特性を示す図である。
【図６】最少燃費運転時の走行駆動力と発電量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  エンジン
２  モーター
４  インバーター
５  バッテリー
６  車両コントローラー
７  エンジンコントローラー
８  モーターコントローラー
９  バッテリーコントローラー
１０  車速センサー
１１  ＳＯＣセンサー
【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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