(57)【要約】      （修正有）【課題】走行性能を確保しつつ、違和感なく発電させる。【解決手段】内燃機関３によって駆動される発電機４と、この発電機４により発電された電力を貯蓄可能であるとともに電力貯蓄状態であるＳＯＣを検知可能な駆動用バッテリ５と、発電機４により発電された電力または駆動用バッテリ５に貯蓄された電力を使って車両を推進可能な駆動モータ６と、を備えた電動車両の発電制御装置において、発電制御装置は、人為操作に基づいて駆動モータ６の駆動トルクとは別に算出した駆動要求出力と、ＳＯＣに基づいて算出した電池要求出力と、の和となる出力に対応するように発電機の発電トルクを制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関によって駆動される発電機と、この発電機により発電された電力を貯蓄可能であるとともに電力貯蓄状態であるＳＯＣを検知可能な駆動用バッテリと、前記発電機により発電された電力または前記駆動用バッテリに貯蓄された電力を使って車両を推進可能な駆動モータと、を備えた電動車両の発電制御装置において、
前記発電制御装置は、人為操作に基づいて前記駆動モータの駆動トルクとは別に算出した駆動要求出力と、前記ＳＯＣに基づいて算出した電池要求出力と、の和となる出力に対応するように発電機の発電トルクを制御することを特徴とする電動車両の発電制御装置。
【請求項２】
前記発電制御装置は、前記駆動用バッテリのＳＯＣの収束目標とするＳＯＣ目標値を予め設定し、
前記電池要求出力を、前記駆動用バッテリのＳＯＣと前記ＳＯＣ目標値との偏差に基づいて算出することを特徴とする請求項１に記載の電動車両の発電制御装置。
【請求項３】
前記発電制御装置は、前記駆動モータに人為操作に基づく駆動要求出力に対応した駆動トルクを与え、同時期の発電機の発電トルクに依存しないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動車両の発電制御装置。
【請求項４】
前記発電制御装置は、前記駆動モータの駆動トルクを、アクセル開度と車両速度とに基づいて前記アクセル開度が増大する程前記駆動トルクが増大し車両速度の高速側では高速になる程前記駆動トルクが漸減する第一のマップにより設定し、
前記人為操作に基づく駆動要求出力を、アクセル開度のみに基づいて前記アクセル開度が増大する程前記駆動要求出力が増大しかつ前記アクセル開度が増大する程前記駆動要求出力の増加率が小さくなる第二のマップにより設定し、
前記電池要求出力を、前記駆動用バッテリのＳＯＣとＳＯＣ目標値との偏差に基づいて前記偏差が増大する程発電補正量たる前記電池要求出力の絶対値が増大しかつ前記偏差が増大する程発電補正量たる前記電池要求出力の絶対値の増加率が漸減する第三のマップにより設定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電動車両の発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電動車両の発電制御装置に係り、特に、シリーズハイブリッド方式の電動車両に搭載される内燃機関によって駆動される発電機の発電制御であって、電動車両の駆動トルクと駆動用バッテリヘの充電量とを考慮した電動車両の発電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリーズハイブリッド方式の電動車両においては、内燃機関によって駆動される発電機と、この発電機により発電された電力を貯蓄可能であるとともに電力貯蓄状態であるＳＯＣを検知可能な駆動用バッテリと、発電機により発電された電力または駆動用バッテリに貯蓄された電力を使って車両を推進可能な駆動モータと、を備えた発電制御装置により内燃機関の運転及び駆動用バッテリの充放電を制御している。
【０００３】
内燃機関に駆動される発電機の発電制御としては、バッテリ状態の判別に基づいて発電電力を決定するものであって、バッテリ状態を最大回生電力と最大発電電力に基づいて判別するもの（特開１９９９−１３６８０８）、バッテリのＳＯＣによって発電を実行／停止するものであって、車両速度によってその発電時間が変わるもの（特許第３２００４９３号）、走行状態から目標ＳＯＣを設定し、それに収束させるもの（特開１９９８−１５０７０１）、などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開１９９９−１３６８０８号公報
【特許文献２】特許第３２００４９３号公報
【特許文献３】特開１９９８−１５０７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電動車両の発電制御装置には、電力貯蓄状態であるＳＯＣを一定範囲内に保つため、発電機を最高発電効率の作動点で断続的に運転（以下、「定点運転」と記す。）する方式や、発電電力に対して駆動用モータとその他電気負荷の消費電力が一致するよう駆動用モータやその他電気負荷を制御する方式がある。
【０００６】
しかし、定点運転方式の前者は、アクセル操作などの運転者の意思によらず常時一定回転数で内燃機関が運転されるため、運転者に違和感を持たせてしまう欠点がある。また、電気負荷制御方式の後者は、発電電力によって消費電力が決まってしまうので、単純に電力収支が合わない分を駆動モータ出力制限すると、走行性能が発電能力に制約されてしまうという欠点があった。
【０００７】
この発明は、走行性能を確保しつつ、違和感なく発電することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、内燃機関によって駆動される発電機と、この発電機により発電された電力を貯蓄可能であるとともに電力貯蓄状態であるＳＯＣを検知可能な駆動用バッテリと、前記発電機により発電された電力または前記駆動用バッテリに貯蓄された電力を使って車両を推進可能な駆動モータと、を備えた電動車両の発電制御装置において、前記発電制御装置は、人為操作に基づいて前記駆動モータの駆動トルクとは別に算出した駆動要求出力と、前記ＳＯＣに基づいて算出した電池要求出力と、の和となる出力に対応するように発電機の発電トルクを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の電動車両の発電制御装置は、運転者の意図に沿うような駆動モータの駆動力を確保し、走行性能を確保できる。
この発明の電動車両の発電制御装置は、発電機の発電量を確保して、駆動バッテリを充電することができる。
この発明の電動車両の発電制御装置は、駆動用バッテリを好ましいＳＯＣに近い状態に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は電動車両の発電制御装置の発電制御のブロック図である。（実施例）
【図２】図２は電動車両の発電制御装置のシステム構成図である。（実施例）
【図３】図３は駆動トルク演算の第一のマップを示す図である。（実施例）
【図４】図４は運転者要求発電量演算の第二のマップを示す図である。（実施例）
【図５】図５は発電補正量（電池要求出力）の第三のマップを示す図である。（実施例）
【図６】図６は内燃機関特性マップ上の最大内燃機関トルク曲線と発電機動作曲線を示す図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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】
【００１２】
図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。図２において、１はシリーズハイブリッド方式の電動車両、２は発電制御装置である。電動車両１の発電制御装置２は、内燃機関３によって駆動される発電機４と、駆動用バッテリ５と、駆動モータ６とを高電圧ケーブル（ＨＶ＋／ＨＶ−）７によって接続している。また、高電圧ケーブル７には、その他電気負荷８が接続されている。その他電気負荷８は、Ａ／Ｃコンプレッサや空調用ヒータ等の高電圧駆動される電気負荷である。
前記駆動用バッテリ５は、発電機４により発電された電力を貯蓄可能であるとともに電力貯蓄状態であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を検知可能である。駆動モータ６は、発電機４により発電された電力、または駆動用バッテリ５に貯蓄された電力を使って駆動され、駆動軸９を介して駆動輪１０を駆動することで車両を推進可能である。
内燃機関３と発電機４と駆動用バッテリ５と駆動モータ６とは、発電制御装置２の駆動制御手段１１に接続されている。駆動制御手段１１には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ１２と、車両速度を検出する車速センサ１３とが接続されている。駆動制御手段１１は、内燃機関３の内燃機関回転数情報を入力し、駆動用バッテリ５の電力貯蓄状態情報（ＳＯＣ）を入力し、運転者の人為操作であるアクセル操作をアクセルセンサ１２によりアクセル開度信号として入力し、電動車両１の車両速度を車速センサ１３により車速信号として入力する。
発電制御装置２は、駆動制御手段１１で演算された駆動トルク指令に従って駆動モータ６を駆動し、駆動軸９を介して駆動輪１０を駆動する。一方、発電制御装置２は、駆動モータ６とその他電気負荷８が消費する電力を発電するため、駆動制御手段１１から内燃機関３に対して内燃機関制御指令（例えば、スロットル開度指令）を送信し、発電機４に対して発電トルク指令を送信して、総じてみれば消費電力＝発電電力となるよう発電量を制御する。しかし、駆動用バッテリ５が電力バッファとして使用されることで、必ずしも消費電力と発電電力の瞬時値が一致している必要は無い。
【００１３】
発電制御装置２は、図１に示すよう、駆動制御手段１１で発電電力の決定する。駆動制御手段１１においては、電動車両１の走行に必要な駆動モータ６ヘの駆動トルク指令は、駆動トルク演算部１４により、アクセル開度と車速から演算（後述図３の説明参照）される。このとき、走行に必要な電力を供給するために、運転者要求発電量演算部１５により運転者要求発電量の演算（後述図４の説明参照）を実施するが、運転者要求発電量の演算結果は、駆動モータ６が消費する電力と必ずしも一致する必要は無い。運転者要求発電量は、内燃機関運転状態と密接に関連するため、運転者は運転操作に対して期待する内燃機関運転状態とずれていれば、違和感を覚える。
そこで、駆動制御手段１１は、運転者要求発電量演算部１５において、人為操作であるアクセル開度を主とする内燃機関運転状態を基に、極力運転者が違和感を覚えないようにすることを主眼において、運転者要求発電量（駆動要求出力）を決定する。この運転者要求発電量に従って発電制御を実施すると、駆動用バッテリ５は電流流れ込み状態もしくは電流持ち出し状態となり、過充電や過放電状態に至ってしまう。そのため、駆動制御手段１１は、電力貯蓄状態（以下ＳＯＣ）とＳＯＣの収束目標とするＳＯＣ目標値との差分であるＳＯＣ偏差をＳＯＣ偏差演算部１６で演算し、ＳＯＣ偏差に基づいた発電補正量（電池要求出力）を発電補正量演算部１７で演算（後述図５の説明参照）し、発電補正量演算部１７の演算結果を前述の運転者要求発電量に発電要求演算部１８において足し合わせる。
駆動用バッテリ５のＳＯＣとＳＯＣ目標値とのＳＯＣ偏差がフィードバックされる（発電により充足する傾向となる）ことにより、ＳＯＣはある範囲内に収まることになる。運転者要求発電量と発電補正量との和である発電要求に従って、発電制御部１９において発電制御（後述図６の説明参照）が実施され、内燃機関３に対する内燃機関制御指令と、発電機４に対する発電トルク指令が演算される。駆動制御手段１１は、内燃機関３に対して内燃機関制御指令を送信し、発電機４に対して発電トルク指令を送信し、発電量を制御する。
【００１４】
ここで、前記運転者の人為操作とは、アクセル操作である。アクセル操作量を位置検出手段などにより検出する。また、前記駆動用バッテリ５のＳＯＣに基づいて算出した電池要求出力は、発電補正量である。人為操作（アクセル開度）に基づいて決定した運転者要求発電量を基本とする発電量に、発電補正量として電池要求出力を加えたものが、最終的な実発電量となる。
この時、運転者要求発電量と実駆動モータ出力は、おおよそ等価となる場合があるものと考えられるが、瞬間的には必ずしも互いに一致しておらず、また同様に、駆動用バッテリ５の充放電量と発電補正量は、おおよそ等価となる場合があるものと考えられるが、瞬間的には必ずしも互いに一致していない。
そのまま収支を累積しても、ずれが蓄積して問題となることがないのは、ずれが駆動用バッテリ５の充放電量に現れ、それがＳＯＣ偏差に現れるため、ＳＯＣ偏差のフィードバックの結果、ずれも補正されるからである。従い、収支は一致することになり、総じて見れば消費電力＝発電電力となる。それゆえ、電池要求出力は、発電補正量といえる。
【００１５】
図３は、前記駆動トルク演算部１４による駆動トルク演算の一例である。図３に示すように、駆動モータ６の駆動トルクを、アクセル開度と車両速度とに基づいて、アクセル開度が増大する程駆動トルクが増大し、車両速度の高速側では高速になる程駆動トルクが漸減するように設定している。
この場合、車速とアクセル開度とにより、駆動トルク指令値が決定される。ここで注目すべきは、決定される駆動トルク指令はその時の発電機４の発電量もしくは発電量予測値に制限されていないことである。たとえ発電機４の立上り特性が発電効率を重視して応答性が低いものだったとしても、それとは独立に駆動トルク特性を設定することができる。
【００１６】
図４は、前記運転者要求発電量演算部１５による運転者要求発電量演算の一例である。図４に示すように、人為操作に基づく運転者要求発電量（駆動要求出力）を、アクセル開度のみに基づいて、アクセル開度が増大する程運転者要求発電量が増大し、かつアクセル開度が増大する程運転者要求発電量の増加率が小さくなるように設定している。
運転者要求発電量（駆動要求出力）は、前記図３の駆動トルク指令から予想される駆動モータ６の消費電力と一致させる必要はなく、運転者が運転操作に対して期待する内燃機関運転状態に基づいて設定される。一般的には、アクセルペダルを踏み込めば、内燃機関回転数が高まることが期待される。本例では、アクセル開度に対して、運転者要求発電量が単純増加するよう設定されている。
【００１７】
図５は、前記発電補正量演算部１７による発電補正量演算の一例である。図５に示すように、発電補正量（電池要求出力）を、駆動用バッテリ５のＳＯＣとＳＯＣ目標値とのＳＯＣ偏差に基づいて、ＳＯＣ偏差が増大する程発電補正量の絶対値が増大し、かつＳＯＣ偏差が増大する程発電補正量の絶対値の増加率が漸減するように設定している。
駆動用バッテリ５のＳＯＣとＳＯＣ目標値との差である、ＳＯＣ偏差が正の場合は、ＳＯＣを下げるよう、発電補正量を負値として発電要求を抑制させる。ＳＯＣ偏差が負の場合には、ＳＯＣを上げるよう、発電補正量を正値として発電要求を増大させる。これにより、駆動用バッテリ５のＳＯＣは、ＳＯＣ目標値を中心として制御されることになる。この発電補正量は、上述の運転者要求発電量に対して、バイアスとして作用するため、運転者に対する内燃機関運転状態の違和感を最小限とすることができる。
【００１８】
図６は、発電制御部１９による発電制御の一例を示すため、内燃機関特性（最大内燃機関トルク曲線）と発電機動作曲線を示している。内燃機関特性マップ上では、内燃機関回転数と内燃機関発生トルクから定まる等出力曲線が引けるが、等出力曲線上の内燃機関効率が最もよい点を結んだ曲線を、発電機４の動作曲線として定める。上述の発電要求に対して、動作曲線上の発電機動作点（内燃機関回転数、内燃機関発生トルク）は一意的に定まり、そのときの内燃機関３に対する内燃機関制御要求値として、例えばスロットル開度は内燃機関の特性から予め求めておくことができる。ある一定の動作点上で発電制御するには、内燃機関発生トルクと発電トルクは等しいことが要求されるので、例えば図６では、発電要求１０ｋＷであったとして、発電トルク指令＝内燃機関発生トルク＝３５Ｎｍ、スロットル開度（内燃機関制御指令）＝４０％と定めることができる。
【００１９】
前記内燃機関３の出力制御について説明する。内燃機関３の出力を制御する発電制御装置２は、「運転者要求発電量」、「ＳＯＣ（電力貯蓄状態）」、「目標ＳＯＣとする為の要求電力」を算出する。運転者による人為操作であるアクセル操作により「運転者要求発電量」を算出する。車速と運転者による人為操作であるアクセル操作とにより駆動モータの「駆動トルク」を算出できる。
駆動用バッテリ５の通常の使用範囲として許容する範囲の下限、すなわち、許容下限値として、設定値αを設定している。現時点（算出時点）でのＳＯＣが設定値α以上であれば、ＳＯＣが許容下限値に対して余裕があると判断する。駆動用バッテリ５の通常の使用範囲は、駆動用バッテリ５の使用可能な範囲より狭い範囲に設定してあるため、駆動用バッテリ５の使用可能な範囲の下限値と比べて、許容下限値は余裕幅を持って大きい値である。
現時点でのＳＯＣが設定値α未満であれば、これ以上ＳＯＣが下げられず、状態回復の必要があると判断する。そして、”「運転者要求発電量」＋「目標ＳＯＣとする為の要求電力」”を、「内燃機関の目標出力」とし、人為操作に基づく駆動出力を確保しつつ、ＳＯＣの改善を図る。このとき内燃機関３の運転（燃焼）は、エンリッチ領域となる。
内燃機関の３運転（燃焼）において、ストイキ領域とエンリッチ領域との境界に対応する機関出力に相当する閾値βを設定している。現時点でのＳＯＣが設定値α以上である場合は、”「運転者要求発電量」＋「目標ＳＯＣとする為の要求電力」”を、閾値βと比較する。
“「運転者要求発電量」＋「目標ＳＯＣとする為の要求電力」”が閾値β以下であれば、”「運転者要求発電量」＋「目標ＳＯＣとする為の要求電力」”を、「内燃機関の目標出力」とし、人為操作に基づく駆動出力を確保しつつ、ＳＯＣの改善を図る。このとき内燃機関３の運転（燃焼）は、ストイキ領域となる。
“「運転者要求発電量」＋「目標ＳＯＣとする為の要求電力」”が閾値βを超えているのであれば、“「運転者要求発電量」＋「目標ＳＯＣとする為の要求電力」”を、閾値βと同値に設定し、人為操作に基づく駆動出力をできるだけ優先して確保しつつ、余裕があればＳＯＣの改善を図ることになる。この時、ＳＯＣ偏差分の発電がそのまま充電されず抑制されることになる。「運転者要求発電量」のみで閾値βを超えているのであれば、電動車両１の駆動トルクが制限され、ＳＯＣの改善（駆動用バッテリ５ヘの充電）は行われないことになる。このときも、内燃機関３の運転（燃焼）は、ストイキ領域となる。
【００２０】
このように、発電制御装置２は、人為操作に基づいて駆動モータ６の駆動トルクとは別に算出した運転者要求発電量（駆動要求出力）と、駆動用バッテリ５のＳＯＣに基づいて算出した発電補正量（電池要求出力）と、の和となる出力に対応するように発電機４の発電トルクを制御する。
これにより、電動車両１の発電制御装置２は、運転者の意図に沿うような駆動モータ６の駆動力を確保し、走行性能を確保できる。また、発電制御装置２は、発電機４の発電量を確保して、駆動用バッテリ５を充電することができる。さらに、発電制御装置２は、駆動用バッテリ５を好ましいＳＯＣに近い状態に保つことができる。
【００２１】
また、発電制御装置２は、駆動用バッテリ５のＳＯＣの収束目標とするＳＯＣ目標値を予め設定し、を駆動用バッテリ５のＳＯＣとＳＯＣ目標値との偏差に基づいて発電補正量（電池要求出力）算出する。
これにより、電動車両１の発電制御装置２は、駆動用バッテリ５のＳＯＣを、望ましいＳＯＣ目標値に収束するように発電機４の発電量を増減させ、これに伴う充放電が行われることによって、実際の駆動用バッテリ５のＳＯＣを望ましいＳＯＣ目標値に収束させることができる。つまり、発電制御装置２は、駆動用バッテリ５の充放電についてフィードバック制御を行うことができる。
【００２２】
さらに、発電制御装置２は、駆動モータ６に人為操作に基づく運転者要求発電量（駆動要求出力）に対応した駆動トルクを与え、同時期の発電機４の発電トルクに依存しない。
これにより、電動車両１の発電制御装置２は、運転者の意図に沿うような十分な駆動力を確保し、高い走行性能を確保できる。
【００２３】
また、発電制御装置２は、駆動モータ６の駆動トルクを、アクセル開度と車両速度とに基づいてアクセル開度が増大する程駆動トルクが増大し車両速度の高速側では高速になる程駆動トルクが漸減する第一のマップ（図３）により設定し、人為操作に基づく運転者要求発電量（駆動要求出力）を、アクセル開度のみに基づいてアクセル開度が増大する運転者要求発電量（駆動要求出力）が増大しかつアクセル開度が増大する程運転者要求発電量（駆動要求出力）の増加率が小さくなる第二のマップ（図４）により設定し、発電補正量（電池要求出力）を、駆動用バッテリのＳＯＣとＳＯＣ目標値とのＳＯＣ偏差に基づいてＳＯＣ偏差が増大する程発電補正量たる電池要求出力の絶対値が増大しかつＳＯＣ偏差が増大する程発電補正量たる電池要求出力の絶対値の増加率が漸減する第三のマップ（図５）により設定している。
これにより、電動車両１の発電制御装置２は、運転者の意図に沿う走行性能を確保しつつ、違和感なく、十分な発電をすることができる。また、電動車両１の発電制御装置２は、走行良能を確保しつつ、実際の駆動用バッテリ５のＳＯＣを望ましいＳＯＣ目標値付近に収束させ保つことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
この発明に係る電動車両の発電制御装置は、シリーズハイブリッド方式の電動車両だけでなく、シリーズ・パラレルハイブリッド方式の電動車両にも適用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  電動車両
２  発電制御装置
３  内燃機関
４  発電機
５  駆動用バッテリ
６  駆動モータ
１０  駆動輪
１１  駆動制御手段
１２  アクセルセンサ
１３  車速センサ
１４  駆動トルク演算部
１５  運転者要求発電量演算部
１６  ＳＯＣ偏差演算部
１７  発電補正量演算部
１８  発電要求演算部
１９  発電制御部
【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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