(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機としてエンジンとモータジェネレータを有し、乗員の動力性能の要求に応じて選択される動力性能パターンを複数有するハイブリッド車両に搭載され、エンジンによりモータジェネレータを駆動して発電した電力をバッテリに充電する制御を行うハイブリッド車両の充電制御装置であって、
選択された動力性能パターンがいずれのパターンであるかを取得する手段と、
取得された動力性能パターンに応じた充電方法を実行する手段と、
を有するハイブリッド車両の充電制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車両の充電制御装置において、
前記動力性能パターンは、
通常走行に対応したノーマルパターンと、
通常走行より高い動力性能が要求されたときのパワーパターンと、
を含み、
前記取得された動力性能パターンがノーマルパターンである場合、前記充電方法を実行する手段は、エンジンによりモータジェネレータを駆動して発電する際の発電効率が最も良くなるようエンジンおよびモータジェネレータを制御して充電する最高効率充電を実行する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の充電制御装置。
【請求項３】
請求項１記載のハイブリッド車両の充電制御装置において、
前記動力性能パターンは、
通常走行に対応したノーマルパターンと、
通常走行より高い動力性能が要求されたときのパワーパターンと、
を含み、
前記取得された動力性能パターンがパワーパターンである場合、前記充電方法を実行する手段は、エンジンの出力を高めて急速に充電する急速充電を実行する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の充電制御装置。
【請求項４】
原動機としてエンジンとモータジェネレータを有するハイブリッド車両に搭載され、エンジンによりモータジェネレータを駆動して発電した電力をバッテリに充電する制御を行うハイブリッド車両の充電制御装置であって、
アクセル操作に基づき乗員の動力性能の要求を検知する検知手段と、
検知された動力性能の要求に応じた充電方法を実行する手段と、
を有するハイブリッド車両の充電制御装置。
【請求項５】
請求項４記載のハイブリッド車両の充電制御装置において、
前記検出手段は、動力性能の要求を、アクセル開度の変化率が所定値以上になる頻度に基づいて判断する判断手段を有し、
前記判断手段は、前記頻度が通常の頻度範囲内である場合、動力性能の要求が通常走行に対応したものであると判断し、
前記充電方法を実行する手段は、エンジンによりモータジェネレータを駆動して発電する際の発電効率が最も良くなるようエンジンおよびモータジェネレータを制御して充電する最高効率充電を実行する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の充電制御装置。
【請求項６】
請求項４記載のハイブリッド車両の充電制御装置において、
前記検出手段は、動力性能の要求を、アクセル開度の変化率が所定値以上になる頻度に基づいて判断する判断手段を有し、
前記判断手段は、前記頻度が通常の頻度範囲より多い場合、動力性能の要求が通常走行より高いものであると判断し、
前記充電方法を実行する手段は、エンジンの出力を高めて急速に充電する急速充電を実行する、
ことを特徴とするハイブリッド車両の充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両の充電制御装置、特に車両走行中におけるエンジン出力によるバッテリ充電の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンを駆動させるための石油燃料の節約と、エンジンの騒音の低減、さらに石油燃料の燃焼により発生する排気ガスの低減を目的として、エンジン以外の異なる動力源として、モータジェネレータを搭載した車両が提案されている。
【０００３】
この車両に用いられるモータジェネレータは、モータとして機能することにより、バッテリからの電力によりモータトルクを発生させ、車両発進時、加速時にエンジンのトルクアシストをする。またジェネレータとして機能することにより、エンジントルクにより発電を行い、バッテリを充電する。さらに、車両減速時には車輪から変速機を介して入力されるトルクを用いて回生充電する。
【０００４】
例えば、特開平９−２０９７９０号公報には、変速機の入力軸にエンジンが接続されるとともにモータジェネレータが接続され、車速やアクセル開度、あるいはバッテリの充電量に基づいてエンジン及びモータジェネレータを制御する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のハイブリッド車両の走行中における充電は、迅速に充電することを目的とするため、エンジン出力を高めモータジェネレータで発電を行う急速充電が行われていた。この急速充電には、下坂路が長く続く場合等にバッテリが満充電されてしまい、本来利用することのできた回生電力が得られないことがあり、エネルギ効率上問題があった。一方、エンジントルク、モータトルク等を制御することにより充電効率を高めた効率充電は、エネルギ効率の点から望ましいが充電速度が比較的遅いため、渋滞等の電力を多量に消費する走行条件では、充電が不十分となりモータ走行が十分に行えないおそれもあった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、走行条件に合わせて充電モードを切り替えることで、エネルギ効率及び燃費向上を図ることのできる充電制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、原動機としてエンジンとモータジェネレータを有し、乗員の動力性能の要求に応じて選択される動力性能パターンを複数有するハイブリッド車両に搭載され、エンジンによりモータジェネレータを駆動して発電した電力をバッテリに充電する制御を行うハイブリッド車両の充電制御装置であって、選択された動力性能パターンがいずれのパターンであるかを取得する手段と、取得された動力性能パターンに応じた充電方法を実行する手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記動力性能パターンは、通常走行に対応したノーマルパターンと、通常走行より高い動力性能が要求されたときのパワーパターンとを含み、前記取得された動力性能パターンがノーマルパターンである場合、前記充電方法を実行する手段は、エンジンによりモータジェネレータを駆動して発電する際の発電効率が最も良くなるようエンジンおよびモータジェネレータを制御して充電する最高効率充電を実行することができる。さらに、前記動力性能パターンは、通常走行に対応したノーマルパターンと、通常走行より高い動力性能が要求されたときのパワーパターンとを含み、前記取得された動力性能パターンがパワーパターンである場合、前記充電方法を実行する手段は、エンジンの出力を高めて急速に充電する急速充電を実行することができる。
【０００９】
また、第２の発明は、原動機としてエンジンとモータジェネレータを有するハイブリッド車両に搭載され、エンジンによりモータジェネレータを駆動して発電した電力をバッテリに充電する制御を行うハイブリッド車両の充電制御装置であって、アクセル操作に基づき乗員の動力性能の要求を検知する検知手段と、検知された動力性能の要求に応じた充電方法を実行する手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記検出手段は、動力性能の要求を、アクセル開度の変化率が所定値以上になる頻度に基づいて判断する判断手段を有し、前記判断手段は、前記頻度が通常の頻度範囲内である場合、動力性能の要求が通常走行に対応したものであると判断し、前記充電方法を実行する手段は、エンジンによりモータジェネレータを駆動して発電する際の発電効率が最も良くなるようエンジンおよびモータジェネレータを制御して充電する最高効率充電を実行することができる。さらに、前記検出手段は、動力性能の要求を、アクセル開度の変化率が所定値以上になる頻度に基づいて判断する判断手段を有し、前記判断手段は、前記頻度が通常の頻度範囲より多い場合、動力性能の要求が通常走行より高いものであると判断し、前記充電方法を実行する手段は、エンジンの出力を高めて急速に充電する急速充電を実行することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に従って説明する。
【００１２】
図１には、本実施の形態におけるハイブリッド車の構成ブロック図を示す。エンジン１の出力軸は、モータジェネレータ２に接続されており、モータジェネレータ２の出力軸は、トルクコンバータ３に接続され、トルクコンバータ３の出力軸は、自動変速機４に接続されている。すなわちエンジン１の動力とモータジェネレータ２の動力とをトルクコンバータ３を介して自動変速機４に出力できるように構成されている。上記構成は例として挙げたものであり他の構成であっても本発明は適用可能である。
【００１３】
エンジン１は、燃料の燃焼によって動力を出力する形式の装置であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの他、液化石油ガスや天然ガス等のガス燃料を燃焼させるエンジンが含まれる。モータジェネレータ２は、電気的エネルギを回転運動等の運動エネルギに変化して出力するモータ機能と伝達された動力エネルギを電気エネルギに変換する発電機能を併せ持つ。トルクコンバータ３は、駆動部材のトルクを流体により従動部材に伝達させるもので例えば図示しないがポンプインペラに一体化されたフロントカバーとタービンライナを一体に取付けたハブと、ロックアップクラッチからなる。自動変速機４は、歯車変速機部と油圧制御部とからなり、入力回転数と出力回転数の比（変速比）を自動で適宜変更することのできる装置であって、有段式の変速機や変速比を連続式に変化させることのできる無段変速機等がある。
【００１４】
モータジェネレータ２には図２に示すように、インバータ５を介してバッテリ６が接続されている。インバータ５は、モータジェネレータ２に対する電流及び周波数を制御し、またモータジェネレータ２で発電する際の電流を制御するように構成されている。そしてそれらの制御をおこなうためにコントローラ７が設けられている。このコントローラ７は、例えば、エンジン１の始動要求、発進要求及び制動要求に従ってインバータ５及びバッテリ６を制御するように構成されている。
【００１５】
車両発進時や低速走行時にはモータジェネレータ２をモータとして機能させモータ出力で走行する。通常走行時には、エンジン１を始動させてエンジン出力で走行する。上坂路等高負荷時にはエンジン１に加えモータジェネレータ２をモータとして機能させ両動力源より走行する。車両減速時や制動時には、モータジェネレータ２を発電機として機能させ、電力を回生する。さらにバッテリのＳＯＣ（充電状態）が低下した場合には、エンジン１の出力を増大させ、エンジン出力をモータジェネレータ２で電力に変換してバッテリ６に充電する。
【００１６】
また、エンジン１、モータジェネレータ２、トルクコンバータ３、自動変速機４、バッテリ６等には、各種センサが設けられており、そのセンサの検出信号は、ＥＣＵ８に送られる。ＥＣＵ８は、マイクロコンピュータで構成され、エンジン１等に制御信号を送り、車速信号やアクセル開度信号、ＳＯＣ信号等の検出信号に基づいてトルクコンバータ３のスリップ率や自動変速機の変速比等を制御する。
【００１７】
さらにＥＣＵ８には、走行予定路に関する情報を受信する情報受信手段であるナビゲーションシステム９が接続されている。ここで情報受信手段はナビゲーションシステム９に限定されず、走行予定路に関する情報を受信できる受信できるものであれば、運転手自らが走路予定を入力する入力手段や過去の走行経路の記録から現在の走行経路を分析する分析手段や、交通情報等の受信手段であってもよい。ここでいう情報には、走行予定路の地形情報、交通情報、工事情報等が含まれる。ナビゲーションシステム９は、例えば、表示装置、入力装置、通信制御部、経路検索部、地図データベース、走行データ記録部から構成される。ＥＣＵ８においてナビゲーションシステム９における前記走行予定路に関する交通情報等が解析されバッテリが消費する電力及びバッテリへの回生電力を予測される。さらに解析結果とＳＯＣに基づいて、要求充電速度を演算され、求めた要求充電速度から充電モードが判定される選択された充電モードに従って、ＥＣＵ８からエンジン１等に制御指令がなされる。
【００１８】
図３に示す本実施形態における充電制御装置の処理フローチャートを用いて充電制御の原理を説明する。まず、ＥＣＵ８は、各種センサ（例えばシフトレバー位置センサや車速センサ、アクセル開度センサ等からの）入力信号を処理する（Ｓ２０）。続いてバッテリのＳＯＣが所定量Ｌ％以下となったかを判定する。この判定は、コントローラからのＳＯＣ検出信号に基づき判定することができる（Ｓ３０）。ＳＯＣが所定量Ｌ％以下のときは、充電が必要としてステップ４０に進む。この時、ＳＯＣが所定量Ｌ％を越えていれば、充電が必要でない（Ｓ１１０）として、スタートに戻る（Ｓ１２０）。
【００１９】
充電が必用な場合は、続いて現在ナビゲーション走行中か否かを判定する（Ｓ４０）。運転手が目的地を入力していればＧＰＳ等で検出された現在の走行位置から目的地までの走行予定ルートが計算により求められる。ナビゲーション走行中は、運転手がナビゲーションにしたがってこの走行予定ルートを走行するものと考えられるため、以下の演算・設定は走行予定ルートを走行することを前提に行われる。ナビゲーションシステムの地図データベースに収められた走行予定ルートの地理的情報、交通情報がＥＣＵ８に送られる。地理的情報としては、例えば目的地までの標高データがあり、標高データから走行予定ルートのうち所定の区間が平坦路、下坂路又は上坂路のいずれかであるかを計算により求める。下坂路が長く続くのであれば、回生制動が多く期待でき、上坂路であれば、エンジン動力の他にモータによるトルクアシストが必要とされ、バッテリの電力消費が予測される。交通情報データとしては、交差点の数、車線数、市街地かどうか等があり、交通情報データから停止せずに走行できる場合、停止回数が多い場合、渋滞で低速走行する場合等を分析し、バッテリの電力消費、回生制動を予測する。上記地理的データ及び交通情報データに基づき走行予定ルートにおける予測バッテリ電力消費量及び予測回生電力量が求められる。
【００２０】
続いて、ステップ３０で検出した現在のＳＯＣと上記予測バッテリ電力消費量及び予測回生電力量から、ΔＧＥＳＯＣ（要求充電速度）が求められる（Ｓ５０）。図４にΔＧＥＳＯＣのマップを示す。縦軸がΔＧＥＳＯＣ、横軸がＳＯＣを示す。実線１０１があらかじめ定めた所定の通常走行条件の場合の各ＳＯＣに対するΔＧＥＳＯＣの関係を示す。破線１０２が渋滞予測時の演算結果、破線１０３が回生充電期待大時の演算結果を示す。１０１、１０２、１０３が傾きを持つのは、現在のＳＯＣの状態に対する余裕度を考慮してである。またＳＯＣがＬ％より大きいときは、ΔＧＥＳＯＣは０即ち充電不要である。１０２、１０３は、ステップ４０で求めた予測バッテリ電力消費量及び予測回生電力量によって変動する。予測回生電力量が小さい場合は、１０２となり、同じＳＯＣであっても通常時よりも高いΔＧＥＳＯＣとなる。反対に回生充電量が多く期待できる場合は、１０３となり、同じＳＯＣであっても通常時よりも低いΔＧＥＳＯＣとなる。そして現在のＳＯＣ（Ａ）％と、マップからΔＧＥＳＯＣが設定される。
【００２１】
また、図４では、通常状態の充電開始ＳＯＣをＬ％としているが、渋滞予測時では、高く設定してもよい。例えば、通常はＳＯＣ４０％となった場合に充電を開始するのを、渋滞が予測される場合は、ＳＯＣ５０％で充電を開始する。なお、１０２と１０３との間をもっと細かく分け、その状態にあわせて制御してよい。
【００２２】
なお、運転者が目的地を入力していなくても、例えば毎日利用する通勤経路の場合、走行時刻、曜日、途中の走行経路等から予測してΔＧＥＳＯＣを求めるようにしてもよい。この場合、通勤経路が過去何日分かの走行経路データの蓄積か自動的に学習される。さらに、ＶＩＣＳや道路交通情報案内による走行経路の渋滞予測もバッテリ電力消費量及び回生電力量を予測する判断材料に用いてもよい。例えば、通常は高速で走行できる道路でも工事等で渋滞が予測されるときは、車両が停止する機会が多いとして、バッテリ電力消費量が多くなると予測する。また、明らかに高速道路を走行中は停止する機会がなく、バッテリ電力消費量が少なくなると予測する。
【００２３】
ステップ４０でナビゲーション走行が行われていないと判断した場合は、そのままステップ６０に行く。このときは、ΔＧＥＳＯＣの設定がされていないため、現在のＳＯＣと通常時のデータ１０１を元にΔＧＥＳＯＣを設定する。
【００２４】
マップより求めたΔＧＥＳＯＣを通常時のものと比較する（Ｓ６０）。通常時よりも高ければ迅速に充電する必要があるとして、ΔＧＥＳＯＣで急速充電が開始される（Ｓ１００）。通常時以下であればさらにＰ（パワー）パターンかどうかを判定する（Ｓ７０）。
【００２５】
本実施の形態では、車両の動力性能の選択操作としてＰ（パワー）パターンとＮ（ノーマル）パターンの走行モードが設けられている。Ｐパターンは、運転者がアクセルを踏み込んだときの加速感を味わいたいときに、モータによって加速アシストを行う走行モードであり、Ｎパターンは通常の走行モードであり、いずれかを運転者が選択し切り替えることができる。すなわち、Ｐパターンが選択されているときは運転者が高い運動性能を要求しているとみなすことができる。したがって、通常の走行モードに比べ、バッテリの電力消費量が多くなることが予測される。Ｐパターンが選択されている場合は、急速充電が行われる（Ｓ１００）。この場合、Ｓ５０で設定した低いΔＧＥＳＯＣではなく、バッテリの電力消費量を見越してΔＧＥＳＯＣを高く設定し直して急速充電が行われる。
【００２６】
Ｎパターンが選択されている場合は、さらに、運転者のスロットル（アクセル）の開度の変化率（ΔΘ）が所定値Ａ以上の頻度が多いかを判定する（Ｓ８０）。
【００２７】
スロットル（アクセル）の開度の変化率（ΔΘ）を調べることで運転者が加速好きであり頻繁に加速を要求しているかどうかがわかる。所定値Ａ以上のアクセル開度が多い場合は、運転者が加速すなわち高い運動性能を要求しているとみなすことができる。走行モードがＮパターンであってもこの場合加速アシストが必要とされるため、Ｐパターンのときと同様にバッテリの電力消費量を見越しΔＧＥＳＯＣを速く設定し直して急速充電がされる（Ｓ１００）。
【００２８】
いずれの判定も否定の場合に低いΔＧＥＳＯＣにて最高効率充電が行われる（Ｓ９０）。
【００２９】
以上の制御により回生制動で発生したエネルギをバッテリに効率良く溜めることができ、また満充電でバッテリ充電が不可能であるという事態を減らすことができる。また、渋滞路においては、高速で充電を行うため、バッテリ不足によるエンジン停止が中止されるという事態を極力減らすことができ、燃費向上を図ることができる。
【００３０】
急速充電は、走行速度を維持しながら、モータジェネレータがΔＧＥＳＯＣの速度で発電できるようエンジン出力を高めて急速に充電を行うものである。
【００３１】
最高効率充電は、エンジントルクとエンジン回転数から求められるエンジンの最高効率運転点と、モータトルクとモータ回転数から求められるモータジェネレータの最高効率運転点からその走行速度における発電効率の最も良い最高効率点を計算により求め、この最高効率点からエンジントルク及びモータトルクを算出し、エンジン及びモータジェネレータを制御しながら充電を行うものである。また、このときにトルクコンバータも一緒に制御してもよい。
【００３２】
さらに、この２つの充電モードのうちいずれの充電モードで現在充電されているのかを、充電モードのインジケータにより、運転者に知らせるようにしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
このように、本実施形態では、ナビゲーションシステムを用いて先の走行経路の道路状況又は地形状況を分析することにより、バッテリの消費電力量及び回生充電量が予測できるため、道路状況等に合わせて充電方法を選択切替することができ、エネルギ効率及び燃費の向上を図ることが可能となる。
【００３４】
また、運転者が加速モード等の動力性能を選択操作した場合、又はアクセルの踏み込み頻度が多い場合等に急速充電が選択されるため、動力性能が必要とされる場合にバッテリの充電不足になることなくモータの加速アシストがされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の制御装置の構成のブロック図である。
【図２】  本発明の実施形態の駆動装置の構成を原理的に示すブロック図である。
【図３】  本発明の実施形態における処理フローチャートである。
【図４】  本発明の実施形態において求められる充電速度マップである。
【符号の説明】
１  エンジン、２  モータジェネレータ、３  トルクコンバータ、４  自動変速機、５  インバータ、６  バッテリ、７  コントローラ、８  ＥＣＵ、９  ナビゲーションシステム。
【図１】
0003931457.tif 000002
【図２】
0003931457.tif 000003
【図３】
0003931457.tif 000004
【図４】
0003931457.tif 000005