JP2015113068A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】標準の回生制動力から回生制動力を変更することによって、アクセルオン時にＳＯＣが不足したり、過剰になることを防止することができるハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ３２０は、回生レベルセレクタ２３０よって回生制動力が標準の回生制動力から変更されている場合には、エンジン１２０の始動閾値を標準の回生制動力が設定されているときのエンジン１２０の始動閾値から変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関し、特に回生制動力を可変で設定する機能を有するハイブリッド車両に関する。

特許文献１（特開平０８−０７９９０７号公報）には、アクセルオフ時の回生制動力を運転者の操作によって標準（デフォルト）の回生制動力から変更でき、アクセルをオンにすることによって回生制動を終了する車両が開示されている。

特開平０８−０７９９０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両では、回生制動力を標準の回生制動力から変更されると、回生量も標準の回生量から変化する。そして、回生量が標準の回生量から変化すると、蓄電池のＳＯＣ（State of Charge）も標準のＳＯＣから変化する。たとえば、回生制動力を標準の回生制動力よりも小さく設定すると、ＳＯＣが標準のＳＯＣよりも小さくなる。逆に、回生制動力を標準の回生制動力よりも大きく設定すると、ＳＯＣが標準のＳＯＣよりも大きくなる。

このように回生制動力の変更によってＳＯＣが変化することによって、アクセルオン時に、ＳＯＣが不足したり、ＳＯＣが過剰となるという問題があった。

それゆえに、本発明の目的は、標準の回生制動力から回生制動力を変更することによって、アクセルオン時にＳＯＣが不足したり、過剰になることを防止することができるハイブリッド車両を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のハイブリッド車両は、内燃機関と、回生制動力を出力可能な電動機と、回生制動力を標準の回生制動力から変更する設定部と、設定部によって回生制動力が標準の回生制動力から変更されている場合には、内燃機関の始動閾値を標準の回生制動力が設定されているときの内燃機関の始動閾値から変更する制御部とを備える。

標準の回生制動力から回生制動力を変更することによって、アクセルオン時にＳＯＣが不足したり、過剰になることを防止することができる。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御ブロック図である。 回生レベルセレクタによって選択される回生レベル（ＲｅＬ）、回生制動力（ＲｅＦ）、およびエンジン始動閾値（ＴＨ）との関係を表わす図である。 本発明の実施形態の制御手順を表わすフローチャートである。 （ａ）はアクセルの状態を表わす図である。（ｂ）は車速を表わす図である。（ｃ）は車両要求パワーを表わす図である。（ｄ）は走行用バッテリのＳＯＣを表わす図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の制御ブロック図を説明する。なお、本発明は図１に示すハイブリッド車両に限定されない。二次電池を搭載した
他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい。また、二次電池ではなくキャパシタ等の蓄電機構であってもよい。また、二次電池である場合には、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などであって、その種類は特に限定されるものではない。

ハイブリッド車両は、駆動源としての、たとえばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、単にエンジンという）１２０と、第１ＭＧ（Motor Generator）
１４１と、第２ＭＧ１４２とを備える。

ハイブリッド車両には、この他に、エンジン１２０や第２ＭＧ１４２で発生した動力を駆動輪１６０に伝達したり、駆動輪１６０の駆動をエンジン１２０や第２ＭＧ１４２に伝達する減速機１８０と、エンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０と第１ＭＧ１４１との２経路に分配する動力分割機構（たとえば、遊星歯車機構）２００と、第２ＭＧ１４２を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流と第２ＭＧ１４２および第１ＭＧ１４１の交流とを変換しながら電流制御を行なうインバータ２４０とを備える。

本実施の形態においては、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０との間には昇圧コンバータ２４２が設けられている。これは、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、第２ＭＧ１４２や第１ＭＧ１４１の定格電圧よりも低いので、走行用バッテリ２２０から第２ＭＧ１４２や第１ＭＧ１４１に電力を供給するときには、昇圧コンバータ２４２で電力を昇圧する。

ハイブリッド車両には、さらに、駆動輪１６０に接続されるドライブシャフト４００に設けられるブレーキディスク４０２と、ブレーキ機構４０４と、油圧コントローラ４０６とを含む。ブレーキ機構４０４は、油圧コントローラ４０６からブレーキ油圧を受け、その受けたブレーキ油圧に応じてブレーキディスク４０２を挟み込んで摩擦制動力を発生して、車両を減速させる。油圧コントローラ４０６は、ＥＣＵ３１０からのブレーキ制御信号を受信し、ブレーキ制御信号に示される摩擦制動力（油圧ブレーキ）を発生させるためのブレーキ油圧を演算し、演算したブレーキ油圧をブレーキ機構４０４に出力する。

また、ハイブリッド車両は、エンジン１２０の動作状態を制御し、ハイブリッド車両の状態に応じて第１ＭＧ１４１と、第２ＭＧ１４２と、走行用バッテリ２２０と、インバータ２４０等を制御するとともに、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＥＣＵ３２０を備える。

動力分割機構２００は、エンジン１２０の動力を、駆動輪１６０と第１ＭＧ１４１との両方に振り分けるために、遊星歯車機構（プラネタリーギヤ）が使用される。第１ＭＧ１４１の回転数を制御することにより、動力分割機構２００は無段変速機としても機能する。エンジン１２０の回転力はプラネタリーキャリア（Ｃ）に入力され、それがサンギヤ（Ｓ）によって第１ＭＧ１４１に、リングギヤ（Ｒ）によってモータおよび出力軸（駆動輪１６０側）に伝えられる。回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギを第１ＭＧ１４１で電気エネルギに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。

図１に示すようなハイブリッドシステムを搭載するハイブリッド車両においては、発進時や低速走行時等であってエンジン１２０の効率が悪い場合には、第２ＭＧ１４２の力行制御のみによりハイブリッド車両の走行を行なう。

車両要求パワーがエンジン１２０を始動するための閾値（エンジン始動閾値）に達した時に、エンジン１２０が始動する。車両要求パワーは、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて設定される。

通常走行時には、たとえば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分け、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行ない、他方で第１ＭＧ１４１を駆動して発電を行なう。この時、発生する電力で第２ＭＧ１４２を力行制御して駆動輪１６０の駆動補助を行なう。

また、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力を第２ＭＧ１４２に供給して第２ＭＧ１４２の出力を増大させて駆動輪１６０に対して駆動力の追加を行なう。一方、減速時には、駆動輪１６０により従動する第２ＭＧ１４２を回生制御して、ジェネレータとして機能させて回生発電を行ない、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄える。

なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加して第１ＭＧ１４１による発電量を増やして走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動量を増加する制御を行なう。たとえば、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。

速度センサ１２８は、車両の速度（車速）Ｖを検出する。ブレーキセンサ１２６は、ブレーキペダルの踏み込みを検出する。アクセルセンサ１２５は、アクセル開度Ａｃｃを検出する。

回生レベルセレクタ２３０は、ユーザのパドル操作に従って、回生レベルを選択する。本発明の実施形態では、回生レベルは、たとえばＢ０〜Ｂ５の５段階とし、回生レベルが小さいほど、第２ＭＧ１４２による回生制動力が小さいものとする。

図２は、回生レベルセレクタ２３０によって選択される回生レベル（ＲｅＬ）、回生制動力（ＲｅＦ）、およびエンジン始動閾値（ＴＨ）との関係を表わす図である。

回生レベルセレクタ２３０によって回生レベルＢ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５が選択されたときには、アクセルのオフ時に、それぞれ回生制動力ＲＢ０，ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３，ＲＢ４，ＲＢ５で回生ブレーキが作動する。ここで、ＲＢ０＜ＲＢ１＜ＲＢ２＜ＲＢ３＜ＲＢ４＜ＲＢ５である。

また、回生レベルセレクタ２３０によって回生レベルＢ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５が選択されたときには、それぞれエンジン始動閾値ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５となる。ここで、ａ０＜ａ１＜ａ２＜ａ３＜ａ４＜ａ５である。

回生レベルＢ２は、標準（デフォルト）レベルであり、回生制動力ＲＢ２は、標準（デフォルト）の回生制動力であり、エンジン始動閾値ａ２は、標準（デフォルト）のエンジン始動閾値である。

セレクトバー１９１によってＤレンジ（前進）が選択され、回生レベルセレクタ２３０によって回生レベルが選択されなかったときには、回生レベルが標準（デフォルト）レベルＢ２に維持される。

ＥＣＵ３２０は、運転者がブレーキペダルを踏み込んでいる間は、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた制動力が発生するように、回生ブレーキとともに油圧ブレーキを作動させる。あるいは、ＥＣＵ３２０は、ブレーキペダルの踏み込み開始直後での回生制動力を回生レベルセレクタ２３０で選択された回生レベルに応じた大きさとし、その後、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた制動力が発生するように、回生ブレーキとともに油圧ブレーキを作動させるものとしてもよい。

図３は、本発明の実施形態の制御手順を表わすフローチャートである。
ステップＳ１０１において、図示しないパワースイッチが操作されると、車両のシステムが起動する（Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態となる）。

ステップＳ１０２において、運転者がアクセルペダルの踏み込み操作をした（アクセルオン）場合、処理がステップＳ１０３に進み、運転者がアクセルペダルの踏み込み操作をしない（アクセルオフ）場合には、処理がステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０３において、エンジン１２０が停止状態のときには、処理がステップ１０５に進み、エンジン１２０が動作状態のときには、処理がステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ３２０は、車両要求パワーに従って、エンジン１２０、第２ＭＧ１４２、および第１ＭＧ１４１を通常制御する。

ステップＳ１０５において、車両要求パワーが、ＴＨ（ＲｅＬ）、つまり選択されている回生レベルＲｅＬでのエンジン始動閾値ＴＨ以上のときには、処理がステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ３２０は、エンジン１２０を始動させる。
ステップＳ１０７において、運転者がブレーキペダルを踏み込む操作をした（ブレーキオン）場合、処理がステップＳ１０８に進み、運転者がブレーキペダルを踏み込む操作をしない（つまりブレーキオフ）場合には、処理がステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０８において、ＥＣＵ３２０は、第２ＭＧ１４２を回生制御して、回生ブレーキを作動させるとともに、油圧ブレーキとを作動させる。

ステップＳ１０９において、ＥＣＵ３２０は、選択されている回生レベルで第２ＭＧ１４２を回生制御して、回生ブレーキを作動させる。

次に、回生レベルが「０」のときに減速惰行する場合（従来）と、車速を維持する場合（本発明の実施形態）との比較を説明する。

図４（ａ）は、アクセルの状態を表わし、図４（ｂ）は、車速を表わし、図４（ｃ）は、車両要求パワーを表わし、図４（ｄ）は、走行用バッテリ２２０のＳＯＣを表わす。

時点ｔ０〜時点ｔ１は、アクセルがオフである惰行状態であり、車速が減少する。ＥＣＵ３２０は、回生レベルセレクタ２３０で選択されている回生レベルで第２ＭＧ１４２を回生制御する。惰行状態において、エアコンなどの補機の使用によって、バッテリ２２０のＳＯＣが減少するが、回生発電によってＳＯＣの減少を補うことができる。選択された回生レベルが大きくなるほど、回生制動力が大きくなり、第２ＭＧ１４２による回生発電量が大きくなる。したがって、惰行状態において、選択された回生レベルが小さいほど、ＳＯＣが低下する量が大きくなる。図４（ｄ）において、ＳＯＣの低下を表わす直線の傾きが、回生レベルＢ０が最も大きく、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の順に直線の傾きが小さくなることが示されている。

時点ｔ１でアクセルがオンとなり、アクセル開度が徐々に増加する。これに伴い、車ソ速および車両要求パワーが増加する。

時点ｔ２において、車両要求パワーが回生レベルＢ０でのエンジン始動閾値ａ０に達するので、回生レベルがＢ０に設定されているときには、エンジン１２０が始動する。これによって、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが増加する。

時点ｔ３において、車両要求パワーが回生レベルＢ１でのエンジン始動閾値ａ１に達するので、回生レベルがＢ１に設定されているときには、エンジン１２０が始動する。これによって、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが増加する。

時点ｔ４において、車両要求パワーが回生レベルＢ２でのエンジン始動閾値ａ２に達するので、回生レベルがＢ２に設定されているときには、エンジン１２０が始動する。これによって、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが増加する。

時点ｔ５において、車両要求パワーが回生レベルＢ３でのエンジン始動閾値ａ３に達するので、回生レベルがＢ３に設定されているときには、エンジン１２０が始動する。これによって、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが増加する。

時点ｔ６において、車両要求パワーが回生レベルＢ４でのエンジン始動閾値ａ４に達するので、回生レベルがＢ４に設定されているときには、エンジン１２０が始動する。これによって、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが増加する。

時点ｔ７において、車両要求パワーが回生レベルＢ５でのエンジン始動閾値ａ５に達するので、回生レベルがＢ５に設定されているときには、エンジン１２０が始動する。これによって、走行用バッテリ２２０のＳＯＣが増加する。

なお、図４において時点ｔ２における回生レベルＢ０でのＳＯＣ、時点ｔ３における回生レベルＢ１でのＳＯＣ、時点ｔ４における回生レベルＢ２でのＳＯＣ、時点ｔ５における回生レベルＢ３でのＳＯＣ、時点ｔ６における回生レベルＢ４でのＳＯＣ、時点ｔ７における回生レベルＢ５でのＳＯＣは、同じレベルのように図示されているが、必ずしも同じレベルである必要はない。

以上のように、本実施の形態によれば、回生レベルが小さいほど、惰行状態においてＳＯＣが小さくなるので、エンジン始動閾値が小さく設定することによって、アクセルオンからエンジンを始動するまでの時間を短くし、ＳＯＣを迅速に回復させることができる。

なお、本実施の形態では、エンジンの始動閾値として、エンジンの始動に必要な車両要求パワーの値として説明したが、これに限定するものではない。エンジンの始動閾値として、エンジンの始動に必要なＳＯＣの値、またはエンジンの始動に必要な車速の値であってもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１２０ エンジン、１２５ アクセルセンサ、１２６ ブレーキセンサ、１２８ 速度センサ、１４１ 第１ＭＧ、１４２ 第２ＭＧ、１６０ 駆動輪、１８０ 減速機、１９１ セレクトバー、２００ 動力分割機構、２２０ 走行用バッテリ、２３０ 回生レベルセレクタ、２４０ インバータ、２４２ 昇圧コンバータ、３２０ ＥＣＵ、４００ ドライブシャフト、４０２ ブレーキディスク、４０４ ブレーキ機構、４０６ 油圧コントローラ。

Claims (1)

1. 内燃機関と、
   回生制動力を出力可能な電動機と、
   前記回生制動力を標準の回生制動力から変更する設定部と、
   前記設定部によって前記回生制動力が前記標準の回生制動力から変更されている場合には、前記内燃機関の始動閾値を前記標準の回生制動力が設定されているときの前記内燃機関の始動閾値から変更する制御部とを備えた、ハイブリッド車両。

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