JP5399616B2 - ハイブリッド車両の充電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン以外にモータ/ジェネレータからの動力によっても走行することが
でき、モータ／ジェネレータからの動力のみにより走行する電気走行(EV)モードと、エンジンおよびモータ／ジェネレータの双方からの動力により走行可能なハイブリッド走行(HEV)モードとを有するハイブリッド車両に関し、特に、モータ／ジェネレータで発電する際の発電エネルギーの最適なマネジメントを目指すことを目的とする。

上記のようなハイブリッド車両に用いるハイブリッド駆動装置としては従来、様々な型式のものが提案されているが、そのうちの1つとして、特許文献1に記載のごときものが知られている。
このハイブリッド駆動装置は、エンジン回転を変速機に向かわせる軸に結合して、これらエンジンおよび変速機間にモータ／ジェネレータを具え、エンジンおよびモータ／ジェネレータ間を切り離し可能に結合する第1クラッチを有すると共に、モータ／ジェネレータおよび変速機出力軸間を切り離し可能に結合する第2クラッチをトルクコンバータの代わりに有した構成になるものである。

かかるハイブリッド駆動装置を具えたハイブリッド車両は、第1クラッチを解放すると共に第2クラッチを締結する場合、モータ／ジェネレータからの動力のみにより走行する電気走行(EV)モードとなり、第1クラッチおよび第2クラッチをともに締結する場合、エンジンおよびモータ／ジェネレータの双方からの動力により走行可能なハイブリッド走行(HEV)モードとなり得る。

ところで、モータ／ジェネレータが発電機として運転する場合、エンジンまたは変速機側からこのモータ／ジェネレータにトルクを入力する。エンジンからトルクを入力するエンジン発電の場合には、このトルクを発電トルクといい、エンジンが燃料を消費して積極的に発電する。これに対し、車輪乃至変速機側からトルクを入力する走行回生発電の場合には、このトルクが変速機を介して車輪を制動することから、このトルクを制動トルクといい、燃料を消費することはない。ハイブリッド車両の特長として、走行中に車輪からモータ／ジェネレータに制動トルクを入力して発電する走行回生発電を行うことにより、コースト走行からエネルギーを回収することができる。走行回生発電を適切に行えば、エンジン発電を実行する必要が低減し、発電した電力量を用いて後で車輪を駆動することが可能となって、燃料消費率が向上する。
特開平１１−０８２２６０号公報

しかし、上記従来のように、エネルギーを回収して燃料消費率を向上することができるハイブリッド車両にあっては、なおも以下に説明するような問題を生ずる。つまりモータ／ジェネレータは電力源であるバッテリと電力を授受する。そして、バッテリの蓄電率ＳＯＣ（充電率ともいう）が、最大蓄電率と最小蓄電率との中間の目標蓄電率になるよう、蓄電率ＳＯＣを制御することが常套である。中間であるのは、もし、蓄電率ＳＯＣの目標値が最大蓄電率であれば、バッテリをこれ以上充電することができず、走行回生発電を実行することができないためである。また、もし蓄電率ＳＯＣの目標値が最小蓄電率であれば、バッテリをこれ以上放電することができず、モータとして力行することができないためである。

ここでいう目標蓄電率は従来、きびきびした加減速を運転者が希望するといった走行形態や、路面勾配および坂路距離といった車両の走行環境に関わらず、常に一定であった。
このため、長い登坂時などはモータ／ジェネレータをモータとして力行させてエンジン駆動をアシスト走行するにしても、バッテリの蓄電率がしばらくのうちに最小蓄電率まで低下してしまい、電力不足が生じてしまう。
あるいは、長い降坂時などはモータ／ジェネレータを発電機として走行回生発電を実行してエネルギーを回収するにしても、バッテリの蓄電率がしばらくのうちに最大蓄電率まで上昇してしまい、エネルギー回収ができない。
このように従来のハイブリッド車両では、効率のよいエネルギーマネジメントができなかった。

本発明は、上述の実情に鑑み、効率のよいエネルギーマネジメントを実行することができる制御技術を提案するものである。

この目的のため本発明によるハイブリッド車両の充電制御装置は、請求項１に記載のごとく、
車輪を駆動するための動力源としてエンジンおよびモータ／ジェネレータを具え、前記エンジン側から前記モータ／ジェネレータにエンジントルクを入力して発電するエンジン発電と、前記車輪側からモータ／ジェネレータに制動トルクを入力して発電する走行回生発電との少なくとも一方が可能であり、
前記モータ／ジェネレータと電力を授受する電力源の蓄電率が所定の目標蓄電率となるよう、前記エンジン発電または前記走行回生発電による発電電力で前記電力源を充電するハイブリッド車両において、
選択される走行モードにより異なる前記目標蓄電率を、該ハイブリッド車両の走行形態および該ハイブリッド車両の走行環境に応じて変更する目標蓄電率変更手段を具えてなることを特徴としたものである。

かかる本発明の構成によれば、バッテリ（電力源）の目標蓄電率を、ハイブリッド車両の走行形態およびハイブリッド車両の走行環境に応じて設定するため、臨機応変にバッテリの目標蓄電率を変更することが可能になる。したがって、目標蓄電率を常に所定値に設定する従来例では登坂路でバッテリ上がりが生じていても、目標蓄電率を大きくなるよう変更して、バッテリ上がりを回避する。また、目標蓄電率を常に所定値に設定する従来例では降坂路でエネルギー回収が不能であっても、目標蓄電率を小さくなるよう変更して、エネルギー回収を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明のモータ／ジェネレータ制御装置を適用可能なハイブリッド駆動装置を具えたフロントエンジン・リヤホイールドライブ式ハイブリッド車両のパワートレーンを示し、1はエンジン、2は駆動車輪（後輪）である。
図1に示すハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様に
エンジン1の車両前後方向後方に自動変速機3をタンデムに配置し、エンジン1（クランクシャフト1a）からの回転を自動変速機3の入力軸3aへ伝達する軸4に結合してモータ／ジェネレータ5を設ける。

モータ／ジェネレータ5は、モータとして作用したり、ジェネレータ（発電機）として作用するもので、エンジン1および自動変速機3間に配置する。
このモータ／ジェネレータ5およびエンジン1間に、より詳しくは、軸4とエンジンクランクシャフト1aとの間に第1クラッチ6を介挿し、この第1クラッチ6によりエンジン1およびモータ／ジェネレータ5間を切り離し可能に結合する。
ここで第1クラッチ6は、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。

モータ／ジェネレータ5および自動変速機3間に、より詳しくは、軸4と変速機入力軸3aとの間に第2クラッチ7を介挿し、この第2クラッチ7によりモータ/ジェネレータ5および自動変速機3間を切り離し可能に結合する。
第2クラッチ7も第1クラッチ6と同様、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。

自動変速機3は、2003年1月、日産自動車（株）発行「スカイライン新型車（CV35型車）解説書」第C−9頁〜第C−22頁に記載されたと同じものとし、複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結したり解放することで、これら摩擦要素の締結・解放組み合わせにより伝動系路（変速段）を決定するものとする。
従って自動変速機3は、入力軸3aからの回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸3bに出力する。
この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置8により左右後輪2へ分配して伝達され、
車両の走行に供される。
但し自動変速機3は、上記したような有段式のものに限られず、現在の変速段から目標変速段へ無段階にさせることができる変速機であってもよいのは言うまでもない。

上記した図1のパワートレーンにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・
低車速時に用いられる電気走行(EV)モードが要求される場合、第1クラッチ6を解放し、第2クラッチ7を締結し、自動変速機3を動力伝達状態にする。

この状態でモータ/ジェネレータ5を駆動すると、当該モータ/ジェネレータ5からの出力回転のみが変速機入力軸3aに達することとなり、自動変速機3が当該入力軸3aへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸3bより出力する。
変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をモータ/ジェネレータ5のみによって電気走行（EV走行）させることができる。

高速走行時や大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行(HEV)モードが要求される場合、第１クラッチ６を締結し、モータ／ジェネレータ５をエンジンスタータとして用いてエンジン１を始動する。そして第1クラッチ6および第2クラッチ7をともに締結した状態で、自動変速機3を動力伝達状態にする。
この状態では、エンジン1からの出力回転、または、エンジン1からの出力回転およびモータ/ジェネレータ5からの出力回転の双方が変速機入力軸3aに達することとなり、自動変速機3が当該入力軸3aへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸3bより出力する。
変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をエンジン1およびモータ/ジェネレータ5の双方によってハイブリッド走行（HEV走行）させることができる。

かかるHEV走行中において、エンジン1を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合、この余剰エネルギーによりモータ/ジェネレータ5を発電機として作動させることで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータ/ジェネレータ5のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン1の燃費を向上させることができる。

なお図1では、モータ/ジェネレータ5および駆動車輪2を切り離し可能に結合する第1クラッチ7を、モータ/ジェネレータ5および自動変速機3間に介在させたが、
図2に示すように、第2クラッチ7を自動変速機3およびディファレンシャルギヤ装置8間に介在させても、同様に機能させることができる。

また、図1および図2では第2クラッチ7として専用のものを自動変速機3の前、若しくは、後に追加することとしたが、
この代わりに第2クラッチ7として、図3に示すごとく自動変速機3内に既存する前進変速段選択用の摩擦要素または後退変速段選択用の摩擦要素を流用するようにしてもよい。
この場合、第2クラッチ7が前記したモード選択機能を果たすのに加えて、この機能を果たすよう締結される時に自動変速機を動力伝達状態にすることとなり、専用の第2クラッチが不要でコスト上大いに有利である。

図1〜3に示すハイブリッド車両のパワートレーンを成すエンジン1、モータ／ジェネレータ5、第1クラッチ6、および第2クラッチ7は、図4に示すようなシステムにより制御する。

図4の制御システムは、パワートレーンの動作点（トルクおよび回転数）を統合制御する統合コントローラ20を具え、パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクtTeと、目標モータ/ジェネレータトルクtTmと、第1クラッチ6の目標伝達トルク容量tTc1と、第2クラッチ7の目標伝達トルク容量tTc2とで規定する。

統合コントローラ20には、上記パワートレーンの動作点を決定するために、
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ11からの信号と、
モータ/ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ/ジェネレータ回転センサ12からの信号と、
変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ13からの信号と、
変速機出力回転数Noを検出する出力回転センサ14からの信号と、
パワートレーンへの要求駆動力を表すアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度APO）を検出するアクセル開度センサ15からの信号と、
モータ/ジェネレータ5用の電力を蓄電しておくバッテリ9の蓄電率SOC（持ち出し可能電力）を検出する蓄電状態センサ16からの信号とを入力する。

なお、上記したセンサのうち、エンジン回転センサ11、モータ/ジェネレータ回転センサ12、入力回転センサ13、および出力回転センサ14はそれぞれ、図1〜3に示すように配置することができる。

統合コントローラ20は、上記入力情報のうちアクセル開度APO、バッテリ蓄電率SOC、および変速機出力回転数No（車速VSP）から、運転者が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード（EVモード、HEVモード）を選択すると共に、目標エンジントルクtTe、目標モータ/ジェネレータトルクtTm、目標第1クラッチ伝達トルク容量tTc1、および目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2をそれぞれ演算する。
目標エンジントルクtTeはエンジンコントローラ21に供給され、目標モータ/ジェネレータトルクtTm（目標モータ/ジェネレータ回転数tNmでもよい）はモータ/ジェネレータコントローラ22に供給される。

エンジンコントローラ21は、エンジントルクTeが目標エンジントルクtTeとなるようエンジン1を制御し、
モータ/ジェネレータコントローラ22はモータ/ジェネレータ5のトルクTm（または回転数Nm）が目標モータ/ジェネレータトルクtTm（または目標モータ/ジェネレータ回転数tNm）となるよう、バッテリ9およびインバータ10を介してモータ/ジェネレータ5を制御する。
統合コントローラ20は、目標第1クラッチ伝達トルク容量tTc1（第1クラッチ指令圧tPc1）および目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2（第2クラッチ指令圧tPc2）に対応したソレノイド電流を第1クラッチ6および第2クラッチ7の油圧制御ソレノイド（図示せず）に供給し、第1クラッチ6の伝達トルク容量Tc1（第1クラッチ圧Pc1）が目標伝達トルク容量tTc1（第1クラッチ指令圧tPc1）に一致するよう、また、第2クラッチ7の伝達トルク容量Tc2（第2クラッチ圧Pc2）が目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2（第2クラッチ指令圧tPc2）に一致するよう、第1クラッチ6および第2クラッチ7を個々に締結力制御する。

統合コントローラ20は、上記した運転モード（EVモード、HEVモード）の選択、そして目標エンジントルクtTe、目標モータ/ジェネレータトルクtTm（目標モータ/ジェネレータ回転数tNmでもよい）、目標第1クラッチ伝達トルク容量tTc1（第1クラッチ指令圧tPc1）、および目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2（第2クラッチ指令圧tPc2）の演算を行うほかに、
図５および図８に示す制御プログラムを実行して、本発明が狙いとするバッテリ９の目標蓄電率の制御を行い、適切なエネルギーマネジメントを実現する。

ここで、目標蓄電率の制御につき以下に説明する。
エネルギーを効率的にマネジメントするのに最適なバッテリ９の充電率（ＳＯＣともいう）を目標充電率値（目標ＳＯＣともいう）という。バッテリ９のＳＯＣが目標ＳＯＣを目指すようにしておけば、走行回生発電によるエネルギー回収と、回収したエネルギーをバッテリ９から放電してモータとしての駆動走行を両立させて、エネルギーマネジメントを好適に実現することができる。
なおモータ／ジェネレータ5が発電機またはモータとして動作する間、モータ／ジェネレータ5と電力を授受する電力源であるバッテリ９のＳＯＣが増減する。このため、一時的にはＳＯＣが目標ＳＯＣから乖離することを許容するが、最終的にはＳＯＣが目標ＳＯＣになるよう制御する。

従来例においても、ＳＯＣが目標ＳＯＣになるよう制御していたが、本発明が狙いとするバッテリ９の目標蓄電率の制御はさらに、目標ＳＯＣ自身を変更する制御を行う。

図５は目標ＳＯＣを設定する制御を示すフローチャートである。
まずステップＳ１において、運転者が希望する走行形態がパワーモードに入っているか否かを判断する。具体的には、運転者が希望する走行形態として、運転者の加速性能に対する要望の有無を、アクセルペダル操作から検知する。例えば、運転者によるアクセルペダル踏み込み量を逐次記憶しておき、現在から過去一定時間内のアクセルペダル踏み込み量を積算する。そして、現在から過去一定時間内の積算量が所定値以上になると、運転者が加速性能を重視していると判断して、パワーモード走行に移行する。パワーモード走行では、エンジン１のエンジントルクにモータ／ジェネレータ５のモータトルクを加重するようアシストすることにより、運転者が加速性能を重視していない通常走行と比べて、加速性能を向上させる。減速シーンについても同様である。したがって、加減速性能に対する要望を検知するパワーモード走行時には検知しない通常走行時よりも目標出力tTe、tTm、tNmの増減率を大きくする。

上記ステップＳ１でパワーモードに入っていないと判断すると（NO）、ステップS4へ進む。

ステップS4では、通常走行における目標ＳＯＣ（通常値）を設定する。そして、本フローチャートを抜ける。

図１１は通常走行における目標SOCを示す説明図である。図１１中、横軸は蓄電率（ＳＯＣともいう）および蓄電率（ＳＯＣ）が目指す目標蓄電率値（目標SOCともいう）を示し、縦軸はバッテリ出入力を示す。縦軸のうち０よりもマイナス側では、モータ／ジェネレータ5が発電機として回生運転しバッテリ９に電力を入力して充電する。また０よりもプラス側では、バッテリ９が放電してモータ／ジェネレータ5に電力を出力し、モータ／ジェネレータ5がモータとして力行運転する。
目標ＳＯＣはハイブリッド走行(HEV)モードのもとモータ／ジェネレータ５が力行してエンジン駆動をアシスト走行するのか（バッテリ出力がアシスト電力）、電気走行(EV)モードのもとモータ／ジェネレータ５が力行（EV走行）するのか（バッテリ出力がＥＶ走行可能電力）、ハイブリッド走行(HEV)モードのもとモータ／ジェネレータ５が回生してエンジン発電するのか（バッテリ入力が発電電力）、電気走行(EV)モードのもとモータ／ジェネレータ５が回生（EV走行）するのか（バッテリ入力が回生電力）に応じて、図１１に示すようにa1、a2、b1、b2となる。これらの関係は、
最小蓄電率＜a1＜a2＜b1＜b2＜最大蓄電率
である。最小蓄電率はバッテリ９がとり得る最小の蓄電率（ＳＯＣ）である。また、最大蓄電率はバッテリ９がとり得る最大の蓄電率（ＳＯＣ）である。これら目標ＳＯＣになるa1、a2、b1、b2は、最小蓄電率と最大蓄電率との中間値である。

a1はハイブリッド走行(HEV)モード中にモータ／ジェネレータ5がモータとして力行運転してエンジンによる走行をアシストする場合、蓄電率（ＳＯＣ）が目指す目標値である。したがって、蓄電率（ＳＯＣ）が目標ＳＯＣ（a1）より大きければバッテリ９からアシスト電力を出力する。アシスト電力は目標ＳＯＣ（a1）からアシスト制限開始ＳＯＣ(a12)までは、蓄電率（ＳＯＣ）が大きくなるにつれて増大し、アシスト制限開始SOC(a12)よりも大きい蓄電率（ＳＯＣ）では、蓄電率（ＳＯＣ）にかかわらず一定のアシスト電力を出力する。つまり、蓄電率（ＳＯＣ）がa1〜a12のときのアシスト電力は、蓄電率（ＳＯＣ）がa12以上のときのアシスト電力未満に制限される。バッテリ９がアシスト電力を出力するとバッテリ９が放電して蓄電率（ＳＯＣ）が低下するので、蓄電率（ＳＯＣ）はa1に向かう。蓄電率（SOC）がa1以下ではアシスト電力を禁止する。なお、バッテリ出力はバッテリ９がエネルギー放出するバッテリ放電と同義である。アシスト制限開始ＳＯＣ(a12)は蓄電率（ＳＯＣ）が目標ＳＯＣ（a1）に近づいたことを検知するためのしきい値である。

a2は電気走行(EV)モード中にモータ／ジェネレータ5がモータとして力行運転する場合、蓄電率（ＳＯＣ）が目指す目標値である。蓄電率（ＳＯＣ）が目標ＳＯＣ（a2）より大きければEV走行可能電力を出力する。EV走行可能電力は目標ＳＯＣ（a2）近傍では、蓄電率（ＳＯＣ）が大きくなるにつれて増大し、ある程度大きい蓄電率（ＳＯＣ）では、蓄電率（ＳＯＣ）にかかわらず一定のEV走行可能電力を出力する。EV走行可能電力を出力すると蓄電率（ＳＯＣ）が低下するので、蓄電率（ＳＯＣ）はa2に向かう。蓄電率（ＳＯＣ）がa2以下ではEV走行可能電力を出力しない。
なお、一定のEV走行可能電力は前述した一定のアシスト電力よりも小さく、目標ＳＯＣ（a2）が目標ＳＯＣ（a1）よりも大きい理由は、電気走行(EV)モード中において、モータ／ジェネレータ5がエンジン１を始動するための電力および電力量（エネルギー）を確保するためである。

b2はハイブリッド走行(HEV)モード中にエンジン１から発電トルクをモータ／ジェネレータ5に入力してエンジン発電する場合、蓄電率（ＳＯＣ）が目指す目標値である。蓄電率（ＳＯＣ）が目標ＳＯＣ（b2）未満であればバッテリ９に発電電力を入力する。発電電力は目標ＳＯＣ（b2）近傍では、蓄電率（ＳＯＣ）が低くなるにつれて増大し（図１１では下向きに入力パワーが大きくなる）、ある程度低い蓄電率（ＳＯＣ）では、ＳＯＣにかかわらず一定の発電電力を入力する。発電電力を入力するとＳＯＣが上昇するので、ＳＯＣはb2に向かう。ＳＯＣがb2以上では発電電力を入力しない。

b1は電気走行(EV)モード中に車輪２から制動トルクをモータ／ジェネレータ5に入力して走行回生発電する場合、蓄電率（ＳＯＣ）が目指す目標値である。ＳＯＣが目標ＳＯＣ値b1未満であればバッテリ９に回生電力を入力してバッテリを充電する。ＳＯＣが目標ＳＯＣ（b1）未満で回生制限開始ＳＯＣ（b12）以上では、回生電力はＳＯＣが低くなるにつれて増大し（図１１では下向きに入力パワーが大きくなる）、ＳＯＣが回生制限開始ＳＯＣ（b12）以下では、ＳＯＣにかかわらず一定の回生電力を入力する。つまり、蓄電率（ＳＯＣ）がb12〜b1のときの回生電力は、蓄電率（ＳＯＣ）がb12以下のときの回生電力未満に制限される。回生電力をバッテリ９に入力するとＳＯＣが上昇するので、ＳＯＣはb1に向かう。ＳＯＣがb1以上では回生を禁止する。ここでいうバッテリ入力はバッテリ９がエネルギー回収するバッテリ充電と同義である。
なお、一定の回生電力は前述した一定の発電電力よりも大きく（図１１中で下方になる）、目標ＳＯＣ（b1）が目標ＳＯＣ（b2）よりも大きい理由は、電気走行(EV)モード中において、なるべく多くのエネルギーを回収して、エネルギー効率を高めるためである。

以上より図１１は、バッテリ９の目標ＳＯＣとバッテリ９の出入力との関係をも表す。

説明を図５に戻すと、上記ステップＳ１でパワーモードに入っていると判断すると（YES）、ステップS２へ進み、ステアリングホイールの操作頻度などから走行路面のワインディング度を検出し、カーナビゲーションシステムなどから走行路面の勾配を検出し、車両の走行環境であるワインディングの多い登坂路を走行中であるか否かを検知する。

上記ステップS２でワインディングの多い登坂路を走行中でないことを検知すると（NO）、上記ステップS4へ進む。
これに対し、上記ステップＳ２でワインディングの多い登坂路を走行中であることを検知すると（YES）、ステップS３へ進む。

ステップS3では、発電電力時の目標ＳＯＣを、図１１に示す通常値b2から、このb2よりも大きいネライ値m1に変更する。ステップS3で設定する目標ＳＯＣを特に、ネライ値という。そして、本フローチャートを抜ける。

図６はパワーモード走行における登坂路走行中の目標ＳＯＣ（a1、a2、m1、b1）を示す説明図である。上記ステップS3では、図６に示すように、目標ＳＯＣを通常値b2（図１１）からネライ値m1に大きくなるよう変更して、モータアシスト可能ＳＯＣ範囲を通常走行よりも広くする。したがって、エンジン発電により蓄電率（ＳＯＣ）を大きくして、十分なアシスト電力を確保することが可能になる。

また、目標ＳＯＣを通常値b2（図１１）からネライ値m1に大きくなるよう変更すると、図６に示すように、回生可能ＳＯＣ範囲は通常走行よりも狭くなる。

図１２は、目標ＳＯＣが常に一定であって、目標ＳＯＣをネライ値に変更することがない従来の充電制御（図１１）におけるエネルギーマネジメントの様子を例示するタイムチャートである。
まず登坂路走行初期である瞬時t0付近で、蓄電率（ＳＯＣ）はb2といった十分な値である。パワーモード走行であることを示すパワーモードフラグは瞬時t0以降で継続して１である。走行路勾配は瞬時t0以降で継続して正値であり、登坂路走行である。

続く瞬時t1から瞬時t2で、モータ／ジェネレータ５によるアシスト走行を実行すると、蓄電率（ＳＯＣ）が減少する。続く瞬時t3からアシスト走行を再開する。蓄電率（ＳＯＣ）はさらに減少する。続く瞬時t4以降で蓄電率（ＳＯＣ）はアシスト制限開始ＳＯＣ（a12）まで低下し、瞬時t4から瞬時t5までアシスト走行を制限する。このアシスト制限開始ＳＯＣ（a12）は、蓄電率（ＳＯＣ）がバッテリ９のアシスト禁止ＳＯＣ（a1）に近づいたことを検知するためのしきい値である。このように従来例では、瞬時t4から瞬時t5までモータ／ジェネレータ５によるアシスト走行を十分に行うことができなかった。

図７は本実施例になる目標ＳＯＣを大きくするネライ値の設定の制御の作用を示すタイムチャートである。図７のタイムチャートは、図１２に沿って上述した従来例のタイムチャートと同じ走行形態および走行環境である。
本実施例では、図５に示す目標ＳＯＣを大きくするネライ値の設定の制御により、図７のタイムチャートに示すように目標ＳＯＣを通常値よりも大きくなるよう変更し、通常値b2（図１１）からネライ値m1（図６）に変更する。このため、登坂路走行初期である瞬時t0〜瞬時t1において、蓄電率ＳＯＣをエンジン発電により大きくすることができる。そして登坂路走行終期である瞬時t4〜瞬時t5において、蓄電率ＳＯＣには従来例（図１２）よりも余力があり、モータ／ジェネレータ５による力行運転を実行できる。
したがって、瞬時t4以降であっても蓄電率ＳＯＣが従来例のようにアシスト制限開始ＳＯＣまで低下することがなく、モータ／ジェネレータ５によるアシスト走行を十分に行うことができ、エネルギーマネジメントが改善される。

図８も目標ＳＯＣをネライ値に設定する制御を示すフローチャートである。
まずステップＳ５において、運転者の希望する走行形態がパワーモードに入っているか否かを判断する。具体的には、前述したステップS1と同様である。

上記ステップＳ５でパワーモードに入っていないと判断すると（NO）、ステップS８へ進む。
ステップS８では、前述したステップS４と同様の処理を行い、パワーモードに入っていない通常走行時の目標ＳＯＣを設定する。

これに対し、上記ステップＳ５でパワーモードに入っていると判断すると（YES）、ステップS６へ進み、ステアリングホイールの操作頻度や、カーナビゲーションシステムなどから車両の走行環境がワインディングの多い降坂路であるか否かを検知する。

上記ステップS６でワインディングの多い降坂路を走行中でないことを検知すると（NO）、上記ステップS８へ進む。
これに対し、上記ステップＳ６でワインディングの多い降坂路を走行中であることを検知すると（YES）、ステップS７へ進む。

ステップS７では目標ＳＯＣを、図１１に示す目標ＳＯＣ（b2）よりも低い蓄電率（ＳＯＣ）であるネライ値m2に設定する。そして、本フローチャートを抜ける。

図９はパワーモード走行における降坂路走行中の目標ＳＯＣa1、a2、m2、b1を示す説明図である。上記ステップS７では、図８に示すように、目標ＳＯＣをb2（図１１）からネライ値m2に小さくなるよう変更して、回生可能ＳＯＣ範囲を通常走行よりも広くする。したがって、バッテリ９の空き能力を大きくして、走行回生発電による発電電力を十分に回収することが可能になる。

また、目標ＳＯＣを通常値b2（図１１）よりも小さくなるよう変更すると、図９に示すように、モータアシスト可能ＳＯＣ範囲は通常走行よりも狭くなる。

図１３は、目標ＳＯＣが常に一定であって、目標ＳＯＣをネライ値に変更することがない従来の充電制御（図１１）におけるエネルギーマネジメントの様子を例示するタイムチャートである。
まず降坂路走行初期である瞬時t10付近で、蓄電率ＳＯＣはb2である。パワーモード走行であることを示すパワーモードフラグは瞬時t10以降で継続して１である。走行路勾配は瞬時t10以降で継続して負値であり、降坂路走行である。

瞬時t10以降でモータ／ジェネレータ５による走行回生発電を実行すると、蓄電率ＳＯＣが増大する。続く瞬時t11で蓄電率ＳＯＣが回生制限開始ＳＯＣ（b12）に達すると、回生電力を制限して蓄電率ＳＯＣの増大率は緩やかになるものの蓄電率ＳＯＣはさらに増大する。この回生制限開始ＳＯＣ（b12）は、蓄電率ＳＯＣがバッテリ９の回生禁止ＳＯＣ（b1）に近づいたことを検知するためのしきい値である。続く瞬時t12で蓄電率ＳＯＣは回生禁止ＳＯＣ（ｂ1）に達し、瞬時t12から瞬時t13まで走行回生発電を禁止する。このように従来例では、瞬時t12から瞬時t13までモータ／ジェネレータ５による走行回生発電を十分に行うことができなかった。

図１０は本実施例になる目標ＳＯＣを小さくするネライ値の設定の制御の作用を示すタイムチャートである。図１０のタイムチャートは、図１３に沿って上述した従来例のタイムチャートと同じ走行形態および走行環境である。
本実施例では、図８に示す目標ＳＯＣを小さくするネライ値の設定の制御により、図１０のタイムチャートに示すように目標ＳＯＣを通常値よりも小さくなるよう変更し、通常値ｂ2（図１１）からネライ値ｍ2（図１０）に変更する。このため、降坂路走行初期である瞬時t10において蓄電率ＳＯＣを小さくすることができる。そして降坂路走行終期である瞬時t12〜瞬時t13において、蓄電率ＳＯＣには従来例（図１３）よりも空きがあり、モータ／ジェネレータ５による走行回生発電を実行できる。
したがって、瞬時t12以降であっても蓄電率ＳＯＣが従来例のように回生制限開始ＳＯＣ（b12）まで上昇することがなく、モータ／ジェネレータ５によるエネルギー回収を十分に行うことができ、エネルギーマネジメントが改善される。

ところで本実施例では、図５および図８に示すように、目標蓄電率である目標ＳＯＣを運転者が希望する走行形態であるパワーモードや、車両の走行環境である走行路面の勾配に応じてネライ値に変更することから、
モータ／ジェネレータ５がモータとしてアシスト走行すべき走行シーンでは、バッテリ９が通常走行時よりも多くのエネルギーを出力することが可能になる。また、モータ／ジェネレータ５が発電機として走行回生発電すべき走行シーンでは、バッテリ９に通常走行時よりも多くのエネルギーを充電することが可能になる。したがって、バッテリ９の出力によるエネルギー放出（バッテリ放電）とバッテリ９への入力によるエネルギー回収（バッテリ充電）とを適切に実行して、効率のよいエネルギーマネジメントを実現することができる。

具体的には、図４に示すように、運転者の操作する運転状態であるアクセル開度ＡＰＯおよび車両の走行状態に関する情報である車速ＶＳＰ(変速機出力回転数No)に基づき、エンジン１およびモータ／ジェネレータ５からなる動力源の目標出力tTe、tTm、tNmを算出する。図５のステップS1および図８のステップS5で、運転者の希望する走行形態になる加減速性能に対する要望の有無を検知し、加減速性能に対する要望を検知するパワーモード走行時には検知しない通常走行時よりも目標出力tTe、tTm、tNmの増減率を大きくする。そして、ステップS３およびステップS７でパワーモード走行時における目標SOCをネライ値に変更して、通常走行時における目標SOCと異ならせる。
これにより、エネルギー放出とエネルギー回収とを適宜に実行して、効率のよいエネルギーマネジメントを実現することができる。

より具体的には、車両の走行環境である登坂路走行時に、目標SOCを通常走行時における目標SOC（b2）よりも大きなネライ値（m1）に設定することから、
バッテリ９に多くのエネルギーを入力（充電）しておき、登坂路走行時に通常走行時よりも多くのエネルギーを出力することが可能になる。この結果、エネルギー放出とエネルギー回収とを適宜に実行して、効率のよいエネルギーマネジメントを実現することができる。

また、車両の走行環境である降坂路走行時に、目標ＳＯＣを通常走行時における目標SOC（b2）よりも小さなネライ値（m2）に設定することから、
降坂路走行時に、通常走行時よりも多くのエネルギーをバッテリ９に入力（充電）することが可能になる。この結果、エネルギー放出とエネルギー回収とを適切に実行して、効率のよいエネルギーマネジメントを実現することができる。

好ましくは、ステップＳ２およびステップＳ６で登坂路または降坂路の路面勾配を検出し、路面勾配が大きいほど目標ＳＯＣを通常走行時における目標ＳＯＣ（b2）よりも離れてネライ値m1、m2を設定する。これにより、エネルギー放出とエネルギー回収とをより適切に実行して、一層効率のよいエネルギーマネジメントを実現することができる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。例えば、エンジン発電による目標ＳＯＣ（b2）を走行形態および走行環境に応じて変更する本実施例の他、走行回生発電による目標ＳＯＣ（b1）を、走行形態および走行環境に応じて変更してもよい。

本発明の制御装置を適用可能なハイブリッド車両のパワートレーンを示す概略平面図である。 本発明の制御装置を適用可能な他のハイブリッド車両のパワートレーンを示す概略平面図である。 本発明の制御装置を適用可能な更に他のハイブリッド車両のパワートレーンを示す概略平面図である。 図1〜3に示したパワートレーンの制御システムを示すブロック線図である。 図４の統合コントローラで演算される制御を示すフローチャートである。 同制御により設定した目標ＳＯＣを示す説明図である。 同制御によるＳＯＣの変化を示すタイムチャートである。 図４の統合コントローラで演算される制御を示すフローチャートである。 同制御により設定した目標ＳＯＣを示す説明図である。 同制御によるＳＯＣの変化を示すタイムチャートである。 従来例における目標ＳＯＣ、並びに本実施例の図５および図8に示す制御の通常走行時における目標ＳＯＣを示す説明図である。 従来例におけるＳＯＣの変化を示すタイムチャートである。 従来例におけるＳＯＣの変化を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 駆動車輪（後輪）
３ 自動変速機
４ 伝動軸
５ モータ/ジェネレータ
６ 第1クラッチ
７ 第2クラッチ
８ ディファレンシャルギヤ装置
９ バッテリ
10 インバータ
11 エンジン回転センサ
12 モータ/ジェネレータ回転センサ
13 変速機入力回転センサ
14 変速機出力回転センサ
15 アクセル開度センサ
16 バッテリ蓄電状態センサ
20 統合コントローラ
21 エンジンコントローラ
22 モータ/ジェネレータコントローラ

Claims (2)

1. 車輪を駆動するための動力源としてエンジンおよびモータ／ジェネレータを具え、前記エンジン側から前記モータ／ジェネレータにエンジントルクを入力して発電するエンジン発電と、前記車輪側からモータ／ジェネレータに制動トルクを入力して発電する走行回生発電とが可能であり、
   前記モータ／ジェネレータと電力を授受する電力源の蓄電率が所定の目標蓄電率となるよう、前記エンジン発電または前記走行回生発電による発電電力で前記電力源を充電するハイブリッド車両において、
   選択される走行モードにより異なる前記目標蓄電率を、該ハイブリッド車両の走行形態および該ハイブリッド車両の走行環境に応じて変更する目標蓄電率変更手段と、
   運転者の操作する運転状態および該ハイブリッド車両の走行状態に関する情報に基づき前記動力源の目標出力を算出する目標出力算出手段と、
   前記走行形態が前記モータ／ジェネレータを前記電力源からの電力によりモータとして力行運転して前記エンジンによる走行をアシストする加減速性能重視のパワーモード走行時には、加減速性能を重視しない通常走行時よりも前記目標出力の増減率を大きくするパワーモード走行設定手段とを具え、
   前記パワーモード走行時において、
   前記目標蓄電率変更手段は、勾配検出手段により、前記走行環境が登坂路走行であると検出したときに、その登坂路走行初期段階における前記エンジン発電による蓄電率が増大するように、前記目標蓄電率を選択された走行モードに対応した通常の目標蓄電率よりも大きくなるよう変更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。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の充電制御装置において、
   前記勾配検出手段は、前記登坂路の勾配の度合いも検出し、該勾配が大きいほど、前記目標蓄電率変更手段は、前記目標蓄電率を選択された走行モードに対応した通常の目標蓄電率よりもより離れるよう変更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。

Images