JP2002112406A

JP2002112406A - ハイブリッド電気自動車の制御装置

Info

Publication number: JP2002112406A
Application number: JP2000299794A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Kiuchi; 達雄木内; Makoto Ogata; 誠緒方
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ハイブリッド電気自動車の制御装置におい
て、バッテリの劣化を確実に抑制できるようにする。【解決手段】走行用車輪４を駆動する電動機３と、電
動機３に電力を供給するバッテリ１と、バッテリ１を充
電する発電機６と、発電機６を駆動するエンジン５とを
そなえたハイブリッド電気自動車の制御装置において、
バッテリ１の電圧を検出するバッテリ電圧検出手段１ａ
と、バッテリ電圧検出手段１ａの検出情報に基づきバッ
テリ１に対する発電機６の発電力を制御する発電力制御
手段７ａとをそなえて構成され、発電力制御手段７ａ
が、バッテリ１の電圧が第１の所定電圧と該第１の所定
電圧よりも高い第２の所定電圧との間にある場合には、
該発電力を低減させ、バッテリ１の電圧が該第２の所定
電圧以上である場合には、バッテリ１の電力を放電させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機及びエンジ
ンをそなえたハイブリッド電気自動車において、発電機
の発電力及び電動機の回生制動力を制御する、ハイブリ
ッド電気自動車の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関（エンジン）と電動
機（モータ）とを組み合わせて車両の駆動力を得るよう
にしたハイブリッド電気自動車が開発／実用化されてい
る。このようなハイブリッド電気自動車としては、エン
ジンを専らモータの電力供給源として用いるシリーズ式
ハイブリッド電気自動車や、エンジンの出力軸とモータ
の出力軸とがともに駆動輪に機械的に接続されたパラレ
ル式ハイブリッド電気自動車が知られている。

【０００３】このうち、シリーズ式ハイブリッド電気自
動車では、バッテリからの電力供給によりモータを作動
させて車両を走行させる。そして、バッテリの電力残存
容量に応じてエンジンを作動させて発電機を駆動し、バ
ッテリの充電とモータへの電力供給とを行なうようにな
っている。また、電気自動車では、一充電あたりの車両
の走行可能距離の延長を図るべく、いわゆる回生制動に
よりバッテリの充電が行なわれる。この回生制動は、モ
ータを発電動作に切り替えることで行なうことができ、
駆動輪の回転エネルギをモータを介して電気エネルギと
して回収しながら制動を行なうものであり、例えばブレ
ーキペダルの踏み込みに連動して回生制動力が発生する
ように制御される。

【０００４】しかし、このように回生制動によりバッテ
リを充電する際、大きな回生制動力を発生させるとバッ
テリが劣化してしまう虞があるため、バッテリの状態に
応じて回生制動力を制御する技術が種々開発されてい
る。このような技術としては、例えば、特開平０８−１
４０２０３（特願平０６−２７１００９）号公報に開示
された技術（従来技術１）や、特開平１０−４６０２号
公報に開示された技術（従来技術２）や、特開平１１−
２９９００４号公報に開示された技術（従来技術３）が
ある。

【０００５】従来技術１では、バッテリ劣化のパラメー
タとしてバッテリ温度を用い、バッテリ温度が基準値よ
りも高い場合には、回生制動力の制限値をバッテリ温度
の上昇にともなって低下させ、バッテリの高温時にバッ
テリが過剰な電力で充電されて損傷してしまうことを防
止するようにしている。また、従来技術２では、バッテ
リの電流及び電圧に基づきバッテリの劣化程度を判定
し、この劣化程度に応じて回生制動力を最適に制御し、
バッテリの長寿命化を図っている。また、従来技術３で
は、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）に応じて回生制動力
を制御するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来技術では、以下のような課題がある。つまり、充電
によるバッテリの劣化は、バッテリ電圧過大（バッテリ
電圧が高くなり過ぎること）が直接的な原因であり、こ
のため、従来技術１や従来技術３のように、バッテリ温
度やバッテリの充電状態に応じて回生制動を制御して
も、バッテリ電圧の過大によりバッテリが劣化してしま
う虞がある。

【０００７】また、従来技術２では、公報の図８からも
わかるように、バッテリに不良があっても制動時には必
ず充電が行なわれるのでバッテリ電圧過大を必ずしも防
止できない。本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、バッテリの劣化を確実に抑制できるようにし
た、ハイブリッド電気自動車の制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置では、発
電力制御手段が、バッテリ電圧検出手段の検出情報に基
づき、バッテリの電圧が第１の所定電圧と第１の所定電
圧よりも高い第２の所定電圧との間にある場合には、発
電機の発電力を低減してバッテリに対する充電量を低減
させ、バッテリの電圧が第２の所定電圧以上である場合
には、発電機の発電力をさらに低減して負とする、即ち
バッテリの電力を放電させるので、バッテリの電圧が過
大となってしまうことが防止される。

【０００９】この際、バッテリ電圧検出手段の検出情報
に基づき、バッテリの電圧が、該第２の所定電圧よりも
高い所定電圧以下である場合には、電動機の回生制動力
を所定制動力に維持するように構成することが好まし
い。これにより、ブレーキフィーリングの急変を抑制す
ることができる。請求項２記載の本発明のハイブリッド
電気自動車の制御装置では、バッテリの電圧が、第２の
所定電圧を含む所定の微小範囲にある際には、エンジン
の回転速度が所定回転速度に保持される。バッテリの電
圧が、第２の所定電圧（＝バッテリの充電／放電の切替
点）を含む所定の微小範囲にある際には、バッテリの電
圧に応じてエンジン回転速度を制御すると、エンジンに
より発電機を駆動してバッテリの充電を行なう場合又は
バッテリから発電機に電力を供給してエンジンを駆動す
る場合の何れであってもエンジン回転速度が低くなって
不安定となってしまうが、エンジンの回転速度が所定回
転速度に保持されるのでこれが防止される。

【００１０】請求項３記載の本発明のハイブリッド電気
自動車の制御装置では、回生制動制御手段が、バッテリ
電圧検出手段の検出情報に基づき、バッテリの電圧が、
該第２の所定電圧よりも高い第３の所定電圧を超える場
合には、電動機の回生制動ゲインを減少させるので、電
動機の回生制動によるバッテリの充電が抑制され、バッ
テリの電圧が過大となってしまうことが防止される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１〜図３は本発明の一実
施形態のハイブリッド電気自動車の制御装置について示
す図である。先ず、本制御装置が装備されるハイブリッ
ド電気自動車について説明すると、ハイブリッド電気自
動車は、ここでは、エンジンを専らモータの電力供給源
として用いるシリーズ式ハイブリッド電気自動車として
構成されている。

【００１２】即ち、本実施形態のハイブリッド電気自動
車には、図１に示すように、バッテリ１が搭載され、バ
ッテリ１はインバータ２を介してモータ（電動機）３に
電気的に接続されている。モータ３は車両の駆動輪（走
行用車輪）４側に連結されており、モータ３の駆動力に
より車両が走行するようになっている。また、車両には
エンジン５も設けられており、このエンジン５の出力側
には、バッテリ１及びモータ３に電力を供給する発電機
６が機械的に連結されている。そして、エンジン５によ
り発電機６が駆動されることで、発電機６の負荷に応じ
た電力が発生するようになっているのである。

【００１３】また、この車両には、バッテリ１の電圧を
検出するバッテリ電圧センサ（バッテリ電圧検出手段）
１ａ等の各種のセンサ類が設けられ、これらのセンサ類
がＥＣＵ（電子制御ユニット）７に接続されている。そ
して、ＥＣＵ７では、各センサ類の検出情報に基づきモ
ータ３やエンジン５等の作動を制御するようになってい
る。

【００１４】また、ＥＣＵ７には発電力制御手段７ａ及
び回生制動制御手段７ｂが設けられており、本制御装置
は、バッテリ電圧センサ１ａと、これらの発電力制御手
段７ａ及び回生制動制御手段７ｂとをそなえて構成され
ている。発電力制御手段７ａは、バッテリ電圧センサ１
ａにより検出されたバッテリ１の電圧Ｖに基づき、図２
に示すように発電力Ｗを制御するようになっている。つ
まり、バッテリ電圧Ｖが第１の所定電圧Ｖ₁以下（Ｖ≦
Ｖ₁）の範囲ａでは、エンジン５に所定量の燃料が供給
されて発電機６により通常通り発電が行なわれ、所定の
発電力Ｗａに制御されるようになっている。また、バッ
テリ電圧Ｖが第１の所定電圧Ｖ₁よりも高く且つ第２の
所定電圧Ｖ₂以下（Ｖ₁＜Ｖ≦Ｖ₂）の範囲ｂでは、バッ
テリ電圧Ｖの増加にしたがって、エンジン５への燃料供
給量を減少させて、発電機６による発電量を減少させる
ようになっている。

【００１５】また、バッテリ電圧Ｖが第２の所定電圧Ｖ
₂よりも高くなると、発電機６に対してバッテリ１から
電力を供給して発電機６を駆動して（発電機６をモータ
として使用して）バッテリ１を放電させる（発電機６に
よる発電力をマイナスにする）ようにしており、バッテ
リ電圧Ｖが第２の所定電圧Ｖ₂よりも高く且つ第３の所
定電圧Ｖ₃以下（Ｖ₂＜Ｖ≦Ｖ₃）の範囲ｃでは、バッテ
リ電圧Ｖの増加にしたがって、バッテリ１からの放電量
を増加させるようにしている。

【００１６】なお、ここでは、バッテリ電圧Ｖが第３の
所定電圧Ｖ₃よりも大きい（Ｖ₃＜Ｖ）範囲ｄでは、バッ
テリ１からの放電量をＷｂで一定にしているが、これは
発電機６の性能的な限界によるものであり、バッテリ１
からの放電量を、極力、バッテリ電圧Ｖの増加にしたが
って増加させることが好ましい。また、回生制動制御手
段７ｂは、図２に示すようにモータ３の回生制動ゲイン
Ｇを設定して回生制動を制御するようになっている。つ
まり、回生制動ゲインＧは、図２に示すように、バッテ
リ電圧Ｖが第３の所定電圧Ｖ₃以下（Ｖ≦Ｖ₃）の範囲
ａ，ｂ，ｃでは１００％に設定され、バッテリ電圧Ｖが
第３の所定電圧Ｖ₃よりも大きく且つ第４の所定電圧Ｖ₄
以下（Ｖ₃＜Ｖ≦Ｖ₄）の範囲ｄではバッテリ電圧Ｖの増
加に応じて減少するように設定され、第４の所定電圧Ｖ
₄よりも高い（Ｖ＞Ｖ₄）の範囲ｅでは零に設定されるよ
うになっているのである。

【００１７】なお、回生制動ゲインＧの減少分、即ち必
要とされるブレーキ力に対する回生制動の不足分につい
ては、サービスブレーキの制動力により補われるように
なっている。ここで、例えば、第１の所定電圧Ｖ₁はバ
ッテリ１の定格電圧、第３の所定電圧Ｖ₃は、発電機６
の性能に起因した上述の限界値（放電量）Ｗｂに対応す
るバッテリ電圧、第２の所定電圧Ｖ₂は、第１の所定電
圧Ｖ₁と第３の所定電圧Ｖ₃との中間値〔Ｖ₂＝（Ｖ₁＋Ｖ
₃）／２〕、第４の所定電圧Ｖ₄はバッテリ１に対する許
容限界値（これ以上高くなるとバッテリ１が劣化してし
まう電圧）としてそれぞれ設定されている。なお、所定
電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃，Ｖ₄は、上記設定に限定されず、設
計条件等に応じて設定され、また、実機によるチューニ
ングにより適宜補正される。

【００１８】このようにバッテリ電圧Ｖに応じて発電機
６による発電力や回生制動ゲインＧを設定することによ
り、バッテリ電圧Ｖがバッテリ定格電圧（第１の所定電
圧）Ｖ₁以下で電圧過大によるバッテリ１の劣化の虞の
ない範囲ａについては、発電機６により定格で発電が行
なわれるとともにブレーキペダルが踏み込まれた際に
は、回生制動ゲインＧを定格（１００％）としてブレー
キペダルの踏込量に応じたブレーキ力（必要ブレーキ
力）をモータ３の回生制動により全量発生させるように
なっている。

【００１９】また、バッテリ電圧Ｖがバッテリ定格電圧
（第１の所定電圧）Ｖ₁よりも高い範囲ｂ，ｃ，ｄ，ｅ
については、ブレーキフィーリングの急変を抑制すべく
回生制動ゲインＧの減少を極力回避しつつ、バッテリ１
に対する充電量を減少或いはバッテリ１を放電させてバ
ッテリ１の劣化を抑制するようにしている。つまり、バ
ッテリ電圧Ｖが範囲ｂにある時には、回生制動ゲインＧ
を１００％に保持しつつ発電機６により発電量を減少さ
せてバッテリ電圧の上昇を抑制し、バッテリ電圧Ｖが範
囲ｃにある時には、回生制動ゲインＧを１００％に保持
しつつ、発電機６に電力を供給してバッテリ１を放電さ
せてバッテリ電圧の上昇を抑制或いはバッテリ電圧を低
減する。また、バッテリ電圧Ｖが範囲ｄにある時には、
バッテリ１を放電させるとともに回生制動ゲインＧを減
少させて、さらに効果的にバッテリ電圧の上昇を抑制或
いはバッテリ電圧を低減し、バッテリ電圧Ｖが許容限界
値Ｖ₄以上の範囲ｅでは、バッテリ１を放電させるとと
もに、回生制動ゲインＧを零に設定して回生制動による
バッテリ１の充電を回避して、バッテリ電圧を確実に減
少させるようにしているのである。

【００２０】本発明の一実施形態としてのハイブリッド
電気自動車の制御装置は上述のように構成されているの
で以下のように発電制御及び回生制動制御が行なわれ
る。つまり、ブレーキペダルが踏み込まれる等してモー
タ３による回生制動が行なわれた際に、バッテリ電圧セ
ンサ１ａの検出結果に基づきバッテリ電圧Ｖが第１の所
定値（バッテリ定格電圧）Ｖ₁を越えていると判定され
た場合には、バッテリ１が劣化する虞があるとして、発
電機６による発電の抑制又は発電機６をモータとして作
動させエンジン５の回転抵抗を利用してバッテリ１を放
電させる。そして、バッテリ電圧Ｖが第３の所定電圧Ｖ
₃になってバッテリ１からの放電が最大値に設定され、
発電機６によりこれ以上の放電が行なうことができなく
なると、モータ３の回生制動ゲインＧを減少させて回生
制動によるバッテリ１の充電が抑制される。

【００２１】したがって、バッテリ電圧センサ１ａによ
りバッテリ電圧Ｖを検出し、この検出結果に基づき、バ
ッテリ電圧Ｖの上昇に応じてバッテリ１の充電が抑制さ
れ或いはバッテリ１を放電させることができる。これに
より、バッテリ１の充電による劣化の主要因であるバッ
テリ電圧を直接監視してバッテリ１の劣化を極めて精度
良く抑制できるという利点がある。

【００２２】さらに、バッテリ電圧Ｖが許容限界値Ｖ₄
以上になると回生制動ゲインＧが零に設定されるので、
バッテリ１の劣化を確実に防止できるという利点もあ
る。また、回生制動ゲインＧの減少を極力回避している
ので、ブレーキフィーリングの急変を抑制できるという
利点もある。なお、本発明のハイブリッド電気自動車の
制御装置は、上述の実施形態に限定されず、発明の趣旨
を逸脱しない範囲で種々の変形を行なうことができる。

【００２３】例えば、図３に示すように、バッテリ電圧
Ｖが第２の所定電圧Ｖ₂を含む微小範囲ΔＶにある場
合、即ち、バッテリ電圧Ｖが、発電機６によりバッテリ
１を充電するか又放電させるかの切替点Ｖ₂に対して近
傍にある場合には、エンジン回転速度を一定制御するよ
うにしても良い。つまり、発電機６によりバッテリ１を
充電する場合（即ちエンジン５により発電機６を駆動す
る場合）、及び発電機６によりエンジン５の回転抵抗を
利用してバッテリ１を放電させる場合（即ち発電機６に
よりエンジン５を駆動する場合）の切替点である第２の
所定電圧のＶ₂近傍では、バッテリ１の発電量／放電量
が小さくエンジン回転速度が低速になるため、エンジン
回転が不安定となって振動が発生したり、ハンチングが
生じてエンジンが頻繁に停止したりする虞がある。この
ため、バッテリ電圧Ｖがかかる微小範囲ΔＶにある場合
には、エンジン回転速度を所定速度（例えばアイドル回
転速度）に保持するようにしているのである。これによ
り、上述したようにエンジン回転が不安定となったりエ
ンジン５が頻繁に停止したりすることを確実に防止でき
るという利点がある。

【００２４】具体的には、このような微小範囲ΔＶにお
けるエンジン回転速度の一定制御は、図３において、実
線で示すようにして行なわれる。つまり、バッテリ電圧
Ｖが所定電圧Ｖ₂以下では、エンジン５に所定量の燃料
を供給してエンジン回転速度を一定制御しつつ発電機６
を駆動して発電を行なう。また、バッテリ電圧Ｖが所定
電圧Ｖ₂よりも大きくなると、エンジン５への燃料噴射
を中止するとともに発電機６に電力を供給してエンジン
回転速度を一定制御しつつバッテリ１を放電させる。そ
して、バッテリ電圧Ｖが増加して微小範囲ΔＶを外れる
とエンジン回転速度の一定制御を終了する。

【００２５】また、上述の実施形態では、本発明のハイ
ブリッド電気自動車の制御装置を、シリーズ式ハイブリ
ッド電気自動車に適用した例を説明したが、パラレル式
ハイブリッド電気自動車に適用することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載のハ
イブリッド電気自動車の制御装置によれば、バッテリ電
圧検出手段の検出情報に基づき、バッテリの電圧が第１
の所定電圧と第１の所定電圧よりも高い第２の所定電圧
との間にある場合には、発電機の発電力を低減してバッ
テリに対する充電量を低減させ、バッテリの電圧が第２
の所定電圧以上である場合には、バッテリの電力を放電
させるので、バッテリの充電による劣化の主要因である
バッテリ電圧を直接監視して、バッテリの電圧の過大、
ひいてはバッテリの劣化を確実に抑制できるという利点
がある。

【００２７】請求項２記載のハイブリッド電気自動車の
制御装置によれば、バッテリの電圧が、第２の所定電圧
を含む所定の微小範囲にある際には、エンジンの回転速
度が所定回転速度に保持される。すなわち、バッテリの
電圧が、第２の所定電圧（＝バッテリの充電／放電の切
替点）を含む所定の微小範囲にある際には、バッテリの
電圧に応じてエンジン回転速度を制御すると、エンジン
により発電機を駆動してバッテリの充電を行なう場合又
はバッテリから発電機に電力を供給してエンジンを駆動
する場合の何れであってもエンジン回転速度が低下し
て、エンジン回転が不安定となってしまったりエンジン
が頻繁に停止したりする虞があるが、エンジンの回転速
度が所定回転速度に保持されるのでこれを防止できると
いう利点がある。

【００２８】請求項３記載の本発明のハイブリッド電気
自動車の制御装置によれば、回生制動制御手段が、バッ
テリ電圧検出手段の検出情報に基づき、バッテリの電圧
が、第２の所定電圧よりも高い第３の所定電圧を超える
場合には、電動機の回生制動ゲインを減少させるので、
電動機の回生制動による発電が抑制され、バッテリの電
圧が過大となってしまうことが防止される。したがっ
て、一層効果的にバッテリの劣化を抑制できるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての制御装置及び制御
装置が装備されるハイブリッド電気自動車の構成を示す
模式図である。

【図２】本発明の一実施形態としてのハイブリッド電気
自動車の制御装置にかかる発電機による発電力の設定及
び回生制動ゲインＧの設定を示す模式図である

【図３】本発明の一実施形態としてのハイブリッド電気
自動車の制御装置にかかる発電力の設定の変形例を示す
模式図である

【符号の説明】

１バッテリ１ａバッテリ電圧センサ（バッテリ電圧検出手段）３モータ（電動機）４駆動輪（走行用車輪）５エンジン６発電機７ａ発電力制御手段７ｂ回生制動制御手段Ｖ₁第１の所定電圧Ｖ₂第２の所定電圧Ｖ₃第３の所定電圧 ΔＶ微小範囲

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G084 BA03 DA19 EA04 EA11 FA03 FA06 3G093 AA07 BA17 BA19 DA01 DB15 DB19 EB09 FA11 5H115 PA15 PI16 PI22 PI29 PO17 PU01 PU26 QE10 QI04 RE02 SE02 SE04 SE05 SE06 SJ13 TI05 TO23 TR19 TU05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行用車輪を駆動する電動機と、該電動
機に電力を供給するバッテリと、該バッテリを充電する
発電機と、該発電機を駆動するエンジンとをそなえたハ
イブリッド電気自動車の制御装置において、該バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、該バッテリ電圧検出手段の検出情報に基づき該バッテリ
に対する該発電機の発電力を制御する発電力制御手段と
をそなえて構成され、該発電力制御手段が、該バッテリの電圧が第１の所定電
圧と該第１の所定電圧よりも高い第２の所定電圧との間
にある場合には、該発電力を低減させ、該バッテリの電
圧が該第２の所定電圧以上である場合には、該バッテリ
の電力を放電させることを特徴とする、ハイブリッド電
気自動車の制御装置。
【請求項２】該バッテリの電圧が該第２の所定電圧を
含む所定の微小範囲にある場合には、該エンジンの回転
速度を所定回転速度に保持することを特徴とする、請求
項１記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項３】該バッテリ電圧検出手段の検出情報に基
づき、該バッテリの電圧が、該第２の所定電圧よりも高
い第３の所定電圧を超える場合には、該電動機の回生制
動ゲインを減少させる回生制動制御手段をそなえている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のハイブリッド
電気自動車の制御装置。