JP2003023703A

JP2003023703A - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP2003023703A
Application number: JP2001204467A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okada; 弘岡田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2003-01-24
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: JP4581302B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＶ走行要求の情報に基づいて、要求されたＥ
Ｖ走行を可能とするだけ過不足なくバッテリ充電を行
い、確実にＥＶ走行を可能とする。【解決手段】エンジン１で発電機２を駆動しながらモー
タ３を駆動して走行するハイブリッド走行モード及びエ
ンジン１を駆動することなくバッテリ６からの電力のみ
でモータ３を駆動して走行するＥＶ走行モードを設定し
た手段と、これら走行モードを切り換えるモード切換手
段と、ＥＶ走行モードによる走行領域を指定する入力手
段と、この入力されたＥＶ走行領域をＥＶ走行するのに
必要な充電量となるまでバッテリ６を充電する充電制御
手段と、バッテリ６が必要量まで充電されたときにＥＶ
走行への切換を許可する手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はハイブリッド車両
であって、走行領域によってエンジンを駆動することな
く電気自動車走行を行うための制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッド車両は、エンジン、発電
機、モータを備え、エンジンにより駆動される発電機で
発電した電力をモータに供給して車両を駆動し、余剰の
電力さらには減速時に回生した電力をバッテリに蓄え、
この電力を運転条件によってバッテリからモータに供給
したりする。

【０００３】このハイブリッド車両において、排気や騒
音低減から、車両の走行する領域によって、エンジンの
作動を完全に停止させ、バッテリのみでモータを駆動
し、電気自動車として走行（ＥＶ走行）するものが、例
えば特開平７−７５２１０号公報や特開２０００−１３
４７１９号公報によって提案されている。

【０００４】前者ではナビゲーションシステムを利用
し、目的の地域を走行するときは、エンジンの作動を自
動的に停止し、ＥＶ走行するようになっていて、また後
者では同じくナビゲーションシステムを利用して渋滞を
予知し、事前にバッテリを充電しておき、渋滞最後尾な
どに着いたときにＥＶ走行に切換えるようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなＥＶ走行を
行う場合、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が規定値まで
低下すると、バッテリによるモータ走行が不可能となる
ため、エンジンの作動を再開させていた。一般にはバッ
テリを充放電するときの条件はバッテリの特性等に基づ
いて設定されていて、このため予定する運転領域の全て
についてＥＶ走行できるとは限らない。

【０００６】なお、後者ではＥＶ走行時にバッテリ充電
値を通常よりも所定値だけ高めたりしているが、これで
も全てＥＶ走行するというわけにはいかず、このためＳ
ＯＣが下限値になったら通常の制御に戻すようになって
いる。また、この場合は、ＥＶ走行が短時間であるとき
は必要以上に過大なバッテリ充電が行われることにな
る。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するために
提案されたもので、ＥＶ走行要求の情報に基づいて、要
求されたＥＶ走行を可能とするだけ過不足なくバッテリ
充電を行い、確実にＥＶ走行を可能とすることを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
で駆動される発電機と、この発電電力を蓄えるバッテリ
からの供給電力により駆動されるモータとを備え、モー
タの出力が車両の駆動力の少なくとも一部となるハイブ
リッド車両において、エンジンで発電機を駆動しながら
モータを駆動して走行するハイブリッド走行モード及び
エンジンを駆動することなくバッテリからの電力のみで
モータを駆動して走行するＥＶ走行モードを設定した手
段と、これら走行モードを切り換えるモード切換手段
と、ＥＶ走行モードによる走行領域を指定する入力手段
と、この入力されたＥＶ走行領域をＥＶ走行するのに必
要な充電量となるまでバッテリを充電する充電制御手段
と、バッテリが必要量まで充電されたときにＥＶ走行モ
ードへの切換を許可する手段とを備えることを特徴とす
る。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、ＥＶ
走行の開始を指示する手段を備え、前記ＥＶ走行が許可
された状態でＥＶ走行の開始が指示されたときにＥＶ走
行モードに移行させる。

【００１０】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記入力手段はＥＶ走行の走行距離が指定され
る。

【００１１】第４の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記入力手段は、ナビゲーションシステムにより
ＥＶ走行の開始位置と終了位置が指定される。

【００１２】第５の発明は、第２または第４の発明にお
いて、前記開始指示手段は、ナビゲーションシステムに
よりＥＶ走行の開始位置を判断したときにＥＶ走行モー
ドに移行させる。

【００１３】第６の発明は、第１から第６の発明におい
て、バッテリが要求充電量に達したら運転者に報知する
表示手段を備える。

【００１４】

【発明の効果】第１、第２の発明では、ＥＶ走行領域を
指示すると、その走行領域をＥＶ走行するときに必要十
分な量だけのバッテリの充電が行われるので、ＥＶ走行
中にバッテリ電力が不足することがなく、また必要以上
にバッテリ充電が行われることもなく、バッテリを大型
にすることなく、確実なＥＶ走行を行うことができる。

【００１５】第３の発明では、ＥＶ走行領域を距離だけ
で入力でき、手動操作であってもＥＶ走行の操作が簡単
に行える。

【００１６】第４の発明では、ナビゲーションシステム
によりＥＶ走行の開始位置と終了位置を自動的に指定で
きるので、運転者の操作負担をそれだけ軽減できる。

【００１７】第５の発明では、ナビゲーションシステム
によりＥＶ走行を自動的に開始することができ、操作性
が良好となる。

【００１８】第６の発明では、ＥＶ走行に必要なバッテ
リ充電状態が運転者に報知されるので、ＥＶ走行領域に
到達してもバッテリの充電が不十分のときなど、ＥＶ走
行への移行ができないことを認識できるので、運転者に
不信感や不安感をもたらすことがない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２０】図１において、図中１はエンジンで、エン
ジン１により発電機２が駆動され、発電機２が発電した
電力はモータ（電動機）３に供給されると共に、余剰分
はバッテリ６に蓄えられ、モータ３の出力回転はファイ
ナルギヤ４を介して駆動輪５に伝達され、車両が駆動さ
れる。なお、モータ３は発電機２による発電出力が不足
するときはバッテリ６からの電力供給も受け、必要とす
る駆動力を発生する。

【００２１】エンジン１のトルクは統合コントローラ９
から出力されるエンジントルク指令値に基づきエンジン
コントローラ７が、エンジン出力を調整するスロットル
開度を増減してエンジントルクを制御する。

【００２２】また、エンジン１及び発電機２の回転速度
は、統合コントローラ９から出力される回転速度指令値
に基づいて発電機コントローラ８が、発電機２の回転速
度制御を行うことにより制御される。なお、回転速度制
御は回転速度指令値と実回転速度の偏差に応じたトルク
指令値を決定し、トルクがその指令値とおりとなるよう
に発電機２でベクトル制御を行い、このとき発電機２は
エンジントルクを吸収し、発電を行う。

【００２３】バッテリコントローラ１０は、バッテリ６
の電圧、電流、温度の各検出値に基づいて、バッテリ充
電状態（ＳＯＣ）と入力可能なパワーを演算し、それら
とバッテリ温度とを統合コントローラ９に出力する。

【００２４】また、モータコントローラ１１が統合コン
トローラ９からのモータトルク指令値に基づいてモータ
３のトルクを制御する。

【００２５】そして、統合コントローラ９にはアクセル
ペダルの開度を検出するアクセル開度センサ１２と、車
速を検出する車速センサ１３からの信号が入力し、これ
らに基づいて上記した各コントローラに制御指令値を出
力し、運転者の要求に応じてエンジン１、発電機２、モ
ータ３を制御する。

【００２６】また、ＥＶ走行するときには、ＥＶ走行入
力装置１４からの信号により、予めバッテリ６をＥＶ走
行に必要なだけ充電しておき、予定されるＥＶ走行領域
について、この間はエンジン１を作動させることなく、
モータ３を駆動する。

【００２７】ここで、図２により統合コントローラ９が
行う制御内容をフローチャートにしたがって説明する。

【００２８】まず、ステップＳ１ではＥＶ走行したい距
離とその間の平均車速が入力されると、ステップＳ２で
バッテリの充電状態の目標値、つまり目標ＳＯＣが自動
的に計算される。この目標値ＳＯＣは、入力されたＥＶ
走行距離と指定車速で走行するのに必要な充電量として
演算され、図３（あるいは図５）にも示すように、目標
値ＳＯＣは走行距離が大きいときほど高い値になるよう
に設定される。

【００２９】ステップＳ３では現在のバッテリ充電状態
ＳＯＣが目標とするＳＯＣよりも高いか、さらにはバッ
テリは暖機が終了しているか、モータの温度は許容温度
以下かの全てが判断され、これらが一つでも否であれ
ば、ステップＳ７以降に進む。ここでは、まずステップ
Ｓ７でＥＶ走行の開始スイッチがＯＮであるかの確認が
行われる。このＥＶ走行開始スイッチは運転者がＥＶ走
行を開始する地点にきたときに操作し、ＯＮとするもの
である。

【００３０】もし、開始スイッチＯＮであれば、ステッ
プＳ８で走行不可（ＮＧ）ランプを点灯し、運転者には
現在の段階ではＥＶ走行ができない旨を報知し、ハイブ
リッド走行を行いながら、ステップＳ９でバッテリの充
電、バッテリの暖機、さらにはモータの冷却を実施す
る。

【００３１】また、ステップＳ７で開始スイッチＯＦＦ
のときは、走行不可（ＮＧ）ランプはそのままにして
（点灯することなく）、ステップＳ９の動作を行い、そ
れからステップＳ３に戻る。

【００３２】このようにして、バッテリ充電状態が目標
値ＳＯＣよりも大きくなり、かつバッテリの暖機が終了
し、モータ温度も許容温度に入ったならば、ステップＳ
４に進んでＥＶ走行可（ＯＫ）ランプを点灯する。な
お、このＥＶ走行の許可は、前記ＮＧランプからＯＫラ
ンプへの切換として認識される。

【００３３】次いで、ステップＳ５でＥＶ走行開始スイ
ッチＯＮであるかどうか判断し、ＯＮであることが確認
されたら、ステップＳ６で走行モードをエンジンを駆動
して発電しつつモータで走行するハイブリッド走行モー
ドから、エンジンを一切駆動することなく、バッテリの
みで走行するＥＶ走行モードに切り換えてＥＶ走行を行
う。

【００３４】なお、ＥＶ走行開始スイッチがＯＮでなけ
れば、ステップＳ３に戻り、バッテリ充電状態を目標Ｓ
ＯＣに保ちつつ、ＥＶ走行を待機する。

【００３５】ＥＶ走行中はエンジン１の作動を停止し、
バッテリ６からの電力の供給だけに依存してモータが駆
動され、電気自動車としてＥＶ走行する。なお、このＥ
Ｖ走行は例えば、ＥＶ走行開始スイッチがＯＮからＯＦ
Ｆに切り換ったことを検知したら終了する。

【００３６】このようにして、本発明ではＥＶ走行する
ときには、予めそのＥＶ走行の予定車速と、走行距離と
に基づいて、必要とするＳＯＣ（充電量）までバッテリ
６を充電しておき、所定の充電状態に達したのちに、Ｅ
Ｖ走行領域にきたらＥＶ走行を行う。

【００３７】このため、図３に示すように、例えば１０
Ｋｍの距離を走行するのに必要十分な充電が行われ、こ
の間はバッテリ６からの電力供給のみでＥＶ走行するこ
とができる。なお、図３では１０ＫｍのＥＶ走行を行う
前にも、ＥＶ走行を行っており、このためバッテリ充電
量が常用下限値まで低下していることを示している。

【００３８】したがって、ＥＶ走行している間にバッテ
リ充電量が足りなくなり、エンジン駆動による走行に切
換えられることもなく、またＥＶ走行が短いときなど、
不必要に過剰な充電が行われることもない。これらのこ
とから、とくに大型なバッテリを備えなくても、たとえ
ば市街地や夜間の住宅地を所定の距離だけ走行するとき
など、排気のきれいな静粛なＥＶ走行が適正に行える。

【００３９】なお、バッテリ６の充電量は走行距離を与
えるだけでも設定することは可能である。これは、通常
の走行時には法定車速が決められているため、この法定
車速で走行することを予定すれば、走行距離のみでも、
この間に消費される電力量をほぼ正確に求めることがで
きるからである。

【００４０】次に図４の実施形態を説明する。

【００４１】これは、ナビゲーションシステムを利用し
て予めＥＶ走行予定区間を指定することにより、必要な
だけ自動的にバッテリの充電を行えるようにしたもので
ある。

【００４２】まず、ステップＳ１ａでＥＶ走行したい区
間についてナビゲーションシステムを利用して開始位置
と終了位置の範囲を指定する。これに基づいて、必要な
バッテリ充電量がステップＳ２ａで計算される。

【００４３】このようにしてバッテリ充電量が設定され
たならば、あとは図２と同じようにしてバッテリの自動
充電が行われ、ＥＶ走行区間にきたならば、自動的にＥ
Ｖ走行に切換られるのである。詳しくは、図２のステッ
プＳ３以下と同じため、重複説明は省略する。

【００４４】なお、この場合、ステップＳ５、Ｓ７にて
確認するＥＶ走行開始スイッチのＯＮ−ＯＦＦについて
は、ナビゲーションシステムによって指定された区間に
到達としたと判断したときに自動的に点灯するようにし
ておくことで、運転者がいちいち操作する必要をなくせ
る。

【００４５】このようにナビゲーションシステムを利用
してＥＶ走行する区間を設定するので、運転者がいちい
ち走行距離、車速を求めて設定する手間がかからず、操
作性が著しく良好となる。

【００４６】図５はこの制御時の動作を示すもので、予
め２０Ｋｍの範囲と、それよりも先の１０Ｋｍの範囲を
ナビゲーションシステムにより指定し、走行するときの
バッテリ充電量の変化を表している。当然のことではあ
るが、２０Ｋｍを走行するときの方が、バッテリ６に対
する充電量は大きくなる。

【００４７】ナビゲーションシステムでＥＶ走行範囲を
指定する場合には、このように複数の領域を指定し、最
初のＥＶ走行が終了すると、自動的に次のＥＶ走行に備
えてのバッテリ充電を行えるので、その都度運転者がＥ
Ｖ走行を設定するものに比較して、簡単かつ確実にバッ
テリ充電を実行できる。

【００４８】また、ナビゲーションシステムを利用して
自動ＥＶ走行するときは、例えば走行区間中に下り坂が
あるときなど、エネルギ回生運転に自動的に切換えるこ
とにより、騒音や排気を悪化させずに燃費の向上が図れ
る。

【００４９】この実施の態様において、ハイブリッド車
両の構成については、上記の構成に限定されるものでは
なく、エンジンで発電機のみを駆動する、いわゆるシリ
ーズ型のハイブリッド車両、またエンジンとモータの出
力を駆動力として併用するパラレル型のハイブリッド車
両など、種々のハイブリッド駆動システムについて本発
明を適用することが可能である。

【００５０】ここで、図６によりパラレルハイブリッド
駆動システムに本発明を適用した場合を説明する。

【００５１】図中、１はエンジン、２は発電機、３はモ
ータであり、発電機２はエンジン１により駆動され、モ
ータ３はエンジン１とクラッチ２１を介して選択的に接
続される。したがって、車両はモータ３の駆動力により
駆動されると共に、クラッチ２１を接続したときにはエ
ンジン１の出力も駆動力として付加される。

【００５２】モータ３の回転は無段変速機２２を介して
変速され、ファイナルギヤ４を介して駆動輪５に伝達さ
れる。

【００５３】クラッチ２１の断接はクラッチコントロー
ラ２５により、また無段変速機２２の変速比は変速コン
トローラ２６により、それぞれ統合コントローラ９から
の指令に基づいて制御される。なお、外部充電器２７に
対しても必要に応じて統合コントローラ９からの充電要
求が出力され、外部からバッテリ６に充電することもで
きる。

【００５４】ＥＶ走行による走行領域を指定するために
ナビゲーションシステム３０からの信号が統合コントロ
ーラ９に入力する。なお、ナビゲーションシステム３０
によって現在位置、ＥＶ走行する区間、走行距離、走行
予定車速などが統合コントローラ９に入力される。

【００５５】このようなパラレルハイブリッド駆動シス
テムでは、クラッチ２１を接続してエンジン１により車
両を駆動したり、エンジン１と共にモータ３の駆動力を
加えて車両を駆動したり、あるいはクラッチ２１を切断
してモータ３のみの駆動力により車両を走行したりする
ことができる。

【００５６】そして前記したように、ナビゲーションシ
ステム３０により指定した区間を、エンジン１を作動さ
せずにモータ３のみでＥＶ走行するときは、予めこのＥ
Ｖ走行に必要なだけバッテリ６を充電しておき、ＥＶ走
行モードへの切換が行われるのである。

【００５７】なお、図中、基本的に図１と同じ部分につ
いては同一符号を付し、その説明は省略する。

【００５８】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の概略構成図である。

【図２】同じくその制御内容を示すフローチャートであ
る。

【図３】バッテリの充電量と走行距離との関係を示す説
明図である。

【図４】他の実施形態の制御内容を示すフローチャート
である。

【図５】バッテリの充電量と走行距離との関係を示す説
明図である。

【図６】他の実施形態を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１エンジン２発電機３モータ６バッテリ９統合コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5G003 AA07 BA01 CA06 DA13 FA06 GC05 5H115 PA11 PG04 PI16 PI22 PO02 PU01 PU26 SE02 SE05 SE06 SF30 TI01 TI02 TO14 TU16 TU17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンで駆動される発電機と、この発電
電力を蓄えるバッテリからの供給電力により駆動される
モータとを備え、モータの出力が車両の駆動力の少なく
とも一部となるハイブリッド車両において、エンジンで発電機を駆動しながらモータを駆動して走行
するハイブリッド走行モード及びエンジンを駆動するこ
となくバッテリからの電力のみでモータを駆動して走行
するＥＶ走行モードを設定した手段と、これら走行モードを切り換えるモード切換手段と、ＥＶ走行モードによる走行領域を指定する入力手段と、この入力されたＥＶ走行領域をＥＶ走行するのに必要な
充電量となるまでバッテリを充電する充電制御手段と、バッテリが必要量まで充電されたときにＥＶ走行モード
への切換を許可する手段とを備えることを特徴とするハ
イブリッド車両の制御装置。
【請求項２】ＥＶ走行の開始を指示する手段を備え、前記ＥＶ走行が許可された状態でＥＶ走行の開始が指示
されたときにＥＶ走行モードに移行させる請求項１に記
載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】前記入力手段はＥＶ走行の走行距離が指定
される請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制
御装置。
【請求項４】前記入力手段は、ナビゲーションシステム
によりＥＶ走行の開始位置と終了位置が指定される請求
項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項５】前記開始指示手段は、ナビゲーションシス
テムによりＥＶ走行の開始位置を判断したときにＥＶ走
行モードに移行させる請求項２または４に記載のハイブ
リッド車両の制御装置。
【請求項６】前記許可手段は、バッテリが要求充電量に
達したら運転者に報知する表示手段を備える請求項１〜
５のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装
置。