JP2003092804A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の制御装置

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JP2003092804A JP2001283805A JP2001283805A JP2003092804A JP 2003092804 A JP2003092804 A JP 2003092804A JP 2001283805 A JP2001283805 A JP 2001283805A JP 2001283805 A JP2001283805 A JP 2001283805A JP 2003092804 A JP2003092804 A JP 2003092804A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転要求に応じたバッテリの充放電制御を行
って、バッテリの耐久性を確保しつつ運転性を十分に満
たすことができるようにする。 【解決手段】 短時間に大きな電力を供給又は回収する
必要がある要件のときは、バッテリのマージンを小さく
し、大電力を供給又は回収するように充放電電流を大き
く設定して要求を満たし、かつ、充放電継続時間は短く
設定してトータルの充放電量が過大となることを抑制す
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、エンジン（内燃機
関）と、電動機又は発電機として機能するモータジェネ
レータと、該モータジェネレータとの間で電力を充放電
するバッテリと、を含んで構成されるハイブリッド車両
に関し、特にバッテリ使用量の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のハイブリッド車両の制御装置とし
て、特開平１１−１６４４０２号に開示される装置があ
る。これは、バッテリ充電量を車両走行条件に応じて可
変に設定し、例えば、放電の可能性が高いときには、放
電に備えて高い充電状態に管理し、逆に充電の可能性が
高いときには、充電に備えて低い充電状態に管理するも
ので、バッテリ容量に対して充放電能力を実質的に高め
ようとしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の制御方式では、バッテリの充電状態を走行条
件に応じて管理しているだけで、バッテリ使用時におけ
る使用量の範囲は一定のマージンを持たせて固定的に設
定されていたため、例えば、短時間で大きな駆動力が要
求される条件で電動機を駆動する電力量を十分に確保で
きなかったり、電力回収時に十分な電力を回収すること
ができないようなことがあった。十分な電力量の供給と
回収を行うようにマージンを小さめに設定すると、必要
以上の電力量を消費したり、過剰な電力の回収が行われ
て、充電状態を適正に管理することができなくなる。
【０００４】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、車両走行条件に応じてバッテリの使
用を適切に制御することにより、バッテリの耐久性と運
転性とを両立することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、エンジンと、電動機又は発電機として機能す
るモータジェネレータと、該モータジェネレータとの間
で電力を充放電するバッテリと、を備えて構成されるハ
イブリッド車両において、車両の走行条件に応じて、前
記バッテリを使用して充放電するときの使用許可容量及
び使用許可時間を可変に設定することを特徴とする。
【０００６】請求項１に係る発明によると、車両の走行
条件に応じてモータジェネレータが要求する電力の供給
量または回収量の要求レベルに応じてバッテリの使用許
可容量（充放電電流）を設定し、かつ該使用許可容量に
応じた使用許可時間（充放電継続時間）を設定すること
により、モータジェネレータの要求を満たしつつバッテ
リの充電状態も良好に維持できる。
【０００７】また、請求項２に係る発明は、前記バッテ
リの使用許可容量が大きいほど使用許可時間を短くする
ことを特徴とする。バッテリの使用許可容量（充放電電
流）が大きいときはバッテリ充電状態が限界（高電圧側
の充電限界、低電圧側の放電限界）に近づく速度が大き
いので、使用許可時間を短くすることで、バッテリの過
充放電を防止して充電状態を良好に維持できる。
【０００８】また、バッテリの使用許可容量が小さいと
きはバッテリ充電状態が限界に近づく速度が小さいの
で、使用許可時間を長くすることで要求に応じた制御を
可能な限り長引かせることができる。また、請求項３に
係る発明は、前記バッテリの充電状態を推定し、該推定
した充電状態からバッテリの入出力可能電力を算出し、
該入出力可能電力の範囲内で前記バッテリの使用許可容
量及び使用許可時間を設定することを特徴とする。
【０００９】請求項３に係る発明によると、走行中にバ
ッテリの充電状態を推定しつつバッテリの入出力可能電
力を算出し、該入出力可能電力の範囲内で前記バッテリ
の使用許可容量及び使用許可時間を設定することによ
り、バッテリの充電状態を良好に維持しつつモータジェ
ネレータの要求を可能な限り満足させることができ走行
性が向上する。
【００１０】また、請求項４に係る発明は、バッテリの
充電状態を推定できないときは、前記バッテリの使用許
可容量を小さい値に固定することを特徴とする。請求項
４に係る発明によると、バッテリの開放端電圧を検出で
きないなど、充電状態の推定が不可能なときは、バッテ
リの使用許可容量を小さい値に固定することにより、バ
ッテリの良好な充電状態を確保することができる。
【００１１】また、請求項５に係る発明は、バッテリの
充電状態としてバッテリ開放端電圧のみを検出できると
きは、該バッテリ開放端電圧に基づいて前記バッテリの
使用許可容量を設定することを特徴とする。バッテリ使
用時の充放電電流を検出する電流センサは故障したが、
バッテリ開放端電圧は正常に検出できる場合は、該バッ
テリ開放端電圧によって充電状態が高目か低目か程度の
大まかな推定は行えるので、該バッテリ開放端電圧に基
づいて前記バッテリの使用許可容量を設定し、該使用許
可容量に応じて使用許可時間を設定することで、バッテ
リの充電状態を確保しつつ可能な限りモータジェネレー
タの要求を満たすことができる。
【００１２】また、請求項６に係る発明は、前記バッテ
リ開放端電圧が高圧側設定値より高いときは、バッテリ
の充電許可容量を小さい値に固定し、前記バッテリ開放
端電圧が低圧側所定値より低いときは、バッテリの放電
許可容量を小さい値に固定することを特徴とする。請求
項６に係る発明によると、バッテリ開放端電圧が高圧側
設定値より高いときは、バッテリの充電量に余裕が無い
ときであるのでバッテリの充電許可容量を小さい値に固
定し、バッテリ開放端電圧が低圧側所定値より低いとき
は、バッテリの放電量に余裕が無いときであるのでバッ
テリの放電許可容量を小さい値に固定することでバッテ
リの充電状態を良好に維持できる。そして、これ以外の
ときは、正常時と同様に使用許可容量と使用許可時間を
設定することにより、バッテリ充電状態を良好に維持し
つつモータジェネレータの要求を満たすことができる。
【００１３】また、請求項７に係る発明は、少なくとも
前記モータジェネレータの駆動力を使用して全輪駆動が
可能である車両であることを特徴とする。請求項７に係
る発明によると、本発明の適用により、モータジェネレ
ータの駆動力を使用した全輪駆動時に生じるモータジェ
ネレータの要求を十分に満たすことができる。
【００１４】また、請求項８に係る発明は、モータジェ
ネレータによるエンジン始動時、エンジンとモータジェ
ネレータとで前後輪の駆動力を分配した全輪駆動中にエ
ンジン駆動輪にスリップを生じたとき、シフトダウン変
速時にモータジェネレータにより入力側回転速度を増速
して出力側回転速度と同期させて変速するとき、上り坂
発進時に車両の後ずさりを検出したときは、前記バッテ
リの使用許可容量を最大レベル、使用許可時間を最小に
設定し、前記スリップ非発生時の全輪駆動中は、同じく
使用許可容量を中レベル、使用許可時間を中程度に設定
し、上記以外のモータジェネレータ駆動時は、同じく使
用許可容量を最小レベル、使用許可時間を最大に設定す
ることを特徴とする。
【００１５】請求項８に係る発明によると、上記各条件
により要求される電力供給量に見合ったバッテリの使用
許可容量（放電電流）と使用許可時間（放電継続時間）
とを設定して、各要求を良好に満たすことができる。ま
た、請求項９に係る発明は、エンジン始動時の余剰トル
クを吸収するとき、エンジン駆動輪のスリップ発生時に
モータジェネレータを発電機として機能させてトラクシ
ョン制御を行うとき、シフトアップ変速時にモータジェ
ネレータを発電機として機能させて入力側回転速度を減
速して出力側回転速度と同期させて変速するとき、下り
坂発進時に車両の前滑りを検出したときは、前記バッテ
リの使用許可容量を最大レベル、使用許可時間を最小レ
ベルに設定し、エンジンブレーキ時にモータジェネレー
タを発電機として機能させて減速機能をアシストすると
きは、前記バッテリの使用許可容量を最小レベル、使用
許可時間を最大レベルに設定することを特徴とする。
【００１６】請求項９に係る発明によると、上記各条件
により要求される電力回収量に見合ったバッテリの使用
許可容量（充電電流）と使用許可時間（充電継続時間）
とを設定して、各要求を良好に満たすことができる。ま
た、請求項１０に係る発明は、走行中に運転状態とその
ときのバッテリ状態を、車室でモニター表示することを
特徴とする。
【００１７】請求項１０に係る発明によると、乗車員
が、走行時の逐次の制御状態を表示で確認することがで
き、ドライブ気分を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、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は、本発明の一実
施形態に係るハイブリッド式車両制御装置を備える車両
の駆動伝達系構成の概略を示している。なお、進行方向
は、図の左向きであり、向かって左側に前輪が、その逆
の右側に後輪が位置している。
【００１９】本車両では、エンジン１の出力側に、電動
機又は発電機として機能する第１のモータジェネレータ
（以下第１ＭＧという）２を直結し、さらに、エンジン
１及び第１ＭＧ２に対して、トルクコンバータ３及び変
速機４を接続している。そして、変速機４の出力側に接
続された動力伝達軸（プロペラシャフト）５により、後
輪側差動装置６を介してエンジン駆動輪（ここでは、後
輪７，７）の車輪駆動軸８，８が駆動されるようにして
いる。
【００２０】ここで、第１ＭＧ２は、エンジン１のアシ
スト装置として機能し、エンジン１の始動時又は車両の
発進時には、エンジン１のクランキングを行う始動手段
として用いられる。また、減速運転時には、第１ＭＧ２
を発電機として機能させ、制動エネルギーを回生して発
電を行い、バッテリ１４の充電のために使用することが
可能である。
【００２１】一方、非エンジン駆動輪である前輪９，９
に対しては、電動機又は発電機として機能する第２のモ
ータジェネレータ（以下第２ＭＧという）第２ＭＧ１０
が設けられており、その出力側に接続された動力伝達軸
（比較的小型のプロペラシャフト）１１及び前輪側差動
装置１２を介して、第２ＭＧ１０により発生された駆動
トルクが前輪（「モータ駆動輪」ともいう。）の車輪駆
動軸１３，１３に伝達され、もって前輪側からも駆動力
が得られるようにしている。
【００２２】第２ＭＧ１０は、その電力源を構成するバ
ッテリ１４に対してインバータ１５ｂを介して接続され
ており、第２ＭＧ１０から駆動トルクが得られている状
態では、バッテリ１４の放電電力がインバータ１５によ
って三相交流電力に変換され、第２ＭＧ１０に供給され
る。第１ＭＧ２は、バッテリ１４に対してインバータ１
５ａを介して接続されており、第１ＭＧ２から駆動トル
クが得られている状態では、バッテリ１４の放電電力が
インバータ１５ａによって三相交流電力に変換され、第
１ＭＧ２に供給される。
【００２３】ここで、後輪駆動軸８，８と前輪駆動軸１
３，１３との間には物理的な結合がなく、すなわち、前
後の駆動軸に対してそれぞれ無関係に駆動トルクを伝達
することが可能であり、後輪駆動軸８，８へは、エンジ
ン１及び第１ＭＧ２により、また、前輪駆動軸１３，１
３へは、第２ＭＧ１０により、それぞれ駆動トルクが伝
達される。
【００２４】そして、通常走行モードでは、後輪７，７
のみを駆動輪としてＦＲ方式により車両の駆動力を発生
するが、ドライバーの選択などに基づいて４輪駆動走行
モードに入ると、前輪９，９に対して第２ＭＧ１０の駆
動トルクが伝達されることにより前後両方を駆動輪と
し、４ＷＤ方式を成立させることが可能である。次に、
制御系について大まかに説明すると、エンジン１、第１
ＭＧ２及び第２ＭＧ１０の統合コントローラとしてのハ
イブリッドコントロールモジュール（以下「ＨＣＭ」と
いう。）２１には、アクセル開度センサ４１からアクセ
ル開度ＡＰＯが、車速センサ４２から車速Ｖが、前後の
各車輪９，９，７，７に対してそれぞれ取り付けられた
車輪速センサ４３〜４６から前右輪回転数Ｎｆｒ、前左
輪回転数Ｎｆｌ、後右輪回転数Ｎｒｒ及び後左輪回転数
Ｎｒｌが、また、第２ＭＧ１０の回転速度センサ４７か
らモータ回転速度ＮＭが入力される。さらに、車室内に
設けられた４ＷＤ切換スイッチ５１から、走行モード切
換信号が入力される。
【００２５】ＨＣＭ２１は、これらの情報を含む各種運
転条件に基づいて、エンジンコントロールモジュール
（以下「ＥＣＭ」という。）３１、第１ＭＧ２及び第２
ＭＧ１０の各制御装置（モータコントローラ、以下「Ｍ
／Ｃ」という。）３２及び３３に対して、通信ライン６
１を介して制御指令を発生する。特に、本発明では、Ｈ
ＣＭ２１は、前記各種運転条件毎にバッテリ１４の使用
許可容量（充放電電流）及び使用許可時間（充放電継続
時間）を設定して充放電制御を行う。詳細には、バッテ
リ１４の電圧及び電流を電圧センサ及び電流センサによ
って常時監視しつつバッテリ１４の充電状態（ＳＯＣ）
を算出し、該ＳＯＣによって決まる入出力可能電力に対
し、運転条件に応じた要求度に見合ったマージンを設定
し、該入出力可能電力とマージンとから使用許可容量
（充放電電流）及び使用許可時間（充放電継続時間）を
設定する。
【００２６】例えば、一時的に大きな駆動電力が要求さ
れる場合は、出力（放電）側のマージンを小さくして使
用許可容量（放電電流）を大きくし、一方、使用許可容
量を大きくすると短時間で大きく放電されるので、使用
許可時間（放電継続時間）は短く設定する。また、車両
制動力の要求度が大きいときは、モータジェネレータの
発電電力を大きくして制動力を増大することができ、こ
の場合は、入力（充電）側のマージンを小さくして使用
許可容量（充電電流）を大きくする一方、過充電を防止
するため使用許可時間（充電継続時間）は短く設定す
る。時間あたりの充放電の要求度が小さくなるほど、マ
ージンを大きくして使用許可容量を小さくしつつ使用許
可時間は大きくしてできるだけ長く充放電制御を実行で
きるようにする。
【００２７】さらに、前記バッテリ１４の電圧を検出で
きず、充電状態（ＳＯＣ）算出が不可能なときは、マー
ジンを最大に固定し、電流検出は行えないが電圧検出は
行えるときは、該電圧に基づいて概略の充電状態（ＳＯ
Ｃ）を算出しつつマージンを大きめに設定して、バッテ
リ保護を重視したフェールセーフを行う。なお、前記バ
ッテリ１４は走行用の第１ＭＧ２、第２ＭＧ１０の電力
を確保するため、１００Ｖを超える高電圧電力を供給で
きる強電バッテリが用いられる。
【００２８】各運転状態とその時点の前記ＨＣＭ２１で
制御されるバッテリ状態が運転席に設けたれたモニター
５２に表示される。以下に、上記本発明にかかるバッテ
リの充放電制御を、図２〜図５に示したフローチャート
に従い、図６に示すバッテリの運転条件毎の入出力マー
ジンと使用許可時間のテーブルを参照しつつ説明する。
【００２９】ステップ１では、アイドル時にエンジンを
停止するアイドルストップ中かを判定する。アイドルス
トップ中と判定されたときは、ステップ２へ進み、モー
タ駆動によるクリープ発進の要求があるかを判定する。
クリープ発進の要求があると判定された場合は、ステッ
プ３へ進んでバッテリの充電状態ＳＯＣ（ステートオブ
チャージ）と要求駆動力からエンジン始動要求の判定を
行う。具体的には、ＳＯＣが十分大きく、かつ、アクセ
ル踏み込み量又は踏み込み速度が大きいなど運転者が速
やかな発進を要求している場合は、エンジン始動要求が
あると判定してクリープ発進からエンジン始動による発
進に切り換える。
【００３０】そして、ステップ４でエンジン始動要求が
あるかを判別し、エンジン始動要求があると判定された
場合はステップ５へ進む。ステップ５ではエンジン始動
制御を開始する。この場合、第１ＭＧ２をスタータとし
てエンジンを始動するため、大きな駆動電力を必要とす
る。したがって、バッテリ１４の出力マージン（放電限
界からの余裕代）を最小として、使用許可容量（放電電
流）を最大レベルＡとする一方、使用許可時間（放電継
続時間）は、放電電流の増大に応じて最小（例えば１
秒）として消費電力量の増大を抑制する。
【００３１】ステップ６では、エンジン始動後に吹け上
がりによる余剰トルクがあるかを判定する。余剰トルク
がある場合は、ステップ７へ進んで該余剰トルクを電力
に変換して回収する。この場合、性能安定性を重視して
バッテリ１４の入力マージン（充電限界からの余裕代）
を最小として、使用許可容量（充電電流）を最大レベル
Ａとする一方、使用許可時間（充電継続時間）は、充電
電流の増大に応じて最小（例えば１秒）としてバッテリ
への過充電を抑制するように設定を切り換える。
【００３２】ステップ６で、吹け上がりによる余剰トル
クが無いと判定されたときは、ステップ８でバッテリの
使用許可容量及び使用許可時間を現状、つまり、ステッ
プ５で設定された状態に維持する。一方、ステップ４で
エンジン始動要求が無いと判定された場合は、クリープ
発進の要求が維持され、ステップ９へ進んでロールバッ
ク（上り坂での車両の後ずさり又は下り坂での車両の前
滑り）が検出されたかを判定する。
【００３３】ステップ９でロールバックが検出されたと
きは、ステップ１０へ進んでロールバックを回避する制
御を行う。ロールバックとして上り坂での車両の後ずさ
りに対しては、第１ＭＧ２による発進駆動力を最大限大
きくするため、バッテリ１４の出力マージンを最小とし
て使用許可容量（放電電流）を最大レベルＡとし、使用
許可時間は短時間での回避が可能なため最小とする。ロ
ールバック下り坂等での車両の前進に対しては、第１Ｍ
Ｇ２の発電による制動力を最大限大きくするため、バッ
テリ１４の入力マージンを最小として充電電流最大レベ
ルＡとし、使用許可時間は短時間での回避が可能なため
最小とする。
【００３４】ステップ９でロールバックが検出されない
ときは、ステップ第２ＭＧ１０へ進んで通常の第１ＭＧ
２によるクリープ発進制御を行う。すなわち、クリープ
発進はゆっくりとした発進なので駆動電力及び余剰トル
ク発生時の回収電力は少なくてすみその分、走行時間を
長引かせることができるので、バッテリ１４の出力マー
ジン及び入力マージンを最大として充放電電流を最小レ
ベルＣとし、使用許可時間は最大（例えば５秒）とす
る。
【００３５】このようにして、発進時のバッテリ１４の
入出力マージン及び使用許可時間が設定され、通常はバ
ッテリの充電状態ＳＯＣに基づいて算出された入出力可
能電力に対し、前記設定されたマージンを差し引いてバ
ッテリ１４の使用許可容量（充放電電流）を算出し、該
使用許可容量（充放電電流）と設定された使用許可時間
（充放電継続）で充放電制御を行う。しかし、バッテリ
の充電状態ＳＯＣを算出できないとき、若しくは正確に
算出することができないときは、所定のフェールセーフ
を行う。これについては後述する。
【００３６】また、ステップ２でモータ駆動によるクリ
ープ発進の要求が無いと判定されたときは、ステップ１
２へ進み、アイドルストップ運転を継続するため、バッ
テリの出力マージン及び入力マージンを最大として使用
許可容量（充放電電流）を最小レベルＣ、使用許可時間
は最大に設定する。一方、ステップ１でアイドルストッ
プ中でないと判定された場合は、ステップ１３へ進み、
判定後初回はバッテリの出力マージン及び入力マージン
を最大として使用許可容量（充放電電流）を最小レベル
Ｃ、使用許可時間（充放電継続時間）は最大に設定し、
２回目以降はそれまでの設定を維持する。
【００３７】そして、ステップ１４へ進んでアクセルが
踏み込まれているか（非アイドル）を判定し、アクセル
が踏み込まれていない、つまりアイドルストップ時以外
の通常アイドル中と判定された場合は、ステップ１５へ
進み、通常のアイドル制御を行う。該アイドル制御時は
バッテリ１４の使用許可容量（充放電電流）は必要最小
限ですむため、出力及び入力マージンを最大とし、それ
に伴い使用許可容量（充放電電流）を最小レベルＣ、使
用許可時間（充放電継続時間）を最大に設定する。
【００３８】また、ステップ１４でアクセルが踏み込ま
れたと判定されたときは、ステップ１６へ進んで、４輪
駆動モードが選択されているかを判定する。４輪駆動モ
ードが選択されているときは、ステップ１７へ進んで４
輪駆動制御に対応してバッテリ１４の出力側のマージン
を中レベルに設定し、これに対応して使用許可容量（放
電電流）を中レベル、使用許可時間（放電継続時間）を
中程度（例えば３秒）に設定するように設定を切り換え
る。第２ＭＧ１０を用いて４輪駆動制御を行うときは、
最大までは必要ないが性能確保のため所定以上の駆動力
を要求されるからである。
【００３９】一方、ステップ１６の判定で４輪駆動モー
ドが選択されていない、つまり、２輪駆動モードが選択
されているときは、ステップ１８へ進んで２輪駆動制御
に対応してバッテリ１４の出力側のマージンを最大とし
て使用許可容量（放電量）を最小レベルＣに設定し、こ
れに対応して使用許可時間（放電継続時間）を最大に設
定するように設定を切り換える。２輪駆動制御では第１
ＭＧ２による駆動力は、エンジン１のアシストとして用
いる程度であるので、駆動力を小さくしながら可能な限
りモータアシスト走行を継続することができるからであ
る。
【００４０】上記ステップ１７またはステップ１８を経
た後、ステップ１９へ進み、後輪にスリップの発生を検
知したかを判定する。スリップの発生を検知したと判定
したときは、ステップ２０へ進み、２輪駆動制御時でＭ
Ｇ１によるトラクション制御（ＴＣＳ）の作動要求があ
るかを判定する。
【００４１】トラクション制御の作動要求があると判定
されたときは、ステップ２１へ進み、第１ＭＧ２を発電
機として機能させてエンジン１の駆動力を吸収しつつス
リップを抑制するトラクション制御を行う。この場合
は、十分に駆動力を吸収できるように、バッテリ１４の
入力マージンを最小にして、使用許可容量（充電電流）
を最大レベルＡに設定し、かつ、トラクション制御にお
ける駆動力の吸収は短時間で断続的に行えばよいので、
使用許可時間（充電継続時間）を最小に設定して過充電
を防止するように設定を切り換える。
【００４２】一方、ステップ２０でトラクション制御の
作動要求が無いと判定されたときは、４輪駆動時でエン
ジン駆動される後輪にスリップが発生している場合であ
るので、相対的に前輪を駆動する第２ＭＧ１０の駆動力
が不足していると判断し、ステップ２３へ進んで、バッ
テリ１４の出力マージンを最小として使用許可容量（放
電量）を最大レベルＡに設定し、使用許可時間（放電継
続時間）を最小に設定する。これにより、第２ＭＧ１０
の駆動力を十分に増大させることができ、また、トラク
ション制御と同様、スリップ発生時のみ短時間駆動力を
増大させるだけで、十分に安定性を維持でき過放電を防
止できる。
【００４３】ステップ１９で、後輪のスリップ発生を検
知しなかったときは、ステップ１７またはステップ１８
で設定された４輪駆動用または２輪駆動用のバッテリ１
４のマージンしたがって使用許可容量及び使用許可時間
の設定を維持しつつ（ステップ２２）、ステップ２４へ
進む。ステップ２４では、変速中か否かを判定する。
【００４４】変速中と判定されたときは、ステップ２５
へ進んで変速時のトルクショックを抑制するモータデュ
エット制御を行う。すなわち、シフトダウン制御時には
第１ＭＧ２のモータ駆動力を増大して入力側（モータ出
力軸側）の回転速度を増大させて、出力側（車軸側）の
回転速度と同期させて変速させ、シフトアップ制御時に
は第１ＭＧ２を発電機として作動させて入力側の回転速
度を減少させて、出力側の回転速度と同期させて変速さ
せるようにする。この場合、短時間で応答性良く入力側
回転速度を増減する必要があるので、バッテリ１４の出
力マージンまたは入力マージンを最小として使用許可量
（充放電量）を最大レベルＡに設定し、使用許可時間
（充放電継続時間）を最小に設定する。
【００４５】ステップ２４で変速中でないと判定された
ときは、引き続き４輪駆動用または２輪駆動用のバッテ
リ１４のマージンしたがって使用許可容量及び使用許可
時間の設定を維持する（ステップ２６）。基本的には、
上記各種要求に応じて設定されたバッテリのマージンな
いし使用許可容量と使用許可時間となるように制御する
が、既述したように、現状のバッテリ状態ＳＯＣを把握
できない若しくは正確な把握ができないときは、以下の
ように状況に応じたフェールセーフを行う。
【００４６】ステップ２７では、バッテリセンサの異常
が検知されているかを判定する。正常時は、上記各種要
求に応じたバッテリのマージンないし使用許可容量と使
用許可時間の設定を維持しつつ（ステップ２８）ステッ
プ３５へ進む。ステップ２７でバッテリセンサ検出値の
異常が検知されていると判定されときは、ステップ２９
へ進み、バッテリセンサのうち電圧センサが故障してい
るか、又はバッテリセンサへ電力を供給するセンサ電源
が故障しているかを判定し、いずれかが故障と判定され
たときは、バッテリ１４の充電状態ＳＯＣが全く不明で
あるので、上記各種要求に応じたバッテリのマージンな
いし使用許可容量と使用許可時間の設定をキャンセル
し、バッテリ１４の耐久性を確保するため、ステップ２
８で入出力マージンを最大レベルＣつまり使用許可容量
（充放電電流）を最小レベルとし、使用許可時間も小に
設定してトータルの充放電量を減少させる。
【００４７】ステップ２９で、電圧センサもセンサ電源
も故障していない、（つまり、バッテリセンサの中、電
流センサが故障している）と判定された場合は、バッテ
リ充電状態ＳＯＣを正確には把握できないが、バッテリ
の開放端電圧は正常に機能する電圧センサによって検出
でき、該バッテリの開放端電圧に基づいてバッテリの充
電量が過大か過小かの判別は可能である。
【００４８】そこで、ステップ３１で、前記バッテリ１
４の開放端電圧が高圧側閾値を超えて高いかを判定し、
高いと判定されたときはバッテリ充電量が多いと判断し
てステップ３２へ進み、入力（充電）側マージンを最大
として、使用許可容量（充電電流）を最小レベルＣに制
限し、使用許可時間（充電継続時間）も小としてトータ
ルの充電量を減少させるようにする。
【００４９】ステップ３１でバッテリの開放端電圧が高
圧側閾値以下と判定されたときは、ステップ３３へ進
み、バッテリの開放端電圧が低圧側閾値より低いかを判
定し、低いと判定されたときはバッテリ充電量が少ない
と判断してステップ３４へ進み、出力（放電）側マージ
ンを最大として、使用許可容量（放電電流）を最小レベ
ルＣに制限し、使用許可時間（放電継続時間）も小とし
てトータルの放電量を減少させるようにする。
【００５０】ステップ３３で、バッテリの開放端電圧が
低圧側閾値以上と判定されたときは、特にフェールセー
フを行うことなく、前記各種要求に応じたバッテリのマ
ージンないし使用許可容量と使用許可時間の設定を維持
しつつ（ステップ２８）、ステップ３５へ進む。そし
て、ステップ３５で、現在のバッテリ充電状態ＳＯＣ
と、上記のように各条件に応じて設定されたバッテリの
マージン乃至使用許可容量と使用許可時間の設定レベル
とに基づいて、実際の使用許可容量（充放電電流）と使
用許可時間（充放電継続時間）とを算出する。
【００５１】具体的には、バッテリ充電状態ＳＯＣを以
下のように算出する。長時間停車時にバッテリ１４と電
源回路とを接続するリレーがＯＦＦになっているときに
電圧センサで検出されるバッテリ開放端電圧の初期値に
基づいて充電状態ＳＯＣの初期値を求め、その後電流セ
ンサによって検出される充放電電流を充電時は＋、放電
時は−として積算しつつ現在の充電状態ＳＯＣを算出す
る。但し、ステップ２７でバッテリの開放端電圧を検出
できない異常が検出されたときには、充電状態ＳＯＣを
平均的な基準値ＳＯＣ０に設定し、ステップ３０で開放
端電圧が高いと検出されたときは、充電状態ＳＯＣを高
圧側所定値ＳＯＣＨに設定し、ステップ３１開放端電圧
が低いと検出されたときは、充電状態ＳＯＣを低圧側所
定値ＳＯＣＬに設定する。
【００５２】そして、上記のように算出乃至設定した現
在の充電状態ＳＯＣと各条件に応じて最終的に設定され
たバッテリマージンのレベルに基づいて、使用許可容量
（充放電電流）Ｉｐを算出する。具体的な算出例として
は、例えば、充電状態ＳＯＣで定まる最大可能電流Ｉma
xから、バッテリマージンのレベルに基づいて設定され
る余裕代ΔＩmを差し引いて使用許可容量（充放電電
流）Ｉｐとする。ここで、バッテリマージンのレベルが
大きいほど、余裕代ΔＩmが大きい値に設定され、その
分使用許可容量（充放電電流）Ｉｐが減少して設定され
ることになる。
【００５３】また、バッテリセンサ検出値が正常なとき
は、使用許可容量（充放電電流）Ｉｐが大きい（小さ
い）ときほど、使用許可時間ｔｐを短く（長く）するこ
とで、条件に応じて応答性に優れた運転性を確保しつつ
限界付近まで充放電を継続した電力制御を行うことがで
き、バッテリの耐久性も満たされる。なお、使用許可容
量（充放電電流）Ｉｐと使用許可時間ｔｐとの積を一定
とするようにしてもよいが、充電状態ＳＯＣに応じて変
えるようにしてもよく、例えば、バッテリ充電量が大き
いときは放電に対して余裕代が大きいので、放電時の積
（トータルの放電量）を大きくしたり、バッテリ充電量
が小さいときは充電に対して余裕代が大きいので、充電
時の積（トータルの充電量）を大きくしたりしてもよ
い。
【００５４】一方、バッテリセンサ検出値が異常で充電
状態ＳＯＣを算出できないとき、開放端電圧が高すぎる
とき及び低すぎるときの、入出力の制限される方の使用
許可時間は、それらに応じて設定されたレベルに合わせ
て短めに設定し、トータルの充放電量を小さめとなるよ
うにしてバッテリの耐久性を確保する。ステップ３６で
は、車両運転停止要求があるかを判定し、要求がないと
きはステップ１へ戻り、要求があったときは車両停止と
共に本制御を終了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド式車両
制御装置を備える車両の駆動伝達系構成の概略図
【図２】同上実施形態のバッテリ充放電制御のフローチ
ャート（第１段）。
【図３】同上実施形態のバッテリ充放電制御のフローチ
ャート（第２段）。
【図４】同上実施形態のバッテリ充放電制御のフローチ
ャート（第３段）。
【図５】同上実施形態のバッテリ充放電制御のフローチ
ャート（第４段）。
【図６】同上実施形態の各種要求とバッテリ制御状態を
示す図。
【符号の説明】
１…エンジン ２…第１ＭＧ ４…変速機 ７…後輪 ９…前輪 １０…第２ＭＧ ２１…ハイブリッドコントロールモジュール ３２…モータコントローラ ３３…モータコントローラ ５１…４ＷＤ切換スイッチ ５２…モニター ６１…通信ライン

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンと、電動機又は発電機として機能
    するモータジェネレータと、該モータジェネレータとの
    間で電力を充放電するバッテリと、を備えて構成される
    ハイブリッド車両において、 車両の走行条件に応じて、前記バッテリを使用して充放
    電するときの使用許可容量及び使用許可時間を可変に設
    定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 【請求項２】前記バッテリの使用許可容量が大きいほど
    使用許可時間を短くすることを特徴とする請求項１に記
    載のハイブリッド車両の制御装置。
  3. 【請求項３】前記バッテリの充電状態を推定し、該推定
    した充電状態からバッテリの入出力可能電力を算出し、
    該入出力可能電力の範囲内で前記バッテリの使用許可容
    量及び使用許可時間を設定することを特徴とする請求項
    １または請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装
    置。
  4. 【請求項４】バッテリの充電状態を推定できないとき
    は、前記バッテリの使用許可容量を小さい値に固定する
    ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の
    制御装置。
  5. 【請求項５】バッテリの充電状態としてバッテリ開放端
    電圧のみを検出できるときは、該バッテリ開放端電圧に
    基づいて前記バッテリの使用許可容量を設定することを
    特徴とする請求項３または請求項４に記載のハイブリッ
    ド車両の制御装置。
  6. 【請求項６】前記バッテリ開放端電圧が高圧側設定値よ
    り高いときは、バッテリの充電許可容量を小さい値に固
    定し、前記バッテリ開放端電圧が低圧側所定値より低い
    ときは、バッテリの放電許可容量を小さい値に固定する
    ことを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド車両の
    制御装置。
  7. 【請求項７】少なくとも前記モータジェネレータの駆動
    力を使用して全輪駆動が可能である車両であることを特
    徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のハ
    イブリッド車両の制御装置。
  8. 【請求項８】モータジェネレータによるエンジン始動
    時、エンジンとモータジェネレータとで前後輪の駆動力
    を分配した全輪駆動中にエンジン駆動輪にスリップを生
    じたとき、シフトダウン変速時にモータジェネレータに
    より入力側回転速度を増速して出力側回転速度と同期さ
    せて変速するとき、上り坂発進時に車両の後ずさりを検
    出したときは、前記バッテリの使用許可容量を最大レベ
    ル、使用許可時間を最小に設定し、前記スリップ非発生
    時の全輪駆動中は、同じく使用許可容量を中レベル、使
    用許可時間を中程度に設定し、上記以外のモータジェネ
    レータ駆動時は、同じく使用許可容量を最小レベル、使
    用許可時間を最大に設定することを特徴とする請求項１
    〜請求項７のいずれか１つに記載のハイブリッド車両の
    制御装置。
  9. 【請求項９】エンジン始動時の余剰トルクを吸収すると
    き、エンジン駆動輪のスリップ発生時にモータジェネレ
    ータを発電機として機能させてトラクション制御を行う
    とき、シフトアップ変速時にモータジェネレータを発電
    機として機能させて入力側回転速度を減速して出力側回
    転速度と同期させて変速するとき、下り坂発進時に車両
    の前滑りを検出したときは、前記バッテリの使用許可容
    量を最大レベル、使用許可時間を最小に設定し、エンジ
    ンブレーキ時にモータジェネレータを発電機として機能
    させて減速機能をアシストするときは、前記バッテリの
    使用許可容量を最小レベル、使用許可時間を最大に設定
    することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１
    つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
  10. 【請求項１０】走行中に運転状態とそのときのバッテリ
    状態を、車室でモニター表示することを特徴とする請求
    項１〜請求項９のいずれかに記載のハイブリッド車両の
    制御装置。
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