JP2010143310A - シリーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動モータを効率よく動作させて燃費の向上を図ることができるシリーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置を提供する。
【解決手段】シリーズハイブリッド電気自動車の現在の車速に応じて、低速走行時には強電バッテリ３のＳＯＣが相対的に低く、高速走行時には強電バッテリ３のＳＯＣが相対的に高くなるように、強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定する。そして、この車速に応じた目標ＳＯＣが達成されるように発電機２による発電電力目標値を算出し、この発電電力目標値に見合う電力が発電機２から出力されるように内燃機関１及び発電機２を駆動制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関により駆動される発電機からの電力及びバッテリからの電力により駆動モータを駆動して走行するシリーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置に関する。

従来、ハイブリッド車両に搭載されるバッテリの充放電を制御する技術として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この特許文献１に記載の技術は、将来の車両走行に伴うバッテリ充放電の要求状態を予測して、その予測結果に基づきバッテリの目標ＳＯＣを変更するというものである。具体的には、例えば、ハイブリッド車両が所定時間以上継続して低速走行している場合に、将来大きな放電要求があると予測してバッテリの目標ＳＯＣを高い値に設定し、逆に、ハイブリッド車両が所定時間以上継続して高速走行している場合には、将来大きな回生電力が発生して充電が要求されると予測してバッテリの目標ＳＯＣを低い値に設定するようにしている。
特開２００１−２６８７１９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている従来の技術は、変速機を持たない電動車両、つまり車両の駆動トルクを発生する駆動モータの回転速度が車速に比例する電動車両に適用した場合に、以下のような問題が生じる。すなわち、特許文献１に記載されている従来の技術では、車両の低速走行時にバッテリＳＯＣが高くなるためにバッテリ電圧が高くなり、逆に、車両の高速走行時にはバッテリＳＯＣが低くなるためにバッテリ電圧が低くなる。ここで、電動車両の駆動モータは全般的に、低回転時には電圧が低いほうが効率がよく、高回転時には電圧が高いほうが効率がよいため、特許文献１に記載されている従来の技術では、車両の低速走行時と高速走行時の双方において、駆動モータを効率のよい領域で動作させることができないという問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みて創案されたものであって、駆動モータを効率よく動作させて、燃費の向上を図ることができるシリーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置を提供することを目的としている。

本発明に係るシリーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置は、バッテリの目標ＳＯＣを設定して、設定した目標ＳＯＣに基づいて発電機による発電電力目標値を算出し、この発電電力目標値に基づいて内燃機関及び発電機を制御する構成において、シリーズハイブリッド電気自動車の車速を算出して、シリーズハイブリッド電気自動車の低速走行時にバッテリの目標ＳＯＣを高速走行時よりも低い値に設定することにより、上述した課題を解決する。

本発明に係るシリーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置によれば、シリーズハイブリッド電気自動車の低速走行時には高速走行時よりもバッテリの目標ＳＯＣが低い値に設定されるので、駆動モータが低回転となる低速走行時には駆動モータを低い電圧で効率よく動作させることができる。また、駆動モータが高回転となる高速走行時には駆動モータを高い電圧で効率よく動作させることができる。その結果、シリーズハイブリッド電気自動車の燃費向上を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明が適用されるシリーズハイブリッド電気自動車の駆動系の一例を示す構成図である。このシリーズハイブリッド電気自動車は、内燃機関１により駆動される発電機２からの電力及び強電バッテリ３からの電力により駆動モータ４を駆動して走行するものであり、内燃機関１の出力軸に、その原動回転力が伝達されるように発電機２が接続されている。発電機２は、内燃機関１の回転によって駆動され、三相交流電流を発電する。発電機２の出力側にはインバータ５が設けられており、発電機２の発電する出力はインバータ５により交直変換される。また、インバータ５は、内燃機関１の始動時においては強電バッテリ３からの出力を直交変換して発電機２に供給し、発電機２をモータとして機能させて内燃機関１を始動する。

インバータ５の直流出力側には強電バッテリ３と駆動インバータ６とが並列に接続されている。インバータ５により交直変換された発電機２の出力は、強電バッテリ３に充電され、また駆動インバータ６に供給される。駆動インバータ６は、インバータ５により直交変換された発電機２の出力、または強電バッテリ３からの出力を直交変換する。

駆動インバータ６の交流出力側は駆動モータ４に接続されており、駆動インバータ６により所定電圧、所定周波数の交流に変換された電力が駆動モータ４に供給されることで、駆動モータ４がシリーズハイブリッド電気自動車を走行させる駆動トルクを出力する。駆動モータ４から出力されるトルクは減速機７により増幅され、ドライブシャフトを介して駆動輪８に伝達される。また、シリーズハイブリッド電気自動車の減速時に駆動モータ４が発生する回生電力は、駆動インバータ６により交直変換されて強電バッテリ３に充電される。

強電バッテリ３には、強電バッテリ３の状態を監視するバッテリコントローラ９が設けられている。バッテリコントローラ９は、強電バッテリ３のバッテリ電圧・電流などを取得して、強電バッテリ３の状態、具体的には強電バッテリ３の現在のＳＯＣ（State of Charge；充電状態）、温度、最大充電電力、最大放電電力などを把握する。

また、シリーズハイブリッド電気自動車には、駆動系の動作を統括的に制御する制御装置１０が搭載されている。この制御装置１０は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成され、シリーズハイブリッド電気自動車からの入力（例えば、アクセル開度など）やバッテリコントローラ９、駆動インバータ６、インバータ５、内燃機関１からの情報（例えば、バッテリＳＯＣ、駆動モータ回転数など）をもとに、駆動モータ４や発電機２、内燃機関１の動作制御を行う。本発明は、この制御装置１０による発電制御の機能として実施される。つまり、本実施形態の制御装置１０は、シリーズハイブリッド電気自動車が低速走行しているときは強電バッテリ３のＳＯＣが相対的に低く、高速走行しているときは強電バッテリ３のＳＯＣが相対的に高くなるように内燃機関１や発電機２を制御することにより、駆動モータ４や駆動インバータ６を効率のよい領域で動作させて、燃費向上を実現できるようにしている。

図２は、強電バッテリ３のバッテリ電圧と駆動モータ４及び駆動インバータ６の効率ηとの関係を示す図である。この図２に示すように、モータ回転数が低い領域ではバッテリ電圧が低い方が高いときより高効率となり、逆に、モータ回転数が高い領域ではバッテリ電圧が高いほうが低いときより高効率となる。したがって、シリーズハイブリッド電気自動車が低速走行しているときは強電バッテリ３のＳＯＣを低目にしてバッテリ電圧が低い状態とし、逆に、高速走行しているときは強電バッテリ３のＳＯＣを高めにしてバッテリ電圧が高い状態とすることで、低速走行時と高速走行時との双方において駆動モータ４及び駆動インバータ６を効率よく動作させることができる。なお、発電機２やインバータ５においてもバッテリ電圧に応じた効率の変化は存在するが、発電機２及びインバータ５の効率変化は、駆動モータ４及び駆動インバータ６の効率変化に対して変化の度合いが小さくなる傾向にあるため、駆動モータ４及び駆動インバータ６の高効率点で運転することで、システム全体としての効率が向上することになる。

図３は、本実施形態の制御装置１０の発電制御に関わる機能構成を示すブロック図である。本実施形態の制御装置１０は、発電制御を実行するための機能構成として、図３に示すように、車速低周波成分演算部１１、最大充放電電力演算部１２、目標ＳＯＣ演算部１３、発電電力演算部１４、電圧補完発電電力演算部１５、発電制御部１６を備える。

車速低周波成分演算部１１は、駆動インバータ６からの駆動モータ回転数に基づいてシリーズハイブリッド電気自動車の車速を随時算出し、その低周波成分を算出する。ここで車速低周波成分演算部１１が算出する車速の低周波成分は、例えば、過去３００秒の間の走行時車速の時間平均などである。

最大充放電電力演算部１２は、バッテリコントローラ９からバッテリ電流、バッテリ電圧、バッテリ温度を取得し、最大充放電電力マップ２１を参照してバッテリＳＯＣごとのバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力を算出する。現在のバッテリ状態に応じたバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力は、上述したようにバッテリコントローラ９により把握されるが、バッテリＳＯＣやバッテリ温度が変化すると、そのときのバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力も変ってくる。そこで、本実施形態では、例えば図４のようなバッテリ温度とバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力の関係を示す最大充放電電力マップ２１をバッテリＳＯＣごとに記憶しておき、最大充放電電力演算部１２が、この最大充放電電力マップ２１を参照してバッテリＳＯＣごとのバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力を事前に算出できるようにしている。

目標ＳＯＣ演算部１３は、車速低周波成分演算部１１で算出された現在の車速の低周波成分を取得し、車速−目標ＳＯＣマップ２２を参照して、現在の車速の低周波成分（以下、単に車速という。）に対応する強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定する。ここで用いる車速−目標ＳＯＣマップ２２は、現在の車速が低速走行の領域にある場合には目標ＳＯＣが低めに設定され、現在の車速が高速走行の領域にある場合には目標ＳＯＣが高めに設定されるように、車速と目標ＳＯＣとの関係を定めている。具体的には、車速が１５ｋｍ／ｈ以下の場合を低速走行、１００ｋｍ／ｈ以上の場合を高速走行、これらの間を中速走行とした場合、車速−目標ＳＯＣマップ２２は、例えば図５に示すように、低速走行の領域では強電バッテリ３の目標ＳＯＣを３０％、高速走行の領域では強電バッテリ３の目標ＳＯＣを７０％とするように、車速と目標ＳＯＣとの関係を定めている。なお、図５のマップイメージでは、中速走行の領域における目標ＳＯＣの一例として、車速３０ｋｍ／ｈから車速７０ｋｍ／ｈの間で目標ＳＯＣが３０％から７０％へと線形に変化する例を示しているが、中速走行の領域における目標ＳＯＣは低速走行時の目標ＳＯＣ（例えば３０％）と高速走行時の目標ＳＯＣ（例えば７０％）との間で設定されればよく、変化のパターンは任意に設定可能である。また、低速走行時の目標ＳＯＣ及び高速走行時の目標ＳＯＣは、低速走行時の目標ＳＯＣが高速走行時の目標ＳＯＣよりも低い値となっていればよく、図５のマップイメージで例示した３０％、７０％に限らず任意の値に設定可能である。

また、目標ＳＯＣ演算部１３は、車速−目標バッテリ電圧マップ２３を参照して、ハイブリッド電気自動車の現在の車速に応じて設定した目標ＳＯＣに対応する目標バッテリ電圧を算出する。ここで用いる車速−目標バッテリ電圧マップ２３は、例えば図６に示すように、車速−目標ＳＯＣマップ２２に対応した変化パターン（図５参照）で目標バッテリ電圧が変化するように、車速と目標バッテリ電圧との関係を定めている。

ところで、以上のようにハイブリッド電気自動車の現在の車速に応じて目標ＳＯＣを設定した場合、この目標ＳＯＣを達成したときの強電バッテリ３のバッテリ最大充電電力が駆動モータ４の最大回生電力よりも小さいと、シリーズハイブリッド電気自動車の急減速時などに駆動モータ４が発生する回生電力の全てを強電バッテリ３に充電できない場合があり、エネルギロスが生じて効率の低下につながることになる。また、目標ＳＯＣを達成したときの強電バッテリ３のバッテリ最大放電電力が駆動モータ４の最大力行電力よりも小さいと、シリーズハイブリッド電気自動車の急加速時などに駆動電力不足が生じる場合があり、加速性能の低下を招く虞がある。

そこで、本実施形態では、目標ＳＯＣ演算部１３が、ハイブリッド電気自動車の現在の車速に応じて強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定する際に、バッテリＳＯＣごとのバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力を最大充放電電力演算部１２から取得して、目標ＳＯＣ達成後の強電バッテリ３の最大充電電力が駆動モータ４の最大回生電力以上となり、且つ、目標ＳＯＣ達成後の強電バッテリ３の最大放電電力が駆動モータ４の最大力行電力以上となる範囲で、強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定するようにしている。なお、最大回生電力及び最大力行電力は、駆動モータ４や駆動インバータ６の能力などの車両パラメータに応じて定められる値であり、予め車種ごとに固定値として記憶しておけばよい。

発電電力演算部１４は、目標ＳＯＣ演算部１３で設定された目標ＳＯＣを取得するとともに、バッテリコントローラ９から強電バッテリ３の現在のＳＯＣ（実ＳＯＣ）を取得して、目標ＳＯＣと実ＳＯＣとの差分ΔＳＯＣを算出する。そして、発電電力演算部１４は、例えば図７に示すようなΔＳＯＣ−発電電力マップ２４を参照し、算出したΔＳＯＣに対応する発電電力（発電電力初期値）を算出する。

電圧補完発電電力演算部１５は、目標ＳＯＣ演算部１３で算出された目標バッテリ電圧を取得するとともに、バッテリコントローラ９から現在のバッテリ電圧を取得して、目標バッテリ電圧と現在のバッテリ電圧との差分ΔＶｂａｔｔを算出する。そして、電圧補完発電電力演算部１５は、例えば図８に示すようなΔＶｂａｔｔ−電力補完値マップ２５を参照し、算出したΔＶｂａｔｔに対応する電力補完値を算出する。この電力補完値は、強電バッテリ３の充放電に伴うバッテリ電圧の大きな変動を抑制し、電圧変化による駆動モータ４の効率低下を抑制するためのものである。

発電制御部１６は、発電電力演算部１４で算出された発電電力初期値に電圧補完発電電力演算部１５で算出された電力補完値を加算した値を発電電力目標値として取得し、この発電電力目標値に見合う電力を発電機２で発電させるための内燃機関トルク指令値及び発電機回転数指令値を算出する。そして、算出した内燃機関トルク指令値に基づいて内燃機関１を駆動制御するとともに、算出した発電機回転数指令値をインバータ５に供給して発電機２を駆動制御する。

図９は、本実施形態の制御装置１０による発電制御の処理の流れを示すフローチャートである。制御装置１０は、この図９のフローチャートで示す処理を所定周期で繰り返し実行することで、シリーズハイブリッド電気自動車が低速走行しているときは強電バッテリ３のＳＯＣが低い状態となり、高速走行しているときは強電バッテリ３のＳＯＣが高い状態となるように内燃機関１や発電機２を制御する。

図９のフローが開始されると、制御装置１０は、まずステップＳ１０１において、駆動インバータ６からの駆動モータ回転数を取得し、シリーズハイブリッド電気自動車の車速の低周波成分を算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で算出したシリーズハイブリッド電気自動車の現在の車速に応じて、低速走行時には強電バッテリ３のＳＯＣが相対的に低く、高速走行時には強電バッテリ３のＳＯＣが相対的に高くなるように、強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定する。このステップＳ１０２における目標ＳＯＣ設定処理については、図１０を用いて詳細を後述する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で設定した目標ＳＯＣに対応する目標バッテリ電圧、つまり、シリーズハイブリッド電気自動車の現在の車速に応じた目標バッテリ電圧を算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０２で設定した目標ＳＯＣを達成するための発電電力目標値を算出する。このステップＳ１０４における発電電力目標値算出処理については、図１１を用いて詳細を後述する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で算出した発電電力目標値が正の値かどうか、つまり発電機２に発電要求を行うかどうかを判断する。そして、ステップＳ１０４で算出した発電電力目標値が正の値であれば、ステップＳ１０６において、発電機２から発電電力目標値に見合う電力が出力されるように、内燃機関１及び発電機２を駆動制御する。なお、ステップＳ１０４で算出した発電電力目標値が負の値の場合には、そのまま処理を終了する。

図１０は、制御装置１０による目標ＳＯＣ設定処理（図９のステップＳ１０２）の詳細を示すフローチャートである。

制御装置１０は、強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定する際、まずステップＳ２０１において、バッテリコントローラ９からバッテリ電流、バッテリ電圧、バッテリ温度を取得し、バッテリＳＯＣごとのバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力を算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ２０２において、駆動モータ４の最大回生電力を取得し、ステップＳ２０１で算出したバッテリＳＯＣごとのバッテリ最大充電電力をもとに、バッテリ最大充電電力が駆動モータ４の最大回生電力と等しくなるバッテリＳＯＣを求めて、これを目標ＳＯＣの上限に設定する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ２０３において、駆動モータ４の最大力行電力を取得し、ステップＳ２０１で算出したバッテリＳＯＣごとのバッテリ最大放電電力をもとに、バッテリ最大放電電力が駆動モータ４の最大力行電力と等しくなるバッテリＳＯＣを求めて、これを目標ＳＯＣの下限に設定する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ２０４において、ステップＳ２０２で設定した上限とステップＳ２０３で設定した下限との範囲内で、図９のステップＳ１０１で算出したシリーズハイブリッド電気自動車の現在の車速に応じた強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定する。すなわち、上述した車速−目標ＳＯＣマップ２２に基づいて車速に応じた目標ＳＯＣを求め、この車速に応じた目標ＳＯＣがステップＳ２０２で設定した上限値を超えていれば目標ＳＯＣを上限値で制限し、車速に応じた目標ＳＯＣがステップＳ２０３で設定した下限値未満であれば目標ＳＯＣを下限値で制限する。

図１１は、制御装置１０による発電電力目標値算出処理（図９のステップＳ１０４）の詳細を示すフローチャートである。

制御装置１０は、目標ＳＯＣを達成するための発電電力目標値を算出する際、まずステップＳ３０１において、バッテリコントローラ９から強電バッテリ３の現在のＳＯＣ（実ＳＯＣ）を取得する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ３０２において、図９のステップＳ１０２で設定した目標ＳＯＣとステップＳ３０１で取得した実ＳＯＣとの差分ΔＳＯＣを算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ３０３において、上述したΔＳＯＣ−発電電力マップ２４に基づいて、ステップＳ３０２で算出したΔＳＯＣに対応する発電電力初期値を算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ３０４において、バッテリコントローラ９から強電バッテリ３の現在のバッテリ電圧を取得する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ３０５において、図９のステップＳ１０３で算出した目標バッテリ電圧とステップＳ３０４で取得した現在のバッテリ電圧との差分ΔＶｂａｔｔを算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ３０６において、上述したΔＶｂａｔｔ−電力補完値マップ２５に基づいて、ステップＳ３０５で算出したΔＶｂａｔｔに対応する電力補完値を算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ３０７において、ステップＳ３０３で算出した電力初期値にステップＳ３０６で算出した電力補完値を加算した値を発電電力目標値として算出する。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態の制御装置１０は、シリーズハイブリッド電気自動車の現在の車速に応じて、低速走行時には強電バッテリ３のＳＯＣが相対的に低く、高速走行時には強電バッテリ３のＳＯＣが相対的に高くなるように、強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定するようにしている。そして、この車速に応じた目標ＳＯＣが達成されるように発電機２による発電電力目標値を算出し、この発電電力目標値に見合う電力が発電機２から出力されるように内燃機関１及び発電機２を駆動制御するようにしている。したがって、駆動モータ４が低回転となる低速走行時には駆動モータ４を低い電圧で効率よく動作させ、また、駆動モータ４が高回転となる高速走行時には駆動モータ４を高い電圧で効率よく動作させることができ、その結果、シリーズハイブリッド電気自動車の燃費向上を実現することができる。

また、本実施形態の制御装置１０は、シリーズハイブリッド電気自動車の現在の車速に応じた強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定する際に、目標ＳＯＣ達成後の強電バッテリ３の最大充電電力が駆動モータ４の最大回生電力以上となり、且つ、目標ＳＯＣ達成後の強電バッテリ３の最大放電電力が駆動モータ４の最大力行電力以上となる範囲で、強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定するようにしている。したがって、シリーズハイブリッド電気自動車の急減速時などに駆動モータ４の回生を制限する必要がないため、運動エネルギを電気エネルギに効率よく変換して更なる燃費向上を図ることができるとともに、シリーズハイブリッド電気自動車の急減速時などに駆動モータ４の力行を制限する必要がないため、運転性能の向上を実現することができる。

また、本実施形態の制御装置１０は、目標バッテリ電圧と現在のバッテリ電圧との差分に応じて電力補完値を求め、目標ＳＯＣに対応する発電電力初期値に電力補完値を加算した値を発電電力目標値として算出するようにしているので、強電バッテリ３の充放電に伴うバッテリ電圧の大きな変動を抑制し、電圧変化による駆動モータ４の効率低下を抑制して、更なる燃費向上を図ることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、駆動モータ４の回生や力行が制限されないように発電を制御する具体的手法が第１の実施形態と異なるものである。すなわち、第１の実施形態では、駆動モータ４の最大回生電力及び最大力行電力に基づいて目標ＳＯＣを調整することで駆動モータ４の回生や力行が制限されないようにしていたが、本実施形態では、駆動モータ４の最大回生電力及び最大力行電力に基づいて発電電力目標値を調整することで駆動モータ４の回生や力行が制限されないようにしている。なお、シリーズハイブリッド電気自動車の駆動系の構成（図１参照）や制御装置１０による発電制御の基本的な処理の流れ（図９参照）は上述した第１の実施形態と同様であるので、以下、第１の実施形態と重複する説明は省略し、本実施形態に特徴的な部分についてのみ説明する。

図１２は、本実施形態の制御装置１０の発電制御に関わる機能構成を示すブロック図である。本実施形態の制御装置１０は、第１の実施形態で説明した最大充放電電力演算部１２（図３参照）を備えておらず、その代わりに発電電力制限値演算部１７が付加されている。その他の機能構成は第１の実施形態と同様である。

本実施形態の制御装置１０において、目標ＳＯＣ演算部１３は、車速低周波成分演算部１１で算出されたシリーズハイブリッド電気自動車の現在の車速のみに基づいて、強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定する。すなわち、第１の実施形態では、目標ＳＯＣ演算部１３が強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定する際に、目標ＳＯＣ達成後の強電バッテリ３の最大充電電力が駆動モータ４の最大回生電力以上となり、且つ、目標ＳＯＣ達成後の強電バッテリ３の最大放電電力が駆動モータ４の最大力行電力以上となるように、設定する目標ＳＯＣに上限及び下限を設けていたが、本実施形態では、このような目標ＳＯＣに対する制限は行わない。その代わりに、本実施形態の制御装置１０では、発電電力制限値演算部１７において発電電力目標値の上限値及び下限値を設定して、発電電力目標値に対して制限を行うようにしている。

発電電力制限値演算部１７は、バッテリコントローラ９から現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力を取得するとともに、駆動モータ４の最大回生電力及び最大力行電力を取得する。そして、駆動モータ４の最大力行電力から現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大放電電力を減算した値を発電電力目標値の下限値に設定し、現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大充電電力から駆動モータ４の最大回生電力を減算した値を発電電力目標値の上限値に設定する。また、発電電力制限値演算部１７は、発電電力演算部１４で算出された発電電力初期値に電圧補完発電電力演算部１５で算出された電力補完値を加算した値を発電電力目標値として取得する。そして、取得した発電電力目標値が下限値と上限値との間であれば、その発電電力目標値を最終発電電力目標値とし、取得した発電電力目標値が上限値を超えていればその上限値、取得した発電電力目標値が下限値未満であればその下限値を最終発電電力目標値とする。

本実施形態の制御装置１０では、発電電力制限値演算部１７で算出された最終発電電力目標値を発電制御部１６が取得する。そして、発電制御部１６は、この最終発電電力目標値に見合う電力を発電機２で発電させるための内燃機関トルク指令値及び発電機回転数指令値を算出し、算出した内燃機関トルク指令値に基づいて内燃機関１を駆動制御するとともに、算出した発電機回転数指令値をインバータ５に供給して発電機２を駆動制御する。

図１３は、本実施形態の制御装置１０による発電電力目標値算出処理の詳細を示すフローチャートである。本実施形態では、制御装置１０が発電電力目標値を算出する際（図９のステップＳ１０４）、第１の実施形態で説明した図１１のフローに代えて、この図１３のフローに従った処理を行う。なお、図９のステップＳ１０２における目標ＳＯＣ設定処理では、駆動モータ４の最大回生電力及び最大力行電力に基づく目標ＳＯＣの制限は行わず、シリーズハイブリッド電気自動車の車速に対応する目標ＳＯＣをそのまま設定している。

本実施形態の制御装置１０は、目標ＳＯＣを達成するための発電電力目標値を算出する際、まずステップＳ４０１において、バッテリコントローラ９から強電バッテリ３の現在のＳＯＣ（実ＳＯＣ）を取得する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ４０２において、図９のステップＳ１０２においてシリーズハイブリッド電気自動車の車速に応じて設定した目標ＳＯＣとステップＳ４０１で取得した実ＳＯＣとの差分ΔＳＯＣを算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ４０３において、ステップＳ４０２で算出したΔＳＯＣに対応する発電電力初期値を算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ４０４において、バッテリコントローラ９から強電バッテリ３の現在のバッテリ電圧を取得する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ４０５において、図９のステップＳ１０３で算出した目標バッテリ電圧とステップＳ４０４で取得した現在のバッテリ電圧との差分ΔＶｂａｔｔを算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ４０６において、ステップＳ４０５で算出したΔＶｂａｔｔに対応する電力補完値を算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ４０７において、ステップＳ４０３で算出した電力初期値にステップＳ４０６で算出した電力補完値を加算した値を発電電力目標値として算出する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ４０８において、バッテリコントローラ９から現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力を取得する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ４０９において、現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大充電電力から駆動モータ４の最大回生電力を減算して、その値を発電電力上限値に設定する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ４１０において、駆動モータ４の最大力行電力から現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大放電電力を減算して、その値を発電電力下限値に設定する。

次に、制御装置１０は、ステップＳ４１１において、ステップＳ４０７で算出した発電電力目標値がステップＳ４１０で設定した発電電力上限値を超えているかどうかを判断する。そして、ステップＳ４０７で算出した発電電力目標値が発電電力上限値を超えている場合には、ステップＳ４１２において、発電電力上限値を最終発電電力目標値として算出する。

一方、ステップＳ４０７で算出した発電電力目標値が発電電力上限値以下であれば、制御装置１０は、ステップＳ４１３において、ステップＳ４０７で算出した発電電力目標値がステップＳ４１１で設定した発電電力下限値未満となっているかどうかを判断する。そして、ステップＳ４０７で算出した発電電力目標値が発電電力下限値未満の場合には、ステップＳ４１４において、発電電力下限値を最終発電電力目標値として算出する。一方、ステップＳ４０７で算出した発電電力目標値が発電電力下限値以上の場合、すなわち発電電力下限値から発電電力上限値までの間であれば、ステップＳ４１５において、ステップＳ４０７で算出した発電電力目標値をそのまま最終発電電力目標値として算出する。

以上のように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様、シリーズハイブリッド電気自動車の低速走行時には強電バッテリ３のＳＯＣが相対的に低く、高速走行時には強電バッテリ３のＳＯＣが相対的に高くなるように強電バッテリ３の目標ＳＯＣを設定して、この目標ＳＯＣが達成されるように内燃機関１及び発電機２を駆動制御しているので、駆動モータ４を効率よく動作させて、シリーズハイブリッド電気自動車の燃費向上を実現することができる。また、目標バッテリ電圧と現在のバッテリ電圧との差分に応じて電力補完値を求め、目標ＳＯＣに対応する発電電力初期値に電力補完値を加算した値を発電電力目標値として算出するようにしているので、強電バッテリ３の充放電に伴うバッテリ電圧の大きな変動を抑制し、電圧変化による駆動モータ４の効率低下を抑制して、更なる燃費向上を図ることができる。

また、本実施形態の制御装置１０は、駆動モータ４の最大力行電力から現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大放電電力を減算した値を発電電力目標値の下限値に設定し、現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大充電電力から駆動モータ４の最大回生電力を減算した値を発電電力目標値の上限値に設定して、発電電力目標値をこの下限値から上限値の間で算出するようにしている。したがって、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、シリーズハイブリッド電気自動車の急減速時などに駆動モータ４の回生を制限する必要がなく、運動エネルギを電気エネルギに効率よく変換して更なる燃費向上を図ることができるとともに、シリーズハイブリッド電気自動車の急減速時などに駆動モータ４の力行を制限する必要がなく、運転性能の向上を実現することができる。

なお、上記の各実施形態は本発明の一適用例を例示的に示したものであり、本発明の技術的範囲がこれらの実施形態として説明した内容に限定されることを意図するものではない。つまり、本発明の技術的範囲は、上記の各実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、この開示から容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

本発明が適用されるシリーズハイブリッド電気自動車の駆動系の一例を示す構成図である。 強電バッテリのバッテリ電圧と駆動モータ及び駆動インバータの効率との関係を示す図である。 制御装置の発電制御に関わる機能構成の一例を示すブロック図である。 最大充放電電力マップのマップイメージを示す図である。 車速−目標ＳＯＣマップのマップイメージを示す図である。 車速−目標バッテリ電圧マップのマップイメージを示す図である。 ΔＳＯＣ−発電電力マップのマップイメージを示す図である。 ΔＶｂａｔｔ−電力補完値マップのマップイメージを示す図である。 制御装置による発電制御の処理の流れを示すフローチャートである。 制御装置による目標ＳＯＣ設定処理の詳細を示すフローチャートである。 制御装置による発電電力目標値算出処理の詳細を示すフローチャートである。 制御装置の発電制御に関わる機能構成の他の例を示すブロック図である。 制御装置による発電電力目標値算出処理の他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 発電機
３ 強電バッテリ
４ 駆動モータ
１０ 制御装置
１１ 車速低周波成分演算部
１２ 最大充放電電力演算部
１３ 目標ＳＯＣ演算部
１４ 発電電力演算部
１５ 電圧補完発電電力演算部
１６ 発電制御部
１７ 発電電力制限値演算部

Claims (4)

1. 内燃機関により駆動される発電機の発電電力及びバッテリの放電電力により駆動モータを駆動して走行するシリーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置であって、
   前記バッテリの目標ＳＯＣを設定する目標ＳＯＣ設定手段と、
   前記目標ＳＯＣに基づいて前記発電機による発電電力目標値を算出する発電電力目標値算出手段と、
   前記発電電力目標値に基づいて前記内燃機関及び前記発電機を制御する制御手段と、
   前記シリーズハイブリッド電気自動車の車速を算出する車速算出手段と、を備え、
   前記目標ＳＯＣ設定手段は、前記シリーズハイブリッド電気自動車の低速走行時に前記バッテリの目標ＳＯＣを高速走行時よりも低い値に設定することを特徴とする発電制御装置。
2. バッテリ温度とバッテリ電流及びバッテリ電圧をモニタリングして、バッテリＳＯＣごとのバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力を算出するバッテリ最大充放電電力算出手段をさらに備え、
   前記目標ＳＯＣ設定手段は、目標ＳＯＣ達成後のバッテリ最大充電電力が前記駆動モータの最大回生電力以上となり、且つ、目標ＳＯＣ達成後のバッテリ最大放電電力が前記駆動モータの最大力行電力以上となる範囲で、前記バッテリの目標ＳＯＣを設定することを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
3. 前記発電電力目標値算出手段は、現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大充電電力及びバッテリ最大放電電力を取得し、前記駆動モータの最大力行電力から現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大放電電力を減算した値を下限値とし、現在のバッテリＳＯＣに応じたバッテリ最大充電電力から前記駆動モータの最大回生電力を減算した値を上限値として、前記発電機による発電電力目標値を算出することを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
4. 前記発電電力目標値算出手段は、前記目標ＳＯＣに対応する目標バッテリ電圧と現在のバッテリ電圧との差分に応じて電力補完値を求め、前記目標ＳＯＣに対応する電力値を前記電力補完値で補完した値を前記発電機による発電電力目標値として算出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の発電制御装置。

Images