JP2010173360A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行可能距離を延ばすレンジエクステンド機能を発揮しつつ、エネルギー補給に要する時間を短縮することができるハイブリッド車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジン１と発電モータ２と発電制御手段（図２，図４）を有する発電システムと、発電システムによって発電された電力、もしくは、充電拠点に設けられた充電器９から出力される電力で充電可能な高圧バッテリ４と、車両の現在位置を検出し、充電拠点やガソリンスタンドや目的地を登録可能なナビゲーションシステムと、を備えている。このシリーズ型ハイブリッド車両において、発電制御手段（図４）は、走行時、エンジン１への燃料補給要求があり、かつ、ガソリンスタンドの存在が確認されると、自車がガソリンスタンドに近づくほど目標SOCを上げる制御を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関と発電モータと発電制御手段を有する発電システムを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、ハイブリッド車両のバッテリ充電制御装置としては、現在位置から予め設定された充電地点（自宅等）までの走行距離が短いほど目標充電率（目標SOC：State Of Charge）を低く設定することで、外部充電機能を最大限有効利用できるようにし、内燃機関への依存度を低減し、燃費向上や環境保護への貢献を目的とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2007−99223号公報

しかしながら、従来のハイブリッド車両のバッテリ充電制御装置にあっては、充電拠点までの距離に応じて目標充電率（目標SOC）が設定され、この目標充電率（目標SOC）に実際の充電率（SOC）が一致するように発電制御を行う。このため、EV走行（電気自動車走行）を行った結果としてバッテリを消費し、実際の充電率（SOC）としては、まだ充電する余裕があったとしても、ガソリンタンクが満タンであれば、ガソリンスタンドにおけるガソリン給油は出来ない。
これは、ガソリンタンクと電池を２つのエネルギータンクとして見た場合、ガソリンスタンドでエネルギー補充（給油）を行ったとしても、２つのタンクを同時に満タンに出来ない事を意味する。つまり、２つのエネルギータンクが満タンの状態と比較すると、ハイブリッド車両の走行可能距離（途中の給油や外部充電なしで走行できる距離）としては劣ることになり、走行可能距離を延ばす事が目的であるレンジエクステンド機能を充分には発揮できない、という問題があった。

また、バッテリを充電するために必要な時間は、ガソリンを給油する時間よりも長いため、例えガソリンスタンドに充電設備があったとしても、給油と同時にバッテリ充電を完了することは困難である。また、充電拠点において充電する場合でも、遅く到着して早く出発する等、充電時間を必要充分に確保できない車両運用では充電完了が困難である。つまり、ガソリンタンクとバッテリという２つのエネルギータンクを同時に満タンにするためには、バッテリの充電特性上、それ相応の時間が必要となる、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、走行可能距離を延ばすレンジエクステンド機能を発揮しつつ、エネルギー補給に要する時間を短縮することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の制御装置では、内燃機関と発電モータと発電制御手段を有する発電システムと、前記発電システムによって発電された電力、もしくは、充電拠点に設けられた充電器から出力される電力で充電可能なバッテリと、車両の現在位置を検出し、充電拠点や燃料補給所や目的地を登録可能な手段と、を備えている。
このハイブリッド車両の制御装置において、前記発電制御手段は、走行時、前記内燃機関への燃料補給要求があり、かつ、燃料補給所の存在が確認されると、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる制御を行う。

よって、本発明のハイブリッド車両の制御装置にあっては、燃料補給所に近づくことで高く設定された目標充電率は、燃料を消費して内燃機関を駆動することで発電し、発電したエネルギーをバッテリに充電するエネルギー移動により達成される。このため、燃料タンクは、燃料を消費した分だけ空き容量が増加し、バッテリは、実充電率が高まる。
この状態において燃料補給所で燃料の補給を行い、燃料タンクを満タンにすれば、燃料補給所を出発する時点での、燃料タンクとバッテリを合わせたトータルのエネルギー容量を大きくすることができる。このため、走行可能な距離を延ばす事が可能になり、レンジエクステンド機能として作用する。
また、燃料補給所へ到着するまでの走行中にバッテリを満充電にすることが可能であるため、エネルギー補給に要する時間も短縮できる。
この結果、走行可能距離を延ばすレンジエクステンド機能を発揮しつつ、エネルギー補給に要する時間を短縮することができる。

実施例１の制御装置が適用されたシリーズ型ハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）を示す全体システム図である。 実施例１の統合制御コントローラにて実行される発電制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の発電制御処理で用いられる車速とアクセル操作量に対する目標駆動力マップデータの一例を示す図である。 図２のフローチャートのステップS6にて実行される目標SOCの算出処理の流れを示すフローチャートである。 目標SOCの算出処理で用いられる充電拠点と自車間の直線距離に対する目標バッテリ充電容量をあらわす目標SOCマップの一例を示す図である。 目標SOCの算出処理で用いられる標高差に対する目標SOC加減補正量をあらわす目標SOC加減補正量マップの一例を示す図である。 目標SOCの算出処理で用いられる目標SOC上昇開始点の算出処理を示す処理説明図である。 比較例における目標充電率の設定により２種類のパターンで走行した場合の電池充電率変化の例を示す図である。 比較例における目標充電率の設定によりガソリンタンクが満タンのためにガソリンスタンドにてガソリンを満タンにできない例を示す容量対比図である。 比較例における目標充電率の設定により充電時間不足のために充電拠点において電池を満タンにできない例を示すタイムチャートである。 実施例１の発電制御においてガソリンスタンドに近づくと目標SOCを上昇させることによりガソリンの追加給油を行う例を示す容量対比図である。 実施例１の発電制御において目的地まで到達が不可能であるとき自車がガソリンスタンドに所定距離まで近づいたら目標SOCを上昇させる場合の走行距離エクステンド作用を示す距離チャートである。 実施例１の発電制御においてドライバ給油意思を表明したとき自車がガソリンスタンドに所定距離まで近づいたら目標SOCを上昇させる場合の走行距離エクステンド作用を示す距離チャートである。 実施例１の発電制御においてガソリンスタンドに到着したときに実SOCを満タンにする場合の目標SOCの上昇開始点算出と距離エクステンド効果増大作用を示す距離チャートである。

以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の制御装置が適用されたシリーズ型ハイブリッド車両（ハイブリッド車両の一例）を示す全体システム図である。

実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両は、小型発電機・バッテリ容量大による電気自動車ベース（EVベース）とし、一充電当たりの走行距離を延ばすようにした「レンジエクステンダーEV」と呼ばれるものである。つまり、高出力の駆動モータ（例えば、100kW程度）に対し、発電モータを低出力（例えば、40kW程度）とし、プラグイン充電によって航続距離を確保し、バッテリ充電要求があるときに限り高効率にてエンジンによる発電を行う。これにより、電気自動車の弱点（航続距離・充電時間）を克服し、電動モータ駆動の「走りの魅力（ハイレスポンス）」を最大限に引き出すようにしている。

実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の駆動系には、図１に示すように、エンジン１（内燃機関）と、発電モータ２と、駆動モータ３と、高圧バッテリ４（バッテリ）と、減速機構５と、駆動輪６と、発電モータ用インバータ７と、駆動モータ用インバータ８と、充電器９と、を備えている。

前記エンジン１は、発電要求時、直結された発電モータ２によりエンジン始動を行い、完爆後、エンジン１からのパワーにより発電モータ２を駆動して発電する。そして、発電要求有りから発電要求無しに移行すると、エンジン１と発電モータ２を停止する。

前記発電モータ２は、エンジン１に直結され、エンジン始動を行うと共に、エンジン１からのパワーを電力（３相交流・高圧）に変換する。

前記駆動モータ３は、減速機構５を介して車両の駆動輪６に繋がれ、発進加速時や定速走行時や中間加速時に車両を駆動し、減速時に回生発電を行う。

前記高圧バッテリ４は、発電モータ２で発電された電力や駆動モータ３で回生発電された電力を蓄えると共に、駆動モータ３やエンジンスタータとしての発電モータ２に蓄えた電力を供給する。

前記発電モータ用インバータ７は、高圧の３相交流を用いて駆動・発電する発電モータ２と、高圧の直流で充放電を行う高圧バッテリ４の間に配置され、交流電源と直流電源を変換する。

前記駆動モータ用インバータ８は、高圧の３相交流を用いて駆動・発電する駆動モータ３と、高圧の直流で充放電を行う高圧バッテリ４の間に配置され、交流電源と直流電源を変換する。

前記充電器９は、一端が高圧バッテリ４に接続され、他端が家庭用電源に接続可能となっていて、駐車時には、低圧の単相交流である家庭用電源を用い、次の走行に備えて高圧バッテリ４を高圧の直流で充電する（プラグイン充電）。

実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の制御系には、図１に示すように、モータ・ジェネレータコントローラ１０と、エンジンコントローラ１１と、バッテリコントローラ１２と、ナビゲーションコントローラ１３と、統合制御コントローラ１４と、高速通信網１５と、アクセルセンサ１６と、車輪速センサ１７と、を備えている。

前記モータ・ジェネレータコントローラ１０は、統合制御コントローラ１４からの制御指令にしたがって、発電モータ２の入出力トルクを制御するために発電モータ用インバータ７を操作すると共に、駆動モータ３の入出力トルクを制御するために駆動モータ用インバータ８を操作する。

前記エンジンコントローラ１１は、統合制御コントローラ１４からの制御指令にしたがって、エンジン１の吸入空気量・点火時期・燃料噴射量を操作することで出力トルクを制御する。

前記バッテリコントローラ１２は、高圧バッテリ４の充電率SOCや入出力可能パワー等の内部状態量を推定すると共に、高圧バッテリ４の保護制御を行う。

前記ナビゲーションコントローラ１３は、衛星からのGPS信号を用いて自車位置を検出すると共に、DVD等に記憶された地図データ（道路、標高、道路勾配、道路曲率等）やインフラからの通信データ（渋滞情報等）に基づいて、目的地までの経路探索や誘導を行う。

前記統合制御コントローラ１４は、これら複数のコントローラ１０，１１，１２，１３を協調させながら、ドライバの要求に沿ってモータ駆動出力を制御し、また、運転性と燃費（経済性）の両方を考慮しながら発電出力を制御する。つまり、統合制御コントローラ１４と複数のコントローラ１０，１１，１２，１３は、高速通信網１５により双方向通信可能に繋がれ、各種データを共有化する。実施例１での発電制御は、この統合制御コントローラ１４において実施される。

図２は、実施例１の統合制御コントローラ１４にて実行される発電制御処理の流れを示すフローチャートである（発電制御手段）。以下、図２の各ステップについて説明する。なお、このフローチャートは、特定の演算周期で実行される。

ステップS1では、ドライバの加速意思としてのアクセル操作量を、ポテンショメータによるアクセルセンサ１６の出力信号から計測し、ステップS2へ進む。

ステップS2では、ステップS1でのアクセル操作量の計測に続き、車輪の回転速度に応じた周波数（周期）のパルス信号を発生する車輪速センサ１７を用いて車速を計測し、ステップS3へ進む。なお、実際には、別タイミングで計測された周波数（または周期）を本タイミングで車速に換算する。

ステップS3では、ステップS2での車速の計測に続き、他複数のコントローラ１０，１１，１２，１３から高速通信網１５を介して受信したデータを、受信バッファから読み取り、ステップS4へ進む。
ここで、バッテリコントローラ１２からは、バッテリ充電率（SOC）と入出力可能パワーを受信する。エンジンコントローラ１１からは、エンジン始動判定フラグとエンジン回転数を受信する。モータ・ジェネレータコントローラ１０からは、発電モータ２の回転数と駆動モータ３の回転数を受信する。ナビゲーションコントローラ１３からは、発電拠点（自宅等）と自車間の直線距離（または道路走行最短距離）と標高差を受信する。

ステップS4では、ステップS3での他のコントローラからのデータ受信に続き、予め記憶しておいた目標駆動力マップデータ（図３）を用いて、アクセル操作量と車速に見合った目標駆動力を算出する。更に、定数（タイヤ有効半径／減速比）を乗じて、駆動モータトルク指令値を算出し、ステップS5へ進む。尚、駆動軸の捻れに起因したガクガク振動を抑制するためのトルク補正は、公知技術をもって実施する。

ステップS5では、ステップS4での駆動モータトルク指令値の算出に続き、発電拠点（自宅等）と自車間の直線距離（または道路走行最短距離）に応じて目標充電率（目標SOC）を算出し、ステップS6へ進む。尚、目標SOCの算出については、図４のフローチャートにより詳細に述べる。

ステップS6では、ステップS5での目標SOCの算出に続き、ステップS5にて算出された目標充電率（目標SOC）と実充電率（SOC）を比較し、発電が必要（目標SOC＞SOC）であるか否かを判断し、Yes（目標SOC＞SOC）の場合はステップS8へ進み、No（目標SOC≦SOC）の場合はステップS7へ進む。

ステップS7では、ステップS6での目標SOC≦SOCであるとの判断に続き、エンジン１と発電モータ２を停止し、これを指示するエンジン停止フラグをセットし、ステップS13へ進む。

ステップS8では、ステップS7での目標SOC＞SOCであるとの判断に続き、エンジン１から受信した情報により、エンジン１が始動済であるか否かを判断し、Yes（エンジン始動済み）の場合はステップS11へ進み、No（エンジン未始動）の場合はステップS9へ進む。

ステップS9では、ステップS8でのエンジン未始動であるとの判断に続き、発電モータ２を用いて、エンジン１を始動するための最低回転数を保つように回転数フィードバック制御演算を行い、発電モータトルク指令値（正値であり、高圧バッテリ４は放電）を算出し、ステップS10へ進む。

ステップS10では、ステップS9での発電モータトルク指令値の算出に続き、エンジン始動要求フラグをセットし、エンジン始動に必要な吸入空気量・点火時期・燃料噴射量を要求し、ステップS13へ進む。

ステップS11では、ステップS8でのエンジン始動済みであるとの判断に続き、発電モータ２を用いて、効率良く発電できる回転数Ｎを目標値として回転数フィードバック制御演算を行い、発電モータトルク指令値（負値であり、高圧バッテリ４は充電）を算出し、ステップS12へ進む。

ステップS12では、ステップS11での発電モータトルク指令値の算出に続き、ステップS5で算出された目標充電率（目標SOC）に実充電率（SOC）を一致させるように、それらSOC偏差を用いた比例制御等でエンジン出力（≒発電出力）を算出し、効率良く発電できる回転数Ｎを用いて、エンジントルク指令値に換算し、ステップS13へ進む。

ステップS13では、ステップS7、あるいは、ステップS10、あるいは、ステップS12に続き、算出あるいは設定されたエンジントルク指令値、発電モータトルク指令値、駆動モータトルク指令値、エンジン停止・始動要求フラグを、高速通信網１５を用いて送信し、リターンへ進む。

続いて、ステップS5における目標充電率（目標SOC）の算出について、図４のフローチャートを用いて説明する。

ステップS51では、既に充電されている高圧バッテリ４で走行可能な距離と、搭載されているガソリンを用いて発電した電力を一旦高圧バッテリ４に充電し、駆動モータ３によりEV走行した場合の走行可能な距離と、を算出する。そして、高圧バッテリ４の充放電効率を考慮した上で両者を加算することで、車両として走行可能な距離を算出し、ステップS52へ進む。

ステップS52では、ステップS51での走行可能距離算出に続き、ナビゲーションシステムの入力装置等を用いて、ドライバによって設定された目的地が、ステップS51で算出した走行可能距離の範囲内にあり、目的地へ到達可能であるか否かを判断し、Yes（目的地へ到達可能）の場合はステップS53へ進み、NO（目的地へ到達不可能）の場合はステップS57へ進む。

ステップS53では、ステップS52での目的地へ到達可能であるとの判断に続き、ドライバが給油を希望しているかどうかを、ナビゲーション装置でガソリンスタンドを地図検索したか、ガソリンスタンドを目的地として設定したか、等のドライバ操作に基いて判定し、Yes（ドライバ給油希望有り）の場合はステップS55へ進み、No（ドライバ給油希望無し）の場合はステップS54へ進む。

ステップS54では、ステップS53でのドライバ給油希望無しとの判断、あるいは、ステップS56での「給油不可」通知、あるいは、ステップS58での「目的地到達不可」通知、あるいは、ステップＳ６０での目標SOC維持との判断、あるいは、ステップS61での給油完了判断に続き、発電拠点（自宅等）までの走行パターンを仮想して、発電拠点（自宅等）までEV走行（発電せずにバッテリ残量だけで走行）で到達するために必要なエネルギーを算出し、その値にエンジン再始動を考慮した下限値を加えた値に相当するバッテリ充電率を、目標充電率（目標SOC）として、発電拠点（自宅等）と自車間の直線距離（または道路走行最短距離）ごとにマップデータ（図５）として予め記憶しておき、エンドへ進む。
この充電拠点用の目標SOCマップデータは、図５に示すように、発電拠点（自宅等）と自車間の直線距離が遠いほど目標充電率（目標SOC）は高く、近いほど目標充電率（目標SOC）は低い設定となる。また、発電拠点（自宅等）と自車間の標高差に応じて、発電拠点（自宅等）に到達するために必要なエネルギーが変わるため、予め記憶した補正マップ（図６）を用いて、上述の目標充電率（目標SOC）を増減補正する。

ステップS55では、ステップS53でのドライバ給油希望有りとの判断に続き、自車位置の所定範囲内にガソリンスタンド（GS）が存在するか否かを判断し、Yes（GS存在有り）の場合はステップS59へ進み、No（GS存在無し）の場合はステップS56へ進む。

ステップS56では、ステップS55でのGS存在無しとの判断に続き、ドライバがガソリン給油を希望しているものの、ガソリンスタンド（GS）が存在しないために、ドライバに対して給油が出来ない旨を、ナビゲーション画面への文字表示や音声出力等を用いてドライバへ通知し、ステップS54へ進む。

ステップS57では、ステップS52での目的地到達不可能であるとの判断に続き、自車位置の所定範囲内にガソリンスタンド（GS）が存在するか否かを判断し、Yes（GS存在有り）の場合はステップS59へ進み、No（GS存在無し）の場合はステップS58へ進む。

ステップS58では、ステップS57でのGS存在無しとの判断に続き、車両が有するガソリンと高圧バッテリ４という２つのエネルギーを合わせても、目的地へ到達出来ず、かつガソリンスタンド（GS）も存在しないため、ドライバに対して目的地へ到達する事は不可能である旨を、ナビゲーション画面への文字表示や音声出力等を用いて通知し、ステップS54へ進む。
ただし、さらに車両が走行するにしたがって、ガソリンスタンド（GS）の存在判定範囲内に新たなガソリンスタンド（GS）が現れれば、到達可能になる可能性はある。

ステップS59では、ステップS57でのGS存在有りとの判断に続き、ガソリンスタンド（GS）と自車間の距離Lxを算出し、ステップS60へ進む。

ステップS60では、ステップS59でのGS・自車間距離算出に続き、ガソリンスタンド(GS)での給油に向けて、目標充電率（目標SOC）を上昇し始めるべきタイミング（地点）か否かを判断し、Yes（目標SOCの上昇開始タイミング後）の場合はステップS61へ進み、No（目標SOCの上昇開始タイミング前）の場合はステップS54へ進む。
ここで、目標SOCの上昇開始タイミングは、ガソリンスタンド(GS)で目標充電率（目標SOC）が最大値SOCmaxになるように決める。このために、まず、自車位置からガソリンスタンド(GS)まで走行するために「必要なエネルギーE1」を算出する。次式は道路走行最短距離L、標高差Hから算出する最も簡単な例であり、K1、K2は定数である。
E1＝K1×L＋K2×H …(1)
続いて、図７に示すように、ガソリンスタンド(GS)まで走行する間に目標充電率（目標SOC）を上昇させるために「必要なエネルギーE2」を、自車位置における実際の充電率S1、バッテリの総容量A1、バッテリ端子電圧V1を用いて算出する。
E2＝(SOCmax-S1)/100×A1×V1 …(2)
そして、エンジン１を用いて発電される「発電量P1」を別途算出し、前述の「必要エネルギーE1」と「必要なエネルギーE2」をこの「発電量P1」で除算することで、目標充電率（目標SOC）が最大値になる「所要時間T1」を演算する。
T1=(E1＋E2)/P1 …(3)
さらに、自車の「平均車速V1」に対して、この「所要時間T1」を乗算し、目標充電率（目標SOC）が最大値になる「所要距離L1」を演算する。
L1=V1×T1 …(4)
そして、ステップS59で演算したガソリンスタンド（GS）と自車間の距離Lxが「所要距離L1」を下回ったら、選択したガソリンスタンド（GS）での給油に向けて、目標充電率（目標SOC）を上昇し始めるべきタイミング（地点）と判断する。

ステップS61では、ステップS60での目標SOCの上昇開始タイミング後との判断に続き、ガソリンスタンド（GS）へ到達し、ガソリン給油を完了したかどうかを、例えば、ガソリン残量の増加具合によって判断し、Yes（給油完了）の場合はステップS54へ進み、No（給油未完了）の場合はステップS62へ進む。

ステップS62では、ステップS61での給油未完了との判断に続き、目標SOCを上昇し始めている、つまりガソリンを発電により消費し始めているものの、まだ給油が完了していないため、確実にガソリン給油を行うように、ドライバに対してナビゲーション画面への文字表示や音声出力等を用いて通知し、ステップS63へ進む。

ステップS63では、ステップS62での「給油指示」通知に続き、給油するガソリンスタンド(GS)へ向けて目標充電率（目標SOC）が上昇するように設定し、エンドへ進む。
ここで、目標充電率（目標SOC）は、ステップS60にて目標充電率（目標SOC）を上昇し始めるべきタイミング（地点）と判定した際の実充電率（SOC）S1と、目標充電率（目標SOC）の最大値（満充電から回生余裕分を引いた量）SOCmaxと、目標充電率（目標SOC）を上昇開始地点からガソリンスタンド（GS）までの「所要距離L1」、およびガソリンスタンド（GS）と自車間の距離Lxとを用いて、
目標充電率（目標SOC）＝S1＋(SOCmax−S1)×{(L1−Lx)/L1} …(5)
として算出する。つまり、目標充電率（目標SOC）は、上昇を開始した時点では実充電率（SOC）となり、ガソリンスタンド（GS）に到達した時点では設定すべき最大値となる。

次に、作用を説明する。
まず、「比較例の課題」を説明し、続いて、実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置における作用を、「目標SOC調整による発電制御作用」、「第１パターンによる走行距離エクステンド作用」、「第２パターンによる走行距離エクステンド作用」、「エネルギータンク満タンによる距離エクステンド増大作用」に分けて説明する。

［比較例の課題］
比較例は、外部電源で充電可能なプラグイン充電式のハイブリッド車両において、自車位置から充電拠点（自宅等）まで走行するために必要なエネルギーを、自車位置から充電拠点までの直線距離、設定経路距離、標高差等から推定し、これを基に搭載したバッテリの目標充電率を設定して、このバッテリ目標充電率に実際のバッテリ充電率が一致するように発電量を制御するものとする。

この充電拠点までの走行に必要なエネルギーからバッテリ目標充電率を設定することにより、自由な経路、自由な走行パターンで走行しても、充電拠点（自宅等）に戻った時に必ず、バッテリの残容量が、充電拠点到達時の目標値（内燃機関の再始動等に必要な最低値）になるので、経済性（エネルギ単価）や環境（水力・原子力発電等）に優れる外部充電（家庭用電源によるプラグイン充電）を多用出来る。また、走行途中にバッテリ残容量がゼロとなり加速性能が大きく悪化することもない。

例えば、図８のパターン(1)に示すように、プラグイン満充電状態からの走行で、電池充電率（実SOC）が目標充電率（目標SOC）になると、目標充電率の特性に沿って実SOCを低下させながら、充電拠点に到着する場合、プラグイン充電のエネルギーだけでEV走行することになるので、エンジンによる発電を要さず、最も経済的となる。

例えば、図８のパターン(2)に示すように、プラグイン満充電状態からの走行で、電池充電率（実SOC）が目標充電率（目標SOC）になると、目標充電率の特性に沿って実SOCを上昇させ、その後、目標充電率の特性に沿って実SOCを低下させながら、充電拠点に到着する場合、足りないエネルギーを発電で賄うが、最大限にプラグイン充電を活用することが可能となる。

しかし、この比較例では、充電拠点までの距離に応じて目標充電率（目標SOC）が設定され、この目標充電率（目標SOC）に実際の充電率（実SOC）が一致するように発電制御を行うため、EV走行を行った結果としてバッテリを消費し、SOCとしてはまだ充電する余裕があったとしても、ガソリンタンクが満タンであれば、ガソリンスタンドにおけるガソリン給油は出来ない。すなわち、図９に示すように、ガソリンタンクが満タンのとき、電池側（バッテリ側）は、回生余裕分を除く満タンの充電率から、EV走行で消費した部分を差し引いた充電率となる。なお、一般的にハイブリッド車両の電池充電は、回生によるエネルギー回収を考慮した分だけ差し引いた量を満タン相当として扱っており、本明細書における電池（バッテリ）の満タンの定義も、前記の通りである。

これは、ガソリンタンクと電池を２つのエネルギータンクとして見た場合、ガソリンスタンドでエネルギー補充（給油）を行ったとしても、２つのタンクを同時に満タンに出来ない事を意味する。つまり、２つのエネルギータンクが満タンの状態と比較すると、ハイブリッド車両としての走行可能距離（途中の給油や外部充電なしで走行できる距離）としては劣ることになり、走行可能距離を延ばす事が目的であるレンジエクステンド機能を充分には発揮できない。

さらに、電池を充電するために必要な時間は、ガソリンを給油する時間よりも長いため、例えガソリンスタンドに充電設備があったとしても、給油と同時に電池充電を完了することは困難である。また、充電拠点において充電する場合でも、遅く到着して早く出発する等、充電時間を必要充分に確保できない車両運用では充電完了が困難である。例えば、図１０に示すように、時刻t1にてＡ車が充電拠点に到着し、時刻t1より遅れた時刻t2にてＢ車が充電拠点に到着し、同時刻t3にてＡ車とＢ車が同時に充電拠点から出発する場合、Ａ車は充電完了後の出発となるが、Ｂ車は充電完了前の出発となってしまう。
つまり、ガソリンタンクと電池という２つのエネルギータンクを同時に満タンにするためには、電池の充電特性上、それ相応の時間が必要となる。

［目標SOC調整による発電制御作用］
図１１は、実施例１の発電制御においてガソリンスタンドに近づくと目標SOCを上昇させることによりガソリンの追加給油を行う例を示す容量対比図である。以下、図２、図４および図１１を用いて、目標SOC調整による発電制御作用を説明する。

シリーズ型ハイブリッド車両での走行時であって、目標SOC≦実SOCのときは、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS13へと進む流れが繰り返される。
したがって、ステップS7にてエンジン１と発電モータ２が停止され、高圧バッテリ４の実SOCを消費しながら、駆動モータ３による発電無しのEV走行が維持される。

そして、高圧バッテリ４の実SOCを消費することで、目標SOC＞実SOCになると、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS8→ステップS9→ステップS10→ステップS13へと進む流れが繰り返される。
したがって、ステップS9とステップS10にて発電モータ２をスタータモータとしてエンジン１の始動操作が開始される。

そして、エンジン１の始動が完了すると、図３のフローチャートにおいて、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS8→ステップS11→ステップS12→ステップS13へと進む流れが繰り返される。
したがって、ステップS11とステップS12にてエンジン１により発電モータ２を駆動することで発電が開始され、高圧バッテリ４の実SOCを増大させながら、駆動モータ３による発電有りのEV走行が維持される。

上記制御動作による発電制御は、ステップS5にて設定される目標SOCが大きな値であるほど開始し易く、逆に、目標SOCが小さな値であるほど開始し難いものとなる。これに対し、実施例１では、目的地到達可能で、ドライバによる給油希望がないとき、図４のフローチャートにおいて、ステップS51→ステップS52→ステップS53→ステップS54へと進み、ステップS54において、図５に示す目標SOCマップを用いて算出される。つまり、充電拠点までの走行に必要なエネルギーに基づいて、充電拠点に近づくほど目標SOCが小さな値に設定される。

したがって、比較例と同様に、プラグイン満充電状態からの走行において、最大限にプラグイン充電を活用する目標SOCが設定されることにより、自由な経路、自由な走行パターンで走行しても、充電拠点（自宅等）に戻った時に必ず、高圧バッテリ４の残容量が、充電拠点到達時の目標値になり、経済性や環境に優れる家庭用電源によるプラグイン充電を多用出来る。

一方、目的地到達不可能、あるいは、ドライバによる給油希望があり、自車の予定経路上にガソリンスタンドの存在が確認されると、図４のフローチャートにおいて、ステップS51→ステップS52→ステップS57（あるいは、ステップS51→ステップS52→ステップS53→ステップS55）→ステップS59→ステップS60→ステップS61→ステップS62→ステップS63へと進む。そして、自車がガソリンスタンドに所定距離近づいた時点から給油を完了する時点まで、目標SOCが高く設定される。

つまり、ガソリンスタンドに近づくことで高く設定された目標SOCは、ガソリンを消費してエンジン１により発電モータ２を駆動する発電制御により達成される。このため、ガソリンタンクは、図１１に示すように、発電によりガソリンを消費した発電消費分だけ空き容量が増加し、追加給油が可能となる。そして、高圧バッテリ４（電池）側では、発電制御により回生余裕分のみを残す満タン状態まで充電することが可能である。

この状態においてガソリンスタンドで給油を行い、ガソリンタンクを満タンにすれば、ガソリンスタンドを出発する時点での、ガソリンタンクと高圧バッテリ４（電池）を合わせたトータルのエネルギー容量を大きくすることができる。このため、走行可能な距離を延ばす事が可能になり、これがレンジエクステンド機能として作用する。
また、ガソリンスタンドへ到着するまでの走行中に高圧バッテリ４（電池）を満タン状態に充電することが可能であるため、エネルギー補給時間の長いバッテリ充電が抑えられ、エネルギー補給時間の短いガソリン給油により、エネルギー補給に要する時間も短縮できる。

［第１パターンによる走行距離エクステンド作用］
図１２は、実施例１の発電制御において目的地まで到達が不可能であるとき自車がガソリンスタンドに所定距離まで近づいたら目標SOCを上昇させる場合の走行距離エクステンド作用を示す距離チャートである。以下、図４および図１２を用いて、第１パターンによる走行距離エクステンド作用を説明する。

実施例１では、EV走行により目的地まで到達が不可能であり、かつ、目的地までの自車の予定経路上にガソリンスタンドの存在が確認されると、図４のフローチャートにおいて、ステップS51→ステップS52→ステップS57→ステップS59→ステップS60へと進む。つまり、ステップS59では、ガソリンスタンド（GS）と自車間の距離Lxが算出され、次のステップS60では、ガソリンスタンド（GS）と自車間の距離Lxが「所要距離L1」を下回ったタイミング（地点）になると、選択したガソリンスタンド（GS）での給油に向けて、目標充電率（目標SOC）を上昇し始める。そして、選択したガソリンスタンド（GS）で給油を完了するまでは、ステップS60から、ステップS61→ステップS62→ステップS63へと進む流れが繰り返される。そして、給油を完了すると、ステップS61からステップS54へ進み、充電拠点用のマップに基づく目標SOCの設定に復帰する。

このように、充電拠点にてプラグイン充電を行ったシリーズ型ハイブリッド車両を用いて遠隔地へ出掛ける場合、途中でガソリンの給油が必要となるが、車両として走行可能な距離をできるだけ延ばすタイミングにてガソリンの給油を行うことが好ましい。

このとき、ガソリン給油の前にガソリンタンク内に残っているガソリンを利用し、電気エネルギーとして高圧バッテリ４に移動し、なるべくガソリンタンクを空に近い状態にしておくことで、給油後のガソリンスタンド出発時点における、車両として走行するために消費可能なエネルギー所有量が増加する。これにより、走行可能な距離を延ばすためのレンジエクステンド機能として作用する。

すなわち、図１２に示すように、給油無しの場合は、目的地Ltに到達する前の地点Lnにてガソリンタンクと高圧バッテリ４を合わせたトータルのエネルギー容量が尽きてしまって停止し、目的地Ltに到達することができない。また、比較例の発電制御による給油のみの場合には、目的地Ltに到達することはできるが、ガソリンタンクと高圧バッテリ４を合わせたトータルのエネルギー容量が劣ることで、地点Lgにてトータルのエネルギー容量が尽きてしまって停止する。

これに対し、実施例１の発電制御による（給油＋エネルギー移動）の場合には、目的地Ltに到達することは勿論のこと、ガソリンタンクと高圧バッテリ４を合わせたトータルのエネルギー容量として、給油分にエネルギー移動分が加わることで、図１２に示すように、地点Lgより走行距離を延ばした地点Leにてトータルのエネルギー容量が尽きてしまって停止する。つまり、実施例１の発電制御では、比較例の発電制御に比べ、走行距離エクステンドΔL（＝Le−Lg）だけ走行距離を延ばすことができる。

［第２パターンによる走行距離エクステンド作用］
図１３は、実施例１の発電制御においてドライバ給油意思を表明したとき自車がガソリンスタンドに所定距離まで近づいたら目標SOCを上昇させる場合の走行距離エクステンド作用を示す距離チャートである。以下、図４および図１３を用いて、第２パターンによる走行距離エクステンド作用を説明する。

実施例１では、EV走行により目的地まで到達が可能であるが、ドライバが給油意思を示し、かつ、目的地までの自車の予定経路上にガソリンスタンドの存在が確認されると、図４のフローチャートにおいて、ステップS51→ステップS52→ステップS53→ステップS55→ステップS59→ステップS60へと進む。つまり、ステップS59では、ガソリンスタンド（GS）と自車間の距離Lxが算出され、次のステップS60では、ガソリンスタンド（GS）と自車間の距離Lxが「所要距離L1」を下回ったタイミング（地点）になると、選択したガソリンスタンド（GS）での給油に向けて、目標充電率（目標SOC）を上昇し始める。そして、選択したガソリンスタンド（GS）で給油を完了するまでは、ステップS60から、ステップS61→ステップS62→ステップS63へと進む流れが繰り返される。そして、給油を完了すると、ステップS61からステップS54へ進み、充電拠点用のマップに基づく目標SOCの設定に復帰する。

このように、充電拠点にてプラグイン充電を行ったシリーズ型ハイブリッド車両を用いて遠隔地へ出掛ける場合、ドライバが給油を希望するような動作を行うということは、車両として走行可能な距離をできるだけ延ばしたいと考えていることが推察される。

このとき、ガソリン給油の前にガソリンタンク内に残っているガソリンを利用し、電気エネルギーとして高圧バッテリ４に移動しておくことで、給油後のガソリンスタンド出発時点における、車両として走行するために消費可能なエネルギー所有量が増加する。これにより、走行可能な距離を延ばすためのレンジエクステンド機能として作用する。

すなわち、図１３に示すように、給油無しの場合は、地点Lnにてガソリンタンクと高圧バッテリ４を合わせたトータルのエネルギー容量が尽きてしまって停止してしまう。また、比較例の発電制御による給油のみの場合には、ガソリンタンクと高圧バッテリ４を合わせたトータルのエネルギー容量が劣ることで、地点Lnから給油により延ばした地点Lgにてトータルのエネルギー容量が尽きてしまって停止する。

これに対し、実施例１の発電制御による（給油＋エネルギー移動）の場合には、ガソリンタンクと高圧バッテリ４を合わせたトータルのエネルギー容量として、給油分にエネルギー移動分が加わることで、図１３に示すように、地点Lgより走行距離を延ばした地点Leにてトータルのエネルギー容量が尽きてしまって停止する。つまり、実施例１の発電制御では、比較例の発電制御に比べ、走行距離エクステンドΔL（＝Le−Lg）だけ走行距離を延ばすことができる。

［エネルギータンク満タンによる距離エクステンド増大作用］
図１４は、実施例１の発電制御においてガソリンスタンドに到着したときに実SOCを満タンにする場合の目標SOCの上昇開始点算出と距離エクステンド効果増大作用を示す距離チャートである。以下、図４および図１４を用いて、エネルギータンク満タンによる距離エクステンド増大作用を説明する。

上記のように、実施例１の発電制御では、ガソリンスタンド（GS）と自車間の距離Lxが「所要距離L1」を下回ったタイミング（地点）になると、選択したガソリンスタンド（GS）での給油に向けて、目標充電率（目標SOC）を上昇し始める。すなわち、「所要距離L1」の設定により、ガソリンスタンド（GS）に到着した時点での高圧バッテリ４の実SOCが決まる。これに対し、実施例１では、図４のステップS60において、ガソリンスタンド（GS）に到着した時点で目標SOCが最大値になる「所要時間T1」を演算するようにしている。

したがって、ガソリン給油前に、ガソリンタンクから高圧バッテリ４へのエネルギー移動をより多く実施できるため、距離エクステンド効果を最大限に発揮できるようになる。
すなわち、図１４に示すように、ガソリンスタンド（GS）に到着した時点で目標SOCが最大値未満になる所要時間を演算すると、ガソリンスタンド（GS）に到着した時点での高圧バッテリ４が満タン状態（回生余裕分を除いた実SOC）とならず、地点Leにてトータルのエネルギー容量が尽きてしまって停止する。これに対し、ガソリンスタンド（GS）に到着した時点で目標SOCが最大値になる「所要時間T1」を演算すると、ガソリンスタンド（GS）に到着した時点での高圧バッテリ４が満タン状態となり、地点Leより距離を延ばした地点Lmaxにてトータルのエネルギー容量が尽きてしまって停止する。つまり、実施例１の発電制御では、目標SOCが最大値になる「所要時間T1」の設定を考慮しない場合に比べ、距離エクステンド効果が増大することになる。

実施例１では、ガソリンスタンド(GS)に近づくことで目標SOCを上げ始めるタイミングを、ガソリンスタンド到達時点で設定した目標SOCになるために必要なエネルギーと、発電システムが高効率な状態で出力可能な発電出力とから算出するようにしている（ステップS60）。
したがって、発電する際の燃費を考慮すると、エンジン１は最も効率の良い運転点で運転される。これにより、単位時間当たりの発電量は自ずと制限されると共に、その発電量は予測可能である。そして、目標SOCを設定する際は、この発電量と別途算出される自車位置からガソリンスタンド(GS)までの走行に必要なエネルギーを考慮して、目標SOCを上げ始めるタイミングを決定することで、設定したガソリンスタンド(GS)へ到達すると同時に、目標SOCが最大値になるように設定できる。

実施例１では、ガソリンスタンド(GS)に近づくほど目標SOCを高くした場合は、ドライバに対してガソリンスタンド(GS)での給油を促すようにしている（ステップS62）。
つまり、目標SOCを高くすることでガソリンを消費した分を、ガソリンスタンド(GS)での給油によって補充しなければ、ガソリン給油によるレンジエクステンド機能としては作用しない。しかしながら、ドライバに対して給油を促し、設定したガソリンスタンド(GS)でのガソリン補充を確実にすることで、目標SOCを高くすることでのレンジエクステンド作用が保証されることになる。

次に、効果を説明する。
実施例１のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 内燃機関（エンジン１）と発電モータ２と発電制御手段（図２，図４）を有する発電システムと、前記発電システムによって発電された電力、もしくは、充電拠点に設けられた充電器９から出力される電力で充電可能なバッテリ（高圧バッテリ４）と、車両の現在位置を検出し、充電拠点や燃料補給所（ガソリンスタンド）や目的地を登録可能な手段（ナビゲーションシステム等）と、を備えたハイブリッド車両（シリーズ型ハイブリッド車両）の制御装置において、前記発電制御手段（図４）は、走行時、前記内燃機関への燃料補給要求があり、かつ、燃料補給所の存在が確認されると、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率（目標SOC）を上げる制御を行う。
このため、走行可能距離を延ばすレンジエクステンド機能を発揮しつつ、エネルギー補給に要する時間を短縮することができる。

(2) 前記発電制御手段（図４）は、前記内燃機関（エンジン１）の燃料残量エネルギーと前記バッテリ（高圧バッテリ４）の充電残量エネルギーを合わせた総エネルギーで到達できない目的地が設定され（ステップS52でNo）、かつ、燃料補給所（ガソリンスタンド）の存在が確認されると（ステップS57でYes）、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率（目標SOC）を上げる制御を行う（ステップS60）。
このため、内燃機関（エンジン１）とバッテリ（高圧バッテリ４）を合わせた総エネルギーで到達できない目的地が設定されとき、走行可能な距離をできる限り延ばして目的地に到達したいドライバ要求を反映し、走行可能距離を延ばすレンジエクステンド機能を発揮させることができる。

(3) 前記発電制御手段（図４）は、ドライバからの燃料補給意思が確認され（ステップS53でYes）、かつ、燃料補給所（ガソリンスタンド）の存在が確認されると（ステップS55でYes）、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる制御を行う（ステップS60）。
このため、ドライバからの燃料補給意思が確認されるとき、車両として走行可能な距離を延ばしたいと考えるドライバ要求を反映し、走行可能距離を延ばすレンジエクステンド機能を発揮させることができる。

(4) 前記発電制御手段（図４）は、走行時であって、前記内燃機関（エンジン１）への燃料補給要求が無いとき（ステップS52でYes、ステップS53でNo）、自車が充電拠点に近づくほど目標充電率（目標SOC）を下げる制御を行う（ステップS54）。
このため、充電拠点でのプラグイン満充電状態からの走行において、自由な経路、自由な走行パターンで走行しても、最大限にプラグイン充電を活用し、発電の無いEV走行を行うことができる。例えば、充電拠点が自宅等である場合、充電拠点に戻った時に必ず、バッテリ（高圧バッテリ４）の残容量が、充電拠点到達時の目標値になり、経済性や環境に優れる家庭用電源によるプラグイン充電を多用することができる。

(5) 前記発電制御手段（図４）は、燃料補給所（ガソリンスタンド）に近づくほど目標充電率（目標SOC）を上げる際、燃料補給所に到達したときに前記バッテリ（高圧バッテリ４）の目標充電率が設定可能な最大値になるように設定する（ステップS60）。
このため、燃料補給前に、燃料タンク（ガソリンタンク）からバッテリ（高圧バッテリ４）へのエネルギー移動がより多く実施され、距離エクステンド効果を最大限に発揮することができる。

(6) 前記発電制御手段（図４）は、燃料補給所（ガソリンスタンド）に近づくほど目標充電率（目標SOC）を上げ始めるタイミングを、燃料補給所へ到達した時点で設定した目標充電率になるために必要なエネルギーと、発電システムが高効率な状態で出力可能な発電出力とから算出する（ステップS60）。
このため、発電する際、内燃機関（エンジン１）を最も燃費効率の良い運転点で運転できると共に、目標充電率（目標SOC）を上げ始めるタイミングを決定する際、設定した燃料補給所（ガソリンスタンド）へ到達すると同時に、目標充電率（目標SOC）が最大値になるように設定することができる。

(7) 前記発電制御手段（図４）は、燃料補給所（ガソリンスタンド）に近づくほど目標充電率（目標SOC）を高くした場合、ドライバに対して燃料補給所での燃料補給を促す（ステップS62）。
このため、目標充電率を高くした場合、ドライバに対して燃料補給を促し、燃料補充を確実にすることで、レンジエクステンド機能を確保することができる。

以上、本発明のハイブリッド車両の制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、エンジン１と発電モータ２を直結し、エンジン回転数と発電機回転数が同一回転数となる例を示した。しかし、エンジンと発電機は、駆動伝達機構（ベルト機構やギア機構等）により連結する例としても良い。この場合、駆動伝達機構の変速比を考慮してエンジンと発電機の回転数関係を整合する。

実施例１では、家庭用電源を用いたプラグイン充電式のシリーズ型ハイブリッド車両への適用例を示したが、外部充電装置を用いて充電を行うプラグイン充電式のハイブリッド車両であれば、パラレル型ハイブリッド車両や、これらの複合型であっても同様に適用可能である。要するに、内燃機関と発電モータと発電制御手段を有する発電システムを備えたハイブリッド車両であれば適用できる。

１ エンジン（内燃機関）
２ 発電モータ
３ 駆動モータ
４ 高圧バッテリ（バッテリ）
５ 減速機構
６ 駆動輪
７ 発電モータ用インバータ
８ 駆動モータ用インバータ
９ 充電器
１０ モータ・ジェネレータコントローラ
１１ エンジンコントローラ
１２ バッテリコントローラ
１３ ナビゲーションコントローラ
１４ 統合制御コントローラ
１５ 高速通信網
１６ アクセルセンサ
１７ 車輪速センサ

Claims (7)

1. 内燃機関と発電モータと発電制御手段を有する発電システムと、
   前記発電システムによって発電された電力、もしくは、充電拠点に設けられた充電器から出力される電力で充電可能なバッテリと、
   車両の現在位置を検出し、充電拠点や燃料補給所や目的地を登録可能な手段と、
   を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記発電制御手段は、走行時、前記内燃機関への燃料補給要求があり、かつ、燃料補給所の存在が確認されると、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる制御を行う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１に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記発電制御手段は、前記内燃機関の燃料残量エネルギーと前記バッテリの充電残量エネルギーを合わせた総エネルギーで到達できない目的地が設定され、かつ、燃料補給所の存在が確認されると、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記発電制御手段は、ドライバからの燃料補給意思が確認され、かつ、燃料補給所の存在が確認されると、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１から請求項３までの何れか１項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記発電制御手段は、走行時であって、前記内燃機関への燃料補給要求が無いとき、自車が充電拠点に近づくほど目標充電率を下げる制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
5. 請求項１から請求項４までの何れか１項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記発電制御手段は、燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる際、燃料補給所に到達したときに前記バッテリの目標充電率が設定可能な最大値になるよう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。
6. 請求項１から請求項５までの何れか１項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記発電制御手段は、燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げ始めるタイミングを、燃料補給所へ到達した時点で設定した目標充電率になるために必要なエネルギーと、発電システムが高効率な状態で出力可能な発電出力とから算出することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
7. 請求項１から請求項６までの何れか１項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記発電制御手段は、燃料補給所に近づくほど目標充電率を高くした場合、ドライバに対して燃料補給所での燃料補給を促すことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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