JP2011230642A

JP2011230642A - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP2011230642A
Application number: JP2010102358A
Authority: JP
Inventors: Jinichi Ota; 仁一太田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2030-04-27
Also published as: JP5381888B2

Abstract

【課題】目的地に到達したときに、走行用のモータに電力を供給するバッテリの残量が極力低下するように走行することで、バッテリを効率的に使用するハイブリッド自動車の提供。
【解決手段】目的地まで走行するのに必要な電力必要量を算出する電力必要量算出手段６０を備え、バッテリに残存している電力残量が所定範囲に維持されるように走行を行う通常モードと、目的地まで走行したときの電力残量が所定範囲を下回るようにするために、電力消費量が通常モードを上回るように走行を行うためのバッテリ電力使用促進モードとを有し、バッテリ電力使用促進モードにおいて、エンジン２０の作動によりジェネレータを駆動させモータ１０の駆動力により走行するとき、発電制御手段６０により、電力残量が減少するようにジェネレータの発電量を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、走行用のモータに電力を供給するバッテリとこのバッテリを充電するモータジェネレータを駆動するエンジンとを備えたハイブリッド自動車に関し、特に、目的地まで走行するまでにかかるバッテリを効率的に使用するハイブリッド自動車に関する。

走行用のモータとエンジンとを備えたハイブリッド自動車は、かかるモータに電力を供給するバッテリを効率よく使用することが、エネルギー効率の向上に好ましい。一方、かかるハイブリッド車であってバッテリの残量が低下したときに、モータジェネレータをエンジンで駆動してバッテリを充電するハイブリッド車が知られている（たとえば、〔特許文献１〕参照）。このハイブリッド車において、モータジェネレータをエンジンで駆動してバッテリを充電することがエネルギー効率を低下させるという立場から、バッテリを効率よく使用するべく、目的地まで走行する際に、モータジェネレータの駆動が必要とならない程度にバッテリの電力を使用する技術が提案されている（たとえば、〔特許文献１〕参照）。

特開２００９−２９１５４号公報

しかし、たとえば、かかるハイブリッド車がいわゆるプラグインハイブリッド車であるような場合には、目的地に到達したときにバッテリの残量が極力低下するように走行することが望ましい場合がある。

本発明は、走行用のモータに電力を供給するバッテリとこのバッテリを充電するモータジェネレータを駆動するエンジンとを備え、目的地に到達したときにバッテリの残量が極力低下するように走行することで、バッテリを効率的に使用するハイブリッド自動車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、車両走行用のモータに電力を供給するバッテリと、同バッテリに電力を供給するジェネレータを駆動するエンジンと、前記ジェネレータの駆動により発電される発電量を制御する発電制御手段と、前記車両が目的地まで走行するのに必要な電力必要量を算出する電力必要量算出手段とを備え、前記エンジンを停止して前記モータの駆動力により走行する第１走行モードと、前記エンジンの作動により前記ジェネレータを駆動させるとともに、前記モータの駆動力により走行する第２の走行モードとを有するハイブリッド自動車において、前記バッテリに残存している電力残量が所定範囲に維持されるように前記第１走行モード又は第２走行モードで走行を行う通常モードと、前記目的地まで走行したときの前記電力残量が前記所定範囲を下回るようにするために、電力消費量が前記通常モードを上回るように前記第１走行モード又は第２走行モードで走行するバッテリ電力使用促進モードとを有し、前記発電制御手段は、前記バッテリ電力使用促進モードにおける前記第２走行モードでの走行中に、前記電力残量が減少するように前記ジェネレータの発電量を制御することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のハイブリッド自動車において、運転者の出力要求を検出する出力要求検出手段と、前記電力残量を検出するバッテリ残量検出手段とを更に備え、前記出力要求検出手段により検出された出力要求値が第１出力要求値より小さい状況下において、前記通常モードでは前記バッテリ残量検出手段により検出された前記電力残量が所定残量より大きい場合に前記第１走行モードで、前記所定残量より小さい場合に前記第２走行モードでそれぞれ走行し、前記バッテリ電力使用促進モードでは前記電力残量にかかわらず前記第１走行モードで走行することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のハイブリッド自動車において、前記エンジンの駆動力と前記モータの駆動力とにより走行する第３の走行モードを更に有するとともに、運転者の出力要求を検出する出力要求検出手段と、前記車両の速度を検出する速度検出手段とを更に備え、前記速度検出手段により検出された速度が所定の速度より大きい状況下において、前記通常モードでは前記出力要求検出手段により検出された出力要求値にかかわらず第３走行モードで走行し、前記バッテリ電力使用促進モードでは前記出力要求検出手段により検出された出力要求値が第２出力要求値より大きい場合に前記第３走行モードで、前記第２出力要求値より小さい場合に前記第１走行モードでそれぞれ走行することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載のハイブリッド自動車において、前記バッテリ電力使用促進モードにおいては、前記電力残量が前記所定範囲を下回る目標値となるように走行を行い、前記電力必要量算出手段は、目的地まで走行するのに消費される電力消費量を推定する電力消費量推定手段を有し、この電力消費量推定手段によって推定された前記電力消費量と前記目標値との和により前記電力必要量を算出することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載のハイブリッド自動車において、前記電力必要量算出手段は、ナビゲーションシステムによって設定された目的地までの走行ルートに基づいて前記電力必要量を算出することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載のハイブリッド自動車において、前記電力必要量算出手段は、走行ルートに関連付けて取得された電力消費量に基づいて前記電力必要量を算出することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載のハイブリッド自動車において、前記通常モードと前記バッテリ電力使用促進モードとのいずれかで走行するか、前記通常モードで走行するかの切り換えを、前記車両に設けられた切り換えスイッチにより行われることを特徴とする。

本発明は、車両走行用のモータに電力を供給するバッテリと、同バッテリに電力を供給するジェネレータを駆動するエンジンと、前記ジェネレータの駆動により発電される発電量を制御する発電制御手段と、前記車両が目的地まで走行するのに必要な電力必要量を算出する電力必要量算出手段とを備え、前記エンジンを停止して前記モータの駆動力により走行する第１走行モードと、前記エンジンの作動により前記ジェネレータを駆動させるとともに、前記モータの駆動力により走行する第２の走行モードとを有するハイブリッド自動車において、前記バッテリに残存している電力残量が所定範囲に維持されるように前記第１走行モード又は第２走行モードで走行を行う通常モードと、前記目的地まで走行したときの前記電力残量が前記所定範囲を下回るようにするために、電力消費量が前記通常モードを上回るように前記第１走行モード又は第２走行モードで走行するバッテリ電力使用促進モードとを有し、前記発電制御手段は、前記バッテリ電力使用促進モードにおける前記第２走行モードでの走行中に、前記電力残量が減少するように前記ジェネレータの発電量を制御するので、バッテリ電力使用促進モードにより目的地に到達したときにバッテリの残量が低下するように走行することで、バッテリを効率的に使用することができ、バッテリに充電された電力の無駄を抑制することが可能であり、燃費を向上することが可能なハイブリッド自動車を提供することができる。

運転者の出力要求を検出する出力要求検出手段と、前記電力残量を検出するバッテリ残量検出手段とを更に備え、前記出力要求検出手段により検出された出力要求値が第１出力要求値より小さい状況下において、前記通常モードでは前記バッテリ残量検出手段により検出された前記電力残量が所定残量より大きい場合に前記第１走行モードで、前記所定残量より小さい場合に前記第２走行モードでそれぞれ走行し、前記バッテリ電力使用促進モードでは前記電力残量にかかわらず前記第１走行モードで走行することとすれば、運転者の出力要求や電力残量に応じて、バッテリ電力使用促進モードにより目的地に到達したときにバッテリの残量が低下するように走行することで、バッテリを効率的に使用することができ、バッテリに充電された電力の無駄を抑制することが可能であり、燃費を向上することが可能なハイブリッド自動車を提供することができる。

前記エンジンの駆動力と前記モータの駆動力とにより走行する第３の走行モードを更に有するとともに、運転者の出力要求を検出する出力要求検出手段と、前記車両の速度を検出する速度検出手段とを更に備え、前記速度検出手段により検出された速度が所定の速度より大きい状況下において、前記通常モードでは前記出力要求検出手段により検出された出力要求値にかかわらず第３走行モードで走行し、前記バッテリ電力使用促進モードでは前記出力要求検出手段により検出された出力要求値が第２出力要求値より大きい場合に前記第３走行モードで、前記第２出力要求値より小さい場合に前記第１走行モードでそれぞれ走行することとすれば、運転者の出力要求や車両の速度に応じて、バッテリ電力使用促進モードにより目的地に到達したときにバッテリの残量が低下するように走行することで、バッテリを効率的に使用することができ、バッテリに充電された電力の無駄を抑制することが可能であり、燃費を向上することが可能なハイブリッド自動車を提供することができる。

前記バッテリ電力使用促進モードにおいては、前記電力残量が前記所定範囲を下回る目標値となるように走行を行い、前記電力必要量算出手段は、目的地まで走行するのに消費される電力消費量を推定する電力消費量推定手段を有し、この電力消費量推定手段によって推定された前記電力消費量と前記目標値との和により前記電力必要量を算出することとすれば、バッテリ電力使用促進モードにより目的地に到達したときにバッテリの残量が目標値まで低下するように走行することで、電力消費量推定手段による電力消費量の推定誤差による電力残量の不足を防止ないし抑制して電力残量の不足による不具合を防止ないし緩和しつつ、バッテリを効率的に使用することができ、バッテリに充電された電力の無駄を抑制することが可能であり、燃費を向上することが可能なハイブリッド自動車を提供することができる。

前記電力必要量算出手段は、ナビゲーションシステムによって設定された目的地までの走行ルートに基づいて前記電力必要量を算出することとすれば、走行ルートに応じて算出された電力必要量を用いてバッテリ電力使用促進モードにより目的地に到達したときにバッテリの残量が低下するように走行することで、比較的簡易な操作でバッテリを精度良く効率的に使用することができ、バッテリに充電された電力の無駄を高度に抑制することが可能であり、燃費をより向上することが可能なハイブリッド自動車を提供することができる。

前記電力必要量算出手段は、走行ルートに関連付けて取得された電力消費量に基づいて前記電力必要量を算出することとすれば、走行ルートに関連付けて取得された電力消費量に基づいて算出された電力必要量を用いてバッテリ電力使用促進モードにより目的地に到達したときにバッテリの残量が低下するように走行することで、バッテリを精度良く効率的に使用することができ、バッテリに充電された電力の無駄を高度に抑制することが可能であり、燃費をより向上することが可能なハイブリッド自動車を提供することができる。

前記通常モードと前記バッテリ電力使用促進モードとのいずれかで走行するか、前記通常モードで走行するかの切り換えを、前記車両に設けられた切り換えスイッチにより行われることとすれば、必要に応じて、バッテリ電力使用促進モードにより目的地に到達したときにバッテリの残量が低下するように走行することで、バッテリを効率的に使用することができ、バッテリに充電された電力の無駄を抑制することが可能であり、燃費を向上することが可能な、使用感を向上したハイブリッド自動車を提供することができる。

本発明を適用したハイブリッド自動車の駆動系に関する概略構成を示したブロック図である。図１に示したハイブリッド自動車の制御系に関する概略構成を示したブロック図である。走行ルートの一例を示した概念図である。本発明を適用したハイブリッド自動車の通常モードとバッテリ電力使用促進モードとを構成する走行モードの態様を示したマップである。バッテリ電力使用促進モードの開始条件及び通常モードとバッテリ電力使用促進モードとの実行態様の一例を示した相関図である。本発明を適用したハイブリッド自動車の通常モードとバッテリ電力使用促進モードとを構成する走行モードの別の態様を示したマップである。

図１に本発明を適用した車両の駆動系に関する概略構成を示す。
この車両１００は、駆動源として、電動機としての走行用のモータとしてのフロントモータであるモータ１０及びリアモータであるモータ５０と、内燃機関としてのエンジン２０とを備えたハイブリッド自動車（ＨＥＶ）である。

車両１００はまた、かかる駆動源のほかに、モータ１０、５０に電力を供給する蓄電池としての大容量バッテリである高電圧バッテリを用いたバッテリ３０と、モータ１０によって回転駆動される駆動軸３２及び駆動輪３３と、エンジン２０の駆動力によって発電してバッテリ３０に電力を供給しバッテリ３０を充電する発電機であるモータジェネレータとしてのジェネレータ３４と、エンジン２０と駆動軸３２との間を接断するクラッチ３７とを有している。

車両１００はまた、バッテリ３０の電力を所定の出力でモータ１０に供給するインバータであるフロントモータ用インバータ７０と、バッテリ３０の電力を所定の出力でジェネレータ３４に供給するインバータであるジェネレータ用インバータ７１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ７２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ７２に接続された１２Ｖのバッテリ３９とを有している。

車両１００はまた、バッテリ３０の電力を所定の出力でモータ５０に供給するインバータであるリアモータ用インバータ７３と、モータ５０によって回転駆動される駆動軸３５及び駆動輪３６と、エンジン２０に供給される燃料を蓄えた燃料タンク３８と、エンジン２０から排出された排気ガスを触媒により浄化する浄化部２１と、浄化部２１に接続されたマフラー２２とを有している。

車両１００はまた、車両１００の速度すなわち車速を検知するための車速検出器６３と、車両１００の運転者等により車両１００に対して所定の入力を行うことを可能とした入力部６４と、モータ１０、５０、エンジン２０等、車両１００に備えられた各構成を駆動制御する制御手段としてのＥＣＵであるコントローラ６０とを有している。

車両１００はその他、図示を省略する、外部電源を接続される給電部と、給電部によって外部電源から供給された電力によりバッテリ３０を充電する充電器７４とを有しており、プラグインハイブリッド車となっている。

車両１００はまた、車両１００の制御系の概略を示した図２に示すように、車両１００を目的地まで案内するためのナビゲーションシステム６１と、バッテリ３０の充電状態であるＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）を検知し検知したＳＯＣをコントローラ６０に入力するＳＯＣ検知手段６２とを有している。

入力部６４は、車両１００の運転者によって操作され車速を維持したり加速したりするときに踏み込まれることにより運転者の出力要求が行われるアクセルポジション６５と、後述する切り替えを行う切り換えスイッチ６６とを有している。

ナビゲーションシステム６１は、図示を省略する、車両１００の現在位置を取得するＧＰＳ、地図情報を記憶したメモリ、液晶表示装置、目的地等を入力する入力装置等を備えている。

ＳＯＣは、バッテリ３０に残存している残容量である電力残量を意味し、値が大きいほど充電状態が良好であるものとする。ＳＯＣ検知手段６２は、バッテリ３０の電力残量を検出するバッテリ残容量検出手段としてのバッテリ残量検出手段として機能するものである。

コントローラ６０は、ＣＰＵ、メモリを備えている。コントローラ６０は、車速検出器６３から入力された信号に基づいて車両の速度を検出する速度検出手段として機能する。コントローラ６０は、アクセルポジション６５から入力された信号に基づいて運転者の出力要求を検出する出力要求検出手段として機能する。コントローラ６０は、ジェネレータ３４の駆動により発電される発電量を、エンジン２０の駆動言い換えると出力を調整することによって制御する発電制御手段として機能する。

コントローラ６０は、ナビゲーションシステム６１で設定された車両１００の目的地まで走行するのに必要な電力量である電力必要量を算出する電力必要量算出手段として機能する。電力必要量算出手段として機能するコントローラ６０は、かかる目的地まで走行するのに消費される電力量である電力消費量を推定する電力消費量推定手段を有しており、この電力消費量推定手段によって推定された電力消費量に基づいて、この電力消費量の推定誤差を見込んだ電力必要量を算出するようになっている。

電力消費量推定手段として機能するコントローラ６０は、具体的にはたとえば、図３に示すような、ナビゲーションシステム６１で設定された車両１００の目的地と、ナビゲーションシステム６１によって取得された車両１００の現在地とを結ぶ、ナビゲーションシステム６１で設定された走行ルートすなわちかかる目的地までの走行ルートに関する情報をナビゲーションシステム６１から取得し、さらに、かかる走行ルートを構成している道路に関する情報すなわちかかる道路がどのような道路であるかとの道路種類に関する情報および各種類の道路の距離に関する情報をナビゲーションシステム６１から取得し、道路の種類に応じた、単位距離当たりの電力消費量と、当該種類の道路の距離との積との総和から、電力消費量を算出し推定する。

図３に示している場合について説明すると、走行ルートは市街地道路、高速道路、山道からなっている。この市街地道路の単位距離当たりの電力消費量、走行距離がそれぞれＡ［ｋＷｈ／ｍ］、Ｌａ［ｍ］であり、この高速道路の単位距離当たりの電力消費量、走行距離がそれぞれＢ［ｋＷｈ／ｍ］、Ｌｂ［ｍ］であり、この山道の単位距離当たりの電力消費量、走行距離がそれぞれＣ［ｋＷｈ／ｍ］、Ｌｃ［ｍ］であるとすると、電力消費量推定手段として機能するコントローラ６０は、電力消費量Ｗ［ｋＷｈ］を、次の計算式により算出する。
Ｗ＝Ａ＊Ｌａ＋Ｂ＊Ｌｂ＋Ｃ＊Ｌｃ

ここで、単位距離あたりの電力消費量Ａ、Ｂ、Ｃは何れも、学習値となっている。すなわち、電力消費量推定手段として機能するコントローラ６０は、各道路種類について、単位距離あたりの電力消費量を学習するようになっている。よって、電力消費量の推定精度が経時的に向上する。この学習は車両１００の運転者ごとに行われるため、各運転者の運転特性に応じて各道路種類についての電力消費量を学習することが可能となっており、電力消費量の推定精度が経時的に高い精度で向上する。このような学習を可能とするため、ナビゲーションシステム６１の入力装置あるいは入力部６４により、車両１００の運転者が誰であるかの情報を入力することが可能となっている。

電力消費量の推定精度をより高くするために、電力消費量の推定には、上述の走行ルートに関する情報に加えて、ナビゲーションシステム６１等を用いた、標高情報付き地図データあるいは斜度情報付き地図データ等を用いた道路の傾斜に関する情報、その他渋滞情報等の走行ルートに関する情報をも適宜の組合せで用いるようにしても良い。

このように、走行ルートに関する情報に対応し、走行ルートに関連付けて取得された電力消費量に基づいて電力必要量を算出することにより、電力必要量の算出精度が高くなっている。目的地までの電力消費量を走行ルートに関連付けて取得するにあたり、ナビゲーションシステム６１は必ずしも必要でない。たとえば、通勤など日常的に用いる走行ルートについては、運転時刻、アクセルやブレーキの操作タイミングなどから目的地、走行ルートを推定し、過去に当該走行ルートを走行するのに実際に消費された電力消費量を、走行ルートに関連付けて取得された電力消費量としてもよい。この場合、電力必要量算出手段として機能するコントローラ６０は、運転時刻、アクセルやブレーキの操作タイミングに関連付けて実際に消費された電力消費量をメモリに記憶する。

このような構成の車両１００は、図４に示すように、走行モードとして、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、パラレル走行モードとからなる通常走行モードである通常モードを有しているとともに、ＳＯＣが電力必要量算出手段として機能するコントローラ６０によって算出された電力必要量を上回った場合に選択され得るバッテリ電力使用促進モードとしてのＳＯＣ使い切りモードである使い切りモードを有している。同図に示されているように、本形態においては、使い切りモードも、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、パラレル走行モードとからなっている。なお、同図においては、使い切りモードを使用促進モードと記載している（他の図においても同じ）。

通常モード、使い切りモードの各走行モードの選択、あるいは、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、パラレル走行モードの各走行モードの選択は、速度検出手段として機能するコントローラ６０によって検出された車速、ＳＯＣ検知手段６２によって検知されたＳＯＣ、出力要求検出手段として機能するコントローラ６０によって検出された出力要求等に応じて、コントローラ６０によって行われる。この点、コントローラ６０は、走行モード選択手段として機能する。このため、走行モード選択手段として機能するコントローラ６０のメモリには、図４に対応するマップが記憶されている。すなわち、かかるメモリには、同図に示した種々の条件に対応するように、通常モード、使い切りモードの各走行モード、及び、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、パラレル走行モードの各走行モードが記憶されており、かかる種々の条件に応じて、走行モード選択手段として機能するコントローラ６０によって通常モード、使い切りモードの各走行モード、及び、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、パラレル走行モードの各走行モードが選択されるようになっている。この点、コントローラ６０は、走行モード選択条件記憶手段として機能する。

通常モード、使い切りモードの何れによらず、モータ１０、エンジン２０のうち、ＥＶ走行モードではモータ１０のみが駆動され、シリーズ走行モード及びパラレル走行モードではモータ１０及びエンジン２０が駆動される。なお、モータ５０は、走行中に駆動輪３３がスリップしたとき、大きな加速力が必要なとき、急な車線変更時、車両１００のスタビリティが求められる場合などに作動し、４ＷＤとするために駆動される。

通常モード、使い切りモードに共通の、第１走行モードであるＥＶ走行モード、第２走行モードであるシリーズ走行モード、第３走行モードであるパラレル走行モードの各走行モードの動作について説明する。なおモータ５０の動作条件は上述のとおりである。

ＥＶ走行モードは、モータ１０あるいはこれに加えてモータ５０の駆動力すなわち出力のみ言い換えるとバッテリ３０の電力のみによって車両１００を走行させる。そのため、エンジン２０は停止しており、またクラッチ３７は開放されている。減速時は４輪で回生する。すなわち車両１００の運動エネルギーを、駆動輪３３、駆動軸３２、モータ１０、フロントモータ用インバータ７０を介して電気エネルギーに変換するとともに、駆動輪３６、駆動軸３５、モータ５０、リアモータ用インバータ７３を介して電気エネルギーに変換し、バッテリ３０に蓄電する。

シリーズ走行モードは、モータ１０あるいはこれに加えてモータ５０の駆動力すなわち出力言い換えるとバッテリ３０の電力が後述する目標の値となるように、エンジン２０を作動させ、発電制御手段として機能するコントローラ６０によってエンジン２０の出力を調整し、ジェネレータ３４を駆動制御して発電量を制御し、制御した発電量によってバッテリ３０に給電を行いながらモータ１０を駆動して車両１００を走行させる。クラッチ３７は開放されている。減速時はＥＶ走行モードと同様にして４輪で回生する。

パラレル走行モードは、モータ１０あるいはこれに加えてモータ５０の駆動力すなわち出力言い換えるとバッテリ３０の電力及びエンジン２０の駆動力すなわち出力によって車両１００を走行させる。そのため、クラッチ３７は結合される。パラレル走行モードは後述するように高車速であるときに選択されるが、これは高速域では比較的負荷が大きくエンジン２０の熱効率が高いためである。よってパラレル走行モードではエンジン２０主体で走行するが、モータ１０の出力とエンジン２０の出力とを互いに補完しながら使用するため、長距離走行に適しているとともに、モータ１０あるいはこれに加えてモータ５０によるトルクアシスト等も可能となっている。また、エンジン２０の出力が出すぎた場合には、ジェネレータ３４、ジェネレータ用インバータ７１を介してバッテリ３０に給電し、さらには充電することも可能である。減速時はＥＶ走行モードと同様にして４輪で回生する。

図４に示すように、通常モードにおいて、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モードは、車速が低車速であるときに選択され、パラレル走行モードは車速が高速であるときすなわち高車速であるときに選択される。同図において車速が低車速である場合とは車速が高車速でない場合をいい、車速が低速ないし中速である場合を含む。車速が低車速であるか高車速であるかの判定は、速度検出手段として機能するコントローラ６０によって検出された車速が、所定の速度より大きいか否かに基づいて、速度検出手段として機能するコントローラ６０の一機能として行われ、速度検出手段として機能するコントローラ６０によって検出された車速が、所定の速度より大きいときには高車速であると判定され、所定の速度より小さいときには低車速であると判定される。なお、かかる判定が、所定の速度を閾値として高車速と低車速との何れかで行われるよう、「より大きい」、「より小さい」の何れか一方には、かかる閾値と等しい場合が含まれ、「より大きい」に閾値が含まれる場合には「以上である」ことを意味し、「より小さい」に閾値が含まれる場合には「以下である」ことを意味するものとする。この判定は、使い切りモードにおいても同条件で行われる。

通常モードにおいて、ＥＶ走行モードはＳＯＣが大きくパワー要求が無いときに選択され、シリーズ走行モードはＳＯＣが大きくパワー要求が有るときとＳＯＣが小さいときとに選択される。

パワー要求が有るか無いかの判定は、出力要求検出手段として機能するコントローラ６０によって検出された出力要求の検出値が、低車速の場合は第１検出値より大きいか否か、高車速の場合は第２出力要求値より大きいか否かに基づいて、出力要求検出手段として機能するコントローラ６０の一機能として行われ、出力要求検出手段として機能するコントローラ６０によって検出された検出値が、第１出力要求値より大きいとき、第２出力要求値より大きいときにはパワー要求が有ると判定され、第１出力要求値より小さいとき、第２出力要求値より小さいときにはパワー要求が無いと判定される。なお、かかる判定が、第１出力要求値、第２出力要求値を閾値としてパワー要求有りとパワー要求無しとの何れかで行われるよう、「より大きい」、「より小さい」の何れか一方には、かかる閾値と等しい場合が含まれ、「より大きい」に閾値が含まれる場合には「以上である」ことを意味し、「より小さい」に閾値が含まれる場合には「以下である」ことを意味するものとする。第１出力要求値と第２の出力要求値との大小関係については、走行モードが適切に選択されるように定められるものであり、何れが大きくてもよいし、互いに等しくても良い。この判定は、使い切りモードにおいても同条件で行われるが、走行モードが適切に選択されるのであれば、通常モードと使い切りモードとで第１出力要求値、第２の出力要求値として用いる出力要求値を異ならせても良い。なお、通常モードにおけるパワー要求の有無の判定は、たとえば車速が低車速のうちの低速であるときはパワー要求が無く低車速のうちの中速であるときはパワー要求があるとの態様で行ってもよい。

ＳＯＣが大きいか小さいかの判定は、ＳＯＣ検知手段６２によって検出されたＳＯＣが、所定残量を示す残量基準値より大きいか否かに基づいて、コントローラ６０の一機能として行われ、ＳＯＣ検知手段６２によって検出されたＳＯＣが、残量基準値より大きいときにはＳＯＣが大きいと判定され、残量基準値より小さいときにはＳＯＣが小さいと判定される。なお、かかる判定が、残量基準値を閾値としてＳＯＣ大とＳＯＣ小との何れかで行われるよう、「より大きい」、「より小さい」の何れか一方には、かかる閾値と等しい場合が含まれ、「より大きい」に閾値が含まれる場合には「以上である」ことを意味し、「より小さい」に閾値が含まれる場合には「以下である」ことを意味するものとする。

図５に示すように、通常モードは、ＳＯＣが目標の値の範囲である所定範囲すなわちＳＯＣ制御範囲に維持されるように走行を行う。同図において、現在地から走行距離がＸ２までの範囲は、ＳＯＣが電力必要量以下であるため通常モードとなっており、走行距離がＸ２からＸ３までの範囲は、ＳＯＣが電力必要量を上回っており使い切りモードが選択されている。

使い切りモードは、通常モードよりもバッテリ３０を積極的に使用し、目的地に到達したときにＳＯＣが極力低下するように走行することで、バッテリ３０の電力を効率的に使用するべく、目的地まで走行したときのＳＯＣが通常モードにおけるＳＯＣの維持範囲すなわち図５に示したＳＯＣ制御範囲を下回るようにするためにある走行モードである。そこで、ＳＯＣが電力必要量を上回っているときに選択され得るとともに、目的地まで走行するときの電力消費量が通常モードを上回るように走行を行うための走行モードとなっている。

具体的には、図４に示すように、車速、パワー要求等の走行条件が同条件であっても、使い切りモードでは、通常モード以上に、バッテリ３０の電力をより多く使用して車両１００を走行させＳＯＣをより低下させるように、すなわち車両１００の走行状態が通常モード以上に放電側となるように、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、パラレル走行モードの何れかが選択されるようになっており、使い切りモード全体でみると、電力消費量が通常モードの電力消費量を上回るようになっている。さらには、電力消費量は、同じ走行条件であっても、使い切りモードの方が通常モードよりも常に大きくなることが、目的地に到達したときにＳＯＣが極力低下するように走行し、バッテリ３０の電力を効率的に使用するうえで望ましい。

たとえば、図４に示されているように、高車速の状況下において、通常モードでは、パワー要求の有無及びＳＯＣの大小にかかわらずパラレル走行モードが選択され、使い切りモードでは、パワー要求がある場合はパラレル走行モードが選択されるが、パワー要求が無い場合はＥＶ走行モードが選択される。したがって、高車速においてパワー要求が無い場合には、通常モードでは、パラレル走行モードが選択されるが、使い切りモードでは、パラレル走行よりもバッテリ３０の電力を多く使用するＥＶ走行モードが選択される。これを図５に沿って説明すると、走行距離がＸ１からＸ２までの範囲においては、ＳＯＣが電力必要量以下であるとともにパラレル走行モード判定車速を超えているため、通常モードにおいてパラレル走行モードが選択されるが、走行距離がＸ２からＸ３までの範囲においては、パラレル走行モード判定車速を超えているものの、ＳＯＣが電力必要量を超えているため、使い切りモードとなってＥＶ走行モードが選択される。

また、図４に示されているように、低車速においてパワー要求が無い場合には、通常モードでは、ＥＶ走行モードかシリーズ走行モードが選択されるが、使い切りモードでは、通常モードで選択されるＥＶ走行モードとシリーズ走行モードとのうちバッテリ３０の電力を多く使用するＥＶ走行モードが選択される。具体的には、パワー要求が無い状況下において、通常モードではＳＯＣ大の場合にＥＶ走行モードでＳＯＣ小の場合にシリーズ走行モードがそれぞれ選択されるが、使い切りモードではＳＯＣの大小にかかわらずＥＶ走行モードが選択される。これにより、通常モードよりも使い切りモードの方がバッテリの電力をより多く消費する。なお、この制御は、本形態のように、とくに低車速において行う。また、使い切りモードで選択されたＥＶ走行モードでは、通常モードで選択されるＥＶ走行モードよりも、モータ１０の出力を大きくしてバッテリ３０の電力を多く使用することが望ましい。

さらに、図４に示されているように、低車速においてパワー要求が有る場合には、通常モードにおいても使い切りモードにおいてもシリーズ走行モードが選択されるとともに、高車速においてパワー要求が有る場合には、通常モードにおいても使い切りモードにおいてもパラレル走行モードが選択されるが、このように使い切りモードにおいて選択されたシリーズ走行モードでは通常モードにおいて選択されるシリーズ走行モードよりもバッテリ３０の電力を多く使用するようエンジン２０の出力が小さくなるように及び／又はモータ１０の出力が大きくなるように制御される。すなわち、ＳＯＣの収支が放電側すなわちＳＯＣが減少し低下するように、モータ１０、エンジン２０、ジェネレータ３４を制御する。具体的には、発電制御手段として機能するコントローラ６０により、エンジン２０の出力が、ＳＯＣが減少するようにジェネレータ３４の発電量を制御するように、制御される。また、使い切りモードにおいて選択されたパラレル走行モードでは通常モードにおいて選択されるパラレル走行モードよりもバッテリ３０の電力を多く使用するようエンジン２０の出力が小さくなるように及び／又はモータ１０の出力が大きくなるように制御される。この使い切りモードにおいて選択されたパラレル走行モードでも、使い切りモードにおいて選択されたパラレル走行モードと同じくエンジン２０が駆動されるが、ＳＯＣの収支が放電側すなわちＳＯＣが減少し低下するように、モータ１０、エンジン２０、ジェネレータ３４を制御することが望ましい。

上述したように、パラレル走行モードでは、エンジン２０の出力が出すぎた場合には、ジェネレータ３４、ジェネレータ用インバータ７１を介してバッテリ３０に給電し充電することが可能となっているが、使い切りモードにおいて選択されたパラレル走行モードでは、エンジン２０の出力が出過ぎることのないように制御することが望ましい。このような制御としては、たとえばジェネレータ３４が停止状態となるようにエンジン２０を駆動することが挙げられ、この場合には、使い切りモードにおける燃料の消費を大きく抑制しつつ、目的地に到達したときのＳＯＣが極力低下するように走行することで、バッテリ３０の電力が効率的に使用される。

図５に示されている目標値は、電力消費量推定手段としてのコントローラ６０による電力消費量の推定誤差に相当するものである。よって、電力必要量算出手段として機能するコントローラ６０は、電力消費量推定手段としてのコントローラ６０によって推定された電力消費量とかかる目標値との和により、電力必要量を算出するようになっている。使い切りモードは、この目標値をＳＯＣの目標の値としＳＯＣが目的地においてこの目標値となるように走行を行う。

かかる目標値の具体値は、たとえばバッテリ３０のフル充電時におけるＳＯＣの１０％などの固定値としても良いが、電力消費量推定手段としてのコントローラ６０による電力消費量の推定精度が高ければ小さくなるものである。よって、かかる目標値の値は、理想的にはゼロであって、この場合には、電力消費量推定手段として機能するコントローラ６０によって推定された電力消費量がそのまま電力必要量算出手段として機能するコントローラ６０によって算出された電力必要量言い換えると必要エネルギー量となるとともに、電力消費量推定手段として機能するコントローラ６０は電力必要量算出手段として機能するコントローラ６０となる。

また、目標値の値は、電力消費量推定手段としてのコントローラ６０による電力消費量の推定精度をコントローラ６０において評価し、推定精度が高い場合には小さくするなど、電力消費量についての学習を行い、かかる推定精度に応じた可変の値とすることが望ましい。この場合、コントローラ６０は、電力消費量推定精度評価手段、目標値設定手段、目標値変更手段として機能する。たとえば、走行ルートが過去に実際に走行した走行ルートと同一である場合、過去に当該走行ルートを走行するのに実際に消費された電力消費量を、電力消費量推定手段としてのコントローラ６０による電力消費量の推定値とすれば、電力消費量推定手段としてのコントローラ６０による電力消費量の推定精度が高いと評価されるため、目標値の値を小さくすることが可能である。

さらには、電力消費量推定手段としてのコントローラ６０による電力消費量の推定及び電力必要量推定手段としてのコントローラ６０による電力必要量の算出を、車両１００が目的地に到達するまでに随時行う場合には、消費量の推定精度は目的地に近づくにしたがって向上する傾向を持つため、コントローラ６０が目標値設定手段、目標値変更手段として機能する場合、目標値の値は随時ゼロに近づくこととなる。よって、目的地に到達したときにＳＯＣが極力低下するように走行することで、バッテリ３０の電力を効率的に使用するには、車両１００が目的地に到達するまでに随時行うことが望ましい。

目的地に到達したとき、電力消費量推定手段としてのコントローラ６０による電力消費量の推定精度が高ければ高いほど、ＳＯＣの値はゼロに近くなっている。したがって、目的地は通常、次の走行開始までに、給電部に外部電源を接続してバッテリ３０の充電を行う環境にあることを要し、またこれに加えて、目的地においてかかる充電を行う時間が確保されることが見込まれることを要する。切り換えスイッチ６６は、使い切りモードの選択条件が満たされたときに使い切りモードに移行するか否かの切り換え、言い換えると、通常モードと使いきりモードとのいずれかで走行するか、通常モードのみで走行するかの切り換えを行うために設けられており、通常モードと使いきりモードとのいずれかで走行するか、通常モードのみで走行するかに関する情報を運転者等により入力可能としている。コントローラ６０は、切り換えスイッチ６６から入力された信号に基づき、通常モードと使いきりモードとのいずれかで走行するか、通常モードのみで走行するかの設定、すなわち、使いきりモードの選択条件が満たされたときに使い切りモードを選択するか否かの設定を行う。この点、コントローラ６０は、バッテリ電力使用促進モード選択可否設定手段としての使用促進モード選択可否設定手段として機能する。かかる環境にあるか否か及び使いきりモードの選択条件が満たされたときに使いきりモードを選択するか否かの設定状況は、ナビゲーションシステム６１で確認可能としても良い。かかる環境にあるか否かを、ナビゲーションシステム６１に登録可能としても良い。

なお、使い切りモードにより目的地に到達した場合、何らかの事情で充電を行うことなく次の走行を開始する必要がある場合を考慮して、目標値はエンジン２０の始動を行うのに必要な最小限のＳＯＣの値としても良い。この場合、切り換えスイッチ６６は必須ではない。また、使い切りモードにおいて常にＳＯＣを放電側に制御する場合であっても、目的地までの走行中に、ＳＯＣが目標値を下回った場合には、使い切りモードを維持しつつエンジン２０の駆動によりバッテリ３０の充電を行うようにすなわちＳＯＣを充電側に制御しても良い。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

たとえば、走行モード選択手段、走行モード選択条件記憶手段として機能するコントローラ６０は、図４に示したマップに限らず、図６（ａ）、（ｂ）の何れかに対応するマップを記憶し車両１００がこれに基づいて走行を行うようにしても良いし、使い切りモードでは、常にＥＶ走行モードで車両１００の走行を行うようにするなど、ＥＶ走行モードの領域を拡大するようにしても良い。

なお、図６（ｂ）の高車速の場合について補足説明すると、この場合には、通常モード、使い切りモードの何れによらず、パラレル走行モードが選択される。しかし、パラレル走行モードであっても、通常モードではＳＯＣの放電側及び充電側の何れにも制御されるのに対し、使い切りモードでは放電側にのみ制御されることで、高車速の場合の全体としては、通常モードよりも使い切りモードの方が、目的地に到達したときのＳＯＣが低下するように走行し、バッテリ３０の電力が効率的に使用されるようになっている。この場合にも、通常モードにおける放電側の制御よりも、使い切りモードにおける放電側の制御の方が、放電の度合いが大きくなるようにすると、バッテリ３０の電力がより効率的に使用されることとなる。また、同図(ｂ)に示したマップによる制御を行う場合も、図４に示したマップによる制御を行う場合と同様に、とくに低車速で、パワー要求が無い状況下において、通常モードではＳＯＣ大の場合にＥＶ走行モードでＳＯＣ小の場合にシリーズ走行モードがそれぞれ選択されるが、使い切りモードではＳＯＣの大小にかかわらずＥＶ走行モードが選択され、これにより、通常モードよりも使い切りモードの方がバッテリの電力をより多く消費するようになっている。

本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。なお、本発明のバッテリ電力使用促進モードは、バッテリの残電力を使い切ってもよいし、また、バッテリの残電力を少量だけ残してもよい。

１０、５０モータ
２０エンジン
３０バッテリ
３４ジェネレータ
６０発電制御手段、出力要求検出手段、速度検出手段、電力必要量算出手段、電力消費量推定手段
６１ナビゲーションシステム
６２バッテリ残量検出手段
６６切り換えスイッチ
１００ハイブリッド自動車

Claims

車両走行用のモータに電力を供給するバッテリと、
同バッテリに電力を供給するジェネレータを駆動するエンジンと、
前記ジェネレータの駆動により発電される発電量を制御する発電制御手段と、
前記車両が目的地まで走行するのに必要な電力必要量を算出する電力必要量算出手段とを備え、
前記エンジンを停止して前記モータの駆動力により走行する第１走行モードと、
前記エンジンの作動により前記ジェネレータを駆動させるとともに、前記モータの駆動力により走行する第２の走行モードとを有するハイブリッド自動車において、
前記バッテリに残存している電力残量が所定範囲に維持されるように前記第１走行モード又は第２走行モードで走行を行う通常モードと、
前記目的地まで走行したときの前記電力残量が前記所定範囲を下回るようにするために、電力消費量が前記通常モードを上回るように前記第１走行モード又は第２走行モードで走行するバッテリ電力使用促進モードとを有し、
前記発電制御手段は、前記バッテリ電力使用促進モードにおける前記第２走行モードでの走行中に、前記電力残量が減少するように前記ジェネレータの発電量を制御する
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１記載のハイブリッド自動車において、
運転者の出力要求を検出する出力要求検出手段と、
前記電力残量を検出するバッテリ残量検出手段とを更に備え、
前記出力要求検出手段により検出された出力要求値が第１出力要求値より小さい状況下において、前記通常モードでは前記バッテリ残量検出手段により検出された前記電力残量が所定残量より大きい場合に前記第１走行モードで、前記所定残量より小さい場合に前記第２走行モードでそれぞれ走行し、前記バッテリ電力使用促進モードでは前記電力残量にかかわらず前記第１走行モードで走行する
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１または２に記載のハイブリッド自動車において、
前記エンジンの駆動力と前記モータの駆動力とにより走行する第３の走行モードを更に有するとともに、
運転者の出力要求を検出する出力要求検出手段と、
前記車両の速度を検出する速度検出手段とを更に備え、
前記速度検出手段により検出された速度が所定の速度より大きい状況下において、前記通常モードでは前記出力要求検出手段により検出された出力要求値にかかわらず第３走行モードで走行し、前記バッテリ電力使用促進モードでは前記出力要求検出手段により検出された出力要求値が第２出力要求値より大きい場合に前記第３走行モードで、前記第２出力要求値より小さい場合に前記第１走行モードでそれぞれ走行する
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１ないし３の何れか１つに記載のハイブリッド自動車において、
前記バッテリ電力使用促進モードにおいては、前記電力残量が前記所定範囲を下回る目標値となるように走行を行い、
前記電力必要量算出手段は、目的地まで走行するのに消費される電力消費量を推定する電力消費量推定手段を有し、この電力消費量推定手段によって推定された前記電力消費量と前記目標値との和により前記電力必要量を算出することを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１ないし４の何れか１つに記載のハイブリッド自動車において、
前記電力必要量算出手段は、ナビゲーションシステムによって設定された目的地までの走行ルートに基づいて前記電力必要量を算出することを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１ないし５の何れか１つに記載のハイブリッド自動車において、
前記電力必要量算出手段は、走行ルートに関連付けて取得された電力消費量に基づいて前記電力必要量を算出することを特徴とするハイブリッド自動車。
請求項１ないし６の何れか１つに記載のハイブリッド自動車において、
前記通常モードと前記バッテリ電力使用促進モードとのいずれかで走行するか、前記通常モードで走行するかの切り換えを、前記車両に設けられた切り換えスイッチにより行われることを特徴とするハイブリッド自動車。