JP2011251648A - ハイブリッド車両の蓄電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、どのような状況下でも、所望とするＥＶ走行の航続予定距離だけは走行可能としたハイブリッド車両の蓄電制御装置を提供する。
【解決手段】本発明の蓄電制御装置は、ＥＶモードでの走行航続予定距離を設定する航続予定距離設定部１２と、走行航続予定距離を走行できるだけの蓄電量をバッテリ６に残留させる残留制御部１４とを有し、残留制御部により、バッテリの蓄電状態からＥＶモードでの航続可能距離を算出し、走行航続予定距離が航続可能距離より長いとき、バッテリの蓄電量が走行航続予定距離に応じた蓄電量に達するまで内燃機関５を稼働させて発電機４によりバッテリを充電させることとした。これにより、バッテリ６に、常に航続予定距離設定部１２で設定したＥＶ走行航続予定距離の走行を実現できるだけの蓄電量（ＳＯＣ）が残留させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリの電力でモータのみを用いた走行を可能としたハイブリッド車両の蓄電制御装置に関する。

ハイブリッド車両は、車載バッテリをある一定のＳＯＣ（蓄電量）を保ちながら走行する制御を用いて、バッテリに蓄えた電力でモータのみを動力源としたＥＶモードの走行（ＥＶ走行）をしたり、プラグイン式のように外部電源によりバッテリを満充電の近くまで充電させてＥＶ走行の走行距離を稼ぐようにしたりするものが知られている。
こうしたハイブリッド車両のＥＶ走行は、モータのみで走行するため（エンジンは作動しない）、動作音が小さく、騒音に気を使わせずにすむ。このためＥＶ走行は、住宅街を走行したり、深夜街中を走行したりするときなどには、ＥＶ走行はかなり有効である。

そこで、ＥＶスイッチを装備し、乗員がＥＶスイッチを操作すると、ＥＶ走行が選択され、ＥＶ走行だけが行われるハイブリッド車両が市場に出てきた。
しかし、このハイブリッド車両のＥＶ走行は、下限の一定ＳＯＣまでバッテリの電力を使い切る制御が行われるため、走行中や走行を終えた後のバッテリに残る電力量はさまざまで、乗員がＥＶ走行を所望とする状況、例えば深夜に到着地の自宅の近辺の住宅地域に差し掛かったり、前日入庫した車両が、早朝、住宅街から出発したりするような場合、バッテリが同地域を走行するだけのＳＯＣが確保されていないことが多い。このため、静音での走行を所望するときにＥＶ走行ができないことが多々ある。

特にハイブリッド車両によると、バッテリの残り電力量（蓄電量）については、インジケータでバッテリのＳＯＣの具合を表示しているだけなので、乗員は、インジケータ表示から、実際にどれだけの距離、ＥＶ走行できるのかはわからず、ハイブリッド車両のＥＶ走行を実行しても途中でＥＶ走行が保てないことが多く、乗員の意図した静音走行を続けるのは難しい。

ハイブリッド車両では、特許文献１に開示されているように、バッテリで使い切るＥＶ走行の距離を稼ぐために、バッテリの充電量を目標走行距離にしたがい高める手段は講じられている。

特開２００９−２４８８２２号公報

しかし、バッテリに残る電力で所望のＥＶ走行の走行距離を確保しようとする点は見当たらない。そのため、ハイブリッド車両は、せっかくのＥＶ走行が十分に活用できないものであった。
そこで、本発明の目的は、どのような状況下でも、所望とするＥＶ走行の航続予定距離だけは走行可能としたハイブリッド車両の蓄電制御装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、ＥＶ走行の航続予定距離を設定可能する航続予定距離設定部と、設定された航続予定距離を走行できるだけの蓄電量をバッテリに残留させる残留制御部とを有し、さらにどのような状況でも所望とするＥＶ走行の航続予定距離だけは確保されるよう、残留制御部は、バッテリの蓄電状態から航続可能距離を算出し、設定した走行航続予定距離が航続可能距離より長いとき、バッテリの蓄電量が走行航続予定距離に応じた蓄電量に達するまで内燃機関を稼動させて発電機によりバッテリを充電させるものとした。

同構成によると、バッテリには、常に航続予定距離設定部で設定した走行航続予定距離の走行を実現できるだけの蓄電量が残留する。つまり、ハイブリッド車両には、所望とする走行航続予定距離だけは、ＥＶ走行で実行できる能力が備わる。
請求項２に記載の発明は、乗員の操作によりＥＶモードの走行へ強制的に切替可能なＥＶスイッチと、バッテリに走行航続予定距離を満たす蓄電量が確保されたことを乗員に知らせる報知部を有し、さらに残留制御部により、バッテリに走行航続予定距離を満たす蓄電量が確保されたときにＥＶスイッチを有効とするものとし、走行航続予定距離を満たす蓄電量が確保されたときにＥＶスイッチを有効として、確実に所望のＥＶ走行が可能となるようにした。
請求項３に記載の発明は、さらに正確にＥＶモードでの走行航続予定距離が設定されるよう残留制御部は、ＥＶ走行モードにおける単位走行距離当たりに消費する単位電力量（電費）の履歴に基づいてバッテリに残留している蓄電量から航続可能距離を算出するものとした。

請求項４に記載の発明は、さらに乗員に視覚的に蓄電量の確保を知らせるよう、報知部が光源を有するものとした。
請求項５に記載の発明は、さらに現在のＥＶ走行の航続可能な距離がわかるよう、残留制御部により算出された航続可能距離を表示するインジケータを有するものとした。

請求項１の発明によれば、ハイブリッド車両は、どのような状況下でも、所望とする走行航続予定距離だけはＥＶ走行することができる。
たとえ設定したＥＶモードでの走行航続予定距離が、バッテリから求まる航続可能距離より長くとも、バッテリは、走行航続予定距離に必要な蓄電量まで充電されるから、所望とするＥＶモードでの走行航続予定距離だけは確保でき、十分に予備燃料タンク的な機能が果たせる。

請求項２の発明によれば、さらに報知部により、所望とするＥＶ走行が可能となったことが乗員に伝えられるので、乗員は同旨を速やかに認識することができる。しかも、ＥＶスイッチは有効となり、ＥＶスイッチを作動させることにより強制的にＥＶモードへの切替が可能となるから、深夜の自宅近辺や深夜の住宅街、早朝の住宅街など、騒音に気を使う地域や場所での走行は、確実に乗員の意図した静音のＥＶ走行だけで完了でき、周囲に騒音の迷惑をかけるのを防ぐことができる。

請求項３の発明によれば、さらに単位走行距離当たりに消費する単位電力量（電費）の考慮により、正確にＥＶモードでの走行航続予定距離を設定することができ、乗員の意図したＥＶ走行を的確に実現できる。
請求項４の発明によれば、光る光源により乗員に、視覚的にＥＶモードでの走行航続予定距離を満たす蓄電量が確保されたことを知らせることができる。

請求項５の発明によれば、インジケータ表示により、乗員に、現在のバッテリでどれだけＥＶ走行が可能であるかを伝えることができ、走行航続予定距離の設定の際の参考にできる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の概略的な構成を示す図。 同ハイブリッド車両の蓄電制御装置の構成を概略的に示すブロック図。 同蓄電制御装置の制御フローを示すフローチャート。

以下、本発明を図１〜図３に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１（ｂ）はハイブリッド車両の概略構成図を示している。同車両の主な構成を説明すると、図中１は、操舵輪２、駆動輪３を備える車体である。この車体１には、駆動輪３を駆動するモータ／ジェネレータ４（本願のモータ、発電機に相当）、駆動輪３を駆動したりモータ／ジェネレータ４を駆動（発電）したりするエンジン５、充放電可能なバッテリ６、インバータ７、コントローラ９などが搭載されている。なお、モータ／ジェネレータ４はモータ機能とジャネレータ機能とを一体化した機器でなく、各々モータとジェネレータとに分かれた構造でもよい。

このうちバッテリ６は、インバータ７を介してモータ／ジェネレータ４に接続され、モータ／ジェネレータ４との間で電力の授受が行えるようにしている。これにより、バッテリ６に蓄えた電力でモータ／ジェネレータ４が作動（モータ）するようにしている。またエンジン５は、モータ／ジェネレータ４、クラッチ（図示しない）を介して駆動輪３に接続され、モータ／ジェネレータ４の駆動（発電）や駆動輪３の駆動ができるようにしている。つまり、ハイブリッド車両は、バッテリ６から供給される電力（バッテリ６に蓄えた電力）により駆動されるモータ／ジェネレータ４のみを用いて走行（モータ）させるＥＶモードの走行や、エンジン５によりモータ／ジェネレータ４を駆動（発電）してバッテリ６を充電したり、さらに駆動輪３にエンジン出力を伝えたりするエンジン５を主体としたＨＶモードの走行が可能になっている。

コントローラ９は、こうしたＥＶ走行やＨＶ走行の制御を行う。具体的にはコントローラ９は、バッテリ６のある下限のＳＯＣ（蓄電容量）を一定に保つよう、走行状態に応じてモータ／ジェネレータ４の作動（モータ）やモータ／ジェネレータ４の駆動（発電）を行うように制御する。さらに高負荷の走行状態のときだけ、エンジン出力で駆動輪３を駆動するようにしている。またコントローラ９は、例えば運転席の前方の計器パネル１ａに設けたＥＶスイッチ８に接続されていて、同ＥＶスイッチ８を操作すると、強制的にＥＶモードへ切替り、ＥＶモードだけが選択できるようにしてある（ＥＶ走行選択）。

こうしたハイブリッド車両に蓄電制御装置１０が設けられている。この蓄電制御装置１０は、例えばコントローラ９の一部に格納されている。同蓄電制御装置１０の構成が図２に示されている。
この蓄電制御装置１０は、所望とするＥＶ走行の航続予定距離が走行できる蓄電量だけは、最後までバッテリ６に残しておくという、予備燃料タンク的な役割りを果たす装置である。同装置１０は、所望とするＥＶ走行の航続予定距離（走行航続予定距離）を設定するダイヤル１２（本願の航続予定距離設定部に相当）と、設定された航続予定距離を走行できるだけの蓄電量をバッテリ６に残留させながらＥＶ走行、ＨＶ走行を可能にした残留制御部１４とを有している。

具体的にはダイヤル１２は、例えば図１（ａ）に示されるような運転席前方の計器パネル１ａにダイヤル部材１２ａを設けた構造となっている。ダイヤル部材１２ａの周りには、航続予定距離を示す目盛り１２ｂ（例えば１０〜５０ｋｍ）が設けられていて、ダイヤル部材１２ａの指針部１２ｃを、所望とする目盛り部分に合わせると、残留させておくＥＶ走行航続予定距離が設定される。またダイヤル部材１２ａと目盛り１２ｂとの間には、インジケータ、例えば目盛り１２ｂにならいセグメントが点灯する表示方式のインジケータ１３が設けられている。

残留制御部１４は、バッテリ６の蓄電状態を検出するＳＯＣ演算部１５から現在のバッテリ６のＳＯＣを読み取る機能、同ＳＯＣを用いてＥＶ走行の航続可能距離Ａを演算し算出する機能、航続可能距離Ａとダイヤル部材１２ａで設定された航続予定距離Ｂを対比する機能、航続予定距離Ｂが航続可能距離Ａよりも短い場合、同航続予定距離ＢでＥＶ走行できるだけのＳＯＣを残し、同ＳＯＣを一定に保つＥＶモードやＨＶモードに変更させる走行モード変更機能、航続予定距離Ｂが航続可能距離Ａを越える場合（長いとき）、航続予定距離Ｂに応じた蓄電量までバッテリ６を回復させる充電を行わせる機能などを有している。これにより、ＥＶモードでの航続予定距離Ｂ（ＥＶ走行航続予定距離）だけＥＶ走行するのに要するＳＯＣを最後までバッテリ６に残せるようにしている。つまり、任意な距離だけＥＶ走行を可能とした予備燃料タンク的な機能をもたらしている。特に残留制御部１４の入力側には、今までのＥＶ走行の走行距離の履歴に基づき車両の単位走行距離当たりに消費する単位電力量である電費を演算する電費演算部１６が接続されていて、今までのＥＶ走行の走行出力、走行距離の履歴から、できるだけ正確にＥＶ走行できる航続予定距離（ＥＶ走行航続予定距離）を算出する工夫をしている。また残留制御部１４によりＥＶスイッチ８は、ＳＯＣが確保されたときに有効にするとしている。

ダイヤル１２近くに配置されているＥＶスイッチ８には、報知部であるＥＶランプ１８が設けられている。ここでは、ＥＶランプ１８は例えばＥＶスイッチ８の周囲を囲うよう光源を環状に設けてある。このＥＶランプ１８は、ランプ制御部１９を介して、インジケータ１３と共に残留制御部１４に接続されている。ＥＶランプ１８の光源は、ランプ制御部１９の制御により、航続予定距離（ＥＶ航続予定距離）を満たすだけのバッテリ６の蓄電量、すなわちＳＯＣが確保されたときに点灯（光る）する設定にしてある。つまり、ＥＶランプ１８の点灯により、乗員に航続予定距離のＥＶ走行が可能つまり有効になった旨を知らせる。

インジケータ１３は、ランプ制御部１９の制御により、現在のバッテリ６に残存しているＳＯＣ（蓄電量）がもたらすＥＶ走行の航続予定距離に相当するセグメント部位を点灯させように設定されていて、乗員に現在のＥＶ走行可能な距離を知らせる構造にしてある。
こうした蓄電制御装置１０にて、どのような状況下でも、所望とするＥＶ走行の残留航続可能距離だけは走行可能にしている。

すなわち、同作用を図３に制御フローに基づき説明する。
蓄電制御装置１０は、ハイブリッド車両の稼動中、動作するもので、まず、ステップＳ１に示されるように走行出力履歴と走行距離履歴に基づき電費演算部１６で演算された電費を取り込む。続いてステップＳ２に示されるようにＳＯＣ演算部１５からバッテリ６の現在のＳＯＣ値を取り込む。続くステップＳ３にて、取り込んだ電費とＳＯＣ値とから、ＥＶ走行の航続可能距離Ａを演算する。

ここで、例えばドライブ中、自宅近くには、例えば深夜に到着する予定となり、自宅近くの住宅街を通る際、騒音の影響を抑える配慮が必要となったとする。
このとき、乗員は、例えば街中を通る「３０ｋｍ」程度のＥＶ走行であればよいと考え（与えられる情報による）、ダイヤル１２を図１（ａ）に示されるように「３０ｋｍ」に設定したとする。

続くステップＳ４は、このダイヤル１２で設定された航続予定距離Ｂ（３０ｋｍ）を取り込む。続くステップＳ５にて、航続可能距離Ａと航続予定距離Ｂとを対比する。このとき、航続可能距離Ａが航続予定距離Ｂよりも長いとすると、設定したＥＶ走行での航続予定距離が実行可能であると判断して、ステップＳ６へと進み、ＥＶランプ１８を点灯させ、乗員に設定したＥＶ走行が行える準備が整ったことを知らせ、ＥＶスイッチ８を有効にする。さらに続くステップＳ７にて、現在、バッテリ６に残存しているＳＯＣで算出される残存ＥＶ航続可能距離をインジケータ１３で表示し、ステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、ダイヤル１２で設定した航続予定距離Ｂに相当するＳＯＣを残しながら走行する走行モードに変更する（モード変更）。以後、当該ＳＯＣを残したまま、運転状態に応じ適宜ＥＶモードやＨＶモードが実行される。

一方、ステップＳ５にて、一時でも航続可能距離Ａが航続予定距離Ｂより下回ると判定されると、ステップＳ１０へ進み、現在、バッテリ６に残存しているＳＯＣで算出される残存ＥＶ航続可能距離をインジケータ１３で表示する。続くステップＳ１１にて、設定した航続予定距離Ｂに相当する蓄電量が確保されるよう、両距離差分、増加した目標発電量で、エンジン５によりモータ／ジェネレータ４を駆動（発電）してバッテリ６の充電を行い、バッテリ６の蓄電量を増加させ、続くステップＳ１２にて、当該充電を航続予定距離Ｂに相当するＳＯＣに回復するまで充電し続ける。図１（ａ）のインジケータ表示は、このときの充電により、バッテリ６のＥＶ航続可能距離が次第に上昇している途中を示している。

ＳＯＣが回復したらステップＳ１３へ進み、ＥＶランプ１８を点灯させ、乗員に設定したＥＶ走行が行える準備が整ったことを知らせ、ＥＶスイッチ８を有効にし、ステップＳ８へ至る。これにより、先に述べたと同様、モード変更が実施され、以後、残留航続可能距離Ｂに相当するＳＯＣを残した状況下で、運転状態に応じたＥＶモードやＨＶモードが実行される。

こうしたバッテリ６の残留制御により、ハイブリッド車両は、走行中、設定した航続予定距離をＥＶ走行させるだけの能力が残留し続ける。
そして、自宅近くの騒音に留意する地域にハイブリッド車両が差し掛かるときに、乗員はＥＶスイッチ８を操作する（押す）。すると、この時点からＥＶモードによるＥＶ走行が実行される（強制的）。

このとき、バッテリ６には、既にＥＶモードで走行したい航続予定距離を走行するだけのＳＯＣを保ち続けているから、騒音に気を付ける地域を通り自宅まで、静音のＥＶ走行でたどり着ける。
もちろん、前日入庫した車両が、早朝、住宅街から出発したりするような場合でも、それを見込んで、ダイヤル１２で航続予定距離を設定しておけば、騒音に気を使う早朝の走行にも対応できる。

このようにハイブリッド車両は、設定した航続予定距離だけはＥＶ走行で実行可能にするという予備燃料タンク的な機能により、どのような状況下でも、所望とする航続可能走行距離だけはＥＶ走行が可能となる。たとえ設定したＥＶモードでの航続予定距離が、バッテリ６から求まる航続可能距離より長くとも、バッテリ６は、走行航続予定距離に必要な蓄電量まで充電されるから、所望とする走行航続予定距離だけは確保でき、十分に予備燃料タンク的な機能が果たせる。このため、深夜や早朝の一部で住宅街を走行する頻度が多い配達車両などには有効である。

しかも、ＥＶランプ１８は、ＥＶ走行が可能となったことを乗員に伝え、同旨を速やかに乗員に認識させることができる。特にＥＶランプ１８は、光源の点灯により、乗員に視覚的に蓄電量が確保されたことを知らせるので、認識しやすい。そのうえ、ＥＶ走行が可能になるとＥＶスイッチ８は有効になるから、ＥＶスイッチ８による強制的なＥＶモードの切替から、確実に乗員の意図した静音のＥＶ走行で、深夜の自宅近辺や深夜の住宅街、早朝の住宅街など、騒音に気を使う地域や場所の走行は完了でき、周囲に騒音の迷惑をかけるのを防ぐことができる。

特に、設定した航続予定距離は、今までの電費を考慮して算出するので、正確にＥＶモードの走行による航続予定距離を設定でき、乗員の意図したＥＶ走行を的確に実現することができる。
またインジケータ表示は、現在のバッテリ６でどれだけＥＶ走行が可能であるかが判断でき、航続予定距離の設定の際の参考になる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば一実施形態では、設定した航続予定距離が不足したとき、即、充電を行わせる制御を採用したが、これに限らず、通常のＨＶモードが機能するときに目標発電量を高くして充電を行うようにしてもよく、充電の時期には限定されるものではない。また、ＥＶランプによる報知に代えて音などによる報知としてもよい。

４ モータ／ジェネレータ（モータ、発電機）
５ エンジン
６ バッテリ
８ ＥＶスイッチ
１０ 蓄電制御装置
１２ ダイヤル（航続予定距離設定部）
１３ インジケータ
１４ 残留制御部
１６ 電費演算部
１８ ＥＶランプ (報知部、光源)

Claims (5)

1. 内燃機関と、該内燃機関に駆動される発電機によって充電されるバッテリと、該バッテリから電力が供給されて駆動される走行用のモータとを備え、前記モータのみを用いて走行するＥＶモードの走行を行うハイブリッド車両において、
   前記ＥＶモードでの走行航続予定距離を設定する航続予定距離設定部と、
   前記走行航続予定距離を走行できるだけの蓄電量を前記バッテリに残留させる残留制御部と、を有し、
   前記残留制御部は、前記バッテリの蓄電状態から前記ＥＶモードでの航続可能距離を算出し、前記走行航続予定距離が前記航続可能距離より長いとき、前記バッテリの蓄電量が前記走行航続予定距離に応じた蓄電量に達するまで前記内燃機関を稼働させて前記発電機により前記バッテリを充電させる
   ことを特徴とするハイブリッド車両の蓄電制御装置。
2. 前記車両の走行モードを乗員の操作により前記ＥＶモードに設定するＥＶスイッチと、
   前記バッテリに前記走行航続予定距離を満たす蓄電量が確保されたことを乗員に知らせる報知部とを有し、
   前記残留制御部は、前記バッテリに前記走行航続予定距離を満たす蓄電量が確保されたときに前記ＥＶスイッチを有効とする
   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蓄電制御装置。
3. 前記残留制御部は、前記ＥＶモードでの走行における単位走行距離当たりに消費する単位電力量を演算し、前記単位電力量の履歴に基づいて前記バッテリに残留している蓄電量から前記航続可能距離を算出する
   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蓄電制御装置。
4. 前記報知部は、前記バッテリに前記走行航続予定距離を満たす蓄電量が確保されたときに光る光源を有する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のハイブリッド車両の蓄電制御装置。
5. 前記残留制御部により算出された航続可能距離を表示するインジケータを有している
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のハイブリッド車両の蓄電制御装置。

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