JP2013071602A - ハイブリッド車両の制御装置及びハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】登坂をハイブリッド車両が走行する際に、バッテリに蓄電された電力を有効に活用することを目的とする。
【解決手段】ハイブリッド車両を走行させるモータを駆動するための電力を蓄電するバッテリを搭載したハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両が走行する路面の勾配に関する情報を取得する勾配情報取得部と、前記勾配情報取得部の取得結果に基づき、前記路面の勾配が勾配閾値よりも高い場合に、前記バッテリの放電出力を基準出力よりも高い第１の出力に制御するコントローラと、を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両を走行させるモータを駆動するための電力を蓄電するバッテリを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

ハイブリッド車両を走行させる動力源として、バッテリから供給される電力により動作するモータと、エンジンとを有するハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両は、様々な走行条件に応じて、エンジンおよびモータの駆動力を最適に配分することで、優れた動力性能を実現している。

特開２００８−２６５６３６号公報 特開２００２−２９１１０４号公報 特開平１１−１８７５７７号公報 特開２００７−２２１９１４号公報

しかしながら、これまでのハイブリッド車両では、登坂を走行する際に、エンジンのみが利用され、モータが十分に活用されていない場合があった。例えば、出発地から目的地までの路面が登坂である場合には、モータの使用頻度が少ないため、バッテリは単なる重量物となっていた。そこで、本願発明は、登坂をハイブリッド車両が走行する際に、バッテリに蓄電された電力を有効に活用することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、（１）ハイブリッド車両を走行させるモータを駆動するための電力を蓄電するバッテリを搭載したハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両が走行する路面の勾配に関する情報を取得する勾配情報取得部と、前記勾配情報取得部の取得結果に基づき、前記路面の勾配が勾配閾値よりも高い場合に、前記バッテリの放電出力を基準出力よりも高い第１の出力に制御するコントローラと、を有する。

（２）上記（１）の構成において、前記コントローラは、前記バッテリの蓄電量が放電閾値よりも高い場合にのみ、前記バッテリの放電電力を前記第１の出力に制御することができる。（２）の構成によれば、登坂をハイブリッド車両が走行する際に、バッテリに蓄電された電力をより有効に活用することができる。

（３）上記（２）の構成において、前記バッテリの蓄電量に関する情報を取得する蓄電量情報取得部と、前記バッテリの温度の関する情報を取得する温度情報取得部と、前記バッテリの温度と、前記バッテリの蓄電量と、路面の勾配と、前記第１の出力とを対応付けた対応情報を記憶した記憶部と、を有し、前記コントローラは、前記勾配情報取得部、前記蓄電量情報取得部及び前記温度情報取得部の取得結果に対応した前記第１の出力に関する情報を前記記憶部から読み出すことにより前記第１の出力を決定する。（３）の構成によれば、路面の勾配に応じた適切なバッテリ出力を得ることができる。

（４）上記（１）〜（３）の構成において、前記コントローラは、前記バッテリの放電出力を前記第１の出力とした後に、路面の勾配が低下した場合には、前記第１の出力よりも低く、かつ、前記基準出力よりも高い第２の出力に前記バッテリの放電出力を制御する。（４）の構成によれば、バッテリの蓄電量の低下が抑制されるため、路面が登坂から平地に変化した際に、バッテリに蓄電された電力を用いてハイブリッド車両を走行させることができる。

（５）上記（１）〜（４）の構成において、前記勾配情報取得部は、該ハイブリッド車両に搭載された路面勾配センサであってもよい。

上記課題を解決するために、本願発明に係るハイブリッド車両の制御方法は、（６）ハイブリッド車両を走行させるモータを駆動するための電力を蓄電するバッテリを搭載したハイブリッド車両の制御方法において、前記ハイブリッド車両が走行する路面の勾配に関する情報を取得する勾配情報取得ステップと、前記勾配情報ステップにおける取得結果に基づき、路面の勾配が勾配閾値よりも高い場合に、前記バッテリを基準出力よりも高い第１の出力で放電させる放電ステップと、を有することを特徴とする。

（７）上記（６）の構成において、さらに、前記バッテリの蓄電量に関する情報を取得する蓄電量情報取得ステップを有し、前記放電ステップにおいて、前記バッテリの蓄電量が放電閾値よりも高い場合にのみ、前記バッテリを前記第１の出力で放電させることができる。（７）の構成によれば、登坂をハイブリッド車両が走行する際に、バッテリに蓄電された電力をより有効に活用することができる。

（８）上記（７）の構成において、前記ハイブリッド車両の記憶部には、前記バッテリの温度と、前記バッテリの蓄電量と、路面の勾配と、前記第１の出力とを対応付けた対応情報が記憶され、さらに、前記バッテリの温度の関する情報を取得する温度情報取得ステップを有し、前記放電ステップでは、前記温度情報取得ステップ、前記蓄電量取得ステップ及び前記勾配情報取得ステップで取得された取得結果に対応した前記第１の出力に関する情報を前記記憶部から読み出すことにより前記第１の出力を決定することを特徴とする。（８）の構成によれば、路面の勾配に応じた適切なバッテリ出力を得ることができる。

（９）上記（６）〜（８）の構成において、前記放電ステップにおいて、前記バッテリを前記第１の出力で放電した後に、路面の勾配が低下した場合には、前記第１の出力よりも低く、かつ、前記基準出力よりも高い第２の出力で前記バッテリを放電することができる。（９）の構成によれば、バッテリの蓄電量の低下が抑制されるため、路面が登坂から平地に変化した際に、バッテリに蓄電された電力を用いてハイブリッド車両を走行させることができる。

本発明によれば、登坂をハイブリッド車両が走行する際に、バッテリに蓄電された電力を有効に活用することができる。

ハイブリッド車両のブロック図である。 制御装置のブロック図である。 制御装置によるバッテリの制御方法を示したフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるハイブリッド車両の一部におけるハード構成を示すブロック図である。

同図を参照して、ハイブリッド車両１は、バッテリ１１と、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２と、電圧コンバータ１２と、インバータ１３と、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、動力分割プラネタリーギヤＰ１と、リダクションプラネタリーギヤＰ２と、減速機Ｄと、エンジン１４と、リレー１５と、ＥＣＵ３０と、監視ユニット３１と、記憶部３２とを含む。

バッテリ１１には、複数の二次電池を直列に接続した組電池を用いることができる。二次電池には、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池を用いることができる。ハイブリッド車両１は、さらに、電源ラインＰＬ１と、接地ラインＳＬとを含む。バッテリ１１は、リレー１５を構成するシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐを介して、電圧コンバータ１２に接続されている。バッテリ１１のプラス端子には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが接続され、バッテリ１１のマイナス端子には、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが接続されている。また、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよびプリチャージ抵抗１７は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂに対して並列に接続されている。

ＥＣＵ３０は、電流遮断時、すなわちイグニッションスイッチのポジションがＯＦＦ位置になるときには、全てのシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐをオフする。すなわち、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｐのコイルに対する励磁電流をオフにする。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＭＰＵであってもよいし、これらのＣＰＵなどにおいて実行される処理の少なくとも一部を回路的に実行するＡＳＩＣ回路を含んでも良い。

ハイブリッドシステム起動時（メイン電源接続時）、すなわち、たとえば運転者がブレーキペダルを踏み込んでプッシュ式のスタートスイッチを押し込むと、ＥＣＵ３０は、最初にシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオンにする。次に、ＥＣＵ３０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンしてプリチャージを実行する。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｐにはプリチャージ抵抗１７が接続されている。このため、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンしてもインバータ１３への入力電圧は緩やかに上昇し、突入電流の発生を防止できる。

イグニッションスイッチのポジションがＯＮ位置からＯＦＦ位置に切り替わると、ＥＣＵ３０は、先ずシステムメインリレーＳＭＲ−Ｂをオフし、続いてシステムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフする。これにより、バッテリ１１とインバータ１３との間の電気的な接続が遮断され、電源遮断状態となる。システムメインリレーＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐは、ＥＣＵ３０から与えられる制御信号に応じて導通／非導通状態が制御される。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬ間に接続され、ライン間電圧を平滑化する。電圧コンバータ１２は、コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。コンデンサＣ２は、電圧コンバータ１２によって昇圧された電圧を平滑化する。インバータ１３は、電圧コンバータ１２から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。リダクションプラネタリーギヤＰ２は、モータジェネレータＭＧ２で得られた動力を減速機Ｄに伝達して、ハイブリッド車両１を駆動する。動力分割プラネタリーギヤＰ１は、エンジン１４で得られた動力を二経路に分割し、一方は減速機Ｄを介して車輪に伝達され、他方はモータジェネレータＭＧ１を駆動して発電を行う。このモータジェネレータＭＧ１において発電された電力は、モータジェネレータＭＧ２の駆動に用いられることでエンジン１４を補助する。また、リダクションプラネタリーギヤＰ２は、ハイブリッド車両減速時に、減速機Ｄを介して伝達される動力をモータジェネレータＭＧ２に伝達し、モータジェネレータＭＧ２を発電機として駆動する。このモータジェネレータＭＧ２で得られた電力は、インバータ１３において三相交流から直流電圧に変換され、電圧コンバータ１２に伝達される。このとき、ＥＣＵ３０は、電圧コンバータ１２が降圧回路として動作するように制御する。電圧コンバータ１２で降圧された電力は、バッテリ１１に蓄電される。

監視ユニット３１は、バッテリ１１の電圧、電流及び温度に関する情報を取得する。
監視ユニット３１は、バッテリ１１とともにユニット化してもよい。監視ユニット３１により取得される電圧値は、バッテリ１１を構成する二次電池がリチウムイオン電池である場合、各電池セル（単電池）の電圧値であってもよい。監視ユニット３１により検出される電圧値は、バッテリ１１を構成する二次電池がニッケル水素電池である場合、各電池モジュール（複数の電池セルを直列に接続した単電池）の電圧値であってもよい。バッテリ１１の温度は、図示しないサーミスタを介して取得してもよい。ＥＣＵ３０は、バッテリ１１の充電状態（ＳＯＣ：Stae of charge）を制御上限値及び制御下限値により規定される制御範囲に維持されるように制御する。

次に、図２の機能ブロック図を用いて、ハイブリッド車両の制御装置（以下、制御装置という）について説明する。図１の要素と共通する要素には、同一符合を付している。制御装置１０は、バッテリ１１と、ＥＣＵ（コントローラに相当する）３０と、記憶部３２と、蓄電量取得部８２と、勾配情報取得部８３と、温度情報取得部８４とを含む。

勾配情報取得部８３は、路面の勾配に関する情報を取得する。勾配情報取得部８３は、ハイブリッド車両１が走行する路面の勾配θを検出する路面勾配センサであってもよい。路面勾配センサは、斜度センサであってもよい。この場合、ＥＣＵ３０は、斜度センサの出力結果に基づき路面の勾配を算出する。ここで、ＥＣＵ３０は、上記したように、ＣＰＵ、ＭＰＵ、或いはこれらのＣＰＵ等において実行される処理の少なくとも一部を回路的に実行するＡＳＩＣ回路を含んでもよく、ＣＰＵ等の個数についても問わない。したがって、例えば、バッテリ１１の充放電制御を行うＣＰＵと斜度センサの出力結果に基づき路面の勾配を算出するＣＰＵとが異なっていてもよい。

ただし、勾配情報取得部８３は、ハイブリッド車両１（図１参照）の現在位置を検出する車両位置検出装置と、路面勾配情報を含む道路地図データを記憶している地図データ記憶部と、を含むナビゲーション装置であってもよい。この場合、ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１の現在位置に対応する路面勾配情報を地図データ記憶部から読み出すことにより、ハイブリッド車両１が走行する路面の勾配θに関する情報を取得することができる。ここで、地図データ記憶部は、記憶部３２であってもよい。この場合、勾配情報取得部８３は、車両位置検出装置及び記憶部３２が協同することにより実現される。

蓄電量情報取得部８２は、バッテリ１１の蓄電量に関する情報を取得する。蓄電量情報取得部８２は、図１に図示する監視ユニット３１に含まれる電圧センサであってもよい。この場合、ＥＣＵ３０は、電圧センサが取得した電圧に関する情報からバッテリ１１の蓄電量を算出する。

温度情報取得部８４は、バッテリ１１の温度に関する情報を取得する。温度情報取得部８４は、図１に図示する監視ユニット３１に含まれるサーミスタであってもよい。この場合、ＥＣＵ３０は、サーミスタが取得した温度に関する情報からバッテリ１１の温度を算出する。

記憶部３２は、バッテリ１１の温度と、バッテリ１１の蓄電量と、路面の勾配と、第１の出力とを対応付けた対応情報を記憶する。ここで、第１の出力とは、後述するようにハイブリッド車両１が登坂を走行する際にバッテリ１１に要求される出力を意味する。バッテリ１１の出力は、バッテリ１１の温度、蓄電量に左右され、さらに、路面の勾配が大きい場合には、バッテリ１１の出力を高めることにより、バッテリ１１に蓄えられた電力をより有効に活用することができる。そこで、これらの対応情報を予め記憶部３２に記憶させておくとともに、蓄電量情報取得部８２、勾配情報取得部８３及び温度情報取得部８４の取得結果に基づき、記憶部３２に記憶された対応情報から路面勾配に応じた適切な出力を求めることができる。

さらに、バッテリ１１の出力が第１の出力に制御された後、路面の勾配θが低下した場合には、バッテリ１１の出力は第１の出力から第２の出力に絞られる。路面の勾配θが低下した場合には、坂道が終りに近づいたことを示すため、バッテリ１１の出力を絞ることにより、路面が坂道から平地に変化した際に、平地でのバッテリ１１の使用時間を長くすることができる。第２の出力は、第１の出力と同様、バッテリ１１の温度、バッテリ１１の蓄電量、路面の勾配に関する情報とともに記憶部３２に記憶されている。

ここで、第１の出力は、バッテリ１１の基準出力よりも高い。バッテリ１１の基準出力とは、平面に停車したハイブリッド車両１の初期始動時におけるバッテリ１１の出力を意味する。すなわち、ハイブリッド車両１は、初期始動時にバッテリ１１の電力のみを用いて走行する走行モードを有しており、この初期自動時におけるバッテリ１１の出力が基準出力となる。また、第２の出力は、基準出力よりも高く、かつ、第１の出力よりも低い。

次に、図３のフローチャートを参照しながら、制御装置１０によるバッテリの制御方法について説明する。ステップＳ１０１において、ＥＣＵ３０は、バッテリ１１の蓄電量が放電閾値よりも高いか否かを判別し、バッテリ１１の蓄電量が放電閾値よりも高い場合にはステップＳ１０２に進む。ここで、放電閾値は、バッテリ１１の満充電に近い蓄電量であることが好ましい。バッテリ１１が満充電に近い場合には、ハイブリッド車両１が登坂を走行するのに必要な電力がバッテリ１１に蓄えられており、バッテリ１１に蓄電された電力を有効に活用することができる。

ステップＳ１０２において、ＥＣＵ３０は、路面の勾配θが勾配閾値よりも大きいか否かを判別し、路面の勾配θが勾配閾値よりも大きい場合には、ステップＳ１０３に進む。ここで、勾配閾値とは、車両始動時の出力がバッテリ１１の出力上限値を超える場合に対応している。つまり、勾配閾値は、出力上限値から定められ、具体的には、バッテリ１１の出力条件、モータジェネレータＭＧ２の出力条件などのハード構成により定められる。

ステップＳ１０３において、ＥＣＵ３０は、蓄電量情報取得部８２、勾配情報取得部８３及び温度情報取得部８４の取得結果に基づき、現在のバッテリ１１の蓄電量、温度、路面の勾配θに対応した第１の出力を記憶部３２に記憶された対応情報から読み出して、第１の出力を決定する。これにより、バッテリ１１の放電出力が第１の出力に制御された状態で、ハイブリッド車両１は走行する。この場合、ハイブリッド車両１の走行モードは、バッテリ１１の電力のみを用いて走行するＥＶ走行モード、或いはバッテリ１１の電力及びエンジン１４の動力の双方を用いて走行するＨＶ走行モードであってもよい。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ３０は、バッテリ１１の蓄電量が下限値よりも小さくなった否かを判別し、バッテリ１１の蓄電量が下限値よりも小さくなった場合には、ステップＳ１１０に進み、バッテリ１１の蓄電量が下限値よりも小さくならなかった場合には、ステップＳ１０６に進む。ここで、下限値は、バッテリ１１の過放電を防止する観点から適宜設定することができる。ステップＳ１１０において、ＥＣＵ３０は、バッテリ１１の放電を停止する。この場合、ハイブリッド車両１はエンジン１４のみを使った走行モードに切り替わる。

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ３０は、路面の勾配θが勾配閾値よりも低くなったか否かを判別し、路面の勾配θが勾配閾値よりも低くなった場合にはステップＳ１０７に進み、路面の勾配θが勾配閾値よりも低くなっていない場合には、ステップＳ１０４に戻る。

ステップＳ１０７において、ＥＣＵ３０は、蓄電量情報取得部８２、勾配情報取得部８３及び温度情報取得部８４の取得結果に基づき、現在のバッテリ１１の蓄電量、温度、路面の勾配θに対応した第２の出力を記憶部３２に記憶された対応情報から読み出して、第２の出力を決定する。これにより、バッテリ１１の出力は第１の出力から第２の出力に低下し、バッテリ１１の蓄電量の低下を抑制できる。その結果、路面が登坂から平地に変化した際に、バッテリ１１に蓄電された電力を用いてモータジェネレータＭＧ２を駆動、つまり、ハイブリッド車両１を走行させることができる。

ステップＳ１０８において、ＥＣＵ３０は、バッテリ１１の蓄電量が下限値よりも小さくなったか否かを判別し、バッテリ１１の蓄電量が下限値よりも小さくなった場合には、ステップＳ１１０に進み、バッテリ１１の蓄電量が下限値よりも小さくならなかった場合には、ステップＳ１０９に進む。下限値の意味については、上述したため省略する。ステップＳ１１０において、ＥＣＵ３０は、バッテリ１１の放電を停止する。この場合、ハイブリッド車両１はエンジン１４のみを使った走行モードに切り替わる。

ステップＳ１０９において、ＥＣＵ３０は、路面の勾配θが０度になったか否かを判別し、路面の勾配θが０度になった場合にはステップＳ１１０に進み、路面の勾配θが０度になっていない場合にはステップＳ１０７に戻る。

上述したように、本実施形態によれば、路面の勾配θが勾配閾値よりも大きい場合に、バッテリ１１の電力を用いてハイブリッド車両１を走行させることができる。これにより、バッテリ１１に蓄電された電力を有効に活用することができる。

１ ハイブリッド車両 １０ 制御装置 １１バッテリ １２ 電圧コンバータ
１３ インバータ １４ エンジン １５ リレー １７ プリチャージ抵抗
３０ ＥＣＵ ３１ 監視ユニット ３２ 記憶部 ８２ 蓄電量情報取得部
８３ 傾き情報取得部 ８４ 温度情報取得部

Claims (9)

1. ハイブリッド車両を走行させるモータを駆動するための電力を蓄電するバッテリを搭載したハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両が走行する路面の勾配に関する情報を取得する勾配情報取得部と、
   前記勾配情報取得部の取得結果に基づき、前記路面の勾配が勾配閾値よりも高い場合に、前記バッテリの放電出力を基準出力よりも高い第１の出力に制御するコントローラと、を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記コントローラは、前記バッテリの蓄電量が放電閾値よりも高い場合にのみ、前記バッテリの放電電力を前記第１の出力に制御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. 前記バッテリの蓄電量に関する情報を取得する蓄電量情報取得部と、
   前記バッテリの温度の関する情報を取得する温度情報取得部と、
   前記バッテリの温度と、前記バッテリの蓄電量と、路面の勾配と、前記第１の出力とを対応付けた対応情報を記憶した記憶部と、を有し、
   前記コントローラは、前記勾配情報取得部、前記蓄電量情報取得部及び前記温度情報取得部の取得結果に対応した前記第１の出力に関する情報を前記記憶部から読み出すことにより前記第１の出力を決定することを請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記コントローラは、前記バッテリの放電出力を前記第１の出力とした後に、路面の勾配が低下した場合には、前記第１の出力よりも低く、かつ、前記基準出力よりも高い第２の出力に前記バッテリの放電出力を制御することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記勾配情報取得部は、該ハイブリッド車両に搭載された路面勾配センサであることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. ハイブリッド車両を走行させるモータを駆動するための電力を蓄電するバッテリを搭載したハイブリッド車両の制御方法において、
   前記ハイブリッド車両が走行する路面の勾配に関する情報を取得する勾配情報取得ステップと、
   前記勾配情報ステップにおける取得結果に基づき、路面の勾配が勾配閾値よりも高い場合に、前記バッテリを基準出力よりも高い第１の出力で放電させる放電ステップと、を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
7. さらに、前記バッテリの蓄電量に関する情報を取得する蓄電量情報取得ステップを有し、
   前記放電ステップにおいて、前記バッテリの蓄電量が放電閾値よりも高い場合にのみ、前記バッテリを前記第１の出力で放電させることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車両の制御方法。
8. 前記ハイブリッド車両の記憶部には、前記バッテリの温度と、前記バッテリの蓄電量と、路面の勾配と、前記第１の出力とを対応付けた対応情報が記憶され、
   さらに、前記バッテリの温度の関する情報を取得する温度情報取得ステップを有し、
   前記放電ステップでは、前記温度情報取得ステップ、前記蓄電量取得ステップ及び前記勾配情報取得ステップで取得された取得結果に対応した前記第１の出力に関する情報を前記記憶部から読み出すことにより前記第１の出力を決定することを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド車両の制御方法。
9. 前記放電ステップにおいて、前記バッテリを前記第１の出力で放電した後に、路面の勾配が低下した場合には、前記第１の出力よりも低く、かつ、前記基準出力よりも高い第２の出力で前記バッテリを放電することを特徴とする請求項６乃至８に記載のハイブリッド車両の制御方法。

Images