JP2017087915A - 車両の制御装置 - Google Patents

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Yohei Morimoto
洋平 森本
悠太郎 伊東
Yutaro Ito
悠太郎 伊東
宣昭 池本
Nobuaki Ikemoto
池本　　宣昭
益弘 近藤
Masuhiro Kondo
益弘 近藤
隆大 成田
Takahiro Narita
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Abstract

【課題】車両の動力源としてエンジンとモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車において、回生発電を有効利用できるようにする。
【解決手段】車両の走行予定経路における道路勾配及び車速の予測結果に基づいて走行予定経路における高圧バッテリ２０の残容量を表すＳＯＣを予測する。その予測ＳＯＣに基づいて高圧バッテリ２０が飽和状態になると判定した場合に、予測ＳＯＣに基づいて高圧バッテリ２０が飽和状態にならないように予め高圧バッテリ２０の放電量を増加させる放電増加制御を実行する。この放電増加制御の開始後に、予測ＳＯＣの挙動が実際のＳＯＣの挙動に対してずれていると判定された場合、又は、予測ＳＯＣの挙動が実際のＳＯＣの挙動に対してずれると予想される車両制御又は環境変化が発生したと判定された場合に、走行予定経路におけるＳＯＣの予測を再度実施して放電増加制御を修正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の動力源となるエンジン及びモータジェネレータを備えた車両の制御装置に関する発明である。
近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の動力源としてエンジンとモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）とを搭載したハイブリッド車が注目されている。このハイブリッド車においては、車両を制動する際にＭＧで回生発電した電力（以下「回生電力」という）をバッテリに充電することで、ＭＧの動力を使うアシスト走行やＥＶ走行の実施可能時間を長くして燃費を向上させるようにしたものがある。
しかし、長い下り坂で回生発電し続けると、バッテリの残容量を表すＳＯＣが上限値に到達してバッテリが回生電力を充電できない飽和状態になってしまう可能性ある。
そこで、特許文献１に記載されているように、ナビゲーション装置からの道路情報に基づいて、下り走行工程直前までの走行工程でバッテリを中間領域以下の残容量まで放電させる深放電制御を行うようにしたものがある。
特開２００２−１７１６０３号公報
本出願人は、バッテリが回生電力を充電できない飽和状態になることを防止するために、次のようなシステムを研究している。車両の走行予定経路における道路勾配や車速の予測結果に基づいて走行予定経路におけるＳＯＣ（つまり将来のＳＯＣ）を予測する。その予測ＳＯＣに基づいてバッテリが飽和状態になると判定（つまり予測）した場合に、予測ＳＯＣに基づいてバッテリが飽和状態にならない（つまりＳＯＣが上限値に到達しない）ように予めバッテリの放電量を増加させる放電増加制御を実行する。しかし、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。
予測ＳＯＣの挙動が実際のＳＯＣの挙動に対してずれると、予測ＳＯＣに基づいた放電増加制御を実行しても、ＳＯＣを適正に制御できず、バッテリが飽和状態になってしまう可能性がある。その結果、回生発電を有効利用することができず、燃費を効果的に向上させることができなくなる可能性がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、バッテリが飽和状態になることを確実に防止して、回生発電を有効利用することができ、燃費を効果的に向上させることができる車両の制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、車両の動力源となるエンジン（１１）及びモータジェネレータ（１２，１３）と、該モータジェネレータと電力を授受するバッテリ（２０）とを備え、車両を制動する際にモータジェネレータで回生発電した電力（以下「回生電力」という）をバッテリに充電する車両の制御装置において、車両の走行予定経路における道路勾配及び車速の予測結果に基づいて走行予定経路におけるバッテリの残容量を表すＳＯＣを予測するＳＯＣ予測部（３９）と、このＳＯＣ予測部で予測したＳＯＣ（以下「予測ＳＯＣ」という）に基づいてバッテリが回生電力を充電できない飽和状態になると判定した場合に、予測ＳＯＣに基づいてバッテリが飽和状態にならないように予めバッテリの放電量を増加させる放電増加制御を実行する放電制御部（３９）と、放電増加制御の開始後に、予測ＳＯＣの挙動が実際のＳＯＣの挙動に対してずれている（以下「予測ＳＯＣの挙動がずれている」という）か又は予測ＳＯＣの挙動が実際のＳＯＣの挙動に対してずれると予想される車両制御又は環境変化（以下「ＳＯＣずれ要因」という）が発生したか否かを判定する判定部（３９）と、この判定部で予測ＳＯＣの挙動がずれていると判定された場合又はＳＯＣずれ要因が発生したと判定された場合に、走行予定経路におけるＳＯＣの予測を再度実施して放電増加制御を修正する修正部（３９）とを備えた構成としたものである。
この構成では、車両の走行予定経路における道路勾配及び車速の予測結果に基づいて走行予定経路におけるＳＯＣ（つまり将来のＳＯＣ）を予測する。その予測ＳＯＣに基づいてバッテリが飽和状態になると判定（つまり予測）した場合に、予測ＳＯＣに基づいてバッテリが飽和状態にならない（つまりＳＯＣが上限値に到達しない）ように予めバッテリの放電量を増加させる放電増加制御を実行する。これにより、予測ＳＯＣが正しければ、予測ＳＯＣに基づいた放電増加制御により、ＳＯＣが上限値に到達しないように制御して、バッテリが飽和状態になることを防止することができる。
しかし、予測ＳＯＣの挙動が実際のＳＯＣの挙動に対してずれると、予測ＳＯＣに基づいた放電増加制御を実行しても、ＳＯＣを適正に制御できず、バッテリが飽和状態になってしまう可能性がある。
この対策として、放電増加制御の開始後に、予測ＳＯＣの挙動がずれているか又はＳＯＣずれ要因が発生したか否かを判定し、予測ＳＯＣの挙動がずれていると判定された場合又はＳＯＣずれ要因が発生したと判定された場合に、走行予定経路におけるＳＯＣの予測を再度実施して放電増加制御を修正する。これにより、予測ＳＯＣの挙動がずれる場合でも、ＳＯＣの予測を再度実施することで予測ＳＯＣを修正することができる。更に、修正後の予測ＳＯＣに基づいて放電増加制御を修正して、修正後の放電増加制御により、ＳＯＣが上限値に到達しないように制御して、バッテリが飽和状態になることを防止することができる。これにより、バッテリが飽和状態になることを確実に防止して、回生発電を有効利用することができ、燃費を効果的に向上させることができる。
図１は本発明の実施例１におけるハイブリッド車の制御システムの概略構成を示す図である。 図２はＳＯＣ予測及び放電増加制御の機能を示すブロック図である。 図３は予測ＳＯＣと高圧バッテリ出力とエンジン出力の挙動を示すタイムチャートである。 図４はメイン制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図５はＳＯＣ予測及び放電量算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図６はアシスト放電量算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 図７は経路予測が困難か否かの判定方法を説明する図である。 図８は燃費最大化充放電量のマップの一例を概念的に示す図である。 図９は予測ＳＯＣの挙動がずれているか否かの判定方法を説明する図である。 図１０はアシスト放電量の算出方法を説明する図である。 図１１は実施例１の変形例におけるアシスト放電量のマップの一例を概念的に示す図である。 図１２は実施例２のハイブリッド車の制御システムの概略構成を示す図である。 図１３は実施例３のハイブリッド車の制御システムの概略構成を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
本発明の実施例１を図１乃至図１１に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてハイブリッド車の制御システムの概略構成を説明する。
車両の動力源として内燃機関であるエンジン１１と第１のモータジェネレータ（以下「第１のＭＧ」と表記する）１２と第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）１３とが搭載されている。エンジン１１の出力軸（つまりクランク軸）の動力がＭＧ１２，１３を介して変速機１４に伝達される。この変速機１４の出力軸の動力がデファレンシャルギヤ機構１５や車軸１６等を介して車輪１７（つまり駆動輪）に伝達される。変速機１４は、複数段の変速段の中から変速段を段階的に切り換える有段変速機であっても良いし、無段階に変速する無段変速機（いわゆるＣＶＴ）であっても良い。第１のＭＧ１２と第２のＭＧ１３との間には、動力伝達を断続するためのクラッチ１８が設けられている。
また、ＭＧ１２，１３を駆動するインバータ１９が高圧バッテリ２０に接続され、ＭＧ１２，１３がインバータ１９を介して高圧バッテリ２０と電力を授受する。高圧バッテリ２０には、ＤＣＤＣコンバータ２１を介して低圧バッテリ２２が接続されている。高圧バッテリ２０と低圧バッテリ２２は、いずれも充放電可能なバッテリである。更に、ＤＣＤＣコンバータ２１には、高圧バッテリ２０からＤＣＤＣコンバータ２１を介して供給される電力又は低圧バッテリ２２から供給される電力を消費する低圧負荷が接続されている。この低圧負荷は、例えば、電動ウォータポンプ２７、ブロアファン２８等である。
また、エンジン１１の冷却水の熱を利用する温水暖房装置２３と、電気で冷暖房する電気空調装置２４（例えばヒートポンプ装置）とが搭載されている。
温水暖房装置２３は、エンジン１１の冷却水通路（いわゆるウォータジャケット）に、暖房用の温水回路２５が接続されている。この温水回路２５に、暖房用のヒータコア２６と電動ウォータポンプ２７が設けられている。この電動ウォータポンプ２７によりエンジン１１とヒータコア２４との間で冷却水（温水）を循環させるようになっている。ヒータコア２４の近傍には、温風を発生させるブロアファン２８が配置されている。
電気空調装置２４は、電動コンプレッサ２９、アキュムレータ３０、室外熱交換器３１、膨張弁３２、室内熱交換器３３等から構成されている。電動コンプレッサ２９には、高圧バッテリ２０から電力が供給される。
また、アクセルセンサ３４によってアクセル開度（つまりアクセルペダルの操作量）が検出される。シフトスイッチ３５によってシフトレバーの操作位置が検出される。ブレーキスイッチ３６によってブレーキ操作（又はブレーキセンサによってブレーキ操作量）が検出される。車速センサ３７によって車速が検出される。バッテリ温度センサ３８によって高圧バッテリ２０の温度が検出される。
ハイブリッドＥＣＵ３９は、車両全体を総合的に制御する制御装置であり、上述した各種のセンサやスイッチの出力信号を読み込んで、車両の運転状態を検出する。このハイブリッドＥＣＵ３９は、エンジンＥＣＵ４０とＡＴ−ＥＣＵ４１とＭＧ−ＥＣＵ４２とエアコンＥＣＵ４３との間で制御信号やデータ信号等を送受信する。
エンジンＥＣＵ４０は、エンジン１１の運転を制御する制御装置である。ＡＴ−ＥＣＵ４１は、変速機１４を制御する制御装置である。ＭＧ−ＥＣＵ４２は、インバータ１９を制御してＭＧ１２，１３を制御すると共にＤＣ−ＤＣコンバータ２１を制御する制御装置である。エアコンＥＣＵ４３は、温水暖房装置２３及び電気空調装置２４（例えば電動ウォータポンプ２７、ブロアファン２８、電動コンプレッサ２９等）を制御する制御装置である。
ハイブリッドＥＣＵ３９は、各ＥＣＵ４０〜４３によって車両の運転状態に応じて、エンジン１１、変速機１４、ＭＧ１２，１３、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０、温水暖房装置２３、電気空調装置２４等を制御する。更に、ハイブリッドＥＣＵ３３は、高圧バッテリ１８を監視する電源ＥＣＵ４４や、ナビゲーション装置４５との間でも制御信号やデータ信号等を送受信する。
その際、ハイブリッドＥＣＵ３９は、走行モードを、例えば、エンジン走行モードとアシスト走行モードとＥＶ走行モードとの間で切り換える。エンジン走行モードでは、エンジン１１の動力のみで車輪１７を駆動して車両を走行させるエンジン走行を行う。アシスト走行モードでは、エンジン１１の動力とＭＧ１３（又はＭＧ１２，１３）の動力の両方で車輪１７を駆動して車両を走行させるアシスト走行を行う。ＥＶ走行モードでは、ＭＧ１３（又はＭＧ１２，１３）の動力のみで車輪１７を駆動して車両を走行させるＥＶ走行を行う。
また、ハイブリッドＥＣＵ３９は、車両を制動する際（例えばアクセルオフ時やブレーキオン時に制動力を発生させる際）に、走行モードを回生発電モードに切り換える。この回生発電モードでは、車輪１７の動力でＭＧ１３（又はＭＧ１２，１３）を駆動することで、車両の運動エネルギをＭＧ１３（又はＭＧ１２，１３）で電気エネルギに変換する回生発電を行い、その発電電力である回生電力を高圧バッテリ２０に充電する。これにより、アシスト走行やＥＶ走行の実施可能時間を長くして燃費を向上させることができる。
しかし、長い下り坂で回生発電し続けると、高圧バッテリ２０の残容量を表すＳＯＣが上限値に到達して高圧バッテリ２０が回生電力を充電できない飽和状態になってしまう可能性ある。ＳＯＣは、例えば、次式により定義される。
ＳＯＣ＝残容量／満充電容量×１００
そこで、本実施例１では、高圧バッテリ２０が回生電力を充電できない飽和状態になることを防止するために、ハイブリッドＥＣＵ３９により後述する図４乃至図６の各ルーチンを実行することで、次のような制御を行う。
車両の走行予定経路における道路勾配及び車速の予測結果に基づいて走行予定経路におけるＳＯＣ（つまり将来のＳＯＣ）を予測する。その予測したＳＯＣ（以下「予測ＳＯＣ」という）に基づいて高圧バッテリ２０が飽和状態になると判定（つまり予測）した場合に、予測ＳＯＣに基づいて高圧バッテリ２０が飽和状態にならない（つまりＳＯＣが上限値に到達しない）ように予め高圧バッテリ２０の放電量を増加させる放電増加制御を実行する。その際、アシスト走行により高圧バッテリ２０の放電を行うアシスト放電やＥＶ走行により高圧バッテリ２０の放電を行うにＥＶ放電で高圧バッテリ２０の放電量を増加させる。これにより、予測ＳＯＣが正しければ、予測ＳＯＣに基づいた放電増加制御により、ＳＯＣが上限値に到達しないように制御して、高圧バッテリ２０が飽和状態になることを防止することができる。
具体的には、図２に示すように、まず、道路勾配予測部４６で、ナビゲーション装置４５やロケータ等からの自車位置情報、走行経路情報等に基づいて、走行予定経路における所定距離先（例えば１０ｋｍ先）までの道路勾配の挙動を予測する。
また、車速予測部４７で、ナビゲーション装置やロケータ等からの自車位置情報、走行経路情報、制限速度情報や、高度運転支援システム等からの交通情報、気象情報、周辺情報等に基づいて、走行予定経路における所定距離先までの車速の挙動を予測する。
この後、走行出力算出部４８で、走行予定経路における道路勾配及び車速の予測結果に基づいて、走行予定経路における所定距離先までの走行出力の挙動を算出（つまり予測）する。
この後、バッテリ出力算出部４９で、走行予定経路における走行出力の算出結果に基づいて、走行予定経路における所定距離先までの高圧バッテリ２０の出力（つまり充放電電力）の挙動を算出（つまり予測）する。この場合、例えば、走行予定経路における走行出力の挙動に基づいて、走行予定経路における走行パターン（つまり走行モードの変化パターン）を予測する。エンジン走行モードでは、エンジン走行時のＭＧ１２，１３の出力（例えば発電電力）と補機（例えば電動コンプレッサ２９等）の消費電力等に基づいて高圧バッテリ２０の出力を算出する。アシスト走行モードでは、アシスト走行時のＭＧ１２，１３の出力（例えば消費電力）と補機の消費電力等に基づいて高圧バッテリ２０の出力を算出する。ＥＶ走行モードでは、ＥＶ走行時のＭＧ１２，１３の出力（例えば消費電力）と補機の消費電力等に基づいて高圧バッテリ２０の出力を算出する。回生発電モードでは、回生発電時のＭＧ１２，１３の出力（例えば発電電力）と補機の消費電力等に基づいて高圧バッテリ２０の出力を算出する。
この後、ＳＯＣ予測部５０で、走行予定経路における高圧バッテリ２０の出力の算出結果に基づいて、走行予定経路における所定距離先までのＳＯＣの挙動を予測する。その予測ＳＯＣが上限値（例えば満充電状態又はそれに近い状態に相当する値）に到達するか否かによって、高圧バッテリ２０が回生電力を充電できない飽和状態になるか否かを判定する。高圧バッテリ２０が飽和状態になると判定した場合には、予測ＳＯＣの挙動に基づいて、上限値を越える分の回生発電量（例えば飽和状態でなければ充電できると予測される回生電力量の合計値）を予測ＳＯＣ超過量として算出する。
この後、放電量算出部５１で、予測ＳＯＣ超過量に基づいて、走行予定経路における放電増加制御用のアシスト放電量（つまりアシスト放電による高圧バッテリ２０の放電量）やＥＶ放電量（つまりＥＶ放電による高圧バッテリ２０の放電量）を算出する。この場合、例えば、図３に示すように、放電増加制御を実行しない場合の予測ＳＯＣ（つまり当初の予測ＳＯＣ）の挙動に基づいて、放電増加制御を実行した場合の予測ＳＯＣの挙動が上限値に到達しないように、放電増加制御用のアシスト放電量やＥＶ放電量を設定する。この際、放電増加制御を実行しない場合と放電増加制御を実行した場合とで、高圧バッテリ２０の出力の挙動が変化するが、走行出力がほぼ同じになるように、エンジン１１の出力を設定すれば良い。また、予測ＳＯＣが最初に上限値に到達すると予測される回生発電の開始前までのアシスト放電やＥＶ放電で予測ＳＯＣ超過量以上の電力量を消費するようにアシスト放電量やＥＶ放電量を設定するようにしても良い。或は、予測ＳＯＣが最初に上限値に到達すると予測される回生発電の開始前までのアシスト放電やＥＶ放電と、予測ＳＯＣが２回目以降に上限値に到達すると予測される回生発電の開始前のアシスト放電やＥＶ放電で、予測ＳＯＣ超過量以上の電力量を消費するようにアシスト放電量やＥＶ放電量を設定するようにしても良い。また、アシスト走行の期間やＥＶ走行の期間を長くするようにしても良い。
この後、放電制御部５２で、走行予定経路における放電増加制御用のアシスト放電量やＥＶ放電量を実現するようにエンジン１１やＭＧ１２，１３等を制御することで、高圧バッテリ２０の放電量を増加させる放電増加制御を実行する。
しかし、予測ＳＯＣの挙動が実際のＳＯＣの挙動に対してずれると、予測ＳＯＣに基づいた放電増加制御を実行しても、ＳＯＣを適正に制御できず、高圧バッテリ２０が飽和状態になってしまう可能性がある。
この対策として、放電増加制御の開始後に、予測ＳＯＣの挙動が実際のＳＯＣの挙動に対してずれている（以下「予測ＳＯＣの挙動がずれている」という）か又は予測ＳＯＣの挙動が実際のＳＯＣの挙動に対してずれると予想される車両制御又は環境変化（以下「ＳＯＣずれ要因」という）が発生したか否かを判定する。その結果、予測ＳＯＣの挙動がずれていると判定された場合又はＳＯＣずれ要因が発生したと判定された場合に、走行予定経路におけるＳＯＣの予測を再度実施して放電増加制御を修正する。これにより、予測ＳＯＣの挙動がずれる場合でも、ＳＯＣの予測を再度実施することで予測ＳＯＣを修正することができる。更に、修正後の予測ＳＯＣに基づいて放電増加制御を修正して、修正後の放電増加制御により、ＳＯＣが上限値に到達しないように制御して、高圧バッテリ２０が飽和状態になることを防止することができる。
以下、本実施例１でハイブリッドＥＣＵ３９が実行する図４乃至図６の各ルーチンの処理内容を説明する。
［メイン制御ルーチン］
図４に示すメイン制御ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ３９の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、走行予定経路の予測が困難か否かを判定する。この場合、車両の目的地情報が得られず且つ進行方向の経路分岐数が所定値（例えば１又は２）以上の場合に、走行予定経路の予測が困難と判定する。
図７（ａ）に示すように、目的地情報があれば、進行方向の経路分岐があっても、走行予定経路を予測することができる。また、図７（ｂ）に示すように、目的地情報がなくても、進行方向の経路分岐がないか又は少なければ、走行予定経路を予測することができる。従って、図７（ｃ）に示すように、目的地情報が得られず且つ進行方向の経路分岐数が所定値以上の場合には、走行予定経路の予測が困難と判定することができる。
このステップ１０１で、走行予定経路の予測が困難と判定された場合には、ステップ１１２に進み、放電増加制御を禁止する。この場合、ステップ１０１，１１２の処理が特許請求の範囲でいう禁止部としての役割を果たす。
この後、ステップ１１３に進み、燃費最大化充放電量設定を行う。この燃費最大化充放電量設定では、図８に示す燃費最大化充放電量のマップを参照して、車両の走行出力に応じて燃費が最大となるように高圧バッテリ２０の充電量（例えば充電電力）又は放電量（例えば放電電力）を設定する。ハイブリッドＥＣＵ３９は、この充電量又は放電量を実現するようにエンジン１１やＭＧ１２，１３等を制御する。
一方、上記ステップ１０１で、走行予定経路の予測が困難ではない（つまり走行予定経路を予測することができる）と判定された場合には、ステップ１０２に進む。このステップ１０２で、高圧バッテリ２０が劣化している（つまり高圧バッテリ２０の劣化状態が所定以上）か否かを、例えば、高圧バッテリ２０の温度、電圧、内部抵抗等のうちの少なくとも一つに基づいて判定する。
上記ステップ１０２で、高圧バッテリ２０が劣化していると判定された場合には、ステップ１１２に進み、放電増加制御を禁止する。この場合、ステップ１０２，１１２の処理が特許請求の範囲でいう禁止部としての役割を果たす。この後、ステップ１１３に進み、燃費最大化充放電量設定を行う。
一方、上記ステップ１０２で、高圧バッテリ２０が劣化していないと判定された場合には、ステップ１０３に進み、高圧バッテリ２０の実際のＳＯＣを計測する。
この後、ステップ１０４に進み、実際のＳＯＣが所定値（例えば許容下限値又はそれよりも少し高い値）以下か否かを判定する。
このステップ１０４で、実際のＳＯＣが所定値以下と判定された場合には、ステップ１１４に進み、高圧バッテリ２０の充電量（例えば充電電力）を電動コンプレッサ２９を含む補機の消費電力の総和に設定する。これにより、高圧バッテリ２０の放電を禁止してエンジン１１の動力でＭＧ１２（又はＭＧ１２，１３）を回転駆動してＭＧ１２（又はＭＧ１２，１３）で発電する。この際、ＭＧ１２（又はＭＧ１２，１３）の発電量（例えば発電電力）は、高圧バッテリ２０の充電量（つまり電動コンプレッサ２９を含む補機の消費電力の総和）とする。この場合、ステップ１０４，１１４の処理が特許請求の範囲でいうＳＯＣ低下抑制部としての役割を果たす。
一方、上記ステップ１０４で、実際のＳＯＣが所定値よりも高いと判定された場合には、ステップ１０５に進み、予測ＳＯＣの挙動がずれているか否かを判定する。この場合、図９に示すように、放電増加制御を実行しない場合の現時点の予測ＳＯＣから、その予測ＳＯＣの予測時点から現時点までの放電増加制御による放電量増加分を差し引いたＳＯＣを、放電増加制御を実行した場合の現地点の予測ＳＯＣとして求める。この放電増加制御を実行した場合の現地点の予測ＳＯＣと、現地点の実際のＳＯＣとの差Ａが所定値以上か否かによって、予測ＳＯＣの挙動がずれているか否かを判定する。
尚、予測ＳＯＣの初期値は、このステップ１０５で、予測ＳＯＣの挙動がずれていると判定されるような値に設定されている。従って、本ルーチンの起動後に最初にステップ１０５に進んだときには、このステップ１０５で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１１０に進む。このステップ１１０で、後述する図５のＳＯＣ予測及び放電量算出ルーチンを実行することで、走行予定経路におけるＳＯＣを予測し、その予測ＳＯＣに基づいて高圧バッテリ２０が飽和状態になると判定した場合には、走行予定経路における放電増加制御用の放電量（例えば放電電力）を算出して放電増加制御を実行する。
その後、上記ステップ１０５で、予測ＳＯＣの挙動がずれていないと判定された場合には、ステップ１０６に進む。このステップ１０６で、走行経路の変更が発生したか否かを判定する。走行経路が変更されると、道路勾配や車速等が変化して、走行出力や走行パターン（つまり走行モードの変化パターン）が変化するため、高圧バッテリ２０の出力が変化して、ＳＯＣの挙動が変化する。従って、走行経路の変更は、ＳＯＣずれ要因（つまり予測ＳＯＣの挙動がずれると予想される車両制御）となる。
上記ステップ１０６で、走行経路の変更が発生していないと判定された場合には、ステップ１０７に進む。このステップ１０７で、電気空調装置２４やライト等の補機の作動状態の変化（例えばスイッチオン又はスイッチオフ等）が発生したか否かを判定する。補機の作動状態が変化すると、補機の消費電力が変化するため、高圧バッテリ２０の出力が変化して、ＳＯＣの挙動が変化する。従って、補機の作動状態の変化は、ＳＯＣずれ要因（つまり予測ＳＯＣの挙動がずれると予想される車両制御）となる。
上記ステップ１０７で、補機の作動状態の変化が発生していないと判定された場合には、ステップ１０８に進む。このステップ１０８で、風速又は風向の変化が発生したか否かを判定する。風速や風向が変化すると、車速等が変化して、走行出力や走行パターンが変化するため、高圧バッテリ２０の出力が変化して、ＳＯＣの挙動が変化する。従って、風速や風向の変化は、ＳＯＣずれ要因（つまり予測ＳＯＣの挙動がずれると予想される環境変化）となる。
上記ステップ１０８で、風速や風向の変化が発生していないと判定された場合には、ステップ１０９に進む。このステップ１０９で、路面状態の変化（例えば、降雨による路面の濡れ、降雪による路面の積雪、温度低下による路面の凍結等）が発生したか否かを判定する。路面状態が変化すると、車速等が変化して、走行出力や走行パターンが変化するため、高圧バッテリ２０の出力が変化して、ＳＯＣの挙動が変化する。従って、路面状態の変化は、ＳＯＣずれ要因（つまり予測ＳＯＣの挙動がずれると予想される環境変化）となる。
上記ステップ１０９で、路面状態の変化が発生していないと判定された場合には、ステップ１１０に進み、前回算出した放電増加制御用の放電量を維持する。上記ステップ１０５〜１０９の処理が特許請求の範囲でいう判定部としての役割を果たす。
その後、上記ステップ１０５〜１０９のいずれかで「Ｙｅｓ」と判定された場合、つまり、予測ＳＯＣの挙動がずれていると判定された場合又はＳＯＣずれ要因が発生したと判定された場合には、ステップ１１０に進む。このステップ１１０で、再び、後述する図５のＳＯＣ予測及び放電量算出ルーチンを実行することで、走行予定経路におけるＳＯＣの予測を再度実施して放電増加制御を修正する。
［ＳＯＣ予測及び放電量算出ルーチン］
図５に示すＳＯＣ予測及び放電量算出ルーチンは、前記図４のメイン制御ルーチンのステップ１１０で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいうＳＯＣ予測部、放電制御部、修正部としての役割を果たす。
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、ナビゲーション装置４５等から自車位置情報を取得する。この後、ステップ２０２に進み、ナビゲーション装置４５等からの目的地情報や進行方向の経路分岐等に基づいて走行予定経路を予測する。
この後、ステップ２０３に進み、自車位置情報、走行予定経路等に基づいて、走行予定経路における所定距離先までの道路勾配の挙動を予測する。この後、ステップ２０４に進み、自車位置情報、走行予定経路、制限速度情報、交通情報、気象情報、周辺情報等に基づいて、走行予定経路における所定距離先までの車速の挙動を予測する。
この後、ステップ２０５に進み、道路勾配及び車速の予測結果に基づいて、走行予定経路における所定距離先までの走行出力の挙動を算出する。この走行出力の算出結果に基づいて、走行予定経路における所定距離先までの高圧バッテリ２０の出力（つまり充放電電力）の挙動を算出する。この高圧バッテリ２０の出力の算出結果に基づいて、走行予定経路における所定距離先までのＳＯＣの挙動を予測する。
この後、ステップ２０６に進み、予測ＳＯＣが上限値に到達するか否かによって、高圧バッテリ２０が回生電力を充電できない飽和状態になるか否かを判定する。
このステップ２０６で、バッテリ２０が飽和状態にならない（つまり予測ＳＯＣが上限値に到達しない）と判定された場合には、ステップ２０７に進み、燃費最大化充放電量設定（図４のステップ１１３と同じ処理）を行う。
一方、上記ステップ２０６で、バッテリ２０が飽和状態になる（つまり予測ＳＯＣが上限値に到達する）と判定された場合には、ステップ２０８に進む。このステップ２０８で、予測ＳＯＣ超過量に基づいて、走行予定経路における放電増加制御用のアシスト放電量やＥＶ放電量を算出する。例えば、アシスト放電のみで放電増加制御を行う場合には、ステップ２０８で、図６のアシスト放電量算出ルーチンを実行して、放電増加制御用のアシスト放電量を算出する。
図６に示すアシスト放電量算出ルーチンでは、まず、ステップ３０１で、予測ＳＯＣ超過量を算出する。この場合、図１０（ａ）に示すように、走行予定経路における所定距離先までの予測ＳＯＣの挙動に基づいて、走行予定経路における所定距離先までの予測ＳＯＣ超過量の挙動を算出する。
この後、ステップ３０２に進み、予測エンジン運転時間を算出する。この場合、図１０（ｂ）に示すように、走行予定経路における所定距離先までの予測エンジン動作状態の挙動に基づいて、走行予定経路における所定距離先までの予測エンジン運転時間の挙動を算出する。
この後、ステップ３０３に進み、アシスト放電量を算出する。この場合、図１０（ｃ）に示すように、走行予定経路における距離毎に、予測ＳＯＣ超過量を予測エンジン運転時間で除算してアシスト放電量を求め、その最大値を最終的なアシスト放電量（つまり指令アシスト放電量）とする。このアシスト放電量を実現するようにエンジン１１やＭＧ１２，１３等を制御することで、高圧バッテリ２０の放電量を増加させる放電増加制御を実行する。
以上説明した本実施例１では、車両の走行予定経路における道路勾配及び車速の予測結果に基づいて走行予定経路におけるＳＯＣを予測する。その予測ＳＯＣに基づいて高圧バッテリ２０が飽和状態になると判定した場合に、予測ＳＯＣに基づいて高圧バッテリ２０が飽和状態にならないように予め高圧バッテリ２０の放電量を増加させる放電増加制御を実行する。これにより、予測ＳＯＣが正しければ、予測ＳＯＣに基づいた放電増加制御により、ＳＯＣが上限値に到達しないように制御して、高圧バッテリ２０が飽和状態になることを防止することができる。
更に、放電増加制御の開始後に、予測ＳＯＣの挙動がずれているか又はＳＯＣずれ要因が発生したか否かを判定する。その結果、予測ＳＯＣの挙動がずれていると判定された場合又はＳＯＣずれ要因が発生したと判定された場合に、走行予定経路におけるＳＯＣの予測を再度実施して放電増加制御を修正する。これにより、予測ＳＯＣの挙動がずれる場合でも、ＳＯＣの予測を再度実施することで予測ＳＯＣを修正することができる。更に、修正後の予測ＳＯＣに基づいて放電増加制御を修正して、修正後の放電増加制御により、ＳＯＣが上限値に到達しないように制御して、高圧バッテリ２０が飽和状態になることを防止することができる。これにより、高圧バッテリ２０が飽和状態になることを確実に防止して、回生発電を有効利用することができ、燃費を効果的に向上させることができる。
また、本実施例１では、放電増加制御を実行しない場合の現時点の予測ＳＯＣに対して該予測ＳＯＣの予測時点から現時点までの放電増加制御による放電量増加分を差し引いたＳＯＣを、放電増加制御を実行した場合の現地点の予測ＳＯＣとして求める。この放電増加制御を実行した場合の現地点の予測ＳＯＣと、現地点の実際のＳＯＣとの差が所定値以上の場合に、予測ＳＯＣの挙動がずれていると判定するようにしている。このようにすれば、放電増加制御を実行した場合の予測ＳＯＣと実際のＳＯＣとを比較して、予測ＳＯＣの挙動がずれていることを精度良く判定することができる。
また、本実施例１では、実際のＳＯＣが所定値以下になった場合に、高圧バッテリ２０の放電を禁止してエンジン１１の動力でＭＧ１２（又はＭＧ１２，１３）を回転駆動してＭＧ１２（又はＭＧ１２，１３）で発電するようにしている。このようにすれば、ＳＯＣの過度の低下を抑制することができる。
この際、本実施例１では、ＭＧ１２（又はＭＧ１２，１３）の発電電力を電動コンプレッサ２９を含む補機の消費電力の総和とするようにしている。このようにすれば、ＭＧ１２（又はＭＧ１２，１３）の発電電力を必要最小限に抑えながら、ＳＯＣの過度の低下を抑制することができる。
ところで、走行予定経路の予測が困難な場合には、ＳＯＣを正しく予測できないため、放電増加制御を実行すると、不確かな予測ＳＯＣに基づいた放電増加制御を実行することになり、燃費が悪化してしまう可能性がある。
そこで、本実施例１では、走行予定経路の予測が困難な場合に、放電増加制御を禁止するようにしている。これにより、不確かな予測ＳＯＣに基づいた放電増加制御による燃費の悪化を防止することができる。
更に、本実施例１では、高圧バッテリ２０が劣化している（つまり高圧バッテリ２０の劣化状態が所定以上）の場合に、放電増加制御を禁止するようにしている。これにより、高圧バッテリ２０の劣化が激しく、充放電をあまり行わない方が良い場合には、放電増加制御を禁止して、高圧バッテリ２０の破損を防止することができる。
また、本実施例１では、放電増加制御の際に、アシスト走行により高圧バッテリ２０の放電を行うアシスト放電やＥＶ走行により高圧バッテリ２０の放電を行うにＥＶ放電で高圧バッテリ２０の放電量を増加させるようにしている。このようにすれば、アシスト放電やＥＶ放電により高圧バッテリ２０の電力を車両の駆動力に変換して有効利用しながら、高圧バッテリ２０の放電量を増加させることができる。
尚、放電増加制御の際に、アシスト放電とＥＶ放電の両方で高圧バッテリ２０の放電量を増加させるようにしても良いが、アシスト放電とＥＶ放電のうちの一方のみで高圧バッテリ２０の放電量を増加させるようにしても良い。
上記実施例１では、アシスト放電のみで放電増加制御を行う場合のアシスト放電量の算出方法を説明したが、アシスト放電とＥＶ放電の両方で放電増加制御を行う場合には、アシスト放電量を次にようにして算出するようにしても良い。
車両の走行出力が小さい場合に、アシスト放電による高圧バッテリ２０の放電電力（つまりＭＧの出力）を大きくすると、エンジン１１の出力を小さくしてエンジン１１の効率が低い領域（つまり燃費が悪い領域）でエンジン１１を運転することになる。
そこで、図１１に示すアシスト放電量のマップを参照して、車両の走行出力に応じたアシスト放電量を算出する。このアシスト放電量のマップは、車両の走行出力が大きいほどアシスト放電量が大きくなり、車両の走行出力が小さいほどアシスト放電量が小さくなるように設定されている。これにより、車両の走行出力が大きいほどアシスト放電電力（つまりアシスト放電による高圧バッテリ２０の放電電力）を大きくし、車両の走行出力が小さいほどアシスト放電電力を小さくする。
このようにすれば、車両の走行出力が小さい場合でも、アシスト放電電力を小さくすることで、エンジン１１の出力をあまり小さくせずにエンジン１１の効率が高い領域（つまり燃費が良い領域）でエンジン１１を運転することができる。一方、車両の走行出力が大きい場合には、アシスト放電電力を大きくしても、エンジン１１の出力を大きくしてエンジン１１の効率が高い領域でエンジンを運転することができる。
次に、図１２を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一又は類似部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
本実施例２では、図１２に示すように、車両の動力源としてエンジン１１と一つのＭＧ１２とが搭載されている。エンジン１１の出力軸の動力が一つのＭＧ１２を介して変速機１４に伝達される。このような構成のハイブリッド車に本発明を適用して実施しても良い。
尚、上記実施例２では、エンジン１１から変速機１４までの動力伝達経路にクラッチを設けない構成としたが、これに限定されず、例えば、エンジン１１とＭＧ１２との間にクラッチを設けたり、ＭＧ１２と変速機１４との間にクラッチを設けた構成としても良い。或は、変速機１４にクラッチを内蔵した構成としても良い。また、変速機１４を省略した構成としても良い。
次に、図１３を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一又は類似部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
本実施例３では、図１３に示すように、車両の動力源としてエンジン１１と二つのＭＧ１２，１３とが搭載されている。エンジン１１の出力軸と第１のＭＧ１２の回転軸と第２のＭＧ１３の回転軸とが動力分割機構である遊星ギヤ機構５３を介して連結され、第２のＭＧ１３の回転軸が駆動軸５４に連結されている。第１のＭＧ１２と第２のＭＧ１３は、それぞれインバータ１９Ａ，１９Ｂを介して高圧バッテリ２０と電力を授受する。このような構成のハイブリッド車に本発明を適用して実施しても良い。
尚、本発明は、図１、図１２、図１３に示す構成のハイブリッド車に限定されず、車両の動力源としてエンジンとＭＧとを搭載した種々の構成のハイブリッド車に適用して実施できる。
また、予測ＳＯＣの挙動がずれているか否かの判定方法は、上記実施例で説明した方法に限定されず、適宜変更しても良い。例えば、放電増加制御を実行しない場合の現時点の予測ＳＯＣと、該予測ＳＯＣの予測時点から現時点までの放電増加制御による放電量増加分を現地点の実際のＳＯＣに加算したＳＯＣとの差が所定値以上の場合に、予測ＳＯＣの挙動がずれていると判定するようにしても良い。
また、上記実施例では、ＳＯＣずれ要因として、走行経路の変更、補機の作動状態の変化、風速の変化、風向の変化、路面状態の変化が発生したか否かを判定するようにしている。しかし、これに限定されず、ＳＯＣずれ要因として、他の車両制御（予測されていない停車や急加速や急減速等）や環境変化（例えば温度や気圧の変化等）が発生したか否かを判定するようにしても良い。
また、実際のＳＯＣが所定値以下になった場合に高圧バッテリの放電を禁止してエンジンの動力でＭＧを回転駆動して発電する機能と、走行予定経路の予測が困難な場合に放電増加制御を禁止する機能と、バッテリの劣化状態が所定以上の場合に放電増加制御を禁止する機能のうちの少なくとも一つを省略した構成としても良い。
また、上記実施例では、放電増加制御の際に、アシスト放電やＥＶ放電で高圧バッテリの放電量を増加させるようにしたが、他の方法で高圧バッテリの放電量を増加させるようにしても良い。
また、上記実施例では、ハイブリッドＥＣＵ３９で、図４乃至図６の各ルーチンを実行するようにしている。しかし、これに限定されず、ハイブリッドＥＣＵ３９以外の他のＥＣＵ（例えばエンジンＥＣＵ４０やＭＧ−ＥＣＵ４２等のうちの少なくとも一つ）で各ルーチンを実行するようにしても良い。或は、ハイブリッドＥＣＵ３９と他のＥＣＵの両方で各ルーチンを実行するようにしても良い。
また、上記実施例において、ＥＣＵが実行する機能の一部又は全部を、一つ或は複数のＩＣ等によりハードウェア的に構成しても良い。
１１…エンジン、１２，１３…ＭＧ、２０…高圧バッテリ、３９…ハイブリッドＥＣＵ

Claims (10)

  1. 車両の動力源となるエンジン（１１）及びモータジェネレータ（１２，１３）と、該モータジェネレータと電力を授受するバッテリ（２０）とを備え、前記車両を制動する際に前記モータジェネレータで回生発電した電力（以下「回生電力」という）を前記バッテリに充電する車両の制御装置において、
    前記車両の走行予定経路における道路勾配及び車速の予測結果に基づいて前記走行予定経路における前記バッテリの残容量を表すＳＯＣを予測するＳＯＣ予測部（３９）と、
    前記ＳＯＣ予測部で予測したＳＯＣ（以下「予測ＳＯＣ」という）に基づいて前記バッテリが前記回生電力を充電できない飽和状態になると判定した場合に、前記予測ＳＯＣに基づいて前記バッテリが前記飽和状態にならないように予め前記バッテリの放電量を増加させる放電増加制御を実行する放電制御部（３９）と、
    前記放電増加制御の開始後に、前記予測ＳＯＣの挙動が実際のＳＯＣの挙動に対してずれている（以下「予測ＳＯＣの挙動がずれている」という）か又は前記予測ＳＯＣの挙動が前記実際のＳＯＣの挙動に対してずれると予想される車両制御又は環境変化（以下「ＳＯＣずれ要因」という）が発生したか否かを判定する判定部（３９）と、
    前記判定部で前記予測ＳＯＣの挙動がずれていると判定された場合又は前記ＳＯＣずれ要因が発生したと判定された場合に、前記走行予定経路におけるＳＯＣの予測を再度実施して前記放電増加制御を修正する修正部（３９）と
    を備えている車両の制御装置。
  2. 前記判定部は、前記放電増加制御を実行しない場合の現時点の予測ＳＯＣに対して該予測ＳＯＣの予測時点から現時点までの前記放電増加制御による放電量増加分を差し引いたＳＯＣと、現地点の実際のＳＯＣとの差が所定値以上の場合に、前記予測ＳＯＣの挙動がずれていると判定する請求項１に記載の車両の制御装置。
  3. 前記判定部は、前記ＳＯＣずれ要因として、走行経路の変更、補機の作動状態の変化、風速の変化、風向の変化、路面状態の変化のうちの少なくとも一つが発生したか否かを判定する請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
  4. 前記実際のＳＯＣが所定値以下になった場合に、前記バッテリの放電を禁止して前記エンジンの動力で前記モータジェネレータを回転駆動して前記モータジェネレータで発電するＳＯＣ低下抑制部（３９）を備えている請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の制御装置。
  5. 前記ＳＯＣ低下抑制部は、前記モータジェネレータの発電電力を空調用の電動コンプレッサ（２９）を含む補機の消費電力の総和とする請求項４に記載の車両の制御装置。
  6. 前記走行予定経路の予測が困難な場合に、前記放電増加制御を禁止する禁止部（３９）を備えている請求項１乃至５のいずれかに記載の車両の制御装置。
  7. 前記禁止部は、前記車両の目的地情報が得られず且つ進行方向の経路分岐数が所定値以上の場合に、前記走行予定経路の予測が困難と判定する請求項６に記載の車両の制御装置。
  8. 前記バッテリの劣化状態が所定以上の場合に、前記放電増加制御を禁止する禁止部（３９）を備えている請求項１乃至７のいずれかに記載の車両の制御装置。
  9. 前記放電制御部は、前記放電増加制御の際に、前記エンジンの動力と前記モータジェネレータの動力の両方で前記車両を走行させるアシスト走行により前記バッテリの放電を行うアシスト放電と、前記モータジェネレータの動力のみで前記車両を走行させるＥＶ走行により前記バッテリの放電を行うにＥＶ放電のうちの少なくとも一方で、前記バッテリの放電量を増加させる請求項１乃至８のいずれかに記載の車両の制御装置。
  10. 前記放電制御部は、前記車両の走行出力が大きいほど前記アシスト放電による前記バッテリの放電電力を大きくし、前記車両の走行出力が小さいほど前記アシスト放電による前記バッテリの放電電力を小さくする請求項９に記載の車両の制御装置。
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