JP2017094894A - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】モータージェネレーターを駆動する高電圧バッテリーの充電率を確実に回復することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供する。【解決手段】制御装置８０は、高電圧バッテリー３２の充電率が予め設定された下限値以下になったときは、ＤＣ／ＤＣコンバーター３３の消費電力を求め、その消費電力以上の電力を発生するエンジン１０による発電運転をモータージェネレーター３１に開始させて高電圧バッテリー３２を充電する。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両及びその制御方法に関し、更に詳しくは、モータージェネレーターを駆動する高電圧バッテリーの充電率を確実に回復するハイブリッド車両及びその制御方法に関する。
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や制動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる（例えば、特許文献１を参照）。
ハイブリッドシステムを十分に機能させるには、モータージェネレーターを駆動する高電圧バッテリーの充電率を一定の値以上に維持する必要がある。この高電圧バッテリーの充電は、上述したモータージェネレーターによる回生発電により実施される。そのため、長時間にわたって回生発電を行うことができないような場合には、高電圧バッテリーの充電率が低下して、ハイブリッドシステムが十分に機能できなくなるおそれがある。
特開２００２−２３８１０５号公報
本発明の目的は、モータージェネレーターを駆動する高電圧バッテリーの充電率を確実に回復することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記モータージェネレーターに電気的に順に接続された高電圧バッテリー、ＤＣ／ＤＣコンバーター及び低電圧バッテリーと、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記高電圧バッテリーの充電率が予め設定された下限値以下になったときは、前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの消費電力を求め、前記消費電力以上の電力を発生する前記エンジンによる発電運転を前記モータージェネレーターに開始させて前記高電圧バッテリーを充電する制御を行うように構成されていることを特徴とするものである。
また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記モータージェネレーターに電気的に順に接続された高電圧バッテリー、ＤＣ／ＤＣコンバーター及び低電圧バッテリーと、を備えたハイブリッド車両の制御方法であって、前記高電圧バッテリーの充電率を監視し、前記充電率が予め設定された下限値以下になったときは、前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの消費電力を求め、前記消費電力以上の電力を発生する前記エンジンによる発電運転を前記モータージェネレーターに開始させて前記高電圧バッテリーを充電することを特徴とするものである。
本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、高電圧バッテリーの充電率が低下したときは、ＤＣ／ＤＣコンバーターの消費電力を最低発電とするエンジンによるモータージェネレーターの発電運転によって高電圧バッテリーを充電するようにしたので、モータージェネレーターを駆動する高電圧バッテリーの充電率を確実に回復することができる。
本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。 本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。
このハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）は、普通乗用車のみならず、バスやトラックなどを含む車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン１０及びモータージェネレーター３１を有するハイブリッドシステム３０を備えている。
エンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このエンジン１０には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト１３の回転動力は、クランクシャフト１３の一端部に接続するクラッチ１４（例えば、湿式多板クラッチなど）を通じてトランスミッション２０に伝達される。
トランスミッション２０には、ＨＥＶの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ、変速用アクチュエーター２１を用いて自動的に変速するＡＭＴ又はＡＴが用いられている。なお、トランスミッション２０は、ＡＭＴのような自動変速式に限るものではなく、ドライバーが手動で変速するマニュアル式であってもよい。
トランスミッション２０で変速された回転動力は、プロペラシャフト２２を通じてデファレンシャル２３に伝達され、一対の駆動輪２４にそれぞれ駆動力として分配される。
ハイブリッドシステム３０は、モータージェネレーター３１と、そのモータージェネレーター３１に順に電気的に接続するインバーター３５、高電圧バッテリー３２、ＤＣ／ＤＣコンバーター３３及び低電圧バッテリー３４とを有している。
高電圧バッテリー３２としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー３４には鉛バッテリーが用いられる。
ＤＣ／ＤＣコンバーター３３は、高電圧バッテリー３２と低電圧バッテリー３４との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー３４は、各種の車両電装品３６に電力を供給する。
このハイブリッドシステム３０における種々のパラメータ、例えば、電流値、電圧値やＳＯＣなどは、ＢＭＳ３９により検出される。
モータージェネレーター３１は、回転軸３７に取り付けられた第１プーリー１５とエンジン本体１１の出力軸であるクランクシャフト１３の他端部に取り付けられた第２プーリー１６との間に掛け回された無端状のベルト状部材１７を介して、エンジン１０との間で動力を伝達する。なお、２つのプーリー１５、１６及びベルト状部材１７の代わりに、ギヤボックスなどを用いて動力を伝達することもできる。また、モータージェネレーター３１に接続するエンジン本体１１の出力軸は、クランクシャフト１３に限るものではなく、例えばエンジン本体１１とトランスミッション２０との間の伝達軸やプロペラシャフト２２であっても良い。
このモータージェネレーター３１は、エンジン本体１１を始動するスターターモーター（図示せず）の代わりに、クランキングを行う機能も有している。
これらのエンジン１０及びハイブリッドシステム３０は、制御装置８０により制御される。具体的には、ＨＥＶの発進時や加速時には、ハイブリッドシステム３０は高電圧バッテリー３２から電力を供給されたモータージェネレーター３１により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター３１による回生発電を行い、余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー３２を充電する。
このようなＨＥＶの制御方法を、制御装置８０の機能として図２に基づいて以下に説明する。なお、制御装置８０は、信号線（一点鎖線で示す）を通じて、各部と接続している。
制御装置８０は、高電圧バッテリー３２の充電率ＳをＢＭＳ３９を通じて監視して（Ｓ１０）、その充電率Ｓが予め設定された下限値Ｌ以下であるか否かを判定する（Ｓ２０）。この下限値Ｌは、ハイブリッドシステム３０の仕様により決定されるが、ハイブリッドシステム３０が十分に機能することができる充電率Ｓが約３０〜４０％の範囲の値が好ましく例示される。
次に、制御装置８０は、充電率Ｓが下限値Ｌ以下であるときは、ＤＣ／ＤＣコンバーター３３の電流センサがモニターしている消費電流Ｉを入力して（Ｓ３０）、ＤＣ／ＤＣコンバーター３３における消費電力Ｐを算出する（Ｓ４０）。
そして、制御装置８０は、消費電力Ｐ以上の電力を発生する発電運転を、エンジン１０によりモータージェネレーター３１に開始させて（Ｓ５０）、高電圧バッテリー３２を充電する（Ｓ６０）。
最後に、制御装置８０は、高電圧バッテリー３２の充電率Ｓが予め設定された上限値Ｕ以上であるか否かを判定して（Ｓ７０）、充電率Ｓが上限値Ｕ以上であるときはモータージェネレーター３１の発電運転を停止する（Ｓ８０）。
この上限値Ｕとしては、高電圧バッテリー３２の定格最大容量が例示される。なお、定格最大容量とは、高電圧バッテリー３２の製造仕様に応じて予め規定された値であり、例えばリチウムイオンバッテリーの場合は充電率Ｓが約７０〜９０％の範囲となる状態である。
このように、高電圧バッテリー３２の充電率Ｓが低下したときには、ＤＣ／ＤＣコンバーター３３の消費電力Ｐを最低発電とするエンジン１０によるモータージェネレーター３１の発電運転によって高電圧バッテリー３２を充電するようにしたので、高電圧バッテリー３２の充電率Ｓを確実に回復することができるのである。
１０ エンジン
３０ ハイブリッドシステム
３１ モータージェネレーター
３２ 高電圧バッテリー
３３ ＤＣ／ＤＣコンバーター
３４ 低電圧バッテリー
８０ 制御装置

Claims (3)

  1. エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記モータージェネレーターに電気的に順に接続された高電圧バッテリー、ＤＣ／ＤＣコンバーター及び低電圧バッテリーと、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、
    前記制御装置は、前記高電圧バッテリーの充電率が予め設定された下限値以下になったときは、前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの消費電力を求め、前記消費電力以上の電力を発生する前記エンジンによる発電運転を前記モータージェネレーターに開始させて前記高電圧バッテリーを充電する制御を行うように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両。
  2. 前記制御装置は、前記高電圧バッテリーの充電率が、予め設定された上限値以上になったときは、前記モータージェネレーターに発電運転を停止させる制御を行うように構成されている請求項１に記載のハイブリッド車両。
  3. エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、前記モータージェネレーターに電気的に順に接続された高電圧バッテリー、ＤＣ／ＤＣコンバーター及び低電圧バッテリーと、を備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
    前記高電圧バッテリーの充電率を監視し、
    前記充電率が予め設定された下限値以下になったときは、前記ＤＣ／ＤＣコンバーターの消費電力を求め、
    前記消費電力以上の電力を発生する前記エンジンによる発電運転を前記モータージェネレーターに開始させて前記高電圧バッテリーを充電することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
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