JP2018012386A

JP2018012386A - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP2018012386A
Application number: JP2016142311A
Authority: JP
Inventors: 敦司堀内; Atsushi Horiuchi; 雄生安部; Yuki Abe
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2036-07-20
Also published as: FR3054188A1; JP6733385B2; DE102017212129A1; CN107640146A; FR3054188B1; DE102017212129B4; CN107640146B

Abstract

【課題】高車速域での加減速反復走行時にバッテリの充電状態が低下することを抑制することができるハイブリッド車両の制御装置を提供すること。【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、アクセルペダルの操作量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出部と、車速を検出する車速検出部と、アクセル開度と車速とに基づいて、発電機の発電量を決定する制御部とを備えている。制御部は、車速が所定車速以上の場合と所定車速未満の場合とで発電機の発電量を変更し、車速が所定車速以上のときの発電量（発電量マップＢ）が、車速が所定車速未満のときの発電量（発電量マップＡ）以上になるように、発電量を決定する。【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、シリーズハイブリッド方式のハイブリッド車両として特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のハイブリッド車両の制御装置は、アクセルペダルのアクセル開度と車両速度とに基づいて運転者の要求発電量を決定している。

また、従来のハイブリッド車両の制御装置は、アクセル開度に基づく要求発電量に、バッテリの充電状態に基づく発電補正量を加算して、発電機の発電量および発電のための内燃機関の運転状態を決定している。このハイブリッド車両の制御装置では、要求発電量に対して発電補正量をバイアスとして作用させることにより、バッテリの充電状態を所定の範囲内に収めるようにしている。

また、従来のハイブリッド車両の制御装置は、アクセル開度と内燃機関の運転状態との乖離により運転者に与える違和感を最少とするように、発電補正量を設定している。

特開２０１２−６６６２４号号公報

このようなハイブリッド車両において、駆動モータには、駆動モータが低速で回転しているときの消費電力より高速で回転しているときの消費電力の方が大きいという特性がある。このため、駆動モータの消費電力は、低車速域のときより高車速域のときの方が大きい。

しかしながら、従来のハイブリッド車両の制御装置にあっては、高車速域で加速のために大きなアクセル開度に操作された場合、発電機の発電量が大きくなるとともに駆動モータの消費電力も大きくなるが、発電機の発電量よりも駆動モータの消費電力の方が大きくなるため、バッテリの充電状態が低下する。

一方、高車速域で減速のために小さなアクセル開度に操作された場合、運転者の違和感を最少にするために駆動モータの消費電力および発電機の発電量が何れも低く設定されるため、加速時に低下した分の充電状態を回復し難い。

したがって、従来のハイブリッド車両の制御装置は、高車速域で複数の先行車両を１台ずつ追い越すような運転状態になった場合、加速と減速が交互に繰り返されるため、バッテリの充電状態が徐々に低下する可能性があった。

また、バッテリの充電状態が所定の下限値まで大きく低下した場合、充電状態が下限値から更に低下するのを回避するように制御が行われるが、この制御が実施されることで車両の動力性能が制限される可能性があった。

このため、従来のハイブリッド車両の制御装置は、高車速域でのこのような加減速反復走行時にバッテリの充電状態が低下することを抑制するように改善する余地を残していた。

そこで、本発明は、高車速域での加減速反復走行時にバッテリの充電状態が低下することを抑制することができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するハイブリッド車両の制御装置の発明の一態様は、内燃機関によって駆動されることで電力を発電する発電機と、前記発電機の発電した電力を充電可能、かつ、充電状態を検出可能なバッテリと、前記バッテリに充電された電力、または前記発電機により発電された電力によって駆動される車両推進用の駆動モータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、アクセルペダルの操作量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出部と、車速を検出する車速検出部と、前記アクセル開度と前記車速とに基づいて、前記発電機の発電量を決定する制御部とを備え、前記制御部は、前記車速が所定車速以上の場合と所定車速未満の場合とで前記発電機の発電量を変更し、前記車速が所定車速以上のときの発電量が、前記車速が所定車速未満のときの発電量以上になるように、前記発電量を決定することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、高車速域での加減速反復走行時にバッテリの充電状態が低下することを抑制することができる。

図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、ハイブリッド車両の構成図である。図２は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、ハイブリッド車両の制御装置の構成図である。図３は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、コースト走行時における車速と最低発電量との関係示す図である。図４は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、アクセル開度と運転者要求発電量との相関を定めた運転者要求発電量決定マップを示す図である。図５は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、制御部により実施される発電量決定動作を説明するフローチャートである。図６は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、発電量決定動作により決定された発電量を説明する図である。図７は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を説明する図であり、高車速域での加減速反復走行時でも充電状態が維持されることを示す図である。図８は、従来のハイブリッド車両における、高車速域での加減速反復走行時の充電状態の経時変化を示す図である。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関によって駆動されることで電力を発電する発電機と、発電機の発電した電力を充電可能、かつ、充電状態を検出可能なバッテリと、バッテリに充電された電力、または発電機により発電された電力によって駆動される車両推進用の駆動モータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、アクセルペダルの操作量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出部と、車速を検出する車速検出部と、アクセル開度と車速とに基づいて、発電機の発電量を決定する制御部とを備え、制御部は、車速が所定車速以上の場合と所定車速未満の場合とで発電機の発電量を変更し、車速が所定車速以上のときの発電量が、車速が所定車速未満のときの発電量以上になるように、発電量を決定する。これにより、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、高車速域での加減速反復走行時にバッテリの充電状態が低下することを抑制することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について詳細に説明する。図１に示すように、本発明の実施例に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両（以下、単に「車両」という）１は、内燃機関１３と、発電機１４と、バッテリ１５と、車両推進用の駆動モータ１６とを備えている。

内燃機関１３は、例えば、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う４サイクルのエンジンによって構成されている。内燃機関１３の図示しない出力軸は、発電機１４に連結されている。

発電機１４は、内燃機関１３によって駆動されることで電力を発電する。

バッテリ１５は、電力を充電可能な二次電池からなる。バッテリ１５には、高電圧ケーブル１７を介して発電機１４が電気的に接続されている。バッテリ１５は、発電機１４の発電した電力を充電可能に構成されている。

また、バッテリ１５には、高電圧ケーブル１７を介して駆動モータ１６が接続されている。バッテリ１５は、電力を駆動モータ１６に供給可能に構成されている。

また、バッテリ１５には、電装品等からなる電気負荷１８が高電圧ケーブル１７を介して電気的に接続されている。バッテリ１５は、電気負荷１８にも電力を供給する。

バッテリ１５は充電状態検出部１５Ａを備えており、この充電状態検出部１５Ａは、バッテリ１５の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を検出する。このように、バッテリ１５は、その充電状態を検出可能に構成されている。

駆動モータ１６は、バッテリ１５に充電された電力、または発電機１４により発電された電力によって駆動される。駆動モータ１６は、左右の駆動軸１９を介して左右の駆動輪２０に連結されており、駆動輪２０を回転させることで車両１を推進させる。

また、車両１は、図１、図２に示すように、アクセル開度検出部２２と、車速検出部２３と、制御部２１とを備えている。

アクセル開度検出部２２は、アクセルペダル２２Ａの操作量をアクセル開度として検出する。車速検出部２３は車速を検出する。

制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによってそれぞれ構成されている。

コンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部２１としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例における制御部２１としてそれぞれ機能する。

本実施例では、制御部２１は、アクセル開度と車速とに基づいて、発電機１４の発電量を決定する。詳しくは、制御部２１は、車速が所定車速以上の場合と所定車速未満の場合とで発電機１４の発電量を変更する。

具体的には、制御部２１は、図４に示す運転者要求発電量決定マップを参照して、アクセル開度に基づいて運転者要求発電量を決定する。運転者要求発電量決定マップは、アクセル開度と運転者要求発電量との相関が定められている。運転者要求発電量決定マップは、予め実験等により求められたものであり、制御部２１のＲＯＭに記憶されている。

この運転者要求発電量決定マップは、車速が所定車速未満の低車速域のときに参照される発電量マップＡと、車速が所定車速以上の高車速域のときに参照される発電量マップＢとからなる。

運転者要求発電量決定マップは、発電量マップＢの発電量が発電量マップＡの発電量以上なるように、発電量が定められている。

この運転者要求発電量決定マップを参照することで、制御部２１は、車速が所定車速以上のときの発電量が、車速が所定車速未満のときの発電量以上になるように、発電量を決定する。

また、運転者要求発電量決定マップは、アクセル開度が所定アクセル開度以上の場合は、発電量マップＢの発電量が発電量マップＡの発電量と同一の値に定められている。

この運転者要求発電量決定マップを参照することで、制御部２１は、アクセル開度が所定アクセル開度以上の場合は、車速が所定車速以上のときの発電量と所定車速未満のときの発電量を同一の値に決定する。

また、運転者要求発電量決定マップにおいて、アクセル開度が所定アクセル開度未満の場合は、発電量マップＢの発電量と発電量マップＡの発電量との差が、アクセル開度の減少に伴って大きくなるように、発電量が定められている。

この運転者要求発電量決定マップを参照することで、制御部２１は、アクセル開度が所定アクセル開度未満の場合は、車速が所定車速以上のときの発電量と所定車速未満のときの発電量との差が、アクセル開度の減少に伴って大きくなるように、発電量を決定する。

また、運転者要求発電量決定マップでは、発電量マップＢの発電量と発電量マップＡの発電量との差が、アクセル開度が０％のとき（コースト走行時）に最も大きくなるように、発電量が定められている。

この運転者要求発電量決定マップを参照することで、制御部２１は、車速が所定車速以上のときの発電量と所定車速未満のときの発電量との差が、アクセルペダルが操作されていない場合に最も大きくなるように、発電量を決定する。

また、運転者要求発電量決定マップでは、発電量マップＢおよび発電量マップＡの両方とも、アクセル開度が増加するに連れて発電量が増加するように、発電量が定められている。

この運転者要求発電量決定マップを参照することで、制御部２１は、アクセル開度が増加するに連れて発電量が増加するように、発電量を決定する。

ここで、「所定車速以上の高車速域」とは、例えば、タイヤのロードノイズや風切り騒音が相対的に大きい車速域である。なお、本実施例では１つの所定車速を閾値として発電量マップＢまたは発電量マップＡの２つのマップの何れかを参照して発電量を決定しているが、複数の閾値を用いて発電量マップを細かく多段階に設定してもよい。

ここで、図４の運転者要求発電量決定マップにおいて、アクセル開度が０％のとき（コースト走行時）の発電量が最低発電量となる。この最低発電量と車速との関係は、図３に示すものとなる。

図３において、所定車速としての中速未満の領域、すなわち低車速域では、発電量マップＡが適用されるため、最低発電量が５ｋＷとなっている。また、図３において、所定車速としての中速以上の領域、すなわち高車速域では、発電量マップＢが適用されるため、最低発電量が５ｋＷより大きな値となっている。

また、図４の運転者要求発電量決定マップにおいて、アクセル開度が０％のとき（コースト走行時）の発電量（最低発電量）と、アクセル開度が１００％のときの発電量との関係は、図６に示すものとなる。

図６において、アクセル開度が１００％のときの発電量は、本実施例および従来とで、発電機１４の発電能力の上限である３０ｋＷに設定されている。一方、アクセル開度が０％のときの発電量は、本実施例では３０ｋＷより小さな値ではあるが、従来より大きく設定されている。本実施例において、アクセル開度が０％のときの発電量（最低発電量）は、高車速域であってもバッテリ１５の充電状態を好ましい値（例えば３０％）に維持できる発電量に設定されている。

以上のように構成された本実施例に係るハイブリッド車両の制御装置において制御部２１が実施する発電量決定動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。この発電量決定動作は、制御部２１の起動とともに開始され、所定の制御周期で繰り返し実行される。また、発電量決定動作は、バッテリ１５の充電状態が所定の下限値以上であるときに実行される。

図５のフローチャートにおいて、制御部２１は、車速検出部２３により車速Ｖを検出する（ステップＳ１）。

次いで、制御部２１は、車速Ｖが所定車速Ｖｔｈ以上であるか否かを判別する（ステップＳ２）。

ステップＳ２で車速Ｖが所定車速Ｖｔｈ未満であると判別した場合、制御部２１は発電量マップＡを適用する（ステップＳ３）。

ステップＳ２で車速Ｖが所定車速Ｖｔｈ以上であると判別した場合、制御部２１は発電量マップＢを適用する（ステップＳ４）。

ステップＳ３またはステップＳ４の後、制御部２１は、アクセル開度検出部２２によりアクセル開度を検出する（ステップＳ５）。

次いで、制御部２１は、ステップＳ３で適用された発電量マップＡ、またはステップＳ４で適用された発電量マップＢに基づいて、発電機１４の発電トルクを決定する（ステップ６）。すなわち、このステップＳ６では、制御部２１は、発電量マップＡまたは発電量マップＢに基づいて、アクセル開度に応じて発電機１４の発電量を決定する。

次いで、制御部２１は、ステップＳ６で決定された発電トルクを発生するよう、発電機１４による発電を実施し（ステップＳ７）、図５のフローチャートの１回の動作を終了する。なお、ステップＳ７では、制御部２１は、発電トルクに対応するエンジントルクを発生するよう内燃機関１３を制御する。

以上のように、本実施例のハイブリッド車両の制御装置は、アクセルペダル２２Ａの操作量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出部２２と、車速を検出する車速検出部２３と、アクセル開度と車速とに基づいて、発電機１４の発電量を決定する制御部２１とを備えている。

そして、制御部２１は、車速が所定車速以上の場合と所定車速未満の場合とで発電機１４の発電量を変更し、車速が所定車速以上のときの発電量が、車速が所定車速未満のときの発電量以上になるように、発電量を決定する。

この構成により、所定車速以上の高車速域では、所定車速未満の低車速域のときより発電量が大きくなるので、複数の先行車両を１台ずつ追い越す等のために高車速域で加速を減速を交互に繰り返すような運転状態になった場合であっても、バッテリ１５の充電状態が徐々に低下することを抑制できる。

具体的には、図７に示すように、高車速域での加減速反復走行時は、アクセル開度が１００％に操作されて車速が１００ｋｍ／ｈから１２０ｋｍ／ｈに加速するときは、大きな電力が駆動モータ１６で消費されるため、バッテリ１５の充電状態（図中、ＳＯＣと記す）が当初の３０％から低下する。

その後、アクセル開度が０％に操作されて車速が１２０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈに減速するとき（コースト時）は、高車速に対応した発電量マップＢに基づいて発電量が決定される。そして、アクセル開度が０％の場合に対応する最低発電量は、バッテリ１５の充電状態を回復するのに十分な大きな値であるため、充電状態を３０％に回復することができる。

この結果、本実施例のハイブリッド車両の制御装置は、高車速域での加減速反復走行時にバッテリ１５の充電状態が低下することを抑制することができる。

なお、本実施例では、アクセル開度が０％の場合でも発電量を増加させるために内燃機関１３の運転状態が従来よりも高回転、高負荷側になるが、高車速域では大きなロードノイズが発生しているため、内燃機関１３の運転音を運転者は騒音と認識しなくなる。このため、アクセル開度と内燃機関の運転状態とが一致していなくても運転者に違和感を与えることがない。

一方、従来の車両では、高車速域でアクセル開度が０％のときの発電量は、低車速域のときと同じ小さな発電量のままである。このため、従来の車両では、図８に示すように、高車速域での加減速反復走時は、アクセル開度が０％に操作されて車速が１２０ｋｍ／ｈから１００ｋ／ｈに減速するとき（コースト時）の発電量が小さい。

したがって、従来の車両では、高車速域で加減速反復走行が行われることで、充電状態（図中、ＳＯＣと記す）が徐々に低下してしまう。また、従来の車両では、充電状態が所定の下限値まで低下して充電状態の更なる低下を防止する制御が実施されるまで、充電状態が低下し続けてしまう。

また、本実施例のハイブリッド車両の制御装置において、制御部２１は、アクセル開度が所定アクセル開度以上の場合は、車速が所定車速以上のときの発電量と所定車速未満のときの発電量を同一の値に決定し、アクセル開度が所定アクセル開度未満の場合は、車速が所定車速以上のときの発電量と所定車速未満のときの発電量との差が、アクセル開度の減少に伴って大きくなるように、発電量を決定する。

この構成により、アクセル開度が所定アクセル開度以上の場合は、車速によらず発電量が同一の値となるため、アクセル開度が同一であれば車速によって発電量および内燃機関１３の運転状態が異なることがない。

このため、アクセル開度に対する発電量および内燃機関１３の運転状態の関係を、運転者の感覚に一致させることができ、運転者に違和感を与えてしまうのを防止できる。

また、本実施例のハイブリッド車両の制御装置において、制御部２１は、車速が所定車速以上のときの発電量と所定車速未満のときの発電量との差が、アクセルペダルが操作されていない場合に最も大きくなるように、発電量を決定する。

この構成により、アクセルペダルが操作されておらずアクセル開度が０％であっても、所定車速以上のときは、所定車速未満のときの発電量との差が最も大きくなるように発電量が増加される。このため、所定車速以上の高車速域において、加速によって低下した充電状態を、アクセル開度が０％のときの発電量の増加により回復でき、充電状態が低下することを抑制できる。

また、本実施例のハイブリッド車両の制御装置において、制御部２１は、アクセル開度が増加するに連れて発電量が増加するように、発電量を決定する。

この構成により、アクセル開度の変化に対する発電量および内燃機関１３の運転状態の変化を整合できるため、ドライバビリティを向上させることができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１車両（ハイブリッド車両）
１３内燃機関
１４発電機
１５バッテリ
１６駆動モータ
２１制御部
２２アクセル開度検出部
２２Ａアクセルペダル
２３車速検出部

Claims

内燃機関によって駆動されることで電力を発電する発電機と、
前記発電機の発電した電力を充電可能、かつ、充電状態を検出可能なバッテリと、
前記バッテリに充電された電力、または前記発電機により発電された電力によって駆動される車両推進用の駆動モータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
アクセルペダルの操作量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出部と、
車速を検出する車速検出部と、
前記アクセル開度と前記車速とに基づいて、前記発電機の発電量を決定する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記車速が所定車速以上の場合と所定車速未満の場合とで前記発電機の発電量を変更し、
前記車速が所定車速以上のときの発電量が、前記車速が所定車速未満のときの発電量以上になるように、前記発電量を決定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記制御部は、
前記アクセル開度が所定アクセル開度以上の場合は、前記車速が所定車速以上のときの発電量と所定車速未満のときの発電量を同一の値に決定し、
前記アクセル開度が所定アクセル開度未満の場合は、前記車速が所定車速以上のときの発電量と所定車速未満のときの発電量との差が、前記アクセル開度の減少に伴って大きくなるように、前記発電量を決定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。
前記制御部は、
前記車速が所定車速以上のときの発電量と所定車速未満のときの発電量との差が、前記アクセルペダルが操作されていない場合に最も大きくなるように、前記発電量を決定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制御装置。
前記制御部は、
前記アクセル開度が増加するに連れて前記発電量が増加するように、前記発電量を決定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のハイブリッド車両の制御装置。