JP2018114874A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】外部充電を実行可能に構成されたハイブリッド自動車において、外部充電の実行に対するインセンティブをユーザに積極的に付与する。【解決手段】ハイブリッド自動車は、走行用の電力を蓄える蓄電装置と、外部充電を行なうための電力を受けるインレットと、制御に使用される蓄電装置のＳＯＣ領域（実用ＳＯＣ領域）を制限する制限処理を実行する制御装置を備える。制御装置は、外部充電の実行頻度がしきい値よりも小さい場合、実用ＳＯＣ領域を通常領域ΔＳ１に設定する。制御装置は、外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きい場合、制限処理による制限を緩和することによって実用ＳＯＣ領域を通常領域ΔＳ１から拡大領域ΔＳ２に拡大する拡大処理を実行する。【選択図】図２

Description

本開示は、車外の電力を用いて車載の蓄電装置を充電する処理（以下「外部充電」ともいう）を実行可能に構成されたハイブリッド自動車に関する。

近年、電気自動車が広く普及しつつある。特開２０１３−４１３２４号公報（特許文献１）には、電気自動車に外部充電用の電力を供給可能な給電ステーションが開示されている。この給電ステーションは、ステーション内の電力需給状況に応じて外部充電料金の割引を行なうことによって、外部充電の実行に対するインセンティブを電気自動車のユーザに与えている。

特開２０１３−４１３２４号公報

外部充電を実行可能に構成される電動車両には、電気自動車だけでなく、ハイブリッド自動車（いわゆるプラグインハイブリッド自動車）も存在する。

電気自動車は、蓄電装置の電力のみをエネルギ源としているため、外部充電ができずに蓄電装置が枯渇すると走行不能となる。そのため、電気自動車の走行には外部充電が必須である。したがって、電気自動車のユーザに対しては、特許文献１に示されるように外部充電料金の割引を行なうだけでも、外部充電の実行に対するインセンティブを十分に付与することができる。

これに対し、ハイブリッド自動車は、蓄電装置の電力に加えて燃料タンクの燃料（化石燃料あるいは水素燃料など）をエネルギ源とするため、ハイブリッド自動車のユーザに対しては、外部充電料金の割引を行なうだけでは、外部充電の実行に対するインセンティブを十分に付与することができないことが懸念される。具体的には、ハイブリッド自動車は外部充電ができなくても燃料を補給することで走行可能であるため、ハイブリッド自動車には外部充電は必須ではない。そのため、ハイブリッド自動車のユーザのなかには外部充電をあまり実行しない者も存在し、このようなユーザに対して外部充電を促すには、単に外部充電料金の割引を行なっただけでは不十分である可能性がある。

また、蓄電装置の電力のみを用いたモータ走行と、蓄電装置の電力および燃料タンクの燃料の双方を用いたハイブリッド走行とを選択的に行なうハイブリッド自動車においては、外部充電を実行してモータ走行を行なうことによって、燃料を用いるハイブリッド走行を行なうよりも、燃料消費効率を向上させたり、化石燃料の燃焼によって生じる二酸化炭素および大気汚染ガスの排出量を低減したりすることができるというメリットがある。しかしながら、ユーザが外部充電をあまり実行しない場合には、上記のメリットが損なわれてしまうことが懸念される。したがって、ハイブリッド自動車のユーザに対しては、上記のメリットを得る観点からも、外部充電の実行に対するインセンティブをより積極的に付与することが望まれる。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、外部充電を実行可能に構成されたハイブリッド自動車において、外部充電の実行に対するインセンティブをハイブリッド自動車のユーザに積極的に付与することである。

（１） 本開示によるハイブリッド自動車は、走行用の電力を蓄える蓄電装置と、車外の電力を用いて蓄電装置を充電する外部充電を行なうための電力を受ける受電部と、蓄電装置の制御使用領域を制限する制限処理を実行する制御装置を備える。制御装置は、外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きい場合、外部充電の実行頻度がしきい値よりも小さい場合よりも、制限処理による制限を緩和することによって蓄電装置の制御使用領域を拡大する拡大処理を実行する。

上記のハイブリッド自動車においては、外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きい場合、拡大処理によって、制限処理による制限が緩和されて蓄電装置の制御使用領域が拡大される。すなわち、蓄電装置の制御使用領域は制限処理によって本体のポテンシャル（部品保護の観点から決められる使用可能範囲）よりも予め制限されるが、ユーザは、外部充電を頻繁に実行することによって、その制限を緩和して蓄電装置の制御使用領域を拡大する（本来のポテンシャルに近づける）ことが可能になる。その結果、外部充電の実行に対するインセンティブをハイブリッド自動車のユーザに積極的に付与することができる。

（２） ある実施の形態においては、制限処理は、蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）の制御使用領域を制限する処理を含む。拡大処理は、制限処理による制限を緩和することによってＳＯＣの制御使用領域を拡大する処理を含む。

上記形態によれば、拡大処理によってＳＯＣの制御使用領域が拡大される。これにより、ユーザは、外部充電を頻繁に実行することによって、モータ走行による走行可能距離を延ばすことが可能になる。これにより、外部充電を頻繁に実行するユーザに対して、モータ走行による走行可能距離を延ばすというインセンティブを付与することができる。

（３） ある実施の形態においては、制限処理は、蓄電装置の出力パワーの制御使用領域の上限値を制限する処理、および蓄電装置の入力パワーの制御使用領域の上限値を制限する処理の少なくとも一方を含む。拡大処理は、制限処理による制限を緩和することによって出力パワーの制御使用領域を拡大する処理、および制限処理による制限を緩和することによって入力パワーの制御使用領域を拡大する処理の少なくとも一方を含む。

上記形態によれば、ユーザは、外部充電を頻繁に実行することによって、蓄電装置の出力パワーの上限値の制限を緩和してモータによる加速パワーを増加させたり、蓄電装置の入力パワーの上限値の制限を緩和してモータによる回生パワーを増加させてより多くの回生パワーを蓄電装置に回収したりすることができる。これにより、外部充電を頻繁に実行するユーザに対して、モータによる加速パワーおよび回生パワーの少なくとも一方を増加させるというインセンティブを付与することができる。

車両の全体構成の一例を模式的に示す図である。 制御装置の処理手順の一例を示すフローチャート（その１）である。 蓄電装置の実用ＳＯＣ領域の通常領域ΔＳ１および拡大領域ΔＳ２の一例を模式的に示す図である。 制御装置の処理手順の一例を示すフローチャート（その２）である。 蓄電装置の実用出力領域の上限値Ｗｏｕｔ（通常値Ｗｏｕｔ１、拡大値Ｗｏｕｔ２）、および蓄電装置の実用入力領域の上限値Ｗｉｎ（通常値Ｗｉｎ１、拡大値Ｗｉｎ２）の一例を模式的に示す図である。

以下、本開示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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態による車両１０の全体構成の一例を模式的に示す図である。車両１０は、外部充電可能に構成されたハイブリッド自動車（いわゆるプラグインハイブリッド自動車）である。

車両１０は、インレット１３、充電器１４、蓄電装置１５、モータ駆動装置１６、ＨＭＩ（Human Machine Interface）装置１８、制御装置１９、エンジン２０、燃料タンク２１、給油口２２を備える。

インレット１３は、車両外部の給電設備４０と接続可能に構成され、外部充電を行なうための電力を給電設備４０から受ける。充電器１４は、制御装置１９からの制御信号によって動作し、給電設備４０から供給される電力で蓄電装置１５を充電する外部充電を実行する。

蓄電装置１５は、たとえばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池である。なお、蓄電装置１５は大容量のキャパシタであってもよい。

モータ駆動装置１６は、蓄電装置１５から供給される電力を用いて車両駆動力を発生する。モータ駆動装置１６は、駆動輪に機械的に接続されたモータジェネレータと、モータジェネレータの通電量を制御するパワーコントロールユニット（インバータなど）とを含む。モータ駆動装置１６の出力（モータジェネレータの通電量）は、制御装置１９からの制御信号によって制御される。モータ駆動装置１６に含まれるモータジェネレータの数は１つであっても２つ以上であってもよい。

ＨＭＩ装置１８は、さまざまな情報をユーザに提供したり、ユーザの操作を受け付けたりする装置である。ＨＭＩ装置１８は、車室内に設けられたディスプレイ、スピーカなどを含む。なお、ＨＭＩ装置１８は、たとえば、ナビゲーション装置（図示せず）のディスプレイやスピーカが流用されてもよい。

給油口２２は、車両外部の給油設備５０と接続可能に構成される。燃料タンク２１は、給油設備５０から供給される化石燃料（ガソリン、軽油、天然ガスなど）を蓄える。エンジン２０は、燃料タンク２１から供給される燃料を用いて動力を発生する。エンジン２０の出力は、制御装置１９からの制御信号によって制御される。エンジン２０の用途は、発電用であってもよいし、駆動用であってもよいし、発電用および駆動用の双方であってもよい。

制御装置１９は、図示しないＣＰＵおよびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて車両１０の各機器（充電器１４、モータ駆動装置１６、ＨＭＩ装置１８、エンジン２０など）を制御する。

本実施の形態において、車両１０は、基本的には、蓄電装置１５のＳＯＣが所定値未満となるまでは、エンジン２０を停止しモータ駆動装置１６を用いるモータ走行（ＥＶ走行）を行ない、蓄電装置１５のＳＯＣが所定値未満となった以降はエンジン２０を作動しエンジン２０およびモータ駆動装置１６の双方を用いるハイブリッド車走行（ＨＶ走行）を行なうように構成される。車両１０は、ＥＶ走行中においては蓄電装置１５の電力を用いて走行し、ＨＶ走行中においては蓄電装置１５の電力および燃料タンク２１の燃料の双方を用いて走行する。

＜外部充電インセンティブの付与＞
上述のように、本実施の形態による車両１０は、蓄電装置１５の電力および燃料タンク２１の燃料の双方をエネルギ源としている。そのため、車両１０においては、外部充電が実行されずに蓄電装置１５の電力が枯渇しても、燃料タンク２１に燃料を補給することで走行可能である。したがって、車両１０のユーザのなかには、外部充電をあまり実行しない者も存在し得る。

車両１０のユーザが外部充電をあまり実行しない場合には、プラグインハイブリッド自動車のメリットが損なわれてしまうことが懸念される。具体的には、上述したように、車両１０は、基本的には、ＳＯＣが所定値未満となるまでは、燃料を用いないＥＶ走行を行ない、ＳＯＣが所定値未満となった以降は燃料を用いるＨＶ走行を行なうように構成される。したがって、車両１０においては、外部充電を実行してＥＶ走行を積極的に行なうことによって、燃料消費が抑制されるため、燃費を向上させたり、二酸化炭素ＣＯ_２および大気汚染ガス（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯ_Ｘなど）の排出量を低減したりすることができるというメリットがある。しかしながら、ユーザが外部充電をあまり実行しない場合には、上記のメリットが得られ難くなってしまう。

上記の点に鑑み、本実施の形態による制御装置１９は、制御で使用する蓄電装置１５のＳＯＣ領域（以下「ＳＯＣの制御使用領域」あるいは「実用ＳＯＣ領域」ともいう）を本来のポテンシャル（部品保護の観点から決められる使用可能ＳＯＣ領域）よりも制限する「制限処理」を実行する。その上で、制御装置１９は、ユーザが外部充電を実行してＥＶ走行を積極的に利用しているか否かを判定し、ユーザがＥＶ走行を積極的に利用していると判定された場合には、制限処理による制限を緩和することによって実用ＳＯＣ領域を拡大する「拡大処理」を実行する。

上記のようにすることによって、外部充電の実行に対するインセンティブ（以下「外部充電インセンティブ」ともいう）を車両１０のユーザに積極的に付与することができる。具体的には、車両１０においては、制限処理によって実用ＳＯＣ領域が本来のポテンシャルよりも予め制限されるが、ユーザは、外部充電を頻繁に実行することによって、実用ＳＯＣ領域を拡大してＥＶ走行可能距離を延ばすことが可能になる。これにより、外部充電を頻繁に実行するユーザに対して、ＥＶ走行可能距離を延ばすことができるというインセンティブを付与することができる。

図２は、制御装置１９が外部充電インセンティブをユーザに付与する際に実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは所定周期で繰り返し実行される。

制御装置１９は、外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。この処理は、ユーザが外部充電を実行してＥＶ走行を積極的に利用しているか否かを判定するための処理である。「外部充電の実行頻度」は、たとえば、直近の所定期間における外部充電の実行回数とすることができる。

外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きいと判定されない場合（ステップＳ１０にてＮＯ）、制御装置１９は、実用ＳＯＣ領域を通常領域ΔＳ１に設定する（ステップＳ１４）。これにより、ＳＯＣの制御使用領域が通常領域ΔＳ１に制限される。

外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きいと判定された場合（ステップＳ１０にてＹＥＳ）、制御装置１９は、実用ＳＯＣ領域を通常領域ΔＳ１よりも拡大された拡大領域ΔＳ２に設定するとともに、その旨をＨＭＩ装置１８を用いてユーザに報知する（ステップＳ１２）。これにより、実用ＳＯＣ領域が拡大領域ΔＳ２に制限されるが、拡大領域ΔＳ２は通常領域ΔＳ１よりも拡大されているため、実用ＳＯＣ領域が通常領域ΔＳ１に制限される場合よりも、実用ＳＯＣ領域を拡大してＥＶ走行可能距離を延ばすことが可能になる。その結果、外部充電インセンティブをユーザに付与することができる。

図２において、ステップＳ１２，Ｓ１４の処理が上記の「制限処理」に該当し、ステップＳ１２の処理が上記の「拡大処理」に該当する。

図３は、図２のステップＳ１４において設定される実用ＳＯＣ領域（通常領域ΔＳ１）および図２のステップＳ１２において設定される実用ＳＯＣ領域（拡大領域ΔＳ２）の一例を模式的に示す図である。

図３に示すように、通常領域ΔＳ１は下限ＳＬ１以上かつ上限ＳＵ１以下のＳＯＣ領域であり、拡大領域ΔＳ２は下限ＳＬ２以上かつ上限ＳＵ２以下のＳＯＣ領域である。

通常領域ΔＳ１および拡大領域ΔＳ２は、いずれも、制御処理によって本来のポテンシャル（ＳｍｉｎからＳｍａｘまでの領域）よりも制限されている。

しかしながら、拡大領域ΔＳ２は、通常領域ΔＳ１よりも、制限処理による制限が緩和されている。具体的には、拡大領域ΔＳ２の下限ＳＬ２は通常領域ΔＳ１の下限ＳＬ１よりも小さい値に設定され、拡大領域ΔＳ２の上限ＳＵ２は通常領域ΔＳ１の上限ＳＵ１よりも大きい値に設定されている。これにより、拡大領域ΔＳ２は、通常領域ΔＳ１よりも拡大され、その結果、ＥＶ走行可能距離を延ばすことが可能になる。

以上のように、本実施の形態による制御装置１９は、外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きい場合（ユーザが外部充電を実行してＥＶ走行を積極的に利用している場合）には、制限処理による制限を緩和することによって実用ＳＯＣ領域を通常領域ΔＳ１から拡大領域ΔＳ２に拡大する。そのため、車両１０のユーザは、外部充電を頻繁に実行することによって、実用ＳＯＣ領域を拡大してＥＶ走行可能距離を延ばすことが可能になる。その結果、外部充電を頻繁に実行するユーザに対して、ＥＶ走行可能距離を延ばすことができるというインセンティブを付与することができる。

＜変形例１＞
上述の実施の形態においては、実用ＳＯＣ領域を拡大することを外部充電インセンティブとする例について説明した。

しかしながら、外部充電インセンティブは実用ＳＯＣ領域を拡大することに限定されない。たとえば、蓄電装置１５の出力パワーの制御使用領域（以下「実用出力領域」ともいう）および蓄電装置１５の入力パワーの制御使用領域（以下「実用入力領域」ともいう）の少なくとも一方を拡大することを外部充電インセンティブとするようにしてもよい。

図４は、本変形例１による制御装置１９が外部充電インセンティブをユーザに付与する際に実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

制御装置１９は、外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。この処理は、図２のステップＳ１０の処理と同じであるため、詳細な説明はここでは繰り返さない。

外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きいと判定されない場合（ステップＳ１０にてＮＯ）、制御装置１９は、実用出力領域の上限値Ｗｏｕｔおよび実用入力領域の上限値Ｗｉｎを、それぞれ通常値Ｗｏｕｔ１，Ｗｉｎ１に設定する（ステップＳ２４）。これにより、実用出力領域が通常値Ｗｏｕｔ１以下の領域に制限されるとともに、実用入力領域が通常値Ｗｉｎ１以下の領域に制限される。

外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きいと判定された場合（ステップＳ１０にてＹＥＳ）、制御装置１９は、実用出力領域の上限値Ｗｏｕｔを通常値Ｗｏｕｔ１よりも拡大された拡大値Ｗｏｕｔ２に設定し、実用入力領域の上限値Ｗｉｎを通常値Ｗｉｎ１よりも拡大された拡大値Ｗｉｎ２に設定するとともに、その旨をＨＭＩ装置１８を用いてユーザに報知する（ステップＳ２２）。

図５は、蓄電装置１５の実用出力領域の上限値Ｗｏｕｔ（通常値Ｗｏｕｔ１、拡大値Ｗｏｕｔ２）、および蓄電装置１５の実用入力領域の上限値Ｗｉｎ（通常値Ｗｉｎ１、拡大値Ｗｉｎ２）の一例を模式的に示す図である。図５に示す通常値Ｗｏｕｔ１，Ｗｉｎ１は、図４のステップＳ２４において設定される値である。図５に示す拡大値Ｗｏｕｔ２，Ｗｉｎ２は、図４のステップＳ２２において設定される値である。図５において、横軸は蓄電装置１５の温度を示し、縦軸の上側は蓄電装置１５の出力パワーを示し、縦軸の下側は蓄電装置１５の入力パワーを示す。

実用出力領域は、蓄電装置１５の出力パワーの大きさ（単位：ワット）が上限値Ｗｏｕｔ（通常値Ｗｏｕｔ１または拡大値Ｗｏｕｔ２）以下の領域である。実用入力領域は、蓄電装置１５の入力パワーの大きさ（単位：ワット）が上限値Ｗｉｎ（通常値Ｗｉｎ１または拡大値Ｗｉｎ２）以下の領域である。

通常値Ｗｏｕｔ１，Ｗｉｎ１および拡大値Ｗｏｕｔ２，Ｗｉｎ２は、いずれも、制御処理によって本来のポテンシャル（Ｗｏｕｔｍａｘ、Ｗｉｎｍａｘ）よりも制限されている。

しかしながら、拡大値Ｗｏｕｔ２は、通常値Ｗｏｕｔ１よりも、制限処理による制限が緩和されている。具体的には、拡大値Ｗｏｕｔ２の大きさは、通常値Ｗｏｕｔ１の大きさよりも大きい値に設定されている。これにより、拡大値Ｗｏｕｔ２が設定される場合の実用出力領域は、通常値Ｗｏｕｔ１が設定される場合の実用出力領域よりも拡大される。これにより、モータジェネレータによる加速パワーを増加させることができる。

また、拡大値Ｗｉｎ２は、通常値Ｗｉｎ１よりも、制限処理による制限が緩和されている。具体的には、拡大値Ｗｉｎ２の大きさは、通常値Ｗｉｎ１の大きさよりも大きい値に設定されている。これにより、拡大値Ｗｉｎ２が設定される場合の実用入力領域は、通常値Ｗｉｎ１が設定される場合の実用入力領域よりも拡大される。これにより、モータジェネレータによる回生パワーを増加させて、より多くの回生パワーを蓄電装置１５に回収することができる。

したがって、本変形例１においては、外部充電を頻繁に実行するユーザに対して、モータジェネレータによる加速パワーおよび回生パワーを増加させてドライバビリティを向上させることができるというインセンティブを付与することができる。

なお、図４、５には蓄電装置１５の実用出力領域および実用入力領域の双方を拡大する例が示されるが、実用出力領域および実用入力領域のどちらか一方を拡大するようにしてもよい。

＜変形例２＞
上述の実施の形態においては、上述の図２のステップＳ１０の判定に用いられる「外部充電の実行頻度」を、直近の所定期間における外部充電の実行回数とする例を示したが、外部充電の実行頻度はこれに限定されない。

たとえば、直近の所定期間内におけるＥＶ走行距離割合（ＥＶ走行距離とＨＶ走行距離の合計に対するＥＶ走行距離の割合）を、「外部充電の実行頻度」とするようにしてもよい。この際、１トリップ（車両システムが起動してから次に停止するまでの期間）における走行距離（ＥＶ走行距離とＨＶ走行距離の合計）がＥＶ走行可能距離以上であるトリップが存在する場合には、そのトリップ中のＨＶ走行距離を除いて上記のＥＶ走行距離割合を算出するようにしてもよい。これにより、長距離走行によってＥＶ走行距離割合が低下するのを防止することができるため、ユーザがＥＶ走行を積極的に利用しているか否かをより適正に判定することが可能となる。

＜変形例３＞
上述の実施の形態による車両１０は、外部充電が可能で、かつ化石燃料を用いて走行可能なハイブリッド車両である。しかしながら、車両１０は、外部充電が可能で、かつ水素燃料を用いて走行可能なハイブリッド車両（外部充電可能に構成された燃料電池自動車）であってもよい。

上述した実施の形態およびその変形例１−３については、技術的に矛盾が生じない範囲で適宜組合せることも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 車両、１３ インレット、１４ 充電器、１５ 蓄電装置、１６ モータ駆動装置、１８ ＨＭＩ装置、１９ 制御装置、２０ エンジン、２１ 燃料タンク、２２ 給油口、４０ 給電設備、５０ 給油設備。

Claims (3)

1. ハイブリッド自動車であって、
   走行用の電力を蓄える蓄電装置と、
   車外の電力を用いて前記蓄電装置を充電する外部充電を行なうための電力を受ける受電部と、
   前記蓄電装置の制御使用領域を制限する制限処理を実行する制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記外部充電の実行頻度がしきい値よりも大きい場合、前記外部充電の実行頻度が前記しきい値よりも小さい場合よりも、前記制限処理による制限を緩和することによって前記蓄電装置の制御使用領域を拡大する拡大処理を実行する、ハイブリッド自動車。
2. 前記制限処理は、前記蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）の制御使用領域を制限する処理を含み、
   前記拡大処理は、前記制限処理による制限を緩和することによって前記ＳＯＣの制御使用領域を拡大する処理を含む、請求項１に記載のハイブリッド自動車。
3. 前記制限処理は、前記蓄電装置の出力パワーの制御使用領域の上限値を制限する処理、および前記蓄電装置の入力パワーの制御使用領域の上限値を制限する処理の少なくとも一方を含み、
   前記拡大処理は、前記制限処理による制限を緩和することによって前記出力パワーの制御使用領域を拡大する処理、および前記制限処理による制限を緩和することによって前記入力パワーの制御使用領域を拡大する処理の少なくとも一方を含む、請求項１に記載のハイブリッド自動車。

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