JP2019119395A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の減速時等にエンジン音の増大を抑制する。【解決手段】制御装置（１００）は、モータジェネレータ（１２、１３）と、バッテリ（１６）と、を備えるハイブリッド車両（１）の制御装置である。当該制御装置は、（ｉ）ハイブリッド車両の走行予定経路から回生発電により発電される電力量を推定し、（ｉｉ）推定された電力量に基づいて、バッテリの蓄電量の増加量を推定する推定手段（１１０）と、推定された増加量が加味された蓄電量が、バッテリに係る充放電制御の上限蓄電量より大きくなることを条件に、電力消費増加モードで前記ハイブリッド車両を動作させる制御手段（１２０）と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、例えばハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、ハイブリッド車両の走行予定経路に下り坂区間がある場合、該下り坂区間の手前のプレユース区間及び該下り坂区間におけるバッテリの目標残容量を標準残容量よりも小さい値に設定する装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１７−０９４７８９号公報

ところで、ハイブリッド車両では、減速時に、回生制御に起因してバッテリが満充電状態になると回生制御が中止される。この結果、回生ブレーキが使用できなくなり、相対的にエンジンブレーキの使用が増えるので、エンジン音が比較的大きくなり、ユーザ（例えば運転者）が違和感を覚える可能性がある。特許文献１に記載の技術では、この点については考慮されていない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車両の減速時等にエンジン音の増大を抑制することができる制御装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る制御装置は、モータジェネレータと、前記モータジェネレータに電力を供給可能、且つ、前記モータジェネレータによる回生発電により発電された電力を蓄電可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、（ｉ）前記ハイブリッド車両の走行予定経路から前記回生発電により発電される電力量を推定し、（ｉｉ）前記推定された電力量に基づいて、前記バッテリの蓄電量の増加量を推定する推定手段と、前記推定された増加量が加味された前記蓄電量が、前記バッテリに係る充放電制御の上限蓄電量より大きくなることを条件に、前記ハイブリッド車両における電力消費量を増加させる電力消費増加モードで前記ハイブリッド車両を動作させる制御手段と、を備えるというものである。

実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。 ＳＯＣの概念を示す図である。 回収可能電力量の概念を示す図である。 実施形態に係る制御処理を示すフローチャートである。

制御装置に係る実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。

（構成）
実施形態に係る制御装置１００は、ハイブリッド車両１に搭載されている。ここで、ハイブリッド車両１の構成について図１を参照して説明する。図１は、実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。

図１において、ハイブリッド車両１は、エンジン１１、モータジェネレータ１２及び１３、動力分配機構１４、インバータ１５、バッテリ１６、並びに、ナビゲーション装置２０を備えて構成されている。バッテリ１６は、モータジェネレータ１２及び１３各々に電力を供給可能であるとともに、モータジェネレータ１２及び１３各々により発電された電力を蓄電可能である。

動力分配機構１４は、サンギアと、該サンギアと同心円状に配置されたリングギアと、サンギアに噛合すると共にリングギアに噛合する複数のプラネタリギアと、該複数のプラネタリギアを自転且つ公転自在に保持するキャリアと、を有する遊星歯車機構を備える。

エンジン１１のクランク軸は、上記キャリアに接続されている。モータジェネレータ１２の回転軸は、上記サンギアに接続されている。モータジェネレータ１３の回転軸は、上記リングギアに接続されている。エンジン１１並びにモータジェネレータ１２及び１３のいずれかから上記リングギアに出力された動力は、減速機１７及びディファレンシャルギア１８を介して、駆動輪１９に伝達される。

制御装置１００は、その内部に論理的に実現される処理ブロックとして又は物理的に実現される処理回路として、推定部１１０及び制御部１２０を備える。制御装置１００は、例えばエンジン１１、インバータ１５等を制御する。制御装置１００は、インバータ１５を制御することによって、モータジェネレータ１２及び１３を制御したり、バッテリ１６の充放電を制御したりする。

ここで、バッテリ１６の充放電制御について図２を参照して説明を加える。バッテリ１６の充電状態は、例えばＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の値により表される。バッテリ１６が満充電状態である場合のＳＯＣを１００％とする。バッテリ１６に係る充放電制御では、例えば過充電や過放電を防止する観点から、充放電制御によるＳＯＣの変動範囲の上限値ＳＯＣ＿ｍａｘ（図２参照）は１００％より小さく、また、該変動範囲の下限値ＳＯＣ＿ｍｉｎ（図２参照）は０％より大きく設定されている。

充放電制御では、バッテリ１６の充電状態（以降、適宜“ＳＯＣ”と称する）が、上記下限値ＳＯＣ＿ｍｉｎを下回る場合、モータジェネレータ１２及び１３の少なくとも一方を発電機として機能させることによって、バッテリ１６が強制的に充電される。他方、充放電制御では、バッテリ１６のＳＯＣが、上限値ＳＯＣ＿ｍａｘを上回る場合、バッテリ１６の充電が中止される。

（制御）
次に、ハイブリッド車両１の走行時に制御装置１００により実施されるハイブリッド車両１の制御について説明する。

ハイブリッド車両１では、例えば減速時や降坂路走行時等に、駆動輪１９の回転に起因する力の少なくとも一部を、例えばモータジェネレータ１２に入力して運動エネルギを電機エネルギに変換しつつ、モータジェネレータ１２における回転抵抗を制動力として利用する、回生ブレーキが使用される。

回生ブレーキに起因して発電された電力は、典型的には、バッテリ１６に蓄えられる（即ち、バッテリ１６が充電される）。尚、回生ブレーキに起因する発電を、以降、適宜「回生発電」と称する。

ところで、バッテリ１６のＳＯＣが上限値ＳＯＣ＿ｍａｘを上回る場合、上述の如く、バッテリ１６の充電が中止される。このため、回生ブレーキの使用中に、バッテリ１６のＳＯＣが上限値ＳＯＣ＿ｍａｘを上回る場合、回生ブレーキの使用を中止せざるを得ない。回生ブレーキの使用が中止された後もハイブリッド車両１の減速要求があれば、エンジンブレーキや摩擦ブレーキが使用される。

回生ブレーキの使用を中止せざるを得なくなり、回生ブレーキに代えてエンジンブレーキが使用される場合、駆動輪１９の回転に起因する力のうち、例えばモータジェネレータ１２に入力されていた力が、エンジン１１に入力されることになる。この結果、エンジン１１の作動音が増大し、ハイブリッド車両１のユーザが違和感を覚える可能性がある。

そこで、当該制御装置１００は、ハイブリッド車両１の走行予定経路から、回生発電による電力量を推定する。該推定された電力量がバッテリ１６に充電されると仮定して、充電後のバッテリの１６のＳＯＣが上限値ＳＯＣ＿ｍａｘを上回る場合、制御装置１００は、ハイブリッド車両１における電力消費量を増加させる電力消費増加モードでハイブリッド車両１を動作させる。

制御装置１００による制御処理について具体的に説明する。制御装置１００の推定部１１０（図１参照）は、ナビゲーション装置２０で設定されているハイブリッド車両１の走行予定経路に係る情報（例えば距離、標高等）を取得する。推定部１１０は、ハイブリッド車両１が所定速度で走行すると仮定した上で、該取得された情報に基づいて、回生発電による電力量を含む回収可能電力量を推定する。

「回収可能電力量」は、回生発電による電力量（正の値）と、モータジェネレータ１２及び１３の少なくとも一方をモータとして機能させる場合に使用される電力量（負の値）との和で表される。尚、回生発電による電力量の推定方法には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細な説明は省略する。同様に、モータジェネレータ１２及び１３の少なくとも一方をモータとして機能させる場合に使用される電力量の推定方法にも、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細な説明は省略する。

例えばハイブリッド車両１が、図３（ａ）に示すように、地点Ａから地点Ｂまで走行する場合、推定部１１０は、ハイブリッド車両１が所定速度で走行すると仮定した上で、地点Ａから地点Ｂまでの距離及び地点Ａ及び地点Ｂの標高差に基づいて、回収可能電力量Ｅ_ＡＢを推定する。

或いは、例えばハイブリッド車両１が、図３（ｂ）に示すように、地点Ｃから地点Ｆまで走行する場合、推定部１１０は、地点Ｃから地点Ｄまでの回収可能電力量Ｅ_ＣＤ、地点Ｄから地点Ｅまでの回収可能電力量Ｅ_ＤＥ、及び、地点Ｅから地点Ｆまでの回収可能電力量Ｅ_ＥＦを夫々推定する。この場合、地点Ｄから地点Ｅまでは登坂路であるため、回収可能電力量Ｅ_ＤＥは負の値となる。

次に、推定部１１０は、推定された回収可能電力量がバッテリ１６に充電されると仮定して、充電後にバッテリ１６のＳＯＣがどの程度増加するか推定する。例えば、推定部１１０は、推定された回収可能電力量を、バッテリ１６の最大エネルギ容量で割った値に１００を掛けることによって（即ち、“（回収可能電力量）／（最大エネルギ容量）×１００”）、充電後にバッテリ１６のＳＯＣがどの程度増加するか推定する。

推定部１１０は、回収可能電力の推定と並行して、バッテリ１６の現在のＳＯＣである現在値ＳＯＣ＿ｎｏｗ（図２参照）と、充放電制御に係る上限値ＳＯＣ＿ｍａｘとの差分ΔＳＯＣ＿ｃａｐａ（図２参照）を求める。この差分ΔＳＯＣ＿ｃａｐａは、現在、バッテリ１６に充電可能な最大電力量に相当する値である。尚、現在値ＳＯＣ＿ｎｏｗは、バッテリセンサ３０の出力に基づいて求めればよい。

推定部１１０は、回収可能電力量により増加するＳＯＣと、差分ΔＳＯＣ＿ｃａｐａとを比較する。回収可能電力量により増加するＳＯＣが、差分ΔＳＯＣ＿ｃａｐａより大きい場合（即ち、充電後のバッテリの１６のＳＯＣが上限値ＳＯＣ＿ｍａｘを上回る場合）、制御装置１００の制御部１２０は、電力消費増加モードでハイブリッド車両１を動作させる。

電力消費増加モードは、ハイブリッド車両１における電力消費量が増加するモードである。この電力消費増加モードにより、バッテリ１６の現在値ＳＯＣ＿ｎｏｗが低減される。つまり、差分ΔＳＯＣ＿ｃａｐａが増加する。この結果、回収可能電力量の全てをバッテリ１６に充電できるようになれば、ハイブリッド車両１の走行予定経路の途中で、回生ブレーキの使用が中止されることを回避することができる。

電力消費増加モードにおいて実施される処理の具体例について説明する。尚、以下に説明する具体例は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。

（１）例えば、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）の温度が、第１制御基準温度よりも低い場合、モータジェネレータ１２及び１３の少なくとも一方をモータとして機能させるとともに、その動作点を通常の動作点よりも高発熱側に変更して、モータジェネレータ１２及び１３の少なくとも一方における消費電力量を増やしつつ、該少なくとも一方の発熱を利用してＡＴＦを温める。

尚、「通常の動作点」とは、典型的には、モータジェネレータ１２及び１３の少なくとも一方に係る要求トルクに対して最もエネルギ損失が小さくなる動作点を意味する。「動作点を高発熱側に変更する」とは、例えば電流進角（度）と電流値とを軸とする座標系において、要求トルクを満たす電流進角（度）と電流値との組み合わせを示す点の集合（即ち、等トルクライン）上で、電流値が増加するように動作点を変更することを意味する。

（２）例えばインバータ１５を冷却する冷却水の温度が、第２制御基準温度よりも低い場合、インバータ１５の動作点を通常の動作点よりも高発熱側に変更して、インバータ１５における消費電力量を増やしつつ、インバータ１５の発熱を利用して冷却水を温める。ここで、インバータ１５は、ＮＶ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）と冷却性能とが考慮された、モータ回転数とモータトルクとキャリア周波数との関係を規定するマップに従って運転される。このマップに従ってインバータ１５が運転される場合のインバータ１５の動作点が「通常の動作点」に該当する。「動作点を高発熱側に変更する」とは、インバータ１５におけるエネルギ損失が増加するように、通常時よりもキャリア周波数を高くすることを意味する。

（３）冷却水用のウォータポンプを強制的に「Ｈｉ」駆動したり、ラジエータファンを強制的に「Ｈｉ」駆動したりすることによって、ハイブリッド車両１の冷却系における消費電力量を増やす。

電力消費増加モードでは、上記（１）の処理が優先的に行われることが望ましい。ＡＴＦの温度が第１制御基準温度以上である場合には、上記（２）の処理が行われることが望ましい。冷却水の温度が第２制御基準温度以上である場合には、上記（３）の処理が行われてよい。

制御装置１００による制御処理について図４のフローチャートを参照して説明を加える。

図４において、推定部１１０は、ナビゲーション装置２０で設定されているハイブリッド車両１の走行予定経路に係る情報を取得する（ステップＳ１０１）。次に、推定部１１０は、ハイブリッド車両１が所定速度で走行すると仮定した上で、該取得された情報に基づいて回収可能電力量を推定する（ステップＳ１０２）。次に、推定部１１０は、推定された回収可能電力量がバッテリ１６に充電されると仮定して、充電後にバッテリ１６のＳＯＣがどの程度増加するか推定する（ステップＳ１０３）。

上記ステップＳ１０１乃至Ｓ１０３の処理と並行して、推定部１１０は、バッテリ１６の現在値ＳＯＣ＿ｎｏｗと、充放電制御に係る上限値ＳＯＣ＿ｍａｘとの差分ΔＳＯＣ＿ｃａｐａを求める（ステップＳ１０４）。その後、推定部１１０は、差分ΔＳＯＣ＿ｃａｐａが、回収可能電力量により増加するＳＯＣ（図４では、“ΔＳＯＣ＿ｍａｘ”）より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５の判定において、差分ΔＳＯＣ＿ｃａｐａが、回収可能電力量により増加するＳＯＣより小さいと判定された場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、制御部１２０は、電力消費増加モードでハイブリッド車両１を動作させる（ステップＳ１０６）。その後、所定時間（例えば数十ミリ秒から数百ミリ秒）が経過した後に、ステップＳ１０１の処理が再度行われる。

他方、ステップＳ１０５の判定において、差分ΔＳＯＣ＿ｃａｐａが、回収可能電力量により増加するＳＯＣより小さくない（即ち、差分ΔＳＯＣ＿ｃａｐａが、回収可能電力量により増加するＳＯＣ以上である）と判定された場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、制御部１２０は、ハイブリッド車両１を通常制御する（ステップＳ１０７）。その後、所定時間が経過した後に、ステップＳ１０１の処理が再度行われる。

（技術的効果）
当該制御装置１００では、ハイブリッド車両１の走行予定経路に基づいて回収可能電力量が推定され、該回収可能電力量がバッテリ１６に充電されると仮定して、充電後のバッテリの１６のＳＯＣが上限値ＳＯＣ＿ｍａｘを上回るか否かが判定される。そして、充電後のバッテリの１６のＳＯＣが上限値ＳＯＣ＿ｍａｘを上回ると判定された場合、ハイブリッド車両１における電力消費量を、積極的に（又は強制的に）増加させる電力消費増加モードでハイブリッド車両１が動作される。

このように構成することにより、回生発電による電力量の大部分（又は全て）をバッテリ１６に蓄えることができるとともに、回生ブレーキの使用期間を長くする（又は使用機会を増やす）ことができる。この結果、エンジンブレーキの使用機会を相対的に減らすことができるので、ハイブリッド車両１の減速時や降坂路走行時等に、エンジン１１の作動音が増大することを抑制することができる。

以上に説明した実施形態から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。

発明の一態様に係る制御装置は、モータジェネレータと、前記モータジェネレータに電力を供給可能、且つ、前記モータジェネレータによる回生発電により発電された電力を蓄電可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、（ｉ）前記ハイブリッド車両の走行予定経路から前記回生発電により発電される電力量を推定し、（ｉｉ）前記推定された電力量に基づいて、前記バッテリの蓄電量の増加量を推定する推定手段と、前記推定された増加量が加味された前記蓄電量が、前記バッテリに係る充放電制御の上限蓄電量より大きくなることを条件に、前記ハイブリッド車両における電力消費量を増加させる電力消費増加モードで前記ハイブリッド車両を動作させる制御手段と、を備えるというものである。

上述の実施形態においては、「推定部１１０」が「推定手段」の一例に相当し、「制御部１２０」が「制御手段」の一例に相当する。また、「ＳＯＣ」が「蓄電量」の一例に相当し、「ＳＯＣ＿ｍａｘ」が「上限蓄電量」の一例に相当する。

当該制御装置によれば、走行予定経路から推定された回生発電により発電される電力量を加味したバッテリの蓄電量が、充放電制御の上限蓄電量より大きくなることを条件に電力消費増加モードでハイブリッド車両が動作されるので、回生発電が実際に行われる前に、バッテリの蓄電量を積極的に減らすことができる。このため、回生発電が行われたとしても、バッテリの蓄電量が上限蓄電量に達することを抑制することができる。従って、回生ブレーキの使用機会を相対的に増やすとともに、エンジンブレーキの使用機会を相対的に減らすことができる。この結果、ハイブリッド車両の減速時等にエンジン音の増大を抑制することができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…ハイブリッド車両、１１…エンジン、１２、１３…モータジェネレータ、１５…インバータ、１６…バッテリ、１００…制御装置、１１０…推定部、１２０…制御部

Claims (1)

1. モータジェネレータと、前記モータジェネレータに電力を供給可能、且つ、前記モータジェネレータによる回生発電により発電された電力を蓄電可能なバッテリと、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   （ｉ）前記ハイブリッド車両の走行予定経路から前記回生発電により発電される電力量を推定し、（ｉｉ）前記推定された電力量に基づいて、前記バッテリの蓄電量の増加量を推定する推定手段と、
   前記推定された増加量が加味された前記蓄電量が、前記バッテリに係る充放電制御の上限蓄電量より大きくなることを条件に、前記ハイブリッド車両における電力消費量を増加させる電力消費増加モードで前記ハイブリッド車両を動作させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする制御装置。

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