JP2019171916A - 発電機を備える車両 - Google Patents

Abstract

【課題】車両重量が変化しても、現在の車両重量に適した充電制御を行なう。【解決手段】車両が、内燃機関と、内燃機関から出力される動力を利用して発電を行なう発電機と、発電機による発電電力を充電する蓄電装置と、蓄電装置の放電電力および前記発電機による発電電力のうちの少なくとも一方の電力を用いて駆動される車両駆動用の電動機と、蓄電装置の充電制御を行なう制御部と、車両走行中に車両重量を推定する重量推定部とを備える。そして、制御部は、電動機による車両走行中に、蓄電装置のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ以下になった場合に内燃機関を運転して発電機による蓄電装置への充電を開始し、蓄電装置のＳＯＣが充電完了ＳＯＣ以上になった場合に内燃機関を停止させて蓄電装置への充電を停止させるように構成される。充電完了ＳＯＣ（ｋ１２）は、重量推定部によって推定された車両重量に応じて設定される。【選択図】図７

Description

本発明は、発電機を備える車両に関し、特に、内燃機関により駆動される発電機の発電電力によって車両に搭載された蓄電装置を充電する技術に関する。

貨物輸送や旅客輸送に使用される商用車（トラックやバス等）では、貨物の積み降ろし等によって車両重量が大きく変化する。このように車両重量が大きく変化する車両において、近時の燃費やドライバビリティの要求に応えるべく、車両重量に応じた適切な走行駆動制御を行なうために、たとえば、特開２０１６−２１７８５１号公報（特許文献１）には車両走行中に車両重量を推定することが記載されている。

特開２０１６−２１７８５１号公報

ところで、バッテリと、エンジンにより駆動されてバッテリを充電する発電機とを備え、バッテリの放電電力および発電機による発電電力のうちの少なくとも一方の電力で車両駆動用モータを駆動するシリーズハイブリッド車両では、バッテリの残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低くなると、車両の走行中にエンジンが運転されて発電機によるバッテリの充電が行なわれるが、このバッテリの充電制御についても車両重量の変化を考慮する必要がある。

すなわち、シリーズハイブリッド車両では、車両重量が大きくなるほど車両走行中のバッテリの消費電力が大きくなるが、バッテリの充電制御が車両重量を考慮しない一定のものであると、車両重量が小さい状態では適切な頻度でバッテリの充電制御が行なわれていたとしても、積載荷重が増えて車両重量が大きくなると、発電機によるバッテリの充電が頻繁になってしまうこととなる。

本発明は、上述した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、車両重量が変化しても、現在の車両重量に適した充電制御を行なうことができる、発電機を備える車両を提供することである。

本発明のある局面に係る車両は、内燃機関と、内燃機関から出力される動力を利用して発電を行なう発電機と、発電機による発電電力を充電する蓄電装置と、蓄電装置の放電電力および発電機による発電電力のうちの少なくとも一方の電力を用いて駆動される車両駆動用の電動機と、蓄電装置の充電制御を行なう制御部と、車両走行中に車両重量を推定する重量推定部とを備える。

上記の制御部は、電動機による車両走行中に、蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）が充電開始ＳＯＣ以下になった場合に内燃機関を運転して発電機による蓄電装置への充電を開始し、蓄電装置のＳＯＣが充電完了ＳＯＣ以上になった場合に内燃機関を停止させて蓄電装置への充電を停止させるように構成される。充電完了ＳＯＣは、重量推定部によって推定された車両重量に応じて設定される。なお、「車両重量」は、貨物を積載した状態で走行している車両においては、車両本体だけでなく積載荷重および乗車員（運転者等）も含めた車両総重量を意味する。以下、内燃機関から出力される動力を利用した発電を、「エンジン発電」と称する場合がある。また、エンジン発電で生成された電力を、「エンジン発電電力」と称する場合がある。

上記構成によれば、車両重量が変化しても、重量推定部によって車両走行中に現在の車両重量を推定することができる。そして、推定された車両重量に応じて充電完了ＳＯＣが設定される（すなわち、車両重量に応じて充電完了ＳＯＣが可変とされる）ため、車両重量に適したタイミングで充電を停止させることができる。なお、充電停止タイミングは、蓄電装置のＳＯＣが充電完了ＳＯＣ以上になるタイミングであり、充電完了ＳＯＣに応じて可変である。

また、充電完了ＳＯＣが高くなるほど、１回の充電による充電量（充電開始から充電停止までに蓄電装置に供給される電力量）は多くなるため、車両重量に合わせて充電完了ＳＯＣが設定されることで、車両重量に適した充電量で充電を行なうことが可能になる。

このように、上記車両は、車両重量が変化しても、現在の車両重量に適した充電制御を行なうことができる。

好ましくは、充電完了ＳＯＣは、所定の車両重量範囲において車両重量が大きくなるほど高くなるように設定され、充電開始ＳＯＣは、上記所定の車両重量範囲において一定である。

また、所定の車両重量範囲において、車両走行中における単位時間あたりの充電回数が車両重量によらず一定になるようにしてもよい。

本発明によれば、車両重量が変化しても、現在の車両重量に適した充電制御を行なうことができる、発電機を備える車両を提供することが可能になる。

この発明の実施の形態１における車両の概略構成を示す図である。 実施の形態１における車両の制御部により実行される充電制御の処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態１における車両重量が小さい場合の充電制御を説明するための図である。 比較例における車両重量が大きい場合の充電制御を説明するための図である。 実施の形態１における車両重量が大きい場合の充電制御を説明するための図である。 実施の形態１における車両の制御部により実行される充電完了ＳＯＣ設定処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態１における完了ＳＯＣ設定情報の一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。

図１は、本実施の形態に係る車両１００の概略構成を示す図である。車両１００は、たとえば荷台（図示せず）を備えるピックアップトラックである。

図１を参照して、車両１００は、バッテリ１０と、電力制御ユニット（以下、「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する）１１と、エンジン２０と、モータジェネレータ（以下、「ＭＧ（Motor Generator）」と称する）３１と、発電機３２と、駆動輪４０とを含む。また、車両１００は、後述するＨＶ−ＥＣＵ５１やＥＧ−ＥＣＵ５２など、各種電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）をさらに含む。本実施の形態に係るバッテリ１０は、本発明に係る「蓄電装置」の一例に相当する。

エンジン２０は、燃料（ガソリンや軽油等）を燃焼させたときに生じる燃焼エネルギーをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギーに変換することによって動力を出力する内燃機関である。ＭＧ３１は、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換したり、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換したりする電力機器である。発電機３２は、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する電力機器である。本実施の形態では、エンジン２０としてディーゼルエンジンを採用し、ＭＧ３１および発電機３２として、ロータに永久磁石が埋設された三相交流同期式の電動発電機を採用する。エンジン２０は、図示しない吸排気系にターボチャージャ（たとえば、可変ノズルターボ）を備えていてもよい。

本実施の形態に係る車両１００は、シリーズハイブリッド車両である。車両１００において、ＭＧ３１（走行用モータ）は、電動機として動作することによって駆動輪４０を駆動し、発電機３２は、エンジン２０により駆動されることによって発電を行なう。ＭＧ３１を駆動するための動力源は、発電機３２で発電される電力、およびバッテリ１０に蓄えられる電力である。より具体的には、エンジン２０の回転軸２１と発電機３２の回転軸２２とは、互いにギア２３を介して機械的に連結され、エンジン２０の回転軸２１の回転に伴って発電機３２の回転軸２２も回転して、発電機３２が発電する。一方、ＭＧ３１の回転軸４１は、回転軸２１，２２とは機械的に連結されておらず、動力伝達ギア４３を介して駆動軸４２と機械的に連結されている。ＭＧ３１の回転軸４１に出力されるトルク（駆動力）は動力伝達ギア４３を介して駆動軸４２に伝達され、ＭＧ３１の駆動力によって駆動軸４２が回転する。そして、駆動軸４２が回転することによって、駆動軸４２の両端に設けられた駆動輪４０が回転する。

ＭＧ３１は、車両１００の加速時において電動機として動作し、車両１００の駆動輪４０を駆動する。他方、車両１００の制動時や下り斜面での加速度低減時においては、ＭＧ３１は発電機として動作して回生発電を行なう。ＭＧ３１が発電した電力は、ＰＣＵ１１を介してバッテリ１０に供給される。

発電機３２は、エンジン２０から出力される動力を利用して発電（エンジン発電）を行なうように構成される。発電機３２において生成されたエンジン発電電力は、発電機３２からＭＧ３１に供給されたり、発電機３２からＰＣＵ１１を介してバッテリ１０に供給されたりする。

ＰＣＵ１１は、ＭＧ３１および発電機３２に対応して設けられる２つのインバータと、各インバータに供給される直流電圧をバッテリ１０の電圧以上（たとえば、６００Ｖ）に昇圧する昇圧コンバータとを含んで構成される。ＰＣＵ１１は、ＨＶ−ＥＣＵ５１からの制御信号に従ってバッテリ１０とＭＧ３１および発電機３２との間で電力変換を実行する。ＰＣＵ１１は、ＭＧ３１および発電機３２の状態をそれぞれ別々に制御可能に構成されている。

バッテリ１０は、再充電可能な直流電源である。バッテリ１０の定格電圧は、たとえば３００Ｖ〜４５０Ｖである。バッテリ１０は、たとえば二次電池（再充電可能な電池）を含んで構成される。二次電池としては、たとえばリチウムイオン電池を採用できる。バッテリ１０は、直列および／または並列に接続された複数の二次電池（たとえば、リチウムイオン電池）から構成される組電池を含んでいてもよい。なお、バッテリ１０を構成する二次電池は、リチウムイオン電池に限られず、他の二次電池（たとえば、ニッケル水素電池）を採用してもよい。電解液式二次電池を採用してもよいし、全固体式二次電池を採用してもよい。また、バッテリ１０としては、大容量のキャパシタなども採用可能である。

バッテリ１０に対しては、バッテリ１０の状態を監視する監視ユニット６１が設けられている。監視ユニット６１は、バッテリ１０の状態（温度、電流、電圧等）を検出する各種センサを含む。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、監視ユニット６１の出力に基づいてバッテリ１０の状態（ＳＯＣ等）を検出するように構成される。

また、エンジン２０に対しては、エンジン２０の状態を監視する監視ユニット６２が設けられている。監視ユニット６２は、エンジン２０の状態（冷却水温、吸気量、回転速度等）を検出する各種センサを含む。ＨＶ−ＥＣＵ５１およびＥＧ−ＥＣＵ５２は、監視ユニット６２の出力に基づいてエンジン２０の状態を検出するように構成される。

また、ＭＧ３１および発電機３２に対しては、それぞれＭＧ３１および発電機３２の状態を監視する監視ユニット６３、６４が設けられている。監視ユニット６３、６４は、ＭＧ３１および発電機３２の状態（温度、回転速度等）を検出する各種センサを含む。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、監視ユニット６３，６４の出力に基づいてＭＧ３１および発電機３２の状態を検出するように構成される。

車両１００に含まれる各ＥＣＵ（ＨＶ−ＥＣＵ５１、ＥＧ−ＥＣＵ５２）は、演算装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置と、各種信号を入出力するための入出力ポートと（いずれも図示せず）を含んで構成される。記憶装置は、作業用メモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）と、保存用ストレージ（ＲＯＭ（Read Only Memory）、書き換え可能な不揮発性メモリ等）とを含む。各ＥＣＵは、入力ポートに接続された各種機器（センサ等）から信号を受信し、受信した信号に基づいて出力ポートに接続された各種機器を制御する。記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することで、各種制御が実行される。ただし、各ＥＣＵが行なう制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。本実施の形態に係るＨＶ−ＥＣＵ５１およびＥＧ−ＥＣＵ５２は、本発明に係る「制御部」として機能する。

ＨＶ−ＥＣＵ５１は、エンジン２０に対する出力要求値と、ＭＧ３１および発電機３２に対する出力要求値（たとえば、トルク要求値）とを算出する。そして、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、エンジン２０に対する出力要求値をＥＧ−ＥＣＵ５２へ送信するとともに、ＭＧ３１および発電機３２に対する出力要求値に基づいて、ＭＧ３１および発電機３２に対する電力の供給（ひいては、ＭＧ３１および発電機３２の出力トルク）を制御する。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、ＰＣＵ１１等を制御することにより、ＭＧ３１および発電機３２へ供給される電力の大きさ（振幅）および周波数等を制御することができる。また、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、ＰＣＵ１１等を制御することにより、バッテリ１０の充放電制御を行なう。

ＨＶ−ＥＣＵ５１の入力ポートに接続された各種機器は、監視ユニット６１，６３，６４に含まれる各種センサのほかに、アクセル開度センサ６５、操舵角センサ６６、およびカーナビゲーションシステム７０をさらに含む。

アクセル開度センサ６５は、車両１００のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量をアクセル開度として検出し、その検出結果（アクセル開度を示す信号）をＨＶ−ＥＣＵ５１へ出力する。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、アクセルペダルの踏み込み量が大きくなるほど、ＭＧ３１の駆動力を大きくする。

また、操舵角センサ６６は、車両１００のステアリングホイール（図示せず）の角度に応じて変わる操舵角を検出し、その検出結果（操舵角を示す信号）をＨＶ−ＥＣＵ５１へ出力する。

カーナビゲーションシステム７０は、地図データベースを保有し、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの信号を用いて車両１００の位置を特定する。カーナビゲーションシステム７０は、ユーザからの指示等に基づき、車両１００の現在位置から目的地までの最適ルート（たとえば、最短ルート）を見つけるための経路探索を行ない、経路探索により見つかった最適ルートを地図上に表示する。また、カーナビゲーションシステム７０は、データセンタから最新の地図情報等を随時受信して、地図データベースを更新する。

ＥＧ−ＥＣＵ５２は、ＨＶ−ＥＣＵ５１からエンジン２０に対する出力要求値を受信し、その出力要求値に対応する運動エネルギーがエンジン２０で発生するように、エンジン２０の運転制御（燃料噴射制御、点火制御、吸入空気量調節制御等）を行なう。エンジン２０の駆動によってエンジン発電が実行され、エンジン発電が行なわれていないときは、エンジン２０は停止している。エンジン２０が駆動されることによって、発電機３２においてエンジン発電電力が生成される。また、ＥＧ−ＥＣＵ５２は、監視ユニット６２に含まれる各種センサの検出値を受信し、各検出値をＨＶ−ＥＣＵ５１へ送信する。

車両１００の走行は、ＭＧ３１が駆動輪４０を駆動することによって行なわれる。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、車両１００の走行中に、バッテリ１０のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ以下になった場合に、エンジン発電電力によるバッテリ１０の充電を開始し、バッテリ１０のＳＯＣが充電完了ＳＯＣ以上になった場合に、その充電を停止させる。以下、図２を用いて、ＨＶ−ＥＣＵ５１が行なう充電制御について説明する。

図２は、ＨＶ−ＥＣＵ５１により実行される充電制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、ステップＳ１１〜Ｓ１６（以下、単に「Ｓ１１〜Ｓ１６」と称する）を含み、車両１００の走行中において所定時間経過毎にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。なお、Ｓ１２，Ｓ１５で使用される充電開始ＳＯＣおよび充電完了ＳＯＣの設定方法については、後ほど詳述するため、ここでは説明を割愛する。

図２を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、バッテリ１０のＳＯＣを検出する（Ｓ１１）。ＳＯＣは、蓄電残量を示し、たとえば、満充電状態の蓄電量に対する現在の蓄電量の割合を０〜１００％で表わしたものである。ＳＯＣの測定方法としては、たとえば、電流値積算（クーロンカウント）による手法、または開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の推定による手法など、種々の公知の手法を採用できる。

次に、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、Ｓ１１で検出したバッテリ１０のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ以下であるか否かを判断する（Ｓ１２）。そして、バッテリ１０のＳＯＣが充電開始ＳＯＣよりも高いと判断された場合（Ｓ１２においてＮＯ）には、処理はメインルーチンへと戻される。

他方、バッテリ１０のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ以下であると判断された場合（Ｓ１２においてＹＥＳ）には、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、エンジン発電電力によるバッテリ１０の充電を実行する（Ｓ１３）。より具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、発電に適した所定条件でエンジン２０を駆動することをＥＧ−ＥＣＵ５２に要求し、この要求に応じてＥＧ−ＥＣＵ５２がエンジン２０を制御することによって、車両１００の走行で消費される電力よりも大きなエンジン発電電力が発電機３２で生成される。また、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、ＰＣＵ１１等を制御して、生成されたエンジン発電電力をバッテリ１０に供給する。これにより、エンジン発電電力によってバッテリ１０が充電され、バッテリ１０のＳＯＣが高くなる。

次いで、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、たとえばＳ１１と同じ方法でバッテリ１０のＳＯＣを検出し（Ｓ１４）、検出されたバッテリ１０のＳＯＣが充電完了ＳＯＣ以上であるか否かを判断する（Ｓ１５）。そして、バッテリ１０のＳＯＣが充電完了ＳＯＣ未満である（Ｓ１５においてＮＯ）と判断されている間は、エンジン発電電力によるバッテリ１０の充電を続ける（Ｓ１３〜Ｓ１５）。

他方、バッテリ１０のＳＯＣが充電完了ＳＯＣ以上である（Ｓ１５においてＹＥＳ）と判断された場合には、ＨＶ−ＥＣＵ５１が、ＥＧ−ＥＣＵ５２に指示してエンジン２０を停止させるとともに、ＰＣＵ１１等を制御してバッテリ１０への電力の供給を停止させる。

車両１００の走行中においては、上記図２の処理が繰り返し実行されることによって、バッテリ１０のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ以下になるたびにエンジン２０が起動し、エンジン発電電力によるバッテリ１０の充電が実行される。上記図２の処理によって、バッテリ１０のＳＯＣは、充電開始ＳＯＣ以上かつ充電完了ＳＯＣ以下の範囲内に維持される。なお、車両１００の走行中においてのみ図２の処理が行なわれてもよいし、車両１００の走行中だけでなく車両１００の走行停止中においても所定時間経過毎に図２の処理が行なわれてもよい。

ところで、バッテリの電力を受ける電動機によって駆動輪が駆動される車両では、車両重量が大きくなるほど車両走行中においてバッテリの消費電力量が多くなる。こうした車両において車両重量によらず同じ充電制御を行ない、電動機による車両走行中に、バッテリＳＯＣが充電開始ＳＯＣ（車両重量によらず一定値）以下になった場合にバッテリの充電を開始し、バッテリＳＯＣが充電完了ＳＯＣ（車両重量によらず一定値）以上になった場合に充電を停止させると、車両重量が大きくなるほど頻繁に充電が実行されるようになる。以下、図３および図４を用いて、このことについて詳述する。

図３は、実施の形態１における車両重量が小さい場合の充電制御を説明するための図である。図４は、比較例としての従来の充電制御装置における車両重量が大きい場合の充電制御を説明するための図である。図３中の線Ｓ１および図４中の線Ｓ２は、積載荷重が異なる同一車両について、充電開始ＳＯＣを２５％、充電完了ＳＯＣを３０％として、車両走行中に図２の処理を繰り返し実行した場合のバッテリＳＯＣの推移を示している。

図３を参照して、積載荷重が小さい車両では、線Ｓ１で示されるようにバッテリＳＯＣが推移する。車両の走行にバッテリの電力が消費されることによってバッテリＳＯＣが低下し、タイミングｔ１１でバッテリＳＯＣが２５％以下になると、線Ｐ１で示されるようにエンジン発電が実行され、エンジン発電電力によってバッテリが充電される。エンジン発電の実行中は、エンジン発電電力がバッテリに供給されることによりバッテリＳＯＣが上昇し、タイミングｔ１２でバッテリＳＯＣが３０％以上になると、線Ｐ１で示されるようにエンジン発電が停止する。エンジン発電が停止することによって、バッテリＳＯＣは再び低下し始める。バッテリＳＯＣが２５％以下になるたびに（すなわち、タイミングｔ１１，ｔ１３，ｔ１５で）エンジンが起動し、エンジン発電電力によるバッテリの充電が実行される。そして、バッテリＳＯＣが３０％以上になると（すなわち、タイミングｔ１２，ｔ１４，ｔ１６で）、エンジン停止が実行され、エンジン発電電力によるバッテリの充電が停止する。

図４を参照して、積載荷重が大きい車両では、線Ｓ２で示されるようにバッテリＳＯＣが推移する。バッテリＳＯＣが２５％以下になるたびに（すなわち、タイミングｔ２１，ｔ２３，ｔ２５，ｔ２７で）エンジンが起動し、エンジン発電電力によるバッテリの充電が実行される（図４中の線Ｓ２および線Ｐ２参照）。そして、バッテリＳＯＣが３０％以上になると（すなわち、タイミングｔ２２，ｔ２４，ｔ２６，ｔ２８で）、エンジン停止が実行され、エンジン発電電力によるバッテリの充電が停止する（図４中の線Ｓ２および線Ｐ２参照）。

車両重量が大きい場合には、車両走行中においてバッテリの消費電力量が多くなる。すなわち、車両重量が大きい場合（図４参照）には、車両重量が小さい場合（図３参照）よりも、車両走行中におけるバッテリＳＯＣの低下が速くなる。このため、車両重量が大きい場合には、充電完了ＳＯＣ（＝３０％）で充電が完了してから短時間でバッテリＳＯＣが充電開始ＳＯＣ（＝２５％）に到達し、次の充電が開始される。たとえば、図３中の期間ｔ１２〜ｔ１３と、図４中の期間ｔ２２〜ｔ２３とを比べると、期間ｔ２２〜ｔ２３のほうが短い。このため、車両重量が大きい場合には、車両重量が小さい場合に比べて、車両走行中における充電の頻度が高くなる。

本実施の形態に係る車両１００では、エンジン２０を起動することによって充電を開始する。このため、充電を開始する際に、エンジン２０を起動してから、エンジン発電電力によってバッテリ１０が充電されるまでにタイムラグ（応答遅れ）が発生する。また、エンジン２０を起動してエンジン２０の燃焼室（図示せず）内での燃焼を開始し、安定してエンジン発電を行なうことができる状態になるまでの間に、エネルギーロスが発生する。このように、車両１００においては、充電開始時に応答遅れやエネルギーロスが発生するため、充電の頻度（ひいては、充電が開始される頻度）が高くなり過ぎることは好ましくない。

そこで、車両１００では、ＨＶ−ＥＣＵ５１が、車両走行中に車両重量を推定し、推定された車両重量を用いて充電完了ＳＯＣを設定するように構成される。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、たとえば車両走行中に車両加速度を求め、その車両加速度を用いて車両重量を推定することができる。たとえば、車両１００を加速させるための力（Ｆ）と、その力が車両１００に加わったときの車両加速度（ａ）とを、ニュートンの運動方程式「Ｆ＝ｍａ」に代入することによって、車両重量（ｍ）が得られる。本実施の形態に係るＨＶ−ＥＣＵ５１は、本発明に係る「重量推定部」を含む。

本実施の形態では、ＨＶ−ＥＣＵ５１が、車両重量が大きくなるほど車両走行中における充電１回あたりの充電量が多くなるように充電完了ＳＯＣを設定する。以下、図２および図４とともに図５を用いて、ＨＶ−ＥＣＵ５１により行なわれる充電制御について説明する。

図５は、本発明を適用した実施の形態１における車両重量が大きい場合の充電制御を説明するための図である。図５中の線Ｓ３は、図４と同じ車両（積載荷重も同じ）について、充電開始ＳＯＣを２５％、充電完了ＳＯＣを３５％として、車両走行中に図２の処理を繰り返し実行した場合のバッテリＳＯＣの推移を示している。

図５を参照して、上記の充電制御が実行されることによって、線Ｓ３で示されるようにバッテリＳＯＣが推移する。バッテリＳＯＣが２５％以下になるたびに（すなわち、タイミングｔ３１，ｔ３３で）エンジンが起動し、エンジン発電電力によるバッテリの充電が実行される（図５中の線Ｓ３および線Ｐ３参照）。そして、バッテリＳＯＣが３５％以上になると（すなわち、タイミングｔ３２，ｔ３４で）、エンジン停止が実行され、エンジン発電電力によるバッテリの充電が停止する（図５中の線Ｓ３および線Ｐ３参照）。

図５の充電制御と図４の充電制御とを比べると、図５の充電制御では、充電完了ＳＯＣが高く設定されているため、１回の充電による充電量が多くなる。図２の処理では、充電時間によって充電量を調整しているため、図４中の充電時間に相当する期間ｔ２１〜ｔ２２と、図５中の充電時間に相当する期間ｔ３１〜ｔ３２とを比べると、期間ｔ３１〜ｔ３２のほうが長くなっている。また、１回の充電による充電量が多くなることによって、その充電量に対応する蓄電電力が消費されるまでの時間が長くなる。たとえば、図４中の期間ｔ２２〜ｔ２３と、図５中の期間ｔ３２〜ｔ３３とを比べると、期間ｔ３２〜ｔ３３のほうが長い。このため、図５の充電制御と図４の充電制御とでは、車両走行中におけるバッテリＳＯＣの低下速度が同じであるにもかかわらず、車両走行中における充電の頻度（単位時間あたりの充電回数）は、図５の充電制御のほうが少なくなっている。

前述のように、車両重量が大きい場合には、車両重量が小さい場合に比べて、車両走行中における充電の頻度が高くなる（図３および図４参照）。また、上記のように、充電完了ＳＯＣを高く設定することで、車両走行中における充電１回あたりの充電量が多くなり、車両走行中における充電の頻度を低下させることができる（図４および図５参照）。本実施の形態に係る車両１００では、ＨＶ−ＥＣＵ５１が、車両重量が大きくなるほど、車両走行中における充電１回あたりの充電量が多くなるように充電完了ＳＯＣを設定して、車両走行中において充電の頻度が高くなり過ぎることを抑制している。これにより、前述した充電開始時のエネルギーロスを低減して、車両１００におけるエネルギー効率を向上させることが可能になる。

たとえば、車両重量が小さい場合には、図３の充電制御（充電開始ＳＯＣ：２５％、充電完了ＳＯＣ：３０％）を行ない、車両重量が大きい場合には、図５の充電制御（充電開始ＳＯＣ：２５％、充電完了ＳＯＣ：３５％）を行なうようにしてもよい。

また、車両重量の変化による充電頻度の変動量（たとえば、車両重量の増加に伴う充電頻度の増加量）が充電１回あたりの充電量の変化による充電頻度の変動量（たとえば、充電１回あたりの充電量を増加させることによる充電頻度の減少量）で相殺されるように充電完了ＳＯＣを設定して、車両走行中における単位時間あたりの充電回数が、所定の車両重量範囲においては車両重量によらず一定になるようにしてもよい。

本実施の形態では、充電開始ＳＯＣを、車両重量によらず一定値（たとえば、固定値）とする。充電開始ＳＯＣは、たとえばバッテリ１０の出力電力が不十分にならない程度に高く設定される。バッテリ１０のＳＯＣが低くなるほどバッテリ１０の出力電力は低下する傾向がある。

また、充電完了ＳＯＣは、車両重量に応じて可変とされる。充電完了ＳＯＣの可変範囲は、たとえばバッテリ１０の劣化しやすさを考慮して決められる。バッテリ１０のＳＯＣが過剰に高くなると、バッテリ１０の劣化が進行しやすくなる傾向がある。充電完了ＳＯＣの可変範囲（特に、上限値）は、たとえばバッテリ１０の劣化が十分に抑制されるように設定される。

以下、図６を用いて、ＨＶ−ＥＣＵ５１が行なう充電完了ＳＯＣ設定処理について詳述する。図６は、ＨＶ−ＥＣＵ５１により実行される充電完了ＳＯＣ設定処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、ステップＳ２１〜Ｓ２５（以下、単に「Ｓ２１〜Ｓ２５」と称する）を含み、車両１００の走行中において所定時間経過毎にメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。

図６を参照して、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、所定の条件（以下、「重量推定条件」と称する）が成立するか否かを判断する（Ｓ２１）。重量推定条件は、車両重量を高い精度で推定可能な状況であるときに成立するように設定される。本実施の形態では、以下に説明する要件Ａ〜Ｄの全てを満たすときに重量推定条件が成立する。ただし、重量推定条件は、以下に示す条件に限られず、車両の構成等に応じて適宜変更してもよい。

要件Ａ：車両１００が平地を直進していること。
要件Ｂ：ＭＧ３１（走行用モータ）の駆動力が所定範囲内で安定していること。

要件Ｃ：ＭＧ３１（走行用モータ）の温度が所定範囲内で安定していること。
要件Ｄ：外乱（走行以外の用途での電力ロス）が十分小さくなっていること。

要件Ａに関して、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、たとえばカーナビゲーションシステム７０から受信する情報によって、車両１００が平地を走行しているか否かを判断できる。また、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、たとえば操舵角センサ６６で検出される操舵角が所定範囲内であるか否かによって、車両１００が直進しているか否かを判断できる。

要件Ｂに関して、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、たとえばアクセル開度センサ６５で検出されるアクセル開度が所定範囲内であり、かつ、アクセル開度の変動量（単位時間あたりの変化量）が所定値以下であるか否かによって、ＭＧ３１の駆動力が所定範囲内で安定しているか否かを判断できる。たとえば、車両１００のアクセルペダルが所定時間全開で踏みっぱなしになっている（アクセル開度１００％が継続されている）ときに、要件Ｂが満たされるようにしてもよい。

要件Ｃに関して、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、たとえば監視ユニット６３（特に、温度センサ）で検出されるＭＧ３１の温度が所定範囲内であり、かつ、ＭＧ３１の温度変動量（単位時間あたりの温度変化量）が所定値以下であるか否かによって、ＭＧ３１の温度が所定範囲内で安定しているか否かを判断できる。

要件Ｄに関して、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、所定の電気負荷の使用状況によって、外乱が十分小さくなっているか否かを判断できる。たとえば大きな外乱となる電気負荷（エアコンディショナや補機等）が使用されていないときに、要件Ｄが満たされるようにしてもよい。

要件Ａ〜Ｄの少なくとも１つを満たさない場合には、上記の重量推定条件が成立しない（Ｓ２１においてＮＯ）と判断され、処理はメインルーチンへと戻される。

他方、要件Ａ〜Ｄの全てを満たす場合には、上記の重量推定条件が成立する（Ｓ２１においてＹＥＳ）と判断され、ＨＶ−ＥＣＵ５１が車両重量の推定を開始する。以下に説明する重量推定期間においては、車両１００の情報（ＭＧ３１の駆動力や、ＭＧ３１の回転速度等）がＨＶ−ＥＣＵ５１の記憶装置に保存される。このため、ＨＶ−ＥＣＵ５１のＣＰＵは、必要に応じて過去の情報を記憶装置から取得することができる。

ＨＶ−ＥＣＵ５１は、まず、所定期間（以下、「重量推定期間」と称する）におけるＭＧ３１の仕事量（以下、「ＭＧ仕事量」と称する場合がある）を算出する（Ｓ２２）。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、たとえばＭＧ３１に対する出力要求値からＭＧ３１の駆動力を求め、重量推定期間においてＭＧ３１の駆動力を積算することによって、ＭＧ仕事量を求めることができる。重量推定期間の開始点は、たとえば車両重量の推定を開始するタイミングである。重量推定期間の長さ（開始点から終了点までの時間）は、たとえば３〜５秒に設定することができる。

次に、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、重量推定期間における車両速度の変化量（車両加速度）を算出する（Ｓ２３）。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、たとえば、重量推定期間の開始点におけるＭＧ３１の回転速度と、重量推定期間の終了点におけるＭＧ３１の回転速度との差に基づいて、車両加速度を算出することができる。

次に、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、Ｓ２２およびＳ２３で取得したＭＧ仕事量および車両加速度に基づいて、車両重量を推定する（Ｓ２４）。車両重量は、たとえば以下に説明する方法によって推定できる。

車両１００を加速させるための力（Ｆ）と、その力が車両１００に加わったときの車両加速度（ａ）と、車両重量（ｍ）とは、ニュートンの運動方程式「Ｆ＝ｍａ」の関係を有する。Ｆは、駆動輪４０の駆動力から走行抵抗を減算した値に相当する。走行抵抗は、内部抵抗、転がり抵抗、空気抵抗、および勾配抵抗など、各種抵抗の和で表すことができる。一般に、走行抵抗（単位：Ｎ）と車速Ｖ（単位：ｋｍ／ｈ）との関係は、式「走行抵抗＝ｆ_０＋ｆ_１Ｖ＋ｆ_２Ｖ^２」（ｆ_０：定数項、ｆ_１：Ｖの１次項の係数、ｆ_２：Ｖの２次項の係数）で表すことができる。

重量推定期間における駆動輪４０の駆動力は、ＭＧ仕事量に対応する。また、前述の重量推定条件が成立するときの走行抵抗は、再現性のある値として、予め実験等によって求めることができる。走行抵抗が決まれば、上記の式「Ｆ＝ｍａ」に基づいて、ＭＧ仕事量と車両加速度と車両重量との関係が定まる。本実施の形態では、ＭＧ仕事量と車両加速度と車両重量との関係を示す情報（以下、「重量推定情報」と称する）を予め実験等によって求めてＨＶ−ＥＣＵ５１の記憶装置に格納しておく。なお、重量推定情報は、マップでもテーブルでも数式でもモデルでもよい。また、重量推定情報は、複数のマップ等を組み合わせて構成されていてもよい。

ＨＶ−ＥＣＵ５１は、上記の重量推定情報を参照することにより、Ｓ２２およびＳ２３で取得したＭＧ仕事量および車両加速度から車両１００の重量（車両重量）を推定することができる。

次いで、ＨＶ−ＥＣＵ５１は、Ｓ２４で推定された車両重量に基づいて充電完了ＳＯＣを設定する（Ｓ２５）。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、たとえば車両重量と充電完了ＳＯＣとの関係を示す情報（以下、「完了ＳＯＣ設定情報」と称する）を参照することにより、車両重量に対応する充電完了ＳＯＣを設定することができる。なお、完了ＳＯＣ設定情報は、マップでもテーブルでも数式でもモデルでもよい。また、完了ＳＯＣ設定情報は、複数のマップ等を組み合わせて構成されていてもよい。

図７は、本実施の形態で使用される完了ＳＯＣ設定情報を示す図である。図７中の線ｋ１２が、完了ＳＯＣ設定情報（より特定的には、車両重量と充電完了ＳＯＣとの関係を示すマップ）を示している。また、図７において、線ｋ１１は、本実施の形態で使用される充電開始ＳＯＣを示している。完了ＳＯＣ設定情報の車両重量範囲（図７の横軸の範囲）は、たとえば、車両本体だけの重量（積載なし）から、車両本体の重量に乗車定員の重量および最大積載量（カタログ値）を加えた値まで、とすることができる。

なお、図２の処理では、バッテリ１０のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ以下になるとエンジン発電が実行され、バッテリ１０のＳＯＣが充電完了ＳＯＣ以上になるとエンジン発電が停止する。このため、バッテリ１０のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ以上かつ充電完了ＳＯＣ以下であるときに（すなわち、線ｋ１１と線ｋ１２との間の斜線領域で）、エンジン発電が実行される。

図７を参照して、線ｋ１２で示されるように、所定の車両重量範囲Ｒｗ（車両重量がＷａ以上Ｗｂ以下である範囲）においては、車両重量が大きくなるほど充電完了ＳＯＣが高くなる。ただし、車両重量がＷｂになると、充電完了ＳＯＣがＳＯＣ上限値に達し、車両重量がＷｂよりも大きい範囲においては、充電完了ＳＯＣにＳＯＣ上限値が設定される。図７中のＳＯＣ上限値は、バッテリ１０の劣化を十分に抑制できるＳＯＣ範囲の上限値に相当する。バッテリ１０のＳＯＣがＳＯＣ上限値を超えると、バッテリ１０の劣化が促進されるため、線ｋ１２で示される完了ＳＯＣ設定情報では、充電完了ＳＯＣがＳＯＣ上限値を超えないようにしている。

また、線ｋ１１で示されるように、本実施の形態では、充電開始ＳＯＣが車両重量によらず一定値である。すなわち、充電開始ＳＯＣは、車両重量範囲Ｒｗにおいて一定である。線ｋ１１および線ｋ１２で示されるように、車両重量範囲Ｒｗにおいては、車両重量が大きくなるほど１回の充電による充電量（充電開始ＳＯＣから充電完了ＳＯＣまでのＳＯＣ上昇量）が多くなる。これにより、車両走行中において充電の頻度が高くなり過ぎることが抑制される。そして、前述した充電開始時のエネルギーロスが低減され、車両１００におけるエネルギー効率が向上する。

以下、変形例について説明する。
完了ＳＯＣ設定情報は、図７に示されるマップに限られず、適宜変更可能である。たとえば、予め実験等によって車両重量ごとに適した充電完了ＳＯＣを求めて、より複雑な完了ＳＯＣ設定情報（非線形の変化や階段状の変化を含むマップ等）を作成し、ＨＶ−ＥＣＵ５１の記憶装置に格納してもよい。ＨＶ−ＥＣＵ５１は、完了ＳＯＣ設定情報を参照することで、車両重量に対応する充電完了ＳＯＣを設定することができる。これにより、車両重量が変化しても、現在の車両重量に適した充電制御を行なうことが可能になる。

また、上記の完了ＳＯＣ設定情報に代えて、車両重量から車両本体の重量を減算した値（すなわち、積載荷重および乗車員の重量）と充電完了ＳＯＣとの関係を示す情報を用いて充電完了ＳＯＣを設定するようにしてもよい。

また、充電開始ＳＯＣは固定値でなくてもよい。たとえば、充電開始ＳＯＣは、車両重量以外のパラメータ（バッテリ１０の温度等）に応じて可変であってもよい。また、推定された車両重量を用いて充電開始ＳＯＣが設定される（すなわち、車両重量に応じて充電開始ＳＯＣが可変とされる）ようにしてもよい。たとえば、車両重量と充電開始ＳＯＣとの関係を示す情報が、ＨＶ−ＥＣＵ５１の記憶装置に格納されていてもよい。

車両重量の推定方法は、上記実施の形態の方法に限られず、車両の構成等に応じて適宜変更してもよい。たとえば、車両に車速センサおよび／または加速度センサを設けて、車速センサおよび／または加速度センサの検出値を用いて車両加速度を求めるようにしてもよい。また、重量推定条件が要件Ｄを含まない場合には、外乱による電力ロスによって駆動輪４０の駆動力が変わり得ることを考慮し、外乱による電力ロスに基づいて完了ＳＯＣ設定情報を補正するようにしてもよい。また、天候や道路勾配によって走行抵抗が変わり得ることを考慮し、車両の現在位置における天候情報および道路勾配情報に基づいて完了ＳＯＣ設定情報を補正するようにしてもよい。車両の現在位置および道路勾配情報は、たとえばカーナビゲーションシステム７０を用いて取得することができる。天候情報は、たとえば、気象庁や通信会社等によって提供される公知のサービスを利用して無線通信で取得することができる。また、車両のワイパー（図示せず）の動きおよび／または外気温センサ（図示せず）の検出値に基づいて、天候を推定するようにしてもよい。

推定された車両重量を充電制御だけでなくそれ以外の用途にも使用するようにしてもよい。たとえば、推定された車両重量を用いて車両の走行駆動出力（走行用モータの出力等）を制御してもよい。

車両は、トラックに限られず、バスであってもよいし、乗用車であってもよいし、無人搬送車（ＡＧＶ）であってもよい。また、車両の構成は、図１に示した構成に限られず適宜変更可能である。たとえば、車両は、シリーズハイブリッド車両に限られず、レンジエクステンダＥＶ（電気自動車）であってもよい。内燃機関、電動機、および発電機も、上記実施の形態で使用したものに限られず、種類や数等を適宜変更可能である。たとえば、内燃機関としてガソリンエンジンを採用してもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
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。本発明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 バッテリ、１１ ＰＣＵ、２０ エンジン、２１，２２，４１ 回転軸、２３ ギア、３１ ＭＧ、３２ 発電機、４０ 駆動輪、４２ 駆動軸、４３ 動力伝達ギア、５１ ＨＶ−ＥＣＵ、５２ ＥＧ−ＥＣＵ、６１，６２，６３，６４ 監視ユニット、６５ アクセル開度センサ、６６ 操舵角センサ、７０ カーナビゲーションシステム、１００ 車両。

Claims (3)

1. 内燃機関と、
   前記内燃機関から出力される動力を利用して発電を行なう発電機と、
   前記発電機による発電電力を充電する蓄電装置と、
   前記蓄電装置の放電電力および前記発電機による発電電力のうちの少なくとも一方の電力を用いて駆動される車両駆動用の電動機と、
   前記蓄電装置の充電制御を行なう制御部と、
   車両走行中に車両重量を推定する重量推定部とを備え、
   前記制御部は、前記電動機による車両走行中に、前記蓄電装置のＳＯＣが充電開始ＳＯＣ以下になった場合に前記内燃機関を運転して前記発電機による前記蓄電装置への充電を開始し、前記蓄電装置のＳＯＣが充電完了ＳＯＣ以上になった場合に前記内燃機関を停止させて前記蓄電装置への充電を停止させるように構成され、
   前記充電完了ＳＯＣは、前記重量推定部によって推定された車両重量に応じて設定される、発電機を備える車両。
2. 前記充電完了ＳＯＣは、所定の車両重量範囲において、前記車両重量が大きくなるほど高くなるように設定され、
   前記充電開始ＳＯＣは、前記所定の車両重量範囲において一定である、請求項１に記載の発電機を備える車両。
3. 所定の車両重量範囲において、前記車両走行中における単位時間あたりの充電回数が前記車両重量によらず一定になるように前記充電完了ＳＯＣが設定される、請求項１または請求項２に記載の発電機を備える車両。

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