JP3376917B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電ユニットによ
りバッテリに蓄えられた電力で、走行用モータを駆動す
るハイブリッド車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンを駆動源に用いた自動車（車
両）は、触媒を用いて、エンジンから排出される排ガス
を浄化している。ところが、エンジンの排ガス状態は、
エンジンに対する負荷の変化が大きいため、すなわち自
動車が大小の曲がり、上下勾配のある道路、渋滞等の道
路を走行する等によりエンジン負荷が大きく変わるため
に、全ての走行状態において十分に排ガスを浄化するの
は難しい。

【０００３】そこで、電気自動車の開発が進められてい
る。電気自動車のほとんどは、車体に搭載されたバッテ
リの電力で走行用モータを駆動してタイヤを駆動させて
いるが、車体に搭載可能なバッテリの電力量に対する走
行用モータの電力消費量の割合が大きいので、走行でき
る距離が短いという難点をもっている。

【０００４】そこで、普段はバッテリだけの電力で走行
し、このバッテリの電力が所定以下に低下すると、ある
低車速域から小排気量のエンジンを作動させて発電機を
駆動し、所定の電力量になるまで充電しながら発電走行
を行うという、バッテリの電力状況に応じてエンジンが
作動・停止を繰り返して電気走行を継続させるシリーズ
式のハイブリット自動車（ハイブリッド電気車両）が開
発されている。

【０００５】このようなハイブリッド電気自動車は、エ
ンジンが電気走行を維持する必要な短い充電時間の間だ
け、定（軽）負荷の発電機を駆動するので、バッテリの
欠点を補いつつ高い浄化性能が確保できる利点をもつ。

【０００６】ところで、こうしたハイブリッド自動車の
発電走行時は、通常、発電機の発電量は一定で、この発
電電力が、走行状況に応じて、走行用モータ（直接消
費）へ、バッテリ（充電）へという具合に供給されなが
ら行なわれる。具体的には、走行用モータの消費電力が
発電機の発電電力と同じかそれ以上であれば、発電電力
の全てが走行用モータに供給され、逆に走行用モータの
発電電力より小さければ、電力差分、バッテリへ発電電
力が供給されるようにして、発電走行が行なわれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】こうしたハイブリッド
自動車は、発電走行時、特に低車速域におけるの作動音
のフィーリングが悪い難点がある。すなわち、発電走行
時は、車速が高い低いにかかわず、発電走行モードに入
ると、エンジンが定負荷で運転、つまり走行用モータだ
けの走行可能とする高い目標発電量（一定）を発電させ
るよう発電機を駆動するために、通常、低エンジン音が
発する思われる低車速域で、かなり高回転のエンジン作
動音（含む高回転の発電機の回転音）が発することがあ
り、これらが運転者らはフィーリングが悪いと感じてし
まう。

【０００８】そこで、特開平７−３１７５８１号公報で
は、走行用モータが必要な電力を求め、この電力に見合
う発電量を算出して、この発電量を目標発電量として、
エンジンを作動せて、エンジン作動音のフィーリングの
改善をもたらすことが行なわれている。

【０００９】ところが、これでも走行状況によっては、
未だ低車速域の発電走行の際、エンジン作動音のフィー
リングが合わないときがある。例えば上り坂を低車速で
するようなとき、荷を多く積載して低車速で走行するよ
うなときは、低車速でありながら走行用モータが必要な
電力は、かなり多くなるので、低車速で走行している状
況とは異にした高いエンジン作動音が発する。

【００１０】こうした走行は一過性であり、しかも全走
行過程から見ても一部に過ぎないので改善の余地があ
り、この点の改善が求められている。本発明は上記事情
に着目してなされたもので、その目的とするところは、
低車速域の発電走行時におけるエンジン作動音のフィー
リングを良好にすることができるハイブリッド電気車両
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載したハイブリッド車両は、車速に応じ
て発電機の目標発電量を可変する手段と、走行用モータ
の消費電力から目標発電量を求める手段と、消費電力か
ら求めた目標発電量と車速に応じて可変した目標発電量
とのうちの低い方を実目標発電量と定める手段と、実目
標発電量にしたがってエンジンの作動を制御する手段と
を有する制御部を採用して、たとえ上り坂の発電走行の
ときでも、荷を多く積載した発電走行のときでも、低車
速の発電走行ならば、低車速域にマッチしたエンジン作
動音が得られるようになるとともに、さらに下り坂を走
行しているとき、また走行中、アクセルペダルを戻した
ときでも、エンジン作動音が小さくなるようにした。

【００１２】請求項２に記載のハイブリッド電気車両
は、さらに発電走行時におけるバッテリの負担が軽減さ
れるよう、可変される目標発電量を、バッテリの残存容
量に応じて補正したことにある。

【００１３】

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図４に
示す一実施形態にもとづいて説明する。図１はハイブリ
ッド電気自動車（ハイブリッド電気車両）の概略構成図
を示し、図中１は例えば後輪２、２間に配置された走行
用モータ、３は同モータ１の出力部に連結されたトラン
スミッションである。

【００１５】トランスミッション３の出力部は、例えば
ディファレンシャルギヤ３ａを介して、それぞれ後輪
２，２に接続されていて、走行用モータ１を動力として
後輪２、２を駆動できるようにしてある。

【００１６】車体（図示しない）の中央にはバッテリ４
が搭載されている。そして、このバッテリ４の出力端子
は、走行用モータ１の接続端子から延びる配線５に接続
されていて、バッテリ４の電力を走行用モータ１へ供給
できるようにしてある。

【００１７】前輪６，６間には、発電ユニット７が搭載
されている。発電ユニット７は、エンジン、例えば電子
制御式エンジン８（以後、単にエンジン８と称す）と、
このエンジン８の出力部に連結された発電機９とから構
成されていて、エンジン８を駆動源として発電機９が駆
動できるようにしてある。

【００１８】発電機９の出力端子は、配線５の延出端に
接続されていて、配線５を通じて、発電機９で発電され
た電力をバッテリ４、走行用モータ１へ供給できるよう
にしてある。

【００１９】一方、１０はコントローラ（制御部に相
当）である。コントローラ１０は、例えばマイクロコン
ピュータから構成してある。このコントローラ１０が、
それぞれ走行用モータ１、バッテリ４に装着されている
充電容量センサ４ａ（バッテリ４の残存容量を検知する
センサ）、エンジン８、例えばディファレンシャルギヤ
３ａに取り付けた車速センサ１１に接続してある。

【００２０】このコントローラ１０により、つぎのよう
なハイブリッド電気自動車を走行させるのに必要な機能
を得ている。 （イ）普段はバッテリ４の電力だけで走行させる機能。 （ロ）バッテリ４の電力が所定値、例えばバッテリ４の
残存容量（以下、ＳＯＣという）が７０％まで低下する
と、エンジンを始動させる機能。 （ハ）エンジン８の回転数制御により、発電機９から目
標発電量を発電させる機能。 （ニ）バッテリ４が所定の電力量まで充電されると、エ
ンジン８の運転を停止する機能。

【００２１】そして、（ロ）、（ハ）、（ニ）の組み合
わせで行なわれる発電走行に、本発明の要部となる、車
速に応じて目標発電量を可変する技術が採用してある。
具体的には、コントローラ１０には図３に示されるよう
なハイブリッド電気自動車の車速（ｋｍ／ｈ）と発電機
９の目標発電量（ｋｗ）とにもとづいたマップが格納さ
れている。同マップの目標発電量量は、階段状の実線Ａ
で示されるように高車速域が、発電電力だけによる走行
用モータ１の直接駆動で走行可能した高い目標発電量に
設定し、同発電量値を基準に、例えば中車速域がおよそ
２／３程度の値に設定、例えば低車速域がおよそ１／３
程度の値に設定してある。つまり、低車速域では発電量
を抑制する設定にしてある。

【００２２】またこの目標発電量は、バッテリ４のＳＯ
Ｃ（残存容量）に応じＳＯＣが低くなると、マップの一
点鎖線Ｂで示されるように発電量の抑制を弱める、すな
わち目標発電量を低くした車速域の範囲を次第に狭める
マップとなっていて、発電走行時、バッテリ４に蓄えら
れている電力が空にならない補正が施してある。なお、
図３中、例えば一点鎖線Ｂ1 はＳＯＣが７０％ときの目
標発電量のしきい値、一点鎖線Ｂ2 はＳＯＣが５０％と
きの目標発電量のしきい値、一点鎖線Ｂ1 はＳＯＣが３
０％ときの目標発電量のしきい値をそれぞれ示してい
る。

【００２３】コントローラ１０には、車速センサ１１で
検出される車速から、上記バッテリ４のＳＯＣで補正し
た目標発電量値を読み取り、同目標発電量となるよう、
エンジン８の回転数を制御する機能が設定してあり、バ
ッテリ４の負担が強くならない限り、低車速時の発電走
行は、低回転数のエンジン８で発電機９が駆動されるよ
うにしてある。

【００２４】さらにコントローラ１０には、走行モータ
１の消費電力を算出する機能、この消費電力に見合う目
標発電量を得る手段として例えば図４に示されるような
走行モータ１の消費電力を目標発電量に定める階段状の
マップが設定してある。

【００２５】コントローラ１０には、この走行モータ１
の消費電力から求めた目標発電量と、先の車速に応じて
求めた目標発電量とを比較し、値の低い目標発電量を最
終的な実目標発電量とする機能が設定してある。この機
能によって、低車速の発電走行だけでなく、アクセルペ
ダルが比較的小開度である低負荷、特に高速低負荷の状
況であっても、モータ１の消費電力相当の目標発電量と
なり、無駄な発電走行を抑制できる。

【００２６】こうした制御により、エンジン作動音のフ
ィーリングが良好で必要な消費電力を無駄なく発電する
発電走行が得られるようにしている。図２には、この発
電走行時における発電量の制御のフローチャートが示し
てある。

【００２７】つぎに、このフローチャートにもとづき、
発電走行時の制御について説明すれば、今、バッテリ４
の電力が所定値以下に低下し、バッテリ４の電力だけで
走行用モータ１を駆動して走行するモードから、エンジ
ン８で発電機９を駆動してバッテリ４を充電しながら走
行するモードへ移る。このとき、エンジン作動音のフィ
ーリングを考慮した発電走行が行なわれる。

【００２８】すなわち、コントローラ１０は、まず、ス
テップＳ１に示されるように走行用モータ１のモータ消
費電流Ｉ、モータ消費電圧Ｅ、バッテリ残存容量Ｑ（充
電容量センサ４ａの出力）、車速Ｖ（車速センサ１１の
出力）の検出を行う。

【００２９】続くステップＳ２で、モータ消費電流Ｉ、
モータ消費電圧Ｅから現在のモータ消費電力Ｐ′を算出
していく。そして、ステップＳ３で、図4 に示すマップ
から走行用モータ１のモータ消費電力Ｐ′に応じた目標
発電量Ｐ1 を求める。

【００３０】またステップＳ４では、図３に示すマップ
から、バッテリ４の残存容量、車速Ｖに対応した目標発
電量Ｐ2を求める。例えば低車速で低速走行しているとす
ると、目標発電量Ｐ1は、実際に走行用モータ１が求め
る発電量である。目標発電量Ｐ2は、バッテリ４の負担
が強いとき（残っている電力が過少であるとき）、すな
わちバッテリ４が残存容量３０％を除き、走行用モータ
１を単独で運転させるときに必要な総目標発電量のおよ
そ１／３程度の低い目標発電量となる。

【００３１】そして、ステップＳ５の目標発電量Ｐ1 と
目標発電量Ｐ2 とを比較する処理、さらには続くステッ
プＳ６、Ｓ７のどちらか低い方の目標発電量を最終的な
実目標発電量と定める処理を経て、ステップＳ８におい
て、実目標発電量が発電されるようエンジン８を運転、
すなわち発電機９が低回転で稼動するようエンジン８を
低回転数で運転していく。

【００３２】これにより、低車速で定速走行していると
きは、低車速走行にマッチしたエンジン作動音で発電走
行が行なわれる。このとき、バッテリ４の残存容量Ｑが
低下すれば、低回転数で運転する車速領域が縮まり、バ
ッテリ４の残存容量Ｑを回復させる。

【００３３】一方、例えば荷を積載しながら低車速走行
が行なわれたり、さらには低車速で上り坂の走行が行な
われるとする。このとき、モータ消費電力Ｐ′から求ま
る目標発電量Ｐ1 は、負荷の増大により、高い値となる
ものの、車速から求まる目標発電量Ｐ2 は、バッテリ４
の残存容量Ｑが比較的高い容量であれば、小さい値のま
まである。

【００３４】ここで、ステップＳ５〜Ｓ８の処理、すな
わち目標発電量Ｐ1 、Ｐ2 のうちの低い方を実目標発電
量とする処理は、車速に応じて可変した目標発電量Ｐ2
を選ぶ。

【００３５】これにより、発電機９を駆動するエンジン
８は、低い目標発電量Ｐ2 にしたがった低回転数で運転
され（ステップＳ８）、先に述べたのと同様、低車速走
行にマッチしたエンジン作動音で発電走行が行なわれ
る。

【００３６】他方、ハイブリッド電気自動車が、例えば
下り坂を走行しているとき、高速走行中、アクセルペダ
ルを戻したとする。このとき、モータ消費電力Ｐ′から
求まる目標発電量Ｐ1 は、負荷の減少により、車速から
求まる目標発電量Ｐ2 より小さな値となる。

【００３７】そして、先に述べたステップＳ５〜Ｓ８の
処理により、この目標発電量Ｐ1 が選ばれる。この目標
発電量Ｐ1 にしたがいエンジン８が低回転数で運転さ
れ、先に述べたのと同様、低負荷走行にマッチしたエン
ジン作動音で発電走行が行なわれる。

【００３８】このように車速に応じて可変した目標発電
量Ｐ2 を用いて発電制御を行ったことにより、たとえ上
り坂を走行するときでも、荷を多く積載して走行すると
きでも、低車速の発電走行ならば、常に目標発電量Ｐ2
は小さい値となるので、低車速で発電走行中は、常に該
低車速にマッチしたエンジン作動音となる。

【００３９】したがって、エンジン作動音のフィーリン
グが良好なハイブリッド電気自動車が実現できる。しか
も、走行用モータ２の消費電力量と対応した発電量が車
速全域で確保されるので、走行用モータ２を効率の良く
用いた発電走行ができる。

【００４０】特に可変される目標発電量Ｐ2 のしきい値
をバッテリ４のＳＯＣ（残存容量）で補正したことによ
り、バッテリ４のＳＯＣが低いときは、バッテリ４の回
復が図れるので、発電走行時、バッテリ４に大きな負担
が加わる心配はない。

【００４１】そのうえ、走行用モータ１の消費電力から
直接的に求めた目標発電量Ｐ1 と、車速に応じて可変さ
れた目標発電量Ｐ2 との低い方を最終的な目標発電量と
する制御を用いたので、走行中、アクセルペダルの開度
が小、あるいは開放するような低負荷の状況（例えば下
り坂を走行、走行中、アクセルペダルを戻したときな
ど）の全てで、エンジン作動音を小さくでき、一層、良
好なるエンジン作動音のフィーリングを得ることができ
る。

【００４２】なお、上述した一実施形態では、車速に応
じた目標発電量を発電させるために、エンジン回転数を
低回転数に制御しているが、この方法としては、エンジ
ンのスロットル開度の制御を始め、燃料制御など種々の
方法が考えられ、何れにおいてもエンジン回転数を制御
できるものであれば良い。また目標発電量を制御するに
は、発電機の回転数を制御するようにしても構わない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、上り坂を発電走行ときでも、荷を多く積載
して発電走行する場合でも、低車速走行ならば、常に目
標発電量は小さい値に定められようになる。

【００４４】したがって、低車速で発電走行中は、常に
該定車速にマッチしたエンジン作動音となり、エンジン
作動音のフィーリングが良好なハイブリッド車両を提供
できる。しかも、走行中、アクセルペダルの開度が比較
的小開度である低負荷、特に高速低負荷の状況であって
も、モータの消費電力相当の目標発電量となり、無駄な
発電走行を抑制できる。

【００４５】請求項２によれば、上記効果に加え、車速
に応じて可変される目標発電量を、バッテリの残存容量
で補正したので、低バッテリ残存容量時はバッテリの回
復が図れるようになり、発電走行時、バッテリに大きな
負担を強いる心配はない。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気車
両の概略構成を示す図。

【図２】同ハイブリッド電気車両における車速に応じた
発電量制御を説明するためのフローチャート。

【図３】同制御で用いられる車速に応じた目標発電量を
求めるためのマップ。

【図４】同制御で用いられる走行用モータの消費電力か
ら直接、目標発電量を求めるためのマップ。

【符号の説明】

１…走行用モータ ４…バッテリ ８…エンジン ９…発電機 １０…コントローラ（制御部）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｐ 9/04 Ｈ０２Ｐ 9/04 Ｌ (56)参考文献 特開 平８−151941（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−256403（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−9413（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−296400（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−98319（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−328522（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−178703（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−285708（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 6/02 - 6/04 B60L 11/00 - 11/14 F02D 29/02 - 29/06 H02P 9/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン駆動式の発電機と、 前記発電機で発電された電力を蓄えるバッテリと、 前記バッテリの電力により駆動される走行用モータと、 前記バッテリの状態に応じて前記エンジンを作動させ前
   記発電機を目標発電量で運転させる制御部とを具備し、 前記制御部が、 車速に応じて前記発電機の目標発電量を可変する手段
   と、 前記走行用モータの消費電力から目標発電量を求める手
   段と、 前記消費電力から求めた目標発電量と前記車速に応じて
   可変した目標発電量とのうちの低い方を実目標発電量と
   定める手段と、 前記実目標発電量にしたがって前記エンジンの作動を制
   御する手段と を有して構成されることを特徴とするハイ
   ブリッド車両。
2. 【請求項２】 前記制御部が、前記バッテリの残存容量
   に応じて前記可変した目標発電量を補正する手段を有し
   て構成され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。