JP3528751B2 - 車両のバッテリ充電制御装置 - Google Patents
車両のバッテリ充電制御装置Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両のバッテリ充
電制御装置、特に、内燃機関と有段変速機とを含み当該
有段変速機の後段に発電機が配置され、この発電機によ
りバッテリに充電を行う車両において、理想的なバッテ
リ充電を実現することのできる車両のバッテリ充電制御
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、有段変速機を用いたマニュアル
ミッション（ＭＴ）車は、走行時に運転者の所望するタ
イミングでシフトチェンジを行うことにより希望の加速
を得られると共に、トルクコンバータ等を有しないため
エンジンから車輪側へトルクロスの少ない動力伝達がで
きるため、高燃費が得られる等のメリットを有する。そ
の反面、シフト操作を伴うため多少操作上の煩雑さを有
している。そのため、アクセルの踏み込み量や車速等か
ら自動でギア選択を行うオートマチックトランスミッシ
ョン（ＡＴ）車に比べて数が減りつつある。 【０００３】これに対して、ＭＴ車とＡＴ車の両方の特
徴を兼ね備えた自動ＭＴ（シーケンシャルＭＴ）の開発
が進められている。この自動ＭＴ車は、ＭＴ車のクラッ
チペダルを省いて（自動でクラッチの接離を行う）、運
転者がシフトノブで任意にシフトチェンジを行うことが
可能であり、また、ＡＴ車のようにアクセル量や車速等
から自動でギア選択を行うことができる。 【０００４】前述したように自動ＭＴ車は、ＭＴ車から
クラッチペダルを省いたものであり、トルクコンバータ
を有さないため、ギア選択を行う場合、一度クラッチを
自動で切りエンジン側と有段変速機側とを切り離す必要
がある。その結果、定常加速状態でギアが高速側に自動
でシフトする場合、一瞬クラッチが切れるため車速が減
速する。この減速感を解消する手段として、電気モータ
（通常、モータ・ジェネレーター；ＭＧ）の使用が考え
られる。つまり有段変速機の後段（車輪側）にＭＧを配
置（エンジン、有段変速機、ＭＧの順に配置）し、クラ
ッチが切れて減速しつつある時にＭＧによるトルクアシ
ストを行うことにより減速感の緩和を行うことができ
る。また、このように有段変速機の後段にＭＧを配置す
ることにより、減速時等にＭＧをジェネレータとして駆
動させて発電を行う場合に車輪側の駆動力を直接ＭＧに
伝達できるので効率的な回生エネルギの回収を行うこと
が可能になる等のメリットも生じる。 【０００５】また、トルクアシストを行わない通常の車
両に関しても、車載の電子機器を駆動する目的でバッテ
リが搭載されている。通常、このバッテリは内燃機関
（例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等）
の駆動により動作する発電機によって発電された電気エ
ネルギを蓄えて、必要な時に放電を行い電子機器の駆動
を行っている。 【０００６】さらに、近年では、環境保護及び燃費向上
の効果が大きなハイブリット（ＨＶ）システムを搭載す
る車両（以下、ＨＶ車両という）の開発及び実用化が進
んでいる。ＨＶシステムは、内燃機関と電気モータ（通
常、モータ・ジェネレーター；ＭＧ）のように２種類の
動力源を組み合わせて使用するパワートレーンであり、
走行状況に応じて、内燃機関と電気モータの使い分けを
行うことにより、それぞれの特長を活かしつつ、不得意
な部分を補うことができるため、滑らかでレスポンスの
よい動力性能を得ることができる。つまり内燃機関と電
気モータとをそれぞれ単独、または協同して動作させる
ことにより、燃料消費向上や排気ガスを大幅に抑制する
ことが可能になっている。このようなＨＶ車両において
もＭＧを電気モータとして駆動するためにバッテリが搭
載されている。このバッテリはジェネレータとして機能
するＭＧにより適宜充電が行われている。 【０００７】いずれの場合も充放電を繰り返すバッテリ
の充電容量（ＳＯＣ）は、常に所定の目標値（例えば、
６０％）に収束するように制御することが望ましい。つ
まり、必要な時に充電または放電を余裕を持って行うこ
とができるように制御する必要がある。バッテリの充電
の一部は車両が減速するときに得られる回生エネルギで
行うことができるが、通常は、エンジンの駆動により積
極的に発電機（ＭＧ）を駆動させることによりバッテリ
の充電を行っている。バッテリの充電制御に関しては、
例えば、特開平１１−２９９００４号公報に、ＳＯＣに
応じた負荷（バッテリからの発電要求量）を車両から要
求される走行に必要な負荷に加算または減算してエンジ
ンの運転領域を決定するものが開示されている。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
に、有段変速機の後段（車輪側）に発電機が配置される
場合、有段変速機の使用している変速段によって、有段
変速機で発生するエネルギ損失が変化してしまう。つま
り、有段変速機の使用段によって発電機における発電量
に過不足が発生するため、ＳＯＣに基づく補正のみで
は、ＳＯＣが所定の目標値に収束することができなくな
り、車両のエネルギ効率が低下してしまうという問題が
ある。 【０００９】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、有段変速機の後段（車輪側）に発電機を有する車
両において、有段変速機の変速段の状態に関わらず、バ
ッテリの充電量を所定の目標値に収束させることのでき
る車両のバッテリ充電制御装置を提供することを目的と
する。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、内燃機関と、当該内燃機関に接続された有
段変速機を介して内燃機関の駆動により発電可能な発電
機と、前記発電機で発電した電気エネルギを蓄えるバッ
テリと、を含む車両のバッテリ充電制御装置であって、
車両の駆動に必要な内燃機関の必要動力を算出する必要
動力算出手段と、前記バッテリの充電量を認識して発電
要求量を算出する要求発電量算出手段と、前記有段変速
機の現在使用段におけるエネルギ損失を認識する損失認
識手段と、認識したエネルギ損失量に基づいて、前記発
電要求量の補正を行い補正発電要求量を算出する要求量
補正手段と、前記必要動力と補正発電要求量とに基づい
て、内燃機関の駆動量を補正する駆動補正手段と、を含
むことを特徴とする。 【００１１】ここで、内燃機関とは、ガソリンエンジン
やディーゼルエンジンを含み、発電機とは、発電機能の
みを有するものやモータ機能と発電機能を併せ持ったモ
ータ・ジェネレータを含むものとする。また、前記車両
の駆動に必要な内燃機関の必要動力とは、車両の走行に
必要な動力の他、補機（エアコン等）を駆動するために
必要な動力も含めたものとする。また、発電要求量と
は、予めバッテリに定められた充電目標値に対する差分
を意味する。 【００１２】この構成によれば、有段変速機の現在使用
段におけるエネルギ損失を常時考慮して発電要求量の補
正を行い、内燃機関の制御量を決めるので、有段変速機
の動作状態に影響されることなくバッテリの充電量を所
定の目標値に収束させることが可能になる。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。 【００１４】図１には、本発明の実施形態に係る車両の
構成概念図が示されている。本実施形態において、有段
変速機の後段（車輪側）に発電機を有する車両の一例と
して、前記発電機がモータ・ジェネレータ（ＭＧ）で構
成され、内燃機関（ガソリンエンジンやディーゼルエン
ジン等）と協同または、それぞれが単独で駆動輪を駆動
するハイブリッド（ＨＶ）車両１０を用いて説明する。
なお、ＨＶ車両１０は、一般に無段変速機を有するＨＶ
車両に対して有段変速機を有する簡易型であると言え
る。 【００１５】図１に示すように、ガソリンエンジンやデ
ィーゼルエンジン等の内燃機関１２（以下、単にエンジ
ン１２という）には、図示しないクラッチ（自動または
手動）で接離可能な有段変速機１４が接続されている。
この有段変速機１４の出力側は、ＭＧ１６に接続されて
いる。さらに、前記ＭＧ１６には、当該ＭＧ１６をジェ
ネレータ（発電機）として使用したときに発生した回生
エネルギを充電すると共に、電気モータとして使用した
場合に電気エネルギを提供するバッテリ２０が接続され
ている。そして、エンジン１２、有段変速機１４、ＭＧ
１６、バッテリ２０等には、個々の動作状態を監視し、
相互に関連付けて制御を行う制御部２２が接続されてい
る。 【００１６】通常、ＨＶ車両１０を走行させる場合、制
御部２２は、図示しないアクセルの踏み込み量と車速か
らエンジン１２の出力を求め、有段変速機１４の使用段
を決め、エンジン１２の回転数や燃料噴射量等を決めて
いる。そして、ＨＶ車両１０の走行のための制御形態と
しては、有段変速機１４を介したエンジン１２のみの駆
動力でＨＶ車両１０を走行させる場合と、エンジン１２
のみの駆動力以上の駆動力を運転者が要求する場合に、
バッテリ２０からの電力供給によりＭＧ１６を電気モー
タとして駆動して、ＭＧ１６の駆動力をエンジン１２の
駆動力に付加してＨＶ車両１０を走行させる場合と、バ
ッテリ２０からの電力供給によりＭＧ１６を電気モータ
として駆動して、ＭＧ１６のみでＨＶ車両１０を走行さ
せる場合とに分かれる。 【００１７】また、制御部２２は、バッテリ２０の充電
容量（ＳＯＣ）が所定量より少ない場合、その不足分を
ＭＧ１６を発電機として駆動して補う。つまり、エンジ
ン１２の出力を増加し、有段変速機１４を介して、駆動
軸１８にＨＶ車両１０の走行に必要な駆動力を伝達する
と共に、ＭＧ１６を発電機として駆動して、バッテリ２
０の充電を行い、バッテリ２０のＳＯＣを所定値まで増
加させる。また、バッテリ２０のＳＯＣが所定量以上の
場合、制御部２２は、エンジン１２の出力をＨＶ車両１
０の走行に必要な駆動力より低下させると共に、ＭＧ１
６を電気モータとして駆動して、駆動軸１８を有段変速
機１４を介したエンジン１２の駆動力と、ＭＧ１６の電
気モータとしての駆動力の合力により駆動する。その結
果、エンジン１２の動作を抑制して燃費を向上させると
共に、過剰状態のバッテリ２０を放電しバッテリ２０の
状態を所定値まで低下させて効率的な電気エネルギの利
用を図り、ＨＶ車両１０の駆動を行う。 【００１８】本実施形態の特徴的事項は、有段変速機１
４の後段（車輪側）に、エンジン１２の駆動力により発
電機として動作するＭＧ１６を配置する車両において、
有段変速機１４の使用段によって、ＭＧ１６に対するエ
ネルギ伝達量が変動する場合でもバッテリ２０の充電状
態を迅速に所定値に収束させて、バッテリ２０が常に良
好な充電状態を維持するができるところである。 【００１９】図２には、図１の制御部２２における制御
を詳細に説明する制御ブロック図が示されている。 【００２０】アクセル開度認識部２４は、アクセルペダ
ル等に配置されたセンサによって運転者のアクセル踏み
込み量を認識し、車速認識部２６は車速センサ等からの
情報に基づきＨＶ車両１０の現在車速を認識する。そし
て、出力軸トルク算出部２８は、アクセル開度と車速と
に基づいて、運転者が要求している走行状態を実現する
ために必要な出力軸トルクを算出し、車両必要動力算出
部（必要動力算出手段）３０が運転者が要求している走
行状態を実現するために必要なエンジンの動力を算出す
る。 【００２１】一方、制御部２２はＳＯＣ認識部３２によ
って、バッテリ２０の充電状態をチェックし、必要発電
量算出部（要求発電量算出手段）３４が前記バッテリ２
０のＳＯＣを所定の目標値（例えば、６０％）に収束さ
せるためには、ＭＧ１６においてどれだけ充電または放
電が必要か算出する。つまり、図３に示すように、目標
ＳＯＣが６０％で現状のＳＯＣが例えば５０％である場
合、例えば４ＫＷの発電が要求され、もし、ＳＯＣが７
０％の場合、−４ＫＷの充電（４ＫＷの放電）が要求さ
れる。つまり、目標ＳＯＣに対する純粋な差分が示され
る。 【００２２】同時に、制御部２２は現在使用変速段認識
部３６によって有段変速機１４の現在使用しているギア
段を検出し、変速段補正量算出部（損失認識手段）３８
が有段変速機１４の現在の使用段における損失トルクの
算出を行う。この損失トルクΔＴは、以下の式で算出で
きる。 【００２３】 【数１】ΔＴ＝ａ＋ｂ×Ｔｉ＋ｃ×Ｎｉ ここで、係数ａは、有段変速機１４のギアの摩擦損失
（Ｎｍ）、係数ｂは、噛合損失（無次元）、係数ｃは、
有段変速機１４の潤滑油の撹拌損失（Ｎ／ｍ／ｓ2)、Ｔ
ｉは、有段変速機１４への入力トルク（エンジン１２の
出力トルク）、Ｎｉは、入力回転数（エンジン１２の回
転数）であり、各係数ａ，ｂ，ｃは図４に例示するよう
に、有段変速機１４の各使用段によって、予め決められ
ている。 【００２４】続いて、制御部２２は補正後要求発電量算
出部（要求量補正手段）４０によって、ＳＯＣ認識部３
２で認識した損失のない状態でバッテリ２０のＳＯＣを
所定値に収束させるために必要な発電量と変速段補正量
算出部３８で算出した損失トルク分とを考慮した補正後
要求発電量を算出する。つまり、補正後要求発電量＝要
求発電量＋使用段のΔＴ×Ｎｉとすることにより、必要
発電量に対して実発電量が過不足することがなくなる。 【００２５】そして、制御部２２はエンジン出力決定部
（駆動補正手段）４２で、算出した補正後要求発電量と
車両必要動力算出部３０で算出した運転者が要求してい
る走行状態を実現するために必要なエンジンの動力、さ
らに、空気調和装置（エアコン；Ａ／Ｃ）等の補機を駆
動するために要求されるエネルギを補機要求量認識部４
４によって認識し、加算してエンジン出力を決定する。
つまり、エンジン１２は有段変速機１４の損失を考慮し
てバッテリ２０の充電を行うように制御が行われる。そ
の後、制御部２２はエンジン回転数をエンジン回転決定
部４６で決定すると共に、燃料噴射量や点火時期を燃料
噴射量・点火時期決定部４８で決定し最も効率的なエン
ジン１２の駆動を行う。 【００２６】このように、現在使用している有段変速機
１４の使用段に応じた損出トルクを考慮してエンジン出
力を決定することにより、ＭＧ１６による発電を過不足
なく行うことが可能になり、バッテリ２０のＳＯＣを所
定の目標値に迅速に収束させることができる。なお、エ
ンジン出力が補正後要求発電量によって増減補正される
と車両１０の最適な高燃費運転を行うために有段変速機
１４の使用段が変更される場合がある。そのため、制御
部２２は常に有段変速機１４の使用段を監視し補正後要
求発電量の補正を繰り返す。 【００２７】なお、本実施形態のようなＨＶ車両１０の
場合、ＳＯＣが目標値を越えている場合には、補正後要
求発電量算出部４０において、有段変速機１４の損失ト
ルクを考慮しつつもマイナスの発電要求が行われる。そ
の結果、エンジン出力が実質的に抑制されると共に、Ｍ
Ｇ１６を電気モータとして駆動し、エンジンアシストを
行うので、バッテリ２０のＳＯＣの最適化を図りつつ、
燃費向上制御も行うことができる。 【００２８】本実施形態では、補正後要求発電量＝要求
発電量＋使用段のΔＴ×Ｎｉとして求めた例を説明した
が、有段変速機１４の使用段毎の伝達効率を予め測定し
ておき、補正後要求発電量＝要求発電量×使用段の伝達
効率として算出してもよい。 【００２９】また、本実施形態では、有段変速機１４の
使用段に基づいて要求発電量の補正を行う例を説明して
いるが、同様な補正を簡易的に行う方法の参考として、
例えば、図５に示すように、ＳＯＣで要求される要求発
電量と、ＭＧ１６で実際に発電されている発電量との差
分を検出して、その差分に基づいて発電の補正量を算出
し要求発電量を補正してもよい。 【００３０】また、本実施形態では、制御を集中的に行
う形態として制御部２２を示しているが、エンジン１
２、有段変速機１４、ＭＧ１６、バッテリ２０等のそれ
ぞれが電子制御ユニット（ＥＣＵ）を有し、相互に情報
の交換を行いながら連係動作するようにしてもよい。 【００３１】また、本実施形態では、ＭＧ１６を搭載す
る車両を例に取り説明しているが、発電機能のみを持つ
発電機でバッテリ２０を目標値のＳＯＣに保つように、
本実施形態と同様に有段変速機１４の使用段に基づく要
求発電量の補正を行っても、迅速にバッテリの目標ＳＯ
Ｃへ到達させるという同様な効果を得ることができる。 【００３２】 【発明の効果】本発明によれば、有段変速機の現在使用
段におけるエネルギ損失を常時考慮して発電要求量の補
正を行い、内燃機関の駆動制御を行うので、有段変速機
の動作状態に影響されることなくバッテリの充電量を所
定の目標値に迅速に収束させることが可能になる。
電制御装置、特に、内燃機関と有段変速機とを含み当該
有段変速機の後段に発電機が配置され、この発電機によ
りバッテリに充電を行う車両において、理想的なバッテ
リ充電を実現することのできる車両のバッテリ充電制御
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、有段変速機を用いたマニュアル
ミッション（ＭＴ）車は、走行時に運転者の所望するタ
イミングでシフトチェンジを行うことにより希望の加速
を得られると共に、トルクコンバータ等を有しないため
エンジンから車輪側へトルクロスの少ない動力伝達がで
きるため、高燃費が得られる等のメリットを有する。そ
の反面、シフト操作を伴うため多少操作上の煩雑さを有
している。そのため、アクセルの踏み込み量や車速等か
ら自動でギア選択を行うオートマチックトランスミッシ
ョン（ＡＴ）車に比べて数が減りつつある。 【０００３】これに対して、ＭＴ車とＡＴ車の両方の特
徴を兼ね備えた自動ＭＴ（シーケンシャルＭＴ）の開発
が進められている。この自動ＭＴ車は、ＭＴ車のクラッ
チペダルを省いて（自動でクラッチの接離を行う）、運
転者がシフトノブで任意にシフトチェンジを行うことが
可能であり、また、ＡＴ車のようにアクセル量や車速等
から自動でギア選択を行うことができる。 【０００４】前述したように自動ＭＴ車は、ＭＴ車から
クラッチペダルを省いたものであり、トルクコンバータ
を有さないため、ギア選択を行う場合、一度クラッチを
自動で切りエンジン側と有段変速機側とを切り離す必要
がある。その結果、定常加速状態でギアが高速側に自動
でシフトする場合、一瞬クラッチが切れるため車速が減
速する。この減速感を解消する手段として、電気モータ
（通常、モータ・ジェネレーター；ＭＧ）の使用が考え
られる。つまり有段変速機の後段（車輪側）にＭＧを配
置（エンジン、有段変速機、ＭＧの順に配置）し、クラ
ッチが切れて減速しつつある時にＭＧによるトルクアシ
ストを行うことにより減速感の緩和を行うことができ
る。また、このように有段変速機の後段にＭＧを配置す
ることにより、減速時等にＭＧをジェネレータとして駆
動させて発電を行う場合に車輪側の駆動力を直接ＭＧに
伝達できるので効率的な回生エネルギの回収を行うこと
が可能になる等のメリットも生じる。 【０００５】また、トルクアシストを行わない通常の車
両に関しても、車載の電子機器を駆動する目的でバッテ
リが搭載されている。通常、このバッテリは内燃機関
（例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等）
の駆動により動作する発電機によって発電された電気エ
ネルギを蓄えて、必要な時に放電を行い電子機器の駆動
を行っている。 【０００６】さらに、近年では、環境保護及び燃費向上
の効果が大きなハイブリット（ＨＶ）システムを搭載す
る車両（以下、ＨＶ車両という）の開発及び実用化が進
んでいる。ＨＶシステムは、内燃機関と電気モータ（通
常、モータ・ジェネレーター；ＭＧ）のように２種類の
動力源を組み合わせて使用するパワートレーンであり、
走行状況に応じて、内燃機関と電気モータの使い分けを
行うことにより、それぞれの特長を活かしつつ、不得意
な部分を補うことができるため、滑らかでレスポンスの
よい動力性能を得ることができる。つまり内燃機関と電
気モータとをそれぞれ単独、または協同して動作させる
ことにより、燃料消費向上や排気ガスを大幅に抑制する
ことが可能になっている。このようなＨＶ車両において
もＭＧを電気モータとして駆動するためにバッテリが搭
載されている。このバッテリはジェネレータとして機能
するＭＧにより適宜充電が行われている。 【０００７】いずれの場合も充放電を繰り返すバッテリ
の充電容量（ＳＯＣ）は、常に所定の目標値（例えば、
６０％）に収束するように制御することが望ましい。つ
まり、必要な時に充電または放電を余裕を持って行うこ
とができるように制御する必要がある。バッテリの充電
の一部は車両が減速するときに得られる回生エネルギで
行うことができるが、通常は、エンジンの駆動により積
極的に発電機（ＭＧ）を駆動させることによりバッテリ
の充電を行っている。バッテリの充電制御に関しては、
例えば、特開平１１−２９９００４号公報に、ＳＯＣに
応じた負荷（バッテリからの発電要求量）を車両から要
求される走行に必要な負荷に加算または減算してエンジ
ンの運転領域を決定するものが開示されている。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
に、有段変速機の後段（車輪側）に発電機が配置される
場合、有段変速機の使用している変速段によって、有段
変速機で発生するエネルギ損失が変化してしまう。つま
り、有段変速機の使用段によって発電機における発電量
に過不足が発生するため、ＳＯＣに基づく補正のみで
は、ＳＯＣが所定の目標値に収束することができなくな
り、車両のエネルギ効率が低下してしまうという問題が
ある。 【０００９】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、有段変速機の後段（車輪側）に発電機を有する車
両において、有段変速機の変速段の状態に関わらず、バ
ッテリの充電量を所定の目標値に収束させることのでき
る車両のバッテリ充電制御装置を提供することを目的と
する。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、内燃機関と、当該内燃機関に接続された有
段変速機を介して内燃機関の駆動により発電可能な発電
機と、前記発電機で発電した電気エネルギを蓄えるバッ
テリと、を含む車両のバッテリ充電制御装置であって、
車両の駆動に必要な内燃機関の必要動力を算出する必要
動力算出手段と、前記バッテリの充電量を認識して発電
要求量を算出する要求発電量算出手段と、前記有段変速
機の現在使用段におけるエネルギ損失を認識する損失認
識手段と、認識したエネルギ損失量に基づいて、前記発
電要求量の補正を行い補正発電要求量を算出する要求量
補正手段と、前記必要動力と補正発電要求量とに基づい
て、内燃機関の駆動量を補正する駆動補正手段と、を含
むことを特徴とする。 【００１１】ここで、内燃機関とは、ガソリンエンジン
やディーゼルエンジンを含み、発電機とは、発電機能の
みを有するものやモータ機能と発電機能を併せ持ったモ
ータ・ジェネレータを含むものとする。また、前記車両
の駆動に必要な内燃機関の必要動力とは、車両の走行に
必要な動力の他、補機（エアコン等）を駆動するために
必要な動力も含めたものとする。また、発電要求量と
は、予めバッテリに定められた充電目標値に対する差分
を意味する。 【００１２】この構成によれば、有段変速機の現在使用
段におけるエネルギ損失を常時考慮して発電要求量の補
正を行い、内燃機関の制御量を決めるので、有段変速機
の動作状態に影響されることなくバッテリの充電量を所
定の目標値に収束させることが可能になる。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。 【００１４】図１には、本発明の実施形態に係る車両の
構成概念図が示されている。本実施形態において、有段
変速機の後段（車輪側）に発電機を有する車両の一例と
して、前記発電機がモータ・ジェネレータ（ＭＧ）で構
成され、内燃機関（ガソリンエンジンやディーゼルエン
ジン等）と協同または、それぞれが単独で駆動輪を駆動
するハイブリッド（ＨＶ）車両１０を用いて説明する。
なお、ＨＶ車両１０は、一般に無段変速機を有するＨＶ
車両に対して有段変速機を有する簡易型であると言え
る。 【００１５】図１に示すように、ガソリンエンジンやデ
ィーゼルエンジン等の内燃機関１２（以下、単にエンジ
ン１２という）には、図示しないクラッチ（自動または
手動）で接離可能な有段変速機１４が接続されている。
この有段変速機１４の出力側は、ＭＧ１６に接続されて
いる。さらに、前記ＭＧ１６には、当該ＭＧ１６をジェ
ネレータ（発電機）として使用したときに発生した回生
エネルギを充電すると共に、電気モータとして使用した
場合に電気エネルギを提供するバッテリ２０が接続され
ている。そして、エンジン１２、有段変速機１４、ＭＧ
１６、バッテリ２０等には、個々の動作状態を監視し、
相互に関連付けて制御を行う制御部２２が接続されてい
る。 【００１６】通常、ＨＶ車両１０を走行させる場合、制
御部２２は、図示しないアクセルの踏み込み量と車速か
らエンジン１２の出力を求め、有段変速機１４の使用段
を決め、エンジン１２の回転数や燃料噴射量等を決めて
いる。そして、ＨＶ車両１０の走行のための制御形態と
しては、有段変速機１４を介したエンジン１２のみの駆
動力でＨＶ車両１０を走行させる場合と、エンジン１２
のみの駆動力以上の駆動力を運転者が要求する場合に、
バッテリ２０からの電力供給によりＭＧ１６を電気モー
タとして駆動して、ＭＧ１６の駆動力をエンジン１２の
駆動力に付加してＨＶ車両１０を走行させる場合と、バ
ッテリ２０からの電力供給によりＭＧ１６を電気モータ
として駆動して、ＭＧ１６のみでＨＶ車両１０を走行さ
せる場合とに分かれる。 【００１７】また、制御部２２は、バッテリ２０の充電
容量（ＳＯＣ）が所定量より少ない場合、その不足分を
ＭＧ１６を発電機として駆動して補う。つまり、エンジ
ン１２の出力を増加し、有段変速機１４を介して、駆動
軸１８にＨＶ車両１０の走行に必要な駆動力を伝達する
と共に、ＭＧ１６を発電機として駆動して、バッテリ２
０の充電を行い、バッテリ２０のＳＯＣを所定値まで増
加させる。また、バッテリ２０のＳＯＣが所定量以上の
場合、制御部２２は、エンジン１２の出力をＨＶ車両１
０の走行に必要な駆動力より低下させると共に、ＭＧ１
６を電気モータとして駆動して、駆動軸１８を有段変速
機１４を介したエンジン１２の駆動力と、ＭＧ１６の電
気モータとしての駆動力の合力により駆動する。その結
果、エンジン１２の動作を抑制して燃費を向上させると
共に、過剰状態のバッテリ２０を放電しバッテリ２０の
状態を所定値まで低下させて効率的な電気エネルギの利
用を図り、ＨＶ車両１０の駆動を行う。 【００１８】本実施形態の特徴的事項は、有段変速機１
４の後段（車輪側）に、エンジン１２の駆動力により発
電機として動作するＭＧ１６を配置する車両において、
有段変速機１４の使用段によって、ＭＧ１６に対するエ
ネルギ伝達量が変動する場合でもバッテリ２０の充電状
態を迅速に所定値に収束させて、バッテリ２０が常に良
好な充電状態を維持するができるところである。 【００１９】図２には、図１の制御部２２における制御
を詳細に説明する制御ブロック図が示されている。 【００２０】アクセル開度認識部２４は、アクセルペダ
ル等に配置されたセンサによって運転者のアクセル踏み
込み量を認識し、車速認識部２６は車速センサ等からの
情報に基づきＨＶ車両１０の現在車速を認識する。そし
て、出力軸トルク算出部２８は、アクセル開度と車速と
に基づいて、運転者が要求している走行状態を実現する
ために必要な出力軸トルクを算出し、車両必要動力算出
部（必要動力算出手段）３０が運転者が要求している走
行状態を実現するために必要なエンジンの動力を算出す
る。 【００２１】一方、制御部２２はＳＯＣ認識部３２によ
って、バッテリ２０の充電状態をチェックし、必要発電
量算出部（要求発電量算出手段）３４が前記バッテリ２
０のＳＯＣを所定の目標値（例えば、６０％）に収束さ
せるためには、ＭＧ１６においてどれだけ充電または放
電が必要か算出する。つまり、図３に示すように、目標
ＳＯＣが６０％で現状のＳＯＣが例えば５０％である場
合、例えば４ＫＷの発電が要求され、もし、ＳＯＣが７
０％の場合、−４ＫＷの充電（４ＫＷの放電）が要求さ
れる。つまり、目標ＳＯＣに対する純粋な差分が示され
る。 【００２２】同時に、制御部２２は現在使用変速段認識
部３６によって有段変速機１４の現在使用しているギア
段を検出し、変速段補正量算出部（損失認識手段）３８
が有段変速機１４の現在の使用段における損失トルクの
算出を行う。この損失トルクΔＴは、以下の式で算出で
きる。 【００２３】 【数１】ΔＴ＝ａ＋ｂ×Ｔｉ＋ｃ×Ｎｉ ここで、係数ａは、有段変速機１４のギアの摩擦損失
（Ｎｍ）、係数ｂは、噛合損失（無次元）、係数ｃは、
有段変速機１４の潤滑油の撹拌損失（Ｎ／ｍ／ｓ2)、Ｔ
ｉは、有段変速機１４への入力トルク（エンジン１２の
出力トルク）、Ｎｉは、入力回転数（エンジン１２の回
転数）であり、各係数ａ，ｂ，ｃは図４に例示するよう
に、有段変速機１４の各使用段によって、予め決められ
ている。 【００２４】続いて、制御部２２は補正後要求発電量算
出部（要求量補正手段）４０によって、ＳＯＣ認識部３
２で認識した損失のない状態でバッテリ２０のＳＯＣを
所定値に収束させるために必要な発電量と変速段補正量
算出部３８で算出した損失トルク分とを考慮した補正後
要求発電量を算出する。つまり、補正後要求発電量＝要
求発電量＋使用段のΔＴ×Ｎｉとすることにより、必要
発電量に対して実発電量が過不足することがなくなる。 【００２５】そして、制御部２２はエンジン出力決定部
（駆動補正手段）４２で、算出した補正後要求発電量と
車両必要動力算出部３０で算出した運転者が要求してい
る走行状態を実現するために必要なエンジンの動力、さ
らに、空気調和装置（エアコン；Ａ／Ｃ）等の補機を駆
動するために要求されるエネルギを補機要求量認識部４
４によって認識し、加算してエンジン出力を決定する。
つまり、エンジン１２は有段変速機１４の損失を考慮し
てバッテリ２０の充電を行うように制御が行われる。そ
の後、制御部２２はエンジン回転数をエンジン回転決定
部４６で決定すると共に、燃料噴射量や点火時期を燃料
噴射量・点火時期決定部４８で決定し最も効率的なエン
ジン１２の駆動を行う。 【００２６】このように、現在使用している有段変速機
１４の使用段に応じた損出トルクを考慮してエンジン出
力を決定することにより、ＭＧ１６による発電を過不足
なく行うことが可能になり、バッテリ２０のＳＯＣを所
定の目標値に迅速に収束させることができる。なお、エ
ンジン出力が補正後要求発電量によって増減補正される
と車両１０の最適な高燃費運転を行うために有段変速機
１４の使用段が変更される場合がある。そのため、制御
部２２は常に有段変速機１４の使用段を監視し補正後要
求発電量の補正を繰り返す。 【００２７】なお、本実施形態のようなＨＶ車両１０の
場合、ＳＯＣが目標値を越えている場合には、補正後要
求発電量算出部４０において、有段変速機１４の損失ト
ルクを考慮しつつもマイナスの発電要求が行われる。そ
の結果、エンジン出力が実質的に抑制されると共に、Ｍ
Ｇ１６を電気モータとして駆動し、エンジンアシストを
行うので、バッテリ２０のＳＯＣの最適化を図りつつ、
燃費向上制御も行うことができる。 【００２８】本実施形態では、補正後要求発電量＝要求
発電量＋使用段のΔＴ×Ｎｉとして求めた例を説明した
が、有段変速機１４の使用段毎の伝達効率を予め測定し
ておき、補正後要求発電量＝要求発電量×使用段の伝達
効率として算出してもよい。 【００２９】また、本実施形態では、有段変速機１４の
使用段に基づいて要求発電量の補正を行う例を説明して
いるが、同様な補正を簡易的に行う方法の参考として、
例えば、図５に示すように、ＳＯＣで要求される要求発
電量と、ＭＧ１６で実際に発電されている発電量との差
分を検出して、その差分に基づいて発電の補正量を算出
し要求発電量を補正してもよい。 【００３０】また、本実施形態では、制御を集中的に行
う形態として制御部２２を示しているが、エンジン１
２、有段変速機１４、ＭＧ１６、バッテリ２０等のそれ
ぞれが電子制御ユニット（ＥＣＵ）を有し、相互に情報
の交換を行いながら連係動作するようにしてもよい。 【００３１】また、本実施形態では、ＭＧ１６を搭載す
る車両を例に取り説明しているが、発電機能のみを持つ
発電機でバッテリ２０を目標値のＳＯＣに保つように、
本実施形態と同様に有段変速機１４の使用段に基づく要
求発電量の補正を行っても、迅速にバッテリの目標ＳＯ
Ｃへ到達させるという同様な効果を得ることができる。 【００３２】 【発明の効果】本発明によれば、有段変速機の現在使用
段におけるエネルギ損失を常時考慮して発電要求量の補
正を行い、内燃機関の駆動制御を行うので、有段変速機
の動作状態に影響されることなくバッテリの充電量を所
定の目標値に迅速に収束させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るバッテリ充電制御装
置を有する車両の構成ブロック図である。 【図２】 本発明の実施形態に係るバッテリ充電制御装
置を有する車両の制御部における補正手順を説明する機
能ブロック図である。 【図３】 本発明の実施形態に係るバッテリ充電制御装
置のバッテリのＳＯＣに対する要求発電量の算出概念を
説明する説明図である。 【図４】 本発明の実施形態に係るバッテリ充電制御装
置の有段変速機の使用段毎の損失係数を説明する説明図
である。 【図５】 本発明の実施形態に係るバッテリ充電制御装
置の補正を簡易的に行う参考例を示す図である。 【符号の説明】 １０ ハイブリッド（ＨＶ）車両、１２ 内燃機関（エ
ンジン）、１４ 有段変速機、１６ モータ・ジェネレ
ーター（ＭＧ）、１８ 駆動軸、２０ バッテリ、２２
制御部、２４ アクセル開度認識部、２６ 車速認識
部、２８ 出力トルク算出部、３０ 車両必要動力算出
部、３２ ＳＯＣ認識部、３４ 要求発電量算出部、３
６ 現在使用変速段認識部、３８ 変速段補正量算出
部、４０補正後要求発電量算出部、４２ エンジン出力
決定部、４４ 補機要求量認識部、４６ エンジン回転
決定部、４８ 燃料噴射量・点火時期決定部。
置を有する車両の構成ブロック図である。 【図２】 本発明の実施形態に係るバッテリ充電制御装
置を有する車両の制御部における補正手順を説明する機
能ブロック図である。 【図３】 本発明の実施形態に係るバッテリ充電制御装
置のバッテリのＳＯＣに対する要求発電量の算出概念を
説明する説明図である。 【図４】 本発明の実施形態に係るバッテリ充電制御装
置の有段変速機の使用段毎の損失係数を説明する説明図
である。 【図５】 本発明の実施形態に係るバッテリ充電制御装
置の補正を簡易的に行う参考例を示す図である。 【符号の説明】 １０ ハイブリッド（ＨＶ）車両、１２ 内燃機関（エ
ンジン）、１４ 有段変速機、１６ モータ・ジェネレ
ーター（ＭＧ）、１８ 駆動軸、２０ バッテリ、２２
制御部、２４ アクセル開度認識部、２６ 車速認識
部、２８ 出力トルク算出部、３０ 車両必要動力算出
部、３２ ＳＯＣ認識部、３４ 要求発電量算出部、３
６ 現在使用変速段認識部、３８ 変速段補正量算出
部、４０補正後要求発電量算出部、４２ エンジン出力
決定部、４４ 補機要求量認識部、４６ エンジン回転
決定部、４８ 燃料噴射量・点火時期決定部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｃ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 内燃機関と、当該内燃機関に接続された
有段変速機を介して内燃機関の駆動により発電可能な発
電機と、前記発電機で発電した電気エネルギを蓄えるバ
ッテリと、を含む車両のバッテリ充電制御装置であっ
て、 車両の駆動に必要な内燃機関の必要動力を算出する必要
動力算出手段と、 前記バッテリの充電量を認識して発電要求量を算出する
要求発電量算出手段と、 前記有段変速機の現在使用段におけるエネルギ損失を認
識する損失認識手段と、 認識したエネルギ損失量に基づいて、前記発電要求量の
補正を行い補正発電要求量を算出する要求量補正手段
と、 前記必要動力と補正発電要求量とに基づいて、内燃機関
の駆動量を補正する駆動補正手段と、 を含むことを特徴とする車両のバッテリ充電制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000082739A JP3528751B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 車両のバッテリ充電制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000082739A JP3528751B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 車両のバッテリ充電制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001268807A JP2001268807A (ja) | 2001-09-28 |
| JP3528751B2 true JP3528751B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=18599501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000082739A Expired - Lifetime JP3528751B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 車両のバッテリ充電制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| KR100857370B1 (ko) | 2006-09-29 | 2008-09-05 | 현대자동차주식회사 | 하이브리드 전기 자동차에서 목표 충전 상태를 이용한 배터리 충전 제어 장치 및 방법 |
| JP2008137518A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Daihatsu Motor Co Ltd | 発電量制御方法 |
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| US9415769B2 (en) * | 2014-09-25 | 2016-08-16 | Ford Global Technologies, Llc | System and method for controlling a powertrain in a vehicle |
| JP7062916B2 (ja) * | 2017-10-25 | 2022-05-09 | 株式会社デンソー | 車両用制御装置 |
-
2000
- 2000-03-23 JP JP2000082739A patent/JP3528751B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001268807A (ja) | 2001-09-28 |
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