JP3661599B2 - ハイブリッド自動車の発電制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＶ）に搭載される発電制御装置に関し、特に電池のＳＯＣの維持管理の手順に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池の放電出力のみで車両走行用モータを駆動する純粋な電気自動車には、車両走行に伴い電池の放電が進むため外部電源による電池の充電を頻繁に行わねばならずまた電池充電１回当りの走行可能距離を確保するのに大きな電池が必要である、という問題点がある。ＨＶ、中でもシリーズハイブリッド自動車（ＳＨＶ）は、第１電力源たる電池に加え第２の電力源（例えばエンジン駆動発電機、太陽電池、燃料電池等）を有しており、適宜この第２電力源を動作させて電池の充電及び車両走行用モータ・車載補機への駆動電力供給を行うことにより、電池の充電頻度の抑制及び小形化を実現している。他方、エンジンの機械出力のみで推進される従来のエンジン車両には、車両を推進する際エンジンを運転しなければならず従って排気ガスエミッションが生じるという問題点がある。ＨＶ、中でもパラレルハイブリッド自動車（ＰＨＶ）は、エンジン出力を補助する回転電機を有しており、エンジン出力トルクの急変動をこの回転電機を以て抑制することにより、排気ガスエミッションを抑制すると同時にエンジンによる燃料消費を低減している。ＨＶは、これら、エンジン車両及び電気自動車双方の性質を併有する車両の総称であり、上述のように従来のエンジン車両又は純粋な電気自動車に対し利点を有している。
【０００３】
各種ＨＶに共通する特徴の一つは、電池のＳＯＣ（充電状態；満充電電流量に対する残存電流量の比）の維持管理が可能であることである。例えばＳＨＶでは、電池から車両走行用モータ・車載補機への駆動電力の供給（即ち電池の放電分）と、第２電力源から電池への発電出力の供給及び車両走行用モータから電池への制動エネルギの回生（即ち電池の充電分）とを、第２電力源の発電出力の制御によって少なくとも大まかにはバランスさせることができる。また、ＰＨＶでは、電池から回転電機への駆動電力の供給（即ち電池の放電分）と、回転電機から電池への発電出力の供給（即ち電池の充電分）とを、回転電機のモータ出力／発電出力の制御によって少なくとも大まかにはバランスさせることができる。ここに、電池のＳＯＣが常にある特定の範囲内に維持されていれば電池の寿命がのびることが知られている。従って、第２電力源の発電出力（ＳＨＶの場合）又は回転電機のモータ出力／発電出力（ＰＨＶの場合）の制御を通じて電池のＳＯＣの維持管理を行うことにより、電池の寿命を延長できる（特開平７−９５７０３号を参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ＨＶにおいてＳＯＣ管理を行うには、その基礎となるＳＯＣの値が正確でなければならない。ＳＯＣの検出方法としては、例えば、電解液比重の測定による方法、充放電電流量の積算による方法、充電時（あるいは放電時）における電池の電圧電流特性とＳＯＣとの相関関係を利用する方法等が知られているものの、これらには各々問題がある。まず、電解液比重を測定する方法を実施するには電池内部の電解液の比重を精密に測定する比重計が必要であるため、電池の構造上の工夫や高価格化を余儀なくされる。次に、充放電電流量の積算による方法は、電池の充放電電流を逐次検出しこれをＳＯＣの初期値に積算していくという方法であるため、積算によって誤差も累積してしまい、正確な検出値が得られにくい。最後に、電池の電圧電流特性とＳＯＣとの相関関係を利用する方法を実施するには、十分に強い相関関係が現れるような状況が適当な頻度で発生しなければならないが、加減速要求等に応じ走行用モータ又は回転電機に駆動電力を供給する車両においては電池の充放電挙動はダイナミックに変化するから、かかる状況が適当な頻度で生じるとは限らない。
【０００５】
本発明の目的の一つは、電池の電圧電流特性とＳＯＣとの間に十分強い相関関係が現れる状況を意図的に生成することにより、当該相関関係を利用した正確なＳＯＣの測定、ひいてはその結果に基づくＳＯＣの正確な維持管理を可能にすることにある。本発明の目的の一つは、上記相関関係を利用したＳＯＣ測定を、電圧電流に係る判定及びＳＯＣ変数リセットという単純な手順にて行い、これにより制御を簡易化することにある。本発明の目的の一つは、充放電電流の積算にてＳＯＣを検出する装置の部分改良により、上記目的を達成できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、上記電池のＳＯＣをその電流の積算により検出する手段と、上記電力源の発電電力を外部からの制御信号によりオン／オフさせる給電手段と、上記電池の電圧及び電流と上限ＳＯＣ及び下限ＳＯＣそれぞれに対応する電圧電流特性との照合を行う照合手段と、上記照合手段による照合によって上記電池のＳＯＣが下限ＳＯＣまで下降した若しくは下降していることが検出されたときに制御信号を前記給電手段に出力することによって上記電力源の発電電力の上記電池への供給を開始し、上記電力源の発電電力の上記電池への供給を開始した後上記電池へ供給した電流値を、０又は供給開始時点における電池のＳＯＣ、上限ＳＯＣ及び下限ＳＯＣのいずれか少なくとも１つの値に基づき得られる初期値に積算することで得られる電流積算変数値が、供給開始時点における電池のＳＯＣ、上限ＳＯＣ及び下限ＳＯＣのいずれか少なくとも１つの値に基づき得られる上限充電電流積算値に達したときに上記電力源の発電電力の上記電池への供給を終了させる手段と、を備え、上記電力源の発電出力のオン／オフにより、上記照合の機会を強制的に実現することを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、電池のＳＯＣに応じ電力源オン／オフ制御が実現される。この制御を実行するに際しては、電池のＳＯＣが上限ＳＯＣまで上昇したこと及び下限ＳＯＣまで下降したことのうち少なくとも一方を検出する必要がある。本発明においては、これらのうち少なくとも一方を、電池の電圧及び電流と上限又は下限ＳＯＣに対応する電圧電流特性との照合によって、検出している。即ち、ＳＯＣの値が上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣに至ったことが電圧電流特性を利用して精細に検出され、これに応じ、電力源オン／オフ制御の基礎となるＳＯＣの値が上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣにリセットされることになるため、電力源オン／オフ制御を正確に実行できる。特に、ＳＯＣの値が上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣに至ったことを検出する際、ＳＯＣの値を検出する必要はなく、電池の電圧及び電流と電圧電流特性との照合を行うのみでよいから、処理負担も軽い。
【０００８】
また、電池のＳＯＣが上限ＳＯＣまで上昇したこと及び下限ＳＯＣまで下降したことのうち一方のみを電圧電流特性を利用して精細に検出し残りは電池の電流の積算値に基づき検出することにより、電流積算にてＳＯＣを検出していた従来の装置又はそのソフトウエアの部分転用が可能になる。なお、このようにして電力源オン／オフ制御を成立させる手法は、特に、電池の電圧電流特性とＳＯＣとの相関関係が、充電時及び放電時のいずれか一方にて良好となり（強くなり）他方ではさほど良好でない性質を有する電池に、適している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面に基づき説明する。
【００１０】
（１）第１実施形態
図１に、本発明の一実施形態に係るＳＨＶのシステム要部構成を示す。図中符号１０で表されている三相交流モータは車両走行用モータであり、図示しない駆動輪に連結されている。モータ１０の電力源としては電池１２及び第２の電力源１４が設けられている。そのうち電池１２は一般に多数の二次電池セルを直列接続した構成を有しており、電力源１４はその発電出力ＰG を外部からの制御信号にてＯＮ／ＯＦＦ可能な構成を有している。更に、電池１２及び電力源１４は、いずれも、インバータ１６の直流端子に接続されている。インバータ１６は電池１２及び電力源１４から供給される直流電力を三相交流に変換した上でモータ１０に駆動電力として供給し、またモータ１０によって回生される制動エネルギを三相交流から直流に変換した上で電池１２に充電電力として供給する。電力源１４の発電出力がモータ１０の駆動にも電池１２の充電にも使用され得ることを考慮にいれると、この図のシステムにおける電力の流れは図中の太い白抜き矢印の如き流れになる。
【００１１】
なお、電力源１４の例としては、エンジン及びこのエンジンにて駆動される発電機を有するエンジン駆動発電機、太陽等から得た光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池、流体・燃料酸化剤の系の化学エネルギを直接電気エネルギに変換する燃料電池等がある。その発電出力のＯＮ／ＯＦＦは、発電機励磁電流の制御あるいは発電機用インバータの制御（エンジン駆動発電機）、コンタクタ等の遮断回路の制御（太陽電池）、燃料供給機構の制御や遮断回路の制御（燃料電池）等にて実現できる。
【００１２】
コントローラ１８は、車両操縦者によるアクセルペダルの踏込みやブレーキペダルの踏込みに応じてトルク指令Ｔref を決定し、そのトルク指令Ｔref がモータ１０にて実トルクとして実現されるよう、インバータ１６による電力変換を制御する。同時に、コントローラ１８は、電圧センサ２０及び電流センサ２２を用いて電池１２の電圧ＶB 及び電流ＩB を検出し、それらを利用しつつ適宜ＰG をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、電池１２のＳＯＣを上下限区間内に維持管理している。本発明の特徴的な事項は、この図では、主にコントローラ１８によって実現されている。
【００１３】
図２に、コントローラ１８により実行される制御手順のうち、電池１２のＳＯＣの維持管理に係る部分のみを、抜き出して示す。コントローラ１８は、動作開始直後はまずＰG をＯＦＦする（１００）。これによって、電力源１４からモータ１０及び電池１２に供給される電力が断たれるため、モータ１０への駆動電力供給を専ら電池１２が単独で担う状況が生じる。回生等によって（あるいは低減されたＰG によって（後述））充電されることはあるけれども、傾向としては、ＰG をＯＦＦした後は電池１２の放電が進む。コントローラ１８は、このように放電傾向が続く間に、センサ２０及び２２からＶB 及びＩB の検出値を入力し（１０２）、これらをマップ２００と照合する（１０４）。マップ２００は、ＳＯＣ＝Ｂ（Ｂ：ＳＯＣ管理上の目標範囲の下限値即ち下限ＳＯＣ）であるときの電池１２の電圧電流特性を、表すマップである。一般に、ＳＯＣが高ければ高いほど電圧電流特性は上側（高電圧大電流の側）にシフトするから、上記照合によって、電池１２のＳＯＣが現在Ｂより大か小かを精細にかつ容易に判定できる。コントローラ１８は、この照合の結果からみてＳＯＣ≧Ｂと見なせるときにはステップ１０２及び１０４を再度実行する（１０６）。
【００１４】
ＳＯＣ＜Ｂと見なせるとき、コントローラ１８は、電流積算変数Ｑを０にリセットした後（１０８）、ＰG をＯＮする（１１０）。ＰG をＯＮすることによって、電力源１４からモータ１０及び電池１２に供給される電力が発生する。モータ１０での電力消費が顕著になるため一時的に放電が進むことはあり得るけれども、電力源１４の最大電力仕様が十分大きければ、通常は、傾向として、ＰG をＯＮした後電池１２の充電が進む。コントローラ１８は、充電傾向が続いている間にセンサ２２からＩB の検出値を入力し（１１２）、Δｔを乗じてＱに積算する（１１４）。なお、図中の積算式に現れているΔｔは、コントローラ１８によるＩB の入力周期であり、またここではＩB の符号が充電時に正であるとしている。ステップ１１２及び１１４を繰り返していけば、従って、積算に伴い累積誤差は生じるものの、ＰG をＯＮした後の充電電流積算値（ＳＯＣの増加分に相当）がＱとして得られる。コントローラ１８は、Ｑ＞（Ａ−Ｂ）相当値に至ったとき（Ａ：ＳＯＣ管理上の目標範囲の上限値即ち上限ＳＯＣ）、即ち概ねＳＯＣ＝Ａに至ったであろうと認められるときに、ステップ１００に戻る。
【００１５】
このような制御手順を実行することにより、一般には、図３に示されるようなＳＯＣ挙動が現れる。この図では、ステップ１１６の条件が成り立つ点即ち放電開始点からステップ１０６の条件が成り立つ点即ち放電中止点にかけては、電池１２は放電の傾向を示し、放電中止点から放電開始点にかけては充電の傾向を示している。また、図２及び図３中、電圧電流特性の利用に必要な放電を強制するという意味で、放電の傾向を示す期間を放電強制期間と表し、電圧電流特性の利用が不要であるため充電を許容するという意味で、充電の傾向を示す期間を充電許容期間と表している。
【００１６】
従って、本実施形態によれば、電圧電流特性を利用できる期間が強制的に提供乃至実現されているため、またそのたびにＳＯＣの管理用変数がＢにリセットされるため、その他の期間におけるＳＯＣ維持管理手順がＩB の積算を利用した簡易な手順であるにも拘らず、電池１２のＳＯＣを正確にＡ〜Ｂの範囲に維持管理できる。更に、電池１２の構造的改変や新たなセンサの追加等は不要であり、専ら、従来の制御手順の改変にて実現できる。更に、ＳＯＣがＢに至ったことが精細検出されているため、充電許容区間ではＳＯＣ≧Ｂが常にかつ高い信頼性で成立していると見なせるから、ＰＥＶモード即ち純粋な電気自動車と同様モータのみで走行するモードへと車両の走行モードを安心して（すなわちＳＯＣが顕著に下がる心配なしに）切り替えることができる。加えて、ＰG に関してはＯＮ／ＯＦＦ制御を行っているのみであり、Ｔref 等に応じてダイナミックに変化させる制御は行っていない。従って、ＰG をダイナミックに変化させる制御で必要なＬＰＦ即ちＴref を瀘波して高周波変動分を除去するフィルタは不要である。なお、Ａ−Ｂが極端に小さいとＰG が頻繁にＯＮ／ＯＦＦする可能性があるが、そのような現象が起きないようＡ−Ｂを大きく設定することは容易である。また、ＩB ・ΔｔではなくＶB ・ＩB ・Δｔ即ち電力量を積算するようにしてもよい。
【００１７】
（２）第２及び第３実施形態
図１〜図３に記した実施形態では、一時的にＳＯＣがＡ〜Ｂの区間から外れたときでも、ＳＯＣを正しくＡ〜Ｂの区間に戻し維持管理することができる。例えば、車両停止中に電池１２の自己放電が進んだため車両走行開始時（図４中の制御開始点）においてＳＯＣ＜Ｂとなっていたときでも、ステップ１００〜１０６を経て充電許容区間が始まるためＳＯＣは早期にＢを上回り、その後、遅くとも最初の放電中止点でＳＯＣが正確にＢにリセットされるため、当該放電中止点以降は図３と同様の動作になる。但し、制御開始点の後最初の放電開始点は、ＳＯＣ＜Ａの点になってしまう。これを防ぐには、即ち制御開始点の後最初の放電開始点も後の放電開始点と同様ＳＯＣ＞Ａに至った点であるようにするには（図５参照）、図２に示される手順に一部改変を施せばよい。
【００１８】
図６に示す第２実施形態では、ステップ１０４にて使用するマップを、ＳＯＣがＢより小さな領域についての電池１２の電圧電流特性を含むマップ２００Ａとしている。従って、図５に示すように制御開始点でＳＯＣ＜Ｂであったときには、そのこと及びその時点でのＳＯＣを、ＶB 及びＩB とマップ２００Ａとの照合（１０４）により知ることができる。更に、ステップ１０８における“Ｑ←０”の処理を“Ｑ←（ＳＯＣ−Ｂ）相当値”に改変することにより（１０８Ａ）、制御開始点でのＳＯＣに応じてＱの初期値をシフトさせることができる。また、図７に示す第３実施形態では、ステップ１０８を廃止すると共に、ステップ１１２〜１１６に代えてステップ１１８〜１２２を設けている。ステップ１１８ではＶB 及びＩB の検出値を入力し、ステップ１２０ではＶB 及びＩB をマップ３００と照合する。マップ３００は、ＳＯＣ＝Ａのときの電池１２の電圧電流特性を表すマップであるから、この照合によって、電池１２のＳＯＣがＡまで上昇したか否かを知ることができる。ステップ１２２からは、ＳＯＣ＞Ａであるときステップ１００へ、そうでないときステップ１１８へと分岐する。
【００１９】
なお、図６及び図７では、図２と共通する部分は省略している。また、第１及び第２実施形態は、放電時における電圧電流特性を利用しているから、放電時に電圧電流特性とＳＯＣの相関が良好になる電池、例えばＰｂ電池、ＮｉＭＨ電池等に適しているといえる。第３実施形態は、充電時における電圧電流特性をも利用しているから、充電時放電時共に電圧電流特性とＳＯＣの相関が良好になる電池、例えばＬｉ電池、ＮａＮｉ2 Ｃｌ4 電池等に適しているといえる。
【００２０】
（３）第４実施形態
また、前述の第１〜第３実施形態では放電強制区間及び充電許容区間を設けていたが、これとは逆に、充電強制区間及び放電許容区間を設けるようにしてもよい。図８に示す第４実施形態では、図２におけるステップ１００〜１０６に代えてステップ１１０〜１２２が実行されており、これらのステップにより図９に示す充電強制区間が実現されている。また、図８においては図２中のステップ１１０に代えステップ１００が、またステップ１１６に代え“Ｑ＜（Ｂ−Ａ）相当”という条件の成否判定を実行するステップ１１６Ａが実行されており、ステップ１０８〜１１６Ａにより図９に示す放電許容区間が実現されている。この実施形態は、少なくとも充電時における電圧電流特性とＳＯＣの相関が良好になる電池に適している。
【００２１】
（４）第５及び第６実施形態
前述の第１実施形態では、制御開始点におけるＳＯＣがＢより小さいとき等においてＳＯＣがＡ〜Ｂの区間から一時的に外れることがあった。これと同様、第４実施形態においても、制御開始点におけるＳＯＣがＡより大きい時等においてＳＯＣがＡ〜Ｂの区間から一時的に外れることがある（図１０参照）。ＳＯＣがＡ〜Ｂの区間から外れるのは一時的であって問題点とはならないけれども、図１０から明らかなように、制御開始点後ＳＯＣがＢまで下がる前に充電開始点すなわち充電強制区間の開始点が到来してしまう。これを避け、図１１に示されるようにＳＯＣがＢまで下がったときに充電開始点となりＳＯＣがＡまで上がったときに充電中止点すなわち充電強制区間の終了点となるようにするには、図２に示す手順に関して図６及び図７にて施した改変と同様の改変を、図８に示す手順に施せば良い（図１２及び図１３参照）。
【００２２】
例えば図１２に示す第５実施形態においては、ＳＯＣ＝Ａの時の電圧電流特性を表すマップ３００に代え、ＳＯＣがＡ以上であるときの電圧電流特性を表すマップ３００Ａを用いるとともに、“Ｑ←０”にかかるステップ１００に代え“Ｑ←（Ａ−ＳＯＣ）相当”にかかるステップ１０８Ｂを設けている。また、図１３に示す第６実施形態においては、ステップ１０８を廃止するとともに、ステップ１１２、１１４及び１１６Ａに代えてステップ１０２、１０４及び１０６を設けている。更に、第６実施形態ではステップ１０４においてマップ２００を使用している。これらの実施形態によれば、図１１に示すように、常に、ＳＯＣがＢまで下がった点を充電開始点とすることができる。なお、図１２及び図１３では、図８と共通する部分は省略している。
【００２３】
（５）第７実施形態
以上説明した第１〜第６実施形態は、いずれも、図１に示すＳＨＶを前提とした実施形態であるが、本発明の適用対象はＳＨＶに限定されるべきではない。例えば、図１４に示すＰＨＶにも、本発明を適用することができる。
【００２４】
図１４においては、駆動輪に連結されたエンジン２４及びこのエンジン２４と駆動輪とを連結する軸上に設けられているモータ兼用発電機２６が、用いられている。モータ兼用発電機２６はモータとしても発電機としても動作することが可能な回転電機であり、モータとして動作させるときには電池１２の放電出力をインバータ２８により電力変換して（この実施形態ではモータ兼用発電機２６が三相交流回転電機であるため直流から三相交流に変換して）モータ兼用発電機２６に供給し、発電機として動作させるときにはモータ兼用発電機２６の発電出力をインバータ２８により直流に変換して電池１２に充電電力として供給する。コントローラ１８は、トルク指令Ｔref に応じてインバータ２８を制御し、またＶB 及びＩB を適宜参照しながらインバータ２８の制御によりＰB をＯＮ／ＯＦＦ制御する。その手順は、前述の第１〜第６実施形態と同様の手順とすることができる。このように、本発明は、ＰＨＶにも適用することができ、またその適用に当たって同様の作用効果を実現することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ＳＯＣに基づく電力源オン／オフ制御を実行すると共に、電池のＳＯＣが上限ＳＯＣまで上昇したこと及び下限ＳＯＣまで下降したことのうち少なくとも一方を、電池の電圧及び電流と上限又は下限ＳＯＣに対応する電圧電流特性との照合によって、精細に検出するようにしたため、ＳＯＣの値が上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣに至ったときに、電力源オン／オフ制御の基礎となるＳＯＣの値を上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣにリセットすることができ、電力源オン／オフ制御を正確に実行できる。従って、比重計を設ける必要や電流積算に伴う累積誤差の発生を無くすことができると共に、ＳＯＣの値をリセットする機会を確保でき信頼性の高いＳＯＣ維持管理を実現可能になる。加えて、ＳＯＣの値が上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣに至ったことを検出する際、ＳＯＣの値を検出する必要はなく、電池の電圧及び電流と電圧電流特性との照合を行うのみでよいから、処理負担も軽い。
【００２６】
また、電池のＳＯＣが上限ＳＯＣまで上昇したこと及び下限ＳＯＣまで下降したことのうち一方のみを電圧電流特性を利用して精細に検出し残りは電池の電流の積算値に基づき検出することにより、電流積算にてＳＯＣを検出していた従来の装置又はそのソフトウエアの部分転用が可能になる。また、これにより、電池の電圧電流特性とＳＯＣとの相関関係が、充電時及び放電時のいずれか一方にて良好となり（強くなり）他方ではさほど良好でない性質を有する電池にも、本発明を適用可能になる。
【００２７】
【補遺】
本願でいう電力源の“ＯＮ／ＯＦＦ”は、電力源の発電出力を最大にし又は０にする、という意味に限定解釈されるべきものではない；即ち、各図中に付記した通り、電池が充電傾向又は放電傾向を十分に示し得る程度に電力源の発電出力を増大させ又は低減させる“ＵＰ／ＤＯＷＮ”を含む概念である。これは、当業者にとっては自明のことであろう。更に、特開昭５７−２０２８４２号でも電力源の発電出力をＯＮ／ＯＦＦしているけれども、当該ＯＮ／ＯＦＦは電池の電圧の高低に応じて行われている。一般に、電池の電圧の高低のみからは（例えば定電流充放電等の付加的な条件が成立していない限り）電池のＳＯＣを知ることはできないから、上記公報に記載の電力源ＯＮ／ＯＦＦ制御は、本発明におけるＳＯＣに応じた電力源ＯＮ／ＯＦＦ制御とは、本質的に異なるものである。
【００２８】
また、実施形態の欄では、電池の負荷として車両走行用のモータ（ＳＨＶの実施形態）及びモータ兼用発電機（ＰＨＶの実施形態）を例示した。しかしながら、空調装置等のように比較的大電力を消費する車載補機は、電池から直接に電力供給を受け、又はＤＣ／ＤＣコンバータ及び補機電池を介して間接的に電力供給を受け、あるいは電池により駆動されるモータから機械動力の供給を受けて、動作する。従って、本発明における電池の負荷には、この種の補機も含まれ得る。
【００２９】
更に、実施形態の欄では、電池と並設されている第２の電力源として、エンジン駆動発電機等の電力源（ＳＨＶの実施形態）及びモータ兼用発電機（ＰＨＶの実施形態）を例示した。しかしながら、ＰＨＶの実施形態におけるモータ兼用発電機をモータと発電機とに分離させることも可能であり、その場合、当該モータは電池の負荷、発電機は第２の電力源に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施するのに適するＳＨＶのシステム構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図３】 第１実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】 第１実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】 第２及び第３実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】 本発明の第２実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図７】 本発明の第３実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】 本発明の第４実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図９】 第４実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】 第４実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図１１】 第５及び第６実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図１２】 本発明の第５実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図１３】 本発明の第６実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図１４】 本発明を実施するのに適するＰＨＶのシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ モータ、１２ 電池、１４ 電力源、１６ インバータ、１８ コントローラ、２０ 電圧センサ、２２ 電流センサ、２４ エンジン、２６ モータ兼用発電機、２８ インバータ、ＰG 発電出力、ＶB 電池の電圧、ＩB 電池の電流、ＳＯＣ 電池の充電状態。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車（ＨＶ）に搭載される発電制御装置に関し、特に電池のＳＯＣの維持管理の手順に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池の放電出力のみで車両走行用モータを駆動する純粋な電気自動車には、車両走行に伴い電池の放電が進むため外部電源による電池の充電を頻繁に行わねばならずまた電池充電１回当りの走行可能距離を確保するのに大きな電池が必要である、という問題点がある。ＨＶ、中でもシリーズハイブリッド自動車（ＳＨＶ）は、第１電力源たる電池に加え第２の電力源（例えばエンジン駆動発電機、太陽電池、燃料電池等）を有しており、適宜この第２電力源を動作させて電池の充電及び車両走行用モータ・車載補機への駆動電力供給を行うことにより、電池の充電頻度の抑制及び小形化を実現している。他方、エンジンの機械出力のみで推進される従来のエンジン車両には、車両を推進する際エンジンを運転しなければならず従って排気ガスエミッションが生じるという問題点がある。ＨＶ、中でもパラレルハイブリッド自動車（ＰＨＶ）は、エンジン出力を補助する回転電機を有しており、エンジン出力トルクの急変動をこの回転電機を以て抑制することにより、排気ガスエミッションを抑制すると同時にエンジンによる燃料消費を低減している。ＨＶは、これら、エンジン車両及び電気自動車双方の性質を併有する車両の総称であり、上述のように従来のエンジン車両又は純粋な電気自動車に対し利点を有している。
【０００３】
各種ＨＶに共通する特徴の一つは、電池のＳＯＣ（充電状態；満充電電流量に対する残存電流量の比）の維持管理が可能であることである。例えばＳＨＶでは、電池から車両走行用モータ・車載補機への駆動電力の供給（即ち電池の放電分）と、第２電力源から電池への発電出力の供給及び車両走行用モータから電池への制動エネルギの回生（即ち電池の充電分）とを、第２電力源の発電出力の制御によって少なくとも大まかにはバランスさせることができる。また、ＰＨＶでは、電池から回転電機への駆動電力の供給（即ち電池の放電分）と、回転電機から電池への発電出力の供給（即ち電池の充電分）とを、回転電機のモータ出力／発電出力の制御によって少なくとも大まかにはバランスさせることができる。ここに、電池のＳＯＣが常にある特定の範囲内に維持されていれば電池の寿命がのびることが知られている。従って、第２電力源の発電出力（ＳＨＶの場合）又は回転電機のモータ出力／発電出力（ＰＨＶの場合）の制御を通じて電池のＳＯＣの維持管理を行うことにより、電池の寿命を延長できる（特開平７−９５７０３号を参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ＨＶにおいてＳＯＣ管理を行うには、その基礎となるＳＯＣの値が正確でなければならない。ＳＯＣの検出方法としては、例えば、電解液比重の測定による方法、充放電電流量の積算による方法、充電時（あるいは放電時）における電池の電圧電流特性とＳＯＣとの相関関係を利用する方法等が知られているものの、これらには各々問題がある。まず、電解液比重を測定する方法を実施するには電池内部の電解液の比重を精密に測定する比重計が必要であるため、電池の構造上の工夫や高価格化を余儀なくされる。次に、充放電電流量の積算による方法は、電池の充放電電流を逐次検出しこれをＳＯＣの初期値に積算していくという方法であるため、積算によって誤差も累積してしまい、正確な検出値が得られにくい。最後に、電池の電圧電流特性とＳＯＣとの相関関係を利用する方法を実施するには、十分に強い相関関係が現れるような状況が適当な頻度で発生しなければならないが、加減速要求等に応じ走行用モータ又は回転電機に駆動電力を供給する車両においては電池の充放電挙動はダイナミックに変化するから、かかる状況が適当な頻度で生じるとは限らない。
【０００５】
本発明の目的の一つは、電池の電圧電流特性とＳＯＣとの間に十分強い相関関係が現れる状況を意図的に生成することにより、当該相関関係を利用した正確なＳＯＣの測定、ひいてはその結果に基づくＳＯＣの正確な維持管理を可能にすることにある。本発明の目的の一つは、上記相関関係を利用したＳＯＣ測定を、電圧電流に係る判定及びＳＯＣ変数リセットという単純な手順にて行い、これにより制御を簡易化することにある。本発明の目的の一つは、充放電電流の積算にてＳＯＣを検出する装置の部分改良により、上記目的を達成できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、上記電池のＳＯＣをその電流の積算により検出する手段と、上記電力源の発電電力を外部からの制御信号によりオン／オフさせる給電手段と、上記電池の電圧及び電流と上限ＳＯＣ及び下限ＳＯＣそれぞれに対応する電圧電流特性との照合を行う照合手段と、上記照合手段による照合によって上記電池のＳＯＣが下限ＳＯＣまで下降した若しくは下降していることが検出されたときに制御信号を前記給電手段に出力することによって上記電力源の発電電力の上記電池への供給を開始し、上記電力源の発電電力の上記電池への供給を開始した後上記電池へ供給した電流値を、０又は供給開始時点における電池のＳＯＣ、上限ＳＯＣ及び下限ＳＯＣのいずれか少なくとも１つの値に基づき得られる初期値に積算することで得られる電流積算変数値が、供給開始時点における電池のＳＯＣ、上限ＳＯＣ及び下限ＳＯＣのいずれか少なくとも１つの値に基づき得られる上限充電電流積算値に達したときに上記電力源の発電電力の上記電池への供給を終了させる手段と、を備え、上記電力源の発電出力のオン／オフにより、上記照合の機会を強制的に実現することを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、電池のＳＯＣに応じ電力源オン／オフ制御が実現される。この制御を実行するに際しては、電池のＳＯＣが上限ＳＯＣまで上昇したこと及び下限ＳＯＣまで下降したことのうち少なくとも一方を検出する必要がある。本発明においては、これらのうち少なくとも一方を、電池の電圧及び電流と上限又は下限ＳＯＣに対応する電圧電流特性との照合によって、検出している。即ち、ＳＯＣの値が上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣに至ったことが電圧電流特性を利用して精細に検出され、これに応じ、電力源オン／オフ制御の基礎となるＳＯＣの値が上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣにリセットされることになるため、電力源オン／オフ制御を正確に実行できる。特に、ＳＯＣの値が上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣに至ったことを検出する際、ＳＯＣの値を検出する必要はなく、電池の電圧及び電流と電圧電流特性との照合を行うのみでよいから、処理負担も軽い。
【０００８】
また、電池のＳＯＣが上限ＳＯＣまで上昇したこと及び下限ＳＯＣまで下降したことのうち一方のみを電圧電流特性を利用して精細に検出し残りは電池の電流の積算値に基づき検出することにより、電流積算にてＳＯＣを検出していた従来の装置又はそのソフトウエアの部分転用が可能になる。なお、このようにして電力源オン／オフ制御を成立させる手法は、特に、電池の電圧電流特性とＳＯＣとの相関関係が、充電時及び放電時のいずれか一方にて良好となり（強くなり）他方ではさほど良好でない性質を有する電池に、適している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面に基づき説明する。
【００１０】
（１）第１実施形態
図１に、本発明の一実施形態に係るＳＨＶのシステム要部構成を示す。図中符号１０で表されている三相交流モータは車両走行用モータであり、図示しない駆動輪に連結されている。モータ１０の電力源としては電池１２及び第２の電力源１４が設けられている。そのうち電池１２は一般に多数の二次電池セルを直列接続した構成を有しており、電力源１４はその発電出力ＰG を外部からの制御信号にてＯＮ／ＯＦＦ可能な構成を有している。更に、電池１２及び電力源１４は、いずれも、インバータ１６の直流端子に接続されている。インバータ１６は電池１２及び電力源１４から供給される直流電力を三相交流に変換した上でモータ１０に駆動電力として供給し、またモータ１０によって回生される制動エネルギを三相交流から直流に変換した上で電池１２に充電電力として供給する。電力源１４の発電出力がモータ１０の駆動にも電池１２の充電にも使用され得ることを考慮にいれると、この図のシステムにおける電力の流れは図中の太い白抜き矢印の如き流れになる。
【００１１】
なお、電力源１４の例としては、エンジン及びこのエンジンにて駆動される発電機を有するエンジン駆動発電機、太陽等から得た光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池、流体・燃料酸化剤の系の化学エネルギを直接電気エネルギに変換する燃料電池等がある。その発電出力のＯＮ／ＯＦＦは、発電機励磁電流の制御あるいは発電機用インバータの制御（エンジン駆動発電機）、コンタクタ等の遮断回路の制御（太陽電池）、燃料供給機構の制御や遮断回路の制御（燃料電池）等にて実現できる。
【００１２】
コントローラ１８は、車両操縦者によるアクセルペダルの踏込みやブレーキペダルの踏込みに応じてトルク指令Ｔref を決定し、そのトルク指令Ｔref がモータ１０にて実トルクとして実現されるよう、インバータ１６による電力変換を制御する。同時に、コントローラ１８は、電圧センサ２０及び電流センサ２２を用いて電池１２の電圧ＶB 及び電流ＩB を検出し、それらを利用しつつ適宜ＰG をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、電池１２のＳＯＣを上下限区間内に維持管理している。本発明の特徴的な事項は、この図では、主にコントローラ１８によって実現されている。
【００１３】
図２に、コントローラ１８により実行される制御手順のうち、電池１２のＳＯＣの維持管理に係る部分のみを、抜き出して示す。コントローラ１８は、動作開始直後はまずＰG をＯＦＦする（１００）。これによって、電力源１４からモータ１０及び電池１２に供給される電力が断たれるため、モータ１０への駆動電力供給を専ら電池１２が単独で担う状況が生じる。回生等によって（あるいは低減されたＰG によって（後述））充電されることはあるけれども、傾向としては、ＰG をＯＦＦした後は電池１２の放電が進む。コントローラ１８は、このように放電傾向が続く間に、センサ２０及び２２からＶB 及びＩB の検出値を入力し（１０２）、これらをマップ２００と照合する（１０４）。マップ２００は、ＳＯＣ＝Ｂ（Ｂ：ＳＯＣ管理上の目標範囲の下限値即ち下限ＳＯＣ）であるときの電池１２の電圧電流特性を、表すマップである。一般に、ＳＯＣが高ければ高いほど電圧電流特性は上側（高電圧大電流の側）にシフトするから、上記照合によって、電池１２のＳＯＣが現在Ｂより大か小かを精細にかつ容易に判定できる。コントローラ１８は、この照合の結果からみてＳＯＣ≧Ｂと見なせるときにはステップ１０２及び１０４を再度実行する（１０６）。
【００１４】
ＳＯＣ＜Ｂと見なせるとき、コントローラ１８は、電流積算変数Ｑを０にリセットした後（１０８）、ＰG をＯＮする（１１０）。ＰG をＯＮすることによって、電力源１４からモータ１０及び電池１２に供給される電力が発生する。モータ１０での電力消費が顕著になるため一時的に放電が進むことはあり得るけれども、電力源１４の最大電力仕様が十分大きければ、通常は、傾向として、ＰG をＯＮした後電池１２の充電が進む。コントローラ１８は、充電傾向が続いている間にセンサ２２からＩB の検出値を入力し（１１２）、Δｔを乗じてＱに積算する（１１４）。なお、図中の積算式に現れているΔｔは、コントローラ１８によるＩB の入力周期であり、またここではＩB の符号が充電時に正であるとしている。ステップ１１２及び１１４を繰り返していけば、従って、積算に伴い累積誤差は生じるものの、ＰG をＯＮした後の充電電流積算値（ＳＯＣの増加分に相当）がＱとして得られる。コントローラ１８は、Ｑ＞（Ａ−Ｂ）相当値に至ったとき（Ａ：ＳＯＣ管理上の目標範囲の上限値即ち上限ＳＯＣ）、即ち概ねＳＯＣ＝Ａに至ったであろうと認められるときに、ステップ１００に戻る。
【００１５】
このような制御手順を実行することにより、一般には、図３に示されるようなＳＯＣ挙動が現れる。この図では、ステップ１１６の条件が成り立つ点即ち放電開始点からステップ１０６の条件が成り立つ点即ち放電中止点にかけては、電池１２は放電の傾向を示し、放電中止点から放電開始点にかけては充電の傾向を示している。また、図２及び図３中、電圧電流特性の利用に必要な放電を強制するという意味で、放電の傾向を示す期間を放電強制期間と表し、電圧電流特性の利用が不要であるため充電を許容するという意味で、充電の傾向を示す期間を充電許容期間と表している。
【００１６】
従って、本実施形態によれば、電圧電流特性を利用できる期間が強制的に提供乃至実現されているため、またそのたびにＳＯＣの管理用変数がＢにリセットされるため、その他の期間におけるＳＯＣ維持管理手順がＩB の積算を利用した簡易な手順であるにも拘らず、電池１２のＳＯＣを正確にＡ〜Ｂの範囲に維持管理できる。更に、電池１２の構造的改変や新たなセンサの追加等は不要であり、専ら、従来の制御手順の改変にて実現できる。更に、ＳＯＣがＢに至ったことが精細検出されているため、充電許容区間ではＳＯＣ≧Ｂが常にかつ高い信頼性で成立していると見なせるから、ＰＥＶモード即ち純粋な電気自動車と同様モータのみで走行するモードへと車両の走行モードを安心して（すなわちＳＯＣが顕著に下がる心配なしに）切り替えることができる。加えて、ＰG に関してはＯＮ／ＯＦＦ制御を行っているのみであり、Ｔref 等に応じてダイナミックに変化させる制御は行っていない。従って、ＰG をダイナミックに変化させる制御で必要なＬＰＦ即ちＴref を瀘波して高周波変動分を除去するフィルタは不要である。なお、Ａ−Ｂが極端に小さいとＰG が頻繁にＯＮ／ＯＦＦする可能性があるが、そのような現象が起きないようＡ−Ｂを大きく設定することは容易である。また、ＩB ・ΔｔではなくＶB ・ＩB ・Δｔ即ち電力量を積算するようにしてもよい。
【００１７】
（２）第２及び第３実施形態
図１〜図３に記した実施形態では、一時的にＳＯＣがＡ〜Ｂの区間から外れたときでも、ＳＯＣを正しくＡ〜Ｂの区間に戻し維持管理することができる。例えば、車両停止中に電池１２の自己放電が進んだため車両走行開始時（図４中の制御開始点）においてＳＯＣ＜Ｂとなっていたときでも、ステップ１００〜１０６を経て充電許容区間が始まるためＳＯＣは早期にＢを上回り、その後、遅くとも最初の放電中止点でＳＯＣが正確にＢにリセットされるため、当該放電中止点以降は図３と同様の動作になる。但し、制御開始点の後最初の放電開始点は、ＳＯＣ＜Ａの点になってしまう。これを防ぐには、即ち制御開始点の後最初の放電開始点も後の放電開始点と同様ＳＯＣ＞Ａに至った点であるようにするには（図５参照）、図２に示される手順に一部改変を施せばよい。
【００１８】
図６に示す第２実施形態では、ステップ１０４にて使用するマップを、ＳＯＣがＢより小さな領域についての電池１２の電圧電流特性を含むマップ２００Ａとしている。従って、図５に示すように制御開始点でＳＯＣ＜Ｂであったときには、そのこと及びその時点でのＳＯＣを、ＶB 及びＩB とマップ２００Ａとの照合（１０４）により知ることができる。更に、ステップ１０８における“Ｑ←０”の処理を“Ｑ←（ＳＯＣ−Ｂ）相当値”に改変することにより（１０８Ａ）、制御開始点でのＳＯＣに応じてＱの初期値をシフトさせることができる。また、図７に示す第３実施形態では、ステップ１０８を廃止すると共に、ステップ１１２〜１１６に代えてステップ１１８〜１２２を設けている。ステップ１１８ではＶB 及びＩB の検出値を入力し、ステップ１２０ではＶB 及びＩB をマップ３００と照合する。マップ３００は、ＳＯＣ＝Ａのときの電池１２の電圧電流特性を表すマップであるから、この照合によって、電池１２のＳＯＣがＡまで上昇したか否かを知ることができる。ステップ１２２からは、ＳＯＣ＞Ａであるときステップ１００へ、そうでないときステップ１１８へと分岐する。
【００１９】
なお、図６及び図７では、図２と共通する部分は省略している。また、第１及び第２実施形態は、放電時における電圧電流特性を利用しているから、放電時に電圧電流特性とＳＯＣの相関が良好になる電池、例えばＰｂ電池、ＮｉＭＨ電池等に適しているといえる。第３実施形態は、充電時における電圧電流特性をも利用しているから、充電時放電時共に電圧電流特性とＳＯＣの相関が良好になる電池、例えばＬｉ電池、ＮａＮｉ2 Ｃｌ4 電池等に適しているといえる。
【００２０】
（３）第４実施形態
また、前述の第１〜第３実施形態では放電強制区間及び充電許容区間を設けていたが、これとは逆に、充電強制区間及び放電許容区間を設けるようにしてもよい。図８に示す第４実施形態では、図２におけるステップ１００〜１０６に代えてステップ１１０〜１２２が実行されており、これらのステップにより図９に示す充電強制区間が実現されている。また、図８においては図２中のステップ１１０に代えステップ１００が、またステップ１１６に代え“Ｑ＜（Ｂ−Ａ）相当”という条件の成否判定を実行するステップ１１６Ａが実行されており、ステップ１０８〜１１６Ａにより図９に示す放電許容区間が実現されている。この実施形態は、少なくとも充電時における電圧電流特性とＳＯＣの相関が良好になる電池に適している。
【００２１】
（４）第５及び第６実施形態
前述の第１実施形態では、制御開始点におけるＳＯＣがＢより小さいとき等においてＳＯＣがＡ〜Ｂの区間から一時的に外れることがあった。これと同様、第４実施形態においても、制御開始点におけるＳＯＣがＡより大きい時等においてＳＯＣがＡ〜Ｂの区間から一時的に外れることがある（図１０参照）。ＳＯＣがＡ〜Ｂの区間から外れるのは一時的であって問題点とはならないけれども、図１０から明らかなように、制御開始点後ＳＯＣがＢまで下がる前に充電開始点すなわち充電強制区間の開始点が到来してしまう。これを避け、図１１に示されるようにＳＯＣがＢまで下がったときに充電開始点となりＳＯＣがＡまで上がったときに充電中止点すなわち充電強制区間の終了点となるようにするには、図２に示す手順に関して図６及び図７にて施した改変と同様の改変を、図８に示す手順に施せば良い（図１２及び図１３参照）。
【００２２】
例えば図１２に示す第５実施形態においては、ＳＯＣ＝Ａの時の電圧電流特性を表すマップ３００に代え、ＳＯＣがＡ以上であるときの電圧電流特性を表すマップ３００Ａを用いるとともに、“Ｑ←０”にかかるステップ１００に代え“Ｑ←（Ａ−ＳＯＣ）相当”にかかるステップ１０８Ｂを設けている。また、図１３に示す第６実施形態においては、ステップ１０８を廃止するとともに、ステップ１１２、１１４及び１１６Ａに代えてステップ１０２、１０４及び１０６を設けている。更に、第６実施形態ではステップ１０４においてマップ２００を使用している。これらの実施形態によれば、図１１に示すように、常に、ＳＯＣがＢまで下がった点を充電開始点とすることができる。なお、図１２及び図１３では、図８と共通する部分は省略している。
【００２３】
（５）第７実施形態
以上説明した第１〜第６実施形態は、いずれも、図１に示すＳＨＶを前提とした実施形態であるが、本発明の適用対象はＳＨＶに限定されるべきではない。例えば、図１４に示すＰＨＶにも、本発明を適用することができる。
【００２４】
図１４においては、駆動輪に連結されたエンジン２４及びこのエンジン２４と駆動輪とを連結する軸上に設けられているモータ兼用発電機２６が、用いられている。モータ兼用発電機２６はモータとしても発電機としても動作することが可能な回転電機であり、モータとして動作させるときには電池１２の放電出力をインバータ２８により電力変換して（この実施形態ではモータ兼用発電機２６が三相交流回転電機であるため直流から三相交流に変換して）モータ兼用発電機２６に供給し、発電機として動作させるときにはモータ兼用発電機２６の発電出力をインバータ２８により直流に変換して電池１２に充電電力として供給する。コントローラ１８は、トルク指令Ｔref に応じてインバータ２８を制御し、またＶB 及びＩB を適宜参照しながらインバータ２８の制御によりＰB をＯＮ／ＯＦＦ制御する。その手順は、前述の第１〜第６実施形態と同様の手順とすることができる。このように、本発明は、ＰＨＶにも適用することができ、またその適用に当たって同様の作用効果を実現することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ＳＯＣに基づく電力源オン／オフ制御を実行すると共に、電池のＳＯＣが上限ＳＯＣまで上昇したこと及び下限ＳＯＣまで下降したことのうち少なくとも一方を、電池の電圧及び電流と上限又は下限ＳＯＣに対応する電圧電流特性との照合によって、精細に検出するようにしたため、ＳＯＣの値が上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣに至ったときに、電力源オン／オフ制御の基礎となるＳＯＣの値を上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣにリセットすることができ、電力源オン／オフ制御を正確に実行できる。従って、比重計を設ける必要や電流積算に伴う累積誤差の発生を無くすことができると共に、ＳＯＣの値をリセットする機会を確保でき信頼性の高いＳＯＣ維持管理を実現可能になる。加えて、ＳＯＣの値が上限ＳＯＣ又は下限ＳＯＣに至ったことを検出する際、ＳＯＣの値を検出する必要はなく、電池の電圧及び電流と電圧電流特性との照合を行うのみでよいから、処理負担も軽い。
【００２６】
また、電池のＳＯＣが上限ＳＯＣまで上昇したこと及び下限ＳＯＣまで下降したことのうち一方のみを電圧電流特性を利用して精細に検出し残りは電池の電流の積算値に基づき検出することにより、電流積算にてＳＯＣを検出していた従来の装置又はそのソフトウエアの部分転用が可能になる。また、これにより、電池の電圧電流特性とＳＯＣとの相関関係が、充電時及び放電時のいずれか一方にて良好となり（強くなり）他方ではさほど良好でない性質を有する電池にも、本発明を適用可能になる。
【００２７】
【補遺】
本願でいう電力源の“ＯＮ／ＯＦＦ”は、電力源の発電出力を最大にし又は０にする、という意味に限定解釈されるべきものではない；即ち、各図中に付記した通り、電池が充電傾向又は放電傾向を十分に示し得る程度に電力源の発電出力を増大させ又は低減させる“ＵＰ／ＤＯＷＮ”を含む概念である。これは、当業者にとっては自明のことであろう。更に、特開昭５７−２０２８４２号でも電力源の発電出力をＯＮ／ＯＦＦしているけれども、当該ＯＮ／ＯＦＦは電池の電圧の高低に応じて行われている。一般に、電池の電圧の高低のみからは（例えば定電流充放電等の付加的な条件が成立していない限り）電池のＳＯＣを知ることはできないから、上記公報に記載の電力源ＯＮ／ＯＦＦ制御は、本発明におけるＳＯＣに応じた電力源ＯＮ／ＯＦＦ制御とは、本質的に異なるものである。
【００２８】
また、実施形態の欄では、電池の負荷として車両走行用のモータ（ＳＨＶの実施形態）及びモータ兼用発電機（ＰＨＶの実施形態）を例示した。しかしながら、空調装置等のように比較的大電力を消費する車載補機は、電池から直接に電力供給を受け、又はＤＣ／ＤＣコンバータ及び補機電池を介して間接的に電力供給を受け、あるいは電池により駆動されるモータから機械動力の供給を受けて、動作する。従って、本発明における電池の負荷には、この種の補機も含まれ得る。
【００２９】
更に、実施形態の欄では、電池と並設されている第２の電力源として、エンジン駆動発電機等の電力源（ＳＨＶの実施形態）及びモータ兼用発電機（ＰＨＶの実施形態）を例示した。しかしながら、ＰＨＶの実施形態におけるモータ兼用発電機をモータと発電機とに分離させることも可能であり、その場合、当該モータは電池の負荷、発電機は第２の電力源に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を実施するのに適するＳＨＶのシステム構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図３】 第１実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】 第１実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】 第２及び第３実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】 本発明の第２実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図７】 本発明の第３実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】 本発明の第４実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図９】 第４実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】 第４実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図１１】 第５及び第６実施形態におけるＳＯＣの挙動の一例を示すタイミングチャートである。
【図１２】 本発明の第５実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図１３】 本発明の第６実施形態におけるコントローラの動作の手順を示すフローチャートである。
【図１４】 本発明を実施するのに適するＰＨＶのシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ モータ、１２ 電池、１４ 電力源、１６ インバータ、１８ コントローラ、２０ 電圧センサ、２２ 電流センサ、２４ エンジン、２６ モータ兼用発電機、２８ インバータ、ＰG 発電出力、ＶB 電池の電圧、ＩB 電池の電流、ＳＯＣ 電池の充電状態。
Claims (1)
- その放電出力を車両走行用モータ又は車載補機に駆動電力として供給する電池と、その発電出力を上記電池に供給する電力源と、を有するハイブリッド車に搭載される発電制御装置において、
上記電池のＳＯＣをその電流の積算により検出する手段と、
上記電力源の発電電力を外部からの制御信号によりオン／オフさせる給電手段と、
上記電池の電圧及び電流と上限ＳＯＣ及び下限ＳＯＣそれぞれに対応する電圧電流特性との照合を行う照合手段と、
上記照合手段による照合によって上記電池のＳＯＣが下限ＳＯＣまで下降した若しくは下降していることが検出されたときに制御信号を前記給電手段に出力することによって上記電力源の発電電力の上記電池への供給を開始し、上記電力源の発電電力の上記電池への供給を開始した後上記電池へ供給した電流値を、０又は供給開始時点における電池のＳＯＣ、上限ＳＯＣ及び下限ＳＯＣのいずれか少なくとも１つの値に基づき得られる初期値に積算することで得られる電流積算変数値が、供給開始時点における電池のＳＯＣ、上限ＳＯＣ及び下限ＳＯＣのいずれか少なくとも１つの値に基づき得られる上限充電電流積算値に達したときに上記電力源の発電電力の上記電池への供給を終了させる手段と、を備え、
上記電力源の発電出力のオン／オフにより、上記照合の機会を強制的に実現することを特徴とする発電制御装置。
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