JP3728946B2 - ハイブリッド車における電池の充電状態制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車における電池の充電状態制御方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車には、モータを駆動するための電力を供給する電源となる電池が搭載されている。この電池には、充電状態（ＳＯＣ）の許容範囲があり、ＳＯＣをこの範囲内に維持するよう制御する必要がある。従来は、ＳＯＣ制御の目標となる目標ＳＯＣをほぼ一定に保って制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のＳＯＣ制御方法では、例えば降坂時のブレーキ制御により回生される電力を電池に充電する必要があるため、上述したＳＯＣの目標値をあらかじめ低めに設定していた。このため、電力の回生が行われない平地での電池のＳＯＣの使用域が限定され、ハイブリッド車の走行にモータのパワーを使用して、燃費の向上を図ることが十分できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電池のＳＯＣの使用域を拡大でき、電池を効率的に使用することができるハイブリッド車における電池の充電状態制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ハイブリッド車における電池の充電状態制御方法であって、電池の充電状態（ＳＯＣ）の初期目標値を設定し、電池の充電量及び放電量から平均充放電量を求め、電池の放電量が増加すると所定のパターンで増加し、電池の充電量が増加すると所定のパターンで減少するように、平均充放電量から初期目標値を修正するためのＳＯＣ修正量を求め、ＳＯＣ修正量と初期目標値との和により目標ＳＯＣを求め、目標ＳＯＣと実際のＳＯＣとから、エンジンパワーによる電池の充電量またはモータによる電池の放電量である修正パワーを求め、修正パワーと、車両を走行させるために要求されるパワーである車両要求パワーとからエンジンに要求される出力であるエンジン要求パワーを求め、エンジン要求パワーに基づいてエンジンパワーによる電池の充電またはモータによる電池の放電を所定量行い、電池のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよう制御することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【０００７】
本発明においては、ハイブリッド車の電池の充放電状態からハイブリッド車の走行状態、例えば登坂中であるかあるいは降坂中であるか等の判定を行い、これに基づいて目標となる充電状態（目標ＳＯＣ）を適宜変更することが特徴となっている。
【０００８】
このようなＳＯＣの制御方法としては、まずＳＯＣの初期目標値ＳＯＣｔｉを設定する。この初期目標値ＳＯＣｔｉとしては、システムの平均値が設定される。ただし、十分な回生エネルギ受入れ量を確保するため、通常この値は、電池容量の半分をやや超えた値に設定される。
【０００９】
次に電池の充電量及び放電量から平均充放電量を求め、この平均充放電量に基づいてＳＯＣの初期目標値ＳＯＣｔｉを修正するためのＳＯＣ修正量ＳＯＣｔｃを算出する。図１には、このＳＯＣｔｃを求めるためのアルゴリズムの例が示される。図１において、電池の放電量が増加すると所定のパターンでＳＯＣ修正量ＳＯＣｔｃが増加し、充電量が増加すると所定のパターンでＳＯＣｔｃが減少する構成となっている。なお、ＳＯＣｔｃを求めるためのアルゴリズムは、図１に示された例に限られるものではなく、電池特性やハイブリッド車の走行特性等により適宜変更することが可能である。
【００１０】
以上のようにして求めたＳＯＣ修正量ＳＯＣｔｃにより、ＳＯＣの目標値すなわち目標ＳＯＣ（ＳＯＣｔ）は以下のようにして求められる。
【００１１】
【数１】
上記式（１）に示されるように、目標ＳＯＣであるＳＯＣｔはＳＯＣの初期目標値ＳＯＣｔｉとＳＯＣ修正量ＳＯＣｔｃとの和として求められる。図１に示されるように、例えば登坂時等で電池の放電量が増加した場合には、ＳＯＣｔｃの値が正の値となるので、ＳＯＣｔの値も増加する。これにより、ハイブリッド車に搭載されたエンジンのパワーによる電池の充電が行われる。このような制御により、エンジンの稼働時間は増加するが、その先に予想される動力性能の低下すなわちモータによる走行ができなくなる可能性を極力回避することができる。
【００１２】
他方、降坂時等で電池の充電量が増えた場合には、図１に示されるように、ＳＯＣｔｃの値が負となるため、ＳＯＣｔの値も低くなる。このため、モータによる走行が増え、燃費を向上させることができる。また、この場合には電池のＳＯＣが低く維持されるので、回生電力の回収も十分行うことができる。
【００１３】
このように、走行条件を判定しながらＳＯＣｔを変えるので、最も燃費効率のよいＳＯＣｔを設定できる。
【００１４】
次に、以上のようにして求めたＳＯＣの目標値であるＳＯＣｔにより、エンジンに要求される出力であるエンジン要求パワーを求める。エンジン要求パワーＰｅは以下の式によって算出される。
【００１５】
【数２】
ここで車両要求パワーＰｖは、車両を走行させるために要求されるパワーであり、登坂時、降坂時、平地走行時等走行する場所に応じて変化する。また修正パワーＰｃは、かかる車両の走行状態によって変動する電池の充放電量から、前述のようにして求めたＳＯＣｔに、電池の実際のＳＯＣを一致させるために必要なパワーである。実際の電池のＳＯＣが、ＳＯＣｔよりも大きい場合には修正パワーＰｃは負の値となり、実際のＳＯＣがＳＯＣｔより小さい場合には修正パワーＰｃは正の値となる。
【００１６】
図２には、この修正パワーＰｃを算出するためのアルゴリズムの例が示される。図２において、目標ＳＯＣ（ＳＯＣｔ）は、上記式（１）によって求めたものであり、電池の平均充放電量により変化する。このため、図２の原点は、ＳＯＣｔの値に応じてＳＯＣ軸方向に移動することになる。このようなＳＯＣｔに対して、図２の横軸に示された電池の実際のＳＯＣが大きい場合には、図２に示されるように、修正パワーＰｃが負の値となる。また、ＳＯＣｔよりも電池の実際のＳＯＣが小さい場合にはＰｃは正の値となる。ただし、いずれの場合においても所定の値以上には大きくならないように制限が設定されている。これは、エンジンに無限のパワーを要求したりモータで必要以上の電力を消費させないようにするためである。
【００１７】
以上より、例えば現在の車両の走行状態から求められたＳＯＣｔよりも実際の電池のＳＯＣが大きい場合には、修正パワーＰｃが負となるため、その分だけエンジン要求パワーＰｅは車両要求パワーＰｖよりも小さな値となる。これにより、車両要求パワーＰｖとエンジン要求パワーＰｅとの差の分すなわちＰｃだけモータで走行パワーを供給し、電池に充電されたエネルギを放電して電池のＳＯＣを下げることができる。他方、ＳＯＣｔよりも電池の実際のＳＯＣが小さい場合には、エンジン要求パワーＰｅは車両要求パワーＰｖよりも修正パワーＰｃの分だけ大きくなる。これは、Ｐｃに当たる電力をエンジンにより電池へ充電し、電池のＳＯＣをＳＯＣｔまで上げるためである。このように、修正パワーＰｃは、エンジンパワーによる電池の充電量またはモータによる電池の放電量を決定するために使用される。
【００１８】
図３には、以上に述べた本発明に係るハイブリッド車における電池の充電状態制御方法の動作のフローが示される。図３において、まず車両要求パワーＰｖが所定の方法により計算される（Ｓ１）。
【００１９】
また同時に、所定時間例えば１０分間の電池の充放電量が計算され、ここから平均充放電量が求められる（Ｓ２）。さらに、電池のＳＯＣの初期目標値ＳＯＣｔｉがセットされる（Ｓ３）。
【００２０】
Ｓ２で求められた平均充放電量から、図１のアルゴリズムに基づいてＳＯＣｔｃが求められ、式（１）によりＳＯＣの目標値であるＳＯＣｔが計算される（Ｓ４）。このＳＯＣｔと、電池の実際のＳＯＣとから上述した修正パワーＰｃが図２のアルゴリズムによって求められる（Ｓ５）。
【００２１】
以上のようにして求められた車両要求パワーＰｖと修正パワーＰｃとからエンジン要求パワーＰｅが上述した式（２）により求められる（Ｓ６）。その後、このエンジン要求パワーＰｅに基づいてエンジンパワーによる電池の充電またはモータによる電池の放電がそれぞれ所定量行われ、電池のＳＯＣが目標ＳＯＣであるＳＯＣｔとなるように制御される（Ｓ７）。
【００２２】
図４〜図６には、以上に述べた本発明に係るハイブリッド車における電池の充電状態制御方法を実際の電池に適用した場合の例が示される。
【００２３】
図４には、電池の実際の充放電量の変化の様子が示される。この図４の充放電量から、電池の平均充放電量を求めたものが図５に示される。さらに、この平均充放電量に基づき、図１に示されたアルゴリズム及び式（１）から目標ＳＯＣ（ＳＯＣｔ）を求めたものが図６に示される。
【００２４】
以上のように、本発明では、目標ＳＯＣが電池の平均充放電量に応じて適宜変更される。このため、ハイブリッド車の走行状態に応じたきめの細かい電池の充電状態の制御を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、登坂時等の放電量の多い場合と、降坂時等の充電量が多い場合と平地走行時等の車両の走行状態の変化に応じて電池の目標ＳＯＣを適宜調整するので、電池容量の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るハイブリッド車における電池の充電状態制御方法において、目標ＳＯＣを修正するＳＯＣ修正量を算出するためのアルゴリズムの例を示す図である。
【図２】 図１に示されたＳＯＣ修正量から求められる目標ＳＯＣと電池の実際のＳＯＣとから修正パワーを算出するためのアルゴリズムの例を示す図である。
【図３】 本発明に係るハイブリッド車における電池の充電状態制御方法の動作のフロー図である。
【図４】 電池の実際の充放電量の様子を示す図である。
【図５】 図４に示された充放電量から求められた平均充放電量を示す図である。
【図６】 図５に示された平均充放電量から本発明に係るハイブリッド車における電池の充電状態制御方法により求められた目標ＳＯＣを示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車における電池の充電状態制御方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車には、モータを駆動するための電力を供給する電源となる電池が搭載されている。この電池には、充電状態（ＳＯＣ）の許容範囲があり、ＳＯＣをこの範囲内に維持するよう制御する必要がある。従来は、ＳＯＣ制御の目標となる目標ＳＯＣをほぼ一定に保って制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のＳＯＣ制御方法では、例えば降坂時のブレーキ制御により回生される電力を電池に充電する必要があるため、上述したＳＯＣの目標値をあらかじめ低めに設定していた。このため、電力の回生が行われない平地での電池のＳＯＣの使用域が限定され、ハイブリッド車の走行にモータのパワーを使用して、燃費の向上を図ることが十分できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、電池のＳＯＣの使用域を拡大でき、電池を効率的に使用することができるハイブリッド車における電池の充電状態制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ハイブリッド車における電池の充電状態制御方法であって、電池の充電状態（ＳＯＣ）の初期目標値を設定し、電池の充電量及び放電量から平均充放電量を求め、電池の放電量が増加すると所定のパターンで増加し、電池の充電量が増加すると所定のパターンで減少するように、平均充放電量から初期目標値を修正するためのＳＯＣ修正量を求め、ＳＯＣ修正量と初期目標値との和により目標ＳＯＣを求め、目標ＳＯＣと実際のＳＯＣとから、エンジンパワーによる電池の充電量またはモータによる電池の放電量である修正パワーを求め、修正パワーと、車両を走行させるために要求されるパワーである車両要求パワーとからエンジンに要求される出力であるエンジン要求パワーを求め、エンジン要求パワーに基づいてエンジンパワーによる電池の充電またはモータによる電池の放電を所定量行い、電池のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよう制御することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【０００７】
本発明においては、ハイブリッド車の電池の充放電状態からハイブリッド車の走行状態、例えば登坂中であるかあるいは降坂中であるか等の判定を行い、これに基づいて目標となる充電状態（目標ＳＯＣ）を適宜変更することが特徴となっている。
【０００８】
このようなＳＯＣの制御方法としては、まずＳＯＣの初期目標値ＳＯＣｔｉを設定する。この初期目標値ＳＯＣｔｉとしては、システムの平均値が設定される。ただし、十分な回生エネルギ受入れ量を確保するため、通常この値は、電池容量の半分をやや超えた値に設定される。
【０００９】
次に電池の充電量及び放電量から平均充放電量を求め、この平均充放電量に基づいてＳＯＣの初期目標値ＳＯＣｔｉを修正するためのＳＯＣ修正量ＳＯＣｔｃを算出する。図１には、このＳＯＣｔｃを求めるためのアルゴリズムの例が示される。図１において、電池の放電量が増加すると所定のパターンでＳＯＣ修正量ＳＯＣｔｃが増加し、充電量が増加すると所定のパターンでＳＯＣｔｃが減少する構成となっている。なお、ＳＯＣｔｃを求めるためのアルゴリズムは、図１に示された例に限られるものではなく、電池特性やハイブリッド車の走行特性等により適宜変更することが可能である。
【００１０】
以上のようにして求めたＳＯＣ修正量ＳＯＣｔｃにより、ＳＯＣの目標値すなわち目標ＳＯＣ（ＳＯＣｔ）は以下のようにして求められる。
【００１１】
【数１】
【００１２】
他方、降坂時等で電池の充電量が増えた場合には、図１に示されるように、ＳＯＣｔｃの値が負となるため、ＳＯＣｔの値も低くなる。このため、モータによる走行が増え、燃費を向上させることができる。また、この場合には電池のＳＯＣが低く維持されるので、回生電力の回収も十分行うことができる。
【００１３】
このように、走行条件を判定しながらＳＯＣｔを変えるので、最も燃費効率のよいＳＯＣｔを設定できる。
【００１４】
次に、以上のようにして求めたＳＯＣの目標値であるＳＯＣｔにより、エンジンに要求される出力であるエンジン要求パワーを求める。エンジン要求パワーＰｅは以下の式によって算出される。
【００１５】
【数２】
【００１６】
図２には、この修正パワーＰｃを算出するためのアルゴリズムの例が示される。図２において、目標ＳＯＣ（ＳＯＣｔ）は、上記式（１）によって求めたものであり、電池の平均充放電量により変化する。このため、図２の原点は、ＳＯＣｔの値に応じてＳＯＣ軸方向に移動することになる。このようなＳＯＣｔに対して、図２の横軸に示された電池の実際のＳＯＣが大きい場合には、図２に示されるように、修正パワーＰｃが負の値となる。また、ＳＯＣｔよりも電池の実際のＳＯＣが小さい場合にはＰｃは正の値となる。ただし、いずれの場合においても所定の値以上には大きくならないように制限が設定されている。これは、エンジンに無限のパワーを要求したりモータで必要以上の電力を消費させないようにするためである。
【００１７】
以上より、例えば現在の車両の走行状態から求められたＳＯＣｔよりも実際の電池のＳＯＣが大きい場合には、修正パワーＰｃが負となるため、その分だけエンジン要求パワーＰｅは車両要求パワーＰｖよりも小さな値となる。これにより、車両要求パワーＰｖとエンジン要求パワーＰｅとの差の分すなわちＰｃだけモータで走行パワーを供給し、電池に充電されたエネルギを放電して電池のＳＯＣを下げることができる。他方、ＳＯＣｔよりも電池の実際のＳＯＣが小さい場合には、エンジン要求パワーＰｅは車両要求パワーＰｖよりも修正パワーＰｃの分だけ大きくなる。これは、Ｐｃに当たる電力をエンジンにより電池へ充電し、電池のＳＯＣをＳＯＣｔまで上げるためである。このように、修正パワーＰｃは、エンジンパワーによる電池の充電量またはモータによる電池の放電量を決定するために使用される。
【００１８】
図３には、以上に述べた本発明に係るハイブリッド車における電池の充電状態制御方法の動作のフローが示される。図３において、まず車両要求パワーＰｖが所定の方法により計算される（Ｓ１）。
【００１９】
また同時に、所定時間例えば１０分間の電池の充放電量が計算され、ここから平均充放電量が求められる（Ｓ２）。さらに、電池のＳＯＣの初期目標値ＳＯＣｔｉがセットされる（Ｓ３）。
【００２０】
Ｓ２で求められた平均充放電量から、図１のアルゴリズムに基づいてＳＯＣｔｃが求められ、式（１）によりＳＯＣの目標値であるＳＯＣｔが計算される（Ｓ４）。このＳＯＣｔと、電池の実際のＳＯＣとから上述した修正パワーＰｃが図２のアルゴリズムによって求められる（Ｓ５）。
【００２１】
以上のようにして求められた車両要求パワーＰｖと修正パワーＰｃとからエンジン要求パワーＰｅが上述した式（２）により求められる（Ｓ６）。その後、このエンジン要求パワーＰｅに基づいてエンジンパワーによる電池の充電またはモータによる電池の放電がそれぞれ所定量行われ、電池のＳＯＣが目標ＳＯＣであるＳＯＣｔとなるように制御される（Ｓ７）。
【００２２】
図４〜図６には、以上に述べた本発明に係るハイブリッド車における電池の充電状態制御方法を実際の電池に適用した場合の例が示される。
【００２３】
図４には、電池の実際の充放電量の変化の様子が示される。この図４の充放電量から、電池の平均充放電量を求めたものが図５に示される。さらに、この平均充放電量に基づき、図１に示されたアルゴリズム及び式（１）から目標ＳＯＣ（ＳＯＣｔ）を求めたものが図６に示される。
【００２４】
以上のように、本発明では、目標ＳＯＣが電池の平均充放電量に応じて適宜変更される。このため、ハイブリッド車の走行状態に応じたきめの細かい電池の充電状態の制御を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、登坂時等の放電量の多い場合と、降坂時等の充電量が多い場合と平地走行時等の車両の走行状態の変化に応じて電池の目標ＳＯＣを適宜調整するので、電池容量の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るハイブリッド車における電池の充電状態制御方法において、目標ＳＯＣを修正するＳＯＣ修正量を算出するためのアルゴリズムの例を示す図である。
【図２】 図１に示されたＳＯＣ修正量から求められる目標ＳＯＣと電池の実際のＳＯＣとから修正パワーを算出するためのアルゴリズムの例を示す図である。
【図３】 本発明に係るハイブリッド車における電池の充電状態制御方法の動作のフロー図である。
【図４】 電池の実際の充放電量の様子を示す図である。
【図５】 図４に示された充放電量から求められた平均充放電量を示す図である。
【図６】 図５に示された平均充放電量から本発明に係るハイブリッド車における電池の充電状態制御方法により求められた目標ＳＯＣを示す図である。
Claims (1)
- 電池の充電状態（ＳＯＣ）の初期目標値を設定し、
電池の充電量及び放電量から平均充放電量を求め、
電池の放電量が増加すると所定のパターンで増加し、電池の充電量が増加すると所定のパターンで減少するように、前記平均充放電量から前記初期目標値を修正するためのＳＯＣ修正量を求め、
前記ＳＯＣ修正量と前記初期目標値との和により目標ＳＯＣを求め、
前記目標ＳＯＣと実際のＳＯＣとから、エンジンパワーによる電池の充電量またはモータによる電池の放電量である修正パワーを求め、
前記修正パワーと、車両を走行させるために要求されるパワーである車両要求パワーとからエンジンに要求される出力であるエンジン要求パワーを求め、
前記エンジン要求パワーに基づいてエンジンパワーによる電池の充電またはモータによる電池の放電を所定量行い、電池のＳＯＣが目標ＳＯＣとなるよう制御することを特徴とするハイブリッド車における電池の充電状態制御方法。
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|---|---|---|---|
| JP31938398A JP3728946B2 (ja) | 1998-11-10 | 1998-11-10 | ハイブリッド車における電池の充電状態制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31938398A JP3728946B2 (ja) | 1998-11-10 | 1998-11-10 | ハイブリッド車における電池の充電状態制御方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000152420A JP2000152420A (ja) | 2000-05-30 |
| JP3728946B2 true JP3728946B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31938398A Expired - Lifetime JP3728946B2 (ja) | 1998-11-10 | 1998-11-10 | ハイブリッド車における電池の充電状態制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| WO2012090688A1 (ja) | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 本田技研工業株式会社 | 発電制御装置及び発電制御方法 |
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1998
- 1998-11-10 JP JP31938398A patent/JP3728946B2/ja not_active Expired - Lifetime
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