JP3857146B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド車両に搭載されるバッテリの保護をするためにバッテリの充放電量を制御する制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、走行用の動力源としてエンジンの他にモータを備えたハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両にはシリーズハイブリッド車とパラレルハイブリッド車がある。シリーズハイブリッド車はエンジンによって駆動される発電機の発電出力等を用いてモータを駆動し、モータによって車輪を駆動する車両である。
したがって、エンジンと車輪が機械的に連結されていないため、エンジンを高燃費低エミッションの回転数領域にてほぼ一定回転で運転することができ、従来のエンジン車両に比べ良好な燃費及び低いエミッションを実現できる。
【0003】
これに対しパラレルハイブリッド車は、エンジンに連結されたモータによってエンジンの駆動軸を駆動補助すると共に、このモータを発電機として使用して得られた電気エネルギーを蓄電装置に充電し、さらにこの発電された電気エネルギーは車両内の電装品にも用いられる。
したがって、エンジンの運転負荷を軽減できるため、やはり従来のエンジン車に比べ良好な燃費及び低エミッションを実現できる。
【0004】
上記パラレルハイブリッド車には、エンジンの出力軸にエンジンの出力を補助するモータが直結され、このモータが減速時等に発電機として機能してバッテリ等に蓄電をするタイプや、エンジンとモータのいずれか、あるいは、双方で駆動力を発生することができ発電機を別に備えたタイプのもの等がある。
このようなハイブリッド車両にあっては、例えば、加速時においてはモータによってエンジンの出力を補助し、減速時においては減速回生によってバッテリ等への充電を行なう等様々な制御を行い、バッテリの電気エネルギー(以下、バッテリ残容量という)を確保して運転者の要求に対応できるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハイブリッド車両に用いられるバッテリは、車両に備えられた電装品へ供給する電力がモータによって発電する電力を超えた場合に、不足分の電力を電装品へ供給するようになっている。したがって、エンジンがアイドル回転状態であるときはモータによって発電する電力を電装品によって消費する電力が上回ることが発生しやすく、バッテリが過放電に陥りやすくなるという問題がある。また、ハイブリッド車両のバッテリが過放電の状態になってしまうと、エンジンのみによる走行を行わなければならず、燃費の悪化や動力性能の低下を招くという問題もある。さらに、ハイブリッド車両は、一年を通して使用されるものであるとともに、寒冷地においても使用されるため、車両が置かれる環境の温度差は大きくなるが、一般的にバッテリは、低温時において発生電圧の落ち込みが発生しやすいため、常温である場合と同様の使用を継続するとバッテリの劣化が進み、バッテリの寿命に影響を与えるという問題もある。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、バッテリ温度に応じた過放電状態を検出して、その検出された過放電の状態に応じてバッテリ保護のために充放電量を制御するハイブリッド車両の制御装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、車両の推進力を出力するエンジン(例えば、実施形態おけるエンジン1)と、前記エンジンに連結されエンジンの出力を補助する補助駆動力を発生するモータ(例えば、実施形態おけるモータ2)と、前記モータに電力を供給すると共に前記モータを発電機として作動させて得られた電気エネルギーを充電するバッテリ(例えば、実施形態おけるバッテリ3)と、前記モータの発電電力及び前記バッテリによって電力供給される電気負荷(例えば、車両に備えられる電装品)と、前記バッテリから前記電気負荷への電力供給経路に設けられたコンバータ(例えば、実施形態におけるコンバータ8)と、前記バッテリの残量を検出する残量検出手段(例えば、実施形態おけるバッテリ制御装置6)と、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段(例えば、実施形態おける温度センサ19)と、前記エンジンがアイドル運転のときに、前記残量検出手段により検出されたバッテリの残量が第1の所定値(例えば、実施形態におけるしきい値TH4)以下の残量である場合に前記エンジンのアイドル回転数を上昇させ、前記残量が前記第1の所定値より小さい第2の所定値(例えば、実施形態におけるしきい値TH5)以下の残量である場合に前記コンバータを停止して前記電気負荷への電力供給を停止するバッテリ保護手段(例えば、実施形態におけるモータ制御装置5)と、を備え、前記バッテリ保護手段は、前記温度検出手段により検出されるバッテリの温度が上昇するにしたがって前記第1の所定値および前記第2の所定値をそれぞれ連続的に減少させることを特徴とする。
【0008】
請求項1に記載の発明によれば、バッテリを構成するモジュールに温度センサを取り付け、この温度センサによって検出されたバッテリ温度に応じて、バッテリの過放電状態を判別するしきい値を変化させ、バッテリの温度が低い時には、常温状態であるときより早い段階で過放電と見なすようにしたため、低温環境下において発生しやすい過放電時のバッテリ電圧低下を未然に防止することができバッテリの劣化の進行を抑制することができるという効果を得られる。
【0014】
また、バッテリ残量のしきい値である第2の所定値は、第1の所定値より小さくしたため、エンジンがアイドル運転のときに、バッテリ残量の減少に応じて、段階的にバッテリの過放電防止対策(アイドル回転数上昇、コンバータ停止)を施すことができるという効果が得られる。
特に、バッテリ残量が第1の所定値以下の残量である場合にエンジンのアイドル回転数を上昇させるので、モータによる発電量を増加させることができ、バッテリ残量が第2の所定値以下の残量である場合にコンバータを停止して電気負荷への電力供給を停止するので、簡単で迅速に電力供給の停止を行い、バッテリの負荷を低減することができると共に、バッテリを充電することができるという効果が得られる。
【0015】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記バッテリと前記モータとの間の電力供給経路に設けられたコンタクタ(例えば、実施形態におけるコンタクタ10,11)と、前記エンジンがアイドル停止状態のときに、前記残量検出手段により検出されたバッテリの残量が第3の所定値(例えば、実施形態におけるしきい値TH1)以下の残量である場合に前記エンジンの再始動を許可し、前記残量が前記第3の所定値より小さい第4の所定値(例えば、実施形態のおけるしきい値TH2)以下の残量である場合に前記コンバータを停止して前記電気負荷への電力供給を停止し、前記残量が前記第4の所定値より小さい第5の所定値(例えば、実施形態におけるしきい値TH3)以下の残量である場合に前記コンタクタをOFFするとともに前記エンジンの再始動を不許可にするバッテリ保護手段(例えば、実施形態におけるモータ制御装置5)と、を備え、前記バッテリ保護手段は、前記温度検出手段により検出されるバッテリの温度が上昇するにしたがって前記第3の所定値および前記第4の所定値および前記第5の所定値をそれぞれ連続的に減少させることを特徴とする。
【0016】
請求項2に記載の発明によれば、バッテリ残量のしきい値である第4の所定値を第3の所定値より小さくし、第5の所定値を第4の所定値より小さくしたので、エンジンがアイドル運転停止状態のときに、バッテリ残量の減少に応じて、段階的にバッテリの過放電防止対策(エンジン再始動許可、コンバータ停止、コンタクタOFF、エンジン再始動不許可)を施すことができるという効果が得られる。
特に、バッテリ残量が第3の所定値以下の残量である場合にエンジンの再始動を許可するので、エンジン再始動でモータによる発電を再開しバッテリを充電することができ、バッテリ残量が第4の所定値以下の残量である場合にコンバータを停止して電気負荷への電力供給を停止するので、さらなる放電を防止して、バッテリの負荷を低減することができ、バッテリ残量が第5の所定値以下の残量である場合にコンタクタをOFFにするので、バッテリの放電を完全に停止することができるという効果を得られる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両の制御装置を図面を参照して説明する。
図1は、この発明の一実施形態によるハイブリッド車両の一種であるパラレルハイブリッド車の全体構成を示すブロック図である。この図において、符号1は燃料の燃焼エネルギーで作動するエンジンであり、符号2はエンジンと併用して用いられ電気エネルギーで作動するモータである。エンジン1及びモータ2の両方の駆動力は、オートマチックトランスミッションあるいはマニュアルトランスミッションよりなるトランスミッション(図示せず)を介して駆動輪(図示せず)に伝達される。また、ハイブリッド車両の減速時には、駆動輪からモータ2に駆動力が伝達され、モータ2は発電機として機能し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【0024】
符号3は、モータ2に電力を供給すると共に駆動力が必要ないときにモータを発電機として作動させて得られた電気エネルギーを充電するバッテリである。ここで、バッテリ3は、例えば、複数のセルを直列に接続したモジュールを1単位として、更に複数個のモジュールを直列に接続して、高圧系のバッテリとして構成される。ここでバッテリ3は、1.2[V]のバッテリを直列に120本接続して、144[V]の電圧を得ることができるものとする。また、バッテリ3を構成するモジュールには温度センサ19が取り付けられている。
【0025】
符号4はエンジン制御装置であり、エンジン回転数、車速等を所定期間毎にモニタしており、これらの結果からモータ回生や、アシスト、減速などの運転モードを判断する。また、エンジン制御装置4は、同時に前述した運転モードに対応して、アシスト/回生量の決定を行い、これら運転モードやアシスト/回生量に関する情報等をモータ制御装置5に出力する。モータ制御装置5は、上述したような情報をエンジン制御装置4から受け取ると、この指示通りにモータ2を駆動/回生させるパワードライブユニット7等の制御を行う。
【0026】
符号6はバッテリ制御装置であり、バッテリ3のバッテリ残容量の算出を行う。以下の説明において、バッテリ残容量は、バッテリ3の満充電の状態に対する比率として百分率を用いて表現する。また、バッテリ制御装置6は、バッテリ3の保護のために、温度センサ19の出力を参照して、バッテリ3を収納するバッテリボックスに設置された冷却ファン18を制御することによって、バッテリ3を構成するモジュールの温度が所定値以下に保つ制御を行う。
なお、エンジン制御装置4、モータ制御装置5、バッテリ制御装置6は、CPU(中央演算装置)およびメモリにより構成され、制御装置の機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させる。
【0027】
符号7はパワードライブユニットであり、スイッチング素子が2つ直列接続されたものが3つ並列接続されて構成されている。このパワードライブユニット7内部のスイッチング素子は、モータ制御装置5によってオン、オフされ、これによりバッテリ3からパワードライブユニット7に供給されている高圧系のDC分が三相線を介してモータ2に供給される。
【0028】
また、符号9は各種補機類を駆動するための12Vバッテリであり、この12Vバッテリ9はコンバータ8を介してバッテリ3に接続されている。コンバータ8は、バッテリ3からの電圧を降圧して12Vバッテリ9に供給する。
符号10はプリチャージコンタクタ、符号11はメインコンタクタであり、バッテリ3とパワードライブユニット7は、これらのコンタクタを介して接続される。プリチャージコンタクタ10、及びメインコンタクタ11はモータ制御装置5によってオン、オフ制御が行われる。
【0029】
符号12はモータ2の位置及び回転数を検出するセンサであり、符号13は三相線に流れている電流を検出する電流センサである。これらセンサ12、13の検出値は、モータ制御装置5に入力される。
【0030】
符号14はパワードライブユニット7入力部の電圧を検出する電圧センサであり、符号15はパワードライブユニット7に入力される電流を検出する電流センサである。符号16は、バッテリ3側の電圧を検出する電圧センサである。この電圧センサ14、16および電流センサ15によって検出された電圧値及び電流値はモータ制御装置5へ入力される。
符号17は、コンタクタを介してバッテリ3側を流れる電流を検出するバッテリ3側の電流センサであり、検出された電流値はバッテリ制御装置6に入力される。
【0031】
上述したように、各センサ14〜16は、コンタクタ10、11を介して、バッテリ3側の電圧及び電流と、コンタクタを介してパワードライブユニット7側の電圧及び電流を検出している。また、電流センサ15で検出される電流は、コンバータ8に流れている電流分を差し引いた値となる。
【0032】
次に上述した構成からなるハイブリッド車両の各制御装置の動作を簡単に説明する。
まず、バッテリ制御装置6がバッテリ3側における入出電流、電圧、温度等の値によりバッテリ残容量を算出し、その値をモータ制御装置5へ出力する。モータ制御装置5は、受け取ったバッテリ残容量をエンジン制御装置4へ出力する。エンジン制御装置5は、バッテリ残容量、エンジン回転数、スロットル開度、エンジントルク、モータの実トルク等により運転モード(アシスト、回生、始動、減速、アイドル等)と、モータ2における必要電力を決定し、運転モードと要求電力をモータ制御装置5へ出力する。
【0033】
モータ制御装置5は、エンジン制御装置4から運転モード及び要求電力を受け取ると、アシスト及び減速時において、パワードライブユニット7の入力側の電力(図1の電圧センサ14、及び電流センサ15側)が、エンジン制御装置5から受け取った要求電力になるようにフィードバック制御を行う。一方、モータ制御装置5は、クルーズ時において、バッテリ3の電力値(図1の電圧センサ16、及び電流センサ17側)が要求電力になるようにフィードバック制御を行う。このように電力が算出されると、モータ制御装置5は算出した電力に従ってパワードライブユニット7を制御する。
【0034】
次に、モータ制御装置5はパワードライブユニット7から、実電力を受け取ると、実電力から換算した実トルクをエンジン制御装置4へ出力する。
エンジン制御装置4、モータ制御装置5、バッテリ制御装置6は、上述した処理を所定のタイミングで随時行うことにより、エンジン1、モータ2、バッテリ3の制御を行い、ハイブリッド車両を駆動させる。
【0035】
次に、図2を参照して、制御装置について説明する。図2は、制御装置の構成を示すブロック図である。図2において、符号51は、バッテリ3の電圧と残容量とからバッテリ3が過放電状態であるかを検出する過放電検出部である。符号52は、エンジン制御装置4から出力されるモード情報に基づいて現時点のハイブリッド車両の運転モードを判別するモード判別部である。符号53aは、アイドルモードにおけるバッテリ3の過放電状態において、バッテリ3に対して施す対策が定義された判定マップである。符号53bは、アイドル停止モードにおけるバッテリ3の過放電状態において、バッテリ3に対して施す対策が定義された判定マップである。符号58aは、アイドルモードにおけるバッテリ3の過放電状態において、バッテリ3に対して施す対策が定義された判定マップ53aのしきい値が定義されたしきい値マップである。符号58bは、アイドル停止モードにおけるバッテリ3の過放電状態において、バッテリ3に対して施す対策が定義された判定マップ53bのしきい値が定義されたしきい値マップである。
【0036】
符号54は、判定マップ53a、53bを参照して、バッテリ3を保護するための対策を施す充放電制御部である。符号55は、メインコンタクタ11のON/OFF制御を行うコンタクタ制御部である。符号56は、コンバータ8の始動/停止を制御するコンバータ制御部である。符号57は、エンジン制御装置4に対して、エンジン1のアイドル回転数を上昇または再始動させるように指示を出すエンジン回転数設定部である。
なお、図2に示す過放電検出部51、モード判別部52、判定マップ53a、53b、しきい値マップ58a、58b、充放電制御部54、コンタクタ制御部55、コンバータ制御部56及びエンジン回転数設定部57は、図1に示すモータ制御装置5の内部に設けられている。
【0037】
次に、図3〜9を参照して、図2に示す制御装置の動作を説明する。図3は、図2に示すモード判別部52の動作を示すフローチャートである。図4は、図2に示す過放電検出部51の動作を示すフローチャートである。図5は、図2に示す充放電制御部54の動作を示すフローチャートである。また、図6、7は、図2に示す判定マップ53a、53bの構成を示す説明図であり、図8、9は、図2に示すしきい値マップ58a、58bの構成を示す説明図である。
【0038】
初めに、図6〜9を参照して、判定マップ53a、53b、しきい値マップ58a、58bについて説明する。図6は、運転モードがアイドル停止モードである時に参照される判定マップ53aであり、バッテリ残容量に応じた動作が定義されている。この例では、バッテリ残容量がしきい値マップ58aで定義されるしきい値TH1(%)を下回ったときにエンジン1の再始動を許可するように定義されている。また、バッテリ残容量がしきい値TH2(%)を下回ったときにコンバータ8を停止するように定義されている。さらに、バッテリ残容量がしきい値TH3(%)を下回ったときにメインコンタクタ11をOFFにするとともに、エンジン再始動を許可しないように定義されている。
【0039】
図8は、しきい値マップ58aを示す図であり、運転モードがアイドル停止モードである時に参照される判定マップ53aのしきい値TH1、TH2、TH3の値がバッテリ温度に応じて定義されている。しきい値TH1、TH2、TH3は、バッテリ3の温度が上昇するに従い、バッテリ残容量のしきい値は下降するように設定される。また、バッテリ温度TAは、バッテリ3の常用温度域の下限値とほぼ一致する値である。バッテリ温度TBは、冷却ファン18によってバッテリ3を冷却することによって維持できる温度であり、バッテリ3の常用温度域の上限値とほぼ一致する値である。
【0040】
バッテリ温度がTBの時のしきい値TH1は25%であり、TH2は20%であり、しきい値TH3は18%である。このしきい値TH3は、エンジン1を再始動することが可能なバッテリ電圧を発生できるバッテリ残容量の下限値に相当する。したがって、バッテリ3の温度がTBである場合には、バッテリ残容量が25%(TH1)以下になったときに、エンジン再始動を許可され、エンジンが再始動する。また、バッテリ残容量が20%(TH2)以下になったときに、コンバータ8が停止される。さらに、バッテリ残容量が18%(TH3)以下になったときに、コンタクタ11がOFFにされ、エンジン再始動を許可しないようになる。一方、バッテリ温度がTAに近づくに従い、しきい値TH1、TH2、TH3は大きくなり、バッテリ温度が高い場合に比べて早い段階でエンジン1の再始動、コンバータ8の停止、コンタクタ11をOFFにする措置が取られるようになっている。なお、しきい値TH3は、バッテリ3の放電可能な限界値(例えば、10%)としてもよい。
【0041】
また図7は、運転モードがアイドルモードである時に参照される判定マップ53bであり、判定マップ53aと同様にバッテリ残容量またはバッテリ電圧に応じた動作が定義されている。この例では、バッテリ残容量がしきい値マップ58bで定義されるしきい値TH4(%)を下回ったときにエンジン1のアイドル回転数を上昇するように定義されている。また、バッテリ残容量がしきい値TH5(%)を下回ったときにコンバータ8を停止するように定義されている。
【0042】
図9は、しきい値マップ58bを示す図であり、運転モードがアイドルモードである時に参照される判定マップ53bのしきい値TH4、TH5の値がバッテリ温度に応じて定義されている。しきい値TH4、TH5は、バッテリ3の温度が上昇するに従い、バッテリ残容量のしきい値は下降するように設定される。ここで、バッテリ温度TA、TBは、図8において説明した値と同じであり、TAは、バッテリ3の常用温度域の下限値とほぼ一致する値であり、TBは、常用温度域の上限値とほぼ一致する値である。
【0043】
運転モードがアイドルモードである場合は、バッテリ温度がTBの時のしきい値TH4は25%であり、しきい値TH5は20%である。したがって、バッテリ3の温度がTBである場合には、バッテリ残容量が25%(TH4)以下になったときに、アイドル回転数が上昇する。さらに、バッテリ残容量が20%(TH5)以下になったときに、コンバータ8が停止される。一方、バッテリ温度がTAに近づくに従い、しきい値TH4、TH5は大きくなり、バッテリ温度が高い場合に比べて早い段階でエンジン1のアイドル回転数上昇、コンバータ8を停止する措置が取られるようになっている。
【0044】
続いて、図3を参照して、モード判別部52がモード判別を行う動作を説明する。
まず、モード判別部52は、エンジン制御装置4から出力されるモード情報を読み込む(ステップS1)。ハイブリッド車両の運転モードには、アシスト、回生、始動、減速、アイドル、アイドル停止等のモードがある。アイドルモードとは、エンジン1がアイドル回転である時のモードであり、アイドル停止モードとは、アイドルモードである時に所定の条件を満たしたときにエンジン1へ供給する燃料をカットすることによってエンジン1を停止するモードである。エンジン制御装置4は、車両の運転状況に応じて、これらのいずれかの運転モードを選択して、この選択した運転モードをモータ制御装置5へ通知する。これを受けてモータ制御装置5は、その運転モードに応じてモータ2を制御する。ここで、読み込まれるモード情報は、モータ2を制御するためにエンジン制御装置4から通知される情報と同一のものである。
【0045】
次に、モード判別部52は、読み込んだモードが何であるかを判定する(ステップS2)。この判定の結果、アイドルモードまたはアイドル停止モードであればステップS3へ進み、これら以外の運転モードであればステップS1へ戻る。
【0046】
ステップS2の判定の結果、アイドルモードまたはアイドル停止モードであれば、その結果を過放電検出部51と充放電制御部54へ通知する(ステップS3)。このとき通知する内容は、アイドルモードであるのかアイドル停止モードであるのかを判別できるように通知する。
【0047】
このように、モード判別部52は、エンジン1の回転数がアイドル回転数以下となり、モータ2による発電量が小さくなるアイドルモードまたはアイドル停止モードのどちらかであった場合にのみ過放電検出部51と充放電制御部54へ現時点の運転モードを通知する。なお、モード判別部52は、図3に示す動作を繰り返し実行する。
【0048】
次に、図4を参照して、過放電検出部51がバッテリ3の過放電状態を検出する動作を説明する。
まず、過放電検出部51は、モード判別部52から出力された現時点の運転モードを読み込む(ステップS11)。ここで読み込まれる運転モードは、モード判別部52の出力を読み込むため、アイドルモードまたはアイドル停止モードとなる。
【0049】
次に、過放電検出部51は、読み込んだ運転モードが何であるかを判定する(ステップS12)。この判定の結果、アイドルモードであれば、判定に用いるマップをアイドルモードに対応した判定マップ53a及びしきい値マップ58aに切り換える(ステップS13)。一方、アイドル停止モードであれば、判定に用いるマップをアイドル停止モードに対応した判定マップ53b及びしきい値マップ58bに切り換える(ステップS14)。
【0050】
次に、過放電検出部51は、バッテリ制御装置6から通知されるバッテリ残容量を読み込む(ステップS15)。続いて、過放電検出部51は、バッテリ3の温度に基づいて、しきい値マップ58aまたは58bから現時点のバッテリ温度に対応するしきい値(TH1とTH2とTH3、またはTH4とTH5)を読み込む(ステップS16)。バッテリ3の温度は、バッテリ3を構成するモジュールに取り付けられている温度センサ19の出力が用いられる。
【0051】
次に、過放電検出部51は、現時点でいずれかに切り換えられている判定マップ53a(または53b)、しきい値マップ58aまたは58bから読み込んだしきい値(TH1とTH2とTH3、またはTH4とTH5)及び読み込んだ残容量とから、バッテリ3の過放電の状態を検出する(ステップS17)。バッテリ3の過放電の判定は、バッテリ制御装置6から通知されるバッテリ残容量が所定値(例えば、バッテリ温度がTBであり、バッテリ残容量がしきい値TH1またはTH4)を下回ったときに過放電状態であると判断する。図8、9に示す例では、バッテリ残容量が25%を下回ったときに過放電状態であると判断する。
【0052】
ステップS17において検出した結果、バッテリ3が過放電の状態であったか否かを判定する(ステップS18)。この判定の結果、過放電でなければステップS11へ戻り、前述した処理を繰り返す。
【0053】
ステップS18の判定の結果、バッテリ3が過放電の状態である場合、過放電検出部51は、バッテリ3の過放電の状態を充放電制御部54へ通知する(ステップS19)。ここで通知される内容は、現時点のバッテリ残容量としきい値マップ58aまたは58bから読み込んだしきい値TH1とTH2とTH3、またはしきい値TH4とTH5である。
【0054】
このように、過放電検出部51は、アイドルモード時に参照する判定マップ53a、しきい値マップ58aと、アイドル停止モード時に参照する判定マップ53b、しきい値マップ58bとを、現時点の運転モードがアイドルモードまたはアイドル停止モードのいずれであるかに応じて切換え、このマップを参照して、バッテリ温度に応じたバッテリ3の過放電状態を検出し、検出した状態を充放電制御部54へ通知する。なお、過放電検出部51は、図4に示す動作を繰り返し実行する。
【0055】
次に、図5を参照して、充放電制御部54がバッテリ3の保護を行う動作を説明する。充放電制御部54は、図5に示す動作を繰り返し実行する。
まず、充放電制御部54は、過放電検出部51から出力された過放電の状態を読み込む(ステップS21)。続いて、充放電制御部54は、読み込んだ内容が過放電状態であることを示す通知であるか否かを判定する(ステップS22)。この判定の結果、過放電状態を通知する内容でない場合、充放電制御部54は、ステップS21へ戻り、過放電状態を示す通知があるまで待機する。
【0056】
次に、過放電検出部51から通知された内容が過放電状態を示す内容である場合、充放電制御部54は、モード判別部52から出力される現時点のモードを読み込む。続いて、充放電制御部54は、読み込んだ運転モードに応じて、判定マップ53a、または判定マップ53bを切り換える(ステップS24、S25、S26)。
【0057】
次に、充放電制御部54は、過放電検出部51から通知されたしきい値TH1とTH2とTH3、またはしきい値TH4とTH5と、ステップS25またはS26において切り換えられた判定マップ53aまたは53bを参照して、過放電状態に応じたバッテリ保護のための対策を施す(ステップS27)。バッテリ3に対して施す対策は、現時点の運転モードに応じて異なる。アイドル停止モードにおいて、バッテリ残容量がしきい値TH1(%)以下である時は、エンジン1を再始動することによってモータ2による発電を再開させる。これは、充放電制御部54がエンジン回転数設定部57に対して、エンジン再始動を指示することによって行われる。エンジン回転数設定部57は、この指示を受けて、アイドル回転数を設定し、エンジン再始動をエンジン制御装置4に対して通知する。これによって、モータ2による発電が再開するため、ここで発電された電力をバッテリ3へ蓄えることができる。
【0058】
また、バッテリ残容量がさらに低下してしきい値TH2(%)以下になった時は、エンジン再始動に加え、さらにコンバータ8を停止することによって、バッテリ3の電気負荷を切断する。これは、充放電制御部54がコンバータ制御部56に対して、コンバータ8を停止する指示を出すことによって行われる。コンバータ制御部56は、この指示を受けて、コンバータ8に対して停止する信号を出力し、これによってコンバータ8が停止する。コンバータ8が停止している間は、電装品への電力の供給が停止するため、バッテリ3の負荷を低減させることができる。
【0059】
エンジン1は、トランスミッションがニュートラルであり、クラッチが切れている等のエンジン再始動時の安全が確保できる条件が揃わなければ再始動はできないため、運転者によってクラッチが接続されたままになっている場合等はエンジン1を再始動することができない。したがって、エンジン再始動を指示したにもかかわらずエンジン1を再始動できずに、バッテリ残容量が低下してしきい値TH3(%)以下になった時は、メインコンタクタ11をOFFにすることによって、バッテリ3からの放電を完全に停止する。これは、充放電制御部54がコンタクタ制御部55に対して、メインコンタクタ11をOFFする指示を出すことによって行われる。コンタクタ制御部55は、この指示を受けて、メインコンタクタ11をOFFする信号を出力し、これによってメインコンタクタ11がOFFとなる。これによって、バッテリ3からの放電は完全に停止するため、さらなるバッテリ3の過放電を防止することができる。
ただし、コンタクタOFFがされるのは、アイドル停止モードでありかつ、エンジン再始動ができない場合のみに発生する事象である。これは、バッテリ残容量がTH1以下となり、エンジン1が再始動した時点では、運転モードがアイドルモードとなるため、参照される判定マップが図7に示す判定マップ53bに切り換えられるためである。
【0060】
このように、アイドル停止モードにおけるバッテリ残容量の低下に伴って、「エンジン再始動による発電の再開」、「コンバータ停止による電気負荷への電力供給停止」、「コンタクタOFFによるバッテリに接続される電気負荷を全て切断することによる放電完全停止」を段階的に行うことによって、バッテリ3の過放電を防止することができる。また、バッテリ保護のための対策を施すタイミングを判定するためのしきい値をバッテリ温度によって変化させ、低温時においては早い段階で過放電と見なすようにしたため、低温時に発生しやすい過放電時の電圧低下を未然に抑制することができ、結果的にバッテリの劣化を防止することができる。なお、バッテリ残容量が回復した場合は、「コンタクタON」、「コンバータ始動」、「アイドル停止」を段階的に行うようにする。
【0061】
一方、アイドルモードにおいて、バッテリ残容量がしきい値TH4(%)以下である時は、アイドル回転数を上昇させることによってモータ発電量を増加させる。これは、充放電制御部54がエンジン回転数設定部57に対して、アイドル回転数の上昇を指示することによって行われる。エンジン回転数設定部57は、この指示を受けて、アイドル回転数を設定し、このアイドル回転数をエンジン制御装置4に対して通知する。これによって、エンジン回転数が増加するのに伴い発電量も増加するため不足していた電力が補われる。
【0062】
また、バッテリ残容量がさらに低下してしきい値TH5(%)以下になった時は、アイドル回転数上昇に加え、さらにコンバータ8を停止することによって、バッテリ3の電気負荷を切断する。これは、充放電制御部54がコンバータ制御部56に対して、コンバータ8を停止する指示を出すことによって行われる。コンバータ制御部56は、この指示を受けて、コンバータ8に対して停止する信号を出力し、これによってコンバータ8が停止する。コンバータ8が停止している間は、電装品への電力の供給が停止するが、この間に必要な電力は12Vバッテリ9から供給される。これによって、バッテリ3の負荷を低減させることができる。ただし、メインコンタクタ11はONの状態であるため、エンジン1がアイドル回転である時にモータ2によって発電される電力はバッテリ3へ蓄えることができる。
【0063】
このように、アイドルモードにおけるバッテリ残容量の低下に伴って、「アイドル回転数上昇による発電量増加」、「電装品へ供給するためのコンバータ停止による電気負荷の切断」を段階的に行うことによって、バッテリ3の過放電を防止することができる。また、バッテリ保護のための対策を施すタイミングを判定するためのしきい値をバッテリ温度によって変化させ、低温時においては早い段階で過放電と見なすようにしたため、低温時に発生しやすい過放電時の電圧低下を未然に抑制することができ、結果的にバッテリの劣化を防止することができる。なお、バッテリ残容量が回復した場合は、「コンバータ始動」、「アイドル回転数初期化」を段階的に行うようにする。
また、前述した説明では、バッテリの満充電状態に対する比率のバッテリ残容量を用いたが、この残容量は、バッテリの電圧値によっても求めることが可能であるため、図6〜9に示すバッテリ残容量を電圧値に置き換えて処理するようにしてもよい。
【0064】
以上説明したように、バッテリを構成するモジュールに温度センサを取り付け、この温度センサによって検出されたバッテリ温度に応じて、バッテリの過放電状態を判別するしきい値を変化させ、バッテリの温度が低い時には、常温状態であるときより早い段階で過放電と見なすようにしたため、低温環境下において発生しやすい過放電時のバッテリ電圧低下を未然に防止することができバッテリの劣化の進行を抑制することができる。
【0065】
【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、バッテリを構成するモジュールに温度センサを取り付け、この温度センサによって検出されたバッテリ温度に応じて、バッテリの過放電状態を判別するしきい値を変化させ、バッテリの温度が低い時には、常温状態であるときより早い段階で過放電と見なすようにしたため、低温環境下において発生しやすい過放電時のバッテリ電圧低下を未然に防止することができバッテリの劣化の進行を抑制することができるという効果を得られる。
【0068】
また、バッテリ残量のしきい値である第2の所定値は、第1の所定値より小さくしたため、エンジンがアイドル運転のときに、バッテリ残量の減少に応じて、段階的にバッテリの過放電防止対策(アイドル回転数上昇、コンバータ停止)を施すことができるという効果が得られる。
特に、バッテリ残量が第1の所定値以下の残量である場合にエンジンのアイドル回転数を上昇させるので、モータによる発電量を増加させることができ、バッテリ残量が第2の所定値以下の残量である場合にコンバータを停止して電気負荷への電力供給を停止するので、簡単で迅速に電力供給の停止を行い、バッテリの負荷を低減することができると共に、バッテリを充電することができるという効果が得られる。
【0069】
請求項2に記載の発明によれば、バッテリ残量のしきい値である第4の所定値を第3の所定値より小さくし、第5の所定値を第4の所定値より小さくしたので、エンジンがアイドル運転停止状態のときに、バッテリ残量の減少に応じて、段階的にバッテリの過放電防止対策(エンジン再始動許可、コンバータ停止、コンタクタOFF、エンジン再始動不許可)を施すことができるという効果が得られる。
特に、バッテリ残量が第3の所定値以下の残量である場合にエンジンの再始動を許可するので、エンジン再始動でモータによる発電を再開しバッテリを充電することができ、バッテリ残量が第4の所定値以下の残量である場合にコンバータを停止して電気負荷への電力供給を停止するので、さらなる放電を防止して、バッテリの負荷を低減することができ、バッテリ残量が第5の所定値以下の残量である場合にコンタクタをOFFにするので、バッテリの放電を完全に停止することができるという効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 制御装置の構成を示すブロック図である。
【図3】 図2に示すモード判別部52の動作を示すフローチャートである。
【図4】 図2に示す過放電検出部51の動作を示すフローチャートである。
【図5】 図2に示す充放電制御部54の動作を示すフローチャートである。
【図6】 図2に示す判定マップ53a(アイドル停止モード用)の構成を示す説明図である。
【図7】 図2に示す判定マップ53b(アイドルモード用)の構成を示す説明図である。
【図8】 図2に示すしきい値マップ58a(アイドル停止モード用)の構成を示す説明図である。
【図9】 図2に示すしきい値マップ58b(アイドルモード用)の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
1・・・エンジン
2・・・モータ
3・・・バッテリ
4・・・エンジン制御装置
5・・・モータ制御装置
8・・・コンバータ
11・・・メインコンタクタ
51・・・過放電検出部
52・・・モード判別部
53a、53b・・・判定マップ
54・・・充放電制御部
55・・・コンタクタ制御部
56・・・コンバータ制御部
57・・・エンジン回転数設定部
58a、58b・・・しきい値マップ

Claims (2)

  1. 車両の推進力を出力するエンジンと、
    前記エンジンに連結されエンジンの出力を補助する補助駆動力を発生するモータと、
    前記モータに電力を供給すると共に前記モータを発電機として作動させて得られた電気エネルギーを充電するバッテリと、
    前記モータの発電電力及び前記バッテリによって電力供給される電気負荷と、
    前記バッテリから前記電気負荷への電力供給経路に設けられたコンバータと、
    前記バッテリの残量を検出する残量検出手段と、
    前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と
    前記エンジンがアイドル運転のときに、前記残量検出手段により検出されたバッテリの残量が第1の所定値以下の残量である場合に前記エンジンのアイドル回転数を上昇させ、前記残量が前記第1の所定値より小さい第2の所定値以下の残量である場合に前記コンバータを停止して前記電気負荷への電力供給を停止するバッテリ保護手段と、
    を備え、
    前記バッテリ保護手段は、前記温度検出手段により検出されるバッテリの温度が上昇するにしたがって前記第1の所定値および前記第2の所定値をそれぞれ連続的に減少させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前記バッテリと前記モータとの間の電力供給経路に設けられたコンタクタと、
    前記エンジンがアイドル停止状態のときに、前記残量検出手段により検出されたバッテリの残量が第3の所定値以下の残量である場合に前記エンジンの再始動を許可し、前記残量が前記第3の所定値より小さい第4の所定値以下の残量である場合に前記コンバータを停止して前記電気負荷への電力供給を停止し、前記残量が前記第4の所定値より小さい第5の所定値以下の残量である場合に前記コンタクタをOFFするとともに前記エンジンの再始動を不許可にするバッテリ保護手段と、
    を備え、
    前記バッテリ保護手段は、前記温度検出手段により検出されるバッテリの温度が上昇するにしたがって前記第3の所定値および前記第4の所定値および前記第5の所定値をそれぞれ連続的に減少させ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の制御装置。
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