JP4909863B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

近年、車輪をエンジンおよび／またはモータ（電動機）により駆動して走行するハイブリッド車両が開発されている。このハイブリッド車両では、加速時においてはモータによってエンジンを補助し、減速時においては減速回生によってバッテリなどへの充電を行って、バッテリの残容量（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ；ＳＯＣ）を確保している。
特許文献１に記載された技術では、目的地までの経路を検索し、検索された経路中の走行パターンを予測し、走行パターンに基づき経路上の各地点におけるバッテリ残量の中間値を設定する。走行時において、現在位置におけるバッテリ残量の中間値と現在のバッテリ残量との間に差が生じたら、モータのトルク分担を調整するようになっている。
特開平９−１６３５０６号公報

しかし、上述した特許文献１の技術では、目的地までの経路を検索し、検索された経路中の走行パターンを予測するためにナビゲーションシステムなどの外部情報システムが必要であった。
また、上述の外部情報システムが設けられていないと、電動機の回生出力を効率よく蓄積することができず、エネルギを無駄にしてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、電動機の回生出力を効率よく蓄電装置に充電することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、車両の駆動力を発生する駆動源に内燃機関（例えば、実施形態におけるエンジン２）と電動機（例えば、実施形態におけるモータ３）とを備え、該電動機へ電力を供給または前記電動機からの電力を充電する蓄電装置（例えば、実施形態におけるバッテリ１２）を備えたハイブリッド車両（例えば、実施形態におけるハイブリッド車両１）の制御装置において、前記蓄電装置の残容量（例えば、実施形態におけるＳＯＣ）を検出する残容量検出手段（例えば、実施形態におけるＳＯＣ検出手段１１）と、走行道路の勾配角度（例えば、実施形態における勾配角度Ｒ）を算出する勾配角度算出手段（例えば、実施形態における勾配角度算出手段５１）と、該勾配角度算出手段により算出される勾配角度から登降坂を判定する登降坂判定手段（例えば、実施形態における登降坂判定手段５２）と、該登降坂判定手段により登坂と判定された際に、次の降坂時に回生発電する電力量を予測する回生発電量予測手段（例えば、実施形態における回生発電量予測手段５３）と、該回生発電量予測手段により算出する回生発電量（例えば、実施形態における回生予測量Ｑ）と前記残容量検出手段により算出される前記蓄電装置の残容量とを合計した電力が、前記蓄電装置の上限残容量（例えば、実施形態における上限ＳＯＣ）以上と判定され、なおかつ、前記残容量検出手段により算出される前記蓄電装置の残容量が前記蓄電装置の下限残容量閾値（例えば、実施形態における下限ＳＯＣ）の初期値となった場合に、前記蓄電装置の下限残容量閾値を前記初期値から引き下げるように補正する下限残容量閾値補正手段（例えば、実施形態における下限残容量閾値補正手段５４）と、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車両の位置する標高（例えば、実施形態における標高ｈ）を取得する標高取得手段（例えば、実施形態における標高取得手段５５）と、降坂時の車速（例えば、実施形態における車速Ｖ_ｄ）を取得する降坂時車速取得手段（例えば、実施形態における降坂時車速取得手段５６）と、を備え、前記標高取得手段は、前記車速検出手段により検出された車速（例えば、実施形態における登坂車速Ｖ_ｕｐ）および前記勾配角度算出手段により算出された勾配角度（例えば、実施形態における登坂勾配θ_ｕｐ）に基づいて標高を取得し、前記回生発電量予測手段は、前記標高取得手段により取得される標高および前記降坂時車速取得手段により取得される車速に基づいて回生発電量を予測するように構成され、前記降坂時車速取得手段は、前記車両の登坂時の車速に対応した前記勾配角度と降坂基準車速（例えば、実施形態における降坂基準車速Ｖ´）との関係を示すマップを予め備えられており、該マップに基づいて前記降坂基準車速を算出するとともに前記車両の登坂時の車速に応じて車速補正量（例えば、実施形態における車速補正量ｖ）を算出し、前記降坂基準車速と前記車速補正量とを加算することで前記降坂時の車速を算出することを特徴としている。

請求項２に記載した発明は、前記車両が、渋滞中であるか、高車速で走行中か、それ以外の低／中車速で走行中のいずれであるかを判断する交通流判定手段を備えていることを特徴としている。

請求項３に記載した発明は、前記車両の車速と駆動力との関係を示すエネマネマップと、前記回生発電量予測手段により算出する回生発電量と前記残容量検出手段により算出される前記蓄電装置の残容量とを合計した電力が、前記蓄電装置の上限残容量以上と判定された際に、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給量を増加させる電力供給量制御手段（例えば、実施形態における電力供給量制御手段５８）と、を備え、前記電力供給量制御手段は、前記登降坂判定手段により降坂走行中と判断されたら、登坂時に予測した降坂時の前記蓄電装置の残容量が実現されるように、前記登坂時に予測した前記蓄電装置の残容量と、現状の前記蓄電装置の残容量との差の絶対値を求め、その値が予め設定された所定値より大きい場合には、前記絶対値が小さくなるように前記エネマネマップを補正し、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給量を制御することを特徴としている。

請求項４に記載した発明は、前記蓄電装置の下限残容量閾値を引き下げ補正した状態が所定期間維持されたら、前記蓄電装置の下限残容量閾値を前記初期値に戻す下限閾値リセット手段（例えば、実施形態における下限閾値リセット手段５７）を有していることを特徴としている。

請求項５に記載した発明は、前記下限閾値リセット手段は、前記車両が平坦路走行中と判断された場合に、前記蓄電装置の下限残容量閾値が補正されているか否かを判定し、該下限残容量閾値が補正されている場合であって、平坦路走行距離積算値が予め設定された所定値より大きい場合には、前記下限残容量閾値を前記初期値に戻すことを特徴としている。
請求項６に記載した発明は、前記下限残容量閾値は、エンジン始動電力または補機系駆動電力に基づいて設定されることを特徴としている。

請求項１に記載した発明によれば、登降坂判定手段により車両が登坂しているか降坂しているかを判定することができ、車両が登坂している場合には、その後に降坂すると認識し、その降坂時の回生発電量を予測することができる。

また、予測される回生発電量と蓄電装置の残容量とを合計した電力が、蓄電装置の上限残容量以上になっており、かつ、蓄電装置の残容量が下限残容量閾値の初期値となっている場合には、回生発電量を全て充電できないと判断し、蓄電装置の下限残容量閾値を引き下げて、回生発電に移行する前に蓄電装置の残容量を減らすことができる。したがって、ナビゲーションシステムなどの外部情報システムを設けずに簡易な構成で、電動機の回生出力をさらに効率よく蓄電装置に充電することができる効果がある。

また、標高に対する位置エネルギに基づいて回生発電量を算出することができる効果がある。

さらに、標高に対する位置エネルギから、車速に対応する損失エネルギを減算することにより、回生発電量を精度よく算出することができる効果がある。

そして、車速検出手段により車速を検出できるため、その車速と勾配角度とから標高を確実に予測することができる効果がある。

請求項３に記載した発明によれば、降坂時に、予測した蓄電装置の残容量と実際の蓄電装置の残容量との間に差が生じた場合に、予測した蓄電装置の残容量に合うように電動機を制御する。したがって、電動機の回生出力を効率よく蓄電装置に充電することができる効果がある。
請求項４に記載した発明によれば、下限閾値リセット手段により一時的に補正した蓄電装置の下限残容量閾値を初期値に戻すことができる。そのため、エンジンおよび補機類を再始動可能な状態に復帰させることが可能になり、アイドルストップを実施して燃費を向上できる効果がある。
請求項６に記載した発明によれば、エンジンの始動電力や補機系の駆動電力のために蓄電装置を利用する状況でなく、かつ、回生充電が期待できる場合には、蓄電装置の下限残容量閾値を一時的に引き下げても問題がないため、より効率的に回生出力を利用することができる効果がある。

請求項８に記載した発明によれば、降坂時に、予測した蓄電装置の残容量と実際の蓄電装置の残容量との間に差が生じた場合に、予測した蓄電装置の残容量に合うように電動機を制御する。したがって、電動機の回生出力を効率よく蓄電装置に充電することができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
図１はハイブリッド車両の駆動系の概略構成図である。ハイブリッド車両（車両）１は、エンジン２と、このエンジン２の出力軸上に配設されエンジン２に直結された発電可能な前輪用モータ（モータ）３と、エンジン２の出力軸に連結された変速機５と、変速機５の出力軸に図示しないクラッチなどを介して連結されたディファレンシャル機構８と、ディファレンシャル機構８に連結された左右のアクスルシャフト９ａ，９ｂと、アクスルシャフト９ａ，９ｂに連結された左右の前輪１０ａ，１０ｂとを備えている。なお、変速機５としては、有段変速機またはプーリ・ベルト式無段変速機のいずれも採用可能であり、さらに自動変速機または手動変速機のいずれも採用可能である。

モータ３は、その動作を制御するパワーコントロールユニット（以下、ＰＤＵという。）１３に接続されている。ＰＤＵ１３は、モータ３へ電力を供給またはモータ３からの電力を充電するバッテリ１２に接続されている。バッテリ１２には、その残容量（以下、バッテリＳＯＣまたはＳＯＣという。）を検出するＳＯＣ検出手段１１が接続されている。モータ３は、バッテリ１２からＰＤＵ１３を介して供給された電力によって駆動される。また、モータ３は、減速走行時における前輪１０ａ，１０ｂの回転やエンジン２の動力により回生発電を行って、バッテリ１２の充電（エネルギー回収）を行うことが可能である。さらに、ＰＤＵ１３は、電気制御ユニット（以下、ＥＣＵという。）５０に接続されている。ＥＣＵ５０は、車両全体の各種制御をするための制御装置である。また、車両１には、車両１の車速を検出する図示しない車速検出手段が備えられている。

図２は、ＥＣＵ５０の概略構成図である。ＥＣＵ５０は、車両１が走行している走行路の勾配角度を算出する勾配角度算出手段５１と、勾配角度から車両１が登坂しているか降坂しているかを判定する登降坂判定手段５２と、車両１が登坂状態のときに、次の降坂時に回生発電する電力量を予測する回生発電量予測手段５３と、バッテリ１２の下限残容量閾値（以下、下限ＳＯＣという）を引き下げる下限残容量閾値補正手段５４と、車両１の位置している標高ｈを取得する標高取得手段５５と、車両１の降坂時の車速を取得する降坂時車速取得手段５６と、バッテリ１２の下限ＳＯＣを初期値に戻す下限閾値リセット手段５７と、予測した回生発電量に見合うようにバッテリ１２からエンジン２への電力供給量を制御する電力供給量制御手段５８と、を備えて構成されている。

（バッテリの制御方法）
次に、バッテリ１２の制御方法について説明する。
図３は、バッテリ１２の制御方法に関するメイン制御ルーチンのフローチャートである。
まず、Ｓ１（ステップ１）において、車両１の車速Ｖおよび走行路の勾配Ｒを検出してＳ２へ進む。なお、車速Ｖは一般に車両に搭載されている車速検出手段から検出し、勾配Ｒは勾配計などの勾配角度算出手段５１から検出するようになっている。

Ｓ２では、車両１が登坂状態かそれ以外の状態かを検出する（登降坂判定手段５２）。具体的には、車両１の直近５秒間の移動平均勾配が＋３％以上の場合には登坂状態と判断してＳ３へ進み、それ以外の状態の場合はＳ１４へと進む。
Ｓ３では、バッテリ１２の下限ＳＯＣを既に補正済みか否かを判定する。下限ＳＯＣ補正済フラグＦが０の場合、つまり下限ＳＯＣが補正されていない場合はＳ４へ進み、下限ＳＯＣ補正済フラグＦが０でない場合、つまり下限ＳＯＣが既に補正されている場合はＳ１１へと進む。

（回生予測量算出）
Ｓ４では、回生予測量Ｑを算出し、Ｓ５へと進む（回生発電量予測手段５３）。
ここで、図４は回生予測量Ｑ算出のサブルーチンのフローチャートである。この回生予測量Ｑの算出処理は、車両が登坂している際にその後想定される降坂時の回生発電量（回生予測量Ｑ）を予測するものである。なお、回生予測量Ｑは、勾配から求められる標高と、車速とを用いて算出することができる。

Ｓ５１では、勾配角度算出手段５１により勾配Ｒを検出し、Ｓ５２へ進む。
Ｓ５２では、現状の交通流を判断し、Ｓ５３へ進む。ここで、交通流判断とは、車両１が渋滞中であるか、高車速で走行中か、それ以外の低／中車速で走行中のいずれであるかを判断するものである。なお、その後想定される降坂時の交通流が登坂時の交通流と同様であることを前提にしており、登坂時の交通流に基づいて降坂時の基準車速を求めるようにしている。また、交通流に関する外部情報が入手可能な場合には、直接得られる降坂時の交通流情報に基づいて降坂時の基準車速を求めてもよい。

具体的には、車両１が前の停止状態から次の停止状態までのショートトリップ（ＳＴ）区間について、直近の１ＳＴ区間における最大車速が４０ｋｍ／ｈ以下で、かつ、その直近の２ＳＴ区間における移動平均車速が８ｋｍ／ｈ以下の場合には渋滞中と判断する。なお、一度渋滞中と判断した場合には、その後に一度だけ移動平均車速が８ｋｍ／ｈ以上となっても、渋滞中の判断を保持することが望ましい。これは、渋滞中の一時的な中速走行により、渋滞が解消したと誤って判断することを防止するためである。また、車両１が上述したＳＴ区間において、最大車速が９０ｋｍ／ｈ以上の場合には高車速状態と判断する。そして、車両１が渋滞中でも高車速状態でもない場合には、低／中車速状態と判断する。

Ｓ５３では、車両１が渋滞中か否かを判断し、渋滞中の場合にはＳ５４に進み、それ以外の場合にはＳ６０に進む。
Ｓ５４では、図５に示す渋滞用マップより勾配Ｒから渋滞時降坂基準車速Ｖ´を読み込み、Ｓ５５へ進む。なお、降坂時の勾配が登坂時と同様であることを前提にしており、登坂時の勾配に基づいて降坂時の基準車速を求めるようにしている。図５に示すように、横軸に勾配Ｒ、縦軸に渋滞時降坂基準車速Ｖ´とし、勾配Ｒに基づいて渋滞時降坂基準車速Ｖ´が求められるようになっている。渋滞時には勾配Ｒの大小に対して渋滞時降坂基準車速Ｖ´の値に大きな差はないものの、勾配が大きいほど渋滞時降坂基準車速Ｖ´は若干遅くなるように設定されている。

一方、Ｓ６０では、車両１が高車速状態か否かを判断し、高車速状態の場合にはＳ６１に進み、それ以外の場合にはＳ６２へ進む。
Ｓ６１では、図６に示す高車速用マップより勾配Ｒから高車速時降坂基準車速Ｖ´を読み込み、Ｓ５５へ進む。図６に示すように、横軸に勾配Ｒ、縦軸に高車速時降坂基準車速Ｖ´とし、勾配Ｒに基づいて高車速時降坂基準車速Ｖ´が求められるようになっている。高車速時には勾配Ｒの大小に対して高車速時降坂基準車速Ｖ´の値は大きく変化し、勾配が大きいほど高車速時降坂基準車速Ｖ´は遅くなるように設定されている。

Ｓ６２では、図７に示す低／中車速用マップより勾配Ｒから低／中車速時降坂基準車速Ｖ´を読み込み、Ｓ５５へ進む。図７に示すように、横軸に勾配Ｒ、縦軸に低／中車速時降坂基準車速Ｖ´とし、勾配Ｒに基づいて低／中車速時降坂基準車速Ｖ´が求められるようになっている。低／中車速時には上述した高車速の場合と同様に、勾配Ｒの大小に対して低／中車速時降坂基準車速Ｖ´の値は大きく変化し、勾配が大きいほど低／中車速時降坂基準車速Ｖ´は遅くなるように設定されている。

Ｓ５５では、登坂時の車速Ｖに応じて車速補正量ｖを算出し、Ｓ５６へ進む。なお、この車速補正量ｖは、ドライバの個人的な運転傾向などを反映するものである。
Ｓ５６では、降坂時の車速Ｖ_ｄを算出し、Ｓ５７へ進む（降坂時車速取得手段５６）。なお、Ｖ_ｄ＝Ｖ´＋ｖで求められる。

Ｓ５７では、車両１の位置エネルギＥ_ｐｏｔおよび消費エネルギＥ_ｌｏｓｓを算出し、Ｓ５８へ進む。なお、位置エネルギＥ_ｐｏｔを算出する前に、登坂勾配θ_ｕｐ（％）および登坂車速Ｖ_ｕｐ（ｋｍ／ｈ）から標高ｈ（ｍ）を算出（標高取得手段５５）する。標高ｈの算出式は下記数式（１）で求められる。

その標高ｈ（ｍ）を用いて、位置エネルギＥ_ｐｏｔ（ｗｈ）＝車重×ｇ×ｈで求められる。なお、ＰＡセンサを用いて標高ｈを求め、それを基に位置エネルギＥ_ｐｏｔを算出してもよい。また、消費エネルギＥ_ｌｏｓｓは、降坂の勾配θ_ｄ（％）および降坂の速度Ｖ_ｄ（ｋｍ／ｈ）から車両損失エネルギＥ_ｖｅｈ（ｗｈ）と機械損失エネルギＥ_ｍｅｃｈ（ｗｈ）とが求められ、その和がＥ_ｌｏｓｓとなる。なお、基準勾配θおよび基準速度Ｖの場合、車両損失エネルギＥ_ｖｅｈ（ｗｈ）＝走行抵抗×（ｈ／ｓｉｎθ）／Ｖで求められ、機械損失エネルギＥ_ｍｅｃｈ（ｗｈ）＝駆動力×（１−ＴＭ効率）＋エンジンフリクション＋ブレーキで求められる。

Ｓ５８では、位置エネルギＥ_ｐｏｔ、消費エネルギＥ_ｌｏｓｓおよびモータ出力制限エネルギＥ_ｍｏｔから回生エネルギＥ_ｒｅｇを求める。具体的には、位置エネルギＥ_ｐｏｔと消費エネルギＥ_ｌｏｓｓとの差分を求め、その差分値とモータ出力制限エネルギＥ_ｍｏｔとの差分値が回生エネルギＥ_ｒｅｇとなる。
そして、この回生エネルギＥ_ｒｅｇが、回生予測量Ｑとして算出され、メインルーチンへと戻る。

（下限ＳＯＣ引き下げ補正）
図３に戻り、Ｓ５では、現在のバッテリ１２のＳＯＣをＳＯＣ検出手段１１により検出し、Ｓ６へ進む。
Ｓ６では、現在のバッテリ１２のＳＯＣおよび回生予測量Ｑの合計と、予め設定されている上限ＳＯＣとを比較する。現在のＳＯＣおよび回生予測量Ｑの合計が上限ＳＯＣよりも大きい場合（図１０の第２、第３領域）にはＳ７へ進み、現在のＳＯＣおよび回生予測量Ｑの合計が上限ＳＯＣ以下の場合（図１０の第１領域）には処理を終了する。つまり、現在のバッテリ１２のＳＯＣの状態で降坂状態になると、回収しきれない（無駄にしてしまう）回生出力が発生するか否かを判断する。

Ｓ７では、現在のＳＯＣと、予め設定されている下限ＳＯＣ（初期値）とを比較する。現在のＳＯＣが下限ＳＯＣと一致していれば（図１０の第３領域）Ｓ８へ進み、一致していなければ（図１０の第２領域）Ｓ１０へと進む。なお、下限ＳＯＣは、エンジン２および補機類をアイドルストップ状態から再始動させる際の電力を確保するために設定されている。そのため、回生充電が期待できる場合には、下限ＳＯＣを一時的に引き下げても問題はない。

Ｓ８（図１０の第３領域）では、下限ＳＯＣの値を引き下げる補正を行い、Ｓ９へ進む（下限残容量閾値補正手段５４）。つまり、このように下限ＳＯＣを引き下げることで、バッテリ１２のエネルギを更に使用してバッテリ１２のＳＯＣを減少させることができる。
Ｓ９では、バッテリ１２の下限ＳＯＣを補正したため、下限ＳＯＣ補正済フラグＦを１に設定して、処理を終了する。

なお、Ｓ１０（図１０の第２領域）では、エネルギマネジメントマップ（以下、エネマネマップという）を読み込み、例えば、アシストを強める方向に変更するなどして、処理を終了する（電力供給量制御手段５８）。

また、Ｓ１１では、Ｓ３において既に下限ＳＯＣが初期値から補正された状態にあると判断されたため、現在のＳＯＣと最下限ＳＯＣの値とを比較する。なお、最下限ＳＯＣは、バッテリ１２の能力などに基づくものであり、これ以上は使用することができない絶対的な値のことである。現在のＳＯＣが最下限ＳＯＣと一致している場合にはＳ１２へ進み、一致していなければＳ１３へ進む。つまり、バッテリ１２のエネルギを限界まで使用してしまったか否かを判断する。
Ｓ１２では、これ以上使用できるバッテリ１２のエネルギは無いと判断し、発電（エンジン運転）を要求して処理を終了する。
一方、Ｓ１３では、更に下限ＳＯＣの値を引き下げる補正を行い、処理を終了する。

（降坂時）
また、Ｓ１４では、Ｓ２で登坂状態でないと判断された場合に、さらに車両１が降坂状態か否かを判断し、降坂中の場合はＳ１５へ進み、降坂中でない場合はＳ２０へと進む。具体的には、直近５秒間の移動平均勾配が−３％以下の場合には降坂状態と判断し、それ以外の場合には平坦走行状態と判断する。
Ｓ１５では、現在のバッテリ１２のＳＯＣをＳＯＣ検出手段１１により検出し、Ｓ１６へ進む。

Ｓ１６では、降坂ＳＯＣ補正処理を行い、Ｓ１７へ進む。
ここで、図８は、降坂ＳＯＣ補正処理のサブルーチンのフローチャートである。
Ｓ７１では、現在のＳＯＣと登坂状態の際に予測した予測ＳＯＣとの差の絶対値を求め、その値と予め設定された所定差Ｋ（定数）とを比較する。現在のＳＯＣと予測ＳＯＣとの差の絶対値が所定差Ｋより大きければＳ７２へ進み、所定差Ｋ以下であれば処理を終了し、メインルーチンに戻る。つまり、登坂時に予測した通りバッテリ１２のＳＯＣが増加しているか否かを判断する。

Ｓ７２では、現在のＳＯＣと予測ＳＯＣとの差が小さくなるようにエネマネマップを補正して、処理を終了する。エネマネマップは、ＥＶ／アシスト／アイドルストップ（Ｉ．Ｓ．）／充填の各項目についてそれぞれ設定されている。図９は、アシストマップである。アシストマップは、車両駆動力の出力につきエンジンをモータでアシストする割合を規定するものである。図９に示すように、現在のＳＯＣが予測したＳＯＣを上回っている場合はアシスト領域を拡大する方向にマップを補正し、現在のＳＯＣが予測したＳＯＣを下回っている場合はアシスト領域を縮小する方向にマップを補正する。同様に、充填マップなども補正するようになっている。このように、現在のＳＯＣと予測ＳＯＣとの差が小さくなるようにエネマネマップを補正することにより、モータ３の回生出力を全てバッテリ１２に充電する（取りきる）ことが可能になる。エネマネマップを補正すると、メインルーチンに戻る。

図３に戻り、Ｓ１７では、下限ＳＯＣを補正しているか否かを判定し、下限ＳＯＣ補正済フラグＦが１になっている場合、つまり下限ＳＯＣが補正されている場合にはＳ１８へ進み、下限ＳＯＣ補正済フラグＦが１でない場合、つまり下限ＳＯＣが補正されてない場合は処理を終了する。
Ｓ１８では、現在のＳＯＣと通常の下限ＳＯＣ（初期値）とを比較する。現在のＳＯＣが通常の下限ＳＯＣ以上である場合にはＳ１９へ進み、現在のＳＯＣが通常の下限ＳＯＣより小さければ処理を終了する。
Ｓ１９では、補正している下限ＳＯＣの値を通常の下限ＳＯＣ（初期値）にリセットして処理を終了する（下限閾値リセット手段５７）。

（平坦路走行時）
一方、Ｓ２０は、Ｓ１４において降坂状態でない、つまり、平坦路走行中と判断された場合に、下限ＳＯＣが補正されているか否かを判定する。下限ＳＯＣ補正済フラグＦが１の場合にはＳ２１へ進み、下限ＳＯＣ補正済フラグＦが１でない場合には処理を終了する。
Ｓ２１では、平坦路走行距離の積算を行い、Ｓ２２へ進む。なお、この平坦路走行距離の積算は、走行時間やイグニションのＯＮ／ＯＦＦ回数などの積算で代替してもよい。
Ｓ２２では、Ｓ２１で求めた平坦路走行距離積算値と予め設定された所定積算値Ｋ´とを比較する。平坦路走行距離積算値が所定積算値Ｋ´より大きければＳ２３へ進み、所定積算値Ｋ´以下であれば処理を終了する。

Ｓ２３では、補正している下限ＳＯＣの値を通常の下限ＳＯＣ（初期値）にリセットするとともに、下限ＳＯＣ補正済フラグＦを０にして処理を終了する（下限閾値リセット手段５７）。これは、下限ＳＯＣを引き下げた状態で平坦路を相当距離走行しているということは、エンジン２および補機類をアイドルストップ状態から再始動させる際の電力が確保されていない状態で走行している可能性がある。そのような状態を維持すると、アイドルストップの実施機会を逃すことになり、燃費効率などの面から好ましくない。そこで、適正なエネルギマネジメントを行うために下限ＳＯＣを初期値にリセットする。これにより、現在のＳＯＣが下限ＳＯＣの初期値を下回っている場合には、直ちにバッテリ１２の充電が行われ、下限ＳＯＣが初期値まで回復される。その結果、アイドルストップを実施することが可能になり、燃費を向上させることができる。

ここで、図１０は上述したバッテリ１２の充電制御方法に関してのタイミングチャートである。図１０のＳＯＣでは、本実施形態のＳＯＣ変化を実線で、従来のＳＯＣ変化を破線で示している。また、上限ＳＯＣから回生予測量Ｑを減算した値を一点鎖線１００で示している。従来は、バッテリ１２のＳＯＣは登坂状態になると駆動アシストに消費されて減少していき、下限ＳＯＣ（初期値）まで使い切るとそれ以上はバッテリ１２を駆動系に使用することはなく、エンジン運転のみになっていた。したがって、登坂状態においてもエンジン運転による充電が開始され、その後降坂状態になり、回生出力をバッテリ１２に充電しても早い段階で上限ＳＯＣに到達してしまう。つまり、それ以降の回生出力を取りきることができず、エネルギを無駄にしていた。

一方、本実施形態によれば、図１０に一点鎖線１００で示すように、登坂時に回生予測量Ｑを算出（Ｓ４）し、現在のＳＯＣと回生予測量Ｑとの合計が上限ＳＯＣより大きい場合（第２領域）、バッテリ１２のＳＯＣに合わせてエネマネマップを変更する（Ｓ１０）。また、現在のＳＯＣが下限ＳＯＣまで低下したら（第３領域）、下限ＳＯＣを引き下げる補正（Ｓ８，Ｓ１３）をする。このようにすることで登坂時にバッテリ１２のＳＯＣを極力少なくし、その後の降坂時に発生する回生出力を出来る限り取りきるようにすることができる。つまり、モータ３の回生出力を効率よくバッテリ１２に充電することができる。

本実施形態によれば、車両の駆動力を発生する駆動源にエンジン２とモータ３とを備え、モータ３へ電力を供給またはモータ３からの電力を充電するバッテリ１２を備えたハイブリッド車両１の制御装置において、バッテリ１２のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出手段１１と、走行道路の勾配角度Ｒを算出する勾配角度算出手段５１と、勾配角度算出手段５１により算出される勾配角度Ｒから登降坂を判定する登降坂判定手段５２と、登降坂判定手段５２により登坂と判定された際に、次の降坂時に回生発電する電力量を予測する回生発電量予測手段５３と、回生発電量予測手段５３により算出する回生予測量ＱとＳＯＣ検出手段１１により算出されるバッテリ１２のＳＯＣとを合計した電力が、バッテリ１２の上限ＳＯＣ以上と判定された際に、バッテリ１２からエンジン２への電力供給量を増加させる電力供給量制御手段５８を有して構成した。

このように構成したため、登降坂判定手段５２により車両１が登坂しているか降坂しているかを判定することができ、車両１が登坂している場合には、その後に降坂すると認識し、その降坂時の回生発電量（回生予測量Ｑ）を予測することができる。また、この回生予測量Ｑとバッテリ１２のＳＯＣとを合計した電力が、バッテリ１２の上限ＳＯＣ以上になっている場合には、回生予測量Ｑを全て充電できないと判断し、バッテリ１２からエンジン２への電力供給量を増加させて、回生発電に移行する前にバッテリ１２のＳＯＣを減らすことができる。したがって、ナビゲーションシステムなどの外部情報システムを設けずに簡易な構成で、モータ３の回生出力を効率よくバッテリ１２に充電することができる。

また、回生発電量予測手段５３により算出する回生予測量ＱとＳＯＣ検出手段１１により算出されるバッテリ１２のＳＯＣとを合計した電力が、バッテリ１２の上限ＳＯＣ以上と判定され、なおかつ、ＳＯＣ検出手段１１により算出されるバッテリ１２のＳＯＣがバッテリ１２の下限ＳＯＣの初期値となった場合に、バッテリ１２の下限ＳＯＣを初期値から引き下げるように補正する下限残容量閾値補正手段５４を有して構成した。

このように構成したため、予測される回生発電量Ｑとバッテリ１２のＳＯＣとを合計した電力が、バッテリ１２の上限ＳＯＣ以上になっており、かつ、バッテリ１２のＳＯＣが下限ＳＯＣの初期値となっている場合には、回生予測量Ｑを全て充電できないと判断し、バッテリ１２の下限ＳＯＣを引き下げて、回生発電に移行する前にバッテリ１２のＳＯＣを減らすことができる。

また、下限ＳＯＣは、エンジン始動電力または補機系駆動電力に基づいて設定するようにした。
このように構成したため、エンジン２の始動電力や補機系の駆動電力のためにバッテリ１２を利用する状況でなく、かつ、回生充電が期待できる場合には、バッテリ１２の下限ＳＯＣを一時的に引き下げても問題がなく、より効率的に回生出力を利用することができる。

また、車両１の位置する標高ｈを取得する標高取得手段５５を備え、回生発電量予測手段５３は、標高取得手段５５に基づいて回生予測量Ｑを予測するようにした。
このように構成したため、標高ｈに対する位置エネルギＥ_ｐｏｔに基づいて回生予測量Ｑを算出することができる。

また、降坂時の車速Ｖ_ｄを取得する降坂時車速取得手段５６を備え、回生発電量予測手段５３は、標高取得手段５５により取得される標高ｈおよび降坂時車速取得手段５６により取得される車速Ｖ_ｄに基づいて回生予測量Ｑを予測するようにした。
このように構成したため、標高ｈに対する位置エネルギＥ_ｐｏｔから、車速Ｖ_ｄに対応する損失エネルギＥ_ｌｏｓｓを減算することにより、回生予測量Ｑを精度よく算出することができる。

また、車両１の車速を検出する車速検出手段を備え、標高取得手段５５は、車速検出手段により検出された車速Ｖおよび勾配角度算出手段５１により算出された勾配角度Ｒに基づいて標高ｈを取得するようにした。
このように構成したため、車速検出手段により車速Ｖ_ｕｐを検出でき、その車速Ｖ_ｕｐと勾配角度Ｒとから標高ｈを確実に予測することができる。

さらに、バッテリ１２の下限ＳＯＣを引き下げ補正した状態が所定期間維持されたら、バッテリ１２の下限ＳＯＣを初期値に戻す下限閾値リセット手段５７を有して構成した。
このように構成したため、下限閾値リセット手段５７により一時的に補正したバッテリ１２の下限ＳＯＣを初期値に戻すことができる。そのため、エンジン２および補機類を再始動可能な状態に復帰させることが可能になり、アイドルストップを実施して燃費を向上できる。

そして、電力供給量制御手段５８は、登降坂判定手段５２により降坂走行中と判断されたら、登坂時に予測した降坂時のバッテリ１２のＳＯＣが実現されるように、バッテリ１２からモータ３への電力供給量を制御するようにした。
このように構成したため、降坂時に、予測したバッテリ１２のＳＯＣＱと実際のバッテリ１２のＳＯＣとの間に差が生じた場合に、予測したバッテリ１２のＳＯＣに合うようにモータ３を制御する。したがって、モータ３の回生出力を効率よくバッテリ１２に充電することができる。

尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や数値などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態において、交通流判断および登降坂判断について設定した閾値は適宜変更してもよい。
また、本実施形態において１モータ型のハイブリッド車を用いて説明したが、２モータ型のハイブリッド車にも適用できる。なお、２モータ型のハイブリッド車とは、エンジン始動および発電用に用いるモータと、エンジンの動力を伝達可能な走行用モータとを備えたものである。

本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の駆動系の概略構成図である。 本発明の実施形態におけるＥＣＵの概略構成図である。 本発明の実施形態における充電制御方法に関するメイン制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施形態における回生予測量算出のサブルーチンのフローチャートである。 本発明の実施形態における渋滞時の勾配と車速の関係を示すマップである。 本発明の実施形態における高車速時の勾配と車速の関係を示すマップである。 本発明の実施形態における低／中車速時の勾配と車速の関係を示すマップである。 本発明の実施形態における降坂ＳＯＣ補正処理のサブルーチンのフローチャートである。 本発明の実施形態における車速と車両駆動力との関係を示すエネマネマップである。 本発明の実施形態におけるバッテリの充電制御方法に関してのタイミングチャートである。

符号の説明

１…ハイブリッド車両（車両） ２…エンジン（内燃機関） ３…モータ（電動機） １１…ＳＯＣ検出手段（残容量検出手段） １２…バッテリ（蓄電装置） ５１…勾配角度算出手段 ５２…登降坂判定手段 ５３…回生発電量予測手段 ５４…下限残容量閾値補正手段 ５５…標高取得手段 ５６…降坂時車速取得手段 ５７…下限閾値リセット手段 ５８…電力供給量制御手段 Ｑ…回生予測量（回生発電量） Ｒ…勾配角度 ｈ…標高 Ｖ_ｕｐ…登坂車速 Ｖ_ｄ…降坂時の車速 θ_ｕｐ…登坂勾配

Claims (6)

1. 車両の駆動力を発生する駆動源に内燃機関と電動機とを備え、該電動機へ電力を供給または前記電動機からの電力を充電する蓄電装置を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
   前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段と、
   走行道路の勾配角度を算出する勾配角度算出手段と、
   該勾配角度算出手段により算出される勾配角度から登降坂を判定する登降坂判定手段と、
   該登降坂判定手段により登坂と判定された際に、次の降坂時に回生発電する電力量を予測する回生発電量予測手段と、
   該回生発電量予測手段により算出する回生発電量と前記残容量検出手段により算出される前記蓄電装置の残容量とを合計した電力が、前記蓄電装置の上限残容量以上と判定され、なおかつ、前記残容量検出手段により算出される前記蓄電装置の残容量が前記蓄電装置の下限残容量閾値の初期値となった場合に、前記蓄電装置の下限残容量閾値を前記初期値から引き下げるように補正する下限残容量閾値補正手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車両の位置する標高を取得する標高取得手段と、
   降坂時の車速を取得する降坂時車速取得手段と、を備え、
   前記標高取得手段は、前記車速検出手段により検出された車速および前記勾配角度算出手段により算出された勾配角度に基づいて標高を取得し、
   前記回生発電量予測手段は、前記標高取得手段により取得される標高および前記降坂時車速取得手段により取得される車速に基づいて回生発電量を予測するように構成され、
   前記降坂時車速取得手段は、前記車両の登坂時の車速に対応した前記勾配角度と降坂基準車速との関係を示すマップを予め備えられており、該マップに基づいて前記降坂基準車速を算出するとともに前記車両の登坂時の車速に応じて車速補正量を算出し、前記降坂基準車速と前記車速補正量とを加算することで前記降坂時の車速を算出することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記車両が、渋滞中であるか、高車速で走行中か、それ以外の低／中車速で走行中のいずれであるかを判断する交通流判定手段を備えてい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。
3. 前記車両の車速と駆動力との関係を示すエネマネマップと、
   前記回生発電量予測手段により算出する回生発電量と前記残容量検出手段により算出される前記蓄電装置の残容量とを合計した電力が、前記蓄電装置の上限残容量以上と判定された際に、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給量を増加させる電力供給量制御手段と、を備え、
   前記電力供給量制御手段は、前記登降坂判定手段により降坂走行中と判断されたら、登坂時に予測した降坂時の前記蓄電装置の残容量が実現されるように、前記登坂時に予測した前記蓄電装置の残容量と、現状の前記蓄電装置の残容量との差の絶対値を求め、その値が予め設定された所定値より大きい場合には、前記絶対値が小さくなるように前記エネマネマップを補正し、
   前記蓄電装置から前記電動機への電力供給量を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記蓄電装置の下限残容量閾値を引き下げ補正した状態が所定期間維持されたら、前記蓄電装置の下限残容量閾値を前記初期値に戻す下限閾値リセット手段を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. 前記下限閾値リセット手段は、前記車両が平坦路走行中と判断された場合に、前記蓄電装置の下限残容量閾値が補正されているか否かを判定し、
   該下限残容量閾値が補正されている場合であって、平坦路走行距離積算値が予め設定された所定値より大きい場合には、前記下限残容量閾値を前記初期値に戻すことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。
6. 前記下限残容量閾値は、エンジン始動電力または補機系駆動電力に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。

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