JP5181900B2 - 蓄電装置出力予測装置およびハイブリッド車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置出力予測装置およびハイブリッド車両制御システムに係り、特に蓄電装置の最大放電可能電力値を蓄電装置の現在の状態から予測する蓄電装置出力予測装置およびその蓄電装置出力予測装置を備えるハイブリッド車両制御システムに関する。

エンジンと回転電機とを備えるハイブリッド車両においては、回転電機を発電機として利用してエンジンによって発電し、その電力で蓄電装置を充電し、蓄電装置の電力で回転電機を駆動して車両の走行に用いることが行われる。この構成においては、エンジンの起動のために特別なスタータを用いずに、回転電機によるエンジン起動が行われる。このエンジン起動の場合には、まとまった量の電力を消費するので、蓄電装置の充電が十分でないとエンジンを起動できない。したがって、蓄電装置の充電状態を、エンジン起動に必要な電力を確保できるようにしておく必要がある。

そのような方法として、特許文献１には、蓄電装置の充放電制御装置として、Ｉ−Ｖ特性平面で、バッテリ温度と内部抵抗の特性を反映したマップを用いて現在の推定内部抵抗を傾きとする直線上で、現在の（Ｖｂ，Ｉｂ）をとり、下限電圧Ｖｅに至るまでのΔＩｂを求め、これに基いて、最大放電可能電力、あるいは最大充電可能電力を予測することが開示されている。

特開２００７−３０６７７１号公報

特許文献１の方法によれば、蓄電装置の現在の状態から、最大充放電可能電力を予測できるので、この最大放電可能電力をエンジン起動に必要な電力に設定して、それを満たす蓄電装置の現在状態が分かる。これによって、エンジン起動に必要な電力を確保できる蓄電装置の現在状態が設定できるので、その状態になれば放電を止めて、エンジンを起動し、蓄電装置の充電を行うものとすればよいことになる。

ところで、車両に搭載される蓄電装置は、回転電機の駆動のため、エンジンの起動のため以外にも電力供給を行っている。例えば、各種の補機に電力を供給し、制御回路にも電力を供給している。このように蓄電装置は、各種の車両搭載機器にも電力を供給しているので、その電力供給の放電によって、充電状態が変化する。

特許文献１の方法で、蓄電装置の充電状態がエンジンの起動のために必要な最大放電可能電力にまで低下して、直ちにエンジンを起動すればよいが、しばらく時間を置いてからエンジンを起動するときには、その間に放電が行われることが生じえる。この放電によって、最大放電可能電力の値が低下し、実際にエンジンを起動するタイミングでは、既に十分でない放電可能電力となっていることが生じえる。このような状態になると、エンジンの起動が行えなくなるので問題であり、それ以前にエンジンの起動を行って充電を開始しなければならない。すなわち、最大放電可能電力が確保されたとして一旦エンジンを停止した後に、電圧低下が生じたために、またエンジンの再起動を行うことになる。エンジンの起動でなくても、システムとして確保したい下限放電電力値がある場合にも、同様の問題が生じえる。

本発明の目的は、蓄電装置について出力可能電力の予測を行った後にさらなる放電が行われたときでも、必要な最大出力可能電力を確保できる蓄電装置出力予測装置を提供することである。他の目的は、蓄電装置について出力可能電力の予測を行った後にさらなる放電が行われたときでも、エンジン起動に必要な最大出力可能電力を確保できるハイブリッド車両制御システムを提供することである。

また、本発明に係るハイブリッド車両制御システムは 回転電機によって起動されるエンジンと、エンジンによって充電され、回転電機および車両搭載機器に電力を供給する蓄電装置と、蓄電装置の最大放電可能電力値を予測する蓄電装置出力予測装置と、エンジンによって蓄電装置が充電されるときに、蓄電装置の放電可能電力値が予測された最大放電可能電力値に達したときにエンジンを停止するエンジン停止手段と、を備え、蓄電装置出力予測装置は、蓄電装置の現在時間であるＴ₀における電圧値をＶ₀、電流値をＩ₀として取得する取得手段と、現在時間Ｔ₀から所定時間経過した時間をＴ₁として時間Ｔ₀から時間Ｔ₁までに低下する電圧低下値をΔＶとして、車両搭載機器の使用モデルによって予測できる車両搭載機器の消費電流値に基づいて求める手段と、電圧値Ｖ₀と電流値Ｉ₀と、電圧低下値ΔＶと、蓄電装置の放電下限電圧Ｖ_Eと、蓄電装置の内部抵抗Ｒとに基づき、時間Ｔ₁における蓄電装置の最大放電可能電力値Ｐ_E1を、Ｐ_E1＝［Ｉ₀＋｛（Ｖ₀−ΔＶ）−Ｖ_E｝／Ｒ］×Ｖ_Eとして算出する算出手段と、を含むことを特徴とする。

上記構成の少なくとも１つにより、蓄電装置出力予測装置は、蓄電装置の現在の電圧値と電流値を取得し、現在から任意に定めた所定時間経過のときまでに低下する蓄電装置の電圧低下値を、蓄電装置に接続される負荷の使用モデルによって予測できる負荷の消費電流値に基づいて求め、さらに、予め取得されている蓄電装置の放電下限電圧と、蓄電装置の内部抵抗特性とに基づき、現在から所定時間経過後のときにおける蓄電装置の最大放電可能電力値を算出する。このようにして、従来技術では対応できなかった、現在から最大放電可能電力値を放電するまでの間に蓄電装置の電圧低下が生じても、その分を考慮して、最大放電可能電力量を算出することができる。これによって、蓄電装置について出力可能電力の予測を行った後にさらなる放電が行われる様な場合でも、必要な最大出力可能電力を確保できる。

また、蓄電装置出力予測装置において、現在時間であるＴ₀における電圧値をＶ₀、電流値をＩ₀とし、現在時間Ｔ₀から所定時間経過した時間をＴ₁として時間Ｔ₀から時間Ｔ₁までに低下する電圧低下値をΔＶとし、蓄電装置の放電下限電圧をＶ_Eとし、蓄電装置の内部抵抗特性をＲとして、時間Ｔ₁における蓄電装置の最大放電可能電力値Ｐ_Eを、Ｐ_E＝［Ｉ₀＋｛（Ｖ₀−ΔＶ）−Ｖ_E｝／Ｒ］×Ｖ_Eとして算出する。このようにして、現在時間Ｔ₀において、その後に放電が行われてΔＶの電圧低下が生じた時間Ｔ₁のときに放電下限電圧Ｖ_Eまで放電できる最大放電可能電力値を予測できる。これによって、現在時間Ｔ₀において、その後の蓄電装置の電圧低下値ΔＶがある場合に、その分を考慮して、最大放電可能電力量を算出することができる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、回転電機によって起動されるエンジンを備えるハイブリッド車両制御システムは、蓄電装置出力予測装置によって蓄電装置の最大放電可能電力値を予測し、エンジンによって蓄電装置が充電されるときに、蓄電装置の放電可能電力値が予測された最大放電可能電力値に達したときにエンジンを停止する。

ここで、蓄電装置出力予測装置は、現在時間であるＴ₀における電圧値をＶ₀、電流値をＩ₀とし、現在時間Ｔ₀から所定時間経過した時間をＴ₁として時間Ｔ₀から時間Ｔ₁までに低下する電圧低下値を車両搭載機器の使用モデルによって予測できる車両搭載機器の消費電流値に基づいて求めてこれをΔＶとし、蓄電装置の放電下限電圧Ｖ_Eとし、蓄電装置の内部抵抗特性をＲとして、時間Ｔ₁における蓄電装置の最大放電可能電力値Ｐ_Eを、Ｐ_E＝［Ｉ₀＋｛（Ｖ₀−ΔＶ）−Ｖ_E｝／Ｒ］×Ｖ_Eとして算出する。

このようにして算出された最大放電可能電力値Ｐ_Eに蓄電装置の充電状態が達するときに、エンジンを停止して、エンジンによる蓄電装置の充電を止める。これにより、この後さらに放電によって蓄電装置に電圧低下値ΔＶの電圧低下が生じても、そのことが既に最大放電可能電力値Ｐ_Eの算出に織り込まれているので、エンジンの再起動に必要な電力が確保される。したがって、蓄電装置の電圧低下により最大放電可能電力値が確保できなくなったとして、一旦停止したエンジンをまた再起動する事態を抑制することができる。

以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、電源装置に接続される回転電機として、１台でモータ機能と発電機機能とを有するモータ・ジェネレータを２台用いるものとして説明するが、これをモータ機能のみを有する回転電機を１台、発電機機能のみを有する回転電機を１台用いるものとしてもよい。また、実施形態の中で説明するように、モータ・ジェネレータを１台用いるものとしてもよい。

回転電機に接続される電源回路の構成として、蓄電装置、電圧変換器、平滑コンデンサ、インバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、低電圧電源を用いるものとして説明するが、必要に応じ、これ以外の要素を付加するものとしてもよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、エンジンと回転電機を搭載するハイブリッド車両の作動制御を行うハイブリッド車両制御システム１０の構成を説明する図である。このハイブリッド車両制御システム１０は、電源回路１２と、２台の回転電機である回転電機（ＭＧ１）１４と回転電機（ＭＧ２）１６と、車両搭載機器である補機１８と、エンジン２０と、これらの各構成要素の作動を全体として制御する制御装置４０を含んで構成される。

電源回路１２は、蓄電装置２２と、蓄電装置側平滑コンデンサ２４と、電圧変換器２６と、インバータ側平滑コンデンサ２８と、インバータ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、低電圧電池３４とを含んで構成される。

蓄電装置２２は充放電可能な高電圧用２次電池である。蓄電装置２２としては、例えば、約２００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池、またはキャパシタ等を用いることができる。

蓄電装置２２は、回転電機（ＭＧ１）１４をエンジン２０によって駆動して発電される電力によって充電され、あるいは回転電機（ＭＧ２）１６が制動時に回収する電力によって充電される。また、蓄電装置２２は、電圧変換器２６、インバータ３０を介して回転電機（ＭＧ２）１６に電力を供給してこれを駆動し、またＤＣ／ＤＣコンバータ３２を介して低電圧電池３４を充電してこれによって補機１８に電力を供給する機能を有する。

蓄電装置２２は、過充電、過放電にならないように、図示されていない蓄電装置ＥＣＵを介して制御装置４０によって、電流Ｉ_Bと電圧Ｖ_Bが監視されながら充放電制御が行われる。電流Ｉ_Bの検出には電流計等の適当な電流検出手段が用いられ、電圧Ｖ_Bの検出には電圧計等の適当な電圧検出手段が用いられる。

ここでは特に、充放電制御として、回転電機（ＭＧ２）１６によってエンジン２０を駆動するときに必要な電力を確保することが行われる。そのために、後述するように、蓄電装置２２の現在の状態として、電圧Ｖ₀が制御装置４０に伝送され、また、蓄電装置２２の内部抵抗Ｒを求めるために、電圧Ｖ_Bと電流Ｉ_Bの値について、少なくとも２組のデータが制御装置４０に伝送される。

電圧変換器２６は、蓄電装置２２とインバータ３０の間に配置され、電圧変換機能を有する回路である。電圧変換器２６としては、リアクトルと制御装置４０の制御の下で作動するスイッチング素子等を含んで構成することができる。電圧変換機能としては、蓄電装置側の電圧をリアクトルのエネルギ蓄積作用を利用して昇圧しインバータ側に供給する昇圧機能と、インバータ側からの電力を蓄電装置側に降圧して充電電力として供給する降圧機能とを有する。

蓄電装置２２と電圧変換器２６との間に設けられる蓄電装置側平滑コンデンサ２４と、
電圧変換器２６とインバータ３０の間に設けられるインバータ側平滑コンデンサ２８は、電圧、電流の変動を抑制し平滑化する機能を有するコンデンサである。

インバータ３０は、交流電力と直流電力との間の電力変換を行う回路である。インバータ３０は、制御装置４０の制御の下で作動する複数のスイッチング素子を含んで構成される。図１では、１つのインバータ３０として図示されているが、後述のように、回転電機（ＭＧ１）１４と回転電機（ＭＧ２）１６は、用途、動作条件等が異なるので、インバータ３０は、その内部で２つのインバータ回路で構成されている。２つのインバータ回路のうち１つは回転電機（ＭＧ１）１４の作動用のインバータ回路であり、もう１つは回転電機（ＭＧ２）１６の作動用のインバータ回路である。

回転電機（ＭＧ１）１４を発電機として機能させるときは、その作動用インバータ回路は、回転電機（ＭＧ１）１４からの交流三相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置側に充電電流として供給する交直変換機能を有する。また、回転電機（ＭＧ２）１６の作動用インバータ回路は、車両が力行のとき、蓄電装置側からの直流電力を交流三相駆動電力に変換し、回転電機（ＭＧ２）１６に駆動電力として供給する直交変換機能と、車両が制動のとき、逆に回転電機（ＭＧ２）１６からの交流三相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置側に充電電流として供給する交直変換機能とを有する。

電圧変換器２６の蓄電装置２２の側の正極母線と負極母線に並列に配置されるＤＣ／ＤＣコンバータ３２は、高電圧２次電池である蓄電装置２２の高電圧電力を低電圧電力に変換して低電圧電池３４に供給する電圧変換回路である。このようにＤＣ／ＤＣコンバータ３２は降圧機能を有するが、場合によっては、低電圧電池３４の低電圧電力を昇圧して、電圧変換器２６の蓄電装置２２側に供給する昇圧機能を有するものとしてもよい。

低電圧電池３４は、低電圧で作動する補機１８に低電圧直流電力を供給する充放電可能な低電圧用２次電池である。低電圧電池３４としては、約１２Ｖから約１４Ｖの端子電圧を有する鉛蓄電池を用いることができる。

以上で電源回路１２の構成の説明を終り、次に電源回路１２によって作動する各要素の説明を行う。電源回路１２においては、インバータ３０によって高電圧交流電力を供給することができ、また、低電圧電池３４によって低電圧直流電力を供給することができる。インバータ３０には、回転電機（ＭＧ１）１４と回転電機（ＭＧ２）１６が接続され、低電圧電池３４には、補機１８が接続される。

回転電機（ＭＧ１）１４と回転電機（ＭＧ２）１６は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であって、電源回路１２から電力が供給されるときはモータとして機能し、エンジン２０による駆動時、あるいは車両の制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。

回転電機（ＭＧ１）１４と回転電機（ＭＧ２）１６は区別しないで用いることもできるが、一方を蓄電装置２２の充電のための発電機、他方を主として車両走行用としてのモータとして用いることができる。

すなわち、エンジン２０によって一方の回転電機（ＭＧ１）１４を駆動して発電機として用い、発電された電力をインバータ３０と電圧変換器２６を介して蓄電装置２２に供給するものとして用いる。

また、他方の回転電機（ＭＧ２）１６を車両走行のために用いて、エンジン２０の起動のためのスタータとして用いるとき、また力行時には、蓄電装置２２から直流電力の供給を受けて電圧変換器２６とインバータ３０を介して変換された交流電力によってモータとして機能する。そして制動時には発電機として機能して回生エネルギを回収し、インバータ３０、電圧変換器２６を介して蓄電装置２２に供給するものとできる。

回転電機（ＭＧ１）１４と回転電機（ＭＧ２）１６の制御は、図示されていないＭＧ−ＥＣＵを介して制御装置４０によって行われる。

補機１８は、低電圧で作動する車両搭載機器であり、例えば、上記で述べた蓄電装置ＥＣＵ、ＭＧ−ＥＣＵ、後述するエンジンＥＣＵ、制御装置４０等の各種ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、ワイパー駆動用小型モータ、窓開閉用小型モータ、オーディオ機器、表示機器等である。これらは、エンジン２０の起動のために回転電機（ＭＧ２）１６の駆動時に一時的に消費する電力よりは少ない電力消費ではあるが、継続的に一定の電流値が流されて電力を消費するので、蓄電装置２２の電圧Ｖ_Bがそれによって低下する。

補機１８による蓄電装置２２の電圧Ｖ_Bの低下量は、予め予測することができる。すなわち、補機１８の負荷特性である消費電流量を、車両の運行モデルに基いてある程度の精度で予測することができる。予測された電圧低下値ΔＶは、制御装置４０の適当な記憶部に記憶され、後述する最大放電可能電力値の算出に用いられる。

エンジン２０は、回転電機（ＭＧ１）１４、回転電機（ＭＧ２）１６とともに車両の駆動源を構成する内燃機関である。エンジン２０は、車両の車軸を駆動しタイヤを回転して走行を行わせる機能と共に、回転電機（ＭＧ１）１４を発電機として用いて発電を行わせ、電源回路１２に含まれる蓄電装置２２を充電する機能を有する。エンジン２０の制御は、図示されていないエンジンＥＣＵを介して制御装置４０によって行われる。

制御装置４０は、ハイブリッド車両を構成する各要素の動作を全体として制御する機能を有し、ここでは特に、蓄電装置２２の最大放電可能電力値を予測する機能を有する。かかる制御装置４０は、車両の搭載に適したコンピュータ等で構成することができる。

制御装置４０は、蓄電装置２２の最大放電可能電力値を算出して予測する蓄電装置出力予測部４２と、予測された最大放電可能電力値に基いてエンジン２０の起動と停止を制御するエンジン起動停止部５０を含んで構成される。また、蓄電装置出力予測部４２は、蓄電装置２２の現在の電圧値、電流値を取得する現在状態取得モジュール４４と、現在から任意に定めた所定時間経過のときまでに放電によって低下する蓄電装置２２の電圧低下値を予め定めた負荷特性に基いて求めてこれを取得する放電電圧低下値取得モジュール４６と、現在の電圧値と、現在から所定時間経過のときまでの電圧低下値と、予め取得されている蓄電装置２２の放電下限電圧と、蓄電装置２２の内部抵抗特性とに基き、現在から所定時間経過後のときにおける蓄電装置２２の最大放電可能電力値を算出する最大放電可能電力値算出モジュール４８を含んで構成される。

かかる機能は、ソフトウェアによって実現でき、具体的には、ハイブリッド車両制御プログラムの中の蓄電装置出力予測プログラム等を実行することで実現できる。かかる機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。

かかる構成の作用、特に制御装置４０の各機能について、図２から図４を用いて詳細に説明する。図２は、蓄電装置２２の電力出力状態、充電状態を時間経過で示す図である。図３は、図２に関連して、補機１８の作動のための放電によって蓄電装置２２に電圧低下が生じるときの電圧Ｖ_Bの変化の様子を説明する図である。図４は、蓄電装置２２の予測電力とエンジン２０の起動停止の関係を説明する図である。

図２では、エンジン２０を起動するときに要する電力出力に関連して、現在の蓄電装置２２の充電状態と、起動時に要する電力出力との関係が示されている。図２において横軸は現在時間Ｔ₀を原点とする時間がとられている。縦軸には、紙面の上段に蓄電装置２２から出力される電力が示され、下段には、蓄電装置２２の電圧Ｖ_Bが示されている。

ここで、現在時間Ｔ₀における蓄電装置２２の電圧をＶ₀とする。現在時間Ｔ₀は、制御装置４０による蓄電装置２２の充放電制御の過程で、現在時間Ｔ₀において蓄電装置２２の充電のためにエンジン２０を起動する必要があると判断された時である。この判断は、蓄電装置２２の充電状態が、エンジン２０の起動に要する電力を出力できる限度まで放電したか否かによって行うことができる。

ここで、判断された現在時間Ｔ₀において、直ちにエンジン２０を起動することにすれば、判断の基準は、現在時間Ｔ₀における電圧Ｖ₀が、エンジン２０の起動に要する電力を出力することで低下しても、下限電圧であるＶ_E以下とならないか否かとすることができる。Ｖ₀からエンジン２０の起動に要する電力出力でどの程度電圧が低下するかは、蓄電装置２２の内部抵抗Ｒに基いて求めることができる。

具体的には、蓄電装置２２の現在時間Ｔ₀における電圧値Ｖ₀と電流値Ｉ₀とを用い、下限電圧Ｖ_Eのときの下限電流をＩ_Eとすると、蓄電装置２２の内部抵抗Ｒは、Ｒ＝（Ｖ₀−Ｖ_E）／（Ｉ₀−Ｉ_E）の関係を有する。この関係式から、下限電流Ｉ_Eは、Ｉ_E＝｛Ｉ₀＋（Ｖ₀−Ｖ_E）／Ｒ｝と求められる。したがって、下限電圧Ｖ_Eのところにおける最大放電可能電力値Ｐ_E0は、Ｐ_E0＝Ｉ_E×Ｖ_E＝｛Ｉ₀＋（Ｖ₀−Ｖ_E）／Ｒ｝×Ｖ_Eと求められる。

このように、最大放電可能電力は、下限電圧Ｖ_Eと蓄電装置２２の内部抵抗Ｒが分かっていれば、現在時間Ｔ₀における蓄電装置２２の電圧値Ｖ₀と電流値Ｉ₀を与えることで現在時間Ｔ₀において予測できる。したがって、エンジン２０の起動に要する電力を予測される最大放電可能電力と比較し、最大放電可能電力がエンジン２０の起動に要する電力と同じとなるまで低下したならば、エンジン２０の起動を行って蓄電装置２２の充電を開始するものとできる。

図２は、現在時間Ｔ₀にエンジン２０を起動するのではなく、現在時間Ｔ₀から所定時間経過した時間Ｔ₁においてエンジン２０を起動することになった場合が示されている。すなわち、時間Ｔ₁において最大放電可能電力値Ｐ_Eが出力され、蓄電装置２２の電圧Ｖ_Bが下限電圧Ｖ_Eまで低下した様子が示される。この現在時間Ｔ₀から時間Ｔ₁までの所定時間の経過の間に蓄電装置２２に電圧低下が生じなければ、上記で述べた最大放電可能電力がそのまま出力可能である。

この現在時間Ｔ₀から時間Ｔ₁までの所定時間の経過の間に蓄電装置２２に電圧低下が生じると、時間Ｔ₁において蓄電装置２２はもはや上記の最大放電可能電力を出力することができない。そこで、現在時間Ｔ₀から時間Ｔ₁までの所定時間の経過の間に蓄電装置２２に電圧低下が生じたときの最大放電可能電力を予測し直すことが必要である。

現在時間Ｔ₀から時間Ｔ₁までの所定時間の経過の間に蓄電装置２２に生じる電圧低下は、補機１８に供給される電流によるものである。したがって、予め、ハイブリッド車両の運行モデルに基いて、その電圧低下値ΔＶを求めて取得することができる。図２では、時間Ｔ₁における電圧をＶ₁、電流をＩ₁として、電圧低下値がΔＶ＝Ｖ₁−Ｖ₀として示されている。

電圧低下値ΔＶがあるときの最大放電可能電力の求め方について図３を用いて説明する。ここで、上記のように、時間Ｔ₁における電圧をＶ₁、電流をＩ₁とすると、補機１８による放電は一定電流で行われるので、Ｉ₁＝Ｉ₀であり、Ｖ₁＝Ｖ₀−ΔＶである。

したがって、蓄電装置２２の内部抵抗をＲとして、Ｒ＝（Ｖ₁−Ｖ_E）／（Ｉ₁−Ｉ_E）の関係を有する。この関係式から、下限電流Ｉ_Eは、Ｉ_E＝｛Ｉ₁＋（Ｖ₁−Ｖ_E）／Ｒ｝と求められる。したがって、下限電圧Ｖ_Eのところにおける最大放電可能電力値Ｐ_E1は、Ｐ_E1＝Ｉ_E×Ｖ_E＝｛Ｉ₁＋（Ｖ₁−Ｖ_E）／Ｒ｝×Ｖ_Eと求められる。ここで、Ｉ₁＝Ｉ₀と、Ｖ₁＝Ｖ₀−ΔＶを代入すると、最大放電可能電力値Ｐ_E1は、Ｐ_E1＝Ｉ_E×Ｖ_E＝［Ｉ₁＋｛（Ｖ₀−ΔＶ）−Ｖ_E｝／Ｒ｝×Ｖ_Eと求められる。

このように、現在時間Ｔ₀からエンジン２０の起動が行われる時間Ｔ₁まで所定時間の経過があり、その時間経過の間に蓄電装置２２の電圧が低下したときの場合には、次の手順で、最大放電可能電力値Ｐ_E1を算出して予測できる。

すなわち、蓄電装置２２の現在時間であるＴ₀における電圧値をＶ₀、電流値をＩ₀として取得する。この手順は、制御装置４０の蓄電装置出力予測部４２の現在状態取得モジュール４４の機能によって実行される。

そして、現在時間Ｔ₀から所定時間経過した時間をＴ₁として時間Ｔ₀から時間Ｔ₁までに低下する電圧低下値をΔＶとして、車両搭載機器の負荷特性に基いて求めてこれを取得する。この手順は、蓄電装置出力予測部４２の放電電圧低下値取得モジュール４６の機能によって実行される。電圧低下値ΔＶの取得は、予め実験で求め、これを取得するものとできる。具体的には、予め求めておいた電圧低下値ΔＶを、制御装置４０の適当なメモリ等の記憶手段に記憶し、これを読み出して取得するものとできる。

そして、電圧値Ｖ₀と電流値Ｉ₀と、電圧低下値ΔＶと、蓄電装置の放電下限電圧Ｖ_Eと、蓄電装置の内部抵抗Ｒとに基き、時間Ｔ₁における蓄電装置の最大放電可能電力値Ｐ_E1を、Ｐ_E1＝［Ｉ₀＋｛（Ｖ₀−ΔＶ）−Ｖ_E｝／Ｒ］×Ｖ_Eとして算出する。この手順は、蓄電装置出力予測部４２の最大放電可能電力値算出モジュール４８の機能によって実行される。

このように、最大放電可能電力値Ｐ_E1は、下限電圧Ｖ_Eと蓄電装置２２の内部抵抗Ｒが分かっていれば、現在時間Ｔ₀における蓄電装置２２の電圧値Ｖ₀と電流値Ｉ₀を与え、さらに現在時間Ｔ₀から所定時間経過後の時間Ｔ₁までに間に蓄電装置２２に生じる電圧低下値ΔＶを用いることで、現在時間Ｔ₀において予測することができる。したがって、エンジン２０の起動に要する電力を予測される最大放電可能電力値Ｐ_E1と比較し、最大放電可能電力値Ｐ_E1がエンジン２０の起動に要する電力と同じとなるまで低下したならば、エンジン２０の起動を行って蓄電装置２２の充電を開始するものとできる。

ここで、現在時間Ｔ₀における電圧値Ｖ₀、電流値Ｉ₀をおなじとすれば、電圧低下値ΔＶを考慮するときの最大放電可能電力値Ｐ_E1は、電圧低下値ΔＶがないときの最大放電可能電力値Ｐ_E0に比べ小さく算出される。換言すれば、エンジン２０の起動に要する電力に最大放電可能電力値Ｐ_E1を合わせるには、電圧低下値ΔＶがあるときの現在時間Ｔ₀における電圧値Ｖ₀、電流値Ｉ₀は、電圧低下値ΔＶがないときの現在時間Ｔ₀における電圧値Ｖ₀、電流値Ｉ₀に比べ、大きな値とする必要がある。

例えば、電圧低下値ΔＶがあるときは、これがないときに比べ、エンジン２０による充電を十分に行って、エンジン２０を停止するものとする。そのとき、その停止時を現在時間Ｔ₀として、所定時間経過して時間Ｔ₁に至り、その間に電圧低下値ΔＶが生じても、時間Ｔ₁においてエンジン２０の起動を行えるように、エンジン２０の停止タイミングを設定する必要がある。上記のように、蓄電装置２２の最大放電可能電力が電圧低下値ΔＶを考慮して求められたＰ_E1となるときにエンジン２０を停止することにすれば、エンジン２０の停止時を現在時間Ｔ₀として、所定時間経過して時間Ｔ₁に至り、その間に電圧低下値ΔＶの電圧低下が生じても、時間Ｔ₁においてエンジン２０の起動を行うことができる。

図４は、その様子を説明する図である。ここでは横軸に時間をとり、縦軸に蓄電装置２２の予測電力がとられている。縦軸のＷ_Eは、エンジン２０を起動するか停止するかの判断に用いられる値である。ここでは、時間Ｔ₀でエンジン２０を停止し、時間Ｔ₁でエンジン２０を起動するものとし、時間Ｔ₀から時間Ｔ₁の間の所定時間の経過の際に、蓄電装置２２に電圧低下値ΔＶの電圧低下が生じたものとする。

図４における予測電力特性線６０は、電圧低下値ΔＶを考慮しないときの様子を示す図である。この場合には、エンジン２０によって回転電機（ＭＧ１）１４が発電を行い、蓄電装置２２を充電し、充電状態として最大放電可能電力値Ｐ_E0＝｛Ｉ₀＋（Ｖ₀−Ｖ_E）／Ｒ｝×Ｖ_EがＷ_Eとなったときにエンジン２０を停止する。この停止時がＴ₀として示されている。上記のように、時間Ｔ₀から時間Ｔ₁までの間に蓄電装置２２には電圧低下値ΔＶだけ電圧が低下するので、エンジン２０を起動する時間Ｔ₁においては蓄電装置２２の予測電力がＷ_E＝Ｐ_E0よりも小さくなっており、そのままではエンジン２０を起動できなくなっている。

図４におけるもう１つの予測電力特性線６２は、電圧低下値ΔＶを考慮するときの様子を示す図である。この場合にも、エンジン２０によって回転電機（ＭＧ１）１４が発電を行い、蓄電装置２２を充電し、充電状態としてＷ_Eよりも高い値の最大放電可能電力値Ｐ_E1＝［Ｉ₀＋｛（Ｖ₀−ΔＶ）−Ｖ_E｝／Ｒ］×Ｖ_Eとなったときにエンジン２０を停止する。このとき、この停止時をＴ₀として、所定時間経過後の時間Ｔ₁において、電圧低下値ΔＶの電圧低下が生じて、その分最大放電可能電力値が低下するが、その低下した状態で、エンジン２０を起動できる値Ｗ_Eとなるように、最大放電可能電力値Ｐ_E1が設定される。

つまり、時間Ｔ₀において、予測電力特性線６０に対応する電圧Ｖ₀よりも、予測電力特性線６２に対応する電圧Ｖ₀は、電圧低下値ΔＶ分だけ高い。換言すれば、予測電力特性線６２においては、予測電力特性線６０に比較して、蓄電装置２２に十分な充電が行われるように、エンジン２０の停止が遅くなる。

このように、電圧低下値ΔＶを考慮するときは、蓄電装置２２がより十分に充電されてからエンジン２０の停止が行われる。こうすることで、エンジン２０が停止された時間Ｔ₀から所定時間経過した時間Ｔ₁において、所定時間経過中に蓄電装置２２に電圧低下値ΔＶの電圧低下が生じても、エンジン２０を起動させることができる。

上記のように、エンジン２０を停止するときの蓄電装置２２の電圧値Ｖ₀を高めとし、そのときの予測電力を高めに設定することで、エンジン２０の停止後に蓄電装置２２に電圧低下値ΔＶの電圧低下が生じても、エンジン２０を起動させることができる。

本発明に係る実施の形態の蓄電装置出力予測装置が適用されるハイブリッド車両制御システムの構成を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、蓄電装置の電力出力状態、充電状態を時間経過で示す図である。 本発明に係る実施の形態において、蓄電装置に電圧低下が生じるときの蓄電装置の電圧の変化の様子を説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、蓄電装置の予測電力とエンジンの起動停止の関係を説明する図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両制御システム、１２ 電源回路、１４ 回転電機（ＭＧ１）、１６ 回転電機（ＭＧ２）、１８ 補機、２０ エンジン、２２ 蓄電装置、２４ 蓄電装置側平滑コンデンサ、２６ 電圧変換器、２８ インバータ側平滑コンデンサ、３０ インバータ、３２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３４ 低電圧電池、４０ 制御装置、４２ 蓄電装置出力予測部、４４ 現在状態取得モジュール、４６ 放電電圧低下値取得モジュール、４８ 最大放電可能電力値算出モジュール、５０ エンジン起動停止部、６０，６２ 予測電力特性線。

Claims (1)

1. 回転電機によって起動されるエンジンと、
   エンジンによって充電され、回転電機および車両搭載機器に電力を供給する蓄電装置と、
   蓄電装置の最大放電可能電力値を予測する蓄電装置出力予測装置と、
   エンジンによって蓄電装置が充電されるときに、蓄電装置の放電可能電力値が予測された最大放電可能電力値に達したときにエンジンを停止するエンジン停止手段と、
   を備え、
   蓄電装置出力予測装置は、
   蓄電装置の現在時間であるＴ₀における電圧値をＶ₀、電流値をＩ₀として取得する取得手段と、
   現在時間Ｔ₀から所定時間経過した時間をＴ₁として時間Ｔ₀から時間Ｔ₁までに低下する電圧低下値をΔＶとして、車両搭載機器の使用モデルによって予測できる車両搭載機器の消費電流値に基づいて求める手段と、
   電圧値Ｖ₀と電流値Ｉ₀と、電圧低下値ΔＶと、蓄電装置の放電下限電圧Ｖ_Eと、蓄電装置の内部抵抗Ｒとに基づき、時間Ｔ₁における蓄電装置の最大放電可能電力値Ｐ_E1を、Ｐ_E1＝［Ｉ₀＋｛（Ｖ₀−ΔＶ）−Ｖ_E｝／Ｒ］×Ｖ_Eとして算出する算出手段と、
   を含むことを特徴とするハイブリッド車両制御システム。

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