JP5699841B2

JP5699841B2 - ハイブリッド自動車

Info

Publication number: JP5699841B2
Application number: JP2011159590A
Authority: JP
Inventors: 直人多賀谷; 克好村松
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2031-07-21
Also published as: JP2013023071A

Description

本発明は、走行用のモータと、このモータに電力を供給するバッテリと、このバッテリを充電するジェネレータを駆動し得るエンジンとを備えたハイブリッド自動車に関する。

走行用のモータと、このモータに電力を供給するバッテリと、このバッテリを充電するジェネレータを駆動し得るエンジンとを備えたハイブリッド自動車が知られている（たとえば、〔特許文献１〕参照）。

かかるハイブリッド自動車では、加速操作などによって走行に要する駆動負荷が高まると、バッテリの電力残量の収支が放電側となる場合がある。このような場合において、バッテリの電圧が下限電圧値まで低下すると、バッテリが劣化するなどの不具合を生じる可能性がある。

特開２００９−１０７６１９号公報

かかる不具合を回避するには、パラレル走行を行うことも考えられるが、パラレル走行に移行する際のクラッチの駆動動作や、パラレル走行によるドラビリの低下を配慮すると、パラレル走行は可能な限り避けることが望ましい。

本発明は、駆動負荷が高まってもパラレル走行を行うことなくバッテリの電圧が下限電圧値まで低下することを回避することを可能とするハイブリッド自動車を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、バッテリを含む回路の電位電圧に基づいて前記バッテリからの電力で駆動力を出力する走行用のモータと、エンジンにより駆動されて、前記電位電圧を上昇させるジェネレータと、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル踏込量を検知するアクセル踏込量検出手段と、前記アクセル踏込量の変化率に基づいて、車両に要求される要求出力を推定する要求出力検知手段と、前記バッテリの充電状態を検知するバッテリ状態検知手段と、前記推定された要求出力を出力する前に、該推定された要求出力を出力したと仮定した場合の前記バッテリの電圧値を算出するバッテリ電圧算出手段と、前記バッテリの充電状態を示す値が前記第１の所定値以下となった状態で更に前記バッテリ電圧算出手段により算出した前記電圧値が前記バッテリの下限電圧値以下となると算出された場合に、前記エンジンにより前記ジェネレータを駆動させて前記電位電圧を上昇させた後に前記モータで前記推定された要求出力を出力する制御手段と、を有するハイブリッド自動車にある。

請求項２記載の発明は、前記制御手段は、前記バッテリの充電状態を示す値が前記第１の所定値よりも大きな第２の所定値以上となった状態で前記要求出力が前記車両に要求された場合は、前記エンジンにより前記ジェネレータを駆動させて前記電位電圧を上昇させる前に前記モータで前記要求出力を出力することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車にある。

請求項３記載の発明は、前記バッテリ電圧算出手段は、前記ジェネレータで前記電位電圧を上昇する前に前記ジェネレータで前記電位電圧を上昇したと仮定した場合の前記電位電圧を更に算出し、前記制御手段は、前記バッテリの充電状態を示す値が前記第２の所定値以上となった状態で更に前記バッテリ電圧算出手段により算出した前記電圧値が前記バッテリの上限電圧値以上となると算出された場合は、前記エンジンにより前記ジェネレータを駆動させて前記電位電圧を上昇させる前に前記モータで前記要求出力を出力することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド自動車。

請求項４記載の発明は、前記バッテリの充電状態を示す値は、前記バッテリの電圧、又は前記バッテリの充電率であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のハイブリッド自動車にある。

請求項１に係る本発明は、前記推定された要求出力を出力する前に、該推定された要求出力を出力したと仮定した場合の前記バッテリの電圧値を算出するバッテリ電圧算出手段と、前記バッテリの充電状態を示す値が前記第１の所定値以下となった状態で更に前記バッテリ電圧算出手段により算出した前記電圧値が前記バッテリの下限電圧値以下となると算出された場合に、前記エンジンにより前記ジェネレータを駆動させて前記電位電圧を上昇させた後に前記モータで前記推定された要求出力を出力する制御手段と、を有するので、モータで十分な出力が可能となり、運転者の要求通りの良好な走行性能を得ることができるとともにモータに要求出力を出力した際に減少する電位電圧値を予測するため、モータの出力に伴うバッテリの電圧降下によってバッテリの電圧が下限電圧以下まで低下することを確実に回避することができる。

請求項２に係る本発明は、バッテリの充電状態を示す値が第１の所定値より大きい第２の所定値以上となった状態で要求出力が車両に要求された場合に、エンジンによりジェネレータを駆動させてバッテリを含む回路の電位電圧を上昇させる前にモータで要求出力を出力するので、運転者の出力要求に素早く対応でき運転者の要求通りの良好な走行性能を得ることができる。

請求項３に係る本発明は、ジェネレータで前記電位電圧を上昇する前にジェネレータにより電位電圧を上昇したと仮定した場合の電位電圧値を予測するため、ジェネレータの発電に伴うバッテリの電圧上昇によってバッテリの電圧が上限電圧以上に増加することを確実に回避することができる。

請求項４に係る本発明は、バッテリの充電状態を示す値を、バッテリの電圧、又はバッテリの充電率であることとしているので、駆動負荷が高まってもバッテリの電圧またはＳＯＣに応じて、バッテリの電圧が下限電圧以下まで低下することを回避して運転者の要求出力を得ることが可能であり、良好な走行性能を得ることが可能なハイブリッド自動車を提供することができる。

本発明を適用したハイブリッド自動車の一実施例の駆動系に関する概略構成を示したブロック図である。図１に示したハイブリッド自動車の制御系に関する概略構成を示したブロック図である。図１に示したハイブリッド自動車において運転者から出力要求がなされたときに行われる制御の概略を説明するための概念図である。図３に示して説明した制御の概略を示したフローチャートである。図３（ａ）に示した制御の詳細を示した概念図である。図３（ｂ）に示した制御の詳細を示した概念図である。図３（ｃ）に示した制御の詳細を示した概念図である。図３（ｂ）に示した制御の比較例を示した概念図である。図３（ｃ）に示した制御の比較例を示した概念図である。

図１に本発明を適用した車両の駆動系に関する概略構成を示す。
この車両１００は、駆動源として、電動機としての走行用のモータ１０と、内燃機関としてのエンジン２０とを搭載したハイブリッド自動車（ＨＥＶ）である。

車両１００はまた、かかる駆動源のほかに、モータ１０に電力を供給する蓄電池としての大容量バッテリである高電圧バッテリを用いたバッテリ３０と、バッテリ３０の電力を所定の出力でモータ１０に供給するインバータ１１と、エンジン２０の駆動力によって駆動可能でありかかる駆動力による駆動によって発電してバッテリ３０に電力を供給しバッテリ３０を充電するジェネレータである発電機４０と、発電機４０によって生成された電力を所定の出力でバッテリ３０に供給するインバータ１２とを有している。

車両１００はまた、モータ１０及びエンジン２０に接続されたトランスミッション５０と、トランスミッション５０を介してモータ１０及びエンジン２０によって回転駆動される駆動軸１３及び車輪１４と、トランスミッション５０に内蔵され、エンジン２０の駆動力を駆動軸１３に伝達するか否かを切り換えるクラッチ５１並びにモータ１０の駆動力及びエンジン２０の駆動力を駆動軸１３に伝達するデフ５２とを有している。

車両１００はまた、車両１００の制御系の概略を示した図２に示すように、モータ１０、エンジン２０、トランスミッション５０等、車両１００に備えられた各構成を駆動制御する制御手段としてのＥＣＵ６０と、バッテリ３０の充電状態であるＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）を検知し検知したＳＯＣをＥＣＵ６０に入力するＳＯＣ算出手段６１とを有している。

車両１００はまた、バッテリ３０の温度を検知し、検知した温度をＥＣＵ６０に入力する温度検知手段６２と、車輪１４の回転速度を検知することで車両１００の車速を検知し検知した車速をＥＣＵ６０に入力する車輪速センサである車速検知センサとしての車速検知手段６３とを有している。

車両１００はまた、図示しない運転席の前方に配設され運転者によって踏み込み動作によって操作されるアクセルペダル１５と、アクセルペダル１５を車両１００の本体に回動自在に支持した図示しないアクセルペダル支持軸の位相を検知してアクセルペダル１５の踏み込み量であるアクセル踏込量を検知するアクセル踏込量検出手段である踏み込み量検知手段としてのエンコーダ６４とを有している。

車両１００はその他、図示を省略する、外部電源を接続される給電部と、給電部によって外部電源から供給された電力によりバッテリ３０を充電する充電器とを有しており、プラグインハイブリッド車となっている。

アクセルペダル１５は、運転者の所望する走行状態を得るために運転者によって操作される被操作部材である。
エンコーダ６４は、アクセルペダル１５が踏み込み動作が行われていないホームポジションを占めているときのアクセルペダル支持軸の位相を基準位相とし、アクセルペダル１５の踏み込み量を、かかる基準位相からの、アクセルペダル支持軸の回転角であるＡＰＳ[θ]により検知する。

ＳＯＣ算出手段６１は、バッテリ３０の電圧及びバッテリ３０を含む回路の電位電圧を検知するバッテリ電圧検知手段としても機能する。ＳＯＣ算出手段６１は、バッテリ３０に電流が流れていない状態、具体的にはバッテリ３０の充放電が行われていない状態において、バッテリ電圧検知手段として機能するＳＯＣ算出手段６１によって測定され検知されたバッテリ３０の電圧に基づいて、ＳＯＣを検知する。このように、ＳＯＣは、バッテリ３０の非通電時におけるバッテリ３０の電圧に等価の、バッテリ３０の充電状態を意味する。

ＳＯＣ算出手段６１は、バッテリ３０の非通電時にバッテリ電圧検知手段として機能してバッテリ３０の電圧を測定してＳＯＣを測定、検知しておき、その後の車両１００の走行状況や使用状況において、随時、ＳＯＣを算出し推定する態様で検知する。なお、バッテリ３０の電圧値とバッテリ３０を含む回路の電位電圧とは同じである。ＳＯＣ算出手段６１は、このようなバッテリ３０の充電状態を検知し算出するバッテリ状態検知手段であるバッテリ状態算出手段として機能するものとなっている。ＳＯＣはまた、バッテリ３０に残存している電力残量、言い換えると充電率を意味し、値が大きいほど充電状態が良好である。

ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、メモリを備えている。
ＥＣＵ６０は、エンコーダ６４によって検知されたＡＰＳの増減の態様、すなわち大きさ及びその変化率に基づいて、運転者の要求出力を推定して検知する要求出力検知手段として機能する。

ＥＣＵ６０は、車速検知手段６３によって検知された車速、ＳＯＣ算出手段６１によって算出されたＳＯＣ、その他要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって検知された要求出力を適宜組み合わせた条件に基づいて、車両１００の走行モードとして、次に述べるＥＶ走行モード、ハイブリッド走行モードであるシリーズ走行モード、ハイブリッド走行モードであるパラレル走行モードの何れかを選択する走行モード選択手段として機能する。このため、走行モード選択手段として機能するＥＣＵ６０のメモリには、かかる条件に応じたマップが記憶されている。

すなわち、かかるメモリには、車速が高車速であるときに主にパラレル走行モードを選択し、車速が低車速であってＳＯＣ残量が大きいときに主にＥＶ走行モードを選択し、車速が低車速であってＳＯＣ残量が少ないときに主にシリーズ走行モードを選択するためのマップが記憶されている。この点、ＥＣＵ６０は、走行モード選択条件記憶手段として機能する。なお、車速が低車速である場合とは車速が高車速でない場合をいい、車速が低速あるいは中速である場合を含む。

走行モード選択手段として機能するＥＣＵ６０は、かかるマップにしたがって、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード、パラレル走行モードの何れかの走行モードを選択するようになっている。

モータ１０、エンジン２０のうち、ＥＶ走行モードではモータ１０のみが駆動され、ハイブリッド走行モードであるシリーズ走行モード及びパラレル走行モードではモータ１０及びエンジン２０が駆動される。

ＥＶ走行モードでは、モータ１０の駆動力すなわち出力のみ言い換えるとバッテリ３０の電力のみによって車両１００を走行させる。そのため、エンジン２０は停止しており、またクラッチ５１は開放されている。減速時はモータ１０を用いて回生する。すなわち車両１００の運動エネルギーを、駆動輪１４、駆動軸１３、デフ５２、モータ１０、インバータ１１を介して電気エネルギーに変換し、バッテリ３０に蓄電する。

シリーズ走行モードでは、モータ１０の駆動力すなわち出力言い換えるとバッテリ３０の出力が目標の所定値となるように、エンジン２０を作動させ、発電機４０を回転駆動してバッテリ３０に給電を行いながらモータ１０を駆動して車両１００を走行させる。クラッチ５１は開放されている。減速時はＥＶ走行モードと同様にしてモータ１０を用いて回生する。

パラレル走行モードでは、モータ１０の駆動力すなわち出力言い換えるとバッテリ３０の電力及びエンジン２０の駆動力すなわち出力によって車両１００を走行させる。そのため、クラッチ５１は結合される。パラレル走行モードは高車速であるときに選択されるが、これは高速域では比較的負荷が大きくエンジン２０の熱効率が高いためである。よってパラレル走行モードではエンジン２０主体で走行するが、モータ１０の出力とエンジン２０の出力とを互いに補完しながら使用するため、長距離走行に適しているとともに、モータ１０によるトルクアシスト等も可能となっている。減速時はＥＶ走行モードと同様にしてモータ１０を用いて回生する。なお、エンジン２０の出力が出すぎた場合にも、かかる回生と同様に回生してバッテリ３０に給電し、さらには充電することも可能である。

ＥＣＵ６０は、モータ１０の出力を制御する点においてモータ出力制御手段として機能する。
ＥＣＵ６０は、エンジン２０の出力を制御する点においてエンジン出力制御手段として機能する。

ＥＣＵ６０は、要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって検知された要求出力を満たしたときに、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の下限電圧値以下まで低下するか否かを判断するバッテリ電圧判断手段として機能するようになっている。バッテリ電圧判断手段は、モータ１０により要求出力を出力した際のバッテリ３０の電圧値を算出するバッテリ電圧算出手段としての機能も有する。また、発電機４０の発電によりバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇した際の電位電圧を算出することもできる。ここで、バッテリ３０の下限電圧とは、モータ１０の出力が運転者の要求する出力性能を満たせなくなる電圧を意味している。

そこで、バッテリ電圧判断手段として機能するＥＣＵ６０は、要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって検知された要求出力とＳＯＣ算出手段６１によって算出されたＳＯＣとに基づいて、かかる要求出力を満たしたときのバッテリ３０の電圧値を予測するバッテリ電圧算出手段として機能する。

また、バッテリ電圧判断手段として機能するＥＣＵ６０は、バッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０によって算出されたバッテリ３０の電圧値とバッテリ３０の下限電圧値とを比較し、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の下限電圧値を下回るか否かを判定するバッテリ電圧判定手段として機能する。

そして、バッテリ電圧判断手段として機能するＥＣＵ６０は、バッテリ電圧判定手段として機能するＥＣＵ６０によって、バッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０によって算出されたバッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の下限電圧値以下となると判定されたときに、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の下限電圧値以下まで低下すると判断する。

なお、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の下限電圧値以下まで低下するか否かの判断は、発電機４０によるバッテリ３０への入力が一定であるとの条件のもとに行われる。すなわち、ＥＶ走行モードである場合にはＥＶ走行モードが維持され、シリーズ走行モードである場合にはバッテリ電圧判断手段として機能するＥＣＵ６０による判断の開始時、具体的にはバッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０による予測の開始時における発電機４０によるバッテリ３０への入力が維持されるとの条件のもとに行われる。バッテリ電圧判断手段として機能するＥＣＵ６０による、かかる判断には、温度検知手段６２によって検知されたバッテリ３０の温度をパラメータとして用いても良い。

バッテリ電圧判定手段として機能するＥＣＵ６０は、バッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０によって算出されたバッテリ３０の電圧値とバッテリ３０の上限電圧値とを比較し、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の上限電圧値を上回るか否かについても判定も行う。ここで、バッテリ３０の上限電圧値とは、バッテリ３０が過充電となり劣化進行度が高まる可能性のある電圧を意味している。

そして、バッテリ電圧判断手段として機能するＥＣＵ６０は、バッテリ電圧判定手段として機能するＥＣＵ６０によって、バッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０によって算出されたバッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の上限電圧値以上となると判定されたときに、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の上限電圧値以上まで上昇すると判断する。

バッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０による、バッテリ３０の電圧値の予測、および、バッテリ電圧判断手段として機能するＥＣＵ６０による、バッテリ３０の電圧値が、下限電圧値まで低下するか否か、上限電圧値まで上昇するか否かの判断は、次に述べる、予測された最大出力、最大入力を用いて行われるため、この予測、判断の具体的方法については後述する。

ＥＣＵ６０は、ＳＯＣ算出手段６１によって算出されたＳＯＣに基づいて、バッテリ３０の最大出力と最大入力とを予測する入出力予測手段として機能するようになっている。ここで、最大出力とは、バッテリ３０からモータ１０への出力の最大値言い換えると時間当たりの最大の放電量を意味し、最大入力とは、発電機４０からバッテリ３０への入力の最大値言い換えると時間あたりの最大の充電量を意味している。

よって、入出力予測手段として機能するＥＣＵ６０は、発電機４０からバッテリ３０への最大入力を予測する入力予測手段として機能するとともに、バッテリ３０からモータ１０への最大出力を予測する出力予測手段として機能するようになっている。かかる最大出力、最大入力の予測には、温度検知手段６２によって検知されたバッテリ３０の温度もパラメータとして用いられる。バッテリ３０の温度は、その時間当たりの放電量、充電量を左右するためである。

バッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０による、バッテリ３０の電圧値の予測は、入出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測された最大入力及び最大出力、具体的には、入力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測された、発電機４０からバッテリ３０への最大入力と、出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測された、バッテリ３０からモータ１０への最大出力とを用いて行われる。

以上述べた構成の車両１００において、シリーズ走行モード、または、ＥＶ走行モードによる走行中に、運転者によりアクセルペダル１５が踏み込まれ、加速要求言い換える高出力要求が行われた場合について説明する。まず図３を用いて概略的に説明し、その後、図４以降の各図を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、シリーズ走行モードによる走行時を想定した説明を行うが、ＥＶ走行モードによる走行時も同様である。

図３（ａ）は、高ＳＯＣ時、すなわちＳＯＣ算出手段６１によって検知されたＳＯＣの値が比較的大きく、図３（ｂ）に示す低ＳＯＣ時、図３（ｃ）に示す中ＳＯＣ時の何れにも該当しない場合を示している。この高ＳＯＣ時を具体的に説明すると、高ＳＯＣ時は、要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって検知された要求出力が、出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測されたバッテリ３０からモータ１０への最大出力以下である場合である。要求出力を満たす前の状態において、バッテリ電圧検知手段として機能するＳＯＣ算出手段６１によって検知されたバッテリ電圧αは高い値を示す。

この場合には、エンジン２０の出力を維持して発電機４０からバッテリ３０への入力すなわち発電機４０からバッテリ３０に供給される電力を維持したまま高出力要求を満たしてもバッテリ３０の電圧は下限電圧値まで低下することがないため、ＥＣＵ６０は、発電機４０からバッテリ３０に供給される電力を停止したまま、あるいは、維持したまま、図３（ａ）において太線の矢印で示すように、かかる出力要求を満たすようにモータ１０の出力を高める。

図３（ｂ）は、低ＳＯＣ時、すなわちＳＯＣ算出手段６１によって検知されたＳＯＣの値が小さく、図３（ａ）に示した高ＳＯＣ時、図３（ｃ）に示す中ＳＯＣ時の何れよりも小さい場合を示している。この低ＳＯＣ時を具体的に説明すると、低ＳＯＣ時は、要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって検知された要求出力が、出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測されたバッテリ３０からモータ１０への最大出力を上回るとともに、この最大出力が、出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測された発電機４０からバッテリ３０への最大入力以下である場合である。要求出力を満たす前の状態において、バッテリ電圧検知手段として機能するＳＯＣ算出手段６１によって検知されたバッテリ電圧β（第１の所定値）は、同様に検知される高ＳＯＣ時のバッテリ電圧αよりも低い値を示す。

この場合には、発電機４０からバッテリ３０に供給される電力を停止あるいは維持したまま高出力要求を満たすとバッテリ３０の電圧が下限電圧まで低下する、またはその可能性が高い。そこで、高出力要求を満たしてもバッテリ３０の電圧が下限電圧値以下まで低下することのないように、ＥＣＵ６０は、図３（ｂ）において番号を付した太線の矢印で示す順に、エンジン２０の出力を増加させて発電機４０によりバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させてから、かかる出力要求を満たすようにモータ１０の出力を増加させる。

このような制御を行う条件は、ＳＯＣ算出手段６１によって検知されたバッテリ３０の電圧値が第１の所定値β以下となった状態に加えてバッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０によってバッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の下限電圧値以下まで低下すると予測された場合である。かかる条件は、ＳＯＣ算出手段６１によって検知されたバッテリ３０の電圧値が第１の所定値β以下となった状態で要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって要求出力が検知された場合であっても良く、この場合、運転者の要求通りの良好な走行性能を得ることが可能である。ただし、前者の条件の方が、バッテリ３０の電圧が下限電圧以下まで低下することが確実に回避される。

図３（ｃ）は、中ＳＯＣ時、すなわちＳＯＣ算出手段６１によって検知されたＳＯＣの値が中程度であり、図３（ａ）に示した高ＳＯＣ時より小さく、図３（ｂ）に示した低ＳＯＣ時よりも大きい場合を示している。この中ＳＯＣ時を具体的に説明すると、中ＳＯＣ時は、要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって検知された要求出力が、出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測されたバッテリ３０からモータ１０への最大出力を上回るとともに、この最大出力が、出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測された発電機４０からバッテリ３０への最大入力を上回る場合である。要求出力を満たす前の状態において、バッテリ電圧検知手段として機能するＳＯＣ算出手段６１によって検知されたバッテリ電圧γ（第２の所定値）は、同様に検知される高ＳＯＣ時のバッテリ電圧αより低く低ＳＯＣ時のバッテリ電圧β（第１の所定値）よりも高い値を示す。

この場合には、高出力要求を満たすとバッテリ３０の電圧が下限電圧値まで低下する可能性があるが、かりに、図３（ｂ）に沿って説明したように、高出力要求を満たす前に発電機４０によりバッテリ３０を含む回路の電位電圧が上昇されると、バッテリ３０の電圧が上限電圧値以上まで上昇する、またはその可能性が高い。そこで、高出力要求を満たせばバッテリ３０の電圧が上限電圧値以上まで上昇することのないように、ＥＣＵ６０は、同図（ｃ）において番号を付した太線の矢印で示す順に、かかる出力要求を満たすようにモータ１０の出力を増加させて以降に、エンジン２０の出力を増加させて発電機４０によるバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させる。

このような制御を行う条件は、ＳＯＣ算出手段６１によって検知されたバッテリ３０の電圧値が第２の所定値γ以上となった状態に加えてバッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０によってバッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の上限電圧値以上まで上昇すると予測された場合である。かかる条件は、ＳＯＣ算出手段６１によって検知されたバッテリ３０の電圧値が第２の所定値γ以上となった状態で要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって要求出力が検知された場合であっても良く、この場合、運転者の要求通りの良好な走行性能を速やかに得ることが可能である。ただし、前者の条件の方が、バッテリ３０の電圧が上限電圧以上まで増加することが確実に回避される。

図４以降の各図を用いて、運転者によりアクセルペダル１５が踏み込まれた場合について、図３を用いて説明した事項について詳しい補足を行いながら、説明する。

まず、ＳＯＣ算出手段６１によって算出されたバッテリ状態であるＳＯＣに基づいて、入出力予測手段として機能するＥＣＵ６０により、バッテリ３０の最大出力と最大入力とを算出し、予測する（図４：ステップＳ１）。

なお、本形態では、かかる予測に用いるバッテリ状態として、バッテリ状態検知手段であるＳＯＣ算出手段６１によって算出されたＳＯＣを用いているが、かかる予測に用いるバッテリ状態は、バッテリ状態検知手段であるバッテリ電圧検知手段として機能するＳＯＣ算出手段６１によって検知されたバッテリ３０の電圧であっても良い。またかかるＳＯＣ、電圧を場合によって使い分けても良い。

ステップＳ２に次いで、エンコーダ６４によって検知されたＡＰＳに基づいて、要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０により、運転者の要求出力を検知する。なお、ステップＳ１とステップＳ２との順番は逆あるいは同時であっても良い。

ステップＳ２に次いで、図３（ａ）に示して説明した高ＳＯＣ時の制御（図４：ステップＳ４）を行うか、図３（ｂ）に示して説明した低ＳＯＣ時の制御（図４：ステップＳ６）または図３（ｃ）に示して説明した中ＳＯＣ時の制御（図４：ステップＳ７）を行うかを判断するため、ＥＣＵ６０は、要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって検知された要求出力が、出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測されたバッテリ３０からモータ１０への最大出力を上回るか否かを判断する（図４：ステップＳ３）。

ステップＳ３において、要求出力が最大出力を上回らないと判断されたときは、図３（ａ）に示して説明した高ＳＯＣ時の制御を行うべく、図５に示すように、エンジン制御手段として機能するＥＣＵ６０の制御により、発電機４０からバッテリ３０に供給される電力を停止あるいは維持したまま、かかる出力要求を満たすべく、モータ制御手段として機能するＥＣＵ６０の制御により、モータ１０の出力を高める（図４：ステップＳ４）。

なお、図５において、ＡＰＳの変化開始時と、モータ１０の出力の変化開始時とが一致するように図示されているが、実際には、モータ１０の出力の変化は、ＡＰＳの変化の態様を検知してから開始されるため、モータ１０の出力の変化開始時はＡＰＳの変化開始時よりも遅れる。このことは図６以下の各図においても同様である。また、図６以下の図においては、ＡＰＳの変化開始時と、発電機４０の出力の変化開始時とが一致するように図示されている場合があるが、実際には、発電機４０の出力の変化は、ＡＰＳの変化の態様を検知してから開始されるため、発電機４０の出力の変化開始時はＡＰＳの変化開始時よりも遅れる。

ステップＳ３において、要求出力が最大出力を上回ると判断されたときは、図３（ｂ）に示して説明した低ＳＯＣ時の制御（図４：ステップＳ６）を行うか、図３（ｃ）に示して説明した中ＳＯＣ時の制御（図４：ステップＳ７）を行うかを判断するため、ＥＣＵ６０は、出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測されたバッテリ３０からモータ１０への最大出力が、入力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測された発電機４０からバッテリ３０への最大入力を上回るか否かを判断する（図４：ステップＳ５）。

ステップＳ５において、最大出力が最大入力を上回らないと判断されたときは、要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって検知された要求出力が、出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測されたバッテリ３０からモータ１０への最大出力を上回る（図４：ステップＳ３）とともに、この最大出力が入力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測された発電機４０からバッテリ３０への最大入力以下となる（図４：ステップＳ５）ことから、バッテリ電圧判断手段として機能するＥＣＵ６０は、バッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０によって予測された、かかる要求出力を満たしたときのバッテリ３０の電圧値が、バッテリ３０の下限電圧値以下まで低下すると判断する。

ここで、かりに、図８に示すように、図５に示したのと同様に、発電機４０からバッテリ３０への入力を停止あるいは維持したまま、要求出力を満たすとすれば、バッテリ電圧判断手段による予測のように、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の下限電圧値以下まで低下するか、この可能性がある。この場合には、同図に示されているように、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の下限電圧値以上となるように、モータ１０の出力が低下するため、運転者の要求する出力が得られなくなる。

しかし、本形態では、バッテリ電圧判断手段により、発電機４０からバッテリ３０への入力を停止あるいは維持したまま要求出力を満たせば、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の下限電圧値以下まで低下すると予測された場合には、図３（ｂ）に示して説明した低ＳＯＣ時の制御を行うべく、図６に示すように、エンジン制御手段として機能するＥＣＵ６０の制御により、発電機４０からバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させてから、かかる出力要求を満たすべく、モータ制御手段として機能するＥＣＵ６０の制御により、モータ１０の出力を高める（図４：ステップＳ６）。

このように、発電機４０からバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させてから、モータ１０の出力を高めてかかる出力要求を満たすことにより、バッテリ３０のＳＯＣないし電圧が上昇した状態でバッテリ３０からモータ１０への出力を増加させることで、図８に示した場合と異なり、運転者の要求する出力を得つつ、バッテリ３０の電圧値が下限電圧値を下回ることが防止される。

ステップＳ５において、最大出力が最大入力を上回ると判断されたときは、要求出力検知手段として機能するＥＣＵ６０によって検知された要求出力が、出力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測されたバッテリ３０からモータ１０への最大出力を上回る（図４：ステップＳ３）とともに、この最大出力が入力予測手段として機能するＥＣＵ６０によって予測された発電機４０からバッテリ３０への最大入力を上回る（図４：ステップＳ５）ことから、バッテリ電圧判断手段として機能するＥＣＵ６０は、バッテリ電圧算出手段として機能するＥＣＵ６０によって算出された、かかる要求出力を満たしたときのバッテリ３０の電圧値が、バッテリ３０の上限電圧値以上まで上昇すると判断する。

ここで、かりに、図９に示すように、図６に示したのと同様に、発電機４０によりバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させてから、モータ１０の出力を高めるとすれば、バッテリ電圧判断手段による予測のように、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の上限電圧値以上まで上昇するか、この可能性がある。バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の上限電圧値を超えると、バッテリ３０が過充電となって劣化進行度が高まり、バッテリ３０が劣化するか、この可能性がある。

しかし、本形態では、バッテリ電圧判断手段により、発電機４０によりバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させてから、モータ１０の出力を高めるとすれば、出力要求を満たしても、バッテリ３０の電圧値がバッテリ３０の上限電圧値以上まで上昇すると予測された場合は、図３（ｃ）に示して説明した中ＳＯＣ時の制御を行うべく、図７に示すように、かかる出力要求を満たすべく、モータ制御手段として機能するＥＣＵ６０の制御により、モータ１０の出力を高めて以降に、エンジン制御手段として機能するＥＣＵ６０の制御により、発電機４０によりバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させる（図４：ステップＳ７）。

このように、モータ１０の出力を高めて以降に、発電機４０によりバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させることにより、バッテリ３０のＳＯＣないし電圧が低下するようにし、かかる電圧が上限電圧値を上回らないように調整された状態で発電機４０によりバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させることで、運転者の要求する出力を得つつ、バッテリ３０の電圧値が上限電圧を上回ることが防止される。

本形態では、モータ１０の出力を高めてから、発電機４０によりバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させているが、発電機４０によりバッテリ３０を含む回路の電位電圧を上昇させるタイミングは、モータ１０の出力を高めると同時に行っても良い。ただし、この場合も、バッテリ３０の電圧が上限電圧値まで上昇することのないように、言い換えるとかかる電圧が上限電圧値以上とならないように、モータ１０の出力の増加度と、発電機４０によるバッテリ３０を含む回路の電位電圧の増加度との調整を行う必要がある。

また、本形態では、図７に示されているように、要求出力が満たされるまで、モータ１０の出力を漸増させるようになっている。言い換えると、モータ１０の出力を漸増させながら、要求出力が得られるまで上昇させる。これにより、モータ１０の出力増加によりバッテリ３０の電圧が低下しても、下限電圧値またはこの近傍に至ったときに発電機４０からバッテリ３０に供給される電力を増加させれば良く、バッテリ３０の電圧が下限電圧値まで低下することを回避することが容易になる。なお、同図に示されているように、本形態では、バッテリ３０の電圧が下限電圧値まで低下しないかぎり、発電機４０からバッテリ３０への給電を行わず、モータ１０の出力を、要求出力が得られるまで漸増させている。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

たとえば、中ＳＯＣ時に、バッテリの電圧が上限電圧値まで上昇することのないように、ジェネレータからバッテリへの給電を、漸増させても良い。バッテリの電圧が上限電圧値を上回らないようにジェネレータからバッテリへの入力を漸増させ、その途中にバッテリの電圧が上限電圧値に至ったら、ジェネレータからバッテリへの入力量の増加を停止する。これにより、かかる入力を急に立ち上げることによって、バッテリの電圧が上限電圧値を上回ることが防止される。

本発明が適用される自動車は、ハイブリッド自動車であれば、プラグインハイブリッド車に限られない。内燃機関としては燃料電池など種々のものを用いることが可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１０モータ
２０エンジン
３０バッテリ
４０ジェネレータ
６０要求出力検知手段、バッテリ電圧算出手段、制御手段
６１バッテリ状態検知手段
１００車両、ハイブリッド自動車

Claims

バッテリを含む回路の電位電圧に基づいて前記バッテリからの電力で駆動力を出力する走行用のモータと、
エンジンにより駆動されて、前記電位電圧を上昇させるジェネレータと、
アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル踏込量を検知するアクセル踏込量検出手段と、
前記アクセル踏込量の変化率に基づいて、車両に要求される要求出力を推定する要求出力検知手段と、
前記バッテリの充電状態を検知するバッテリ状態検知手段と、
前記推定された要求出力を出力する前に、該推定された要求出力を出力したと仮定した場合の前記バッテリの電圧値を算出するバッテリ電圧算出手段と、
前記バッテリの充電状態を示す値が前記第１の所定値以下となった状態で更に前記バッテリ電圧算出手段により算出した前記電圧値が前記バッテリの下限電圧値以下となると算出された場合に、前記エンジンにより前記ジェネレータを駆動させて前記電位電圧を上昇させた後に前記モータで前記推定された要求出力を出力する制御手段と、を有するハイブリッド自動車。
前記制御手段は、
前記バッテリの充電状態を示す値が前記第１の所定値よりも大きな第２の所定値以上となった状態で前記要求出力が前記車両に要求された場合は、前記エンジンにより前記ジェネレータを駆動させて前記電位電圧を上昇させる前に前記モータで前記要求出力を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車。
前記バッテリ電圧算出手段は、前記ジェネレータで前記電位電圧を上昇する前に前記ジェネレータで前記電位電圧を上昇したと仮定した場合の前記電位電圧を更に算出し、
前記制御手段は、前記バッテリの充電状態を示す値が前記第２の所定値以上となった状態で更に前記バッテリ電圧算出手段により算出した前記電圧値が前記バッテリの上限電圧値以上となると算出された場合は、前記エンジンにより前記ジェネレータを駆動させて前記電位電圧を上昇させる前に前記モータで前記要求出力を出力する
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド自動車。
前記バッテリの充電状態を示す値は、前記バッテリの電圧、又は前記バッテリの充電率である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のハイブリッド自動車。