JP6032216B2 - ハイブリッド車制御装置 - Google Patents

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    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
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    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/30—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of auxiliary equipment, e.g. air-conditioning compressors or oil pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/13—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

本発明は、エンジン及びモータジェネレータを備えるハイブリッド車に適用されるハイブリッド車制御装置に関する。
近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から、車両の駆動力源としてエンジン及びモータジェネレータを搭載し、エンジンの駆動力によってモータジェネレータが発電した電力をメインバッテリに充電可能なハイブリッド車が注目されている。また、メインバッテリ、又は、メインバッテリと電気的に接続されたサブバッテリの電力を電気ヒータに供給することにより車室等を暖房する装置が知られている。
例えば特許文献１に開示された暖房装置は、暖房用電気ヒータを備えたハイブリッド車において、メインバッテリのＳＯＣが設定値以下のとき、メインバッテリからサブバッテリへの電力供給を停止することにより、メインバッテリの電力を消費せずに暖房性能及びＥＶ走行性能を確保する。
特開２０１３−１８４２０号公報
特許文献１の従来技術では、メインバッテリのＳＯＣが低い状態が継続すると、サブバッテリへの充電がされないため、サブバッテリ上がりが発生するおそれがある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、サブバッテリ上がりを防止するハイブリッド車制御装置を提供することにある。
本発明は、エンジン、エンジンの駆動力によって発電するモータジェネレータ、モータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なメインバッテリ、メインバッテリと電気的に接続されたサブバッテリ、及び、メインバッテリとサブバッテリとの間に設けられ、メインバッテリからの入力電圧をサブバッテリへの出力電圧であるサブバッテリ電圧に変換するＤＣＤＣコンバータを備えるハイブリッド車に適用され、少なくともサブバッテリ電圧を制御するハイブリッド車制御装置に係る発明である。
本発明では、メインバッテリのＳＯＣが所定の閾値より低いとき、以下のように、サブバッテリへの充電量を制御する。なお、「充電量」の単位は［Ｗ（ワット）］である。
エンジン非稼動時には、サブバッテリ電圧をメインバッテリのＳＯＣが閾値以上のときである通常時に設定される通常値より低く設定することで、サブバッテリへの充電量を通常時よりも減少させる。
エンジン稼動時には、サブバッテリ電圧をエンジン非稼働時の設定値より高く設定することで、サブバッテリへの充電量をエンジン非稼働時よりも増加させる。
本発明によると、メインバッテリのＳＯＣが所定の閾値より低いとき、エンジン非稼働時には、サブバッテリへの充電を通常時に対して制限するものの、全く禁止するわけではない。したがって、特許文献１の従来技術に比べサブバッテリのＳＯＣが下がりにくくなり、サブバッテリ上がりを防止することができる。
一方、エンジン稼働時には、エンジンの駆動力によりモータジェネレータが発電した回生電力等を用いてサブバッテリへの充電量を増加させるため、エンジン非稼働時よりもさらにサブバッテリ上がりを防止することができる。
また、エンジン稼働時にサブバッテリ電圧をエンジン非稼働時よりも高く設定する制御において、車両の駆動負荷が低い時ほどサブバッテリ電圧を高く設定し、サブバッテリへの充電量を増加させることが好ましい。これにより、車両の駆動負荷が低い場合にエンジン負荷を上げることができるため、結果としてエンジン効率を改善することができる。
この場合、サブバッテリへの充電量は、エンジン損失と、サブバッテリへの充放電に伴うサブバッテリ入出力損失との和であるシステム損失が最小となるように決定されることで、システム効率を最適とすることができる。
本発明のハイブリッド車制御装置は、ＤＣＤＣコンバータのサブバッテリ側に電気的に接続され車両の暖房又は暖機に用いられる電気ヒータをさらに備えるハイブリッド車に適用されてもよい。
この場合、エンジン非稼動時、すなわち主にＥＶ走行時には、電気ヒータの出力を通常時に設定される通常値より小さく設定し、エンジン稼動時には、電気ヒータの出力をエンジン非稼動時の設定値より大きく設定する。これにより、メインバッテリのＳＯＣが所定の閾値より低いとき、暖房又は暖機性能の低下を抑制しつつ、ＥＶ走行時の電力消費量を通常時より低減することができる。
また、エンジン稼働時に電気ヒータ出力をエンジン非稼働時より大きく設定する制御において、車両の駆動負荷が低い時ほど電気ヒータの出力を大きく設定し、ＤＣＤＣコンバータから電気ヒータに供給される電力を増加させることが好ましい。これにより、車両の駆動負荷が低い場合にエンジン負荷を上げることができるため、結果としてエンジン効率を改善することができる。
さらにこの場合、エンジン非稼動時、すなわち主にＥＶ走行時に設定される電気ヒータの出力減少量は、過去の所定時から現在までの期間、又は過去の所定期間におけるエンジン稼動時の電気ヒータの出力増加量の積算値に基づいて決定されることが好ましい。これにより、暖房又は暖機性能の確保を考慮しつつ、ＥＶ走行時の電力消費量を適切に低減することができる。
また、本発明のハイブリッド車制御装置は、エンジン稼働時にＤＣＤＣコンバータに供給される電力について、メインバッテリからの放電量をゼロとし、モータジェネレータによる回生電力のみを供給することが好ましい。
これにより、メインバッテリでの入出力に伴うエネルギー損失を減らすことができる。また、本発明の制御は、メインバッテリのＳＯＣが低いことを前提とした制御であるため、メインバッテリからの放電を制限することで、メインバッテリのＳＯＣが下限値に近づくことを防止することができる。
本発明の第１実施形態によるハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車のシステム図。 本発明の第１実施形態によるサブバッテリ電圧制御のフローチャート。 駆動負荷とサブバッテリ充電量との関係を示すマップ。 サブバッテリ充電量と（ａ）エンジン損失、（ｂ）サブバッテリ損失、（ｃ）システム損失との関係を示すマップ。 本発明の実施形態によるサブバッテリ電圧制御の効果を説明するタイムチャート。 本発明の第２実施形態によるハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車のシステム図。 本発明の第２実施形態によるサブバッテリ電圧及び電気ヒータ出力制御のフローチャート。 駆動負荷と電気ヒータ出力との関係を示すマップ。 電気ヒータ出力増加量の積算値とエンジン非稼働時（ＥＶ走行時）電気ヒータ出力減少量との関係を示すマップ。 本発明の第２実施形態による電気ヒータ出力制御のタイムチャート。 本発明の第３実施形態によるハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車のシステム図。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態のハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車の構成を示す図１、図６、図１１において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、要素同士を結合する線のうち、二重線は機械接続軸、太破線は電気接続配線、細実線は信号線を示している。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車の構成について、図１を参照して説明する。図１に示すハイブリッド車１０１は、駆動力源としてエンジン２及び１つのモータジェネレータ３１を備えた、いわゆるパラレルハイブリッド自動車である。「ハイブリッド車制御装置」としてのＨＶ−ＥＣＵ８０は、エンジン２及びモータジェネレータ３１の駆動力を調停し、ハイブリッド車１０１の駆動を統括的に制御する。特に本発明の実施形態では、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、後述するサブバッテリ６への電力供給を制御する。
エンジン２の駆動力はクランク軸１５に伝達され、デファレンシャルギア機構１９、車軸１３を介して車輪１４を駆動する。エンジンＥＣＵ２０は、図示しないクランク角センサから入力されるクランク角信号等に基づいてクランク軸１５のクランク角やエンジン回転速度等の情報を取得し、エンジン２の運転を制御する。
モータジェネレータ３１は、例えば永久磁石式同期型の三相交流電動機であり、直流電力と三相交流電力とを変換する電力変換装置であるインバータ３３を介してメインバッテリ４と電気的に接続されている。モータジェネレータ３１は、メインバッテリ４の電力を消費しつつ電動機として力行動作し、エンジン２の駆動力をアシストして車輪１４を駆動する一方で、エンジン２の駆動力や車両の減速によって発電機として回生動作する。
なお、モータジェネレータ３１とデファレンシャルギア機構１９との間には、破線で示すように、入力された回転数を増速又は減速して出力する変速機１７を備えてもよい。変速機１７にはクラッチを設けてもよいし、また、エンジン２とモータジェネレータ３１との間にクラッチを設けてもよい。
ＭＧ−ＥＣＵ３０は、ＨＶ−ＥＣＵ８０からのトルク指令や、モータジェネレータ３１のロータ近傍に設けられた回転角センサからの電気角信号等に基づいて、インバータ３３のスイッチング動作を制御することで、モータジェネレータ３１の通電を制御する。
なお、メインバッテリ４とインバータ３３との間には、メインバッテリ４の直流電力を昇圧する昇圧コンバータが設けられてもよい。
メインバッテリ４は、例えばニッケル水素、リチウムイオン電池等の充放電可能な蓄電装置であり、電気二重層キャパシタ等もメインバッテリ４の一態様に含むものとする。
メインバッテリ４は、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が所定の限界量の範囲で充電される。メインバッテリ４のＳＯＣの情報は、ＨＶ−ＥＣＵ８０に送信される。
ＤＣＤＣコンバータ５は、インバータ３３のメインバッテリ４側の電力経路に接続されている。また、ＤＣＤＣコンバータ５のメインバッテリ４と反対側には、サブバッテリ６が接続されている。ＤＣＤＣコンバータ５は、メインバッテリ４からの入力電圧をサブバッテリ６への出力電圧（以下、「サブバッテリ電圧」という）に変換する。一般には、メインバッテリ４側が相対的に高電圧であり、サブバッテリ６側が相対的に低電圧であるので、ＤＣＤＣコンバータ５は、メインバッテリ４側の高電圧をサブバッテリ６側の低電圧に降圧して出力する。
サブバッテリ６は、車両のファン、ブロワ、ポンプ等の各種補機に電力を供給する。
この構成において、モータジェネレータ３１が発電した交流電力は、インバータ３３で直流電力に変換され、回生電力としてメインバッテリ４及びＤＣＤＣコンバータ５に供給される。また、メインバッテリ４が放電した電力は、状況に応じて、インバータ３３を経由してモータジェネレータ３１に供給され、或いは、ＤＣＤＣコンバータ５を経由してサブバッテリ６に供給される。
図１において、インバータ３３からＤＣＤＣコンバータ５に向かう実線矢印は回生電力Ｐｒｅｇを示し、メインバッテリ４からＤＣＤＣコンバータ５に向かう破線矢印は、メインバッテリ４が放電した電力Ｐｍｂを示している。
ＨＶ−ＥＣＵ８０は、アクセルセンサからのアクセル信号、ブレーキスイッチからのブレーキ信号、シフトスイッチからのシフト信号、及び、車両の速度に関する車速信号等が入力され、取得した情報に基づいて車両の運転状態を総合的に判断する。ＨＶ−ＥＣＵ８０は、エンジンＥＣＵ２０、ＭＧ−ＥＣＵ３０、メインバッテリ４、ＤＣＤＣコンバータ５、サブバッテリ６との間で情報を通信し、エンジン２、モータジェネレータ３１の駆動力、並びに、メインバッテリ４及びサブバッテリ６の充放電等を統括的に制御する。
なお、実施形態によっては、ＨＶ−ＥＣＵ８０とメインバッテリ４、ＤＣＤＣコンバータ５、サブバッテリ６との間に別のＥＣＵを介在させてもよい。
特に本発明の実施形態では、ＨＶ−ＥＣＵ８０が、メインバッテリ４のＳＯＣが所定の閾値より低いか閾値以上か、及び、エンジン２が稼働時か非稼働時かによって、ＤＣＤＣコンバータ５への指令により、サブバッテリ電圧を制御することを特徴とする。
なお、「エンジン非稼働時」には車両の停止時も含まれるが、ここではサブバッテリの出力が要求される状況を前提としているため、「エンジン非稼働時」とは、主にモータジェネレータ３１の力行動作によるＥＶ走行時を想定するものとする。
次に、第１実施形態においてＨＶ−ＥＣＵ８０が実行する制御について、図２のフローチャートを参照して説明する。以下のフローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。
Ｓ１では、メインバッテリ４のＳＯＣが閾値αより小さいか否か判断する。閾値αは、例えば４０％、５０％、６０％等の任意の値に設定してよい。
メインバッテリ４のＳＯＣが閾値α以上のときを「通常時」という。通常時には、Ｓ１でＮＯと判断され、Ｓ２１にて、サブバッテリ電圧を通常値に設定する。
メインバッテリ４のＳＯＣが閾値αより小さいとき（Ｓ１：ＹＥＳ）、Ｓ３でエンジン２が稼働時であるか否か判断する。エンジン非稼働時（Ｓ３：ＮＯ）には、Ｓ４１にて、サブバッテリ電圧を通常値より低く設定する。エンジン稼働時（Ｓ３：ＹＥＳ）には、Ｓ５１にて、サブバッテリ電圧をエンジン非稼働時の値、すなわちＳ４１で設定される値より高く設定する。
Ｓ２１で設定される通常値を例えば１３［Ｖ］とすると、エンジン非稼働時にＳ４１で設定する値は、１３［Ｖ］より低く、例えば１１［Ｖ］とする。また、エンジン稼働時にＳ５１で設定する値は、エンジン非稼働時の１１［Ｖ］より高く、例えば１２［Ｖ］としてもよいし、１４［Ｖ］としてもよい。すなわち、エンジン稼働時の設定値は、通常値に対して低くする場合も高くする場合も有り得る。
このように、サブバッテリ電圧を変化させることにより、電力［Ｗ］（＝電圧［Ｖ］×電流［Ａ］）単位で表される「サブバッテリ充電量」を制御する。つまり、エンジン非稼働時には、サブバッテリ電圧を通常値より低く設定し、ＤＣＤＣコンバータ５のメインバッテリ４側からの電力供給を抑制することでサブバッテリ充電量を減少させる。一方、エンジン稼働時には、サブバッテリ電圧をエンジン非稼働時より高く設定し、ＤＣＤＣコンバータ５のメインバッテリ４側からの電力供給を促進することでサブバッテリ充電量を増加させる。
またＳ５１では、サブバッテリ充電量と他のパラメータとの関係を規定した図３、図４のマップを用いて、エンジン稼働時におけるサブバッテリ電圧を適切に設定する。
図３は、車両の駆動負荷とサブバッテリ充電量との関係を示すマップであり、右下がりの特性を呈している。つまり、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、車両の駆動負荷が低い時ほどサブバッテリ充電量を増加させるようにサブバッテリ電圧を高く設定する。なお、サブバッテリ充電量、すなわちマップの縦軸の絶対値は、要求充電量等に応じて適宜決定される。
図４（ａ）、（ｂ）は、サブバッテリ充電量とエンジン損失、及び、サブバッテリ入出力損失との関係を示す特性図である。
図４（ａ）のエンジン損失とは、燃料の熱エネルギーが有効に駆動力に変換されない割合である。一般に、駆動負荷が高いほどエンジン効率は良く、逆に言うとエンジン損失は小さくなる。サブバッテリ充電量は、エンジン２の駆動力によりモータジェネレータ３１が発電する電力と相関するため、サブバッテリ充電量が大きいほど、エンジン損失は小さくなる。また、サブバッテリ充電量が大きいほど負の傾きが緩やかになる傾向にある。
図４（ｂ）のサブバッテリ入出力損失は、主にサブバッテリ６の充放電に伴い内部抵抗によって発生するジュール熱である。サブバッテリ入出力損失は、サブバッテリ充電量が大きいほど大きくなり、かつ、サブバッテリ充電量が大きいほど正の傾きが大きくなる。
図４（ｃ）のシステム損失は、エンジン損失とサブバッテリ入出力損失との和であり、下に凸の曲線となる。ＨＶ−ＥＣＵ８０は、エンジン稼働時のＳ５１にて、システム損失の最小値（ｍｉｎ）に対応するサブバッテリ充電量Ｗ０を制御目標値とする。
したがって、通常時のサブバッテリ電圧に基づくサブバッテリ充電量がＷ０より小さいとき（Ｗ−）、エンジン稼働時のサブバッテリ電圧を通常値より高く設定し、通常時のサブバッテリ電圧に基づくサブバッテリ充電量がＷ０より大きいとき（Ｗ＋）、エンジン稼働時のサブバッテリ電圧を通常値より低く設定する。
次に本発明の実施形態によるサブバッテリ電圧制御の効果について、図５のタイムチャートを参照し、従来技術と対比しつつ説明する。図５（ｂ）はエンジン２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示し、図５（ａ）は、エンジン２のＯＮ／ＯＦＦに伴うサブバッテリＳＯＣの変化について、本発明の実施形態を実線で、従来技術を破線で示す。ここで、図５で示す内容は、全ての実施形態に共通するものであるため、「第１実施形態」でなく「本発明の実施形態」とした。
メインバッテリ４のＳＯＣが閾値αより小さいとき、従来技術では、メインバッテリ４からサブバッテリ６への電力供給を完全に停止する。そのため、サブバッテリ６の電力を用いて補機の駆動等を行うと、サブバッテリＳＯＣが下がり続ける。そして、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間で「サブバッテリ上がりＳＯＣ」を下回り、サブバッテリ上がりを招くこととなる。
それに対し本発明の実施形態では、メインバッテリ４のＳＯＣが閾値αより低いとき、時刻ｔ０〜ｔ１、及び時刻ｔ２〜ｔ３のエンジン非稼働時には、サブバッテリ６への充電を通常時に対して制限するものの、全く禁止するわけではない。したがって、従来技術に比べサブバッテリＳＯＣが下がりにくくなり、サブバッテリ上がりを防止することができる。
一方、時刻ｔ１〜ｔ２のエンジン稼働時には、エンジン２の駆動力によりモータジェネレータ３１が発電した回生電力を用いてサブバッテリ充電量を増加させるため、サブバッテリＳＯＣが上昇する。したがって、エンジン非稼働時よりもさらにサブバッテリ上がりを防止することができる。このとき、回生電力はメインバッテリ４にも充電され、ＥＶ走行用の電力としても利用されるため、同時にＥＶ走行性能を確保することができる。
また、上述のように第１実施形態では、エンジン稼働時には、図３に示すように、車両の駆動負荷が低い時ほどサブバッテリ電圧を高く設定し、サブバッテリ充電量を増加させる。これにより、車両の駆動負荷が低い場合にエンジン負荷を上げることができるため、結果としてエンジン効率を改善することができる。
さらに、図４に示すように、サブバッテリへの充電量は、エンジン損失とサブバッテリ入出力損失との和であるシステム損失が最小となるように決定されることで、システム効率を最適とすることができる。
加えて、図１に示すように、ＤＣＤＣコンバータ５に供給される電力について、メインバッテリ４からの放電量Ｐｍｂをゼロとし、モータジェネレータ３１による回生電力Ｐｒｅｇのみを供給する。これにより、メインバッテリ４での入出力に伴うエネルギー損失を減らすことができる。また、メインバッテリ４からの放電を制限することで、メインバッテリ４のＳＯＣが下限値に近づくことを防止することができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態のハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車の構成について、図６を参照して説明する。
図６に示すように、ハイブリッド車１０２は、ＤＣＤＣコンバータ５のサブバッテリ６側に電気ヒータ７が接続されている。電気ヒータ７は、電気エネルギーによって発熱し、車室の暖房や車両各部の暖機に用いられるヒートポンプ、ＰＴＣヒータ、シートヒータ等を総称する。ＨＶ−ＥＣＵ８０は、電気ヒータ７の要求出力に応じて、ＤＣＤＣコンバータ５から電気ヒータ７へ供給される電力を制御する。
次に、第２実施形態においてＨＶ−ＥＣＵ８０が実行する制御について、図７のフローチャートを参照して説明する。図７において、第１実施形態の図２と実質的に同一のステップには同一のステップ番号を付して説明を省略する。
第２実施形態の制御では、図２におけるサブバッテリ電圧を設定するステップＳ２１、Ｓ４１、Ｓ５１に続き、電気ヒータ出力を設定するステップＳ２２、Ｓ４２、Ｓ５２がさらに実行される。
メインバッテリ４のＳＯＣが閾値α以上（Ｓ１：ＮＯ）の通常時には、Ｓ２１に続き、Ｓ２２にて電気ヒータ出力を通常値に設定する。
メインバッテリ４のＳＯＣが閾値α未満（Ｓ１：ＹＥＳ）でエンジン非稼働時（Ｓ３：ＮＯ）には、Ｓ４１に続き、Ｓ４２にて電気ヒータ出力を通常値より小さく設定する。
メインバッテリ４のＳＯＣが閾値α未満（Ｓ１：ＹＥＳ）でエンジン稼働時（Ｓ３：ＹＥＳ）には、Ｓ５１に続き、Ｓ５２にて電気ヒータ出力をエンジン非稼働時の値より大きく設定する。
Ｓ５２では、図８のマップに基づき、車両の駆動負荷が低いときほど電気ヒータ出力を大きい値に設定する。このマップは、電気ヒータ７の要求出力の大きさに応じて複数用意されている。仮に要求出力が基準値のときに用いる特性線を実線で表すと、要求出力が基準値より大きいときは、実線を上側にシフトした破線の特性線を用い、要求出力が基準値より小さいときは、実線を下側にシフトした一点鎖線の特性線を用いる。なお、各特性線の傾きは必ずしも一定でなくてもよい。
また、図９に示すように、Ｓ４２においてエンジン非稼働時（主にＥＶ走行時）に電気ヒータ出力を通常値よりも小さく設定するときの出力減少量［Ｗ］は、それまでの電気ヒータ出力増加量の積算値［Ｊ］（＝［Ｗ・ｓ］）に基づいて設定される。すなわち、電気ヒータ出力増加量の積算値が大きいほど、暖房又は暖機のための熱エネルギーが確保されているので、暖房又は暖機性能を損なうことなく、出力減少量を大きくすることができる。
ここで、積算値を算出する積算期間は、過去の所定時から現在までの期間、又は過去の所定期間におけるエンジン稼動時にて適宜設定してよい。例えば、現在までにエンジン２のＯＮ（稼動）／ＯＦＦ（停止）が数回繰り返されている場合、直近のエンジン稼働時に限らず、数回前のエンジン稼働時であっても、その時の電気ヒータの出力が現在の車室や車両各部の温度に影響を与えている可能性があれば、積算期間に加える意義があると考えられる。
次に、第２実施形態の電気ヒータ出力制御について、図１０のタイムチャートを参照する。図１０（ｂ）はエンジン２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示し、図１０（ａ）は、エンジン２のＯＮ／ＯＦＦに伴う電気ヒータ出力の変化について、本制御（電気ヒータ出力制御）を適用した場合を実線で、本制御を適用しない場合を破線で示す。
本制御を適用しない場合、電気ヒータ出力は、エンジン２のＯＮ／ＯＦＦに関係なく推移する。本制御を適用した場合、エンジン２が停止する時刻ｔ６〜時刻ｔ７の期間では、電気ヒータ出力は、本制御なしの場合に比べて小さくなる。また、エンジン２が稼動する時刻ｔ５〜時刻ｔ６の期間、及び、時刻ｔ７〜時刻ｔ８の期間では、電気ヒータ出力は、エンジン２の停止時に比べて大きくなる。そのため、エンジン２のＯＮ／ＯＦＦ切替時に電気ヒータ出力はステップ状に変化する。
以上のように第２実施形態では、ＤＣＤＣコンバータ５のサブバッテリ６側に電気ヒータ７が接続された構成のハイブリッド車１０２において、メインバッテリ４のＳＯＣが閾値αより低いとき、ＨＶ−ＥＣＵ８０は、サブバッテリ電圧制御に加え、電気ヒータ出力制御を実行する。
この電気ヒータ出力制御では、サブバッテリ電圧制御と同様に、エンジン非稼動時、すなわち主にＥＶ走行時には、電気ヒータ出力を通常時に設定される通常値より小さく設定し、エンジン稼動時には、電気ヒータ出力をエンジン非稼動時の設定値より大きく設定する。これにより、メインバッテリのＳＯＣが閾値αより低いとき、暖房又は暖機性能の低下を抑制しつつ、ＥＶ走行時の電力消費量を通常時より低減することができる。
また、エンジン稼働時には、図８に示すように、車両の駆動負荷が低い時ほど電気ヒータ出力を大きく設定し、ＤＣＤＣコンバータ５から電気ヒータ７に供給される電力を増加させる。これにより、車両の駆動負荷が低い場合にエンジン負荷を上げることができるため、結果としてエンジン効率を改善することができる。
さらに、図９に示すように、エンジン非稼動時、すなわち主にＥＶ走行時に設定される電気ヒータの出力減少量は、エンジン稼動時の電気ヒータの出力増加量の積算値に基づいて決定される。これにより、暖房又は暖機性能の確保を考慮しつつ、ＥＶ走行時の電力消費量を適切に低減することができる。
加えて、図６に示すように、ＤＣＤＣコンバータ５に供給される電力について、メインバッテリ４からの放電量Ｐｍｂをゼロとし、モータジェネレータ３１による回生電力Ｐｒｅｇのみを供給する点は第１実施形態と同様である。よって、この点に関し、第１実施形態と同様の効果を奏する。
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態のハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車の構成について、図１１を参照して説明する。
図１１に示すように、ハイブリッド車１０３では、電気ヒータ７はＤＣＤＣコンバータ５のメインバッテリ４側に接続されており、モータジェネレータ３１からの回生電力又はメインバッテリ４から放電された電力が供給され、車両の暖房又は暖機用に発熱する。
このように電気ヒータ７は、ＤＣＤＣコンバータ５に対しサブバッテリ６側に限らず、メインバッテリ４側に接続されてもよい。
ただし、第２実施形態で説明した、メインバッテリ４のＳＯＣが閾値αより低いとき、エンジン稼働時か非稼働時かによって電気ヒータ７の出力を変えるという制御は、電気ヒータ７がサブバッテリ６側に接続された構成を前提とするものである。そのため、第３実施形態の特徴的な制御は、第１実施形態の制御と基本的に同様である。
（その他の実施形態）
上記実施形態の図１、図６、図１１では、本発明のハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車の例として、１つのモータジェネレータ３１を備える構成を示した。この他、本発明のハイブリッド車制御装置は、駆動力源としてのエンジンと２つのモータジェネレータ、及び、エンジンの動力を分割する動力分割機構を備えた、いわゆるシリーズパラレルハイブリッド自動車に適用されてもよい。
また、エンジン、及び、エンジンの駆動力によって電力を発電するモータジェネレータに代えて、水素と酸素を化学反応させて発電する燃料電池を発電手段とするものであってもよい。この場合、特許請求の範囲の「エンジン」は、「燃料電池」に読み替えられる。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
１０１、１０２、１０３・・・ハイブリッド車、
２ ・・・エンジン、
３１・・・モータジェネレータ、
４ ・・・メインバッテリ、
５ ・・・ＤＣＤＣコンバータ、
６ ・・・サブバッテリ、
７ ・・・電気ヒータ、
８０・・・ＨＶ−ＥＣＵ（ハイブリッド車制御装置）。

Claims (7)

  1. エンジン（２）と、
    前記エンジンの駆動力によって発電するモータジェネレータ（３１）と、
    前記モータジェネレータとの電力の授受により充放電可能なメインバッテリ（４）と、
    前記メインバッテリと電気的に接続されたサブバッテリ（６）と、
    前記メインバッテリと前記サブバッテリとの間に設けられ、前記メインバッテリからの入力電圧を前記サブバッテリへの出力電圧であるサブバッテリ電圧に変換するＤＣＤＣコンバータ（５）と、
    を備えるハイブリッド車（１０１、１０２、１０３）に適用され、少なくとも前記サブバッテリ電圧を制御するハイブリッド車制御装置（８０）であって、
    前記メインバッテリのＳＯＣが所定の閾値（α）より低いとき、
    エンジン非稼動時には、前記サブバッテリ電圧を前記メインバッテリのＳＯＣが前記閾値以上のときである通常時に設定される通常値より低く設定することで、前記サブバッテリへの充電量を前記通常時よりも減少させ、
    エンジン稼動時には、前記サブバッテリ電圧をエンジン非稼働時の設定値より高く設定することで、前記サブバッテリへの充電量をエンジン非稼働時よりも増加させることを特徴とするハイブリッド車制御装置。
  2. エンジン稼働時に前記サブバッテリ電圧をエンジン非稼動時よりも高く設定する制御において、
    車両の駆動負荷が低い時ほど前記サブバッテリ電圧を高く設定し、前記サブバッテリへの充電量を増加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制御装置。
  3. 前記サブバッテリへの充電量は、エンジン損失と、前記サブバッテリの充放電に伴うサブバッテリ入出力損失との和であるシステム損失が最小となるように決定されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車制御装置。
  4. 前記ＤＣＤＣコンバータの前記サブバッテリ側に電気的に接続され車両の暖房又は暖機に用いられる電気ヒータ（７）をさらに備えるハイブリッド車（１０２）に適用され、
    エンジン非稼動時には、前記電気ヒータの出力を前記通常時に設定される通常値より小さく設定し、
    エンジン稼動時には、前記電気ヒータの出力をエンジン非稼動時の設定値より大きく設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッド車制御装置。
  5. エンジン稼働時に前記電気ヒータの出力をエンジン非稼動時より大きく設定する制御において、
    車両の駆動負荷が低い時ほど前記電気ヒータの出力を大きく設定し、前記ＤＣＤＣコンバータから前記電気ヒータに供給される電力を増加させることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車制御装置。
  6. エンジン非稼動時に設定される前記電気ヒータの出力減少量は、過去の所定時から現在までの期間、又は過去の所定期間におけるエンジン稼動時の前記電気ヒータの出力増加量の積算値に基づいて決定されることを特徴とする請求項４または５に記載のハイブリッド車制御装置。
  7. エンジン稼働時に前記ＤＣＤＣコンバータに供給される電力について、
    前記メインバッテリからの放電量をゼロとし、前記モータジェネレータによる回生電力のみを供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のハイブリッド車制御装置。
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