JP6145262B2 - ハイブリッド車両のバッテリ充電方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車両の停車時にメインモーターを充電してバッテリを補充することのできるハイブリッド車両のバッテリ充電方法に関する。
ハイブリッド車両（ＨＥＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、一般にエンジンにＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｈｒｏｔｔｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を追加し電気モーターを直結した形態であって、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を介し車輪に動力を伝達する形態で構成される。
このようなハイブリッド車両は、走行状況に対応しエンジンの燃費が最も高くなるように制御され、制動時と減速時に車両の慣性エネルギーが車輪を介して伝達され、モーターによる電気エネルギーを回収してバッテリを充電させることによって、既存のガソリンエンジンに比べ燃費を向上させることができる。ハイブリッド車両のバッテリの充電は、車速や減速の状況には同じ場合がないので、一定の電圧でバッテリを充電することはなく、バッテリの充電状態が低い場合も最大の発電効率にすることが優先し、一定の電圧の充電は一部特別な場合のみに限られる。
既存の並列型ハイブリッド車両は、バッテリ残量が不足しても、走行時にのみメインモーターを利用したバッテリ充電が可能であり、車両の停車時にはＨＳＧ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を介した少量の充電のみが可能であるだけで、メインモーターを利用したバッテリ充電は不可能であるとの問題があった。すなわち、図１に示す通り、既存の並列型ハイブリッド車両は、停車時は、エンジンが停止しエンジンクラッチが分離された状態となり、再度車両が始動されれば、エンジンが点火される。この時、ＨＳＧを介した充電が行なわれ、モーターの駆動回転数とエンジンの回転数が同期化された後、エンジンクラッチが締結されモーター発進が行なわれる。
しかし、運転状況は多様に展開されるので、ハイブリッド車両でバッテリ残量の不足は、常に発生することになる。このような状況で、既存のように車両Ｄ段で停まっているとき、ＨＳＧを介したバッテリ充電は、充電の容量の限界があるため、バッテリの不足を回復するには力不足である。そのため、バッテリ不足で、走行時にモーターを十分活用できなくなり、結局、車両運転性の低下と燃費の減少に繋がることになる。
特開２００１−１３５３４６号公報
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、ハイブリッド車両の停車時にメインモーターによってバッテリを充電することにより、効率的な運転を可能にして燃費を向上させるハイブリッド車両のバッテリ充電方法を提供することにある。
本発明によるハイブリッド車両のバッテリ充電方法は、車両が停車中のとき、ＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）又は傾斜度センサーを介し車両勾配値の入力を受ける段階と、入力された勾配値が予め設定された勾配値以下の場合は、変速段をＮ段に切り替え、メインモーターでバッテリを充電するためエンジンを駆動する段階と、エンジンの駆動後、エンジンクラッチを締結して、メインモーターでバッテリを充電する段階と、を含み、前記エンジンの駆動後、エンジンクラッチを締結してメインモーターでバッテリを充電する段階でブレーキが解除された場合、変速機内部のＵＤ（Ｕｎｄｅｒ Ｄｒｉｖｅ）クラッチをスリップし、変速段をＮ段からＤ段に変更して車両を前進させる段階と、を含んで構成されることを特徴とする。
前記予め設定された勾配値は、車両が当該勾配値で出発時にＵＤクラッチの発熱量と許容可能な発熱量とを比べ、ＵＤクラッチの発熱量が許容可能な発熱量より小さい勾配値の範囲内で決定されることを特徴とする。
本発明によれば、ハイブリッド車両の停車時にもメインモーターを利用して充電することによりバッテリを補充することができるので、効率的な運転が可能となり、燃費を向上させ、メインモーターを駆動するためのバッテリ残量の管理がより容易になり、メインモーターを十分活用することができる。すなわち、ハイブリッド車両の運転性を向上させることができる。
従来のＨＳＧによるＨＥＶのバッテリ充電方法を示す図である。 本発明のバッテリ充電方法を示すフローチャートである。 本発明のＨＥＶのバッテリ充電方法を示す図である。 本発明のＨＥＶの構成を簡単に示す模式図である。
以下、図を参照して、本発明に係る実施形態を詳しく説明する。
ハイブリッド車両の停車時の勾配は、変速機制御装置（ＴＣＵ）を介し（又は傾斜度センサーを利用し）近似的に予測することができる。本発明は、このような傾斜度値を利用して、傾斜度の低い場合（例：４％以下）は、Ｄ段停車時にもメインモーターでバッテリを充電することができるように構成する。
図２に示す通り、本発明のバッテリ充電方法は、少なくともＨＥＶの車両傾斜角、バッテリ残量、ブレーキ状態に対しモニタリングがなされ、その結果の入力を受ける。先ず、ＨＥＶが走行中、Ｄ段の状態で停車すれば、バッテリ残量を向上させる必要があるのか入力値から確認する。確認の結果、バッテリが不足しなければ、既存のようにＨＳＧを利用した車両充電方式で充電がなされるが、確認結果バッテリが不足しバッテリ残量を向上させる必要のある場合は、ＴＣＵ（又は傾斜度センサー）を介し車両勾配予測値の入力を受ける。
このとき入力された勾配度値が予め設定された勾配値（例えば４％）以上の場合は、既存のようにＨＳＧを利用した車両充電を行う。一方、入力された勾配度値が設定した勾配値以下の場合は、変速段をＮ段に切り替え、メインモーターでバッテリを充電するためエンジンを駆動する。図３のＳｔｅｐ１とＳｔｅｐ２を参照。
エンジンの駆動後は、エンジンクラッチを速やかに締結してメインモーターでバッテリを充電する。図３のＳｔｅｐ２とＳｔｅｐ３を参照。このような充電は、ブレーキを持続的に踏んでいるので車両が停車中の間に持続的になされる。次いで、ブレーキが解除され車両が再出発しようとする場合、エンジンクラッチが締結されているためエンジンと共にモーターは既に回転している状態なので、変速機内部のＵＤ（ｕｎｄｅｒ ｄｒｉｖｅ）クラッチをスリップし、変速段をＮ段からＤ段に変更して車両を前進させる。図３のＳｔｅｐ３とＳｔｅｐ４を参照。
ここで、予め設定された勾配値は、車両が出発するとき必要なエネルギーと、ＵＤクラッチのスリップ時に許容可能なエネルギーとを比べて決定される。例えば、勾配値が４％以下の平地条件では、ＵＤクラッチスリップを利用して出発する場合必要なエネルギーが６．２ＫＪ水準であり、ＵＤクラッチスリップの許容可能エネルギーが７．５ＫＪ以内なので、ＵＤを利用したスリップ発進が可能である。したがって、勾配値が４％以下の場合はＵＤクラッチスリップで出発が可能なので、このときはエンジンを駆動してメインモーターでバッテリを充電する。
一方、勾配値が４％以上のためＵＤクラッチスリップだけで出発し難い場合は、エンジンを始動してメインモーターを利用したバッテリの充電を行わず、既存のようにＨＳＧを利用したバッテリの充電を行う。このような構造は、ＨＥＶ出発時にエンジンクラッチを締結するための時間を要しないので、速やかなモード切換が可能である。必要なら図４に示す通りＨＳＧを削除することも可能であり、エンジンクラッチの発熱量を低下させることができる。
本発明は、燃費の向上に繋がるハイブリッド車両のバッテリ充電方法として好適である。

Claims (3)

  1. 車両が停車中のとき、ＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）又は傾斜度センサーを介し車両勾配値の入力を受ける段階と、
    入力された勾配値が予め設定された勾配値以下の場合は、変速段をＮ段に切り替え、メインモーターでバッテリを充電するためエンジンを駆動する段階と、
    エンジンの駆動後、エンジンクラッチを締結して、メインモーターでバッテリを充電する段階と、を含み、
    前記エンジンの駆動後、エンジンクラッチを締結してメインモーターでバッテリを充電する段階でブレーキが解除された場合、変速機内部のＵＤ（Ｕｎｄｅｒ Ｄｒｉｖｅ）クラッチをスリップし、変速段をＮ段からＤ段に変更して車両を前進させる段階を含むハイブリッド車両のバッテリ充電方法。
  2. 前記各段階は、バッテリ残量を向上させる必要があるのか確認し、バッテリ残量を向上させる必要のある場合にのみ、進められ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バッテリ充電方法。
  3. 前記予め設定された勾配値は、車両が当該勾配値で出発時にＵＤクラッチの発熱量と許容可能な発熱量とを比べ、ＵＤクラッチの発熱量が許容可能な発熱量より小さい勾配値の範囲内で決定され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バッテリ充電方法。
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