JP6620126B2

JP6620126B2 - ハイブリッド車両

Info

Publication number: JP6620126B2
Application number: JP2017118802A
Authority: JP
Inventors: 直基由井; 智弘柴田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2019-12-11
Anticipated expiration: 2037-06-16
Also published as: US11312358B2; CN109131309A; JP2019001351A; US20180362015A1; CN109131309B

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

特許文献１には、ハイブリッド自動車において過大な回生エネルギーが発生した場合にこれを効果的に吸収する回生エネルギー吸収装置が記載されている。ハイブリッド自動車の回生制動時には、インバータを制御して、モータにおいて発生する回生エネルギーをバッテリの充電に用いるが、バッテリの電圧が所定値以上であった場合には、エンジンへの燃料供給を停止させると共にインバータを動作させ、回生時に発生するエネルギーの一部を、エンジンを負荷とするジェネレータのモータ駆動によって吸収する。

特開平４−３２２１０５号公報

上記説明した特許文献１の回生エネルギー吸収装置では、回生エネルギーをエンジンを負荷としたジェネレータの駆動により吸収するため、吸収する回生エネルギーが大きいと、ジェネレータの負荷であるエンジンの回転数が大きくなる。しかし、エンジンの回転数が大きいと、当該回転に伴って発生するノイズが大きくなるため、いわゆるＮＶ（Noise Vibration）性能が低下する。

本発明の目的は、回転電機の回生動作時に発生する電力量が蓄電器の充電可能量を大きく上回る場合であっても、急激な変化を起こさずに回生電力を消費できるハイブリッド車両を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
内燃機関（例えば、後述の実施形態での内燃機関ＥＮＧ）と、
前記内燃機関の動力によって発電する第１回転電機（例えば、後述の実施形態での第１回転電機ＭＧ１）と、
充放電が可能な蓄電器（例えば、後述の実施形態での蓄電器ＢＡＴ）と、
駆動輪に接続され、前記蓄電器及び前記第１回転電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する第２回転電機（例えば、後述の実施形態での第２回転電機ＭＧ２）と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記ハイブリッド車両が走行する予定の道路を含む地理情報を取得する地理情報取得部（例えば、後述の実施形態でのカーナビゲーションシステム１０６）と、
前記第２回転電機の回生動作時に発生した電力を、前記蓄電器に充電する充電動作又は前記ハイブリッド車両で消費する廃電動作の制御を行う制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１０７）と、を備え、
前記制御部は、
前記しきい値を、前記地理情報取得部が取得した前記地理情報に基づき、前記第２回転電機が、走行する予定の一つの降坂路である対象降坂路を下りきるまでに発生する回生電力を全て前記蓄電器に充電すると、前記第２回転電機の回生動作中に前記蓄電器が満充電の状態になると予測した場合に、しきい値を設定し、
前記第２回転電機の回生動作時に前記蓄電器の残容量が前記しきい値以上になれば前記廃電動作を開始する、ハイブリッド車両を備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、
前記地理情報に基づく前記ハイブリッド車両の位置エネルギーの予測変化量と、前記蓄電器の残容量と、に基づき、前記第２回転電機の回生動作中に前記蓄電器が満充電の状態になるか否かを予測し、
前記蓄電器が満充電の状態になると予測したため前記しきい値を設定する場合、前記地理情報に基づく前記ハイブリッド車両の位置エネルギーの予測変化量が大きいほど、前記しきい値を低く設定する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記制御部は、
前記しきい値を設定する場合、前記第２回転電機の回生動作中の前記ハイブリッド車両の走行速度が高いほど、前記しきい値を低く設定する。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、
前記地理情報に基づく前記ハイブリッド車両の位置エネルギーの予測変化量と、前記蓄電器の残容量と、に基づき、前記第２回転電機の回生動作中に前記蓄電器が満充電の状態になるか否かを予測し、
前記蓄電器が満充電の状態になると予測したため前記しきい値を設定する場合、単位時間に発生する前記第２回転電機の回生電力量が大きいほど、前記しきい値を低く設定する。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、
前記地理情報に基づく前記ハイブリッド車両が走行する予定の道路の曲率半径と、前記蓄電器の残容量と、に基づき、前記第２回転電機の回生動作中に前記蓄電器が満充電の状態になるか否かを予測し、
前記蓄電器が満充電の状態になると予測したため前記しきい値を設定する場合、前記ハイブリッド車両が走行する予定の道路の曲率半径が小さいほど、前記しきい値を低く設定する。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、
前記廃電動作は、前記第２回転電機の回生動作時に発生した電力を前記第１回転電機に供給して、電動機として作動する前記第１回転電機の負荷を前記内燃機関とすることによって行われ、
前記制御部は、
前記廃電動作中の前記内燃機関の回転数の許容値を、前記ハイブリッド車両の走行速度が高いほど高く設定する。

請求項７に記載の発明は、
内燃機関と、
前記内燃機関の動力によって発電する第１回転電機と、
充放電が可能な蓄電器と、
駆動輪に接続され、前記蓄電器及び前記第１回転電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する第２回転電機と、を備えるハイブリッド車両であって、
前記ハイブリッド車両が走行する予定の道路を含む地理情報を取得する地理情報取得部と、
前記第２回転電機の回生動作時に発生した電力を、前記蓄電器に充電する充電動作又は前記ハイブリッド車両で消費する廃電動作の制御を行う制御部と、を備え、
前記ハイブリッド車両が降坂を走行するとき、
前記制御部は、
前記第２回転電機の回生動作時に前記蓄電器の残容量がしきい値以上になれば前記廃電動作を開始して、前記回生動作時に発生した電力の一部を前記蓄電器に充電し、残りを廃電し、
前記地理情報に基づいて、前記ハイブリッド車両が前記降坂を下りきるまでの間に前記第２回転電機の回生動作によって取得可能な回生電力量を予測し、
前記ハイブリッド車両が前記降坂を下りきった時点で前記蓄電器が満充電の状態になるよう、前記しきい値の設定によって、前記回生動作時に発生した電力の一部を前記蓄電器に充電し、残りを廃電する動作の開始タイミングを変更するハイブリッド車両である。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、
前記ハイブリッド車両を制動する機械的ブレーキ（例えば、後述の実施形態でのブレーキＢＲＫ）を備え、
前記制御部は、
前記第２回転電機の回生動作中に、前記機械的ブレーキの使用の制限が予測される場合には、前記しきい値を低下させる補正を行う。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の発明において、
前記制御部によって設定される前記しきい値には下限が設定される。

請求項１の発明によれば、ハイブリッド車両が走行する予定の道路を含む地理情報に基づいて、蓄電器の残容量に係るしきい値を可変に設定することで、第２回転電機が回生動作をしている時の廃電動作を開始するタイミングを変更できる。その結果、第２回転電機の回生動作時に発生する電力量が蓄電器の充電可能量を大きく上回る場合であっても、急激な変化を起こさずに回生電力を消費できる。
また、地理情報に基づいて、第２回転電機の回生動作時に発生する電力を全て蓄電器に充電すると、第２回転電機の回生動作中に蓄電器が満充電の状態になると予測した場合には、しきい値を設定するため、廃電動作を開始するタイミングを早めることができる。廃電に回転体を用いる場合、廃電動作を早いタイミングで開始すれば上記回転体の回転数を抑えることができ、急激な回転数の変化に伴うノイズの増大を抑制できるため、ハイブリッド車両のＮＶ性能を向上できる。また、廃電に発熱体又は吸熱体を用いる場合、廃電動作を早いタイミングで開始すれば急峻な温度変化を抑制できるため、熱応力の低減を図ることができる。

ハイブリッド車両の位置エネルギーの予測変化量が大きいほど回生電力量が多いため、請求項２の発明のようにしきい値を低く設定して廃電動作を開始するタイミングを早めることで、廃電に回転体を用いる場合はＮＶ性能の低下を抑えることができ、廃電に発熱体又は吸熱体を用いる場合は熱応力の低減を図ることができる。

ハイブリッド車両の走行速度が高いほど回生電力量が多いため、請求項３の発明のようにしきい値を低く設定して廃電動作を開始するタイミングを早めることで、廃電に回転体を用いる場合はＮＶ性能の低下を抑えることができ、廃電に発熱体又は吸熱体を用いる場合は熱応力の低減を図ることができる。

請求項４の発明のように、単位時間に発生する回生電力量が大きいほどしきい値を低く設定して廃電動作を開始するタイミングを早めることで、廃電に回転体を用いる場合はＮＶ性能の低下を抑えることができ、廃電に発熱体又は吸熱体を用いる場合は熱応力の低減を図ることができる。

ハイブリッド車両が走行する予定の道路の曲率半径が小さいほど大きく減速する可能性が高く、その結果、回生電力量が多いと予想されるため、請求項５の発明のようにしきい値を低く設定して廃電動作を開始するタイミングを早めることで、廃電に回転体を用いる場合はＮＶ性能の低下を抑えることができ、廃電に発熱体又は吸熱体を用いる場合は熱応力の低減を図ることができる。

ハイブリッド車両の走行速度が低いにもかかわらず、内燃機関の回転数が高いと、ハイブリッド車両の乗員にとって、内燃機関の回転に伴う音が違和感を持つ要因となる。しかし、内燃機関の回転数が高くハイブリッド車両の走行速度が高ければ、内燃機関の回転に伴う音が大きくても乗員は違和感を持たない。このため、請求項６の発明によれば、ハイブリッド車両の走行速度が高いほど、廃電動作中の内燃機関の回転数の許容値を高く設定するため、内燃機関の回転に伴う音によってハイブリッド車両の乗員は違和感を持たない。

請求項７の発明によれば、しきい値の設定によって、ハイブリッド車両が降坂を下りきった時点で蓄電器が満充電になるため、回生電力を最も効率良く充電することができ、かつ、第２回転電機の回生動作に伴うＮＶ性能の低下や熱応力の増加を防ぐことができる。

請求項８の発明によれば、機械的ブレーキの使用の制限が予測される場合には、しきい値を下げて廃電動作を開始するタイミングを早めることで、第２回転電機の回生動作を効率良く行うことができる。

請求項９の発明によれば、制御部によって設定されるしきい値には下限が設定されるため、車両の進行方向が変わり走行のために電力が必要になった場合であっても、蓄電器は第２回転電機に電力を供給することができる。

シリーズ方式とパラレル方式とを切り換え可能なＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。蓄電器、ＶＣＵ、第１インバータ、第２インバータ、第１回転電機及び第２回転電機の関係を示す電気回路図である。車両の状態に適した制御を行うＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。（ａ）は第１制動制御時のエネルギーの流れを示す説明図であり、（ｂ）は第２制動制御時のエネルギーの流れを示す説明図であり、（ｃ）は第３制動制御時のエネルギーの流れを示す説明図である。車両が降坂を走行する際にＥＣＵが行う処理を示すフローチャートである。車両が降坂を走行する際にＥＣＵが行う処理を示すフローチャートである。車両が走行する予定の道路（平坦路→降坂路→平坦路）を走行した際の各パラメータの経時変化の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）は、回転電機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて回転電機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、回転電機の動力によって走行する。内燃機関は主に発電のために用いられ、内燃機関の動力によって別の回転電機で発電された電力はバッテリに充電されるか、回転電機に供給される。一方、パラレル方式のＨＥＶは、回転電機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の駆動力によって走行する。また、これら両方式を切り換え可能なＨＥＶも知られている。この種のＨＥＶでは、走行状態に応じてクラッチを切断又は締結する（断接する）ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。

図１は、シリーズ方式とパラレル方式とを切り換え可能なＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図１に示すＨＥＶ（以下、単に「車両」という。）は、回転する動力を出力する内燃機関ＥＮＧと、第１回転電機ＭＧ１と、第２回転電機ＭＧ２と、ロックアップクラッチ（以下、単に「クラッチ」という）ＣＬと、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）ＧＢと、車速センサー１０１と、バッテリセンサー１０３と、蓄電器ＢＡＴと、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）１０５と、第１インバータＩＮＶ１と、第２インバータＩＮＶ２と、ブレーキＢＲＫと、カーナビゲーションシステム１０６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０７とを備える。なお、図１中の太い実線は機械連結を示し、二重点線は電力配線を示し、細い実線の矢印は制御信号又は検出信号を示す。

内燃機関ＥＮＧは、クラッチＣＬが切断された状態で、第１回転電機ＭＧ１を発電機として駆動し、車両の制動時には電動機として動作する第１回転電機ＭＧ１の負荷としても機能し得る。但し、クラッチＣＬが締結されると、内燃機関ＥＮＧが出力した動力は、車両が走行するための機械エネルギーとして、第１回転電機ＭＧ１、クラッチＣＬ、ギアＧＢ、第２回転電機ＭＧ２、ディファレンシャルギヤ８及び駆動軸９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。

第１回転電機ＭＧ１は、内燃機関ＥＮＧの動力によって駆動され、電力を発生する。また、第１回転電機ＭＧ１は、車両の制動時には電動機として動作し得る。

第２回転電機ＭＧ２は、回転子が蓄電器ＢＡＴ及び第１回転電機ＭＧ１の少なくとも一方からの電力供給によって電動機として動作し、車両が走行するための動力を発生する。第２回転電機ＭＧ２で発生したトルクは、ディファレンシャルギヤ８及び駆動軸９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。また、第２回転電機ＭＧ２は、車両の制動時には発電機として動作し得る。

クラッチＣＬは、ＥＣＵ１０７からの指示に応じて、内燃機関ＥＮＧから駆動輪ＤＷ，ＤＷまでの動力の伝達経路を切断又は締結する（断接する）。クラッチＣＬが切断状態であれば、内燃機関ＥＮＧが出力した動力は駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達されず、クラッチＣＬが接続状態であれば、内燃機関ＥＮＧが出力した動力は駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。ギアＧＢは、変速段又は固定段を含み、内燃機関ＥＮＧからの動力を所定の変速比で変速して駆動輪ＤＷに伝達する。ギアＧＢにおける変速比はＥＣＵ１０７からの指示に応じて変更される。

蓄電器ＢＡＴは、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。

車速センサー１０１は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサー１０１によって検出された車速ＶＰを示す信号は、ＥＣＵ１０７に送られる。

バッテリセンサー１０３は、蓄電器ＢＡＴの出力（端子電圧，充放電電流）を検出する。バッテリセンサー１０３が検知した端子電圧や充放電電流等を示す信号は、バッテリ情報としてＥＣＵ１０７に送られる。

ＶＣＵ１０５は、第２回転電機ＭＧ２が電動機として動作する際の蓄電器ＢＡＴの出力電圧を昇圧する。また、ＶＣＵ１０５は、車両の制動時に第２回転電機ＭＧ２が発電して直流に変換された回生電力を蓄電器ＢＡＴに充電する場合に、第２回転電機ＭＧ２の出力電圧を降圧する。さらに、ＶＣＵ１０５は、内燃機関ＥＮＧの駆動によって第１回転電機ＭＧ１が発電して直流に変換された電力を降圧する。ＶＣＵ１０５によって降圧された電力は、蓄電器ＢＡＴに充電される。

図２は、蓄電器ＢＡＴ、ＶＣＵ１０５、第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２、第１回転電機ＭＧ１及び第２回転電機ＭＧ２の関係を示す電気回路図である。図２に示すように、ＶＣＵ１０５は、蓄電器ＢＡＴが出力するＶ１電圧を入力電圧として２つのスイッチング素子をオンオフ切換動作することによって、出力側のＶ２電圧をＶ１電圧よりも高い電圧に昇圧する。なお、ＶＣＵ１０５の２つのスイッチング素子がオンオフ切換動作しないときのＶ２電圧はＶ１電圧に等しい。

第１インバータＩＮＶ１は、内燃機関ＥＮＧの駆動によって第１回転電機ＭＧ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。また、第１インバータＩＮＶ１は、車両の制動時に第２回転電機ＭＧ２で発電され第２インバータＩＮＶ２によって変換された直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を第１回転電機ＭＧ１に供給する。第２インバータＩＮＶ２は、直流電圧を交流電圧に変換して３相電流を第２回転電機ＭＧ２に供給する。また、第２インバータＩＮＶ２は、車両の制動時に第２回転電機ＭＧ２が発電した交流電圧を直流電圧に変換する。

ブレーキＢＲＫは、機械的ブレーキである。すなわち、ブレーキＢＲＫは、車両の運転者によるブレーキペダルの操作又はＥＣＵ１０７からの指示に応じて制御される油圧等によって、車両を制動する。

カーナビゲーションシステム１０６は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳ（Global positioning system）受信部と、道路地図のデータを記憶する地図データメモリとを有し、予め設定された走行ルートの案内等を行う。ＧＰＳ受信部が受信した電波が示す現在位置及び走行ルートの地理情報はＥＣＵ１０７に送られる。地理情報には、車両が走行する予定の道路上の地点の標高や、カーブする道路の曲率半径等が含まれる。なお、カーナビゲーションシステム１０６は、目的地等を設定するためにユーザが直接操作する入力インターフェイスを有する装置に限らず、ＧＰＳ受信部及び地図データメモリ等は有するが、上記入力インターフェイスを含まない装置であっても良い。

ＥＣＵ１０７は、車両の状態に応じて、第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２及びＶＣＵ１０５の制御を行うことで、車両の状態に適した制御を行う。ＥＣＵ１０７には、車両の運転者によるアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）を示す信号、運転者によるブレーキペダルの操作に応じたブレーキペダル踏力（ＢＲＫ踏力）を示す信号、車速センサー１０１から得られた車速ＶＰを示す信号、及びバッテリセンサー１０３から得られたバッテリ情報を示す信号が入力される。

図３は、車両の状態に適した制御を行うＥＣＵ１０７の内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＥＣＵ１０７は、残容量算出部１５１と、制動力算出部１５３と、制御部１５５とを有する。以下、ＥＣＵ１０７が有する各構成要素について説明する。

残容量算出部１５１は、バッテリセンサー１０３から得られたバッテリ情報に基づいて、蓄電器ＢＡＴの充電状態を百分率によって表す変数である残容量（ＳＯＣ：State Of Charge）を算出する。なお、残容量が１００％であるときの蓄電器ＢＡＴは満充電の状態である。

制動力算出部１５３は、アクセルペダルもブレーキペダルも踏まれていない状態（ＡＰ開度＝０、かつ、ＢＲＫ踏力＝０）で車両が降坂を走行時に出力する制動力を、車速センサー１０１から得られた車速ＶＰに基づき算出する。

制御部１５５は、残容量算出部１５１が算出した残容量と、制動力算出部１５３が算出した制動力と、カーナビゲーションシステム１０６から得られた現在位置及び地理情報とに基づいて、アクセルペダルもブレーキペダルも踏まれていない状態で車両が降坂を走行する際に、どの形態で制動制御を行うかを選択し、選択した形態に応じて、第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２及びＶＣＵ１０５の少なくとも１つの制御を行う。

車両の制動時に制御部１５５が選択し得る制動制御の形態は３つある。図４は、３つの制動制御の各状態を示し、図４（ａ）は、第１制動制御時のエネルギーの流れを示す説明図であり、図４（ｂ）は、第２制動制御時のエネルギーの流れを示す説明図であり、図４（ｃ）は、第３制動制御時のエネルギーの流れを示す説明図である。

図４（ａ）に示す第１制動制御では、回転する駆動輪ＤＷの動力によって第２回転電機ＭＧ２が発電機として動作し、第２回転電機ＭＧ２が発生した回生電力を蓄電器ＢＡＴに充電する。また、図４（ｂ）に示す第２制動制御では、回転する駆動輪ＤＷの動力によって第２回転電機ＭＧ２が発電機として動作し、第２回転電機ＭＧ２が発生した回生電力の一部を蓄電器ＢＡＴに充電し、残りの回生電力は、第１回転電機ＭＧ１を力行運転して内燃機関ＥＮＧを逆駆動することによって消費する。なお、第２制動制御を行う際の内燃機関ＥＮＧの回転数の許容値は、車速ＶＰが高いほど高く設定される。また、図４（ｃ）に示す第３制動制御では、回転する駆動輪ＤＷの動力によって第２回転電機ＭＧ２が発電機として動作するが、蓄電器ＢＡＴが満充電の状態であるため、第２回転電機ＭＧ２が発生した回生電力は、蓄電器ＢＡＴに充電されず、第１回転電機ＭＧ１を力行運転して内燃機関ＥＮＧを逆駆動することによって消費する。

このように、第１〜第３制動制御のどの制動制御でも、第２回転電機ＭＧ２を発電機として作動する回生ブレーキを行う。また、第２制動制御及び第３制動制御では、回生電力の少なくとも一部によって第１回転電機ＭＧ１を電動機として駆動し、第１回転電機ＭＧ１の負荷を内燃機関ＥＮＧとする。すなわち、第２制動制御及び第３制動制御では、回生電力の少なくとも一部を廃電する。

次に、車両が降坂を走行する際にＥＣＵ１０７が行う処理について、図５及び図６を参照して詳細に説明する。図５及び図６は、車両が降坂を走行する際にＥＣＵ１０７が行う処理を示すフローチャートである。なお、降坂を走行中、車両は上記説明した第１〜第３制動制御のいずれかによって制動制御される。

図５に示すように、ＥＣＵ１０７の制御部１５５は、カーナビゲーションシステム１０６から得られた現在位置及び地理情報に基づいて、平坦路を走行中の車両がこの先走行する予定の降坂路（以下「対象降坂路」という。）の標高差がしきい値以上であるか否かを判断し（ステップＳ１０１）、標高差がしきい値以上であればステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０７の制動力算出部１５３は、アクセルペダルもブレーキペダルも踏まれていない状態で対象降坂路を下りきるまでの制動力の累積値（以下「要求駆動力」という。）を、平坦路を走行中の車速ＶＰと上記標高差とに基づき算出する。

次に、制御部１５５は、ＥＣＵ１０７の残容量算出部１５１が算出した残容量と、ステップＳ１０３で算出した要求制動力と、カーナビゲーションシステム１０６から得られた現在位置及び地理情報とに基づいて、車両が対象降坂路を走行する際の制動制御を決定する。当該決定処理を行うために、まず制御部１５５は、ステップＳ１０５に示すように、車両が対象降坂路を走行時、上記説明した回生ブレーキによって要求制動力を取得する際に発生する回生電力量と、蓄電器ＢＡＴが満充電の状態となるまで蓄電器ＢＡＴに充電可能な電力量（以下「充電許容電力量」という。）とを比較して、上記回生電力量が充電許容電力量以下であればステップＳ１０７に進み、上記回生電力量が充電許容電力量を超えればステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０７では、制御部１５５は、対象降坂路を走行中は、この対象降坂路を下りきるまで第１制動制御を行うと決定する。

ステップＳ１０９では、制御部１５５は、車両が対象降坂路を走行中、単位時間に発生する回生電力量の平均値が所定値Ｗｔｈ以上であるか否かを判断し、平均値が所定値Ｗｔｈ以上であればステップＳ１１１に進み、所定値Ｗｔｈ未満であればステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１１では、制御部１５５は、対象降坂路の走行開始直後は第１制動制御を行い、蓄電器ＢＡＴの残容量がしきい値ＳＯＣｔｈ以上になれば第２制動制御に切り替え、その後、この対象降坂路を下りきるまで第２制動制御を行うと決定する。なお、蓄電器ＢＡＴの残容量のしきい値ＳＯＣｔｈは、蓄電器ＢＡＴの充電を許容する上限値ＳＯＣｍａｘ未満である。このため、仮にしきい値ＳＯＣｔｈを上限値ＳＯＣｍａｘに設定した場合と比べて、第１制動制御から第２制動制御への切り替えが早いタイミングで行われる。すなわち、回生電力によって第１回転電機ＭＧ１を電動機として駆動し、第１回転電機ＭＧ１の負荷を内燃機関ＥＮＧとすることによる廃電が早く開始される。

制御部１５５は、ステップＳ１１１での決定を行うと、蓄電器ＢＡＴの残容量のしきい値ＳＯＣｔｈを設定する（ステップＳ１１３）。制御部１５５は、対象降坂路の標高差が大きいほど、しきい値ＳＯＣｔｈを低く設定する。また、車速ＶＰが高いほど、しきい値ＳＯＣｔｈを低く設定する。また、単位時間に発生する回生電力量の平均値が大きいほど、しきい値ＳＯＣｔｈを低く設定する。また、対象降坂路にカーブがある場合は車両が大きく減速する可能性が高いため、対象降坂路の曲率半径が小さいほど、しきい値ＳＯＣｔｈを低く設定する。また、制御部１５５は、第１制動制御中に蓄電器ＢＡＴに充電される電力量と、第２制動制御中に蓄電器ＢＡＴに充電される電力量とに基づいて、車両が対象降坂路を下りきった時点で蓄電器ＢＡＴが満充電の状態になるようしきい値ＳＯＣｔｈを設定しても良い。

なお、制御部１５５が設定するしきい値ＳＯＣｔｈには下限が設けられる。当該下限は、車両の走行時に収束させる蓄電器ＢＡＴの残容量の目標値であり、例えば、残容量６０％がしきい値ＳＯＣｔｈの下限に設定される。このように、制御部１５５が設定するしきい値ＳＯＣｔｈに下限を設定することによって、対象降坂路を走行していた車両の進行方向が変わり走行のために電力が必要になった場合であっても、蓄電器ＢＡＴは第２回転電機ＭＧ２に電力を供給することができる。

ステップＳ１１３の後、制御部１５５は、第２制動制御中に回生ブレーキだけでは要求制動力を実現できないためブレーキＢＲＫを利用する場合に、ブレーキＢＲＫの温度が第２制動制御中に所定値を超えると予測されるか否かを判断する（ステップＳ１１４）。ブレーキＢＲＫの温度が所定値を超えると予測されれば（ステップＳ１１４でＹｅｓ）ステップＳ１１５に進み、ブレーキＢＲＫの温度が所定値を超えないと予測されれば（ステップＳ１１４でＮｏ）、一連の処理を終了する。ステップＳ１１５では、制御部１５５は、ステップＳ１１３で設定したしきい値ＳＯＣｔｈを、所定値分だけさらに低下した値に補正する。

ステップＳ１１６では、制御部１５５は、対象降坂路の走行開始直後は第１制動制御を行い、蓄電器ＢＡＴの残容量が上限値ＳＯＣｍａｘに到達した時点で第３制動制御に切り替え、その後、この対象降坂路を下りきるまで第３制動制御を行うと決定する。次に、制御部１５５は、第３制動制御中に回生ブレーキだけでは要求制動力を実現できないためブレーキＢＲＫを利用する場合に、ブレーキＢＲＫの温度が第３制動制御中に所定値を超えると予測されるか否かを判断する（ステップＳ１１７）。ブレーキＢＲＫの温度が所定値を超えると予測されれば（ステップＳ１１７でＹｅｓ）、ステップＳ１１６で行った決定を取り消し、ステップＳ１１１に進む。すなわち、制御部１５５は、第３制動制御中にブレーキＢＲＫの使用が制限されると予測する場合には、対象降坂路の走行開始直後は第１制動制御を行い、蓄電器ＢＡＴの残容量がしきい値ＳＯＣｔｈ以上になれば第２制動制御に切り替え、その後、この対象降坂路を下りきるまで第２制動制御を行うと決定する。一方、ステップＳ１１７において、ブレーキＢＲＫの温度が所定値を超えないと予測されれば（ステップＳ１１７でＮｏ）、ステップＳ１１６で行った決定を維持したまま、一連の処理を終了する。

図７は、車両が走行する予定の道路（平坦路→降坂路→平坦路）を走行した際の各パラメータの経時変化の一例を示す図である。図７には、地理情報等に基づき、蓄電器ＢＡＴの残容量のしきい値ＳＯＣｔｈを上限値ＳＯＣｍａｘよりも低い値に設定することで、廃電を含む制動制御（第２制動制御）を早期に行う場合の変化を実線で示す。また、地理情報等によらず、蓄電器ＢＡＴの残容量が上限値ＳＯＣｍａｘに到達した時点で廃電を含む制動制御（第３制動制御）を行う場合の変化を点線で示す。

図７に示す例では、車両が平坦路から対象降坂路に移動すると第１制動制御が行われ、早期廃電制御を行わない例では、蓄電器ＢＡＴの残容量が上限値ＳＯＣｍａｘに到達した時点（ｔｐ）で第３制動制御に切り替わる。残容量が上限値ＳＯＣｍａｘに到達すると回生電力を蓄電器ＢＡＴに充電することはできないため、要求制動力は第３制動制御による廃電動作によって得られる。このため、要求制動力が大きいと、負荷としての内燃機関ＥＮＧの回転数は大きく、車両のＮＶ（Noise Vibration）性能は低下する。また、廃電動作によって得ることのできる制動力が要求制動力に満たない場合は、ブレーキＢＲＫが用いられる。しかし、ブレーキＢＲＫが連続して作動すると過熱のためにブレーキＢＲＫの使用が制限される。この場合、図７に「減速Ｇ抜け」の文字で示すように、車速ＶＰが所望値よりも上昇してしまう。一方、本実施形態のように早期廃電制御を行う例では、蓄電器ＢＡＴの残容量が上限値ＳＯＣｍａｘよりも低く設定されたしきい値ＳＯＣｔｈに到達した時点（ｔｉ）で第２制動制御に切り替わる。第２制動制御に切り替わった後は、負荷としての内燃機関ＥＮＧの回転数を徐々に上げていくと共に、回生電力を蓄電器ＢＡＴに充電する割合を下げていき、車両が対象降坂路を下りきった時点の蓄電器ＢＡＴは満充電の状態になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、車両が走行する予定の道路を含む地理情報に基づいて、蓄電器ＢＡＴの残容量に係るしきい値ＳＯＣｔｈを可変に設定することで、第２回転電機ＭＧ２が回生動作をしている時の廃電を含む制動制御に移行するタイミングを変更できる。特に、第２回転電機ＭＧ２の回生動作時に発生する電力を全て蓄電器ＢＡＴに充電すると、第２回転電機ＭＧ２の回生動作中に蓄電器ＢＡＴが満充電の状態になると予測した場合には、しきい値ＳＯＣｔｈを下げるため、廃電を含む制動制御に移行するタイミングを早めることができる。廃電を含む制動制御に移行するタイミングが早まることで、内燃機関ＥＮＧの回転数を抑えることができ、急激な回転数の変化に伴うノイズの増大を抑制できるため、車両のＮＶ性能を向上できる。

また、車両が走行する予定の対象降坂路の標高差が大きいほど回生電力量が多いため、標高差が大きいほどしきい値ＳＯＣｔｈを低く設定して、廃電を含む制動制御に移行するタイミングを早めることで、車両のＮＶ性能を向上できる。また、車速ＶＰが高いほど回生電力量が多いため、車速ＶＰが高いほどにしきい値ＳＯＣｔｈを低く設定して、廃電を含む制動制御に移行するタイミングを早めることで、車両のＮＶ性能を向上できる。また、単位時間に発生する回生電力量が大きいほどしきい値ＳＯＣｔｈを低く設定して、廃電を含む制動制御に移行するタイミングを早めることで、車両のＮＶ性能を向上できる。また、車両が走行する予定の対象降坂路の曲率半径が小さいほど大きく減速する可能性が高く、その結果、回生電力量が多いと予想されるため、曲率半径が小さいほどしきい値ＳＯＣｔｈを低く設定して、廃電を含む制動制御に移行するタイミングを早めることで、車両のＮＶ性能を向上できる。

また、車速ＶＰが低いにもかかわらず、内燃機関ＥＮＧの回転数が高いと、車両の乗員にとって、内燃機関ＥＮＧの回転に伴う音が違和感を持つ要因となる。しかし、車速ＶＰが高ければ、内燃機関ＥＮＧの回転数が高く内燃機関ＥＮＧの回転に伴う音が大きくても乗員は違和感を持たない。このため、車速ＶＰが高いほど第２制動制御中の内燃機関ＥＮＧの回転数の許容値を高く設定するため、内燃機関ＥＮＧの回転に伴う音によって車両の乗員は違和感を持たない。

また、しきい値ＳＯＣｔｈの設定によって車両が対象降坂路を下りきった時点で蓄電器ＢＡＴが満充電になるため、回生電力を最も効率良く充電することができ、かつ、第２回転電機ＭＧ２の回生動作に伴うＮＶ性能の低下を防ぐことができる。さらに、ブレーキＢＲＫの温度上昇等によってブレーキＢＲＫの使用の制限が予測される場合には、しきい値ＳＯＣｔｈを下げて廃電を含む制動制御に移行するタイミングを早めることで、第２回転電機ＭＧ２の回生動作を効率良く行うことができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、廃電のために第１回転電機ＭＧ１は内燃機関ＥＮＧを負荷として力行駆動されているが、発熱体又は吸熱体によって回生電力を熱に変換して消費しても良い。この場合、廃電を含む制動制御に移行するタイミングを早めれば、熱応力の低減を図ることができる。

１０１車速センサー
１０３バッテリセンサー
１０５ＶＣＵ
１０６カーナビゲーションシステム
１０７ＥＣＵ
１５１残容量算出部
１５３制動力算出部
１５５制御部
ＢＡＴ蓄電器
ＢＲＫブレーキ
ＣＬロックアップクラッチ
ＥＮＧ内燃機関
ＧＢギアボックス
ＩＮＶ１第１インバータ
ＩＮＶ２第２インバータ
ＭＧ１第１回転電機
ＭＧ２第２回転電機

Claims

内燃機関と、
前記内燃機関の動力によって発電する第１回転電機と、
充放電が可能な蓄電器と、
駆動輪に接続され、前記蓄電器及び前記第１回転電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する第２回転電機と、を備えるハイブリッド車両であって、
前記ハイブリッド車両が走行する予定の道路を含む地理情報を取得する地理情報取得部と、
前記第２回転電機の回生動作時に発生した電力を、前記蓄電器に充電する充電動作又は前記ハイブリッド車両で消費する廃電動作の制御を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記地理情報取得部が取得した前記地理情報に基づき、前記第２回転電機が、走行する予定の一つの降坂路である対象降坂路を下りきるまでに発生する回生電力を全て前記蓄電器に充電すると、前記第２回転電機の回生動作中に前記蓄電器が満充電の状態になると予測した場合に、しきい値を設定し、
前記第２回転電機の回生動作時に前記蓄電器の残容量が前記しきい値以上になれば前記廃電動作を開始する、ハイブリッド車両。
請求項１に記載のハイブリッド車両であって、
前記制御部は、
前記地理情報に基づく前記ハイブリッド車両の位置エネルギーの予測変化量と、前記蓄電器の残容量と、に基づき、前記第２回転電機の回生動作中に前記蓄電器が満充電の状態になるか否かを予測し、
前記蓄電器が満充電の状態になると予測したため前記しきい値を設定する場合、前記地理情報に基づく前記ハイブリッド車両の位置エネルギーの予測変化量が大きいほど、前記しきい値を低く設定する、ハイブリッド車両。
請求項１又は２に記載のハイブリッド車両であって、
前記制御部は、
前記しきい値を設定する場合、前記第２回転電機の回生動作中の前記ハイブリッド車両の走行速度が高いほど、前記しきい値を低く設定する、ハイブリッド車両。
請求項１に記載のハイブリッド車両であって、
前記制御部は、
前記地理情報に基づく前記ハイブリッド車両の位置エネルギーの予測変化量と、前記蓄電器の残容量と、に基づき、前記第２回転電機の回生動作中に前記蓄電器が満充電の状態になるか否かを予測し、
前記蓄電器が満充電の状態になると予測したため前記しきい値を設定する場合、単位時間に発生する前記第２回転電機の回生電力量が大きいほど、前記しきい値を低く設定する、ハイブリッド車両。
請求項１に記載のハイブリッド車両であって、
前記制御部は、
前記地理情報に基づく前記ハイブリッド車両が走行する予定の道路の曲率半径と、前記蓄電器の残容量と、に基づき、前記第２回転電機の回生動作中に前記蓄電器が満充電の状態になるか否かを予測し、
前記蓄電器が満充電の状態になると予測したため前記しきい値を設定する場合、前記ハイブリッド車両が走行する予定の道路の曲率半径が小さいほど、前記しきい値を低く設定する、ハイブリッド車両。
請求項１から５のいずれか１項に記載のハイブリッド車両であって、
前記廃電動作は、前記第２回転電機の回生動作時に発生した電力を前記第１回転電機に供給して、電動機として作動する前記第１回転電機の負荷を前記内燃機関とすることによって行われ、
前記制御部は、
前記廃電動作中の前記内燃機関の回転数の許容値を、前記ハイブリッド車両の走行速度が高いほど高く設定する、ハイブリッド車両。
内燃機関と、
前記内燃機関の動力によって発電する第１回転電機と、
充放電が可能な蓄電器と、
駆動輪に接続され、前記蓄電器及び前記第１回転電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する第２回転電機と、を備えるハイブリッド車両であって、
前記ハイブリッド車両が走行する予定の道路を含む地理情報を取得する地理情報取得部と、
前記第２回転電機の回生動作時に発生した電力を、前記蓄電器に充電する充電動作又は前記ハイブリッド車両で消費する廃電動作の制御を行う制御部と、を備え、
前記ハイブリッド車両が降坂を走行するとき、
前記制御部は、
前記第２回転電機の回生動作時に前記蓄電器の残容量がしきい値以上になれば前記廃電動作を開始して、前記回生動作時に発生した電力の一部を前記蓄電器に充電し、残りを廃電し、
前記地理情報に基づいて、前記ハイブリッド車両が前記降坂を下りきるまでの間に前記第２回転電機の回生動作によって取得可能な回生電力量を予測し、
前記ハイブリッド車両が前記降坂を下りきった時点で前記蓄電器が満充電の状態になるよう、前記しきい値の設定によって、前記回生動作時に発生した電力の一部を前記蓄電器に充電し、残りを廃電する動作の開始タイミングを変更する、ハイブリッド車両。
請求項７に記載のハイブリッド車両であって、
前記ハイブリッド車両を制動する機械的ブレーキを備え、
前記制御部は、
前記第２回転電機の回生動作中に、前記機械的ブレーキの使用の制限が予測される場合には、前記しきい値を低下させる補正を行う、ハイブリッド車両。
請求項１から８のいずれか１項に記載のハイブリッド車両であって、
前記制御部によって設定される前記しきい値には下限が設定される、ハイブリッド車両。