JPH09284909A - シリーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の停止中に発電機用エンジンが高速回転
しないようにする。 【解決手段】 このＳＨＥＶは、所定の走行ルートをバ
ッテリ電力のみを使用してテスト走行し、その間にバッ
テリの電力消費パターンを走行パターン登録部21に記憶
する。また、平均消費電力演算部22により、テスト走行
の間の平均消費電力を算出する。発電パターン登録部24
は、この平均消費電力演算部22が求めた平均消費電力に
対してやや高めの目標発電力を算出し、これを目標発電
力として記憶する。この後、通常走行では、補充電領域
判定部25が自動車の現実の消費電力パターンを監視し、
それが走行パターン登録部21に記憶されている電力消費
パターンと一致すればテスト走行した走行ルートを走行
しているものと判断し、その走行中、発電パターン登録
部24に記憶されている目標発電力を得るようにエンジン
回転速度指令部26が発電機用エンジンを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリーズハイブリ
ッド電気自動車（以下、ＳＨＥＶ（ＳｅｒｉｅｓＨｙｂ
ｒｉｄ Ｅｌｅｃｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）と称する）
の発電制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バッテリの残存容量が規定値以下になる
と発電機用エンジンを起動し、また大きな負荷変動に対
してはアクセル開度の調節によって発電機の出力を制御
し、バッテリが満充電になればエンジンを停止するＳＨ
ＥＶの開発が進められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のＳＨ
ＥＶの発電制御装置では、単にバッテリの残存容量を見
てそれが規定値以下になると自動的に発電機用エンジン
を起動する構成であったために、自動車を停止させた時
でも、バッテリ残存容量が少なくなっていればエンジン
が高速回転を続けて不快感を与える問題点があった。ま
た自動車を停止させた時に大きなエンジン音が出ている
ということですぐにキーオフすると、バッテリの充電不
足が発生する問題点があった。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、自動車の走行中に走行パターンを監視
していて、エンジン起動によって補充電できるような所
定の走行パターンが発生した時に発電機用エンジンを現
実の走行に必要な回転速度よりも少し高めに回転させる
ことによってバッテリの補充電を行うようにして、停止
時に発電機用エンジンが高速回転する事態の発生を極力
避けるシリーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のシリー
ズハイブリッド電気自動車の発電制御装置は、任意の走
行ルートを走行する自動車について、そのキーオン時か
らキーオフ時までのバッテリの平均消費電力を演算する
平均消費電力演算手段と、前記走行ルートを走行した時
の前記バッテリの電力消費パターンを記憶する電力消費
パターン記憶手段と、前記平均消費電力演算手段が算出
した前記バッテリの平均消費電力と所定の関係を持たせ
た目標発電力を設定する発電パターン記憶手段と、前記
バッテリの現実の消費電力パターンを監視し、前記電力
消費パターン記憶手段に記憶されている前記電力消費パ
ターンと照合する電力消費パターン判定手段と、前記電
力消費パターン判定手段が前記電力消費パターンが一致
していると判定した時に、前記発電パターン記憶手段に
記憶されている目標発電力に一致する発電力を発電機が
発電するように発電機用エンジンを制御するエンジン制
御手段とを備えたものである。

【０００６】この請求項１の発明のシリーズハイブリッ
ド電気自動車の発電制御装置では、日常的に繰返し走行
するような走行ルートをバッテリ電力のみを使用してテ
スト走行し、その間にバッテリの電力消費パターンを電
力消費パターン記憶手段によって学習する。また、平均
消費電力演算手段により、テスト走行の間、キーオン時
から走行を終えてキーオフする時までに消費した電力を
バッテリ残存容量から求め、また総走行距離を距離メー
タから求め、これらを用いて平均消費電力を算出する。
発電パターン記憶手段は、この平均消費電力演算手段が
求めた平均消費電力に対して所定の関係を持たせた目標
発電力を算出し、これを目標発電力として記憶する。

【０００７】この後、通常の走行に入れば、電力消費パ
ターン判定手段が自動車の現実の消費電力パターンを監
視し、それが電力消費パターン記憶手段に記憶されてい
る電力消費パターンと一致すればテスト走行した走行ル
ートを走行しているものと判断し、以後、その走行中、
発電パターン記憶手段に記憶されている目標発電力を得
るようにエンジン制御手段が発電機用エンジンを制御す
る。

【０００８】これによって、自動車に日常的に繰返し走
行するようなルートを走行させる場合、その走行中に現
実の平均消費電力をやや上回る発電力で常にバッテリを
補充電しながら走行させることによってキーオフ時にバ
ッテリをほぼ満充電状態にすることができ、従来のよう
にキーオフのために自動車を停止させた時に発電機用エ
ンジンがバッテリの補充電のために高速回転することが
ないようにし、また発電機用エンジンを高速回転させな
いですぐにキーオフすることによって、次回のキーオン
時にバッテリ不足が生じるようなことも避けることがで
きる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１のシリーズハ
イブリッド電気自動車の発電制御装置において、前記電
力消費パターン記憶手段が、前記バッテリの電力消費パ
ターンとして、自動車が日常的に走行するルートを走行
した時のものを記憶するようにしたものである。

【００１０】これによって、買物、通勤、通学などのた
めに日常的に走行するルートを走行する際に走行中に自
動的にバッテリを補充電しながら走行し、走行終了時に
はほぼ満充電状態にしておくことができ、自宅に帰って
きて停車した時にバッテリの補充電のために発電機用エ
ンジンが高速回転する機会が少なくなる。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は２のシリ
ーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置において、
さらに、キーオン時の前記バッテリの残存容量とキーオ
フ時の前記バッテリの残存容量とを比較し、その増減に
よって前記発電パターン記憶手段に記憶されている目標
発電力を増減補正する発電パターン補正手段を備えたも
のである。

【００１２】この請求項３の発明のシリーズハイブリッ
ド電気自動車の発電制御装置では、発電パターン補正手
段が実際の走行時のデータに基づいて前記発電パターン
記憶手段の記憶する目標発電力を増減補正し、より現実
に即した補充電制御が可能となる。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１〜３のシリー
ズハイブリッド電気自動車に発電制御装置において、前
記電力消費パターン記憶手段に、発進加速時の最大消費
電力と、それに続く定速走行時の消費電力とを前記バッ
テリの電力消費パターンとして記憶させるようにしたも
のであり、これによってデータ容量を小さくすることが
できる。

【００１４】

【発明の効果】請求項１の発明のシリーズハイブリッド
電気自動車の発電制御装置によれば、所定の走行ルート
を走行させる場合、その走行中に現実の平均消費電力を
やや上回る発電力で常にバッテリを補充電しながら走行
させることによってキーオフ時にバッテリをほぼ満充電
状態にしておくことができ、従来のようにキーオフのた
めに自動車を停止させた時に発電機用エンジンがバッテ
リの補充電のために高速回転することがないようにし、
また発電機用エンジンを高速回転させないですぐにキー
オフすることによって、次回のキーオン時にバッテリ不
足が生じるようなことも避けることができる。

【００１５】請求項２の発明によれば、買物、通勤、通
学などのために日常的に走行するルートを走行する際に
その走行中に自動的にバッテリを補充電しながら走行
し、走行終了時にほぼ満充電状態にしておくことがで
き、自宅に帰ってきて停車した時にバッテリの補充電の
ために発電機用エンジンが高速回転する機会が少なくな
る。

【００１６】請求項３の発明によれば、実際の走行時の
データに基づいて発電パターン記憶手段の記憶する目標
発電力を増減補正して、より現実に即した補充電制御が
できる。

【００１７】請求項４の発明によれば、電力消費パター
ン記憶手段に、発進加速時の最大消費電力と、それに続
く定速走行時の消費電力とを前記バッテリの電力消費パ
ターンとして記憶させるようにして、データ記憶容量を
小さくすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態の
システム構成を示しており、この実施の形態のシリーズ
ハイブリッド電気自動車の発電制御装置は、メインの駆
動電力系統にバッテリ１、このバッテリの温度、電圧、
電流を監視し、充放電をコントロールするバッテリコン
トローラ２、バッテリ１からバッテリコントローラ２を
通じて出力される直流電力を所定電圧、周波数の三相交
流電力に変換してモータ電力として出力するインバータ
装置３、このインバータ装置３からのモータ電力によっ
て駆動される走行用モータ４、自動車の速度調整のため
に運転者が操作するアクセルペダル５、このアクセルペ
ダル５の踏込み量を検出してアクセル開度を出力するア
クセル開度検出器６、このアクセル開度検出器６の検出
するアクセル開度に対応してインバータ装置３の出力電
力指令を算出する出力電力指令演算部７を備えている。

【００１９】また発電機用エンジン８、この発電機用エ
ンジン８の回転によって発電し、バッテリ１とインバー
タ装置３に電力を供給する発電機９、発電機用エンジン
８の起動、停止、回転速度制御を行うエンジンコントロ
ーラ１０、発電機９の発電出力をコントロールする発電
コントローラ１１、そしてこれらの各要素を総合的にコ
ントロールするエネルギ管理コントローラ１３を備えて
いる。

【００２０】このエネルギ管理コントローラ１３は一般
的な構成のマイクロコンピュータであって、種々の制御
プログラムの組込まれているプログラムメモリ１４、種
々の可変データを保存するデータメモリ１５、データ信
号の入出力を制御する入出力（ＩＯ）制御部１６、プロ
グラムメモリ１４に登録されている種々のプログラムに
より、データメモリ１５に保存されているデータを使用
して種々の制御演算処理を高速で実行するＣＰＵ１７な
どから構成されている。

【００２１】このエネルギ管理コントローラ１３が実行
する、本発明の特徴である発電制御機能は図２のブロッ
ク図に示してある。この図２に示すように、エネルギ管
理コントローラ１３における発電制御機能は、例えば、
買物のための走行ルート、通勤ルート、通学ルートなど
頻繁に繰返し走行するルートＲＴを、バッテリを満充電
状態にしてそのバッテリ電力のみでテスト走行させ、そ
の時に停止状態から一定時間間隔（例えば、２０ｓｅ
ｃ）ごとに消費電力Ｐのデータを収集し、消費電力最大
値Ｐmax とそれに続くほぼ一定の消費電力Ｐcnstとその
継続時間Ｔcnstとを採集し、走行パターンＰＴのデータ
として、つまりＰＴ（Ｐmax ，Ｐcnst，Ｔcnst）として
登録する走行パターン登録部２１と、上記のルートＲＴ
を走行するためにキーをオンした時点から次にキーをオ
フするまでに走行した走行距離Ｄとバッテリの残存容量
計から得られるその間の消費電力ＰＷを得て、平均消費
電力Ｐavを算出する平均消費電力演算部２２と、この平
均消費電力演算部２２が得た平均消費電力ＰＷに対して
それを少し上回る発電力ＰＧを算定する発電パターン生
成部２３と、この発電パターン生成部２３が生成した発
電パターンＰＧを登録する発電パターン登録部２４とを
備えている。

【００２２】また通常走行時に、消費電力を監視し、走
行パターン登録部２１に登録されている走行パターンＰ
Ｔと照合し、エンジン８を起動して補充電すべき走行状
態に入ったかどうかを判定する補充電領域判定部２５
と、この補充電領域判定部２５が補充電領域に入ったと
判断した時に、発電パターン登録部２４に登録されてい
る発電パターンＰＧを呼出し、現在のアクセル開度信号
と比較し、所要の発電力ＰＧを得るために必要なエンジ
ン回転速度の増減を判断するエンジン回転速度指令部２
６とを備えている。

【００２３】次に、上記構成のシリーズハイブリッド電
気自動車の発電制御装置の動作について説明する。図１
に示すように、エネルギ管理コントローラ１３において
バッテリコントローラ２と相互通信し、バッテリコント
ローラ２が検出し保持するバッテリ温度、残存容量、電
流、電圧を入出力制御部１６を通じて取込んでデータメ
モリ１５に保存し、後述する補充電制御に用いる。バッ
テリコントローラ２はエネルギ管理コントローラ１３の
指令によりバッテリ１の出力電力、発電機９からの入力
電力を制御する。

【００２４】発電機用エンジン８はエンジンコントロー
ラ１０によって起動、停止、回転速度が制御される。こ
のエンジン８に連動して発電機９が回転して発電を行
う。発電機９の発電力は発電コントローラ１１によって
制御され、その電力はインバータ装置３に供給されると
共に余剰電力はバッテリ１に補充電される。

【００２５】出力電力指令演算部７はアクセルペダル５
の踏込み量をアクセル開度として取込み、これに対応す
るモータ４の出力トルクを演算し、さらにモータ４に供
給されている電流をフィードバックし、これらに基づい
てインバータ装置３の出力電圧指令を算出してインバー
タ装置３に与え、インバータ装置３が直流電源を出力電
圧指令に応じた交流電圧出力に変換してモータ４に供給
するように制御する。

【００２６】このような一般的なＳＨＥＶの発電制御装
置において、エネルギ管理コントローラ１３に組込まれ
ている本発明の特徴をなす補充電機能は、以下のように
動作する。

【００２７】ＳＨＥＶが多用される用途は、家庭でのセ
カンドカーさらにはサードカーとして日常生活の買物、
通勤、通学ルートであると考えられる。このような走行
ルートでは、図３に示すように、停止状態からアクセル
ペダル１を踏込んでモータ回転を上げて急激に加速し、
その後、ほぼ一定速度にしてある時間走行し、交差点な
どでいったん停止し、また発進加速し、所定の速度にな
るとほぼ一定速で走行を継続するというパターンであ
る。

【００２８】そこでまず走行パターンデータ、発電パタ
ーンデータを学習するためにバッテリ１を満充電にして
おき、キーオンして日常的に走行するルートを走行す
る。この時に、走行パターン登録部２１は、バッテリコ
ントローラ２からバッテリ１の消費電力Ｐを一定周期、
例えば、２０ｓｅｃごとに取込み、この消費電力Ｐが最
大となる値Ｐmax と、それに続いてほぼ一定の消費電力
となる値Ｐcnstとその継続時間Ｔcnst（＝ｔ1e−ｔ11）
とを走行パターンデータＰＴ（Ｐmax ，Ｐcnst，Ｔcns
t）として収集する。

【００２９】そして学習モードでの走行が終了してキー
オフすると、平均消費電力演算部２２は、学習モードで
走行した走行距離Ｄとバッテリ残存容量から計算した総
消費電力ＰＷとに基づいて平均消費電力Ｐavを算出す
る。

【００３０】発電パターン生成部２３は、平均消費電力
演算部２２で算出した平均消費電力Ｐavに対して、この
バッテリ電力消費を補充するために発電機９に発電させ
なければならない発電力ＰＧを求める。平均消費電力Ｐ
avに対して、例えば、２０％（この値は限定されること
はない。また後で増減調整することができる）上乗せし
た値を発電力ＰＧとして設定し、これを発電パターン登
録部２４に登録する。

【００３１】こうして学習モードで走行して走行パター
ンＰＴと発電パターンＰＧを登録した後は、通常の走行
に使用することになる。

【００３２】通常の走行では、補充電領域判定部２５が
バッテリコントローラ２からバッテリ１の消費電力Ｐ
（瞬時値）を入力し、走行パターン登録部２１に登録さ
れている走行パターンデータＰＴ（Ｐmax ，Ｐcnst，Ｔ
cnst）と比較し、現在の走行パターンが日常的に走行し
ているルートの走行パターンと一致しているかどうか判
断し、かつ一致している場合には補充電領域に入ったか
どうかも判断する。

【００３３】すなわち図４に示すように、補充電領域判
定部２５は通常走行において、停止状態の時点（キーオ
ンした時点）ｔ０から一定周期ごとの時点ｔ１，ｔ２，
ｔ３，…に消費電力Ｐを取込んで最大値Ｐmax ′（ここ
では、時点ｔ１の消費電力Ｐ１が最大値であったとし
て、このＰ１をＰmax ′としている）を求め、また最大
値Ｐmax ′に続く消費電力Ｐ２，Ｐ３，…がほぼ一定で
あり、走行パターンＰＴの消費電力データＰcnstとほぼ
一致し、さらにその継続時間Ｔcntn（＝ｔｘ−ｔ２）が
走行パターンＰＴの継続時間データＴcnstとほぼ一致し
た時に、現在の走行パターンが日常的に走行しているル
ートの走行パターンと一致し、かつ補充電領域に入った
と判断し、以後、エンジン回転速度指令部２６に補充電
指令を与える。

【００３４】また、単にＰmax とＰconst となるデータ
の繰り返しのパターンが一致した場合、Ｐmax ，Ｐcons
t ，Ｔconst の値に関係なく同様の走行パターンである
と認識してもよい。

【００３５】エンジン回転速度指令部２６では、補充電
指令を受けると発電パターン登録部２４の発電パターン
ＰＧを参照し、発電パターンＰＧの発電力を得るために
必要なエンジン回転速度を算出し、続いて、どれだけの
スロットル開度とすべきかを求め、エンジンコントロー
ラ１０に出力する。

【００３６】これによって、図４に斜線を付して示した
領域Ａの分だけ、実際に必要な消費電力よりも多めに発
電機９が発電することになり、この余剰の発電力Ａがバ
ッテリ１を補充電することになる。

【００３７】補充電領域判定部２５は、この補充電動作
をキーオフになる時点ｔoff まで、自動車が走行してい
る間中行う。

【００３８】ｔoff で自動車の運転を終了してキーオフ
すれば、発電パターン補正部２７はバッテリ１の残存容
量計から残存容量Ｐrmを取込み、これがキーオン時の残
存容量に比べて極端に低下していないかどうかを見て、
ある範囲、例えば１５％以上減少しているようであれ
ば、補充電のための発電パターンＰＧが不十分であると
見なし、発電パターンＰＧを一段階アップして、例え
ば、それまでが２０％の上乗せであれば２５％に変更す
る調整（図４においてＰＧ＋にアップする調整）を行
い、以後、この調整後の発電パターンＰＧに基づく補充
電を実行するようにする。

【００３９】また補充電が行過ぎになる場合もあるの
で、そのような場合には図４においてＰＧ−のレベルま
で一段階下げた発電パターンに補正し、次回の走行を行
わせるようにする。

【００４０】こうして、この実施の形態の発電制御装置
では、自動車の走行中に実際のバッテリ１の消費電力よ
りもやや多めの発電を行うことにより、走行しながらも
バッテリをほぼ満充電に保つことができ、停車した時に
バッテリ不足で補充電のためにエンジンが高速回転する
事態が発生するのを極力避けることができる。

【００４１】なお、バッテリ１の残存容量が極端に低下
することもあり、上記のような補充電モードでは満充電
にすることができない場合もあるが、そのような場合に
備えて、従来のモードでエンジンを高速回転させて補充
電する機能も併せ持たせることができる。

【００４２】また本実施の形態では、走行パターンを
（Ｐmax ，Ｐconst ，Ｔconst ）のみで記憶しているの
で、メモリの容量を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態の回路ブロック図。

【図２】上記の実施の形態におけるエンジン管理コント
ローラの機能ブロック図。

【図３】上記の実施の形態におけるエンジン管理コント
ローラの走行パターンデータの収集方法を示すチャー
ト。

【図４】上記の実施の形態におけるエンジン管理コント
ローラの発電制御機能を示すタイミングチャート。

【符号の説明】

１ バッテリ ２ バッテリコントローラ ３ インバータ装置 ４ モータ ５ アクセルペダル ６ アクセル開度検出器 ７ 出力電力指令演算部 ８ エンジン ９ 発電機 １０ エンジンコントローラ １１ 発電コントローラ １３ エネルギ管理コントローラ １４ プログラムメモリ １５ データメモリ １６ 入出力制御部 １７ ＣＰＵ ２１ 走行パターン登録部 ２２ 平均消費電力演算部 ２３ 発電パターン生成部 ２４ 発電パターン登録部 ２５ 補充電領域判定部 ２６ エンジン回転速度指令部 ２７ 発電パターン補正部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意の走行ルートを走行する自動車につ
   いて、そのキーオン時からキーオフ時までの前記バッテ
   リの平均消費電力を演算する平均消費電力演算手段と、 前記走行ルートを走行した時のバッテリの電力消費パタ
   ーンを記憶する電力消費パターン記憶手段と、 前記平均消費電力演算手段が算出した前記バッテリの平
   均消費電力と所定の関係を持たせた目標発電力を設定す
   る発電パターン記憶手段と、 前記バッテリの現実の消費電力パターンを監視し、前記
   電力消費パターン記憶手段に記憶されている電力消費パ
   ターンと照合する電力消費パターン判定手段と、 前記電力消費パターン判定手段が前記電力消費パターン
   が一致していると判定した時に、前記発電パターン記憶
   手段に記憶されている目標発電力に一致する発電力を発
   電機が発電するように発電機用エンジンを制御するエン
   ジン制御手段とを備えて成るシリーズハイブリッド電気
   自動車の発電制御装置。
2. 【請求項２】 前記電力消費パターン記憶手段が、前記
   バッテリの所定の電力消費パターンとして、自動車が日
   常的に走行するルートを走行した時のものを記憶してい
   ることを特徴とする請求項１記載のシリーズハイブリッ
   ド電気自動車の発電制御装置。
3. 【請求項３】 キーオン時の前記バッテリの残存容量と
   キーオフ時の前記バッテリの残存容量とを比較し、その
   増減によって前記発電パターン記憶手段に記憶されてい
   る目標発電力を増減補正する発電パターン補正手段を備
   えて成る請求項１又は２記載のシリーズハイブリッド電
   気自動車の発電制御装置。
4. 【請求項４】 前記電力消費パターン記憶手段に、発進
   加速時の最大消費電力と、それに続く定速走行時の消費
   電力とを前記バッテリの電力消費パターンとして記憶さ
   せたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のシリ
   ーズハイブリッド電気自動車の発電制御装置。