JPH11332016A - ハイブリッド車両の充電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、燃費の向上に寄与することができ
るハイブリッド車両の充電制御装置を提供することにあ
る。 【解決手段】 ＩＧＮ＿ＳＷ４１のオフ操作時に、エン
ジン制御部２７では、エンジン１に回転数が変動する間
欠アイドリング運転を行わさせ、電動モータ７により発
電された電力をバッテリ１７に充電するように制御して
おき、電動モータ７からバッテリ１７に電力を充電する
場合に、バッテリ制御部３３では、バッテリ１７に加わ
る周期的に変動する充電電圧及び充電電流からバッテリ
１７の内部抵抗を算出し、バッテリの内部抵抗に応じて
バッテリの充電状態を算出し、バッテリ１７が電動モー
タ７による始動可能状態になるまで、エンジン１を回転
させることで、ハイブリッド車両のバッテリ１７を始動
可能状態になるまで充電することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃費の向上に寄与
することができるハイブリッド車両の充電制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハイブリット車両としては、特開
平８−２４２５０７号公報に記載されているように、発
進時や低速走行時に電動モータを主動力源として走行
し、速度が上昇するとエンジンを主動力源に切り替えて
走行する技術が報告されている。

【０００３】このような、ハイブリット車両は、エンジ
ンの効率が悪化している低回転域（低速度領域）では、
電動モータを主動力源として用い、電動モータの出力ト
ルクが低下する高回転域（高速度領域）では、エンジン
を主動力源として用いているため、車両全体の小型化と
燃費の向上に寄与することができるという利点を有して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ハイブリッド車両にあっては、車両の発進時にバッテリ
の充電状態が低下している場合には、効率の悪いエンジ
ンを用いて発進する必要が生じていたので、その分だけ
ガソリンの燃費が低下するといった問題があった。

【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、燃費の向上に寄与することができる
ハイブリッド車両の充電制御装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、エンジンの回転を電動モータ
に伝え、電動モータにより発電された電力をバッテリに
充電するハイブリッド車両の充電制御装置であって、車
両停車時に、エンジンに回転数が周期的に変動する間欠
アイドリング運転を行わさせるように制御するエンジン
制御手段と、バッテリに加わる周期的に変動する充電電
圧及び充電電流からバッテリの内部抵抗を算出する内部
抵抗算出手段と、バッテリの内部抵抗に応じてバッテリ
の充電状態を算出する充電状態算出手段とを備え、バッ
テリの充電状態が所定値以上となった場合には、エンジ
ンの回転を停止することを要旨とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの間欠
アイドリング運転として、サイン波、矩形波、三角波の
いずれか１つのパターンを用いて制御することを要旨と
する。

【０００８】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記エンジン制御手段は、前記バッテリに所定
の電流範囲内で充電するように、前記エンジンの間欠ア
イドリング運転を制御することを要旨とする。

【０００９】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記充電状態算出手段は、前記バッテリの温度
状態又は劣化状態に応じて、バッテリの充電状態を補正
することを要旨とする。

【００１０】

【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、車両停
車時に、エンジンに回転数が周期的に変動する間欠アイ
ドリング運転を行わさせるように制御しておき、バッテ
リに加わる周期的に変動する充電電圧及び充電電流から
バッテリの内部抵抗を算出し、バッテリの内部抵抗に応
じてバッテリの充電状態を算出し、バッテリの充電状態
が所定値以上となった場合には、エンジンの回転を停止
することで、ハイブリッド車両の始動時にバッテリの充
電状態を回復しておくことができ、エンジンを用いた始
動運転を行わずに済むので、その分だけガソリンの燃費
の向上に寄与することができる。

【００１１】また、請求項２記載の本発明によれば、エ
ンジンの間欠アイドリング運転として、サイン波、矩形
波、三角波のいずれか１つのパターンを用いて制御する
ことで、バッテリに周期的に変動する充電電圧及び充電
電流を加えることができ、この結果、バッテリの内部抵
抗を算出して充電中にもバッテリの現在の充電状態を判
断することができる。

【００１２】また、請求項３記載の本発明によれば、バ
ッテリに所定の電流範囲内で充電するように、エンジン
の間欠アイドリング運転を制御することで、充電電流の
急激な変化によるバッテリ劣化を防止することができ
る。

【００１３】また、請求項４記載の本発明によれば、バ
ッテリの温度状態又は劣化状態に応じて、バッテリの充
電状態を補正することで、バッテリの充電状態を正確に
判断することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係
るハイブリッド車両の充電制御装置が適応可能なハイブ
リッド車両の全体構成を示す図である。但し、図１は、
車両を上部から見た図を示し、エンジン１を配置した側
が車両前方（ＦＲ）である。

【００１５】まず、本実施の形態におけるハイブリッド
車両の構成要素とその機能を説明する。図１において、
エンジン１では、ガソリンなどの燃料を内燃して車両走
行のための主たる動力を得ている。このエンジン１に
は、電動スロットル１ａが取り付けられており、アクセ
ルペダル（図外）によって与えられる運転者の加速操作
によって作動し、スロットルパルプ１ｂが開閉してエン
ジンへ送る空気量が調節される。この電動スロットル１
ａは、ワイヤで引張られて開閉するメカニカルなスロッ
トルでもよいが、本発明のように、駆動力を補助する電
動モータ７を備えたハイブリッド車両では、電動モータ
駆動力とエンジン駆動力の協調を図るために、電動スロ
ットルを備える方が一般的である。トルクコンバータ３
は、流体を介してエンジン１の動力を次段に伝える。

【００１６】トランスミッション（Ｔ／Ｍ）５は、エン
ジン１からトルクコンバータ３を介在して送られた動力
を変速して車輪側に送る。トランスミッションの形式
は、ベルト形補助変速機とし、入力側のプーリ５ａと出
力側のプーリ５ｂとの間にべルト５ｃが掛けられ、両プ
ーリの径を変化させることで無段階の連続的な変速を実
現する。

【００１７】電動モータ７は、変速機５の入力側プーリ
５ａに直結され、エンジン効率の悪い時に駆動力を補助
してエンジンの燃料消費を抑えたり、また減速時に車両
の走行エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリ
１７に回収したりする。デファレンシャルギア９は、変
速機５の出力をドライブシャフト１１に伝えると共に、
旋回時の左右輪の回転数差を補正する。ドライブシャフ
ト１１は、左右輪用に２本あり、デファレンシャルギア
９と駆動輪１３とを繋ぐ。

【００１８】バッテリ１７は、電動モータ７の駆動と、
この電動モータで発生した電力の蓄積を行うためのもの
である。走行制御制御部２５は、その下にエンジン制御
部２７、モータ制御部３１、バッテリ制御部３３を従え
ており、これら下位制御部からの情報とペダル１９，２
１からの情報、さらに、車両の走行状態を検出する機能
を有し、図示されない各種センサからの情報に基づい
て、エンジン１，電動モータ７，バッテリ１７への各制
御指令を発生し、各下位制御部に送る。

【００１９】各制御部２７，３１，３３は、内部にＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、与えられた指令を実現する
ように制御を行う。まず、エンジン制御部２７は、与え
られた駆動力指令を実現するようにスロットルバルブ１
ｂの開度、およびエンジン１の点火時期・燃料噴射量、
さらに変速機５の変速比を制御する。モータ制御部３１
は、与えられた駆動力、または回生力（制動力）を発生
するように電動モータ７への印加電流を制御する。バッ
テリ制御部３３は、与えられた充放電指令値に応じて必
要な充電又は放電を行うようにバッテリ１７を制御す
る。また、バッテリ制御部３３内部にタイマを設け、こ
のタイマで車両の生産時点からの使用経過時間を計時す
る。

【００２０】次に、図２は、本発明の実施の形態に係る
ハイブリッド車両の充電制御装置に相当する部分の構成
を示す図である。図２において、ＩＧＮ＿ＳＷ４１は、
ハイブリッド車両を始動又は停止するためのイグニッシ
ョンスイッチである。電流検出器４３は、電動モータ７
からモータ制御部３１、バッテリ制御部３３を介してバ
ッテリ１７に供給される充電電流Ｉを検出する。電圧検
出器４５は、電動モータ７からモータ制御部３１、バッ
テリ制御部３３を介してバッテリ１７に供給される充電
電圧Ｖを検出する。温度検出器４７は、温度センサを有
し、パワー放電時や充電時に発熱したバッテリ１７のバ
ッテリ温度Ｔを検出する。

【００２１】次に、図４〜図５を参照して、図３に示す
フローチャートに従ってハイブリッド車両の充電制御装
置の動作を説明する。まず、ステップＳ１０では、走行
制御部２５は、ＩＧＮ＿ＳＷ４１の設定状態がＯＮ状態
からＯＦＦ状態に変化して、ハイブリッド車両を停止し
ようとしているか否かを判断する。ＩＧＮ＿ＳＷ４１が
ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わるまでステップＳ１
０の処理を繰り返す。

【００２２】そして、ＩＧＮ＿ＳＷ４１がＯＮ状態から
ＯＦＦ状態に切り替わった場合には、ステップＳ２０で
は、エンジン１に回転数が周期的に変動する間欠アイド
リング運転を行わさせ、電動モータ７により発電された
電力をバッテリ１７に充電するように制御する。

【００２３】即ち、走行制御部２５は、エンジン制御部
２７に間欠アイドリング制御を行わせるための制御指令
を出力する。この制御指令を受けたエンジン制御部２７
は、まず、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）５を例えばニ
ュートラル状態に設定し、エンジン１からトルクコンバ
ータ３を介在して送られた動力を電動モータ７にのみ送
ることができる状態にする。この場合、トランスミッシ
ョン５の入力側のプーリ５ａは回転しないので、デファ
レンシャルギア９にはエンジン１からの回転が送られな
いことになる。そして、エンジン制御部２７は、与えら
れた間欠アイドリング制御の指令を実現するためにスロ
ットルバルブ１ｂの開度、およびエンジン１の点火時期
・燃料噴射量を制御する。この結果、エンジン１からの
回転は、トルクコンバータ３を介在して電動モータ７に
のみ送られる。

【００２４】同時に、走行制御部２５は、モータ制御部
３１、バッテリ制御部３３に充電を行わせるための制御
指令を出力する。この制御指令を受けたモータ制御部３
１は、電動モータ７から発電により供給される三相交流
電力を直流電力に変換するように設定される。また、バ
ッテリ制御部３３は、充電モードに移行して、モータ制
御部３１から供給される直流電力をバッテリ１７に供給
して充電するように設定される。

【００２５】この結果、エンジン１により回転数が変動
する間欠アイドリング運転が行われ、電動モータ７によ
り発電された電力がバッテリ１７に充電される。なお、
エンジン制御部２７は、エンジン１の間欠アイドリング
運転として、周期的に変動するサイン波、矩形波、三角
波のいずれか１つのパターンを用いて制御することが好
ましい。また、エンジン制御部２７では、バッテリ１７
に所定の電流範囲として例えば５Ａ以内の変動巾で充電
するように、エンジンの間欠アイドリング運転を制御す
ることが好ましい。

【００２６】そして、ステップＳ３０では、バッテリ制
御部３３は、バッテリの内部抵抗ｒを算出する。即ち、
電動モータ７からモータ制御部３１、バッテリ制御部３
３を介してバッテリ１７に供給される充電電流Ｉ、充電
電圧Ｖをそれぞれ電流検出器４３及び電圧検出器４５を
用いて検出し、順次にバッテリ制御部３３の内部ＲＡＭ
に検出された電流値及び電圧値を記憶する。このときエ
ンジン１は間欠アイドリング運転として例えば矩形波パ
ターンを用いて運転されているので、図４に示すような
Ｉ−Ｖ特性となる。なお、図４に示すＰL （Ｉ１，Ｖ
１），ＰH （Ｉ２，Ｖ２）は、電動モータ７から供給さ
れる電力が例えば充電状態値ＳＯＣ＝６０％時の最小値
及び最大値に対応するサンプリング点である。

【００２７】バッテリ制御部３３では、内部ＲＡＭに記
憶された最小値ＰL 及び最大値ＰHに基づいて、現在の
バッテリ１７の内部抵抗値ｒとして、

【数１】ｒ＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｉ１−Ｉ２） を算出する。

【００２８】そして、ステップＳ４０では、バッテリ制
御部３３は、バッテリの内部抵抗ｒに対応する充電状態
値ＳＯＣを算出する。即ち、バッテリ制御部３３には、
図５に示すように、内部ＲＯＭ上にそれぞれの内部抵抗
値ｒに対応する充電状態値ＳＯＣの変換テーブルが記憶
されており、ステップＳ３０で算出された内部抵抗値ｒ
に対応する充電状態値ＳＯＣを内部ＲＯＭから読み出せ
ばよい。また、バッテリ制御部３３では、内部抵抗値ｒ
から充電状態値ＳＯＣに変換する１次関数の変換式を用
いて充電状態値ＳＯＣを算出してもよい。

【００２９】なお、バッテリ制御部３３では、温度検出
器４７で検出されたバッテリ１７の温度状態値Ｔ、また
は、バッテリ制御部３３内部に設けられたタイマにより
計時された使用経過時間に対応する劣化状態値に応じ
て、バッテリの充電状態値ＳＯＣを補正することで、バ
ッテリの充電状態を正確に判断することができる。

【００３０】そして、ステップＳ５０では、バッテリ制
御部３３は、現在の充電状態値ＳＯＣが所定の基準値と
して例えば８０％以上になったか否かを判断する。ここ
で、現在の充電状態値ＳＯＣが所定の基準値未満の場合
にはバッテリ１７への充電が不十分なので、ステップＳ
３０に戻り、一連の処理を繰り返す。

【００３１】このように、バッテリ制御部３３では、エ
ンジン１の間欠アイドリング運転時にバッテリ１７に加
わる周期的に変動する充電電圧及び充電電流の変化量に
対応するバッテリ１７の内部抵抗値に基づいて、バッテ
リ１７の充電状態値ＳＯＣを判断することができる。

【００３２】また、エンジン制御部２７では、エンジン
１の間欠アイドリング運転として、周期的に変動するサ
イン波、矩形波、三角波のいずれか１つのパターンを用
いて制御しているので、充電中にもバッテリ１７の現在
の充電状態値ＳＯＣを判断することができる。さらに、
エンジン制御部２７では、バッテリ１７に所定の電流範
囲として例えば５Ａ以内の変動巾でエンジンの間欠アイ
ドリング運転を制御しているので、充電電流の急激な変
化によるバッテリ劣化を防止することができる。

【００３３】一方、現在の充電状態値ＳＯＣが所定の基
準値以上の場合にはバッテリ１７への充電が十分な始動
可能状態になったので、ステップＳ６０に進む。ステッ
プＳ６０では、バッテリ１７が十分に充電されているの
で、走行制御部２５では、エンジン停止制御を行う。

【００３４】即ち、走行制御部２５は、エンジン制御部
２７にエンジン停止制御を行わせるための制御指令を出
力する。この制御指令を受けたエンジン制御部２７は、
与えられたエンジン停止制御の指令を実現するためにス
ロットルバルブ１ｂの開度、およびエンジン１の点火時
期・燃料噴射量を絞り停止制御する。この結果、エンジ
ン１は回転を停止し、トルクコンバータ３を介在して電
動モータ７の回転も停止する。

【００３５】同時に、走行制御部２５は、モータ制御部
３１、バッテリ制御部３３に充電を停止させるための制
御指令を出力する。この制御指令を受けたモータ制御部
３１は、今まで、電動モータ７から供給されていた三相
交流電力を直流電力に変換する行程を停止するように設
定される。また、バッテリ制御部３３は、停車モードに
移行して、モータ制御部３１とバッテリ１７とを接続し
ていた内部リレーの接点を開放しバッテリ１７を無放電
状態に設定する。

【００３６】このように、車両を停車する際のＩＧＮ＿
ＳＷ４１のオフ操作時に、エンジン制御部２７では、エ
ンジン１に回転数が周期的に変動する間欠アイドリング
運転を行わさせ、電動モータ７により発電された電力を
バッテリ１７に充電するように制御しておき、電動モー
タ７からバッテリ１７に電力を充電する場合に、バッテ
リ制御部３３では、バッテリ１７に加わる周期的に変動
する充電電圧及び充電電流からバッテリ１７の内部抵抗
を算出し、バッテリ１７の内部抵抗に応じてバッテリ１
７の充電状態を算出し、バッテリ１７の充電状態が所定
値以上になった場合には、エンジン１を停止させること
で、ハイブリッド車両の始動時にバッテリの充電状態を
回復しておくことができ、エンジンを用いた始動運転を
行わずに済むので、その分だけガソリンの燃費の向上に
寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の
充電制御装置が適応可能なハイブリッド車両の全体構成
を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の
充電制御装置に相当する部分の構成を示す図である。

【図３】ハイブリッド車両の充電制御装置の動作を説明
するためのフローチャート図である。

【図４】バッテリのＩ−Ｖ特性を示すグラフである。

【図５】バッテリの内部抵抗値ｒに対応する充電状態値
ＳＯＣが記憶された変換テーブルを示すグラフである。

【符号の説明】

１ エンジン ７ 電動モータ １７ バッテリ ２７ エンジン制御部 ３３ バッテリ制御部 ４１ ＩＧＮ＿ＳＷ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの回転を電動モータに伝え、電
   動モータにより発電された電力をバッテリに充電するハ
   イブリッド車両の充電制御装置であって、 車両停車時に、エンジンに回転数が周期的に変動する間
   欠アイドリング運転を行わさせるように制御するエンジ
   ン制御手段と、 バッテリに加わる周期的に変動する充電電圧及び充電電
   流からバッテリの内部抵抗を算出する内部抵抗算出手段
   と、 バッテリの内部抵抗に応じてバッテリの充電状態を算出
   する充電状態算出手段とを備え、 バッテリの充電状態が所定値以上となった場合には、エ
   ンジンの回転を停止することを特徴とするハイブリッド
   車両の充電制御装置。
2. 【請求項２】 前記エンジン制御手段は、 前記エンジンの間欠アイドリング運転として、サイン
   波、矩形波、三角波のいずれか１つのパターンを用いて
   制御することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド
   車両の充電制御装置。
3. 【請求項３】 前記エンジン制御手段は、 前記バッテリに所定の電流範囲内で充電するように、前
   記エンジンの間欠アイドリング運転を制御することを特
   徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の充電制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記充電状態算出手段は、 前記バッテリの温度状態又は劣化状態に応じて、バッテ
   リの充電状態を補正することを特徴とする請求項１のハ
   イブリッド車両の充電制御装置。