WO2022185463A1 - ハイブリッド車両の回生制御方法および回生制御装置 - Google Patents

ハイブリッド車両の回生制御方法および回生制御装置 Download PDF

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by AC motors

Definitions

  • the present invention relates to regenerative control on a downhill road in a hybrid vehicle, such as a series hybrid vehicle, which has a motor generator connected to an internal combustion engine and a motor generator connected to drive wheels of the vehicle.
  • Patent Document 1 when there is a downhill road on a planned route, the SOC is actively lowered by performing motor driving or the like before approaching the downhill road in order to recover as much energy as possible from traveling on a downhill road. Techniques are disclosed for letting go. By lowering the SOC in advance, the margin up to the upper limit of use becomes large, and efficient energy recovery on a downhill road can be achieved.
  • Regenerative control for a hybrid vehicle provides a hybrid vehicle including a first motor generator connected to an internal combustion engine, a second motor generator connected to drive wheels of the vehicle, and a battery.
  • a descending road on a route is detected in advance, and whether or not the SOC of the battery reaches the upper usage limit due to regeneration of the second motor generator during the descending slope is predicted.
  • part of the regenerated electric power is used to idle the internal combustion engine by the first motor generator.
  • the battery is charged while consuming part of the regenerated electric power due to the internal combustion engine running idle while traveling on a downhill road. Therefore, the charging power to the battery becomes relatively small, and the temperature rise of the battery is suppressed. Therefore, it is advantageous in terms of battery life.
  • FIG. 1 is a configuration explanatory diagram of a hybrid vehicle of one embodiment
  • 4 is a flowchart showing the flow of regeneration control processing for running downhill.
  • 4 is a flow chart showing the flow of processing for determining power during idling;
  • Time chart for explaining the operation of one embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of a series hybrid vehicle of one embodiment.
  • This series hybrid vehicle includes a first motor generator 1 that operates mainly as a power generator, an internal combustion engine 2 that is used as an internal combustion engine for power generation that drives the first motor generator 1 in accordance with electric power demand, and an internal combustion engine 2 that mainly functions as a motor. It includes a second motor generator 4 that operates to drive the drive wheels 3 and a battery 5 that temporarily stores the generated power.
  • the thick solid lines in FIG. 1 indicate mechanical connections.
  • the first motor generator 1 is mechanically connected to the internal combustion engine 2, and the second motor generator 4 is mechanically connected to the driving wheels 3. .
  • the dashed line in FIG. 1 indicates the connection of the electric power system
  • the first motor generator 1 is connected to the battery 5 via the first inverter device 6
  • the second motor generator 4 is connected via the second inverter device 7 It is connected to the battery 5.
  • the thin solid line in FIG. 1 indicates the connection of the control system, the first inverter device 6 is controlled by the first motor controller 8, and the second inverter device 7 is controlled by the second motor controller 9, respectively. Also, charging and discharging of the battery 5 is controlled by a battery controller 10 .
  • the battery controller 10 monitors the SOC and temperature of the battery 5 made up of, for example, a lithium ion secondary battery, and performs individual charging control of a plurality of cells.
  • These first and second motor controllers 8 and 9 and battery controller 10 are connected to a power train controller 11 that performs integrated control of the entire vehicle.
  • the powertrain controller 11 receives signals such as the accelerator pedal position, vehicle speed, and brake operation amount of the vehicle, and also receives a signal indicating the SOC from the battery controller 10. Based on these signals, the first and second motors are operated. It controls the generators 1 and 4 and the internal combustion engine 2 .
  • the vehicle is also equipped with a navigation system 12 that uses relatively high-precision map information and a GPS system.
  • the map information of the navigation system 12 includes three-dimensional road information, that is, road gradient information. In addition, it is desirable to include information on road surface roughness.
  • This map information may be stored in a storage device such as a hard disk of the navigation system 12, and is provided to the navigation system 12 from outside the vehicle via 5G communication or the like while the vehicle is running. good too.
  • the internal combustion engine 2 drives the first motor generator 1 to generate electric power, and the electric power is transmitted to the second motor generator 4 via the first inverter device 6 and the second inverter device 7. , and the surplus power is stored in the battery 5 .
  • the second motor generator 4 is controlled via the first inverter device 6 and the power of the battery 5 via the second inverter device 7 to drive the drive wheels 3 .
  • the second motor generator 4 regenerates during downhill or deceleration, and the electric power generated during this regeneration is stored in the battery 5 via the second inverter device 7 .
  • the internal combustion engine 2 is controlled by a power train controller 11 via an engine controller (not shown).
  • the internal combustion engine 2 that drives the first motor generator 1 for power generation is operated in accordance with a power request from the vehicle including the SOC of the battery 5 and the like. That is, when an electric power request is received from the power train controller 11 according to the accelerator pedal opening, vehicle speed, etc. of the vehicle, the internal combustion engine 2 is operated according to the electric power request.
  • the flowchart in FIG. 2 shows a main routine of regenerative control during downhill that is repeatedly executed by the powertrain controller 11 .
  • step 1 based on the information obtained from the navigation system 12, the vehicle speed profile and road gradient profile on the predicted travel route are obtained.
  • the vehicle speed profile is a predicted value of the vehicle speed at each point on the route.
  • the road gradient profile is a set of gradient information at each point on the route to be traveled from now on, and it is possible to detect in advance the downhill road on which the vehicle is to travel.
  • the length of the downhill road, the time required for the vehicle to run on the downhill road, and the like can be predicted from the road gradient profile and the vehicle speed profile.
  • step 2 proceed to step 2 to estimate the regenerative power generation energy that will be obtained when the vehicle travels downhill.
  • the regeneratively generated energy is correlated with the height difference and vehicle weight of the entire downhill road, the efficiency during regeneration, the presence or absence of mechanical braking, and the like.
  • the regenerative power generation energy may be estimated as an overall value from the height difference of the entire downhill road obtained from the road gradient profile, and the regenerative power generation energy between points obtained based on the road gradient at each point may be integrated.
  • any known method can be used as a method for estimating the regeneratively generated energy.
  • step 3 based on the estimated regenerative power generation energy and the SOC of the battery 5 at that time, when the battery 5 is charged with all of the regenerative power generation energy, the SOC exceeds the predetermined use upper limit HL (see FIG. 4). determine whether As shown in FIG. 4, the upper limit HL and the lower limit LL for use are set in advance for the battery 5 from the viewpoint of suppressing deterioration, and charging/discharging is performed so that the SOC is maintained between these limits. controlled.
  • step 3 If NO is determined in step 3, the process proceeds to step 7, and the internal combustion engine 2, which will be described later, is not idled on the next downhill road. In other words, normal regenerative charging is performed on the next downhill road.
  • step 3 determines YES, proceed to step 4 and lower the SOC before reaching the downhill road.
  • the SOC is intentionally lowered by actively performing running on the electric power of the battery 5 without power generation by the internal combustion engine 2 (so-called EV running).
  • This SOC is lowered with the goal of lowering it to a level that does not reach the use upper limit HL due to the charging of the downhill road at the starting point of the downhill road.
  • the use lower limit LL should not be exceeded.
  • the power of the battery 5 may be consumed by other means.
  • step 5 proceed to step 5, and predict whether or not the use upper limit HL will be reached in the middle of the downhill road when charging with the regeneratively generated energy is started from the SOC value lowered in step 4.
  • step 5 If NO is determined in step 5, the process proceeds to step 7, and the internal combustion engine 2, which will be described later, is not idled on the next downhill road. In other words, normal regenerative charging is performed on the next downhill road.
  • step 5 If it is determined YES in step 5, the process proceeds to step 6, and the internal combustion engine 2 is idled by the first motor generator 1 using part of the regenerated electric power on the next downhill road. A part of the regenerated electric power is consumed by the idling of the internal combustion engine 2, and the charging electric power supplied to the battery 5 is suppressed.
  • the idling of the internal combustion engine 2 starts at the starting point of the downhill road and ends at the end point of the downhill road.
  • the drive power of the first motor generator for idling so that the SOC of the battery 5 just reaches the use upper limit HL at the end of downhill travel. That is, the surplus energy is obtained by subtracting the running resistance energy and the free space energy of the battery from the regeneratively generated energy that is likely to be obtained on the downhill road, and the surplus energy is obtained in the scheduled idle time from the start of the downhill to the end of the downhill. By dividing, the driving power of the first motor generator 1 when the internal combustion engine 2 is idle can be determined.
  • FIG. 3 is a flow chart showing a specific routine for setting the driving power of the first motor generator 1 required for this idling (hereinafter referred to as "idling power").
  • idling power the surplus energy ⁇ E is obtained.
  • the surplus energy ⁇ E is the surplus energy that would exceed the use upper limit HL when all the regenerated electric power is used for charging without idling the internal combustion engine 2 .
  • the running resistance energy is the amount of energy consumed by running resistance during running on a downhill road.
  • the free battery capacity energy is the amount of energy that can be charged to the battery 5 at the start of downhill.
  • step 13 the processing after step 13 is added in order to limit the rotation speed of the internal combustion engine 2 during idling (referred to as "idling rotation speed") so that it does not become excessive.
  • the constant C is set in advance as a value including the frictional resistance of the internal combustion engine 2 and the like.
  • step 14 it is determined whether or not the idling rotation speed calculated in step 13 is equal to or less than a predetermined idling upper limit rotation speed.
  • the idling upper limit rotation speed can be appropriately set so as not to become an excessive rotation speed.
  • the vehicle speed specifically, the higher the vehicle speed, the higher the value of the idling upper limit rotational speed.
  • the vehicle speed here may be a vehicle speed value predicted based on the vehicle speed profile, or may be an actual vehicle speed while traveling on a downhill that is actually idling.
  • the rotation upper limit rotation speed may be set to a high value.
  • step 14 If YES in step 14, the value of the idling rotation speed in step 13 is retained as the target idling rotation speed.
  • step 14 proceed to step 15 and set the idling upper limit rotation speed as the target idling rotation speed. Then, in step 16, based on the target idling rotation speed, the idling power corresponding to this is calculated.
  • the idling power of the first motor generator 1 during downhill running is determined in this way. Therefore, basically, the SOC is obtained near the use upper limit HL at the stage when the downhill road is finished.
  • FIG. 4 is a time chart of one embodiment, showing (a) road altitude, (b) battery 5 SOC, and (c) internal combustion engine 2 rotation speed.
  • the downhill travel is from time t1 to time t2.
  • the next downhill road is predicted at time t0, and the process of lowering the SOC by EV driving is started.
  • time t1 when the descending road is reached, the SOC is reduced to near the use lower limit LL.
  • the maximum energy recovery can be achieved, as is clear from the fact that the SOC in FIG. 4 varies from the lower limit of use LL to the upper limit of use HL. In other words, it is possible to suppress deterioration of the battery 5 while maximally utilizing regeneration on a downhill road.
  • Such regenerative control on downhill roads is particularly suitable for hybrid vehicles configured to automatically perform regenerative braking when the accelerator pedal is released. Note that when such a regenerative braking function with the accelerator pedal can be canceled with a switch or the like, the control described above is not executed in a state where the driver cancels the regenerative braking function.
  • the internal combustion engine 2 when the internal combustion engine 2 is provided with an exhaust purification electrothermal catalyst in the exhaust system, a part of the regenerated electric power is used to energize the electrothermal catalyst while the internal combustion engine 2 is idle.
  • a part of the regenerated electric power is used to energize the electrothermal catalyst while the internal combustion engine 2 is idle.
  • control may be performed so that the energized power increases as the idling rotation speed increases.
  • the higher the idling rotation speed the lower the temperature due to the flow of gas. Therefore, by controlling the electric power supplied according to the idling rotation speed, the catalyst temperature can be kept at an appropriate constant temperature even if the electrothermal catalyst does not have a temperature sensor.
  • the driver releases the accelerator pedal.
  • the idling of the internal combustion engine 2 may start at the same time as the accelerator pedal is released, which gives the driver a sense of discomfort. There is concern to give. Therefore, in the example of FIG. 5, the idling of the internal combustion engine 2 is started slightly early.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
  • the present invention is applicable not only to series hybrid vehicles but also to series-parallel hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, and other hybrid vehicles capable of series operation.
  • a downhill road is detected in advance from the gradient information included in the map information.
  • the descending road may be detected in advance by learning such information. In such a case, the control described above is possible regardless of the gradient information.

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Abstract

内燃機関（２）によって駆動される発電用の第１モータジェネレータ（１）と、バッテリ（５）によって駆動される走行用の第２モータジェネレータ（４）と、を備える。現在走行している道路の先の情報を取得し、降坂路での回生電力でバッテリ（５）のＳＯＣが使用上限ＨＬを越えるか予測する。使用上限ＨＬを越えると予測したときは、ＥＶ走行を事前に行ってＳＯＣを低下させ、さらに、降坂路走行中に回生電力の一部を用いて内燃機関（２）の空回しを行う。バッテリ（５）への充電電力がそれだけ少なくなるので、バッテリ（５）の温度上昇が抑制される。

Description

ハイブリッド車両の回生制御方法および回生制御装置
　この発明は、例えばシリーズハイブリッド車両のように内燃機関に接続されたモータジェネレータと車両の駆動輪に接続されたモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両における降坂路での回生制御に関する。
　駆動輪をモータジェネレータによって駆動するハイブリッド車両においては、降坂路を走行する際に電力の回生が行われ、バッテリに充電される。バッテリには過充電による劣化を回避するために使用上限となるＳＯＣ（state of charge）が定められており、回生中にＳＯＣが使用上限に達すると、それ以上の充電はなされず、何らかの形で回生電力が消費される。
　特許文献１には、降坂路走行によるエネルギ回収をできるだけ大きくするために、予定される経路上に降坂路がある場合に、降坂路にさしかかる前にモータ走行等を行ってＳＯＣを積極的に低下させておく技術が開示されている。ＳＯＣを予め低下させておくことで、使用上限までの余裕が大となり、降坂路での効率的なエネルギ回収が図れる。
　しかし、一般に、降坂路走行において生じる回生電力は比較的大きく、回生中にバッテリに大きな電流が流れる。そして、バッテリの充電損失は電流の二乗に比例して増大する。従って、特許文献１の技術では、降坂路走行中におけるバッテリの温度上昇が比較的大きく、バッテリの寿命を短くする一因となる。
特開２０００－３３３３０５号公報
　この発明に係るハイブリッド車両の回生制御は、内燃機関に接続された第１モータジェネレータと、車両の駆動輪に接続された第２モータジェネレータと、バッテリと、を備えたハイブリッド車両において、車両の走行経路にある降坂路を予め検出し、降坂の途中で第２モータジェネレータの回生によりバッテリのＳＯＣが使用上限に達するかどうかを予測し、使用上限に達すると予測されるときは、降坂の期間中、回生電力の一部を用いて第１モータジェネレータにより内燃機関を空回しする。
　従って、降坂路走行中に内燃機関の空回しにより回生電力の一部を消費しつつバッテリへの充電がなされる。そのため、バッテリへの充電電力が相対的に小さくなり、バッテリの温度上昇が抑制される。従って、バッテリの寿命の上で有利となる。
一実施例のハイブリッド車両の構成説明図。 降坂路走行に関する回生制御の処理の流れを示すフローチャート。 空回し時の動力を決定するための処理の流れを示すフローチャート。 一実施例の動作を説明するためのタイムチャート。 変形例のタイムチャート。
　以下、この発明をシリーズハイブリッド車の回生制御に適用した一実施例について説明する。
　図１は、一実施例のシリーズハイブリッド車の構成を概略的に示している。このシリーズハイブリッド車は、主に発電機として動作する第１モータジェネレータ１と、この第１モータジェネレータ１を電力要求に応じて駆動する発電用内燃機関として用いられる内燃機関２と、主にモータとして動作して駆動輪３を駆動する第２モータジェネレータ４と、発電した電力を一時的に蓄えるバッテリ５と、を備えて構成されている。図１の太実線は機械的な接続を示しており、第１モータジェネレータ１は内燃機関２に機械的に接続されており、第２モータジェネレータ４は駆動輪３に機械的に接続されている。
　図１の破線は電力系統の接続を示しており、第１モータジェネレータ１は第１インバータ装置６を介してバッテリ５に接続されており、第２モータジェネレータ４は第２インバータ装置７を介してバッテリ５に接続されている。
　また図１の細実線は制御系統の接続を示しており、第１インバータ装置６は第１モータコントローラ８によって、第２インバータ装置７は第２モータコントローラ９によって、それぞれ制御される。またバッテリ５の充放電は、バッテリコントローラ１０によって制御される。バッテリコントローラ１０は、例えばリチウムイオン二次電池からなるバッテリ５のＳＯＣの監視や温度の監視、複数のセルの個々の充電制御等を行っている。そして、これらの第１，第２モータコントローラ８，９およびバッテリコントローラ１０は、車両全体の統合的な制御を行うパワートレインコントローラ１１に接続されている。パワートレインコントローラ１１には、車両のアクセルペダル開度や車速、ブレーキ操作量等の信号が入力され、また、バッテリコントローラ１０からＳＯＣを示す信号が入力され、これらに基づいて第１，第２モータジェネレータ１，４や内燃機関２を制御している。
　また、車両は、比較的に高精度な地図情報およびＧＰＳシステムを用いたナビゲーションシステム１２を備えている。このナビゲーションシステム１２の地図情報は、道路の三次元的な情報つまり道路の勾配情報を含んでいる。またその他、路面粗さに関する情報を含んでいることが望ましい。この地図情報は、ナビゲーションシステム１２のハードディスク等の記憶装置に格納されているものであってもよく、例えば５Ｇ通信等を介して車両の外部から走行中にナビゲーションシステム１２に与えられるものであってもよい。
　このようなシリーズハイブリッド車においては、内燃機関２が第１モータジェネレータ１を駆動することによって発電を行い、その電力は、第１インバータ装置６および第２インバータ装置７を介して第２モータジェネレータ４に供給され、余剰電力はバッテリ５に蓄えられる。第２モータジェネレータ４は、第１インバータ装置６、および、バッテリ５の電力を用いて第２インバータ装置７を介して制御され、駆動輪３を駆動する。降坂時や減速時には第２モータジェネレータ４が回生動作し、この回生時の電力は、第２インバータ装置７を介してバッテリ５に蓄えられる。
　また、内燃機関２は、図示せぬエンジンコントローラを介してパワートレインコントローラ１１によって制御される。発電用の第１モータジェネレータ１を駆動する内燃機関２は、バッテリ５のＳＯＣ等を含む車両側からの電力要求に応じて運転される。つまり、車両のアクセルペダル開度や車速等に応じパワートレインコントローラ１１から電力要求を受けると、その電力要求に応じて内燃機関２が運転される。
　次に、降坂時の回生制御について図２，図３のフローチャートおよび図４のタイムチャートを参照して説明する。
　図２のフローチャートは、パワートレインコントローラ１１において繰り返し実行される降坂時の回生制御のメインルーチンを示している。ステップ１では、ナビゲーションシステム１２から得られる情報に基づいて、予測される走行経路上の車速プロファイルと道路勾配プロファイルとを取得する。これらは、ナビゲーションシステム１２に目的地設定がなされている場合に、目的地までの全経路に亘って情報を取得する必要はなく、比較的短時間で到達するであろう適当な距離の範囲内の情報で足りる。また、ナビゲーションシステム１２に目的地設定がなされていない場合は、現在走行している道路の先の情報を取得すればよい。車速プロファイルは、経路上の各地点における車速の予測値であり、例えば、現時点での車速と予測される走行経路の情報（直線路であるか湾曲路であるか、曲率半径、勾配、等）等から得ることができる。同じ運転者が同じ道路を繰り返し走行するような場合には、学習値を付加的に用いる、なども可能である。道路勾配プロファイルは、同様に、これから走行する経路上の各地点における勾配の情報の集合であり、これによりこれから走行するであろう降坂路を予め検出することができる。また、道路勾配プロファイルと車速プロファイルとによって、降坂路の長さや、車両が降坂路を走行する所要時間、等も予測することができる。
　次にステップ２へ進み、降坂路を車両が走行することで得られるであろう回生発電エネルギを推定する。回生発電エネルギは、降坂路全体の高低差や車重、回生時の効率、機械的制動の有無、などに相関する。例えば、道路勾配プロファイルから得られる降坂路全体の高低差から回生発電エネルギを全体の値として推定してもよく、各地点の道路勾配に基づき得られる地点間の回生発電エネルギを積算して求めるようにしてもよい。そのほか、回生発電エネルギの推定方法としては、公知の任意の方法によることができる。
　次にステップ３へ進み、推定した回生発電エネルギとその時点のバッテリ５のＳＯＣとから、回生発電エネルギの全てをバッテリ５に充電した場合にＳＯＣが所定の使用上限ＨＬ（図４参照）を越えるかどうかを判定する。なお、図４に示すように、バッテリ５には、劣化抑制等の観点から予め使用上限ＨＬと使用下限ＬＬとが設定されており、ＳＯＣがこれらの間に維持されるように充電・放電が制御される。
　ステップ３でＮＯと判定した場合は、ステップ７へ進み、次の降坂路において後述する内燃機関２の空回しは行わない。つまり、次の降坂路において通常の回生による充電を行う。
　ステップ３でＹＥＳと判定した場合は、ステップ４へ進み、降坂路に到達する前にＳＯＣを低下させる。具体的には、内燃機関２による発電を伴わないバッテリ５の電力による走行（いわゆるＥＶ走行）を積極的に行い、ＳＯＣを意図的に低下させる。このＳＯＣの低下は、降坂路の始点で降坂路の充電により使用上限ＨＬに達しないレベルまで下げることを目標として行う。ただし、使用下限ＬＬは下回らないようにする。なお、付加的に他の手段によるバッテリ５の電力の消費を行ってもよい。
　次にステップ５へ進み、ステップ４で低下させたＳＯＣの値から上記の回生発電エネルギによる充電を開始した場合に、降坂路の途中で使用上限ＨＬに達するかどうかを予測する。
　ステップ５でＮＯと判定した場合は、ステップ７へ進み、次の降坂路において後述する内燃機関２の空回しは行わない。つまり、次の降坂路において通常の回生による充電を行う。
　ステップ５でＹＥＳと判定した場合は、ステップ６へ進み、次の降坂路において、回生電力の一部を用いて第１モータジェネレータ１により内燃機関２の空回しを行う。この内燃機関２の空回しによって回生電力の一部が消費され、バッテリ５へ与えられる充電電力が抑制される。内燃機関２の空回しは、この実施例では、降坂路の始点において開始し、降坂路の終点において終了する。
　エネルギ回収を最大とするためには、降坂路走行の終了時点において、バッテリ５のＳＯＣがちょうど使用上限ＨＬに達するように空回しのための第１モータジェネレータの駆動動力を設定することが望ましい。すなわち、降坂路で得られるであろう回生発電エネルギから走行抵抗エネルギとバッテリの空き容量エネルギとを減じて余剰エネルギを求め、降坂開始から降坂終了までの予定の空回し時間で余剰エネルギを除すことで、内燃機関２を空回しする際の第１モータジェネレータ１の駆動動力を決定することができる。
　図３は、この空回しに要する第１モータジェネレータ１の駆動動力（以下ではこれを「空回し動力」と呼ぶ）を設定するための具体的なルーチンを示したフローチャートである。ステップ１１では、余剰エネルギΔＥを求める。余剰エネルギΔＥは、内燃機関２の空回しを行うことなく回生電力の全てを充電に供した場合に使用上限ＨＬを越えることとなる余剰のエネルギである。余剰エネルギΔＥは、「余剰エネルギΔＥ＝回生発電エネルギ－走行抵抗エネルギ－バッテリ空き容量エネルギ」として算出される。走行抵抗エネルギは、降坂路の走行中に走行抵抗によって消費されるエネルギの大きさである。バッテリ空き容量エネルギは、降坂開始時点でのバッテリ５に充電可能なエネルギの大きさである。
　次にステップ１２へ進み、余剰エネルギΔＥを降坂開始から降坂終了までの予定の空回し時間（「降坂時間」と呼ぶ）で除して、空回し動力を得る。つまり「空回し動力＝余剰エネルギΔＥ／降坂時間」となる。なお、降坂時間は、降坂路の長さと車速プロファイルとから推定される。
　図３の例では、さらに空回し時の内燃機関２の回転速度（「空回し回転速度」と呼ぶ）が過剰とならないように制限するために、ステップ１３以降の処理を加えている。ステップ１３では、ステップ１２で求めた空回し動力により生じるであろう空回し回転速度を、「空回し回転速度＝空回し動力×定数Ｃ」として算出する。定数Ｃは、内燃機関２の摩擦抵抗等を含む値として予め設定される。
　次にステップ１４において、ステップ１３で算出した空回し回転速度が所定の空回し上限回転速度以下であるかどうかを判定する。空回し上限回転速度は、過剰な回転速度とならないように適宜に設定することができるが、一実施例においては、空回しに伴って生じる内燃機関２の音が運転者に違和感を与えないように、車速に応じて、具体的には車速が高いほど空回し上限回転速度が高い値となるように設定される。ここでの車速は、車速プロファイルに基づいて予測される車速値であってもよく、あるいは、実際に空回しを行っている降坂路走行中の実車速であってもよい。
　また、ナビゲーションシステム１２の地図情報や外部からの通信等により路面粗さの情報が得られる場合には、車速と路面粗さとから走行中の暗騒音レベルを求め、この暗騒音レベルが高いほど空回し上限回転速度を高い値に設定するようにしてもよい。
　ステップ１４においてＹＥＳであれば、ステップ１３の空回し回転速度の値をそのまま目標の空回し回転速度として保持する。
　一方、ステップ１４においてＮＯであれば、ステップ１５へ進み、空回し上限回転速度を目標の空回し回転速度として設定する。そして、ステップ１６において、目標の空回し回転速度に基づいて、これに対応する空回し動力を算出する。
　降坂路走行中の第１モータジェネレータ１の空回し動力は、このようにして決定される。そのため、基本的に、降坂路が終了した段階で、ＳＯＣが使用上限ＨＬ付近に得られることとなる。
　図４は、一実施例のタイムチャートであり、（ａ）道路の高度、（ｂ）バッテリ５のＳＯＣ、（ｃ）内燃機関２の回転速度、を示している。この例では、時間ｔ１から時間ｔ２の間が降坂路走行となる。
　前述したように、車両が実際に降坂路に達する前に、回生発電エネルギの推定、回生によってＳＯＣが使用上限ＨＬを越えるかどうかの予測、内燃機関２の空回しの要否の判定、等の処理がなされる。図４の例では、例えば、時間ｔ０の段階で次の降坂路についての予測が行われており、ＥＶ走行によってＳＯＣを低下させる処理が開始される。これにより、降坂路に達した時間ｔ１では、ＳＯＣは使用下限ＬＬ付近に低下している。
　そして、時間ｔ１で降坂路走行に移行すると同時に、第１モータジェネレータ１による内燃機関２の空回しが開始される。この内燃機関２の空回しは、降坂路走行の終了つまり回生が終了する時間ｔ２まで行われる。時間ｔ２において降坂路が終了するが、この時間ｔ２の段階では、ＳＯＣが使用上限ＨＬに達する。
　このように降坂路での回生中に回生電力の一部を用いて内燃機関２の空回しを行うことで、バッテリ５に流れる電流が抑制される。バッテリ５の充電損失は電流の二乗に比例するので、それだけ降坂路走行中のバッテリ５の温度上昇が抑制される。これにより、バッテリ５の寿命が長くなる。
　また、降坂路で回収されるエネルギとしては、図４のＳＯＣが例えば使用下限ＬＬから使用上限ＨＬまで変化することから明らかなように、最大のエネルギ回収が図れる。つまり、降坂路での回生を最大限に利用しつつバッテリ５の劣化を抑制することが可能である。
　このような降坂路における回生制御は、特に、アクセルペダルを戻したときに自動に回生制動を行うように構成したハイブリッド車に好適である。なお、このようなアクセルペダルでの回生制動機能をスイッチ等でキャンセルできる場合、運転者が回生制動機能をキャンセルした状態では上述した制御は実行されない。
　ここで、上記内燃機関２が排気系に排気浄化用の電熱触媒を備えている場合には、内燃機関２の空回しの期間中、回生電力の一部を用いて電熱触媒に通電するようにしてもよい。排気系に設けられている排気浄化用の触媒は、内燃機関２の空回しにより低温のガスが通流することになるので、温度低下しやすく、次に内燃機関２の運転を開始する際に初期の排気浄化性能が低くなる。空回し時に回生電力の一部を用いて電熱触媒に通電しておくことで、触媒温度の低下を抑制できる。
　また、このように電熱触媒の通電を行う場合に、空回し回転速度が高いほど通電電力が大きくなるように制御してもよい。空回し回転速度が高いほどガスの通流による温度低下が生じる。従って、空回し回転速度に応じて通電電力を制御することで、電熱触媒に温度センサがなくても、触媒温度を適当な一定温度に保つことができる。
　次に、図５に示すタイムチャートの例を説明する。このタイムチャートに示す変形例では、時間ｔ１で車両が実際に降坂路に達するよりも前の例えば時間ｔ３において内燃機関２の空回しを開始する。他は図４の例と同様である。
　一般に、車両が降坂路にさしかかると、運転者はアクセルペダルを戻す動作を行う。前述した図４のように降坂路走行が開始する時間ｔ１で内燃機関２の空回しを開始すると、アクセルペダルを戻すと同時に内燃機関２の空回しが開始することがあり、運転者に違和感を与える懸念がある。そのため、図５の例では、僅かに早く内燃機関２の空回しを開始するのである。
　以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、この発明はシリーズハイブリッド車に限らず、シリーズ・パラレルハイブリッド車やプラグインハイブリッド車など、シリーズ運転な可能なハイブリッド車両に適用が可能である。
　また上記の例では地図情報に含まれる勾配情報から降坂路を予め検出するようにしているが、例えば通勤等で同じ経路を繰り返し走行するような場合には、毎回同じ地点で回生が開始するなどの情報が得られるので、このような情報の学習によって降坂路を予め検出するようにしてもよい。このような場合には、勾配情報によらずに上述した制御が可能である。

Claims (9)

  1. 　内燃機関に接続された第１モータジェネレータと、車両の駆動輪に接続された第２モータジェネレータと、バッテリと、を備えたハイブリッド車両の回生制御方法であって、
    　車両の走行経路にある降坂路を予め検出し、
    　降坂の途中で第２モータジェネレータの回生によりバッテリのＳＯＣが使用上限に達するかどうかを予測し、
    　使用上限に達すると予測されるときは、降坂の期間中、回生電力の一部を用いて第１モータジェネレータにより内燃機関を空回しする、
    　ハイブリッド車両の回生制御方法。
  2. 　降坂路で得られるであろう回生発電エネルギから走行抵抗エネルギとバッテリの空き容量エネルギとを減じて余剰エネルギを求め、
    　降坂終了までの予定の空回し時間で上記余剰エネルギを除すことで、内燃機関を空回しする際の第１モータジェネレータの駆動動力を決定する、
    　請求項１に記載のハイブリッド車両の回生制御方法。
  3. 　空回し期間中の車速を予測ないし検出し、
    　この車速が高いほど高い値となるように空回し上限回転速度を設定し、
    　空回し時の内燃機関の回転速度を上記空回し上限回転速度で制限する、
    　請求項２に記載のハイブリッド車両の回生制御方法。
  4. 　空回し期間中の車速および路面粗さを予測ないし検出し、
    　これら車速と路面粗さとから定まる暗騒音レベルが高いほど高い値となるように空回し上限回転速度を設定し、
    　空回し時の内燃機関の回転速度を上記空回し上限回転速度で制限する、
    　請求項２に記載のハイブリッド車両の回生制御方法。
  5. 　内燃機関の排気系に電熱触媒を備えており、
    　内燃機関の空回し時に回生電力の一部を用いて電熱触媒への通電を行う、
    　請求項１～４のいずれかに記載のハイブリッド車両の回生制御方法。
  6. 　空回し時の内燃機関の回転速度が高いほど電熱触媒への通電電力を大きく設定する、
    　請求項５に記載のハイブリッド車両の回生制御方法。
  7. 　降坂路の開始に合わせて内燃機関の空回しを開始する、
    　請求項１～６のいずれかに記載のハイブリッド車両の回生制御方法。
  8. 　降坂路の開始よりも前に内燃機関の空回しを開始する、
    　請求項１～６のいずれかに記載のハイブリッド車両の回生制御方法。
  9. 　内燃機関に接続された第１モータジェネレータと、車両の駆動輪に接続された第２モータジェネレータと、バッテリと、を備えたハイブリッド車両の回生制御装置であって、
    　車両の走行経路にある降坂路を予め検出する降坂路検出部と、
    　降坂の途中で第２モータジェネレータの回生によりバッテリのＳＯＣが使用上限に達するかどうかを予測する充電予測部と、
    　使用上限に達すると予測されるときは、降坂の期間中、回生電力の一部を用いて第１モータジェネレータにより内燃機関を空回しする制御部と、
    　を備えてなるハイブリッド車両の回生制御装置。
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