ハイブリッド車両の充電制御装置

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【発明の名称】	ハイブリッド車両の充電制御装置
【発明者】	【氏名】中條諭【氏名】枚田典彦【氏名】酒井健一
【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。

【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。

【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１ａ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１９，２１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ＣＰＵ、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１ｂ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Ｓ１０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３１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３３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，Ｖ１），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Ｓ３０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１７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。

【出願人】	【識別番号】０００００３９９７【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【出願日】	平成１０年（１９９８）５月１９日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】三好秀和（外８名）
【公開番号】	特開平１１－３３２０１６
【公開日】	平成１１年（１９９９）１１月３０日
【出願番号】	特願平１０－１３７０１８