| 【発明の名称】 |
ハイブリッド車両の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】後藤 健一
【氏名】田村 英之
【氏名】松本 幹雄
【氏名】久保 麻巳
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| 【要約】 |
【課題】エンジンと、バッテリにつながれたモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両において、アイドル運転時に、アイドル回転を安定させる一方、バッテリの充電量を目標充電量付近に維持する。
【解決手段】バッテリの充電量SOC を検出し（Ｓ２）、目標充電量と比較する（Ｓ３）。充電量SOC が目標充電量未満のときは、エンジン出力を目標アイドル回転数相当値より増大させる一方、モータジェネレータを目標アイドル回転数に制御して、モータジェネレータによるトルク吸収制御を行わせる（Ｓ４）。充電量SOC が目標充電量を超えているときは、エンジン出力を目標アイドル回転数相当値より低下させる一方、モータジェネレータを目標アイドル回転数に制御して、モータジェネレータによるトルクアシスト制御を行わせる（Ｓ５）。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】車両走行用の駆動源として、内燃機関と、バッテリにつながれたモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両の制御装置において、前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、アイドル運転時に、前記充電量が目標充電量未満のときに、前記内燃機関の出力を目標アイドル回転数相当値より増大させる一方、前記モータジェネレータの回転数を目標アイドル回転数に制御して、前記モータジェネレータによりトルクを吸収するトルク吸収制御手段と、アイドル運転時に、前記充電量が目標充電量を超えているときに、前記内燃機関の出力を目標アイドル回転数相当値より低下させる一方、前記モータジェネレータの回転数を目標アイドル回転数に制御して、前記モータジェネレータによりトルクをアシストするトルクアシスト制御手段と、を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】前記充電量が目標充電量より大きな上限値以上の過充電状態を検出する過充電状態検出手段と、前記過充電状態のときに、前記モータジェネレータの発電電力を強制的に消費する発電電力強制消費手段と、を設けたことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】前記充電量が目標充電量より大きな上限値以上の過充電状態を検出する過充電状態検出手段と、前記過充電状態のときに、前記トルク吸収制御手段又は前記トルクアシスト制御手段による制御を禁止する制御禁止手段と、を設けたことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】前記バッテリとして、鉛酸バッテリを用いることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両走行用の駆動源として、内燃機関と、バッテリにつながれたモータジェネレータ（発電機を兼ねる電気モータ）とを備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、車両走行用の駆動源として、内燃機関のみを備える車両では、アイドル運転時に、吸入空気量の制御によりアイドル回転数を制御しているが、空気量制御の遅れ等で、どうしても制御性が十分ではなかった。
【０００３】一方、車両走行用の駆動源として、内燃機関と、バッテリにつながれたモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両では、特開平１１−２２５０４号公報に記載されているような、内燃機関に接続したモータジェネレータを用いて、内燃機関のトルク変動を打消すトルクを発生させ、トルク変動を低減するという技術思想を応用することで、アイドル回転を安定させることができる。
【０００４】すなわち、内燃機関の回転数制御に比べ、モータジェネレータの回転数制御の制御性が良いことから、内燃機関の出力を目標アイドル回転数相当値より増大させる一方、モータジェネレータの回転数を目標アイドル回転数に制御して、モータジェネレータによりトルクを吸収するトルク吸収制御、又は、内燃機関の出力を目標アイドル回転数相当値より低下させる一方、モータジェネレータの回転数を目標アイドル回転数に制御して、モータジェネレータによりトルクをアシストするトルクアシスト制御、のいずれかを採用することで、アイドル回転を安定させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハイブリッド車両では、バッテリの充電量を目標充電量（満充電状態に対する割合で、例えば９０％）付近に制御しておくことが必要不可欠で、モータジェネレータによるトルク吸収制御を採用する場合は、これによりバッテリに充電され続け、逆に、トルクアシスト制御を採用する場合は、これによりバッテリから放電され続けるので、バッテリが過充電状態又は過放電状態になる恐れがある。
【０００６】特に、モータジェネレータ用のバッテリとして、高価なリチウムイオンバッテリやニッケル・水素バッテリ等に代えて、安価な鉛酸バッテリを用いる場合、鉛酸バッテリは、充放電効率の維持のため、満充電状態に近い状態に制御する必要がある一方、ある程度の充電状態が続くと、過充電状態になる可能性があり、過充電はバッテリの寿命を縮めるので、過充電を確実に防止するための対策が必要となる。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み、アイドル運転時に、モータジェネレータによるトルク吸収制御又はトルクアシスト制御によりアイドル回転を安定させる一方、バッテリの状態に応じて、トルク吸収制御とトルクアシスト制御とを切換えることにより、過充電や過放電の恐れなく、バッテリの充電量を目標充電量付近に維持できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係る発明では、車両走行用の駆動源として、内燃機関と、バッテリにつながれたモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両の制御装置において、図１に示すように、前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、アイドル運転時に、前記充電量が目標充電量未満のときに、内燃機関の出力を目標アイドル回転数相当値より増大させる一方、モータジェネレータの回転数を目標アイドル回転数に制御して、モータジェネレータによりトルクを吸収するトルク吸収制御手段と、アイドル運転時に、前記充電量が目標充電量を超えているときに、内燃機関の出力を目標アイドル回転数相当値より低下させる一方、モータジェネレータの回転数を目標アイドル回転数に制御して、モータジェネレータによりトルクをアシストするトルクアシスト制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００９】請求項２に係る発明では、前記充電量が目標充電量より大きな上限値以上の過充電状態を検出する過充電状態検出手段と、前記過充電状態のときに、モータジェネレータの発電電力を強制的に消費する発電電力強制消費手段と、を設けたことを特徴とする（図１参照）。
【００１０】請求項３に係る発明では、前記充電量が目標充電量より大きな上限値以上の過充電状態を検出する過充電状態検出手段と、前記過充電状態のときに、前記トルク吸収制御手段又は前記トルクアシスト制御手段による制御を禁止する制御禁止手段と、を設けたことを特徴とする（図１参照）。
【００１１】請求項４に係る発明では、前記バッテリとして、鉛酸バッテリを用いることを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、アイドル運転時に、制御性の良いモータジェネレータによるトルク吸収制御又はトルクアシスト制御により、アイドル回転を安定させることができる一方、バッテリの充電量が目標充電量未満のときは、トルク吸収制御により、バッテリに充電でき、バッテリの充電量が目標充電量を超えているときは、トルクアシスト制御により、バッテリから放電できるので、過充電や過放電の恐れなく、バッテリの充電量を目標充電量付近に維持することができるという効果が得られる。
【００１３】請求項２に係る発明によれば、何らかの原因でバッテリが過充電状態のときは、モータジェネレータの発電電力を強制的に消費することで、過充電を確実に防止できる。
【００１４】請求項３に係る発明によれば、何らかの原因でバッテリが過充電状態のときは、トルク吸収制御又はトルクアシスト制御を禁止することで、不測の事態を回避できる。
【００１５】請求項４に係る発明によれば、モータジェネレータ用のバッテリとして、鉛酸バッテリを用いることで、コストが安価となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態について説明する。図２は本発明の一実施形態を示すハイブリッド車両のシステム図である。
【００１７】内燃機関（以下エンジンという）１の出力側に、モータジェネレータ２を直結し、このモータジェネレータ２に変速機３を接続して、この変速機３の出力側の駆動軸４によりデフ５を介して駆動輪側の車軸６を駆動するようしてある。
【００１８】ここにおいて、モータジェネレータ２は、通常は、エンジンの始動又は車両の発進時にエンジンのクランキングを行う始動手段として使用し、特に、所定のアイドルストップ条件にてエンジンを自動的に停止させるアイドルストップ装置を装備する場合に、アイドルストップ後に、所定のアイドルストップ解除条件にてエンジンを自動的に始動する時に使用する一方、必要により、加速時などの所定の運転条件にて、エンジン１のトルクにモータジェネレータ２のトルクを付加して、車両の加速等を円滑に行うために使用する。そして、モータ使用条件以外では、発電機として、エンジン１により駆動され、或いは減速時に駆動軸４側からのエネルギーを回生して、発電を行い、バッテリへの充電のために使用する。
【００１９】また、本発明では、アイドル運転時に、モータジェネレータ２によるトルク吸収制御又はトルクアシスト制御を行って、アイドル回転を安定させるために使用する。
【００２０】図３は上記ハイブリッド車両における電力供給系のシステム図である。高電圧バッテリ１１は、定格４２Ｖ程度の、モータジェネレータ２の電力源となる充放電可能な電池電源であって、具体的には鉛酸バッテリ（lead-acid battery ；充放電中に組成が変わる酸化鉛を含む鉛の格子を電極とし、希硫酸を電解質とする鉛蓄電池）を用いている。
【００２１】ここで、高電圧バッテリ１１の充電時には、すなわち、モータジェネレータ２から発電電力が得られている状態では、モータジェネレータ２より発生する３相交流電力が、インバータ１２により直流電力に変換されて、ジャンクションボックス１３を介して、供給され、放電時には、その放電電力がジャンクションボックス１３及びインバータ１２を介して３相交流電力に変換されて、モータジェネレータ２に供給される。
【００２２】低電圧バッテリ１４は、エンジン補機負荷を含む車載電気負荷の電力源として一般的に用いられている定格１４Ｖ程度の鉛酸電池で、その電気エネルギーはモータジェネレータ２からインバータ１２及びジャンクションボックス１３を経由した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５を介して蓄えられる。
【００２３】また、必要により、モータジェネレータ２の発電電力を強制的に消費させるため、インバータ１２により変換した直流電力を、強制放電スイッチ１６を介して、車両のウィンドウ（特にリアウィンドウ）に設けられる曇り止め用の熱線ヒータ１７などの抵抗に供給し得るようにしてある。
【００２４】コントロールユニット１８は、車両の各種運転条件が入力される他、高電圧バッテリ１１の実際の充電量（充電レベル）ＳＯＣ（State of Charge ）の検出、モータジェネレータ２より発生しインバータ１２により変換された発電電流ＩＭＧの検出等を行って、これらを基に、エンジン１及びモータジェネレータ２の作動を制御する機能を有している。
【００２５】次に、前記コントロールユニット１８によって行われるモータジェネレータ２によるアイドル回転数制御について、図４〜図６のフローチャートにより説明する。
【００２６】図４は第１実施形態のアイドル回転数制御のフローチャートである。ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、アイドル運転時（特にアイドル定速走行状態）か否かを判定する。
【００２７】アイドル運転時（アイドル定速走行状態）の場合は、ステップ２へ進む。ステップ２では、高電圧バッテリ１１の充電量ＳＯＣを検出する。具体的には、電流センサにより検出される高電圧バッテリ１１の充放電電流を時間積算して求めたり、充放電電流の変化割合から内部抵抗を推定し、この内部抵抗に基づいて求める。尚、充電量ＳＯＣは、満充電状態に対する割合（％）として求めてもよいし、絶対量（Ａ・Ｈｒ）として求めてもよい。この部分が充電量検出手段に相当する。
【００２８】ステップ３では、検出された充電量ＳＯＣを、予め定めた目標充電量ＴＳＯＣ（満充電状態に対する割合で、例えば９０％）と比較する。比較の結果、充電量ＳＯＣが目標充電量ＴＳＯＣ未満（ＳＯＣ＜目標）の場合は、ステップ４へ進む。
【００２９】ステップ４では、モータジェネレータ２によるトルク吸収制御を行わせる。具体的には、エンジン１の電制スロットル弁の開度（吸入空気量）を増大させるなどして、エンジン１の出力を目標アイドル回転数相当値より増大させる一方、モータジェネレータ２の回転数を目標アイドル回転数に制御する。
【００３０】より、具体的には、目標アイドル回転数を７００ｒｐｍとすると、エンジン１の出力を例えば７５０ｒｐｍ相当まで増大させ、モータジェネレータ２により目標アイドル回転数である７００ｒｐｍに制御するのである。
【００３１】これにより、モータジェネレータ２によりトルクを吸収しつつ、目標アイドル回転数に制御し、このときは、モータジェネレータ２による発電がなされ、高電圧バッテリ１１に充電される。この部分がトルク吸収制御手段に相当する。
【００３２】逆に、充電量ＳＯＣが目標充電量ＴＳＯＣを超えている（ＳＯＣ＞目標）の場合は、ステップ５へ進む。ステップ５では、モータジェネレータ２によるトルクアシスト制御を行わせる。具体的には、エンジン１の電制スロットル弁の開度（吸入空気量）を減少させるなどして、エンジン１の出力を目標アイドル回転数相当値より低下させる一方、モータジェネレータ２の回転数を目標アイドル回転数に制御する。
【００３３】より、具体的には、目標アイドル回転数を７００ｒｐｍとすると、エンジン１の出力を例えば６５０ｒｐｍ相当まで低下させ、モータジェネレータ２により目標アイドル回転数である７００ｒｐｍに制御するのである。
【００３４】これにより、モータジェネレータ２によりトルクをアシストしつつ、目標アイドル回転数に制御し、このときは、モータジェネレータ２による発電はなされず、高電圧バッテリ１１から放電される。この部分がトルクアシスト制御手段に相当する。
【００３５】このような制御により、アイドル運転時に、回転数制御性の良いモータジェネレータ２によるトルク吸収制御又はトルクアシスト制御により、アイドル回転を安定させることができる一方、高電圧バッテリ１１の充電量ＳＯＣが目標充電量ＴＳＯＣ未満のときは、トルク吸収制御により、高電圧バッテリ１１に充電でき、高電圧バッテリ１１の充電量ＳＯＣが目標充電量ＴＳＯＣを超えているときは、トルクアシスト制御により、高電圧バッテリ１１から放電できるので、過充電や過放電の恐れなく、高電圧バッテリ１１の充電量ＳＯＣを目標充電量ＴＳＯＣ付近に維持することができる。よって、高電圧バッテリ１１として鉛酸バッテリを用い、これに適した充電量制御との組み合わせで、安価で必要十分な性能を持ったシステムを構築できる。
【００３６】尚、充電量ＳＯＣ＝目標充電量ＴＳＯＣの場合は、トルク吸収制御又はトルクアシスト制御のいずれを行わせてもよい。アイドル運転時でない場合は、ステップ１からステップ６へ進んで通常制御を行うことは言うまでもない。
【００３７】図５は第２実施形態のアイドル回転数制御のフローチャートであり、第１実施形態（図４）に対し、ステップ１１，１２が追加されている。この第２実施形態では、ステップ２での高電圧バッテリ１１の充電量ＳＯＣの検出後、ステップ１１へ進む。
【００３８】ステップ１１では、検出された充電量ＳＯＣを、前記目標充電量ＴＳＯＣより大きく定めた上限値ＭＡＸ（満充電状態に対する割合で、例えば１００％付近）と比較し、高電圧バッテリ１１が過充電状態か否かを判定する。この部分が過充電状態検出手段に相当する。
【００３９】比較の結果、充電量ＳＯＣが上限値ＭＡＸ未満（ＳＯＣ＜上限）の場合は、過充電状態ではないと判断して、ステップ３へ進み、前述の制御を行う。これに対し、充電量ＳＯＣが上限値ＭＡＸ以上（ＳＯＣ＞上限）の場合は、過充電状態であると判断し、ステップ１２へ進む。
【００４０】ステップ１２では、過充電状態であるので、強制放電スイッチ１６をＯＮにして、モータジェネレータ２の発電電力を車両のリアウィンドウの曇り止め用の熱線ヒータ１７へ供給することにより、強制的に放電させる。この部分が発電電力強制消費手段に相当する。
【００４１】このように、何らかの原因で高電圧バッテリ１１が過充電状態のときは、モータジェネレータ２の発電電力を強制的に消費することで、過充電を確実に防止できる。尚、モータジェネレータ２の発電電力を強制的に消費する際、その放電箇所は、前記熱線ヒータ１７に限るものではないが、前記熱線ヒータ１７とすることで、安全に消費できる。
【００４２】また、このように、強制放電しているときは、更にステップ５へ進んで、モータジェネレータ２によるトルクアシスト制御を行わせる。但し、そのまま本ルーチンを終了して、トルク吸収制御又はトルクアシスト制御を停止してもよい。
【００４３】図６は第３実施形態のアイドル回転数制御のフローチャートであり、第１実施形態（図４）に対し、ステップ１１のみが追加されており、第２実施形態（図５）に対しては、ステップ１１での判定で、充電量ＳＯＣが上限値ＭＡＸ以上（ＳＯＣ＞上限）、すなわち、過充電状態と判定された場合の処理のみが異なる。
【００４４】ステップ１１での判定で、充電量ＳＯＣが上限値ＭＡＸ以上（ＳＯＣ＞上限）の場合は、過充電状態であると判断し、そのまま本ルーチンを終了する。これにより、モータジェネレータ２によるトルク吸収制御又はトルクアシスト制御を禁止する。この部分が制御禁止手段に相当する。
【００４５】このように、何らかの原因でバッテリが過充電状態のときは、トルク吸収制御又はトルクアシスト制御を禁止することで、不測の事態を回避できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月２６日（１９９９．１１．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７８３３０
【弁理士】
【氏名又は名称】笹島 富二雄
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１５７３０６（Ｐ２００１−１５７３０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月８日（２００１．６．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３３６３０３ |
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