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【発明の名称】 前後輪駆動車両の充電制御装置
【発明者】 【氏名】加藤 武士

【氏名】漆原 圭輔

【氏名】内山 直樹

【氏名】中佐古 享

【氏名】米倉 尚弘
【要約】 【課題】電気モータを駆動するための電力量を蓄電池などの充電状態や車両の走行状態に応じて過不足なく得ることができ、燃費を向上させることができる前後輪駆動車両の充電制御装置を提供する。

【解決手段】前輪４を自動変速機３ａを介してエンジン３で駆動し、後輪６を電気モータ５で駆動する前後輪駆動車両２の充電制御装置１のＥＣＵ２０は、自動変速機３ａのシフト位置ＰＯＳＩを検出し、補機バッテリ８に蓄えられた電力の電圧ＶＳＢＡＴを検出し、電気モータ５を駆動するための主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣを検出し、自動変速機３ａのシフト位置ＰＯＳＩが非走行位置（「Ｎ」または「Ｐ」位置）にあり、電圧ＶＳＢＡＴが所定電圧ＶＳＲＥＦ以上で、充電残量ＳＯＣが所定判別値ＵＶＯＮ＿ＳＯＣ＿Ｌ／Ｈ未満であるとき（ステップ２，４〜５の判別結果がいずれもＹＥＳのとき）に、ＤＣ／ＤＣコンバータ９に、電力の昇圧変換を実行させることにより、昇圧変換された電力を主バッテリ１０に充電する（ステップ７）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 前後の駆動輪の一方を自動変速機を介してエンジンで駆動し、他方を電気モータで駆動する前後輪駆動車両において、前記電気モータを駆動するための電力を蓄える充電動作を制御する前後輪駆動車両の充電制御装置であって、前記自動変速機のシフト位置を検出するシフト位置検出手段と、電力を蓄える蓄電手段と、当該蓄電手段に蓄えられた電力の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電気モータを駆動するための、前記蓄電手段よりも高い電圧の電力を蓄えるモータ用蓄電手段と、当該モータ用蓄電手段に蓄えられた電力量を検出する電力量検出手段と、前記モータ用蓄電手段に充電するために、前記蓄電手段から供給された電力を昇圧変換する昇圧コンバータと、前記シフト位置検出手段により検出された前記自動変速機のシフト位置が非走行位置にあり、前記電圧検出手段により検出された前記蓄電手段の電圧が所定電圧以上で、かつ前記電力量検出手段により検出された前記モータ用蓄電手段の電力量が所定判別値未満であるときに、前記昇圧コンバータに、電力の前記昇圧変換を実行させることにより、当該昇圧変換された電力を前記モータ用蓄電手段に充電する充電制御手段と、を備えることを特徴とする前後輪駆動車両の充電制御装置。
【請求項２】 前後の駆動輪の一方をエンジンで駆動し、他方を電気モータで駆動する前後輪駆動車両において、前記電気モータを駆動するための電力を蓄える充電動作を制御する前後輪駆動車両の充電制御装置であって、電力を蓄える蓄電手段と、当該蓄電手段に蓄えられた電力の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電気モータを駆動するための、前記蓄電手段よりも高い電圧の電力を蓄えるモータ用蓄電池と、当該モータ用蓄電池に蓄えられた電力量を検出する電力量検出手段と、前記モータ用蓄電池の温度を検出する温度検出手段と、前記モータ用蓄電池に充電するために、前記蓄電手段から供給された電力を昇圧変換する昇圧コンバータと、前記電圧検出手段により検出された前記蓄電手段の電圧が所定電圧以上で、前記電力量検出手段により検出された前記モータ用蓄電池の電力量が所定判別値未満で、かつ前記温度検出手段により検出された前記モータ用蓄電池の温度が所定温度以下であるときに、前記昇圧コンバータに、電力の前記昇圧変換を実行させることにより、当該昇圧変換された電力を前記モータ用蓄電手段に充電する充電制御手段と、を備えることを特徴とする前後輪駆動車両の充電制御装置。
【請求項３】 前後の駆動輪の一方をエンジンで駆動し、他方を電気モータで駆動するとともに、当該他方の駆動輪と前記電気モータの間をクラッチにより接続・遮断する前後輪駆動車両において、前記電気モータを駆動するための電力を蓄える充電動作を、前記前後輪駆動車両の走行中の前記電気モータによる電力回生を含めて制御する前後輪駆動車両の充電制御装置であって、前記クラッチの接続・遮断状態を検出するクラッチ状態検出手段と、前記前後輪駆動車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、電力を蓄える蓄電手段と、前記電気モータを駆動するための、前記蓄電手段よりも高い電圧の電力を蓄えるモータ用蓄電手段と、当該モータ用蓄電手段に蓄えられた電力量を検出する電力量検出手段と、前記モータ用蓄電手段に充電するために、前記蓄電手段から供給された電力を昇圧変換する昇圧コンバータと、前記走行状態検出手段により検出された走行状態に応じて、前記電気モータによる回生電力量を推定する回生電力量推定手段と、前記クラッチ状態検出手段により前記クラッチの遮断状態が検出され、前記走行状態検出手段により前記前後輪駆動車両が走行中であると検出され、かつ前記電力量検出手段により検出された前記モータ用蓄電手段の電力量が所定電力量未満であるときに、前記検出された前記モータ用蓄電手段の電力量と、前記回生電力量推定手段により推定された回生電力量とに基づいて、前記昇圧コンバータによる前記昇圧変換を実行するか否かを決定する決定手段と、当該決定手段により前記昇圧変換の実行が決定されたときに、前記昇圧コンバータに、電力の前記昇圧変換を実行させることにより、当該昇圧変換された電力を前記モータ用蓄電手段に充電する充電制御手段と、を備えることを特徴とする前後輪駆動車両の充電制御装置。
【請求項４】 前記決定手段は、前記モータ用蓄電手段の電力量に前記推定された回生電力量を加算した予想電力量が第２所定電力量未満のときに、前記昇圧コンバータによる前記昇圧変換の実行を決定するとともに、前記予想電力量が前記第２所定電力量以上のときに、前記電気モータによる電力回生の実行をさらに決定し、前記決定手段により前記電力回生の実行が決定されたときに、前記電気モータに前記電力回生を実行させることにより、当該回生電力を前記モータ用蓄電手段に充電する回生充電制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の前後輪駆動車両の充電制御装置。
【請求項５】 前後の駆動輪の一方をエンジンで駆動し、他方を電気モータで駆動するとともに、当該他方の駆動輪と前記電気モータの間をクラッチにより接続・遮断する前後輪駆動車両において、前記電気モータを駆動するための電力を蓄える充電動作を、前記前後輪駆動車両の走行中の前記電気モータによる電力回生を含めて制御する前後輪駆動車両の充電制御装置であって、前記クラッチの接続・遮断状態を検出するクラッチ状態検出手段と、前記電気モータが前記他方の駆動輪を駆動中であるか否かを検出するモータ駆動状態検出手段と、電力を蓄える蓄電手段と、前記電気モータを駆動するための、前記蓄電手段よりも高い電圧の電力を蓄えるモータ用蓄電手段と、当該モータ用蓄電手段に蓄えられた電力量を検出する電力量検出手段と、前記モータ用蓄電手段に充電するために、前記蓄電手段から供給された電力を昇圧変換する昇圧コンバータと、前記クラッチ状態検出手段によりクラッチの接続状態が検出され、前記モータ駆動状態検出手段により前記電気モータが駆動中であると検出され、かつ前記電力量検出手段により検出された前記モータ用蓄電手段の電力量が所定電力量未満であるときに、前記昇圧コンバータに、電力の前記昇圧変換を実行させることにより、当該昇圧変換された電力を前記モータ用蓄電手段に充電する充電制御手段と、を備えることを特徴とする前後輪駆動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、前後の駆動輪の一方をエンジンで駆動し、他方を電気モータで駆動する前後輪駆動車両において、電気モータを駆動するための電力を蓄える充電動作を制御する前後輪駆動車両の充電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の充電制御装置として、例えば特開平１１−３３２０１２号公報に記載されたものが知られている。この前後輪駆動車両は、前輪をエンジンにより駆動し、後輪をこれに直結した電気モータにより駆動するタイプのものである。この駆動制御装置は、電気モータ駆動用の電力を蓄えるキャパシタと、スタータモータ駆動用の電力を蓄える補機用バッテリと、補機用バッテリの電力を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータとを備えている。この駆動制御装置では、走行中、キャパシタに蓄えられた電力が後輪を駆動するために使用されると、その電力を補うために、補機用バッテリの電力がＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧されてキャパシタに充電される。また、車両の減速走行時には、電気モータによる電力回生動作を実行し、それにより生じる回生電力がキャパシタに充電される。さらに、気温の低下などを原因とする補機用バッテリの電力低下により、補機用バッテリでエンジンを始動できないときには、補機用バッテリの電力が昇圧され、キャパシタに充電される。そして、このキャパシタに充電した電力でスタータモータを駆動することにより、エンジンが始動される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の充電制御装置によれば、走行中においては、キャパシタの電力が使用されると、運転状態や補機用バッテリおよびキャパシタの状態にかかわらず、補機用バッテリの電力が昇圧されてキャパシタに必ず充電されるので、電力をキャパシタにきめ細かく過不足なく充電することができないとともに、補機バッテリ側の電力が不足することがある。また、車両停止中においては、キャパシタへの充電が始動時以外には実行されないので、キャパシタの電力量が不足している場合には、発進の際、電気モータを駆動するための電力量が不足することがあり、その場合には、電気モータによる後輪の駆動力が不足する。さらに、電気モータと後輪が互いに直結されているので、後輪の駆動および電力回生動作のいずれも実行しない場合には、逆に電気モータが走行抵抗となってしまうため、その分、燃費が悪化する。
【０００４】本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電気モータを駆動するための電力量を蓄電池などの充電状態や車両の走行状態に応じて過不足なく得ることができ、燃費を向上させることができる前後輪駆動車両の充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】この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、前後の駆動輪の一方（例えば実施形態における（以下、この項において同じ）前輪４）を自動変速機３ａを介してエンジン３で駆動し、他方（後輪６）を電気モータ５で駆動する前後輪駆動車両２において、電気モータ５を駆動するための電力を蓄える充電動作を制御する前後輪駆動車両２の充電制御装置１であって、自動変速機３ａのシフト位置ＰＯＳＩを検出するシフト位置検出手段（シフト位置センサ２５）と、電力を蓄える蓄電手段（補機バッテリ８）と、蓄電手段に蓄えられた電力の電圧ＶＳＢＡＴを検出する電圧検出手段（補機バッテリ電圧センサ２１）と、電気モータ５を駆動するための、蓄電手段よりも高い電圧の電力を蓄えるモータ用蓄電手段（主バッテリ１０）と、モータ用蓄電手段に蓄えられた電力量（充電残量ＳＯＣ）を検出する電力量検出手段（ＥＣＵ２０、充電残量センサ２２）と、モータ用蓄電手段に充電するために、蓄電手段から供給された電力を昇圧変換する昇圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ９）と、シフト位置検出手段により検出された自動変速機３ａのシフト位置ＰＯＳＩが非走行位置（ＮまたはＰ位置）にあり、電圧検出手段により検出された蓄電手段の電圧ＶＳＢＡＴが所定電圧ＶＳＲＥＦ以上で、かつ電力量検出手段により検出されたモータ用蓄電手段の電力量（充電残量ＳＯＣ）が所定判別値ＵＶＯＮ＿ＳＯＣ＿Ｌ／Ｈ未満であるとき（ステップ２，４〜５の判別結果がいずれもＹＥＳのとき）に、昇圧コンバータに、電力の昇圧変換を実行させることにより、昇圧変換された電力をモータ用蓄電手段に充電する充電制御手段（ＥＣＵ２０）と、を備えることを特徴とする。
【０００６】この前後輪駆動車両の充電制御装置によれば、シフト位置検出手段により、自動変速機のシフト位置が検出され、電圧検出手段により、蓄電手段に蓄えられた電力の電圧が検出され、電力量検出手段により、モータ用蓄電手段に蓄えられた電力量が検出される。そして、それらの検出結果により、シフト位置が非走行位置にあり、蓄電手段の電圧が所定電圧以上で、かつモータ用蓄電手段の電力量が所定判別値未満であるときに、充電制御手段により、蓄電手段の電力が昇圧コンバータで昇圧変換された後、モータ用蓄電手段に充電される。このように、車両の停止中において、蓄電手段の電力の電圧が十分で、モータ用蓄電手段の電力量が不足している場合には、従来と異なり、蓄電手段の電力が昇圧され、電気モータを駆動するための電力としてモータ用蓄電手段に充電される。その結果、電気モータを駆動するための電力量を十分に確保することができ、車両発進の際、電気モータで他方の駆動輪を十分な駆動力で駆動することができる。また、上記モータ用蓄電手段への充電を蓄電手段の電力が十分な場合にのみ行うことによって、その電力を無理なく利用しながら充電を確実に行うことができる。
【０００７】また、請求項２に係る発明は、前後の駆動輪の一方（前輪４）をエンジン３で駆動し、他方（後輪６）を電気モータ５で駆動する前後輪駆動車両２において、電気モータ５を駆動するための電力を蓄える充電動作を制御する前後輪駆動車両２の充電制御装置１であって、電力を蓄える蓄電手段（補機バッテリ８）と、蓄電手段に蓄えられた電力の電圧ＶＳＢＡＴを検出する電圧検出手段（補機バッテリ電圧センサ２１）と、電気モータ５を駆動するための、蓄電手段よりも高い電力を蓄えるモータ用蓄電池（主バッテリ１０）と、モータ用蓄電池に蓄えられた電力量（充電残量ＳＯＣ）を検出する電力量検出手段（ＥＣＵ２０、充電残量センサ２２）と、モータ用蓄電池の温度ＴＭＢＡＴを検出する温度検出手段（主バッテリ温度センサ２３）と、モータ用蓄電池に充電するために、蓄電手段から供給された電力を昇圧変換する昇圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ９）と、電圧検出手段により検出された蓄電手段の電圧ＶＳＢＡＴが所定電圧ＶＳＲＥＦ以上で、電力量検出手段により検出されたモータ用蓄電池の電力量（充電残量ＳＯＣ）が所定判別値ＵＶＯＮ＿ＳＯＣ＿Ｌ／Ｈ未満で、かつ温度検出手段により検出されたモータ用蓄電池の温度ＴＭＢＡＴが所定温度ＴＭＲＥＦ以下であるとき（ステップ３〜５の判別結果がいずれもＹＥＳのとき）に、昇圧コンバータに、電力の昇圧変換を実行させることにより、昇圧変換された電力をモータ用蓄電手段に充電する充電制御手段（ＥＣＵ２０）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】この前後輪駆動車両の充電制御装置によれば、電圧検出手段により、蓄電手段に蓄えられた電力の電圧が検出され、電力量検出手段により、モータ用蓄電池に蓄えられた電力量が検出され、温度検出手段により、モータ用蓄電池の温度が検出される。そして、それらの検出結果により、蓄電手段の電圧が所定電圧以上で、モータ用蓄電手段の電力量が所定判別値未満で、かつモータ用蓄電池の温度が所定温度以下であるときに、充電制御手段により、蓄電手段の電力が昇圧コンバータで昇圧変換された後、モータ用蓄電手段に充電される。このように、蓄電手段の電力の電圧が十分で、モータ用蓄電手段の電力量が不足しており、かつモータ用蓄電池の温度が低温である場合、すなわちモータ用蓄電池が十分に活性化されていないために起電力が低下している場合には、蓄電手段の電力が昇圧変換されてモータ用蓄電池に充電される。その結果、充電と、それに伴うモータ用蓄電池の活性化による発熱で起電力が上昇することとの相乗効果によって、低温であるために一時的に低下したモータ用蓄電池の電力量を、電気モータで他方の駆動輪を駆動するのに十分な量まで迅速に回復させることができる。これにより、他方の駆動輪に対する電気モータの駆動力を十分に確保できる。
【０００９】一方、請求項３に係る発明は、前後の駆動輪の一方（前輪４）をエンジン３で駆動し、他方（後輪６）を電気モータ５で駆動するとともに、他方の駆動輪（後輪６）と電気モータ５の間をクラッチ１２ａにより接続・遮断する前後輪駆動車両２において、電気モータ５を駆動するための電力を蓄える充電動作を、前後輪駆動車両２の走行中の電気モータ５による電力回生を含めて制御する前後輪駆動車両２の充電制御装置１であって、クラッチ１２ａの接続・遮断状態を検出するクラッチ状態検出手段（クラッチセンサ２４）と、前後輪駆動車両２の走行状態（車速ＶＰ）を検出する走行状態検出手段（車速センサ２７）と、電力を蓄える蓄電手段（補機バッテリ８）と、電気モータ５を駆動するための、蓄電手段よりも高い電圧の電力を蓄えるモータ用蓄電手段（主バッテリ１０）と、モータ用蓄電手段に蓄えられた電力量（充電残量ＳＯＣ）を検出する電力量検出手段（ＥＣＵ２０、充電残量センサ２２）と、モータ用蓄電手段に充電するために、蓄電手段から供給された電力を昇圧変換する昇圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ９）と、走行状態検出手段により検出された走行状態（車速ＶＰ）に応じて、電気モータ５による回生電力量ＳＯＣ＿ＲＧＮを推定する回生電力量推定手段（ＥＣＵ２０、ステップ１５）と、クラッチ状態検出手段によりクラッチ１２ａの遮断状態が検出され、走行状態検出手段により前後輪駆動車両２が走行中であると検出され、かつ電力量検出手段により検出されたモータ用蓄電手段の電力量（充電残量ＳＯＣ）が所定電力量（目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪ）未満であるとき（ステップ９，１３の判別結果がＮＯで、ステップ１２の判別結果がＹＥＳのとき）に、検出されたモータ用蓄電手段の電力量（充電残量ＳＯＣ）と、回生電力量推定手段により推定された回生電力量ＳＯＣ＿ＲＧＮとに基づいて、昇圧コンバータによる昇圧変換を実行するか否かを決定する決定手段（ＥＣＵ２０、ステップ１６）と、決定手段により昇圧変換の実行が決定されたとき（ステップ１６の判別結果がＹＥＳのとき）に、昇圧コンバータに、電力の昇圧変換を実行させることにより、昇圧変換された電力をモータ用蓄電手段に充電する充電制御手段（ＥＣＵ２０）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】この前後輪駆動車両の充電制御装置によれば、クラッチ状態検出手段により、クラッチの接続・遮断状態が検出され、走行状態検出手段により、走行状態が検出され、電力量検出手段により、モータ用蓄電手段に蓄えられた電力量が検出されるとともに、回生電力量推定手段により、検出された走行状態に応じて、電気モータによる回生電力量が推定される。そして、これらの検出結果および推定結果により、クラッチの遮断状態が検出され、前後輪駆動車両が走行中であると検出され、モータ用蓄電手段の電力量が所定電力量未満である場合に、決定手段により、モータ用蓄電手段の電力量と推定された回生電力量とに基づいて、昇圧コンバータによる電力の昇圧変換の実行が決定されたときに、充電制御手段により、蓄電手段の電力が昇圧コンバータで昇圧変換された後、モータ用蓄電手段に充電される。このように、エンジンの駆動力のみで走行している場合において、モータ用蓄電手段の電力量が不足しているときには、モータ用蓄電手段の電力量と、電力回生により得られると推定される回生電力量とに基づいて、電力回生によるモータ用蓄電手段への充電ではなく、電力の昇圧変換による充電が実行される。したがって、電気モータの電力回生で得られると推定される回生電力量が足りないときに、電力の昇圧変換による充電を実行することにより、モータ用蓄電手段の電力量を、電気モータで他方の駆動輪を駆動するのに十分な量まで回復させることができる。また、電気モータによる駆動が不要なときに、クラッチにより電気モータと駆動輪の間を遮断することによって、電気モータが走行抵抗となるのを防止でき、その分、燃費を向上させることができる。
【００１１】さらに、請求項４に係る発明は、請求項３に記載の前後輪駆動車両２の充電制御装置１において、決定手段（ＥＣＵ２０）は、モータ用蓄電手段の電力量（充電残量ＳＯＣ）に推定された回生電力量ＳＯＣ＿ＲＧＮを加算した予想電力量（予想充電残量ＳＯＣ＿ＥＳＴ）が第２所定電力量（目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪ）未満のとき（ステップ９，１３の判別結果がＮＯで、ステップ１２，１６の判別結果がＹＥＳのとき）に、昇圧コンバータによる昇圧変換の実行を決定するとともに（ステップ７）、予想電力量（予想充電残量ＳＯＣ＿ＥＳＴ）が第２所定電力量（目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪ）以上のとき（ステップ９，１３，１６の判別結果がＮＯで、ステップ１２の判別結果がＹＥＳのとき）に、電気モータ５による電力回生の実行をさらに決定し（ステップ１７）、決定手段により電力回生の実行が決定されたときに、電気モータ５に電力回生を実行させることにより、回生電力をモータ用蓄電手段に充電する回生充電制御手段（ＥＣＵ２０）をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】この前後輪駆動車両の充電制御装置によれば、決定手段により、モータ用蓄電手段の電力量に推定された回生電力量を加算した予想電力量が第２所定電力量未満のときに、昇圧コンバータによる電力の昇圧変換の実行が決定され、それにより、充電制御手段によって、電力の昇圧変換によるモータ用蓄電手段への充電が実行される。一方、予想電力量が第２所定電力量以上のときに、電気モータによる電力回生の実行がさらに決定され、それにより、回生充電制御手段によって、電力回生によるモータ用蓄電手段への充電が実行される。このように、エンジンの駆動力のみでの走行中において、モータ用蓄電手段の電力量が不足している場合に、推定した回生電力量が目標値に達しないときには電力の昇圧変換による充電が、回生電力量が目標値以上となるときには電力回生による充電がそれぞれに実行される。したがって、前後輪駆動車両の走行状態に応じて推定した回生電力量に基づき、電力の昇圧変換による充電または電力回生による充電を適切に選択することができ、それにより、モータ用蓄電手段の電力量を、十分な電力量まで効率よく回復させることができる。
【００１３】一方、請求項５に係る発明は、前後の駆動輪の一方（前輪４）をエンジン３で駆動し、他方（後輪６）を電気モータ５で駆動するとともに、他方の駆動輪（後輪６）と電気モータ５の間をクラッチ１２ａにより接続・遮断する前後輪駆動車両２において、電気モータ５を駆動するための電力を蓄える充電動作を、前後輪駆動車両２の走行中の電気モータ５による電力回生を含めて制御する前後輪駆動車両２の充電制御装置１であって、クラッチ１２ａの接続・遮断状態を検出するクラッチ状態検出手段（クラッチセンサ２４）と、電気モータ５が他方の駆動輪を駆動中であるか否かを検出するモータ駆動状態検出手段（ＥＣＵ２０、ステップ１４）と、電力を蓄える蓄電手段（補機バッテリ８）と、電気モータ５を駆動するための、蓄電手段よりも高い電圧の電力を蓄えるモータ用蓄電手段（主バッテリ１０）と、モータ用蓄電手段に蓄えられた電力量（充電残量ＳＯＣ）を検出する電力量検出手段（ＥＣＵ２０、充電残量センサ２２）と、モータ用蓄電手段に充電するために、蓄電手段から供給された電力を昇圧変換する昇圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ９）と、クラッチ状態検出手段によりクラッチの接続状態が検出され、モータ駆動状態検出手段により電気モータ５が駆動中であると検出され、かつ電力量検出手段により検出されたモータ用蓄電手段の電力量が所定電力量未満であるとき（ステップ１２〜１４の判別結果がＹＥＳのとき）に、昇圧コンバータに、電力の昇圧変換を実行させることにより、昇圧変換された電力をモータ用蓄電手段に充電する充電制御手段（ＥＣＵ２０）と、を備えることを特徴とする。
【００１４】この前後輪駆動車両の充電制御装置によれば、クラッチ状態検出手段により、クラッチの接続・遮断状態が検出され、モータ駆動状態検出手段により、電気モータが他方の駆動輪を駆動中であるか否かが検出され、電力量検出手段により、モータ用蓄電手段に蓄えられた電力量が検出される。そして、これらの検出結果により、クラッチの接続状態が検出され、電気モータが他方の駆動輪を駆動中であると検出され、かつモータ用蓄電手段の電力量が所定電力量未満であるときに、充電制御手段により、蓄電手段の電力が昇圧コンバータで昇圧変換された後、モータ用蓄電手段に充電される。このように、モータ用蓄電手段の電力量が不十分な状態でありながら、電気モータで他方の駆動輪を駆動中であることにより、電気モータによる電力回生を実行できない場合に、電力の昇圧変換によるモータ用蓄電池への充電が実行されるので、前後輪駆動車両の前後輪駆動走行中において、モータ用蓄電手段の電力量の不足による駆動力不足を回避することができる。また、電気モータによる駆動が不要なときに、クラッチにより電気モータと駆動輪の間を遮断することによって、電気モータが走行抵抗となるのを防止でき、その分、燃費を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る前後輪駆動車両の充電制御装置について説明する。図１は、本発明による充電制御装置１およびこれを適用した前後輪駆動車両（以下「車両」という）２の概略構成を示している。同図に示すように、この車両２は、左右の前輪４，４（一方の駆動輪）をエンジン３で駆動するとともに、左右の後輪６，６（他方の駆動輪）を電気モータ（以下「モータ」という）５で駆動するものである。
【００１６】エンジン３は、車両２の前部に横置きに搭載されており、図示しないトルクコンバータを有する自動変速機３ａ、減速ギヤ（図示せず）を有するフロント差動ギヤ機構３ｂおよび左右の前駆動軸３ｃ，３ｃなどを介して、左右の前輪４，４に接続されている。この自動変速機３ａは、「１，２，３，Ｄ４，Ｄ５，Ｎ，Ｒ，Ｐ」からなる８つのシフト位置ＰＯＳＩを選択可能なシフトレバー（図示せず）を備えている。さらに、自動変速機３ａには、そのシフト位置ＰＯＳＩを検出するシフト位置センサ２５（シフト位置検出手段）が設けられている。このシフト位置センサ２５は、選択されているシフト位置ＰＯＳＩを検出して、その検出信号をＥＣＵ２０に送る。
【００１７】また、エンジン３には、オルタネータ７が設けられている。このオルタネータ７は、エンジン３により駆動されることで発電し、発電された電力は、補機バッテリ８に充電される。この補機バッテリ８（蓄電手段）は、エンジン３のスタータモータなどを駆動するためのものであり、所定の電圧（例えば１２Ｖ）で電力を蓄える。この補機バッテリ８には、電圧検出手段としての補機バッテリ電圧センサ２１が接続されている。この補機バッテリ電圧センサ２１は、補機バッテリ８の電圧ＶＳＢＡＴを検出して、その検出信号をＥＣＵ２０に送る。
【００１８】さらに、この補機バッテリ８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して、主バッテリ１０に接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ９（昇圧コンバータ）は、補機バッテリ８の電力を昇圧変換して、主バッテリ１０に充電するためのものであり、その充電動作は、後述するように、ＥＣＵ２０により制御される。以下、補機バッテリ８の電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ９で昇圧変換して主バッテリ１０に充電する動作を「昇圧充電」という。
【００１９】また、主バッテリ１０（モータ用蓄電手段、モータ用蓄電池）は、モータ５を駆動するためのものであり、補機バッテリ８よりも高い所定電圧（例えば１４４Ｖ）で電力を蓄える。この主バッテリ１０には、充電残量センサ２２および主バッテリ温度センサ２３がそれぞれ設けられている。充電残量センサ２２（電力量検出手段）は、主バッテリ１０の電流・電圧値を検出して、その検出信号をＥＣＵ２０に送る。ＥＣＵ２０は、この充電残量センサ２２の検出信号に基づき、主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣ（電力量）を算出する。この充電残量ＳＯＣは、主バッテリ１０に現在蓄えられている電力量の、主バッテリ１０にフルチャージしたときの電力量に対する割合（％）として算出される。さらに、主バッテリ温度センサ２３（温度検出手段）は、主バッテリ１０の温度ＴＭＢＡＴを検出して、その検出信号をＥＣＵ２０に送る。
【００２０】一方、モータ５は、駆動源としての主バッテリ１０にＰＤＵ１１を介して接続されている。このＰＤＵ１１は、ＥＣＵ２０に接続された電気駆動回路であり、ＥＣＵ２０によりその動作を制御されることによって、モータ５に主バッテリ１０の電力を供給することで後輪６を駆動させる。
【００２１】また、モータ５は、クラッチ１２ａを有する減速ギヤ機構１２、リヤ差動ギヤ機構１３および左右の後駆動軸１４，１４などを介して、左右の後輪６，６に連結されている。クラッチ１２ａは、図示しないアクチュエータを備えた例えば伝達容量を制御可能な湿式多板クラッチで構成され、このアクチュエータがＥＣＵ２０に駆動制御されることにより、モータ５と後輪６，６の間を接続・遮断する。このクラッチ１２ａが接続され且つモータ５が主バッテリ１０の電力で駆動されているときに、後輪６，６が駆動され、このとき、車両２は四輪駆動状態になる。なお、クラッチ１２ａは、湿式多板クラッチに限らず、電磁クラッチなどでもよい。
【００２２】さらに、減速ギヤ機構１２には、クラッチ状態検出手段としてのクラッチセンサ２４が設けられている。このクラッチセンサ２４は、クラッチ１２ａの接続・遮断状態を検出して、その検出信号をＥＣＵ２０に送る。
【００２３】また、モータ５は、電力回生可能なものであり、ＰＤＵ１１を介してＥＣＵ２０によって制御されることにより、車両２の走行エネルギで回転駆動され、それにより発電を行う。この回生発電された電力は、主バッテリ１０に充電される。以下、このモータ５の電力回生により発電された電力を主バッテリ１０に充電する動作を「回生充電」という。
【００２４】さらに、ＥＣＵ２０には、アクセル開度センサ２６および車速センサ２７がそれぞれ接続されている。このアクセル開度センサ２６は、図示しないアクセルペダルのオン／オフを含む開度を検出して、その検出信号をＥＣＵ２０に送る。また、車速センサ２７（走行状態検出手段）は、車速ＶＰ（走行状態を表すパラメータ）を検出して、その検出信号をＥＣＵ２０に送る。
【００２５】上記ＥＣＵ２０（電力量検出手段、充電制御手段、回生電力量推定手段、決定手段、回生充電制御手段、モータ駆動状態検出手段）は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵおよびＩ／Ｏインターフェースなどからなるマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されている。ＥＣＵ２０は、前記各種のセンサ２１〜２７からの検出信号に基づき、ＰＤＵ１１を介してモータ５の回転駆動、およびクラッチ１２ａの接続・遮断を制御し、さらに、主バッテリ１０へのＤＣ／ＤＣコンバータ９による昇圧充電およびモータ５による回生充電を制御する。
【００２６】以下、図２のフローチャートを参照しながら、電力を主バッテリ１０に充電するための充電制御処理について説明する。この処理は、後述するように、所定の条件が成立したときに、主バッテリ１０に対し、停車中は昇圧充電により充電し、走行中は、昇圧充電または回生充電により選択的に充電するためのものである。また、この処理は、所定の時間（例えば１００ｍｓｅｃ）ごとに実行される。
【００２７】まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン運転フラグＦ＿ＥＮＧＯＮが「１」であるか否かを判別する。このエンジン運転フラグＦ＿ＥＮＧＯＮは、エンジン３の運転中に「１」に、停止中に「０」にそれぞれセットされる。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちエンジン運転中のときには、ステップ２に進み、シフト位置が「Ｎ」または「Ｐ」の非走行位置にあるか否かを判別する。
【００２８】この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちシフト位置が「Ｎ」または「Ｐ」にあるときには、ステップ３に進み、主バッテリ温度ＴＭＢＡＴが所定温度ＴＭＲＥＦ以下であるか否かを判別する。この所定温度ＴＭＲＥＦは、主バッテリ１０が低温であるためにモータ５を駆動するのに十分な電力を得られなくなる可能性がある値（例えば０℃）に設定されている。なお、このステップ３の判別は、温度センサ２３で検出した主バッテリ温度ＴＭＢＡＴに代えて、外気温やエンジン水温などから推定した主バッテリの温度を用いても実行してもよい。
【００２９】ステップ３の判別結果がＹＥＳのとき、すなわち主バッテリ１０が低温で、モータ５を駆動するのに十分な電力を得られない可能性がある状態のときには、ステップ４に進み、主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣが所定判別値ＵＶＯＮ＿ＳＯＣ＿Ｌ／Ｈ未満であるか否かを判別する。この所定判別値ＵＶＯＮ＿ＳＯＣ＿Ｌ／Ｈは、主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣが十分であるか否かを判別するためのものであり、制御の安定のためにヒステリシス付きの値（例えば５０％，５５％）に設定される。
【００３０】この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣが不足しているときには、ステップ５に進み、補機バッテリ８の電圧ＶＳＢＡＴが所定電圧ＶＳＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この所定電圧ＶＳＲＥＦは、補機バッテリ８の電力で主バッテリ１０への昇圧充電を実行可能な下限値（例えば１２Ｖ）として設定される。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち補機バッテリ８の電力が主バッテリ１０への昇圧充電を実行可能であるときには、ステップ６に進み、アクセル・オフフラグＦ＿ＡＰＯＦＦが「１」であるか否かを判別する。
【００３１】このアクセル・オフフラグＦ＿ＡＰＯＦＦは、アクセルペダルが踏まれていないときに「１」に、踏まれているときに「０」にそれぞれセットされる。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちアクセルペダルが踏まれていないときには、主バッテリ１０への昇圧充電の実行条件が成立したとして、ステップ７に進み、それを表すために、昇圧充電実行フラグＦ＿ＵＶＯＮを「１」にセットして、本処理を終了する。これにより、図示しない昇圧充電制御処理において、昇圧充電による主バッテリ１０への充電が実行される。
【００３２】一方、ステップ１，３〜６のいずれかの判別結果がＮＯのとき、すなわちエンジン停止中か、主バッテリ温度ＴＭＢＡＴが高いか、主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣが十分であるか、補機バッテリ８の電圧ＶＳＢＡＴが低いか、またはアクセルペダルが踏まれているときには、主バッテリ１０への昇圧充電の実行条件が成立していないとして、ステップ８に進み、それを表すために昇圧充電実行フラグＦ＿ＵＶＯＮを「０」にセットして、本処理を終了する。
【００３３】一方、ステップ２の判別結果がＮＯのとき、すなわちシフト位置が「Ｄ」位置などの走行位置にあるときには、ステップ９に進み、停車中であるか否かを判別する。この場合、車速センサ２７により検出された車速ＶＰが所定車速（例えば５ｋｍ／ｈ）以下のときに停車中であると判別される。この判別結果がＮＯのとき、すなわち走行中であるときには、ステップ１０に進み、路面の摩擦抵抗係数μを推定する。この摩擦抵抗係数μの推定は、具体的な説明は省略するが、既知の算出手法により車速ＶＰに基づいて実行される。
【００３４】次に、ステップ１１に進み、ステップ１０で推定した摩擦抵抗係数μと主バッテリ温度ＴＭＢＡＴに基づき、図３に一例を示すマップを検索することにより、目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪを算出する。同図に示すように、このマップは、摩擦抵抗係数μの第１〜第３の所定の境界値μ１〜μ３、および主バッテリ温度ＴＭＢＡＴの第１〜第２の所定の境界値ＴＭＢ１，ＴＭＢ２により計１２個の領域に区分されているとともに、各領域に対応して、目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪ（所定電力量、第２所定電力量）が設定されている。具体的には、摩擦抵抗係数μが第３境界値μ３よりも小さい領域においては、摩擦抵抗係数μが小さい領域ほど、目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪが大きい値に設定されている。これは、摩擦抵抗係数μが小さいほど、四輪駆動状態で走行する頻度が高くなるからである。
【００３５】一方、摩擦抵抗係数μが第３境界値μ３よりも大きい領域においては、第３境界値μ３とこれよりも小さな第２境界値μ２との間の領域よりも、目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪが大きい値に設定されている。これは、この摩擦抵抗係数μが第３境界値μ３よりも大きい領域では、四輪駆動状態で走行する頻度が極めて低いため、回生充電を実行しやすく、それにより大きな発電量を確保しやすいことによる。
【００３６】また、摩擦抵抗係数μが所定境界値μ１（＜μ２）よりも小さい領域では、主バッテリ温度ＴＭＢＡＴが低い領域ほど、目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪが大きい値に設定されている。これは、主バッテリ温度ＴＭＢＡＴが低いほど、主バッテリ１０の起電力が低下するため、それを補償するためである。さらに、目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪは、摩擦抵抗係数μおよび主バッテリ温度ＴＭＢＡＴが各々の境界値に一致した場合、これらがそれ以前に属していた領域の値に設定される。なお、上記のように算出した目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪを、外気温に基づいて補正してもよい。さらに、目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪは、摩擦抵抗係数μに代えて、または摩擦抵抗係数μとともに外気温をパラメータとして用いて算出してもよい。これは、外気温が低いと、路面凍結などを生じやすく、四輪駆動状態での走行の頻度が高くなると推定されることによる。
【００３７】次に、ステップ１２に進み、現在の充電残量ＳＯＣが目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪ未満であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち充電残量ＳＯＣが不足しているときには、ステップ１３に進み、クラッチ１２ａがオンされている（接続されている）か否かを判別する。
【００３８】この判別結果がＹＥＳのとき、すなわちクラッチ１２ａが接続状態のときには、ステップ１４に進み、モータ５で後輪を駆動中であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち後輪駆動中のときには、回生充電を実行できないので、前記ステップ７を実行し、昇圧充電を行うようにして、本処理を終了する。なお、ステップ１４における後輪駆動中であるかの判別に代えて、所定車速域でクルージング走行中であるか否かを判別するようにしてもよい。このようにすれば、クルージング走行中であることで、モータ５に要求されるトルクが小さくかつ回生充電を実行できない運転状態のときにも、昇圧充電を実行することができる。
【００３９】一方、ステップ１３の判別結果がＮＯのとき、すなわちクラッチ１２ａが遮断状態のときには、ステップ１５に進み、車速ＶＰに基づき、図示しないテーブルを検索することにより、回生電力量ＳＯＣ＿ＲＧＮを算出する。この回生電力量ＳＯＣ＿ＲＧＮは、現在の車速ＶＰから所定車速まで減速されるまでの間、電力回生を実行したときに得られると推定される電力量である。
【００４０】次に、ステップ１６に進み、予想充電量ＳＯＣ＿ＥＳＴが目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪ未満であるか否かを判別する。この予想充電量ＳＯＣ＿ＥＳＴ（予想電力量）は、現在の充電残量ＳＯＣに、上記ステップ１５で算出した回生電力量ＳＯＣ＿ＲＧＮを加算した値である。
【００４１】この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち回生充電を実行して得られる全体の充電残量ＳＯＣが目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪに達しないと推定されるとき（図４に示す状態のとき）には、前記ステップ７に進み、昇圧充電を実行するようにして、本処理を終了する。一方、この判別結果がＮＯのとき、すなわち回生充電を実行して得られる全体の充電残量ＳＯＣが目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪ以上になると推定されるときには、ステップ１７に進み、電力回生実行フラグＦ＿ＭＯＴＲＧＮを「１」にセットした後、前記ステップ８を実行して、本処理を終了する。これにより、図示しない電力回生制御処理において、回生充電による主バッテリ１０への充電が実行される。なお、上記ステップ１６で、予想充電量ＳＯＣ＿ＥＳＴと対比する目標充電残量ＳＯＣ＿ＯＢＪとして、ステップ１２と同じ値を用いたが、これに限らず、異なる値を用いてもよい。
【００４２】一方、ステップ９，１２，１４のいずれかの判別結果がＮＯのとき、すなわち停車中か、充電残量ＳＯＣが十分であるか、または後輪の非駆動中のときには、昇圧充電を実行すべきではないとして、前記ステップ８を実行して、本処理を終了する。
【００４３】以上のように、本実施形態の充電制御装置１によれば、シフト位置ＰＯＳＩが非走行位置にあり、補機バッテリ８の電圧が十分で、かつ主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣが不足しているときには、昇圧充電が実行されるので、モータ５を駆動するための電力量を十分に確保することができ、車両発進の際、モータ５で後輪６を十分な駆動力で駆動することができる。また、補機バッテリ８の電圧が十分な場合にのみ行うことによって、その電力を無理なく利用しながら昇圧充電を確実に行うことができる。
【００４４】さらに、上記条件に加えて、主バッテリ１０の温度ＴＭＢＡＴが低いことで、その起電力が低下しているときに、昇圧充電が実行されるので、昇圧充電と、それに伴う主バッテリ１０の活性化による発熱で起電力が上昇することとの相乗効果によって、低温であるために一時的に低下した主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣを十分な量まで迅速に回復させることができる。
【００４５】また、走行中、主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣが不足している場合、クラッチ１２ａが遮断中で、回生充電で得られると推定される回生電力量ＳＯＣ＿ＲＧＮが足りないときに昇圧充電を、回生電力量ＳＯＣ＿ＲＧＮが十分であるときに回生充電を選択して実行するので、主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣを十分な量まで効率よく回復させることができる。一方、モータ５による駆動を行わないときに、クラッチ１２ａによりモータ５と後輪６の間を遮断することによって、モータ５が走行抵抗となるのを防止でき、その分、燃費を向上させることができる。
【００４６】さらに、走行中、主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣが不足している状態でありながら、モータ５で後輪６を駆動中であることにより、回生充電を実行できないときに、昇圧充電が実行されるので、走行中において、主バッテリ１０の充電残量ＳＯＣ不足による駆動力不足を回避することができる。
【００４７】なお、本発明は、エンジン３により前輪４，４を、モータ５により後輪６，６をそれぞれ駆動する実施形態の前後輪駆動車両２に限らず、これとは逆に構成した、すなわちエンジンおよびモータにより後輪および前輪をそれぞれ駆動する前後輪駆動車両に適用してもよい。また、モータ５を駆動するための電力を蓄える構成は、実施形態の主バッテリ１０に限らず、キャパシタなどの電力を蓄えることができるものであればよい。
【００４８】
【発明の効果】以上のように、本発明の前後輪駆動車両の充電制御装置によれば、電気モータを駆動するための電力量を十分に確保することができ、車両発進の際、電気モータで他方の駆動輪を十分な駆動力で駆動することができる。また、上記モータ用蓄電手段への充電を蓄電手段の電力が十分な場合にのみ行うことによって、その電力を無理なく利用しながら充電を確実に行うことができる。
【００４９】また、充電と、それに伴うモータ用蓄電池の活性化による発熱で起電力が上昇することとの相乗効果によって、低温であるために一時的に低下したモータ用蓄電池の電力量を、電気モータで他方の駆動輪を駆動するのに十分な量まで迅速に回復させることができる。これにより、他方の駆動輪に対する電気モータの駆動力を十分に確保できる。
【００５０】さらに、電気モータの電力回生で得られると推定される回生電力量が不十分であるときに、電力の昇圧変換による充電を実行することにより、モータ用蓄電手段の電力量を、電気モータで他方の駆動輪を駆動するのに十分な量まで回復させることができる。また、電気モータによる駆動が不要なときに、クラッチにより電気モータと駆動輪の間を遮断することによって、電気モータが走行抵抗となるのを防止でき、その分、燃費を向上させることができる。また、前後輪駆動車両の走行状態に応じて推定した回生電力量に基づき、電力の昇圧変換による充電または電力回生による充電を適切に選択することができ、それにより、モータ用蓄電手段の電力量を、十分な電力量まで効率よく回復させることができる。
【００５１】また、前後輪駆動車両の走行状態に応じて推定した回生電力量に基づき、電力の昇圧変換による充電または電力回生による充電を適切に選択することができ、それにより、モータ用蓄電手段の電力量を、十分な電力量まで効率よく回復させることができる。
【００５２】さらに、モータ用蓄電手段の電力量が不十分な状態でありながら、電気モータで他方の駆動輪を駆動中であることにより、電気モータによる電力回生を実行できない場合に、電力の昇圧変換によるモータ用蓄電池への充電が実行されるので、前後輪駆動車両の前後輪駆動走行中において、モータ用蓄電手段の電力量の不足による駆動力不足を回避することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】 平成１２年１１月１０日（２０００．１１．１０）
【代理人】 【識別番号】１０００９５５６６
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 友雄
【公開番号】 特開２００２−１５２９１３（Ｐ２００２−１５２９１３Ａ）
【公開日】 平成１４年５月２４日（２００２．５．２４）
【出願番号】 特願２０００−３４４３７６（Ｐ２０００−３４４３７６）