| 【発明の名称】 |
ハイブリッド車両の運転制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】住友 達哉
【住所又は居所】静岡県磐田市新貝２５００番地 ヤマハ発動機株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】電動モータの駆動力と内燃機関の駆動力との割合を適正に制御できるようにしたハイブリッド車両の運転制御装置を提供する。
【解決手段】駆動源として電動モータ２及び内燃機関３の両方を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、バッテリ２０と電動モータ３とを駆動電力供給系で連結するとともに、バッテリ２０とこれの充電源となる発電機１７とを充電力供給系で連結し、電動モータ２の駆動力を駆動輪４に伝達するモータ駆動力伝達系と内燃機関３の駆動力を駆動輪４に伝達する内燃機関駆動力伝達系ａとを設け、上記バッテリ２０の残存容量を検知するバッテリ状態検知センサを設け、上記内燃機関３から上記駆動輪４への駆動力に対する上記電動モータ２から上記駆動輪４への駆動力の、上記バッテリ状態検知センサからのバッテリ残存容量が大なる時の割合をバッテリ残存容量が小なる時の割合より大きくした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 駆動源として電動モータ及び内燃機関の両方を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、バッテリと電動モータとを駆動電力供給系で連結するとともに、バッテリとこれの充電源となる発電機とを充電力供給系で連結し、電動モータの駆動力を駆動輪に伝達するモータ駆動力伝達系と内燃機関の駆動力を駆動輪に伝達する内燃機関駆動力伝達系とを設け、上記バッテリの残存容量を検知するバッテリ状態検知センサを設け、上記内燃機関から上記駆動輪への駆動力に対する上記電動モータから上記駆動輪への駆動力の、上記バッテリ状態検知センサからのバッテリ残存容量が大なる時の割合をバッテリ残存容量が小なる時の割合より大きくしたことを特徴とするハイブリッド車両の運転制御装置。
【請求項２】 請求項１において、設定手段により設定された目標車速より車速検知手段により検知された検知車速が小なるほど内燃機関からの駆動力と電動モータからの駆動力との和を大きくしたことを特徴とするハイブリッド車両の運転制御装置。
【請求項３】 請求項１又は２において、上記発電機を上記内燃機関で駆動可能とし、上記内燃機関から駆動輪への駆動力に対する該内燃機関から発電機への駆動力の、上記バッテリ残存容量が小なる時の割合をバッテリ残存容量が大なる時の割合より大きくしたことを特徴とするハイブリッド車両の運転制御装置。
【請求項４】 駆動源として電動モータ及び内燃機関の両方を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、バッテリと電動モータとを駆動電力供給系で連結するとともに、該バッテリとこれの充電源となる発電機とを充電力供給系で連結し、電動モータの駆動力を駆動輪に伝達するモータ駆動力伝達系と内燃機関の駆動力を駆動輪に伝達する内燃機関駆動力伝達系とを設け、上記発電機を上記内燃機関で駆動可能とし、上記バッテリの残存容量を検知するバッテリ状態検知センサを設け、上記内燃機関から駆動輪への駆動力に対する該内燃機関から発電機への駆動力の、上記バッテリ状態検知センサからのバッテリ残存容量が小なる時の割合をバッテリ残存容量が大なる時の割合より大きくしたことを特徴とするハイブリッド車両の運転制御装置。
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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、電動モータと内燃機関の両方で駆動輪を駆動するようにしたハイブリッド車両の運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】バッテリからの電力で回転する駆動モータの駆動力によりミッションを介して後輪を駆動するとともに、上記バッテリの充電を内燃機関で駆動される発電機で実施するようしたハイブリッド車両が提案されている（例えば特開２００１−１９０００４号公報参照）。
【０００３】ところで上記従来のハイブリッド車両では、電動モータの駆動力のみで後輪を駆動するようにしているため、例えば登坂路を走行する場合等のように大きな外部負荷が作用するときにも所定の車速を確保可能とするためには大型大出力の電動モータが必要となるという問題がある。
【０００４】このような問題を回避するために、電動モータと内燃機関との両方で駆動輪を駆動することが考えられる。即ち、低負荷時には電動モータのみで後輪を駆動し、高負荷時には電動モータと内燃機関の両方で後輪を駆動するのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記電動モータと内燃機関の両方を備え、外部負荷が大きい運転域では電動モータと内燃機関の両方の駆動力で駆動輪を駆動するようにした場合、電動モータによる駆動力と内燃機関による駆動力との割合をどのように制御するかといった課題が生じる。
【０００６】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、電動モータの駆動力と内燃機関の駆動力との割合を適正に制御できるようにしたハイブリッド車両の運転制御装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、駆動源として電動モータ及び内燃機関の両方を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、バッテリと電動モータとを駆動電力供給系で連結するとともに、バッテリとこれの充電源となる発電機とを充電力供給系で連結し、電動モータの駆動力を駆動輪に伝達するモータ駆動力伝達系と内燃機関の駆動力を駆動輪に伝達する内燃機関駆動力伝達系とを設け、上記バッテリの残存容量を検知するバッテリ状態検知センサを設け、上記内燃機関から上記駆動輪への駆動力に対する上記電動モータから上記駆動輪への駆動力の、上記バッテリ状態検知センサからのバッテリ残存容量が大なる時の割合をバッテリ残存容量が小なる時の割合より大きくしたことを特徴としている。
【０００８】ここで請求項１において、内燃機関からの駆動力に対する電動モータからの駆動力の、バッテリ残存容量が大なる時の割合をバッテリ残存容量が小なる時の割合より大きくするとは、バッテリ残存容量が所定値より大，小の場合に上記割合を大，小の２段階に設定する、及びバッテリ残存容量が大から小に変化するに伴って上記割合を大から小に徐々に変化させる等、各種の態様を含む。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１において、設定手段により設定された目標車速より車速検知手段により検知された検知車速が小なるほど内燃機関からの駆動力と電動モータからの駆動力との和を大きくしたことを特徴としている。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記発電機を上記内燃機関で駆動可能とし、上記内燃機関から駆動輪への駆動力に対する該内燃機関から発電機への駆動力の、上記バッテリ残存容量が小なる時の割合をバッテリ残存容量が大なる時の割合より大きくしたことを特徴としている。
【００１１】請求項４の発明は、駆動源として電動モータ及び内燃機関の両方を備えたハイブリッド車両の運転制御装置において、バッテリと電動モータとを駆動電力供給系で連結するとともに、該バッテリとこれの充電源となる発電機とを充電力供給系で連結し、電動モータの駆動力を駆動輪に伝達するモータ駆動力伝達系と内燃機関の駆動力を駆動輪に伝達する内燃機関駆動力伝達系とを設け、上記発電機を上記内燃機関で駆動可能とし、上記バッテリの残存容量を検知するバッテリ状態検知センサを設け、上記内燃機関から駆動輪への駆動力に対する該内燃機関から発電機への駆動力の、上記バッテリ状態検知センサからのバッテリ残存容量が小なる時の割合をバッテリ残存容量が大なる時の割合より大きくしたことを特徴としている。
【００１２】ここで請求項３，４において、駆動輪への駆動力に対する発電機への駆動力の、バッテリ残存容量が小なる時の割合をバッテリ残存容量が大なる時の割合より大きくするとは、バッテリ残存容量が所定値より小，大の場合に上記割合を大，小の２段階に設定する、及びバッテリ残存容量が小から大に変化するに伴って上記割合を大から小に徐々に変化させる等、各種の態様を含む。
【００１３】
【発明の作用効果】請求項１の発明によれば、バッテリ残存容量が大なる時には内燃機関の駆動力に対する電動モータの駆動力の割合をバッテリ残存容量が小なる時より大きくしたので、バッテリ残存容量が大きい時には電動モータの駆動力を十分に利用して走行を容易確実かつ円滑に行なうことができ、またバッテリ残存容量が小さい時には電動モータによる駆動を抑制してバッテリの過放電を回避できる。
【００１４】請求項２の発明によれば、目標車速より検知車速が小なるほど内燃機関からの駆動力と電動モータからの駆動力との和を大きくしたので、目標車速より実際の車速が低いほど大きな駆動力が駆動輪に供給され、目標車速に合致した走行が可能となる。
【００１５】請求項３及び４の発明によれば、バッテリ残存容量が小なる時には内燃機関から駆動輪への駆動力に対する発電機への駆動力の割合をバッテリ残存容量が大なる時より大きくしたので、バッテリ残容量が少なくなると、発電機の発電量が増大し、バッテリをより確実に充電できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】図１〜図８は本発明の一実施形態によるハイブリッド車両、具体的にはゴルフカートの運転制御装置を説明するための図であり、図１はそのブロック構成図、図２〜図６は動作説明用特性図、図７，図８はゴルフカートの使用状況を示す模式図である。
【００１８】図１において、符号１はゴルフカートを示しており、このゴルフカート１は、電動モータ２及び内燃機関３を、左，右一対の後輪（駆動輪）４，４を駆動する駆動源として備えており、左，右一対の前輪５，５を操舵ハンドル６により操舵しつつ走行するように構成されている。
【００１９】上記ゴルフカート１は、乗員が上記操舵ハンドル６，アクセルペダル７及びブレーキペダル８を人為的に操作することにより走行する手動走行モードと、路面に埋設された誘導線を検知しながらこれに沿って自動的に走行する自動走行モードの何れかを選択可能に構成されている。手動走行モードと自動走行モードとの切換は操作盤９のメインスイッチ１０及びモード切換スイッチ１１の操作によってなされる。
【００２０】上記ゴルフカート１は、例えばゴルフ場４０の図示しない駐車場から走行路４０ａ上に移動させる場合は上記手動走行モードで運転され、上記走行路４０ａ上を走行する場合は上記自動走行モードで運転される。この自動走行モードの場合、上記走行路４０ａの地中に埋設された誘導線４０ｃを検知しながらこれに沿って、かつ設定された目標走行速度Ｖ０となるよう後述する自動走行制御が行なわれる。
【００２１】上記電動モータ２はトランスミッション１２の入力軸を回転駆動するように配設されており、これにより電動モータ１２の駆動力をトランスミッション１２を介して左，右の後輪４，４に伝達するモータ駆動力伝達系が構成されている。
【００２２】また上記電動モータ２にはバッテリ２０からの電力がモータドライバ２４を介して供給される。そしてこのモータドライバ２４をコントローラ２２で制御することにより該電動モータ２からの駆動力、具体的には出力トルクの大きさを制御する駆動電力供給系が構成されている。
【００２３】上記トランスミッシション１２には、これの出力軸等の回転速度、ひいては該ゴルフカート１の走行速度を検出する車速センサ（車速検知手段）２９が配設されている。
【００２４】上記内燃機関３の気化器２５には、これのスロットル弁２５ａを開閉制御するスロットルモータ２６が接続されており、該スロットルモータ２６には上記バッテリ２０からの電力がモータドライバ２７を介して供給される。そしてこのモータドライバ２７を上記コントローラ２２で制御することによりスロットル弁開度ひいては内燃機関３からの駆動力、例えば出力トルクの大きさが制御される。また上記スロットル弁２５ａの開度はスロットルセンサ２８によって検出され、検出スロットル開度信号が上記コントローラ２２に送出される。
【００２５】上記内燃機関３からの駆動力は、内燃機関駆動力伝達系ａを構成する伝動機構及び上記トランスミッション１２を介して上記後輪４，４に伝達される。なお、上記伝動機構には、駆動側，従動側スプロケットにチェーンを巻回してなるチェーン式、駆動側，従動側歯付きプーリに歯付きベルトを巻回してなるベルト式、あるいはドライブシャフト式のものが採用される。
【００２６】そして上記内燃機関駆動力伝達系ａの途中には上記コントローラ２２によってオンオフ制御される電磁式のクラッチ１５が介在されている。このクラッチ１５は、電動モータ２のみにより後輪４を駆動する運転域ではオフされ、これにより後輪４側から内燃機関３側への動力伝達が阻止される。
【００２７】なお上記クラッチ１５としては、電磁式の他に、内燃機関３から後輪４側への動力伝達のみを可能とし、これと逆方向の動力伝達を不能とするワンウェイクラッチを採用することも可能である。
【００２８】上記クラッチ１５より駆動力達方向上流側には内燃機関３から伝達される駆動力を検出する駆動力検出センサ、具体的には伝達トルクを検出するトルクセンサ１６が介在されている。
【００２９】また上記内燃機関３のクランク軸には発電機１７が接続されており、該発電機１７からの電流値，電圧値はコントローラ２２に送出される。また上記内燃機関３のクランク軸の回転速度、即ち上記発電機１７の回転速度は回転数センサ２３によって検知され、該検知信号は上記コントローラ２２に送出される。
【００３０】また上記発電機１７の出力は、充電力供給系を構成する切換スイッチ１８及びインバータ・コンバータ１９を介して上記電動モータ２の電源であるバッテリ２０に供給される。該バッテリ２０にはこれの電圧，充放電電流量（バッテリ残存容量），及び温度等のバッテリ状態を検出するバッテリ状態検出部２１が接続されている。該バッテリ状態検出ブロック２１により検出されたバッテリ残存容量等はコントローラ２２に送出される。
【００３１】次に上記コントローラ２２による制御動作及び作用効果を説明する。上記手動走行モードにおいては、上り坂等外部負荷の大きい位置に来たとき又は加速するために乗員がアクセルペダル７を踏み込むと、該踏込み量がアクセルセンサ７ａによって検出され、該検出されたアクセル開度に応じたアクセル開度信号がコントローラ２２に送出され、該コントローラ２２により上記電動モータ２及び内燃機関３の運転が以下のように制御される。
【００３２】一方、自動走行モードにおいては、運転者によるアクセルペダルの踏み込みは実施されず、従って手動走行モードにおけるアクセルペダルの踏み込み量に基づく負荷の算出はできない。しかし外部負荷の変化に対応して、検知車速Ｖ１が変化するので、自動走行モードにおいては、目標車速Ｖ０と検知車速Ｖ１の差により外部負荷すなわち内燃機関及び電動モータ２に要求される負荷が検出される。目標車速Ｖ０が検知車速Ｖ１より大なる程負荷が大きく、目標車速Ｖ０が検知車速Ｖ１より小さくなる程上記負荷が小さいと検知される。この目標車速Ｖ０より検知車速Ｖ１が低い場合のその差ΔＶに対応した車速制御信号が出力される。
【００３３】上記アクセル開度信号又は車速制御信号に基づいて算出された設定負荷（人が外部負荷に対応して内燃機関３や電動モータ２に要求する負荷、あるいは目標車速と検知車速との差に対応して内燃機関及び電動モータに要求される負荷、以下単に負荷という）が予め設定された所定値未満の時には上記電動モータ２からの駆動力のみで後輪４が駆動されるように、また負荷が上記所定値以上の時には上記電動モータ２と上記内燃機関３の両方の駆動力で上記駆動輪４が駆動されるように上記電動モータ２及び内燃機関３の運転が制御される。
【００３４】詳細には、上記アクセル開度信号，又は車速制御信号に基づいて算出された負荷が上記所定値未満と判断された場合には、電動モータ２のみの駆動力で後輪４が駆動され、内燃機関３は停止状態に保持される。なお、この場合、上記クラッチ１５はオフされ、後輪４からの回転トルクが内燃機関駆動力伝達系ａを介して内燃機関３に伝達されるのが回避され、もって該内燃機関３が走行抵抗となるのが防止されている。
【００３５】なお、上記電動モータ２のみで後輪４を駆動している運転域において、バッテリ残存容量が所定値以下の場合には、上記クラッチ１５をオフするとともに内燃機関３が始動され、これにより発電機１７が回転駆動され、もってバッテリ２０が充電される。
【００３６】また負荷が上記所定値未満の範囲において上記アクセルペダル踏込み量が増加するに伴って、あるいは目標車速Ｖ０に対して検知車速Ｖ１が小さくなるに伴って上記電動モータ２への供給電力が増加するよう上記モータドランバ２４が制御され、もって上記電動モータ２からの駆動力がアクセルペダル踏込み量あるいは目標車速Ｖ０と検知車速Ｖ１との差に応じた大きさに制御される。自動走行モードの場合、ゴルフカート１が例えば図４に示すように、走行路４０ａの上り坂ａ〜ｂ，下り坂ｃ〜ｄにさしかかると、上記車速の差ΔＶが大きくなったり、逆に小さくなったりと変化することとなる。
【００３７】上記負荷が上記所定値以上となると、内燃機関３を始動すべく、該内燃機関３のクランク軸が図示しない始動モータによりクランキングされるとともに、点火系及び燃料供給系の作動が開始される。回転数センサ２３により検出されたクランク軸回転速度が、クランキング回転速度より大きく設定された始動判定回転速度を越えると内燃機関３が始動したと判断され、上記気化器２５のスロットル弁２５ａの開度が上記アクセル開度信号又は車速制御信号に対応した開度となるようにスロットルモータ２６によって開閉制御される。
【００３８】また上記コントローラ２２は、図２，図３に示すように、バッテリ状態検出部（バッテリ状態検知センサ）２１からのバッテリ残存容量Ｑが入力され、該バッテリ残存容量Ｑを所定の基準値Ａと比較し（ステップＳ１）、バッテリ残存容量Ｑが基準値Ａ以上の時には内燃機関３から後輪４への内燃機関駆動力Ｅ１に対する電動モータ２から後輪４へのモータ駆動力Ｍ１の割合がε１となるように上記モータドライバ２４及び２７を駆動制御する（ステップＳ２）。一方、上記バッテリ残存容量Ｑが上記Ａより小なる時には上記割合が上記ε１より小さいε２となるように上記モータドライバ２４及び２７を駆動制御する（ステップＳ３）。
【００３９】なお、本発明における上記内燃機関駆動力Ｅ１に対するモータ駆動力Ｍ１の割合（Ｍ１／Ｅ１）は、上述のε１，ε２のような２段階の場合に限定されるものでないことは勿論であり、多段階に設定したり、あるいは図２に破線で示すようにバッテリ残存容量の増加に伴って上記割合を徐々に増大するように設定したりすることができる。
【００４０】さらにまた上記バッテリ残存容量Ｑが小さくなるほど割合を小さくしていき、例えばバッテリ残存容量が放電を禁止すべき容量以下になると上記割合を０として電動モータによる駆動を停止し、内燃機関のみで駆動し、もってバッテリを保護するようにしてもよい。
【００４１】また、上記コントローラ２２は、図４，図５に示すように、バッテリ残存容量Ｑを基準値Ａ′と比較し（ステップＳ１１）、バッテリ残存容量Ｑが基準値Ａ′以下の時には内燃機関３から後輪４への内燃機関駆動力Ｅ１に対する該内燃機関３から発電機１７への充電駆動力Ｅ２の割合（Ｅ２／Ｅ１）がε３となるように上記モータドライバ２７及び上記充電力供給系のスイッチ１８を制御する（ステップＳ１２）。一方、上記バッテリ残存容量Ｑが上記Ａ′より大なる時には上記割合が上記ε３より小さいε４となるように上記モータドライバ２７及びスイッチ１８を制御する（ステップＳ１３）。
【００４２】ここで具体的には、バッテリ残存容量Ｑにおける基準値Ａ′は例えば満充電時の５０〜８０％程度に設定される。
【００４３】なお、上記割合（Ｅ２／Ｅ１）の制御はスイッチ１８のオンオフ時間をデューティ制御することにより行なわれる。即ち、該スイッチ１８のオン時間を長くするほど上記内燃機関３から後輪４への駆動力Ｅ１に対する発電機１７への駆動力Ｅ２の割合（Ｅ２／Ｅ１）が大きくなる。
【００４４】また、本発明における上記内燃機関駆動力Ｅ１に対する充電駆動力Ｅ２の割合（Ｅ２／Ｅ１）は、上述のε３，ε４のような２段階の場合に限定されるものでないことは勿論であり、多段階に設定したり、あるいは図４に破線で示すようにバッテリ残存容量の増加に伴って上記割合を徐々に減少するように設定したりすることができる。
【００４５】さらにまた上記バッテリ残存容量Ｑが大きくなるほど上記割合を小さくしていき、例えばバッテリ残存容量が満充電となった場合には上記割合を０として内燃機関３によるバッテリの充電を停止するようにしてもよい。
【００４６】ここで自動走行モードにおいては、上記コントローラ２２は、図６に示すように、設定手段（図示せず）により設定された目標車速Ｖ０より車速センサ２９により検知された検知車速Ｖ１が小なるほど内燃機関３からの駆動力Ｅ１と電動モータ２からの駆動力Ｍ１との和が大きくなるように上記モータドライバ２４，及び２７を駆動制御する。
【００４７】このように本実施形態では、外部負荷が所定値以上になると電動モータ２と内燃機関３の両方で後輪４を駆動するようにしたので、電動モータ２を大型大出力のものとする必要がない。
【００４８】そして電動モータ２と内燃機関３の両方で後輪４を駆動している運転域において、バッテリ残存容量Ｑが基準値Ａ以上の時には内燃機関３の駆動力Ｅ１に対する電動モータ２の駆動力Ｍ１の割合をε１としてバッテリ残存容量Ｑが基準値Ａより小なる時の割合ε２より大きくしたので、バッテリ残存容量Ｑが大きい時には電動モータ２の駆動力を十分に利用することができ、その結果走行を容易確実かつ円滑に行なうことができる。一方、バッテリ残存容量Ｑが小さい時には電動モータ２による駆動を抑制してバッテリ２０の過放電を回避できる。
【００４９】またバッテリ残存容量Ｑが基準値Ａ′以下の時には内燃機関３から駆動輪４への駆動輪駆動力Ｅ１に対する発電機１７への充電駆動力Ｅ２の割合をε３としてバッテリ残存容量Ｑが基準値Ａ′より大なる時の割合ε４より大きくしたので、バッテリ残容量Ｑが少なくなると、発電機１７の発電量が増大し、その結果バッテリ２０をより確実に充電できる。
【００５０】さらにまた自動運転モードにおいて設定された目標車速Ｖ０より検知車速Ｖ１が小なるほど内燃機関３からの後輪４への駆動力Ｅ１と電動モータ２から後輪４への駆動力Ｍ１との和を大きくしたので、目標車速Ｖ０より実際の車速Ｖ１が低いほど大きな駆動力が後輪４に供給され、目標車速Ｖ０に合致した走行が可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００７６
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
【住所又は居所】静岡県磐田市新貝２５００番地
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| 【出願日】 |
平成１３年１２月２８日（２００１．１２．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７６１９
【弁理士】
【氏名又は名称】下市 努
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１９９２１０（Ｐ２００３−１９９２１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年７月１１日（２００３．７．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−４０１７０２（Ｐ２００１−４０１７０２） |
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