JP2017159741A - 制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】種々の補正要因を考慮した場合であっても、適切にバッテリの充電状態を制御することが可能な制御システムを提供する。【解決手段】ハイブリッドＥＣＵ３２は、バッテリ１０の劣化度合を長期的補正要因とし、当該長期的補正要因に応じてＳＯＣ目標値を補正する。また、ハイブリッド車両の運転者の加減速要求の大きさを短期的補正要因とし、当該短期的補正要因に応じてＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値を補正する。このように、補正要因を、少なくとも長期的補正要因と短期的補正要因とに区別し、長期的補正要因による補正対象と、短期的補正要因による補正対象とを異ならせた。従って、種々の要因を考慮してバッテリの充電状態を制御する場合に、それぞれの補正要因が相反することを抑制して、バッテリの充電状態を適切に制御することが可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の駆動源としてのエンジン及びモータと、モータを駆動するための電力を蓄積するバッテリと、バッテリを充電するための電力を発電する発電部と、を備えるハイブリッド車両に適用され、バッテリの充電状態を制御するための制御システムに関する。

例えば特許文献１に、ハイブリッド車両において効率的なエネルギーマネジメントを実行可能なハイブリッド車両の充電制御装置について記載されている。特許文献１の充電制御装置では、運転者が希望する走行形態（パワーモードか否か）及び走行環境（登坂路か降坂路か）に応じて、目標ＳＯＣを変更する。具体的には、パワーモードであり、かつ登坂路である場合、目標ＳＯＣを通常よりも大きな値に変更する。すると、エンジン発電が行われ、バッテリのＳＯＣが増加する。これにより、登坂路走行のため、モータアシスト可能ＳＯＣ範囲が拡大される。一方、パワーモードであり、かつ降坂路である場合には、目標ＳＯＣを通常よりも小さな値に変更する。これにより、降坂路走行時の回生可能ＳＯＣ範囲が拡大される。

特開２００８−２７９８０３号公報

しかしながら、バッテリのＳＯＣは、運転者が希望する走行形態と車両の走行環境に基づくばかりでなく、他の要因も考慮して制御することで、一層のエネルギーの効率的な使用や、ドライバビリティの向上などが期待できる。例えば、バッテリは、使用に伴って劣化が進行すると、内部抵抗が高まる。このため、バッテリの充電時に、ＳＯＣが増加しにくくなってしまう。従って、バッテリの劣化も考慮してＳＯＣを制御することで、モータアシストを行うためのエネルギーを確保しやすくなる。また、登坂路や降坂路に限ることなく、車両の運転者がより強くアクセルペダルを踏み込んだ場合や、車両の走行モードを設定するスイッチがパワーモードに設定された場合には、バッテリの蓄電電力を積極的に活用してモータを駆動したり、ジェネレータで電力回生を行ったりすることにより、運転者の加速要求や減速要求に応じた車両の走行が可能になり、ドライバビリティを向上することができる。

しかしながら、このような種々の要因を考慮する場合に、それぞれの要因によって目標ＳＯＣを補正するようにすると、例えば補正要因毎の補正値が互いに相反するものとなり、全体として、適切な補正を行い得ない虞が生じる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、種々の補正要因を考慮した場合であっても、適切にバッテリの充電状態を制御することが可能な制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による制御システムは、車両の駆動源としてのモータ（１６）及びエンジン（１８）と、モータを駆動するための電力を蓄積するバッテリ（１０）と、バッテリを充電するための電力を発電する発電部（１４、１６）と、を備えるハイブリッド車両に適用され、バッテリの充電状態を制御するためのものであって、
バッテリのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部（１２、３０）と、
ＳＯＣ検出部によって検出されるＳＯＣが、所定のＳＯＣ目標値を基準として、ＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値によって規定される範囲内に収まるように、バッテリから放電される電力及びバッテリに充電される電力を制御する制御部（３２）と、
バッテリの劣化度合を推定する劣化度合推定部（Ｓ２１０）と、
ハイブリッド車両の運転者による加減速要求の大きさ推定する加減速要求推定部（Ｓ５００、Ｓ５１０）と、を備え、
制御部は、劣化度合推定部によって推定されるバッテリの劣化度合を長期的補正要因とし、当該長期的補正要因に応じてＳＯＣ目標値を補正するとともに、加減速要求推定部によって推定される運転者の加減速要求の大きさを短期的補正要因とし、当該短期的補正要因に応じてＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値を補正するように構成される。

上述したように、本発明による制御システムでは、バッテリの劣化度合を長期的補正要因とし、当該長期的補正要因に応じてＳＯＣ目標値を補正する。具体的には、例えば、劣化度合の進行に伴い、ＳＯＣ目標値が増加されるようにＳＯＣ目標値を補正する。一方、ハイブリッド車両の運転者の加減速要求の大きさを短期的補正要因とし、当該短期的補正要因に応じてＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値を補正する。例えば、運転者の加速要求や減速要求の大きさに応じて、要求が強いほど、ＳＯＣ上限値が大きくなり、及び／又はＳＯＣ下限値が小さくなるように補正する。

このように、補正要因を、少なくとも長期的補正要因と短期的補正要因とに区別し、長期的補正要因による補正対象と、短期的補正要因による補正対象とを異ならせた。従って、種々の要因を考慮してバッテリの充電状態を制御する場合に、それぞれの補正要因が相反することを抑制して、バッテリの充電状態を適切に制御することが可能となる。

上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

実施形態に係る、モータジェネレータにより充放電されるバッテリの充電状態を制御するための制御システムの全体構成の一例を示すブロック図である。 ハイブリッドＥＣＵにおいて実行される、各補正要因に基づく補正処理、及び補正された目標値などに基づいてバッテリのＳＯＣを制御するための処理を含むフローチャートである。 長期的補正要因、中期的補正要因、及び短期的補正要因によるそれぞれの補正対象を説明するための説明図である。 長期的補正要因に基づく補正処理の詳細を示したフローチャートである。 中期的補正要因が走行ルートである場合の、中期的補正要因に基づく補正処理の詳細を示すフローチャートである。 中期的補正要因が外部充電及び給油である場合の、中期的補正要因に基づく補正処理の詳細を示すフローチャートである。 短期的補正要因がハイブリッド車両の運転者の加減速要求の大きさである場合の、短期的補正要因に基づく補正処理の詳細を示すフローチャートである。 短期的補正要因が電気機器の稼動状況である場合の、短期的補正要因に基づく補正処理の詳細を示すフローチャートである。

本発明に係る制御システムの実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本実施形態による制御システム１００の構成の一例を模式的に示したものである。

図１に示すように、制御システム１００は、車両に搭載されたバッテリ１０を備えている。バッテリ１０は、後述するモータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）１６や、その他の電気機器２２に電力を供給する。また、バッテリ１０は、モータジェネレータ１６が電力を発電する際には、その電力によって充電される。バッテリ１０は、多数のバッテリセルを直列接続して構成され、例えば２００Ｖ〜３００Ｖの高電圧を出力可能なものである。このバッテリ１０として、ニッケル水素二次電池や、リチウムイオン二次電池を用いることができる。

バッテリ１０が充放電される際、バッテリ１０に流れる充放電電流（バッテリ電流）が電流センサ１２によって検出される。電流センサ１２によって検出されたバッテリ電流は、バッテリＥＣＵ３０へ出力される。

図１において、エンジン１８は、ガソリンや軽油などの燃料を燃焼することによって、車両を駆動するための動力を発生する内燃機関である。エンジン１８が発生する動力は、図示しないクラッチ及び変速機を介して駆動輪に伝達される。また、エンジン１８が発生する動力の一部は、モータジェネレータ１６での発電のために使用される場合もある。

エンジン１８の動力を伝達する駆動軸上にモータジェネレータ１６が設けられている。モータジェネレータ１６は、例えば三相の同期電動機又は三相の誘導電動機からなる。モータジェネレータ１６は、バッテリ１０から電力が供給されることにより正のトルク（駆動トルク）を発生する電動機としての機能、および、エンジン１８により、あるいは車両の制動時等に駆動軸により駆動されて負のトルク（制動トルク）を発生しつつ発電する発電機としての機能を有する。なお、モータジェネレータ１６とエンジン１８との間にクラッチを設けることにより、モータジェネレータ１６が発生するトルクのみで車両を駆動することが可能になる。

インバータ１４は、バッテリ１０とモータジェネレータ１６との間に設けられ、バッテリ１０の直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１６へ供給する。また、インバータ１４は、モータジェネレータ１６により発電された交流電力を直流電力に変換して、バッテリ１０へ供給する。この際、後述するモータジェネレータＥＣＵ３４によって、インバータ１４を構成する複数のスイッチング素子の開閉を制御することにより、バッテリ１０からモータジェネレータ１６へ供給される電力、及びモータジェネレータ１６からバッテリ１０へ供給される電力を制御することができる。

バッテリＥＣＵ３０は、電流センサ１２によって検出されるバッテリ電流に基づいて、バッテリ１０の充電状態を表すＳＯＣ（State of charge：満充電時の充電量に対する実際の充電量の割合）を算出する。例えば、バッテリＥＣＵ３０は、バッテリ１０の充電電流をプラス値とし、バッテリ１０の放電電流をマイナス値として充放電電流を積算し、その積算値に基づいてバッテリ１０の現在のＳＯＣを算出する。このため、電流センサ１２及びバッテリＥＣＵ３０が、特許請求の範囲におけるＳＯＣ検出部に相当する。なお、ＳＯＣ検出部は、電流センサ１２によって検出されたバッテリ電流に基づいてＳＯＣを算出するものに限られず、例えば、バッテリ電解液比重センサ、セル電圧センサ、バッテリ端子電圧センサ等に基づいて算出する構成としても良い。

ハイブリッド（Ｈ／Ｖ）ＥＣＵ３２は、特許請求の範囲における制御部に相当するものである。このハイブリッドＥＣＵ３２は、運転者のアクセルペダル操作量を示すアクセル開度、車速などの情報に基づいて、車両を駆動するために必要な駆動トルクを算出する。車両を駆動するために必要な駆動トルクを算出すると、ハイブリッドＥＣＵ３２は、さらに、バッテリ１０の実際のＳＯＣを考慮しつつ、すなわち、モータアシスト可能なＳＯＣ範囲を考慮しつつ、モータジェネレータ１６とエンジン１８との駆動トルク合計値が必要駆動トルクと一致するよう、モータジェネレータ１６とエンジン１８への要求駆動トルクを決定する。なお、バッテリ１０のＳＯＣが極端に低下している場合には、エンジン１８のみが駆動トルクを発生し、さらに、そのエンジン１８の発生動力の一部を用いて、モータジェネレータ１６に発電を行わせる場合もある。

そして、ハイブリッドＥＣＵ３２は、決定した要求駆動トルクを、モータジェネレータＥＣＵ３４とエンジンＥＣＵ３６の各々に対する制御指令として出力する。モータジェネレータＥＣＵ３４は、モータジェネレータ１６への要求駆動トルクを実現すべく、インバータ１４を構成する複数のスイッチング素子の開閉を制御する。エンジンＥＣＵ３６は、エンジン１８への要求駆動トルクを実現すべく、燃料噴射量や噴射時期、点火タイミング、エンジン１８の吸入空気量などを制御する。なお、モータジェネレータ１６に発電を行わせる場合、ハイブリッドＥＣＵ３２は、モータジェネレータＥＣＵ３４に対し、要求駆動トルクとして負の駆動トルクを出力する。

また、ハイブリッドＥＣＵ３２は、ブレーキペダルの操作量を示すブレーキ踏込量、車速などの情報に基づいて、車両を制動するために必要な制動トルクを算出する。車両を制動するために必要な制動トルクを算出すると、ハイブリッドＥＣＵ３２は、さらに、バッテリ１０の実際のＳＯＣを考慮しつつ、すなわち、回生可能なＳＯＣ範囲を考慮しつつ、モータジェネレータと油圧式ブレーキ（図示せず）との制動トルク合計値が必要制動トルクに一致するように、モータジェネレータ１６と油圧式ブレーキへの要求制動トルクを決定する。そして、ハイブリッドＥＣＵ３２は、決定した要求制動トルクを、モータジェネレータＥＣＵ３４とブレーキＥＣＵ（図示せず）の各々に対する制御指令として出力する。モータジェネレータＥＣＵ３４は、モータジェネレータ１６への要求制動トルクを実現すべく、要求制動トルクに対応した電力をモータジェネレータ１６から回収するように、インバータ１４を構成する複数のスイッチング素子の開閉を制御する。ブレーキＥＣＵは、油圧式ブレーキへの要求制動トルクを実現すべく、各車輪のブレーキシリンダに供給する油圧を制御する。

なお、ハイブリッドＥＣＵ３２は、車両の走行モード（エコモード、ノーマルモード、パワーモードなど）を設定するスイッチからの信号を入力し、走行モードも考慮して、駆動トルクや制動トルクを定めるようにしても良い。例えば、同じアクセルペダルの踏込操作に対し、エコモード、ノーマルモード、パワーモードの順で、発生すべき駆動トルクが大きくするように定める。また、同じブレーキペダルの踏込操作に対し、エコモード、ノーマルモード、パワーモードの順で、発生すべき制動トルクが大きくなるように定める。

また、ハイブリッドＥＣＵ３２は、バッテリ１０のＳＯＣを適正範囲に制御するため、ＳＯＣ目標値の初期値（例えば、５０％）、ＳＯＣ目標値を基準として設定されるＳＯＣ上限値の初期値（例えば、目標値＋２０％：＋２０％が上限値の初期値）及びＳＯＣ下限値の初期値（例えば、目標値−２０％：−２０％が下限値の初期値）、さらに、単位時間当りのＳＯＣ変化量の制限値の初期値をそれぞれ記憶している。ハイブリッドＥＣＵ３２は、算出された実際のＳＯＣがＳＯＣ上限値とＳＯＣ下限値とによって規定される範囲に収まり、かつ、目標ＳＯＣに近づくように、バッテリ１０から放電される電力及びバッテリ１０に充電される電力を制御する。すなわち、バッテリ１０が、ＳＯＣが過剰に高くなる過充電の状態やＳＯＣが過剰に低くなる過放電の状態に陥ると、バッテリ１０の性能劣化の虞が生じる。このため、ハイブリッドＥＣＵ３２は、実際のＳＯＣがＳＯＣ上限値に近づくと、ＳＯＣ上限値を超えないように、バッテリ１０の充電を抑制するような制御指令を作成し、モータジェネレータＥＣＵ３４に出力する。一方、ハイブリッドＥＣＵ３２は、実際のＳＯＣがＳＯＣ下限値に近づくと、ＳＯＣ下限値を下回らないように、バッテリ１０からの放電を抑制するような制御指令を作成し、モータジェネレータＥＣＵ３４に出力する。

さらに、ハイブリッドＥＣＵ３２は、ナビゲーション装置２０から、走行ルートに係る情報を取得可能に構成されている。ナビゲーション装置２０は、図示しない現在位置検出部が検出する車両の現在位置と地図データとに基づき、地図上における車両の位置をディスプレイに表示するとともに、目的地が設定された場合に目的地までの走行ルートを設定して案内するものである。そして、目的地までの走行ルートが設定されると、その走行ルート、走行ルートにおける道路勾配情報、曲線道路の形状、位置、数などの情報を、ハイブリッドＥＣＵ３２に出力する。この走行ルートに係る情報は、詳しくは後述するが、ハイブリッドＥＣＵ３２において、バッテリ１０のＳＯＣを制御する際に、中期的補正要因として、単位時間当りのＳＯＣ変化量の制限値を設定するために利用される。

電気機器２２は、例えば、バッテリ１０からの電力の供給を直接的に受けて、空調装置のコンプレッサを駆動するモータの他、バッテリ１０の出力電圧を、図示しない低電圧バッテリを充電するために降圧するＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）などが該当する。ハイブリッドＥＣＵ３２は、電気機器２２の稼働状況を検出する。この電気機器２２の稼働状況は、詳しくは後述するが、ハイブリッドＥＣＵ３２において、短期的補正要因として、ＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値を補正するために利用される。

ここで、上述したように、バッテリ１０のＳＯＣには、目標値や、その目標値を基準とした最適範囲が存在する。そして、この目標値や最適範囲を、種々の要因を考慮して変更（補正）することにより、更なるエネルギーの効率的な使用や、ドライバビリティの向上などが期待できる。例えば、バッテリ１０は、使用に伴って劣化が進行すると、内部抵抗が高まる。このため、バッテリ１０の充電時に、ＳＯＣが増加しにくくなってしまう。従って、バッテリ１０の劣化も考慮してＳＯＣを制御することで、モータアシストを行うためのエネルギーを確保しやすくなる。また、車両の運転者がより強くアクセルペダルを踏み込んだ場合や、車両の走行モードを設定するスイッチがパワーモードに設定された場合には、バッテリ１０の電力を積極的に活用してモータジェネレータ１６を駆動したり、モータジェネレータ１６で大きな電力の回生を行ったりすることにより、運転者の加速要求や減速要求に応じた車両の走行が可能になり、ドライバビリティを向上することができる。

しかし、このような種々の要因を考慮する場合に、それぞれの要因によって目標ＳＯＣを補正するようにすると、例えば補正要因毎の補正値が互いに相反するものとなり、全体として、適切な補正を行い得ない虞が生じる。

そのため、本実施形態では、補正要因を、長期的補正要因、中期的補正要因、及び短期的補正要因に区別し、長期的補正要因による補正対象、中期的補正要因による補正対象、短期的補正要因による補正対象をそれぞれ異ならせるようにした。このため、種々の補正要因を考慮してバッテリ１０のＳＯＣ（充電状態）を制御する場合に、それぞれの補正要因が相反することを抑制して、バッテリ１０のＳＯＣを適切に制御することが可能となる。

以下、各補正要因による補正対象や、補正された目標値やＳＯＣ範囲に基づく、バッテリ１０のＳＯＣの制御方法などについて、詳しく説明する。

図２は、制御部としてのハイブリッドＥＣＵ３２において実行される、各補正要因に基づく補正処理、及び補正された目標値などに基づいてバッテリ１０のＳＯＣを制御するための処理を含むフローチャートである。

まず、図２のフローチャートのステップＳ１００では、長期的補正要因に基づく補正処理が行われる。ただし、この長期的補正要因に基づく補正処理は、頻繁に実行する必要はないため、例えば、所定時間が経過する毎に実行するようにすることが好ましい。従って、前回の実行から所定時間が経過していない場合、ステップＳ１００の処理をスキップするようにしても良い。

本実施形態において、長期的補正要因は、バッテリ１０の劣化度合である。また、長期的補正要因による補正対象は、図３に示すように、ＳＯＣ目標値（中央値）である。長期的補正要因に基づく補正処理の詳細を、図４のフローチャートに基づき説明する。

図４のフローチャートのステップＳ２００では、寿命などの理由によりバッテリ１０が交換されたか否かを判定する。バッテリ１０が交換されたか否かは、例えば、バッテリ１０による電力供給が途切れ、その後、バッテリ１０による電力供給が再開されたこと、その再開時におけるバッテリ１０のＳＯＣの値、バッテリ１０における電流と電圧とから求めた内部抵抗の推定値などにより判定することができる。バッテリ１０が交換されていないと判定するとステップＳ２１０に進み、交換されたと判定するとステップＳ２５０に進む。

ステップＳ２１０では、バッテリ１０の劣化度合を示す指標を算出する。この劣化度合を示す指標は、例えば、バッテリ１０の使用継続時間の他、温度履歴、過充放電履歴に基づき、算出することができる。具体的には、劣化度合を示す指標は、バッテリ１０の使用継続時間が長くなるほど、劣化度合が進んだことを示すように算出される。また、温度履歴に関して、劣化度合を示す指標は、バッテリ１０の温度が所定の温度範囲を超えた回数が多くなるほど、劣化度合が進んだことを示すように算出される。さらに、過充放電履歴に関して、劣化度合を示す指標は、バッテリ１０のＳＯＣが上下限値を逸脱した回数が多くなるほど、劣化度合が進んだことを示すように算出される。ただし、劣化度合を示す指標は、バッテリ１０の使用継続時間、温度履歴、過充放電履歴の少なくとも１つに基づき算出されても良い。あるいは、バッテリ１０の電圧と電流の関係から内部抵抗の推定値を算出し、その内部抵抗に基づいて、バッテリ１０の劣化度合を示す指標を算出しても良い。このステップＳ２１０の処理が、特許請求の範囲における劣化度合推定部に相当する。

続くステップＳ２２０では、劣化度合に応じた補正量を算出する。具体的には、ステップＳ２１０にて算出した劣化度合を示す指標が、劣化度合が進んだことを示すほど、補正量が大きくなるように、補正量を算出する。ステップＳ２３０では、算出した補正量を、ＳＯＣ目標値の初期値に加算することにより、補正ＳＯＣ目標値を算出する。ステップＳ２４０では、算出した補正ＳＯＣ目標値をメモリに保存する。これにより、次回、新たな補正ＳＯＣ目標値が算出されるまで、バッテリ１０のＳＯＣを制御するために、保存された補正ＳＯＣ目標値が使用されることになる。

一方、ステップＳ２００において、バッテリ１０が交換されたと判定した場合に実行されるステップＳ２５０では、メモリに保存された補正ＳＯＣ目標値をリセットする。これにより、ハイブリッドＥＣＵ３２が交換後のバッテリ１０のＳＯＣを制御する際には、自身が保持しているＳＯＣ目標値の初期値を使用することになる。

図２のフローチャートに戻り、説明を続ける。続くステップＳ１１０では、中期的補正要因に基づく補正処理が行われる。本実施形態において、中期的補正要因は、ナビゲーション装置２０において設定される目的値までの走行ルートである。また、バッテリ１０が外部の充電設備により充電可能である場合（いわゆる、プラグインハイブリッド）、中期的補正要因は、バッテリ１０が外部充電（給電）されたこと、及び、エンジン１８の燃料が給油されたことである。中期的補正要因による補正対象は、図３に示すように、単位時間当りのＳＯＣ変化量の制限値である。中期的補正要因に基づく補正処理の詳細を、図５及び図６のフローチャートに基づき説明する。図５のフローチャートは、中期的補正要因が走行ルートである場合の補正処理を示し、図６のフローチャートは、中期的補正要因が外部充電及び給油である場合の補正処理を示している。

図５のフローチャートのステップＳ３００では、ナビゲーション装置２０において、目的地までの走行ルートの設定がなされたか否かを判定する。この判定処理において、走行ルートが設定されていないと判定した場合には、図５のフローチャートに示す処理を終了する。一方、走行ルートが設定されたと判定した場合には、ステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３１０では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、ナビゲーション装置２０から、設定された走行ルートに係る情報（走行ルート情報）を受信する。この走行ルート情報には、走行ルート、走行ルートにおける道路勾配情報、曲線道路の形状、位置、数などの情報が含まれる。続くステップＳ３２０では、走行ルートにおける道路勾配が所定の基準勾配よりも大きいか否か、又は、所定以上の曲率の曲線道路の数が基準数よりも多いか否かを判定する。この判定処理において、走行ルートにおける道路勾配が所定の基準勾配よりも大きい、又は、所定以上の曲率の曲線道路の数が基準数よりも多いと判定した場合、ステップＳ３３０に進む。一方、走行ルートにおける道路勾配が所定の基準勾配以下であり、かつ所定以上の曲率の曲線道路の数が基準数以下と判定した場合、ステップＳ３４０に進む。

ステップＳ３３０では、実際のＳＯＣの単位時間当りの変化量を制限する制限値の補正量を、第１補正量に設定する。一方、ステップＳ３４０では、補正量をゼロに設定する。そして、ステップＳ３５０において、設定された補正量を用いて、ＳＯＣ変化量の制限値の初期値を補正することにより、補正制限値を算出する。

これにより、走行ルートに含まれる道路勾配が基準勾配よりも大きい場合には、それよりも小さい場合に比較して、第１補正量によりＳＯＣ変化量の制限値が大きくなるように補正されることになる。従って、登坂路走行時に、より大きなモータトルクを発生することを許容することが可能となる。さらに、降坂路走行時に、より大きな回生電力をバッテリ１０に充電することが可能になる。また、走行ルートに含まれる曲線道路の数が基準数より多い場合には、それよりも少ない場合に比較して、ＳＯＣ変化量の制限値が大きくなるように補正されることになる。従って、曲線道路への進入時における減速により、より大きな回生電力を回収しやすくなるとともに、曲線道路からの退出時に、モータによって大きなアシストトルクを発生させることが可能になる。

なお、上記の例では、道路勾配が基準勾配よりも大きいか否か、及び曲線道路の数が基準数よりも多いか否かに基づき、２値的に補正量を切り替える例について説明した。しかしながら、道路勾配の大きさに応じて、及び／又は、曲線道路の数に応じて、連続的に補正量を設定するようにしても良い。また、走行ルート全体に渡ってＳＯＣの変化量の制限値を補正するのではなく、該当箇所を含む所定の距離範囲においてだけ、ＳＯＣの変化量の制限値を補正するようにしても良い。さらに、例えば、走行ルートが、道路勾配の大きな登坂路を含むが降坂路の道路勾配は小さい場合や、逆に、道路勾配の大きい降坂路を含むが登坂路の道路勾配は小さい場合など、ＳＯＣの変化量の増加を制限する制限値と、減少を制限する制限値の一方だけを補正するようにしても良い。

次に、図６のフローチャートについて説明する。図６のフローチャートのステップＳ４００では、バッテリ１０が外部充電されか、又は、エンジン１８の燃料が給油されたかを判定する。この判定処理において、バッテリ１０が外部充電されたと判定した場合には、ステップＳ４１０の処理に進み、給油されたと判定した場合には、ステップＳ４２０の処理に進む。

ステップＳ４１０では、実際のＳＯＣの単位時間当りの変化量を制限する制限値の補正量を、第１補正量に設定する。一方、ステップＳ４２０では、補正量を、第１補正量よりも小さい第２補正量に設定する。そして、ステップＳ４３０において、設定された補正量を用いて、ＳＯＣ変化量の制限値の初期値を補正することにより、補正制限値を算出する。

これにより、バッテリ１０が外部充電された場合には、バッテリ１０のＳＯＣ変化量の制限値を大きくし、エンジン１８の燃料が給油された場合には、それよりもバッテリ１０のＳＯＣ変化量の制限値を小さくすることができる。この結果、バッテリ１０が外部充電された場合には、その外部充電された電力を積極的に活用して、モータジェネレータ１６による大きなトルクアシストや、モータジェネレータ１６のみによる車両の走行が可能になる。一方、給油された場合には、燃料量に余裕がある状態であるため、エンジン発電時のバッテリ１０の充電を短時間の内に行うことを許容することができる。

図２のフローチャートに戻り、説明を続ける。ステップＳ１２０では、短期的補正要因に基づく補正処理が行われる。本実施形態において、短期的補正要因は、ハイブリッド車両の運転者の加減速要求の大きさである。この運転者の加減速要求の大きさは、例えば、運転者によるアクセルペダルやブレーキペダルの踏込度合や、車両の走行モードを設定するスイッチからの信号に基づいて推定することができる。また、バッテリ１０の電力を消費する電気機器２２の稼動状況も短期的補正要因とされる。短期的補正要因による補正対象は、図３に示すように、ＳＯＣ目標値を基準として、実際のＳＯＣの変化を許容する範囲を規定するＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値である。短期的補正要因に基づく補正処理の詳細を、図７及び図８のフローチャートに基づき説明する。図７のフローチャートは、短期的補正要因がハイブリッド車両の運転者の加減速要求の大きさである場合の補正処理を示し、図８のフローチャートは、短期的補正要因が電気機器２２の稼動状況である場合の補正処理を示している。

図７のフローチャートのステップＳ５００では、運転者のアクセルペダル及びブレーキペダルに対する運転操作を検出するセンサ信号、及び、走行モードを設定するスイッチからの信号を取り込む。ハイブリッド車両に走行モードスイッチが設けられていない場合には、センサ信号のみを取り込めば良い。

続くステップＳ５１０では、センサ信号及び／又はスイッチ信号に基づいて、運転者の加減速要求が大きいか否かを判定する。例えば、運転者によるアクセルペダルやブレーキペダルの踏込速度が早く、踏込度合も深い場合、あるいは、走行モード設定スイッチがパワーモードにセットされている場合には、運転者の加減速要求が大きいと判定する。このステップＳ５１０の処理が、特許請求の範囲における加減速要求推定部に相当する。運転者の加減速要求が大きいと判定した場合には、ステップＳ５２０に進む。一方、運転者の加減速要求が大きくないと判定した場合には、ステップＳ５３０に進む。

ステップＳ５２０では、ＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値を、実際のＳＯＣが採り得る範囲を拡大するように増加するための補正量を設定する。換言すれば、ＳＯＣ上限値をより大きな値に補正するための補正量、及びＳＯＣ下限値をより小さな値に補正するための補正量を設定する。この際、補正量は、一定の値であっても良いし、加減速要求の大きさに応じて、連続的あるいは多段階の値に設定されても良い。一方、ステップＳ５３０では、補正量をゼロに設定する。このため、以前にステップＳ５２０でＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値の補正量が設定されていても、このステップＳ５３０が実行されることで、以前に設定された補正量がリセットされる。そして、ステップＳ５４０において、設定された補正量を用いて、ＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値の初期値を補正することにより、補正上限値及び補正下限値を算出する。

次に、図８のフローチャートについて説明する。図８のフローチャートのステップＳ６００では、ハイブリッドＥＣＵ３２は、電気機器２２の稼動状況を検出する。このステップＳ６００の処理が、特許請求の範囲における稼動状況検出部に相当する。続くステップＳ６１０では、検出した電気機器２２の稼動状況に基づいて、バッテリ１０からの消費電力が所定閾値よりも大きいか否かを判定する。電気機器２２による消費電力が所定閾値よりも大きいと判定した場合、ステップＳ６２０の処理に進み、所定閾値以下と判定した場合には、ステップＳ６３０の処理に進む。

ステップＳ６２０では、ステップＳ５２０と同様に、ＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値を、実際のＳＯＣが採り得る範囲を拡大するように補正する補正量を設定する。この際、補正量は、一定の値であっても良いし、電気機器２２の消費電力の大きさに応じて、連続的あるいは多段階の値に設定されても良い。一方、ステップＳ６３０では、補正量をゼロに設定する。このため、以前にステップＳ６２０でＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値の補正量が設定されていても、このステップＳ６３０が実行されることで、以前に設定された補正量がリセットされる。そして、ステップＳ６４０において、設定された補正量を用いて、ＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値の初期値を補正することにより、補正上限値及び補正下限値を算出する。

図２のフローチャートに戻り、説明を続ける。上述したようにして、長期的補正要因、中期的補正要因、短期的補正要因に基づく補正処理が完了すると、引き続いて、ステップＳ１３０の処理が実行される。ステップＳ１３０では、補正ＳＯＣ目標値、補正制限値、補正上下限値を用いて、実際のバッテリ１０のＳＯＣとの関係を考慮し、バッテリ１０における充放電量を算出する。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ３２は、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、バッテリ１０から放電を行ってモータジェネレータ１６により駆動トルクを発生させたり、バッテリ１０を回生電力によって充電することにより、モータジェネレータ１６に制動トルクを発生させたりする。このように、バッテリ１０を充電したり、放電したりする際の充放電量を、バッテリ１０の実際のＳＯＣが、補正上下限値によって規定される範囲に収まるとともに、その単位時間当りの変化量が、補正制限値以下となるように算出する。そして、ステップＳ１４０において、算出された充放電量に基づく、駆動トルク又は制動トルクを制御指令として、モータジェネレータＥＣＵ３４に出力する。このようにして、ハイブリッドＥＣＵ３２は、バッテリ１０から放電される電力、及びバッテリ１０に充電される電力を制御する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することができる。

例えば、上述した実施形態では、補正要因を、長期的補正要因、中期的補正要因、及び短期的補正要因に区別し、長期的補正要因による補正対象、中期的補正要因による補正対象、短期的補正要因による補正対象をそれぞれ異ならせるようにした。しかしながら、中期的補正要因を用いることなく、長期的補正要因及び短期的補正要因に基づき、ＳＯＣ目標値、及び上下限値の補正を行っても良い。

また、上述した実施形態では、短期的補正要因として、ハイブリッド車両の運転者の加減速要求の大きさに基づいて、ＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値を補正した。しかしながら、運転状況に応じて、ある運転状況においては、ＳＯＣ上限値だけを補正し、別の運転状況においては、ＳＯＣ下限値だけを補正するようにしても良い。

また、上述した実施形態では、中期的補正要因として、走行ルート、及び／又は、給油もしくは給電されたことに基づいて、単位時間当りのＳＯＣ変化量の制限値を補正した。しかしながら、さらに、ＳＯＣ目標値の大きさも中期的補正要因とし、ＳＯＣ目標値の大きさに応じて、ＳＯＣ変化量の制限値を補正するようにしても良い。例えば、ＳＯＣ目標値が上下限値によって規定される範囲の中央値よりも大きい場合には、小さい場合に比較して、増加側のＳＯＣ変化量の制限値が小さくなるように補正する。この場合、減少側のＳＯＣ変化量の制限値は、増加側のＳＯＣ変化量の制限値よりも大きいことが好ましい。逆に、ＳＯＣ目標値が中央値よりも小さい場合には、大きい場合に比較して、減少側のＳＯＣ変化量の制限値が小さくなるように補正する。この場合、増加側のＳＯＣ変化量の制限値は、減少側のＳＯＣ変化量の制限値よりも大きいことが好ましい。これにより、ＳＯＣ目標値を、中央値に近づけるように制御することができる。

さらに、例えば、車両が先行車両に追従走行するように、自動的に速度を調節する機能を備える場合であって、所定の加速度以上の急加速が行われる頻度が所定値以上である場合に、その急加速を抑えるため、減少側のＳＯＣ目標値の変化量の制限値を小さくなるように補正しても良い。一方、急減速の頻度が高くても、増加側のＳＯＣ目標値の変化量の制限値は小さくしない。安全性を確保するために急減速が必要な場合、その急減速時に、効果的に回生ブレーキを作動させるとともに、大きな回生電力を回収可能とするためである。

また、上述した実施形態では、１つのモータジェネレータ１６を備えるハイブリッド車両について説明したが、ハイブリッド車両は、エンジンの動力によって発電するジェネレータモータと、車両の駆動トルクを発生するとともに、制動トルクを発生するモータジェネレータとを別個に備えるものであっても良い。

１０…バッテリ、１２…電流センサ、１４…インバータ、１６…モータジェネレータ、１８…エンジン、２０…ナビゲーション装置、２２…電気機器、３０…バッテリＥＣＵ、３２…ハイブリッドＥＣＵ、３４…モータジェネレータＥＣＵ、３６…エンジンＥＣＵ、１００…制御システム

Claims (16)

1. 車両の駆動源としてのモータ（１６）及びエンジン（１８）と、前記モータを駆動するための電力を蓄積するバッテリ（１０）と、前記バッテリを充電するための電力を発電する発電部（１４、１６）と、を備えるハイブリッド車両に適用され、前記バッテリの充電状態を制御するための制御システムであって、
   前記バッテリのＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部（１２、３０）と、
   前記ＳＯＣ検出部によって検出されるＳＯＣが、所定のＳＯＣ目標値を基準として、ＳＯＣ上限値及びＳＯＣ下限値によって規定される範囲内に収まるように、前記バッテリから放電される電力及び前記バッテリに充電される電力を制御する制御部（３２）と、
   前記バッテリの劣化度合を推定する劣化度合推定部（Ｓ２１０）と、
   前記ハイブリッド車両の運転者による加減速要求の大きさ推定する加減速要求推定部（Ｓ５１０）と、を備え、
   前記制御部は、前記劣化度合推定部によって推定される前記バッテリの劣化度合を長期的補正要因とし、当該長期的補正要因に応じて前記ＳＯＣ目標値を補正するとともに、前記加減速要求推定部によって推定される運転者の加減速要求の大きさを短期的補正要因とし、当該短期的補正要因に応じて前記ＳＯＣ上限値及び前記ＳＯＣ下限値を補正する制御システム。
2. 前記ハイブリッド車両を目的地までルート案内するナビゲーション装置（２０）を備え、
   前記制御部は、前記ナビゲーション装置において目的地までのルートが設定された場合、前記ルートを中期的補正要因とし、当該中期的補正要因に応じて単位時間当りのＳＯＣ変化量の制限値を補正し、前記ＳＯＣ検出部によって検出されるＳＯＣの変化量が、制限値以下となるように、前記バッテリから放電される電力及び前記バッテリに充電される電力を制御する請求項１に記載の制御システム。
3. 前記制御部は、前記ルートにおける道路勾配の大きさが大きい場合には、小さい場合に比較して、前記ＳＯＣ変化量の制限値が大きくなるように補正する請求項２に記載の制御システム。
4. 前記制御部は、前記ルートにおける曲線道路の数が多い場合には、少ない場合に比較して、前記ＳＯＣ変化量の制限値が大きくなるように補正する請求項２に記載の制御システム。
5. 前記バッテリは、外部から充電することが可能なものであり、
   前記制御部は、前記バッテリが外部充電されたこと、及び、前記エンジンの燃料が給油されたことを中期的補正要因とし、当該中期的補正要因に応じて単位時間当りのＳＯＣ変化量の制限値を補正し、前記ＳＯＣ検出部によって検出されるＳＯＣの変化量が、制限値以下となるように、前記バッテリから放電される電力及び前記バッテリに充電される電力を制御する請求項１に記載の制御システム。
6. 前記制御部は、前記バッテリが外部充電された場合には、前記ＳＯＣ変化量の制限値が大きくなり、前記エンジンの燃料が給油された場合には、それよりも前記ＳＯＣ変化量の制限値が小さくなるように補正する請求項５に記載の制御システム。
7. 前記制御部は、前記ＳＯＣ目標値の大きさを中期的補正要因とし、前記ＳＯＣ目標値の大きさに応じて、単位時間当りのＳＯＣ変化量の制限値を補正し、前記ＳＯＣ検出部によって検出されるＳＯＣの変化量が、制限値以下となるように、前記バッテリから放電される電力及び前記バッテリに充電される電力を制御する請求項１に記載の制御システム。
8. 前記制御部は、前記ＳＯＣ目標値がＳＯＣ上下限値によって規定される範囲の中央値よりも大きい場合には、小さい場合に比較して、増加側のＳＯＣ変化量の制限値が小さくなるように補正する請求項７に記載の制御システム。
9. 前記制御部は、前記ＳＯＣ目標値がＳＯＣ上下限値によって規定される範囲の中央値よりも小さい場合には、大きい場合に比較して、減少側のＳＯＣ変化量の制限値が小さくなるように補正する請求項７又は８に記載の制御システム。
10. 前記ハイブリッド車両は、先行車両に追従走行するように、自動的に速度を調節する機能を備え、
    所定の加速度以上の急加速が行われる頻度が所定値以上である場合に、その急加速を抑えるため、減少側のＳＯＣ目標値の変化量の制限値を小さくなるように補正する請求項１に記載の制御システム。
11. 前記制御部は、前記ハイブリッド車両の運転者の加減速要求が大きい場合には、加減速要求が小さい場合に比較して、前記ＳＯＣ上限値と前記ＳＯＣ下限値とによって規定される範囲が拡大されるように前記ＳＯＣ上限値及び／又は前記ＳＯＣ下限値を補正する請求項１に記載の制御システム。
12. 前記バッテリに蓄積された電力により作動する、前記ハイブリッド車両に搭載された電気機器（２２）の稼働状況を検出する稼働状況検出部（Ｓ６００）を備え、
    前記制御部は、前記稼働状況検出部により検出される前記電気機器の稼働状況を短期的補正要因として、前記ＳＯＣ上限値及び前記ＳＯＣ下限値を補正する請求項１に記載の制御システム。
13. 前記制御部は、前記電気機器の稼動状況に基づき、前記バッテリの消費電力が大きいと判定した場合には、前記バッテリの消費電力が大きいと判定した場合に比較して、前記ＳＯＣ上限値と前記ＳＯＣ下限値とによって規定される範囲が拡大されるように前記ＳＯＣ上限値及び／又は前記ＳＯＣ下限値を補正する請求項１２に記載の制御システム。
14. 前記劣化度合推定部は、前記バッテリの使用継続時間、温度履歴、過充放電履歴の少なくとも１つに基づいて、前記バッテリの劣化度合を推定する請求項１乃至１３のいずれかに記載の制御システム。
15. 前記制御部は、前記劣化度合推定部により推定される前記バッテリの劣化度合の進行に伴い、前記ＳＯＣ目標値を増加するように補正する請求項１４に記載の制御システム。
16. 前記制御部は、前記バッテリが交換されたとき、前記ＳＯＣ目標値に対する補正値をリセットする請求項１４又は１５に記載の制御システム。

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