JP2012062039A - ハイブリッド車両の制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非定常な運転状況において、運転点で最適に制御するハイブリッド車両の制御装置及び方法の提供。
【解決手段】運転要求検出部、運転点決定部、運転点補償部を含むハイブリッド車両の制御装置であって、その制御方法は、ＨＥＶモードで運転要求とバッテリーのＳＯＣを検出する過程と、バッテリーがＬｏｗ ＳＯＣ状況であれば運転要求に応じてエンジンとモータの運転点を決定する過程と、運行地域の傾斜度（登坂条件）と大気圧（高地条件）を適用してエンジンとモータの運転点を補償する過程とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明はハイブリッド車両に係り、より詳細には、非定常な運転状況において最適運転点で制御するハイブリッド車両の制御装置及び方法に関する。

ハイブリッド車両は、動力源としてエンジンとモータを用い、走行状況に応じてエンジンとモータを使い分けることで、燃費の向上と排気ガスの低減を果たしている。
このようなハイブリッド車両の走行モードは、エンジンのみの動力で走行するエンジンモード、モータのみの動力で走行するＥＶ（モータ）モード、及びエンジンとモータの動力で走行するＨＥＶ（ハイブリッド）モードに分けられる。

ハイブリッド車両においては、エンジンとモータの２つの動力源を、状況に応じて最適に作動させることにより、燃費のさらなる向上を図ることができる。
ＨＥＶモードにおいて、運転者の要求を受けて、エンジンとモータのトルク及び速度で決定される運転点は、最適なシステム効率となるよう計算されて決められる。
すなわち、運転者の要求は、モータの最適トルクとエンジンの最適トルクを合わせた運転点として決定される。

このようなハイブリッド車両において、バッテリーがＨｉｇｈ ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）には、放電指向（モータによる駆動）とし、バッテリーがＬｏｗ ＳＯＣである場合には、充電指向（エンジン駆動）とする制御方法が公知である（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、非定常的な状況において、バッテリーがＬｏｗ ＳＯＣのときに充電指向で運転点が決定されると、ＨＥＶモードで運転される場合、エンジンの動力によるバッテリー充電と車両の駆動が、同時に実行されることになる。

そうすると、Ｌｏｗ ＳＯＣの状況においては、ＨＥＶモードで低速登坂走行する場合、エンジンの振動特性の悪い低い回転数領域で高いトルクで運転することになり、車両の振動を大きく誘発させるという問題点を発生させてしまう。
このことを解決するために、変速段を低段に維持してエンジン回転数を上昇させて、振動特性の良い回転数領域で運転するようにする方法が考えられる。

しかしながら、このような場合、車両の振動低減は可能であるが、低いトルクが要求される状況において高い回転数での運転がなされ、エンジン騒音によって運転者に違和感を与えるという問題点が発生する。
また、運転者の要求はモータ最適トルクとエンジン最適トルクとの合算で決定されるが、指示通りのエンジン出力が出ない高地走行においては、エンジンの実際の出力トルクが、エンジンの最適トルク以下となってしまうことがある。

そのため、運転者の要求を満たすために、モータの実際の出力トルクをモータの最適トルク以上で用いるようになるため車両の効率が低下し、バッテリーの過放電によってＳＯＣが枯渇するという問題が発生する。

特開平１１−１４８３９０号公報

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、Ｌｏｗ ＳＯＣ状況においてＨＥＶモードで登坂走行する場合においても、車両の運行に安定性と信頼性を与えることができる制御装置及び方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、エンジン出力の安定しない高地走行において、ＳＯＣ均衡が安定に維持されるようにした制御装置及び方法を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、加速ペダルの変位及びブレーキペダルの変位を含む運転要求を検出する運転要求検出部と、運転要求とバッテリーのＳＯＣに応じてモータ運転点とエンジン運転点を決定する運転点決定部と、運転点決定部に決定されたモータ運転点とエンジン運転点に傾斜度（登坂条件）及び大気圧（高地帯条件）を適用してモータ運転点及びエンジン運転点を補償する、運転点補償部とを含む。

また、運転点補償部は、Ｌｏｗ ＳＯＣのＨＥＶモードにおける急傾斜の登坂走行であれば、変速段を低段に維持してエンジン回転数を上昇制御し、Ｌｏｗ ＳＯＣのＨＥＶモードで緩やかな傾斜路の登坂走行であれば、モータによる充電量を制限してもよく、Ｌｏｗ ＳＯＣのＨＥＶモードで大気圧が低い場合には、モータトルク補償を禁止してもよい。

上述した目的を達成するために、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法は、ＨＥＶモードで運転要求とバッテリーのＳＯＣを検出する過程と、バッテリーがＬｏｗ ＳＯＣ状況であれば運転要求に応じてエンジンとモータの運転点を決定する過程と、運行地域の傾斜度と大気圧を勘案してエンジンとモータの運転点を補償する過程とを含む。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法は、また、運行地域の傾斜度が急傾斜であれば、変速段を低段に維持して充電量を増加させてもよく、運行地域の傾斜度が緩傾斜であれば、モータによる充電量を制限して振動が発生しないようにしてもよく、大気圧が低い場合には、モータトルク補償を禁止してもよい。

本発明によれば、Ｌｏｗ ＳＯＣ状況のＨＥＶモード運行で、運転者の要求から登坂程度を認識し、緩登坂であればモータによる充電量を補助電気負荷作動量程度に制限してエンジン出力を減らして振動が発生しないようにし、傾斜が急なほど充電量を増やして違和感を最小化させることができる。
また、高地帯における運行のように大気圧が低い場合には、モータ補償を実行しないようにしてＳＯＣ均衡を安定に維持することができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、詳細に説明する。
本発明は多様に相違した形態で実現することができるため、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。さらに、図面において本発明を明確に説明するために、不必要な部分の説明は省略する。

図１は本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を概略的に示す図である。
図１に示すように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、運転要求検出部１００と、運転点決定部２００と、運転点補償部３００とを備えている。

運転要求検出部１００は、運転者が作動させる加速ペダルの変位（ＡＰＳ）とブレーキペダルの変位（ＢＰＳ）を検出して、運転要求を検出する。

運転点決定部２００は、運転要求検出部１００で検出した運転要求と、バッテリー管理手段（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）から提供されたバッテリーのＳＯＣから、最適効率のモータ運転点とエンジン運転点を決定する。

運転点補償部３００は、運転点決定部２００で決定したモータ運転点とエンジン運転点について、傾斜度条件（登坂条件）及び大気圧条件（高地帯条件）に応じて、モータ運転点及びエンジン運転点の補償値を決定し、エンジン制御手段（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；ＥＣＵ）を介してエンジン出力トルクを補正し、モータ制御手段（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；ＭＣＵ）を介してモータの出力トルクを補正する。

運転点補償部３００は、Ｌｏｗ ＳＯＣ状況において、ＨＥＶモードでの登坂走行時、運転者の運転要求が相対的に大きい状態であれば、変速段を低段に維持してエンジン回転数を上昇させて走行し、運転者に違和感が発生しないようにする。
また、運転者の運転要求が相対的に小さい状態であれば、登坂程度に応じてモータによる充電量を変え、エンジン出力トルクを低減する。

例えば、緩やかな傾斜路の登坂では、モータによる充電量を補助電気負荷作動量程度に制限し、エンジン出力トルクを減らして車両の振動を防止する。
一方、登坂路の傾斜が急なほど、運転者は加速ペダルを踏み込むようになるが、このことによってエンジン出力が増加するので、充電量を増やすようにする。

また、エンジン出力が一定しない高地帯の走行では、要求トルクを満たすためのモータ補償を実行しないようにして、バッテリーの過放電を防止し、ＳＯＣの均衡を維持する。

上述したような機能を含む、本発明に係るハイブリッド車両の制御動作について、図２を参照しながら次に説明する。
図２は本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御手順を示すフローチャートである。

本発明は、ハイブリッド車両のＨＥＶモードでの非定常の運転状況におけるエンジン及びモータの運転点を補償する技術であるため、これについてのみ具体的に説明する。
また、本発明が適用されるハイブリッド車両が、ＥＶモードやエンジンモードで運転される場合には、通常の制御手順が適用されるため、これについての説明は省略する。

本発明が適用されるハイブリッド車両がＨＥＶモードで運行される状態において、運転要求検出部１００は、加速ペダルの変位（ＡＰＳ）やブレーキペダルの変位（ＢＰＳ）等の運転要求を検出して、運転点決定部２００に提供する（Ｓ１０１）。

運転点決定部２００は、バッテリー管理手段（ＢＭＳ）から提供されるバッテリーのＳＯＣを検出し（Ｓ１０２）、Ｌｏｗ ＳＯＣ状態であるかどうかを判断する（Ｓ１０３）。
Ｓ１０３でＬｏｗ ＳＯＣ状態でなければ、運転要求検出部１００から提供される運転要求に応じて、エンジントルクとモータトルクの合計が最適となる運転点を決定し、エンジン出力とモータ出力を制御する（Ｓ１０４）。
Ｓ１０３でＬｏｗ ＳＯＣ状態であれば、運転者の要求の大きさに応じてモータ最適運転点とエンジン最適運転点を決定する（Ｓ１０５）。

運転点補償部３００は、運行される地域の路面の傾斜度（登坂条件）と大気圧を検出した後（Ｓ１０６）、運転点決定部２００から提供されたモータ最適運転点とエンジン最適運転点に対して傾斜度条件（登坂条件）及び大気圧条件（高地帯条件）を適用し、モータ運転点及びエンジン運転点の補償値を決定する（Ｓ１０７）。
この後、エンジン制御手段（ＥＣＵ）とモータ制御手段（ＭＣＵ）を介して、エンジン出力トルク及びモータ出力トルクを補正し、運転点の補償を行う。

例えば、運転者の運転要求が相対的に大きい時には、運転点補償部３００は、変速段を低段に維持してエンジン回転数を上昇させて走行し、運転者にスピード感覚に対する違和感を覚えさせないようにし、運転者の運転要求が相対的に小さい状態であれば、登坂程度に応じてモータによる充電量を変え、エンジン出力トルクの低減を図る。

すなわち、緩やかな傾斜路の登坂では、モータによる充電量を補助電気負荷作動量程度に制限して、エンジン出力トルクを減らして車両の振動を抑え、急な傾斜路の登坂の場合には、運転者は、傾斜が急なほど加速ペダルを踏み込むので、エンジン出力を増加させ、充電量を増やすようにする。

また、エンジン出力が一定しない高地帯の走行の場合には、要求トルクを満たすためのモータ補償を実行しないようにして、バッテリーの過放電を防止し、ＳＯＣの均衡を維持するようにする。

ここで、急傾斜、緩傾斜、Ｌｏｗ ＳＯＣ、Ｈｉｇｈ ＳＯＣ、大気圧が低い条件などは、当該技術が属した技術分野における通常の技術者がモータ、エンジン、バッテリーなどの種類によって選択することができる事項であり、詳しい説明については省略する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の思想は本明細書に提示される実施形態に制限されるものではなく、本発明の思想を理解する当業者は同じ思想の範囲内で構成要素の付加、変更、追加、削除などによって他の実施形態を容易に提案できるはずであるが、これも本発明の思想範囲内に含まれるといえる。

１００：運転要求検出部
２００：運転点決定部
３００：運転点補償部

Claims (8)

1. 加速ペダルの変位及びブレーキペダルの変位を含む運転要求を検出する運転要求検出部、
   運転要求とバッテリーのＳＯＣに応じてモータ運転点とエンジン運転点を決定する運転点決定部、及び
   前記運転点決定部に決定されたモータ運転点とエンジン運転点に傾斜度及び大気圧を適用してモータ運転点およびエンジン運転点を補償する運転点補償部、
   を含むことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記運転点補償部は、Ｌｏｗ ＳＯＣのＨＥＶモードにおける急傾斜の登坂走行であれば、変速段を低段に維持してエンジン回転数を上昇させることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記運転点補償部は、Ｌｏｗ ＳＯＣのＨＥＶモードにおける緩やかな傾斜路の登坂走行であれば、モータによる充電量を制限することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記運転点補償部は、Ｌｏｗ ＳＯＣのＨＥＶモードで大気圧が低い場合、モータトルク補償を禁止することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
5. ハイブリッド車両において、
   ＨＥＶモードで運転要求とバッテリーのＳＯＣを検出する過程、
   バッテリーがＬｏｗ ＳＯＣ状況であれば、運転要求に応じてエンジンとモータの運転点を決定する過程、及び
   運行地域の傾斜度と大気圧を適用してエンジンとモータの運転点を補償する過程、
   を含む、ハイブリッド車両の制御方法。
6. 前記運行地域の傾斜度が急傾斜であれば、変速段を低段に維持して充電量を増加させることを特徴とする、請求項５に記載のハイブリッド車両の制御方法。
7. 前記運行地域の傾斜度が緩傾斜であれば、モータによる充電量を制限して振動が発生しないようにすることを特徴とする、請求項５に記載のハイブリッド車両の制御方法。
8. 前記大気圧が低い場合、モータトルク補償を禁止させることを特徴とする、請求項５に記載のハイブリッド車両の制御方法。

Images