特開 2024-172879 車両の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172879

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/26 20060101AFI20241205BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20241205BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20241205BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20241205BHJP

   B60L 58/13 20190101ALI20241205BHJP

   B60L 50/61 20190101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B60W10/26 900

B60K6/46 ZHV

B60W10/06 900

B60W10/08 900

B60L58/13

B60L50/61

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090916

(22)【出願日】2023-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083998

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 丈夫

(74)【代理人】

【識別番号】100096644

【弁理士】

【氏名又は名称】中本 菊彦

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 克也

【テーマコード（参考）】

3D202

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D202AA07

3D202BB01

3D202BB11

3D202BB19

3D202CC35

3D202DD45

3D202DD50

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BC13

5H125BD17

5H125EE27

(57)【要約】

【課題】ＳＯＣの過剰な低下の抑制と燃費の悪化の抑制とを両立することができる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】所定距離の走行期間における蓄電装置の使用電力量が予め定められた所定使用電力量以下であることと（ステップＳ２でＹｅｓ）、所定距離の走行期間における蓄電装置の充電電力量が予め定められた所定充電電力量以上であることと（ステップＳ４でＹｅｓ）の少なくともいずれか一方の条件が成立した場合に、内燃機関の始動を判定する蓄電装置の充電残量（充電開始ＳＯＣ）を、基準閾値（第１充電開始ＳＯＣ）よりも低い値の第２充電開始ＳＯＣに切り替える（ステップＳ３）。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関と、前記内燃機関から出力された動力の少なくとも一部を電力に変換可能な発電機と、電力が供給されることにより駆動トルクを出力する電動機と、前記発電機により発電された電力が供給されかつ前記電動機に電力を出力する蓄電装置とを備え、
前記蓄電装置の充電残量が予め定められた基準閾値以下となった場合に、前記内燃機関を始動するとともに、前記発電機によって前記内燃機関の動力を電力に変換する発電を開始する車両の制御装置であって、
前記内燃機関と前記発電機とを制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
所定の走行期間における前記蓄電装置の使用電力量が予め定められた所定使用電力量以下であることと、前記所定の走行期間における前記蓄電装置の充電電力量が予め定められた所定充電電力量以上であることとの少なくともいずれか一方の条件が成立した場合に、前記内燃機関の始動を判定する前記蓄電装置の充電残量を、前記基準閾値よりも低い値に切り替える
ことを特徴とする車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の動力を電力に変換する発電機と、発電機によって発電された電力と蓄電装置に充電された電力との少なくともいずれか一方から電力が供給されて駆動トルクを発生させる電動機とを備えた車両の制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、エンジンの動力を電力に変換し、その変換された電力を蓄電装置に充電する発電機と、蓄電装置から電力が供給されることにより駆動トルクを出力する電動機とを備え、蓄電装置の充電残量（ＳＯＣ）が所定値よりも低下した場合に、エンジンおよび発電機を作動させて蓄電装置を充電するように構成されたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。このハイブリッド車両には、更にＳＯＣが所定値以上であって蓄電装置の充電を停止している状態であっても、運転者の要求に応じて蓄電装置を充電することができるように構成されている。具体的には、強充電モードおよび弱充電モードの二つの充電モードと、その充電モードによる充電をオフしたオフモードとを選択することができるＳＯＣ回復スイッチが設けられている。

【0003】

制御装置は、ＳＯＣ回復スイッチによって強充電モードが選択された場合には、ＳＯＣが所定値以上であっても、エンジンおよび発電機を作動させて蓄電装置の充電を開始する。また、制御装置は、ＳＯＣ回復スイッチによって弱充電モードが選択された場合には、走行負荷に応じて充電の実行の有無を切り替える。具体的には、低走行負荷時には、充電を停止した状態を維持し、高走行負荷時には、ＳＯＣが所定値以上であっても、充電を開始する。さらに、オフモードは、通常時と同様に、ＳＯＣが所定値よりも低下した場合に、充電を開始する。

【0004】

なお、弱充電モードが選択されてからの経過時間が所定時間継続した場合、充電の非実行が所定時間継続した場合、弱充電モードが選択されてからのＳＯＣの低下量が所定量以上となった場合、あるいは弱充電モードが選択されてから走行距離が所定距離以上となった場合には、走行負荷に拘わらず充電を開始するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－２０１２５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載されたハイブリッド車両の制御装置は、蓄電装置のＳＯＣが所定値よりも低下した時点、または走行負荷が所定負荷となった時点に、エンジンを始動して充電を開始することを判定する。したがって、例えば、蓄電装置のＳＯＣが所定値未満となった後に降坂路を走行して蓄電装置を充電できる場合であっても、ＳＯＣが所定値未満となった時点でエンジンが始動される。または、先行車両を追い越すために一時的に走行負荷が高くなり、その後に、定速走行することにより走行負荷が低下する場合にも、走行負荷が高くなった時点でエンジンが始動される。すなわち、一時的な蓄電装置のＳＯＣの変化や、走行負荷の変化に応じてエンジンが始動される。そのため、エンジンを始動する機会が多くなり、燃費が悪化する可能性がある。

【0007】

本発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、ＳＯＣの過剰な低下の抑制と燃費の悪化の抑制とを両立することができる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記の目的を達成するために、内燃機関と、前記内燃機関から出力された動力の少なくとも一部を電力に変換可能な発電機と、電力が供給されることにより駆動トルクを出力する電動機と、前記発電機により発電された電力が供給されかつ前記電動機に電力を出力する蓄電装置とを備え、前記蓄電装置の充電残量が予め定められた基準閾値以下となった場合に、前記内燃機関を始動するとともに、前記発電機によって前記内燃機関の動力を電力に変換する発電を開始する車両の制御装置であって、前記内燃機関と前記発電機とを制御するコントローラを備え、前記コントローラは、所定の走行期間における前記蓄電装置の使用電力量が予め定められた所定使用電力量以下であることと、前記所定の走行期間における前記蓄電装置の充電電力量が予め定められた所定充電電力量以上であることとの少なくともいずれか一方の条件が成立した場合に、前記内燃機関の始動を判定する前記蓄電装置の充電残量を、前記基準閾値よりも低い値に切り替えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、蓄電装置の充電残量が基準閾値以下となった場合に内燃機関を始動するとともに発電機による発電を開始する。また、所定の走行期間における使用電力量が所定使用電力量以下の場合や、所定の走行期間における充電電力量が所定充電電力量の場合には、内燃機関の始動を判定する充電残量を、基準閾値よりも低い値に切り替える。すなわち、使用電力量が少なく、または充電電力量が多いことにより、蓄電装置の充電残量の減少量が少ない走行条件である場合には、内燃機関の始動を判定するための閾値を小さくする。したがって、蓄電装置の充電残量の過剰な低下が生じ難い条件下では、内燃機関が始動されにくくなるため、蓄電装置の充電残量の過剰な低下を抑制することと、燃費の悪化を抑制することとを両立することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態における制御装置の一例を説明するためのブロック図である。

【図2】本発明の実施形態における制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施形態における車両は、内燃機関と、内燃機関から出力された動力の少なくとも一部を電力に変換可能な発電機と、電力が供給されることにより駆動トルクを出力する電動機とを備えた車両であって、例えば、エンジンの動力を発電機で発電し、その発電機と蓄電装置との少なくともいずれか一方から電動機に電力を供給して走行するシリーズ方式のハイブリッド車両や、エンジンの動力の一部を発電機で発電し、余剰の動力を駆動輪に伝達するとともに、発電機と蓄電装置との少なくともいずれか一方から電動機に電力を供給して走行するシリーズパラレル方式のハイブリッド車両であってよい。

【0012】

その車両に搭載されるエンジンは、従来のハイブリッド車両に設けられたエンジンと同様に構成することができる。すなわち、燃焼室に供給する空気量を制御するためのスロットルバルブ、燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射装置、および空気と燃料との混合気を点火するための点火プラグを備え、スロットルバルブの開度、燃料噴射装置から噴射する燃料量、および点火プラグによる点火時期などを制御することにより、出力する動力を制御できるように構成されたガソリンエンジンであってよい。なお、エンジンは、ディーゼルエンジン、水素エンジンなどの種々のエンジンであってよい。

【0013】

また、発電機および電動機は、従来のハイブリッド車両や電気自動車に設けられた駆動力源としてのモータと同様に構成することができる。すなわち、出力軸（ロータ軸）が連れ回されることにより、その出力軸の動力の一部を電力に変換する発電機としての機能と、通電されることにより出力軸にトルクを付加するモータとしての機能とを備えたモータ・ジェネレータによって構成することができる。具体的には、永久磁石式の同期モータや、誘導モータによって構成することができる。

【0014】

上記の発電機と電動機とには、それぞれインバータやコンバータによって構成されたパワーコントロールユニットが接続され、それらのパワーコントロールユニットが、二次電池やキャパシタによって構成された蓄電装置に接続され、さらに、発電機と電動機とが蓄電装置を介することなく電力の授受を行えるように、各パワーコントロールユニットが接続されている。

【0015】

なお、車両には、蓄電装置の充電残量（以下、ＳＯＣと記す）を検出するセンサ、車両の走行距離を検出するセンサ、ナビゲーションシステムなどの地図情報、および車両の現在位置を特定するＧＰＳ受信器などの種々のセンサが設けられている。

【0016】

上記のエンジン、発電機、および電動機を制御するための電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）１が設けられている。図１には、ＥＣＵ１の構成を説明するためのブロック図を示してある。ＥＣＵ１は、マイクロコンピュータを主体に構成され、車両に設けられた各種のセンサから信号が入力され、入力された信号と予め記憶されているマップや演算式などとに基づいて、エンジン２、発電機３、および電動機４の出力トルクや回転数を制御するための指令信号を出力する。図１に示す例では、ＥＣＵ１に入力される信号として、蓄電装置のＳＯＣを検出するセンサ（ＳＯＣセンサ）５からの信号のみを示してある。なお、このＥＣＵ１が、本発明の実施形態における「コントローラ」に相当する。

【0017】

図１に示すＥＣＵ１は、走行状態判定部６、使用電力量判定部７、および回生電力量判定部８を備えている。走行状態判定部６は、車両が選択可能な走行モードのうち、電動機４の動力のみで走行するＥＶ走行モードが選択されているか否かを判定する。具体的には、エンジン１を停止し、蓄電装置から供給される電力によって電動機４が、駆動輪を駆動させるための駆動トルクを出力し、または駆動輪の回転数を低下させるための回生トルクを作用させているか否かを判断する。

【0018】

使用電力量判定部７は、ＥＶ走行モードが選択されている期間のうち、予め定められた所定期間内に使用した蓄電装置の電力量を判定する。具体的には、ＥＶ走行モードが選択されてからの蓄電装置の使用電力を記憶しておき、判定時点から所定期間前までの間の使用電力を積算する。なお、使用電力は、電動機４に接続されたパワーコントロールユニットに設けられる電圧計や電流計などの検出値を逐次演算することにより求めることができ、あるいは、駆動走行中のＳＯＣの低下量を累積して求めることができる。

【0019】

回生電力量判定部８は、ＥＶ走行モードが選択されている期間のうち、予め定められた所定期間内に回生して蓄電装置を充電した電力量（充電電力量）を判定する。具体的には、ＥＶ走行モードが選択されてからの蓄電装置の回生電力を記憶しておき、判定時点から所定期間前までの間の回生電力を積算する。なお、回生電力は、電動機４に接続されたパワーコントロールユニットに設けられる電圧計や電流計などの検出値を逐次演算することにより求めることができ、あるいは、制動（回生）走行中のＳＯＣの増加量を累積して求めることができる。

【0020】

上記のように構成された車両は、蓄電装置の特性に基づいて予め定められた下限ＳＯＣまで実際のＳＯＣが低下することを抑制するために、下限ＳＯＣよりも高い値に定められた充電開始ＳＯＣまで実際のＳＯＣが低下した場合に、エンジン２を始動するとともに、発電機３によってエンジン２の動力の少なくとも一部を電力に変換して蓄電装置を充電するように構成されている。すなわち、車両に要求される動力と蓄電装置のＳＯＣを回復するために要求される電力とを合算したエネルギー以上の動力をエンジン２から出力するように構成されている。この充電開始ＳＯＣが、本発明の実施形態における「基準閾値」に相当する。

【0021】

一方、車両が登坂路を走行している場合などの比較的大きな駆動力が要求される場合と、車両は定速で平坦路を走行している場合や降坂路を走行している場合などの大きな駆動力が要求されない場合とでは、蓄電装置のＳＯＣの低下量や低下率が異なる。したがって、そのような走行条件が異なる場合であっても充電開始ＳＯＣを一定の値に設定すると、実際には蓄電装置を充電することを要さない時であるにも拘わらず、蓄電装置の充電が開始されるなど、エンジン２を始動する機会が増加して燃費が悪化する可能性がある。

【0022】

そのため、本発明の実施形態における制御装置は、走行条件に応じて充電開始ＳＯＣを変動させるように構成されている。その制御の一例を説明するためのフローチャートを図２に示してある。図２に示す例では、まず、走行状態判定部６によりＥＶ走行モードが選択されて走行しているか否か、すなわち、電動機４のみで走行しているか否かを判断する（ステップＳ１）。言い換えると、エンジン２や発電機３を停止して、蓄電装置のみから電動機４に電力を供給して走行しているか否かを判断する。このステップＳ１は、エンジン２への指令信号や、発電機３を作動させるためのパワーコントロールユニットへの指令信号が出力されていないか否か、あるいは要求される駆動力が所定駆動力よりも低いか否かなどに基づいて判断することができる。

【0023】

エンジン２から駆動輪にトルクを伝達し、または発電機３によってエンジン２の動力を電力に変換しているなどにより、電動機４の動力のみで走行していないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合は、ステップＳ１を繰り返し実行する。

【0024】

それとは反対に、電動機４の動力のみで走行していることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合は、蓄電装置のＳＯＣの減少量または減少率が小さい走行条件であるか否かを判断する。図２に示す例では、ＳＯＣの減少量または減少率が小さい走行条件であるか否かを、ステップＳ１で肯定的に判断された時点までの所定の走行距離における使用電力量と回生電力量とに基づいて判断するように構成されている。

【0025】

具体的には、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、まず、使用電力量判定部７により所定距離を走行した期間における使用電力量が所定使用電力量以下であるかを判断する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、例えば、定速走行可能な平坦路や、大きな駆動トルクが要求されない降坂路を走行しているか否かなどを判断するためであって、したがって、所定距離および所定使用電力量は、上記の判断をし得る距離および電力量に定められている。なお、上記の所定距離を走行した期間が、本発明の実施形態における「所定の走行期間」に相当する。

【0026】

使用電力量が所定使用電力量以下であることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合は、多様な走行条件を想定して予め定められた第１充電開始ＳＯＣよりも、蓄電装置を充電することの緊急度が低い。言い換えると、第１充電開始ＳＯＣよりも実際のＳＯＣが低下したとしても、下限ＳＯＣに低下する可能性が低く、あるいは下限ＳＯＣに低下するまでの時間が長いと考えられる。

【0027】

したがって、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、充電開始ＳＯＣを第１充電開始ＳＯＣよりも低い値の第２充電開始ＳＯＣに切り替えて（ステップＳ３）、このルーチンを一旦終了する。

【0028】

一方、登坂路と降坂路とが繰り返される走行路を車両が走行している場合など、蓄電装置のＳＯＣが繰り返し増減する場合には、使用電力量と回生電力量とが共に多くなり、総合的なＳＯＣの低下量や低下率（時間変化率）が小さい場合がある。そのため、使用電力量が所定使用電力量よりも多いことによりステップＳ２で否定的に判断された場合には、回生電力量判定部８により所定距離を走行した期間における回生電力量が所定回生電力量以上であるか否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４における所定回生電力量は、予め定められた固定値であってもよく、使用電力量判定部７によって求められた使用電力量に応じた可変値であってもよい。なお、ステップＳ４における所定距離を走行した期間は、ステップＳ２と同一の期間であってよい。

【0029】

回生電力量が所定回生電力量以上であることによりステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ３に移行する。すなわち、充電開始ＳＯＣを第２充電開始ＳＯＣに切り替える。それとは反対に、回生電力量が所定回生電力量未満であることによりステップＳ４で否定的に判断された場合は、ステップＳ１にリターンする。

【0030】

上述したようにＥＶ走行モードで走行している場合に、所定距離を走行した期間における使用電力量が少なく、または回生電力量が多い場合に、蓄電装置の充電開始を判定するための充電開始ＳＯＣを、第１充電開始ＳＯＣよりも低い値の第２充電開始ＳＯＣに切り替えることにより、蓄電装置のＳＯＣの過剰な低下が生じ難い条件下では、エンジン２が始動されにくくなるため、蓄電装置のＳＯＣの過剰な低下を抑制することと、燃費の悪化を抑制することとを両立することができる。

【0031】

上述した制御例では、現時点までの走行履歴に基づいて蓄電装置のＳＯＣの減少量または減少率が小さい走行条件であるか否かを判断するように構成されているが、現時点以降の走行ルートに基づいて蓄電装置のＳＯＣの減少量または減少率が小さい走行条件であるか否かを判断して、充電開始ＳＯＣを切り替えるように構成してもよい。

【0032】

具体的には、ナビゲーションシステムとＧＰＳ受信器とから、車両の現在位置を特定するとともに、車両の目的地に向かって検索された走行ルートを走行した場合における使用電力量や回生電力量を求め、その求められた使用電力量が所定使用電力量以下であり、または回生電力量が所定回生電力量以上である場合に、充電開始ＳＯＣを第２充電開始ＳＯＣに切り替えるように構成してもよい。

【0033】

または、走行したルート毎にＳＯＣの低下量や低下率をＥＣＵ１に記憶しておき、車両の現在位置から、ＥＣＵ１に記憶されたＳＯＣの低下量や低下率が小さい走行ルートを走行することが予測される場合に、充電開始ＳＯＣを第２充電開始ＳＯＣに切り替えるように構成してもよい。

【符号の説明】

【0034】

１ 電子制御装置（ＥＣＵ）
２ エンジン
３ 発電機
４ 電動機
５ ＳＯＣセンサ
６ 走行状態判定部
７ 使用電力量判定部
８ 回生電力量判定部

【図1】

【図2】