特開 2024-173343 ハイブリッド車両の制御装置

(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】P2024173343

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】ハイブリッド車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/12 20160101AFI20241205BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20241205BHJP

   B60W 20/11 20160101ALI20241205BHJP

   B60W 20/13 20160101ALI20241205BHJP

   B60W 20/20 20160101ALI20241205BHJP

   B60W 20/40 20160101ALI20241205BHJP

   B60L 58/14 20190101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B60W20/12

B60K6/445 ZHV

B60W20/11

B60W20/13

B60W20/20

B60W20/40

B60L58/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091698

(22)【出願日】2023-06-02

(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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(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）】

3D202AA03

3D202BB00

3D202BB19

3D202CC35

3D202CC59

3D202DD44

3D202DD50

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125BC08

5H125BC15

5H125BD17

5H125CA09

5H125CA18

5H125EE55

(57)【要約】

【課題】バッテリの充電のためのエンジンの始動頻度を低減できるようにすること。
【解決手段】ハイブリッド車両の制御装置は、現在地から目的地までの経路における走行パターンを予測する予測部と、予測部によって予測された走行パターンに基づいて、現在地から目的地までの電力消費量を算出する算出部と、ＥＶ走行中に、算出部によって算出された電力消費量に基づいて、目的地への到達時にＳＯＣが所定の過放電限界値を上回ると判断した場合、ＥＶ走行を継続する充電制御部とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

現在地から目的地までの経路における走行パターンを予測する予測部と、
前記予測部によって予測された前記走行パターンに基づいて、前記現在地から前記目的地までの電力消費量を算出する算出部と、
ＥＶ走行中に、前記算出部によって算出された前記電力消費量に基づいて、前記目的地への到達時にＳＯＣが所定の過放電限界値を上回ると判断した場合、前記ＥＶ走行を継続する充電制御部と
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、電力を効率的に利用することができ、ひいては燃料消費量を低減することを目的として、他の複数の車両によって収集された情報を集約した集約情報に基づき、走行経路を走行することで消費される消費電力を予測し、予測された消費電力に基づき、目的地までの走行に必要な高圧バッテリのＳＯＣである目標ＳＯＣを算出し、算出された目標ＳＯＣに近似するように、高圧バッテリの実際のＳＯＣを管理する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１３７３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来技術は、ＥＶ走行中にＳＯＣが所定の充電開始値を下回った場合、エンジンを始動してバッテリの充電を開始するように構成されている。このため、従来技術は、ＳＯＣが低下してくると、エンジンの始動頻度が高くなり、燃料消費量が増加したり、エンジン始動時の衝撃によって乗員に不快感を与えたりする虞がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上述した課題を解決するために、一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、現在地から目的地までの経路における走行パターンを予測する予測部と、予測部によって予測された走行パターンに基づいて、現在地から目的地までの電力消費量を算出する算出部と、ＥＶ走行中に、算出部によって算出された電力消費量に基づいて、目的地への到達時にＳＯＣが所定の過放電限界値を上回ると判断した場合、ＥＶ走行を継続する充電制御部とを備える。

【発明の効果】

【0006】

一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、バッテリの充電のためのエンジンの始動頻度を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す図

【図2】一実施形態に係るハイブリッド車両が備えるＨＶＥＣＵによるＥＶ走行時の制御に関する機能構成を示す図

【図3】一実施形態に係るハイブリッド車両が備えるＨＶＥＣＵによるＥＶ走行時の制御の手順を示すフローチャート

【図4】一実施形態に係るハイブリッド車両が備えるＨＶＥＣＵによるＥＶ走行時の制御に用いられる閾値の一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。

【0009】

（ハイブリッド車両１の構成）
図１は、一実施形態に係るハイブリッド車両１の構成を示す図である。図１に示すハイブリッド車両１は、当該ハイブリッド車両１の走行のための動力源として、エンジン１０、第１モータジェネレータ５２、および第２モータジェネレータ５４を備える。

【0010】

図１に示すように、エンジン１０は、４つの気筒＃１～＃４を備える。エンジン１０の吸気通路１２には、スロットルバルブ１４が設けられている。吸気通路１２に吸入された空気は、吸気バルブ１６の開弁に伴って、４つの気筒＃１～＃４の各々の燃焼室１８に流入する。燃焼室１８には、筒内噴射弁２２から燃料が噴射される。また、燃焼室１８内の空気と燃料との混合気は、点火プラグ２４の火花放電に伴って燃焼する。そのときに生成される燃焼エネルギは、クランク軸２６の回転エネルギに変換される。

【0011】

燃焼室１８において燃焼に伴って生じた排気ガスは、排気バルブ２８が開弁した際に、排気通路３０に排出される。排気通路３０には、酸素吸蔵能力を有する三元触媒３２と、ＧＰＦ（ガソリンパティキュレートフィルタ）３４とが設けられている。なお、本実施形態では、ＧＰＦ３４の一例として、ＰＭを捕集するフィルタに三元触媒が担持されたものを用いている。

【0012】

クランク軸２６は、動力分割装置を構成する遊星歯車機構５０のキャリアＣに機械的に連結されている。遊星歯車機構５０のサンギアＳには、第１モータジェネレータ５２の回転軸５２ａが機械的に連結されている。また、遊星歯車機構５０のリングギアＲには、第２モータジェネレータ５４の回転軸５４ａと駆動輪６０とが機械的に連結されている。第１モータジェネレータ５２には、第１インバータ５６によって交流電圧が印加される。また、第２モータジェネレータ５４には、第２インバータ５８によって交流電圧が印加される。第１インバータ５６および第２インバータ５８は、バッテリ５９から出力される直流電圧を交流電圧に変換する。なお、本実施形態では、バッテリ５９として、リチウムイオン２次電池等の２次電池を用いている。

【0013】

ＥＮＧＥＣＵ７０は、エンジン１０を制御する。例えば、ＥＮＧＥＣＵ７０は、エンジン１０のトルク、排気成分比率等を制御するために、スロットルバルブ１４、筒内噴射弁２２、および点火プラグ２４等を制御する。

【0014】

ＥＮＧＥＣＵ７０は、エンジン１０を制御するために、エアフローメータ８０によって検出される吸入空気量Ｇａ、クランク角センサ８２の出力信号Ｓｃｒ、三元触媒３２の上流側に設けられた上流側空燃比センサ８４の検出値である上流側検出値Ａｆｕ、三元触媒３２の下流側に設けられた下流側空燃比センサ８６の検出値である下流側検出値Ａｆｄ、排気圧センサ８８によって検出されるＧＰＦ３４に流入する排気の圧力Ｐｅｘ、および水温センサ９０によって検出される水温ＴＨＷを参照する。

【0015】

ＥＮＧＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２、ＲＯＭ７４、および周辺回路７６を備えており、それらが通信線７８によって通信可能に接続されている。周辺回路７６は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路、電源回路、リセット回路等を含む。ＥＮＧＥＣＵ７０は、ＲＯＭ７４に記憶されたプログラムをＣＰＵ７２が実行することにより、エンジン１０の制御を実現する。ＥＮＧＥＣＵ７０は、さらに、ＭＧＥＣＵ１００およびＨＶＥＣＵ１２０と、通信可能に接続されている。

【0016】

ＭＧＥＣＵ１００は、第１インバータ５６を制御することにより、第１モータジェネレータ５２の回転速度を制御する。また、ＭＧＥＣＵ１００は、第２インバータ５８を制御することにより、第２モータジェネレータ５４の回転速度を制御する。ＭＧＥＣＵ１００は、第１インバータ５６および第２インバータ５８を制御するために、第１モータジェネレータ５２の回転角を検知する第１回転角センサ１１０の出力信号Ｓｍ１、および、第２モータジェネレータ５４の回転角を検知する第２回転角センサ１１２の出力信号Ｓｍ２を参照する。

【0017】

ＭＧＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、および周辺回路１０６を備えており、それらが通信線１０８によって通信可能に接続されている。ＭＧＥＣＵ１００は、ＲＯＭ１０４に記憶されたプログラムをＣＰＵ１０２が実行することにより、第１モータジェネレータ５２および第２モータジェネレータ５４の制御を実現する。

【0018】

ＨＶＥＣＵ１２０は、ＥＮＧＥＣＵ７０およびＭＧＥＣＵ１００を介して、エンジン１０、第１モータジェネレータ５２、および第２モータジェネレータ５４を備えるハイブリッドシステムを制御する。ＨＶＥＣＵ１２０は、ハイブリッドシステムを制御するために、アクセル開度センサ１３０によって検出されるアクセル操作量ＡＣＣＰ、およびリングギアＲの回転角を検知する出力側回転角センサ１３２の出力信号Ｓｐを参照する。

【0019】

ＨＶＥＣＵ１２０は、ＣＰＵ１２２、ＲＯＭ１２４、および周辺回路１２６を備えており、それらが通信線１２８によって通信可能に接続されている。ＨＶＥＣＵ１２０は、ＲＯＭ１２４に記憶されたプログラムをＣＰＵ１２２が実行することにより、ハイブリッドシステムの制御を実現する。

【0020】

（ＨＶＥＣＵ１２０によるＥＶ走行時の制御に関する機能構成）
図２は、一実施形態に係るハイブリッド車両１が備えるＨＶＥＣＵ１２０によるＥＶ走行時の制御に関する機能構成を示す図である。

【0021】

図２に示すＨＶＥＣＵ１２０は、「ハイブリッド車両の制御装置」の一例である。図２に示すように、ＨＶＥＣＵ１２０は、ＥＶ走行時の制御に関し、経路探索部２００、予測部２０１、算出部２０２、および充電制御部２０３を備える。

【0022】

経路探索部２００は、現在地から目的地までの経路を探索する。現在地としては、例えば、ハイブリッド車両１に搭載されているＧＰＳによって検知された現在地を用いることができる。また、目的地としては、例えば、ユーザが任意に設定した地点を用いることができる。また、例えば、経路探索部２００は、カーナビゲーション装置等に用いられる公知の経路探索方法により、現在地から目的地までの経路を探索することができる。

【0023】

予測部２０１は、経路探索部２００によって探索された経路における走行パターンを予測する。例えば、予測部２０１は、経路探索部２００によって探索された経路を構成する複数の走行区間の各々について、当該走行区間における平均車速を算出する。この場合、予測部２０１によって予測される走行パターンは、経路探索部２００によって探索された経路を構成する複数の走行区間の平均車速の組み合わせである。この際、予測部２０１は、ハイブリッド車両１の走行履歴、複数の他車両の走行履歴（例えば、ビッグデータ）等を参照してもよい。なお、当該走行パターンの予測方法はあくまでも一例であり、その他の何らかの公知の予測方法を用いて、走行パターンを予測してもよい。

【0024】

算出部２０２は、予測部２０１によって予測された走行パターンに基づいて、現在地から目的地までの電力消費量を算出する。例えば、算出部２０２は、予測部２０１によって予想された複数の走行区間の各々の平均車速に基づいて、複数の走行区間の各々の電力消費量を算出する。そして、算出部２０２は、算出された複数の区間の各々の電力消費量を合算することにより、現在地から目的地までの電力消費量を算出できる。この際、予測部２０１は、ハイブリッド車両１の走行履歴、複数の他車両の走行履歴（例えば、ビッグデータ）等を参照してもよい。なお、当該電力消費量の算出方法はあくまでも一例であり、その他の何らかの公知の算出方法を用いて、電力消費量を算出してもよい。

【0025】

充電制御部２０３は、バッテリ５９の充電を制御する。例えば、充電制御部２０３は、ハイブリッド車両１のＥＶ走行中に、バッテリ５９のＳＯＣが所定の充電開始値ＳＯＣ＿ｌｗｒ（図４参照）を下回った場合、エンジン１０を始動して、バッテリ５９の充電を開始する。

【0026】

また、例えば、充電制御部２０３は、ハイブリッド車両１のＥＶ走行中に、算出部２０２によって算出された電力消費量に基づいて、目的地への到達時にバッテリ５９のＳＯＣが所定の過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍ（図４参照）を上回ると判断した場合、エンジン１０を始動せず（すなわち、バッテリ５９の充電を開始せず）、ＥＶ走行を継続する。

【0027】

なお、図２に示す複数の機能部のうち、少なくとも１つの機能部は、ＨＶＥＣＵ１２０以外の装置に設けられてもよい。

【0028】

（ＨＶＥＣＵ１２０によるＥＶ走行時の制御の手順）
図３は、一実施形態に係るハイブリッド車両１が備えるＨＶＥＣＵ１２０によるＥＶ走行時の制御の手順を示すフローチャートである。

【0029】

はじめに、ＨＶＥＣＵ１２０は、ハイブリッド車両１がＥＶ走行中であるか否かを判断する（ステップＳ３０１）。

【0030】

ステップＳ３０１において、ハイブリッド車両１がＥＶ走行中ではないと判断された場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、ＨＶＥＣＵ１２０は、ステップＳ３０１を再度実行する。

【0031】

一方、ステップＳ３０１において、ハイブリッド車両１がＥＶ走行中であると判断された場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１２０は、目的地が設定されているか否かを判断する（ステップＳ３０２）。

【0032】

ステップＳ３０２において、目的地が設定されていないと判断された場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、ＨＶＥＣＵ１２０の充電制御部２０３が、以降、通常制御を行うこととし（ステップＳ３１０）、図３に示す一連の処理を終了する。なお、通常制御においては、ＨＶＥＣＵ１２０は、バッテリ５９のＳＯＣが所定の充電開始値ＳＯＣ＿ｌｗｒ（図４参照）を下回った場合、エンジン１０を始動して、バッテリ５９の充電を開始する。

【0033】

一方、ステップＳ３０２において、目的地が設定されていると判断された場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１２０の経路探索部２００が、現在地から目的地までの経路を探索する（ステップＳ３０３）。そして、ＨＶＥＣＵ１２０の予測部２０１が、ステップＳ３０３で探索された経路における走行パターンを予測する（ステップＳ３０４）。さらに、ＨＶＥＣＵ１２０の算出部２０２が、ステップＳ３０４で予測された走行パターンに基づいて、現在地から目的地までの電力消費量を算出する（ステップＳ３０５）。

【0034】

次に、ＨＶＥＣＵ１２０の充電制御部２０３が、目的地に到達したときのＳＯＣの予測値ＳＯＣ＿ｐｒｅｄｉｃｔを予測し、予測された予測値ＳＯＣ＿ｐｒｅｄｉｃｔが過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍを上回るか否かを判断する（ステップＳ３０６）。

【0035】

ステップＳ３０６において、予測された予測値ＳＯＣ＿ｐｒｅｄｉｃｔが過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍを上回らないと判断された場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、ＨＶＥＣＵ１２０の充電制御部２０３が、以降、通常制御を行うこととし（ステップＳ３１０）、図３に示す一連の処理を終了する。

【0036】

一方、ステップＳ３０６において、予測された予測値ＳＯＣ＿ｐｒｅｄｉｃｔが過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍを上回ると判断された場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１２０の充電制御部２０３が、ハイブリッド車両１がステップＳ３０３で探索された経路上を走行しているか否かを判断する（ステップＳ３０７）。

【0037】

ステップＳ３０７において、ハイブリッド車両１がステップＳ３０３で探索された経路上を走行していないと判断された場合（ステップＳ３０７：ＮＯ）、ＨＶＥＣＵ１２０は、ステップＳ３０３へ処理を戻し、ＨＶＥＣＵ１２０の経路探索部２００が、現在地から目的地までの経路を再探索する（ステップＳ３０３）。その後、ＨＶＥＣＵ１２０は、ステップＳ３０４以降の処理を同様に実行する。

【0038】

一方、ステップＳ３０７において、ハイブリッド車両１がステップＳ３０３で探索された経路上を走行していると判断された場合（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１２０の充電制御部２０３が、ユーザの要求パワーがモータパワー以下であるか否かを判断する（ステップＳ３０８）。

【0039】

ステップＳ３０８において、ユーザの要求パワーがモータパワーより大きいと判断された場合（ステップＳ３０８：ＮＯ）、ＨＶＥＣＵ１２０の充電制御部２０３が、以降、通常制御を行うこととし（ステップＳ３１０）、図３に示す一連の処理を終了する。

【0040】

一方、ステップＳ３０８において、ユーザの要求パワーがモータパワー以下であると判断された場合（ステップＳ３０８：ＹＥＳ）、ＨＶＥＣＵ１２０の充電制御部２０３が、エンジン１０を始動せずに（すなわち、バッテリ５９の充電を開始せずに）、ハイブリッド車両１のＥＶ走行を継続する（ステップＳ３０９）。その後、ＨＶＥＣＵ１２０は、図３に示す一連の処理を終了する。

【0041】

（ＨＶＥＣＵ１２０によるＥＶ走行時の制御に用いられる閾値の一例）
図４は、一実施形態に係るハイブリッド車両１が備えるＨＶＥＣＵ１２０によるＥＶ走行時の制御に用いられる閾値の一例を示す図である。

【0042】

図４に示すように、一実施形態に係るＨＶＥＣＵ１２０は、ＥＶ走行時の制御において、ＳＯＣの閾値として、過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍと、充電開始値ＳＯＣ＿ｌｗｒとを用いる。

【0043】

充電開始値ＳＯＣ＿ｌｗｒは、ＥＶ走行時の通常制御の際に充電を開始するＳＯＣの値が設定される。すなわち、ＨＶＥＣＵ１２０は、ＥＶ走行時の通常制御において、バッテリ５９のＳＯＣが充電開始値ＳＯＣ＿ｌｗｒを下回った場合、エンジン１０を始動して、バッテリ５９の充電を開始する。

【0044】

過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍは、過放電状態とならないＳＯＣの下限値が設定される。図４に示すように、過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍは、充電開始値ＳＯＣ＿ｌｗｒよりも低い値が設定される。上記したとおり、ＨＶＥＣＵ１２０は、予測された予測値ＳＯＣ＿ｐｒｅｄｉｃｔが過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍを下回らない場合、エンジン１０を始動せず（すなわち、バッテリ５９の充電を開始せず）、ハイブリッド車両１のＥＶ走行を継続する。

【0045】

なお、充電開始値ＳＯＣ＿ｌｗｒおよび過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍは、シミュレーション等によって求められた好適な値が予め設定され、ＨＶＥＣＵ１２０が備えるメモリ等に予め記憶されるものである。

【0046】

以上のように、一実施形態に係るＨＶＥＣＵ１２０（ハイブリッド車両の制御装置）は、現在地から目的地までの経路における走行パターンを予測する予測部２０１と、予測部２０１によって予測された走行パターンに基づいて、現在地から目的地までの電力消費量を算出する算出部２０２と、ＥＶ走行中に、算出部２０２によって算出された電力消費量に基づいて、目的地への到達時に予測値ＳＯＣ＿ｐｒｅｄｉｃｔが所定の過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍを上回ると判断した場合、ＥＶ走行を継続する充電制御部２０３とを備える。

【0047】

これにより、一実施形態に係るＨＶＥＣＵ１２０は、ハイブリッド車両１のＥＶ走行中に、ＳＯＣが低下してきた場合であっても、目的地までＳＯＣが過放電限界値ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍを下回ることなく、そのまま目的地までＥＶ走行を継続することができる。

【0048】

このため、一実施形態に係るＨＶＥＣＵ１２０は、バッテリ５９の充電のためのエンジン１０の始動頻度を低減することができ、それ故、燃料消費量の増加を抑制したり、エンジン１０の始動時の衝撃の発生を抑制したりすることができる。

【0049】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

【符号の説明】

【0050】

１ ハイブリッド車両
１０ エンジン
３４ ＧＰＦ
５２ 第１モータジェネレータ
５４ 第２モータジェネレータ
７０ ＥＮＧＥＣＵ
１００ ＭＧＥＣＵ
１２０ ＨＶＥＣＵ（ハイブリッド車両の制御装置）
２００ 経路探索部
２０１ 予測部
２０２ 算出部
２０３ 充電制御部
ＳＯＣ＿ｌｗｒ 充電開始値
ＳＯＣ＿ｌｗｒ＿ｌｉｍ 過放電限界値
ＳＯＣ＿ｐｒｅｄｉｃｔ 予測値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】