特開 2025-11823 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】P2025011823

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】車両の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/08 20060101AFI20250117BHJP

   B60K 6/48 20071001ALI20250117BHJP

   B60W 20/14 20160101ALI20250117BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20250117BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20250117BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20250117BHJP

   B60L 7/14 20060101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

B60W10/08 900

B60K6/48 ZHV

B60W20/14

B60L50/60

B60L50/16

B60L58/12

B60L7/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023114163

(22)【出願日】2023-07-12

(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】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】星野 優

【テーマコード（参考）】

3D202

5H125

【Ｆターム（参考）】

3D202AA08

3D202BB15

3D202CC58

3D202DD45

3D202DD46

3D202EE00

5H125AA01

5H125AC08

5H125AC12

5H125CB02

5H125CD06

5H125EE25

5H125EE27

(57)【要約】

【課題】実回生電力量が制限される状況においても、目標回生電力量を制御することでエンジンをオンさせる頻度を少なくする車両の制御装置を実現する。
【解決手段】車両の制御装置は、エンジン１４と、前記エンジン１４の回転軸の運動エネルギーを利用して回生発電を行うモータ１６と、前記回生発電により充電されるバッテリ１８と、前記モータ１６を冷却するモータ冷却回路２０と、を備え、前記バッテリ１８の充電状態を示すＳＯＣ値が所定値より高い、かつ、前記バッテリ１８の温度および前記モータ冷却回路２０の水温が所定の温度より低い場合に、目標回生電力量を小さくするように制御する、ことを特徴とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジンの回転軸の運動エネルギーを利用して回生発電を行うモータと、
前記回生発電により充電されるバッテリと、
前記モータを冷却するモータ冷却回路と、
を備え、
前記バッテリの充電状態を示すＳＯＣ値が所定値より高い、かつ、前記バッテリの温度および前記モータ冷却回路の水温が所定の温度より低い場合に、目標回生電力量を小さくするように制御する、
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、車両の制御装置に関し、特に、車両の回生電力の制御に関する。

【背景技術】

【0002】

ハイブリッド車においては、排気ガスの排出量を抑えるため、また、燃費の向上のため、エンジンをオンさせずに電気のみで走行するモード（以下、適宜、「ＥＶモード」と称する。）を維持させる技術が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、急カーブかつ急勾配な下り坂の走行中において回生ブレーキからエンジンブレーキに切り替えられる可能性があるときに、そのような切り替えを防止するハイブリッド車両用制御装置が開示されている。特許文献１では、回生ブレーキからエンジンブレーキに切り替えられる可能性があるような地点に車両が到達する前に、クラッチによりエンジンと駆動輪とを予め接続することで、下り坂の途中などでの回生ブレーキからエンジンブレーキへの切り替えが防止できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－０２０６６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、車両の走行状態などに基づく実回生電力量が、回生発電によって発電すべき目標回生電力量（すなわち、モータの回生電力量の目標値である目標回生電力量）に達している場合には、回生ブレーキによってエンジンブレーキ相当の制動力が車両に付与されるため、車両のＥＶ走行は維持される。一方、バッテリへの過剰な充電が懸念されるなど一定の状況の下では、バッテリの保護のために、実回生電力の生成が制限される。その結果、実回生電力量が目標回生電力量に達していないため、回生ブレーキからエンジンブレーキに切り替えられる。すなわち、エンジンブレーキの使用を目的としてエンジンがオンの状態となる。

【0006】

上記のように、回生ブレーキが不可能な状況では、エンジンがオンの状態となり、環境および燃費の点から望ましくない。そこで、本明細書では、実回生電力量が制限される状況においても、目標回生電力量を制御することでエンジンをオンさせる頻度を少なくできる車両の制御装置を実現する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書で開示する車両の制御装置は、エンジンと、前記エンジンの回転軸の運動エネルギーを利用して回生発電を行うモータと、前記回生発電により充電されるバッテリと、前記モータを冷却するモータ冷却回路と、を備え、前記バッテリの充電状態を示すＳＯＣ値が所定値より高い、かつ、前記バッテリの温度および前記モータ冷却回路の水温が所定の温度より低い場合に、目標回生電力量を小さくするように制御する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本明細書で開示の車両の制御装置によれば、一定の条件の下で目標回生電力量を小さくするよう制御するため、目標回生電力量に対して実回生電力量が下回る状態を回避できる。すなわち、回生ブレーキからエンジンブレーキへの切り替えを防止でき、その結果、エンジンブレーキの使用を目的としてエンジンがオンの状態になることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】車両の制御装置の構成を概念的に示すブロック図である。

【図2】車速と必要回生電力量との関係を示すグラフである。

【図3】車両の制御装置における処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して車両の制御装置について説明する。

【0011】

図１は、車両の制御装置の構成を概念的に示すブロック図である。図１に示すように、車両１０には、車両１０の制御装置としての制御部１２が設けられている。本例において、車両１０は、エンジンおよび走行用のバッテリと、回生ブレーキシステムと、を備えるプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）である。また、車両１０の制御装置は、エンジン１４と、モータ１６と、バッテリ１８と、モータ冷却回路２０と、電力変換器２２と、動力変換部２４と、出力軸２６と、をさらに備える。

【0012】

制御部１２は、回生電力の制御を含む車両１０の走行の制御を行い、各種演算処理を行うＣＰＵと、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を少なくとも有する電子制御ユニットである。制御部１２は、車両１０の制御装置が備える各部の動作を制御する。例えば、制御部１２は、エンジン１４およびモータ１６の駆動を制御する。また、例えば、制御部１２は、電力変換器２２を制御して、モータ１６とバッテリ１８との間での電力の授受量を調整し、さらに動力変換部２４を制御して、エンジン１４、モータ１６、および、出力軸２６の間の動力の授受を制御する。

【0013】

エンジン１４は、車両１０の動力源として機能するとともに、発電用の動力源としても機能する。

【0014】

モータ１６は、動力変換部２４を介し出力軸２６を回転駆動するとともに、出力軸２６の回転軸の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回生発電を行う発電機としても機能する。さらに、モータ１６は、動力変換部２４を介しエンジン１４の駆動力を受け入れることによって発電することもできる。

【0015】

バッテリ１８は、車両１０が備える各種の電気デバイスに電力を供給する。すなわち、バッテリ１８は、電力供給源として機能する部材である。また、バッテリ１８は、回生電力によって充電することができる。

【0016】

モータ冷却回路２０は、モータ１６を冷却する回路である。より詳しくは、モータ冷却回路２０には、電動モータによって作動される電動式のウォータポンプ（図示なし）によって冷却水が循環される。そして、モータ冷却回路２０は、内部を循環する冷却水により、作動時に発熱するモータ１６を冷却し、モータ１６の温度を所定温度に維持する。なお、モータ冷却回路２０の冷却水をバッテリ１８に循環させ、バッテリ１８を冷却できるようにしてもよい。

【0017】

電力変換器２２は、バッテリ１８の直流電力を、モータ１６の駆動に適した交流電力に変換するインバータである。なお、電力変換器２２は、バッテリ１８の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータを含んでもよい。

【0018】

動力変換部２４は、エンジン１４、モータ１６、および、出力軸２６の間の動力（すなわち、駆動力）の授受を制御する。例えば、動力変換部２４は、遊星歯車機構を含み、動力の伝達を制御したり、クラッチを含みエンジン１４の接続を解除したりできるようにするとよい。

【0019】

出力軸２６は、所定のギアなどを介し駆動輪に接続される。車両１０の力行時には、エンジン１４またはモータ１６の駆動力が出力軸２６を介し駆動輪に伝達されて車両１０が走行し、制動時には、出力軸２６の駆動力によりモータ１６が発電することによって回生ブレーキによる制動力が車両１０に付与される。また、モータ１６の発電によって得られた回生電力は、バッテリ１８に充電される。さらに、出力軸２６をエンジン１４に接続させ、エンジン１４によるエンジンブレーキにより制動を行うこともできる。

【0020】

次に、図２を参照して、必要回生電力量について説明する。図２は、車速と必要回生電力量との関係を示すグラフである。図２において、「高ＳＯＣ値・低温時」とは、バッテリ１８のＳＯＣ値が高く、バッテリ１８の温度およびモータ冷却回路２０の水温が低い場合を指す。例えば、高ＳＯＣ値としてはバッテリ１８の充電率が７０％以上、低温としては５℃以下、などの所定値（すなわち、閾値）を設定しておき、判定が行われるとよい。なお、充電に制限がかかる条件は、車両やバッテリによっても異なるため、上記の閾値についても車両によって個別に設定するとよい。「通常時」とは、バッテリ１８のＳＯＣ値が所定値以下であり、バッテリ１８の温度またはモータ冷却回路２０の水温が、予め定める所定温度以上である場合を指す。ここで、図２の「必要回生電力量」とは、惰性走行時などにおいて、エンジンブレーキ相当の減速を回生制動で行う場合に必要な回生電力量である。車速が大きくなるにしたがって、必要回生電力量は大きくなる。

【0021】

ここで、バッテリ１８のＳＯＣ値が高い場合、過充電を避けるなどのため、回生電力の受け入れ量が小さくなる。また、バッテリ１８は、低温時にはバッテリ１８の劣化を避けるため、回生電力の受け入れ量が小さい。例えば、リチウムイオン電池では、低温時には充電により金属リチウムが発生し易いため、大電流での充電ができない。そのため、低温時においては、適正な充電電流が小さく、回生電力の受け入れに限界がある。

【0022】

したがって、バッテリ１８が「高ＳＯＣ値・低温時」の場合には、上記のような制限によって、実際に行える実回生電力量が目標回生電力量を下回ることが多くなる。実回生電力量が目標回生電力量を下回った場合、制御部１２は、エンジン１４を始動し、動力変換部２４により出力軸２６をエンジン１４に接続する。これによって、エンジン１４によるエンジンブレーキにより車両１０が減速される。

【0023】

そこで、本例においては、高ＳＯＣ値・低温時には、目標回生電力量を小さく設定し、目標とする回生制動力を小さくする。図２に示すように、高ＳＯＣ値・低温時は、通常時と比較して、必要回生電力量が低い。例えば、車両１０の始動時には、バッテリ１８の温度およびモータ冷却回路２０の水温は、一般に車両１０が走行中の場合に比べて低温である。また、車両１０の始動時などの低温時（以下、適宜、「低温始動時」と称する。）にはモータ１６などのフリクションが大きいため減速度を確保し易い。したがって、低温始動時には、回生制動による制動力が、通常時に比べて小さくてよい。

【0024】

また、本例においては、温度に応じて変化する適正回生電力（すなわち、バッテリ１８が問題なく受け入れることができる回生電力の上限値）を設定する。そして、車両の制動に必要な制動力に対応する目標回生電力量を算出し、この目標回生電力量が適正回生電力を上回るか否かを判定する。ここで、目標回生電力量が適正回生電力量を上回る場合には、回生制動で必要な制動力を得ることができないため、エンジン１４を始動し、エンジンブレーキおよび機械ブレーキが用いられる。しかし、エンジンブレーキおよび機械ブレーキに比べて、制動力を電力に変換してバッテリ１８を充電できる回生制動を使用する方が本来は望ましい。そのため、本例においては、効果的なブレーキである回生制動を用いるべく、制御部１２が回生電力の制御を行うものとする。この制御部１２が行う回生電力の制御について説明するために、図３を参照する。図３は、車両の制御装置における処理の一例を示すフローチャートである。

【0025】

まず、制御部１２は、バッテリ１８の充電状態を表す指標であるＳＯＣ値を取得し、ＳＯＣ値と予め定めた所定値とを比較する（Ｓ１０）。当該所定値とは、電池特性上、バッテリ１８を好ましい状態に維持するために定めた値である。ＳＯＣ値と所定値との比較の結果、ＳＯＣ値が所定値より大きい場合（Ｓ１０でＹｅｓ）、処理はステップＳ１２に移行する。一方、ＳＯＣ値が所定値以下の場合（Ｓ１０でＮｏ）、処理はステップＳ１８に移行する。ここで、ＳＯＣ値が所定値より大きい場合とは、バッテリ１８の充電が過剰となり得る状態であって、バッテリ１８の保護（すなわち、Ｌｉ析出の抑制）のために何らかの対策、すなわち、何らかの制御が必要となる場合である。当該制御については後述する。

【0026】

次に、制御部１２は、バッテリ１８の温度を取得し、バッテリ１８の温度と予め定めた所定温度とを比較する（Ｓ１２）。両温度の比較の結果、バッテリ１８の温度が所定温度より低い場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、処理はステップＳ１４に移行する。一方、バッテリ１８の温度が所定温度以上の場合（Ｓ１２でＮｏ）、処理はステップＳ１８に移行する。

【0027】

次に、制御部１２は、モータ冷却回路２０の水温を取得し、モータ冷却回路２０の水温と予め定めた所定温度とを比較する（Ｓ１４）。両温度の比較の結果、モータ冷却回路２０の水温が所定温度より低い場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、処理はステップＳ１６に移行する。一方、モータ冷却回路２０の水温が所定温度以上の場合（Ｓ１４でＮｏ）、処理はステップＳ１８に移行する。

【0028】

上述したように、ＳＯＣ値が所定値より大きくバッテリ１８の充電が過剰となり得る状態では、車両１０の制御装置において何らかの制御が必要となる。そこで、車両１０の制御装置においては、実回生電力の生成が制限される。すなわち、かかる状態においては、回生電力の生成が不要と判断される。ここで、回生電力の生成が不要と判断されるのは、バッテリ１８の温度が所定温度より低い場合（すなわち、Ｓ１２でＹｅｓの場合）、および、モータ冷却回路２０の水温が所定温度より低い場合（すなわち、Ｓ１４でＹｅｓの場合）も同様である。そこで、制御部１２は、回生電力の生成が不要と判断された場合には（すなわち、上述したフローチャートにおいて、処理がステップＳ１６に移行した場合には）、目標回生電力量を小さくするよう制御する（Ｓ１６）。一方、上述したフローチャートにおいて、処理がステップＳ１８に移行した場合には、目標回生電力量を変える必要はないため、制御は行わない（Ｓ１８）。

【0029】

以上のように、制御部１２は、一定の条件の下で目標回生電力量を小さくするよう制御するため、目標回生電力量に対して実回生電力量が下回る状態を回避できる。すなわち、回生ブレーキからエンジンブレーキへの切り替えを防止でき、その結果、エンジンブレーキの使用を目的としてエンジンがオンの状態になることを抑制できる。

【0030】

なお、これまでの説明は一例であり、本明細書で開示する車両の制御装置においては、一定の条件の下で目標回生電力量を小さくするよう制御する構成であればよく、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。実施形態においては、モータ冷却回路２０はモータ１６を冷却することとしているが、これに限らない。例えば、モータ冷却回路２０は、主にギア、モータ、および、インバータといった車両１０を走行させるために必要な主要部品である走行ユニットを一つにまとめてパッケージ化したｅ－Ａｘｌｅなどを水冷で冷却する回路であってもよい。また、実施形態においては、低温始動時に目標回生電力量を小さくするが、バッテリの温度とモータ冷却回路の水温とが低い場合であれば、目標回生電力量の制御は車両１０の始動時に限らない。

【符号の説明】

【0031】

１０ 車両、１２ 制御部、１４ エンジン、１６ モータ、１８ バッテリ、２０ モータ冷却回路、２２ 電力変換器、２４ 動力変換部、２６ 動力軸。

【図1】

【図2】

【図3】