JP5196248B2

JP5196248B2 - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP5196248B2
Application number: JP2008129926A
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Inventors: 浩也辻
Original assignee: Denso Corp
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Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2013-05-15
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Description

本発明は、車両の駆動源としてエンジンとモータジェネレータとを有するハイブリッド車両の制御装置に関する。

従来、燃費の向上等を図るために、車両の駆動源としてエンジンとモータジェネレータ（発電電動機）とを併用するハイブリッド車両が注目されている（例えば、特許文献１参照）。

この種のハイブリッド車両としては、様々な型式のものが提案されており、エンジンがモータ発電機の駆動だけを行いモータ発電機のみで車輪を駆動するシリーズ型のものや、エンジンとモータ発電機の両方で車輪を駆動し、モータによりエンジンのトルクをアシストするパラレル型のものがある。更に、一定速度以上になるとエンジンとモータの両方で車輪を駆動するが、発進時や一定速度以下ではエンジンを停止しモータのみで車輪を駆動するパラレル・シリーズ型のものもあり、減速・制動時にはモータが回生発電を行い、運動エネルギの一部を電力に変えてバッテリを充電する。
特開２００３−３４８７０８号公報

従来のハイブリッド車両では、主として、回生制動時のバッテリへの充電機能とトルクアシスト時の放電機能との両立のために、バッテリのＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ／充電状態、残存容量）を中間容量状態（例えば、４０〜８０％）に維持する制御を行っている。特に、かかるバッテリ容量の下限値を、例えば、４０％とするのは、バッテリのＳＯＣが低い状態でＩＧ（イグニッション）オフした後、再始動するために必要な電力を保持しておくためである。そのため、上述したパラレル・シリーズ型のハイブリッド車両等で、エンジンを停止しモータのみで車輪を駆動する場合（ＥＶ［ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｈｉｃｌｅ］走行等）には、上限値との差分である４０％の範囲内しかバッテリ容量を使用できないため、エンジンを停止できる距離に制約があるという問題があった。

また、バッテリが過放電状態になった時は、エンジンを始動してモータ発電機を回してバッテリに充電するため、エンジンを燃費率の悪いところでも使わざるを得ず、平均燃費の悪化に繋がる問題もあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジンを停止しモータのみで走行できる距離を伸ばすことができ、燃費を向上させることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．エンジンと、該エンジンに連結され、力行運転及び回生運転がそれぞれ可能な第１、第２のモータジェネレータと、該第１、第２のモータジェネレータをそれぞれ駆動する第１、第２のインバータと、該第１、第２のインバータにそれぞれ接続された第１、第２のバッテリとを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記第１のモータジェネレータ及び前記第１のインバータは、前記第１のバッテリに対し個別に接続され、
前記第２のモータジェネレータ及び前記第２のインバータは、前記第２のバッテリに対し個別に接続され、
前記第１、第２のバッテリは、それぞれ第１、第２の充電状態を有し、前記制御装置は、前記第１、第２の充電状態が必ずしも同じにならないように制御する充放電制御手段を有し、
該充放電制御手段は、前記第２のバッテリの使用可能なバッテリ容量を示すＳＯＣが、前記第１のバッテリの使用可能なバッテリ容量を示すＳＯＣよりも大きくなるように制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

ここで、「必ずしも同じにならない」とは、その充放電制御過程で、ＳＯＣ等の第１のバッテリの充電状態（第１の充電状態）と第２のバッテリの充電状態（第２の充電状態）が当該充放電制御の最適化のために同じになることもあれば異なることもあることを意味する。

手段１によれば、第１、第２のバッテリの各々の充電状態に応じた充放電制御が可能になり、第２のバッテリの使用可能なバッテリ容量を示すＳＯＣが、第１のバッテリの使用可能なバッテリ容量を示すＳＯＣよりも大きくなるので、各バッテリを有効に活用することができる。

２．前記第１、第２のバッテリは、それぞれ上限値及び下限値により画される放電可能な第１、第２のバッテリ容量を有し、前記充放電制御手段は、前記第１のバッテリ容量を前記エンジンを始動可能な下限値まで放電可能に制御すると共に、前記第２のバッテリ容量を完全放電手前の下限値まで放電可能に制御することを特徴とする手段１に記載のハイブリッド車両の制御装置。

手段２によれば、第２のバッテリ容量を完全放電手前まで使用できるので、エンジンを停止しモータのみで走行できる距離を伸ばすことができる。

３．前記充放電制御手段は、前記第１のバッテリ容量が下限値に達し、前記第２のバッテリ容量が下限値に達していない場合には、前記第１のモータジェネレータの出力を減少させ、前記第２のモータジェネレータの出力を増加させるように制御することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

手段３によれば、第１のバッテリ容量がそれ以上低下し下限値を下回って、エンジンを始動できなくなるのを防止することができる。

４．前記充放電制御手段は、前記回生運転が行われる時に、前記第１、第２のバッテリのうち、それぞれ前記第１、第２のバッテリ容量を示すＳＯＣの下限値により近い方のバッテリに対する充電割合を増加させるように制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御装置。

手段４によれば、第１、第２のバッテリの充電状態を個別に管理でき、バッテリ寿命を延ばすことができる。

５．前記制御装置は、更に、前記第２のバッテリの方がそのＳＯＣの下限値により近い場合に、前記第１のバッテリから前記第２のバッテリに充電する補充電手段を有することを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。

手段５によれば、第２のバッテリが過放電になりそうな場合は、第１のバッテリから第２のバッテリに充電することで過放電状態を回避できるため、エンジンが燃費率の悪い状態で使用されることが無くなり、燃費の向上に繋がる。

６．前記充放電制御手段は、前記第１のバッテリ容量が上限値に達し、前記第２のバッテリ容量が上限値に達していない場合には、前記第１のモータジェネレータの出力を増加させ、前記第２のモータジェネレータの出力を減少させるように制御することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。

手段６によれば、第１のバッテリ容量が上限値に達し、第２のバッテリ容量が上限値に達していない場合、第１のバッテリ容量を減少させて、第２のバッテリ容量を増加させることができる。

以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１には、本実施形態の制御装置が適用されるハイブリッド車両の概略構成が示されている。図１に示すハイブリッド車両は、エンジン１０と、エンジン１０に連結され、力行運転及び回生運転がそれぞれ可能な第１、第２のモータジェネレータ２１、２２と、第１、第２のモータジェネレータ２１、２２をそれぞれ駆動する第１、第２のインバータ３１、３２と、第１、第２のインバータ３１，３２にそれぞれ接続された第１、第２のバッテリ４１、４２とを備えている。即ち、図１において、このハイブリッド車両は、駆動源としてエンジン１０と第１及び第２のモータジェネレータ２１、２２とを併用している。エンジン１０は、ガソリンや軽油のような燃料を燃焼することにより駆動力を発生し、クランクシャフト１２を回転駆動する。第１及び第２のモータジェネレータ２１、２２は、それぞれ第１及び第２のインバータ３１、３２に接続された交流モータジェネレータであって、力行運転及び回生運転の双方を行うことができる。発電用モータジェネレータ２１は、主としてクランクシャフト１２により回転駆動されて発電を行う発電機として機能し、かつ、エンジン始動時にクランクシャフト１２をクランキングするエンジン始動モータ（スタータ）としての機能を兼用している。走行用モータジェネレータ２２は、主として駆動軸１４を回転駆動する走行用電動機として機能し、単独又はエンジン１０と協動して駆動輪５０を回転駆動する。この走行用モータジェネレータ２２は、後述するように車両減速時には回生運転により発電を行う。

駆動源の駆動力は、自動変速機１６、図示しない差動ギヤ、及びドライブシャフト１８を経由して、一対の駆動輪５０へ伝達される。自動変速機１６は、駆動源の駆動力を無段階・連続的に変速して駆動輪５０へ伝達する。なお、自動変速機１６として有段式の自動変速機を用いることもできる。

エンジン１０と駆動輪５０との動力伝達経路には、動力の伝達を断続するクラッチ５２が介装され、このクラッチ５２と駆動輪５０との動力伝達経路に、上記の走行用モータジェネレータ２２が設けられている。エンジン走行時にはクラッチ５２が締結され、アイドリングストップ中やモータ走行中にはクラッチ５２が切られることとなる。クラッチ５２のドライブ側には、エンジン１０のクランクシャフト１２と同期して回転する発電用モータジェネレータ２１の回転軸が連結されている。クラッチ５２のドリブン側には、クランクシャフト１２と同軸上に配置される上述した駆動軸１４が連結されており、この駆動軸１４の他端に走行用モータジェネレータ２２が連結されている。尚、本実施形態では、上述したクラッチ５２に加えて、補助クラッチ５４が走行用モータジェネレータ２２と駆動輪５０との動力伝達経路に設けられており、具体的には、走行用モータジェネレータ２２と上述した自動変速機１６との間に介装されている。この補助クラッチ５４は、動力の伝達をほぼ完全に遮断できるものであり、典型的にはドグクラッチのような噛み合い式クラッチである。このように、本実施形態では、エンジン１０と駆動輪５０との動力伝達経路には、クラッチ５２と補助クラッチ５４の２個のクラッチが介装されているが、例えば、補助クラッチ５４は設けない構成でも良い。

また、本実施形態では、エンジン１０に連結され、力行運転及び回生運転がそれぞれ可能な第１、第２のモータジェネレータ２１、２２が直列に２個配置されているが、これらは並列に２個配置される構成でも良い。即ち、第１、第２のモータジェネレータ２１、２２が２個配置され、それぞれのモータジェネレータを駆動する第１、第２のインバータ３１、３２と第１、第２のバッテリ４１、４２も２個ずつ配置された構成であれば良い。

更に、図１に示すハイブリッド車両は、ハイブリッドＥＣＵ６０と、電池ＥＣＵ７０を備えている。ハイブリッドＥＣＵ６０と電池ＥＣＵ７０は、それぞれＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及び入出力インターフェース等を備えた周知のマイクロコンピュータシステムである。

ハイブリッドＥＣＵ６０は、図示せぬ車速センサ、エンジン回転数センサ、アクセル開度センサ等の各種センサ類の検出信号に基づいて、エンジン１０、モータジェネレータ２１、２２、クラッチ５２、及び自動変速機１６へ制御信号を出力し、その動作を制御する。

また、ハイブリッドＥＣＵ６０は、その内部のＲＯＭ上に予め格納されているプログラムを実行することにより、所定の機能を実現する。例えば、主として燃費の向上及び排気の浄化を図るために、交差点待ちのような車両の一時停止時にエンジンの自動停止すなわちアイドリングストップを行い、エンジン効率の良くないエンジン低速走行をモータジェネレータのみを駆動源とするモータ走行へ切り換え、自動変速機１６によるエンジン作動点の高効率化を行い、更には車両減速時や制動時の車両運動エネルギをモータジェネレータ２１、２２により回生する。

更に、ハイブリッドＥＣＵ６０は、主として走行用モータジェネレータ２２を駆動源とするモータ走行（上述したＥＶ走行）中には、エンジンフリクションを軽減するために、クラッチ５２を開放し、エンジン１０を駆動輪５０から切り離す。これにより、走行用モータジェネレータ２２の駆動エネルギを軽減し、燃費向上を図ることができる。また、車両減速時や制動時にモータジェネレータ２１、２２を回生運転する場合にも、エンジンフリクションを軽減するために、クラッチ５２を開放し、エンジン１０を駆動輪５０から切り離す。これにより、エンジンフリクションに費やされる分の回生エネルギを増加でき、燃費向上を図ることができる。

一方、電池ＥＣＵ７０は、第１、第２のバッテリ４１、４２の温度をそれぞれ検出する図示しないバッテリ温度センサの検出値、更には、これらバッテリ４１、４２の出力電圧を検出する図示しない電圧センサの検出値に基づき、バッテリ４１、４２それぞれの内部状態を監視する。特に、第１、第２のバッテリ４１、４２の上記したＳＯＣをそれぞれ検出する。そして、検出したＳＯＣに関する情報に基づき、第１、第２のバッテリ４１、４２それぞれの充電状態を把握し、これらの情報をハイブリッドＥＣＵ６０に送信し、ハイブリッドＥＣＵ６０と共にバッテリ４１、４２それぞれの充放電制御を行う。また、ＳＯＣに関する情報等を受信したハイブリッドＥＣＵ６０は、第１、第２のモータジェネレータ２１、２２に対し、第１、第２のインバータ３１、３２と共に、トルク制御手段として、後述するトルク制御等を行う。尚、電池ＥＣＵ７０による第１、第２のバッテリ４１、４２の各ＳＯＣの検出方法は、公知の方法によることができるので、ここでは詳述しない。

即ち、第１、第２のモータジェネレータ２１、２２は、エンジン１０とトルク授受可能に連結され、それぞれ第１、第２のバッテリ４１、４２から第１、第２のインバータ３１、３２を通じて給電されて電動動作したり、エンジン１０により駆動されて発電を行って第１、第２のインバータ３１、３２を通じてそれぞれ第１、第２のバッテリ４１、４２を充電したりする。

第１、第２のインバータ３１、３２は、それぞれ三相のインバータであり、図示しない複数のスイッチング素子と、各スイッチング素子と個別に逆並列接続されたフライホイルダイオード等からなり、各スイッチング素子はインバータ内部に搭載された制御回路により断続制御されて第１、第２のバッテリ４１、４２からの直流電圧を、第１、第２のモータジェネレータ２１、２２の回転と同期した三相交流電圧に変換する。ハイブリッドＥＣＵ６０は、各第１、第２のモータジェネレータ２１、２２の回転を検出する不図示の回転位置検出センサからの信号に基づいて各第１、第２のインバータ３１、３２を位相制御したり、各第１、第２のインバータ３１、３２のスイッチング素子のＰＷＭデューティ比を制御して、各第１、第２のモータジェネレータ２１、２２のトルクを調整する。

尚、ハイブリッド車両では、モータジェネレータを用いてエンジンの始動、その後のトルクアシスト、回生制動等を行うが、このモータジェネレータによるエンジンの始動、その後の車両変速時のトルクアシストなどでは、バッテリとモータジェネレータとの間でインバータを通じて大電力を授受する必要がある。特に、上述したようにエンジンを停止した状態で車両を発進させ、或いはＥＶ走行するには、バッテリによる電源電圧を１００乃至４００Ｖといった高圧に設定して送電損失の低減等を図る必要がある。

本実施形態においても、バッテリによる電源電圧は１００乃至４００Ｖの高圧に設定されるが、かかるバッテリパックを第１及び第２のバッテリ４１、４２に２分割している。即ち、ここで言う２分割したバッテリとは、インバータを介してモータジェネレータに給電して車両を走行させる動力を発生するための、いわゆる主機用のバッテリを２分割したことを言い、ハイブリッド車両に多数搭載される定格電圧が約１２Ｖ程度の低圧電気負荷（上述したハイブリッドＥＣＵ６０等のコントローラや電装品）に給電するための、いわゆる補機用のバッテリを分割したことではない。上記の２分割したバッテリ４１、４２から低圧電気負荷に給電することも、勿論可能であるが、それらに給電するために第１及び第２のバッテリ４１、４２の他に補機用のバッテリとしての低圧バッテリも配置することは可能である。

また、１００乃至４００Ｖの電源電圧が必要であるため、上述した主機用のバッテリは、その単位セルを多数直列接続してなる組電池として用いられるが、本実施形態でも、第１、第２のバッテリ４１、４２のそれぞれが、かかる組電池として構成されている。第１、第２のバッテリ４１、４２の種類は、特に問わず、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、鉛電池等を用いることができるが、後述する第１、第２のバッテリ４１、４２の充放電制御の容易化と精度向上のためには、第１、第２のバッテリ４１、４２には同じ種類の電池を用いるのが望ましい。

さて、本実施形態の大きな特徴である第１及び第２のバッテリ４１、４２を２分割した理由とその充放電制御について、更に図２を参照して説明する。尚、かかる第１及び第２のバッテリ４１、４２に対する充放電制御は、上述したように、ハイブリッドＥＣＵ６０と電池ＥＣＵ７０により行うので、以下では、両者により構成されるコントローラ１００（図１参照）を、この充放電制御手段として説明する。

即ち、従来は単一のバッテリパックからインバータを介して１又は２個のモータジェネレータに給電する構成であったのに対し、本実施形態では、第１及び第２のバッテリ４１、４２に２分割し、それぞれが別個のインバータ３１、３２を介して別個のモータジェネレータ２１、２２に給電し、第１、第２のバッテリ４１、４２で役割を分担する構成を有している。そして、第１、第２のバッテリ４１、４２は、それぞれ第１、第２の充電状態を有し、上述したコントローラ１００は、これら第１、第２のバッテリ４１、４２の充放電制御手段として、第１のバッテリ４１の充電状態（第１の充電状態）と第２のバッテリ４２の充電状態（第２の充電状態）が必ずしも同じにならないように制御する。ここで、「必ずしも同じにならない」とは、その充放電制御過程で、後で詳述するＳＯＣ等の第１のバッテリ４１の充電状態（第１の充電状態）と第２のバッテリ４２の充電状態（第２の充電状態）が、充放電制御の最適化の観点から、同じ状態になることも異なる状態になることもあることを意味する。かかる構成により、第１、第２のバッテリ４１、４２の各々の充電状態に応じた充放電制御が可能になるので、各バッテリ４１、４２を有効に活用することができる。以下、この点につき述べる。

第１、第２のバッテリ４１、４２は、図２（ａ）に示すように、それぞれ上限値及び下限値により画される放電可能な第１、第２のバッテリ容量を有している。即ち、第１のバッテリ４１は、従来の単一バッテリの場合と同様に、ＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ／充電状態、残存容量）を、例えば、４０〜８０％に維持するように、充放電制御手段としてのコントローラ１００に制御される。従って、第１のバッテリ４１の使用可能な第１のバッテリ容量は、ＳＯＣの上限値８０％と下限値４０％により画される、その差分４０％の範囲内である。一方、第２のバッテリ４２は、従来の単一バッテリの場合とは異なり、ＳＯＣを、例えば、１０〜９０％に維持するように、充放電制御手段としてのコントローラ１００に制御される。従って、第２のバッテリ４２の使用可能な第２のバッテリ容量は、ＳＯＣの上限値９０％と下限値１０％により画される、その差分８０％の範囲内である。この結果、仮に、第１、第２のバッテリ４１、４２の満充電状態（ＦＵＬＬ）の使用可能なバッテリ容量が同じだとすれば、第２のバッテリ４２は、第１のバッテリ４１の約２倍の容量を使用可能であることになる。このように、本実施形態では、充放電制御手段としてのコントローラ１００は、第１のバッテリ４１の上記容量をエンジン１０を始動可能な下限値である４０％まで放電可能に制御するのに対し、第２のバッテリ４２の上記容量は、完全放電（０％）手前の下限値である１０％まで放電可能に制御するようにしている。これにより、第２のバッテリ４２の容量を完全放電手前まで使用できるので、エンジン１０を停止しモータ（モータジェネレータ２２）のみで走行できる距離を伸ばすことができる。

以上のように、本実施形態では、第２のバッテリ４２の使用可能な容量は第１のバッテリ４１の使用可能な容量の略２倍に画されるので、例えば、従来の単一のバッテリを有する場合に対して、使用できる電気エネルギを略１．５倍に増やすことが可能である。

ところで、上述したように、回生運転が行われる時には、充放電制御手段としてのコントローラ１００は、モータジェネレータ２１、２２により発電された電力により第１、第２のバッテリ４１、４２に充電する制御を行う。この場合、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、第１、第２のバッテリ４１、４２は、両者のうち、上述した使用可能な容量の下限値により近い方のバッテリに対する充電割合を増加させるように、充放電制御手段としてのコントローラ１００に制御される。図２（ｂ）に示す例では、第２のバッテリ４２の方が第１のバッテリ４１よりも、その使用可能な容量の下限値である１０％により近いので、同図に示すように、第２のバッテリ４２に対する充電割合を増加させるように制御されている。具体的には、第２のバッテリ４２に対する単位時間当たりの充電量を第１のバッテリ４１に対する単位時間当たりの充電量よりも大きくすることで、これを実現している。このように、第１、第２のバッテリ４１、４２の充電状態を個別に管理できるので、それぞれのバッテリ寿命を延ばすことが可能である。

尚、望ましくは、充放電制御手段としてのコントローラ１００は、第２のバッテリ４２の方がその使用可能な容量の下限値により近い場合に、第１のバッテリ４１から第２のバッテリ４２に充電する補充電を行うようにしても良い。これにより、第２のバッテリ４２が過放電になりそうな場合は、第１のバッテリ４１から第２のバッテリ４２に充電することで過放電状態を回避できるため、エンジン１０が燃費率の悪い状態で使用されることが無くなり、燃費の向上に繋がる。

次に、本実施形態の特徴をなすコントローラ１００による充放電制御動作を図３及び図４のフローチャートを参照して説明する。

図３では、コントローラ１００による制御処理として、第１、第２のインバータ３１、３２を介して第１、第２のモータジェネレータ２１、２２の出力を制御する処理が示されている。第１、第２のバッテリ４１、４２の充放電制御としては、第１、第２のバッテリ４１、４２を均等に充放電していき、その上下の閾値（上限値と下限値）に達した方のバッテリ４１又は４２の充放電量を小さくすることを特徴としている。

まず、力行運転に入った場合とそうでない場合（モータジェネレータ２１、２２が回転駆動されていればエンジン１００のトルクアシストとして機能する）とで大きく制御が分かれる。ここで、力行運転とは、モータジェネレータ２１、２２がそれぞれ第１、第２のバッテリ４１、４２から電力の供給を受け、駆動輪５０を回転駆動する力を発生する状態を言う。まず、かかる力行運転に入ったかどうかを判別し（Ｓ３０１）、肯定判別された場合、即ち、力行運転に入った場合には、第１、第２のバッテリ４１、４２のＳＯＣがそれぞれ上述した下限値Ｌ１、Ｌ２を上回っているかを調べる（Ｓ３０２、Ｓ３０３）。これに対して、Ｓ３０１で否定判別された場合、即ち、力行運転に入っていない場合には、第１、第２のバッテリ４１、４２のＳＯＣがそれぞれ上述した上限値Ｈ１、Ｈ２に達していないかを調べる（Ｓ３０４、Ｓ３０５）。

力行運転に入り、第１のバッテリ４１のＳＯＣが下限値Ｌ１を上回っている場合には（Ｓ３０２でＹｅｓ）、モータジェネレータ２１、２２が同一の出力（ＡｋＷ）になるように制御する（Ｓ３０６）。一方、第１のバッテリ４１のＳＯＣが下限値Ｌ１に達している場合には（Ｓ３０２でＮｏ）、第２のバッテリ４２のＳＯＣが下限値Ｌ２を上回っているかを調べる（Ｓ３０３）。第２のバッテリ４２のＳＯＣが下限値Ｌ２を上回っている場合には（Ｓ３０３でＹｅｓ）、モータジェネレータ２１の出力を減少させ、その分（αｋＷ）だけモータジェネレータ２２の出力を増加させるように制御する（Ｓ３０７）。第２のバッテリ４２のＳＯＣが下限値Ｌ２を上回っているかを調べる（Ｓ３０３）。第２のバッテリ４２のＳＯＣが下限値Ｌ２に達している場合には（Ｓ３０３でＮｏ）、モータジェネレータ２２の出力をＡｋＷまで減少させるように制御する（Ｓ３０８）。

力行運転に入っておらず、第１のバッテリ４１のＳＯＣが上限値Ｈ１に達していない場合には（Ｓ３０４でＹｅｓ）、モータジェネレータ２１、２２が同一の出力（ＢｋＷ）になるように制御する（Ｓ３０９）。一方、第１のバッテリ４１のＳＯＣが上限値Ｈ１に達している場合には（Ｓ３０４でＮｏ）、第２のバッテリ４２のＳＯＣが上限値Ｈ２に達していないかを調べる（Ｓ３０５）。第２のバッテリ４２のＳＯＣが上限値Ｈ２に達していなければ（Ｓ３０５でＹｅｓ）、第１のバッテリ４１の出力を増加させ、その分（αｋＷ）だけモータジェネレータ２２の出力を減少させるように制御する（Ｓ３１０）。第２のバッテリ４２のＳＯＣが上限値Ｈ２に達している場合には（Ｓ３０５でＮｏ）、モータジェネレータ２２の出力をＢｋＷまで復帰させるように制御する（Ｓ３１１）。

尚、以上の制御処理は、コントローラ１００の行う公知の主制御プログラムの割込み処理として行われる副制御プログラムとして実行される。従って、以上の処理が終了した場合には、主制御プログラムに戻り、次の割込み処理時に以上の制御処理を繰り返す。

このように、本実施形態によれば、力行運転に入り、第１のバッテリ４１のＳＯＣが下限値Ｌ１を上回っている限り、モータジェネレータ２１、２２が同一の出力（ＡｋＷ）になるように駆動して走行し、第１のバッテリ４１のＳＯＣが下限値Ｌ１に達した場合には、モータジェネレータ２２の出力を増加させて走行する。これにより、第１のバッテリ４１のＳＯＣがそれ以上低下し下限値Ｌ１を下回って、エンジン１０を始動できなくなるのを防止する。第２のバッテリ４２のＳＯＣが下限値Ｌ２に達した場合には、モータジェネレータ２２の出力を減少させて第２のバッテリ４２が完全放電してしまうのを防止する。一方、力行運転に入っていない場合、即ち、モータジェネレータ２１、２２がエンジン１００のトルクアシストを行う場合には、第１のバッテリ４１のＳＯＣが上限値Ｈ１を下回っている限り、モータジェネレータ２１、２２を同一の出力（ＢｋＷ）になるように駆動し、第１のバッテリ４１のＳＯＣが増加するようにする。第１のバッテリ４１のＳＯＣが上限値Ｈ１に達した場合には、第２のバッテリ４２のＳＯＣが上限値Ｈ２に達するまでは、上限値Ｈ１に達した第１のバッテリ４１の出力を増加させて第２のバッテリ４２のＳＯＣが増加するようにする。第２のバッテリ４２のＳＯＣが上限値Ｈ２に達した合には、モータジェネレータ２２の出力をＢｋＷまで復帰させて、第２のバッテリ４２のＳＯＣが上限値Ｈ２を超え、過充電になるのを防止する。

以上の例では、上述したように、第１、第２のバッテリ４１、４２を均等に充放電していき、その上下の閾値（上限値と下限値）に達した方のバッテリ４１又は４２の充放電量を小さくするようにしたが、前述したように、第１、第２のバッテリ４１、４２のＳＯＣの使用範囲は、それぞれ上限値と下限値の差分である４０％、８０％であり、１：２であることから、充放電量自体に差を付ける制御も考えられる。以下、図４を用いて、コントローラ１００が、かかる制御処理を行う例について説明する。尚、ハイブリッドＥＣＵ６０による第１、第２のモータジェネレータ２１、２２に対するトルク指令値の算出方法自体は公知の方法によるので、ここでは詳述しない。

本例では、上述した理由からも、まず、第１、第２のバッテリ４１、４２の各充電状態がそれぞれのＳＯＣの使用範囲内であるか否かを判別する。即ち、第１のバッテリ４１のＳＯＣが上述した下限値Ｌ１と上限値Ｈ１の範囲内にあるかを調べる（Ｓ４０１）、範囲内になければ、次に、第２のバッテリ４２のＳＯＣが上述した下限値Ｌ２と上限値Ｈ２の範囲内にあるかを調べる（Ｓ４０２）。第２のバッテリ４２のＳＯＣも上述した下限値Ｌ２と上限値Ｈ２の使用範囲内になければ、どちらのバッテリも、その使用範囲を超えており、それ以上充電すれば過充電となり、バッテリ寿命を低下させる、或いは、それ以上放電させればエンジン１０を始動できなくなり、又は完全放電してしまいバッテリが劣化して交換しなければならなくなる。従って、この場合には、モータジェネレータ２１、２２いずれに対してもトルク指令を０にするように制御する（Ｓ４０３）。第１のバッテリ４１のＳＯＣが使用範囲内にないが、第２のバッテリ４２のＳＯＣは使用範囲内にあれば、モータジェネレータ２１に対するトルク指令を０にし、モータジェネレータ２２に対するトルク指令を全トルク指令にするように制御する（Ｓ４０４）。これにより、第１のバッテリ４１のＳＯＣを中間容量状態（４０〜８０％）に維持することができ、例えば、４０％を下回ってエンジン１０を始動できなくなる事態を防止できる。

一方、第１のバッテリ４１のＳＯＣが使用範囲内にある場合（Ｓ４０１でＹｅｓ）には、更に、第２のバッテリ４２のＳＯＣも使用範囲内にあるか否かを調べ（Ｓ４０５）、第２のバッテリ４２のＳＯＣは使用範囲内になければ（Ｓ４０５でＮｏ）、モータジェネレータ２２に対するトルク指令を０にし、モータジェネレータ２１に対するトルク指令を全トルク指令にするように制御する（Ｓ４０６）。これにより、第２のバッテリ４２のＳＯＣをその使用可能範囲内（１０〜９０％）に維持することができ、例えば、１０％を下回って完全放電してしまいバッテリが劣化して交換しなければならなくなる事態を防止できる。また、９０％を超える過充電状態にしてしまい、バッテリ寿命が低下するのを防止することができる。以上に対して、第１、第２のバッテリ４１、４２のどちらも、その使用範囲内にある場合には（Ｓ４０５でＹｅｓ）、コントローラ１００は、第１、第２のモータジェネレータ２１、２２のトルク比を１対２になるように制御する。即ち、モータジェネレータ２１に対するトルク指令を全トルク指令の１／３とし、モータジェネレータ２２に対するトルク指令を全トルク指令の２／３にするように制御する（Ｓ４０７）。これにより、第１、第２のバッテリ４１、４２の充電状態がそれぞれ使用可能範囲内である場合に、各バッテリ容量を有効に活用して車両を走行させることができる。このように、本実施形態では、第１、第2のモータジェネレータ２１、２２の出力トルク比を、第１、第２のバッテリ４１、４２の容量の使用範囲の比と同様に設定することにより、第１、第２のバッテリ容量の使用範囲を最大限有効に活用して車両を走行させること等が可能である。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、第１、第２のバッテリが使用可能な容量として、第１、第２のバッテリが有する充電状態としてのＳＯＣをそれぞれ４０〜８０％、１０〜９０％に維持するように制御したが、これら以外の他の充電状態を有するように制御することも可能であり、また第1と第2のバッテリの使用範囲を入れ替えて使うことも可能である。

本発明は、車両の駆動源としてエンジンとモータジェネレータとを有するハイブリッド車両、特に、エンジンを停止しモータジェネレータによるモータ駆動のみで走行することが可能なハイブリッド車両に、広く適用可能である。

本発明の実施形態に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。第１、第２のバッテリがそれぞれ異なる第１、第２の充電状態を有することを示す図であり、（ａ）は、それぞれ上限値及び下限値により画される使用可能な第１、第２のバッテリ容量を有することを示す図、（ｂ）は、その使用可能な容量の下限値により近いバッテリに対する充電割合を増加させることを示す図である。本発明の実施形態に係るコントローラ１００の実行する第１の制御処理を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係るコントローラ１００の実行する第２の制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０エンジン、２１、２２（第１、第２の）モータジェネレータ、
３１、３２（第１、第２の）インバータ、４１、４２（第１、第２の）バッテリ、
１００コントローラ（充放電制御手段）

Claims

エンジンと、該エンジンに連結され、力行運転及び回生運転がそれぞれ可能な第１、第２のモータジェネレータと、該第１、第２のモータジェネレータをそれぞれ駆動する第１、第２のインバータと、該第１、第２のインバータにそれぞれ接続された第１、第２のバッテリとを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記第１のモータジェネレータ及び前記第１のインバータは、前記第１のバッテリに対し個別に接続され、
前記第２のモータジェネレータ及び前記第２のインバータは、前記第２のバッテリに対し個別に接続され、
前記第１、第２のバッテリは、それぞれ第１、第２の充電状態を有し、前記制御装置は、前記第１、第２の充電状態が必ずしも同じにならないように制御する充放電制御手段を有し、
該充放電制御手段は、前記第２のバッテリの使用可能なバッテリ容量を示すＳＯＣが、前記第１のバッテリの使用可能なバッテリ容量を示すＳＯＣよりも大きくなるように制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
前記第１、第２のバッテリは、それぞれ上限値及び下限値により画される放電可能な第１、第２のバッテリ容量を有し、前記充放電制御手段は、前記第１のバッテリ容量を前記エンジンを始動可能な下限値まで放電可能に制御すると共に、前記第２のバッテリ容量を完全放電手前の下限値まで放電可能に制御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。
前記充放電制御手段は、前記第１のバッテリ容量が下限値に達し、前記第２のバッテリ容量が下限値に達していない場合には、前記第１のモータジェネレータの出力を減少させ、前記第２のモータジェネレータの出力を増加させるように制御することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記充放電制御手段は、前記回生運転が行われる時に、前記第１、第２のバッテリのうち、それぞれ前記第１、第２のバッテリ容量を示すＳＯＣの下限値により近い方のバッテリに対する充電割合を増加させるように制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記制御装置は、更に、前記第２のバッテリの方がそのＳＯＣの下限値により近い場合に、前記第１のバッテリから前記第２のバッテリに充電する補充電手段を有することを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記充放電制御手段は、前記第１のバッテリ容量が上限値に達し、前記第２のバッテリ容量が上限値に達していない場合には、前記第１のモータジェネレータの出力を増加させ、前記第２のモータジェネレータの出力を減少させるように制御することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置。