JP6321513B2 - 車両の制御装置及び車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置及び車両に関する。特に、発電装置を停止した状態で駆動モータの駆動力により走行する第１の走行モードと、発電装置により発電しながら駆動モータの駆動力により走行する第２の走行モードとを切替可能な車両の制御装置及び車両に関する。

近年、車両の駆動力を出力する駆動モータと、発電装置の動力として使用されるエンジンとを備えるとともに、車載の発電装置及び外部の充電装置による充電が可能な二次電池を備えた電動車両が知られている。かかる電動車両の一態様において、エンジンは、レンジエクステンダ（航続距離延長装置）として用いられ、車両の走行中に二次電池の残存容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が所定の閾値以下になったときに始動する。エンジンの動力により発電された電力は、駆動モータに供給され、あるいは、二次電池に充電される。

上記のような車両（以下、「レンジエクステンダ車両」ともいう。）は、車載の発電装置を起動させずに、二次電池に充電された電力で走行することを基本思想としている。したがって、レンジエクステンダ車両は、例えば二次電池がフル充電の状態から、残存容量が極僅かになるまでの期間、二次電池に蓄積された電力のみで走行する（以下、かかる走行モードを「第１の走行モード」ともいう。）。すなわち、かかる期間においては、発電装置による発電が行われない。一方、レンジエクステンダ車両は、二次電池の残存容量が極僅かになると発電を開始し、発電した電力及び二次電池の電力により走行する（以下、かかる走行モードを「第２の走行モード」ともいう。）。

ここで、二次電池は、低温時に残存容量が低下した状態で使用すると、劣化が進行しやすくなる性質を有している。特許文献１には、二次電池の温度に応じて、車載の発電装置による発電を開始するか否かを判定する閾値を変更する技術が開示されている。具体的に、特許文献１には、車両走行中にＳＯＣ推定値が制御下限値に達すると、車載された電力発生機構による蓄電装置（二次電池）の充電が開始される電動車両が開示されている。かかる電動車両は、蓄電装置の性能低下が懸念される、蓄電装置の低温時及び／又は劣化時には、制御下限値を通常よりも上昇させるようになっている。

特開２０１１−２４０８６３号公報

二次電池は、充放電が繰り返されることによって自己発熱し、温度が上昇する性質を有している。したがって、レンジエクステンダ車両の走行中においては、外気温度にかかわらず、特許文献１に記載されたような制御によって、二次電池の温度に応じて制御下限値を上昇させることは有効である。

一方、レンジエクステンダ車両の始動時においては、二次電池の自己発熱が生じないことから、二次電池の温度は外気温度に大きく影響を受ける。そのため、冬季あるいは寒冷地等の外気温度が低い環境下において、二次電池の残存容量が低下した状態でレンジエクステンダ車両が始動され、二次電池の電力のみを利用して走行し続けると、二次電池の劣化が激しくなるおそれがある。したがって、レンジエクステンダ車両の始動時において、外気温度が低い場合には、二次電池の劣化を抑制するために、早期に第２の走行モードに移行することが望ましい。

ただし、外気温度が低いことのみを判定条件にした場合には、冬季あるいは寒冷地等において常に発電装置が作動することになって、燃費や排ガス等に有利とされる電動車両のメリットを活かすことができなくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、二次電池の電力のみによる走行距離を著しく減らすことなく、冷帯時における二次電池の劣化の進行を低減することが可能な、車両の制御装置及び車両を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、発電装置を停止した状態で駆動モータの駆動力によって走行する第１の走行モードと、前記発電装置により発電しながら前記駆動モータの駆動力によって走行する第２の走行モードと、を切替可能な車両の制御装置において、前記駆動モータに電力を供給する二次電池の残存容量を検出する残存容量検出部と、前記残存容量が所定の判定閾値未満のときに走行モードを前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切り替えるモード切替部と、前記モード切替部による前記車両の始動時の判定に用いられる始動時用判定閾値を外気温に基づいて設定する始動時判定閾値設定部と、を備える、車両の制御装置が提供される。

また、前記始動時判定閾値設定部は、直近の所定期間の始動時の平均気温に基づいて前記始動時用判定閾値を設定してもよい。

また、前記始動時判定閾値設定部は、前記車両の始動時に計測された外気温の計測値と前記平均気温との差に基づいて前記始動時用判定閾値を設定してもよい。

また、前記始動時判定閾値設定部は、前記二次電池の使用開始時からの総走行距離、総走行時間、充放電積算時間、又は前記二次電池の製造後経過日数のうちの少なくとも一つの情報に基づいて前記始動時用判定閾値を補正してもよい。

また、前記モード切替部は、前記車両の始動後には、走行時用判定閾値を用いて判定を行ってもよい。

また、前記モード切替部は、外部充電装置により前記二次電池が充電されたときにのみ走行モードを前記第２の走行モードから前記第１の走行モードに切り替えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上述したいずれかの制御装置と、車両を駆動する駆動モータと、前記駆動モータに電力を供給する二次電池と、前記駆動モータ及び前記二次電池の少なくとも一方に供給する電力を発電する発電装置と、を備える、車両が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、補助動力発生装置を停止した状態で駆動モータの駆動力によって走行する第１の走行モードと、前記補助動力発生装置の駆動力によって走行する第２の走行モードと、を切替可能な車両の制御装置において、前記駆動モータに電力を供給する二次電池の残存容量を検出する残存容量検出部と、前記残存容量が所定の判定閾値未満のときに走行モードを前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切り替えるモード切替部と、前記モード切替部による前記車両の始動時の判定に用いられる始動時用判定閾値を外気温に基づいて設定する始動時判定閾値設定部と、を備える、車両の制御装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、制御装置と、車両を駆動する駆動モータと、前記駆動モータに電力を供給する二次電池と、前記駆動モータとは別に前記車両の駆動力を発生する補助動力発生装置と、を備える、車両が提供される。

本発明にかかる車両の制御装置及び車両によれば、二次電池の電力のみによる走行距離を著しく減らすことなく、冷帯時における二次電池の劣化の進行を低減することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態にかかる車両全体のシステムの概略構成を示す模式図である。 図２は、走行制御装置の構成例を示すブロック図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ始動時用判定閾値の演算に用いるマップの例である。 図４は、ＲＥモード切替判定処理を示すフローチャートである。 図５は、始動時用判定閾値の演算処理を示すフローチャートである。 図６は、ＥＶモード復帰判定処理を示すフローチャートである。 図７は、走行時用判定閾値のみを用いたＲＥモード切替判定処理を実施した場合のタイムチャートである。 図８は、本実施形態によるＲＥモード切替判定処理を実施した場合のタイムチャートである。 図９は、燃料電池ハイブリッド車両のシステムの構成例を示す模式図である。 図１０は、圧縮空気ハイブリッド車両のシステムの構成例を示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜＜１．システムの全体構成例＞＞
まず、本発明の一実施形態にかかる電動車両のシステムの全体構成の一例について説明する。図１は、本実施形態にかかる電動車両のシステム１の構成例を示す模式図である。図１において、実線が動力を示し、点線が電力を示し、破線が電気信号を示す。

かかるシステム１は、駆動モータ３０により車両の駆動軸５０に付与する駆動力を発生させる駆動系と、発電装置１４により駆動モータ３０及び二次電池４０に供給する電力を発電する発電系と、駆動系及び発電系を制御する電子制御系とにより構成される。発電系は、補助動力発生装置にも相当する。かかるシステム１は、いわゆるレンジエクステンダ車両として構成されるものであるが、外部充電装置による二次電池４０への充電が可能なシリーズ式ハイブリッド車両と称される場合もある。

駆動系は、主として、二次電池４０、インバータ２０及び駆動モータ３０により構成される。発電系は、主として、エンジン１２、発電装置１４及びインバータ１６により構成される。電子制御系は、主として、走行制御装置（図１では「ＥＣＵ」と表記）１００及びエンジン制御装置（図１では「エンジンＥＣＵ」と表記）６０により構成される。

かかるシステム１では、基本的には、二次電池４０に充電された電力のみを利用して駆動モータ３０によって駆動力を発生させて車両の走行制御が行われる（以下、かかる走行モードを「ＥＶモード」あるいは「第１の走行モード」という。）。また、かかるシステム１では、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ未満になった場合には、発電装置１４による発電を行いながら、駆動モータ３０によって駆動力を発生させて車両の走行制御が行われる。（以下、かかる走行モードを「ＲＥ（Ｒａｎｇｅ Ｅｘｔｅｎｄ）モード」あるいは「第２の走行モード」という。）。

＜１−１．駆動系の構成＞
駆動系を構成する駆動モータ３０は、直流電力を交流電力に変換するインバータ２０を介して二次電池４０に接続されている。駆動モータ３０は、インバータ２０から供給される電流により発生する電磁力と、駆動モータ３０内に設けられたマグネットの磁力とによって、駆動軸５０に付与する駆動力を発生させる。また、駆動モータ３０は、減速時に熱エネルギとして捨てられる減速エネルギを電力に変換して二次電池４０に充電する回生機能を有していてもよい。

駆動モータ３０は、いずれも三相交流式のモータとして構成されている。かかるモータは、ステータコイルの三相巻線に三相交流電流を供給することによってモータ内に回転磁界を発生させ、ロータに設けられた永久磁石が回転磁界に引かれることによりトルクを発生させる。このとき発生するトルクは、モータに供給される電流の大きさに比例する。また、モータに供給される交流電流の周波数は、モータの出力トルク及び回転数に応じて設定される。

二次電池４０は、例えば、充放電可能な蓄電池等の二次電池により構成される。本実施形態にかかるシステム１では、電圧が２００Ｖの高電圧二次電池４０が用いられている。インバータ２０は、二次電池４０の電圧を駆動モータ３０に印加することで、駆動モータ３０のモータ巻き線に電流を供給する。インバータ２０は、昇圧コンバータ付のインバータであってもよい。

＜１−２．発電系の構成＞
発電系を構成する発電装置１４は、エンジン１２の駆動力を利用して発電を行う装置として構成されている。かかる発電装置１４は、駆動モータ３０と同様に、三相交流式のモータとして構成されている。発電装置１４は、交流電力を直流電力に変換するインバータ１６を介して、駆動系を構成するインバータ２０及び二次電池４０に接続されている。発電された電力は、インバータ１６，２０を介して駆動モータ３０に対して供給されるとともに、二次電池４０に充電される。インバータ１６は、昇圧コンバータ付のインバータとして構成されてもよい。

エンジン１２は、発電装置１４による発電のための動力を発生する。エンジン１２は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンとすることができるが、これらに限られない。発電装置１４は、エンジン１２の始動時において、二次電池４０からの電力を利用して、スタータとしても機能するように構成されてもよい。

＜１−３．電子制御系の構成＞
本実施形態にかかるシステム１の電子制御系は、走行制御装置１００及びエンジン制御装置６０により構成されている。なお、走行制御装置及びエンジン制御装置が一体となった一つの制御装置により電子制御系が構成されてもよく、あるいは、走行制御装置がさらに複数の制御装置に分けられて構成されてもよい。

エンジン制御装置６０は、例えば、公知のマイクロコンピュータを中心に構成され、走行モードがＲＥモード（第２の走行モード）とされた状態において、エンジン１２の駆動制御を行う。例えば、エンジン制御装置６０は、エンジン１２の燃料噴射制御、吸気制御等を行う。本実施形態では、エンジン１２は発電装置１４の動力を発生するために用いられることから、エンジン回転数や出力トルクは一定とされるか、あるいは、複数段階で切り替えられるようにしてもよい。

走行制御装置１００は、例えば、公知のマイクロコンピュータを中心に構成された制御ユニットである。かかる走行制御装置１００は、運転者によるアクセルペダルの操作量等に基づいて駆動モータ３０の要求トルクを算出する。走行制御装置１００は、算出した要求トルクに基づいて駆動系のインバータ２０の制御を実行し、駆動モータ３０により所望の駆動力を発生させる。

また、走行制御装置１００は、車両の走行モードを、ＥＶモード（第１の走行モード）、又はＲＥモード（第２の走行モード）に切り替える。ＥＶモードにおいて、走行制御装置１００は、上述の駆動モータ３０の出力制御を実行する。ＲＥ走行モードにおいて、走行制御装置１００は、上述の駆動モータ３０の出力制御と併せて、エンジン制御装置６０に対して指令を行うとともに発電系のインバータ１６の制御を行い、エンジン１２の駆動力を利用した発電制御を実行する。

図２は、電子制御系を構成する走行制御装置１００の構成のうち、走行モードの切り替えに関連する部分を機能的に示すブロック図である。走行制御装置１００は、外気温検出部１１０と、ＳＯＣ検出部１２０と、始動時判定閾値設定部１３０と、外部充電検出部１４０と、モード切替部１６０と、記憶部１５０とを備えている。このうち、外気温検出部１１０、ＳＯＣ検出部１２０、始動時判定閾値設定部１３０、外部充電検出部１４０及びモード切替部１６０は、具体的には、マイクロコンピュータによるプログラムの実行により実現される機能であってよい。

記憶部１５０は、例えば、揮発性のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成される。その他、走行制御装置１００は、制御プログラム等を記憶させる図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えていてもよい。走行制御装置１００には、二次電池４０の残存容量ＳＯＣに関連する信号や、車両のイグニッションスイッチのオンオフを示す信号、温度センサの検出信号等が入力される。

外気温検出部１１０は、温度センサの検出信号を読み込み、当該検出信号に基づいて外気温度Ｔａを求め、記憶部１５０に記憶させる。温度センサは、例えば、エンジン冷却水の温度を検出する温度センサとすることができるが、これに限られない。車両に備えられた種々の温度センサの検出信号を利用してもよいし、個別の温度センサが設けられてもよい。本実施形態では、外気温検出部１１０は、車両のイグニッションスイッチがオフからオンになったときに外気温度Ｔａを検出し、検出した外気温度Ｔａを記憶部１５０に記憶させる。これにより、車両の走行状態における、外気温度Ｔａ以外の温度変化の要因をできる限りなくして、外気温度Ｔａが正確に検出されやすくなっている。

ＳＯＣ検出部１２０は、二次電池４０の残存容量ＳＯＣに関連する信号を読み込み、二次電池４０の残存容量ＳＯＣを求める。本実施形態では、残存容量ＳＯＣは、二次電池４０の充電容量の最大値に対する現在の充電量（％）を示す。残存容量ＳＯＣに関連する信号は、例えば、二次電池４０に設けられた電圧センサや電流センサのセンサ信号とすることができる。充電容量の最大値は、二次電池４０の温度Ｔｂに応じて変化するため、ＳＯＣ検出部１２０は、残存容量ＳＯＣを求める際に、二次電池４０の温度Ｔｂを考慮してもよい。

外部充電検出部１４０は、車載の発電装置１４ではなく、外部充電装置によって二次電池４０への充電が行われる状態を検出する。例えば、二次電池４０への充電用のコネクタに、外部充電装置の充電用ガンが挿入されたときに、外部充電装置による充電が行われると判定することができる。あるいは、非接触式の外部充電装置の場合には、当該外部充電装置との無線通信や、充電開始確認用の微弱電流によって、外部充電装置による充電が行われると判定することができる。

モード切替部１６０は、ＳＯＣ検出部１２０で検出された二次電池４０の残存容量ＳＯＣ（％）を所定の判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ（％）と比較する。そして、モード切替部１６０は、残存容量ＳＯＣが判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ未満になったときに、走行モードを、ＥＶモードからＲＥモードに移行する。これにより、二次電池４０がフル充電の状態から、残存容量ＳＯＣが低下するまでの期間は、基本的に二次電池４０に充電された電力のみを利用して車両が走行する。したがって、できる限り、エンジン１２に供給する燃料の消費を伴わず、排ガスも放出されないＥＶモードで、車両が走行する。

一方、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが低下した場合には、発電装置１４により発電される電力を利用したＲＥモードで車両が走行することになる。これにより、外部充電装置によって二次電池４０の充電が行われるまでは、車載の発電装置１４によって、車両を走行させることができる。本実施形態では、モード切替部１６０は、所定の判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅとして、走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０と始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔとを用いる。

走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０は、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに変わった時を除く大部分の期間において用いられて、残存容量ＳＯＣと比較される。すなわち、車両の走行が開始され、自己発熱によって二次電池４０の温度Ｔｂが上昇し始めた後については、走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０が用いられる。車両の走行開始後においては、二次電池４０の温度は外気温度Ｔａの影響を受けづらくなるために、走行時用判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅは、周囲環境にかかわらず、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔの基準となる値ＳＯＣ＿Ｘの下限値と同じ値とすることができる。走行時用判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅは、例えば、２〜６．５％に設定される。

一方、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔは、車両のイグニッションスイッチがオフからオンに変わった時にのみ用いられて、残存容量ＳＯＣと比較される。すなわち、車両が停車した状態であって、二次電池４０の温度Ｔｂが外気温度Ｔａに大きく影響される状態においては、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔが用いられる。冬季あるいは寒冷地等の外気温度Ｔａが低い環境下において車両が始動されるような場合に、早期にＲＥモードに移行させて、二次電池４０の劣化を防ぐことを目的として、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔが用いられる。

モード切替部１６０は、走行モードをＲＥモードに切り替えた場合には、エンジン制御装置６０に対してエンジン１２の制御指令を送信する。また、走行モードがＲＥモードに切り替えられた場合、走行制御装置１００は、発電系のインバータ１６を制御して、発電制御を行うようになっている。ＲＥモードにおいては、例えば、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが、走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０以上かつ所定の上限閾値以下の範囲となるように、発電系の制御が行われる。

また、本実施形態では、モード切替部１６０は、車両が外部充電装置に接続され、外部充電装置によって二次電池４０の充電が行われた場合にのみ、走行モードをＲＥモードからＥＶモードに復帰させる。したがって、二次電池４０が外部充電装置によって充電された後、基本的にＥＶモードで走行しつつ、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが低下した後、外部充電装置に接続されるまではＲＥモードで走行する、環境に有利な走行が可能となっている。

始動時判定閾値設定部１３０は、車両のイグニッションスイッチがオフからオンになったときに、外気温度Ｔａに基づいて始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを設定する。かかる始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔは、モード切替部１６０において、走行モードをＥＶモードからＲＥモードに切り替えるための判定に用いる閾値であって、車両の始動時のみに用いられる判定閾値である。

本実施形態では、始動時判定閾値設定部１３０は、記憶部１５０に記憶されている複数の外気温度Ｔａの情報から得られる平均気温Ｔａ＿ａｖｅに応じて始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔ（％）を設定する。検出される外気温度Ｔａそのものではなく、平均気温Ｔａ＿ａｖｅを用いることにより、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔが日毎あるいは時間毎に変化しないようにすることができる。

具体的に、始動時判定閾値設定部１３０は、平均気温Ｔａ＿ａｖｅを求めた後、図３（ａ）に例示される第１のマップを参照して、平均気温Ｔａ＿ａｖｅに対応する始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを決定する。かかる第１のマップにより決定される始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔは、走行開始後に用いられる走行時用判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ以上の値となっている。また、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔは、平均気温Ｔａ＿ａｖｅが低くなるほど大きい値となる。

したがって、平均気温Ｔａ＿ａｖｅが低い地域あるいは季節等で車両が始動する場合には、発電装置１４による発電を伴うＲＥモードに移行されやすくなる。これにより、低温時に、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが低い状態で、ＥＶモードでの走行が開始されて、二次電池４０の劣化が進行することを抑制することができる。また、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔは、平均気温Ｔａ＿ａｖｅが低くなるほど大きい値となることから、平均気温Ｔａ＿ａｖｅの低さの程度に応じてＲＥモードに移行されやすくなる。これにより、発電装置１４による発電を伴わないＥＶモードによる走行距離が、著しく減ることがない。

平均気温Ｔａ＿ａｖｅは、例えば、外気温検出部１１０により、車両のイグニッションスイッチがオンになったときに検出されて記憶された外気温度Ｔａのうちの直近の複数回（例えば、５〜１０回）の値の平均値とすることができる。あるいは、平均気温Ｔａ＿ａｖｅは、直前の所定の期間（例えば、２週間から３ヶ月）に記憶された値の平均値とすることができる。あるいは、例えば１日に１回、あらかじめ決められた時間帯に外気温度Ｔａを計測して記憶させた値を用いて、平均気温Ｔａ＿ａｖｅを求めてもよい。さらには、ナビゲーションシステム等によって車両の現在位置を把握するとともに、通信ネットワークを介して、現在位置の直近の平均気温を取得するようにしてもよい。

また、本実施形態では、始動時判定閾値設定部１３０は、上記の平均気温Ｔａ＿ａｖｅと、今回のイグニッションスイッチがオンになったときに検出された外気温度Ｔａとの差分ΔＴａに基づいて、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを補正する。具体的に、始動時判定閾値設定部１３０は、今回検出された外気温度Ｔａから平均気温Ｔａ＿ａｖｅを減算して差分ΔＴａを求めた後、図３（ｂ）に例示される第２のマップを参照して、差分ΔＴａに対応する補正値ＳＯＣ＿Ｙ（％）を求める。そして、始動時判定閾値設定部１３０は、すでに求められた始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔ（ＳＯＣ＿Ｘ）に対して、求められた補正値ＳＯＣ＿Ｙを加算して、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを決定する。

かかる第２のマップにより決定される補正値ＳＯＣ＿Ｙは、差分ΔＴａが大きいほど、すなわち、今回検出された外気温度Ｔａが平均気温Ｔａ＿ａｖｅに対して低いほど、大きい値となっている。したがって、今回の車両の始動時の外気温度Ｔａが平均気温Ｔａ＿ａｖｅよりも低い場合であっても、車両の始動時の外気温度Ｔａの低さの程度に応じて、ＲＥモードに移行されやすくなっている。また、車両がガレージ内に置かれていた場合等、今回の車両の始動時の外気温度Ｔａが平均気温Ｔａ＿ａｖｅよりも高い場合において、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを下げるように補正値ＳＯＣ＿Ｙを設定すれば、必要以上に始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔが大きくなることを防ぐことができる。

さらに、始動時判定閾値設定部１３０は、二次電池４０の経年劣化度合いに基づいて、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを補正してもよい。二次電池４０の経年劣化を表すパラメータとしては、例えば、二次電池４０の使用開始時からの総走行距離や、総走行時間、充放電積算時間、二次電池４０の製造後の経過日数のうちの少なくとも一つの情報を用いることができる。二次電池４０は、使用するごとに、あるいは、放置されているだけでも劣化が進行し、耐用年数を迎えるころには、初期の性能に対して、７０〜８０％程度の性能しか保持されないことが知られている。したがって、二次電池４０の経時劣化が進行している状態にあるほどＲＥモードに移行されやすくすることで、二次電池４０の劣化がさらに激しくなることを抑制することができる。

例えば、始動時判定閾値設定部１３０は、図３（ｃ）に例示される第３のマップを参照して、二次電池４０の使用開始時からの総走行距離や総走行時間に応じた補正係数αを求める。かかる第３のマップの例では、総走行距離、あるいは、総走行時間が長いほど、すなわち、二次電池４０の経時劣化が進行しているほど、補正係数αは大きくなる。そして、始動時判定閾値設定部１３０は、求められた補正係数αを、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔに乗じることにより、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを補正する。これにより、二次電池４０が劣化しているような状態においては、早期にＲＥモードに移行され、発電装置１４により発電される電力を用いて車両を走行させることが可能になる。

＜＜２．制御方法の例＞＞
次に、本実施形態にかかる走行制御装置１００による走行モード切替制御方法について説明する。図４〜図６は、本実施形態にかかる走行モード切替処理を示すフローチャートである。このうち、図４〜図５は、ＥＶモード（第１の走行モード）からＲＥモード（第２の走行モード）への切り替えを行うための処理であって、イグニッションスイッチがオンとなっている間に実行される処理を示すフローチャートである。また、図６は、ＲＥモード（第２の走行モード）からＥＶモード（第１の走行モード）へ復帰させるための処理であって、イグニッションスイッチがオフとなっている間に実行される処理を示すフローチャートである。

＜２−１．ＲＥモード切替判定処理＞
まず、図４〜図５を参照して、走行モードをＥＶモードからＲＥモードへと切り替えるための判定処理について説明する。まず、イグニッションスイッチがオンにされると、ステップＳ１０において、モード切替部１６０は、現在の走行モードがＥＶモードか否かを判別する。現在の走行モードがＲＥモードである場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、イグニッションスイッチがオンの間は走行モードがＲＥモードで維持されるため、ＲＥモード切替判定処理を終了する。

一方、現在の走行モードがＥＶモードである場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２において、モード切替部１６０は、イグニッションスイッチがオフからオンになった直後であるか否かを判別する。現在、イグニッションスイッチがオフからオンになった直後でない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１８において、モード切替部１６０は、判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅを走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０に設定する。かかる走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０は、あらかじめ設定された値である。一方、現在、イグニッションスイッチがオフからオンになった直後である場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４において、始動時判定閾値設定部１３０は、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを算出する。

図５は、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔの演算処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３０において、始動時判定閾値設定部１３０は、平均気温Ｔａ＿ａｖｅを算出する。具体的に、始動時判定閾値設定部１３０は、記憶部１５０に記憶されている外気温度Ｔａを読み込み、直近の複数回、あるいは、所定の期間等における平均気温Ｔａ＿ａｖｅを算出する。

次いで、ステップＳ３２において、始動時判定閾値設定部１３０は、図３（ａ）に例示する第１のマップを参照して、平均気温Ｔａ＿ａｖｅに対応する始動時用判定閾値ＳＯＣ＿Ｘを求める。次いで、ステップＳ３４において、始動時判定閾値設定部１３０は、今回イグニッションスイッチがオフからオンになったときに検出された外気温度Ｔａから平均気温Ｔａ＿ａｖｅを減算し、差分ΔＴａを算出する。

次いで、ステップＳ３６において、始動時判定閾値設定部１３０は、図３（ｂ）に例示する第２のマップを参照して、差分ΔＴａに対応する補正値ＳＯＣ＿Ｙを求める。さらに、ステップＳ３８において、始動時判定閾値設定部１３０は、図３（ｃ）に例示する第３のマップを参照して、二次電池４０の使用開始時からの総走行距離や総走行時間等の劣化情報に応じた補正係数αを求める。

そして、ステップＳ４０において、始動時判定閾値設定部１３０は、ステップＳ３２で求めた始動時用判定閾値ＳＯＣ＿Ｘに、ステップＳ３６で求めた補正値ＳＯＣ＿Ｙを加算するとともに、ステップＳ３８で求めた補正係数αを乗じて、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔとする。なお、ステップＳ３４〜ステップＳ４０を省略して、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿Ｘをそのまま始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔとしてもよいし、ステップＳ３８を省略して、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿Ｘに補正値ＳＯＣ＿Ｙを加算した値を始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔとしてもよい。

図４に戻り、ステップＳ１４において始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔが求められた後、ステップＳ１６において、モード切替部１６０は、判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅを始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔに設定する。

ステップＳ１６あるいはステップＳ１８で判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅが設定されると、ステップＳ２０において、モード切替部１６０は、現在の二次電池４０の残存容量ＳＯＣを読み込み、残存容量ＳＯＣが判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ未満であるか否かを判別する。残存容量ＳＯＣが判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ以上である場合（Ｓ２０：Ｎｏ）、走行モードをＥＶモードに維持したまま、ステップＳ１０に戻る。

一方、残存容量ＳＯＣが判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ未満である場合（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、モード切替部１６０は、走行モードをＥＶモードからＲＥモードに切り替えて、ＲＥモード切替判定処理を終了する。これにより、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ未満になるまではＥＶモードでの走行が継続され、残存容量ＳＯＣが判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅ未満になったときにＲＥモードに切り替えられる。以降は、発電装置１４によって発電される電力を利用しながら、駆動モータ３０による走行制御が実行される。

本実施形態では、イグニッションスイッチがオフからオンになった直後には、平均気温Ｔａ＿ａｖｅに基づいて設定される始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを用いて、走行モードをＲＥモードに移行するか否かが判別される。このため、冬季や寒冷地等の低温環境下で、残存容量ＳＯＣが低い場合に、ＥＶモードで走行が開始されて二次電池４０の劣化が激しくなることを抑制することができる。かかる始動用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔは、平均温度Ｔａ＿ａｖｅあるいは現在の外気温度Ｔａが低温であるほど大きい値に設定されることから、ＥＶモードでの走行距離を著しく減らすことがない。さらに、二次電池４０の経時劣化の度合いに応じて始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを補正すれば、二次電池４０の劣化が進行している場合においては、よりＲＥモードに移行されやすくなる。

＜２−２．ＥＶモード復帰判定処理＞
次に、図６を参照して、走行モードをＲＥモードからＥＶモードへと切り替えるための判定処理について説明する。まず、ステップＳ５０において、モード切替部１６０は、イグニッションスイッチがオフの状態か否かを判別する。イグニッションスイッチがオンの場合（Ｓ５０：Ｎｏ）、走行モードをＲＥモードからＥＶモードに切り替えることはないため、そのままＥＶモード切替判定処理を終了する。

イグニッションスイッチがオフの場合（Ｓ５０：Ｙｅｓ）、ステップＳ５２において、モード切替部１６０は、外部充電装置に接続されたか否かを判別する。例えば、充電用のコネクタに、外部充電装置の充電用ガンが挿入されたときに、外部充電装置に接続されたと判定することができる。あるいは、非接触式の外部充電装置の場合には、当該外部充電装置との無線通信や、充電開始確認用の微弱電流によって、外部充電装置に接続されたと判定することができる。

外部充電装置への接続が検知されない場合（Ｓ５２：Ｎｏ）、ステップＳ５０に戻り、イグニッションスイッチがオフの間、外部充電装置への接続判定が繰り返される。一方、外部充電装置への接続が検知された場合（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、ステップＳ５４において、モード切替部１６０は、走行モードをＲＥモードからＥＶモードに復帰させる。これにより、外部充電装置による二次電池４０への充電が行われたときにのみ、走行モードがＥＶモードに復帰することとなる。

＜２−３．タイムチャート＞
次に、本実施形態にかかる走行制御装置１００によってＲＥモード切替判定処理が実行される場合の、走行モードの切り替え時期及び二次電池４０の残存容量ＳＯＣの推移について、タイムチャートに基づき説明する。図７は、車両の始動時を含む全期間にわたって走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０を用いた場合を示すタイムチャートである。図８は、本実施形態にかかる走行制御装置１００によりＲＥモード切替判定処理を実行した場合のタイムチャートである。

図７に示すように、全期間にわたって走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０を用いてＲＥモード切替判定処理を行う場合において、二次電池４０がフル充電状態となっている時点ｔ０からＥＶモードが継続する。この間、車両のイグニッションスイッチのオンオフが繰り返されても、すなわち、車両の使用が中断しても、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０未満にならない限り、ＥＶモードでの走行制御が継続される。図７中の、時点ｔ１及び時点ｔ２は、車両が始動された時点を表しているが、両時点ｔ１，ｔ２とも、残存容量ＳＯＣが走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０以上となっているために、ＥＶモードが継続している。

そして、二次電池４０の残存容量ＳＯＣが走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０未満になった時点ｔ３において、走行モードがＥＶモードからＲＥモードに切り替わる。以降、車載の発電装置１４による発電及び発電停止が繰り返されつつ、外部充電装置に接続されるまではＲＥモードが継続される。かかる図７の例では、外気温度Ｔａにかかわらず、残存容量ＳＯＣと走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０との比較が行われる。例えば、時点ｔ２から時点ｔ３までの期間、低温環境下で車両が始動されると、低温かつ残存容量ＳＯＣが低い状態で、二次電池４０に充電された電力による走行制御が行われる。そのため、二次電池４０の劣化が激しくなる。

一方、図８に示すように、本実施形態にかかる走行制御装置１００により始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔ及び走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０を用いてＲＥモード切替判定処理を行う場合において、二次電池４０がフル充電状態となっている時点ｔ１０からＥＶモードが継続する。車両のイグニッションスイッチがオフからオンにされた時点ｔ１０，ｔ１１，ｔ１２では、いずれも平均気温Ｔａ＿ａｖｅあるいは外気温度Ｔａに基づいて設定される始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔが走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０よりも大きい値となっている。しかしながら、時点ｔ１０，ｔ１１では、いずれも残存容量ＳＯＣが始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔ以上になっているために、走行モードはＥＶモードで維持される。

一方、次に車両のイグニッションスイッチがオフからオンにされた時点ｔ１２では、残存容量ＳＯＣが始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを下回っているため、この時点ｔ１２で、走行モードはＲＥモードに切り替えられる。その後、例えば、自己発熱によって二次電池４０が昇温し始めた時点ｔ１３で、判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅは走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０に戻される。残存容量ＳＯＣが始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを２〜５％上回った時点で、判定閾値ＳＯＣ＿ｔｈｒｅが走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０に戻されてもよい。以降、車載の発電装置１４による発電及び発電停止が繰り返されつつ、外部充電装置に接続されるまではＲＥモードが継続される。また、これ以降は、外部充電装置によって二次電池４０に充電されない限りは、車両の始動時からＲＥモードで走行制御が開始される。

以上説明したように、本実施形態によれば、車両の走行開始後においては走行時用判定閾値ＳＯＣ＿０を用いる一方、車両の始動時においては平均気温Ｔａ＿ａｖｅあるいは外気温度Ｔａに基づいて設定される始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを用いて、ＲＥモードへの切替判定が行われる。したがって、二次電池４０の温度Ｔｂが外気温度Ｔａに大きく影響される車両の始動時において、低温環境下で、かつ、残存容量ＳＯＣが低い場合には、走行モードがＲＥモードに移行されやすくなる。これにより、二次電池４０の温度Ｔｂが低温で、残存容量ＳＯＣが低い状態で、ＥＶモードによって走行が開始されることによって二次電池４０の劣化が激しくなることが抑制される。

また、本実施形態では、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔを設定する際に、平均気温ＳＯＣ＿ａｖｅを用いていることから、日毎あるいは時間毎に始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔがばらつくことがない。また、本実施形態では、今回の始動時に検出される外気温度Ｔａも考慮して始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔが設定されることから、現在の車両の周囲環境も反映して、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔが設定される。さらに、本実施形態では、二次電池４０の経年劣化の度合いを考慮して、始動時用判定閾値ＳＯＣ＿ｓｔが設定される。したがって、二次電池４０の劣化が進行している場合には、よりＲＥモードに移行されやすくなる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記の実施形態では、エンジン１２の動力を用いて発電装置１４としてのモータにより発電する発電系を用いていたが、本発明はかかる例に限定されない。図９に示すように、水素タンク７２及び燃料電池７４を備え、燃料電池７４において水素と酸素を反応させて発電する発電系を用いた燃料電池車両（ＦＣＶ）３であってもよい。

あるいは、図１０に示すように、空気タンク８２、空気ポンプ８４及び油圧モータ８６を備え、圧縮空気によって油圧モータ８６を駆動することにより、ギヤ８８を介して駆動軸５０に駆動力を伝達する補助動力発生装置を用いた圧縮空気ハイブリッドシステム５であってもよい。この場合、ＲＥモードに移行してからは、補助動力発生装置の駆動力のみによって駆動軸５０が駆動され、二次電池４０への充電は行われない。したがって、常に外部充電装置によって二次電池４０への充電が行われる。

１ 車両システム
１２ エンジン
１４ 発電装置
１６ 発電系インバータ
２０ 駆動系インバータ
３０ 駆動モータ
４０ 二次電池
５０ 駆動軸
６０ エンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）
７２ 水素タンク
７４ 燃料電池
８２ 空気タンク
８４ 空気ポンプ
８６ 油圧モータ
８８ ギヤ
１００ 走行制御装置（ＥＣＵ）
１１０ 外気温検出部
１２０ ＳＯＣ検出部
１３０ 始動時判定閾値設定部
１４０ 外部充電検出部
１５０ 記憶部
１６０ モード切替部

Claims (9)

1. 発電装置を停止した状態で駆動モータの駆動力によって走行する第１の走行モードと、前記発電装置により発電しながら前記駆動モータの駆動力によって走行する第２の走行モードと、を切替可能な車両の制御装置において、
   前記駆動モータに電力を供給する二次電池の残存容量を検出する残存容量検出部と、
   前記残存容量が所定の判定閾値未満のときに走行モードを前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切り替えるモード切替部と、
   前記モード切替部による前記車両の始動時の判定に用いられる始動時用判定閾値を外気温に基づいて設定する始動時判定閾値設定部と、
   を備える、車両の制御装置。
2. 前記始動時判定閾値設定部は、直近の所定期間の始動時の平均気温に基づいて前記始動時用判定閾値を設定する、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記始動時判定閾値設定部は、前記車両の始動時に計測された外気温の計測値と前記平均気温との差に基づいて前記始動時用判定閾値を設定する、請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記始動時判定閾値設定部は、前記二次電池の使用開始時からの総走行距離、総走行時間、充放電積算時間、又は前記二次電池の製造後経過日数のうちの少なくとも一つの情報に基づいて前記始動時用判定閾値を補正する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
5. 前記モード切替部は、前記車両の始動後には、走行時用判定閾値を用いて判定を行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
6. 前記モード切替部は、外部充電装置により前記二次電池が充電されたときにのみ走行モードを前記第２の走行モードから前記第１の走行モードに切り替える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両の制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載された制御装置と、
   車両を駆動する駆動モータと、
   前記駆動モータに電力を供給する二次電池と、
   前記駆動モータ及び前記二次電池の少なくとも一方に供給する電力を発電する発電装置と、
   を備える、車両。
8. 補助動力発生装置を停止した状態で駆動モータの駆動力によって走行する第１の走行モードと、前記補助動力発生装置の駆動力によって走行する第２の走行モードと、を切替可能な車両の制御装置において、
   前記駆動モータに電力を供給する二次電池の残存容量を検出する残存容量検出部と、
   前記残存容量が所定の判定閾値未満のときに走行モードを前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切り替えるモード切替部と、
   前記モード切替部による前記車両の始動時の判定に用いられる始動時用判定閾値を外気温に基づいて設定する始動時判定閾値設定部と、
   を備える、車両の制御装置。
9. 請求項８に記載された制御装置と、
   車両を駆動する駆動モータと、
   前記駆動モータに電力を供給する二次電池と、
   前記駆動モータとは別に前記車両の駆動力を発生する補助動力発生装置と、
   を備える、車両。
   

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