回生制御装置、ハイブリッド自動車および回生制御方法、並びにプログラム
【課題】電動機の回生トルクを制動力として利用する際のドライバビリティを向上させること。
【解決手段】ＳＯＣの値に対し、閾値Ａ＜Ｂ≦Ｃを設け、ＳＯＣの値が閾値Ａ未満であるときには、電動機の回生トルクを制動力として利用し、ＳＯＣの値が閾値Ａ以上であるときには、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、ＳＯＣの値が閾値Ａ未満であり、電動機の回生トルクを制動力として利用しているときに、ＳＯＣの値が閾値Ｂ以上となったときには、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、ＳＯＣの値が閾値Ａ以上、または閾値Ｂ以上であり、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用しているときに、ＳＯＣの値が閾値Ｃ以上となったときには、回生発電の電力の制限を開始する制御を行うハイブリッド自動車を構成する。
【解決手段】ＳＯＣの値に対し、閾値Ａ＜Ｂ≦Ｃを設け、ＳＯＣの値が閾値Ａ未満であるときには、電動機の回生トルクを制動力として利用し、ＳＯＣの値が閾値Ａ以上であるときには、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、ＳＯＣの値が閾値Ａ未満であり、電動機の回生トルクを制動力として利用しているときに、ＳＯＣの値が閾値Ｂ以上となったときには、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、ＳＯＣの値が閾値Ａ以上、または閾値Ｂ以上であり、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用しているときに、ＳＯＣの値が閾値Ｃ以上となったときには、回生発電の電力の制限を開始する制御を行うハイブリッド自動車を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生制御装置、ハイブリッド自動車および回生制御方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、減速中は、電動機により回生発電が可能である。回生発電を行う際には、電動機に回生トルクが発生する。この回生トルクは、ハイブリッド自動車の走行におけるフリクションとなりエンジンブレーキと同様に制動力になる（たとえば特許文献１参照）。なお、電動機の回生トルクは、電動機の回生電力に比例する。すなわち電動機の回生電力が多いほど電動機の回生トルクも大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２３４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、ハイブリッド自動車における電動機の回生トルクは、エンジンブレーキと同様に、制動力になる。一方、バッテリの充電状態（以下では、ＳＯＣ(State of Charge）と称する)に応じて電動機の回生電力の上限値は適切に調整される。たとえばＳＯＣが低ければ、バッテリの充電のために、大きな電力を要するので、電動機の回生電力の上限値は高くすることができる。このように回生電力の上限値が高い場合に電動機は大きな回生トルクを発生することができる。これに対し、ＳＯＣが高い状態では、バッテリの過充電を避けるために、回生電力の上限値は、ＳＯＣが低い場合と比較して低く設定する必要がある。この場合、電動機は大きな回生トルクを発生できない。したがって、電動機の回生トルクをハイブリッド自動車の制動力として利用する場合、バッテリのＳＯＣが高いときにはＳＯＣが低いときと比べて制動力が不足することがある。これにより、運転者が要求する制動力を満足させられない場合があり、運転者は、制動力不足を感じ、ドライバビリティの悪化を招く場合がある。
【０００５】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、電動機の回生トルクを制動力として利用する際のドライバビリティを向上させることができる回生制御装置、ハイブリッド自動車および回生制御方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点は、回生制御装置としての観点である。本発明の回生制御装置は、エンジンと電動機と電動機に電力を供給するバッテリとを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、少なくとも減速中に、電動機により回生発電が可能であると共に、電動機のみによる走行中に電動機の回生発電により生じる回生トルクを制動力として利用可能なハイブリッド自動車の回生制御装置において、バッテリの充電状態を表す値に対し、第一、第二、第三の閾値が設けられ、第二の閾値は第一の閾値よりも大きい値であり、第三の閾値は第二の閾値以上の値であり、バッテリの充電状態が第一の閾値未満または以下であるときには、電動機のみによる走行形態とし、電動機の回生トルクを制動力として利用し、バッテリの充電状態が第一の閾値以上または超えたときには、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、バッテリの充電状態が第一の閾値未満または以下であり、電動機のみによる走行形態とし、電動機の回生トルクを制動力として利用しているときに、バッテリの充電状態が第二の閾値以上または超えたときには、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、バッテリの充電状態が第一または第二の閾値以上または超えたときであり、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用しているときに、バッテリの充電状態が第三の閾値以上または超えたときには、回生発電の電力の制限を開始する制御手段を有するものである。
【０００７】
本発明の他の観点は、ハイブリッド自動車としての観点である。本発明のハイブリッド自動車は、本発明の回生制御装置を有するものである。
【０００８】
本発明のさらに他の観点は、回生制御方法としての観点である。本発明の回生制御方法は、エンジンと電動機と電動機に電力を供給するバッテリとを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、少なくとも減速中に、電動機により回生発電が可能であると共に、電動機のみによる走行中に電動機の回生発電により生じる回生トルクを制動力として利用可能なハイブリッド自動車の回生制御方法において、バッテリの充電状態を表す値に対し、第一、第二、第三の閾値が設けられ、第二の閾値は第一の閾値よりも大きい値であり、第三の閾値は第二の閾値以上の値であり、バッテリの充電状態が第一の閾値未満または以下であるときには、電動機のみによる走行形態とし、電動機の回生トルクを制動力として利用し、バッテリの充電状態が第一の閾値以上または超えたときには、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用するステップと、バッテリの充電状態が第一の閾値未満または以下であり、電動機のみによる走行形態とし、電動機の回生トルクを制動力として利用しているときに、バッテリの充電状態が第二の閾値以上または超えたときには、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用するステップと、バッテリの充電状態が第一または第二の閾値以上または超えたときであり、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用しているときに、バッテリの充電状態が第三の閾値以上または超えたときには、回生発電の電力の制限を開始するステップと、を有するものである。
【０００９】
本発明のさらに他の観点は、プログラムとしての観点である。本発明のプログラムは、情報処理装置に、本発明の回生制御装置の機能を実現させるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電動機の回生トルクを制動力として利用する際のドライバビリティを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態のハイブリッド自動車の構成の例を示すブロック図である。
【図２】図１のハイブリッドＥＣＵにおいて実現される機能の構成の例を示すブロック図である。
【図３】図２の回生制御部の処理を示すフローチャートである。
【図４】回生トルク（回生電力）とＳＯＣとの関係を閾値Ａ、Ｂ、Ｃと共に示す図である。
【図５】図３の処理におけるステップＳ１でＹｅｓの場合の処理の流れを示す図である。
【図６】図３の処理のおけるステップＳ１でＮｏの場合の処理の流れを示す図である。
【図７】図２の回生制御部の回生制御におけるＳＯＣ、クラッチの断接状態、および減速度の関係を時間の経過と共に示す図である。
【図８】比較例の回生制御の処理を示すフローチャートである。
【図９】比較例の回生制御におけるＳＯＣ、クラッチの断接状態、および減速度の関係を時間の経過と共に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態のハイブリッド自動車について、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、ハイブリッド自動車１の構成の例を示すブロック図である。ハイブリッド自動車１は、車両の一例である。ハイブリッド自動車１は、半自動トランスミッションの変速機を介したエンジン（内燃機関）１０および／または電動機１３によって駆動され、減速時には、電動機１３の回生トルクによってエンジン１０のエンジンブレーキのような制動力を発生させることができる。なお、半自動トランスミッションとは、マニュアルトランスミッションと同じ構成を有しながら変速操作を自動的に行うことができるトランスミッションである。
【００１４】
ハイブリッド自動車１は、エンジン１０、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１、クラッチ１２、電動機１３、インバータ１４、バッテリ１５、トランスミッション１６、電動機ＥＣＵ１７、ハイブリッドＥＣＵ１８、車輪１９、キースイッチ２０、およびシフト部２１を有して構成される。なお、トランスミッション１６は、上述した半自動トランスミッションを有し、ドライブレンジ（以下では、Ｄ(Drive)レンジと記す）を有するシフト部２１により操作される。シフト部２１がＤレンジにあるときには、半自動トランスミッションの変速操作が自動化される。
【００１５】
エンジン１０は、内燃機関の一例であり、エンジンＥＣＵ１１によって制御され、ガソリン、軽油、ＣＮＧ(Compressed Natural Gas)、ＬＰＧ(Liquefied Petroleum Gas)、または代替燃料等を内部で燃焼させて、軸を回転させる動力を発生させ、発生した動力をクラッチ１２に伝達する。
【００１６】
エンジンＥＣＵ１１は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示に従うことにより、電動機ＥＣＵ１７と連携動作するコンピュータであり、燃料噴射量やバルブタイミングなど、エンジン１０を制御する。たとえば、エンジンＥＣＵ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏ（Input/Output）ポートなどを有する。
【００１７】
クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８によって制御され、エンジン１０からの軸出力を、電動機１３およびトランスミッション１６を介して車輪１９に伝達する。すなわち、クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８の制御によって、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とを機械的に接続することにより、エンジン１０の軸出力を電動機１３に伝達させたり、または、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸との機械的な接続を切断することにより、エンジン１０の軸と、電動機１３の回転軸とが互いに異なる回転速度で回転できるようにする。
【００１８】
たとえば、クラッチ１２は、エンジン１０の動力によってハイブリッド自動車１が走行し、これにより電動機１３に発電させる場合、電動機１３の駆動力によってエンジン１０がアシストされる場合、および電動機１３によってエンジン１０を始動させる場合などに、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とを機械的に接続する。
【００１９】
また、たとえば、クラッチ１２は、エンジン１０が停止またはアイドリング状態にあり、電動機１３の駆動力によってハイブリッド自動車１が走行している場合、およびエンジン１０が停止またはアイドリング状態にあり、ハイブリッド自動車１が減速中または下り坂を走行中であり、電動機１３が発電している（電力回生している）場合、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸との機械的な接続を切断する。
【００２０】
なお、クラッチ１２は、運転者がクラッチペダルを操作して動作しているクラッチとは異なるものであり、ハイブリッドＥＣＵ１８の制御によって動作する。
【００２１】
電動機１３は、いわゆる、モータジェネレータであり、インバータ１４から供給された電力により、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力をトランスミッション１６に供給するか、またはトランスミッション１６から供給された軸を回転させる動力によって発電し、その電力をインバータ１４に供給する。たとえば、ハイブリッド自動車１が加速しているとき、または定速で走行しているときにおいて、電動機１３は、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力をトランスミッション１６に供給し、エンジン１０と協働してハイブリッド自動車１を走行させる。また、たとえば、電動機１３がエンジン１０によって駆動されているとき、またはハイブリッド自動車１が減速しているとき、もしくは下り坂を走行しているときなどにおいて、電動機１３は、発電機として動作し、この場合、トランスミッション１６から供給された軸を回転させる動力によって発電して、電力をインバータ１４に供給し、バッテリ１５が充電される。前述したように、電動機１３が発電している状態は、ハイブリッド自動車１が「バッテリ１５への回生」を行っている状態であり、電動機１３は、回生電力に応じた大きさの回生トルクを発生する。
【００２２】
インバータ１４は、電動機ＥＣＵ１７によって制御され、バッテリ１５からの直流電圧を交流電圧に変換するか、または電動機１３からの交流電圧を直流電圧に変換する。電動機１３が動力を発生させる場合、インバータ１４は、バッテリ１５の直流電圧を交流電圧に変換して、電動機１３に電力を供給する。電動機１３が発電する場合、インバータ１４は、電動機１３からの交流電圧を直流電圧に変換する。すなわち、この場合、インバータ１４は、バッテリ１５に直流電圧を供給するための整流器および電圧調整装置としての役割を果たす。
【００２３】
バッテリ１５は、充放電可能な二次電池であり、電動機１３が動力を発生させるとき、電動機１３にインバータ１４を介して電力を供給するか、または電動機１３が発電しているとき、電動機１３が発電する電力によって充電される。バッテリ１５には、適切なＳＯＣの範囲が決められており、ＳＯＣがその範囲を外れないように管理されている。
【００２４】
トランスミッション１６は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの変速指示信号に従って、複数のギア比（変速比）のいずれかを選択する半自動トランスミッション（図示せず）を有し、変速比を切り換えて、変速されたエンジン１０の動力および／または電動機１３の動力を車輪１９に伝達する。また、減速しているとき、もしくは下り坂を走行しているときなど、トランスミッション１６は、車輪１９からの動力を電動機１３に伝達する。なお、半自動トランスミッションは、運転者がシフト部２１を操作して手動で任意のギア段にギア位置を変更することもできる。
【００２５】
電動機ＥＣＵ１７は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示に従うことにより、エンジンＥＣＵ１１と連携動作するコンピュータであり、インバータ１４を制御することによって電動機１３を制御する。たとえば、電動機ＥＣＵ１７は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏポートなどを有する。
【００２６】
ハイブリッドＥＣＵ１８は、コンピュータの一例であり、ハイブリッド走行のために、アクセル開度情報、ブレーキ操作情報、車速情報、およびトランスミッション１６から取得したギア位置情報、エンジンＥＣＵ１１から取得したエンジン回転速度情報を取得して、これを参照して、クラッチ１２を制御すると共に、変速指示信号を供給することでトランスミッション１６を制御する。また、ハイブリッドＥＣＵ１８は、ハイブリッド走行のために、取得したバッテリ１５のＳＯＣ情報その他の情報に基づき電動機ＥＣＵ１７に対して電動機１３およびインバータ１４の制御指示を与え、エンジンＥＣＵ１１に対してエンジン１０の制御指示を与える。これらの制御指示には、後述する回生制御の指示も含まれる。たとえば、ハイブリッドＥＣＵ１８は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏポートなどを有する。
【００２７】
なお、ハイブリッドＥＣＵ１８によって実行されるプログラムは、ハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリにあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータであるハイブリッドＥＣＵ１８にあらかじめインストールしておくことができる。
【００２８】
エンジンＥＣＵ１１、電動機ＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８は、ＣＡＮ（Control Area Network）などの規格に準拠したバスなどにより相互に接続されている。
【００２９】
車輪１９は、路面に駆動力を伝達する駆動輪である。なお、図１において、１つの車輪１９のみが図示されているが、実際には、ハイブリッド自動車１は、複数の車輪１９を有する。
【００３０】
キースイッチ２０は、運転を開始するときにユーザにより、たとえばキーが差し込まれてＯＮ／ＯＦＦされるスイッチであり、これがＯＮ状態になることによってハイブリッド自動車１の各部は起動し、キースイッチ２０がＯＦＦ状態になることによってハイブリッド自動車１の各部は停止する。
【００３１】
シフト部２１は、既に説明したように、トランスミッション１６の半自動トランスミッションに運転者からの指示を与えるものであり、シフト部２１がＤレンジにあるときには、半自動トランスミッションの変速操作が自動化される。
【００３２】
図２は、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１８がプログラムを実行すると、回生制御部３０の機能が実現される。
【００３３】
回生制御部３０は、バッテリ１５のＳＯＣ情報に基づき、エンジンＥＣＵ１１、クラッチ１２、インバータ１４、および電動機ＥＣＵ１７に対して回生制御の指示（回生制御指示と図示）を与える機能である。
【００３４】
次に、図３のフローチャートを参照して、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８において行われる、回生制御の処理を説明する。なお、図３のステップＳ１〜Ｓ６までのフローは１周期分の処理であり、キースイッチ２０がＯＮ状態である限り処理は繰り返し実行されるものとする。なお、ここでは、その手順を簡単に示し、その意味については図４、図５、および図６を参照して後述する。
【００３５】
図３の「ＳＴＡＲＴ」では、キースイッチ２０がＯＮ状態であり、ハイブリッドＥＣＵ１８がプログラムを実行し、ハイブリッドＥＣＵ１８に回生制御部３０の機能が実現されている状態であり、手続きはステップＳ１に進む。
【００３６】
ステップＳ１において、回生制御部３０は、バッテリ１５のＳＯＣの値が閾値Ａ未満であるか否かを判定する。ステップＳ１において、閾値Ａ未満であると判定されると、手続きはステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、閾値Ａ以上であると判定されると、手続きはステップＳ４に進む。
【００３７】
ステップ２において、回生制御部３０は、クラッチ１２を断状態として回生を実施し、手続きはステップＳ３に進む。
【００３８】
ステップＳ３において、回生制御部３０は、バッテリ１５のＳＯＣの値が閾値Ｂ以上であるか否かを判定する。ステップＳ３において、閾値Ｂ以上であると判定されると、手続きはステップＳ４に進む。一方、ステップＳ３において、閾値Ｂ未満であると判定されると、手続きはステップＳ２に戻る。
【００３９】
ステップ４において、回生制御部３０は、クラッチ１２を接状態として回生を実施し、手続きはステップＳ５に進む。
【００４０】
ステップＳ５において、回生制御部３０は、バッテリ１５のＳＯＣの値が閾値Ｃ以上であるか否かを判定する。ステップＳ５において、閾値Ｃ以上であると判定されると、手続きはステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５において、閾値Ｃ未満であると判定されると、手続きはステップＳ１に戻る。
【００４１】
ステップ６において、回生制御部３０は、電動機１３の回生電力に対し、電力制限を実施して１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４２】
次に、図３のフローチャートで説明した回生制御部３０の処理を図４、図５、および図６を参照して具体的に説明する。図４は、回生トルク（回生電力）とＳＯＣとの関係を閾値Ａ（請求項でいう第一の閾値）、Ｂ（請求項でいう第二の閾値）、Ｃ（請求項でいう第三の閾値）と共に示す図であり、横軸に、時間をとり、縦軸に、回生トルク（回生電力）をとる。図５は、図３の処理におけるステップＳ１でＹｅｓの場合の処理の流れを示す図である。図６は、図３の処理のおけるステップＳ１でＮｏの場合の処理の流れを示す図である。なお、説明を分かり易くするために、閾値Ａは、ＳＯＣの値で６５％とし、閾値Ｂは、ＳＯＣの値で７０％とし、閾値Ｃは、ＳＯＣの値で７０％とするが、各閾値Ａ、Ｂ、Ｃの値をこの値に限定するものではなく、閾値Ａ＜閾値Ｂ≦閾値Ｃの関係を満足すれば様々に設定可能である。
【００４３】
回生制御部３０は、図３のフローが開始（ＳＴＡＲＴ）されると、最初にＳＯＣの値が閾値Ａ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、図５に示すように、たとえばＳＯＣが６５％未満であれば（ステップＳ１でＹｅｓ）、バッテリ１５は、充電を必要としており、回生電力の制限を行う必要は無く、電動機１３の回生電力を多くし、大きな回生トルクを発生させられるので、クラッチ１２を断状態として回生を実施する（ステップＳ２）。以降は閾値Ｂによる判定（ステップＳ３）になる。ここで、ＳＯＣが７０％（閾値Ｂ）以上になると（ステップＳ３でＹｅｓ）、バッテリ１５の充電完了が間近であり、回生制御部３０は、やがて電動機１３の回生電力を絞り、回生トルクを絞る必要が生じる可能性があるので、クラッチ接回生を実施する（ステップＳ４）。ここでは、閾値Ｂ＝閾値Ｃとしたので、回生制御部３０は、ステップＳ４でクラッチ接回生を実施すると同時に電力制限も併せて実施する（ステップＳ５でＹｅｓ、ステップＳ６）。
【００４４】
また、図６に示すように、たとえばＳＯＣが６５％（閾値Ａ）以上であれば（ステップＳ１でＮｏ）、やがて電動機１３の回生電力を絞り、回生トルクを絞る必要が生じる可能性があるので、回生制御部３０は、クラッチ接回生を実施する（ステップＳ４）。図６の例では、ＳＯＣが６５％（閾値Ａ）以上であり７０％（閾値Ｃ）未満の間では、電力制限無しでクラッチ接回生が実施される。ここで、ＳＯＣが７０％（閾値Ｃ）以上になると（ステップＳ５でＹｅｓ）、回生制御部３０は、クラッチ接回生を、電力制限をしながら実施する（ステップＳ６）。
【００４５】
（効果について）
本実施の形態の効果を図７〜図９を参照して説明する。図７は、回生制御部３０の回生制御におけるＳＯＣ（上段）、クラッチの断接状態（中段）、および減速度（下段）の関係を時間の経過と共に示す図である。なお、図７は、電力制限開始以前の状態を実線で示し、電力制限開始以降の状態を破線で示す。図８は、比較例の回生制御の処理を示すフローチャートである。図９は、比較例の回生制御の処理におけるＳＯＣ（上段）、クラッチの断接状態（中段）、および減速度（下段）の関係を時間の経過と共に示す図である。
【００４６】
図７の上段に示すように、ＳＯＣが電力制限閾値（閾値Ｃに相当）以上に達すると、回生制御部３０は、電動機１３の回生電力に対する電力制限を実施するので、ＳＯＣの上昇はほぼ停止する。このとき、図７の中段に示すように、回生制御部３０は、電動機１３の回生電力に対する電力制限を実施するのに伴って、クラッチ１２を接合する。これにより、図７の下段に示すように、電動機１３の回生トルクによる制動力とエンジン１０のエンジンブレーキによる制動力とが共に働くため、必要な制動力を確保することができる。
【００４７】
ここで比較例を図８および図９を参照して説明する。図８は、比較例の回生制御の処理を示すフローチャートである。図９は、比較例の回生制御におけるＳＯＣ、クラッチの断接状態、および減速度の関係を時間の経過と共に示す図である。
【００４８】
図８に示すように、比較例の回生制御では、いったんクラッチ１２を断状態として回生を実施することが決定されると（ステップＳ１０）、その後は、単に、閾値以上であれば（ステップＳ１１でＹｅｓ）、電動機１３の回生電力に対する電力制限を実施した回生を行い（ステップＳ１２）、閾値未満であれば（ステップＳ１１でＮｏ）、通常回生を実施する（ステップＳ１３）。
【００４９】
これにより、図９の上段に示すように、ＳＯＣは、電力制限閾値を超えてからもさらにゆっくりではあるが上昇を続けている。これは電力制限を行いつつも回生トルクを発生し、僅かでも制動力を発生しようとしているためである。このような制御は、バッテリ１５の過充電を招く可能性があり好ましくない。また、このとき、図９の中断に示すように、クラッチは切断されたままであり、図９の下段に示すように、電動機１３の回生トルクのみに依存する制動力は低下せざるを得ない。
【００５０】
図７と図９とを比較してわかるように、本実施の形態によれば、電動機１３の回生電力に対する電力制限を実施した回生を行いながら必要な制動力を確保することができる。これにより、電動機１３の回生トルクを制動力として利用する際のドライバビリティを向上させることができる。また、ＳＯＣが電力制限閾値を超えた場合には、回生電力をほぼ無くすことができるため、バッテリ１５が過充電になる可能性を無くすことができる。
【００５１】
なお、上述の実施の形態では、閾値Ａ，Ｂ，Ｃの一例としてＡ＜Ｂ＝Ｃを説明した。これによれば、回生モード（すなわちクラッチ断回生またはクラッチ接回生）確定後、閾値Ａにてクラッチの断接を判定する。このときたとえばＳＯＣが閾値Ａ未満であれば、クラッチ断回生となり、閾値Ｂを超えるとクラッチ接回生に移行する。ここで、閾値Ａ＜閾値Ｂとすることにより、短時間でクラッチ断回生からクラッチ接回生に遷移しないようにできる。すなわち、クラッチ断回生中のクラッチ接回生への遷移は、ハイブリッド自動車１に減速のショックを与えることがあり、ドライバビリティに影響するため、ある程度のマージンを閾値Ｂとして設けることが好ましい。このようにクラッチ断接の判定基準である閾値Ａを超えても、ある程度、クラッチ断回生を継続するために閾値Ａ＜閾値Ｂとする。さらに、最終的に閾値Ｂを超えるとドライバビリティよりもバッテリ１５の保護を優先してクラッチ接回生に遷移し、同時に閾値Ｃを満たすため、回生が絞られる。このとき回生が絞られてもクラッチ接回生であるため減速力が保たれることになる。
【００５２】
（その他の実施の形態）
図３のフローチャートの説明において、「以上」は、「超える」とし、「以下」は、「未満」とするなど、判定の境界値については様々に変更してもよい。
【００５３】
また、閾値Ａ＜閾値Ｂ＝閾値Ｃとして説明したが閾値Ａ＜閾値Ｂ≦閾値Ｃとし、閾値Ａ，Ｂ，Ｃの値を様々に変更してもよい。たとえば閾値Ａを６０％とし、閾値Ｂを６５％とし、閾値Ｃを７０％としてもよい。この場合、クラッチ断回生からクラッチ接回生に移行するＳＯＣが上述の実施の形態よりも低くなる。また、バッテリ１５のタイプとしてＳＯＣが高くても問題が少ないタイプであれば、たとえば閾値Ａを６５％とし、閾値Ｂを７０％とし、閾値Ｃを８０％としてもよい。
【００５４】
エンジン１０は、内燃機関であると説明したが、外燃機関を含む熱機関であってもよい。
【００５５】
また、ハイブリッドＥＣＵ１８によって実行されるプログラムは、ハイブリッドＥＣＵ１８にあらかじめインストールされると説明したが、プログラムが記録されている（プログラムを記憶している）リムーバブルメディアを図示せぬドライブなどに装着し、リムーバブルメディアから読み出したプログラムをハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することにより、または、有線または無線の伝送媒体を介して送信されてきたプログラムを、図示せぬ通信部で受信し、ハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することで、コンピュータであるハイブリッドＥＣＵ１８にインストールすることができる。
【００５６】
また、各ＥＣＵは、これらを１つにまとめたＥＣＵにより実現してもよいし、あるいは、各ＥＣＵの機能をさらに細分化したＥＣＵを新たに設けてもよい。
【００５７】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
【００５８】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１…ハイブリッド自動車、１０…エンジン、１１…エンジンＥＣＵ、１２…クラッチ、１３…電動機、１４…インバータ、１５…バッテリ、１６…トランスミッション、１７…電動機ＥＣＵ、１８…ハイブリッドＥＣＵ、１９…車輪、２０…キースイッチ、３０…回生制御部（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生制御装置、ハイブリッド自動車および回生制御方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車は、エンジンと電動機とを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、減速中は、電動機により回生発電が可能である。回生発電を行う際には、電動機に回生トルクが発生する。この回生トルクは、ハイブリッド自動車の走行におけるフリクションとなりエンジンブレーキと同様に制動力になる（たとえば特許文献１参照）。なお、電動機の回生トルクは、電動機の回生電力に比例する。すなわち電動機の回生電力が多いほど電動機の回生トルクも大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２３４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、ハイブリッド自動車における電動機の回生トルクは、エンジンブレーキと同様に、制動力になる。一方、バッテリの充電状態（以下では、ＳＯＣ(State of Charge）と称する)に応じて電動機の回生電力の上限値は適切に調整される。たとえばＳＯＣが低ければ、バッテリの充電のために、大きな電力を要するので、電動機の回生電力の上限値は高くすることができる。このように回生電力の上限値が高い場合に電動機は大きな回生トルクを発生することができる。これに対し、ＳＯＣが高い状態では、バッテリの過充電を避けるために、回生電力の上限値は、ＳＯＣが低い場合と比較して低く設定する必要がある。この場合、電動機は大きな回生トルクを発生できない。したがって、電動機の回生トルクをハイブリッド自動車の制動力として利用する場合、バッテリのＳＯＣが高いときにはＳＯＣが低いときと比べて制動力が不足することがある。これにより、運転者が要求する制動力を満足させられない場合があり、運転者は、制動力不足を感じ、ドライバビリティの悪化を招く場合がある。
【０００５】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、電動機の回生トルクを制動力として利用する際のドライバビリティを向上させることができる回生制御装置、ハイブリッド自動車および回生制御方法、並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの観点は、回生制御装置としての観点である。本発明の回生制御装置は、エンジンと電動機と電動機に電力を供給するバッテリとを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、少なくとも減速中に、電動機により回生発電が可能であると共に、電動機のみによる走行中に電動機の回生発電により生じる回生トルクを制動力として利用可能なハイブリッド自動車の回生制御装置において、バッテリの充電状態を表す値に対し、第一、第二、第三の閾値が設けられ、第二の閾値は第一の閾値よりも大きい値であり、第三の閾値は第二の閾値以上の値であり、バッテリの充電状態が第一の閾値未満または以下であるときには、電動機のみによる走行形態とし、電動機の回生トルクを制動力として利用し、バッテリの充電状態が第一の閾値以上または超えたときには、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、バッテリの充電状態が第一の閾値未満または以下であり、電動機のみによる走行形態とし、電動機の回生トルクを制動力として利用しているときに、バッテリの充電状態が第二の閾値以上または超えたときには、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、バッテリの充電状態が第一または第二の閾値以上または超えたときであり、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用しているときに、バッテリの充電状態が第三の閾値以上または超えたときには、回生発電の電力の制限を開始する制御手段を有するものである。
【０００７】
本発明の他の観点は、ハイブリッド自動車としての観点である。本発明のハイブリッド自動車は、本発明の回生制御装置を有するものである。
【０００８】
本発明のさらに他の観点は、回生制御方法としての観点である。本発明の回生制御方法は、エンジンと電動機と電動機に電力を供給するバッテリとを有し、エンジンもしくは電動機、またはエンジンと電動機とが協働して走行可能であり、少なくとも減速中に、電動機により回生発電が可能であると共に、電動機のみによる走行中に電動機の回生発電により生じる回生トルクを制動力として利用可能なハイブリッド自動車の回生制御方法において、バッテリの充電状態を表す値に対し、第一、第二、第三の閾値が設けられ、第二の閾値は第一の閾値よりも大きい値であり、第三の閾値は第二の閾値以上の値であり、バッテリの充電状態が第一の閾値未満または以下であるときには、電動機のみによる走行形態とし、電動機の回生トルクを制動力として利用し、バッテリの充電状態が第一の閾値以上または超えたときには、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用するステップと、バッテリの充電状態が第一の閾値未満または以下であり、電動機のみによる走行形態とし、電動機の回生トルクを制動力として利用しているときに、バッテリの充電状態が第二の閾値以上または超えたときには、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用するステップと、バッテリの充電状態が第一または第二の閾値以上または超えたときであり、エンジンと電動機とが協働する走行形態とし、エンジンのエンジンブレーキと電動機の回生トルクとを共に制動力として利用しているときに、バッテリの充電状態が第三の閾値以上または超えたときには、回生発電の電力の制限を開始するステップと、を有するものである。
【０００９】
本発明のさらに他の観点は、プログラムとしての観点である。本発明のプログラムは、情報処理装置に、本発明の回生制御装置の機能を実現させるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電動機の回生トルクを制動力として利用する際のドライバビリティを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態のハイブリッド自動車の構成の例を示すブロック図である。
【図２】図１のハイブリッドＥＣＵにおいて実現される機能の構成の例を示すブロック図である。
【図３】図２の回生制御部の処理を示すフローチャートである。
【図４】回生トルク（回生電力）とＳＯＣとの関係を閾値Ａ、Ｂ、Ｃと共に示す図である。
【図５】図３の処理におけるステップＳ１でＹｅｓの場合の処理の流れを示す図である。
【図６】図３の処理のおけるステップＳ１でＮｏの場合の処理の流れを示す図である。
【図７】図２の回生制御部の回生制御におけるＳＯＣ、クラッチの断接状態、および減速度の関係を時間の経過と共に示す図である。
【図８】比較例の回生制御の処理を示すフローチャートである。
【図９】比較例の回生制御におけるＳＯＣ、クラッチの断接状態、および減速度の関係を時間の経過と共に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態のハイブリッド自動車について、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、ハイブリッド自動車１の構成の例を示すブロック図である。ハイブリッド自動車１は、車両の一例である。ハイブリッド自動車１は、半自動トランスミッションの変速機を介したエンジン（内燃機関）１０および／または電動機１３によって駆動され、減速時には、電動機１３の回生トルクによってエンジン１０のエンジンブレーキのような制動力を発生させることができる。なお、半自動トランスミッションとは、マニュアルトランスミッションと同じ構成を有しながら変速操作を自動的に行うことができるトランスミッションである。
【００１４】
ハイブリッド自動車１は、エンジン１０、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１、クラッチ１２、電動機１３、インバータ１４、バッテリ１５、トランスミッション１６、電動機ＥＣＵ１７、ハイブリッドＥＣＵ１８、車輪１９、キースイッチ２０、およびシフト部２１を有して構成される。なお、トランスミッション１６は、上述した半自動トランスミッションを有し、ドライブレンジ（以下では、Ｄ(Drive)レンジと記す）を有するシフト部２１により操作される。シフト部２１がＤレンジにあるときには、半自動トランスミッションの変速操作が自動化される。
【００１５】
エンジン１０は、内燃機関の一例であり、エンジンＥＣＵ１１によって制御され、ガソリン、軽油、ＣＮＧ(Compressed Natural Gas)、ＬＰＧ(Liquefied Petroleum Gas)、または代替燃料等を内部で燃焼させて、軸を回転させる動力を発生させ、発生した動力をクラッチ１２に伝達する。
【００１６】
エンジンＥＣＵ１１は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示に従うことにより、電動機ＥＣＵ１７と連携動作するコンピュータであり、燃料噴射量やバルブタイミングなど、エンジン１０を制御する。たとえば、エンジンＥＣＵ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏ（Input/Output）ポートなどを有する。
【００１７】
クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８によって制御され、エンジン１０からの軸出力を、電動機１３およびトランスミッション１６を介して車輪１９に伝達する。すなわち、クラッチ１２は、ハイブリッドＥＣＵ１８の制御によって、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とを機械的に接続することにより、エンジン１０の軸出力を電動機１３に伝達させたり、または、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸との機械的な接続を切断することにより、エンジン１０の軸と、電動機１３の回転軸とが互いに異なる回転速度で回転できるようにする。
【００１８】
たとえば、クラッチ１２は、エンジン１０の動力によってハイブリッド自動車１が走行し、これにより電動機１３に発電させる場合、電動機１３の駆動力によってエンジン１０がアシストされる場合、および電動機１３によってエンジン１０を始動させる場合などに、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸とを機械的に接続する。
【００１９】
また、たとえば、クラッチ１２は、エンジン１０が停止またはアイドリング状態にあり、電動機１３の駆動力によってハイブリッド自動車１が走行している場合、およびエンジン１０が停止またはアイドリング状態にあり、ハイブリッド自動車１が減速中または下り坂を走行中であり、電動機１３が発電している（電力回生している）場合、エンジン１０の回転軸と電動機１３の回転軸との機械的な接続を切断する。
【００２０】
なお、クラッチ１２は、運転者がクラッチペダルを操作して動作しているクラッチとは異なるものであり、ハイブリッドＥＣＵ１８の制御によって動作する。
【００２１】
電動機１３は、いわゆる、モータジェネレータであり、インバータ１４から供給された電力により、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力をトランスミッション１６に供給するか、またはトランスミッション１６から供給された軸を回転させる動力によって発電し、その電力をインバータ１４に供給する。たとえば、ハイブリッド自動車１が加速しているとき、または定速で走行しているときにおいて、電動機１３は、軸を回転させる動力を発生させて、その軸出力をトランスミッション１６に供給し、エンジン１０と協働してハイブリッド自動車１を走行させる。また、たとえば、電動機１３がエンジン１０によって駆動されているとき、またはハイブリッド自動車１が減速しているとき、もしくは下り坂を走行しているときなどにおいて、電動機１３は、発電機として動作し、この場合、トランスミッション１６から供給された軸を回転させる動力によって発電して、電力をインバータ１４に供給し、バッテリ１５が充電される。前述したように、電動機１３が発電している状態は、ハイブリッド自動車１が「バッテリ１５への回生」を行っている状態であり、電動機１３は、回生電力に応じた大きさの回生トルクを発生する。
【００２２】
インバータ１４は、電動機ＥＣＵ１７によって制御され、バッテリ１５からの直流電圧を交流電圧に変換するか、または電動機１３からの交流電圧を直流電圧に変換する。電動機１３が動力を発生させる場合、インバータ１４は、バッテリ１５の直流電圧を交流電圧に変換して、電動機１３に電力を供給する。電動機１３が発電する場合、インバータ１４は、電動機１３からの交流電圧を直流電圧に変換する。すなわち、この場合、インバータ１４は、バッテリ１５に直流電圧を供給するための整流器および電圧調整装置としての役割を果たす。
【００２３】
バッテリ１５は、充放電可能な二次電池であり、電動機１３が動力を発生させるとき、電動機１３にインバータ１４を介して電力を供給するか、または電動機１３が発電しているとき、電動機１３が発電する電力によって充電される。バッテリ１５には、適切なＳＯＣの範囲が決められており、ＳＯＣがその範囲を外れないように管理されている。
【００２４】
トランスミッション１６は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの変速指示信号に従って、複数のギア比（変速比）のいずれかを選択する半自動トランスミッション（図示せず）を有し、変速比を切り換えて、変速されたエンジン１０の動力および／または電動機１３の動力を車輪１９に伝達する。また、減速しているとき、もしくは下り坂を走行しているときなど、トランスミッション１６は、車輪１９からの動力を電動機１３に伝達する。なお、半自動トランスミッションは、運転者がシフト部２１を操作して手動で任意のギア段にギア位置を変更することもできる。
【００２５】
電動機ＥＣＵ１７は、ハイブリッドＥＣＵ１８からの指示に従うことにより、エンジンＥＣＵ１１と連携動作するコンピュータであり、インバータ１４を制御することによって電動機１３を制御する。たとえば、電動機ＥＣＵ１７は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏポートなどを有する。
【００２６】
ハイブリッドＥＣＵ１８は、コンピュータの一例であり、ハイブリッド走行のために、アクセル開度情報、ブレーキ操作情報、車速情報、およびトランスミッション１６から取得したギア位置情報、エンジンＥＣＵ１１から取得したエンジン回転速度情報を取得して、これを参照して、クラッチ１２を制御すると共に、変速指示信号を供給することでトランスミッション１６を制御する。また、ハイブリッドＥＣＵ１８は、ハイブリッド走行のために、取得したバッテリ１５のＳＯＣ情報その他の情報に基づき電動機ＥＣＵ１７に対して電動機１３およびインバータ１４の制御指示を与え、エンジンＥＣＵ１１に対してエンジン１０の制御指示を与える。これらの制御指示には、後述する回生制御の指示も含まれる。たとえば、ハイブリッドＥＣＵ１８は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰなどにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏポートなどを有する。
【００２７】
なお、ハイブリッドＥＣＵ１８によって実行されるプログラムは、ハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリにあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータであるハイブリッドＥＣＵ１８にあらかじめインストールしておくことができる。
【００２８】
エンジンＥＣＵ１１、電動機ＥＣＵ１７、およびハイブリッドＥＣＵ１８は、ＣＡＮ（Control Area Network）などの規格に準拠したバスなどにより相互に接続されている。
【００２９】
車輪１９は、路面に駆動力を伝達する駆動輪である。なお、図１において、１つの車輪１９のみが図示されているが、実際には、ハイブリッド自動車１は、複数の車輪１９を有する。
【００３０】
キースイッチ２０は、運転を開始するときにユーザにより、たとえばキーが差し込まれてＯＮ／ＯＦＦされるスイッチであり、これがＯＮ状態になることによってハイブリッド自動車１の各部は起動し、キースイッチ２０がＯＦＦ状態になることによってハイブリッド自動車１の各部は停止する。
【００３１】
シフト部２１は、既に説明したように、トランスミッション１６の半自動トランスミッションに運転者からの指示を与えるものであり、シフト部２１がＤレンジにあるときには、半自動トランスミッションの変速操作が自動化される。
【００３２】
図２は、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。すなわち、ハイブリッドＥＣＵ１８がプログラムを実行すると、回生制御部３０の機能が実現される。
【００３３】
回生制御部３０は、バッテリ１５のＳＯＣ情報に基づき、エンジンＥＣＵ１１、クラッチ１２、インバータ１４、および電動機ＥＣＵ１７に対して回生制御の指示（回生制御指示と図示）を与える機能である。
【００３４】
次に、図３のフローチャートを参照して、プログラムを実行するハイブリッドＥＣＵ１８において行われる、回生制御の処理を説明する。なお、図３のステップＳ１〜Ｓ６までのフローは１周期分の処理であり、キースイッチ２０がＯＮ状態である限り処理は繰り返し実行されるものとする。なお、ここでは、その手順を簡単に示し、その意味については図４、図５、および図６を参照して後述する。
【００３５】
図３の「ＳＴＡＲＴ」では、キースイッチ２０がＯＮ状態であり、ハイブリッドＥＣＵ１８がプログラムを実行し、ハイブリッドＥＣＵ１８に回生制御部３０の機能が実現されている状態であり、手続きはステップＳ１に進む。
【００３６】
ステップＳ１において、回生制御部３０は、バッテリ１５のＳＯＣの値が閾値Ａ未満であるか否かを判定する。ステップＳ１において、閾値Ａ未満であると判定されると、手続きはステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、閾値Ａ以上であると判定されると、手続きはステップＳ４に進む。
【００３７】
ステップ２において、回生制御部３０は、クラッチ１２を断状態として回生を実施し、手続きはステップＳ３に進む。
【００３８】
ステップＳ３において、回生制御部３０は、バッテリ１５のＳＯＣの値が閾値Ｂ以上であるか否かを判定する。ステップＳ３において、閾値Ｂ以上であると判定されると、手続きはステップＳ４に進む。一方、ステップＳ３において、閾値Ｂ未満であると判定されると、手続きはステップＳ２に戻る。
【００３９】
ステップ４において、回生制御部３０は、クラッチ１２を接状態として回生を実施し、手続きはステップＳ５に進む。
【００４０】
ステップＳ５において、回生制御部３０は、バッテリ１５のＳＯＣの値が閾値Ｃ以上であるか否かを判定する。ステップＳ５において、閾値Ｃ以上であると判定されると、手続きはステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５において、閾値Ｃ未満であると判定されると、手続きはステップＳ１に戻る。
【００４１】
ステップ６において、回生制御部３０は、電動機１３の回生電力に対し、電力制限を実施して１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００４２】
次に、図３のフローチャートで説明した回生制御部３０の処理を図４、図５、および図６を参照して具体的に説明する。図４は、回生トルク（回生電力）とＳＯＣとの関係を閾値Ａ（請求項でいう第一の閾値）、Ｂ（請求項でいう第二の閾値）、Ｃ（請求項でいう第三の閾値）と共に示す図であり、横軸に、時間をとり、縦軸に、回生トルク（回生電力）をとる。図５は、図３の処理におけるステップＳ１でＹｅｓの場合の処理の流れを示す図である。図６は、図３の処理のおけるステップＳ１でＮｏの場合の処理の流れを示す図である。なお、説明を分かり易くするために、閾値Ａは、ＳＯＣの値で６５％とし、閾値Ｂは、ＳＯＣの値で７０％とし、閾値Ｃは、ＳＯＣの値で７０％とするが、各閾値Ａ、Ｂ、Ｃの値をこの値に限定するものではなく、閾値Ａ＜閾値Ｂ≦閾値Ｃの関係を満足すれば様々に設定可能である。
【００４３】
回生制御部３０は、図３のフローが開始（ＳＴＡＲＴ）されると、最初にＳＯＣの値が閾値Ａ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、図５に示すように、たとえばＳＯＣが６５％未満であれば（ステップＳ１でＹｅｓ）、バッテリ１５は、充電を必要としており、回生電力の制限を行う必要は無く、電動機１３の回生電力を多くし、大きな回生トルクを発生させられるので、クラッチ１２を断状態として回生を実施する（ステップＳ２）。以降は閾値Ｂによる判定（ステップＳ３）になる。ここで、ＳＯＣが７０％（閾値Ｂ）以上になると（ステップＳ３でＹｅｓ）、バッテリ１５の充電完了が間近であり、回生制御部３０は、やがて電動機１３の回生電力を絞り、回生トルクを絞る必要が生じる可能性があるので、クラッチ接回生を実施する（ステップＳ４）。ここでは、閾値Ｂ＝閾値Ｃとしたので、回生制御部３０は、ステップＳ４でクラッチ接回生を実施すると同時に電力制限も併せて実施する（ステップＳ５でＹｅｓ、ステップＳ６）。
【００４４】
また、図６に示すように、たとえばＳＯＣが６５％（閾値Ａ）以上であれば（ステップＳ１でＮｏ）、やがて電動機１３の回生電力を絞り、回生トルクを絞る必要が生じる可能性があるので、回生制御部３０は、クラッチ接回生を実施する（ステップＳ４）。図６の例では、ＳＯＣが６５％（閾値Ａ）以上であり７０％（閾値Ｃ）未満の間では、電力制限無しでクラッチ接回生が実施される。ここで、ＳＯＣが７０％（閾値Ｃ）以上になると（ステップＳ５でＹｅｓ）、回生制御部３０は、クラッチ接回生を、電力制限をしながら実施する（ステップＳ６）。
【００４５】
（効果について）
本実施の形態の効果を図７〜図９を参照して説明する。図７は、回生制御部３０の回生制御におけるＳＯＣ（上段）、クラッチの断接状態（中段）、および減速度（下段）の関係を時間の経過と共に示す図である。なお、図７は、電力制限開始以前の状態を実線で示し、電力制限開始以降の状態を破線で示す。図８は、比較例の回生制御の処理を示すフローチャートである。図９は、比較例の回生制御の処理におけるＳＯＣ（上段）、クラッチの断接状態（中段）、および減速度（下段）の関係を時間の経過と共に示す図である。
【００４６】
図７の上段に示すように、ＳＯＣが電力制限閾値（閾値Ｃに相当）以上に達すると、回生制御部３０は、電動機１３の回生電力に対する電力制限を実施するので、ＳＯＣの上昇はほぼ停止する。このとき、図７の中段に示すように、回生制御部３０は、電動機１３の回生電力に対する電力制限を実施するのに伴って、クラッチ１２を接合する。これにより、図７の下段に示すように、電動機１３の回生トルクによる制動力とエンジン１０のエンジンブレーキによる制動力とが共に働くため、必要な制動力を確保することができる。
【００４７】
ここで比較例を図８および図９を参照して説明する。図８は、比較例の回生制御の処理を示すフローチャートである。図９は、比較例の回生制御におけるＳＯＣ、クラッチの断接状態、および減速度の関係を時間の経過と共に示す図である。
【００４８】
図８に示すように、比較例の回生制御では、いったんクラッチ１２を断状態として回生を実施することが決定されると（ステップＳ１０）、その後は、単に、閾値以上であれば（ステップＳ１１でＹｅｓ）、電動機１３の回生電力に対する電力制限を実施した回生を行い（ステップＳ１２）、閾値未満であれば（ステップＳ１１でＮｏ）、通常回生を実施する（ステップＳ１３）。
【００４９】
これにより、図９の上段に示すように、ＳＯＣは、電力制限閾値を超えてからもさらにゆっくりではあるが上昇を続けている。これは電力制限を行いつつも回生トルクを発生し、僅かでも制動力を発生しようとしているためである。このような制御は、バッテリ１５の過充電を招く可能性があり好ましくない。また、このとき、図９の中断に示すように、クラッチは切断されたままであり、図９の下段に示すように、電動機１３の回生トルクのみに依存する制動力は低下せざるを得ない。
【００５０】
図７と図９とを比較してわかるように、本実施の形態によれば、電動機１３の回生電力に対する電力制限を実施した回生を行いながら必要な制動力を確保することができる。これにより、電動機１３の回生トルクを制動力として利用する際のドライバビリティを向上させることができる。また、ＳＯＣが電力制限閾値を超えた場合には、回生電力をほぼ無くすことができるため、バッテリ１５が過充電になる可能性を無くすことができる。
【００５１】
なお、上述の実施の形態では、閾値Ａ，Ｂ，Ｃの一例としてＡ＜Ｂ＝Ｃを説明した。これによれば、回生モード（すなわちクラッチ断回生またはクラッチ接回生）確定後、閾値Ａにてクラッチの断接を判定する。このときたとえばＳＯＣが閾値Ａ未満であれば、クラッチ断回生となり、閾値Ｂを超えるとクラッチ接回生に移行する。ここで、閾値Ａ＜閾値Ｂとすることにより、短時間でクラッチ断回生からクラッチ接回生に遷移しないようにできる。すなわち、クラッチ断回生中のクラッチ接回生への遷移は、ハイブリッド自動車１に減速のショックを与えることがあり、ドライバビリティに影響するため、ある程度のマージンを閾値Ｂとして設けることが好ましい。このようにクラッチ断接の判定基準である閾値Ａを超えても、ある程度、クラッチ断回生を継続するために閾値Ａ＜閾値Ｂとする。さらに、最終的に閾値Ｂを超えるとドライバビリティよりもバッテリ１５の保護を優先してクラッチ接回生に遷移し、同時に閾値Ｃを満たすため、回生が絞られる。このとき回生が絞られてもクラッチ接回生であるため減速力が保たれることになる。
【００５２】
（その他の実施の形態）
図３のフローチャートの説明において、「以上」は、「超える」とし、「以下」は、「未満」とするなど、判定の境界値については様々に変更してもよい。
【００５３】
また、閾値Ａ＜閾値Ｂ＝閾値Ｃとして説明したが閾値Ａ＜閾値Ｂ≦閾値Ｃとし、閾値Ａ，Ｂ，Ｃの値を様々に変更してもよい。たとえば閾値Ａを６０％とし、閾値Ｂを６５％とし、閾値Ｃを７０％としてもよい。この場合、クラッチ断回生からクラッチ接回生に移行するＳＯＣが上述の実施の形態よりも低くなる。また、バッテリ１５のタイプとしてＳＯＣが高くても問題が少ないタイプであれば、たとえば閾値Ａを６５％とし、閾値Ｂを７０％とし、閾値Ｃを８０％としてもよい。
【００５４】
エンジン１０は、内燃機関であると説明したが、外燃機関を含む熱機関であってもよい。
【００５５】
また、ハイブリッドＥＣＵ１８によって実行されるプログラムは、ハイブリッドＥＣＵ１８にあらかじめインストールされると説明したが、プログラムが記録されている（プログラムを記憶している）リムーバブルメディアを図示せぬドライブなどに装着し、リムーバブルメディアから読み出したプログラムをハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することにより、または、有線または無線の伝送媒体を介して送信されてきたプログラムを、図示せぬ通信部で受信し、ハイブリッドＥＣＵ１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することで、コンピュータであるハイブリッドＥＣＵ１８にインストールすることができる。
【００５６】
また、各ＥＣＵは、これらを１つにまとめたＥＣＵにより実現してもよいし、あるいは、各ＥＣＵの機能をさらに細分化したＥＣＵを新たに設けてもよい。
【００５７】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
【００５８】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１…ハイブリッド自動車、１０…エンジン、１１…エンジンＥＣＵ、１２…クラッチ、１３…電動機、１４…インバータ、１５…バッテリ、１６…トランスミッション、１７…電動機ＥＣＵ、１８…ハイブリッドＥＣＵ、１９…車輪、２０…キースイッチ、３０…回生制御部（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと電動機と前記電動機に電力を供給するバッテリとを有し、前記エンジンもしくは前記電動機、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、少なくとも減速中に、前記電動機により回生発電が可能であると共に、前記電動機のみによる走行中に前記電動機の回生発電により生じる回生トルクを制動力として利用可能なハイブリッド自動車の回生制御装置において、
前記バッテリの充電状態を表す値に対し、第一、第二、第三の閾値が設けられ、前記第二の閾値は前記第一の閾値よりも大きい値であり、前記第三の閾値は前記第二の閾値以上の値であり、
前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値未満または以下であるときには、前記電動機のみによる走行形態とし、前記電動機の回生トルクを制動力として利用し、前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値以上または超えたときには、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、
前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値未満または以下であり、前記電動機のみによる走行形態とし、前記電動機の回生トルクを制動力として利用しているときに、前記バッテリの充電状態が前記第二の閾値以上または超えたときには、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、
前記バッテリの充電状態が前記第一または前記第二の閾値以上または超えたときであり、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用しているときに、前記バッテリの充電状態が前記第三の閾値以上または超えたときには、前記回生発電の電力の制限を開始する制御手段を有する、
ことを特徴とする回生制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の回生制御装置を有することを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項３】
エンジンと電動機と前記電動機に電力を供給するバッテリとを有し、前記エンジンもしくは前記電動機、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、少なくとも減速中に、前記電動機により回生発電が可能であると共に、前記電動機のみによる走行中に前記電動機の回生発電により生じる回生トルクを制動力として利用可能なハイブリッド自動車の回生制御方法において、
前記バッテリの充電状態を表す値に対し、第一、第二、第三の閾値が設けられ、前記第二の閾値は前記第一の閾値よりも大きい値であり、前記第三の閾値は前記第二の閾値以上の値であり、
前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値未満または以下であるときには、前記電動機のみによる走行形態とし、前記電動機の回生トルクを制動力として利用し、前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値以上または超えたときには、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用するステップと、
前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値未満または以下であり、前記電動機のみによる走行形態とし、前記電動機の回生トルクを制動力として利用しているときに、前記バッテリの充電状態が前記第二の閾値以上または超えたときには、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用するステップと、
前記バッテリの充電状態が前記第一または前記第二の閾値以上または超えたときであり、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用しているときに、前記バッテリの充電状態が前記第三の閾値以上または超えたときには、前記回生発電の電力の制限を開始するステップと、
を有する、
ことを特徴とする回生制御方法。
【請求項４】
情報処理装置に、請求項１記載の回生制御装置の機能を実現させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
エンジンと電動機と前記電動機に電力を供給するバッテリとを有し、前記エンジンもしくは前記電動機、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、少なくとも減速中に、前記電動機により回生発電が可能であると共に、前記電動機のみによる走行中に前記電動機の回生発電により生じる回生トルクを制動力として利用可能なハイブリッド自動車の回生制御装置において、
前記バッテリの充電状態を表す値に対し、第一、第二、第三の閾値が設けられ、前記第二の閾値は前記第一の閾値よりも大きい値であり、前記第三の閾値は前記第二の閾値以上の値であり、
前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値未満または以下であるときには、前記電動機のみによる走行形態とし、前記電動機の回生トルクを制動力として利用し、前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値以上または超えたときには、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、
前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値未満または以下であり、前記電動機のみによる走行形態とし、前記電動機の回生トルクを制動力として利用しているときに、前記バッテリの充電状態が前記第二の閾値以上または超えたときには、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用し、
前記バッテリの充電状態が前記第一または前記第二の閾値以上または超えたときであり、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用しているときに、前記バッテリの充電状態が前記第三の閾値以上または超えたときには、前記回生発電の電力の制限を開始する制御手段を有する、
ことを特徴とする回生制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の回生制御装置を有することを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項３】
エンジンと電動機と前記電動機に電力を供給するバッテリとを有し、前記エンジンもしくは前記電動機、または前記エンジンと前記電動機とが協働して走行可能であり、少なくとも減速中に、前記電動機により回生発電が可能であると共に、前記電動機のみによる走行中に前記電動機の回生発電により生じる回生トルクを制動力として利用可能なハイブリッド自動車の回生制御方法において、
前記バッテリの充電状態を表す値に対し、第一、第二、第三の閾値が設けられ、前記第二の閾値は前記第一の閾値よりも大きい値であり、前記第三の閾値は前記第二の閾値以上の値であり、
前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値未満または以下であるときには、前記電動機のみによる走行形態とし、前記電動機の回生トルクを制動力として利用し、前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値以上または超えたときには、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用するステップと、
前記バッテリの充電状態が前記第一の閾値未満または以下であり、前記電動機のみによる走行形態とし、前記電動機の回生トルクを制動力として利用しているときに、前記バッテリの充電状態が前記第二の閾値以上または超えたときには、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用するステップと、
前記バッテリの充電状態が前記第一または前記第二の閾値以上または超えたときであり、前記エンジンと前記電動機とが協働する走行形態とし、前記エンジンのエンジンブレーキと前記電動機の回生トルクとを共に制動力として利用しているときに、前記バッテリの充電状態が前記第三の閾値以上または超えたときには、前記回生発電の電力の制限を開始するステップと、
を有する、
ことを特徴とする回生制御方法。
【請求項４】
情報処理装置に、請求項１記載の回生制御装置の機能を実現させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２１３８１（Ｐ２０１２−１２１３８１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１８６４（Ｐ２０１０−２７１８６４）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
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