JP2017081484A - Vehicle control device and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce energy consumption in accordance with various traffic environments.SOLUTION: An environmental information acquisition section 52 acquires traffic environment information including congestion information, map information, surrounding vehicle information and traffic light information. A traveling pattern determination section 54 determines a vehicle speed pattern to an arrival point on the basis of limitation corresponding to the acquired traffic environment information, and calculates a vehicle required output pattern corresponding to the vehicle speed pattern. An energy management section 56 determines operation points of an engine and a motor generator at each time so as to minimize energy consumption on the basis of the vehicle required output pattern and time-sequence data on energy stored in a secondary battery.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、車両制御装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to a vehicle control device and a program.

従来より、渋滞進入前にSOCを予め増加させる充電制御を精度良く行い、燃費悪化を抑制できるハイブリッド車両の制御装置が知られている(特許文献1)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a hybrid vehicle control device is known that accurately performs charge control for increasing SOC in advance before entering a traffic jam and suppresses deterioration in fuel consumption (Patent Document 1).

また、つぎの交差点で信号機にしたがって停止することが不可避であるときに、ドライバが不必要な加速操作を行うことを抑制する車両用運転支援装置が知られている(特許文献2)。   There is also known a vehicle driving support device that suppresses an unnecessary acceleration operation by a driver when it is inevitable to stop at a next intersection according to a traffic light (Patent Document 2).

特開2014−15125号公報JP 2014-15125 A 特開2014−96012号公報JP 2014-96012 A

しかしながら、上記特許文献1に開示された技術では、渋滞以外の交通環境情報(信号機、周辺車両、地図)を利用していない。また、充電制御だけを行っており、車両全体のエネルギーマネジメントは行っていない。   However, the technology disclosed in Patent Document 1 does not use traffic environment information other than traffic jams (signals, surrounding vehicles, maps). Moreover, only charge control is performed, and energy management of the entire vehicle is not performed.

また、上記特許文献2に開示された技術では、信号機に差し掛かる状況しか考慮しておらず、また、エネルギーを考慮していない。   Moreover, in the technique disclosed in Patent Document 2, only the situation of reaching the traffic light is considered, and energy is not considered.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、様々な交通環境に応じてエネルギー消費の低減が可能な車両制御装置及びプログラムを実現することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at implement | achieving the vehicle control apparatus and program which can reduce energy consumption according to various traffic environments.

上記目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、エネルギー蓄積装置、及び前記エネルギー蓄積装置に蓄積されたエネルギーを原動力とする原動機を含む複数の原動機を備えた車両を制御するための車両制御装置であって、自車両の出発地点及び到着地点と、渋滞情報、地図情報、周辺車両情報、及び信号機情報の少なくとも1つを含む交通環境情報とを取得する取得手段と、前記取得手段によって取得した交通環境情報に応じた制約に基づいて、出発地点から到着地点までの各時刻の車速を表す車速パターンを算出し、前記車速パターンに応じた各時刻の車両要求出力を表す車両要求出力パターンを算出する走行時系列データ算出手段と、前記走行時系列データ算出手段によって算出された前記車両要求出力パターンと、前記車両要求出力パターンに基づいて求められる、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されるエネルギーの時系列データとに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、前記車両要求出力パターンに対応する各時刻の前記複数の原動機の動作点を決定する動作点決定手段と、前記動作点決定手段によって決定された各時刻の前記複数の原動機の動作点に基づいて、前記複数の原動機を駆動させるように制御する駆動制御手段と、を含んで構成されている。   In order to achieve the above object, a vehicle control apparatus according to the present invention is for controlling a vehicle including an energy storage device and a plurality of prime movers including a prime mover that is driven by energy stored in the energy storage device. An acquisition unit that is a vehicle control device that acquires a departure point and an arrival point of the host vehicle and traffic environment information including at least one of traffic jam information, map information, surrounding vehicle information, and traffic signal information, and the acquisition unit Based on the restriction according to the traffic environment information acquired by the vehicle, a vehicle speed pattern representing the vehicle speed at each time from the departure point to the arrival point is calculated, and the vehicle request output representing the vehicle request output at each time according to the vehicle speed pattern Travel time series data calculating means for calculating a pattern, the vehicle request output pattern calculated by the travel time series data calculating means, and the vehicle The plurality of times at each time corresponding to the vehicle required output pattern so as to minimize energy consumption based on time-series data of energy stored in the energy storage device obtained based on the required output pattern Operating point determining means for determining the operating point of the prime mover, and drive control for controlling the prime movers to drive based on the operating points of the prime movers at each time determined by the operating point determining means And means.

本発明に係るプログラムは、エネルギー蓄積装置、及び前記エネルギー蓄積装置に蓄積されたエネルギーを原動力とする原動機を含む複数の原動機を備えた車両を制御するためのプログラムであって、コンピュータを、自車両の出発地点及び到着地点と、渋滞情報、地図情報、周辺車両情報、及び信号機情報の少なくとも1つを含む交通環境情報とを取得する取得手段、前記取得手段によって取得した交通環境情報に応じた制約に基づいて、出発地点から到着地点までの各時刻の車速を表す車速パターンを算出し、前記車速パターンに応じた各時刻の車両要求出力を表す車両要求出力パターンを算出する走行時系列データ算出手段、前記走行時系列データ算出手段によって算出された前記車両要求出力パターンと、前記車両要求出力パターンに基づいて求められる、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されるエネルギーの時系列データとに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、前記車両要求出力パターンに対応する各時刻の前記複数の原動機の動作点を決定する動作点決定手段、及び前記動作点決定手段によって決定された各時刻の前記複数の原動機の動作点に基づいて、前記複数の原動機を駆動させるように制御する駆動制御手段として機能させるためのプログラムである。   A program according to the present invention is a program for controlling a vehicle equipped with an energy storage device and a plurality of prime movers including a prime mover driven by the energy stored in the energy storage device. Acquisition means for acquiring traffic environment information including at least one of traffic information, map information, surrounding vehicle information, and traffic signal information, and restrictions according to the traffic environment information acquired by the acquisition means Travel time series data calculating means for calculating a vehicle speed pattern representing a vehicle speed at each time from a departure point to an arrival point based on the vehicle, and calculating a vehicle request output pattern representing a vehicle request output at each time according to the vehicle speed pattern , The vehicle request output pattern calculated by the travel time series data calculation means, and the vehicle request output pattern The operations of the plurality of prime movers at each time corresponding to the vehicle required output pattern so as to minimize the energy consumption based on the time series data of the energy stored in the energy storage device obtained based on Operating point determining means for determining a point, and drive control means for controlling to drive the plurality of prime movers based on the operating points of the plurality of prime movers at each time determined by the operating point determination means It is a program for.

本発明によれば、交通環境情報に応じた制約に基づいて、到着地点までの車速パターン、及び車両要求出力パターンを算出し、エネルギー消費量を最小化するように、車両要求出力パターンに対応する各時刻の複数の原動機の動作点を決定することにより、様々な交通環境に応じてエネルギー消費の低減が可能となる、という効果を奏する。   According to the present invention, the vehicle speed pattern up to the arrival point and the vehicle required output pattern are calculated based on the restrictions according to the traffic environment information, and the vehicle required output pattern is handled so as to minimize the energy consumption. By determining the operating points of a plurality of prime movers at each time, there is an effect that energy consumption can be reduced according to various traffic environments.

第1の実施の形態に係る車両制御装置を含む車両の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the vehicle containing the vehicle control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る車両制御装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the vehicle control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る車両制御装置の制御装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the control apparatus of the vehicle control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 交通環境情報の各種形態を例示する図である。It is a figure which illustrates various forms of traffic environment information. 要求車速パターン及び車両要求出力パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a request | requirement vehicle speed pattern and a vehicle request | requirement output pattern. 車速及び出力の頻度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency distribution of a vehicle speed and an output. エネルギーマネジメントのSTEP1を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP1 of energy management. エネルギーマネジメントのSTEP2を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP2 of energy management. エネルギーマネジメントのSTEP3を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP3 of energy management. エネルギーマネジメントのSTEP4を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP4 of energy management. (A)発電制御における動作点の変化を説明するための図、及び(B)アシスト制御における動作点の変化を説明するための図である。(A) The figure for demonstrating the change of the operating point in electric power generation control, (B) The figure for demonstrating the change of the operating point in assist control. エネルギーマネジメントのSTEP4を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP4 of energy management. エネルギーマネジメントのSTEP4を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP4 of energy management. エネルギーマネジメントのSTEP4を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP4 of energy management. エンジン、モータジェネレータ、及び変速段数の制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control of an engine, a motor generator, and the gear stage number. 第1の実施の形態に係る車両制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the vehicle control processing program which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る車両制御装置の制御装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the control apparatus of the vehicle control apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 周辺車両情報及び渋滞情報の影響で遅延する時間の確率分布を示す図である。It is a figure which shows the probability distribution of the time delayed by the influence of surrounding vehicle information and traffic jam information. 複数の要求車速パターンの一例を示す図である。It is a figure showing an example of a plurality of demand vehicle speed patterns. 複数の要求車速パターンの一例を示す図である。It is a figure showing an example of a plurality of demand vehicle speed patterns. 複数の要求車速パターンの一例を示す図である。It is a figure showing an example of a plurality of demand vehicle speed patterns. 第2の実施の形態に係る車両制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the vehicle control processing program which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る車両制御装置を含む車両の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the vehicle containing the vehicle control apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る車両制御装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the vehicle control apparatus which concerns on 3rd Embodiment. (A)エンジンの動作点の変化を説明するための図、(B)モータの動作点の変化を説明するための図、及び(C)モータの動作点の変化を説明するための図である。(A) The figure for demonstrating the change of the operating point of an engine, (B) The figure for demonstrating the change of the operating point of a motor, (C) The figure for demonstrating the change of the operating point of a motor. . エネルギーマネジメントのSTEP1、2を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP1, 2 of energy management. エネルギーマネジメントのSTEP3を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP3 of energy management. エネルギーマネジメントのSTEP4を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP4 of energy management. エンジン及びモータジェネレータの制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control of an engine and a motor generator. 第4の実施の形態に係る車両制御装置を含む車両の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the vehicle containing the vehicle control apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施の形態に係る車両制御装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the vehicle control apparatus which concerns on 4th Embodiment. (A)第1モータの動作点の変化を説明するための図、及び(B)第2モータの動作点の変化を説明するための図である。(A) The figure for demonstrating the change of the operating point of a 1st motor, (B) The figure for demonstrating the change of the operating point of a 2nd motor. エネルギーマネジメントのSTEP1、2を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP1, 2 of energy management. エネルギーマネジメントのSTEP3を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP3 of energy management. エネルギーマネジメントのSTEP4を説明するための図である。It is a figure for demonstrating STEP4 of energy management. モータジェネレータの制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control of a motor generator. アクセル操作及びブレーキ操作に依存した不確かな時間の確率分布を示す図である。It is a figure which shows the probability distribution of the uncertain time depending on an accelerator operation and a brake operation.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。以下の実施の形態では、本発明に係る車両制御装置を、複数の電動機と2次電池とを搭載した車両に適用した形態を例示して説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, a vehicle control device according to the present invention will be described by exemplifying an embodiment in which the vehicle control device is applied to a vehicle equipped with a plurality of electric motors and secondary batteries.

[第1の実施の形態] [First Embodiment]

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車両制御装置10を搭載した車両100のブロック図である。本実施の形態に係る車両100は、車両制御装置10、エンジン12、クラッチ14、発電機または電動機として動作するモータジェネレータ16、インバータ18、2次電池20、変速機22、及びデファレンシャルユニット24を含んで構成されている。なお、2次電池20が、エネルギー蓄積装置の一例である。   FIG. 1 is a block diagram of a vehicle 100 equipped with a vehicle control device 10 according to the first embodiment of the present invention. A vehicle 100 according to the present embodiment includes a vehicle control device 10, an engine 12, a clutch 14, a motor generator 16 that operates as a generator or an electric motor, an inverter 18, a secondary battery 20, a transmission 22, and a differential unit 24. It consists of The secondary battery 20 is an example of an energy storage device.

本実施の形態では、変速機22として、自動変速機(Automatic Transmission:AT)を想定している。自動変速機とは、自動車の速度やエンジンの回転数等に応じて、変速比が自動的に切り替えられる変速機である。   In the present embodiment, an automatic transmission (AT) is assumed as the transmission 22. An automatic transmission is a transmission in which a gear ratio is automatically switched according to the speed of an automobile, the number of revolutions of an engine, and the like.

車両制御装置10は、エンジン12、クラッチ14、モータジェネレータ16、インバータ18、及び変速機22を制御する。図2に示すように、車両制御装置10は、受信部30、センサ32、制御装置34、エンジン制御部36、モータ制御部38、クラッチ制御部40、及び変速制御部42を備えている。   The vehicle control device 10 controls the engine 12, the clutch 14, the motor generator 16, the inverter 18, and the transmission 22. As shown in FIG. 2, the vehicle control device 10 includes a receiving unit 30, a sensor 32, a control device 34, an engine control unit 36, a motor control unit 38, a clutch control unit 40, and a shift control unit 42.

受信部30は、各種交通環境情報を受信し、制御装置34へ受け渡す。図2、図4では、車両制御装置10に入力される交通環境情報の一例として、信号機情報、周辺車両情報、渋滞情報、及び地図情報を例示しており、本実施の形態に係る車両制御装置10では、これらの交通環境情報のうちの少なくとも1つを入手する。各種情報の入手形態としては、交通情報センター等の交通環境の管理センターから無線送信された情報を受信部30で受信して入手する形態、他車両との無線通信を通して入手する形態、自車両に備えられたカメラ等の情報収集手段から入手する形態等が含まれる。したがって、本実施の形態に係る受信部30には、無線受信部の他、情報収集手段との入出力インタフェースも含まれる。また、本実施の形態においては、無線通信の形態として、インターネット等によるネットワーク通信も含まれる。   The receiving unit 30 receives various traffic environment information and passes it to the control device 34. 2 and 4 exemplify traffic signal information, surrounding vehicle information, traffic jam information, and map information as an example of traffic environment information input to the vehicle control device 10, and the vehicle control device according to the present embodiment. At 10, at least one of these traffic environment information is obtained. As a form of obtaining various information, a form in which information received wirelessly from a traffic environment management center such as a traffic information center is received by the receiving unit 30, a form obtained through wireless communication with another vehicle, A form obtained from information collecting means such as a camera provided is included. Therefore, the receiving unit 30 according to the present embodiment includes an input / output interface with the information collecting unit in addition to the wireless receiving unit. In the present embodiment, network communication via the Internet or the like is included as a form of wireless communication.

信号機情報は、信号機の表示色(青、黄、赤)の遷移時刻等に関する情報であり、入手形態としては、無線送信器を備えた信号機から直接送信された情報を受信部30で受信して入手する形態や、交通環境の管理センター(以下、「管理センター」)から無線送信された信号機に関する情報を受信部30で受信して入手する形態等が含まれる。   The traffic signal information is information related to the transition time of the display colors (blue, yellow, red) of the traffic signal. As an acquisition form, the information directly transmitted from the traffic signal equipped with the wireless transmitter is received by the receiving unit 30. Examples include a form to obtain and a form in which the receiving unit 30 receives and obtains information related to a traffic signal wirelessly transmitted from a traffic environment management center (hereinafter, “management center”).

周辺車両情報は、自車両に対する周辺車両の走行状態に関する情報であり、たとえば、自車両に備えられた自車両の周囲を撮像するカメラ、あるいは自車両に備えられたレーザレーダによって捕捉された周辺車両の走行状態に関する情報の形態で入手する。また、管理センターから無線送信された周辺車両に関する情報を受信部30で受信して入手してもよいし、周辺に位置する他車両からの直接の無線通信を受信部30で受信して入手してもよい。   The surrounding vehicle information is information relating to the running state of the surrounding vehicle relative to the own vehicle. For example, the surrounding vehicle captured by a camera that captures the surroundings of the own vehicle provided in the own vehicle or a laser radar provided in the own vehicle. Get in the form of information about the running state of. Further, information related to surrounding vehicles wirelessly transmitted from the management center may be received and received by the receiving unit 30, or direct wireless communication from other vehicles located in the vicinity may be received and acquired by the receiving unit 30. May be.

渋滞情報は、自車両の近傍、あるいは目的地付近の道路の混雑状態に関する情報であり、たとえば、管理センターから無線送信された渋滞に関する情報を受信部30で受信して入手する。また、渋滞箇所に位置する他車両からの直接の無線通信を受信部30で受信して入手してもよい。   The traffic jam information is information related to the congestion state of the road near the host vehicle or near the destination. For example, the information on the traffic jam wirelessly transmitted from the management center is received by the receiving unit 30 and obtained. Moreover, you may receive and acquire the direct radio | wireless communication from the other vehicle located in a traffic congestion location by the receiving part 30. FIG.

地図情報は、自車両が走行中の道路周辺の地理的情報、あるいは目的地までの道路周辺の地理的情報等、自車両の走行に際して関連する地理的情報であり、たとえば、管理センターから無線送信された地図情報を受信部30で受信して入手する。あるいは、自車両に予め備えられたカーナビ等から地図情報を入手してもよい。   The map information is geographical information related to the traveling of the vehicle, such as geographical information around the road where the vehicle is traveling, or geographical information around the road to the destination. For example, the map information is wirelessly transmitted from the management center. The received map information is received by the receiving unit 30 and obtained. Alternatively, the map information may be obtained from a car navigation system provided in advance in the host vehicle.

入手した上記各交通環境情報は、制御装置34のRAM等の記憶手段に一時的に記憶させてもよい。また、記憶手段に記憶された各交通環境情報は、新しい情報を追加記憶させ、不要となった情報は削除し、リアルタイムで更新処理してもよい。   The obtained traffic environment information may be temporarily stored in a storage unit such as a RAM of the control device 34. In addition, each traffic environment information stored in the storage means may be stored in the form of new information, deleted unnecessary information, and updated in real time.

センサ32は、自車両情報を検出する。自車両情報とは、車両制御を行う上で必要となる自車両のその時点での情報であり、地図情報上の自車両の位置、自車両の速度等が含まれる。   The sensor 32 detects own vehicle information. The own vehicle information is information at the time of the own vehicle that is necessary for vehicle control, and includes the position of the own vehicle on the map information, the speed of the own vehicle, and the like.

制御装置34は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)等を含んで構成されている。CPUは、車両制御装置10の全体を統括、制御し、ROMは、後述する車両制御処理プログラム、あるいは各種パラメータ等を予め記憶する記憶手段であり、RAMは、各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられる記憶手段である。   The control device 34 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like (not shown). The CPU controls and controls the entire vehicle control apparatus 10, the ROM is a storage unit that stores a vehicle control processing program or various parameters, which will be described later, and the RAM is a work area when various programs are executed. Is a storage means used.

エンジン制御部36は、制御装置34からの指令に基づいて、アクセルペダル(図示省略)を操作することにより、エンジン12の駆動を制御する。   The engine control unit 36 controls driving of the engine 12 by operating an accelerator pedal (not shown) based on a command from the control device 34.

モータ制御部38は、制御装置34からの指令に基づいて、モータジェネレータ16及びインバータ18を制御し、モータジェネレータ16を電動機又は発電機として動作させるように制御する。   The motor control unit 38 controls the motor generator 16 and the inverter 18 based on a command from the control device 34, and controls the motor generator 16 to operate as an electric motor or a generator.

クラッチ制御部40は、制御装置34からの指令に基づいて、クラッチ14の係合状態を制御する。クラッチ14が係合あるいは半クラッチ状態の場合は、エンジン12の駆動力とモータジェネレータ16の駆動力の和として車両100の総駆動力が決まる。また、クラッチ14が開放している場合は、モータジェネレータ16の駆動力が車両100の総駆動力となる。   The clutch control unit 40 controls the engagement state of the clutch 14 based on a command from the control device 34. When clutch 14 is in the engaged or half-clutch state, the total driving force of vehicle 100 is determined as the sum of the driving force of engine 12 and the driving force of motor generator 16. Further, when the clutch 14 is released, the driving force of the motor generator 16 becomes the total driving force of the vehicle 100.

変速制御部42は、制御装置34からの指令に基づいて、変速機22の段数を制御する。   The shift control unit 42 controls the number of stages of the transmission 22 based on a command from the control device 34.

制御装置34は、機能的には次に示すように構成されている。図3に示すように、制御装置34は、情報取得部50、環境情報取得部52、走行パターン決定部54、エネルギー管理部56、及び運転制御部58を備えている。なお、情報取得部50及び環境情報取得部52は取得手段の一例であり、走行パターン決定部54は、走行時系列データ算出手段の一例であり、エネルギー管理部56は、動作点決定手段の一例であり、運転制御部58は、駆動制御手段の一例である。   The control device 34 is functionally configured as follows. As shown in FIG. 3, the control device 34 includes an information acquisition unit 50, an environment information acquisition unit 52, a travel pattern determination unit 54, an energy management unit 56, and an operation control unit 58. The information acquisition unit 50 and the environment information acquisition unit 52 are examples of acquisition means, the travel pattern determination unit 54 is an example of travel time series data calculation means, and the energy management unit 56 is an example of operating point determination means. The operation control unit 58 is an example of a drive control unit.

情報取得部50は、センサ32によって検出された自車両情報と、ドライバにより設定された到着地点とを取得する。   The information acquisition unit 50 acquires the host vehicle information detected by the sensor 32 and the arrival point set by the driver.

環境情報取得部52は、受信部30によって受信した交通環境情報を取得する。   The environment information acquisition unit 52 acquires the traffic environment information received by the reception unit 30.

走行パターン決定部54は、環境情報取得部52によって取得した交通環境情報に基づいて、出発地点から到着地点までの各時刻の車速を表す車速パターンを算出し、車速パターンに応じた各時刻の車両要求出力を表す車両要求出力パターンを算出する。   Based on the traffic environment information acquired by the environment information acquisition unit 52, the travel pattern determination unit 54 calculates a vehicle speed pattern representing the vehicle speed at each time from the departure point to the arrival point, and the vehicle at each time according to the vehicle speed pattern A vehicle request output pattern representing the request output is calculated.

例えば、以下のSTEP1〜STEP3により、車速パターン及び車両要求出力パターンを算出する。   For example, the vehicle speed pattern and the vehicle request output pattern are calculated by the following STEP1 to STEP3.

まず、STEP1では、現在位置を出発地点とし、出発地点から到着地点までの各時刻の車速パターンを、各地点について予め定められた法令速度と、搭乗者の好みに合わせて予め設定される加減速度とを制約として求める。   First, in STEP1, the current position is the departure point, and the vehicle speed pattern at each time from the departure point to the arrival point is set in advance according to the legal speed determined for each point and the passenger's preference. Are obtained as constraints.

STEP2では、STEP1で求めた車速パターンに対して、交通環境情報による制約を付加することで修正を加える。これを要求車速パターンとする(図5参照)。   In STEP2, the vehicle speed pattern obtained in STEP1 is corrected by adding restrictions based on traffic environment information. This is the required vehicle speed pattern (see FIG. 5).

例えば、信号機情報に基づいて、自車両が向かう先に存在する直近の信号機の表示色が現在青であり、赤に切り替わるまでの時間を取得し、当該信号機が青から赤に切り替わるタイミングで当該信号機を通過する場合には、当該信号機の手前で停まるように車速パターンに修正を加える。   For example, based on the traffic signal information, the display color of the nearest traffic light that is present ahead of the host vehicle is currently blue, and the time until the traffic signal switches to red is acquired, and the traffic signal is switched at the timing when the traffic signal switches from blue to red. When passing the vehicle, the vehicle speed pattern is corrected so that the vehicle stops before the traffic signal.

更に、周辺車両情報に基づいて、自車両と信号機との間にある他車両の挙動による影響で自車両が速度制限を受ける場合には、当該信号機の手前に到達するまでに更に減速するように車速パターンに修正を加える。   Furthermore, based on the surrounding vehicle information, when the host vehicle is subjected to speed limit due to the influence of the behavior of another vehicle between the host vehicle and the traffic light, the vehicle is further decelerated until it reaches the front of the traffic signal. Modify the vehicle speed pattern.

また、渋滞情報に基づいて、渋滞箇所に遭遇する場合には、渋滞箇所に到達するまでに減速するように車速パターンに修正を加える。更に、周辺車両情報に基づいて、自車両と渋滞箇所との間にある他車両の挙動による影響で自車両が速度制限を受ける場合には、当該渋滞箇所に到達するまでに更に減速するように車速パターンに修正を加える。   Further, based on the traffic jam information, when a traffic jam location is encountered, the vehicle speed pattern is corrected so as to decelerate before reaching the traffic jam location. Furthermore, based on the surrounding vehicle information, when the host vehicle is subjected to speed limit due to the influence of the behavior of another vehicle between the host vehicle and the traffic jam location, the vehicle is further decelerated until it reaches the traffic jam location. Modify the vehicle speed pattern.

また、地図情報に基づいて、自車両が向かう先に存在するカーブに進入する際に適切な車速まで減速するように車速パターンに修正を加える。   Further, based on the map information, the vehicle speed pattern is corrected so as to decelerate to an appropriate vehicle speed when entering the curve existing ahead of the host vehicle.

STEP3では、要求車速パターンと、予め定められた車両重量、空力抵抗係数、転がり抵抗係数、機械損失、及び電気損失とに基づいて、要求車速パターンを実現するための車両要求出力パターンを算出する(図5参照)。   In STEP 3, a vehicle required output pattern for realizing the required vehicle speed pattern is calculated based on the required vehicle speed pattern and a predetermined vehicle weight, aerodynamic resistance coefficient, rolling resistance coefficient, mechanical loss, and electrical loss ( (See FIG. 5).

エネルギー管理部56は、走行パターン決定部54によって算出された車両要求出力パターンと、車両要求出力パターンに基づいて求められる、2次電池20に蓄積されるエネルギーの時系列データとに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、車両要求出力パターンに対応する各時刻のエンジン12及びモータジェネレータ16の動作点と、エネルギーフローの時系列データとを決定する。   The energy management unit 56 determines the energy based on the vehicle request output pattern calculated by the travel pattern determination unit 54 and the time series data of the energy accumulated in the secondary battery 20 obtained based on the vehicle request output pattern. The operating points of the engine 12 and the motor generator 16 at each time corresponding to the vehicle required output pattern and the time-series data of the energy flow are determined so as to minimize the consumption.

以下に、車両要求出力パターンに対応する各時刻のエンジン12及びモータジェネレータ16の動作点を決定する原理について説明する。   Below, the principle which determines the operating point of the engine 12 and the motor generator 16 of each time corresponding to a vehicle request | requirement output pattern is demonstrated.

まず、本実施の形態では、エンジン12とモータジェネレータ16と2次電池20を有する車両100において、出発地点から到着地点までの経路、および交通環境情報から算出された車両要求出力パターンに合わせて、車両全体の総合効率を最大化する、エンジン12とモータジェネレータ16の動作点、エネルギーフローの時系列データを求める。   First, in the present embodiment, in the vehicle 100 having the engine 12, the motor generator 16, and the secondary battery 20, in accordance with the vehicle request output pattern calculated from the route from the departure point to the arrival point and the traffic environment information, Time series data of the operating points and energy flows of the engine 12 and the motor generator 16 that maximize the overall efficiency of the entire vehicle are obtained.

本実施の形態では、エンジン12とモータジェネレータ16の動作点として、例えば、エンジントルク、エンジン回転数、エンジンパワー、モータトルク、モータ回転数、モータパワー、変速段数が求められる。また、エネルギーフローの時系列データとして、エンジンパワーの時系列データ、モータパワーの時系列データ、2次電池パワーの時系列データが求められる。   In the present embodiment, as operating points of the engine 12 and the motor generator 16, for example, engine torque, engine speed, engine power, motor torque, motor speed, motor power, and shift speed are obtained. Further, time series data of engine power, time series data of motor power, and time series data of secondary battery power are obtained as time series data of energy flow.

ここで、単一の原動機を有する車両の場合は、各時刻における車両要求出力に合わせて出力する必要があるため、各車両要求出力における車両全体の最大総合効率となるように原動機の動作点を決定することでエネルギー消費を最小化できる。例えば、図6に示すように、各車両要求出力について、当該車両要求出力における車速の頻度分布と当該車両要求出力とに基づいて、その時点で車両全体の最大総合効率となるように、当該車両要求出力における動作点を決定することができる。   Here, in the case of a vehicle having a single prime mover, it is necessary to output in accordance with the vehicle required output at each time, so the operating point of the prime mover is set so as to achieve the maximum overall efficiency of the entire vehicle at each vehicle required output. By deciding, energy consumption can be minimized. For example, as shown in FIG. 6, for each vehicle request output, the vehicle is configured so that the maximum overall efficiency of the entire vehicle at that time is based on the vehicle speed frequency distribution in the vehicle request output and the vehicle request output. The operating point at the required output can be determined.

一方、本実施の形態のように、複数の原動機を有する車両の場合は、各時刻における車両要求出力を各原動機の出力の和として実現すればよい。さらに、2次電池を有する場合は、ある時刻に蓄えたエネルギーを別の時刻に使用することもできるため、出発時刻から到着時刻までを総合してエネルギー消費を最小化する必要がある。特に、複数のエネルギー源(例えば、エンジンと2次電池など)を有する場合は、必ずしも各時刻における車両全体の総合効率を最大化することが、到着時刻までを総合してエネルギー消費を最小化することにはならず、別の時刻における車両全体の総合効率も加味する必要がある。そこで、本実施の形態では、以下の手順にしたがって各時刻のエンジン12及びモータジェネレータ16の動作点を決定する。   On the other hand, in the case of a vehicle having a plurality of prime movers as in the present embodiment, the vehicle request output at each time may be realized as the sum of the outputs of the prime movers. Furthermore, when a secondary battery is provided, energy stored at a certain time can be used at another time, so it is necessary to minimize energy consumption by integrating the departure time and the arrival time. In particular, in the case of having a plurality of energy sources (for example, an engine and a secondary battery), maximizing the overall efficiency of the entire vehicle at each time necessarily minimizes energy consumption by integrating the arrival time. It is not necessary to consider the overall efficiency of the entire vehicle at another time. Therefore, in the present embodiment, operating points of the engine 12 and the motor generator 16 at each time are determined according to the following procedure.

STEP1では、逆反応をさせないエネルギー源であるエンジン12だけで車両要求出力(駆動側)を実現するように、各時刻の車両全体の総合効率を考慮して、エンジン12の各時刻の動作点を決定する。このとき、モータジェネレータ16を停止させるようにモータジェネレータ16の各時刻の動作点を決定する(図7参照)。   In STEP 1, the operating point of each engine 12 at each time is determined in consideration of the overall efficiency of the entire vehicle at each time so that the vehicle required output (drive side) is realized only by the engine 12, which is an energy source that does not cause reverse reaction. decide. At this time, the operating point of each time of the motor generator 16 is determined so as to stop the motor generator 16 (see FIG. 7).

STEP2では、車両要求出力(回生側)を実現するように、車両全体の総合効率を考慮して、エンジン12及びモータジェネレータ16の各時刻の動作点を決定して、2次電池20に蓄えられるエネルギーの時系列データを算出する。このとき、回生時には、エンジン12を停止させるようにエンジン12の動作点を決定する(図8参照)。   In STEP 2, the operating point at each time of the engine 12 and the motor generator 16 is determined and stored in the secondary battery 20 in consideration of the overall efficiency of the entire vehicle so as to realize the vehicle required output (regeneration side). Calculate energy time-series data. At this time, during regeneration, the operating point of the engine 12 is determined so as to stop the engine 12 (see FIG. 8).

STEP3では、上記STEP1で求めた、エンジン12だけで車両要求出力(駆動側)を実現する動作点の中で車両全体の総合効率が低いものから順に、STEP2で算出された2次電池20に蓄えられたエネルギーを用いた、モータジェネレータ16の駆動で置き換えて、エンジン12を停止させるタイミングを決定する(図9参照)。   In STEP3, in the operating points obtained in STEP1 above that achieve the vehicle required output (drive side) with only the engine 12, the total efficiency of the entire vehicle is stored in the secondary battery 20 calculated in STEP2 in order from the lowest. The timing at which the engine 12 is stopped is determined by replacing the generated energy with the driving of the motor generator 16 (see FIG. 9).

STEP4では、残った、エンジン12だけで車両要求出力(駆動側)を実現する動作点の中で、車両全体の総合効率が低いものから順に、以下のように発電制御あるいはアシスト制御させて得するかを判定し、得すると判定された場合には、当該動作点を、発電制御あるいはアシスト制御を行うように変更する(図10参照)。なお、発電制御とは、エンジン12の負荷を上げてモータジェネレータ16で発電させる制御のことであり、アシスト制御とは、エンジン12の負荷を下げてモータジェネレータ16で駆動させる制御のことである。   In STEP4, whether the remaining power is achieved by the following power generation control or assist control in order from the lowest overall efficiency of the vehicle among the remaining operating points for realizing the vehicle required output (drive side) with only the engine 12 If it is determined to be obtained, the operating point is changed to perform power generation control or assist control (see FIG. 10). The power generation control is control for increasing the load of the engine 12 and causing the motor generator 16 to generate power. The assist control is control for decreasing the load of the engine 12 and driving the motor generator 16.

発電制御を行って得する条件は、以下の式で表わされる。   Conditions obtained by performing power generation control are expressed by the following equations.

Figure 2017081484
Figure 2017081484

ただし、Pk、ηkは、置き換え前の動作点のエンジン12の出力、車両全体の総合効率であり、ΔP、Δηは、発電制御あるいはアシスト制御で置き換えた後の動作点のエンジン12の出力の変化量、車両全体の総合効率の変化量であり、ηgは、発電時のモータ効率であり、ηmは、駆動時のモータ効率であり、ηdは、発電制御により得られたエネルギーを用いた、モータジェネレータ16の駆動で置き換える前の車両全体の総合効率である。 Where P k and η k are the output of the engine 12 at the operating point before replacement and the overall efficiency of the entire vehicle, and ΔP and Δη are the outputs of the engine 12 at the operating point after replacement by power generation control or assist control. Η g is the motor efficiency during power generation, η m is the motor efficiency during driving, and η d is the energy obtained by power generation control Is the overall efficiency of the entire vehicle before being replaced by driving the motor generator 16.

図11(A)に示すように、発電制御では、エンジン12の負荷を上げて効率を上げるように制御している。   As shown in FIG. 11A, in the power generation control, control is performed to increase the load of the engine 12 to increase efficiency.

また、アシスト制御を行って得する条件は、以下の式で表わされる。   The conditions obtained by performing the assist control are expressed by the following equations.

Figure 2017081484
Figure 2017081484

図11(B)に示すように、アシスト制御では、エンジン12の負荷を下げて効率を上げるように制御している。   As shown in FIG. 11 (B), in the assist control, the load on the engine 12 is reduced to increase the efficiency.

発電制御を行う場合、元々の回生エネルギーを利用して2次電池20でモータジェネレータ16を駆動して走行させるところに加えて、発電した電力で新たにモータジェネレータ16を駆動して走行させることとなる(図12参照)。一方、アシスト制御を行う場合、元々モータジェネレータ16を駆動して走行させている一部について、逆反応をさせないエネルギー源であるエンジン12で駆動させることになる(図13、図14参照)。   When power generation control is performed, in addition to driving the motor generator 16 with the secondary battery 20 using the original regenerative energy, the motor generator 16 is newly driven with the generated power to run. (See FIG. 12). On the other hand, when the assist control is performed, a part of the motor generator 16 that is originally driven and driven is driven by the engine 12 that is an energy source that does not cause a reverse reaction (see FIGS. 13 and 14).

運転制御部58は、エネルギー管理部56によって決定された、各時刻のエンジン12及びモータジェネレータ16の動作点と、情報取得部50によって取得した自車両情報とに基づいて、各時刻のエンジントルク、エンジン回転数、エンジンパワーを示す指令を、エンジン制御部36へ出力し、各時刻のモータトルク、モータ回転数、モータパワーを示す指令を、モータ制御部38へ出力し、各時刻のクラッチ14の係合状態を示す指令を、クラッチ制御部40へ出力し、各時刻の変速段数を示す指令を、変速制御部42に出力する(図15参照)。   The operation control unit 58 determines the engine torque at each time based on the operating points of the engine 12 and the motor generator 16 at each time determined by the energy management unit 56 and the own vehicle information acquired by the information acquisition unit 50. A command indicating the engine speed and engine power is output to the engine control unit 36, and a command indicating the motor torque, motor rotation speed, and motor power at each time is output to the motor control unit 38, and the clutch 14 at each time is output. A command indicating the engaged state is output to the clutch control unit 40, and a command indicating the number of shift stages at each time is output to the shift control unit 42 (see FIG. 15).

<車両制御装置の作用>
つぎに、図16を参照して、本実施の形態に係る車両制御処理について説明する。図16は、本実施の形態に係る車両制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。図16に示す処理は、ドライバにより、たとえば、操作部(図示省略)に対して実行開始の指示がなされると、制御装置34のCPUがROM等の記憶手段から本車両制御処理プログラムを読み込み、実行する。
<Operation of vehicle control device>
Next, a vehicle control process according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a flowchart showing a flow of processing of the vehicle control processing program according to the present embodiment. In the processing shown in FIG. 16, for example, when an instruction to start execution is given to the operation unit (not shown) by the driver, the CPU of the control device 34 reads the vehicle control processing program from storage means such as a ROM, Run.

まず、ステップS100では、自車両情報を収集する。自車両情報とは、地図情報上の自車両の位置、自車両の速度等が含まれる。収集した自車両情報は、RAM等の記憶手段に一時的に記憶させてもよい。   First, in step S100, own vehicle information is collected. The own vehicle information includes the position of the own vehicle on the map information, the speed of the own vehicle, and the like. The collected host vehicle information may be temporarily stored in storage means such as a RAM.

次のステップS102では、交通環境情報、すなわち、上述した信号機情報、周辺車両情報、渋滞情報、地図情報を入手する。上記図4には、自車両60、自車両60の走行に影響する主として自車両が走行する道路R上の他車両62(図4では、煩雑化を避けるため、3台の他車両のみに符号62を付している)とともに、信号機情報66、周辺車両情報64、渋滞情報68、及び地図情報70(図4では、カーブの地理的位置を例示している)を示している。   In the next step S102, traffic environment information, that is, the traffic signal information, surrounding vehicle information, traffic jam information, and map information described above is obtained. In FIG. 4, the own vehicle 60 and another vehicle 62 on the road R on which the own vehicle mainly travels (in FIG. 4, only three other vehicles are indicated to avoid complication). 62), traffic signal information 66, surrounding vehicle information 64, traffic jam information 68, and map information 70 (the geographical position of the curve is illustrated in FIG. 4).

本実施の形態における各交通環境情報の具体例は以下のようなものが挙げられるが、本実施の形態では、これらの情報が、確定的に決定される情報(ほぼ確定的に決定される場合を含む)である場合を例に説明する。   Specific examples of each traffic environment information in the present embodiment include the following, but in the present embodiment, these pieces of information are deterministically determined information (when almost deterministically determined) An example is described.

信号機情報としては、表示色が切り替わる時間等の情報が挙げられる。この情報は、管理センターから入手することを想定しているので確定的に決定される。   Examples of the traffic signal information include information such as the time when the display color is switched. Since this information is assumed to be obtained from the management center, it is determined deterministically.

周辺車両情報としては、周辺車両の進行方向、速度、加速度等の情報が挙げられる。走行車線が1つで前方を走行する車両が1台かつ分かれ道が存在しないような場合には、ほぼ確定的に決定される。   The peripheral vehicle information includes information such as the traveling direction, speed, and acceleration of the peripheral vehicle. In the case where there is one traveling lane and one vehicle traveling ahead and there is no branch road, it is determined almost definitely.

渋滞情報としては、渋滞区域に含まれる他車両の数、渋滞区域全体としての移動速度等で表した渋滞の程度に関する情報が挙げられる。上記周辺車両情報と同様の理由から、ほぼ確定的に決定される場合がある。   Examples of the traffic jam information include information on the degree of traffic jam represented by the number of other vehicles included in the traffic jam area, the moving speed of the entire traffic jam area, and the like. For the same reason as the surrounding vehicle information, it may be determined almost definitely.

地図情報としては、自車両が向かう先に存在する走行に影響する要素(たとえば、信号機、カーブ等)に関する情報が挙げられる。この情報は固定された静的情報なので確定的である。収集した上記各交通環境情報は、RAM等の記憶手段に一時的に記憶させてもよい。   As map information, the information regarding the elements (for example, a traffic signal, a curve, etc.) which influence the driving | running | working which exists ahead of the own vehicle is mentioned. This information is definitive because it is fixed static information. The collected traffic environment information may be temporarily stored in storage means such as a RAM.

次のステップS104では、ステップS102で収集した交通環境情報に基づいて、交通環境情報に合った要求車速パターンを算出し、要求車速パターンに対応する車両要求出力パターンを算出する。   In the next step S104, a required vehicle speed pattern suitable for the traffic environment information is calculated based on the traffic environment information collected in step S102, and a vehicle required output pattern corresponding to the required vehicle speed pattern is calculated.

次のステップS106では、上記ステップS104で算出された車両要求出力パターンに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、車両要求出力パターンに対応する各時刻のエンジン12及びモータジェネレータ16の動作点、及びエネルギーフローの時系列データを決定する。   In the next step S106, the operating points of the engine 12 and the motor generator 16 at each time corresponding to the vehicle required output pattern so as to minimize the energy consumption based on the vehicle required output pattern calculated in step S104. And time-series data of energy flow are determined.

そして、ステップS108では、上記ステップS106で決定された各時刻のエンジン12及びモータジェネレータ16の動作点と、ステップS100で収集した自車両情報とに基づいて、エンジン制御部36、モータ制御部38、クラッチ制御部40、及び変速制御部42に各種指令を出力する。   In step S108, based on the operating points of the engine 12 and the motor generator 16 at each time determined in step S106 and the own vehicle information collected in step S100, the engine control unit 36, the motor control unit 38, Various commands are output to the clutch control unit 40 and the shift control unit 42.

次のステップS110では、本車両制御処理による制御を継続するか否かについて判定し、当該判定が肯定判定となった場合にはステップS100に戻って本車両制御処理による制御を継続し、否定判定となった場合には、本車両制御処理プログラムを終了する。   In the next step S110, it is determined whether or not the control by the vehicle control process is to be continued. If the determination is affirmative, the process returns to step S100 to continue the control by the vehicle control process. When it becomes, this vehicle control processing program is complete | finished.

なお、制御を継続するか否かの判定は、たとえば、ドライバにより、操作部を介して終了の指示が入力されたか否かによって判定する。 Note that whether or not to continue the control is determined based on, for example, whether or not a driver has input an end instruction via the operation unit.

以上説明したように、第1の実施の形態に係る車両制御装置によれば、交通環境情報に応じた制約に基づいて、到着地点までの要求車速パターン、及び車両要求出力パターンを算出し、エネルギー消費量を最小化するように、車両要求出力パターンに対応する各時刻のエンジン及びモータジェネレータの動作点を決定することにより、様々な交通環境に応じてエネルギー消費の低減が可能となる。   As described above, according to the vehicle control device according to the first embodiment, the required vehicle speed pattern to the arrival point and the vehicle required output pattern are calculated based on the restrictions according to the traffic environment information, and the energy is calculated. Energy consumption can be reduced according to various traffic environments by determining the operating points of the engine and motor generator at each time corresponding to the vehicle required output pattern so as to minimize consumption.

また、総合的な交通環境情報(信号機、周辺車両、渋滞、地図)を考慮するため、あらゆる交通状況においても最適なエネルギーマネジメントが可能になる。   In addition, since comprehensive traffic environment information (signals, surrounding vehicles, traffic jams, maps) is taken into account, optimal energy management is possible in any traffic situation.

[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態に係る車両制御装置について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a vehicle control device according to the second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the part which becomes the same structure as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.

第2の実施の形態では、交通環境情報により交通環境条件が確率的に決定される点、要求車速パターン、車両要求出力パターンが確率的になる点が、第1の実施の形態と主に異なっている。   The second embodiment is mainly different from the first embodiment in that the traffic environment condition is stochastically determined by the traffic environment information, and the required vehicle speed pattern and the vehicle required output pattern are probabilistic. ing.

図17に示すように、第2の実施の形態に係る車両制御装置の制御装置234は、情報取得部50、環境情報取得部52、走行パターン決定部254、エネルギー管理部56、走行パターン選択部255、及び運転制御部58を備えている。   As shown in FIG. 17, the control device 234 of the vehicle control device according to the second embodiment includes an information acquisition unit 50, an environment information acquisition unit 52, a travel pattern determination unit 254, an energy management unit 56, and a travel pattern selection unit. 255 and an operation control unit 58.

走行パターン決定部254は、情報取得部50によって取得した自車両情報、及び環境情報取得部52によって取得した交通環境情報に基づいて、出発地点から到着地点までの、交通環境情報に応じた複数の制約パターンと、複数の制約パターンの各々の確率とを求め、複数の制約パターンの各々に対し、当該制約パターンに基づいて、各時刻の車速を表す要求車速パターン、及び各時刻の各時刻の車両要求出力を表す車両要求出力パターンを算出し、当該制約パターンの確率を、要求車速パターン及び車両要求出力パターンの確率とする。   The travel pattern determination unit 254 includes a plurality of traffic environment information from the departure point to the arrival point based on the own vehicle information acquired by the information acquisition unit 50 and the traffic environment information acquired by the environment information acquisition unit 52. The restriction pattern and the probability of each of the plurality of restriction patterns are obtained, and for each of the plurality of restriction patterns, a requested vehicle speed pattern representing the vehicle speed at each time based on the restriction pattern, and the vehicle at each time of each time A vehicle request output pattern representing the request output is calculated, and the probability of the restriction pattern is set as the probability of the request vehicle speed pattern and the vehicle request output pattern.

ここで、交通環境情報に応じた複数の制約パターンと、複数の制約パターンの各々の確率とを求める原理について説明する。   Here, the principle for obtaining a plurality of constraint patterns according to the traffic environment information and the respective probabilities of the plurality of constraint patterns will be described.

まず、交通環境情報に応じた制約として、信号機を通過する際に青信号であるか赤信号であるかの確率を計算する例を示す。   First, as a restriction according to traffic environment information, an example of calculating a probability of a green signal or a red signal when passing through a traffic light is shown.

これから通過する信号機が現在青であるとし、赤に変わるまでの時間をtsとする(信号機情報により確定的にわかるとする)。自車両が自動運転車の場合は、今後の自車の速度パターンがわかるため、信号機を通過するまでの理想的な時間tiとtsを比較してti<tsならば青信号のまま通過できることがわかる。しかし、実際は、周辺車両情報の影響、及び渋滞情報の影響を受けるため、確率的に判定する必要がある。 It is assumed that the traffic light passing through now is blue, and the time until it turns red is ts ( assuming that it is definite by the traffic signal information). If the vehicle is automatically driven vehicle, since it is apparent speed pattern future vehicle, remain t i <t s If blue signal by comparing the ideal time t i and t s until the pass the traffic You can see that you can pass. However, since it is actually influenced by surrounding vehicle information and traffic jam information, it must be determined probabilistically.

周辺車両情報の影響で遅延する時間をΔtn、渋滞情報の影響で遅延する時間をΔtjとすると、ti+Δtn+Δtj<tsならば青信号のまま通過できるということである。つまり、Δtn、Δtjそれぞれの確率分布が図18のようにわかれば、青信号のまま通過可能な制約パターンの確率がわかる。例えば、上記の例では周辺車両が右折する影響で遅延する時間の確率分布と渋滞で減速する影響で遅延する時間の確率分布から上記図18の確率分布を導出する。 If the delay time due to the influence of the surrounding vehicle information is Δt n , and the delay time due to the influence of the traffic jam information is Δt j , it can pass through the blue signal if t i + Δt n + Δt j <t s . That is, if the probability distributions of Δt n and Δt j are known as shown in FIG. 18, the probability of the constraint pattern that can pass through the blue signal can be known. For example, in the above example, the probability distribution of FIG. 18 is derived from the probability distribution of the time delayed due to the right turn of the surrounding vehicle and the probability distribution of the time delayed due to the effect of deceleration due to the traffic jam.

ここで、周辺車両が右折する影響で遅延する時間の確率分布を求める方法について説明する。最も簡易的な方法は、その信号機に関する統計データから、時間tiの間に、周辺車両が右折する確率と、右折に要する時間の分布を求めるというものである。この確率分布は、何台の車両が右折するかの確率と、対向車が途切れる時間的間隔に関する確率分布とから求められる。また、確率分布の精度を向上させるためには周辺車両情報のモニタリングを行えばよい。前方に何台の車両がいるか、右折しそうな車両は何台か、対向車が途切れる時間的間隔に関する確率分布はどうかを見ることとなる。   Here, a description will be given of a method for obtaining a probability distribution of a delay time due to the effect of the surrounding vehicle turning right. The simplest method is to obtain the probability that the surrounding vehicle will make a right turn during the time ti and the distribution of the time required for the right turn from the statistical data relating to the traffic light. This probability distribution is obtained from the probability of how many vehicles turn to the right and the probability distribution regarding the time interval at which the oncoming vehicle is interrupted. Moreover, what is necessary is just to monitor surrounding vehicle information in order to improve the precision of probability distribution. How many vehicles are ahead, how many vehicles are likely to turn right, and the probability distribution regarding the time interval at which the oncoming vehicle is interrupted.

つぎに、渋滞で減速する影響で遅延する時間の確率分布を求める方法について説明する。基本的には前述と同様に、その信号機周辺で、ある長さの渋滞が発生していた際の統計データから、信号通過に要する時間の確率分布を求める。具体的には、渋滞が発生していない時とある長さの渋滞が発生していた時で、信号通過に要する時間の差を統計的に取れば、ある長さの渋滞で余計に必要となった時間が求められ、ある長さの渋滞が発生する統計的確率と合わせて、渋滞で減速する影響で遅延する時間の確率分布が求められる。また、前述と同様に、確率分布の精度を向上させるためには渋滞情報と周辺車両情報のモニタリングを行えばよい。どれだけの長さの渋滞ができているか、前方に何台の車両がいるか、前方車両の車速はどれだけかを見ることとなる。   Next, a method for obtaining a probability distribution of time delayed due to the effect of deceleration due to traffic jam will be described. Basically, as described above, the probability distribution of the time required for signal passage is obtained from the statistical data when a certain length of traffic jam occurs around the traffic light. Specifically, if there is a statistical difference between the time required to pass the signal when there is no traffic jam and when there is a certain length of traffic jam, it will be unnecessary for a certain length of traffic jam. In addition to the statistical probability of occurrence of a certain length of traffic jam, a probability distribution of time delayed by the effect of deceleration due to traffic jam is obtained. Similarly to the above, in order to improve the accuracy of the probability distribution, it is only necessary to monitor traffic jam information and surrounding vehicle information. You will see how long the traffic jam is, how many vehicles are ahead, and how fast the vehicle is ahead.

上記のように交通環境情報が確率的な場合、走行パターン決定部254は、例えば、自車両が向かう先に存在する直近の信号機を通過する際に、信号機が青信号で通過できる制約パターンと、周辺車両または渋滞の影響により信号機が赤信号になって通過できない制約パターンとを算出すると共に、制約パターンの各々が起こる確率を算出する。走行パターン決定部254は、制約パターンの各々に対し、上記第1の実施の形態と同様に、制約パターンに対応する要求車速パターンを算出し、要求車速パターンに対応する車両要求出力パターンを算出する。   When the traffic environment information is probabilistic as described above, the travel pattern determination unit 254, for example, when passing through the nearest traffic light that exists ahead of the host vehicle, the restriction pattern that the traffic light can pass with a green light, and the surrounding While calculating the restriction pattern which a traffic light becomes red light and cannot pass by the influence of a vehicle or traffic jam, the probability that each restriction pattern will occur is calculated. The travel pattern determination unit 254 calculates a required vehicle speed pattern corresponding to the constraint pattern for each of the constraint patterns, and calculates a vehicle request output pattern corresponding to the required vehicle speed pattern, as in the first embodiment. .

ここで、それぞれの制約パターンが起こる確率をq1、q2とし、それぞれの制約パターンに対応する要求車速パターンをV1(s)、V2(s)とし、それぞれの車両要求出力パターンをP1(s)、P2(s)とする。 Here, the probability that each constraint pattern occurs is q 1 , q 2 , the required vehicle speed pattern corresponding to each constraint pattern is V 1 (s), V 2 (s), and each vehicle required output pattern is P 1 (s) and P 2 (s).

図19に示すように、信号機が青信号のまま通過できる場合は、第1モータジェネレータ16を駆動して走行することを継続できるが、信号機が赤になってしまう場合は、第1モータジェネレータ16を駆動して走行することを継続することができずに、エンジン12で駆動してしまうとする。このようなときは、上記第1の実施の形態と同様に、発電制御で得する条件、アシスト制御で得する条件を判定して最適なエネルギーマネジメントを行う必要がある。例えば、図20に示すように発電制御を行うことでエネルギー消費を改善できる可能性がある。   As shown in FIG. 19, when the traffic light can pass with a green light, the first motor generator 16 can be driven to continue running, but when the traffic light turns red, the first motor generator 16 is turned on. It is assumed that the engine 12 is driven without being able to continue driving. In such a case, as in the first embodiment, it is necessary to determine the conditions obtained by the power generation control and the conditions obtained by the assist control to perform optimum energy management. For example, energy consumption may be improved by performing power generation control as shown in FIG.

さらに、赤信号に引っ掛かってしまうリスクを避けるために加速を抑えて、十分に青信号であるタイミングで信号機を通過するような要求車速パターンとすることもできる(図21参照)。そうなる確率をq3とし、そのときの車両要求出力パターンをP3(s)とする。 Furthermore, in order to avoid the risk of being caught by a red light, it is possible to suppress the acceleration and to obtain a required vehicle speed pattern that passes through the traffic light at a sufficiently green light timing (see FIG. 21). Let q 3 be the probability, and let P 3 (s) be the vehicle required output pattern at that time.

上述したように、出発地点から到着地点までの交通環境情報により制約パターンは様々になり、それぞれの制約パターンの確率も様々である。   As described above, the constraint patterns vary depending on the traffic environment information from the departure point to the arrival point, and the probabilities of the respective constraint patterns also vary.

そこで、エネルギー管理部56は、走行パターン決定部254によって決定された複数の要求車速パターンの各々に対し、当該要求車速パターンに対応する車両要求出力パターンと、車両要求出力パターンに基づいて求められる、2次電池20に蓄積されるエネルギーの時系列データとに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、当該車両要求出力パターンに対応する各時刻のエンジン12及び第1モータジェネレータ16の動作点を決定する。   Therefore, the energy management unit 56 is obtained for each of the plurality of requested vehicle speed patterns determined by the travel pattern determining unit 254 based on the vehicle requested output pattern corresponding to the requested vehicle speed pattern and the vehicle requested output pattern. Based on the time-series data of energy stored in the secondary battery 20, the operating points of the engine 12 and the first motor generator 16 at each time corresponding to the vehicle required output pattern so as to minimize the energy consumption. To decide.

また、走行パターン選択部255は、複数の要求車速パターンの各々に対して決定された各時刻のエンジン12及び第1モータジェネレータ16の動作点に基づいて、走行パターン決定部254によって決定された複数の要求車速パターンを走行した際の車両総合効率η1、η2、η3と、各要求車速パターンとなる確率q1、q2、q3を用いて、各要求車速パターンのうち、どの要求車速パターンを想定して運転制御を行うかを選択する。 In addition, the traveling pattern selection unit 255 has a plurality of travel patterns determined by the traveling pattern determination unit 254 based on the operating points of the engine 12 and the first motor generator 16 at each time determined for each of the plurality of required vehicle speed patterns. Which required vehicle speed pattern is obtained by using the total vehicle efficiency η 1 , η 2 , η 3 and the probabilities q 1 , q 2 , q 3 of each required vehicle speed pattern when traveling in the required vehicle speed pattern Select whether to perform driving control assuming a vehicle speed pattern.

ここで、要求車速パターンの車両総合効率は、以下のように求めればよい。例えば、要求車速パターンに対応する車両要求出力パターンについて決定された各時刻のエンジン12及び第1モータジェネレータ16の動作点に基づいて、消費されるエネルギーの総量と、タイヤまでに伝わるパワーの総量とを求め、消費されるエネルギーの総量と、タイヤまでに伝わるパワーの総量との比に基づいて、車両総合効率を求めればよい。   Here, the total vehicle efficiency of the required vehicle speed pattern may be obtained as follows. For example, based on the operating points of the engine 12 and the first motor generator 16 at each time determined for the required vehicle output pattern corresponding to the required vehicle speed pattern, the total amount of energy consumed and the total amount of power transmitted to the tires The total vehicle efficiency may be obtained based on the ratio of the total amount of energy consumed and the total amount of power transmitted to the tire.

また、本実施の形態では、複数の要求車速パターンの各々に対して、当該要求車速パターンに類似した要求車速パターンからなる要求車速パターンの集合を定義し、要求車速パターンの集合の各々に対し、当該要求車速パターンの集合に含まれる要求車速パターンの車両総合効率の期待値の和を算出し、車両総合効率の期待値の和が最大となる要求車速パターンの集合を選択し、選択された要求車速パターンの集合に対する要求車速パターンを選択する。   Further, in the present embodiment, for each of a plurality of required vehicle speed patterns, a set of required vehicle speed patterns consisting of required vehicle speed patterns similar to the required vehicle speed pattern is defined, and for each set of required vehicle speed patterns, Calculate the sum of the expected total vehicle efficiency of the required vehicle speed patterns included in the set of required vehicle speed patterns, select the set of required vehicle speed patterns that maximizes the sum of the expected total vehicle efficiency, and select the selected requirement A requested vehicle speed pattern for a set of vehicle speed patterns is selected.

例えば、上記の例においては出発直後の要求車速パターンが、要求車速パターン1と要求車速パターン2とで近く、要求車速パターン3は離れている。ここで、要求車速パターンの近さを現在の地点sから地点s+Sまでのn乗和で表現する。具体的には以下のように要求車速パターンiと要求車速パターンjの近さを定義する。   For example, in the above example, the requested vehicle speed pattern immediately after departure is close to the requested vehicle speed pattern 1 and the requested vehicle speed pattern 2, and the requested vehicle speed pattern 3 is separated. Here, the proximity of the requested vehicle speed pattern is expressed by the sum of n powers from the current point s to the point s + S. Specifically, the closeness of the required vehicle speed pattern i and the required vehicle speed pattern j is defined as follows.

Figure 2017081484
Figure 2017081484

上記定義にしたがって、ある要求車速パターンiに近い要求車速パターンの集合Niを以下のように定義する。 In accordance with the above definition, a set N i of required vehicle speed patterns close to a certain required vehicle speed pattern i is defined as follows.

Figure 2017081484
Figure 2017081484

ある要求車速パターンの集合Niの車両総合効率の期待値の和を、評価指標として以下のように定義する。 The sum of the expectation value of the vehicle overall efficiency of the set N i of a request vehicle speed pattern is defined as follows as an evaluation index.

Figure 2017081484
Figure 2017081484

上記評価指標を最大化する要求車速パターンの集合に対する要求車速パターンを各地点で選択して運転制御を行う。上述の例では、要求車速パターン1と要求車速パターン2の期待値の和と、要求車速パターン3の期待値とを比較して大きい方を選択することとなる。   Driving control is performed by selecting a required vehicle speed pattern for a set of required vehicle speed patterns that maximizes the evaluation index at each point. In the above example, the sum of the expected values of the required vehicle speed pattern 1 and the required vehicle speed pattern 2 is compared with the expected value of the required vehicle speed pattern 3, and the larger one is selected.

なお、上述した例では、要求車速パターンの集合を定義すると、要求車速パターン1に対する要求車速パターンの集合N1の車両総合効率の期待値の和と、要求車速パターン2に対する要求車速パターンの集合N1の車両総合効率の期待値の和とが一致してしまうため、要求車速パターン1単体と要求車速パターン2単体の期待値を比較して大きい方を選択する。さらに、要求車速パターン1単体と要求車速パターン2単体の期待値も一致する場合は、車両総合効率または確率が大きい方を選択することとする。車両総合効率と確率のいずれを優先させるかはドライバの好みなどにより決めることとする。 In the above-described example, when a set of required vehicle speed patterns is defined, a sum of expected values of the overall vehicle efficiency of the set N 1 of required vehicle speed patterns for the required vehicle speed pattern 1 and a set N of required vehicle speed patterns for the required vehicle speed pattern 2 Since the sum of the expected values of the total vehicle efficiency of 1 matches the expected value of the required vehicle speed pattern 1 and the required vehicle speed pattern 2 alone, the larger one is selected. Furthermore, when the expected values of the required vehicle speed pattern 1 and the required vehicle speed pattern 2 are identical, the vehicle with the higher overall vehicle efficiency or probability is selected. Whether to give priority to the overall vehicle efficiency or the probability is determined by the driver's preference.

また、各要求車速パターンとなる確率も地点が進むにつれて交通環境情報が決定されていくため、その都度更新していくものとする。上述の例では、信号機に着いた時点で要求車速パターン1と2のいずれになったかは確定するため、それ以降は確定的なエネルギーマネジメントを行えばよい。   Further, since the traffic environment information is determined as the point progresses, the probability of each required vehicle speed pattern is updated each time. In the above example, since it is determined which of the required vehicle speed patterns 1 and 2 is reached when the traffic light arrives, deterministic energy management may be performed thereafter.

さらに、Sを変えることで、要求車速パターンの集合の定義の精度および計算時間を調整することができる。Sを到着地点までとすれば精度よく要求車速パターンの集合を定義できるが、計算時間が多くなってしまう。一方、Sを近い場所に設定すればその場所以降の特徴を使った、要求車速パターンの集合の定義はできないが、計算時間は少なくて済む。したがって、Sを近い場所に設定して少し未来までの要求車速パターンで要求車速パターンの集合を定義しながら、地点が進むにつれて確定される情報で要求車速パターンを絞り込むことで、無駄な計算を省略することができ、最初からすべての場合を考慮する必要がなくなる。   Furthermore, by changing S, it is possible to adjust the definition accuracy and calculation time of a set of required vehicle speed patterns. If S is set to the arrival point, a set of required vehicle speed patterns can be accurately defined, but the calculation time increases. On the other hand, if S is set at a close location, a set of required vehicle speed patterns using features after that location cannot be defined, but the calculation time can be reduced. Therefore, by setting S to a close location and defining a set of required vehicle speed patterns with the required vehicle speed pattern up to the future, by narrowing down the required vehicle speed pattern with information determined as the point progresses, unnecessary calculations are omitted. It is possible to eliminate the need to consider all cases from the beginning.

運転制御部58は、走行パターン選択部255によって選択された要求車速パターンについて、エネルギー管理部56によって決定された、各時刻のエンジン12及び第1モータジェネレータ16の動作点と、情報取得部50によって取得した自車両情報とに基づいて、各時刻のエンジントルク、エンジン回転数、エンジンパワーを示す指令を、エンジン制御部36へ出力し、各時刻のモータトルク、モータ回転数、モータパワーを示す指令を、モータ制御部38へ出力し、各時刻のクラッチ14の係合状態を示す指令を、クラッチ制御部40へ出力し、各時刻の変速段数を示す指令を、変速制御部42に出力する(図15参照)。   The operation control unit 58 uses the information acquisition unit 50 to determine the operating points of the engine 12 and the first motor generator 16 at each time determined by the energy management unit 56 for the requested vehicle speed pattern selected by the travel pattern selection unit 255. Based on the acquired host vehicle information, a command indicating the engine torque, the engine speed, and the engine power at each time is output to the engine control unit 36, and the command indicating the motor torque, the motor speed, and the motor power at each time. Is output to the motor control unit 38, a command indicating the engagement state of the clutch 14 at each time is output to the clutch control unit 40, and a command indicating the number of shift stages at each time is output to the shift control unit 42 ( FIG. 15).

<車両制御装置の作用>
つぎに、図22を参照して、第2の実施の形態に係る車両制御処理について説明する。図22は、本実施の形態に係る車両制御処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。なお、第1の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して説明を省略する。
<Operation of vehicle control device>
Next, a vehicle control process according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a flowchart showing a process flow of the vehicle control process program according to the present embodiment. In addition, about the process similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

まず、ステップS100では、自車両情報を収集する。次のステップS102では、交通環境情報、すなわち、上述した信号機情報、周辺車両情報、渋滞情報、地図情報を入手する。   First, in step S100, own vehicle information is collected. In the next step S102, traffic environment information, that is, the traffic signal information, surrounding vehicle information, traffic jam information, and map information described above is obtained.

次のステップS204では、ステップS100で収集した自車両情報、及びステップS102で収集した交通環境情報に基づいて、交通環境情報に合った複数の制約パターンを算出し、制約パターンごとに、当該制約パターンに対応する要求車速パターンを算出し、要求車速パターンに対応する車両要求出力パターンを算出する。   In the next step S204, based on the own vehicle information collected in step S100 and the traffic environment information collected in step S102, a plurality of constraint patterns suitable for the traffic environment information are calculated. Is calculated, and a required vehicle output pattern corresponding to the required vehicle speed pattern is calculated.

ステップS206では、ステップS102で収集した交通環境情報に基づいて、複数の制約パターンの各々に対し、当該制約パターンが起こる確率を、当該制約パターンに対応する要求車速パターン及び車両要求出力パターンの確率として算出する。   In step S206, based on the traffic environment information collected in step S102, the probability that the restriction pattern will occur for each of the plurality of restriction patterns is set as the probability of the required vehicle speed pattern and the vehicle required output pattern corresponding to the restriction pattern. calculate.

次のステップS208では、複数の制約パターンの各々に対する要求車速パターンの各々について、当該要求車速パターンに対応する車両要求出力パターンに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、車両要求出力パターンに対応する各時刻のエンジン12及び第1モータジェネレータ16の動作点、及びエネルギーフローの時系列データを決定する。   In the next step S208, for each of the required vehicle speed patterns for each of the plurality of constraint patterns, the vehicle required output pattern is set so as to minimize the energy consumption based on the vehicle required output pattern corresponding to the required vehicle speed pattern. The operating points of the engine 12 and the first motor generator 16 corresponding to each time and the time series data of the energy flow are determined.

そして、ステップS210では、上記ステップS208で要求車速パターンの各々について決定された各時刻の動作点、及びエネルギーフローの時系列データに基づいて、複数の制約パターンに対する要求車速パターンから、要求車速パターンの集合の車両総合効率の期待値の和が最大となる要求車速パターンを選択する。   In step S210, based on the operating point at each time determined for each of the required vehicle speed patterns in step S208 and the time-series data of the energy flow, the required vehicle speed pattern is calculated from the required vehicle speed patterns for a plurality of constraint patterns. A required vehicle speed pattern that maximizes the sum of the expected total vehicle efficiency of the set is selected.

そして、ステップS108では、上記ステップS210で選択された要求車速パターンについて、上記ステップS208で決定された各時刻のエンジン12及び第1モータジェネレータ16の動作点と、ステップS100で収集した自車両に関する情報とに基づいて、エンジン制御部36、モータ制御部38、クラッチ制御部40、及び変速制御部42に各種指令を出力する。   In step S108, with respect to the requested vehicle speed pattern selected in step S210, the operating points of the engine 12 and the first motor generator 16 at each time determined in step S208, and information on the own vehicle collected in step S100. Are output to the engine control unit 36, the motor control unit 38, the clutch control unit 40, and the shift control unit 42.

以上説明したように、第2の実施の形態に係る車両制御装置によれば、確率的な交通環境情報に応じた複数の制約パターンの各々に対して、到着地点までの要求車速パターン、及び車両要求出力パターンを算出し、エネルギー消費量を最小化するように、車両要求出力パターンに対応する各時刻のエンジン及びモータジェネレータの動作点を決定し、車両全体の総合効率を考慮して、要求車速パターンを選択することにより、様々な交通環境に応じてエネルギー消費の低減が可能となる。   As described above, according to the vehicle control device according to the second embodiment, the required vehicle speed pattern to the arrival point and the vehicle for each of the plurality of constraint patterns according to the probabilistic traffic environment information, and the vehicle Calculate the required output pattern and determine the operating points of the engine and motor generator at each time corresponding to the vehicle required output pattern so as to minimize the energy consumption. By selecting a pattern, energy consumption can be reduced according to various traffic environments.

また、交通状況が不確定な場合であっても、適切な意思決定が可能になり、最適なエネルギーマネジメントが可能になる。   Moreover, even when the traffic situation is indeterminate, appropriate decision making is possible, and optimum energy management becomes possible.

[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態に係る車両制御装置について説明する。なお、第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同様の構成となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a vehicle control device according to a third embodiment will be described. In addition, about the part which becomes the same structure as 1st Embodiment and 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第3の実施の形態では、エンジンの他に2つのモータを備えている点が、第2の実施の形態と主に異なっている。   The third embodiment is mainly different from the second embodiment in that two motors are provided in addition to the engine.

図23は、本発明の第3の実施の形態に係る車両制御装置310を搭載した車両300のブロック図である。本実施の形態に係る車両300は、車両制御装置310、エンジン12、クラッチ14、発電機または電動機として動作する第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316、インバータ18、318、2次電池20、及びデファレンシャルユニット24を含んで構成されている。   FIG. 23 is a block diagram of a vehicle 300 equipped with a vehicle control device 310 according to the third embodiment of the present invention. The vehicle 300 according to the present embodiment includes a vehicle control device 310, an engine 12, a clutch 14, a first motor generator 16, a second motor generator 316 that operates as a generator or an electric motor, inverters 18, 318, a secondary battery 20, And a differential unit 24.

クラッチ14が係合あるいは半クラッチ状態の場合は、エンジン12の駆動力と第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の駆動力の和として、車両300の総駆動力が決まる(パラレルモード)。   When the clutch 14 is in the engaged or half-clutch state, the total driving force of the vehicle 300 is determined as the sum of the driving force of the engine 12 and the driving force of the first motor generator 16 and the second motor generator 316 (parallel mode).

また、クラッチ14が開放している場合は、エンジン12の駆動力により第1モータジェネレータ16で発電し、発電した電力で第2モータジェネレータ316を駆動させる。ただし、発電した電力の余剰分は2次電池20に蓄えられ、電力の不足分は、2次電池20から放電される(シリーズモード)。   When the clutch 14 is open, the first motor generator 16 generates electric power with the driving force of the engine 12, and the second motor generator 316 is driven with the generated electric power. However, the surplus of the generated power is stored in the secondary battery 20, and the shortage of power is discharged from the secondary battery 20 (series mode).

図24に示すように、車両制御装置310は、受信部30、センサ32、制御装置234、エンジン制御部36、モータ制御部338、及びクラッチ制御部40を備えている。   As illustrated in FIG. 24, the vehicle control device 310 includes a receiving unit 30, a sensor 32, a control device 234, an engine control unit 36, a motor control unit 338, and a clutch control unit 40.

モータ制御部338は、制御装置34からの指令に基づいて、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316及びインバータ18、318を制御し、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の各々を電動機又は発電機として動作させるように制御する。   The motor control unit 338 controls the first motor generator 16, the second motor generator 316, and the inverters 18, 318 based on a command from the control device 34, and controls each of the first motor generator 16 and the second motor generator 316. It controls to operate as an electric motor or a generator.

クラッチ制御部40は、制御装置34からの指令に基づいて、クラッチ14の係合状態を制御し、パラレルモードとシリーズモードとを切り換えるように制御する。   The clutch control unit 40 controls the engagement state of the clutch 14 based on a command from the control device 34, and controls to switch between the parallel mode and the series mode.

制御装置34のエネルギー管理部56は、走行パターン決定部254によって決定された複数の要求車速パターンの各々に対し、当該車両要求出力パターンと、当該車両要求出力パターンに基づいて求められる、2次電池20に蓄積されるエネルギーの時系列データとに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、車両要求出力パターンに対応する各時刻のエンジン12、及び第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点、及びエネルギーフローの時系列データを決定する。   The energy management unit 56 of the control device 34 obtains each of the plurality of required vehicle speed patterns determined by the travel pattern determination unit 254 based on the vehicle request output pattern and the vehicle request output pattern. The engine 12 at each time corresponding to the vehicle required output pattern, the first motor generator 16, and the second motor generator 316 so as to minimize the energy consumption based on the time series data of the energy accumulated in the motor 20. And the time series data of the energy flow are determined.

本実施の形態では、エンジン12と第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点として、例えば、エンジントルク、エンジン回転数、エンジンパワー、モータトルク、モータ回転数、モータパワーが求められる。また、エネルギーフローの時系列データとして、エンジンパワーの時系列データ、モータパワーの時系列データ、2次電池パワーの時系列データが求められる。   In the present embodiment, as operating points of the engine 12, the first motor generator 16, and the second motor generator 316, for example, engine torque, engine speed, engine power, motor torque, motor speed, and motor power are obtained. Further, time series data of engine power, time series data of motor power, and time series data of secondary battery power are obtained as time series data of energy flow.

以下に、車両要求出力パターンに対応する各時刻のエンジン12、及び第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点を決定する原理について説明する。   Below, the principle which determines the operating point of the engine 12 of each time corresponding to a vehicle request | requirement output pattern, the 1st motor generator 16, and the 2nd motor generator 316 is demonstrated.

まず、本実施の形態では、エンジン12と第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316と2次電池20を有する車両300において、出発地点から到着地点までの経路、および交通環境情報から算出された車両要求出力パターンに合わせて、車両全体の総合効率を最大化する、エンジン12と第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点、2次電池20のエネルギーフローの時系列データを求める。   First, in the present embodiment, in the vehicle 300 having the engine 12 and the first motor generator 16, the second motor generator 316 and the secondary battery 20, it is calculated from the route from the departure point to the arrival point and the traffic environment information. Time series data of the operating points of the engine 12, the first motor generator 16, and the second motor generator 316 and the energy flow of the secondary battery 20 that maximize the overall efficiency of the entire vehicle is obtained in accordance with the vehicle required output pattern.

本実施の形態では、制御モードとして、シリーズモードとパラレルモードが存在するため、各時刻において、2次電池20を使用せずに、シリーズモードとパラレルモードとを比較して、各時刻における駆動側の車両要求出力を、車両全体の総合効率がより大きいモードで実現するように動作点を決定する。   In the present embodiment, since there are a series mode and a parallel mode as control modes, the series mode and the parallel mode are compared at each time without using the secondary battery 20, and the drive side at each time is compared. The operating point is determined so that the required vehicle output is realized in a mode in which the overall efficiency of the entire vehicle is greater.

シリーズモードの場合には、以下のように動作点が決定される。   In the case of the series mode, the operating point is determined as follows.

エンジン12と直結した第1モータジェネレータ16により発電して、発電した電力だけで第2モータジェネレータ316を駆動させる。第2モータジェネレータ316は車速と要求出力により、一意に動作点が決まるが(図25(C)参照)、エンジン12と第1モータジェネレータ16は発生させる電力が同一であれば、各動作点を変更する自由度があるため、この自由度を利用して動作点の最適化を行う(図25(A)、(B)参照)。   Electric power is generated by the first motor generator 16 directly connected to the engine 12, and the second motor generator 316 is driven only by the generated electric power. The operating point of the second motor generator 316 is uniquely determined by the vehicle speed and the required output (see FIG. 25C), but if the electric power generated by the engine 12 and the first motor generator 16 is the same, each operating point is determined. Since there is a degree of freedom to change, the operating point is optimized using this degree of freedom (see FIGS. 25A and 25B).

また、パラレルモードの場合には、エンジン12だけで駆動させるため、車速と要求出力により一意に動作点が決まる。   In the parallel mode, since the engine 12 is driven only, the operating point is uniquely determined by the vehicle speed and the required output.

具体的には、以下の手順にしたがって各時刻のエンジン12及び第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点を決定する。   Specifically, the operating points of the engine 12, the first motor generator 16, and the second motor generator 316 at each time are determined according to the following procedure.

STEP1では、各時刻において、2次電池20を使用せずに、シリーズモードとパラレルモードとを比較して、当該時刻における駆動側の車両要求出力を、車両全体の総合効率がより大きいモードで実現するように、エンジン12、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の当該時刻の動作点を決定する(図26参照)。   In STEP1, at each time, without using the secondary battery 20, the series mode and the parallel mode are compared, and the vehicle-side required output on the driving side at the time is realized in a mode in which the overall efficiency of the entire vehicle is larger. In this manner, the operating points of the engine 12, the first motor generator 16, and the second motor generator 316 at that time are determined (see FIG. 26).

STEP2では、車両要求出力(回生側)を実現するように、車両全体の総合効率を考慮して、エンジン12及び第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の各時刻の動作点を決定して、2次電池20に蓄えられるエネルギーの総量を算出する。このとき、回生時には、エンジン12及び第1モータジェネレータ16を停止させるように動作点を決定する(図26参照)。   In STEP 2, the operating point of each time of the engine 12, the first motor generator 16, and the second motor generator 316 is determined in consideration of the overall efficiency of the vehicle so as to realize the vehicle required output (regeneration side). The total amount of energy stored in the secondary battery 20 is calculated. At this time, during regeneration, the operating point is determined so as to stop the engine 12 and the first motor generator 16 (see FIG. 26).

STEP3では、上記STEP1で求めた、シリーズモード又はパラレルモードで車両要求出力(駆動側)を実現する動作点の中で車両全体の総合効率が低いものから順に、STEP2で算出された2次電池20に蓄えられたエネルギーを用いるように置き換え、第2モータジェネレータ316を駆動させるように動作点を決定する(図27参照)。   In STEP 3, the secondary battery 20 calculated in STEP 2 is calculated in order from the lowest overall efficiency of the vehicle among the operating points that realize the vehicle required output (drive side) in the series mode or the parallel mode obtained in STEP 1. The operation point is determined so as to drive the second motor generator 316 (see FIG. 27).

STEP4では、残った、シリーズモード又はパラレルモードで車両要求出力(駆動側)を実現する動作点の中で、車両全体の総合効率が低いものから順に、発電制御あるいはアシスト制御させて得するかを判定し、得すると判定された場合には、当該動作点を、発電制御あるいはアシスト制御を行うように変更する(図28参照)。   In STEP 4, it is determined whether power generation control or assist control is obtained in order from the lowest overall efficiency of the vehicle among the remaining operating points that realize the vehicle required output (drive side) in series mode or parallel mode. However, if it is determined that it is obtained, the operating point is changed to perform power generation control or assist control (see FIG. 28).

走行パターン選択部255は、複数の要求車速パターンの各々に対して決定された各時刻のエンジン12及び第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点に基づいて、走行パターン決定部254によって決定された複数の要求車速パターンを走行した際の車両総合効率と、各要求車速パターンとなる確率を用いて、各要求車速パターンのうち、どの要求車速パターンを想定して運転制御を行うかを選択する。   The travel pattern selection unit 255 is operated by the travel pattern determination unit 254 based on the operating points of the engine 12, the first motor generator 16, and the second motor generator 316 at each time determined for each of the plurality of required vehicle speed patterns. Using the overall vehicle efficiency when traveling through the determined multiple required vehicle speed patterns and the probability of each required vehicle speed pattern, which required vehicle speed pattern is assumed to be used for driving control. select.

運転制御部58は、走行パターン選択部255によって選択された要求車速パターンについて、エネルギー管理部56によって決定された、各時刻のエンジン12、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点と、情報取得部50によって取得した自車両情報とに基づいて、各時刻のエンジントルク、エンジン回転数、エンジンパワーを示す指令を、エンジン制御部36へ出力し、各時刻の第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の各々のモータトルク、モータ回転数、モータパワーを示す指令を、モータ制御部38へ出力し、各時刻のクラッチ14の係合状態を示す指令を、クラッチ制御部40へ出力する(図29参照)。   The operation control unit 58 determines the operating point of the engine 12, the first motor generator 16, and the second motor generator 316 at each time determined by the energy management unit 56 for the required vehicle speed pattern selected by the travel pattern selection unit 255. Based on the host vehicle information acquired by the information acquisition unit 50, a command indicating the engine torque, engine speed, and engine power at each time is output to the engine control unit 36, and the first motor generator 16 at each time is output. Commands indicating the motor torque, motor rotation speed, and motor power of each second motor generator 316 are output to the motor control unit 38, and commands indicating the engagement state of the clutch 14 at each time are output to the clutch control unit 40. (See FIG. 29).

なお、第3の実施の形態に係る車両制御装置310の他の構成及び作用については、第2の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of the vehicle control apparatus 310 which concern on 3rd Embodiment, since it is the same as that of 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上説明したように、第3の実施の形態に係る車両制御装置によれば、確率的な交通環境情報に応じた複数の制約パターンの各々に対して、到着地点までの要求車速パターン、及び車両要求出力パターンを算出し、エネルギー消費量を最小化するように、車両要求出力パターンに対応する各時刻のエンジン及びモータジェネレータの動作点を決定し、車両全体の総合効率を考慮して、要求車速パターンを選択することにより、様々な交通環境に応じてエネルギー消費の低減が可能となる。   As described above, according to the vehicle control device according to the third embodiment, the required vehicle speed pattern to the arrival point and the vehicle for each of the plurality of restriction patterns according to the probabilistic traffic environment information Calculate the required output pattern and determine the operating points of the engine and motor generator at each time corresponding to the vehicle required output pattern so as to minimize the energy consumption. By selecting a pattern, energy consumption can be reduced according to various traffic environments.

[第4の実施の形態]
次に、第4の実施の形態に係る車両制御装置について説明する。なお、第1の実施の形態〜第3の実施の形態と同様の構成となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a vehicle control device according to a fourth embodiment will be described. In addition, about the part which becomes the same structure as 1st Embodiment-3rd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第4の実施の形態では、エンジンを備えておらず、逆反応をさせないエネルギー源として、燃料電池を備えている点が、第3の実施の形態と主に異なっている。   The fourth embodiment is mainly different from the third embodiment in that a fuel cell is provided as an energy source that does not include an engine and does not cause a reverse reaction.

図30は、本発明の第4の実施の形態に係る車両制御装置410を搭載した車両400のブロック図である。本実施の形態に係る車両400は、車両制御装置410、クラッチ14、発電機または電動機として動作する第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316、インバータ18、318、2次電池20、燃料電池420、及びデファレンシャルユニット24を含んで構成されている。   FIG. 30 is a block diagram of a vehicle 400 equipped with a vehicle control device 410 according to the fourth embodiment of the present invention. The vehicle 400 according to the present embodiment includes a vehicle control device 410, a clutch 14, a first motor generator 16, a second motor generator 316, an inverter 18, 318, a secondary battery 20, and a fuel cell 420 that operate as a generator or an electric motor. , And a differential unit 24.

燃料電池420で発電した電力を2次電池20に蓄えることができるように構成されている。   The power generated by the fuel cell 420 can be stored in the secondary battery 20.

クラッチ14が係合あるいは半クラッチ状態の場合は、第1モータジェネレータ16と第2モータジェネレータ316の駆動力の和として、車両400の総駆動力が決まる(2モータモード)。   When the clutch 14 is in the engaged or half-clutch state, the total driving force of the vehicle 400 is determined as the sum of the driving forces of the first motor generator 16 and the second motor generator 316 (two-motor mode).

また、クラッチ14が開放している場合は、第2モータジェネレータ316の駆動力が車両400の総駆動力となる(1モータモード)。   When clutch 14 is released, the driving force of second motor generator 316 is the total driving force of vehicle 400 (one motor mode).

図31に示すように、車両制御装置410は、受信部30、センサ32、制御装置234、燃料電池制御部436、モータ制御部338、及びクラッチ制御部40を備えている。   As shown in FIG. 31, the vehicle control device 410 includes a receiving unit 30, a sensor 32, a control device 234, a fuel cell control unit 436, a motor control unit 338, and a clutch control unit 40.

モータ制御部338は、制御装置34からの指令に基づいて、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316及びインバータ18、318を制御し、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の各々を電動機又は発電機として動作させるように制御する。   The motor control unit 338 controls the first motor generator 16, the second motor generator 316, and the inverters 18, 318 based on a command from the control device 34, and controls each of the first motor generator 16 and the second motor generator 316. It controls to operate as an electric motor or a generator.

クラッチ制御部40は、制御装置34からの指令に基づいて、クラッチ14の係合状態を制御し、2モータモードと1モータモードとを切り換えるように制御する。   The clutch control unit 40 controls the engagement state of the clutch 14 based on a command from the control device 34, and controls to switch between the 2-motor mode and the 1-motor mode.

燃料電池制御部436は、制御装置34からの指令に基づいて、燃料電池420で発電するように制御する。   The fuel cell control unit 436 performs control so that the fuel cell 420 generates power based on a command from the control device 34.

制御装置34のエネルギー管理部56は、走行パターン決定部254によって決定された複数の要求車速パターンの各々に対し、当該車両要求出力パターンと、当該車両要求出力パターンに基づいて求められる、2次電池20に蓄積されるエネルギーの時系列データとに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、車両要求出力パターンに対応する各時刻の第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点、及びエネルギーフローの時系列データを決定する。   The energy management unit 56 of the control device 34 obtains each of the plurality of required vehicle speed patterns determined by the travel pattern determination unit 254 based on the vehicle request output pattern and the vehicle request output pattern. The operating points of the first motor generator 16 and the second motor generator 316 at each time corresponding to the vehicle required output pattern so as to minimize the energy consumption based on the time series data of energy accumulated in the And determining time-series data of energy flow.

本実施の形態では、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点として、例えば、モータトルク、モータ回転数、モータパワー、変速段数が求められる。また、エネルギーフローの時系列データとして、モータパワーの時系列データ、2次電池パワーの時系列データ、及び燃料電池パワーの時系列データが求められる。   In the present embodiment, as operating points of the first motor generator 16 and the second motor generator 316, for example, the motor torque, the motor rotation speed, the motor power, and the gear position are obtained. Further, time series data of motor power, time series data of secondary battery power, and time series data of fuel cell power are obtained as time series data of energy flow.

以下に、車両要求出力パターンに対応する各時刻の第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点を決定する原理について説明する。   Below, the principle which determines the operating point of the 1st motor generator 16 and the 2nd motor generator 316 of each time corresponding to a vehicle request | requirement output pattern is demonstrated.

まず、本実施の形態では、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316と2次電池20と燃料電池420とを有する車両400において、出発地点から到着地点までの経路、および交通環境情報から算出された車両要求出力パターンに合わせて、車両全体の総合効率を最大化する、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点、2次電池20及び燃料電池420のエネルギーフローの時系列データを求める。   First, in the present embodiment, the vehicle 400 having the first motor generator 16, the second motor generator 316, the secondary battery 20, and the fuel cell 420 is calculated from the route from the departure point to the arrival point and the traffic environment information. The time series data of the energy flow of the secondary battery 20 and the fuel cell 420 that maximizes the overall efficiency of the entire vehicle in accordance with the vehicle required output pattern, the operating points of the first motor generator 16 and the second motor generator 316 Ask for.

本実施の形態では、2つの第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点は、図32のようにそれぞれのモータ効率マップ上でトルク方向に変更する自由度があるため、2つのモータ効率を総合して最適な駆動力配分を行う。ただし、最適配分の結果、どちらか一方だけを使うべきということもある。   In the present embodiment, the operating points of the two first motor generators 16 and the second motor generator 316 have a degree of freedom to change in the torque direction on the respective motor efficiency maps as shown in FIG. The optimal driving force distribution is performed by combining the efficiency. However, as a result of optimal allocation, only one of them should be used.

具体的には、以下の手順にしたがって各時刻の第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点を決定する。   Specifically, the operating points of the first motor generator 16 and the second motor generator 316 at each time are determined according to the following procedure.

STEP1では、各時刻において、2次電池20を使用せずに、燃料電池420からの電力だけで第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316を駆動させて車両要求出力を実現させるように、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の各時刻の動作点を決定する(図33参照)。   In STEP 1, the second battery 20 is not used at each time, and the first motor generator 16 and the second motor generator 316 are driven only by the electric power from the fuel cell 420 to realize the vehicle required output. The operating points at the respective times of the first motor generator 16 and the second motor generator 316 are determined (see FIG. 33).

STEP2では、車両要求出力(回生側)を実現するように、車両全体の総合効率を考慮して、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の各時刻の動作点を決定して、2次電池20に蓄えられるエネルギーの総量を算出する。このとき、回生時には、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316を発電させて2次電池20に電力を蓄えるように動作点を決定する(図33参照)。   In STEP 2, the operating points at the respective times of the first motor generator 16 and the second motor generator 316 are determined in consideration of the overall efficiency of the entire vehicle so as to realize the vehicle required output (regeneration side), and the second order. The total amount of energy stored in the battery 20 is calculated. At this time, at the time of regeneration, the operating point is determined so that the first motor generator 16 and the second motor generator 316 generate electric power and the electric power is stored in the secondary battery 20 (see FIG. 33).

STEP3では、上記STEP1で求めた、2次電池20を使用しない動作点の中で車両全体の総合効率が低いものから順に、STEP2で算出された2次電池20に蓄えられたエネルギーを用いるように置き換え、第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316を駆動させるように動作点を決定する(図34参照)。   In STEP 3, the energy stored in the secondary battery 20 calculated in STEP 2 is used in order from the lowest overall efficiency of the vehicle among the operating points that do not use the secondary battery 20 determined in STEP 1 above. The operating point is determined so as to drive the first motor generator 16 and the second motor generator 316 (see FIG. 34).

STEP4では、残った、2次電池20を使用しないで第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316で車両要求出力(駆動側)を実現する動作点の中で、車両全体の総合効率が低いものから順に、発電制御あるいはアシスト制御させて得するかを判定し、得すると判定された場合には、当該動作点を、発電制御あるいはアシスト制御を行うように変更する(図35参照)。なお、本実施の形態では、発電制御では、モータ動作点を変更せずに、燃料電池420から2次電池20を直接充電させればよい。   In STEP4, the overall efficiency of the entire vehicle is low among the operating points in which the first motor generator 16 and the second motor generator 316 achieve the required vehicle output (drive side) without using the remaining secondary battery 20. In order, the power generation control or the assist control is determined. If it is determined that the power generation control or the assist control is obtained, the operating point is changed to perform the power generation control or the assist control (see FIG. 35). In the present embodiment, in the power generation control, the secondary battery 20 may be directly charged from the fuel cell 420 without changing the motor operating point.

走行パターン選択部255は、複数の要求車速パターンの各々に対して決定された各時刻の第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点に基づいて、走行パターン決定部254によって決定された複数の要求車速パターンを走行した際の車両総合効率と、各要求車速パターンとなる確率を用いて、各要求車速パターンのうち、どの要求車速パターンを想定して運転制御を行うかを選択する。   The travel pattern selection unit 255 is determined by the travel pattern determination unit 254 based on the operating points of the first motor generator 16 and the second motor generator 316 at each time determined for each of the plurality of required vehicle speed patterns. Based on the overall vehicle efficiency when traveling in a plurality of required vehicle speed patterns and the probability of each required vehicle speed pattern, it is selected which of the required vehicle speed patterns is assumed to be used for driving control.

運転制御部58は、走行パターン選択部255によって選択された要求車速パターンについて、エネルギー管理部56によって決定された、各時刻の第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の動作点と、情報取得部50によって取得した自車両情報とに基づいて、各時刻の燃料電池420で発電するパワーを示す指令を、燃料電池制御部436へ出力し、各時刻の第1モータジェネレータ16、第2モータジェネレータ316の各々のモータトルク、モータ回転数、モータパワーを示す指令を、モータ制御部38へ出力し、各時刻のクラッチ14の係合状態を示す指令を、クラッチ制御部40へ出力する(図36参照)。   The driving control unit 58 obtains information on the operating points of the first motor generator 16 and the second motor generator 316 at each time determined by the energy management unit 56 for the required vehicle speed pattern selected by the travel pattern selection unit 255. Based on the host vehicle information acquired by the unit 50, a command indicating the power generated by the fuel cell 420 at each time is output to the fuel cell control unit 436, and the first motor generator 16 and the second motor generator at each time are output. Commands indicating the motor torque, motor rotation speed, and motor power of 316 are output to the motor control unit 38, and commands indicating the engagement state of the clutch 14 at each time are output to the clutch control unit 40 (FIG. 36). reference).

なお、第4の実施の形態に係る車両制御装置410の他の構成及び作用については、第3の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of the vehicle control apparatus 410 which concern on 4th Embodiment, since it is the same as that of 3rd Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上説明したように、第4の実施の形態に係る車両制御装置によれば、確率的な交通環境情報に応じた複数の制約パターンの各々に対して、到着地点までの要求車速パターン、及び車両要求出力パターンを算出し、エネルギー消費量を最小化するように、車両要求出力パターンに対応する各時刻の2つのモータジェネレータの動作点を決定し、車両全体の総合効率を考慮して、要求車速パターンを選択することにより、様々な交通環境に応じてエネルギー消費の低減が可能となる。   As described above, according to the vehicle control apparatus according to the fourth embodiment, the required vehicle speed pattern to the arrival point and the vehicle for each of the plurality of restriction patterns corresponding to the probabilistic traffic environment information Calculate the required output pattern and determine the operating points of the two motor generators at each time corresponding to the required vehicle output pattern so as to minimize the energy consumption, and consider the overall efficiency of the entire vehicle. By selecting a pattern, energy consumption can be reduced according to various traffic environments.

[第5の実施の形態]
次に、第5の実施の形態に係る車両制御装置について説明する。なお、第1の実施の形態〜第4の実施の形態と同様の構成となる部分については同一符号を付して説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
Next, a vehicle control device according to a fifth embodiment will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment-4th Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第5の実施の形態では、自動運転ではなく、アクセル操作及びブレーキ操作が行われる点が、第2の実施の形態と主に異なっている。   The fifth embodiment is mainly different from the second embodiment in that an accelerator operation and a brake operation are performed instead of automatic driving.

本実施の形態では、アクセル操作及びブレーキ操作が行われる場合(非自動運転車の場合)においても、第2の実施の形態と同様に交通環境情報やエネルギー消費を考慮して出発地点から到着地点までの車速パターンと、それに対する最適なエネルギーマネジメント方法を求める。しかし、アクセル操作量及びブレーキ操作量はドライバに依存するため、各ドライバに合わせた車速パターンおよび最適なエネルギーマネジメント方法に変更する必要がある。   In the present embodiment, even when the accelerator operation and the brake operation are performed (in the case of a non-automated driving vehicle), the traffic from the departure point to the arrival point in consideration of traffic environment information and energy consumption as in the second embodiment. To find the optimal vehicle speed pattern and the optimum energy management method. However, since the accelerator operation amount and the brake operation amount depend on the driver, it is necessary to change the vehicle speed pattern and the optimum energy management method according to each driver.

そこで、本実施の形態では、走行パターン決定部54は、車速パターン及び車両要求出力パターンを算出する際のSTEP1において、加減速に関する制約をドライバに合わせるように定める。例えば、実際のアクセル操作量及びブレーキ操作量で生成された車速パターンと、想定した車速パターンとの差分をもとに、ある走行シーンにおける加減速の制約を変更する。例えば発進のシーンで、ある回数、ある大きさ以上の車速パターンの差分があれば、発進のシーンにおける実際の車速パターンの平均を新たな加速制約とする。差分の大きさは、上記(1)式のように評価すればよい.   Therefore, in the present embodiment, the travel pattern determination unit 54 determines that the constraints on acceleration / deceleration are matched to the driver in STEP 1 when calculating the vehicle speed pattern and the vehicle required output pattern. For example, the acceleration / deceleration constraint in a certain travel scene is changed based on the difference between the vehicle speed pattern generated with the actual accelerator operation amount and brake operation amount and the assumed vehicle speed pattern. For example, if there is a difference between vehicle speed patterns of a certain number of times or more in a start scene, the average of the actual vehicle speed patterns in the start scene is set as a new acceleration constraint. The magnitude of the difference may be evaluated as in the above equation (1).

また、ある走行シーンにおける実際の車速パターンのデータ(実際のアクセル操作量及びブレーキ操作量と紐付けられている)が蓄積されることで、ある走行シーンにおける車速パターンの確率分布が求められるため、この情報を用いて、想定する加減速度の異なる複数の制約パターンに対応する車速パターンを想定し、エネルギーマネジメントを行う。実際の車速パターンが確定していくため、その都度、想定する車速パターンを選択する。   In addition, since the data of the actual vehicle speed pattern in a certain driving scene (associated with the actual accelerator operation amount and the brake operation amount) is accumulated, the probability distribution of the vehicle speed pattern in the certain driving scene is obtained. Using this information, energy management is performed assuming vehicle speed patterns corresponding to a plurality of constraint patterns with different assumed acceleration / decelerations. Since the actual vehicle speed pattern is determined, an assumed vehicle speed pattern is selected each time.

このとき、交通環境情報に加えて、アクセル操作量及びブレーキ操作量も確率的な情報として扱えばよい。アクセル操作及びブレーキ操作に依存した不確かな時間Δtabの確率分布を図37のように導出すれば、上記第2の実施の形態で説明した、信号機が青信号のまま通過できる確率は、ti+Δtn+Δtj+Δtab<tsを満たす確率で置き換えられる。 At this time, in addition to the traffic environment information, the accelerator operation amount and the brake operation amount may be handled as probabilistic information. If the probability distribution of the uncertain time Δt ab depending on the accelerator operation and the brake operation is derived as shown in FIG. 37, the probability that the traffic light can pass through the green signal as described in the second embodiment is t i + Δt. It is replaced with a probability satisfying n + Δt j + Δt ab <t s .

本実施の形態では、変速機22として、自動変速機(Automatic Transmission:AT)を想定しているが、手動変速機(Manual Transmission:MT)を想定してもよい。手動変速機とは、運転者が、自己の判断でクラッチペダル(図示省略)及びシフトレバー(図示省略)を操作することにより、変速比を切り替える変速機である。   In the present embodiment, an automatic transmission (AT) is assumed as the transmission 22, but a manual transmission (MT) may be assumed. A manual transmission is a transmission that switches a gear ratio by a driver operating a clutch pedal (not shown) and a shift lever (not shown) at his / her own discretion.

なお、第5の実施の形態に係る車両制御装置の他の構成及び作用については、第2の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of the vehicle control apparatus which concern on 5th Embodiment, since it is the same as that of 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted.

このように、アクセル操作及びブレーキ操作が行われる場合であっても、様々な交通環境に応じてエネルギー消費の低減が可能となる。   Thus, even when the accelerator operation and the brake operation are performed, energy consumption can be reduced according to various traffic environments.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記の実施の形態においては、エネルギー蓄積装置として、2次電池を用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。エネルギー蓄積装置として、キャパシタ、アキュムレータ、フライホイールなどを用いてもよい。   For example, in the above embodiment, the case where a secondary battery is used as the energy storage device has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. As the energy storage device, a capacitor, an accumulator, a flywheel, or the like may be used.

また、上記第4の実施の形態において、燃料電池を設けずに電気自動車として構成するようにしてもよい。   Moreover, in the said 4th Embodiment, you may make it comprise as an electric vehicle, without providing a fuel cell.

10、310、410 車両制御装置
12 エンジン
14 クラッチ
16、316 モータジェネレータ
18 インバータ
20 2次電池
22 変速機
32 センサ
34、234 制御装置
36 エンジン制御部
38、338 モータ制御部
40 クラッチ制御部
42 変速制御部
50 情報取得部
52 環境情報取得部
54、254 走行パターン決定部
56 エネルギー管理部
58 運転制御部
66 信号機情報
64 周辺車両情報
68 渋滞情報
70 地図情報
100、300、400 車両
255 走行パターン選択部
420 燃料電池
436 燃料電池制御部
10, 310, 410 Vehicle control device 12 Engine 14 Clutch 16, 316 Motor generator 18 Inverter 20 Secondary battery 22 Transmission 32 Sensor 34, 234 Control device 36 Engine control unit 38, 338 Motor control unit 40 Clutch control unit 42 Shift control Unit 50 information acquisition unit 52 environment information acquisition unit 54, 254 travel pattern determination unit 56 energy management unit 58 operation control unit 66 traffic signal information 64 surrounding vehicle information 68 traffic jam information 70 map information 100, 300, 400 vehicle 255 travel pattern selection unit 420 Fuel cell 436 Fuel cell control unit

Claims (9)

エネルギー蓄積装置、及び前記エネルギー蓄積装置に蓄積されたエネルギーを原動力とする原動機を含む複数の原動機を備えた車両を制御するための車両制御装置であって、
自車両の出発地点及び到着地点と、渋滞情報、地図情報、周辺車両情報、及び信号機情報の少なくとも1つを含む交通環境情報とを取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得した交通環境情報に応じた制約に基づいて、出発地点から到着地点までの各時刻の車速を表す車速パターンを算出し、前記車速パターンに応じた各時刻の車両要求出力を表す車両要求出力パターンを算出する走行時系列データ算出手段と、
前記走行時系列データ算出手段によって算出された前記車両要求出力パターンと、前記車両要求出力パターンに基づいて求められる、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されるエネルギーの時系列データとに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、前記車両要求出力パターンに対応する各時刻の前記複数の原動機の動作点を決定する動作点決定手段と、
前記動作点決定手段によって決定された各時刻の前記複数の原動機の動作点に基づいて、前記複数の原動機を駆動させるように制御する駆動制御手段と、
を含む車両制御装置。
An energy storage device, and a vehicle control device for controlling a vehicle including a plurality of prime movers including a prime mover that is driven by energy accumulated in the energy storage device,
An acquisition means for acquiring the departure and arrival points of the host vehicle and traffic environment information including at least one of traffic jam information, map information, surrounding vehicle information, and traffic signal information;
Based on the restriction according to the traffic environment information acquired by the acquisition means, a vehicle speed pattern representing the vehicle speed at each time from the departure point to the arrival point is calculated, and the vehicle request output at each time according to the vehicle speed pattern is represented. Traveling time series data calculating means for calculating a vehicle request output pattern;
Energy consumption based on the vehicle required output pattern calculated by the travel time series data calculating means and time series data of energy stored in the energy storage device calculated based on the vehicle required output pattern Operating point determining means for determining operating points of the plurality of prime movers at each time corresponding to the vehicle request output pattern,
Drive control means for controlling to drive the plurality of prime movers based on the operation points of the plurality of prime movers at each time determined by the operation point determination means;
A vehicle control apparatus.
選択手段を更に含み、
前記取得手段は、前記交通環境情報として、確率的な交通環境情報を取得し、
前記走行時系列データ算出手段は、前記取得手段によって取得した確率的な交通環境情報に応じた複数の制約パターンと、前記複数の制約パターンの各々の確率とを求め、前記複数の制約パターンの各々に対し、前記制約パターンに基づいて、前記車速パターン及び前記車両要求出力パターンを算出し、前記制約パターンの確率を、前記車速パターン及び前記車両要求出力パターンの確率とし、
前記動作点決定手段は、前記複数の制約パターンの各々に対して算出された前記車両要求出力パターンの各々について、前記車両要求出力パターンに基づいて求められる、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されるエネルギーの時系列データに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、前記車両要求出力パターンに対応する各時刻の前記複数の原動機の動作点を決定し、
前記選択手段は、前記複数の制約パターンの各々に対して算出された前記車速パターン及び前記車両要求出力パターンから、前記車速パターン及び前記車両要求出力パターンの確率と、前記決定された、前記車両要求出力パターンに対応する各時刻の前記複数の原動機の動作点から求められる車両総合効率とに基づいて、前記車速パターン及び前記車両要求出力パターンを選択し、
前記駆動制御手段は、前記選択手段によって選択された前記車両要求出力パターンに対応する各時刻の前記複数の原動機の動作点に基づいて、前記複数の原動機を駆動させるように制御する請求項1記載の車両制御装置。
Further comprising a selection means,
The acquisition means acquires probabilistic traffic environment information as the traffic environment information,
The travel time series data calculation means obtains a plurality of restriction patterns according to the probabilistic traffic environment information acquired by the acquisition means, and the respective probabilities of the plurality of restriction patterns, and each of the plurality of restriction patterns On the other hand, based on the constraint pattern, the vehicle speed pattern and the vehicle required output pattern are calculated, and the probability of the constraint pattern is the probability of the vehicle speed pattern and the vehicle required output pattern,
The operating point determination means calculates the energy stored in the energy storage device, which is obtained based on the vehicle required output pattern for each of the vehicle required output patterns calculated for each of the plurality of constraint patterns. Based on the time series data, to determine the operating points of the plurality of prime movers at each time corresponding to the vehicle request output pattern so as to minimize energy consumption,
The selection means includes, from the vehicle speed pattern and the vehicle request output pattern calculated for each of the plurality of constraint patterns, the probability of the vehicle speed pattern and the vehicle request output pattern, and the determined vehicle request. Based on the overall vehicle efficiency obtained from the operating points of the plurality of prime movers at each time corresponding to the output pattern, the vehicle speed pattern and the vehicle required output pattern are selected,
The drive control means controls the plurality of prime movers to be driven based on operating points of the plurality of prime movers at each time corresponding to the vehicle request output pattern selected by the selection means. Vehicle control device.
前記選択手段は、前記複数の制約パターンの各々に対して算出された前記車速パターン及び前記車両要求出力パターンから、前記車速パターン及び前記車両要求出力パターンの確率と、前記決定された、前記車両要求出力パターンに対応する各時刻の前記複数の原動機の動作点から求められる車両総合効率とに基づいて、車両総合効率の期待値が最大となる前記車速パターン及び前記車両要求出力パターンを選択する請求項2記載の車両制御装置。   The selection means includes, from the vehicle speed pattern and the vehicle request output pattern calculated for each of the plurality of constraint patterns, the probability of the vehicle speed pattern and the vehicle request output pattern, and the determined vehicle request. The vehicle speed pattern and the vehicle required output pattern that maximize the expected value of the total vehicle efficiency are selected based on the total vehicle efficiency obtained from the operating points of the plurality of prime movers at each time corresponding to the output pattern. 3. The vehicle control device according to 2. 前記選択手段は、前記複数の制約パターンの各々に対して算出された前記車速パターンの各々に対し、前記車速パターンに類似した車速パターンの集合を定義し、前記車速パターンの集合に含まれる前記車速パターンの前記車両総合効率の期待値の和を算出し、前記車両総合効率の期待値の和が最大となる前記車速パターンの集合に対する前記車速パターンを選択することにより、前記車速パターン及び前記車両要求出力パターンを選択する請求項3記載の車両制御装置。   The selection means defines a set of vehicle speed patterns similar to the vehicle speed pattern for each of the vehicle speed patterns calculated for each of the plurality of constraint patterns, and the vehicle speed included in the set of vehicle speed patterns. The vehicle speed pattern and the vehicle request are calculated by calculating a sum of expected values of the vehicle overall efficiency of the pattern and selecting the vehicle speed pattern for the set of vehicle speed patterns that maximizes the sum of the expected values of the vehicle overall efficiency. 4. The vehicle control device according to claim 3, wherein an output pattern is selected. 前記選択手段は、前記車両総合効率の期待値の和が最大となる前記車速パターンの集合が複数存在する場合には、前記車両総合効率の期待値の和が最大となる、複数の前記車速パターンの集合に対する車速パターンのうち、前記車両総合効率の期待値が最大となる車速パターンを選択することにより、前記車速パターン及び前記車両要求出力パターンを選択する請求項4記載の車両制御装置。   In the case where there are a plurality of sets of vehicle speed patterns in which the sum of expected values of the overall vehicle efficiency is maximized, the selection means has a plurality of vehicle speed patterns in which the sum of expected values of the overall vehicle efficiency is maximized. 5. The vehicle control device according to claim 4, wherein the vehicle speed pattern and the vehicle required output pattern are selected by selecting a vehicle speed pattern that maximizes the expected value of the overall vehicle efficiency from among the vehicle speed patterns for the set of vehicles. 前記選択手段は、前記車両総合効率の期待値の和が最大となる、複数の前記車速パターンの集合に対する車速パターンのうち、前記車両総合効率の期待値が最大となる車速パターンを選択する際に、前記車両総合効率の期待値が最大となる前記車速パターンが複数存在する場合には、前記車速パターンの確率または前記車両総合効率が最大となる車速パターンを選択する請求項5記載の車両制御装置。   The selecting means selects a vehicle speed pattern that maximizes the expected value of the vehicle overall efficiency from among vehicle speed patterns for a set of the plurality of vehicle speed patterns that maximizes the sum of the expected values of the overall vehicle efficiency. The vehicle control device according to claim 5, wherein, when there are a plurality of vehicle speed patterns in which the expected value of the overall vehicle efficiency is maximized, a probability of the vehicle speed pattern or a vehicle speed pattern that maximizes the overall vehicle efficiency is selected. . 前記複数の原動機は、不可逆なエネルギー源を原動力とする原動機と、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されたエネルギーを原動力とする原動機とを含み、
前記動作点決定手段は、前記車速パターンの車両要求出力パターンから求められる車両総合効率と、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されるエネルギーの時系列データとに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、前記不可逆なエネルギー源を原動力とする原動機を使用しないタイミングを決定する請求項1〜請求項6の何れか1項記載の車両制御装置。
The plurality of prime movers include a prime mover that is driven by an irreversible energy source, and a prime mover that is driven by energy stored in the energy storage device,
The operating point determination means minimizes the energy consumption based on the overall vehicle efficiency obtained from the vehicle required output pattern of the vehicle speed pattern and the time series data of energy stored in the energy storage device. The vehicle control device according to any one of claims 1 to 6, wherein a timing at which a prime mover that uses the irreversible energy source as a driving force is not used is determined.
前記動作点決定手段は、前記車速パターンの車両要求出力パターンから求められる車両総合効率と、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されるエネルギーの時系列データとに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、前記不可逆なエネルギー源を原動力とする原動機の負荷を上げて、他の原動機による発電により得られたエネルギーを前記エネルギー蓄積装置に蓄積する発電制御、又は前記エネルギー蓄積装置に蓄積されたエネルギーを原動力とする原動機の負荷を下げて、他の電動機を使用するアシスト制御を行うタイミングを決定する請求項7記載の車両制御装置。   The operating point determination means minimizes the energy consumption based on the overall vehicle efficiency obtained from the vehicle required output pattern of the vehicle speed pattern and the time series data of energy stored in the energy storage device. Power generation control that increases the load of a prime mover that uses the irreversible energy source as a driving force, and stores the energy obtained by the power generation by another prime mover in the energy storage device, or the energy stored in the energy storage device as a driving force The vehicle control device according to claim 7, wherein the timing of performing assist control using another electric motor is determined by lowering a load of the prime mover. エネルギー蓄積装置、及び前記エネルギー蓄積装置に蓄積されたエネルギーを原動力とする原動機を含む複数の原動機を備えた車両を制御するためのプログラムであって、
コンピュータを、
自車両の出発地点及び到着地点と、渋滞情報、地図情報、周辺車両情報、及び信号機情報の少なくとも1つを含む交通環境情報とを取得する取得手段、
前記取得手段によって取得した交通環境情報に応じた制約に基づいて、出発地点から到着地点までの各時刻の車速を表す車速パターンを算出し、前記車速パターンに応じた各時刻の車両要求出力を表す車両要求出力パターンを算出する走行時系列データ算出手段、
前記走行時系列データ算出手段によって算出された前記車両要求出力パターンと、前記車両要求出力パターンに基づいて求められる、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されるエネルギーの時系列データとに基づいて、エネルギー消費量を最小化するように、前記車両要求出力パターンに対応する各時刻の前記複数の原動機の動作点を決定する動作点決定手段、及び
前記動作点決定手段によって決定された各時刻の前記複数の原動機の動作点に基づいて、前記複数の原動機を駆動させるように制御する駆動制御手段
として機能させるためのプログラム。
A program for controlling a vehicle including a plurality of prime movers including an energy storage device, and a prime mover that uses the energy stored in the energy storage device as a driving force,
Computer
Acquisition means for acquiring the departure and arrival points of the own vehicle and traffic environment information including at least one of traffic jam information, map information, surrounding vehicle information, and traffic signal information;
Based on the restriction according to the traffic environment information acquired by the acquisition means, a vehicle speed pattern representing the vehicle speed at each time from the departure point to the arrival point is calculated, and the vehicle request output at each time according to the vehicle speed pattern is represented. Travel time series data calculating means for calculating a vehicle request output pattern;
Energy consumption based on the vehicle required output pattern calculated by the travel time series data calculating means and time series data of energy stored in the energy storage device calculated based on the vehicle required output pattern Operating point determining means for determining operating points of the plurality of prime movers at each time corresponding to the vehicle required output pattern, and the plurality of prime movers at each time determined by the operating point determining means A program for functioning as drive control means for controlling the plurality of prime movers to drive based on the operating points.
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