CN110997396A - 混合动力车辆的控制方法及控制装置 - Google Patents
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Abstract
在向驱动装置供给蓄电池的电力和由发电机发电产生的电力的混合动力车辆的控制方法中,车辆的控制装置基于驾驶员的请求来估计所述驱动装置的行驶负荷,基于蓄电池的充电剩余量和用于驱动发电机的燃料剩余量,来计算在满足了所估计出的行驶负荷的状态下能够行驶的第一可行驶距离。然后,基于驾驶员的请求来估计请求行驶距离,基于第一可行驶距离和请求行驶距离,来向驾驶员告知必要的能量补充操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆的控制方法及控制装置。
背景技术
以往,已知通过以下方式得到的串联混合动力车辆:在通过利用蓄电池的电力驱动作为负载的马达来行驶的电动车辆中,附加用于对蓄电池进行充电或者直接向马达供给电力的发电机来作为所谓的增程器(Range extender)。例如,在JP2012-101616A中公开了一种利用内燃机驱动发电机的串联混合动力车辆。而且,在上述文献中,将基于蓄电池的当前的剩余充电量计算出的可行驶距离与基于将燃料箱的燃料剩余量全部用于对内燃机的驱动进行发电而获得的电力计算出的可行驶距离的相加值设为总可行驶距离。
发明内容
另外,在串联混合动力车辆中,当蓄电池的电力耗尽时,利用由发电机发电产生的电力来直接驱动马达。此时,在请求行驶输出小于发电机的发电输出的情况下,能够仅利用发电机的发电输出来继续行驶,因此能够与以往同样地根据将蓄电池的剩余充电量与燃料剩余量相加得到的总能量来计算可行驶距离。然而,在请求行驶输出超过发电机的发电输出的情况下,仅利用发电机的发电输出的话无法继续行驶。即,不能根据将蓄电池的剩余充电量与燃料剩余量简单地进行相加得到的总能量,来计算包含请求行驶输出超过发电机的发电输出的高负荷行驶的可行驶距离。
即,从当前时间点起的可行驶距离有时根据到目的地为止的路径中的请求行驶输出的大小而变化,可行驶距离的延长方式有时根据进行蓄电池充电和用于发电机发电的燃料补给中的哪一种能量补给而有很大差异。
因此,产生以下问题:驾驶员有时难以判断蓄电池充电和燃料补给中的哪一种为必要的能量补给以到达目的地。
本发明的目的在于,提供用于向驾驶员告知蓄电池充电和燃料补给中的哪一种为必要的能量补给的方法和装置。
根据本发明的某个方式,在向驱动装置供给蓄电池的电力和由发电机发电产生的电力的混合动力车辆的控制方法中,基于驾驶员的请求来估计驱动装置的行驶负荷;基于蓄电池的充电剩余量和用于驱动发电机的燃料剩余量,来计算在满足了所估计出的行驶负荷的状态下能够行驶的第一可行驶距离。而且,估计驾驶员请求的请求行驶距离,基于第一可行驶距离和请求行驶距离,来向驾驶员告知必要的能量补充操作。
附图说明
图1是串联混合动力车辆的系统结构图。
图2A是说明从燃料电池系统向外部负载的电力供给的类型的第一图。
图2B是说明从燃料电池系统向外部负载的电力供给的类型的第二图。
图2C是说明从燃料电池系统向外部负载的电力供给的类型的第三图。
图2D是说明从燃料电池系统向外部负载的电力供给的类型的第四图。
图3是用于说明请求输出与总可行驶距离之间的关系的图。
图4是示出根据燃料剩余量和蓄电池SOC的不同而产生的可行驶距离的变化的图。
图5是示出直到向驾驶员告知必要的能量补充操作为止的控制例程的流程图。
图6是示出用于计算可行驶距离的控制例程的流程图。
图7是将根据当前的蓄电池SOC和燃料剩余量计算出的总可行驶距离B以与到目的地为止的平均车速对应的方式绘制成曲线图所得到的图。
图8是将必要的能量补充操作以曲线图的形式表示的图。
图9是说明在搞错了能量补充操作的情况下可行驶距离的延长方式具有多少误差的图。
图10是示出在第二实施方式中用于计算可行驶距离的控制例程的流程图。
图11是将可行驶距离A与可行驶距离B进行比较的图。
图12是示出在第三实施方式中用于计算可行驶距离的控制例程的流程图。
具体实施方式
(第一实施方式)
图1是应用本发明的第一实施方式的串联混合动力车辆的系统结构图。该混合动力车辆是所谓的串联混合动力车辆,通过向作为驱动装置的马达1(以下称为“驱动马达”)供给蓄电池的电力和由发电机发电产生的电力来行驶。
该混合动力车辆构成为包括外部负载100、作为发电机的燃料电池系统200以及控制器8,其中,外部负载100由驱动马达1和蓄电池2构成。
燃料电池系统200构成为包括:燃料电池堆3、用于向燃料电池堆3供给阴极(cathode)气体的压缩机6、用于贮存向燃料电池堆3供给的燃料的燃料箱7以及用于使燃料电池堆3的发电电力升压的DC-DC转换器4。
燃料电池堆3(以下也称为“燃料电池3”)是固体氧化物型燃料电池(SOFC:Solidoxide fuel Cell)。
在燃料箱7中蓄积例如由乙醇与水混合而成的液体形成的重整用的燃料。此外,图1的燃料电池系统200是省略了重整器、燃料泵、蒸发器、热交换器等被简化后的系统。
DC-DC转换器4为电力控制器,构成为:使燃料电池堆3的电压相对于驱动马达1与蓄电池2之间的电压而言进行升压,来将燃料电池堆3的发电电力取给驱动马达1或蓄电池2。DC-DC转换器4与燃料电池堆3并联连接,DC-DC转换器4用于使初级侧的燃料电池堆3的输出电压升压来向次级侧的外部负载100供给发电电力。DC-DC转换器4例如使从燃料电池堆3输出的数十V的电压上升到数百V的电压水平,以向外部负载100供给电力。
驱动马达1经由未图示的逆变器来分别与蓄电池2及DC-DC转换器4连接。驱动马达1是用于驱动车辆的动力源。另外,驱动马达1能够使用在对车辆进行制动的情况下需要的制动力来产生再生电力,并将该再生电力充入蓄电池2。
蓄电池2是用于将所蓄积的电力供给到驱动马达1的电力供给源。在本实施方式中,蓄电池2是主要的电力供给源,燃料电池3主要用于在蓄电池2的充电量变低时对蓄电池2进行充电。另外,也可以将燃料电池3的电力供给到驱动马达1。
控制器8例如由中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)构成,执行用于通过执行特定的程序来控制燃料电池系统200和外部负载100的处理。
控制器8接收从电流传感器9、加速踏板开度传感器10及其它各种传感器输出的信号,根据这些信号来获取蓄电池2的充电剩余量、燃料电池3在发电中能够利用的燃料剩余量,或者获取驾驶员的请求车速或请求行驶输出,或者计算基于请求车速或请求行驶输出的可行驶距离。
并且,控制器8除了计算上述的可行驶距离以外,还计算进行了对蓄电池2进行了充电的情况和添加了燃料的情况中的至少一种能量补给操作的情况下的可行驶距离。而且,控制器8向驾驶员告知(显示)这些各条件时的可行驶距离。这些可行驶距离的计算方法的详情以及向驾驶员告知的内容的详情在后面叙述。此外,控制器8至少包括行驶负荷估计部、第一可行驶距离估计部、请求行驶距离估计部以及告知部来作为用于实现如上所述的功能的功能部(详细内容后述)。而且,控制器8基于获取到的或计算出的这些值来控制驱动马达1和燃料电池系统200等各自的工作状态。
控制器8连接有用于输出燃料电池系统200的启动指令信号或停止指令信号的未图示的操作部。操作部包括EV键,当EV键被乘员操作为开启(ON)时,向控制器8输出启动指令信号,当EV键被操作为关闭(OFF)时,向控制器8输出停止指令信号。
控制器8在从操作部接收到启动指令信号的情况下,实施使燃料电池系统200启动的启动运转,在启动运转结束后,实施根据外部负载100的工作状态来对燃料电池堆3的发电进行控制的发电运转。此外,也可以在蓄电池2的充电量为需要进行充电的规定值以下时启动燃料电池系统200。
在发电运转中,控制器8根据外部负载100的工作状态来求出向燃料电池堆3请求的电力。然后,控制器8基于该请求电力来计算燃料电池堆3的发电所需要的阴极气体和阳极(anode)气体的供给流量,将所计算出的供给流量的阳极气体和阴极气体供给到燃料电池堆3。然后,控制器8对DC-DC转换器4进行切换控制,来将从燃料电池系统200输出的电力供给到外部负载100。
即,控制器8基于对燃料电池堆3的请求电力来控制阴极气体和阳极气体的流量,从而控制燃料电池堆3的发电量。例如,加速踏板的踩踏量越大,则对燃料电池堆3的请求电力越大。因此,加速踏板的踩踏量越大,则向燃料电池堆3供给的阴极气体和阳极气体的供给流量越大。此外,也可以基于燃料电池堆3的目标温度与实际温度之间的偏差来控制向燃料电池堆3供给的阴极气体。在实际温度高于目标温度的情况下,使偏差大时的阴极气体的供给量相比于偏差小时的阴极气体的供给量而言增加。
另外,在EV键为开启状态且停止了从燃料电池系统200向外部负载100供给电力的系统状态下,控制器8实施抑制燃料电池堆3的发电并且将燃料电池维持为适于发电的状态的自主运转。以下,将停止了从燃料电池系统200向外部负载100供给电力的系统状态称为“怠速停止(IS)状态”,将自主运转称为“IS运转”。
在对燃料电池堆3的请求电力为规定的值、例如零的情况下,燃料电池系统200的运转状态从发电运转向IS运转转移。而且,控制器8控制DC-DC转换器4,来停止从燃料电池系统200向外部负载100供给电力。
因此,在IS运转期间,既可以对设置于燃料电池系统200的辅机供给燃料电池堆3的发电电力,也可以不从燃料电池堆3向辅机进行电力供给。
在从操作部接收到停止指令信号的情况下,控制器8实施使燃料电池系统200的工作停止的停止运转。
图2A-图2D是说明EV键为开启状态的燃料电池系统200中的向外部负载100的电力供给的类型的图。
图2A是示出驱动马达1为停止状态且正在从燃料电池系统200向蓄电池2供给电力的状态的概念图。在车辆为停止状态且蓄电池2的充电量少那样的情况下可能发生图2A所示的状态。
图2B是示出驱动马达1为动力运转状态且正在从燃料电池系统200和蓄电池2双方向驱动马达1供给电力的状态的概念图。在车辆为加速状态且驱动马达1的负荷(输出)高那样的情况下可能发生图2B所示的状态。
图2C是示出驱动马达1为动力运转状态或再生状态且停止了从燃料电池系统200向驱动马达1和蓄电池2双方供给电力的状态的概念图。在车辆的行驶期间驱动马达1为在低负荷或中负荷下驱动那样的状态且蓄电池2为满充电的情况下可能发生图2C所示的状态。另外,在车辆为减速状态且蓄电池2的容量有进行充电的富余的情况下也可能发生图2C所示的状态。
图2D是示出驱动马达1为停止状态且蓄电池2为满充电的状态的概念图。在车辆为停止状态且蓄电池2为满充电的情况下可能发生图2D所示的状态。
像这样,图2A至图2D所示的状态中的图2C和图2D所示的状态、即停止了从燃料电池系统200向驱动马达1和蓄电池2双方供给电力的系统状态符合燃料电池系统200的IS状态。外部负载100在成为IS状态时,向燃料电池系统200发送IS运转请求。
因而,在车辆的行驶期间通过驱动马达1的再生动作使蓄电池2为满充电的情况下,或者在蓄电池2为满充电状态下车辆行驶或停止等情况下,燃料电池系统200可能成为IS状态。在这种情况下,向燃料电池堆3请求的请求电力为零,实施IS运转。
在此,说明请求行驶输出与可行驶距离之间的关系、以及根据燃料电池3进行发电所需要的燃料的剩余量(燃料剩余量)和蓄电池2的剩余充电量(蓄电池SOC)的不同而产生的可行驶距离的变化。
图3是用于说明请求行驶输出与总可行驶距离之间的关系的图。图中的“蓄电池SOC部分”是利用蓄电池2的电力能够行驶的可行驶距离,“燃料部分”是利用由燃料电池堆3发电产生的电力能够行驶的可行驶距离。
在本实施方式所涉及的混合动力车辆中,能够用于车辆行驶的电力是蓄电池2的电力和由燃料电池3发电产生的电力。而且,请求行驶输出越大,则电力消耗量越多,因此蓄电池SOC部分和燃料部分变短。因而,还想到如果将蓄电池SOC部分与燃料部分相加,则能够高精度地估计总可行驶距离。
但是,如以下所说明的那样,有时将通过上述计算方法计算出的值作为总可行驶距离的估计值是不适当的。
假定在本实施方式中使用的燃料电池堆3是发电输出为10kW-20kW左右的低输出的燃料电池堆。
另一方面,如在市区行驶时那样的低负荷行驶时,车辆行驶时所需要的输出(“车辆请求输出”或也简称为“请求输出”)与上述的发电电力相等或者为上述的发电电力以下。但是,如在高速公路上行驶时那样的高负荷行驶时,车辆请求输出大于燃料电池堆3的发电输出。
因此,例如当在进行高负荷行驶的过程中用尽蓄电池2的电力时,仅利用燃料电池堆3的话无法产生车辆请求输出,因此无法继续进行高负荷行驶。也就是说,在图3中的请求输出大于SOFC最大输出的区域中,用虚线表示的燃料部分的可行驶距离为小于请求输出的输出下的可行驶距离。因而,将蓄电池SOC部分与燃料部分简单地相加所得到的值成为与能够以请求输出行驶的实际的距离偏离的值,因此将该值设为总可行驶距离的估计值是不适当的。
图4是示出以如上所述的特性为前提的根据燃料剩余量和蓄电池SOC的不同而产生的可行驶距离的变化的图。横轴表示车速[km/h],纵轴表示可行驶距离[km]。在图中,用折线曲线图来表示燃料剩余量为10%且蓄电池SOC为10%的情况下的可行驶距离的变化(实线)、燃料剩余量为10%且蓄电池SOC为100%(满充电)的情况下的可行驶距离的变化(虚线)、以及燃料剩余量为100%(燃料满箱)且蓄电池SOC为10%的情况下的可行驶距离的变化(单点划线)。
根据图可知,在燃料剩余量为100%且蓄电池SOC为10%的燃料状态(单点划线)时,可行驶距离在车速超过80[km/h]时起急剧地减少。这是由于,如上所述,在车速超过80[km/h]那样的高负荷行驶时,向车辆的请求输出大于燃料电池3的发电输出,仅通过燃料电池3的发电输出的话无法产生车辆请求输出,因此无法继续进行高负荷行驶。
另一方面,可知在燃料剩余量为10%且蓄电池SOC为100%的燃料状态(虚线)时,虽然可行驶距离最大为260[km]左右,但在车速超过80[km/h]的高负荷行驶时也能够确保100[km]以上的可行驶距离。这是由于,相对于燃料电池而言,蓄电池2的输出大,能够充分地维持高负荷行驶时的向车辆的请求输出。
即,在应用本发明的串联混合动力车辆中,存在以下情况:可行驶距离根据到目的地为止的路径中的车辆请求输出的大小而有很大变化。也就是说,可行驶距离的延长方式根据选择针对蓄电池2的充电操作和针对燃料电池堆3的燃料添加中的哪一个而可能有很大变化。
因此,驾驶员在研究是否能够到达目的地、是否利用高速公路等时,有时难以判断针对蓄电池2的充电操作和针对燃料电池堆3的燃料添加中的哪一种能量补给操作是必要(有效)的。
因此,在本实施方式的控制中,除了根据当前的燃料电池求出的可行驶距离以外,还分别计算对蓄电池2进行了充电的情况下的可行驶距离、添加了燃料的情况下的可行驶距离、以及进行了充电和燃料添加这两者的情况下的可行驶距离。而且,向驾驶员告知(显示)所计算出的这些各条件时的可行驶距离,以使驾驶员能够恰当地选择必要的燃料补给操作。
下面,说明控制器8进行的用于向驾驶员告知(显示)必要的能量补充操作的控制。
图5是示出直到控制器8向驾驶员告知必要的能量补充操作为止的控制例程的流程图。该控制例程被进行了编程,使得由控制器8例如以数毫秒左右的间隔重复执行该控制例程。
在步骤S100中,控制器8估计驾驶员请求的行驶状态、即基于驾驶员请求的驱动马达1的行驶负荷。此处的行驶负荷是根据驾驶员的请求车速或请求行驶输出来估计的。根据加速踏板开度传感器10的检测值或者从未图示的车速传感器获取请求车速。请求行驶输出(以下,也称为“请求输出”)的获取方法是下述方法中的任一种方法。此外,下面,设为此处的行驶负荷是基于请求输出的行驶负荷来进行说明。
第一方法是以下方法:基于行驶状态、也就是加速踏板开度传感器10的检测值和未图示的车速传感器的检测值,例如通过对应表检索等来计算驾驶员请求的输出,并将该输出设为请求输出。
第二方法是使用基于预先蓄积的过去的行驶数据计算出的平均值的方法。例如,预先蓄积最近1小时的请求输出的推移来作为行驶数据,将这些数据的平均值设为请求输出。此外,蓄积行驶数据的期间不限于最近1小时,例如能够如最近30分钟、从此次的行程开始起到当前为止那样进行各种设定。
第三方法是使用预先设定好的值的方法。例如,预先设定每种行驶状态下的代表性的请求输出,基于当前的行驶状态来决定所要使用的请求输出。
第四方法是无论当前的行驶状态如何都使用进行高负荷行驶的情况下的请求输出的方法。在该方法中,需要预先设定进行高负荷行驶的情况下的请求输出。
第五方法是无论当前的行驶状态如何都使用进行低负荷行驶的情况下的请求输出的方法。在该方法中,需要预先设定进行低负荷行驶的情况下的请求输出。
第六方法是进行第四方法和第五方法这两者的方法。
此外,在步骤S100中,也可以是驾驶员选择通过第一方法-第六方法中的哪一种方法进行获取。
在步骤S200中,控制器8获取驾驶员请求的行驶距离。此处的行驶距离是从当前位置到目的地的行驶距离。到目的地为止的行驶距离例如是从搭载于车辆且被车辆的搭乘者设定了目的地的路径指引装置(汽车导航系统,未图示)获取的。
在步骤S300中,根据当前的燃料状态(蓄电池SOC和燃料剩余量)来计算在满足了步骤S100中获取到的请求输出的状态下能够行驶的距离。使用图6来说明具体的计算方法。
图6是示出图5所示的流程(以下也称为“告知流程”)的步骤S100所涉及的处理、即用于计算可行驶距离的控制例程的流程图。此外,该控制例程是在燃料电池堆3的启动运转完成的状态下执行的。
在本实施方式中,如下面所说明的那样,在请求输出大于燃料电池堆3的发电输出的情况下和请求输出小于燃料电池堆3的发电输出的情况下,通过不同的方法计算总可行驶距离。
在步骤S10中,控制器8获取请求输出。请求输出的获取方法如在图5所示的流程的步骤S100的说明中所叙述的那样。此外,在告知流程的步骤S100中获取到请求输出的情况下,省略本步骤。
在步骤S20中,控制器8计算利用蓄电池2的剩余充电量能够输出的电力量、即蓄电池可输出电力量。计算方法既可以是使用以蓄电池2的SOC为参数的数式进行运算的方法,也可以是预先将蓄电池2的SOC与可输出电力量之间的关系设成对应表并检索该对应表的方法。
此外,关于蓄电池2的SOC,例如既可以通过由电流传感器9检测向蓄电池2输入或从蓄电池2输出的电流值并将该电流值进行累计来获取,也可以通过其它现有的方法来获取。
在步骤S30中,控制器8获取平均车速。在此所说的平均车速是以通过步骤S10获取到的请求输出来行驶的情况下的车速的平均值。既可以执行使用以请求输出为参数的数式的运算,也可以预先将请求输出与平均车速之间的关系设成对应表,并检索该对应表。此外,在告知流程的步骤S100中获取到请求车速的情况下,省略本步骤。
在步骤S40中,控制器8判定请求输出是否大于燃料电池堆3的发电输出。在此使用的发电输出基本上设为燃料电池堆3的最大发电输出,但在例如由于是冷机状态等原因而燃料电池堆3的发电输出受到限制的情况下,使用受到限制后的值。
在判定结果为“是”的情况下,控制器8在步骤S50中执行总可行驶距离运算A,在判定结果为“否”的情况下,控制器8在步骤S60中执行总可行驶距离运算B。
说明总可行驶距离运算A。
如上所述,在请求输出大于燃料电池堆3的发电输出的情况下,当蓄电池2的剩余充电量耗尽时,也就是说,当用尽蓄电池2的可输出电力量时,即使燃料残留,也无法以请求输出行驶。换言之,在能够用蓄电池2的可输出电力量补充请求输出相对于燃料电池堆3的发电输出的超过部分的期间,能够以请求输出行驶。也就是说,直到将蓄电池2的可输出电力量作为请求输出相对于燃料电池堆3的发电输出的超过部分用尽为止的行驶距离为总可行驶距离。当用公式表示该总可行驶距离时,成为式(1)。此外,用于计算总可行驶距离运算A的式1的前提是在行驶该距离的期间持续向燃料电池堆3供给燃料。关于对于行驶该距离而沿燃料电池不足的情况下的处理,在第二实施方式中后述。
Ltotal=Wbat[kWh]÷(F[kW]-P[kW])×Vave[km/h]…(1)
Ltotal:总可行驶距离,Wbat:蓄电池可输出电力量,F:请求输出,P:燃料电池发电输出,Vave:平均车速。
此外,本步骤中的式(1)的Wbat即蓄电池可输出电力量是基于当前的燃料状态的可输出电力量。例如,当将请求输出设为20[kW]、将燃料电池发电输出设为15[kW]、将当前的蓄电池可输出电力量设为10[kWh]、将请求输出为20[kW]时的平均车速设为100[km/h]时,式(1)变为如下那样。
Ltotal=10[kWh]÷(20[kW]-15[kW])×100[km/h]
=2[h]×100[km/h]
=200[km]
此外,燃料电池发电输出是根据燃料电池堆3的规格决定的,如果请求输出是确定的,那么平均车速也是确定的。因此,还能够通过以下方式来求出总可行驶距离:预先将各种各样的值代入蓄电池可输出电力量和请求输出来进行式(1)的运算,预先基于该运算的结果来制作总可行驶距离的对应表,使用所获取到的蓄电池可输出电力量和请求输出来进行对应表检索。通过对应表检索来求出总可行驶距离也包含在“计算”中。
接着,说明总可行驶距离运算B。
总可行驶距离运算B为上述的文献的计算方法。也就是说,是将以下2个可行驶距离相加的方法,这2个可行驶距离是:基于蓄电池2的剩余充电量计算出的可行驶距离;以及基于通过将燃料箱的当前的燃料剩余量全部用于对燃料电池堆3的驱动进行发电而获得的电力(以下,也称为“剩余燃料电力量”)计算出的可行驶距离。当将其变为公式时,成为式(2)。
Ltotal=(Wbat[kWh]+Wfuel[kWh])÷F[kW]×Vave[km/h]…(2)
Ltotal:总可行驶距离,Wbat:蓄电池可输出电力量,Wfuel:剩余燃料电力量,F:请求输出,Vave:平均车速。
如果请求输出与燃料电池堆3的发电输出相等或者请求输出为燃料电池堆3的发电输出以下,则在用尽蓄电池2的电力之后也能够进行与请求输出相应的行驶,因此通过上述的文献的计算方法也能够计算出适当的总可行驶距离。因此,作为总可行驶距离运算B,使用上述的文献的计算方法。
关于总可行驶距离运算B,也可以与总可行驶距离A同样地通过对应表检索来进行计算。在该情况下,进行对应表检索时使用的参数是蓄电池可输出电力量、请求输出以及剩余燃料电力量。此外,在下面的说明中,将在总可行驶距离运算B中计算出的总可行驶距离也称为“总可行驶距离B”。
当像这样运算出总可行驶距离A或总可行驶距离B时,控制器8存储运算结果,返回到告知流程,执行接下来的步骤S400的处理。此外,以下将在告知流程的步骤S300中计算出的总可行驶距离A或总可行驶距离B称为“第一可行驶距离”。
在此,通过上述的步骤S10~S60的处理(告知流程中的步骤S300的处理)计算出的当前的燃料状态下的可行驶距离能够用图7所示那样的曲线图来表示。
图7是将根据当前的蓄电池SOC和燃料剩余量计算出的可行驶距离(总可行驶距离B)以与到目的地为止的平均车速对应的方式绘制成曲线图所得到的图。横轴表示到目的地为止的平均车速,纵轴表示可行驶距离。但是,横轴不限于平均车速,也可以是平均行驶输出。
此处的平均车速或平均行驶输出是基于由上述的路径指引装置(汽车导航系统)等获取到的或预先存储好的到目的地为止的路径信息来计算出的。路径信息例如是高速公路在到目的地为止的路径中所占的比例、行驶时间段、拥堵状况以及路面的坡度信息等在到目的地为止的路径中可能使车辆的车速和行驶输出变化的因素中的任意的一个以上的因素。例如,高速公路的比例越高,则平均车速和平均行驶输出越大。此外,图中的折线曲线图(以下简称为“曲线图”)表示蓄电池SOC为10%且燃料剩余量为50%的状态时的可行驶距离B。
而且,在图中,标记出以平均车速和可行驶距离为坐标的那须、伊藤等目的地点。那须(普通道路)表示利用普通道路的情况下的坐标,那须(高速公路)表示在该路径中利用高速公路的情况下的坐标。可知即使同在那须,在那须(普通道路)与那须(高速公路)之间,平均车速及可行驶距离也不同。
根据该图,能够根据曲线图与所标记的点之间的位置关系来判别是否能够到达目的地。具体地说,能够到达平均车速和可行驶距离被标记在比曲线图小的区域的地点。例如,可知如果利用普通道路则能够到达那须。另一方面,可知在利用了高速公路的情况下无法到达那须。这是由于,以现有的蓄电池SOC(10%)无法维持在高速公路上行驶时的高负荷行驶所需要的燃料量。
在此,如果能够进一步示出(1)对蓄电池SOC进行了充电的情况、(2)添加了燃料的情况、(3)进行了充电和燃料添加的情况等进行了各种燃料补充操作的情况下的可行驶距离,则能够获知在考虑了是否利用高速公路的基础上进行(1)至(3)中的哪一种燃料补充操作才能够到达目的地。下面,参照图5来继续说明用于该情况的处理。
在步骤S400中,计算在上述(1)对蓄电池SOC进行了充电的情况下在满足了步骤S100中获取到的请求输出的状态下能够行驶的距离。此处的可行驶距离也是基于上述的图4所示的流程图计算的,但以下方面与步骤S300时不同。
即,在步骤S400中的可行驶距离的计算中,将在图6的步骤S20中计算出的蓄电池可输出电力量设为在对蓄电池2进行了满充电的状态下能够输出的电力量来进行计算。此外,对蓄电池2进行了满充电的状态是蓄电池2达到目标最大充电量的状态,在本实施方式中,例如为蓄电池SOC=80%。然后,将计算出的满充电时的可输出电力量代入在步骤S50中计算总可行驶距离A时使用的式(1)以及在步骤S60中计算总可行驶距离B时使用的式(2)中的变量Wbat(蓄电池可输出电力量)。
由此,能够计算在从当前的燃料状态起对蓄电池SOC进行了满充电的情况下的燃料状态时的总可行驶距离A和总可行驶距离B。以下,将在此计算出的总可行驶距离A或总可行驶距离B称为“第二可行驶距离”。此外,在步骤S4中的可行驶距离的计算中使用的可输出电力量未必一定需要如上述那样设定为满充电,只要从现状起进行充电即可,也可以适当设定为50%、25%等。
在步骤S500中,计算在上述(2)添加了燃料的情况下在满足了步骤S1中获取到的请求输出的状态下能够行驶的距离。此处的可行驶距离也是基于上述的图4所示的流程图计算的,但以下方面与步骤S300时不同。
即,在步骤S500中的可行驶距离的计算中,将在图6的步骤S60中的总可行驶距离B的计算中使用的式(2)中的Wfuel即剩余燃料电力量设为燃料满箱(剩余燃料量=100%)时的剩余燃料电力量。
由此,能够计算从当前的燃料状态起将燃料箱7的剩余燃料量添加至满箱的情况下的总可行驶距离B。以下,将此处(在步骤S500中)计算出的总可行驶距离A和总可行驶距离B称为“第三可行驶距离”。此外,在步骤S500中的可行驶距离的计算中使用的剩余燃料电力量未必一定需要如上所述那样设定为满箱(剩余燃料量=100%),只要从现状起进行燃料添加即可,可以适当设定为50%、25%等。
在步骤S600中,计算在从当前的燃料状态起进行了上述(3)充电和燃料添加的情况下在满足了步骤S100中获取到的请求电力的状态下能够行驶的距离。此处的可行驶距离也是基于上述的图4所示的流程图计算的,但以下方面与步骤S300时不同。
即,在步骤S600中的可行驶距离的计算中,与步骤S400同样地,将在图6的步骤S20中计算出的蓄电池可输出电力量设为在对蓄电池2进行了满充电的状态下能够输出的电力量来进行计算,将计算出的可输出电力量代入在步骤S50中计算总可行驶距离A时使用的式(1)以及在步骤S60中计算总可行驶距离B时使用的式(2)中的变量Wbat(蓄电池可输出电力量)。除此以外,与步骤S500同样地,将在图6的步骤S60中的总可行驶距离B的计算中使用的式(2)中的Wfuel即剩余燃料电力量设为燃料满箱(剩余燃料量=100%)时的剩余燃料电力量。
由此,能够计算从当前的燃料状态起对蓄电池SOC进行了满充电且将剩余燃料量添加至满箱的情况下的总可行驶距离A和总可行驶距离B。以下,将此处计算出的总可行驶距离A或总可行驶距离B称为“第四可行驶距离”。此外,在步骤S600中的可行驶距离的计算中使用的可输出电力量未必一定需要如上述那样设定为满充电和满箱(剩余燃料量=100%),也可以适当设定。
通过以上的处理,除了根据当前的燃料状态计算出的第一可行驶距离以外,还能够分别计算(1)对蓄电池SOC进行了充电的情况下的第二可行驶距离、(2)添加了燃料的情况下的第三可行驶距离、以及(3)进行了充电和燃料添加这两者的情况下的第四可行驶距离。然后,在接下来的步骤S700中,控制器8基于所计算出的第一可行驶距离~第四可行驶距离,来向驾驶员告知有助于判断出为了到达目的地所必要的能量补充操作的信息。
在步骤S700中,控制器8向驾驶员显示必要的能量补充操作。显示场所是驾驶员能够视觉识别的场所即可。例如,也可以显示在上述的路径指引装置(汽车导航系统)的LCD画面上。显示内容例如是图8那样的曲线图。
图8是示出向驾驶员显示的对于到达目的地来说必要的能量补充操作的图。该图是将第一可行驶距离~第四可行驶距离以与到目的地为止的平均车速对应的方式绘制成曲线图所得到的图。用实线表示第一可行驶距离,用虚线表示第二可行驶距离,用单点划线表示第三可行驶距离,用双点划线表示第四可行驶距离。横轴表示到目的地为止的平均车速,纵轴表示可行驶距离。但是,横轴不限于平均车速,也可以是平均行驶输出。
此处的平均车速或平均行驶输出是基于由上述的路径指引装置(汽车导航系统)等获取到的或预先存储好的到目的地为止的路径信息计算的。路径信息的内容如参照图7如上所述的那样。
与图7同样地,在图中,标记出以平均车速和可行驶距离为坐标的那须、伊藤等目的地点。因而,根据图8,根据表示第一可行驶距离~第四可行驶距离的曲线图与所标记的点之间的位置关系,能够获知进行哪种能量补充操作利用哪种路径能够到达目的地。
具体地说,在图8中也同样地,利用普通道路或高速公路能够到达的目的地被标记在各折线曲线图的可行驶距离以下且平均车速以下的区域中。因而,驾驶员能够根据曲线图与所标记的点之间的位置关系来容易地获知是否能够到达目的地、是否能够利用高速公路、必要的能量补充操作是什么操作等。
例如,根据基于当前的燃料状态计算出的第一可行驶距离(实线)可知,利用高速公路的话无法往返厚木。另外,可知利用高速公路的话无法到达那须。在此,根据该图来判断必要的能量补充操作。当观察进行了燃料添加的情况下的第三可行驶距离(单点划线)时可知:即使进行了燃料添加,如果利用高速公路的话也既无法去往那须也无法往返厚木。这是由于,燃料电池3的发电输出无法维持80km/h的高负荷行驶时的请求输出,因此平均车速为80km/h以上的行驶状态下的可行驶距离不会延长。
当观察进行了充电的情况下的第二可行驶距离时可知:相比于进行了燃料添加的情况而言,虽然低负荷行驶(低于80km/h)时的可行驶距离的延长小,但高负荷行驶时的可行驶距离延长,从而利用高速公路时足够往返厚木。但是,可知尽管高负荷行驶时的可行驶距离延长,但利用高速公路时也无法去往那须。
当观察进行了燃料添加和充电这两者的情况下的第四可行驶距离(双点划线)时可知:能够利用高速公路到达那须。即,例如想要利用高速公路去往那须的驾驶员能够根据图8容易且准确地判断出为此所必要的能量补充操作为充电和燃料添加这两者。
这样,通过将第一可行驶距离~第四可行驶距离与目的地的信息以相关联的方式告知给驾驶员,驾驶员自己能够容易地判断出为了利用期望的路径(普通道路或高速公路等)到达目的地所必要的能量补充操作。
此外,向驾驶员显示的必要的能量补充操作的显示方式不限于上述的方式。例如,也可以不显示如图8那样的曲线图,而用字符、数字来显示为了到达目的地所必要的能量补充操作、能够利用的路径信息。另外,也可以不显示有助于驾驶员的判断的信息,而由控制器8针对驾驶员所设定的目的地判断必要的能量补充操作,并仅将其结果告知驾驶员。此时,还能够添加是否能够利用高速公路、是否能够往返的信息来进行显示。另外,显示(告知)方法不限于如上述那样的能够视觉识别的方式,也可以通过语音等进行显示(告知)。
另外,向驾驶员告知必要的能量补充操作的时机不限于上述的时机。即,也可以在步骤S300中根据当前的燃料状态计算出第一可行驶距离的时间点进行告知。能够在该时间点告知的信息例如用上述那样的图7来表示。根据该信息也可知:再稍微补充一些燃料就看上去能够利用例如高速公路往返厚木。此时,如果获知为了使80km/h以上的区域内的可行驶距离延长而需要对蓄电池2进行充电,则能够根据图7的信息来判断出必要的能量补充操作为充电。
另外,虽然在图7中未示出,但如果利用普通道路的目的地被标记在低于80km/h的区域中的折线曲线图的上方(可行驶距离大)区域,则驾驶员能够判断出必要的能量补充操作为燃料添加。因而,向驾驶员告知必要的能量补充操作的时机不限于基于图5的流程的时机,也可以省略步骤S400~600而在步骤S300中根据当前的燃料状态计算出第一可行驶距离的时间点进行告知。
另外,在步骤S300~步骤S600中计算的第一可行驶距离至第四可行驶距离未必一定需要如上述的说明那样基于在步骤S100中获取到的驾驶员的请求车速或请求行驶输出来进行计算,也可以基于规定的车速或请求行驶输出来进行计算。在该情况下也同样,例如将20km/h至140km/h的车速中的每1km/h的车速设为规定的车速来计算第一可行驶距离至第四可行驶距离,由此能够如图8所示那样将计算出的各个可行驶距离以与从当前位置到目的地的平均车速对应的方式进行显示。
以上是直到向驾驶员告知必要的能量补充操作为止的控制例程的详细内容。接着,说明由向驾驶员告知必要的能量补充操作所产生的效果。
图9是示出在搞错了能量补充操作的情况下可行驶距离的延长方式具有多少误差的图,换言之,是示出与驾驶员的期待相反地距离不延长的程度的大小。从左起示出车速[km/h]、当前的燃料状态下的可行驶距离(第一可行驶距离)[km]、进行了充电的情况下的可行驶距离的延长[km]、进行了燃料添加的情况下的可行驶距离的延长[km]、以及误差[%]。误差是搞错了能量补充操作的情况下的延长[km]与能量补充操作正确的情况下的延长[km]之间的比例。
根据该图可知,在车速为20[km]~80[km]的低负荷行驶时,相比于进行了充电的情况而言,在进行了燃料添加的情况下,可行驶距离的延长更大。因而,在持续进行低负荷行驶的情况下,需要选择燃料添加来作为适当的能量补充操作。即,在驾驶员通过自己的判断错误地选择了能量补充操作的情况下(选择了充电的情况下),仅能够使可行驶距离延长进行了燃料添加的情况下的67%左右。
另一方面,在车速为80[km]以上的高负荷行驶时,请求输出超过燃料电池堆3的发电输出,因此即使添加燃料,可行驶距离也不会延长。因而,在持续进行高负荷行驶的情况下,需要选择充电来作为适当的能量补充操作。即,在驾驶员通过自己的判断错误地选择了能量补充操作情况下(选择了燃料添加的情况下),与期待相反地一点也不能延长可行驶距离。
这样,有时可行驶距离根据能量补充操作不同而有很大变化,因此在错误地选择了能量补充操作的情况下,有时与期待相反地使可行驶距离变得极短。通过如上所述的方法向驾驶员告知适当的能量补充操作,由此能够抑制驾驶员错误地选择能量补充操作的可能性,能够排除发生尽管补充了能量但可行驶距离与预期相反地变短这种事态的可能性。
以上,根据第一实施方式的混合动力车辆的控制方法,在向驱动装置(驱动马达1)供给蓄电池2的电力和由发电机(燃料电池3)发电产生的电力的混合动力车辆的控制方法中,基于驾驶员的请求来估计驱动马达1的行驶负荷,基于蓄电池2的充电剩余量和用于驱动燃料电池3的燃料剩余量,来计算在满足了所估计出的行驶负荷的状态下能够行驶的第一可行驶距离。然后,基于驾驶员的请求来估计请求行驶距离,基于第一可行驶距离和请求行驶距离,来向驾驶员告知必要的能量补充操作。由此,驾驶员能够根据当前的燃料状态来获知是否能够到达目的地、以及为了到达目的地而进行哪种能量补充操作较好,因此能够适当地判断出为了到达目的地所必要的能量补充操作。
另外,根据第一实施方式的混合动力车辆的控制方法,根据驾驶员的请求车速或请求输出,来获取驱动马达1的行驶负荷。因此,能够获取与驾驶员所期望的行驶状态相应的行驶负荷,因此能够向驾驶员告知适当的能量补充操作。
另外,根据第一实施方式的混合动力车辆的控制方法,根据从当前位置起至到达目的地为止的平均车速或平均输出,来获取驱动马达1的行驶负荷。由此,能够适当地计算出与根据驾驶员设定的目的地而变化的直到目的地为止的平均车速或平均输出相应的可行驶距离。
并且,根据第一实施方式的混合动力车辆的控制方法,基于到目的地为止的路径信息来计算从当前位置起至到达目的地为止的平均车速或平均输出。而且,根据第一实施方式的混合动力车辆的控制方法,路径信息是高速公路在到目的地为止的路径中所占的比例、行驶时间段、拥堵状况以及路面的坡度信息中的任意的一个以上的信息。像这样,考虑在到目的地为止的路径中可能使车辆的车速和行驶输出变化的因素来计算平均车速和平均输出,由此能够向驾驶员告知更加准确的必要的能量补充操作。
另外,根据第一实施方式的混合动力车辆的控制方法,请求行驶距离是从当前位置到目的地的距离。由此,能够根据当前或设想的燃料状态计算是否能够从当前位置到达目的地。
另外,根据第一实施方式的混合动力车辆的控制方法,在向驾驶员告知必要的能量补充操作时,告知针对蓄电池2的充电操作和针对燃料电池3的燃料补给操作中的任一种操作或者两种操作。由此,驾驶员能够容易且适当地判断出进行针对蓄电池2的充电操作和针对燃料电池3的燃料补给操作中的任一种操作或两种操作中的哪一种燃料补充操作才能够到达目的地。
另外,根据第一实施方式的混合动力车辆的控制方法,在告知必要的能量补充操作时,计算在进行了针对蓄电池2的充电操作的情况下在满足了驾驶员的请求车速或请求输出的状态下能够行驶的第二可行驶距离,计算在进行了针对燃料电池3的燃料补给操作的情况下在满足了驾驶员的请求车速或请求输出的状态下能够行驶的第三可行驶距离,计算在进行了针对蓄电池2的充电操作和针对燃料电池3的燃料补给操作的情况下在满足了驾驶员的请求车速或请求输出的状态下能够行驶的第四可行驶距离。然后,将与从当前位置起至到达目的地为止的平均车速或平均输出对应的第一可行驶距离至第四可行驶距离分别同请求行驶距离进行比较,来告知使驾驶员能够判断(选择)必要的能量补充操作的信息。由此,驾驶员能够更加适当且容易地判断出为了到达目的地而进行哪种能量补充操作较好。
另外,根据第一实施方式的混合动力车辆的控制方法,在告知必要的能量补充操作时,以将第一可行驶距离至第四可行驶距离与平均车速或平均输出对应的曲线图的形式进行显示,并且将以从当前位置起至到达目的地为止的平均车速或平均输出和请求行驶距离为坐标的点标记到与所述曲线图相同的显示画面上来进行显示。由此,驾驶员能够通过视觉识别将必要的能量补充操作以曲线图形式示出的信息,来更加容易且快速地判断出为了到达目的地所必要的能量补充操作。
(第二实施方式)
关于本实施方式,混合动力车辆的系统结构与第一实施方式的系统结构相同,但计算、显示总可行驶距离的控制例程的一部分不同于第一实施方式。下面,以不同点为中心来进行说明。此外,本实施方式的控制例程也与第一实施方式同样地,在燃料电池堆3的启动运转完成的状态下执行。
图10是示出本实施方式中的用于估计总行驶距离的控制例程的流程图。该控制例程被控制器8例如以数毫秒左右的间隔重复执行。图10的控制例程不同于图6的控制例程的方面在于:控制器8在总可行驶距离运算A(步骤S50)之后,执行燃料箱的燃料剩余量是否相对于行驶总可行驶距离A所需要的量而言不足的判定(步骤S55)。
第一总可行驶距离运算的前提是在行驶该距离的期间持续向燃料电池堆3供给燃料。例如,与第一实施方式同样地,考虑请求输出为20[kW]、燃料电池发电输出为15[kW]、当前的蓄电池可输出电力量为10[kWh]、请求输出为20[kW]时的平均车速为100[km/h]的情况。在该情况下,当与第一实施方式同样地将式子进行变形时,得到以下结果:能够以平均车速100[km/h]行驶2个小时,因此总可行驶距离A为200[km]。也就是说,200[km]这一总可行驶距离A是以燃料能够用2个小时为前提得到的值。
但是,例如,在式(1)中的产生燃料电池堆3的发电输出时的燃料消耗率为5[L/h]且燃料剩余量为5[L]的情况下,燃料1小时便耗尽,因此无法行驶200[km]。
因此,控制器8在步骤S55中判定燃料箱的燃料剩余量是否相对于行驶总可行驶距离A所需要的量而言不足。具体地说,首先,控制器8根据燃料电池堆3的燃料消耗率和燃料剩余量来计算直到燃料剩余量耗尽为止的时间。此外,控制器8预先存储燃料电池堆3的每个发电输出时的燃料消耗率。另外,通过公知的方法检测燃料剩余量。例如,在燃料箱7中设置燃料传感器来进行检测。
然后,控制器8将直到燃料耗尽为止的时间与在总可行驶距离运算A的过程中计算出的可行驶时间进行比较,在直到燃料耗尽为止的时间较短的情况下,判断为燃料不足。
图11是将总可行驶距离A与可行驶距离B进行了对比的图。蓄电池可输出电力量为10[kWh],剩余燃料电力量为15[kWh],请求输出为20[kW]、25[kW]以及30[kW]。剩余燃料电力量为15[kWh]意味着燃料剩余量为5[L]。
如在第一实施方式中所说明的那样,在请求输出大于燃料电池堆3的发电输出的情况下,相比于总可行驶距离运算B而言,总可行驶距离运算A能够计算出更接近实际能够行驶的距离的值。但是,在图11中,在请求输出为20[kW]的情况下,总可行驶距离A为200[km],但如上所述那样,实际上由于燃料不足而无法行驶200[km]。即,具有燃料这一总可行驶距离运算A的前提瓦解,因此总可行驶距离A的精度比总可行驶距离B的精度差。
因此,在步骤S55的判定结果为“是”的情况下,控制器8在步骤S60中执行总可行驶距离运算B。
在判定结果为“否”的情况下,说明能够行驶总可行驶距离A,因此控制器8将在步骤S50中计算出的总可行驶距离A设定为第一可行驶距离,返回到告知流程(参照图5)。
如上所述,在本实施方式中,在驾驶员的请求输出小于燃料电池3的最大发电输出的情况和直到能够用于行驶的蓄电池2的电力耗尽为止的时间比直到用于燃料电池3的发电的燃料耗尽为止的时间长的情况中的任一情况下,将根据蓄电池2的充电剩余量决定的可行驶距离与根据使用燃料的全部剩余量进行发电而获得的电力量决定的可行驶距离相加来进行计算。另外,在驾驶员的请求输出大于燃料电池的最大发电输出且直到能够用于行驶的蓄电池2的电力耗尽为止的时间为直到用于燃料电池3的发电的燃料耗尽为止的时间以下的情况下,计算根据发电机的发电输出相对于行驶输出的不足量和蓄电池的剩余充电量决定的可行驶距离。由此,在由于燃料比蓄电池2的电力先耗尽而导致实际上无法行驶总可行驶距离A的情况下,能够计算精度比总可行驶距离A的精度高的总可行驶距离B。
(第三实施方式)
在第一实施方式和第二实施方式中,说明了在燃料电池堆3的启动运转完成的状态下计算总可行驶距离的控制例程,但在本实施方式中,说明即使在燃料电池堆3没有运转的状态下也能够高精度地计算总可行驶距离的控制例程。
应用本实施方式的混合动力车辆的系统结构与第一实施方式的系统结构相同。在该混合动力车辆中,在燃料电池堆3没有运转的状况下仅利用蓄电池2的电力行驶。另外,在本实施方式中使用的燃料电池堆3是SOFC,SOFC在从启动运转开始起直到启动运转结束为止需要数十分钟以上的时间。
因而,在燃料电池堆3的启动运转没有结束的状态下估计总可行驶距离的情况下,需要考虑蓄电池2的SOC、燃料剩余量从启动运转开始起直到启动运转结束为止发生变化的情况。因此,在本实施方式中,考虑上述的变化来估计总可行驶距离。
图12是示出本实施方式中的用于估计总行驶距离的控制例程的流程图。如下面说明的那样,在燃料电池堆3没有运转的情况下,控制器8将直到启动运转结束为止的行驶距离与启动运转结束后的可行驶距离相加来计算总可行驶距离。此外,该控制例程被控制器8例如以数毫秒左右的间隔重复执行。步骤S10-S70与第二实施方式所涉及的图11的控制例程相同。
在图12中,在执行步骤S10的处理之前,执行下面说明的步骤S2-S8的处理。
在步骤S2中,控制器8判定燃料电池堆3是否正在运转,在正在运转的情况下,执行在第二实施方式中说明的步骤S10及步骤S10以后的处理。
控制器8在步骤S2中判定为燃料电池堆3没有运转的情况下,在步骤S4中估计直到启动运转结束为止的行驶距离。具体地说,控制器8预先存储从燃料电池堆3的启动运转开始起直到启动运转结束为止所需要的时间,根据该时间和上述的平均车速来估计直到启动运转结束为止的行驶距离。
在步骤S6中,控制器8估计启动运转结束时的蓄电池2的SOC。具体地说,控制器8计算由于行驶步骤S2中估计出的距离而消耗的电力量,根据该电力量和当前的蓄电池2的SOC来估计启动运转结束时的蓄电池2的SOC。
在步骤S8中,控制器8估计启动运转结束时的燃料剩余量。具体地说,控制器8计算从启动运转开始起直到启动运转结束为止消耗的燃料量,根据该燃料量和当前的燃料剩余量来估计启动运转结束时的燃料剩余量。
控制器8在步骤S8的处理结束之后,执行步骤S10及步骤S10以后的处理。此时,在步骤S20中,控制器8计算利用步骤S6中估计出的蓄电池SOC能够输出的电力量、即蓄电池可输出电力量。在步骤S50中,控制器8将对通过上述的第一总可行驶距离运算计算出的值加上直到启动运转结束为止的行驶距离所得到的结果设为总可行驶距离A。在步骤S60中,控制器8将式(2)的剩余燃料电力量Wfuel设为利用启动运转结束时的燃料剩余量提供的电力量来计算总可行驶距离,将对该计算值加上直到启动运转结束为止的行驶距离所得到的结果设为总可行驶距离B。
如上所述,在本实施方式中,在燃料电池堆3没有运转的情况下,控制器8基于请求输出来估计直到燃料电池堆3的启动运转结束为止的行驶距离以及启动运转结束的时间点的蓄电池2的剩余充电量及燃料剩余量。然后,控制器8基于启动运转结束的时间点的蓄电池2的剩余充电量的估计值及燃料剩余量的估计值来进行总可行驶距离运算A或总可行驶距离运算B,由此计算出启动运转结束后的总可行驶距离。控制器8将启动运转结束后的总可行驶距离与直到启动运转结束为止的行驶距离相加得到的结果设为第一总可行驶距离。由此,在燃料电池堆3没有运转的情况下,能够计算出与等待启动运转的结束的期间内的蓄电池2的SOC的变化、燃料剩余量的变化相应的适当的总可行驶距离。
此外,在第一实施方式-第三实施方式中,说明了发电机为燃料电池系统200的情况,但不限于此。例如,在使用由内燃机和利用内燃机被驱动并进行发电的发电机构成的系统来代替燃料电池系统200的情况下,也能够应用各实施方式。这是由于,在利用内燃机进行发电的发电机的发电输出低于请求输出的情况下,产生与在第一实施方式-第三实施方式中解决的问题同样的问题。另外,内燃机的从启动运转开始到结束为止所需要的时间大幅地短于SOFC的从启动运转开始到结束为止所需要的时间,能够忽略从启动运转开始到结束为止的期间内的蓄电池2的SOC变化量、燃料剩余量的变化。
以上,说明了本发明的实施方式,但上述实施方式只不过示出本发明的应用例的一部分,并非意在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体的结构。
Claims (11)
1.一种混合动力车辆的控制方法,在该混合动力车辆中,向驱动装置供给蓄电池的电力和由发电机发电产生的电力,在所述控制方法中,
基于驾驶员的请求来估计所述驱动装置的行驶负荷;
基于所述蓄电池的充电剩余量和用于驱动所述发电机的燃料剩余量,来计算在满足了所估计出的所述行驶负荷的状态下能够行驶的第一可行驶距离;
基于驾驶员的请求来估计请求行驶距离;以及
基于所述第一可行驶距离和所述请求行驶距离,来向驾驶员告知必要的能量补充操作。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制方法,其特征在于,
根据驾驶员的请求车速或请求行驶输出,来获取所述行驶负荷。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆的控制方法,其特征在于,
根据从当前位置起至到达目的地为止的平均车速或平均行驶输出,来获取所述行驶负荷。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的混合动力车辆的控制方法,其特征在于,
所述请求行驶距离是从当前位置到目的地的距离。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的混合动力车辆的控制方法,其特征在于,
在向驾驶员告知必要的所述能量补充操作时,告知针对所述蓄电池的充电操作和针对所述发电机的燃料补给操作中的任一种操作或两种操作。
6.根据权利要求5所述的混合动力车辆的控制方法,其特征在于,
在告知必要的所述能量补充操作时,
计算在进行了针对所述蓄电池的充电操作的情况下、在满足了所述驾驶员的请求车速或请求行驶输出的状态下能够行驶的第二可行驶距离,
计算在进行了针对所述发电机的燃料补给操作的情况下、在满足了所述驾驶员的请求车速或请求行驶输出的状态下能够行驶的第三可行驶距离,
计算在进行了针对所述蓄电池的充电操作和针对所述发电机的燃料补给操作这两种操作的情况下、在满足了所述驾驶员的请求车速或请求输出的状态下能够行驶的第四可行驶距离,
通过将与从当前位置起至到达目的地为止的平均车速或平均输出对应的所述第一可行驶距离至所述第四可行驶距离分别同所述请求行驶距离进行比较,来告知使驾驶员能够选择必要的所述能量补充操作的信息。
7.根据权利要求6所述的混合动力车辆的控制方法,其特征在于,
在告知必要的所述能量补充操作时,
以将所述第一可行驶距离至所述第四可行驶距离与所述平均车速或所述平均输出对应的曲线图的形式进行显示,并且将以从当前位置起至到达目的地为止的所述平均车速或所述平均输出以及所述请求行驶距离为坐标的点标记到与所述曲线图相同的显示画面上来进行显示。
8.根据权利要求3所述的混合动力车辆的控制方法,其特征在于,
基于到目的地为止的路径信息来计算从当前位置起至到达目的地为止的所述平均车速或所述平均输出。
9.根据权利要求8所述的混合动力车辆的控制方法,其特征在于,
所述路径信息是高速公路在到目的地为止的路径中所占的比例、行驶时间段、拥堵状况以及路面的坡度信息中的任意的一个以上的信息。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的混合动力车辆的控制方法,其特征在于,
在所述驾驶员的所述请求输出小于所述发电机的最大发电输出的情况和直到能够用于行驶的所述蓄电池的电力耗尽为止的时间比直到用于所述发电机的发电的所述燃料耗尽为止的时间长的情况中的至少任一种情况下,将根据所述蓄电池的充电剩余量决定的可行驶距离与根据使用所述燃料的全部剩余量进行发电而获得的电力量决定的可行驶距离相加,来计算所述第一可行驶距离,
在所述驾驶员的所述请求输出大于所述发电机的最大发电输出且直到能够用于行驶的所述蓄电池的电力耗尽为止的时间为直到用于所述发电机的发电的所述燃料耗尽为止的时间以下的情况下,计算根据所述发电机的发电输出相对于所述请求输出的不足量和所述蓄电池的剩余充电量决定的可行驶距离来作为所述第一可行驶距离。
11.一种混合动力车辆的控制装置,在该混合动力车辆中,向驱动装置供给蓄电池的电力和由发电机发电产生的电力,所述控制装置具备:
行驶负荷估计部,其基于驾驶员的请求来估计所述驱动装置的行驶负荷;
第一可行驶距离计算部,其基于所述蓄电池的充电剩余量和用于驱动所述发电机的燃料剩余量,来计算在满足了所估计出的所述行驶负荷的状态下能够行驶的第一可行驶距离;
请求行驶距离估计部,其基于驾驶员的请求来估计请求行驶距离;以及
告知部,其基于所述第一可行驶距离和所述请求行驶距离,来向驾驶员告知必要的能量补充操作。
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