DE10330566A1 - Steuervorrichtung und Steuerungsverfahren für ein Hybridfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die eine Brennkraftmaschine (2) startet, um elektrische Leistung zu erzeugen, und eine Batterie (5) zur Versorgung eines Motors (3) mit elektrischer Leistung mit der erzeugten elektrischen Leistung lädt, wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie (5) absinkt. Die Fahrzeugsteuervorrichtung startet die Brennkraftmaschine (2) früher, wenn die Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Technisches Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung und ein Steuerungsverfahren für ein Hybridfahrzeug.
- 2. Stand der Technik
- Die unter der Nr. 2000-324615 veröffentlichte japanische Patentanmeldung offenbart eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor (der auch als elektrischer Generator Verwendung findet) zum Fahrantrieb des Fahrzeugs steuert, und die die Brennkraftmaschine startet, um durch den elektrischen Generator elektrische Leistung zu erzeugen, und die Batterie mit der erzeugten elektrischen Leistung lädt, wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie auf oder unter einem unteren Grenzwert liegt.
- Bei einem mit der vorgenannten Steuervorrichtung ausgestatteten Fahrzeug erfährt die Batterie während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs unter Verwendung ausschließlich der Antriebskraft des Elektromotors bei einer hohen Fahrzeuglast jedoch eine hohe Last, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Batterie führen könnte. Im Fall einer hohen Fahrzeuglast, beispielsweise wenn das Fahrzeug auf einer Steigung fährt, das Leergewicht hoch ist, eine Tiefkühlvorrichtung in einem Tiefkühlfahrzeug läuft oder eine Müllsammelvorrichtung in einem Müllsammelfahrzeug in Betrieb ist, sinkt der Ladezustand (SOC) einer Batterie wiederholt erheblich ab, gibt die Batterie wiederholt eine große Menge an elektrischer Leistung ab und wird die Batterie wiederholt mit einer großen Menge an elektrischer Leistung geladen. Dementsprechend steigt die Temperatur der Batterie durch die während des Ladens/Entladens entstehende Wärme an, was die Lebensdauer der Batterie verkürzt. Des Weiteren wird, wenn der SOC der Batterie plötzlich absinkt, die Geschwindigkeit, mit der der elektrische Generator elektrische Leistung erzeugt, kleiner als die erforderliche Geschwindigkeit, um die Batterie zu laden, wodurch der SOC der Batterie unter einen zulässigen unteren Grenzwert absinken kann. In diesem Fall kann somit die Lebensdauer der Batterie verkürzt werden.
- KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung und ein Steuerungsverfahren für ein Hybridfahrzeug zu schaffen, die eine Verkürzung der Lebensdauer einer Batterie verhindern.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugsteuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Fahrzeugsteuerungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
- Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die in einem Fahrzeug installiert ist, das unter Verwendung der Antriebskraft einer Brennkraftmaschine und/oder eines Elektromotors (d.h. entweder unter Verwendung der Antriebskraft der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors oder unter Verwendung der Antriebskräfte der Brennkraftmaschine und des Elektromotors) in Betrieb ist, und das die Brennkraftmaschine startet, um elektrische Leistung zu erzeugen, und eine Batterie zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Leistung mit der erzeugten elektrischen Leistung lädt, wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie absinkt. Die Fahrzeugsteuervorrichtung startet die Brennkraftmaschine zum Erzeugen von elektrischer Leistung früher, wenn die Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn die Last nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, wodurch sich die Entlade- und Ladevorgänge der Batterie in kurzen Zeitabständen wiederholen.
- Im Falle einer hohen Fahrzeuglast und einer hohen Geschwindigkeit, mit der der SOC der Batterie absinkt, lässt sich dementsprechend eine Situation vermeiden, in der die Batterie eine große Menge an elektrischer Leistung abgibt und mit einer großen Menge an elektrischer Leistung geladen wird; weiter kann einem Anstieg der Temperatur der Batterie infolge der Entstehung von Wärme durch das Laden/Entladen entgegengewirkt werden. Selbst bei einem plötzlichen Absinken des SOC der Batterie lässt sich weiter eine Situation, in der der SOC der Batterie unter einen zulässigen unteren Grenzwert sinkt, vermeiden, indem ein Referenzwert zum Bestimmen, ob die Bennkraftmaschine gestartet werden muß, beispielsweise der SOC-Wert, bei dem die Brennkraftmaschine zu starten ist, auf einen hohen Wert eingestellt wird. Folglich lässt sich eine Verkürzung der Lebensdauer der Batterie verhindern.
- In dem Fall, in dem die Fahrzeugsteuervorrichtung die Brennkraftmaschine zur Erzeugung elektrischer Leistung startet und die Batterie zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Leistung mit der erzeugten elektrischen Leistung lädt, wenn der SOC der Batterie auf den Referenzwert absinkt, kann die Fahrzeugsteuervorrichtung den Referenzwert auf einen höheren Wert einstellen, wenn die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt.
- In dem Fall, in dem die Fahrzeugsteuervorrichtung eine Fahrzeugforderungsleistung, d.h. eine vom Fahrzeug geforderte Leistung, berechnet und bestimmt, dass der SOC der Batterie plötzlich oder auf einen Wert unter einem vorgegebenen Wert, beispielsweise einem zulässigen unteren Grenzwert, absinkt, und die Brennkraftmaschine startet, um elektrische Leistung zu erzeugen, wenn die Fahrzeugforderungsleistung größer wird als ein vorgegebener Wert, kann die Fahrzeugsteuervorrichtung einen vorgegebenen Wert bezüglich der Fahrzeugforderungsleistung auf einen kleineren Wert einstellen, wenn die Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt. Dann kann die Fahrzeugsteuervorrichtung mit der Ansteuerung der Brennkraftmaschine fortfahren, wenn die Fahrzeugforderungsleistung über dem vorgegebenen Wert liegt.
- Die Fahrzeugsteuervorrichtung kann weiter die Leistung auf der Grundlage der Summe der für den Betrieb des Fahrzeugs erforderlichen Leistung und der zum Laden der Batterie erforderlichen elektrischen Leistung berechnen.
- Die Fahrzeugsteuervorrichtung kann die Größe der Fahrzeuglast abschätzen, wenn das Fahrzeug ausschließlich durch die Antriebskraft des Elektromotors in Betrieb ist. In diesem Fall kann die Fahrzeugsteuervorrichtung die Fahrzeuglast auf der Grundlage der Batterielast bestimmen, da die Fahrzeuglast stark von der Batterielast abhängt.
- Des Weiteren kann die Fahrzeugsteuervorrichtung bestimmen, dass mit einer Zunahme des Absinkbetrags des Ladezustands der Batterie pro Einheitszeit die Fahrzeuglast größer wird.
- Die Fahrzeugsteuervorrichtung kann weiter die Brennkraftmaschine in der Weise ansteuern, dass ein im Fahrzeug installierter elektrischer Generator elektrische Leistung erzeugt.
- Der Elektromotor kann auch als elektrischer Generator verwendet werden.
- Gemäß der vorgenannten Fahrzeugsteuervorrichtung wird, wenn die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, der Referenzwert auf einen höheren Wert eingestellt, oder der vorgegebene Wert bezüglich der Fahrzeugforderungsleistung auf einen kleineren Wert eingestellt, wodurch die Brennkraftmaschine zum Erzeugen elektrischer Leistung weich gestartet wird und die Entlade- und Ladevorgänge der Batterie sich in kurzen Zeitabständen wiederholen. Bei einer hohen Fahrzeuglast und einer hohen Geschwindigkeit, mit der der SOC der Batterie abnimmt, lässt sich daher eine Situation vermeiden, in der die Batterie eine große Menge an elektrischer Leistung abgibt und mit einer große Menge an elektrischer Leistung geladen wird, und einem Anstieg der Temperatur der Batterie aufgrund der Entstehung von Wärme durch das Laden/Entladen entgegenwirken. Selbst in dem Fall, in dem der SOC der Batterie plötzlich absinkt, lässt sich eine Situation vermeiden, in der der SOC der Batterie unter einen zulässigen unteren Grenzwert sinkt, indem der Referenzwert auf einen hohen Wert eingestellt wird. Folglich kann eine Verkürzung der Lebensdauer der Batterie verhindert werden.
- Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug, das unter Verwendung der Antriebskraft einer Brennkraftmaschine oder eines Elektromotors oder unter Verwendung der Antriebskräfte sowohl der Brennkraftmaschine als auch des Elektromotors läuft. Bei diesem Verfahren wird die Brennkraftmaschine gestartet, um elektrische Leistung zu erzeugen, und eine Batterie zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Leistung mit der erzeugten elektrischen Leistung geladen, wenn der Ladezustand der Batterie absinkt. Dieses Verfahren umfasst folgende Schritte:
Bestimmen, ob die Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt; und
Starten der Brennkraftmaschine, um elektrische Leistung zu erzeugen, früher, wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt. - Bei diesem Verfahren wird die Brennkraftmaschine früher gestartet, um elektrische Leistung zu erzeugen, wenn die Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn die Last nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, wodurch die Entlade- und Ladevorgänge der Batterie in kurzen Zeitabständen wiederholt werden. Wenn die Fahrzeuglast hoch und die Geschwindigkeit, mit der der SOC der Batterie abnimmt, hoch ist, lässt sich dementsprechend eine Situation vermeiden, in der eine große Menge an elektrischer Leistung von der Batterie abgegeben und die Batterie mit einer großen Menge an elektrischer Leistung geladen wird, und ein Anstieg der Temperatur der Batterie aufgrund der Entstehung von Wärme durch das Laden/Entladen verhindert wird.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die vorstehenden Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen verständlicher, in der auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen denselben Elementen dieselben Bezugszeichen zugeordnet sind und in denen:
-
1 eine Schemazeichnung ist, die den Aufbau einer Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; -
2 ein Flussschema ist, das die Funktionsweise der Fahrzeugsteuervorrichtung in1 zeigt; -
3 ein Diagramm ist, das die Änderung des Ladezustands (SOC) einer Batterie der Fahrzeugsteuervorrichtung in1 im Fall einer hohen Fahrzeuglast zeigt; und -
4 ein Flussschema ist, das die Funktionsweise einer Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen haben dieselben Elemente dieselben Bezugszeichen und wird eine redundante Beschreibung vermieden.
- [Erste Ausführungsform]
-
1 ist eine Schemazeichnung, die den Aufbau der Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. - Wie in
1 dargestellt, ist die Fahrzeugsteuervorrichtung1 gemäß der ersten Ausführungsform in einem Hybridfahrzeug installiert, das eine Brennkraftmaschine2 und einen Elektromotor3 aufweist und durch die Antriebskraft der Brennkraftmaschine2 und/oder des Elektromotors3 angetrieben werden kann. Zum Antrieb wird der Elektromotor3 wird mit elektrischer Leistung versorgt, die von einer Batterie5 bereitgestellt wird. Der Elektromotor3 steht zur Übertragung einer Antriebskraft auf Antriebsräder7 über ein Differential6 mit den Antriebsrädern7 mechanisch in Verbindung. Die Brennkraftmaschine2 steht zur Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebsräder7 über einen Leistungsverzweigungsmechanismus8 und das Differential6 mit den Antriebsrädern7 mechanisch in Verbindung. Als Leistungsverzweigungsmechanismus8 findet beispielsweise ein Planetengetriebemechanismus Verwendung. - An den Leistungsverzweigungsmechanismus
8 ist ein Generator9 gekoppelt. Der Generator9 fungiert als eine elektrische Leistungserzeugungseinrichtung, die die Antriebskraft der Brennkraftmaschine2 oder der Antriebsräder7 aufnimmt, um elektrische Leistung zu erzeugen. Der Generator9 und der Elektromotor3 sind über einen Wechselrichter10 mit der Batterie 5 elektrisch verbunden. Die durch den Generator9 erzeugte elektrische Wechselstrom-Leistung wird durch den Wechselrichter10 in elektrische Gleichstrom-Leistung umgewandelt, mit der die Batterie5 geladen wird. Dabei fungiert die Batterie5 als eine Speichereinrichtung, die die durch den Generator9 erzeugte elektrische Leistung speichert und den Elektromotor3 mit elektrischer Leistung versorgt. Die elektrische Gleichstrom-Leistung der Batterie5 wird durch den Wechselrichter10 in elektrische Wechselstrom-Leistung umgewandelt, die dem Elektromotor3 zugeführt wird. - Der Elektromotor
3 wird durch die zugeführte elektrische Wechselstrom-Leistung angetrieben. - Das Fahrzeug, in dem die Fahrzeugsteuervorrichtung 1 installiert ist, ist nicht auf das vorgenannte Hybridfahrzeug beschränkt, sondern kann ein Fahrzeug sein, das mit einem Elektromotor-Generator ausgestattet ist, der sowohl als Elektromotor als auch als Generator fungiert, solange das Fahrzeug unter Verwendung der Antriebskraft der Brennkraftmaschine und/oder des Elektromotors angetrieben werden kann. Des Weiteren kann das Fahrzeug, in dem die Fahrzeugsteuervorrichtung
1 installiert ist, ein Fahrzeug der Bauart mit Reihenanordnung sein, bei der die Räder von einem Elektromotor angetrieben werden und eine Brennkraftmaschine als eine Quelle zur Bereitstellung von Leistung zum Antrieb eines Generators fungiert, ein Fahrzeug der Bauart mit Parallelanordnung, bei der der Antrieb der Räder sowohl durch eine Brennkraftmaschine als auch durch einen Elektromotor möglich ist, oder dergleichen. - Die Fahrzeugsteuervorrichtung
1 umfasst eine Brennkraftmaschinen-ECU20 , eine Hybrid-ECU30 und eine Elektromotor-ECU40 . Die Brennkraftmaschinen-ECU20 gibt ein Befehlssignal für die Drosselöffnung der Brennkraftmaschine2 in Abhängigkeit von einer Antriebsforderung von der Hybrid-ECU30 aus. Die Elektromotor-ECU40 gibt in Abhängigkeit von einer Antriebsforderung von der Hybrid-ECU30 über den Wechselrichter10 ein Steuersignal für den Elektromotor3 aus und steht in Verbindung mit dem Wechselrichter10 . - Die Hybrid-ECU
30 berechnet die erforderliche Brennkraftmaschinenleistung, das erforderliche Elektromotormoment, und dergleichen auf der Grundlage der Gaspedalstellung, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen. Die Hybrid-ECU30 gibt Forderungssignale zum Antrieb der Brennkraftmaschine2 und des Elektromotors3 an die Brennkraftmaschinen-ECU20 und die Elektromotor-ECU40 aus, um den Antrieb der Brennkraftmaschine2 und des Elektromotors3 zu steuern. Daraufhin steuert die Hybrid-ECU30 den Ladezustand (SOC) der Batterie5 so, dass er auf einem vorgegebenen Sollwert gehalten wird. Die Hybrid-ECU30 erfasst beispielsweise den SOC der Batterie5 , stellt die Brennkraftmaschinenleistung in angemessener Weise so ein, dass der SOC gleich dem Sollwert zum Erzeugen elektrischer Leistung wird, und lädt die Batterie5 mit der erzeugten elektrischen Leistung, um den SOC zu steuern. - In
1 sind die Brennkraftmaschinen-ECU20 , die Hybrid-ECU30 und die Elektromotor-ECU40 separat vorge- sehen. Jedoch können diese Einrichtungen auch alle oder teilweise zu einer Einheit zusammengefasst sein. - Im Folgenden wird die Funktionsweise der Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform erläutert.
-
2 ist ein Flussschema, das die Funktionsweise der Fahrzeugsteuervorrichtung1 gemäß der Ausführungsform zeigt. Die Prozesse in2 werden durch die Hybrid-ECU30 beispielsweise dann ausgeführt, wenn das Fahrzeug ausschließlich unter Verwendung der Antriebskraft des Elektromotors3 läuft. Wie es im Schritt S10 gezeigt ist, wird zunächst ein Prozess zum Abschätzen der Fahrzeuglast ausgeführt. Die Fahrzeuglast wird beispielsweise auf der Grundlage der Fahrzeugbeschleunigung und eines Änderungsbetrags der SOC pro Einheitszeit (ΔSOC) (dabei entspricht der Änderungsbetrag hier dem Absinkbetrag, da das Fahrzeug unter Verwendung ausschließlich der Antriebskraft des Elektromotors3 in Betrieb ist) abgeschätzt. In diesem Fall wird die Fahrzeuglast mit einer Zunahme der Fahrzeugbeschleunigung und des Änderungsbetrags des SOC pro Einheitszeit höher geschätzt. In diesem Fall entspricht die Fahrzeuglast der Batterielast5 , da das Fahrzeug unter Verwendung ausschließlich der Antriebskraft des Elektromotors3 fährt. - Die Fahrzeuglast kann aber auch auf der Grundlage des Änderungsbetrags der Höhe, in der das Fahrzeug sich befindet, pro Einheitszeit abgeschätzt werden. Da die Brennkraftmaschine
2 während der Ausführung des Prozesses des Schritts 10 gestoppt wird, ist der durch einen Unterdrucksensor im Fahrzeug erfasste Wert gleich dem Atmosphärendruck. Daher kann der Änderungsbetrag der Höhe pro Einheitszeit auf der Grundlage des erfassten Werts des Unterdrucksensors abgeschätzt werden, und zwar selbst dann, wenn das Gaspedal betätigt wird. Wenn das Fahrzeug auf einer starken Steigung fährt, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht so ohne weiteres erhöht werden. Daher kann der Änderungsbetrag der Höhe pro Einheitszeit auf der Grundlage der Gaspedalstellung und der Fahrzeuggeschwindigkeit abgeschätzt werden. Wenn der Änderungsbetrag der Höhe ein großen positiven Wert hat, wird die Fahrzeuglast in diesem Fall hoch geschätzt. Die Fahrzeuglast kann des Weiteren in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen eines Insassen, was durch einen Insassensensor festgestellt wird, abgeschätzt werden. In diesem Fall wird mit zunehmender Zahl der Insassen die Fahrzeuglast als höher geschätzt. Die Fahrzeuglast kann auf der Grundlage des Gewichts des Laderaums des Fahrzeugs oder auf der Grundlage des Signals eines an einem Zughaken angebrachten Dehnungsmessers abgeschätzt werden. - Wenn das Fahrzeug ein Tiefkühlfahrzeug mit einer Tiefkühlvorrichtung ist, kann die Fahrzeuglast des Weiteren auf der Grundlage des Betriebszustands der Tiefkühlvorrichtung, deren Einstell-Temperatur, Luftströmungs rate, und dergleichen abgeschätzt werden. Wenn das Fahrzeug ein Müllsammelfahrzeug ist, kann die Fahrzeuglast ferner auf der Grundlage der Häufigkeit, mit der eine Müllsammelvorrichtung betrieben wird, und dergleichen abgeschätzt werden.
- Im Schritt S12 wird bestimmt, ob die abgeschätzte Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt oder nicht. Anders ausgedrückt wird bestimmt, ob der Wert der im Schritt S10 abgeschätzten Fahrzeuglast über einem im voraus durch die Hybrid-ECU
30 eingestellten Einstellwert liegt oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, wird ein Referenzwert SOCst zum Bestimmen, ob ein Start der Brennkraftmaschine2 erforderlich ist, auf einen Wert SOC1 (S14) gesetzt. Für den Wert SOC1 sind beispielsweise 40% eingestellt. - Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, wird der Wert SOCst auf einen Wert SOC2 gesetzt, der größer ist als der Wert SOC1 (S16). Anders ausgedrückt wird der Referenzwert SOCst auf einen höheren Wert gesetzt, wenn die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt. Für den Wert SOC2 sind beispielsweise 45% eingestellt.
- Im Schritt S18 wird bestimmt, ob der SOC der Batterie
5 unter dem Referenzwert SOCst liegt oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass der SOC der Batterie5 nicht unter dem Referenzwert SOCst liegt, wird die Steuerungsroutine beendet, ohne die Brennkraftmaschine2 zu starten. Wenn dagegen bestimmt wird, dass der SOC der Batterie5 unter dem Referenzwert SOCst liegt, wird die Brennkraftmaschine2 gestartet (S20). Durch das Starten der Brennkraftma schine wird die elektrische Leistungserzeugung gestartet, und die Batterie5 wird mit der erzeugten elektrischen Leistung geladen. - Wie vorstehend beschrieben wird mit der Fahrzeugsteuervorrichtung
1 gemäß der Ausführungsform der Referenzwert SOCst auf einen höheren Wert eingestellt, wenn die Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt, wodurch sich die Lade- und Entladevorgänge der Batterie5 in kurzen Zeitabständen wiederholen. - Anders ausgedrückt wird, wie es in
3 gezeigt ist, der Referenzwert SOCst auf den Wert SOC2 gesetzt, der größer ist als der Wert SOC1, wodurch sich die Lade- und Entladevorgänge in einem Bereich, in dem die Potentialdifferenz klein ist, in kurzen Zeitabständen wiederholen (wie es mit der vollen Linie in3 gezeigt ist), und die erzeugte Wärmemenge reduziert ist. In dem Fall, in dem der Referenzwert SOCst niedrig bleibt, wiederholen sich die Lade- und Entladevorgänge in einem Bereich, in dem die Potentialdifferenz groß ist (wie es mit der gestrichelten Linie in3 gezeigt ist), und die erzeugte Wärmemenge groß ist. Indem der Referenzwert SOCst in der vorstehend beschriebenen Weise auf einen höheren Wert eingestellt wird, lässt sich somit eine Situation vermeiden, in der die Batterie5 eine große Menge an elektrischer Leistung abgibt und mit einer großen Menge an elektrischer Leistung geladen wird, und einem Anstieg der Temperatur der Batterie5 infolge der Entstehung von Wärme durch das Laden/Entladen entgegenwirken. - Selbst in dem Fall, in dem der SOC der Batterie
5 plötzlich absinkt, lässt sich dadurch, dass der Referenzwert SOCst auf einen höheren Wert eingestellt wird, eine Situation vermeiden, in der der SOC der Batterie kleiner wird als ein zulässiger unterer Grenzwert und die Batte rie5 in einen Überentladezustand gerät. Folglich lässt sich eine Verkürzung der Lebensdauer der Batterie verhindern. - [Zweite Ausführungsform]
- Im Folgenden wird eine Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben.
- Die Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform berechnet eine Fahrzeugforderungsleistung, d.h. die Leistung, die das Fahrzeug fordert, und bestimmt, dass der SOC der Batterie
5 absinkt, wenn die Fahrzeugforderungsleistung über einem vorgegebenen Wert liegt, und steuert für diesen Fall die Brennkraftmaschine2 zur Erzeugung elektrischer Leistung an. - Der Hardwareaufbau der Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform entspricht dem Hardwareaufbau der in
1 gezeigten Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform. -
4 ist ein Flussschema der Funktionsweise der Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform. Die Prozesse in4 werden durch die Hybrid-ECU30 beispielsweise ausgeführt, wenn das Fahrzeug unter Verwendung ausschließlich der Antriebskraft des Elektromotors 3 in Betrieb ist. - Wie im Schritt S30 gezeigt, wird zunächst die Fahrzeugforderungsleistung (Pv) berechnet. Die Fahrzeugforderungsleistung wird auf der Grundlage der Summe aus der Fahrzeugbetriebsforderungsleistung, d.h. der zum Betrieb des Fahrzeugs erforderlichen Leistung, und der elektrischen Ladeforderungsleistung, d.h. der zum Laden der Batterie
5 erforderlichen Leistung, berechnet. Die Fahrzeug betriebsforderungsleistung wird beispielsweise auf der Grundlage der Gaspedalstellung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, und dergleichen berechnet. Des Weiteren wird die elektrische Ladeforderungsleistung beispielsweise auf der Grundlage der SOC der Batterie5 berechnet. - Im Schritt S32 wird ein Prozess zum Abschätzen der Fahrzeuglast ausgeführt. Dieser Prozess erfolgt in derselben Weise wie im Schritt S10 in
2 . Im Schritt S34 wird daraufhin bestimmt, ob die abgeschätzte Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt oder nicht. Anders ausgedrückt wird bestimmt, ob der Wert der im Schritt S32 abgeschätzten Fahrzeuglast über dem im voraus durch die Hybrid-ECU30 eingestellten Einstellwert liegt oder nicht. - Wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, wird ein Brennkraftmaschinenstarteinstellwert Pegst auf einen Wert Pegst1 gesetzt (S36). Wenn die Fahrzeugforderungsleistung über dem Brennkraftmaschinenstarteinstellwert Pegst liegt, wird die Brennkraftmaschine gestartet. Der Wert Pegst1 ist beispielsweise auf 15kW eingestellt. wenn dagegen bestimmt wird, dass die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, wird der Brennkraftmaschinenstarteinstellwert Pegst auf einen Wert Pegst1 gesetzt, der kleiner ist als der Wert Pegst1 (S38). Der Wert Pegst2 ist beispielsweise auf 5kW eingestellt.
- Im Schritt S40 wird bestimmt, ob die Fahrzeugforderungsleistung (Pv) über dem Brennkraftmaschinenstarteinstellwert Pegst liegt oder nicht. Wenn die Fahrzeugforderungsleistung (Pv) nicht über dem Brennkraftmaschinenstarteinstellwert Pegst liegt, wird die Steuerungsroutine beendet, ohne die Brennkraftmaschine
2 zu starten. Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Fahrzeugforderungslei stung (Pv) über dem Brennkraftmaschinenstarteinstellwert Pegst, wird bestimmt, dass der SOC der Batterie5 stark absinkt, und die Brennkraftmaschine2 gestartet (S42). Durch das Starten der Brennkraftmaschine wird die elektrische Leistungserzeugung gestartet, und die Batterie5 wird mit der erzeugten elektrischen Leistung geladen. - Wie vorstehend beschrieben wird mit der Fahrzeugsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform, wenn die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, der vorgegebene Wert bezüglich der Fahrzeugforderungsleistung, d.h. der Brennkraftmaschinenstarteinstellwert Pegst, auf einen kleineren Wert gesetzt, wodurch die Brennkraftmaschine
1 zur elektrischen Leistungserzeugung – weich gestartet wird und sich die Entlade- und Ladevorgänge der Batterie5 in kurzen Zeitabständen wiederholen. Wenn die Fahrzeuglast hoch und die Geschwindigkeit, mit der der SOC des Fahrzeugs absinkt, hoch ist, lässt sich daher eine Situation vermeiden, in der die Batterie 5 eine große Menge an elektrischer Leistung abgibt und mit einer große Menge an elektrischer Leistung geladen wird, und einem Anstieg der Temperatur der Batterie5 aufgrund der Wärmeerzeugung durch das Laden/Entladen entgegenwirken. - Selbst in dem Fall, in dem der SOC der Batterie plötzlich absinkt, lässt sich eine Situation vermeiden, in der der SOC der Batterie unter einen zulässigen unteren Grenzwert sinkt, indem der Brennkraftmaschinenstarteinstellwert Pegst auf einen kleineren Wert gesetzt wird. Folglich lässt sich eine Verkürzung der Lebensdauer der Batterie
5 verhindern. - Wie vorstehend beschrieben wird gemäß der Ausführungsform der Erfindung eine Fahrzeugsteuervorrichtung geschaffen, die eine Verkürzung der Lebensdauer der Batterie ermöglicht.
- In den dargestellten Ausführungsform sind die Steuerungen, beispielsweise die Brennkraftmaschinen-ECU
20 , die Hybrid-ECU30 und die Elektromotor-ECU 40, als Universalprozessoren ausgeführt. Selbstverständlich können die Steuerungen auch unter Verwendung einer integrierten Spezialschaltung (beispielsweise ASIC) mit einer Haupt- oder Zentralprozessorsektion für eine universelle Systemsteuerung und separaten Sektionen zur Ausführung verschiedener spezifischer Berechnungen, Funktionen und anderer Prozesse unter der Steuerung der Zentralprozessorsektion ausgeführt sein. Die Steuerungen können eine Vielzahl von separaten speziellen oder programmierbaren integrierten oder anderen elektronischen Schaltungen oder Vorrichtungen (beispielsweise hardverdrahtete elektronische oder Logikschaltungen, wie "diskrete Elemente"-Schaltungen, oder programmierbare Logikvorrichtungen, wie PLDs, PLAs, PALs oder dergleichen) umfassen. Die Steuerungen können zur Verwendung mit einem Universalrechner, beispielsweise einem Microprozessor, Microcontroller oder einer anderen Prozessorvorrichtung (CPU oder MPU), entweder allein oder in Verbindung mit einer oder mehreren peripheren (beispielsweise integrierte Schaltung) Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen geeignet programmiert sein. Grundsätzlich kann jede Vorrichtung oder Anordnung von Vorrichtungen (Maschine mit endlichen Zuständen), die die vorstehend beschriebenen Prozesse ausführen kann, als die Steuerungen verwendet werden. Für ein maximales Daten-/Signalverarbeitungsvermögen und eine maximale Daten-/Signalverarbeitungsgeschwindigkeit kann eine verteilte Prozessorarchitektur verwendet werden. - Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, sei darauf hingewie sen, das die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen oder Ausgestaltungen beschränkt zu verstehen ist. Die Erfindung erstreckt sich vielmehr auf verschiedene Modifikationen und äquivalente Ausführungsformen. Wenngleich die verschiedenen Elemente der bevorzugten Ausführungsformen in verschiedenen beispielhaften Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, sind andere Kombinationen und Konfigurationen mit mehreren oder wenigeren Elementen ebenfalls vom Grundgedanken der Erfindung mit erfasst.
Claims (14)
- Fahrzeugsteuervorrichtung, die in einem Fahrzeug installiert ist, das unter Verwendung der Antriebskraft einer Brennkraftmaschine (
2 ) und/oder eines Elektromotors (3 ) läuft, und die die Brennkraftmaschine (2 ) steuert, um elektrische Leistung zu erzeugen, und eine Batterie (5 ) zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Leistung (3 ) mit der erzeugten elektrischen Leistung lädt, wenn der Ladezustand der Batterie (5 ) absinkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsteuervorrichtung, wenn die Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt, die Brennkraftmaschine (2 ) früher startet, um elektrische Leistung zu erzeugen, als wenn die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt. - Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugsteuervorrichtung die Brennkraftmaschine (
2 ) startet, um elektrische Leistung zu erzeugen, und die Batterie (5 ) zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Leistung (3 ) mit der erzeugten elektrischen Leistung lädt, wenn der Ladezustand der Batterie (5 ) auf einen Referenzwert zum Bestimmen, ob ein Start der Brennkraftmaschine (2 ) erforderlich ist, absinkt und die Fahrzeugsteuervorrichtung den Referenzwert auf einen höheren Wert einstellt, wenn die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt. - Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugsteuervorrichtung eine vom Fahrzeug geforderte Leistung berechnet, bestimmt, dass der Ladezustand der Batterie (
5 ) absinkt, und die Brennkraftmaschine (2 ) startet, um elektrische Leistung zu erzeugen, wenn die Leistung größer wird als ein vorgegebener Wert, und den vorgegebenen Wert bezüglich der Leistung auf einen kleineren Wert einstellt, wenn die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt. - Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Fahrzeugsteuervorrichtung die Leistung auf der Grundlage der Summe aus der für den Betrieb des Fahrzeugs erforderlichen Leistung und der zum Laden der Batterie (
5 ) erforderlichen elektrischen Leistung berechnet. - Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fahrzeugsteuervorrichtung die Höhe der Fahrzeuglast abschätzt, wenn das Fahrzeug nur durch die Antriebskraft des Elektromotors (
3 ) in Betrieb ist. - Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Fahrzeugsteuervorrichtung die Fahrzeuglast auf der Grundlage der Batterielast (
5 ) abschätzt. - Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Fahrzeuglast die Batterielast (
5 ) ist. - Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Fahrzeugsteuervorrichtung bestimmt, dass die Fahrzeuglast höher ist, wenn ein Absinkbetrag des Ladezustands der Batterie (
5 ) pro Einheitszeit größer ist. - Fahrzeugsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Fahrzeugsteuervorrichtung die Brennkraftmaschine steuert, damit ein im Fahrzeug installierter elektrischer Generator elektrische Leistung erzeugt.
- Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Elektromotor ebenfalls als elektrischer Generator verwendet wird.
- Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug, das unter Verwendung der Antriebskraft einer Brennkraftmaschine (
2 ) oder eines Elektromotors (3 ) oder unter Verwendung der Antriebskräfte der Brennkraftmaschine (2 ) und des Elektromotors (3 ) in Betrieb ist, bei dem die Brennkraftmaschine (2 ) gestartet wird, um elektrische Leistung zu erzeugen, und eine Batterie (5 ) zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Leistung (3 ) mit der erzeugten elektrischen Leistung geladen wird, wenn der Ladezustand der Batterie (5 ) absinkt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bestimmen, ob die Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt; und Starten der Brennkraftmaschine (2 ), um elektrische Leistung zu erzeugen, früher, wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn bestimmt wird, dass die Last nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt. - Verfahren nach Anspruch 11, mit den weiteren Schritten: Bestimmen, ob der Ladezustand der Batterie (
5 ) auf einen Referenzwert zum Bestimmen, ob ein Start der Brennkraftmaschine erforderlich ist, absinkt ist; und Starten der Brennkraftmaschine, um elektrische Leistung zu erzeugen, und Laden der Batterie (5 ) mit der erzeugten elektrischen Leistung, wenn bestimmt wird, dass der Ladezustand der Batterie (5 ) auf den Referenzwert absinkt, wobei der Referenzwert auf einen höheren Wert eingestellt wird, wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuglast über einem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn be stimmt wird, dass die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt. - Verfahren nach Anspruch 11, mit den weiteren Schritten: Berechnen der für das Fahrzeug erforderlichen Leistung; und Bestimmen, ob die berechnete Leistung über einem vorgegebenen Wert liegt; wobei, wenn die berechnete Leistung über dem vorgegebenen Wert liegt, bestimmt wird, dass der Ladezustand der Batterie absinkt, und die Brennkraftmaschine (
2 ) gestartet wird, um elektrische Leistung zu erzeugen; und der vorgegebene wert auf einen kleineren Wert eingestellt wird, wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuglast über dem vorgegebenen Einstellwert liegt, als wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuglast nicht über dem vorgegebenen Einstellwert liegt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Fahrzeuglast auf der Grundlage der Batterielast (
5 ) bestimmt wird, wenn das Fahrzeug unter Verwendung nur der Antriebskraft des Elektromotors (3 ) angetrieben wird.
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