DE112011102395B4

DE112011102395B4 - Steuerungsvorrichtung für Hybridfahrzeuge

Info

Publication number: DE112011102395B4
Application number: DE112011102395.2T
Authority: DE
Inventors: Wanleng Ang
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2031-07-20
Also published as: CN103153686B; CN103153686A; WO2012010950A3; US8897942B2; US20130124028A1; JP4962604B2; WO2012010950A2; JP2012025220A; DE112011102395T5

Abstract

Steuerungsvorrichtung (36A) für ein Hybridfahrzeug (100A; 200), das einen Verbrennungsmotor (2; 202), einen Antriebselektromotor (10; 204), eine Ansteuervorrichtung (20; 210), welche den Antriebselektromotor (10; 204) antreibt, eine wiederaufladbare elektrische Speichervorrichtung (16; 212) und eine Spannungserhöhungsvorrichtung (17; 211) aufweist, welche zwischen der Ansteuervorrichtung (20; 210) und der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) vorgesehen ist und welche eine Eingangsspannung der Ansteuervorrichtung (20; 210) auf eine Spannung der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) oder auf eine höhere Spannung erhöht, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (36A) aufweist:die Fahrmodus-Steuerungseinheit (58), welche ein Umschalten eines Fahrmodus steuert, welcher einen ersten Modus, in welchem der Verbrennungsmotor (2; 202) gestoppt ist und das Hybridfahrzeug (100A; 200) vorzugsweise dazu veranlasst wird, nur unter Verwendung des Antriebselektromotors (10; 204) zu fahren, und einen zweiten Modus aufweist, in welchem der Verbrennungsmotor (2; 202) betrieben wird, um einen Ladezustand der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) auf einem vorbestimmten Sollwert zu halten; undeine Evaluierungseinheit (52A), welche, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) eine vorbestimmte Reiseroute in dem ersten oder zweiten Modus befährt, bestimmt, ob Kohlendioxydemissionen für die Reiseroute durch Vorziehen des zweiten Modus gegenüber dem ersten Modus reduziert werden können, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten, wobeiFahrmodus-Steuerungseinheit (58) auf der Basis eines durch die Evaluierungseinheit (52A) bestimmten Ergebnisses ein Umschalten des Fahrmodus steuert, wobei die Evaluierungseinheit (52A) aufweist:eine erste Berechnungseinheit, die eine erste Emissionsmenge schätzt, welche die Kohlendioxydemissionen anzeigt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem ersten Modus fährt, nachdem das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem zweiten Modus fährt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) die Reiseroute befährt;eine zweite Berechnungseinheit, welche eine zweite Emissionsmenge schätzt, die die Kohlendioxydemissionen anzeigt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem zweiten Modus fährt, nachdem das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem ersten Modus fährt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) die Reiseroute befährt; undeine Bestimmungseinheit, die bestimmt, dass die Kohlendioxydemissionen reduziert werden können, wenn die erste Emissionsmenge kleiner als die zweite Emissionsmenge ist, wobeiwenn die Evaluierungseinheit (52A) bestimmt, dass die Kohlendioxydemission reduziert werden kann, die Fahrmodus-Steuerungseinheit (58) den Fahrmodus auf den zweiten Modus einstellt, bis eine verbleibende Distanz der Reiseroute kürzer als eine Entleerungsdistanz im ersten Modus ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Antriebselektromotor, und insbesondere betrifft sie eine Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das ferner eine Spannungserhöhungsvorrichtung aufweist, welche eine Eingangsspannung einer Ansteuervorrichtung zum Antreiben eines Antriebselektromotors auf eine Spannung einer elektrischen Speichervorrichtung oder eine höhere erhöht.
Beschreibung des Standes der Technik
In der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP 2005-180255 A ist eine Steuerungsvorrichtung für ein mit einem Motorgenerator ausgestattetes Hybridfahrzeug beschrieben, der selektiv als ein Antriebsmotor zum Unterstützen einer Antriebskraft eines Motors oder als ein durch den Motor angetriebener Generator arbeitet. In der Steuerungsvorrichtung wird eine Sollspeichermenge einer elektrischen Speichervorrichtung, die als eine Stromversorgungsquelle für den Motorgenerator arbeitet, auf einen größeren Wert korrigiert, wenn erfasst wurde, dass eine Reisestraße eine begrenzte Schnellstraße oder eine Autobahn ist, als wenn nicht erfasst wurde, dass die Reisestraße eine begrenzte Schnellstraße oder eine Autobahn ist. Dies verhindert eine nicht ausreichende Leistungsversorgung von der elektrischen Speichervorrichtung, während das Hybridfahrzeug auf einer begrenzten Autobahn oder Schnellstraße reist.
Wenn ein Hybridfahrzeug mit einer Spannungserhöhungsvorrichtung versehen ist, welche eine Eingangsspannung einer Ansteuervorrichtung zum Antreiben eines Antriebselektromotors auf eine Spannung einer elektrischen Speichervorrichtung erhöht, ist es erforderlich, dass man sich mit einer Reduzierung der Kohlendioxidemissionen (nachfolgend als „CO2-Emissionen“ bezeichnet) und einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs unter Berücksichtigung eines Verlusts in der Spannungserhöhungsvorrichtung befasst. JP-2005-180255 A hat sich nicht mit diesem Punkt befasst.
Die DE 10 2009 000 970 A1 offenbart eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die eine vorbestimmte Reiseroute bzgl. deren Höhenprofil und das Vorhandensein von Zonen mit Emissionswertbegrenzung analysiert. Ausgehend von dieser Analyse optimiert die Steuervorrichtung bei Bedarf einen maximalen oder minimalen Grenzladezustand der elektrischen Speichervorrichtung des Hybridfahrzeugs.
Die US 6 697 717 B2 offenbart eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die „emissionsfreie Zonen“ in einer vorbestimmten Reiseroute erkennt und vor Erreichen solcher Zonen die Ladungsmenge in der elektrischen Speichervorrichtung erhöht, damit die emissionsfreie Zone rein elektrisch durchfahren werden kann.
DE 10 2011 018 182 A1 offenbart ein selbstlernendes Unterstützungssystem für ein Hybridfahrzeug, das Informationen von mehreren Quellen empfängt und diese verwendet um Vorhersagen über zukünftige Fahrbedingungen durchzuführen, um die Leistungsquellen des Hybridfahrzeugs effizient zu nutzen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt eine Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug bereit, welche die CO2-Emissionen und den Kraftstoffverbrauch unter Berücksichtigung eines Verlusts in einer Spannungserhöhungsvorrichtung reduziert.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug. Die Steuerungsvorrichtung weist eine Evaluierungseinheit und eine Ladezustand-Steuerungseinheit auf. Das Hybridfahrzeug weist einen Verbrennungsmotor, einen Antriebselektromotor, eine Ansteuervorrichtung, die den Antriebselektromotor antreibt, eine wiederaufladbare elektrische Speichervorrichtung und eine Spannungserhöhungsvorrichtung auf. Die Spannungserhöhungsvorrichtung ist zwischen der Ansteuervorrichtung und der elektrischen Speichervorrichtung vorgesehen und erhöht eine Eingangsspannung der Ansteuervorrichtung auf eine Spannung der elektrischen Speichervorrichtung oder eine höhere Spannung. Dann bestimmt die Evaluierungseinheit, ob CO2-Emissionen für eine vorbestimmte Reiseroute durch Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung reduziert werden können. Die Ladezustand-Steuerungseinheit steuert einen Ladezustand (nachfolgend als „SOC“ bezeichnet) der elektrischen Steuerungsvorrichtung auf der Basis eines durch die Evaluierungseinheit bestimmten Ergebnisses.
Wenn die Evaluierungseinheit bestimmt, dass die CO2-Emissionen reduziert werden können, kann die Ladezustand-Steuerungseinheit den SOC steuern, um den SOC bei einem Start der Reiseroute zu erhöhen.
Die Evaluierungseinheit kann eine erste Berechnungseinheit, eine zweite Berechnungseinheit und eine Bestimmungseinheit aufweisen. Die erste Berechnungseinheit kann eine erste Emissionsmenge schätzen, welche die CO2-Emissionen anzeigt, wenn das Hybridfahrzeug auf der Reiseroute ohne Erhöhung des SOC fährt. Die zweite Berechnungseinheit kann eine zweite Emissionsmenge schätzen, welche die CO2-Emissionen anzeigt, wenn das Hybridfahrzeug auf der Reiseroute durch Erhöhung des SOC beim Start der Reiseroute fährt. Die Bestimmungseinheit kann bestimmen, dass die CO2-Emissionen reduziert werden können, wenn die zweite Emissionsmenge kleiner als die erste Emissionsmenge ist.
Die Evaluierungseinheit kann basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Spannung der elektrischen Speichervorrichtung und einer Reisedistanz die CO2-Emissionen berechnen.
Die Evaluierungseinheit kann bestimmen, ob anstelle der CO2-Emissionen ein Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors reduziert werden kann.
Wenn die Evaluierungseinheit bestimmt, dass der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann, kann die Ladezustand-Steuerungseinheit den SOC steuern, um den SOC beim Start der Reiseroute zu erhöhen.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug. Die Steuerungsvorrichtung weist eine Fahrmodus-Steuerungseinheit und eine Evaluierungseinheit auf. Das Hybridfahrzeug weist einen Verbrennungsmotor, einen Antriebselektromotor, eine Ansteuervorrichtung, welche den Antriebselektromotor antreibt, eine wiederaufladbare elektrische Speichervorrichtung und eine Spannungserhöhungsvorrichtung auf. Die Spannungserhöhungsvorrichtung ist zwischen der Ansteuervorrichtung und der elektrischen Speichervorrichtung vorgesehen und erhöht eine Eingangsspannung der Ansteuervorrichtung auf eine Spannung der elektrischen Speichervorrichtung oder eine größere Spannung. Die Fahrmodus-Steuerungseinheit steuert ein Umschalten eines Fahrmodus, der einen ersten Modus (CD-Modus), in welchem der Verbrennungsmotor gestoppt ist und das Hybridfahrzeug vorzugsweise nur unter Verwendung des Antriebselektromotors fährt, und einen zweiten Modus (CS-Modus) aufweist, in welchem der Verbrennungsmotor betrieben wird, um einen SOC der elektrischen Speichervorrichtung auf einem vorbestimmten Sollwert zu halten. Die Evaluierungseinheit bestimmt, wenn das Hybridfahrzeug auf einer vorbestimmten Reiseroute in dem ersten Modus oder in dem zweiten Modus fährt, ob CO2-Emissionen für die Reiseroute durch Vorziehen des zweiten Modus gegenüber dem ersten Modus reduziert werden können, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten. Dann steuert die Fahrmodus-Steuerungseinheit basierend auf einem durch die Evaluierungseinheit bestimmten Ergebnis ein Umschalten des Fahrmodus.
Wenn die Evaluierungseinheit bestimmt, dass die CO2-Emissionen reduziert werden können, kann die Fahrmodus-Steuerungseinheit den Fahrmodus auf den zweiten Modus einstellen, bis eine verbleibende Distanz der Reiseroute kürzer als eine Distanz bis zu einer Entladung bzw. Entladungsdistanz in dem ersten Modus ist.
Die Evaluierungseinheit kann eine erste Berechnungseinheit, eine zweite Berechnungseinheit und eine Bestimmungseinheit aufweisen. Die erste Berechnungseinheit kann eine erste Emissionsmenge schätzen, welche die CO2-Emissionen anzeigt, wenn das Hybridfahrzeug im ersten Modus fährt, nachdem das Hybridfahrzeug in dem zweiten Modus fährt, wenn das Hybridfahrzeug auf der Reiseroute fährt. Wenn das Hybridfahrzeug auf der Reiseroute fährt, kann die zweite Berechnungseinheit eine zweite Emissionsmenge, welche die CO2-Emissionen anzeigt, wenn das Hybridfahrzeug in dem zweiten Modus fährt nachdem das Hybridfahrzeug im ersten Modus fährt, schätzen. Die Bestimmungseinheit kann bestimmen, dass die CO2-Emissionen reduziert werden können, wenn der zweite Emissionswert kleiner als der erste Emissionswert ist.
Die Evaluierungseinheit kann basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Spannung der elektrischen Speichervorrichtung und einer Fahrdistanz die CO2-Emissionen berechnen.
Die Evaluierungseinheit kann bestimmen, ob ein Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors anstelle der CO2-Emissionen reduziert werden kann.
Wenn die Evaluierungseinheit bestimmt, dass der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann, kann die Fahrmodus-Steuerungseinheit den Fahrmodus auf den zweiten Modus einstellen, bis eine verbleibende Distanz der Reiseroute kürzer als eine Entladungsdistanz im ersten Modus ist.
Das Hybridfahrzeug kann ferner eine Ladevorrichtung aufweisen. Die Ladevorrichtung kann ausgebildet sein, um die elektrische Speichervorrichtung mit einer elektrischen Leistung, welche von einer Leistungsversorgung außerhalb des Fahrzeugs zugeführt wird, zu laden. Dann kann die Fahrmodus-Steuerungseinheit den Fahrmodus auf den ersten Modus einstellen, nachdem die elektrische Speichervorrichtung durch die Ladevorrichtung geladen ist.
Die Evaluierungseinheit kann bestimmen, ob CO2-Emissionen reduziert werden können, im Vergleich zu einem Fall, in dem das Hybridfahrzeug auf der vorbestimmten Reiseroute fährt, während der Ladezustand der elektrischen Speichervorrichtung auf einen vorbestimmten Sollwert ohne Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung gesteuert wird.
Das Fahrzeug kann ferner ein Autonavigationssystem aufweisen, und die Evaluierungseinheit kann die vorbestimmte Reiseroute von einer in dem Autonavigationssystem eingestellten Reiseroute erlangen.
Ein Hybridfahrzeug kann jede beliebige der oben beschriebenen Steuerungsvorrichtungen aufweisen.
Gemäß den Aspekten der Erfindung ist die Spannungserhöhungsvorrichtung zwischen der elektrischen Speichervorrichtung und der Ansteuervorrichtung vorgesehen, und ein Verlust in der Spannungserhöhungsvorrichtung kann mit zunehmender Spannung der elektrischen Speichervorrichtung reduziert werden, sodass folglich der Kraftstoffverbrauch verbessert werden kann. Dann wird gemäß den Aspekten der Erfindung bestimmt, ob CO2-Emissionen oder ein Kraftstoffverbrauch für die vorbestimmte Reiseroute durch Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung reduziert werden kann, und der SOC der elektrischen Speichervorrichtung wird auf der Basis des bestimmten Ergebnisses gesteuert. Wenn das Hybridfahrzeug die vorbestimmte Reiseroute im ersten Modus (CD-Modus) oder zweiten Modus (CS-Modus) befährt, kann alternativ bestimmt werden, ob CO2-Emissionen oder ein Kraftstoffverbrauch für die Reiseroute durch Vorziehen des zweiten Modus gegenüber dem ersten Modus reduziert werden kann, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten, und ein Umschalten des Fahrmodus wird auf der Basis des bestimmten Ergebnisses gesteuert.
Auf diese Weise ist es gemäß den Aspekten der Erfindung möglich, CO2-Emissionen oder einen Kraftstoffverbrauch unter Berücksichtigung eines Verlustes in der Spannungserhöhungsvorrichtung zu reduzieren.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische sowie industrielle Bedeutung der beispielhaften Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen. Es zeigen:

1 ein Gesamtblockschaltbild eines Hybridfahrzeugs, welches beispielhaft als ein mit einer Steuerungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattetes Fahrzeug dargestellt ist;
2 ein Diagramm zur Darstellung eines Konzepts einer Reduzierung von CO2-Emissionen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 ein Diagramm, welches einen Zusammenhang zwischen einem SOC (Ladezustand) und einer OCV (Leerlaufspannung) einer elektrischen Speichervorrichtung zeigt;
4 ein Blockschaltbild einer in 1 gezeigten HV-ECU;
5 ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Kraftstoffverbrauchskennfelds zeigt;
6 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Ablaufs von durch die HV-ECU ausgeführten Verarbeitungen;
7 ein Gesamtblockschaltbild eines Hybridfahrzeugs, welches beispielhaft als ein mit einer Steuerungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattetes Fahrzeug dargestellt ist;
8 ein Diagramm zur Darstellung eines Konzepts einer Reduzierung von CO2-Emissionen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
9 ein Diagramm, welches eine Änderung des SOC in einer Reiseroute zeigt;
10 ein Blockschaltbild einer in 7 gezeigten HV-ECU;
11A und 11B Flussdiagramme zur Darstellung eines Ablaufs von durch die HV-ECU ausgeführten Verarbeitungen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
12 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Ablaufs von durch die HV-ECU ausgeführten Verarbeitungen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
13A und 13B Flussdiagramme zur Darstellung eines Ablaufs von durch die HV-ECU ausgeführten Verarbeitungen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; und
14 ein Gesamtblockschaltbild, welches eine weitere Konfiguration eines Hybridfahrzeugs zeigt, auf das eine Steuerungsvorrichtung gemäß dem Aspekt der Erfindung anwendbar ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass in den Zeichnungen ähnliche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechende Komponenten bezeichnen und deren Beschreibung nicht wiederholt wird.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist ein Gesamtblockschaltbild eines Hybridfahrzeugs, das beispielhaft als ein mit einer Steuerungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattetes Fahrzeug dargestellt ist. Wie es in 1 gezeigt ist, weist das Hybridfahrzeug 100 einen Motor 2, eine Leistungsverzweigungseinheit 4, Motorgeneratoren 6 und 10, ein Untersetzungsgetriebe 8, Antriebswellen 12 und Räder 14 auf. Ferner weist das Hybridfahrzeug 100 eine elektrische Speichervorrichtung, eine Spannungserhöhungsvorrichtung 17, Ansteuervorrichtungen 18 und 20, eine elektronische Motorsteuerungseinheit (ECU) 32, eine MG-ECU 34, eine HV-ECU 36 und ein Autonavigationssystem 38 auf.
Der Motor 2 wandelt thermische Energie, welche durch Verbrennung von Kraftstoff wie beispielsweise Benzin oder leichtem Öl erzeugt wird, in kinetische Energie eines kinetischen Elements wie beispielsweise einem Kolben oder einem Rotor, um und gibt dann die umgewandelte kinetische Energie an die Leistungsverzweigungseinheit 4 aus. Die Leistungsverzweigungseinheit 4 ist mit dem Motor 2, dem Motorgenerator 6 und dem Untersetzungsgetriebe 8 gekoppelt und verteilt eine Leistung unter diesen Komponenten. Beispielsweise kann eine Planetengetriebeeinheit mit drei Rotationswellen eines Sonnenrads, einem Planetenträger und einem Hohlrad als die Leistungsverzweigungseinheit verwendet werden, wobei diese drei Rotationswellen jeweils mit einer Rotationswelle des Motors 2, einer Rotationswelle des Motorgenerators 6 und einer Eingangswelle des Untersetzungsgetriebes 8 verbunden sind. Die Rotationswelle des Motorgenerators 10 ist mit der Eingangswelle des Untersetzungsgetriebes 8 gekoppelt.
Eine durch den Motor 2 erzeugte kinetische Energie wird durch die Leistungsverzweigungseinheit 4 an den Motorgenerator 6 und an das Untersetzungsgetriebe 8 verteilt. D.h., dass der Motor 2 in dem Hybridfahrzeug 100 als eine Leistungsquelle montiert ist, welche die Antriebswellen 12 sowie den Motorgenerator 6 antreibt. Der Motorgenerator 6 arbeitet als ein Generator, welcher durch den Motor 2 angetrieben ist. Ferner arbeitet der Motorgenerator 6 ebenso als ein Elektromotor, welcher den Motor 2 startet. Der Motorgenerator 10 ist in dem Hybridfahrzeug 100 als eine Leistungsquelle montiert, welche die Antriebswellen 12 antreibt.
Die elektrische Speichervorrichtung 16 ist eine wiederaufladbare Gleichstromleistungsversorgung, welche elektrische Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs speichert. Die elektrische Speichervorrichtung 16 ist beispielsweise aus einer Akkumulatorbatterie wie beispielsweise einer Nickel-Metallhybrid-Batterie bzw. einer Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet. Die elektrische Speichervorrichtung 16 führt der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 elektrische Leistung zu. Ferner wird die elektrische Speichervorrichtung mit von der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 erhaltenen elektrischen Leistung geladen, während der Motorgenerator 6 und/oder der Motorgenerator 10 elektrische Leistung erzeugen. Es ist zu beachten, dass ein großer Kondensator als elektrische Speichervorrichtung 16 verwendet werden kann, und die elektrische Speichervorrichtung kann eine beliebige Puffervorrichtung für elektrische Leistung sein, welche geeignet ist, temporär durch die Motorgeneratoren 6 und 10 erzeugte elektrische Leistung zu speichern und gespeicherte elektrische Leistung an die Motorgeneratoren 6 und 10 zuzuführen.
Die Spannungserhöhungsvorrichtung 17 ist zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 16 und den Ansteuervorrichtungen 18 und 20 vorgesehen. Dann erhöht die Spannungserhöhungsvorrichtung 17 basierend auf einem Steuerungssignal von der MG-ECU 34 die Eingangsspannungen der Ansteuervorrichtungen 18 und 20 auf die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 oder eine höhere Spannung. Die Spannungserhöhungsvorrichtung 17 ist beispielsweise aus einem reversiblen Stromerhöhungs-Chopper-Schaltkreislauf bzw. reversiblen Gleichstromrichter ausgebildet.
Die Ansteuervorrichtung 18 wandelt eine durch den Motorgenerator 6 erzeugte elektrische Leistung in elektrische Leistung in Form von Gleichstrom um und gibt den Gleichstrom an die Spannungserhöhungsvorrichtung 17 aus. Die Ansteuervorrichtung 20 wandelt den von der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 empfangenen Gleichstrom in elektrische Leistung in Form von Wechselstrom um und gibt dann den Wechselstrom an den Motorgenerator 10 aus. Es ist zu beachten, dass, wenn der Motor 2 gestartet wird, die Ansteuervorrichtung 18 von der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 empfangenen Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und dann den Wechselstrom an den Motorgenerator 6 ausgibt. Wenn ferner das Fahrzeug gebremst oder an einem Gefälle verzögert wird, wandelt die Ansteuervorrichtung 20 eine durch den Motorgenerator 10 erzeugte elektrische Leistung in Gleichstrom um und gibt den Gleichstrom an die Spannungserhöhungsvorrichtung 17 aus. Es ist zu beachten, dass die Ansteuervorrichtungen 18 und 20 jeweils beispielsweise als ein Drehstrom-Pulsweiten-Modulationsinverter bzw. Drei-Phasen-Pulsweiten-Modulationsinverter (PWM) mit Schaltelementen von drei Phasen ausgebildet sein können.
Jeder der Motorgeneratoren 6 und 10 ist ein Wechselstrom-Elektromotor und ist beispielsweise ein Drehstrom-Synchronmotor, in welchen ein Permanentmagnet in einem Rotor eingebettet ist. Der Motorgenerator 6 wandelt durch den Motor 2 erzeugte kinetische Energie in elektrische Energie um und gibt dann die elektrische Energie an die Ansteuervorrichtung 18 aus. Ferner erzeugt der Motorgenerator 6 eine Antriebskraft unter Verwendung einer elektrischen Leistung in Form von einem Drei-Phasen-Wechselstrom bzw. eines Drehstroms, der von der Ansteuervorrichtung 18 empfangen wurde, um den Motor 2 zu starten. Der Motorgenerator 10 erzeugt ein Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs unter Verwendung des von der Ansteuervorrichtung 20 empfangenen Drehstroms. Wenn ferner das Fahrzeug gebremst oder an einem Gefälle verzögert wird, wandelt der Motorgenerator 10 eine in dem Fahrzeug als kinetische Energie oder potentielle Energie gespeicherte mechanische Energie in elektrische Energie um und gibt die elektrische Energie an die Ansteuervorrichtung 20 aus.
Die Motor-ECU 32 erzeugt ein Antriebssignal zum Antreiben des Motors 2 und gibt dann basierend auf einem Betriebsbefehl von der HV-ECU 36 das erzeugte Antriebssignal an den Motor 2 aus. Die MG-ECU 34 erzeugt Antriebssignale zum Antreiben der Motorgeneratoren 6 und 10 und gibt dann die erzeugten Antriebssignale auf der Basis von Betriebsbefehlen von der HV-ECU 36 an die Ansteuervorrichtungen 18 und 20 aus.
Die HV-ECU 36 erzeugt basierend auf einem Betriebszustand des Fahrzeugs Betriebsbefehle für den Motor 2 und die Motorgeneratoren 6 und 10 und gibt dann die erzeugten Betriebsbefehle an die Motor-ECU 32 und die MG-ECU 34 aus. Ferner erzeugt die HV-ECU 36 derart Betriebsbefehle bzw. Operationsbefehle für den Motor 2 und den Motorgenerator 6, dass der SOC der elektrischen Speichervorrichtung mit einem Sollwert übereinstimmt oder in einen Sollbereich fällt, und gibt dann die erzeugten Betriebsbefehle an die Motor-ECU 32 und die MG-ECU 34 aus.
Wenn des Weiteren ein Zielort bzw. ein Fahrziel in dem Autonavigationssystem 38 eingestellt wird, bestimmt die HV-ECU 36, ob die CO2-Emissionen für eine Reiseroute zu dem Fahrziel durch Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 reduziert werden können. Hinsichtlich dieses Punkts weist das Hybridfahrzeug 100 die Spannungserhöhungsvorrichtung 17 auf, und, wenn die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 sich erhöht, wird eine Last auf die Spannungserhöhungsvorrichtung 17 reduziert und ein Verlust in der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 reduziert sich. Dadurch verbessert sich der Kraftstoffverbrauch und folglich können die CO2-Emissionen reduziert werden.
Dann verwendet die HV-ECU 36 in dem ersten Ausführungsbeispiel ein vorbereitetes Kraftstoffverbrauchskennfeld (später beschrieben), um zu bestimmen, ob CO2-Emissionen für eine Reiseroute zu dem Fahrtziel durch Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 reduziert werden können. Dann steuert die HV-ECU 36 auf der Basis des bestimmten Ergebnisses den SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16. D.h., dass, wenn bestimmt wird, dass die CO2-Emissionen reduziert werden können, die HV-ECU 36 den SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 steuert, um den SOC zum Erhöhen der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 zu erhöhen. Es ist zu beachten, dass eine Bestimmung hinsichtlich dessen, ob die CO2-Emissionen für eine Reiseroute reduziert werden können, und eine SOC-Steuerung basierend auf dem bestimmten Ergebnis wünschenswerterweise beim Start der Reiseroute ausgeführt werden. Die Anordnung der HV-ECU 36 wird später detailliert beschrieben.
Wenn ein Fahrziel durch einen Anwender eingegeben wird, gibt das Autonavigationssystem 38 eine Fahrdistanz zu dem Fahrziel an die HV-ECU 36 aus. Ferner gibt das Autonavigationssystem 38 eine geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Reiseroute zu dem Fahrziel (beispielsweise eine Geschwindigkeitsbegrenzung der Reiseroute) an die HV-ECU 36 aus. Diese Informationsstücke werden durch die HV-ECU 36 dazu verwendet, um die CO2-Emissionen für die Reiseroute (später beschrieben) zu berechnen.
2 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Konzepts einer Reduzierung der CO2-Emissionen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie es in 2 gezeigt ist, stellt die Abszisse eine Reisedistanz entlang einer vorbestimmten Reiseroute dar. Obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, kann eine Reisedistanz durch eine Reisezeit ersetzt werden. Die Ordinate stellt akkumulierte CO2-Emissionen dar, wenn das Fahrzeug auf der Reiseroute fährt. Es ist zu beachten, dass die vorbestimmte Reiseroute beispielsweise eine Route zu einem Fahrziel sein kann, welches um eine Reisedistanz LT von einem zu Hause eingestellten Reisestartpunkt (Reisedistanz 0) entfernt ist, oder eine Autobahn-Reiseroute sein kann, wenn eine Autobahn verwendet wird. In der nachfolgenden Beschreibung wird der typische Fall, in dem eine Reiseroute von einem Reisestartpunkt wie beispielsweise von zu Hause aus zu einem in dem Autonavigationssystem 38 (1) eingestellten Fahrziel eingestellt wird, beschrieben.
In 2 stellt die gestrichelte Linie k1 die akkumulierten CO2-Emissionen durch eine Steuerung gemäß einem vergleichbaren Ausführungsbeispiel dar. Die gestrichelte Linie k1 stellt die akkumulierten CO2-Emissionen dar, wenn das Fahrzeug auf der vorbestimmten Route fährt, während der SOC auf einen vorbestimmten Sollwert ohne Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 gesteuert wird.
Dagegen stellt die durchgezogene Linie k2 die akkumulierten CO2-Emissionen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar. D.h., die durchgezogene Linie k2 stellt die akkumulierten CO2-Emissionen dar, wenn das Fahrzeug auf der vorbestimmten Route fährt, nachdem der SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 beim Reisestart erhöht wurde, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 zu erhöhen. Im Fall der durchgezogenen Linie k2 wird der Motor 2 betrieben, bis das Fahrzeug eine Reisedistanz L1 erreicht, um den SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 zu erhöhen, sodass die CO2-Emissionen höher sind als die CO2-Emissionen durch eine Steuerung gemäß dem durch die gestrichelte Linie k1 dargestellten vergleichbaren Ausführungsbeispiel.
Nachdem allerdings das Fahrzeug die Reisedistanz L1 erreicht hat, wird ein Verlust in der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 reduziert, weil die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 erhöht ist, und folglich verringert sich die Betriebsfrequenz bzw. Drehzahl des Motors 2 verglichen mit der Steuerung (gestrichelte Linie k1) gemäß dem vergleichbaren Ausführungsbeispiel, um dadurch die CO2-Emission zu unterdrücken bzw. hemmen. Selbst wenn eine Erhöhung der CO2-Emissionen mit berücksichtigt werden, weil der Motor 2 betrieben wird, um den Ladezustand beim Reisestart zu erhöhen, können dann die akkumulierten CO2-Emissionen für die Reiseroute verglichen mit der Steuerung gemäß dem vergleichbaren Ausführungsbeispiel bei ganzheitlicher Betrachtung reduziert werden.
Dann wird in dem ersten Ausführungsbeispiel bestimmt, ob die CO2-Emissionen für eine Reiseroute durch Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 beim Reisestart reduziert werden können, und wenn bestimmt wird, dass die CO2-Emissionen reduziert werden können, dann wird der SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 gesteuert, um den SOC zu Beginn der Reiseroute zu erhöhen.
Es ist zu beachten, dass, wie es in 3 gezeigt ist, der Zusammenhang zwischen dem SOC und der Leerlaufspannung (OCV) der elektrischen Speichervorrichtung 16 derart ist, dass die OCV mit zunehmendem SOC zunimmt, sodass die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 mit zunehmendem SOC erhöht werden kann.
4 ist ein Blockschaltbild einer in 1 gezeigten HV-ECU 36. Es ist zu beachten, dass 4 lediglich die kennzeichnenden Funktionen gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter den Funktionen der HV-ECU 36 zeigt. Wie es in 4 gezeigt ist, weist die HV-ECU 36 eine Evaluierungseinheit 52 und eine SOC-Steuereinheit 54 auf.
Die Evaluierungseinheit 52 empfängt die durch einen Spannungssensor (nicht dargestellt) erfasste Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16. Ferner empfängt die Evaluierungseinheit 52 von dem Autonavigationssystem 38 eine Reisedistanz D bis zu einem Reiseziel, welches durch den Anwender in das Autonavigationssystem 38 eingegeben wurde, und eine geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Sa einer Reiseroute bis zum Zielort (beispielsweise eine Geschwindigkeitsbegrenzung der Reiseroute bis zum Reiseziel).
Dann bestimmt die Evaluierungseinheit 52 auf der Basis der empfangenen Werte, ob die CO2-Emissionen für die Reiseroute durch Erhöhung der Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 reduziert werden können. Insbesondere berechnet die Evaluierungseinheit 52 zunächst CO2-Emissionen, die als eine Bestimmungsreferenz verwendet werden, d.h. CO2-Emissionen CA1, wenn das Fahrzeug auf der Reiseroute ohne Erhöhung der Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 fährt (d.h., ohne Erhöhung der SOC). In Bezug auf ein spezifisches Berechnungsverfahren der CO2-Emissionen CA1 verwendet die Evaluierungseinheit 52 beispielsweise ein vorbereitetes Kraftstoffverbrauchskennfeld, um auf der Basis der Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 und der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit Sa einen momentanen Kraftstoffverbrauch zu berechnen.
5 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Kraftstoffverbrauchskennfelds zeigt. Wie es in 5 gezeigt ist, stellt die Abszisse eine Fahrzeuggeschwindigkeit dar und die Ordinate stellt einen momentanen Kraftstoffverbrauch dar. Mit zunehmendem Wert der Ordinate nimmt die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu. Wie es oben beschrieben ist, nimmt ein Verlust in der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 ab, da die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 zunimmt, und folglich ist der momentane Kraftstoffverbrauch gering. Da ferner die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, nimmt der momentane Kraftstoffverbrauch ab.
Zurückweisend auf 4 multipliziert die Evaluierungseinheit 52 den momentanen Kraftstoffverbrauch, welcher von dem Kraftstoffverbrauchskennfeld erhalten wurde, mit der Reisedistanz D, um dadurch den Kraftstoffverbrauch für die Reiseroute zu berechnen. Dann verwendet die Evaluierungseinheit 52 beispielsweise einen vorbestimmten Umrechnungsfaktor, um von dem berechneten Kraftstoffverbrauch CO2-Emissionen zu berechnen. Wenn eine Reihe dieser Berechnungen durch Sum1 bezeichnet werden, werden die CO2-Emissionen CA1 durch den folgenden mathematischen Ausdruck ausgedrückt. $Co2-Emissionen CA1 = Sum1 (Sa, D, Vb)$
Anschließend berechnet die Evaluierungseinheit 52 CO2-Emissionen CB1, wenn das Fahrzeug die Reiseroute durch Erhöhung der Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 (d.h., durch Erhöhung des SOC) befährt. Hinsichtlich eines speziellen Berechnungsverfahrens der CO2-Emissionen CB1 berechnet die Evaluierungseinheit 52 beispielsweise CO2-Emissionen, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf Vtar (= Vb + a) unter Verwendung einer vorbereiteten Funktion f1 zu erhöhen. Die Funktion f1 dient zum Schätzen einer Energiemenge, die zum Erhöhen der Spannung Vb auf Vtar erforderlich ist, durch beispielsweise Multiplikation einer Erhöhung des SOC mit einem Effizienzkoeffizienten k eines Pfads von dem Motor 2 zur elektrischen Speichervorrichtung 16, und zum anschließenden Berechnen einer CO2-Menge von der geschätzten Energiemenge unter Verwendung eines vorbestimmten Umrechnungsfaktors oder dergleichen. Dann addiert die Evaluierungseinheit 52 die berechneten CO2-Emissionen zu den CO2-Emissionen, wenn das Fahrzeug fährt, wenn die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf Vtar (= Vb + a) erhöht ist, um dadurch die CO2-Emissionen CB1 zu berechnen. D.h., die CO2-Emissionen CB1 können durch den folgenden mathematischen Ausdruck berechnet werden: $Co2-Emissionen CB1 = Sum1 (Sa, D, Vtar) + f1 ((SOC (Vtar) - SOC (Vb)) * k)$
Es ist zu beachten, dass α, was eine Zunahme der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 bezeichnet, beispielsweise durch einen oberen Grenzwert des SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 oder ähnliches bestimmt wird.
Dann vergleicht die Evaluierungseinheit 52 die CO2-Emissionen CB1 mit den CO2-Emissionen CA1. Wenn die CO2-Emissionen CB1 kleiner als die CO2-Emissionen CA1 sind, bestimmt die Evaluierungseinheit 52, dass die CO2-Emissionen durch Erhöhung der Spannung Vb reduziert werden können.
Die SOC-Steuerungseinheit 54 berechnet auf der Basis der erfassten Spannung Vb und des Stroms Ib der elektrischen Speichervorrichtung 16 den SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16. Dann erzeugt die SOC-Steuereinheit 54 Betriebsbefehle für den Motor 2 und den Motorgenerator 6, um den SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf einen vorbestimmten Sollwert zu steuern und gibt dann die erzeugten Betriebsbefehle an die Motor-ECU 32 und die MG-ECU 34 aus.
Wenn hier, die SOC-Steuereinheit 54 von der Evaluierungseinheit 52 einen Hinweis erhält, dass die CO2-Emissionen durch Erhöhung der Spannung Vb reduziert werden können, erhöht die SOC-Steuereinheit 54 den Soll-SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 um eine vorbestimmte Menge. Es ist zu beachten, dass die erhöhte Menge beispielsweise im Voraus basierend auf einer erlaubten bzw. zulässigen elektrischen Eingangsleistung Win, einem oberen Grenzwert des SOC oder ähnliches, bestimmt wird. Die zulässige elektrische Eingangsleistung Win bezeichnet eine maximale elektrische Leistung, welche der elektrischen Speichervorrichtung 16 eingegeben werden kann.
6 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Ablaufs von Verarbeitungen, die durch die HV-ECU 36 ausgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die in dem Flussdiagramm dargestellten Verarbeitungen von einer Hauptroutine abgerufen und in konstanten Zeitabständen bzw. jedes Mal, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ausgeführt werden.
Wie es in 6 gezeigt ist, bestimmt die HV-ECU 36, ob ein Reiseziel durch den Anwender in dem Autonavigationssystem 38 eingegeben ist (Schritt S10). Wenn bestimmt wird, dass ein Reiseziel nicht eingestellt ist (NEIN in Schritt S10), geht die HV-ECU 36 mit der Verarbeitung ohne Ausführen der nachfolgenden Reihe von Verarbeitungen weiter zu Schritt S140.
Wenn in Schritt S10 bestimmt wird, dass das Reiseziel eingegeben ist (JA in Schritt S10), bestimmt die HV-ECU 36, ob ein Optimierungsbeendigungsflag zum Bestimmen, ob die folgenden Verarbeitungen ausgeführt werden sollen, aus ist (Schritt S20). Wenn bestimmt wird, dass der Optimierungsbeendigungsflag an ist (NEIN in Schritt S20), dann geht die HV-ECU 36 mit der Verarbeitung ohne Ausführen der nachfolgenden Prozesse zu Schritt S140.
Wenn in Schritt S20 bestimmt wird, dass der Optimierungsbeendigungsflag aus ist (JA in Schritt S20), erlangt die HV-ECU 36 die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Sa auf der Reiseroute zum Reiseziel, welches durch den Anwender in das Autonavigationssystem 38 eingegeben wurde, von dem Autonavigationssystem 38 (Schritt S30). Ferner erlangt die HV-ECU 36 die Reisedistanz D zum durch den Anwender in das Autonavigationssystem 38 eingegebene Reiseziel von dem Autonavigationssystem 38 (Schritt S40). Des Weiteren erlangt die HV-ECU 36 die erfasste Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 (Schritt S50).
Dann verwendet die HV-ECU 36 die in Schritt S30 erlangte geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Sa, die in Schritt S40 erlangte Reisedistanz D und die in Schritt S50 erlangte Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16, um die CO2-Emissionen CA1 unter Verwendung des oben beschriebenen mathematischen Ausdrucks (1) zu berechnen, wenn das Fahrzeug ohne Erhöhung der Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 (d.h., ohne Erhöhung des SOC) zum Reiseziel fährt (Schritt S60).
Anschließend stellt die HV-ECU 36 Vb + α (α ist ein positiver Wert) für die Sollspannung Vtar ein, wenn die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 erhöht wird (Schritt S70). Es ist zu beachten, dass die Erhöhungsmenge α beispielsweise durch den oberen Grenzwert des SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 oder ähnliches bestimmt wird. Dann verwendet die HV-ECU 36 die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Sa, die Reisedistanz D, die Spannung Vb und die in Schritt S70 eingestellt Sollspannung Vtar, um die CO2-Emissionen CB1 unter Verwendung des oben beschriebenen mathematischen Ausdrucks (2) zu berechnen, wenn das Fahrzeug zum Reiseziel durch Erhöhung der Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf die Sollspannung Vtar (d.h., durch Erhöhung des SOC) fährt (Schritt S80).
Anschließend bestimmt die HV-ECU 36, ob die in Schritt S50 erlangte Spannung Vb kleiner als die Sollspannung Vtar ist (Schritt S90). Wenn bestimmt wird, dass die Spannung VB kleiner als die Sollspannung Vtar ist (JA in Schritt S90) bestimmt die HV-ECU 36, ob die in Schritt S80 berechneten CO2-Emissionen CB1 kleiner als die in Schritt S60 berechneten CO2-Emissionen CA1 sind (Schritt S100). Dann, wenn bestimmt wird, dass die CO2-Emissionen CB1 kleiner als die CO2-Emissionen CA1 sind (JA in Schritt S100), steuert die HV-ECU 36 den SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16, um den SOC zu erhöhen (Schritt S110).
Wenn andererseits in Schritt S90 bestimmt wird, dass die Spannung Vb größer oder gleich der Sollspannung Vtar ist (NEIN in Schritt S90) oder wenn in Schritt S100 bestimmt wird, dass die CO2-Emissionen CB1 größer oder gleich der CO2-Emissionen CA1 sind (NEIN in Schritt S100), löscht die HV-ECU 36 die Erhöhungsmenge, wenn der SOC erhöht ist (Schritt S120). Dann setzt die HV-ECU 36 den Optimierungsbeendigungsflag auf An (Schritt S130).
Wie oben beschrieben, ist in dem ersten Ausführungsbeispiel die Spannungserhöhungsvorrichtung 17 zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 16 und den Ansteuervorrichtungen 18 und 20 vorgesehen und ein Verlust in der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 kann bei Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 reduziert werden, sodass folglich die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden kann. Dann wird in dem ersten Ausführungsbeispiel bestimmt, ob CO2-Emissionen für eine vorbestimmte Reiseroute durch Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 reduziert werden können, und dann wird der SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 basierend auf dem bestimmten Ergebnis gesteuert. Auf diese Weise können gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel CO2-Emissionen hinsichtlich eines Verlusts in der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 reduziert werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
7 ist ein Gesamtblockschaltbild eines Hybridfahrzeugs, das beispielhaft als ein mit einer Steuerungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattetes Fahrzeug dargestellt ist. Wie es in 7 gezeigt ist, weist das Hybridfahrzeug 100A ferner zusätzlich zu der Anordnung des Hybridfahrzeugs 100 gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Ladevorrichtung 40 und einen Einlass 42 sowie eine HV-ECU 36A anstelle der HV-ECU 36 auf.
Die Ladevorrichtung 40 empfängt über den Einlass 42 eine von einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Stromversorgung (nicht dargestellt) elektrische Leistung, wandelt die empfangene elektrische Leistung in ein Spannungslevel der elektrischen Speichervorrichtung 16 um und gibt dann die umgewandelte elektrische Leistung an die elektrische Speichervorrichtung 16 aus. Der Einlass 42 ist ein Leistungsempfangsanschluss, welcher eine von einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Stromversorgung zugeführte elektrische Leistung empfängt, wenn die elektrische Speichervorrichtung 16 durch die Stromversorgung geladen wird.
Die HV-ECU 36A steuert ein Umschalten eines Fahrmodus. Insbesondere steuert die HV-ECU 36A ein Umschalten zwischen einem Ladungsverringerungsmodus (CD-Modus) und einem Ladungsaufrechterhaltungsmodus (CS-Modus). In dem CD-Modus wird der Motor 2 gestoppt und das Hybridfahrzeug 100A vorzugsweise dazu veranlasst, nur unter Verwendung des Motorgenerators 10 zu fahren. In dem CS-Modus wird der Motor 2 betrieben, um den SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf einem vorbestimmten Sollwert zu halten.
Es ist zu beachten, dass selbst im CD-Modus der Betrieb des Motors 2 erlaubt ist, wenn ein Beschleunigungspedal durch den Fahrer um eine große Menge niedergedrückt wird, wenn eine motorbetriebene Klimaanlage in Betrieb ist, wenn der Motor aufgewärmt wird oder in ähnlichen Fällen. Der CD-Modus ist ein Fahrmodus, in welchem der SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 nicht aufrecht erhalten wird, und das Fahrzeug im Grunde dazu veranlasst wird, unter Verwendung der elektrischen Leistung, welche in der elektrischen Speichervorrichtung 16 als eine Energiequelle gespeichert ist, zu fahren. Während des CD-Modus gibt es viele Fälle, in denen letztendlich die Proportion einer Entladung vergleichsweise größer als die Proportion eines Ladens ist. Andererseits ist der CS-Modus ein Fahrmodus, in welchem elektrische Leistung durch den Motorgenerator 6 durch den Betrieb des Motors 2 erzeugt wird, wenn es erforderlich ist, um den SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf einem vorbestimmten Sollwert zu halten, und ist nicht auf einen Fahrmodus beschränkt, in welchem das Fahrzeug veranlasst wird zu fahren, während der Motor 2 konstant betrieben wird. D.h., dass, selbst wenn der Fahrmodus der CD-Modus ist, der Motor 2 betrieben wird, wenn das Gaspedal um eine große Menge niedergedrückt wird und eine große Fahrzeugleistung erforderlich ist. Ferner wird der Motor 2 selbst dann gestoppt, wenn der Fahrmodus der CS-Modus ist, wenn der SOC den Sollwert überschreitet.
Die HV-ECU 36A stellt den Fahrmodus auf den CD-Modus ein, nachdem die elektrische Speichervorrichtung 16 durch die Ladevorrichtung 70 geladen ist. Da ferner ein Fahrziel in dem Autonavigationssystem 38 eingegeben wird, bestimmt die HV-ECU 36A, ob die CO2-Emissionen für die Reiseroute zu dem Fahrziel durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus reduziert werden können, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten. Angesichts dieses Punktes, da die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 zunimmt, wird eine Last auf die Spannungserhöhungsvorrichtung 17 reduziert und ein Verlust in der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 nimmt ab, wie es oben beschrieben ist. Dadurch wird die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert und folglich können die CO2-Emissionen reduziert werden.
Wenn das Fahrzeug die Reiseroute zu dem Fahrziel in dem CD-Modus oder in dem CS-Modus befährt, dann verwendet in dem zweiten Ausführungsbeispiel die HV-ECU 36A das vorbereitete Kraftstoffverbrauchskennfelds (5) um zu bestimmen, ob die CO2-Emissionen für die Reiseroute zu dem Fahrziel durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus reduziert werden können. Dann steuert die HV-ECU 36A basierend auf dem bestimmten Ergebnis ein Umschalten des Fahrmodus. D.h., dass, wenn bestimmt wird, dass die CO2-Emissionen reduziert werden können, die HV-ECU 36A den Fahrmodus auf den CS-Modus einstellt, bis eine verbleibende Reisedistanz bis zum Fahrziel kürzer als eine Entleerungsdistanz in dem CD-Modus ist, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 so hoch wie möglich zu halten. Wenn die verbleibende Reisedistanz bis zum Fahrziel kürzer als die Entleerungsdistanz in dem CD-Modus ist, dann schaltet der Fahrmodus vom CS-Modus in den CD-Modus um.
Es ist zu beachten, dass die andere Anordnung der HV-ECU 36A die gleiche wie die in 1 gezeigten HV-ECU 36 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist.
8 ist ein Diagramm zur Darstellung des Konzepts einer Reduzierung von CO2-Emissionen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Wie es in 8 gezeigt ist, stellen die Ordinate und die Abszisse jeweils dasselbe wie die entsprechenden Achsen von 2 dar. Es ist zu beachten, dass in 8 die elektrische Speichervorrichtung 16 durch die Ladevorrichtung 40 geladen wird, bevor das Fahrzeug beginnt, die Reiseroute zu befahren. D.h., dass zu der Zeit, wenn das Fahrzeug beginnt die Reiseroute zu befahren, der Ladezustand der elektrischen Speichervorrichtung 16 vergleichsweise ausreichend hoch ist.
Die gestrichelte Linie k3 stellt akkumulierte CO2-Emissionen dar, wenn das Fahrzeug vom Reisestart an im CD-Modus fährt und dann von dem Punkt bei einer Reisedistanz L2 an, an welchem der SOC auf einen vorbestimmten unteren Grenzwert abgenommen hat, in dem CS-Modus fährt. Es ist zu beachten, dass die gestrichelte Linie k3 ein Umschalten des Fahrmodus gemäß einem vergleichbaren Ausführungsbeispiel zeigt.
Andererseits stellt die durchgezogene Linie k4 akkumulierte CO2-Emissionen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dar. D.h., dass die durchgezogene Linie k4 akkumulierte CO2-Emissionen darstellt, wenn das Fahrzeug vom Reisestart an in dem CS-Modus fährt und dann von dem Punkt L3 an bei einer Reisedistanz, an welchem die verbleibende Reisedistanz geringer als die Entleerungsdistanz in dem CD-Modus ist, im CD-Modus fährt, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten.
Hinsichtlich des SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16, während das Fahrzeug im CS-Modus fährt, ist der SOC in dem Fahrmuster der durchgezogenen Linie k4 höher als der SOC in dem Fahrmuster der gestrichelten Linie k3, so ist auch für die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 die Spannung in dem Fahrmuster der durchgezogenen Linie k4 höher als die Spannung in dem Fahrmuster der gestrichelten Linie k3. Folglich ist ein Verlust in der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 in dem Fahrmuster der durchgezogenen Linie k4 geringer als in dem Fahrmuster der gestrichelten Linie k3. Auf diese Weise nimmt die Betriebsfrequenz des Motors 2 ab, sodass die CO2-Emissionen unterdrückt werden (die durchgezogene Linie k4 hat eine geringere Neigung als die gestrichelte Linie k3).
Dann wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel bestimmt, ob die CO2-Emissionen durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus reduziert werden können, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten. Wenn bestimmt wird, dass die CO2-Emissionen reduziert werden können, dann wird der CS-Modus gegenüber dem CD-Modus vorgezogen, und wenn die verbleibende Reisedistanz geringer als die Entleerungsdistanz in dem CD-Modus ist, wird der Fahrmodus in den CD-Modus umgeschaltet.
9 ist ein Diagramm, das eine Änderung des SOC in der Reiseroute zeigt. Wie es in 9 gezeigt ist, zeigt die gestrichelte Linie k5 eine Änderung im SOC, wenn das Fahrzeug vom Reisestart an im CD-Modus fährt und dann von dem Punkt bei der Reisedistanz L an, an welchem der SOC einen vorbestimmten unteren Grenzwert erreicht, in dem CS-Modus reist. Es ist zu beachten, dass die gestrichelte Linie k5 der gestrichelten Linie k3 in 8 entspricht.
Andererseits zeigt die durchgezogene Linie k6 eine Änderung im SOC, wenn das Fahrzeug von dem Reisestart an in dem CS-Modus fährt und dann von dem Punkt bei der Reisedistanz L3 an, an welchem die verbleibende Reisedistanz geringer als eine Entleerungsdistanz in dem CD-Modus ist, im CD-Modus fährt, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf einem hohen Level zu halten. Es ist zu beachten, dass die durchgezogene Linie k6 der durchgezogenen Linie k4 in 8 entspricht.
Auf diese Weise kann durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus der SOC und die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16, während das Fahrzeug in dem CS-Modus fährt, auf einem hohen Level gehalten werden, und folglich kann die CO2-Emission reduziert werden. Es ist zu beachten, dass, wenn das Fahrzeug geeignet ist, die gesamte Reiseroute nur in dem CD-Modus zu fahren, es selbstverständlich wünschenswert ist, dass das Fahrzeug die gesamte Reiseroute in dem CD-Modus fährt.
10 ist ein Blockschaltbild der in 7 gezeigten HV-ECU 36A. Es ist zu beachten, dass 10 ebenso nur die charakterisierenden Funktionen gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter den Funktionen der HV-ECU 36A zeigt. Wie es in 10 gezeigt ist, weist die HV-ECU 36A eine Evaluierungseinheit 52A, eine SOC-Berechnungseinheit 56 und eine Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 auf.
Die Evaluierungseinheit 52A empfängt die erfasste Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 sowie eine Reisedistanz D bis zu einem Fahrziel und eine geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Sa bis zum Fahrziel von dem Autonavigationssystem 38. Ferner empfängt die Evaluierungseinheit 52A den SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 von der SOC-Berechnungseinheit 56 und berechnet dann basierend auf dem empfangenen SOC eine Entleerungsdistanz D_CD in dem CD-Modus. Beispielhaft teilt die Evaluierungseinheit 52A eine basierend auf dem SOC berechnete Speicherkapazität durch einen Verbrauch an elektrischer Leistung (Wh/km), um die Entleerungsdistanz D_CD zu berechnen.
Dann bestimmt die Evaluierungseinheit 52A basierend auf diesen Werten, ob die CO2-Emissionen für die Reiseroute durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus reduziert werden können. Insbesondere berechnet die Evaluierungseinheit 52A unter Verwendung des folgenden mathematischen Ausdrucks die CO2-Emissionen CA2, wenn das Fahrzeug durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus fährt (die durchgezogene Linie in k4 und die durchgezogene Linie k6 in 9). $CO2-Emissionen CA2 = Sum1 (Sa, (D-D_CD, Vb))$
Nachfolgend berechnet die Evaluierungseinheit 52A unter Verwendung des folgenden mathematischen Ausdrucks die CO2-Emissionen CB2, wenn das Fahrzeug durch Vorziehen des CD-Modus gegenüber dem CS-Modus fährt (die gestrichelte Linie k3 in 8 und die gestrichelte Linie k5 in 9). $CO2-Emissionen CB2 = Sum1 (Sa, (D-D_CD), Vb_low)$
Hier ist Vb_low die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16, nachdem das Fahrzeug in dem CD-Modus fährt, d.h., die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16, wenn der SOC gleich dem vorbestimmten unteren Grenzwert entspricht. Dann vergleicht die Evaluierungseinheit 52A die CO2-Emissionen CA2 mit den CO2-Emissionen CB2. Wenn die CO2-Emissionen CA2 kleiner als die CO2-Emissionen CB2 sind, bestimmt die Evaluierungseinheit 52A, dass die CO2-Emissionen durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus reduziert werden können.
Die SOC-Berechnungseinheit 56 berechnet auf der Basis der erfassten Spannung Vb und des Stroms Ib der elektrischen Speichervorrichtung 16 den SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 und gibt dann das berechnete Ergebnis an die Evaluierungseinheit 52A und die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 aus.
Nachdem die elektrische Speichervorrichtung 16 durch die Ladevorrichtung 40 geladen ist, stellt die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 den Default bzw. die Voreinstellung des Fahrmodus auf den CD-Modus. Ferner empfängt die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 den berechneten SOC von der SOC-Berechnungseinheit 56 und die Entleerungsdistanz D_CD in dem CD-Modus von der Evaluierungseinheit 52A. Des Weiteren empfängt die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 eine verbleibende Reisedistanz D_left bis zum Reiseziel vom Autonavigationssystem 38 (nicht dargestellt).
Wenn die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 von der Evaluierungseinheit 52A einen Hinweis empfängt, dass die CO2-Emissionen durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus reduziert werden können, stellt dann die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 den Fahrmodus auf den CS-Modus, bis die verbleibende Reisedistanz D_left kürzer als die Entleerungsdistanz D_CD in dem CD-Modus ist. Wenn dann die verbleibende Reisedistanz D_left kürzer als die Entleerungsdistanz D_CD ist, schaltet die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 den Fahrmodus auf den C D-Modus um.
Es ist zu beachten, dass, wenn die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 von der Evaluierungseinheit 52A keinen Hinweis empfangen hat, dass die CO2-Emissionen reduziert werden können, die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 das Fahrzeug dazu veranlasst, die Fahrt auf der Reiseroute in dem CD-Modus zu starten, und wenn der SOC auf den vorbestimmten unteren Grenzwert abgenommen hat, schaltet der Fahrmodus auf den CS-Modus um.
Wenn der Fahrmodus der CS-Modus ist, dann erzeugt die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 Operationsbefehle für den Motor 2 und den Motorgenerator 6 und gibt die erzeugten Operationsbefehle an die Motor-ECU 32 sowie die MG-ECU 34 aus. Wenn ferner der Fahrmodus der CD-Modus ist, erzeugt die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 grundsätzlich nur einen Operationsbefehl für den Motorgenerator 6 und gibt den erzeugten Operationsbefehl an die MG-ECU 34 aus. Es ist zu beachten, dass, wenn eine große Fahrzeugantriebskraft durch Niederdrücken des Gaspedals oder ähnliches angefordert wird, selbst wenn der Fahrmodus der CD-Modus ist, die Fahrmodus-Steuerungseinheit 58 ebenso einen Operationsbefehl für den Motor 2 erzeugt und den Operationsbefehl an die Motor-ECU 32 ausgibt.
11A und 11B sind Flussdiagramme zum Darstellen des Ablaufs der Verarbeitungen, welche durch die HV-ECU 36A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die in dem Flussdiagramm gezeigten Verarbeitungen von einer Hauptroutine abgerufen und in konstanten Zeitabständen oder jedes Mal, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ausgeführt werden.
Wie es in den 11A und 11B gezeigt ist, entsprechen die Verarbeitungen von Schritt S210 bis Schritt S240 jeweils den in 6 gezeigten Verarbeitungen von Schritt S10 bis Schritt S40, sodass die überlappende Beschreibung weggelassen wird. Wenn die Reisedistanz D bis zum Fahrziel von dem Autonavigationssystem 38 in Schritt S240 erlangt wird, berechnet die HV-ECU 36A die Entleerungsdistanz D_CD in dem CD-Modus (Schritt S250). Beispielsweise teilt die HV-ECU 36A eine auf der Basis des SOC berechnete Speicherkapazität durch einen Verbrauch elektrischer Leistung (Wh/km), um dadurch die Entleerungsdistanz D_CD berechnen zu können.
Anschließend verwendet die HV-ECU 36A die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Sa, die Reisedistanz D, die Entleerungsdistanz D_CD und die Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16, um die CO2-Emissionen CA2 zu berechnen, wenn das Fahrzeug durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus fährt, unter Verwendung des oben beschriebenen mathematischen Ausdrucks (3) (Schritt S260). Des Weiteren berechnet die HV-ECU 36A unter Verwendung des oben beschriebenen mathematischen Ausdrucks (4) die CO2-Emissionen CB2, wenn das Fahrzeug nach dem CD-Modus in dem CS-Modus fährt (Schritt S270).
Dann bestimmt die HV-ECU 36A, ob die CO2-Emissionen CA2 kleiner als die CO2-Emissionen CB2 sind (Schritt S280). Wenn bestimmt wird, dass die CO2-Emissionen CA2 kleiner als die CO2-Emissionen CB2 sind (JA in Schritt S280), stellt die HV-ECU 36A den Fahrmodus auf den CS-Modus. Dann stellt die HV-ECU 36A einen CS-Modus-Prioritätsflag auf An (Schritt S300), und stellt ferner den Optimierungsbeendigungsflag auf An (Schritt S310).
Wenn andererseits in Schritt S280 bestimmt wird, dass die CO2-Emissionen CA2 größer oder gleich den CO2-Emissionen CB2 sind (NEIN in Schritt S280), stellt die HV-ECU 36A den CS-Modus-Prioritätsflag auf Aus (Schritt S320), und setzt ferner den Optimierungsbeendigungsflag auf An (Schritt S330). Es ist zu beachten, dass in diesem Fall das Fahrzeug das Fahren in dem voreingestellten CD-Modus, welcher eingestellt wurde, nachdem das Laden der elektrischen Speichervorrichtung 16 durch die Ladevorrichtung 40 abgeschlossen war, beginnt.
Anschließend bestimmt die HV-ECU 36A, ob der CS-Modus-Prioritätsflag an ist (Schritt S340). Wenn bestimmt wird, dass der CS-Modus-Prioritätsflag an ist (JA in Schritt S340), erlangt die HV-ECU 36A die verbleibende Reisedistanz D_left zum Reiseziel von dem Autonavigationssystem 38 (Schritt S350). Dann bestimmt die HV-ECU 36A, ob die verbleibende Reisedistanz D_left kürzer oder gleich der Entleerungsdistanz D_CD in dem CD-Modus ist (Schritt S360).
Wenn bestimmt wird, dass die verbleibende Reisedistanz D_left kürzer oder gleich der Entleerungsdistanz D_CD ist (JA in Schritt S360), stellt die HV-ECU 36A den Fahrmodus auf den CD-Modus (Schritt S370), und stellt ferner den CS-Modus-Prioritätsflag aus (Schritt S380). Es ist zu beachten, dass, wenn in Schritt S340 bestimmt wird, dass der CS-Modus-Prioritätsflag aus ist oder wenn in Schritt S360 bestimmt wird, dass die verbleibende Reisedistanz D_left größer als die Entleerungsdistanz D_CD ist (NEIN in Schritt S360), die HV-ECU 36A mit der Verarbeitung in Schritt S390 fortfährt.
Wie es oben beschrieben ist, wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Reiseroute in dem CD-Modus oder in dem CS-Modus befährt, dann wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bestimmt, ob die CO2-Emissionen für die Reiseroute durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus reduziert werden können, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten, und dann wird ein Umschalten des Fahrmodus basierend auf dem bestimmten Ergebnis gesteuert. Auf diese Weise können gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die CO2-Emissionen hinsichtlich eines Verlusts in der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 reduziert werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird bestimmt, ob die CO2-Emissionen durch Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 reduziert werden können. Dahingegen wird in einem dritten Ausführungsbeispiel bestimmt, ob anstelle der CO2-Emissionen der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann, und wenn bestimmt wird, dass der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann, wird der SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 erhöht.
Die Gesamtanordnung eines Hybridfahrzeugs gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist dieselbe wie die des Hybridfahrzeugs 100 gemäß dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel.
12 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen des Ablaufes von Verarbeitungen, welche durch die HV-ECU 36 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. Wie es in 12 dargestellt ist, weist das Flussdiagramm jeweils die Schritte S65, S85 und S105 anstelle der Schritte S60, S80 und S100 im in 6 gezeigten Flussdiagramm.
Das heißt, dass, wenn die Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 in Schritt S50 erlangt wird, die HV-ECU 36 einen Kraftstoffverbrauch VA1 berechnet, wenn das Fahrzeug auf einer Reiseroute ohne Erhöhung der Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 fährt (das heißt, ohne Erhöhung des SOC) (Schritt S65). Hinsichtlich eines speziellen Berechnungsverfahrens des Kraftstoffverbrauches FA1 verwendet die HV-ECU 36 beispielsweise ein vorbereitetes Kraftstoffverbrauchskennfeld (5), um einen momentanen Kraftstoffverbrauch auf der Basis der Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 und der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit Sa zu berechnen, und um anschließend den Kraftstoffverbrauch für die Reiseroute durch Multiplikation des berechneten momentanen Kraftstoffverbrauchs mit der Reisedistanz D zu berechnen. Wenn eine Reihe dieser Berechnungen durch Sum2 bezeichnet wird, wird der Kraftstoffverbrauch FA1 durch den folgenden mathematischen Ausdruck ausgedrückt. $Kraftstofferbrauch FA1 = Sum2 (Sa, D, Vb)$
Wenn ferner die Sollspannung Vtar in Schritt S70 eingestellt ist, berechnet die HV-ECU 36 einen Kraftstoffverbrauch FB1, wenn das Fahrzeug die Reiseroute durch Erhöhung der Spannung Vb der elektrischen Speichervorrichtung 16 befährt (das heißt, durch die Erhöhung des SOC) (Schritt S85). Hinsichtlich eines speziellen Berechnungsverfahrens für den Kraftstoffverbrauch FB1 berechnet die HV-ECU 36 beispielsweise einen benötigten Kraftstoffverbrauch, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf die Sollspannung Vtar unter Verwendung einer vorbereiteten Funktion f2 zu berechnen. Die Funktion f2 dient zum Schätzen einer zum Erhöhen der Spannung Vb auf die Sollspannung Vtar erforderlichen Energiemenge durch beispielsweise Multiplikation einer Erhöhung des SOC mit einem Effizienzkoeffizienten k eines Pfads von dem Motor 2 zur elektrischen Speichervorrichtung 16, und zum anschließenden Berechnen des Kraftstoffverbrauchs von der geschätzten Energiemenge. Dann addiert die HV-ECU 36 den berechneten Kraftstoffverbrauch zu dem Kraftstoffverbrauch, wenn das Fahrzeug durch Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf die Sollspannung Vtar fährt, um dadurch den Kraftstoffverbrauch FB1 zu berechnen. Das heißt, dass der Kraftstoffverbrauch FB1 durch den folgenden mathematischen Ausdruck berechnet werden kann. $Kraftstoffverbrauch FB1 = Sum2 (Sa, D, Vtar) + f2 ((SOC (Vtar) - SOC (Vb)) * k)$
Wenn ferner in Schritt S90 bestimmt wird, dass die Spannung Vb kleiner als die Sollspannung Vtar ist, bestimmt die HV-ECU 36, ob der in Schritt S85 berechnete Kraftstoffverbrauch FB1 kleiner als der in Schritt S65 berechnete Kraftstoffverbrauch FA1 ist (Schritt S105). Wenn bestimmt wird, dass der Kraftstoffverbrauch FB1 kleiner als der Kraftstoffverbrauch FA1 ist (JA in Schritt S105), dann fährt die Verarbeitung mit Schritt S110 fort, und dann wird der SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 gesteuert, um den SOC zu erhöhen.
Es ist zu beachten, dass andere in dem Flussdiagramm gezeigte Verarbeitungen bereits mit Bezug auf 6 beschrieben wurden, sodass die überlappende Beschreibung weggelassen wird.
Wie es oben beschrieben ist, wird in dem dritten Ausführungsbeispiel bestimmt, ob ein Kraftstoffverbrauch für eine vorbestimmte Reiseroute durch Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 reduziert werden kann, und dann wird der SOC der elektrischen Speichervorrichtung auf der Basis des bestimmten Ergebnisses gesteuert. Folglich kann gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Kraftstoffverbrauch hinsichtlich eines Verlusts in der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 reduziert werden.
Viertes Ausführungsbeispiel
In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird bestimmt, ob die CO2-Emissionen durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus reduziert werden können; dahingegen wird in einem vierten Ausführungsbeispiel bestimmt, ob ein Kraftstoffverbrauch anstelle der CO2-Emissionen reduziert werden kann und, wenn bestimmt wird, dass der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann, wird der CS-Modus gegenüber dem CD-Modus vorgezogen.
Die Gesamtanordnung eines Hybridfahrzeugs gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist dieselbe wie die des Hybridfahrzeugs 100A gemäß dem in 7 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel.
13A und 13B sind Flussdiagramme zum Darstellen des Verfahrens der durch die HV-ECU 36A gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ausgeführten Verarbeitungen. Wie es in den 13A und 13B gezeigt ist, weist das Flussdiagramm jeweils die Schritte S265, S275 und S285 anstelle der Schritte S260, S270 und S280 in dem in den 11A und 11B gezeigten Flussdiagramm.
Das heißt, dass, wenn die Entleerungsdistanz D_CD in dem CD-Modus in Schritt S250 berechnet wird, die HV-ECU 36A unter Verwendung des folgenden mathematischen Ausdrucks einen Kraftstoffverbrauch FA2 berechnet, wenn das Fahrzeug durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus fährt (Schritt S265). $Kraftstoffverbrauch FA2 = Sum2 (Sa, (D-D_CD), Vb)$
Anschließend berechnet die HV-ECU 36A unter Verwendung des nachfolgenden mathematischen Ausdrucks einen Kraftstoffverbrauch FB2, wenn das Fahrzeug in dem CS-Modus nach dem CD-Modus fährt. $Kraftstoffverbrauch FB2 = Sum2 (Sa, (D-D_CD), Vb_low)$
Es ist zu beachten, dass, wie es oben beschrieben ist, Vb_low die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 ist, nachdem das Fahrzeug in dem CD-Modus fährt, das heißt, die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16, wenn der SOC der vorbestimmte untere Grenzwert ist. Dann bestimmt die HV-ECU 36A, ob der Kraftstoffverbrauch FA2 kleiner als der Kraftstoffverbrauch FB2 ist (Schritt S285). Wenn bestimmt wird, dass der Kraftstoffverbrauch FA2 kleiner als der Kraftstoffverbrauch FB2 ist (JA in Schritt S285), geht die Verarbeitung weiter zu Schritt S290 und der Fahrmodus wird auf den CS-Modus eingestellt. Wenn andererseits bestimmt wird, dass der Kraftstoffverbrauch FA2 größer oder gleich den Kraftstoffverbrauch FB2 ist (NEIN in Schritt 285), fährt die Verarbeitung mit Schritt S320 fort und der CS-Modus-Prioritätsflag wird auf Aus gestellt.
Es ist zu beachten, dass die anderen in dem Flussdiagramm gezeigten Verarbeitungen bereits unter Bezugnahme auf 11 A und 11B beschrieben sind, sodass die überlappende Beschreibung weggelassen wird.
Wie es oben beschrieben ist, wird in dem vierten Ausführungsbeispiel, wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Route in dem CD-Modus oder in dem CS-Modus befährt, bestimmt, ob der Kraftstoffverbrauch für die Reiseroute durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus reduziert werden kann, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten, und dann wird ein Umschalten des Fahrmodus auf der Basis des bestimmten Ergebnisses gesteuert. Auf diese Weise kann gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Kraftstoffverbrauch in Anbetracht eines Verlustes in der Spannungserhöhungsvorrichtung 17 reduziert werden.
Es ist zu beachten, dass in den obigen Ausführungsbeispielen ein serielles/paralleles Hybridfahrzeug, das geeignet ist, die Leistung des Motors 2, welche durch die Leistungsverteilungseinheit 4 verteilt wird, auf die Antriebswelle 12 und den Motorgenerator 6 zu verteilen, beschrieben ist; jedoch ist der Aspekt der Erfindung auf ein Hybridfahrzeug eines anderen Typs ebenso anwendbar.
14 ist ein Gesamtblockschaltbild, welches eine weitere Anordnung eines Hybridfahrzeugs, an das die Steuerungsvorrichtung gemäß dem Aspekt der Erfindung anwendbar ist, zeigt. Wie es in 14 gezeigt ist, weist das Hybridfahrzeug 2 einen Motor 202, einen Motorgenerator 204, ein stufenloses Getriebe (CVT) 206, ein Rad 208, eine Ansteuervorrichtung 210, eine Spannungserhöhungsvorrichtung 211 und eine elektrische Speichervorrichtung 212 auf.
Die Ausgangsleistung des Motors 202 wird an das Rad 208 über das CVT 206 übertragen. Der Motorgenerator 204 erzeugt ein Drehmoment, wenn es erforderlich ist, um das Antriebsdrehmoment zu unterstützen. Ferner erzeugt der Motorgenerator 204 eine elektrische Leistung unter Verwendung der Ausgangsleistung des Motors 202, wenn es erforderlich ist, eine elektrische Leistung zum Laden der elektrischen Speichervorrichtung 212 zu erzeugen.
Dann wird ebenso in dem Hybridfahrzeug 200 bestimmt, ob die CO2-Emissionen oder ein Kraftstoffverbrauch für eine vorbestimmte Reiseroute durch Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 212 reduziert werden können, und der SOC der elektrischen Speichervorrichtung wird auf der Basis dieses bestimmten Ergebnisses gesteuert. Dadurch ist eine Reduzierung der CO2-Emissionen oder des Kraftstoffverbrauchs möglich. Wenn ferner das Fahrzeug die vorbestimmte Reiseroute im CD-Modus oder im CS-Modus befährt, ist eine Reduzierung der CO2-Emissionen bzw. des Kraftstoffverbrauchs durch Vorziehen des CS-Modus gegenüber dem CD-Modus möglich, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 212 auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten.
Es ist zu beachten, dass in dem obigen zweiten und vierten Ausführungsbeispiel jeweils das Hybridfahrzeug 100a ein sogenanntes Plug-in-Hybridfahrzeug ist, das dazu geeignet ist, die elektrische Speichervorrichtung 16 von einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Stromversorgung unter Verwendung der Ladevorrichtung 40 zu laden; jedoch ist der in diesen Ausführungsbeispielen dargestellte Aspekt der Erfindung nicht auf das Plug-in-Hybridfahrzeug beschränkt, sondern kann auf ein Hybridfahrzeug angewendet werden, welches nicht mit der Ladevorrichtung 40 ausgestattet ist.
Ferner ist jeweils im ersten und dritten Ausführungsbeispiel das Hybridfahrzeug 100 nicht mit der Ladevorrichtung 40 ausgestattet; jedoch kann der in diesen Ausführungsbeispielen dargestellte Aspekt der Erfindung ebenso auf ein Plug-in-Hybridfahrzeug angewendet werden.
Ferner wird in den obigen Ausführungsbeispielen die vorbestimmte Reiseroute von einem Reisestartpunkt wie beispielsweise einem Zuhause zu einem Reiseziel in dem Autonavigationssystem 38 eingegeben; wenn stattdessen eine Autobahn verwendet wird, kann eine Autobahnreisenroute als die vorbestimmte Reiseroute eingestellt werden.
Ferner ist in den obigen Ausführungsbeispielen beispielsweise die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Sa eine Geschwindigkeitsbegrenzung der Reiseroute, welche von dem Autonavigationssystem 38 erhalten wird; stattdessen kann eine tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn das Fahrzeug stabil bzw. dauerhaft mit einer hohen Geschwindigkeit nach dem Reisestart fährt, als die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Sa eingestellt werden.
Ferner kann der Aspekt der Erfindung ebenso auf den Fall angewendet werden, in dem die elektrische Speichervorrichtung 16 aus einer Vielzahl von miteinander parallel verbundenen elektrischen Speichereinheiten ausgebildet ist; wenn der Aspekt jedoch auf das erste oder das dritte Ausführungsbeispiel angewendet wird, können einige elektrische Speichereinheiten absichtlich separiert sein. Dadurch kann eine Lademenge zum Erhöhen der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 reduziert werden, und folglich ist eine weitere Reduzierung von CO2-Emissionen oder eines Kraftstoffverbrauchs möglich.
Es ist zu beachten, dass, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einer Reiseroute gering ist, sich die Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch Verringern der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung 16 in Anbetracht eines Verlustes in den Ansteuervorrichtungen 18 und 20 verbessert, und eine Reduzierung der CO2-Emissionen bzw. eines Kraftstoffverbrauchs ist möglich. Wenn die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Sa gering ist, kann dann der SOC der elektrischen Speichervorrichtung 16 absichtlich reduziert werden bzw. der CD-Modus kann gegenüber dem CS-Modus bevorzugt werden.
Es ist zu beachten, dass in der obigen Beschreibung die Motoren 2 und 202 jeweils einem Ausführungsbeispiel des „Verbrennungsmotors“ gemäß dem Aspekt der Erfindung entsprechen, und die Motorgeneratoren 10 und 204 jeweils einem Ausführungsbeispiel des „Antriebselektromotors“ gemäß dem Aspekt der Erfindung entsprechen. Ferner bilden die Ladevorrichtung 40 und der Einlass 42 ein Ausführungsbeispiel der „Ladevorrichtung“ gemäß dem Aspekt der Erfindung.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist diese selbstverständlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele oder Konstruktionen beschränkt. Im Gegenteil beabsichtigt die Erfindung verschiedene Modifikationen und Äquivalente Anordnungen abzudecken. Ferner, da die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung in verschiedenen beispielhaften Kombinationen und Anordnungen gezeigt sind, sind andere Kombinationen und Anordnungen, welche mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element aufweisen, ebenso vom Umfang der beigefügten Ansprüche umfasst.

Claims

Steuerungsvorrichtung (36A) für ein Hybridfahrzeug (100A; 200), das einen Verbrennungsmotor (2; 202), einen Antriebselektromotor (10; 204), eine Ansteuervorrichtung (20; 210), welche den Antriebselektromotor (10; 204) antreibt, eine wiederaufladbare elektrische Speichervorrichtung (16; 212) und eine Spannungserhöhungsvorrichtung (17; 211) aufweist, welche zwischen der Ansteuervorrichtung (20; 210) und der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) vorgesehen ist und welche eine Eingangsspannung der Ansteuervorrichtung (20; 210) auf eine Spannung der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) oder auf eine höhere Spannung erhöht, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (36A) aufweist: die Fahrmodus-Steuerungseinheit (58), welche ein Umschalten eines Fahrmodus steuert, welcher einen ersten Modus, in welchem der Verbrennungsmotor (2; 202) gestoppt ist und das Hybridfahrzeug (100A; 200) vorzugsweise dazu veranlasst wird, nur unter Verwendung des Antriebselektromotors (10; 204) zu fahren, und einen zweiten Modus aufweist, in welchem der Verbrennungsmotor (2; 202) betrieben wird, um einen Ladezustand der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) auf einem vorbestimmten Sollwert zu halten; und eine Evaluierungseinheit (52A), welche, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) eine vorbestimmte Reiseroute in dem ersten oder zweiten Modus befährt, bestimmt, ob Kohlendioxydemissionen für die Reiseroute durch Vorziehen des zweiten Modus gegenüber dem ersten Modus reduziert werden können, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten, wobei Fahrmodus-Steuerungseinheit (58) auf der Basis eines durch die Evaluierungseinheit (52A) bestimmten Ergebnisses ein Umschalten des Fahrmodus steuert, wobei die Evaluierungseinheit (52A) aufweist: eine erste Berechnungseinheit, die eine erste Emissionsmenge schätzt, welche die Kohlendioxydemissionen anzeigt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem ersten Modus fährt, nachdem das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem zweiten Modus fährt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) die Reiseroute befährt; eine zweite Berechnungseinheit, welche eine zweite Emissionsmenge schätzt, die die Kohlendioxydemissionen anzeigt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem zweiten Modus fährt, nachdem das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem ersten Modus fährt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) die Reiseroute befährt; und eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, dass die Kohlendioxydemissionen reduziert werden können, wenn die erste Emissionsmenge kleiner als die zweite Emissionsmenge ist, wobei wenn die Evaluierungseinheit (52A) bestimmt, dass die Kohlendioxydemission reduziert werden kann, die Fahrmodus-Steuerungseinheit (58) den Fahrmodus auf den zweiten Modus einstellt, bis eine verbleibende Distanz der Reiseroute kürzer als eine Entleerungsdistanz im ersten Modus ist.
Steuerungsvorrichtung (36A) nach Anspruch 1, wobei die Evaluierungseinheit (52A) auf der Basis einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Spannung der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) und einer Reisedistanz die Kohlendioxydemissionen berechnet.
Steuerungsvorrichtung (36A) für ein Hybridfahrzeug (100A; 200), das einen Verbrennungsmotor (2; 202), einen Antriebselektromotor (10; 204), eine Ansteuervorrichtung (20; 210), welche den Antriebselektromotor (10; 204) antreibt, eine wiederaufladbare elektrische Speichervorrichtung (16; 212) und eine Spannungserhöhungsvorrichtung (17; 211) aufweist, welche zwischen der Ansteuervorrichtung (20; 210) und der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) vorgesehen ist und welche eine Eingangsspannung der Ansteuervorrichtung (20; 210) auf eine Spannung der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) oder auf eine höhere Spannung erhöht, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (36A) aufweist: eine Fahrmodus-Steuerungseinheit (58), welche ein Umschalten eines Fahrmodus steuert, welcher einen ersten Modus, in welchem der Verbrennungsmotor (2; 202) gestoppt ist und das Hybridfahrzeug (100A; 200) vorzugsweise dazu veranlasst wird, nur unter Verwendung des Antriebselektromotors (10; 204) zu fahren, und einen zweiten Modus aufweist, in welchem der Verbrennungsmotor (2; 202) betrieben wird, um einen Ladezustand der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) auf einem vorbestimmten Sollwert zu halten; und eine Evaluierungseinheit (52A), welche, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) eine vorbestimmte Reiseroute in dem ersten oder zweiten Modus befährt, bestimmt, ob Kohlendioxydemissionen für die Reiseroute durch Vorziehen des zweiten Modus gegenüber dem ersten Modus reduziert werden können, um die Spannung der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) auf einem vergleichsweise hohen Level zu halten, wobei die Fahrmodus-Steuerungseinheit (58) auf der Basis eines durch die Evaluierungseinheit (52A) bestimmten Ergebnisses ein Umschalten des Fahrmodus steuert, wobei die Evaluierungseinheit (52A) aufweist: eine erste Berechnungseinheit, die eine erste Kraftstoffverbrauchsmenge schätzt, welche den Kraftstoffverbrauch anzeigt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem ersten Modus fährt, nachdem das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem zweiten Modus fährt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) die Reiseroute befährt; eine zweite Berechnungseinheit, welche eine zweite Kraftstoffverbrauchmenge schätzt, die den Kraftstoffverbrauch anzeigt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem zweiten Modus fährt, nachdem das Hybridfahrzeug (100A; 200) in dem ersten Modus fährt, wenn das Hybridfahrzeug (100A; 200) die Reiseroute befährt; und eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, dass der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann, wenn die erste Kraftstoffverbrauchsmenge kleiner als die zweite Kraftstoffverbrauchsmenge ist, wobei, wenn die Evaluierungseinheit (52A) bestimmt, dass der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann, die Fahrmodus-Steuerungseinheit (58) den Fahrmodus auf den zweiten Modus einstellt, bis eine verbleibende Distanz der Reiseroute kürzer als eine Entleerungsdistanz in dem ersten Modus ist.
Steuerungsvorrichtung (36A) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Hybridfahrzeug (100A) ferner eine Ladevorrichtung aufweist, die geeignet ist, die elektrische Speichervorrichtung (16) mit einer von einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Stromversorgung zugeführten elektrischen Leistung zu laden; und die Fahrmodus-Steuerungseinheit (58) den Fahrmodus auf den ersten Modus einstellt, nachdem die elektrische Speichervorrichtung (16) durch die Ladevorrichtung geladen ist.
Steuerungsvorrichtung (36; 36A) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Evaluierungseinheit (52; 52A) bestimmt, ob die Kohlendioxydemissionen verglichen mit einem Fall, in dem das Hybridfahrzeug (100A; 200) die vorbestimmte Reiseroute befährt, während der Ladezustand der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) auf einen vorbestimmten Sollwert ohne Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) gesteuert wird, reduziert werden können.
Steuerungsvorrichtung (36; 36A) nach Anspruch 3, wobei die Evaluierungseinheit (52; 52A) bestimmt, ob der Kraftstoffverbrauch verglichen mit einem Fall, in dem das Hybridfahrzeug (100A; 200) die vorbestimmte Reiseroute befährt, während der Ladezustand der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) auf einen vorbestimmten Sollwert ohne Erhöhung der Spannung der elektrischen Speichervorrichtung (16; 212) gesteuert wird, reduziert werden kann.