DE112011103151T5 - Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug - Google Patents

Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug Download PDF

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Abstract

Eine Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung (2) für ein Elektrofahrzeug weist auf: einen Leistungserzeuger (4), der von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird; eine Fahrbatterie (5), die in der Lage ist, Energie, die vom Leistungserzeuger (4) erzeugt wird, zu speichern und einen SOC, das heißt einen Ladungszustand zu erfassen; und einen Fahrmotor (6), der in der Lage ist, ein Fahrzeug unter Verwendung von Leistung, die vom Leistungserzeuger (4) erzeugt wird, oder von Energie, die in der Fahrbatterie (5) gespeichert ist, zu bewegen, wobei die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung (2) ein Leistungserzeugungsdrehmoment des Leistungserzeugers (4) so steuert, dass es einer Leistungsausgabe entspricht, die eine Summe einer geforderten Leistungsausgabe ist, die auf Basis einer Manipulation separat von einem Antriebsdrehmoment des Fahrmotors (6) und einer geforderten Batterieleistungsausgabe, die auf Basis des SOC berechnet wird, berechnet wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug und insbesondere eine Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug, die eine Steuerung der Leistungserzeugung eines Leistungserzeugers, der von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, welcher in einem Serienhybrid-Elektrofahrzeug eingebaut ist, unter Berücksichtigung eines Antriebsdrehmoments des Elektrofahrzeugs und einer Ladungsmenge einer Fahrbatterie durchführt.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Ein Serienhybrid-Elektrofahrzeug weist auf: einen Leistungserzeuger, der von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, eine Fahrbatterie, die in der Lage ist, Energie zu speichern, die vom Leistungserzeuger erzeugt wird, und einen SOC, das heißt einen Ladungszustand, zu erfassen, und einen Fahrmotor, der in der Lage ist, ein Fahrzeug unter Verwendung von Leistung, die vom Leistungserzeuger erzeugt wird, oder von Energie, die in der Fahrbatterie gespeichert ist, zu bewegen, und steuert den Betrieb des Verbrennungsmotors und das Laden/Entladen der Fahrbatterie durch eine Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung.
  • Beispiele für die Steuerung der Leistungserzeugung des Leistungserzeugers, der vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, beinhalten eine Steuerung, bei der die erzeugte Leistung auf Basis der Feststellung eines Batteriezustands bestimmt wird, und der Batteriezustand auf Basis der maximalen regenerativen Leistung und der maximalen erzeugten Leistung festgestellt wird ( japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 1999-136808 ), eine Steuerung, bei der die Ausführung/Unterbrechung der Leistungserzeugung abhängig von einem SOC, das heißt einem Ladungszustand der Batterie, variiert, in der die Leistungserzeugungszeit abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert ( japanisches Patent Nr. 3200493 ), und eine Steuerung, bei der ein Ziel-SOC von einem Fahrzustand gesetzt wird und der SOC in den Ziel-SOC umgewandelt wird ( japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 1998-150701 ).
  • LISTE DER ENTGEGENHALTUNGEN PATENTDOKUMENTE
    • Patentdokument 1: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 1999-136808
    • Patentdokument 2: japanisches Patent Nr. 3200493
    • Patentdokument 3: japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 1998-150701
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Arten der Leistungserzeugung-Steuervorrichtung für das Elektrofahrzeug beinhalten eine Art, bei der der Leistungserzeuger intermittierend an einem Betriebspunkt des höchsten Wirkungsgrads der Leistungserzeugung betrieben wird, um den SOC in einem festgelegten Bereich zu halten (im Folgenden als „Fixpunktbetrieb” bezeichnet), und eine Art, bei der der Fahrmotor und andere elektrische Verbraucher so gesteuert werden, dass der Leistungsverbrauch des Fahrmotors und der anderen elektrischen Verbraucher mit der erzeugten Leistung übereinstimmt.
  • Die erste Art, das heißt der Fixpunktbetrieb, ist jedoch dahingehend von Nachteil, dass der Fahrer befremdet ist, weil der Verbrennungsmotor unabhängig vom Willen des Fahrers, beispielsweise der Betätigung des Gaspedals, immer mit einer festgelegten Drehzahl betrieben wird. Die letztgenannte Art, das heißt die elektrische Laststeuerung, ist dahingehend von Nachteil, dass das Fahrverhalten von der Leistungserzeugungskapazität beschränkt wird, wenn die Leistungsausgabe des Fahrmotors gemäß einem Leistungsungleichgewicht begrenzt ist, weil der Leistungsverbrauch von der erzeugten Leistung bestimmt wird.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Erzeugung von Leistung, ohne befremdlich zu wirken, bei gleichzeitiger Gewährleistung eines guten Fahrverhaltens.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Die vorliegende Erfindung ist eine Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug, das aufweist: einen Leistungserzeuger, der von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird; eine Fahrbatterie, die in der Lage ist, Energie zu speichern, die vom Leistungserzeuger erzeugt wird, und einen SOC, das heißt einen Ladungszustand, zu erfassen; und einen Fahrmotor, der in der Lage ist, ein Fahrzeug unter Verwendung der Leistung, die vom Leistungserzeuger erzeugt wird, oder von Energie, die in der Fahrbatterie gespeichert ist, zu bewegen, wobei die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung ein Leistungserzeugungsdrehmoment des Leistungserzeugers so steuert, dass es einer Leistungsausgabe entspricht, die eine Summe einer geforderten Antriebsleistungsausgabe, die auf Basis einer Manipulation separat von einem Antriebsdrehmoment des Fahrmotors berechnet wird, und einer geforderten Batterieleistungsausgabe, die auf Basis des SOC berechnet wird, ist.
  • VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für das Elektrofahrzeug der vorliegenden Erfindung kann die Antriebskraft des Fahrmotors und das gute Fahrverhalten gewährleisten, die mit der Absicht des Fahrers in Einklang stehen.
  • Die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für das Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Leistungserzeugungsmenge vom Leistungserzeuger gewährleisten, um die Fahrbatterie zu laden.
  • Die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für das Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Fahrbatterie in einem Zustand halten, der nahe an einem bevorzugten SOC liegt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockschema einer Leistungserzeugungssteuerung einer Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug. (Ausführungsform)
  • 2 ist ein Systemaufbaudiagramm der Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für das Elektrofahrzeug. (Ausführungsform)
  • 3 ist ein Diagramm, das ein erstes Kennfeld einer Antriebsdrehmomentberechnung darstellt. (Ausführungsform)
  • 4 ist ein Diagramm, das ein zweites Kennfeld eines Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags darstellt. (Ausführungsform)
  • 5 ist ein Diagramm, das ein drittes Kennfeld eines Leistungserzeugungs-Korrekturbetrags darstellt. (Ausführungsform)
  • 6 ist ein Diagramm, das eine Kurve für das maximale Drehmoment des Verbrennungsmotors und eine Kurve für den Betrieb des Leistungserzeugers in einem Verbrennungsmotor-Kennfeld darstellt. (Ausführungsform)
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf Basis der Zeichnungen beschrieben.
  • 1 bis 6 stellen die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 2 bezeichnet eine Bezugszahl 1 ein Serienhybrid-Elektrofahrzeug, und eine Bezugszahl 2 bezeichnet eine Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung. Die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 für das Elektrofahrzeug 1 ist so ausgelegt, dass ein Leistungserzeuger 4, der von einem Verbrennungsmotor 3 angetrieben wird, eine Fahrbatterie 5 und ein Fahrmotor 6 über ein Hochvoltkabel (HV+/HV–) 7 miteinander verbunden sind. Mit dem Hochvoltkabel 7 sind auch andere elektrische Verbraucher verbunden. Die anderen elektrischen Verbraucher 8 sind elektrische Verbraucher, die mit hoher Voltzahl angesteuert werden, beispielsweise ein Klimaanlagekompressor, eine Klimaanlagenheizung und dergleichen.
  • Die Fahrbatterie 5 ist in der Lage, Energie zu speichern, die vom Leistungserzeuger 4 erzeugt wird, und einen Ladungszustand (im Folgenden als „SOC” bezeichnet) zu erfassen. Der Fahrmotor 6 wird unter Verwendung der Leistung, die vom Leistungserzeuger 4 erzeugt wird, oder der Energie oder Leistung, die in der Fahrbatterie 5 gespeichert ist, angetrieben und ist in der Lage, das Fahrzeug durch Antreiben von Antriebsrädern 10 über Antriebswellen 9 zu bewegen.
  • Der Verbrennungsmotor 3, der Leistungserzeuger 4, die Fahrbatterie 5 und der Fahrmotor 6 sind mit einer Antriebssteuereinheit 11 der Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 verbunden. Mit der Antriebssteuereinheit 11 sind ein Beschleunigungselementsensor 12, der einen Öffnungsgrad eines Beschleunigungselements erfasst, und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13, der die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, verbunden. In die Antriebssteuereinheit 11 werden Verbrennungsmotor-Drehzahlinformationen über den Verbrennungsmotor 3, der SOC der Fahrbatterie 5, ein Beschleunigungselement-Öffnungsgradsignal, das vom Beschleunigungselementsensor 12 erfasst wird, und ein Fahrzeugsignal, das vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 13 erfasst wird, eingegeben. Das Beschleunigungselement-Öffnungsgraderfassungssignal ist ein Signal, das den Öffnungsgrad eines Beschleunigungselements aufgrund einer Betätigung des Beschleunigungselements, das heißt, einer Manipulation durch einen Fahrer, anzeigt. Das Fahrzeugsignal ist ein Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit des Elektrofahrzeugs 1 anzeigt.
  • Die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 treibt den Fahrmotor 6 gemäß einem Antriebsdrehmomentbefehl, der von der Antriebssteuereinheit 11 berechnet wird, an und treibt die Antriebsräder 10 über die Antriebswellen 9 an. Die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 überträgt andererseits einen Verbrennungsmotor-Steuerbefehl (beispielsweise einen Drosselklappen-Öffnungsgradbefehl) von der Antriebssteuereinheit 11 zum Verbrennungsmotor 3, um Leistung zu erzeugen, die vom Fahrmotor 6 und den anderen Verbrauchern 8 verbraucht werden soll, und überträgt einen Leistungserzeugungsdrehmomentbefehl auf den Leistungserzeuger 4, um die erzeugte Leistungsmenge so zu steuern, dass insgesamt Leistungsverbrauch = erzeugte Leistung ist. Jedoch muss der momentane Wert der erzeugten Leistung nicht immer mit dem Leistungsverbrauch übereinstimmen, da die Fahrbatterie 5 als Leistungszwischenspeicher verwendet wird.
  • In der Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 bestimmt die Antriebssteuereinheit 11 die erzeugte Leistung wie in 1 dargestellt ist. In der Antriebssteuereinheit 11 wird der Antriebsdrehmomentbefehl an den Fahrmotor 6, der zum Fahren des Fahrzeugs 1 nötig ist, von einem Abschnitt 14 zum Berechnen eines Antriebsdrehmoments aus dem Beschleunigungselement-Öffnungsgrad und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet (siehe die Erklärungen zur später beschriebenen 3). Um die für das Fahren nötige Leistung zu liefern, wird in diesem Fall eine Berechnung des Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags (siehe die Erklärungen zur später beschriebenen 4) von einem Abschnitt 15 zum Berechnen des Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags implementiert, aber das Ergebnis der Berechnung des Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags muss nicht immer mit der Leistung übereinstimmen, die vom Fahrmotor 6 verbraucht wird. Da der Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags eng mit dem Betriebszustand eines Verbrennungsmotors verknüpft ist, ist es für den Fahrer befremdlich, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors anders ist als der, der aufgrund des Fahrbetriebs zu erwarten ist.
  • Somit bestimmt die Antriebssteuereinheit 11 den Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag (eine geforderte Antriebsleistungsausgabe) im Hinblick darauf, dass so weit wie möglich verhindert werden soll, das der Fahrer sich befremdet fühlt, auf Basis dessen, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in erster Linie den Öffnungsgrad des Beschleunigungselements beinhaltet, der auf Basis der Manipulation bestimmt wird. Wenn die Leistungssteuerung gemäß dem Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag durchgeführt wird, geht die Fahrbatterie 5 in einen Stromeingabezustand oder einen Stromausgabezustand über und führt zu einen Überladungs- oder Überentladungszustand. Daher wird in der Antriebssteuereinheit 11 eine SOC-Abweichung, bei der es sich um den Unterschied zwischen dem SOC und einem SOC-Zielwert. das heißt ein Konvergenzziel des SOC handelt, von einem Abschnitt 16 zum Berechnen der SOC-Abweichung berechnet, ein Leistungserzeugungskorrekturbetrag (eine geforderte Batterieleistungsausgabe) wird auf Basis der SOC-Abweichung von einem Abschnitt 17 zum Berechnen des Leistungserzeugungskorrekturbetrags berechnet (siehe die Erklärungen zur später beschriebenen 5), und das Ergebnis der Berechnung des Abschnitts 17 zum Berechnen des Leistungserzeugungskorrekturbetrags wird von einem Abschnitt 18 zum Berechnen einer geforderten Antriebsleistungserzeugung zum genannten Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag addiert.
  • Die SOC-Abweichung zwischen dem SOC der Fahrbatterie 5 und dem SOC-Zielwert wird zurückgemeldet (wahrscheinlich zum Laden durch Leistungserzeugung), wodurch der SOC in einen bestimmten Bereich gelangt. Da die geforderte Leistungserzeugung die Summe des Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags und des Leistungserzeugungskorrekturbetrags ist, wird eine Leistungserzeugungssteuerung (siehe die Erklärungen zur später beschriebenen 6) in einem Leistungserzeugungs-Steuerabschnitt 19 so durchgeführt, dass der Verbrennungsmotor-Steuerbefehl an den Verbrennungsmotor 3 und der Leistungserzeugungsdrehmomentbefehl an den Leistungserzeuger 4 berechnet werden. Die Antriebssteuereinheit 11 überträgt den Verbrennungsmotor-Steuerbefehl an den Verbrennungsmotor 3 und überträgt den Leistungserzeugungs-Steuerbefehl an den Leistungserzeuger 4, um dadurch die Menge der erzeugten Leistung zu steuern.
  • Mit Manipulation durch den Fahrer ist hier eine Betätigung des Gaspedals gemeint. Da der Beschleunigungselement-Öffnungsgrad gemäß dem Umfang der Betätigung des Beschleunigungselements bestimmt wird, kann der Umfang der Betätigung des Beschleunigungselements durch Erfassen des Öffnungsgrads des Beschleunigungselements durch den Beschleunigungselementsensor 12 erfasst werden. Ferner ist die geforderte Batterieleistungsausgabe, die auf Basis des SOC der Fahrbatterie 5 berechnet wird, der Leistungserzeugungs-Korrekturbetrag. Ein Ergebnis, das durch Addieren der geforderten Batterieleistungsausgabe als dem Leistungserzeugungs-Korrekturbetrag zum Leistungserzeugungsbetrag auf Basis des Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags, der auf Basis der Manipulation (des Beschleunigungselement-Öffnungsgrads) bestimmt wird, erhalten wird, ist ein endgültiger realer Leistungserzeugungsbetrag.
  • In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Höhe eines Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags und die reale Antriebsleistungsausgabe des Fahrmotors in manchen Fällen annähernd gleich sind, aber nicht immer sofort übereinstimmen, und es wird außerdem davon ausgegangen, dass die Ladungs-/Entladungsmenge der Fahrbatterie 5 und der Leistungserzeugungs-Korrekturbetrag in manchen Fällen annähernd gleich sind, aber nicht immer sofort übereinstimmen.
  • Der Grund dafür, dass es kein Problem darstellt, wenn Ein- und Ausgang akkumuliert werden so wie sie sind, und der Unterschied zwischen ihnen akkumuliert wird, ist, dass der Unterschied in der Ladungs-/Entladungsmenge der Fahrbatterie 5 erscheint und in der SOC-Abweichung erscheint, und der Unterschied daher infolge der Rückmeldung der SOC-Abweichung korrigiert wird. Somit stimmen Ein- und Ausgang überein, so dass insgesamt Leistungserzeugung = erzeugte Leistung. Daher kann die geforderte Batterieleistungsausgabe der Leistungserzeugungs-Korrekturbetrag sein.
  • 3 ist ein Beispiel für ein erstes Kennfeld, das zum Berechnen des Antriebsdrehmoments durch den Abschnitt 14 zum Berechnen des Antriebsdrehmoments verwendet wird. Wie in 3 dargestellt ist, wird das Antriebsdrehmoment des Fahrmotors 6 auf Basis des Beschleunigungselement-Öffnungsgrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung des ersten Kennfelds gesetzt. Genauer wird das Antriebsdrehmoment des Fahrmotors 6 so gesetzt, dass das Antriebsdrehmoment umso höher ist, je größer der Beschleunigungselement-Öffnungsgrad ist, und das Antriebsdrehmoment allmählich sinkt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Hochgeschwindigkeitsseite der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.
  • In diesem Fall wird der Antriebsdrehmomentbefehl gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Beschleunigungselement-Öffnungsgrad bestimmt. Man beachte, dass der bestimmte Antriebsdrehmomentbefehl nicht durch den Leistungserzeugungsbetrag oder den Leistungserzeugungsbetrag-Voraussagewert des Leistungserzeugers 4 zu dieser Zeit beschränkt ist. Auch wenn eine Anstiegskennlinie des Leistungsgenerators 4 eine geringe Ansprechempfindlichkeit zeigt, weil dem Wirkungsgrad der Leistungserzeugung eine höhere Priorität eingeräumt wird, kann eine Antriebsdrehmoment-Kennlinie unabhängig von der Anstiegskennlinie gesetzt werden.
  • 4 ist ein Beispiel für ein zweites Kennfeld, das zum Berechnen der Höhe des Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags durch den Abschnitt 15 zum Berechnen des Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags verwendet wird. Wie in 4 dargestellt ist, wird der Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag (die geforderte Antriebsleistungsausgabe) aufgrund der Manipulation nur auf Basis des Beschleunigungselement-Öffnungsgrads gesetzt. Genauer wird der Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag so gesetzt, dass der Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag umso größer ist, je größer der Beschleunigungselement-Öffnungsgrad ist, und eine Anstiegsrate des Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags abnimmt, wenn der Beschleunigungselement-Öffnungsgrad zunimmt.
  • Der Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag (die geforderte Antriebsleistungsausgabe) muss nicht mit dem Leistungsverbrauch des Fahrmotors 6 übereinstimmen, der aus dem Antriebsdrehmomentbefehl in 3 vorausgesagt wird, sondern wird auf Basis der Verbrennungsmotor-Betriebsbedingung, die vom Fahrer während des Fahrbetriebs erwartet wird, gesetzt. Allgemein wird eine Zunahme der Drehzahl des Verbrennungsmotors erwartet, wenn das Gaspedal niedergedrückt wird. In dieser Ausführungsform wird der Leistungserzeugungsbetrag für die geforderte Antriebsleistungsausgabe so eingestellt, das er in Bezug auf den Beschleunigungselement-Öffnungsgrad einfach zunimmt.
  • 5 ist ein Beispiel für ein drittes Kennfeld, das zum Berechnen des Leistungserzeugungs-Korrekturbetrags durch den Abschnitt 17 zum Berechnen des Leistungserzeugungs-Korrekturbetrags verwendet wird. Wie in 5 dargestellt ist, wird der Leistungserzeugungs-Korrekturbetrag (die geforderte Batterieleistungsausgabe) auf Basis der SOC-Abweichung zwischen dem SOC der Fahrbatterie 5 und dem SOC-Zielwert gesetzt. Genauer nimmt ein absoluter Wert des Leistungserzeugungs-Korrekturbetrags zu, wenn die SOC-Abweichung zunimmt, und eine Erhöhungsrate des absoluten Werts des Leistungserzeugungs-Korrekturbetrags nimmt allmählich ab, wenn die SOC-Abweichung zunimmt.
  • Wenn die SOC-Abweichung, das heißt der Unterschied zwischen dem SOC der Fahrbatterie 5 und dem SOC-Zielwert, positiv ist, wird die geforderte Leistungserzeugung durch Setzen des Leistungserzeugungs-Korrekturbetrags auf einen negativen Wert, um den SOC zu senken, beschränkt. Wenn die SOC-Abweichung negativ ist, wird die geforderte Leistungsmenge durch Setzen des Leistungserzeugungs-Korrekturbetrags auf einen positiven Wert, um den SOC zu erhöhen, erhöht. Somit wird der SOC der Fahrbatterie 5 jeweils um den SOC-Zielwert ans Zentrum gesteuert. Der Leistungserzeugungs-Korrekturbetrag wirkt als Tendenz in Bezug auf den genannten Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag und kann daher die Befremdlichkeit der Verbrennungsmotor-Betriebsbedingung für den Fahrer minimieren.
  • 6 zeigt eine Verbrennungsmotor-Kennlinie (Kurve für das maximale Drehmoment des Verbrennungsmotors) und eine Leistungserzeuger-Betriebskurve zur Anzeige eines Beispiels für eine Leistungserzeugungssteuerung durch den Leistungserzeugungs-Steuerungsabschnitt 19. Auf dem Kennfeld für die Verbrennungsmotor-Kennlinie sind Äquivalenz-Leistungsausgabekurven, die aus der Verbrennungsmotor-Drehzahl und dem Verbrennungsmotor-Drehmoment bestimmt werden, gezeichnet, und eine Kurve, die Punkte, wo der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors auf den Äquivalenz-Leistungsausgabekurven am Besten ist, ist als Betriebskurve des Leistungsgenerators 4 bestimmt. Der Leistungsgenerator-Betriebspunkt (Verbrennungsmotor-Drehzahl, Verbrennungsmotor-Erzeugungsdrehmoment) auf der Betriebskurve wird unter Bezugnahme auf die oben genannte geforderte Leistungserzeugung eindeutig bestimmt, und der Verbrennungsmotor-Steuerwert (beispielsweise ein Drosselklappen-Öffnungsgrad) des Verbrennungsmotors 3 zu dieser Zeit kann vorab aus der Kennlinie des Verbrennungsmotors gefunden werden. Für eine Leistungserzeugungssteuerung auf einen bestimmten Betriebspunkt müssen das Verbrennungsmotor-Erzeugungsdrehmoment und das Leistungserzeugungsdrehmoment gleich sein, so dass in 6, wenn die geforderte Leistungserzeugung beispielsweise 10 kW ist, Leistungserzeugungsdrehmomentbefehl = Verbrennungsmotor-Erzeugungsdrehmoment = 35 Nm, und Drosselklappen-Öffnungsgrad (Verbrennungsmotor-Steuerbefehl) = 40% bestimmt werden kann.
  • Nun wird die Leistungsausgabesteuerung des Verbrennungsmotors 3 beschrieben. Die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2, die die Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors 3 steuert, berechnet den „Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag”, den „SOC (Ladungszustand)” und eine „Leistungsforderung für den Ziel-SOC”. Der „Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag” wird durch die Betätigung des Beschleunigungselements berechnet, bei der es sich um die Manipulation durch den Fahrer handelt. Das „Antriebsdrehmoment” des Fahrmotors kann durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Betätigung des Beschleunigungselements berechnet werden, bei der es sich um die Manipulation durch den Fahrer handelt.
  • Als Untergrenze für den Bereich, der als üblicher Nutzungsbereich der Fahrbatterie 5 zulässig ist, das heißt als zulässiger unterer Grenzwert des SOC, wird ein fester Wert gesetzt. Wenn der SOC zum aktuellen Zeitpunkt (zum Zeitpunkt der Berechnung) der feste Wert ist oder darüber liegt, wird feststellt, dass der SOC eine Reserve in Bezug auf den zulässigen unteren Grenzwert aufweist. Da der übliche Nutzungsbereich der Batterie 5 auf einen Bereich eingestellt ist, der enger ist als der nutzbare Bereich der Fahrbatterie 5, ist der zulässige untere Grenzwert ein großer Wert mit einem Reserveabstand im Vergleich zum unteren Grenzwert des nutzbaren Bereichs der Fahrbatterie 5.
  • Wenn der SOC zum aktuellen Zeitpunkt unter dem festen Wert a liegt, kann der SOC nicht weiter gesenkt werden, und es wird festgestellt, dass eine Wiederherstellung des Zustands nötig ist. Dann wird („Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag” + „Leistungsforderung für den Ziel-SOC”) als „Ziel-Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors” betrachtet, und der SOC wird verbessert, während die Antriebleistungsausgabe auf Basis der Manipulation aufrechterhalten wird. Der Betrieb (die Verbrennung) des Verbrennungsmotors 3 liegt in einer kraftstoffreichen Region.
  • Im Betrieb (bei der Verbrennung) des Verbrennungsmotors 3 wird ein Schwellenwert b gesetzt, der der Motorleistungsausgabe entspricht, die der Grenze zwischen einer stöchiometrischen Region und der kraftstoffreichen Region entspricht. Wenn der SOC zum aktuellen Zeitpunkt bei oder über dem gesetzten Wert a liegt, wird die Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors 3 zum Erzeugen von („Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag” + „Leistungsforderung für den Soll-SOC”) mit dem Schwellenwert b verglichen.
  • Wenn die Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors 3 zum Erzeugen von („Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag” + „Leistungsforderung für den Soll-SOC”) beim Schwellenwert b oder darunter liegt, wird die „Ziel-Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors” auf („Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag” + „Leistungsforderung für den Soll-SOC”) gesetzt. Somit wird der SOC verbessert, während die Antriebsleistungsausgabe auf Basis der Manipulation aufrechterhalten wird. Der Betrieb (die Verbrennung) des Verbrennungsmotors 3 liegt in der stöchiometrischen Region.
  • Wenn die Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors 3 zur Erzeugung von („Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag” + „Leistungsforderung für den Soll-SOC”) den Schwellenwert b überschreitet, wird die „Soll-Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors” auf den gleichen Wert gesetzt wie der Schwellenwert b. Somit wird die Antriebsleistungsausgabe auf Basis der Manipulation vorzugsweise so weit wie möglich gewährleistet, während der SOC verbessert wird, falls eine Reserve vorhanden ist. Zu dieser Zeit wird die Leistungserzeugung, die der SOC-Abweichung entspricht, nicht geladen wie sie ist, sondern beschränkt. Wenn die Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors 3, die nötig ist, um nur den „Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag” zu erzeugen, den Schwellenwert b überschreitet, wird das Antriebsdrehmoment des Elektrofahrzeugs 1 begrenzt, so dass die Verbesserung des SOC (die Ladung für die Fahrbatterie 5) nicht durchgeführt wird. Auch zu dieser Zeit liegt der Betrieb (die Verbrennung) des Verbrennungsmotors in der stöchiometrischen Region.
  • Wie oben beschrieben, steuert die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 das Leistungserzeugungsdrehmoment des Leistungserzeugers 4 so, dass es der Leistungsausgabe entspricht, die die Summe des Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags (der geforderten Antriebsleistungsausgabe), der auf Basis der Manipulation separat vom Antriebsdrehmoment des Fahrmotors 6 berechnet wird, und des Leistungserzeugungs-Korrekturbetrags (der geforderten Batterieleistungsausgabe), der auf Basis des SOC der Fahrbatterie 5 berechnet wird, ist.
  • Somit kann die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für das Elektrofahrzeug 1 die Antriebskraft des Fahrmotors 6 und das Fahrverhalten gewährleisten, die mit den Absichten des Fahrers übereinstimmen. Ferner kann die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 die Höhe der Leistungserzeugung des Leistungserzeugers 4 zum Laden der Fahrbatterie 5 gewährleisten. Ferner kann die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 die Fahrbatterie 5 in einem Zustand halten, der einem bevorzugten SOC nahe kommet.
  • Ferner setzt die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 den SOC-Zielwert, das heißt das Konvergenzziel des SOC der Fahrbatterie 5, vorab und berechnet den Leistungserzeugungs-Korrekturbetrag (die geforderte Batterieleistungsausgabe) auf Basis der Abweichung zwischen dem SOC der Fahrbatterie 5 und dem SOC-Zielwert.
  • Somit erhöht und senkt die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 für das Elektrofahrzeug 1 den Leistungserzeugungsbetrag des Leistungsgenerators 4, um den SOC der Fahrbatterie 5 einem gewünschten SOC-Zielwert anzunähern, damit die damit einhergehende Ladung/Entladung durchgeführt wird, um den tatsächlichen SOC der Fahrbatterie 5 an den gewünschten SOC-Zielwert anzunähern. Anders ausgedrückt kann die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 eine Rückkopplungssteuerung zur Ladung/Entladung der Fahrbatterie 5 durchführen.
  • Ferner entspricht das Antriebsdrehmoment, das an den Fahrmotor 6 von der Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 angelegt wird, dem Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag (der geforderten Antriebsleistungsausgabe) auf Basis der Manipulation und hängt nicht vom Leistungserzeugungsdrehmoment des Leistungserzeugers 4 zur gleichen Zeit ab.
  • Somit kann die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 für das Elektrofahrzeug 1 die ausreichende Antriebskraft und das Fahrverhalten gewährleisten, die mit den Absichten des Fahrers übereinstimmen.
  • Ferner setzt die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 das Antriebsdrehmoment des Fahrmotors 6 auf Basis des Beschleunigungselement-Öffnungsgrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit und unter Verwendung des ersten Kennfelds (3), in dem das Antriebsdrehmoment zunimmt, wenn der Öffnungsgrad des Beschleunigungselements zunimmt und das Antriebsdrehmoment allmählich abnimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Hochgeschwindigkeitsseite zunimmt. Ferner setzt die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 den Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag (die geforderte Antriebsleistungsausgabe) auf Basis der Manipulation nur auf Basis des Öffnungsgrads des Beschleunigungselements und unter Verwendung des zweiten Kennfelds (4), in dem der Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrag (die geforderte Antriebsleistungsausgabe) zunimmt, wenn der Öffnungsgrad des Beschleunigungselements zunimmt und die Steigerungsrate des Fahrerforderungs-Leistungserzeugungsbetrags (der geforderten Antriebsleistungsausgabe) abnimmt, wenn der Öffnungsgrad des Beschleunigungselements zunimmt. Ferner setzt die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 den Leistungserzeugungs-Korrekturbetrag (die geforderte Batterieleistungsausgabe) auf Basis der SOC-Abweichung zwischen dem SOC der Fahrbatterie und dem SOC-Zielwert und unter Verwendung des dritten Kennfelds (5), in dem der absolute Wert der geforderten Batterieleistungsausgabe zunimmt, wenn die SOC-Abweichung zunimmt und die Steigerungsrate des absoluten Werts der geforderten Batterieleistungsausgabeallmählich abnimmt, wenn die SOC-Abweichung zunimmt.
  • Somit kann die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 für das Elektrofahrzeug 1 ausreichend Leistung erzeugen, während sie das Fahrverhalten gewährleistet, das mit den Absichten des Fahrers übereinstimmt, ohne dass sich dieser befremdet fühlt. Ferner kann die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung 2 für das Elektrofahrzeug den tatsächlichen SOC der Fahrbatterie 5 einem Wert annähern, der nahe am gewünschten SOC-Zielwert liegt, und den SOC beibehalten, während sie das Fahrverhalten gewährleistet.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Eine Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann nicht nur auf ein Serienhybrid-Elektrofahrzeug angewendet werden, sondern auch auf ein Serien-Parallelhybrid-Elektrofahrzeug.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (4)

  1. Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug, aufweisend: einen Leistungserzeuger, der von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, eine Fahrbatterie, die in der Lage ist, Energie zu speichern, die vom Leistungserzeuger erzeugt wird, und einen SOC, das heißt einen Ladungszustand, zu erfassen; und einen Fahrmotor, der in der Lage ist, ein Fahrzeug unter Verwendung von Leistung, die vom Leistungserzeuger erzeugt wird, oder von Energie, die in der Fahrbatterie gespeichert ist, zu bewegen, wobei die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung ein Leistungserzeugungsdrehmoment des Leistungserzeugers so steuert, dass es einer Leistungsausgabe entspricht, die die Summe einer geforderten Antriebsleistungsausgabe, die auf Basis einer Manipulation separat von einem Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors berechnet wird, und einer geforderten Batterieleistungsausgabe, die auf Basis des SOC berechnet wird, ist.
  2. Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung einen SOC-Zielwert, der ein Konvergenzziel des SOC der Fahrbatterie ist, vorab setzt und die geforderte Batterieleistungsausgabe auf Basis einer Abweichung zwischen dem SOC der Fahrbatterie und dem SOC-Zielwert berechnet.
  3. Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung ein Antriebsdrehmoment, das der geforderten Antriebsleistungsausgabe auf Basis einer Manipulation entspricht, die nicht von einem Leistungserzeugungsdrehmoment des Leistungserzeugers zur gleichen Zeit abhängt, an den Fahrmotor anlegt.
  4. Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Energie- oder Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors auf Basis eines Beschleunigungselement-Öffnungsgrads und einer Fahrzeuggeschwindigkeit und unter Verwendung eines ersten Kennfelds, in dem das Antriebsdrehmoment höher wird, wenn der Beschleunigungselement-Öffnungsgrad höher wird, und das Antriebsdrehmoment allmählich sinkt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Hochgeschwindigkeitsseite der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, vorab setzt, die geforderte Antriebsleistungsausgabe aufgrund der Manipulation auf Basis nur des Beschleunigungselement-Öffnungsgrads und unter Verwendung eines zweiten Kennfelds setzt, in dem die geforderte Antriebsleistungsausgabe zunimmt, wenn der Beschleunigungselement-Öffnungsgrad zunimmt, und eine Steigerungsrate der geforderten Antriebsleistungsausgabe abnimmt, wenn der Beschleunigungselement-Öffnungsgrad zunimmt, und die geforderte Batterieleistungsausgabe auf Basis einer Abweichung zwischen dem SOC der Fahrbatterie und einem SOC-Zielwert und unter Verwendung eines dritten Kennfelds setzt, in dem ein absoluter Wert der geforderten Batterieleistungsausgabe, d. h. ein Leistungserzeugungs-Korrekturbetrag, zunimmt, wenn die Abweichung zunimmt, und eine Steigerungsrate des absoluten Werts der geforderten Batterieleistungsausgabe, das heißt des Leistungserzeugungs-Korrekturbetrags allmählich abnimmt, wenn die Abweichung zunimmt.
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