JP2002281604A - 自走車両 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
- B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
- B60W20/13—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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- B60L8/00—Electric propulsion with power supply from forces of nature, e.g. sun or wind
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- B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
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- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
- F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
- F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成の複雑化を招くことなく、バッテリーが
過放電を起こすおそれを少なくしながらも、太陽電池の
発電能力を最大限に活用することが可能となる自走車両
を提供する。 【解決手段】 走行駆動用の電動モータ４と、その電動
モータ４に駆動用電力を供給するバッテリー１７と、走
行駆動用の動力を出力するエンジン２と、車両の走行運
転状態を制御する車両制御部６とを備えた自走車両にお
いて、太陽電池３０により発電された電力をバッテリー
１７に充電するように構成し、バッテリー１７の充電状
態が高充電状態よりも低いときにはバッテリー１７の充
電状態が目標充電状態になるように、且つ、バッテリー
１７の充電状態が高充電状態よりも高いときにはエンジ
ン２の出力を減少させてバッテリー１７を放電させるよ
うに、電動モータ４の作動とエンジン２の作動を管理す
る。
過放電を起こすおそれを少なくしながらも、太陽電池の
発電能力を最大限に活用することが可能となる自走車両
を提供する。 【解決手段】 走行駆動用の電動モータ４と、その電動
モータ４に駆動用電力を供給するバッテリー１７と、走
行駆動用の動力を出力するエンジン２と、車両の走行運
転状態を制御する車両制御部６とを備えた自走車両にお
いて、太陽電池３０により発電された電力をバッテリー
１７に充電するように構成し、バッテリー１７の充電状
態が高充電状態よりも低いときにはバッテリー１７の充
電状態が目標充電状態になるように、且つ、バッテリー
１７の充電状態が高充電状態よりも高いときにはエンジ
ン２の出力を減少させてバッテリー１７を放電させるよ
うに、電動モータ４の作動とエンジン２の作動を管理す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行駆動用の電動
モータと、その電動モータに駆動用電力を供給するバッ
テリーと、走行駆動用の動力を出力するエンジン、又
は、燃料にて作動して前記バッテリーを充電するあるい
は前記電動モータを駆動する電力を発電する発電手段
と、車両の運転を管理する運転制御手段とが備えられた
自走車両に関する。
モータと、その電動モータに駆動用電力を供給するバッ
テリーと、走行駆動用の動力を出力するエンジン、又
は、燃料にて作動して前記バッテリーを充電するあるい
は前記電動モータを駆動する電力を発電する発電手段
と、車両の運転を管理する運転制御手段とが備えられた
自走車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記構成の自走車両は、例えば、走行駆
動用の電動モータと走行駆動用の動力を出力するエンジ
ンとを備えて、エンジンの動力と電動モータの動力とを
併用して走行駆動するようなパラレル方式のハイブリッ
ド車両や、前記発電手段として、エンジンの動力により
駆動されるエンジン駆動式の発電機を備えて、その発電
機により前記バッテリーを充電し、そのバッテリーから
の電力により走行駆動用の電動モータを駆動するシリー
ズ方式のハイブリッド車両、及び、前記発電手段として
燃料電池を搭載し、その燃料電池からの電力により走行
駆動用の電動モータを駆動する燃料電池式電動車両等が
ある。因みに、これらのいずれのタイプの車両でも、走
行減速時には、電動モータによる回生電力を利用してバ
ッテリーに充電を行うようになっている。
動用の電動モータと走行駆動用の動力を出力するエンジ
ンとを備えて、エンジンの動力と電動モータの動力とを
併用して走行駆動するようなパラレル方式のハイブリッ
ド車両や、前記発電手段として、エンジンの動力により
駆動されるエンジン駆動式の発電機を備えて、その発電
機により前記バッテリーを充電し、そのバッテリーから
の電力により走行駆動用の電動モータを駆動するシリー
ズ方式のハイブリッド車両、及び、前記発電手段として
燃料電池を搭載し、その燃料電池からの電力により走行
駆動用の電動モータを駆動する燃料電池式電動車両等が
ある。因みに、これらのいずれのタイプの車両でも、走
行減速時には、電動モータによる回生電力を利用してバ
ッテリーに充電を行うようになっている。
【０００３】そして、このような自走車両において、従
来より、太陽電池を備えて、発電手段の負荷を軽減させ
るようにする技術が提案されている。例えば、特開平８
−２５１７１１号公報に示されるように、電動モータと
エンジンとを備えたハイブリッド車両において、太陽電
池にて発電した充電電流をバッテリーに充電することが
できるように構成され、バッテリーの充電電圧が設定値
よりも低いときには、太陽電池からの充電が行われる
が、バッテリーの充電電圧が設定値を越えると、太陽電
池からバッテリーへの充電は行われないように電流制御
する構成のものがあった（以下、第１の従来技術とい
う）。つまり、この第１の従来技術では、バッテリーの
充電電圧が設定値よりも低いときには、バッテリーに対
する充電を太陽電池でも行うようにして、バッテリーの
充電電圧が設定値を越えているときは、太陽電池が発電
する発電電流は充電用の電流として流れない構成となっ
ている。
来より、太陽電池を備えて、発電手段の負荷を軽減させ
るようにする技術が提案されている。例えば、特開平８
−２５１７１１号公報に示されるように、電動モータと
エンジンとを備えたハイブリッド車両において、太陽電
池にて発電した充電電流をバッテリーに充電することが
できるように構成され、バッテリーの充電電圧が設定値
よりも低いときには、太陽電池からの充電が行われる
が、バッテリーの充電電圧が設定値を越えると、太陽電
池からバッテリーへの充電は行われないように電流制御
する構成のものがあった（以下、第１の従来技術とい
う）。つまり、この第１の従来技術では、バッテリーの
充電電圧が設定値よりも低いときには、バッテリーに対
する充電を太陽電池でも行うようにして、バッテリーの
充電電圧が設定値を越えているときは、太陽電池が発電
する発電電流は充電用の電流として流れない構成となっ
ている。
【０００４】ところで、上記第１の従来技術において
は、バッテリーの充電電圧が設定値よりも低いときは太
陽電池による充電が行われるので、太陽電池による発電
電力を有効に活用できるが、バッテリーの充電電圧が高
いときには太陽電池の発電電力を利用しないので、太陽
電池の発電能力を有効に活用できないという不利な面が
ある。
は、バッテリーの充電電圧が設定値よりも低いときは太
陽電池による充電が行われるので、太陽電池による発電
電力を有効に活用できるが、バッテリーの充電電圧が高
いときには太陽電池の発電電力を利用しないので、太陽
電池の発電能力を有効に活用できないという不利な面が
ある。
【０００５】尚、上記第１の従来技術の構成において、
太陽電池による充電を行うか否かの判定基準となる前記
設定値を予め低めの値に設定して、太陽電池の発電能力
をできるだけ有効に利用することも考えられるが、この
ように構成しておくと、車両の走行運転が行われるとき
に、バッテリーの充電電圧が低すぎて電力が不足するこ
とがある。そうすると、例えば、エンジンにて発電機を
駆動してバッテリーに充電する構成等において、発電機
を駆動するエンジンにおける燃料消費量が多くなる等の
不利な面がある。
太陽電池による充電を行うか否かの判定基準となる前記
設定値を予め低めの値に設定して、太陽電池の発電能力
をできるだけ有効に利用することも考えられるが、この
ように構成しておくと、車両の走行運転が行われるとき
に、バッテリーの充電電圧が低すぎて電力が不足するこ
とがある。そうすると、例えば、エンジンにて発電機を
駆動してバッテリーに充電する構成等において、発電機
を駆動するエンジンにおける燃料消費量が多くなる等の
不利な面がある。
【０００６】そこで、上述したような不利を解消する構
成として、例えば、特開２０００−２５３５０４号公報
に示されるものがあった。すなわち、バッテリーの充電
量が予め設定された目標充電量になるように、発電手段
の一例である発電機の起動・停止を制御するように構成
されているハイブリッド車両において、太陽電池にて発
電した充電電流を常にバッテリーに充電することができ
るように構成され、太陽電池の発電状態、具体的には、
時刻の情報、その日の湿度や大気圧などの天候情報、及
び、車両の方角や傾斜角などの姿勢情報等の各種の情報
に基づいて、前記目標充電量を変更させるようにしてい
る。例えば、太陽電池の出力が低いと予測されるときに
は目標充電量を高い値にさせ、太陽電池の出力が高いと
予測されるときには目標充電量を低い値にさせる構成と
なっている。これは、太陽電池の出力が低くても電動モ
ータの駆動等を適正な状態で行えるようにして、太陽電
池の出力が高いときには、太陽電池による発電電力が多
くなるので、バッテリーの充電量を予め低めに設定して
おくことにより太陽電池による発電電力を適正に充電で
きるようにしたものである。（以下、第２の従来技術と
いう）。
成として、例えば、特開２０００−２５３５０４号公報
に示されるものがあった。すなわち、バッテリーの充電
量が予め設定された目標充電量になるように、発電手段
の一例である発電機の起動・停止を制御するように構成
されているハイブリッド車両において、太陽電池にて発
電した充電電流を常にバッテリーに充電することができ
るように構成され、太陽電池の発電状態、具体的には、
時刻の情報、その日の湿度や大気圧などの天候情報、及
び、車両の方角や傾斜角などの姿勢情報等の各種の情報
に基づいて、前記目標充電量を変更させるようにしてい
る。例えば、太陽電池の出力が低いと予測されるときに
は目標充電量を高い値にさせ、太陽電池の出力が高いと
予測されるときには目標充電量を低い値にさせる構成と
なっている。これは、太陽電池の出力が低くても電動モ
ータの駆動等を適正な状態で行えるようにして、太陽電
池の出力が高いときには、太陽電池による発電電力が多
くなるので、バッテリーの充電量を予め低めに設定して
おくことにより太陽電池による発電電力を適正に充電で
きるようにしたものである。（以下、第２の従来技術と
いう）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記第２の従来技術
は、太陽電池が発電する発電電流は常に充電用の電流と
して流れることになり、太陽電池の発電能力を最大限に
活用することにより、発電手段における燃料消費量を抑
制するようにしたものであるが、この第２の従来技術に
おいても次のような面で未だ改善の余地がある。すなわ
ち、上記構成によれば、太陽電池の出力を予測するため
に、時刻の情報、その日の湿度や大気圧などの天候情
報、及び、車両の方角や傾斜角などの姿勢情報等の各種
の情報を検出して、それら各種の検出情報に基づいて目
標充電量を変更させる構成となっており、このような各
種の情報を検出するための各種の検出手段が必要であ
り、それだけ部品点数が増加して構成が複雑になる不利
がある。
は、太陽電池が発電する発電電流は常に充電用の電流と
して流れることになり、太陽電池の発電能力を最大限に
活用することにより、発電手段における燃料消費量を抑
制するようにしたものであるが、この第２の従来技術に
おいても次のような面で未だ改善の余地がある。すなわ
ち、上記構成によれば、太陽電池の出力を予測するため
に、時刻の情報、その日の湿度や大気圧などの天候情
報、及び、車両の方角や傾斜角などの姿勢情報等の各種
の情報を検出して、それら各種の検出情報に基づいて目
標充電量を変更させる構成となっており、このような各
種の情報を検出するための各種の検出手段が必要であ
り、それだけ部品点数が増加して構成が複雑になる不利
がある。
【０００８】本発明はかかる点に着目してなされたもの
であり、その目的は、太陽電池の発電状態を検出するた
めの構成を設けるなどの構成の複雑化を招くことなく、
太陽電池の発電能力を最大限に活用することが可能とな
る自走車両を提供する点にある。
であり、その目的は、太陽電池の発電状態を検出するた
めの構成を設けるなどの構成の複雑化を招くことなく、
太陽電池の発電能力を最大限に活用することが可能とな
る自走車両を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、走行
駆動用の電動モータと、その電動モータに駆動用電力を
供給するバッテリーと、走行駆動用の動力を出力するエ
ンジン、又は、燃料にて作動して前記バッテリーを充電
する、あるいは、前記電動モータを駆動する電力を発電
する発電手段と、車両の運転を管理する運転制御手段と
が備えられた自走車両において、太陽電池が備えられ
て、その太陽電池により発電された電力を前記バッテリ
ーに充電するように構成され、前記運転制御手段が、前
記バッテリーの充電状態が予め設定された高充電状態よ
りも低いときには、前記バッテリーの充電状態が前記高
充電状態よりも低く設定された目標充電状態になるよう
に、前記電動モータの作動、並びに、前記エンジンの作
動あるいは前記発電手段の作動を管理する目標状態維持
運転制御を実行し、且つ、前記バッテリーの充電状態が
前記高充電状態よりも高いときには、前記バッテリーの
放電を促進させるように、前記目標状態維持運転制御よ
りも前記エンジンの出力を減少させる、あるいは、前記
発電手段の発電出力を減少させる状態で、前記電動モー
タの作動、並びに、前記エンジンの作動あるいは前記発
電手段の作動を管理する放電量増加運転制御を実行する
ように構成されていることを特徴とする。
駆動用の電動モータと、その電動モータに駆動用電力を
供給するバッテリーと、走行駆動用の動力を出力するエ
ンジン、又は、燃料にて作動して前記バッテリーを充電
する、あるいは、前記電動モータを駆動する電力を発電
する発電手段と、車両の運転を管理する運転制御手段と
が備えられた自走車両において、太陽電池が備えられ
て、その太陽電池により発電された電力を前記バッテリ
ーに充電するように構成され、前記運転制御手段が、前
記バッテリーの充電状態が予め設定された高充電状態よ
りも低いときには、前記バッテリーの充電状態が前記高
充電状態よりも低く設定された目標充電状態になるよう
に、前記電動モータの作動、並びに、前記エンジンの作
動あるいは前記発電手段の作動を管理する目標状態維持
運転制御を実行し、且つ、前記バッテリーの充電状態が
前記高充電状態よりも高いときには、前記バッテリーの
放電を促進させるように、前記目標状態維持運転制御よ
りも前記エンジンの出力を減少させる、あるいは、前記
発電手段の発電出力を減少させる状態で、前記電動モー
タの作動、並びに、前記エンジンの作動あるいは前記発
電手段の作動を管理する放電量増加運転制御を実行する
ように構成されていることを特徴とする。
【００１０】すなわち、太陽電池が備えられて、その太
陽電池にて発電された電力はバッテリーに充電される構
成となっており、光があたっている間は太陽電池は常に
発電し続けるので、そのような状態ではバッテリーに対
して継続して充電が行われることになる。
陽電池にて発電された電力はバッテリーに充電される構
成となっており、光があたっている間は太陽電池は常に
発電し続けるので、そのような状態ではバッテリーに対
して継続して充電が行われることになる。
【００１１】そして、車両の運転を制御する運転制御手
段は、バッテリーの充電状態が予め設定された高充電状
態よりも低いときは、バッテリーの充電状態が高充電状
態よりも低く設定された目標充電状態になるように、電
動モータの作動、並びに、エンジンの作動あるいは発電
手段の作動を管理する目標状態維持運転制御を実行する
ことになる。すなわち、バッテリーの充電状態が高充電
状態よりも低いときは、太陽電池による充電電力が車両
の電力消費によって適正に消費されている状態であると
考えられるから、このような場合には、バッテリーの充
電状態は予め設定された目標充電状態になるように車両
の運転が制御され適正な充電状態が維持されるのであ
る。
段は、バッテリーの充電状態が予め設定された高充電状
態よりも低いときは、バッテリーの充電状態が高充電状
態よりも低く設定された目標充電状態になるように、電
動モータの作動、並びに、エンジンの作動あるいは発電
手段の作動を管理する目標状態維持運転制御を実行する
ことになる。すなわち、バッテリーの充電状態が高充電
状態よりも低いときは、太陽電池による充電電力が車両
の電力消費によって適正に消費されている状態であると
考えられるから、このような場合には、バッテリーの充
電状態は予め設定された目標充電状態になるように車両
の運転が制御され適正な充電状態が維持されるのであ
る。
【００１２】バッテリーの充電状態が予め設定された高
充電状態よりも高いときは、前記運転制御手段は、バッ
テリーの放電を促進させるように、目標状態維持運転制
御よりもエンジンの出力を減少させる、あるいは、発電
手段の発電出力を減少させる状態で、電動モータの作
動、並びに、エンジンの作動あるいは発電手段の作動を
管理する放電量増加運転制御を実行するのである。すな
わち、バッテリーの充電状態が高充電状態よりも高いと
きは、上記したような目標状態維持運転制御を実行して
いるだけでは太陽電池による充電が車両の電力消費に比
べて過剰になっていると考えられる状況であるから、こ
の場合には、エンジンの出力を減少させて電動モータの
走行駆動力を増大させて電動モータによる電力消費を増
加させたり、あるいは、発電手段の発電出力を減少させ
て、発電手段によるバッテリーへの充電量を減らすこと
で、バッテリーからの電力消費量を増加させるのであ
る。このようにして、太陽電池の出力が大きい状態であ
っても、バッテリーからの電力消費量を多くさせた状態
で運転を継続させることができる。そして、太陽電池の
出力が低下することにより、バッテリーの充電状態が高
充電状態よりも低くなると、前記目標状態維持運転制御
を実行する状態に戻るので、その後は、バッテリーの充
電状態が目標充電状態になるように運転が制御される。
充電状態よりも高いときは、前記運転制御手段は、バッ
テリーの放電を促進させるように、目標状態維持運転制
御よりもエンジンの出力を減少させる、あるいは、発電
手段の発電出力を減少させる状態で、電動モータの作
動、並びに、エンジンの作動あるいは発電手段の作動を
管理する放電量増加運転制御を実行するのである。すな
わち、バッテリーの充電状態が高充電状態よりも高いと
きは、上記したような目標状態維持運転制御を実行して
いるだけでは太陽電池による充電が車両の電力消費に比
べて過剰になっていると考えられる状況であるから、こ
の場合には、エンジンの出力を減少させて電動モータの
走行駆動力を増大させて電動モータによる電力消費を増
加させたり、あるいは、発電手段の発電出力を減少させ
て、発電手段によるバッテリーへの充電量を減らすこと
で、バッテリーからの電力消費量を増加させるのであ
る。このようにして、太陽電池の出力が大きい状態であ
っても、バッテリーからの電力消費量を多くさせた状態
で運転を継続させることができる。そして、太陽電池の
出力が低下することにより、バッテリーの充電状態が高
充電状態よりも低くなると、前記目標状態維持運転制御
を実行する状態に戻るので、その後は、バッテリーの充
電状態が目標充電状態になるように運転が制御される。
【００１３】尚、前記放電量増加運転制御においてエン
ジンの出力を減少させる場合の具体的な例としては、次
のような構成がある。例えば、電動モータとエンジンの
両方で車両を走行駆動しているときには、エンジンの出
力を減少させる構成として、電動モータによる動力とエ
ンジンによる動力との動力分配率を、エンジンの比率が
低下するように出力を低下させることで対応できる。
又、車両の発進時に車速が設定速度に上昇するまで電動
モータにて走行駆動し、速度が上昇したのちエンジンを
起動して動力を出力させるような構成においては、エン
ジンの出力を減少させる構成として、例えば、エンジン
による出力を停止して電動モータだけの出力で走行駆動
させるようにしたり、前記設定速度を高い値に変更して
エンジンの起動のタイミングを遅らせること等により対
応できる。
ジンの出力を減少させる場合の具体的な例としては、次
のような構成がある。例えば、電動モータとエンジンの
両方で車両を走行駆動しているときには、エンジンの出
力を減少させる構成として、電動モータによる動力とエ
ンジンによる動力との動力分配率を、エンジンの比率が
低下するように出力を低下させることで対応できる。
又、車両の発進時に車速が設定速度に上昇するまで電動
モータにて走行駆動し、速度が上昇したのちエンジンを
起動して動力を出力させるような構成においては、エン
ジンの出力を減少させる構成として、例えば、エンジン
による出力を停止して電動モータだけの出力で走行駆動
させるようにしたり、前記設定速度を高い値に変更して
エンジンの起動のタイミングを遅らせること等により対
応できる。
【００１４】そして、太陽電池によるバッテリーへの充
電は常に実行可能な状態となっており、太陽電池の発電
状態には関係なくバッテリーの充電状態によって制御状
態を変更しているので、太陽電池の発電状態を検出する
ための構成等も不要で構成が複雑化することもない。
電は常に実行可能な状態となっており、太陽電池の発電
状態には関係なくバッテリーの充電状態によって制御状
態を変更しているので、太陽電池の発電状態を検出する
ための構成等も不要で構成が複雑化することもない。
【００１５】従って、太陽電池の発電状態を検出するた
めの構成を設けるなどの構成の複雑化を招くことなく、
太陽電池の発電能力を最大限に活用することが可能とな
る自走車両を提供できるに至った。
めの構成を設けるなどの構成の複雑化を招くことなく、
太陽電池の発電能力を最大限に活用することが可能とな
る自走車両を提供できるに至った。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る自走車両の一
例としてのハイブリッド車両について図面に基づいて説
明する。図１に、自走車両の一例としてのハイブリッド
車両のシステム構成を示している。このハイブリッド車
両は、後述するような遊星ギア機構１、エンジン２、発
電機３、及び、電動モータ４等が一体的に組み付けられ
た駆動ユニットＫが設けられ、この駆動ユニットＫが、
走行装置としての左右の前輪５を駆動する走行用駆動力
を発生するように構成されている。そして、このハイブ
リッド車両には太陽電池３０が備えられ、この太陽電池
３０により、後述するように車両に搭載されるバッテリ
ーを充電するように構成されている。尚、詳述はしない
が、太陽電池３０は車両のボンネット部や屋根部などに
太陽光を受光可能な状態で装着される。
例としてのハイブリッド車両について図面に基づいて説
明する。図１に、自走車両の一例としてのハイブリッド
車両のシステム構成を示している。このハイブリッド車
両は、後述するような遊星ギア機構１、エンジン２、発
電機３、及び、電動モータ４等が一体的に組み付けられ
た駆動ユニットＫが設けられ、この駆動ユニットＫが、
走行装置としての左右の前輪５を駆動する走行用駆動力
を発生するように構成されている。そして、このハイブ
リッド車両には太陽電池３０が備えられ、この太陽電池
３０により、後述するように車両に搭載されるバッテリ
ーを充電するように構成されている。尚、詳述はしない
が、太陽電池３０は車両のボンネット部や屋根部などに
太陽光を受光可能な状態で装着される。
【００１７】次に駆動ユニットＫの構成について説明す
る。図２に示すように、エンジン２、電動モータ４、及
び、発電機３は夫々、遊星ギア機構１を介して機械的に
結合されており、遊星ギア機構１は、中央軸芯周りで回
転するサンギア１８、サンギア１８の外周を係合して自
転しながら中央軸芯周りで公転する３個の遊星ピニオン
ギア１９、さらにその外周で各遊星ピニオンギア１９に
係合しながら回転するリングギア２０が備えられ、前記
３個の遊星ピニオンギア１９はキャリア２１にて軸支さ
れ一体的に中央軸芯周りで公転するように構成されてい
る。この遊星ギア機構１に対して、エンジン２の出力軸
２ａがキャリア２１に結合され、発電機３の駆動軸３ａ
がサンギア１８に結合され、電動モータ４の駆動軸４ａ
がカウンタギア２２を介してリングギア２０に結合され
ている。又、前記電動モータ４の駆動軸４ａはカウンタ
ーギア２２及びディファレンシャルギア２３を介して左
右の前輪５に結合されている。つまり、電動モータ４と
各前輪５とは連動連結される状態であり常に同期して回
転する状態となっている。
る。図２に示すように、エンジン２、電動モータ４、及
び、発電機３は夫々、遊星ギア機構１を介して機械的に
結合されており、遊星ギア機構１は、中央軸芯周りで回
転するサンギア１８、サンギア１８の外周を係合して自
転しながら中央軸芯周りで公転する３個の遊星ピニオン
ギア１９、さらにその外周で各遊星ピニオンギア１９に
係合しながら回転するリングギア２０が備えられ、前記
３個の遊星ピニオンギア１９はキャリア２１にて軸支さ
れ一体的に中央軸芯周りで公転するように構成されてい
る。この遊星ギア機構１に対して、エンジン２の出力軸
２ａがキャリア２１に結合され、発電機３の駆動軸３ａ
がサンギア１８に結合され、電動モータ４の駆動軸４ａ
がカウンタギア２２を介してリングギア２０に結合され
ている。又、前記電動モータ４の駆動軸４ａはカウンタ
ーギア２２及びディファレンシャルギア２３を介して左
右の前輪５に結合されている。つまり、電動モータ４と
各前輪５とは連動連結される状態であり常に同期して回
転する状態となっている。
【００１８】上記構成の遊星ギア機構１では、前記各ギ
アに夫々結合されている３つの軸、つまり、エンジン２
の出力軸２ａ、発電機３の駆動軸３ａ、及び、電動モー
タ４の駆動軸４ａのうち、２つの軸の回転状態（回転速
度や回転トルク等）が定まると、残りの１つの軸の回転
状態は一義的に定まる特性を有している。これらの間で
の回転速度の関係は、図４に示すような共線図で表すこ
とができる。前記各ギアが停止している状態（速度ゼ
ロ）であれば、図の特性線Ｌ１で示す状態となる。そし
て、エンジン２が停止している状態で電動モータ４のみ
により走行駆動させるモータ走行状態では、図の特性線
Ｌ２で示すように電動モータ４を前進方向側に回転駆動
する。このとき、エンジン２は停止しており、発電機３
は発電方向とは逆向きの自由回転状態となる。前記モー
タ走行状態においてエンジン２を始動させるときには、
図の特性線Ｌ３で示すように、発電機３を電動モータと
して機能させて設定回転速度で駆動させてエンジン２を
始動させる。エンジン２が始動すると、図の特性線Ｌ４
で示すように、発電機３は回転停止状態に維持され、そ
の後はエンジン２の動力と電動モータ４の動力により走
行駆動される。バッテリー１７の充電が必要なときは、
図の特性線Ｌ５で示すようにエンジン２の回転速度を上
げて発電機３を駆動して発電させることができる。
アに夫々結合されている３つの軸、つまり、エンジン２
の出力軸２ａ、発電機３の駆動軸３ａ、及び、電動モー
タ４の駆動軸４ａのうち、２つの軸の回転状態（回転速
度や回転トルク等）が定まると、残りの１つの軸の回転
状態は一義的に定まる特性を有している。これらの間で
の回転速度の関係は、図４に示すような共線図で表すこ
とができる。前記各ギアが停止している状態（速度ゼ
ロ）であれば、図の特性線Ｌ１で示す状態となる。そし
て、エンジン２が停止している状態で電動モータ４のみ
により走行駆動させるモータ走行状態では、図の特性線
Ｌ２で示すように電動モータ４を前進方向側に回転駆動
する。このとき、エンジン２は停止しており、発電機３
は発電方向とは逆向きの自由回転状態となる。前記モー
タ走行状態においてエンジン２を始動させるときには、
図の特性線Ｌ３で示すように、発電機３を電動モータと
して機能させて設定回転速度で駆動させてエンジン２を
始動させる。エンジン２が始動すると、図の特性線Ｌ４
で示すように、発電機３は回転停止状態に維持され、そ
の後はエンジン２の動力と電動モータ４の動力により走
行駆動される。バッテリー１７の充電が必要なときは、
図の特性線Ｌ５で示すようにエンジン２の回転速度を上
げて発電機３を駆動して発電させることができる。
【００１９】このように、エンジン２の出力軸、発電機
３の駆動軸、及び、電動モータ４の駆動軸の夫々の回転
速度の関係は共線図上で常に一直線として規定されるこ
とになる。発電機３及び電動モータ４は、夫々、交流同
期式の電動機で構成され、これらに対する駆動電流の供
給方向と電流値を調節して回転方向や回転速度を制御す
ることが可能であり、駆動ユニットＫは無段階に走行速
度を変更させることができる構成となっている。
３の駆動軸、及び、電動モータ４の駆動軸の夫々の回転
速度の関係は共線図上で常に一直線として規定されるこ
とになる。発電機３及び電動モータ４は、夫々、交流同
期式の電動機で構成され、これらに対する駆動電流の供
給方向と電流値を調節して回転方向や回転速度を制御す
ることが可能であり、駆動ユニットＫは無段階に走行速
度を変更させることができる構成となっている。
【００２０】次に、このハイブリッド車両における駆動
ユニットＫに対する制御構成について説明する。図３に
も示すように、車両全体の動作を統括して管理する車両
制御部６、この車両制御部６からの制御情報に基づいて
前記電動モータ４の動作を制御するモータ制御部７、車
両制御部６からの制御情報に基づいて前記発電機３の動
作を制御する発電機制御部８、車両制御部６からの制御
情報に基づいて前記エンジン２の出力、具体的には、電
子スロットル弁９のスロットル開度及びインジェクタ
（図示せず）の燃料噴射量を自動調節するエンジン制御
部１０夫々が備えられ、アクセル操作具１１の操作量を
検出するアクセル操作量検出センサＳ１、ブレーキ操作
具１３の操作量（操作圧）を検出するブレーキ操作量検
出センサＳ２、シフトポジションレバー１５の位置を検
出するシフトポジションセンサＳ３、前輪５の車軸の回
転速度に基づいて車速を検出する車速センサＳ４、及
び、バッテリーの充電状態を検出するための充電状態検
出部Ｓ５等による各種の検出情報が車両制御部６に入力
される構成となっている。
ユニットＫに対する制御構成について説明する。図３に
も示すように、車両全体の動作を統括して管理する車両
制御部６、この車両制御部６からの制御情報に基づいて
前記電動モータ４の動作を制御するモータ制御部７、車
両制御部６からの制御情報に基づいて前記発電機３の動
作を制御する発電機制御部８、車両制御部６からの制御
情報に基づいて前記エンジン２の出力、具体的には、電
子スロットル弁９のスロットル開度及びインジェクタ
（図示せず）の燃料噴射量を自動調節するエンジン制御
部１０夫々が備えられ、アクセル操作具１１の操作量を
検出するアクセル操作量検出センサＳ１、ブレーキ操作
具１３の操作量（操作圧）を検出するブレーキ操作量検
出センサＳ２、シフトポジションレバー１５の位置を検
出するシフトポジションセンサＳ３、前輪５の車軸の回
転速度に基づいて車速を検出する車速センサＳ４、及
び、バッテリーの充電状態を検出するための充電状態検
出部Ｓ５等による各種の検出情報が車両制御部６に入力
される構成となっている。
【００２１】前記シフトポジションレバー１５の位置と
しては、「Ｐ」（駐車位置）、「Ｒ」（後進走行位
置）、「Ｎ」（中立位置）、「Ｄ」（前進走行位置）、
「Ｂ」（制動力が大きめに作用する前進走行位置）があ
り、運転者により運転状況に応じて適宜、切り換え操作
されることになる。
しては、「Ｐ」（駐車位置）、「Ｒ」（後進走行位
置）、「Ｎ」（中立位置）、「Ｄ」（前進走行位置）、
「Ｂ」（制動力が大きめに作用する前進走行位置）があ
り、運転者により運転状況に応じて適宜、切り換え操作
されることになる。
【００２２】前記電動モータ４、発電機３並びに前記各
制御部に対する駆動電力は、バッテリー１７から供給さ
れ、このバッテリー１７は後述するように発電機３や電
動モータ４からの発電電力によって充電されるととも
に、太陽電池３０の発電電力によっても充電される構成
となっている。
制御部に対する駆動電力は、バッテリー１７から供給さ
れ、このバッテリー１７は後述するように発電機３や電
動モータ４からの発電電力によって充電されるととも
に、太陽電池３０の発電電力によっても充電される構成
となっている。
【００２３】そして、前記車両制御部６が、アクセル操
作具１１の操作量の情報、ブレーキ操作具１３の操作量
の情報、シフトポジションレバー１５の位置の情報、車
速センサＳ４による検出情報等の走行用の駆動力調整情
報、及び、充電状態検出部Ｓ５にて検出されるバッテリ
ーの充電状態から求められる電池要求電力情報に基づい
て、エンジンを始動させるか否かの判断処理や駆動ユニ
ットＫに対する要求駆動力を求める処理、駆動ユニット
Ｋにて要求駆動力を出力させる出力処理等を実行するよ
うに構成されている。出力処理においては、車両制御部
６が、駆動ユニットＫにて要求駆動力を出力させるよう
に、モータ制御部７、発電機制御部８、及び、エンジン
制御部１０に制御情報を出力して、エンジン２、発電機
３及び電動モータ４の出力を制御するようになってい
る。
作具１１の操作量の情報、ブレーキ操作具１３の操作量
の情報、シフトポジションレバー１５の位置の情報、車
速センサＳ４による検出情報等の走行用の駆動力調整情
報、及び、充電状態検出部Ｓ５にて検出されるバッテリ
ーの充電状態から求められる電池要求電力情報に基づい
て、エンジンを始動させるか否かの判断処理や駆動ユニ
ットＫに対する要求駆動力を求める処理、駆動ユニット
Ｋにて要求駆動力を出力させる出力処理等を実行するよ
うに構成されている。出力処理においては、車両制御部
６が、駆動ユニットＫにて要求駆動力を出力させるよう
に、モータ制御部７、発電機制御部８、及び、エンジン
制御部１０に制御情報を出力して、エンジン２、発電機
３及び電動モータ４の出力を制御するようになってい
る。
【００２４】以下、車両が停車している状態から発進し
て走行し、その後、減速して停止するまでの各操作段階
での夫々の運転モードにおける制御内容について簡単に
説明する。バッテリーが十分充電されており充電する必
要がないときに、エンジン２、電動モータ４、及び、発
電機３が回転を停止している停止状態（図４の特性線Ｌ
１に対応）から、アクセルが踏み込み操作されると、先
ず、エンジン２を停止した状態で電動モータ４に前進走
行用の駆動トルクを発生させて車両を発進させる（図４
の特性線Ｌ２に対応）。走行速度が設定速度（約１０ｋ
ｍ／ｈ）を越えてエンジン２の駆動力が必要である場合
には、発電機３を回転駆動させてエンジン２を始動させ
る（図４の特性線Ｌ３に対応）。つまり、車両制御部６
がエンジン２の始動に必要な目標回転速度を求め、その
目標回転速度の指令情報を発電機制御部８に指令し、発
電機制御部８が、対応する目標回転速度になるように発
電機３に対する駆動用の供給電流値を制御する。発電機
制御部８により発電機３が駆動トルクを生じている状態
から回生制動トルクを発生している状態になったことが
判断されることにより、エンジン２の始動が確認される
と、その後はバッテリーの充電の必要がなければ発電機
３の回転を停止させる（図４の特性線Ｌ４に対応）。
て走行し、その後、減速して停止するまでの各操作段階
での夫々の運転モードにおける制御内容について簡単に
説明する。バッテリーが十分充電されており充電する必
要がないときに、エンジン２、電動モータ４、及び、発
電機３が回転を停止している停止状態（図４の特性線Ｌ
１に対応）から、アクセルが踏み込み操作されると、先
ず、エンジン２を停止した状態で電動モータ４に前進走
行用の駆動トルクを発生させて車両を発進させる（図４
の特性線Ｌ２に対応）。走行速度が設定速度（約１０ｋ
ｍ／ｈ）を越えてエンジン２の駆動力が必要である場合
には、発電機３を回転駆動させてエンジン２を始動させ
る（図４の特性線Ｌ３に対応）。つまり、車両制御部６
がエンジン２の始動に必要な目標回転速度を求め、その
目標回転速度の指令情報を発電機制御部８に指令し、発
電機制御部８が、対応する目標回転速度になるように発
電機３に対する駆動用の供給電流値を制御する。発電機
制御部８により発電機３が駆動トルクを生じている状態
から回生制動トルクを発生している状態になったことが
判断されることにより、エンジン２の始動が確認される
と、その後はバッテリーの充電の必要がなければ発電機
３の回転を停止させる（図４の特性線Ｌ４に対応）。
【００２５】尚、車両走行中においてバッテリー１７の
充電状態が低下して充電が必要であると判断されると、
エンジン２の動力により発電機３を駆動して発電してバ
ッテリー１７を充電する（図４の特性線Ｌ５に対応）。
又、図示はしないが、車両走行停止中、すなわち、電動
モータ４が駆動停止しているときに、バッテリー１７の
充電が必要であると判断されると、エンジン２を始動し
てエンジン２の動力により発電機３を駆動して発電す
る。
充電状態が低下して充電が必要であると判断されると、
エンジン２の動力により発電機３を駆動して発電してバ
ッテリー１７を充電する（図４の特性線Ｌ５に対応）。
又、図示はしないが、車両走行停止中、すなわち、電動
モータ４が駆動停止しているときに、バッテリー１７の
充電が必要であると判断されると、エンジン２を始動し
てエンジン２の動力により発電機３を駆動して発電す
る。
【００２６】エンジン２が始動した後において、後で詳
述するように、エンジン２に対するスロットル開度及び
燃料噴射量は、エンジンの回転速度の変化に対して運転
効率が最も大きくなるような最適燃費ラインに沿って変
化するように電子スロットル弁９やインジェクタを自動
調節する構成となっている。そして、車両走行中におい
て、上記したような最適燃費ラインに基づくエンジンの
駆動力では不足する走行駆動力を電動モータ４により出
力するようになっている。車速が高速であれば、回生制
動力を発生するための目標電流値を求めて、電動モータ
４からバッテリー１７に供給される電流が目標電流値に
なるように電流量を調整制御する。このとき、電動モー
タ４は発電機として機能し発電した電力はバッテリ１７
に蓄電される構成となっている。
述するように、エンジン２に対するスロットル開度及び
燃料噴射量は、エンジンの回転速度の変化に対して運転
効率が最も大きくなるような最適燃費ラインに沿って変
化するように電子スロットル弁９やインジェクタを自動
調節する構成となっている。そして、車両走行中におい
て、上記したような最適燃費ラインに基づくエンジンの
駆動力では不足する走行駆動力を電動モータ４により出
力するようになっている。車速が高速であれば、回生制
動力を発生するための目標電流値を求めて、電動モータ
４からバッテリー１７に供給される電流が目標電流値に
なるように電流量を調整制御する。このとき、電動モー
タ４は発電機として機能し発電した電力はバッテリ１７
に蓄電される構成となっている。
【００２７】上述したような駆動ユニットＫに対する走
行駆動力の調整処理によって車両の運転が管理されるこ
とになり、車両制御部６、モータ制御部７、発電機制御
部８、エンジン制御部１０の夫々により、車両の運転を
管理する管理制御手段としての制御手段Ｈが構成され
る。この制御手段Ｈの制御内容について図面を参照しな
がら説明を加えると、図５に示すように、先ず、アクセ
ル操作量検出センサＳ１にて検出されるアクセル操作具
１１の操作量の情報、ブレーキ操作量検出センサＳ２に
て検出されるブレーキ操作具１３の操作量の情報、シフ
トポジションセンサＳ３にて検出されるシフトポジショ
ンレバー１５の位置の情報、車速センサＳ４にて検出さ
れる車速検出情報、充電状態検出部Ｓ５の検出情報の夫
々を取り込み、それらの各種の情報に基づいて、現在の
車両の走行状態が上述したような各種の運転モードのう
ちのいずれの運転モードにあるかを判断する処理や、上
記各種の検出情報に基づいて、前記要求駆動力から前記
スロットル目標開度、モータトルク、発電機目標回転速
度を演算にて求める目標値の演算処理、エンジン２を始
動させたり、停止させたりする必要があるか否かの判断
処理等を含む演算処理を実行する。
行駆動力の調整処理によって車両の運転が管理されるこ
とになり、車両制御部６、モータ制御部７、発電機制御
部８、エンジン制御部１０の夫々により、車両の運転を
管理する管理制御手段としての制御手段Ｈが構成され
る。この制御手段Ｈの制御内容について図面を参照しな
がら説明を加えると、図５に示すように、先ず、アクセ
ル操作量検出センサＳ１にて検出されるアクセル操作具
１１の操作量の情報、ブレーキ操作量検出センサＳ２に
て検出されるブレーキ操作具１３の操作量の情報、シフ
トポジションセンサＳ３にて検出されるシフトポジショ
ンレバー１５の位置の情報、車速センサＳ４にて検出さ
れる車速検出情報、充電状態検出部Ｓ５の検出情報の夫
々を取り込み、それらの各種の情報に基づいて、現在の
車両の走行状態が上述したような各種の運転モードのう
ちのいずれの運転モードにあるかを判断する処理や、上
記各種の検出情報に基づいて、前記要求駆動力から前記
スロットル目標開度、モータトルク、発電機目標回転速
度を演算にて求める目標値の演算処理、エンジン２を始
動させたり、停止させたりする必要があるか否かの判断
処理等を含む演算処理を実行する。
【００２８】そして、前記演算処理にて演算された結果
に基づいて、エンジン２を始動させるエンジン始動処
理、上記したような各運転モードに応じて必要とされる
駆動力になるように上記したような最適燃費ラインに従
ってスロットル開度が調整される状態で、エンジン２の
出力を調整するエンジン出力処理、上記したような各運
転モードに応じて必要とされる運転状態になるように電
動モータ４の出力を調整するモータ出力処理、及び、運
転モードに応じて必要とされる運転状態になるように発
電機３の出力を調整する発電機出力処理の夫々を実行す
るように構成されている。これらの一連の処理が走行駆
動力調整処理に対応する。
に基づいて、エンジン２を始動させるエンジン始動処
理、上記したような各運転モードに応じて必要とされる
駆動力になるように上記したような最適燃費ラインに従
ってスロットル開度が調整される状態で、エンジン２の
出力を調整するエンジン出力処理、上記したような各運
転モードに応じて必要とされる運転状態になるように電
動モータ４の出力を調整するモータ出力処理、及び、運
転モードに応じて必要とされる運転状態になるように発
電機３の出力を調整する発電機出力処理の夫々を実行す
るように構成されている。これらの一連の処理が走行駆
動力調整処理に対応する。
【００２９】そして、前記車両制御部６は、バッテリー
１７の充電状態ＳＯＣが予め設定された高充電状態Ｙよ
りも低いときには、バッテリー１７の充電状態ＳＯＣが
高充電状態Ｙよりも低く設定された目標充電状態Ｘにな
るように、電動モータ４の作動及びエンジン２の作動を
管理する目標状態維持運転制御を実行し、且つ、バッテ
リー１７の 充電状態ＳＯＣが高充電状態Ｙよりも高い
ときには、目標状態維持運転制御よりもエンジン２の出
力を減少させてバッテリー１７を放電させるように、電
動モータ４の作動及びエンジン２の作動を管理する放電
量増加運転制御を実行するように構成されている。
１７の充電状態ＳＯＣが予め設定された高充電状態Ｙよ
りも低いときには、バッテリー１７の充電状態ＳＯＣが
高充電状態Ｙよりも低く設定された目標充電状態Ｘにな
るように、電動モータ４の作動及びエンジン２の作動を
管理する目標状態維持運転制御を実行し、且つ、バッテ
リー１７の 充電状態ＳＯＣが高充電状態Ｙよりも高い
ときには、目標状態維持運転制御よりもエンジン２の出
力を減少させてバッテリー１７を放電させるように、電
動モータ４の作動及びエンジン２の作動を管理する放電
量増加運転制御を実行するように構成されている。
【００３０】次に、前記目標状態維持運転制御について
具体的に説明する。図９に示すように、例えばシフトポ
ジションレバー１５が「Ｄ」位置にあるときの車速の変
化に対する駆動ユニットＫに対する要求駆動力の変化特
性が予め設定されており、前記車両制御部６がこの特性
に基づいて走行用の要求駆動力を求める構成となってい
る。図９（イ）に示されるラインｑ１は、アクセル操作
量が最大（全開）になったときの値に対応する車速の変
化に対する要求駆動力の変化を示しており、アクセル操
作量が変化した場合の要求駆動力の変化割合が図９
（ロ）に示すような特性として予め設定されている。そ
して、これらの特性から、そのときの車速に対応する要
求駆動力は、図９（イ）に示されるラインｑ１から求め
られる車速に対する値と、アクセル操作量の検出値に基
づく変化割合（％）との積により求められることにな
る。
具体的に説明する。図９に示すように、例えばシフトポ
ジションレバー１５が「Ｄ」位置にあるときの車速の変
化に対する駆動ユニットＫに対する要求駆動力の変化特
性が予め設定されており、前記車両制御部６がこの特性
に基づいて走行用の要求駆動力を求める構成となってい
る。図９（イ）に示されるラインｑ１は、アクセル操作
量が最大（全開）になったときの値に対応する車速の変
化に対する要求駆動力の変化を示しており、アクセル操
作量が変化した場合の要求駆動力の変化割合が図９
（ロ）に示すような特性として予め設定されている。そ
して、これらの特性から、そのときの車速に対応する要
求駆動力は、図９（イ）に示されるラインｑ１から求め
られる車速に対する値と、アクセル操作量の検出値に基
づく変化割合（％）との積により求められることにな
る。
【００３１】図９に示す特性において、正（＋）側は、
目標走行方向が前進方向であること、すなわち、前進走
行用の要求駆動力であることを示し、図において上側ほ
ど前進走行用の要求駆動力が大となることを示してい
る。又、負（−）側は、目標走行方向が前進方向とは逆
方向の要求駆動力であることを示し、図において下側ほ
ど逆向きの要求駆動力が大となることを示している。そ
して、図６のラインｑ２は、アクセル操作量が最小（全
閉）で且つブレーキ操作量が最小になったときの要求駆
動力の変化特性を示しており、又、図９のラインｑ３は
ブレーキ操作量が最大になったときの要求駆動力の変化
特性を示している。
目標走行方向が前進方向であること、すなわち、前進走
行用の要求駆動力であることを示し、図において上側ほ
ど前進走行用の要求駆動力が大となることを示してい
る。又、負（−）側は、目標走行方向が前進方向とは逆
方向の要求駆動力であることを示し、図において下側ほ
ど逆向きの要求駆動力が大となることを示している。そ
して、図６のラインｑ２は、アクセル操作量が最小（全
閉）で且つブレーキ操作量が最小になったときの要求駆
動力の変化特性を示しており、又、図９のラインｑ３は
ブレーキ操作量が最大になったときの要求駆動力の変化
特性を示している。
【００３２】アクセル並びにブレーキが操作されていな
いときには、このラインｑ２を用いて要求駆動力が求め
られることになる。上記ラインｑ２より明らかなよう
に、車速が設定車速より大でありアクセルが全閉である
とき負（−）側の要求駆動力、すなわち、指示されてい
る進行方向とは逆向きの要求駆動力となることを示して
おり、ラインｑ２及びラインｑ３より明らかなように、
ブレーキ操作量が大であるほど負（−）側の要求駆動力
が大になるように設定されている。
いときには、このラインｑ２を用いて要求駆動力が求め
られることになる。上記ラインｑ２より明らかなよう
に、車速が設定車速より大でありアクセルが全閉である
とき負（−）側の要求駆動力、すなわち、指示されてい
る進行方向とは逆向きの要求駆動力となることを示して
おり、ラインｑ２及びラインｑ３より明らかなように、
ブレーキ操作量が大であるほど負（−）側の要求駆動力
が大になるように設定されている。
【００３３】そして、図１０に示すように、充電状態検
出部Ｓ５にて検出されるバッテリーの充電状態ＳＯＣに
対するバッテリー１７における充電すべき電力や放電す
べき電力を規定する電池要求電力の変化特性が予め設定
されており、充電状態検出部Ｓ５にて検出される現在の
バッテリー１７の充電状態ＳＯＣからそのときの電池要
求電力を求め、その電池要求電力を駆動ユニットＫに対
する要求動力に換算した値と、前記アクセル操作量やブ
レーキ操作量等に基づいて求められる走行用の要求駆動
力とを合算して最終的な要求駆動力を求める。
出部Ｓ５にて検出されるバッテリーの充電状態ＳＯＣに
対するバッテリー１７における充電すべき電力や放電す
べき電力を規定する電池要求電力の変化特性が予め設定
されており、充電状態検出部Ｓ５にて検出される現在の
バッテリー１７の充電状態ＳＯＣからそのときの電池要
求電力を求め、その電池要求電力を駆動ユニットＫに対
する要求動力に換算した値と、前記アクセル操作量やブ
レーキ操作量等に基づいて求められる走行用の要求駆動
力とを合算して最終的な要求駆動力を求める。
【００３４】図１０において、電池要求電力が正（＋）
側は上方側ほどバッテリーが大きな電力を放電させる必
要があることを示し、負（−）側は下方側ほどバッテリ
ーの充電量を大きくさせる必要があることを示してお
り、電池要求電力が正（＋）側であれば充電の必要はな
いので駆動ユニット（エンジン）に対する要求動力は小
さくなり、電池要求電力が負（−）側であれば充電が必
要であり駆動ユニット（エンジン）に対する要求動力は
大きくなる。
側は上方側ほどバッテリーが大きな電力を放電させる必
要があることを示し、負（−）側は下方側ほどバッテリ
ーの充電量を大きくさせる必要があることを示してお
り、電池要求電力が正（＋）側であれば充電の必要はな
いので駆動ユニット（エンジン）に対する要求動力は小
さくなり、電池要求電力が負（−）側であれば充電が必
要であり駆動ユニット（エンジン）に対する要求動力は
大きくなる。
【００３５】前記車両制御部６は、上記したようにして
求められる要求駆動力から、先ず、エンジン２を起動す
る必要があるか否かを判断し、必要があれば要求される
エンジン要求出力を求める。尚、バッテリー１７の充電
状態がＳＯＣが目標充電状態Ｘ（電池要求電力が「０」
となる充電状態）よりも大であり、車速が設定車速（１
０ｋｍ／ｈ）以下であれば、エンジン２を起動させずに
電動モータ４による駆動を行うようになっている。次
に、図６を参照しながら、各種目標値の演算処理の手順
について説明する。バッテリー１７の充電状態がＳＯＣ
が目標充電状態Ｘより小さくなるか、又は、車速が設定
車速（１０ｋｍ／ｈ）を越えて、エンジン２を起動する
場合には、図７に示すように予め設定されている変化特
性から、前記エンジン要求出力に対して運転効率が最も
大きくなるようなエンジン目標回転速度を求める。そし
て、図８に示すように、エンジン２の運転効率の高い点
に沿うように予め設定されたエンジン２のエンジン目標
回転速度に対する目標スロットル開度の変化特性、すな
わち、最適燃費ラインが設定されており、前記エンジン
目標回転速度とこの最適燃費ラインとからそのときの目
標スロットル開度を求める。この求めた目標スロットル
開度の情報はエンジン制御部１０に指令される。エンジ
ン制御部１０は、実際のスロットル開度が求めた目標ス
ロットル開度になるように電子スロットル弁９の開度を
調整する。尚、図示はしないが、吸入空気量とエンジン
回転速度に対応する燃料噴射量も合わせて求められ、対
応する燃料噴射量になるように自動調節されることにな
る。
求められる要求駆動力から、先ず、エンジン２を起動す
る必要があるか否かを判断し、必要があれば要求される
エンジン要求出力を求める。尚、バッテリー１７の充電
状態がＳＯＣが目標充電状態Ｘ（電池要求電力が「０」
となる充電状態）よりも大であり、車速が設定車速（１
０ｋｍ／ｈ）以下であれば、エンジン２を起動させずに
電動モータ４による駆動を行うようになっている。次
に、図６を参照しながら、各種目標値の演算処理の手順
について説明する。バッテリー１７の充電状態がＳＯＣ
が目標充電状態Ｘより小さくなるか、又は、車速が設定
車速（１０ｋｍ／ｈ）を越えて、エンジン２を起動する
場合には、図７に示すように予め設定されている変化特
性から、前記エンジン要求出力に対して運転効率が最も
大きくなるようなエンジン目標回転速度を求める。そし
て、図８に示すように、エンジン２の運転効率の高い点
に沿うように予め設定されたエンジン２のエンジン目標
回転速度に対する目標スロットル開度の変化特性、すな
わち、最適燃費ラインが設定されており、前記エンジン
目標回転速度とこの最適燃費ラインとからそのときの目
標スロットル開度を求める。この求めた目標スロットル
開度の情報はエンジン制御部１０に指令される。エンジ
ン制御部１０は、実際のスロットル開度が求めた目標ス
ロットル開度になるように電子スロットル弁９の開度を
調整する。尚、図示はしないが、吸入空気量とエンジン
回転速度に対応する燃料噴射量も合わせて求められ、対
応する燃料噴射量になるように自動調節されることにな
る。
【００３６】一方、上記したようにして求めた前記エン
ジン目標回転速度とそのときの車速の情報とから発電機
３の目標回転速度を求め、その目標回転速度になるよう
に発電機制御部８に制御情報を指令する。但し、ここで
も求められる発電機目標回転速度が負の値、すなわち、
発電機目標回転速度が図４において「０」よりも下側の
値として求められた場合には電動モータとして機能する
ため、エンジン２を始動させる場合等の特殊な状況以外
では、発電機制御部８に情報を指令することなく、発電
機３の回転を機械的に阻止する油圧式制動装置３１を作
動させて回転停止させるようになっている。そして、回
転を停止させる場合には、車速の情報から再度、エンジ
ン目標回転速度を演算にて求めて、その求めた値と前記
最適燃費ラインとから、エンジン２の運転効率の高い目
標スロットル開度を求めるようにしている。
ジン目標回転速度とそのときの車速の情報とから発電機
３の目標回転速度を求め、その目標回転速度になるよう
に発電機制御部８に制御情報を指令する。但し、ここで
も求められる発電機目標回転速度が負の値、すなわち、
発電機目標回転速度が図４において「０」よりも下側の
値として求められた場合には電動モータとして機能する
ため、エンジン２を始動させる場合等の特殊な状況以外
では、発電機制御部８に情報を指令することなく、発電
機３の回転を機械的に阻止する油圧式制動装置３１を作
動させて回転停止させるようになっている。そして、回
転を停止させる場合には、車速の情報から再度、エンジ
ン目標回転速度を演算にて求めて、その求めた値と前記
最適燃費ラインとから、エンジン２の運転効率の高い目
標スロットル開度を求めるようにしている。
【００３７】そして、車速の変化に対する電動モータ４
とエンジン２とのトルク分配比率等を設定した車両の走
行性能特性が予め設定されており、前記要求駆動力の情
報や車速の情報と、走行性能特性から電動モータ４が出
力すべきモータトルクを算出する。例えば、設定車速以
下であればすべての駆動力を電動モータ４にて出力する
ように、又、設定車速を越えて走行しているときエンジ
ン２の出力では要求駆動力に対して不足する動力を電動
モータ４にて出力するように、必要なモータトルクが求
められ、電動モータ４の駆動制御が行われることにな
る。
とエンジン２とのトルク分配比率等を設定した車両の走
行性能特性が予め設定されており、前記要求駆動力の情
報や車速の情報と、走行性能特性から電動モータ４が出
力すべきモータトルクを算出する。例えば、設定車速以
下であればすべての駆動力を電動モータ４にて出力する
ように、又、設定車速を越えて走行しているときエンジ
ン２の出力では要求駆動力に対して不足する動力を電動
モータ４にて出力するように、必要なモータトルクが求
められ、電動モータ４の駆動制御が行われることにな
る。
【００３８】前記電池要求出力が負（充電）側に大であ
れば、走行用要求駆動力に充電に必要な駆動力が加算さ
れるので、発電機目標回転数が正の値になり、発電機か
ら駆動されてバッテリー１７に充電が行われ、前記電池
要求出力が正（放電）側に大であれば、発電機３が停止
して、バッテリー１７の電力により電動モータ４が駆動
され、バッテリー１７から電力が放電されることにな
る。従って、バッテリー１７の充電状態ＳＯＣが目標充
電状態Ｘになるように、電動モータ４やエンジン２の作
動が制御されることになる。以上までの動作が目標状態
維持運転制御に対応する。
れば、走行用要求駆動力に充電に必要な駆動力が加算さ
れるので、発電機目標回転数が正の値になり、発電機か
ら駆動されてバッテリー１７に充電が行われ、前記電池
要求出力が正（放電）側に大であれば、発電機３が停止
して、バッテリー１７の電力により電動モータ４が駆動
され、バッテリー１７から電力が放電されることにな
る。従って、バッテリー１７の充電状態ＳＯＣが目標充
電状態Ｘになるように、電動モータ４やエンジン２の作
動が制御されることになる。以上までの動作が目標状態
維持運転制御に対応する。
【００３９】次に、放電量増加運転制御について説明す
る。バッテリー１７の充電状態ＳＯＣが高充電状態Ｙよ
りも高くなると、車速の状況等にかかわらず、常に、車
両の走行駆動力をすべて電動モータ４にて出力させるよ
うに駆動制御する。つまり、上記したような太陽電池３
０によるバッテリーへの充電は常に行われる構成となっ
ているから、上記したような目標状態維持運転制御だけ
を実行している場合には、バッテリー１７に対する充電
状態が消費量に対して多くなり過ぎるおそれがあるが、
バッテリー１７の充電状態ＳＯＣが高充電状態Ｙよりも
高くなると、車両の走行駆動力をすべて電動モータ４に
て出力させエンジン２を停止させることで電動モータ４
による電力消費を多くさせる運転モードで駆動すること
により、電力消費量を多くさせるようにしている。そし
て、放電量増加運転制御を実行することにより、バッテ
リーの充電状態ＳＯＣが高充電状態Ｙよりも低くなる
と、前記目標状態維持運転制御を実行することになり、
バッテリー１７の充電状態ＳＯＣが目標充電状態Ｘにな
るように、電動モータ４やエンジン２の作動が制御され
ることになる。
る。バッテリー１７の充電状態ＳＯＣが高充電状態Ｙよ
りも高くなると、車速の状況等にかかわらず、常に、車
両の走行駆動力をすべて電動モータ４にて出力させるよ
うに駆動制御する。つまり、上記したような太陽電池３
０によるバッテリーへの充電は常に行われる構成となっ
ているから、上記したような目標状態維持運転制御だけ
を実行している場合には、バッテリー１７に対する充電
状態が消費量に対して多くなり過ぎるおそれがあるが、
バッテリー１７の充電状態ＳＯＣが高充電状態Ｙよりも
高くなると、車両の走行駆動力をすべて電動モータ４に
て出力させエンジン２を停止させることで電動モータ４
による電力消費を多くさせる運転モードで駆動すること
により、電力消費量を多くさせるようにしている。そし
て、放電量増加運転制御を実行することにより、バッテ
リーの充電状態ＳＯＣが高充電状態Ｙよりも低くなる
と、前記目標状態維持運転制御を実行することになり、
バッテリー１７の充電状態ＳＯＣが目標充電状態Ｘにな
るように、電動モータ４やエンジン２の作動が制御され
ることになる。
【００４０】以上の制御動作については、シフトポジシ
ョンレバー１５が「Ｄ」位置にある場合について説明し
たが、それ以外の指令位置、例えば、「Ｂ」位置にある
場合や「Ｒ」位置にある場合であっても、同じような処
理を実行することになる。但し、このように走行用の指
令位置が異なると、車速の変化に対する要求駆動力の変
化特性等として異なる特性が用いられることになる。例
えば、「Ｂ」位置では、「Ｄ」位置に比べて、アクセル
が全閉であるときの逆向き走行駆動力が大きめの値が設
定されることになるが、それらの詳細については説明は
省略する。
ョンレバー１５が「Ｄ」位置にある場合について説明し
たが、それ以外の指令位置、例えば、「Ｂ」位置にある
場合や「Ｒ」位置にある場合であっても、同じような処
理を実行することになる。但し、このように走行用の指
令位置が異なると、車速の変化に対する要求駆動力の変
化特性等として異なる特性が用いられることになる。例
えば、「Ｂ」位置では、「Ｄ」位置に比べて、アクセル
が全閉であるときの逆向き走行駆動力が大きめの値が設
定されることになるが、それらの詳細については説明は
省略する。
【００４１】上記構成においては、前記エンジン２は走
行駆動用の動力を出力するエンジンとして機能し、且
つ、前記発電機３を駆動することから、この発電機と前
記エンジン２とにより、燃料にて作動して前記バッテリ
ー１７を充電する電力を発電する発電手段Ｇとして機能
することになる。
行駆動用の動力を出力するエンジンとして機能し、且
つ、前記発電機３を駆動することから、この発電機と前
記エンジン２とにより、燃料にて作動して前記バッテリ
ー１７を充電する電力を発電する発電手段Ｇとして機能
することになる。
【００４２】〔別実施形態〕以下、別実施形態を列記す
る。
る。
【００４３】（１）上記実施形態では、放電量増加運転
制御として、車両の走行駆動力をすべて電動モータにて
出力させる構成を例示したが、このような構成に限ら
ず、例えば、走行開始直後に電動モータだけで駆動する
車両の走行速度の上限値が、目標状態維持運転制御にお
ける１０ｋｍ／ｈでなく、それよりも速い速度、例え
ば、数十ｋｍ／ｈに上昇させる制御形態でもよい。又、
このような複数の動作モードを任意の切り換え手段にて
随時切り換えて使用するような構成としてもよい。例え
ば、車両の走行駆動力をすべて電動モータにて出力させ
る動作モードと、電動モータだけで駆動する車両の走行
速度の上限値を数十ｋｍ／ｈに上昇させる動作モードと
を任意に切り換える構成としてもよい。要するに、放電
量増加運転制御としては、エンジンの出力を減少させた
り、あるいは、発電手段の発電出力を減少させるような
運転モードであればよい。
制御として、車両の走行駆動力をすべて電動モータにて
出力させる構成を例示したが、このような構成に限ら
ず、例えば、走行開始直後に電動モータだけで駆動する
車両の走行速度の上限値が、目標状態維持運転制御にお
ける１０ｋｍ／ｈでなく、それよりも速い速度、例え
ば、数十ｋｍ／ｈに上昇させる制御形態でもよい。又、
このような複数の動作モードを任意の切り換え手段にて
随時切り換えて使用するような構成としてもよい。例え
ば、車両の走行駆動力をすべて電動モータにて出力させ
る動作モードと、電動モータだけで駆動する車両の走行
速度の上限値を数十ｋｍ／ｈに上昇させる動作モードと
を任意に切り換える構成としてもよい。要するに、放電
量増加運転制御としては、エンジンの出力を減少させた
り、あるいは、発電手段の発電出力を減少させるような
運転モードであればよい。
【００４４】（２）上記実施形態では、自走車両とし
て、エンジン及び電動モータ双方の動力を車軸に伝達可
能な所謂、パラレルハイブリッド方式のハイブリッド車
両を例示したが、本発明は、この構成に限らず、例えば
図１１に示すように、エンジン４０は発電機４１を駆動
するだけの構成とし、発電機４１にてバッテリー１７を
充電し、バッテリー１７の電力にて車両走行駆動用の電
動モータ４を駆動するシリーズハイブリッド方式のハイ
ブリッド車両において、太陽電池３０にてバッテリー１
７に充電するような構成にも適用できる。この場合、エ
ンジン４０と発電機４１とにより、燃料にて作動して前
記バッテリー１７を充電する電力を発電する発電手段Ｇ
が構成される。この構成において、前記発電機４１の発
電電力にて直接、電動モータ４を駆動する構成として電
動モータ４を駆動した残りの余剰電力をバッテリー１７
に充電させる構成としてもよい。又、本発明は、ハイブ
リッド車両に限らず、図１２に示すように、水素と酸素
等を化学反応させて発電するような構成の燃料電池５０
を、前記発電手段Ｇとして備えて、この燃料電池５０に
より走行用電動モータ４を駆動し、且つ、バッテリー１
７を充電するような構成の自走車両において、太陽電池
３０にてバッテリー１７に充電するような構成としても
よい。
て、エンジン及び電動モータ双方の動力を車軸に伝達可
能な所謂、パラレルハイブリッド方式のハイブリッド車
両を例示したが、本発明は、この構成に限らず、例えば
図１１に示すように、エンジン４０は発電機４１を駆動
するだけの構成とし、発電機４１にてバッテリー１７を
充電し、バッテリー１７の電力にて車両走行駆動用の電
動モータ４を駆動するシリーズハイブリッド方式のハイ
ブリッド車両において、太陽電池３０にてバッテリー１
７に充電するような構成にも適用できる。この場合、エ
ンジン４０と発電機４１とにより、燃料にて作動して前
記バッテリー１７を充電する電力を発電する発電手段Ｇ
が構成される。この構成において、前記発電機４１の発
電電力にて直接、電動モータ４を駆動する構成として電
動モータ４を駆動した残りの余剰電力をバッテリー１７
に充電させる構成としてもよい。又、本発明は、ハイブ
リッド車両に限らず、図１２に示すように、水素と酸素
等を化学反応させて発電するような構成の燃料電池５０
を、前記発電手段Ｇとして備えて、この燃料電池５０に
より走行用電動モータ４を駆動し、且つ、バッテリー１
７を充電するような構成の自走車両において、太陽電池
３０にてバッテリー１７に充電するような構成としても
よい。
【００４５】（３）上記実施形態では、駆動手段が前輪
を駆動する構成としたが、これに限らず、後輪を駆動す
る構成や、4 輪すべてを駆動する構成でもよく、又、駆
動手段として遊星ギア機構を備える構成を例示したが、
このような構成に限定されるものではなく、各種の伝動
機構を用いることができる。
を駆動する構成としたが、これに限らず、後輪を駆動す
る構成や、4 輪すべてを駆動する構成でもよく、又、駆
動手段として遊星ギア機構を備える構成を例示したが、
このような構成に限定されるものではなく、各種の伝動
機構を用いることができる。
【図１】概略構成図
【図２】駆動ユニットを示す図
【図３】制御ブロック図
【図４】駆動ユニットの動作状態を示す共線図
【図５】制御動作のフローチャート
【図６】目標値の演算処理手順を示す図
【図７】エンジンの速度特性図
【図８】最適燃費ラインを示す図
【図９】要求駆動力を示す図
【図１０】電池要求電力の特性を示す図
【図１１】別実施形態の概略構成図
【図１２】別実施形態の概略構成図
２ エンジン ４ 電動モータ １７ バッテリー ３０ 太陽電池 Ｇ 発電手段 Ｈ 運転状態制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｌ ３２１Ｃ ３２１ 29/06 Ｄ 29/06 41/04 ３１０Ｇ 41/04 ３１０ ３３０Ｇ ３３０ ３３０Ｋ Ｂ６０Ｋ 9/00 ＺＨＶＥ Ｆターム(参考） 3G093 AA07 BA28 CB00 DA01 DA06 DA12 DA13 DB05 DB11 DB15 DB19 EA01 EA05 EA09 EB08 EC02 3G301 HA01 JA00 JA10 KA06 LA01 LB01 LC03 MA11 PA11A PB03A PE01Z PF01Z PF03Z PF05Z PF07Z PF12A PF16A PG01Z 5H115 PA12 PC06 PG04 PI14 PI16 PI17 PI18 PI24 PI25 PI29 PU10 PU24 PU25 QE01 QE08 QE09 QE10 QE12 QN03 RB08 RE01 RE03 RE05 RE06 RE12 RE13 SE02 SE03 SE05 SE06 SE08 TB01 TE01 TI02 TO21 TO23 TO30
Claims (1)
- 【請求項１】 走行駆動用の電動モータと、 その電動モータに駆動用電力を供給するバッテリーと、 走行駆動用の動力を出力するエンジン、又は、燃料にて
作動して前記バッテリーを充電するあるいは前記電動モ
ータを駆動する電力を発電する発電手段と、 車両の運転を管理する運転制御手段とが備えられた自走
車両であって、 太陽電池が備えられて、その太陽電池により発電された
電力を前記バッテリーに充電するように構成され、 前記運転制御手段が、 前記バッテリーの充電状態が予め設定された高充電状態
よりも低いときには、 前記バッテリーの充電状態が前記高充電状態よりも低く
設定された目標充電状態になるように、前記電動モータ
の作動、並びに、前記エンジンの作動あるいは前記発電
手段の作動を管理する目標状態維持運転制御を実行し、 且つ、前記バッテリーの充電状態が前記高充電状態より
も高いときには、前記バッテリーの放電を促進させるよ
うに、前記目標状態維持運転制御よりも前記エンジンの
出力を減少させる、あるいは、前記発電手段の発電出力
を減少させる状態で、前記電動モータの作動、並びに、
前記エンジンの作動あるいは前記発電手段の作動を管理
する放電量増加運転制御を実行するように構成されてい
る自走車両。
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