JP2009090735A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両の駆動源に内燃機関と電動機とを備え、電動機へ電力を供給または電動機からの電力を充電する蓄電装置を備えたハイブリッド車両の制御装置において、蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段と、走行道路の勾配角度を算出する勾配角度算出手段51と、勾配角度算出手段により算出される勾配角度から登降坂を判定する登降坂判定手段52と、登降坂判定手段により登坂と判定された際に、次の降坂時に回生発電する電力量を予測する回生発電量予測手段53と、回生発電量予測手段により算出する回生発電量と残容量検出手段により算出される蓄電装置の残容量とを合計した電力が、蓄電装置の上限SOC以上と判定された際には、蓄電装置の下限SOCを引き下げるように補正する下限残容量閾値補正手段54を有している。
【選択図】図2
Description
特許文献1に記載された技術では、目的地までの経路を検索し、検索された経路中の走行パターンを予測し、走行パターンに基づき経路上の各地点におけるバッテリ残量の中間値を設定する。走行時において、現在位置におけるバッテリ残量の中間値と現在のバッテリ残量との間に差が生じたら、モータのトルク分担を調整するようになっている。
また、上述の外部情報システムが設けられていないと、電動機の回生出力を効率よく蓄積することができず、エネルギを無駄にしてしまうという問題があった。
図1はハイブリッド車両の駆動系の概略構成図である。ハイブリッド車両(車両)1は、エンジン2と、このエンジン2の出力軸上に配設されエンジン2に直結された発電可能な前輪用モータ(モータ)3と、エンジン2の出力軸に連結された変速機5と、変速機5の出力軸に図示しないクラッチなどを介して連結されたディファレンシャル機構8と、ディファレンシャル機構8に連結された左右のアクスルシャフト9a,9bと、アクスルシャフト9a,9bに連結された左右の前輪10a,10bとを備えている。なお、変速機5としては、有段変速機またはプーリ・ベルト式無段変速機のいずれも採用可能であり、さらに自動変速機または手動変速機のいずれも採用可能である。
次に、バッテリ12の制御方法について説明する。
図3は、バッテリ12の制御方法に関するメイン制御ルーチンのフローチャートである。
まず、S1(ステップ1)において、車両1の車速Vおよび走行路の勾配Rを検出してS2へ進む。なお、車速Vは一般に車両に搭載されている車速検出手段から検出し、勾配Rは勾配計などの勾配角度算出手段51から検出するようになっている。
S3では、バッテリ12の下限SOCを既に補正済みか否かを判定する。下限SOC補正済フラグFが0の場合、つまり下限SOCが補正されていない場合はS4へ進み、下限SOC補正済フラグFが0でない場合、つまり下限SOCが既に補正されている場合はS11へと進む。
S4では、回生予測量Qを算出し、S5へと進む(回生発電量予測手段53)。
ここで、図4は回生予測量Q算出のサブルーチンのフローチャートである。この回生予測量Qの算出処理は、車両が登坂している際にその後想定される降坂時の回生発電量(回生予測量Q)を予測するものである。なお、回生予測量Qは、勾配から求められる標高と、車速とを用いて算出することができる。
S52では、現状の交通流を判断し、S53へ進む。ここで、交通流判断とは、車両1が渋滞中であるか、高車速で走行中か、それ以外の低/中車速で走行中のいずれであるかを判断するものである。なお、その後想定される降坂時の交通流が登坂時の交通流と同様であることを前提にしており、登坂時の交通流に基づいて降坂時の基準車速を求めるようにしている。また、交通流に関する外部情報が入手可能な場合には、直接得られる降坂時の交通流情報に基づいて降坂時の基準車速を求めてもよい。
S54では、図5に示す渋滞用マップより勾配Rから渋滞時降坂基準車速V´を読み込み、S55へ進む。なお、降坂時の勾配が登坂時と同様であることを前提にしており、登坂時の勾配に基づいて降坂時の基準車速を求めるようにしている。図5に示すように、横軸に勾配R、縦軸に渋滞時降坂基準車速V´とし、勾配Rに基づいて渋滞時降坂基準車速V´が求められるようになっている。渋滞時には勾配Rの大小に対して渋滞時降坂基準車速V´の値に大きな差はないものの、勾配が大きいほど渋滞時降坂基準車速V´は若干遅くなるように設定されている。
S61では、図6に示す高車速用マップより勾配Rから高車速時降坂基準車速V´を読み込み、S55へ進む。図6に示すように、横軸に勾配R、縦軸に高車速時降坂基準車速V´とし、勾配Rに基づいて高車速時降坂基準車速V´が求められるようになっている。高車速時には勾配Rの大小に対して高車速時降坂基準車速V´の値は大きく変化し、勾配が大きいほど高車速時降坂基準車速V´は遅くなるように設定されている。
S56では、降坂時の車速Vdを算出し、S57へ進む(降坂時車速取得手段56)。なお、Vd=V´+vで求められる。
そして、この回生エネルギEregが、回生予測量Qとして算出され、メインルーチンへと戻る。
図3に戻り、S5では、現在のバッテリ12のSOCをSOC検出手段11により検出し、S6へ進む。
S6では、現在のバッテリ12のSOCおよび回生予測量Qの合計と、予め設定されている上限SOCとを比較する。現在のSOCおよび回生予測量Qの合計が上限SOCよりも大きい場合(図10の第2、第3領域)にはS7へ進み、現在のSOCおよび回生予測量Qの合計が上限SOC以下の場合(図10の第1領域)には処理を終了する。つまり、現在のバッテリ12のSOCの状態で降坂状態になると、回収しきれない(無駄にしてしまう)回生出力が発生するか否かを判断する。
S9では、バッテリ12の下限SOCを補正したため、下限SOC補正済フラグFを1に設定して、処理を終了する。
S12では、これ以上使用できるバッテリ12のエネルギは無いと判断し、発電(エンジン運転)を要求して処理を終了する。
一方、S13では、更に下限SOCの値を引き下げる補正を行い、処理を終了する。
また、S14では、S2で登坂状態でないと判断された場合に、さらに車両1が降坂状態か否かを判断し、降坂中の場合はS15へ進み、降坂中でない場合はS20へと進む。具体的には、直近5秒間の移動平均勾配が−3%以下の場合には降坂状態と判断し、それ以外の場合には平坦走行状態と判断する。
S15では、現在のバッテリ12のSOCをSOC検出手段11により検出し、S16へ進む。
ここで、図8は、降坂SOC補正処理のサブルーチンのフローチャートである。
S71では、現在のSOCと登坂状態の際に予測した予測SOCとの差の絶対値を求め、その値と予め設定された所定差K(定数)とを比較する。現在のSOCと予測SOCとの差の絶対値が所定差Kより大きければS72へ進み、所定差K以下であれば処理を終了し、メインルーチンに戻る。つまり、登坂時に予測した通りバッテリ12のSOCが増加しているか否かを判断する。
S18では、現在のSOCと通常の下限SOC(初期値)とを比較する。現在のSOCが通常の下限SOC以上である場合にはS19へ進み、現在のSOCが通常の下限SOCより小さければ処理を終了する。
S19では、補正している下限SOCの値を通常の下限SOC(初期値)にリセットして処理を終了する(下限閾値リセット手段57)。
一方、S20は、S14において降坂状態でない、つまり、平坦路走行中と判断された場合に、下限SOCが補正されているか否かを判定する。下限SOC補正済フラグFが1の場合にはS21へ進み、下限SOC補正済フラグFが1でない場合には処理を終了する。
S21では、平坦路走行距離の積算を行い、S22へ進む。なお、この平坦路走行距離の積算は、走行時間やイグニションのON/OFF回数などの積算で代替してもよい。
S22では、S21で求めた平坦路走行距離積算値と予め設定された所定積算値K´とを比較する。平坦路走行距離積算値が所定積算値K´より大きければS23へ進み、所定積算値K´以下であれば処理を終了する。
このように構成したため、エンジン2の始動電力や補機系の駆動電力のためにバッテリ12を利用する状況でなく、かつ、回生充電が期待できる場合には、バッテリ12の下限SOCを一時的に引き下げても問題がなく、より効率的に回生出力を利用することができる。
このように構成したため、標高hに対する位置エネルギEpotに基づいて回生予測量Qを算出することができる。
このように構成したため、標高hに対する位置エネルギEpotから、車速Vdに対応する損失エネルギElossを減算することにより、回生予測量Qを精度よく算出することができる。
このように構成したため、車速検出手段により車速Vupを検出でき、その車速Vupと勾配角度Rとから標高hを確実に予測することができる。
このように構成したため、下限閾値リセット手段57により一時的に補正したバッテリ12の下限SOCを初期値に戻すことができる。そのため、エンジン2および補機類を再始動可能な状態に復帰させることが可能になり、アイドルストップを実施して燃費を向上できる。
このように構成したため、降坂時に、予測したバッテリ12のSOCQと実際のバッテリ12のSOCとの間に差が生じた場合に、予測したバッテリ12のSOCに合うようにモータ3を制御する。したがって、モータ3の回生出力を効率よくバッテリ12に充電することができる。
例えば、本実施形態において、交通流判断および登降坂判断について設定した閾値は適宜変更してもよい。
また、本実施形態において1モータ型のハイブリッド車を用いて説明したが、2モータ型のハイブリッド車にも適用できる。なお、2モータ型のハイブリッド車とは、エンジン始動および発電用に用いるモータと、エンジンの動力を伝達可能な走行用モータとを備えたものである。
Claims (8)
- 車両の駆動力を発生する駆動源に内燃機関と電動機とを備え、該電動機へ電力を供給または前記電動機からの電力を充電する蓄電装置を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段と、
走行道路の勾配角度を算出する勾配角度算出手段と、
該勾配角度算出手段により算出される勾配角度から登降坂を判定する登降坂判定手段と、
該登降坂判定手段により登坂と判定された際に、次の降坂時に回生発電する電力量を予測する回生発電量予測手段と、
該回生発電量予測手段により算出する回生発電量と前記残容量検出手段により算出される前記蓄電装置の残容量とを合計した電力が、前記蓄電装置の上限残容量以上と判定された際に、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給量を増加させる電力供給量制御手段と、を有していることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 車両の駆動力を発生する駆動源に内燃機関と電動機とを備え、該電動機へ電力を供給または前記電動機からの電力を充電する蓄電装置を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記蓄電装置の残容量を検出する残容量検出手段と、
走行道路の勾配角度を算出する勾配角度算出手段と、
該勾配角度算出手段により算出される勾配角度から登降坂を判定する登降坂判定手段と、
該登降坂判定手段により登坂と判定された際に、次の降坂時に回生発電する電力量を予測する回生発電量予測手段と、
該回生発電量予測手段により算出する回生発電量と前記残容量検出手段により算出される前記蓄電装置の残容量とを合計した電力が、前記蓄電装置の上限残容量以上と判定され、なおかつ、前記残容量検出手段により算出される前記蓄電装置の残容量が前記蓄電装置の下限残容量閾値の初期値となった場合に、前記蓄電装置の下限残容量閾値を前記初期値から引き下げるように補正する下限残容量閾値補正手段を有していることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 前記下限残容量閾値は、エンジン始動電力または補機系駆動電力に基づいて設定されることを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記車両の位置する標高を取得する標高取得手段を備え、
前記回生発電量予測手段は、前記標高取得手段に基づいて回生発電量を予測することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。 - 降坂時の車速を取得する降坂時車速取得手段を備え、
前記回生発電量予測手段は、前記標高取得手段により取得される標高および前記降坂時車速取得手段により取得される車速に基づいて回生発電量を予測することを特徴とする請求項4に記載のハイブリッド車両の制御装置。 - 前記車両の車速を検出する車速検出手段を備え、
前記標高取得手段は、前記車速検出手段により検出された車速および前記勾配角度算出手段により算出された勾配角度に基づいて標高を取得することを特徴とする請求項4または5に記載のハイブリッド車両の制御装置。 - 前記蓄電装置の下限残容量閾値を引き下げ補正した状態が所定期間維持されたら、前記蓄電装置の下限残容量閾値を前記初期値に戻す下限閾値リセット手段を有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記電力供給量制御手段は、前記登降坂判定手段により降坂走行中と判断されたら、登坂時に予測した降坂時の前記蓄電装置の残容量が実現されるように、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給量を制御することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
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