JP2014000887A - 駆動制御装置、及び車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両の制御装置100Aは、内燃機関4と、充電可能なバッテリ9からの電力を基に動力を生成する電動機(2A、2B、5)と、を備える車両を駆動させる。制御部110Aは、要求駆動力に応じて内燃機関4と電動機(2A、2B、5)との出力量を設定すると共に、GPS装置200からの位置情報に応じて電動機の出力量を制御する。
【選択図】図2
Description
特許文献1に開示されている技術によれば、駆動制御装置は、変速機コントロールユニットからの変速比情報に基づいて決定された変速比について、ジェネレータモータの発電トルクの複数の候補(エンジン出力トルク候補)、及びアシストトルクの複数の候補(アシストトルク候補)を算出する。また、駆動制御装置は、決定された変速比に対して、複数のエンジン出力トルク候補と複数の発電トルク候補との駆動パターン、及び、複数のエンジン出力トルク候補と複数のアシストトルク候補との駆動パターンについての組み合わせ候補を演算し、それぞれの前記駆動パターンの組み合わせ候補ごとに燃料消費相当量を算出して、燃料消費相当量が最小となる駆動パターンを決定するようにしている。
要するに、特許文献1のような制御方法では、電動機からの駆動力(アシストトルク)を出力するアシスト状態を続ける場合、回生状態の時間に比べ長く電動機を力行させることにより充蓄電器からの放電量が多くなる。このことから、図12のグラフに示すように、充蓄電器のSOCは、アシストトルクを出力させることができないSOC下限値にまで、比較的短時間のうちに低下してしまう。また、一旦、充蓄電器のSOCがSOC下限値にまで低下してしまうと充電によってSOCが回復するまで、十分なアシストトルク(駆動力)を発生させるエネルギー(電力)を充蓄電器から得ることができなくなる。さらに、回生中は電動機が内燃機関の負荷を増大させることになることから、内燃機関から出力される駆動力より少ない駆動力で車両を駆動させることになるという問題がある。
例えば、上記の制御方法をサーキット走行に適用する場合には、要求駆動力が高い状態が頻繁に発生し、電動機からの駆動力(アシストトルク)を出力するアシスト状態が連続する。その結果、図12に示されるように充蓄電器のSOCがSOC下限値にまで一気に低下する。充蓄電器のSOCがSOC下限値にまで低下した後にアシスト量を制限するため、サーキット走行において時間経過に伴い動力性能が変化するという課題がある。一方で、上記のように、充蓄電器のSOCがSOC下限値にまで一気に低下しないようにアシスト量を制限すると、持続時間を長くすることができても、動力性能が低下するという問題がある。
請求項1に記載した発明によれば、制御部は、要求駆動力(ΔAP)に応じて内燃機関と電動機との出力量を設定すると共に、地図情報装置からの位置情報に応じて電動機の出力量を補正する。これにより、制御部は、現状に必要な電動機の駆動力により内燃機関の駆動力を補助(アシスト)が可能とすると共に、充蓄電器における充電量の枯渇を抑止できる。また、走行シーンに応じて必要とされる電動機の出力量を充蓄電器に蓄積されている電力により確保しつつ、その電力の枯渇を抑止できる。
請求項2に記載した発明によれば、制御部は、今後、高出力が要求されるか否かに応じで、電動機の最大アシストが可能となり、無駄の充蓄電池からの充放電を抑止できるので、充蓄電池の劣化を防止できる。
請求項3に記載した発明によれば、制御部は、現状に必要な電動機のアシストを位置情報により可変にするので、最適なアシストが可能となる上、スムーズな加速をすることができる。また、出力可能な範囲で電動機を制御するので、出力をリニアに変更することができる。
これにより、4輪駆動の車両において、制御部は、内燃機関の可能出力量に応じて前輪と後輪の出力配分を設定するので、充蓄電器も出力可能電圧の範囲で、最大限の出力を設定することができる。例えば、前輪側でアシストすると発電することができないので、充蓄電器の充電率が低下していき、高出力を維持することができなくなる。一方で、後輪側でアシストすると前輪側を発電に使用することができるので、高出力を維持することができるようになる。
請求項7に記載した発明によれば、制御部は、前記充蓄電器の充電率低下量と地図情報装置からの位置情報に応じて前記電動機の出力量を補正することにより、走行シーンに応じて必要とされる電動機の出力量を充蓄電器に蓄積されている電力により確保しつつ、その電力の枯渇を抑止できる。
上記のように請求項8に記載した発明によれば、車両は、上記の駆動制御装置を備えることにより、要求駆動力に応じて内燃機関と電動機との出力量を設定すると共に、地図情報装置からの位置情報に応じて電動機の出力量を補正する。これにより、制御部は、現状に必要な電動機の駆動力により内燃機関の駆動力を補助(アシスト)が可能とすると共に、充蓄電器における充電量の枯渇を抑止できる。このように、走行シーンに応じて必要とされる電動機の出力量を充蓄電器に蓄積されている電力により確保しつつ、その電力の枯渇を抑止する。
図1を参照し、本実施形態の制御装置を適用する駆動システムの一実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態として示す駆動システムの概略ブロック図である。
この図1に示される駆動制御装置100は、車軸駆動用の駆動源とする複数の電動機を制御するものであり、例えば、図1に示すような駆動システムの車両3に用いられる。
また、上記のように一方の駆動輪は前輪Wfとされ、他方の駆動輪は後輪Wrとされている。なお、後輪Wrは、少なくとも右後輪RWrと、左後輪LWrとを備える。また、上記の駆動軸22は、左後輪LWrに対応して設けられる駆動軸22A(第2左駆動軸)と、右後輪RWrに対応して設けられる駆動軸22B(第2右駆動軸)とを有している。
また、制御装置100Aは、電動機5、2A、2Bの出力量を制御して、充電可能なバッテリ9から供給される電力を基に発生させる駆動力により車両3を駆動させる。
また、図1に示す車両3にGPS装置200を備える。
GPS装置(GPS)200は、GPS(Global Positioning System)衛星からの電波を受信して、電波を受信した位置の位置情報を生成する。
図2は、本実施形態の制御装置を示すブロック図である。先に、本実施形態における制御装置100Aの概要について説明する。
この図2に示される制御装置100Aは、制御部110Aとアクセル開度検出部111を備える。
制御部110Aは、要求駆動力に応じて、内燃機関4と電動機5、2A、2Bの出力量を設定すると共に、バッテリ9の充電率低下量ΔSOCと要求駆動力とに応じて電動機5、2A、2Bの出力量を補正する。例えば、要求駆動力は、内燃機関4と各電動機5、2A、2Bを駆動させる要求量を示し、アクセル30におけるアクセル開度APとして検出される。また、例えば、バッテリ9の充電率低下量は、単位時間当たりの端子間電圧の変化量に基づいて算出される変数であり、バッテリ9の充電状態を示す。充電率低下量は、充電されている容量に対し、負荷に供給する電力が大きい場合に、大きな値を示す。
制御部110Aは、アクセル開度割合算出部112、SOCアシスト係数生成部113、アシスト係数設定部114、分配部115、位置情報取得部116、GPSアシスト係数生成部117、SOC検出部121、SOC変化量算出部122、出力量限界値算出部123、及び、アシスト許可出力算出部125を備える。
アクセル開度割合算出部112は、アクセル開度検出部111によって生成されたアクセル開度情報ΔAPと、SOC検出部121によって検出されたSOCとを基にアクセル開度割合αを生成する。
あるいは、アクセル開度割合αの各値に対してSOCアシスト係数kSOCを定めておき、アクセル開度割合αの値に応じたSOCアシスト係数kSOCを選択してもよい。このようなアクセル開度割合αの値に応じたSOCアシスト係数kSOCを選択する方法によれば、前述の変動範囲を分割する方法に比べて、リニアに変更することができるので、バッテリ9の電力を枯渇させることなく最適なアシストが可能となる。
このようにして、SOCアシスト係数生成部113は、SOCアシスト係数kは、上記のSOCアシスト係数MAPから得ることができる。
分配部115Aは、アクセル開度検出部111によって生成されたアクセル開度情報ΔAPと、位置情報取得部116が取得した位置情報の少なくとも何れかの情報を基に、内燃機関4と、電動機5及び電動機2A、2Bとをそれぞれ駆動させる要求駆動力を、内燃機関4と、電動機5及び電動機2A、2Bとにそれぞれ分配する。また、分配部115は、電動機5及び電動機2A、2Bをそれぞれ駆動させる要求駆動力を、PDU8を介して電動機5と電動機2A、2Bとに分配する。
また、分配部115Aは、アクセル開度情報ΔAPと、位置情報取得部116が取得した位置情報とを組み合わせて生成する情報を基に、所定の領域内に位置すると判定された場合、内燃機関4と、電動機5及び電動機2A、2Bとを、それぞれ駆動させる要求駆動力を分配してもよい。また、分配部115は、電動機5及び電動機2A、2Bをそれぞれ駆動させる要求駆動力を、PDU8を介して電動機5と電動機2A、2Bとに分配してもよい。
GPSアシスト係数生成部117は、位置情報取得部116が取得した位置情報を基に、現在位置に応じたGPSアシスト係数kGPSを生成する。
SOC変化量算出部122は、SOC検出部121によって検出されたSOCを基に充電率低下量ΔSOCを算出する。
出力量限界値算出部123は、SOC検出部121によって検出されたSOCと、バッテリ9の温度情報TEMPとを基に、バッテリ出力Limitを算出する。
アシスト許可出力算出部125は、アシスト係数設定部114によって生成されたアシスト係数kと、出力量限界値算出部123によって算出されたバッテリ出力Limitとを基に、バッテリ9からの出力を許容可能とする範囲の限界を制限する値であるアシスト許可出力を算出する。
図3は、本実施形態における電動機の出力量の変化を示す図である。
この図3(a)に示されるグラフは、電動機5及び電動機2A、2B(以下、電動機5及び電動機2A、2Bをまとめて示す場合は単に「電動機」という。)の出力量(アシスト出力量)の経時変化を示す。横軸の始点は、アシスト要求に応じてアシスト出力を開始した時刻を示す。
波形g11は、バッテリ9の充電量が十分にある状態における電動機の出力量(アシスト出力量)の経時変化を示す。波形g11の初期値は、バッテリ9のSOCと温度とに依存する所定の値によって定められる。また、波形g11が示す各時刻の値は、電動機から出力可能な上限値を示す。換言すれば、波形g11は、充電量が十分にある理想的な状態において出力可能な電動機の出力量(アシスト出力量)の経時変化を示す。以下、この波形g11によって示される出力量の変化を「ベース出力」という。
なお、アシスト出力は、バッテリ9のSOCの単位時間当たりの変化率に応じた波形となり、波形g13のように波形g11と波形g12との間の変化を示す。
本実施形態においては、波形g12のようにバッテリ9のSOCが急に低下することを抑制するために、波形g13のように出力可能な期間が長くなるように、以下の制御方法に従って制御する。
図3(b)は、前述図3(a)の波形g11と同じ「ベース出力」が示されている。
・・・(1)
この式(1)によって示されるベース出力は、例えば、走行開始時の電動機の出力量(アシスト出力量(t))を示す。上記の式(1)により、走行開始時から経時変化するアシスト出力量を得ることができる。
図4は、本実施形態の車両を走行させる領域を示す図である。
図5は、本実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。この図5に示されるフローチャートに示される処理手順に従って、制御装置100Aは、アシスト出力量を調整する。
制御部110A(SOC変化量算出部122)は、単位時間当たりの充電率低下量ΔSOCを算出する。例えば、単位時間当たりの充電率低下量ΔSOC(SOC低下量)は、前回の制御サイクルにおいて推定した推定SOCと、今回の制御サイクルにおいて推定した推定SOCの差分演算により算出される(ステップSb25)。
制御部110A(アクセル開度割合算出部112)は、アクセル開度情報ΔAPとSOCとを基にしてAP開度割合αを算出する。制御部110Aは、AP開度割合αの算出にあたり移動平均等による平滑化処理を行ってもよい。制御部110Aは、SOCに応じてAP開度割合αの値を算出する(ステップSb45)。
次に、制御部110A(SOCアシスト係数生成部113)は、AP開度割合αに応じてアシスト係数Mapを選択して、SOCアシスト係数kSOCを取得して、設定する(ステップSb50)。
最後に、制御部110A(分配部115A)は、電動機を制御して、算出されたアシスト許可出力に応じたアシスト量を電動機から出力させる(ステップSb90)。
このように、制御装置100Aは、バッテリ9のSOCに基づくSOCアシスト係数kSOCと、GPSデータから得られた位置情報に基づいたGPSアシスト係数kGPSとを算出し、SOCアシスト係数kSOCとGPSアシスト係数kGPSに基づいたアシスト係数kを設定する。制御装置100Aは、このようにして取得したアシスト係数kに基づいて、電動機の出力量を補正することにより、必要とされる電動機の出力量をバッテリ9に蓄積されている電力により確保しつつ、バッテリ9の電力の枯渇を抑止することができる。
また、換言すれば、制御装置100Aは、GPSデータから得られた位置情報に基づいて、位置情報によって示される位置に応じたアシスト係数kを取得する。制御装置100Aは、このようにして取得したアシスト係数kに基づいて、電動機の出力量を調整することにより、必要とされる電動機の出力量をバッテリ9に蓄積されている電力により確保しつつ、バッテリ9の電力の枯渇を抑止することができる。
図6を参照し、本実施形態における異なる処理を行う実施態様について説明する。
図6は、本実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。この図6に示されるフローチャートに示される処理手順に従って、制御装置100A(アシスト係数設定部114A)は、アシスト出力を調整する。この図6に示される処理において、前述の図5と同じ処理を行う処理手順には、同じ符号を附す。
制御部110Aは、ステップSb70以降の処理を図5と同様に行う。
図7を参照し、本実施形態の制御装置を適用する駆動システムの他の一実施形態について示す。
図7は、本発明の実施形態を示す駆動システムの概略ブロック図である。
この図7に示される制御装置100は、車軸駆動用の駆動源とする複数の電動機を制御するものであり、例えば、図7に示すような駆動システムの車両3に用いられる。この図7に示す車両3は、図1に示すGPS装置200を備えておらず、制御装置100Aに代えて制御装置100を備える点が異なる。
図8は、本実施形態の制御装置を示すブロック図である。
図9は、本実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。この図9に示されるフローチャートに示される処理手順に従って、制御装置100は、アシスト出力量を調整する。
制御部110(SOC変化量算出部122)は、単位時間当たりの充電率低下量ΔSOCを算出する。例えば、単位時間当たりの充電率低下量ΔSOC(SOC低下量)は、前回の制御サイクルにおいて推定した推定SOCと、今回の制御サイクルにおいて推定した推定SOCの差分演算により算出される(ステップSa25)。
制御部110A(アクセル開度割合算出部112)は、アクセル開度情報ΔAPとSOCとを基にしてAP開度割合αを算出する。なお、制御部110は、AP開度割合αの算出にあたり移動平均等による平滑化処理を行ってもよい。制御部110は、SOCに応じてAP開度割合αの値を算出する(ステップSa45)。
次に、制御部110(SOCアシスト係数生成部113)は、AP開度割合αに応じてアシスト係数Mapを選択して、アシスト係数kを取得して、設定する(ステップSa50)。
最後に、制御部110(分配部115)は、電動機を制御して、算出されたアシスト許可出力に応じたアシスト量を電動機から出力させる(ステップSa90)。
このように、制御装置100は、バッテリ9の充電率低下量ΔSOCと、要求駆動力に対応するアクセル開度情報ΔAPとに基づいたアシスト係数kとを算出する。制御部110は、このようにして算出したアシスト係数kに基づいて、電動機の出力量を補正することにより、必要とされる電動機の出力量をバッテリ9に蓄積されている電力により確保しつつ、バッテリ9の電力のの枯渇を抑止することができる。
図10を参照し、本実施形態における異なる処理を行う実施態様について説明する。
図10は、本実施形態における処理の流れを示すフローチャートである。この図10に示されるフローチャートに示される処理手順に従って、制御装置100は、アシスト出力を調整する。この図に示される処理において、前述の図と同じ処理を行う処理手順には、同じ符号を附す。
図9と同様にステップSa40の処理を終えた後、制御部110は、ステップSa40において生成したAP開度情報を基にしてAP開度割合αを算出する。
AP開度割合αの算出の基となるAP開度は、予め定められる規定値以上に制限する。このようにAP開度を制限することにより、AP開度が比較的大きい場合を演算処理の対象範囲とするように制限する(ステップSa45A)。
制御部110Aは、ステップSa50以降の処理を図9と同様に行う。
このように、制御装置100は、バッテリ9の充電率低下量ΔSOCと要求駆動力に対応するアクセル開度情報ΔAPとに基づいたアシスト係数kとを算出する。制御部110は、このようにして算出したアシスト係数kに基づいて、電動機の出力量を補正することにより、必要とされる電動機の出力量をバッテリ9に蓄積されている電力により確保しつつ、バッテリ9の電力の枯渇を抑止することができる。
図11を参照し、本実施形態の制御装置を適用する駆動システムの他の一実施形態について示す。
図11は、本発明の実施形態を示す駆動システムの概略ブロック図である。
この図11に示される車両3Aは、内燃機関4Aと電動機5Aが直列に接続された駆動ユニット6Aを車両前部に有するハイブリッド車両である。この図11に示す車両3Aは、図1に示す車両3の駆動ユニット6に代えて駆動ユニット6Aを備える点が異なる。
駆動ユニット6Aにおいて、電動機5Aは、駆動軸21上において、前輪Wfとの間に内燃機関4が挟まれるように、内燃機関4を基準として前輪Wfが接続されている側と反対側に配置されている。
このように、駆動ユニット内の内燃機関と電動機とが配置される位置に関係することなく構成することができる。
なお、図6に示す駆動システムにおいても、上記と同様に駆動ユニット6Aを適用することができる。
例えば、上記の第1、第2実施形態の説明では、GPSデータは、GPS装置200から得るものとしたが、GPS装置200は、車両に搭載されるナビゲーションシステムの端末である他に、GPSシステムの端末装置として機能する携帯端末、パーソナルコンピュータなど他の形態の端末であってもよい。
2A、2B、5 電動機、
3 車両、
4 内燃機関、
6 駆動ユニット、
7 トランスミッション、
8 PDU(パワードライブユニット)、
9 バッテリ(充蓄電器)、
100、100A 制御装置(駆動制御装置)、
110、110A 制御部、
111 アクセル開度検出部(検出部)、
112 アクセル開度割合算出部、
113 SOCアシスト係数生成部、
114、114A アシスト係数設定部、
115、115A 分配部、
116 位置情報取得部、
117 GPSアシスト係数生成部、
121 SOC検出部、
122 SOC変化量算出部、
123 出力量限界値算出部、
125 アシスト許可出力算出部、
AP アクセル開度、
ΔAP アクセル開度情報(開度情報)、
ΔSOC 充電率低下量、
k アシスト係数(補正係数)
Claims (8)
- 内燃機関と、
充電可能な充蓄電器からの電力を基に動力を生成する電動機と、
を備える車両を駆動させる駆動制御装置であって、
前記電動機の出力量を制御する制御部
を備え、
前記制御部は、
要求駆動力に応じて前記内燃機関と前記電動機との出力量を設定すると共に、地図情報装置からの位置情報に応じて前記電動機の出力量を補正する
ことを特徴とする駆動制御装置。 - 前記制御部は、
前記位置情報から前記内燃機関と前記電動機との出力量の配分を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の駆動制御装置。 - 前記制御部は、
前記位置情報から、前記電動機の出力量の補正係数を導出し、該導出した補正係数により前記電動機の出力量を補正する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の駆動制御装置。 - 前記車両は、
複数の前記電動機、第1駆動軸を介して前記内燃機関と接続される一方の駆動輪、及び、第2駆動軸を介して前記複数の電動機のうちの少なくとも一つの電動機と接続される他方の駆動輪を備え、
前記第1駆動軸には、
少なくとも一つの電動機が配置され、
前記制御部は、
前記内燃機関の出力量に応じて、前記第1駆動軸の電動機の出力量と前記第2駆動軸の電動機の出力量の配分を設定する
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の駆動制御装置。 - 前記電動機は、第1電動機、第2電動機、第3電動機の3つとされ、
前記第2駆動軸は、
第2右駆動軸と、
第2左駆動軸とを有し、
前記一方の駆動輪は前輪とされ、
前記他方の駆動輪は後輪とされ、
前記第1電動機は、
前記前輪と前記内燃機関との間の前記第1駆動軸上に配置され、
前記第2電動機は、
前記一方の後輪と前記第2右駆動軸を介して接続され、
前記第3電動機は、
前記他方の後輪と前記第2左駆動軸を介して接続され、
前記制御部は、
前記内燃機関の出力量が少なくなるにつれて前記第1電動機の出力を前記第2及び第3電動機の出力量に比べて多くなるように設定する
ことを特徴とする請求項4に記載の駆動制御装置。 - 前記電動機は、第1電動機、第2電動機、第3電動機の3つとされ、
前記第2駆動軸は、
第2右駆動軸と、
第2左駆動軸とを有し、
前記一方の駆動輪は前輪とされ、
前記他方の駆動輪は後輪とされ、
前記第1電動機は、
前記第1駆動軸上において、前記前輪との間に前記内燃機関が挟まれるように、前記内燃機関を基準として前記前輪が接続されている側と反対側に配置され、
前記第2電動機は、
前記一方の後輪と前記第2右駆動軸を介して接続され、
前記第3電動機は、
前記他方の後輪と前記第2左駆動軸を介して接続され、
前記制御部は、
前記内燃機関の出力量が少なくなるにつれて前記第1電動機の出力を前記第2及び第3電動機の出力量に比べて多くなるように設定する
ことを特徴とする請求項4に記載の駆動制御装置。 - 前記制御部は、
前記充蓄電器の充電率低下量と地図情報装置からの位置情報に応じて前記電動機の出力量を補正する
ことを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の駆動制御装置。 - 請求項1〜7の何れか1項に記載の駆動制御装置
を備えることを特徴とする車両。
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