JP2020006920A - Vehicular control device, and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車両の制御装置、及び車両に関する。 The present disclosure relates to a vehicle control device and a vehicle.
駆動源としてエンジンとモータとを備えた車両(ハイブリッド車両とも称される)において、回生制動を用いて減速時の余剰動力を回生エネルギとして回収することで、エネルギ効率を向上させる技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art In a vehicle equipped with an engine and a motor as a driving source (also referred to as a hybrid vehicle), a technique for improving energy efficiency by recovering surplus power during deceleration as regenerative energy using regenerative braking is known. (For example, see Patent Document 1).
ところで、この種の車両においては、エネルギ効率の更なる改善のため、より回生機会を増加させる要請がある。 By the way, in this type of vehicle, there is a demand for further increasing regenerative opportunities in order to further improve energy efficiency.
この点、従来技術においては、回生可能な機会(典型的には、下り勾配路)であるにも関わらず、当該回生制動の際にバッテリの充電余力(バッテリにおける満充電状態までの充電可能量を表す。以下同じ)が不足しているため、回生エネルギをバッテリに充電できず、バッテリ内で熱エネルギとして排出してしまうという課題があった。 In this regard, in the prior art, in spite of an opportunity for regenerative braking (typically, a downhill road), the rechargeable battery has a surplus charge (a chargeable amount up to a fully charged state in the battery) during the regenerative braking. The same applies to the following.) There is a problem that the regenerative energy cannot be charged to the battery and is discharged as heat energy in the battery.
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、下り勾配路において回収可能な回生エネルギのより多くを回収し得る車両の制御装置、及び車両を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a vehicle control device and a vehicle that can recover more regenerative energy recoverable on a downhill road.
前述した課題を解決する主たる本開示は、
駆動源としてエンジンとモータとを備え、車輪の回転エネルギを電気エネルギとして当該モータが接続されたバッテリに回収可能に構成された車両の制御装置であって、
前記車両の前方の所定区間における道路情報を取得する道路情報取得部と、
前記道路情報に基づいて、所定の目標速度で走行するための前記所定区間の各位置における要求駆動力及び要求制動力を推定する要求制駆動力推定部と、
前記所定区間の各位置における前記要求制動力に基づいて、前記所定区間の下り勾配路において回収可能な回生エネルギ量を予測する回生エネルギ量予測部と、
前記エンジンの駆動力と前記モータの駆動力との合計駆動力が前記要求駆動力となるように、所定の制御マップに基づいて、前記所定区間の各位置における前記エンジン及び前記モータの動作を設定する走行スケジュール設定部と、
を備え、
前記走行スケジュール設定部は、前記回生エネルギ量が、現時点における前記バッテリの充電余力から換算される所定の閾値を超えている場合、前記所定区間の前記下り勾配路の手前の平坦路又は上り勾配路において前記要求駆動力を出力するための前記モータの駆動力の比率が、前記制御マップに基づいて設定される前記比率よりも増大するように、前記エンジン及び前記モータの動作を設定する
制御装置である。
The main disclosure for solving the above-mentioned problems is as follows.
A vehicle control device that includes an engine and a motor as drive sources, and is configured to be able to recover rotational energy of wheels as electric energy to a battery connected to the motor,
A road information acquisition unit that acquires road information in a predetermined section ahead of the vehicle,
A request braking / driving force estimating unit that estimates a required driving force and a required braking force at each position in the predetermined section for traveling at a predetermined target speed based on the road information;
A regenerative energy amount prediction unit that predicts a regenerative energy amount recoverable on a downhill road of the predetermined section based on the required braking force at each position of the predetermined section;
The operation of the engine and the motor at each position in the predetermined section is set based on a predetermined control map so that the total driving force of the driving force of the engine and the driving force of the motor becomes the required driving force. Traveling schedule setting section
With
The travel schedule setting unit, when the regenerative energy amount exceeds a predetermined threshold value calculated from the remaining battery charge at the present time, a flat road or an uphill road before the downhill road in the predetermined section. In the control device, the operation of the engine and the motor is set such that the ratio of the driving force of the motor for outputting the required driving force is larger than the ratio set based on the control map. is there.
又、他の局面では、
上記の制御装置を備える車両である。
Also, in other aspects,
It is a vehicle provided with the above-mentioned control device.
本開示に係る車両の制御装置によれば、下り勾配路において回収可能な回生エネルギのより多くを回収することができる。 According to the control device for a vehicle according to the present disclosure, more regenerative energy that can be recovered on a downhill road can be recovered.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[車両の構成]
以下、図1を参照して、一実施形態に係る車両1の構成の一例について説明する。
[Vehicle configuration]
Hereinafter, an example of a configuration of a
図1は、本実施形態に係る車両1の構成の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a
本実施形態に係る車両1は、内燃機関(以下、「エンジン」と称する)11、クラッチ12、モータ13、インバータ装置13a、バッテリ13b、トランスミッション14、駆動輪15、制動装置20、目標車速設定装置30、現在地情報取得装置40、車両情報取得装置50、及び、車両ECU(Electronic Control Unit)100を備えている。
The
本実施形態に係る車両1は、例えば、動力伝達機構として、エンジン11、クラッチ12、モータ13、トランスミッション14及び駆動輪15が、この順で直列に接続されたパラレル式のハイブリッド車両である。
The
エンジン11は、燃料を燃焼して、車両1を走行させるための駆動力を生成する。エンジン11は、例えば、ディーゼルエンジンであり、燃料噴射量等を制御することで任意の駆動力を生成する。
The
尚、エンジン11は、燃料を噴射するインジェクタや、吸排気バルブのバルブタイミングを制御するエンジンECU(図示せず)を有する。そして、エンジン11は、車両ECU100からの制御信号に基づいて、所定の運転特性となるように、燃料の噴射圧力、燃料の噴射タイミング、燃料の噴射量、及び吸排気バルブのバルブタイミング等を制御する。
The
モータ13は、モータジェネレータであり、例えば、永久磁石式同期モータを含んで構成される。モータ13は、駆動源として機能する際には、バッテリ13bの電力を利用して駆動力を生成し、エンジン11から入力された駆動力にモータ13による駆動力を付加して、トランスミッション14側へと出力する。
The
又、モータ13は、ジェネレータとして機能する際には、駆動輪15から伝達される動力を利用した回生制動により、発電を行う。
When functioning as a generator, the
モータ13は、インバータ装置13aを介してバッテリ13bと電気的に接続されている。モータ13が駆動源として機能するとき、モータ13には、バッテリ13bからの直流電力がインバータ装置13aによって三相交流電力に変換されて供給される。又、モータ13がジェネレータとして機能するとき、モータ13が発電した三相交流電力は、インバータ装置13aを介して直流電力に変換されてバッテリ13bに充電される。換言すると、モータ13は、インバータ装置13aによって、駆動状態及び発電状態が制御される。
The
インバータ装置13aは、当該インバータ装置13aを構成する各スイッチング素子にPWM信号(Pulse Width Modulation)を出力するモータECU(図示せず)を有する。そして、モータECUは、車両ECU100からの制御信号に基づいて、所望の動作をするようにモータ13を制御する。尚、モータECUは、例えば、モータ13の回転数、及びインバータ装置13aとモータ13との間に通流する電流等に基づいて、ベクトル制御により、各スイッチング素子を制御する。
The
バッテリ13bは、例えば、リチウムイオン二次電池、又は電気二重層キャパシタ等であって、モータ13に対して電力を供給するエネルギ源である。バッテリ13bには、モータ13が発電した電力が供給され、これによって充電される。尚、バッテリ13bには、バッテリ13bの充電余力を検出するための電圧センサ等が設けられており、当該電圧センサの検出信号は、車両ECU100に対して送出されている。
The
クラッチ12は、エンジン11とモータ13との間に介装され、エンジン11の出力軸とモータ13の入力軸とを断接可能に連結する。
The
トランスミッション14は、エンジン11やモータ13から入力される回転を変速して、駆動輪15側に出力する変速機である。トランスミッション14としては、例えば、ベルト式の無段変速機が用いられる。尚、クラッチ12及びトランスミッション14は、それぞれ、これらの状態を制御するアクチュエータ(図示せず)を有している。そして、当該アクチュエータは、車両ECU100からの制御信号に基づいて制御される。
The
駆動輪15は、トランスミッション14を介して伝達される駆動力によって、車両1を走行させる。尚、本実施形態に係る駆動輪15は、車両1の前輪側に相当する。
The
制動装置20は、車輪に対して摩擦抵抗による抵抗力を与え、車両1を減速させる。尚、図1では、車両1の車輪として、駆動輪15のみを示すが、制動装置20は、車両1の各車輪に対して制動力を作用させ得るように構成されている。
The
本実施形態に係る車両1は、かかる構成において、エンジン11のみの駆動力、モータ13のみの駆動力、又は、エンジン11及びモータ13の両方の駆動力を用いて、走行する。又、本実施形態に係る車両1は、エンジン11及びモータ13の両方の駆動力を用いて走行する際には、走行時の駆動力を出力する際における、エンジン11とモータ13との出力比率を可変に構成されている。
In such a configuration, the
車両ECU100は、車両1の各部を統括制御するもので、例えば、CPU、ROM、RAM、入力ポート、及び、出力ポート等を含んで構成されている。
The
車両ECU100は、車両1の各部(エンジン11、クラッチ12、インバータ装置13a、トランスミッション14、制動装置20、目標車速設定装置30、現在地情報取得装置40、及び、車両情報取得装置50等)と車載ネットワークにより相互に接続され、必要なデータや制御信号を相互にやり取りしている。尚、図1中の点線矢印は、信号経路を表している。
The
本実施形態に係る車両ECU100は、車両1を目標速度で自動走行させるように、車両1の各部を自動制御可能に構成されている(オートクルーズモードとも称される)。車両ECU100は、車両1を目標速度で自動走行させる際には、道路情報及び車両情報等に基づいて、車両1の走行位置の前方の所定区間に係る走行スケジュールを生成し、生成した走行スケジュールに従って車両1の各部を制御する(詳細は後述)。
The
目標車速設定装置30は、車両1の自動走行時の目標車速を、車両ECU100に設定する。目標車速設定装置30は、例えば、運転席のダッシュボード(図示せず)に配置されたタッチパネル付きディスプレイ等の情報入力インタフェースを含み、運転者から目標車速の設定を受け付ける。
The target vehicle
現在地情報取得装置40は、車両1の現在位置を示す情報を取得し、当該情報を車両ECU100へ出力する。現在地情報取得装置40は、例えば、衛星測位システム(GPS)の受信機である。
The current position
車両情報取得装置50は、運転者による操作内容や車両1の状態を示す車両情報を取得し、当該情報を車両ECU100へ出力する。車両情報取得装置50は、例えば、車速を検出する車速センサ、ステアリング角を検出するステアリング角センサ、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、及び、ブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ等を含む。
The vehicle
[車両ECUの構成]
次に、図2、図3、図4を参照して、本実施形態に係る車両ECU100の構成の一例について、説明する。
[Configuration of vehicle ECU]
Next, an example of the configuration of the
本実施形態に係る車両ECU100は、エネルギ効率を良好にするため、オートクルーズモードにおいては、車両1の走行位置の前方の所定区間(以下、「走行スケジュール設定区間」と称する)に係る走行スケジュールを生成し、生成した走行スケジュールに従って車両1の各部を自動的に制御する。換言すると、車両ECU100は、オートクルーズモードにおいては、乗車者の運転操作によることなく、車両1を自動的に走行させる。
In the auto cruise mode, the
「走行スケジュール」には、例えば、走行スケジュール設定区間の各位置における車速(典型的には、目標車速設定装置30に設定された目標車速)、走行スケジュール設定区間の各位置における要求駆動力又は要求制動力、走行スケジュール設定区間の各位置において要求駆動力を充足するためのエンジン11及びモータ13の動作、並びに、走行スケジュール設定区間の各位置において要求制動力を充足するための制動装置20及びモータ13の動作等に係る情報が含まれる。
The “travel schedule” includes, for example, the vehicle speed at each position in the travel schedule setting section (typically, the target vehicle speed set in the target vehicle speed setting device 30), the required driving force or the demand at each position in the travel schedule setting section. The operation of the
図2は、車両ECU100の構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the
本実施形態に係る車両ECU100は、道路情報取得部101、車両情報取得部102、要求制駆動力推定部103、走行スケジュール設定部104、回生エネルギ量予測部105、及び、消費エネルギ量予測部106を備えている。
The
図3は、車両ECU100(走行スケジュール設定部104)が設定する走行スケジュールについて、説明する図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a travel schedule set by vehicle ECU 100 (travel schedule setting unit 104).
図3Aは、車両1が走行する道路の一例を示している。図3Aにおいて、横軸は道路の位置を表し、縦軸は道路の標高を表している。
FIG. 3A shows an example of a road on which the
図3Bは、図3Aの道路に対して設定される走行スケジュール上の車速を示している。図3Bの横軸は図3Aの道路の位置に対応する位置を表し、縦軸は道路の各位置における走行スケジュール上の車速を表している。 FIG. 3B shows the vehicle speed on the traveling schedule set for the road in FIG. 3A. The horizontal axis in FIG. 3B represents a position corresponding to the position of the road in FIG. 3A, and the vertical axis represents the vehicle speed on the travel schedule at each position on the road.
図3Cは、図3Aの道路に対して設定される走行スケジュール上の要求駆動力及び要求制動力を示している。図3Cの横軸は図3Aの道路の位置に対応する位置を表し、縦軸は道路の各位置における走行スケジュール上の要求駆動力(0[N・m]の上方側のグラフ)又は要求制動力(0[N・m]の下方側のグラフ)を表している。尚、図3Cには、要求駆動力のうちモータ13が補填する駆動力(斜線領域R1及び斜線領域R1aがモータ13の駆動力を表す)も示している。
FIG. 3C shows the required driving force and the required braking force on the traveling schedule set for the road in FIG. 3A. The horizontal axis in FIG. 3C represents a position corresponding to the position of the road in FIG. 3A, and the vertical axis represents the required driving force (the graph on the upper side of 0 [N · m]) or the required control on the travel schedule at each position on the road. It shows the power (graph below 0 [N · m]). FIG. 3C also shows a driving force that the
尚、図3A、図3B、図3Cにおいて、T0は車両1が現時点で走行する位置を表し、区間L0は走行スケジュール設定区間(T1が走行スケジュール設定区間L0の開始位置、T2が走行スケジュール設定区間L0の終了位置)を表す。図3A、図3B、図3Cに示す走行スケジュール設定区間は、上り勾配路の後に連続して下り勾配路が続いた区間となっている。
3A, 3B, and 3C, T0 represents a position where the
道路情報取得部101は、車両1が現在走行する位置の前方の所定区間(走行スケジュール設定区間)における道路情報を取得する。
The road
具体的には、道路情報取得部101は、現在地情報取得装置40が取得した車両1が現在走行する現在位置、及び、予め記憶しておいた地図データ等から走行スケジュール設定区間を決定すると共に、当該走行スケジュール設定区間の道路勾配、カーブ、及び信号の有無の情報等を取得する。
Specifically, the road
尚、道路情報は、例えば、道路各所の水平位置(緯度経度情報等)に対応付けて、該当する位置の標高(道路標高)を記述したデータである。又、道路情報は、例えば、道路の各地点の勾配情報を含む。 The road information is, for example, data describing the altitude (road altitude) of the corresponding position in association with the horizontal position (latitude / longitude information or the like) of each part of the road. The road information includes, for example, gradient information of each point on the road.
道路情報取得部101は、例えば、車両1が現在走行する位置付近から、予め規定された距離(例えば、10km)だけ前方まで離れた区間を走行スケジュール設定区間として決定する。そして、道路情報取得部101は、車両1が現在走行する位置から所定の距離進んだタイミングで、続く走行スケジュール設定区間を設定する。
The road
但し、道路情報取得部101は、状況に応じて走行スケジュール設定区間の距離を可変としてもよい。より好適には、道路情報取得部101は、予め規定された距離の走行スケジュール設定区間に下り勾配路の終端部が含まれていない場合には、当該下り勾配路の終端部が含まれるように、走行スケジュール設定区間の距離を規定値よりも延長する。これによって、回生エネルギ量予測部105にて、下り勾配路にて回収し得る回生エネルギ量を正確に予測することが可能となり、走行スケジュール設定部104にて、より適切な走行スケジュールを設定することが可能となる(詳細は後述)。
However, the road
車両情報取得部102は、車両1を自動走行させるために必要な車両情報を取得する。
The vehicle
具体的には、車両情報取得部102は、車両情報取得装置50の各種センサが検出するセンサ値(例えば、アクセルセンサにより検出されたアクセル開度、ブレーキセンサにより検出されたブレーキ操作量、シフトレバーのポジション位置、エンジン11の駆動力情報、トランスミッション14の変速段の情報)の他、車両1の重量等を取得する。
Specifically, the vehicle
尚、車両情報取得部102は、アクセル開度及びブレーキ操作量等に係る車両情報については、各種センサから取得する態様に代えて、車両ECU100が設定する目標値を取得する態様であってもよい。
Note that the vehicle
要求制駆動力推定部103は、道路情報取得部101が取得した道路情報に基づいて、目標車速設定装置30に設定された目標速度で走行するための走行スケジュール設定区間の各位置における要求駆動力又は要求制動力を推定する。要求制駆動力推定部103は、典型的には、走行スケジュール設定区間の上り勾配路及び平坦路においては、目標速度を維持するための走行スケジュール設定区間の各位置における要求駆動力を推定する。又、要求制駆動力推定部103は、典型的には、走行スケジュール設定区間の下り勾配路においては、目標速度を維持するための走行スケジュール設定区間の各位置における要求制動力を推定する。
The required braking / driving
尚、要求制駆動力推定部103は、より詳細には、車両情報取得部102が取得した現在の車両1の走行状態及び車両1の固有情報(例えば、車両1の重量)等を考慮した上で、走行スケジュール設定区間の各位置における要求駆動力又は要求制動力を推定する。
More specifically, the demand / drive
目標速度で走行するための要求駆動力及び要求制動力は、例えば、以下の式(1)を用いて、求められる。尚、式(1)は、車両1に作用する勾配抵抗のみを考慮して、車両1の加減速度がゼロとなるように要求駆動力又は要求制動力を算出するものである。
F=M×g×sinθ …式(1)
(但し、Fは要求駆動力又は要求制動力[N]、Mは車両1の重量、gは重力加速度、θは走行路の勾配)
The required driving force and the required braking force for traveling at the target speed are obtained, for example, using the following equation (1). Expression (1) is for calculating the required driving force or the required braking force such that the acceleration / deceleration of the
F = M × g × sin θ Expression (1)
(However, F is the required driving force or required braking force [N], M is the weight of the
尚、上式(1)では、説明の便宜として、車両1に作用する勾配抵抗のみを考慮して要求駆動力及び要求制動力を算出しているが、その他、転がり抵抗及び空気抵抗等を考慮してもよいのは勿論である。又、要求駆動力及び要求制動力は、駆動輪15に作用するトルクの単位[N・m]で表されてもよいし、車両1の重心を基準としたニュートン単位[N]等で表されてもよい。
In the above equation (1), for convenience of explanation, the required driving force and the required braking force are calculated by considering only the gradient resistance acting on the
走行スケジュール設定部104は、要求制駆動力推定部103に推定された走行スケジュール設定区間の各位置における要求駆動力及び要求制動力、並びに、当該要求駆動力及び要求制動力を充足させる際のエンジン11とモータ13の動作を規定する制御マップに基づいて、走行スケジュール設定区間の各位置におけるエンジン11及びモータ13の動作を設定する。
The traveling
より詳細には、走行スケジュール設定部104は、上り勾配路及び平坦路においては、エンジン11の駆動力とモータ13の駆動力との合計駆動力が、要求制駆動力推定部103に推定された要求駆動力となるように、走行スケジュール設定区間の各位置におけるエンジン11及びモータ13の動作を設定する。
More specifically, the traveling
要求駆動力を充足するためのエンジン11とモータ13の動作を規定する制御マップは、例えば、エネルギ効率(燃費)が最大化するように、要求駆動力に応じて、全要求駆動力に対するエンジン11の駆動力とモータ13の駆動力との比率を規定する。本実施形態に係る制御マップには、例えば、要求駆動力が所定の駆動力以下の場合には、エンジン11のみを動作させ、要求駆動力が所定の駆動力を超える場合には、エンジン11をアシストするようにモータ13を動作させるように規定されている。又、本実施形態に係るモータ13は、略一定の駆動力で動作するように構成されており、制御マップは、要求駆動力が所定の駆動力を超える場合には、略一定のモータ13の駆動力を、エンジン11の駆動力に付加するように規定する。
The control map that defines the operations of the
一方、走行スケジュール設定部104は、下り勾配路においては、モータ13の回生制動による制動力と制動装置20の摩擦制動による制動力との合計制動力が、要求制駆動力推定部103に推定された要求制動力となるように、走行スケジュール設定区間の各位置におけるモータ13の動作及び制動装置20の動作を設定する。
On the other hand, the traveling
要求制動力を充足するためのモータ13の回生制動と制動装置20の摩擦制動の動作を規定する制御マップは、例えば、エネルギ効率(燃費)を最大化する観点から、当該要求制動力を充足するための制動力としてはモータ13の回生制動を優先的に動作させるように規定する。当該制御マップは、例えば、当該要求制動力がモータ13の回生制動による制動力の限界値以下である場合には、当該要求制動力の全部を、モータ13の回生制動のみによって補填し、当該要求制動力がモータ13の回生制動による制動力の限界値を超えている場合、当該要求制動力を、モータ13の回生制動と制動装置20の摩擦制動とによって補填するように規定する。
The control map that defines the operation of the regenerative braking of the
但し、本実施形態に係る走行スケジュール設定部104は、バッテリ13bの充電余力によっては下り勾配路において回収可能であったはずの回生エネルギを回収できない事態が発生することを考慮して、必要に応じて上記で設定した走行スケジュール中におけるモータ13及びエンジン11の動作を補正する。かかる観点から、走行スケジュール設定部104は、図3のように、走行スケジュール設定区間が上り勾配路の後に連続して下り勾配路が含まれる区間である場合、回生エネルギ量予測部105によって算出される下り勾配路において回収可能な回生エネルギ量、消費エネルギ量予測部106によって算出される下り勾配路の手前の上り勾配路において消費可能なバッテリ13bのエネルギ量、及び、現時点におけるバッテリ13bの充電余力を参照して、当該事態が発生するか否かを判定する。
However, the traveling
回生エネルギ量予測部105は、要求制駆動力推定部103に推定された要求制動力の時間的変化に基づいて、走行スケジュール設定区間の下り勾配路においてバッテリ13bに回収可能な回生エネルギ量(以下、「回生エネルギ量の予測値」と称する)を予測する(図3Cの斜線部分R2を参照)。
The regenerative energy
回生エネルギ量の予測値は、例えば、以下の式(2)を用いて求められる。
回生エネルギ量の予測値=要求制動力に応じた単位時間当たりの回生エネルギ量×下り勾配路を走行する時間…式(2)
The predicted value of the regenerative energy is obtained, for example, using the following equation (2).
Predicted value of regenerative energy = regenerative energy per unit time according to required braking force x time traveling on downhill road ... Equation (2)
尚、上式(2)は、下り勾配路における要求制動力の全部を、モータ13の回生制動による制動力によって補填し得る場合における回生エネルギ量の予測値の算出方法を表すものである。下り勾配路における要求制動力推定値が、モータ13の回生制動による制動力と制動装置20の摩擦制動による制動力とによって補填される場合には、上式(2)において、要求制動力に代えて、要求制動力から制動装置20の摩擦制動による制動力を差し引いた値を設定する。
The above equation (2) represents a method of calculating the predicted value of the regenerative energy amount in a case where all of the required braking force on the downhill road can be compensated by the braking force by the regenerative braking of the
消費エネルギ量予測部106は、要求制駆動力推定部103に推定された要求駆動力の時間的変化に基づいて、走行スケジュール設定区間の下り勾配路の手前の平坦路又は上り勾配路においてバッテリ13bで消費される消費エネルギ量(以下、「消費エネルギ量の予測値」と称する)を予測する(図3Cの斜線部分R1を参照)。
Based on the temporal change of the required driving force estimated by the required braking / driving
消費エネルギ量の予測値は、例えば、以下の式(3)を用いて求められる。
消費エネルギ量の予測値=モータ13の駆動力に応じた単位時間当たりの消費エネルギ量×平坦路又は上り勾配路を走行する時間…式(3)
The predicted value of the consumed energy amount is obtained using, for example, the following equation (3).
Predicted value of energy consumption = energy consumption per unit time according to the driving force of the
図4は、下り勾配路においてモータ13の回生制動によりバッテリ13bに充電可能な回生エネルギ量と、バッテリ13bの充電余力との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of regenerative energy that can be charged to the
走行スケジュール設定部104は、図4に示すように、現時点におけるバッテリ13bの充電余力から換算される所定の閾値(以下、「充電余力に係る所定の閾値」と称する)と、回生エネルギ量の予測値とを比較する。そして、回生エネルギ量の予測値が、充電余力に係る所定の閾値を超えている場合には、走行スケジュール設定部104は、走行スケジュール設定区間の下り勾配路の手前の上り勾配路において要求駆動力を出力するためのモータ13の駆動力の比率を、制御マップに基づいて設定された比率よりも増大させる。
As shown in FIG. 4, travel
具体的には、走行スケジュール設定部104は、回生エネルギ量の予測値が、充電余力に係る所定の閾値を超えている場合には、モータ13を動作させるか否かの要求駆動力に係る基準値を低く設定する。これによって、要求駆動力を充足するためのモータ13の駆動力を、エンジン11の駆動力と比較して、相対的に増大させることができる。これにより、下り勾配路で回収可能と予測される回生エネルギ量の大部分を回収し得るように、事前に、バッテリ13bの充電余力を確保することが可能となる。
Specifically, when the predicted value of the regenerative energy amount exceeds a predetermined threshold value related to the remaining charge, the traveling
図3Cは、当該補正処理の一例を示しており、制御マップに基づいて設定したモータ13にて補填する要求駆動力をR1領域で表し、モータ13にて補填する要求駆動力の補正後の値をR1a領域で表している。尚、図3Cでは、当該補正処理によって、モータ13の駆動期間が長くなっている状態を示している。
FIG. 3C shows an example of the correction processing, in which the required driving force compensated by the
尚、走行スケジュール設定部104が回生エネルギ量の予測値と比較する際の基準とするバッテリ13bの充電余力としては、より好適には、現時点におけるバッテリ13bの充電余力から消費エネルギ量の予測値を減算した下り勾配路に突入する段階におけるバッテリ13bの充電余力を用いる。これによって、より正確に、下り勾配路に突入するまでに消費するべきエネルギ量を算出することが可能であり、エネルギ効率をより向上することができる。但し、演算負荷を軽減する観点から、現時点におけるバッテリ13bの充電余力であってもよい。
It should be noted that as the reserve power of the
又、走行スケジュール設定部104は、より好適には、回生エネルギ量の予測値が充電余力に係る所定の閾値を超えている場合、回生エネルギ量の予測値と現時点におけるバッテリ13bの充電余力との差が大きくなるほど、モータ13の駆動力で走行する比率が増大するように、エンジン11及びモータ13の動作を設定する。これによって、下り勾配路で回収可能と予測される回生エネルギ量のより多くを回収することが可能となる。尚、走行スケジュール設定部104は、当該構成を実現するため、例えば、回生エネルギ量の予測値と現時点におけるバッテリ13bの充電余力との差が大きくなるほど、モータ13を動作させるか否かを決定するための要求駆動力に係る判定基準の値を低くする。
Further, more preferably, when the predicted value of the regenerative energy amount exceeds a predetermined threshold value related to the remaining charge, the traveling
このように本実施形態に係る車両ECU100は、予め走行スケジュールを設定し、車両1を走行させている際の各時点において、設定した走行スケジュールに従って、エンジン11及びモータ13等を動作させる。これによって、目標速度を維持しつつ、良好なエネルギ効率で車両1を走行させることができる。
As described above, the
[車両ECUの動作]
次に、図5を参照して、本実施形態に係る車両ECU100の自動走行時の動作の一例について、説明する。
[Operation of vehicle ECU]
Next, an example of an operation of the
図5は、車両ECU100の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the operation of the
図5に示すフローチャートは、例えば、自動走行時に、車両ECU100が所定間隔(例えば、1分毎)でコンピュータプログラムに従って実行するものである。
The flowchart shown in FIG. 5 is executed by the
ステップS1において、車両ECU100(道路情報取得部101)は、現在地情報取得装置40が取得した車両1が現在走行する現在位置、及び、予め記憶しておいた地図データ等に基づいて、走行スケジュール設定区間を設定すると共に、当該走行スケジュール設定区間における道路情報を取得する。
In step S1, the vehicle ECU 100 (road information acquisition unit 101) sets a travel schedule based on the current position where the
ステップS2において、車両ECU100(走行スケジュール設定部104)は、車両1が目標車速で走行するように、走行スケジュール設定区間における道路情報、及び車両情報に基づいて、走行スケジュール設定区間における要求駆動力及び要求制動力を推定する。
In step S2, the vehicle ECU 100 (drive schedule setting unit 104) determines the required driving force in the drive schedule setting section based on the road information and the vehicle information in the drive schedule setting section so that the
ステップS3において、車両ECU100(走行スケジュール設定部104)は、走行スケジュール設定区間における要求駆動力及び要求制動力の時間的変化に基づいて、走行スケジュール設定区間の各位置における走行状態を決定する。即ち、車両ECU100は、平坦路及び上り勾配路においては、制御マップに従って、要求駆動力を補填するためのモータの駆動力及びエンジンの駆動力を設定する。又、車両ECU100は、下り勾配路においては、制御マップに従って、要求制動力を補填するためのモータ13の回生制動及び制動装置20による摩擦制動を設定する。
In step S3, the vehicle ECU 100 (the traveling schedule setting unit 104) determines a traveling state at each position in the traveling schedule setting section based on a temporal change in the required driving force and the required braking force in the traveling schedule setting section. That is, the
ステップS4において、車両ECU100(走行スケジュール設定部104)は、走行スケジュール設定区間が上り勾配路に連続して下り勾配路が存在する区間であるか否かを判定する。走行スケジュール設定区間に下り勾配路がない場合(S4:NO)、車両ECU100は、ステップS3で決定された走行スケジュールを採用して、一連のフローを終了する。一方、走行スケジュール設定区間が上り勾配路に連続して下り勾配路が存在する区間である場合(S4:YES)、車両ECU100は、ステップS5に処理を進める。
In step S4, vehicle ECU 100 (travel schedule setting section 104) determines whether or not the travel schedule setting section is a section in which there is a downhill road that is continuous with the uphill road. If there is no downhill road in the travel schedule setting section (S4: NO),
ステップS5において、車両ECU100(回生エネルギ量予測部105)は、走行スケジュール設定区間の下り勾配路における回生エネルギ量を予測する。 In step S5, the vehicle ECU 100 (the regenerative energy amount prediction unit 105) predicts the regenerative energy amount on the downhill road in the travel schedule setting section.
ステップS6において、車両ECU100(消費エネルギ量予測部106)は、ステップS3で決定した走行スケジュールに基づいて、現在の走行位置から走行スケジュール設定区間の下り勾配路に突入するまでの消費エネルギ量を予測する。 In step S6, the vehicle ECU 100 (energy consumption amount prediction unit 106) predicts the energy consumption amount from the current traveling position until the vehicle enters the downhill road in the traveling schedule setting section based on the traveling schedule determined in step S3. I do.
ステップS7において、車両ECU100(走行スケジュール設定部104)は、バッテリ13bに回収可能な回生エネルギ量が、下り勾配路に突入する際のバッテリ13bの充電余力を超えているか否かを判定する。バッテリ13bに回収可能な回生エネルギ量が、下り勾配路に突入する際のバッテリ13bの充電余力以下である場合(S7:NO)、ステップS3で決定された走行スケジュールを採用して、一連のフローを終了する。一方、バッテリ13bに回収可能な回生エネルギ量が、下り勾配路に突入する際のバッテリ13bの充電余力を超えている場合(S7:YES)、車両ECU100は、ステップS8に処理を進める。
In step S7, vehicle ECU 100 (drive schedule setting unit 104) determines whether or not the amount of regenerative energy that can be recovered by
ステップS8において、車両ECU100(走行スケジュール設定部104)は、ステップS3で決定した走行スケジュールを補正する。この際、車両ECU100は、典型的には、走行スケジュール設定区間の下り勾配路の手前の上り勾配路において要求駆動力を出力するためのモータ13の駆動力の比率を、制御マップに基づいて設定された比率よりも増大させるように補正する。
In step S8, vehicle ECU 100 (travel schedule setting section 104) corrects the travel schedule determined in step S3. At this time, the
車両ECU100は、自動走行の際、このように目標車速で走行するための走行スケジュールを決定する処理を繰り返し実行する。そして、車両ECU100は、当該走行スケジュールに従って、エンジン11及びモータ13を動作させる。
At the time of automatic traveling,
[効果]
以上のように、本実施形態に係る車両ECU100は、車両1の前方の所定区間における道路情報を取得する道路情報取得部101と、道路情報に基づいて、所定の目標速度で走行するための所定区間の各位置における要求駆動力及び要求制動力を推定する要求制駆動力推定部103と、要求制動力に基づいて、所定区間の下り勾配路において回収可能な回生エネルギ量を予測する回生エネルギ量予測部105と、所定区間の各位置において、エンジン11の駆動力とモータ13の駆動力との合計駆動力が要求駆動力となるように、所定の制御マップに基づいて、所定区間の各位置におけるエンジン11及びモータ13の動作を設定する走行スケジュール設定部104と、を備え、走行スケジュール設定部104は、下り勾配路で回収可能と予測される回生エネルギ量が、現時点におけるバッテリ13bの充電余力から換算される所定の閾値を超えている場合、所定区間の下り勾配路の手前の平坦路又は上り勾配路において要求駆動力を出力するためのモータ13の駆動力の比率を、制御マップに基づいて設定される比率よりも増大させる。
[effect]
As described above, the
従って、本実施形態に係る車輌の車両ECU100によれば、事前に、下り勾配路において回収可能な回生エネルギ量を予測すると共に、バッテリ13b側にて回生エネルギ量に応じた適切なエネルギ量を消費することによって、当該回生エネルギ量のより多くを、バッテリ13bにて回収することができる。これによって、自動走行中におけるエネルギ効率をより向上させることができる。
Therefore, according to the
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
上記実施形態では、モータ13の一例として、一定の駆動力のみを出力する態様のものを示した。しかしながら、本発明におけるモータ13としては、駆動力が可変なものを用いてもよい。これによって、走行スケジュールを補正する際に、モータ13の駆動力の比率の微調整が可能となる。
In the above-described embodiment, an example in which only a constant driving force is output is shown as an example of the
又、上記実施形態では、走行スケジュール設定部104における走行スケジュールの設定態様の一例として、要求駆動力が所定の駆動力を超えている場合には、エンジン11の駆動力に一定のモータ13の駆動力を付加する態様を示した。しかしながら、本発明における走行スケジュールの設定態様は、要求駆動力毎に、エンジン11の駆動力とモータ13の駆動力を設定する態様であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, as an example of the setting of the driving schedule in the driving
又、上記実施形態では、走行スケジュール設定部104における走行スケジュールの設定方法の一例として、制御マップに基づいて走行スケジュール設定区間の各位置におけるエンジン及びモータの動作を設定した後に、所定の条件を充足する場合(即ち、回生エネルギ量の予測値が充電余力に係る所定の閾値を超えている場合)、当該走行スケジュールの補正を行う態様を示した。しかしながら、本発明における走行スケジュールの設定方法は、当該方法に限らず、所定の条件を充足する場合には、別途設けた制御マップを用いて、回生エネルギ量の予測値、現時点のバッテリ13bの充電余力、及び、要求駆動力に基づいて、走行スケジュールを設定する態様であってもよい。
In the above-described embodiment, as an example of a method of setting the travel schedule in the travel
又、上記実施形態では、走行スケジュール設定部104における走行スケジュールの設定方法の一例として、走行スケジュール設定区間が上り勾配路の後に連続して下り勾配路が含まれる区間である場合に、回生エネルギ量の予測値が充電余力に係る所定の閾値を超えているか否かを検証し、必要に応じて走行スケジュールを補正する態様を示した。しかしながら、本発明における走行スケジュールの補正処理は、走行スケジュール設定区間が、平坦路の後に連続して下り勾配路が含まれる区間であっても適用可能である。
In the above-described embodiment, as an example of a travel schedule setting method performed by the travel
又、上記実施形態では、車両ECU100の構成の一例として、道路情報取得部101、車両情報取得部102、要求制駆動力推定部103、走行スケジュール設定部104、回生エネルギ量予測部105、及び消費エネルギ量予測部106の機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。
In the above embodiment, as an example of the configuration of the
又、上記実施形態では、車両ECU100の動作の一例として、道路情報取得部101、車両情報取得部102、要求制駆動力推定部103、走行スケジュール設定部104、回生エネルギ量予測部105、及び消費エネルギ量予測部106の動作が一連のフローの中で実行されるものとして示したが、これらの処理の一部又は全部が並列で実行されるものとしてもよいのは勿論である。
In the above embodiment, as an example of the operation of the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
本開示に係る車両の制御装置によれば、下り勾配路において回収可能な回生エネルギのより多くを回収することができる。 According to the control device for a vehicle according to the present disclosure, more regenerative energy that can be recovered on a downhill road can be recovered.
1 車両
11 エンジン
12 クラッチ
13 モータ
13a インバータ装置
13b バッテリ
14 トランスミッション
15 駆動輪
20 制動装置
30 目標車速設定装置
40 現在地情報取得装置
50 車両情報取得装置
100 車両ECU
101 道路情報取得部
102 車両情報取得部
103 要求制駆動力推定部
104 走行スケジュール設定部
105 回生エネルギ量予測部
106 消費エネルギ量予測部
DESCRIPTION OF
101 Road
Claims (8)
前記車両の前方の所定区間における道路情報を取得する道路情報取得部と、
前記道路情報に基づいて、所定の目標速度で走行するための前記所定区間の各位置における要求駆動力及び要求制動力を推定する要求制駆動力推定部と、
前記所定区間の各位置における前記要求制動力に基づいて、前記所定区間の下り勾配路において回収可能な回生エネルギ量を予測する回生エネルギ量予測部と、
前記エンジンの駆動力と前記モータの駆動力との合計駆動力が前記要求駆動力となるように、所定の制御マップに基づいて、前記所定区間の各位置における前記エンジン及び前記モータの動作を設定する走行スケジュール設定部と、
を備え、
前記走行スケジュール設定部は、前記回生エネルギ量が、現時点における前記バッテリの充電余力から換算される所定の閾値を超えている場合、前記所定区間の前記下り勾配路の手前の平坦路又は上り勾配路において前記要求駆動力を出力するための前記モータの駆動力の比率が、前記制御マップに基づいて設定される前記比率よりも増大するように、前記エンジン及び前記モータの動作を設定する
制御装置。 A vehicle control device that includes an engine and a motor as drive sources, and is configured to be able to recover rotational energy of wheels as electric energy to a battery connected to the motor,
A road information acquisition unit that acquires road information in a predetermined section ahead of the vehicle,
A request braking / driving force estimating unit that estimates a required driving force and a required braking force at each position in the predetermined section for traveling at a predetermined target speed based on the road information;
A regenerative energy amount prediction unit that predicts a regenerative energy amount recoverable on a downhill road of the predetermined section based on the required braking force at each position of the predetermined section;
The operation of the engine and the motor at each position in the predetermined section is set based on a predetermined control map so that the total driving force of the driving force of the engine and the driving force of the motor becomes the required driving force. Traveling schedule setting section
With
The travel schedule setting unit, when the regenerative energy amount exceeds a predetermined threshold value calculated from the remaining battery charge at the present time, a flat road or an uphill road before the downhill road in the predetermined section. A control device that sets the operation of the engine and the motor such that a ratio of the driving force of the motor for outputting the required driving force is larger than the ratio set based on the control map.
前記回生エネルギ量が前記所定の閾値を超えている場合、前記回生エネルギ量と現時点における前記バッテリの充電余力との差が大きくなるほど、前記モータの駆動力の前記比率が増大するように、前記エンジン及び前記モータの動作を設定する
請求項1に記載の制御装置。 The travel schedule setting unit,
When the regenerative energy amount exceeds the predetermined threshold, the engine is configured to increase the ratio of the driving force of the motor as the difference between the regenerative energy amount and the current reserve power of the battery increases. The control device according to claim 1, wherein an operation of the motor is set.
請求項1又は2に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, further comprising: an energy consumption prediction unit configured to predict an energy consumption consumed on the flat road or the uphill road based on the required driving force and the control map. .
現時点における前記バッテリの充電余力から、前記平坦路又は前記上り勾配路において消費される消費エネルギ量を減算した値である
請求項3に記載の制御装置。 The predetermined threshold is:
4. The control device according to claim 3, wherein the control device is a value obtained by subtracting an amount of energy consumed on the flat road or the uphill road from a remaining charge capacity of the battery at the present time. 5.
前記所定区間が、前記上り勾配路の後に連続して前記下り勾配路が含まれる区間である場合、前記回生エネルギ量が、前記所定の閾値を超えているか否かを判定する
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の制御装置。 The travel schedule setting unit,
When the predetermined section is a section including the downhill road continuously after the uphill road, it is determined whether or not the regenerative energy amount exceeds the predetermined threshold value. The control device according to claim 1.
前記要求駆動力が所定の駆動力以下の場合、前記エンジンのみを動作させ、
前記要求駆動力が所定の駆動力を超える場合、前記エンジンをアシストするように前記モータを動作させるように設定する
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の制御装置。 The travel schedule setting unit,
When the required driving force is equal to or less than a predetermined driving force, only the engine is operated,
The control device according to any one of claims 1 to 5, wherein when the required driving force exceeds a predetermined driving force, the motor is set to operate so as to assist the engine.
前記所定区間に前記下り勾配路が含まれ、且つ、前記下り勾配路の終端部が含まれない場合、前記下り勾配路の終端部が含まれるように、前記所定区間の距離を延長する
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の制御装置。 The road information acquisition unit,
When the predetermined section includes the downhill road and does not include the end of the downhill road, the distance of the predetermined section is extended so as to include the end of the downhill road. The control device according to any one of claims 1 to 6.
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