JP2020065365A - Travel distance calculation method of hybrid vehicle, and travel distance calculation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリの電力と発電機で発電した電力とを負荷に供給する、いわゆるシリーズハイブリッド車両の走行可能距離の演算に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to calculation of a travelable distance of a so-called series hybrid vehicle that supplies electric power of a battery and electric power generated by a generator to a load.
従来から、バッテリの電力で負荷としてのモータを駆動することによって走行する電動車両に、いわゆるレンジエクステンダーとして、バッテリを充電し又は直接モータへ電力を供給する発電機を付加したハイブリッド車両が知られている。特許文献1には、発電機を内燃機関で駆動するシリーズハイブリッド車両が開示されている。そして、上記文献では、バッテリの現在の残充電量に基づいて算出される走行可能距離と、燃料タンクの燃料残量の全てを内燃機関の駆動に用いて発電させることによって得られる電力に基づいて算出される走行可能距離との加算値を総走行可能距離としている。
BACKGROUND ART Conventionally, a hybrid vehicle in which a generator that charges a battery or directly supplies electric power to a motor as a so-called range extender is added to an electric vehicle that runs by driving a motor as a load with the electric power of a battery is known. There is.
ところで、シリーズハイブリッド車両では、バッテリの電力がなくなると、発電機で発電した電力で直接モータを駆動することとなる。したがって、発電機の発電出力が要求走行出力より小さい場合には、バッテリの電力を使い果たすと、発電機を駆動するための燃料が残っていたとしても、運転者の要求に応じた走行ができなくなる。その一方で、発電機の発電出力が要求走行出力より大きい場合には、走行中に余剰の電力をバッテリに充電することができる。 By the way, in the series hybrid vehicle, when the battery power is exhausted, the motor is directly driven by the power generated by the generator. Therefore, when the power generation output of the generator is smaller than the required travel output, running out of the battery's power makes it impossible to travel according to the driver's request, even if the fuel for driving the generator remains. . On the other hand, when the power generation output of the generator is larger than the required traveling output, surplus electric power can be charged to the battery during traveling.
しかし、上記文献の総走行可能距離の演算では、単純に、演算時点における燃料残量に基づく走行可能距離と、演算時点におけるバッテリの残充電量に基づく走行可能距離とを加算している。このため、演算後の走行中に実際に消費される電力の大きさいかんによっては、算出された総走行可能距離と実際の総走行可能距離との差が大きくなる。 However, in the calculation of the total travelable distance in the above document, the travelable distance based on the remaining fuel amount at the time of the calculation and the travelable distance based on the remaining charge amount of the battery at the time of the calculation are simply added. Therefore, the difference between the calculated total travelable distance and the actual total travelable distance becomes large depending on how much power is actually consumed during traveling after the calculation.
そこで本発明では、実際に走行可能な距離をより精度良く算出する技術を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a technique for more accurately calculating the actually travelable distance.
本発明のある態様によれば、バッテリの電力と発電機で発電した電力とを負荷に供給するハイブリッド車両の走行距離演算方法が提供される。この走行距離演算方法では、走行中に発電機による充電が可能な区間である充電可能区間の有無を判別し、当該判別の結果に基づいてバッテリの充電量を算出し、バッテリの充電量と発電機の燃料残量とを含むパラメータに基づいて総走行可能距離を算出する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a mileage calculation method for a hybrid vehicle that supplies a load with the power of a battery and the power generated by a generator. In this mileage calculation method, it is determined whether or not there is a chargeable section that is a section in which the generator can charge while traveling, and the battery charge amount is calculated based on the result of the determination, and the battery charge amount and the power generation The total travelable distance is calculated based on parameters including the remaining fuel amount of the machine.
上記態様によれば、総走行距離の算出に用いるパラメータの一つであるバッテリの充電量が、充電可能区間の有無の判別結果に基づいて算出されるので、現時点におけるバッテリの充電残量のみをパラメータとして総走行距離を算出するよりも、算出結果の精度が高くなる。 According to the above aspect, the charge amount of the battery, which is one of the parameters used to calculate the total travel distance, is calculated based on the determination result of the presence / absence of the chargeable section. The accuracy of the calculation result is higher than that of calculating the total travel distance as a parameter.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態を適用するハイブリッド車両のシステム構成図である。このハイブリッド車両は、バッテリの電力と発電機で発電した電力とを負荷としての駆動モータ1に供給することによって走行する、いわゆるシリーズハイブリッド車両である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a system configuration diagram of a hybrid vehicle to which the first embodiment of the present invention is applied. This hybrid vehicle is a so-called series hybrid vehicle that travels by supplying the electric power of the battery and the electric power generated by the generator to the
このハイブリッド車両は、駆動モータ1及びバッテリ2からなる外部負荷100と、発電機としての燃料電池システム200と、コントローラ8と、を含んで構成されている。
This hybrid vehicle is configured to include an
燃料電池システム200は、燃料電池スタック3と、燃料電池スタック3にカソードガスを供給するコンプレッサ6と、燃料電池スタック3に供給する燃料を貯留する燃料タンク7と、燃料電池スタック3の発電電力を昇圧するDC−DCコンバータ4と、を含んで構成される。
The
燃料電池スタック3は、固体酸化物型燃料電池(SOFC:Solid oxide fuel Cell)である。
The
燃料タンク7には、例えばエタノールと水を混合させた液体からなる改質用の燃料が蓄えられる。なお、図1の燃料電池システム200は、改質器、燃料ポンプ、蒸発器、熱交換器等を省略して簡略化したものである。
In the fuel tank 7, for example, a reforming fuel made of a liquid obtained by mixing ethanol and water is stored. The
DC−DCコンバータ4は、駆動モータ1とバッテリ2との電圧に対し、燃料電池スタック3の電圧を昇圧して、燃料電池スタック3の発電電力を駆動モータ1やバッテリ2へ取り出せるようにする電力制御器である。DC−DCコンバータ4は、燃料電池スタック3に並列に接続され、1次側の燃料電池スタック3の出力電圧を昇圧して2次側の外部負荷100に発電電力を供給する。DC−DCコンバータ4は、例えば、外部負荷100に電力が供給されるように、燃料電池スタック3から出力される数十Vの電圧を数百Vの電圧レベルまで上昇させる。
The DC-
駆動モータ1は、不図示のインバータを介してバッテリ2とDC−DCコンバータ4とにそれぞれ接続される。駆動モータ1は、車両を駆動する動力源である。また、駆動モータ1は、車両を制動する場合に必要となる制動力を用いて回生電力を発生させ、この回生電力をバッテリ2に充電させることができる。
The
バッテリ2は、蓄えられた電力を駆動モータ1に供給する電力供給源である。本実施形態では、バッテリ2がメインの電力供給源であり、燃料電池スタック3は、バッテリ2の充電量が低くなったときに、バッテリ2を充電するために主に用いられる。また、燃料電池スタック3の電力を駆動モータ1に供給しても良い。
The
コントローラ8は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、CPUを含む汎用の電子回路と周辺機器から構成され、特定のプログラムを実行することにより燃料電池システム200及び外部負荷100を制御するための処理を実行する。
The
コントローラ8は、電流センサ9、アクセル開度センサ10及びその他の各種センサから出力される信号を受信し、これらの信号に応じてバッテリ2の残充電量を取得したり、後述する走行可能距離を算出したり、要求走行出力を取得したりする。そしてコントローラ8は、これら取得または算出した値に基づいて駆動モータ1及び燃料電池システム200等の各々の作動状態を制御する。
The
コントローラ8には、燃料電池システム200の起動指令信号又は停止指令信号を出力する不図示の操作部が接続されている。操作部は、EVキーを含み、乗員によりEVキーがONに操作されると起動指令信号をコントローラ8に出力し、EVキーがOFFに操作されると停止指令信号をコントローラ8に出力する。
The
コントローラ8は、操作部から起動指令信号を受信した場合には、燃料電池システム200を起動させる起動運転を実施し、起動運転終了後は、外部負荷100の作動状態に応じて燃料電池スタック3の発電を制御する発電運転を実施する。なお、燃料電池システム200は、バッテリ2の充電量が充電を必要とする所定値以下となったときに、起動しても良い。
When the
発電運転では、コントローラ8は、外部負荷100の作動状態に応じて燃料電池スタック3に要求される電力を求める。そして、コントローラ8は、その要求電力に基づいて、燃料電池スタック3の発電に必要となるカソードガス及びアノードガスの供給流量を算出し、算出した供給流量のアノードガス及びカソードガスを燃料電池スタック3に供給する。そして、コントローラ8は、DC−DCコンバータ4をスイッチング制御して燃料電池システム200から出力される電力を外部負荷100に供給する。
In the power generation operation, the
すなわち、コントローラ8は、燃料電池スタック3に対する要求電力に基づいてカソードガス及びアノードガスの流量を制御して、燃料電池スタック3の発電量を制御する。例えば、燃料電池スタック3に対する要求電力は、アクセルペダルの踏込み量が大きくなるほど大きくなる。このため、アクセルペダルの踏込み量が大きくなるほど、燃料電池スタック3に供給されるカソードガス及びアノードガスの供給流量は大きくなる。なお、燃料電池スタック3に供給されるカソードガスは、燃料電池スタック3の目標温度と実温度との偏差に基づき制御されても良い。目標温度より実温度が高い場合であって、偏差が大きい時は、偏差が小さい時に比して、カソードガスの供給量を増加させる。
That is, the
また、EVキーがON状態で燃料電池システム200から外部負荷100への電力供給が停止されたシステム状態においては、コントローラ8は、燃料電池スタック3の発電を抑制するとともに燃料電池を発電に適した状態に維持する自立運転を実施する。以下では、燃料電池システム200から外部負荷100への電力供給が停止されたシステム状態のことを「アイドルストップ(IS)状態」と称し、自立運転のことを「IS運転」と称する。
Further, in the system state in which the electric power supply from the
燃料電池スタック3に対する要求電力が所定の値、例えばゼロになった場合には、燃料電池システム200の運転状態が発電運転からIS運転に遷移する。そして、コントローラ8がDC−DCコンバータ4を制御して、燃料電池システム200から外部負荷100への電力供給を停止する。
When the required power for the
そのため、IS運転中は、燃料電池システム200に設けられた補機に対して、燃料電池スタック3の発電電力を供給してもよいし、燃料電池スタック3から補機に電力供給をしなくてもよい。
Therefore, during the IS operation, the power generated by the
操作部から停止指令信号を受信した場合には、コントローラ8は、燃料電池システム200の作動を停止させる停止運転を実施する。
When the stop command signal is received from the operation unit, the
図2A−図2Dは、EVキーがON状態の燃料電池システム200における外部負荷100への電力供給の類型を説明する図である。
2A to 2D are diagrams for explaining a type of power supply to the
図2Aは、駆動モータ1が停止状態であって燃料電池システム200からバッテリ2に電力を供給している状態を示す観念図である。図2Aに示した状態は、車両が停止状態であり、かつ、バッテリ2の充電量が少ないような場合に起り得る。
FIG. 2A is a conceptual diagram showing a state in which the
図2Bは、駆動モータ1が力行状態であって燃料電池システム200及びバッテリ2の両者から駆動モータ1に電力を供給している状態を示す観念図である。図2Bに示した状態は、車両が加速状態であり、駆動モータ1の負荷(出力)が高いような場合に起り得る。
FIG. 2B is a conceptual diagram showing a state in which the
図2Cは、駆動モータ1が力行状態又は回生状態であって燃料電池システム200から駆動モータ1及びバッテリ2の両者への電力供給を停止している状態を示す観念図である。図2Cに示した状態は、車両の走行中に駆動モータ1が低負荷又は中負荷で駆動しているような状態であり、かつ、バッテリ2が満充電となっている場合に起り得る。また、車両が減速状態であり、かつ、バッテリ2の容量に充電する余裕がある場合にも起り得る。
FIG. 2C is a conceptual diagram showing a state in which the
図2Dは、駆動モータ1が停止状態であってバッテリ2が満充電になっている状態を示す観念図である。図2Dに示した状態は、車両が停止状態であり、かつ、バッテリ2が満充電となっている場合に起り得る。
FIG. 2D is a conceptual diagram showing a state in which the
このように、図2Aから図2Dまでに示した状態のうち、図2C及び図2Dに示した状態、すなわち燃料電池システム200から駆動モータ1及びバッテリ2の両者への電力供給が停止されたシステム状態が燃料電池システム200のIS状態に該当する。外部負荷100は、IS状態になると、燃料電池システム200に対してIS運転要求を送信する。
As described above, among the states shown in FIGS. 2A to 2D, the state shown in FIGS. 2C and 2D, that is, the system in which the power supply from the
したがって、車両の走行中に駆動モータ1の回生動作によってバッテリ2が満充電になった場合や、バッテリ2が満充電状態で車両が走行又は停止している場合などに、燃料電池システム200がIS状態になり得る。このような場合には、燃料電池スタック3への要求電力はゼロとなり、IS運転が実施される。
Therefore, when the
次に、現時点からの走行可能な距離、つまり総走行可能距離の算出方法について説明する。 Next, a method of calculating the travelable distance from the present time, that is, the total travelable distance will be described.
図3は、後述する車両要求出力と総走行可能距離との関係を説明するための図である。図中の「バッテリSOC分」はバッテリ2の電力での走行可能距離であり、「燃料分」は燃料電池スタック3で発電した電力での走行可能距離である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a relationship between a vehicle required output and a total travelable distance, which will be described later. In the figure, “battery SOC” is a travelable distance with the electric power of the
本実施形態にかかるハイブリッド車両において、車両走行に使える電力は、バッテリ2の電力と、燃料電池スタック3で発電した電力である。そして、車両要求出力が大きくなるほど電力消費量が多くなるので、バッテリSOC分及び燃料分は短くなる。したがって、バッテリSOC分と燃料分とを加算すれば、総走行可能距離を精度良く算出できるようにも思われる。
In the hybrid vehicle according to the present embodiment, the electric power that can be used to drive the vehicle is the electric power of the
しかし、以下に説明するように、上記算出方法では算出した値は総走行可能距離の推定値として適切でない場合がある。 However, as described below, the value calculated by the above calculation method may not be appropriate as the estimated value of the total travelable distance.
燃料電池スタック3として使用するSOFCは、運転中の発熱量が大きいという特性を有する。燃料電池スタック3の発電に伴う積層セルの熱膨張の抑制等を考慮すると、セルの積層枚数をあまり多くすることは望ましくない。このため、本実施形態で用いる燃料電池スタック3は、発電出力が10−20kW程度の低出力のものである。
The SOFC used as the
一方、車両が走行する際に必要となる出力(「車両要求出力」ともいう)は、車両の走行に必要な駆動力としての電力と車両補機の消費電力とを加算したものであり、市街地を走行する場合のような低負荷走行では上記の発電電力と同等またはそれ以下である。しかし、高速道路を走行する場合のような高負荷走行では、車両要求出力は燃料電池スタック3の発電出力よりも大きくなる。なお、ここでいう車両補機とは、空調装置や灯火類等の電装品のことをいう。
On the other hand, the output required when the vehicle travels (also referred to as “vehicle required output”) is the sum of the electric power as the driving force required for traveling of the vehicle and the power consumption of the vehicle auxiliary equipment. When the vehicle is traveling at low load such as when traveling on a road, the generated power is equal to or less than the above-mentioned generated power. However, when the vehicle is traveling under a high load such as when traveling on a highway, the vehicle required output becomes larger than the power generation output of the
このため、例えば高負荷走行をしている最中にバッテリ2の電力を使いきると、燃料電池スタック3だけでは車両要求出力を発生することができないので、高負荷走行を継続できなくなる。つまり、図3における車両要求出力がSOFC最大出力より大きい領域では、破線で示した燃料分の走行可能距離は車両要求出力よりも小さい出力での走行可能距離となる。したがって、バッテリSOC分と燃料分とを単純に加算した値は、車両要求出力での走行が可能な実際の距離とは乖離した値となってしまうので、総走行可能距離の推定値として適切ではない。
Therefore, for example, if the electric power of the
なお、上記説明ではバッテリテリSOC分の走行可能距離と燃料分の走行可能距離とを加算した総走行可能距離が適切でない運転状態として高負荷走行時を例示したが、これに限られるものではない。例えば、燃料電池スタック3が冷機状態のときのように、発電出力が制限されることによって、高負荷走行でなくても燃料電池スタック3だけでは車両要求出力を満足することができない場合が生じる。
In the above description, high load running is exemplified as an operating state in which the total travelable distance obtained by adding the travelable distance for the battery SOC and the travelable distance for the fuel is not appropriate, but the present invention is not limited to this. . For example, as in the case where the
また、上記算出方法では、算出に用いるバッテリSOC及び燃料残量はいずれも総走行可能距離を算出するタイミングにおける値である。しかし、総走行可能距離を算出するタイミングより後に、車両要求出力がSOFC最大出力より小さい走行区間(以下、低負荷走行区間ともいう)があれば、その走行区間を走行中に発電してバッテリSOCを増大させることが可能である。すなわち、上記算出方法では、低負荷走行区間におけるバッテリSOCの増大が考慮されていないため、総走行可能距離の推定値が実際に走行可能な距離よりも短くなるおそれがある。 In the above calculation method, the battery SOC and the remaining fuel amount used for the calculation are both values at the timing of calculating the total travelable distance. However, if there is a traveling section in which the vehicle required output is smaller than the SOFC maximum output (hereinafter, also referred to as a low-load traveling section) after the timing of calculating the total travelable distance, the battery SOC is generated while the traveling section is traveling. Can be increased. That is, in the above calculation method, since the increase in the battery SOC in the low load traveling section is not taken into consideration, the estimated value of the total travelable distance may be shorter than the actual travelable distance.
そこで本実施形態では、総走行可能距離を精度良く算出するために、以下の制御を実行する。 Therefore, in this embodiment, the following control is executed in order to accurately calculate the total travelable distance.
図4は、本実施形態における総走行距離を算出するための制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、総走行可能距離算出部としてのコントローラ8にプログラムされており、例えば数ミリ秒程度の間隔で繰り返し実行される。なお、この制御ルーチンが実行されるのは、燃料電池スタック3の起動運転が完了している状態である。
FIG. 4 is a flowchart showing a control routine for calculating the total traveling distance in this embodiment. This control routine is programmed in the
ステップS100で、コントローラ8はバッテリSOC及び燃料残量を取得する。バッテリSOCは、例えばバッテリ2に出入力される電流値を電流センサ9により検出して積算することによって取得してもよいし、その他の既存の手法によって取得してもよい。燃料残量は、例えば燃料タンク7に設けた燃料計の検出値に基づいて取得してもよいし、その他の既存の手法によって取得してもよい。
In step S100, the
ステップS110で、コントローラ8は自車の現在位置、地図情報及び今後の走行ルートを取得する。これらの情報はナビゲーションシステム(不図示)から取得する。なお、地図情報はあるが走行ルートが設定されていない場合、及び走行ルートが設定されておらず地図情報もない場合については後述する。
In step S110, the
ステップS120で、コントローラ8は、現在の燃料状態(バッテリSOCおよび燃料残量)によって走行可能な距離(第1の走行可能距離)を算出する。具体的な算出方法は図5を参照して説明する。
In step S120, the
図5は図4のステップS120において実行する処理であって、第1の走行可能距離を算出するための制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、この制御ルーチンが実行されるのは、燃料電池スタック3の起動運転が完了している状態である。
FIG. 5 is a flowchart showing a control routine for calculating the first travelable distance, which is a process executed in step S120 of FIG. The control routine is executed when the startup operation of the
本実施形態では、以下に説明する通り、車両要求出力が燃料電池スタック3の発電出力より大きい場合と小さい場合とで、異なる方法で総走行可能距離を算出する。
In the present embodiment, as described below, the total travelable distance is calculated by different methods depending on whether the vehicle required output is larger than the power generation output of the
ステップS10で、コントローラ8は車両要求出力を取得する。車両要求出力の取得方法は、下記のいずれでもよい。
In step S10, the
第1の方法は、蓄積しておいた過去の走行データに基づいて算出した平均値を用いる方法である。例えば、今回の走行ルートを過去に走行した際の車両要求出力の推移を走行データとして蓄積しておき、これらの平均値を車両要求出力とする。 The first method is to use an average value calculated based on the accumulated past travel data. For example, the transition of the vehicle required output when the vehicle travels the current traveling route in the past is accumulated as traveling data, and the average value of these is used as the vehicle required output.
第2の方法は、予め設定しておいた値を用いる方法である。例えば、路面勾配や制限速度等といった条件毎の代表的な車両要求出力を予め設定しておき、今回の走行ルートの条件に基づいて、使用する車両要求出力を決定する。 The second method is a method using a preset value. For example, a typical vehicle required output for each condition such as road gradient and speed limit is set in advance, and the vehicle required output to be used is determined based on the conditions of the current travel route.
なお、第1、第2のいずれの方法を用いるのかを運転者が選択するようにしてもよい。 The driver may select which of the first and second methods is used.
ステップS20で、コントローラ8は、バッテリ2の残充電量で出力可能な電力量であるバッテリ出力可能電力量を算出する。算出方法は、バッテリ2のSOCをパラメータとする数式を用いて演算する方法でも、バッテリ2のSOCと出力可能電力量との関係を予めマップ化しておき、これを検索する方法でもよい。
In step S20, the
ステップS30で、コントローラ8は、平均車速を取得する。ここでいう平均車速とは、ステップS10で取得した車両要求出力で走行する場合の車速の平均値である。車両要求出力をパラメータとする数式を用いた演算を実行してもいいし、車両要求出力と平均車速との関係を予めマップ化しておき、これを検索してもよい。
In step S30, the
ステップS40で、コントローラ8は、車両要求出力が燃料電池スタック3の発電出力より大きいか否かを判定する。ここで用いる発電出力は、基本的には燃料電池スタック3の最大発電出力とするが、例えば冷機状態である等の理由により燃料電池スタック3の発電出力が制限される場合には、制限された値を用いる。
In step S40, the
コントローラ8は、判定結果がyesの場合はステップS50で走行可能距離演算Aを実行し、判定結果がnoの場合はステップS60で走行可能距離演算Bを実行する。
When the determination result is yes, the
走行可能距離演算Aについて説明する。 The travelable distance calculation A will be described.
上述した通り、車両要求出力が燃料電池スタック3の発電出力より大きい場合には、バッテリ2の残充電量がなくなると、つまりバッテリ2の出力可能電力量を使いきると、たとえ燃料が残っていても車両要求出力での走行ができなくなる。換言すると、燃料電池スタック3の発電出力に対する車両要求出力の超過分をバッテリ2の出力可能電力量で賄える間は車両要求出力での走行が可能である。つまり、バッテリ2の出力可能電力量を燃料電池スタック3の発電出力に対する車両要求出力の超過分で使いきるまでの走行距離が走行可能距離となる。これを式で表すと式(1)になる。なお、走行可能距離演算Aを算出する式1は、当該距離を走行する期間中は燃料電池スタック3に燃料が供給され続けることを前提とする。当該距離を走行するのに燃料電池が不足する場合の処理については第2実施形態において後述する。
As described above, when the required vehicle output is larger than the power generation output of the
L_A=Wbat[kWh]÷(F[kW]−P[kW])×Vave[km/h] ・・・(1) L_A = Wbat [kWh] ÷ (F [kW] −P [kW]) × Vave [km / h] (1)
L_A:走行可能距離、Wbat:バッテリ出力可能電力量、F:車両要求出力、P:燃料電池発電出力、Vave:平均車速 L_A: Travelable distance, Wbat: Battery power available, F: Vehicle required output, P: Fuel cell power generation output, Vave: Average vehicle speed
なお、本ステップにおける式(1)のWbat:バッテリ出力可能電力量は、現在の燃料状態に基づくものである。例えば、車両要求出力が20[kW]、燃料電池発電出力が15[kW]、現在のバッテリ出力可能電力量が10[kWh]、車両要求出力が20[kW]のときの平均車速が100[km/h]とすると、式(1)は下記の通りになる。 The Wbat: battery outputtable electric energy of the equation (1) in this step is based on the current fuel state. For example, when the vehicle required output is 20 [kW], the fuel cell power generation output is 15 [kW], the current battery outputtable electric energy is 10 [kWh], and the vehicle required output is 20 [kW], the average vehicle speed is 100 [ [km / h], equation (1) is as follows.
L_A=10[kWh]÷(20[kW]−15[kW])×100[km/h] L_A = 10 [kWh] ÷ (20 [kW] −15 [kW]) × 100 [km / h]
=2[h]×100[km/h]
=200[km]
= 2 [h] x 100 [km / h]
= 200 [km]
なお、燃料電池発電出力は燃料電池スタック3の仕様によって定まるものであり、車両要求出力が決まれば平均車速も決まる。そこで、予めバッテリ出力可能電力量と車両要求出力に様々の値を代入して式(1)の演算を行い、その演算結果に基づいて走行可能距離のマップを作成しておき、取得したバッテリ出力可能電力量と車両要求出力でマップ検索することによって走行可能距離を求めることもできる。マップ検索によって走行可能距離を求めることも、「算出する」に含まれることとする。以下の説明においては、走行可能距離演算Aで算出された走行可能距離を「走行可能距離A」ともいう。
The fuel cell power generation output is determined by the specifications of the
次に、走行可能距離演算Bについて説明する。 Next, the travelable distance calculation B will be described.
走行可能距離演算Bは上述した文献の算出方法である。つまり、バッテリ2の残充電量に基づいて算出される走行可能距離と、燃料タンクの現在の燃料残量の全てを燃料電池スタック3の駆動に用いて発電させることによって得られる電力(以下、「残燃料電力量」ともいう)に基づいて算出される走行可能距離とを加算する方法である。これを式にすると式(2)になる。
The travelable distance calculation B is the calculation method of the above-mentioned document. In other words, the travelable distance calculated based on the remaining charge amount of the
L_B=(Wbat[kWh]+Wfuel[kWh])÷F[kW]×Vave[km/h] ・・・(2) L_B = (Wbat [kWh] + Wfuel [kWh]) ÷ F [kW] × Vave [km / h] (2)
L_B:走行可能距離、Wbat:バッテリ出力可能電力量、Wfuel:残燃料電力量、 L_B: Travelable distance, Wbat: Battery outputtable power amount, Wfuel: Remaining fuel power amount,
F:車両要求出力、Vave:平均車速 F: Vehicle required output, Vave: Average vehicle speed
車両要求出力が燃料電池スタック3の発電出力と同等またはそれ以下であれば、バッテリ2の電力を使い果たした後も車両要求出力に応じた走行が可能なので、上述した文献の算出方法でも適切な総走行可能距離を算出できる。そこで、走行可能距離演算Bとして、上述した文献の算出方法を用いる。
If the vehicle required output is equal to or less than the power generation output of the
走行可能距離演算Bも、走行可能距離Aと同様にマップ検索によって算出してもよい。この場合、マップ検索に用いるパラメータは、バッテリ出力可能電力量、車両要求出力及び残燃料電力量である。なお、以下の説明においては、走行可能距離演算Bで算出された走行可能距離を「走行可能距離B」ともいう。 Like the travelable distance A, the travelable distance calculation B may be calculated by map search. In this case, the parameters used in the map search are the battery outputtable power amount, the vehicle required output, and the remaining fuel power amount. In the following description, the travelable distance calculated by the travelable distance calculation B is also referred to as "travelable distance B".
このようにして走行可能距離A、あるいは走行可能距離Bが演算されると、コントローラ8は、演算結果を記憶して、図4のフローチャートに戻り、続くステップS130の処理を実行する。なお、以下では、図4のフローのステップS120で算出された走行可能距離A、あるいは総走行可能距離Bを「第1の走行可能距離」という。
When the travelable distance A or the travelable distance B is calculated in this way, the
ステップS130で、コントローラ8は充電可能区間の予測を行なう。充電可能区間とは、車両要求出力が燃料電池スタック3の発電電力により得られる出力よりも小さい走行区間のことをいう。本処理では、ステップS110で取得した情報に基づいて、この先の走行ルートに充電可能区間があるか否かを判断する。
In step S130, the
ステップS140で、コントローラ8は充電可能区間を走行中に燃料電池スタック3により発電を行なうことで生じる電力量(以下、充電増加量ともいう)により走行可能な距離である第2の走行可能距離を算出する。ここで、第2の走行可能距離の算出方法について説明する。
In step S140, the
充電増加量は、上記の通り充電可能区間を走行中に充電される電力量である。換言すると、充電可能区間を走行する際における、車両要求出力を満足するのに必要な電力に対する燃料電池スタック3の発電電力の余剰分の電力(以下、燃料電池余剰電力ともいう)により充電される電力である。燃料電池余剰電力は、燃料電池スタック3の発電電力から充電可能区間における車両要求出力を満足するのに必要な電力を減算したものである。なお、減算した結果が負の値になる場合は、燃料電池余剰電力はゼロとする。また、当該計算で用いる燃料電池スタック3の発電出力は、燃料電池スタック3の最大発電出力とする。
The charge increase amount is the amount of electric power charged during traveling in the chargeable section as described above. In other words, when traveling in the chargeable section, the
上記のように算出した燃料電池余剰電力に、充電可能区間を走行する時間(以下、余剰電力充電時間ともいう)を乗算したものが、充電増加量である。余剰電力充電時間は、例えば充電可能区間の距離と当該区間の制限速度とに基づいて算出してもよい。また、当該区間の制限速度に代えて、過去の走行データから算出した当該区間の平均車速を用いてもよい。なお、充電可能区間を走行中に燃料電池余剰電力は変化し続けるので、実際には余剰電力充電時間の開始から終了まで燃料電池余剰電力を積分することになる。 The fuel cell surplus power calculated as described above is multiplied by the time for traveling in the chargeable section (hereinafter, also referred to as surplus power charging time), which is the charge increase amount. The surplus power charging time may be calculated based on the distance of the chargeable section and the speed limit of the section, for example. Further, the average vehicle speed of the section calculated from past travel data may be used instead of the speed limit of the section. Since the fuel cell surplus power continues to change during traveling in the chargeable section, the fuel cell surplus power is actually integrated from the start to the end of the surplus power charging time.
充電増加量を算出したら、コントローラ8は、ステップS120で用いた式(1)または式(2)のバッテリ出力可能電力量Wbatを充電増加量に置き換えることにより、走行可能距離を算出する。第1の走行可能距離が走行可能距離Aの場合は式(1)を用い、走行可能距離Bの場合は式(2)を用いる。
After calculating the charge increase amount, the
ステップS150で、コントローラ8はステップS120で算出した第1の走行可能距離とステップS140で算出した第2の走行可能距離とを合算し、これを総走行可能距離の推定値とする。
In step S150, the
ステップS160で、コントローラ8は、ステップS150で算出した総走行可能距離を運転者に対して表示する。表示場所は、運転者が視認可能な場所であればよい。
In step S160, the
なお、図5のステップS40において車両要求出力が燃料電池発電出力より大きい場合に、ステップS50で走行可能距離演算Aを行なわず、かつ、図4のステップS140で充電増加量のみを算出して、ステップS150で次の式(1)´により総走行可能距離を算出してもよい。 When the vehicle required output is larger than the fuel cell power generation output in step S40 of FIG. 5, the travelable distance calculation A is not performed in step S50, and only the charge increase amount is calculated in step S140 of FIG. In step S150, the total travelable distance may be calculated by the following equation (1) ′.
L_total=(Wbat[kWh]+Wcharge)÷(F[kW]−P[kW])×Vave[km/h]・・・(1)´ L_total = (Wbat [kWh] + Wcharge) ÷ (F [kW] −P [kW]) × Vave [km / h] ・ ・ ・ (1) ´
L_total:総走行可能距離、Wbat:バッテリ出力可能電力量、Wcgarge:充電増加量、F:車両要求出力、P:燃料電池発電出力、Vave:平均車速 L_total: Total mileage, Wbat: Battery power available, Wcgarge: Charge increase, F: Vehicle required output, P: Fuel cell power generation output, Vave: Average vehicle speed
すなわち、車両要求出力に対する燃料電池スタック3(発電機)の発電出力の不足分と、バッテリ2の現在の残充電量に充電増加量を加算した総バッテリ充電量と、に基づいて総走行可能距離を算出してもよい。
That is, the total travelable distance is based on the shortage of the power generation output of the fuel cell stack 3 (generator) with respect to the vehicle required output and the total battery charge amount obtained by adding the charge increase amount to the current remaining charge amount of the
なお、ステップS130において充電可能区間がないと予測された場合は、ステップS140の処理で算出される第2の走行可能距離はゼロ[km]になる。そこで、ステップS130において充電可能区間があると予測された場合にだけステップS140の処理を実行するようにしてもよい。 When it is predicted in step S130 that there is no chargeable section, the second travelable distance calculated in the process of step S140 is zero [km]. Therefore, the process of step S140 may be executed only when it is predicted in step S130 that there is a chargeable section.
次に、上記のように総走行可能距離を算出することによる効果について図6から図9を参照して説明する。 Next, the effect of calculating the total travelable distance as described above will be described with reference to FIGS. 6 to 9.
図6は、走行パターンの一例を示すタイミングチャートである。図6の縦軸は出力[kW]である。図中の実線は車両要求出力を示す。図中の破線は燃料電池スタック3の最大出力、つまり燃料電池スタック3が最大発電電力を発生した場合に得られる駆動モータ1の出力を示す。
FIG. 6 is a timing chart showing an example of the traveling pattern. The vertical axis in FIG. 6 is the output [kW]. The solid line in the figure indicates the vehicle required output. The broken line in the figure shows the maximum output of the
図6に示す走行パターンは、タイミング0からタイミングT1までは充電可能区間を走行し、タイミングT1以降は高負荷走行領域を走行するものである。この走行パターンで走行する場合、本実施形態ではタイミング0からタイミングT1までが余剰電力充電時間となり、この間に充電される充電増加量(斜線領域Aの面積)を考慮して総走行可能距離を算出する。 The traveling pattern shown in FIG. 6 is such that the vehicle travels in the chargeable section from timing 0 to timing T1 and travels in the high load traveling area after timing T1. When traveling in this traveling pattern, in the present embodiment, the surplus power charging time is from timing 0 to timing T1, and the total travelable distance is calculated in consideration of the amount of increase in charging (area of the shaded area A) charged during this time. To do.
充電増加量を考慮しない場合には、高負荷走行時における車両要求出力と燃料電池スタック3の最大出力との差を、タイミング0におけるバッテリSOCに基づいて定まるバッテリ出力可能電力量(斜線領域Bの面積)で賄える時間、つまりタイミングT1からタイミングT2までが高負荷状態での走行可能時間となり、この走行可能時間に車速を乗算したものが総走行可能距離となる。つまり、実際には高負荷走行に入る前に充電した電力(充電増加量)による走行が可能であるのに、タイミング0におけるバッテリSOCに基づいて定まるバッテリ出力可能電力量による走行可能距離しか算出されない。
When the charge increase amount is not taken into consideration, the battery outputtable electric power amount (in the shaded area B of the hatched area B) is determined based on the battery SOC at the timing 0, which is the difference between the vehicle required output and the maximum output of the
これに対し本実施形態では、高負荷走行時における車両要求出力と燃料電池スタック3の最大出力との差を、タイミング0におけるバッテリSOCに基づいて定まるバッテリ出力可能電力量(斜線領域Bの面積)と充電増加量(斜線領域C=斜線領域A)により賄える時間が高負荷状態での走行可能時間となる。そして、この走行可能時間に車速を乗算したものが総走行可能距離となる。
On the other hand, in the present embodiment, the difference between the required vehicle output and the maximum output of the
上記の通り、総走行可能距離を算出する際に充電増加量を考慮することで、精度良く総走行可能距離を算出することが可能となる。 As described above, it is possible to accurately calculate the total travelable distance by considering the charge increase amount when calculating the total travelable distance.
図7から図9は、具体的な数値を用いた試算の為のデータ及び試算結果を表にまとめたものである。 7 to 9 are tables showing data for trial calculation using specific numerical values and trial calculation results.
図7は、試算に用いる車両の、車速と当該車速における車両要求出力との関係をまとめた表である。 FIG. 7 is a table summarizing the relationship between the vehicle speed of the vehicle used for the trial calculation and the required vehicle output at the vehicle speed.
図8は、試算に用いる車両に搭載するバッテリ2の容量と燃料電池スタック3の最大発電電力と、走行可能距離の推定演算時点におけるSOCと、当該SOCの状態で100[km/h]で走行する場合の走行可能距離(第1の走行可能距離)とについての表である。
FIG. 8 shows the capacity of the
図9は充電可能区間における充電増加量での走行可能距離(上記の第2の走行可能距離)の試算結果をまとめた表である。 FIG. 9 is a table summarizing the trial calculation results of the travelable distance (the above-described second travelable distance) at the charge increase amount in the chargeable section.
なお、図8及び図9の走行可能距離は、燃料電池スタック3の発電出力を最大として試算したものである。
The travelable distances in FIGS. 8 and 9 are calculated with the power generation output of the
バッテリ2の容量が20[kWh]で、燃料電池スタック3の最大出力が20[kW]の場合、図7から明らかなように、80[km/h]より低速であれば低負荷走行となる。また、バッテリSOCが25[%]の場合には、バッテリ出力可能電力は5[kWh]となり、この電力だけで高負荷走行(100[km/h]での走行)をする場合の走行可能距離は、上記式(1)により50[km]と算出される。バッテリSOCが50[%]の場合は、バッテリ出力可能電力が10[kW]となり、高負荷走行での走行可能距離の算出結果は100[km]となる。
When the capacity of the
つまり、充電可能区間での充電増加量を考慮しないと、バッテリSOCが25[%]であれば総走行可能距離は50[km]となり、バッテリSOCが50[%]であれば総走行可能距離は100[km]となる。 That is, if the increase in the amount of charge in the chargeable section is not taken into consideration, the total travelable distance is 50 [km] if the battery SOC is 25 [%], and the total travelable distance if the battery SOC is 50 [%]. Is 100 [km].
しかし、本実施形態では総走行可能距離の算出にあたり、充電増加量での走行可能距離も考慮する。そこで、充電可能区間での車速については20[km/h]、40[km/h]、及び60[km/h]の3パターン、充電可能区間の走行時間については15[min]及び30[min]の2パターンとして、充電増加量及びその充電増加量での走行可能距離を算出し、その結果を図9にまとめた。 However, in the present embodiment, when calculating the total travelable distance, the travelable distance with the increased charge amount is also taken into consideration. Therefore, the vehicle speed in the chargeable section is three patterns of 20 [km / h], 40 [km / h], and 60 [km / h], and the running time of the chargeable section is 15 [min] and 30 [km]. [Min], the increase amount of charge and the travelable distance at the increase amount of charge are calculated, and the results are summarized in FIG. 9.
充電増加量及び第2の走行可能距離の算出方法について、走行時間が15[min]で車速20[km/h]という走行条件を例として説明する。 A method of calculating the charge increase amount and the second travelable distance will be described by taking a traveling condition that the traveling time is 15 [min] and the vehicle speed is 20 [km / h] as an example.
車速20[km/h]での走行に必要な出力は、図7に示す通り2[kW]である。したがって、燃料電池スタック3の出力が最大発電出力であれば、燃料電池余剰電力は18[kW]となる。この燃料電池余剰電力での走行時間が15[min]とすれば、充電増加量は18[kW]×15[min]÷60で4.5[kWh]となる。
The output required for traveling at a vehicle speed of 20 [km / h] is 2 [kW] as shown in FIG. 7. Therefore, if the output of the
そして、第2の走行可能距離は、上記式(1)のバッテリ出力可能電力量Wbatを充電増加量に置き換え、車両要求出力Fを100[km/h]での走行に必要な出力である30[kW]、燃料電池発電出力Pを最大発電出力である20[kW]、平均車速Vaveを100[km/h]として算出される。その結果、第2の走行可能距離は45[km]になる。他の走行条件についても同様の方法で算出可能である。 Then, the second travelable distance is an output necessary for traveling at a vehicle required output F of 100 [km / h] by replacing the battery outputtable power amount Wbat of the above formula (1) with the charging increase amount. [kW], the fuel cell power generation output P is 20 [kW] which is the maximum power generation output, and the average vehicle speed Vave is 100 [km / h]. As a result, the second travelable distance becomes 45 [km]. Other traveling conditions can be calculated by the same method.
図9に示す通り、充電可能区間の走行時間が15[min]の場合には、20〜45[km]の走行が可能となり、30[min]の場合には40〜90[km]の走行が可能となる。 As shown in FIG. 9, when the traveling time of the chargeable section is 15 [min], the traveling of 20 to 45 [km] is possible, and when the traveling time of 30 [min] is the traveling of 40 to 90 [km]. Is possible.
以上の通り本実施形態では、コントローラ8は、走行中に燃料電池スタック3(発電機)による充電が可能な区間である充電可能区間の有無を判別し、当該判別の結果に基づいてバッテリ2の充電量を算出し、バッテリ2の充電量と燃料電池スタック3の燃料残量とを含むパラメータに基づいて総走行可能距離を算出する。このように、総走行距離の算出に用いるパラメータの一つであるバッテリ2の充電量を、充電可能区間の有無の判別結果に基づいて算出するので、現時点におけるバッテリ2の充電残量のみをパラメータとして総走行距離を算出するよりも、算出結果の精度が高くなる。
As described above, in the present embodiment, the
本実施形態では、コントローラ8は充電可能区間を走行中に燃料電池スタック3の発電により充電される電力量である充電増加量を算出し、バッテリ2の現在の残充電量に充電増加量を加算して総バッテリ充電量を算出する。そして、コントローラ8は車両要求出力に対する燃料電池スタック3の発電出力の不足分と、総バッテリ充電量と、に基づいて総走行可能距離を算出する。これにより、燃料電池スタック3の発電出力が比較的小さい場合であっても、コントローラ8は、車両要求出力が燃料電池スタック3の発電出力を超える高負荷走行における総走行可能距離を精度良く算出できる。
In the present embodiment, the
本実施形態によれば、コントローラ8は、充電増加量を燃料電池スタック3の発電出力から充電可能区間における車両要求出力を減算した値を積算することにより算出する。これにより、コントローラ8は、車両要求出力や発電電力の変化に応じて充電増加量を適切に算出できる。
According to the present embodiment, the
本実施形態では、車両要求出力が燃料電池スタック3の発電出力より小さい場合にのみ、充電増加量の算出を行なう。これにより、コントローラ8の演算負荷を軽減できる。
In the present embodiment, the charge increase amount is calculated only when the vehicle required output is smaller than the power generation output of the
本実施形態では、コントローラ8は、道路地図情報と自車の位置情報と目的地までの走行ルート情報とを取得し、目的地までの走行ルート上の、車両要求出力が燃料電池スタック3の発電電力を超えない低負荷走行区間を充電可能区間として予測する。そして、コントローラ8は、充電可能区間における車両要求出力を算出し、算出した車両要求出力と燃料電池スタック3の発電電力とに基づいて充電可能区間における充電増加量を算出する。道路地図情報と走行ルート情報とが取得できる場合には、この先の走行ルート中の車両要求出力及び走行距離を精度良く算出できる。したがって、充電増加量も精度良く算出できる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、コントローラ8は、上記演算に用いる燃料電池スタック3の発電出力を、燃料電池スタック3の最大発電出力とする。これにより、充電可能区間における充電増加量をより大きくすることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、コントローラ8は、車両要求出力を、車両の走行に必要な電力と、車両補機の消費電力とに基づいて算出する。これにより、総走行可能距離をより精度良く算出できる。
In the present embodiment, the
(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態を適用するハイブリッド車両は第1実施形態のものと同じである。また、本実施形態の総走行可能距離の算出方法も基本的には第1実施形態と同様である。ただし、本実施形態は走行ルートが設定されていない点で第1実施形態と相違する。以下、この相違点を中心に説明する。
(Second embodiment)
The second embodiment will be described. The hybrid vehicle to which this embodiment is applied is the same as that of the first embodiment. Further, the method of calculating the total travelable distance of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment. However, the present embodiment is different from the first embodiment in that the traveling route is not set. Hereinafter, this difference will be mainly described.
走行ルートが設定されていないと、コントローラ8は図4のステップS110において走行ルートを取得できない。走行ルートが定まっていない場合には、コントローラ8は図4のステップS130において第1実施形態のように充電可能区間を予測することはできない。
If the traveling route is not set, the
そこで、コントローラ8は図4のステップS130において、以下の方法で充電可能区間を予測する。
Therefore, in step S130 of FIG. 4, the
本実施形態では、走行ルートは設定されていないものの、自車の位置情報及び地図情報は取得可能である。そこでコントローラ8は、これら取得可能な情報に基づいて、自車の周辺にある高速道路入口及び登坂路開始地点等といった高負荷走行の開始地点を検索し、現在位置から最も近い高負荷走行の開始地点を特定する。そして、現在位置から高負荷走行の開始地点までを充電可能区間と予測する。
In this embodiment, although the travel route is not set, the position information and map information of the own vehicle can be acquired. Therefore, the
充電可能区間が予測されれば、第2の走行可能距離の算出(図4のS140)は第1実施形態と同様の方法で行なうことができる。 If the chargeable section is predicted, the second travelable distance can be calculated (S140 in FIG. 4) by the same method as in the first embodiment.
上記の通り本実施形態では、コントローラ8は、道路地図情報と自車の位置情報とを取得し、現在位置から、車両要求出力が燃料電池スタック3の発電電力を超える高負荷走行を開始する地点までを充電可能区間として予測する。そして、コントローラ8は、充電可能区間における車両要求出力を算出し、算出した車両要求出力と発電機の発電電力とに基づいて充電可能区間における発電機の発電によるバッテリ充電量を算出する。これにより、走行ルートが設定されていなくても、充電可能区間がどこまで、どのような負荷で継続するのかを推定して充電増加量を精度良く算出することができる。
As described above, in the present embodiment, the
(第3実施形態)
第3実施形態について説明する。本実施形態を適用するハイブリッド車両は第1実施形態のものと同じである。また、本実施形態の総走行可能距離の算出方法も基本的には第1実施形態と同様である。ただし、本実施形態は、地図情報がない点で第1実施形態と相違する。なお、地図情報がなければ、当然、走行ルートも設定されていない。つまり、本実施形態では、図4のステップS110において取得する情報がない。以下、この相違点を中心に説明する。
(Third Embodiment)
A third embodiment will be described. The hybrid vehicle to which this embodiment is applied is the same as that of the first embodiment. Further, the method of calculating the total travelable distance of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment. However, the present embodiment is different from the first embodiment in that there is no map information. Incidentally, if there is no map information, naturally, no traveling route is set. That is, in this embodiment, there is no information acquired in step S110 of FIG. Hereinafter, this difference will be mainly described.
地図情報がなければ、コントローラ8は図4のステップS110において地図情報及び走行ルートを取得できないので、コントローラ8は図4のステップS130において第1実施形態のように充電可能区間を予測することができない。そして、充電可能区間が予測できなければ、充電増加量を算出することもできない。
If there is no map information, the
そこで本実施形態では、コントローラ8は図4のステップS130の処理行なわずに、以下の方法で充電増加量を算出する。
Therefore, in the present embodiment, the
図10は、本実施形態における、充電増加量を算出するための制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはコントローラ8にプログラムされている。
FIG. 10 is a flow chart showing a control routine for calculating the charge increase amount in the present embodiment. This control routine is programmed in the
ステップS200で、コントローラ8は過去の走行状態のデータに基づいて車両要求出力の平均値を算出する。過去の走行状態のデータとしては、出発から目的地到着までの1トリップのデータや所定走行時間のデータ等、種々のデータを用いることができるが、長時間のデータに基づいて算出した平均値では、現在の走行状態を適切に表すことができないおそれがある。そこで本実施形態では、車両要求出力のレベルを複数の範囲に分割して、車両の走行状態が現在の車両要求出力のレベルの範囲に入ってから後のデータに基づいて、車両要求出力の平均値を算出する。例えば、車両要求出力を低負荷レベル(0kW以上10kW未満)、中負荷レベル(10kW以上20kW未満)、高負荷レベル(20kW以上)に分割し、現在の走行状態が中負荷レベルであるなら、中負荷レベルに入ってから現在までのデータに基づいて車両要求出力の平均値を算出する。これにより、現在の走行状態を適切に反映した平均値を算出することができる。
In step S200, the
ステップS210で、コントローラ8は燃料電池余剰電力を算出する。具体的には、燃料電池最大発電出力からステップS200で算出した車両要求出力の平均値を減算する。なお、燃料電池最大発電出力より車両要求出力の平均値の方が大きい場合は、燃料電池余剰発電電力はゼロとする。
In step S210, the
ステップS220で、コントローラ8は発電電力に応じた燃料消費量と、燃料タンク7の燃料残量とに基づいて、発電継続可能時間を算出する。発電継続可能時間は、現在の燃料残量で発電し続けられる時間、換言すれば、燃料がなくなるまでの時間である。具体的には、コントローラ8は燃料タンク7の燃料残量を発電電力に応じた燃料消費量で除算する。
In step S220, the
ステップS230で、コントローラ8は充電増加量を算出する。具体的には、ステップS210で算出した燃料電池余剰発電出力とステップS220で算出した発電継続時間とを乗算する。
In step S230, the
なお、バッテリ2の劣化防止等のために、バッテリ2の充電量には上限が設けられている。このため、充電増加量はバッテリ2の充電量が上限に達するまでの範囲に制限される。
In order to prevent deterioration of the
コントローラ8は、上記の方法で充電増加量を算出したら、図4のステップS140〜S160の処理を実行する。これにより、走行ルートが設定されておらず、かつ地図情報がない場合でも、高負荷走行に入る前の充電増加量による第2の走行可能距離を算出することができる。
After calculating the charge increase amount by the above method, the
上記の通り本実施形態では、コントローラ8は、道路地図情報及び目的地までの走行ルート情報がない場合には、充電可能区間における車両要求出力として直近の車両要求出力の平均値を用いる。これにより、道路地図情報がなく、かつ走行ルートが設定されていない場合でも、充電可能区間における車両要求出力の算出が可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
本実施形態では、コントローラ8は、現在位置から、バッテリ2が満充電になるまで又は燃料電池スタック3の燃料がなくなるまでの区間を充電可能区間とする。これにより、道路地図情報がなく、かつ走行ルートが設定されていない場合でも、充電可能区間がどこまで継続するのかを推定できる。
In the present embodiment, the
次に、図4のステップS120における第1の走行可能距離の算出方法の変形例について説明する。下記のいずれの変形例も本発明の範囲に含まれる。 Next, a modification of the method for calculating the first travelable distance in step S120 of FIG. 4 will be described. Any of the following modifications are included in the scope of the present invention.
(第1変形例)
図11は、第1の走行可能距離を算出するための制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、コントローラ8にプログラムされており、例えば数ミリ秒程度の間隔で繰り返し実行される。図11の制御ルーチンは、コントローラ8が走行可能距離演算A(ステップS50)の後に、燃料タンクの燃料残量が走行可能距離Aを走行するのに必要な量に対して不足しているか否かの判定(ステップS55)を実行する点が図5の制御ルーチンと相違する。
(First modification)
FIG. 11 is a flowchart showing a control routine for calculating the first travelable distance. This control routine is programmed in the
図5の制御ルーチンは、当該距離を走行する期間中は燃料電池スタック3に燃料が供給され続けることが前提となっている。例えば、車両要求出力が30[kW]、燃料電池発電出力が20[kW]、現在のバッテリ出力可能電力量が10[kWh]、車両要求出力が30[kW]のときの平均車速が100[km/h]の場合を考える。この場合、平均車速100[km/h]で1時間の走行が可能なので総走行可能距離Aは100[km]という結果になる。つまり、100[km]という走行可能距離Aは、燃料が1時間もつことを前提とした値である。
The control routine of FIG. 5 is premised on that the fuel is continuously supplied to the
しかし、例えば、式(1)における燃料電池スタック3の発電出力を発生する際の燃料消費率が10[L/h]で燃料残量が5[L]の場合には、燃料は30分でなくなるので100[km]を走行することができない。
However, for example, if the fuel consumption rate at the time of generating the power generation output of the
そこでコントローラ8は、ステップS55において燃料タンクの燃料残量が走行可能距離Aを走行するのに必要な量に対して不足しているか否かを判定する。具体的には、まず、コントローラ8は燃料電池スタック3の燃料消費率と燃料残量とから、燃料残量がなくなるまでの時間を算出する。なお、コントローラ8は燃料電池スタック3の発電出力毎の燃料消費率を予め記憶している。また、燃料残量は公知の手法で検出する。例えば燃料タンク7に燃料センサを設けて検出する。
Therefore, the
そして、コントローラ8は、燃料がなくなるまでの時間と走行可能距離演算Aの過程において算出される走行可能時間とを比較し、燃料がなくなるまでの時間の方が短い場合に燃料不足であると判断する。
Then, the
車両要求出力が燃料電池スタック3の発電出力より大きい場合には、走行可能距離演算Bよりも走行可能距離演算Aの方が実際に走行可能な距離に近い値を算出できる。しかし、燃料が不足する場合には、走行可能距離演算Aの前提が崩れるため、走行可能距離Aの精度は走行可能距離Bよりも悪化する。
When the vehicle required output is larger than the power generation output of the
そこで、コントローラ8は、ステップS55の判定結果がyesの場合はステップS60で走行可能距離演算Bを実行する。
Therefore, if the determination result in step S55 is yes, the
判定結果がnoの場合は、走行可能距離Aを走行可能ということなので、コントローラ8はステップS50で算出した走行可能距離Aを第1の走行可能距離に設定する。
If the determination result is no, it means that the travelable distance A can be traveled, so the
以上のように本変形例では、車両要求出力が燃料電池スタック3の最大発電出力より小さい場合、および、走行に使用可能なバッテリ2の電力がなくなるまでの時間が燃料電池スタック3の発電に用いる燃料が無くなるまでの時間よりも長い場合のいずれか一方の場合には、バッテリ2の充電残量から定まる走行可能距離と、燃料の残量の全てを用いて発電することによって得られる電力量から定まる走行可能距離と、を加算して走行可能距離が算出される。また、車両要求出力が燃料電池の最大発電出力より大きい場合であって、走行に使用可能なバッテリ2の電力がなくなるまでの時間が燃料電池スタック3の発電に用いる燃料が無くなるまでの時間以下である場合には、走行出力に対する発電機の発電出力の不足分と、バッテリの残充電量から定まる走行可能距離が算出される。これによれば、バッテリ2の電力よりも先に燃料が無くなるために実際には走行可能距離Aを走行できない場合に、走行可能距離Aよりも精度の高い走行可能距離Bを算出できる。
As described above, in the present modification, when the vehicle required output is smaller than the maximum power generation output of the
(第2変形例)
第1実施形態、第2実施形態及び第1変形例では、燃料電池スタック3の起動運転が完了している状態で総走行可能距離を算出する制御ルーチンについて説明したが、本変形例では燃料電池スタック3が稼働していない状態でも精度よく総走行可能距離を算出できる制御ルーチンについて説明する。
(Second modified example)
In the first embodiment, the second embodiment and the first modification, the control routine for calculating the total travelable distance in the state where the startup operation of the
本変形例を適用するハイブリッド車両のシステム構成は第1実施形態の構成と同様である。このハイブリッド車両では、燃料電池スタック3が稼働していない状況ではバッテリ2の電力だけで走行することになる。また、本変形例で使用する燃料電池スタック3はSOFCであり、SOFCは起動運転開始から起動運転終了までに数十分以上の時間を要する。
The system configuration of the hybrid vehicle to which this modification is applied is the same as the configuration of the first embodiment. In this hybrid vehicle, when the
したがって、燃料電池スタック3の起動運転が終了していない状態で総走行可能距離を算出する場合には、バッテリ2のSOCや燃料残量が起動運転開始から起動運転終了までに変化することを考慮する必要がある。そこで本実施形態では、上記の変化を考慮して総走行可能距離を算出する。
Therefore, when the total travelable distance is calculated in a state where the startup operation of the
図12は、本変形例における総走行距離を算出するための制御ルーチンを示すフローチャートである。以下に説明する通り、燃料電池スタック3が稼働していない場合には、コントローラ8は起動運転終了までの走行距離と、起動運転終了後の走行可能距離とを加算して総走行可能距離を算出する。なお、この制御ルーチンは、コントローラ8にプログラムされており、例えば数ミリ秒程度の間隔で繰り返し実行される。ステップS10、S30、S40−S70は、図11の制御ルーチンと同じである。
FIG. 12 is a flowchart showing a control routine for calculating the total traveling distance in this modification. As described below, when the
図12ではステップS10の処理の後にステップS30を実行し、その後に以下に説明するステップS32−S38の処理を実行する。そして、ステップS38の処理の後に図11のステップS20と同様の処理であるステップS39の処理を実行する。 In FIG. 12, step S30 is executed after the process of step S10, and then the processes of steps S32 to S38 described below are executed. Then, after the processing of step S38, the processing of step S39 which is the same processing as step S20 of FIG. 11 is executed.
ステップS32で、コントローラ8は、燃料電池スタック3が稼働しているか否かを判定し、稼働している場合にはステップS39以下の処理を実行する。
In step S32, the
コントローラ8は、ステップS32で燃料電池スタック3が稼働していないと判定した場合には、ステップS34にて起動運転終了までの走行距離を算出する。具体的には、コントローラ8は、燃料電池スタック3の起動運転開始から起動運転終了までに要する時間を予め記憶しておき、この時間と平均車速とから起動運転終了までの走行距離を算出する。
When the
ステップS36で、コントローラ8は、起動運転終了時のバッテリ2のSOCを算出する。具体的には、コントローラ8は、ステップS2で算出した距離を走行することで消費する電力量を算出し、この電力量と現在のバッテリ2のSOCとから、起動運転終了時におけるバッテリ2のSOCを算出する。
In step S36, the
ステップS38で、コントローラ8は起動運転終了時の燃料残量を算出する。具体的には、コントローラ8は起動運転開始から起動運転終了までに消費する燃料量を算出し、この燃料量と現在の燃料残量とから、起動運転終了時における燃料残量を算出する。
In step S38, the
コントローラ8は、ステップS38の処理が終了したら、ステップS39以降の処理を実行する。その際、ステップS39では、コントローラ8はステップS36で推定したバッテリSOCで出力可能な電力量であるバッテリ出力可能電力量を算出する。ステップS50では、コントローラ8は上述した第1の走行可能距離演算で算出した値に、起動運転終了までの走行距離を加算したものを走行可能距離Aとする。ステップS60では、コントローラ8は式(2)の残燃料電力量Wfuelを起動運転終了時の燃料残量での電力量として走行可能距離を算出し、この算出値に起動運転終了までの走行距離を加算したものを走行可能距離Bとする。
When the processing of step S38 ends, the
また、本変形例では、充電増加量の算出においても、起動運転の開始から終了までの時間を余剰電力充電時間から除く。 Further, in the present modification, the time from the start to the end of the startup operation is excluded from the surplus power charging time also in the calculation of the charge increase amount.
以上のように本変形例では、燃料電池スタック3が稼働していない場合にコントローラ8は、車両要求出力に基づいて、燃料電池スタック3の起動運転が終了するまでの走行距離と、起動運転が終了した時点におけるバッテリ2の残充電量及び燃料残量と、を推定する。そして、コントローラ8は起動運転が終了した時点におけるバッテリ2の残充電量の推定値及び燃料残量の推定値に基づいて走行可能距離演算Aまたは走行可能距離演算Bを行うことによって、起動運転終了後の走行可能距離を算出する。コントローラ8は、起動運転終了後の走行可能距離と、起動運転が終了するまでの走行距離とを加算したものを第1の走行可能距離とする。これにより、燃料電池スタック3が稼働していない場合に、起動運転の終了を待つ間のバッテリ2のSOCの変化や燃料残量の変化に応じた適切な総走行可能距離を算出することができる。
As described above, in the present modified example, when the
なお、上記の各実施形態及び各変形例では、発電機が燃料電池システム200である場合について説明したが、これに限られるわけではない。例えば、燃料電池システム200に代えて、内燃機関と内燃機関で駆動されて発電する発電機とからなるシステムを用いる場合にも各実施形態及び各変形例を適用できる。内燃機関で発電する発電機の発電出力が車両要求出力より低い場合には、各実施形態及び各変形例で解決する課題と同様の課題が生じるからである。また、内燃機関は起動運転の開始から終了までに要する時間がSOFCに比べて大幅に短く、起動運転の開始から終了までの間のバッテリ2のSOC変化量や燃料残量の変化は無視し得る。
In each of the above-described embodiments and each modification, the case where the generator is the
また、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。 Further, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
1 駆動モータ
2 バッテリ
3 燃料電池スタック
8 コントローラ
100 外部負荷
200 燃料電池システム
1
Claims (11)
走行中に前記発電機による充電が可能な区間である充電可能区間の有無を判別し、
当該判別の結果に基づいて前記バッテリの充電量を算出し、
前記バッテリの充電量と前記発電機の燃料残量とを含むパラメータに基づいて総走行可能距離を算出する、ハイブリッド車両の走行距離演算方法。 In the mileage calculation method of the hybrid vehicle that supplies the load with the power of the battery and the power generated by the generator,
Determine whether there is a chargeable section that is a section that can be charged by the generator while traveling,
Calculate the charge amount of the battery based on the result of the determination,
A travel distance calculation method for a hybrid vehicle, which calculates a total travelable distance based on a parameter including a charge amount of the battery and a remaining fuel amount of the generator.
前記充電可能区間を走行中に前記発電機の発電により充電される電力量である充電増加量を算出し、
前記バッテリの現在の残充電量に前記充電増加量を加算して総バッテリ充電量を算出し、
車両要求出力に対する前記発電機の発電出力の不足分と、前記総バッテリ充電量と、に基づいて総走行可能距離を算出する、ハイブリッド車両の走行距離演算方法。 The mileage calculation method for a hybrid vehicle according to claim 1,
Calculating a charge increase amount that is the amount of electric power charged by the power generation of the generator while traveling in the chargeable section,
To calculate the total battery charge amount by adding the charge increase amount to the current remaining charge amount of the battery,
A travel distance calculation method for a hybrid vehicle, which calculates a total travelable distance based on a shortage of a power generation output of the generator with respect to a vehicle required output and the total battery charge amount.
前記充電増加量を、前記発電機の発電出力から前記充電可能区間における前記車両要求出力を減算した値を積算することにより算出する、ハイブリッド車両の走行距離演算方法。 The mileage calculation method for a hybrid vehicle according to claim 2,
A mileage calculation method for a hybrid vehicle, wherein the charging increase amount is calculated by integrating a value obtained by subtracting the vehicle required output in the chargeable section from the power generation output of the generator.
前記車両要求出力が前記発電機の発電出力より小さい場合にのみ、前記充電増加量の算出を行なう、ハイブリッド車両の走行距離演算方法。 The mileage calculation method for a hybrid vehicle according to claim 3,
A mileage calculation method for a hybrid vehicle, wherein the increase in charging amount is calculated only when the vehicle required output is smaller than the power generation output of the generator.
道路地図情報と自車の位置情報と目的地までの走行ルート情報とを取得し、
前記目的地までの走行ルート上の、前記車両要求出力が前記発電機の発電電力を超えない低負荷走行区間を前記充電可能区間として予測し、
前記充電可能区間における前記車両要求出力を算出し、
算出した前記車両要求出力と前記発電機の発電電力とに基づいて前記充電可能区間における前記発電機の発電によるバッテリ充電量を算出する、ハイブリッド車両の走行距離演算方法。 The mileage calculation method for a hybrid vehicle according to any one of claims 2 to 4,
Obtain road map information, own vehicle position information, and driving route information to the destination,
On the travel route to the destination, the vehicle required output is predicted as a low load travel section that does not exceed the generated power of the generator as the chargeable section,
Calculating the vehicle required output in the chargeable section,
A mileage calculation method for a hybrid vehicle, which calculates a battery charge amount by power generation of the generator in the chargeable section based on the calculated vehicle required output and generated power of the generator.
道路地図情報と自車の位置情報とを取得し、
現在位置から、前記車両要求出力が前記発電機の発電電力を超える高負荷走行を開始する地点までを前記充電可能区間として予測し、
前記充電可能区間における前記車両要求出力を算出し、
算出した前記車両要求出力と前記発電機の発電電力とに基づいて前記充電可能区間における前記発電機の発電によるバッテリ充電量を算出する、ハイブリッド車両の走行距離演算方法。 The mileage calculation method for a hybrid vehicle according to any one of claims 2 to 4,
Obtain the road map information and the location information of the vehicle,
Predicting from the current position to the point where the vehicle required output starts high-load traveling exceeding the power generated by the generator as the chargeable section,
Calculating the vehicle required output in the chargeable section,
A mileage calculation method for a hybrid vehicle, which calculates a battery charge amount by power generation of the generator in the chargeable section based on the calculated vehicle required output and generated power of the generator.
道路地図情報及び目的地までの走行ルート情報がない場合には、前記充電可能区間における前記車両要求出力として直近の前記車両要求出力の平均値を用いる、ハイブリッド車両の走行距離演算方法。 The mileage calculation method for a hybrid vehicle according to claim 3 or 4,
A travel distance calculation method for a hybrid vehicle, wherein when there is no road map information or travel route information to a destination, an average value of the latest vehicle required outputs is used as the vehicle required output in the chargeable section.
現在位置から、前記バッテリが満充電になるまで又は前記発電機の燃料がなくなるまでの区間を前記充電可能区間とする、ハイブリッド車両の走行距離演算方法。 The mileage calculation method for a hybrid vehicle according to claim 7,
A mileage calculation method for a hybrid vehicle, wherein the section from the current position until the battery is fully charged or until the generator runs out of fuel is the chargeable section.
前記発電機の発電出力を、前記発電機の最大発電出力とする、ハイブリッド車両の走行距離演算方法。 The mileage calculation method for a hybrid vehicle according to any one of claims 2 to 8,
A mileage calculation method for a hybrid vehicle, wherein the power generation output of the generator is the maximum power generation output of the generator.
前記車両要求出力を、車両の走行に必要な電力と、車両補機の消費電力とに基づいて算出する、ハイブリッド車両の走行距離演算方法。 The mileage calculation method for a hybrid vehicle according to any one of claims 2 to 9,
A traveling distance calculation method for a hybrid vehicle, wherein the vehicle required output is calculated based on electric power required for traveling of the vehicle and electric power consumption of vehicle accessories.
前記バッテリの充電量と前記発電機の燃料残量とを含むパラメータに基づいて総走行可能距離を算出する総走行可能距離算出部を備え、
前記総走行可能距離算出部は、
走行中に前記発電機による発電が可能な区間である充電可能区間の有無を判別し、
当該判別の結果に基づいて前記バッテリの充電量を取得するようプログラムされている、ハイブリッド車両の走行距離演算装置。 In the mileage calculation device of a hybrid vehicle that supplies the load with the power of the battery and the power generated by the generator,
A total travelable distance calculation unit that calculates a total travelable distance based on a parameter including the charge amount of the battery and the remaining fuel amount of the generator,
The total travelable distance calculation unit,
Determine whether there is a chargeable section that is a section where power can be generated by the generator while traveling,
A mileage calculation device for a hybrid vehicle, which is programmed to acquire the charge amount of the battery based on the result of the determination.
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