JP2021037825A

JP2021037825A - 制御装置および制御方法

Info

Publication number: JP2021037825A
Application number: JP2019159964A
Authority: JP
Inventors: 博文田口; Hirobumi Taguchi
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-03-11

Abstract

【課題】モータジェネレータの出力トルクをユーザの望む出力トルクに近付けることができる制御装置および制御方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る制御装置は、予測部と、設定部とを備える。予測部は、車両の原動機の駆動力をアシストするモータジェネレータへ電力を供給し、モータジェネレータの回生エネルギーによって充電される電池の残量を予測する。設定部は、予測部によって予測される電池の残量が多いほど、モータジェネレータの出力トルクの上限を高く設定する。予測部は、車両の現在位置からカーナビゲーション装置に設定された目的地までの経路に関する経路情報に基づいて、電池の残量を予測する。【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、制御装置および制御方法に関する。

従来、車両の原動機の駆動力をアシストするモータジェネレータを備えるハイブリッド自動車がある。モータジェネレータへ電力を供給する電池は、モータジェネレータによる駆動力の過度なアシストによって残量が極端に減少すると耐久性が低下する。

このため、加速要求があった場合に、加速要求を満たすように電池からモータジェネレータへ電力を供給することで、電池の残量が所定閾値以下に減少すると判定すると、モータジェネレータの出力トルクを制限する制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−７６６８３号公報

しかしながら、制御装置は、出力トルクの制限を行った場合、モータジェネレータの出力トルクがユーザの望む出力トルクよりも小さくなる。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、モータジェネレータの出力トルクをユーザの望む出力トルクに近付けることができる制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る制御装置は、予測部と、設定部とを備える。予測部は、車両の原動機の駆動力をアシストするモータジェネレータへ電力を供給し、前記モータジェネレータの回生エネルギーによって充電される電池の残量を予測する。設定部は、前記予測部によって予測される前記電池の残量が多いほど、前記モータジェネレータの出力トルクの上限を高く設定する。

実施形態の一態様に係る制御装置および制御方法は、モータジェネレータの出力トルクをユーザの望む出力トルクに近付けることができる。

図１は、実施形態に係る制御装置の構成の一例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係る経路情報の一例を示す説明図である。図３は、実施形態に係る傾向情報の一例を示す説明図である。図４は、実施形態に係る使用履歴の一例を示す説明図である。図５は、実施形態に係るＳＯＣ予測結果非参照の場合のトルク上限ガード設定の一例を示す説明図である。図６は、実施形態に係るＳＯＣ予測結果参照の場合のトルク上限ガード設定の一例を示す説明図である。図７は、実施形態に係る制御装置の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、制御装置および制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。図１は、実施形態に係る制御装置１の構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、制御装置１は、車両の原動機であるエンジン１０の駆動力をアシストするモータジェネレータ（以下、「ＭＧ１１」と記載する）を備えるハイブリッド自動車に設けられる。

ＭＧ１１は、回転電機であり、車両の加速要求がある場合に、電池１２から供給される電力によって動作し、エンジン１０の駆動力をアシストするトルクを出力する電動機の機能を備える。また、ＭＧ１１は、車両の減速時に発生する回生エネルギーによって発電して電池１２を充電する充電器の機能を備える。

ＭＧ１１へ電力を供給する電池１２は、ＭＧ１１による駆動力の過度なアシストによって残量（以下「ＳＯＣ：State Of Charge」と記載する）が極端に減少すると耐久性が低下する。

このため、加速要求があった場合に、ＳＯＣが極端に減少しないように、ＭＧ１１の出力トルクの上限（以下、「トルク上限ガード」と記載する）を設定することが望ましい。しかしながら、車両は、トルク上限ガードが設定された場合、ＭＧ１１の出力トルクがユーザの期待値よりも小さくなり、ユーザの期待を満たすことができないことがある。

そこで、制御装置１は、加速要求があった時点のＳＯＣではなく、未来のＳＯＣを予測し、ＳＯＣの予測結果に応じてトルク上限ガードを設定することにより、ＭＧ１１の出力トルクをユーザの望む出力トルクに近付ける構成を備える。

具体的には、制御装置１は、制御部２と記憶部３とを備える。記憶部３は、例えば、データフラッシュ等の情報記憶デバイスであり、車両全体を統括的に制御する上位ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００から入力される傾向情報３１と使用履歴３２とを記憶する。傾向情報３１の一例については、図３を参照して後述する。使用履歴３２の一例については、図４を参照して後述する。

制御部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。制御部２は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより機能する予測部２１と、設定部２２とを備える。

なお、制御部２が備える予測部２１および設定部２２は、一部または全部がＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。

制御部２が備える予測部２１および設定部２２は、それぞれ以下に説明する情報処理の作用を実現または実行する。なお、制御部２の内部構成は、図１に示した構成に限られず、後述する情報処理を行う構成であれば他の構成であってもよい。

予測部２１は、車両のエンジン１０の駆動力をアシストするＭＧ１１へ電力を供給し、ＭＧ１１の回生エネルギーによって充電される電池１２のＳＯＣを予測する。予測部２１は、上位ＥＣＵ１００から加速要求が入力される場合に、現在のＳＯＣと、カーナビゲーション装置（以下、「カーナビ１３」と記載する）から取得する経路情報とに基づいて、未来のＳＯＣを予測する。

経路情報は、車両の現在位置からカーナビゲーション装置に設定された目的地までの経路（以下、単に「経路」と記載する）に関する情報である。ここで、図２を参照し、経路情報の一例について説明する。図２は、実施形態に係る経路情報の一例を示す説明図である。

図２に示すように、経路情報は、例えば、現在地から目的地までの距離、経路上の下り勾配の区間の距離、経路上の信号機設置箇所の数、経路上の一時停止箇所の数、経路上の踏切設置箇所の数、および経路上の有料道路における料金所の数等の情報を含む。

電池１２は、車両が下り勾配の道路を走行する場合、回生エネルギーによって充電される。このため、予測部２１は、経路上における下り勾配の区間が長いほど、ＳＯＣを多く予測する。

また、電池１２は、信号機設置箇所、一時停止箇所、踏切設置箇所、および料金所で減速する場合にも、回生エネルギーによって充電される。このため、予測部２１は、経路上における車両の減速箇所が多いほどＳＯＣを多く予測する。これにより、予測部２１は、未来のＳＯＣを高精度に予測することができる。

図１へ戻り、予測部２１は、記憶部３に記憶された傾向情報３１と、使用履歴３２とに基づいて、さらにＳＯＣを予測する。ここで、図３および図４を参照し、傾向情報３１および使用履歴３２の一例について説明する。

図３は、実施形態に係る傾向情報３１の一例を示す説明図である。図４は、実施形態に係る使用履歴３２の一例を示す説明図である。図３に示すように、傾向情報３１は、車両のユーザによる運転操作の傾向を示す情報である。

例えば、傾向情報３１は、過去の運転において、ユーザが１時間の間に車両を急発進させた平均回数や、１時間の間に車両を急加速させた平均回数などの情報を含む。なお、ここでは、図示していないが、傾向情報３１は、過去の運転において、ユーザが１時間の間にブレーキを掛けた平均回数やブレーキを掛けた平均時間などの情報を含んでもよい。

予測部２１は、かかる傾向情報３１に基づいて、車両を急発進や急加速させる傾向が高いユーザほどＳＯＣを少なく予測する。また、予測部２１は、ブレーキを掛ける回数が多いユーザや、ブレーキを掛ける時間が長いユーザほどＳＯＣを大きく予測する。

また、図４に示すように、使用履歴３２は、車両に搭載された補機の使用時間に関する情報を含む。補機は、例えば、エアコン、オーディオ、車内灯、およびシートヒータ等といった電池１２の電力を消費する電装品である。使用履歴３２は、例えば、過去の運転において、ユーザが１時間の間に各補機を使用した平均時間の情報を含む。

予測部２１は、補機の使用時間が長いユーザほどＳＯＣを少なく予測し、補機の使用時間が短いユーザほどＳＯＣを多く予測する。このように、予測部２１は、傾向情報３１および使用履歴３２に基づいてＳＯＣを予測することにより、車両のユーザに応じた正確なＳＯＣを予測することができる。

図１へ戻り、予測部２１は、予測したＳＯＣと、上位ＥＣＵ１００から入力された加速要求とを設定部２２へ出力する。設定部２２は、予測部２１によって予測されるＳＯＣが多いほど、ＭＧ１１のトルク上限ガードを高く設定する。そして、設定部２２は、トルク上限ガードを超えない範囲で、加速要求に応じたトルクをＭＧ１１によって発生させる制御を行う。これにより、制御装置１は、ＭＧ１１の出力トルクをユーザの望む出力トルクに近付けることができる。

次に、図５および図６を参照し、制御装置１の動作例について説明する。実施形態に係るＳＯＣ予測結果非参照の場合のトルク上限ガード設定の一例を示す説明図である。図６は、実施形態に係るＳＯＣ予測結果参照の場合のトルク上限ガード設定の一例を示す説明図である。

図５に示すように、車両のユーザは、例えば、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、アクセルを踏み込んで車両を加速させ、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、車両が下り勾配の道を走行し、時刻ｔ３から再度アクセルを踏み込んで車両を加速させることがある。

かかる場合、ＭＧ１１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、エンジン１０の駆動力をアシストして電池１２の電力を消費し、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、回生エネルギーによって電池１２を充電する。その後、ＭＧ１１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、エンジン１０の駆動力をアシストして電池１２の電力を消費する。

ここで、制御装置１は、時刻ｔ１に加速要求が入力された時点で時刻ｔ２以降におけるＳＯＣの予測結果を参照しない場合、ＳＯＣの極端な減少による電池１２の劣化を防止するため、トルク上限ガードをユーザの期待値よりも余裕を持たせて低く設定する。

これに対して、図６に示すように、時刻ｔ１に加速要求が入力された時点で時刻ｔ２以降におけるＳＯＣの予測結果を参照する場合、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に、回生エネルギーによる電池１２の充電が見込める。

このため、制御装置１は、図５に示す場合よりも、トルク上限ガードを高く設定する。このとき、制御装置１は、予測部２１によって予測されるＳＯＣが多いほど、トルク上限ガードを高く設定する。これにより、制御装置１は、ＭＧ１１の出力トルクをユーザの望む出力トルクに近付けることができる。

次に、図７を参照し、制御装置１の制御部２が実行する処理の一例について説明する。図７は、実施形態に係る制御装置１の制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

図７に示すように、制御部２は、上位ＥＣＵ１００から加速要求が入力された否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、制御部２は、加速要求が入力されていないと判定した場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、処理を終了し、再度ステップＳ１０１から処理を開始する。

また、制御部２は、加速要求が入力されたと判定した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、カーナビ１３から取得する経路情報に基づいてＳＯＣを予測する（ステップＳ１０２）。続いて、制御部２は、運転の傾向情報３１に基づいてＳＯＣを予測し（ステップＳ１０３）、補機の使用履歴３２に基づいてＳＯＣを予測する（ステップＳ１０４）。

その後、制御部２は、ＳＯＣ予測値がＳＯＣの現在値を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、制御部２は、ＳＯＣ予測値が現在値を超えていると判定した場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、トルク上限ガードを予測値に応じた値に設定し（ステップＳ１０６）、処理をステップＳ１０８へ移す。

また、制御部２は、ＳＯＣ予測値が現在値を超えていないと判定した場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、トルク上限ガードを現在値に応じた値に設定し（ステップＳ１０７）、処理をステップＳ１０８へ移す。ステップＳ１０８において、制御部２は、トルク上限ガードを超えない範囲内で、加速要求に応じたＭＧ１１の出力トルク制御を行い、処理を終了する。

なお、上述した実施形態では、制御部２が経路情報、傾向情報３１、および使用履歴３２に基づいてＳＯＣを予測する場合について説明したが、制御部２は、経路情報、傾向情報３１、および使用履歴３２の少なくともいずれか一つに基づいてＳＯＣを予測してもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１制御装置
１０エンジン
１１ＭＧ
１２電池
１３カーナビ
２制御部
２１予測部
２２設定部
３記憶部
３１傾向情報
３２使用履歴
１００上位ＥＣＵ

Claims

車両の原動機の駆動力をアシストするモータジェネレータへ電力を供給し、前記モータジェネレータの回生エネルギーによって充電される電池の残量を予測する予測部と、
前記予測部によって予測される前記電池の残量が多いほど、前記モータジェネレータの出力トルクの上限を高く設定する設定部と
を備えることを特徴とする制御装置。
前記予測部は、
前記車両の現在位置からカーナビゲーション装置に設定された目的地までの経路に関する経路情報に基づいて、前記電池の残量を予測する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記予測部は、
前記経路における車両の減速箇所が多いほど前記電池の残量を多く予測する
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
前記予測部は、
前記経路における下り勾配の区間が長いほど前記電池の残量を多く予測する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の制御装置。
前記車両のユーザによる運転操作の傾向を示す傾向情報を記憶する記憶部
を備え、
前記予測部は、
前記傾向情報に基づいて、前記電池の残量を予測する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の制御装置。
前記車両に搭載される補機の使用履歴を記憶する記憶部
を備え、
前記予測部は、
前記使用履歴に基づいて、前記電池の残量を予測する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の制御装置。
車両の原動機の駆動力をアシストするモータジェネレータへ電力を供給し、前記モータジェネレータの回生エネルギーによって充電される電池の残量を予測する予測工程と、
前記予測工程によって予測される前記電池の残量が多いほど、前記モータジェネレータの出力トルクの上限を高く設定する設定工程と
を含むことを特徴とする制御方法。