JP2021154812A - 車両の走行制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、このようなハイブリット自動車では、エンジン及びモータの制御により、出力性能の向上と燃費性能(エネルギ効率)の向上の両立を図ることができる。具体的には、エンジンの動力を電力に変換して走行する所謂シリーズモードやエンジンの動力を機械的に伝達して走行する所謂パラレルモード等があり、最適な条件下で最適な走行モードを実行することについて開発が進められている(特許文献1)。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、走行モードの切り替えを適切な時期に実行することができる車両の走行制御装置を提供することにある。
これにより、要求出力が所定出力より小さいときは、走行モードをパラレルモードに切り替える一方、パラレルモード走行中に要求出力が所定出力以上となっても、要求出力がパラレル最大出力以下のときは、走行モードをパラレルモードに維持することで、一度パラレルモードに切り替えられた走行モードが、パラレル最大出力や要求出力の変動により要求出力が所定出力以下となることで、すぐさまシリーズモードに切り替わることを抑制することが可能とされる。
これにより、走行モードをシリーズモードからパラレルモードに切り替える際の要求出力の閾値である所定出力を内燃機関の最大出力とすることで、例えば、仮に駆動用バッテリの放電電力が全くないような場合のパラレル最大出力である内燃機関の最大出力を所定出力とし、走行モードがパラレルモードに切り替えられた際に要求出力がすぐさま不足することを抑制することが可能とされる。
その他の態様として、前記車両の速度を検出する速度検出部と、前記駆動用バッテリの蓄電量を検出する蓄電量検出部と、を備え、前記制御部は、前記シリーズモードまたは前記パラレルモードの少なくともいずれか一方の走行モードを判定し、前記走行モードを切り替える走行モード判定部と、前記走行モードが前記パラレルモードに切り替わることを制限する速度であるパラレル車速を算出するパラレル車速算出部と、を有し、前記パラレル車速算出部は、前記駆動用バッテリの蓄電量に従って前記パラレル車速を算出し、前記走行モード判定部は、前記車両の速度が前記パラレル車速以下であるときは、前記走行モードを前記シリーズモードに切り替えるのが好ましい。
図1を参照すると、本発明の一実施形態に係るプラグインハイブリッド車(以下、車両1という)の概略構成図が示されている。
本実施形態の車両1は、エンジン2(内燃機関)の出力によって前輪(駆動輪)3を駆動して走行可能であるとともに、前輪3を駆動する電動のフロントモータ(モータ)4及び後輪5を駆動する電動のリヤモータ(モータ)6を備えた四輪駆動車である。エンジン2は、減速機(駆動伝達機)7を介して前輪3の駆動軸8を駆動可能であるとともに、発電機9を駆動して発電させることが可能な内燃機関である。
リヤモータ6は、リヤインバータ12を介して駆動用バッテリ11及び発電機9から高電圧の電力を供給されて駆動し、減速機13を介して後輪5の駆動軸8を駆動する。発電機9によって発電された電力は、フロントインバータ10を介して駆動用バッテリ11を充電可能であるとともに、フロントモータ4及びリヤモータ6に電力を供給可能である。
フロントインバータ10は、フロントモータコントロールユニット10aとジェネレータコントロールユニット10bを有している。以下、コントロールユニットを省略してCUという。フロントモータCU10aは、後述するハイブリッドCU20からの制御信号に基づきフロントモータ4の出力を制御する。ジェネレータCU10bは、ハイブリッドCU20からの制御信号に基づき発電機9の出力(発電電力)を制御する機能を有する。
図3を参照すると、縦軸が駆動軸8における最大駆動力(駆動力)、横軸が車両1の速度(車速)でグラフが示されており、シリーズモードとパラレルモードとを比較した際のそれぞれの利点について、図3に沿って説明する。シリーズモードは、車両1の停止状態から第1速度V1(例えば100km/h)までの速度帯において、パラレルモードよりも最大駆動力が大きい。また、パラレルモードは、第1速度V1以降の速度帯において、シリーズモードよりも最大駆動力が大きい。したがって、駆動力を優先して走行モードを選択する場合、第1速度V1を基準にして両走行モードを切り替えることが好ましい。
図2に戻り、走行モード判定部33は、パラレル最大出力算出部41、要求出力算出部43及び走行モード設定部45を有している。パラレル最大出力算出部41は、車両1の走行モードがパラレルモードのときにおける最大出力(パラレル最大出力Wm)を算出することが可能な算出部である。要求出力算出部43は、アクセル開度センサ23よって検出されるアクセルペダルの踏圧量に基づいて運転手から要求されている車両1の加速度を達成するために必要な出力(要求出力Wr)を算出する算出部である。走行モード設定部45は、パラレル最大出力算出部41及び要求出力算出部43の算出結果に基づいて走行モードを設定する設定部である。
ステップS10では、パラレル車速算出部31によってパラレル車速Vpを算出し、ステップS20に移行する。具体例としては、BMU11aから入力される駆動用バッテリ11の蓄電量が50%以下のとき、パラレル車速Vpを第1速度V1とし、駆動用バッテリ11の蓄電量が50%より高いとき、第2速度V2とする。
図5を参照すると、走行モード判定部33による走行モード判定の制御手順を示すルーチンがフローチャートで示されている。ステップS110では、パラレル最大出力算出部41により、パラレルモードにおける最大出力(パラレル最大出力Wm)を算出してステップS120に移行する。具体的には、まず、予め記憶部37に記憶させたエンジン2の出力特性から車速Vn時におけるエンジン2の最大出力(所定出力、エンジン最大出力We)を算出し、BMU11aから入力される駆動用バッテリ11の放電電力並びに予め記憶部37に記憶させたフロントモータ4及びリヤモータ6の出力特性から車速Vn時におけるフロントモータ4の最大出力及びリヤモータ6の最大出力を算出する。そして、エンジン最大出力Weにフロントモータ4の最大出力及びリヤモータ6の最大出力を加算する。これにより、車速Vn時に走行モードがパラレルモードになる場合の最大出力であるパラレル最大出力Wmを算出することができる。
ステップS40では、記憶部37に記憶されている走行モード、すなわちステップS30で走行モード判定を実行して得た判定結果がパラレルモードか否かを判別する。ステップS40の判別結果が真(Yes)で判定結果がパラレルモードであると判別すると、ステップS50に移行して走行モードをパラレルモードに設定し、本ルーチンを繰り返し実行する。一方、ステップS40の判別結果が偽(No)で判定結果がパラレルモードではない、換言すると、判定結果がシリーズモードであると判別すると、ステップS60に移行して走行モードをシリーズモードに設定し、本ルーチンを繰り返し実行する。
図6を参照すると、車両1の走行状態及び走行モードの変動の一例を示すタイミングチャートが示されている。以下、同タイミングチャート及び図4、5に沿い、本発明に係る車両の走行制御装置による作用効果を説明する。
一方で、第1時期T1から第2時期T2までの期間、すなわち第2時期T2の直前では、走行モードはシリーズモードであるため、開始時期T0から第1時期T1までの期間と異なり、走行モードはシリーズモードが維持される(ステップS170、図4のステップS40でNo、ステップS60)。
したがって、パラレル最大出力Wmは、原則としてエンジン最大出力Weより下回ることはない。ゆえに、走行モード判定において、パラレル判定となるための条件としてエンジン最大出力Weを閾値とし、要求出力Wrがエンジン最大出力We以上である場合(ステップS130でYesまたはステップS140でYes)は走行モードをシリーズモードで保つようにすることで、駆動用バッテリ11の放電電力の変動による出力不足が生じることを確実に防止することができる。
このように、走行モード判定において、要求出力Wrが閾値であるエンジン最大出力Weより低い場合(ステップS140でNo)は、走行モードをパラレルモードに切り替えるようにすることで、出力不足が生じない状況下でパラレルモードを的確に選択して車両1の走行に係るエネルギ効率を向上させることができる。
従って、要求出力Wrが所定出力より小さいときは、走行モードをパラレルモードに切り替える一方、パラレルモード走行中に要求出力Wrが所定出力以上であっても、要求出力Wrがパラレル最大出力Wm以下のときは、走行モードをパラレルモードに維持したので、一度パラレルモードに切り替えられた走行モードが、パラレル最大出力Wmや要求出力Wrの変動により要求出力Wrが所定出力以下となることですぐさまシリーズモードに切り替わることを抑制することができる。
例えば、本実施形態では、シリーズモードとパラレルモード等を備える車両を説明したが、駆動用バッテリ11から供給される電力によりフロントモータ4やリヤモータ6を駆動して車両1を走行させるEV走行モードを更に備えた車両も含まれる。
また、本実施形態では、要求出力算出部43がアクセルペダルの踏圧量に基づいて運転手から要求されている車両1の加速度を達成するために必要な出力を算出するとしたが、車両1の速度を一定速度に保つよう運転手が任意で設定可能な所謂クルーズコントロールで設定された速度を保つために必要な出力を算出するようにしてもよく、要求される加速度や速度から要求出力を算出することができればよい。
また、本実施形態では、ステップS10で駆動用バッテリ11の蓄電量に応じてパラレル車速Vpを設定するようにしたが、駆動用バッテリ11の温度等により充放電電力が比較的低い場合、運転手が駆動用バッテリ11の電力を積極的に使用しつつ燃料の消費を抑制するような走行モードや雪道に特化した走行モード、高出力に特化した走行モード等の特殊な走行モードを選択している場合には、それらの条件に応じてパラレル車速Vpを設定するようにしてもよい。
2 エンジン(内燃機関)
3 前輪(駆動輪)
4 フロントモータ(モータ)
6 リヤモータ(モータ)
7 減速機(駆動伝達機)
9 発電機
11 駆動用バッテリ
11a BMU(最大放電電力検出部、蓄電量検出部)
20 ハイブリッドCU(制御部)
25 車輪速センサ(速度検出部)
31 パラレル車速算出部
33 走行モード判定部
41 パラレル最大出力算出部
Claims (5)
- 車両に搭載される駆動用バッテリと、
前記車両に搭載される内燃機関と、
前記内燃機関が稼働することで生じる動力を電力に変換する発電機と、
前記駆動用バッテリから供給される電力又は前記発電機から供給される電力により駆動するモータと、
前記内燃機関が稼働することで生じる動力及び前記モータが駆動することで生じる動力を前記車両の駆動輪に選択的に伝達する駆動伝達機と、
シリーズモードまたはパラレルモードの少なくともいずれか一方の走行モードを判定し、前記走行モードを切り替える制御部と、を備え、
前記シリーズモードは、前記発電機で発電しつつ前記内燃機関と前記駆動伝達機との駆動力の伝達を切断し、前記モータの駆動力で前記駆動輪を駆動する走行モードであり、
前記パラレルモードは、前記内燃機関と前記駆動伝達機との駆動力の伝達を接続し、前記内燃機関の駆動力と前記モータの駆動力とで前記駆動輪を駆動する走行モードであり、
前記制御部は、
前記車両の走行に際し要求される出力である要求出力が前記パラレルモードにおけるパラレル最大出力より大きいときは、前記走行モードを前記シリーズモードに切り替え、
前記要求出力が前記パラレル最大出力よりも小さい出力である所定出力よりも小さいときは、前記走行モードを前記パラレルモードに切り替え、
前記走行モードを前記シリーズモードに設定中であって、前記所定出力以上前記パラレル最大出力以下のときは、前記走行モードを前記シリーズモードに維持する車両の走行制御装置。 - 前記制御部は、
前記走行モードを前記パラレルモードに設定中であって、前記要求出力が前記所定出力以上前記パラレル最大出力以下のときは、前記走行モードを前記パラレルモードに維持する、請求項1に記載の車両の走行制御装置。 - 前記所定出力は、前記内燃機関の最大出力である、請求項1または2に記載の車両の走行制御装置。
- 前記駆動用バッテリの状態に応じて変動する最大放電電力を検出する最大放電電力検出部を備え、
前記制御部は、前記パラレル最大出力を算出するパラレル最大出力算出部を有しており、
前記パラレル最大出力算出部は、前記内燃機関の最大出力に、前記最大放電電力で前記モータを駆動した場合の最大出力を加算して前記パラレル最大出力を算出する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両の走行制御装置。 - 前記車両の速度を検出する速度検出部と、
前記駆動用バッテリの蓄電量を検出する蓄電量検出部と、を備え、
前記制御部は、前記シリーズモードまたは前記パラレルモードの少なくともいずれか一方の走行モードを判定し、前記走行モードを切り替える走行モード判定部と、前記走行モードが前記パラレルモードに切り替わることを制限する速度であるパラレル車速を算出するパラレル車速算出部と、を有し、
前記パラレル車速算出部は、前記駆動用バッテリの蓄電量に従って前記パラレル車速を算出し、
前記走行モード判定部は、前記車両の速度が前記パラレル車速以下であるときは、前記走行モードを前記シリーズモードに切り替える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両の走行制御装置。
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JP2019081467A (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド車両 |
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