JP2023031349A - ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハイブリッド車両においてEV走行可能な距離を長くする。【解決手段】ステップS1では、ナビゲーションシステム15からの車速予測値を用い、現在地から第1運転モードの開始地点までの区間走行時間を算出する。ステップS6では、ナビゲーションシステム15からの車速予測値を用いて、現在地から第1運転モードの開始地点に至る走行時間内における内燃機関9の作動割合を算出する。ステップS7では、区間走行時間に内燃機関9の作動割合を乗じて発電可能時間を算出する。ステップS2では、発電可能時間に発電機8の単位時間当たりの発電量を乗じて発電エネルギ量を算出する。つまり、ステップS2は、内燃機関9の作動割合を用いて算出した発電可能時間を利用することで、実車速が考慮された発電エネルギ量を算出している。【選択図】図3
Description
本発明は、モータジェネレータの駆動力のみで走行する運転モードを有するハイブリッド車両に関する。
特許文献1には、内燃機関を運転せずにバッテリの電力のみで走行用電動機を駆動して走行するEV走行と、内燃機関を運転した状態で内燃機関または走行用電動機の少なくとも一方により走行するHEV走行と、を行うハイブリッド車両が開示されている。
特許文献1のハイブリッド車両は、EV走行が可能な地域の外からEV走行が可能な地域内の目的地(拠点)に向けて走行する場合、EV走行が可能な地域に到達する手前のHEV走行時にバッテリへの充電を開始してバッテリのSOCを予め高め、EV走行可能な地域に入ったときにEV走行に切り替える。
この特許文献1においては、EV走行が可能な地域に到達した際のバッテリのSOCが所定の目標値となるように、EV走行可能な地域の境界地点から所定距離だけ遡った地点からバッテリへの事前充電を開始している。
ここで特許文献1においては、一定出力の発電が事前充電中持続することを前提に上記所定距離が設定されている。
しかしながら、ハイブリッド車両においては、内燃機関の始動が車速などの条件で禁止される場合があり、EV走行が可能な地域に到達した際にバッテリへの充電量が目標を下回り、EV走行可能な距離が短くなる虞がある。
本発明のハブリッド車両は、モータジェネレータの駆動力のみで駆動輪を駆動して走行する第1運転モードの開始地点における上記バッテリの目標SOC、上記第1運転モードの開始地点に到達するまでに発電可能な発電エネルギ量、上記第1運転モードの開始地点に到達するまでに補機で消費される第1消費エネルギ量、及び上記第1運転モードの開始地点に到達するまでの走行で消費される第2消費エネルギ量を算出する。
上記ハイブリッド車両は、上記発電エネルギ量、上記第1消費エネルギ量及び上記第2消費エネルギ量を用いて上記バッテリの目標SOCの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点を予測し、上記発電開始地点から上記内燃機関を駆動して発電を開始する。
上記発電エネルギ量、上記第1消費エネルギ量、及び上記第2消費エネルギ量のうちの少なくとも一つは、上記ハイブリッド車両の実車速を考慮して算出する。
本発明のハイブリッド車両は、第1運転モードの開始地点においてバッテリに十分なSOCを確保しておくことができ、ひいては第1運転モードにおける走行距離を増加させることができる。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明が摘要される車両1のシステム構成を模式的に示した説明図である。
車両1は、発電ユニット2と、発電ユニット2で発電した電力が第1インバータ3を介して供給されるバッテリ4と、バッテリ4からの電力が第2インバータ5を介して供給される駆動用モータ6と、駆動用モータ6に連結された左右の駆動輪7と、を有している。
発電ユニット2は、第1モータジェネレータとしての発電機8と、発電機8を駆動する発電用の内燃機関9と、から大略構成されている。発電ユニット2は、駆動用モータ6とは独立した動作(作動及び停止)が可能となっている。
発電機8は、例えば、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなっている。発電機8は、内燃機関9に発生した回転エネルギを電気エネルギ(電力)に変換し、第1インバータ3を介してバッテリ4に電力を供給可能となっている。また、発電機8(発電ユニット2)は、第1インバータ3及び第2インバータ5を介して駆動用モータ6に電力を供給可能となっている。また、発電機8は、内燃機関9の始動時にスタータモータとしても機能する。
バッテリ4は、例えばリチウムイオン二次電池であり、発電ユニット2で発電された電力や駆動用モータ6で発電された回生電力を直流電力として充電可能な二次電池である。バッテリ4は、充電された電力を第2インバータ5を介して駆動用モータ6に供給する。
第1インバータ3は、発電ユニット2で発電された電力を直流電力に変換してバッテリ4や第2インバータ5に供給する。
第2インバータ5は、第1インバータ3から出力される直流電流やバッテリ4から出力される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ6に供給する。また、第2インバータ5は、駆動用モータ6で発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ4に供給可能なものである。
駆動用モータ6、モータジェネレータあるいは第2モータジェネレータに相当するものであって、例えば、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなっている。駆動用モータ6は、車両1の駆動源であり、第2インバータ5を介して供給された交流電力で駆動輪7を駆動する。また、駆動用モータ6は、車両1の減速時に発電機として機能する。駆動用モータ6は、車両減速時の回生エネルギを電力として第2インバータ5を介してバッテリ4に充電可能となっている。
車両1は、第1モータコントローラ11と、第2モータコントローラ12と、バッテリコントローラ13と、制御部としてのパワートレインコントローラ14と、を備えている。これらのコントローラ11、12、13、14は、各種データを共有化できるように、情報交換が可能なCAN通信線により接続されている。
第1モータコントローラ11は、パワートレインコントローラ14からの指令に基づいて、発電機8の入出力トルクを制御するために第1インバータ3を制御する。
第2モータコントローラ12は、パワートレインコントローラ14からの指令に基づいて、駆動用モータ6の入出力トルクを制御するために第1インバータ3を制御する。
バッテリコントローラ13は、バッテリ4のSOC等を算出し、パワートレインコントローラ14に送信する。
パワートレインコントローラ14は、CPU、ROM、RAM及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータであり、車両1の全体を制御する。
パワートレインコントローラ14には、車載のナビゲーションシステム15や、車外との通信手段を介してクラウド上のダイナミックマップ16からの情報が入力されている。
ナビゲーションシステム15は、車載の静的地図情報であって、道路や構造物の形状や車線情報等といった静的な情報や、車両1の現在位置から目的地までの走行ルートの情報及びこの走行ルート上の車速予測値等の情報を有している。
ダイナミックマップ16は、各道路における交通規制、事故、渋滞、車両、歩行者、信号等の情報といった動的に変化する情報を有し、実車速集積の統計出力が可能となっている。
車両1は、発電機8からの電力やバッテリ4からの電力を用いて駆動用モータ6を駆動して走行するいわゆるシリーズハイブリッド車両である。つまり、車両1は、内燃機関9による発電と車両駆動が独立して実現できるモードを有するハイブリッド車両である。
車両1は、内燃機関9を停止してバッテリ4からの電力のみで駆動用モータ6を駆動する第1運転モード(EV走行モード)と、内燃機関9を運転して発電を行いつつ駆動用モータ6を駆動する第2運転モード(HEV走行モード)と、を有している。第1運転モードは、駆動用モータ6の駆動力のみで走行するいわゆるEV走行モードである。
パワートレインコントローラ14は、走行中にバッテリ4のSOCが低くなると、バッテリ4を充電するために内燃機関9を駆動する。
パワートレインコントローラ14は、バッテリ4のSOCが所定の使用上限SOC(UsableSOC上限)と所定の使用下限SOC(UsableSOC下限)との間になるよう制御する。
パワートレインコントローラ14は、例えばEV走行(第1運転モードによる走行)の結果、バッテリ4のSOCが所定の使用下限SOC以下になると、HEV走行(第2運転モードによる走行)に切り替える。
パワートレインコントローラ14は、バッテリ4のSOCが所定の上下限値内(使用上限SOC以下で使用下限SOCよりも大きい値となる範囲内)にあり車速が所定車速(内燃機関始動不可車速)以下の場合、音振要求から内燃機関9の運転を禁止する。
パワートレインコントローラ14は、ナビゲーションシステム15からの情報で現在地から目的地に向かう間に、例えば渋滞や自宅周辺などを走行することが予見され、燃費効率や音振要件などの要求に応じて所定区間で第1運転モードでの走行が要求されると予測される場合、第1運転モードの開始地点に到達した際のバッテリ4のSOCが所定区間(所定距離)でEV走行を実現可能な第1運転モード開始時目標SOC(目標SOC)となるよう、車両1が第1運転モードの開始地点に到達する手前から内燃機関9を始動してバッテリ4への充電を開始する。第1運転モード開始時目標SOCは、使用上限SOC以下で使用下限SOCよりも大きい値であり、EV走行が要求される所定区間の距離に応じた値となる。
つまり、パワートレインコントローラ14は、走行中に第1運転モードでの走行が予測されると、予測される第1運転モードを実施するために必要なエネルギ量を確保するために、充放電計画制御を実施する。充放電計画制御は、発電エネルギ量、補機消費エネルギ量、走行消費エネルギ量を計算し、第1運転モードの開始地点に到達した際にバッテリ4のSOCが所定の第1運転モード開始時目標SOC(EV走行開始時SOC)となるように、第1運転モードの開始地点の手前から発電を開始する制御である。
発電エネルギ量は、現在地から第1運転モードの開始地点に到達するまでに発電可能なエネルギ量であり、車速予測値を用いて算出される。第1消費エネルギ量としての補機消費エネルギ量は、現在地から第1運転モードの開始地点に到達するまでに補機で消費されるエネルギ量であり、車速予測値を用いて算出される。第2消費エネルギ量としての走行消費エネルギ量は、現在地から第1運転モードの開始地点に到達するまでの走行で消費されるエネルギ量であり、車速予測値を用いて算出される。第1消費エネルギ量と第2消費エネルギ量との和が第1運転モードの開始地点に到達するまでに消費される消費エネルギ量となる。なお、第1消費エネルギ量が無視できる程度に小さい場合は第2消費エネルギ量のみを使って制御を行っても良い。
パワートレインコントローラ14は、第1運転モードの開始地点、現在位置から第1運転モードの開始地点に至る走行ルートの情報、当該走行ルート上の車速予測値をナビゲーションシステム15から入手する。そして、パワートレインコントローラ14は、第1運転モードの開始地点からの所定区間を第1運転モードで運転するのに必要な電力をバッテリ4に確保するために、第1運転モード開始時目標SOC(目標SOC)を算出する。パワートレインコントローラ14は、車速予測値を用いて、第1運転モードの開始地点に到達するまでに発電可能な発電エネルギ量、第1運転モードの開始地点に到達するまでに補機で消費される補機消費エネルギ量、及び第1運転モードの開始地点に到達するまでの走行で消費される走行消費エネルギ量を算出する。次にパワートレインコントローラ14は、発電エネルギ量、補機消費エネルギ量及び走行消費エネルギ量を用いて第1運転モードの開始に備えた第1運転モード開始時目標SOCの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点を予測する。そして、パワートレインコントローラ14は、発電開始地点から内燃機関9を駆動して発電を開始する。
ここで、エネルギの充放電収支は、走行ルート上の実車速に大きく影響を受ける。例えば、実車速が低い場合、音振要求から内燃機関9の駆動が禁止される場合があり、発電が予定通りに行われず、第1運転モードの開始地点でバッテリ4に第1運転モード開始時目標SOCが確保されない場合がある。
そこで、パワートレインコントローラ14は、車速予測値を用いて発電エネルギ量、補機消費エネルギ量、走行消費エネルギ量を算出するにあたって、走行ルートを走行する際の実車速(実車速パターン)を考慮する。
走行ルートを走行する際の実車速を考慮するにあたっては、代替え指標としてナビゲーションシステム15から入手可能な車速予測値(予測車速情報、統計的平均車速)を利用して実車速を考慮する。
第1実施例においては、第1運転モードの開始地点に至る走行時間内における内燃機関9の作動割合を車速予測値が大きくなるほど大きくなるものとして、発電エネルギ量を算出する際に用いる発電時間を算出する。
つまり、パワートレインコントローラ14は、発電時間と単位時間当たりの発電量(発電出力)を用いて発電エネルギ量を算出する際に、第1運転モードの開始地点に至る走行時間内における内燃機関9の作動割合を車速予測値が大きくなるほど小さくなるものとして発電時間を算出する。
図2は、車速予測値に実車速を考慮した場合(本願発明)の一例と、実車速を考慮しない場合(比較例)の一例と、を対比して示したタイミングチャートである。図2中の細実線は比較例の実値、図2中の細破線は比較例の制御予測値、図2中の太実線は本願発明の実値、図2中の太破線は本願発明の制御予測値である。なお、実値は、実際の値であり、制御予測値は、事前に予測された値であり、ナビゲーションシステム15からの情報に基づいて予測される値である。また、説明の便宜上、車速の実値と制御予測値は、本願発明と比較例とで同じとしている。 時刻t1は、車速予測値に実車速を考慮した場合(本願発明)に、バッテリ4のSOCの制御予測値が予測充電要求閾値となるタイミングである。車速予測値に実車速を考慮した場合は、第1運転モードの開始地点でバッテリ4のSOCが第1運転モード開始時目標SOCとなるように、時刻t1から内燃機関9を始動する。
予測充電要求閾値は、第1運転モードの開始地点でバッテリ4のSOCが第1運転モード開始時目標SOCとするために設定された閾値である。換言すれば、予測充電要求閾値は、発電開始地点におけるバッテリ4のSOCである。
時刻t2は、車速予測値に実車速を考慮しない場合に、バッテリ4のSOCの制御予測値が予測充電要求閾値となるタイミングである。車速予測値に実車速を考慮しない場合は、第1運転モードの開始地点でバッテリ4のSOCが第1運転モード開始時目標SOCとなるように、時刻t2から内燃機関9を始動する。
つまり、車速予測値に実車速を考慮した場合(本願発明)には、車速予測値に実車速を考慮しない場合に比べて、内燃機関9を始動するタイミングが早く、バッテリ4のSOCの制御予測値の単位時間当たりの増加割合が小さくなっている。換言すると、車速予測値に実車速を考慮した場合(本願発明)には、車速予測値に実車速を考慮しない場合に比べて、バッテリ4のSOCの制御予測値を示す特性線の傾きが小さくなっている。
時刻t3は、車速の実値が所定車速(内燃機関始動不可車速)以下になるタイミングである。ただし、車速の制御予測値は時刻t3において(内燃機関始動不可車速)以下とはなっていない。内燃機関9は、時刻t3のタイミングで停止する。そのため、バッテリ4のSOCは、実値では時刻t3で低下に転じるが、制御予測値では時刻t3以降も増加している。
時刻t4は、車速の実値が所定車速(内燃機関始動不可車速)よりも大きくなるタイミングである。内燃機関9は、時刻t4のタイミングで始動する。そのため、バッテリ4のSOCの実値は、時刻t4以降増加に転じている。
時刻t5は、第1運転モードの開始地点に到達したタイミングである。時刻t5から時刻t8が第1運転モードでの運転が予定された区間の走行時間となる。
実車速を考慮しない場合(比較例)、時刻t5におけるバッテリ4のSOCは、時刻t3~時刻t4の間に発電ができず、予定通りに発電できなかったために、実値が制御予測値を大きく下回る値となっている。
そのため、実車速を考慮しない場合(比較例)には、時刻t6において、バッテリ4のSOCの実値が使用下限SOC以下の値となり、時刻t6において内燃機関9を始動している。
一方、実車速を考慮した場合(本願発明)、時刻t5におけるバッテリ4のSOCは、時刻t3~時刻t4の間に発電ができず、予定通りに発電できなかったにも関わらず実値が制御予測値に近い値となっている。これは、実車速を考慮することで充電ができない区間があることを予想し、発電を開始するタイミングが実車速を考慮しない場合に比べて早められているからである。
ただし、実車速を考慮した場合(本願発明)であっても、時刻t5におけるバッテリ4のSOCの実値は第1運転モード開始時目標SOCよりも小さい値なので、時刻t7においてバッテリ4のSOCの実値が使用下限SOC(UsableSOC下限)以下の値となり、時刻t7において内燃機関9を始動している。
実車速を考慮した場合(本願発明)は、実車速を考慮しなかった場合(本願発明)に比べて、第1運転モードの開始地点(時刻t5)におけるバッテリ4のSOCが高く、第1運転モードでの走行距離を増大させることができる。
図3は、パワートレインコントローラ14内で実施される第1実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図である。
ステップS1では、ナビゲーションシステム15からの車速予測値を用い、現在地から第1運転モードの開始地点までの区間走行時間を算出(計算)する。
ステップS6では、ナビゲーションシステム15からの車速予測値を用いて、現在地から第1運転モードの開始地点に至る走行時間内における内燃機関9の作動割合を算出(計算)する。内燃機関9の作動割合は、例えば、図4に示すような作動割合算出マップを用いて算出される。内燃機関9の作動割合は、現在地から第1運転モードの開始地点まで走行する間に、車速条件で内燃機関9がどの程度停止するかを示す係数であり、車速予測値が大きくなるほど大きな値(最大で1)となる。つまり、内燃機関9の作動割合は、その値が大きくなるほど内燃機関9が車速条件で停止しにくくなることを意味する。作動割合算出マップは、例えばパワートレインコントローラ14内のROMに記憶されている。
ステップS7では、ステップS1で算出した区間走行時間にステップS6で算出した内燃機関9の作動割合を乗じて発電可能時間を算出(計算)する。
ステップS2では、ステップS7で算出した発電可能時間に、発電機8の単位時間当たりの発電量を乗じて発電エネルギ量を算出(計算)する。つまり、第1実施例は、内燃機関9の作動割合を用いて算出した発電可能時間を利用することで、実車速が考慮された発電エネルギ量を算出している。
ステップS3では、ステップS1で算出した区間走行時間に補機で消費される単位時間当たり電力を乗じて補機消費エネルギ量を算出(計算)する。
ステップS4では、走行消費エネルギ量を算出(計算)する。走行消費エネルギ量は、例えば、空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量、勾配抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量の総和として表される。空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量は、例えばナビゲーションシステム15からの車速予測値を用いて算出される。勾配抵抗分の消費エネルギ量は、例えば、ナビゲーションシステム15からの車速予測値と勾配情報を用いて算出される。
ステップS5では、ステップS2で算出した発電エネルギ量、ステップS3で算出した補機消費エネルギ量、ステップS4で算出した走行消費エネルギ量を用いて、第1運転モードの開始に備えた第1運転モード開始時目標SOCの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点(充電開始位置)を計算(予測)する。
発電エネルギ量、補機消費エネルギ量及び走行消費エネルギ量によるエネルギ収支は、実車速を考慮することでより正確に推定することが可能となる。そのため、車両1は、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することが可能となり、第1運転モードの開始地点においてバッテリ4に十分なSOCを確保しておくことができ、ひいては第1運転モードにおける走行距離を増加させることができる。
発電エネルギ量は、発電時間(第1運転モードの開始地点までの走行時間)と発電出力(単位時間当たりの発電量)の積で表すことができる。また、発電時間は、区間距離(第1運転モードの開始地点までの距離)を予測車速で除した商で表すことができる。しかし、これでは、車速に依存した内燃機関の作動停止条件(例えば、騒音)があった場合に発電時間を過大に計算してしまう。
そこで、第1実施例においては、第1運転モードの開始地点に至る走行時間内の内燃機関9の作動割合を考慮することで発電エネルギ量を高精度に予測し、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することができる。
以下、本発明の他の実施例について説明する。なお、上述した第1実施例と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図5は、パワートレインコントローラ14内で実施される第2実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図である。なお、第2実施例の充放電計画が適用される車両1は、上述した第1実施例の車両1と同一のものである。
ステップS1では、ナビゲーションシステム15からの車速予測値を用い、現在地から第1運転モードの開始地点までの区間走行時間を算出(計算)する。
ステップS9では、ナビゲーションシステム15からの車速予測値を用いて、現在地から第1運転モードの開始地点に至る走行時間内における車両1の停止時間割合を算出(計算)する。車両1の停止時間割合は、例えば、図6に示すような停止時間割合算出マップを用いて算出される。車両1の停止時間割合は、現在地から第1運転モードの開始地点まで走行する間に、交差点等で車両1がどの程度停止するかを示す係数であり、車速予測値が大きくなるほど小さい値(最小で1)となる。つまり、車両1の停止時間割合は、その値が大きくなるほど車両1が停止しにくくなることを意味する。停止時間割合算出マップは、例えばパワートレインコントローラ14内のROMに記憶されている。
ステップS10では、ステップS1で算出した区間走行時間にステップS9で算出した車両1の停止時間割合を乗じて総経過時間を算出(計算)する。
ステップS2では、ステップS1で算出した区間走行時間に、発電機8の単位時間当たりの発電量を乗じて発電エネルギ量を算出(計算)する。
ステップS3では、ステップS10で算出した総経過時間に補機で消費される単位時間当たり電力を乗じて補機消費エネルギ量を算出(計算)する。つまり、第2実施例は、車両1の停止時間割合を用いて算出した総経過時間を利用することで、実車速が考慮された補機消費エネルギ量を算出している。
ステップS4では、走行消費エネルギ量を算出(計算)する。走行消費エネルギ量は、例えば、空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量、勾配抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量の総和として表される。空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量は、例えばナビゲーションシステム15からの車速予測値を用いて算出される。勾配抵抗分の消費エネルギ量は、例えば、ナビゲーションシステム15からの車速予測値と勾配情報を用いて算出される。
ステップS5では、ステップS2で算出した発電エネルギ量、ステップS3で算出した補機消費エネルギ量、ステップS4で算出した走行消費エネルギ量を用いて、第1運転モードの開始に備えた第1運転モード開始時目標SOCの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点(充電開始位置)を計算(予測)する。
このような第2実施例は、実車速を考慮して補機消費エネルギ量が計算されている。そのため、第2実施例においても、上述した第1実施例と同様に、車両1は、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することが可能となり、第1運転モードの開始地点においてバッテリ4に十分なSOCを確保しておくことができ、ひいては第1運転モードにおける走行距離を増加させることができる。
補機消費エネルギ量は、走行時間(第1運転モードの開始地点までの走行時間)と補機消費電力(単位時間当たりの補機消費電力量)の積で表すことができる。また、走行時間は、区間距離(第1運転モードの開始地点までの距離)を予測車速で除した商で表すことができる。しかし、これでは、交差点等の停車イベントが多い場合に走行時間を過少に計算してしまう。
第2実施例においては、第1運転モードの開始地点に至る走行時間内の車両1の停車時間割合を考慮することで補機消費エネルギ量を高精度に予測し、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することができる。
図7は、パワートレインコントローラ14内で実施される第3実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図である。なお、第3実施例の充放電計画が適用される車両1は、上述した第1実施例の車両1と同一のものである。
ステップS1では、ナビゲーションシステム15からの車速予測値を用い、現在地から第1運転モードの開始地点までの区間走行時間を算出(計算)する。
ステップS11では、ナビゲーションシステム15からの車速予測値を用いて、現在地から第1運転モードの開始地点に至る走行時間内における車両1の加速及び減速の頻度を表す指標である加減速頻度を算出(計算)する。車両1の加減速頻度は、例えば、図8に示すような加減速頻度算出マップを用いて算出される。車両1の加減速頻度は、現在地から第1運転モードの開始地点まで走行する間に、交差点等で車両1がどの程度(回数)加減速を行うかを示す係数であり、車速予測値が大きくなるほど小さい値(最小で1)となる。つまり、車両1の加減速頻度は、その値が大きくなるほど車両1の加減速の回数が多くなることを意味する。加減速頻度算出マップは、例えばパワートレインコントローラ14内のROMに記憶されている。
ステップS2では、ステップS1で算出した区間走行時間に、発電機8の単位時間当たりの発電量を乗じて発電エネルギ量を算出(計算)する。
ステップS3では、ステップS1で算出した区間走行時間に補機で消費される単位時間当たり電力を乗じて補機消費エネルギ量を算出(計算)する。
ステップS4では、走行消費エネルギ量を算出(計算)する。走行消費エネルギ量は、例えば、空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量、勾配抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量の総和として表される。空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量は、例えばナビゲーションシステム15からの車速予測値を用いて算出される。勾配抵抗分の消費エネルギ量は、例えば、ナビゲーションシステム15からの車速予測値と勾配情報を用いて算出される。ここで、この第3実施例においては、加速抵抗分の消費エネルギ量がステップS11で算出された加減速頻度を考慮して算出される。具体的には、この第3実施例においては、ナビゲーションシステム15からの車速予測値を用いて算出された加速抵抗分の消費エネルギ量にステップS11で算出された加減速頻度を乗じて得られる値を加速抵抗分の消費エネルギ量としている。換言すると、第3実施例における加速抵抗分の消費エネルギ量は、上述した第1、第2実施例における加速抵抗分の消費エネルギ量に加減速頻度を乗じたものである。
つまり、第3実施例は、車両1の加減速頻度を用いて算出した加速抵抗分の消費エネルギ量を利用することで、実車速が考慮された走行消費エネルギ量を算出している。
ステップS5では、ステップS2で算出した発電エネルギ量、ステップS3で算出した補機消費エネルギ量、ステップS4で算出した走行消費エネルギ量を用いて、第1運転モードの開始に備えた第1運転モード開始時目標SOCの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点(充電開始位置)を計算(予測)する。
このような第3実施例は、実車速を考慮して走行消費エネルギ量が計算されている。そのため、第3実施例においても、上述した第1実施例と同様に、車両1は、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することが可能となり、第1運転モードの開始地点においてバッテリ4に十分なSOCを確保しておくことができ、ひいては第1運転モードにおける走行距離を増加させることができる。
走行消費エネルギ量は、実車速プロフィールが不明であるため、例えば地図上に登録されている交差点等の情報のみを考慮して算出する。しかし、これでは、交差点等の停車イベントが多い場合に停止した車両1が加速する際の加速エネルギを過少に計算してしまう。
第3実施例においては、第1運転モードの開始地点に至る走行時間内の加減速頻度を考慮することで走行消費エネルギ量を高精度に予測し、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することができる。
図9は、パワートレインコントローラ14内で実施される第4実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図である。
ステップS1では、ナビゲーションシステム15からの車速予測値を用い、現在地から第1運転モードの開始地点までの区間走行時間を算出(計算)する。
ステップS2では、ステップS1で算出した区間走行時間を発電可能時間として、発電機8の単位時間当たりの発電量を乗じて発電エネルギ量を算出(計算)する。
ここで、第4実施例では、発電機8の単位時間当たりの発電量を車速予測値に応じて変更する。つまり、第4実施例は、内燃機関9の車速予測値を用いて算出した単位時間当たりの発電量を利用することで、実車速が考慮された発電エネルギ量を算出している。
発電機8の単位時間当たりの発電量は、例えば、図10示すような発電量算出マップを用いて算出される。発電機8の単位時間当たりの発電量は、内燃機関9の運転点に応じた値であり、例えば、互いに異なる第1~第3の3つの運転点毎に設定される。第1運転点は、例えば、燃費重視の運転点である。第2運転点は、例えば出力重視の運転点であり、第1運転点よりも高回転高負荷の運転である。第3運転点は、例えば、音振性能を重視した運転点であり、第1運転点よりも低回転低負荷の運転点である。発電量算出マップは、例えばパワートレインコントローラ14内のROMに記憶されている。
車速予測値が所定の第1予測値以下の低車速の場合には、内燃機関9は車両1の音振性能を重視して第3運転点で運転されているものと見なして単位時間当たりの発電機8の発電量を算出する。
車速予測値が所定の第1予測値よりも大きく、所定の第2予測値以下の場合には、内燃機関9は燃費性能を考慮して第1運転点で運転されているものと見なして単位時間当たりの発電機8の発電量を算出する。
車速予測値が所定の第2予測値よりも大きい場合には、内燃機関9は出力重視の第2運転点で運転されているものと見なして単位時間当たりの発電機8の発電量を算出する。内燃機関9が第2運転点で運転されているときの単位時間当たりの発電量は、内燃機関9が第1運転点で運転されているときの単位時間当たりの発電量よりも大きくなっている。内燃機関9が第3運転点で運転されているときの単位時間当たりの発電量は、内燃機関9が第1運転点で運転されているときの単位時間当たりの発電量よりも小さくなっている。
ステップS3では、ステップS1で算出した区間走行時間に補機で消費される単位時間当たり電力を乗じて補機消費エネルギ量を算出(計算)する。
ステップS4では、走行消費エネルギ量を算出(計算)する。走行消費エネルギ量は、例えば、空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量、勾配抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量の総和として表される。空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量は、例えばナビゲーションシステム15からの車速予測値を用いて算出される。勾配抵抗分の消費エネルギ量は、例えば、ナビゲーションシステム15からの車速予測値と勾配情報を用いて算出される。
ステップS5では、ステップS2で算出した発電エネルギ量、ステップS3で算出した補機消費エネルギ量、ステップS4で算出した走行消費エネルギ量を用いて、第1運転モードの開始に備えた第1運転モード開始時目標SOCの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点(充電開始位置)を計算(予測)する。
このような第4実施例は、実車速を考慮して発電機8の単位時間当たりの発電量が決定されている。そのため、第4実施例においても、上述した第1実施例と同様に、車両1は、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することが可能となり、第1運転モードの開始地点においてバッテリ4に十分なSOCを確保しておくことができ、ひいては第1運転モードにおける走行距離を増加させることができる。
発電機8の単位時間当たりの発電量は、内燃機関9の運転点によって変化する。そのため、車速によらず発電機8の単位時間当たりの発電量を一定とすると、内燃機関9の運転点が変動した場合に発電量を予測精度が悪化する虞がある。
第4実施例においては、車速予測値に応じて発電機8の単位時間当たりの発電量を変更することで発電エネルギ量を高精度に予測し、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することができる。
以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上述した第1実施例~第4実施例は、適宜組み合わせることができる。
すなわち、例えば、車速予測値を用いて発電エネルギ量を算出する第1実施例と、車速予測値を用いて補機消費エネルギ量を算出する第2実施例と、車速予測値を用いて発電機8の単位時間当たりの発電量を決定する第4実施例と、を組み合わせて実施してもよい。
すなわち、例えば、車速予測値を用いて発電エネルギ量を算出する第1実施例と、車速予測値を用いて補機消費エネルギ量を算出する第2実施例と、車速予測値を用いて発電機8の単位時間当たりの発電量を決定する第4実施例と、を組み合わせて実施してもよい。
換言すれば、パワートレインコントローラ14は、発電エネルギ量、補機消費エネルギ量、及び走行消費エネルギ量のうちの少なくとも一つを実車速を考慮して算出するようにしてもよい。
車速予測値は、ナビゲーションシステム15にある統計平均車速、ナビゲーションシステム15内にある走行路の制限車速、同一ルート走行時に学習した実車速履歴の学習による学習予測値、各道路における交通規制、事故、渋滞等の動的に変化する情報から構成されるダイナミックマップ16による実車速集積の統計出力、のいずれかを用いるようにしてもよい。
統計平均車速は、ある程度渋滞などを考慮することができる。制限車速は、地図データ上の網羅率(カバレッジ)が大きく、広域で利用可能である。学習予測値は、運転しているドライバの特徴を反映させることができる。ダイナミックマップ16による実車速集積の統計出力は、事故などの突発的な変化に高精度に対応できる。
本発明が適用されるハイブリッド車両は、シリーズハイブリッド車両に限定されるものではなく、内燃機関を停止して駆動用モータを駆動力のみで駆動輪を駆動して走行可能な運転モードを有するハイブリッド車両(例えば、シリーズパラレルハイブリッド車両等)にも適用可能である。
上述した実施例は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
1…車両
2…発電ユニット
3…第1インバータ
4…バッテリ
5…第2インバータ
6…駆動用モータ
7…駆動輪
8…発電機
9…内燃機関
11…第1モータコントローラ
12…第2モータコントローラ
13…バッテリコントローラ
14…パワートレインコントローラ
15…ナビゲーションシステム
16…ダイナミックマップ
2…発電ユニット
3…第1インバータ
4…バッテリ
5…第2インバータ
6…駆動用モータ
7…駆動輪
8…発電機
9…内燃機関
11…第1モータコントローラ
12…第2モータコントローラ
13…バッテリコントローラ
14…パワートレインコントローラ
15…ナビゲーションシステム
16…ダイナミックマップ
Claims (11)
- 内燃機関を利用した発電による電力が充電されるとともに、駆動輪を駆動するモータジェネレータに電力を供給可能なバッテリを有し、上記モータジェネレータの駆動力のみで走行する第1運転モードを備えるハイブリッド車両の制御方法において、
上記第1運転モードの開始地点、走行ルートの情報を車載の静的地図情報から入手し、
上記第1運転モードを実施するのに必要な電力を上記バッテリに確保するために、
上記第1運転モードの開始地点における上記バッテリの目標SOCを算出し、
上記第1運転モードの開始地点に到達するまでに発電可能な発電エネルギ量を算出し、
上記第1運転モードの開始地点に到達するまでに補機で消費される第1消費エネルギ量を算出し、
上記第1運転モードの開始地点に到達するまでの走行で消費される第2消費エネルギ量を算出し、
上記発電エネルギ量、上記第1消費エネルギ量及び上記第2消費エネルギ量を用いて上記バッテリの目標SOCの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点を予測し、
上記発電開始地点から上記内燃機関を駆動して発電を開始し、
上記発電エネルギ量、上記第1消費エネルギ量、及び上記第2消費エネルギ量のうちの少なくとも一つは、上記走行ルートを走行する際の実車速を考慮して算出するハイブリッド車両の制御方法。 - 車速予測値を利用して上記実車速を考慮する請求項1に記載のハイブリッド車両の制御方法。
- 上記車速予測値は、上記静的地図情報内にある統計平均車速、上記静的地図情報内にある走行路の制限車速、実車速履歴の学習による学習予測値、ダイナミックマップによる実車速集積の統計出力、のいずれかを用いる請求項2に記載のハイブリッド車両の制御方法。
- 上記発電エネルギ量を算出する際に用いる発電時間は、上記第1運転モードの開始地点に至る走行時間内における上記内燃機関の作動割合を考慮して算出する請求項2または3に記載のハイブリッド車両の制御方法。
- 上記作動割合は、上記車速予測値が大きくなるほど大きくなる請求項4に記載のハイブリッド車両の制御方法。
- 上記内燃機関を利用した発電の単位時間当たりの発電量は、上記車速予測値が大きくなるほど大きくなる請求項4または5に記載のハイブリッド車両の制御方法。
- 上記第1消費エネルギ量を算出する際に用いる走行時間は、上記第1運転モードの開始地点に至る走行時間内の停車時間割合を考慮して算出する請求項2~6のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。
- 上記停車時間割合は、上記車速予測値が大きくなるほど小さくなる請求項7に記載のハイブリッド車両の制御方法。
- 上記第2消費エネルギ量は、上記第1運転モードの開始地点に至るまでの加減速頻度を考慮して算出する請求項2~8のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。
- 上記加減速頻度は、上記車速予測値が大きくなるほど小さくなる請求項9に記載のハイブリッド車両の制御方法。
- 内燃機関を利用した発電による電力が充電されるとともに、駆動輪を駆動するモータジェネレータに電力を供給可能なバッテリを有し、上記モータジェネレータの駆動力のみで走行する第1運転モードを備えるハイブリッド車両の制御装置において、
上記第1運転モードの開始地点、走行ルートの情報を車載の静的地図情報から入手し、上記第1運転モードを実施するのに必要な電力を上記バッテリに確保するために、上記第1運転モードの開始地点における上記バッテリの目標SOCを算出し、上記第1運転モードの開始地点に到達するまでに発電可能な発電エネルギ量を算出し、上記第1運転モードの開始地点に到達するまでに補機で消費される第1消費エネルギ量を算出し、上記第1運転モードの開始地点に到達するまでの走行で消費される第2消費エネルギ量を算出し、上記発電エネルギ量、上記第1消費エネルギ量及び上記第2消費エネルギ量を用いて上記バッテリの目標SOCの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点を予測し、上記発電開始地点から上記内燃機関を駆動して発電を開始する制御部を有し、
上記制御部は、上記発電エネルギ量、上記第1消費エネルギ量、上記第2消費エネルギ量を算出するにあたって上記走行ルートを走行する際の実車速を考慮するハイブリッド車両の制御方法。
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