JP3612828B2

JP3612828B2 - ハイブリッド車両

Info

Publication number: JP3612828B2
Application number: JP33786695A
Authority: JP
Inventors: 脩三諸戸; 隆広岩見
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2015-11-30
Also published as: JPH09163506A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料を用いる駆動機関とバッテリに蓄積された電力とにより走行するハイブリッド車両に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車の航続距離の問題を解決するために、動力源としてモータ及び内燃機関を搭載したハイブリッド車両が開発されている。このハイブリッド車両は、例えば、内燃機関の出力とモータの出力とを組み合わせ、加速時等のトルクを必要とするときに内燃機関により出力を発生させ、或いは、内燃機関を最も燃料効率の良いように制御し、必要とするトルクをモータにより発生させることにより、バッテリのみによる電気自動車や、既存の内燃機関のみの車両よりもエネルギー効率を高くすべく提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッド車両において、バッテリの容量は次回の充電の際までに使い切ることが、バッテリの有効活用という観点から理想的である。反面、走行中にバッテリを使い切ると、内燃機関のみにより車両を駆動することになり、該車両が発生し得る出力が内燃機関のみになるため低下して、走行性能が低下する。このため、ハイブリッド車両では、バッテリの容量が走行中に無くなることがないように使用しており、結局、必要以上のバッテリを常に搭載して走行していることとなっていた。
【０００４】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、予め設定されたバッテリ残量まで電力を効率よく使用し目的地に到達できるハイブリッド車両を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１のハイブリッド車両では、
燃料を用いて走行輪を駆動する駆動機関と、
バッテリと、
現在位置を検出する位置検出手段と、
該バッテリに充電された電力によって走行輪を駆動し、また、前記駆動機関及び／又は走行輪に加わる力によって発電し前記バッテリを充電する電動発電機と、
前記駆動機関と前記電動発電機とのトルク分担を決定するトルク配分決定手段と、を有するハイブリッド車両であって、
目的地到達の時点での目標バッテリ残量を設定するバッテリ残量設定手段と、目的地までの経路を検索する経路検索手段と、
前記経路探索手段により検索された経路中の走行パターンを設定する走行パターン設定手段と、
前記走行パターン設定手段により設定された走行パターンに基づき、バッテリの残量が前記バッテリ残量設定手段に設定された目標バッテリ残量となるように経路上の各地点におけるバッテリ残量の中間値を設定するバッテリ中間値設定手段と、
前記位置検出手段にて検出された現在位置におけるバッテリ残量の中間値を検索し、該中間値と現在のバッテリ残量とを比較するバッテリ残量比較手段と、を備え、
前記バッテリ残量比較手段が、中間値よりも実際のバッテリ残量が多いと判断した際に、
前記トルク配分決定手段が、前記電動発電機のトルク分担を重くし、
前記バッテリ残量比較手段が、中間値よりも実際のバッテリ残量が小さいと判断した際に、
前記トルク配分決定手段が、前記駆動機関のトルク分担を重くし、
前記走行パターン設定手段が、経路中の各交差点の属性に基づき停止するか否かを判断し、停止と判断した際に、加速走行・定速走行・減速走行からなる走行パターンを設定することを技術的特徴とする。
【０００６】
また、上記の目的を達成するため、請求項２のハイブリッド車両では、
燃料を用いて走行輪を駆動する駆動機関と、
バッテリと、
該バッテリに充電された電力によって走行輪を駆動し、また、前記駆動機関及び／又は走行輪に加わる力によって発電し前記バッテリを充電する電動発電機と、
現在位置を検出する位置検出手段と、
電動発電機を主として回動しバッテリを使用するバッテリ使用モードと、駆動機関を主として駆動しバッテリの使用を抑えるバッテリ使用制限モードとの少なくとも２つのモードを有し、いずれかのモードに従い前記駆動機関と前記電動発電機とのトルク分担を決定するトルク配分決定手段と、を有するハイブリッド車両であって、
目的値到達の時点での目標バッテリ残量を設定するバッテリ残量設定手段と、
目的地までの経路を検索する経路検索手段と、
前記経路探索手段により検索された経路中の走行パターンを設定する走行パターン設定手段と、
前記走行パターン設定手段により設定された走行パターンに基づきバッテリの残量が前記バッテリ残量設定手段に設定された目標バッテリ残量となるように、前記バッテリ使用モードと前記バッテリ使用制限モードとを振り分けると共に、経路上の各地点におけるバッテリ残量の中間値を設定するバッテリ中間値設定手段と、
前記位置検出手段にて検出された現在位置におけるバッテリ残量の中間値を検索し、該中間値と、実際のバッテリ残量とを比較するバッテリ残量比較手段と、を備え、
前記バッテリ残量比較手段が、中間値よりも実際のバッテリ残量が多いと判断した際に、
前記トルク配分決定手段が、前記バッテリ使用モードに従い前記駆動機関と前記電動発電機とのトルク分担を決定し、
前記バッテリ残量比較手段が、中間値よりも実際のバッテリ残量が小さいと判断した際に、
前記トルク配分決定手段が、前記バッテリ使用制限モードに従い前記駆動機関と前記電動発電機とのトルク分担を決定することを技術的特徴とする。
【０００７】
また、請求項３のハイブリッド車両では、請求項２において、前記走行パターン設定手段が、経路中の各交差点の属性に基づき停止するか否かを判断し、停止と判断した際に、加速走行・定速走行・減速走行からなる走行パターンを設定することを技術的特徴とする。
【０００８】
また、上記の目的を達成するため、請求項４のハイブリッド車両では、請求項１〜請求項３において、前記走行パターンは、交通管制センターからの情報に基づき設定することを技術的特徴とする。
【０００９】
【作用】
請求項１の構成では、経路検索手段が目的地までの経路を検索し、走行パターン設定手段が、検索された経路中の複数の走行パターンを設定する。そして、バッテリ中間値設定手段が、走行パターンに基づきバッテリの残量を設定された目標バッテリ残量とするように経路上の各地点におけるバッテリ残量の中間値を設定する。
【００１０】
走行時において、バッテリ残量比較手段が、現在位置におけるバッテリ残量の中間値を検索し、該中間値と現在のバッテリ残量とを比較する。そして、中間値よりも実際のバッテリ残量が多いと判断した際に、トルク配分決定手段が、電動発電機のトルク分担を増加し、バッテリの使用量を増大させる。他方、バッテリ残量比較手段にて中間値よりも実際のバッテリ残量が小さいと判断された際に、該トルク配分決定手段が、駆動機関のトルク分担を増加し、バッテリの使用量を減らす。このため、設定された中間値に従いバッテリが使用され、目的地到達の時点でバッテリ残量が目標バッテリ残量となる。
【００１１】
請求項２の構成では、経路検索手段が目的地までの経路を検索し、走行パターン設定手段が、検索された経路中の複数の走行パターンを設定する。そして、バッテリ中間値設定手段が、走行パターンに基づきバッテリの残量を設定された目標バッテリ残量とするように、バッテリ使用モードとバッテリ使用制限モードとを振り分けると共に、経路上の各地点におけるバッテリ残量の中間値を設定する。
【００１２】
ここで、走行時において、バッテリ残量比較手段が、位置検出手段にて検出された現在位置におけるバッテリ残量の中間値を検索し、該中間値と、実際のバッテリ残量とを比較し、中間値よりも実際のバッテリ残量が多いと判断した際に、トルク配分決定手段が、バッテリ使用モードに従い前記駆動機関と前記電動発電機とのトルク分担を決定することにより、バッテリを主として使用する。
【００１３】
他方、バッテリ残量比較手段が、中間値よりも実際のバッテリ残量が小さいと判断した際に、トルク配分決定手段が、前記バッテリ使用制限モードに従い前記駆動機関と前記電動発電機とのトルク分担を決定することにより、バッテリの使用量を抑える。このため、設定された中間値に従いバッテリが使用され、目的地到達の時点でバッテリ残量が目標バッテリ残量となる。
【００１４】
請求項３では、走行パターン設定手段が、経路中の各交差点の属性に基づき停止するか否かを判断し、停止と判断した際に、加速走行・定速走行・減速走行からなる走行パターンを設定する。
【００１５】
請求項４の構成では、走行パターンは、交通管制センターからの情報に基づき設定する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施態様について図を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例に係るハイブリッド車両の構成を示している。このハイブリッド車両は、ガソリン内燃機関１０とモータ１４とを有し、これら動力源を単一の車両ＥＣＵ２０により制御するようになっている。更に、この実施例では、現在位置の算出及び目標地点までの経路誘導を行うナビゲーション装置３０が設けられており、このナビゲーション装置３０により検出された位置に基づき該車両ＥＣＵ２０が、モータ１４及びガソリン内燃機関１０を制御してハイブリッド車両を走行させるようになっている。モータ１４は、誘導機であって、インバータ回路を構成するドライバ１６と共に直流機として等価的に動作する。他方、ガソリン内燃機関１０は、６６０ｃｃ、４サイクルの３気筒であって、車軸１３の駆動を行う。この車軸１３上には、上記モータ１４が取り付けられており、ドライバ１６によって制御され電動機として車軸１３上にトルクを付加し、また、発電機として動作して車軸１３から電力を取り出すようになっている。この車軸１３には、デファレンシャルギヤ１３ａを介してタイヤ１７が、また、車速センサ１５が取り付けられている。
【００１８】
ガソリン内燃機関１０及びモータ１４を制御する車両ＥＣＵ２０は、１チップのマイクロコンピュータから成り、ガソリン内燃機関１０のスロットル１０ａの開閉をスロットル開度指令ａにより調整し、ガソリン内燃機関１０の出力を制御する。また、該車両ＥＣＵ２０は、ドライバ１６からモータ状態信号ｃを受けてモータ１４の状態を把握する。そして、ドライバ１６にモータトルク指令ｂを送り、バッテリ１８の電力をモータ１４側へ供給させると共に、例えば、下り坂を走行中、或いは、ブレーキによる制動の際に、モータ１４を発電機として動作させて該バッテリ１８の充電を行う。また、該車両ＥＣＵ２０は、バッテリ１８からバッテリ状態信号ｄが加えられ、バッテリ１８の残量を把握する。また、車速センサ１５からの車速信号ｅが、該車両ＥＣＵ２０に加えられるようになっている。
【００１９】
この車両ＥＣＵ２０は、図１１（Ａ）に示す最適動力配分マップと、図１１（Ｂ）に示す発電重視動力配分マップとのいずれかに基づき、ガソリン内燃機関１０とモータ１４とのトルク配分比を決定する。この最適動力配分マップでは、ガソリン内燃機関１０を燃料消費率の最良な中速域のみで用い、ガソリン内燃機関１０の燃料消費率の高い高速及び低速域ではモータ１４のみを用いる（Ｍ）。そして、ガソリン内燃機関１０の燃料効率の高い中速域において、必要とされる駆動力が低いときには、モータ１４にて発電を行いバッテリ１８を充電する（Ｅ＋Ｇ）。即ち、ガソリン内燃機関１０の余剰出力にて発電を行う。そして、中速域において、必要とされる駆動力が中程度のときには、ガソリン内燃機関１０のみを用いる（Ｅ）。また、中速域において、必要とされる駆動力が大きいときには、ガソリン内燃機関１０に加えてモータ１４にもトルク負担を負わせる（Ｅ＋Ｍ）。このようにして、ガソリン内燃機関１０を高効率の回転域でのみ用いることによりエネルギー効率を高いものとし、バッテリ１８の容量を合理的に用いる。
【００２０】
他方、図１１（Ｂ）に示す発電重視動力配分マップでは、中速のみでなく、低速でも、必要とされる駆動力が低いときには、ガソリン内燃機関１０を駆動すると共にモータ１４にて発電を行いバッテリ１８を充電する（Ｅ＋Ｇ）。そして、中速域において、必要とされる駆動力が中程度のときには、ガソリン内燃機関１０のみを用いる（Ｅ）。また、必要とされる駆動力が大きいときには、ガソリン内燃機関１０に加えてモータ１４にもトルク負担を負わせる（Ｅ＋Ｍ）。このようにして、バッテリ１８の消費を抑えつつ走行を継続し得るようにしている。
【００２１】
現在位置を算出するナビゲーション装置３０は、１チップのマイクロコンピュータから成る。このナビゲーション装置３０には、ジャイロセンサ３６からのジャイロ信号ｋと、ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）受信機３２により算出された現在位置信号ｊと、前述した車速センサ１５からの車速信号ｅとが加えられ、これらの信号に基づき現在位置を算出する。また、このナビゲーション装置３０は、内蔵のＲＯＭ（図示せず）に地図データを有しており、上記算出された位置情報を含む地図情報から成る画像信号ｉをモニタ３４へ送り、該モニタ３４に表示させ経路誘導を行うようになっている。
【００２２】
ここで、第１実施例のハイブリッド車両の車両ＥＣＵ２０の動作について、図２乃至図１２を参照して説明する。
ここで、運転者は、目的地Ｐとバッテリ残量の目標値ｎとを図示しない入力装置から入力したものとして説明を続ける。ここで、バッテリ残量ｎの値は、１００％から０％の任意の値で、目的地到着時にバッテリの容量を使い切るようにする場合には０％が、また、目的地に到着してからの充電時間が短い場合には、１０〜５０％程度が設定される。ここでは、２０％が設定されたものとして説明を続ける。
【００２３】
図２は、車両ＥＣＵ２０による主ルーチンを示すフローチャートである。
車両ＥＣＵ２０は、先ず、目的地Ｐとバッテリ残量の目標値ｎとを入力する（Ｓ１２）。そして、ナビゲーション装置３０により検出した現在位置Ｏから入力された目的地Ｐまでの経路を地図データに基づき探索する（Ｓ１４）。ここでは、図１０（Ａ）に示すように、現在位置ＯからＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５を経由して目的地Ｐに至る経路を探索したものとする。
【００２４】
車両ＥＣＵ２０は、図示しないカウンタに保持されているバッテリ１８の残量を入力する（Ｓ１６）。ここでは、完全に充電がなされてバッテリ残量が１００％あるものとして説明を続ける。引き続き、ステップ１４で検索した経路に基づき、走行パターンを予測する（Ｓ１８）。
【００２５】
この走行パターンの予測処理について、当該処理のサブルーチンを示す図３を参照して説明する。まず、車両ＥＣＵ２０は、設定した経路（Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５）を読み込む（Ｓ５２）。そして、この経路上にある交差点及び料金所を抽出する（Ｓ５４）。ここでは、交差点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９が抽出されたものとする。その後、停止位置を判断する（Ｓ５６）。即ち、上記各交差点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９において停止するか否かを判断する。
【００２６】
このステップ５６の停止位置処理について、当該処理のサブルーチンを示す図４を参照して説明する。車両ＥＣＵ２０は、先ず最初の交差点Ｓ１を選定する（Ｓ８０）。そして、この交差点Ｓ１が、狭い道路から広い道路に交差する交差点かを判断する（Ｓ８２）。ここで、交差点Ｓ１は狭い道路から広い道路に交差する交差点であるため（Ｓ８２がＹｅｓ）、交差点Ｓ１を停止位置として設定する（Ｓ９０）。そして、目的地Ｐまでの検索を完了したかを判断するが（Ｓ９２）、ここでは、最初の交差点Ｓ１についての検索を完了したところなので（Ｓ９２がＮｏ）、次の交差点Ｓ２を選定して（Ｓ９４）、ステップ８２に戻る。
【００２７】
ここで、ステップ８２の判断に続き、交差点Ｓ２について、狭い道路から狭い道路に交差する交差点かを判断する（Ｓ８４）。ここで、交差点Ｓ２は狭い道路から狭い道路に交差していないため（Ｓ８４がＮｏ）、次に、有料道路の料金所かが判断される（Ｓ８６）。ここでは料金所ではないため（Ｓ８６がＮｏ）、引き続き、交差点Ｓ２が曲がり角かが判断される（Ｓ８８）。ここで、曲がり角ではないため（Ｓ８８がＮｏ）、当該交差点Ｓ２は、停止位置として設定されないこととなる。上記の処理を最後の交差点Ｓ９まで行うと、ステップ９２の目的地までの検索完了かの判断がＹｅｓとなり、当該停止位置判断のサブルーチンが終了する。なお、ここでは、交差点Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９が停止位置として設定されたものとして以降の説明を続ける。
【００２８】
図３のフローチャートに戻り、ステップ５６の停止位置判断に続き、停止位置間の距離が演算される（Ｓ５８）。即ち、地図データに基づき、出発地Ｏ−交差点Ｓ１間、交差点Ｓ１−交差点Ｓ３間、交差点Ｓ３−交差点Ｓ５間、交差点Ｓ５−交差点Ｓ８間、交差点Ｓ８−交差点Ｓ９間、交差点Ｓ９−目的地Ｐの距離が演算される。そして、各停止位置間の走行パターンを演算する（Ｓ６０）。
【００２９】
この各停止位置間の走行パターン演算処理について、当該処理のサブルーチンを示す図５を参照して説明する。車両ＥＣＵ２０は最初の区間を設定する（Ｓ１０２）。ここでは、出発地Ｏ−交差点Ｓ１間の区間（ｉ＝１）が設定される。そして、車両ＥＣＵ２０は、道路の種別、幅員、車線数と最高速度ｖｉ、加速度αｉ、減速度βｉとの図１２（Ｂ）に示す内容の対応マップ（当該車両ＥＣＵ２０に保持されている）から、最高速度ｖ１、加速度α１、減速度β１を読み出す（Ｓ１０４）。ここで、出発地Ｏ−交差点Ｓ１間の区間である、道路Ｒ１１は、地図データ上に一般道路で、片側２車線で、幅員が２０ｍであるとして記憶されているものとする。この条件に従い、図１２（Ｂ）に示す対応マップが検索され、最高速度ｖ１として６０ｋｍが、加速度α１として０．１Ｇが、減速度β１として０．１５Ｇの値が読み出される。
【００３０】
引き続き、出発地Ｏ−交差点Ｓ１間の区間（１）における上記最高速度ｖ１、加速度α１、減速度β１の値を、当該区間（１）の登坂角に基づき修正を加える（Ｓ１０６）。ここでは、区間（１）の登坂角（地図データ上に５％勾配として保持されているものとする）に応じ、車両ＥＣＵ２０に保持されている図１２（Ｃ）に示す登坂角との対応マップを検索し、補正速度Δｖ１、補正加速度Δα１、補正減速度Δβ１の値を読みだす。ここでは、補正速度Δｖ１として−１０ｋｍが、補正加速度Δα１として−０．０３Ｇが、補正減速度Δβ１として＋０．０３Ｇが読みだされたものとする。
【００３１】
そして、ステップ１０４で読み出した最高速度ｖ１、加速度α１、減速度β１に補正速度Δｖ１、補正加速度Δα１、補正減速度Δβ１の値を加えることにより設定最高速度ｖ１^＊、設定加速度α１^＊、設定減速度β１^＊を求める（Ｓ１０８）。このようにして求められた出発地Ｏ−交差点Ｓ１間の区間（１）における設定加速度α１^＊、設定最高速度ｖ１^＊、設定減速度β１^＊に基づく走行パターンを図１２（Ａ）に示す。引き続き、全区間の検索が完了したかを判断するが（Ｓ１１０）、ここでは、出発地Ｏ−交差点Ｓ１間の区間（１）における走行パターンの検索が終了したところなので（Ｓ１１０がＮｏ）、次の交差点Ｓ１−交差点Ｓ３間の区間（２）が設定されて（Ｓ１１２）、ステップ１０４に戻る。
【００３２】
上記処理を最後の交差点Ｓ９−目的地Ｐ間の区間（６）まで繰り返すと、全区間の検索が完了したかのステップ１１０の判断がＹｅｓとなり、当該各停止位置間の走行パターン演算処理のサブルーチンが終了する。上記ステップにより求められた出発地Ｏから目的地Ｐまでの走行パターンを図１０（Ｂ）に示す。なお、各区間を走行した際の実際の最高速度ｖｉ、加速度αｉ、減速度βｉを測定し、この値を図１２（Ｄ）に示すように保持し、これに基づき、ステップ１０４で検索した最高速度ｖｉ、加速度αｉ、減速度βｉに補正を加えることも可能である。
【００３３】
上記各停止位置間の走行パターン演算処理の終了により図３に示す走行パターン演算処理が終了し、図２のフローチャートのバッテリ中間目標値演算処理を行う（Ｓ２０）。このバッテリ中間目標値演算処理について、当該処理のサブルーチンを示す図６のフローチャートを参照し説明する。
【００３４】
車両ＥＣＵ２０は、出発地Ｏから目的地Ｐまでを図１１（Ａ）に示す最適動力配分マップに基づき走行した際のバッテリ消費量を、図１０（Ｂ）に示す走行パターンに基づき算出する（Ｓ２０２）。即ち、出発地Ｏ−交差点Ｓ１間の区間（１）、交差点Ｓ１−交差点Ｓ３間の区間（２）、交差点Ｓ３−交差点Ｓ５間の区間（３）、交差点Ｓ５−交差点Ｓ８間の区間（４）、交差点Ｓ８−交差点Ｓ９間の区間（５）、交差点Ｓ９−目的地Ｐの区間（６）の各パターンを走行した際のバッテリ消費量を加算することにより全体の電力消費量を算出する。
【００３５】
例えば、出発地Ｏ−交差点Ｓ１間の区間（１）では、図１２（Ａ）に示す走行パターンのように、設定加速度αｉ^＊で加速した後、設定最高速度ｖｉ^＊で算出された時間巡行し、設定減速度βｉ^＊で減速する際に、図１１（Ａ）に示す最適動力配分マップに基づきガソリン内燃機関１０とモータ１４とにトルク分担を振り分けた際の、モータ１４によるトルク負担による電力消費量を算出する。ここで、区間（１）で設定加速度αｉ^＊で加速した後、設定最高速度ｖｉ^＊で巡行した際のモータ１４の駆動力をＭで、また、ガソリン内燃機関１０の駆動力をＥで図１０（Ｃ）に示す。更に、設定減速度βｉ^＊で減速する際に、回生制動を行いモータ１４にて発電を行うため、この際の駆動力（発電力）をＧで示す。なお、消費電力は、ｋｇｆで表されている図１０（Ｃ）で示す駆動力に、軸回転数を掛けたＫｗの単位で算出される。このモータ１４を駆動した際の電力と、モータ１４で発電した際の電力との差分が区間（１）での消費電力となる。
【００３６】
次に、このステップ２０２にて算出した全区間を走行する際の消費電力が目標とする消費電力より大きいか、即ち、バッテリ残量が設定された目標値よりも大きいかを判断する（Ｓ２０４）。ここで、バッテリ残量が目標値よりも小さい場合、即ち、図１１（Ａ）に示す最適動力配分マップに従い走行した際には、目標値以上に電力を消費する場合には（Ｓ２０４がＮｏ）、図１１（Ｂ）に示す発電重視動力配分マップに従う走行を１０％分加える（Ｓ２０６）。この加算は目的地Ｐ側で行うようにする。次に、出発地Ｏから目的地Ｐまでの行程を、出発地Ｏから９０％の行程までを最適動力配分マップに従い、目的地Ｐまでの残りの１０％の行程を消費電力を抑える発電重視動力配分マップにて走行した際の消費電力を算出する（Ｓ２０８）。そして、このステップ２０８にて算出したバッテリ１８の残量が、設定された目標値よりも大きいかを判断する（Ｓ２１０）。ここで、バッテリ残量が目標値よりも小さい場合、ステップ２０６に戻り更に１０％分の発電重視動力配分マップに従う走行を加え、再度計算を行う（Ｓ２０８）。ここでは、出発地Ｏから９０％の行程までを最適動力配分マップに従い、目的地Ｐまでの残りの１０％の行程を消費電力を抑える最適動力配分マップにて走行することにより、目標値が達成できたものとして説明を続ける（Ｓ２１０がＹｅｓ）。そして、この走行パターンにおいて、９０％を最適動力配分マップに従い、１０％を発電重視動力配分マップに従い走行した際の、バッテリの中間値ｍ（消費量の変化経緯）を図１０（Ｄ）に示すように位置に対応させて図示しないＲＡＭに保持する（Ｓ２１２）。以上の処理により図６に示すバッテリ中間目標値演算のサブルーチン（図２に示すステップ２０）が終了する。
【００３７】
再び図２を参照する。上記の一連の処理により走行開始前の準備が終了する。ここで、運転者がハイブリッド車両を走行させると、車両ＥＣＵ２０による、走行開始かのステップ２２の判断がＹｅｓとなり、動力配分決定の処理が開始される（Ｓ２４）。この動力配分決定の処理について、当該処理のサブルーチンを示す図７を参照して説明する。
【００３８】
まず、車両ＥＣＵ２０は、ナビゲーション装置３０から現在位置を検索する（Ｓ１２０）、次に、現在位置におけるバッテリの目標残量（中間値）ｍを検索する（Ｓ１２２）。即ち、図１０（Ｄ）を参照して上述したように、現在位置における走行パターンに従う目標残量ｍを得る。そして、車速及び図示しない変速装置の変速段より要求軸回転数を演算する（Ｓ１２４）。その後、ブレーキが踏まれたかを判断し（Ｓ１２６）、ブレーキが踏まれた際には（Ｓ１２６がＹｅｓ）、ブレーキの踏み込み量に基づき要求制動トルクを演算し、要求制動トルクを−要求軸トルクとする（Ｓ１３０）。即ち、要求軸トルクを負の値とすることで、回生制動を行い電力の回収を図る。他方、ブレーキが踏まれていないときには（Ｓ１２６がＮｏ）、図示しないアクセルの踏み込み量に基づき要求軸トルクを演算する（Ｓ１２８）。その後、バッテリ残量が目標残量（中間値）ｍ以上あるかを判断する（Ｓ１３２）。ここでは、目標残量値以上あるため（Ｓ１３２がＹｅｓ）、最適配分を計算する（Ｓ１３４）
【００３９】
この最適配分計算処理について、当該処理のサブルーチンを示す図８を参照して説明する。車両ＥＣＵ２０は、上記ステップ１２４、１２８で求めた、要求軸回転数及び要求駆動トルクに対応するガソリン内燃機関１０とモータ１４とのトルク分担率を図１１（Ａ）に示す最適動力配分マップに基づき演算する（Ｓ１８０）。そして、この分担率に基づき、モータのトルク指令ｂを該分担率×駆動トルクとして算出し（Ｓ１８２）、また、ガソリン内燃機関１０のスロットル開度指令ａを、ガソリン内燃機関分担率×駆動トルクとガソリン内燃機関（エンジン）の特性とに基づき算出する（Ｓ１８４）。
【００４０】
その後、モータトルク指令値が“０”かを判断する（Ｓ１８６）。ここで、モータトルク指令値が“０”、即ち、モータ１４にてトルクを発生させないときには（Ｓ１８６がＹｅｓ）、スロットル開度指令値が“０”以上かを判断する（Ｓ１８８）。ここで、スロットル開度指令値が“０”のときには（Ｓ１８８がＮｏ）、走行モードとしてニュートラルモードを設定する（Ｓ１９２）。他方、スロットル開度指令値が“０”以上のときには（Ｓ１８８がＹｅｓ）、走行モードとしてエンジンのみによりトルクを発生させるエンジンモードを設定する（Ｓ１９０）。
【００４１】
一方、上述したステップ１８６のモータトルク指令値が“０”かの判断がＮｏの際、即ち、モータにてトルクを発生させる場合には、引き続きスロットル開度指令値が“０”以上かを判断する（Ｓ１９４）。ここで、スロットル開度指令値が“０”以上のときには（Ｓ１９４がＹｅｓ）、走行モードとしてエンジンとモータとにトルクを分担させるエンジン＋モータモードを設定する（Ｓ１９８）。他方、スロットル開度指令値が“０”のときには（Ｓ１９４がＮｏ）、走行モードとしてモータのみによりトルクを発生させるモータモードを設定する（Ｓ１９６）。
【００４２】
再び、図７に示す駆動力配分決定のフローチャートを参照して説明を続ける。ステップ１３４での最適配分計算に引き続き、該最適配分計算においてニュートラルモードが設定されたかを判断し（Ｓ１３８）、ニュートラルモードが設定されている際には（Ｓ１３８がＹｅｓ）、モータトルク指令値として“０”を、また、スロットル開度指令値として“０”を設定する（Ｓ１４０）。
【００４３】
他方、ニュートラルモードが設定されていないときには（Ｓ１３８がＹｅｓ）、エンジンモードかを判断し（Ｓ１４２）、エンジンモードの際には（Ｓ１４２がＹｅｓ）、モータトルク指令値として“０”を、また、スロットル開度指令値として図８を参照して上述したステップ１８４にて演算されたスロットル開度指令を設定する（Ｓ１４６）。
【００４４】
ここで、エンジンモードではない場合には（Ｓ１４２がＮｏ）、モータモードかを判断し（Ｓ１４８）、モータモードの時には（Ｓ１４８がＹｅｓ）、スロットル開度指令値として“０”を、また、モータトルク指令値として図８を参照して上述したステップ１８２で演算されたモータトルク指令値を設定する（Ｓ１５４）。
【００４５】
また、上記ステップ１４８のモータモードかの判断がＮｏの場合、即ち、エンジン＋モータモードの場合には、バッテリ電力に余裕があるかを判断する（Ｓ１５０）。即ち、バッテリ残量が上記現在地点の目標残量（中間値）ｍ以上あり、最適動力配分マップに従い走行しても、目的地到着において電力の消費が少なく、目標値ｎに達しない場合には（Ｓ１５０がＹｅｓ）、上述したステップ１５４に進み、エンジン＋モータモードではなく、モータモードとしてバッテリの電力を用いて走行する。この例として、図６を参照して上述したステップ２０２にて、出発地Ｏから目的地Ｐまで最適動力配分マップに従い走行しても、走行距離が短いためバッテリ残量を目標値ｎまで下げれない場合がある。また、最適動力配分マップと発電重視動力配分マップとに基づく走行中に、何らかの理由で電力の消費が予測したよＬも少ない場合に発生する。
【００４６】
他方、上記ステップ１５０のバッテリ電力に余裕があるかの判断において、余裕がない場合には（Ｓ１５０がＮｏ）、エンジン＋モータモードとして指令を発する（Ｓ１５２）。即ち、スロットル開度指令値として上記ステップ１８４にて演算したスロットル開度指令（分担分）を設定し、また、モータトルク指令値として上記ステップ１８２で演算されたモータトルク指令値（分担分）を設定する。以上の処理にて図７に示す動力配分決定のサブルーチンが終了する。
【００４７】
ここで、図２に示すメインルーチンに戻り、ステップ２４の動力配分決定に続いて、走行モードの変更があったかを判断する（Ｓ２６）。ここで、上記ステップ２４にて走行モードの変更があった際には（Ｓ２６がＹｅｓ）、変更されたモードへ切り換える（Ｓ２８）。そして、図７に示すステップ１４０、１４６、１５２、１５４にて設定されたモータトルク指令及びスロットル開度指令を出力する（Ｓ３０）。その後、目的地Ｐに到達したかを判断し（Ｓ３２）、到着するまで（Ｓ３２がＮｏ）、ステップ２４に戻り上記処理を繰り返す。
【００４８】
ここで、上記ステップ２６、ステップ２８、ステップ３０の処理を繰り返し、最適動力配分マップに従いバッテリ残量を減らしながら走行を続ける。ここで、図６に示すステップ２０６を参照して上述したように、出発地Ｏから目的地Ｐまでの行程を、出発地Ｏから９０％の行程までを最適動力配分マップに従うように各地点でのバッテリ残量の中間目標値ｍを設定してある。このため、出発地Ｏから９０％の行程まで走行した時点にて、図７に示すステップ１３２の判断において、バッテリ残量が当該地点での中間目標値ｍを下回ることとなる（Ｓ１３２がＮｏ）。このため、ステップ１３６に進み発電重視配分計算を行う。
【００４９】
この発電重視配分計算の処理について図９のフローチャートに示す。図８を参照して上述した最適配分計算の処理では、最適動力配分マップに従いエンジンとモータとのトルク分担率が決定されたが、図９に示す発電重視動力配分計算の処理では発電重視動力配分マップに従いトルク分担率が決定される。この点のみが異なり、処理は上述した最適配分計算と同様にして進められるため説明を省略する。
【００５０】
即ち、ハイブリッド車両は、出発地Ｏから９０％の行程まで走行した後は、目的地Ｐまでの残りの１０％の行程を消費電力を抑える発電重視動力配分マップに従い、モータ１４とガソリン内燃機関１０とのトルク分担を割り振って走行する。これにより、目的地Ｐに到達した時点でバッテリ残量が目標値ｎとなるようにする。
【００５１】
引き続き、本発明の第２実施態様について説明する。この第２実施態様のハイブリッド車両の構成は、図１を参照して上述した第１実施態様と同様であるため説明を省略し、この第２実施態様のハイブリッド車両の車両ＥＣＵ２０による処理についてのみ図１３を参照して説明する。
【００５２】
車両ＥＣＵ２０は、先ず、目的地Ｐとバッテリ残量ｎ（２０％が設定されているものとする）とを入力する（Ｓ３１２）。そして、ナビゲーション装置３０により検出した現在位置Ｏから入力された目的地Ｐまでの経路を地図データに基づき探索する（Ｓ３１４）。ここで、第１実施態様と同様に図１０（Ａ）に示すように、現在位置ＯからＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５を経由して目的地Ｐに至る経路を探索したものとする。
【００５３】
車両ＥＣＵ２０は、図示しないカウンタに保持されているバッテリ１８の残量（ここでは１００％あるものとする）を入力する（Ｓ３１６）。そして、ステップ３１４で検索した経路の走行距離を算出する（Ｓ３１８）。即ち、現在位置ＯからＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５を経由して目的地Ｐに至る走行距離を計算する。ここでは、走行距離が１０Ｋｍであったとして説明を続ける。
【００５４】
そして、バッテリ中間目標値を演算する（Ｓ３２０）。この第２実施態様のバッテリ中間目標値を演算では、図１０（Ｅ）に示すように出発地Ｏで１００％のバッテリ残量が１０Ｋｍを走行して目的地Ｐに到達した時点で、設定された目標値２０％となるように、各走行距離における中間目標値ｍを設定する。
【００５５】
そして、ハイブリッド車両が走行を開始すると（Ｓ３２２がＹｅｓ）、図３乃至図９を参照して上述した第１実施態様と同様にしてバッテリの電力を用いながら走行する。例えば、１Ｋｍ通過地点においては、中間目標値ｍとしてバッテリ残量９２％が設定されているため、ここで、実際のバッテリ残量が９２％である場合には、図１１（Ａ）に示す最適動力配分マップに従いエンジンとモータとのトルク分担率を決定して走行する。また、実際のバッテリ残量が９２％を上回る際には、図７に示すステップ１５０のバッテリに余裕があるかの判断がＹｅｓとなり、エンジン＋モータモードが設定されたときでもモータのみで走行させることにより（Ｓ１５４）、バッテリ残量を減らす。他方、実際のバッテリ残量が９２％を下回る際には、図１１（Ｂ）に示す発電重視動力配分マップに従いエンジンとモータとのトルク分担率を決定することによりバッテリ電力の消費を抑える。
【００５６】
この第２実施態様のハイブリッド車両では、中間目標値ｍの演算が容易である。他方、上述した第１実施態様では、図１０（Ｂ）に示すように走行パターンを予測し、この走行パターンに沿った電力消費量（バッテリ残量）を図１０（Ｄ）に示すように設定するため、各走行パターンにての加減時における電力の消費と、図１０（Ｄ）に示す電力消費量とが高い精度で符合するため、電力を効率的に使用することができる。
【００５７】
例えば、図１０（Ｂ）に示す目的地Ｐ−交差点Ｓ１の区間（１）を走行する際に、狭い交差点から広い交差点に出る交差点Ｓ１の手前では、減速し回生制動を行うので交差点Ｓ１に到達した時点でバッテリ残量は一時的に高くなる。第１実施態様では、交差点Ｓ１での高いバッテリ残量は、予定されたものであるため、交差点Ｓ１通過後においても最適動力配分マップに従いエンジンとモータとのトルク分担が決定される。他方、第２実施態様では、交差点Ｓ１に到達した時点でバッテリ残量が一時的に高くなと、バッテリ残量が余っていると判断して、モータ１４の負担を高めることになる。このため、バッテリの電力を効率的に用いることが困難となる。
【００５８】
また、第２実施態様のハイブリッド車両では、交差点の多い都市部を短距離走行する際には、目標のバッテリ残量にすることが困難となる。このため、第２実施態様のハイブリッド車両は、中距離以上を走行する場合に好適に用いることができる。
【００５９】
なお、前述した第１実施態様におては、地図データに基づき停止が行われるか否かを判断して、走行パターンを予測したが、例えば、交通渋滞及び各交差点の信号機等の情報が交通管制センターから送られる場合においては、この交通管制センターからの情報に基づき、各交差点の信号機の青、赤信号を予測し、赤信号の場合に停止するもとのして走行パターンを予測し、この走行パターンに基づいてバッテリ残量を管理する方式も採用し得る。
【００６０】
【効果】
以上記述したように請求項１又は２のハイブリッド車両によれば、走行パターンを予測し、その予測した走行パターンに従い目的地到着の時点で目標残量となるよう設定した中間目標値に従い電力を使用するため、設定されたバッテリ残量まで電力を効率よく使用し目的地に到達できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係るハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すハイブリッド車両による処理のメインルーチンのフローチャートである。
【図３】図２に示す走行パターン予測処理のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図４】図３に示す停止位置判断のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図５】図３に示す各停止位置間の走行パターン演算のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図６】図２に示すバッテリ中間目標値演算のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図７】図２に示す駆動力配分決定のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図８】図７に示す最適配分計算のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図９】図７に示す発電重視配分計算のサブルーチンを表すフローチャートである。
【図１０】車両ＥＣＵによる処理を示す説明図である。
【図１１】図１１（Ａ）は最適動力配分マップの内容を示す説明図であり、図１１（Ｂ）は発電重視動力配分マップの内容を示す説明図である。
【図１２】車両ＥＣＵに保持されているマップの内容を示す説明図である。
【図１３】本発明の第２実施態様のハイブリッド車両による処理のメインルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ガソリン内燃機関
１４モータ
１８バッテリ
２０車両ＥＣＵ
３０ナビゲーション装置

Claims

燃料を用いて走行輪を駆動する駆動機関と、
バッテリと、
現在位置を検出する位置検出手段と、
該バッテリに充電された電力によって走行輪を駆動し、また、前記駆動機関及び／又は走行輪に加わる力によって発電し前記バッテリを充電する電動発電機と、
前記駆動機関と前記電動発電機とのトルク分担を決定するトルク配分決定手段と、を有するハイブリッド車両であって、
目的地到達の時点での目標バッテリ残量を設定するバッテリ残量設定手段と、目的地までの経路を検索する経路検索手段と、
前記経路探索手段により検索された経路中の走行パターンを設定する走行パターン設定手段と、
前記走行パターン設定手段により設定された走行パターンに基づき、バッテリの残量が前記バッテリ残量設定手段に設定された目標バッテリ残量となるように経路上の各地点におけるバッテリ残量の中間値を設定するバッテリ中間値設定手段と、
前記位置検出手段にて検出された現在位置におけるバッテリ残量の中間値を検索し、該中間値と現在のバッテリ残量とを比較するバッテリ残量比較手段と、を備え、
前記バッテリ残量比較手段が、中間値よりも実際のバッテリ残量が多いと判断した際に、
前記トルク配分決定手段が、前記電動発電機のトルク分担を重くし、
前記バッテリ残量比較手段が、中間値よりも実際のバッテリ残量が小さいと判断した際に、
前記トルク配分決定手段が、前記駆動機関のトルク分担を重くし、
前記走行パターン設定手段が、経路中の各交差点の属性に基づき停止するか否かを判断し、停止と判断した際に、加速走行・定速走行・減速走行からなる走行パターンを設定することを特徴とするハイブリッド車両。
燃料を用いて走行輪を駆動する駆動機関と、
バッテリと、
該バッテリに充電された電力によって走行輪を駆動し、また、前記駆動機関及び／又は走行輪に加わる力によって発電し前記バッテリを充電する電動発電機と、
現在位置を検出する位置検出手段と、
電動発電機を主として回動しバッテリを使用するバッテリ使用モードと、駆動機関を主として駆動しバッテリの使用を抑えるバッテリ使用制限モードとの少なくとも２つのモードを有し、いずれかのモードに従い前記駆動機関と前記電動発電機とのトルク分担を決定するトルク配分決定手段と、を有するハイブリッド車両であって、
目的値到達の時点での目標バッテリ残量を設定するバッテリ残量設定手段と、目的地までの経路を検索する経路検索手段と、
前記経路探索手段により検索された経路中の走行パターンを設定する走行パターン設定手段と、
前記走行パターン設定手段により設定された走行パターンに基づきバッテリの残量が前記バッテリ残量設定手段に設定された目標バッテリ残量となるように、前記バッテリ使用モードと前記バッテリ使用制限モードとを振り分けると共に、経路上の各地点におけるバッテリ残量の中間値を設定するバッテリ中間値設定手段と、
前記位置検出手段にて検出された現在位置におけるバッテリ残量の中間値を検索し、該中間値と、実際のバッテリ残量とを比較するバッテリ残量比較手段と、を備え、
前記バッテリ残量比較手段が、中間値よりも実際のバッテリ残量が多いと判断した際に、
前記トルク配分決定手段が、前記バッテリ使用モードに従い前記駆動機関と前記電動発電機とのトルク分担を決定し、
前記バッテリ残量比較手段が、中間値よりも実際のバッテリ残量が小さいと判断した際に、
前記トルク配分決定手段が、前記バッテリ使用制限モードに従い前記駆動機関と前記電動発電機とのトルク分担を決定することを特徴とするハイブリッド車両。
前記走行パターン設定手段が、経路中の各交差点の属性に基づき停止するか否かを判断し、停止と判断した際に、加速走行・定速走行・減速走行からなる走行パターンを設定することを特徴とする請求項２のハイブリッド車両。
前記走行パターンは、交通管制センターからの情報に基づき設定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のハイブリッド車両。