JP3612828B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Description
【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 (4)
- 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。
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