JP3624839B2 - Control device for hybrid vehicle - Google Patents

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    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の駆動源により走行するハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、燃料消費量を改善するものである。
【0002】
【従来の技術】
ナビゲーション装置から走行経路に関する情報を入手し、走行経路に応じたバッテリー残量の目標値を設定してエンジンとモーターの運転点を決定するようにしたハイブリッド車両の制御装置が知られている(例えば、特開平8−126116号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のハイブリッド車両の制御装置では、走行中のバッテリー残量が目標値より低くなったら充電側にエンジンとモーターの運転点を切り換え、バッテリー残量が目標値より高くなったら充電停止側あるいは放電側にエンジンとモーターの運転点を切り換えるようにしているだけで、走行経路の道路環境や走行条件により影響を受けるエンジンとモーターの効率を考慮しておらず、走行経路における燃料消費量が最少限に抑制されていないという問題がある。
【0004】
本発明の目的は、走行経路における燃料消費量を最少限に抑制しながら、バッテリー残量がその目標値となるようにエンジンとモーターを制御するハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の構成を示す図1および図2に対応づけて本発明を説明すると、
(1) 請求項1の発明は、エンジン2とモーター1,4のいずれか一方または両方を制駆動力源とし、モーター1,4とバッテリー15との間で電力の授受を行うハイブリッド車両の制御装置に適用される。
そして、車速を検出する車速検出手段23と、車両への制駆動力指令値を設定する制駆動力指令値設定手段16と、バッテリー充電時の燃料の利用効率を表す効率指標を、燃料増加量に対するバッテリー充電電力増加量に対応づけたSOC換算効率指標として設定する効率指標設定手段16bと、前記車速検出値、前記制駆動力指令値および前記SOC換算効率指標に基づいて、前記SOC換算効率指標が大きいほどバッテリー充電時の燃料利用効率が高いエンジン2とモーター1,4の運転点を決定する運転点決定手段16cとを備え、これにより上記目的を達成する。
(2) 請求項2のハイブリッド車両の制御装置は、車両の走行経路を設定し、前記走行経路における道路環境情報を検出するナビゲーション装置33を備え、前記効率指標設定手段16bによって、前記走行経路の道路環境情報に基づいて効率指標を設定するようにしたものである。
(3) 請求項3のハイブリッド車両の制御装置は、バッテリー15のSOCを検出するSOC検出手段25と、前記SOC検出値に基づいて前記走行経路上の特定地点におけるSOCを予測するSOC予測手段16と、前記特定地点における目標SOCを設定する目標SOC設定手段33cとを備え、前記効率指標設定手段16bによって、前記特定地点における前記SOC予測値を前記目標SOCに一致させるSOC換算効率指標を設定するようにしたものである。
(4) 請求項4のハイブリッド車両の制御装置は、前記特定地点までの前記走行経路を分割する経路分割手段33aと、前記走行経路の道路環境情報と前記SOC換算効率指標とに基づいて、前記走行経路の前記各分割区間のSOC変化量を予測するSOC変化量予測手段16とを備え、前記SOC予測手段16によって、現在の前記SOC検出値を初期値として前記各分割区間の前記予測SOC変化量を積分することによって前記特定地点におけるSOCを予測し、前記効率指標設定手段16bによって、前記特定地点における前記SOC予測値が前記目標SOCに略一致するようにSOC換算効率指標を収束させるようにしたものである。
(5) 請求項5のハイブリッド車両の制御装置は、前記SOC変化量予測手段16によって、道路環境ごとに走行パターンを想定し、各走行パターンを種々のSOC換算効率指標で走行した場合の単位走行距離あたりのSOC変化量のデータを予め記憶し、前記SOC換算効率指標と前記各分割区間の道路環境情報とに基づいて前記各分割区間のSOC変化量を予測するようにしたものである。
(6) 請求項6のハイブリッド車両の制御装置は、前記特定地点までの前記走行経路を分割する経路分割手段33aと、前記走行経路の道路環境情報に基づいて前記各分割区間の車速と制駆動力とを予測する走行条件予測手段16aとを備え、前記SOC予測手段16によって、前記SOC検出値、前記SOC換算効率指標、前記予測車速および前記予測制駆動力に基づいて前記特定地点におけるSOCを予測し、前記効率指標設定手段16bによって、前記特定地点における前記SOC予測値が前記目標SOCに略一致するようにSOC換算効率指標を収束させるようにしたものである。
(7) 請求項7のハイブリッド車両の制御装置は、車速を検出する車速検出手段23と、アクセルペダルの踏み込み量(以下、アクセル開度と呼ぶ)を検出するアクセル開度検出手段22と、車速とアクセル開度とに基づいて予め設定した制駆動力指令値テーブルから、前記車速検出値と前記アクセル開度検出値とに対応する制駆動力指令値を表引き演算する制駆動力指令値演算手段16aとを備え、前記効率指標設定手段16bによって、前記車速検出値と前記予測車速とのずれが所定値を超えたとき、または前記制駆動力指令値と前記予測制駆動力とのずれが所定値を超えたときに、SOC換算効率指標を再設定するようにしたものである。
(8) 請求項8のハイブリッド車両の制御装置は、前記SOC予測手段16によって、収束させた前記SOC換算効率指標に基づいて前記各分割区間におけるSOCを予測し、前記効率指標設定手段16bによって、前記分割区間における前記SOC検出値と前記SOC予測値とのずれが所定値を超えたときにSOC換算効率指標を再設定するようにしたものである。
(9) 請求項9のハイブリッド車両の制御装置は、SOCの上下限値を設定する上下限値設定手段16を備え、前記SOC予測手段16によって、収束させた前記SOC換算効率指標に基づいて前記各分割区間におけるSOCを予測し、前記効率指標設定手段16bによって、前記各分割区間の前記SOC予測値が前記SOC上下限値を超える場合は、前記各分割区間の前記SOC予測値が前記SOC上下限値内に入るように前記SOC換算効率指標を補正するようにしたものである。
(10) 請求項10のハイブリッド車両の制御装置は、前記効率指標設定手段16bによって、前記各分割区間の前記SOC予測値が前記SOC上下限値に接近したときにSOC換算効率指標を再設定するようにしたものである。
(11) 請求項11のハイブリッド車両の制御装置は、前記上下限値設定手段16によって、前記走行経路上の前記分割区間ごとまたは任意の地点ごとに上限値および/または下限値を設定するようにしたものである。
(12) 請求項12のハイブリッド車両の制御装置は、SOCの上下限値を設定する上下限値設定手段16を備え、前記効率指標設定手段16bによって、前記SOC検出値が前記SOC上下限値に接近または到達したときにSOC換算効率指標を再設定するようにしたものである。
(13) 請求項13のハイブリッド車両の制御装置は、走行経路の車速を記憶する車速記憶手段16を備え、前記走行条件予測手段16aによって、過去の前記車速記憶値を用いて前記各分割区間の車速と制駆動力を予測するようにしたものである。
(14) 請求項14のハイブリッド車両の制御装置は、前記ナビゲーション装置33によって走行経路の渋滞情報を検出し、前記効率指標設定手段16bによって、前記渋滞情報を考慮して効率指標を設定するようにしたものである。
(15) 請求項15のハイブリッド車両の制御装置は、前記効率指標設定手段16bによって、前記渋滞情報が変化したときは効率指標を再設定するようにしたものである。
(16) 請求項16のハイブリッド車両の制御装置は、前記効率指標設定手段16bによって、走行経路の勾配と標高を考慮して効率指標を設定するようにしたものである。
(17) 請求項17のハイブリッド車両の制御装置は、前記効率指標設定手段16bによって、車両が前記走行経路から逸脱したときに効率指標を再設定するようにしたものである。
【0006】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【0007】
【発明の効果】
(1) 請求項1の発明によれば、SOC換算効率指標を設定することによってバッテリーの充電状態を所望の値に調節することができる。バッテリーの充電状態が高いときは、SOC換算効率指標を大きい値にしてバッテリーへの充電量を少なくし、バッテリー充電に要する燃料を節約して燃料利用効率の高い運転点を実現でき、逆に、バッテリーの充電状態が低いときは、SOC換算効率指標を小さい値にして燃料利用効率は低下するがバッテリーへの充電量を多くする運転点を実現できる。つまり、バッテリーの充電状態が高いときはバッテリー充電よりも燃料利用効率を優先させ、バッテリーの充電状態が低いときは燃料利用効率よりもバッテリー充電を優先させることができ、バッテリーの充電状態を所望の状態に管理しながら燃料利用効率を向上させることができる。
(2) 請求項2の発明によれば、走行経路の道路環境情報に基づいて効率指標を設定するようにした。ハイブリッド車両は、下り坂で車両のポテンシャルエネルギーを回生して電気エネルギーとして蓄電するものが多いが、このような車両では走行経路の下り坂情報に基づいて下り坂走行の際の回生エネルギー分を見越して効率指標を大きくし、バッテリーの充電量を抑制することにより燃料消費量を低減することができる。また、ハイブリッド車両は、モーターのみ、あるいはモーターとエンジンを駆動源としているが、上り坂が続くような状況ではその駆動力を長時間にわたって維持するため、バッテリーの充電状態を予め高くしておくことが望ましい。このような要望に対しても、車両の走行経路の上り坂情報に基づいて上り坂走行の際の消費エネルギー量を見越して効率指標を小さくし、バッテリーの充電状態を高くしておくことによって、上り坂での駆動力を長時間にわたって維持することができる。このように、車両の走行経路の道路環境情報を用いることによって燃料利用効率を向上させ、駆動力特性を改善できる。
(3) 請求項3の発明によれば、特定地点における目標SOCを確実に達成することができる。
(4) 請求項4の発明によれば、特定地点までの距離が長い経路や、特定地点までの道路環境の変化点、例えば道路種別、渋滞状態、勾配などの変化点が多い走行経路においても、特定地点におけるSOC予測値を目標SOCに十分に収束させることができ、SOC換算効率指標を系統たてて正確に求めることができる。
(5) 請求項5の発明によれば、走行経路の道路環境情報に基づいて各分割区間ごとの車速と制駆動力とを予測せずに、各分割区間のSOC変化量を予測することができ、制御装置の演算処理負荷を軽減できる。
(6) 請求項6の発明によれば、特定地点までの距離が長い経路や、特定地点までの道路環境の変化点、例えば道路種別、渋滞状態、勾配などの変化点が多い走行経路においても、特定地点におけるSOC予測値を目標SOCに十分に収束させることができ、SOC換算効率指標を系統たてて正確に求めることができる。
(7) 請求項7の発明によれば、車速検出値と予測車速とのずれ、および制駆動力指令値と予測制駆動力とのずれを検証することによって正確なSOC換算効率指標を求めることができ、特定地点までの燃料利用効率を向上させながら、特定地点における目標SOCを確実に達成することができる。
(8) 請求項8の発明によれば、各分割区間のSOCの予測誤差によって生じたSOCの過不足や、同一バッテリーを動力源とする電動パワーステアリングや空調装置などの車両機器および電装品の使用によって生じたSOC過不足を検出し、このようなSOC過不足を考慮したSOC換算効率指標を演算することができる。また、一般にバッテリー保護のためにSOCを所定の上下限値、例えば20〜80%の範囲で充放電を行うが、この制限により生じるSOCのずれも検出でき、ずれを考慮したSOC換算効率指標を演算することができる。その結果、特定地点までの燃料利用効率を確実に向上させることができる上に、特定地点における実際のSOCを目標SOCに近づけることができる。
(9) 請求項9の発明によれば、SOCを上下限値内に収めながら特定地点までの燃料利用効率を向上させ、さらに特定地点における目標SOCを確実に達成することができる
(10) 請求項10の発明によれば、SOCを上下限値内に収めながら特定地点までの燃料利用効率を向上させ、さらに特定地点における目標SOCを確実に達成することができる。
(11) 請求項11の発明によれば、走行経路の道路環境に応じてきめ細かにSOCの上下限値を設定することができ、特定地点までの燃料利用効率を向上させながら、特定地点における目標SOCを確実に達成することができる。
(12) 請求項12の発明によれば、SOC検出値がSOC上下限値に接近または到達したときにSOC換算効率指標を再設定する。一般に、バッテリー保護のためにSOCが所定の上下限値内に収まるように充放電を行うが、SOC換算効率指標はこのSOCの上下限値制限を考慮して演算するものではないので、SOCが制限を受けた後については、設定したSOC換算効率指標に応じてエンジンおよびモーターの運転点を調整しても、特定地点までの燃料利用効率を十分に向上させ、特定地点におけるSOCをその目標値に近づけることができるとは限らない。この請求項13の発明によれば、SOCが制限を受けた後についても、特定地点までの燃料利用効率をより向上させ、特定地点におけるSOCを目標値に近づけることができる。
(13) 請求項13の発明によれば、運転者の運転特性に柔軟に対応した車速と制駆動力の予測が可能となり、特定地点までの燃料利用効率を確実に向上させながら特定地点におけるSOCをその目標値に近づけることができる。
(14) 請求項14の発明によれば、ナビゲーション装置が収集したリアルタイムの渋滞情報を考慮してSOC換算効率指標を設定する。一般的なハイブリッド車両では、長い渋滞箇所においてバッテリーの充電状態を維持する際にエンジンの燃料消費効率の悪い運転を強いられるが、予め渋滞を見越し、SOC換算効率指標を小さくしてSOCを高くしておくことにより、燃料利用効率の悪い運転を避けることができる。また、渋滞情報を考慮してSOC換算効率指標を設定することにより、特定地点におけるSOCをその目標値に近づけることができる。
(15) 請求項15の発明によれば、走行経路の渋滞状況の変化に合わせて、特定地点までの燃料利用効率を確実に向上させることができ、特定地点におけるSOCをその目標値に近づけることができる。
(16) 請求項16の発明によれば、走行経路の車両のポテンシャルエネルギー変化を考慮してSOC換算効率指標を設定することになるので、より正確な指標を得ることができ、特定地点までの燃料利用効率を確実に向上させながら、特定地点における目標SOCを達成することができる。
(17) 請求項17の発明によれば、ナビゲーション装置が設定した走行経路から車両が逸脱した場合でも、その状況に応じた適切なSOC換算効率指標を設定することができ、特定地点までの燃料利用効率を確実に向上させながら、特定地点における目標SOCを達成することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
《発明の第1の実施の形態》
図1に一実施の形態の構成を示す。図において、太い実線は機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力線を示す。また、細い実線は制御線を示し、二重線は油圧系統を示す。
このハイブリッド車両のパワートレインは、モーター1、エンジン2、クラッチ3、モーター4、無段変速機5、減速装置6、差動装置7および駆動輪8から構成される。エンジン2とモーター4との間にはクラッチ3が介装され、モーター1の出力軸、エンジン2の出力軸およびクラッチ3の入力軸が互いに連結されるとともに、クラッチ3の出力軸、モーター4の出力軸および無段変速機5の入力軸が互いに連結される。
【0009】
クラッチ3締結時はエンジン2とモーター4が車両の推進源となり、クラッチ3解放時はモーター4のみが車両の推進源となる。エンジン2とモーター4のいずれか一方または両方の駆動力は、無段変速機5、減速装置6および差動装置7を介して駆動輪8へ伝達される。無段変速機5には油圧装置9から圧油が供給され、ベルトのクランプと潤滑がなされる。油圧装置9のオイルポンプ(不図示)はモーター10により駆動される。
【0010】
モータ1,4,10は三相同期電動機または三相誘導電動機などの交流機であり、モーター1は主としてエンジン始動と発電に用いられ、モーター4は主として車両の推進と制動に用いられる。また、モーター10は油圧装置9のオイルポンプ駆動用である。なお、モーター1,4,10には交流機に限らず直流電動機を用いることもできる。また、クラッチ3締結時に、モーター1を車両の推進と制動に用いることもでき、モーター4をエンジン始動や発電に用いることもできる。
【0011】
クラッチ3はパウダークラッチであり、伝達トルクを調節することができる。なお、このクラッチ3に乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いることもできる。無段変速機5はベルト式やトロイダル式などの無段変速機であり、変速比を無段階に調節することができる。
【0012】
モーター1,4,10はそれぞれ、インバーター11,12,13により駆動される。なお、モーター1,4,10に直流電動機を用いる場合には、インバーターの代わりにDC/DCコンバーターを用いる。インバーター11〜13は共通のDCリンク14を介してメインバッテリー15に接続されており、メインバッテリー15の直流充電電力を交流電力に変換してモーター1,4,10へ供給するとともに、モーター1,4の交流発電電力を直流電力に変換してメインバッテリー15を充電する。なお、インバーター11〜13は互いにDCリンク14を介して接続されているので、回生運転中のモーターにより発電された電力をメインバッテリー15を介さずに直接、力行運転中のモーターへ供給することができる。メインバッテリー15には、リチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの各種電池や、電機二重層キャパシターいわゆるパワーキャパシターを用いることができる。
【0013】
車両コントローラー16はマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、モーター1、4、10の回転速度や出力トルク、エンジン2の回転速度や出力トルク、クラッチ3の締結と解放、無段変速機5の変速比など制御する。
【0014】
車両コントローラー16には、図2に示すように、キースイッチ20、ブレーキスイッチ21、アクセルセンサー22、車速センサー23、バッテリー温度センサー24、バッテリーSOC検出装置25、エンジン回転センサー26、スロットルセンサー27などが接続される。
【0015】
キースイッチ20は車両のキーがON位置またはSTART位置に設定されるとオン(閉路)する。ブレーキスイッチ21はブレーキペダル(不図示)の踏み込み状態を検出し、アクセルセンサー22はアクセルペダルの踏み込み量(以下、アクセル開度と呼ぶ)を検出する。車速センサー23は車両の走行速度を検出し、バッテリー温度センサー24はメインバッテリー15の温度を検出する。また、バッテリーSOC検出装置25はメインバッテリー15の充電状態(SOC;State Of Charge)を検出し、エンジン回転センサー26はエンジン2の回転速度を検出する。さらに、スロットルセンサー27はエンジン2のスロットルバルブ開度を検出する。
【0016】
車両コントローラー16にはまた、エンジン2の燃料噴射装置30、点火装置31、スロットルバルブ制御装置32、ナビゲーション装置33などが接続される。コントローラー16は燃料噴射装置30を制御してエンジン2への燃料の供給と停止および燃料噴射量を調節するとともに、点火装置31を制御してエンジン2の点火を行い、スロットルバルブ調整装置33を制御してエンジン2のトルクを調節する。
【0017】
ナビゲーション装置33は、GPS受信機により現在地および走行経路を検出する衛星航法装置、ジャイロコンパスなどにより現在地および走行経路を検出する自立航法装置、VICSなどの交通情報や道路情報を受信する路車間通信装置、道路地図データベースなどを備え、目的地までの最適経路を探索し、最適経路に沿って乗員を誘導する。
【0018】
ナビゲーション装置33はまた、マイクロコンピューターのソフトウエアにより実現される経路分割機能33a、道路環境検出機能33bおよび目標SOC決定機能33cを備えている。経路分割機能33aは目的地までの誘導経路を分割する。道路環境検出機能33bは、分割区間の道路曲率半径、道路勾配、交差点・トンネル・踏切などの有無、制限速度などの規制情報、市街路・山岳路などの地域情報などを検出する。また、目標SOC決定機能33cは、目的地におけるメインバッテリー15の目標SOC(t_SOC)を決定する。
【0019】
車両コントローラー16には、マイクロコンピューターのソフトウエアにより実現される走行条件予測機能16a、SOC換算効率指標演算機能16bおよびエンジン/モーター運転点演算機能16cを備えている。走行条件予測機能16aは、各分割区間の道路環境に基づいて各分割区間の車速と制駆動力指令値を予測する。
【0020】
SOC換算効率指標演算機能16bは、エンジン/モーター運転点を決定する際に使用するSOC換算効率指標SOCcを演算する。また、エンジン/モーター運転点演算機能16cは、SOC換算効率指標SOCc、車速および制駆動力指令値に基づいてエンジン2およびモーター1,4の運転点を演算する。
【0021】
《SOC換算効率指標SOCcの演算方法》
上述したように、従来のハイブリッド車両の制御装置では、走行中のバッテリーSOCが目標値より低くなったら充電側にエンジンとモーターの運転点を切り換え、SOCが目標値より高くなったら充電停止側もしくは放電側にエンジンとモーターの運転点を切り換えるようにしているだけで、誘導経路の道路環境や走行条件により影響を受けるエンジンとモーターの効率を考慮しておらず、誘導経路における燃料消費量が最少限に抑制されていない。
【0022】
そこで、この実施の形態では、誘導経路における燃料消費量を最少限に抑制しながら、メインバッテリー15のSOCが目標値となるようにエンジン2とモーター1,4を制御する。
【0023】
まず、目的地における目標SOC(t_SOC)を設定する。この目標SOC(t_SOC)は目的地におけるSOCの目標値であるが、目的地までの経路途中においては、メインバッテリー15のSOCが必ずしもこの目標SOC(t_SOC)となる必要はなく、走行中にこの目標SOC(t_SOC)に基づいてエンジン2とモーター1,4の運転点を決定するものではない。この目的地における目標SOC(t_SOC)の設定方法には、道路環境によらず単純に一定値、例えば70%とする方法や、目的地の標高に応じて決定する方法、例えば、標高が高いほど下りの際の走行エネルギーをメインバッテリー15に回収できることを期待して、小さい目標SOC(t_SOC)を設定する方法などがある。
【0024】
つぎに、この実施の形態では、目的地までの経路途中における燃料消費量を最少限に抑制しながら、目的地におけるメインバッテリー15のSOCを目標SOC(t_SOC)とするために、目的地までの経路途中のエンジン2とモーター1,4の運転点を決定するSOC換算効率指標SOCcを演算により求める。
【0025】
このSOC換算効率指標SOCcが大きいときは、バッテリー充電のための単位燃料増加量Δfuel当たりの充電電力増加量Δbatが多くなるような、つまりバッテリー充電時の燃料の利用効率が高くなるような場合にだけ充電を行うようにエンジン/モーター運転点を決定し、反対にSOC換算効率指標SOCcが小さいときにはバッテリー充電時の燃料の利用効率が低い場合でも充電を行うようにエンジン/モーター運転点を決定する。
【0026】
図3により、SOC換算効率指標SOCcの演算方法を説明する。
目的地までの走行パターンが図3aに示すようなパターンである場合を例に上げて説明する。図3aにおいて、目的地までの経路をn個の区間way(i)(i=1,2,・・,n)に区分し、各区間way(i)ごとの道路環境に基づいて車両速度p_vsp(i)と制駆動力指令値p−tTd(i)を予測する。これらの車速p_vsp(i)と制駆動力指令値p−tTd(i)の予測方法については後述する。また、図3b〜図3dはそれぞれ、SOC換算効率指標SOCcに3種類の固定値SOCc_h、SOCc_m、SOCc_l(ただしSOCc_h>SOCc_m>SOCc_l)を設定してエンジン2およびモーター1,4の運転点を決定した場合の、最少燃料消費量、充放電量およびSOC変化を示す。
【0027】
上述したように、SOC換算効率指標SOCcは、バッテリー充電時の燃料の利用効率を表す指標である。このため、図3b〜図3dから明らかなように、目的地における最終的なSOCは、SOC換算効率指標SOCcに最大の値SOCc_hを設定した場合の値f_SOCc_hが最も小さく、SOC換算効率指標SOCcに最少の値SOCc_lを設定した場合の値f_SOCc_lが最も大きくなる。つまり、燃料利用効率の高い場合にだけ充電を行うようにエンジン/モーター運転点を設定するほど、目的地における実際のSOCは小さくなる。
【0028】
SOC換算効率指標SOCcに何らかの値を設定し、各分割区間way(i)の予測車速p_vsp(i)と予測制駆動力指令値p−tTd(i)とに基づいて、後述するエンジン/モーター運転点決定方法によりエンジン2とモーター1,4の仮の運転点を決定する。そして、各分割区間way(i)の充放電電力Batの時間積分値p_bat(i)を求め、現在のSOC(d_SOC)を初期値として各分割区間way(i)の予測バッテリー充放電電力p_bat(i)を時間積分すれば、各分割区間way(i)での予測SOC(p_SOC(i))と目的地における予測SOC(p_SOC(n))を求めることができる。
【0029】
上述したように、SOC換算効率指標SOCcを大きくすれば目的地における予測SOC(p_SOC(n))が小さくなるから、SOC換算効率指標SOCcに初期値SOCc_0を設定して(SOCc=SOCc_0)目的地における予測SOC(p_SOC(n))を計算したときに、目的地における予測SOC(p_SOC(n))が目的地における目標SOC(t_SOC)より大きい場合は、SOC換算効率指標SOCcを、
【数1】
SOCc=SOCcα(α>0)
増加して再計算する。逆に、目的地における予測SOC(p_SOC(n))が目的地における目標SOC(t_SOC))より小さい場合は、SOC換算効率指標SOCcを、
【数2】
SOCc=SOCcα(α>0)
低減して再計算する。
【0030】
以上の演算を、目的地における予測SOC(p_SOC(n))が目的地における目標SOC(t_SOC)とほぼ一致するまで、つまり両者の差が所定値以下になるまで繰り返し、両者がほぼ一致した場合のSOCc_j(jは0以上の整数)を最終的なSOC換算効率指標SOCcに決定する。この演算は、目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、あるいは渋滞状況の変化があった際に行われる。
【0031】
ここで、αは、繰り返し演算が発散しない程度の固定値とする。あるいは、SOCc_0としては、交通情報などに応じて決定してもよい。例えば、渋滞が激しい場合、現在のSOC(d_SOC)が小さい場合はSOCc_0を小さめの値とする。あるいは以前に走行したことがある経路の場合は、そのときのSOCcに基づいて現在のSOC(d_SOC)が小さいほど小さめに補正した値を初期値とする。
【0032】
《エンジン/モーターの運転点決定方法》
次に、図4および図5により、クラッチ締結時のエンジン/モーター運転点の決定方法を説明する。なお、図4の運転点A、N、B、C、D、Eは図5の運転点A、N、B、C、D、Eにそれぞれ対応する。
【0033】
SOC換算効率指標SOCcを決定するための演算を行っているときには、仮設定中のSOCcと、各分割区間way(i)ごとの予測車速p_vsp(i)および予測制駆動力指令値p_tTd(i)とに基づいて、エンジン2およびモーター1,4の仮の運転点を決定する。また一方、SOC換算効率指標SOCcの決定が終了し、実際に目的地へ向かって走行しているときには、決定したSOC換算効率指標SOCc(=SOCc_j)と、車速検出値d_vspと、制駆動力指令値の演算値d_tTdとに基づいて、エンジン2およびモーター1,4の走行時の正式な運転点を決定する。なお、制駆動力指令値の演算値d_tTdは、車速検出値d_vspとアクセル開度検出値とに基づいて予め設定した制駆動力指令値テーブルから表引き演算して求める。
【0034】
いずれの運転点決定時においても、SOC換算効率指標SOCc_jまたはSOCcが大きいほどバッテリー充電時の燃料利用効率が高くなる場合にだけ充電を行うように運転点を決定する。
【0035】
図4は車速50km/h、制駆動力指令値1000Nのときのエンジン/モーター運転点を示し、図5は同一の車速および制駆動力指令値におけるエンジン/モーター運転点とバッテリー充電量との関係を示す。
図4において、太線は同一エンジン出力を得る場合に燃料消費量が最少となる運転点を結んでできる最適燃費線であり、エンジン2、モーター1,4、無段変速機5の効率を考慮したものとなっている。エンジン/モーター運転点は、必ずこの太線上に定められる。点Aは、できる限りモーター1,4で車両を駆動(例えばメインバッテリー15から取り出せる最大の電力をモーター1,4へ供給して車両を駆動)し、不足分をエンジン2の出力でまかなう場合の運転点である。一方、点Eは、バッテリー15の充電量を多くするためにエンジン2で車両を駆動するとともにモーター1,4を駆動して発電させる場合の運転点である。
【0036】
今、メインバッテリー15が放電している運転点Aにおいて、エンジン2への燃料供給量を増加していくと点Nでメインバッテリー15の充放電量が0となり、さらに点B→C→D→Eの順にメインバッテリー15の充電量が増加していく。ちなみに、図5に示すように、点Bにおける充電量はc_b[kW]、点Cにおける充電量はc_c[kW]、点Dにおける充電量はc_d[kW]、点Eにおける充電量はc_e[kW]である。
【0037】
点Aにおける燃料供給量を基準として、燃料増加量Δfuelに対する充電電力増加量Δbatと充電電力Batの関係を図5の曲線▲1▼に示す。また、曲線▲1▼から燃料増加量Δfuelに対する充電電力増加量Δbatの比(=Δbat/Δfuel)を求めたものが曲線▲2▼であり、この明細書ではこの比を感度Sと呼ぶ。なお、これらの曲線▲1▼、▲2▼は予め実験などにより車速と制駆動力の条件ごとに求めておく。
【0038】
図5に示すように、SOC換算効率指標が大きいほど大きな感度Sに対応づける。この例では、SOC換算効率指標=70%に対して感度Sをs170に、SOC換算効率指標=50%に対して感度Sをs150に、SOC換算効率指標=30%に対して感度Sをs130にそれぞれ設定している。
【0039】
そして、SOC換算効率指標に応じた感度Sの充電電力Batを実現するエンジン/モーター運転点を演算する。例えば、SOC換算効率指標が70%の場合には、感度曲線▲2▼上の感度S=s170を満たす点B1を求め、さらに感度s170を実現する燃料供給量の曲線▲1▼上の点Bを求め、この点Bに対応する図4の点Bをエンジン2およびモーター1,4の運転点とすればよい。なお、感度Sを満たす曲線▲2▼上の点が2個ある場合は、充電電力Batが多い点を採用する。また、感度Sを満たす点が曲線▲2▼上にない場合、すなわち感度Sで充電を行うことができる運転点が今現在の車速と制駆動力の条件下では存在しない場合、図4の点Aをエンジン2およびモーター1,4の運転点とする。
曲線▲1▼、▲2▼は、車速と制駆動力の条件ごとに異なるので、感度Sの最高値も車速と制駆動力の条件ごとに異なる。よって、SOC換算効率指標が大きい場合は、限られた車速と制駆動力の条件下でのみ、感度Sを満たす運転点を取ることができる。反対にSOC換算効率指標が小さい場合は、広い範囲の車速と制駆動力の条件下で感度Sを満たす運転点を取ることができる。
【0040】
これにより、SOC換算効率指標が大きいほど、バッテリーへの充電を行う機会が少なくなり、反対にSOC換算効率指標が小さいほど充電の機会は多くなる。また、SOC換算効率指標が大きいほど充電実行時の燃料利用効率が高くなり、反対にSOC換算効率指標が小さいほど充電実行時の燃料利用効率が低くなる。
【0041】
なお、以上の説明では、SOC換算効率指標に応じた感度Sを求め、さらに感度Sを実現する充電電力Batを求め、充電電力Batに対応するエンジン/モーター運転点を求める例を示したが、SOC換算効率指標に対する充電電力Batおよびエンジン/モーター運転点を関連付けたデータを記憶しておき、そのデータを読み出して充電電力Batおよびエンジン/モーター運転点を求めるようにしてもよい。これにより、エンジン/モーター運転点の演算を容易にできる。
【0042】
また、図5の特性曲線▲1▼については、電装品の消費電力を考慮した上で、点Nより左側の放電時についてはメインバッテリー15の放電効率を、点Nより右側の充電時についてはメインバッテリー15の充電効率を考慮して関連づけるとよい。
【0043】
無段変速機5の変速比は、車速とエンジン/モーター運転点の回転速度を実現する変速比に調整する。さらに、モーター1と4のトルクは、予め設定した配分にし、モーター1,4とエンジン2により目標制駆動力指令値を実現できる値を演算する。
【0044】
クラッチ3の動作点は予め図6に示すように関係づけておき、この関係にしたがって締結と解放を制御する。クラッチ解放時は、エンジン2とモーター1の回転速度が一致し、定常的にはエンジン2のトルクと、モーター1のトルクのエンジン軸回り換算値とが等しいという条件のもとに、図4および図5により説明した方法によりエンジン2およびモーター1,4の運転点を決定する。
【0045】
この実施の形態では、SOC換算効率指標の演算には上述したエンジンとモーターの運転点決定方法を用いており、逆に、エンジンとモーターの運転点の決定には上述したSOC換算効率指標を用いるため、いずれか一方を先に決定しないとどちらも演算できないことになる。そこで上述したように、SOC換算効率指標SOCcの演算において、まずSOCcの値に何らかの値、上記例では初期値SOCc_0を設定してエンジンとモーターの仮の運転点を求め、さらに目的地におけるSOC(p_SOC(n))を予測する。そして、所定値αを用いて数式1と数式2により、目的地における予測SOC(p_SOC(n))が目標SOC(t_SOC)と一致するまでSOC換算効率指標SOCcの演算を繰り返し、演算が収束したときのSOCc_jを最終的なSOC換算効率指標SOCcに決定する。
【0046】
そして、決定したSOC換算効率指標SOCcに基づいてエンジンとモーターの実際の運転点を決定する。まず、車速とアクセル開度とに基づいて予め設定した制駆動力指令値のテーブルから、検出車速d_vspと検出アクセル開度d_accに対応する制駆動力指令値d_tTdを表引き演算する。次に、SOC換算効率指標SOCcと、車速検出値d_vspと、制駆動力指令値の演算値d_tTdとに基づいて、エンジンとモーターの走行時の正式な運転点を決定する。そして、この運転点でエンジン2とモーター1,4を制御する。
【0047】
これにより、目的地までの誘導経路において、SOC換算効率指標SOCcを用いてエンジン2とモーター1,4の運転点が決定されることになり、目的地までの誘導経路における燃料消費量を最少限に抑制しながら、目的地におけるメインバッテリー15のSOCをその目標値t_SOCにすることができる。
【0048】
図7および図8は車両制御プログラムを示すフローチャートであり、これらのフローチャートにより第1の実施の形態の動作を説明する。車両コントローラー16は所定時間ごとにこの制御プログラムを実行する。ステップ1において現在地を検出する。なお、2回目以降の実行時には分割区間way(i)(i=1〜n)のどの位置にいるかも検出する。続くステップ2で、目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、あるいは渋滞状況の変化があったかどうかを確認し、いずれかがあったときはステップ3へ進み、何もなかったときはステップ11へ進む。なお、渋滞状況の変化はVICSなどの路車間通信装置により入手する。
【0049】
目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、渋滞状況の変化のいずれかがあったときは、ステップ3で目的地までの誘導経路を探索する。続くステップ4で、目的地までの誘導経路をn区間way(i)(i=1〜n)に分割する。この経路分割方法には、勾配変化地点、交差点、道路種別変化地点、渋滞開始地点、渋滞終了地点、高速道路の料金所など、道路環境の内の特徴のある地点を区分点として区分する方法や、目的地までの距離をn等分して区分する方法などがある。なお、目的地までの距離が遠い場合には、目的地までの誘導経路上の通過点を仮の目的地として経路分割を行ってもよい。また、経路分割数の決定方法には、勾配変化度合い、交差点数、道路種別に応じて決定する方法や、目的地までの距離に比例した分割数を決定する方法などがある。
【0050】
ステップ5では、各分割区間way(i)における平均勾配、交差点位置、曲率半径、標高などの道路環境を検出する。続くステップ6で、上述したように、各分割区間way(i)の道路環境などに基づいて目的地における目標SOC(t_SOC)を決定する。
【0051】
ステップ7で、各分割区間way(i)の道路環境に基づいて現在地と目的地の間の各分割区間way(i)における車速p_vsp(i)と制駆動力指令値p_tTd(i)を予測する。車速p_vsp(i)の予測は、例えば次のようにする。誘導経路では道路の制限速度を予測値とする。右左折をする交差点では例えば減速度0.1Gで車速が0になり、3秒停止後に加速度0.1Gで巡航速度に戻るような車速p_vsp(i)を予測し、曲線路区間では道路の曲率に応じた加減速度と通過速度に基づいて車速p_vsp(i)を予測する。また、VICSなどの路車間通信装置から渋滞情報を得た場合は、渋滞区間の渋滞がひどいほど平均車速が低くなるような車速p_vsp(i)を予測する。各分割区間way(i)の制駆動力指令値p_tTd(i)には、車速p_vsp(i)に応じた走行抵抗分(空気抵抗分+転がり抵抗分)の駆動力と、前区間との速度差に応じた加減速度分の制駆動力と、道路勾配に応じた車両のポテンシャルエネルギー変化を吸収するための加減速分の制駆動力との和の制駆動力を設定する。
【0052】
なお、後述するステップ14で車速と制駆動力指令値の予測のずれが大きいと判断されてステップ7を実行するときは、予測値と実際値とのずれの方向を検出し、ずれの方向を考慮して車速p_vsp(i)と制駆動力指令値p−tTd(i)を再予測する。例えば走行中の予測車速p_vsp(i)が実際の車速より高い傾向にあるときは予測車速p_vsp(i)を低めの値にし、走行中の予測制駆動力指令値p_tTd(i)が実際の制駆動力指令値よりも小さいときは予測制駆動力指令値p_tTd(i)を大きめの値にする。あるいは、誘導経路が以前に通ったことのある経路の場合には、以前に通ったときの経路区間の車速m_vsp(i)を予測車速p_vsp(i)としてもよいし、予測車速p_vsp(i)と以前の車速m_vsp(i)との内分値をとってもよい。ただし、その場合には少なくとも車両が以前に通った経路区間における車速m_vsp(i)を記憶しておく必要がある。
【0053】
ステップ8において現在のSOC(d_SOC)を検出し、続くステップ9では上述した方法によりSOC換算効率指標SOCcを演算する。ステップ10で、算出したSOC換算効率指標SOCcと予測車速p_vsp(i)と予測制駆動力指令値p_tTd(i)とに基づいて、各分割区間way(i)のSOC(p_SOC(i))を予測する。まず、SOC換算効率指標SOCcと予測車速p_vsp(i)と予測制駆動力指令値p_tTd(i)とに基づいて、上述したように各分割区間way(i)におけるエンジン2およびモーター1,4の仮の運転点を求めると、各分割区間における予測バッテリー充放電電力p_bat(i)が求まる。したがって、現在のSOC(d_SOC)を初期値として各分割区間way(i)の予測バッテリー充放電電力p_bat(i)を時間積分すると、各分割区間way(i)のSOC(p_SOC(i))を予測することができる。
【0054】
ステップ11で車速センサー23により車速d_vspを検出し、続くステップ12でアクセルセンサー22によりアクセル開度d_accを検出する。ステップ13では、車速とアクセル開度とに基づいて予め設定した制駆動力指令値のテーブルから、検出車速d_vspと検出アクセル開度d_accに対応する制駆動力指令値d_tTdを表引き演算する。
【0055】
ステップ14では、各分割区間way(i)の終点において、各分割区間の例えば平均車速d_vsp(i)および平均制駆動力指令値d_tTd(i)と、予測車速p_vsp(i)および予測制駆動力指令値p_tTd(i)とのずれがそれぞれの所定値より大きいか否かを判断し、大きい場合にはステップ7へ戻り、所定値以下の場合はステップ15へ進む。
【0056】
なお、ずれの指標としては、例えば、車速の二乗誤差と制駆動力指令値の二乗誤差の和ERR_1を指標とする方法がある。
【数3】
ERR_1=Σ{(d_vsp(i)−p_vsp(i))+K1(d_tTd(i)−p_tTd(i))
上式において、K1は定数であり、Σは前回予測値を更新した時点から現時点までのiにおける総和を表す。
【0057】
また、車両に及ぼす仕事率が、この実施の形態で注目する消費燃料と充放電電力に対する相関が高いとして、仕事率相当値(車速×制駆動力)の二乗誤差ERR_2を指標とする方法もある。
【数4】
ERR_2=Σ{(d_vsp(i)・d_tTd(i)−p_vsp(i)・p_tTd(i))
上式において、Σは前回予測値を更新した時点から現時点までのiにおける総和を表す。なお、車速と制駆動力指令値の予測が大きいと判断されてこのステップからステップ7へ進んだ場合には、予測値と実際値とのずれの方向を検出し、ずれの方向を考慮してステップ7で車速p_vsp(i)と制駆動力指令値p_tTd(i)を再予測する。例えば、走行中の予測車速p_vsp(i)が実際の車速より高い傾向にあるときは予測車速p_vsp(i)を低めの値にし、走行中の予測制駆動力指令値p_tTd(i)が実際の制駆動力指令値よりも小さいときは予測制駆動力指令値p_Td(i)を大きめの値にする。あるいは、誘導経路が以前に通ったことのある経路の場合には、以前に通ったときの経路区間の車速パターンm_vsp(i)を予測車速p_vsp(i)としてもよいし、予測車速p_vsp(i)と以前の車速m_vsp(i)との内分値をとってもよい。ただし、その場合には少なくとも車両が以前に通った経路区間における車速m_vsp(i)を記憶しておく必要がある。
【0058】
ステップ15では、各分割区間way(i)の終点において、現在のSOC(d_SOC)と予測SOC(p_SOC(i))とのずれが所定値より大きいか否かを判断し、大きい場合はステップ9へ戻り、所定値以下の場合はステップ16へ進む。なお、ずれの指標としては例えば次式に示すようなものがある。
【数5】
ERR_3=(d_SOC−p_SOC(i))
【0059】
ステップ16において、SOC換算効率指標SOCcの収束値SOCc_jと、現在の車速検出値d_vspと、制駆動力指令値の演算値d_tTdとに基づいてエンジンとモーターの走行時の正式な運転点を演算する。このとき、検出SOC(d_SOC)がメインバッテリー15の保護のために予め設定されている上下限値付近にある場合には、バッテリー15の保護を優先させ、SOC換算効率指標SOCcの代わりに検出SOC(d_SOC)を用いて演算するものとする。続くステップ17では、エンジン/モーター運転点を実現するように、エンジン2のトルク、モーター1および4のトルク、無段変速機5の変速比、クラッチ3の締結/解放を制御する。
【0060】
なお、ナビゲーション装置33が動作していないとき、あるいは目的地が設定されていない場合は、図7および図8に示すフローチャートのステップ8→11→12→13→16→17の順に実行する。ただし、目的地が設定されていないがナビゲーション装置33が動作している場合は、車両が過去に走行したことのある通勤経路や日常良く走行する経路を走行していることを検出し、過去の走行時の情報から例えば通勤先やスーパーなどの目的地を特定してステップ3以降を実行するようにしてもよい。
【0061】
なお、SOC換算効率指標SOCcを演算するに当たっては、すべての分割区間way(i)の予測SOC(p_SOC(i))を演算することになるので、ステップ10における予測SOC(p_SOC(i))の演算値としては、ステップ9においてSOCc=SOCc_jとした各分割区間の値を用いてもよい。
【0062】
このように、第1の実施の形態では、目的地までの誘導経路を分割し、ナビゲーションの道路環境情報に基づいて誘導経路の各分割区間における車速p_vspと制駆動力指令値p_tTdを予測し、各分割区間の予測車速p_vspと予測制駆動力指令値p_tTdおよびバッテリーSOCの初期値SOCc_0を設定したSOC換算効率指標SOCcに基づいて燃料利用効率の良いエンジンとモーターの運転点を仮に決定する。次に、各分割区間のエンジンとモーターの仮運転点と現在のSOC検出値d_SOCとに基づいて目的地におけるSOCを予測し、目的地における予測SOC(p_SOC)が目的地における目標SOC(t_SOC)に略一致するまでSOC換算効率指標SOCcを収束値SOCc_jに収束させる。そして、車速検出値d_vspとアクセル開度検出値とに基づいて予め設定した制駆動力指令値テーブルから制駆動力指令値d_tTdを表引き演算し、車速検出値d_vsp、制駆動力指令値の演算値d_tTdおよびSOC換算効率指標の収束値SOCc_jに基づいて、エンジンとモーターの最終的な運転点を決定する。
【0063】
この第1の実施の形態によれば、SOC換算効率指標SOCcを導入し、ナビゲーション装置により検出された道路環境情報に基づいて誘導経路の車速と制駆動力指令値を予測し、目的地での目標SOCを達成するために燃料利用効率の良いエンジンとモーターの運転点を仮に決定する。そのため、目的地までの車速検出値と制駆動力指令値の演算値がそれぞれ予測車速と予測制駆動力指令値と一致するときは、目的地までの燃料消費量を最少限に抑制することができる。また、実際にエンジンとモーターの運転点を決定し走行するときには、予測車速と予測制駆動力指令値に代えて、車速検出値と制駆動力指令値の演算値を用いて正式な運転点を演算するので、予測車速と予測制駆動力指令値が実際値からずれたときでも、燃料利用効率の悪い運転点が選択されるようなことがなく、予測がずれたときでも燃料消費量の低減効果を維持できる。
【0064】
《発明の第2の実施の形態》
SOC換算効率指標SOCcの他の演算方法を説明する。なお、この第2の実施の形態の構成は図1および図2に示す構成と同様であり、図示と説明を省略する。
【0065】
図9および図10は、SOC換算効率指標の他の演算方法を含む車両制御プログラムを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、第2の実施の形態の動作を説明する。なお、図7および図8に示す動作と同様な動作を行うステップに対しては同一のステップ番号を付して相違点を中心に説明する。
【0066】
車両コントローラー16は所定時間ごとにこの制御プログラムを実行する。ステップ1で現在地を検出した後、ステップ8で現在のSOC(d_SOC)を検出する。続くステップ2で、上述したように目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、あるいは渋滞状況の変化があったかどうかを確認し、いずれかがあったときはステップ3へ進み、何もなかったときはステップ11へ進む。
【0067】
目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、渋滞状況の変化のいずれかがあったときは、ステップ3で目的地までの誘導経路を探索する。次に、ステップ4で、上述したように目的地までの誘導経路をm区間way(j)(j=1〜m)に分割し、さらに各区間way(j)をp分割することによって目的地までの誘導経路をn(=m・p)区間way(i)(i=1〜n)に分割する。続くステップ5では各分割区間way(j)における平均勾配、交差点位置、曲率半径、標高などの道路環境を検出する。続くステップ6で上述したように各分割区間way(j)の道路環境などに基づいて目的地における目標SOC(t_SOC)を決定する。
【0068】
ステップ21において、車両の動力性能を考慮して各区間way(j)ごとの道路環境に応じたSOCの上下限値を設定する。例えば図11に示すように、経路途中のある区間way(k)から先5kmに渡って上り坂が続くと見込まれる場合は、モーター1,4による駆動力を十分に持続させるために区間way(k)におけるSOC下限値を50%とし、10kmに渡って上り坂が続く場合にはSOC下限値を60%にする。なお、原則として各分割区間のSOC上下限値は、図11に示すようにバッテリー保護のために80%以下、20%以上とする。また、SOCの上下限値は、全区間にわたって設定してもよいし、各区間way(j)ごとに設定してもよい。さらに、誘導経路上の任意の地点に対して設定してもよい。もちろん、上限値のみ、あるいは下限値のみを設定してもよい。
【0069】
ステップ7では、上述したように、各分割区間way(j)の道路環境に基づいて現在地と目的地の間の各分割区間way(i)における車速p_vsp(i)と制駆動力指令値p_tTd(i)を予測する。車速p_vsp(i)の予測は、例えば次のようにする。誘導経路では区間way(j)の制限速度を予測値とする。また、右左折をする交差点、踏切、あるいは料金所では例えば減速度0.1Gで車速が0になり、3秒停止後に加速度0.1Gで巡航速度に戻るような車速p_vsp(i)を予測し、曲線路区間では道路の曲率に応じた加減速度と通過速度に基づいて車速p_vsp(i)を予測する。また、VICSなどの路車間通信装置から渋滞情報を得た場合は、渋滞区間の渋滞がひどいほど平均車速が低くなるような車速p_vsp(i)を予測する。一方、各分割区間way(i)の制駆動力指令値p_tTd(i)には、車速p_vsp(i)に応じた走行抵抗分(空気抵抗分+転がり抵抗分)の駆動力と、前区間との速度差に応じた加減速度分の制駆動力と、道路勾配に応じた車両のポテンシャルエネルギー変化を吸収するための加減速分の制駆動力との和の制駆動力を設定する。
【0070】
ステップ9では、第1の実施の形態で上述した方法によりSOC換算効率指標SOCcを演算する。ステップ10で、算出したSOC換算効率指標SOCcと予測車速p_vsp(i)と予測制駆動力指令値p_tTd(i)とに基づいて、各分割区間way(i)のSOC(p_SOC(i))を予測する。まず、SOC換算効率指標SOCcと予測車速p_vsp(i)と予測制駆動力指令値p_tTd(i)とに基づいて、上述したように各分割区間way(i)におけるエンジン2およびモーター1,4の仮の運転点を求めると、各分割区間における予測バッテリー充放電電力p_bat(i)が求まる。したがって、現在のSOC(d_SOC)を初期値として各分割区間way(i)の予測バッテリー充放電電力p_bat(i)を時間積分すると、各分割区間way(i)のSOC(p_SOC(i))を予測することができる。
【0071】
ステップ22において、予測した各分割区間way(i)のSOC(p_SOC(i))がステップ21で設定した上下限値を超えているかどうかを確認し、超えていればステップ23へ進み、超えていなければステップ11へ進む。予測SOC(p_SOC(i))が上下限値を超えている場合は、ステップ23でSOC換算効率指標SOCcの補正演算を行う。例えば図12に示すように、予測SOC(p_SOC(i))が目的地までの経路途中のPA地点で下限値を超える場合(▲1▼)には、下限値を超えないところ(▲2▼の線)までSOC換算効率指標SOCcを上記数式1により補正して小さくする。逆に、予測SOC(p_SOC(i))が上限値を超える場合には、上限値を超えないところまでSOC換算効率指標SOCcを上記数式2により補正して大きくする。ただし、補正の過程で上限値および下限値をともに超えてしまう場合には、車両の現在地に近い方(iの値が小さい方)のSOC予測値p_SOC(i)を優先的に採用し、上下限内に収まるようにSOC換算効率指標SOCcを数式1または数式2により補正する。
【0072】
次に、ステップ24で各区間way(i)の予測SOC(p_SOC(i))がSOC上下限内に収まるようになった地点、例えば図12に示すように予測SOC(p_SOC(i))の変化曲線がSOC上下限値に最接近する地点、または予測SOC(p_SOC(i))の変化曲線とSOC上下限値との交点”PA”を記憶しておく。このとき、▲2▼の線の目的地における予測SOC(p_SOC(n))は目標SOC(t_SOC)に一致しないため、ステップ23で演算したSOC換算効率指標SOCcを目的地まで使用すれば、目的地における実際のSOCが目標SOC(t_SOC)に一致しないことになる。そこで、車両が地点PAに達するまではステップ23で演算したSOC換算効率指標SOCcを使用し、車両が地点PAに達したことを後述のステップ26で判定した後は、ステップ9でSOC換算効率指標SOCcを演算し直し、その値に基づいて車両の運転点を改めて決定していくことで、目的地における実際のSOCを目標SOC(t_SOC)にほぼ一致させることができる。
【0073】
目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、渋滞状況の変化のいずれもなかったときは、ステップ11で車速センサー23により車速d_vspを検出し、続くステップ12でアクセルセンサー22によりアクセル開度d_accを検出する。ステップ13では、車速とアクセル開度とに基づいて予め設定した制駆動力指令値のテーブルから、検出車速d_vspと検出アクセル開度d_accに対応する制駆動力指令値d_tTdを表引き演算する。
【0074】
ステップ14では、各分割区間way(j)の終点において、各分割区間の平均車速d_vsp(i)および平均制駆動力指令値d_tTd(i)と、予測車速p_vsp(i)および予測制駆動力指令値p_tTd(i)とのずれがそれぞれの判定基準値より大きいか否かを判断し、大きい場合にはステップ7へ戻り、予測車速p_vsp(i)および予測制駆動力指令値p_tTd(i)を再計算する。一方、車速と制駆動力指令値の予測値と実際値のずれが判定基準値以下の場合はステップ15へ進む。なお、ずれの指標としては、上述した数式3に示す車速の二乗誤差と制駆動力指令値の二乗誤差との和ERR_1を用いたり、あるいは数式4に示す仕事率相当値の二乗誤差ERR_2を用いることができる。ステップ15では、各分割区間way(i)の終点において、現在のSOC(d_SOC)と予測SOC(p_SOC(i))とのずれが判定基準値より大きいか否かを判断し、大きい場合はステップ9へ戻り、SOC換算効率指標SOCcを再計算する。一方、SOCの予測値と実際値とのずれが判定基準値以下の場合はステップ25へ進む。なお、ずれの指標としては例えば上記数式5に示すERR_3を用いることができる。
【0075】
車速、制駆動力指令値およびSOCの予測値と実際値とのずれが小さいときは、ステップ25で現在のSOC(d_SOC)とステップ21で設定したSOC上下限値との差が所定値δSOC以下かどうかを確認する。ここで、所定値δSOCには、SOCがその上下限値に接近したことを判定するための適当な値を設定する。現在のSOCがその上下限値に接近したときはステップ9へ戻り、SOC換算効率指標SOCcを再計算する。一方、現在のSOCがその上下限値に接近していないときはステップ26へ進み、車両が地点PAに到達したかどうかを確認する。ここで、地点PAは、現在のSOC(d_SOC)がステップ21で設定したSOC上下限値に達する地点である。地点PAに到達したときはステップ9へ戻り、SOC換算効率指標SOCcを再計算する。一方、まだ地点PAへ到達していないときはステップ16へ進む。
【0076】
ステップ16では、SOC換算効率指標SOCcの収束値SOCc_jと、現在の車速検出値d_vspと、制駆動力指令値の演算値d_tTdとに基づいてエンジンとモーターの走行時の正式な運転点を演算する。続くステップ17では、エンジン/モーター運転点を実現するように、エンジン2のトルク、モーター1および4のトルク、無段変速機5の変速比、クラッチ3の締結/解放を制御する。
【0077】
このように、第2の実施の形態では、車両の動力性能を考慮して各区間way(i)ごとの道路環境に応じたSOCの上下限値を設定し、SOC換算効率指標SOCcと各区間way(i)の予測SOC(p_SOC(i))を演算する。そして、各区間way(i)の予測SOC(p_SOC(i))がSOCの上下限値を超えている場合は、上下限値の範囲内に収まるようにSOC換算効率指標SOCcを再計算し、各区間way(i)の予測SOC(p_SOC(i))の変化曲線がSOC上下限値に最接近する地点、または予測SOC(p_SOC(i))の変化曲線とSOC上下限値との交点PAを記憶する。SOC換算効率指標SOCcに基づいてエンジン/モーターの運転点を決定し走行しているときに、現在のSOC(d_SOC)がSOC上下限値に接近または上記地点PAに到達したら、それ以降のSOC換算効率指標SOCcを演算し直し、新しいSOC換算効率指標SOCcに基づいてエンジン/モーターの運転点を決定し、目的地への走行を続ける。これにより、目的地までの燃料利用効率を向上させながら目的地における目標SOCを達成することができる。
【0078】
《発明の第3の実施の形態》
SOC換算効率指標SOCcの他の演算方法を説明する。なお、この第3の実施の形態の構成は図1および図2に示す構成と基本的に同様であるが、この第3の実施の形態では目的地までの各分割区間の車速と制駆動力指令値を予測する走行条件予測機能16a(図2参照)が不要である。
【0079】
図13および図14は、SOC換算効率指標の他の演算方法を含む車両制御プログラムを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、第3の実施の形態の動作を説明する。なお、図7および図8に示す動作と同様な動作を行うステップに対しては同一のステップ番号を付して相違点を中心に説明する。
【0080】
車両コントローラー16は所定時間ごとにこの制御プログラムを実行する。ステップ1において現在地を検出する。続くステップ2で、目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、あるいは渋滞状況の変化があったかどうかを確認し、いずれかがあったときはステップ3へ進み、何もなかったときはステップ11へ進む。目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、渋滞状況の変化のいずれかがあったときは、ステップ3で目的地までの誘導経路を探索する。続くステップ4では、上述したように道路環境の内の特徴のある地点を区分点として目的地までの誘導経路をm区間way(j)(j=1〜m)に分割する。ステップ5で各分割区間way(j)における平均勾配、交差点位置、曲率半径、標高などの道路環境を検出し、続くステップ6で、上述したように、検出した各分割区間way(j)の道路環境に基づいて目的地における目標SOC(t_SOC)を決定する。
【0081】
次に、ステップ8で現在のSOC(d_SOC)を検出し、続くステップ31で次のようにしてSOC換算効率指標SOCcを演算する。まず、道路環境ごとに走行パターンを想定し、それらの走行パターンをSOC換算効率指標SOCcで走行した場合の単位距離あたりのSOC変化量データ(MAP2DSOC)として予めメモリに記憶しておく。そして、このデータ(MAP2DSOC)からSOC換算効率指標SOCcと各区間way(j)ごとの道路環境とに対応したSOC変化量p_dSOC(j)を表引き演算し、現在のSOC(d_SOC)を初期値として各区間way(j)のSOC変化量p_dSOC(j)を積分することによって、各区間way(j)の予測SOC(p_SOC(j))と目的地における予測SOC(p_SOC(m))を求める。この演算を、目的地における予測SOC(p_SOC(m))が目的地における目標SOC(t_SOC)とほぼ一致するまで実行し、両者がほぼ一致したときのSOC換算効率指標を最終的な指標SOCcとする。
【0082】
ステップ11で車速センサー23により車速d_vspを検出し、続くステップ12でアクセルセンサー22によりアクセル開度d_accを検出する。ステップ13では、車速とアクセル開度とに基づいて予め設定した制駆動力指令値テーブルから、検出車速d_vspと検出アクセル開度d_accに対応する制駆動力指令値d_tTdを表引き演算する。
【0083】
ステップ32において、各区間way(j)のSOC変化量(p_dSOC(j))の誤差が大きいかどうかを判定する。つまり、各区間way(j)の終点ごとに、直前に通過した区間way(k)の実際のSOC変化量(d_dSOC(k))と算出したSOC変化量p_dSOC(k)とを比較し、ずれが大きい場合は補正する。なお、ずれの判定基準値には例えば次式により求めた値ERR4を用いることができる。
【数6】
ERR_4=(d_dSOC(k)−p_dSOC(k))
ずれが大きいときはステップ8へ戻ってSOC換算効率指標SOCcを再計算し、ずれが小さいときはステップ15へ進む。
【0084】
ステップ15では、各分割区間way(j)の終点において、現在のSOC(d_SOC)と予測SOC(p_SOC(i))とのずれが判定基準値より大きいか否かを判断し、大きい場合はステップ9へ戻り、判定基準値以下の場合はステップ16へ進む。なお、判定基準値としては上記数式3に基準値ERR_3を用いることができる。
示すずれの指標としては例えば次式に示すようなものがある。
【0085】
ステップ16において、SOC換算効率指標SOCcの収束値SOCc_jと、現在の車速検出値d_vspと、制駆動力指令値の演算値d_tTdとに基づいてエンジンとモーターの走行時の正式な運転点を演算する。このとき、検出SOC(d_SOC)がメインバッテリー15の保護のために予め設定されている上下限値付近にある場合には、バッテリー15の保護を優先させ、SOC換算効率指標SOCcの代わりに検出SOC(d_SOC)を用いて演算するものとする。続くステップ17では、エンジン/モーター運転点を実現するように、エンジン2のトルク、モーター1および4のトルク、無段変速機5の変速比、クラッチ3の締結/解放を制御する。
【0086】
なお、走行経路の道路環境情報、SOC換算効率指標およびSOC変化量を記憶しておき、この過去の走行経路のデータを考慮して区間way(j)ごとのSOC変化量を予測するようにしてもよい。それにより、より正確な区間way(j)ごとのSOC変化量を予測することができる。
【0087】
このように、第3の実施の形態によれば、道路環境ごとに走行パターンを想定し、それらの走行パターンを種々のSOC換算効率指標で走行した場合の単位走行距離あたりのSOC変化量データを予めメモリに記憶しておく。そして、この単位走行距離あたりのSOC変化量データから、SOC換算効率指標SOCcと各区間way(j)ごとの道路環境とに対応したSOC変化量p_dSOC(j)を表引き演算し、現在のSOC(d_SOC)を初期値として各区間way(j)のSOC変化量p_dSOC(j)を積分することによって、各区間way(j)の予測SOC(p_SOC(j))と目的地における予測SOC(p_SOC(m))を求める。この演算を目的地における予測SOC(p_SOCm)が目的地における目標SOC(t_SOC)とほぼ一致するまで実行し、両者がほぼ一致したときのSOC換算効率指標を最終的な指標SOCcとする。このSOC換算効率指標SOCcに基づいてエンジン/モーターの運転点を決定し走行しているときに、各区間way(k)の実際のSOC変化量d_dSOC(k)と算出したSOC変化量p_dSOC(k)とを比較し、ずれが大きい場合はSOC換算効率指標(SOC)を補正する。また、各区間way(j)において、現在のSOC(d_SOC)と予測SOC(p_SOC(i))とを比較し、ずれが判定基準値よりも大きい場合はSOC換算効率指標(SOC)を補正する。これにより、目的地までの燃料利用効率を向上させながら目的地における目標SOCを達成することができる。
【0088】
以上の実施の形態では、燃料増加量Δfuelに対する充電電力増加量Δbatの比(Δbat/Δfuel)、すなわち感度SをSOC換算効率指標とする例を示したが、SOC換算効率指標は感度Sに限定されない。例えば、SOCが低いときには発電を促進し、高いときには発電を抑制する制御を行うハイブリッド車両に対しては、SOCそのものをSOC換算効率指標としてもよい。この場合は、車両の進行経路上に所定距離以上の下り坂がある場合には、目標SOCを検出SOCに対して小さめに補正すればよい。また、SOC検出値と目的地における目標SOCとの差が大きいほどSOCの補正量を大きくしてもよい。
【0089】
なお、運転者に代わり状況に応じて車両の制駆動力を自動調整するような制駆動力自動調整システムにおいては、上述した実施の形態の”アクセル開度”を制駆動力自動調整システムの制駆動力指令値に置き換えることによって、上述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【0090】
また、上述した一実施の形態では、クラッチ3の締結によりパラレル・ハイブリッド走行を実現するとともに、クラッチ3の開放によりシリーズ・ハイブリッド走行も行う車両への適用例を示したが、パラレル・ハイブリッド走行のみ、またはシリーズ・ハイブリッド走行のみを行う車両へも同様に適用できる。
【0091】
さらに、上述した一実施の形態では無段変速機を例に上げて説明したが、変速機は無段変速機に限定されず、有段変速機でもよい。また、変速機の配置も上述した一実施の形態に限定されない。
【0092】
さらにまた、本願発明は、前輪駆動、後輪駆動、4輪駆動などのすべての駆動方式の車両に適用することができ、エンジンで前輪を駆動し、モーターで後輪を駆動する形態などのすべての駆動源形態の車両に適用することができる。
【0093】
上述した一実施の形態では、目的地までの誘導経路を探索し、目的地における目標SOC(t_SOC)を設定するとともに、目的地における予測SOC(p_SOC)を求め、予測SOC(p_SOC)が目標SOC(t_SOC)に略一致するようなSOC換算効率指標SOCcを設定する例を示したが、上記目的地の代わりに誘導経路途中の任意の中間地点を設定し、その中間地点における目標SOCを設定するとともに、中間地点における予測SOCを求め、中間地点における予測SOCが目標SOCに略一致するようなSOC換算効率指標SOCcを設定するようにしてもよい。その場合は、中間地点までの誘導経路を分割し、各分割経路ごとにSOC変化量、予測SOCなどを計算する。なお、上述した”走行経路上の特定地点”は誘導経路の目的地と誘導経路上の任意の中間地点とを含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態の構成を示す図である。
【図2】図1に続く、一実施の形態の構成を示す図である。
【図3】SOC換算効率指標の演算方法を説明するための図である。
【図4】エンジンの運転点を示す図である。
【図5】エンジンの燃料増加量Δfuelに対する充電電力増加量Δbat、充電電力Bat、感度Sを示す図である。
【図6】クラッチの動作点を設定するマップである。
【図7】第1の実施の形態の車両制御プログラムを示すフローチャートである。
【図8】図7に続く、第1の実施の形態の車両制御プログラムを示すフローチャートである。
【図9】第2の実施の形態の車両制御プログラムを示すフローチャートである。
【図10】図9に続く、第2の実施の形態の車両制御プログラムを示すフローチャートである。
【図11】SOC上下限値の設定方法を説明するための図である。
【図12】SOC換算効率指標の補正方法を説明するための図である。
【図13】第3の実施の形態の車両制御プログラムを示すフローチャートである。
【図14】図13に続く、第3の実施の形態の車両制御プログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 モーター
2 エンジン
3 クラッチ
4 モーター
5 無段変速機
6 減速装置
7 差動装置
8 駆動輪
11〜13 インバーター
14 DCリンク
15 メインバッテリー
16 車両コントローラー
16a 走行条件予測機能
16b SOC換算効率指標演算機能
16c エンジン/モーター動作点演算機能
20 キースイッチ
21 ブレーキスイッチ
22 アクセルセンサー
23 車速センサー
24 バッテリー温度センサー
25 バッテリーSOC検出装置
26 エンジン回転センサー
27 スロットルセンサー
30 燃料噴射装置
31 点火装置
32 スロットルバルブ制御装置
33 ナビゲーション装置
33a 経路分割機能
33b 道路環境検出機能
33c 目標SOC決定機能
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle that travels by a plurality of drive sources, and particularly to improve fuel consumption.
[0002]
[Prior art]
There is known a control device for a hybrid vehicle that obtains information on a travel route from a navigation device, sets a target value of a remaining battery level according to the travel route, and determines an operating point of an engine and a motor (for example, JP-A-8-126116).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional hybrid vehicle control device described above, the engine and motor operating points are switched to the charging side when the remaining battery level is lower than the target value, and charging is stopped when the remaining battery level is higher than the target value. The engine and motor operating points are simply switched to the engine side or the discharge side, and the efficiency of the engine and motor affected by the road environment and driving conditions of the driving route is not taken into consideration. There is a problem that is not suppressed to the minimum.
[0004]
An object of the present invention is to provide a control device for a hybrid vehicle that controls an engine and a motor so that the remaining amount of the battery becomes the target value while suppressing the fuel consumption amount in the travel route to the minimum.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 showing the configuration of an embodiment.
(1) The invention of claim 1 controls a hybrid vehicle that uses either one or both of the engine 2 and the motors 1 and 4 as a braking / driving force source and transfers electric power between the motors 1 and 4 and the battery 15. Applied to the device.
And vehicle speed detecting means 23 for detecting the vehicle speed, braking / driving force command value setting means 16 for setting a braking / driving force command value for the vehicle,When charging the batteryAn efficiency index that represents the efficiency of fuel useAs an SOC conversion efficiency index corresponding to the increase in battery charging power relative to the increase in fuelThe efficiency index setting means 16b to be set, the vehicle speed detection value, the braking / driving force command value, and theSOC conversionBased on the efficiency indicator,SOC conversionThe larger the efficiency indexHigh fuel efficiency when charging the batteryThe engine 2 and the operating point determination means 16c for determining the operating points of the motors 1 and 4 are provided, thereby achieving the above object.
(2) The control device for a hybrid vehicle of claim 2A navigation device 33 for setting a travel route of the vehicle and detecting road environment information in the travel route is provided, and an efficiency index is set based on the road environment information of the travel route by the efficiency index setting means 16b.It is what I did.
(3) The hybrid vehicle control device according to claim 3 is:SOC detection means 25 for detecting the SOC of the battery 15, SOC prediction means 16 for predicting SOC at a specific point on the travel route based on the SOC detection value, and target SOC setting for setting a target SOC at the specific point Means 33c, and the efficiency index setting means 16b sets an SOC conversion efficiency index that matches the predicted SOC value at the specific point with the target SOC.It is what I did.
(4) The hybrid vehicle control device according to claim 4 is:Based on the route dividing means 33a that divides the travel route to the specific point, the road environment information of the travel route, and the SOC conversion efficiency index, the SOC change amount of each divided section of the travel route is predicted. SOC change amount prediction means 16, and the SOC prediction means 16 predicts the SOC at the specific point by integrating the predicted SOC change amount of each divided section with the current SOC detection value as an initial value. The SOC conversion efficiency index is converged by the efficiency index setting means 16b so that the predicted SOC value at the specific point substantially matches the target SOC.It is what I did.
(5) The hybrid vehicle control device according to claim 5 is:The SOC change amount predicting means 16 preliminarily stores SOC change amount data per unit travel distance when a travel pattern is assumed for each road environment and each travel pattern is traveled with various SOC conversion efficiency indexes. Predicting the amount of SOC change in each divided section based on the SOC conversion efficiency index and the road environment information of each divided sectionIt is what I did.
(6) The hybrid vehicle control device according to claim 6 is:Route dividing means 33a for dividing the traveling route to the specific point, and traveling condition predicting means 16a for predicting the vehicle speed and braking / driving force of each divided section based on road environment information of the traveling route, The SOC prediction unit 16 predicts the SOC at the specific point based on the SOC detection value, the SOC conversion efficiency index, the predicted vehicle speed, and the predicted braking / driving force, and the efficiency index setting unit 16b calculates the specific point. The SOC conversion efficiency index is converged so that the predicted SOC value at approximately matches the target SOCIt is what I did.
(7) The control device for a hybrid vehicle according to claim 7 is:Vehicle speed detecting means 23 for detecting the vehicle speed, accelerator opening detecting means 22 for detecting the depression amount of the accelerator pedal (hereinafter referred to as accelerator opening), and braking / driving force set in advance based on the vehicle speed and the accelerator opening A braking / driving force command value calculating means 16a for calculating a braking / driving force command value corresponding to the vehicle speed detection value and the accelerator opening detection value from a command value table, and by the efficiency index setting means 16b, When the difference between the detected vehicle speed value and the predicted vehicle speed exceeds a predetermined value, or when the difference between the braking / driving force command value and the predicted braking / driving force exceeds a predetermined value, the SOC conversion efficiency index is reset. SetIt is what I did.
(8) A control device for a hybrid vehicle according to claim 8 is:The SOC prediction means 16 predicts the SOC in each divided section based on the converged SOC conversion efficiency index, and the efficiency index setting means 16b determines the SOC detection value and the SOC predicted value in the divided section. The SOC conversion efficiency index is reset when the deviation exceeds a predetermined value.It is what I did.
(9) The hybrid vehicle control device according to claim 9 isAn upper / lower limit value setting means 16 for setting upper and lower limit values of the SOC is provided, and the SOC prediction means 16 predicts the SOC in each divided section based on the converged SOC conversion efficiency index, and the efficiency index setting means When the SOC predicted value of each of the divided sections exceeds the SOC upper / lower limit value by 16b, the SOC conversion efficiency index is corrected so that the SOC predicted value of each of the divided sections falls within the SOC upper / lower limit value. DoIt is what I did.
(10) The hybrid vehicle control device according to claim 10 is:The efficiency index setting means 16b resets the SOC conversion efficiency index when the predicted SOC value of each divided section approaches the SOC upper / lower limit value.It is what I did.
(11) A control device for a hybrid vehicle according to claim 11 is provided.The upper and lower limit value setting means 16 sets an upper limit value and / or a lower limit value for each of the divided sections or any point on the travel route.It is what I did.
(12) A control device for a hybrid vehicle according to claim 12 is:Upper / lower limit value setting means 16 for setting the upper and lower limit values of the SOC is provided, and when the detected SOC value approaches or reaches the SOC upper / lower limit value, the SOC conversion efficiency index is reset by the efficiency index setting means 16b.It is what I did.
(13) The control device for a hybrid vehicle of claim 13Vehicle speed storage means 16 for storing the vehicle speed of the travel route is provided, and the vehicle speed and braking / driving force of each of the divided sections are predicted by the travel condition prediction means 16a using the past vehicle speed storage value.It is what I did.
(14) A control device for a hybrid vehicle according to a fourteenth aspect includes:The navigation device 33 detects traffic congestion information on the travel route, and the efficiency index setting means 16b sets the efficiency index in consideration of the traffic congestion information.It is what I did.
(15) A hybrid vehicle control device according to claim 15 is provided.When the traffic information changes, the efficiency index is reset by the efficiency index setting unit 16b.It is what I did.
(16) A hybrid vehicle control device according to claim 16 is provided.The efficiency index setting means 16b sets the efficiency index in consideration of the gradient and altitude of the travel route.It is what I did.
(17) A control device for a hybrid vehicle according to claim 17 is provided.When the vehicle deviates from the travel route, the efficiency index is reset by the efficiency index setting means 16b.It is what I did.
[0006]
In the section of the means for solving the above-described problem, a diagram of an embodiment is used for easy understanding of the description. However, the present invention is not limited to the embodiment.
[0007]
【The invention's effect】
(1) According to the invention of claim 1,SOC conversionBy setting the efficiency index, the state of charge of the battery can be adjusted to a desired value.When the state of charge of the battery is high, the SOC conversion efficiency index is set to a large value, the amount of charge to the battery is reduced, the fuel required for battery charging can be saved, and the operating point with high fuel utilization efficiency can be realized. When the state of charge of the battery is low, the SOC conversion efficiency index can be set to a small value to reduce the fuel utilization efficiency, but it is possible to realize an operating point that increases the amount of charge to the battery. In other words, fuel usage efficiency can be prioritized over battery charging when the battery charge state is high, and battery charging can be prioritized over fuel utilization efficiency when the battery charge state is low. The fuel utilization efficiency can be improved while managing the state.
(2) According to the invention of claim 2,The efficiency index was set based on the road environment information of the driving route. Many hybrid vehicles regenerate the potential energy of the vehicle on the downhill and store it as electrical energy, but such vehicles allow for the regenerative energy when driving downhill based on the downhill information of the travel route. The fuel consumption can be reduced by increasing the efficiency index and suppressing the charge amount of the battery. In addition, the hybrid vehicle uses only the motor or the motor and engine as the drive source. However, to maintain the drive force for a long time in situations where uphills continue, keep the battery charge level high beforehand. Is desirable. In response to such demands, by reducing the efficiency index in anticipation of the amount of energy consumed when traveling uphill based on the uphill information of the vehicle's travel route, by increasing the battery charge state, The driving force on the uphill can be maintained for a long time. Thus, by using the road environment information of the travel route of the vehicle, the fuel utilization efficiency can be improved and the driving force characteristics can be improved.
(3) According to the invention of claim 3,The target SOC at the specific point can be reliably achieved.
(4) According to the invention of claim 4,Even on a route with a long distance to a specific point or a change point of the road environment to the specific point, for example, a travel route with many change points such as road type, congestion state, and gradient, the predicted SOC value at the specific point is sufficient for the target SOC. The SOC conversion efficiency index can be systematically and accurately obtained.
(5) According to the invention of claim 5,The amount of SOC change in each divided section can be predicted without predicting the vehicle speed and braking / driving force for each divided section based on the road environment information of the travel route, and the processing load on the control device can be reduced.
(6) According to the invention of claim 6,Even on a route with a long distance to a specific point or a change point of the road environment to the specific point, for example, a travel route with many change points such as road type, congestion state, and gradient, the predicted SOC value at the specific point is sufficient for the target SOC. The SOC conversion efficiency index can be systematically and accurately obtained.
(7) According to the invention of claim 7,By verifying the deviation between the vehicle speed detection value and the predicted vehicle speed, and the deviation between the braking / driving force command value and the predicted braking / driving force, an accurate SOC conversion efficiency index can be obtained, and the fuel utilization efficiency up to a specific point is improved. Thus, the target SOC at the specific point can be reliably achieved.
(8) According to the invention of claim 8,Detects SOC excess or deficiency caused by the SOC prediction error of each divided section or SOC excess or deficiency caused by the use of vehicle equipment and electrical components such as electric power steering and air conditioner powered by the same battery. It is possible to calculate an SOC conversion efficiency index in consideration of such SOC excess and deficiency. In general, the SOC is charged and discharged within a predetermined upper and lower limit value, for example, in the range of 20 to 80%, for battery protection. However, an SOC shift caused by this limitation can be detected, and an SOC conversion efficiency index considering the shift is used. It can be calculated. As a result, the fuel utilization efficiency up to the specific point can be reliably improved, and the actual SOC at the specific point can be brought close to the target SOC.
(9) According to the invention of claim 9,It is possible to improve the fuel utilization efficiency up to a specific point while keeping the SOC within the upper and lower limits, and to reliably achieve the target SOC at the specific point. .
(10) According to the invention of claim 10,It is possible to improve the fuel utilization efficiency up to a specific point while keeping the SOC within the upper and lower limits, and to reliably achieve the target SOC at the specific point.
(11) According to the invention of claim 11,The upper and lower limit values of the SOC can be set finely according to the road environment of the travel route, and the target SOC at the specific point can be reliably achieved while improving the fuel utilization efficiency up to the specific point.
(12) According to the invention of claim 12,When the SOC detection value approaches or reaches the SOC upper / lower limit value, the SOC conversion efficiency index is reset. In general, charging and discharging are performed so that the SOC falls within a predetermined upper and lower limit value for battery protection, but the SOC conversion efficiency index is not calculated in consideration of the upper and lower limit value limits of the SOC. After being restricted, even if the operating point of the engine and motor is adjusted according to the set SOC conversion efficiency index, the fuel utilization efficiency up to the specific point is sufficiently improved, and the SOC at the specific point is the target value. It is not always possible to approach. According to the thirteenth aspect of the present invention, even after the SOC is restricted, the fuel utilization efficiency up to the specific point can be further improved, and the SOC at the specific point can be brought close to the target value.
(13) According to the invention of claim 13,The vehicle speed and braking / driving force can be predicted flexibly corresponding to the driving characteristics of the driver, and the SOC at the specific point can be brought close to the target value while the fuel utilization efficiency up to the specific point is reliably improved.
(14) According to the invention of claim 14,An SOC conversion efficiency index is set in consideration of real-time traffic jam information collected by the navigation device. In general hybrid vehicles, when the battery charge state is maintained in a long traffic jam area, it is forced to operate with poor fuel consumption efficiency of the engine, but in anticipation of traffic jam in advance, the SOC conversion efficiency index is reduced and the SOC is increased. By doing so, it is possible to avoid operation with poor fuel utilization efficiency. Further, by setting the SOC conversion efficiency index in consideration of traffic jam information, the SOC at a specific point can be brought close to the target value.
(15) According to the invention of claim 15,The fuel utilization efficiency up to the specific point can be reliably improved in accordance with the change in the traffic congestion situation on the travel route, and the SOC at the specific point can be brought close to the target value.
(16) According to the invention of claim 16,Since the SOC conversion efficiency index is set in consideration of the change in the potential energy of the vehicle on the travel route, a more accurate index can be obtained and the fuel use efficiency up to the specific point can be improved while ensuring the specific point. The target SOC can be achieved.
(17) According to the invention of claim 17,Even when the vehicle deviates from the travel route set by the navigation device, it is possible to set an appropriate SOC conversion efficiency index according to the situation, while reliably improving the fuel utilization efficiency to the specific point, while at the specific point The target SOC can be achieved.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<< First Embodiment of the Invention >>
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment. In the figure, a thick solid line indicates a transmission path of mechanical force, and a thick broken line indicates a power line. A thin solid line indicates a control line, and a double line indicates a hydraulic system.
The power train of this hybrid vehicle includes a motor 1, an engine 2, a clutch 3, a motor 4, a continuously variable transmission 5, a speed reducer 6, a differential device 7, and drive wheels 8. A clutch 3 is interposed between the engine 2 and the motor 4, and the output shaft of the motor 1, the output shaft of the engine 2, and the input shaft of the clutch 3 are connected to each other, and the output shaft of the clutch 3 and the motor 4 The output shaft and the input shaft of the continuously variable transmission 5 are connected to each other.
[0009]
When the clutch 3 is engaged, the engine 2 and the motor 4 serve as a vehicle propulsion source, and when the clutch 3 is released, only the motor 4 serves as a vehicle propulsion source. The driving force of one or both of the engine 2 and the motor 4 is transmitted to the drive wheels 8 via the continuously variable transmission 5, the speed reducer 6, and the differential device 7. The continuously variable transmission 5 is supplied with pressure oil from the hydraulic device 9, and the belt is clamped and lubricated. An oil pump (not shown) of the hydraulic device 9 is driven by a motor 10.
[0010]
The motors 1, 4 and 10 are AC machines such as a three-phase synchronous motor or a three-phase induction motor, the motor 1 is mainly used for engine starting and power generation, and the motor 4 is mainly used for vehicle propulsion and braking. The motor 10 is for driving an oil pump of the hydraulic device 9. The motors 1, 4 and 10 are not limited to alternating current machines, and direct current motors can also be used. In addition, when the clutch 3 is engaged, the motor 1 can be used for vehicle propulsion and braking, and the motor 4 can be used for engine starting and power generation.
[0011]
The clutch 3 is a powder clutch and can adjust the transmission torque. The clutch 3 may be a dry single plate clutch or a wet multi-plate clutch. The continuously variable transmission 5 is a continuously variable transmission such as a belt type or a toroidal type, and the gear ratio can be adjusted steplessly.
[0012]
The motors 1, 4 and 10 are driven by inverters 11, 12 and 13, respectively. In the case where a DC motor is used for the motors 1, 4 and 10, a DC / DC converter is used instead of the inverter. The inverters 11 to 13 are connected to the main battery 15 through a common DC link 14, and the DC charging power of the main battery 15 is converted into AC power and supplied to the motors 1, 4, 10. The main battery 15 is charged by converting the AC generated power 4 into DC power. Since the inverters 11 to 13 are connected to each other via the DC link 14, the electric power generated by the motor during the regenerative operation can be directly supplied to the motor during the power running operation without going through the main battery 15. it can. As the main battery 15, various batteries such as a lithium-ion battery, a nickel-hydrogen battery, and a lead battery, and an electric double layer capacitor, so-called power capacitor, can be used.
[0013]
The vehicle controller 16 includes peripheral parts such as a microcomputer and a memory. The rotational speed and output torque of the motors 1, 4 and 10, the rotational speed and output torque of the engine 2, the engagement and release of the clutch 3, and the continuously variable transmission 5 The gear ratio is controlled.
[0014]
As shown in FIG. 2, the vehicle controller 16 includes a key switch 20, a brake switch 21, an accelerator sensor 22, a vehicle speed sensor 23, a battery temperature sensor 24, a battery SOC detector 25, an engine rotation sensor 26, a throttle sensor 27, and the like. Connected.
[0015]
The key switch 20 is turned on (closed) when the vehicle key is set to the ON position or the START position. The brake switch 21 detects the depression state of a brake pedal (not shown), and the accelerator sensor 22 detects the depression amount of the accelerator pedal (hereinafter referred to as accelerator opening). The vehicle speed sensor 23 detects the traveling speed of the vehicle, and the battery temperature sensor 24 detects the temperature of the main battery 15. The battery SOC detection device 25 detects the state of charge (SOC) of the main battery 15, and the engine rotation sensor 26 detects the rotation speed of the engine 2. Further, the throttle sensor 27 detects the throttle valve opening of the engine 2.
[0016]
Also connected to the vehicle controller 16 are a fuel injection device 30, an ignition device 31, a throttle valve control device 32, a navigation device 33, and the like of the engine 2. The controller 16 controls the fuel injection device 30 to adjust supply and stop of fuel to the engine 2 and the amount of fuel injection, and also controls the ignition device 31 to ignite the engine 2 and control the throttle valve adjustment device 33. Then, the torque of the engine 2 is adjusted.
[0017]
The navigation device 33 is a satellite navigation device that detects the current location and travel route with a GPS receiver, a self-contained navigation device that detects the current location and travel route with a gyrocompass, and a road-to-vehicle communication device that receives traffic information and road information such as VICS. It has a road map database, etc., searches for the optimum route to the destination, and guides passengers along the optimum route.
[0018]
The navigation device 33 also includes a route division function 33a, a road environment detection function 33b, and a target SOC determination function 33c realized by microcomputer software. The route division function 33a divides the guidance route to the destination. The road environment detection function 33b detects road curvature radii of divided sections, road gradients, presence / absence of intersections / tunnels / crossings, restriction information such as speed limits, and area information such as urban / mountainous roads. Further, the target SOC determination function 33c determines the target SOC (t_SOC) of the main battery 15 at the destination.
[0019]
The vehicle controller 16 includes a traveling condition prediction function 16a, an SOC conversion efficiency index calculation function 16b, and an engine / motor operating point calculation function 16c realized by microcomputer software. The traveling condition prediction function 16a predicts the vehicle speed and braking / driving force command value of each divided section based on the road environment of each divided section.
[0020]
The SOC conversion efficiency index calculation function 16b calculates an SOC conversion efficiency index SOCc used when determining the engine / motor operating point. The engine / motor operating point calculation function 16c calculates the operating points of the engine 2 and the motors 1 and 4 based on the SOC conversion efficiency index SOCc, the vehicle speed, and the braking / driving force command value.
[0021]
<< Calculation method of SOC conversion efficiency index SOCc >>
As described above, in the conventional hybrid vehicle control device, the operating point of the engine and the motor is switched to the charging side when the running battery SOC becomes lower than the target value, and when the SOC becomes higher than the target value, the charging stop side or Only the engine and motor operating points are switched to the discharge side, and the efficiency of the engine and motor affected by the road environment and driving conditions of the guide route is not taken into consideration, and the fuel consumption on the guide route is minimized. It is not limited to the limit.
[0022]
Therefore, in this embodiment, the engine 2 and the motors 1 and 4 are controlled so that the SOC of the main battery 15 becomes the target value while minimizing the fuel consumption in the guide path.
[0023]
First, the target SOC (t_SOC) at the destination is set. This target SOC (t_SOC) is the target value of the SOC at the destination, but the SOC of the main battery 15 does not necessarily have to be the target SOC (t_SOC) during the route to the destination. The operating points of the engine 2 and the motors 1 and 4 are not determined based on the target SOC (t_SOC). The target SOC (t_SOC) setting method at this destination includes a method of simply setting a constant value, for example 70%, regardless of the road environment, a method of determining according to the altitude of the destination, for example, a higher altitude. There is a method of setting a small target SOC (t_SOC) in the hope that the traveling energy at the time of going down can be collected in the main battery 15.
[0024]
Next, in this embodiment, in order to set the SOC of the main battery 15 at the destination as the target SOC (t_SOC) while minimizing the fuel consumption in the middle of the route to the destination, An SOC conversion efficiency index SOCc for determining the operating points of the engine 2 and the motors 1 and 4 in the course of the route is obtained by calculation.
[0025]
When this SOC conversion efficiency index SOCc is large, the charging power increase amount Δbat per unit fuel increase amount Δfuel for battery charging is increased, that is, the fuel use efficiency at the time of battery charging is increased. The engine / motor operating point is determined so as to perform charging only, and conversely, when the SOC conversion efficiency index SOCc is small, the engine / motor operating point is determined so that charging is performed even when the fuel utilization efficiency during battery charging is low. .
[0026]
With reference to FIG. 3, the calculation method of the SOC conversion efficiency index SOCc will be described.
A case where the traveling pattern to the destination is a pattern as shown in FIG. 3A will be described as an example. In FIG. 3a, the route to the destination is divided into n sections way (i) (i = 1, 2,..., N), and the vehicle speed p_vsp is based on the road environment for each section way (i). (I) and the braking / driving force command value p-tTd (i) are predicted. A method for predicting the vehicle speed p_vsp (i) and the braking / driving force command value p-tTd (i) will be described later. 3b to 3d determine the operating points of the engine 2 and the motors 1 and 4 by setting three types of fixed values SOCc_h, SOCc_m, and SOCc_l (where SOCc_h> SOCc_m> SOCc_l) as the SOC conversion efficiency index SOCc, respectively. Shows the minimum fuel consumption, charge / discharge amount, and SOC change.
[0027]
As described above, the SOC conversion efficiency index SOCc is an index that represents the fuel use efficiency during battery charging. Therefore, as is apparent from FIGS. 3b to 3d, the final SOC at the destination has the smallest value f_SOCc_h when the maximum value SOCc_h is set in the SOC conversion efficiency index SOCc, and the SOC conversion efficiency index SOCc. The value f_SOCc_l when the minimum value SOCc_l is set is the largest. That is, the actual SOC at the destination becomes smaller as the engine / motor operating point is set so as to charge only when the fuel utilization efficiency is high.
[0028]
Some value is set in the SOC conversion efficiency index SOCc, and an engine / motor operation described later is performed based on the predicted vehicle speed p_vsp (i) and the predicted braking / driving force command value p-tTd (i) of each divided section way (i). Temporary operating points of the engine 2 and the motors 1 and 4 are determined by the point determination method. Then, the time integration value p_bat (i) of the charge / discharge power Bat of each divided section way (i) is obtained, and the predicted battery charge / discharge power p_bat () of each divided section way (i) is determined using the current SOC (d_SOC) as an initial value. If i) is integrated over time, the predicted SOC (p_SOC (i)) in each divided section way (i) and the predicted SOC (p_SOC (n)) at the destination can be obtained.
[0029]
As described above, if the SOC conversion efficiency index SOCc is increased, the predicted SOC (p_SOC (n)) at the destination is decreased. Therefore, the initial value SOCc_0 is set in the SOC conversion efficiency index SOCc (SOCc = SOCc_0) If the predicted SOC (p_SOC (n)) at the destination is larger than the target SOC (t_SOC) at the destination when the predicted SOC (p_SOC (n)) is calculated, the SOC conversion efficiency index SOCc is
[Expression 1]
SOCc = SOCc+α (α> 0)
InincreaseAnd recalculate. Conversely, when the predicted SOC at the destination (p_SOC (n)) is smaller than the target SOC at the destination (t_SOC)), the SOC conversion efficiency index SOCc is
[Expression 2]
SOCc = SOCcα (α> 0)
InReductionAnd recalculate.
[0030]
When the above calculation is repeated until the predicted SOC (p_SOC (n)) at the destination substantially coincides with the target SOC (t_SOC) at the destination, that is, the difference between the two becomes equal to or less than a predetermined value. SOCc_j (j is an integer of 0 or more) is determined as the final SOC conversion efficiency index SOCc. This calculation is performed when there is a new input or change of the destination, a departure from the guidance route, or a change in the traffic jam situation.
[0031]
Here, α is a fixed value that does not diverge the repetitive calculation. Alternatively, SOCc_0 may be determined according to traffic information or the like. For example, when the traffic congestion is severe and SOC (d_SOC) is small, SOCc_0 is set to a smaller value. Alternatively, in the case of a route that has traveled before, the initial value is a value that is corrected to be smaller as the current SOC (d_SOC) is smaller based on the SOCc at that time.
[0032]
<Engine / motor operating point determination method>
Next, a method for determining the engine / motor operating point when the clutch is engaged will be described with reference to FIGS. The operation points A, N, B, C, D, and E in FIG. 4 correspond to the operation points A, N, B, C, D, and E in FIG.
[0033]
When the calculation for determining the SOC conversion efficiency index SOCc is being performed, the temporarily set SOCc, the predicted vehicle speed p_vsp (i) and the predicted braking / driving force command value p_tTd (i) for each divided section way (i) Based on the above, temporary operating points of the engine 2 and the motors 1 and 4 are determined. On the other hand, when the determination of the SOC conversion efficiency index SOCc is completed and the vehicle is actually traveling toward the destination, the determined SOC conversion efficiency index SOCc (= SOCc_j), the vehicle speed detection value d_vsp, and the braking / driving force command Based on the calculated value d_tTd, a formal operating point when the engine 2 and the motors 1 and 4 are traveling is determined. The calculation value d_tTd of the braking / driving force command value is obtained by performing a table calculation from a braking / driving force command value table set in advance based on the vehicle speed detection value d_vsp and the accelerator opening detection value.
[0034]
In any of the operating point determinations, the operating point is determined so that charging is performed only when the SOC conversion efficiency index SOCc_j or SOCc increases and the fuel use efficiency during battery charging increases.
[0035]
FIG. 4 shows the engine / motor operating point when the vehicle speed is 50 km / h and the braking / driving force command value is 1000 N, and FIG. 5 shows the relationship between the engine / motor operating point and the battery charge amount at the same vehicle speed and braking / driving force command value. Indicates.
In FIG. 4, the thick line is the optimum fuel consumption line that connects the operating points at which the fuel consumption is minimized when the same engine output is obtained, and considers the efficiency of the engine 2, the motors 1, 4, and the continuously variable transmission 5. It has become a thing. The engine / motor operating point is always set on this bold line. Point A corresponds to the case where the vehicle is driven by the motors 1 and 4 as much as possible (for example, the vehicle is driven by supplying the maximum electric power that can be taken from the main battery 15 to the motors 1 and 4) and the shortage is covered by the output of the engine 2. It is an operating point. On the other hand, point E is an operating point when the vehicle is driven by the engine 2 and the motors 1 and 4 are driven to generate power in order to increase the charge amount of the battery 15.
[0036]
If the fuel supply amount to the engine 2 is increased at the operating point A where the main battery 15 is discharged, the charge / discharge amount of the main battery 15 becomes 0 at the point N, and further points B → C → D → The charge amount of the main battery 15 increases in the order of E. Incidentally, as shown in FIG. 5, the charge amount at point B is c_b [kW], the charge amount at point C is c_c [kW], the charge amount at point D is c_d [kW], and the charge amount at point E is c_e [ kW].
[0037]
With reference to the fuel supply amount at point A, the relationship between the charging power increase amount Δbat and the charging power Bat with respect to the fuel increase amount Δfuel is shown by curve (1) in FIG. Further, the curve (2) is obtained from the curve (1) to obtain the ratio (= Δbat / Δfuel) of the charging power increase amount Δbat to the fuel increase amount Δfuel, and this ratio is referred to as sensitivity S in this specification. These curves {circle around (1)} and {circle around (2)} are obtained in advance for each condition of vehicle speed and braking / driving force through experiments or the like.
[0038]
As shown in FIG. 5, the larger the SOC conversion efficiency index, the greater the sensitivity S is associated with. In this example, the sensitivity S is s170 for the SOC conversion efficiency index = 70%, the sensitivity S is s150 for the SOC conversion efficiency index = 50%, and the sensitivity S is s130 for the SOC conversion efficiency index = 30%. Respectively.
[0039]
Then, an engine / motor operating point that realizes charging power Bat with sensitivity S according to the SOC conversion efficiency index is calculated. For example, when the SOC conversion efficiency index is 70%, a point B1 that satisfies the sensitivity S = s170 on the sensitivity curve {circle around (2)} is obtained, and further, the point B on the fuel supply amount curve {circle around (1)} that realizes the sensitivity s170. 4 and the point B in FIG. 4 corresponding to this point B may be used as the operating point of the engine 2 and the motors 1 and 4. In addition, when there are two points on the curve {circle around (2)} satisfying the sensitivity S, a point having a large charge power Bat is adopted. If the point satisfying the sensitivity S is not on the curve (2), that is, if there is no driving point that can be charged with the sensitivity S under the current vehicle speed and braking / driving force conditions, the points shown in FIG. Let A be the operating point of engine 2 and motors 1 and 4.
The curves {circle around (1)} and {circle around (2)} differ depending on the conditions of the vehicle speed and the braking / driving force, so the maximum value of the sensitivity S also differs depending on the conditions of the vehicle speed and the braking / driving force. Therefore, when the SOC conversion efficiency index is large, an operating point that satisfies the sensitivity S can be obtained only under the conditions of limited vehicle speed and braking / driving force. On the other hand, when the SOC conversion efficiency index is small, an operating point that satisfies the sensitivity S can be obtained under a wide range of vehicle speed and braking / driving force conditions.
[0040]
As a result, the larger the SOC conversion efficiency index, the fewer the chances of charging the battery. Conversely, the smaller the SOC conversion efficiency index, the more charging opportunities. Further, the larger the SOC conversion efficiency index, the higher the fuel utilization efficiency at the time of charging, and the smaller the SOC conversion efficiency index, the lower the fuel utilization efficiency at the time of charging execution.
[0041]
In the above description, the sensitivity S corresponding to the SOC conversion efficiency index is obtained, the charging power Bat for realizing the sensitivity S is obtained, and the engine / motor operating point corresponding to the charging power Bat is obtained. Data in which the charging power Bat and the engine / motor operating point with respect to the SOC conversion efficiency index are associated may be stored, and the data may be read to obtain the charging power Bat and the engine / motor operating point. This facilitates the calculation of the engine / motor operating point.
[0042]
Further, with respect to the characteristic curve (1) in FIG. 5, taking into account the power consumption of the electrical components, the discharge efficiency of the main battery 15 when discharging to the left of the point N and the charging efficiency to the right of the point N are shown. It is good to relate in consideration of the charging efficiency of the main battery 15.
[0043]
The gear ratio of the continuously variable transmission 5 is adjusted to a gear ratio that realizes the vehicle speed and the rotational speed of the engine / motor operating point. Further, the torques of the motors 1 and 4 are distributed in advance, and a value capable of realizing the target braking / driving force command value by the motors 1, 4 and the engine 2 is calculated.
[0044]
The operating points of the clutch 3 are related in advance as shown in FIG. 6, and the engagement and release are controlled according to this relationship. When the clutch is disengaged, the rotational speeds of the engine 2 and the motor 1 coincide with each other, and the torque of the engine 2 and the converted value of the torque of the motor 1 around the engine shaft are constant. The operating points of the engine 2 and the motors 1 and 4 are determined by the method described with reference to FIG.
[0045]
In this embodiment, the above-described engine and motor operating point determination method is used for calculation of the SOC conversion efficiency index, and conversely, the above-described SOC conversion efficiency index is used for determination of the engine and motor operating point. Therefore, neither one can be calculated unless one is determined first. Therefore, as described above, in the calculation of the SOC conversion efficiency index SOCc, first, some value is set as the value of SOCc, in the above example, the initial value SOCc_0 is set to obtain a temporary operating point of the engine and the motor, and the SOC ( p_SOC (n)) is predicted. The calculation of the SOC conversion efficiency index SOCc is repeated until the predicted SOC (p_SOC (n)) at the destination matches the target SOC (t_SOC) using Formula 1 and Formula 2 using the predetermined value α, and the calculation has converged. Is determined as the final SOC conversion efficiency index SOCc.
[0046]
Then, actual operating points of the engine and the motor are determined based on the determined SOC conversion efficiency index SOCc. First, a braking / driving force command value d_tTd corresponding to the detected vehicle speed d_vsp and the detected accelerator opening d_acc is calculated from a table of braking / driving force command values set in advance based on the vehicle speed and the accelerator opening. Next, based on the SOC-converted efficiency index SOCc, the vehicle speed detection value d_vsp, and the calculated value d_tTd of the braking / driving force command value, a formal operating point when the engine and the motor are traveling is determined. The engine 2 and the motors 1 and 4 are controlled at this operating point.
[0047]
As a result, the operating point of the engine 2 and the motors 1 and 4 is determined using the SOC conversion efficiency index SOCc in the guidance route to the destination, and the fuel consumption in the guidance route to the destination is minimized. The SOC of the main battery 15 at the destination can be set to the target value t_SOC.
[0048]
7 and 8 are flowcharts showing the vehicle control program, and the operation of the first embodiment will be described with reference to these flowcharts. The vehicle controller 16 executes this control program every predetermined time. In step 1, the current location is detected. In the second and subsequent executions, the position in the divided section way (i) (i = 1 to n) is also detected. In the following step 2, it is confirmed whether or not there is a new input or change of the destination, a departure from the guidance route, or a change in the traffic condition. If there is any, the process proceeds to step 3; Proceed to In addition, the change of the traffic situation is obtained by a road-to-vehicle communication device such as VICS.
[0049]
When there is any new input or change of the destination, deviation of the guidance route, or change of the traffic congestion state, the guidance route to the destination is searched in step 3. In subsequent step 4, the guidance route to the destination is divided into n sections way (i) (i = 1 to n). This route division method can be used to classify points with distinctive features in the road environment, such as slope change points, intersections, road type change points, traffic jam start points, traffic jam end points, expressway tollgates, etc. There is a method of dividing the distance to the destination into n equal parts. When the distance to the destination is long, the route may be divided using a passing point on the guidance route to the destination as a temporary destination. In addition, as a method for determining the number of route divisions, there are a method for determining according to the degree of gradient change, the number of intersections, the road type, and a method for determining the number of divisions proportional to the distance to the destination.
[0050]
In step 5, road environment such as average gradient, intersection position, radius of curvature, altitude, etc. in each divided section way (i) is detected. In the subsequent step 6, as described above, the target SOC (t_SOC) at the destination is determined based on the road environment of each divided section way (i).
[0051]
In step 7, the vehicle speed p_vsp (i) and the braking / driving force command value p_tTd (i) in each divided section way (i) between the current location and the destination are predicted based on the road environment of each divided section way (i). . The vehicle speed p_vsp (i) is predicted as follows, for example. In the guidance route, the road speed limit is used as the predicted value. For example, a vehicle speed p_vsp (i) that predicts a vehicle speed p_vsp (i) such that the vehicle speed becomes 0 at a deceleration of 0.1G and returns to the cruising speed at an acceleration of 0.1G after 3 seconds of stopping at an intersection that makes a right or left turn. The vehicle speed p_vsp (i) is predicted based on the acceleration / deceleration and the passing speed corresponding to the vehicle speed. In addition, when traffic jam information is obtained from a road-to-vehicle communication device such as VICS, the vehicle speed p_vsp (i) is predicted such that the average vehicle speed decreases as the traffic jam in the traffic jam section increases. The braking / driving force command value p_tTd (i) of each divided section way (i) includes the driving force corresponding to the running resistance (air resistance component + rolling resistance component) corresponding to the vehicle speed p_vsp (i) and the speed of the previous section. A braking / driving force that is the sum of the braking / driving force corresponding to the acceleration / deceleration according to the difference and the braking / driving force corresponding to the acceleration / deceleration for absorbing the potential energy change of the vehicle according to the road gradient is set.
[0052]
When it is determined in step 14 that will be described later that the deviation between the prediction of the vehicle speed and the braking / driving force command value is large and step 7 is executed, the direction of deviation between the predicted value and the actual value is detected, and the direction of deviation is determined. Taking into account, the vehicle speed p_vsp (i) and the braking / driving force command value p-tTd (i) are re-predicted. For example, when the predicted vehicle speed p_vsp (i) during traveling tends to be higher than the actual vehicle speed, the predicted vehicle speed p_vsp (i) is set to a lower value, and the predicted braking / driving force command value p_tTd (i) during traveling is actually controlled. When it is smaller than the driving force command value, the predicted braking / driving force command value p_tTd (i) is set to a larger value. Alternatively, in the case of a route that the guidance route has taken before, the vehicle speed m_vsp (i) of the route section when the route has passed previously may be set as the predicted vehicle speed p_vsp (i), or the predicted vehicle speed p_vsp (i). And an internal division value of the previous vehicle speed m_vsp (i). However, in that case, it is necessary to store at least the vehicle speed m_vsp (i) in the route section that the vehicle has traveled before.
[0053]
In step 8, the current SOC (d_SOC) is detected, and in step 9, the SOC conversion efficiency index SOCc is calculated by the method described above. In step 10, based on the calculated SOC conversion efficiency index SOCc, the predicted vehicle speed p_vsp (i), and the predicted braking / driving force command value p_tTd (i), the SOC (p_SOC (i)) of each divided section way (i) is calculated. Predict. First, based on the SOC conversion efficiency index SOCc, the predicted vehicle speed p_vsp (i), and the predicted braking / driving force command value p_tTd (i), the engine 2 and the motors 1 and 4 in each divided section way (i) as described above. When the temporary operating point is obtained, the predicted battery charge / discharge power p_bat (i) in each divided section is obtained. Accordingly, when the current SOC (d_SOC) is used as an initial value and the predicted battery charge / discharge power p_bat (i) of each divided section way (i) is time integrated, the SOC (p_SOC (i)) of each divided section way (i) is obtained. Can be predicted.
[0054]
In step 11, the vehicle speed d_vsp is detected by the vehicle speed sensor 23, and in the subsequent step 12, the accelerator opening d_acc is detected by the accelerator sensor 22. In step 13, a braking / driving force command value d_tTd corresponding to the detected vehicle speed d_vsp and the detected accelerator opening d_acc is calculated from a table of braking / driving force command values set in advance based on the vehicle speed and the accelerator opening.
[0055]
In step 14, at the end of each divided section way (i), for example, average vehicle speed d_vsp (i) and average braking / driving force command value d_tTd (i), predicted vehicle speed p_vsp (i) and predicted braking / driving force of each divided section. It is determined whether or not the deviation from the command value p_tTd (i) is larger than each predetermined value. If it is larger, the process returns to Step 7, and if it is smaller than the predetermined value, the process proceeds to Step 15.
[0056]
As an index of deviation, for example, there is a method in which the sum ERR_1 of the square error of the vehicle speed and the square error of the braking / driving force command value is used as an index.
[Equation 3]
ERR_1 = Σ {(d_vsp (i) −p_vsp (i))2+ K1 (d_tTd (i) -p_tTd (i))2}
In the above equation, K1 is a constant, and Σ represents the total sum in i from the time when the previous predicted value was updated to the present time.
[0057]
Further, there is a method in which the power error exerted on the vehicle has a high correlation with the fuel consumption and charge / discharge power noted in this embodiment, and the square error ERR_2 of the power equivalent value (vehicle speed × braking / driving force) is used as an index. .
[Expression 4]
ERR_2 = Σ {(d_vsp (i) · d_tTd (i) −p_vsp (i) · p_tTd (i))2}
In the above equation, Σ represents the sum in i from the time when the previous predicted value was updated to the present time. If it is determined that the prediction of the vehicle speed and the braking / driving force command value is large and the process proceeds from this step to step 7, the direction of deviation between the predicted value and the actual value is detected, and the direction of deviation is taken into consideration. In step 7, the vehicle speed p_vsp (i) and the braking / driving force command value p_tTd (i) are re-predicted. For example, when the predicted vehicle speed p_vsp (i) during traveling tends to be higher than the actual vehicle speed, the predicted vehicle speed p_vsp (i) is set to a lower value, and the predicted braking / driving force command value p_tTd (i) during traveling is actually When it is smaller than the braking / driving force command value, the predicted braking / driving force command value p_Td (i) is set to a larger value. Alternatively, in the case of a route that the guidance route has passed before, the vehicle speed pattern m_vsp (i) of the route section when the route has passed previously may be set as the predicted vehicle speed p_vsp (i), or the predicted vehicle speed p_vsp (i). ) And the previous vehicle speed m_vsp (i). However, in that case, it is necessary to store at least the vehicle speed m_vsp (i) in the route section that the vehicle has traveled before.
[0058]
In step 15, it is determined whether or not the difference between the current SOC (d_SOC) and the predicted SOC (p_SOC (i)) is greater than a predetermined value at the end point of each divided section way (i). Returning to step 16, the process proceeds to step 16 if it is equal to or smaller than the predetermined value. As an index of deviation, for example, there is one as shown in the following equation.
[Equation 5]
ERR — 3 = (d_SOC−p_SOC (i))2
[0059]
In step 16, a formal operating point when the engine and the motor are running is calculated based on the convergence value SOCc_j of the SOC conversion efficiency index SOCc, the current vehicle speed detection value d_vsp, and the braking / driving force command value calculation value d_tTd. . At this time, when the detected SOC (d_SOC) is in the vicinity of the upper and lower limit values set in advance for protecting the main battery 15, the protection of the battery 15 is prioritized and the detected SOC is used instead of the SOC conversion efficiency index SOCc. It is assumed that calculation is performed using (d_SOC). In the following step 17, the torque of the engine 2, the torques of the motors 1 and 4, the gear ratio of the continuously variable transmission 5, and the engagement / release of the clutch 3 are controlled so as to realize the engine / motor operating point.
[0060]
When the navigation device 33 is not operating or when the destination is not set, the steps 8 → 11 → 12 → 13 → 16 → 17 of the flowcharts shown in FIGS. 7 and 8 are executed in this order. However, when the destination is not set but the navigation device 33 is operating, it is detected that the vehicle is traveling on a commuting route that has traveled in the past or a route that travels well every day. For example, a destination such as a commuting destination or a supermarket may be specified from the traveling information, and step 3 and subsequent steps may be executed.
[0061]
In calculating the SOC conversion efficiency index SOCc, the predicted SOC (p_SOC (i)) of all the divided sections way (i) is calculated, so that the predicted SOC (p_SOC (i)) in step 10 is calculated. As the calculation value, the value of each divided section where SOCc = SOCc_j in step 9 may be used.
[0062]
Thus, in the first embodiment, the guide route to the destination is divided, and the vehicle speed p_vsp and the braking / driving force command value p_tTd in each divided section of the guide route are predicted based on the road environment information of the navigation, Based on the predicted vehicle speed p_vsp of each divided section, the predicted braking / driving force command value p_tTd, and the SOC-converted efficiency index SOCc in which the initial value SOCc_0 of the battery SOC is set, the operating points of the engine and the motor with good fuel utilization efficiency are temporarily determined. Next, the SOC at the destination is predicted based on the temporary operation points of the engine and motor in each divided section and the current SOC detection value d_SOC, and the predicted SOC (p_SOC) at the destination is the target SOC (t_SOC) at the destination. The SOC-converted efficiency index SOCc is converged to the convergence value SOCc_j until it substantially coincides with. Then, the braking / driving force command value d_tTd is calculated from a preset braking / driving force command value table based on the vehicle speed detection value d_vsp and the accelerator opening detection value, and the vehicle speed detection value d_vsp and the braking / driving force command value are calculated. Based on the value d_tTd and the convergence value SOCc_j of the SOC conversion efficiency index, the final operating points of the engine and the motor are determined.
[0063]
According to the first embodiment, the SOC conversion efficiency index SOCc is introduced, the vehicle speed and the braking / driving force command value of the guidance route are predicted based on the road environment information detected by the navigation device, and at the destination In order to achieve the target SOC, the operating points of the engine and the motor with good fuel utilization efficiency are temporarily determined. Therefore, when the vehicle speed detection value to the destination and the calculated value of the braking / driving force command value match the predicted vehicle speed and the predicted braking / driving force command value, respectively, it is possible to minimize the fuel consumption to the destination. it can. Also, when actually driving with the engine and motor operating points determined, instead of the predicted vehicle speed and predicted braking / driving force command value, the official operating point is calculated using the calculated values of the vehicle speed detection value and braking / driving force command value. Since calculation is performed, even when the predicted vehicle speed and the predicted braking / driving force command value deviate from the actual values, the operating point with poor fuel utilization efficiency is not selected, and the fuel consumption is reduced even when the prediction deviates. The effect can be maintained.
[0064]
<< Second Embodiment of the Invention >>
Another calculation method of the SOC conversion efficiency index SOCc will be described. The configuration of the second embodiment is the same as the configuration shown in FIGS. 1 and 2, and illustration and description thereof are omitted.
[0065]
FIG. 9 and FIG. 10 are flowcharts showing a vehicle control program including another calculation method of the SOC conversion efficiency index. The operation of the second embodiment will be described with reference to these flowcharts. Steps that perform the same operations as those shown in FIG. 7 and FIG. 8 are given the same step numbers, and differences will be mainly described.
[0066]
The vehicle controller 16 executes this control program every predetermined time. After the current location is detected in step 1, the current SOC (d_SOC) is detected in step 8. In the following step 2, as described above, it is confirmed whether there is a new input or change of the destination, a departure from the guidance route, or a change in the traffic situation. If any, the process proceeds to step 3 and there is nothing. If so, go to Step 11.
[0067]
When there is any new input or change of the destination, deviation of the guidance route, or change of the traffic congestion state, the guidance route to the destination is searched in step 3. Next, in step 4, as described above, the guidance route to the destination is divided into m sections way (j) (j = 1 to m), and each section way (j) is further divided into p sections. Is divided into n (= m · p) sections way (i) (i = 1 to n). In subsequent step 5, road environment such as average gradient, intersection position, radius of curvature, altitude, etc. in each divided section way (j) is detected. In the subsequent step 6, as described above, the target SOC (t_SOC) at the destination is determined based on the road environment of each divided section way (j).
[0068]
In step 21, the upper and lower limit values of the SOC corresponding to the road environment for each section way (j) are set in consideration of the power performance of the vehicle. For example, as shown in FIG. 11, when an uphill is expected to continue for 5 km from a section way (k) in the middle of the route, the section way ( The SOC lower limit value in k) is set to 50%, and when the uphill continues for 10 km, the SOC lower limit value is set to 60%. In principle, the upper and lower SOC values of each divided section are 80% or less and 20% or more for battery protection as shown in FIG. Further, the upper and lower limit values of the SOC may be set over the entire section, or may be set for each section way (j). Furthermore, you may set with respect to the arbitrary points on a guidance route. Of course, only the upper limit value or only the lower limit value may be set.
[0069]
In step 7, as described above, the vehicle speed p_vsp (i) and the braking / driving force command value p_tTd () in each divided section way (i) between the current position and the destination based on the road environment of each divided section way (j). i) is predicted. The vehicle speed p_vsp (i) is predicted as follows, for example. In the guidance route, the speed limit of the section way (j) is set as the predicted value. Also, at an intersection, level crossing, or toll gate that makes a right or left turn, for example, a vehicle speed p_vsp (i) is predicted such that the vehicle speed becomes 0 at a deceleration of 0.1G and returns to the cruising speed at an acceleration of 0.1G after stopping for 3 seconds. In the curved road section, the vehicle speed p_vsp (i) is predicted based on the acceleration / deceleration and the passing speed according to the curvature of the road. In addition, when traffic jam information is obtained from a road-to-vehicle communication device such as VICS, the vehicle speed p_vsp (i) is predicted such that the average vehicle speed decreases as the traffic jam in the traffic jam section increases. On the other hand, in the braking / driving force command value p_tTd (i) of each divided section way (i), the driving force corresponding to the running resistance (air resistance component + rolling resistance component) corresponding to the vehicle speed p_vsp (i), the previous section, The braking / driving force that is the sum of the braking / driving force corresponding to the acceleration / deceleration according to the speed difference and the braking / driving force corresponding to the acceleration / deceleration for absorbing the potential energy change of the vehicle according to the road gradient is set.
[0070]
In step 9, the SOC conversion efficiency index SOCc is calculated by the method described above in the first embodiment. In step 10, based on the calculated SOC conversion efficiency index SOCc, the predicted vehicle speed p_vsp (i), and the predicted braking / driving force command value p_tTd (i), the SOC (p_SOC (i)) of each divided section way (i) is calculated. Predict. First, based on the SOC conversion efficiency index SOCc, the predicted vehicle speed p_vsp (i), and the predicted braking / driving force command value p_tTd (i), the engine 2 and the motors 1 and 4 in each divided section way (i) as described above. When the temporary operating point is obtained, the predicted battery charge / discharge power p_bat (i) in each divided section is obtained. Accordingly, when the current SOC (d_SOC) is used as an initial value and the predicted battery charge / discharge power p_bat (i) of each divided section way (i) is time integrated, the SOC (p_SOC (i)) of each divided section way (i) is obtained. Can be predicted.
[0071]
In step 22, it is confirmed whether the SOC (p_SOC (i)) of each predicted divided section way (i) exceeds the upper and lower limit values set in step 21. If not, go to Step 11. If the predicted SOC (p_SOC (i)) exceeds the upper and lower limit values, a correction calculation of the SOC conversion efficiency index SOCc is performed in step 23. For example, as shown in FIG. 12, when the predicted SOC (p_SOC (i)) exceeds the lower limit at the PA point on the way to the destination (1), it does not exceed the lower limit (2) The SOC-converted efficiency index SOCc is corrected by Equation 1 to be small until the line of On the contrary, when the predicted SOC (p_SOC (i)) exceeds the upper limit value, the SOC conversion efficiency index SOCc is corrected by the above formula 2 so as not to exceed the upper limit value. However, if both the upper limit value and the lower limit value are exceeded during the correction process, the SOC predicted value p_SOC (i) closer to the current location of the vehicle (the smaller value of i) is preferentially adopted, The SOC conversion efficiency index SOCc is corrected by Equation 1 or Equation 2 so as to be within the lower limit.
[0072]
Next, at step 24, the predicted SOC (p_SOC (i)) of each section way (i) falls within the SOC upper and lower limits, for example, the predicted SOC (p_SOC (i)) as shown in FIG. The point where the change curve is closest to the SOC upper / lower limit value, or the intersection “PA” between the change curve of the predicted SOC (p_SOC (i)) and the SOC upper / lower limit value is stored. At this time, since the predicted SOC (p_SOC (n)) at the destination of the line (2) does not match the target SOC (t_SOC), if the SOC conversion efficiency index SOCc calculated in step 23 is used to the destination, The actual SOC at the ground will not match the target SOC (t_SOC). Therefore, the SOC conversion efficiency index SOCc calculated in step 23 is used until the vehicle reaches the point PA, and after determining in step 26 described later that the vehicle has reached the point PA, the SOC conversion efficiency index is calculated in step 9. By recalculating the SOCc and re-determining the driving point of the vehicle based on the value, the actual SOC at the destination can be substantially matched with the target SOC (t_SOC).
[0073]
If there is no new input or change of the destination, departure from the guidance route, or change in the traffic congestion state, the vehicle speed d_vsp is detected by the vehicle speed sensor 23 in step 11, and the accelerator opening d_acc is detected by the accelerator sensor 22 in the following step 12. Is detected. In step 13, a braking / driving force command value d_tTd corresponding to the detected vehicle speed d_vsp and the detected accelerator opening d_acc is calculated from a table of braking / driving force command values set in advance based on the vehicle speed and the accelerator opening.
[0074]
In step 14, the average vehicle speed d_vsp (i) and the average braking / driving force command value d_tTd (i), the predicted vehicle speed p_vsp (i) and the predicted braking / driving force command of each divided section at the end point of each divided section way (j). It is determined whether or not the deviation from the value p_tTd (i) is larger than each determination reference value. If it is larger, the process returns to Step 7 to calculate the predicted vehicle speed p_vsp (i) and the predicted braking / driving force command value p_tTd (i). Recalculate. On the other hand, if the difference between the predicted value of the vehicle speed and the braking / driving force command value and the actual value is equal to or less than the determination reference value, the process proceeds to step 15. As the deviation index, the sum ERR_1 of the square error of the vehicle speed and the square error of the braking / driving force command value shown in Equation 3 is used, or the square error ERR_2 of the power equivalent value shown in Equation 4 is used. be able to. In step 15, it is determined whether or not the difference between the current SOC (d_SOC) and the predicted SOC (p_SOC (i)) is larger than the criterion value at the end point of each divided section way (i). Returning to 9, the SOC conversion efficiency index SOCc is recalculated. On the other hand, if the deviation between the predicted value and the actual value of the SOC is equal to or smaller than the determination reference value, the process proceeds to step 25. Note that, for example, ERR_3 shown in Equation 5 can be used as the deviation index.
[0075]
When the difference between the vehicle speed, the braking / driving force command value, and the predicted value of SOC and the actual value is small, the difference between the current SOC (d_SOC) in step 25 and the SOC upper and lower limit values set in step 21 is less than or equal to a predetermined value δSOC. Check whether or not. Here, an appropriate value for determining that the SOC has approached the upper and lower limit values is set as the predetermined value δSOC. When the current SOC approaches the upper and lower limit values, the process returns to step 9 to recalculate the SOC conversion efficiency index SOCc. On the other hand, when the current SOC is not close to the upper and lower limit values, the routine proceeds to step 26, where it is confirmed whether or not the vehicle has reached the point PA. Here, the point PA is a point where the current SOC (d_SOC) reaches the SOC upper and lower limit values set in step 21. When the point PA is reached, the process returns to step 9 to recalculate the SOC conversion efficiency index SOCc. On the other hand, if the point PA has not been reached, the process proceeds to step 16.
[0076]
In step 16, a formal operating point when the engine and the motor are running is calculated based on the convergence value SOCc_j of the SOC conversion efficiency index SOCc, the current vehicle speed detection value d_vsp, and the braking / driving force command value calculation value d_tTd. . In the following step 17, the torque of the engine 2, the torques of the motors 1 and 4, the gear ratio of the continuously variable transmission 5, and the engagement / release of the clutch 3 are controlled so as to realize the engine / motor operating point.
[0077]
As described above, in the second embodiment, the upper and lower limit values of the SOC corresponding to the road environment for each section way (i) are set in consideration of the power performance of the vehicle, and the SOC conversion efficiency index SOCc and each section are set. The predicted SOC (p_SOC (i)) of way (i) is calculated. When the predicted SOC (p_SOC (i)) of each section way (i) exceeds the upper and lower limit values of the SOC, the SOC conversion efficiency index SOCc is recalculated so as to be within the upper and lower limit values, The point PA where the change curve of the predicted SOC (p_SOC (i)) in each section way (i) is closest to the SOC upper / lower limit value, or the intersection PA between the change curve of the predicted SOC (p_SOC (i)) and the SOC upper / lower limit value Remember. When the engine / motor operating point is determined based on the SOC conversion efficiency index SOCc and the vehicle is traveling, if the current SOC (d_SOC) approaches the SOC upper or lower limit value or reaches the point PA, the subsequent SOC conversion The efficiency index SOCc is calculated again, the engine / motor operating point is determined based on the new SOC conversion efficiency index SOCc, and the vehicle continues to travel to the destination. Thereby, the target SOC at the destination can be achieved while improving the fuel utilization efficiency to the destination.
[0078]
<< Third Embodiment of the Invention >>
Another calculation method of the SOC conversion efficiency index SOCc will be described. The configuration of the third embodiment is basically the same as the configuration shown in FIGS. 1 and 2, but in the third embodiment, the vehicle speed and braking / driving force in each divided section up to the destination are set. The traveling condition prediction function 16a (see FIG. 2) for predicting the command value is unnecessary.
[0079]
FIGS. 13 and 14 are flowcharts showing a vehicle control program including another calculation method of the SOC conversion efficiency index. The operation of the third embodiment will be described with reference to these flowcharts. Steps that perform the same operations as those shown in FIG. 7 and FIG. 8 are given the same step numbers, and differences will be mainly described.
[0080]
The vehicle controller 16 executes this control program every predetermined time. In step 1, the current location is detected. In the following step 2, it is confirmed whether or not there is a new input or change of the destination, a departure from the guidance route, or a change in the traffic condition. If there is any, the process proceeds to step 3; Proceed to When there is any new input or change of the destination, deviation of the guidance route, or change of the traffic congestion state, the guidance route to the destination is searched in step 3. In the subsequent step 4, as described above, the guidance route to the destination is divided into m sections way (j) (j = 1 to m) using the characteristic points in the road environment as the dividing points. In step 5, road environment such as average gradient, intersection position, curvature radius, altitude, etc. in each divided section way (j) is detected, and in step 6, as described above, the road in each divided section way (j) detected. A target SOC (t_SOC) at the destination is determined based on the environment.
[0081]
Next, in step 8, the current SOC (d_SOC) is detected, and in the following step 31, the SOC conversion efficiency index SOCc is calculated as follows. First, a driving pattern is assumed for each road environment, and the driving pattern is stored in advance in a memory as SOC change amount data (MAP2DSOC) per unit distance when driving with the SOC conversion efficiency index SOCc. Then, the SOC change amount p_dSOC (j) corresponding to the SOC conversion efficiency index SOCc and the road environment for each section way (j) is calculated from this data (MAP2DSOC), and the current SOC (d_SOC) is an initial value. As a result, the predicted SOC (p_SOC (j)) of each section way (j) and the predicted SOC (p_SOC (m)) at the destination are obtained by integrating the SOC change amount p_dSOC (j) of each section way (j). . This calculation is performed until the predicted SOC (p_SOC (m)) at the destination substantially matches the target SOC (t_SOC) at the destination, and the SOC-converted efficiency index when the two are almost the same is obtained as the final index SOCc. To do.
[0082]
In step 11, the vehicle speed d_vsp is detected by the vehicle speed sensor 23, and in the subsequent step 12, the accelerator opening d_acc is detected by the accelerator sensor 22. In step 13, the braking / driving force command value d_tTd corresponding to the detected vehicle speed d_vsp and the detected accelerator opening d_acc is calculated from a braking / driving force command value table set in advance based on the vehicle speed and the accelerator opening.
[0083]
In step 32, it is determined whether or not the error of the SOC change amount (p_dSOC (j)) in each section way (j) is large. That is, for each end point of each section way (j), the actual SOC change amount (d_dSOC (k)) of the section way (k) passed immediately before is compared with the calculated SOC change amount p_dSOC (k). If is large, correct it. For example, a value ERR4 obtained by the following equation can be used as the deviation determination reference value.
[Formula 6]
ERR — 4 = (d_dSOC (k) −p_dSOC (k))2
When the deviation is large, the process returns to step 8 to recalculate the SOC conversion efficiency index SOCc, and when the deviation is small, the process proceeds to step 15.
[0084]
In step 15, it is determined whether or not the difference between the current SOC (d_SOC) and the predicted SOC (p_SOC (i)) is larger than the determination reference value at the end point of each divided section way (j). Returning to step 9, the process proceeds to step 16 if it is equal to or smaller than the determination reference value. As the determination reference value, the reference value ERR_3 can be used in Equation 3 above.
As an index of deviation shown, for example, there is the one shown in the following equation.
[0085]
In step 16, a formal operating point when the engine and the motor are running is calculated based on the convergence value SOCc_j of the SOC conversion efficiency index SOCc, the current vehicle speed detection value d_vsp, and the braking / driving force command value calculation value d_tTd. . At this time, when the detected SOC (d_SOC) is in the vicinity of the upper and lower limit values set in advance for protecting the main battery 15, the protection of the battery 15 is prioritized and the detected SOC is used instead of the SOC conversion efficiency index SOCc. It is assumed that calculation is performed using (d_SOC). In the following step 17, the torque of the engine 2, the torques of the motors 1 and 4, the gear ratio of the continuously variable transmission 5, and the engagement / release of the clutch 3 are controlled so as to realize the engine / motor operating point.
[0086]
The road environment information, SOC conversion efficiency index, and SOC change amount of the travel route are stored, and the SOC change amount for each section way (j) is predicted in consideration of the past travel route data. Also good. Thereby, it is possible to predict the SOC change amount for each more accurate section way (j).
[0087]
As described above, according to the third embodiment, assuming the driving patterns for each road environment, the SOC change amount data per unit driving distance when the driving patterns are driven with various SOC conversion efficiency indexes. Store in memory beforehand. Then, the SOC change amount p_dSOC (j) corresponding to the SOC conversion efficiency index SOCc and the road environment for each section way (j) is calculated from the SOC change amount data per unit travel distance, and the current SOC is calculated. By integrating the SOC change amount p_dSOC (j) of each section way (j) using (d_SOC) as an initial value, the predicted SOC (p_SOC (j)) of each section way (j) and the predicted SOC (p_SOC) at the destination are integrated. (M)). This calculation is executed until the predicted SOC (p_SOCm) at the destination substantially coincides with the target SOC (t_SOC) at the destination, and the SOC conversion efficiency index when the two almost coincide is set as the final index SOCc. When the engine / motor operating point is determined based on the SOC conversion efficiency index SOCc, the actual SOC change amount d_dSOC (k) of each section way (k) and the calculated SOC change amount p_dSOC (k If the deviation is large, the SOC conversion efficiency index (SOC) is corrected. Further, in each section way (j), the current SOC (d_SOC) is compared with the predicted SOC (p_SOC (i)), and when the deviation is larger than the determination reference value, the SOC conversion efficiency index (SOC) is corrected. . Thereby, the target SOC at the destination can be achieved while improving the fuel utilization efficiency to the destination.
[0088]
In the above embodiment, the ratio of the charging power increase amount Δbat to the fuel increase amount Δfuel (Δbat / Δfuel), that is, the sensitivity S is used as the SOC conversion efficiency index, but the SOC conversion efficiency index is limited to the sensitivity S. Not. For example, for a hybrid vehicle that controls power generation when the SOC is low and suppresses power generation when the SOC is high, the SOC itself may be used as the SOC conversion efficiency index. In this case, when there is a downhill of a predetermined distance or more on the traveling path of the vehicle, the target SOC may be corrected to be smaller than the detected SOC. Further, the SOC correction amount may be increased as the difference between the SOC detection value and the target SOC at the destination is larger.
[0089]
Note that in the braking / driving force automatic adjustment system that automatically adjusts the braking / driving force of the vehicle according to the situation on behalf of the driver, the “accelerator opening” in the above-described embodiment is controlled by the braking / driving force automatic adjustment system. By replacing the driving force command value, it is possible to obtain the same effect as that of the above-described embodiment.
[0090]
Further, in the above-described embodiment, the parallel hybrid traveling is realized by engaging the clutch 3, and the application example to the vehicle that also performs the series hybrid traveling by releasing the clutch 3 is shown. Alternatively, the present invention can be similarly applied to a vehicle that performs only series / hybrid driving.
[0091]
Furthermore, in the above-described embodiment, the continuously variable transmission has been described as an example. However, the transmission is not limited to the continuously variable transmission, and may be a stepped transmission. Further, the arrangement of the transmission is not limited to the above-described embodiment.
[0092]
Furthermore, the present invention can be applied to vehicles of all drive systems such as front wheel drive, rear wheel drive, and four wheel drive, and all forms of driving front wheels with an engine and driving rear wheels with a motor. It can be applied to a vehicle having a drive source form.
[0093]
In the above-described embodiment, the guidance route to the destination is searched, the target SOC (t_SOC) at the destination is set, the predicted SOC (p_SOC) at the destination is obtained, and the predicted SOC (p_SOC) is the target SOC. Although an example of setting the SOC conversion efficiency index SOCc that substantially matches (t_SOC) has been shown, an arbitrary intermediate point in the middle of the guide route is set instead of the destination, and a target SOC at the intermediate point is set At the same time, the predicted SOC at the intermediate point may be obtained, and the SOC conversion efficiency index SOCc may be set such that the predicted SOC at the intermediate point substantially matches the target SOC. In that case, the guidance route to the intermediate point is divided, and the SOC change amount, the predicted SOC, etc. are calculated for each divided route. The above-mentioned “specific point on the travel route” includes the destination of the guide route and any intermediate point on the guide route.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment following FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating an SOC conversion efficiency index.
FIG. 4 is a diagram showing operating points of the engine.
FIG. 5 is a diagram showing charging power increase amount Δbat, charging power Bat, and sensitivity S with respect to engine fuel increase amount Δfuel;
FIG. 6 is a map for setting an operating point of a clutch.
FIG. 7 is a flowchart showing a vehicle control program according to the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating the vehicle control program according to the first embodiment following FIG. 7;
FIG. 9 is a flowchart showing a vehicle control program according to the second embodiment.
FIG. 10 is a flowchart illustrating the vehicle control program according to the second embodiment, following FIG. 9;
FIG. 11 is a diagram for explaining a method for setting an SOC upper / lower limit value;
FIG. 12 is a diagram for explaining a method of correcting an SOC conversion efficiency index.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a vehicle control program according to a third embodiment.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a vehicle control program according to the third embodiment, following FIG. 13;
[Explanation of symbols]
1 Motor
2 Engine
3 Clutch
4 Motor
5 continuously variable transmission
6 Reduction gear
7 Differential
8 Drive wheels
11-13 Inverter
14 DC link
15 Main battery
16 Vehicle controller
16a Travel condition prediction function
16b SOC conversion efficiency index calculation function
16c Engine / motor operating point calculation function
20 Key switch
21 Brake switch
22 Accelerator sensor
23 Vehicle speed sensor
24 Battery temperature sensor
25 Battery SOC detection device
26 Engine rotation sensor
27 Throttle sensor
30 Fuel injector
31 Ignition system
32 Throttle valve control device
33 Navigation device
33a Path division function
33b Road environment detection function
33c Target SOC decision function

Claims (17)

エンジンとモーターのいずれか一方または両方を制駆動力源とし、モーターとバッテリーとの間で電力の授受を行うハイブリッド車両の制御装置において、
車速を検出する車速検出手段と、
車両への制駆動力指令値を設定する制駆動力指令値設定手段と、
バッテリー充電時の燃料の利用効率を表す効率指標を、燃料増加量に対するバッテリー充電電力増加量に対応づけたSOC換算効率指標として設定する効率指標設定手段と、
前記車速検出値、前記制駆動力指令値および前記SOC換算効率指標に基づいて、前記SOC換算効率指標が大きいほどバッテリー充電時の燃料利用効率が高いエンジンとモーターの運転点を決定する運転点決定手段とを備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In a hybrid vehicle control device that uses one or both of an engine and a motor as a braking / driving force source and transfers power between the motor and the battery,
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Braking / driving force command value setting means for setting a braking / driving force command value to the vehicle;
An efficiency index setting means for setting an efficiency index representing fuel use efficiency at the time of battery charging as an SOC conversion efficiency index corresponding to the amount of increase in battery charge power relative to the amount of fuel increase ;
Based on the vehicle speed detection value, the braking / driving force command value, and the SOC conversion efficiency index, an operating point determination that determines the operating point of the engine and the motor with higher fuel use efficiency when charging the battery as the SOC conversion efficiency index is larger. And a control device for the hybrid vehicle.
請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
車両の走行経路を設定し、前記走行経路における道路環境情報を検出するナビゲーション装置を備え、
前記効率指標設定手段は、前記走行経路の道路環境情報に基づいて効率指標を設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to claim 1,
A navigation device for setting a travel route of the vehicle and detecting road environment information in the travel route;
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index setting means sets an efficiency index based on road environment information of the travel route .
請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
バッテリーのSOCを検出するSOC検出手段と、
前記SOC検出値に基づいて前記走行経路上の特定地点におけるSOCを予測するSOC予測手段と、
前記特定地点における目標SOCを設定する目標SOC設定手段とを備え、
前記効率指標設定手段は、前記特定地点における前記SOC予測値を前記目標SOCに一致させるSOC換算効率指標を設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to claim 2,
SOC detection means for detecting the SOC of the battery;
SOC prediction means for predicting SOC at a specific point on the travel route based on the SOC detection value;
A target SOC setting means for setting a target SOC at the specific point;
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index setting means sets an SOC conversion efficiency index that matches the predicted SOC value at the specific point with the target SOC .
請求項3に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記特定地点までの前記走行経路を分割する経路分割手段と、
前記走行経路の道路環境情報と前記SOC換算効率指標とに基づいて、前記走行経路の前記各分割区間のSOC変化量を予測するSOC変化量予測手段とを備え、
前記SOC予測手段は、現在の前記SOC検出値を初期値として前記各分割区間の前記予測SOC変化量を積分することによって前記特定地点におけるSOCを予測し、
前記効率指標設定手段は、前記特定地点における前記SOC予測値が前記目標SOCに略一致するようにSOC換算効率指標を収束させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to claim 3,
Route dividing means for dividing the travel route to the specific point;
SOC change amount prediction means for predicting the SOC change amount of each of the divided sections of the travel route based on the road environment information of the travel route and the SOC conversion efficiency index,
The SOC prediction means predicts the SOC at the specific point by integrating the predicted SOC change amount of each divided section with the current SOC detection value as an initial value,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index setting means converges the SOC conversion efficiency index so that the predicted SOC value at the specific point substantially matches the target SOC .
請求項4に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記SOC変化量予測手段は、道路環境ごとに走行パターンを想定し、各走行パターンを種々のSOC換算効率指標で走行した場合の単位走行距離あたりのSOC変化量のデータを予め記憶し、前記SOC換算効率指標と前記各分割区間の道路環境情報とに基づいて前記各分割区間のSOC変化量を予測することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
The hybrid vehicle control device according to claim 4,
The SOC change amount predicting means presupposes SOC change amount data per unit travel distance when each travel pattern is traveled with various SOC conversion efficiency indexes assuming a travel pattern for each road environment. An apparatus for controlling a hybrid vehicle, wherein an SOC change amount of each divided section is predicted based on a conversion efficiency index and road environment information of each divided section .
請求項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記特定地点までの前記走行経路を分割する経路分割手段と、
前記走行経路の道路環境情報に基づいて前記各分割区間の車速と制駆動力とを予測する走行条件予測手段とを備え、
前記SOC予測手段は、前記SOC検出値、前記SOC換算効率指標、前記予測車速お よび前記予測制駆動力に基づいて前記特定地点におけるSOCを予測し、
前記効率指標設定手段は、前記特定地点における前記SOC予測値が前記目標SOCに略一致するようにSOC換算効率指標を収束させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to claim 3 ,
Route dividing means for dividing the travel route to the specific point;
Travel condition prediction means for predicting the vehicle speed and braking / driving force of each of the divided sections based on road environment information of the travel route;
The SOC estimating means, the SOC detection value, the SOC conversion efficiency index predicts the SOC of the specific point on the basis of the predicted vehicle speed you and the predicted longitudinal force,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index setting means converges the SOC conversion efficiency index so that the predicted SOC value at the specific point substantially matches the target SOC .
請求項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
車速を検出する車速検出手段と、
アクセルペダルの踏み込み量(以下、アクセル開度と呼ぶ)を検出するアクセル開度検出手段と、
車速とアクセル開度とに基づいて予め設定した制駆動力指令値テーブルから、前記車速検出値と前記アクセル開度検出値とに対応する制駆動力指令値を表引き演算する制駆動力指令値演算手段とを備え、
前記効率指標設定手段は、前記車速検出値と前記予測車速とのずれが所定値を超えたとき、または前記制駆動力指令値と前記予測制駆動力とのずれが所定値を超えたときに、SOC換算効率指標を再設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to claim 6 ,
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
An accelerator opening detecting means for detecting an amount of depression of the accelerator pedal (hereinafter referred to as an accelerator opening);
The braking / driving force command value for calculating the braking / driving force command value corresponding to the vehicle speed detection value and the accelerator opening detection value from the braking / driving force command value table set in advance based on the vehicle speed and the accelerator opening. An arithmetic means,
When the deviation between the vehicle speed detection value and the predicted vehicle speed exceeds a predetermined value, or when the deviation between the braking / driving force command value and the predicted braking / driving force exceeds a predetermined value, the efficiency index setting means A control device for a hybrid vehicle , wherein an SOC conversion efficiency index is reset .
請求項4または請求項6に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記SOC予測手段は、収束させた前記SOC換算効率指標に基づいて前記各分割区間におけるSOCを予測し、
前記効率指標設定手段は、前記分割区間における前記SOC検出値と前記SOC予測値とのずれが所定値を超えたときにSOC換算効率指標を再設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to claim 4 or 6 ,
The SOC prediction means predicts the SOC in each divided section based on the converged SOC conversion efficiency index,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index setting means resets an SOC conversion efficiency index when a difference between the SOC detection value and the SOC predicted value in the divided section exceeds a predetermined value .
請求項または請求項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
SOCの上下限値を設定する上下限値設定手段を備え、
前記SOC予測手段は、収束させた前記SOC換算効率指標に基づいて前記各分割区間におけるSOCを予測し、
前記効率指標設定手段は、前記各分割区間の前記SOC予測値が前記SOC上下限値を超える場合は、前記各分割区間の前記SOC予測値が前記SOC上下限値内に入るように前記SOC換算効率指標を補正することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to claim 4 or 6 ,
An upper / lower limit value setting means for setting an upper / lower limit value of the SOC;
The SOC prediction means predicts the SOC in each divided section based on the converged SOC conversion efficiency index,
The efficiency index setting means, when the predicted SOC value of each divided section exceeds the SOC upper / lower limit value, converts the SOC conversion value so that the predicted SOC value of each divided section falls within the SOC upper / lower limit value. A control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index is corrected .
請求項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記効率指標設定手段は、前記各分割区間の前記SOC予測値が前記SOC上下限値に接近したときにSOC換算効率指標を再設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
The control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 9 ,
The efficiency index setting means resets the SOC conversion efficiency index when the predicted SOC value of each divided section approaches the SOC upper and lower limit values .
請求項9または請求項10に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記上下限値設定手段は、前記走行経路上の前記分割区間ごとまたは任意の地点ごとに上限値および/または下限値を設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to claim 9 or 10,
The upper / lower limit value setting means sets an upper limit value and / or a lower limit value for each of the divided sections or any point on the travel route .
請求項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
SOCの上下限値を設定する上下限値設定手段を備え、
前記効率指標設定手段は、前記SOC検出値が前記SOC上下限値に接近または到達したときにSOC換算効率指標を再設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to claim 3 ,
An upper / lower limit value setting means for setting an upper / lower limit value of the SOC;
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index setting means resets an SOC conversion efficiency index when the SOC detection value approaches or reaches the SOC upper / lower limit value .
請求項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
走行経路の車速を記憶する車速記憶手段を備え、
前記走行条件予測手段は、過去の前記車速記憶値を用いて前記各分割区間の車速と制駆動力を予測することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to claim 6 ,
Vehicle speed storage means for storing the vehicle speed of the travel route;
The travel condition prediction means predicts the vehicle speed and braking / driving force of each of the divided sections using the past vehicle speed stored value .
請求項2〜13のいずれかの項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記ナビゲーション装置は走行経路の渋滞情報を検出し、
前記効率指標設定手段は、前記渋滞情報を考慮して効率指標を設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to any one of claims 2 to 13 ,
The navigation device detects traffic congestion information on the travel route,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index setting means sets an efficiency index in consideration of the traffic jam information .
請求項14に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記効率指標設定手段は、前記渋滞情報が変化したときは効率指標を再設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
The hybrid vehicle control device according to claim 14 , wherein
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index setting means resets the efficiency index when the traffic jam information changes .
請求項2〜15のいずれかの項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記効率指標設定手段は、走行経路の勾配と標高を考慮して効率指標を設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the control apparatus of the hybrid vehicle as described in any one of Claims 2-15 ,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index setting means sets the efficiency index in consideration of the gradient and altitude of the travel route .
請求項〜16のいずれかの項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記効率指標設定手段は、車両が前記走行経路から逸脱したときに効率指標を再設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In the hybrid vehicle control device according to any one of claims 2 to 16,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the efficiency index setting means resets the efficiency index when the vehicle deviates from the travel route .
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