JP3783654B2

JP3783654B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP3783654B2
Application number: JP2002141986A
Authority: JP
Inventors: 直人鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: JP2003333705A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両の制御を行う車両制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハイブリッド車両の制御装置としては、特開２０００−２０４９９６号公報に記載されるように、エンジン及びモータの少なく一方を駆動させる複数のモードを設定可能としたハイブリッド車両の制御装置であって、車両の運転者又は車両点検の作業者などが操作可能なマニュアルカットスイッチを備えたものが知られている。この制御装置は、運転者などがマニュアルカットスイッチを操作することにより、運転者などの意思によりエンジンの駆動を禁止又は抑制させることを可能とするものである。このような制御装置を備えたハイブリッド車両によれば、車両走行時に適宜マニュアルカットスイッチを操作して、運転者の意思によりモータ駆動による走行（ＥＶ走行）を行うことも可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した制御装置にあっては、運転者などの意思通りに車両走行が行えない場合がある。例えば、運転者のスイッチ操作によりＥＶ走行を行っているときに、モータに電力供給を行っているバッテリの充電量が低下すると、それを補うためにエンジンを駆動させて発電しバッテリ充電を行う必要がある。この場合、静寂に走行したいという運転者の意思に反して、エンジンが駆動され、運転者の意思に沿わない車両走行となってしまう。
【０００４】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、車両の運転者の意思に応じた車両走行を可能とする車両制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る車両制御装置は、内燃機関及び電動機を搭載し内燃機関又は電動機の駆動力により走行する車両に設置される車両制御装置であって、電動機に電力を供給する蓄電手段と、蓄電手段の目標充電量から現在の充電量を減じた値に基づいて発電目標値を設定し内燃機関を駆動させて発電を行う発電手段と、を備えて構成され、車両の運転者のスイッチ操作により電動機の駆動による走行が優先されているときに内燃機関を駆動させて発電手段の発電を行う場合には、発電手段の発電目標値の上限値を設定し電動機の駆動による走行が優先されていないときに比べ発電目標値を低下させて内燃機関の駆動を行うことを特徴とする。
【０００７】
これらの発明によれば、内燃機関の駆動が制限されるなどの所定の走行状態であるときに内燃機関を駆動させて発電を行う場合には、その所定の走行状態でないときに比べ発電手段の発電目標値を低下させて内燃機関の駆動が行われる。このため、内燃機関の出力を抑制することができ、内燃機関の駆動を制限し電動機の駆動走行を優先するという運転者の意思に応じた車両走行が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
図１は本実施形態に係る車両制御装置の構成概要図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態に係る車両制御装置１は、エンジン２及びモータ３を搭載してエンジン２又はモータ３の駆動により走行可能なハイブリッド車両に設置されている。モータ３は、バッテリ５から電力供給を受けて駆動する電動機であり、減速機６を介して駆動輪７に機械的に接続され、駆動輪７に駆動力を伝達する。エンジン２は、動力分配機構８及び減速機６を介して駆動輪７に機械的に接続され、駆動輪７に駆動力を伝達する。動力分配機構８としては、例えば遊星歯車機構が用いられる。
【００１１】
動力分配機構８には、ジェネレータ９が接続されている。ジェネレータ９は、エンジン２又は駆動輪７の駆動力を受けて発電する発電手段として機能する。ジェネレータ９及びモータ３は、インバータ１０を介してバッテリ５に対し電気的に接続されている。ジェネレータ９により発電された交流電力は、インバータ１０により直流変換されてバッテリ５に充電される。このとき、バッテリ５は、ジェネレータ９が発電した電力を蓄電しモータ３に電力供給する蓄電手段として機能する。バッテリ５の直流電力は、インバータ１０により交流変換されてモータ３に供給され、その交流電力の供給によりモータ３が駆動する。
【００１２】
車両制御装置１が設置される車両としては、上述したようなハイブリッド車両に限られるものではなく、内燃機関及び電動機の少なくとも一方の駆動力により走行可能なものであれば、モータとジェネレータの双方の機能を備えるモータジェネレータを搭載するものでもよい。また、車両制御装置１が設置される車両は、車輪駆動をモータで行いエンジンをジェネレータへの電力供給源として用いるシリーズタイプ、エンジンとモータの双方で車輪を駆動可能としたパラレルタイプなど、いずれのタイプのものであってもよい。
【００１３】
車両制御装置１には、エンジンＥＣＵ２０、ハイブリッドＥＣＵ３０及びモータＥＣＵ４０が設けられている。エンジンＥＣＵ２０は、ハイブリッドＥＣＵ３０からの駆動要求に従い、エンジン２のスロットル開度指令信号を出力する制御器である。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ３０からの駆動要求に従い、インバータ１０を通じてモータ３の駆動信号を出力する制御器であり、インバータ１０と接続されている。
【００１４】
ハイブリッドＥＣＵ３０は、アクセル開度、車速などから必要なエンジン出力、モータトルクなどを演算し、エンジンＥＣＵ２０、モータＥＣＵ４０に駆動要求信号を出力し、エンジン２及びモータ３の駆動を制御する制御器である。また、ハイブリッドＥＣＵ３０は、バッテリ５の充電量、即ちＳＯＣ（State of Charge）を所定の目標値に保つように制御する制御器として機能する。例えば、バッテリ５のＳＯＣを検出し、そのＳＯＣが目標値となるように適宜エンジン出力を調整して発電を行い、その発電電力によってバッテリ５を充電してＳＯＣを制御する。
【００１５】
なお、図１では、エンジンＥＣＵ２０、ハイブリッドＥＣＵ３０、モータＥＣＵ４０がそれぞれ別体に設けられているが、これらの全部又は一部が一体に構成されていてもよい。
【００１６】
車両には、ＥＶ（Electric Vehicle）走行スイッチ５１が設置されている。ＥＶ走行スイッチ５１は、車両の運転者の意思によりモータ走行を可能とするスイッチである。このＥＶ走行スイッチ５１が運転者によりオンされることにより、車両がＥＶ走行モードとなり、モータ３の駆動によるモータ走行（ＥＶ走行）が可能となる。すなわち、ＥＶ走行スイッチ５１のオンにより、車両が強制的にＥＶ走行モード（モータ３のみの駆動力により走行するモード）となる。これにより、通常ではエンジン２が作動すべき状態であっても、強制的にエンジン２が停止され、それと同時にモータ３が駆動して車両走行が行われる。
【００１７】
次に本実施形態に係る車両制御装置の動作を説明する。
【００１８】
図２は、本実施形態に係る車両制御装置１の動作を示すフローチャートである。図２における処理は、例えば、車両のイグニッションオン後にハイブリッドＥＣＵ３０によって行われる。Ｓ１０に示すように、発電要求量（ＰＣＨＧ）の算出が行われる。発電要求量は、バッテリ５に充電するために必要な発電量であり、バッテリ５のＳＯＣに応じて算出される。例えば、予め設定される目標ＳＯＣから現在のＳＯＣを減じた値に基づいて、発電要求量が算出される。また、目標ＳＯＣから現在のＳＯＣを減じた値が大きいほど、発電要求量が大きくなるように設定される。
【００１９】
そして、Ｓ１２に移行し、エンジン駆動制限条件が成立しているか否かが判断される。エンジン駆動制限条件が成立している場合とは、例えばＥＶ走行スイッチ５１がオンされている場合である。この場合、エンジン２が強制的に駆動停止され、優先的にモータ３を駆動して車両走行が行われる。
【００２０】
Ｓ１２にてエンジン駆動制限条件が成立していないと判断されたときには、Ｓ１６に移行する。一方、Ｓ１２にてエンジン駆動制限条件が成立していると判断されたときには、エンジン２を駆動することが運転者の意思に沿わないことになることから、Ｓ１４に移行し、発電要求量制限処理が行われる。
【００２１】
発電要求量制限処理は、Ｓ１０にてバッテリ５の目標ＳＯＣ及び現在のＳＯＣに従って算出された発電要求量に対し、所定の制限を加える処理である。例えば、発電要求量制限処理として、発電要求量制限値（ＰＣＭＸ）とＳ１０にて算出された発電要求量（ＰＣＨＧ）とが比較され、それらのうち小さい方の値が発電要求量（発電目標値）としてセットされる。これにより、発電要求量が発電要求量制限値（ＰＣＭＸ）より大きい値となることを防止できる。発電要求量制限値は、予め設定される発電要求量の上限値である。
【００２２】
そして、Ｓ１６に移行し、エンジン出力が算出される。エンジン出力は、走行要求量とＳ１４にてセットされた発電要求量との和に基づいて、算出される。走行要求量は、車両走行において要求されるエンジン出力量であり、アクセル開度、車速などにより算出される。Ｓ１６のエンジン出力算出後、制御処理を終了する。
【００２３】
以上のように、本実施形態に係る車両制御装置１によれば、ＥＶ走行スイッチ５１がオンされるなどしてエンジン駆動制限条件が成立しているときにエンジン２を駆動させてジェネレータ９の発電を行う場合には、ジェネレータ９の発電目標値（発電要求量）の上限値を設け、エンジン駆動制限条件が成立していないときに比べ発電目標値を低下させる。これにより、エンジン２の出力が抑制される。従って、エンジン駆動を制限するという運転者の意思に応じた車両走行が行える。
【００２４】
例えば、図３に示すように、郊外を走行しているときにはエンジン２又はモータ３を適宜駆動する通常走行を行い、その後、住宅地を走行するときにはエンジン駆動を制限するＥＶ走行を行おうとする場合について説明する。
【００２５】
図３において、郊外における通常走行時には、バッテリ５のＳＯＣは５０％の目標ＳＯＣに維持される。その後、住宅地に入ったときには、ＥＶスイッチ５１がオンされて、エンジン２が停止状態にされ、かつ、モータのみのよって駆動されるＥＶ走行とされる。これにより、バッテリ５のＳＯＣは徐々に減少していく。その際、住宅地でのＥＶ走行が長距離であると、ＳＯＣが使用下限値（例えば、ＳＯＣ４５％）に達し、バッテリ５を充電すべくエンジン駆動による発電が開始される。
【００２６】
このとき、バッテリ５のＳＯＣが目標ＳＯＣに対し大きく低下しているため、現実のＳＯＣと目標ＳＯＣのみに基づいて発電及びバッテリ充電を行うとすると、図３の破線Ａで示すように、急速な発電が行われることとなり、エンジン出力が増大なものとなって静粛な車両走行が行えない。
【００２７】
これに対し、本実施形態に係る車両制御装置によれば、ＥＶスイッチ５１がオンされているようにエンジン駆動制限が設定されているときには、エンジンの出力が制限されるため、緩やかに発電及び充電が行われ（図３の実線Ｂ）、エンジン２の駆動により発生する騒音を低下させることができ、静粛な車両走行が可能となる。また、エンジン２の駆動により発生する排気ガスの低減が図れる。
【００２８】
本実施形態に係る車両制御装置１は、ＥＶ走行スイッチ５１などを有し運転者の意思によりＥＶ走行が行える車両に設置される場合に、特に有用なものとなる。例えば、運転者の意思によりＥＶ走行が行われると、バッテリ５のＳＯＣが目標ＳＯＣに対し大きく下回る場合がある。このような場合には、ＥＶ走行スイッチ５１がオンである状況でも停止していたエンジン２を駆動させて発電を行う必要があるが、発電時のエンジン出力が制限されるため、静粛に車両走行させたいという運転者の意思に沿った車両走行が実現でき、非常に有用となる。
【００２９】
なお、本実施形態では、車両の所定の走行状態として、ＥＶ走行モードとなる場合について説明したが、本発明に係る車両制御装置はこのようなものに限られるものではなく、所定の走行状態として、車両が所定の地域、例えば市街地を走行する場合に適用してもよい。例えば、図２のＳ１２において、エンジン駆動制限条件成立判断として、ナビゲーションシステムからの情報などにより車両の走行地域が市街地であるか否かを判断し、市街地を走行しているときにはＳ１４のごとく発電要求量を制限すればよい。この場合であっても、前述の車両制御装置と同様に、エンジン駆動を制限するという運転者の意思に応じた車両走行が可能となる。
【００３０】
また、所定の走行状態として、車両が急加速している場合、登板走行している場合に、本発明に係る車両制御装置を適用してもよい。例えば、図２のＳ１２において、エンジン駆動制限条件成立判断に代えて、車両が急加速しているか又は登板走行しているか否かを判断し、そのような走行をしているときには、Ｓ１４のごとく発電要求量を制限する。この場合、発電要求量を制限することにより、走行動力としてエンジン出力をより多く用いることができ、急加速や登板走行しようとする運転者の意思に応じた適切な車両走行が可能となる。
【００３１】
また、所定の走行状態として、バッテリ５の温度が所定以上の高温であるときに車両走行している場合に適用してもよい。例えば、図２のＳ１２において、バッテリ５の温度が予め設定された所定以上の温度であるか否かを判断し、所定以上の温度であるときには、Ｓ１４のごとく発電要求量を制限する。この場合、発電要求量を制限することにより、高温時におけるバッテリ５の過充電が防止され、バッテリ５の保護が図れる。
【００３２】
更に、上述した実施形態では、ＥＶ走行スイッチ５１がオンされたときにＥＶ走行モードとなる場合について説明したが、本発明に係る車両制御装置はそのようなものに限られるものではなく、運転者の指示によりＥＶ走行モードの設定が行えるものであれば、その他のスイッチ、ボタンなどの操作、音声入力等によってＥＶ走行モードとするものであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、車両の運転者の意思に応じた車両走行が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る車両制御装置の構成図である。
【図２】図１の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１の車両制御装置におけるバッテリ充電を示す説明図である。
【符号の説明】
１…車両制御装置、２…エンジン（内燃機関）、３…モータ（電動機）、５…バッテリ（蓄電手段）、９…ジェネレータ（発電手段）、２０…エンジンＥＣＵ、３０…ハイブリッドＥＣＵ、４０…モータＥＣＵ、５１…ＥＶ走行スイッチ。

Claims

内燃機関及び電動機を搭載し前記内燃機関又は前記電動機の駆動力により走行する車両に設置される車両制御装置であって、
前記電動機に電力を供給する蓄電手段と、
前記蓄電手段の目標充電量から現在の充電量を減じた値に基づいて発電目標値を設定し前記内燃機関を駆動させて発電を行う発電手段と、
を備えて構成され、
前記車両の運転者のスイッチ操作により前記電動機の駆動による走行が優先されているときに前記内燃機関を駆動させて前記発電手段の発電を行う場合には、前記発電目標値の上限値を設定し前記電動機の駆動による走行が優先されていないときに比べ前記発電目標値を低下させて前記内燃機関の駆動を行うこと、
を特徴とする車両制御装置。