JP4051911B2 - Control device for hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the fuel consumption of a hybrid vehicle that changes its vehicle weight while running on a guided route and to improve the braking/ driving force characteristics. SOLUTION: The weight of the vehicle on the guided route is set, and the state-of-charge (SOC) for each zone of the guided route is calculated based on the traffic information, vehicle weight, and the detected SOC value for each zone of the guided route; and the braking/driving force command value is set based on the detected vehicle speed value and the detected accelerator divergence value. The operating points of the engine and the motor are determined based on the detected vehicle speed value, the braking/driving force command value, and the calculated SOC value. By this means, the SOC after completing the guided route can be held within the target value or within a prescribed range, even for hybrid vehicles with large changes in vehicle weight caused by passengers boarding and alighting or goods being loaded and unloaded. The battery SOC may be planned and managed, taking into consideration the changes in vehicle weight, so that the braking/driving force through the motor is ensured and the braking/driving force characteristics are improved.

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装置に関し、特に、車両の運行が事前に計画または予測できる場合に燃料消費量と駆動力特性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誘導経路に関する道路情報を予め入手し、その道路情報に基づいて誘導経路を低燃費で走行でき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が知られている(例えば特開平08−126116号公報参照)。
【0003】
本出願人は、バッテリーの充放電度合いを表すパラメーターとしてSOC換算指標SOCcを導入し、誘導経路走行における燃料消費量と駆動力特性の改善を図るようにしたハイブリッド車両の制御を提案している(特願2001−31030号)。SOC換算指標SOCcは、その値が大きいほどバッテリーの放電量が多く(充電量が少なく)、且つエンジンの燃料消費効率が高くなるようなエンジンとモーターの運転点に予め対応づけられている。したがって、SOC換算指標SOCcを大きい値にすれば、バッテリーへの充電量は少ない(放電量が多い)が燃料消費効率の高い運転点を実現でき、逆に、SOC換算指標SOCcを小さい値にすれば、燃料消費効率は低いがバッテリーへの充電量が多い(放電量が少ない)運転点を実現できる。特に、経路走行前に、ナビゲーション装置から得られる誘導経路の道路情報に基づいて、SOCを所定の範囲内に維持しつつ低燃費を実現できるSOC換算指標SOCcを演算するとともに、走行中の実アクセル開度と実車速とそのSOC換算指標SOCcとに基づいてエンジンとモーターの動作点を決定することによって、誘導経路走破時の燃料消費量を低減している。さらに、誘導経路走行中にSOC換算指標SOCcの再演算を繰り返すことによって燃費低減効果をさらに高めるとともに、SOCを所定の範囲に収めるようにSOC換算指標SOCcを決定することによって車両の制駆動力特性を改善している。
【0004】
【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、誘導経路走行中の車両重量の変化を考慮していないので、経路走行中に荷重が大きく変化する宅配トラック、バス、ハイヤー、レッカー車などのハイブリッド車両に対しては、誘導経路走破時の燃料消費量の低減や制駆動力特性の改善を充分に達成できないという問題がある。
【0005】
本発明の目的は、誘導経路走行中に車両重量が変化するハイブリッド車両の燃料消費量を低減し、制駆動力特性を改善することにある。
【0006】
(1) 請求項1の発明は、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適用される。
そして、車両の誘導経路を指示するとともに、誘導経路上の道路情報を提供するナビゲーション装置と、前記誘導経路における車両の重量を設定する車重設定手段と、バッテリーのSOCを検出するSOC検出手段と、前記誘導経路を複数の区間に区分し、各区間の前記道路情報、前記車両重量および前記SOC検出値に基づいて前記誘導経路の各区間におけるSOCを演算するSOC演算手段と、車速を検出する車速検出手段と、アクセルペダル踏み込み量(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、前記車速検出値と前記アクセル開度検出値に基づいて制駆動力指令値を設定する制駆動力指令値設定手段と、前記車速検出値、前記制駆動力指令値および前記SOC演算値に基づいて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、前記SOC演算手段は、前記誘導経路の各区間における前記SOC演算値の下限値を設定し、前記車両重量が大きいほど前記SOC下限値を大きくするとともに、前記誘導経路の各区間における前記SOC演算値の上限値を設定し、前記車両重量が大きいほど前記SOC上限値を小さくすることによって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、前記SOC演算手段によって、前記誘導経路を最低燃費で走破するSOCを演算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、前記車重設定手段によって、車両の乗員が手動で車両の重量を入力し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、前記車重設定手段によって、予め計画された乗客の乗降および/または荷物の積み下ろしに応じて車両の重量を自動的に設定するようにしたものである。
【0007】
【発明の効果】
(1) 請求項1の発明によれば、誘導経路における車両の重量を設定し、誘導経路各区間の道路情報、車両重量およびSOC検出値に基づいて誘導経路各区間のSOCを演算する。そして、車速検出値とアクセル開度検出値に基づいて制駆動力指令値を設定し、車速検出値、制駆動力指令値およびSOC演算値に基づいてエンジンとモーターの運転点を決定する。このとき、誘導経路の各区間におけるSOC演算値の下限値を設定し、車両重量が大きいほどSOC下限値を大きくするとともに、誘導経路の各区間におけるSOC演算値の上限値を設定し、車両重量が大きいほどSOC上限値を小さくするようにした。
これにより、誘導経路途中において乗客の乗降や荷物の積み下ろしにより車重変化が大きなハイブリッド車両に対しても、誘導経路走破後のSOCを目標値あるいは所定の範囲内に収めることができる。ハイブリッド車両では、良好な制駆動力特性を維持するためにモーターによる制駆動力を常に確保しておくことが望まれる。そのため、例えば上り坂の手前では、登坂中のモーター駆動によるバッテリーの電力消費を考慮してバッテリーのSOCを予め多くしておく必要がある。登坂中のモーター駆動によるバッテリーの電力消費は車重が大きいほど多くなり、したがって車重が大きいほどSOC下限値を大きくすることによって、車重が大きくなってもモーターの駆動力を確保することができる。また、例えば下り坂の手前では、降坂中のモーター回生制動によるバッテリーの充電を考慮してバッテリーのSOCを予め少なくし、回生電力を受け入れられるようにしておく必要がある。降坂中のモーター回生制動によるバッテリーの充電量は車重が大きいほど多くなり、したがって車重が大きいほどSOC上限値を小さくすることによって、車重が大きくなってもモーターの制動力を確保することができる。したがって、車重変化を考慮したバッテリーSOCの計画と管理が可能になり、車重変化が大きなハイブリッド車両に対しても、誘導経路走破後のSOCを目標値あるいは所定の範囲内に確実に収めることができ、その結果、モーターによる制駆動力を確保して車両の制駆動特性を改善することができる。
(2) 請求項2の発明によれば、誘導経路を最低燃費で走破するSOCを演算するようにしたので、請求項1の上記効果に加え、誘導経路途中で車重変化があっても良燃費を達成できるバッテリーSOCの計画と管理が可能になり、燃料消費量を低減することができる。
(3) 請求項3の発明によれば、車両の乗員が手動で車両の重量を入力し設定するようにしたので、誘導経路における乗客の乗降や荷物の積み下ろし計画にしたがって車重を任意に入力することができる上に、乗降客数や積み下ろし荷重に応じて入力済みの車重を変更することができる。その結果、正確な車重に基づいてバッテリーSOCの計画と管理を実行することができ、誘導経路における燃料消費量の低減と制駆動特性の改善を図ることができる。
(4) 請求項4の発明によれば、予め計画された乗客の乗降および/または荷物の積み下ろしに応じて車両の重量を自動的に設定するようにしたので、車重を入力する手間を省きながら、正確な車重に基づいてバッテリーSOCの計画と管理を実行することができ、誘導経路における燃料消費量の低減と制駆動特性の改善を図ることができる。
【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、ディスプレイ41に車両現在地と目的地までの最適経路を表示して乗員を誘導する。
【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】
重量変化予測値入力装置40はナビゲーション装置33と連動しており、ナビゲーション装置33により探索される目的地までの誘導経路上の任意の地点において車両の予測重量を入力することができる。例えば、ディスプレイ41に表示された出発地から目的地までの誘導経路に沿って出発地点で1700kg、経由地Aで1800kg、経由地Bで1850kgのように運転者が入力する。車両が宅配トラックの場合には、宅配センターからの荷物収集計画情報を入手し、荷物の集配計画重量に基づいて車両の予測重量を入力する。車両がハイヤーやタクシーの場合には、情報センターから入手した乗客の乗車地や降車地に基づいて誘導経路を探索し、情報センターから入手した乗客数や手荷物情報に基づいて誘導経路上の車両の予測重量を入力する。さらに、車両がバスや荷物運搬トラックの場合には、ナビゲーション装置により誘導経路を探索し、誘導経路上の荷物の積み下ろしと乗客の乗降に基づいて車両の予測重量を入力する。
【0022】
なお、誘導経路走行中に予測重量と実際の重量とに食い違いが生じた場合には、両者の差を運転者が荷物の重量計測などにより把握し、重量変化予測値入力装置40により正しい予測重量を入力し直す。
【0023】
《SOC換算効率指標SOCcの演算方法》
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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2とモーター1,4の運転点を決定し、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2とモーター1,4の運転点を決定する。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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=SOCc+α(α>0)
に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=SOCc−α(α>0)
に低減して再計算する。
【0031】
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。以下、最終的なSOC換算効率指標SOCc_jをSOC換算効率指標の決定値と呼ぶ。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。
【0032】
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。
【0033】
《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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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、車重入力値の変更、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。
【0050】
目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、車重入力値の変更、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、車重入力値の変更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。
【0051】
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。
【0052】
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。ここで、転がり抵抗分、加減速度分(速度差分、ポテンシャルエネルギー変化分)については、重量変化予測値入力装置40から入力された該当区間の車両重量予測値に基づいて演算する。
【0053】
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。
【0054】
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換算効率指標決定値SOCc_J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換算効率指標決定値SOCc_j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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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))
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
《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。
【0066】
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。
【0067】
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、重量入力値の変更、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。
【0068】
目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、重量入力値の変更、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。
【0069】
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。
【0070】
ここで、同じ上り坂であっても車両重量によって駆動力を維持するために必要なバッテリー電力は異なるので、例えば車重1600kgのときには下限値を50%とし、車重1700kgのときには53%にするといった具合に、車重が重いほどSOC下限値が大きくなるように関連付けておく。図15に車重に応じたSOC上下限値の設定方法を示す。図15は、出発地の集積所から目的地の集積所までの経路において、区間Aと区間Bの道路種別および勾配パターンが同一であり、区間B走行時の予測車重が区間A走行時の予測車重より重い場合のSOC上下限値と目標SOC(t_SOC)を示す。図15において、区間B走行時の予測車重が区間A走行時の予測車重よりも重い場合に、区間BのSOC下限値SOCL2を区間AのSOC下限値SOCL1よりも大きくする。また、下り坂手前では回生制動力によるバッテリー充電を有効に活用するように、バッテリーの上限値を設定する。このとき同じ下り坂であれば車重が大きいほどポテンシャルエネルギーの変化が大きく、したがって期待される回生電力が大きいことを考慮し、車重が大きいほどSOC上限値を小さくする。図15において、区間B走行時の予測車重が区間A走行時の予測車重よりも重い場合に、区間BのSOC上限値SOCH2を区間AのSOC上限値SOCH1よりも小さくする。
【0071】
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。
【0072】
このように、誘導経路の各区間におけるSOC演算値の下限値を設定し、車両重量が大きいほどSOC下限値を大きくするようにした。また、誘導経路の各区間におけるSOC演算値の上限値を設定し、車両重量が大きいほどSOC上限値を小さくするようにした。ハイブリッド車両では、良好な制駆動力特性を維持するためにモーターによる制駆動力を常に確保しておくことが望まれる。そのため、例えば上り坂の手前では、登坂中のモーター駆動によるバッテリーの電力消費を考慮してバッテリーのSOCを予め多くしておく必要がある。登坂中のモーター駆動によるバッテリーの電力消費は車重が大きいほど多くなり、したがって車重が大きいほどSOC下限値を大きくすることによって、車重が大きくなってもモーターの駆動力を確保することができる。また、例えば下り坂の手前では、降坂中のモーター回生制動によるバッテリーの充電を考慮してバッテリーのSOCを予め少なくし、回生電力を受け入れられるようにしておく必要がある。降坂中のモーター回生制動によるバッテリーの充電量は車重が大きいほど多くなり、したがって車重が大きいほどSOC上限値を小さくすることによって、車重が大きくなってもモーターの制動力を確保することができる。
【0073】
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。ここで、転がり抵抗分、加減速度分(速度差分、ポテンシャルエネルギー変化分)については、車重変化予測値入力装置40から入力した該当区間の予測車重に基づいて演算する。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
目的地の新規入力または変更、誘導経路の逸脱、車重入力値の変更、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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
《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。
【0083】
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。
【0084】
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、車重入力値の変更、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。
【0085】
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、道路環境および車重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)ごとの道路環境および車重とに対応した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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
なお、走行経路の道路環境情報、車重情報、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。
【0091】
このように、第3の実施の形態によれば、道路環境および車重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)ごとの道路環境および車重とに対応した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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
なお、上述した一実施の形態では車両重量変化の予測値をナビゲーション装置33のディスプレイ41に表示された誘導経路表示画面上で入力する例を示したが、車重変化予測値の入力方法は上述した一実施の形態の入力方法に限定されない。例えば宅配トラックでは、宅配管理センターで荷物の積み下ろし情報が管理されており、宅配管理センターから荷物の積み下ろし地点と積み下ろし重量を送信し、誘導経路上における車重変化地点と車重変化量を自動的に設定するようにしてもよい。また、宅配管理センターからの管理データにしたがって宅配経路が事前に計画される場合もある。そのような場合には、宅配管理センター側で宅配トラックの経由地および目的地に基づいて誘導経路の探索を行い、探索結果の誘導経路と経由地を宅配トラックに送信するようにしてもよい。さらには、車重変化を考慮したSOC換算効率指標SOCcの演算までを宅配管理センターで行うようにしてもよい。その場合は、宅配トラック側でSOC換算効率指標SOCcを受信し、その値にしたがってエンジンとモーターを運転すればよく、誘導経路の探索やSOC換算指標SOCcの演算を車載のマイクロコンピューターで実行する必要がなく、車載装置における処理の手間を省くことができ、車載装置のコストを低減することができる。もちろんこのような実施の形態は宅配トラックに限定されず、運行管理センターからの運行情報にしたがって運行されるハイヤー、タクシー、バスなどにも応用することができる。
【0099】
このように、誘導経路における車両の重量を設定し、誘導経路各区間の道路情報、車両重量およびSOC検出値に基づいて誘導経路各区間のSOCを演算する。そして、車速検出値とアクセル開度検出値に基づいて制駆動力指令値を設定し、車速検出値、制駆動力指令値およびSOC演算値に基づいてエンジンとモーターの運転点を決定するようにした。これにより、誘導経路途中において乗客の乗降や荷物の積み下ろしにより車重変化が大きなハイブリッド車両に対しても、誘導経路走破後のSOCを目標値あるいは所定の範囲内に収めることができる。バッテリーSOCの演算方法には、例えばモーターによる制駆動力を常に確保するために、誘導経路全区間にわたってバッテリーとモーターとの間の電力の授受がいつでも可能なSOC範囲(例えば40〜70%)を維持する方法がある。このような場合に、車重変化を考慮したバッテリーSOCの計画と管理が可能になり、車重変化が大きなハイブリッド車両に対しても、誘導経路走破後のSOCを目標値あるいは所定の範囲内に確実に収めることができ、その結果、モーターによる制駆動力を確保して車両の制駆動特性を改善することができる。また、誘導経路を最低燃費で走破するSOCを演算するようにしたので、誘導経路途中で車重変化があっても良燃費を達成できるバッテリーSOCの計画と管理が可能になり、燃料消費量を低減することができる。
【0100】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、重量変化予測値入力装置40が車重設定手段を、バッテリーSOCセンサー25がSOC検出手段を、車両コントローラー16がSOC演算手段、制駆動力指令値設定手段および運転点決定手段を、車速センサー23が車速検出手段を、アクセルセンサー22がアクセル開度検出手段をそれぞれ構成する。
【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。
【図15】 車両重量に応じたSOC上下限値の設定方法を説明するための図である。
【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
40 重量変化予測値入力装置
41 ディスプレイ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle, and more particularly, to improve fuel consumption and driving force characteristics when vehicle operation can be planned or predicted in advance.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A hybrid vehicle control device that obtains road information related to a guidance route from a navigation device in advance and controls an engine and a motor so that the guidance route can be driven with low fuel consumption based on the road information is known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-2008). -126116).
[0003]
The present applicant has proposed the control of a hybrid vehicle in which the SOC conversion index SOCc is introduced as a parameter representing the charge / discharge degree of the battery so as to improve the fuel consumption and driving force characteristics in the guide route travel ( (Japanese Patent Application No. 2001-31030). The SOC conversion index SOCc is associated in advance with the operating points of the engine and the motor such that the larger the value, the more the battery discharge amount (less charge amount) and the higher the fuel consumption efficiency of the engine. Therefore, if the SOC conversion index SOCc is set to a large value, an operation point with high fuel consumption efficiency can be realized although the amount of charge to the battery is small (the discharge amount is large), and conversely, the SOC conversion index SOCc is set to a small value. For example, it is possible to realize an operating point with low fuel consumption efficiency but with a large amount of charge to the battery (low amount of discharge). In particular, before driving the route, based on the road information of the guidance route obtained from the navigation device, the SOC conversion index SOCc that can realize low fuel consumption while maintaining the SOC within a predetermined range is calculated, and the actual accelerator during driving is calculated. By determining the operating points of the engine and the motor based on the opening degree, the actual vehicle speed, and the SOC-converted index SOCc, the fuel consumption at the time of traveling through the guide route is reduced. Further, the fuel consumption reduction effect is further improved by repeating the recalculation of the SOC conversion index SOCc during traveling on the guidance route, and the braking / driving force characteristics of the vehicle are determined by determining the SOC conversion index SOCc so that the SOC falls within a predetermined range. Has improved.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional hybrid vehicle control device described above does not take into account changes in the vehicle weight during traveling on a guided route, so hybrid vehicles such as home delivery trucks, buses, hires, tow trucks, etc., whose load changes greatly during route traveling. On the other hand, there is a problem that it is not possible to sufficiently achieve reduction in fuel consumption and improvement in braking / driving force characteristics at the time of running through the guidance route.
[0005]
An object of the present invention is to reduce the fuel consumption of a hybrid vehicle whose vehicle weight changes during traveling on a guidance route and to improve the braking / driving force characteristics.
[0006]
(1) The invention of claim 1 is applied to a control device for a hybrid vehicle that uses one or both of an engine and a motor as a braking / driving force source and transfers electric power between the motor and the battery.
  A navigation device for instructing a guidance route of the vehicle and providing road information on the guidance route; a vehicle weight setting means for setting the weight of the vehicle on the guidance route; an SOC detection means for detecting the SOC of the battery; , Dividing the guide route into a plurality of sections, and detecting the vehicle speed, SOC calculating means for calculating the SOC in each section of the guide route based on the road information, the vehicle weight, and the SOC detection value of each section A vehicle speed detecting means, an accelerator opening detecting means for detecting an accelerator pedal depression amount (hereinafter referred to as an accelerator opening), and a braking / driving force command value is set based on the vehicle speed detection value and the accelerator opening detection value. Based on the braking / driving force command value setting means, the vehicle speed detection value, the braking / driving force command value, and the SOC calculation value, the operating points of the engine and the motor are determined. And a driving point determining means constant for,The SOC calculation means sets a lower limit value of the SOC calculation value in each section of the guidance route, increases the SOC lower limit value as the vehicle weight increases, and calculates the SOC calculation value in each section of the guidance route. By setting the upper limit value of the vehicle and decreasing the SOC upper limit value as the vehicle weight increases,Achieving the above objectives.
(2) The hybrid vehicle control device according to claim 2 is configured to calculate an SOC that runs through the guidance route with a minimum fuel consumption by the SOC calculation means.
(3) The hybrid vehicle control device according to claim 3 is:The vehicle weight setting means allows the vehicle occupant to manually input and set the vehicle weight.It is what I did.
(4) The hybrid vehicle control device according to claim 4 is:The vehicle weight setting means automatically sets the weight of the vehicle in accordance with the planned passenger entry / exit and / or loading / unloading of luggage.It is what I did.
[0007]
【The invention's effect】
(1) According to the invention of claim 1, the weight of the vehicle on the guide route is set, and the SOC of each section of the guide route is calculated based on the road information, vehicle weight, and SOC detection value of each section of the guide route. Then, the braking / driving force command value is set based on the vehicle speed detection value and the accelerator opening detection value, and the engine and motor operating points are determined based on the vehicle speed detection value, braking / driving force command value, and SOC calculation value.. At this time, the lower limit value of the SOC calculation value in each section of the guidance route is set, the SOC lower limit value is increased as the vehicle weight increases, and the upper limit value of the SOC calculation value in each section of the guidance route is set. The higher the value, the lower the SOC upper limit value.I did it.
  As a result, the SOC after traveling through the guide route can be kept within the target value or a predetermined range even for a hybrid vehicle having a large change in vehicle weight due to passengers getting on and off or loading and unloading luggage on the guide route.In a hybrid vehicle, it is desirable to always ensure braking / driving force by a motor in order to maintain good braking / driving force characteristics. Therefore, for example, before the uphill, it is necessary to increase the SOC of the battery in advance in consideration of the power consumption of the battery driven by the motor during the uphill. The battery power consumption due to the motor driving during climbing increases as the vehicle weight increases. Therefore, by increasing the SOC lower limit value as the vehicle weight increases, the driving force of the motor can be secured even when the vehicle weight increases. it can. In addition, for example, before the downhill, it is necessary to reduce the SOC of the battery in advance so that regenerative power can be accepted in consideration of charging of the battery due to motor regenerative braking during the downhill. The amount of battery charge due to motor regenerative braking during downhill increases as the vehicle weight increases. Therefore, the braking force of the motor is ensured even if the vehicle weight increases by reducing the SOC upper limit value as the vehicle weight increases. be able to. Therefore,Battery SOC can be planned and managed in consideration of changes in vehicle weight, and even after a hybrid vehicle with a large change in vehicle weight, the SOC after running on the guidance route can be reliably kept within the target value or within a specified range. As a result, the braking / driving force of the motor can be secured and the braking / driving characteristics of the vehicle can be improved.
(2) According to the invention of claim 2, since the SOC that runs through the guidance route with the lowest fuel consumption is calculated, in addition to the effect of claim 1, there may be a change in the vehicle weight in the middle of the guidance route. It is possible to plan and manage a battery SOC that can achieve fuel consumption, and to reduce fuel consumption.
(3) According to the invention of claim 3,Since the vehicle occupant manually inputs and sets the vehicle weight, the vehicle weight can be arbitrarily input according to the passenger entry / exit and loading / unloading plans on the guidance route, and the number of passengers and loading / unloading loads The input vehicle weight can be changed according to the vehicle. As a result, the battery SOC can be planned and managed based on the exact vehicle weight, and the fuel consumption in the guide route can be reduced and the braking / driving characteristics can be improved.
(4) According to the invention of claim 4,The weight of the vehicle is automatically set according to the planned passenger entry / exit and / or loading / unloading of the passenger. Therefore, the time required for inputting the vehicle weight is saved, and the battery SOC is adjusted based on the exact vehicle weight. Planning and management can be executed, and fuel consumption in the guide route can be reduced and braking / driving characteristics can be improved.
[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. Further, 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. A road map database is provided, the optimum route to the destination is searched, and the optimum route to the vehicle current location and the destination is displayed on the display 41 to guide the occupant.
[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, regulation information such as speed limits, and area information such as city roads and mountain roads. 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]
The weight change predicted value input device 40 is linked to the navigation device 33 and can input the predicted weight of the vehicle at an arbitrary point on the guidance route to the destination searched by the navigation device 33. For example, the driver inputs 1700 kg at the departure point, 1800 kg at the transit point A, and 1850 kg at the transit point B along the guidance route from the departure point to the destination displayed on the display 41. When the vehicle is a delivery truck, the package collection plan information is obtained from the delivery center, and the estimated vehicle weight is input based on the package collection plan weight. If the vehicle is a hire or taxi, it will search for the guidance route based on the passenger boarding place and drop-off location obtained from the information center, and based on the number of passengers and baggage information obtained from the information center, Enter the predicted weight. Further, when the vehicle is a bus or a luggage truck, the navigation device searches for a guidance route, and inputs a predicted weight of the vehicle based on loading and unloading of the luggage on the guidance route and passengers getting on and off.
[0022]
If there is a discrepancy between the predicted weight and the actual weight during traveling on the guidance route, the driver grasps the difference between them by measuring the weight of the baggage, and the correct predicted weight is input by the weight change predicted value input device 40. Enter again.
[0023]
<< Calculation method of SOC conversion efficiency index SOCc >>
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 suppressing the fuel consumption in the guide path to the minimum.
[0024]
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, the higher the 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.
[0025]
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 course of the route to the destination, An SOC conversion efficiency index SOCc that determines the operating points of the engine 2 and the motors 1 and 4 in the course of the route is obtained by calculation.
[0026]
When this SOC conversion efficiency index SOCc is large, the amount of increase in charging power Δbat per unit fuel increase amount Δfuel for battery charging increases, that is, the fuel utilization efficiency at the time of battery charging increases. The operating point of the engine 2 and the motors 1 and 4 is determined so as to charge only, and conversely, when the SOC conversion efficiency index SOCc is small, the engine 2 is charged even when the fuel utilization efficiency during battery charging is low. And determine the operating point of motors 1 and 4.
[0027]
The calculation method of SOC conversion efficiency parameter | index SOCc is demonstrated with FIG.
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 respectively 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. Shows the minimum fuel consumption, charge / discharge amount, and SOC change.
[0028]
As described above, the SOC conversion efficiency index SOCc is an index representing the fuel utilization efficiency during battery charging. Therefore, as 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.
[0029]
Some value is set in the SOC conversion efficiency index SOCc, and the 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, a 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.
[0030]
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 at (p_SOC (n)) is calculated, the SOC conversion efficiency index SOCc is
[Expression 1]
SOCc = SOCc + α (α> 0)
Increase to 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 = SOCc-α (α> 0)
Reduce and recalculate.
[0031]
When the above calculation is repeated until the predicted SOC (p_SOC (n)) at the destination substantially matches the target SOC (t_SOC) at the destination, that is, until 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. Hereinafter, the final SOC conversion efficiency index SOCc_j is referred to as a determined value of the SOC conversion efficiency index. 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.
[0032]
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, if the current SOC (d_SOC) is small when traffic is heavy, 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 corrected to be smaller as the current SOC (d_SOC) is smaller based on the SOCc at that time.
[0033]
<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.
[0034]
When the calculation for determining the SOC conversion efficiency index SOCc is performed, the SOCc being temporarily set, 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 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.
[0035]
In any operation point determination, the operation point is determined so that charging is performed only when the SOC conversion efficiency index SOCc_j or SOCc is larger and the fuel use efficiency during battery charging is higher.
[0036]
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 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.
[0037]
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].
[0038]
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.
[0039]
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.
[0040]
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.
[0041]
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.
[0042]
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.
[0043]
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.
[0044]
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.
[0045]
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.
[0046]
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. Then, 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 is converged. SOCc_j at the time is determined as the final SOC conversion efficiency index SOCc.
[0047]
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.
[0048]
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.
[0049]
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 of the divided section way (i) (i = 1 to n) is also detected. In the following step 2, it is confirmed whether there is a new input or change of the destination, a deviation of the guidance route, a change in the vehicle weight input value, or a change in the traffic condition. If not, go to step 11. In addition, the change of the traffic situation is obtained by a road-to-vehicle communication device such as VICS.
[0050]
When there is any new input or change of the destination, deviation of the guidance route, change of the vehicle weight input value, 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 are a method of classifying the change point of the vehicle weight input value as a classification point, a method of classifying the distance to the destination by dividing it into n equal parts, and the like. 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.
[0051]
In step 5, road environment such as average gradient, intersection position, radius of curvature, altitude 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).
[0052]
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 position 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, the vehicle speed p_vsp (i) that predicts the vehicle speed p_vsp (i) at a deceleration of 0.1G and returns to the cruising speed at an acceleration of 0.1G after a 3-second stop at the 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. Further, 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) for each divided section way (i) includes the driving force for the running resistance (air resistance + rolling resistance) according 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. Here, the rolling resistance component and the acceleration / deceleration component (speed difference, potential energy variation component) are calculated based on the predicted vehicle weight value of the corresponding section input from the weight variation predicted value input device 40.
[0053]
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 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 the internal division value of the previous vehicle speed m_vsp (i) may be taken. 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.
[0054]
In step 8, the current SOC (d_SOC) is detected, and in the subsequent 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 determined value SOCc_J, predicted vehicle speed p_vsp (i), and predicted braking / driving force command value p_tTd (i), the SOC (p_SOC (i) of each divided section way (i) is calculated. ). First, based on the SOC conversion efficiency index determination value SOCc_j, the predicted vehicle speed p_vsp (i), and the predicted braking / driving force command value p_tTd (i), as described above, the engine 2 and the motor 1, 1 in each divided section way (i) When the temporary operating point of 4 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 estimated 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 calculated. Can be predicted.
[0055]
In step 11, the vehicle speed sensor 23 detects the vehicle speed d_vsp, and in step 12, the accelerator sensor 22 detects the accelerator opening d_acc. 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.
[0056]
In step 14, at the end point 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;
[0057]
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.
[0058]
Further, there is a method in which the power error exerted on the vehicle is highly correlated with the fuel consumption and charge / discharge power of interest 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 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 guide route has taken before, the vehicle speed pattern m_vsp (i) of the route section when the guide route has passed previously may be used as the predicted vehicle speed p_vsp (i), or the predicted vehicle speed p_vsp (i ) And the previous vehicle speed m_vsp (i) may be taken. 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.
[0059]
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 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
[0060]
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, if 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, priority is given to the protection of the battery 15, and the detected SOC is substituted for 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.
[0061]
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.
[0062]
In calculating the SOC conversion efficiency index SOCc, the predicted SOC (p_SOC (i)) of all the divided sections way (i) is calculated. Therefore, 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.
[0063]
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 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 conversion efficiency index SOCc is converged to the converged value SOCc_j until it substantially agrees 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.
[0064]
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 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.
[0065]
<< 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.
[0066]
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.
[0067]
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, whether or not there is a new input or change of the destination, deviation of the guidance route, change of the weight input value, or change of the traffic congestion state is confirmed, and if any, the process proceeds to step 3 If there is nothing, go to step 11.
[0068]
When there is any new input or change of the destination, deviation of the guidance route, change of the weight input value, or change of the traffic jam condition, 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).
[0069]
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 certain 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%.
[0070]
Here, since the battery power required to maintain the driving force varies depending on the vehicle weight even on the same uphill, the lower limit value is set to 50% when the vehicle weight is 1600 kg, for example, and 53% when the vehicle weight is 1700 kg. In other words, the SOC lower limit value is increased as the vehicle weight increases. FIG. 15 shows a method for setting the SOC upper and lower limit values according to the vehicle weight. FIG. 15 shows that in the route from the depot at the departure place to the depot at the destination, the road type and the gradient pattern of the section A and the section B are the same, and the predicted vehicle weight when traveling in the section B is the same as when traveling in the section A. The SOC upper and lower limit values and the target SOC (t_SOC) when the vehicle weight is heavier than the predicted vehicle weight are shown. In FIG. 15, when the predicted vehicle weight at the time of traveling in the section B is heavier than the predicted vehicle weight at the time of traveling in the section A, the SOC lower limit value SOCL2 of the section B is made larger than the SOC lower limit value SOCL1 of the section A. In addition, the upper limit value of the battery is set so that the battery charging by the regenerative braking force is effectively utilized before the downhill. At this time, if the vehicle is on the same downhill, the change in potential energy increases as the vehicle weight increases, and accordingly, the expected regenerative power increases. Therefore, the SOC upper limit value decreases as the vehicle weight increases. In FIG. 15, when the predicted vehicle weight at the time of traveling in the section B is heavier than the predicted vehicle weight at the time of traveling in the section A, the SOC upper limit value SOCH2 of the section B is made smaller than the SOC upper limit value SOCH1 of the section A.
[0071]
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.
[0072]
In this way, the lower limit value of the SOC calculation value in each section of the guidance route is set, and the SOC lower limit value is increased as the vehicle weight increases. In addition, an upper limit value of the SOC calculation value in each section of the guidance route is set, and the SOC upper limit value is decreased as the vehicle weight increases. In a hybrid vehicle, it is desirable to always ensure braking / driving force by a motor in order to maintain good braking / driving force characteristics. Therefore, for example, before the uphill, it is necessary to increase the SOC of the battery in advance in consideration of the power consumption of the battery driven by the motor during the uphill. The battery power consumption due to the motor driving during climbing increases as the vehicle weight increases. Therefore, by increasing the SOC lower limit value as the vehicle weight increases, the driving force of the motor can be secured even when the vehicle weight increases. it can. In addition, for example, before the downhill, it is necessary to reduce the SOC of the battery in advance so that regenerative power can be accepted in consideration of charging of the battery due to motor regenerative braking during the downhill. The amount of battery charge due to motor regenerative braking during downhill increases as the vehicle weight increases. Therefore, the braking force of the motor is ensured even if the vehicle weight increases by reducing the SOC upper limit value as the vehicle weight increases. be able to.
[0073]
In step 7, as described above, based on the road environment of each divided section way (j), the vehicle speed p_vsp (i) and the braking / driving force command value p_tTd () in each divided section way (i) between the current location and the destination. i) Predict. 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. In addition, 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. Further, 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, the braking / driving force command value p_tTd (i) of each divided section way (i) includes the driving force for the running resistance (air resistance + rolling resistance) according to the vehicle speed p_vsp (i), 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. Here, the rolling resistance and acceleration / deceleration (speed difference, potential energy change) are calculated based on the predicted vehicle weight of the corresponding section input from the vehicle weight change predicted value input device 40.
[0074]
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), as described above, the engine 2 and the motors 1 and 4 in each divided section way (i). 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 estimated 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 calculated. Can be predicted.
[0075]
In step 22, it is confirmed whether or not the predicted SOC (p_SOC (i)) of each 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, the SOC conversion efficiency index SOCc is corrected 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 (1). 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 Equation 2 until the upper limit value is not exceeded. 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.
[0076]
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 up to the destination, the target The actual SOC on 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. 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).
[0077]
When there is no new input or change of the destination, departure of the guidance route, change of the vehicle weight input value, or change of the traffic jam condition, the vehicle speed d_vsp is detected by the vehicle speed sensor 23 in step 11, and the accelerator is subsequently executed in step 12. The accelerator opening d_acc is detected by the 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.
[0078]
In step 14, at the end point of each divided section way (j), the 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 command of each divided section are determined. 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 determination reference value at the end point of each divided section way (i). Return to 9, and recalculate the SOC conversion efficiency index SOCc. 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. For example, ERR_3 shown in Equation 5 can be used as the deviation index.
[0079]
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 / lower limit value 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, and the SOC conversion efficiency index SOCc is recalculated. 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.
[0080]
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.
[0081]
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)) of each section way (i) is closest to the SOC upper / lower limit value, or the intersection PA of the change curve of the predicted SOC (p_SOC (i)) and the SOC upper / lower limit value Remember. When the current SOC (d_SOC) approaches the SOC upper or lower limit value or reaches the above point PA when the engine / motor operating point is determined based on the SOC conversion efficiency index SOCc and the vehicle is traveling, the subsequent SOC conversion The efficiency index SOCc is recalculated, 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.
[0082]
<< 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.
[0083]
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.
[0084]
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 there is a new input or change of the destination, a deviation of the guidance route, a change in the vehicle weight input value, or a change in the traffic condition. If not, go to step 11. 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, radius of curvature, 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.
[0085]
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, driving patterns are assumed for each road environment and vehicle weight, and these driving patterns are stored in advance in the memory as SOC change amount data (MAP2DSOC) per unit distance when driving with the SOC conversion efficiency index SOCc. Then, from this data (MAP2DSOC), the SOC change efficiency p_dSOC (j) corresponding to the SOC conversion efficiency index SOCc and the road environment and the vehicle weight for each section way (j) is subjected to a table calculation, and the current SOC (d_SOC) Is the initial value, and the SOC change amount p_dSOC (j) of each section way (j) is integrated, so that the predicted SOC (p_SOC (j)) of each section way (j) and the predicted SOC at the destination (p_SOC (m)) ) 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-equivalent efficiency index when both are almost the same is obtained as the final index SOCc. To do.
[0086]
In step 11, the vehicle speed sensor 23 detects the vehicle speed d_vsp, and in step 12, the accelerator sensor 22 detects the accelerator opening d_acc. 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.
[0087]
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.
[0088]
In step 15, it is determined whether 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. Note that the reference value ERR_3 can be used in Equation 3 as the determination reference value.
As an index of deviation shown, for example, there is the one shown in the following equation.
[0089]
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, if 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, priority is given to the protection of the battery 15, and the detected SOC is substituted for 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.
[0090]
The road environment information, vehicle weight 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. You may make it do. Thereby, it is possible to predict the SOC change amount for each more accurate section way (j).
[0091]
As described above, according to the third embodiment, assuming a travel pattern for each road environment and the vehicle weight, the SOC change per unit travel distance when the travel pattern is traveled with various SOC conversion efficiency indexes. Quantity data is previously stored in a memory. Then, from the SOC change amount data per unit travel distance, the SOC change efficiency index SOCc and the SOC change amount p_dSOC (j) corresponding to the road environment and the vehicle weight for each section way (j) are calculated and calculated. By integrating the SOC change amount p_dSOC (j) of each section way (j) using the current SOC (d_SOC) as an initial value, the predicted SOC (p_SOC (j)) of each section way (j) and the prediction at the destination are integrated. Obtain SOC (p_SOC (m)). This calculation is performed 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. The actual SOC change amount d_dSOC (k) and the calculated SOC change amount p_dSOC (k) in each section way (k) when the engine / motor operating point is determined based on the SOC conversion efficiency index SOCc. ), And if the deviation is large, the SOC conversion efficiency index (SOC) is corrected. Further, in each section way (j), the current SOC (d_SOC) and the predicted SOC (p_SOC (i)) are compared, 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.
[0092]
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.
[0093]
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” of 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.
[0094]
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.
[0095]
Furthermore, in the above-described embodiment, the continuously variable transmission has been described as an example. However, the transmission is not limited to a continuously variable transmission, and may be a stepped transmission. Further, the arrangement of the transmission is not limited to the above-described embodiment.
[0096]
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.
[0097]
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 substantially matching (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.
[0098]
In the above-described embodiment, an example in which the predicted value of the vehicle weight change is input on the guidance route display screen displayed on the display 41 of the navigation device 33 has been described. However, the input method of the predicted vehicle weight change value is described above. It is not limited to the input method of the embodiment. For example, in a parcel delivery truck, the loading / unloading information is managed at the delivery management center, and the loading / unloading point and loading weight are transmitted from the delivery management center, and the vehicle weight change point and the vehicle weight change amount on the guidance route are automatically transmitted. You may make it set to. In addition, a delivery route may be planned in advance according to management data from the delivery management center. In such a case, the delivery route may be searched for on the basis of the route and destination of the delivery truck on the delivery management center side, and the guidance route and waypoint of the search result may be transmitted to the delivery truck. Further, the home delivery management center may perform the calculation up to the SOC conversion efficiency index SOCc in consideration of the change in the vehicle weight. In that case, it is sufficient to receive the SOC conversion efficiency index SOCc on the delivery truck side and operate the engine and the motor according to the value, and it is necessary to search for the guidance route and to calculate the SOC conversion index SOCc with an on-board microcomputer. Therefore, it is possible to save processing time in the in-vehicle device and reduce the cost of the in-vehicle device. Of course, such an embodiment is not limited to a delivery truck, but can also be applied to a hire, a taxi, a bus, and the like that are operated according to operation information from an operation management center.
[0099]
In this way, the weight of the vehicle on the guidance route is set, and the SOC of each segment of the guidance route is calculated based on the road information, vehicle weight, and SOC detection value of each segment of the guidance route. Then, the braking / driving force command value is set based on the vehicle speed detection value and the accelerator opening detection value, and the operating points of the engine and the motor are determined based on the vehicle speed detection value, the braking / driving force command value, and the SOC calculation value. did. As a result, the SOC after traveling through the guide route can be kept within the target value or a predetermined range even for a hybrid vehicle having a large change in vehicle weight due to passengers getting on and off or loading and unloading luggage on the guide route. For the calculation method of the battery SOC, for example, in order to always ensure the braking / driving force by the motor, an SOC range (for example, 40 to 70%) in which power can be transferred between the battery and the motor over the entire section of the induction path is available. There is a way to maintain. In such a case, it becomes possible to plan and manage the battery SOC in consideration of the change in the vehicle weight, and even for a hybrid vehicle having a large change in the vehicle weight, the SOC after running the guide route is within the target value or a predetermined range. As a result, the braking / driving force of the motor can be secured and the braking / driving characteristics of the vehicle can be improved. In addition, since the SOC that runs through the guidance route with the lowest fuel consumption is calculated, it is possible to plan and manage the battery SOC that can achieve good fuel consumption even if there is a change in the vehicle weight along the guidance route. Can be reduced.
[0100]
The correspondence between the constituent elements of the claims and the constituent elements of the embodiment is as follows. That is, the weight change predicted value input device 40 serves as vehicle weight setting means, the battery SOC sensor 25 serves as SOC detection means, the vehicle controller 16 serves as SOC calculation means, braking / driving force command value setting means, and operating point determination means as vehicle speed sensors. Reference numeral 23 denotes vehicle speed detection means, and the accelerator sensor 22 constitutes accelerator opening detection means.
[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 an operating point of the engine.
FIG. 5 is a graph 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 and 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 the vehicle control program according to the third embodiment, following FIG. 13;
FIG. 15 is a diagram for explaining a method of setting an SOC upper / lower limit value according to a vehicle weight.
[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
40 Weight change prediction value input device
41 display

Claims (4)

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、
車両の誘導経路を指示するとともに、誘導経路上の道路情報を提供するナビゲーション装置と、
前記誘導経路における車両の重量を設定する車重設定手段と、
バッテリーのSOCを検出するSOC検出手段と、
前記誘導経路を複数の区間に区分し、各区間の前記道路情報、前記車両重量および前記SOC検出値に基づいて前記誘導経路の各区間におけるSOCを演算するSOC演算手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
アクセルペダル踏み込み量(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、
前記車速検出値と前記アクセル開度検出値に基づいて制駆動力指令値を設定する制駆動力指令値設定手段と、
前記車速検出値、前記制駆動力指令値および前記SOC演算値に基づいて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
前記SOC演算手段は、前記誘導経路の各区間における前記SOC演算値の下限値を設定し、前記車両重量が大きいほど前記SOC下限値を大きくするとともに、前記誘導経路の各区間における前記SOC演算値の上限値を設定し、前記車両重量が大きいほど前記SOC上限値を小さくす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,
A navigation device for instructing a vehicle guidance route and providing road information on the guidance route;
Vehicle weight setting means for setting the weight of the vehicle in the guidance route;
SOC detection means for detecting the SOC of the battery;
SOC calculating means for dividing the guide route into a plurality of sections and calculating the SOC in each section of the guide route based on the road information, the vehicle weight and the SOC detection value of each section;
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
An accelerator opening detecting means for detecting an accelerator pedal depression amount (hereinafter referred to as an accelerator opening);
Braking / driving force command value setting means for setting a braking / driving force command value based on the vehicle speed detection value and the accelerator opening detection value;
Operating point determination means for determining operating points of the engine and the motor based on the vehicle speed detection value, the braking / driving force command value, and the SOC calculation value ;
The SOC calculation means sets a lower limit value of the SOC calculation value in each section of the guidance route, increases the SOC lower limit value as the vehicle weight increases, and calculates the SOC calculation value in each section of the guidance route. control apparatus for a hybrid vehicle that sets an upper limit value, and wherein to Rukoto reduce the SOC upper limit value as the vehicle weight is large.
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、
前記SOC演算手段は、前記誘導経路を最低燃費で走破するSOCを演算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,
The control device for a hybrid vehicle, wherein the SOC calculation means calculates an SOC that runs through the guidance route with minimum fuel consumption.
請求項1または請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記車重設定手段は、車両の乗員が手動で車両の重量を入力し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 or 2,
The hybrid vehicle control device is characterized in that the vehicle weight setting means is set by a vehicle occupant manually inputting the vehicle weight .
請求項1または請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記車重設定手段は、予め計画された乗客の乗降および/または荷物の積み下ろしに応じて車両の重量を自動的に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 or 2 ,
The hybrid vehicle control apparatus, wherein the vehicle weight setting means automatically sets the vehicle weight in accordance with a passenger's boarding / exiting and / or loading / unloading of a cargo planned in advance .
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