JP5195462B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
これは、ガソリンタンクと電池を2つのエネルギータンクとして見た場合、ガソリンスタンドでエネルギー補充(給油)を行ったとしても、2つのタンクを同時に満タンに出来ない事を意味する。つまり、2つのエネルギータンクが満タンの状態と比較すると、ハイブリッド車両の走行可能距離(途中の給油や外部充電なしで走行できる距離)としては劣ることになり、走行可能距離を延ばす事が目的であるレンジエクステンド機能を充分には発揮できない、という問題があった。
このハイブリッド車両の制御装置において、前記発電制御手段は、走行時、前記内燃機関への燃料補給要求があり、かつ、燃料補給所の存在が確認されると、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる制御を行う。
この状態において燃料補給所で燃料の補給を行い、燃料タンクを満タンにすれば、燃料補給所を出発する時点での、燃料タンクとバッテリを合わせたトータルのエネルギー容量を大きくすることができる。このため、走行可能な距離を延ばす事が可能になり、レンジエクステンド機能として作用する。
また、燃料補給所へ到着するまでの走行中にバッテリを満充電にすることが可能であるため、エネルギー補給に要する時間も短縮できる。
この結果、走行可能距離を延ばすレンジエクステンド機能を発揮しつつ、エネルギー補給に要する時間を短縮することができる。
図1は、実施例1の制御装置が適用されたシリーズ型ハイブリッド車両(ハイブリッド車両の一例)を示す全体システム図である。
ここで、バッテリコントローラ12からは、バッテリ充電率(SOC)と入出力可能パワーを受信する。エンジンコントローラ11からは、エンジン始動判定フラグとエンジン回転数を受信する。モータ・ジェネレータコントローラ10からは、発電モータ2の回転数と駆動モータ3の回転数を受信する。ナビゲーションコントローラ13からは、発電拠点(自宅等)と自車間の直線距離(または道路走行最短距離)と標高差を受信する。
この充電拠点用の目標SOCマップデータは、図5に示すように、発電拠点(自宅等)と自車間の直線距離が遠いほど目標充電率(目標SOC)は高く、近いほど目標充電率(目標SOC)は低い設定となる。また、発電拠点(自宅等)と自車間の標高差に応じて、発電拠点(自宅等)に到達するために必要なエネルギーが変わるため、予め記憶した補正マップ(図6)を用いて、上述の目標充電率(目標SOC)を増減補正する。
ただし、さらに車両が走行するにしたがって、ガソリンスタンド(GS)の存在判定範囲内に新たなガソリンスタンド(GS)が現れれば、到達可能になる可能性はある。
ここで、目標SOCの上昇開始タイミングは、ガソリンスタンド(GS)で目標充電率(目標SOC)が最大値SOCmaxになるように決める。このために、まず、自車位置からガソリンスタンド(GS)まで走行するために「必要なエネルギーE1」を算出する。次式は道路走行最短距離L、標高差Hから算出する最も簡単な例であり、K1、K2は定数である。
E1=K1×L+K2×H …(1)
続いて、図7に示すように、ガソリンスタンド(GS)まで走行する間に目標充電率(目標SOC)を上昇させるために「必要なエネルギーE2」を、自車位置における実際の充電率S1、バッテリの総容量A1、バッテリ端子電圧V1を用いて算出する。
E2=(SOCmax-S1)/100×A1×V1 …(2)
そして、エンジン1を用いて発電される「発電量P1」を別途算出し、前述の「必要エネルギーE1」と「必要なエネルギーE2」をこの「発電量P1」で除算することで、目標充電率(目標SOC)が最大値になる「所要時間T1」を演算する。
T1=(E1+E2)/P1 …(3)
さらに、自車の「平均車速V1」に対して、この「所要時間T1」を乗算し、目標充電率(目標SOC)が最大値になる「所要距離L1」を演算する。
L1=V1×T1 …(4)
そして、ステップS59で演算したガソリンスタンド(GS)と自車間の距離Lxが「所要距離L1」を下回ったら、選択したガソリンスタンド(GS)での給油に向けて、目標充電率(目標SOC)を上昇し始めるべきタイミング(地点)と判断する。
ここで、目標充電率(目標SOC)は、ステップS60にて目標充電率(目標SOC)を上昇し始めるべきタイミング(地点)と判定した際の実充電率(SOC)S1と、目標充電率(目標SOC)の最大値(満充電から回生余裕分を引いた量)SOCmaxと、目標充電率(目標SOC)を上昇開始地点からガソリンスタンド(GS)までの「所要距離L1」、およびガソリンスタンド(GS)と自車間の距離Lxとを用いて、
目標充電率(目標SOC)=S1+(SOCmax−S1)×{(L1−Lx)/L1} …(5)
として算出する。つまり、目標充電率(目標SOC)は、上昇を開始した時点では実充電率(SOC)となり、ガソリンスタンド(GS)に到達した時点では設定すべき最大値となる。
まず、「比較例の課題」を説明し、続いて、実施例1のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置における作用を、「目標SOC調整による発電制御作用」、「第1パターンによる走行距離エクステンド作用」、「第2パターンによる走行距離エクステンド作用」、「エネルギータンク満タンによる距離エクステンド増大作用」に分けて説明する。
比較例は、外部電源で充電可能なプラグイン充電式のハイブリッド車両において、自車位置から充電拠点(自宅等)まで走行するために必要なエネルギーを、自車位置から充電拠点までの直線距離、設定経路距離、標高差等から推定し、これを基に搭載したバッテリの目標充電率を設定して、このバッテリ目標充電率に実際のバッテリ充電率が一致するように発電量を制御するものとする。
つまり、ガソリンタンクと電池という2つのエネルギータンクを同時に満タンにするためには、電池の充電特性上、それ相応の時間が必要となる。
図11は、実施例1の発電制御においてガソリンスタンドに近づくと目標SOCを上昇させることによりガソリンの追加給油を行う例を示す容量対比図である。以下、図2、図4および図11を用いて、目標SOC調整による発電制御作用を説明する。
したがって、ステップS7にてエンジン1と発電モータ2が停止され、高圧バッテリ4の実SOCを消費しながら、駆動モータ3による発電無しのEV走行が維持される。
したがって、ステップS9とステップS10にて発電モータ2をスタータモータとしてエンジン1の始動操作が開始される。
したがって、ステップS11とステップS12にてエンジン1により発電モータ2を駆動することで発電が開始され、高圧バッテリ4の実SOCを増大させながら、駆動モータ3による発電有りのEV走行が維持される。
また、ガソリンスタンドへ到着するまでの走行中に高圧バッテリ4(電池)を満タン状態に充電することが可能であるため、エネルギー補給時間の長いバッテリ充電が抑えられ、エネルギー補給時間の短いガソリン給油により、エネルギー補給に要する時間も短縮できる。
図12は、実施例1の発電制御において目的地まで到達が不可能であるとき自車がガソリンスタンドに所定距離まで近づいたら目標SOCを上昇させる場合の走行距離エクステンド作用を示す距離チャートである。以下、図4および図12を用いて、第1パターンによる走行距離エクステンド作用を説明する。
図13は、実施例1の発電制御においてドライバ給油意思を表明したとき自車がガソリンスタンドに所定距離まで近づいたら目標SOCを上昇させる場合の走行距離エクステンド作用を示す距離チャートである。以下、図4および図13を用いて、第2パターンによる走行距離エクステンド作用を説明する。
図14は、実施例1の発電制御においてガソリンスタンドに到着したときに実SOCを満タンにする場合の目標SOCの上昇開始点算出と距離エクステンド効果増大作用を示す距離チャートである。以下、図4および図14を用いて、エネルギータンク満タンによる距離エクステンド増大作用を説明する。
すなわち、図14に示すように、ガソリンスタンド(GS)に到着した時点で目標SOCが最大値未満になる所要時間を演算すると、ガソリンスタンド(GS)に到着した時点での高圧バッテリ4が満タン状態(回生余裕分を除いた実SOC)とならず、地点Leにてトータルのエネルギー容量が尽きてしまって停止する。これに対し、ガソリンスタンド(GS)に到着した時点で目標SOCが最大値になる「所要時間T1」を演算すると、ガソリンスタンド(GS)に到着した時点での高圧バッテリ4が満タン状態となり、地点Leより距離を延ばした地点Lmaxにてトータルのエネルギー容量が尽きてしまって停止する。つまり、実施例1の発電制御では、目標SOCが最大値になる「所要時間T1」の設定を考慮しない場合に比べ、距離エクステンド効果が増大することになる。
したがって、発電する際の燃費を考慮すると、エンジン1は最も効率の良い運転点で運転される。これにより、単位時間当たりの発電量は自ずと制限されると共に、その発電量は予測可能である。そして、目標SOCを設定する際は、この発電量と別途算出される自車位置からガソリンスタンド(GS)までの走行に必要なエネルギーを考慮して、目標SOCを上げ始めるタイミングを決定することで、設定したガソリンスタンド(GS)へ到達すると同時に、目標SOCが最大値になるように設定できる。
つまり、目標SOCを高くすることでガソリンを消費した分を、ガソリンスタンド(GS)での給油によって補充しなければ、ガソリン給油によるレンジエクステンド機能としては作用しない。しかしながら、ドライバに対して給油を促し、設定したガソリンスタンド(GS)でのガソリン補充を確実にすることで、目標SOCを高くすることでのレンジエクステンド作用が保証されることになる。
実施例1のシリーズ型ハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
このため、走行可能距離を延ばすレンジエクステンド機能を発揮しつつ、エネルギー補給に要する時間を短縮することができる。
このため、内燃機関(エンジン1)とバッテリ(高圧バッテリ4)を合わせた総エネルギーで到達できない目的地が設定されとき、走行可能な距離をできる限り延ばして目的地に到達したいドライバ要求を反映し、走行可能距離を延ばすレンジエクステンド機能を発揮させることができる。
このため、ドライバからの燃料補給意思が確認されるとき、車両として走行可能な距離を延ばしたいと考えるドライバ要求を反映し、走行可能距離を延ばすレンジエクステンド機能を発揮させることができる。
このため、充電拠点でのプラグイン満充電状態からの走行において、自由な経路、自由な走行パターンで走行しても、最大限にプラグイン充電を活用し、発電の無いEV走行を行うことができる。例えば、充電拠点が自宅等である場合、充電拠点に戻った時に必ず、バッテリ(高圧バッテリ4)の残容量が、充電拠点到達時の目標値になり、経済性や環境に優れる家庭用電源によるプラグイン充電を多用することができる。
このため、燃料補給前に、燃料タンク(ガソリンタンク)からバッテリ(高圧バッテリ4)へのエネルギー移動がより多く実施され、距離エクステンド効果を最大限に発揮することができる。
このため、発電する際、内燃機関(エンジン1)を最も燃費効率の良い運転点で運転できると共に、目標充電率(目標SOC)を上げ始めるタイミングを決定する際、設定した燃料補給所(ガソリンスタンド)へ到達すると同時に、目標充電率(目標SOC)が最大値になるように設定することができる。
このため、目標充電率を高くした場合、ドライバに対して燃料補給を促し、燃料補充を確実にすることで、レンジエクステンド機能を確保することができる。
2 発電モータ
3 駆動モータ
4 高圧バッテリ(バッテリ)
5 減速機構
6 駆動輪
7 発電モータ用インバータ
8 駆動モータ用インバータ
9 充電器
10 モータ・ジェネレータコントローラ
11 エンジンコントローラ
12 バッテリコントローラ
13 ナビゲーションコントローラ
14 統合制御コントローラ
15 高速通信網
16 アクセルセンサ
17 車輪速センサ
Claims (7)
- 内燃機関と発電モータと発電制御手段を有する発電システムと、
前記発電システムによって発電された電力、もしくは、充電拠点に設けられた充電器から出力される電力で充電可能なバッテリと、
車両の現在位置を検出し、充電拠点や燃料補給所や目的地を登録可能な手段と、
を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記発電制御手段は、走行時、前記内燃機関への燃料補給要求があり、かつ、燃料補給所の存在が確認されると、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記発電制御手段は、前記内燃機関の燃料残量エネルギーと前記バッテリの充電残量エネルギーを合わせた総エネルギーで到達できない目的地が設定され、かつ、燃料補給所の存在が確認されると、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記発電制御手段は、ドライバからの燃料補給意思が確認され、かつ、燃料補給所の存在が確認されると、自車が燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1から請求項3までの何れか1項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記発電制御手段は、走行時であって、前記内燃機関への燃料補給要求が無いとき、自車が充電拠点に近づくほど目標充電率を下げる制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1から請求項4までの何れか1項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記発電制御手段は、燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げる際、燃料補給所に到達したときに前記バッテリの目標充電率が設定可能な最大値になるよう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。 - 請求項1から請求項5までの何れか1項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記発電制御手段は、燃料補給所に近づくほど目標充電率を上げ始めるタイミングを、燃料補給所へ到達した時点で設定した目標充電率になるために必要なエネルギーと、発電システムが高効率な状態で出力可能な発電出力とから算出することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1から請求項6までの何れか1項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記発電制御手段は、燃料補給所に近づくほど目標充電率を高くした場合、ドライバに対して燃料補給所での燃料補給を促すことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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