JP5786962B2 - プラグインハイブリッド車両 - Google Patents

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Description

本発明は、外部電源により走行用蓄電装置(以下、「走行用バッテリ」、または、単に「バッテリ」という場合もある)の充電が可能なプラグインハイブリッド車両に係る。特に、本発明は、電力消費率(以下、単に「電費」という場合もある)の算出手法の改良に関する。なお、本明細書でいう「1トリップ」とは、外部電源による走行用バッテリの充電(プラグイン充電)が完了し、車両の走行が開始してから、次回のプラグイン充電が開始されるまでの期間をいう。
近年、環境保護の観点から、車両に搭載された内燃機関(以下、「エンジン」と呼ぶ場合もある)からの排気ガスの排出量低減や燃料消費率(燃費)の改善が望まれており、これらを満足する車両として、ハイブリッドシステムを搭載したハイブリッド車両が実用化されている。このハイブリッド車両は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンと、このエンジンの出力により発電された電力や走行用バッテリに蓄えられた電力により駆動する走行用モータ(例えばモータジェネレータまたはモータにより構成される)とを備え、これらエンジンおよび走行用モータのいずれか一方または双方を走行駆動力源として利用しながら走行する。
そして、近年、走行用モータに電力を供給する走行用バッテリに対し、家庭用電源などの車両外部の電源(外部電源)からの電力により充電することが可能なハイブリッド車両(いわゆるプラグインハイブリッド車両)が開発されている。
このプラグインハイブリッド車両は、燃料消費率の大幅な改善を図るべく、走行用バッテリの電力を優先的に用いて走行することを前提として設計されている。例えば、下記の特許文献1および特許文献2に開示されているように、プラグインハイブリッド車両の走行モードを、走行用バッテリの蓄電量が所定値に減少するまでは、走行用モータの動力のみを用いた走行を優先的に行うモード(一般に、「CD(Charge Depleting)モード」または「EV(Electric Vehicle)モード」と呼ばれる)とし、走行用バッテリの蓄電量が前記所定値未満となったときには、エンジンおよび走行用モータの両方の動力を用いた走行を優先的に行うモード(一般に、「CS(Charge Sustain)モード」または「HV(Hybrid Vehicle)モード」と呼ばれる)に移行させるようにしている。
また、このプラグインハイブリッド車両にあっては、前記CDモードにおいて走行用モータの動力のみで走行する場合に、現在の走行用バッテリの蓄電量(蓄電残量)での走行可能距離を算出し、その情報をメータパネル(インストルメントパネル)上に表示するようになっている。より具体的には、過去の走行状況(電力消費量と走行距離との関係)から電費を算出する(電費学習を行う)。この電費は、単位電力量あたりの走行距離である。そして、この電費に、走行用バッテリの蓄電量(前記CSモードに移行される所定値に達するまで使用可能な電力量)を乗算することによって走行可能距離が算出されることになる。
また、下記の特許文献3には、EV走行(走行用モータの動力のみを用いた走行)を行っている場合に、このEV走行に必要な電力量と、使用可能な電力量とを比較することで、EV走行可能距離を算出し、EV走行を継続するかHV走行(エンジンおよび走行用モータの両方の動力を用いた走行)に移行するかを判断することが開示されている。
特開2011−51395号公報 特開2011−225097号公報 特開2010−280250号公報
上述の如く電費を算出する場合、エンジンが駆動していると、そのエンジンの仕事量や、エンジンの動力の一部が発電電動機(モータジェネレータ)の発電に利用されてバッテリが充電された場合の充電量を算出せねばならないため、電費の算出が煩雑になったり十分な精度が得られなくなる可能性がある。このため、この電費の算出(電費を算出するための情報(電力消費量および走行距離)の取得のみを行う場合も含む)は、エンジン停止状態で車両が走行している場合における電力消費量と、その消費した電力で得られた走行距離とに基づいて行うことが望ましい。このため、前記CDモードでの走行時(特に、このCDモードでのエンジン停止中)に、電費を算出するための情報(電力消費量および走行距離)を取得し、前記CSモードでの走行時には、この電費を算出するための情報を取得しないようにしている。これはCSモードにあっては走行期間の大部分でエンジンが駆動しているからである。
しかしながら、このようにCDモードで走行している際に取得した情報(電力消費量および走行距離)のみによって電費を算出する場合、以下に述べるような不具合が生じる可能性があることを、本願発明の発明者らは見出した。
以下、この不具合について、図9を用いて具体的に説明する。この図9は、CDモードとCSモードとの間で走行モードが切り換わる場合のバッテリの蓄電量(蓄電残量)SOCの時間的変化、および、仮に各時点において電力消費量および走行距離の情報から電費(今回トリップにおける現時点までの電費;以下、「トリップ電費」または「仮想トリップ電費」と呼ぶ場合もある)を算出した場合のトリップ電費の時間的変化の一例を示す図である。
蓄電量SOCが所定量(図中の閾値)以上である場合にはCDモードが選択される一方、蓄電量SOCが前記閾値未満に達した場合にはCSモードが選択される。また、蓄電量SOCが前記閾値未満まで一旦低下したとしても、その後に発電電動機(モータジェネレータ)の回生動作等によって蓄電量SOCが所定量(図中のCDモード復帰値)まで増加するとCDモードに復帰されることになる。
図9に示すように、CDモードでの走行が継続されている期間(特に、エンジン停止中)にあっては、電費を算出するための情報の取得を行っている。その後、蓄電量SOCが閾値未満になると、CSモードに切り換えられる(図中のタイミングTA)。このCSモードでは、上述した如く、電費を算出するための情報の取得は行わない。そして、このCSモードでの走行中において、例えば登坂路を走行している場合などのように電費が比較的低くなる走行状態では、蓄電量SOCはCDモード復帰値までは増加せず、CSモードが継続される(例えば図中における期間Txが登坂路の走行中である)。これに対し、CSモードでの走行中において、例えば降坂路を走行している場合などのように電費が比較的高くなる(発電電動機の回生動作等によって高くなる)走行状態では、蓄電量SOCがCDモード復帰値まで増加することで、CDモードに復帰されることになる(図中のタイミングTB)。なお、図9では、期間Tyが降坂路の走行中である。なお、図中のタイミングTCは、蓄電量SOCが再び閾値未満になり、CSモードに切り換えられたタイミングである。
このように蓄電量SOCの変化にともなって走行モードが切り換えられる場合、車両の走行が開始した後、図中のタイミングTAまでは、CDモードでの走行が行われ、電費を算出するための情報が取得されているので、この期間に対しては適正なトリップ電費が算出できる。
しかしながら、図中のタイミングTAからタイミングTBまでの期間はCSモードでの走行が行われているため、電費を算出するための情報は取得されず、この期間に、仮に電費が悪化する走行が行われたとしても、算出されるトリップ電費には反映されないことになる。例えば、上述した如くCSモードで登坂路を走行した後(図中の期間Tx)、CSモードのまま降坂路の走行に移り、発電電動機(モータジェネレータ)の回生動作によって蓄電量SOCがCDモード復帰値まで増加してCDモードに復帰された場合(タイミングTB)、このCDモードに復帰した後の情報(電費を算出するための情報)しか取得されないことになる。このため、このCDモード復帰後のトリップ電費は適正な電費よりも良好なものとして算出されてしまうことになる。つまり、登坂路走行時の電費(実際には悪化した電費)は反映されることなくトリップ電費が算出されるため、この算出されたトリップ電費としては、適正な値に対して良好となる側に偏差を生じており、走行可能距離(現在の走行用バッテリの蓄電量で走行可能な距離)を正確に求めることができなくなる(走行可能距離を長くする側に誤差が生じる)可能性がある。この誤差は、登坂路を走行した際にエンジンの動力によって高くなった車両の位置エネルギを、降坂路を走行する際に使用したことに起因する。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電費の算出精度の向上を図ることができるプラグインハイブリッド車両を提供することにある。
−発明の解決原理−
前記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、プラグインハイブリッド車両の電費学習において、電動機および内燃機関の両方の動力を用いて走行を行った後に、電動機の動力のみを用いて走行を行った場合には、この電動機の動力のみを用いた走行期間中に対して算出される電力消費率には誤差が含まれている可能性があるとして、この電動機の動力のみを用いた走行期間中における電力消費率を電費学習に反映させないようにしている。
−解決手段−
具体的に、本発明は、走行用の動力を出力可能な内燃機関および走行用の動力を出力可能な電動機を備え、前記電動機の動力のみを用いた走行を優先的に行う第1の走行モードでの走行と、前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行を優先的に行う第2の走行モードでの走行とが可能であるとともに、外部電源からの充電が可能な蓄電装置に蓄電された電力を使用した前記第1の走行モードでの電力消費率を算出することで電力消費率の学習が可能なプラグインハイブリッド車両を前提とする。このプラグインハイブリッド車両に対し、前記第1の走行モードでの走行が行われた後に第2の走行モードでの走行が行われた場合には、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得を、前記第2の走行モードでの走行が行われる前の前記第1の走行モードでの走行期間に対してのみ行い、前記第2の走行モードでの走行が行われた後に第1の走行モードでの走行が行われた場合であっても、その第1の走行モードでの走行期間に対しては、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得は行わない構成としている。
ここで、「電動機の動力のみを用いた走行を優先的に行う第1の走行モード」の概念は、前記電動機の動力のみを用いた走行と、前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行とが切り換え可能なモードであって前記電動機の動力のみを用いた走行を優先的に行うものだけでなく、前記電動機の動力のみを用いた走行が常時行われるもの(優先度合いが100%のもの)も含まれる。同様に、「電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行を優先的に行う第2の走行モード」の概念は、前記電動機の動力のみを用いた走行と、前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行とが切り換え可能なモードであって前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行を優先的に行うものだけでなく、この電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行が常時行われるもの(優先度合いが100%のもの)も含まれる。
前記の特定事項により、プラグインハイブリッド車両が第2の走行モードで登坂路を走行すると、前述した如く電力消費率の算出値に誤差を招く可能性がある。例えば、第2の走行モードでの走行中には、電力消費率を算出するための情報を取得しない場合などである。つまり、第2の走行モードでの走行中に電力消費率を算出するための情報を取得しない場合には、電力消費率の算出値としては、適正値よりも良好な電力消費率が得られてしまう可能性がある。このため、本解決手段では、第1の走行モードでの走行が行われた後に第2の走行モードでの走行が行われた場合には、それ以後の第1の走行モードでの走行期間に対しては、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得は行わないようにし、誤差を含んだ電力消費率の算出値が電力消費率の学習に反映されないようにしている。これにより、電力消費率の学習値を高い精度に維持することができる。
また、本発明の別のプラグインハイブリッド車両は、走行用の動力を出力可能な内燃機関、走行用の動力を出力可能な電動機、および、外部電源からの充電が可能な蓄電装置を備え、前記蓄電装置に蓄電されている電力量が所定量以上である場合に行われる第1の走行モードでの走行と、前記蓄電装置に蓄電されている電力量が前記所定量未満である場合に行われる第2の走行モードでの走行を有し、前記第1の走行モードおよび前記第2の走行モードは、何れも、前記電動機の動力のみを用いた走行と、前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行とが切り換え可能であり、要求出力が所定の内燃機関始動要求出力に達した場合に内燃機関を始動して、前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行を行うようになっており、前記第1の走行モードにおける内燃機関始動要求出力は、前記第2の走行モードにおける内燃機関始動要求出力よりも高く設定されており、前記第1の走行モードでの電力消費率を算出することで電力消費率の学習が可能なプラグインハイブリッド車両を前提とする。このプラグインハイブリッド車両に対し、前記外部電源によって蓄電装置が充電されて車両走行が開始された後、次に、前記外部電源によって蓄電装置が充電されるまでの走行期間において、前記第1の走行モードでの走行が行われた後に第2の走行モードでの走行が行われた場合には、前記第2の走行モードでの走行が行われる前の前記第1の走行モードでの走行期間に対してのみ、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得が行われ、前記電力消費率の学習は、その算出された電力消費率を、過去の電力消費率の学習値に反映させることにより行われる一方、前記第2の走行モードでの走行が行われた後に第1の走行モードでの走行が行われた場合であっても、その第1の走行モードでの走行期間に対しては、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得は行われない構成としている。
このように第1の走行モードのみを対象として電力消費率の学習を行うことにより、電動機の動力のみを走行駆動力源とする走行での電力消費率の学習値が適正に得られ、この学習値によって走行可能距離を算出する場合には、その走行可能距離の算出精度を高めることができる。
さらに、本発明の他のプラグインハイブリッド車両は、走行用の動力を出力可能な内燃機関、走行用の動力を出力可能な電動機、および、外部電源からの充電が可能な蓄電装置を備え、CDモードでの走行と、CSモードでの走行とが可能であるとともに、前記蓄電装置に蓄電された電力を使用した前記CDモードでの電力消費率を算出することで電力消費率の学習が可能なプラグインハイブリッド車両を前提とする。このプラグインハイブリッド車両に対し、前記外部電源によって蓄電装置が充電されて車両走行が開始された後、次に、前記外部電源によって蓄電装置が充電されるまでの走行期間において、前記CDモードでの走行が行われた後にCSモードでの走行が行われた場合には、前記CSモードでの走行が行われる前の前記CDモードでの走行期間に対してのみ、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得が行われ、前記電力消費率の学習は、その算出された電力消費率を、過去の電力消費率の学習値に反映させることにより行われる一方、前記CSモードでの走行が行われた後にCDモードでの走行が行われた場合であっても、そのCDモードでの走行期間に対しては、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得は行われない構成としている。
また、本発明の更に別のプラグインハイブリッド車両は、走行用の動力を出力可能な内燃機関、走行用の動力を出力可能な電動機、および、外部電源からの充電が可能な蓄電装置を備え、前記蓄電装置に蓄電されている電力量が所定量以上である場合に行われる前記電動機の動力のみを用いた第1の走行モードでの走行と、前記蓄電装置に蓄電されている電力量が前記所定量未満である場合に行われる前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた第2の走行モードでの走行とが可能であるとともに、前記蓄電装置に蓄電された電力を使用した前記第1の走行モードでの電力消費率を算出することで電力消費率の学習が可能なプラグインハイブリッド車両を前提としている。このプラグインハイブリッド車両に対し、前記外部電源による蓄電装置の充電であるプラグイン充電が完了し、車両の走行が開始してから、次回のプラグイン充電が開始されるまでの期間である1トリップ中において、第1の走行モードが継続されており、かつ同一トリップ中に第2の走行モードに切り換わった履歴が存在していない場合には、電力消費量および走行距離の情報の取得を行うとともに、これらの情報の積算が継続されることによりトリップ電費が求められ、このトリップ電費が電費学習に反映される一方、同一トリップ中に走行モードが第1の走行モードから第2の走行モードに切り換わった場合には、それ以後の同一トリップ中においては、電力消費量および走行距離の情報の取得を行わないことにより、これらの情報が電費学習に反映されないようにしている。
前述の如く求められた電力消費率の学習値の利用形態として具体的には以下のものが挙げられる。つまり、電力消費率の学習値に、前記蓄電装置の蓄電残量を乗算することにより、前記第1の走行モードにおいて電動機の動力のみで走行する場合の走行可能距離を算出するものである。
例えば、このようにして算出された走行可能距離を、車両の運転者に報知するようにすれば、前記電力消費率の学習値を有効に利用することができる。
前記電力消費率の学習動作としてより具体的な構成には、前記外部電源によって蓄電装置が充電されて車両走行が開始された後、次に、前記外部電源によって蓄電装置が充電されるまでの期間において、前記第2の走行モードでの走行が行われる前の前記第1の走行モードにおいて前記電動機の動力のみで走行した期間における電力消費量および走行距離に基づいて算出された電力消費率を、過去の電力消費率の学習値に反映させることにより行われる。
つまり、外部電源による蓄電装置の充電完了から、次回の外部電源による蓄電装置の充電開始までの期間(期間の途中で第2の走行モードとなった場合には、それまでの第1の走行モード)を対象として電力消費率(トリップ電費)を算出し、この算出値を学習値に反映させるようにしている。これにより、比較的長い期間(1トリップの期間)を対象として電力消費率の算出が行われることで、その信頼性を高めることができる。
本発明では、プラグインハイブリッド車両の電力消費率の学習において、電動機および内燃機関の両方の動力を用いて走行を行った後に、電動機の動力のみを用いた走行を行った場合には、この電動機の動力のみを用いた走行期間中における電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得は行わないようにしている。これにより、誤差を含んだ電力消費率の算出値が電力消費率の学習に反映されないようにすることができ、電力消費率の学習値を高い精度に維持することができる。
図1は、実施形態に係るプラグインハイブリッド車両および外部電源の概略構成を示す図である。 図2は、プラグインハイブリッド車両の制御系の概略構成を示すブロック図である。 図3は、充電ケーブルの先端に設けられたコネクタを示す図である。 図4は、エンジンの動作点を説明するための図である。 図5は、CDモードおよびCSモードを説明するための図であって、CDモードとCSモードとの間で走行モードが切り換わる場合のSOCの時間的変化の一例を示す図である。 図6は、CDモードおよびCSモードの切り換え、および、各モードでのエンジン始動・停止の切り換えを行うためのマップの一例を示す図である。 図7は、電費学習情報取得動作の手順を示すフローチャート図である。 図8は、実施形態において、CDモードとCSモードとの間で走行モードが切り換わる場合のバッテリの蓄電量SOCの時間的変化、および、トリップ電費の時間的変化の一例を示すタイミングチャート図である。 図9は、従来技術において、CDモードとCSモードとの間で走行モードが切り換わる場合のバッテリの蓄電量SOCの時間的変化、および、トリップ電費の時間的変化の一例を示すタイミングチャート図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、2つのモータジェネレータ(発電電動機)を備え、且つFF(フロントエンジン・フロントドライブ)車として構成されたプラグインハイブリッド車両を例に挙げて説明する。なお、プラグインハイブリッド車両は、走行用バッテリを充電するための充電装置を搭載し、家庭用電源からも充電可能な機能を備えたハイブリッド車両である。以下では、プラグインハイブリッド車両を単にハイブリッド車両という場合もある。
図1は本実施形態に係るプラグインハイブリッド車両1および外部電源OEの概略構成を示す図である。この図1に示すように、プラグインハイブリッド車両1は、前輪(駆動輪)6a,6bに駆動力を与えるための駆動系として、エンジン2と、エンジン2の出力軸としてのクランクシャフト2aにダンパ2bを介して接続された3軸式の動力分割機構3と、この動力分割機構3に接続された発電可能な第1モータジェネレータMG1と、動力分割機構3に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸3eにリダクション機構7を介して接続された第2モータジェネレータMG2(本発明でいう電動機)とを備えている。これらクランクシャフト2a、動力分割機構3、第1モータジェネレータMG1、第2モータジェネレータMG2、リダクション機構7およびリングギヤ軸3eによって動力伝達系が構成されている。
また、前記リングギヤ軸3eは、ギヤ機構4および前輪用のデファレンシャルギヤ5を介して前輪6a,6bに接続されている。
また、このプラグインハイブリッド車両1は、車両の駆動系全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット(以下、ハイブリッドECU(Electronic Control Unit)という)10を備えている。
−エンジンおよびエンジンECU−
エンジン2は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン2の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)11によって、燃料噴射制御、点火制御、吸入空気量調節制御などの運転制御が行われる。
エンジンECU11は、ハイブリッドECU10と通信を行っており、このハイブリッドECU10からの制御信号に基づいてエンジン2を運転制御するとともに、必要に応じてエンジン2の運転状態に関するデータをハイブリッドECU10に出力する。なお、エンジンECU11は、クランクポジションセンサ56や水温センサ57等が接続されている。クランクポジションセンサ56は、クランクシャフト2aが一定角度回転する毎に検出信号(パルス)を出力する。このクランクポジションセンサ56からの出力信号に基づいてエンジンECU11はエンジン回転速度(回転数)Neを算出する。また、水温センサ57はエンジン2の冷却水温度に応じた検出信号を出力する。
−動力分割機構−
動力分割機構3は、図1に示すように、外歯歯車のサンギヤ3aと、このサンギヤ3aと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ3bと、サンギヤ3aに噛み合うとともにリングギヤ3bに噛み合う複数のピニオンギヤ3cと、これら複数のピニオンギヤ3cを自転かつ公転自在に保持するプラネタリキャリア3dとを備え、サンギヤ3aとリングギヤ3bとプラネタリキャリア3dとを回転要素とし差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。この動力分割機構3では、プラネタリキャリア3dにエンジン2のクランクシャフト2aが連結されている。また、サンギヤ3aに第1モータジェネレータMG1のロータ(回転子)が連結されている。さらに、リングギヤ3bに前記リングギヤ軸3eを介して前記リダクション機構7が連結されている。
そして、このような構成の動力分割機構3において、プラネタリキャリア3dに入力されるエンジン2の出力トルクに対して、第1モータジェネレータMG1による反力トルクがサンギヤ3aに入力されると、出力要素であるリングギヤ3bには、エンジン2から入力されたトルクより大きいトルクが現れる。この場合、第1モータジェネレータMG1は発電機として機能する。第1モータジェネレータMG1が発電機として機能するときには、プラネタリキャリア3dから入力されるエンジン2の駆動力が、サンギヤ3a側とリングギヤ3b側とにそのギヤ比に応じて分配される。
一方、エンジン2の始動要求時にあっては、第1モータジェネレータMG1が電動機(スタータモータ)として機能し、この第1モータジェネレータMG1の駆動力がサンギヤ3aおよびプラネタリキャリア3dを介してクランクシャフト2aに与えられてエンジン2がクランキングされる。
また、動力分割機構3において、リングギヤ3bの回転速度(出力軸回転速度)が一定であるときに、第1モータジェネレータMG1の回転速度を上下に変化させることにより、エンジン2の回転速度を連続的に(無段階に)変化させることができる。つまり、動力分割機構3が変速部として機能する。
−リダクション機構−
前記リダクション機構7は、図1に示すように、外歯歯車のサンギヤ7aと、このサンギヤ7aと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ7bと、サンギヤ7aに噛み合うとともにリングギヤ7bに噛み合う複数のピニオンギヤ7cと、これら複数のピニオンギヤ7cを自転自在に保持するプラネタリキャリア7dとを備えている。このリダクション機構7では、プラネタリキャリア7dがトランスミッションケースに固定されている。また、サンギヤ7aが第2モータジェネレータMG2のロータ(回転子)に連結されている。さらに、リングギヤ7bが前記リングギヤ軸3eに連結されている。
−パワースイッチ−
プラグインハイブリッド車両1には、ハイブリッドシステムの起動と停止とを切り換えるためのパワースイッチ51(図2参照)が設けられている。このパワースイッチ51は、例えば、跳ね返り式のプッシュスイッチあって、押圧操作される毎に、スイッチOnとスイッチOffとが交互に切り替わるようになっている。
ここで、ハイブリッドシステムとは、エンジン2およびモータジェネレータMG1,MG2を走行用の駆動力源とし、そのエンジン2の運転制御、モータジェネレータMG1,MG2の駆動制御、エンジン2およびモータジェネレータMG1,MG2の協調制御などを含む各種制御を実行することによってプラグインハイブリッド車両1の走行を制御するシステムである。
パワースイッチ51は、ドライバを含む搭乗者により操作された場合に、その操作に応じた信号(IG−On指令信号またはIG−Off指令信号)をハイブリッドECU10に出力する。ハイブリッドECU10は、パワースイッチ51から出力された信号などに基づいてハイブリッドシステムを起動または停止する。
具体的には、ハイブリッドECU10は、プラグインハイブリッド車両1の停車中に、パワースイッチ51が操作された場合には、後述するPポジションで前記ハイブリッドシステムを起動する。これにより車両が走行可能な状態となる。なお、停車中のハイブリッドシステムの起動時には、Pポジションでハイブリッドシステムが起動されることから、アクセルオン状態であっても、駆動力が出力されることはない。車両が走行可能な状態とは、ハイブリッドECU10の指令信号により車両走行を制御できる状態であって、ドライバがアクセルオンすれば、プラグインハイブリッド車両1が発進・走行できる状態(Ready−On状態)のことである。なお、Ready−On状態には、エンジン2が停止状態で、第2モータジェネレータMG2でプラグインハイブリッド車両1の発進・走行が可能な状態(EV走行が可能な状態)も含まれる。
また、ハイブリッドECU10は、例えば、ハイブリッドシステムが起動中で、停車時にPポジションであるときに、パワースイッチ51が操作(例えば、短押し)された場合にはハイブリッドシステムを停止する。
−モータジェネレータおよびモータECU−
モータジェネレータMG1,MG2は、いずれも、発電機として駆動できるとともに電動機として駆動できる周知の同期発電電動機により構成されており、インバータ21,22および昇圧コンバータ23を介してバッテリ(蓄電装置)24との間で電力のやりとりを行う。各インバータ21,22、昇圧コンバータ23およびバッテリ24を互いに接続する電力ライン25は、各インバータ21,22が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータジェネレータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ24は、モータジェネレータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータジェネレータMG1,MG2により電力収支がバランスしている場合には、バッテリ24は充放電されない。
モータジェネレータMG1,MG2は、いずれも、モータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)13により駆動制御される。このモータECU13には、モータジェネレータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータジェネレータMG1,MG2のロータ(回転軸)の各回転位置を検出するMG1回転速度センサ(レゾルバ)26およびMG2回転速度センサ27からの信号や電流センサにより検出されるモータジェネレータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されている。また、モータECU13からは、インバータ21,22へのスイッチング制御信号が出力されている。例えば、モータジェネレータMG1,MG2のいずれかを発電機として駆動制御(例えば、第2モータジェネレータMG2を回生制御)したり、電動機として駆動制御(例えば、第2モータジェネレータMG2を力行制御)したりする。また、モータECU13は、ハイブリッドECU10と通信を行っており、このハイブリッドECU10からの制御信号にしたがって前述した如くモータジェネレータMG1,MG2を駆動制御するとともに、必要に応じてモータジェネレータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッドECU10に出力する。
−バッテリおよびバッテリECU−
バッテリ24は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池で成る。バッテリ24の電圧は、例えば200V程度である。バッテリ24には、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2の他、車両外部の外部電源OEから供給される電力が充電可能となっている。なお、バッテリ24の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。
また、バッテリ24は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)14によって管理されている。このバッテリECU14には、バッテリ24を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ24の端子間に設置された電圧センサ24aからの端子間電圧、バッテリ24の出力端子に接続された電力ライン25に取り付けられた電流センサ24bからの充放電電流、バッテリ24に取り付けられたバッテリ温度センサ24cからのバッテリ温度Tbなどの信号が入力されており、必要に応じてバッテリ24の状態に関するデータを通信によりハイブリッドECU10に出力する。
また、バッテリECU14は、バッテリ24を管理するために、電流センサ24bにて検出された充放電電流の積算値に基づいて電力の残容量(蓄電量)SOC(State of Charge)を演算し、また、その演算した残容量SOCとバッテリ温度センサ24cにて検出されたバッテリ温度Tbとに基づいてバッテリ24を充放電してもよい最大許容電力である入力制限Win,出力制限Woutを演算する。なお、バッテリ24の入力制限Win,出力制限Woutは、バッテリ温度Tbに基づいて入力制限Win,出力制限Woutの基本値を設定し、バッテリ24の残容量SOCに基づいて入力制限用補正係数と出力制限用補正係数とを設定し、前記設定した入力制限Win,出力制限Woutの基本値に前記補正係数を乗じることにより設定することができる。
なお、前記バッテリECU14が前記ハイブリッドECU10に組み込まれ、これらによってパワーマネージメントECUが構成されていてもよい。
−充電装置およびプラグインECU−
上述した如くプラグインハイブリッド車両1は、家庭用電源等の外部電源OEを利用して前記バッテリ24の充電が可能となっている。
具体的に、プラグインハイブリッド車両1は、車体の側面等に受電部となるインレット28を備えている。このインレット28には、電力供給ライン28aを介して充電回路29が接続されている。
この充電回路29は、外部電源OEから供給された交流電流を直流電流に変換してバッテリ24へ供給する。また、この充電回路29にはプラグインECU15が接続されており、この充電回路29とプラグインECU15との間で、制御信号や充電状態の信号等が送受信されるようになっている。また、プラグインECU15は、前記ハイブリッドECU10との間でも、制御信号や充電状態の信号等を送受信する。また、プラグインECU15は、ハイブリッドECU10からの制御信号に応じてバッテリ24に充電される電力量を制御する。
また、前記インレット28は、外部電源OEに接続された充電ケーブル9の先端に設けられたコネクタ91が接続可能となっている。このコネクタ91は、図3に示すように、充電作業時に作業者が把持するハンドル92を備えていると共に、インレット28に接続された際に、このインレット28に係止する係止フック93を備えている。
前記コネクタ91の内部には、係止フック93がインレット28に係止するのに連動して閉鎖する図示しないスイッチが設けられており、このコネクタ91が前記インレット28に接続されると(差し込まれると)、このスイッチが閉鎖するとともに、外部電源OEからの電力が、充電ケーブル9、コネクタ91、インレット28、充電回路29を経てバッテリ24に給電されるようになっている。また、このようにコネクタ91がインレット28に接続されてバッテリ24の充電が開始されると、前記プラグインECU15が、そのことを検知し、充電開始信号であるコネクタ信号CNCTをハイブリッドECU10に出力するようになっている。後述するように、このハイブリッドECU10がコネクタ信号CNCTを受信するタイミングが、前回トリップ(前回の充電動作の後に車両が走行した期間(今回の充電までに走行した期間))で積算された電力消費量および走行距離を用いた電費(電力消費率)の算出タイミングおよび学習電費の学習タイミングとなる。
−ハイブリッドECUおよび制御系−
前記ハイブリッドECU10は、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)40、ROM(Read Only Memory)41、RAM(Random Access Memory)42およびバックアップRAM43などを備えている。ROM41は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU40は、ROM41に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。RAM42は、CPU40での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップRAM43は、例えばIG−Off時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
以上のCPU40、ROM41、RAM42およびバックアップRAM43は、バス46を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース44および出力インターフェース45と接続されている。
入力インターフェース44には、後述するシフト操作装置60のシフトレバー61の操作位置等を検出するシフトポジションセンサ50、前記パワースイッチ51、アクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ52、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するブレーキペダルセンサ53、車体速度に応じた信号を出力する車速センサ54等が接続されている。
これにより、ハイブリッドECU10には、シフトポジションセンサ50からのシフトポジション信号、パワースイッチ51からのIG−On信号やIG−Off信号、アクセル開度センサ52からのアクセル開度信号、ブレーキペダルセンサ53からのブレーキペダルポジション信号、車速センサ54からの車速信号等が入力されるようになっている。
ここで前記シフト操作装置60について簡単に説明する。シフト操作装置60は、運転席の近傍に配置され、変位操作可能なシフトレバー(シフトノブと呼ぶ場合もある)61と、押し込み操作可能なPスイッチ62と、ハイブリッドシステムの走行モードを手動により切り換え可能とするモード選択スイッチ63とを備えている。
シフトレバー61は、前進走行用のドライブレンジ(Dレンジ)、アクセルオフ時の制動力(エンジンブレーキ)が大きくなる前進走行用のブレーキレンジ(Bレンジ)、後進走行用のリバースレンジ(Rレンジ)、中立のニュートラルレンジ(Nレンジ)が設定されており、運転者が所望のレンジへシフトレバー61を変位させることが可能となっている。これらDレンジ、Bレンジ、Rレンジ、Nレンジの各位置はシフトポジションセンサ50によって検出される。シフトポジションセンサ50の出力信号はハイブリッドECU10に入力される。
また、Pスイッチ62は、運転者の押し込み操作によって駐車ポジション(Pポジション)を設定するものであり、このPスイッチ62の押し込み信号もシフトポジションセンサ50によって検出される。そして、このPスイッチ62の押し込み操作にともなって、ハイブリッドECU10からの指令信号を図示しないパーキングECUが受け、パーキングロック機構が作動して間接的に前輪6a,6bをロックする。
また、モード選択スイッチ63は、バッテリ24の残容量SOCが所定量以上である状況において、ハイブリッドシステムの走行モードを「CDモード(EVモードともいう)」と、「CSモード(HVモードともいう)」との間で切り換えるものであり、押し込み操作される毎に、ハイブリッドシステムの走行モードが、CDモード(本発明でいう第1の走行モード)とCSモード(本発明でいう第2の走行モード)との間で交互に切り換わるようになっている。このモード選択スイッチ63の押し込み信号もシフトポジションセンサ50によって検出される。これらCDモードおよびCSモードについては後述する。
一方、入力インターフェース44および出力インターフェース45には、前記エンジンECU11、モータECU13、バッテリECU14、プラグインECU15等が接続されており、ハイブリッドECU10は、これらエンジンECU11、モータECU13、バッテリECU14およびプラグインECU15との間で各種制御信号やデータの送受信を行っている。
ハイブリッドECU10は、前記各種センサの出力信号に基づいて、エンジン2のスロットル開度制御(吸入空気量制御)、燃料噴射量制御、および、点火時期制御などを含むエンジン2の各種制御を実行する。また、ハイブリッドECU10は、車速やアクセル開度やバッテリ24の電力の残容量SOC等に応じ、前記CDモードとCSモードとを自動的に切り換えてプラグインハイブリッド車両1の走行を行わせるようにする。さらに、ハイブリッドECU10は、後述する電費算出のための情報取得動作、これら情報を使用した電費(トリップ電費)算出動作、および、電費学習動作も実行する。
−ハイブリッドシステムにおける駆動力の流れ−
次に、本プラグインハイブリッド車両1での駆動力の流れについて説明する。この駆動力の流れは、基本的には、前記CDモードおよびCSモードの何れにおいても共通であるので、ここでは各モードを区別することなく説明する。
プラグインハイブリッド車両1は、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて、駆動輪6a,6bに出力すべきトルク(要求トルク)を計算し、この要求トルクに対応する要求駆動力により走行するように、エンジン2とモータジェネレータMG1,MG2とが運転制御される。具体的には、燃料消費量の削減を図るために、要求駆動力が比較的低い運転領域にあっては、第2モータジェネレータMG2を利用して前記要求駆動力が得られるようにする。一方、要求駆動力が比較的高い運転領域にあっては、第2モータジェネレータMG2を利用すると共に、エンジン2を駆動し、これら駆動力源(走行駆動力源)からの駆動力により、前記要求駆動力が得られるようにする。
より具体的には、車両の発進時や低速走行時等であってエンジン2の運転効率が低い場合には、第2モータジェネレータMG2のみにより走行を行う。
一方、エンジン2の駆動力と第2モータジェネレータMG2の駆動力とを併用する時には、例えば前記動力分割機構3によりエンジン2の駆動力を2経路に分け(トルクスプリット)、その一方の駆動力で駆動輪6a,6bの直接駆動(直達トルクによる駆動)を行い、他方の駆動力で第1モータジェネレータMG1を駆動して発電を行う。このとき、第1モータジェネレータMG1の駆動により発生する電力で第2モータジェネレータMG2を駆動して駆動輪6a,6bの駆動補助を行う(電気パスによる駆動)。
このように、前記動力分割機構3が差動機構として機能し、その差動作用によりエンジン2からの動力の主部を駆動輪6a,6bに機械的に伝達し、そのエンジン2からの動力の残部を第1モータジェネレータMG1から第2モータジェネレータMG2への電気パスを用いて電気的に伝達することにより、電気的に変速比が変更される電気式無段変速機としての機能が発揮される。これにより、駆動輪6a,6b(リングギヤ軸3e)の回転速度およびトルクに依存することなく、エンジン回転速度およびエンジントルクを自由に操作することが可能となり、駆動輪6a,6bに要求される駆動力を得ながらも、燃料消費率が最適化されたエンジン2の運転状態(後述する最適燃費動作ライン上の運転状態)を得ることが可能となる。
具体的に、図4を用いて説明する。この図4は横軸をエンジン回転速度とし、縦軸をエンジントルクとしたエンジン2の動作点を表す図である。図中の実線は最適燃費動作ラインであって、前述した動力分割機構3を利用した電気的変速機能によって、エンジン2を、この最適燃費動作ライン上の運転状態に制御することが可能となっている。具体的には、アクセル開度等に応じて決定される要求パワーライン(図中に二点鎖線で示すライン)と、前記最適燃費動作ラインとの交点(図中の点A)をエンジン2の目標動作点(目標運転点)としてハイブリッドシステムが制御されることになる。
また、高速走行時には、さらにバッテリ24からの電力を第2モータジェネレータMG2に供給し、この第2モータジェネレータMG2の出力を増大させて駆動輪6a,6bに対して駆動力の追加(駆動力アシスト;力行)を行う。
さらに、減速時には、第2モータジェネレータMG2が発電機として機能して回生発電を行い、回収した電力をバッテリ24に蓄える。なお、バッテリ24の蓄電量(前記残容量;SOC)が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン2の出力を増加して第1モータジェネレータMG1による発電量を増やしてバッテリ24に対する充電量を増加する(主にCSモードでの動作)。また、低速走行時においても必要に応じてエンジン2の出力を増加する制御を行う場合もある。例えば、前述のようにバッテリ24の充電が必要な場合や、エアコンディショナ等の補機を駆動する場合や、エンジン2の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合などである。
また、本実施形態のプラグインハイブリッド車両1においては、車両の運転状態やバッテリ24の状態によって、燃費を向上させるために、エンジン2を停止させる。そして、その後も、プラグインハイブリッド車両1の運転状態やバッテリ24の状態を検知して、エンジン2を再始動させる。このように、プラグインハイブリッド車両1においては、パワースイッチ51がON位置であってもエンジン2は間欠運転(エンジン停止と再始動とを繰り返す運転)される。
−CDモードおよびCSモード−
次に、図5および図6を用いて、CD(EV)モードおよびCS(HV)モードについて説明する。CDモードおよびCSモードのうちいずれのモードを選択するかは、前記ハイブリッドECU10が、バッテリ24の残容量(蓄電量)SOCに応じて決定する。具体的には、バッテリ24の残容量SOCが所定量(閾値;例えば充電可能電力総量に対して25%)以上である場合にはCDモードが選択され、第2モータジェネレータMG2の動力のみを用いた走行を優先的に行うモードとなる。一方、バッテリ24の残容量SOCが前記所定量(閾値)未満となった場合にはCSモードが選択され、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方の動力を用いた走行を優先的に行うモードとなる。
具体的には、図5(CDモードとCSモードとの間で走行モードが切り換わる場合のSOCの時間的変化の一例を示す図)のように、CDモードでの走行が継続され、バッテリ24の蓄電量SOCが所定量(閾値)未満になると、CSモードに切り換えられる(図中のタイミングTA)。そして、このCSモードでは、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方の動力を用いた走行を優先的に行うことで、蓄電量SOCが更に低下してしまうことを抑制している。また、このCSモードでの走行中に、第2モータジェネレータMG2の回生動作等によって蓄電量SOCが所定量(図中のCDモード復帰値)まで増加するとCDモードに復帰されることになる(図中のタイミングTB)。このように、バッテリ24の蓄電量SOCに応じ、ハイブリッドECU10が、走行モードをCDモードとCSモードとの間で切り換える。
また、バッテリ24の蓄電量SOCが比較的多い場合(例えば、前記閾値以上である場合)には、ドライバによる前記モード選択スイッチ63の手動操作によってCDモードとCSモードとの間で走行モードの切り換えが可能となる。
これらCDモードおよびCSモードでは、いずれも第2モータジェネレータMG2の動力のみを用いた走行を行う走行状態と、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方の動力を用いて走行を行う走行状態とが存在する。そして、これらCDモードとCSモードとは、エンジン2を始動させる要求パワーが異なっている。具体的には、CDモードにおいてエンジン2を始動させる要求パワーは、CSモードにおいてエンジン2を始動させる要求パワーよりも大きな値に設定されている。このため、同一要求パワー(同一アクセル開度)であっても、CDモードにある場合にはエンジン2は始動せず、CSモードにある場合にはエンジン2が始動する場合がある。
図6は、CDモードおよびCSモードの切り換え、および、各モードでのエンジン始動・停止の切り換えを行うためのマップの一例を示している。この図6に示すように、アクセル開度等によって設定される要求パワー(エンジン回転数とエンジントルクとの積として表される)として、CDモードでのエンジン始動パワーラインとCSモードでのエンジン始動パワーラインとがそれぞれ設定されており、CDモードでのエンジン始動パワーラインの方がCSモードでのエンジン始動パワーラインよりも高パワー側に設定されている。例えばCDモードでのエンジン始動パワーラインは40kWであり、CSモードでのエンジン始動パワーラインは20kWである。これら値はこれに限定されるものではなく、適宜設定される。
このため、バッテリ24の蓄電量SOCが所定量(閾値)以上であってCDモードで走行している場合、アクセル開度(図中の破線を参照)等によって設定される要求パワーが、このCDモードでのエンジン始動パワーラインよりも低い場合には、第2モータジェネレータMG2の動力のみを用いた走行(エンジン停止)が行われる一方、アクセル開度等によって設定される要求パワーが、このCDモードでのエンジン始動パワーラインよりも高い場合には、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方の動力を用いた走行が行われることになる。なお、このCDモードでのエンジン始動パワーラインよりも高い運転領域は比較的限られた運転領域(全開加速時(WOT時)など)であるため、このCDモードでは、第2モータジェネレータMG2の動力のみを用いた走行(エンジン停止)が優先的に行われることになる。
同様に、バッテリ24の蓄電量SOCが所定量(閾値)未満であってCSモードで走行している場合、アクセル開度(図中の破線を参照)等によって設定される要求パワーが、このCSモードでのエンジン始動パワーラインよりも低い場合には、第2モータジェネレータMG2の動力のみを用いた走行(エンジン停止)が行われる一方、アクセル開度等によって設定される要求パワーが、このCSモードでのエンジン始動パワーラインよりも高い場合には、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方の動力を用いた走行が行われることになる。なお、このCSモードでのエンジン始動パワーラインよりも低い運転領域は比較的限られた運転領域(アイドリング運転時や軽負荷運転時など)であるため、このCSモードでは、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方の動力を用いた走行が優先的に行われることになる。なお、このCSモードでの走行中にあっては、要求パワーが、CSモードでのエンジン始動パワーラインよりも低い場合であっても、バッテリ24の蓄電量SOCが更に低下した場合(前記所定量(閾値)からの偏差が所定量以上となるまで低下した場合)には、バッテリ24の充電(第1モータジェネレータMG1の回生運転による充電)のためにエンジン2を始動させることになる。
このようにして、CDモードでは、可能な限りエンジン2を停止し、第2モータジェネレータMG2の駆動力のみでプラグインハイブリッド車両1が走行するように制御されることで、燃料消費率の改善を図る。一方、CSモードでは、CDモードに比べてエンジン2が駆動する頻度が高くなり、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方を用いて効率よくプラグインハイブリッド車両1が走行するように制御され、要求パワーを満たしながらも、バッテリ24の蓄電量SOCの低下を抑制する。なお、このCSモードでの走行中にバッテリ24の蓄電量SOCが多くなり(第2モータジェネレータMG2の回生動作等によって蓄電量SOCが多くなり)、この蓄電量SOCが所定量(上述したCDモード復帰値)以上となった場合には、CDモードに復帰され、エンジン始動パワーラインが、CSモードでのエンジン始動パワーラインからCDモードでのエンジン始動パワーラインに切り換えられることになる。
−電費学習の基本動作−
本実施形態に係るプラグインハイブリッド車両1は、前記CDモードで走行している場合における単位電力量あたりの走行距離を電費として学習するようになっている。そして、この学習電費に、バッテリ24の蓄電量SOC(CSモードに移行される所定値に達するまで使用可能な蓄電量)を乗算することによって走行可能距離(第2モータジェネレータMG2の駆動力のみで走行が可能な距離)が算出され、この走行可能距離をメータパネル上に表示するようになっている。
この電費学習の基本動作について以下に説明する。この電費学習は、1トリップ(バッテリ24が外部電源OEにより充電されて車両1が走行を開始した後、再び外部電源OEにより充電されるまでの期間)における電費(以下、「トリップ電費」という場合もある)の算出を行い、この算出したトリップ電費を、過去に学習された学習電費に反映させることで行われる。
つまり、前記コネクタ91がインレット28に接続されてバッテリ24が充電され(この際、ハイブリッドECU10がプラグインECU15から前記コネクタ信号CNCTを受信することで充電が開始されたことを認識する)、充電完了後に、前記パワースイッチ51がONされた時点から、1トリップ(今回トリップ)のトリップ電費の算出動作が開始される。具体的には、プラグインハイブリッド車両1の走行が開始され、CDモードで走行している場合であって、エンジン2が停止している期間中(第2モータジェネレータMG2の駆動力のみで走行している期間中)における電力消費量および走行距離を積算していく。この電力消費量は、前記電流センサ24bによって検出された充放電電流等の情報に基づいて前記バッテリECU14が演算し、その演算信号がハイブリッドECU10に送信される。また、走行距離は、前記車速センサ54からの信号に基づいてハイブリッドECU10が算出する。
また、この電力消費量および走行距離の積算は、後述するように、走行モードがCSモードに切り換わった場合には終了され、また、CDモードであってもエンジン2が駆動している期間中には一時的に停止される。
そして、このようにして積算した電力消費量および走行距離を記憶しておき、トリップの終了後、つまり次回の充電時(前記コネクタ91がインレット28に接続された際;ハイブリッドECU10が前記コネクタ信号CNCTを受信した際)に、前記記憶していた走行距離を電力消費量(バッテリ24の充電可能電力総量に対して実際に消費された電力量の比率)で除算することにより、前回の走行(前回トリップ)でのトリップ電費(km/%)を算出する。
そして、このようにして求めたトリップ電費を、過去の電費学習動作によって学習した学習電費(km/%)に反映させることで、学習電費を更新する。そして、次回のCDモードでの走行時には、この学習電費にバッテリ24の蓄電量SOC(CSモードに移行される所定値に達するまで使用可能な蓄電量)を乗算することによって走行可能距離を算出し、この走行可能距離をメータパネル上に表示する。この次回のCDモードでの走行時にあっては、バッテリ24の蓄電量SOCの変化にともない走行可能距離(メータパネル上の表示)も変化していく。例えば、走行用エネルギとして電力が消費されて蓄電量SOCが低下した場合には走行可能距離は短くなる。逆に、第2モータジェネレータMG2の回生動作等によってバッテリ24が充電され、蓄電量SOCが上昇した場合には走行可能距離は長くなる。
また、前回のトリップに対して求められたトリップ電費を、過去の電費学習動作によって学習した学習電費に反映させて最新の学習電費を算出する手法としては種々のものが考えられる。本実施形態では、1/15なまし処理によって最新の学習電費を学習するようにしている。つまり、過去の電費学習動作によって学習した学習電費をREaとし、前回のトリップに対して求められたトリップ電費をREbとし、最新の学習電費をREcとした場合には、以下の式(1)によって最新の学習電費をREcが算出される。
REc=(14×REa/15)+(REb/15) …(1)
なお、この演算式は、バッテリ24の満充電(例えばSOC90%)からCDモードでの走行が可能な下限蓄電量SOC(例えば25%)まで電力が消費された場合の式である。このため、実際の電力消費量が、この場合(上述の場合には65%)よりも少ないときには、その比率に応じて前回トリップに対して求められたトリップ電費の影響度も低く設定されて最終学習電費(最新の学習電費)が求められることになる。なお、前記満充電の値や下限蓄電量SOCの値は、これらに限定されるものではない。
−走行モードに応じた電費学習動作−
次に、本実施形態の特徴とする動作である走行モードに応じた電費学習動作について説明する。この電費学習動作では、上述した電費学習の基本動作にしたがって学習電費を学習している状況において、走行モードがCDモードからCSモードに切り換わった場合、それ以後においては、電力消費量および走行距離の情報(トリップ電費を算出するための情報)の取得を実行しないようにするものである。つまり、1トリップ中にCSモードでの走行が1度でも行われた場合には、それ以後の同一トリップにあっては、CDモードに切り換わったとしても、そのCDモードでの走行期間中における電力消費量および走行距離の情報(トリップ電費を算出するための情報)の取得を実行しないことで、このCDモードでの電力消費量および走行距離を電費学習に反映させないようにしている。
以下、図7のフローチャートに沿って、電費学習情報取得動作(前記トリップ電費を算出するための情報の取得動作)について説明する。この図7に示すフローチャートは、1トリップ中における電力消費量の積算動作および走行距離の積算動作を示している。つまり、このフローチャートにしたがって電力消費量および走行距離を取得していき、最終的に得られた電力消費量の積算値および走行距離の積算値を前記バックアップRAM43に記憶しておく。そして、次回の外部電源OEによる充電時(プラグイン充電時)には、前述したトリップ電費の算出(走行距離の積算値を電力消費量の積算値で除算することによるトリップ電費の算出)および学習電費の学習(前記なまし処理による最新の学習電費の学習)が行われることになる。また、この図7に示すフローチャートは、プラグインハイブリッド車両1の走行中、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
先ず、ステップST1において、予め前記ハイブリッドECU10に備えられたCSモード履歴フラグがONとなっているか否かを判定する。このCSモード履歴フラグは、1トリップ中に1度でもCSモードでの走行が実行されるとOFFからONに切り換わり、その後に、CDモードに復帰したとしてもOFFには切り換わらないものである。また、このCSモード履歴フラグは、前記パワースイッチ51がOFFされることにともなってONからOFFに切り換わる。
また、このCSモード履歴フラグがONからOFFに切り換わるタイミングとしては、トリップの終了後であってもよい。つまり、次回のプラグイン充電の開始にともなってCSモード履歴フラグがOFFされるものである。
前記プラグイン充電が行われた後のプラグインハイブリッド車両1の発進時は、通常、CDモードとなっている(プラグイン充電が行われたことで蓄電量SOCが前記閾値以上となっていることでCDモードとなっている)ため、CSモード履歴フラグはOFFとなっており、ステップST1ではNO判定され、ステップST2に移る。
ステップST2では、プラグインハイブリッド車両1の走行モードがCSモードに変更されたか否かを判定する。この判定は、例えば、前記バッテリ24の蓄電量SOCが前記閾値未満となったか否かによって判定される。
走行モードがCSモードに変更されておらず、つまり、CDモードが継続されている場合には、ステップST2でNO判定されてステップST4に移る。ステップST4では、(A)プラグインハイブリッド車両1の走行モードがCDモードであること、(B)エンジンが停止中であること、(C)CSモード履歴フラグがOFFであること、の各条件がともに成立しているか否かを判定する。前記条件(A)が成立しているか否かは、バッテリ24の蓄電量SOCが検出されることで判定される。前記条件(B)が成立しているか否かは、エンジン始動要求(トルク要求や暖機要求などの各種要求)が生じた際にONされるエンジン始動フラグの状態が検出されることで判定される。前記条件(C)が成立しているか否かは、CSモード履歴フラグの状態が検出されることで判定される。
これら条件(A)〜(C)がともに成立しており、ステップST4でYES判定された場合には、ステップST5に移る。
ステップST5では、今回のルーチンにおける電力消費量および走行距離の情報(トリップ電費算出のための情報)を取得し、今回トリップの電力消費量および走行距離をそれぞれ積算する。
具体的には、前回ルーチンまでの電力消費量の積算値をSOCi(トリップ開始時点では「0」)とし、今回ルーチンで取得された電力消費量(前回ルーチンでの蓄電量SOCに対する今回ルーチンでの蓄電量SOCの減少量)をΔSOCとした場合、下記の式(2)によって電力消費量の積算値SOCiが更新されることになる。
SOCi←SOCi+ΔSOC …(2)
また、前回ルーチンまでの走行距離の積算値をdisi(トリップ開始時点では「0」)とし、今回ルーチンで取得された走行距離(前回ルーチンでの走行距離に対する今回ルーチンでの走行距離の増加量)をΔdisとした場合、下記の式(3)によって走行距離の積算値disiが更新されることになる。
disi←disi+Δdis …(3)
このようにして電力消費量の積算値(SOCi)および走行距離の積算値(disi)を更新した後にリターンされる。
このため、前記各条件(A)〜(C)がともに成立している期間中は、ステップST1、ST2、ST4、ST5の動作が繰り返され、1回のルーチン毎に電力消費量の積算値(SOCi)および走行距離の積算値(disi)が前記式(2),(3)によって更新されていく。このため、CSモード履歴フラグがONとなったり、エンジン2が始動したりすることなし、トリップが終了し、次回の充電動作(プラグイン充電)が行われた場合には、トリップ電費の算出動作にあっては、更新された電力消費量の積算値および走行距離の積算値を用いてトリップ電費(直前のトリップでの電費)が算出されることになる。
一方、前記CSモード履歴フラグがOFFである場合(CDモードでの走行中)において、エンジン2が駆動すると、ステップST4でNO判定され、電力消費量および走行距離の情報の取得、および、これらの積算は一時的に停止される。その後、エンジン2が停止すると(CDモードでの走行中にエンジン2が停止すると)、再び、ステップST4でYES判定される。これにより、ステップST5で、電力消費量(ΔSOC)および走行距離(Δdis)の情報の取得、および、これらの積算値(SOCi,disi)の算出が再開される。
一方、前述した電力消費量および走行距離の情報の取得中、または、前述したエンジン2の駆動にともなって電力消費量および走行距離の情報の取得の一時的停止中において、前記バッテリ24の蓄電量SOCが前記閾値未満となって、走行モードがCSモードに変更されると、ステップST2でYES判定される。この場合、ステップST3において、CSモード履歴フラグがOFFからONに切り換えられる。このようにCSモード履歴フラグがONになると、ステップST4ではNO判定され、そのままリターンされる。つまり、ステップST5における電力消費量および走行距離の情報の取得、および、これらの積算を実行することなくリターンされることになる。
前述した如くCSモード履歴フラグは、1トリップ中に1度でもCSモードでの走行が実行されるとOFFからONに切り換わり、その後に、CDモードに復帰したとしてもOFFには切り換わらないものである。このため、CSモード履歴フラグがONになると、以後のルーチン(同一トリップでのルーチン)では、ステップST1でYES判定されて、そのままリターンされることになるため、今回トリップにあっては、それ以後の電力消費量および走行距離の情報の取得、および、これらの積算は実行されないことになる。つまり、バッテリ24の蓄電量SOCが前記CDモード復帰値以上となってCDモードに復帰したとしても、電力消費量および走行距離の情報の取得、および、これらの積算は実行されないことになる。このため、第1回目にCSモードでの走行が行われる前のCDモードでの走行期間において取得された電力消費量(ΔSOC)および走行距離(Δdis)、および、これらの積算値(SOCi,disi)のみが有効とされて、次回の充電時(プラグイン充電時)にトリップ電費が算出されることになる。
以上の動作が繰り返されることで、1トリップ中においてCDモードが継続されている期間中(同一トリップ中にCSモードに切り換わった履歴が存在していない期間中)には、電力消費量および走行距離の情報の取得、および、これらの積算は継続され、これら情報から求められるトリップ電費が電費学習に反映されるようにしている一方、走行モードがCDモードからCSモードに切り換わった場合には、それ以後においては、電力消費量および走行距離の情報の取得を実行しないようにして、これら情報が電費学習に反映されないようにしている。
図8は、CDモードとCSモードとの間で走行モードが切り換わる場合のバッテリの蓄電量SOCの時間的変化、および、トリップ電費の時間的変化の一例を示すタイミングチャート図である。
また、前述した如く、トリップ電費は、トリップ終了後の充電開始時(コネクタ91がインレット28に接続された際;プラグイン充電の開始時)に、前記記憶していた走行距離の積算値を電力消費量の積算値で除算することにより算出されるが、図8では、理解を容易にするために、CDモードでの走行中に、トリップ電費(現時点までのトリップ電費)を算出したと仮定した場合の値を最下段にトリップ電費として記載している。以下、ここで示したトリップ電費を「仮想トリップ電費」と呼ぶこととする。
なお、図8では、前記図9の場合と同様に、図中の期間Txが登坂路の走行時であり、期間Tyが降坂路の走行時である。
バッテリ24の充電(プラグイン充電)が終了し、車両1の走行が開始されると、CDモードでの走行が行われる。つまり、バッテリ24の蓄電量SOCが所定量(前記閾値)以上であることからCDモードでの走行が行われる。
そして、このCDモードでの走行が継続され、蓄電量SOCが閾値未満になると、CSモードに切り換えられる(図中のタイミングTA)。そして、このCSモードでは、上述した如く、電費を算出するための情報の取得は行われない。そして、このCSモードでの走行中において、登坂路の走行が継続されている期間中は電費が比較的低い走行状態であるため、蓄電量SOCはCDモード復帰値まで増加せず、CSモードが継続される。その後、降坂路を走行するなどして電費が比較的高くなる(第2モータジェネレータMG2の回生動作等によって高くなる)走行状態になると、蓄電量SOCがCDモード復帰値まで増加して、CDモードに復帰されることになる(図中のタイミングTB)。なお、図中のタイミングTCは、蓄電量SOCが再び閾値未満になり、CSモードに切り換えられたタイミングである。
このような蓄電量SOCの変化にともなう走行モードの切り換え動作にあっては、車両1の走行開始から前記タイミングTAまでの期間(CDモードでの走行期間)では、エンジン2が停止している期間中に、電力消費量(ΔSOC)および走行距離(Δdis)の情報の取得、および、これらの積算値(SOCi,disi)の算出が行われている。
これに対し、タイミングTAからCSモードでの走行が開始されると、前記CSモード履歴フラグがONされることで、その後の電力消費量(ΔSOC)および走行距離(Δdis)の情報の取得、および、これらの積算値(SOCi,disi)の算出は行われない。この状態は前記タイミングTBにおいて蓄電量SOCがCDモード復帰値まで増加してCDモードに復帰されたとしても維持される。
タイミングTB以降における仮想トリップ電費での変化として、実線は本実施形態における仮想トリップ電費であり、二点鎖線は従来技術における仮想トリップ電費である。
このように、従来技術にあっては、CDモードに復帰された場合には、電力消費量(ΔSOC)および走行距離(Δdis)の情報の取得、および、これらの積算値(SOCi,disi)の算出が再開され、その情報を用いてトリップ電費を算出することになっていたため、算出されたトリップ電費としては、適正な値に対して良好となる側に偏差を生じており、走行可能距離(現在の走行用バッテリの蓄電量で走行可能な距離)を正確に求めることができなくなる(走行可能距離を長くする側に誤差が生じる)可能性があった。これは、登坂路を走行した際にエンジン2の動力によって高くなった車両1の位置エネルギを、降坂路を走行する際に使用したことに起因するものである。
これに対し、本実施形態にあっては、走行モードがCDモードからCSモードに切り換わった場合には、それ以後においては、電力消費量(ΔSOC)および走行距離(Δdis)の情報の取得、および、これらの積算値(SOCi,disi)の算出を行わないようにしているので、前記誤差を排除した情報のみを使用してトリップ電費を算出することになる。これにより、誤差を含んだトリップ電費の算出値が電力消費率の学習に反映されてしまうといったことがなくなり、電費学習値を高い精度に維持することができる。
なお、実際の電費学習にあっては、図8に示すようにバッテリ24の蓄電量SOCが閾値(CDモードでの走行が可能な下限蓄電量SOC)以下の状態でトリップが終了してプラグイン充電が行われた場合には、前記式(1)の1/15なまし処理によって最新の学習電費が学習されることになる。また、バッテリ24の蓄電量SOCが前記閾値よりも高い状態でトリップが終了してプラグイン充電が行われた場合には、その比率(実際に使用された電力量/蓄電量SOCが閾値まで低下した場合の使用電力量)に応じて最新の学習電費が学習されることになる。例えば、バッテリ24の満充電からCDモードでの走行が可能な下限蓄電量SOC(前記閾値)まで電力が消費された場合の電力量に対して実際に使用された電力量(1トリップで使用された電力量)が1/2であった場合には、以下の式(4)によって最新の学習電費をが算出される。
REc=(29×REa/30)+(REb/30) …(4)
なお、前述した如く、REaは過去の電費学習動作によって学習した学習電費、REbは前回のトリップに対して求められたトリップ電費、REcは最新の学習電費である。
−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式のプラグインハイブリッド車両1の制御に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、FR(フロントエンジン・リアドライブ)方式のプラグインハイブリッド車両や、4輪駆動方式のプラグインハイブリッド車両の制御にも適用できる。
また、前記実施形態では、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2の2つの発電電動機が搭載されたプラグインハイブリッド車両1の制御に本発明を適用した例を示したが、1つの発電電動機が搭載されたプラグインハイブリッド車両や3つ以上の発電電動機が搭載されたプラグインハイブリッド車両の制御にも本発明は適用可能である。
また、前記実施形態では、走行モードとして、第2モータジェネレータMG2の動力のみを用いた走行(エンジン停止)が優先的に行われるCDモードと、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方の動力を用いた走行が優先的に行われるCSモードが切り換えられるようにしていた。つまり、いずれのモードにおいても、第2モータジェネレータMG2の動力のみを用いた走行を行う走行状態と、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方の動力を用いて走行を行う走行状態とが存在するものであった。本発明は、これに限らず、これらモードを有しておらず、単に要求駆動力等に応じて、第2モータジェネレータMG2の動力のみを用いた走行を行う走行状態と、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方の動力を用いて走行を行う走行状態とが切り換えられるようにしたプラグインハイブリッド車両に対しても適用可能である。この場合、第2モータジェネレータMG2の動力のみを用いた走行を行う走行状態から、エンジン2および第2モータジェネレータMG2の両方の動力を用いて走行を行う走行状態に1回でも切り換わった場合には、その後に、第2モータジェネレータMG2の動力のみを用いた走行を行う走行状態に移行したとしても、電力消費量および走行距離の情報の取得およびこれらの積算は行わないことになる。
さらに、前記実施形態では、トリップ中に、電力消費量および走行距離をそれぞれ積算していき、次回の充電開始時にトリップ電費を算出して電費学習を行うようにしていた。本発明はこれに限らず、トリップ中に、電力消費量および走行距離をそれぞれ積算していきながら、逐次、トリップ電費を算出するようにした場合に対しても適用可能である。
本発明は、プラグインハイブリッド車両における電費を算出し、バッテリの残容量により走行可能距離を算出する制御に適用可能である。
1 プラグインハイブリッド車両
2 エンジン(内燃機関)
10 ハイブリッドECU
11 エンジンECU
13 モータECU
14 バッテリECU
15 プラグインECU
24 バッテリ(蓄電装置)
28 インレット
54 車速センサ
91 コネクタ
MG1 第1モータジェネレータ
MG2 第2モータジェネレータ(電動機)
OE 外部電源

Claims (6)

  1. 走行用の動力を出力可能な内燃機関および走行用の動力を出力可能な電動機を備え、前記電動機の動力のみを用いた走行を優先的に行う第1の走行モードでの走行と、前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行を優先的に行う第2の走行モードでの走行とが可能であるとともに、外部電源からの充電が可能な蓄電装置に蓄電された電力を使用した前記第1の走行モードでの電力消費率を算出することで電力消費率の学習が可能なプラグインハイブリッド車両において、
    前記第1の走行モードでの走行が行われた後に第2の走行モードでの走行が行われた場合には、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得を、前記第2の走行モードでの走行が行われる前の前記第1の走行モードでの走行期間に対してのみ行い、前記第2の走行モードでの走行が行われた後に第1の走行モードでの走行が行われた場合であっても、その第1の走行モードでの走行期間に対しては、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得は行わない構成となっていることを特徴とするプラグインハイブリッド車両。
  2. 走行用の動力を出力可能な内燃機関、走行用の動力を出力可能な電動機、および、外部電源からの充電が可能な蓄電装置を備え、前記蓄電装置に蓄電されている電力量が所定量以上である場合に行われる第1の走行モードでの走行と、前記蓄電装置に蓄電されている電力量が前記所定量未満である場合に行われる第2の走行モードでの走行を有し、前記第1の走行モードおよび前記第2の走行モードは、何れも、前記電動機の動力のみを用いた走行と、前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行とが切り換え可能であり、要求出力が所定の内燃機関始動要求出力に達した場合に内燃機関を始動して、前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた走行を行うようになっており、前記第1の走行モードにおける内燃機関始動要求出力は、前記第2の走行モードにおける内燃機関始動要求出力よりも高く設定されており、前記第1の走行モードでの電力消費率を算出することで電力消費率の学習が可能なプラグインハイブリッド車両であり、
    前記外部電源によって蓄電装置が充電されて車両走行が開始された後、次に、前記外部電源によって蓄電装置が充電されるまでの走行期間において、前記第1の走行モードでの走行が行われた後に第2の走行モードでの走行が行われた場合には、前記第2の走行モードでの走行が行われる前の前記第1の走行モードでの走行期間に対してのみ、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得が行われ、前記電力消費率の学習は、その算出された電力消費率を、過去の電力消費率の学習値に反映させることにより行われる一方、前記第2の走行モードでの走行が行われた後に第1の走行モードでの走行が行われた場合であっても、その第1の走行モードでの走行期間に対しては、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得は行われない構成となっていることを特徴とするプラグインハイブリッド車両。
  3. 走行用の動力を出力可能な内燃機関、走行用の動力を出力可能な電動機、および、外部電源からの充電が可能な蓄電装置を備え、CDモードでの走行と、CSモードでの走行とが可能であるとともに、前記蓄電装置に蓄電された電力を使用した前記CDモードでの電力消費率を算出することで電力消費率の学習が可能なプラグインハイブリッド車両であり、
    前記外部電源によって蓄電装置が充電されて車両走行が開始された後、次に、前記外部電源によって蓄電装置が充電されるまでの走行期間において、前記CDモードでの走行が行われた後にCSモードでの走行が行われた場合には、前記CSモードでの走行が行われる前の前記CDモードでの走行期間に対してのみ、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得が行われ、前記電力消費率の学習は、その算出された電力消費率を、過去の電力消費率の学習値に反映させることにより行われる一方、前記CSモードでの走行が行われた後にCDモードでの走行が行われた場合であっても、そのCDモードでの走行期間に対しては、前記電力消費率の算出、または、その電力消費率を算出するための情報の取得は行われない構成となっていることを特徴とするプラグインハイブリッド車両。
  4. 走行用の動力を出力可能な内燃機関、走行用の動力を出力可能な電動機、および、外部電源からの充電が可能な蓄電装置を備え、前記蓄電装置に蓄電されている電力量が所定量以上である場合に行われる前記電動機の動力のみを用いた第1の走行モードでの走行と、前記蓄電装置に蓄電されている電力量が前記所定量未満である場合に行われる前記電動機および内燃機関の両方の動力を用いた第2の走行モードでの走行とが可能であるとともに、前記蓄電装置に蓄電された電力を使用した前記第1の走行モードでの電力消費率を算出することで電力消費率の学習が可能なプラグインハイブリッド車両であり、
    前記外部電源による蓄電装置の充電であるプラグイン充電が完了し、車両の走行が開始してから、次回のプラグイン充電が開始されるまでの期間である1トリップ中において、第1の走行モードが継続されており、かつ同一トリップ中に第2の走行モードに切り換わった履歴が存在していない場合には、電力消費量および走行距離の情報の取得を行うとともに、これらの情報の積算が継続されることによりトリップ電費が求められ、このトリップ電費が電費学習に反映される一方、同一トリップ中に走行モードが第1の走行モードから第2の走行モードに切り換わった場合には、それ以後の同一トリップ中においては、電力消費量および走行距離の情報の取得を行わないことにより、これらの情報が電費学習に反映されないことを特徴とするプラグインハイブリッド車両。
  5. 請求項1、2または4のいずれか一つに記載のプラグインハイブリッド車両において、
    前記学習により求められた電力消費率の学習値に、前記蓄電装置の蓄電残量を乗算することにより、前記第1の走行モードにおいて電動機の動力のみで走行する場合の走行可能距離を算出する構成となっていることを特徴とするプラグインハイブリッド車両。
  6. 請求項1、2または4のいずれか一つに記載のプラグインハイブリッド車両において、
    前記電力消費率の学習は、前記外部電源によって蓄電装置が充電されて車両走行が開始された後、次に、前記外部電源によって蓄電装置が充電されるまでの期間において、前記第2の走行モードでの走行が行われる前の前記第1の走行モードにおいて前記電動機の動力のみで走行した期間における電力消費量および走行距離に基づいて算出された電力消費率を、過去の電力消費率の学習値に反映させることにより行われるものであることを特徴とするプラグインハイブリッド車両。
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