JP6048355B2 - 発電制御装置 - Google Patents
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Description
(式1) F>0の場合(力行) Pt=F・v/ηm+Pe
(式2) F<0の場合(回生) Pt=k(a,v)/ηg+Pe
(式3) F=F1+F2+F3+F4
(式4) F1=f1(v)
(式5) F2=f2(v)
(式6) F3=m・g・sinα
(式7) F4=m・a
(式8) Wtotal=∫Ptdt
次に実施形態2を説明する。この実施形態2以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用することができる。
実施形態3では、実施形態2の図8の処理に代えて図10の処理を実行する。図10は、図8にステップS62、S64、S66が追加されている。
実施形態4では、DCU110は、図11に示すように、事前処理部111、発電制御部112、予測部113、実充電率取得部114、補正部115、発電パターン設定部116を備える。
実施形態5では、DCU110は、図12に示すように、事前処理部111、発電制御部112、残必要発電量算出部117、残予測発電量算出部118、車速制限部119を備える。
実施形態6は、機械系の構成が実施形態1と相違する。図13に示すように、実施形態6は、ジェネレータ20、モータ50に代えて、モータ/ジェネレータ(以下、MG)22を備える。MG22はモータとしての機能と、ジェネレータとしての機能を備える。
実施形態7も、機械系の構成が実施形態1と相違する。図15に示すように、実施形態7では、2つのMG22、24を備える。また、トランスミッション60に代えて遊星歯車装置62を備える。
実施形態8の機械系、電気系統の構成は実施形態7であり、これまでの実施形態との相違点は単純発電電力に代えて等価発電電力を用いる点である。なお、実施形態6の機械系、電気系統の構成にも、実施形態8は適用できる。
(式9) MG22の回転数=((1+ρ)/ρ)エンジン回転数−1/ρ車軸回転数
(式10) MG22の出力トルク=−(ρ/(1+ρ))エンジントルク
(式11) MG24の回転数=車軸回転数
(式12) MG24の出力トルク=車軸出力トルク+MG24出力トルク/ρ
実施形態1では式1〜式8を用いて必要電力量Wtotalを算出していたが、実施形態1の方法よりも簡略化し、航続距離sに予め設定した所定の係数kを乗じた値を必要電力量Wtotalとしてもよい。
実施形態4、5に示したDCU110の機能は、実施形態6、7の構成にも適用できる。なお、実施形態5に示したDCU110の機能を、実施形態6、7の構成に適用する場合、残必要発電量算出部117は、走行時間の終了までに必要となる等価発電電力の積分値である残等価必要発電量(残必要発電量関係値に相当)を逐次算出する。また、残予測発電量算出部118は、走行時間の終了までに実施発電パターンに従って発電する場合に予測される等価発電電力を積分して残予測等価発電量(残予測発電量関係値に相当)を逐次算出する。
実施形態8では、要求動力pに基づいてエンジン10の動作点を決定していたが、これに限られない。エンジン10の動作点は、たとえば、最高効率の動作点など、予め所定の動作点に設定しておき、要求動力pと、予め設定したエンジン10の動作点とに基づいて、MG22、MG24の動作点を決定してもよい。
実施形態6、7では、電池30が電力を出力しなくても、エンジン10により車両は走行することが可能である。ただし、電池30が電力を出力できない場合、エンジン10の出力および電池30の出力の両方を用いて走行する場合よりも車両の駆動力は低くなる。換言すれば、電池30が電力を出力できない場合でも、低速でしか走行できない低速走行路であれば、エンジン10によるMG22、24あるいは車軸70の直接駆動のみにより走行可能である。
前述の実施形態では、必要発電量関係値として等価発電量を示したが、発電はエンジン10の動力により行うことから、エンジン10が出力すべき動力を必要発電量関係値として用いることもできる。
実施形態3では、燃費関連パラメータとして車速を制限していたが、加速度も燃費に関連する。そこで、車速に代えて、あるいは、車速に加えて、燃費関連パラメータとして加速度を制限してもよい(変形例6)。また、燃費関連パラメータを制限する代わりに、あるいは、燃費関連パラメータを制限することに加えて、走行距離を制限してもよい(変形例7)。走行距離を制限しつつ目的地は変更しない場合には、一旦、目的地までの途中の地点で駐車して充電を行う。充電は、エンジンを駆動させて行ってもよいし、車両外部の充電設備を利用可能な車両であれば、車両外部の充電設備を利用して充電してもよい。
前述の実施形態では、発電パターンを設定する際に、各発電パターンの燃費を比較していたが、走行距離が同じであるため、燃料消費量で比較してもよい。なお、燃料消費量は燃費に対応して変動するので、燃料消費量は請求項の燃費関係値に相当する。また、実施形態3において燃費に代えて燃料消費量を用いる場合、基準燃費に代えて基準燃焼消費量を用いる。この基準燃料消費量は基準燃費関係値に相当する。
実施形態1の図6のステップS60では、平均消費電力がP(効率)以上であるが、P(出力)よりも小さい場合には、走行中の発電量がステップS50で算出した必要発電量となるまで、MAX出力で発電する発電パターンを設定していた。
Claims (10)
- 車両を駆動するモータ(50)と、前記モータへ電力を供給する蓄電池(30)と、前記蓄電池に供給する電力を発電するジェネレータ(20、22、24)と、前記ジェネレータを駆動するエンジン(10)とを備えた前記車両に搭載され、前記ジェネレータにより発電させるために前記エンジンの作動を制御する発電制御装置(110、110A)であって、
前記車両が走行開始から走行終了までに走行する時間である走行時間と、前記走行時間内の各時刻における走行速度と、道路勾配を含む走行経路とを含む走行状況を予測する予測部(S10、113)と、
その予測部が予測した走行状況に基づいて、前記走行時間を前記車両が走行するのに必要な発電量またはその関係値である必要発電量関係値を算出する必要発電量算出部(S50)と、
前記予測部が予測した前記走行時間と、前記必要発電量算出部が算出した前記必要発電量関係値から、前記必要発電量関係値を前記走行時間で出力できる発電パターンを実施発電パターンに設定する発電パターン設定部(S60、116)と、
前記発電パターン設定部が設定した実施発電パターンにしたがって前記車両の走行中に前記エンジンを駆動させて前記ジェネレータに発電させる発電制御部(S70、112)とを備えることを特徴とする発電制御装置。 - 請求項1において、
発電出力と発電効率の相関を示す発電効率特性を記憶する発電効率特性記憶部(110)を備え、
前記発電パターン設定部は、
前記走行時間の間、前記発電効率特性における最大発電効率で発電した場合の発電量が前記必要発電量関係値が示す発電量より多い場合、前記走行時間の間、前記最大発電効率で発電する発電パターンを設定し、
前記走行時間の間、前記最大発電効率で発電した場合の発電量が前記必要発電量関係値が示す発電量より少ない場合、前記走行時間の間、前記最大発電効率で発電した場合の発電出力よりも高い発電出力で発電する発電パターンを設定することを特徴とする発電制御装置。 - 請求項1において、
前記予測部が予測した前記走行時間に前記必要発電量関係値を出力することができる発電パターンを複数生成する発電パターン生成部(S52)を備え、
前記発電パターン設定部は、前記発電パターン生成部が生成した複数の発電パターンから、相対的に燃費がよい発電パターンを前記実施発電パターンに設定することを特徴とする発電制御装置。 - 請求項3において、
前記発電パターン生成部は、前記発電パターンとして、最大発電効率での発電を継続する発電パターンおよび最大発電出力での発電を継続する発電パターン以外のパターンを少なくとも一つ含む、3つ以上の発電パターンを生成し、
前記発電パターン設定部は、前記発電パターン生成部が生成した3つ以上の発電パターンのうち、最も燃費が低い発電パターンを前記実施発電パターンに設定することを特徴とする発電制御装置。 - 請求項4において、
前記発電パターン設定部が設定した前記実施発電パターンの燃費およびその燃費の変動に対応して変動する値のいずれかである燃費関係値が予め設定した基準燃費関係値より悪いか否かを判断する判断部(S64)と、
その判断部が、前記燃費関係値が前記基準燃費関係値より悪いと判断した場合、前記車両の走行に対して、燃費関連走行パラメータおよび走行距離のいずれか少なくとも一方を制限することを決定する制限部(S66)とを備え、
前記予測部は、前記制限部が燃費関連走行パラメータおよび走行距離のいずれか少なくとも一方を制限することを決定した場合には、再度、前記走行状況を予測し、
前記必要発電量算出部は、前記予測部が、再度、前記走行状況を予測した場合には前記必要発電量関係値を再算出し、
前記発電パターン設定部は、前記必要発電量算出部が、再度、前記必要発電量関係値を算出した場合には前記実施発電パターンを再設定し、
前記判断部は、前記発電パターン設定部が再設定した実施発電パターンの燃費関係値が前記基準燃費関係値より悪いか否かを再判断し、
前記制限部は、前記判断部が、前記燃費関係値が前記基準燃費関係値より悪いと再判断した場合、前記燃費関連走行パラメータおよび走行距離のいずれか少なくとも一方をさらに制限し、
前記判断部が、前記発電パターン設定部が再設定した実施発電パターンの燃費関係値が前記基準燃費関係値よりよいと判断するまで、前記制限部、前記予測部、前記必要発電量算出部、前記発電パターン設定部は、前記燃費関連走行パラメータおよび走行距離のいずれか少なくとも一方の制限、走行状況の予測、必要発電量関係値の算出、実施発電パターンの設定を繰り返すことを特徴とする発電制御装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項において、
前記予測部(113)は、前記走行状況として、前記蓄電池の今後の充電率の予測値である予測充電率も予測し、
前記蓄電池の実際の充電率である実充電率を逐次取得する実充電率取得部(114)と、
前記車両の走行中、前記予測充電率と前記実充電率との相違に基づいて、前記必要発電量関係値を補正する補正部(115)とを備え、
前記発電パターン設定部(116)は、前記補正部が前記必要発電量関係値を補正した場合、補正後の必要発電量関係値に基づいて、前記実施発電パターンを再設定することを特徴とする発電制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項において、
前記エンジンの動力により前記車両の車軸あるいは前記モータを直接駆動できるようになっており、
前記予測部(113)は、前記車両の走行経路および目的地も予測し、
前記必要発電量算出部は、前記予測部が予測した目的地付近の走行経路が前記エンジンによる前記車軸あるいは前記モータの直接駆動のみにより走行可能な低速走行路である場合、その低速走行路を走行する区間を除外して、前記必要発電量関係値を算出することを特徴とする発電制御装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項において、
前記車両の走行中に、前記走行時間の終了までに必要となる発電量またはその関係値である残必要発電量関係値を逐次算出する残必要発電量算出部(117)と、
前記車両の走行中に、前記走行時間の終了までに前記実施発電パターンに従って発電する場合に予測される発電量またはその関係値である残予測発電量関係値を逐次算出する残予測発電量算出部(118)と、
前記残必要発電量関係値が前記残予測発電量関係値よりも大きいことに基づいて、車速を制限して走行終了までの時間を延長する車速制限部(119)とを備え、
前記発電制御部(112)は、前記車速制限部が車速を制限したことにより延長した時間にも発電を行うことを特徴とする発電制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項において、
前記エンジンの動力により前記車両の車軸あるいは前記モータを直接駆動できるようになっており、
前記必要発電量関係値が、前記エンジンが作動していない場合に前記蓄電池が出力する電力と、前記エンジンが作動する場合に前記蓄電池が出力する電力の差であり、前記エンジンが前記車両の車軸あるいはモータを直接駆動させる動力を発電電力に換算して、前記エンジンが前記ジェネレータを駆動して発電させる発電電力に加えた値である等価発電電力の積分値である等価発電量であることを特徴とする発電制御装置。 - 請求項9において、
前記蓄電池に対する入出力電力と前記車両の車軸が出力すべき動力とに基づいて、前記等価発電電力と前記エンジンの燃料消費量とを算出して、前記等価発電電力と燃料消費量との関係を示すマップを作成するマップ作成部(S51)と、
前記発電パターンとして、前記等価発電電力の発電パターンである等価発電パターンを複数生成する等価発電パターン生成部(S53)とを備え、
前記発電パターン設定部は、前記等価発電パターン生成部が生成した複数の等価発電パターンを実施した場合の燃料消費量を前記マップ作成部が作成したマップに基づいて決定することで、それら複数の等価発電パターンの燃費をそれぞれ決定することを特徴とする発電制御装置。
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