JP6424731B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド車両の制御を行う車両制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to the technical field of a vehicle control device that controls a hybrid vehicle.
この種の装置として、例えば運転者の癖や道路状況、バッテリへの負担を示す指標としてのアクセル及びブレーキの頻度に基づき、バッテリのSOC(State of Charge)レンジを学習し、学習したSOCレンジに基づいてエンジン及びモータを制御する装置が提案されている(特許文献1参照)。 As this type of device, the SOC (State of Charge) range of the battery is learned based on, for example, the driver's habit and road conditions, and the frequency of accelerator and brake as an index indicating the load on the battery, An apparatus for controlling an engine and a motor based on the above has been proposed (see Patent Document 1).
或いは、車速検出値、制駆動力指令値及び効率指標に基づいて、効率指標が大きいほどバッテリへの充電量を少なくする装置が提案されている(特許文献2参照)。或いは、設定時間の間の平均車速に基づいて、SOC充電バンドを変更し、該SOC充電バンドと走行状態とに応じてバッテリの充電可否を決定する装置が提案されている(特許文献3参照)。 Alternatively, there has been proposed a device for reducing the amount of charge to the battery as the efficiency index is larger based on the vehicle speed detection value, the braking / driving force command value and the efficiency index (see Patent Document 2). Alternatively, a device has been proposed that changes the SOC charging band based on the average vehicle speed during the set time, and determines whether to charge the battery according to the SOC charging band and the traveling state (see Patent Document 3). .
或いは、車両の将来の走行における充放電の要求状態を予測し、放電要求が出ることが予測される場合、バッテリの目標SOCを増加し、充電要求が出ることが予測される場合、該目標SOCを減少させる装置が提案されている(特許文献4参照)。或いは、車両が登坂路を走行し始めた場合に、モータの消費電力等から登坂の勾配を算出し、降坂完了までに得られる回生エネルギを予測し、エンジンによる発電量を抑制する装置が提案されている(特許文献5参照)。 Alternatively, if it is predicted that the charge / discharge demand state in the future travel of the vehicle is expected and the discharge request is expected, the target SOC of the battery is increased, and if it is predicted that the charge request is expected, the target SOC An apparatus for reducing the Alternatively, when the vehicle starts traveling on a slope, the slope of the slope is calculated from the power consumption of the motor, etc., the device predicts the regenerative energy obtained until the downhill is complete, and the device suppresses the amount of power generation by the engine. (See Patent Document 5).
ところで、この種の装置では、例えば運転者の運転特性や道路状況にかかわらず、バッテリのSOCが所定のレベルを保つように、バッテリの充放電制御が実施されることが多い。特許文献1に記載の技術では、アクセル及びブレーキの頻度のみからSOCレンジが決定されており、上記の充放電制御による影響が考慮されないので、期待される効果を得られない可能性があるという技術的問題点がある。特許文献2乃至5に記載の技術では、該技術的問題点を解決することはできない。
By the way, in this type of device, charge / discharge control of the battery is often carried out so that the SOC of the battery maintains a predetermined level regardless of, for example, the driving characteristic of the driver or the road condition. In the technology described in
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、燃料消費を好適に抑制することができる車両制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of, for example, the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle control device capable of suitably suppressing fuel consumption.
本発明の車両制御装置は、上記課題を解決するために、走行用駆動源としてのエンジン及びモータと、発電機と、前記モータ及び前記発電機各々に電気的に接続されたバッテリと、を備えるハイブリッド車両の車両制御装置であって、前記車両の走行時において、前記エンジンの動力を用いた前記発電機の発電による充電量と、前記エンジンの動力を用いない前記発電機の発電による回生充電量との和である総充電量に対する前記回生充電量の割合である回生充電比率を所定の基準値と比較し、前記回生充電比率が前記所定の基準値より高い場合、前記エンジンの動力を用いた前記発電機の発電機会が抑制されるように前記バッテリの充放電を制御する制御手段を備える。 In order to solve the above problems, a vehicle control device according to the present invention includes an engine and a motor as a drive source for traveling, a generator, and a battery electrically connected to each of the motor and the generator. A vehicle control device for a hybrid vehicle, wherein, when the vehicle travels, a charge amount by power generation of the generator using power of the engine and a regenerative charge amount by power generation of the generator not using power of the engine Comparing the regenerative charge ratio, which is the ratio of the regenerative charge amount to the total charge amount that is the sum of the above, with a predetermined reference value, and using the engine power when the regenerative charge ratio is higher than the predetermined reference value Control means is provided to control charging and discharging of the battery so as to suppress a power generation opportunity of the generator.
ハイブリッド車両は、エンジン、モータ、発電機及びバッテリを備えて構成されている。ここで、発電機は、エンジンの動力を受けて発電可能に構成されていると共に、例えばハイブリッド車両の減速時等に、駆動輪の回転動力を受けて発電可能に(即ち、回生発電可能に)構成されている。 A hybrid vehicle is configured to include an engine, a motor, a generator and a battery. Here, the generator is configured to be able to generate electric power by receiving the motive power of the engine, and also to be able to generate electric power by receiving the rotational power of the drive wheels, for example, at the time of deceleration of the hybrid vehicle It is configured.
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる制御手段は、車両の走行時において、総充電量に対する回生充電量(即ち、回生発電の電力によるバッテリの充電量)の割合である回生充電比率を所定の基準値と比較し、回生充電比率が所定の基準値より高い場合、前記エンジンの動力を用いた前記発電機の発電機会が抑制されるように前記バッテリの充放電を制御する。
For example the memory control means comprising a processor and the like is had us when travel of the vehicle, regenerative charging amount to the total charge (i.e., charge amount of the battery by regenerative power generation) regenerative charge ratio a predetermined a proportion of The charging / discharging of the battery is controlled such that the power generation opportunity of the generator using the power of the engine is suppressed when the regenerative charging ratio is higher than a predetermined reference value, as compared with the reference value.
ここで、本願発明者の研究によれば、以下の事項が判明している。即ち、運転者の運転特性(例えば加速度、減速度等)や道路環境(例えば車速、停止頻度、勾配)、走行条件によって、ある期間におけるバッテリのSOCが取り得る値の度数分布(SOC分布)は変化する。 Here, according to the research of the inventor of the present application, the following matters are known. That is, the frequency distribution (SOC distribution) of the value that the battery SOC can take in a certain period depending on the driver's driving characteristics (eg, acceleration, deceleration etc.), road environment (eg vehicle speed, stop frequency, Change.
他方で、この種の装置では、バッテリのSOCが所定のレベルを保つように該バッテリの充放電制御が実施されることが多い。すると、運転特性等に起因するSOC分布を示す代表値と、バッテリのSOCの実際の値とは互いに異なってしまう。尚、この現象は、例えば車両の冷間始動時の触媒暖機制御の実行中や、暖房要求によるエンジン運転中、等にも起こる。従って、バッテリのSOCの実際の変化から、SOC分布を示す代表値(更には、運転特性等)を推定することは困難である。 On the other hand, in this type of device, charge and discharge control of the battery is often carried out so that the SOC of the battery maintains a predetermined level. Then, the representative value indicating the SOC distribution resulting from the operating characteristic or the like differs from the actual value of the battery SOC. This phenomenon also occurs, for example, during execution of catalyst warm-up control at the time of cold start of the vehicle, during engine operation due to a heating request, and the like. Therefore, it is difficult to estimate a representative value (further, an operating characteristic or the like) indicating the SOC distribution from the actual change of the SOC of the battery.
本願発明者は、SOC分布を示す代表値と、車両の走行時における総充電量に対する回生充電量の割合である回生発電比率とが強い相関関係にあることを見出した。具体的には、SOC分布を示す代表値が比較的低い(つまり、比較的低いSOC値の頻度が高い分布)場合には、回生充電比率も比較的低くなり、SOC分布を示す代表値が比較的高い(つまり、比較的高いSOC値の頻度が高い分布)場合には、回生充電比率も比較的高くなる。 The inventor of the present application has found that there is a strong correlation between a representative value indicating SOC distribution and a regenerative power generation ratio that is a ratio of a regenerative charge amount to a total charge amount when the vehicle is traveling. Specifically, when the representative value indicating the SOC distribution is relatively low (that is, the distribution of relatively low SOC values is high), the regenerative charging ratio is also relatively low, and the representative values indicating the SOC distribution are compared. In the case of a very high (that is, a high frequency distribution of relatively high SOC values), the regenerative charging ratio is also relatively high.
そこで本発明では、制御手段により、回生充電比率が所定の基準値より高い場合、エンジンの動力を用いた発電機の発電機会が抑制されるようにバッテリの充放電が制御される。言い換えれば、制御手段により、回生充電比率が所定の基準値より低い場合、エンジンの動力を用いた発電機の発電機会が増加するようにバッテリの充放電が制御される。 Therefore, in the present invention, when the regenerative charge ratio is higher than the predetermined reference value, the control means controls the charge and discharge of the battery such that the generation opportunity of the generator using the motive power of the engine is suppressed. In other words, when the regenerative charge ratio is lower than the predetermined reference value, the control means controls the charge and discharge of the battery such that the generation opportunity of the generator using the motive power of the engine is increased.
ここで、「エンジンの動力を用いた発電機の発電機会」とは、バッテリのSOCが設定されたSOCレンジの範囲内であって、例えば発電機の発電指示電圧を抑制し、燃料の消費を抑制しつつ、エンジンの動力により発電機を発電させることができる機会、を意味する。 Here, "the generation opportunity of the generator using the power of the engine" is within the range of the SOC range in which the battery SOC is set, for example, suppressing the generation instruction voltage of the generator to consume the fuel. It means an opportunity to generate power by the power of the engine while suppressing.
例えば、SOC分布を示す代表値が比較的高い場合(即ち、回生充電比率が比較的高い場合)は、エンジンの動力を用いた発電機の発電量が抑制され(即ち、バッテリの充電量が抑制され)、バッテリのSOCが低下したとしても、例えば強制充電が実施されるようなSOCレベルまで低下する可能性は低い。この場合、エンジンの動力を用いた発電機の発電量が抑制されれば、エンジン負荷が低減され、もって、燃費を向上させることができる。 For example, when the representative value indicating the SOC distribution is relatively high (ie, when the regenerative charge ratio is relatively high), the amount of power generation of the generator using engine power is suppressed (ie, the charge amount of the battery is suppressed) And, even if the battery's SOC is reduced, it is unlikely to drop to, for example, the SOC level at which forced charging is performed. In this case, if the amount of power generation of the generator using the power of the engine is suppressed, the engine load can be reduced, and the fuel consumption can be improved.
他方で、SOC分布を示す代表値が比較的低い場合(即ち、回生充電比率が比較的低い場合)は、エンジンの動力を用いた発電機の発電量が増加され、バッテリのSOCが増加する。このため、バッテリの強制充電を回避することができる。この場合も、強制充電が実施される場合に比べて、燃料の消費を抑制することができる。 On the other hand, when the representative value indicating the SOC distribution is relatively low (ie, when the regenerative charge ratio is relatively low), the amount of power generation of the generator using engine power is increased, and the battery SOC is increased. For this reason, forced charging of the battery can be avoided. Also in this case, fuel consumption can be suppressed as compared with the case where forced charging is performed.
尚、「所定の基準値」は、例えばバッテリ性能やハイブリッド車両の回生特性等に基づいて、当該発明が適用される車両毎に設定すればよい。 The “predetermined reference value” may be set for each vehicle to which the present invention is applied, based on, for example, the battery performance, the regenerative characteristic of the hybrid vehicle, and the like.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。 The operation and other advantages of the present invention will be apparent from the embodiments to be described below.
本発明の車両制御装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment according to a vehicle control device of the present invention will be described based on the drawings.
<第1実施形態>
本発明の車両制御装置に係る第1実施形態について、図1乃至図9を参照して説明する。
First Embodiment
A first embodiment according to a vehicle control device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
(車両の構成)
先ず、実施形態に係る車両の構成について、図1を参照して説明する。
(Configuration of vehicle)
First, the configuration of a vehicle according to the embodiment will be described with reference to FIG.
図1において、ハイブリッド車両1は、エンジン10、変速機15、ディファレンシャルギア20、駆動輪25、モータ・ジェネレータ30(以降、適宜“MG30”と表記する)、バッテリ40及びECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)50を備えて構成されている。
In FIG. 1, a
エンジン10の出力軸には、クラッチ(図示せず)の入力軸が連結されており、該クラッチの出力軸には、MG30の回転軸を介して変速機15の入力軸が連結されている。変速機15の出力軸は、ディファレンシャルギア20を介して、左右の駆動輪25に接続されている。
The input shaft of a clutch (not shown) is connected to the output shaft of the
クラッチが接続されているときには、エンジン10の出力軸とMG30の回転軸の両方が変速機15を介して駆動輪25と機械的に接続される。クラッチが切断されているときにはMG30の回転軸のみが変速機15を介して駆動輪25と機械的に接続される。
When the clutch is connected, both the output shaft of the
MG30は、バッテリ40に蓄えられた直流電力がインバータ(図示せず)によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動し、その駆動力が変速機15によって適切な速度に変速された後に駆動輪25に伝達されるよう構成されている。
MG 30 operates as a motor by the DC power stored in
MG30は、ハイブリッド車両1の減速時には、発電機(ジェネレータ)として作動し、駆動輪25から逆に伝達される駆動力によりMG30が交流電力を発電すると共に、このときMG30が発生する回生トルクにより駆動輪25に減速抵抗が付与される。MG30により発電された交流電力はインバータによって直流電力に変換された後、バッテリ40に充電され、駆動輪25の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。
When the
エンジン10の出力は、ハイブリッド車両1の運転者により操作されるアクセルペダル(図示せず)の踏み込み量に応じて変更される。エンジン10の駆動力は、クラッチが接続されているときにMG30の回転軸を介して変速機15に伝達され、適切な速度に変速された後に駆動輪25に伝達される。エンジン10の駆動力が駆動輪25に伝達されているときにMG30がモータとして作動する場合には、エンジン10の駆動力とMG30の駆動力とが変速機15を介して駆動輪25に伝達されることになる。即ち、ハイブリッド車両1の駆動のために駆動輪25に伝達されるべき駆動力の一部がエンジン10から供給されると共に、不足分がMG30から供給されアシストされる。
The output of
バッテリ40のSOCが低下して、バッテリ40を充電する必要があるときには、ハイブリッド車両1の走行中であっても、MG30が発電機として作動すると共に、エンジン10の駆動力の一部を用いてMG30を作動することにより発電が行われる。尚、本実施形態では、エンジン10の駆動力を用いたMG30による発電を、適宜「エンジン発電」と称する。
When the SOC of
ECU50は、コンピュータプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)、コンピュータプログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)、一時的にデータを記憶するRAM(Random Access Memory)、各種センサやアクチュエータ等に接続される入出力ポート等を備えるコンピュータとして構成されている。
The
ECU50に接続されるセンサとしては、例えば、車速を検出する車速センサ81、駆動輪25の回転速度を検出する車輪速センサ82、エンジン10の回転速度を検出する回転速度センサ83、MG30の回転速度を検出する回転速度センサ84、ブレーキペダル(図示せず)の踏み込みの有無を検出するブレーキペダルセンサ85、アクセルペダル(図示せず)の踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ86、バッテリ40の充放電電流を検出するバッテリ電流センサ88等が該当する。
As sensors connected to the
ECU50は、各種センサからの各信号に応じて、クラッチの接続・切断制御、変速機15の変速段切替制御、バッテリ40のSOC制御等を行うと共に、これらの制御状態やハイブリッド車両1の運転状態に合わせてエンジン10やMG30を適切に運転するための統合制御を行う。
The
ECU50は、例えば、バッテリ40のSOC、MG30のトルク等から求められるEV(Electric Vehicle)可能走行パワーが、アクセル開度等から求められる車両走行必要パワーを上回っている場合、エンジン10を運転せずに、MG30からの駆動力のみでハイブリッド車両1を駆動させる(所謂EV走行モード)。
The
ECU50は、車両走行必要パワーがEV可能走行パワーを上回っている場合、エンジン10を運転し、該エンジン10からの駆動力と、必要に応じたMG30からの駆動力とによりハイブリッド車両1を駆動させる(所謂HV走行モード)。
The
ハイブリッド車両1の走行中のバッテリパワー等の時間変化の一例を図2に示す。図2において、エンジン回転がピークとなっている期間は、車両走行必要パワーがEV可能走行パワーを上回り、エンジン10が運転されている期間である。
An example of the time change of the battery power or the like while the
エンジン10の運転時のエンジンパワーは、車両走行必要パワーとバッテリ充電要求パワー(即ち、エンジン発電に必要なパワー)との和として設定される。車速は、車両走行必要パワーの結果であり、運転者のアクセル操作及びブレーキ操作の結果とみなすことができる。
The engine power at the time of operation of the
(SOC制御)
バッテリ40のSOCは、MG30のモータ作動による放電に伴って減少し、MG30の発電機作動による充電にともなって増加する。ECU50は、バッテリ40のSOCが、所定の使用可能な領域(以降、適宜“SOCレンジ”と称する)内に保持されるように、バッテリ40のSOC制御を行う。
(SOC control)
The SOC of
具体的には、ECU50は、バッテリ40のSOCが、SOCレンジの下限値を下回った場合、MG30を発電機作動させ、エンジン10の駆動力の一部を用いて発電する。この際、ECU50は、MG30の発電指示電圧を、強制充電用の比較的高い電圧値に設定する。この結果、比較的短時間でバッテリ40のSOCを回復させることができる。他方で、ECU50は、バッテリ40のSOCが、SOCレンジの上限値を超えた場合、MG30を積極的にモータ作動させ、エンジン10の負担を軽減すると共に、バッテリ40の充電を禁止・抑制して、バッテリ40のSOCを低下させる。
Specifically, when the SOC of the
ところで、アクセル開度センサ86により検出されたアクセル開度、及びブレーキペダルセンサ85により検出されたブレーキペダルの操作状態から求められる、アクセル操作及びブレーキ操作の頻度は、ハイブリッド車両1の運転者が有する固有の癖(即ち、運転特性)や、ハイブリッド車両1が現在走行中の道路状況を示す指標とみなすことができる。
By the way, the driver of the
上述したように、運転者によって、アクセル操作及びブレーキ操作の頻度は異なる。このため、同一のコースを走行しても、例えば図3に示すように、運転者によってSOC分布が異なる。 As described above, the frequency of the accelerator operation and the brake operation differs depending on the driver. For this reason, even if it travels the same course, as shown, for example in FIG. 3, SOC distribution changes with drivers.
例えば自動車通勤等により、同一の運転者が同一のコースを繰り返し走行すると、該コースの運転開始時のSOCと運転終了時のSOCとが同じ値となる。運転開始時のSOCと運転終了時のSOCとが同じ値となったときの、運転開始時(又は、運転終了時)のSOCを、本実施形態では「収束SOC」と称する。この収束SOCは、運転者の運転特性及び道路状況を反映したSOC分布(図3参照)を示す代表値とみなせる。従って、収束SOCをバッテリ40のSOC制御に反映させることができれば、燃料消費の抑制を図ることができる。
For example, when the same driver travels the same course repeatedly due to, for example, automobile commuting, the SOC at the start of driving of the course and the SOC at the end of driving become the same value. The SOC at the start of operation (or at the end of operation) when the SOC at the start of operation and the SOC at the end of operation become the same value is referred to as a “converged SOC” in this embodiment. The converged SOC can be regarded as a representative value indicating an SOC distribution (see FIG. 3) reflecting the driving characteristics of the driver and the road condition. Therefore, if the converged SOC can be reflected in the SOC control of the
しかしながら、バッテリ40のSOCの実際の変化には、運転者のアクセル操作及びブレーキ操作に起因する充放電だけでなく、例えばバッテリ40のSOC低下に起因する回復目的の充電(即ち、強制充電)等も含まれる。このため、バッテリ40のSOCの実際の変化から、収束SOCを推定することは困難である。
However, the actual change of the SOC of the
そこで本願発明者は、実験により収束SOCと相関関係のあるパラメータを調べ、収束SOCと回生充電比率とが強い相関関係にあることを見出した(図4(a)参照)。ここで、回生充電比率は、「回生充電比率=回生充電量/(回生充電量+エンジン発電による充電量)」として求められる。つまり、回生充電比率は、総充電量に対する回生充電量の割合である。 Therefore, the inventor of the present application has experimentally examined a parameter having a correlation with the convergence SOC, and found that the convergence SOC and the regenerative charge ratio have a strong correlation (see FIG. 4A). Here, the regenerative charge ratio is determined as "regenerative charge ratio = regenerative charge amount / (regenerative charge amount + charge amount by engine power generation)". That is, the regenerative charge ratio is a ratio of the regenerative charge amount to the total charge amount.
尚、実験では、収束SOCの代わりに、所定のコースの走行期間中の平均SOCを用いている。該実験の条件では、平均SOCと収束SOCとがほぼ同じ特性を示すことが、本願発明者により判明している。 In the experiment, instead of the convergence SOC, the average SOC during the traveling period of a predetermined course is used. The inventors of the present invention have found that the average SOC and the convergence SOC exhibit substantially the same characteristics under the conditions of the experiment.
図4に示すように、回生充電比率の他に、エンジン発電量も平均SOC(収束SOC)と相関があるが、回生充電比率に比べれば相関関係が弱い。他方で、総充電量又は回生充電量と、平均SOCとの間には相関は見られない。 As shown in FIG. 4, in addition to the regenerative charging ratio, the engine power generation amount also has a correlation with the average SOC (convergent SOC), but the correlation is weaker than the regenerative charging ratio. On the other hand, no correlation is found between the total charge amount or the regenerative charge amount and the average SOC.
尚、図4の各グラフの実験値を示す点の形状の違いは、走行コースの違いを示している。また、白抜きの点は、通常走行でないときの実験値を示している。具体的には、黒三角形は、時速60kmへ加速した後、定常走行をして停車した場合の実験値である。黒丸は、比較的大きな勾配路を、時速40km以内で往復走行した場合の実験値である。黒菱形は、比較的大きな勾配路及びその周辺道路を、時速40km以内で走行した場合の実験値である。黒四角は、比較的緩やかな勾配路を含むコースを時速40km以内で走行した場合の実験値である。 The difference in the shape of the point showing the experimental value of each graph of FIG. 4 shows the difference in the traveling course. In addition, the white points indicate experimental values when not traveling normally. Specifically, the black triangle is an experimental value in the case where the vehicle travels in a steady state and then stops after accelerating to 60 km / hr. Black circles are experimental values when traveling on a relatively large slope road within 40 km / h. Black rhombuses are experimental values when traveling on a relatively large slope road and its surrounding road at a speed of 40 km / h or less. Black squares are experimental values when traveling at a speed of 40 km / h or less on a course including a relatively gentle slope road.
図4(a)の相関関係から、比較的早い車速(例えば時速60km)から減速する場合や、比較的大きな勾配路を降る場合には、回生充電量が比較的大きくなるので、回生充電比率が比較的大きく。他方で、車速が比較的遅い(例えば時速40km以下)場合は、減速時の回生充電量も比較的小さくなり、回生充電比率が比較的小さくなる。 From the correlation in FIG. 4A, when the vehicle is decelerated from a relatively fast vehicle speed (for example, 60 km per hour) or when the vehicle travels down a relatively large slope, the amount of regenerative charge becomes relatively large. Relatively large. On the other hand, when the vehicle speed is relatively slow (for example, 40 km / hour or less), the regenerative charge amount at the time of deceleration also becomes relatively small, and the regenerative charge ratio becomes relatively small.
この結果、本願発明者は、ハイブリッド車両1の走行時に収束SOCを推定する指標として回生充電率を採用することとした。
As a result, the inventor of the present application adopts the regenerative charging rate as an index for estimating the convergence SOC when the
ところで、収束SOCが比較的低くなる運転者にとって、バッテリ40のSOC制御の目標値が比較的高いと、例えばECU50は、バッテリ40のSOCをエンジン発電により増加させるために、エンジン10の負荷を比較的高く設定し、燃料消費が増加する(即ち、燃費が悪化する)可能性がある。
By the way, when the target value of SOC control of the
このため、収束SOCが比較的低くなる運転者にとっては、例えば図5に示す充放電制御マップの“map1”のように、SOCが60%以下でエンジン発電が要求される制御ではなく、“map2”のように、SOCが50%以下でエンジン発電が要求される制御のほうが、燃費が良くなる。
For this reason, for a driver whose convergence SOC is relatively low, for example, "
より具体的には、図5の“map1”に基づいてSOC制御をした場合のシミュレーション結果を矢印の起点に、図5の“map2”に基づいてSOC制御をした場合のシミュレーション結果を矢印の終点にすると、図6に示すように、燃費が向上していることがわかる。尚、図6のグラフのシミュレーション結果を示す点の形状の違いは、同一の走行コースでの運転者の違いを示している。
More specifically, the simulation result in the case of SOC control based on "
ここでは、図5の“map1”から“map2”へ変更すると、収束SOCが低下することに留意されたい。つまり、燃費だけを考慮して、単純に図5の“map2”を採用してしまうと、強制充電が実施され、かえって燃費が悪化してしまう可能性がある。
Here, it should be noted that changing from “
そこで、本実施形態では、収束SOCと相関関係の強い回生充電率に応じて、図5の“map1”と“map2”とが切り換えられる構成とされている。 Therefore, in the present embodiment, “map1” and “map2” in FIG. 5 are switched according to the regenerative charge ratio having a strong correlation with the convergence SOC.
本実施形態に係るバッテリ40のSOC制御について、図7を参照して説明を加える。
The SOC control of the
ECU50は、先ず、バッテリ40の性能とハイブリッド車両1のシステム(例えば回生特性)等に応じてSOCレンジの下限値S1及び上限値S2を設定する。
First, the
ECU50は、バッテリ40のSOCが下限値S1を下回った場合に、該バッテリ40のSOCが所定値S3に達するまで強制充電を実行する。つまり、ECU50は、バッテリ40のSOCが下限値S1を下回った場合、強制充電によりバッテリ40のSOCを所定値S3まで回復させる。
When the SOC of the
他方で、ECU50は、バッテリ40のSOCが上限値S2を超えた場合、MG30を積極的にモータ作動させ、エンジン10の負担を軽減すると共に、バッテリ40の充電を禁止・抑制して、バッテリ40のSOCを低下させる。
On the other hand, when the SOC of the
ECU50は、バッテリ40のSOCがSOCレンジの範囲内である場合、図5に示した充放電制御マップに基づいたSOC制御を実行する。
When the SOC of the
本実施形態において、充放電制御マップが、どのように選択され、又は切り替えられるのかについて、図8及び図9のフローチャートを参照して説明する。 In the present embodiment, how the charge / discharge control map is selected or switched will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 8 and 9.
先ず、回生充電率の算出方法について、図8のフローチャートを参照して説明する。 First, the method of calculating the regenerative charging rate will be described with reference to the flowchart of FIG.
本実施形態では、例えばバッテリ電流センサ88(図1参照)の検出信号に基づいて求められる、バッテリ40へ流入する電力(即ち、充電電力)が、エンジンパワーに応じて、エンジン発電による充電と回生充電とに分けて積算される。 In the present embodiment, the power flowing into the battery 40 (that is, the charging power) obtained based on, for example, the detection signal of the battery current sensor 88 (see FIG. 1) is charging and regeneration by engine power generation according to engine power. The charge is divided and accumulated.
具体的には、エンジンパワーが0より大きい場合の充電電力が、エンジン発電による電力として積算され、エンジンパワーが0である場合の充電電力が、回生充電による電力として積算される。 Specifically, charging power when engine power is greater than 0 is integrated as power generated by engine power generation, and charging power when engine power is 0 is integrated as power by regenerative charging.
図8において、ECU50は、バッテリパワーが0より小さいか否かを判定する(ステップS101)。ここで、バッテリパワーが負である場合とは、バッテリ40が充電されている場合を意味する(例えば、図2の“バッテリパワー”参照)。
In FIG. 8, the
バッテリパワーが0以上であると判定された場合(ステップS101:No)、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS101の処理を実行する。他方、バッテリパワーが0より小さいと判定された場合(ステップS101:Yes)、ECU50は、エンジンパワーが0より大きいか否かを判定する(ステップS102)。
If it is determined that the battery power is 0 or more (step S101: No), the
エンジンパワーが0より大きいと判定された場合(ステップS102:Yes)、ECU50は、充電電力を、エンジン発電パワー(即ち、エンジン発電による電力)として積算する(ステップS103)。
When it is determined that the engine power is greater than 0 (step S102: Yes), the
他方で、エンジンパワーが0であると判定された場合(ステップS102:No)、ECU50は、充電電力を、回生充電パワー(即ち、回生充電による電力)として積算する(ステップS104)。
On the other hand, when it is determined that the engine power is 0 (step S102: No), the
次に、ECU50は、算出されたエンジン発電パワー及び算出された回生充電パワーに基づいて、回生充電比率を算出する(ステップS105)。その後、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS101の処理を実行する。
Next, the
次に、図9において、ECU50は、今回の運転開始からの走行距離が、基準値より長いか否かを判定する(ステップS201)。ここで、「基準値」は、経験的若しくは実験的に、又はシミュレーションによって、回生充電比率が安定する走行距離として設定すればよい。
Next, in FIG. 9, the
走行距離が基準値以下であると判定された場合(ステップS201:No)、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。他方、走行距離が基準値より長いと判定された場合(ステップS201:Yes)、ECU50は、現在の充放電制御マップが“map1”(図5参照)であるか否かを判定する(ステップS202)。
If it is determined that the travel distance is less than or equal to the reference value (step S201: No), the
充放電制御マップが“map1”であると判定された場合(ステップS202:Yes)、ECU50は、回生充電比率が0.8より大きいか否かを判定する(ステップS203)。ここで、「回生充電比率=0.8」は、例えば図4(a)では、収束SOCとほぼ同じ特性を示す平均SOCが55%である場合に対応している。
If it is determined that the charge / discharge control map is "
回生充電比率が0.8より大きいと判定された場合(ステップS203:Yes)、ECU50は、充放電制御マップを、“map1”から“map2”に変更する(ステップS204)。その後、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
If it is determined that the regenerative charge ratio is larger than 0.8 (step S203: Yes), the
このように構成すれば、エンジン発電が抑制されるので、燃費を向上させることができる。尚、回生充電比率が0.8より大きい場合、エンジン発電の抑制に伴いバッテリ40のSOCが低下したとしても、強制充電が実施される可能性は低い。
With this configuration, engine power generation is suppressed, and fuel consumption can be improved. When the regenerative charge ratio is larger than 0.8, the possibility of the forcible charging being implemented is low even if the SOC of the
他方、回生充電比率が0.8以下であると判定された場合(ステップS203:No)、ECU50は、充放電制御マップの変更はせずに、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
On the other hand, when it is determined that the regenerative charge ratio is equal to or less than 0.8 (step S203: No), the
ここで、充放電制御マップ“map1”は、バッテリ40のSOCが比較的低い場合には、例えば強制充電の頻繁な発生を防止することを意図して、バッテリ40のSOCが比較的高い場合には、例えばエンジン発電が抑制されることを意図して、構成されている。従って、バッテリ40のSOCが比較的低い場合に、エンジン発電が増えるので、バッテリ40のSOC低下に伴う強制発電を回避することができる。
Here, the charge / discharge control map “map1” is, for example, intended to prevent frequent occurrence of forced charging when the SOC of the
ステップS202の処理において、充放電制御マップが“map1”ではない(即ち、“map2”である)と判定された場合(ステップS202:No)、ECU50は、回生充電比率が0.7未満であるか否かを判定する(ステップS205)。
In the process of step S202, when it is determined that the charge / discharge control map is not "
回生充電比率が0.7未満であると判定された場合(ステップS205:Yes)、ECU50は、充放電制御マップを、“map2”から“map1” に変更する(ステップS206)。その後、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
If it is determined that the regenerative charge ratio is less than 0.7 (step S205: Yes), the
他方、回生充電比率が0.7以上であると判定された場合(ステップS205:No)、ECU50は、充放電制御マップの変更はせずに、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
On the other hand, when it is determined that the regenerative charge ratio is 0.7 or more (step S205: No), the
上述したように、回生充電比率が比較的高い(即ち、収束SOCが比較的高い)場合には、充放電制御マップ“map2”が選択され、エンジン発電が抑制されるので、燃費の向上を図ることができる。他方、回生充電比率が比較的低い(即ち、収束SOCが比較的低い)場合には、充放電制御マップ“map1”が選択され、エンジン発電が増加するので、バッテリ40のSOC低下に起因する強制充電の発生を抑制することができる。 As described above, when the regenerative charge ratio is relatively high (that is, the convergence SOC is relatively high), the charge / discharge control map "map2" is selected to suppress the engine power generation, thereby improving the fuel efficiency. be able to. On the other hand, if the regenerative charge ratio is relatively low (ie, the convergence SOC is relatively low), the charge / discharge control map “map1” is selected, and engine power generation increases. The occurrence of charging can be suppressed.
つまり、本実施形態によれば、運転者の運転特性やハイブリッド車両1が現在走行中の道路状況を反映した収束SOCと相関関係の強い回生充電比率に基づいて、充放電制御マップが選択・変更されるので、運転特性や道路状況に応じて最適な充放電制御マップが選択されるといえる。
That is, according to the present embodiment, the charge / discharge control map is selected / changed based on the regenerative charge ratio having a strong correlation with the convergence SOC reflecting the driving characteristic of the driver and the road condition in which the
尚、図8及び図9に示した処理は所謂サブルーチンのような処理であり、バッテリ40のSOC制御は、図8及び図9に示した処理とは異なる処理(例えばメインルーチン)により実施される。
The processes shown in FIGS. 8 and 9 are processes like a so-called subroutine, and the SOC control of the
尚、強制充電が終了する所定値S3は、例えば回生充電比率から推定される収束SOC(又は平均SOC)に所定のマージン(例えば3%)を加えた値に設定されることが望ましい。このように構成すれば、収束SOCが比較的低い場合に、バッテリ40が収束SOCに対して過大に充電されることを防止することができ、強制充電による燃料消費を抑制することができる。例えば収束SOCが50%以上等、比較的高い場合には、収束SOCに上記所定のマージンを加えた値と、予め定められた固定値(例えば50%)とのうち小さい値を所定値S3に設定すればよい。
It is desirable that the predetermined value S3 at which forced charging ends is set to, for example, a value obtained by adding a predetermined margin (for example, 3%) to the convergence SOC (or average SOC) estimated from the regenerative charging ratio. According to this configuration, when the convergence SOC is relatively low, it is possible to prevent the
本実施形態に係る「ECU50」は、本発明に係る「車両制御装置」及び「制御手段」の一例である。本実施形態に係る「モータ・ジェネレータ30」は、本発明に係る「モータ」及び「発電機」の一例である。
The "
<第2実施形態>
本発明の車両制御装置に係る第2実施形態を、図10乃至図12を参照して説明する。第2実施形態では、充放電制御マップの数が異なる以外は、第1実施形態の構成と同様である。よって、第2実施形態について、第1実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図10乃至図12を参照して説明する。
Second Embodiment
A second embodiment according to the vehicle control device of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 12. The second embodiment is the same as the configuration of the first embodiment except that the number of charge / discharge control maps is different. Therefore, in the second embodiment, the description overlapping with the first embodiment is omitted, and the same reference numerals are given to the common parts in the drawings, and only the fundamentally different points are shown in FIGS. Refer to the description.
図10に示すように、本実施形態では、充放電制御マップとして、“chg_map1”、“chg_map2”及び“chg_map3”が用意されている。尚、図10の“chg_map1”は、図5の“map1”に、図10の“chg_map3”は、図5の“map2”に対応している。 As shown in FIG. 10, in the present embodiment, "chg_map1", "chg_map2" and "chg_map3" are prepared as the charge / discharge control map. Note that "chg_map1" in FIG. 10 corresponds to "map1" in FIG. 5 and "chg_map3" in FIG. 10 corresponds to "map2" in FIG.
図11は、平均SOCと回生充電比率との相関関係を示すマップである。ここで、充放電制御マップが変更されると、同じ平均SOC(収束SOC)であっても、エンジン発電による電力量が変化することに起因して回生充電比率が変化することが、本願発明者の研究により判明している。このため、選択される充放電制御マップに応じて、平均SOCと回生充電比率との相関関係を示すマップも変更される。具体的には、図10の充放電制御マップ“chg_map1”が選択されている場合には、図11の“chg_map1”と示されている相関関係が用いられる。 FIG. 11 is a map showing the correlation between the average SOC and the regenerative charge ratio. Here, when the charge / discharge control map is changed, even though the average SOC (converged SOC) is the same, the regenerative charge ratio changes due to the change in the amount of electric power generated by the engine power generation. It becomes clear from the research of Therefore, the map showing the correlation between the average SOC and the regenerative charge ratio is also changed according to the selected charge / discharge control map. Specifically, when the charge / discharge control map “chg_map1” in FIG. 10 is selected, the correlation shown as “chg_map1” in FIG. 11 is used.
図11右側の棒グラフは、一の充放電制御マップが選択されている場合に、他の充放電制御マップへの切り替えが実施される回生充電比率の範囲を示している。具体的には、充放電制御マップ“chg_map1”が選択されている場合(上部に“1”と記載された棒グラフ参照)、回生充電比率が0.3〜0.6であれば、充放電制御マップ“chg_map1”から変更されない(棒グラフ中の(1)参照)が、回生充電比率が0.6〜0.7であれば、充放電制御マップ“chg_map2”へ変更され(棒グラフ中の(2)参照)、回生充電比率が0.7〜1.0であれば、充放電制御マップ“chg_map3”へ変更される(棒グラフ中の(3)参照)。 The bar graph on the right side of FIG. 11 indicates the range of the regenerative charge ratio in which switching to another charge / discharge control map is performed when one charge / discharge control map is selected. Specifically, when the charge / discharge control map “chg_map1” is selected (see the bar graph described with “1” in the upper part), if the regenerative charge ratio is 0.3 to 0.6, the charge / discharge control is performed. If the regenerative charge ratio is 0.6 to 0.7, the map "chg_map1" is not changed (see (1) in the bar graph), the charge / discharge control map is changed to "chg_map2" ((2) in the bar graph) If the regenerative charge ratio is 0.7 to 1.0, the charge / discharge control map is changed to “chg_map3” (see (3) in the bar graph).
次に、本実施形態に係る充放電制御マップの切替制御処理を、図12のフローチャートを参照して説明する。 Next, the switching control process of the charge and discharge control map according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
図12において、上述したステップS201の処理において、走行距離が基準値より長いと判定された場合(ステップS201:Yes)、ECU50は、充放電制御マップが“chg_map1”であるか否かを判定する(ステップS202)。
In FIG. 12, when it is determined that the travel distance is longer than the reference value in the process of step S201 described above (step S201: Yes), the
充放電制御マップが“chg_map1”であると判定された場合(ステップS202:Yes)、ECU50は、回生充電比率が0.7より大きいか否かを判定する(ステップS301)。回生充電比率が0.7より大きいと判定された場合(ステップS301:Yes)、ECU50は、充放電制御マップを“chg_map1”から“chg_map3”に変更する(ステップS302)。その後、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
When it is determined that the charge / discharge control map is “chg_map1” (step S202: Yes), the
回生充電比率が0.7以下であると判定された場合(ステップS301:No)、ECU50は、回生充電比率が0.6より大きいか否かを判定する(ステップS303)。回生充電比率が0.6より大きいと判定された場合(ステップS303:Yes)、ECU50は、充放電制御マップを“chg_map1”から“chg_map2”に変更する(ステップS304)。その後、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
When it is determined that the regenerative charging ratio is 0.7 or less (step S301: No), the
回生充電比率が0.6以下であると判定された場合(ステップS303:No)、ECU50は、充放電制御マップを変更せずに、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
If it is determined that the regenerative charge ratio is 0.6 or less (step S303: No), the
ステップS202の処理において、充放電制御マップが“chg_map1”ではないと判定された場合(ステップS202:No)、ECU50は、充放電制御マップが“chg_map2”であるか否かを判定する(ステップS305)。
When it is determined in the process of step S202 that the charge / discharge control map is not "chg_map1" (step S202: No), the
充放電制御マップが“chg_map2”であると判定された場合(ステップS305:Yes)、ECU50は、回生充電比率が0.75より大きいか否かを判定する(ステップS306)。回生充電比率が0.75より大きいと判定された場合(ステップS306:Yes)、ECU50は、充放電制御マップを“chg_map2”から“chg_map3”に変更する(ステップS307)。その後、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
If it is determined that the charge / discharge control map is “chg_map2” (step S305: Yes), the
回生充電比率が0.75以下であると判定された場合(ステップS306:No)、ECU50は、回生充電比率が0.65未満であるか否かを判定する(ステップS308)。回生充電比率が0.65未満であると判定された場合(ステップS308:Yes)、ECU50は、充放電制御マップを“chg_map2”から“chg_map1”に変更する(ステップS309)。その後、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
If it is determined that the regenerative charge ratio is equal to or less than 0.75 (step S306: No), the
回生充電比率が0.65以上であると判定された場合(ステップS308:No)、ECU50は、充放電制御マップを変更せずに、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
If it is determined that the regenerative charge ratio is 0.65 or more (step S308: No), the
ステップS305の処理において、充放電制御マップが“chg_map2”ではないと判定された場合(ステップS305:No)、ECU50は、回生充電比率が0.7未満であるか否かを判定する(ステップS310)。
When it is determined in the process of step S305 that the charge / discharge control map is not "chg_map2" (step S305: No), the
回生充電比率が0.7未満であると判定された場合(ステップS310:Yes)、ECU50は、充放電制御マップを“chg_map3”から“chg_map1”に変更する(ステップS311)。その後、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
If it is determined that the regenerative charge ratio is less than 0.7 (step S310: Yes), the
回生充電比率が0.7以上であると判定された場合(ステップS310:No)、ECU50は、回生充電比率が0.8未満であるか否かを判定する(ステップS312)。回生充電比率が0.8未満であると判定された場合(ステップS312:Yes)、ECU50は、充放電制御マップを“chg_map3”から“chg_map2”に変更する(ステップS313)。その後、ECU50は、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
If it is determined that the regenerative charging ratio is 0.7 or more (step S310: No), the
回生充電比率が0.8以上であると判定された場合(ステップS312:No)、ECU50は、充放電制御マップを変更せずに、予め定められた時間が経過した後に、再びステップS201の処理を実行する。
If it is determined that the regenerative charge ratio is equal to or greater than 0.8 (step S312: No), the
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified without departing from the scope or spirit of the invention as can be read from the claims and the specification as a whole. Also within the technical scope of the present invention.
1…ハイブリッド車両、10…エンジン、15…変速機、20…ディファレンシャルギア、25…駆動輪、30…モータ・ジェネレータ、40…バッテリ、50…ECU、81…車速センサ、82…車輪速センサ、83、84…回転速度センサ、85…ブレーキペダルセンサ、86…アクセル開度センサ、88…バッテリ電流センサ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記車両の走行時において、前記エンジンの動力を用いた前記発電機の発電による充電量と、前記エンジンの動力を用いない前記発電機の発電による回生充電量との和である総充電量に対する前記回生充電量の割合である回生充電比率を所定の基準値と比較し、前記回生充電比率が前記所定の基準値より高い場合、前記エンジンの動力を用いた前記発電機の発電機会が抑制されるように前記バッテリの充放電を制御する制御手段を備える
ことを特徴とする車両制御装置。 A vehicle control apparatus for a hybrid vehicle, comprising: an engine and a motor as a drive source for traveling; a generator; and a battery electrically connected to each of the motor and the generator.
During running of the vehicle, said the total amount of charge is the sum of the regenerative charging amount by the power generation amount of charge and the generator without using the power of the engine by the power generation of the generator using the power of the engine The regenerative charging ratio, which is a ratio of the regenerative charge amount, is compared with a predetermined reference value, and when the regenerative charging ratio is higher than the predetermined reference value, the generation opportunity of the generator using the power of the engine is suppressed. And a control unit configured to control charging and discharging of the battery.
前記制御手段は、前記ハイブリッド車両の運転者の運転特性を反映するパラメータである収束SOCと相関関係のある前記回生充電比率に応じて、前記複数の充放電制御マップから一の充放電制御マップを選択する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。 A plurality of charge / discharge control maps for controlling charge / discharge of the battery;
The control means selects one charge / discharge control map from the plurality of charge / discharge control maps according to the regenerative charge ratio having a correlation with the convergence SOC, which is a parameter reflecting the driving characteristic of the driver of the hybrid vehicle. The vehicle control device according to claim 1, which is selected.
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