JP6753368B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態による車両1の全体構成図である。車両1は、エンジン10と、第1モータジェネレータ(以下「第1MG」と称する。)20と、第2モータジェネレータ(以下「第2MG」と称する。)30と、動力分割装置40と、PCU(Power Control Unit)50と、バッテリ60と、駆動輪80と、ECU(Electronic Control Unit)100とを備える。
本実施の形態によるECU100は、バッテリ60に蓄えられている電力の質を表わす指標として「バッテリ等価燃費率F」を算出する。バッテリ等価燃費率Fは、バッテリ60に蓄えられている総電力量に対する、バッテリ60を充電するために消費されたエンジン10の燃料量の比率(単位:g/kWh)で表わされる。言い換えれば、バッテリ等価燃費率Fは、バッテリ60のエネルギを単位量(1kWh)消費するのにエンジン10の燃料を何グラム消費するかを表わす指標である。
ここで、「J(n−1)」は、前回サイクルのバッテリ等価燃料量J(単位:g)である。 「d」は、前回サイクルから今回サイクルまでの間のエンジン発電によってバッテリ60に入力された電力量(単位:kWh)である。「G」は、前回サイクルから今回サイクルまでの間のエンジン発電時のエンジン10の燃費率(単位:g/kWh)である。なお、「G」は電気系損失を考慮した値であり、後述するエンジン燃費率hおよび電気系効率ηを用いると、G=h/ηである。式(1)の「G・d」は、前回サイクルから今回サイクルまでの間にバッテリ60に入力される等価燃料量(単位:g)である。
ここで、「a(n−1)」は、前回サイクルのバッテリ蓄電量(単位:kWh)である。「c」は、上述したように、前回サイクルから今回サイクルまでの間にバッテリ60から出力された電力量(単位:kWh)である。「d」は、上述したように、前回サイクルから今回サイクルまでの間のエンジン発電によってバッテリ60に入力された電力量(単位:kWh)である。「r」は、前回サイクルから今回サイクルまでの間のMG2回生発電によってバッテリ60に入力された電力量(単位:kWh)である。すなわち、バッテリ蓄電量aは、バッテリ60から出力された電力量(=c)と、エンジン発電によってバッテリ60に入力された電力量(=d)と、MG2回生発電によってバッテリ60に入力された電力量(=r)とが考慮されて算出される。
MG2回生発電によってバッテリ60に入力された電力量(=r)が増加すると、式(1)で算出される「バッテリ等価燃料量J(n)」は増加しない一方、式(2)で算出される「バッテリ蓄電量a(n)」は増加する。その結果、式(3)で算出される「バッテリ等価燃費率F(n)」(=J(n)/a(n))は減少する。したがって、MG2回生発電によってバッテリ60に入力された電力量(=r)が大きいほど、バッテリ等価燃費率Fは小さい値になる。
図3は、本実施の形態によるECU100が実行するエンジンパワー制御の一例を説明するための図である。
上述のように、本実施の形態によるECU100は、要求パワーPeが基準パワーP0からずれている場合には、要求パワーPeにエンジン発電パワーPbを加えた値をエンジンパワーとしたり、要求パワーPeからモータアシストパワーPmを差し引いた値をエンジンパワーとしたりすることによって、エンジンパワーを基準パワーP0に近づける。この際、ECU100は、車両全体としての燃料消費量(以下「車両燃料消費量Q」ともいう)が最適となるエンジン発電パワーPbあるいはモータアシストパワーPmを探索(算出)し、探索結果を用いてエンジンパワーを設定する。
まず、エンジン発電パワーPbの最適値の算出手法の一例について説明する。上述のように、要求パワーPeが基準パワーP0よりも小さい場合には、要求パワーPeにエンジン発電パワーPbを加えた値(=Pe+Pb)がエンジンパワーとされる。したがって、要求パワーPeが基準パワーP0よりも小さい場合のエンジン10の実際の燃料消費量q1は、次式(4)で表わされる。
式(4)において、「h・Pe」は車両走行に使われるエンジン10の燃料消費量であり、「h・Pb」はエンジン発電に使われるエンジン10の燃料消費量である。
図5は、エンジンパワーとエンジン発電パワーPbと車両燃料消費量Q1との対応関係の一例を模式的に示す図である。図5に示される波形から理解できるように、車両燃料消費量Q1は、エンジン発電パワーPbを0から増加させていく(すなわちエンジンパワーを要求パワーPeから増加させていく)と、エンジン発電パワーPbがある値となる時に最小値Q1minとなることが理解できる。車両燃料消費量Q1が最小値Q1minとなる時のエンジン発電パワーPbがエンジン発電パワーPbの最適値(以下「最適エンジン発電パワーPbopt」ともいう)である。
次に、モータアシストパワーPmの最適値の算出手法について説明する。上述のように、要求パワーPeが基準パワーP0よりも大きい場合には、要求パワーPeからモータアシストパワーPmを差し引いた値(=Pe−Pm)がエンジンパワーとされる。したがって、要求パワーPeが基準パワーP0よりも大きい場合のエンジン10の実際の燃料消費量q2は、次式(6)で表わされる。
モータアシストパワーPmは第2MG30によってアシストされる走行パワーであるため、モータアシストパワーPmを電気系効率ηで除算した値(=Pm/η)が、モータアシストパワーPmを得るためにバッテリ60から出力される電力であり、その値にバッテリ等価燃費率Fを乗算した値(=F・Pm/η)がバッテリ60から出力される等価燃料量である。
図6は、エンジンパワーとモータアシストパワーPmと車両燃料消費量Q2との対応関係の一例を模式的に示す図である。図6に示される波形から理解できるように、車両燃料消費量Q2は、モータアシストパワーPmを0から増加させていく(すなわちエンジンパワーを要求パワーPeから減少させていく)と、モータアシストパワーPmがある値となる時に最小値Q2minとなることが理解できる。車両燃料消費量Q2が最小値Q2minとなる時のモータアシストパワーPmが「最適モータアシストパワーPmopt」である。
上述のように、車両1は、EV走行とエンジン走行とを選択的に実行可能に構成される。ECU100は、要求パワーPeが基準パワーP0よりも小さい場合、EV走行とエンジン走行とのどちらかを選択する処理(以下「EV判定処理」ともいう)を行なう。具体的には、ECU100は、上述の最適充電制御によって得られるエンジンパワー(=Pe+Pbopt)でエンジン走行を行なうと仮定した場合のエンジン燃費率h(以下、単に「エンジン燃費率h1」ともいう)を算出し、エンジン燃費率h1が所定のしきい値(以下「EV判定ライン」ともいう)よりも小さい場合にはエンジン走行を行ない、エンジン燃費率h1がEV判定ラインよりも大きい場合にはEV走行を行なう。
本実施の形態によるECU100は、要求パワーPeが基準パワーP0よりも大きい場合、エンジン走行を行なうことを選択する。エンジン走行には、モータアシストを伴なう「第1エンジン走行」と、モータアシストを伴なわない「第2エンジン走行」とが含まれる。第1エンジン走行では、最適放電制御が実行され、要求パワーPeから最適モータアシストパワーPmoptを差し引いた値(=Pe−Pmopt)がエンジン10から出力される。一方、第2エンジン走行では、最適放電制御は実行されず、要求パワーPeがエンジン10から出力される。したがって、エンジン走行を行なう場合において、第1エンジン走行と第2エンジン走行とをどのように選択するかは、燃費を向上させる上で重要となる。
図12は、ECU100がEV判定処理およびアシスト判定処理を行なう際に実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。
上述の実施の形態ではEV判定処理およびアシスト判定処理の双方を行なう場合について説明したが、アシスト判定処理を行なわずにEV判定処理を行なうようにしてもよい。
上述の変形例1ではアシスト判定処理を行なわずにEV判定処理を行なう場合について説明したが、逆に、EV判定処理を行なわずにアシスト判定処理を行なうようにしてもよい。
上述の実施の形態では、EV判定処理において、バッテリ等価燃費率FにEV切替マージンKを加えた値をEV判定ラインに設定し、エンジン燃費率h1とEV判定ライン(=F+K)とを比較した結果でEV走行とエンジン走行との切替を行なうことによって、SOCを目標範囲に安定させる。
ECU100は、SOCが目標範囲から外れている場合、EV切替マージンKの修正量δをSOCに応じて算出し、図7に示すF−Kマップで求めたEV切替マージンKに修正量δを加えた値「K+δ」を、修正後のEV切替マージンに設定する。その結果、修正後のEV判定ラインは「F+K+δ」となる。
ECU100は、SOCが目標範囲から外れている場合、アシストマージンKaの修正量δaをSOCに応じて算出し、図10に示すF−Kaマップで求めたアシストマージンKaに修正量δaを加えた値「Ka+δa」を、修正後のアシストマージンに設定する。その結果、修正後のアシスト判定ラインは「F+Ka+δa」となる。
図19は、本変形例3によるECU100がEV判定処理およびアシスト判定処理を行なう場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。図19のフローチャートは、図12のフローチャートに対して、ステップS25、S45の処理を追加し、かつステップS26、S46の処理をステップS26A、S46Aにそれぞれ変更したものである。その他のステップ(前述の図12に示したステップと同じ番号を付しているステップ)については、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。
Claims (8)
- ハイブリッド車両であって、
駆動輪に機械的に接続されるエンジンと、
前記駆動輪および前記エンジンに機械的に接続されるモータジェネレータと、
前記モータジェネレータに電気的に接続されるバッテリと、
前記エンジンのエネルギ発生量に対する前記エンジンの燃料消費量の比率を示すエンジン燃費率と、前記バッテリの蓄電量に対する前記バッテリの充電に消費された前記エンジンの燃料量の比率を示すバッテリ等価燃費率とを用いて、前記エンジンを停止して走行する電気走行と、前記エンジンを作動して走行するエンジン走行とを選択可能に構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記エンジン燃費率が最小となる基準パワーよりもユーザの要求パワーが小さい場合、
前記エンジン走行を行なう場合の前記バッテリの最適充電パワーを算出し、
前記最適充電パワーを前記要求パワーに加算したパワーを前記エンジンから出力させる場合の前記エンジン燃費率を第1エンジン燃費率として算出し、
前記バッテリ等価燃費率に対応する第1マージンを算出し、
前記第1マージンを前記バッテリ等価燃費率に加算して得られる第1判定値よりも前記第1エンジン燃費率が大きい場合は前記電気走行を選択し、前記第1判定値よりも前記第1エンジン燃費率が小さい場合は前記エンジン走行を選択し、
前記ハイブリッド車両は、前記バッテリ等価燃費率と、前記バッテリのSOCが目標範囲に収束する前記第1マージンとの対応関係を規定する第1情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記第1情報を参照して前記第1マージンを算出する、ハイブリッド車両。 - 前記制御装置は、前記バッテリのSOCが前記目標範囲よりも高い場合には前記第1判定値を減少させ、前記バッテリのSOCが前記目標範囲よりも低い場合には前記第1判定値を増加させる第1補正処理を行なう、請求項1に記載のハイブリッド車両。
- 前記制御装置は、前記基準パワーよりも前記要求パワーが大きい場合、
前記要求パワーを前記エンジンから出力させる場合の前記エンジン燃費率を第2エンジン燃費率として算出し、
前記バッテリ等価燃費率に対応する第2マージンを算出し、
前記第2マージンを前記バッテリ等価燃費率に加算して得られる第2判定値よりも前記第2エンジン燃費率が大きい場合は前記モータジェネレータのアシストを伴なう第1エンジン走行を選択し、前記第2判定値よりも前記第2エンジン燃費率が小さい場合は前記モータジェネレータのアシストを伴なわない第2エンジン走行を選択し、
前記記憶部は、前記バッテリ等価燃費率と、前記バッテリのSOCが前記目標範囲に収束する前記第2マージンとの対応関係を規定する第2情報を記憶し、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記第2情報を参照して前記第2マージンを算出する、請求項1または2に記載のハイブリッド車両。 - 前記制御装置は、前記バッテリのSOCが前記目標範囲よりも高い場合には前記第2判定値を減少させ、前記バッテリのSOCが前記目標範囲よりも低い場合には前記第2判定値を増加させる第2補正処理を行なう、請求項3に記載のハイブリッド車両。
- ハイブリッド車両であって、
駆動輪に機械的に接続されるエンジンと、
前記駆動輪および前記エンジンに機械的に接続されるモータジェネレータと、
前記モータジェネレータに電気的に接続されるバッテリと、
前記エンジンのエネルギ発生量に対する前記エンジンの燃料消費量の比率を示すエンジン燃費率と、前記バッテリの蓄電量に対する前記バッテリの充電に消費された前記エンジンの燃料量の比率を示すバッテリ等価燃費率とを用いて、前記エンジンを停止して走行する電気走行と、前記エンジンを作動して走行するエンジン走行とを選択可能に構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記エンジン走行を行なう場合の前記バッテリの最適充電パワーを算出し、
前記最適充電パワーをユーザの要求パワーに加算したパワーを前記エンジンから出力させる場合の前記エンジン燃費率を第1エンジン燃費率として算出し、
前記バッテリ等価燃費率に対応するマージンを算出し、
前記マージンを前記バッテリ等価燃費率に加算して得られる判定値よりも前記第1エンジン燃費率が大きい場合は前記電気走行を選択し、前記判定値よりも前記第1エンジン燃費率が小さい場合は前記エンジン走行を選択し、
前記ハイブリッド車両は、前記バッテリ等価燃費率と、前記バッテリのSOCが目標範囲に収束する前記マージンとの対応関係を規定する第1情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記第1情報を参照して前記マージンを算出する、ハイブリッド車両。 - 前記制御装置は、前記バッテリのSOCが前記目標範囲よりも高い場合には前記判定値を減少させ、前記バッテリのSOCが前記目標範囲よりも低い場合には前記判定値を増加させる補正処理を行なう、請求項5に記載のハイブリッド車両。
- ハイブリッド車両であって、
駆動輪に機械的に接続されるエンジンと、
前記駆動輪および前記エンジンに機械的に接続されるモータジェネレータと、
前記モータジェネレータに電気的に接続されるバッテリと、
前記エンジンのエネルギ発生量に対する前記エンジンの燃料消費量の比率を示すエンジン燃費率と、前記バッテリの蓄電量に対する前記バッテリの充電に消費された前記エンジンの燃料量の比率を示すバッテリ等価燃費率とを用いて、前記モータジェネレータのアシストを伴なう第1エンジン走行と、前記モータジェネレータのアシストを伴なわない第2エンジン走行とを選択可能に構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第2エンジン走行を行なう場合のエンジン燃費率を算出し、
前記バッテリ等価燃費率に対応するマージンを算出し、
前記マージンを前記バッテリ等価燃費率に加算して得られる判定値よりも前記第2エンジン走行を行なう場合のエンジン燃費率が大きい場合は前記第1エンジン走行を選択し、前記判定値よりも前記第2エンジン走行を行なう場合のエンジン燃費率が小さい場合は前記第2エンジン走行を選択し、
前記ハイブリッド車両は、前記バッテリ等価燃費率と、前記バッテリのSOCが目標範囲に収束する前記マージンとの対応関係を規定する情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶された情報を参照して前記マージンを算出する、ハイブリッド車両。 - 前記制御装置は、前記バッテリのSOCが前記目標範囲よりも高い場合には前記判定値を減少させ、前記バッテリのSOCが前記目標範囲よりも低い場合には前記判定値を増加させる補正処理を行なう、請求項7に記載のハイブリッド車両。
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