KR20140135245A - 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템 - Google Patents

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combustion engine
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데루오 와카시로
히로시 다가미
도루 나카사코
Original Assignee
혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

제어 장치(24)는 축전지(11)의 상태에 근거하여 발전기(13)의 발전을 행할지의 여부를 판정하다. 발전을 허가할 때에, 제어 장치(24)는 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력 상당의 발전량을 설정하고, 또한 차량 상태 및 주행 상태에서 필요한 전력량에 따라서 추가 발전량을 설정한다. 제어 장치(24)는 발전량 및 추가 발전량에 기초하여 내연 기관(12) 및 발전기(13)를 제어한다. 이 구성에 의해, 차량이 순행하는데 필요한 출력을 만족시킬 수 있는 전력이 발전기(13)에 의해 발전된 전력량으로 만족되고, 또한 미리 정해진 여유분만큼 추가 발전량이 보충되면서, 차량이 일시적으로 가속하거나 EV 주행을 행할 때에 필요한 전력이 축전지(11)의 전력에 의해 만족된다. 그렇기 때문에, 내연 기관(12)이 소형화되고 연비 최량점의 근방에서 운전될 수 있다. 따라서, 연비의 저감, CO2 배출량의 저감 및, 내연 기관(12)의 소음의 저감이 달성되고, 축전지(11)의 과방전 경향을 방지함으로써 필요한 잔존 용량이 확보된다. 이에, 축전지의 잔존 용량을 유지하면서 전동기의 요구 구동력을 만족시킬 수 있는 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템을 제공하는 것이 가능하다.

Description

하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템{ELECTRIC POWER GENERATION CONTROL SYSTEM FOR HYBRID AUTOMOBILE}
본 발명은 내연 기관에 의해 구동되는 발전기와, 이 발전기에 의해 발전된 전력을 축전하는 축전지와, 내연 기관 및 발전기를 제어하는 제어 장치를 포함하는 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템에 관한 것이다.
축전지에 축전된 전력만을 이용해서 전동기를 구동함으로써 자동차가 주행하는 EV 주행 모드와, 내연 기관에 의해 구동되는 발전기에 의해서 발전된 전력을 이용해서 전동기를 구동함으로써 자동차가 주행하는 시리즈 주행 모드를 갖는 시리즈형 하이브리드 자동차에 대하여, 아래에 기재하는 특허문헌 1로부터 다음과 같은 기술이 공지되어 있다. 이 기술에서는, 차속, 액셀러레이터 페달 개방도 등으로부터 도출된 전동기의 요구 구동력 및 축전지의 잔존 용량에 기초하여, 발전기를 구동하는 내연 기관의 시동을 판정하고 발전기의 발전량을 결정한다.
또한, 내연 기관 및 전동기의 2계통의 동력원을 갖는 병렬형 하이브리드 자동차에 있어서, 아래에 기재하는 특허문헌 2로부터 다음과 같은 기술이 공지되어 있다. 이 자동차는 내연 기관 단독에 의한 주행과, 전동기 단독에 의한 주행과, 내연 기관 및 전동기의 양방에 의한 주행이 가능하다. 내연 기관은 기본적으로 연비가 최량인 연비 최량점에서 일정 회전 속도로 운전한다. 내연 기관의 출력에 잉여가 있는 경우에는 잉여 출력으로 발전을 행하여 축전지를 충전한다.
WO2011/078189 일본특허출원공개 09-224304
그런데, 플러그인(plug-in)형의 하이브리드 자동차는 축전지에 축전된 전력을 이용하여 자동차가 주행하는 EV 주행을 기본으로 수행한다. 발전기는 축전지의 잔존 용량이 낮아지는 경우에만 내연 기관에 의해 구동되어 축전지를 충전한다. 그렇기때문에, 플러그인형 하이브리드 자동차 외에는 발전기가 작동하는 빈도가 필연적으로 낮다. 따라서, 플러그인형의 하이브리드 자동차에서는, 발전기를 구동하는 내연 기관으로서 소형이며 배기량이 작은 내연 기관을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 소위 "요구 출력 추종형 발전 제어"가 행해진다. 이 제어의 경우, 전동기의 요구 구동력 및 축전지의 잔존 용량으로부터 내연 기관의 구동의 필요 여부 및 발전기의 발전량을 결정한다. 이에 대해, 최근의 비교적 소형의 내연 기관을 장착한 시리즈형의 하이브리드 자동차는 종래의 비교적 대형의 내연 기관을 장착한 시리즈형의 하이브리드 자동차와 비교해서, 다음과 같은 문제점이 있다. 전동기의 요구 구동력이 큰 경우에 내연 기관의 회전 속도가 높다. 따라서, 이 회전 속도는 연비 최량점에서 크게 벗어나고, 시리즈 주행시의 연비가 대폭 악화된다. 뿐만 아니라, 내연 기관의 회전 속도의 상승으로 인해 진동 및 소음이 증가할 가능성이 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 소위 "정점 운전형 발전 제어"가 행해진다. 이 제어의 경우, 내연 기관은 시리즈 주행시에 연비 최량점에서 운전된다. 그러나, 최근의 비교적 소형의 내연 기관을 장착한 시리즈형의 하이브리드 자동차의 경우, 내연 기관에 의해 구동되는 발전기의 발전량이 전동기의 요구 구동력을 만족시킬 수 없다. 따라서, 축전지가 과방전될 경향이 있어 에너지 레벨의 유지가 곤란해질 가능성이 있다.
본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어졌으며, 본 발명의 목적은 "요구 출력 추종형 발전 제어" 및 "정점 운전형 발전 제어"의 약점을 보완하여, 소형의 내연 기관에 의한 발전으로 축전지의 잔존 용량을 유지하면서전동기의 요구 구동력을 만족시킬 수 있는 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 특징에 따르면, 내연 기관에 의해 구동되는 발전기와, 상기 발전기에 의해 발전된 전력을 축전하는 축전지와, 상기 내연 기관 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 축전지의 상태에 따라 상기 발전기의 발전을 행할지의 여부를 판정하고, 발전을 허가할 때에, 상기 제어 장치는 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력 상당의 발전량을 설정하고, 또한 차량 상태 및 주행 상태에 따라서 필요한 전력량에 따라 추가 발전량을 설정하며, 상기 제어 장치는 상기 발전량 및 상기 추가 발전량에 근거하여 상기 내연 기관 및 상기 발전기를 제어하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 제1 특징의 구성에 덧붙여, 상기 제어 장치는 상기 축전지의 방전 심도에 근거하여 발전을 행할지의 여부를 판정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제3 특징에 따르면, 제1 또는 제2 특징의 구성에 덧붙여, 상기 제어 장치는 상기 축전지의 잔존 용량(state of charge)에 근거하여 발전을 행할지의 여부를 판정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제4 특징에 따르면, 제1 내지 제3 특징 중 어느 하나의 구성에 덧붙여, 상기 제어 장치는 차속에 근거하여 상기 발전량을 설정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제5 특징에 따르면, 제4 특징의 구성에 덧붙여, 상기 제어 장치는 차속에 근거하여 주행시의 구름 저항 및 공기 저항을 도출하고, 도출된 구름 저항 및 공기 저항에 근거하여 상기 발전량을 설정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제6 특징에 따르면, 제1 내지 제5 특징 중 어느 하나의 구성에 덧붙여, 상기 제어 장치는 노면의 경사 추정치에 근거하여 상기 추가 발전량을 설정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제7 특징에 따르면, 제1 내지 제6 특징 중 어느 하나의 구성에 덧붙여, 상기 제어 장치는 상기 축전지의 방전 심도에 근거하여 상기 추가 발전량을 설정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제8 특징에 따르면, 제1 내지 제7 특징 중 어느 하나의 구성에 덧붙여, 상기 제어 장치는 상기 축전지의 잔존 용량에 근거하여 상기 추가 발전량을 설정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제9 특징에 따르면, 제1 내지 제8 특징 중 어느 하나의 구성에 덧붙여, 상기 제어 장치는 차속에 근거하여 상기 추가 발전량을 설정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제10 특징에 따르면, 제1 내지 제9 특징 중 어느 하나의 구성에 덧붙여, 차실 내부를 공조하는 공조기를 더 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 공조기가 가동중인지의 여부를 판정하며, 상기 공조기가 가동중일 때에, 상기 제어 장치는 상기 공조기의 요구 온도에 따라서 상기 추가 발전량을 설정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제11 특징에 따르면, 제1 내지 제10 특징 중 어느 하나의 구성에 덧붙여, 상기 제어 장치는 차속에 따라서 상기 추가 발전량을 보정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제12 특징에 따르면, 제1 내지 제11 특징 중 어느 하나의 구성에 덧붙여, 상기 제어 장치는 상기 발전량 및 상기 추가 발전량에 근거하여 상기 내연 기관의 회전 속도를 설정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
또한, 본 발명의 제13 특징에 따르면, 내연 기관에 의해 구동되는 발전기와, 상기 발전기에 의해 발전된 전력을 축전하는 축전지와, 차실 내부를 공조하는 공조기와, 상기 공조기, 상기 내연 기관, 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 축전지의 방전 심도 및 잔존 용량을 포함한 파라미터들 중 적어도 어느 하나에 근거하여 발전을 행할지의 여부를 판정하고, 발전을 허가할 때에, 상기 제어 장치는, 차속에 근거하여 주행시의 공기 저항 및 구름 저항을 포함한 저항들 중 적어도 어느 하나를 도출하고, 도출된 저항에 근거하여 순행에 필요한 출력 상당의 발전량을 설정하며, 상기 제어 장치는 노면의 경사 추정치, 상기 축전지의 방전 심도, 상기 축전지의 잔존 용량, 차속, 및 상기 공조기의 요구 온도를 포함한 파라미터들 중 적어도 어느 하나에 근거하여 추가 발전량을 설정하고, 설정된 상기 발전량 및 상기 추가 발전량에 근거하여 상기 내연 기관의 회전 속도를 설정하는 것인 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템이 제안된다.
여기서, 실시형태의 전동 컴프레서(22) 및 전동 히터(23)는 본 발명의 공조기에 대응하고, 실시형태의 각 차속에서의 순행에 필요한 출력에 상당하는 발전량(PGENRL)은 본 발명의 발전량에 대응하며, 실시형태의 각 차속에서의 추가 발전량(PGENBASE)은 본 발명의 추가 발전량에 대응한다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템은, 내연 기관에 의해 구동되는 발전기와, 발전기에 의해 발전된 전력을 축전하는 축전지와, 내연 기관 및 발전기를 제어하는 제어 장치를 포함한다. 제어 장치는 축전지의 상태에 따라서 발전기의 발전을 행할지의 여부를 판정한다. 발전을 허가할 때에, 제어 장치는 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력을 만족시킬 수 있는 발전량을 설정하고, 또한 차량 상태 및 주행 상태에 따라서 현재 또는 추후에 필요한 전력량에 따라 추가 발전량을 설정한다. 제어 장치는 발전량 및 추가 발전량에 근거하여 내연 기관 및 발전기를 제어한다. 이 구성에 의해, 차량이 순행하는데 필요한 출력을 만족시킬 수 있는 전력이 발전기에 의해 발전된 전력량으로 만족되고, 또한 미리 정해진 여유분만큼 추가 발전량이 보충되면서, 차량이 일시적으로 가속하거나 EV 주행을 행할 때에 필요한 전력이 축전지의 전력에 의해 만족된다. 그렇기 때문에, 내연 기관은 소형화될 수 있고 연비 최량점의 근방에서 운전될 수 있다. 따라서, 연비의 저감, CO2 배출량의 저감, 내연 기관의 소음의 저감이 달성되고, 축전지의 과방전 경향을 방지함으로써, 필요한 잔존 용량이 확보된다. 또한 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력을 만족시킬 수 있는 발전량이 설정된다. 그렇기 때문에, 내리막길이나 감속시에 발전기의 잉여 출력으로 축전지를 충전할 수 있다. 따라서, 내연 기관의 효율을 저하시키는 대출력의 발전이 실시되지 않아도, 발전기의 발전 빈도가 증가함으로써 축전지의 잔존 용량을 확보할 수 있다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 축전지의 방전 심도에 근거하여 발전을 행할지의 여부를 판정한다. 따라서, 축전지의 잔존 용량이 부족할 때에 EV 주행을 금지하여 과방전을 방지할 수 있다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 축전지의 잔존 용량에 근거하여 발전을 행할지의 여부를 판정한다. 따라서, 축전지의 잔존 용량이 부족할 때에 EV 주행을 금지하여 과방전을 방지할 수 있다.
본 발명의 제4 특징에 따르면, 차속에 근거하여 발전량을 설정한다. 따라서, 차속의 상승에 따라 증가하는 순행에 필요한 출력을 만족시킬 수 있는 발전량을 발전기의 발전량에 의해서 확보할 수 있다.
본 발명의 제5 특징에 따르면, 차속에 근거하여 주행시의 구름 저항 및 공기 저항을 도출하고, 도출된 구름 저항 및 공기 저항에 근거하여 발전량을 설정한다. 따라서, 순행에 필요한 출력을 만족시킬 수 있는 발전량을 정확하게 설정할 수 있다.
본 발명의 제6 특징에 따르면, 노면의 경사 추정치에 근거하여 상기 추가 발전량을 설정한다. 따라서 노면의 경사 추정치에 따라 변하는 순행에 필요한 출력을 만족시킬 수 있는 발전량을 발전기에 의해서 확보할 수 있다.
본 발명의 제7 특징에 따르면, 축전지의 방전 심도에 근거하여 추가 발전량을 설정한다. 따라서, 추가 발전량을 최소 필요량으로 억제하여 내연 기관의 연비를 더욱 절감할 수 있다.
본 발명의 제8 특징에 따르면, 제어 장치는 축전지의 잔존 용량에 근거하여 추가 발전량을 설정한다. 따라서, 추가 발전량을 최소 필요량으로 억제하여 내연 기관의 연비를 더욱 절감할 수 있다.
본 발명의 제9 특징에 따르면, 제어 장치는 차속에 근거하여 추가 발전량을 설정한다. 따라서, 추가 발전량을 최소 필요량으로 억제하여 내연 기관의 연비를 더욱 절감할 수 있다. 또한, 차속으로부터 잉여 발전이 가능한지의 여부를 판정할 수 있으며, 즉 최적의 차속 영역에서 잉여 발전을 행할 수 있다. 따라서, 저속시의 진동 및 고속시의 과도한 운전에 의한 발전을 억제하여 상품성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제10 특징에 따르면, 공조기가 가동중인지의 여부를 판정한다. 공조기가 가동중일 때에, 공조기의 요구 온도에 근거하여 추가 발전량을 설정한다. 따라서, 추가 발전량이 공조기의 소비 전력을 만족시킬 수 있다.
본 발명의 제11 특징에 따르면, 차속에 따라서 추가 발전량을 보정한다. 따라서, 차속에 따라 변하는 순행에 필요한 출력을 만족시킬 수 있는 발전량을 발전기에 의해서 확보할 수 있다.
본 발명의 제12 특징에 따르면, 발전량 및 추가 발전량에 근거하여 내연 기관의 회전 속도를 설정한다. 따라서, 발전량 및 추가 발전량에 따른 전력이 발전기에 의해 발전될 수 있다.
본 발명의 제13 특징에 따르면, 제어 장치는 축전지의 상태에 따라서 발전기의 발전을 행할지의 여부를 판정한다. 발전을 허가할 때에, 제어 장치는 차속에 따라서 순행 출력에 필요한 발전량을 설정하고, 또한 차량 상태 및 주행 상태에 의해 필요한 전력량에 따라서 추가 발전량을 설정한다. 제어 장치는 발전량 및 추가 발전량에 근거하여 내연 기관 및 발전기를 제어한다. 이 구성에 의해, 차량이 순행하는데 필요한 출력을 만족시킬 수 있는 전력이 발전기에 의해 발전된 전력량으로 만족되고, 또한 미리 정해진 여유분만큼 추가 발전량이 보충되면서, 차량이 일시적으로 가속하거나 EV 주행을 행할 때에 필요한 전력이 축전지의 전력으로부터 얻어진다. 그렇기 때문에, 내연 기관은 소형화될 수 있고 연비 최량점의 근방에서 운전될 수 있다. 따라서, 연비의 저감, CO2 배출량의 저감, 내연 기관의 소음의 저감이 달성되고, 축전지의 과방전 경향을 방지함으로써 필요한 잔존 용량이 확보된다. 또한, 주행 상태에 따라서 순행 출력에 필요한 발전량이 설정된다. 그렇기 때문에, 내리막길이나 감속시에 발전기의 잉여 출력을 사용하여 축전지를 충전할 수 있다. 따라서, 내연 기관의 효율을 저하시키는 대출력의 발전이 실시되지 않아도, 발전기에 의한 발전 빈도가 증가함으로써 축전지의 잔존 용량을 확보할 수 있다.
도 1은 하이브리드 자동차의 파워 유닛의 전체 구성을 도시하는 블록도이다(실시예 1).
도 2는 오퍼레이션 결정 루틴의 플로우차트이다(실시예 1).
도 3은 방전 심도 산출 루틴의 플로우차트이다(실시예 1).
도 4는 발전 판정 루틴의 플로우차트이다(실시예 1).
도 5는 발전량 산출 루틴의 플로우차트이다(실시예 1).
도 6은 방전 심도의 산출 방법의 설명도이다(실시예 1).
이하, 도 1 내지 도 6에 기초하여 본 발명의 실시형태 또는 실시예를 설명한다.
실시예 1
리튬 이온(Li-ion)형 등의 축전지(11)를 포함하는 하이브리드 차량은, 발전기(13)가 내연 기관(12)의 크랭크샤프트에 접속되고, 주행용 전동기(14)가 구동륜에 접속되는 시리즈형의 하이브리드 차량이다. 축전지(11)는, 예컨대 외부의 충전 기기(도시 생략) 등에 접속 가능한 외부 충전 플러그(15)를 포함하며, 이 외부 충전 플러그(15)를 통해 외부의 충전 장치(16)에 의해 충전될 수 있다.
발전기(13) 및 전동기(14)는, 예컨대 3상 DC 무브러시 발전기 및 3상 무브러시 모터이다. 발전기(13)는 제1 파워 드라이브 유닛(17)에 접속되고, 전동기(14)는 제2 파워 드라이브 유닛(18)에 접속된다. 제1 및 제2 파워 드라이브 유닛(17, 18)은 각각 예컨대 트랜지스터 등의 복수의 스위칭 소자가 브릿지 접속되는 브릿지 회로를 포함하는, 펄스폭 변조(PWM)를 행하는 PWM 인버터를 포함한다. 제1 및 제2 파워 드라이브 유닛(17, 18)은 제1 컨버터(19)를 통해 축전지(11)에 접속된다.
예컨대, 발전기(13)가 내연 기관(12)의 동력을 이용해 발전하는 경우에는, 발전기(13)로부터 출력되는 AC 발전 전력은 제1 파워 드라이브 유닛(17)에 의해 직류 전력으로 변환된 후에, 그 DC 전력은 제1 컨버터(19)에서 전압 변환된 다음 축전지(11)를 충전하고, DC 전력은 제2 파워 드라이브 유닛(18)에 의해 다시 AC 전력으로 변환된 다음에 전동기(14)에 공급된다. 또한, 예컨대 전동기(14)가 구동될 때에는, 축전지(11)로부터 출력되는 DC 전력, 또는 발전기(13)로부터 출력되어 제1 파워 드라이브 유닛(17)에 의해 변환된 DC 전력은 제2 파워 드라이브 유닛(18)에 의해 AC 전력으로 변환되고 그 AC 전력이 전동기(14)에 공급된다.
한편, 예컨대 하이브리드 차량의 감속 등에 있어서 구동력이 구동륜측으로부터 전동기(14)측에 전달될 때에, 전동기(14)는 발전기로서 기능하여 소위 회생 제동력을 발생시키고, 차체의 운동 에너지를 전기 에너지로서 회수한다. 전동기(14)가 발전중일 때에, 제2 파워 드라이브 유닛(18)은 전동기(14)로부터 출력되는 AC 발전(회생) 전력을 DC 전력으로 변환한다. 또한, DC 전력은 제1 컨버터(19)에서 전압 변환되어 축전지(11)를 충전한다.
또, 각종 보조 기계류를 비롯한 전기 부하를 구동하기 위한 저압의 12V 축전지(20)가 제2 컨버터(21)를 통해 축전지(11)에 접속된다. 제2 컨버터(21)는 축전지(11)의 양단 전압 및 제1 컨버터(19)의 양단 전압을 미리 정해진 전압값까지 강압시켜 12V 축전지(20)의 충전을 가능하게 한다.
여기서, 예컨대 축전지(11)의 잔존 용량(SOC: State Of Charge)이 낮은 경우나 유사 경우에, 12V 축전지(20)의 양단 전압은 제2 컨버터(21)에 의해 승압되어 축전지(11)의 충전을 가능하게 한다.
또한, 차실을 공조하는 전동 컴프레서(22) 및 전동 히터(23)가 축전지(11)에 접속된다.
하이브리드 차량의 동력 계통을 제어하는 제어 장치(24)는 CPU(Central Processing Unit) 등의 전기 회로를 포함하는 각종의 ECU(Electronic Control Unit :전자 제어 유닛)으로서, 제어를 위해 접속되는 축전지 ECU(25), 내연 기관 ECU(26), 컨버터 ECU(27), 전동기 ECU(28), 발전기 ECU(29), 및 공조기 ECU(30)을 포함한다.
발전기 ECU(29)는 제1 파워 드라이브 유닛(17)의 전력 변환 동작을 제어하여, 내연 기관(12)의 동력을 이용해 수행되는 발전기(13)의 발전을 제어한다.
전동기 ECU(28)는 제2 파워 드라이브 유닛(18)의 전력 변환 동작을 제어하여, 전동기(14)의 구동 및 발전을 제어한다.
제1 및 제2 파워 드라이브 유닛(17, 18)의 전력 변환 동작은, 예컨대 펄스폭 변조(PWM) 등으로 제1 및 제2 파워 드라이브 유닛(17, 18)의 트랜지스터를 턴온 및 턴오프 구동시키기 위한 펄스에 따라서 제어된다. 이 펄스의 듀티, 즉 온 상태와 오프 상태 간의 비율에 따라, 발전기(13) 및 전동기(14)의 작동량이 제어된다.
축전지 ECU(25)는, 예컨대 축전지(11)를 포함하는 고전압 시스템의 감시 및 보호 등의 제어와, 제2 컨버터(21)의 전력 변환 동작의 제어를 수행한다. 예컨대, 축전지 ECU(25)는 축전지(11)의 양단 전압, 전류, 및 온도의 각 검출 신호에 기초하여, 잔존 용량(SOC: State Of Charge) 등의 각종의 상태량(state quantity)을 산출한다. 축전지 ECU(25)는 축전지(11)의 전압을 검출하는 전압 센서, 축전지(11)의 전류를 검출하는 전류 센서, 축전지(11)의 온도를 검출하는 온도 센서에 접속되며, 이들 센서로부터 출력되는 검출 신호는 축전지 ECU(25)에 입력된다.
내연 기관 ECU(26)은 내연 기관(12)에의 연료 공급, 내연 기관(12)의 점화 타이밍 등을 제어한다. 예컨대, 내연 기관 ECU(26)은 스로틀 밸브(throttle valve)를 구동하는 전자기 액추에이터에 제어 전류를 통전시키고, 축전지 ECU(25)로부터의 지시에 따른 밸브 개방도가 되도록 스로틀 밸브를 전자기 제어한다. 또한, 운전자로부터의 요구 출력에 따라 제어하는 경우, 내연 기관 ECU(26)은 액셀레이터 페달 개방도에 따라서, 스로틀 밸브를 구동하는 전자기 액추에이터에 제어 전류를 통전시켜 전자 제어를 행한다. 또한, 내연 기관 ECU(26)은 다른 모든 ECU를 관리 및 제어한다. 이에, 내연 기관 ECU(26)에는, 하이브리드 차량의 상태량을 검출하는 각종의 센서로부터 출력되는 검출 신호가 입력된다.
예를 들어, 각종 센서는 차속을 검출하는 차속 센서, 내연 기관(12)의 냉각수 온도를 검출하는 냉각수 온도 센서, 액셀레이터 페달 개방도를 검출하는 액셀레이터 페달 개방도 센서 등을 포함한다.
각 ECU는 하이브리드 차량의 각종 상태를 검출하는 센서와 함께, 차량의 CAN(Controller Area Network) 통신 제1 라인(31)에 접속된다.
또한, 전동 컴프레서(22) 및 전동 히터(23)는 하이브리드 차량의 각종 상태를 표시하는 계기를 포함하는 미터와 함께, CAN(Controller Area Network) 통신 제1 라인(31)보다도 통신 속도가 느린 CAN(Controller Area Network) 통신 제2 라인(32)에 접속된다.
내연 기관(12), 발전기(13) 및 제1 파워 드라이브 유닛(17)은 내연 기관(12)의 구동력을 이용해 전력을 발생시키는 보조 동력부(33)를 구성한다.
다음으로, 전술한 구성을 갖는 하이브리드 자동차의 발전 제어에 관해서 설명한다.
도 2의 플로우차트는 오퍼레이션 결정 루틴을 나타낸다. 이 루틴에 의해, 하이브리드 자동차의 6 종류의 운전 모드가 결정된다.
우선, 단계 S1에서 운전자에 의해 선택된 레인지가 "P" 레인지(파킹 레인지) 또는 "N" 레인지(뉴트럴 레인지)일 때에, 단계 S2에서, 발전기(13)의 발전량인 발전기의 발전 출력(PREQGEN)이 아이들시의 발전기 출력(PREQGENIDL)에 설정된다. 그러면, 단계 S3에서 내연 기관(12)의 회전 속도인 발전기용 내연 기관 회전 속도(NGEN)가 아이들시의 발전기용 내연 기관 회전 속도(NGENIDL)에 설정된다. 후속 단계 S4에서, 축전지(11)의 잔존 용량(SOC)이 아이들 발전 실시 상한 잔존 용량(SOCIDLE) 이하일 때에, 단계 S5에서 운전 모드가 제1 모드(REV IDLE 모드)에 설정되고, 오퍼레이션 결정 루틴이 종료된다. 단계 S4에서, 축전지(11)의 잔존 용량(SOC)이 아이들 발전 실시 상한 잔존 용량(SOCIDLE)을 초과하면, 단계 S6에서 운전 모드가 제2 모드(IDLE STOP 모드)에 설정되고, 오퍼레이션 결정 루틴이 종료된다.
축전지(11)의 잔존 용량(SOC)은 다음과 같이 산출될 수 있다. 전류 센서에 의해 검출된 충방전 전류를 적산하여 적산 충전량 및 적산 방전량이 산출된다. 그런 다음, 적산 충전량 및 적산 방전량이 초기 상태 또는 충방전 개시 직전의 잔존 용량(SOC)에 대하여 가산 또는 감산된다. 또한, 축전지(11)의 개방 회로 전압(OCV)(Open Circuit Voltage)은 잔존 용량(SOC)과 상관관계에 있기 때문에, 개방 회로 전압(OCV)으로부터 잔존 용량(SOC)이 산출될 수도 있다.
제1 모드(REV IDLE 모드)는 다음과 같은 모드이다. 축전지(11)의 잔존 용량(SOC)을 증가시키려면, "P" 레인지(파킹 레인지) 또는 "N" 레인지(뉴트럴 레인지)가 선택되고 전동기(14)가 정지된 상태에서, 내연 기관(12)은 아이들링 운전되어 발전기(13)가 발전하게 된다. 이에, 축전지(11)가 발전기(13)에 의해 발전된 전력으로 충전된다.
제2 모드(IDLE STOP 모드)는 다음과 같은 모드이다. 축전지(11)의 잔존 용량(SOC)이 충분하기 때문에, "P" 레인지 또는 "N" 레인지가 선택되고 전동기(14)가 정지된 상태에서, 내연 기관(12)은 아이들링을 정지하도록 제어되어 발전기(13)가 정지된다.
전술한 단계 S1에 있어서, 단계 S1에서 운전자에 의해 선택된 레인지가 "P" 레인지도 "N" 레인지도 아닌 경우, 예컨대, "D" 레인지(전진 주행 레인지) 또는 "R" 레인지(후진 주행 레인지)인 경우를 상정한다. 이 경우에, 단계 S7에서 운전자가 브레이크 페달을 밟고 있고, 단계 S8에서 차속 센서에 의해 검출된 차속(VP)이 제로일 때에, 즉 차량이 정지하고 있을 때, 루틴은 전술한 단계 S2 내지 단계 S4로 이행하고 단계 S5의 제1 모드 또는 단계 S6의 제2 모드가 선택된다.
단계 S7에서 운전자가 브레이크 페달을 밟고 있지 않을 경우, 또는 운전자가 브레이크 페달을 밟고 있더라도 단계 S8에서 차속(VP)이 제로가 아닐 경우, 예컨대, 차량이 전진 또는 후진 주행하면서 감속하고 있는 경우를 상정한다. 이 경우, 단계 S9에서, 차속(VP) 및 액셀레이터 페달 개방도 센서에 의해 검출된 액셀레이터 페달 개방도(AP)를 이용하여, 운전자에 의해 전동기(14)로부터 출력되도록 요구된 동력인 요구 구동력(FREQF)이 맵으로부터 검색된다.
후속 단계 S10에서, 차속(VP)과, 차속(VP)을 시간 미분하여 산출된 가속도(α)와, 요구 구동력(FREQF)의 이전 값(FREQFB)으로부터 차량이 현재주행하고 있는 노면의 경사 추정치(θ)가 산출된다. 경사 추정치(θ)는 식 (1)로부터 산출된다.
θ=[FREQFB - (Ra + Rr + Rc)]/(W*g) … (1)
여기서, 식 (1)에 있어서, Ra는 공기 저항을, Rr는 구름 저항을, Rc은 가속 저항을, W는 차량 중량을, g는 중력 가속도를 나타낸다. Ra, Rr, 및 Rc는 식 (2), (3), 및 (4)로부터 각각 산출된다.
Ra=λ*S*VP2 … (2)
Rr=W*μ … (3)
Rc=α*W … (4)
여기서, 식 (2) 내지 (4)에 있어서, λ은 공기 저항 계수를, S는 전면(前面) 투영 면적을, VP은 차속을, μ은 구름 저항 계수를, α는 가속도를 나타낸다.
후속 단계 S11에서는 축전지(11)의 방전 심도(DOD)가 산출된다. 상세한 산출 내용은 도 3의 플로우차트에 기초하여 후술한다. 후속 단계 S12에서, 내연 기관(12)을 구동하여 발전기(13)에 의한 발전을 실시할지의 여부, 즉 보조 동력부(33)에 의한 발전의 실시 여부를 판정한다. 상세한 판정 내용은 도 4의 플로우차트에 기초하여 후술한다. 후속 단계 S14에서, 발전기(13)의 발전량인 발전기의 발전 출력(PREQGEN)이 산출된다. 상세한 산출 내용은 도 5의 플로우차트에 기초하여 후술한다.
후속 단계 S15에서는, 전술한 단계 S14에서 산출된 발전기의 발전 출력(PREQGEN)을 파라미터로서 이용하여 발전기(13)를 구동하는 내연 기관(12)의 회전 속도인 발전기용 내연 기관 회전 속도(NGEN)가 테이블로부터 검색된다. 발전기(13)가 내연 기관(12)에 접속되어 구동되기 때문에, 발전기의 발전 출력(PREQGEN)이 증가함에 따라 발전기용 내연 기관 회전 속도(NGEN)도 상승한다.
후속 단계 S16에서는, 전술한 단계 S9에서 산출된 요구 구동력(FREQF)이 제로 미만일 때, 즉 전동기(14)가 회생하고 있을 때에, 단계 S17에서 발전 플래그(F_GEN)="0"(발전 비실시)이 설정되고, 단계 S18에서 운전 모드가 제3 모드(EV REGEN 모드)에 설정되며, 오퍼레이션 결정 루틴이 종료된다. 단계 S17에서 발전 플래그(F_GEN)="1"(발전 실시)이 설정될 때에, 단계 S19에서 운전 모드가 제4 모드(REV REGEN 모드)에 설정되고, 오퍼레이션 결정 루틴이 종료된다.
제3 모드(EV REGEN 모드)는 다음과 같은 모드이다. 차량의 감속시에 구동륜으로부터 역전달되는 구동력을 이용해 전동기(14)를 발전기로서 기능시킴으로써 축전지(11)가 충전된다. 한편, 내연 기관(12) 및 발전기(13)는 정지된다.
제4 모드(REV REGEN 모드)는 다음과 같은 모드이다. 차량의 감속시에 구동륜으로부터 역전달되는 구동력을 이용해 전동기(14)를 발전기로서 기능시킴으로써 축전지(11)가 충전된다. 또한, 내연 기관(12)에 의해 발전기(13)가 구동되고 발전기(13)에 의해 발전된 전력을 이용해 축전지(11)가 충전된다. 전술한 바와 같이, 차량의 감속시에 전동기(14)의 회생 발전에 의한 축전지(11)의 충전과, 보조 동력부(33)의 구동에 의한 축전지(11)의 충전이 병행으로 행해진다. 이에, 회생 발전에 의한 충전이 불충분하더라도 축전지(11)가 효율적으로 충전될 수 있다.
단계 S16에서 요구 구동력(FREQF)이 제로 이상일 때, 즉 전동기(14)가 구동되고 단계 S20에서 발전 플래그(F_GEN)="1"(발전 실시)이 설정될 때, 단계 S21에서 운전 모드가 제5 모드(REV RUN 모드)에 설정되고, 오퍼레이션 결정 루틴이 종료된다. 단계 S20에서 발전 플래그(F_GEN)="0"(발전 비실시)일 때에, 단계 S22에서 운전 모드가 제6 모드(EV RUN 모드)에 설정되고, 오퍼레이션 결정 루틴이 종료된다.
제5 모드(REV RUN 모드)는 보조 동력부(33)에 의해 발전된 전력 및/또는 축전지(11)에 축전된 전력으로 전동기(14)가 구동되어 차량이 주행하는 모드이다. 내연 기관(12), 발전기(13) 및 전동기(14)가 전부 구동된다.
제6 모드(EV RUN 모드)는 보조 동력부(33)가 정지되고 축전지(11)에 축전된 전력으로 전동기(14)가 구동되어 차량이 주행하는 모드이다. 내연 기관(12) 및 발전기(13)는 정지되고 전동기(14)는 구동된다.
다음으로, 전술한 단계 S11의 서브루틴인 방전 심도 산출 루틴을 도 3의 플로우차트 및 도 6의 설명도에 기초하여 설명한다.
우선, 단계 S101에서 스타터(starter) 스위치가 턴온될 때, 단계 S102에서 이 때의 잔존 용량(SOC)이 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량(SOCINT)에 설정된다. 후속 단계 S103에서, 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량(SOCINT)이 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량 하한치(SOCINTL) 미만인지의 여부를 판정한다. 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량(SOCINT)이 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량 하한치(SOCINTL) 미만이라고 판정될 경우, 단계 S104에서 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량 하한치(SOCINTL)가 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량(SOCINT)에 설정된다. 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량(SOCINT)이 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량 하한치(SOCINTL) 이상이라고 판정될 경우, 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량 하한치(SOCINTL)는 단계 S102에서 설정된 값에 유지된다.
후속 단계 S105에서, 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량(SOCINT)으로부터 방전 심도 산출 실시 판정용 방전량(DODLMT)을 감산하여 얻은 값에 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL)가 설정된다. 후속 단계 S106에서, 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량(SOCINT)에 방전 심도 산출 실시 판정용 충전량(SOCUP)을 가산하여 얻은 값에 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH)가 설정된다. 그리고, 단계 S107에서, 방전 심도 산출 플래그(F_DODLMT)가 "0"(산출 미실시)에 설정된다. 또한, 단계 S108에서, 방전 심도(DOD)가 초기값인 "0"에 설정되고, 방전 심도 산출 루틴이 종료된다.
전술한 단계 S101에서 스타터 스위치가 턴오프되거나 온으로 설정될 때에, 단계 S109에서 잔존 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 잔존 용량(SOCUPH)을 초과하는지의 여부를 판정한다. 잔존 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 잔존 용량(SOCUPH)을 초과한다고 판정될 경우, 루틴은 전술한 단계 S107 및 전술한 단계 S108로 이행하고, 방전 심도 산출은 실행되지 않는다. 단계 S109에서 잔존 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시상한 잔존 용량(SOCUPH) 이하라고 판정될 경우, 루틴은 단계 S110으로 이행한다.
후속 단계 S110에서, 잔존 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL) 이하인지의 여부를 판정한다. 잔존 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL) 이하일 경우(도 6의 포인트 A 참조), 단계 S111에서 방전 심도 산출 플래그(F_DODLMT)가 "1"(산출 실시)에 설정되고, 단계 S112에서 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량(SOCINT)으로부터 잔존 용량(SOC)을 감산하여 얻은 값에 방전 심도(DOD)가 설정된다. 그리고, 방전 심도 산출 루틴이 종료된다. 전술한 단계 S110에서 잔존 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL)를 초과한다고 판정될 경우, 루틴은 단계 S113으로 이행한다.
그리고, 단계 S113에서 방전 심도 산출 플래그(F_DODLMT)가 "1"(산출 실시)에 설정될 때에, 즉 방전 심도(DOD)의 산출이 실시될 때에, 단계 S114에서 잔존 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH)를 초과하는지의 여부를 판정한다. 잔존 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH)를 초과할 때에(도 6의 포인트 B 참조), 루틴은 전술한 단계 S102 내지 S108로 이행한다. 그런 다음, 방전 심도 산출 루틴이 종료된다. 단계 S102에서, 루틴이 단계 114로부터 이행할 때의 잔존 용량(SOC)이 업데이트된 방전 심도 산출용 기준 잔존 용량(SOCINT)으로 처리가 실행된다.
전술한 단계 S113에서 방전 심도 산출 플래그(F_DODLMT)가 "0"(산출 미실시)에 설정될 때에 또는 단계 S114에서 잔존 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 잔존 용량(SOCUPH) 이하라고 판정될 경우에, 방전 심도 산출 루틴이 종료된다.
다음으로, 전술한 단계 S12의 서브루틴인 발전 판정 루틴을, 도 4의 플로우차트에 기초하여 설명한다.
우선, 단계 S201에서, 축전지(11)의 잔존 용량(SOC)이 REV 모드 발전 실시 상한 잔존 용량(SOCREV) 미만인지의 여부를 판정한다. 축전지(11)의 잔존 용량(SOC)이 REV 모드 발전 실시 상한 잔존 용량(SOCREV) 이상이라고 판정될 경우에, 단계 S202에서 발전 플래그(F_GEN)="0"이 설정되고 보조 동력부(33)에 의한 발전이 정지된다. 그리고, 발전 판정 루틴이 종료된다. 전술한 단계 S201에서 축전지(11)의 잔존 용량(SOC)이 REV 모드 발전 실시 상한 잔존 용량(SOCREV) 미만이라고 판정될 경우에, 후속 단계 S203에서, 냉각수 온도 센서에 의해 검출된 내연 기관(12)의 냉각수 온도(TW)가 EV 모드 실시 상한 수온(TWEV) 이하라고 판정되는 것을 상정한다. 이 경우에, 내연 기관(12)의 난기가 아직 완료되지 않기 때문에, 단계 S202에서 발전 플래그(F_GEN)="0"이 설정되고 보조 동력부(33)에 의한 발전이 정지된다. 그리고, 발전 판정 루틴이 종료된다.
전술한 단계 S201에서 축전지(11)의 잔존 용량(SOC)이 REV 모드 발전 실시 상한 잔존 용량(SOCREV) 미만이라고 판정되고, 단계 S203에서 냉각수 온도 센서에 의해 검출된 내연 기관(12)의 냉각수 온도(TW)가 EV 모드 실시 상한 수온(TWEV)을 초과한다고 판정될 경우에, 단계 S204에서 방전 심도(DOD)를 파라미터로서 이용하여 방전 심도에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)이 테이블로부터 검색된다. 방전 심도에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)은 방전 심도(DOD)의 상승에 따라 감소한다. 구체적으로, 축전지(11)의 잔존 용량이 감소하면, 보조 동력부(33)는 저차속으로 작동되어 EV 주행의 빈도를 감소함으로써 축전지(11)의 과방전이 억제된다.
후속 단계 S205에서, 잔존 용량(SOC)을 파라미터로서 이용하여 잔존 용량에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)이 테이블로부터 검색된다. 잔존 용량에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)은 잔존 용량(SOC)의 감소에 따라 감소한다. 구체적으로, 축전지(11)의 잔존 용량이 감소하면, 보조 동력부(33)는 저차속으로 작동되어 EV 주행의 빈도를 감소함으로써 축전지(11)의 과방전이 억제된다.
후속 단계 S206에서 차속(VP)이 방전 심도에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)을 초과하는지의 여부를 판정한다. 차속(VP)이 방전 심도에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD) 이하일 때에, 단계 S207에서 차속(VP)이 잔존 용량에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)을 초과하는지의 여부를 판정한다. 차속(VP)이 잔존 용량에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC) 이하일 때에, 단계 S202에서 발전 플래그(F_GEN)="0"이 설정되고 보조 동력부(33)에 의한 발전이 정지된다. 그리고, 발전 판정 루틴이 종료된다.
단계 S206에서 차속(VP)이 방전 심도에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)을 초과한다고 판정되거나, 단계 S207에서 차속(VP)이 잔존 용량에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)을 초과한다고 판정될 경우에, 단계 S208에서 발전 플래그(F_GEN)="1"이 설정되고 보조 동력부(33)에 의한 발전이 시작된다. 그리고, 발전 판정 루틴이 종료된다.
따라서, 축전지(11)의 방전 심도(DOD)가 증가하거나, 또는 축전지(11)의 잔존 용량(SOC)이 감소할 때에, 즉 축전지(11)가 과방전이 될 가능성이 있을 때, 보조 동력부(33)가 작동하여 발전을 시작하는 차속(VP)을 저하시킴으로써 축전지(11)의 과방전을 미연에 방지할 수 있다.
다음으로, 단계 S14의 서브루틴인 발전량 산출 루틴을, 도 5의 플로우차트에 기초하여 설명한다.
우선, 단계 S401에서 차속(VP)을 파라미터로서 이용하여 각 차속에서의 순행에 필요한 출력 상당의 발전량(PGENRL)이 테이블로부터 검색된다. 각 차속에서의 순행에 필요한 출력 상당의 발전량(PGENRL)은 전동기(14)가 차량의 구름 저항 및 공기 저항을 극복하는 구동력을 발생시키는데 필요한, 보조 동력부(33)에 의해 발전될 발전량이며, 차속(VP)의 상승에 따라서 증가한다.
후속 단계 S402에서, 차속(VP)과 전술한 단계 S10에서 산출된 노면의 경사 추정치(θ)를 파라미터로서 이용하여 각 차속과 경사의 발전 보정량(PGENSLP)이 맵으로부터 검색된다.
후속 단계 S403에서, 차속(VP)을 파라미터로서 이용하여 각 차속에서의 발전의 추가 발전량(PGENBASE)이 테이블로부터 검색된다. 각 차속에서의 발전의 추가 발전량(PGENBASE)은 차속(VP)의 상승에 따라 감소한다.
후속 단계 S404에서, 차속(VP) 및 방전 심도(DOD)를 파라미터로서 이용하여 각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD)이 맵으로부터 검색된다. 단계 S405에서, 차속(VP) 및 잔존 용량(SOC)을 파라미터로서 이용하여 각 차속과 잔존 용량의 발전 추가량(PGENSOC)이 맵으로부터 검색된다. 방전 심도(DOD)가 상승하거나, 또는 잔존 용량(SOC)이 감소하면, 각 차속에서의 발전의 추가 발전량(PGENBASE)이 부족할 수 있다. 따라서, 각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD) 및 각 차속과 잔존 용량의 발전 추가량(PGENSOC)을 이용하여 각 차속에서의 발전의 추가 발전량(PGENBASE)이 보정된다.
후속 단계 S406에서, 차속(VP)을 파라미터로서 이용하여 각 차속에서의 공조기 사용시의 발전 추가량(PGENAC)이 테이블로부터 검색된다.
그리고, 단계 S407에서 공조기 사용 플래그(F_AC)="1"(공조기 사용)인지의 여부를 판정한다. 공조기 사용 플래그(F_AC)="0"(공조기 미사용)가 만족되고 전동 컴프레서(22)와 전동 히터(23)도 사용되지 않으면, 단계 S408에서, 각 차속에서의 순행에 필요한 출력 상당의 발전량(PGENRL), 각 차속과 경사의 발전 보정량(PGENSLP), 각 차속에서의 발전의 추가 발전량(PGENBASE), 각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD), 및 각 차속과 잔존 용량의 발전 추가량(PGENSOC)을 가산하여 발전기의 발전 출력(PREQGEN)이 산출된다. 그리고, 발전량 산출 루틴이 종료된다.
또한, 단계 S407에서 공조기 사용 플래그(F_AC)= 1"가 만족되고 전동 컴프레서(22)나 전동 히터(23)가 사용되고 있으면, 단계 S409에서, 각 차속에서의 순행에 필요한 출력 상당의 발전량(PGENRL), 각 차속과 경사의 발전 보정량(PGENSLP), 각 차속에서의 발전의 추가 발전량(PGENBASE), 각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD), 각 차속과 잔존 용량의 발전 추가량(PGENSOC), 및 각 차속에서의 공조기 사용시의 발전 추가량(PGENAC)을 가산하여 발전기의 발전 출력(PREQGEN)이 산출된다. 그리고, 발전량 산출 루틴이 종료된다.
본 실시형태에서는, 차량이 주행할 때에 반드시 발생하는 구름 저항 및 공기 저항에 해당하는 출력인 "각 차속에서의 순행에 필요한 출력 상당의 발전량(PGENRL)"과, 미리 정해진 여유량으로서 설정된 "각 차속에서의 발전의 추가 발전량(PGENBASE)"을 가산하여 얻은 양의 출력을 보조 동력부(33)가 발생하게 한다. 또한, 가속 등에 의해 일시적으로 필요한 출력과, 저차속에서의 EV 주행에 필요한 출력에 대해서는, 축전지(11)에 축전된 전력이 사용된다. 다시 말해, 본 실시형태에서의 보조 동력부(33)의 제어는 "순행 출력 추종형 발전 제어"라고 말할 수 있다.
"순행 출력 추종형 발전 제어"는 종래의 "요구 출력 추종형 발전 제어"의 과제인, 전동기가 필요로 하는 요구 발전량이 큰 경우에 내연 기관의 회전 속도가 상승하여 연비 최량점으로부터 크게 벗어나, 이에 따라 보조 동력부의 출력을 이용하여 차량이 주행할 때에 연비가 대폭 악화된다는 문제, 요구 발전량이 큰 경우에 내연 기관의 회전 속도 상승으로 인해 진동 및 소음이 증가한다고 하는 또 다른 문제를 해소한다. 또한, "순행 출력 추종형 제어"는 종래의 "정점 운전형 발전 제어"의 과제인, 연비 및 CO2 배출량을 저감하도록 내연 기관이 소형화되어 연비 최량점에서 운전될 경우에, 발전기의 발전량이 전동기의 요구 구동력을 만족시킬 수 없고, 그 결과 축전지가 과방전 경향이 되어 에너지 레벨의 유지가 곤란해진다는 문제를 해소하다.
더욱이, "각 차속에서의 순행에 필요한 출력 상당의 발전량(PGENRL)"은 차속(VP)에 따라 설정된다. 그렇기 때문에, 내리막길이나 감속시에 발전기(13)의 잉여 출력에 의해 축전지(11)가 충전될 수 있다. 따라서, 내연 기관(12)의 효율을 저하시키는 대출력의 발전이 실시되지 않아도, 내리막길이나 감속시에 발전기(13)에 의한 발전 빈도가 증가함으로써, 축전지(11)의 에너지 레벨의 유지가 더욱 용이해진다.
또한, 본 실시형태에서는, EV 주행으로부터 REV 주행(즉, 보조 동력부(33)에 의해 발전된 전력에 의한 주행)으로 전환되는 차속인 "방전 심도에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)" 및 "잔존 용량에 기초한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)"이 축전지(11)의 잔존 용량(SOC) 및 방전 심도(DOD)에 따라서 변화된다. 따라서 저차속 및 저출력시의 에너지 제어가 적절하게 행해질 수 있다.
또한, REV 주행시에 "각 차속에서의 순행에 필요한 출력 상당의 발전량(PGENRL)"이 "각 차속과 경사의 발전 보정량(PGENSLP)"에 의해서 보정된다. 따라서, 노면의 경사에 의한 영향이 보상되고 보조 동력부(33)의 발전량이 적절하게 제어될 수 있다. 뿐만 아니라, "각 차속에서의 발전의 추가 발전량(PGENBASE)"이 "각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD)", "각 차속과 잔존 용량의 발전 추가량(PGENSOC)" 및 "각 차속에서의 공조기 사용시의 발전 추가량(PGENAC)"에 의해 보정된다. 따라서, 잔존 용량(SOC), 방전 심도(DOD) 및 공조기의 부하에 의한 영향이 보상되고 보조 동력부(33)의 발전량이 적절하게 제어될 수 있다. 따라서, 중차속 및 고차속과 중출력 및 고출력시의 에너지 제어가 적절하게 행해질 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형될 수 있다.
예컨대, 실시형태에 있어서, 플러그인형의 하이브리드 자동차에 관해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 시리즈형의 하이브리드 자동차 및 시리즈 주행이 가능한 병렬형의 하이브리드 자동차에도 적용될 수 있다.
또한, 방전 심도(DOD)의 산출 방법은 실시형태에서 설명한 것에 한정되지 않고, 임의의 방법이 채용될 수 있다.
11: 축전지
12: 내연 기관
13: 발전기
14: 전동기
22: 전동 컴프레서(공조기)
23: 전동 히터(공조기)
24: 제어 장치
DOD: 방전 심도
PGENRL: 각 차속에서의 순행에 필요한 출력 상당의 발전량
PGENBASE: 각 차속에서의 발전의 추가 발전량
SOC: 잔존 용량
VP: 차속
θ: 노면의 경사 추정치

Claims (13)

  1. 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템에 있어서,
    내연 기관에 의해 구동되는 발전기와,
    상기 발전기에 의해 발전된 전력을 축전하는 축전지와,
    상기 내연 기관 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치
    를 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 축전지의 상태에 따라서 상기 발전기의 발전을 행할지의 여부를 판정하고,
    발전을 허가할 때에, 상기 제어 장치는 주행 상태에 따라서, 순행에 필요한 출력 상당의 발전량을 설정하고, 또한 차량 상태 및 주행 상태에 따라서 필요한 전력량에 따라 추가 발전량을 설정하며,
    상기 제어 장치는 상기 발전량 및 상기 추가 발전량에 근거하여 상기 내연 기관 및 상기 발전기를 제어하는 것인 발전 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 축전지의 방전 심도에 근거하여 발전을 행할지의 여부를 판정하는 것인 발전 제어 시스템.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 축전지의 잔존 용량(state of charge)에 근거하여 발전을 행할지의 여부를 판정하는 것인 발전 제어 시스템.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 차속에 근거하여 상기 발전량을 설정하는 것인 발전 제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제어 장치는 차속에 근거하여 주행시의 구름 저항 및 공기 저항을 도출하고, 도출된 구름 저항 및 공기 저항에 근거하여 상기 발전량을 설정하는 것인 발전 제어 시스템.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 노면의 경사 추정치에 근거하여 상기 추가 발전량을 설정하는 것인 발전 제어 시스템.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 축전지의 방전 심도에 근거하여 상기 추가 발전량을 설정하는 것인 발전 제어 시스템.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 축전지의 잔존 용량에 근거하여 상기 추가 발전량을 설정하는 것인 발전 제어 시스템.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 차속에 근거하여 상기 추가 발전량을 설정하는 것인 발전 제어 시스템.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    차실 내부를 공조하는 공조기를 더 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 공조기가 가동중인지의 여부를 판정하며,
    상기 공조기가 가동중일 때에, 상기 제어 장치는 상기 공조기의 요구 온도에 따라서 상기 추가 발전량을 설정하는 것인 발전 제어 시스템.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 차속에 따라서 상기 추가 발전량을 보정하는 것인 발전 제어 시스템.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 발전량 및 상기 추가 발전량에 근거하여 상기 내연 기관의 회전 속도를 설정하는 것인 발전 제어 시스템.
  13. 하이브리드 자동차의 발전 제어 시스템에 있어서,
    내연 기관에 의해 구동되는 발전기와,
    상기 발전기에 의해 발전된 전력을 축전하는 축전지와,
    차실 내부를 공조하는 공조기와,
    상기 공조기, 상기 내연 기관, 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치
    를 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 축전지의 방전 심도 및 잔존 용량을 포함한 파라미터들 중 적어도 어느 하나에 근거하여 발전을 행할지의 여부를 판정하며,
    발전을 허가할 때에, 상기 제어 장치는 차속에 근거하여, 주행시의 공기 저항 및 구름 저항을 포함한 저항들 중 적어도 어느 하나를 도출하고, 도출된 저항에 근거하여, 순행에 필요한 출력 상당의 발전량을 설정하며,
    상기 제어 장치는 노면의 경사 추정치, 상기 축전지의 방전 심도, 상기 축전지의 잔존 용량, 차속, 및 상기 공조기의 요구 온도를 포함한 파라미터들 중 적어도 어느 하나에 근거하여 추가 발전량을 설정하고, 설정된 발전량 및 설정된 추가 발전량에 근거하여 상기 내연 기관의 회전 속도를 설정하는 것인 발전 제어 시스템.
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