KR20150058342A - 발전 제어 장치 - Google Patents

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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

전동기의 요구 구동력을 만족하면서 내연기관의 운전 효율을 향상시킨다. 축전지(11)의 상태에 따라서 발전기(16)의 발전 가부를 판정하고, 발전을 허가했을 때에, 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력에 상당하는 발전량을 설정하고, 차량 상태 및 주행 상태에 따라 필요하게 되는 전력량에 따라서 추가 발전량을 설정하고, 발전량 및 추가 발전량이 최대 발전량보다 큰 경우, 최대 발전량에 기초하여 내연기관(15) 및 발전기(16)를 제어하고, 발전량 및 추가 발전량이 최대 발전량 이하인 경우, 발전량 및 추가 발전량에 기초하여 내연기관(15) 및 발전기(16)를 제어한다.

Description

발전 제어 장치{POWER GENERATION C0NTR0L DEVICE}
발명은, 발전 제어 장치에 관한 것으로, 특히, 내연기관으로 구동되는 발전기와, 발전기에 의해 발전된 전력을 축적하는 축전지와, 내연기관 및 발전기를 제어하는 제어 장치를 구비하는 발전 제어 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1(국제공개 제2011/078189호)에는, 축전기(축전지)의 전력에 의해서만 전동기를 구동하는 EV 주행 모드와, 내연기관의 동력에 의해 발전기에 의해서 발전되는 전력에 의해 전동기를 구동하는 시리즈 주행 모드로 주행할 수 있는 하이브리드차가 기재되어 있다(청구항 1 참조). 그리고, 차속 및 액셀 페달 개방도에 기초하여 전동기의 요구 구동력을 도출하고, 요구 구동력과 축전지의 상태로부터, 내연기관의 시동의 판단과 발전기의 발전량을 결정하여, EV 주행 모드 또는 시리즈 주행 모드로 주행하도록 제어하는 것이 개시되어 있다(청구항 1 및 도 4 참조).
특허문헌 2(일본 특허공개 평09-224304호 공보)에는, 내연기관과 전동기의 2 계통의 동력원을 가지며, 전동기 단독 운전과, 내연기관 단독 운전과, 전동기와 내연기관의 동시 운전을 적절하게 선택하는 하이브리드 자동차가 개시되어 있다(청구항 2 참조). 그리고, 내연기관은 그 연비 최량점을 보이는 일정 회전 속도로 운전되어, 내연기관 단독 운전시에, 내연기관의 출력 잉여분으로 발전하고, 배터리를 충전하는 것이 개시되어 있다(청구항 2 및 도 3 참조).
특허문헌 1: 국제 공개 제2011/078189호 특허문헌 2: 일본 특허공개 평성09-224304호 공보
축전지 등의 에너지 스토리지 시스템의 진화에 따라, 축전지의 용량이나 출력이 커지면, 시리즈형의 하이브리드 자동차는, 축전지에 축적한 전력을 전동기에 공급하여 주행하는 EV 주행이 기본으로 되고, 축전지의 잔량이 저하한 경우에 사용하는 내연기관이나 발전기는 그 사용 빈도가 저하한다. 이 때문에, EV 주행이 기본이 되는 시리즈형의 하이브리드 자동차에 탑재되는 발전기는, 가능한 한 소형이며 중량이 가벼운 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 발전기를 구동하는 내연기관도, 배기량을 저감한 소형이며 중량이 가벼운 것을 사용하는 것이 바람직하다. 발전기나 내연기관을 소형·경량으로 함으로써, 차량 중량을 가볍게 할 수 있어, 예컨대, 연료를 소비하지 않고서 축전지에 축적한 전력만으로 주행할 수 있는 항속 거리를 향상시킬 수 있다.
특허문헌 1(국제공개 제2011/078189호)은, 소위 「요구 출력 추종형 제어」를 행하는 것이며, 요구 구동력과 축전지의 상태로부터 내연기관의 시동을 판단하고, 발전기의 발전량이나 내연기관의 회전 속도를 결정한다.
그러나, 배기량이 작은 내연기관(저출력의 발전기)을 탑재한 시리즈형의 하이브리드 자동차의 경우, 종래의 비교적 배기량이 큰 내연기관을 탑재한 시리즈형의 하이브리드 자동차와 비교하여, 발전기의 요구 발전량이 큰 경우, 발전기를 구동하는 내연기관의 회전 속도의 상승이 보다 커지기 때문에, 내연기관의 연비 최량점에서 벗어나기 쉽게 된다. 이 때문에, 시리즈 주행시의 연비가 저하된다고 하는 문제가 있다. 또한, 내연기관의 회전 속도가 상승하면, 내연기관이 내는 소리나 진동도 커져, 하이브리드 자동차의 상품성이 저하할 우려가 있다.
또한, 특허문헌 2(일본 특허공개 평성09-224304호 공보)는, 소위 「정점 운전형 제어」을 행하는 것으로, 내연기관은 그 연비 최량점을 보이는 일정 회전 속도로 운전된다.
그러나, 배기량이 작은 내연기관(저출력의 발전기)을 탑재한 시리즈형의 하이브리드 자동차의 경우, 종래의 비교적 배기량이 큰 내연기관을 탑재한 시리즈형의 하이브리드 자동차와 비교하여, 내연기관을 그 연비 최량점을 보이는 일정 회전 속도로 운전했을 때의 발전기의 발전량은 작아진다. 이 때문에, 전동기의 요구 구동력이 큰 경우, 발전기의 발전량만으로는 공급 전력이 부족하기 때문에, 발전기로 발전된 전력 및 축전지에 축적한 전력에 의해 전동기를 구동하게 된다. 이에 따라, 축전지가 방전되는 경향으로 되어, 에너지의 유지가 곤란하게 될 우려가 있다.
그런데, 시리즈 주행시의 발전량을 차속에 따라서 변화시키는, 소위 「순항 출력 추종형 제어」가 제안되어 있다. 순항 출력 추종형 제어는, 차속에 대하여 발전기의 발전량이나 내연기관의 회전 속도를 설정하는 출력 제어이다. 그 때문에, 차속 상승에 따른 풍잡음이나 로드 노이즈 등의 소음과, 내연기관의 구동음이 연동하게 되어, 상품성이 향상된다고 하는 이점이 있다. 또한, 주행 부하가 변화되더라도 에너지 수지 밸런스를 잡을 수 있다.
그러나, 순항 출력 추종형 제어로 지령된 발전 출력은, 엔진 효율이 좋은 영역(연비 최량점 부근)을 겨냥하고 있는 것은 아니다. 이 때문에, 운전 패턴에 따라서는, 내연기관의 연비 최량점에서 벗어난 점에서 계속해서 발전하여 연비가 저하되는 경우를 생각할 수 있다.
또한, 순항 출력 추종형 제어에서는, 차량의 순항 속도가 발전 시작 차속 이하인 경우, 예컨대, 에어컨이나 히터와 같은 주행 부하 상황에 관계가 없는 부하를 동작시키면, 축전지의 축전 상태가 정해진 값 이하로 될 때까지 그 차속에서의 발전이 시작되지 않는다. 이러한 축전지의 축전 상태가 내려갔을 때에 연속 고부하 운전이 필요하게 된 경우, 저출력의 발전기(배기량이 작은 내연기관)에서는, 에너지 수지(收支) 밸런스를 잡을 수 없게 되어 버릴 우려가 있다.
그래서, 본 발명은, 전동기의 요구 구동력을 만족하면서 내연기관의 운전 효율을 향상시킬 수 있는 발전 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명(청구항 1에 따른 발명)은, 내연기관으로 구동되는 발전기와, 상기 발전기에 의해 발전한 전력을 축적하는 축전지와, 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 축전지의 상태에 따라서 상기 발전기의 발전 가부(可否)를 판정하고, 발전을 허가했을 때에, 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력에 상당하는 발전량을 설정하고, 차량 상태 및 주행 상태에 따라 필요하게 되는 전력량에 따라서 추가 발전량을 설정하여, 상기 발전량 및 상기 추가 발전량이 최대 발전량보다 큰 경우, 상기 최대 발전량에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하고, 상기 발전량 및 상기 추가 발전량이 상기 최대 발전량 이하인 경우, 상기 발전량 및 상기 추가 발전량에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치이다.
이러한 발전 제어 장치에 따르면, 발전기의 발전량을 최대 발전량으로 제한할 수 있기 때문에, 발전기를 구동하는 내연기관을 내연기관의 최량 효율점을 포함하는 정해진 효율 이상의 영역에서 운전할 수 있으므로, 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명(청구항 9에 따른 발명)은, 내연기관으로 구동되는 발전기와, 상기 발전기에 의해 발전한 전력을 축적하는 축전지와, 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 축전지의 상태에 따라서 상기 발전기의 발전 가부를 판정하고, 발전을 허가했을 때에, 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력에 상당하는 상기 발전기에 의한 발전이 가능한 내연기관 회전 속도를 설정하고, 차량 상태 및 주행 상태에 따라 필요하게 되는 전력량에 따른 상기 발전기에 의한 발전이 가능한 추가 내연기관 회전 속도를 설정하고, 상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도가 최대 내연기관 회전 속도보다 큰 경우, 상기 최대 내연기관 회전 속도에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하고, 상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도가 상기 최대 내연기관 회전 속도 이하인 경우, 상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치이다.
이러한 발전 제어 장치에 따르면, 발전기를 구동하는 내연기관의 출력인 회전 속도를 최대 내연기관 회전 속도로 제한할 수 있기 때문에, 내연기관의 최량 효율점을 포함하는 소정 효율 이상의 영역에서 운전할 수 있으므로, 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 발전 제어 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 축전지의 잔류 용량에 기초하여 상기 최대 발전량 또는 상기 최대 내연기관 회전 속도를 도출하는 것이 바람직하다.
이러한 발전 제어 장치에 따르면, 축전지의 잔류 용량에 기초하여 최대 발전량 또는 최대 내연기관 회전 속도를 도출할 수 있기 때문에, 최대 발전량 또는 최대 내연기관 회전 속도를 적합하게 설정하여, 출력이 작은 발전기나 내연기관이라도, 전동기의 요구 구동력을 만족하면서 축전지의 과방전을 방지할 수 있다.
또한, 발전 제어 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 노면의 경사 추정치에 기초하여 상기 최대 발전량 또는 상기 최대 내연기관 회전 속도를 도출하는 것이 바람직하다.
이러한 발전 제어 장치에 따르면, 노면의 경사 추정치에 기초하여 최대 발전량 또는 최대 내연기관 회전 속도를 도출할 수 있기 때문에, 최대 발전량 또는 최대 내연기관 회전 속도를 적합하게 설정하여, 출력이 작은 발전기나 내연기관이라도, 전동기의 요구 구동력을 만족하면서 축전지의 과방전을 방지할 수 있다.
또한, 발전 제어 장치에 있어서, 상기 축전지로부터의 전력으로 동작하는 온도 조정 수단을 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 온도 조정 수단의 가동 상태에 따라서 상기 최대 발전량 또는 상기 최대 내연기관 회전 속도를 도출하는 것이 바람직하다.
이러한 발전 제어 장치에 따르면, 차량의 주행 상태(예컨대, 차속)와의 의존이 적은 전력 소비 장치의 상태에 기초하여 최대 발전량 또는 최대 내연기관 회전 속도를 도출할 수 있기 때문에, 최대 발전량 또는 최대 내연기관 회전 속도를 적합하게 설정하여, 출력이 작은 발전기나 내연기관이라도, 전동기의 요구 구동력을 만족하면서 축전지의 과방전을 방지할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명(청구항 5에 따른 발명)은, 내연기관으로 구동되는 발전기와, 상기 발전기에 의해 발전한 전력을 축적하는 축전지와, 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 축전지의 상태에 따라서 상기 발전기의 발전 가부를 판정하고, 발전을 허가했을 때에, 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력에 상당하는 발전량을 설정하고, 차량 상태 및 주행 상태에 따라 필요하게 되는 전력량에 따라서 추가 발전량을 설정하고, 상기 발전량 및 상기 추가 발전량이 최저 발전량보다 작은 경우, 상기 최저 발전량에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하고, 상기 발전량 및 상기 추가 발전량이 상기 최저 발전량 이상인 경우, 상기 발전량 및 상기 추가 발전량에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치이다.
이러한 발전 제어 장치에 따르면, 발전기의 발전량을 최저 발전량으로 제한할 수 있기 때문에, 출력이 작은 발전기나 내연기관이라도, 주행 부하의 급격한 변화에 대하여 견고한 시스템으로 할 수 있어, 에너지 수지를 유지할 수 있다. 이에 따라, 축전지 및/또는 발전기로부터의 전력으로 구동하는 전동기의 요구 구동력을 만족할 수 있다. 또한, 축전지의 과방전을 방지할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명(청구항 13에 따른 발명)은, 내연기관으로 구동되는 발전기와, 상기 발전기에 의해 발전한 전력을 축적하는 축전지와, 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 축전지의 상태에 따라서 상기 발전기의 발전 가부를 판정하고, 발전을 허가했을 때에, 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력에 상당하는 상기 발전기에 의한 발전이 가능한 내연기관 회전 속도를 설정하고, 차량 상태 및 주행 상태에 따라 필요하게 되는 전력량에 따른 상기 발전기에 의한 발전이 가능한 추가 내연기관 회전 속도를 설정하고, 상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도가 최저 내연기관 회전 속도보다 작은 경우, 상기 최저 내연기관 회전 속도에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하고, 상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도가 상기 최저 내연기관 회전 속도 이상인 경우, 상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치이다.
이러한 발전 제어 장치에 따르면, 발전기를 구동하는 내연기관의 출력인 회전 속도를 최저 내연기관 회전 속도로 제한할 수 있기 때문에, 출력이 작은 발전기나 내연기관이라도, 주행 부하의 급격한 변화에 대하여 견고한 시스템으로 할 수 있어, 에너지 수지를 유지할 수 있다. 이에 따라, 축전지 및/또는 발전기로부터의 전력으로 구동하는 전동기의 요구 구동력을 만족할 수 있다. 또한, 축전지의 과방전을 방지할 수 있다.
또한, 발전 제어 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 축전지의 잔류 용량에 기초하여 상기 최저 발전량 또는 상기 최저 내연기관 회전 속도를 도출하는 것이 바람직하다.
이러한 발전 제어 장치에 따르면, 축전지의 잔류 용량에 기초하여 최저 발전량 또는 최저 내연기관 회전 속도를 도출할 수 있기 때문에, 최저 발전량 또는 최저 내연기관 회전 속도를 적합하게 설정하여, 출력이 작은 발전기나 내연기관이라도, 전동기의 요구 구동력을 만족하면서 축전지의 과방전을 방지할 수 있다.
또한, 발전 제어 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 노면의 경사 추정치에 기초하여 상기 최저 발전량 또는 상기 최저 내연기관 회전 속도를 도출하는 것이 바람직하다.
이러한 발전 제어 장치에 따르면, 노면의 경사 추정치에 기초하여 최저 발전량 또는 최저 내연기관 회전 속도를 도출할 수 있기 때문에, 최저 발전량 또는 최저 내연기관 회전 속도를 적합하게 설정하여, 출력이 작은 발전기나 내연기관이라도, 전동기의 요구 구동력을 만족하면서 축전지의 과방전을 방지할 수 있다.
또한, 발전 제어 장치에 있어서, 상기 축전지로부터의 전력으로 동작하는 온도 조정 수단을 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 온도 조정 수단의 가동 상태에 따라서 상기 최저 발전량 또는 상기 최저 내연기관 회전 속도를 도출하는 것이 바람직하다.
이러한 발전 제어 장치에 따르면, 차량의 주행 상태(예컨대. 차속)와의 의존이 적은 전력 소비 장치의 상태에 기초하여 최저 발전량 또는 최저 내연기관 회전 속도를 도출할 수 있기 때문에, 최저 발전량 또는 최저 내연기관 회전 속도를 적합하게 설정하여, 출력이 작은 발전기나 내연기관이라도, 전동기의 요구 구동력을 만족하면서 축전지의 과방전을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전동기의 요구 구동력을 만족하면서 내연기관의 운전 효율을 향상시킬 수 있는 발전 제어 장치를 제공할 수 있다. 특히, 종래와 비교하여 저출력의 발전기(배기량이 작은 내연기관)를 탑재한 시리즈형의 하이브리드 자동차에 있어서, 전동기의 요구 구동력을 만족하면서 내연기관의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 차량의 파워 유닛의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 파워 유닛의 운전 모드 결정 처리의 흐름도이다.
도 3은 방전 심도 산출 처리의 흐름도이다.
도 4는 발전 실시 판단 처리의 흐름도이다.
도 5는 제1 실시형태의 발전량 산출 처리의 흐름도이다.
도 6은 제1 실시형태의 발전량 리미트 처리(상한치)의 흐름도이다.
도 7은 방전 심도 산출 처리를 설명하는 그래프로, 횡축이 시간, 종축이 축전지의 잔류 용량이다.
도 8은 제1 실시형태의 발전량 리미트 처리(상한치)를 설명하는 그래프로, (a)는 정미 연료 소비율과 내연기관 출력의 관계를 도시하는 그래프이고, (b)는 발전 출력과 차속의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 9는 제2 실시형태의 발전량 리미트 처리(하한치)의 흐름도이다.
도 10은 제2 실시형태의 발전량 리미트 처리(하한치)를 설명하는 그래프로, (a)는 정미 연료 소비율과 내연기관 출력의 관계를 도시하는 그래프이고, (b)는 발전 출력과 차속의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 11은 제3 실시형태에 따른 파워 유닛의 운전 모드 결정 처리의 흐름도이다.
도 12는 제3 실시형태의 회전 속도 산출 처리의 흐름도이다.
도 13은 제3 실시형태의 회전 속도 리미트 처리(상한치)의 흐름도이다.
도 14는 제4 실시형태의 회전 속도 리미트 처리(하한치)의 흐름도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 「실시형태」라고 함)에 관해서 적절하게 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여 중복된 설명을 생략한다.
≪제1 실시형태≫
<파워 유닛>
도 1은 차량의 파워 유닛(PU)의 전체 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 차량(하이브리드 자동차)에 탑재되는 파워 유닛(PU)은, 축전지(11)와, 제1 컨버터(12)와, 제1 파워 드라이브 유닛(13)과, 전동기(14)와, 내연기관(15)과, 발전기(16)와, 제2 파워 드라이브 유닛(17)과, 전동 콤프레셔(18)와, 전동 히터(19)와, 제2 컨버터(20)와, 저전압 축전지(21)와, 충전 장치(22)와, 외부 충전 플러그(23)와, 제어 장치(30)를 구비하고 있다. 여기서, 내연기관(15), 발전기(16) 및 제2 파워 드라이브 유닛(17)은, 내연기관(15)의 구동력으로 전력을 발생하는 보조 동력부(S)를 구성한다.
축전지(11)는 예컨대 리튬 이온(Li-ion) 이차 전지이며, 충방전할 수 있게 되어 있다.
제1 컨버터(12)는, 한쪽이 축전지(11)와 접속되고, 다른 쪽이 제1 파워 드라이브 유닛(13) 및 제2 파워 드라이브 유닛(17)과 접속되어 있다.
제1 파워 드라이브 유닛(13)은, 한쪽이 제1 컨버터(12) 및 제2 파워 드라이브 유닛(17)과 접속되고, 다른 쪽이 전동기(14)와 접속되어 있다.
전동기(14)는 예컨대 3상 교류 브러시리스 모터이며, 제1 파워 드라이브 유닛(13)과 접속되어 있다. 한편, 도시하지는 않지만, 전동기(14)의 출력축(도시하지 않음)은, 변속 기구(도시하지 않음)를 통해 구동륜(도시하지 않음)의 구동축(도시하지 않음)과 접속되어 있어, 전동기(14)의 회전 구동력이 구동륜(도시하지 않음)에 전달 가능하게 접속되어 있다.
예컨대, 전동기(14)의 구동시에는, 축전지(11)로부터 출력되는 직류 전력을 제1 컨버터(12)에서 변압하고, 또한 제1 파워 드라이브 유닛(13)에서 3상 교류 전력으로 변환하여, 전동기(14)에 공급한다. 이에 따라, 차량(하이브리드 자동차)은 주행할 수 있게 된다.
한편, 예컨대 차량(하이브리드 자동차)의 감속시에는, 구동축(도시하지 않음)으로부터 전동기(14)의 출력축(도시하지 않음)에 구동력이 전달되어, 전동기(14)는 회생 발전하는 발전기로서 기능할 수 있게 된다. 회생 발전에 의해 전동기(14)로부터 출력된 3상 교류 전력은, 제1 파워 드라이브 유닛(13)에서 직류 전력으로 변환하고, 또한 제1 컨버터(12)에서 변압하여, 축전지(11)에 공급한다. 이에 따라, 차량의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 축전지(11)를 충전할 수 있게 된다.
내연기관(15)은, 연료를 소비하여 크랭크 샤프트(도시하지 않음)를 회전시키도록 되어 있다. 내연기관(15)의 크랭크 샤프트(도시하지 않음)는, 변속 기구(도시하지 않음)를 통해, 발전기(16)의 회전축(도시하지 않음)에 접속되어 있어, 내연 기관(15)의 회전 구동력이 발전기(16)에 전달 가능하게 접속되어 있다.
발전기(16)는, 예컨대 3상 교류 브러시리스 모터이며, 제2 파워 드라이브 유닛(17)과 접속되어 있다. 덧붙이자면, 발전기(16)는, 전동기(14)와 비교하여, 소형·저출력의 3상 교류 브러시리스 모터를 이용하고 있다.
제2 파워 드라이브 유닛(17)은, 한쪽이 발전기(16)와 접속되고, 다른 쪽이 제1 컨버터(12) 및 제2 파워 드라이브 유닛(17)과 접속되어 있다.
예컨대, 내연기관(15)을 구동함으로써, 크랭크 샤프트(도시하지 않음)로부터 발전기(16)의 회전축(도시하지 않음)에 구동력이 전달되어, 발전기(16)는 발전한다. 발전기(16)로부터 출력된 3상 교류 전력은, 제2 파워 드라이브 유닛(17)에서 직류 전력으로 변환하고, 또한 제1 컨버터(12)에서 변압하여, 축전지(11)에 공급한다. 이에 따라, 연료를 소비하여, 축전지(11)를 충전할 수 있게 된다.
또한, 제2 파워 드라이브 유닛(17)에서 직류 전력으로 변환하고, 또한 제1 파워 드라이브 유닛(13)에서 3상 교류 전력으로 변환하여, 전동기(14)에 공급할 수 있게 된다.
전동 콤프레셔(18)는, 차 실내를 공조하기 위해서, 차 실내와 차 실외 사이에서 열 이동시키는 히트 펌프 회로를 구성하는 압축기이며, 축전지(11)에 접속되어, 축전지(11)로부터 공급된 전력에 의해서 동작하도록 되어 있다.
또한, 전동 히터(19)는, 차 실내를 공조하기 위해서, 차 실내의 공기를 가열하는 것으로, 축전지(11)에 접속되어, 축전지(11)로부터 공급된 전력에 의해서 동작하도록 되어 있다.
제2 컨버터(20)는, 한쪽이 축전지(11) 및 제1 컨버터(12)와 접속되고, 다른 쪽이 저전압 축전지(21)와 접속되어 있고, 축전지(11) 및/또는 제1 컨버터(12)로부터 공급된 전력을 강압(예컨대, 12 V)하여, 저전압 축전지(21)를 충전할 수 있게 되어 있다.
저전압 축전지(21)는, 축전지(11)보다도 저전압(예컨대, 12 V)인 것이며, 제어 장치(30) 등에 전력을 공급하는 전원으로서 기능하도록 되어 있다.
한편, 예컨대 축전지(11)의 잔류 용량(SOC: State Of Charge)이 저하되어 있는 경우 등에는, 저전압 축전지(21)로부터 공급된 전력을 제2 컨버터(20)에서 승압하여, 축전지(11)를 충전할 수 있게 되어 있더라도 좋다.
충전 장치(22)는, 한쪽이 외부의 전원(도시하지 않음)과 접속 가능한 외부 충전 플러그(23)와 접속되고, 다른 쪽이 축전지(11)와 접속되어 있어, 이 외부 충전 플러그(23)를 외부의 전원(예컨대, 상용 전원)과 접속하여, 축전지(11)를 충전할 수 있게 되어 있다.
제어 장치(30)는, 예컨대 CPU(Central Processing Unit) 등의 전자 회로에 의해 구성되는 각종 ECU(Electronic Control Unit: 전자 제어 유닛)로 구성되어 있으며, 축전지 ECU(31)와, 컨버터 ECU(32)와, 전동기 ECU(33)와, 내연기관 ECU(34)과, 발전기 ECU(35)와, 공조용 ECU(36)를 가지며, 각 ECU는 통신 가능하게 접속되어 있다.
축전지 ECU(31)는, 예컨대 축전지(11)를 포함하는 고압 전장계의 감시 및 보호 등의 제어와, 제2 컨버터(20) 및 충전 장치(22)의 전력 변환 동작의 제어를 행할 수 있게 되어 있다. 한편, 축전지 ECU(31)는, 축전지(11)의 전압을 검출하는 전압 센서(도시하지 않음), 축전지(11)의 전류를 검출하는 전류 센서(도시하지 않음), 축전지(11)의 온도를 검출하는 온도 센서(도시하지 않음) 등과 접속되어, 이들 센서로부터 출력되는 검출 신호가 입력되도록 되어 있다. 또한, 축전지 ECU(31)는, 축전지(11)의 단자간 전압과 전류와 온도의 각 검출 신호에 기초하여, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC) 등의 각종 상태량을 산출할 수 있게 되어 있다. 한편, 전류 센서에서 검출한 충방전 전류를 적산하여 잔류 용량(SOC)을 산출하더라도 좋고, 잔류 용량(SOC)과 축전지(11)의 개방 전압(OCV)(Open Circuit Voltage)의 상관에 기초하여, 개방 전압(OCV)으로부터 잔류 용량(SOC)을 산출하더라도 좋다.
컨버터 ECU(32)는, 제1 컨버터(12)의 전력 변환 동작을 제어함으로써 축전지(11)와 보조 동력부(S) 및 전동기(14)의 충방전을 제어할 수 있게 되어 있다.
전동기 ECU(33)는, 제1 파워 드라이브 유닛(13)의 전력 변환 동작을 제어함으로써 전동기(14)의 구동 및 회생 발전을 제어할 수 있게 되어 있다.
내연기관 ECU(34)은, 예컨대 내연기관(15)에의 연료 공급이나 점화 타이밍 등을 제어할 수 있게 되어 있다. 한편, 내연기관 ECU(34)은, 내연기관(15)의 냉각수 온도(TW)를 검출하는 냉각수 온도 센서(도시하지 않음) 등과 접속되어, 이들 센서로부터 출력되는 검출 신호가 입력되게 되어 있다.
발전기 ECU(35)는, 제2 파워 드라이브 유닛(17)의 전력 변환 동작을 제어함으로써 발전기(16)의 발전을 제어할 수 있게 되어 있다.
공조용 ECU(36)는, 전동 콤프레셔(18) 및 전동 히터(19)의 동작을 제어함으로써, 차 실내의 공조를 제어할 수 있게 되어 있다.
또한, 제어 장치(30)는, 각종 센서(도시하지 않음) 등과 접속되어, 이들 센서로부터 출력되는 검출 신호가 입력되도록 되어 있다.
차속 센서(도시하지 않음)는, 파워 유닛(PU)이 탑재된 차량의 속도인 차속(VP)을 검출하여, 제어 장치(30)에 검출 신호를 출력하도록 되어 있다. 한편, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 차속(VP)의 전회의 값과의 차에 기초하여, 차량의 가속도(α)를 산출할 수 있게 되어 있다.
액셀 개방도 센서(도시하지 않음)는, 운전자의 액셀 페달(도시하지 않음)의 답입량을 검지하여, 제어 장치(30)에 검출 신호를 출력하도록 되어 있다. 그리고, 제어 장치(30)는, 액셀 페달의 답입량의 검출 신호에 기초하여, 액셀 개방도(AP)로 환산한다. 한편, 액셀 페달의 답입량과 액셀 개방도(AP)는, 선형 제어라도 좋고, 비선형 제어라도 좋다.
브레이크 페달 센서(도시하지 않음)는, 운전자에 의해 브레이크 페달(도시하지 않음)이 밟혔는지 여부를 검지하여, 제어 장치(30)에 검출 신호를 출력하도록 되어 있다.
셀렉트 레인지 센서(도시하지 않음)는, 운전자가 셀렉트 레버(도시하지 않음)를 조작함으로써 선택한 셀렉트 레인지를 검지하여, 제어 장치(30)에 검출 신호를 출력하도록 되어 있다.
스타터 스위치(도시하지 않음)는, 차량(하이브리드 자동차)을 시동할 때에 눌리는 스위치이며, 제어 장치(30)에 검출 신호를 출력하도록 되어 있다.
<운전 모드 결정 처리>
이어서, 제1 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리에 관해서 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 제1 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리의 흐름도이다.
단계 S1에서, 제어 장치(30)는, 셀렉트 레인지가 P 레인지(파킹 레인지) 및 N 레인지(뉴트럴 레인지) 중 어느 한쪽인지 여부를 판정한다(PorN?). 셀렉트 레인지가 P 레인지 및 N 레인지 중 어느 한쪽인 경우(S1·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S11로 진행한다. 한편, 셀렉트 레인지가 P 레인지 및 N 레인지 중 어느 쪽도 아닌 경우(S1·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S2로 진행한다.
단계 S2에서, 제어 장치(30)는, 운전자에 의해 브레이크 페달(도시하지 않음)이 밟혔는지 여부를 판정한다(BRAKE ON?). 브레이크 페달이 밟힌 경우(S2·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S3으로 진행한다. 한편, 브레이크 페달이 밟히지 않은 경우(S2·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S21로 진행한다.
단계 S3에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)이 「0」인지 여부를 판정한다(VP=0?). 차속(VP)이 「0」인 경우(S3·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S11로 진행한다. 한편, 단계 S11로 진행하는 경우, 유휴(idle) 상태이다. 한편, 차속(VP)이 「0」이 아닌 경우(S3·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S21로 진행한다.
단계 S11에서, 제어 장치(30)는, 발전기(16)의 발전량인 발전기 발전 출력(PREQGEN)을 유휴 상태일 때의 발전기 발전 출력(PREQGENIDL)으로 설정한다(PREQGEN←PREQGENIDL). 한편, 유휴 상태일 때의 발전기 발전 출력(PREQGENIDL)은 미리 설정되어 있는 설정치이며, 제어 장치(30)에 기억되어 있다.
단계 S12에서, 제어 장치(30)는, 내연기관(15)의 회전 속도인 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를 유휴 상태일 때의 발전기용 내연기관 회전 속도(NGENIDL)로 설정한다(NGEN←NGENIDL). 한편, 유휴 상태일 때의 발전기용 내연기관 회전 속도(NGENIDL)은 미리 설정되어 있는 설정치이며, 제어 장치(30)에 기억되어 있다.
단계 S13에서, 제어 장치(30)는, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이, 유휴 상태일 때의 발전 실시 상한 잔류 용량(SOCIDLE)보다 큰지 여부를 판정한다(SOC>SOCIDLE?). 여기서, 유휴 상태일 때의 발전 실시 상한 잔류 용량(SOCIDLE)은 미리 설정되어 있는 임계치이며, 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 잔류 용량(SOC)이 유휴 상태일 때의 발전 실시 상한 잔류 용량(SOCIDLE)보다 큰 경우(S13·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S15로 진행한다. 한편, 잔류 용량(SOC)이 유휴 상태일 때의 발전 실시 상한 잔류 용량(SOCIDLE)보다 크지 않은 경우(S13·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S14로 진행한다.
단계 S14에서, 제어 장치(30)는, 파워 유닛(PU)의 운전 모드를 제1 모드(REV IDLE)로 설정하고, 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리를 종료한다.
여기서, 제1 모드(REV IDLE)는, 전동기(14)를 정지시킨 상태에서, 보조 동력부(S)에 의한 발전을 하는 모드이다. 이에 따라, 보조 동력부(S)에서 발전한 전력을 축전지(11)에 충전하여, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)을 증가시킨다. 구체적으로는, 전동기 ECU(33)는, 전동기(14)를 정지시키도록 제1 파워 드라이브 유닛(13)을 제어한다(MOT: 정지). 내연기관 ECU(34)은, 내연기관(15)의 회전 속도가 단계 S12에서 설정된 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)(즉, 유휴 상태일 때의 발전기용 내연기관 회전 속도(NGENIDL))가 되도록, 내연기관(15)을 제어한다(ENG: ON). 발전기 ECU(35)는, 발전기(16)의 발전량이 단계 S11에서 설정된 발전기 발전 출력(PREQGEN)(즉, 유휴 상태일 때의 발전기 발전 출력(PREQGENIDL))으로 되도록 제2 파워 드라이브 유닛(17)을 제어한다(GEN: 발전). 컨버터 ECU(32)는, 보조 동력부(S)에서 발전한 전력을 축전지(11)에 충전하도록 제1 컨버터(12)를 제어한다. 축전지 ECU(31)는 축전지(11)의 감시 및 보호를 한다.
단계 S15에서, 제어 장치(30)는, 파워 유닛(PU)의 운전 모드를 제2 모드(IDLE STOP)로 설정하고, 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리를 종료한다.
여기서, 제2 모드(IDLE STOP)는, 전동기(14)를 정지시킨 상태에서, 보조 동력부(S)를 정지시키는(발전을 하지 않는) 모드이다. 구체적으로는, 전동기 ECU(33)는, 전동기(14)를 정지시키도록 제1 파워 드라이브 유닛(13)를 제어한다(MOT: 정지). 내연기관 ECU(34)은, 내연기관(15)을 정지시키도록 내연기관(15)을 제어한다(ENG: OFF). 발전기 ECU(35)는, 발전기(16)를 정지시키도록 제2 파워 드라이브 유닛(17)를 제어한다(GEN: 정지).
단계 S21에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 액셀 개방도(AP)에 기초하여, 전동기(14)의 요구 구동력(FREQF)을 맵 검색한다(FREQF←VP, AP에 의한 MAP 검색). 여기서, 요구 구동력(FREQF)이란, 운전자가 전동기(14)에 발생시킬 것을 요구하고 있는 구동력이다. 한편, 차속(VP)과 액셀 개방도(AP)에 대한 요구 구동력(FREQF)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 요구 구동력(FREQF)의 맵은, 예컨대, 차속(VP)이 소정 차속 이상인 경우, 차속(VP)이 커짐에 따라서, 요구 구동력(FREQF)은 작아지도록 설정할 수 있다. 또한, 예컨대, 저차속(차속(VP)이 소정 차속 미만)이면서 액셀 개방도(AP)가 0 부근이면, 구동력이 마이너스(즉, 회생)로 되어 있는 경우도 있기 때문에, 액셀 개방도(AP)가 커짐에 따라서, 요구 구동력(FREQF)은 0에 근접하도록 설정할 수 있다.
단계 S22에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 단계 S21에서 구한 요구 구동력(FREQF)으로부터 전동기(14)의 요구 구동용 출력(PREQ)을 산출한다(PREQ←VP, FREQF로부터 산출). 여기서, 요구 구동용 출력(PREQ)이란, 단계 S21에서 구한 요구 구동력(FREQF)을 전동기(14)에 발생시키기 위해서, 축전지(11)(및/또는 보조 동력부(S))로부터 전동기(14)에 출력하는 전력량이다. 한편, 요구 구동용 출력(PREQ)의 산출식은 전동기(14)의 특성에 따라 정해지며, 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다.
단계 S23에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP), 가속도(α) 및 요구 구동력(FREQF)의 전회의 값인 요구 구동력(전회치)(FREQFB)으로부터 경사 추정치(θ)를 산출한다(VP, α, FREQFB로부터 경사 추정치(θ) 산출). 여기서, 경사 추정치(θ)란, 파워 유닛(PU)이 탑재된 차량이 현재 주행하고 있는 노면의 경사의 추정치이다.
또한, 경사 추정치(θ)는, 요구 구동력(전회치)(FREQFB), 공기 저항(Ra), 구름 저항(Rr), 가속 저항(Rc), 차량 중량(W), 중력 가속도(g)에 기초하여 식(1)에 의해 산출된다. 한편, 공기 저항(Ra)은, 공기 저항 계수(λ), 앞면 투영 면적(S), 차속(VP)에 기초하여 식(2)에 의해 산출된다. 구름 저항(Rr)은, 차량 중량(W), 구름 저항 계수(μ)에 기초하여 식(3)에 의해 산출된다. 가속 저항(Rc)은, 가속도(α) 및 차량 중량(W)에 기초하여 식(4)에 의해 산출된다. 한편, 중력 가속도(g), 공기 저항 계수(λ), 앞면 투영 면적(S), 차량 중량(W), 구름 저항 계수(μ)는 미리 설정되어 있는 설정치이며, 제어 장치(30)에 기억되어 있다.
Figure pct00001
단계 S24에서, 제어 장치(30)는, 축전지(11)의 방전 심도(DOD)를 산출한다(방전 심도 산출). 상세한 것은 도 3을 이용하여 후술한다.
단계 S25에서, 제어 장치(30)는, 보조 동력부(S)에 의한 발전을 실시하는지 여부를 판단한다(발전 실시 판단). 즉, 보조 동력부(S)에 의한 발전을 행하거나(후술하는 발전 실시 플래그 F_GEN가, F_GEN=1), 발전을 행하지 않는(후술하는 발전 실시 플래그 F_GEN가, F_GEN=0) 플래그 처리를 한다. 상세한 것은 도 4를 이용하여 후술한다.
단계 S26에서, 제어 장치(30)는, 발전기(16)의 발전량인 발전기 발전 출력(PREQGEN)을 산출한다(발전량 산출). 상세한 것은 도 5를 이용하여 후술한다.
단계 S27에서, 제어 장치(30)는, 단계 S26에서 산출한 발전기 발전 출력(PREQGEN)에 대해서 리미트 처리를 한다(발전량 리미트 처리). 상세한 것은 도 6을 이용하여 후술한다.
단계 S28에서, 제어 장치(30)는, 단계 S27에서 리미트 처리된 발전기 발전 출력(PREQGEN)에 기초하여, 내연기관(15)의 회전 속도인 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를 테이블 검색한다(NGEN←PREQGEN에 의한 테이블 검색). 한편, 발전기 발전 출력(PREQGEN)에 대한 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 발전기 발전 출력(PREQGEN)이 커짐에 따라서, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)는 커지게 되어 있다.
단계 S29에서, 제어 장치(30)는, 단계 S21에서 구한 전동기(14)의 요구 구동력(FREQF)이 「0」보다 작은지 여부를 판정한다(FREQF<0?). 요구 구동력(FREQF)이 「0」보다 작은 경우(S29·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S30으로 진행한다. 한편, 요구 구동력(FREQF)이 「0」보다 작지 않은 경우(S29·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S33으로 진행한다.
단계 S30에서, 제어 장치(30)는, 단계 S25에서 구한 발전 실시 플래그 F_GEN가 「1」(GEN: 발전)인지 여부를 판정한다(F_GEN=1?). 발전 실시 플래그 F_GEN가 「1」(GEN: 발전)인 경우(S30·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S32로 진행한다. 한편, 발전 실시 플래그 F_GEN가 「1」(GEN: 발전)이 아닌 경우(S30·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S31로 진행한다.
단계 S31에서, 제어 장치(30)는, 파워 유닛(PU)의 운전 모드를 제3 모드(EV REGEN)로 설정하고, 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리를 종료한다.
여기서, 제3 모드(EV REGEN)는, 전동기(14)를 회생 발전시킨 상태에서, 보조 동력부(S)를 정지시키는(발전을 하지 않는) 모드이다. 이에 따라, 전동기(14)에서 회생 발전한 전력을 축전지(11)에 충전하여, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)을 증가시킨다. 구체적으로는, 전동기 ECU(33)는, 전동기(14)의 구동력이 단계 S21에서 구한 요구 구동력(FREQF)으로 되도록(전동기(14)의 회생 발전의 출력이 단계 S22에서 구한 요구 구동용 출력(PREQ)으로 되도록) 제1 파워 드라이브 유닛(13)를 제어한다(MOT: 회생). 내연기관 ECU(34)은, 내연기관(15)을 정지시키도록 내연기관(15)을 제어한다(ENG: OFF). 발전기 ECU(35)는, 발전기(16)를 정지시키도록 제2 파워 드라이브 유닛(17)를 제어한다(GEN: 정지). 컨버터 ECU(32)는, 전동기(14)에서 회생 발전한 전력을 축전지(11)에 충전하도록 제1 컨버터(12)를 제어한다. 축전지 ECU(31)는 축전지(11)의 감시 및 보호를 한다.
단계 S32에서, 제어 장치(30)는, 파워 유닛(PU)의 운전 모드를 제4 모드(REV REGEN)로 설정하여, 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리를 종료한다.
여기서, 제4 모드(REV REGEN)는, 전동기(14)를 회생 발전시킨 상태에서, 보조 동력부(S)에 의한 발전을 하는 모드이다. 이에 따라, 전동기(14)에서 회생 발전한 전력 및 보조 동력부(S)에서 발전한 전력을 축전지(11)에 충전하여, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)을 증가시킨다. 구체적으로는, 전동기 ECU(33)는, 전동기(14)의 구동력이 단계 S21에서 구한 요구 구동력(FREQF)으로 되도록(전동기(14)의 회생 발전의 출력이 단계 S22에서 구한 요구 구동용 출력(PREQ)으로 되도록) 제1 파워 드라이브 유닛(13)을 제어한다(MOT: 회생). 내연기관 ECU(34)은, 내연기관(15)의 회전 속도가 단계 S28에서 구한 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)가 되도록 내연기관(15)을 제어한다(ENG: ON). 발전기 ECU(35)는, 발전기(16)의 발전량이 단계 S26 및 단계 S27에서 구한 발전기 발전 출력(PREQGEN)으로 되도록 제2 파워 드라이브 유닛(17)을 제어한다(GEN: 발전). 컨버터 ECU(32)는, 전동기(14)에서 회생 발전한 전력 및 보조 동력부(S)에서 발전한 전력을 축전지(11)에 충전하도록 제1 컨버터(12)를 제어한다. 축전지 ECU(31)는 축전지(11)의 감시 및 보호를 한다.
단계 S33에서, 제어 장치(30)는, 단계 S25에서 구한 발전 실시 플래그 F_GEN가 「1」(GEN: 발전)인지 여부를 판정한다(F_GEN=1?). 발전 실시 플래그 F_GEN가 「1」(GEN: 발전)인 경우(S33·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S34로 진행한다. 한편, 발전 실시 플래그 F_GEN가 「1」(GEN: 발전)이 아닌 경우(S33·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S35로 진행한다.
단계 S34에서, 제어 장치(30)는, 파워 유닛(PU)의 운전 모드를 제5 모드(REV RUN)로 설정하고, 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리를 종료한다.
여기서, 제5 모드(REV RUN)는, 보조 동력부(S)에 의한 발전을 행하고, 보조 동력부(S)에서 발전한 전력 및/또는 축전지(11)에 축적한 전력으로, 전동기(14)를 구동하여 주행하는 모드이다. 이에 따라, 보조 동력부(S)에서 발전한 전력보다 전동기(14)에서 소비하는 전력이 큰 경우, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)의 감소량을 저감시킨다. 또한, 보조 동력부(S)에서 발전한 전력보다 전동기(14)에서 소비하는 전력이 작은 경우, 보조 동력부(S)에서 발전한 전력의 일부를 축전지(11)에 충전하여, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)을 증가시킨다. 구체적으로는, 전동기 ECU(33)는, 전동기(14)의 구동력이 단계 S21에서 구한 요구 구동력(FREQF)으로 되도록(전동기(14)에 공급하는 전력이 단계 S22에서 구한 요구 구동용 출력(PREQ)으로 되도록) 제1 파워 드라이브 유닛(13)를 제어한다(MOT: 구동). 내연기관 ECU(34)은, 내연기관(15)의 회전 속도가 단계 S28에서 구한 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)가 되도록 내연기관(15)을 제어한다(ENG:ON). 발전기 ECU(35)는, 발전기(16)의 발전량이 단계 S26 및 단계 S27에서 구한 발전기 발전 출력(PREQGEN)으로 되도록 제2 파워 드라이브 유닛(17)을 제어한다(GEN: 발전). 컨버터 ECU(32)는, 보조 동력부(S)에서 발전한 전력 및/또는 축전지(11)에 축적한 전력을 전동기(14)에 공급하도록 제1 컨버터(12)를 제어한다. 축전지 ECU(31)는 축전지(11)의 감시 및 보호를 한다.
단계 S35에서, 제어 장치(30)는, 파워 유닛(PU)의 운전 모드를 제6 모드(EV RUN)로 설정하고, 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리를 종료한다.
여기서, 제6 모드(EV RUN)는, 축전지(11)에 축적한 전력으로 전동기(14)를 구동하여 주행시키고, 보조 동력부(S)를 정지시키는(발전을 하지 않는) 모드이다. 이에 따라, 내연기관(15)의 연료를 소비하지 않고, 축전지(11)에 축적한 전력으로 주행할 수 있다. 구체적으로는, 전동기 ECU(33)는, 전동기(14)의 구동력이 단계 S21에서 구한 요구 구동력(FREQF)으로 되도록(전동기(14)에 공급하는 전력이 단계 S22에서 구한 요구 구동용 출력(PREQ)으로 되도록) 제1 파워 드라이브 유닛(13)을 제어한다(MOT: 구동). 내연기관 ECU(34)은, 내연기관(15)을 정지시키도록 내연기관(15)을 제어한다(ENG: OFF). 발전기 ECU(35)는, 발전기(16)를 정지시키도록 제2 파워 드라이브 유닛(17)을 제어한다(GEN: 정지). 컨버터 ECU(32)는, 보조 동력부(S)에서 발전한 전력 및/또는 축전지(11)에 축적한 전력을 전동기(14)에 공급하도록 제1 컨버터(12)를 제어한다. 축전지 ECU(31)는 축전지(11)의 감시 및 보호를 한다.
<방전 심도 산출 처리>
이어서, 단계 S24의 방전 심도 산출 처리에 관해서 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은 방전 심도 산출 처리의 흐름도이다.
단계 S101에서, 제어 장치(30)는, 스타터 스위치가 온으로 되었을 때인지 아닌지를 판정한다(스타터 SW ON?). 여기서, 「스타터 스위치가 온으로 되었을 때」란, 스타터 스위치가 눌리고 나서 맨 처음의 연산 타이밍임을 말한다. 스타터 스위치가 온으로 되었을 때인 경우(S101·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S102로 진행한다. 한편, 스타터 스위치가 온으로 되었을 때가 아닌 경우(S101·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S109로 진행한다.
단계 S102에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)을 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)으로 설정한다(SOCINT←SOC).
단계 S103에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)이 방전 심도 산출 기준 잔류 용량 하한치(SOCINTL)보다 작은지 여부를 판정한다(SOCINT<SOCINTL?). 여기서, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량 하한치(SOCINTL)는 미리 설정되어 있는 설정치이며, 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)이 방전 심도 산출 기준 잔류 용량 하한치(SOCINTL)보다 작은 경우(S103·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S104로 진행한다. 한편, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)이 방전 심도 산출 기준 잔류 용량 하한치(SOCINTL)보다 작지 않은 경우(S103·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S105로 진행한다.
단계 S104에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)을 방전 심도 산출 기준 잔류 용량 하한치(SOCINTL)로 설정한다(SOCINT←SOCINTL). 그리고, 제어 장치(30)의 처리는 단계 S105로 진행한다.
단계 S105에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL)를 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)에서 방전 심도 산출 실시 판단 방전량(DODLMT)을 감산한 값으로서 설정한다(SOCLMTL←SOCINT-DODLMT). 한편, 방전 심도 산출 실시 판단 방전량(DODLMT)(도 7 참조)은 미리 설정되어 있는 설정치이며, 제어 장치(30)에 기억되어 있다.
단계 S106에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH)를 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)에 방전 심도 산출 실시 판단 충전량(SOCUP)을 가산한 값으로서 설정한다(SOCLMTH←SOCINT+SOCUP). 한편, 방전 심도 산출 실시 판단 충전량(SOCUP)(도 7 참조)은 미리 설정되어 있는 설정치이며, 제어 장치(30)에 기억되어 있다.
단계 S107에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도 산출 실시 플래그 F_DODLMT를 「0」(불실시)으로 설정한다(F_DODLMT←0).
단계 S108에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도(DOD)를 초기치인 「0」으로 설정하여(DOD←0), 방전 심도 산출 처리(단계 S24)를 종료하고, 단계 S25(도 2 참조)로 진행한다.
또한, 단계 S109에서, 제어 장치(30)는, 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 잔류 용량(SOCUPH)보다 큰지 여부를 판정한다(SOC>SOCUPH?). 여기서, 방전 심도 산출 실시 상한 잔류 용량(SOCUPH)은 미리 설정되어 있는 임계치이며, 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 잔류 용량(SOCUPH)보다 큰 경우(S109·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S107로 진행한다. 한편, 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 잔류 용량(SOCUPH)보다 크지 않은 경우(S109·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S110으로 진행한다.
단계 S110에서, 제어 장치(30)는, 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL)(단계 S105 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(SOC>SOCLMTL?). 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL)보다 큰 경우(S110·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S113으로 진행한다. 한편, 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL)보다 크지 않은 경우(S110·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S111로 진행한다.
단계 S111에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도 산출 실시 플래그 F_DODLMT를 「1」(실시)로 설정한다(F_DODLMT←1).
단계 S112에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도(DOD)를 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)에서 잔류 용량(SOC)을 감산한 값으로서 설정하고(DOD←SOCINT-SOC), 방전 심도 산출 처리(단계 S24)를 종료하여, 단계 S25(도 2 참조)로 진행한다.
단계 S113에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도 산출 실시 플래그 F_DODLMT가 「1」(실시)인지 여부를 판정한다(F_DODLMT=1?). 방전 심도 산출 실시 플래그 F_DODLMT가 「1」(실시)인 경우(S113·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S114로 진행한다. 한편, 방전 심도 산출 실시 플래그 F_DODLMT가 「1」(실시)이 아닌 경우(S113·No), 방전 심도 산출 처리(단계 S24)를 종료하고, 단계 S25(도 2 참조)로 진행한다.
단계 S114에서, 제어 장치(30)는, 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH)(단계 S106 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(SOC>SOCLMTH?). 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH)보다 큰 경우(S114·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S102로 진행한다. 한편, 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH)보다 크지 않은 경우(S114·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S115로 진행한다.
단계 S115에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도(DOD)를 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)에서 잔류 용량(SOC)을 감산한 값으로서 설정하고(DOD←SOCINT-SOC), 방전 심도 산출 처리(단계 S24)를 종료하여, 단계 S25(도 2 참조)로 진행한다.
(방전 심도 산출 처리의 동작예)
여기서, 방전 심도 산출 처리의 동작예에 관해서 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7은 방전 심도 산출 처리를 설명하는 그래프이며, 횡축이 시간, 종축이 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)의 비율(%)이다.
우선, 스타터 스위치가 온일 때에(도 7의 A점), 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)을 판독하여, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)으로서 설정한다(도 3의 S101·Yes, S102 참조). 또한, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)으로부터 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL) 및 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH)를 산출하고(도 3의 S105, S106 참조), 방전 심도 산출 실시 플래그 F_DODLMT 및 방전 심도(DOD)를 초기화한다(도 3의 S107, S108 참조).
한편, 도 7의 예와는 다르지만, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)은 하한치가 있고, 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 기준 잔류 용량 하한치(SOCINTL) 미만인 경우, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량 하한치(SOCINTL)를 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)으로서 설정한다(도 3의 S103·Yes, S104 참조). 이에 따라, 방전 심도(DOD)의 산출을 시작하는 임계치인 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL)도 하한치(SOCINTL-DODLMT)를 갖게 되기 때문에, 예컨대, 스타터 스위치가 온일 때에 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 적은 경우라도, 방전 심도(DOD)의 산출을 시작할 수 있게 된다. 또한, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량 하한치(SOCINTL)보다 작은 잔류 용량(SOC)을 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)으로 한 경우와 비교하여, 방전 심도(DOD)의 값을 크게 할 수 있다. 이에 따라, 후술하는 것과 같이, 발전 실시 판단 처리(특히 도 4의 S203 참조)에 있어서 발전 시작이라고 판단되기 쉽도록 제어하고, 발전량 산출 처리(특히 도 5의 S304 참조)에 있어서 발전량을 크게 하는 방향으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 축전지(11)가 과방전이 되는 것을 방지할 수 있다.
도 7의 예로 되돌아가면, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL) 이하가 될 때까지(도 7의 A점에서부터 B점까지), 방전 심도(DOD)의 산출은 행해지지 않고, 방전 심도(DOD)는 「0」 그대로로 되어 있다(S110·Yes, S113·No 참조).
축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 하한 임계치(SOCLMTL) 이하가 되면(도 7의 B점), 즉, 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)에서 방전 심도 산출 실시 판단 방전량(DODLMT)을 끌어낸 상태가 되면, 방전 심도(DOD)의 산출을 시작한다(S110·No, S111 참조). 그리고, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH)보다 커질 때까지(도 7의 B점에서부터 C점까지), 방전 심도(DOD)의 산출을 시작한다(S112, S115 참조).
축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH)보다 커지면(도 7의 C점), 즉, 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)에서 방전 심도 산출 실시 상한 임계치(SOCLMTH) 회복한 상태가 되면(S114·Yes 참조), 방전 심도(DOD)의 산출을 종료하고(S107, S108 참조), 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)을 갱신한다(S102부터 S104 참조).
한편, 도 7의 예와는 다르지만, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 방전 심도 산출 실시 상한 잔류 용량(SOCUPH)보다 큰 경우, 방전 심도 산출 기준 잔류 용량(SOCINT)을 갱신하지 않고서 방전 심도(DOD)를 「0」으로 하여, 산출을 종료한다(S109·Yes, S107, S108 참조). 즉, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)에 여유가 있는 경우에는, 방전 심도(DOD)의 산출을 하지 않게 되어 있다.
<발전 실시 판단>
이어서, 단계 S25의 발전 실시 판단 처리에 관해서 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4는 발전 실시 판단 처리의 흐름도이다.
단계 S201에서, 제어 장치(30)는, 잔류 용량(SOC)이 REV 모드 발전 실시 상한 잔류 용량(SOCREV)보다 작은지 여부를 판정한다(SOC<SOCREV?). 잔류 용량(SOC)이 REV 모드 발전 실시 상한 잔류 용량(SOCREV)보다 작은 경우(S201·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S202로 진행한다. 한편, 잔류 용량(SOC)이 REV 모드 발전 실시 상한 잔류 용량(SOCREV)보다 작지 않은 경우(S202·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S208로 진행한다.
단계 S202에서, 제어 장치(30)는, 내연기관(15)의 냉각수 온도(TW)가 EV 모드 실시 상한 수온(TWEV)보다도 큰지 여부를 판정한다(TW>TWEV?). 여기서, EV 모드 실시 상한 수온(TWEV)이란, 내연기관(15)이 워밍업되어 있는지 여부를 판정하기 위한 임계치이다. 제어 장치(30)는, 내연기관(15)의 워밍업이 완료될 때까지, 발전기(16)에 의한 발전을 실시하게 하지 않도록 되어 있다. 냉각수 온도(TW)가 EV 모드 실시 상한 수온(TWEV)보다도 큰 경우(즉, 워밍업이 완료된 경우)(S202·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S203으로 진행한다. 한편, 냉각수 온도(TW)가 EV 모드 실시 상한 수온(TWEV)보다도 크지 않은 경우(즉, 워밍업이 완료되지 않은 경우)(S202·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S208로 진행한다.
단계 S203에서, 제어 장치(30)는, 방전 심도(DOD)에 기초하여, 방전 심도에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)을 테이블 검색한다(VPGENDOD←DOD에 의한 테이블 검색). 여기서, 방전 심도에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)이란, 차속(VP)에 기초하여, 보조 동력부(S)에 의한 발전을 실시하는지 여부를 판정하기 위한 임계치이다(후술하는 단계 S205 참조). 한편, 방전 심도(DOD)에 대한 방전 심도에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 방전 심도(DOD)가 정해진 값 이상으로 커지면, 방전 심도(DOD)가 커짐에 따라서, 방전 심도에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)은 작아지게 되어 있다.
단계 S204에서, 제어 장치(30)는, 잔류 용량(SOC)에 기초하여, 잔류 용량에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)을 테이블 검색한다(VPGENSOC←SOC에 의한 테이블 검색). 여기서, 잔류 용량에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)이란, 차속(VP)에 기초하여, 보조 동력부(S)에 의한 발전을 실시하는지 여부를 판정하기 위한 임계치이다(후술하는 단계 S206 참조). 한편, 잔류 용량(SOC)에 대한 잔류 용량에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 잔류 용량(SOC)이 정해진 값 이하까지 작아지면, 잔류 용량(SOC)이 작아짐에 따라서, 잔류 용량에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)은 작아지게 되어 있다.
단계 S205에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)이 방전 심도에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)(단계 S203 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(VP>VPGENDOD?). 차속(VP)이 방전 심도에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)보다 큰 경우(S205·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S207로 진행한다. 한편, 차속(VP)이 방전 심도에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD)보다 크지 않은 경우(S205·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S206으로 진행한다.
단계 S206에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)이 잔류 용량에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)(단계 S204 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(VP>VPGENSOC?). 차속(VP)이 잔류 용량에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)보다 큰 경우(S206·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S207로 진행한다. 한편, 차속(VP)이 잔류 용량에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC)보다 크지 않은 경우(S206·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S208로 진행한다.
단계 S207에서, 제어 장치(30)는, 발전 실시 플래그 F_GEN를 「1」(GEN: 발전)로 설정한다(F_GEN←1). 그리고, 발전 실시 판단 처리(단계 S25)를 종료하고, 단계 S26(도 2 참조)으로 진행한다.
단계 S208에서, 제어 장치(30)는, 발전 실시 플래그 F_GEN를 「0」(GEN: 정지)으로 설정한다(F_GEN←0). 그리고, 발전 실시 판단 처리(단계 S25)를 종료하고, 단계 S26(도 2 참조)으로 진행한다.
이와 같이, 도 4에 도시하는 발전 실시 판단 처리는, 방전 심도(DOD)가 증가했을 때, 또는 잔류 용량(SOC)이 감소했을 때, 즉, 축전지(11)가 과방전으로 될 우려가 있을 때, 보조 동력부(S)에 의한 발전을 시작하는 차속(VP)의 임계치(방전 심도에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENDOD), 잔류 용량에 의한 발전 실시 하한 차속(VPGENSOC))를 작게 함으로써, 축전지(11)가 과방전이 되는 것을 방지할 수 있게 되어 있다.
예컨대, 에어컨이나 히터와 같은 주행 부하 상황에 관계가 없는 부하를 동작시킴에 의해서도 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 감소한다(및/또는 방전 심도(DOD)가 증가한다). 종래의 비교적 고출력의 발전기(내연기관)를 구비하는 발전 제어 장치에서는, 차속(VP)이 정해진 임계치 이하의 저차속 상태인 경우, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 정해진 값 이하가 될 때까지 발전이 시작되지 않게 되어 있었다. 그래도, 비교적 고출력의 발전기(내연기관)를 구비하기 때문에, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 저하한 상태에서 연속 고부하 운전(예컨대, 언덕길 주행)으로 되더라도, 전동기(14)의 출력 요구를 만족할 수 있게 되어 있었다.
한편, 저출력의 발전기(16)(배기량이 작은 내연기관(15))를 구비하는 경우, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 저하한 상태에서 연속 고부하 운전으로 되면, 저출력의 발전기(16)(배기량이 작은 내연기관(15))에서는 전동기(14)의 출력 요구를 만족할 수 없어, 축전지(11)가 과방전 상태가 될 우려가 있다.
이에 대하여, 보조 동력부(S)에 의한 발전을 시작하는 차속(VP)의 임계치를 내림으로써, 저차속 상태에서도 발전이 시작되도록 되어 있다. 이에 따라, 저차속 상태에서도 발전을 시작하여 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)을 회복시킬 수 있어, 연속 고부하 운전으로 이행하는 경우라도, 축전지(11)가 과방전 상태가 되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 저차속·저출력일 때의 에너지 제어를 적확하게 행할 수 있게 된다.
<발전량 산출 처리>
이어서, 단계 S26의 발전량 산출 처리에 관해서 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5는 제1 실시형태의 발전량 산출 처리의 흐름도이다.
단계 S301에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)에 기초하여, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전량(PGENRL)을 테이블 검색한다(PGENRL←VP에 의한 테이블 검색). 여기서, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전량(PGENRL)은, 전동기(14)가 차량의 공기 저항(Ra) 및 구름 저항(Rr)에 이겨낼 만큼의 구동력을 발생하기 위해서 전동기(14)에 공급하는 전력량이다. 한편, 차속(VP)에 대한 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전량(PGENRL)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 차속(VP)이 커짐에 따라서, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전량(PGENR)은 커지게 되어 있다.
단계 S302에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 노면의 경사 추정치(θ)(도 2의 단계 S23 참조)에 기초하여, 각 차속과 경사의 발전 보정량(PGENSLP)을 맵 검색한다(PGENSLP←VP, θ에 의한 MAP 검색). 한편, 차속(VP)과 경사 추정치(θ)에 대한 각 차속과 경사의 발전 보정량(PGENSLP)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 각 차속과 경사의 발전 보정량(PGENSLP)의 맵은, 예컨대, 경사 추정치(θ)가 커짐에 따라서 발전 보정량(PGENSLP)은 커지고, 경사 추정치(θ)가 일정한 경우에는 차속(VP)이 커짐에 따라서 발전 보정량(PGENSLP)은 작아지도록 설정할 수 있다.
단계 S303에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)에 기초하여 각 차속에 있어서의 발전 추가 기본량(PGENBASE)을 테이블 검색한다(PGENBASE←VP에 의한 테이블 검색). 한편, 차속(VP)에 대한 각 차속에 있어서의 발전 추가 기본량(PGENBASE)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 차속(VP)이 커짐에 따라서, 각 차속에 있어서의 발전 추가 기본량(PGENBASE)은 작아지게 되어 있다.
단계 S304에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 방전 심도(DOD)에 기초하여, 각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD)을 맵 검색한다(PGENDOD←VP, DOD에 의한 MAP 검색). 한편, 차속(VP)과 방전 심도(DOD)에 대한 각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD)의 맵은, 예컨대, 방전 심도(DOD)가 커짐에 따라서, 발전 추가량(PGENDOD)은 커지고, 방전 심도(DOD)가 일정한 경우에는 차속(VP)이 커짐에 따라서, 발전 추가량(PGENDOD)은 작아지도록 설정할 수 있다.
단계 S305에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 잔류 용량(SOC)에 기초하여, 각 차속과 잔류 용량의 발전 추가량(PGENSOC)을 맵 검색한다(PGENSOC←VP, SOC에 의한 MAP 검색). 한편, 차속(VP)과 잔류 용량(SOC)에 대한 각 차속과 잔류 용량의 발전 추가량(PGENSOC)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 각 차속과 잔류 용량의 발전 추가량(PGENSOC)의 맵은, 예컨대, 잔류 용량(SOC)이 작아짐에 따라서 발전 추가량(PGENSOC)은 커지고, 잔류 용량(SOC)이 일정한 경우에는 차속(VP)이 커짐에 따라서 발전 추가량(PGENSOC)은 작아지도록 설정할 수 있다.
단계 S306에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)에 기초하여, 각 차속의 공조 사용시의 발전 추가량(PGENAC)을 테이블 검색한다(PGENAC←VP에 의한 테이블 검색). 한편, 차속(VP)에 대한 각 차속의 공조 사용시의 발전 추가량(PGENAC)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 차속(VP)이 커짐에 따라서, 각 차속의 공조 사용시의 발전 추가량(PGENAC)은 감소하도록 되어 있다.
단계 S307에서, 제어 장치(30)는, 공조 사용 플래그 F_AC가 「1」(공조 사용)인지 여부를 판정한다(F_AC=1?). 한편, 공조용 ECU(36)은, 전동 콤프레셔(18) 및/또는 전동 히터(19)가 동작하고 있을 때 공조 사용 플래그 F_AC를 「1」(공조 사용)로 하고, 전동 콤프레셔(18) 및 전동 히터(19)가 동작하지 않을 때 공조 사용 플래그 F_AC를 「0」(공조 사용 없음)으로 하도록 되어 있다. 공조 사용 플래그 F_AC가 「1」(공조 사용)인 경우(S307·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S309로 진행한다. 한편, 공조 사용 플래그 F_AC가 「1」(공조 사용)이 아닌 경우(S307·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S308로 진행한다.
단계 S308에서, 제어 장치(30)는, 발전기(16)의 발전량인 발전기 발전 출력(PREQGEN)을, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전량(PGENRL)(S301 참조), 각 차속과 경사의 발전 보정량(PGENSLP)(S302 참조), 각 차속에 있어서의 발전 추가 기본량(PGENBASE)(S303 참조), 각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD)(S304 참조) 및 각 차속과 잔류 용량의 발전 추가량(PGENSOC)(S305 참조)을 가산한 값으로서 설정한다. 그리고, 발전량 산출 처리(단계 S26)를 종료하고, 단계 S27(도 2 참조)로 진행한다.
단계 S309에서, 제어 장치(30)는, 발전기(16)의 발전량인 발전기 발전 출력(PREQGEN)을, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전량(PGENRL)(S301 참조), 각 차속과 경사의 발전 보정량(PGENSLP)(S302 참조), 각 차속에 있어서의 발전 추가 기본량(PGENBASE)(S303 참조), 각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD)(S304 참조), 각 차속과 잔류 용량의 발전 추가량(PGENSOC)(S305 참조) 및 각 차속의 공조 사용시의 발전 추가량(PGENAC)(S306 참조)을 가산한 값으로서 설정한다. 그리고, 발전량 산출 처리(단계 S26)를 종료하고, 단계 S27(도 2 참조)로 진행한다.
이와 같이, 차량이 주행할 때에 발생하는 차량의 공기 저항(Ra) 및 구름 저항(Rr)에 상당하는 출력인 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전량(PGENRL)(S301 참조)과, 정해진 여유량으로서 설정한 각 차속에 있어서의 발전 추가 기본량(PGENBASE)(S302 참조)을 가산한 발전기 발전 출력(PREQGEN)(S308, S309 참조)에 기초하여, 보조 동력부(S)에서 발전하는, 소위 「순항 출력 추종형 제어」로 할 수 있다.
이에 따라, 종래의 「요구 출력 추종형 제어」(특허문헌 1 참조)의 과제인, 발전기의 요구 발전량이 큰 경우, 내연기관의 연비 최량점에서 벗어나 연비가 저하한다고 하는 과제나, 내연기관이 내는 소리나 진동도 커져, 상품성이 저하한다고 하는 과제를 해소할 수 있다. 또한, 종래의 「정점 운전형 제어」(특허문헌 2 참조)의 과제인, 저출력의 발전기(16)(배기량이 작은 내연기관(15))를 구비하는 경우, 축전지(11)가 방전 경향으로 되어 에너지의 유지가 곤란하게 된다고 하는 과제를 해소할 수 있다.
또한, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전량(PGENRL)(S301 참조)은, 차속(VP)에 기초하여 설정되기 때문에, 예컨대 내리막길이나 감속시에 보조 동력부(S)의 잉여 출력으로 축전지(11)를 충전할 수 있다. 즉, 내연기관(15)의 효율을 저하시키는 대출력 발전을 하는 것이 아니라, 예컨대 내리막길이나 감속시에 보조 동력부(S)의 발전 빈도가 확대됨으로써, 축전지(11)의 에너지 유지가 한층더 용이하게 된다.
또한, 발전기 발전 출력(PREQGEN)을, 각 차속과 경사의 발전 보정량(PGENSLP)(S302 참조)에 의해서 보정하기 때문에, 노면의 경사 추정치(θ)(도 2의 단계 S23 참조)에 의한 영향을 보상하여 보조 동력부(S)의 발전량을 적절히 제어할 수 있다. 또한, 발전기 발전 출력(PREQGEN)을, 각 차속과 방전 심도의 발전 추가량(PGENDOD)(S304 참조)에 의해서 보정하기 때문에, 방전 심도(DOD)에 의한 영향을 보상하여 보조 동력부(S)의 발전량을 적절히 제어할 수 있다. 또한, 발전기 발전 출력(PREQGEN)을, 각 차속과 잔류 용량의 발전 추가량(PGENSOC)(S305 참조)에 의해서 보정하기 때문에, 잔류 용량(SOC)에 의한 영향을 보상하여 보조 동력부(S)의 발전량을 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 발전기 발전 출력(PREQGEN)을, 각 차속의 공조 사용시의 발전 추가량(PGENAC)(S306 참조)에 의해서 보정하기 때문에, 공조 부하(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))에 의한 영향을 보상하여 보조 동력부(S)의 발전량을 적절하게 제어할 수 있다. 이에 따라, 중고(中高) 차속·중고 출력시에 있어서의 에너지 제어를 적확하게 행할 수 있게 된다.
<발전량 리미트 처리(상한치)>
이어서, 단계 S27의 발전량 리미트 처리(상한치)에 관해서 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은 제1 실시형태의 발전량 리미트 처리(상한치)의 흐름도이다.
단계 S501에서, 제어 장치(30)는, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)에 기초하여, BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)을 테이블 검색한다(PWRSOC←SOC에 의한 테이블 검색). 여기서, BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)이란, 내연기관(15)을 제어할 때의 정미 연료 소비율(BSFC: Brake Specific Fuel Consumption)의 상한치이다. 한편, 잔류 용량(SOC)에 대한 BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 잔류 용량(SOC)이 커짐에 따라서, BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)은 커지게 되어 있다.
단계 S502에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 노면의 경사 추정치(θ)(도 2의 단계 S23 참조)에 기초하여, 차속과 경사의 발전 전력 요구 상한치(PGENLMTSLP)를 맵 검색한다(PGENLMTSLP←VP, θ에 의한 MAP 검색). 한편, 차속(VP)과 경사 추정치(θ)에 대한 차속과 경사의 발전 전력 요구 상한치(PGENLMTSLP)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 차속과 경사의 발전 전력 요구 상한치(PGENLMTSLP)의 맵은, 예컨대, 경사 추정치(θ)가 커짐에 따라서, 발전 전력 요구 상한치(PGENLMTSLP)는 커지고, 차속(VP)이 커짐에 따라서, 발전 전력 요구 상한치(PGENLMTSLP)는 커지도록 설정할 수 있다.
단계 S503에서, 제어 장치(30)는, 공조에 의한 소비 전력(PWRACHTR)을 입력하여 설정한다(PWRACHTR←공조에 의한 소비 전력). 여기서, 공조에 의한 소비 전력(PWRACHTR)은, 현재 사용되고 있는 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))가 없을 때는 「0」으로 하고, 현재 사용되고 있는 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))가 있을 때는, 그 공조 장치의 최대 소비 전력(복수의 경우는 합산)으로 한다. 또는, 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))의 소비 전력을 추정하여 구하여도 좋다. 예컨대, 전동 콤프레셔(18)로 냉동 사이클을 동작시켜 차 실내를 공조하는 경우, 실내 온도, 실외 온도 및 설정 온도에 기초하여, 소비 전력을 추정할 수 있다. 또한, 전동 히터(19)로 차 실내를 난방하는 경우, 실내 온도와 설정 온도에 기초하여 소비 전력을 추정할 수 있다.
단계 S504에서, 제어 장치(30)는, 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 전력 요구 상한치(PWRLMT)를, 차속과 경사의 발전 전력 요구 상한치(PGENLMTSLP)(S502 참조) 및 공조에 의한 소비 전력(PWRACHTR)(S503 참조)을 가산한 값으로서 설정한다(PWRLMT←PGENLMTSLP+PWRACHTR).
단계 S505에서, 제어 장치(30)는, 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 전력 요구 상한치(PWRLMT)(S504 참조)가 BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)(S501 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(PWRLMT>PWRSOC?). 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 전력 요구 상한치(PWRLMT)가 BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)보다 큰 경우(S505·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S506으로 진행한다. 한편, 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 전력 요구 상한치(PWRLMT)가 BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)보다 크지 않은 경우(S505·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S507로 진행한다.
단계 S506에서, 제어 장치(30)는 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMT)를 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 전력 요구 상한치(PWRLMT)(S504 참조)로 설정한다(PWRGENLMT←PWRLMT). 그리고, 제어 장치(30)의 처리는 단계 S508로 진행한다.
단계 S507에서, 제어 장치(30)는 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMT)를 BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)(S501 참조)으로 설정한다(PWRGENLMT←PWRSOC). 그리고, 제어 장치(30)의 처리는 단계 S508로 진행한다.
단계 S508에서, 제어 장치(30)는, 발전기 발전 출력(PREQGEN)(도 5의 S308, S309 참조)이 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMT)(S506, S507 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(PREQGEN>PWRGENLMT?). 발전기 발전 출력(PREQGEN)이 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMT)보다 큰 경우(S508·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S509로 진행한다. 한편, 발전기 발전 출력(PREQGEN)이 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMT)보다 크지 않은 경우(S508·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S510으로 진행한다.
단계 S509에서, 제어 장치(30)는, 발전기 발전 출력(PREQGEN)을 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMT)로 설정한다(PREQGEN←PWRGENLMT). 그리고, 발전량 리미트 처리(단계 S27)를 종료하고, 단계 S28(도 2 참조)로 진행한다.
단계 S510에서, 제어 장치(30)는, 발전기 발전 출력(PREQGEN)을 발전기 발전 출력(PREQGEN)으로 설정한다(PREQGEN←PREQGEN). 그리고, 발전량 리미트 처리(단계 S27)를 종료하고, 단계 S28(도 2 참조)로 진행한다.
여기서, 도 8을 이용하여 발전량 리미트 처리의 작용·효과에 관해서 설명한다. 도 8은 제1 실시형태의 발전량 리미트 처리(상한치)를 설명하는 그래프로, (a)는 정미 연료 소비율(BSFC)과 내연기관 출력의 관계를 도시하는 그래프이고, (b)는 발전 출력과 차속의 관계를 도시하는 그래프이다. 한편, (b)에서, 리미트 처리 전의 잔류 용량(SOC)마다의 보조 동력부(S)의 발전 출력(발전기 발전 출력(PREQGEN))을 실선(비제한시)으로 나타내고, 차속(VP)에 대한 전동기(14)의 요구 전력(요구 구동용 출력(PREQ))을 1점쇄선(M)으로 나타낸다. 또한, 리미트 처리된 발전 출력(발전기 발전 출력(PREQGEN))을 파선(제한시)으로 나타낸다.
본 실시형태에 따르면, 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 전력 요구 상한치(PWRLMT)(S504 참조)가 작은 경우, 예컨대, 평탄로를 주행하여, 공조 장치인 에어컨(전동 콤프레셔(18))이나 히터(전동 히터(19)) 등이 사용되고 있지 않은 저부하 상태에서는, 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMT)로서 BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)(S501 참조)을 선택하도록 되어 있다(S507 참조). 여기서, BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)은, 잔류 용량(SOC)이 커짐에 따라서, 도 8의 (a)에 도시하는 연비 최량점(ENG 효율 최량점)에 근접하게 된다. 이 때문에, 내연기관(15)은, 연비 최량점(ENG 효율 최량점)을 포함하는 소정 효율 이상의 영역에서 운전할 수 있기 때문에, 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 가속시나, 연속 언덕길 주행시, 공조 장치가 사용된 상태 등 고부하의 상태에서는, 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 전력 요구 상한치(PWRLMT)(S504 참조)가 BSFC 베스트 영역의 상한 출력(PWRSOC)(S501 참조)보다 커지면, 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMT)로서 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 전력 요구 상한치(PWRLMT)(S504 참조)를 선택하도록 되어 있다(S506 참조). 즉, 부하의 요구에 따라서 도 8의 (b)에 도시하는 상한 제한치(최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMT))를 변화시킬 수 있기 때문에, 출력 부족에 빠지는 것을 방지하게 된다.
≪제2 실시형태≫
<파워 유닛>
이어서, 제2 실시형태에 따른 파워 유닛(PU) 에 관해서 설명한다. 제2 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 전체 구성은, 제1 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)(도 1 참조)과 마찬가지이며 설명을 생략한다.
<운전 모드 결정 처리>
이어서, 제2 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리(도 2 참조)에 관해서 설명한다. 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 제어 장치(30)는, 도 2의 단계 S27에서, 단계 S26에서 산출한 발전기 발전 출력(PREQGEN)에 관해서 리미트 처리를 한다(발전량 리미트 처리). 여기서, 제1 실시형태의 발전량 리미트 처리는, 도 6에 도시하는 「발전량 리미트 처리(상한치)」이다. 이에 대하여, 제2 실시형태의 발전량 리미트 처리는, 도 9에 도시하는 「발전량 리미트 처리(하한치)」인 점에서 다르다. 그 밖에는 마찬가지이며, 설명을 생략한다.
<발전량 리미트 처리(하한치)>
이어서, 단계 S27의 발전량 리미트 처리(하한치)에 관해서 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9는 제2 실시형태의 발전량 리미트 처리(하한치)의 흐름도이다.
단계 S401에서, 제어 장치(30)는, 공조에 의한 소비 전력(PWRACHTR)을 설정한다(PWRACHTR←공조에 의한 소비 전력). 여기서, 공조에 의한 소비 전력(PWRACHTR)은, 현재 사용되고 있는 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))가 없을 때는 「0」으로 하고, 현재 사용되고 있는 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))가 있을 때는, 그 공조 장치의 최대 소비 전력(복수인 경우는 합산)으로 한다. 또는, 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))의 소비 전력을 추정하여 구하여도 좋다. 예컨대, 전동 콤프레셔(18)로 냉동 사이클을 동작시켜 차 실내를 공조하는 경우, 실내 온도, 실외 온도 및 설정 온도에 기초하여, 소비 전력을 추정할 수 있다. 또한, 전동 히터(19)로 차 실내를 난방하는 경우, 실내 온도와 설정 온도에 기초하여 소비 전력을 추정할 수 있다.
단계 S402에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 노면의 경사 추정치(θ)(도 2의 단계 S23 참조)에 기초하여, 차속과 경사의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSLPL)를 맵 검색한다(PGENLMTSLPL←VP, θ에 의한 MAP 검색). 한편, 차속(VP)과 경사 추정치(θ)에 대한 차속과 경사의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSLPL)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 차속과 경사의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSLPL)의 맵은, 예컨대 경사 추정치(θ)가 커짐에 따라서, 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSLPL)는 커지고, 차속(VP)이 커짐에 따라서, 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSLPL)는 커지도록 설정할 수 있다.
단계 S403에서, 제어 장치(30)는, 공조에 의한 소비 전력(PWRACHTR)(S401 참조)과 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)에 기초하여, 공조와 잔류 용량의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSOCL)를 맵 검색한다(PGENLMTSOCL←PWRACHTR, SOC에 의한 MAP 검색). 한편, 공조에 의한 소비 전력(PWRACHTR)과 잔류 용량(SOC)에 대한 공조와 잔류 용량의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSOCL)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 공조와 잔류 용량의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSOCL)의 맵은, 예컨대, 공조에 의한 소비 전력(PWRACHTR)이 커짐에 따라서, 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSOCL)는 커지고, 잔류 용량(SOC)이 커짐에 따라서, 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSOCL)는 커지도록 설정할 수 있다.
단계 S404에서, 제어 장치(30)는, 차속과 경사의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSLPL)(S402 참조)가 공조와 잔류 용량의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSOCL)(S403 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(PGENLMTSLPL>PGENLMTSOCL?). 차속과 경사의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSLPL)가 공조와 잔류 용량의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSOCL)보다 큰 경우(S404·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S405로 진행한다. 한편, 차속과 경사의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSLPL)가 공조와 잔류 용량의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSOCL)보다 크지 않은 경우(S404·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S406으로 진행한다.
단계 S405에서, 제어 장치(30)는 제1 발전 전력 리미트치(PGENLMTACHTRL)를 차속과 경사의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSLPL)(S402 참조)로 설정한다(PGENLMTACHTRL←PGENLMTSLPL). 그리고, 제어 장치(30)의 처리는 단계 S407로 진행한다.
단계 S406에서, 제어 장치(30)는 제1 발전 전력 리미트치(PGENLMTACHTRL)를 공조와 잔류 용량의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSOCL)(S403 참조)로 설정한다(PGENLMTACHTRL←PGENLMTSOCL). 그리고, 제어 장치(30)의 처리는 단계 S407로 진행한다.
단계 S407에서, 제어 장치(30)는, 보조 기계에 의한 소비 전력(PWRDEV)을 입력하여 설정한다(PWRDEV←보조 기계에 의한 소비 전력). 여기서, 보조 기계에 의한 소비 전력(PWRDEV)은, 현재 사용되고 있는 보조 기계가 없을 때는 「0」으로 하고, 현재 사용되고 있는 보조 기계가 있을 때는, 그 보조 기계의 최대 소비 전력(복수인 경우는 합산)으로 한다. 한편, 여기서, 보조 기계란, 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19)) 및 전동기(14) 이외의 것이며, 축전지(11)의 전력을 소비하여 동작하는 기기이다.
단계 S408에서, 제어 장치(30)는, 보조 기계에 의한 소비 전력(PWRDEV)(S407 참조)과 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)에 기초하여, 제2 발전 전력 리미트치(PGENLMTDEVL)를 맵 검색한다(PGENLMTDEVL←PWRDEV, SOC에 의한 MAP 검색). 한편, 보조 기계에 의한 소비 전력(PWRDEV)과 잔류 용량(SOC)에 대한 제2 발전 전력 리미트치(PGENLMTDEVL)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 제2 발전 전력 리미트치(PGENLMTDEVL)의 맵은, 예컨대, 보조 기계에 의한 소비 전력(PWRDEV)이 커짐에 따라서 제2 발전 전력 리미트치(PGENLMTDEVL)는 커지고, 잔류 용량(SOC)이 커짐에 따라서 제2 발전 전력 리미트치(PGENLMTDEVL)는 커지도록 설정할 수 있다.
단계 S409에서, 제어 장치(30)는, 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMTL)를, 제1 발전 전력 리미트치(PGENLMTACHTRL)(S405, S406 참조) 및 제2 발전 전력 리미트치(PGENLMTDEVL)(S409참조)를 가산한 값으로서 설정한다(PWRGENLMTL←PGENLMTACHTRL+PGENLMTDEVL).
단계 S410에서, 제어 장치(30)는, 발전기 발전 출력(PREQGEN)(도 5의 S308, S309 참조)이 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMTL)(S409 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(PREQGEN>PWRGENLMTL?). 발전기 발전 출력(PREQGEN)이 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMTL)보다 큰 경우(S410·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S411로 진행한다. 한편, 발전기 발전 출력(PREQGEN)이 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMTL)보다 크지 않은 경우(S410·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S412로 진행한다.
단계 S411에서, 제어 장치(30)는, 발전기 발전 출력(PREQGEN)을 발전기 발전 출력(PREQGEN)으로 설정한다(PREQGEN←PREQGEN). 그리고, 발전량 리미트 처리(단계 S27)를 종료하고, 단계 S28(도 2 참조)로 진행한다.
단계 S412에서, 제어 장치(30)는, 발전기 발전 출력(PREQGEN)을 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMTL)로 설정한다(PREQGEN←PWRGENLMTL). 그리고, 발전량 리미트 처리(단계 S27)를 종료하고, 단계 S28(도 2 참조)로 진행한다.
여기서, 도 10을 이용하여 발전량 리미트 처리의 작용·효과에 관해서 설명한다. 도 10은 제2 실시형태의 발전량 리미트 처리(하한치)를 설명하는 그래프로, (a)는 정미 연료 소비율(BSFC)과 내연기관 출력의 관계를 도시하는 그래프이고, (b)는 발전 출력과 차속의 관계를 도시하는 그래프이다. 한편, (b)에서, 리미트 처리 전의 잔류 용량(SOC)마다의 보조 동력부(S)의 발전 출력(발전기 발전 출력(PREQGEN))을 실선(비제한시)으로 나타내고, 차속(VP)에 대한 전동기(14)의 요구 전력(요구 구동용 출력(PREQ))을 1점쇄선(M)으로 나타낸다.
공조 장치인 에어컨(전동 콤프레셔(18))이나 히터(전동 히터(19))의 소비 전력은, 주행 상황(예컨대 차속(VP))에 의존하지 않으면서 또한 공조 장치의 운전 시작시에 소비 전력이 커진다. 이 때문에, 저차속일 때에 공조 장치의 운전을 시작하면, 차속(VP)에 따라서 발전량을 변화시키는, 소위 「순항 출력 추종형 제어」의 경우, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 급격히 저하하여, 에너지 수지 밸런스가 흐트러질 우려가 있다. 그리고, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)이 저하한 상태에서 연속 고부하 운전(예컨대, 언덕길 주행)으로 되면, 저출력의 발전기(16)(배기량이 작은 내연기관(15))를 구비하는 구성에서는, 전동기(14)의 출력 요구를 만족할 수 없을 우려가 있었다.
이에 대하여, 본 실시형태에 따르면, 차속과 경사의 발전 전력 요구 하한치(PGENLMTSLPL)(S402 참조)와 공조와 잔류 용량의 발전 전력 요구 하한치 PGENLMTSOCL(S403 참조) 중 큰 쪽을 제1 발전 전력 리미트치(PGENLMTACHTRL)(S405, S406 참조)로 하고, 보조 기계에 의한 소비 전력(PWRDEV)과 잔류 용량(SOC)에 기초한 제2 발전 전력 리미트치(PGENLMTDEVL)(S408 참조)도 고려하여, 하한치의 리미트 처리(S409, S410 참조)를 행한다.
이것은, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 파선으로 나타내는 제한시의 발전 출력(도 2의 단계 S27에서 처리된 발전기 발전 출력(PREQGEN))은, 비제한시의 발전 출력(도 2의 단계 S26에서 구한 발전기 발전 출력(PREQGEN))과 하한 제한치(도 9 단계 S409의 최종적인 발전 전력 리미트치(PWRGENLMTL))의 하이 셀렉트가 된다.
이에 따라, 저출력의 발전기(16)(배기량이 작은 내연기관(15))를 구비하는 구성이라도, 주행 부하의 급격한 변화에 대하여 견고한 시스템으로 할 수 있어, 에너지 수지를 유지할 수 있다.
또한, 도 10의 (b)에 도시하는 것과 같이, 중·고 차속 영역에 있어서, 제한시의 발전 출력과 비제한시의 발전 출력은 일치하고 있다. 이와 같이, 연속 내리막길이나 축전 상태가 평형 상태보다 큰 경우 등, 통상의 기본 순항 출력 발전으로 에너지 수지가 성립하는 경우는, 즉시 출력 제한을 해제하므로, 발전 과잉에 의한 연비의 악화를 막을 수 있다.
≪제3 실시형태≫
<파워 유닛>
이어서, 제3 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)에 관해서 설명한다. 제3 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 전체 구성은, 제1 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)(도 1 참조)과 마찬가지이며 설명을 생략한다.
<운전 모드 결정 처리>
이어서, 제3 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리에 관해서 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11은 제3 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리의 흐름도이다.
제1 실시형태의 운전 모드 결정 처리(도 2 참조)는, 발전기(16)의 발전량인 발전기 발전 출력(PREQGEN)을 산출(단계 S26 참조)하고, 발전기 발전 출력(PREQGEN)에 관해서 리미트 처리(단계 S27 참조)를 한 후에, 내연기관(15)의 회전 속도인 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를 구하는(단계 S28 참조) 구성이다.
이에 대하여, 제3 실시형태의 운전 모드 결정 처리(도 11 참조)는 내연기관(15)의 회전 속도인 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를 산출(단계 S26A 참조)하여, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)에 관해서 리미트 처리(단계 S27A 참조)한 후에, 발전기(16)의 발전량인 발전기 발전 출력(PREQGEN)을 구하는(단계 S28A 참조) 구성이라는 점에서 다르다. 그 밖의 처리(단계 S1~3, S11~115, S21~25, S29~S35)는 제1 실시형태의 운전 모드 결정 처리(도 2 참조)와 마찬가지이며 설명을 생략한다.
단계 S26A에서, 제어 장치(30)는, 내연기관(15)의 회전 속도인 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를 산출한다(회전 속도 산출). 상세한 것은 도 12를 이용하여 후술한다.
단계 S27A에서, 제어 장치(30)는, 단계 S26A에서 산출한 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)에 관해서 리미트 처리를 한다(회전 속도 리미트 처리). 상세한 것은 도 13을 이용하여 후술한다.
단계 S28A에서, 제어 장치(30)는, 단계 S27A에서 리미트 처리된 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)에 기초하여, 발전기(16)의 발전량인 발전기 발전 출력(PREQGEN)을 테이블 검색한다(PREQGEN←NGEN에 의한 테이블 검색). 한편, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)에 대한 발전기 발전 출력(PREQGEN)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 11에 도시하는 것과 같이, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)가 커짐에 따라서, 발전기 발전 출력(PREQGEN)은 커지게 되어 있다.
<회전 속도 산출 처리>
이어서, 단계 S26A의 회전 속도 산출 처리에 관해서 도 12를 이용하여 설명한다. 도 12는 제3 실시형태의 회전 속도 산출 처리의 흐름도이다.
단계 S301A에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)에 기초하여, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전기용 내연기관 기본 회전 속도(NGENRL)를 테이블 검색한다(NGENRL←VP에 의한 테이블 검색). 여기서, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전기용 내연기관 기본 회전 속도(NGENRL)는, 전동기(14)가 차량의 공기 저항(Ra) 및 구름 저항(Rr)에 이겨낼 만큼의 구동력을 발생할 수 있는 전력량을 얻을 수 있는 내연기관(15)의 회전 속도이다. 한편, 차속(VP) 에 대한 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전기용 내연기관 기본 회전 속도(NGENRL)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 차속(VP)이 커짐에 따라서, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전기용 내연기관 기본 회전 속도(NGENRL)는 커지게 되어 있다.
단계 S302A에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 노면의 경사 추정치(θ)(도 11의 단계 S23 참조)에 기초하여, 각 차속과 경사의 발전 회전 속도 보정량(DNGENSLP)을 맵 검색한다(DNGENSLP←VP, θ에 의한 MAP 검색). 한편, 차속(VP)과 경사 추정치(θ)에 대한 각 차속과 경사의 발전 회전 속도 보정량(DNGENSLP)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 각 차속과 경사의 발전 회전 속도 보정량(DNGENSLP)의 맵은, 예컨대, 경사 추정치(θ)가 커짐에 따라서, 발전 회전 속도 보정량(DNGENSLP)은 커지고, 경사 추정치(θ)가 일정한 경우에는 차속(VP)이 커짐에 따라서, 발전 회전 속도 보정량(DNGENSLP)은 작아지도록 설정할 수 있다.
단계 S303A에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)에 기초하여, 각 차속에 있어서의 발전 회전 속도 추가 기본량(DNGENBASE)을 테이블 검색한다(DNGENBASE←VP에 의한 테이블 검색). 한편, 차속(VP)에 대한 각 차속에 있어서의 발전 회전 속도 추가 기본량(DNGENBASE)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 차속(VP)이 커짐에 따라서, 각 차속에 있어서의 발전 회전 속도 추가 기본량(DNGENBASE)는 작아지게 되어 있다.
단계 S304A에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 방전 심도(DOD)에 기초하여, 각 차속과 방전 심도의 발전 회전 속도 추가량(DNGENDOD)을 맵 검색한다(DNGENDOD←VP, DOD에 의한 MAP 검색). 한편, 차속(VP)과 방전 심도(DOD)에 대한 각 차속과 방전 심도의 발전 회전 속도 추가량(DNGENDOD)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 각 차속과 방전 심도의 발전 회전 속도 추가량(DNGENDOD)의 맵은, 예컨대, 방전 심도(DOD)가 커짐에 따라서, 발전 회전 속도 추가량(DNGENDOD)는 커지고, 방전 심도(DOD)가 일정한 경우에는 차속(VP)이 커짐에 따라서, 발전 회전 속도 추가량(DNGENDOD)은 작아지도록 설정할 수 있다.
단계 S305A에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 잔류 용량(SOC)에 기초하여, 각 차속과 잔류 용량의 발전 회전 속도 추가량(DNGENSOC)을 맵 검색한다(DNGENSOC←VP, SOC에 의한 MAP 검색). 한편, 차속(VP)과 잔류 용량(SOC)에 대한 각 차속과 잔류 용량의 발전 회전 속도 추가량(DNGENSOC)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 각 차속과 잔류 용량의 발전 회전 속도 추가량(DNGENSOC)의 맵은, 예컨대, 잔류 용량(SOC)이 작아짐에 따라서, 발전 회전 속도 추가량(DNGENSOC)은 커지고, 잔류 용량(SOC)이 일정한 경우에는 차속(VP)이 커짐에 따라서, 발전 회전 속도 추가량(DNGENSOC)은 작아지도록 설정할 수 있다.
단계 S306A에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)에 기초하여, 각 차속의 공조 사용시의 발전 회전 속도 추가량(DNGENAC)을 테이블 검색한다(DNGENAC←VP에 의한 테이블 검색). 한편, 차속(VP)에 대한 각 차속의 공조 사용시의 발전 회전 속도 추가량(DNGENAC)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 차속(VP)이 커짐에 따라서, 각 차속의 공조 사용시의 발전 회전 속도 추가량(DNGENAC)은 감소하도록 되어 있다.
단계 S307A에서, 제어 장치(30)는, 공조 사용 플래그 F_AC가 「1」(공조 사용)인지 여부를 판정한다(F_AC=1?). 한편, 공조용 ECU(36)은, 전동 콤프레셔(18) 및/또는 전동 히터(19)가 동작하고 있을 때 공조 사용 플래그 F_AC를 「1」(공조 사용)로 하고, 전동 콤프레셔(18) 및 전동 히터(19)가 동작하지 않을 때 공조 사용 플래그 F_AC를 「0」(공조 사용 없음)으로 하도록 되어 있다. 공조 사용 플래그 F_AC가 「1」(공조 사용)인 경우(S307A·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S309A로 진행한다. 한편, 공조 사용 플래그 F_AC가 「1」(공조 사용)이 아닌 경우(S307A·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S308A로 진행한다.
단계 S308A에서, 제어 장치(30)는, 내연기관(15)의 회전 속도인 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전기용 내연기관 기본 회전 속도(NGENRL)(S301A 참조), 각 차속과 경사의 발전 회전 속도 보정량(DNGENSLP)(S302A 참조), 각 차속에 있어서의 발전 회전 속도 추가 기본량(DNGENBASE)(S303A 참조), 각 차속과 방전 심도의 발전 회전 속도 추가량(DNGENDOD)(S304A 참조) 및 각 차속과 잔류 용량의 발전 회전 속도 추가량(DNGENSOC)(S305A 참조)을 가산한 값으로서 설정한다. 그리고, 회전 속도 산출 처리(단계 S26A)를 종료하고, 단계 S27A(도 11 참조)로 진행한다.
단계 S309A에서, 제어 장치(30)는, 내연기관(15)의 회전 속도인 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를, 각 차속에 있어서의 순항에 필요한 출력에 상당하는 발전기용 내연기관 기본 회전 속도(NGENRL)(S301A 참조), 각 차속과 경사의 발전 회전 속도 보정량(DNGENSLP)(S302A 참조), 각 차속에 있어서의 발전 회전 속도 추가 기본량(DNGENBASE)(S303A 참조), 각 차속과 방전 심도의 발전 회전 속도 추가량(DNGENDOD)(S304A 참조), 각 차속과 잔류 용량의 발전 회전 속도 추가량(DNGENSOC)(S305A 참조) 및 각 차속의 공조 사용시의 발전 회전 속도 추가량(DNGENAC)(S306A 참조)을 가산한 값으로서 설정한다. 그리고, 회전 속도 산출 처리(단계 S26A)를 종료하고, 단계 S27A(도 11 참조)로 진행한다.
<회전 속도 리미트 처리(상한치)>
이어서, 단계 S27A의 회전 속도 리미트 처리(상한치)에 관해서 도 13을 이용하여 설명한다. 도 13은 제3 실시형태의 회전 속도 리미트 처리(상한치)의 흐름도이다.
단계 S501A에서, 제어 장치(30)는, 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)에 기초하여, BSFC 베스트 영역의 상한 출력 상당 회전 속도(NUMSOC)를 테이블 검색한다(NUMSOC←SOC에 의한 테이블 검색). 한편, 잔류 용량(SOC)에 대한 BSFC 베스트 영역의 상한 출력 상당 회전 속도(NUMSOC)의 테이블은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 이 테이블은, 도 13에 도시하는 바와 같이, 잔류 용량(SOC)이 커짐에 따라서, BSFC 베스트 영역의 상한 출력 상당 회전 속도(NUMSOC)는 커지게 되어 있다.
단계 S502A에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 노면의 경사 추정치(θ)(도 11의 단계 S23 참조)에 기초하여, 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 상한치(NGENLMTSLP)를 맵 검색한다(NGENLMTSLP←VP, θ에 의한 MAP 검색). 한편, 차속(VP)과 경사 추정치(θ)에 대한 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 상한치(NGENLMTSLP)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 상한치(NGENLMTSLP)의 맵은, 예컨대, 경사 추정치(θ)가 커짐에 따라서 발전 회전 속도 요구 상한치(NGENLMTSLP)는 커지고, 차속(VP)이 커짐에 따라서 발전 회전 속도 요구 상한치(NGENLMTSLP)는 커지도록 설정할 수 있다.
단계 S503A에서, 제어 장치(30)는, 공조에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMACHTR)를 입력하여 설정한다(NUMACHTR←공조에 의한 소비 전력 상당 회전 속도). 여기서, 공조에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMACHTR)는, 현재 사용되고 있는 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))가 없을 때는 「0」으로 하고, 현재 사용되고 있는 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))가 있을 때는, 그 공조 장치의 최대 소비 전력을 얻을 수 있는 내연기관(15)의 회전 속도(복수인 경우는 합산)로 한다. 또는, 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))의 소비 전력을 추정하여, 그 소비 전력을 얻을 수 있는 내연기관(15)의 회전 속도를 구하더라도 좋다.
단계 S504A에서, 제어 장치(30)는, 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 회전 속도 요구 상한치(NUMLMT)를, 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 상한치(NGENLMTSLP)(S502A 참조) 및 공조에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMACHTR)(S503A 참조)를 가산한 값으로서 설정한다(NUMLMT←NGENLMTSLP+NUMACHTR).
단계 S505A에서, 제어 장치(30)는, 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 회전 속도 요구 상한치(NUMLMT)(S504A 참조)가 BSFC 베스트 영역의 상한 출력 상당 회전 속도(NUMSOC)(S501A 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(NUMLMT>NUMSOC?). 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 회전 속도 요구 상한치(NUMLMT)가 BSFC 베스트 영역의 상한 출력 상당 회전 속도(NUMSOC)보다 큰 경우(S505A·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S506A로 진행한다. 한편, 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 회전 속도 요구 상한치(NUMLMT)가 BSFC 베스트 영역의 상한 출력 상당 회전 속도(NUMSOC)보다 크지 않은 경우(S505A·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S507A로 진행한다.
단계 S506A에서, 제어 장치(30)는 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMT)를 공조와 경사에 따라 정해지는 발전 회전 속도 요구 상한치(NUMLMT)(S504A 참조)로 설정한다(NUMGENLMT←NUMLMT). 그리고, 제어 장치(30)의 처리는 단계 S508A로 진행한다.
단계 S507A에서, 제어 장치(30)는 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMT)를 BSFC 베스트 영역의 상한 출력 상당 회전 속도(NUMSOC)(S501A 참조)로 설정한다(NUMGENLMT←NUMSOC). 그리고, 제어 장치(30)의 처리는 단계 S508A로 진행한다.
단계 S508A에서, 제어 장치(30)는, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)(도 12의 S308A, S309A 참조)가 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMT)(S506A, S507A 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(NGEN>NUMGENLMT?). 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)가 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMT)보다 큰 경우(S508A·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S509A로 진행한다. 한편, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)가 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMT)보다 크지 않은 경우(S508A·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S510A로 진행한다.
단계 S509A에서, 제어 장치(30)는, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMT)로 설정한다(NGEN←NUMGENLMT). 그리고, 회전 속도 리미트 처리(단계 S27A)를 종료하고, 단계 S28A(도 11 참조)로 진행한다.
단계 S510A에서, 제어 장치(30)는, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)로 설정한다(NGEN←NGEN). 그리고, 회전 속도 리미트 처리(단계 S27A)를 종료하고, 단계 S28A(도 11 참조)로 진행한다.
이와 같이, 제3 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 처리에서도, 제1 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 처리와 같은 작용·효과를 얻을 수 있다.
≪제4 실시형태≫
<파워 유닛>
이어서, 제4 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)에 관해서 설명한다. 제4 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 전체 구성은, 제1 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)(도 1 참조)과 마찬가지이며 설명을 생략한다.
<운전 모드 결정 처리>
이어서, 제4 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 운전 모드 결정 처리(도 11 참조)에 관해서 설명한다. 제3 실시형태 및 제4 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 제어 장치(30)는, 도 11의 단계 S27A에서, 단계 S26A에서 산출한 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)에 관해서 리미트 처리를 한다(회전 속도 리미트 처리). 여기서, 제3 실시형태의 회전 속도 리미트 처리는, 도 13에 도시하는 「회전 속도 리미트 처리(상한치)」이다. 이에 대하여, 제4 실시형태의 발전량 리미트 처리는, 도 14에 도시하는 「회전 속도 리미트 처리(하한치)」라는 점에서 다르다. 그 밖에는 마찬가지이며, 설명을 생략한다.
<회전 속도 리미트 처리(하한치)>
이어서, 단계 S27A의 회전 속도 리미트 처리(하한치)에 관해서 도 14를 이용하여 설명한다. 도 14는 제4 실시형태의 회전 속도 리미트 처리(하한치)의 흐름도이다.
단계 S401A에서, 제어 장치(30)는, 공조에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMACHTR)를 설정한다(NUMACHTR←공조에 의한 소비 전력 상당 회전 속도). 여기서, 공조에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMACHTR)는, 현재 사용되고 있는 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))가 없을 때는 「0」으로 하고, 현재 사용되고 있는 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))가 있을 때는, 그 공조 장치의 최대 소비 전력을 얻을 수 있는 내연기관(15)의 회전 속도(복수인 경우는 합산)로 한다. 또는, 공조 장치(전동 콤프레셔(18), 전동 히터(19))의 소비 전력을 추정하여, 그 소비 전력을 얻을 수 있는 내연기관(15)의 회전 속도를 구하더라도 좋다.
단계 S402A에서, 제어 장치(30)는, 차속(VP)과 노면의 경사 추정치(θ)(도 11의 단계 S23 참조)에 기초하여, 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSLPL)를 맵 검색한다(NGENLMTSLPL←VP, θ에 의한 MAP 검색). 한편, 차속(VP)과 경사 추정치(θ)에 대한 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSLPL)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSLPL)의 맵은, 예컨대, 경사 추정치(θ)가 커짐에 따라서 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSLPL)는 커지고, 차속(VP)이 커짐에 따라서 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSLPL)는 커지도록 설정할 수 있다.
단계 S403A에서, 제어 장치(30)는, 공조에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMACHTR)(S401A 참조)와 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)에 기초하여, 공조와 잔류 용량의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSOCL)를 맵 검색한다(NGENLMTSOCL←NUMACHTR, SOC에 의한 MAP 검색). 한편, 공조에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMACHTR)와 잔류 용량(SOC)에 대한 공조와 잔류 용량의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSOCL)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 공조와 잔류 용량의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSOCL)의 맵은, 예컨대, 공조에 의한 소비 전력(PWRACHTR)가 커짐에 따라서 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSOCL)는 커지고, 잔류 용량(SOC)이 커짐에 따라서 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSOCL)는 커지도록 설정할 수 있다.
단계 S404A에서, 제어 장치(30)는, 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSLPL)(S402A 참조)가 공조와 잔류 용량의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSOCL)(S403A 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(NGENLMTSLPL>NGENLMTSOCL?). 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSLPL)가 공조와 잔류 용량의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSOCL)보다 큰 경우(S404A·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S405A로 진행한다. 한편, 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSLPL)가 공조와 잔류 용량의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSOCL)보다 크지 않은 경우(S404A·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S406A로 진행한다.
단계 S405A에서, 제어 장치(30)는 제1 발전 회전 속도 리미트치(NGENLMTACHTRL)를 차속과 경사의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSLPL)(S402A 참조)로 설정한다(NGENLMTACHTRL←NGENLMTSLPL). 그리고, 제어 장치(30)의 처리는 단계 S407A로 진행한다.
단계 S406A에서, 제어 장치(30)는 제1 발전 회전 속도 리미트치(NGENLMTACHTRL)를 공조와 잔류 용량의 발전 회전 속도 요구 하한치(NGENLMTSOCL)(S403A 참조)로 설정한다(NGENLMTACHTRL←NGENLMTSOCL). 그리고, 제어 장치(30)의 처리는 단계 S407A로 진행한다.
단계 S407A에서, 제어 장치(30)는, 보조 기계에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMDEV)를 입력하여 설정한다(NUMDEV←보조 기계에 의한 소비 전력 상당 회전 속도). 여기서, 보조 기계에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMDEV)는, 현재 사용되고 있는 보조 기계가 없을 때는 「0」으로 하고, 현재 사용되고 있는 보조 기계가 있을 때는, 그 보조 기계의 최대 소비 전력을 얻을 수 있는 내연기관(15)의 회전 속도(복수인 경우는 합산)로 한다.
단계 S408A에서, 제어 장치(30)는, 보조 기계에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMDEV)(S407A 참조)와 축전지(11)의 잔류 용량(SOC)에 기초하여, 제2 발전 회전 속도 리미트치(NGENLMTDEVL)를 맵 검색한다(NGENLMTDEVL←NUMDEV, SOC에 의한 MAP 검색). 한편, 보조 기계에 의한 소비 전력 상당 회전 속도(NUMDEV)와 잔류 용량(SOC)에 대한 제2 발전 회전 속도 리미트치(NGENLMTDEVL)의 맵은 미리 제어 장치(30)에 기억되어 있다. 덧붙이자면, 제2 발전 회전 속도 리미트치(NGENLMTDEVL)의 맵은, 예컨대, 보조 기계에 의한 소비 전력(PWRDEV)이 커짐에 따라서 제2 발전 회전 속도 리미트치(NGENLMTDEVL)는 커지고, 잔류 용량(SOC)이 커짐에 따라서 제2발전 회전 속도 리미트치(NGENLMTDEVL)는 커지도록 설정할 수 있다.
단계 S409A에서, 제어 장치(30)는, 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMTL)를, 제1 발전 회전 속도 리미트치(NGENLMTACHTRL)(S405A, S406A 참조) 및 제2 발전 회전 속도 리미트치(NGENLMTDEVL)(S409A 참조)를 가산한 값으로서 설정한다(NUMGENLMTL←NGENLMTACHTRL+NGENLMTDEVL).
단계 S410A에서, 제어 장치(30)는, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)(도 12의 S308A, S309A 참조)가 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMTL)(S409A 참조)보다 큰지 여부를 판정한다(NGEN>NUMGENLMTL?). 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)가 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMTL)보다 큰 경우(S410A·Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S411A로 진행한다. 한편, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)가 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMTL)보다 크지 않은 경우(S410A·No), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S412A로 진행한다.
단계 S411A에서, 제어 장치(30)는, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)로 설정한다(NGEN←NGEN). 그리고, 회전 속도 리미트 처리(단계 S27A)를 종료하고, 단계 S28A(도 11 참조)로 진행한다.
단계 S412A에서, 제어 장치(30)는, 발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN)를 최종적인 발전 회전 속도 리미트치(NUMGENLMTL)로 설정한다(NGEN←NUMGENLMTL). 그리고, 회전 속도 리미트 처리(단계 S27A)를 종료하고, 단계 S28A(도 11 참조)로 진행한다.
이와 같이, 제4 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 처리에서도, 제2 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 처리와 같은 작용·효과를 얻을 수 있다.
≪변형예≫
한편, 본 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)(발전 제어 장치)은, 상기 실시형태의 구성에 한정되는 것이 아니라, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경이 가능하다.
본 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)(제어 장치(30))은, 도 2의 단계 S27의 발전량 리미트 처리에 있어서, 제1 실시형태의 발전량 리미트 처리는 발전량(발전기 발전 출력(PREQGEN))의 상한을 리미트 처리(도 6 참조)하는 구성으로 하고, 제2 실시형태의 발전량 리미트 처리는 발전량(발전기 발전 출력(PREQGEN))의 하한을 리미트 처리(도 9 참조)하는 구성으로 하는 것으로 하여 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
발전량 리미트 처리(도 2의 단계 S27참조)에 있어서, 발전량(발전기 발전 출력(PREQGEN))의 상한을 리미트 처리(도 6 참조)하고, 또한 발전량(발전기 발전 출력(PREQGEN))의 하한을 리미트 처리(도 9 참조)하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)(제어 장치(30))은, 도 11의 단계 S27A의 회전 속도 리미트 처리에 있어서, 제3 실시형태의 회전 속도 리미트 처리는 회전 속도(발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN))의 상한을 리미트 처리(도 13 참조)하는 구성으로 하고, 제4 실시형태의 회전 속도 리미트 처리는 회전 속도(발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN))의 하한을 리미트 처리(도 14 참조)하는 구성으로 하는 것으로 하여 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
회전 속도 리미트 처리(도 11의 단계 S27A 참조)에 있어서, 회전 속도(발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN))의 상한을 리미트 처리(도 13 참조)하고, 또한 회전 속도(발전기용 내연기관 회전 속도(NGEN))의 하한을 리미트 처리(도 14 참조)하는 구성으로 하여도 좋다.
이에 따라, 운전자의 요구(즉, 전동기의 요구 구동력)를 만족하면서 내연기관의 운전 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 연비를 향상하고, 내연기관이 내는 소리나 진동을 저감할 수 있다.
본 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)의 각종 맵이나 각종 테이블은 일례이며, 이것에 한정되는 것은 아니다.
파워 유닛(PU)이 탑재되는 차량(하이브리드 자동차)은, 전동기(14)가 전륜을 구동하는 것이라도 좋고, 후륜을 구동하는 것이라도 좋다. 또한, 전동기(14)를 복수, 예컨대 2개 구비하여, 제1 전동기가 전륜을 구동하고, 제2 전동기가 후륜을 구동하는 것이라도 좋다.
또한, 본 실시형태에 따른 파워 유닛(PU)(발전 제어 장치)을 탑재하는 하이브리드 자동차는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 시리즈 방식인 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 시리즈 방식 및 패러렐 방식이 가능한 하이브리드 자동차에도 적용할 수 있다.
PU: 파워 유닛(발전 제어 장치), S: 보조 동력부, 11; 축전지, 12: 제1 컨버터, 13: 제1 파워 드라이브 유닛, 14: 전동기, 15: 내연기관, 16: 발전기, 17: 제2 파워 드라이브 유닛, 18: 전동 콤프레셔(온도 조정 수단), 19: 전동 히터(온도 조정 수단), 20: 제2 컨버터, 21: 저전압 축전지, 22: 충전 장치, 23: 외부 충전 플러그, 30: 제어 장치

Claims (16)

  1. 내연기관으로 구동되는 발전기와,
    상기 발전기에 의해 발전한 전력을 축적하는 축전지와,
    상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 축전지의 상태에 따라서 상기 발전기의 발전 가부(可否)를 판정하고,
    발전을 허가했을 때에, 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력에 상당하는 발전량을 설정하고, 차량 상태 및 주행 상태에 따라 필요하게 되는 전력량에 따라서 추가 발전량을 설정하고,
    상기 발전량 및 상기 추가 발전량이 최대 발전량보다 큰 경우, 상기 최대 발전량에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하고,
    상기 발전량 및 상기 추가 발전량이 상기 최대 발전량 이하인 경우, 상기 발전량 및 상기 추가 발전량에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 축전지의 잔류 용량에 기초하여 상기 최대 발전량을 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    노면의 경사 추정치에 기초하여 상기 최대 발전량을 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축전지로부터의 전력으로 동작하는 온도 조정 수단을 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 온도 조정 수단의 가동 상태에 따라서 상기 최대 발전량을 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  5. 내연기관으로 구동되는 발전기와,
    상기 발전기에 의해 발전한 전력을 축적하는 축전지와,
    상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 축전지의 상태에 따라서 상기 발전기의 발전 가부를 판정하고,
    발전을 허가했을 때에, 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력에 상당하는 발전량을 설정하고, 차량 상태 및 주행 상태에 따라 필요하게 되는 전력량에 따라서 추가 발전량을 설정하고,
    상기 발전량 및 상기 추가 발전량이 최저 발전량보다 작은 경우, 상기 최저 발전량에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하고,
    상기 발전량 및 상기 추가 발전량이 상기 최저 발전량 이상인 경우, 상기 발전량 및 상기 추가 발전량에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 축전지의 잔류 용량에 기초하여 상기 최저 발전량을 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    노면의 경사 추정치에 기초하여 상기 최저 발전량을 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축전지로부터의 전력으로 동작하는 온도 조정 수단을 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 온도 조정 수단의 가동 상태에 따라서 상기 최저 발전량을 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  9. 내연기관으로 구동되는 발전기와,
    상기 발전기에 의해 발전한 전력을 축적하는 축전지와,
    상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 축전지의 상태에 따라서 상기 발전기의 발전 가부를 판정하고,
    발전을 허가했을 때에, 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력에 상당하는 상기 발전기에 의한 발전이 가능한 내연기관 회전 속도를 설정하고, 차량 상태 및 주행 상태에 따라 필요하게 되는 전력량에 따른 상기 발전기에 의한 발전이 가능한 추가 내연기관 회전 속도를 설정하고,
    상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도가 최대 내연기관 회전 속도보다 큰 경우, 상기 최대 내연기관 회전 속도에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하고,
    상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도가 상기 최대 내연기관 회전 속도 이하인 경우, 상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 축전지의 잔류 용량에 기초하여 상기 최대 내연기관 회전 속도를 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    노면의 경사 추정치에 기초하여 상기 최대 내연기관 회전 속도를 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축전지로부터의 전력으로 동작하는 온도 조정 수단을 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 온도 조정 수단의 가동 상태에 따라서 상기 최대 내연기관 회전 속도를 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  13. 내연기관으로 구동되는 발전기와,
    상기 발전기에 의해 발전한 전력을 축적하는 축전지와,
    상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 축전지의 상태에 따라서 상기 발전기의 발전 가부를 판정하고,
    발전을 허가했을 때에, 주행 상태에 따라서 순행에 필요한 출력에 상당하는 상기 발전기에 의한 발전이 가능한 내연기관 회전 속도를 설정하고, 차량 상태 및 주행 상태에 따라 필요하게 되는 전력량에 따른 상기 발전기에 의한 발전이 가능한 추가 내연기관 회전 속도를 설정하고,
    상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도가 최저 내연기관 회전 속도보다 작은 경우, 상기 최저 내연기관 회전 속도에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하고,
    상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도가 상기 최저 내연기관 회전 속도 이상인 경우, 상기 내연기관 회전 속도 및 상기 추가 내연기관 회전 속도에 기초하여 상기 내연기관 및 상기 발전기를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    상기 축전지의 잔류 용량에 기초하여 상기 최저 내연기관 회전 속도를 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    노면의 경사 추정치에 기초하여 상기 최저 내연기관 회전 속도를 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축전지로부터의 전력으로 동작하는 온도 조정 수단을 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 온도 조정 수단의 가동 상태에 따라서 상기 최저 내연기관 회전 속도를 도출하는 것을 특징으로 하는 발전 제어 장치.
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