WO2008044516A1 - Véhicule hybride, procédé de commande de véhicule hybride, programme pour amener un ordinateur à exécuter le procédé de commande, et support d'enregistrement lisible par un ordinateur contenant le programme - Google Patents

Véhicule hybride, procédé de commande de véhicule hybride, programme pour amener un ordinateur à exécuter le procédé de commande, et support d'enregistrement lisible par un ordinateur contenant le programme Download PDF

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hybrid vehicle
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Wanleng Ang
Toshiaki Niwa
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Aisin Aw Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a hybrid vehicle, a hybrid vehicle control method, a program for causing a computer to execute the control method, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded.
  • a hybrid vehicle In addition to a conventional internal combustion engine, a hybrid vehicle is a vehicle that further uses a power storage device such as a battery and an electric motor that generates driving force of the vehicle using electric power from the power storage device.
  • a power storage device such as a battery and an electric motor that generates driving force of the vehicle using electric power from the power storage device.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2 0 0 5 — 1 3 7 1 3 5 describes a hybrid that uses one or both of an engine and a motor as a braking / driving force source and transfers power between the motor and the battery.
  • a vehicle control device is disclosed.
  • This control device includes vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed, braking / driving force command value setting means for setting the vehicle braking / driving force command value, SOC detection means for detecting the SOC of the battery, and the vehicle travel route. And a navigation device that detects road environment information of the travel route.
  • the control device includes a first efficiency index calculating means for calculating an efficiency index value representing fuel use efficiency based on road environment information and SOC (State Of Charge) of the driving route, and SOC based on the SOC. Is higher, the second efficiency index calculation means for calculating the efficiency index value to a larger value, and the first efficiency index value obtained by the first efficiency index calculation means when the road environment information of the travel route of the vehicle can be detected.
  • a first efficiency index calculating means for calculating an efficiency index value representing fuel use efficiency based on road environment information and SOC (State Of Charge) of the driving route, and SOC based on the SOC. Is higher, the second efficiency index calculation means for calculating the efficiency index value to a larger value, and the first efficiency index value obtained by the first efficiency index calculation means when the road environment information of the travel route of the vehicle can be detected.
  • the second efficiency index value obtained by the second efficiency index calculation means is selected, and Final efficiency index calculation means for calculating a final efficiency index value by performing a process of continuously changing the efficiency index value from a value before switching to match the value after switching when switching the efficiency index value Based on the vehicle speed detection value, the braking / driving force command value, and the final efficiency index value, the engine and motor operating points are determined so as to reduce the amount of charge to the battery as the final efficiency index value increases. And means.
  • the final efficiency index calculation means is configured to increase the value of Xr as the vehicle reaches a point where the distance Xr to the end of the travel route set by navigation is within a predetermined distance.
  • One feature is that it is a means of calculating the efficiency index value closer to the second efficiency index value.
  • a hybrid vehicle having an external charging function capable of charging a power storage device using a power source external to the vehicle is known.
  • the dependence on the internal combustion engine can be reduced.
  • the number of trips to the stand for refueling can be reduced, and further contributions can be made to environmental protection.
  • the technology disclosed in the above Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 5-1 3 7 1 3 5 may be applied to a hybrid vehicle having an external charging function. That is, charging is performed at the end of the travel route. Then, charging can be started with a large amount of chargeable power.
  • An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle capable of reducing the amount of charge that can be received in accordance with a schedule for external charging, a hybrid vehicle control method, a program for causing a computer to execute the control method, and a program for the program It is to provide a recorded computer-readable recording medium.
  • the present invention is a hybrid vehicle, which is an internal combustion engine, an electric motor used to drive a wheel, and a chargeable / dischargeable power storage that supplies electric power to the electric motor.
  • a power generation unit that generates power by receiving mechanical power from an internal combustion engine, a power input unit that receives power supplied from outside the vehicle and charges the power storage device, and a state quantity that indicates a charging state of the power storage device.
  • a control device that controls the amount of charge of the power storage device from the power generation device so as to approach the control target value. The control device asks the occupant whether there is a plan to go to the charging point, and changes the control target value based on an instruction from the occupant.
  • the charging point is set in advance, and the control device has a unique SOC control mode when the distance from the current position of the vehicle to the charging point becomes a predetermined value or less, and charging is performed in the navigation system.
  • the passenger is inquired whether to select a specific SOC control mode.
  • control device sets the control target value lower when the instruction from the occupant is scheduled to go to the charging point than when there is no plan to go to the charging point.
  • control device further inquires the occupant about the scheduled charge amount, and changes the control target value according to the scheduled charge amount.
  • an internal combustion engine an electric motor used to drive a wheel, a chargeable / dischargeable power storage device that supplies electric power to the electric motor, and mechanical power from the internal combustion engine generate electric power.
  • the hybrid vehicle control method includes a step of inquiring an occupant whether or not there is a plan to go to a charging point, and a power generation device so that a state quantity indicating a charging state of the power storage device approaches a first control target value.
  • the first charge control step for controlling the charge amount from the power generator to the power storage device, and the charge amount from the power generator to the power storage device so that the state quantity approaches a second control target value lower than the first control target value And a step of determining execution of one of the first charge control step and the second charge control step based on an instruction from the occupant.
  • the charging point is set in advance.
  • the control method further includes a step of obtaining a distance from the current position of the vehicle to the charging point, and a step of determining whether or not the distance has become a predetermined value or less.
  • the step to make an inquiry When the value falls below a certain value, an inquiry is made as to whether or not there is a plan to go to the charging point.
  • the second charge control step is executed when the instruction from the occupant is scheduled to go to the charge point. When there is no plan to go to the first charge control step, execute the first charge control step.
  • control method further includes a step of further inquiring the occupant about the scheduled charge amount, and a step of changing the second control target value in accordance with the scheduled charge amount.
  • a computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to execute any one of the above-described hybrid vehicle control methods is recorded.
  • FIG. 1 is an overall block diagram of a hybrid vehicle 1.00 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of control device 60 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of converter control unit 61 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the first and second inverter control units 6 2 and 6 3 shown in FIG.
  • FIG. 5 shows the inverters 20 and 30 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a zero-phase equivalent circuit of MG 2.
  • FIG. 6 is a diagram showing a general configuration when a computer is used as the control device 60.
  • Fig. 7 shows a program related to the determination of charging start by the control device 6 ⁇ shown in Fig. 1. It is a flowchart which shows the control structure of this.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the flow of control for managing the state of charge SOC during travel of the hybrid vehicle.
  • Figure 9 shows the relationship between the distance traveled from leaving home to returning home and SOC.
  • FIG. 10 is a flowchart of a modification of the control described in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the change in SOC when the control based on the flowchart of FIG. 10 is performed.
  • FIG. 1 is an overall block diagram of hybrid vehicle 100 according to the embodiment of the present invention.
  • hybrid vehicle 100 includes an engine 4, motor generators MG 1 and MG 2, a power distribution mechanism 3, and wheels 2.
  • Hybrid vehicle 100 includes power storage device B, boost converter 10, inverters 20, 30, control device 60, car navigation device 55, capacitors CI and C 2, and power lines PL 1 and PL 2.
  • Hybrid vehicle 100 further includes power input lines ACL 1 and ACL 2, relay circuit 40, input terminal 50, and voltage sensor 74.
  • Power distribution mechanism 3 is coupled to engine 4 and motor generators MG 1 and MG 2 to distribute power between them.
  • a planetary gear mechanism having three rotation shafts of a sun gear, a planetary carrier, and a ring gear can be used. These three rotary shafts are connected to the rotary shafts of engine 4 and motor generators MG1, MG2, respectively.
  • the rotor of motor generator MG 1 is hollow and the crankshaft of engine 4 is passed through the center of it.
  • the engine 4 and the motor generators MG 1 and MG 2 can be mechanically connected to the power distribution mechanism 3.
  • the rotating shaft of motor generator MG 2 is coupled to wheel 2 by a reduction gear and a differential gear (not shown). Further, a reduction gear for the rotation shaft of motor generator MG 2 may be further incorporated in power distribution mechanism 3.
  • the motor generator MG 1 operates as a generator driven by the engine 4 and is incorporated in the hybrid vehicle 100 as an electric motor that can start the engine 4, and the motor generator MG 2 It is incorporated in a hybrid vehicle 100 as an electric motor that drives a wheel 2 that is a driving wheel.
  • the positive electrode of power storage device B is connected to power supply line P L 1, and the negative electrode of power storage device B is connected to ground line S L.
  • Capacitor C 1 is connected between power supply line P L 1 and ground line S L.
  • Boost converter 10 includes a reactor L, n pn transistors Q 1 and Q 2, and diodes D l and D 2.
  • the n p n-type transistors Q 1 and Q 2 are connected in series between the power line P L 2 and the ground line S L.
  • Diodes D l and D 2 are connected between the collector and emitter of each of the n p-n transistors Q l and Q 2 so that current flows from the emitter side to the collector side.
  • One end of the reactor is connected to the connection point of the npn transistors Q 1 and Q 2, and the other end is connected to the power line P L 1. '
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • MO SFET Metal instead of npn transistors
  • a power switching element such as an Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor
  • Capacitor C2 is connected between power supply line PL2 and ground line SL.
  • Inverter 20 includes U-phase arm 22, V-phase arm 24 and W-phase arm 26.
  • U-phase arm 2 2, V-phase arm 2 4, and W-phase arm 2 6 are connected in parallel between power supply line PL 2 and ground line SL.
  • the U-phase arm 22 includes npn transistors Q 1 1 and Q 12 connected in series.
  • V-phase arm 24 includes npn transistors Q 13 and Q 14 connected in series.
  • W-phase arm 26 includes npn transistors Q 15 and Q 16 connected in series. Between the collector and emitter of each of the npn transistors Q 11 to Q 16, diodes D 11 to D 16 that flow current from the emitter side to the collector side are respectively connected.
  • Motor generator MG 1 includes three-phase coil 12 as a steer coil. One end of the U-phase coil U1, the V-phase coil V1, and the W-phase coil W1 that form the three-phase coil 12 is connected to each other to form a neutral point N1, and the other end of each phase coil is It is connected to the connection point of each npn transistor in U-phase arm 22, V-phase arm 24, and W-phase arm 26 of barter 20.
  • Inverter 30 includes a U-phase arm 32, a V-phase arm 34 and a W-phase arm 36.
  • Motor generator MG 2 includes a three-phase coil 14 as a stator coil. Since the configurations of inverter 30 and motor generator MG2 are the same as inverter 20 and motor generator MG1, respectively, description thereof will not be repeated.
  • Relay circuit 40 includes relays RY1 and RY2. As the relays RY1 and RY2, for example, a mechanical contact relay can be used, but a semiconductor relay may be used. One end of the power input line AC L 1 is connected to one end of the relay RY 1, and the other end of the power input line AC L 1 is connected to the neutral point N 1 of the three-phase coil 12 of the motor generator MG 1. Is done.
  • one end of power input line AC L 2 is connected to one end of relay RY 2, and the other end of power input line AC L 2 is connected to neutral point N 2 of three-phase coil 14 of motor generator MG 2. Connected. Further, the input terminal 50 is connected to the other end of the relays RY 1 and RY 2.
  • Power storage device B is a chargeable / dischargeable DC power source, and includes, for example, a secondary battery such as nickel metal hydride ion. Power storage device B outputs DC power to boost converter 10. In addition, power storage device B is charged by boost converter 10. Note that a large-capacity capacitor may be used as the power storage device B.
  • Voltage sensor 70 detects voltage VB of power storage device B and outputs the detected voltage VB to control device 60.
  • Capacitor C 1 consists of power line PL 1 and ground line S Smooth voltage fluctuations between L and L.
  • Boost converter 10 boosts the DC voltage received from power storage device B using reactor L based on signal PWC from control device 60, and outputs the boosted boosted voltage to power supply line P L 2. Specifically, boost converter 10 stores electric current by accumulating current flowing in accordance with the switching operation of npn transistor Q 2 as magnetic field energy in reactor L based on signal PWC from controller 60. Boost DC voltage from device B. Boost converter 10 then outputs the boosted boosted voltage to power supply line P L 2 via diode D 1 in synchronization with the timing at which npn transistor Q 2 is turned off.
  • Boost converter 10 also receives a DC voltage received from one or both of inverters 20 and 30 via power supply line PL 2 based on signal P WC from control device 60, and voltage level of power storage device B The power storage device B is charged.
  • Capacitor C 2 smoothes the voltage variation between source line P L 2 and ground line S L.
  • the voltage sensor 72 detects the voltage across the capacitor C 2, that is, the voltage V H of the power supply line P L 2 with respect to the ground line S L, and outputs the detected voltage V H to the control device 60.
  • Inverter 20 converts the DC voltage received from power supply line PL 2 into a three-phase AC voltage based on signal P WM 1 from control device 60, and outputs the converted three-phase AC voltage to motor generator MG 1. To do. Thus, motor generator MG 1 is driven to generate a designated torque. Inverter 20 receives the output of engine 4 and converts the three-phase AC voltage generated by motor generator MG 1 into a DC voltage based on signal P WM 1 from control device 60, and the converted direct current Output the voltage to the power line PL2.
  • Inverter 30 converts the DC voltage received from power supply line PL 2 into a three-phase AC voltage based on signal P WM 2 from control device 60, and outputs the converted three-phase AC voltage to motor generator MG 2. To do. Thereby, motor generator MG 2 is driven to generate a specified torque. Further, the inverter 30 generates a three-phase AC voltage generated by the motor generator MG 2 in response to the rotational force from the wheel 2 during the regenerative braking of the vehicle based on the signal P WM 2 from the controller 60. Turn into The converted DC voltage is output to the power supply line PL2.
  • regenerative braking means braking with regenerative power generation when the driver driving the vehicle performs a foot brake operation, or turning off the accelerator pedal while driving without operating the foot brake. This includes decelerating the vehicle (or stopping acceleration) while generating regenerative power.
  • Three-phase coil 12 Converts AC power applied to neutral points Nl and N2 of ⁇ 4 to DC power and outputs it to power line PL2.
  • Motor generators MG 1 and MG2 are three-phase AC motors, for example, three-phase AC synchronous motors can be used.
  • Motor generator MG 1 generates a three-phase AC voltage using the output of engine 4, and outputs the generated three-phase AC voltage to inverter 20.
  • Motor generator MG 1 generates driving force by the three-phase AC voltage received from inverter 20 and starts engine 4.
  • Motor generator MG 2 generates vehicle driving torque by the three-phase AC voltage received from inverter 30.
  • Motor generator MG 2 generates a three-phase AC voltage and outputs it to inverter 30 during regenerative braking of the vehicle.
  • the relay circuit 40 When the input permission signal EN from the control device 60 is activated, the relay circuit 40 electrically connects the input terminal 50 to the power input lines ACL 1 and AC L 2. Specifically, the relay circuit 40 turns on the relays RY1 and RY2 when the input enable signal EN is activated, and turns on the relays RY1 and RY2 when the input enable signal EN is deactivated. Turn off.
  • the input terminal 50 is a terminal for connecting a commercial power supply 90 outside the vehicle to the hybrid vehicle 100.
  • power storage device B can be charged from commercial power supply 90 outside the vehicle connected to input terminal 50 by a method described later.
  • the car navigation device 55 detects the current position of the hybrid vehicle 100 and displays the current position on a display unit (not shown).
  • the car navigation device 55 is connected to a commercial power supply 90 from the current position of the hybrid vehicle 100.
  • the estimated travel distance to the charging point where power storage device B is charged is calculated, and the calculated estimated travel distance is output to control device 60.
  • a charging point for charging power storage device B from commercial power supply 90 for example, home is set with a plan to fully charge after returning home. Note that the car navigation device 55 may allow the driver to set the charging point.
  • GPS Global Positioning System
  • Current sensor 80 detects motor current MCRT 1 flowing through motor generator MG 1 and outputs the detected motor current MCRT 1 to control device 60.
  • Current sensor 82 detects motor current MCRT 2 flowing in motor generator MG 2 and outputs the detected motor current MCRT 2 to control device 60.
  • the voltage sensor 74 detects the voltage VAC of the commercial power supply 90 connected to the input terminal 50 and outputs the detected voltage VAC to the control device 60.
  • the control device 60 generates a signal PWC for driving the boost converter 10 and signals PWM1 and PWM2 for driving the inverters 20 and 30, respectively.
  • the generated signals PWC, PWM1 and PWM2 are supplied to the boost converter 10 and the And output to inverters 20 and 30.
  • the control device 60 Activates the input enable signal EN output to the relay circuit 40. Then, the control device 60 converts the AC power from the commercial power supply 90 supplied to the neutral points N 1 and N 2 through the power input lines ACL l and AC L 2 into DC power and converts the power line PL 2 Signals PWM1 and PWM2 for controlling inverters 20 and 30 are generated so that they can be output to.
  • the control device 60 controls the SOC of the power storage device B so that the SOC of the power storage device B (indicated by a value of 0 to 100% when the fully charged state is 100%) is within a predetermined control upper and lower limit. . More specifically, control device 60 starts engine 4 and causes motor generator MG 1 to start engine 4 when SO of power storage device B falls below the control lower limit: Power generation and charging of power storage device B. In addition, when SOC of power storage device B exceeds the control upper limit value, control device 60 stops engine 4 and stops power generation by motor generator MG1.
  • control device 60 receives the estimated travel distance from the current position of the hybrid vehicle 100 to the charging point where the power storage device B is charged by the commercial power supply 90 from the car navigation device 55, and based on the received estimated travel distance. Set the upper and lower control limits of SOC of power storage device B.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the control device 60 shown in FIG. 'This control device 60 can be realized by software or hardware.
  • control device 60 includes a converter control unit 61, a first inverter control unit 62, a second inverter control unit 63, and an AC input control unit 64.
  • the converter control unit 61 includes a voltage VB from the voltage sensor 70, a voltage VH from the voltage sensor 72, and a torque command value TR 1 of the motor generators MG 1 and MG 2 output from an ECU (Electronic Control Unit) (not shown).
  • TR 2 nrn-type transistors Q 1 and Q 2 of boost converter 1 ⁇ are turned on / off based on motor rotation speed MRN 1 and MRN 2 and control signal CTL from AC input control unit 64
  • Signal PWC is generated, and the generated signal PWC is output to boost converter 10.
  • first inverter control unit 62 Based on torque command value TR 1 of motor generator MG 1 and motor rotation speed MRN 1, voltage VH, motor current MCRT 1 from current sensor 80, and control signal CTL, first inverter control unit 62 Generates a signal PWM 1 for turning on and off the npn transistor Q 1 1 to Q 16 of the inverter 20, and outputs the generated signal PWM 1 to the inverter 20.
  • Second inverter control unit 63 is based on torque command value TR 2 of motor generator MG 2 and motor rotation speed MRN 2, voltage VH, motor current MCRT 2 from current sensor 82, and control signal CT L.
  • the signal PWM 2 for turning on / off the npn transistors Q 21 to Q 26 of the inverter 30 is generated, and the generated signal PWM 2 is output to the inverter 30.
  • the AC input control unit 64 receives signals IG from the ECU and power from the voltage sensor 74. Based on the pressure VAC, it is determined whether or not the power storage device B is charged from the commercial power supply 90 outside the vehicle. When AC input control unit 64 determines that charging is to be performed, it activates control signal CTL output to converter control unit 61 and first and second inverter control units 62 and 63, and relays Output to circuit 40 Input enable signal EN is activated.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of converter control unit 61 shown in FIG.
  • converter control unit 6 1 includes inverter input voltage command calculation unit 1 1 2, feedback voltage command calculation unit 1 14, duty ratio calculation unit 1 1 6, and P WM signal conversion unit 1 18. Including.
  • the inverter input voltage command calculation unit 1 1 2 calculates the optimal value (target value) of the inverter input voltage, that is, the voltage command VH-com, based on the torque command values TR1, TR2 and the motor speed MRN1, MRN2.
  • the calculated voltage command VH__com is output to the feedback voltage command calculation unit 114.
  • feedback voltage command calculation unit 1 14 includes output voltage VH of boost converter 10 detected by voltage sensor 72 and voltage command VH—c from inverter input voltage command calculation unit 1 12. Based on om, the feedback voltage command VH—c om _f b for controlling the output voltage VH to the voltage command VH—c om is calculated, and the calculated feedback voltage command VH—c om_f b is calculated as a duty ratio. Part 1 Outputs to 16.
  • Duty ratio calculation unit 1 16 determines voltage command for output voltage VH of boost converter 10 based on voltage VB from voltage sensor 70 and feedback voltage command VH—com_f b from feedback voltage command calculation unit 1 14.
  • VH Calculates the duty ratio to control to comm and outputs the calculated duty ratio to PWM signal converter 118.
  • PWM signal converter 1 18 is a PWM (Pulse Width Modulation) that turns off npn transistors Q 1 and Q 2 of boost converter 10 based on the duty ratio received from duty ratio calculator 1 1 6. ) Generates a signal, and outputs the generated PWM signal as a signal PWC to npn transistors Q 1 and Q 2 of boost converter 10. Note that increasing the on-duty of the npn transistor Q2 in the lower arm of the boost converter 10 increases the power storage in the reactor L, so that a higher voltage output can be obtained. On the other hand, increasing the on-duty of the upper arm npn transistor Q1 reduces the voltage on the power line PL2. Therefore, by controlling the duty ratio of npn transistors Q 1 and Q 2, the voltage of power supply line PL 2 can be controlled to an arbitrary voltage equal to or higher than the output voltage of power storage device B.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the first and second inverter control units 62 and 63 shown in FIG.
  • each of first and second inverter control units 62 and 63 includes a motor control phase voltage calculation unit 120 and a PWM signal conversion unit 122.
  • the motor control phase voltage calculation unit 120 generates the torque command value TR 1 (or TR2) from the ECU, the motor speed MR N 1 (or MRN2), and the motor current MCRT 1 from the current sensor 80 (or 82). (Or MCRT 2) and the voltage VH from voltage sensor 72, the voltage applied to each phase coil of motor generator MG 1 (or MG 2) is calculated, and the calculated phase coil voltage is calculated as PW Output to the M signal converter 122.
  • the PWM signal conversion unit 122 is actually connected to each npn transistor Q 1 1 to Q 16 (or 021 to 0) of the inverter 20 (or 30) based on the coil voltage command for each phase received from the motor control phase voltage calculation unit 120. 026) generates a signal P WM 1_0 (a type of signal PWM1) (or PWM2—0 (a type of signal PWM2)) and turns the generated signal PWM1_0 (or PWM2—0) into inverter 20 (or 30) to each npn transistor Q 1 1 to Q 16 (or Q 21 to Q 26).
  • PWM 1_0 a type of signal PWM1
  • PWM2—0 a type of signal PWM2
  • each npn transistor Q 1 1 to Q 16 (or Q 21 to Q 26) is subjected to switching control, and the current flowing through each phase of motor generator MG 1 (or MG2) is controlled so that motor generator MG 1 (or MG2) outputs the commanded torque.
  • a motor torque corresponding to the torque command value TR 1 (or TR 2) is output.
  • the PWM signal converter 122 is connected to the inverter 20 (or 30) U when the control signal CT L from the AC input controller 64 is activated, regardless of the output of the motor control phase voltage calculator 120.
  • the motor generator MG 1 (or MG 2) has a rotational torque. Does not occur. Then, as described below, the inverters 20 and 30 are coordinated to convert the AC voltage VAC from the commercial power supply 90 applied to the neutral points N 1 and N2 into a DC voltage, and the power line PL Supplied to 2.
  • Figure 5 shows inverters 20, 30 and motor generator MG 1, shown in Figure 1.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a zero-phase equivalent circuit of MG 2.
  • in each of inverters 20 and 30, which are three-phase inverters there are eight patterns of combinations of on / off of six npn transistors. Two of the eight switching patterns have zero interphase voltage, and such a voltage state is called a zero voltage vector.
  • the three transistors in the upper arm can be considered to be in the same switching state (all on or off), and the three transistors in the lower arm are also considered to be in the same switching state. be able to.
  • npn transistor Q 1 1, Q 1 3, Q 1 5 are collectively shown as an upper arm 2 OA
  • np n-type transistors Q 1 2, Q 14, Q 16 of inverter 20 are collectively shown as a lower arm 2 OB.
  • npn transistors Q21, Q23, and Q25 of inverter 30 are collectively shown as upper arm 3OA
  • npn transistors Q22, Q24, and Q26 of inverter 30 are collectively shown as lower arm 30B.
  • this zero-phase equivalent circuit is a single-phase commercial power supply 9 that is electrically connected to neutral points N 1 and N 2 through relay circuit 40 and input terminal 50 in Figure 1.
  • control device 60 described above with reference to FIGS. 2 to 4 can also be realized by software using a computer.
  • FIG. 6 is a diagram showing a general configuration when a computer is used as the control device 60.
  • the computer that is control device 60 includes CPU 180, A / D converter 181, ROM 182, RAM 183, and interface unit 184.
  • the AZD converter 181 converts analog signals A I N such as outputs from various sensors into digital signals and outputs them to the CPU 180.
  • the CPU 180 is connected to the ROM 182, the RAMI 83, and the interface unit 184 via a bus 186 such as a data bus or address bus to exchange data.
  • the ROM 182 stores data such as programs executed by the CPU 18 ° and maps to be referred to.
  • the RAMI 83 is a work area when the CPU 180 performs data processing, for example, and temporarily stores various variables.
  • the interface unit 184 communicates with other ECUs, inputs rewrite data when an electrically rewritable flash memory or the like is used as the ROM 182, or stores a memory card such as a CD-ROM.
  • Computer Data signal SIG is read from a readable recording medium.
  • the CPU 180 transmits / receives the data input signal DIN and the data output signal DOUT from the input / output port.
  • control device 60 is not limited to such a configuration, and may be realized including a plurality of CPUs.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control structure of a program related to determination of charging start by control device 60 shown in FIG. The process of this flowchart is called from the main routine and executed at regular time intervals or whenever a predetermined condition is satisfied.
  • control device 60 determines whether or not the ignition key is set to the OFF position based on signal IG from the ignition key (step S1). If control device 60 determines that the ignition key is not set to the OFF position (NO in step S1), it is inappropriate to charge power storage device B by connecting commercial power supply 90 to input terminal 50. The process proceeds to step S 6 and returns control to the main routine.
  • step S 1 If it is determined in step S 1 that the ignition key is set to the OFF position (YES in step S 1), the control device 60 determines that the commercial power supply 90 is based on the voltage VAC from the voltage sensor 74. It is determined whether or not AC power is input to the input terminal 50 (step S2). When voltage VAC is not observed, control device 60 determines that AC power is not input to input terminal 50 (NO in step S2), proceeds to step S6, and returns control to the main routine. .
  • control device 60 determines that AC power from commercial power supply 90 is input to input terminal 50 (YES in step S2). Then, control device 60 determines whether or not SOC of power storage device B is lower than threshold value S th (F) (step S 3).
  • the threshold value S th (F) is a determination value for determining whether or not the SOC of power storage device B is sufficient.
  • control device 60 activates input permission signal EN to be output to relay circuit 40.
  • control device 60 operates the respective phase arms of the two inverters 20 and 30 in the same switching state, and considers the two inverters 20 and 30 as the respective phase arms of the single-phase PWM converter. And charging of power storage device B is executed (step S4). Then, proceed to step S6 to return control to the main routine.
  • control device 60 charges power storage device B. Judge that it is not necessary and execute the charge stop process (step S5). Specifically, the control device 60 stops the inverters 20 and 30 and deactivates the input permission signal EN output to the relay circuit 40. Thereafter, the process proceeds to step S6, and the control is returned to the main routine.
  • hybrid vehicle supplies electric power to engine 4, motor generator MG2 used to drive wheels 2, and motor generator MG2.
  • a chargeable / dischargeable power storage device B a motor generator MG 1 that generates power by receiving mechanical power from the engine 4, and a power input unit (input terminal) for charging the power storage device B by receiving power supplied from outside the vehicle. 50) and a control device 60 for controlling the amount of charge from motor generator MG1 to power storage device B so that the state quantity (SOC) indicating the state of charge of power storage device B approaches the control target value.
  • the control device 60 inquires of the occupant whether or not there is a plan to go to the charging point, and changes the control target value based on the instruction from the occupant.
  • the charging point is set in advance, and the control device 60 determines whether or not there is a plan to go to the charging point when the distance from the current position of the vehicle to the charging point becomes a predetermined value or less. Make an inquiry. More specifically, the control device 60 has a unique SOC control mode when the distance from the current position of the vehicle to the charging point falls below a predetermined value, and the distance to the charging point in the navigation system. When it is determined that is below the specified value, the passenger is inquired whether or not to select that particular SOC control mode.
  • the charging point is a preset home.
  • control device 60 sets the control target value lower when the instruction from the occupant is scheduled to go to the charging point than when there is no plan to go to the charging point.
  • control device 60 further inquires the occupant about the scheduled charge amount and changes the control target value according to the scheduled charge amount.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a control flow for managing the state of charge SOC during travel of the hybrid vehicle. The process of this flowchart is called from the main routine and executed at regular time intervals or whenever a predetermined condition is satisfied.
  • control device 60 determines whether or not the ignition key is set to the on position based on signal IG from the ignition key (step S 10).
  • control device 60 determines that the ignition key is not set to the on position (NO in step S 1), control device 60 proceeds to step S 21 and returns control to the main routine.
  • the control device 60 proceeds to step S 11 and the control device 60 acquires the home position and the current vehicle position from the car navigation device 55, and Determine if your current location is not at home. If the current vehicle position is not home, the process proceeds to step S12. On the other hand, if the current vehicle position is at home, it is considered that the vehicle has just been charged at home, and therefore the process proceeds to step S 18.
  • step S 12 the control device 60 acquires the distance L from the current location to the home from the force navigation device 55.
  • step S 1 3 the acquired distance L is compared with the EV travelable distance.
  • the EV travelable distance is the distance that can be traveled without using the engine 4 in the current power storage state of the power storage device B. Therefore, as long as distance L ⁇ EV travelable distance is not established, EV travel is performed and S of power storage device B is Even if the OC is lowered, the engine must be started up and the vehicle normally runs on HV before returning home. In other words, as long as the distance L ⁇ EV driving distance is not established, it is usually necessary to perform HV driving.
  • step S13 the process proceeds to step S18, and normal HV travel in which the SOC target value is SC1 is performed.
  • step S 14 control device 60 inquires of the driver whether or not to go home. This inquiry is made by voice display on the car navigation system.
  • step S 15 the control device 60 waits for input of an inquiry result from the driver or the passenger in the passenger seat.
  • the inquiry result is input by, for example, a push button on a touch panel of a car navigation display, voice recognition, knowledge, or the like.
  • step S15 if the query result selects “go home”, the process proceeds to step S16, and if the query result does not select “go home”, the process proceeds to step S18 .
  • step S 16 the passenger is further inquired whether or not to charge. In some cases, it is necessary to leave immediately after returning home. In this case, it is not preferable to reduce the SOC of the power storage device B so much.
  • step S 17 control device 60 waits for input of an inquiry result from the driver or the passenger in the passenger seat.
  • step S 17 if the inquiry result selects “charge”, the process proceeds to step S 20, and if the inquiry result does not select “charge”, the process proceeds to step S 18. Advances. Note that Steps S 14 to S 17 can be combined into a single inquiry such as “Do you go home and charge?
  • step S20 the driving mode is determined for EV priority driving.
  • the SOC target value SC 2 of power storage device B during EV priority driving is set lower than the SOC target value SC 1 during normal HV driving.
  • step S21 the process proceeds to step S21, and control is transferred to the main routine.
  • step S13 or step S17 the travel mode is determined for normal HV travel in step S18.
  • the SOC target value is set to SC1.
  • step S 19 it is determined whether a predetermined time has elapsed or the vehicle has traveled a predetermined distance since the previous inquiry to the driver. In other words, if you have just made an inquiry, the inquiry result of returning home or charging will not change, so the inquiry will not be made again. If NO in step S 19, the process proceeds to step S 21 and control is transferred to the main register.
  • step S19 the processing after step S12 is executed again.
  • Figure 9 shows the relationship between the distance traveled from leaving home to returning home and SOC.
  • B1 to B3 are outbound and B3 to B5 are inbound.
  • the SOC of the power storage device B was close to the control upper limit (for example, around 80%).
  • the SOC management target value is SC 1 which is slightly lower than the upper limit value. Therefore, EV driving with the engine stopped is not performed between points B 1 and B 2 unless rapid acceleration is performed. Is performed, and the energy of power storage device B is consumed. As a result, at the point B 1, the S OC of the power storage device B decreases to the target value S C 1.
  • the engine is running, and the engine torque
  • the generator MG 1 generates electricity, and most of the generated power is used by the motor generator MG 2.
  • surplus charging of the generated power and discharging of the shortage are repeated.
  • the SOC of power storage device B is maintained near the target value SC 1 (for example, 60%).
  • the vehicle control device makes an inquiry to the occupant, and if the inquiry result indicates that the vehicle is to be returned and charged, it changes the driving mode to the EV priority driving mode that lowers the target value of SOC to SC2.
  • the present invention provides an engine 4, a motor generator MG 2 used for driving the wheels 2, a chargeable / dischargeable power storage device B that supplies electric power to the motor generator MG 2, and a machine from the engine 4.
  • This is a control method for a hybrid vehicle including motor generator MG1 that generates electric power by receiving dynamic power and an electric power input unit (terminal 50) for charging power storage device B by receiving electric power supplied from the outside of the vehicle.
  • step S14 in which the passenger is inquired whether or not there is a plan to go to the charging point, and the state quantity indicating the state of charge of power storage device B is the first control target value (SC 1 ) And the second control target value (the state quantity is lower than the first control target value) (first charging control step S 18 for controlling the amount of charge from motor generator MG 1 to power storage device B so as to approach SC 2) a second charge control step S 20 for controlling the amount of charge from motor generator MG 1 to power storage device B so as to approach A step S15 for determining execution of one of the first and second charge control steps based on an instruction from the passenger.
  • the charging point is set in advance.
  • the control method further includes a step S12 for obtaining a distance L from the current position of the vehicle to the charging point, and a step S13 for determining whether or not the distance L has become a predetermined value or less.
  • Step S 14 for making an inquiry makes an inquiry as to whether or not there is a plan to go to a charging point when the distance is less than a predetermined value.
  • the charging point is a preset home.
  • Step S15 is the second charge control step S20 when the instruction from the occupant is scheduled to go to the charging point.
  • the first charging control step S 1 8 is executed.
  • control method includes step S16 for inquiring the occupant about the scheduled charge amount, and a second charge control step S20 when the instruction from the occupant is scheduled to be charged. And a step S 1 7 for executing the first charging control step S 1 8 when the charging is not scheduled.
  • FIG. 10 is a flowchart of a modified example of the control described in FIG.
  • the flowchart of FIG. 10 includes steps S 1 0 1 to S 1 0 4 in place of steps S 16 and S 17 in the flowchart shown in FIG.
  • the other parts are described in the flowchart of FIG. 8, and the description will not be repeated.
  • control device 60 inquires the occupant about the amount of charge.
  • the inquiries are displayed on the car navigation display, for example, "How much will you charge? A: 2 hours, B: 1 hour, C: 30 minutes” Encourage selection.
  • step S 1 0 2 it is determined that the battery is hardly charged. And For example, when “C: 30 minutes” is selected, it is determined that there is no charge.
  • step S18 the travel mode is set to the normal HV travel mode.
  • step S103 it is determined in step S103 whether the amount of charge is large.
  • the process proceeds to step S20, and the EV priority driving mode in which the target SOC is set to SC2 is selected.
  • the process proceeds to step S104, and the EV priority driving mode in which the target SOC is set to SC 3 is selected. .
  • step S20 or step S104 control is transferred to main routine in step S21.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the change in SOC when the control based on the flowchart of FIG. 10 is performed.
  • points B 1 to B 4 are the same as those described with reference to FIG. 9, and therefore description thereof will not be repeated.
  • the distance to the home is within a predetermined distance.
  • the vehicle control device makes an inquiry to the occupant, and if the inquiry result indicates that the vehicle is to be charged after returning home, the target SOC value is set to one of SC 1, SC 2 and SC 3 depending on the amount of charge. Set to.
  • the target SOC is set to S C 1 in the same way as points B 1 to B 4.
  • the amount of charge that can be received by power storage device B when returning home is the difference between the SOC management upper limit (eg 80%) and SC 1 (eg 60%) (eg 20% ).
  • the target S0C is set to SC3.
  • the amount of charge that can be received by power storage device B when returning home is the difference between the SOC management upper limit (eg 80%) and SC 3 (eg 40%) (eg 4 0 %).
  • the target SOC is set to SC 2 when the charge is large.
  • waveform W As shown in Fig. 2, the amount of charge that can be received by power storage device B at the time of returning home is the difference between the SOC management upper limit (for example, 80%) and SC3 (for example, 20%) (for example, 60%). It corresponds to.
  • the hybrid vehicle control method shown in this modified example includes the step S 1 0 1 for further inquiring the occupant about the scheduled charge amount, and the second control target according to the scheduled charge amount. And S1 0 3 for changing the value.
  • the battery status can be set so that the SOC decreases according to the charging time at the time of returning home. Because the battery can be charged close to the upper limit, the distance that can be driven by EV can be made the same at the next departure.
  • the car navigation device 55 is provided and the distance between the charging point such as the home position and the current vehicle position is obtained from the car navigation device 55.
  • the present invention is not limited to this. is not.
  • a simpler GPS device may be installed to obtain the distance between the charging point such as the home position and the current vehicle position.
  • control method disclosed in the above embodiment can be executed by software using a computer.
  • a recording medium ROM, CD-ROM, memory card, etc.

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Description

明細書 ハイブリッド車両、 ハイブリッド車両の制御方法、 その制御方法をコンピュータ に実行させるためのプログラム、 およびそのプログラムを記録したコンピュータ 読み取り可能な記録媒体 技術分野
本発明は、 ハイブリッド車両、 ハイブリッド車両の制御方法、 その制御方法を コンピュータに実行させるためのプログラム、 およびそのプログラムを記録した コンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。 背景技術
近年、 環境に配慮した自動車として、 ハイブリッド自動車 (Hybrid Vehicle) が大きく注目されている。 ハイブリッド自動車は、 従来の内燃機関に加え、 バッ テリなどの蓄電装置と蓄電装置からの電力を用いて車両の駆動力を発生する電動 機とをさらに動力源とする自動車である。
特開 2 0 0 5— 1 3 7 1 3 5号公報には、 エンジンとモータのいずれか一方ま たは両方を制駆動力源とし、 モータとバッテリとの間で電力の授受を行なうハイ プリッド車両の制御装置が開示されている。
この制御装置は、 車速を検出する車速検出手段と、 車両 の制駆動力指令値を 設定する制駆動力指令値設定手段と、 バッテリの S O Cを検出する S O C検出手 段と、 車両の走行経路を設定し、 その走行経路の道路環境情報を検出するナビゲ ーション装置とを備えている。
そして、 この制御装置は、 走行経路の道路環境情報および S O C (State Of Charge) に基づいて、 燃料の利用効率を表す効率指標値を演算する第 1効率指標 演算手段と、 S O Cに基づいて、 S O Cが高い程、 効率指標値を大きい値に演算 する第 2効率指標演算手段と、 車両の走行経路の道路環境情報を検出できるとき には前記第 1効率指標演算手段により求めた第 1効率指標値を、 そうでないとき には前記第 2効率指標演算手段により求めた第 2効率指標値を選択すると共に、 前記効率指標値の切替えの際には前記効率指標値を切替え前の値から連続的に変 化させて切替 後の値に一致させる処理を施して最終効率指標値を演算する最終 効率指標演算手段と、 前記車速検出値、 前記制駆動力指令値および最終効率指標 値に基づいて、 最終効率指標値が大きいほどバッテリへの充電量を少なくするェ ンジンとモータの運転点を決定する運転点決定手段と、 をさらに備えている。 この制御装置において、 最終効率指標演算手段は、 ナビゲーシヨンにより設定 された走行経路の終端までの距離 X rが所定の距離以内の地点に車両が達したあ とは、 X rが小さくなるにつれて第 1効率指標値から第 2効率指標値へ近づける ように演算する手段であることが 1つの特徴である。
ハイブリッド自動車において、 車両外部の電源を用いて蓄電装置を充電するこ とができる外部充電機能を備えたハイプリッド自動車が知られている。 外部充電 機能を備えたハイプリッド自動車によれば、 内燃機関への依存度を低減させるこ とができる。 その結果、 燃料補給にスタンドに行く手数も減り、 かつ環境保護へ のさらなる貢献を果たすことができる。
上記の特開 2 0 0 5— 1 3 7 1 3 5号公報に開示された技術は外部充電機能を 備えたハイプリッド自動車に適用することも考えられる。 すなわち走行経路の終 端で充電を行なう。 そうすれば、 充電可能な電力が大きい状態で充電を開始する ようにできる。
しかし、 たとえば充電地点が自宅である場合、 帰宅直後に再度発車するような 場合も考えられる。 この場合は外部充電が行なわれないか、 充電時間が短く充電 不足で発車することになる。 発明の開示
この発明の目的は、 外部充電が行なわれる予定に合わせて受入可能な充電量を ふやすことができるハイブリッド車両、 ハイブリッド車両の制御方法、 その制御 方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、 およびそのプログラムを記 録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することである。
この発明は、 要約すると、 ハイブリッド車両であって、 内燃機関と、 車輪を駆 動させるために用いられる電動機と、 電動機に電力を供給する充放電可能な蓄電 装置と、 内燃機関から機械的動力を受けて発電する発電装置と、 車両外部から与 えられる電力を受けて蓄電装置を充電するための電力入力部と、 蓄電装置の充電 状態を示す状態量が制御目標値に近づくように発電装置から蓄電装置 の充電量 を制御する制御装置とを備える。 制御装置は、 乗員に対して充電地点に向かう予 定が有るか否かの問合せを行ない、 乗員からの指示に基づき制御目標値を変更す る。
好ましくは、 充電地点は、 予め設定されており、 制御装置は、 車両の現在位置 から充電地点までの距離が所定値以下になった際の特有の S O C制御モードを備 え、 ナビゲーシヨンシステムにおいて充電地点までの距離が所定 以下になった と判断した際に、 特有の S O C制御モードを選択するか否か乗員に対して問合せ を行なう。
好ましくは、 制御装置は、 乗員からの指示が、 充電地点に向かう予定有のとき には、 充電地点に向かう予定無のときよりも、 制御目標値を低く設定する。
好ましくは、 制御装置は、 乗員に対して充電予定量の問合せをさらに行ない、 充電予定量に応じて制御目標値を変更する。
この発明は、 他の局面に従うと、 内燃機関と、 車輪を駆動させるために用いら れる電動機と、 電動機に電力を供給する充放電可能な蓄電装置と、 内燃機関から 機械的動力を受けて発電する発電装置と、 車両外部から与えられる電力を受けて 蓄電装置を充電するための電力入力部とを含むハイプリッド車両の制御方法であ る。 ハイブリッド車両の制御方法は、 乗員に対して充電地点に向かう予定が有る か否かの問合せを行なうステップと、 蓄電装置の充電状態を示す状態量が第 1の 制御目標値に近づくように発電装置から蓄電装置への充電量を制御する第 1の充 電制御ステップと、 状態量が第 1の制御目標値より低い第 2の制御目標値に近づ くように発電装置から蓄電装置 の充電量を制御する第 2の充電制御ステップと、 乗員からの指示に基づき第 1、 第 2の充電制御ステップのいずれか一方の実行を 決定するステップとを備える。
好ましくは、 充電地点は、 予め設定されている。 制御方法は、 車両の現在位置 から充電地点までの距離を取得するステツプと、 距離が所定値以下になつたか否 かを判断するステップとをさらに備える。 問合せを行なうステップは、 距離が所 定値以下になった場合に、 充電地点に向かう予定が有るか否かの問合せを行なう。 好ましくは、 第 1、 第 2の充電制御ステップのいずれか一方の実行を決定する ステップは、 乗員からの指示が、 充電地点に向かう予定有のときには第 2の充電 制御ステップを実行させ、 充電地点に向かう予定無のときには第 1の充電制御ス テツプを実行させる。
好ましくは、 制御方法は、 乗員に対して充電予定量の問合せをさらに行なうス テツプと、 充電予定量に応じて第 2の制御目標値を変更するステップとをさらに 備える。
この発明はさらに他の局面に従うと、 上記いずれかのハイプリッド車両の制御 方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み 取り可能な記録媒体である。
この発明はさらに他の局面に従うと、 上記いずれかのハイブリッド車両の制御 方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
本発明によれば、 充電地点でなるべく多くのェネルギを受入れることができる ので、 内燃機関 の依存度が低減され、 排出ガスの少ない環境保護に寄与する車 両が実現できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 この発明の実施の形態によるハイプリッド自動車 1.0 0の全体プロッ ク図である。
図 2は、 図 1に示した制御装置 6 0の機能ブロック図である。
図 3は、 図 2に示したコンバータ制御部 6 1の機能ブロック図である。
図 4は、 図 2に示した第 1および第 2のインバータ制御部 6 2 , 6 3の機能ブ 口ック図である。
図 5は、 図 1に示したインバータ 2 0 , 3 0およびモータジェネレータ MG 1,
MG 2のゼロ相等価回路を示す回路図である。
図 6は、 制御装置 6 0としてコンピュータを用いた場合の一般的な構成を示し た図である。
図 7は、 図 1に示した制御装置 6◦による充電開始の判断に関するプログラム の制御構造を示すフローチヤ一トである。
図 8は、 ハイブリッド車両の走行時における充電状態 SO Cの管理についての 制御の流れを示すフローチヤ一トである。
図 9は、 自宅を出発してから自宅に帰宅するまでの走行距離と SO Cの関係を 示した図である。
図 10は、 図 8で説明した制御の変形例のフローチヤ一トである。
図 1 1は、 図 10のフローチャートに基づく制御が行なわれた場合の SO Cの 変化の一例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 なお、 図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図 1は、 この発明の実施の形態によるハイブリッド自動車 100の全体ブロッ ク図である。
図 1を参照して、 ハイブリッド自動車 100は、 エンジン 4と、 モータジエネ レータ MG 1, MG2と、 動力分配機構 3と、 車輪 2とを備える。 また、 ハイブ リツド自動車 100は、 蓄電装置 Bと、 昇圧コンバータ 10と、 インバータ 20, 30と、 制御装置 60と、 カーナビゲーシヨン装置 55と、 コンデンサ C I, C 2と、 電源ライン PL 1, PL 2と、 接地ライン SLと、 U相ライン UL 1, U L 2と、 V相ライン VL 1, VL2と、 W相ライン WL 1, WL 2と、 電圧セン サ 70, 72と、 電流センサ 80, 82とをさらに備える。 さらに、 ハイブリツ ド自動車 100は、 電力入力ライン ACL 1, ACL 2と、 リ レー回路 40と、 入力端子 50と、 電圧センサ 74とをさらに備える。
動力分配機構 3は、 エンジン 4とモータジェネレータ MG 1 , MG2とに結合 されてこれらの間で動力を分配する。 たとえば、 動力分配機構 3としては、 サン ギヤ、 ブラネタリキヤリャおよびリングギヤの 3つの回転軸を有する遊星歯車機 構を用いることができる。 この 3つの回転軸がエンジン 4およびモータジエネレ ータ MG 1, MG 2の各回転軸にそれぞれ接続される。 たとえば、 モータジヱネ レータ MG 1のロータを中空としてその中心にエンジン 4のクランク軸を通すこ とで動力分配機構 3にエンジン 4とモータジェネレータ MG 1 , MG 2とを機械 的に接続することができる。
なお、 モータジェネレータ MG 2の回転軸は、 図示されない減速ギヤや差動ギ ャによって車輪 2に結合されている。 また、 動力分配機構 3の内部にモータジェ ネレータ MG 2の回転軸に対する減速機をさらに組込んでもよい。
そして、 モータジェネレータ MG 1は、 エンジン 4によって駆動される発電機 として動作し、 かつ、 エンジン 4の始動を行ない得る電動機として動作するもの としてハイブリッド自動車 1 0 0に組込まれ、 モータジェネレータ MG 2は、 駆 動輪である車輪 2を駆動する電動機としてハイプリッド自動車 1 0 0に組込まれ る。
蓄電装置 Bの正極は、 電源ライン P L 1に接続され、 蓄電装置 Bの負極は、 接 地ライン S Lに接続される。 コンデンサ C 1は、 電源ライン P L 1と接地ライン S Lとの間に接続される。
昇圧コンバータ 1 0は、 リアクトル Lと、 n p n型トランジスタ Q 1, Q 2と, ダイオード D l , D 2とを含む。 n p n型トランジスタ Q 1, Q 2は、 電源ライ ン P L 2と接地ライン S Lとの間に直列に接続される。 各 n p- n型トランジスタ Q l, Q 2のコレクタ一ェミッタ間には、 ェミッタ側からコレクタ側へ電流を流 すようにダイオード D l, D 2がそれぞれ接続される。 そして、 リアク トルしの 一端は、 n p n型トランジスタ Q 1 , Q 2の接続点に接続され、 その他端は、 電 源ライン P L 1に接続される。 '
なお、 上記の n p n型トランジスタおよび以下の本明細書中の n p n型トラン ジスタとして、 たとえば、 I G B T (Insulated Gate Bipolar Transistor) を 用いることができ、 また、 n p n型トランジスタに代えてパワー MO S F E T (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) 等の電力スィッチン グ素子を用いることができる。
コンデンサ C 2は、 電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に接続される。 インバータ 2 0は、 U相アーム 2 2、 V相アーム 2 4および W相アーム 2 6を含 む。 U相アーム 2 2、 V相アーム 2 4および W相アーム 2 6は、 電源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間に並列に接続される。 U相アーム 22は、 直列に接続された n p n型トランジスタ Q 1 1, Q 12を 含む。 V相アーム 24は、 直列に接続された n p n型トランジスタ Q 13, Q 1 4を含む。 W相アーム 26は、 直列に接続された n p n型トランジスタ Q 15, Q 16を含む。 各 n p n型トランジスタ Q 1 1〜Q 1 6のコレクタ一エミッタ間 には、 エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオード D 1 1〜D 16がそれ ぞれ接続される。
モータジェネレータ MG 1は、 三相コイル 12をステ一夕コイルとして含む。 三相コイル 12を形成する U相コイル U 1、 V相コイル V 1および W相コイル W 1の一端は、 互いに接続されて中性点 N 1を形成し、 各相コイルの他端は、 イン バータ 20の U相アーム 22、 V相アーム 24および W相アーム 26における各 n p n型トランジスタの接続点にそれぞれ接続される。
インバータ 30は、 U相アーム 32、 V相アーム 34および W相アーム 36を 含む。 モータジェネレータ MG 2は、 三相コイル 14をステ一タコイルとして含 む。 インバータ 30およびモータジェネレータ MG 2の構成は、 それぞれインバ ータ 20およびモータジェネレータ MG 1と同様であるので、 説明は繰返さない, リレー回路 40は、 リ レー RY1, RY2を含む。 リレー RY 1, RY2とし ては、 たとえば、 機械的な接点リレーを用いることができるが、 半導体リレーを 用いてもよい。 そして、 リ レー RY 1の一端に電力入力ライン AC L 1の一方端 が接続され、 電力入力ライン AC L 1の他方端は、 モータジェネレータ MG 1の 三相コイル 12の中性点 N 1に接続される。 また、 リレー RY 2の一端に電力入 カライン AC L 2の一方端が接続され、 電力入力ライン AC L 2の他方端は、 モ ータジェネレータ MG 2の三相コイル 14の中性点 N 2に接続される。 さらに、 リ レー RY 1, RY 2の他端に入力端子 50が接続される。
蓄電装置 Bは、 充放電可能な直流電源であり、 たとえば、 ニッケル水素ゃリチ ゥムイオン等の二次電池を含む。 蓄電装置 Bは、 直流電力を昇圧コンバータ 10 へ出力する。 また、 蓄電装置 Bは、 昇圧コンバータ 10によって充電される。 な お、 蓄電装置 Bとして、 大容量のキャパシタを用いてもよい。
電圧センサ 70は、 蓄電装置 Bの電圧 VBを検出し、 その検出した電圧 VBを 制御装置 60へ出力する。 コンデンサ C 1は、 電源ライン P L 1と接地ライン S Lとの間の電圧変動を平滑化する。
昇圧コンバータ 1 0は、 制御装置 6 0からの信号 PWCに基づいて、 蓄電装置 Bから受ける直流電圧をリアク トル Lを用いて昇圧し、 その昇圧した昇圧電圧を 電源ライン P L 2へ出力する。 具体的には、 昇圧コンバータ 1 0は、 制御装置 6 0からの信号 PW Cに基づいて、 n p n型トランジスタ Q 2のスィツチング動作 に応じて流れる電流をリアク トル Lに磁場エネルギとして蓄積することによって 蓄電装置 Bからの直流電圧を昇圧する。 そして、 昇圧コンバータ 1 0は、 その昇 圧した昇圧電圧を n p n型トランジスタ Q 2がオフされたタイミングに同期して ダイォード D 1を介して電源ライン P L 2へ出力する。
また、 昇圧コンバータ 1 0は、 制御装置 6 0からの信号 P WCに基づいて、 電 源ライン P L 2を介してインバータ 2 0, 3 0の一方または両方から受ける直流 電圧を蓄電装置 Bの電圧レベルに降圧して蓄電装置 Bを充電する。
コンデンサ C 2は、 ?源ライン P L 2と接地ライン S Lとの間の電圧変動を平 滑化する。 電圧センサ 7 2は、 コンデンサ C 2の端子間電圧、 すなわち接地ライ ン S Lに対する電源ライン P L 2の電圧 V Hを検出し、 その検出した電圧 V Hを 制御装置 6 0 出力する。
インバータ 2 0は、 制御装置 6 0からの信号 P WM 1に基づいて、 電源ライン P L 2から受ける直流電圧を三相交流電圧に変換し、 その変換した三相交流電圧 をモータジェネレータ MG 1へ出力する。 これにより、 モータジェネレータ MG 1は、 指定されたトルクを発生するように駆動される。 また、 インバータ 2 0は、 エンジン 4の出力を受けてモータジェネレータ MG 1が発電した三相交流電圧を 制御装置 6 0からの信号 P WM 1に基づいて直流電圧に変換し、 その変換した直 流電圧を電源ライン P L 2へ出力する。
インバータ 3 0は、 制御装置 6 0からの信号 P WM 2に基づいて、 電源ライン P L 2から受ける直流電圧を三相交流電圧に変換し、 その変換した三相交流電圧 をモータジェネレータ MG 2へ出力する。 これにより、 モータジェネレータ MG 2は、 指定されたトルクを発生するように駆動される。 また、 インバータ 3 0は、 車両の回生制動時、 車輪 2からの回転力を受けてモータジェネレータ MG 2が発 電した三相交流電圧を制御装置 6 0からの信号 P WM 2に基づいて直流電圧に変 換し、 その変換した直流電圧を電源ライン PL 2へ出力する。
なお、 ここで言う回生制動とは、 車両を運転するドライバーによるフットブレ ーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、 フットブレーキを操作しないも のの、 走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減 速 (または加速の中止) させることを含む。
また、 インバータ 20, 30は、 入力端子 50に接続される車両外部の商用電 源 90から蓄電装置 Bの充電が行なわれるとき、 商用電源 90から電力入力ライ ン ACL 1, AC L 2を介して三相コイル 12, :ί 4の中性点N l, N 2に与え られる交流電力を直流電力に変換して電源ライン P L 2へ出力する。
モータジェネレータ MG 1, MG2は、 三相交流電動機であり、 たとえば三相 交流同期電動機を用いることができる。 モータジェネレータ MG 1は、 エンジン 4の出力を用いて三相交流電圧を発生し、 その発生した三相交流電圧をィンバー タ 20へ出力する。 また、 モータジェネレータ MG 1は、 インバ一タ 20から受 ける三相交流電圧によって駆動力を発生し、 エンジン 4の始動を行なう。 モータ ジェネレータ MG 2は、 ィンバ一タ 30から受ける三相交流電圧によって車両の 駆動トルクを発生する。 また、 モータジェネレータ MG 2は、 車両の回生制動時、 三相交流電圧を発生してィンバ一タ 30へ出力する。
リレー回路 40は、 制御装置 60からの入力許可信号 ENが活性化され.ると、 入力端子 50を電力入力ライン ACL 1, AC L 2と電気的に接続する。 具体的 には、 リ レー回路 40は、 入力許可信号 ENが活性化されると、 リ レー RY 1, RY2をオンし、 入力許可信号 ENが非活性化されると、 リレー RY 1, RY2 をオフする。
入力端子 50は、 車両外部の商用電源 90をこのハイブリツド自動車 100に 接続するための端子である。 そして、 このハイブリッド自動車 100においては、 後述する方法により、 入力端子 50に接続される車両外部の商用電源 90から蓄 電装置 Bを充電することができる。
カーナビゲ一シヨン装置 55は、 このハイプリッド自動車 100の現在位置を 検出して図示されない表示部にその現在位置を表示する。 また、 カーナビゲ一シ ョン装置 55は、 ハイプリッド自動車 100の現在位置から商用電源 90により 蓄電装置 Bの充電を行なう充電地点までの走行予定距離を算出し、 その算出した 走行予定距離を制御装置 60へ出力する。 なお、 商用電源 90から蓄電装匱 Bの 充電を行なう充電地点としては、 たとえば、 帰宅後に十分に充電することを予定 して自宅が設定される。 なお、 カーナビゲーシヨン装置 55において運転者によ り充電地点を設定できるようにしてもよい。
なお、 車両の現在位置の検出手法については、 人工衛星を利用して車両位置を 測定する GP S (Global Positioning System) や路上に配置したビーコンなど を用いた公知手法を用いることができる。
電流センサ 80は、 モータジェネレータ MG 1に流れるモータ電流 MCRT 1 を検出し、 その検出したモータ電流 MCRT 1を制御装置 60へ出力する。 電流 センサ 82は、 モータジェネレータ MG 2に流れるモータ電流 MCRT 2を検出 し、 その検出したモータ電流 MCRT 2を制御装置 60へ出力する。 電圧センサ 74は、 入力端子 50に接続される商用電源 90の電圧 VACを検出し、 その検 出した電圧 VACを制御装置 60へ出力する。
制御装置 60は、 昇圧コンバータ 10を駆動するための信号 PWCおよびイン バータ 20, 30をそれぞれ駆動するための信号 PWM1, PWM2を生成し、 その生成した信号 PWC, PWM1 , PWM2をそれぞれ昇圧コンバータ 10お よびインバータ 20, 30へ出力する。
ここで、 図示されないイグニッションキー (またはイダニッシヨンスィッチ、 以下同じ。 ) からの信号 I Gがオフ位置を示しているときに商用電源 90から入 力端子 50に交流電力が与えられると、 制御装置 60は、 リレー回路 40へ出力 している入力許可信号 ENを活性化する。 そして、 制御装置 60は、 電力入カラ イン ACL l, AC L 2を介して中性点 N 1, N 2に与えられる商用電源 90か らの交流電力が直流電力に変換されて電源ライン P L 2へ出力されるように、 ィ ンバータ 20, 30を制御するための信号 PWM1, PWM2を生成する。 また、 制御装置 60は、 蓄電装置 Bの SOC (満充電状態を 100%として 0 〜100%の値で示される。 ) が所定の制御上下限内に収まるように蓄電装置 B の SOCを制御する。 より具体的には、 制御装置 60は、 蓄電装置 Bの SO が 制御下限 :を下回ると、 エンジン 4を始動させてモータジェネレータ MG 1によ り発電を行ない、 蓄電装置 Bの充電を実行する。 また、 制御装置 60は、 蓄電装 置 Bの S〇 Cが制御上限値を上回ったときは、 エンジン 4を停止してモータジェ ネレータ MG 1による発電を停止する。
ここで、 制御装置 60は、 ハイブリ ツド自動車 100の現在位置から商用電源 90により蓄電装置 Bの充電を行なう充電地点までの走行予定距離をカーナビゲ ーシヨン装置 55から受け、 その受けた走行予定距離に基づいて蓄電装置 Bの S OCの制御上下限値を設定する。
図 2は、 図 1に示した制御装置 60の機能ブロック図である。 'なお、 この制御 装置 60は、 ソフトウェアでもハードウェアでも実現が可能である。
図 2を参照して、 制御装置 60は、 コンバータ制御部 6 1と、 第 1のィンバー タ制御部 62と、 第 2のインバータ制御部 63と、 AC入力制御部 64とを含む。 コンバータ制御部 6 1は、 電圧センサ 70からの電圧 VBと、 電圧センサ 72 からの電圧 VHと、 図示されない ECU (Electronic Control Unit) から出力 されるモータジェネレータ MG 1 , MG 2のトルク指令値 TR 1 , TR 2と、 モ ータ回転数 MRN 1, MRN2と、 A C入力制御部 64からの制御信号 C T Lと に基づいて、 昇圧コンバータ 1◦の n p n型トランジスタ Q 1, Q 2をオン/ォ フするための信号 PWCを生成し、 その生成した信号 PWCを昇圧コンバータ 1 0へ出力する。
第 1のインバータ制御部 62は、 モータジェネレータ MG 1のトルク指令値 T R 1およびモータ回転数 MRN 1と、 電圧 VHと、 電流センサ 80からのモータ 電流 MCRT 1と、 制御信号 CTLとに基づいて、 インバータ 20の n p n型ト ランジスタ Q 1 1〜Q 16をオン Zオフするための信号 PWM 1を生成し、 その 生成した信号 PWM1をィンバータ 20へ出力する。
第 2のインバータ制御部 63は、 モータジェネレータ MG 2のトルク指令値 T R 2およびモータ回転数 MRN 2と、 電圧 VHと、 電流センサ 82からのモータ 電流 MCRT 2と、 制御信号 CT Lとに基づいて、 インバータ 30の n p n型ト ランジスタ Q 21〜Q 26をオン/オフするための信号 PWM 2を生成し、 その 生成した信号 PWM 2をィンバータ 30へ出力する。
AC入力制御部 64は、 ECUからの信号 I Gおよび電圧センサ 74からの電 圧 VACに基づいて、 車両外部の商用電源 90から蓄電装置 Bの充電を行なうか 否かを判定する。 そして、 AC入力制御部 64は、 充電を行なうものと判定する と、 コンバータ制御部 6 1ならびに第 1および第 2のインバータ制御部 62, 6 3へ出力する制御信号 CTLを活性化するとともに、 リレー回路 40へ出力する 入力許可信号 E Nを活性化する。
図 3は、 図 2に示したコンバータ制御部 6 1の機能ブロック図である。
図 3を参照して、 コンバータ制御部 6 1は、 インバータ入力電圧指令演算部 1 1 2と、 フィードバック電圧指令演算部 1 14と、 デューティー比演算部 1 1 6 と、 P WM信号変換部 1 18とを含む。
インバータ入力電圧指令演算部 1 1 2は、 トルク指令値 TR 1, TR2および モータ回転数 MRN1, MRN2に基づいて、 インバータ入力電圧の最適値 (目 標値) すなわち電圧指令 VH— c omを演算し、 その演算した電圧指令 VH__c omをフィードバック電圧指令演算部 1 14へ出力する。
図 1、 図 3を参照して、 フィードバック電圧指令演算部 1 14は、 電圧センサ 72によって検出される昇圧コンバータ 10の出力電圧 VHと、 インバータ入力 電圧指令演算部 1 12からの電圧指令 VH— c omとに基づいて、 出力電圧 VH を電圧指令 VH— c omに制御するためのフィードバック電圧指令 VH—c om _f bを演算し、 その演算したフィードバック電圧指令 VH—c om_f bをデ ユーティー比演算部 1 16へ出力する。
デューティー比演算部 1 16は、 電圧センサ 70からの電圧 VBと、 フィード バック電圧指令演算部 1 14からのフィードバック電圧指令 VH—c om_f b とに基づいて、 昇圧コンバータ 10の出力電圧 VHを電圧指令 VH— c omに制 御するためのデューティー比を演算し、 その演算したデューティー比を PWM信 号変換部 1 18へ出力する。
PWM信号変換部 1 18は、 デューティー比演算部 1 1 6から受けたデューテ ィー比に基づいて、 昇圧コンバータ 10の n p n型トランジスタ Q 1 , Q 2をォ ン オフするための PWM (Pulse Width Modulation) 信号を生成し、 その生成 した PWM信号を信号 PWCとして昇圧コンバータ 10の n p n型トランジスタ Q 1 , Q 2へ出力する。 なお、 昇圧コンバータ 10の下アームの n p n型トランジスタ Q 2のオンデュ 一ティーを大きくすることによりリアクトル Lにおける電力蓄積が大きくなるた め、 より高電圧の出力を得ることができる。 一方、 上アームの n p n型トランジ スタ Q 1のオンデューティーを大きくすることにより電源ライン P L 2の電圧が 下がる。 そこで、 n p n型トランジスタ Q 1, Q 2のデューティー比を制御する ことで、 電源ライン PL 2の電圧を蓄電装置 Bの出力電圧以上の任意の電圧に制 御することができる。
さらに、 PWM信号変換部 1 18は、 制御信号 CTLが活性化されているとき、 デューティー比演算部 1 16の出力に拘わらず、 n p n型トランジスタ Q 1を導 通状態とし、 n p n型トランジスタ Q 2を非導通状態とする。 これにより、 電源 ライン PL 2から電源ライン P L 1に向けて充電電流を流すことが可能となる。 図 4は、 図 2に示した第 1および第 2のインバータ制御部 62, 63の機能ブ 口ック図である。
図 1、 図 4を参照して、 第 1および第 2のインバータ制御部 62, 63の各々 は、 モータ制御用相電圧演算部 120と、 PWM信号変換部 1 22とを含む。 モータ制御用相電圧演算部 1 20は、 ECUからのトルク指令値 TR 1 (また は TR2) およびモータ回転数 MR N 1 (または MRN2) と、 電流センサ 80 (または 82) からのモータ電流 MCRT 1 (または MCRT 2) と、 電圧セン サ 72からの電圧 VHとに基づいて、 モータジェネレータ MG 1 (または MG 2) の各相コイルに印加する電圧を演算し、 その演算した各相コイル電圧を PW M信号変換部 122へ出力する。
PWM信号変換部 122は、 モータ制御用相電圧演算部 1 20から受ける各相 コイル電圧指令に基づいて、 実際にインバータ 20 (または 30) の各 n p n型 トランジスタ Q 1 1〜Q 16 (または021〜026) をオン オフする信号 P WM 1_0 (信号 PWM1の一種) (または PWM2— 0 (信号 PWM2の一 種) ) を生成し、 その生成した信号 PWM1_0 (または PWM2— 0) をイン バータ 20 (または 30) の各 n p n型トランジスタ Q 1 1 ~Q 16 (または Q 21〜Q 26) へ出力する。
このようにして、 各 n p n型トランジスタ Q 1 1 ~Q 16 (または Q 21〜Q 26) がスイッチング制御され、 モータジェネレータ MG 1 (または MG2) が 指令されたトルクを出力するようにモータジェネレータ MG 1 (または MG2) の各相に流す電流が制御される。 その結果、 . トルク指令値 TR 1 (または TR 2) に応じたモータトルクが出力される。
また、 PWM信号変換部 122は、 AC入力制御部 64からの制御信号 CT L が活性化されているとき、 モータ制御用相電圧演算部 120の出力に拘わらず、 インバータ 20 (または 30) の U相アーム 22 (または 32) 、 V相アーム 2 4 (または 34) および W相アーム 26 (または 36) に同位相の交流電流を流 すように n p n型トランジスタ Q 1 1〜Q 16 (または Q21〜Q26) をオン オフする信号 PWM1— 1 (信号 PWM1の一種) (または PWM2— 1 (信 号 PWM2の一種) ) を生成し、 その生成した信号 PWM 1—1 (または PWM 2_1 ) をィンバータ 20 (または 30) の n p n型トランジスタ Q 1 1〜Q 1 6 (または021〜026) へ出力する。
なお、 U, V, Wの各相コイル Ul, V I, W1 (または U2, V 2, W2) に同位相の交流電流が流れる場合には、 モータジェネレータ MG 1 (または MG 2) には回転トルクは発生しない。 そして、 次に説明するように、 インバータ 2 0および 30が協調制御されることにより、 中性点 N l, N2に与えられる商用 電源 90からの交流電圧 VACが直流電圧に変換されて電源ライン P L 2に供給 される。
図 5は、 図 1に示したインバータ 20, 30およびモ一タジェネレータ MG 1 ,
MG 2のゼロ相等価回路を示す回路図である。
図 5を参照して、 三相インバータであるインバータ 20 , 30の各々において は、 6個の n p n型トランジスタのオン Zオフの組合せは 8パターン存在する。 その 8つのスィツチングパターンのうち 2つは相間電圧がゼロとなり、 そのよう な電圧状態はゼロ電圧べク トルと称される。 ゼロ電圧べク トルについては、 上ァ ームの 3つのトランジスタは互いに同じスィツチング状態 (全てオンまたはォ フ) と考えることができ、 また、 下アームの 3つのトランジスタも互いに同じス ィツチング状態と考えることができる。
したがって、 この図 5では、 インバータ 20の n p n型トランジスタ Q 1 1 , Q 1 3, Q 1 5は上アーム 2 OAとしてまとめて示され、 インバータ 20の n p n型トランジスタ Q 1 2, Q 14, Q 16は下アーム 2 OBとしてまとめて示さ れている。 同様に、 インバータ 30の n p n型トランジスタ Q 21, Q23, Q 25は上アーム 3 OAとしてまとめて示され、 インバータ 30の n p n型トラン ジスタ Q22, Q 24, Q 26は下アーム 30 Bとしてまとめて示されている。 図 5に示されるように、 このゼロ相等価回路は、 図 1のリ レー回路 40および 入力端子 50を介して中性点 N 1, N 2に電気的に接続された単相の商用電源 9 0を入力とする単相 PWMコンバータとみることができる。 そこで、 インバータ 20, 30の各々においてゼロ電圧ベク トルを変化させ、 インバータ 20, 30 をそれぞれ単相 PWMコンバータの各相アームとして動作するようにスィッチン グ制御することによって、 商用電源 90からの単相交流電力を直流電力に変換し て電源ライン PL 2へ供給することができる。
以上図 2〜図 4で説明した制御装置 60は、 コンピュータを用いてソフトゥェ ァで実現することも可能である。
図 6は、 制御装置 60としてコンピュータを用いた場合の一般的な構成を示し た図である。
図 6を参照して、 制御装置 60であるコンピュータは、 CPU180と、 A/ D変換器 181と、 ROM182と、 RAM183と、 インターフェース部 18 4とを含む。
AZD変換器 181は、 各種センサの出力等のアナログ信号 A I Nをディジタ ル信号に変換して CPU 180に出力する。 また CPU 180はデータバスゃァ ドレスバス等のバス 186で ROM182と、 RAMI 83と、 インターフエ一 ス部 184に接続されデータ授受を行なう。
ROM182は、 たとえば C PU 18◦で実行されるプログラムや参照される マップ等のデータが格納されている。 RAMI 83は、 たとえば CPU 1 80が データ処理を行なう場合の作業領域であり、 各種変数を一時的に記憶する。 インターフェース部 184は、 たとえば他の ECUとの通信を行なったり、 R OM182として電気的に書換可能なフラッシュメモリ等を使用した場合の書換 データの入力などを行なったり、 メモリカードゃ CD— ROM等のコンピュータ 読み取り可能な記録媒体からのデータ信号 S I Gの読込みを行なったりする。 なお、 CPU 180は、 入出力ポートからデータ入力信号 D I Nやデータ出力 信号 DOUTを授受する。
また、 制御装置 60は、 このような構成に限られるものでなく、 複数の CPU を含んで実現されるものであっても良い。
[充電時における制御]
図 7は、 図 1に示した制御装置 60による充電開始の判断に関するプログラム の制御構造を示すフローチャートである。 なお、 このフローチャートの処理は、 一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて 実行される。
図 7を参照して、 制御装置 60は、 イグニッションキーからの信号 I Gに基づ いて、 イグニッションキーがオフ位置に設定されているか否かを判定する (ステ ップ S 1) 。 制御装置 60は、 イグニッションキーがオフ位置に設定されていな いと判定すると (ステップ S 1において NO) 、 商用電源 90を入力端子 50に 接続して蓄電装置 Bの充電を行なうのは不適切であると判断して、 ステップ S 6 へ処理を進めてメインルーチンに制御を戻す。
ステップ S 1においてイグニッションキーがオフ位置に設定されていると判定 されると (ステップ S 1において YE S) 、 制御装置 60は、 電圧センサ 74か らの電圧 VACに基づいて、 商用電源 90からの交流電力が入力端子 50に入力 されているか否かを判定する (ステップ S 2) 。 制御装置 60は、 電圧 VACが 観測されないときは、 交流電力が入力端子 50に入力されていないものと判断し (ステップ S 2において NO) 、 ステップ S 6へ処理を進めてメインルーチンに 制御を戻す。
一方、 電圧 VACが検出されると、 制御装置 60は、 商用電源 90からの交流 電力が入力端子 50に入力されていると判定する (ステップ S 2において YE S) 。 そうすると、 制御装置 60は、 蓄電装置 Bの SOCがしきい値 S t h (F) を下回っているか否かを判定する (ステップ S 3) 。 ここで、 しきい ί直 S t h (F) は、 蓄電装置 Bの SOCが十分であるか否かを判定するための判定値 である。 制御装置 60は、 蓄電装置 Bの SOCがしきい値 S t h (F) を下回っている と判定すると (ステップ S 3において YES) 、 リ レー回路 40へ出力する入力 許可信号 ENを活性化する。 そして、 制御装置 60は、 2つのインバータ 20, 30の各々の各相アームを同じスィツチング状態で動作させつつ、 2つのインバ ータ 20, 30をそれぞれ単相 PWMコンバータの各相アームと考えてスィツチ ング制御し、 蓄電装置 Bの充電を実行する (ステップ S 4) 。 その後、 ステップ S 6へ処理を進めてメインル一チンに制御を戻す。
一方、 ステップ S 3において、 蓄電装置 Bの SOCがしきい値 S t h (F) 以 上であると判定されると (ステップ S 3において NO) 、 制御装置 60は、 蓄電 装置 Bの充電を行なう必要はないものと判断し、 充電停止処理を実行する (ステ ップ S 5) 。 具体的には、 制御装置 60は、 インバータ 20, 30を停止すると ともに、 リレー回路 40へ出力している入力許可信号 ENを非活性化する。 その 後、 ステップ S 6へ処理を進めてメインルーチンに制御を戻す。
[走行時における制御] - 次に、 本実施の形態に係るハイプリッド車両の走行時における充電状態 SOC の管理について説明する。
再び図 1を参照して、 本実施の形態に係るハイブリッド車両は、 ある局面にお いては、 エンジン 4と、 車輪 2を駆動させるために用いられるモータジエネレー タ MG2と、 モータジェネレータ MG2に電力を供給する充放電可能な蓄電装置 Bと、 エンジン 4から機械的動力を受けて発電するモータジェネレータ MG 1と、 車両外部から与えられる電力を受けて蓄電装置 Bを充電するための電力入力部 (入力端子 50) と、 蓄電装置 Bの充電状態を示す状態量 (SOC) が制御目標 値に近づくようにモータジェネレータ MG 1から蓄電装置 Bへの充電量を制御す る制御装置 60とを備える。 制御装置 60は、 乗員に対して充電地点に向かう予 定が有るか否かの問合せを行ない、 乗員からの指示に基づき制御目標値を変更す る。
好ましくは、 充電地点は、 予め設定されており、 制御装置 60は'、 車両の現在 位置から充電地点までの距離が所定値以下になった場合に、 充電地点に向かう予 定が有るか否かの問合せを行なう。 より具体的には、 制御装置 6 0は、 車両の現在位置から前記充電地点までの距 離が所定値以下になった際の特有の S O C制御モードを備え、 ナビゲーシヨンシ ステムにおいて充電地点までの距離が所定値以下になったと判断した際に、 その 特有の S O C制御モードを選択するか否か乗員に対して問合せを行なう。
好ましくは、 充電地点は、 予め設定された自宅である。
好ましくは、 制御装置 6 0は、 乗員からの指示が、 充電地点に向かう予定有の ときには、 充電地点に向かう予定無のときよりも、 制御目標値を低く設定する。 好ましくは、 制御装置 6 0は、 乗員に対して充電予定量の問合せをさらに行な レ、、 充電予定量に応じて制御目標値を変更する。
図 8は、 ハイプリッド車両の走行時における充電状態 S O Cの管理についての 制御の流れを示すフローチャートである。 なお、 このフローチャートの処理は、 一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて 実行される。
図 1、 図 8を参照して、 制御装置 6 0は、 イグニッションキーからの信号 I G に基づいて、 イグニッションキーがオン位置に設定されているか否かを判定する (ステップ S 1 0 ) 。
制御装置 6 0は、 イグニッションキーがオン位置に設定されていないと判定す ると (ステップ S 1において N O) 、 ステップ S 2 1へ処理を進めてメインルー チンに制御を戻す。 制御装置 6 0は、 イグニッションキーがオンされたと判定す ると、 ステップ S 1 1に処理を進め、 制御装置 6 0は、 カーナビゲーシヨン装置 5 5から自宅位置と車両現在位置を取得し、 車両現在位置が自宅でないか判断す る。 車両現在位置が自宅でなければ処理はステップ S 1 2に進む。 一方、 車両現 在位置が自宅であれば、 自宅で充電された直後であると考えられるので、 処理は ステップ S 1 8に進む。
ステップ S 1 2では、 制御装置 6 0は、 力一ナビゲーシヨン装置 5 5から現在 地から自宅までの距離 Lを取得する。 そしてステップ S 1 3において、 取得した 距離 Lと E V走行可能距離とを比較する。 E V走行可能距離は、 現在の蓄電装置 Bの蓄電状態でエンジン 4を使用せずに走行可能な距離である。 したがって、 距 離 L≤ E V走行可能距離が成立しない間は、 E V走行を行なって蓄電装置 Bの S O Cを低下させたとしても、 自宅に帰り着くまでには結局エンジンを起動して通 常 HV走行をしなければならない。 つまり、 距離 L≤E V走行可能距離が成立し ない間は、 通常 H V走行を行なう必然性がある。
エンジンを運転させながら車両を走行させる HV走行では、 あまり S O Cを下 限値近くに^ fると H V走行の効率が低下することがわかっている。 そこで、 通常 H V走行を行なう必然性がある間は、 なるべく蓄電装置 Bの S O Cを下限値付近 - まで低下させるのは避けたほうが良い。
したがって、 ステップ S 1 3で距離 L E V走行可能距離が成立しない間は、 ステップ S 1 8に処理が進み S O C目標値が S C 1である通常 H V走行が行なわ れる。
一方、 ステップ S 1 3で距離 L E V走行可能距離が成立した場合は、 ステツ プ S 1 4に処理が進む。 ステップ S 1 4では、 制御装置 6 0は、 帰宅するか否か を運転者に問合せる。 この問合せは、 音声はカーナビゲーシヨンのディスプレイ 表示等によって行なわれる。
つづいて、 ステップ S 1 5において、 制御装置 6 0は運転者または助手席の乗 員からの問合せ結果の入力を待つ。 問合せ結果は、 たとえば、 カーナビゲーショ ンのディスプレイのタツチパネル等の押しボタンゃ、 音声認、識等により入力され る。 ステップ S 1 5において、 問合せ結果が 「帰宅する」 を選択する場合はステ ップ S 1 6に処理が進み、 問合せ結果が 「帰宅する」 を選択しない場合はステツ プ S 1 8に処理が進む。
ステップ S 1 6では、 充電するか否かの問合せがさらに乗員に対して行なわれ る。 帰宅しても直ぐに出発しなければならない場合もあり、 この場合は蓄電装置 Bの S O Cをあまり低下させるのは好ましくないからである。
ステップ S 1 6に続いてステップ S 1 7において、 制御装置 6 0は運転者また は助手席の乗員からの問合せ結果の入力を待つ。 ステップ S 1 7において、 問合 せ結果が 「充電する」 を選択するものである場合はステップ S 2 0に処理が進み、 問合せ結果が 「充電する」 を選択しない場合はステップ S 1 8に処理が進む。 なお、 ステップ S 1 4〜ステップ S 1 7をまとめて、 「帰宅して充電します か J のように 1回の問合せにしても良い。 ステップ S 20では、 EV優先走行に走行モードが決定される。 EV優先走行 時の蓄電装置 Bの SOC目標値 S C 2は、 通常 HV走行時の SOC目標値 SC 1 よりも低く設定されている。 ステップ S 20の次はステップ S 21に処理が進み 制御はメインル一チンに移される。
ステップ S 13またはステップ S 17で 「NO」 の場合には、 ステップ S 18 において通常 HV走行に走行モードが決定される。 通常 HV走行モードでは、 S OC目標値が SC 1に設定される。 つづいて、 ステップ S 1 9に処理が進む。 ステップ S 1 9では、 前回の運転者への問合せ時から、 所定時間経過または所 定距離を走行したか否かが判断される。 つまり、 問合せたばかりであれば、 帰宅 や充電の問合せ結果は変わらないと考えられるので、 再度の問合せは行なわれな い。 ステップ S 1 9で NOの場合にはステップ S 21に処理が進み制御がメイン ノレ一チンに移される。
し力 し、 前回の問合せ時から時間が経過した場合や、 車両が大きく移動した場 合には、 問合せの結果が変わる可能性がある。 そこで、 ステップ S 19で YES の場合には、 ステップ S 12以降の処理が再び実行される。
図 9は、 自宅を出発してから自宅に帰宅するまでの走行距離と S〇Cの関係を 示した図である。
図 9を参照して、 たとえば、 目的地が地点 B 3であるとすると B 1〜B 3まで は往路であり、 B 3〜B 5は復路である。
自宅を出発した時点 (地点 B 1) においては、 自宅で蓄電装置 Bに充電が行な われていたので、 蓄電装置 Bの SO Cは管理上限値近く (たとえば 80%付近) である。 この時点で、 SOC管理目標値は、 上限値よりもやや低い SC 1である ので、 地点 B 1〜B 2の間は急加速等が行なわれない限りエンジンが停止された 状態での EV走行が行なわれ、 蓄電装置 Bのエネルギが消費される。 その結果地 点 B 1では蓄電装置 Bの S O Cは目標値 S C 1まで低下する。
出発直後に S O Cを少し低下させるのは、 回生制動時にモータジエネレータ M G 2で発生する電力を蓄電装置 Bに回収可能にしておくためである。 これにより、 エネルギ効率の良い走行が実現できる。
地点 B 2〜B 4の間はエンジンが運転されており、 エンジントルクによってモ ータジェネレータ MG 1が発電を行ない、 発電された電力はほとんどモータジェ ネレータ MG 2で使用される。 蓄電装置 Bに対しては、 発電電力の余剰分の充電 と、 不足分の放電が繰返される。 その結果、 蓄電装置 Bの SOCは目標値 SC 1 (たとえば、 60%) 付近に維持される。
地点 B 4において、 自宅までの距離が所定距離以内となる。 車両の制御装置は、 乗員に対する問合せを行ない、 問合せ結果が帰宅して充電することを示す場合に は、 走行モードを S OCの目標値を S C 2に下げる EV優先走行モードに変更す る。
地点 B4から地点 B 5までの距離は、 SOCが SC 1である状態からの EV走 行のみでちようど帰宅可能な程度の距離であるので、 エンジンは停止された EV 走行が実行される。 なお、 運転者の加速要求が特に大きい場合等にはエンジンが 起動され SOCは横ばいとなる部分がある。 そして、 地点 B 5では、 蓄電装置 B の SOCは、 管理下限値 (たとえば 20%) にほぼ近くなる。 したがって、 帰宅 したときには蓄電装置 Bは大きな電力量を受入可能な状態になっている。
このようにして、 充電地点でなるべく多くのエネルギを受入れることができる ので、 内燃機関への依存度が低減され、 排出ガスの少ない環境保護に寄与する車 両が実現できる。
再び、 図 1、 図 8を参照して、 本実施の形態の発明について、 総括する。
この発明は、 ある局面では、 エンジン 4と、 車輪 2を駆動させるために用いら れるモータジェネレータ MG 2と、 モータジェネレータ MG 2に電力を供給する 充放電可能な蓄電装置 Bと、 エンジン 4から機械的動力を受けて発電するモータ ジェネレータ MG 1と、 車両外部から与えられる電力を受けて蓄電装置 Bを充電 するための電力入力部 (端子 50) とを含むハイプリッド車両の制御方法である。 ハイプリッド車両の制御方法は、 乗員に対して充電地点に向かう予定が有るか否 かの問合せを行なうステップ S 14と、 蓄電装置 Bの充電状態を示す状態量が第 1の制御目標値 (SC 1) に近づくようにモータジェネレータ MG 1から蓄電装 置 Bへの充電量を制御する第 1の充電制御ステップ S 18と、 状態量が第 1の制 御目標値より低い第 2の制御目標値 (SC 2) に近づくようにモータジエネレー タ MG 1から蓄電装置 Bへの充電量を制御する第 2の充電制御ステップ S 20と、 乗員からの指示に基づき第 1、 第 2の充電制御ステップのいずれか一方の実行を 決定するステップ S 1 5とを備える。
好ましくは、 充電地点は、 予め設定されている。 制御方法は、 車両の現在位置 から充電地点までの距離 Lを取得するステップ S 1 2と、 距離 Lが所定値以下に なったか否かを判断するステップ S 1 3とをさらに備える。 問合せを行なうステ ップ S 1 4は、 距離が所定値以下になった場合に、 充電地点に向かう予定が有る か否かの問合せを行なう。
好ましくは、 充電地点は、 予め設定された自宅である。
好ましくは、 第 1、 第 2の充電制御ステップのいずれか一方の実行を決定する ステップ S 1 5は、 乗員からの指示が、 充電地点に向かう予定有のときには第 2 の充電制御ステップ S 2 0を実行させ、 充電地点に向かう予定無のときには第 1 の充電制御ステップ S 1 8を実行させる。
好ましくは、 制御方法は、 乗員に対して充電予定量の問合せをざらに行なうス テツプ S 1 6と、 乗員からの指示が、 充電予定有のときには第 2の充電制御ステ ップ S 2 0を実行させ、 充電予定無のときには第 1の充電制御ステップ S 1 8を 実行させるステップ S 1 7とをさらに含む。
[変形例]
図 1 0は、 図 8で説明した制御の変形例のフローチャートである。
図 1 0のフローチヤ一トは、 図 8に示したフローチヤ一トにおいてステップ S 1 6、 S 1 7に代えてステップ S 1 0 1〜S 1 0 4を含む。 他の部分については 図 8のフローチャートで説明しているので、 説明は繰返さない。
図 1 0を参照して、 ステップ S 1 5で 「帰宅する」 旨の入力があった場合、 ス テツプ S 1 0 1において、 制御装置 6 0は、 充電量を乗員に問合せる。 問合せは、 たとえば、 カーナビゲーシヨンのディスプレイ上に、 「どれく らい充電します か? A: 2時間、 B : 1時間、 C : 3 0分」 のように表示して、 乗員に A〜C の選択を促す。
そして、 ステップ S 1 0 2、 S 1 0 3において乗員が選択した充電予定時間に 応じた振り分けが実行される。
ステップ S 1 0 2では、 充電がほとんど行なわれない場合が判断される。 たと えば、 「C : 30分」 が選択された場合も充電が無いと判断される。 ステップ S
102で YESの場合、 処理はステップ S 18に進み走行モードが通常 HV走行 モードに設定される。
ステップ S 102において、 NOの場合はステップ S 103において充電量が 大か否かが判断される。 充電量大 (たとえば 「A: 2時間」 が選択されたとき) はステップ S 20に処理が進み、 目標 SOCが SC 2に設定された E V優先走行 モードが選択される。 一方、 充電量大でないとき (たとえば 「B : 1時間」 が選 択されたとき) はステップ S 104に処理が進み、 目標 SO Cが SC 3に設定さ れた EV優先走行モードが選択される。
なお、 ここで、 SOC目標値には、 SC 1〉SC 3〉SC 2の関係がある。 ス テツプ S 20またはステップ S 104の処理が終了すると、 ステップ S 21にお いて制御はメィンノレーチンに移される。
図 1 1は、 図 10のフローチャートに基づく制御が行なわれた場合の SO Cの 変化の一例を示す図である。
図 1 1の図は、.地点 B 1〜B 4までは、 図 9で説明した場合と同じであるので 説明は繰返さない。
図 1 1において、 地点 B4において、 自宅までの距離が所定距離以内となる。 車両の制御装置は、 乗員に対する問合せを行ない、 問合せ結果が帰宅して充電す ることを示す場合には、 充電量に応じて目標 SO Cの値を SC 1, S C 2, SC 3のいずれかに設定する。
充電量が少ないか、 または全く充電がされない場合は目標 SOCは地点 B 1〜 B 4までと同じで S C 1に設定される。 この場合、 波形 W1に示すように自宅に 帰宅した時点の蓄電装置 Bの充電受入可能量は、 SOC管理上限値 (たとえば 8 0%) と SC 1 (たとえば 60%) との差 (たとえば 20%) に相当する。 充電量が中程度の場合には目標 S〇Cは SC 3に設定される。 この場合、 波形 W 3に示すように自宅に帰宅した時点の蓄電装置 Bの充電受入可能量は、 SOC 管理上限値 (たとえば 80%) と SC 3 (たとえば 40%) との差 (たとえば 4 0%) に相当する。
充電量が大きい場合には目標 SOCは SC 2に設定される。 この場合、 波形 W 2に示すように自宅に帰宅した時点の蓄電装置 Bの充電受入可能量は、 S O C管 理上限値 (たとえば 8 0 %) と S C 3 (たとえば 2 0 %) との差 (たとえば 6 0 %) に相当する。
以上のように、 この変形例に示されたハイブリッド車両の制御方法は、 乗員に 対して充電予定量の問合せをさらに行なうステップ S 1 0 1と、 充電予定量に応 じて第 2の制御目標値を変更するステップ S 1 0 3とをさらに備える。
このようにして、 充電地点でなるべく多くのェネルギを受入れることができる ので、 内燃機関 の依存度が低減され、 排出ガスの少ない環境保護に寄与する車 両が実現できる。
また、 さらに変形例に示すようにすれば、 帰宅時点で充電時間に合わせた S O C低下具合にバッテリの状態を設定できるので、 充電予定時間が経過し再び自宅 を出発するときに S〇Cが管理上限値近くまで充電できるので、 次回出発時も E V走行可能な距離を同程度にすることができる。
なお、 図 1では、 カーナビゲーシヨン装置 5 5を備え、 自宅位置等の充電地点 と車両現在位置との距離をカーナビゲーシヨン装置 5 5から得る場合について説 明したが、 これに限定されるものではない。 たとえば、 カーナビゲーシヨン装置 5 5に代えて、 もっと簡単な G P S装置を搭載して自宅位置等の充電地点と車両 現在位置との距離を得ても良い。
また、 以上の実施の形態で開示された制御方法は、 コンピュータを用いてソフ トウエアで実行可能である。 この制御方法をコンピュータに実行させるためのプ ログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体 (R OM、 C D - R O M、 メモリカードなど) から車両の制御装置中のコンピュータに読み込ませたり. また通信回線を通じて提供したりしても良い。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない と考えられるべきである。 本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲に よって示され、 請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれ ることが意図される。

Claims

請求の範囲
1 . 内燃機関と、
車輪を駆動させるために用いられる電動機と、
前記電動機に電力を供給する充放電可能な蓄電装置と、
前記内燃機関から機械的動力を受けて癸電する発電装置と、
車両外部から与えられる電力を受けて前記蓄電装置を充電するための電力入力 部と、
前記蓄電装置の充電状態を示す状態量が制御目標値に近づくように前記発電装 置から前記蓄電装置 の充電量を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、 乗員に対して充電地点に向かう予定が有るか否かの問合せを 行ない、 前記乗員からの指示に基づき前記制御目標値を変更する、 ハイブリッド 車両。
2 . 前記充電地点は、 予め設定されており、
前記制御装置は、 車両の現在位置から前記充電地点までの距離が所定値以下に なった際の特有の S O C制御モードを備え、 ナビゲーシヨンシステムにおいて前 記充電地点までの距離が前記所定値以下になつたと判断した際に、 前記特有の S O C制御モードを選択するか否か乗員に対して問合せを行なう、 請求の範囲第 1 項に記載のハイプリッド車両。
3 . 前記制御装置は、 前記乗員からの指示が、 前記充電地点に向かう予定有の ときには、 前記充電地点に向かう予定無のときよりも、 前記制御目標値を低く設 定する、 請求の範囲第 1項に記載のハイプリッド車両。
4 . 前記制御装置は、 前記乗員に対して充電予定量の問合せをさらに行ない、 前記充電予定量に応じて前記制御目標値を変更する、 請求の範囲第 1〜 3のいず れか 1項に記載のハイブリッド車両。
5 . 内燃機関と、 車輪を駆動させるために用いられる電動機と、 前記電動機に 電力を供給する充放電可能な蓄電装置と、 前記内燃機関から機械的動力を受けて 発電する発電装置と、 車両外部から与えられる電力を受けて前記蓄電装置を充電 するための電力入力部とを含むハイブリッド車両の制御方法であって、 乗員に対して充電地点に向かう予定が有るか否かの問合せを行なうステップと、 前記蓄電装置の充電状態を示す状態量が第 1の制御目標値に近づくように前記 発電装置から前記蓄電装置 の充電量を制御する第 1の充電制御ステップと、 前記状態量が第 1の制御目標値より低い第 2の制御目標値に近づくように前記 発電装置から前記蓄電装置 の充電量を制御する第 2の充電制御ステップと、 前記乗員からの指示に基づき前記第 1、 第 2の充電制御ステップのいずれか一 方の実行を決定するステップとを備える、 ハイブリッド車両の制御方法。
6 . 前記充電地点は、 予め設定されており、
車両の現在位置から前記充電地点までの距離を取得するステップと、
前記距離が所定値以下になったか否かを判断するステツプとをさらに備え、 前記問合せを行なうステップは、 前記距離が所定値以下になった場合に、 前記 充電地点に向かう予定が有るか否かの問合せを行なう、 請求の範囲第 5項に記載 のハイブリッド車両の制御方法。
7 . 前記第 1、 第 2の充電制御ステップのいずれか一方の実行を決定するステ ップは、 前記乗員からの指示が、 前記充電地点に向かう予定有のときには前記第
2の充電制御ステップを実行させ、 前記充電地点に向かう予定無のときには前記 第 1の充電制御ステップを実行させる、 請求の範囲第 5項に記載のハイプリッド 車両の制御方法。
8 . 前記乗員に対して充電予定量の問合せをさらに行なうステップと、
前記充電予定量に応じて前記第 2の制御目標値を変更するステップとをさらに 備える、 請求の範囲第 5項に記載のハイプリッド車両の制御方法。
9 . 請求の範囲第 5 ~ 8項のいずれか 1項に記載のハイブリッド車両の制御方 法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取 り可能な記録媒体。
1 0 . 請求の範囲第 5〜 8項のいずれか 1項に記載のハイブリッド車両の制御 方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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