WO2020241470A1 - ハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両の駆動制御方法 - Google Patents

ハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両の駆動制御方法 Download PDF

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敬晃 宅間
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hybrid vehicle drive control device and a hybrid vehicle drive control method.
  • the hybrid vehicle is equipped with an engine that burns fuel to drive the vehicle and an electric motor that drives the vehicle by supplying electric power from a battery.
  • the motor generates heat when driven due to copper loss, iron loss, etc., and when the output of the motor increases, the amount of heat generated also increases. For example, when the vehicle is traveling on a steep slope, the temperature of the motor becomes large. May rise to. If the overheated state of the motor continues, the motor may malfunction. Therefore, the torque of the motor is limited from the viewpoint of component protection.
  • Patent Document 1 when the temperature of the motor is estimated to reach the guaranteed temperature, the torque of the motor is limited to suppress overheating of the motor, and it is estimated that the temperature of the motor does not reach the guaranteed temperature.
  • a device for releasing the torque limitation and giving priority to climbing performance is disclosed when the temperature rises only for a short time without causing a problem from the viewpoint of durability.
  • the drive control device for a hybrid vehicle is a drive control device for a hybrid vehicle driven by using an electric motor and an engine which is an internal combustion engine, and includes a temperature detection unit that detects the temperature of the electric motor and the vehicle.
  • the environmental information acquisition unit that acquires the driving environment information, the first section that is the route where the electric motor is expected to generate heat from the environmental information acquisition unit, and the route that the electric motor generates less heat than the first section.
  • a power consumption calculation unit that receives information about the second section and calculates the power consumption by the electric motor in the first section and the second section, and a temperature of the electric motor and the power consumption calculation unit detected by the temperature detection unit.
  • the drive control method for a hybrid vehicle according to the present invention is a drive control method for a hybrid vehicle driven by using an electric motor and an engine which is an internal combustion engine.
  • the temperature of the electric motor is detected and the traveling environment information of the vehicle is obtained.
  • the first section which is a route in which the electric motor is expected to generate heat
  • the second section which is a route in which the heat generated by the electric motor is smaller than the first section, based on the acquired travel environment information.
  • the power consumption by the electric motor is calculated, and the output torque of the electric motor in the first section is controlled based on the detected temperature of the electric motor and the calculated power consumption, and the drive ratio by the engine is changed. ..
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a drive control device 100 for a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the drive control device 100 includes a motor (electric motor) 1 and an engine 2 of an internal combustion engine that burns fuel to drive a vehicle. Further, the battery 3 for supplying electric power to the motor 1 and the inverter 4 for converting the direct current from the battery 3 into a three-phase alternating current and supplying the electric power to the motor 1 are provided.
  • a temperature detection unit 5 such as a temperature sensor that detects the temperature of the motor 1 is provided in the vicinity of the motor 1.
  • the vehicle control unit 6 controls the drive of the motor 1 via the inverter 4 and also controls the drive of the engine 2.
  • the vehicle control unit 6 acquires vehicle speed information from the vehicle speed sensor 7 that detects the speed of the vehicle.
  • the vehicle control unit 6 acquires road information such as the slope of the travel path from the navigation device 8.
  • the vehicle control unit 6 includes a storage unit 10.
  • the load factor limit map 11, the power consumption rate map 13, and the electricity cost difference threshold map 14 are stored in advance in the storage unit 10.
  • the vehicle control unit 6 further includes an environmental information acquisition unit 16, a temperature rise calculation unit 17, and a power consumption calculation unit 18.
  • the vehicle control unit 6 controls the output torque of the motor 1 on the traveling path based on the temperature of the motor 1 detected by the temperature detection unit 5 and the power consumption calculated by the power consumption calculation unit 18, and the drive ratio by the engine 2. To change.
  • the load factor limiting map 11 stores the relationship between the temperature of the motor 1 and the maximum load factor, and the first load factor limiting map and the second load factor limiting map limit the torque with respect to the temperature of the motor 1 more than the first load factor limiting map. It has a load factor limit map.
  • the power consumption rate map 13 is a map showing the relationship between the running path such as a pitched road on which a vehicle is expected to run and the power consumption rate of the motor 1. Details will be described later.
  • the relationship between the running road such as the pitched road and the power consumption rate is obtained by simulation or the like and is stored in advance.
  • the electricity cost difference threshold map 14 is a map in which the relationship between the mileage in which the vehicle is expected to travel and the electricity cost difference threshold EmT is predetermined. Details will be described later.
  • the relationship between the mileage and the electricity cost difference threshold EmT is obtained by simulation or the like and is stored in advance.
  • the environmental information acquisition unit 16 obtains driving environment information and the like including information on the gradient and distance of the first section related to the traveling route and information on the gradient and distance of the second section thereafter from the map information and the like in the navigation device 8. get.
  • the temperature rise calculation unit 17 estimates from the current load of the motor 1 whether the torque limit temperature is reached. In addition, the temperature rise rate of the motor 1 in the traveling section is calculated. The temperature rise rate in each traveling section is stored in advance in the storage unit 10 as a map based on the data obtained by simulation or the like. The temperature rise calculation unit 17 obtains the temperature rise rate of each traveling section with reference to this map. The power consumption calculation unit 18 obtains the power consumption rate of the motor 1 based on the speed of the vehicle and the slope of the traveling path based on the power consumption rate map 13.
  • the motors in the first section and the second section are based on the information about the first section, which is the path where the heat generation of the motor 1 is expected, and the second section, which is the path where the heat generation of the motor 1 is smaller than the first section. Calculate the power consumption according to 1.
  • FIG. 2 is a power consumption rate map 13 showing the relationship between the slope of the road on which the vehicle is expected to travel and the power consumption rate of the motor 1.
  • the horizontal axis is the slope of the road, and the vertical axis is the power consumption rate.
  • the power consumption rate map 13 is obtained by simulation or experiment, and is stored for each speed a, b ... As the speeds a, b ... increase, the power consumption rate increases. Also, when the speed is constant, the power consumption rate increases in proportion to the increase in the slope of the road.
  • the power consumption rate map 13 is corrected based on the gradient and the power consumption rate saved during actual driving according to the change in the driving environment.
  • the speed a' is corrected based on the actual running data, and is the power consumption rate Em2 in the case of the gradient ⁇ 2 and the power consumption rate Em1 in the case of the gradient ⁇ 1 larger than the gradient ⁇ 2.
  • the vehicle control unit 6 refers to the power consumption rate map 13 based on the road gradient ⁇ 1 acquired by the environmental information acquisition unit 16 from the navigation device 8 and the speed a'acquired from the vehicle speed sensor 7, and the power consumption rate. Acquire Em1. Further, based on the road gradient ⁇ 2 acquired by the environmental information acquisition unit 16 from the navigation device 8 and the speed a'acquired from the vehicle speed sensor 7, the power consumption rate map 13 is referred to, and the power consumption rate Em2 after climbing the slope. To get.
  • the difference in power consumption between the pitched road with the slope ⁇ 1 and the traveling road with the slope ⁇ 2 is ⁇ Em.
  • FIG. 3 is a diagram showing a power cost difference threshold map 14 in which the relationship between the mileage in which the vehicle is expected to travel and the power cost difference threshold EmT is predetermined.
  • the horizontal axis shows the mileage and the vertical axis shows the electricity cost difference threshold EmT.
  • the electricity cost difference threshold EmT becomes Max up to the mileage d1 of the pitched road, and the electricity cost difference threshold EmT decreases in proportion to approaching the mileage d2 of the traveling road. Assuming that the pitched road has a mileage d1', as shown by the dotted line in FIG. 3, the electricity cost difference threshold EmT becomes Max up to the mileage d1'of the pitched road.
  • the vehicle control unit 6 refers to the electricity cost difference threshold map 14 based on the mileage d1 of the pitched road with the gradient ⁇ 1 and the mileage d2 of the road with the gradient ⁇ 2 acquired by the environmental information acquisition unit 16 from the navigation device 8.
  • the respective electricity cost difference threshold EmT is obtained.
  • the electricity cost difference threshold map 14 stores the relationship between the mileage and the electricity cost difference threshold EmT in advance by performing simulations and experiments for each motor 1.
  • FIG. 4 is a graph showing the load factor limitation map 11.
  • the horizontal axis represents the temperature of the motor 1, and the vertical axis represents the maximum load factor.
  • the first load factor limiting map is a map that defines the maximum load factor at the temperature of the motor 1, and is shown by a dotted line in FIG.
  • the first load factor limit map is constant (100%) until the torque limit temperature Slim1 is reached, the maximum load factor decreases as the motor temperature rises at the torque limit temperature Slim1 and above, and the load factor is at the torque cutoff temperature Slim2. It becomes 0%.
  • the second load factor limit map is shown by a solid line in FIG.
  • the second load factor limit map is constant (100%) until the torque limit temperature Slim0 is reached, the maximum load factor decreases as the motor temperature rises above the torque limit temperature Slim0, and the load factor is at the torque cutoff temperature Slim1. It becomes 0%.
  • the second load factor limit map is a map that defines the load factor limit value at a temperature at which the drive of the motor 1 is guaranteed, for example, at a torque cutoff temperature of Slim1 or less.
  • the load factor limitation map 11 is required by conducting simulations and experiments so that the torque can be limited within the range where improvement in fuel efficiency can be expected for each motor 1. It is a map.
  • FIG. 5A shows the environmental information acquired from the navigation device 8 by the environmental information acquisition unit 16.
  • the pitched road having a slope ⁇ 1 and a mileage d1 is referred to as a first section
  • the road having a slope ⁇ 2 and a mileage d2 is referred to as a second section.
  • the first section is a route where heat generation of the motor 1 is expected
  • the second section is a path where the heat generation of the motor 1 is smaller than that of the first section.
  • the environmental information acquisition unit 16 provides information on the gradient ⁇ 1 of the first section p-f1 and the mileage d2 and the gradient ⁇ 2 of the second section f1-f2 after the first section at the start point p of the first section p-f1. Is obtained from the navigation device 8.
  • FIG. 5B shows the temperature rise calculated by the temperature rise calculation unit 17.
  • the temperature detection unit 5 detects that the temperature has reached the predetermined temperature Slim0 while traveling at the start point p of the first section p-f1
  • the temperature rise calculation unit 17 causes the temperature rise calculation unit 17 to perform the first operation.
  • the temperature rise rate ⁇ T2 in the second section f1-f2 is calculated based on the acquired environmental information, and the temperature is increased. It is estimated whether the temperature reaches Slim 1 by the rate of increase ⁇ T2.
  • the temperature rise rates of the first section p-f1 and the second section f1-f2 are stored in the storage unit 10 in advance as a map of the temperature rise rates obtained in advance by actually driving the vehicle.
  • the temperature rise calculation unit 17 refers to this map to obtain the temperature rise rate according to the traveling route.
  • FIG. 5C shows the power consumption calculated by the power consumption calculation unit 18.
  • the power consumption calculation unit 18 determines that the power consumption rate Em1 and the second section of the first section p-f1. Compare with the power consumption rate Em2 of f1-f2.
  • the difference ⁇ Em between the power consumption rates Em1 and Em2 is larger than the threshold EmT for determining the improvement of the power consumption rate calculated by the distance between the first section and the second section. In this case, it is judged that the section has the effect of improving fuel efficiency.
  • FIG. 5 (D) shows the torque of the motor 1.
  • the temperature threshold value of the torque limit of the motor 1 is set so as to prevent the motor 1 from overheating. Set low. That is, when the fuel efficiency improvement effect of the second section is large, the torque of the first section is limited.
  • the motor 1 is torque-limited, and the motor 1 and the engine 2 form a hybrid traveling section.
  • the second section f1-f2 it is a traveling section only by the motor 1.
  • the motor overheating in the uphill running section is suppressed, and the fuel consumption is improved by performing stable motor running in the section after the uphill running having a high fuel efficiency improving effect.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the vehicle control unit 6.
  • step S10 of FIG. 6 the current temperature of the motor 1 is acquired from the temperature detection unit 5.
  • step S11 it is determined whether or not the torque limit temperature Slim0 has been reached based on the acquired temperature information of the motor 1 while traveling at the start point p of the first section p-f1. If the torque limit temperature Tim0 has not been reached, the process returns to step S10. If the torque limit temperature Tim0 has been reached, the process proceeds to step S12.
  • step S12 the temperature rise calculation unit 17 estimates from the current load of the motor 1 whether the torque limit temperature Slim1 is reached in the first section p-f1. If it is estimated in step S12 that the torque limit temperature Slim1 is not reached, the process according to this flowchart is terminated, and if it is estimated that the torque limit temperature Slim1 is reached, the process proceeds to step S13.
  • step S13 the environmental information acquisition unit 16 obtains information on the gradient ⁇ 1 and the distance d1 in the first section related to the traveling route from the map information in the navigation device 8 and information on the gradient ⁇ 2 and the distance d2 in the second section thereafter. To get.
  • step S14 the temperature rise rate ⁇ T2 of the motor 1 in the second section is calculated from the temperature rise calculation unit 17.
  • step S15 it is determined from the temperature rise rate ⁇ T2 in the second section calculated by the temperature rise calculation unit 17 whether the torque limit temperature Slim1 is reached when the motor travels in the second section. If it is determined that the torque limit temperature Slim1 is reached, the process according to this flowchart is terminated, and if it is determined that the torque limit temperature Slim1 is not reached, the process proceeds to the process of step S17 and subsequent steps, and the torque limit temperature change control is performed.
  • step S17 based on the gradient ⁇ 1 of the first section p-f1 and the gradient ⁇ 2 of the second section f1-f2 acquired by the environmental information acquisition unit 15, the power consumption rate map 13 is referred to and the first section p-f1 The power consumption rate Em1 of the above and the power consumption rate Em2 of the second section f1-f2 are calculated.
  • step S18 the power consumption difference ⁇ Em of the power consumption rate is calculated from the power consumption rate Em1 of the first section p-f1 and the power consumption rate Em2 of the second section f1-f2.
  • step S19 it is determined whether the power consumption difference ⁇ Em of the power consumption rate is larger than zero, that is, whether the power consumption rate is improved. If it is determined that the power consumption rate has not improved, the process according to this flowchart is terminated. If it is determined that the power consumption rate has improved, the process proceeds to step S20.
  • step S20 the electricity cost difference threshold EmT is acquired based on the distance d2 in the second section with reference to the electricity cost difference threshold map 14.
  • step S21 it is determined whether the electricity cost difference ⁇ Em of the power consumption rate is larger than the electricity cost difference threshold EmT.
  • the electricity cost difference ⁇ Em of the power consumption rate is larger than the electricity cost difference threshold EmT, traveling by the motor 1 in the second section is expected to have a fuel consumption improvement effect. In this case, the process proceeds to step S22.
  • step S21 if the electricity cost difference ⁇ Em of the power consumption rate is not larger than the electricity cost difference threshold EmT, the process according to this flowchart ends.
  • step S22 the load factor limit map 11 is switched from the first load factor limit map to the second load factor limit map.
  • the vehicle control unit 6 limits the torque in the first section by switching the load factor limiting map 11 to the second load factor limiting map at the start point p of the first section p-f1. That is, the output torque of the motor 1 in the first section is controlled, and the drive ratio by the engine 2 is changed. As a result, in the first section p-f1, the motor 1 is torque-limited, and the motor 1 and the engine 2 form a hybrid traveling section. Further, in the second section f1-f2, it is a traveling section only by the motor 1. The output torque of the motor 1 in the second section f1-f2 may be controlled to reduce the drive ratio by the engine 2.
  • the power consumption rates of the first section and the second section are compared, and the engine 2 and the motor 1 run in the first section, which has a large effect of improving fuel efficiency.
  • the motor 1 can improve fuel efficiency by suppressing overheating.
  • the engine 2 is driven with high efficiency to reduce the gas emission amount. That is, when the motor 1 is expected to overheat in the first section having a poor power consumption rate, the torque of the motor 1 is limited in the first section, while the running of the motor 1 is lengthened in the second section having a good power consumption rate.
  • the effect of improving fuel efficiency can be improved by taking time.
  • the drive control device 100 of the hybrid vehicle includes a motor 1 that drives the vehicle, an engine 2 that burns fuel to drive the vehicle, a temperature detection unit 5 that detects the temperature of the motor 1, and a running environment of the vehicle. From the environmental information acquisition unit 16 for acquiring information and the environmental information acquisition unit 16, the first section, which is the route where the heat generation of the motor 1 is expected, and the second section, which is the route where the heat generation of the motor 1 is smaller than the first section. Calculated by the power consumption calculation unit 18 that receives information about the section and calculates the power consumption by the motor 1 in the first section and the second section, and the temperature and power consumption calculation unit 18 of the motor 1 detected by the temperature detection unit 5. It includes a vehicle control unit 6 that controls the output torque of the motor 1 in the first section based on the power consumption and changes the drive ratio by the engine 2. As a result, the fuel consumption can be improved by changing the drive ratio by the engine according to the traveling route.
  • the drive control method for a hybrid vehicle is a first route in which the temperature of the motor 1 is detected, the driving environment information of the vehicle is acquired, and the motor 1 is expected to generate heat based on the acquired driving environment information.
  • the output torque of the motor 1 in the first section is controlled, and the drive ratio by the engine 2 is changed.
  • the fuel consumption can be improved by changing the drive ratio by the engine according to the traveling route.
  • the present invention can be implemented by modifying the embodiment described above as follows.
  • the first section which is a pitched road having a first slope
  • the second section which is a traveling road having a second slope smaller than the first slope
  • the present embodiment can be similarly applied not only to the pitched road but also to the traveling road where the first section is expected to generate more heat than the second section.
  • the first section may be an acceleration section that joins the expressway
  • the second section may be a traveling section of the expressway.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other embodiments considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention as long as the features of the present invention are not impaired. .. Further, the configuration may be a combination of the above-described embodiment and a plurality of modified examples.

Abstract

電動機(1)の発熱が予想される経路である第1区間(p-f1)における温度上昇が所定値に到達し、前記電動機の発熱が前記第1区間よりも小さい経路である第2区間(f1-f2)における温度上昇が所定値に到達しないと推測されるような前記電動機の温度である場合に、前記第1区間及び前記第2区間における前記電動機の電力消費に基づいて、前記第1区間では前記電動機にトルク制限をかけて前記電動機とエンジン(2)によるハイブリッド走行区間として前記第2区間では前記電動機のみによる走行区間とすることで、登坂走行区間などの前記第1区間において前記電動機の過熱を抑えて燃費改善効果の高い前記第2区間において安定した電動機走行を行うことにより、燃費を改善するものである。特に、前記第1区間における電力消費率(Em1)と前記第2区間における電力消費率(Em2)との差分(ΔEm)が、前記第1区間及び前記第2区間の区間距離(d1、d2)によって算出される閾値(EmT)より大きい場合、前記電動機の過熱を未然に防ぐように、前記電動機のトルク制限の温度閾値(Tlim1)を低く設定する。

Description

ハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両の駆動制御方法
 本発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両の駆動制御方法に関する。
 ハイブリッド車両には、燃料を燃焼させて車両を駆動するエンジンと、バッテリより電力を供給させて車両を駆動する電動機(モータ)とが搭載されている。モータは、銅損や鉄損等により駆動時に発熱し、モータの出力が大きくなると、その発熱量も大きくなり、例えば、車両が急勾配の坂道を走行している場合など、モータの温度が大幅に上昇することがある。モータの過熱状態が継続されると、モータに不具合が生じるおそれがあるため、部品保護の観点からモータのトルクを制限している。
 特許文献1には、モータの温度が保証温度に達すると推定された場合には、モータのトルクを制限してモータの過熱を抑制し、モータの温度が保証温度に達しないと推定され、モータの耐久性の観点から問題が生じない短時間のみの温度上昇である場合には、トルクの制限を解除して登坂走行性能を優先させる装置が開示されている。
特開2010-115053号公報
 特許文献1に記載の装置では、モータの過熱を回避するため、モータのトルクを制限すると、エンジン走行に切り替わり、燃費が悪化する課題があった。
 本発明によるハイブリッド車両の駆動制御装置は、電動機と内燃機関であるエンジンとを用いて駆動されるハイブリッド車両の駆動制御装置であって、前記電動機の温度を検出する温度検出部と、前記車両の走行環境情報を取得する環境情報取得部と、前記環境情報取得部より、前記電動機の発熱が予想される経路である第1区間と、前記電動機の発熱が前記第1区間よりも小さい経路である第2区間に関する情報を受信し、前記第1区間および前記第2区間における前記電動機による電力消費を算出する電力消費算出部と、前記温度検出部により検出した前記電動機の温度と前記電力消費算出部により算出した前記電力消費とに基づいて、前記第1区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を変更する車両制御部とを備える。
 本発明によるハイブリッド車両の駆動制御方法は、電動機と内燃機関であるエンジンとを用いて駆動されるハイブリッド車両の駆動制御方法であって、前記電動機の温度を検出し、前記車両の走行環境情報を取得し、前記取得した前記走行環境情報に基づいて、前記電動機の発熱が予想される経路である第1区間と、前記電動機の発熱が前記第1区間よりも小さい経路である第2区間とにおける前記電動機による電力消費を算出し、前記検出した前記電動機の温度と前記算出した前記電力消費とに基づいて、前記第1区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を変更する。
 本発明によれば、走行経路に応じてエンジンによる駆動比率を変更して燃費を改善できる。
ハイブリッド車両の駆動制御装置を示す構成図である。 道路の勾配とモータの電力消費率との関係を示す電力消費率マップである。 走行距離と電費差閾値との関係を予め定めた電費差閾値マップを示す図である。 負荷率制限マップを示すグラフである。 (A)~(D)車両の走行に応じてモータのトルクを制限する状態を説明する図である。 車両制御部の動作を示すフローチャートである。
 図1は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動制御装置100を示す構成図である。
 駆動制御装置100は、モータ(電動機)1、および燃料を燃焼させて車両を駆動する内燃機関のエンジン2を備える。さらに、モータ1に電力を供給するバッテリ3と、バッテリ3からの直流電流を三相交流電流に変換してモータ1に供給するインバータ4を備える。モータ1の近傍には、モータ1の温度を検出する温度センサなどの温度検出部5が設けられている。
 車両制御部6は、インバータ4を介してモータ1の駆動を制御するとともに、エンジン2の駆動を制御する。車両制御部6は、車両の速度を検出する車速センサ7より車速情報を取得する。また、車両制御部6は、ナビゲーション装置8より走行路の勾配などの道路情報を取得する。
 車両制御部6は、記憶部10を備える。記憶部10には、負荷率制限マップ11、電力消費率マップ13、電費差閾値マップ14が予め記憶されている。車両制御部6は、さらに、環境情報取得部16、温度上昇算出部17、電力消費算出部18を備える。車両制御部6は、温度検出部5により検出したモータ1の温度と電力消費算出部18により算出した電力消費とに基づいて、走行路におけるモータ1の出力トルクを制御し、エンジン2による駆動比率を変更する。
 負荷率制限マップ11は、モータ1の温度と最大負荷率の関係を記憶するもので、第1負荷率制限マップと、第1負荷率制限マップよりもモータ1の温度に対するトルクを制限した第2負荷率制限マップを有する。
 電力消費率マップ13は、車両の走行が想定される登板路などの走行路とモータ1の電力消費率との関係を示すマップである。詳細は後述する。シミュレーション等によって、登板路などの走行路と電力消費率との関係が求められ、予め記憶されている。
 電費差閾値マップ14は、車両の走行が想定される走行距離と電費差閾値EmTとの関係を予め定めたマップである。詳細は後述する。シミュレーション等によって、走行距離と電費差閾値EmTとの関係が求められ、予め記憶されている。
 環境情報取得部16は、ナビゲーション装置8内の地図情報等より走行経路に係る第1区間の勾配と距離の情報と、その後の第2区間の勾配と距離の情報とからなる走行環境情報等を取得する。
 温度上昇算出部17は、現在のモータ1の負荷から、トルク制限温度に到達するかを推測する。また、走行区間におけるモータ1の温度上昇率を算出する。各走行区間における温度上昇率はシミュレーション等によって求められたデータに基づいてマップとして記憶部10に予め記憶されている。温度上昇算出部17は、このマップを参照して各走行区間の温度上昇率を求める。
 電力消費算出部18は、電力消費率マップ13に基づいて、車両の速度と走行路の勾配に基づいてモータ1の電力消費率を求める。すなわち、モータ1の発熱が予想される経路である第1区間と、モータ1の発熱が第1区間よりも小さい経路である第2区間に関する情報に基づいて、第1区間および第2区間におけるモータ1による電力消費を算出する。
 図2は、車両の走行が想定される道路の勾配とモータ1の電力消費率との関係を示す電力消費率マップ13である。横軸は道路の勾配、縦軸は電力消費率である。電力消費率マップ13は、シミュレーションや実験によって求められ、速度a、b・・毎に保存される。速度a、b・・が増加すると電力消費率が増加する。また、速度が一定の場合は、道路の勾配の増加に比例して電力消費率が増す。
 電力消費率マップ13は、走行環境の変化に合わせ、実走行時に保存した勾配と電力消費率を基に補正される。速度a’は、実走行データに基づいて補正したものであり、勾配θ2の場合には電力消費率Em2であり、勾配θ2より大きな勾配θ1の場合には電力消費率Em1である。
 車両が勾配θ1の登板路を走行後に、勾配θ1より小さな勾配θ2の走行路を走行すると仮定する。車両制御部6は、環境情報取得部16がナビゲーション装置8より取得した道路の勾配θ1、および車速センサ7より取得した速度a’に基づいて、電力消費率マップ13を参照して、電力消費率Em1を取得する。また、環境情報取得部16がナビゲーション装置8より取得した道路の勾配θ2、および車速センサ7より取得した速度a’に基づいて、電力消費率マップ13を参照して、登坂後の電力消費率Em2を取得する。勾配θ1の登板路と勾配θ2の走行路の電力消費率の電費差はΔEmである。
 図3は、車両の走行が想定される走行距離と電費差閾値EmTとの関係を予め定めた電費差閾値マップ14を示す図である。横軸に走行距離を縦軸に電費差閾値EmTを示す。
 勾配θ1の登板路は走行距離d1、勾配θ2の走行路は走行距離d2であるとする。図3に示すように、登板路の走行距離d1までは、電費差閾値EmTはMaxになり、走行路の走行距離d2に近づくのに比例して電費差閾値EmTは減少している。登板路が走行距離d1’と仮定すると図3の点線で示すように、登板路の走行距離d1’までは、電費差閾値EmTはMaxになる。
 車両制御部6は、環境情報取得部16がナビゲーション装置8より取得した、勾配θ1の登板路の走行距離d1、勾配θ2の走行路の走行距離d2に基づいて、電費差閾値マップ14を参照してそれぞれの電費差閾値EmTを求める。
 登坂後の走行路の走行距離d2が長く、電費差閾値EmTが小さい場合でも、勾配θ1と勾配θ2との電力消費率の電費差ΔEmが、電費差閾値EmTより大きければ、燃費改善効果は大きいと判断する。なお、電費差閾値マップ14は、モータ1毎にシミュレーションや実験を実施して走行距離と電費差閾値EmTとの関係を予め記憶したものである。
 図4は、負荷率制限マップ11を示すグラフである。横軸はモータ1の温度を、縦軸は最大負荷率を示す。
 第1負荷率制限マップは、モータ1の温度における最大負荷率を規定したマップであり、図4において点線で示す。第1負荷率制限マップは、トルク制限温度Tlim1に達するまでは一定(100%)であり、トルク制限温度Tlim1以上において最大負荷率がモータ温度の上昇と共に減少し、トルク遮断温度Tlim2で負荷率は0%となる。
 第2負荷率制限マップは、図4において実線で示す。第2負荷率制限マップは、トルク制限温度Tlim0に達するまでは一定(100%)であり、トルク制限温度Tlim0以上において最大負荷率がモータ温度の上昇と共に減少し、トルク遮断温度Tlim1で負荷率は0%となる。第2負荷率制限マップは、モータ1の駆動が保証される温度、例えばトルク遮断温度Tlim1以下において負荷率制限値を規定するマップである。
 負荷率制限マップ11は、モータのサイズ、放熱特性によってトルク遮断温度に到達する時間が異なるためモータ1毎に燃費向上が期待できる範囲でトルク制限が行えるように、シミュレーションや実験を実施し求められたマップである。
 図5(A)~(D)は、車両の走行に応じてモータ1のトルクを制限する状態を説明する図である。
 図5(A)は、環境情報取得部16がナビゲーション装置8から取得した環境情報を示す。以下の説明では、勾配θ1で走行距離d1の登板路を第1区間、勾配θ2で走行距離d2の走行路を第2区間と称する。第1区間は、モータ1の発熱が予想される経路であり、第2区間は、モータ1の発熱が第1区間よりも小さい経路である。環境情報取得部16は、第1区間p-f1の開始地点pにおいて、第1区間p-f1の勾配θ1、第1区間の後の第2区間f1-f2の走行距離d2と勾配θ2の情報をナビゲーション装置8から取得する。
 図5(B)は、温度上昇算出部17が算出した温度上昇を示す。温度上昇算出部17は、第1区間p-f1の開始地点pを走行している時に、温度検出部5で所定温度Tlim0に到達したことが検出された場合、温度上昇算出部17によって、第1区間p-f1の温度上昇率ΔT1を算出する。そして、第1区間p-f1に、温度上昇によってトルク制限温度Tlim1に到達すると予想される場合、取得した環境情報に基づいて、第2区間f1-f2での温度上昇率ΔT2を算出し、温度上昇率ΔT2によってTlim1に到達するかを推定する。なお、第1区間p-f1および第2区間f1-f2の温度上昇率は、車両を実際に走行させて事前に取得した温度上昇率を予めマップとして記憶部10に記憶されている。温度上昇算出部17は、このマップを参照して走行経路に応じた温度上昇率を求める。
 図5(C)は、電力消費算出部18が算出した電力消費を示す。温度上昇算出部17によって、第2区間f1-f2においてトルク制限温度閾値Tlim1に到達しないと推定された場合、電力消費算出部18によって、第1区間p-f1の電力消費率Em1と第2区間f1-f2の電力消費率Em2とを比較する。電力消費算出部18は、電力消費率Em1とEm2との差分ΔEmが、第1区間と第2区間の距離によって算出される消費電力率の改善を判断する閾値EmTと比較して、ΔEmが大きい場合、燃費改善効果がある区間と判断する。
 図5(D)は、モータ1のトルクを示す。電力消費算出部18で、電力消費率の差分ΔEmが、区間距離d1、d2によって算出される閾値EmTより大きい場合、モータ1の過熱を未然に防ぐように、モータ1のトルク制限の温度閾値を低く設定する。すなわち、第2区間の燃費改善効果が大きい場合、第1区間のトルクを制限する。その結果、第1区間p-f1ではモータ1にトルク制限がかかり、モータ1とエンジン2によるハイブリッド走行区間となる。また、第2区間f1-f2ではモータ1のみによる走行区間となる。これにより、登坂走行区間のモータ過熱を抑え、燃費改善効果の高い登坂走行後の区間において安定したモータ走行を行うことで燃費を改善する。
 図6は、車両制御部6の動作を示すフローチャートである。
 図6のステップS10では、温度検出部5からモータ1の現在の温度を取得する。そして、ステップS11では、第1区間p-f1の開始地点pを走行している時に、取得したモータ1の温度情報に基づいてトルク制限温度Tlim0に到達したかを判断する。トルク制限温度Tlim0に到達していなければ、ステップS10へ戻る。トルク制限温度Tlim0に到達していれば、ステップS12へ進む。
 ステップS12では、温度上昇算出部17によって、現在のモータ1の負荷から、第1区間p-f1でトルク制限温度Tlim1に到達するかを推測する。ステップS12でトルク制限温度Tlim1に到達しないと推定された場合には本フローチャートによる処理を終了し、トルク制限温度Tlim1に到達すると推測された場合にはステップS13へ進む。
 ステップS13では、環境情報取得部16は、ナビゲーション装置8内の地図情報等より走行経路に係る第1区間の勾配θ1と距離d1の情報と、その後の第2区間の勾配θ2と距離d2の情報を取得する。
 ステップS14では、温度上昇算出部17より第2区間でのモータ1の温度上昇率ΔT2を算出する。ステップS15では、温度上昇算出部17によって算出された第2区間での温度上昇率ΔT2から、第2区間をモータ走行した場合に、トルク制限温度Tlim1に到達するかを判断する。トルク制限温度Tlim1に到達すると判断された場合は本フローチャートによる処理を終了し、トルク制限温度Tlim1に到達しないと判断された場合は、ステップS17以降の処理へ進み、トルク制限温度変更制御を行う。
 ステップS17では、環境情報取得部15によって取得した第1区間p-f1の勾配θ1、第2区間f1-f2の勾配θ2を基に、電力消費率マップ13を参照して第1区間p-f1の電力消費率Em1と第2区間f1-f2の電力消費率Em2を算出する。
 ステップS18は、第1区間p-f1の電力消費率Em1と第2区間f1-f2の電力消費率Em2から、電力消費率の電費差ΔEmを算出する。ステップS19では、電力消費率の電費差ΔEmがゼロより大きいか、すなわち電力消費率が改善しているかを判断する。電力消費率が改善していないと判断された場合は本フローチャートによる処理を終了する。電力消費率が改善していると判断された場合は、ステップS20の処理へ進む。ステップS20では、電費差閾値マップ14を参照して、第2区間の距離d2に基づいて電費差閾値EmTを取得する。
 ステップS21では、電力消費率の電費差ΔEmが電費差閾値EmTより大きいかを判断する。電力消費率の電費差ΔEmが電費差閾値EmTより大きい場合は、第2区間におけるモータ1による走行は燃費改善効果が期待される場合であり、この場合はステップS22へ進む。ステップS21で、電力消費率の電費差ΔEmが電費差閾値EmTより大きくない場合は本フローチャートによる処理を終了する。
 ステップS22では、負荷率制限マップ11を第1負荷率制限マップから、第2負荷率制限マップに切り替える。
 車両制御部6は、第1区間p-f1の開始地点pにおいて、負荷率制限マップ11が第2負荷率制限マップに切り替えられたことにより、第1区間のトルクを制限する。すなわち、第1区間におけるモータ1の出力トルクを制御し、エンジン2による駆動比率を変更する。その結果、第1区間p-f1ではモータ1にトルク制限がかかり、モータ1とエンジン2によるハイブリッド走行区間となる。また、第2区間f1-f2ではモータ1のみによる走行区間となる。なお、第2区間f1-f2におけるモータ1の出力トルクを制御し、エンジン2による駆動比率を低めてもよい。
 このように、第1区間と第2区間の電力消費率を比較し、燃費改善効果の大きい第1区間を、エンジン2およびモータ1で走行する。この場合、モータ1は過熱を抑えることで、燃費を向上できる。そして、エンジン2は高効率での駆動を行い、ガス排出量を低下させる。すなわち、電力消費率の悪い第1区間でモータ1の過熱が予想される場合は第1区間でモータ1のトルクを制限し、一方、電力消費率の良い第2区間でモータ1の走行を長時間行うことで燃費改善効果を向上させることができる。
 以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)ハイブリッド車両の駆動制御装置100は、車両を駆動するモータ1と、燃料を燃焼させて車両を駆動するエンジン2と、モータ1の温度を検出する温度検出部5と、車両の走行環境情報を取得する環境情報取得部16と、環境情報取得部16より、モータ1の発熱が予想される経路である第1区間と、モータ1の発熱が第1区間よりも小さい経路である第2区間に関する情報を受信し、第1区間および第2区間におけるモータ1による電力消費を算出する電力消費算出部18と、温度検出部5により検出したモータ1の温度と電力消費算出部18により算出した電力消費とに基づいて、第1区間におけるモータ1の出力トルクを制御し、エンジン2による駆動比率を変更する車両制御部6とを備える。これにより、走行経路に応じてエンジンによる駆動比率を変更して燃費を改善できる。
(2)ハイブリッド車両の駆動制御方法は、モータ1の温度を検出し、車両の走行環境情報を取得し、取得した走行環境情報に基づいて、モータ1の発熱が予想される経路である第1区間と、モータ1の発熱が第1区間よりも小さい経路である第2区間に関する情報を受信し、第1区間および第2区間におけるモータ1による電力消費を算出し、検出したモータ1の温度と算出した電力消費とに基づいて、第1区間におけるモータ1の出力トルクを制御し、エンジン2による駆動比率を変更する。これにより、走行経路に応じてエンジンによる駆動比率を変更して燃費を改善できる。
(変形例) 本発明は、以上説明した実施形態を次のように変形して実施することができる。
(1)実施形態では、第1勾配の登板路である第1区間と、第1勾配よりも勾配が小さい第2勾配の走行路である第2区間を例に説明した。しかし、登板路に限らず、第1区間が第2区間よりモータの発熱が大きいと予想される走行路であれば同様に本実施形態を適用できる。例えば、第1区間を高速道路へ合流する加速区間とし、第2区間を高速道路の走行区間としてもよい。
 本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。
1 モータ2 エンジン3 バッテリ4 インバータ5 温度検出部6 車両制御部7 車速センサ8 ナビゲーション装置10 記憶部11 負荷率制限マップ13 電力消費率マップ14 電費差閾値マップ16 環境情報取得部17 温度上昇算出部18 電力消費算出部100 駆動制御装置

Claims (12)

  1.  電動機と内燃機関であるエンジンとを用いて駆動されるハイブリッド車両の駆動制御装置であって、 前記電動機の温度を検出する温度検出部と、
     前記車両の走行環境情報を取得する環境情報取得部と、
     前記環境情報取得部より、前記電動機の発熱が予想される経路である第1区間と、前記電動機の発熱が前記第1区間よりも小さい経路である第2区間に関する情報を受信し、前記第1区間および前記第2区間における前記電動機による電力消費を算出する電力消費算出部と、
     前記温度検出部により検出した前記電動機の温度と前記電力消費算出部により算出した前記電力消費とに基づいて、前記第1区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を変更する車両制御部とを備えるハイブリッド車両の駆動制御装置。
  2.  請求項1に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
     前記車両制御部は、前記第1区間における前記電力消費が前記第2区間における前記電力消費を超えている場合に、前記第1区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を変更するハイブリッド車両の駆動制御装置。
  3.  請求項1または請求項2に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
     前記温度検出部により検出した前記電動機の温度に基づいて、前記第1区間および前記第2区間における前記電動機の温度上昇を推測する温度上昇算出部を備え、
     前記温度上昇算出部により、前記第1区間における前記電動機の温度上昇が所定値に到達し、前記第2区間における前記電動機の温度上昇が前記所定値に達しないと推測された場合に、前記車両制御部は、前記電力消費算出部により算出した前記電力消費に基づいて、前記第1区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を変更するハイブリッド車両の駆動制御装置。
  4.  請求項1または請求項2に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
     前記電力消費算出部は、第1勾配の登板路である前記第1区間と、前記第1勾配よりも小さい勾配の第2勾配の走行路である前記第2区間とに関する情報を受信するハイブリッド車両の駆動制御装置。
  5.  請求項1または請求項2に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
     前記車両制御部は、前記第1区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を高めるハイブリッド車両の駆動制御装置。
  6.  請求項5に記載のハイブリッド車両の駆動制御装置において、
     前記車両制御部は、前記第2区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を低めるハイブリッド車両の駆動制御装置。
  7.  電動機と内燃機関であるエンジンとを用いて駆動されるハイブリッド車両の駆動制御方法であって、
     前記電動機の温度を検出し、
     前記車両の走行環境情報を取得し、
     前記取得した前記走行環境情報に基づいて、前記電動機の発熱が予想される経路である第1区間と、前記電動機の発熱が前記第1区間よりも小さい経路である第2区間とにおける前記電動機による電力消費を算出し、
     前記検出した前記電動機の温度と前記算出した前記電力消費とに基づいて、前記第1区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を変更するハイブリッド車両の駆動制御方法。
  8.  請求項7に記載のハイブリッド車両の駆動制御方法において、
     前記第1区間における前記電力消費が前記第2区間における前記電力消費を超えている場合に、前記第1区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を変更するハイブリッド車両の駆動制御方法。
  9.  請求項7または請求項8に記載のハイブリッド車両の駆動制御方法において、
     前記検出した前記電動機の温度に基づいて、前記第1区間および前記第2区間における前記電動機の温度上昇を推測し、
     前記第1区間における前記電動機の温度上昇が所定値に到達し、前記第2区間における前記電動機の温度上昇が前記所定値に達しないと推測された場合に、前記算出した前記電力消費に基づいて、前記第1区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を変更するハイブリッド車両の駆動制御方法。
  10.  請求項7または請求項8に記載のハイブリッド車両の駆動制御方法において、
     第1勾配の登板路である前記第1区間と、前記第1勾配よりも小さい勾配の第2勾配の経路である前記第2区間とに関する情報に基づいて前記電動機と前記エンジンによる駆動比率を変更するハイブリッド車両の駆動制御方法。
  11.  請求項7または請求項8に記載のハイブリッド車両の駆動制御方法において、
     前記第1区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を高めるハイブリッド車両の駆動制御方法。
  12.  請求項11に記載のハイブリッド車両の駆動制御方法において、
     前記第2区間における前記電動機の出力トルクを制御し、前記エンジンによる駆動比率を低めるハイブリッド車両の駆動制御方法。
PCT/JP2020/020234 2019-05-31 2020-05-22 ハイブリッド車両の駆動制御装置およびハイブリッド車両の駆動制御方法 WO2020241470A1 (ja)

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