ハイブリット車両の制御装置
【課題】燃料消費の良いハイブリット車両の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジン1、発電機2、蓄電装置3、駆動モータ4を備えたハイブリット車両において、蓄電装置3のSOCとハイブリット車両に要求される要求駆動力を蓄電装置3から供給する電力によって実現可能か否かを判定し、可能な場合には現在の運転効率を維持、または高くする第1の運転効率を算出し、可能でない場合にはエンジン1と発電機2からの電力によって要求駆動力を満たすような第2の運転効率を算出する。そして、第1の運転効率、または第2の運転効率を目標運転効率として設定し、目標運転効率を満たすようにエンジン1、発電機2、蓄電装置3、駆動モータ4を制御する。
【解決手段】エンジン1、発電機2、蓄電装置3、駆動モータ4を備えたハイブリット車両において、蓄電装置3のSOCとハイブリット車両に要求される要求駆動力を蓄電装置3から供給する電力によって実現可能か否かを判定し、可能な場合には現在の運転効率を維持、または高くする第1の運転効率を算出し、可能でない場合にはエンジン1と発電機2からの電力によって要求駆動力を満たすような第2の運転効率を算出する。そして、第1の運転効率、または第2の運転効率を目標運転効率として設定し、目標運転効率を満たすようにエンジン1、発電機2、蓄電装置3、駆動モータ4を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はハイブリット車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、蓄電装置の蓄電量を検出し、蓄電量とハイブリット車両の運転効率を対応させることで、蓄電装置の充電の必要性に応じた運転効率の目標値を設定し、その目標値を実現するように内燃機関などによる発電と蓄電装置の充放電制御することにより、走行中の燃料消費量を効果的に低減するハイブリット車両の制御装置が、特許文献1に開示されている。
【特許文献1】特開2002−171604号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ハイブリット車両の走行時には、ドライバから速やかな駆動力の立ち上がりを要求される場合がある。この場合には、蓄電装置から駆動モータへ電力を供給し、エンジンと比較して速やかな駆動力の立ち上がりを実現する。そのために蓄電装置においては、ドライバからの駆動力要求に備えて常に蓄電装置から駆動モータへの電力供給ができるように所定量異常の蓄電量を常に蓄えておかなければならない。
【0004】
上記の発明では、蓄電装置の蓄電量(以下、SOC(State Of Charge)とする)とハイブリット車両の運転効率を対応させる場合に、上述のようなドライバからの駆動力要求に備えて常にSOCを所定の蓄電量(以下、駆動力確保SOCとする)以上に維持する必要があった。そのために蓄電装置のSOCの下限値を駆動力確保SOCとして設定することにより上述のようなドライバからの駆動力要求を常に実現できるようにしている。そして蓄電装置のSOCが常に下限値以上となるように、下限値を下回ると充電を行うように、運転効率、たとえばエンジンの燃料噴射制御を行っている。これによって蓄電装置のSOCは下限値を下回ることがないので駆動力確保SOCを確保しながら走行する。ところで蓄電装置のSOCが下限値以上を推移している場合に、その余剰電力は車両の運転効率を向上させる為に利用される。つまり発電装置の運転効率が悪い場合には蓄電装置から放電を行い、発電装置の運転効率が良好な場合には蓄電装置に充電を行う。もしくは車両の減速中に駆動モータにより回生制動を行って発生した電力を蓄えることもできる。
【0005】
上記の燃費向上の為の蓄電装置の充放電制御は、SOC下限値と蓄電装置の蓄電容量の物理的な限界値である上限SOCの間で充放電を繰り返すことにより行われる。よってSOC下限値と上限値の間の充放電可能容量は大きければ大きいほど燃費向上効果を期待できる(例えば回生電力を多く蓄電できることは燃費向上に大きく寄与する)。
【0006】
しかし、上述のように駆動力確保SOCを確保する為には、蓄電装置の容量を大型化しないと燃費向上効果を圧迫することになる。
【0007】
そこで、駆動力確保SOCについては車両の運転状態に応じて必要蓄電量が増減することが知られている。例えば高車速の場合には速やかな駆動力の立ち上がりを要求されることが少ないので駆動力確保SOCは最小でよく、逆に市街地、山間部などの加減速の多い運転状況では駆動力確保SOCを多く確保する必要がある。よって運転状況に応じて駆動力確保SOCを増減することにより、上述のようなSOC下限値を変更して燃費向上制御に利用可能な充放電可能蓄電量を増やすことが考えられる。
【0008】
しかし、駆動力確保SOCを増減した場合であっても駆動力確保SOCの増減に応じて、燃費向上に利用可能な充放電可能蓄電容量も変化するので目標効率が頻繁に変更されて燃費向上に対する寄与が十分ではない問題があった。
【0009】
本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、ハイブリット車両の燃費を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明では、車両を駆動させるための電力を発生させる発電装置と、車両を電力により駆動させ、かつ車両の回生走行時には電力を発生させる駆動装置と、発電装置と駆動装置と電気的に接続して電力を蓄え、また駆動装置に電力を供給する蓄電装置と、を備えたハイブリット車両の制御装置において、蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、駆動力要求の実現に必要な蓄電装置の駆動力確保エネルギーを算出する駆動力確保エネルギー算出手段と、充電状態と駆動力確保エネルギーに基づいて、駆動力要求を記蓄電装置から供給する電力によって実現可能か否かを判定する駆動力実現可否判定手段と、蓄電装置から供給する電力によって駆動力要求を実現可能な場合に、発電装置の運転効率を維持、または高くした第1運転効率を算出する第1運転効率算出手段と、蓄電装置から供給する電力によって駆動力要求を実現不可能な場合に、要求駆動力を発電装置からの電力によって実現可能とする第2運転効率を算出する第2運転効率算出手段と、第1運転効率または第2運転効率に目標運転効率を設定する目標運転効率設定手段と、目標運転効率を実現するように発電装置と駆動装置と蓄電装置を制御する制御手段と、を備える。
【0011】
また、車両を駆動させる内燃機関と発電機から構成される発電装置と、車両を電力により駆動させる駆動装置と、発電装置と駆動装置と電気的に接続して電力を蓄え、また駆動装置に電力を供給する蓄電装置と、を備え、内燃機関と駆動装置との少なくとも一方からの駆動力を出力軸に伝達し走行するハイブリット車両の制御装置において、蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、駆動力要求の実現に必要な蓄電装置の駆動力確保エネルギーを算出する駆動力確保エネルギー算出手段と、充電状態と駆動力確保エネルギーに基づいて、駆動力要求を蓄電装置から供給する電力によって実現可能か否かを判定する駆動力実現可否判定手段と、蓄電装置から供給する電力によって駆動力要求を実現可能な場合に、発電装置の運転効率を維持、または高くした第1運転効率を算出する第1運転効率算出手段と、蓄電装置から供給する電力によって駆動力要求を実現不可能な場合に、要求駆動力を発電装置からの電力によって実現可能とする第2運転効率を算出する第2運転効率算出手段と、第1運転効率または第2運転効率に目標運転効率を設定する目標運転効率設定手段と、目標運転効率を実現するように発電装置と駆動装置と蓄電装置を制御する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【0012】
本発明によると、車両に要求される要求駆動力を蓄電装置から供給する電力によって実現可能な場合には、発電装置の運転効率を維持、または高くなるように第1運転効率を算出し、車両に要求される要求駆動力を蓄電装置から供給する電力によって実現不可能な場合には、発電装置からの電力によって要求駆動力を実現する第2運転効率を算出し、第1運転効率、または第2運転効率を目標運転効率に設定する。そして目標運転効率を実現するように発電装置と駆動装置と蓄電装置を制御するので、要求駆動力を蓄電装置から供給する電力だけで実現可能な場合には、例えばエンジンの燃費効率を高く維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明の第1実施形態の構成を図1のブロック図を用いて説明する。この実施形態はシリーズハイブリット車両である。
【0014】
シリーズハイブリット車両は車両を駆動させるアクチュエータとして、ガソリンなどを燃焼させて出力を生じる内燃機関であるエンジン1と、エンジン1と直結しエンジン1の出力を電力に変換し、車両起動時にクランキングを行う発電機2と、電力を蓄える蓄電装置3と、電力で駆動する駆動装置である駆動モータ4を備える(エンジン1と発電機2が発電装置を構成する)。
【0015】
蓄電装置3は、発電機2によって変換された電力を蓄え、その電力を駆動モータ4に供給する。また、回生走行時に駆動モータ4によって得られた電力を蓄える。蓄電装置3は、例えばニッケル水素、リチウムイオンなどを用いた二次電池、または電気二重層キャパシタが使用される。なお、車両起動時にクランキングを行う際には蓄電装置3は発電機2に電力を供給する。
【0016】
駆動モータ4は、蓄電装置3に蓄えられた電力によってトルクを発生させ、そのトルクをファイナルギヤ6を介して、タイヤ5に伝達し、車両を走行させる。また、図示しない制動装置によって車両が減速する回生走行時に、回生エネルギーによって電力を発生させ、その電力の一部を蓄電装置3へ充電する。
【0017】
この駆動系では、エンジン1からの出力を発電機2によって電力に変換し、主にその電力を使用して駆動モータ4でトルクを発生させ、そのトルクをタイヤに伝達して走行する。また、発電機2によって余剰に発電された電力は蓄電装置3に充電され、回生走行時には駆動モータ4によって発電された電力の一部も蓄電装置3に充電される。蓄電装置3に充電された電力は、加速時などに駆動モータ4への補助的な電力として使用される。また補機類などでも使用される。
【0018】
車両を制御する制御系としては、エンジン1の出力を制御するエンジンコントローラ7と、発電機2の回転速度、すなわち発電機2で発電する電力をベクトル制御する発電機コントローラ8と、駆動モータ4のトルクをベクトル制御する駆動モータコントローラ10を備える。また、蓄電装置3の電圧、電流を検出し、蓄電装置3のSOCを算出する蓄電装置コントローラ9を備える。さらに蓄電装置3のSOCと図示しないスロットルのスロットル開度によってエンジンコントローラ7へ出力指令を出し、発電機コントローラ8へ電動機2の回転指令を出し、駆動モータコントローラ10にモータトルク指令を出す統合コントローラ11を備える。
【0019】
次に制御系における蓄電装置3の充放電制御を図2のフローチャートを用いて説明する。なお、この制御は例えば、10msの所定の周期毎に繰り返し演算される。
【0020】
ステップS100では、蓄電装置3に設けた電圧センサ(図示せず)、電流センサ(図示せず)によって蓄電装置3の充電状態を検出する。蓄電装置3の充電状態を検出する方法としては電流センサによって蓄電装置3に流れる電流I(A)を検出し、式(1)によって積分することで蓄電装置3のSOCを算出する。
【0021】
【数1】
【0022】
ここで、SOC(%)は蓄電装置3の充電状態、CAP(Ah)は蓄電装置3の容量である。また、電流センサによって検出される電流値には誤差が生じる可能性があるので、電流値を積算する以外の方法で適宜補正することで、蓄電装置3の充電状態を補正してもよい(ステップS100が充電状態検出手段を構成する)。
【0023】
ステップS101では、ドライバの要求する要求駆動力、つまり加速を実現するために必要な蓄電装置3の駆動力確保SOC(駆動力確保エネルギー)を算出する(ステップS101が駆動力確保エネルギー算出手段を構成する)。
【0024】
ここでドライバによってアクセルペダルが踏み込まれ、車両に加速要求があった場合について図3を用いて説明する。図3(a)に示すようにアクセルペダルが踏み込まれ、ドライバからの加速要求がなされると、要求された出力(図3(b)中、実線)に応じてエンジン1の出力を増加させたいが、エンジン1による出力(図3(b)中、点線)には応答遅れが生じるためにハイブリット自動車では蓄電装置3から駆動モータ4に電力を供給する(図3(c)に蓄電装置3の放電電力を示す)ことで駆動モータ4によって応答遅れの少ない出力を発生させ、ドライバの加速要求に応えている。そのため蓄電装置3には駆動モータ4に供給する電力を予め蓄えておく必要がある(図3(c)の斜線部が加速要求に必要な電力を示す)。
【0025】
次にドライバの加速要求を満たすために必要な駆動力確保SOCについて図4を用いて説明する。ドライバの加速要求を満たすために必要な駆動力確保SOCは車両の走行状態、例えば車両速度によって決まる。車両速度が高い場合にはアクセル開度が既に深く踏み込まれている可能性が高く、ドライバの加速要求に対する駆動力確保SOCが小さくなる。また車両速度が低い場合には、アクセル開度が深く踏み込まれていない可能性が高く、その後アクセル開度が深く踏み込まれると車両に要求される加速要求が大きくなる可能性があり、その場合加速要求を満たすために駆動力確保SOCが大きくなる。この実施形態では図4に示すマップから車両速度に応じてドライバの加速要求を満たすために必要な駆動力確保SOCを算出する。また、車両速度だけではなく、路面の勾配などによって駆動力確保SOCを補正してもよい。
【0026】
ステップS102では、ステップS100で算出した現在の蓄電装置3のSOCとステップS101で算出した駆動力確保SOCを比較し、蓄電装置3のSOCに対して駆動力確保SOCが等しいか、もしくは小さいかどうか判断する。駆動力確保SOCが蓄電装置3のSOCよりも小さい場合、つまり蓄電装置3に蓄えられた電力で駆動モータ4にトルクを発生させ、要求された加速を実現できる場合にはステップS103の第1の運転効率設定制御へ進み、駆動力確保SOCが蓄電装置3のSOCよりも大きい場合、つまり蓄電装置3に蓄えられた電力で駆動モータ4にトルクを発生させ、要求された加速を実現できない場合にはステップS104の第2の運転効率設定制御へ進む(ステップS102が駆動力実現可否判定手段を構成する)。
【0027】
なお、ステップS102における駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの比較では、比較の際にヒステリシス(補正手段)を設けても良い。ここでヒステリシスを設けた場合の駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの比較判断について図5を用いて説明する。ヒステリシスを設けた場合に一旦駆動力確保SOCが蓄電装置3のSOCよりも小さくなる(図5中、a点からb点へ移動する)と、蓄電装置3のSOCが所定のSOC(図5中、c点)まで上昇する間は、蓄電装置3から電力を供給し、駆動モータ4にトルクを発生させても要求された加速を実現できないと判断する。そして蓄電装置3のSOCが所定のSOCとなると蓄電装置3から電力を供給し、駆動モータ4にトルクを発生させて要求された加速を実現できると判断する(図5中、c点からd点へ移動する)。これにより駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの比較において、駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCの大小関係が頻繁に判断が変わることによる各アクチュエータ動作点の変化を抑制することができ、ドライバに与える違和感を軽減することができる。
【0028】
駆動力確保SOCは、蓄電装置3の過放電を防ぐために蓄電装置3の下限電圧に対応する下限SOCを設定し、下限SOCに対して加速要求を実現するためのSOCを上乗せしたSOCを駆動力確保SOCとする。蓄電装置3からエンジン1を再始動する場合には下限SOCにエンジン1を再始動するために必要なSOCを上乗せしたSOCを駆動力確保SOCとする。つまり蓄電装置には予め3つの確保エネルギーが設定されており、第1には過放電防止の為のエネルギー、第2にエンジン始動のためのエネルギー、第3に駆動力確保の為のエネルギーである。本発明では第1、第2のエネルギーを固定値として、第3エネルギーを前述のように変動値にしている。
【0029】
次にステップS103の第1の運転効率設定制御について図6のフローチャートを用いて説明する。
【0030】
ステップS200では、S101によって駆動力確保SOCが変更された場合の運転効率を算出する。運転効率はエンジン1を動作させて発電機2によって発電した場合の発電電力あたりの燃料消費量であり、エンジン1の燃料消費特性、発電機2の損失特性、蓄電装置3の充放電効率などによって変化する。
【0031】
運転効率は各駆動力要求に応じて横軸に発電電力、縦軸に運転効率として図7に示す特性を得ることができる。グラフ上の線はドライバの駆動力要求を実現するために駆動モータ4に供給する電力を駆動電力として表す。
【0032】
この実施形態ではエンジンの燃料消費特性はおおよそ30[kW]の場合に単位燃料あたりの発電量が最も大きく、つまり燃料消費特性が良好な場合を例に用いている。
【0033】
ここで、図7の駆動電力が5[kW]の場合の傾向は、仮にエンジン1の発電電力のみにより運転を行った場合、エンジン1の発電量を5[kW]に設定することになる。この場合、発電量が小さすぎて燃料消費特性が著しく悪化する。よってエンジン1による発電を中止して、蓄電装置3からの電力供給を行う。もしくは蓄電装置3のSOCが低下している場合、エンジン1の燃費効率のよい30[kW]程度でエンジン1を運転し、残りの25[kW]を蓄電装置3に充電する。この場合、その時点における燃料消費量としては悪化するが、燃料消費特性が良好な状態で蓄電された電力は充放電に伴う多少の効率の悪化は伴うものの、おおよそ燃料消費効率は良好なままである。つまり将来的に良好な燃料消費効率で蓄電された電力を駆動モータ4に供給できるので、車両走行の全体を鑑みれば燃費を向上させることに寄与できることが解る。さらに、例えば駆動電力が50[kW]の場合の傾向は、20[kW]を蓄電装置3から供給して、残りの30[kW]をエンジン1で発電するのが効率が良いことがわかる。但し蓄電装置3のSOCが低く20[kW]の供給ができない場合、著しくSOCが低い場合、すべてをエンジン1により発電し、SOCに多少の余裕がある場合10[kW]程度供給して、エンジン1を40[kW]で運転して燃料消費率の悪化を抑えることが考えられる。
【0034】
これらの傾向を、図8に蓄電装置3のSOCに対応した形で表す。つまり図7の傾向を蓄電装置3側から見た場合、充電量を大きくすると運転効率が悪化し、充電量を小さくすると運転効率が良好になる。つまり、蓄電装置3のSOCが十分に確保されていれば充電量を大きくする必要がなく良好な運転効率を維持できることがわかる。図8の傾向を蓄電装置3のSOCと運転効率の関係として表した図9のマップから運転効率を算出する。SOCが低い場合であれは目標運転効率を低く設定し効率が悪くても充電を促進するように、逆にSOCが高い場合であれば放電を優先し、効率が高い場合にしか充電を行わない。これにより、SOCに基づいて充電の必要性に応じた目標運転効率を設定することが可能となる。図では、SOCと目標運転効率との関係を線形としているが、上記の傾向をもとにより走行中の燃料消費量を効果的に低減できるように特徴付けられたものでも良い。
【0035】
これらの傾向からS200において設定される運転効率は、駆動力確保SOCが増大されれば、運転効率の決定に寄与する利用可能なSOCが減少し、悪い運転効率を設定することになる。一方、駆動力確保SOCが減少していれば利用可能なSOCが増加するので良い運転効率を設定できることになる。
【0036】
ステップS201では、現在の運転効率とS200で算出した運転効率を比較する。ここで現在の運転効率とは以前の制御で設定されている運転効率である。
【0037】
現在の運転効率がS200で算出した運転効率より大であった場合、つまり現在の運転効率の方が良い場合、S202へ進む。
【0038】
S202では現在の運転効率を維持してS204へ進む
S204ではS202もしくは後述するS203で設定された運転効率を第1の運転効率として目標運転効率となる第1の運転効率を設定する(ステップS204が目標運転効率設定手段を構成する)。
【0039】
ここで、S202が本発明の特徴部である。S202のステップに差し掛かる場合、以前の図2のS102の判断で、駆動力確保SOC以上であることが判断されている。また、S201では駆動力確保SOCの変化により利用可能なSOCは減少しており運転効率が悪化していることが判断されている。つまりS202のステップに差し掛かる場合のSOCは駆動力確保SOC以上であって、現在の目標運転効率を達成するにはSOCが不足している状態を示している。本来であればS201においてSOCが不足していることが判断されているので、不足したSOCに対応した新たな目標運転効率を再設定することが望ましい。しかし、駆動力確保SOCは運転者の急激なアクセル操作に備えて確保するものであり、駆動力確保SOCを利用することなく別の走行シーンへ切り替わる可能性がある。目標運転効率が長期的なスケジュールを想定して定められているのに対し、駆動力確保SOCは比較的短期的なスケジュールを想定して定められていることに起因する時間的な差である。本発明ではこの差を利用して目標運転効率を維持している。
【0040】
一方、S201においてS200で算出した運転効率と現在の運転効率の関係がS200で算出した運転効率の方が良好であった場合、S203へ進む
S203、S204ではS200で算出した運転効率を新たな第1の運転効率として設定する。このようにS203へ進むような場合、前述したS202の場合と異なり、運転効率が良好な方向への変化、つまり燃費向上の制御に利用可能なSOCが増加している場合である。このような場合、運転効率を変更した方が運転効率が向上するのでS200で算出した運転効率を設定した方が燃費向上が期待できる(ステップS200からステップS203が第1運転効率算出手段を構成する)。
【0041】
一方、ステップS102で、駆動力確保SOCが蓄電装置3のSOCよりも大きい場合にはステップS104へ進む。次にステップS104の第2の運転効率設定制御について図10のフローチャートを用いて説明する。
【0042】
ステップS300では、現在の駆動モータ4の消費電力を算出し、駆動モータ4で消費する電力を発電機2で発電する場合の運転効率であるダイレクト走行時運転効率ηdを算出する。ダイレクト走行時運転効率ηdは消費電力、エンジン1の燃料消費特性、発電機2の損失特性などによって設定される(ステップS300が駆動モータ消費電力算出手段と、ダイレクト走行時運転効率算出手段を構成する)。
【0043】
ステップS301ではステップS300で算出した駆動力確保SOCと現在の蓄電装置3のSOCとの偏差を算出し、ステップS104で算出したダイレクト走行時運転効率ηdとから、
η=ηd+K×(SOCd−SOC) 式(2)
によって目標運転効率としての運転効率(以下、第2の運転効率)ηを算出し、設定する。ここで、Kを規定値(ここでKは許容される運転効率の悪化分として定められている)、SOCdを駆動力確保SOCとする(ステップS300とステップS301が第2運転効率設定手段、目標運転効率設定手段を構成する)。
【0044】
駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの偏差が大きい場合には、第2の運転効率ηが大きくなる、つまり第2の運転効率ηは低くなり、駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの偏差が小さい場合には、第2の運転効率ηが小さくなる、つまり第2の運転効率ηは高くなる。これにより、駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCの偏差が大きい場合には、蓄電装置3のSOCを素早く増加させることができる。また、駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCの偏差が小さい場合には、第2の運転効率を高くして蓄電装置3のSOCを増加させることができる。
【0045】
以上の制御により、駆動力確保SOCが蓄電装置3のSOCよりも大きい場合には、蓄電装置3への充電を促進するような第2の運転効率を設定する。これにより、蓄電装置3のSOCを大きくすることができ、速やかな加速を実現することができる。
【0046】
ステップS105ではステップS103で算出した第1の運転効率、またはステップS104で算出した第2の運転効率である目標運転効率から図11に示すマップより目標運転効率を実現する目標発電電力を設定する。例えば、目標運転効率が図9の破線であるとし、駆動電力が20kWであるとすると発電機2による目標発電電力は図中のaとなる。ここで、駆動電力よりも目標発電電力が大きい場合にはエンジン1から蓄電装置3に充電を行う充電モード、駆動電力よりも目標発電電力の方が小さければ、エンジン1を運転し、さらに蓄電装置3から放電を行い駆動モータ4によってトルクを発生させるアシストモード、駆動電力と目標発電電力が等しく、エンジン1を運転し発電機2で発電した電力を直接駆動モータ4で用いるダイレクトモード、目標運転効率を実現する発電電力がなければ蓄電装置3からのみ放電を行うEVモードとなり、駆動モータ4と発電電力に応じて各走行モードが決定される。なお、運転モードの選択についての詳細は、従来例である特開2002−171604号公報などに記載される方法などがある。また、図9において目標運転効率を実現する発電電力が複数存在する場合には、目標発電力としては発電電力の大きい方を選択する。
【0047】
ステップS106では、ステップS105で設定された目標発電電力に基づいてエンジン1による燃料消費量が最も少ない各アクチュエータ動作点を算出する。算出にあたっては、図12に示す発電機2の効率特性や図13に示すエンジン1の燃料消費特性を用い、図14に示すような発電電力に対応するエンジン1の動作点を一意に求めることができる。図14にはエンジン1の動作点を示したが、図をもとに対応する発電機2の動作点も算出することができる。
【0048】
ステップS107では、各アクチュエータの目標動作点を実現するよう充放電制御を行う。充放電制御にあたっては、求めた動作点を実現するようエンジン1、発電機2を制御し、またドライバの要求駆動力を満たすように駆動モータ4を制御する。
【0049】
以上の制御によって、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが大きい場合には、運転効率の高い第1の運転効率を設定し、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが小さい場合には、蓄電装置3への充電を促進する第2の運転効率を設定し、エンジン1などを制御することで、エンジン1の燃費を向上し、かつ蓄電装置3のSOCが小さい場合には蓄電装置3のSOCを大きくすることができる。
【0050】
次に本発明の第1実施形態の効果について説明する。
【0051】
この実施形態では、ハイブリット車両に要求される要求駆動力を蓄電装置3から供給するために必要な駆動力確保SOCと、蓄電装置3の現在のSOCを比較し、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが大きい場合には、現在の運転効率を維持、または現在の運転効率よりも運転効率が高くなる第1の運転効率を設定し、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが小さい場合には、第1の運転効率よりも蓄電装置3への充電量が多くなる第2の運転効率を設定する。そして第1の運転効率、第2の運転効率に基づいてエンジン1、発電機2、蓄電装置3、駆動モータ4を制御する。これによって、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが大きい場合には、運転効率の比較的高い第1の運転効率によってエンジン1を動作させることで、エンジン1の燃費を良くすることができる。また、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが小さい場合には、蓄電装置3への充電を促進する第2の運転効率によってエンジン1を動作させることで、蓄電装置3のSOCを大きくすることができ、蓄電装置3から電力が必要となる場合に蓄電装置3から電力を可能とし、エンジン1の出力を少なく、または安定させることができ、エンジン1の燃費を良くすることができる。
【0052】
第1の運転効率を設定する場合に、現在の運転効率と予め設定されたエンジン1の燃費が良い所定の運転効率を比較し、現在の運転効率が所定の運転効率よりも高い場合には、現在の運転効率を維持することで、エンジン1の燃料消費量を安定させることができ、エンジン1の燃費を良くすることができる。
【0053】
また、現在の運転効率が所定の運転効率よりも低い場合には、蓄電装置3のSOCから運転効率を算出し、算出した運転効率が現在の運転効率よりも高い場合には、算出した運転効率に変更し、算出した運転効率が現在の運転効率よりも低い場合には、現在の運転効率を維持するので、エンジン1の運転効率を高くなるように変更、または維持するのでエンジンの燃費を良くすることができる。
【0054】
第2の運転効率を設定する場合に、駆動モータ4の消費電力を算出し、駆動モータ4で消費する電力を発電機2で発電する場合の運転効率であるダイレクト走行時運転効率ηdを算出する。そしてダイレクト走行時運転効率ηdに対して、駆動力SOCと蓄電装置3のSOCの偏差が大きい場合には、蓄電装置3への充電量が多くなるダイレクト走行時運転効率ηdに補正を加え、第2の運転効率を設定する。これによって、蓄電装置3のSOCに応じて、エンジン1、すなわち発電機2での発電量を多くし、蓄電装置3のSOCを大きくし、例えば次回の制御時にエンジン1の燃費が良い第1の運転効率へ移行し易くなり、エンジン1の燃費を良くすることができる。
【0055】
駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCを比較して、第1の運転効率、または第2の運転効率を設定する場合に、ヒステリシスを設けことで、駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの比較判定をが頻繁に変更されることを防止することができ、エンジン1などnアクチュエータの動作点の変化を抑制することができる。これによってドライバが感じる違和感を軽減することができる。
【0056】
次に本発明の第2実形態について図15の概略構成図を用いて説明する。この実施形態はパラレルハイブリット車両である。
【0057】
パラレルハイブリット車両は、は車両を駆動させるアクチュエータとしてガソリンなどを燃焼させて出力を生じる内燃機関であるエンジン31と、エンジン31の出力軸の回転速度、回転半径を変化させる変速機34と、変速機34の回転速度を更に減速する減速装置35と、エンジン1と同一にまたは単独に車両の動力となるモータ33と、モータ33に電力を供給し、また車両減速時に回生エネルギーを蓄える蓄電装置42を備える。
【0058】
エンジン31とモータ33はクラッチ32によって連結可能、すなわちクラッチ32によって車両の走行は、エンジン31とモータ33の動力による走行と、モータ33のみの動力による走行に切り換えられる。エンジン31、モータ33によって発生するトルクは、減速装置35によって減速されファイナルギヤ36を介してタイヤ37に伝達され車両が走行する。
【0059】
クラッチ32は、パウダークラッチであり、伝達トルクを調整することができる。なお、乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いても良い。
【0060】
変速機34は、無段変速機であり、油圧装置38から圧油が供給され、ベルト式の無段変速機を用いた場合ではベルトとクランプとが潤滑される。なお、油圧装置38の圧油を供給する図示しないオイルポンプは、モータ39によって駆動される。この変速機34はベルト式の他にトロイダル式無段変速機、または段階的に変速する変速機、さらには、遊星歯車を用いた変速機でも良い。遊星歯車を用いた変速機では、例えば、エンジン31の出力軸をキャリアに、モータ33の出力軸をサンギヤに、またリングギヤを減速装置35に結合する。これによってサンギヤの回転数を変化させることにより、キャリアとリングギヤの回転数を無段階に変化させることが可能であり、このときエンジン31の駆動力を減速装置35に伝達しない状態を作り出せることが可能なので、クラッチ32を設けなくてもよい。
【0061】
モータ33とモータ39は交流電動機であり、モータ33と蓄電装置42の間にインバータ40、モータ39と蓄電装置42との間にインバータ41をそれぞれ設けている。インバータ40、41によって、モータ33から蓄電装置42に充電される電力は交流から直流へ変換され、蓄電装置42からモータ33、39に供給される電力は直流から交流へ変換される。モータ33、39は直流電動機を使用してもよく、その場合インバータ40、41の代わりにDC−DCコンバータを使用する。
【0062】
蓄電装置42はリチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの二次電池、または、電気二重層キャパシタを用いる。
【0063】
また、エンジン31の出力などを制御する統合コントローラ44を備える。
【0064】
この実施形態の蓄電装置3の充放電制御については第1実施形態の制御と同様なので、ここでの説明は省略するが、第1実施形態の駆動モータ4の代わりにモータ33を制御するものとする。また、運転効率は、変速機34による変速比なども考慮し、設定するものとする。
【0065】
また、第1実施形態でのステップS300におけるダイレクト走行時運転効率ηdはエンジン31によって要求駆動力を実現する場合の運転効率である。
【0066】
以上の構成でも第1実施形態と同じ効果を得ることができる。
【0067】
次に本発明の第3実形態について図16の概略構成図を用いて説明する。この実施形態は燃料電池車両である。
【0068】
燃料電池車両は、図示しない水素供給装置と同じく図示しない酸化剤供給装置とから供給される原料によって発電する燃料電池51と、燃料電池51の発電電力を制御する燃料電池コントローラ52と、統合コントローラ53を備える。なお、燃料電池51は、固体高分子型燃料電池を使用するが、この他にリン酸、溶融炭酸塩型など種々のタイプの燃料電池を使用してもよい。また、水素供給装置は水素ボンベ、または改質器を備えた装置を使用してもよい。他の構成についてはエンジン1、発電機2を用いた場合と同じである。
【0069】
この実施形態の蓄電装置3の充放電制御については第1実施形態の制御と同様なので、ここでの説明は省略するが、第1実施形態のエンジン1の代わりに燃料電池51を制御するものとする。
【0070】
この実施形態においても第1実施形態と同じ効果を得ることができる。
【0071】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0072】
蓄電装置からの出力を用いたハイブリット車両に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1】本発明の第1実施形態の概略構成図である。
【図2】本発明の蓄電装置からの充放電制御を示すフローチャートである。
【図3(a)】本発明の車両に加速要求があった場合のアクセル開度の変化を示すマップである。
【図3(b)】本発明の車両に加速要求があった場合の出力の変化を示すマップである。
【図3(c)】本発明の車両に加速要求があった場合の蓄電装置の蓄電状態の変化を示すマップである。
【図4】本発明の車両速度と駆動力確保SOCの関係を示すマップである。
【図5】本発明において駆動力確保SOCと蓄電装置のSOCとを比較する際のヒステリシスを示すマップである。
【図6】本発明の第1の運転効率設定制御を示すフローチャートである。
【図7】本発明の運転効率特性を示すマップである。
【図8】本発明の運転効率と蓄電装置への充電量を示すマップである。
【図9】本発明の運転効率を算出するマップである。
【図10】本発明の第2の運転効率設定制御を示すフローチャートである。
【図11】本発明の目標運転効率と目標発電電力と駆動電力の関係を示すマップである。
【図12】本発明の発電機の効率特性を示すマップである。
【図13】本発明のエンジンの燃料消費特性を示すマップである。
【図14】本発明のエンジンの動作点求めるマップである。
【図15】本発明の第2実施形態の概略構成図である。
【図16】本発明の第3実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【0074】
1 エンジン
2 発電機
3 蓄電装置
4 駆動モータ
11 統合コントローラ
【技術分野】
【0001】
本発明はハイブリット車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、蓄電装置の蓄電量を検出し、蓄電量とハイブリット車両の運転効率を対応させることで、蓄電装置の充電の必要性に応じた運転効率の目標値を設定し、その目標値を実現するように内燃機関などによる発電と蓄電装置の充放電制御することにより、走行中の燃料消費量を効果的に低減するハイブリット車両の制御装置が、特許文献1に開示されている。
【特許文献1】特開2002−171604号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ハイブリット車両の走行時には、ドライバから速やかな駆動力の立ち上がりを要求される場合がある。この場合には、蓄電装置から駆動モータへ電力を供給し、エンジンと比較して速やかな駆動力の立ち上がりを実現する。そのために蓄電装置においては、ドライバからの駆動力要求に備えて常に蓄電装置から駆動モータへの電力供給ができるように所定量異常の蓄電量を常に蓄えておかなければならない。
【0004】
上記の発明では、蓄電装置の蓄電量(以下、SOC(State Of Charge)とする)とハイブリット車両の運転効率を対応させる場合に、上述のようなドライバからの駆動力要求に備えて常にSOCを所定の蓄電量(以下、駆動力確保SOCとする)以上に維持する必要があった。そのために蓄電装置のSOCの下限値を駆動力確保SOCとして設定することにより上述のようなドライバからの駆動力要求を常に実現できるようにしている。そして蓄電装置のSOCが常に下限値以上となるように、下限値を下回ると充電を行うように、運転効率、たとえばエンジンの燃料噴射制御を行っている。これによって蓄電装置のSOCは下限値を下回ることがないので駆動力確保SOCを確保しながら走行する。ところで蓄電装置のSOCが下限値以上を推移している場合に、その余剰電力は車両の運転効率を向上させる為に利用される。つまり発電装置の運転効率が悪い場合には蓄電装置から放電を行い、発電装置の運転効率が良好な場合には蓄電装置に充電を行う。もしくは車両の減速中に駆動モータにより回生制動を行って発生した電力を蓄えることもできる。
【0005】
上記の燃費向上の為の蓄電装置の充放電制御は、SOC下限値と蓄電装置の蓄電容量の物理的な限界値である上限SOCの間で充放電を繰り返すことにより行われる。よってSOC下限値と上限値の間の充放電可能容量は大きければ大きいほど燃費向上効果を期待できる(例えば回生電力を多く蓄電できることは燃費向上に大きく寄与する)。
【0006】
しかし、上述のように駆動力確保SOCを確保する為には、蓄電装置の容量を大型化しないと燃費向上効果を圧迫することになる。
【0007】
そこで、駆動力確保SOCについては車両の運転状態に応じて必要蓄電量が増減することが知られている。例えば高車速の場合には速やかな駆動力の立ち上がりを要求されることが少ないので駆動力確保SOCは最小でよく、逆に市街地、山間部などの加減速の多い運転状況では駆動力確保SOCを多く確保する必要がある。よって運転状況に応じて駆動力確保SOCを増減することにより、上述のようなSOC下限値を変更して燃費向上制御に利用可能な充放電可能蓄電量を増やすことが考えられる。
【0008】
しかし、駆動力確保SOCを増減した場合であっても駆動力確保SOCの増減に応じて、燃費向上に利用可能な充放電可能蓄電容量も変化するので目標効率が頻繁に変更されて燃費向上に対する寄与が十分ではない問題があった。
【0009】
本発明ではこのような問題点を解決するために発明されたもので、ハイブリット車両の燃費を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明では、車両を駆動させるための電力を発生させる発電装置と、車両を電力により駆動させ、かつ車両の回生走行時には電力を発生させる駆動装置と、発電装置と駆動装置と電気的に接続して電力を蓄え、また駆動装置に電力を供給する蓄電装置と、を備えたハイブリット車両の制御装置において、蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、駆動力要求の実現に必要な蓄電装置の駆動力確保エネルギーを算出する駆動力確保エネルギー算出手段と、充電状態と駆動力確保エネルギーに基づいて、駆動力要求を記蓄電装置から供給する電力によって実現可能か否かを判定する駆動力実現可否判定手段と、蓄電装置から供給する電力によって駆動力要求を実現可能な場合に、発電装置の運転効率を維持、または高くした第1運転効率を算出する第1運転効率算出手段と、蓄電装置から供給する電力によって駆動力要求を実現不可能な場合に、要求駆動力を発電装置からの電力によって実現可能とする第2運転効率を算出する第2運転効率算出手段と、第1運転効率または第2運転効率に目標運転効率を設定する目標運転効率設定手段と、目標運転効率を実現するように発電装置と駆動装置と蓄電装置を制御する制御手段と、を備える。
【0011】
また、車両を駆動させる内燃機関と発電機から構成される発電装置と、車両を電力により駆動させる駆動装置と、発電装置と駆動装置と電気的に接続して電力を蓄え、また駆動装置に電力を供給する蓄電装置と、を備え、内燃機関と駆動装置との少なくとも一方からの駆動力を出力軸に伝達し走行するハイブリット車両の制御装置において、蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、駆動力要求の実現に必要な蓄電装置の駆動力確保エネルギーを算出する駆動力確保エネルギー算出手段と、充電状態と駆動力確保エネルギーに基づいて、駆動力要求を蓄電装置から供給する電力によって実現可能か否かを判定する駆動力実現可否判定手段と、蓄電装置から供給する電力によって駆動力要求を実現可能な場合に、発電装置の運転効率を維持、または高くした第1運転効率を算出する第1運転効率算出手段と、蓄電装置から供給する電力によって駆動力要求を実現不可能な場合に、要求駆動力を発電装置からの電力によって実現可能とする第2運転効率を算出する第2運転効率算出手段と、第1運転効率または第2運転効率に目標運転効率を設定する目標運転効率設定手段と、目標運転効率を実現するように発電装置と駆動装置と蓄電装置を制御する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【0012】
本発明によると、車両に要求される要求駆動力を蓄電装置から供給する電力によって実現可能な場合には、発電装置の運転効率を維持、または高くなるように第1運転効率を算出し、車両に要求される要求駆動力を蓄電装置から供給する電力によって実現不可能な場合には、発電装置からの電力によって要求駆動力を実現する第2運転効率を算出し、第1運転効率、または第2運転効率を目標運転効率に設定する。そして目標運転効率を実現するように発電装置と駆動装置と蓄電装置を制御するので、要求駆動力を蓄電装置から供給する電力だけで実現可能な場合には、例えばエンジンの燃費効率を高く維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明の第1実施形態の構成を図1のブロック図を用いて説明する。この実施形態はシリーズハイブリット車両である。
【0014】
シリーズハイブリット車両は車両を駆動させるアクチュエータとして、ガソリンなどを燃焼させて出力を生じる内燃機関であるエンジン1と、エンジン1と直結しエンジン1の出力を電力に変換し、車両起動時にクランキングを行う発電機2と、電力を蓄える蓄電装置3と、電力で駆動する駆動装置である駆動モータ4を備える(エンジン1と発電機2が発電装置を構成する)。
【0015】
蓄電装置3は、発電機2によって変換された電力を蓄え、その電力を駆動モータ4に供給する。また、回生走行時に駆動モータ4によって得られた電力を蓄える。蓄電装置3は、例えばニッケル水素、リチウムイオンなどを用いた二次電池、または電気二重層キャパシタが使用される。なお、車両起動時にクランキングを行う際には蓄電装置3は発電機2に電力を供給する。
【0016】
駆動モータ4は、蓄電装置3に蓄えられた電力によってトルクを発生させ、そのトルクをファイナルギヤ6を介して、タイヤ5に伝達し、車両を走行させる。また、図示しない制動装置によって車両が減速する回生走行時に、回生エネルギーによって電力を発生させ、その電力の一部を蓄電装置3へ充電する。
【0017】
この駆動系では、エンジン1からの出力を発電機2によって電力に変換し、主にその電力を使用して駆動モータ4でトルクを発生させ、そのトルクをタイヤに伝達して走行する。また、発電機2によって余剰に発電された電力は蓄電装置3に充電され、回生走行時には駆動モータ4によって発電された電力の一部も蓄電装置3に充電される。蓄電装置3に充電された電力は、加速時などに駆動モータ4への補助的な電力として使用される。また補機類などでも使用される。
【0018】
車両を制御する制御系としては、エンジン1の出力を制御するエンジンコントローラ7と、発電機2の回転速度、すなわち発電機2で発電する電力をベクトル制御する発電機コントローラ8と、駆動モータ4のトルクをベクトル制御する駆動モータコントローラ10を備える。また、蓄電装置3の電圧、電流を検出し、蓄電装置3のSOCを算出する蓄電装置コントローラ9を備える。さらに蓄電装置3のSOCと図示しないスロットルのスロットル開度によってエンジンコントローラ7へ出力指令を出し、発電機コントローラ8へ電動機2の回転指令を出し、駆動モータコントローラ10にモータトルク指令を出す統合コントローラ11を備える。
【0019】
次に制御系における蓄電装置3の充放電制御を図2のフローチャートを用いて説明する。なお、この制御は例えば、10msの所定の周期毎に繰り返し演算される。
【0020】
ステップS100では、蓄電装置3に設けた電圧センサ(図示せず)、電流センサ(図示せず)によって蓄電装置3の充電状態を検出する。蓄電装置3の充電状態を検出する方法としては電流センサによって蓄電装置3に流れる電流I(A)を検出し、式(1)によって積分することで蓄電装置3のSOCを算出する。
【0021】
【数1】
【0022】
ここで、SOC(%)は蓄電装置3の充電状態、CAP(Ah)は蓄電装置3の容量である。また、電流センサによって検出される電流値には誤差が生じる可能性があるので、電流値を積算する以外の方法で適宜補正することで、蓄電装置3の充電状態を補正してもよい(ステップS100が充電状態検出手段を構成する)。
【0023】
ステップS101では、ドライバの要求する要求駆動力、つまり加速を実現するために必要な蓄電装置3の駆動力確保SOC(駆動力確保エネルギー)を算出する(ステップS101が駆動力確保エネルギー算出手段を構成する)。
【0024】
ここでドライバによってアクセルペダルが踏み込まれ、車両に加速要求があった場合について図3を用いて説明する。図3(a)に示すようにアクセルペダルが踏み込まれ、ドライバからの加速要求がなされると、要求された出力(図3(b)中、実線)に応じてエンジン1の出力を増加させたいが、エンジン1による出力(図3(b)中、点線)には応答遅れが生じるためにハイブリット自動車では蓄電装置3から駆動モータ4に電力を供給する(図3(c)に蓄電装置3の放電電力を示す)ことで駆動モータ4によって応答遅れの少ない出力を発生させ、ドライバの加速要求に応えている。そのため蓄電装置3には駆動モータ4に供給する電力を予め蓄えておく必要がある(図3(c)の斜線部が加速要求に必要な電力を示す)。
【0025】
次にドライバの加速要求を満たすために必要な駆動力確保SOCについて図4を用いて説明する。ドライバの加速要求を満たすために必要な駆動力確保SOCは車両の走行状態、例えば車両速度によって決まる。車両速度が高い場合にはアクセル開度が既に深く踏み込まれている可能性が高く、ドライバの加速要求に対する駆動力確保SOCが小さくなる。また車両速度が低い場合には、アクセル開度が深く踏み込まれていない可能性が高く、その後アクセル開度が深く踏み込まれると車両に要求される加速要求が大きくなる可能性があり、その場合加速要求を満たすために駆動力確保SOCが大きくなる。この実施形態では図4に示すマップから車両速度に応じてドライバの加速要求を満たすために必要な駆動力確保SOCを算出する。また、車両速度だけではなく、路面の勾配などによって駆動力確保SOCを補正してもよい。
【0026】
ステップS102では、ステップS100で算出した現在の蓄電装置3のSOCとステップS101で算出した駆動力確保SOCを比較し、蓄電装置3のSOCに対して駆動力確保SOCが等しいか、もしくは小さいかどうか判断する。駆動力確保SOCが蓄電装置3のSOCよりも小さい場合、つまり蓄電装置3に蓄えられた電力で駆動モータ4にトルクを発生させ、要求された加速を実現できる場合にはステップS103の第1の運転効率設定制御へ進み、駆動力確保SOCが蓄電装置3のSOCよりも大きい場合、つまり蓄電装置3に蓄えられた電力で駆動モータ4にトルクを発生させ、要求された加速を実現できない場合にはステップS104の第2の運転効率設定制御へ進む(ステップS102が駆動力実現可否判定手段を構成する)。
【0027】
なお、ステップS102における駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの比較では、比較の際にヒステリシス(補正手段)を設けても良い。ここでヒステリシスを設けた場合の駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの比較判断について図5を用いて説明する。ヒステリシスを設けた場合に一旦駆動力確保SOCが蓄電装置3のSOCよりも小さくなる(図5中、a点からb点へ移動する)と、蓄電装置3のSOCが所定のSOC(図5中、c点)まで上昇する間は、蓄電装置3から電力を供給し、駆動モータ4にトルクを発生させても要求された加速を実現できないと判断する。そして蓄電装置3のSOCが所定のSOCとなると蓄電装置3から電力を供給し、駆動モータ4にトルクを発生させて要求された加速を実現できると判断する(図5中、c点からd点へ移動する)。これにより駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの比較において、駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCの大小関係が頻繁に判断が変わることによる各アクチュエータ動作点の変化を抑制することができ、ドライバに与える違和感を軽減することができる。
【0028】
駆動力確保SOCは、蓄電装置3の過放電を防ぐために蓄電装置3の下限電圧に対応する下限SOCを設定し、下限SOCに対して加速要求を実現するためのSOCを上乗せしたSOCを駆動力確保SOCとする。蓄電装置3からエンジン1を再始動する場合には下限SOCにエンジン1を再始動するために必要なSOCを上乗せしたSOCを駆動力確保SOCとする。つまり蓄電装置には予め3つの確保エネルギーが設定されており、第1には過放電防止の為のエネルギー、第2にエンジン始動のためのエネルギー、第3に駆動力確保の為のエネルギーである。本発明では第1、第2のエネルギーを固定値として、第3エネルギーを前述のように変動値にしている。
【0029】
次にステップS103の第1の運転効率設定制御について図6のフローチャートを用いて説明する。
【0030】
ステップS200では、S101によって駆動力確保SOCが変更された場合の運転効率を算出する。運転効率はエンジン1を動作させて発電機2によって発電した場合の発電電力あたりの燃料消費量であり、エンジン1の燃料消費特性、発電機2の損失特性、蓄電装置3の充放電効率などによって変化する。
【0031】
運転効率は各駆動力要求に応じて横軸に発電電力、縦軸に運転効率として図7に示す特性を得ることができる。グラフ上の線はドライバの駆動力要求を実現するために駆動モータ4に供給する電力を駆動電力として表す。
【0032】
この実施形態ではエンジンの燃料消費特性はおおよそ30[kW]の場合に単位燃料あたりの発電量が最も大きく、つまり燃料消費特性が良好な場合を例に用いている。
【0033】
ここで、図7の駆動電力が5[kW]の場合の傾向は、仮にエンジン1の発電電力のみにより運転を行った場合、エンジン1の発電量を5[kW]に設定することになる。この場合、発電量が小さすぎて燃料消費特性が著しく悪化する。よってエンジン1による発電を中止して、蓄電装置3からの電力供給を行う。もしくは蓄電装置3のSOCが低下している場合、エンジン1の燃費効率のよい30[kW]程度でエンジン1を運転し、残りの25[kW]を蓄電装置3に充電する。この場合、その時点における燃料消費量としては悪化するが、燃料消費特性が良好な状態で蓄電された電力は充放電に伴う多少の効率の悪化は伴うものの、おおよそ燃料消費効率は良好なままである。つまり将来的に良好な燃料消費効率で蓄電された電力を駆動モータ4に供給できるので、車両走行の全体を鑑みれば燃費を向上させることに寄与できることが解る。さらに、例えば駆動電力が50[kW]の場合の傾向は、20[kW]を蓄電装置3から供給して、残りの30[kW]をエンジン1で発電するのが効率が良いことがわかる。但し蓄電装置3のSOCが低く20[kW]の供給ができない場合、著しくSOCが低い場合、すべてをエンジン1により発電し、SOCに多少の余裕がある場合10[kW]程度供給して、エンジン1を40[kW]で運転して燃料消費率の悪化を抑えることが考えられる。
【0034】
これらの傾向を、図8に蓄電装置3のSOCに対応した形で表す。つまり図7の傾向を蓄電装置3側から見た場合、充電量を大きくすると運転効率が悪化し、充電量を小さくすると運転効率が良好になる。つまり、蓄電装置3のSOCが十分に確保されていれば充電量を大きくする必要がなく良好な運転効率を維持できることがわかる。図8の傾向を蓄電装置3のSOCと運転効率の関係として表した図9のマップから運転効率を算出する。SOCが低い場合であれは目標運転効率を低く設定し効率が悪くても充電を促進するように、逆にSOCが高い場合であれば放電を優先し、効率が高い場合にしか充電を行わない。これにより、SOCに基づいて充電の必要性に応じた目標運転効率を設定することが可能となる。図では、SOCと目標運転効率との関係を線形としているが、上記の傾向をもとにより走行中の燃料消費量を効果的に低減できるように特徴付けられたものでも良い。
【0035】
これらの傾向からS200において設定される運転効率は、駆動力確保SOCが増大されれば、運転効率の決定に寄与する利用可能なSOCが減少し、悪い運転効率を設定することになる。一方、駆動力確保SOCが減少していれば利用可能なSOCが増加するので良い運転効率を設定できることになる。
【0036】
ステップS201では、現在の運転効率とS200で算出した運転効率を比較する。ここで現在の運転効率とは以前の制御で設定されている運転効率である。
【0037】
現在の運転効率がS200で算出した運転効率より大であった場合、つまり現在の運転効率の方が良い場合、S202へ進む。
【0038】
S202では現在の運転効率を維持してS204へ進む
S204ではS202もしくは後述するS203で設定された運転効率を第1の運転効率として目標運転効率となる第1の運転効率を設定する(ステップS204が目標運転効率設定手段を構成する)。
【0039】
ここで、S202が本発明の特徴部である。S202のステップに差し掛かる場合、以前の図2のS102の判断で、駆動力確保SOC以上であることが判断されている。また、S201では駆動力確保SOCの変化により利用可能なSOCは減少しており運転効率が悪化していることが判断されている。つまりS202のステップに差し掛かる場合のSOCは駆動力確保SOC以上であって、現在の目標運転効率を達成するにはSOCが不足している状態を示している。本来であればS201においてSOCが不足していることが判断されているので、不足したSOCに対応した新たな目標運転効率を再設定することが望ましい。しかし、駆動力確保SOCは運転者の急激なアクセル操作に備えて確保するものであり、駆動力確保SOCを利用することなく別の走行シーンへ切り替わる可能性がある。目標運転効率が長期的なスケジュールを想定して定められているのに対し、駆動力確保SOCは比較的短期的なスケジュールを想定して定められていることに起因する時間的な差である。本発明ではこの差を利用して目標運転効率を維持している。
【0040】
一方、S201においてS200で算出した運転効率と現在の運転効率の関係がS200で算出した運転効率の方が良好であった場合、S203へ進む
S203、S204ではS200で算出した運転効率を新たな第1の運転効率として設定する。このようにS203へ進むような場合、前述したS202の場合と異なり、運転効率が良好な方向への変化、つまり燃費向上の制御に利用可能なSOCが増加している場合である。このような場合、運転効率を変更した方が運転効率が向上するのでS200で算出した運転効率を設定した方が燃費向上が期待できる(ステップS200からステップS203が第1運転効率算出手段を構成する)。
【0041】
一方、ステップS102で、駆動力確保SOCが蓄電装置3のSOCよりも大きい場合にはステップS104へ進む。次にステップS104の第2の運転効率設定制御について図10のフローチャートを用いて説明する。
【0042】
ステップS300では、現在の駆動モータ4の消費電力を算出し、駆動モータ4で消費する電力を発電機2で発電する場合の運転効率であるダイレクト走行時運転効率ηdを算出する。ダイレクト走行時運転効率ηdは消費電力、エンジン1の燃料消費特性、発電機2の損失特性などによって設定される(ステップS300が駆動モータ消費電力算出手段と、ダイレクト走行時運転効率算出手段を構成する)。
【0043】
ステップS301ではステップS300で算出した駆動力確保SOCと現在の蓄電装置3のSOCとの偏差を算出し、ステップS104で算出したダイレクト走行時運転効率ηdとから、
η=ηd+K×(SOCd−SOC) 式(2)
によって目標運転効率としての運転効率(以下、第2の運転効率)ηを算出し、設定する。ここで、Kを規定値(ここでKは許容される運転効率の悪化分として定められている)、SOCdを駆動力確保SOCとする(ステップS300とステップS301が第2運転効率設定手段、目標運転効率設定手段を構成する)。
【0044】
駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの偏差が大きい場合には、第2の運転効率ηが大きくなる、つまり第2の運転効率ηは低くなり、駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの偏差が小さい場合には、第2の運転効率ηが小さくなる、つまり第2の運転効率ηは高くなる。これにより、駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCの偏差が大きい場合には、蓄電装置3のSOCを素早く増加させることができる。また、駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCの偏差が小さい場合には、第2の運転効率を高くして蓄電装置3のSOCを増加させることができる。
【0045】
以上の制御により、駆動力確保SOCが蓄電装置3のSOCよりも大きい場合には、蓄電装置3への充電を促進するような第2の運転効率を設定する。これにより、蓄電装置3のSOCを大きくすることができ、速やかな加速を実現することができる。
【0046】
ステップS105ではステップS103で算出した第1の運転効率、またはステップS104で算出した第2の運転効率である目標運転効率から図11に示すマップより目標運転効率を実現する目標発電電力を設定する。例えば、目標運転効率が図9の破線であるとし、駆動電力が20kWであるとすると発電機2による目標発電電力は図中のaとなる。ここで、駆動電力よりも目標発電電力が大きい場合にはエンジン1から蓄電装置3に充電を行う充電モード、駆動電力よりも目標発電電力の方が小さければ、エンジン1を運転し、さらに蓄電装置3から放電を行い駆動モータ4によってトルクを発生させるアシストモード、駆動電力と目標発電電力が等しく、エンジン1を運転し発電機2で発電した電力を直接駆動モータ4で用いるダイレクトモード、目標運転効率を実現する発電電力がなければ蓄電装置3からのみ放電を行うEVモードとなり、駆動モータ4と発電電力に応じて各走行モードが決定される。なお、運転モードの選択についての詳細は、従来例である特開2002−171604号公報などに記載される方法などがある。また、図9において目標運転効率を実現する発電電力が複数存在する場合には、目標発電力としては発電電力の大きい方を選択する。
【0047】
ステップS106では、ステップS105で設定された目標発電電力に基づいてエンジン1による燃料消費量が最も少ない各アクチュエータ動作点を算出する。算出にあたっては、図12に示す発電機2の効率特性や図13に示すエンジン1の燃料消費特性を用い、図14に示すような発電電力に対応するエンジン1の動作点を一意に求めることができる。図14にはエンジン1の動作点を示したが、図をもとに対応する発電機2の動作点も算出することができる。
【0048】
ステップS107では、各アクチュエータの目標動作点を実現するよう充放電制御を行う。充放電制御にあたっては、求めた動作点を実現するようエンジン1、発電機2を制御し、またドライバの要求駆動力を満たすように駆動モータ4を制御する。
【0049】
以上の制御によって、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが大きい場合には、運転効率の高い第1の運転効率を設定し、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが小さい場合には、蓄電装置3への充電を促進する第2の運転効率を設定し、エンジン1などを制御することで、エンジン1の燃費を向上し、かつ蓄電装置3のSOCが小さい場合には蓄電装置3のSOCを大きくすることができる。
【0050】
次に本発明の第1実施形態の効果について説明する。
【0051】
この実施形態では、ハイブリット車両に要求される要求駆動力を蓄電装置3から供給するために必要な駆動力確保SOCと、蓄電装置3の現在のSOCを比較し、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが大きい場合には、現在の運転効率を維持、または現在の運転効率よりも運転効率が高くなる第1の運転効率を設定し、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが小さい場合には、第1の運転効率よりも蓄電装置3への充電量が多くなる第2の運転効率を設定する。そして第1の運転効率、第2の運転効率に基づいてエンジン1、発電機2、蓄電装置3、駆動モータ4を制御する。これによって、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが大きい場合には、運転効率の比較的高い第1の運転効率によってエンジン1を動作させることで、エンジン1の燃費を良くすることができる。また、駆動力確保SOCよりも蓄電装置3のSOCが小さい場合には、蓄電装置3への充電を促進する第2の運転効率によってエンジン1を動作させることで、蓄電装置3のSOCを大きくすることができ、蓄電装置3から電力が必要となる場合に蓄電装置3から電力を可能とし、エンジン1の出力を少なく、または安定させることができ、エンジン1の燃費を良くすることができる。
【0052】
第1の運転効率を設定する場合に、現在の運転効率と予め設定されたエンジン1の燃費が良い所定の運転効率を比較し、現在の運転効率が所定の運転効率よりも高い場合には、現在の運転効率を維持することで、エンジン1の燃料消費量を安定させることができ、エンジン1の燃費を良くすることができる。
【0053】
また、現在の運転効率が所定の運転効率よりも低い場合には、蓄電装置3のSOCから運転効率を算出し、算出した運転効率が現在の運転効率よりも高い場合には、算出した運転効率に変更し、算出した運転効率が現在の運転効率よりも低い場合には、現在の運転効率を維持するので、エンジン1の運転効率を高くなるように変更、または維持するのでエンジンの燃費を良くすることができる。
【0054】
第2の運転効率を設定する場合に、駆動モータ4の消費電力を算出し、駆動モータ4で消費する電力を発電機2で発電する場合の運転効率であるダイレクト走行時運転効率ηdを算出する。そしてダイレクト走行時運転効率ηdに対して、駆動力SOCと蓄電装置3のSOCの偏差が大きい場合には、蓄電装置3への充電量が多くなるダイレクト走行時運転効率ηdに補正を加え、第2の運転効率を設定する。これによって、蓄電装置3のSOCに応じて、エンジン1、すなわち発電機2での発電量を多くし、蓄電装置3のSOCを大きくし、例えば次回の制御時にエンジン1の燃費が良い第1の運転効率へ移行し易くなり、エンジン1の燃費を良くすることができる。
【0055】
駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCを比較して、第1の運転効率、または第2の運転効率を設定する場合に、ヒステリシスを設けことで、駆動力確保SOCと蓄電装置3のSOCとの比較判定をが頻繁に変更されることを防止することができ、エンジン1などnアクチュエータの動作点の変化を抑制することができる。これによってドライバが感じる違和感を軽減することができる。
【0056】
次に本発明の第2実形態について図15の概略構成図を用いて説明する。この実施形態はパラレルハイブリット車両である。
【0057】
パラレルハイブリット車両は、は車両を駆動させるアクチュエータとしてガソリンなどを燃焼させて出力を生じる内燃機関であるエンジン31と、エンジン31の出力軸の回転速度、回転半径を変化させる変速機34と、変速機34の回転速度を更に減速する減速装置35と、エンジン1と同一にまたは単独に車両の動力となるモータ33と、モータ33に電力を供給し、また車両減速時に回生エネルギーを蓄える蓄電装置42を備える。
【0058】
エンジン31とモータ33はクラッチ32によって連結可能、すなわちクラッチ32によって車両の走行は、エンジン31とモータ33の動力による走行と、モータ33のみの動力による走行に切り換えられる。エンジン31、モータ33によって発生するトルクは、減速装置35によって減速されファイナルギヤ36を介してタイヤ37に伝達され車両が走行する。
【0059】
クラッチ32は、パウダークラッチであり、伝達トルクを調整することができる。なお、乾式単板クラッチや湿式多板クラッチを用いても良い。
【0060】
変速機34は、無段変速機であり、油圧装置38から圧油が供給され、ベルト式の無段変速機を用いた場合ではベルトとクランプとが潤滑される。なお、油圧装置38の圧油を供給する図示しないオイルポンプは、モータ39によって駆動される。この変速機34はベルト式の他にトロイダル式無段変速機、または段階的に変速する変速機、さらには、遊星歯車を用いた変速機でも良い。遊星歯車を用いた変速機では、例えば、エンジン31の出力軸をキャリアに、モータ33の出力軸をサンギヤに、またリングギヤを減速装置35に結合する。これによってサンギヤの回転数を変化させることにより、キャリアとリングギヤの回転数を無段階に変化させることが可能であり、このときエンジン31の駆動力を減速装置35に伝達しない状態を作り出せることが可能なので、クラッチ32を設けなくてもよい。
【0061】
モータ33とモータ39は交流電動機であり、モータ33と蓄電装置42の間にインバータ40、モータ39と蓄電装置42との間にインバータ41をそれぞれ設けている。インバータ40、41によって、モータ33から蓄電装置42に充電される電力は交流から直流へ変換され、蓄電装置42からモータ33、39に供給される電力は直流から交流へ変換される。モータ33、39は直流電動機を使用してもよく、その場合インバータ40、41の代わりにDC−DCコンバータを使用する。
【0062】
蓄電装置42はリチウム・イオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池などの二次電池、または、電気二重層キャパシタを用いる。
【0063】
また、エンジン31の出力などを制御する統合コントローラ44を備える。
【0064】
この実施形態の蓄電装置3の充放電制御については第1実施形態の制御と同様なので、ここでの説明は省略するが、第1実施形態の駆動モータ4の代わりにモータ33を制御するものとする。また、運転効率は、変速機34による変速比なども考慮し、設定するものとする。
【0065】
また、第1実施形態でのステップS300におけるダイレクト走行時運転効率ηdはエンジン31によって要求駆動力を実現する場合の運転効率である。
【0066】
以上の構成でも第1実施形態と同じ効果を得ることができる。
【0067】
次に本発明の第3実形態について図16の概略構成図を用いて説明する。この実施形態は燃料電池車両である。
【0068】
燃料電池車両は、図示しない水素供給装置と同じく図示しない酸化剤供給装置とから供給される原料によって発電する燃料電池51と、燃料電池51の発電電力を制御する燃料電池コントローラ52と、統合コントローラ53を備える。なお、燃料電池51は、固体高分子型燃料電池を使用するが、この他にリン酸、溶融炭酸塩型など種々のタイプの燃料電池を使用してもよい。また、水素供給装置は水素ボンベ、または改質器を備えた装置を使用してもよい。他の構成についてはエンジン1、発電機2を用いた場合と同じである。
【0069】
この実施形態の蓄電装置3の充放電制御については第1実施形態の制御と同様なので、ここでの説明は省略するが、第1実施形態のエンジン1の代わりに燃料電池51を制御するものとする。
【0070】
この実施形態においても第1実施形態と同じ効果を得ることができる。
【0071】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0072】
蓄電装置からの出力を用いたハイブリット車両に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1】本発明の第1実施形態の概略構成図である。
【図2】本発明の蓄電装置からの充放電制御を示すフローチャートである。
【図3(a)】本発明の車両に加速要求があった場合のアクセル開度の変化を示すマップである。
【図3(b)】本発明の車両に加速要求があった場合の出力の変化を示すマップである。
【図3(c)】本発明の車両に加速要求があった場合の蓄電装置の蓄電状態の変化を示すマップである。
【図4】本発明の車両速度と駆動力確保SOCの関係を示すマップである。
【図5】本発明において駆動力確保SOCと蓄電装置のSOCとを比較する際のヒステリシスを示すマップである。
【図6】本発明の第1の運転効率設定制御を示すフローチャートである。
【図7】本発明の運転効率特性を示すマップである。
【図8】本発明の運転効率と蓄電装置への充電量を示すマップである。
【図9】本発明の運転効率を算出するマップである。
【図10】本発明の第2の運転効率設定制御を示すフローチャートである。
【図11】本発明の目標運転効率と目標発電電力と駆動電力の関係を示すマップである。
【図12】本発明の発電機の効率特性を示すマップである。
【図13】本発明のエンジンの燃料消費特性を示すマップである。
【図14】本発明のエンジンの動作点求めるマップである。
【図15】本発明の第2実施形態の概略構成図である。
【図16】本発明の第3実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【0074】
1 エンジン
2 発電機
3 蓄電装置
4 駆動モータ
11 統合コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両を駆動させるための電力を発生させる発電装置と、
前記車両を電力により駆動させ、かつ前記車両の回生走行時には電力を発生させる駆動装置と、
前記発電装置と前記駆動装置と電気的に接続して電力を蓄え、また前記駆動装置に電力を供給する蓄電装置と、を備えたハイブリット車両の制御装置において、
前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
駆動力要求の実現に必要な前記蓄電装置の駆動力確保エネルギーを算出する駆動力確保エネルギー算出手段と、
前記充電状態と前記駆動力確保エネルギーに基づいて、前記駆動力要求を前記蓄電装置から供給する電力によって実現可能か否かを判定する駆動力実現可否判定手段と、
前記蓄電装置から供給する電力によって前記駆動力要求を実現可能な場合に、前記発電装置の運転効率を維持、または高くする第1運転効率を算出する第1運転効率算出手段と、
前記蓄電装置から供給する電力によって前記駆動力要求を実現不可能な場合に、前記要求駆動力を前記発電装置からの電力によって実現可能とする第2運転効率を算出する第2運転効率算出手段と、
前記第1運転効率または前記第2運転効率に目標運転効率を設定する目標運転効率設定手段と、
前記目標運転効率を実現するように前記発電装置と前記駆動装置と前記蓄電装置を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするハイブリット車両の制御装置。
【請求項2】
前記第1運転効率算出手段は、前記充電状態に基づいて運転効率を算出する運転効率算出手段を備え、
前記運転効率算出手段によって算出した運転効率が前記現在の運転効率よりも高い場合には、前記算出した運転効率を前記第1運転効率とし、
前記運転効率算出手段によって算出した運転効率が前記現在の運転効率よりも低い場合には、前記現在の運転効率を前記第1運転効率とすることを特徴とする請求項1に記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項3】
前記第2運転効率算出手段は、
前記駆動力要求を実現する前記駆動装置の消費電力を算出する駆動装置消費電力算出手段と、
前記駆動装置の消費電力を供給するために必要な電力を前記発電装置で発生する場合の運転効率を算出するダイレクト走行時運転効率算出手段と、を備え、
前記駆動力確保エネルギーと前記充電状態の偏差が大きいほど、前記ダイレクト走行時運転効率算出手段で算出した運転効率が悪くなるように補正を施し第2運転効率を算出することを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項4】
前記駆動力実現可否判定手段は、前記充電状態と前記駆動力確保エネルギーとの大きさを比較し、
前記充電状態が前記駆動力確保エネルギーよりも大きい場合には、前記要求駆動力を前記蓄電装置から供給する電力によって実現可能であると判定し、
前記充電状態が前記駆動力確保エネルギーよりも小さい場合には、前記要求駆動力を前記蓄電装置から供給する電力によって実現不可能であると判定することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項5】
前記駆動力実現可否判定手段は、前回の駆動力実現可否判定結果を記憶し、前記充電状態と前記駆動力確保エネルギーとの大きさを比較する場合に、前回の判定結果から判定結果が変更され難いように補正を行う補正手段を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項6】
前記発電装置は内燃機関と発電機によって構成されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項7】
前記発電装置は燃料電池であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項8】
車両を駆動させる内燃機関と発電機から構成される発電装置と、
前記車両を電力により駆動させる駆動装置と、
前記発電装置と前記駆動装置と電気的に接続して電力を蓄え、また前記駆動装置に電力を供給する蓄電装置と、を備え、前記内燃機関と前記駆動装置との少なくとも一方からの駆動力を出力軸に伝達し走行するハイブリット車両の制御装置において、
前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
駆動力要求の実現に必要な前記蓄電装置の駆動力確保エネルギーを算出する駆動力確保エネルギー算出手段と、
前記充電状態と前記駆動力確保エネルギーに基づいて、前記駆動力要求を前記蓄電装置から供給する電力によって実現可能か否かを判定する駆動力実現可否判定手段と、
前記蓄電装置から供給する電力によって前記駆動力要求を実現可能な場合に、前記発電装置の運転効率を維持、または高くした第1運転効率を算出する第1運転効率算出手段と、
前記蓄電装置から供給する電力によって前記駆動力要求を実現不可能な場合に、前記要求駆動力を前記発電装置からの電力によって実現可能とする第2運転効率を算出する第2運転効率算出手段と、
前記第1運転効率または前記第2運転効率に目標運転効率を設定する目標運転効率設定手段と、
前記目標運転効率を実現するように前記発電装置と前記駆動装置と前記蓄電装置を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするハイブリット車両の制御装置。
【請求項1】
車両を駆動させるための電力を発生させる発電装置と、
前記車両を電力により駆動させ、かつ前記車両の回生走行時には電力を発生させる駆動装置と、
前記発電装置と前記駆動装置と電気的に接続して電力を蓄え、また前記駆動装置に電力を供給する蓄電装置と、を備えたハイブリット車両の制御装置において、
前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
駆動力要求の実現に必要な前記蓄電装置の駆動力確保エネルギーを算出する駆動力確保エネルギー算出手段と、
前記充電状態と前記駆動力確保エネルギーに基づいて、前記駆動力要求を前記蓄電装置から供給する電力によって実現可能か否かを判定する駆動力実現可否判定手段と、
前記蓄電装置から供給する電力によって前記駆動力要求を実現可能な場合に、前記発電装置の運転効率を維持、または高くする第1運転効率を算出する第1運転効率算出手段と、
前記蓄電装置から供給する電力によって前記駆動力要求を実現不可能な場合に、前記要求駆動力を前記発電装置からの電力によって実現可能とする第2運転効率を算出する第2運転効率算出手段と、
前記第1運転効率または前記第2運転効率に目標運転効率を設定する目標運転効率設定手段と、
前記目標運転効率を実現するように前記発電装置と前記駆動装置と前記蓄電装置を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするハイブリット車両の制御装置。
【請求項2】
前記第1運転効率算出手段は、前記充電状態に基づいて運転効率を算出する運転効率算出手段を備え、
前記運転効率算出手段によって算出した運転効率が前記現在の運転効率よりも高い場合には、前記算出した運転効率を前記第1運転効率とし、
前記運転効率算出手段によって算出した運転効率が前記現在の運転効率よりも低い場合には、前記現在の運転効率を前記第1運転効率とすることを特徴とする請求項1に記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項3】
前記第2運転効率算出手段は、
前記駆動力要求を実現する前記駆動装置の消費電力を算出する駆動装置消費電力算出手段と、
前記駆動装置の消費電力を供給するために必要な電力を前記発電装置で発生する場合の運転効率を算出するダイレクト走行時運転効率算出手段と、を備え、
前記駆動力確保エネルギーと前記充電状態の偏差が大きいほど、前記ダイレクト走行時運転効率算出手段で算出した運転効率が悪くなるように補正を施し第2運転効率を算出することを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項4】
前記駆動力実現可否判定手段は、前記充電状態と前記駆動力確保エネルギーとの大きさを比較し、
前記充電状態が前記駆動力確保エネルギーよりも大きい場合には、前記要求駆動力を前記蓄電装置から供給する電力によって実現可能であると判定し、
前記充電状態が前記駆動力確保エネルギーよりも小さい場合には、前記要求駆動力を前記蓄電装置から供給する電力によって実現不可能であると判定することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項5】
前記駆動力実現可否判定手段は、前回の駆動力実現可否判定結果を記憶し、前記充電状態と前記駆動力確保エネルギーとの大きさを比較する場合に、前回の判定結果から判定結果が変更され難いように補正を行う補正手段を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項6】
前記発電装置は内燃機関と発電機によって構成されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項7】
前記発電装置は燃料電池であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載のハイブリット車両の制御装置。
【請求項8】
車両を駆動させる内燃機関と発電機から構成される発電装置と、
前記車両を電力により駆動させる駆動装置と、
前記発電装置と前記駆動装置と電気的に接続して電力を蓄え、また前記駆動装置に電力を供給する蓄電装置と、を備え、前記内燃機関と前記駆動装置との少なくとも一方からの駆動力を出力軸に伝達し走行するハイブリット車両の制御装置において、
前記蓄電装置の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
駆動力要求の実現に必要な前記蓄電装置の駆動力確保エネルギーを算出する駆動力確保エネルギー算出手段と、
前記充電状態と前記駆動力確保エネルギーに基づいて、前記駆動力要求を前記蓄電装置から供給する電力によって実現可能か否かを判定する駆動力実現可否判定手段と、
前記蓄電装置から供給する電力によって前記駆動力要求を実現可能な場合に、前記発電装置の運転効率を維持、または高くした第1運転効率を算出する第1運転効率算出手段と、
前記蓄電装置から供給する電力によって前記駆動力要求を実現不可能な場合に、前記要求駆動力を前記発電装置からの電力によって実現可能とする第2運転効率を算出する第2運転効率算出手段と、
前記第1運転効率または前記第2運転効率に目標運転効率を設定する目標運転効率設定手段と、
前記目標運転効率を実現するように前記発電装置と前記駆動装置と前記蓄電装置を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするハイブリット車両の制御装置。
【図1】
【図2】
【図3(a)】
【図3(b)】
【図3(c)】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3(a)】
【図3(b)】
【図3(c)】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公開番号】特開2006−187046(P2006−187046A)
【公開日】平成18年7月13日(2006.7.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−374593(P2004−374593)
【出願日】平成16年12月24日(2004.12.24)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年7月13日(2006.7.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年12月24日(2004.12.24)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】
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