JP2023031349A - ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両においてＥＶ走行可能な距離を長くする。【解決手段】ステップＳ１では、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用い、現在地から第１運転モードの開始地点までの区間走行時間を算出する。ステップＳ６では、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用いて、現在地から第１運転モードの開始地点に至る走行時間内における内燃機関９の作動割合を算出する。ステップＳ７では、区間走行時間に内燃機関９の作動割合を乗じて発電可能時間を算出する。ステップＳ２では、発電可能時間に発電機８の単位時間当たりの発電量を乗じて発電エネルギ量を算出する。つまり、ステップＳ２は、内燃機関９の作動割合を用いて算出した発電可能時間を利用することで、実車速が考慮された発電エネルギ量を算出している。【選択図】図３

Description

本発明は、モータジェネレータの駆動力のみで走行する運転モードを有するハイブリッド車両に関する。

特許文献１には、内燃機関を運転せずにバッテリの電力のみで走行用電動機を駆動して走行するＥＶ走行と、内燃機関を運転した状態で内燃機関または走行用電動機の少なくとも一方により走行するＨＥＶ走行と、を行うハイブリッド車両が開示されている。

特許文献１のハイブリッド車両は、ＥＶ走行が可能な地域の外からＥＶ走行が可能な地域内の目的地（拠点）に向けて走行する場合、ＥＶ走行が可能な地域に到達する手前のＨＥＶ走行時にバッテリへの充電を開始してバッテリのＳＯＣを予め高め、ＥＶ走行可能な地域に入ったときにＥＶ走行に切り替える。

この特許文献１においては、ＥＶ走行が可能な地域に到達した際のバッテリのＳＯＣが所定の目標値となるように、ＥＶ走行可能な地域の境界地点から所定距離だけ遡った地点からバッテリへの事前充電を開始している。

特開２００３－３２８０７号公報

ここで特許文献１においては、一定出力の発電が事前充電中持続することを前提に上記所定距離が設定されている。

しかしながら、ハイブリッド車両においては、内燃機関の始動が車速などの条件で禁止される場合があり、ＥＶ走行が可能な地域に到達した際にバッテリへの充電量が目標を下回り、ＥＶ走行可能な距離が短くなる虞がある。

本発明のハブリッド車両は、モータジェネレータの駆動力のみで駆動輪を駆動して走行する第１運転モードの開始地点における上記バッテリの目標ＳＯＣ、上記第１運転モードの開始地点に到達するまでに発電可能な発電エネルギ量、上記第１運転モードの開始地点に到達するまでに補機で消費される第１消費エネルギ量、及び上記第１運転モードの開始地点に到達するまでの走行で消費される第２消費エネルギ量を算出する。

上記ハイブリッド車両は、上記発電エネルギ量、上記第１消費エネルギ量及び上記第２消費エネルギ量を用いて上記バッテリの目標ＳＯＣの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点を予測し、上記発電開始地点から上記内燃機関を駆動して発電を開始する。

上記発電エネルギ量、上記第１消費エネルギ量、及び上記第２消費エネルギ量のうちの少なくとも一つは、上記ハイブリッド車両の実車速を考慮して算出する。

本発明のハイブリッド車両は、第１運転モードの開始地点においてバッテリに十分なＳＯＣを確保しておくことができ、ひいては第１運転モードにおける走行距離を増加させることができる。

本発明に係るハイブリッド車両のシステム構成を模式的に示した説明図。 車速予測値に実車速を考慮した場合と、実車速を考慮しない場合と、を対比して示したタイミングチャート。 第１実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図。 内燃機関の作動割合を算出する際に用いる作動割合算出マップ。 第２実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図。 車両の停止時間割合を算出する際に用いる停止時間割合算出マップ。 第３実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図。 車両の加減速頻度を算出する際に用いる加減速頻度算出マップ。 第４実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図。 発電機の単位時間当たりの発電量を算出する際に用いる発電量算出マップ。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が摘要される車両１のシステム構成を模式的に示した説明図である。

車両１は、発電ユニット２と、発電ユニット２で発電した電力が第１インバータ３を介して供給されるバッテリ４と、バッテリ４からの電力が第２インバータ５を介して供給される駆動用モータ６と、駆動用モータ６に連結された左右の駆動輪７と、を有している。

発電ユニット２は、第１モータジェネレータとしての発電機８と、発電機８を駆動する発電用の内燃機関９と、から大略構成されている。発電ユニット２は、駆動用モータ６とは独立した動作（作動及び停止）が可能となっている。

発電機８は、例えば、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなっている。発電機８は、内燃機関９に発生した回転エネルギを電気エネルギ（電力）に変換し、第１インバータ３を介してバッテリ４に電力を供給可能となっている。また、発電機８（発電ユニット２）は、第１インバータ３及び第２インバータ５を介して駆動用モータ６に電力を供給可能となっている。また、発電機８は、内燃機関９の始動時にスタータモータとしても機能する。

バッテリ４は、例えばリチウムイオン二次電池であり、発電ユニット２で発電された電力や駆動用モータ６で発電された回生電力を直流電力として充電可能な二次電池である。バッテリ４は、充電された電力を第２インバータ５を介して駆動用モータ６に供給する。

第１インバータ３は、発電ユニット２で発電された電力を直流電力に変換してバッテリ４や第２インバータ５に供給する。

第２インバータ５は、第１インバータ３から出力される直流電流やバッテリ４から出力される直流電力を交流電力に変換して駆動用モータ６に供給する。また、第２インバータ５は、駆動用モータ６で発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ４に供給可能なものである。

駆動用モータ６、モータジェネレータあるいは第２モータジェネレータに相当するものであって、例えば、ロータに永久磁石を用いた同期型モータからなっている。駆動用モータ６は、車両１の駆動源であり、第２インバータ５を介して供給された交流電力で駆動輪７を駆動する。また、駆動用モータ６は、車両１の減速時に発電機として機能する。駆動用モータ６は、車両減速時の回生エネルギを電力として第２インバータ５を介してバッテリ４に充電可能となっている。

車両１は、第１モータコントローラ１１と、第２モータコントローラ１２と、バッテリコントローラ１３と、制御部としてのパワートレインコントローラ１４と、を備えている。これらのコントローラ１１、１２、１３、１４は、各種データを共有化できるように、情報交換が可能なＣＡＮ通信線により接続されている。

第１モータコントローラ１１は、パワートレインコントローラ１４からの指令に基づいて、発電機８の入出力トルクを制御するために第１インバータ３を制御する。

第２モータコントローラ１２は、パワートレインコントローラ１４からの指令に基づいて、駆動用モータ６の入出力トルクを制御するために第１インバータ３を制御する。

バッテリコントローラ１３は、バッテリ４のＳＯＣ等を算出し、パワートレインコントローラ１４に送信する。

パワートレインコントローラ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを備えた周知のデジタルコンピュータであり、車両１の全体を制御する。

パワートレインコントローラ１４には、車載のナビゲーションシステム１５や、車外との通信手段を介してクラウド上のダイナミックマップ１６からの情報が入力されている。

ナビゲーションシステム１５は、車載の静的地図情報であって、道路や構造物の形状や車線情報等といった静的な情報や、車両１の現在位置から目的地までの走行ルートの情報及びこの走行ルート上の車速予測値等の情報を有している。

ダイナミックマップ１６は、各道路における交通規制、事故、渋滞、車両、歩行者、信号等の情報といった動的に変化する情報を有し、実車速集積の統計出力が可能となっている。

車両１は、発電機８からの電力やバッテリ４からの電力を用いて駆動用モータ６を駆動して走行するいわゆるシリーズハイブリッド車両である。つまり、車両１は、内燃機関９による発電と車両駆動が独立して実現できるモードを有するハイブリッド車両である。

車両１は、内燃機関９を停止してバッテリ４からの電力のみで駆動用モータ６を駆動する第１運転モード（ＥＶ走行モード）と、内燃機関９を運転して発電を行いつつ駆動用モータ６を駆動する第２運転モード（ＨＥＶ走行モード）と、を有している。第１運転モードは、駆動用モータ６の駆動力のみで走行するいわゆるＥＶ走行モードである。

パワートレインコントローラ１４は、走行中にバッテリ４のＳＯＣが低くなると、バッテリ４を充電するために内燃機関９を駆動する。

パワートレインコントローラ１４は、バッテリ４のＳＯＣが所定の使用上限ＳＯＣ（ＵｓａｂｌｅＳＯＣ上限）と所定の使用下限ＳＯＣ（ＵｓａｂｌｅＳＯＣ下限）との間になるよう制御する。

パワートレインコントローラ１４は、例えばＥＶ走行（第１運転モードによる走行）の結果、バッテリ４のＳＯＣが所定の使用下限ＳＯＣ以下になると、ＨＥＶ走行（第２運転モードによる走行）に切り替える。

パワートレインコントローラ１４は、バッテリ４のＳＯＣが所定の上下限値内（使用上限ＳＯＣ以下で使用下限ＳＯＣよりも大きい値となる範囲内）にあり車速が所定車速（内燃機関始動不可車速）以下の場合、音振要求から内燃機関９の運転を禁止する。

パワートレインコントローラ１４は、ナビゲーションシステム１５からの情報で現在地から目的地に向かう間に、例えば渋滞や自宅周辺などを走行することが予見され、燃費効率や音振要件などの要求に応じて所定区間で第１運転モードでの走行が要求されると予測される場合、第１運転モードの開始地点に到達した際のバッテリ４のＳＯＣが所定区間（所定距離）でＥＶ走行を実現可能な第１運転モード開始時目標ＳＯＣ（目標ＳＯＣ）となるよう、車両１が第１運転モードの開始地点に到達する手前から内燃機関９を始動してバッテリ４への充電を開始する。第１運転モード開始時目標ＳＯＣは、使用上限ＳＯＣ以下で使用下限ＳＯＣよりも大きい値であり、ＥＶ走行が要求される所定区間の距離に応じた値となる。

つまり、パワートレインコントローラ１４は、走行中に第１運転モードでの走行が予測されると、予測される第１運転モードを実施するために必要なエネルギ量を確保するために、充放電計画制御を実施する。充放電計画制御は、発電エネルギ量、補機消費エネルギ量、走行消費エネルギ量を計算し、第１運転モードの開始地点に到達した際にバッテリ４のＳＯＣが所定の第１運転モード開始時目標ＳＯＣ（ＥＶ走行開始時ＳＯＣ）となるように、第１運転モードの開始地点の手前から発電を開始する制御である。

発電エネルギ量は、現在地から第１運転モードの開始地点に到達するまでに発電可能なエネルギ量であり、車速予測値を用いて算出される。第１消費エネルギ量としての補機消費エネルギ量は、現在地から第１運転モードの開始地点に到達するまでに補機で消費されるエネルギ量であり、車速予測値を用いて算出される。第２消費エネルギ量としての走行消費エネルギ量は、現在地から第１運転モードの開始地点に到達するまでの走行で消費されるエネルギ量であり、車速予測値を用いて算出される。第１消費エネルギ量と第２消費エネルギ量との和が第１運転モードの開始地点に到達するまでに消費される消費エネルギ量となる。なお、第１消費エネルギ量が無視できる程度に小さい場合は第２消費エネルギ量のみを使って制御を行っても良い。

パワートレインコントローラ１４は、第１運転モードの開始地点、現在位置から第１運転モードの開始地点に至る走行ルートの情報、当該走行ルート上の車速予測値をナビゲーションシステム１５から入手する。そして、パワートレインコントローラ１４は、第１運転モードの開始地点からの所定区間を第１運転モードで運転するのに必要な電力をバッテリ４に確保するために、第１運転モード開始時目標ＳＯＣ（目標ＳＯＣ）を算出する。パワートレインコントローラ１４は、車速予測値を用いて、第１運転モードの開始地点に到達するまでに発電可能な発電エネルギ量、第１運転モードの開始地点に到達するまでに補機で消費される補機消費エネルギ量、及び第１運転モードの開始地点に到達するまでの走行で消費される走行消費エネルギ量を算出する。次にパワートレインコントローラ１４は、発電エネルギ量、補機消費エネルギ量及び走行消費エネルギ量を用いて第１運転モードの開始に備えた第１運転モード開始時目標ＳＯＣの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点を予測する。そして、パワートレインコントローラ１４は、発電開始地点から内燃機関９を駆動して発電を開始する。

ここで、エネルギの充放電収支は、走行ルート上の実車速に大きく影響を受ける。例えば、実車速が低い場合、音振要求から内燃機関９の駆動が禁止される場合があり、発電が予定通りに行われず、第１運転モードの開始地点でバッテリ４に第１運転モード開始時目標ＳＯＣが確保されない場合がある。

そこで、パワートレインコントローラ１４は、車速予測値を用いて発電エネルギ量、補機消費エネルギ量、走行消費エネルギ量を算出するにあたって、走行ルートを走行する際の実車速（実車速パターン）を考慮する。

走行ルートを走行する際の実車速を考慮するにあたっては、代替え指標としてナビゲーションシステム１５から入手可能な車速予測値（予測車速情報、統計的平均車速）を利用して実車速を考慮する。

第１実施例においては、第１運転モードの開始地点に至る走行時間内における内燃機関９の作動割合を車速予測値が大きくなるほど大きくなるものとして、発電エネルギ量を算出する際に用いる発電時間を算出する。

つまり、パワートレインコントローラ１４は、発電時間と単位時間当たりの発電量（発電出力）を用いて発電エネルギ量を算出する際に、第１運転モードの開始地点に至る走行時間内における内燃機関９の作動割合を車速予測値が大きくなるほど小さくなるものとして発電時間を算出する。

図２は、車速予測値に実車速を考慮した場合（本願発明）の一例と、実車速を考慮しない場合（比較例）の一例と、を対比して示したタイミングチャートである。図２中の細実線は比較例の実値、図２中の細破線は比較例の制御予測値、図２中の太実線は本願発明の実値、図２中の太破線は本願発明の制御予測値である。なお、実値は、実際の値であり、制御予測値は、事前に予測された値であり、ナビゲーションシステム１５からの情報に基づいて予測される値である。また、説明の便宜上、車速の実値と制御予測値は、本願発明と比較例とで同じとしている。 時刻ｔ１は、車速予測値に実車速を考慮した場合（本願発明）に、バッテリ４のＳＯＣの制御予測値が予測充電要求閾値となるタイミングである。車速予測値に実車速を考慮した場合は、第１運転モードの開始地点でバッテリ４のＳＯＣが第１運転モード開始時目標ＳＯＣとなるように、時刻ｔ１から内燃機関９を始動する。

予測充電要求閾値は、第１運転モードの開始地点でバッテリ４のＳＯＣが第１運転モード開始時目標ＳＯＣとするために設定された閾値である。換言すれば、予測充電要求閾値は、発電開始地点におけるバッテリ４のＳＯＣである。

時刻ｔ２は、車速予測値に実車速を考慮しない場合に、バッテリ４のＳＯＣの制御予測値が予測充電要求閾値となるタイミングである。車速予測値に実車速を考慮しない場合は、第１運転モードの開始地点でバッテリ４のＳＯＣが第１運転モード開始時目標ＳＯＣとなるように、時刻ｔ２から内燃機関９を始動する。

つまり、車速予測値に実車速を考慮した場合（本願発明）には、車速予測値に実車速を考慮しない場合に比べて、内燃機関９を始動するタイミングが早く、バッテリ４のＳＯＣの制御予測値の単位時間当たりの増加割合が小さくなっている。換言すると、車速予測値に実車速を考慮した場合（本願発明）には、車速予測値に実車速を考慮しない場合に比べて、バッテリ４のＳＯＣの制御予測値を示す特性線の傾きが小さくなっている。

時刻ｔ３は、車速の実値が所定車速（内燃機関始動不可車速）以下になるタイミングである。ただし、車速の制御予測値は時刻ｔ３において（内燃機関始動不可車速）以下とはなっていない。内燃機関９は、時刻ｔ３のタイミングで停止する。そのため、バッテリ４のＳＯＣは、実値では時刻ｔ３で低下に転じるが、制御予測値では時刻ｔ３以降も増加している。

時刻ｔ４は、車速の実値が所定車速（内燃機関始動不可車速）よりも大きくなるタイミングである。内燃機関９は、時刻ｔ４のタイミングで始動する。そのため、バッテリ４のＳＯＣの実値は、時刻ｔ４以降増加に転じている。

時刻ｔ５は、第１運転モードの開始地点に到達したタイミングである。時刻ｔ５から時刻ｔ８が第１運転モードでの運転が予定された区間の走行時間となる。

実車速を考慮しない場合（比較例）、時刻ｔ５におけるバッテリ４のＳＯＣは、時刻ｔ３～時刻ｔ４の間に発電ができず、予定通りに発電できなかったために、実値が制御予測値を大きく下回る値となっている。

そのため、実車速を考慮しない場合（比較例）には、時刻ｔ６において、バッテリ４のＳＯＣの実値が使用下限ＳＯＣ以下の値となり、時刻ｔ６において内燃機関９を始動している。

一方、実車速を考慮した場合（本願発明）、時刻ｔ５におけるバッテリ４のＳＯＣは、時刻ｔ３～時刻ｔ４の間に発電ができず、予定通りに発電できなかったにも関わらず実値が制御予測値に近い値となっている。これは、実車速を考慮することで充電ができない区間があることを予想し、発電を開始するタイミングが実車速を考慮しない場合に比べて早められているからである。

ただし、実車速を考慮した場合（本願発明）であっても、時刻ｔ５におけるバッテリ４のＳＯＣの実値は第１運転モード開始時目標ＳＯＣよりも小さい値なので、時刻ｔ７においてバッテリ４のＳＯＣの実値が使用下限ＳＯＣ（ＵｓａｂｌｅＳＯＣ下限）以下の値となり、時刻ｔ７において内燃機関９を始動している。

実車速を考慮した場合（本願発明）は、実車速を考慮しなかった場合（本願発明）に比べて、第１運転モードの開始地点（時刻ｔ５）におけるバッテリ４のＳＯＣが高く、第１運転モードでの走行距離を増大させることができる。

図３は、パワートレインコントローラ１４内で実施される第１実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図である。

ステップＳ１では、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用い、現在地から第１運転モードの開始地点までの区間走行時間を算出（計算）する。

ステップＳ６では、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用いて、現在地から第１運転モードの開始地点に至る走行時間内における内燃機関９の作動割合を算出（計算）する。内燃機関９の作動割合は、例えば、図４に示すような作動割合算出マップを用いて算出される。内燃機関９の作動割合は、現在地から第１運転モードの開始地点まで走行する間に、車速条件で内燃機関９がどの程度停止するかを示す係数であり、車速予測値が大きくなるほど大きな値（最大で１）となる。つまり、内燃機関９の作動割合は、その値が大きくなるほど内燃機関９が車速条件で停止しにくくなることを意味する。作動割合算出マップは、例えばパワートレインコントローラ１４内のＲＯＭに記憶されている。

ステップＳ７では、ステップＳ１で算出した区間走行時間にステップＳ６で算出した内燃機関９の作動割合を乗じて発電可能時間を算出（計算）する。

ステップＳ２では、ステップＳ７で算出した発電可能時間に、発電機８の単位時間当たりの発電量を乗じて発電エネルギ量を算出（計算）する。つまり、第１実施例は、内燃機関９の作動割合を用いて算出した発電可能時間を利用することで、実車速が考慮された発電エネルギ量を算出している。

ステップＳ３では、ステップＳ１で算出した区間走行時間に補機で消費される単位時間当たり電力を乗じて補機消費エネルギ量を算出（計算）する。

ステップＳ４では、走行消費エネルギ量を算出（計算）する。走行消費エネルギ量は、例えば、空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量、勾配抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量の総和として表される。空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量は、例えばナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用いて算出される。勾配抵抗分の消費エネルギ量は、例えば、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値と勾配情報を用いて算出される。

ステップＳ５では、ステップＳ２で算出した発電エネルギ量、ステップＳ３で算出した補機消費エネルギ量、ステップＳ４で算出した走行消費エネルギ量を用いて、第１運転モードの開始に備えた第１運転モード開始時目標ＳＯＣの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点（充電開始位置）を計算（予測）する。

発電エネルギ量、補機消費エネルギ量及び走行消費エネルギ量によるエネルギ収支は、実車速を考慮することでより正確に推定することが可能となる。そのため、車両１は、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することが可能となり、第１運転モードの開始地点においてバッテリ４に十分なＳＯＣを確保しておくことができ、ひいては第１運転モードにおける走行距離を増加させることができる。

発電エネルギ量は、発電時間（第１運転モードの開始地点までの走行時間）と発電出力（単位時間当たりの発電量）の積で表すことができる。また、発電時間は、区間距離（第１運転モードの開始地点までの距離）を予測車速で除した商で表すことができる。しかし、これでは、車速に依存した内燃機関の作動停止条件（例えば、騒音）があった場合に発電時間を過大に計算してしまう。

そこで、第１実施例においては、第１運転モードの開始地点に至る走行時間内の内燃機関９の作動割合を考慮することで発電エネルギ量を高精度に予測し、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することができる。

以下、本発明の他の実施例について説明する。なお、上述した第１実施例と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図５は、パワートレインコントローラ１４内で実施される第２実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図である。なお、第２実施例の充放電計画が適用される車両１は、上述した第１実施例の車両１と同一のものである。

ステップＳ１では、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用い、現在地から第１運転モードの開始地点までの区間走行時間を算出（計算）する。

ステップＳ９では、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用いて、現在地から第１運転モードの開始地点に至る走行時間内における車両１の停止時間割合を算出（計算）する。車両１の停止時間割合は、例えば、図６に示すような停止時間割合算出マップを用いて算出される。車両１の停止時間割合は、現在地から第１運転モードの開始地点まで走行する間に、交差点等で車両１がどの程度停止するかを示す係数であり、車速予測値が大きくなるほど小さい値（最小で１）となる。つまり、車両１の停止時間割合は、その値が大きくなるほど車両１が停止しにくくなることを意味する。停止時間割合算出マップは、例えばパワートレインコントローラ１４内のＲＯＭに記憶されている。

ステップＳ１０では、ステップＳ１で算出した区間走行時間にステップＳ９で算出した車両１の停止時間割合を乗じて総経過時間を算出（計算）する。

ステップＳ２では、ステップＳ１で算出した区間走行時間に、発電機８の単位時間当たりの発電量を乗じて発電エネルギ量を算出（計算）する。

ステップＳ３では、ステップＳ１０で算出した総経過時間に補機で消費される単位時間当たり電力を乗じて補機消費エネルギ量を算出（計算）する。つまり、第２実施例は、車両１の停止時間割合を用いて算出した総経過時間を利用することで、実車速が考慮された補機消費エネルギ量を算出している。

ステップＳ４では、走行消費エネルギ量を算出（計算）する。走行消費エネルギ量は、例えば、空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量、勾配抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量の総和として表される。空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量は、例えばナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用いて算出される。勾配抵抗分の消費エネルギ量は、例えば、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値と勾配情報を用いて算出される。

ステップＳ５では、ステップＳ２で算出した発電エネルギ量、ステップＳ３で算出した補機消費エネルギ量、ステップＳ４で算出した走行消費エネルギ量を用いて、第１運転モードの開始に備えた第１運転モード開始時目標ＳＯＣの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点（充電開始位置）を計算（予測）する。

このような第２実施例は、実車速を考慮して補機消費エネルギ量が計算されている。そのため、第２実施例においても、上述した第１実施例と同様に、車両１は、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することが可能となり、第１運転モードの開始地点においてバッテリ４に十分なＳＯＣを確保しておくことができ、ひいては第１運転モードにおける走行距離を増加させることができる。

補機消費エネルギ量は、走行時間（第１運転モードの開始地点までの走行時間）と補機消費電力（単位時間当たりの補機消費電力量）の積で表すことができる。また、走行時間は、区間距離（第１運転モードの開始地点までの距離）を予測車速で除した商で表すことができる。しかし、これでは、交差点等の停車イベントが多い場合に走行時間を過少に計算してしまう。

第２実施例においては、第１運転モードの開始地点に至る走行時間内の車両１の停車時間割合を考慮することで補機消費エネルギ量を高精度に予測し、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することができる。

図７は、パワートレインコントローラ１４内で実施される第３実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図である。なお、第３実施例の充放電計画が適用される車両１は、上述した第１実施例の車両１と同一のものである。

ステップＳ１では、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用い、現在地から第１運転モードの開始地点までの区間走行時間を算出（計算）する。

ステップＳ１１では、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用いて、現在地から第１運転モードの開始地点に至る走行時間内における車両１の加速及び減速の頻度を表す指標である加減速頻度を算出（計算）する。車両１の加減速頻度は、例えば、図８に示すような加減速頻度算出マップを用いて算出される。車両１の加減速頻度は、現在地から第１運転モードの開始地点まで走行する間に、交差点等で車両１がどの程度（回数）加減速を行うかを示す係数であり、車速予測値が大きくなるほど小さい値（最小で１）となる。つまり、車両１の加減速頻度は、その値が大きくなるほど車両１の加減速の回数が多くなることを意味する。加減速頻度算出マップは、例えばパワートレインコントローラ１４内のＲＯＭに記憶されている。

ステップＳ２では、ステップＳ１で算出した区間走行時間に、発電機８の単位時間当たりの発電量を乗じて発電エネルギ量を算出（計算）する。

ステップＳ３では、ステップＳ１で算出した区間走行時間に補機で消費される単位時間当たり電力を乗じて補機消費エネルギ量を算出（計算）する。

ステップＳ４では、走行消費エネルギ量を算出（計算）する。走行消費エネルギ量は、例えば、空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量、勾配抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量の総和として表される。空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量は、例えばナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用いて算出される。勾配抵抗分の消費エネルギ量は、例えば、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値と勾配情報を用いて算出される。ここで、この第３実施例においては、加速抵抗分の消費エネルギ量がステップＳ１１で算出された加減速頻度を考慮して算出される。具体的には、この第３実施例においては、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用いて算出された加速抵抗分の消費エネルギ量にステップＳ１１で算出された加減速頻度を乗じて得られる値を加速抵抗分の消費エネルギ量としている。換言すると、第３実施例における加速抵抗分の消費エネルギ量は、上述した第１、第２実施例における加速抵抗分の消費エネルギ量に加減速頻度を乗じたものである。

つまり、第３実施例は、車両１の加減速頻度を用いて算出した加速抵抗分の消費エネルギ量を利用することで、実車速が考慮された走行消費エネルギ量を算出している。

ステップＳ５では、ステップＳ２で算出した発電エネルギ量、ステップＳ３で算出した補機消費エネルギ量、ステップＳ４で算出した走行消費エネルギ量を用いて、第１運転モードの開始に備えた第１運転モード開始時目標ＳＯＣの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点（充電開始位置）を計算（予測）する。

このような第３実施例は、実車速を考慮して走行消費エネルギ量が計算されている。そのため、第３実施例においても、上述した第１実施例と同様に、車両１は、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することが可能となり、第１運転モードの開始地点においてバッテリ４に十分なＳＯＣを確保しておくことができ、ひいては第１運転モードにおける走行距離を増加させることができる。

走行消費エネルギ量は、実車速プロフィールが不明であるため、例えば地図上に登録されている交差点等の情報のみを考慮して算出する。しかし、これでは、交差点等の停車イベントが多い場合に停止した車両１が加速する際の加速エネルギを過少に計算してしまう。

第３実施例においては、第１運転モードの開始地点に至る走行時間内の加減速頻度を考慮することで走行消費エネルギ量を高精度に予測し、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することができる。

図９は、パワートレインコントローラ１４内で実施される第４実施例の充放電計画制御の概略を示すブロック図である。

ステップＳ１では、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用い、現在地から第１運転モードの開始地点までの区間走行時間を算出（計算）する。

ステップＳ２では、ステップＳ１で算出した区間走行時間を発電可能時間として、発電機８の単位時間当たりの発電量を乗じて発電エネルギ量を算出（計算）する。

ここで、第４実施例では、発電機８の単位時間当たりの発電量を車速予測値に応じて変更する。つまり、第４実施例は、内燃機関９の車速予測値を用いて算出した単位時間当たりの発電量を利用することで、実車速が考慮された発電エネルギ量を算出している。

発電機８の単位時間当たりの発電量は、例えば、図１０示すような発電量算出マップを用いて算出される。発電機８の単位時間当たりの発電量は、内燃機関９の運転点に応じた値であり、例えば、互いに異なる第１～第３の３つの運転点毎に設定される。第１運転点は、例えば、燃費重視の運転点である。第２運転点は、例えば出力重視の運転点であり、第１運転点よりも高回転高負荷の運転である。第３運転点は、例えば、音振性能を重視した運転点であり、第１運転点よりも低回転低負荷の運転点である。発電量算出マップは、例えばパワートレインコントローラ１４内のＲＯＭに記憶されている。

車速予測値が所定の第１予測値以下の低車速の場合には、内燃機関９は車両１の音振性能を重視して第３運転点で運転されているものと見なして単位時間当たりの発電機８の発電量を算出する。

車速予測値が所定の第１予測値よりも大きく、所定の第２予測値以下の場合には、内燃機関９は燃費性能を考慮して第１運転点で運転されているものと見なして単位時間当たりの発電機８の発電量を算出する。

車速予測値が所定の第２予測値よりも大きい場合には、内燃機関９は出力重視の第２運転点で運転されているものと見なして単位時間当たりの発電機８の発電量を算出する。内燃機関９が第２運転点で運転されているときの単位時間当たりの発電量は、内燃機関９が第１運転点で運転されているときの単位時間当たりの発電量よりも大きくなっている。内燃機関９が第３運転点で運転されているときの単位時間当たりの発電量は、内燃機関９が第１運転点で運転されているときの単位時間当たりの発電量よりも小さくなっている。

ステップＳ３では、ステップＳ１で算出した区間走行時間に補機で消費される単位時間当たり電力を乗じて補機消費エネルギ量を算出（計算）する。

ステップＳ４では、走行消費エネルギ量を算出（計算）する。走行消費エネルギ量は、例えば、空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量、勾配抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量の総和として表される。空気抵抗分の消費エネルギ量、転がり抵抗分の消費エネルギ量及び加速抵抗分の消費エネルギ量は、例えばナビゲーションシステム１５からの車速予測値を用いて算出される。勾配抵抗分の消費エネルギ量は、例えば、ナビゲーションシステム１５からの車速予測値と勾配情報を用いて算出される。

ステップＳ５では、ステップＳ２で算出した発電エネルギ量、ステップＳ３で算出した補機消費エネルギ量、ステップＳ４で算出した走行消費エネルギ量を用いて、第１運転モードの開始に備えた第１運転モード開始時目標ＳＯＣの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点（充電開始位置）を計算（予測）する。

このような第４実施例は、実車速を考慮して発電機８の単位時間当たりの発電量が決定されている。そのため、第４実施例においても、上述した第１実施例と同様に、車両１は、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することが可能となり、第１運転モードの開始地点においてバッテリ４に十分なＳＯＣを確保しておくことができ、ひいては第１運転モードにおける走行距離を増加させることができる。

発電機８の単位時間当たりの発電量は、内燃機関９の運転点によって変化する。そのため、車速によらず発電機８の単位時間当たりの発電量を一定とすると、内燃機関９の運転点が変動した場合に発電量を予測精度が悪化する虞がある。

第４実施例においては、車速予測値に応じて発電機８の単位時間当たりの発電量を変更することで発電エネルギ量を高精度に予測し、走行ルート上の発電開始地点をより正確に計算することができる。

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上述した第１実施例～第４実施例は、適宜組み合わせることができる。
すなわち、例えば、車速予測値を用いて発電エネルギ量を算出する第１実施例と、車速予測値を用いて補機消費エネルギ量を算出する第２実施例と、車速予測値を用いて発電機８の単位時間当たりの発電量を決定する第４実施例と、を組み合わせて実施してもよい。

換言すれば、パワートレインコントローラ１４は、発電エネルギ量、補機消費エネルギ量、及び走行消費エネルギ量のうちの少なくとも一つを実車速を考慮して算出するようにしてもよい。

車速予測値は、ナビゲーションシステム１５にある統計平均車速、ナビゲーションシステム１５内にある走行路の制限車速、同一ルート走行時に学習した実車速履歴の学習による学習予測値、各道路における交通規制、事故、渋滞等の動的に変化する情報から構成されるダイナミックマップ１６による実車速集積の統計出力、のいずれかを用いるようにしてもよい。

統計平均車速は、ある程度渋滞などを考慮することができる。制限車速は、地図データ上の網羅率（カバレッジ）が大きく、広域で利用可能である。学習予測値は、運転しているドライバの特徴を反映させることができる。ダイナミックマップ１６による実車速集積の統計出力は、事故などの突発的な変化に高精度に対応できる。

本発明が適用されるハイブリッド車両は、シリーズハイブリッド車両に限定されるものではなく、内燃機関を停止して駆動用モータを駆動力のみで駆動輪を駆動して走行可能な運転モードを有するハイブリッド車両（例えば、シリーズパラレルハイブリッド車両等）にも適用可能である。

上述した実施例は、ハイブリッド車両の制御方法及びハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

１…車両
２…発電ユニット
３…第１インバータ
４…バッテリ
５…第２インバータ
６…駆動用モータ
７…駆動輪
８…発電機
９…内燃機関
１１…第１モータコントローラ
１２…第２モータコントローラ
１３…バッテリコントローラ
１４…パワートレインコントローラ
１５…ナビゲーションシステム
１６…ダイナミックマップ

Claims (11)

1. 内燃機関を利用した発電による電力が充電されるとともに、駆動輪を駆動するモータジェネレータに電力を供給可能なバッテリを有し、上記モータジェネレータの駆動力のみで走行する第１運転モードを備えるハイブリッド車両の制御方法において、
   上記第１運転モードの開始地点、走行ルートの情報を車載の静的地図情報から入手し、
   上記第１運転モードを実施するのに必要な電力を上記バッテリに確保するために、
   上記第１運転モードの開始地点における上記バッテリの目標ＳＯＣを算出し、
   上記第１運転モードの開始地点に到達するまでに発電可能な発電エネルギ量を算出し、
   上記第１運転モードの開始地点に到達するまでに補機で消費される第１消費エネルギ量を算出し、
   上記第１運転モードの開始地点に到達するまでの走行で消費される第２消費エネルギ量を算出し、
   上記発電エネルギ量、上記第１消費エネルギ量及び上記第２消費エネルギ量を用いて上記バッテリの目標ＳＯＣの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点を予測し、
   上記発電開始地点から上記内燃機関を駆動して発電を開始し、
   上記発電エネルギ量、上記第１消費エネルギ量、及び上記第２消費エネルギ量のうちの少なくとも一つは、上記走行ルートを走行する際の実車速を考慮して算出するハイブリッド車両の制御方法。
2. 車速予測値を利用して上記実車速を考慮する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御方法。
3. 上記車速予測値は、上記静的地図情報内にある統計平均車速、上記静的地図情報内にある走行路の制限車速、実車速履歴の学習による学習予測値、ダイナミックマップによる実車速集積の統計出力、のいずれかを用いる請求項２に記載のハイブリッド車両の制御方法。
4. 上記発電エネルギ量を算出する際に用いる発電時間は、上記第１運転モードの開始地点に至る走行時間内における上記内燃機関の作動割合を考慮して算出する請求項２または３に記載のハイブリッド車両の制御方法。
5. 上記作動割合は、上記車速予測値が大きくなるほど大きくなる請求項４に記載のハイブリッド車両の制御方法。
6. 上記内燃機関を利用した発電の単位時間当たりの発電量は、上記車速予測値が大きくなるほど大きくなる請求項４または５に記載のハイブリッド車両の制御方法。
7. 上記第１消費エネルギ量を算出する際に用いる走行時間は、上記第１運転モードの開始地点に至る走行時間内の停車時間割合を考慮して算出する請求項２～６のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。
8. 上記停車時間割合は、上記車速予測値が大きくなるほど小さくなる請求項７に記載のハイブリッド車両の制御方法。
9. 上記第２消費エネルギ量は、上記第１運転モードの開始地点に至るまでの加減速頻度を考慮して算出する請求項２～８のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御方法。
10. 上記加減速頻度は、上記車速予測値が大きくなるほど小さくなる請求項９に記載のハイブリッド車両の制御方法。
11. 内燃機関を利用した発電による電力が充電されるとともに、駆動輪を駆動するモータジェネレータに電力を供給可能なバッテリを有し、上記モータジェネレータの駆動力のみで走行する第１運転モードを備えるハイブリッド車両の制御装置において、
    上記第１運転モードの開始地点、走行ルートの情報を車載の静的地図情報から入手し、上記第１運転モードを実施するのに必要な電力を上記バッテリに確保するために、上記第１運転モードの開始地点における上記バッテリの目標ＳＯＣを算出し、上記第１運転モードの開始地点に到達するまでに発電可能な発電エネルギ量を算出し、上記第１運転モードの開始地点に到達するまでに補機で消費される第１消費エネルギ量を算出し、上記第１運転モードの開始地点に到達するまでの走行で消費される第２消費エネルギ量を算出し、上記発電エネルギ量、上記第１消費エネルギ量及び上記第２消費エネルギ量を用いて上記バッテリの目標ＳＯＣの確保が可能となる走行ルート上の発電開始地点を予測し、上記発電開始地点から上記内燃機関を駆動して発電を開始する制御部を有し、
    上記制御部は、上記発電エネルギ量、上記第１消費エネルギ量、上記第２消費エネルギ量を算出するにあたって上記走行ルートを走行する際の実車速を考慮するハイブリッド車両の制御方法。

Images