JP6469969B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、空調の影響を考慮して蓄電部の充電状態を適切に制御可能な制御装置を提供することにある。
近接判定手段は、車両が目的地に近づいたか否かを判定する。
空調要求推定手段は、次回走行時に暖房を使用する暖房要求の有無を推定する。
充電目標変更手段は、車両が目的地に近づいたと判定され、かつ、暖房要求があると推定された場合、蓄電部の充電状態に係る充電目標値を、通常の充電目標値である通常目標値よりも小さい値である暖房要求時目標値に変更する。
次回走行の開始初期に暖房を使用する場合、エンジンの再始動後、走行負荷以上にエンジンの出力を高め、余剰の出力でモータジェネレータを駆動し、発電した電力を蓄電部に充電する。
そこで本発明では、次回走行における冷暖房の使用による充電状態の推移を考慮し、目的地到着時の充電状態、すなわち次回走行開始時の充電状態を変更すべく、充電目標値を変更する。これにより、冷暖房を使用しても充電状態が上限値または下限値に到達するのを防ぐことができるので、充電目標値を変更しない場合と比較し、次回走行時(特に走行開始後の初期)における燃費を向上可能である。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による制御装置が適用される車両制御システムを図1に示す。なお、図1は模式的な図であって、図中の記載箇所と車両90における実際の搭載位置とは必ずしも一致しない。車両制御システム1は、エンジン10、モータジェネレータ(以下、「MG」という。)11、インバータ14、蓄電部としてのバッテリ15、空調部としての空調ユニット20、および、制御装置としてのハイブリッド制御装置60等を備える。
MG11は、バッテリ15から電力が供給されることによりトルクを発生する電動機としての機能、および、エンジン10による駆動あるいは車両90の制動時に駆動されて発電する発電機としての機能を有する。本実施形態のMG11は、永久磁石式同期型の三相交流電動機である。
バッテリ15は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池により充放電可能に構成され、充電状態としてのSOCが所定の範囲内となるように制御される。
バッテリ15は、MG11と電力を授受する。具体的には、MG11により発電された交流電力がインバータ14により直流電力に変換され、バッテリ15に蓄えられる。また、バッテリ15の直流電力がインバータ14により交流電力に変換されてMG11に供給され、MG11の駆動に用いられる。
デフロスタ開口部には、デフロスタダクト25が接続される。デフロスタダクト25の最下流端には、車両90のフロントガラスの内面に向かって空調空気を吹き出すデフロスタ吹出口251が開口している。
フット開口部には、フットダクト27が接続される。フットダクト27の最下流端には、乗員の足下に向かって空調空気を吹き出すフット吹出口271が開口している。
電動コンプレッサ41は、冷媒を圧縮する圧縮機構、および、圧縮機構を駆動するモータを有する。電動コンプレッサ41を構成するモータには、バッテリ15から電力が供給され、図示しないインバータを経由して交流電圧が印加される。インバータの周波数を制御することで、電動コンプレッサ41の回転速度を変化させる。
気液分離器43は、凝縮液化された冷媒を気液分離して液冷媒を膨張弁44側に流す。
膨張弁44は、液冷媒を減圧膨張させる。
蒸発器45は、空調ダクト21内に設けられ、膨張弁44にて減圧膨張された冷媒と空調空気との熱交換により、空調空気を冷却する。
冷却ファン46は、凝縮器42に外気を送風する。
ヒータコア51は、エンジン10の冷却水から熱を取り出して暖房熱を車室内に供給する。ヒータコア51は、空調ダクト21内であって、蒸発器45よりも下流側に、空気通路を部分的に塞ぐようにして設けられる。
また、ハイブリッド制御装置60は、ナビゲーション装置70から目的地に係る目的地情報等、各種情報を取得可能に構成される。
MG制御装置61は、ハイブリッド制御装置60からの指令に基づき、MG11の駆動を制御する。
エアコン制御装置63は、ハイブリッド制御装置60からの指令に基づき、送風機30および電動コンプレッサ41等を制御する。
トリップ開始後の初期に暖房を使用する場合、エンジン10による熱生成が必要であるので、走行に用いる分を差し引いた余剰分のエンジン10の動力をMG11における発電に利用してバッテリ15を充電すべく、SOCは低い方が好ましい。
一方、トリップ開始後の初期に冷房を使用する場合、電動コンプレッサ41の負荷が高く、バッテリ15の電力を消費するため、SOCは高い方が好ましい。
最初のステップS101では、ナビゲーション装置70から目的地情報を取得する。目的地情報には、目的地に到着するまでに要する所要時間に係る所要時間情報が含まれるものとする。
目的地に近づいていないと判断された場合(S102:NO)、S109へ移行する。目的地に近づいたと判断された場合(S102:YES)、S103へ移行する。
S105では、SOC目標値を暖房要求時目標値C1に変更する。暖房要求時目標値C1は、通常のSOC目標値である通常目標値C0とは異なる値であって、通常目標値C0より小さい値とする。
目的地に近づいていないと判断された場合(S102:NO)、ならびに、暖房要求および冷房要求がないと推定された場合(S103:NOかつS106:NO、S104:NO、S107:NO)に移行するS109では、SOC目標値を通常目標値C0とする。
また図4では、次回トリップにおける暖房要求があると推定された場合にSOC目標値を変更する本実施形態のSOC制御処理を行った場合を実線、SOC目標値を変更しない場合を一点鎖線で示す。
時刻T11にて目的地に近づいたと判定され(図3中のS101:YES)、かつ、次回トリップにおける暖房要求があると推定された場合(S103:YES、かつ、S104:YES)、SOC目標値を通常目標値C0から暖房要求時目標値C1に変更する。
時刻T14以降は、エンジン水温TWを高めるべく、エンジン10の出力を高め、効率のよい動作点にてエンジン10を駆動する。このとき、走行に要するパワーに対して余剰な出力をMG11における発電に用い、発電された電力をバッテリ15に充電する。
SOCが上限値Cmaxに到達した時刻T15からエンジン水温TWが暖機完了温度TWtに到達する時刻T17までの期間は、出力が低い状態にてエンジン10の駆動を継続する必要があり、エンジン水温TWの上昇割合が小さくなる。したがって、エンジン水温TWが暖機完了温度TWtに到達するのに時間がかかる。
一方、時刻T16から時刻T17までの期間は、通常目標値C0からトリップを開始する場合、エンジン水温TWが暖機完了温度TWtに到達していないためエンジン10を停止することができず、効率の悪い動作点でのエンジン10の駆動を継続する必要がある。これに対し、暖房要求時目標値C1からトリップを開始する場合、時刻T16以降は、エンジン10を間欠運転とすることができるので、燃料消費量を削減できる。
したがって、通常目標値C0よりも小さい暖房要求時目標値C1からトリップを開始することで、トリップ全体としてみたときの燃料消費量を削減することができる。
また図5では、次回トリップにおける冷房要求があると推定された場合にSOC目標値を変更する本実施形態のSOC制御処理を行った場合を実線、SOC目標値を変更しない場合を一点鎖線で示す。
時刻T21にて目的地に近づいたと判定され(図3中のS101:YES)、かつ、次回トリップにおける冷房要求があると推定された場合(S106:YES、S107:YES)、SOC目標値を通常目標値C0から冷房要求時目標値C2に変更する。
SOC目標値が冷房要求時目標値C2に変更された時刻T21から目的地に到着するまでの時刻T22までの期間において、SOC目標値を通常目標値C0から変更しない場合と比較し、積極的に発電を行い、SOCを上昇させる。
そのため、時刻T22までのトリップにおいてSOC目標値を通常目標値C0から変更していなかった場合、一点鎖線で示すように、時刻T25にてSOCが下限値Cminに到達する。SOCが下限値Cminに到達すると、バッテリ15の充電量を回復するための強制充電制御が作動する。強制充電制御が行われる時刻T25から時刻T26までの期間は、効率のよい動作点よりも高出力でエンジン10を駆動することになるため、燃料消費量が増加する。
ハイブリッド制御装置60は、車両90が目的地に近づいたか否かを判定する(図3中のS102)。また、ハイブリッド制御装置60は、次回走行時に暖房を使用する暖房要求、または、次回走行時に冷房を使用する冷房要求の有無を推定する(S103、S104、S106、S107)。
そこで本実施形態では、次回トリップでの冷暖房の使用によるSOCの推移を考慮し、目的地到着時のSOC(すなわち次回トリップ開始時のSOC)を変更すべく、SOC目標値を変更する。これにより、SOC目標値を変更しない場合と比較し、冷暖房を使用してもSOCが上限値Cmaxまたは下限値Cminに到達するのを防ぐことができるので、次回トリップ(特にトリップ開始初期)における燃費を向上可能である。
トリップ開始初期に暖房を使用する場合、エンジン水温TWを高めるべく、エンジン10の出力を高め、余剰の出力でMG11を駆動し、発電した電力をバッテリ15に充電するため、SOCが上昇する傾向となる。そこで、暖房要求があると推定された場合、次回トリップでの暖房の使用によるSOCの上昇を考慮し、目的地到着時のSOC(すなわち次回トリップ開始時のSOC)を低くすべく、SOC目標値を通常目標値C0よりも小さい値にする。これにより、エンジン水温TWが暖機完了温度TWtに到達する前にSOCが上限値Cmaxに到達するのを回避可能であるので、効率のよい動作点でのエンジン10の駆動を継続することができ、SOC目標値を変更しない場合と比較し、燃費を向上可能である。また、エンジン水温TWの上昇が早まるので、早期に暖房性能を確保することができる。
トリップ開始初期に冷房を使用する場合、バッテリ15の電力により電動コンプレッサ41を駆動するため、SOCが低下する傾向となる。そこで、冷房要求があると推定された場合、次回トリップでの冷房の使用によるSOCの低下を考慮し、目的地到着時のSOC(すなわち次回トリップ開始時のSOC)を高くすべく、SOC目標値を通常目標値C0よりも大きい値にする。これにより、SOCが下限値Cminに到達することで強制充電制御が実行されるのを回避可能であり、SOC目標値を変更しない場合と比較し、燃費を向上可能である。
これにより、次回トリップにおける暖房要求および冷房要求の有無を適切に推定することができる。
ナビゲーション装置70の情報を用いることにより、目的地に到達するまでの時間や運転状態が適切に予測可能であり、目的地到着時のSOCを確実に目標のSOCとなるように制御することができる。
(ア)近接判定手段
上記実施形態では、ナビゲーション装置から取得される所要時間情報に基づき、目的地に到着するまでの所要時間が所定時間以内である場合、目的地に近づいたと判断する。他の実施形態では、車両の現在地から目的地までの距離に係る距離情報を目的地情報としてナビゲーション装置から取得し、目的地までの距離が所定距離以下となった場合、目的地に近づいたと判断するようにしてもよい。また、渋滞情報等、ナビゲーション装置から取得される目的地情報以外の各種情報を、目的地に近づいたか否かの判断に用いてもよい。
また、車室内の温度が安定状態か否かを判定し、車室内の温度が安定状態となった場合、「目的地に近づいた」とみなし、次回トリップでの空調要求に応じ、SOC目標値を変更するようにしてもよい。
これにより、例えばナビゲーション装置において目的地が設定されていない場合や、ナビゲーション装置の情報が取得できないであっても、推定された空調要求に応じ、SOC目標値を適切に設定することができる。
上記実施形態では、S107では、外気温が冷房要求判定温度以上である場合、冷房要求が大きいと判断する。他の実施形態では、日射量が所定値(例えば、500[W/m2])以上の場合、冷房要求が大きいと判断してもよい。また、外気温が所定温度(例えば25[℃])以上であり、かつ、湿度が所定湿度(例えば60[%])以上である場合、冷房要求が大きいと判断してもよい。
また、ユーザによる空調設定温度の変更履歴や、目標吹出温度(TAO)の変化履歴に基づき、次回トリップにおける空調要求の有無を推定してもよい。空調設定温度の変更履歴、および、TAOの変化履歴も、「空調部の動作履歴」の概念に含まれるものとする。
空調要求推定手段は、暖房要求または冷房要求の一方を推定するようにしてもよい。すなわち、S103、S104、S106、S107は、一部を省略してもよい。
S102、S103、S104、S106、S107の判断処理は、順番を入れ替えてもよい。
上記実施形態では、次回トリップにおける暖房要求があると推定された場合、SOC目標値を暖房要求時目標値C1とし、冷房要求があると推定された場合、SOC目標値を冷房要求時目標値C2とする。他の実施形態では、暖房要求時におけるSOC目標値の変更、または、冷房要求時におけるSOC目標値の変更のいずれか一方を省略してもよい。
上記実施形態では、通常目標値、暖房要求時目標値、および、冷房要求時目標値が、いずれも所定の値である。他の実施形態では、通常目標値、暖房要求時目標値、および、冷房要求時目標値の少なくとも1つを、所定範囲の値としてもよい。すなわち、「通常目標値」、「暖房要求時目標値」および「冷房要求時目標値」の概念には、所定の値である場合に限らず、所定の範囲を持った値である場合も含まれるものとする。
上記実施形態では、空調部は、冷房のための冷凍サイクル、および、暖房のための排熱ヒータを有する空調ユニットである。他の実施形態では、冷房に係る構成、または、暖房のための構成の一方を省略してもよい。また、冷房に係る構成は、冷凍サイクルに限らず、どのようなものであってもよい。また、暖房に係る構成は、排熱ヒータに限らず、どのようなものであってもよく、例えばヒートポンプシステムや電気ヒータによるものであってもよい。ヒートポンプシステムや電気ヒータ等、暖房に係る装置にて電力を使用する場合、使用される電力に応じ、暖房要求時目標値を適宜設定可能であり、暖房要求時目標値を通常目標値よりも大きい値としてもよい。
上記実施形態では、車両制御システムは、ハイブリッド制御装置、MG制御装置、エンジン制御装置、および、エアコン制御装置を備える。他の実施形態では、バッテリの充電状態を監視するための電源制御装置を別途設けてもよい。また、これらの制御装置の一部または全部を1つの制御装置により構成してもよい。
また、上記実施形態では、「近接判定手段」、「空調要求推定手段」、「充電目標変更手段」、「目的地情報取得手段」は、ハイブリッド制御装置により構成される。他の実施形態では、上記手段の一部または全部を、ハイブリッド制御装置以外の制御装置により構成してもよい。
上記実施形態では、車両には、1つのモータジェネレータが設けられる。他の実施形態では、MGは1つに限らず、2つ以上であってもよい。
上記実施形態のモータジェネレータは、永久磁石式同期型の三相交流電動機であるが、これに限らず、どのようなものを用いてもよい。
上記実施形態の蓄電部は、二次電池であるが、他の実施形態では、モータジェネレータと電力を授受し、充放電可能な装置であれば、例えば電気二重層キャパシタ等、どのようなものでもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
10・・・エンジン
11・・・モータジェネレータ
15・・・バッテリ(蓄電部)
20・・・空調ユニット(空調部)
40・・・冷凍サイクル
50・・・排熱ヒータ
60・・・ハイブリッド制御装置(制御装置)
90・・・車両
Claims (6)
- エンジンおよび少なくとも1つのモータジェネレータの駆動力にて走行するハイブリッド車両に適用され、
動力源であるエンジン(10)と、
前記エンジンに駆動されて発電可能なモータジェネレータ(11)と、
前記モータジェネレータと電力を授受し、充放電可能に構成される蓄電部(15)と、
前記エンジンによる熱生成が必要な暖房を含む空調部(20)と、
を備える車両制御システム(1)を制御する制御装置であって、
車両(90)が目的地に近づいたか否かを判定する近接判定手段(S102)と、
次回走行時に前記暖房を使用する暖房要求の有無を推定する空調要求推定手段(S103、S104)と、
前記車両が前記目的地に近づいたと判定され、かつ、前記暖房要求があると推定された場合、前記蓄電部の充電状態に係る充電目標値を、通常の前記充電目標値である通常目標値よりも小さい値である暖房要求時目標値に変更する充電目標変更手段(S105)と、
を備え、
次回走行の開始初期に前記暖房を使用する場合、前記エンジンの再始動後、走行負荷以上に前記エンジンの出力を高め、余剰の出力で前記モータジェネレータを駆動し、発電した電力を前記蓄電部に充電することを特徴とする制御装置。 - 前記空調要求推定手段(S103)は、前記空調部の動作履歴に基づき、前記暖房要求の有無を推定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記空調要求推定手段(S104)は、外気温に基づき、前記暖房要求の有無を推定することを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。
- ナビゲーション装置(70)から前記目的地に係る目的地情報を取得する目的地情報取得手段(S101)をさらに備え、
前記近接判定手段は、前記目的地情報に基づき、前記車両が前記目的地に近づいたか否かを判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記近接判定手段は、走行開始からの経過時間が所定時間以上となった場合、前記車両が前記目的地に近づいたと判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記近接判定手段は、過去の走行履歴に基づき、前記車両が前記目的地に近づいたか否かを判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の制御装置。
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