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JPWO2005068245A1 - ハイブリッド車両 - Google Patents

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JPWO2005068245A1
JPWO2005068245A1 JP2005517084A JP2005517084A JPWO2005068245A1 JP WO2005068245 A1 JPWO2005068245 A1 JP WO2005068245A1 JP 2005517084 A JP2005517084 A JP 2005517084A JP 2005517084 A JP2005517084 A JP 2005517084A JP WO2005068245 A1 JPWO2005068245 A1 JP WO2005068245A1
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幹夫 斉藤
克広 荒井
克広 荒井
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Abstract

エンジンを停止した状態で走行する第2の走行モードで目的地まで確実に走行することを可能にし、第2の走行モードをより有効に利用することを可能にするハイブリッド車両。この車両において、電動モード走行可能距離計算部(13)は、走行時平均消費電流計算部(12)から入力された走行時平均消費電流値と、バッテリ容量計算部(18)から入力されたバッテリ容量SOCに基づいて走行可能距離を計算して表示部(14)に出力する。燃料走行可能距離計算部(8)は、燃料残量測定部(6)から入力された残燃料と、燃費計算部(7)から入力された燃費に基づいて、残り走行可能距離を計算して表示部(14)に出力する。表示部(14)は、電動モード走行可能距離計算部(13)から入力された走行可能距離と、燃料走行可能距離計算部(8)から入力された残り走行可能距離に基づいて、残燃料、走行分バッテリ容量SOCトータルの残り走行可能距離を表示する。

Description

本発明はハイブリッド車両に関し、特に、エンジンを起動させた状態で走行する第1の走行モードと、エンジンを停止した状態で走行する第2の走行モードを切り替えて走行可能なハイブリッド車両に関する。
従来、特許文献1のハイブリッド車両においては、エンジン又は発電機が故障した場合、バッテリに残った電力のみでモータを駆動して走行させることが提案されている。
また、特許文献2の電動車両の走行制御装置においては、バッテリ残存容量や燃費情報により走行可能距離やユーザが希望する距離を走行可能な推奨走行方法を表示して、ユーザの判断で省電力走行を可能にすることが提案されている。
特開平6−245317号公報 特開平11−187505号公報
しかしながら、従来の特許文献1のハイブリッド車両では、故障対策として電動走行モードに移行することを提案しているのみであり、電動走行モードの特徴を有効に利用していないという問題がある。電動走行モードの特徴は、エンジン発電走行モードに比べて走行中の騒音レベルが低いということである。したがって、電動走行モードを利用する場合は、騒音レベルが低いという特徴を生かしながら、バッテリ残存容量を考慮して走行することがより有効である。例えば、深夜の住宅街等を目的地として走行する場合等に、電動走行モードを利用すればエンジン音を発生させないで目的地まで到着できる。
また、従来の特許文献2の電動車両の走行制御装置では、バッテリ残存容量や燃費情報により走行可能距離やユーザが希望する距離を走行可能な推奨走行方法を表示して、ユーザの判断で省電力走行を選択させるだけであるため、特許文献1と同様に電動走行モードの特徴を有効に利用していないという問題がある。
本発明の目的は、電動走行モードの特徴を生かしながら、バッテリ残存容量を考慮して、電動走行モードをより有効に利用することができるハイブリッド車両を提供することである。
本発明のハイブリッド車両は、エンジンを起動させた状態で走行する第1の走行モードと、エンジンを停止した状態で走行する第2の走行モードと、を有するハイブリッド車両であって、前記第1の走行モードと前記第2の走行モードとを選択的に設定する設定手段と、前記第2の走行モードが設定されたことを検出する検出手段と、前記検出手段により前記第2の走行モードが設定されたことが検出されると、前記バッテリに蓄積されている電力量で目的地まで走行可能か否かを判定する判定手段と、前記判定手段により目的地まで走行可能であると判定された場合、前記第2の走行モードに移行する制御手段と、を備える構成を採る。
本発明によれば、エンジンを停止した状態で走行する第2の走行モードで目的地まで確実に走行することができ、電動走行モードをより有効に利用することができる。
[図1]本発明の実施の形態1に係るハイブリッド車両の制御系の構成を示すブロック図
[図2]実施の形態1に係るハイブリッド車両の走行モード移行処理を示すフローチャート
[図3]実施の形態1に係るハイブリッド車両の走行時のバッテリ容量SOCの使用範囲を示す図
[図4]本発明の実施の形態2に係るハイブリッド車両の制御系の構成を示すブロック図
[図5]実施の形態2に係るハイブリッド車両の走行モード移行処理を示すフローチャート
本発明の骨子は、エンジンとともに、車輪を駆動する駆動モータが搭載されたハイブリッド車両において、エンジンを停止した状態で走行する第2の走行モードで目的地まで確実に走行することを可能にし、第2の走行モードをより有効に利用することを可能にすることである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1〜図3は本発明を適用した実施の形態1のハイブリッド車両を説明するための図である。図1はハイブリッド車両の制御系の構成を示すブロック図、図2は走行モード移行処理を示すフローチャート、図3はバッテリ充電容量SOCと許容値1,2の関係を示す図である。
なお、本実施の形態のハイブリッド車両は、駆動輪を駆動する駆動モータと、駆動モータに給電するバッテリと、走行中にバッテリに充電可能なエンジン駆動式の発電機とを有するシリーズ型ハイブリッド車両である。本実施の形態のハイブリッド車両は、エンジンによって発電電動機を駆動し、この発電電動機によりバッテリに充電しながら後輪駆動電動機を駆動して走行する第1の走行モードと、バッテリの蓄積電力のみにより後輪駆動電動機を駆動して走行する第2の走行モードとを択一的に選択可能に構成されている。
また、本実施の形態において、第1の走行モードとは、エンジンからの動力を動力伝達機構を介して間接的に車輪に伝達して走行することも含む。また、第2の走行モードとは、バッテリに蓄積された電力のみを動力源として走行するモードを含み、かつ当該走行モードにおいて、エンジンは停止されている。以下の説明では、第1の走行モードは、エンジン発電走行モードといい、第2の走行モードは、電動走行モードというものとする。また、エンジン発電走行モード(第1の走行モード)においては、エンジンは常に起動されている必要はなく、バッテリの電力量に応じて起動/停止する走行モードを含む。
まず、図1のブロック図を参照してハイブリッド車両の制御系の構成を説明する。エンジン1は、発電電動機2により共通回転軸1aを介してクランク軸が駆動されて始動され、スロットル弁アクチュエータ3により気化器4のスロットル弁開度が調整されてシリンダ内に導入される空気量が調整される。発電電動機2は、発電電動機駆動回路35から供給される駆動電流により駆動されてエンジン1のクランク軸を共通回転軸1aを介して始動し、エンジン1により駆動されて発電し、充電電流をバッテリ15に供給する。
スロットル弁アクチュエータ3は、スロットル弁アクチュエータ駆動制御部30から入力される駆動電流により気化器4のスロットル弁開度を調整して、エンジン1のシリンダに導入する空気量を調整する。燃料タンク5は、気化器4に燃料を供給するとともに、燃料残量を検出して残量検出信号を燃料残量測定部6に出力する。
燃料残量測定部6は、燃料タンク5から入力される残量検出信号に基づいて、燃料消費量を測定して燃費計算部7に出力するとともに、残燃料を測定して燃料走行可能距離計算部8に出力する。燃費計算部7は、燃料残量測定部6から入力される燃料消費量と、走行時平均消費電流計算部12から入力される走行時平均消費電流値と、バッテリ容量計算部18から入力されるバッテリ容量SOCと、に基づいて燃費を計算する。燃費計算部7は、算出した燃費を燃料走行可能距離計算部8に出力する。
燃料走行可能距離計算部8は、燃料残量測定部6から入力される残燃料と、燃費計算部7から入力される燃費に基づいて、走行可能距離を計算して表示部14に出力する。なお、エンジン発電走行モードにおいて可能な走行距離は、燃料タンク5内の燃料残量で決定するため、燃料走行可能距離計算部8は、燃料残量測定部6並びに車両の燃料消費計算部7からの信号を用いて残り走行可能距離を計算している。
後輪駆動電動機9は、後輪電動機駆動回路23から入力される後輪駆動電流により駆動されて後輪を駆動する。車輪回転センサ10は、後輪の回転を検出して回転パルスを走行距離計測部11に出力する。走行距離計測部11は、車輪回転センサ10から入力される回転パルスに基づいて走行距離を計測して走行時平均消費電流計算部12に出力する。
走行時平均消費電流計算部12は、走行距離計測部11から入力される走行距離と、駆動電流積算部21から入力される積算値に基づいて、走行時平均消費電流値を計算して燃費計算部7と電動走行モード走行可能距離計算部13に出力する。電動走行モード走行可能距離計算部13は、走行時平均消費電流計算部12から入力される走行時平均消費電流値と、バッテリ容量計算部18から入力されるバッテリ容量SOCに基づいて走行可能距離を計算して表示部14に出力する。
表示部14は、液晶表示パネル、CPU等により構成され、燃料走行可能距離計算部8から入力される走行可能距離と、電動走行モード走行可能距離計算部13から入力される走行可能距離とに基づいて、エンジン発電走行モード時は、燃料+電動走行可能距離を表示し、電動走行モード時は、電動走行可能距離を表示する。詳細には、表示部14は、入力部24とともにエンジン発電走行モードと電動走行モードとを選択的に設定する機能を有する設定部14aを有する。また、表示部14は、電動走行モードが設定されたことを検出する検出部14bと、検出部14bにより電動走行モードが設定されたことが検出されると、バッテリ15に蓄積されている電力量で目的地まで走行可能か否かを判定する判定部14cとを有する。この表示部14には、ユーザから給油警告距離が入力される。入力される給油警告距離は、判定部14cによって、入力されたか否かが判定される。この給油警告距離は、入力部24から表示部14に入力されて、表示部14のメモリ内(図示省略)に格納され、入力部24から入力される信号に応じて可変可能となっている。なお、この給油警告距離は、燃料タンク5の形状やバッテリ15の終止電圧により車両で一義的に決定されるものであるため、任意のデフォルト値として予め設定されていてもよい。
表示部14に給油警告距離が入力されるため、判定部14cでは、入力される燃料走行可能距離や電動走行モードでの走行可能距離等基づいて、残り走行可能距離がユーザの指定する給油警告距離に達したことを判定した際に、給油警告表示をすることができる。
なお、この給油警告距離は、車両の乗り手の体格や車両に対する乗り方(加速の仕方等)、使用環境(温度)に応じて可変するものである。この点を踏まえて、給油警告距離は、入力部24から燃料走行可能距離計算部8にも入力される構成としてもよい。この場合、燃料走行可能距離計算部8にメモリを設け、このメモリに給油警告距離が設定されるようにする。そして、燃料走行可能距離計算部8では、車両の乗り手の体格や車両に対する乗り方(加速の仕方等)に応じる変化を、実際の走行における単位時間当たりの燃費から推定し、この推定値と残料とから給油警告距離を更新して、表示部14に入力するようにしてもよい。表示部14では、更新される給油警告距離を受けて判定部14cが給油警告距離を更新する構成となる。
バッテリ15は、蓄積電力により後輪電動機駆動回路23に駆動電流を供給し、発電電動機駆動回路35から入力される充電電流により充電する。バッテリ電流検出器16は、バッテリ15のプラス端子側に供給される充電電流を検出して検出信号をバッテリ電流検出部17に出力する。バッテリ電流検出部17は、バッテリ電流検出器16から入力される検出信号に基づいてバッテリ電流値を検出してバッテリ容量計算部18に出力する。
バッテリ容量計算部18は、バッテリ電流検出部17から入力されるバッテリ電流値に基づいてバッテリ容量SOCを計算して燃費計算部7、電動走行モード走行可能距離計算部13、駆動電流上限値計算部19及び発電指令値計算部25に出力する。駆動電流上限値計算部19は、バッテリ容量計算部18から入力されるバッテリ容量SOCに基づいて、メモリ20に記憶されたSOC−駆動電流上限値テーブルからバッテリ容量に応じた駆動電流上限値を読み出して、駆動上限電流値を計算して後輪電動機駆動回路23に出力する。メモリ20は、SOC−駆動電流上限値テーブルを記憶する。
駆動電流積算部21は、駆動電流検出器37から入力される駆動電流値に基づいて駆動電流を積算して積算値を走行時平均消費電流計算部12並びに発電指令値計算部25に出力する。スロットル開度検出部(図1ではアクセル開度検出部として図示)22は、ユーザによるスロットルレバー(アクセルレバー)の操作量に応じたスロットル(アクセル)開度信号を後輪電動機駆動回路23に出力する。なお、スロットル開度検出部22、スロットルレバー及びスロットル開度信号で用いられる「スロットル」は、気化器4のスロットル弁の「スロットル」と同名称である。よって、これらを差別化するために、以下ではスロットル開度検出部22、スロットルレバー及びスロットル開度信号をそれぞれ、アクセル開度検出部22、アクセルレバー及びアクセル開度信号と称して説明する。
後輪電動機駆動回路23には、発電電動機駆動回路35を介して、発電電動機2の駆動により生成される駆動電流が入力される。この後輪電動機駆動回路23は、発電電動機駆動回路35を介して入力される駆動電流から、アクセル開度検出部22から入力されるアクセル開度信号に応じて後輪駆動電流を生成し、後輪駆動電動機9に供給する。また、後輪電動機駆動回路23は、生成した後輪駆動電流値を駆動電流上限値計算部19から入力される駆動上限電流値以下に制限する。なお、発電電動機駆動回路35を介して後輪電動機駆動回路23に入力される駆動電流は、駆動電流検出器37に検出された後で後輪電動機駆動回路23に入力される。なお、駆動電流検出器37が検出する駆動電流値は、後輪電動機駆動回路23とともに駆動電流積算部21に入力される。
入力部24は、エンジン停止キーを備え、ユーザによるエンジン停止キーの操作に応じて発電電力指令値=0を表示部14、回転数指令値計算部28及びスロットル弁アクチュエータ駆動制御部30に出力する。言い換えれば、車両が電動走行モードとなる発電電力指令値=0を出力するため、入力部24は、電動走行モードに移行する制御機能を有するものといえる。なお、入力部24から入力される発電電力指令値=0は、表示部14に入力される情報に基づいて表示部14が表示する判定結果に基づくものである。また、この入力部24は、給油警告距離入力キーを有し、給油警告距離は、入力部24を介して表示部14に入力される。
発電指令値計算部25は、駆動電流積算部21から入力される積算された駆動電流値と、バッテリ容量計算部18から入力されるバッテリ容量SOCと、メモリ26に記憶された目標バッテリ容量SOCと、に基づいて発電電力指令値を計算する。また、発電指令計算部25は、算出した発電電力指令値を回転数指令値計算部28及びスロットル弁アクチュエータ駆動制御部30に出力する。詳細には、発電指令値計算部25は、バッテリ容量計算部18から入力されたバッテリ容量SOCが予め設定した下限値を下回ると、メモリ26から目標バッテリ容量SOCを読み出して発電電力指令値を計算する。この算出した発電電力指令値は、回転数指令値計算部28及びスロットル弁アクチュエータ駆動制御部30に出力され、エンジン1を始動させ、エンジン発電走行モードに移行する。言い換えれば、発電指令値計算部25は、入力される積算された駆動電流値、バッテリ容量SOC及び目標バッテリ容量SOCに基づいて、エンジン発電走行モードと、電動走行モードとを選択的に設定する設定機能を有する。なお、メモリ26は、目標バッテリ容量SOCを記憶する。
メモリ27は、発電電力指令値−回転数指令値テーブルを記憶する。回転数指令値計算部28は、発電指令値計算部25から入力される発電電力指令値、又は入力部24から入力される発電電力指令値=0に基づいて、メモリ27に記憶された発電電力指令値−回転数指令値テーブルから発電電力指令値に応じた回転数指令値を読み出して回転数PI制御部33に出力する。
メモリ29は、発電電力指令値−スロットル開度指令値テーブルを記憶する。スロットル弁アクチュエータ駆動制御部30は、発電指令値計算部25から入力される発電電力指令値、又は入力部24から入力される発電電力指令値=0に基づいて、メモリ29に記憶された発電電力指令値−スロットル開度指令値テーブルから発電電力指令値に応じたスロットル開度を読み出して、アクチュエータ駆動電流を生成してスロットル弁アクチュエータ3に出力する。
ロータリエンコーダ31は、発電電動機2の回転を検出し、エンコーダ検出信号を回転数計算部32に出力する。回転数計算部32は、ロータリエンコーダ31から入力されるエンコーダ検出信号に基づいて発電電動機2の回転数を計算し、発電電動機回転数を回転数PI制御部33に出力する。回転数PI制御部33は、回転数指令値計算部28から入力される回転数指令値と、回転数計算部32から入力される回転数に基づいて、発電電動機電流指令値を生成して発電電動機駆動回路35に出力する。つまり、回転数PI制御部33は、発電電動機2の回転数を、回転数指令値計算部28からの回転数指令値に等しくするため発電電動機電流指令値を計算する。例えば、発電電動機2の回転が不足する場合には、回転数PI制御部33は、発電電動機駆動回路35に出力する発電電動機電流指令値を増加させる。また、発電電動機2が回転過多である場合、回転数PI制御部33は、発電電動機駆動回路35に出力する発電電動機電流指令値を減少させる。
電流検出器34は、発電電動機駆動回路35と発電電動機2とを接続する3線路のうち2線路に接続され、各線路に流れる電流を検出し、その各電流検出信号を発電電動機駆動回路35に出力する。発電電動機駆動回路35は、回転数PI制御部33から入力される発電電動機電流指令値と、電流検出器34から入力される各電流検出信号に基づいて、駆動電流を生成して発電電動機2の発電動作及び電動動作を駆動制御する。
本実施の形態のハイブリッド車両は、シリーズ型であるため、走行中にバッテリ充電量SOCが予め設定された下限値を下回ると、エンジン1を再始動して発電電動機2によりバッテリの充電動作を開始し、電動走行モードからエンジン発電走行モードに移行する。この走行モード移行処理について図2に示すフローチャートを参照して説明する。
本実施の形態のハイブリッド車両は、電動モードで走行中にバッテリ容量をバッテリ容量計算部18により計算して発電指令値計算部25に出力する。図2のステップS201において、発電指令値計算部25は、バッテリ容量計算部18から入力されたバッテリ容量SOCが予め設定した下限値を下回ると、メモリ26から目標バッテリ容量SOCを読み出して発電電力指令値を計算して回転数指令値計算部28及びスロットル弁アクチュエータ駆動制御部30に出力してエンジン1を始動させ、エンジン発電走行モードに移行する。
なお、エンジン発電走行モードにおいて可能な走行距離は、燃料タンク5内の燃料残量で決定するため、燃料走行可能距離計算部8は、燃料残量測定部6並びに車両の燃料消費計算部7からの信号を用いて残り走行可能距離を計算している。
次いで、ステップS202において、表示部14では、判定部14cは、入力部24から給油警告距離が入力されたか否かを判定する。入力部24により給油警告距離が入力されない場合はステップS204に移行し、入力部24により給油警告距離が入力された場合はステップS203に移行して、入力された給油警告距離に基づいて燃料走行可能距離を入力する。なお、給油警告距離が入力部24から表示部14と燃料走行可能距離計算部8に入力される構成とした場合では、判定部14cは、燃料走行可能距離計算部8により給油警告距離が入力されたか否かの更新を判定する。給油警告距離が更新されている場合、表示部14内の給油警告距離は判定部14cにより構成されるものとする。
次いで、ステップS204において、後輪電動機駆動回路23は、ユーザによりアクセルレバーが操作され、その操作量に応じたアクセル開度信号がアクセル開度検出部22から入力されると、ステップS205に移行して、そのアクセル開度信号に応じて後輪駆動電流を生成して後輪駆動電動機9に供給するとともに、この後輪駆動電流値を駆動電流上限値計算部19から入力される駆動上限電流値以下に制限する。
次いで、ステップS206において、バッテリ電流検出部17は、エンジン発電走行モードに移行した後に、バッテリ電流検出器16から入力された検出信号に基づいてバッテリの消費電流(バッテリ電流値)を計算する。
次いで、ステップS207において、バッテリ容量計算部18は、バッテリ電流検出部17から入力されたバッテリ電流値に基づいてバッテリ容量SOCを計算して燃費計算部7、電動走行モード走行可能距離計算部13、駆動電流上限値計算部19及び発電指令値計算部25に出力する。
次いで、ステップS208において、発電電力指令値計算部25は、駆動電流積算部21から入力された駆動電流値と、バッテリ容量計算部18から入力されたバッテリ容量SOCと、メモリ20に記憶された目標バッテリ容量SOCと、に基づいて発電電力指令値(消費電流+目標バッテリ容量SOC不足分)を計算して回転数指令値計算部28及びスロットル弁アクチュエータ駆動制御部30に出力する。
次いで、ステップS209において、発電電動機駆動回路35は、上記発電電力指令値により回転数PI制御部33から入力された発電電動機電流指令値に基づいて、駆動電流を生成して発電電動機2の発電動作を駆動制御する。
次いで、ステップS210において、駆動電流上限値計算部19は、バッテリ容量計算部18から入力されたバッテリ容量SOCが許容値1(下限値)より小さいか、又は、許容値2(上限値)より大きいかを判定する。ここで、バッテリ容量SOCと、許容値1(下限値)と、許容値2(上限値2)の関係を図3に示す。図3に示すように、許容値1(下限値:例えば、30%)と許容値2(上限値:80%)は、走行時のバッテリ容量SOCの使用範囲を規定するものである。
そして、バッテリ容量SOCが許容値1(下限値)より小さい場合、駆動電流上限値計算部19は、ステップS211に移行して、ステップS205において設定した駆動上限電流値を下げるように設定する。また、バッテリ容量SOCが許容値2(上限値)より大きい場合、駆動電流上限値計算部19は、ステップS212に移行して、ステップS205において設定した駆動上限電流値を上げる、又は最大値に戻すように設定する。このように、現在のバッテリ容量SOCに基づいて、駆動上限電流値の設定を上げ下げすることにより、アクセル操作に応じた駆動電流量の制限を適宜変更することができ、ユーザに対して良好な走行環境を提供することができる。
次いで、ステップS213において、走行時平均消費電流計算部12は、走行距離計測部11から入力された走行距離と、駆動電流積算部21から入力された積算値(消費電流)に基づいて、走行時平均消費電流値を計算して燃費計算部7及び電動モード走行可能距離計算部13に出力する。次いで、ステップS214において、バッテリ容量計算部18は、現在のバッテリ容量SOCからエンジン始動用電力量を差し引いた走行分バッテリ容量SOCを計算して燃費計算部7及び電動モード走行可能距離計算部13に出力する。
電動モード走行可能距離計算部13は、走行時平均消費電流計算部12から入力された走行時平均消費電流値と、バッテリ容量計算部18から入力されたバッテリ容量SOCに基づいて走行可能距離を計算して表示部14に出力する。また、燃費計算部7は、燃料残量測定部6から入力された燃料消費量と、走行時平均消費電流計算部12から入力された走行時平均消費電流値と、バッテリ容量計算部18から入力されるバッテリ容量SOCと、に基づいて燃費を計算して燃料走行可能距離計算部8に出力する。
次いで、ステップS215において、燃料走行可能距離計算部8は、燃料残量測定部6から入力された残燃料と、燃費計算部7から入力された燃費に基づいて、残り走行可能距離を計算して表示部14に出力する。次いで、ステップS216において、表示部14では、判定部14cは、電動モード走行可能距離計算部13から入力された走行可能距離と、燃料走行可能距離計算部8から入力された残り走行可能距離に基づいて、残燃料、走行分バッテリ容量SOCトータルの残り走行可能距離を表示する。
次いで、ステップS217において、表示部14では、判定部14cが、残り走行可能距離がステップS203において入力した給油警告距離より小さいか否かを判定する。表示部14は、残り走行可能距離が給油警告距離より大きい場合はステップS219に移行し、残り走行可能距離が給油警告距離より小さい場合はステップS218に移行して、警告のお知らせを表示する。
次いで、ステップS219において、表示部14(詳細には設定部14a、検出部14b)は、電動モード走行可能距離計算部13から入力された走行可能距離に基づいて、電動走行モードのみで残り走行可能距離を表示する。次いで、ステップS220において、表示部14は、システム終了か否かを判定し、終了しないと判定した場合はステップS202に戻り、終了すると判定した場合は本処理を終了する。
以上のように、本実施の形態のハイブリッド車両では、エンジン発電走行モードで走行中に、現在のバッテリ容量SOCからエンジン始動電力量を差し引いた走行分バッテリ容量SOCを計算し、残燃料と走行分バッテリ容量SOCから残り走行可能距離を計算して、表示部14に残燃料と走行分バッテリ容量SOCトータルの残り走行可能距離を表示するとともに、電動走行モードのみで残り走行可能距離も表示するようにした。
このため、ユーザは、表示された電動走行モードのみで、残り走行可能距離から目的地まで電動走行モードのみで走行可能か否かを判断して、より有効に電動走行モードを利用することができる。また、本実施の形態のハイブリッド車両では、走行中のバッテリの消費電流と、蓄積されているバッテリのバッテリ容量SOCとを考慮して、残り走行可能距離を計算したため、正確に走行可能な距離を算出することができる。
また、本実施の形態のハイブリッド車両では、エンジンをバッテリの充電用に用いる構成であるため、エンジンを一番効率の良い状態で運転することができ、排気ガスの発生を低減することができる。
(実施の形態2)
図4、図5は本発明を適用した実施の形態2のハイブリッド車両を説明するための図である。図4はハイブリッド車両の制御系の構成を示すブロック図、図5は走行モード移行処理を示すフローチャートである。
本実施の形態のハイブリッド車両は、実施の形態1に示したものと同様のシリーズ型ハイブリッド車両である。まず、図4のブロック図を参照してハイブリッド車両の制御系の構成を説明する。なお、図4のブロック図において、実施の形態1の図1に示した構成と同一の構成には同一符号を付して、その説明を省略する。
走行時平均消費電流計算部401は、走行距離計測部11から入力される走行距離と、駆動電流積算部21から入力される積算値に基づいて、走行時平均消費電流値を計算して電動走行モード走行可能距離計算部402に出力する。電動走行モード走行可能距離計算部402は、走行時平均消費電流計算部401から入力される走行時平均消費電流値と、バッテリ容量計算部18から入力されるバッテリ容量SOCに基づいて走行可能距離を計算してエンジン停止判定部406に出力する。
GPS(Global Positioning System)部403は、GPS信号を受信してハイブリッド車両の現在位置を検出して電動走行モード希望走行距離計算部405に出力する。ユーザ目的地入力装置404は、ユーザにより目的地を入力するための入力装置であり、入力された目的地に応じた目的位置を電動走行モード希望走行距離計算部405に出力する。また、ユーザ目的地入力装置404は、ユーザにより電動走行をモード選択自在な設定部404aを有する。つまり、この設定部404aは、エンジン発電走行モードと電動走行モードとを選択的に設定する。ここでは、ユーザ目的地入力装置404は、実施の形態1の入力部24と同様のエンジン停止キーを設定部404aとして有する。設定部404aであるエンジン停止キーがユーザに押圧されることによって、その旨の情報が電動走行モード希望走行距離計算部405を介してエンジン停止判定部406に入力される。
電動走行モード希望走行距離計算部405は、GPS部403から入力される現在位置と、ユーザ目的地入力装置404から入力される目的地位置に基づいて、走行希望距離を計算してエンジン停止判定部406に出力する。また、電動走行モード希望走行距離計算部405は、電動走行モードが設定されたことを検出する検出部405aを有する。
検出部405aはユーザ目的地入力装置404からの情報に基づいて、ユーザにより電動走行モードが選択されたか否かを判定、つまり検出してエンジン停止判定部406に出力する。
エンジン停止判定部406は、検出部405aから入力される情報によって電動走行モードが設定されたことが検出されると、バッテリ15に蓄積されている電力量で目的地まで走行可能か否かを判定する判定部406aと、判定部406aにより目的地まで走行可能であると判定された場合、電動走行モードに移行する制御部406bとを備える。
具体的には、エンジン停止判定部406では、判定部406aが電動走行モード走行可能距離計算部402から入力される走行可能距離と、電動走行モード希望走行距離計算部405から入力される走行希望距離に基づいて、エンジン1の停止が可能か否か、すなわち、電動走行モードに移行可能か否かを判定する。停止可能と判定した場合に、制御部406bが、発電電力指令値=0を回転数指令値計算部28及びスロットル弁アクチュエータ駆動制御部30に出力する。
このようにエンジン停止判定部406におけるエンジン停止判定は、バッテリ15に蓄積されている電力量で目的地まで走行可能か否かを判定部406aによって判定するとともに、その判定に基づいた制御部406bの処理によって、電動走行モードへの移行を制御している。つまり、エンジン停止判定部406におけるエンジン停止判定により出力される発電電力指令値=0によって、電動走行モードか、エンジン発電走行モードかが設定されることとなる。このようにエンジン停止判定部406では、電動走行モード希望走行距離計算部405や電動走行モード走行可能距離計算部402から入力される情報に基づいて、言い換えれば、走行中の消費電力と、前記バッテリに蓄積されている電力量とに基づいて、前記目的地まで走行可能か否かを判定する。
また、エンジン停止判定部406では、判定部406aは、現在位置から前記目的地までの走行距離を計算し、走行距離とバッテリ15に蓄積されている電力量とに基づいて、前記目的地まで走行可能か否かを判定する。そして、判定部406aが目的地まで走行不可能であると判定した場合、制御部406bは、バッテリ15の充電目標値を通常設定値よりも大きく設定して、エンジン1、発電電動機(充電部)2、発電電動機駆動回路35、スロットル弁アクチュエータ3、気化器4及び各部28、30、33等の充電手段にバッテリ15を充電させる。
なお、実施の形態のハイブリッド車両では、エンジン発電走行モードまたは電動走行モードのいずれかのモードにより走行するものである。このため、エンジン停止判定部406では、発電電力指令値=0を出力しているか否かで、エンジン発電走行モードと電動走行モードとを選択的に設定する機能を有するものとなっている。よって、前の処理で選択して設定したモードを次処理で検出して、判定部406cにおいてエンジン1の停止が可能か否かを判定する処理を行うことも可能である。
本実施の形態のハイブリッド車両は、シリーズ型であるため、走行中にバッテリ充電量SOCが予め設定された下限値を下回ると、エンジン1を再始動して発電電動機2によりバッテリの充電動作を開始し、電動走行モードからエンジン発電走行モードに移行する。この走行モード移行処理について図5に示すフローチャートを参照して説明する。
本実施の形態のハイブリッド車両は、電動モードで走行中にバッテリ容量をバッテリ容量計算部18により計算して発電指令値計算部25に出力する。図5のステップS501において、発電指令値計算部25は、バッテリ容量計算部18から入力されたバッテリ容量SOCが予め設定した下限値を下回ると、メモリ26から目標バッテリ容量SOCを読み出して発電電力指令値を計算する。そして、バッテリ容量計算部18は、算出した発電電力指令値を回転数指令値計算部28及びスロットル弁アクチュエータ駆動制御部30に出力してエンジン1を始動させ、エンジン発電走行モードに移行する。
次いで、ステップS502において、後輪電動機駆動回路23は、ユーザによりアクセルレバーが操作され、その操作量に応じたアクセル開度信号がアクセル開度検出部22から入力されると、ステップS503に移行して、そのアクセル開度信号に応じて後輪駆動電流を生成して後輪駆動電動機9に供給するとともに、この後輪駆動電流値を駆動電流上限値計算部19から入力される駆動上限電流値以下に制限する。
次いで、ステップS504において、バッテリ電流検出部17は、エンジン発電走行モードに移行した後に、バッテリ電流検出器16から入力される検出信号に基づいてバッテリの消費電流(バッテリ電流値)を計算する。
次いで、ステップS505において、バッテリ容量計算部18は、バッテリ電流検出部17から入力されたバッテリ電流値に基づいてバッテリ残存容量SOCを計算して電動走行モード走行可能距離計算部402、駆動電流上限値計算部19及び発電指令値計算部25に出力する。
次いで、ステップS506において、電動走行モード走行可能距離計算部402は、バッテリ容量計算部18から入力されたバッテリ容量SOCに基づいて電動走行モードに移行可能か否かを判定する。電動走行モード走行可能距離計算部402は、電動走行モードに移行可能であると判定した場合はステップS515に移行し、電動走行モードに移行可能でないと判定した場合はステップS507に移行する。
次いで、ステップS507において、発電電力指令値計算部25は、駆動電流積算部21から入力されたバッテリ電流値と、バッテリ容量計算部18から入力されたバッテリ容量SOCと、メモリ20に記憶された目標バッテリ容量SOCと、に基づいて発電電力指令値(消費電流+目標バッテリ容量SOC不足分)を計算して回転数指令値計算部28及びスロットル弁アクチュエータ駆動制御部30に出力する。
次いで、ステップS508において、発電電動機駆動回路35は、上記発電電力指令値により回転数PI制御部33から入力された発電電動機電流指令値に基づいて、駆動電流を生成して発電電動機2の発電動作を駆動制御する。
次いで、ステップS509において、駆動電流上限値計算部19は、バッテリ容量計算部18から入力されたバッテリ容量SOCが許容値1(下限値)より小さいか、又は、許容値2(上限値)より大きいかを判定する。ここで、バッテリ容量SOCと、許容値1(下限値)と、許容値2(上限値)の関係は、上記図3に示した通りである。
そして、バッテリ容量SOCが許容値1(下限値)より小さい場合、駆動電流上限値計算部19は、ステップS510に移行して、ステップS503において設定した駆動上限電流値を下げるように設定する。また、バッテリ容量SOCが許容値2(上限値)より大きい場合、駆動電流上限値計算部19は、ステップS511に移行して、ステップS503において設定した駆動上限電流値を上げる、又は最大値に戻すように設定する。このように、現在のバッテリ容量SOCに基づいて、駆動上限電流値の設定を上げ下げすることにより、アクセル操作に応じた駆動電流量の制限を適宜変更することができ、ユーザに対して良好な走行環境を提供することができる。
次いで、ステップS512において、電動走行モード希望走行距離計算部405では、検出部405aが、設定部404aを介してユーザにより電動走行モードが選択されたか否かを判定する。電動走行モード希望走行距離計算部405の検出部405aが、ユーザにより電動走行モードが選択されていないと判定した場合はステップS513に移行し、ユーザにより電動走行モードが選択されたと判定した場合はステップS514に移行する。ステップS513において、電動走行モード希望走行距離計算部405(検出部405a)は、システム終了か否かを判定し、終了しないと判定した場合はステップS502に戻り、終了すると判定した場合は本処理を終了する。
次いで、ステップS514において、電動走行モード希望走行距離計算部405は、ユーザ目的地入力装置404から目的地位置が入力されると、ステップS515において、GPS部403から入力された現在位置を認識する。次いで、テップS516において、電動走行モード希望走行距離計算部405は、目的位置から現在位置までの走行希望距離を計算してエンジン停止判定部406に出力する。
次いで、ステップS517において、電動走行モード走行可能距離計算部402は、走行時平均消費電流計算部401から入力された走行時平均消費電流値と、バッテリ容量計算部18から入力された走行分のSOCとに基づいて、バッテリ15のみによる走行可能距離を計算してエンジン停止判定部406に出力する。ここで、電動モード走行可能距離計算部402は、走行時平均消費電流計算部401から入力された走行時平均消費電流値と、バッテリ容量計算部18によりステップS505で計算されて入力されたバッテリ残存容量SOCに基づいて、バッテリ残存容量SOCの走行可能距離を計算してエンジン停止判定部406に出力してもよい。なお、走行時平均消費電流値は、走行時平均消費電流計算部401によって、走行距離計測部11から入力された走行距離と、駆動電流積算部21から入力された積算値(消費電流)に基づいて算出される。
次いで、ステップS518において、エンジン停止判定部406では、判定部406aが、電動走行モード希望走行距離計算部405から入力された走行希望距離と、電動モード走行可能距離計算部402から入力されたバッテリのみによる走行可能距離(残バッテリ容量SOCの走行可能距離)に基づいて、バッテリ残存容量SOCで走行希望距離まで電動走行モードで走行可能か否かを判定する。
エンジン停止判定部406の判定部406aは、バッテリ残存容量SOCで走行希望距離まで電動走行モードで走行不可能と判定した場合はステップS519に移行し、バッテリ残存容量SOCで走行希望距離まで電動走行モードで走行可能と判定した場合はステップS521に移行する。
ステップS519において、発電指令値計算部25の制御部406bが、エンジン1を始動させる発電電力指令値を回転数指令値計算部28及びスロットル弁アクチュエータ駆動制御部30に出力する。次いで、ステップS520において、発電指令値計算部25は、エンジン1を始動後に、メモリ26に記憶された目標バッテリ容量SOCを上げ発電電力指令値を上げて、ステップS502に戻る。
また、ステップS521において、エンジン停止判定部406では、ステップS518において判定部aが電動走行モードで走行可能と判定したため、制御部406bは発電電力指令値=0を回転数指令値計算部28及びスロットル弁アクチュエータ駆動制御部30に出力してエンジン1を停止させる。次いで、ステップS522において、エンジン停止判定部406では、制御部406bが、電動走行モードへ移行させて、ステップS502に戻る。
以上のように、本実施の形態のハイブリッド車両では、電動走行モード希望走行距離計算部405が、エンジン発電走行モードで走行中に、GPSを利用して現在位置から目的地位置までの走行希望距離を計算し、電動走行モード走行可能距離計算部402が、現在のバッテリ残存容量SOCから電動走行モードで走行可能距離を計算する。そして、エンジン停止判定部406では、判定部406aが、走行希望距離と走行可能距離に基づいて、目的地まで電動走行モードで走行可能か否かを判定し、走行可能な場合は、制御部406bが電動走行モードに自動的に移行するように制御した。また、走行不可能な場合は、制御部406bは、目標バッテリ容量SOCを上げて、バッテリ15に蓄積する充電量を多くするように制御した。
このため、ユーザは目的地を入力するだけで、ハイブリッド車両のシステム側で電動走行モードへの移行が制御されるため、ユーザは電動走行モードに移行するタイミングを判断しなくても、より有効に電動走行モードを移行することができる。また、本実施の形態のハイブリッド車両では、一時的に目標バッテリ容量SOCを上げて、バッテリ15に蓄積する充電量を多くするように制御されるため、電動走行モードの走行距離を伸ばすことができる。
したがって、ユーザは、目的地として深夜の住宅街を走行する場合等、予め目的地を入力しておけば、その目的地まで確実に電動走行モードで走行することができ、周りの環境を考慮した走行を実現することができる。また、上記実施の形態では、GPS部403を利用するようにしたため、走行履歴を記憶しておき、この走行履歴に基づいて走行時平均消費電流値を計算するようにしてもよい。また、GPS部403の走行に関わる学習値としてユーザの体重等を設定し、この学習値も考慮して走行時平均消費電流値を計算するようにしてもよい。さらに、本実施の形態では図示を省略したが、図1に示す実施の形態1に示す燃料タンク5、燃料残量測定部6、燃費計算部7、燃料走行可能距離計算部8の一連の構成を加えたハイブリッド車両としてもよい。この場合、入力部24から入力される給油警告距離及び燃料走行可能距離計算部8(図1参照)から出力される燃料走行可能距離は、エンジン停止判定部406に入力される構成とする。この構成では、エンジン停止判定部406の判定部406aは、各部402、405からそれぞれ入力される走行希望距離や走行可能距離に加えて、給油警告距離を含めた情報に基づいて処理を行うことができる。
つまり、この構成におけるエンジン停止判定部406では、判定部406aは、エンジン1の駆動によりバッテリ15に蓄積される電力量やユーザの走行履歴に応じて可変する給油警告距離を判定要因に加え、目的地まで走行可能か否かを判断できる。
また、この構成では、給油警告距離は、ユーザ目的地入力装置404に設けられる入力部を介して、ユーザの入力により燃料走行可能距離計算部8に出力されるものとする。燃料走行可能距離計算部8は、予め設定される給油警告距離を、GPS部403からの情報に基づいて算出できる走行履歴から、ユーザやユーザの乗り方(加速の仕方や体格)、使用環境等により実際の走行に対応した値として可変できる。つまり、上記構成を有するハイブリッド車両は、事前入力された給油警告距離を基準値として実際の走行履歴に応じて、この基準値を走りながら修正(学習)更新することもできる。
なお、上記実施の形態では、シリーズ型のハイブリッド車両の例を示したが、本発明はパラレル型のハイブリッド車両にも適用可能である。
本発明の第1の態様に係るハイブリッド車両は、エンジンを起動させた状態で走行する第1の走行モードと、エンジンを停止した状態で走行する第2の走行モードと、を有するハイブリッド車両であって、前記第1の走行モードと前記第2の走行モードとを選択的に設定する設定手段と、前記第2の走行モードが設定されたことを検出する検出手段と、前記検出手段により前記第2の走行モードが設定されたことが検出されると、前記バッテリに蓄積されている電力量で目的地まで走行可能か否かを判定する判定手段と、前記判定手段により目的地まで走行可能であると判定された場合、前記第2の走行モードに移行する制御手段と、を備える構成を採る。
この構成によれば、目的地まで第2の走行モードで確実に走行することができる。
本発明の第2の態様に係るハイブリッド車両は、上記構成において、前記判定手段は、走行中の消費電力と、前記バッテリに蓄積されている電力量とに基づいて、前記目的地まで走行可能か否かを判定する構成を採る。
この構成によれば、第2の走行モードにおいて正確に走行可能距離を判定することができる。
本発明の第3の態様に係るハイブリッド車両は、上記構成において、前記判定手段により前記目的地まで走行不可能であると判定された場合、前記バッテリの充電目標値を通常設定値よりも大きく設定して、当該バッテリに充電する充電手段を更に備える構成を採る。
この構成によれば、第2の走行モードにおいて一時的に走行可能距離を伸ばすことができる。
本発明の第4の態様に係るハイブリッド車両は、上記構成において、前記目的地を入力する入力手段と、現在位置を検出する現在位置検出手段と、を更に備え、前記判定手段は、前記現在位置から前記目的地までの走行距離を計算し、該走行距離と前記バッテリに蓄積されている電力量とに基づいて、前記目的地まで走行可能か否かを判定する構成を採る。
この構成によれば、第2の走行モードで目的地まで走行可能か否かを確実に判定することができる。
本明細書は、2004年1月16日出願の特願2004−009856に基づく。この内容はすべてここに含めておく。
本発明に係るハイブリッド車両は、エンジンを停止した状態で走行する第2の走行モードの有効利用を可能にし、ハイブリッド車両用の走行モード制御装置として有用である。

Claims (4)

  1. エンジンを起動させた状態で走行する第1の走行モードと、エンジンを停止した状態で走行する第2の走行モードと、を有するハイブリッド車両であって、
    前記第1の走行モードと前記第2の走行モードとを選択的に設定する設定手段と、
    前記第2の走行モードが設定されたことを検出する検出手段と、
    前記検出手段により前記第2の走行モードが設定されたことが検出されると、バッテリに蓄積されている電力量で目的地まで走行可能か否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段により目的地まで走行可能であると判定された場合、前記第2の走行モードに移行する制御手段と、
    を備えるハイブリッド車両。
  2. 前記判定手段は、走行中の消費電力と、前記バッテリに蓄積されている電力量とに基づいて、前記目的地まで走行可能か否かを判定する請求項1記載のハイブリッド車両。
  3. 前記判定手段により前記目的地まで走行不可能であると判定された場合、前記バッテリの充電目標値を通常設定値よりも大きく設定して、当該バッテリに充電する充電手段を更に備える請求項1記載のハイブリッド車両。
  4. 前記目的地を入力する入力手段と、
    現在位置を検出する現在位置検出手段と、を更に備え、
    前記判定手段は、前記現在位置から前記目的地までの走行距離を計算し、該走行距離と前記バッテリに蓄積されている電力量とに基づいて、前記目的地まで走行可能か否かを判定する請求項1記載のハイブリッド車両。
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