JP2010279109A - 電動車両のバッテリ充電制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】S16-6,S16-7で、この領域内における各予定地点までの走行エネルギーの最大値Edrvmaxと最小値Edrvminを抽出し、S16-8でEdrvmaxおよびEdrvminを基に、上記領域内においてSOCの過不足が生じないようSOC上限値およびSOC下限値を算出する。S16-9でΔSOC(=SOC上限値−SOC下限値)を基に、大小関係が逆転しない判定するときは、上記のSOC上限値およびSOC下限値を発電による充電制御に用いるが、大小関係が逆転すると判定するときは、S16-10でバッテリエネルギー管理領域を縮小して、S16-6〜S16-8でSOC上限値およびSOC下限値を求め直し、これら間の大小関係が本来のものとなった時のSOC上限値およびSOC下限値を発電による充電制御に用いる。
【選択図】図7
Description
この発電によるバッテリ充電制御技術は、ナビゲーションシステムからの走行経路、走行距離、標高などの道路情報をハイブリッド車両のバッテリ充放電制御に用い、例えば、降坂路の手前ではバッテリエネルギー残量ができるだけ少なくなるような充放電制御とし、また登坂路の手前ではバッテリエネルギー残量ができるだけ多くなるような充放電制御とするために、バッテリエネルギーの管理上限値および管理下限値を適宜設定している。
そして、これら走行エネルギーが最大および最小となる経路を走行した場合に、バッテリエネルギー残量が過不足を生じない量となるのに必要なバッテリエネルギー管理上限値およびバッテリエネルギー管理下限値を算出し、これらバッテリエネルギー管理上限値およびバッテリエネルギー管理下限値を、発電によるバッテリの充放電制御に供する。
なお、走行エネルギーがマイナスの場合は、走行中に消費されるエネルギーよりも回生されるエネルギーの方が多いことを意味する。
つまり、バッテリ総容量Emaxはバッテリが蓄積可能な総エネルギー量であって、実際には限りがあるため、
例えば、最大走行エネルギーEdrvmaxが大きい場合、バッテリ総容量Emaxの限界に呼応してバッテリエネルギー管理上限値Ebin=Emax−MAX(−Edrvmin,0)がさほど大きくなく、また、最大走行エネルギーEdrvmaxの大きさに呼応してバッテリエネルギー管理下限値Ebout=MAX(Edrvmax,0)が大きくなり、
バッテリエネルギー管理上限値Ebinおよびバッテリエネルギー管理下限値Ebout間の大小関係が、本来あるべき大小関係(Ebin> Ebout)と逆転することがある。
いずれにしても最大走行エネルギーEdrvmaxと、バッテリエネルギー管理下限値Eboutと、バッテリ総容量Emaxとの三者間における相関関係によって発生するものである。
この場合、降坂路の手前でバッテリエネルギー残量ができるだけ少なくなるような充放電制御を行うことができないし、登坂路の手前でバッテリエネルギー残量ができるだけ多くなるような充放電制御を行うことができない。
先ず、本発明の前提となる電動車両を説明するに、これは、車載発電装置によって充電が可能なバッテリからの電力により走行可能な電動車両であるが、特に以下のような自車位置検出手段と、道路情報検出手段と、走行エネルギー推定手段と、バッテリエネルギー管理目標値演算手段と、充電制御手段とを具えたものである。
道路情報検出手段は、当該検出した自車位置から所定のバッテリエネルギー管理領域内にある走行経路上の道路情報を検出し、
走行エネルギー推定手段は、当該検出した道路情報を用いて、自車位置から、上記走行経路上に設定されている複数の予定地点までの走行エネルギーを個々に推定する。
充電制御手段は、バッテリエネルギー残量が、当該算出したバッテリエネルギー管理上限値およびバッテリエネルギー管理下限値間の値となるよう、前記車載発電装置によるバッテリの充電を行わせる。
バッテリエネルギー管理幅演算手段は、前記バッテリエネルギー管理上限値から前記バッテリエネルギー管理下限値を差し引いて得られるバッテリエネルギー管理幅を算出する。
バッテリエネルギー管理領域変更手段は、当該算出したバッテリエネルギー管理幅が所定値または所定範囲内の値となるよう前記バッテリエネルギー管理領域を変更する。
降坂路の手前でバッテリエネルギー残量ができるだけ少なくされていれば、降坂路走行中における回生電力の回収効率を高め得て、回生エネルギーの回収効率低下で燃費が悪化するという問題を回避することができ、登坂路の手前でバッテリエネルギー残量ができるだけ多くされていれば、登坂路でバッテリエネルギーが枯渇して車両の登坂路走行性能が悪化するという問題を回避することができる。
<駆動系の構成>
図1は、本発明の一実施例になるバッテリ充電制御装置を具えたハイブリッド車両の駆動系(パワートレーン)を、その制御システムと共に示すものである。
本実施例におけるハイブリッド車両は、エンジン1により発電モータ2を駆動して得られた電力により、車載電源であるバッテリ3への充電を行い、バッテリ3からの電力により電動モータ4を駆動し、該電動モータ4からの動力で終減速機5(ディファレンシャルギヤ装置を含む)を介し左右駆動輪6L,6Rを駆動することにより走行可能な、所謂シリーズ型ハイブリッド車両とする。
従ってエンジン1および発電モータ2は、本発明における車載発電装置を構成し、電動モータ4は、本発明における走行用動力源に相当する。
また電動モータ4は、上記のごとく駆動車輪6L,6Rの駆動を司るのみに非ず、車両の減速時に駆動車輪6L,6Rの回転エネルギーを電力に変換してバッテリ3に向かわせる回生制動機能をも果たすものである。
従って本実施例におけるハイブリッド車両は、外部電源によるバッテリ充電が可能なシリーズ型ハイブリッド車両である。
このため、発電モータ2およびバッテリ3間を、交流−直流変換器であるインバータ9により相互接続し、電動モータ4およびバッテリ3間を、交流−直流変換器であるインバータ10により相互接続する。
これらインバータ9,10は上記の交−直変換に際し、モータ2,4とバッテリ3との間における電力制御機能をも司るものである
これら家庭用電源7および充電スタンド8からの電力でバッテリ3を充電可能にするため、バッテリ3に接続して充電器11を設け、この充電器11に、家庭用電源7に差し込むためのプラグ11a、および、充電スタンド8の電源に差し込むためのプラグ11bを設ける。
次に、上記した駆動系(パワートレーン)の制御を司る車載コントローラを説明する。
この車載コントローラはマイクロコンピュータを可とし、モータ/ジェネレータコントローラ20と、エンジンコントローラ21と、バッテリコントローラ22と、ナビゲーションコントローラ23と、充電器コントローラ24と、パワートレーン統合制御コントローラ25とから成る。
エンジンコントローラ21は、エンジン1の吸入空気量、点火時期、燃料噴射量を操作してエンジン出力トルクを制御するものである。
バッテリコントローラ22は、バッテリ3の蓄電率(SOC)や充放電可能エネルギーなどの内部状態量を推定したり、バッテリ保護を行うものである。
充電器コントローラ24は、家庭用電源7や、充電スタンド8からの電力による、バッテリ3への充電の実行・停止を行なうものである。
なおコントローラ20〜25は、高速通信網で相互通信可能で、これらコントローラ間で各種データを共有化し、これら各種データを基にパワートレーン統合制御コントローラ25が、図2〜4に示す制御プログラムを実行して、本発明が狙いとするバッテリ充電制御を以下のごとくに遂行するものとする。
ステップS1においては、運転者が車両の要求駆動力を指令するときに踏み込むアクセルペダルの踏み込み量、つまりアクセル開度APOを計測する。
この計測に当たっては、アクセルペダルの踏み込みストロークを検出する図示していないアクセル開度センサ(ポテンショメータ)からの出力信号を基に、当該計測を行う。
実際には、別タイミングで計測された周波数(または周期)を、本タイミングで車速VSPに換算して当該計測を行うものとする。
モータ/ジェネレータコントローラ20からは、発電モータ2の回転数および電動モータ4の回転数を読み込む。
エンジンコントローラ21からは、エンジン1の始動判定フラグおよびエンジン回転数を読み込む。
バッテリコントローラ22からは、バッテリ3の蓄電率SOCを読み込む。
充電器コントローラ24からは、外部充電拠点である家庭用電源7または充電スタンド8に対する充電プラグ11aまたは11bの接続情報や、これら外部充電拠点7,8の充電電力情報を受信する。
なお、駆動軸の捻れに起因したガクガク振動を抑制するためのトルク補正が必要であれば、周知の要領でこのトルク補正を行うことができる。
先ずステップS5-1において、ナビゲーションコントローラ23から蓄電率上限値(SOC上限値)および蓄電率下限値(SOC下限値)を受信する。
次のステップS5-2においては、実蓄電率(実SOC)が蓄電率下限値(SOC下限値)以下に低下したか否かをもって、発電が必要であるか否かを判定する。
実蓄電率(実SOC)が蓄電率下限値(SOC下限値)以下に低下していなければ、ステップS5-3において、実蓄電率(実SOC)が蓄電率上限値(SOC上限値)以上に上昇したか否かをもって、発電が不要であるか否かを判定する。
ここで発電モータトルク指令値は、発電負荷であるため負値であり、バッテリ3の充電を行う電力を発生する。
この外部充電制御ステップS6は、家庭用電源7や充電スタンド8などの外部(車外)充電拠点からの電力でバッテリ3を充電する時における外部充電制御に係わるもので、詳しくは図4に示すごときものとする。
このステップS6-3では、外部充電が可能な停車状態か否かをチェックし、停車状態でなければ、外部充電ができないから、図4のループから抜けて制御を図2のステップS7に戻し、停車状態であれば、外部充電が可能であるから制御をステップS6-4へ進める。
外部充電完了時目標SOCの入力に際し運転者は、例えば運転席近辺に設置したスイッチや、ナビゲーションシステムの入力装置を操作して、外部充電完了時目標SOCを入力することができる。
ステップS6-6においては、ステップS6-4で運転者が入力した外部充電完了時目標SOCに実蓄電率(実SOC)が達しているか否かをチェックし、実蓄電率(実SOC)が外部充電完了時目標SOCに達するまでの間は、ステップS6-8で外部充電プラグ11aまたは11bが接続状態であると判定されることが前提であるが、ステップS6-7の選択により外部充電を継続的に実行させるべく、対応する外部充電実行フラグを1にセットする。
かかる外部充電の中断を運転者に提示する手段としては、ナビゲーションシステムの画面上に表示したり、音声により知らせる方法が有る。
次のステップS6-11においては、ステップS6-7で1にセットした外部充電実行フラグを、外部充電の停止が指令されるよう0にリセットし、制御を図2のステップS7に戻す。
ステップS6-10では、実蓄電率(実SOC)が外部充電完了時目標SOCに達して外部充電が完了したことを運転者に提示する。
かかる外部充電の完了を運転者に提示する手段としては、ナビゲーションシステムの画面上に表示したり、音声により知らせる方法が有る。
次のステップS6-11においては、外部充電を停止させるべく、ステップS6-7で1にセットされた外部充電実行フラグを0にリセットし、制御を図2のステップS7に戻す。
次に、統合制御コントローラ25が図3の発電による充電制御に際して用いるため、ステップS5-1で受信するSOC上限値およびSOC下限値(バッテリエネルギー管理目標値)について説明する。
これらバッテリエネルギー管理目標値(SOC上限値およびSOC下限値)はそれぞれ、ナビゲーションコントローラ23が図6の経路誘導(ナビゲーション制御)を行っている過程で、図7に示す演算プログラムを実行して算出するものとする。
しかし図7に示すバッテリエネルギー管理目標値の演算プログラムは、必ずしもナビゲーションコントローラ23で実行する必要はなく、統合制御コントローラ25をはじめとし、ナビゲーションコントローラ23以外のコントローラで実行してもよいのは言うまでもない。
図6のステップS11においては、地球測位衛星26からのGPS(グローバルポジショニングシステム)信号を受信し、これから自車位置(緯度、経度、標高)情報、および自車の進行方向(方位角)情報を入手する。
なお、渋滞情報などの入手先としては、VICSに限られるものでなく、任意の入手先とし得ることは勿論である。
ステップS14においては、統合制御コントローラ25が図2のステップS2で計測した車速VSPに係わる情報を受信して、受信バッファに書き込む。
なお、ナビゲーションシステムによる経路誘導は、既に多くの市販車に搭載されて実用化されている確立済みの技術であり、発明と関係ないためここでの詳細説明を省略することとする。
つまり、先ずステップS16-1において、自車位置(緯度、経度、標高)情報と、自車の進行方向(方位角)情報と、車速VSPとに基づいて、バッテリエネルギー管理用に道路情報を検索する基準領域(バッテリエネルギー管理基準領域)を設定する。
なお本実施例では、バッテリエネルギー管理基準領域の形状を以下のように円形として説明するが、必ずしも円形に限られるものではない。
また車速VSPは、統合制御コントローラ25(ステップS2)での演算値に限られず、GPS信号からの自車位置(緯度、経度)情報の時間変化率から算出してもよい。
図8に示すようにバッテリエネルギー管理基準領域は、領域基準点(中心点)と、領域基準半径Rbaseとによって決まる円形に設定する。
なお、領域基準半径Rbaseは任意の所定値であり、領域基準点(中心点)の経度(Longitude)、緯度(Latitude)座標(LObase, LAbase)は、自車位置の経度、緯度座標(LOcur, LAcur)と、自車の進行方向方位角θと、車速VSPから求まる先読み距離Rfとに基づいて以下のように算出し得る。
LObase=LOcur + Rf×sinθ
LAbase=LAcur + Rf×cosθ
図9から明らかなように、先読み距離Rfは車速VSPが高いほど長くし、高車速であるほど自車位置から遠くの地点を領域基準点としてバッテリエネルギー管理基準領域が設定されるようにする。
また車速VSPがゼロの場合には、自車位置と領域基準点とが一致するため、バッテリエネルギー管理基準領域は、自車位置を中心とした半径Rbaseの円形となる。
かように格納される道路情報の配列データは、例えば図10に示すごときもので、予定地点i(1,2,3,4,5・・・)ごとに、(A)経度、(B)緯度、(C)標高、および(D)道路種別(細道=種別-0、一般道=種別-1、県道=種別-2、国道=種別-3など)の4つの道路情報DATA_A(i), DATA_B(i), DATA_C(i), DATA_D(i)を有する。
制御パラメータ(F)に係わる「自車位置から各地点までの直線距離DAT_F(i)」は、地点経度DAT_A(i)、地点緯度DAT_B(i)、自車位置経度LOcur、自車位置緯度LAcurとから、次式の演算により算出することができる。
なお、経路検索結果に基づいて走行経路の距離を表示するといった機能は、ナビゲーションシステムにおいて確立された周知技術であるため、ここではその詳細説明を省略した。
なお、走行経路の検索結果に基づいて、走行経路の走行時間を表示するといった機能は、ナビゲーションシステムにおいて確立された周知技術であるため、ここではその詳細説明を省略した。
走行エネルギーDAT_I(i)の算出に当たっては、車両重量Mと、重力の加速度Gと、各地点の標高DAT_C(i)と、自車位置の標高HGTcurと、平均走行抵抗Fresと、走行距離DAT_G(i)とを用いた以下の演算を行うことにより走行エネルギーDAT_I(i)を算出する。
従って、本実施例では「自車位置から各地点までの走行エネルギーDAT_I(i)」を、自車の位置エネルギー変化のために消費される走行エネルギーと、走行抵抗に逆らって走行するのに消費される走行エネルギーとの和で表現している。
また、上記の平均走行抵抗Fresは、図12に例示する予定のマップを基に、各地点までの平均車速DAT_H(i)から検索して求めることができる。
さらに本実施例では上記のごとく、各地点までの走行エネルギーDAT_I(i)の推定に際し、推定精度の向上を狙って、自車位置から各地点までの走行経路情報に基づいて、走行エネルギーDAT_I(i)を推定したが、コントローラの演算負荷を軽減したい場合は、自車位置と各地点との2点の情報のみを用い、例えば、これら2点間の標高差と、走行距離に代わる2点間直線距離とから走行エネルギーDAT_I(i)を推定してもよい。
例えば、県道(種別-2)は細道(種別-0)に比べて交通量が多いことから、走行する可能性が高い地点と推測できるので、地点の道路種別が細道(種別-0)の地点を削除するといった手法が考えられる。
かように初期値を与えられたバッテリエネルギー管理領域設定用の道路検索距離Rsrchは以後、当該初期値から以下のように変更されて決定される。
次のステップS16-7においては、上記のごとく地点の絞り込みを終えた図11の配列データにある「自車位置から各地点までの走行エネルギーDAT_I(i)」を検索し、バッテリエネルギー管理領域内における地点までの走行エネルギーの最大値Edrvmaxと最小値Edrvminを抽出する。
これらSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_Lはそれぞれ、バッテリエネルギー管理領域内での走行においてバッテリ蓄電率SOC(バッテリエネルギー)に過不足が生じないようにするのに必要なバッテリ蓄電率SOCの管理上限値および管理下限値である。
Ebin=Emax−MAX(−Edrvmin,0)
Ebout=MAX(Edrvmax,0)
のように定め、これらバッテリエネルギー管理上限値Ebinおよびバッテリエネルギー管理下限値Eboutをバッテリ蓄電率に換算して、バッテリ蓄電率SOC(バッテリエネルギー)管理用のSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_Lを算出する。
図13(a)から明らかなように、SOC上限値SOC_H(バッテリエネルギー管理上限値Ebin)は、最小走行エネルギーEdrvminが小さいほど(走行エネルギーEdrvminが負値に大きく振れるほど)、一層多くの回生エネルギーを回収すべく小さな値となる。
また図13(b)から明らかなように、SOC下限値SOC_L(バッテリエネルギー管理下限値Ebout)は、最大走行エネルギーEdrvmaxが大きいほど、走行で消費されるエネルギーを一層多く供給すべく大きな値となる。
ステップS16-5で設定した道路検索距離Rsrchの初期値により決まるバッテリエネルギー管理用の道路情報検索領域(バッテリエネルギー管理領域)が、自車地点0を基準として図14(a)の破線で示すごときものであり、この領域内に実線で示すような走行経路が存在し、この走行経路上に予定地点1〜11が有って、自車地点0から地点7までの走行に要するエネルギーが最大走行エネルギーEdrvmaxとなり、自車地点0から地点11までの走行に要するエネルギーが最小走行エネルギーEdrvminとなる場合、
これら最大走行エネルギーEdrvmaxおよび最小走行エネルギーEdrvminに基づいて、SOC上限値SOC_H(バッテリエネルギー管理上限値Ebin)およびSOC下限値SOC_L(バッテリエネルギー管理下限値Ebout)はそれぞれ、図14(b)に示すように求めることができる。
この場合、図14(a)に破線により示すバッテリエネルギー管理領域内での走行を、バッテリエネルギーが過不足することなく行わせることができず、例えば降坂路の手前でバッテリエネルギー残量ができるだけ少なくなるような発電による充電制御を行うことができないし、登坂路の手前でバッテリエネルギー残量ができるだけ多くなるような発電による充電制御を行うことができない。
また登坂路の手前でバッテリエネルギー残量ができるだけ多くなるような充電制御を行うことができない場合、登坂路でバッテリエネルギーが枯渇して動力性能が低下し、車両の走行性能が悪化する問題を生ずる。
ここで上記の所定値(≧0)および所定範囲(≧0)内の値は、SOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_L間の大小関係が、本来の図14(b)に示す大小関係(SOC_H>SOC_L)から、図15に示すように逆転するか否かを判定するためのものとする。
この問題を解決するため、ステップS16-9においてバッテリエネルギー管理幅ΔSOCが所定値(≧0)、または所定範囲(≧0)内の値でないと判定した場合は、制御を、バッテリエネルギー管理領域変更手段に相当するステップS16-10へ進めた後、ステップS16-6に戻す。
かかるバッテリエネルギー管理領域の縮小に当たっては、当該バッテリエネルギー管理領域の設定に用いる道路検索距離Rsrchが、前回ステップS16-5で付与した初期値である場合、道路検索距離Rsrchをこの初期値よりも所定距離ΔRsrchだけ短くし、道路検索距離Rsrchが前回ステップS16-10で既に短くされたものである場合、道路検索距離Rsrchを前回値よりも更に所定距離ΔRsrchだけ短くし、かように短くされた道路検索距離Rsrchに基づきバッテリエネルギー管理領域を設定し直して、バッテリエネルギー管理領域の縮小を行う。
その結果、図14(a)では自車地点0から地点7までの走行に要するエネルギーが最大走行エネルギーEdrvmaxであったが、図16では自車地点0から縮小後バッテリエネルギー管理領域内における地点9までの走行に要するエネルギーが最大走行エネルギーEdrvmaxとなる。
従ってステップS16-11は、本発明における外部充電拠点検知手段に相当する。
ステップS16-11で地点i(1,2,3,4,5・・・)に外部充電拠点(自宅7や、充電スタンド8等)が含まれていないと判定する場合、図7のループから抜けて制御を図6のステップS17に戻す。
この場合ステップS17では、直前にステップS16-8で求められたSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_Lを、図1のナビゲーションコントローラ23から高速通信網を経て統合制御コントローラ25に送信し、図3の発電による充電制御に供する。
次のステップS16-13においては、図11の配列データに格納された地点i(1,2,3,4,5・・・)のうち、「自車位置からの直線距離DATA_F(i)」がステップS16-12でセットした道路検索距離Rsrch(外部充電拠点までの直線距離)より長い地点、つまり外部充電拠点までの直線距離よりも遠い地点を配列データから削除して地点の絞り込みを行う。
次のステップS16-15においては、これら抽出した最大走行エネルギーEdrvmaxおよび最小走行エネルギーEdrvminを用いて、ステップS16-8によると同様な方法により、図3の発電による充電制御に際して用いるバッテリ蓄電率SOC(バッテリエネルギー)管理用のSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_Lを算出する。
ここで新たなSOC上限値SOC_Hは、図17から明らかなように、ステップS16-15で求めたSOC下限値SOC_Lよりも所定比率だけ大きなバッテリ蓄電率とする
ステップS16-16で新たなSOC上限値SOC_Hを算出した後は、図7のループから抜けて制御を図6のステップS17に戻す。
この場合ステップS17では、ステップS16-15で求めたSOC下限値SOC_L、および、ステップS16-16で求めた新たなSOC上限値SOC_Hを、図1のナビゲーションコントローラ23から高速通信網を経て統合制御コントローラ25に送信し、図3の発電による充電制御に供する。
図3の発電による充電制御は前記した通り、バッテリ蓄電率SOC(バッテリエネルギー残量)がSOC上限値(バッテリエネルギー管理上限値)およびSOC下限値(バッテリエネルギー管理下限値)間の値となるよう制御するものである。
ところでSOC上限値(バッテリエネルギー管理上限値)およびSOC下限値(バッテリエネルギー管理下限値)をそれぞれ、図7につき前述したごとくに決定するため、以下の作用効果を達成することができる。
そこで本実施例においては、図7のステップS16-9でバッテリエネルギー管理幅ΔSOC(=SOC_H−SOC_L)を基にSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_L間の大小関係が、本来の図14(b)に示す大小関係(SOC_H>SOC_L)から図15に示すように逆転すると判定する場合、ステップS16-10で、SOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_L間の大小関係が本来の大小関係(SOC_H>SOC_L)となるよう、これらSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_Lを求め直すべく、バッテリエネルギー管理領域を図16につき前述したごとくΔRsrchだけ縮小させ、これに基づきステップS16-6〜ステップS16-8でSOC上限値SOC_H(バッテリエネルギー管理上限値)およびSOC下限値(バッテリエネルギー管理下限値SOC_L)を求め直して、図3の発電による充電制御に資する。
図14(a)に破線で示すバッテリエネルギー管理領域に基づきステップS16-6〜ステップS16-8で求めたSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_L間の大小関係が、本来の図14(b)に示す大小関係(SOC_H>SOC_L)から図15のように逆転するのをステップS16-9が判定するとき、ステップS16-10でバッテリエネルギー管理領域を図14(a)に破線で示す領域から図16に示すようにΔRsrchだけ縮小させる。
よって最大走行エネルギーEdrvmaxが小さくなり、図16の縮小後バッテリエネルギー管理領域(小さくなった最大走行エネルギーEdrvmax)に基づきステップS16-6〜ステップS16-8で求め直したSOC下限値SOC_Lが小さくなる結果、SOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_L間の大小関係が、図15の逆転状態から本来の図14(b)に示す大小関係(SOC_H>SOC_L)となる。
つまり、降坂路の手前でバッテリ蓄電率SOC(バッテリエネルギー残量)ができるだけ少なくなるような充電制御を保証して、降坂路走行の途中で回生制動(回生電力)によりバッテリが満充電状態となって以後の充電(回生電力の回収)が不能になり、回生電力の取りこぼしにより燃費が悪化するのを防止し得る。
また登坂路の手前でバッテリ蓄電率SOC(バッテリエネルギー残量)ができるだけ多くなるような充電制御を保証して、登坂路でバッテリエネルギーが枯渇して走行性能が悪化する問題を回避することができる。
また、SOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_L間の大小関係は逆転しないものの、これらSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_L間の差が大き過ぎる場合は、バッテリエネルギー管理領域を広げることで、SOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_L間の差を所定値または所定範囲内の値にすることができる。
よって、バッテリエネルギー管理領域を図20(a)および図21(a)に破線で示す領域から実線で示す領域へと、自車位置に近いバッテリエネルギー管理領域が含まれたまま縮小、拡大されるよう変更する場合、変更後の領域が自車の走行する可能性の高い領域となって、前記した作用効果を一層確実に達成することができる。
本実施例はこの点、自車位置から各地点までの走行経路情報に基づいて走行エネルギーDAT_I(i)を推定するため、その推定精度が格段に高くて、前記の作用効果を更に確実に達成することができる。
次のステップS16-16で、上記のSOC下限値SOC_L(ステップS16-15)から、これよりも一定比率(図17参照)だけ大きい新たなSOC上限値SOC_Hを算出する。
この新たなSOC上限値SOC_Hを、上記のSOC下限値SOC_L(ステップS16-15)と共に、図3の発電による充電制御に供する。
しかし図22の自車位置では、この外部充電拠点が未だバッテリエネルギー管理領域内になく、SOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_Lは図7のステップS16-8で前記したように求められた、図24の瞬時t1以前におけるごときものであり、バッテリ蓄電率SOCがこれらSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_L間の値となるよう発電による充電制御が行われる。
このとき、バッテリエネルギー管理領域を、自車位置から外部充電拠点までの直線距離よりも遠い領域(図23のハッチング領域)が排除されるように設定し直し、この新しく設定された領域内における地点までの走行エネルギーのうち最大エネルギーEdrvmaxと最小エネルギーEdrvminとを基にSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_Lを算出する。
これらSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_Lのうち、後者のSOC下限値SOC_Lはそのまま図3の発電による充電制御に供するが、SOC上限値SOC_Hとしては、当該SOC下限値SOC_Lよりも一定比率(図17参照)だけ大きい新たなSOC上限値SOC_Hを図3の発電による充電制御に供する。
かようにバッテリエネルギー管理下限値Ebout(SOC下限値)が漸減し、バッテリエネルギー管理上限値Ebin(SOC上限値)が漸増するのでは、バッテリ蓄電率SOCがこれらの間の値になるように行う発電による充電制御が成立せず、前記した作用効果を奏し得ない。
かように新たなSOC上限値SOC_HおよびSOC下限値SOC_Lを外部充電拠点の直前にある登坂路の手前で一時的に増加させる場合、バッテリ蓄電率SOCが登坂路の手前で一時的に増加するような充電制御となり、外部充電拠点に到着した時にバッテリエネルギー残量を確実に少なくし得て、コスト的に有利で環境にも優しい外部充電拠点での充電量を多くすることができる。
2 発電モータ
3 バッテリ
4 電動モータ
5 終減速機
7 家庭用電源(外部充電拠点)
8 充電スタンド(外部充電拠点)
9,10 インバータ
11 充電器
11a,11b 電源プラグ
20 モータ/ジェネレータコントローラ
21 エンジンコントローラ
22 バッテリコントローラ
23 ナビゲーションコントローラ
24 充電器コントローラ
25 統合制御コントローラ
26 地球測位衛星(自車位置検出手段)
27 交通インフラ(VICS)
Claims (5)
- 車載発電装置によって充電が可能なバッテリからの電力により走行可能な電動車両であって、
自車の現在位置を検出する自車位置検出手段と、
該手段で検出した自車位置から所定のバッテリエネルギー管理領域内にある走行経路上の道路情報を検出する道路情報検出手段と、
該手段により検出した道路情報を用いて、自車位置から、前記走行経路上に設定されている複数の予定地点までの走行エネルギーを個々に推定する走行エネルギー推定手段と、
該手段により推定した走行エネルギーの最大値、最小値、およびバッテリ総容量に基づき、前記バッテリエネルギー管理領域内にあって前記走行エネルギーが最大および最小となる走行エネルギー最大地点および走行エネルギー最小地点まで走行した時のバッテリエネルギー残量が目標値となるのに必要なバッテリエネルギー管理上限値およびバッテリエネルギー管理下限値を算出するバッテリエネルギー管理目標値演算手段と、
バッテリエネルギー残量が、該手段で算出したバッテリエネルギー管理上限値およびバッテリエネルギー管理下限値間の値となるよう、前記車載発電装置によるバッテリの充電を行わせる充電制御手段とを具えた電動車両において、
前記バッテリエネルギー管理上限値から前記バッテリエネルギー管理下限値を差し引いて得られるバッテリエネルギー管理幅を算出するバッテリエネルギー管理幅演算手段と、
該手段により算出したバッテリエネルギー管理幅が所定値または所定範囲内の値となるよう前記バッテリエネルギー管理領域を変更するバッテリエネルギー管理領域変更手段とを具備してなることを特徴とする電動車両のバッテリ充電制御装置。 - 請求項1に記載の電動車両のバッテリ充電制御装置において、
前記走行エネルギー推定手段は、自車位置から前記走行経路上における各予定地点までの走行経路に沿った道路情報を基に、自車位置から各予定地点までの走行エネルギーを個々に推定するものであることを特徴とする電動車両のバッテリ充電制御装置。 - 請求項1または2に記載の電動車両のバッテリ充電制御装置において、
前記バッテリエネルギー管理領域変更手段は、前記バッテリエネルギー管理幅が前記所定値または所定範囲内の値よりも小さな値である場合、前記バッテリエネルギー管理領域を、自車位置に近いバッテリエネルギー管理領域が含まれたまま縮小されるよう変更し、前記バッテリエネルギー管理幅が前記所定値または所定範囲内の値よりも大きな値である場合、前記バッテリエネルギー管理領域を、自車位置に近いバッテリエネルギー管理領域が含まれたまま拡大されるよう変更するものであることを特徴とする電動車両のバッテリ充電制御装置。 - 前記電動車両が、前記バッテリを外部充電拠点でも充電可能なものである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動車両のバッテリ充電制御装置において、
前記所定のバッテリエネルギー管理領域内に前記外部充電拠点が存在するのを検知する外部充電拠点検知手段と、
該手段で前記所定のバッテリエネルギー管理領域内に前記外部充電拠点が存在するのを検知したとき、自車位置から外部充電拠点までの距離よりも遠くにおける外部充電拠点以遠領域を前記バッテリエネルギー管理領域から除外するバッテリエネルギー管理領域縮小手段と、
該手段で縮小されたバッテリエネルギー管理領域に基づき前記バッテリエネルギー管理目標値演算手段が算出したバッテリエネルギー管理下限値を基に新たなバッテリエネルギー管理上限値を決定する新バッテリエネルギー管理上限値演算手段とを設け、
前記充電制御手段が前記車載発電装置によるバッテリの充電に際し、前記バッテリエネルギー管理目標値演算手段で算出したバッテリエネルギー管理上限値に代え、前記新バッテリエネルギー管理上限値演算手段で求めた新たなバッテリエネルギー管理上限値を用いるよう構成したことを特徴とする電動車両のバッテリ充電制御装置。 - 請求項4に記載の電動車両のバッテリ充電制御装置において、
前記新バッテリエネルギー管理上限値演算手段は、前記バッテリエネルギー管理下限値よりも所定比率だけ大きな値を新たなバッテリエネルギー管理上限値とするものであることを特徴とする電動車両のバッテリ充電制御装置。
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