JP7191918B2 - 制御装置、制御方法、及び電動車両 - Google Patents

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Description

本発明は、走行計画を作成して走行を制御する制御装置、制御方法、及び電動車両に関する。
従来、内燃機関と、電動機と、内燃機関の動力により電動機(発電機)で発電した電力や外部電力によって充電可能な蓄電器と、を備えたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両は種々の走行モードで走行可能である。走行モードとしては、例えば、内燃機関を停止して蓄電器の電力により駆動される電動機の出力のみによって走行するEVモードや、内燃機関の動力により発電機が発電した電力供給によって駆動される電動機の出力によって走行するシリーズモード等がある。
これらの走行モードは、種々の状況に従って選択され、切り替えられる。例えば、従来、各区間の車速情報等に基づいて、目的地までの走行経路全体を考慮して走行モードを決定することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、バッテリ残量に基づいて、走行負荷が低い区間の順に、エンジンを停止させてモータ装置を駆動源として用いるEV走行を優先させるEVモードを計画し、EV計画区間以外のリンクに、エンジンを駆動させてモータ装置を回生運転させるHV走行を優先させるHVモードを計画することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2015-685公報 特開2015-157530公報
蓄電池と内燃機関を備える車両においては、蓄電池を用いる走行を低負荷な走行区間に割り当て、内燃機関を用いる走行を高負荷な走行区間に割り当てることにより、目的地までの走行のエネルギー効率が高くなる傾向がある。
しかしながら、特許文献1の構成では、車速情報等に基づいて走行モードを切り替えるものであり、走行区間の負荷に応じて走行モードを切り替えることによるエネルギー効率の向上を図ることができない。
また、特許文献2の構成では、走行負荷が低い順にEVモードを割り当てるため、走行モードが頻繁に切り替わるハンチングが発生しやすい。
本発明は、制御のハンチングを抑制しつつ、走行のエネルギー効率の向上を図ることができる制御装置、制御方法、及び電動車両を提供する。
本発明は、
内燃機関と、蓄電器と、前記蓄電器からの電力供給によって駆動する電動機とを備え、第1走行モードと、前記第1走行モードより前記蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードとを含む複数通りの走行モードで走行可能な電動車両の制御装置であって、
前記電動車両の現在地から目的地までの走行予定経路の各走行区間のそれぞれに前記複数通りの走行モードのいずれかを割り当てた走行計画を作成する走行計画部と、
前記走行計画部によって作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する制御部と、
を備え、
前記走行計画部は、前記第1走行モードによる前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値が前記走行計画の作成時の前記蓄電器の充電状態に基づく第1所定値を上回る場合、前記各走行区間の中から、走行に要する出力の推定値が第2所定値を上回る区間を計画対象区間として抽出し、抽出した前記計画対象区間のうち前記電動車両から遠い区間ほど優先して前記第2走行モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
制御装置である。
本発明は、
内燃機関と、蓄電器と、前記蓄電器からの電力供給によって駆動する電動機とを備え、第1走行モードと、前記第1走行モードより前記蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードとを含む複数通りの走行モードで走行可能な電動車両の制御方法であって、
前記電動車両の現在地から目的地までの走行予定経路の各走行区間のそれぞれに前記複数通りの走行モードのいずれかを割り当てた走行計画を作成する走行計画ステップと、
前記走行計画ステップによって作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する制御ステップと、
を含み、
前記走行計画ステップでは、前記第1走行モードによる前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値が前記走行計画の作成時の前記蓄電器の充電状態に基づく第1所定値を上回る場合、前記各走行区間の中から、走行に要する出力の推定値が第2所定値を上回る区間を計画対象区間として抽出し、抽出した前記計画対象区間のうち前記電動車両から遠い区間ほど優先して前記第2走行モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
制御方法である。
本発明は、
内燃機関と、蓄電器と、前記蓄電器からの電力供給によって駆動する電動機とを備え、第1走行モードと、前記第1走行モードより前記蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードとを含む複数通りの走行モードで走行可能な電動車両であって、
前記電動車両の現在地から目的地までの走行予定経路の各走行区間のそれぞれに前記複数通りの走行モードのいずれかを割り当てた走行計画を作成する走行計画部と、
前記走行計画部によって作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する制御部と、
を備え、
前記走行計画部は、前記第1走行モードによる前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値が前記走行計画の作成時の前記蓄電器の充電状態に基づく第1所定値を上回る場合、前記各走行区間の中から、走行に要する出力の推定値が第2所定値を上回る区間を計画対象区間として抽出し、抽出した前記計画対象区間のうち前記電動車両から遠い区間ほど優先して前記第2走行モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
電動車両である。
本発明によれば、制御のハンチングを抑制しつつ、走行のエネルギー効率の向上を図ることができる。
シリーズ/パラレル方式のプラグインハイブリッド電気自動車の内部構成を示すブロック図である。 図1に示した電動車両における駆動システムの主要部を概略的に示した図である。 図1に示した電動車両のEVモードにおける駆動状態を示した図である。 図1に示した電動車両の第1のシリーズモードにおける駆動状態を示した図である。 図1に示した電動車両の第2のシリーズモードにおける駆動状態を示した図である。 図1に示した電動車両のエンジン直結モードにおける駆動状態を示した図である。 図1に示したマネジメントECUによる処理の一例を示すフローチャートである。 図1に示したマネジメントECUによる走行計画の作成の具体例1を示す図である。 図1に示したマネジメントECUによる走行計画の作成の具体例2を示す図である。 図1に示したマネジメントECUによる走行計画の作成の具体例3を示す図である。 図1に示したマネジメントECUによる走行計画の作成の具体例4を示す図である。 図1に示したマネジメントECUによる走行計画の作成の具体例5を示す図である。 図1に示したマネジメントECUによる走行計画の作成の具体例6を示す図である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
ハイブリッド電気自動車(Hybrid Electrical Vehicle)は、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び/又は内燃機関の駆動力によって走行する。ハイブリッド電気自動車には、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の2種類がある。シリーズ方式のハイブリッド電気自動車は、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。
シリーズ方式のハイブリッド電気自動車の走行モードとしては、まず、蓄電器からの電源供給によって駆動する電動機の駆動力によって走行する走行モードがある。このとき内燃機関は駆動されない。また、蓄電器及び発電機の双方からの電力の供給や発電機のみからの電力の供給等によって駆動する電動機の駆動力によって走行する走行モードがある。このとき、内燃機関は発電機における発電のために駆動される。
パラレル方式のハイブリッド電気自動車は、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の駆動力によって走行する。パラレル方式のハイブリッド電気自動車の走行モードとしては、特に、内燃機関のみの駆動力によって走行するモードがある。
シリーズ方式及びパラレル方式を複合したシリーズ/パラレル方式のハイブリッド電気自動車も知られている。シリーズ/パラレル方式では、車両の走行状態に応じてクラッチを開放又は締結する(断接する)ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。特に低中速の加速走行時にはクラッチを開放してシリーズ方式の構成とし、中高速の定常走行(クルーズ走行)時にはクラッチを締結してパラレル方式の構成とする。
また、ハイブリッド電気自動車に外部充電機能を加えたプラグインハイブリッド電気自動車(Plug-in Hybrid Electrical Vehicle)も知られている。プラグインハイブリッド電気自動車は、通常のハイブリッド電気自動車に比べて大容量の電池を搭載しており、家庭用電源等からプラグを利用して直接電力を供給して充電できるため、電気のみでより長距離の走行が可能である。
<シリーズ/パラレル方式のプラグインハイブリッド電気自動車の内部構成>
図1に示すように、シリーズ/パラレル方式のプラグインハイブリッド電気自動車(以下、単に「電動車両」という)1は、蓄電器(BATT)101と、コンバータ(CONV)103と、第1インバータ(第1INV)105と、電動機(MOT)107と、内燃機関(ENG)109と、発電機(GEN)111と、第2インバータ(第2INV)113と、エンジン直結クラッチ(以下、単に「クラッチ」という。)115と、ギヤボックス(以下、単に「ギヤ」という。)119と、車速センサ121と、回転数センサ123と、マネジメントECU(MG ECU)125と、充電器126と、サーバ133から情報を取得するナビゲーションシステム(NAVI)131と、を備える。なお、図1中の点線の矢印は値データを示し、実線は指示内容を含む制御信号を示す。本発明の制御装置は、例えばマネジメントECU125に適用することができる。
蓄電器101は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば100~200[V]の高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。コンバータ103は、蓄電器101の直流出力電圧を直流のまま昇圧又は降圧する。第1インバータ105は、コンバータ103からの直流電圧を交流電圧に変換して3相電流を電動機107に供給する。また、第1インバータ105は、電動機107の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換して蓄電器101に充電する。
充電器126は、プラグを介して外部電源10と接続可能であり、外部電源10の電力により蓄電器101を充電可能である。例えば、充電器126は、外部電源10の交流電圧を直流電圧に変換するインバータを含む。外部電源10は、例えば家庭用電源である。
電動機107は、電動車両1が走行するための動力を発生する。電動機107で発生したトルクは、ギヤ119を介して駆動軸127に伝達される。なお、電動機107の回転子はギヤ119に直結されている。また、電動機107は、回生ブレーキ時には発電機として動作し、電動機107で発電された電力は蓄電器101に充電される。
内燃機関109は、クラッチ115が開放されて電動車両1がシリーズ走行する際には、発電機111を駆動するためだけに用いられる。但し、クラッチ115が締結されると、内燃機関109の出力は、電動車両1が走行するための機械エネルギーとして、クラッチ115及びギヤ119を介して駆動軸127に伝達される。
発電機111は、内燃機関109の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機111が発電した電力は、蓄電器101に充電されるか、第2インバータ113及び第1インバータ105を介して電動機107に供給される。第2インバータ113は、発電機111が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第2インバータ113によって変換された電力は、蓄電器101に充電されるか、第1インバータ105を介して電動機107に供給される。
クラッチ115は、マネジメントECU125からの指示に基づいて、内燃機関109から駆動輪129までの駆動力の伝達経路を断接する。
ギヤ119は、例えば5速相当の1段の固定ギヤである。したがって、ギヤ119は、電動機107からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸127に伝達する。車速センサ121は、電動車両1の走行速度(車速VP)を検出する。車速センサ121によって検出された車速VPを示す信号は、マネジメントECU125に送られる。回転数センサ123は、内燃機関109の回転数Neを検出する。回転数センサ123によって検出された回転数Neを示す信号は、マネジメントECU125に送られる。
マネジメントECU125は、車速VPに基づく電動機107の回転数の算出、クラッチ115の断接、蓄電器101の残容量(SOC)の検出、アクセルペダル開度(AP開度)の検出、走行モードの切り替え、並びに、電動機107、内燃機関109及び発電機111の制御等を行うECU(Electronic Control Unit:電子制御装置)である。マネジメントECU125は、本発明の走行計画部及び制御部の一例である。
ナビゲーションシステム131は通信機能を備えており、サーバ133から情報を取得する。サーバ133には、道路の走行区間情報や、各走行区間情報に対応する他車両の車速変動情報が蓄積されている。ナビゲーションシステム131は、不図示の入力手段を介したユーザの目的地入力に応じて必要な情報をサーバ133から取得し、現在地から目的地への走行予定経路を設定してマネジメントECU125に送る。
<図1に示した電動車両1の各走行モードに応じた駆動状態>
図2においては、図1に示した電動車両1における駆動システムの主要部を概略的に示している。
まず、図3Aに示すように、電動車両1は、クラッチ115は開放すると共に内燃機関109は停止し、蓄電器101からの電力供給によって駆動する電動機107の駆動力によって走行可能である(EVモード)。
また、電動車両1は、クラッチ115を開放すると共に、内燃機関109の動力により発電機111が発電した電力供給によって駆動する電動機107の駆動力によっても走行可能である(シリーズモード)。この走行モードには、図3Bに示すように、内燃機関109の動力により発電機111が、アクセルペダル開度及び車速等に基づく要求出力を電動機107が出力可能な電力のみを発電するモードがある。このとき、蓄電器101における充放電は原則的には行われない。
また、図3Cに示すように、内燃機関109の動力により発電機111が、アクセルペダル開度及び車速等に基づく要求出力を電動機107が出力可能な電力に加え、蓄電器101を充電可能な電力をも発電するモードがある。また、図示はしないが、要求出力が大きい場合には、さらに、蓄電器101からの電力をアシスト電力として電動機107に供給することも可能である。
さらに、図3Dに示すように、電動車両1は、クラッチ115を締結することによって、内燃機関109の駆動力によっても走行可能である(エンジン直結モード)。なお、エンジン直結モードにおいても、要求出力が大きい場合には、内燃機関109の駆動力に加え、蓄電器101からの電力供給によって駆動する電動機107の駆動力を用いることができる。
上記の各走行モードは、第1走行モード及び第2走行モードに分類可能である。第1走行モードは、第2走行モードと比べて、蓄電器101の電力を用いた走行を優先する走行モードである。第2走行モードは、第1走行モードと比べて、蓄電器101の蓄電量を維持する走行を優先する走行モードである。換言すると、第1走行モードは、内燃機関109の動力よりも蓄電器101の電力を優先して用いて走行する走行モードであり、第2走行モードは、蓄電器101の電力よりも内燃機関109の動力を優先して用いて走行する走行モードである。
第1走行モードには、上記のEVモードが含まれる。
第2走行モードには、上記のシリーズモードやエンジン直結モードが含まれる。これらの第2走行モードは、蓄電器101の蓄電量を所定の範囲内に維持する非アシスト走行モードと、内燃機関109の動力を用いた走行を、蓄電器101の電力による電動機107の駆動によって補助するアシスト走行モードと、に分類できる。
非アシスト走行モードには、シリーズモードのうち蓄電器101の電力をアシスト電力として用いないものや、エンジン直結モードのうち、蓄電器101からの電力供給によって駆動する電動機107の駆動力を用いないものが含まれる。非アシスト走行モードは、本発明の第1モードの一例である。
アシスト走行モードには、シリーズモードのうち蓄電器101からの電力をアシスト電力として用いるものや、エンジン直結モードのうち、蓄電器101からの電力供給によって駆動する電動機107の駆動力を用いるものが含まれる。アシスト走行モードは、本発明の第2モードの一例である。
ところで、上述したように、電動車両1が備える蓄電器101は外部電力により充電可能である。したがって、目的地に充電環境が設けられていれば、充電器126を介して外部電力により蓄電器101の充電を行うことが可能である。このときの充電量を大きくして外部電力を効率よく利用するためには、目的地に到着した時点での蓄電器101のSOCを十分低くしておく必要がある。そのため、マネジメントECU125は、電動車両1を現在地からEVモードで走行させることにより蓄電器101のSOCを十分に低下させておき、その後、内燃機関109を駆動して、シリーズモードやエンジン直結モードにより走行させるよう制御する。
ナビゲーションシステム131は、ユーザからの目的地の入力に応じて、現在地から目的地へと至る走行予定経路を設定する。このとき、ナビゲーションシステム131は、走行予定経路を構成する道路の情報をサーバ133から取得する。サーバ133に蓄積されている道路の情報には、高速道、有料道、一般道といった道路種別や、それらの法定制限速度等が含まれている。したがって、ナビゲーションシステム131は、走行予定経路の設定に伴い、高速走行が要求されるポイントを予測することができる。
ユーザからの目的地の入力に応じてサーバ133から取得される道路情報においては、走行予定経路が複数の走行区間に分割されている。走行区間の区切りは、道路種別の境界や、ナビゲーションシステム131に入力された目的地や経由地に設けられるほか、走行区間の距離が最大でも所定値以下となるように設けられる。走行予定経路を構成する各走行区間について、その道路種別や平均車速、距離等の情報が、ナビゲーションシステム131に入力される。また、これらの情報は、例えばナビゲーションシステム131を介してマネジメントECU125も取得することができる。
なお、各走行区間の平均車速は、例えば一区間の始点から終点までの法定制限速度の平均値として得られる。又は、各走行区間の平均車速は、各走行区間に対応する他車両の車速の平均値として得られてもよい。
<マネジメントECU125による処理>
図4に示すように、まず、マネジメントECU125は、ナビゲーションシステム131から取得した走行予定経路の各走行区間に、初期値としてEVモード(第1走行モード)を割り当てる(ステップS41)。これにより、全ての各走行区間にEVモードが割り当てられた仮の走行計画が作成される。
次に、マネジメントECU125は、現在の走行計画において、ユーザが入力した目的地(走行予定経路の終点)まで、蓄電器101のSOCが足りるか否かを判断する(ステップS42)。具体的には、マネジメントECU125は、現在の走行計画について、走行予定経路の各走行区間の走行に要する電力量の推定値を算出し、算出した各推定値の合計値(合計推定値)が、現在(走行計画の作成時)の蓄電器101の充電状態に基づく第1所定値を上回るか否かを判断する。
走行区間の走行に要する電力量の推定値は、例えば、その走行区間に割り当てられている走行モード、その走行区間の平均車速や距離等、及び蓄電器101からの伝達効率や補機消費に関連して予測される電力量に基づき算出可能である。
現在の蓄電器101の充電状態に基づく第1所定値は、例えば現在の蓄電器101の電力を使い切る電力量である。又は、ある程度の余裕が生じるように、現在の蓄電器101の充電状態に基づく第1所定値は、現在の蓄電器101の電力を使い切る電力量より一定量小さい電力量であってもよい。ステップS42において、マネジメントECU125は、合計推定値が第1所定値以下である場合はSOCが足りると判断し、合計推定値が第1所定値を上回る場合はSOCが足りないと判断する。
ステップS42において、SOCが足りる場合(ステップS42:No)、マネジメントECU125は、一連の処理を終了する。この場合、全ての各走行区間にEVモードが割り当てられた走行計画が、現時点での走行計画として作成される。
ステップS42において、SOCが足りない場合(ステップS42:Yes)、マネジメントECU125は、走行予定経路に高出力区間が有るか否かを判断する(ステップS43)。具体的には、マネジメントECU125は、走行予定経路の各走行区間について、走行に要する出力の推定値を算出し、算出した推定値が第2所定値を上回る区間を高出力区間と判定する。走行に要する出力とは、例えば単位距離当たりの走行に要する負荷(エネルギー量)である。走行区間の走行に要する出力の推定値は、例えば、その走行区間の道路種別や平均車速、距離等の情報に基づいて算出可能である。
ステップS43において、走行予定経路に高出力区間が無い場合(ステップS43:No)は、マネジメントECU125は、高出力区間の基準を変更し(ステップS44)、ステップS43に戻る。具体的には、マネジメントECU125は、上記の第2所定値を現在の値よりも低い値に変更する。これにより、各走行区間が高出力区間として判定されやすくなった状態で、高出力区間の判定が再度行われる。
ステップS43において、走行予定経路に高出力区間が有る場合(ステップS43:Yes)は、マネジメントECU125は、走行予定経路の各高出力区間を、現在地から遠いほど先に対象の高出力区間として、ステップS45~S48の処理を実行する。
まず、マネジメントECU125は、対象の高出力区間が低速区間か否かを判断する(ステップS45)。具体的には、マネジメントECU125は、対象の高出力区間の車速の推定値が第3所定値以下の場合はその高出力区間を低速区間と判定し、対象の高出力区間の車速の推定値が第3所定値を上回る場合はその高出力区間を高速区間と判定する。第3所定値は、走行区間が市街地などの低速区間であるか否かを判定するための基準であり、例えば予めマネジメントECU125のメモリに記憶されている。高出力区間の車速の推定値は、例えばその高出力区間の平均車速である。
ステップS45において、対象の高出力区間が低速区間である場合(ステップS45:Yes)は、マネジメントECU125は、その高出力区間についてのステップS45~S48の処理を終了する。これにより、その高出力区間は、第2走行モード(アシスト走行モード又は非アシスト走行モード)が割り当てられる計画対象区間とならない。
ステップS45において、対象の高出力区間が低速区間でない場合(ステップS45:No)は、マネジメントECU125は、対象の高出力区間の走行に要する出力が第4所定値を上回るか否かを判断する(ステップS46)。高出力区間が、特に高出力が要求される区間か否かを判定するための基準である。第4所定値は、例えば予めマネジメントECU125のメモリに記憶されている。
ステップS46において、対象の高出力区間の走行に要する出力が第4所定値を上回る場合(ステップS46:Yes)は、マネジメントECU125は、対象の高出力区間にアシスト走行モードを割り当てる(ステップS47)。対象の高出力区間の走行に要する出力が第4所定値以下である場合(ステップS46:No)は、マネジメントECU125は、対象の高出力区間に非アシスト走行モードを割り当てる(ステップS48)。
ステップS47又はステップS48の後、マネジメントECU125は、ステップS42と同様に、現在の走行計画において目的地までSOCが足りるか否かを判断し、SOCが足りない場合は、対象の高出力区間を次の高出力区間に変更し、ステップS45~S48の処理を再度実行する。マネジメントECU125は、SOCが足りる場合、各高出力区間に対するステップS45~S48の処理を終了し、ステップS49へ移行する。また、マネジメントECU125は、SOCが足りなくても、全ての高出力区間を対象としてステップS45~S48の処理を実行すると、ステップS49へ移行する。
ステップS49において、マネジメントECU125は、現在の走行計画において目的地までSOCが足りるか否かを判断する(ステップS49)。例えば、ステップS45~S48のループ処理においてSOCが足りたことによりステップS49へ移行した場合は、ステップS49においてSOCが足りると判断される。また、ステップS45~S48のループ処理において全ての高出力区間を対象とし終わったことによりステップS49へ移行した場合は、ステップS49において、ステップS42と同様の処理によりSOCが足りるか否かが判断される。
ステップS49において、SOCが足りない場合(ステップS49:No)、マネジメントECU125は、ステップS44へ移行する。これにより、各走行区間が高出力区間として判定されやすくなった状態で、走行計画の作成をやり直すことができる。SOCが足りる場合(ステップS49:Yes)は、マネジメントECU125は、一連の処理を終了する。
図4に示した処理により、走行計画を作成することができる。マネジメントECU125は、作成した走行計画に基づいて、電動車両1が走行予定経路を走行する際の電動車両1の走行モードを制御する。
<第4所定値を増加させる処理>
なお、ステップS49においてSOCが足りない場合(ステップS49:No)、マネジメントECU125は、ステップS44へ移行して高出力区間の基準を変更する(第2所定値を低下させる)のではなく、第4所定値を増加させる処理を行い、ステップS45~S48のループ処理をやり直してもよい。これにより、ステップS46~S48において、SOC消費が少ない非アシスト走行モードが高出力区間に割り当てられやすくなる。
この第4所定値を増加させる処理は、第2所定値を低下させる処理と併用されてもよい。例えば、第2所定値を低下させる際の下限値を設定しておき、SOCが足りない場合に、第2所定値が下限に達するまでは第2所定値を低下させる処理を行い、第2所定値が下限に達すると第4所定値を増加させる処理を行うようにしてもよい。また、この第4所定値を増加させる処理は、作成中の走行計画にアシスト走行モードの割り当てがあるときにのみ行われてもよい。
<マネジメントECU125による走行計画の作成の具体例>
図5~図10において、現在SOC51は、走行計画時(現在)の蓄電器101のSOC[%]である。現在SOC51は、蓄電器101の充電状態に基づく第1所定値の一例である。走行区間52は、現在地から目的地までの走行予定経路に含まれる各走行区間である。
車速推定値53は、走行区間52のそれぞれにおける車速の推定値(例えば平均車速)である。第3所定値53aは、走行区間が市街地などの低速区間であるか否かを判定するための上記の第3所定値である。
出力推定値54は、走行区間52のそれぞれの走行に要する出力の推定値である。第2所定値54aは、走行区間が高出力区間の中でも特に高出力が要求される区間か否かを判定するための上記の第4所定値である。
区間種別55は、車速推定値53及び出力推定値54に基づく、走行区間52のそれぞれの種別である。区間種別55は、「低速」、「高速/低出力」、「高速/高出力」のいずれかとなる。「低速」は、車速推定値53が第3所定値53a以下の走行区間であることを示す。なお、「低速」の走行区間については、計画対象区間から除外されるため、ここでは「低出力」と「高出力」とを区別しない。
「高速/低出力」は、車速推定値53が第3所定値53aを上回り、かつ出力推定値54が第2所定値54a以下の走行区間であることを示す。「高速/高出力」は、車速推定値53が第3所定値53aを上回り、かつ出力推定値54が第2所定値54aを上回る走行区間であることを示す。
走行計画56(最終値)は、図4に示した処理によって作成された走行計画である。走行計画56は、走行区間52のそれぞれについて、EVモード(EV)、アシスト走行モード(AST)、非アシスト走行モード(EG)のいずれかを割り当てたものである。
必要電力量推定値57は、走行計画56に基づく、走行区間52のそれぞれ走行に要する電力量の推定値[kWh]である。
必要電力量合計推定値58は、走行区間52における必要電力量推定値57を積算した値である。マネジメントECU125は、図4に示した処理により、必要電力量合計推定値58が現在SOC51を上回らないように、すなわち目的地まで蓄電器101のSOCが足りるように、走行計画56を作成する。
図5では、現在SOC51が十分に高い例を示している。図5の例では、走行区間52のうち2個の走行区間が「高速/高出力」と判定され、それら2個の走行区間にアシスト走行モード(AST)が割り当てられた時点で、現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回り、走行計画56が作成されている。なお、他の走行区間は、初期値のEVモード(EV)が割り当てられたままとなる。
図6では、図5の例よりも現在SOC51が低い例を示している。図6の例では、図5に示した第2所定値54aに基づく割り当てを行った結果、現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回らず、第2所定値54aを低下させる処理が行われている。その結果、4個の走行区間が「高速/高出力」と判定され、それら4個の走行区間にアシスト走行モード(AST)が割り当てられた時点で、現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回り、走行計画56が作成されている。
図7では、図6の例よりも現在SOC51が低い例を示している。図7の例では、図6に示した第2所定値54aに基づく割り当てを行った結果、現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回らず、第2所定値54aをさらに低下させる処理が行われている。その結果、15個の走行区間が「高速/高出力」と判定されている。それらの走行区間のうち現在地から遠い9個の走行区間に、出力推定値54が第4所定値54bを上回るか否かに応じてアシスト走行モード(AST)又は非アシスト走行モード(EG)が割り当てられた時点で、現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回り、走行計画56が作成されている。
図8では、図7の例よりも現在SOC51が低い例を示している。図8の例では、図7に示した第2所定値54aに基づく割り当てを行った結果、現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回らず、第2所定値54aをさらに低下させる処理が行われている。その結果、17個の走行区間が「高速/高出力」と判定されている。それらの全ての走行区間に、出力推定値54が第4所定値54bを上回るか否かに応じてアシスト走行モード(AST)又は非アシスト走行モード(EG)が割り当てられた時点で、現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回り、走行計画56が作成されている。
図9では、図8の例よりも現在SOC51が低い例を示している。図9の例では、図8に示した第2所定値54aに基づく割り当てを行った結果、現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回らず、第4所定値54bを増加させる処理が行われている。その結果、アシスト走行モード(AST)が割り当てられていた2個の「高速/高出力」の走行区間に対して非アシスト走行モード(EG)が割り当てられ、それにより現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回り、走行計画56が作成されている。
図10では、図9の例よりも現在SOC51が低い例を示している。図10の例では、図9に示した割り当てを行った結果、現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回らず、第4所定値54bをさらに増加させる処理が行われている。その結果、アシスト走行モードが割り当てられていた2個の「高速/高出力」の走行区間に対して非アシスト走行モード(EG)が割り当てられ、それにより現在SOC51が必要電力量合計推定値58を上回り、走行計画56が作成されている。
以上説明したように、本実施形態の電動車両の制御装置によれば、電動車両が走行予定経路を第1走行モードで走り切れない場合に、走行予定経路の各走行区間のうち要求出力が高い走行区間に優先的に第2走行モードを割り当てるため、要求出力が高い走行区間において内燃機関を効率よく稼働できるため、燃費の悪化を低減することができる。
また、電動車両から遠い走行区間ほど優先的に、蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードを割り当てるため、隣接する走行区間に第2走行モードがまとまって割り当てられ易く、第1走行モードと第2走行モードとが頻繁に切り替わるハンチングを抑制することができる。さらに、走行予定経路の走行中の早い段階から蓄電器の電力が積極的に使用され、目的地への到着時に蓄電器の電力が余った状態になることを抑制することができる。このため、外部電力により充電可能な蓄電器を有する電動車両において、外部電力を効率よく利用することができる。
このように、本実施形態の電動車両の制御装置によれば、制御のハンチングを抑制しつつ、走行のエネルギー効率の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本発明の制御装置をマネジメントECU125に適用する構成について説明したが、本発明の制御装置の少なくとも一部をマネジメントECU125以外の装置に適用することも可能である。ここでいうマネジメントECU125以外の装置は、電動車両1が備える装置(例えばナビゲーションシステム131)であってもよいし、電動車両1の外部の装置(例えばサーバ133)であってもよい。
また、本発明の第1走行モードの一例としてEVモードを説明したが、第1走行モードは、第2走行モードよりも蓄電器101の電力の使用量が多いものであれば、EVモードに限らない。例えば、第1走行モードは、シリーズモードのうち蓄電器101からの電力をアシスト電力として用いるものや、エンジン直結モードのうち、蓄電器101からの電力供給によって駆動する電動機107の駆動力を用いるものであってもよい。この場合、第2走行モードは、シリーズモードのうち蓄電器101の電力をアシスト電力として用いないものや、エンジン直結モードのうち、蓄電器101からの電力供給によって駆動する電動機107の駆動力を用いないものとすることができる。また、EVモードが割り当てられた区間を走行中でも、蓄電器の現在SOCが所定値以下となった場合や、ドライバーによる走行モードの切り替え操作があった場合には、適宜他の走行モードに切り替えることが可能である。
また、上記実施形態では、道路種別や法定制限速度等の道路の情報をナビゲーションシステム131がサーバ133から取得する例を説明したが、これらの情報をナビゲーションシステム131に予め記憶しておいてもよい。このようにした場合、ナビゲーションシステム131は、例えば、ユーザの目的地入力に応じて必要な情報を、自装置に予め記憶された情報から読み出せばよい。すなわち、このようにした場合、サーバ133や、サーバ133と通信するためのナビゲーションシステム131の通信機能はなくてもよい。
また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 内燃機関(内燃機関109)と、蓄電器(蓄電器101)と、前記蓄電器からの電力供給によって駆動する電動機(電動機107)とを備え、第1走行モード(EVモード)と、前記第1走行モードより前記蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モード(アシスト走行モード、非アシスト走行モード)とを含む複数通りの走行モードで走行可能な電動車両(電動車両1)の制御装置(マネジメントECU125)であって、
前記電動車両の現在地から目的地までの走行予定経路の各走行区間(走行区間52)のそれぞれに前記複数通りの走行モードのいずれかを割り当てた走行計画(走行計画56)を作成する走行計画部と、
前記走行計画部によって作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する制御部と、
を備え、
前記走行計画部は、前記第1走行モードによる前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値(必要電力量合計推定値58)が前記走行計画の作成時の前記蓄電器の充電状態に基づく第1所定値(現在SOC51)を上回る場合、前記各走行区間の中から、走行に要する出力の推定値(出力推定値54)が第2所定値(第2所定値54a)を上回る区間を計画対象区間として抽出し、前記計画対象区間のうち前記電動車両から遠い区間ほど優先して前記第2走行モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
制御装置。
(1)によれば、電動車両が走行予定経路を第1走行モードで走り切れない場合、走行予定経路の各走行区間のうち要求出力が高い走行区間に優先的に第2走行モードを割り当てるため、要求出力が高い走行区間において内燃機関を効率よく稼働できるため、燃費の悪化を低減することができる。
また、(1)によれば、電動車両から遠い走行区間ほど優先的に、蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードを割り当てるため、隣接する走行区間に第2走行モードがまとまって割り当てられ易く、第1走行モードと第2走行モードとが頻繁に切り替わるハンチングを抑制することができる。さらに、走行予定経路の走行中の早い段階から蓄電器の電力が積極的に使用され、目的地への到着時に蓄電器の電力が余った状態になることを抑制することができる。このため、外部電力により充電可能な蓄電器を有する電動車両において、外部電力を効率よく利用することができる。
したがって、(1)によれば、制御のハンチングを抑制しつつ、走行のエネルギー効率の向上を図ることができる。
(2) (1)に記載の制御装置であって、
前記第1走行モードは、前記内燃機関の動力よりも前記蓄電器の電力を優先して用いて走行する走行モードであり、
前記第2走行モードは、前記蓄電器の電力よりも前記内燃機関の動力を優先して用いて走行する走行モードである、
制御装置。
(2)によれば、内燃機関の動力を優先して用いて走行する第2走行モードを、要求出力が高い走行区間に優先的に割り当て、内燃機関を効率よく稼働できる。
(3) (1)又は(2)に記載の制御装置であって、
前記走行計画部は、前記各走行区間の中から、前記走行に要する出力の推定値が前記第2所定値を上回り、かつ車速の推定値(車速推定値53)が第3所定値(第3所定値53a)を上回る区間を前記計画対象区間として抽出する、
制御装置。
(3)によれば、要求出力が高い走行区間であっても、市街地等である可能性が高い、車速の推定値が低い区間については第2走行モードの計画対象区間としないことで、燃費の悪化を抑制することができる。
(4) (1)から(3)のいずれかに記載の制御装置であって、
前記第2走行モードは、前記蓄電器の蓄電量を所定の範囲内に維持する第1モード(非アシスト走行モード)と、前記内燃機関の動力を用いた走行を、前記蓄電器の電力による前記電動機の駆動によって補助する第2モード(アシスト走行モード)と、を含み、
前記走行計画部は、前記計画対象区間のうち前記走行に要する出力の推定値が第4所定値(第4所定値54b)以下の区間に前記第1モードを割り当て、前記計画対象区間のうち前記走行に要する出力の推定値が前記第4所定値を上回る区間に前記第2モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
制御装置。
(4)によれば、要求出力が高い走行区間のうち特に要求出力が高い区間については、内燃機関の動力を用いた走行を、蓄電器の電力による電動機の駆動によって補助する第2モードを割り当てることで、内燃機関を効率よく動作させることを可能にし、燃費の悪化を抑制することができる。
(5) (1)から(4)のいずれかに記載の制御装置であって、
前記走行計画部は、前記計画対象区間のそれぞれに前記第2走行モードを割り当てて作成した前記走行計画において前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値が前記第1所定値を上回る場合、前記第2所定値を低下させて前記計画対象区間の再抽出及び前記走行計画の再作成を行い、
前記制御部は、前記走行計画部によって再作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する、
制御装置。
(5)によれば、蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードを計画対象区間のそれぞれに割り当てても蓄電器の電力が足りない場合は、第2走行モードを割り当てる計画対象区間を増やして走行計画を再作成し、走行予定経路を走り切ることが可能な走行計画を作成することができる。
(6) (1)から(5)のいずれかに記載の制御装置であって、
前記走行計画部は、前記走行計画に基づく前記電動車両の走行中に、定期的又は不定期に前記走行計画を再作成し、
前記制御部は、前記走行計画部によって再作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する、
制御装置。
(6)によれば、電動車両の走行中にも走行計画を更新することで、要求出力の推定値の誤りなどに起因して、目的地への到着時に蓄電器の電力が余る状態になることを抑制することができる。
(7) 内燃機関と、蓄電器と、前記蓄電器からの電力供給によって駆動する電動機とを備え、第1走行モードと、前記第1走行モードより前記蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードとを含む複数通りの走行モードで走行可能な電動車両の制御方法であって、
前記電動車両の現在地から目的地までの走行予定経路の各走行区間のそれぞれに前記複数通りの走行モードのいずれかを割り当てた走行計画を作成する走行計画ステップと、
前記走行計画ステップによって作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する制御ステップと、
を含み、
前記走行計画ステップでは、前記第1走行モードによる前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値が前記走行計画の作成時の前記蓄電器の充電状態に基づく第1所定値を上回る場合、前記各走行区間の中から、走行に要する出力の推定値が第2所定値を上回る区間を計画対象区間として抽出し、前記計画対象区間のうち前記電動車両から遠い区間ほど優先して前記第2走行モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
制御方法。
(7)によれば、(1)と同様に、制御のハンチングを抑制しつつ、走行のエネルギー効率の向上を図ることができる。
(8) 内燃機関と、蓄電器と、前記蓄電器からの電力供給によって駆動する電動機とを備え、第1走行モードと、前記第1走行モードより前記蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードとを含む複数通りの走行モードで走行可能な電動車両であって、
前記電動車両の現在地から目的地までの走行予定経路の各走行区間のそれぞれに前記複数通りの走行モードのいずれかを割り当てた走行計画を作成する走行計画部と、
前記走行計画部によって作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する制御部と、
を備え、
前記走行計画部は、前記第1走行モードによる前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値が前記走行計画の作成時の前記蓄電器の充電状態に基づく第1所定値を上回る場合、前記各走行区間の中から、走行に要する出力の推定値が第2所定値を上回る区間を計画対象区間として抽出し、前記計画対象区間のうち前記電動車両から遠い区間ほど優先して前記第2走行モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
電動車両。
(8)によれば、(1)と同様に、制御のハンチングを抑制しつつ、走行のエネルギー効率の向上を図ることができる。
1 電動車両
51 現在SOC(第1所定値)
52 走行区間
53 車速推定値(車速の推定値)
53a 第3所定値
54 出力推定値(出力の推定値)
54a 第2所定値
54b 第4所定値
56 走行計画
58 必要電力量合計推定値(各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値)
101 蓄電器
107 電動機
109 内燃機関
125 マネジメントECU

Claims (9)

  1. 内燃機関と、蓄電器と、前記蓄電器からの電力供給によって駆動する電動機とを備え、第1走行モードと、前記第1走行モードより前記蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードとを含む複数通りの走行モードで走行可能な電動車両の制御装置であって、
    前記電動車両の現在地から目的地までの走行予定経路の各走行区間のそれぞれに前記複数通りの走行モードのいずれかを割り当てた走行計画を作成する走行計画部と、
    前記走行計画部によって作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する制御部と、
    を備え、
    前記走行計画部は、前記第1走行モードによる前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値が前記走行計画の作成時の前記蓄電器の充電状態に基づく第1所定値を上回る場合、前記各走行区間の中から、走行に要する出力の推定値が第2所定値を上回る区間を計画対象区間として抽出し、抽出した前記計画対象区間のうち前記電動車両から遠い区間ほど優先して前記第2走行モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
    制御装置。
  2. 請求項1に記載の制御装置であって、
    前記第1走行モードは、前記内燃機関の動力よりも前記蓄電器の電力を優先して用いて走行する走行モードであり、
    前記第2走行モードは、前記蓄電器の電力よりも前記内燃機関の動力を優先して用いて走行する走行モードである、
    制御装置。
  3. 請求項2に記載の制御装置であって、
    前記電動車両は、前記蓄電器を充電可能な充電器を備える、
    制御装置。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置であって、
    前記走行計画部は、前記各走行区間の中から、前記走行に要する出力の推定値が前記第2所定値を上回り、かつ車速の推定値が第3所定値を上回る区間を前記計画対象区間として抽出する、
    制御装置。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の制御装置であって、
    前記第2走行モードは、前記蓄電器の蓄電量を所定の範囲内に維持する第1モードと、前記内燃機関の動力を用いた走行を、前記蓄電器の電力による前記電動機の駆動によって補助する第2モードと、を含み、
    前記走行計画部は、前記計画対象区間のうち前記走行に要する出力の推定値が第4所定値以下の区間に前記第1モードを割り当て、前記計画対象区間のうち前記走行に要する出力の推定値が前記第4所定値を上回る区間に前記第2モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
    制御装置。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載の制御装置であって、
    前記走行計画部は、前記計画対象区間のそれぞれに前記第2走行モードを割り当てて作成した前記走行計画において前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値が前記第1所定値を上回る場合、前記第2所定値を低下させて前記計画対象区間の再抽出及び前記走行計画の再作成を行い、
    前記制御部は、前記走行計画部によって再作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する、
    制御装置。
  7. 請求項1から6のいずれか1項に記載の制御装置であって、
    前記走行計画部は、前記走行計画に基づく前記電動車両の走行中に、定期的又は不定期に前記走行計画を再作成し、
    前記制御部は、前記走行計画部によって再作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する、
    制御装置。
  8. 内燃機関と、蓄電器と、前記蓄電器からの電力供給によって駆動する電動機とを備え、第1走行モードと、前記第1走行モードより前記蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードとを含む複数通りの走行モードで走行可能な電動車両の制御方法であって、
    前記電動車両の現在地から目的地までの走行予定経路の各走行区間のそれぞれに前記複数通りの走行モードのいずれかを割り当てた走行計画を作成する走行計画ステップと、
    前記走行計画ステップによって作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する制御ステップと、
    を含み、
    前記走行計画ステップでは、前記第1走行モードによる前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値が前記走行計画の作成時の前記蓄電器の充電状態に基づく第1所定値を上回る場合、前記各走行区間の中から、走行に要する出力の推定値が第2所定値を上回る区間を計画対象区間として抽出し、抽出した前記計画対象区間のうち前記電動車両から遠い区間ほど優先して前記第2走行モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
    制御方法。
  9. 内燃機関と、蓄電器と、前記蓄電器からの電力供給によって駆動する電動機とを備え、第1走行モードと、前記第1走行モードより前記蓄電器の電力の使用量が少ない第2走行モードとを含む複数通りの走行モードで走行可能な電動車両であって、
    前記電動車両の現在地から目的地までの走行予定経路の各走行区間のそれぞれに前記複数通りの走行モードのいずれかを割り当てた走行計画を作成する走行計画部と、
    前記走行計画部によって作成された前記走行計画に基づいて前記電動車両の前記走行モードを制御する制御部と、
    を備え、
    前記走行計画部は、前記第1走行モードによる前記各走行区間の走行に要する電力量の合計推定値が前記走行計画の作成時の前記蓄電器の充電状態に基づく第1所定値を上回る場合、前記各走行区間の中から、走行に要する出力の推定値が第2所定値を上回る区間を計画対象区間として抽出し、抽出した前記計画対象区間のうち前記電動車両から遠い区間ほど優先して前記第2走行モードを割り当てた前記走行計画を作成する、
    電動車両。
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