ハイブリッド電気自動車の制御装置
【課題】ハイブリッド電気自動車に関し、走行する自車両の前方に渋滞路がある場合に、簡素な論理でエンジン駆動による発電を抑制することができるようにする。
【解決手段】バッテリ１９の充電状態を検出する充電状態検出手段２３と、充電状態検出手段２３により検出されたバッテリ１９の充電状態が所定の下限値未満になったら、エンジン１１の駆動による電動発電機１２での発電を行うと判定するエンジン駆動発電判定手段２５と、走行する自車両１の前方に、渋滞路があるか否かを判定する渋滞路判定手段２６と、渋滞路判定手段２６により渋滞路があると判定されたら、エンジン駆動発電判定手段２５の判定に関らず、エンジン１１駆動による電動発電機１２での発電を禁止するエンジン駆動発電禁止手段２７とをそなえる。
【解決手段】バッテリ１９の充電状態を検出する充電状態検出手段２３と、充電状態検出手段２３により検出されたバッテリ１９の充電状態が所定の下限値未満になったら、エンジン１１の駆動による電動発電機１２での発電を行うと判定するエンジン駆動発電判定手段２５と、走行する自車両１の前方に、渋滞路があるか否かを判定する渋滞路判定手段２６と、渋滞路判定手段２６により渋滞路があると判定されたら、エンジン駆動発電判定手段２５の判定に関らず、エンジン１１駆動による電動発電機１２での発電を禁止するエンジン駆動発電禁止手段２７とをそなえる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラレル式のハイブリッド電気自動車の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに加えて電動機（以下、モータともいう）を装備し、モータ出力によって走行可能なハイブリッド電気自動車が知られている。特に、エンジンとモータとの駆動力を適宜に使い分けて走行するシステムを搭載したものを一般にパラレル式ハイブリッド電気自動車と呼んでいる。
このようなパラレル式ハイブリッド電気自動車では、発電も可能な電動機（電動発電機）を走行用モータとして備え、エンジンの出力トルクによってモータを発電機として作動させ、発電電力によりバッテリを充電できるようにしたものがある。また、車両の制動時にはモータを発電機として作動させ、この発電負荷により制動する回生制動を行い、この発電電力によってエンジン出力に頼ることなくバッテリへ充電することで、走行中の燃費効率の向上を図っている。
【０００３】
このバッテリの充電残量または充電状態（State Of Charge；以下、ＳＯＣという）は、高過ぎれば充電効率が悪化しバッテリの寿命低下にもなり、低過ぎればモータを通常作動させることが困難になりやはりバッテリの寿命低下にもなるので、通常は上下限値の間の制御幅内に管理される。
ところで、渋滞路走行時には、発進、停止を繰り返し、低速でエンジン走行を実施するため、燃費が悪く、また、排ガスの排出も多い。
【０００４】
したがって、このような視点からは、渋滞路走行時には、燃費を向上させたり排ガスを減少させるため、エンジンの使用を低減或いは停止し、出来る限りモータの使用比率を増加させることが望まれる。
このため、渋滞路に突入しても即座にエンジン走行を実施する或いはエンジンでバッテリを充電する必要がないように、渋滞路に突入する直前にＳＯＣを改善する技術が知られており、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００５】
特許文献１には、渋滞路でのモータ走行を増加させ、燃費を改善し排ガスを減少させるために、ナビゲーションシステム等による車両の現在位置情報や走行経路上の渋滞路情報を含む道路情報を用いてその時点からの車両の走行を予測し、渋滞路に進入するまでにＳＯＣの上下限値を調整する技術が提案されている。
この技術は、走行経路の前方に渋滞路が検知されると、渋滞路でのモータ単独による走行に備えＳＯＣの上限値を引き上げ、また、下限値を引き下げ、渋滞路の最後尾に追いついた時に引き上げたＳＯＣの上限値までバッテリが充電されるように制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３４７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、このＳＯＣの上限値までの充電を積極的にエンジン駆動の発電によって行うことを前提としている。したがって、前方に渋滞路があることを検知した後から引き上げたＳＯＣ上限値に達するまで、つまり渋滞路の最後尾に到達するまでは、基本的にエンジン駆動による発電によって充電を行うものであり、減速による回生を利用し切れず、発電のためにエンジンで消費される燃料分の燃費が悪化することになる。
【０００８】
また、渋滞路の最後尾の現在位置等の渋滞路の状況は時々刻々と変化しうるものであるため、渋滞路の最後尾に追いついた時にＳＯＣの上限値までバッテリを充電するには、常にその渋滞路の変化に応じたバッテリの制御を行なわなくてはならず、制御が複雑である。
特許文献１の技術では、可能な限り渋滞路でモータ単独による走行を行なおうとする技術思想が根底にあるが、例えば、バスやトラックといった大型車両では、発進時や加速時等のエンジンにかかる負荷を軽減しエンジン駆動により排出する排ガスを低減させる目的で、回生制動によってエネルギを回収し、これによりモータを補助的に使用するパラレル式ハイブリッド電気自動車が開発されている。そして、このようなハイブリッド電気自動車の場合、走行中のエンジン駆動の割合を可能な限り減らし排出する排ガスを低減すると共に、回生制動によってエネルギ回収をより効率よく行なうことが望まれており、特に回生制動に着目してトータルな燃費改善や排ガス低減を促進させたいという要望が強い。
【０００９】
また、上記特許文献１の技術では、渋滞路に到達した後の渋滞路走行中には、渋滞路の最後尾に到達した時に上限値まで充電されたＳＯＣが引き下げられた下限値に低下するまで、モータ単独による走行を行うことを前提としている。つまり、この区間では渋滞路走行中の減速を利用したエネルギ回生による充電は想定されていない。
しかしながら、渋滞路では発進及び停止を繰り返す場合が多く、小刻みではあるが、エネルギ回生の機会が十分に発生しうる。したがって、渋滞路走行中の減速を利用した回生制動による発電も考慮すべきである。
【００１０】
本願の発明ではこのような課題に鑑み案出されたもので、走行する自車両の前方に渋滞路がある場合に、簡素な論理でエンジン駆動による発電を抑制することができるようにした、パラレル式ハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述の目的を達成すべく創案されたものであって、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、走行用トルクを出力しうるエンジンと、走行用トルクを出力しうると共に前記エンジンの駆動による発電及び制動時のエネルギ回生による発電が可能な電動発電機と、前記電動発電機による発電電力によって充電可能なバッテリと、をそなえたハイブリッド電気自動車において、前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記充電状態検出手段により検出された前記バッテリの充電状態が予め設定された下限値未満になったら、前記エンジンの駆動による前記電動発電機での発電を行うと判定するエンジン駆動発電判定手段と、走行する自車両の前方に、渋滞路があるか否かを判定する渋滞路判定手段と、前記渋滞路判定手段により渋滞路があると判定されたら、前記エンジン駆動発電判定手段の判定に関らず、前記エンジン駆動による前記電動発電機での発電を禁止するエンジン駆動発電禁止手段とをそなえていることを特徴とする。
【００１２】
また、自車両の現在位置情報及び自車両の予定走行経路の道路情報を出力可能なナビゲーションシステムをさらにそなえ、前記渋滞路判定手段は、前記ナビゲーションシステムからの前記現在位置情報及び前記予定走行経路の道路情報を用いて判定を行うことが好ましい。
これにより、ナビゲーションシステムによる自車両の現在位置情報及び自車両の予定走行経路の道路情報を用いるため、走行経路上に渋滞路があるか否かをより正確に判定することができる。
【００１３】
また、車両に既存のナビゲーションシステムを利用することができるため、コストを削減しながら渋滞路の判定を行うことができる。
また、前記渋滞路判定手段は、自車両の前記現在位置から前記予定走行経路の一定の道のりの範囲で自車両の前方に渋滞路があるか否かを判定することが好ましい。
これにより、自車両の現在位置から予定走行経路の一定の道のりの範囲に渋滞路が存在する場合に、自車両の前方に渋滞路があると判定するため、エンジン駆動による発電を禁止しても、渋滞路に到達する一定の道のりの範囲で渋滞路到達に伴なう回生制動による発電を期待でき、バッテリの充電状態が大幅に低下するような事態を、より確実に回避することができる。
【００１４】
また、前記走行用トルクを、前記エンジンによるエンジントルクと前記電動発電機による電動機トルクとに配分するトルク配分手段をそなえ、前記充電状態検出手段により検出された前記バッテリの充電状態が予め設定された下限値未満になったら、前記トルク配分手段は前記バッテリの放電を禁止するように前記トルクの配分を規制することが好ましい。
【００１５】
これにより、渋滞路に到達するまではもちろん、渋滞路を脱するまでにバッテリの充電状態が低下して、エンジン駆動による発電が行われることをより確実に回避することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、走行する自車両の前方に渋滞路があると判定された場合には、渋滞箇所に到達する際の回生制動による発電や、渋滞路走行中での加減速に伴なう減速時の回生制動による発電が期待できる。このため、エンジン駆動による発電を抑制し、かかる回生制動を有効に利用することにより、エンジンで消費される燃料を低減し燃費を向上させ、且つ、排出する排ガスを低減しながら、バッテリの充電量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の駆動系及び制御装置を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の制御装置による制御を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の制御装置における道のりと制御との関係を示す模式的な説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の制御装置による具体的な制御例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面により、本発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド電気自動車（以下、車両ともいう）１の駆動系は、エンジン１１の出力軸１１ａにクラッチ１３を介して電動発電機（以下、単に、電動機、又はモータともいう）１２の回転軸１２ａが装備され、電動機１２の回転軸１２ａに変速機１４の入力軸１４ａが直結されたパラレル式ハイブリッド自動車として構成されている。また、クラッチ１３にはマニュアル式クラッチが、変速機１４にはマニュアル式変速機が、それぞれ用いられている。また、変速機１４の出力軸１４ｂはプロペラシャフト１５、ディファレンシャル１６、及びドライブシャフト１７を介して左右の駆動輪１８に接続されている。
【００１９】
したがって、クラッチ１３が接続されているときには、エンジン１１の出力軸１１ａと電動機１２の回転軸１２ａの双方が駆動輪１８と機械的に接続され、クラッチ１３が切断されているときには電動機１２の回転軸１２ａのみが駆動輪１８と機械的に接続された状態となる。
電動機１２は、バッテリ１９に蓄えられた直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動し、その駆動力が変速機１４によって適切な速度に変速された後に駆動輪１８に伝達される。また、車両制動時には、電動機１２が発電機として作動し、駆動輪１８の回転による運動エネルギが変速機１４を介し電動機１２に伝達されて交流電力に変換されることにより回生制動力を発生する。そして、この交流電力はインバータ２０によって直流電力に変換された後、バッテリ１９に充電され、駆動輪１８の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。なお、渋滞路に向けた減速走行中や渋滞路で車両１の加速を抑える制動時には、車両１の位置エネルギが駆動輪１８の運動エネルギに変換され、さらに電気エネルギに変換されることになる。
【００２０】
一方、エンジン１１は車両の走行中には基本的に常時作動し、このエンジン１１の駆動力は、クラッチ１３が接続されているときに電動機１２の回転軸１２ａを経由して変速機１４に伝達され、適切な速度に変速された後に駆動輪１８に伝達されるようになっている。従って、エンジン１１の駆動力が駆動輪１８に伝達されているときに電動機１２がモータとして作動する場合には、エンジン１１の駆動力と電動機１２の駆動力とがそれぞれ駆動輪１８に伝達される。即ち、車両の駆動のために駆動輪１８に伝達されるべき駆動トルクの一部或いは全部がエンジン１１から供給されると共に、前記の場合には残部が電動機１２から供給される。電動機１２のモータ作動時には、バッテリ１９の直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて電動機１２に供給される。
【００２１】
また、バッテリ１９の充電状態（State Of Charge；以下、ＳＯＣともいう）が低下してバッテリ１９を充電する必要があるときには、電動機１２が発電機として作動すると共に、エンジン１１の駆動力の一部を用いて電動機１２を駆動することにより発電が行われ、発電された交流電力をインバータ２０によって直流電力に変換した後にバッテリ１９に充電する。
【００２２】
そして、エンジン１１を制御するためにエンジンＥＣＵ（エンジン用電子制御ユニット）２１が、インバータ２０を制御するためにインバータＥＣＵ（インバータ用電子制御ユニット）２２が、ＳＯＣの検出やバッテリ１９を制御するためにバッテリＥＣＵ（バッテリ用電子制御ユニット、以下、充電状態検出手段ともいう）２３がそれぞれ設けられ、これらのエンジンＥＣＵ２１、インバータＥＣＵ２２、及びバッテリＥＣＵ２３を通じて自車両１を統合制御するために、車両ＥＣＵ（車両用電子制御ユニット、以下、制御手段ともいう）２４が設けられている。なお、各ＥＣＵ２１〜ＥＣＵ２４は、メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）及びＣＰＵ等で構成されるコンピュータである。
【００２３】
この車両ＥＣＵ２４は、そのソフトウェアによる機能要素として、エンジン駆動発電判定手段２５、渋滞路判定手段２６、エンジン駆動発電禁止手段２７、トルク配分手段２８をそなえている。また、この車両ＥＣＵ２４には、Global Positioning System（以下、ＧＰＳという）からの位置情報等から自車両の現在位置を検出し、例えばＶＩＣＳ（Vehicle Information & Communication System）と称される道路交通情報通信システム等の車外システムからの渋滞路情報を含む道路情報を受信するナビゲーションシステム２９が接続され、この自車両１の現在位置情報、道路情報、及びナビゲーションシステム２９に記憶された地図情報に基づく自車両１の予定走行経路の道路情報が、ナビゲーションシステム２９から車両ＥＣＵ２４へ出力される。そして、この車両ＥＣＵ２４は、自車両１やエンジン１１の運転状態、エンジンＥＣＵ２１、インバータＥＣＵ２２、バッテリＥＣＵ２３、並びにナビゲーションシステム２９からの情報などに応じて、車両の発進、加速、減速など様々な運転状態に合わせてエンジン１１や電動機１２を適切に運転するための統合制御を行なう。
【００２４】
エンジン駆動発電判定手段２５は、充電状態検出手段２３により検出されたＳＯＣが予め設定された下限値未満となったら、エンジン１１の駆動による電動発電機１２での発電を行うと判定する。
渋滞路判定手段２６は、ナビゲーションシステム２９から入力される自車両１の現在位置情報及び予定走行経路の道路情報に基づき、予定走行経路のうちで現在位置から予め設定された一定の道のり（走行距離）の範囲に渋滞路があると、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定する。そしてその後、渋滞路の最後尾に到達するまではもちろん、少なくともその渋滞路を脱するまでは、渋滞路判定手段２６は走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定する。
【００２５】
エンジン駆動発電禁止手段２７は、渋滞路判定手段２６によって走行する自車両の前方に渋滞路がある（渋滞路走行中も含む）と判定されると、エンジン駆動発電判定手段２５の判定に関らず、エンジン１１駆動による電動発電機１２での発電を禁止する。
そして、トルク配分手段２８は、走行用トルクを、エンジン１１が発生すべきトルク（エンジントルク）と電動発電機１２が発生すべきトルク（電動機トルク）とに配分制御する。つまり、車両を走行させる走行トルクとして、エンジン１１によるエンジントルクと電動機１２による電動機トルクとを用いることができるが、例えば車両１の発進時には基本的には電動機トルクを利用（モータアシスト）し、発進後は駆動トルク要求が大きい場合にモータアシストを用いる。ただし、ＳＯＣが低くなる程、モータアシストするエンジン運転領域の範囲を狭めていき、そして、本トルク配分手段２８では、ＳＯＣが下限値未満になった場合に、モータアシストを禁止する。
【００２６】
本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置は、上述のごとく構成されているので、例えば、図２に示すように、ハイブリッド電気自動車におけるエンジン駆動の発電開始の制御を行なうことができる。なお、所定周期で完了とする。
まず、目的地がナビゲーションシステム２９に入力され、予定走行経路が検索され車両の運転が開始される。
【００２７】
そして、続くステップＳ１０では、充電状態検出手段２３により検出されるＳＯＣが読み込まれ確認され、続くステップＳ２０で、このＳＯＣが予め設定した下限値未満であるかが判定される。
ステップＳ２０で、ＳＯＣが下限値未満であると判定された場合には、ステップＳ３０へ進む。
【００２８】
一方、ステップＳ２０で、ＳＯＣが下限値未満でないと判定された場合には、リターンへ進み、この周期の処理を終了する。
ステップＳ３０では、ナビゲーションシステム２９から入力される現在位置情報及び予定走行経路の道路情報が渋滞路判定手段２６で読み込まれ、予定走行経路の一定の道のりの範囲に渋滞路があるかの確認が行われ、続くステップＳ４０で、渋滞路判定手段２６により渋滞路があるか否かが判定される。
【００２９】
そして、渋滞路判定手段２６により、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定された場合は、ステップＳ５０へ進み、エンジン駆動発電禁止手段２７によりエンジン１１駆動による発電が禁止される。
そして、続くステップＳ６０では、トルク配分手段２８により、バッテリ１９の放電を禁止するように、走行用トルクのエンジントルクと電動機トルクとの配分が規制され、つまり、バッテリ１９の放電が禁止され、リターンへ進み、この周期の処理を終了する。
【００３０】
一方、ステップＳ４０で渋滞路判定手段２６により、走行する自車両１の前方に渋滞路がないと判定された場合は、ステップＳ７０へ進み、エンジン駆動発電判定手段２５によりエンジン１１の駆動による電動発電機１２での発電を行うと判定され、エンジン１１駆動による発電が実施され、リターンへ進み、この周期の処理を終了する。
なお、エンジン１１駆動による発電を開始した場合、チャタリングを防ぐために、ＳＯＣが下限値よりも大きい発電完了値に達するまで発電を続行する。
【００３１】
また、エンジン１１駆動による発電の開始を判定するＳＯＣの下限値は、バッテリ１９に許容されるＳＯＣの最下限値よりも大きく設定されるが、エンジン１１駆動による発電禁止中に、万一バッテリ１９の放電が実施されてもＳＯＣが最下限値に達しないように、最下限値と発電開始判定の下限値との間に、第２の下限値を設け、エンジン１１駆動による発電禁止中に、ＳＯＣが第２の下限値に達したら、エンジン１１駆動による発電禁止を解除するように構成してもよく、これによりＳＯＣを適切に管理できる。
【００３２】
また、図２のフローのステップＳ４０は、渋滞路に向けた減速走行に突入後、この渋滞路に到達するまではもちろん、少なくとも渋滞路を脱するまでは、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定する。
本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置は、上記の制御により、以下のような作用および効果を奏する。
【００３３】
まず、目的地がナビゲーションシステム２９に入力され、予定走行経路が検索され運転を開始し、充電状態検出手段２３により検出されるＳＯＣが予め設定された下限値未満と判定された状況において、走行する自車両１の前方に渋滞路がないと判定された場合には、エンジン駆動発電判定手段２５によりエンジン１１による発電を行うと判定され、エンジン１１駆動による発電が実施されるため、バッテリ１９の使用が不可能となりバッテリ１９によってモータ１２を作動させることができなくなる事態を回避することができる。つまり、バッテリ１９によって発進時や急加速時等のエンジン１１にかかる負担を軽減し、排ガスを低減させることができる。
【００３４】
一方、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定された場合について説明する。渋滞路に到達するまでは、通常走行から渋滞箇所に到達する際の減速を利用した回生制動による発電が期待できる。また、渋滞路に到達後は、渋滞路走行中での加減速に伴なう減速時の回生制動による発電が期待できる。本制御装置では、渋滞路走行中にも、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定され、エンジン１１駆動による発電を禁止し、これらの回生制動を有効に利用するので、エンジン１１で消費される燃料を低減し燃費を向上させ、且つ、排出する排ガスを低減しながら、バッテリ１９の充電量を確保することができる。さらに、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定された場合においては、この渋滞路に向けて減速を開始した後であってこの渋滞路に到達するまではもちろん、少なくとも渋滞路を脱するまでは、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定し、エンジン１１駆動による電動発電機１２での発電を禁止するため、渋滞路に向けた減速中及び渋滞路を走行中はエンジン１１による発電を実施せず、減速を利用してエネルギ回生による発電をより確実に行うことができるため、燃費を向上させ、且つ、エンジン１１による排ガスを低減しながら、バッテリ１９の充電量を確保することができる。
【００３５】
そして、渋滞路判定手段２６による渋滞路の判定では、ナビゲーションシステム２９から入力される自車両１の現在位置及び自車両１の予定走行経路の道路情報を用いて渋滞路の判定を行うため、予定走行経路上に渋滞路があるか否かをより正確に判定することができる。また、車両に既存のナビゲーションシステムを利用することができるため、コストを削減しながら渋滞路の判定を行うことができる。
【００３６】
また、渋滞路判定手段２６では、自車両１の現在位置から予定走行経路の一定の道のりの範囲に、図３の（Ａ）に示すように渋滞路があるか、或いは、図３の（Ｂ）に示すように渋滞路がないかの判定を行う。したがって、渋滞路を判定した後にエンジン１１駆動による発電を禁止しても、渋滞路に到達する一定の道のりの範囲で渋滞路到達に伴なう回生制動による発電を期待でき、ＳＯＣが最下限値となるような事態を、より確実に回避することができる。
【００３７】
また、走行用トルクを、エンジン１１によるエンジントルクと電動発電機１２による電動機トルクとに配分するトルク配分手段２８をそなえ、充電状態検出手段２３により検出されたＳＯＣが予め設定された下限値未満になったら、トルク配分手段２８によって、バッテリ１９の放電を禁止するようにトルクの配分が規制されるため、渋滞路に到達するまではもちろん、少なくとも渋滞路を脱するまでにＳＯＣが低下してエンジン１１駆動による発電が行われることをより確実に回避することができる。
【００３８】
ここで、走行する自車両の前方に渋滞路がある場合について、ＳＯＣ、車速及び道路状況の関係に着目した図４を参照しながら、本実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の制御の効果について説明する。
図４は、本実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の制御装置（図中実線、本実施形態の制御装置という）のＳＯＣと、パラレル式ハイブリッド電気自動車の一般的な制御装置（図中二点鎖線、比較例の制御装置という）のＳＯＣとを対比しながら、両者の制御装置の具体的な制御例を示している。
【００３９】
本実施形態の制御装置では、図１〜図３を用いて上述したように、「渋滞路があると判定されると、エンジン駆動発電判定手段の判定に関らず、エンジン駆動による電動発電機での発電を禁止するエンジン駆動発電禁止手段」をそなえているが、比較例は、このエンジン駆動発電禁止手段をそなえていない制御装置である。なお、本実施形態の制御装置と比較例の制御装置とは、ここで説明した点を除き同様の構成としており、いずれの制御装置も通常の運転時には、ＳＯＣが所定の制御幅内に管理されている。
【００４０】
なお、横軸は時間を示し、時点ｔ３は自車両の前方に渋滞路があると判定され、且つ、ＳＯＣが下限値となる時点を、時点ｔ５は渋滞路に向けて減速を開始する時点を、時点ｔ７は渋滞路の到達時点を示している。なお、時点ｔ２は定常走行から加速を開始する時点を、時点ｔ８、時点ｔ１１は渋滞路走行中における加速開始時点を、時点ｔ９、時点ｔ１２は渋滞路走行中における減速開始時点を、さらに、時点ｔ１０は渋滞路走行中における停止開始時点を示している。そして、いずれの制御装置においても、渋滞路中の加速区間（例えば、時点ｔ８から時点ｔ９、時点ｔ１１から時点ｔ１２）では、モータアシスト走行が行われ、バッテリが使用される。一方、渋滞路走行中の減速区間（例えば、時点ｔ９から時点ｔ１０）では、減速時の回生制動を利用することによりバッテリの充電を行い、エンジン駆動による発電で消費される燃料を低減している。また、Ｓ１はエンジン駆動による発電の開始を判定するＳＯＣ下限値を、Ｓ２は下限値よりも大きくエンジン駆動による発電を開始した場合の発電完了値を示している。
【００４１】
時点ｔ１から時点ｔ２までは定常運転が行われており、本実施形態の制御装置と比較例の制御装置のいずれも、ＳＯＣは制御幅内でほぼ一定の値となっている。
そして、加速が開始される時点ｔ２から時点ｔ３では、本実施形態の制御装置と比較例の制御装置のいずれもモータアシスト走行が行なわれ、バッテリが使用されるためＳＯＣが低下し、時点t３ではＳＯＣが下限値となる。
【００４２】
この時、比較例の制御装置では、エンジン駆動発電判定手段により、エンジン駆動による電動発電機での発電を行うと判定され、図中の二点鎖線で示すように時点ｔ３からＳＯＣが制御幅の発電完了値に達する時点ｔ４まで、エンジン駆動による発電が行われる。この例では、その後、時点ｔ４から渋滞路に向けて減速を開始する時点ｔ５までは、エンジン駆動による電動発電機での発電は行われず、図中の二点鎖線で示すようにＳＯＣは制御幅内で維持されている。
【００４３】
一方、本実施形態の制御装置では、時点ｔ３で自車両の前方に渋滞路があると判定されると、時点ｔ３からエンジン駆動発電禁止手段によりエンジン駆動による電動発電機での発電が禁止されるため、図中の実線で示すように時点ｔ３から時点ｔ５までＳＯＣが下限値で維持されることとなる。
次に、渋滞路に向けて減速を開始する時点ｔ５以降のＳＯＣに関して説明する。この時点ｔ５から渋滞路の到達時点である時点ｔ７までは、通常走行から渋滞路に到達する際の減速を利用した回生制動による発電が期待できる。
【００４４】
本実施形態の制御装置では、時点ｔ５から時点ｔ７まで、この回生制動を有効に利用することにより、バッテリの充電量を確保することができ、時点ｔ７でＳＯＣが上限値となる。
一方、比較例の制御装置では、時点ｔ５では、そもそもＳＯＣが下限値Ｓ１よりもＣだけ高いＳ２であるため、時点ｔ７に到達する手前の時点ｔ６で既にＳＯＣが上限値に達し、時点ｔ６から渋滞路の到達時点ｔ７までは、回生制動を行ってもＳＯＣが上限値を超えないようにバッテリの放電を行うか、或いは、回生制動を行わないように制御しなければならない。
【００４５】
つまり、比較例の制御装置ではエネルギ回生によるバッテリの充電が行えない渋滞路に向けた減速中の時点ｔ６から渋滞路の到達時点ｔ７までの区間においても、本実施形態の制御装置では減速時の回生制動を有効利用した発電によりバッテリの充電を行なうことができる。さらに、比較例の制御装置では行った、時点ｔ３から時点ｔ４の区間でのエンジン駆動による発電を、本実施形態の制御装置では行わない。したがって、時点ｔ３から時点ｔ４の区間において比較例の制御装置でエンジン駆動の発電のために消費される燃料が本実施形態の制御装置では不要であり、また、渋滞路に向けた減速を利用した回生制動による充電を比較例の制御装置よりも本実施形態の制御装置の方がより多く行うことができるため、本実施形態の制御装置の方が比較例の制御装置よりも排ガスの排出を軽減でき、また、エネルギ効率がよい。
【００４６】
（その他）
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、車両１にマニュアル式クラッチ１３及びマニュアル式変速機１４が用いられている場合について述べたが、これに限定するものではない。例えば、マニュアル式クラッチ１３及びマニュアル式変速機１４の代わりに、トルクコンバータを用いたオートマティック式変速機等を用いても良い。また、クラッチ１３や変速機１４は、アクチュエータによって自動制御されるものでもよい。さらに変速機１４は、有段変速機または無段変速機、いずれを用いても良い。
【００４７】
また、上述の実施形態では、クラッチ１３と変速機１４との間に電動機１２を設けた構成となっているが、クラッチ１３と電動機１２の配置を入れ替えた配列のもの、つまり電動機１２と変速機１４との間にクラッチ１３を配列したものでもよい。
また、上述の実施形態においては、目的地がナビゲーションシステム２９に入力され、予定走行経路が検索された上で運転を開始する場合を記載したが、運転を開始した後に目的地をナビゲーションシステム２９に入力したり、途中で経路変更した場合、その後予定走行経路が検索されるようにすればよい。
【００４８】
また、上記実施形態では説明していないが、渋滞路に向けた減速中や渋滞路走行中の減速中にエネルギ回生によってＳＯＣが上限値に達すると、エネルギ回生を停止するようにすることも必要である。これにより、バッテリ１９の過充電を防止しバッテリ１９の寿命の低下を抑制することができる。
また、上述の実施形態においては、渋滞路判定手段２６は、さらに車速に基づいて、例えば、高速道路走行中に、渋滞路に近づいたり、渋滞路に入ったりすると車速が低下するので、車速が予め設定した閾値以下になったか否か等によって、自車両１の前方に渋滞路があるか否かを判定してもよい。これにより、自車両１の現在位置から予定走行経路の一定の道のりの範囲に渋滞路が存在し、渋滞路に到達する前に回生がより確実に行えると考えられる（算出される）場合に、自車両１の前方に渋滞路があると判定するため、エンジン１１駆動による発電を禁止しても、渋滞路に到達するまでにバッテリ１９の充電状態が下限値となるような事態を、より確実に回避することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 自車両（ハイブリッド電機自動車、車両）
１１ エンジン
１１ａ エンジン１１の出力軸
１２ 電動発電機（電動機、モータ）
１２ａ 電動発電機１２の回転軸
１３ マニュアル式クラッチ
１４ マニュアル式変速機
１４ａ 変速機１４の入力軸
１４ｂ 変速機１４の出力軸
１５ プロペラシャフト
１６ ディファレンシャル
１７ ドライブシャフト
１８ 駆動輪
１９ バッテリ
２０ インバータ
２１ エンジンＥＣＵ
２２ インバータＥＣＵ
２３ バッテリＥＣＵ（バッテリ充電状態検出手段）
２４ 車両ＥＣＵ（制御装置）
２５ エンジン駆動発電判定手段
２６ 渋滞路判定手段
２７ エンジン駆動発電禁止手段
２８ トルク配分手段
２９ ナビゲーションシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラレル式のハイブリッド電気自動車の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに加えて電動機（以下、モータともいう）を装備し、モータ出力によって走行可能なハイブリッド電気自動車が知られている。特に、エンジンとモータとの駆動力を適宜に使い分けて走行するシステムを搭載したものを一般にパラレル式ハイブリッド電気自動車と呼んでいる。
このようなパラレル式ハイブリッド電気自動車では、発電も可能な電動機（電動発電機）を走行用モータとして備え、エンジンの出力トルクによってモータを発電機として作動させ、発電電力によりバッテリを充電できるようにしたものがある。また、車両の制動時にはモータを発電機として作動させ、この発電負荷により制動する回生制動を行い、この発電電力によってエンジン出力に頼ることなくバッテリへ充電することで、走行中の燃費効率の向上を図っている。
【０００３】
このバッテリの充電残量または充電状態（State Of Charge；以下、ＳＯＣという）は、高過ぎれば充電効率が悪化しバッテリの寿命低下にもなり、低過ぎればモータを通常作動させることが困難になりやはりバッテリの寿命低下にもなるので、通常は上下限値の間の制御幅内に管理される。
ところで、渋滞路走行時には、発進、停止を繰り返し、低速でエンジン走行を実施するため、燃費が悪く、また、排ガスの排出も多い。
【０００４】
したがって、このような視点からは、渋滞路走行時には、燃費を向上させたり排ガスを減少させるため、エンジンの使用を低減或いは停止し、出来る限りモータの使用比率を増加させることが望まれる。
このため、渋滞路に突入しても即座にエンジン走行を実施する或いはエンジンでバッテリを充電する必要がないように、渋滞路に突入する直前にＳＯＣを改善する技術が知られており、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００５】
特許文献１には、渋滞路でのモータ走行を増加させ、燃費を改善し排ガスを減少させるために、ナビゲーションシステム等による車両の現在位置情報や走行経路上の渋滞路情報を含む道路情報を用いてその時点からの車両の走行を予測し、渋滞路に進入するまでにＳＯＣの上下限値を調整する技術が提案されている。
この技術は、走行経路の前方に渋滞路が検知されると、渋滞路でのモータ単独による走行に備えＳＯＣの上限値を引き上げ、また、下限値を引き下げ、渋滞路の最後尾に追いついた時に引き上げたＳＯＣの上限値までバッテリが充電されるように制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３４７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、このＳＯＣの上限値までの充電を積極的にエンジン駆動の発電によって行うことを前提としている。したがって、前方に渋滞路があることを検知した後から引き上げたＳＯＣ上限値に達するまで、つまり渋滞路の最後尾に到達するまでは、基本的にエンジン駆動による発電によって充電を行うものであり、減速による回生を利用し切れず、発電のためにエンジンで消費される燃料分の燃費が悪化することになる。
【０００８】
また、渋滞路の最後尾の現在位置等の渋滞路の状況は時々刻々と変化しうるものであるため、渋滞路の最後尾に追いついた時にＳＯＣの上限値までバッテリを充電するには、常にその渋滞路の変化に応じたバッテリの制御を行なわなくてはならず、制御が複雑である。
特許文献１の技術では、可能な限り渋滞路でモータ単独による走行を行なおうとする技術思想が根底にあるが、例えば、バスやトラックといった大型車両では、発進時や加速時等のエンジンにかかる負荷を軽減しエンジン駆動により排出する排ガスを低減させる目的で、回生制動によってエネルギを回収し、これによりモータを補助的に使用するパラレル式ハイブリッド電気自動車が開発されている。そして、このようなハイブリッド電気自動車の場合、走行中のエンジン駆動の割合を可能な限り減らし排出する排ガスを低減すると共に、回生制動によってエネルギ回収をより効率よく行なうことが望まれており、特に回生制動に着目してトータルな燃費改善や排ガス低減を促進させたいという要望が強い。
【０００９】
また、上記特許文献１の技術では、渋滞路に到達した後の渋滞路走行中には、渋滞路の最後尾に到達した時に上限値まで充電されたＳＯＣが引き下げられた下限値に低下するまで、モータ単独による走行を行うことを前提としている。つまり、この区間では渋滞路走行中の減速を利用したエネルギ回生による充電は想定されていない。
しかしながら、渋滞路では発進及び停止を繰り返す場合が多く、小刻みではあるが、エネルギ回生の機会が十分に発生しうる。したがって、渋滞路走行中の減速を利用した回生制動による発電も考慮すべきである。
【００１０】
本願の発明ではこのような課題に鑑み案出されたもので、走行する自車両の前方に渋滞路がある場合に、簡素な論理でエンジン駆動による発電を抑制することができるようにした、パラレル式ハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述の目的を達成すべく創案されたものであって、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、走行用トルクを出力しうるエンジンと、走行用トルクを出力しうると共に前記エンジンの駆動による発電及び制動時のエネルギ回生による発電が可能な電動発電機と、前記電動発電機による発電電力によって充電可能なバッテリと、をそなえたハイブリッド電気自動車において、前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、前記充電状態検出手段により検出された前記バッテリの充電状態が予め設定された下限値未満になったら、前記エンジンの駆動による前記電動発電機での発電を行うと判定するエンジン駆動発電判定手段と、走行する自車両の前方に、渋滞路があるか否かを判定する渋滞路判定手段と、前記渋滞路判定手段により渋滞路があると判定されたら、前記エンジン駆動発電判定手段の判定に関らず、前記エンジン駆動による前記電動発電機での発電を禁止するエンジン駆動発電禁止手段とをそなえていることを特徴とする。
【００１２】
また、自車両の現在位置情報及び自車両の予定走行経路の道路情報を出力可能なナビゲーションシステムをさらにそなえ、前記渋滞路判定手段は、前記ナビゲーションシステムからの前記現在位置情報及び前記予定走行経路の道路情報を用いて判定を行うことが好ましい。
これにより、ナビゲーションシステムによる自車両の現在位置情報及び自車両の予定走行経路の道路情報を用いるため、走行経路上に渋滞路があるか否かをより正確に判定することができる。
【００１３】
また、車両に既存のナビゲーションシステムを利用することができるため、コストを削減しながら渋滞路の判定を行うことができる。
また、前記渋滞路判定手段は、自車両の前記現在位置から前記予定走行経路の一定の道のりの範囲で自車両の前方に渋滞路があるか否かを判定することが好ましい。
これにより、自車両の現在位置から予定走行経路の一定の道のりの範囲に渋滞路が存在する場合に、自車両の前方に渋滞路があると判定するため、エンジン駆動による発電を禁止しても、渋滞路に到達する一定の道のりの範囲で渋滞路到達に伴なう回生制動による発電を期待でき、バッテリの充電状態が大幅に低下するような事態を、より確実に回避することができる。
【００１４】
また、前記走行用トルクを、前記エンジンによるエンジントルクと前記電動発電機による電動機トルクとに配分するトルク配分手段をそなえ、前記充電状態検出手段により検出された前記バッテリの充電状態が予め設定された下限値未満になったら、前記トルク配分手段は前記バッテリの放電を禁止するように前記トルクの配分を規制することが好ましい。
【００１５】
これにより、渋滞路に到達するまではもちろん、渋滞路を脱するまでにバッテリの充電状態が低下して、エンジン駆動による発電が行われることをより確実に回避することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、走行する自車両の前方に渋滞路があると判定された場合には、渋滞箇所に到達する際の回生制動による発電や、渋滞路走行中での加減速に伴なう減速時の回生制動による発電が期待できる。このため、エンジン駆動による発電を抑制し、かかる回生制動を有効に利用することにより、エンジンで消費される燃料を低減し燃費を向上させ、且つ、排出する排ガスを低減しながら、バッテリの充電量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の駆動系及び制御装置を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の制御装置による制御を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の制御装置における道のりと制御との関係を示す模式的な説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の制御装置による具体的な制御例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面により、本発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド電気自動車（以下、車両ともいう）１の駆動系は、エンジン１１の出力軸１１ａにクラッチ１３を介して電動発電機（以下、単に、電動機、又はモータともいう）１２の回転軸１２ａが装備され、電動機１２の回転軸１２ａに変速機１４の入力軸１４ａが直結されたパラレル式ハイブリッド自動車として構成されている。また、クラッチ１３にはマニュアル式クラッチが、変速機１４にはマニュアル式変速機が、それぞれ用いられている。また、変速機１４の出力軸１４ｂはプロペラシャフト１５、ディファレンシャル１６、及びドライブシャフト１７を介して左右の駆動輪１８に接続されている。
【００１９】
したがって、クラッチ１３が接続されているときには、エンジン１１の出力軸１１ａと電動機１２の回転軸１２ａの双方が駆動輪１８と機械的に接続され、クラッチ１３が切断されているときには電動機１２の回転軸１２ａのみが駆動輪１８と機械的に接続された状態となる。
電動機１２は、バッテリ１９に蓄えられた直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動し、その駆動力が変速機１４によって適切な速度に変速された後に駆動輪１８に伝達される。また、車両制動時には、電動機１２が発電機として作動し、駆動輪１８の回転による運動エネルギが変速機１４を介し電動機１２に伝達されて交流電力に変換されることにより回生制動力を発生する。そして、この交流電力はインバータ２０によって直流電力に変換された後、バッテリ１９に充電され、駆動輪１８の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。なお、渋滞路に向けた減速走行中や渋滞路で車両１の加速を抑える制動時には、車両１の位置エネルギが駆動輪１８の運動エネルギに変換され、さらに電気エネルギに変換されることになる。
【００２０】
一方、エンジン１１は車両の走行中には基本的に常時作動し、このエンジン１１の駆動力は、クラッチ１３が接続されているときに電動機１２の回転軸１２ａを経由して変速機１４に伝達され、適切な速度に変速された後に駆動輪１８に伝達されるようになっている。従って、エンジン１１の駆動力が駆動輪１８に伝達されているときに電動機１２がモータとして作動する場合には、エンジン１１の駆動力と電動機１２の駆動力とがそれぞれ駆動輪１８に伝達される。即ち、車両の駆動のために駆動輪１８に伝達されるべき駆動トルクの一部或いは全部がエンジン１１から供給されると共に、前記の場合には残部が電動機１２から供給される。電動機１２のモータ作動時には、バッテリ１９の直流電力がインバータ２０によって交流電力に変換されて電動機１２に供給される。
【００２１】
また、バッテリ１９の充電状態（State Of Charge；以下、ＳＯＣともいう）が低下してバッテリ１９を充電する必要があるときには、電動機１２が発電機として作動すると共に、エンジン１１の駆動力の一部を用いて電動機１２を駆動することにより発電が行われ、発電された交流電力をインバータ２０によって直流電力に変換した後にバッテリ１９に充電する。
【００２２】
そして、エンジン１１を制御するためにエンジンＥＣＵ（エンジン用電子制御ユニット）２１が、インバータ２０を制御するためにインバータＥＣＵ（インバータ用電子制御ユニット）２２が、ＳＯＣの検出やバッテリ１９を制御するためにバッテリＥＣＵ（バッテリ用電子制御ユニット、以下、充電状態検出手段ともいう）２３がそれぞれ設けられ、これらのエンジンＥＣＵ２１、インバータＥＣＵ２２、及びバッテリＥＣＵ２３を通じて自車両１を統合制御するために、車両ＥＣＵ（車両用電子制御ユニット、以下、制御手段ともいう）２４が設けられている。なお、各ＥＣＵ２１〜ＥＣＵ２４は、メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）及びＣＰＵ等で構成されるコンピュータである。
【００２３】
この車両ＥＣＵ２４は、そのソフトウェアによる機能要素として、エンジン駆動発電判定手段２５、渋滞路判定手段２６、エンジン駆動発電禁止手段２７、トルク配分手段２８をそなえている。また、この車両ＥＣＵ２４には、Global Positioning System（以下、ＧＰＳという）からの位置情報等から自車両の現在位置を検出し、例えばＶＩＣＳ（Vehicle Information & Communication System）と称される道路交通情報通信システム等の車外システムからの渋滞路情報を含む道路情報を受信するナビゲーションシステム２９が接続され、この自車両１の現在位置情報、道路情報、及びナビゲーションシステム２９に記憶された地図情報に基づく自車両１の予定走行経路の道路情報が、ナビゲーションシステム２９から車両ＥＣＵ２４へ出力される。そして、この車両ＥＣＵ２４は、自車両１やエンジン１１の運転状態、エンジンＥＣＵ２１、インバータＥＣＵ２２、バッテリＥＣＵ２３、並びにナビゲーションシステム２９からの情報などに応じて、車両の発進、加速、減速など様々な運転状態に合わせてエンジン１１や電動機１２を適切に運転するための統合制御を行なう。
【００２４】
エンジン駆動発電判定手段２５は、充電状態検出手段２３により検出されたＳＯＣが予め設定された下限値未満となったら、エンジン１１の駆動による電動発電機１２での発電を行うと判定する。
渋滞路判定手段２６は、ナビゲーションシステム２９から入力される自車両１の現在位置情報及び予定走行経路の道路情報に基づき、予定走行経路のうちで現在位置から予め設定された一定の道のり（走行距離）の範囲に渋滞路があると、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定する。そしてその後、渋滞路の最後尾に到達するまではもちろん、少なくともその渋滞路を脱するまでは、渋滞路判定手段２６は走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定する。
【００２５】
エンジン駆動発電禁止手段２７は、渋滞路判定手段２６によって走行する自車両の前方に渋滞路がある（渋滞路走行中も含む）と判定されると、エンジン駆動発電判定手段２５の判定に関らず、エンジン１１駆動による電動発電機１２での発電を禁止する。
そして、トルク配分手段２８は、走行用トルクを、エンジン１１が発生すべきトルク（エンジントルク）と電動発電機１２が発生すべきトルク（電動機トルク）とに配分制御する。つまり、車両を走行させる走行トルクとして、エンジン１１によるエンジントルクと電動機１２による電動機トルクとを用いることができるが、例えば車両１の発進時には基本的には電動機トルクを利用（モータアシスト）し、発進後は駆動トルク要求が大きい場合にモータアシストを用いる。ただし、ＳＯＣが低くなる程、モータアシストするエンジン運転領域の範囲を狭めていき、そして、本トルク配分手段２８では、ＳＯＣが下限値未満になった場合に、モータアシストを禁止する。
【００２６】
本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置は、上述のごとく構成されているので、例えば、図２に示すように、ハイブリッド電気自動車におけるエンジン駆動の発電開始の制御を行なうことができる。なお、所定周期で完了とする。
まず、目的地がナビゲーションシステム２９に入力され、予定走行経路が検索され車両の運転が開始される。
【００２７】
そして、続くステップＳ１０では、充電状態検出手段２３により検出されるＳＯＣが読み込まれ確認され、続くステップＳ２０で、このＳＯＣが予め設定した下限値未満であるかが判定される。
ステップＳ２０で、ＳＯＣが下限値未満であると判定された場合には、ステップＳ３０へ進む。
【００２８】
一方、ステップＳ２０で、ＳＯＣが下限値未満でないと判定された場合には、リターンへ進み、この周期の処理を終了する。
ステップＳ３０では、ナビゲーションシステム２９から入力される現在位置情報及び予定走行経路の道路情報が渋滞路判定手段２６で読み込まれ、予定走行経路の一定の道のりの範囲に渋滞路があるかの確認が行われ、続くステップＳ４０で、渋滞路判定手段２６により渋滞路があるか否かが判定される。
【００２９】
そして、渋滞路判定手段２６により、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定された場合は、ステップＳ５０へ進み、エンジン駆動発電禁止手段２７によりエンジン１１駆動による発電が禁止される。
そして、続くステップＳ６０では、トルク配分手段２８により、バッテリ１９の放電を禁止するように、走行用トルクのエンジントルクと電動機トルクとの配分が規制され、つまり、バッテリ１９の放電が禁止され、リターンへ進み、この周期の処理を終了する。
【００３０】
一方、ステップＳ４０で渋滞路判定手段２６により、走行する自車両１の前方に渋滞路がないと判定された場合は、ステップＳ７０へ進み、エンジン駆動発電判定手段２５によりエンジン１１の駆動による電動発電機１２での発電を行うと判定され、エンジン１１駆動による発電が実施され、リターンへ進み、この周期の処理を終了する。
なお、エンジン１１駆動による発電を開始した場合、チャタリングを防ぐために、ＳＯＣが下限値よりも大きい発電完了値に達するまで発電を続行する。
【００３１】
また、エンジン１１駆動による発電の開始を判定するＳＯＣの下限値は、バッテリ１９に許容されるＳＯＣの最下限値よりも大きく設定されるが、エンジン１１駆動による発電禁止中に、万一バッテリ１９の放電が実施されてもＳＯＣが最下限値に達しないように、最下限値と発電開始判定の下限値との間に、第２の下限値を設け、エンジン１１駆動による発電禁止中に、ＳＯＣが第２の下限値に達したら、エンジン１１駆動による発電禁止を解除するように構成してもよく、これによりＳＯＣを適切に管理できる。
【００３２】
また、図２のフローのステップＳ４０は、渋滞路に向けた減速走行に突入後、この渋滞路に到達するまではもちろん、少なくとも渋滞路を脱するまでは、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定する。
本実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置は、上記の制御により、以下のような作用および効果を奏する。
【００３３】
まず、目的地がナビゲーションシステム２９に入力され、予定走行経路が検索され運転を開始し、充電状態検出手段２３により検出されるＳＯＣが予め設定された下限値未満と判定された状況において、走行する自車両１の前方に渋滞路がないと判定された場合には、エンジン駆動発電判定手段２５によりエンジン１１による発電を行うと判定され、エンジン１１駆動による発電が実施されるため、バッテリ１９の使用が不可能となりバッテリ１９によってモータ１２を作動させることができなくなる事態を回避することができる。つまり、バッテリ１９によって発進時や急加速時等のエンジン１１にかかる負担を軽減し、排ガスを低減させることができる。
【００３４】
一方、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定された場合について説明する。渋滞路に到達するまでは、通常走行から渋滞箇所に到達する際の減速を利用した回生制動による発電が期待できる。また、渋滞路に到達後は、渋滞路走行中での加減速に伴なう減速時の回生制動による発電が期待できる。本制御装置では、渋滞路走行中にも、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定され、エンジン１１駆動による発電を禁止し、これらの回生制動を有効に利用するので、エンジン１１で消費される燃料を低減し燃費を向上させ、且つ、排出する排ガスを低減しながら、バッテリ１９の充電量を確保することができる。さらに、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定された場合においては、この渋滞路に向けて減速を開始した後であってこの渋滞路に到達するまではもちろん、少なくとも渋滞路を脱するまでは、走行する自車両１の前方に渋滞路があると判定し、エンジン１１駆動による電動発電機１２での発電を禁止するため、渋滞路に向けた減速中及び渋滞路を走行中はエンジン１１による発電を実施せず、減速を利用してエネルギ回生による発電をより確実に行うことができるため、燃費を向上させ、且つ、エンジン１１による排ガスを低減しながら、バッテリ１９の充電量を確保することができる。
【００３５】
そして、渋滞路判定手段２６による渋滞路の判定では、ナビゲーションシステム２９から入力される自車両１の現在位置及び自車両１の予定走行経路の道路情報を用いて渋滞路の判定を行うため、予定走行経路上に渋滞路があるか否かをより正確に判定することができる。また、車両に既存のナビゲーションシステムを利用することができるため、コストを削減しながら渋滞路の判定を行うことができる。
【００３６】
また、渋滞路判定手段２６では、自車両１の現在位置から予定走行経路の一定の道のりの範囲に、図３の（Ａ）に示すように渋滞路があるか、或いは、図３の（Ｂ）に示すように渋滞路がないかの判定を行う。したがって、渋滞路を判定した後にエンジン１１駆動による発電を禁止しても、渋滞路に到達する一定の道のりの範囲で渋滞路到達に伴なう回生制動による発電を期待でき、ＳＯＣが最下限値となるような事態を、より確実に回避することができる。
【００３７】
また、走行用トルクを、エンジン１１によるエンジントルクと電動発電機１２による電動機トルクとに配分するトルク配分手段２８をそなえ、充電状態検出手段２３により検出されたＳＯＣが予め設定された下限値未満になったら、トルク配分手段２８によって、バッテリ１９の放電を禁止するようにトルクの配分が規制されるため、渋滞路に到達するまではもちろん、少なくとも渋滞路を脱するまでにＳＯＣが低下してエンジン１１駆動による発電が行われることをより確実に回避することができる。
【００３８】
ここで、走行する自車両の前方に渋滞路がある場合について、ＳＯＣ、車速及び道路状況の関係に着目した図４を参照しながら、本実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の制御の効果について説明する。
図４は、本実施形態に係るパラレル式ハイブリッド電気自動車の制御装置（図中実線、本実施形態の制御装置という）のＳＯＣと、パラレル式ハイブリッド電気自動車の一般的な制御装置（図中二点鎖線、比較例の制御装置という）のＳＯＣとを対比しながら、両者の制御装置の具体的な制御例を示している。
【００３９】
本実施形態の制御装置では、図１〜図３を用いて上述したように、「渋滞路があると判定されると、エンジン駆動発電判定手段の判定に関らず、エンジン駆動による電動発電機での発電を禁止するエンジン駆動発電禁止手段」をそなえているが、比較例は、このエンジン駆動発電禁止手段をそなえていない制御装置である。なお、本実施形態の制御装置と比較例の制御装置とは、ここで説明した点を除き同様の構成としており、いずれの制御装置も通常の運転時には、ＳＯＣが所定の制御幅内に管理されている。
【００４０】
なお、横軸は時間を示し、時点ｔ３は自車両の前方に渋滞路があると判定され、且つ、ＳＯＣが下限値となる時点を、時点ｔ５は渋滞路に向けて減速を開始する時点を、時点ｔ７は渋滞路の到達時点を示している。なお、時点ｔ２は定常走行から加速を開始する時点を、時点ｔ８、時点ｔ１１は渋滞路走行中における加速開始時点を、時点ｔ９、時点ｔ１２は渋滞路走行中における減速開始時点を、さらに、時点ｔ１０は渋滞路走行中における停止開始時点を示している。そして、いずれの制御装置においても、渋滞路中の加速区間（例えば、時点ｔ８から時点ｔ９、時点ｔ１１から時点ｔ１２）では、モータアシスト走行が行われ、バッテリが使用される。一方、渋滞路走行中の減速区間（例えば、時点ｔ９から時点ｔ１０）では、減速時の回生制動を利用することによりバッテリの充電を行い、エンジン駆動による発電で消費される燃料を低減している。また、Ｓ１はエンジン駆動による発電の開始を判定するＳＯＣ下限値を、Ｓ２は下限値よりも大きくエンジン駆動による発電を開始した場合の発電完了値を示している。
【００４１】
時点ｔ１から時点ｔ２までは定常運転が行われており、本実施形態の制御装置と比較例の制御装置のいずれも、ＳＯＣは制御幅内でほぼ一定の値となっている。
そして、加速が開始される時点ｔ２から時点ｔ３では、本実施形態の制御装置と比較例の制御装置のいずれもモータアシスト走行が行なわれ、バッテリが使用されるためＳＯＣが低下し、時点t３ではＳＯＣが下限値となる。
【００４２】
この時、比較例の制御装置では、エンジン駆動発電判定手段により、エンジン駆動による電動発電機での発電を行うと判定され、図中の二点鎖線で示すように時点ｔ３からＳＯＣが制御幅の発電完了値に達する時点ｔ４まで、エンジン駆動による発電が行われる。この例では、その後、時点ｔ４から渋滞路に向けて減速を開始する時点ｔ５までは、エンジン駆動による電動発電機での発電は行われず、図中の二点鎖線で示すようにＳＯＣは制御幅内で維持されている。
【００４３】
一方、本実施形態の制御装置では、時点ｔ３で自車両の前方に渋滞路があると判定されると、時点ｔ３からエンジン駆動発電禁止手段によりエンジン駆動による電動発電機での発電が禁止されるため、図中の実線で示すように時点ｔ３から時点ｔ５までＳＯＣが下限値で維持されることとなる。
次に、渋滞路に向けて減速を開始する時点ｔ５以降のＳＯＣに関して説明する。この時点ｔ５から渋滞路の到達時点である時点ｔ７までは、通常走行から渋滞路に到達する際の減速を利用した回生制動による発電が期待できる。
【００４４】
本実施形態の制御装置では、時点ｔ５から時点ｔ７まで、この回生制動を有効に利用することにより、バッテリの充電量を確保することができ、時点ｔ７でＳＯＣが上限値となる。
一方、比較例の制御装置では、時点ｔ５では、そもそもＳＯＣが下限値Ｓ１よりもＣだけ高いＳ２であるため、時点ｔ７に到達する手前の時点ｔ６で既にＳＯＣが上限値に達し、時点ｔ６から渋滞路の到達時点ｔ７までは、回生制動を行ってもＳＯＣが上限値を超えないようにバッテリの放電を行うか、或いは、回生制動を行わないように制御しなければならない。
【００４５】
つまり、比較例の制御装置ではエネルギ回生によるバッテリの充電が行えない渋滞路に向けた減速中の時点ｔ６から渋滞路の到達時点ｔ７までの区間においても、本実施形態の制御装置では減速時の回生制動を有効利用した発電によりバッテリの充電を行なうことができる。さらに、比較例の制御装置では行った、時点ｔ３から時点ｔ４の区間でのエンジン駆動による発電を、本実施形態の制御装置では行わない。したがって、時点ｔ３から時点ｔ４の区間において比較例の制御装置でエンジン駆動の発電のために消費される燃料が本実施形態の制御装置では不要であり、また、渋滞路に向けた減速を利用した回生制動による充電を比較例の制御装置よりも本実施形態の制御装置の方がより多く行うことができるため、本実施形態の制御装置の方が比較例の制御装置よりも排ガスの排出を軽減でき、また、エネルギ効率がよい。
【００４６】
（その他）
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、車両１にマニュアル式クラッチ１３及びマニュアル式変速機１４が用いられている場合について述べたが、これに限定するものではない。例えば、マニュアル式クラッチ１３及びマニュアル式変速機１４の代わりに、トルクコンバータを用いたオートマティック式変速機等を用いても良い。また、クラッチ１３や変速機１４は、アクチュエータによって自動制御されるものでもよい。さらに変速機１４は、有段変速機または無段変速機、いずれを用いても良い。
【００４７】
また、上述の実施形態では、クラッチ１３と変速機１４との間に電動機１２を設けた構成となっているが、クラッチ１３と電動機１２の配置を入れ替えた配列のもの、つまり電動機１２と変速機１４との間にクラッチ１３を配列したものでもよい。
また、上述の実施形態においては、目的地がナビゲーションシステム２９に入力され、予定走行経路が検索された上で運転を開始する場合を記載したが、運転を開始した後に目的地をナビゲーションシステム２９に入力したり、途中で経路変更した場合、その後予定走行経路が検索されるようにすればよい。
【００４８】
また、上記実施形態では説明していないが、渋滞路に向けた減速中や渋滞路走行中の減速中にエネルギ回生によってＳＯＣが上限値に達すると、エネルギ回生を停止するようにすることも必要である。これにより、バッテリ１９の過充電を防止しバッテリ１９の寿命の低下を抑制することができる。
また、上述の実施形態においては、渋滞路判定手段２６は、さらに車速に基づいて、例えば、高速道路走行中に、渋滞路に近づいたり、渋滞路に入ったりすると車速が低下するので、車速が予め設定した閾値以下になったか否か等によって、自車両１の前方に渋滞路があるか否かを判定してもよい。これにより、自車両１の現在位置から予定走行経路の一定の道のりの範囲に渋滞路が存在し、渋滞路に到達する前に回生がより確実に行えると考えられる（算出される）場合に、自車両１の前方に渋滞路があると判定するため、エンジン１１駆動による発電を禁止しても、渋滞路に到達するまでにバッテリ１９の充電状態が下限値となるような事態を、より確実に回避することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 自車両（ハイブリッド電機自動車、車両）
１１ エンジン
１１ａ エンジン１１の出力軸
１２ 電動発電機（電動機、モータ）
１２ａ 電動発電機１２の回転軸
１３ マニュアル式クラッチ
１４ マニュアル式変速機
１４ａ 変速機１４の入力軸
１４ｂ 変速機１４の出力軸
１５ プロペラシャフト
１６ ディファレンシャル
１７ ドライブシャフト
１８ 駆動輪
１９ バッテリ
２０ インバータ
２１ エンジンＥＣＵ
２２ インバータＥＣＵ
２３ バッテリＥＣＵ（バッテリ充電状態検出手段）
２４ 車両ＥＣＵ（制御装置）
２５ エンジン駆動発電判定手段
２６ 渋滞路判定手段
２７ エンジン駆動発電禁止手段
２８ トルク配分手段
２９ ナビゲーションシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用トルクを出力しうるエンジンと、走行用トルクを出力しうると共に前記エンジンの駆動による発電及び制動時のエネルギ回生による発電が可能な電動発電機と、前記電動発電機による発電電力によって充電可能なバッテリと、をそなえたハイブリッド電気自動車において、
前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段により検出された前記バッテリの充電状態が予め設定された下限値未満になったら、前記エンジンの駆動による前記電動発電機での発電を行うと判定するエンジン駆動発電判定手段と、
走行する自車両の前方に、渋滞路があるか否かを判定する渋滞路判定手段と、
前記渋滞路判定手段により渋滞路があると判定されたら、前記エンジン駆動発電判定手段の判定に関らず、前記エンジン駆動による前記電動発電機での発電を禁止するエンジン駆動発電禁止手段とをそなえている
ことを特徴とする、ハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項２】
自車両の現在位置情報及び自車両の予定走行経路の道路情報を出力可能なナビゲーションシステムをさらにそなえ、
前記渋滞路判定手段は、前記ナビゲーションシステムからの前記現在位置情報及び前記予定走行経路の道路情報を用いて判定を行う
ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項３】
前記渋滞路判定手段は、自車両の前記現在位置から前記予定走行経路の一定の道のりの範囲で自車両の前方に渋滞路があるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項４】
前記走行用トルクを、前記エンジンによるエンジントルクと前記電動発電機による電動機トルクとに配分するトルク配分手段をそなえ、
前記充電状態検出手段により検出された前記バッテリの充電状態が予め設定された下限値未満になったら、前記トルク配分手段は前記バッテリの放電を禁止するように前記トルクの配分を規制する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項１】
走行用トルクを出力しうるエンジンと、走行用トルクを出力しうると共に前記エンジンの駆動による発電及び制動時のエネルギ回生による発電が可能な電動発電機と、前記電動発電機による発電電力によって充電可能なバッテリと、をそなえたハイブリッド電気自動車において、
前記バッテリの充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段により検出された前記バッテリの充電状態が予め設定された下限値未満になったら、前記エンジンの駆動による前記電動発電機での発電を行うと判定するエンジン駆動発電判定手段と、
走行する自車両の前方に、渋滞路があるか否かを判定する渋滞路判定手段と、
前記渋滞路判定手段により渋滞路があると判定されたら、前記エンジン駆動発電判定手段の判定に関らず、前記エンジン駆動による前記電動発電機での発電を禁止するエンジン駆動発電禁止手段とをそなえている
ことを特徴とする、ハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項２】
自車両の現在位置情報及び自車両の予定走行経路の道路情報を出力可能なナビゲーションシステムをさらにそなえ、
前記渋滞路判定手段は、前記ナビゲーションシステムからの前記現在位置情報及び前記予定走行経路の道路情報を用いて判定を行う
ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項３】
前記渋滞路判定手段は、自車両の前記現在位置から前記予定走行経路の一定の道のりの範囲で自車両の前方に渋滞路があるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項２記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項４】
前記走行用トルクを、前記エンジンによるエンジントルクと前記電動発電機による電動機トルクとに配分するトルク配分手段をそなえ、
前記充電状態検出手段により検出された前記バッテリの充電状態が予め設定された下限値未満になったら、前記トルク配分手段は前記バッテリの放電を禁止するように前記トルクの配分を規制する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２１４０６（Ｐ２０１１−１２１４０６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７８８１６（Ｐ２００９−２７８８１６）
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（３０３００２１５８）三菱ふそうトラック・バス株式会社 (1,037)
【Ｆターム（参考）】
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