ハイブリッド電気自動車の制御装置
【課題】定速走行制御下における内燃機関の燃料消費量を惰性走行により削減することにより、良好なドライバビリティを確保しつつ、燃費性能を向上可能なハイブリッド電気自動車の制御装置を提供する。
【解決手段】ハイブリッド電気自動車の制御装置は、走行路面の勾配情報を取得する手段（１７）と、走行速度を検出する走行速度検出手段（１６）と、取得した勾配情報に基づいて走行路面が上り勾配を有すると判定された場合に、当該上り勾配の頂上地点における走行速度が定速走行制御において許容される走行速度の下限値として予め設定された設定速度下限値となるように算出された惰性走行開始地点ａから惰性走行を開始し、走行速度が設定速度Ｖｓｅｔより大きくなった場合に、惰性走行を中止すると共に、電動機（４）を回生制動させる制御手段（２６）とを備えた。
【解決手段】ハイブリッド電気自動車の制御装置は、走行路面の勾配情報を取得する手段（１７）と、走行速度を検出する走行速度検出手段（１６）と、取得した勾配情報に基づいて走行路面が上り勾配を有すると判定された場合に、当該上り勾配の頂上地点における走行速度が定速走行制御において許容される走行速度の下限値として予め設定された設定速度下限値となるように算出された惰性走行開始地点ａから惰性走行を開始し、走行速度が設定速度Ｖｓｅｔより大きくなった場合に、惰性走行を中止すると共に、電動機（４）を回生制動させる制御手段（２６）とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関とバッテリに蓄えられた電力を動力源として力行する電動機との少なくとも一方から出力される動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド電気自動車の走行速度を予め設定された設定速度に維持するように定速走行制御を行うハイブリッド電気自動車の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関、及び、バッテリに蓄えられた電力で駆動可能な電動機の少なくとも一方を動力源として走行可能なハイブリッド電気自動車が注目されている。この種のハイブリッド電気自動車では、減速時に電動機を回生駆動させることにより回生エネルギーをバッテリに充電し、該バッテリに充電した電力を用いて電動機を力行駆動させることで、内燃機関の燃料消費量を削減し、燃費性能の改善が図られている。
【０００３】
ハイブリッド電気自動車の技術分野では、更なる燃費性能の改善を図るため、様々な観点から研究開発が進められている。その一例として、所定走行速度で走行中の車両が有する慣性力を利用して惰性走行を行わせることにより（このとき、内燃機関への燃料の供給は遮断される）、内燃機関の燃料消費量を削減するものがある。実際の惰性走行中の車両では、走行路面の勾配、転がり抵抗、空気抵抗によってその走行速度が変化する。そのため、このような惰性走行は、内燃機関を作動状態にして車両を加速させる加速走行と、走行条件に応じて適宜切り替えながら用いられるのが一般的である。
【０００４】
このように車両の走行状態を惰性走行と加速走行との間で切り替え制御する一例として、例えば特許文献１がある。特許文献１では特に、車両の実際の減速度が走行路面の基本走行パターンから推定される減速度より大きい場合に、加速走行と惰性走行との切り替え制御を中止することによって、車両の挙動の乱れによるドライバビリティの悪化を防止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０９９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種のハイブリッド電気自動車に関して、走行速度を予め設定された設定速度に維持することによってドライバーの運転に要する操作負担を軽減する定速走行制御（いわゆるオートクルーズ制御）がある。定速走行制御では、車両の走行条件に応じて、走行速度が設定速度に維持されるように内燃機関及び電動機等の動力源、或いは、サービスブレーキや回生ブレーキなどの制動手段が制御される。このような定速走行制御下にある場合においても、内燃機関の燃料消費量を削減し、燃費向上を図ることは、ハイブリッド電気自動車の性能改善上、重要な課題である。
【０００７】
上記特許文献１では、加速惰性走行をしている車両が上り急勾配にさしかかった際に惰性走行を中止することにより、急激な速度変化を抑制することができ、加速惰性走行を行わせている運転者に違和感を与えることを抑制できるとされている。また、ここで使われている加速惰性走行では燃費を向上できるとされているが、この技術は定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車にはそのまま適用することができない。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、定速走行制御下における内燃機関の燃料消費量を惰性走行により削減することにより、良好なドライバビリティを確保しつつ、燃費性能を向上可能な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】
【０００９】
本発明に係るハイブリッド電気自動車の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関とバッテリに蓄えられた電力を動力源として力行する電動機との少なくとも一方から出力される動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド電気自動車の走行速度を予め設定された設定速度に維持するように定速走行制御を行うハイブリッド電気自動車の制御装置であって、前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面の勾配情報を取得する勾配情報取得手段と、前記ハイブリッド電気自動車の走行速度を検出する走行速度検出手段と、前記勾配情報取得手段によって取得した勾配情報に基づいて、前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面が上り勾配を有すると判定された場合に、当該上り勾配の頂上地点における走行速度が前記定速走行制御において許容される走行速度の下限値として予め設定された設定速度下限値となるように算出された惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、前記走行速度検出手段によって検出された走行速度が前記設定速度より大きくなった場合に、惰性走行を中止すると共に、前記電動機を回生制動させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、走行速度が設定速度に維持される定速走行制御下において、ハイブリッド電気自動車が上り勾配を走行する場合に、当該上り勾配の頂上地点より手前にある惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、頂上地点を通過した後、下り勾配に至って走行速度が設定速度より大きくなるタイミングで惰性走行を中止させる。このように惰性走行を実施することにより、走行速度を設定速度に維持しつつ内燃機関の燃料消費量を抑制することができるので、定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車において良好な燃費性能を得ることができる。特に、惰性走行開始地点は、例えばＧＰＳ通信衛星から受信したＧＰＳ情報などの勾配情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車の前方の走行路面パターンを事前に取得することによって、当該走行路面パターンに応じたタイミングで惰性走行を実施することができるので、定速走行制御下において良好なドライバビリティを確保しつつ、上述したような燃費性能の改善を図ることができる。また、惰性走行開始地点は、上り勾配の頂上地点における走行速度が定速走行制御において許容される走行速度の下限値として予め設定された設定速度下限値となるように算出されているので、頂上地点における走行速度が予め設定された設定速度の下限値となるように走行速度を推定して惰性走行開始地点を算出するので、安定性に優れた定速走行を行いつつ、燃費性能の向上を図ることができる。
【００１１】
好ましくは、前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段を更に備えており、前記制御手段は、前記惰性走行が中止された際に、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されたバッテリ充電量が所定値より低い場合に、前記電動機を回生制動させるとよい。この場合、上り勾配における惰性走行開始地点から頂上地点を通過し、下り勾配において惰性走行が中止された際に、バッテリに電動機の回生電力を充電する余裕がある場合に電動機を回生駆動する。これにより、ハイブリッド電気自動車が下り勾配を走行して次第に加速しようとする際に、電動機において回生制動トルクを発生させることによって走行車速を設定速度に維持しつつ、回生エネルギーを電気エネルギーとしてバッテリに回収することができる。
【００１２】
また、前記制御手段は、前記勾配情報取得手段によって取得した勾配情報に基づいて、前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面が下り勾配を有すると判定された場合に、当該下り勾配の最下地点における走行速度が前記定速走行制御において許容される走行速度の上限値として予め設定された前記設定速度上限値となるように算出された惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、前記走行速度検出手段によって検出された走行速度が前記設定速度より小さくなった場合に、惰性走行を中止すると共に、前記電動機を力行駆動させるとよい。この場合、走行速度が設定速度に維持される定速走行制御下において、ハイブリッド電気自動車が下り勾配を走行して次第に加速する場合に、当該下り勾配の最下地点より手前にある惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、最下地点を通過した後、上り勾配に至って走行速度が設定速度より小さくなるタイミングで惰性走行を中止させる。このように惰性走行を実施することにより、走行速度を設定速度に維持しつつ内燃機関の燃料消費量を抑制することができるので、定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車において良好な燃費性能を得ることができる。また、惰性走行開始地点は、最下地点における走行速度が予め設定された設定速度の上限値となるように走行速度を推定して惰性走行開始地点を算出するので、安定性に優れた定速走行を行いつつ、燃費性能の向上を図ることができる。
【００１３】
好ましくは、前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段を更に備えており、前記制御手段は、前記惰性走行が中止された際に、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されたバッテリ充電量が所定値より高い場合に、前記電動機を力行駆動させるとよい。この場合、下り勾配における惰性走行開始地点から最下地点を通過し、上り勾配において惰性走行が中止された際に、バッテリに電動機を力行駆動させるだけの充電量を有している場合に電動機を力行駆動する。これにより、ハイブリッド電気自動車が上り勾配を走行して次第に減速しようとする際に、電動機を力行駆動させ、内燃機関の燃料消費量を抑制しつつ、走行車速を設定速度に維持することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、走行速度が設定速度に維持される定速走行制御下において、ハイブリッド電気自動車が上り勾配を走行して走行抵抗が増加する場合に、当該上り勾配の頂上地点における走行速度が前記定速走行制御において許容される走行速度の下限値として予め設定された設定速度下限値となるように算出された惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、頂上地点を通過した後、下り勾配に至って走行速度が設定速度より大きくなるタイミングで惰性走行を中止させる。このように惰性走行を実施することにより、走行速度を設定速度に維持しつつ内燃機関の燃料消費量を抑制することができるので、定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車において良好な燃費性能を得ることができる。特に、惰性走行開始地点は、例えばＧＰＳ通信衛星から受信したＧＰＳ情報などの勾配情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車の前方の走行路面パターンを事前に取得することによって、当該走行路面パターンに応じたタイミングで惰性走行を実施することができるので、定速走行制御下において良好なドライバビリティを確保しつつ、上述したような燃費性能の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るハイブリッド電気自動車の全体構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】上り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車の様子を表す模式図である。
【図３】上り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容を示すフローチャート図である。
【図４】下り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車の様子を表す模式図である。
【図５】下り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１７】
まず、図１を参照して、本発明に係るハイブリッド電気自動車の全体構成について説明する。ここに図１は、本発明に係るハイブリッド電気自動車の全体構成を概念的に示すブロック図である。
【００１８】
ハイブリッド電気自動車１はパラレル式ハイブリッド電気自動車であり、ディーゼルエンジン２（以下、「エンジン２」と称する）の出力軸にクラッチ３の入力軸が連結されており、クラッチ３の出力軸にモータ４の回転軸を介して変速機５の入力軸が連結されている。変速機５の出力軸には、プロペラシャフト６、差動装置７及び駆動軸８を介して左右の駆動輪９が接続されている。
【００１９】
エンジン２は、ハイブリッド電気自動車１の動力源の一つとして機能する内燃機関である。エンジン２はディーゼルエンジンであり、例えば燃焼室において空気を高温圧縮し燃料を噴射することで、自然発火を利用した燃焼による爆発力によって生じるピストンの往復運動を出力軸の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００２０】
クラッチ３は、エンジン２の出力軸とモータ４の回転軸との間に設けられており、これらの機械的な接続状態を切り替え可能に構成された動力伝達機構である。クラッチ３が接続されている場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸に機械的に接続されるため、駆動輪９はエンジン２の出力軸及びモータ４の回転軸の双方に接続されることとなる。一方、クラッチ３が切断されている場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に切断されるため、駆動輪９にはモータ４の回転軸のみが変速機５を介して機械的に接続されることとなる。
【００２１】
モータ４は、力行時にはバッテリ１１に蓄えられた電力を用いて回転駆動することによりハイブリッド電気自動車１の動力源の一つとして機能すると共に、回生時にはバッテリ１１を充電するための電力を発電する発電機として機能する電動機である。
【００２２】
変速機５は、エンジン２及びモータ４から出力される動力を変換し、プロペラシャフト６、差動装置７及び駆動軸８を介して左右の駆動輪９に伝達する変速機である。尚、変速機５の変速比は、段階的に可変であってもよいし、連続的に可変であってもよい。
【００２３】
バッテリ１１は、モータ４を力行するための電力供給源として機能する、充電可能な蓄電池である。バッテリ１１には直流電力が蓄えられており、当該直流電力はインバータ１０によって交流変換された後、モータ４に供給される。一方、モータ４の回生時に発電された電力は、インバータ１０によって直流変換された後、バッテリ１１に供給されることによって充電される。
【００２４】
クラッチ３が接続状態にある場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に接続されるため、駆動輪９はエンジン２の出力軸及びモータ４の回転軸の双方と接続される。この場合、モータ４の力行時には、駆動輪９にはエンジン２の出力トルクとモータ４の出力トルクの双方が変速機５を介して伝達される。即ち、駆動輪９を駆動させるためのトルクの一部はエンジン２から供給されると共に、残りはモータ４から供給される。また、走行中にバッテリ１１の充電量が少なくなった場合には、エンジン２の出力トルクの一部を用いて駆動輪９を駆動しつつ、エンジン２の出力トルクの残りを用いてモータ４を回生駆動させることにより、バッテリ１１を充電することもできる。一方、ハイブリッド電気自動車１の制動時には、モータ４を回生駆動することによって発電機として機能させ、バッテリ１１を充電することもできる。
【００２５】
クラッチが切断されている場合（即ち、接続状態にない場合）には、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に切断され、駆動輪９にはモータ４の回転軸のみが変速機５を介して機械的に接続される。この場合、モータ４の力行時には、駆動輪９にエンジン２の出力トルクは伝達されず、モータ４の出力トルクのみが伝達される。即ち、ハイブリッド電気自動車１の走行は、専ら、バッテリ１１に蓄えられた電力を用いてモータ４を駆動することによって行われる。一方、ハイブリッド電気自動車１の制動時には、モータ４を回生駆動することによって発電機として機能させ、バッテリ１１を充電することができる。
【００２６】
充電量検出手段１５は、例えばバッテリ１１に印加される電流及び電圧をモニタするバッテリ電流センサやバッテリ電圧センサからなり、バッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）を検出可能なバッテリ充電量検出手段である。また、車速センサ１６はハイブリッド電気自動車１の走行速度を検出するためのセンサたる走行速度検出手段であり、ナビゲーション装置１７はハイブリッド電気自動車の位置情報及び走行路面の勾配情報（位置情報）としてＧＰＳ信号をＧＰＳ通信衛星から受信するための勾配情報取得手段である。
【００２７】
車両ＥＣＵ２６は、エンジンＥＣＵ２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９、並びに充電量検出手段１５、車速センサ１６及びナビゲーション装置１７などから取得した各種情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車１の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットである。具体的には、車両ＥＣＵ２６は、エンジンＥＣＵ２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９に制御信号を送受信することによって、エンジン２、クラッチ３、モータ４及び変速機５をはじめとするハイブリッド電気自動車１を構成する各部位の動作状態を制御する。
【００２８】
エンジンＥＣＵ２７は、エンジン２の動作に必要な各種制御を行うための電子制御ユニットであり、例えば、車両ＥＣＵ２６によって設定されたエンジン２から出力すべきトルクを出力可能なようにエンジン２における燃料の噴射量や噴射タイミングなどを制御する。
【００２９】
インバータＥＣＵ２８は、インバータ１０の動作に必要な各種制御を行うための電子制御ユニットであり、例えば、車両ＥＣＵ２６によって設定されたモータ４から出力すべきトルクを出力可能なようにインバータ１０を制御することにより、モータ４を力行又は回生作動するように制御する。
【００３０】
バッテリＥＣＵ２９は、バッテリ電流センサ１５及びバッテリ電圧センサ１６からの情報を、車両ＥＣＵ２６を介して取得することにより、バッテリ１１の充電量を求め、当該求めたＳＯＣを車両ＥＣＵ２６に送信する。
【００３１】
上述の車両ＥＣＵ２６、エンジンＥＣＵ
２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成される電子制御ユニットであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する各種制御を実行することが可能に構成されている。これらの各種の制御の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではない。
【００３２】
続いて、以上のように構成されたハイブリッド電気自動車１の具体的な動作について説明する。始めに、車両ＥＣＵ２６はナビゲーション装置１７でＧＰＳ信号（勾配情報）を取得することにより、自車前方の走行路面の勾配を検出し、走行路面が上り勾配であるか、下り勾配であるかを判定する。そして、走行路面が上り勾配であるか、下り勾配であるかに応じて、以下に説明する制御をそれぞれ実施する。
【００３３】
まず図２及び図３を参照して、上り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容について説明する。図２は上り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１の様子を表す模式図であり、図３は上り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容を示すフローチャート図である。
【００３４】
図２に示すように、上り勾配を有する走行路面のうち標高Ｈの位置を車速Ｖで走行しているハイブリッド車両１を想定する。このとき、ハイブリッド車両１は定速走行制御（いわゆるオートクルーズ制御）されており、車速Ｖがドライバーによって予め指定された設定速度Ｖｓｅｔに対して、下限値Ｖｌｏｗ（＝Ｖｓｅｔ−Ｖα）と上限値Ｖｕｐｐ（＝Ｖｓｅｔ＋Ｖα）の範囲内に収まるように制御されている。
【００３５】
まず車両ＥＣＵ２６は、ナビゲーション装置１７で取得したＧＰＳ信号に基づいて、上り勾配を有する走行路面における頂上地点ｂを検出する（ステップＳ１０１）。頂上地点ｂの検出は、走行路面の標高Ｈが最大になる地点として特定される。
【００３６】
続いて、車両ＥＣＵ２６はドライバーによって予め指定された設定速度Ｖｓｅｔを取得し（ステップＳ１０２）、これに基づいて惰性走行開始地点ａを算出する（ステップＳ１０３）。ここで惰性走行開始地点ａの算出は、惰性走行開始地点ａと頂上地点ｂにおけるエネルギー総量が等しいことに着目して、エネルギー保存の法則に基づいて行われる。具体的に説明すると、惰性走行開始地点ａと頂上地点ｂにおけるそれぞれの運動エネルギーと位置エネルギーの和が等しいとして、次式が求められる。
ここで、Ｍはハイブリッド電気自動車１の車重であり、ｇは重力加速度（＝９．８ｍ／ｓ２）である。ハイブリッド車両１が上り勾配を惰性走行で進行すると次第に減速するため、惰性走行開始地点ａでの走行速度Ｖａが設定速度Ｖｓｅｔ、頂上地点ｂでの走行速度Ｖｂが許容車速の下限値Ｖｌｏｗ（＝Ｖｓｅｔ−Ｖα）であると仮定し、（１）式をＨａについて解くことで、惰性走行開始地点ａが算出される。
【００３７】
尚、実際のハイブリッド電気自動車１の走行の際には転がり抵抗などのエネルギーロスが生じるため、厳密にはエネルギー保存則は成立しないが、このようなロスの影響を考慮して適宜補正を加えることが好ましい。
【００３８】
このように算出された惰性走行開始地点ａにハイブリッド電気自動車１が到達すると、車両ＥＣＵ２６はエンジン２への燃料供給を停止し、惰性走行を開始する（ステップＳ１０４）。惰性走行の開始後は、車両ＥＣＵ２６は車速センサ１６からの取得値に基づいて、走行速度Ｖが設定速度Ｖｓｅｔより大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１０５）。車速Ｖが設定速度Ｖｓｅｔ以下である場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）は、当該処理をループ処理しながら待機する。一方、走行速度Ｖが設定速度Ｖｓｅｔより大きくなった場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）は、車両ＥＣＵ２６は惰性走行を終了する（ステップＳ１０６）。
【００３９】
続いて車両ＥＣＵ２６は充電量検出手段１５からの取得値に基づいてバッテリ１１のＳＯＣを取得し、当該ＳＯＣが予め設定された所定値ＳＯＣ１より低いか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで所定値ＳＯＣ１は、バッテリ１１にモータ４を回生駆動させた場合に発生した回生電力を充電するだけの余裕があるか否かを判定するための閾値である。
【００４０】
バッテリ１１のＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より小さい場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、バッテリ１１に充電可能な容量が残っているため、モータ４を回生駆動することにより、バッテリ１１の充電を行うと共に、回生制動トルクを発生させることにより下り勾配によってハイブリッド電気自動車１が加速してしまうのを抑制する（ステップＳ１０８）。即ち、ハイブリッド電気自動車１が下り勾配を走行して次第に加速しようとする際に、モータ４において回生制動トルクを発生させることによって走行車速を設定速度Ｖｓｅｔに維持しつつ、回生エネルギーを電気エネルギーとしてバッテリ１１に回収することができる。
【００４１】
その後、車両ＥＣＵ２６はＳＯＣが予め設定された上限充電量ＳＯＣ２に達したか否かを判定し（ステップＳ１０９）、ＳＯＣが上限充電量ＳＯＣ２に達するまでモータ４で回生を行う（ステップＳ１０９：ＮＯ）。ＳＯＣが上限充電量ＳＯＣ２に達すると（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、車両ＥＣＵ２６はモータ４の回生を中断し、処理を終了する。
【００４２】
一方、バッテリ１１のＳＯＣが所定値ＳＯＣ１以上である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、バッテリ１１に充電可能な容量が残っていないため、モータ４を回生駆動させることなく、クラッチ３を接続させてエンジンブレーキをかける（ステップＳ１１０）。これにより、下り勾配によってハイブリッド電気自動車１が加速してしまうのを抑制するのと共に、バッテリ１１が過充電されることによって寿命が短縮してしまうのを回避することができる。尚、ステップＳ１１０ではエンジンブレーキに代えて、又は、加えてサービスブレーキを自動制御することにより自動ブレーキをかけてもよい。
【００４３】
以上説明したように、本実施例に係るハイブリッド電気自動車１では、走行速度が設定速度Ｖｓｅｔに維持される定速走行制御下において、ハイブリッド電気自動車１が上り勾配を走行して次第に減速する場合に、当該上り勾配の頂上地点ｂより手前にある惰性走行開始地点ａから惰性走行を開始し、頂上地点ｂを通過した後、下り勾配に至って走行速度Ｖｓｅｔより大きくなるタイミングで惰性走行を中止する。このように惰性走行を実施することにより、走行速度を設定速度Ｖｓｅｔ及びその下限値Ｖｌｏｗの範囲に維持しつつ内燃機関の燃料消費量を抑制することができるので、定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車１における燃費性能を効果的に向上させることができる。特に、惰性走行開始地点ａは、例えばＧＰＳ通信衛星から受信したＧＰＳ情報などの勾配情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車１の前方の走行路面パターンを事前に取得することによって、当該走行路面パターンに応じたタイミングで惰性走行を実施することができる。
【００４４】
また、本実施例に係る制御では、頂上地点ｂにおける走行車速が設定速度Ｖｓｅｔの下限値Ｖｌｏｗになるように、惰性走行開始地点ａが算出されるので、安定性に優れた定速走行を行いつつ、燃費性能の向上を図ることができる。
【００４５】
次に図４及び図５を参照して、下り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容について説明する。図４は下り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車の様子を表す模式図であり、図５は下り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容を示すフローチャート図である。
【００４６】
図４に示すように、下り勾配を有する走行路面のうち標高Ｈの位置を車速Ｖで走行しているハイブリッド車両１を想定する。このとき、ハイブリッド車両１は、上述の上り勾配の場合と同様に、定速走行制御（いわゆるオートクルーズ制御）されており、車速Ｖがドライバーによって予め指定された設定速度Ｖｓｅｔに対して、下限値Ｖｌｏｗ（＝Ｖｓｅｔ−Ｖα）と上限値Ｖｕｐｐ（＝Ｖｓｅｔ＋Ｖα）の範囲内に収まるように制御されている。
【００４７】
まず車両ＥＣＵ２６は、ナビゲーション装置１７で取得したＧＰＳ信号に基づいて、下り勾配を有する走行路面における最下地点ｅを検出する（ステップＳ２０１）。最下地点ｅの検出は、走行路面の標高Ｈが最小になる地点として特定される。
【００４８】
続いて、車両ＥＣＵ２６はドライバーによって予め指定された設定速度Ｖｓｅｔを取得し（ステップＳ２０２）、これに基づいて惰性走行開始地点ｄを算出する（ステップＳ２０３）。ここで惰性走行開始地点ｄの算出は、惰性走行開始地点ｄと最下地点ｅにおけるエネルギー総量が等しいことに着目して、エネルギー保存の法則に基づいて行われる。具体的に説明すると、惰性走行開始地点ｄと最下地点ｅにおけるそれぞれの運動エネルギーと位置エネルギーの和が等しいとして、次式が求められる。
ハイブリッド車両１が下り勾配を惰性走行で進行すると次第に加速するため、惰性走行開始地点ｄでの走行速度Ｖｄが設定速度Ｖｓｅｔ、最下地点ｅでの走行速度Ｖｅが許容車速の上限値Ｖｕｐｐ（＝Ｖｓｅｔ＋Ｖα）であると仮定し、（１）式をＨｄについて解くことで、惰性走行開始地点ｄが算出される。
【００４９】
このように算出された惰性走行開始地点ｄにハイブリッド電気自動車１が到達すると、車両ＥＣＵ２６はエンジン２への燃料供給を停止し、惰性走行を開始する（ステップＳ２０４）。惰性走行の開始後は、車両ＥＣＵ２６は車速センサ１６からの取得値に基づいて、車速Ｖが設定速度Ｖｓｅｔより小さくなったか否かを判定する（ステップＳ２０５）。車速Ｖが設定速度Ｖｓｅｔ以上である場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）は、当該処理をループ処理しながら待機する。一方、車速Ｖが設定速度Ｖｓｅｔより小さくなった場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）は、車両ＥＣＵ２６は惰性走行を終了する（ステップＳ２０６）。
【００５０】
続いて車両ＥＣＵ２６は充電量検出手段１５からの取得値に基づいてバッテリ１１のＳＯＣを取得し、当該ＳＯＣが予め設定された所定値ＳＯＣ３より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ここで所定値ＳＯＣ３は、バッテリ１１にモータ４を力行駆動させるだけの電力が蓄えられているか否かを判定するための閾値である。
【００５１】
バッテリ１１のＳＯＣが所定値ＳＯＣ３より高い場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、バッテリ１１に十分な電力が残っているため、モータ４を力行駆動することにより、上り勾配によって減速しようとするハイブリッド電気自動車１の走行速度を維持することができる（ステップＳ２０８）。このとき、ハイブリッド車両１はバッテリ１１に充電された電力を用いてモータ４を駆動することにより走行できるので、エンジン２における燃料消費量を抑え、燃費を向上させることができる。一方、バッテリ１１のＳＯＣが所定値ＳＯＣ３未満である場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、バッテリ１１にモータ４の力行駆動に要する電力が残っていないため、モータ４を力行駆動させることなく、クラッチ３を接続させてエンジン２からの出力によって走行を行う（ステップＳ２０９）。
【００５２】
以上説明したように、本実施例に係るハイブリッド電気自動車１では、走行速度が設定速度に維持される定速走行制御下において、ハイブリッド電気自動車１が下り勾配を走行して次第に加速する場合に、当該下り勾配の最下地点ｅより手前にある惰性走行開始地点ｄから惰性走行を開始し、最下地点ｅを通過した後、上り勾配に至って走行速度が設定速度Ｖｓｅｔより小さくなるタイミングで惰性走行を中止する。このように惰性走行を実施することにより、走行速度を設定速度Ｖｓｅｔ及びその上限値Ｖｕｐｐの範囲に維持しつつ内燃機関の燃料消費量を抑制することができるので、定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車１における燃費性能を効果的に向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ ハイブリッド電気自動車
２ エンジン
３ クラッチ
４ モータ
５ 変速機
９ 駆動輪
１１ バッテリ
１５ 充電量検出手段
１６ 車速センサ
１７ ナビゲーション装置
２６ 車両ＥＣＵ
２７ エンジンＥＣＵ
２８ インバータＥＣＵ
２９ バッテリＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関とバッテリに蓄えられた電力を動力源として力行する電動機との少なくとも一方から出力される動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド電気自動車の走行速度を予め設定された設定速度に維持するように定速走行制御を行うハイブリッド電気自動車の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関、及び、バッテリに蓄えられた電力で駆動可能な電動機の少なくとも一方を動力源として走行可能なハイブリッド電気自動車が注目されている。この種のハイブリッド電気自動車では、減速時に電動機を回生駆動させることにより回生エネルギーをバッテリに充電し、該バッテリに充電した電力を用いて電動機を力行駆動させることで、内燃機関の燃料消費量を削減し、燃費性能の改善が図られている。
【０００３】
ハイブリッド電気自動車の技術分野では、更なる燃費性能の改善を図るため、様々な観点から研究開発が進められている。その一例として、所定走行速度で走行中の車両が有する慣性力を利用して惰性走行を行わせることにより（このとき、内燃機関への燃料の供給は遮断される）、内燃機関の燃料消費量を削減するものがある。実際の惰性走行中の車両では、走行路面の勾配、転がり抵抗、空気抵抗によってその走行速度が変化する。そのため、このような惰性走行は、内燃機関を作動状態にして車両を加速させる加速走行と、走行条件に応じて適宜切り替えながら用いられるのが一般的である。
【０００４】
このように車両の走行状態を惰性走行と加速走行との間で切り替え制御する一例として、例えば特許文献１がある。特許文献１では特に、車両の実際の減速度が走行路面の基本走行パターンから推定される減速度より大きい場合に、加速走行と惰性走行との切り替え制御を中止することによって、車両の挙動の乱れによるドライバビリティの悪化を防止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０９９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種のハイブリッド電気自動車に関して、走行速度を予め設定された設定速度に維持することによってドライバーの運転に要する操作負担を軽減する定速走行制御（いわゆるオートクルーズ制御）がある。定速走行制御では、車両の走行条件に応じて、走行速度が設定速度に維持されるように内燃機関及び電動機等の動力源、或いは、サービスブレーキや回生ブレーキなどの制動手段が制御される。このような定速走行制御下にある場合においても、内燃機関の燃料消費量を削減し、燃費向上を図ることは、ハイブリッド電気自動車の性能改善上、重要な課題である。
【０００７】
上記特許文献１では、加速惰性走行をしている車両が上り急勾配にさしかかった際に惰性走行を中止することにより、急激な速度変化を抑制することができ、加速惰性走行を行わせている運転者に違和感を与えることを抑制できるとされている。また、ここで使われている加速惰性走行では燃費を向上できるとされているが、この技術は定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車にはそのまま適用することができない。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、定速走行制御下における内燃機関の燃料消費量を惰性走行により削減することにより、良好なドライバビリティを確保しつつ、燃費性能を向上可能な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】
【０００９】
本発明に係るハイブリッド電気自動車の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関とバッテリに蓄えられた電力を動力源として力行する電動機との少なくとも一方から出力される動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド電気自動車の走行速度を予め設定された設定速度に維持するように定速走行制御を行うハイブリッド電気自動車の制御装置であって、前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面の勾配情報を取得する勾配情報取得手段と、前記ハイブリッド電気自動車の走行速度を検出する走行速度検出手段と、前記勾配情報取得手段によって取得した勾配情報に基づいて、前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面が上り勾配を有すると判定された場合に、当該上り勾配の頂上地点における走行速度が前記定速走行制御において許容される走行速度の下限値として予め設定された設定速度下限値となるように算出された惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、前記走行速度検出手段によって検出された走行速度が前記設定速度より大きくなった場合に、惰性走行を中止すると共に、前記電動機を回生制動させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、走行速度が設定速度に維持される定速走行制御下において、ハイブリッド電気自動車が上り勾配を走行する場合に、当該上り勾配の頂上地点より手前にある惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、頂上地点を通過した後、下り勾配に至って走行速度が設定速度より大きくなるタイミングで惰性走行を中止させる。このように惰性走行を実施することにより、走行速度を設定速度に維持しつつ内燃機関の燃料消費量を抑制することができるので、定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車において良好な燃費性能を得ることができる。特に、惰性走行開始地点は、例えばＧＰＳ通信衛星から受信したＧＰＳ情報などの勾配情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車の前方の走行路面パターンを事前に取得することによって、当該走行路面パターンに応じたタイミングで惰性走行を実施することができるので、定速走行制御下において良好なドライバビリティを確保しつつ、上述したような燃費性能の改善を図ることができる。また、惰性走行開始地点は、上り勾配の頂上地点における走行速度が定速走行制御において許容される走行速度の下限値として予め設定された設定速度下限値となるように算出されているので、頂上地点における走行速度が予め設定された設定速度の下限値となるように走行速度を推定して惰性走行開始地点を算出するので、安定性に優れた定速走行を行いつつ、燃費性能の向上を図ることができる。
【００１１】
好ましくは、前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段を更に備えており、前記制御手段は、前記惰性走行が中止された際に、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されたバッテリ充電量が所定値より低い場合に、前記電動機を回生制動させるとよい。この場合、上り勾配における惰性走行開始地点から頂上地点を通過し、下り勾配において惰性走行が中止された際に、バッテリに電動機の回生電力を充電する余裕がある場合に電動機を回生駆動する。これにより、ハイブリッド電気自動車が下り勾配を走行して次第に加速しようとする際に、電動機において回生制動トルクを発生させることによって走行車速を設定速度に維持しつつ、回生エネルギーを電気エネルギーとしてバッテリに回収することができる。
【００１２】
また、前記制御手段は、前記勾配情報取得手段によって取得した勾配情報に基づいて、前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面が下り勾配を有すると判定された場合に、当該下り勾配の最下地点における走行速度が前記定速走行制御において許容される走行速度の上限値として予め設定された前記設定速度上限値となるように算出された惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、前記走行速度検出手段によって検出された走行速度が前記設定速度より小さくなった場合に、惰性走行を中止すると共に、前記電動機を力行駆動させるとよい。この場合、走行速度が設定速度に維持される定速走行制御下において、ハイブリッド電気自動車が下り勾配を走行して次第に加速する場合に、当該下り勾配の最下地点より手前にある惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、最下地点を通過した後、上り勾配に至って走行速度が設定速度より小さくなるタイミングで惰性走行を中止させる。このように惰性走行を実施することにより、走行速度を設定速度に維持しつつ内燃機関の燃料消費量を抑制することができるので、定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車において良好な燃費性能を得ることができる。また、惰性走行開始地点は、最下地点における走行速度が予め設定された設定速度の上限値となるように走行速度を推定して惰性走行開始地点を算出するので、安定性に優れた定速走行を行いつつ、燃費性能の向上を図ることができる。
【００１３】
好ましくは、前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段を更に備えており、前記制御手段は、前記惰性走行が中止された際に、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されたバッテリ充電量が所定値より高い場合に、前記電動機を力行駆動させるとよい。この場合、下り勾配における惰性走行開始地点から最下地点を通過し、上り勾配において惰性走行が中止された際に、バッテリに電動機を力行駆動させるだけの充電量を有している場合に電動機を力行駆動する。これにより、ハイブリッド電気自動車が上り勾配を走行して次第に減速しようとする際に、電動機を力行駆動させ、内燃機関の燃料消費量を抑制しつつ、走行車速を設定速度に維持することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、走行速度が設定速度に維持される定速走行制御下において、ハイブリッド電気自動車が上り勾配を走行して走行抵抗が増加する場合に、当該上り勾配の頂上地点における走行速度が前記定速走行制御において許容される走行速度の下限値として予め設定された設定速度下限値となるように算出された惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、頂上地点を通過した後、下り勾配に至って走行速度が設定速度より大きくなるタイミングで惰性走行を中止させる。このように惰性走行を実施することにより、走行速度を設定速度に維持しつつ内燃機関の燃料消費量を抑制することができるので、定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車において良好な燃費性能を得ることができる。特に、惰性走行開始地点は、例えばＧＰＳ通信衛星から受信したＧＰＳ情報などの勾配情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車の前方の走行路面パターンを事前に取得することによって、当該走行路面パターンに応じたタイミングで惰性走行を実施することができるので、定速走行制御下において良好なドライバビリティを確保しつつ、上述したような燃費性能の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るハイブリッド電気自動車の全体構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】上り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車の様子を表す模式図である。
【図３】上り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容を示すフローチャート図である。
【図４】下り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車の様子を表す模式図である。
【図５】下り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１７】
まず、図１を参照して、本発明に係るハイブリッド電気自動車の全体構成について説明する。ここに図１は、本発明に係るハイブリッド電気自動車の全体構成を概念的に示すブロック図である。
【００１８】
ハイブリッド電気自動車１はパラレル式ハイブリッド電気自動車であり、ディーゼルエンジン２（以下、「エンジン２」と称する）の出力軸にクラッチ３の入力軸が連結されており、クラッチ３の出力軸にモータ４の回転軸を介して変速機５の入力軸が連結されている。変速機５の出力軸には、プロペラシャフト６、差動装置７及び駆動軸８を介して左右の駆動輪９が接続されている。
【００１９】
エンジン２は、ハイブリッド電気自動車１の動力源の一つとして機能する内燃機関である。エンジン２はディーゼルエンジンであり、例えば燃焼室において空気を高温圧縮し燃料を噴射することで、自然発火を利用した燃焼による爆発力によって生じるピストンの往復運動を出力軸の回転運動に変換することが可能に構成されている。
【００２０】
クラッチ３は、エンジン２の出力軸とモータ４の回転軸との間に設けられており、これらの機械的な接続状態を切り替え可能に構成された動力伝達機構である。クラッチ３が接続されている場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸に機械的に接続されるため、駆動輪９はエンジン２の出力軸及びモータ４の回転軸の双方に接続されることとなる。一方、クラッチ３が切断されている場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に切断されるため、駆動輪９にはモータ４の回転軸のみが変速機５を介して機械的に接続されることとなる。
【００２１】
モータ４は、力行時にはバッテリ１１に蓄えられた電力を用いて回転駆動することによりハイブリッド電気自動車１の動力源の一つとして機能すると共に、回生時にはバッテリ１１を充電するための電力を発電する発電機として機能する電動機である。
【００２２】
変速機５は、エンジン２及びモータ４から出力される動力を変換し、プロペラシャフト６、差動装置７及び駆動軸８を介して左右の駆動輪９に伝達する変速機である。尚、変速機５の変速比は、段階的に可変であってもよいし、連続的に可変であってもよい。
【００２３】
バッテリ１１は、モータ４を力行するための電力供給源として機能する、充電可能な蓄電池である。バッテリ１１には直流電力が蓄えられており、当該直流電力はインバータ１０によって交流変換された後、モータ４に供給される。一方、モータ４の回生時に発電された電力は、インバータ１０によって直流変換された後、バッテリ１１に供給されることによって充電される。
【００２４】
クラッチ３が接続状態にある場合、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に接続されるため、駆動輪９はエンジン２の出力軸及びモータ４の回転軸の双方と接続される。この場合、モータ４の力行時には、駆動輪９にはエンジン２の出力トルクとモータ４の出力トルクの双方が変速機５を介して伝達される。即ち、駆動輪９を駆動させるためのトルクの一部はエンジン２から供給されると共に、残りはモータ４から供給される。また、走行中にバッテリ１１の充電量が少なくなった場合には、エンジン２の出力トルクの一部を用いて駆動輪９を駆動しつつ、エンジン２の出力トルクの残りを用いてモータ４を回生駆動させることにより、バッテリ１１を充電することもできる。一方、ハイブリッド電気自動車１の制動時には、モータ４を回生駆動することによって発電機として機能させ、バッテリ１１を充電することもできる。
【００２５】
クラッチが切断されている場合（即ち、接続状態にない場合）には、エンジン２の出力軸はモータ４の回転軸と機械的に切断され、駆動輪９にはモータ４の回転軸のみが変速機５を介して機械的に接続される。この場合、モータ４の力行時には、駆動輪９にエンジン２の出力トルクは伝達されず、モータ４の出力トルクのみが伝達される。即ち、ハイブリッド電気自動車１の走行は、専ら、バッテリ１１に蓄えられた電力を用いてモータ４を駆動することによって行われる。一方、ハイブリッド電気自動車１の制動時には、モータ４を回生駆動することによって発電機として機能させ、バッテリ１１を充電することができる。
【００２６】
充電量検出手段１５は、例えばバッテリ１１に印加される電流及び電圧をモニタするバッテリ電流センサやバッテリ電圧センサからなり、バッテリ１１の充電量（ＳＯＣ）を検出可能なバッテリ充電量検出手段である。また、車速センサ１６はハイブリッド電気自動車１の走行速度を検出するためのセンサたる走行速度検出手段であり、ナビゲーション装置１７はハイブリッド電気自動車の位置情報及び走行路面の勾配情報（位置情報）としてＧＰＳ信号をＧＰＳ通信衛星から受信するための勾配情報取得手段である。
【００２７】
車両ＥＣＵ２６は、エンジンＥＣＵ２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９、並びに充電量検出手段１５、車速センサ１６及びナビゲーション装置１７などから取得した各種情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車１の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットである。具体的には、車両ＥＣＵ２６は、エンジンＥＣＵ２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９に制御信号を送受信することによって、エンジン２、クラッチ３、モータ４及び変速機５をはじめとするハイブリッド電気自動車１を構成する各部位の動作状態を制御する。
【００２８】
エンジンＥＣＵ２７は、エンジン２の動作に必要な各種制御を行うための電子制御ユニットであり、例えば、車両ＥＣＵ２６によって設定されたエンジン２から出力すべきトルクを出力可能なようにエンジン２における燃料の噴射量や噴射タイミングなどを制御する。
【００２９】
インバータＥＣＵ２８は、インバータ１０の動作に必要な各種制御を行うための電子制御ユニットであり、例えば、車両ＥＣＵ２６によって設定されたモータ４から出力すべきトルクを出力可能なようにインバータ１０を制御することにより、モータ４を力行又は回生作動するように制御する。
【００３０】
バッテリＥＣＵ２９は、バッテリ電流センサ１５及びバッテリ電圧センサ１６からの情報を、車両ＥＣＵ２６を介して取得することにより、バッテリ１１の充電量を求め、当該求めたＳＯＣを車両ＥＣＵ２６に送信する。
【００３１】
上述の車両ＥＣＵ２６、エンジンＥＣＵ
２７、インバータＥＣＵ２８及びバッテリＥＣＵ２９は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成される電子制御ユニットであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する各種制御を実行することが可能に構成されている。これらの各種の制御の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではない。
【００３２】
続いて、以上のように構成されたハイブリッド電気自動車１の具体的な動作について説明する。始めに、車両ＥＣＵ２６はナビゲーション装置１７でＧＰＳ信号（勾配情報）を取得することにより、自車前方の走行路面の勾配を検出し、走行路面が上り勾配であるか、下り勾配であるかを判定する。そして、走行路面が上り勾配であるか、下り勾配であるかに応じて、以下に説明する制御をそれぞれ実施する。
【００３３】
まず図２及び図３を参照して、上り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容について説明する。図２は上り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１の様子を表す模式図であり、図３は上り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容を示すフローチャート図である。
【００３４】
図２に示すように、上り勾配を有する走行路面のうち標高Ｈの位置を車速Ｖで走行しているハイブリッド車両１を想定する。このとき、ハイブリッド車両１は定速走行制御（いわゆるオートクルーズ制御）されており、車速Ｖがドライバーによって予め指定された設定速度Ｖｓｅｔに対して、下限値Ｖｌｏｗ（＝Ｖｓｅｔ−Ｖα）と上限値Ｖｕｐｐ（＝Ｖｓｅｔ＋Ｖα）の範囲内に収まるように制御されている。
【００３５】
まず車両ＥＣＵ２６は、ナビゲーション装置１７で取得したＧＰＳ信号に基づいて、上り勾配を有する走行路面における頂上地点ｂを検出する（ステップＳ１０１）。頂上地点ｂの検出は、走行路面の標高Ｈが最大になる地点として特定される。
【００３６】
続いて、車両ＥＣＵ２６はドライバーによって予め指定された設定速度Ｖｓｅｔを取得し（ステップＳ１０２）、これに基づいて惰性走行開始地点ａを算出する（ステップＳ１０３）。ここで惰性走行開始地点ａの算出は、惰性走行開始地点ａと頂上地点ｂにおけるエネルギー総量が等しいことに着目して、エネルギー保存の法則に基づいて行われる。具体的に説明すると、惰性走行開始地点ａと頂上地点ｂにおけるそれぞれの運動エネルギーと位置エネルギーの和が等しいとして、次式が求められる。
ここで、Ｍはハイブリッド電気自動車１の車重であり、ｇは重力加速度（＝９．８ｍ／ｓ２）である。ハイブリッド車両１が上り勾配を惰性走行で進行すると次第に減速するため、惰性走行開始地点ａでの走行速度Ｖａが設定速度Ｖｓｅｔ、頂上地点ｂでの走行速度Ｖｂが許容車速の下限値Ｖｌｏｗ（＝Ｖｓｅｔ−Ｖα）であると仮定し、（１）式をＨａについて解くことで、惰性走行開始地点ａが算出される。
【００３７】
尚、実際のハイブリッド電気自動車１の走行の際には転がり抵抗などのエネルギーロスが生じるため、厳密にはエネルギー保存則は成立しないが、このようなロスの影響を考慮して適宜補正を加えることが好ましい。
【００３８】
このように算出された惰性走行開始地点ａにハイブリッド電気自動車１が到達すると、車両ＥＣＵ２６はエンジン２への燃料供給を停止し、惰性走行を開始する（ステップＳ１０４）。惰性走行の開始後は、車両ＥＣＵ２６は車速センサ１６からの取得値に基づいて、走行速度Ｖが設定速度Ｖｓｅｔより大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１０５）。車速Ｖが設定速度Ｖｓｅｔ以下である場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）は、当該処理をループ処理しながら待機する。一方、走行速度Ｖが設定速度Ｖｓｅｔより大きくなった場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）は、車両ＥＣＵ２６は惰性走行を終了する（ステップＳ１０６）。
【００３９】
続いて車両ＥＣＵ２６は充電量検出手段１５からの取得値に基づいてバッテリ１１のＳＯＣを取得し、当該ＳＯＣが予め設定された所定値ＳＯＣ１より低いか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで所定値ＳＯＣ１は、バッテリ１１にモータ４を回生駆動させた場合に発生した回生電力を充電するだけの余裕があるか否かを判定するための閾値である。
【００４０】
バッテリ１１のＳＯＣが所定値ＳＯＣ１より小さい場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、バッテリ１１に充電可能な容量が残っているため、モータ４を回生駆動することにより、バッテリ１１の充電を行うと共に、回生制動トルクを発生させることにより下り勾配によってハイブリッド電気自動車１が加速してしまうのを抑制する（ステップＳ１０８）。即ち、ハイブリッド電気自動車１が下り勾配を走行して次第に加速しようとする際に、モータ４において回生制動トルクを発生させることによって走行車速を設定速度Ｖｓｅｔに維持しつつ、回生エネルギーを電気エネルギーとしてバッテリ１１に回収することができる。
【００４１】
その後、車両ＥＣＵ２６はＳＯＣが予め設定された上限充電量ＳＯＣ２に達したか否かを判定し（ステップＳ１０９）、ＳＯＣが上限充電量ＳＯＣ２に達するまでモータ４で回生を行う（ステップＳ１０９：ＮＯ）。ＳＯＣが上限充電量ＳＯＣ２に達すると（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、車両ＥＣＵ２６はモータ４の回生を中断し、処理を終了する。
【００４２】
一方、バッテリ１１のＳＯＣが所定値ＳＯＣ１以上である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、バッテリ１１に充電可能な容量が残っていないため、モータ４を回生駆動させることなく、クラッチ３を接続させてエンジンブレーキをかける（ステップＳ１１０）。これにより、下り勾配によってハイブリッド電気自動車１が加速してしまうのを抑制するのと共に、バッテリ１１が過充電されることによって寿命が短縮してしまうのを回避することができる。尚、ステップＳ１１０ではエンジンブレーキに代えて、又は、加えてサービスブレーキを自動制御することにより自動ブレーキをかけてもよい。
【００４３】
以上説明したように、本実施例に係るハイブリッド電気自動車１では、走行速度が設定速度Ｖｓｅｔに維持される定速走行制御下において、ハイブリッド電気自動車１が上り勾配を走行して次第に減速する場合に、当該上り勾配の頂上地点ｂより手前にある惰性走行開始地点ａから惰性走行を開始し、頂上地点ｂを通過した後、下り勾配に至って走行速度Ｖｓｅｔより大きくなるタイミングで惰性走行を中止する。このように惰性走行を実施することにより、走行速度を設定速度Ｖｓｅｔ及びその下限値Ｖｌｏｗの範囲に維持しつつ内燃機関の燃料消費量を抑制することができるので、定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車１における燃費性能を効果的に向上させることができる。特に、惰性走行開始地点ａは、例えばＧＰＳ通信衛星から受信したＧＰＳ情報などの勾配情報に基づいて、ハイブリッド電気自動車１の前方の走行路面パターンを事前に取得することによって、当該走行路面パターンに応じたタイミングで惰性走行を実施することができる。
【００４４】
また、本実施例に係る制御では、頂上地点ｂにおける走行車速が設定速度Ｖｓｅｔの下限値Ｖｌｏｗになるように、惰性走行開始地点ａが算出されるので、安定性に優れた定速走行を行いつつ、燃費性能の向上を図ることができる。
【００４５】
次に図４及び図５を参照して、下り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容について説明する。図４は下り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車の様子を表す模式図であり、図５は下り勾配を有する走行路面を進行するハイブリッド電気自動車１における制御内容を示すフローチャート図である。
【００４６】
図４に示すように、下り勾配を有する走行路面のうち標高Ｈの位置を車速Ｖで走行しているハイブリッド車両１を想定する。このとき、ハイブリッド車両１は、上述の上り勾配の場合と同様に、定速走行制御（いわゆるオートクルーズ制御）されており、車速Ｖがドライバーによって予め指定された設定速度Ｖｓｅｔに対して、下限値Ｖｌｏｗ（＝Ｖｓｅｔ−Ｖα）と上限値Ｖｕｐｐ（＝Ｖｓｅｔ＋Ｖα）の範囲内に収まるように制御されている。
【００４７】
まず車両ＥＣＵ２６は、ナビゲーション装置１７で取得したＧＰＳ信号に基づいて、下り勾配を有する走行路面における最下地点ｅを検出する（ステップＳ２０１）。最下地点ｅの検出は、走行路面の標高Ｈが最小になる地点として特定される。
【００４８】
続いて、車両ＥＣＵ２６はドライバーによって予め指定された設定速度Ｖｓｅｔを取得し（ステップＳ２０２）、これに基づいて惰性走行開始地点ｄを算出する（ステップＳ２０３）。ここで惰性走行開始地点ｄの算出は、惰性走行開始地点ｄと最下地点ｅにおけるエネルギー総量が等しいことに着目して、エネルギー保存の法則に基づいて行われる。具体的に説明すると、惰性走行開始地点ｄと最下地点ｅにおけるそれぞれの運動エネルギーと位置エネルギーの和が等しいとして、次式が求められる。
ハイブリッド車両１が下り勾配を惰性走行で進行すると次第に加速するため、惰性走行開始地点ｄでの走行速度Ｖｄが設定速度Ｖｓｅｔ、最下地点ｅでの走行速度Ｖｅが許容車速の上限値Ｖｕｐｐ（＝Ｖｓｅｔ＋Ｖα）であると仮定し、（１）式をＨｄについて解くことで、惰性走行開始地点ｄが算出される。
【００４９】
このように算出された惰性走行開始地点ｄにハイブリッド電気自動車１が到達すると、車両ＥＣＵ２６はエンジン２への燃料供給を停止し、惰性走行を開始する（ステップＳ２０４）。惰性走行の開始後は、車両ＥＣＵ２６は車速センサ１６からの取得値に基づいて、車速Ｖが設定速度Ｖｓｅｔより小さくなったか否かを判定する（ステップＳ２０５）。車速Ｖが設定速度Ｖｓｅｔ以上である場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）は、当該処理をループ処理しながら待機する。一方、車速Ｖが設定速度Ｖｓｅｔより小さくなった場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）は、車両ＥＣＵ２６は惰性走行を終了する（ステップＳ２０６）。
【００５０】
続いて車両ＥＣＵ２６は充電量検出手段１５からの取得値に基づいてバッテリ１１のＳＯＣを取得し、当該ＳＯＣが予め設定された所定値ＳＯＣ３より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ここで所定値ＳＯＣ３は、バッテリ１１にモータ４を力行駆動させるだけの電力が蓄えられているか否かを判定するための閾値である。
【００５１】
バッテリ１１のＳＯＣが所定値ＳＯＣ３より高い場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、バッテリ１１に十分な電力が残っているため、モータ４を力行駆動することにより、上り勾配によって減速しようとするハイブリッド電気自動車１の走行速度を維持することができる（ステップＳ２０８）。このとき、ハイブリッド車両１はバッテリ１１に充電された電力を用いてモータ４を駆動することにより走行できるので、エンジン２における燃料消費量を抑え、燃費を向上させることができる。一方、バッテリ１１のＳＯＣが所定値ＳＯＣ３未満である場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、バッテリ１１にモータ４の力行駆動に要する電力が残っていないため、モータ４を力行駆動させることなく、クラッチ３を接続させてエンジン２からの出力によって走行を行う（ステップＳ２０９）。
【００５２】
以上説明したように、本実施例に係るハイブリッド電気自動車１では、走行速度が設定速度に維持される定速走行制御下において、ハイブリッド電気自動車１が下り勾配を走行して次第に加速する場合に、当該下り勾配の最下地点ｅより手前にある惰性走行開始地点ｄから惰性走行を開始し、最下地点ｅを通過した後、上り勾配に至って走行速度が設定速度Ｖｓｅｔより小さくなるタイミングで惰性走行を中止する。このように惰性走行を実施することにより、走行速度を設定速度Ｖｓｅｔ及びその上限値Ｖｕｐｐの範囲に維持しつつ内燃機関の燃料消費量を抑制することができるので、定速走行制御下にあるハイブリッド電気自動車１における燃費性能を効果的に向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ ハイブリッド電気自動車
２ エンジン
３ クラッチ
４ モータ
５ 変速機
９ 駆動輪
１１ バッテリ
１５ 充電量検出手段
１６ 車速センサ
１７ ナビゲーション装置
２６ 車両ＥＣＵ
２７ エンジンＥＣＵ
２８ インバータＥＣＵ
２９ バッテリＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関とバッテリに蓄えられた電力を動力源として力行する電動機との少なくとも一方から出力される動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド電気自動車の走行速度を予め設定された設定速度に維持するように定速走行制御を行うハイブリッド電気自動車の制御装置であって、
前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面の勾配情報を取得する勾配情報取得手段と、
前記ハイブリッド電気自動車の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
前記勾配情報取得手段によって取得した勾配情報に基づいて、前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面が上り勾配を有すると判定された場合に、当該上り勾配の頂上地点における走行速度が前記定速走行制御において許容される走行速度の下限値として予め設定された設定速度下限値となるように算出された惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、前記走行速度検出手段によって検出された走行速度が前記定速走行制御において前記設定速度より大きくなった場合に、惰性走行を中止すると共に、前記電動機を回生制動させる制御手段と
を備えた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】
前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段を更に備えており、
前記制御手段は、前記惰性走行が中止された際に、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されたバッテリ充電量が所定値より低い場合に、前記電動機を回生制動させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記勾配情報取得手段によって取得した勾配情報に基づいて、前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面が下り勾配を有すると判定された場合に、当該下り勾配の最下地点における走行速度が前記定速走行制御において許容される走行速度の上限値として予め設定された前記設定速度上限値となるように算出された惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、前記走行速度検出手段によって検出された走行速度が前記定速走行制御において前記設定速度より小さくなった場合に、惰性走行を中止すると共に、前記電動機を力行駆動させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項４】
前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段を更に備えており、
前記制御手段は、前記惰性走行が中止された際に、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されたバッテリ充電量が所定値より高い場合に、前記電動機を力行駆動させることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項１】
内燃機関とバッテリに蓄えられた電力を動力源として力行する電動機との少なくとも一方から出力される動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド電気自動車の走行速度を予め設定された設定速度に維持するように定速走行制御を行うハイブリッド電気自動車の制御装置であって、
前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面の勾配情報を取得する勾配情報取得手段と、
前記ハイブリッド電気自動車の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
前記勾配情報取得手段によって取得した勾配情報に基づいて、前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面が上り勾配を有すると判定された場合に、当該上り勾配の頂上地点における走行速度が前記定速走行制御において許容される走行速度の下限値として予め設定された設定速度下限値となるように算出された惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、前記走行速度検出手段によって検出された走行速度が前記定速走行制御において前記設定速度より大きくなった場合に、惰性走行を中止すると共に、前記電動機を回生制動させる制御手段と
を備えた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】
前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段を更に備えており、
前記制御手段は、前記惰性走行が中止された際に、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されたバッテリ充電量が所定値より低い場合に、前記電動機を回生制動させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記勾配情報取得手段によって取得した勾配情報に基づいて、前記ハイブリッド電気自動車の進行方向における走行路面が下り勾配を有すると判定された場合に、当該下り勾配の最下地点における走行速度が前記定速走行制御において許容される走行速度の上限値として予め設定された前記設定速度上限値となるように算出された惰性走行開始地点から惰性走行を開始し、前記走行速度検出手段によって検出された走行速度が前記定速走行制御において前記設定速度より小さくなった場合に、惰性走行を中止すると共に、前記電動機を力行駆動させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。
【請求項４】
前記バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段を更に備えており、
前記制御手段は、前記惰性走行が中止された際に、前記バッテリ充電量検出手段によって検出されたバッテリ充電量が所定値より高い場合に、前記電動機を力行駆動させることを特徴とする請求項３に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５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３１２７３（Ｐ２０１２−１３１２７３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３３８５（Ｐ２０１０−２８３３８５）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（５９８０５１８１９）ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １３７，７０３２７ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（５９８０５１８１９）ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １３７，７０３２７ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
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