車両制御装置
【課題】蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して駆動輪に対して出力することが可能な車両において、発進時の走行性能を向上することができる車両制御装置を提供すること。
【解決手段】入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄圧装置に蓄えること、および蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力することが可能な変換装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を動力に変換して出力する電動機と、を備え、車両の発進が予測される所定状況（Ｓ１肯定、Ｓ２肯定）において、蓄電装置に蓄えられた電力を電動機および変換装置によって作動流体の圧力エネルギーに変換（Ｓ３）して蓄圧装置に蓄える。
【解決手段】入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄圧装置に蓄えること、および蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力することが可能な変換装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を動力に変換して出力する電動機と、を備え、車両の発進が予測される所定状況（Ｓ１肯定、Ｓ２肯定）において、蓄電装置に蓄えられた電力を電動機および変換装置によって作動流体の圧力エネルギーに変換（Ｓ３）して蓄圧装置に蓄える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄積したエネルギーを利用する技術が提案されている。特許文献１には、車両の駆動軸の回転によりコンプレッサを駆動して、燃料ガスをバッファタンクに蓄圧する蓄圧回生制御手段と、車両の駆動軸の回転により回転電機を駆動して、発電された電気エネルギを蓄電装置に蓄電する蓄電回生制御手段とを備え、バッファタンクの燃料ガスにより、コンプレッサを力行駆動する燃料電池車両の制御装置の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３５１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蓄圧装置に蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力することが可能な車両において、発進時の走行性能を向上できることが望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して駆動輪に対して出力することが可能な車両において、発進時の走行性能を向上することができる車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両制御装置は、入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄圧装置に蓄えること、および前記蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力することが可能な変換装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を動力に変換して出力する電動機と、を備え、前記車両の発進が予測される所定状況において、前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記電動機および前記変換装置によって前記作動流体の圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄えることを特徴とする。
【０００７】
上記車両制御装置において、前記所定状況は、前記車両のシステム起動後であって、かつ発進前の状況であることが好ましい。
【０００８】
上記車両制御装置において、前記所定状況は、搭乗者が前記車両に乗車することに伴う前記車両の状態変化を検出した状況であることが好ましい。
【０００９】
上記車両制御装置において、予め定められた発進予定時刻あるいは前記車両の過去の走行履歴の少なくともいずれか一方に基づいて前記車両の発進を予測することが好ましい。
【００１０】
上記車両制御装置において、前記所定状況であって、かつ前記蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーが所定量未満である場合に前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記作動流体の圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄えることが好ましい。
【００１１】
上記車両制御装置において、前記所定状況において前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記作動流体の圧力エネルギーに変換するときに、前記変換装置および前記電動機と前記駆動輪との動力の伝達を遮断することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる車両制御装置は、入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄圧装置に蓄えること、および蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力することが可能な変換装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を動力に変換して出力する電動機と、を備え、車両の発進が予測される所定状況において、蓄電装置に蓄えられた電力を電動機および変換装置によって作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄圧装置に蓄える。よって、本発明にかかる車両制御装置によれば、発進時に圧力エネルギーを動力に変換して駆動輪に対して出力することで、発進時の走行性能を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態にかかる車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図２】図２は、実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、油圧システムおよびＭ／Ｇの回生効率の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態にかかる車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１５】
（実施形態）
図１から図３を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、実施形態にかかる車両制御装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【００１６】
本実施形態のハイブリッドシステムは、例えば、大型車両に搭載される。ハイブリッド車両１００は、油圧式の力行／回生装置（油圧ポンプモータ３２）と、電気式の力行／回生装置（Ｍ／Ｇ４）とを備えている。大型車両では、電気式の動力源のみで必要な出力を得ようとすると、高コストとなりやすい。このため、本実施形態では、電気式のライトなハイブリッドシステムと、油圧エネルギーによりＨＶ走行可能な油圧システム３とを組み合わせている。Ｍ／Ｇ４および油圧ポンプモータ３２をそれぞれ高効率となる領域で動作させることで、総合的なエネルギー利用効率の向上を図る。
【００１７】
具体的には、加速域では油圧エネルギーを使い油圧走行もしくはアシスト走行し、軽負荷域では電気エネルギーによりＥＶ走行もしくはアシスト走行することで燃費を向上させる。
【００１８】
ここで、発進時に油圧エネルギーが十分に蓄えられた状態でないと、高トルク要求がなされた場合に油圧システム３が十分にアシストすることができない可能性がある。
【００１９】
本実施形態の車両制御装置１−１は、システム起動後でかつ発進前に、バッテリー５の電力を圧力エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄える。これにより、発進前にアキュームレータ３１の油圧エネルギーを増加させておくことができ、油圧システム３によって高トルク要求に応じたトルクを出力することが可能となる。よって、本実施形態によれば、発進時の走行性能を向上させ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００２０】
図２に示すように、ハイブリッド車両１００のハイブリッドシステム１００Ａは、エンジン１、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２、油圧システム３、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）４、バッテリー５、インバータ６およびＥＣＵ３０を備えている。また、本実施形態の車両制御装置１−１は、ハイブリッド車両１００に搭載されてハイブリッド車両１００を制御するものであり、油圧システム３、Ｍ／Ｇ４、バッテリー５およびＥＣＵ３０を備える。
【００２１】
エンジン１は、ハイブリッド車両１００の動力源である。エンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する。エンジン１の出力軸は、Ｔ／Ｍ２の入力軸と接続されている。Ｔ／Ｍ２は、例えば、自動変速機であり、エンジン１から入力される動力を変速して出力軸２ａに出力する。Ｔ／Ｍ２の出力軸２ａは、第一クラッチＣ１を介して第一ギアＧ１に接続されている。第一ギアＧ１は、第二クラッチＣ２を介して駆動輪７と接続されている。
【００２２】
油圧システム３は、入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄えることができると共に、蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して出力することができる。油圧システム３は、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２およびリザーブタンク３３を有する。
【００２３】
アキュームレータ３１は、作動流体を加圧状態で蓄える蓄圧装置である。本実施形態の油圧システム３における作動流体としては、例えば作動油を用いることができる。アキュームレータ３１は、高圧の作動油を蓄えることが可能な蓄圧容器であり、高圧油路３４を介して油圧ポンプモータ３２と接続されている。油圧ポンプモータ３２は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３と接続されている。リザーブタンク３３は、作動油を貯留する貯留タンクである。油圧ポンプモータ３２の回転軸３２ａは、第三クラッチＣ３を介して第二ギアＧ２と接続されている。
【００２４】
油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとしての機能を有すると共に、油圧モータとしての機能も有している変換装置である。具体的には、油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとして機能する場合、第三クラッチＣ３を介して回転軸３２ａに入力される動力によって駆動されることにより、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３の作動油を吸引し、吸引した作動油を加圧して高圧油路３４に吐出する。高圧油路３４に吐出された作動油は、アキュームレータ３１に蓄圧される。油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の走行時に駆動輪７から伝達される動力を圧力に変換して出力することができる。つまり、油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを作動流体の圧力に変換して出力する圧力回生装置としての機能を有する。
【００２５】
また、油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして機能する場合、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって駆動されることにより、圧力エネルギーを動力に変換して回転軸３２ａに出力する。第三クラッチＣ３が係合状態であると、油圧ポンプモータ３２が出力する動力は、第三クラッチＣ３、第二ギアＧ２および第一ギアＧ１および第二クラッチＣ２を介して駆動輪７に伝達されてハイブリッド車両１００を走行させることができる。つまり、油圧ポンプモータ３２は、アキュームレータ３１に蓄えられた圧力エネルギーをハイブリッド車両１００の走行用の動力に変換して駆動輪７に対して出力することができる。油圧ポンプモータ３２を駆動した作動油は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３に流入する。
【００２６】
油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして出力する動力の大きさ、および油圧ポンプとして機能するときの負荷の大きさを可変に制御することができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、斜板ポンプや斜軸ポンプ等の可変容量式のポンプモータとすることができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、容量０から最大容量まで無段階にポンプ容量／モータ容量を制御できるものとすることができる。油圧ポンプモータ３２は、ポンプ容量を増減させることによってポンプ負荷、すなわち負荷トルクを増減させることができる。また、油圧ポンプモータ３２は、モータ容量を増減させることによって回転軸３２ａに出力する動力、すなわち出力トルクを増減させることができる。
【００２７】
Ｍ／Ｇ４は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。Ｍ／Ｇ４としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。Ｍ／Ｇ４は、インバータ６を介してバッテリー５と接続されている。バッテリー５は、電力を蓄えること、および蓄えた電力を放電することが可能な蓄電装置である。インバータ６は、直流電流と交流電流との変換を行う電力変換装置である。また、インバータ６は、Ｍ／Ｇ４の出力トルクおよび発電量を制御することができる。
【００２８】
Ｍ／Ｇ４の回転軸４ａは、第四クラッチＣ４を介して第三ギアＧ３と接続されている。Ｍ／Ｇ４は、電動機として機能する場合、バッテリー５からインバータ６を介して供給される電力を動力に変換して回転軸４ａに出力する。第四クラッチＣ４が係合状態であると、Ｍ／Ｇ４が出力する動力は、第三ギアＧ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１および第二クラッチＣ２を介して駆動輪７に対して出力される。つまり、Ｍ／Ｇ４は、バッテリー５に蓄えられた電力をハイブリッド車両１００の走行用の動力に変換して駆動輪７に対して出力することができる。
【００２９】
また、Ｍ／Ｇ４は、発電機として機能する場合、第四クラッチＣ４を介して回転軸４ａに入力される動力によって駆動されて発電する。例えば、Ｍ／Ｇ４は、ハイブリッド車両１００の走行時に駆動輪７から第二クラッチＣ２、第一ギアＧ１、第二ギアＧ２、第三ギアＧ３および第四クラッチＣ４を介して回転軸４ａに入力される動力により駆動されて発電することができる。つまり、Ｍ／Ｇ４は、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを電力に変換して出力する電力回生装置として機能することができる。Ｍ／Ｇ４によって発電された電力は、例えばバッテリー５に充電される。
【００３０】
第一ギアＧ１と第二ギアＧ２とは常時噛み合っており、相互に動力を伝達することができる。また、第二ギアＧ２と第三ギアＧ３とは常時噛み合っており、相互に動力を伝達することができる。従って、第一ギアＧ１と第三ギアＧ３とは第二ギアＧ２を介して相互に動力を伝達することができる。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の走行制御を行う走行制御装置としての機能を有している。また、本実施形態のＥＣＵ３０は、回生制御を行う回生制御装置としての機能を有している。ＥＣＵ３０には、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２、バッテリー５、インバータ６および各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が接続されている。エンジン１、Ｔ／Ｍ２、油圧ポンプモータ３２、インバータ６および各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、ＥＣＵ３０によって制御される。
【００３２】
バッテリー５には、バッテリー５の充放電状態や電圧等を検出するセンサが接続されている。ＥＣＵ３０は、このセンサによる検出結果に基づいて、バッテリー５の充電状態ＳＯＣを取得することができる。充電状態ＳＯＣは、バッテリー５の充電量を示すものである。アキュームレータ３１には、アキュームレータ３１内の圧力を検出する圧力センサが設けられている。ＥＣＵ３０は、圧力センサによる検出結果に基づいて、アキュームレータ３１内の油圧を取得することができる。
【００３３】
各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、それぞれ開放状態と係合状態とに切替え可能である。各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、油圧等によって開放状態と係合状態とを切替えるアクチュエータをそれぞれ有している。これらのアクチュエータがＥＣＵ３０から出力される指令に応じて作動することにより、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の状態が制御される。なお、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、完全係合状態のみならず、半係合状態に制御することも可能であり、更に、半係合状態における動力の伝達度合いを制御することも可能である。
【００３４】
ＥＣＵ３０は、エンジン１、油圧システム３、Ｍ／Ｇ４の少なくともいずれか１つが出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させることができる。例えば、ＥＣＵ３０は、少なくともエンジン１の動力によってハイブリッド車両１００を走行させるエンジン走行を実行することができる。エンジン１が出力する動力を駆動輪７に出力する場合、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２を係合状態とする。また、ＥＣＵ３０は、エンジン走行において、シフトポジションや走行状態に応じてＴ／Ｍ２の変速比を制御する。
【００３５】
エンジン走行において、ＥＣＵ３０は、油圧システム３あるいはＭ／Ｇ４の少なくともいずれか一方が出力する動力を駆動輪７に伝達してハイブリッド車両１００を走行させることができる。ＥＣＵ３０は、例えば、ハイブリッド車両１００の加速時等にエンジン１のトルクが不足する場合に、油圧システム３あるいはＭ／Ｇ４の少なくとも一方にエンジン１をアシストさせる。
【００３６】
例えば、油圧システム３によって動力を出力させる場合、ＥＣＵ３０は、第三クラッチＣ３を係合状態とすると共に、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって油圧ポンプモータ３２を駆動する。アキュームレータ３１内の加圧された作動油は、油圧ポンプモータ３２に供給され、油圧ポンプモータ３２を駆動して回転軸３２ａを回転させる。つまり、油圧ポンプモータ３２において、油圧エネルギーが回転軸３２ａの回転動作に変換される。回転軸３２ａに出力された動力は、第三クラッチＣ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１および第二クラッチＣ２を介して駆動輪７に伝達される。
【００３７】
ＥＣＵ３０は、Ｍ／Ｇ４によって動力を出力させる場合、第四クラッチＣ４を係合状態とすると共に、バッテリー５に充電された電力によってＭ／Ｇ４を駆動する。Ｍ／Ｇ４が出力する動力は、第四クラッチＣ４、第三ギアＧ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１および第二クラッチＣ２を介して駆動輪７に伝達される。ＥＣＵ３０は、油圧システム３およびＭ／Ｇ４にそれぞれ動力を出力させてエンジン１をアシストさせることもできる。
【００３８】
また、油圧システム３およびＭ／Ｇ４は、それぞれエンジン１の動力によらずに単独でハイブリッド車両１００を走行させることが可能である。例えば、ＥＣＵ３０は、エンジン１の動力によらずに油圧システム３が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させる油圧走行を実行することができる。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の動力によらずにＭ／Ｇ４が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させるＥＶ走行を実行することができる。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の動力によらずに油圧システム３およびＭ／Ｇ４が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させることも可能である。
【００３９】
ＥＣＵ３０は、車速およびアクセル開度などの条件に基づいて、駆動輪７に伝達するべき要求トルクあるいは要求駆動力を算出し、その算出結果に基づいて、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、油圧システム３、インバータ６およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を制御する。要求トルクや要求駆動力は、ハイブリッド車両１００の走行負荷に対応する。
【００４０】
油圧システム３は、大きなパワーを出力する場合に有利である。これは、油圧式はバッテリーを使用する電気式と比較して高いパワー密度を確保可能であることによる。バッテリー５は、エネルギー密度は高いがパワー密度は低いという特性を有する。一方、油圧式は、バッテリーと比較してパワー密度が高いという特性を有する。
【００４１】
大きなパワーを得ようとする場合、ハイブリッドシステム１００Ａの大型化につながるが、油圧式は、電気式と比較してシステムの大型化を抑制しつつパワーアップを図ることが可能である。このため、油圧システム３は、例えば、大型車両に搭載される場合のハイブリッドシステム１００Ａのコンパクト化において有利である。
【００４２】
ＥＣＵ３０は、軽負荷でトルクの小さな領域は基本的にＭ／Ｇ４の動力でハイブリッド車両１００を走行させる。このとき、ＥＣＵ３０は、エンジン１を停止し、かつ第一クラッチＣ１および第三クラッチＣ３を開放状態としてＥＶ走行モードとする。
【００４３】
また、発進などの大きなトルクが必要な領域は油圧エネルギーでハイブリッド車両１００を走行させる。このとき、ＥＣＵ３０は、エンジン１を停止し、かつ第一クラッチＣ１および第四クラッチＣ４を開放状態とし、油圧走行モードとする。なお、ＥＣＵ３０は、エンジン１を停止させることに代えて、第四クラッチＣ４のみを開放状態としてエンジン１を油圧エネルギーでアシストさせてハイブリッド車両１００を走行させることもできる。
【００４４】
また、ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の減速時に回生制御を行うことができる。回生制御は、例えば、ハイブリッド車両１００において制動要求が検出されている場合になされる。本実施形態のハイブリッド車両１００は、油圧システム３およびＭ／Ｇ４のそれぞれによって回生を行うことができる。例えば、ＥＣＵ３０は、Ｍ／Ｇ４に回生発電を行わせる場合、第四クラッチＣ４を係合状態とし、かつＭ／Ｇ４に発電を行わせる。また、ＥＣＵ３０は、油圧システム３に回生を行わせる場合、第三クラッチＣ３を係合状態とし、かつ油圧ポンプモータ３２を油圧ポンプとして作動させる。
【００４５】
回生時は、ＥＣＵ３０は、油圧を優先して回生を実施する。油圧での回生時は、第一クラッチＣ１および第四クラッチＣ４を開放状態とし、油圧ポンプモータ３２を油圧ポンプとして作動させてアキュームレータ３１に油圧を蓄圧する。油圧を優先して回生を行うことで、発進時等の大きなトルクが要求される場面に備えてアキュームレータ３１に蓄圧しておくことができる。
【００４６】
ＥＣＵ３０は、アキュームレータ３１の油圧が所定の圧力以上になると、第四クラッチＣ４を係合状態とし第三クラッチＣ３を開放状態として電気側で回生を実施する。ＥＣＵ３０は、油圧および電気のいずれのエネルギーも一杯となると、第一クラッチＣ１を係合状態としかつ第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を開放状態として、エンジンブレーキとブレーキ装置による機械的なブレーキで車両の運動エネルギーを消費する。なお、回生時には補機負荷などに応じてエンジン１を停止したまま回生したり、エンジン１を運転させたまま回生をしたりするなど、回生の態様を状況によって切り替えてもよい。
【００４７】
ここで、車両の発進時には、高トルクが要求される場合がある。油圧システム３は、Ｍ／Ｇ４よりも高トルクの出力に適したシステムであるため、車両の発進時にはアキュームレータ３１に油圧が蓄積された状態となっていることが望ましい。
【００４８】
本実施形態の車両制御装置１−１は、ハイブリッド車両１００の発進が予測される所定状況において、バッテリー５に蓄えられた電力をＭ／Ｇ４および油圧ポンプモータ３２によって作動流体の圧力エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄える。これにより、ハイブリッド車両１００の発進時に油圧システム３によって走行することを可能とし、運転者の高トルク要求がなされた場合にもその要求を満たすことができる。よって、本実施形態の車両制御装置１−１によれば、発進時の走行性能を向上させ、ドライバビリティの向上を図ることが可能となる。
【００４９】
図１を参照して、本実施形態の車両制御装置１−１の動作について説明する。図１に示す制御フローは、例えばハイブリッドシステム１００Ａの始動（起動）後に実行される。
【００５０】
ステップＳ１では、ＥＣＵ３０により、始動後であるか否かが判定される。ＥＣＵ３０は、運転者によってシステム起動操作がなされることによりハイブリッドシステム１００Ａが始動した状態であるか否かを判定する。その判定の結果、始動後であると判定された場合（ステップＳ１−Ｙ）にはステップＳ２に進み、そうでない場合（ステップＳ１−Ｎ）には本制御フローは終了する。
【００５１】
ステップＳ２では、ＥＣＵ３０により、車両停止状態であるか否かが判定される。ＥＣＵ３０は、例えば、車輪速を検出する車輪速センサの検出結果に基づいてステップＳ２の判定を行う。その判定の結果、車両停止状態であると判定された場合（ステップＳ２−Ｙ）にはステップＳ３に進み、そうでない場合（ステップＳ２−Ｎ）には本制御フローは終了する。
【００５２】
ステップＳ３では、ＥＣＵ３０により、電気から油圧へのエネルギー変換が実施される。本実施形態では、ＥＣＵ３０によってなされるＭ／Ｇ４および油圧システム３による電気から油圧へのエネルギー変換を単に「エネルギー変換制御」とも記載する。
【００５３】
ＥＣＵ３０は、エネルギー変換制御を行う場合、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２を開放状態とする。これにより、油圧システム３およびＭ／Ｇ４とエンジン１や駆動輪７との動力の伝達が遮断される。また、ＥＣＵ３０は、第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態とする。これにより、油圧ポンプモータ３２とＭ／Ｇ４とは動力を伝達可能となる。ＥＣＵ３０は、バッテリー５に蓄えられた電力によってＭ／Ｇ４を駆動して回転軸４ａに動力を出力させる。Ｍ／Ｇ４が出力した動力は、第四クラッチＣ４、第三ギアＧ３、第二ギアＧ２および第三クラッチＣ３を介して油圧ポンプモータ３２の回転軸３２ａに伝達される。油圧ポンプモータ３２は、Ｍ／Ｇ４から伝達された動力によって駆動され、この動力を作動油の圧力エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄える。
【００５４】
本実施形態では、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２が開放状態とされてエネルギー変換制御がなされることで、駆動輪７に動力を伝達することなく、バッテリー５に蓄えられた電力を油圧エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄えることができる。ステップＳ３が実行されると、本制御フローは終了する。
【００５５】
ステップＳ３のエネルギー変換制御は、例えば、アキュームレータ３１の圧力が予め定められた所定圧となるまで実行される。また、エネルギー変換制御は、バッテリー５の充電状態が所定の閾値まで低下すると終了されるようにしてもよい。また、エネルギー変換制御は、シフトレバーが走行用のレンジに切り替えられたときや、駐車ブレーキが解除されたとき、アクセルＯＮとされたときなど、ハイブリッド車両１００を発進させる操作入力が検出されたときに終了するようにしてもよい。
【００５６】
エネルギー変換制御では、ＥＣＵ３０は、電力から圧力エネルギーへの変換効率が高くなるように油圧ポンプモータ３２およびＭ／Ｇ４を制御することが望ましい。図３は、油圧システム３およびＭ／Ｇ４の回生効率の一例を示す図である。図３において、横軸はトルク、縦軸は回生効率を示す。実線は、油圧システム３の回生効率、すなわち油圧システム３において動力を油圧エネルギーに変換する際の変換効率を示す。また、破線は、Ｍ／Ｇ４の回生効率、すなわちＭ／Ｇ４において動力を電力に変換する際の変換効率を示している。
【００５７】
図３からわかるように、油圧システム３は、低トルクの領域、すなわち回生パワーが小さな領域では、回生効率が低下し、かつトルクが小さくなるほど回生効率が低下する。一方、Ｍ／Ｇ４の回生効率は、低トルクの領域であっても油圧システム３の回生効率ほどには低下しない。例えば、ＴＱ１よりも低トルクの領域では、油圧システム３の回生効率は、Ｍ／Ｇ４の回生効率よりも低く、かつトルクが小さくなるほど油圧システム３の回生効率とＭ／Ｇ４の回生効率との乖離が大きくなる。
【００５８】
また、高トルクの領域では、油圧システム３の回生効率が高く、かつトルクが大きくなるほど回生効率が高くなる。Ｍ／Ｇ４の回生効率は、高トルクの領域において油圧システム３の回生効率ほどには上昇しない。例えば、本実施形態では、ＴＱ２よりも高トルクの領域において、油圧システム３の回生効率がＭ／Ｇ４の回生効率を上回り、かつトルクが大きくなるほど油圧システム３の回生効率とＭ／Ｇ４の回生効率との乖離が大きくなる。なお、油圧システム３の出力効率は、実線の回生効率と同様の傾向を示し、Ｍ／Ｇ４の出力効率は、破線の回生効率と同様の傾向を示す。
【００５９】
ＥＣＵ３０は、例えば、エネルギー変換制御において、油圧ポンプモータ３２の回生効率が高い領域で油圧ポンプモータ３２に回生を行わせることができるように、回転数やＭ／Ｇ４の出力トルク、油圧ポンプモータ３２の負荷等を制御する。一例として、油圧ポンプモータ３２に入力されるトルクがＴＱ１以上のトルクとなるように、Ｍ／Ｇ４の出力トルクが制御される。更に、Ｍ／Ｇ４の出力効率が考慮されてもよい。例えば、油圧ポンプモータ３２の回生効率とＭ／Ｇ４の出力効率を含むエネルギー変換制御の総合効率が高くなるように油圧ポンプモータ３２およびＭ／Ｇ４が制御されてもよい。
【００６０】
図１の制御フローでは、エネルギー変換制御を行う所定状況は、ハイブリッド車両１００のシステム起動後であって、かつ発進前の状況であったが、所定状況はこれには限定されない。例えば、所定状況は、搭乗者がハイブリッド車両１００に乗車することに伴うハイブリッド車両１００の状態変化を検出した状況であってもよい。例えば、イグニッションＯＮなど、ハイブリッド車両１００が発進する前の車両状態の変化に基づいてエネルギー変換制御が実行されてもよい。
【００６１】
また、ハイブリッド車両１００のドアの開閉を検出したことやドアが解錠されたことを検出した場合にエネルギー変換制御を実行するようにしてもよい。一例として、運転席のドアの開閉をエネルギー変換制御実行の条件としてもよい。
【００６２】
また、ハイブリッド車両１００の座席に搭乗者が着座したことやシートベルトが着用されたことを検出することをエネルギー変換制御の実行条件としてもよい。例えば、運転席に搭乗者が着座したことをエネルギー変換制御の実行条件とすることができる。また、座席を調節する操作やステアリングを調節する操作を検出することをエネルギー変換制御の実行条件としてもよい。なお、トラック等の輸送車両では、積荷が積載されることを検出したことがエネルギー変換制御の実行条件とされてもよい。
【００６３】
また、予め定められた発進予定時刻あるいは車両の過去の走行履歴の少なくともいずれか一方に基づいてハイブリッド車両１００の発進を予測するようにしてもよい。例えば、バスやトラック等の輸送車両や営業車両は、予め定められた時刻に走行を開始するものがある。こうした車両では、予め定められた発進予定時刻において発進すると予測可能である。このため、例えば、発進予定時刻が近づいたときにエネルギー変換制御を実行するようにしてもよい。
【００６４】
また、走行履歴に基づいて、発進時刻を予測するようにしてもよい。ハイブリッドシステム１００Ａの発進時刻についての学習制御を行い、学習結果に基づいて発進時刻を予測することができる。例えば、発進時刻を学習することで、運転者の生活パターンに応じた発進時刻の前にエネルギー変換制御を実行することが可能となる。
【００６５】
また、アキュームレータ３１の蓄圧量、すなわちアキュームレータ３１に蓄えられた圧力エネルギーに基づいてエネルギー変換制御を実施するか否かが決定されてもよい。例えば、所定状況であって、かつアキュームレータ３１の蓄圧量が所定量未満である場合にエネルギー変換制御を実施して油圧エネルギーをアキュームレータ３１に蓄えるようにしてもよい。一例として、油圧走行可能な蓄圧量の最小値や油圧システム３によりエンジン１をアシストすることが可能な蓄圧量の最小値に基づいて上記所定量を定めることができる。アキュームレータ３１の蓄圧量が十分でない場合に限りエネルギー変換制御を行うようにすることで、必要以上のエネルギー変換制御を抑制し、電気から油圧へエネルギーを変換することによるロスを必要最低限に留めることが可能となる。
【００６６】
なお、発進時の走行負荷を予測して、エネルギー変換制御を行うようにしてもよい。例えば、搭乗人員が多い場合、搭乗人員が少ない場合よりも発進時の走行負荷が高いと予測できる。また、トラック等において、積載荷重が大きい場合、積載荷重が小さい場合よりも発進時の走行負荷が高いと予測できる。
【００６７】
例えば、発進時の走行負荷が高いと予測されるときはエネルギー変換制御を行い、発進時の走行負荷が高くないと予測されるときはエネルギー変換制御を行わないようにしてもよい。また、予測される発進時の走行負荷に応じてエネルギー変換制御によるエネルギーの変換量を可変としてもよい。例えば、発進時の走行負荷が相対的に大きい場合、発進時の走行負荷が相対的に小さい場合よりもエネルギー変換制御によるエネルギーの変換量を多くするようにしてもよい。
【００６８】
本実施形態の車両制御装置１−１は、走行終了時等にアキュームレータ３１に蓄えられた油圧エネルギーを低減させる制御がなされる車両において特に有効である。例えば、ハイブリッドシステム１００Ａが停止するときにアキュームレータ３１の油圧を解放する制御がなされる車両では、システム起動時にはアキュームレータ３１が低圧となっている。こうした車両においてエネルギー変換制御がなされることで、発進時の走行性能を向上させることができる。
【００６９】
本実施形態では、ハイブリッド車両１００がエンジン１を備えているが、これに限定されるものではなく、ハイブリッド車両１００はエンジン１を備えていなくてもよい。また、油圧システム３は、図示したものには限定されない。油圧システム３は、蓄圧された作動流体の圧力を動力に変換して出力すること、および入力される動力を作動流体の圧力に変換して蓄圧することができるものであればよい。
【００７０】
本実施形態では、エネルギー変換制御において、Ｍ／Ｇ４によって電力から動力への変換がなされたが、これには限定されない。エネルギー変換制御において電力を消費して動力を出力する装置は、発電機として機能しない電動機であってもよい。
【００７１】
上記の実施形態に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明にかかる車両制御装置は、蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して駆動輪に対して出力することが可能な車両において、発進時の走行性能を向上するのに適している。
【符号の説明】
【００７３】
１−１ 車両制御装置
３ 油圧システム
４ Ｍ／Ｇ
５ バッテリー
７ 駆動輪
３０ ＥＣＵ
３１ アキュームレータ
３２ 油圧ポンプモータ
１００ ハイブリッド車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄積したエネルギーを利用する技術が提案されている。特許文献１には、車両の駆動軸の回転によりコンプレッサを駆動して、燃料ガスをバッファタンクに蓄圧する蓄圧回生制御手段と、車両の駆動軸の回転により回転電機を駆動して、発電された電気エネルギを蓄電装置に蓄電する蓄電回生制御手段とを備え、バッファタンクの燃料ガスにより、コンプレッサを力行駆動する燃料電池車両の制御装置の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３５１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蓄圧装置に蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力することが可能な車両において、発進時の走行性能を向上できることが望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して駆動輪に対して出力することが可能な車両において、発進時の走行性能を向上することができる車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両制御装置は、入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄圧装置に蓄えること、および前記蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力することが可能な変換装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を動力に変換して出力する電動機と、を備え、前記車両の発進が予測される所定状況において、前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記電動機および前記変換装置によって前記作動流体の圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄えることを特徴とする。
【０００７】
上記車両制御装置において、前記所定状況は、前記車両のシステム起動後であって、かつ発進前の状況であることが好ましい。
【０００８】
上記車両制御装置において、前記所定状況は、搭乗者が前記車両に乗車することに伴う前記車両の状態変化を検出した状況であることが好ましい。
【０００９】
上記車両制御装置において、予め定められた発進予定時刻あるいは前記車両の過去の走行履歴の少なくともいずれか一方に基づいて前記車両の発進を予測することが好ましい。
【００１０】
上記車両制御装置において、前記所定状況であって、かつ前記蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーが所定量未満である場合に前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記作動流体の圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄えることが好ましい。
【００１１】
上記車両制御装置において、前記所定状況において前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記作動流体の圧力エネルギーに変換するときに、前記変換装置および前記電動機と前記駆動輪との動力の伝達を遮断することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる車両制御装置は、入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄圧装置に蓄えること、および蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力することが可能な変換装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を動力に変換して出力する電動機と、を備え、車両の発進が予測される所定状況において、蓄電装置に蓄えられた電力を電動機および変換装置によって作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄圧装置に蓄える。よって、本発明にかかる車両制御装置によれば、発進時に圧力エネルギーを動力に変換して駆動輪に対して出力することで、発進時の走行性能を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態にかかる車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図２】図２は、実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、油圧システムおよびＭ／Ｇの回生効率の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態にかかる車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１５】
（実施形態）
図１から図３を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、実施形態にかかる車両制御装置の動作を示すフローチャート、図２は、実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成を示す図である。
【００１６】
本実施形態のハイブリッドシステムは、例えば、大型車両に搭載される。ハイブリッド車両１００は、油圧式の力行／回生装置（油圧ポンプモータ３２）と、電気式の力行／回生装置（Ｍ／Ｇ４）とを備えている。大型車両では、電気式の動力源のみで必要な出力を得ようとすると、高コストとなりやすい。このため、本実施形態では、電気式のライトなハイブリッドシステムと、油圧エネルギーによりＨＶ走行可能な油圧システム３とを組み合わせている。Ｍ／Ｇ４および油圧ポンプモータ３２をそれぞれ高効率となる領域で動作させることで、総合的なエネルギー利用効率の向上を図る。
【００１７】
具体的には、加速域では油圧エネルギーを使い油圧走行もしくはアシスト走行し、軽負荷域では電気エネルギーによりＥＶ走行もしくはアシスト走行することで燃費を向上させる。
【００１８】
ここで、発進時に油圧エネルギーが十分に蓄えられた状態でないと、高トルク要求がなされた場合に油圧システム３が十分にアシストすることができない可能性がある。
【００１９】
本実施形態の車両制御装置１−１は、システム起動後でかつ発進前に、バッテリー５の電力を圧力エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄える。これにより、発進前にアキュームレータ３１の油圧エネルギーを増加させておくことができ、油圧システム３によって高トルク要求に応じたトルクを出力することが可能となる。よって、本実施形態によれば、発進時の走行性能を向上させ、ドライバビリティの向上を図ることができる。
【００２０】
図２に示すように、ハイブリッド車両１００のハイブリッドシステム１００Ａは、エンジン１、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２、油圧システム３、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）４、バッテリー５、インバータ６およびＥＣＵ３０を備えている。また、本実施形態の車両制御装置１−１は、ハイブリッド車両１００に搭載されてハイブリッド車両１００を制御するものであり、油圧システム３、Ｍ／Ｇ４、バッテリー５およびＥＣＵ３０を備える。
【００２１】
エンジン１は、ハイブリッド車両１００の動力源である。エンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する。エンジン１の出力軸は、Ｔ／Ｍ２の入力軸と接続されている。Ｔ／Ｍ２は、例えば、自動変速機であり、エンジン１から入力される動力を変速して出力軸２ａに出力する。Ｔ／Ｍ２の出力軸２ａは、第一クラッチＣ１を介して第一ギアＧ１に接続されている。第一ギアＧ１は、第二クラッチＣ２を介して駆動輪７と接続されている。
【００２２】
油圧システム３は、入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄えることができると共に、蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して出力することができる。油圧システム３は、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２およびリザーブタンク３３を有する。
【００２３】
アキュームレータ３１は、作動流体を加圧状態で蓄える蓄圧装置である。本実施形態の油圧システム３における作動流体としては、例えば作動油を用いることができる。アキュームレータ３１は、高圧の作動油を蓄えることが可能な蓄圧容器であり、高圧油路３４を介して油圧ポンプモータ３２と接続されている。油圧ポンプモータ３２は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３と接続されている。リザーブタンク３３は、作動油を貯留する貯留タンクである。油圧ポンプモータ３２の回転軸３２ａは、第三クラッチＣ３を介して第二ギアＧ２と接続されている。
【００２４】
油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとしての機能を有すると共に、油圧モータとしての機能も有している変換装置である。具体的には、油圧ポンプモータ３２は、油圧ポンプとして機能する場合、第三クラッチＣ３を介して回転軸３２ａに入力される動力によって駆動されることにより、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３の作動油を吸引し、吸引した作動油を加圧して高圧油路３４に吐出する。高圧油路３４に吐出された作動油は、アキュームレータ３１に蓄圧される。油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の走行時に駆動輪７から伝達される動力を圧力に変換して出力することができる。つまり、油圧ポンプモータ３２は、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを作動流体の圧力に変換して出力する圧力回生装置としての機能を有する。
【００２５】
また、油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして機能する場合、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって駆動されることにより、圧力エネルギーを動力に変換して回転軸３２ａに出力する。第三クラッチＣ３が係合状態であると、油圧ポンプモータ３２が出力する動力は、第三クラッチＣ３、第二ギアＧ２および第一ギアＧ１および第二クラッチＣ２を介して駆動輪７に伝達されてハイブリッド車両１００を走行させることができる。つまり、油圧ポンプモータ３２は、アキュームレータ３１に蓄えられた圧力エネルギーをハイブリッド車両１００の走行用の動力に変換して駆動輪７に対して出力することができる。油圧ポンプモータ３２を駆動した作動油は、低圧油路３５を介してリザーブタンク３３に流入する。
【００２６】
油圧ポンプモータ３２は、油圧モータとして出力する動力の大きさ、および油圧ポンプとして機能するときの負荷の大きさを可変に制御することができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、斜板ポンプや斜軸ポンプ等の可変容量式のポンプモータとすることができる。油圧ポンプモータ３２は、例えば、容量０から最大容量まで無段階にポンプ容量／モータ容量を制御できるものとすることができる。油圧ポンプモータ３２は、ポンプ容量を増減させることによってポンプ負荷、すなわち負荷トルクを増減させることができる。また、油圧ポンプモータ３２は、モータ容量を増減させることによって回転軸３２ａに出力する動力、すなわち出力トルクを増減させることができる。
【００２７】
Ｍ／Ｇ４は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。Ｍ／Ｇ４としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。Ｍ／Ｇ４は、インバータ６を介してバッテリー５と接続されている。バッテリー５は、電力を蓄えること、および蓄えた電力を放電することが可能な蓄電装置である。インバータ６は、直流電流と交流電流との変換を行う電力変換装置である。また、インバータ６は、Ｍ／Ｇ４の出力トルクおよび発電量を制御することができる。
【００２８】
Ｍ／Ｇ４の回転軸４ａは、第四クラッチＣ４を介して第三ギアＧ３と接続されている。Ｍ／Ｇ４は、電動機として機能する場合、バッテリー５からインバータ６を介して供給される電力を動力に変換して回転軸４ａに出力する。第四クラッチＣ４が係合状態であると、Ｍ／Ｇ４が出力する動力は、第三ギアＧ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１および第二クラッチＣ２を介して駆動輪７に対して出力される。つまり、Ｍ／Ｇ４は、バッテリー５に蓄えられた電力をハイブリッド車両１００の走行用の動力に変換して駆動輪７に対して出力することができる。
【００２９】
また、Ｍ／Ｇ４は、発電機として機能する場合、第四クラッチＣ４を介して回転軸４ａに入力される動力によって駆動されて発電する。例えば、Ｍ／Ｇ４は、ハイブリッド車両１００の走行時に駆動輪７から第二クラッチＣ２、第一ギアＧ１、第二ギアＧ２、第三ギアＧ３および第四クラッチＣ４を介して回転軸４ａに入力される動力により駆動されて発電することができる。つまり、Ｍ／Ｇ４は、ハイブリッド車両１００の運動エネルギーを電力に変換して出力する電力回生装置として機能することができる。Ｍ／Ｇ４によって発電された電力は、例えばバッテリー５に充電される。
【００３０】
第一ギアＧ１と第二ギアＧ２とは常時噛み合っており、相互に動力を伝達することができる。また、第二ギアＧ２と第三ギアＧ３とは常時噛み合っており、相互に動力を伝達することができる。従って、第一ギアＧ１と第三ギアＧ３とは第二ギアＧ２を介して相互に動力を伝達することができる。
【００３１】
ＥＣＵ３０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の走行制御を行う走行制御装置としての機能を有している。また、本実施形態のＥＣＵ３０は、回生制御を行う回生制御装置としての機能を有している。ＥＣＵ３０には、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、アキュームレータ３１、油圧ポンプモータ３２、バッテリー５、インバータ６および各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が接続されている。エンジン１、Ｔ／Ｍ２、油圧ポンプモータ３２、インバータ６および各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、ＥＣＵ３０によって制御される。
【００３２】
バッテリー５には、バッテリー５の充放電状態や電圧等を検出するセンサが接続されている。ＥＣＵ３０は、このセンサによる検出結果に基づいて、バッテリー５の充電状態ＳＯＣを取得することができる。充電状態ＳＯＣは、バッテリー５の充電量を示すものである。アキュームレータ３１には、アキュームレータ３１内の圧力を検出する圧力センサが設けられている。ＥＣＵ３０は、圧力センサによる検出結果に基づいて、アキュームレータ３１内の油圧を取得することができる。
【００３３】
各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、それぞれ開放状態と係合状態とに切替え可能である。各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、油圧等によって開放状態と係合状態とを切替えるアクチュエータをそれぞれ有している。これらのアクチュエータがＥＣＵ３０から出力される指令に応じて作動することにより、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の状態が制御される。なお、各クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、完全係合状態のみならず、半係合状態に制御することも可能であり、更に、半係合状態における動力の伝達度合いを制御することも可能である。
【００３４】
ＥＣＵ３０は、エンジン１、油圧システム３、Ｍ／Ｇ４の少なくともいずれか１つが出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させることができる。例えば、ＥＣＵ３０は、少なくともエンジン１の動力によってハイブリッド車両１００を走行させるエンジン走行を実行することができる。エンジン１が出力する動力を駆動輪７に出力する場合、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２を係合状態とする。また、ＥＣＵ３０は、エンジン走行において、シフトポジションや走行状態に応じてＴ／Ｍ２の変速比を制御する。
【００３５】
エンジン走行において、ＥＣＵ３０は、油圧システム３あるいはＭ／Ｇ４の少なくともいずれか一方が出力する動力を駆動輪７に伝達してハイブリッド車両１００を走行させることができる。ＥＣＵ３０は、例えば、ハイブリッド車両１００の加速時等にエンジン１のトルクが不足する場合に、油圧システム３あるいはＭ／Ｇ４の少なくとも一方にエンジン１をアシストさせる。
【００３６】
例えば、油圧システム３によって動力を出力させる場合、ＥＣＵ３０は、第三クラッチＣ３を係合状態とすると共に、アキュームレータ３１に蓄圧された油圧によって油圧ポンプモータ３２を駆動する。アキュームレータ３１内の加圧された作動油は、油圧ポンプモータ３２に供給され、油圧ポンプモータ３２を駆動して回転軸３２ａを回転させる。つまり、油圧ポンプモータ３２において、油圧エネルギーが回転軸３２ａの回転動作に変換される。回転軸３２ａに出力された動力は、第三クラッチＣ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１および第二クラッチＣ２を介して駆動輪７に伝達される。
【００３７】
ＥＣＵ３０は、Ｍ／Ｇ４によって動力を出力させる場合、第四クラッチＣ４を係合状態とすると共に、バッテリー５に充電された電力によってＭ／Ｇ４を駆動する。Ｍ／Ｇ４が出力する動力は、第四クラッチＣ４、第三ギアＧ３、第二ギアＧ２、第一ギアＧ１および第二クラッチＣ２を介して駆動輪７に伝達される。ＥＣＵ３０は、油圧システム３およびＭ／Ｇ４にそれぞれ動力を出力させてエンジン１をアシストさせることもできる。
【００３８】
また、油圧システム３およびＭ／Ｇ４は、それぞれエンジン１の動力によらずに単独でハイブリッド車両１００を走行させることが可能である。例えば、ＥＣＵ３０は、エンジン１の動力によらずに油圧システム３が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させる油圧走行を実行することができる。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の動力によらずにＭ／Ｇ４が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させるＥＶ走行を実行することができる。また、ＥＣＵ３０は、エンジン１の動力によらずに油圧システム３およびＭ／Ｇ４が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させることも可能である。
【００３９】
ＥＣＵ３０は、車速およびアクセル開度などの条件に基づいて、駆動輪７に伝達するべき要求トルクあるいは要求駆動力を算出し、その算出結果に基づいて、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、油圧システム３、インバータ６およびクラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を制御する。要求トルクや要求駆動力は、ハイブリッド車両１００の走行負荷に対応する。
【００４０】
油圧システム３は、大きなパワーを出力する場合に有利である。これは、油圧式はバッテリーを使用する電気式と比較して高いパワー密度を確保可能であることによる。バッテリー５は、エネルギー密度は高いがパワー密度は低いという特性を有する。一方、油圧式は、バッテリーと比較してパワー密度が高いという特性を有する。
【００４１】
大きなパワーを得ようとする場合、ハイブリッドシステム１００Ａの大型化につながるが、油圧式は、電気式と比較してシステムの大型化を抑制しつつパワーアップを図ることが可能である。このため、油圧システム３は、例えば、大型車両に搭載される場合のハイブリッドシステム１００Ａのコンパクト化において有利である。
【００４２】
ＥＣＵ３０は、軽負荷でトルクの小さな領域は基本的にＭ／Ｇ４の動力でハイブリッド車両１００を走行させる。このとき、ＥＣＵ３０は、エンジン１を停止し、かつ第一クラッチＣ１および第三クラッチＣ３を開放状態としてＥＶ走行モードとする。
【００４３】
また、発進などの大きなトルクが必要な領域は油圧エネルギーでハイブリッド車両１００を走行させる。このとき、ＥＣＵ３０は、エンジン１を停止し、かつ第一クラッチＣ１および第四クラッチＣ４を開放状態とし、油圧走行モードとする。なお、ＥＣＵ３０は、エンジン１を停止させることに代えて、第四クラッチＣ４のみを開放状態としてエンジン１を油圧エネルギーでアシストさせてハイブリッド車両１００を走行させることもできる。
【００４４】
また、ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の減速時に回生制御を行うことができる。回生制御は、例えば、ハイブリッド車両１００において制動要求が検出されている場合になされる。本実施形態のハイブリッド車両１００は、油圧システム３およびＭ／Ｇ４のそれぞれによって回生を行うことができる。例えば、ＥＣＵ３０は、Ｍ／Ｇ４に回生発電を行わせる場合、第四クラッチＣ４を係合状態とし、かつＭ／Ｇ４に発電を行わせる。また、ＥＣＵ３０は、油圧システム３に回生を行わせる場合、第三クラッチＣ３を係合状態とし、かつ油圧ポンプモータ３２を油圧ポンプとして作動させる。
【００４５】
回生時は、ＥＣＵ３０は、油圧を優先して回生を実施する。油圧での回生時は、第一クラッチＣ１および第四クラッチＣ４を開放状態とし、油圧ポンプモータ３２を油圧ポンプとして作動させてアキュームレータ３１に油圧を蓄圧する。油圧を優先して回生を行うことで、発進時等の大きなトルクが要求される場面に備えてアキュームレータ３１に蓄圧しておくことができる。
【００４６】
ＥＣＵ３０は、アキュームレータ３１の油圧が所定の圧力以上になると、第四クラッチＣ４を係合状態とし第三クラッチＣ３を開放状態として電気側で回生を実施する。ＥＣＵ３０は、油圧および電気のいずれのエネルギーも一杯となると、第一クラッチＣ１を係合状態としかつ第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を開放状態として、エンジンブレーキとブレーキ装置による機械的なブレーキで車両の運動エネルギーを消費する。なお、回生時には補機負荷などに応じてエンジン１を停止したまま回生したり、エンジン１を運転させたまま回生をしたりするなど、回生の態様を状況によって切り替えてもよい。
【００４７】
ここで、車両の発進時には、高トルクが要求される場合がある。油圧システム３は、Ｍ／Ｇ４よりも高トルクの出力に適したシステムであるため、車両の発進時にはアキュームレータ３１に油圧が蓄積された状態となっていることが望ましい。
【００４８】
本実施形態の車両制御装置１−１は、ハイブリッド車両１００の発進が予測される所定状況において、バッテリー５に蓄えられた電力をＭ／Ｇ４および油圧ポンプモータ３２によって作動流体の圧力エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄える。これにより、ハイブリッド車両１００の発進時に油圧システム３によって走行することを可能とし、運転者の高トルク要求がなされた場合にもその要求を満たすことができる。よって、本実施形態の車両制御装置１−１によれば、発進時の走行性能を向上させ、ドライバビリティの向上を図ることが可能となる。
【００４９】
図１を参照して、本実施形態の車両制御装置１−１の動作について説明する。図１に示す制御フローは、例えばハイブリッドシステム１００Ａの始動（起動）後に実行される。
【００５０】
ステップＳ１では、ＥＣＵ３０により、始動後であるか否かが判定される。ＥＣＵ３０は、運転者によってシステム起動操作がなされることによりハイブリッドシステム１００Ａが始動した状態であるか否かを判定する。その判定の結果、始動後であると判定された場合（ステップＳ１−Ｙ）にはステップＳ２に進み、そうでない場合（ステップＳ１−Ｎ）には本制御フローは終了する。
【００５１】
ステップＳ２では、ＥＣＵ３０により、車両停止状態であるか否かが判定される。ＥＣＵ３０は、例えば、車輪速を検出する車輪速センサの検出結果に基づいてステップＳ２の判定を行う。その判定の結果、車両停止状態であると判定された場合（ステップＳ２−Ｙ）にはステップＳ３に進み、そうでない場合（ステップＳ２−Ｎ）には本制御フローは終了する。
【００５２】
ステップＳ３では、ＥＣＵ３０により、電気から油圧へのエネルギー変換が実施される。本実施形態では、ＥＣＵ３０によってなされるＭ／Ｇ４および油圧システム３による電気から油圧へのエネルギー変換を単に「エネルギー変換制御」とも記載する。
【００５３】
ＥＣＵ３０は、エネルギー変換制御を行う場合、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２を開放状態とする。これにより、油圧システム３およびＭ／Ｇ４とエンジン１や駆動輪７との動力の伝達が遮断される。また、ＥＣＵ３０は、第三クラッチＣ３および第四クラッチＣ４を係合状態とする。これにより、油圧ポンプモータ３２とＭ／Ｇ４とは動力を伝達可能となる。ＥＣＵ３０は、バッテリー５に蓄えられた電力によってＭ／Ｇ４を駆動して回転軸４ａに動力を出力させる。Ｍ／Ｇ４が出力した動力は、第四クラッチＣ４、第三ギアＧ３、第二ギアＧ２および第三クラッチＣ３を介して油圧ポンプモータ３２の回転軸３２ａに伝達される。油圧ポンプモータ３２は、Ｍ／Ｇ４から伝達された動力によって駆動され、この動力を作動油の圧力エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄える。
【００５４】
本実施形態では、第一クラッチＣ１および第二クラッチＣ２が開放状態とされてエネルギー変換制御がなされることで、駆動輪７に動力を伝達することなく、バッテリー５に蓄えられた電力を油圧エネルギーに変換してアキュームレータ３１に蓄えることができる。ステップＳ３が実行されると、本制御フローは終了する。
【００５５】
ステップＳ３のエネルギー変換制御は、例えば、アキュームレータ３１の圧力が予め定められた所定圧となるまで実行される。また、エネルギー変換制御は、バッテリー５の充電状態が所定の閾値まで低下すると終了されるようにしてもよい。また、エネルギー変換制御は、シフトレバーが走行用のレンジに切り替えられたときや、駐車ブレーキが解除されたとき、アクセルＯＮとされたときなど、ハイブリッド車両１００を発進させる操作入力が検出されたときに終了するようにしてもよい。
【００５６】
エネルギー変換制御では、ＥＣＵ３０は、電力から圧力エネルギーへの変換効率が高くなるように油圧ポンプモータ３２およびＭ／Ｇ４を制御することが望ましい。図３は、油圧システム３およびＭ／Ｇ４の回生効率の一例を示す図である。図３において、横軸はトルク、縦軸は回生効率を示す。実線は、油圧システム３の回生効率、すなわち油圧システム３において動力を油圧エネルギーに変換する際の変換効率を示す。また、破線は、Ｍ／Ｇ４の回生効率、すなわちＭ／Ｇ４において動力を電力に変換する際の変換効率を示している。
【００５７】
図３からわかるように、油圧システム３は、低トルクの領域、すなわち回生パワーが小さな領域では、回生効率が低下し、かつトルクが小さくなるほど回生効率が低下する。一方、Ｍ／Ｇ４の回生効率は、低トルクの領域であっても油圧システム３の回生効率ほどには低下しない。例えば、ＴＱ１よりも低トルクの領域では、油圧システム３の回生効率は、Ｍ／Ｇ４の回生効率よりも低く、かつトルクが小さくなるほど油圧システム３の回生効率とＭ／Ｇ４の回生効率との乖離が大きくなる。
【００５８】
また、高トルクの領域では、油圧システム３の回生効率が高く、かつトルクが大きくなるほど回生効率が高くなる。Ｍ／Ｇ４の回生効率は、高トルクの領域において油圧システム３の回生効率ほどには上昇しない。例えば、本実施形態では、ＴＱ２よりも高トルクの領域において、油圧システム３の回生効率がＭ／Ｇ４の回生効率を上回り、かつトルクが大きくなるほど油圧システム３の回生効率とＭ／Ｇ４の回生効率との乖離が大きくなる。なお、油圧システム３の出力効率は、実線の回生効率と同様の傾向を示し、Ｍ／Ｇ４の出力効率は、破線の回生効率と同様の傾向を示す。
【００５９】
ＥＣＵ３０は、例えば、エネルギー変換制御において、油圧ポンプモータ３２の回生効率が高い領域で油圧ポンプモータ３２に回生を行わせることができるように、回転数やＭ／Ｇ４の出力トルク、油圧ポンプモータ３２の負荷等を制御する。一例として、油圧ポンプモータ３２に入力されるトルクがＴＱ１以上のトルクとなるように、Ｍ／Ｇ４の出力トルクが制御される。更に、Ｍ／Ｇ４の出力効率が考慮されてもよい。例えば、油圧ポンプモータ３２の回生効率とＭ／Ｇ４の出力効率を含むエネルギー変換制御の総合効率が高くなるように油圧ポンプモータ３２およびＭ／Ｇ４が制御されてもよい。
【００６０】
図１の制御フローでは、エネルギー変換制御を行う所定状況は、ハイブリッド車両１００のシステム起動後であって、かつ発進前の状況であったが、所定状況はこれには限定されない。例えば、所定状況は、搭乗者がハイブリッド車両１００に乗車することに伴うハイブリッド車両１００の状態変化を検出した状況であってもよい。例えば、イグニッションＯＮなど、ハイブリッド車両１００が発進する前の車両状態の変化に基づいてエネルギー変換制御が実行されてもよい。
【００６１】
また、ハイブリッド車両１００のドアの開閉を検出したことやドアが解錠されたことを検出した場合にエネルギー変換制御を実行するようにしてもよい。一例として、運転席のドアの開閉をエネルギー変換制御実行の条件としてもよい。
【００６２】
また、ハイブリッド車両１００の座席に搭乗者が着座したことやシートベルトが着用されたことを検出することをエネルギー変換制御の実行条件としてもよい。例えば、運転席に搭乗者が着座したことをエネルギー変換制御の実行条件とすることができる。また、座席を調節する操作やステアリングを調節する操作を検出することをエネルギー変換制御の実行条件としてもよい。なお、トラック等の輸送車両では、積荷が積載されることを検出したことがエネルギー変換制御の実行条件とされてもよい。
【００６３】
また、予め定められた発進予定時刻あるいは車両の過去の走行履歴の少なくともいずれか一方に基づいてハイブリッド車両１００の発進を予測するようにしてもよい。例えば、バスやトラック等の輸送車両や営業車両は、予め定められた時刻に走行を開始するものがある。こうした車両では、予め定められた発進予定時刻において発進すると予測可能である。このため、例えば、発進予定時刻が近づいたときにエネルギー変換制御を実行するようにしてもよい。
【００６４】
また、走行履歴に基づいて、発進時刻を予測するようにしてもよい。ハイブリッドシステム１００Ａの発進時刻についての学習制御を行い、学習結果に基づいて発進時刻を予測することができる。例えば、発進時刻を学習することで、運転者の生活パターンに応じた発進時刻の前にエネルギー変換制御を実行することが可能となる。
【００６５】
また、アキュームレータ３１の蓄圧量、すなわちアキュームレータ３１に蓄えられた圧力エネルギーに基づいてエネルギー変換制御を実施するか否かが決定されてもよい。例えば、所定状況であって、かつアキュームレータ３１の蓄圧量が所定量未満である場合にエネルギー変換制御を実施して油圧エネルギーをアキュームレータ３１に蓄えるようにしてもよい。一例として、油圧走行可能な蓄圧量の最小値や油圧システム３によりエンジン１をアシストすることが可能な蓄圧量の最小値に基づいて上記所定量を定めることができる。アキュームレータ３１の蓄圧量が十分でない場合に限りエネルギー変換制御を行うようにすることで、必要以上のエネルギー変換制御を抑制し、電気から油圧へエネルギーを変換することによるロスを必要最低限に留めることが可能となる。
【００６６】
なお、発進時の走行負荷を予測して、エネルギー変換制御を行うようにしてもよい。例えば、搭乗人員が多い場合、搭乗人員が少ない場合よりも発進時の走行負荷が高いと予測できる。また、トラック等において、積載荷重が大きい場合、積載荷重が小さい場合よりも発進時の走行負荷が高いと予測できる。
【００６７】
例えば、発進時の走行負荷が高いと予測されるときはエネルギー変換制御を行い、発進時の走行負荷が高くないと予測されるときはエネルギー変換制御を行わないようにしてもよい。また、予測される発進時の走行負荷に応じてエネルギー変換制御によるエネルギーの変換量を可変としてもよい。例えば、発進時の走行負荷が相対的に大きい場合、発進時の走行負荷が相対的に小さい場合よりもエネルギー変換制御によるエネルギーの変換量を多くするようにしてもよい。
【００６８】
本実施形態の車両制御装置１−１は、走行終了時等にアキュームレータ３１に蓄えられた油圧エネルギーを低減させる制御がなされる車両において特に有効である。例えば、ハイブリッドシステム１００Ａが停止するときにアキュームレータ３１の油圧を解放する制御がなされる車両では、システム起動時にはアキュームレータ３１が低圧となっている。こうした車両においてエネルギー変換制御がなされることで、発進時の走行性能を向上させることができる。
【００６９】
本実施形態では、ハイブリッド車両１００がエンジン１を備えているが、これに限定されるものではなく、ハイブリッド車両１００はエンジン１を備えていなくてもよい。また、油圧システム３は、図示したものには限定されない。油圧システム３は、蓄圧された作動流体の圧力を動力に変換して出力すること、および入力される動力を作動流体の圧力に変換して蓄圧することができるものであればよい。
【００７０】
本実施形態では、エネルギー変換制御において、Ｍ／Ｇ４によって電力から動力への変換がなされたが、これには限定されない。エネルギー変換制御において電力を消費して動力を出力する装置は、発電機として機能しない電動機であってもよい。
【００７１】
上記の実施形態に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明にかかる車両制御装置は、蓄えた圧力エネルギーを動力に変換して駆動輪に対して出力することが可能な車両において、発進時の走行性能を向上するのに適している。
【符号の説明】
【００７３】
１−１ 車両制御装置
３ 油圧システム
４ Ｍ／Ｇ
５ バッテリー
７ 駆動輪
３０ ＥＣＵ
３１ アキュームレータ
３２ 油圧ポンプモータ
１００ ハイブリッド車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄圧装置に蓄えること、および前記蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力することが可能な変換装置と、
蓄電装置に蓄えられた電力を動力に変換して出力する電動機と、
を備え、
前記車両の発進が予測される所定状況において、前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記電動機および前記変換装置によって前記作動流体の圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄える
ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記所定状況は、前記車両のシステム起動後であって、かつ発進前の状況である
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記所定状況は、搭乗者が前記車両に乗車することに伴う前記車両の状態変化を検出した状況である
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項４】
予め定められた発進予定時刻あるいは前記車両の過去の走行履歴の少なくともいずれか一方に基づいて前記車両の発進を予測する
請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記所定状況であって、かつ前記蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーが所定量未満である場合に前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記作動流体の圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄える
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記所定状況において前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記作動流体の圧力エネルギーに変換するときに、前記変換装置および前記電動機と前記駆動輪との動力の伝達を遮断する
請求項１から５のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項１】
入力される動力を作動流体の圧力エネルギーに変換して蓄圧装置に蓄えること、および前記蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーを動力に変換して車両の駆動輪に対して出力することが可能な変換装置と、
蓄電装置に蓄えられた電力を動力に変換して出力する電動機と、
を備え、
前記車両の発進が予測される所定状況において、前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記電動機および前記変換装置によって前記作動流体の圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄える
ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
前記所定状況は、前記車両のシステム起動後であって、かつ発進前の状況である
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記所定状況は、搭乗者が前記車両に乗車することに伴う前記車両の状態変化を検出した状況である
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項４】
予め定められた発進予定時刻あるいは前記車両の過去の走行履歴の少なくともいずれか一方に基づいて前記車両の発進を予測する
請求項１から３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記所定状況であって、かつ前記蓄圧装置に蓄えられた圧力エネルギーが所定量未満である場合に前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記作動流体の圧力エネルギーに変換して前記蓄圧装置に蓄える
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記所定状況において前記蓄電装置に蓄えられた電力を前記作動流体の圧力エネルギーに変換するときに、前記変換装置および前記電動機と前記駆動輪との動力の伝達を遮断する
請求項１から５のいずれか１項に記載の車両制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１１１３４５（Ｐ２０１２−１１１３４５Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６１７１０（Ｐ２０１０−２６１７１０）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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