JP2007099030A - 自動車およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の停車中の予期しないエンジン22の始動によって運転者に違和感を与えるのを抑制する。
【解決手段】目的地までの走行路が設定されたときには地図情報63を用いて設定された走行路を車両が目的地まで走行する際にエンジン22の運転が必要な走行必要運転時間を推定すると共に車両が目的地に到達するまでバッテリ36の残容量を所定範囲内で保持するためにエンジン22の運転が必要な充電必要運転時間を推定し、車両の停車中にバッテリ36の充電要求に基づくエンジン22の始動要求がなされたときに、走行必要運転時間が充電必要運転時間以上のときには始動要求に拘わらずにエンジン22を始動しない。これにより、車両の停車中の予期しないエンジン22の始動によって運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車およびその制御方法に関する。
従来、この種の自動車としては、走行用の動力を出力可能なエンジンおよびモータと、モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、ナビゲーションシステムとを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この自動車では、ナビゲーションシステムを用いて車両が走行する予定走行路における走行条件に関する情報を用いてエンジンおよびモータの運転量を試算し、それに従ってバッテリの充電量を制御している。
特開2001−197608号公報
しかしながら、上述の自動車では、走行条件によっては車両が停止している最中に内燃機関が始動される場合がある。この場合、内燃機関の始動は運転者の予期しないものであるため、運転者に違和感を与えてしまう可能性がある。また、車両の停止中にエンジンを始動してバッテリの充電を行なうのは、燃費の点からできるだけ避けることが望ましい。
本発明の自動車およびその制御方法は、車両の停車時に内燃機関が始動されることによる違和感を運転者に与えるのを抑制することを目的の一つとする。また、本発明の自動車およびその制御方法は、車両の停車時に二次電池などの蓄電装置の充電を行なうのを抑制することを目的の一つとする。
本発明の自動車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明の自動車は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関および電動機を備える自動車であって、
前記内燃機関を始動すると共に該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な始動発電手段と、
該始動発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
道路に関する情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
目的地が設定されたとき、前記記憶された地図情報を用いて所定の条件で前記検出された車両の現在位置から該目的地までの走行路を検索する走行路検索手段と、
前記検索された走行路に基づいて前記車両が前記設定された目的地に到達するまでに前記内燃機関の運転が必要な時間である走行必要運転時間を推定する走行必要運転時間推定手段と、
前記車両が前記設定された目的地に到達するまでに前記蓄電手段の残容量を所定範囲内で保持するために前記内燃機関の運転が必要な時間である充電必要運転時間を推定する充電必要運転時間推定手段と、
前記車両が停車している最中に前記蓄電手段の充電要求に基づく前記内燃機関の始動要求がなされたときに、前記推定された走行必要運転時間と前記推定された充電必要運転時間とに基づいて前記内燃機関の始動を許可するか禁止するかを判定する始動許可禁止判定手段と、
運転者の操作と前記車両の走行状態と前記始動許可禁止判定手段による判定結果とに基づいて前記内燃機関の間欠運転を伴って前記車両が走行するよう前記内燃機関と前記始動発電手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の自動車では、目的地が設定されたときには、地図情報を用いて所定の条件で車両の現在位置から目的地までの走行路を検索し、検索した走行路に基づいて車両が目的地に到達するまでに内燃機関の運転が必要な時間である走行必要運転時間を推定し、車両が目的地に到達するまでに蓄電手段の残容量を所定範囲内で保持するために内燃機関の運転が必要な時間である充電必要運転時間を推定し、車両が停車している最中に蓄電手段の充電要求に基づく内燃機関の始動要求がなされたときに、走行必要運転時間と充電必要運転時間とに基づいて内燃機関の始動を許可するか禁止するかを判定し、運転者の操作と車両の走行状態と判定した結果とに基づいて内燃機関の間欠運転を伴って車両が走行するよう内燃機関と始動発電手段と電動機とを制御する。したがって、車両の停車中に蓄電手段の充電要求に基づく内燃機関の始動要求がなされたときには、走行必要運転時間と充電必要運転時間とに基づいて内燃機関の始動を許可するか禁止するかを判定するから、走行必要運転時間や充電必要運転時間を考慮しないものに比して車両の停車中の内燃機関の始動を抑制することができる。この結果、予期しない内燃機関の始動によって運転者に違和感を与えてしまうのを抑制することができる。また、車両の停車中に、内燃機関からの動力を用いて始動発電手段により発電された電力によって蓄電手段の充電が行なわれるのを抑制することができる。ここで、「所定の条件」には、有料道路優先や一般道路優先,距離優先などの条件がある。
こうした本発明の自動車において、前記始動許可禁止判定手段は、前記推定された走行必要運転時間が前記推定された充電必要運転時間未満のときに前記内燃機関の始動の許可を判定し、前記推定された走行必要運転時間が前記推定された充電必要運転時間以上のときに前記内燃機関の始動の禁止を判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動を許可するか禁止するかをより適正に判定することができる。
また、本発明の自動車において、前記始動許可禁止判定手段は、前記内燃機関の始動の禁止を判定したときには前記車両の走行が開始されたときに該禁止の判定を解除する手段であるものとすることもできる。こうすれば、走行する際には、走行必要運転時間や充電必要運転時間に拘わらずに走行することができる。
さらに、本発明の自動車において、前記走行必要運転時間推定手段は、前記検索された走行路における前記目的地までの距離と該走行路の状態とから推定される前記車両が該目的地に到達するまでの時間に基づいて前記走行必要運転時間を推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、走行必要運転時間をより適正に推定することができる。また、前記充電必要運転時間推定手段は、前記蓄電手段が所定の残容量となるのに要する時間に基づいて前記充電必要運転時間を推定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、充電必要運転時間をより適正に推定することができる。
あるいは、本発明の自動車において、前記蓄電手段の残容量を検出する残容量検出手段を備え、前記始動許可禁止判定手段は、前記検出された蓄電手段の残容量が前記蓄電手段に許容される下限残容量未満のときには、前記推定された走行必要運転時間と前記推定された充電必要運転時間とに拘わらずに前記内燃機関の始動の許可を判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の過放電を抑制することができる。
本発明の自動車において、前記始動発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車両の走行に用いられる駆動軸とに接続され、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する手段であり、前記電動機は前記駆動軸に動力を入出力可能な手段であるものとすることもできる。この場合、前記始動発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。
本発明の自動車の制御方法は、
走行用の動力を出力可能な内燃機関および電動機と、前記内燃機関を始動すると共に該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な始動発電手段と、該始動発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、道路に関する情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、を備える自動車の制御方法であって、
(a)目的地が設定されたとき、前記記憶された地図情報を用いて所定の条件で車両の現在位置から該目的地までの走行路を検索し、
(b)前記検索された走行路に基づいて前記車両が前記設定された目的地に到達するまでに前記内燃機関の運転が必要な時間である走行必要運転時間を推定し、
(c)前記車両が前記設定された目的地に到達するまでに前記蓄電手段の残容量を所定範囲内で保持するために前記内燃機関の運転が必要な時間である充電必要運転時間を推定し、
(d)前記車両が停車している最中に前記蓄電手段の充電要求に基づく前記内燃機関の始動要求がなされたときに、前記推定された走行必要運転時間と前記推定された充電必要運転時間とに基づいて前記内燃機関の始動を許可するか禁止するかを判定し、
(e)運転者の操作と前記車両の走行状態と前記判定した結果とに基づいて前記内燃機関の間欠運転を伴って前記車両が走行するよう前記内燃機関と前記始動発電手段と前記電動機とを制御する
ことを要旨とする。
この本発明の自動車の制御方法によれば、目的地が設定されたときには、地図情報を用いて所定の条件で車両の現在位置から目的地までの走行路を検索し、検索した走行路に基づいて車両が目的地に到達するまでに内燃機関の運転が必要な時間である走行必要運転時間を推定し、車両が目的地に到達するまでに蓄電手段の残容量を所定範囲内で保持するために内燃機関の運転が必要な時間である充電必要運転時間を推定し、車両が停車している最中に蓄電手段の充電要求に基づく内燃機関の始動要求がなされたときに、走行必要運転時間と充電必要運転時間とに基づいて内燃機関の始動を許可するか禁止するかを判定し、運転者の操作と車両の走行状態と判定した結果とに基づいて内燃機関の間欠運転を伴って車両が走行するよう内燃機関と始動発電手段と電動機とを制御する。したがって、車両の停車中に蓄電手段の充電要求に基づく内燃機関の始動要求がなされたときには、走行必要運転時間と充電必要運転時間とに基づいて内燃機関の始動を許可するか禁止するかを判定するから、走行必要運転時間や充電必要運転時間を考慮しないものに比して車両の停車中の内燃機関の始動を抑制することができる。この結果、予期しない内燃機関の始動によって運転者に違和感を与えてしまうのを抑制することができる。また、車両の停車中に、内燃機関からの動力を用いて始動発電手段により発電された電力によって蓄電手段の充電が行なわれるのを抑制することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、エンジン22と、キャリアがエンジン22のクランクシャフト23に接続されると共にリングギヤがデファレンシャルギヤ25を介して駆動輪26a,26bに連結された駆動軸27に接続された遊星歯車28と、遊星歯車28のサンギヤに接続されたモータMG1と、駆動軸27に接続されたモータMG2と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット40と、ハイブリッド用電子制御ユニット40と通信を行なうナビゲーション装置60とを備える。
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット40と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット40からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット40に出力する。
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ31,32を介してバッテリ36と電力のやりとりを行なう。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)34により駆動制御されている。モータECU34は、ハイブリッド用電子制御ユニット40と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット40からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット40に出力する。
バッテリ36は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)38によって管理されている。バッテリECU38は、ハイブリッド用電子制御ユニット40と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット40からバッテリ36を管理するのに必要な信号が入力されると共に必要に応じてバッテリ36の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット40に出力する。なお、バッテリECU38では、バッテリ36を管理するために図示しない電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量SOCも演算している。
ハイブリッド用電子制御ユニット40は、CPU42を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU42の他に処理プログラムを記憶するROM44と、データを一時的に記憶するRAM46と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット40には、シフトレバー51の操作位置を検出するシフトポジションセンサ52からのシフトポジションSPやアクセルペダル53の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ54からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル55の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ56からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ58からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット40は、前述したように、エンジンECU24やモータECU34,バッテリECU38,ナビゲーション装置60と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU34,バッテリECU38,ナビゲーション装置60と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
ナビゲーション装置60は、地図情報63等が記憶されたハードディスクなどの記憶媒体と通信ポートを有する制御部とを内蔵する本体61と、車両の現在位置に関する情報を受信するGPSアンテナ65と、車両の現在位置に関する情報や目的地までの走行路などの各種情報を表示すると共に操作者による各種指示を入力可能なタッチパネル式のディスプレイ66と、を備え、操作者により目的地が設定されたときには地図情報63と車両の現在位置と目的地とに基づいて目的地までの走行路を検索すると共に検索した走行路をディスプレイ66に表示して走行路案内を行なう。地図情報63には、サービス情報(観光情報や駐車場など)や区間毎の道路情報などがデータベース化して記憶されており、道路情報には、距離情報や幅員情報,地域情報(市街地,郊外),種別情報(一般道路,高速道路),勾配情報,法定速度,信号機の数などが含まれる。ナビゲーション装置60は、ハイブリッド用電子制御ユニット40と通信しており、必要に応じて車両の現在位置などの情報をハイブリッド用電子制御ユニット40に出力する。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル53の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動輪26a,26bに連結された駆動軸27に出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力が駆動軸27に出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが遊星歯車28とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されて駆動軸27に出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ36の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ36の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が遊星歯車38とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸27に出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2から要求動力に見合う動力が駆動軸27に出力されるよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、バッテリ36の充放電を行なうか否かの差があるだけで実質的な制御における差違はない。したがって、以下、両者をまとめてエンジン・モータ運転モードと呼ぶ。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作について説明する。図2は、ハイブリッド用電子制御ユニット40により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット40のCPU42は、まず、車両が停車中であるか否かを判定する(ステップS100)。この判定は、例えば、車速Vが値0か否かやブレーキペダル55が所定踏み込み量(例えば、50%など)以上踏み込まれているか否かなどに基づいて行なうことができる。車両が停車中でない、即ち走行中であると判定されたときには、図3に例示する走行時制御を行なって(ステップS110)、駆動制御ルーチンを終了する。以下、図3の走行時制御について説明する。
走行時制御では、まず、アクセルペダルポジションセンサ54からのアクセル開度Accや車速センサ58からの車速Vなど制御に必要なデータを入力し(ステップS300)、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動輪26a,26bに連結された駆動軸27に出力すべき要求トルクTd*を設定すると共に車両要求パワーPe*を設定する(ステップS310)。車両要求パワーPe*は、要求トルクTd*に駆動軸27の回転数Ndを乗じたものとバッテリ36が要求する充放電要求電力Pb*との和として計算することができる。ここで、駆動軸27の回転数Ndは、車速Vに換算係数kを乗じることにより計算することができる。また、充放電要求電力Pb*は、実施例では、簡単のために、バッテリ36の残容量SOCが所定残容量S1(例えば、60%や65%など)未満のときには正の所定電力Pb1を設定し、残容量SOCが所定残容量S1以上のときには負の所定電力(−Pb1)を設定するものとした。ここで、残容量SOCは、図示しない電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて演算されたものをバッテリECU38から通信により入力するものとした。
続いて、設定した車両要求パワーPe*を閾値Prefと比較する(ステップS320)。ここで、閾値Prefは、エンジン22の特性などにより定められ、エンジン22を効率よく運転可能なパワーの下限値などに設定される。車両要求パワーPe*が閾値Pref以上のときには、エンジン・モータ運転モードにより要求トルクTd*が駆動軸27に出力されるようエンジン22およびモータMG1,MG2を制御して(ステップS330)、走行時制御ルーチンを終了する。エンジン22およびモータMG1,MG2の制御は、車両要求パワーPe*に基づいてエンジン22を効率よく運転できる運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)を設定し、設定した目標回転数Ne*でエンジン22が運転されるようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に要求トルクTd*とエンジン22から遊星歯車28を介して駆動軸27に出力されるトルクとの偏差をモータMG2のトルク指令Tm2*として設定し、エンジン22を運転制御すると共にモータMG1,MG2を駆動制御することにより行なわれる。ここで、エンジン22の駆動制御は、設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とをエンジンECU24に送信し、これを受信したエンジンECU24が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントでエンジン22が運転されるよう燃料噴射制御や点火制御などを行なうことによって行なわれる。また、モータMG1,MG2の駆動制御は、設定したモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU34に送信し、これを受信したモータECU34がトルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ31,32のスイッチング素子のスイッチング制御を行なうことによって行なわれる。こうしてエンジン・モータ運転モードで走行している最中には、充放電要求電力Pb*に応じてバッテリ36の充放電が行なわれる。一方、車両要求パワーPe*が閾値Pref未満のときには、エンジン22を停止してモータ運転モードにより要求トルクTd*が駆動軸27に出力されるようモータMG2を制御して(ステップS340)、走行時制御を終了する。モータMG2の制御は、要求トルクTd*をモータMG2のトルク指令Tm2*に設定し、モータMG2を駆動制御することにより行なわれる。
図2の駆動制御ルーチンの説明に戻る。ステップS100で車両が停車中であると判定されたときには、バッテリ36の残容量SOCや始動禁止判定フラグFなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、残容量SOCは、図示しない電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて演算されたものをバッテリECU38から通信により入力するものとした。また、始動禁止判定フラグFは、エンジン22の始動が禁止されていないときに値0が設定されると共にエンジン22の始動が禁止されたときに値1が設定されるフラグであり、図4に例示する始動禁止判定フラグ設定ルーチンにより設定されてRAM46の所定アドレスに書き込まれたものを読み込むことにより入力するものとした。図4の始動禁止判定フラグ設定ルーチンについては後述する。
こうしてデータを入力すると、エンジン22が停止されているか否かを判定し(ステップS130)、エンジン22が停止されていると判定されたときには、バッテリ36の残容量SOCを閾値Sref1と比較する(ステップS140)。ここで、閾値Sref1は、バッテリ36に許容される下限の残容量であり、バッテリ36の特性などにより定められ、例えば、30%や40%などに設定することができる。バッテリ36の残容量SOCが閾値Sref1未満のときには、エンジン22を始動すると共に(ステップS170)、エンジン22からの動力を用いてモータMG1による発電を開始して(ステップS180)、駆動制御ルーチンを終了する。これにより、バッテリ36の充電が行なわれる。そして、エンジン22が始動されると(ステップS130)、バッテリ36の残容量SOCを閾値Sref3と比較し(ステップS190)、残容量SOCが閾値Sref3未満のときにはそのまま駆動制御ルーチンを終了し、残容量SOCが閾値Sref3以上になったときにはエンジン22を停止して(ステップS200)、駆動制御ルーチンを終了する。ここで、閾値Sref3は、バッテリ36の充電を終了してもよいか否かを判定するために用いられる閾値であり、バッテリ36の特性などにより定めることでき、実施例では、前述の所定残容量S1(例えば、60%や65%など)を用いるものとした。このように、バッテリ36の残容量SOCが閾値Sref1未満のときには、残容量SOCが閾値Sref3に至るまでバッテリ36の充電を行なうことにより、バッテリ36の過放電を抑制することができる。
一方、ステップS140でバッテリ36の残容量SOCが所定残容量Sref1以上のときには、残容量SOCを閾値Sref2と比較すると共に(ステップS150)、残容量SOCが閾値Sref2未満のときには始動禁止判定フラグFの値を調べる(ステップS160)。ここで、閾値Sref2は、バッテリ36の充電を行なう必要があるか否かを判定するために用いられる閾値であり、バッテリ36の特性などにより定められ、例えば、45%や50%などに設定することができる。ステップS150の残容量SOCと閾値Sref2との比較は、バッテリ36の充電要求に基づくエンジン22の始動要求がなされているか否かを判定するものである。バッテリ36の残容量SOCが閾値Sref2未満であって始動禁止判定フラグFが値0のとき、即ち、エンジン22の始動要求がなされていてエンジン22の始動が禁止されていないときには、エンジン22を始動すると共に始動したエンジン22からの動力を用いてモータMG1による発電を開始して(ステップS170,S180)、駆動制御ルーチンを終了する。これにより、バッテリ36の充電要求に応じてバッテリ36の充電を行なうことができる。こうしてエンジン22が始動されると(ステップS130)、バッテリ36の残容量SOCが閾値Sref3以上となるまでバッテリ36の充電が行なわれてエンジン22は停止される(ステップS190,S200)。
バッテリ36の残容量SOCが閾値Sref2以上のときや残容量SOCが閾値Sref2未満であって始動禁止判定フラグFが値1のとき、即ち、エンジン22の始動要求がなされていないときやエンジン22の始動要求がなされていてもエンジン22の始動が禁止されているときには、エンジン22を始動することなく、駆動制御ルーチンを終了する。車両の停車中には、通常、エンジン22は停止されているから、この場合には、エンジン22を始動しないことにより、予期しないエンジン22の始動に伴って運転者に違和感を与えるのを抑制することができる。しかも、エンジン22を始動しないことにより、エンジン22から比較的小さいパワーを出力しながらバッテリ36の充電が行なわれるのを抑制することができる。
次に、図4の始動禁止判定フラグ設定ルーチンについて説明する。このルーチンは、所定時間毎に実行される。このルーチンでは、まず、目的地までの走行路が設定されているか否かを判定する(ステップS400)。走行路が設定されているか否かの判定は、実施例では、目的地までの走行路が設定されたときに値1が設定されると共に車両が目的地に到達したときや目的地が設定されていないときに値0が設定されるフラグをナビゲーション装置60から入力し、このフラグの値を調べることにより行なうものとした。ここで、走行路の設定は、例えば、ナビゲーション装置60により、操作者により目的地が設定されたときに、目的地とGPSアンテナ65からの車両の現在位置と地図情報63とに基づいて目的地までの距離が最短となる距離優先の走行路を検索して設定することにより行なうことができる。なお、実施例では、距離優先の走行路を検索して設定するものとしたが、一般道路優先の走行路や有料道路優先の走行路を検索して設定するものとしてもよい。走行路が設定されていないときには、エンジン22の始動を禁止する必要はないと判断し、始動禁止判定フラグFに値0を設定し(ステップS410)、始動禁止判定フラグ設定ルーチンを終了する。これにより、走行路が設定されていないときには、バッテリ36の充電要求に応じてエンジン22が始動されると共にエンジン22からの動力を用いてモータMG1による発電が行なわれ、バッテリ36が充電される。
一方、走行路が設定されていると判定されたときには、目的地までの走行路など制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS420)。ここで、目的地までの走行路は、操作者により目的地が設定されたときに検索されたものをナビゲーション装置60から通信により入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、入力した走行路に基づいて車両が目的地に到達するまでにエンジン22の運転が必要な時間である走行必要運転時間taを推定する(ステップS430)。この推定は、実施例では、図5に例示する走行必要運転時間推定処理により行なうものとした。走行必要運転時間推定処理では、目的地までの距離Lや平均車速Vave(例えば、一般道路は25km/h,高速道路は70km/h),道路情報(幅員情報や、市街地か郊外かの地域情報,法定速度)を入力し(ステップS500)、入力した目的地までの距離Lを平均車速Vaveで除することにより車両が目的地に到達するまでの所要時間Tを計算し(ステップS510)、道路情報に基づいて値0以上かつ値1以下の補正係数αを設定し(ステップS520)、所要時間Tに補正係数αを乗じることにより走行必要運転時間taを推定して(ステップS530)、走行必要運転時間推定処理を終了する。ここで、補正係数αは、実施例では、幅員が広いほど大きくなる傾向の補正係数α1と、市街地よりも郊外の方が大きい値が設定される補正係数α2と、法定速度が高いほど大きくなる傾向の補正係数α3と、を乗じることにより設定するものとした。なお、図5の走行必要運転時間推定処理で推定される走行必要運転時間taは、車両が目的地に到達するまでにエンジン・モータ運転モードで走行する時間に相当する。
続いて、車両が目的地に到達するまでバッテリ36の残容量SOCを所定範囲内(例えば、45%〜60%など)で保持するためにエンジン22の運転が必要な時間である充電必要運転時間tbを推定する(ステップS440)。この推定は、例えば、バッテリ36を現在の残容量SOCから前述の閾値Sref3(例えば、60%や65%など)にするのに要する時間を推定することにより行なうことができ、実施例では、現在の残容量SOCと充電必要運転時間tbとの関係を予め定めて充電必要運転時間設定用マップとしてROM44に記憶しておき、現在の残容量SOCが与えられると記憶したマップから対応する充電必要運転時間tbを導出して設定するものとした。図6に充電必要運転時間設定用マップの一例を示す。充電必要運転時間tbは、図示するように、残容量SOCが大きいほど小さくなる傾向に設定され、残容量SOCが閾値Sref3以上のときには値0が設定される。これは、現在の残容量SOCが閾値Sref3未満のときには、現在の残容量SOCが小さいほどバッテリ36を現在の残容量SOCから閾値Sref3にするのに長い時間を要するためである。なお、実施例では、マップを用いて現在の残容量SOCに基づいて充電必要運転時間tbを推定するものとしたが、現在の残容量SOCと閾値Sref3と充放電要求電力Pb*とを用いて計算により充電必要運転時間tbを推定するものとしてもよい。この場合、現在の残容量SOCが閾値Sref3以上のときには充電必要運転時間tbに値0を設定し、現在の残容量SOCが閾値Sref3未満のときには閾値Sref3から現在の残容量SOCを減じたものをバッテリ36の容量に基づいて電力量に換算したものを単位時間あたりの充放電要求電力Pb*で除することにより充電必要運転時間tbを計算することができる。
こうして走行必要運転時間taと充電必要運転時間tbとを推定すると、推定した走行必要運転時間taと充電必要運転時間tbとを比較し(ステップS450)、走行必要運転時間taが充電必要運転時間tb以上のときには始動禁止判定フラグFに値1を設定して(ステップS460)、始動禁止判定フラグ設定ルーチンを終了し、走行必要運転時間taが充電必要運転時間tb未満のときには始動禁止判定フラグFに値0を設定して(ステップS410)、始動禁止判定フラグ設定ルーチンを終了する。いま、走行必要運転時間taが充電必要運転時間tb以上のとき、即ちエンジン・モータ運転モードで走行する時間がバッテリ36の充電のためにエンジン22の運転を必要とする時間以上のときに、車両が目的地まで走行する場合を考える。この場合、エンジン・モータ運転モードで走行している最中にバッテリ36の充電を十分に行なうことができると考えられるため、車両の停車中にバッテリ36の充電要求に基づくエンジン22の始動要求がなされたときに直ちにエンジン22を始動しなくてもバッテリ36が過放電となるおそれは小さい。また、車両の停車中のエンジン22の始動は、予期しない違和感を運転者に与えないために、できるだけ回避することが望ましい。したがって、実施例では、走行必要時間taが充電必要時間tb以上のときには、始動禁止判定フラグFに値1を設定するものとした。これにより、車両の停車中のエンジン22の始動は禁止されるから、前述したように、車両の停車中の予期しないエンジン22の始動により運転者に違和感を与えてしまうのを抑制することができると共に車両の停車中にバッテリ36の充電が行なわれるのも抑制することができる。なお、車両が走行を開始したときには、図3の走行時制御が実行されるため、始動禁止判定フラグFに値1が設定されているときには、このときにエンジン22の始動の禁止が解除されることになる。次に、走行必要運転時間taが充電必要運転時間tb未満のとき、即ちエンジン・モータ運転モードで走行する時間がバッテリ36の充電のためにエンジン22の運転を必要とする時間未満のときに、車両が目的地まで走行する場合を考える。この場合には、エンジン・モータ運転モードで走行している最中だけではバッテリ36の充電を十分に行なうことができないおそれがあるため、バッテリ36の充電要求に基づくエンジン22の始動要求がなされたときには、車両の停車中であってもエンジン22を始動してバッテリ36の充電を行なうことが望ましい。したがって、実施例では、走行必要運転時間taが充電必要運転時間tb未満のときには、始動禁止判定フラグFに値0を設定するものとした。これにより、エンジン22の始動は禁止されないから、車両の停車中でもバッテリ36の充電要求に応じてバッテリ36の充電を行なうことができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、車両の停車中にバッテリ36の充電要求に基づくエンジン22の始動要求がなされたときでも走行必要運転時間taが充電必要運転時間tb以上のときにはエンジン22を始動しないから、走行必要運転時間taと充電必要運転時間tbとを考慮しないものに比して車両の停車中に予期しないエンジン22の始動によって運転者に違和感を与えてしまうのを抑制することができる。しかも、車両の停車中にエンジン22を始動しないことにより、車両の停車中にバッテリ36の充電が行なわれるのを抑制することもできる。
また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、バッテリ36の残容量SOCが閾値Sref1未満のときには、始動禁止判定フラグFの値に拘わらずにエンジン22を始動するから、バッテリ36の過放電を抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、図4の始動禁止判定フラグ設定ルーチンは、所定時間毎に実行されるものとしたが、操作者により目的地が設定されたときに1回だけ実行されるものとしてもよいし、車両が停車される毎に実行されるものとしてもよい。前者の場合、目的地が設定されたときに図4の始動禁止判定フラグ設定ルーチンが実行されて始動禁止判定フラグFに値1が設定されたときには、車両が目的地に到達するまで車両の停車中のエンジン22の始動は禁止されることになる。したがって、車両の停車中には、バッテリ36の充電要求に基づくエンジン22の始動要求がなされても、残容量SOCが閾値Sref1未満となるか車両が走行を開始するまではエンジン22は始動されない。後者の場合、車両が停車されたときに図4の始動禁止判定フラグ設定ルーチンが実行されて始動禁止判定フラグFに値1が設定されたときには、車両の走行が開始されるまでエンジン22の始動は禁止されることになる。したがって、エアコンなどの図示しない補機により電力が消費されバッテリ36の残容量SOCが低下したときでも、残容量SOCが閾値Sref1未満となるか車両が走行を開始するまでエンジン22は始動されない。
実施例のハイブリッド自動車20では、図5の走行必要運転時間推定処理のステップS510で目的地までの距離Lと平均車速とに基づいて車両が目的地に到達するまでの所要時間Tを計算するものとしたが、これらに加えて車速Vや渋滞情報などを考慮して所要時間Tを計算するものとしてもよいし、他の方法により所要時間Tを計算するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、図5の走行必要運転時間推定処理のステップS520で道路情報(幅員情報,地域情報,法定速度)に基づいて補正係数αを設定するものとしたが、幅員情報と地域情報と法定速度とのうちの少なくとも一部に基づいて補正係数αを設定するものとしてもよいし、これらに加えて他の道路情報(例えば、勾配情報や信号機の数など)や渋滞情報などを考慮して補正係数αを設定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、図5の走行必要運転時間推定処理において、所要時間Tを計算し、補正係数αを設定し、所要時間Tと補正係数αとを用いて走行必要運転時間taを推定するものとしたが、所定時間Tを計算することなく、直接的に走行必要運転時間taを推定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、充放電要求電力Pb*は、バッテリ36の残容量SOCが所定残容量S1(例えば、60%や65%など)未満のときには正の所定電力Pb1を設定し、残容量SOCが所定残容量S1以上のときには負の所定電力(−Pb1)を設定するものとしたが、残容量SOCに応じて連続的に変化するよう充放電要求電力Pb*を設定するものとしてもよい。この場合、充電必要運転時間tbは、実施例と同様に、現在の残容量SOCと充電必要運転時間tbとの関係を予め定めた充電必要運転時間設定用マップを用いて設定することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、目的地までの距離や走行路の道路情報などに基づいて走行必要運転時間taを推定するものとしたが、これに加えて、前回以前に目的地が設定されたときに推定した走行必要運転時間ta(推定運転時間)とそのときに目的地まで車両が走行したときに実際にエンジン22が運転された時間(実運転時間)とに基づいて学習を行なうと共に学習結果を考慮して走行必要運転時間taを推定するものとしてもよい。また、バッテリ36の現在の残容量SOCや閾値Sref3などに基づいて充電必要運転時間tbを推定するものとしたが、これに加えて、計算上の充電時間(計算充電時間)と実際に要した充電時間(実充電時間)とに基づいて学習を行なうと共に学習結果を考慮して充電必要運転時間tbを推定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、走行必要運転時間taが充電必要運転時間tb以上のときに始動禁止判定フラグFに値1を設定すると共に走行必要運転時間taが充電必要運転時間tb未満のときに始動禁止判定フラグFに値0を設定するものとしたが、これに限られず、走行必要運転時間taと充電必要運転時間tbとを用いて始動禁止判定フラグFを設定するものであればよい。例えば、走行必要運転時間taや充電必要運転時間tbの推定精度を考慮して、走行必要運転時間taが充電必要運転時間tbに比べてある程度の時間以上長いときに始動禁止判定フラグFに値1を設定すると共にそれ以外のときに始動禁止判定フラグFに値0を設定するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を駆動輪26a,26bに出力するものとしたが、図7の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力を遊星歯車28が接続された車軸(駆動輪26a,26bが接続された車軸)とは異なる車軸(図7における駆動輪26c,26dに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を遊星歯車28を介して駆動輪26a,26bに接続された駆動軸27に出力するものとしたが、図8の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪26a,26bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
実施例では、エンジン22と遊星歯車28とモータMG1,MG2とバッテリ36とを備えるハイブリッド自動車20に適用して説明したが、この構成に限られず、駆動輪に動力を出力する内燃機関および電動機と、内燃機関の始動と内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いた発電とを行なう発電手段と、発電手段および電動機と電力をやりとりする蓄電装置とを備える自動車に適用することができる。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。 ハイブリッド自動車20のハイブリッド用電子制御ユニット40により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 走行時制御の一例を示すフローチャートである。 始動禁止判定フラグ設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 走行必要運転時間推定処理の一例を示すフローチャートである。 充電必要運転時間設定用マップの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。
符号の説明
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランクシャフト、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、25 デファレンシャルギヤ、26a,26b,26c,26d 駆動輪、27 駆動軸、28 遊星歯車、31,32 インバータ、34 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、36 バッテリ、38 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、40 ハイブリッド用電子制御ユニット、42 CPU、44 ROM、46 RAM、51 シフトレバー、52 シフトポジションセンサ、53 アクセルペダル、54 アクセルペダルポジションセンサ、55 ブレーキペダル、56 ブレーキペダルポジションセンサ、58 車速センサ、60 ナビゲーション装置、61 本体、63 地図情報、65 GPSアンテナ、66 ディスプレイ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ、234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。

Claims (9)

  1. 走行用の動力を出力可能な内燃機関および電動機を備える自動車であって、
    前記内燃機関を始動すると共に該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な始動発電手段と、
    該始動発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
    道路に関する情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
    車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
    目的地が設定されたとき、前記記憶された地図情報を用いて所定の条件で前記検出された車両の現在位置から該目的地までの走行路を検索する走行路検索手段と、
    前記検索された走行路に基づいて前記車両が前記設定された目的地に到達するまでに前記内燃機関の運転が必要な時間である走行必要運転時間を推定する走行必要運転時間推定手段と、
    前記車両が前記設定された目的地に到達するまでに前記蓄電手段の残容量を所定範囲内で保持するために前記内燃機関の運転が必要な時間である充電必要運転時間を推定する充電必要運転時間推定手段と、
    前記車両が停車している最中に前記蓄電手段の充電要求に基づく前記内燃機関の始動要求がなされたときに、前記推定された走行必要運転時間と前記推定された充電必要運転時間とに基づいて前記内燃機関の始動を許可するか禁止するかを判定する始動許可禁止判定手段と、
    運転者の操作と前記車両の走行状態と前記始動許可禁止判定手段による判定結果とに基づいて前記内燃機関の間欠運転を伴って前記車両が走行するよう前記内燃機関と前記始動発電手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
    を備える自動車。
  2. 前記始動許可禁止判定手段は、前記推定された走行必要運転時間が前記推定された充電必要運転時間未満のときに前記内燃機関の始動の許可を判定し、前記推定された走行必要運転時間が前記推定された充電必要運転時間以上のときに前記内燃機関の始動の禁止を判定する手段である請求項1記載の自動車。
  3. 前記始動許可禁止判定手段は、前記内燃機関の始動の禁止を判定したときには前記車両の走行が開始されたときに該禁止の判定を解除する手段である請求項1または2記載の自動車。
  4. 前記走行必要運転時間推定手段は、前記検索された走行路における前記目的地までの距離と該走行路の状態とから推定される前記車両が該目的地に到達するまでの時間に基づいて前記走行必要運転時間を推定する手段である請求項1ないし3いずれか記載の自動車。
  5. 前記充電必要運転時間推定手段は、前記蓄電手段が所定の残容量となるのに要する時間に基づいて前記充電必要運転時間を推定する手段である請求項1ないし4いずれか記載の自動車。
  6. 請求項1ないし5いずれか記載の自動車であって、
    前記蓄電手段の残容量を検出する残容量検出手段を備え、
    前記始動許可禁止判定手段は、前記検出された蓄電手段の残容量が前記蓄電手段に許容される下限残容量未満のときには、前記推定された走行必要運転時間と前記推定された充電必要運転時間とに拘わらずに前記内燃機関の始動の許可を判定する手段である
    自動車。
  7. 請求項1ないし6いずれか記載の自動車であって、
    前記始動発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記車両の走行に用いられる駆動軸とに接続され、前記内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する手段であり、
    前記電動機は、前記駆動軸に動力を入出力可能な手段である
    自動車。
  8. 前記始動発電手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段である請求項7記載の自動車。
  9. 走行用の動力を出力可能な内燃機関および電動機と、前記内燃機関を始動すると共に該内燃機関からの動力の少なくとも一部を用いて発電可能な始動発電手段と、該始動発電手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、道路に関する情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、を備える自動車の制御方法であって、
    (a)目的地が設定されたとき、前記記憶された地図情報を用いて所定の条件で車両の現在位置から該目的地までの走行路を検索し、
    (b)前記検索された走行路に基づいて前記車両が前記設定された目的地に到達するまでに前記内燃機関の運転が必要な時間である走行必要運転時間を推定し、
    (c)前記車両が前記設定された目的地に到達するまでに前記蓄電手段の残容量を所定範囲内で保持するために前記内燃機関の運転が必要な時間である充電必要運転時間を推定し、
    (d)前記車両が停車している最中に前記蓄電手段の充電要求に基づく前記内燃機関の始動要求がなされたときに、前記推定された走行必要運転時間と前記推定された充電必要運転時間とに基づいて前記内燃機関の始動を許可するか禁止するかを判定し、
    (e)運転者の操作と前記車両の走行状態と前記判定した結果とに基づいて前記内燃機関の間欠運転を伴って前記車両が走行するよう前記内燃機関と前記始動発電手段と前記電動機とを制御する
    自動車の制御方法。



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