JP2010209902A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が加速惰性走行を行っている間に走行抵抗が変化した場合に、高い車両減速度が生じることを抑制可能な車両用制御技術を提供する。
【解決手段】ＨＶＥＣＵ１００は、内燃機関１０を作動状態にしての加速走行と、内燃機関１０を非作動状態にしての惰性走行とを、設定された基本走行パターンに従って車両１に行わせる。惰性走行中の実際の車両減速度である実車両減速度が、加速惰性走行の基本走行パターンを設定する際に推定された惰性走行中の車両減速度の推定値である推定車両減速度に比べて大きいと判定した場合には、基本走行パターンの加速惰性走行を中止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両走行中に内燃機関の作動／非作動状態が切替可能な車両の制御技術に関する。

自動車等の原動機として内燃機関を備えた車両においては、近年、クルーズコントロール等、車両の走行速度（以下、単に「車速」と記す）が、予め設定された車両速度の目標値に従って、原動機が出力する機械的動力等を自動的に調整する制御技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

また、下記の特許文献１には、原動機として内燃機関とモータジェネレータとを備え、車両走行中に内燃機関の作動状態と非作動状態との切替可能な車両において、原動機からの機械的動力により駆動力を発生させた加速走行と、原動機に機械的動力を出力させることなく車両の慣性力により惰性で走行する、いわゆるコーストダウン（coast down：以下、「惰性走行」と記す）とを交互に行わせる走行制御技術が開示されている。

特許文献１の走行制御技術においては、運転者により燃料消費の抑制を優先する車両走行が選択されている場合には、内燃機関を作動状態にして、機関出力のうち駆動輪に伝達される駆動力により車両が駆動されて加速して走行する加速走行と、内燃機関を非作動状態にして、慣性力により車両が惰性で走行する惰性走行とを、設定された上限車速と下限車速との間において交互に行って走行する車両走行（以下、加速惰性走行と記す）を車両に行わせることで、燃料消費を抑制することが提案されている。

特開２００７−１８７０９０号公報 特開２００７−２９１９１９号公報

ところで、加速惰性走行を行っている間に、車両が走行している路面の上り勾配が大きくなる等、車両の走行抵抗が増大すると、惰性走行中において、車速がそれまでに比べて高い車両減速度で低下してしまい、想定よりも早く下限車速に達してしまう。このように、惰性走行中において、高い車両減速度で車速が低下すると、車両の運転者に違和感を与えてしまうという問題がある

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両が加速惰性走行を行っている間に走行抵抗が変化した場合に、高い車両減速度が生じることを抑制可能な車両用制御技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る車両用制御装置は、車両走行中に内燃機関の作動／非作動状態を切替可能な車両に用いられ、内燃機関を作動状態にしての加速走行と内燃機関を非作動状態にしての惰性走行とを交互に行って走行する加速惰性走行を車両に行わせる車両用制御装置であって、車両が走行している路面の勾配に係る情報である路面勾配情報に基づいて、加速惰性走行を中止するか否かを判定することを特徴とする。

上記の車両用制御装置において、惰性走行中に車両が走行している路面の勾配が、上り勾配であると判定した場合には、加速惰性走行を中止するものとすることができる。

また、本発明に係る車両用制御装置は、車両走行中に内燃機関の作動／非作動状態を切替可能な車両に用いられ、内燃機関を作動状態にしての加速走行と内燃機関を非作動状態にしての惰性走行とを交互に行って走行する加速惰性走行を、設定された基本走行パターンに従って車両に行わせる車両用制御装置であって、惰性走行中の実際の車両減速度である実車両減速度が、加速惰性走行の基本走行パターンを設定する際に推定された惰性走行中の車両減速度の推定値である推定車両減速度に比べて大きいと判定した場合には、基本走行パターンの加速惰性走行を中止することを特徴とする。

上記の車両用制御装置において、加速惰性走行を中止した場合には、設定された設定車速に従って車両を定速走行させるものとすることができる。

本発明によれば、加速惰性走行のうち惰性走行を行っている間に、比較的高い車両減速度が生じること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することができる。

図１は、本実施形態に係る車両の概略構成を示す模式図である。 図２は、内燃機関の機関回転速度及び機関トルクに対する燃料消費率及び機関出力を示す図である。 図３は、加速惰性走行を行う車両の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図４は、加速惰性走行の走行パターンの一例を示す図であり、車両が、平坦路から登坂路に進入した場合の車速、車両加速度及び車両減速度の一例を示す図である。 図５は、本実施形態に係る車両用制御装置（ＨＶＥＣＵ）が実行する加速惰性走行制御を示すフローチャートである。 図６は、本実施形態に係る加速惰性走行制御において実行される加速惰性走行継続判定制御を示すフローチャートである。 図７は、本実施形態に係る車両用制御装置（ＨＶＥＣＵ）により加速惰性走行制御が実行された車両の動作の一例を示すタイミングチャートである。 図８は、本実施形態に係る車両用制御技術が適用可能な変形例の車両の概略構成を示す模式図である。

以下に、本発明を実施するための形態（以下、実施形態と記す）について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。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。

まず、本実施形態に係る車両用制御装置が適用される車両の概略構成について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、車両の概略構成を示す模式図である。図２は、内燃機関の機関回転速度及び機関トルクに対する燃料消費率及び機関出力を示す図である。図３は、車両が行う加速惰性走行の一例を示す説明図である。図４は、車両用制御装置（ＨＶＥＣＵ）が設定する、車両の舵角に対する設定車速を示す説明図である。

図１に示すように、車両１は、駆動輪９４を回転駆動して推進するために、原動機として、内燃機関１０と、発電可能な電動機であるモータジェネレータ（以下、単に「モータ」と記す）ＭＧ１，ＭＧ２とを備えた、いわゆる「ハイブリッド車両」である。モータＭＧ１，ＭＧ２は、後述する動力分割統合機構３０、減速機構７０、及び差動機構８０と共に、駆動装置２０（いわゆるハイブリッド・トランスアクスル）を構成している。駆動装置２０は、内燃機関１０と結合されて動力出力装置（パワープラント）を構成し、車両１に搭載されている。

車両１には、内燃機関１０及びモータＭＧ１，ＭＧ２を協調して制御する制御手段として、車両用の電子制御装置（以下、ＨＶＥＣＵと記す）１００が設けられている。ＨＶＥＣＵ１００には、各種制御定数を記憶する記憶手段としてＲＯＭ（図示せず）が設けられている。ＨＶＥＣＵ１００により制御されて、車両１は、内燃機関１０とモータＭＧ１，ＭＧ２を原動機として併用又は選択使用することが可能に構成されている。

内燃機関１０は、燃料を燃焼させることにより燃料のエネルギを機械的仕事に変換して出力する熱機関であり、ピストン往復動機関である。内燃機関１０は、図示しない燃料噴射装置、スロットル弁装置、及び各種センサ等を有しており、これら装置は、ＨＶＥＣＵ１００により制御される。内燃機関１０の出力軸１２（以下、機関出力軸と記す）には、後述する動力分割統合機構３０のプラネタリキャリア３４が結合されている。内燃機関１０は、機関出力軸１２から駆動輪９４に向けて機械的動力を出力する。内燃機関１０が機関出力軸１２から出力する機械的動力（以下、機関出力と記す）は、ＨＶＥＣＵ１００により制御可能となっている。内燃機関１０には、機関出力軸１２の回転角位置（以下、クランク角と記す）を検出するクランク角センサ（図示せず）が設けられており、クランク角に係る信号をＨＶＥＣＵ１００に送出している。

駆動装置２０には、原動機としてモータＭＧ１，ＭＧ２が設けられている。モータＭＧ１及びＭＧ２は、供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた、いわゆるモータジェネレータである。モータＭＧ１は、主に発電機として用いられ、一方、モータＭＧ２は、主に電動機として用いられる。モータＭＧ１の発電機としての機能の詳細については、後述する。

モータＭＧ１，ＭＧ２は、永久磁石式交流同期モータ等で構成されており、後述するインバータ６１，６２から交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するステータ５３，５４と、回転磁界に引き付けられて回転するロータ５１，５２とを有している。ロータ５１，５２は、後述する動力分割統合機構３０に結合されている。モータＭＧ１，ＭＧ２には、それぞれロータ５１，５２の回転角位置を検出するレゾルバ（図示せず）が設けられており、ロータ５１，５２の回転角位置に係る信号を、後述するモータＥＣＵ６６に送出している。

なお、以下の説明において、モータ（ＭＧ１，ＭＧ２）を電動機として機能させて、ロータ（５１，５２）から機械的動力を出力することを「力行」と記す。これに対して、モータ（ＭＧ１，ＭＧ２）を発電機として機能させて、駆動輪９４からモータ（ＭＧ１，ＭＧ２）のロータ（５１，５２）に伝達された機械的動力を電力に変換して回収すると共に、このときロータ（５１，５２）に生じる回転抵抗により、ロータ（５１，５２）及びこれに係合する部材（例えば、駆動輪９４）の回転を制動することを「回生制動」と記す。

また、駆動装置２０には、モータＭＧ１，ＭＧ２に電力を供給する電力供給装置として、それぞれインバータ６１，６２が設けられている。インバータ６１，６２は、それぞれ、モータＭＧ１，ＭＧ２に対応して設けられており、ステータ５３，５４に接続されている。インバータ６１，６２は、二次電池１０８から供給される直流電力を交流電力に変換して、それぞれ対応するモータＭＧ１，ＭＧ２に供給することが可能に構成されている。また、モータＭＧ１，ＭＧ２からの交流電力を直流電力に変換して後述する二次電池１０８に回収可能に構成されている。インバータ６１，６２の電力供給及び電力回収は、後述するモータＥＣＵ６６により制御される。

また、駆動装置２０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を制御するための電子制御装置６６（以下、モータＥＣＵと記す）が設けられている。モータＥＣＵ６６は、ＨＶＥＣＵ１００から要求トルク、及び要求回転速度に係る信号を受け、インバータ６１，６２を制御することで、モータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれについて、ロータ５１，５２の回転速度（以下、モータ回転速度と記す）と、ロータ５１，５２が出力する機械的動力（以下、モータ出力と記す）と、を調整することが可能となっている。

また、駆動装置２０には、内燃機関１０及びモータＭＧ１，ＭＧ２が出力した機械的動力を駆動軸９０に伝達する動力伝達機構として、内燃機関１０が出力した機械的動力を分割する動力分割統合機構３０と、動力分割統合機構３０から伝達された回転を減速しトルクを増大させる減速機構７０と、減速機構７０から伝達された機械的動力を左右の駆動軸９０に分配して出力する差動機構８０が設けられている。

動力分割統合機構３０は、２つのシングルピニオン式遊星歯車３０ａ，３０ｃで構成されている。詳細には、内燃機関１０が出力した機械的動力を、モータＭＧ１を駆動する機械的動力と減速機構７０を駆動する機械的動力に分割可能な動力分割遊星歯車３０ａと、モータＭＧ２が出力した機械的動力を、回転速度を減速しトルクを増大させて減速機構７０に伝達可能な減速遊星歯車３０ｃとを有している。動力分割統合機構３０において、動力分割遊星歯車３０ａと減速遊星歯車３０ｃは、同心配置されており、動力分割遊星歯車３０ａのリングギア３６ａと減速遊星歯車３０ｃのリングギア３６ｃが一体に結合されている。リングギア３６ａ，３６ｃの外周側には、減速機構７０のカウンタドリブンギア７４と噛み合うカウンタドライブギア４４が設けられている。

動力分割遊星歯車３０ａにおいて、プラネタリキャリア３４は、内燃機関１０の機関出力軸１２に結合されており、サンギア３２は、モータＭＧ１のロータ５１に結合されている。動力分割遊星歯車３０ａは、内燃機関１０が機関出力軸１２から出力した機関出力を、プラネタリキャリア３４が支持するプラネタリピニオン３３から、サンギア３２に伝達する機械的動力と、リングギア３６ａに伝達する機械的動力に分割する。内燃機関１０からサンギア３２に伝達された機械的動力は、モータＭＧ１のロータ５１に伝達されて、ここで発電に供される。

一方、減速遊星歯車３０ｃにおいて、プラネタリキャリア４１は、駆動装置２０のハウジングに固定されており、サンギア３８は、モータＭＧ２のロータ５２に結合されている。減速遊星歯車３０ｃは、モータＭＧ２がロータ５２から出力した機械的動力を、プラネタリキャリア４１が支持するプラネタリピニオン４３を介して、回転速度を減速しトルクを増大させてリングギア３６ｃに伝達する。動力分割統合機構３０は、モータＭＧ２からリングギア３６ｃに伝達された機械的動力と、内燃機関１０からリングギア３６ａに伝達された機械的動力を統合して、カウンタドライブギア４４から減速機構７０に伝達する。

減速機構７０は、カウンタドライブギア４４と噛み合うカウンタドリブンギア７４と、当該カウンタドリブンギア７４に結合されて、差動機構８０のリングギア８２と噛み合うファイナルドライブギア７８で構成されており、動力分割統合機構３０のリングギア（３６ａ，３６ｃ）からの機械的動力を、カウンタドリブンギア７４で受けて、回転速度を減速しトルクを増大させて、ファイナルドライブギア７８から、差動機構８０に伝達する。差動機構８０は、減速機構７０からの機械的動力を、リングギア８２で受けて、左右の駆動輪９４にそれぞれ結合されている左右の駆動軸９０に分配する。

このようにして、車両１は、原動機として内燃機関１０及びモータＭＧ１，ＭＧ２を併用又は選択使用して、内燃機関１０からの機関出力と、モータＭＧ２からのモータ出力とを統合して駆動輪９４に伝達することで、駆動輪９４の接地面に、車両１を駆動する駆動力［Ｎ］を生じさせることができる。なお、以下の説明において、原動機から駆動輪９４に伝達される機械的動力を「駆動動力」と記す。駆動輪９４の近傍には、駆動輪９４の回転速度を検出する車輪速センサ（図示せず）が設けられており、検出した駆動輪９４の回転速度に係る信号をＨＶＥＣＵ１００に送出している。

また、車両１には、モータＭＧ１，ＭＧ２に供給する電力を貯蔵し、充放電が可能な二次電池（蓄電池）１０８と、二次電池１０８の電圧を昇圧してインバータ６１，６２の供給電圧に変換可能な昇圧コンバータ１０６が設けられている。二次電池１０８は、モータＭＧ１，ＭＧ２に対応して設けられたインバータ６１，６２に、昇圧コンバータ１０６を介して電気的に接続されている。二次電池１０８は、インバータ６１，６２を介して、それぞれモータＭＧ１，ＭＧ２との間で充放電を行う。

また、車両１には、二次電池１０８を監視する電池監視用の電子制御装置１０４（以下、電池ＥＣＵと記す）が設けられている。電池ＥＣＵ１０４は、二次電池１０８の温度や電圧、充放電電流値等を監視している。これら情報から電池ＥＣＵ１０４は、二次電池１０８の蓄電状態（state-of-charge：ＳＯＣ）、及び充放電電力を算出している。電池ＥＣＵ１０４は、二次電池１０８の蓄電状態、及び二次電池１０８の充放電電力に係る信号等を、ＨＶＥＣＵ１００に送出している。

また、車両１には、運転者によるアクセルペダル１１０の操作量を検出するアクセルペダルポジションセンサ１１２が設けられており、検出したアクセルペダル１１０の操作量（以下、アクセル操作量と記す）に係る信号を、ＨＶＥＣＵ１００に送出している。

また、車両１には、当該車両１が走行している路面（以下、走行路面と記す）の勾配を計測するために、車両１に作用している前後方向及び上下方向の加速度を検出可能な加速度センサ（図示せず）が設けられており、検出した加速度に係る信号をＨＶＥＣＵ１００に送出している。

また、車両１には、運転者が、内燃機関１０による燃料消費の抑制を優先した車両走行（以下、燃費走行と記す）を選択するために、ＨＶＥＣＵ１００に燃費走行を指示するスイッチ（以下、エコ運転スイッチと記す）１２０が設けられている。エコ運転スイッチ１２０は、車室内のインスツルメントパネル等、運転者により操作可能な場所に設けられており、運転者の操作により、オン（ＯＮ）状態とオフ（ＯＦＦ）状態とを切替可能に構成されている。エコ運転スイッチ１２０のオン状態とオフ状態は、ＨＶＥＣＵ１００により検出される。

ＨＶＥＣＵ１００は、クランク角センサからの機関出力軸１２の回転角位置及び回転速度に係る信号と、車輪速センサからの駆動輪９４の回転速度に係る信号と、モータＭＧ１，ＭＧ２それぞれ設けられたレゾルバからのモータ回転速度に係る信号とを検出している。また、ＨＶＥＣＵ１００は、アクセルペダルポジションセンサ１１２からのアクセル操作量に係る信号と、エコ運転スイッチ１２０のオン／オフ状態に係る信号とを検出している。また、ＨＶＥＣＵ１００は、電池ＥＣＵ１０４からの二次電池１０８の蓄電状態に係る信号を検出している。また、ＨＶＥＣＵ１００は、加速度センサからの車両１に作用している前後方向及び上下方向の加速度に係る信号を検出している。

これら信号に基づいて、ＨＶＥＣＵ１００は、内燃機関１０の機関出力軸１２の回転速度（以下、機関回転速度と記す）と、内燃機関１０が機関出力軸１２から出力するトルク（以下、機関トルクと記す）とを推定しており、機関回転速度及び機関トルクから内燃機関１０から出力される機関出力を制御変数として算出している。また、ＨＶＥＣＵ１００は、駆動輪９４の回転速度に基づいて車速を制御変数として推定している。加えて、ＨＶＥＣＵ１００は、二次電池１０８の充放電電力と、運転者によるアクセル操作量とを制御変数として推定している。

また、ＨＶＥＣＵ１００は、検出された車両１の前後方向及び上下方向の加速度と車速に基づいて、車両１が走行している走行路面の勾配（以下、単に「路面勾配」と記す）を制御変数として推定する機能（路面勾配推定手段）を有している。

これら制御変数に基づいて、ＨＶＥＣＵ１００は、内燃機関１０の運転状態（動作点）である機関回転速度及び機関トルクと、モータＭＧ１，ＭＧ２のそれぞれについて、モータ回転速度及びモータトルクと協調して制御することが可能となっている。つまり、ＨＶＥＣＵ１００は、内燃機関１０の機関出力と、モータＭＧ１，ＭＧ２のモータ出力と制御することが可能となっている。

以上のように構成された車両１において、ＨＶＥＣＵ１００は、車両走行中において、内燃機関１０を始動し、又は作動を停止して、内燃機関１０の作動状態と非作動状態とを切替えることが可能となっている。なお、「非作動状態」とは、機関出力がゼロであり、且つ機関回転速度がゼロである、すなわち機関出力軸１２が静止しており、内燃機関１０においてエンジンブレーキトルクも生じない状態を意味している。一方、「作動状態」とは、内燃機関１０が機関出力軸１２から機械的動力（機関出力）を出力している状態を意味している。

例えば、一定の車速での走行中において内燃機関１０を非作動状態にする場合、ＨＶＥＣＵ１００は、モータＭＧ２のモータ回転速度はそのままに、モータ出力を増大させると共に、その分、内燃機関１０の機関出力をゼロにして、モータＭＧ１のロータ５１をリングギア（３６ａ，３６ｃ）とは逆の回転方向に空転させて、機関回転速度をゼロにする。このようにして、内燃機関１０の作動を停止して、非作動状態にすることが可能となっている。

また、一定の車速での車両走行中において内燃機関１０を作動状態にする場合、ＨＶＥＣＵ１００は、モータＭＧ２のモータ回転速度はそのままに、モータ出力を減少させると共に、モータＭＧ１のロータ５１をリングギア（３６ａ，３６ｃ）と同一の回転方向に力行させて、機関回転速度を上昇させて、内燃機関１０のクランキングを行う。これにより、内燃機関１０を始動して、作動状態にすることが可能となっている。

また、ＨＶＥＣＵ１００は、内燃機関１０を作動させて、機関出力軸１２から出力される機関出力を、動力分割遊星歯車３０ａのプラネタリキャリア３４に支持されたプラネタリピニオン３３に伝達させ、機関出力の一部を、サンギア３２を介してモータＭＧ１のロータ５１に伝達させることができる。このとき、モータＭＧ１は、発電機として機能することで、機関出力のうちロータ５１に伝達された機械的動力を電力に変換することができる。当該電力は、インバータ６１及び昇圧コンバータ１０６を介して二次電池１０８に充電される。

このように構成された車両１は、車両走行中において、内燃機関１０及びモータＭＧ２を原動機として併用又は選択使用し、これら原動機からの機械的動力を、駆動装置２０内の動力伝達機構（３０，７０，８０）により駆動軸９０に伝達することで、車両１を駆動することが可能となっている。

このように構成された車両１は、ＨＶＥＣＵ１００が内燃機関１０を作動状態にして、機関出力軸１２から出力された機関出力のうちプラネタリキャリア３４からプラネタリピニオン３３を介してリングギア３６ａに伝達された機械的動力と、モータＭＧ２を電動機として作動させて、ロータ５２から出力されてリングギア３６ｃに伝達されたモータ出力とを、当該リングギア（３６ａ，３６ｃ）で統合して駆動輪９４に伝達することで、当該駆動輪９４に車両１を駆動する駆動力を生じさせて走行することが可能となっている。

この場合、二次電池１０８からモータＭＧ２に電力を供給することなく、内燃機関１０からの機関出力のうち一部を、発電機として作動するモータＭＧ１により電力に変換し、当該ＭＧ１により発生した電力を、そのまま電動機として作動するモータＭＧ２に供給して、再び機械的動力に変換することで、車両１は、内燃機関１０からの機関出力のうち全てを、機械的動力に変換して駆動輪９４に伝達する車両走行を行うことが可能となっている。

また、車両１は、車両減速中において、駆動輪９４からの機械的動力を、発電機として作動するモータＭＧ２のロータ５２に伝達し、当該モータＭＧ２により充電電力に変換して、二次電池１０８に回収する「回生制動」を行うことが可能となっている。また、車両１は、ＥＣＵ１００が内燃機関１０を非作動状態にすると共にモータＭＧ２を力行させることで、モータＭＧ２からのモータ出力をそのまま駆動輪９４に伝達し、当該駆動輪９４に駆動力を生じさせて走行する「ＥＶ走行」を行うことが可能となっている。

また、車両１は、ＨＶＥＣＵ１００がモータＭＧ１，ＭＧ２のロータ５１，５２を空転させると共に、内燃機関１０の作動を停止して、非作動状態にすることで、内燃機関１０及びモータＭＧ１，ＭＧ２に機械的動力を出力させることなく、車両１の慣性力により惰性で走行する、いわゆる惰性走行（コーストダウン）を行うことが可能となっている。

このような車両１において、原動機としての内燃機関１０は、図２に示すように、その運転状態すなわち機関回転速度及び機関トルクに応じて燃料消費率が決まる。燃料消費率［ｇ／ｋＷｈ］が等しくなる運転状態（機関回転速度及び機関トルク）を図に実線で示し、「等燃料消費率曲線」と記す。内燃機関１０は、一般的に、機関回転速度が中程度であり、且つ機関トルクが中負荷から高負荷である運転状態において、燃料消費率が低くなる（熱効率が高くなる）傾向がある。

加えて、内燃機関１０においては、機関回転速度に応じて最も燃料消費率が低くなる機関トルクが決まる。機関回転速度に応じて最も燃料消費率が低くなる機関トルクを接続した線を図２に一点鎖線で示し、「最適燃費線」と記す。ＨＶＥＣＵ１００は、内燃機関１０における燃料消費を抑制するために、内燃機関１０の運転状態（動作点）すなわち機関回転速度及び機関トルクが、最適燃費線上となるよう内燃機関１０及びモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。なお、図において、機関トルクに機関回転速度を乗じた値となる機関出力が、同一となる運転状態を接続した線を図２に破線で示し、「等機関出力線」と記す。

しかし、ＨＶＥＣＵ１００が、運転状態（動作点）が最適燃費線上となるよう内燃機関１０を作動させた場合、例えば、図に「定速」で示す運転状態のように、内燃機関１０に要求される機関出力が比較的低い（Ｐｅ１）場合には、図に「加速」で示す運転状態（動作点）のように、内燃機関１０に要求される機関出力が比較的高い場合（Ｐｅ２）に比べて燃料消費率が高くなる、すなわち内燃機関１０の熱効率が低くなる傾向がある。

このように構成された車両１は、予め設定された車速域内において「加速惰性走行」を行うことで、当該車速域Ｒ内において一定の車速で走行する「定速走行」を行う場合に比べて、内燃機関１０における燃料消費を抑制することが可能となっており、以下に、図１及び図３を用いて詳細を説明する。

ＨＶＥＣＵ１００は、上限車速ＶＨにおいて、内燃機関１０の作動を停止し、非作動状態にして、上述のように設定された車速域Ｒ内において、慣性力により車両１を惰性で走行する惰性走行を行わせる。車両１は、図３に点ｂ→点ａに示すように、下限車速ＶＬまで減速する。このように車両１が惰性走行を行って減速する間、内燃機関１０は、非作動状態であるため、燃料消費はゼロとなる。

そして、ＨＶＥＣＵ１００は、下限車速ＶＬにおいて内燃機関１０を始動して、作動状態にして、内燃機関１０からの機関出力の少なくとも一部を駆動輪９４に伝達させて車両１を駆動して、図３に点ａ→点ｂに示すように、下限車速ＶＬから上限車速ＶＨまで加速して走行する加速走行を行わせる。このように内燃機関１０を作動状態にして、加速走行を行っている間、原動機（内燃機関１０及びモータＭＧ１，ＭＧ２）に要求される出力は、車速域Ｒにある車速Ｖｍで定速走行を行う場合に比べて高いものとなる。

このように内燃機関１０を作動状態にして車両１を車速域Ｒ内において加速走行させる場合、二次電池１０８からモータＭＧ１，ＭＧ２への電力の供給（持ち出し）がないものを仮定すると、原動機に要求される出力は、そのまま内燃機関１０が発生する機関出力となる。当該機関出力Ｐｅ２は、図２に示すように、車速Ｖｍで定速走行を行った場合の機関出力Ｐｅ１に比べて大きくなる。

当該車速域Ｒ内において内燃機関１０を作動状態にした加速走行を行っている場合、車速域Ｒが比較的中低速に設定されていれば、これに応じて機関回転速度も比較的低回転速度となり、このような場合、図２に示すように、加速走行を行って機関出力Ｐｅ２を発生させた方が、定速走行を行って機関出力Ｐｅ１を発生させるよりも燃料消費率が低くなるすなわち内燃機関１０の熱効率が高くなる。

したがって、予め設定された車速域Ｒ内において、内燃機関１０を作動状態にして、駆動輪９４に生じる駆動力により車両１が駆動されて加速しながら走行する加速走行（機関出力Ｐｅ２）と、内燃機関１０を非作動状態にして、慣性力により車両が惰性で走行する惰性走行（機関出力ゼロ）とを、交互に繰り返し行う「加速惰性走行」を車両１に行わせることで、内燃機関１０を継続的に作動状態にして車速域Ｒ内にある一定の車速Ｖｍで車両１が走行する定速走行（機関出力Ｐｅ１）を行わせる場合に比べて、内燃機関１０における燃料消費を抑制することができる。

以上のように構成された車両１は、図４に時点ｔ１以降に示すように、車両１が加速惰性走行を行っている間（以下、加速惰性走行中と記す）において、時点ｔ４に示すように、車両１が走行している路面の上り勾配が大きくなると、時点ｔ３以降の惰性走行を行っている間（以下、惰性走行中と記す）において、車速がそれまでに比べて高い減速度で低下してしまい、予め想定された時点ｔ６に比べて、早い時点ｔ５において、下限車速ＶＬに到達してしまう。このように、惰性走行中において、高い減速度（図に時点ｔ４〜ｔ５で示す）が生じると、車両の運転者に違和感を与えてしまうという問題がある。

なお、図４は、加速惰性走行の走行パターンの一例を示す図であり、車両が、平坦路から登坂路に進入した場合の車速、車両加速度及び車両減速度の一例を示す図である。なお、図４において、実線は、平坦路において加速惰性走行の基本走行パターンが設定された場合であって、平坦路から登坂路（上り勾配の路面）に進入した場合を示しており、二点鎖線は、登坂路に進入することなく、平坦路の走行を継続した場合を示している。

また、加速惰性走行中に路面勾配が大きくなると、加速惰性走行の１周期、すなわち惰性走行と加速走行とを、それぞれ１回ずつ行うのに要する時間（図に時点ｔ３〜ｔ７で示す）が、加速惰性走行の走行パターンを設定したときのもの（図に時点ｔ１〜ｔ３で示す）に比べて短くなってしまい、このような周期の短い加速惰性走行を継続して行うと、運転者に不快感を与える虞もある。したがって、上述のような車両１には、加速惰性走行中に、走行している路面の勾配が変化した場合に、運転者に与える違和感や不快感を抑制する制御技術が求められている。

そこで、本実施形態においては、加速惰性走行中において、車両が走行している路面の上り勾配が、予め設定された判定勾配を上回る場合には、当該加速惰性走行を中止しており、以下に図１、図４〜図７を用いて説明する。図５は、本実施形態に係る車両用制御装置（ＨＶＥＣＵ）が実行する加速惰性走行制御を示すフローチャートである。図６は、本実施形態に係る加速惰性走行制御において実行される加速惰性走行継続判定制御を示すフローチャートである。図７は、本実施形態に係る車両用制御装置により加速惰性走行制御が実行された車両の動作の一例を示すタイミングチャートである。

ＨＶＥＣＵ１００は、エコ運転スイッチ１２０（図１参照）のオン状態を検出した場合、運転者が燃費走行を要望しているものと判断する。この場合において、ＨＶＥＣＵ１００は、運転者によりアクセルペダル１１０から踏みこんでいた足を離す操作（アクセルオフ操作と記す）がなされて、アクセル操作量がゼロとなった場合に、図５に示す「加速惰性走行制御」を開始する。

ステップＳ１００において、ＨＶＥＣＵ１００は、加速惰性走行の基本走行パターンを設定する。具体的には、上限車速ＶＨ、車速幅、加速走行における車両加速度等の、加速惰性走行の基本走行パターンを定義づける制御パラメータを設定する。なお、以下の説明において、上限車速ＶＨと下限車速ＶＬとの差分を「車速幅」と記す。

ＨＶＥＣＵ１００は、アクセル操作量がゼロとなった時点ｔ１の車速を上限車速ＶＨに設定する。また、ＨＶＥＣＵ１００は、現時点において車両１が走行している路面勾配、及び上限車速ＶＨに基づいて、車両１が惰性走行を行った場合の車両減速度を推定する。当該上限車速ＶＨと、車速幅と、惰性走行中の車両減速度の推定値と、加速走行における車両加速度の最適値（以下、最良加速Ｇと記す）とに基づいて、ＨＶＥＣＵ１００は、加速走行と惰性走行をそれぞれ１回ずつ行った場合の所要時間である「加速惰性走行の周期」Ｔ’を推定する。なお、車速幅、及び最良加速Ｇは、上限車速ＶＨに応じて予め設定されている。

なお、「車両減速度」とは、「車両加速度」のマイナス値であり、車速の時間あたりの低下率である。すなわち、車両減速度が大きくなるに従って、時間あたりに車速はより低下することになる。加速惰性走行の基本走行パターンを設定する際に推定された、惰性走行中の車両減速度の推定値を、以下に「推定車両減速度」と記す。

推定された「加速惰性走行の周期」Ｔ’が、予め設定された判定周期Ｔ以上であれば、車両の運転者に不快感等を与えないものと判断して、上限車速ＶＨに加えて、当該上限車速ＶＨから車速幅Ｗを減じた値である下限車速ＶＬと、加速走行における最良加速Ｇを、加速惰性走行の基本走行パターンに設定する。

一方、加速惰性走行の周期Ｔ’が、判定周期Ｔ未満であれば、加速惰性走行の周期が、判定周期Ｔ以上となるように、上述した基本走行パターンの補正を行う。詳細には、基本走行パターンを定義づける制御パラメータ、例えば、加速走行における車両加速度、惰性走行中の車両減速度の補正を行う。例えば、以下の「加速補正」、「惰走補正」、「定常補正」のいずれかを選択して、加速惰性走行の基本走行パターンを定義づける制御パラメータを設定する。
・「加速補正」
加速走行における車両加速度を低減させて、加速走行により下限車速ＶＬから上限車速ＶＨに達するまでの時間（加速走行所要時間）をより長くする。
・「惰走補正」
惰性走行を行うときにモータＭＧ２を力行させてモータ出力を駆動輪に伝達する、いわゆるトルクアシストを行うことで、惰性走行により上限車速ＶＨから下限車速ＶＬに達するまでの時間（惰性走行所要時間）をより長くする。
・「定常補正」
最良加速Ｇで加速走行を行って上限車速ＶＨに達した後には、機関出力のうち一部をモータＭＧ１に伝達して発電を行いながら上限車速ＶＨでの定常走行（エンジン走行）を行い、惰性走行を行って下限車速ＶＬに達した後には、下限車速ＶＬでの定常走行（ＥＶ走行）を行うことで、加速惰性走行の周期を長くする。
以上のような補正を行って、ステップＳ１００において、加速惰性走行の「基本走行パターン」を設定する。ＨＶＥＣＵ１００は、ステップＳ１００において設定された基本走行パターンに従って、車両１に加速惰性走行を行わせる。

そして、ステップＳ１０２において、ＨＶＥＣＵ１００は、加速惰性走行している車両１が、惰性走行（フリーラン）中であるか否かを判定する。惰性走行中である場合には、ステップＳ２００に進む。

ステップＳ２００において、ＨＶＥＣＵ１００は、加速惰性走行を継続するか中止するかを判定する制御である「加速惰性走行継続判定制御」を実行する。以下に、加速惰性走行継続判定制御ルーチンについて図６を用いて説明する。

まず、ステップＳ２０２において、ＨＶＥＣＵ１００は、惰性走行を行っている車両１に実際に生じている車両減速度（以下、実車両減速度と記す）を制御変数として取得する。実車両減速度は、駆動輪９４の回転速度の時間変化、モータＭＧ２のロータ５２の回転速度の時間変化、又は加速度センサ（図示せず）からの車両１の前後方向の加速度に基づいて算出することが可能である。

そして、ステップＳ２０４において、ＨＶＥＣＵ１００は、取得した実車両減速度が、上述した基本走行パターンを設定する際に推定された「推定車両減速度」を上回るか否かを判定する。すなわち、惰性走行を行っている車両１に実際に生じている車両減速度が、ステップＳ１００において基本走行パターンを設定するときに推定された、惰性走行中の推定車両減速度に比べて大きいか否かを判定している。すなわち、平坦路において加速惰性走行の基本走行パターンが設定された場合、車両１が現在走行している路面勾配が、上り勾配であるか否かを判定している。換言すれば、加速惰性走行の基本走行パターンが設定したときに比べて、車両１の勾配抵抗（走行抵抗）が増大したか否かを判定している。

図７の時点ｔ３ａ〜ｔ４ａに示すように、車両１が平坦路を走行している場合など、実車両減速度が推定車両減速度以下であると判定した場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、ＨＶＥＣＵ１００は、加速惰性走行中に、車両１が走行している路面の上り勾配が大きくない、すなわち基本走行パターンを設定したときに比べて勾配抵抗（走行抵抗）が増大しておらず、高い車両減速度が生じないものと判定して、ステップＳ１００において設定された基本走行パターンの加速惰性走行をそのまま継続する（Ｓ２０６）。

一方、図７の時点ｔ４ａ以降に示すうように、車両１が上り勾配の登坂路に進入した場合など、実車両減速度が推定車両減速度に比べて大きいと判定した場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、ＨＶＥＣＵ１００は、加速惰性走行中に、車両１が走行している路面の上り勾配が大きくなり、基本走行パターンを設定したときに比べて勾配抵抗が増大して、当該惰性走行中において高い車両減速度が生じるものと判断して、ステップＳ１００において設定された基本走行パターンの加速惰性走行を惰性走行中に中止する（Ｓ２０８）。

このように、ＨＶＥＣＵ１００は、車両が走行している路面の勾配に係る情報である路面勾配情報として、惰性走行中の実際の車両減速度である実車両減速度と、加速惰性走行の基本走行パターンを設定する際に推定された惰性走行中の車両減速度の推定値である推定車両減速度を用いて、上述のように設定された基本走行パターンの加速惰性走行を中止するか否かを判定している。

そして、ステップＳ２０８において、基本走行パターンの加速惰性走行を中止した場合、設定された設定車速に従って車両１を定速走行させる。本実施形態においては、図７に実線で示すように、加速惰性走行を中止した時点ｔ４ｃの車速を、設定車速Ｖｓに設定し、当該設定車速Ｖｓに従って車両１に定速走行を行わせている。なお、加速惰性走行を中止した後に行わせる定速走行の設定車速は、加速惰性走行を中止した時点の車速に限定されるものではない。例えば、運転者又はＨＶＥＣＵ１００により上限車速ＶＨと下限車速ＶＬとの間で予め設定された設定車速で定速走行を行わせるものとしても良い。

車両１が、時点ｔ４ａ以降に示すように、上り勾配の登坂路に進入した場合、平坦路で設定された基本走行パターンの加速惰性走行をそのまま継続した場合（車両１の動作を図７に二点鎖線で示す）には、惰性走行中において車両減速度が高い部分が生じる。しかし、本実施形態に係る加速惰性走行制御が実行された場合には、上り勾配の登坂路に進入した直後において、平坦路において設定された基本走行パターンの加速惰性走行を中止し、定速走行に移行するものとしたので、上り勾配の登坂路に進入した直後において、高い車両減速度が生じることを抑制することができる。これにより、加速惰性走行のうち惰性走行を行っている間に、比較的高い車両減速度が生じることを抑制することができ、エコ運転スイッチをオン状態に操作した運転者に、違和感を与えてしまうことを抑制することができる。

なお、本実施形態においては、惰性走行中の実車両減速度が、基本走行パターンを設定する際に推定された推定車両減速度を上回る場合に、車両１に作用する勾配抵抗が増大した、すなわち車両１が上り勾配を走行していると判定するものとしたが、勾配抵抗の増大、すなわち上り勾配の判定手法は、この態様に限定されるものではない。例えば、実車両減速度が、基本走行パターン設定時の推定車両減速度に比べて、予め設定された設定値以上に大きい場合に、勾配抵抗が増大した（上り勾配である）と判定するものとしても良い。また、加速度センサにより検出された車両１に作用している加速度に基づいて、走行路面の上り勾配又は勾配抵抗の増大を判定するものとしても良い。

以上に説明したように本実施形態に係る車両用制御装置（ＨＶＥＣＵ）１００は、車両走行中に内燃機関１０の作動／非作動状態を切替可能な車両１に用いられ、内燃機関１０を作動状態にしての加速走行と内燃機関１０を非作動状態にしての惰性走行とを交互に行って走行する加速惰性走行を、車両１に行わせるものである。ＨＶＥＣＵ１００は、車両１が走行している路面の勾配に係る情報である路面勾配情報（例えば、走行路面の上り勾配、実車両減速度など）に基づいて、加速惰性走行を中止するか否かを判定するものとしたので、加速惰性走行の惰性走行中に車両１の勾配抵抗が増大したときに、高い車両減速度が生じることを抑制することができ、車両の運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

ＨＶＥＣＵ１００は、惰性走行中に車両が走行している路面の勾配が、上り勾配であると判定した場合には、加速惰性走行を中止するものとしたので、平坦路から上り勾配の登坂路に進入して勾配抵抗が増大した場合に、高い車両減速度が生じることを抑制することができ、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

また、本実施形態に係る車両用制御装置（ＨＶＥＣＵ）１００は、車両走行中に内燃機関１０の作動／非作動状態を切替可能な車両１に用いられ、内燃機関１０を作動状態にしての加速走行と内燃機関を非作動状態にしての惰性走行とを交互に行って走行する加速惰性走行を、設定された基本走行パターンに従って車両１に行わせるものである。ＨＶＥＣＵ１００は、惰性走行中の実際の車両減速度である実車両減速度が、加速惰性走行の基本走行パターンを設定する際に推定された惰性走行中の車両減速度の推定値である推定車両減速度に比べて大きいと判定した場合には、基本走行パターンの加速惰性走行を中止するものとした。加速惰性走行の惰性走行中において、基本走行パターンが設定された時点に比べて、勾配抵抗等の走行抵抗が増大したときに、高い車両減速度が生じることを抑制することができ、車両の運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

上記のＨＶＥＣＵ１００は、加速惰性走行を中止した場合には、設定された設定車速に従って車両を定速走行させるものとした。なお、当該設定車速は、上述のような加速惰性走行を中止した時点の車速に限定されるものではない。当該設定車速は、運転者又はＨＶＥＣＵ１００により予め設定されたものとすることができる。加速惰性走行を中止した後に、車両１に定速走行を行わせることで、惰性走行を中止したときに運転者に違和感を与えることを、そのまま惰性走行を継続する場合に比べて抑制することができる。

なお、本実施形態において、上述の車両用制御技術が適用される車両１は、原動機として内燃機関１０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを備え、内燃機関１０からプラネタリキャリア３４に伝達された機関出力を、動力分割統合機構３０により、サンギア３２から、発電機としてのモータＭＧ１のロータ５１に伝達される動力と、リングギア（３６ａ，３６ｃ）に伝達される動力に分割すると共に、当該リングギア（３６ａ，３６ｃ）において、内燃機関１０から伝達された機械的動力と、電動機としてのモータＭＧ２がロータ５２から出力する機械的動力とを統合し、駆動動力として駆動輪９４に伝達可能なものとしたが、本発明に係る車両用制御技術が適用可能な車両は、これに限定されるものではない。車両走行中に内燃機関の作動／非作動状態を切替可能な車両であれば、本発明を適用することができる。

例えば、図８に示す変形例１の車両１Ｂにも、本発明を適用することができる。なお、以下の説明において、上述の車両１と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。車両１Ｂは、原動機として内燃機関１０とモータジェネレータＭＧとを備えたハイブリッド車両である。モータジェネレータＭＧは、ロータ５０が駆動輪９４と係合しており、且つ内燃機関１０からの機関出力のうち一部をロータ５０で受けて、二次電池１０８に充電される充電電力に変換可能な発電機として作動することが可能となっている。加えて、車両１Ｂは、モータジェネレータＭＧのロータ５０と内燃機関１０の機関出力軸１２との間において動力伝達を遮断可能な変速機２２と、機関出力軸１２を回転駆動可能な始動用モータ１８と、これらを制御する制御手段としてのＨＶＥＣＵ１００Ｂを備えている。

車両１Ｂにおいて、モータジェネレータＭＧを力行させて、ロータ５０からの機械的動力を駆動動力として駆動輪９４に伝達させた状態で、変速機２２においてクラッチ機構２３や変速機構２４等により、ロータ５０と機関出力軸１２との間における動力伝達を遮断することで、車両走行中において内燃機関１０の作動を停止して非作動状態にすることができる。加えて、駆動輪９４と機関出力軸１２との間における動力伝達が変速機２２において遮断された状態において、始動用モータ１８に機関出力軸１２を回転駆動させることで、内燃機関１０を始動して、内燃機関１０を作動状態にすることができる。また、内燃機関１０を作動状態にすると共に、変速機２２を制御して機関出力軸１２から出力される機関出力を、ロータ５０及び駆動輪９４に伝達させると共に、モータジェネレータＭＧを発電機として作動させることで、モータジェネレータＭＧは、内燃機関１０から出力される機関出力のうち一部を、二次電池１０８に充電する充電電力に変換することが可能となっている。このような車両１Ｂにも、本実施形態に係る加速惰性走行制御を適用することができる。

以上のように、本発明は、車両走行中に内燃機関の作動／非作動状態を切替可能な車両に有用であり、特に、原動機として内燃機関とモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両に適している。

１ ハイブリッド車両
１０ 内燃機関
１２ 機関出力軸
２０ 駆動装置
３０ 動力分割統合機構（動力伝達機構）
３０ａ 動力分割遊星歯車
３０ｃ 減速遊星歯車
３２ サンギア
３４ プラネタリキャリア
３６ａ，３６ｃ 動力分割統合機構のリングギア
４４ カウンタドライブギア
５１，５２ モータジェネレータのロータ
５３，５４ モータジェネレータのステータ
６１，６２ インバータ
６６ モータジェネレータ用の電子制御装置（モータＥＣＵ）
７０ 減速機構（動力伝達機構）
７４ カウンタドリブンギア
７８ ファイナルドライブギア
８０ 差動機構（動力伝達機構）
８２ 差動機構のリングギア
９０ 駆動軸
９４ 駆動輪
１０８ 二次電池（蓄電池）
１１０ アクセルペダル
１１２ アクセルペダルポジションセンサ
１２０ エコ運転スイッチ
ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ
１００ 車両用の電子制御装置（車両用制御装置、ＥＣＵ、制御手段、加速惰性走行制御手段、車速域設定手段、記憶手段）

Claims (4)

1. 車両走行中に内燃機関の作動／非作動状態を切替可能な車両に用いられ、内燃機関を作動状態にしての加速走行と内燃機関を非作動状態にしての惰性走行とを交互に行って走行する加速惰性走行を車両に行わせる車両用制御装置であって、
   車両が走行している路面の勾配に係る情報である路面勾配情報に基づいて、加速惰性走行を中止するか否かを判定する
   ことを特徴とする車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   惰性走行中に車両が走行している路面の勾配が、上り勾配であると判定した場合には、加速惰性走行を中止する
   ことを特徴とする車両用制御装置。
3. 車両走行中に内燃機関の作動／非作動状態を切替可能な車両に用いられ、内燃機関を作動状態にしての加速走行と内燃機関を非作動状態にしての惰性走行とを交互に行って走行する加速惰性走行を、設定された基本走行パターンに従って車両に行わせる車両用制御装置であって、
   惰性走行中の実際の車両減速度である実車両減速度が、加速惰性走行の基本走行パターンを設定する際に推定された惰性走行中の車両減速度の推定値である推定車両減速度に比べて大きいと判定した場合には、基本走行パターンの加速惰性走行を中止する
   ことを特徴とする車両用制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   加速惰性走行を中止した場合には、設定された設定車速に従って車両を定速走行させる
   ことを特徴とする車両用制御装置。

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