JP2012106652A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】下り勾配路途中で停止する場合でも回生エネルギを高効率に回収できる車両制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】勾配路情報から予測される回生エネルギ量に応じて下り勾配路走行前に車両でエネルギを消費する機器を駆動制御する車両制御装置であって、下り勾配路途中での車両の停止情報を取得する停止情報取得手段と、その停止情報に基づいて下り勾配路途中で車両が停止すると判断した場合、下り勾配路途中での車両の停止に応じて回収可能と予測される回生エネルギ量と下り勾配路途中での停止時間中に車両で消費すると予測されるエネルギ量の少なくとも一方に基づいて下り勾配路走行前にバッテリで消費する電力量を決定し、その電力量を消費するように車両の機器を駆動制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、勾配路情報から予測される回生エネルギ量に応じて勾配路走行前に車両でエネルギを消費する機器を駆動制御する車両制御装置に関する。

エンジンとモータを組み合わせたハイブリッド車両やモータのみを備える電気自動車が実用化されている。このようにモータを備える車両では、減速時や下り勾配路走行時にモータによる回生（車両の慣性エネルギを電気エネルギに変換）によって電気エネルギを回収し、その電気エネルギをバッテリに蓄電できる。特許文献１に記載の駆動制御装置では、走行経路上の登降坂情報に基づいて回生エネルギを回収できる下り区間がある場合、高度差に基づいて回収可能な回生エネルギ量を予測し、その予測回生エネルギ量に応じて下り区間走行前にバッテリに対するＳＯＣ[State Of Charge]管理幅を広げ、下り区間に到達する前にモータを駆動してエンジンを補助し、ＳＯＣ管理幅の下限値付近までＳＯＣを低下させる。

特開２００５−１６０２６９号公報 特開２００１−５４２０２号公報 特開２０００−３３３３０５号公報

下り勾配路の途中に信号機や一時停止線等が有り、車両が下り勾配路の途中で停止する場合がある。このような場合、減速停止による運動エネルギも回生エネルギとして回収できる。しかし、特許文献１に記載の駆動制御装置では、下り区間での高度差に基づいて回収可能な回生エネルギ量を予測しており、車両の位置エネルギ分のみを回生エネルギとして回収することを想定してバッテリのＳＯＣを低下させている。そのため、車両が下り勾配路の途中で停止する場合、実際に回収できる回生エネルギ量が予測回生エネルギ量よりも増大し、下り勾配路走行前のバッテリのＳＯＣの減少量が少なく、下り勾配路終了前にバッテリのＳＯＣがオーバーフローする。その結果、回収可能であった回生エネルギを全て回収できない。

そこで、本発明は、下り勾配路途中で停止する場合でも回生エネルギを高効率に回収できる車両制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る車両制御装置は、勾配路情報から予測される回生エネルギ量に応じて下り勾配路走行前に車両でエネルギを消費する機器を駆動制御する車両制御装置であって、下り勾配路途中での車両の停止情報を取得する停止情報取得手段と、停止情報取得手段で取得した停止情報に基づいて下り勾配路途中で車両が停止すると判断した場合、下り勾配路途中での車両の停止に応じて回収可能と予測される回生エネルギ量と下り勾配路途中での停止時間中に車両で消費すると予測されるエネルギ量の少なくとも一方に基づいて下り勾配路走行前にバッテリで消費する電力量を決定し、該電力量を消費するように車両の機器を駆動制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

この車両制御装置では、停止情報取得手段によって、勾配路途中での車両の停止情報を取得する。停止情報としては、例えば、信号機情報、一時停止情報、踏み切り情報、渋滞情報がある。そして、車両制御装置では、制御手段によって、停止情報に基づいて下り勾配路途中で車両が停止するか否かを判断する。車両が下り勾配路途中で停止する場合、下り勾配路の高度差に基づく車両の位置エネルギの他に車両の減速停止による運動エネルギも回生エネルギとして回収できる。また、車両が下り勾配路途中で停止する場合、車両が停止している間、停止時間が長いほどエアコン等でのエネルギ消費量（電力消費量）が増え、バッテリのＳＯＣが変化する。したがって、車両が下り勾配路途中で停止する場合には、高度差に応じた回生エネルギの増加分の他に、減速停止による回生エネルギの増加分や停止時間中の消費エネルギの減少分を考慮する必要がある。そこで、制御手段では、下り勾配路途中で車両が停止すると判断した場合、勾配路情報（高度差）から回収可能と予測される回生エネルギ量の他に下り勾配路途中での車両の停止に応じて回収可能と予測される回生エネルギ量と下り勾配路途中での車両の停止時間中に消費すると予測されるエネルギ量の少なくとも一方に基づいて下り勾配路走行前にバッテリで消費する電力量を決定する。そして、制御手段では、下り勾配路走行前にその決定した電力量を消費するように車両の機器を駆動制御し、下り勾配路走行前にバッテリのＳＯＣを予め調整しておく。これによって、車両が下り勾配路走行後のバッテリのＳＯＣがオーバーフローすることなく（あるいは、不足することなく）、回収可能な回生エネルギを全てバッテリに充電できる。このように、車両制御装置では、下り勾配路途中で車両が停止すると判断した場合には車両の停止に応じて回収可能と予測される回生エネルギ量と停止時間中に消費すると予測されるエネルギ量の少なくとも一方に基づいて下り勾配路走行前にバッテリで消費する電力量を決定することにより、回生エネルギを高効率に回収できる。

本発明の上記車両制御装置では、下り勾配路途中の車両の停止時間を予測する停止時間予測手段を備え、制御手段は、停止時間予測手段で予測した停止時間に応じて車両の機器の駆動制御を変える構成としてもよい。

この車両制御装置では、停止時間予測手段によって、下り勾配路途中での車両の停止時間を予測する。停止時間によってエアコン等でのエネルギ消費量（電力消費量）が変わり、バッテリのＳＯＣが変わる。そこで、車両制御装置では、制御手段によって、下り勾配路途中での停止時間に応じて車両の機器の駆動制御を変え、下り勾配路走行前にバッテリのＳＯＣを調整する。車両の機器の駆動制御を変える場合、例えば、駆動制御する機器（すなわち、電力消費する機器）の数や駆動制御対象の機器を変えてもよいし、あるいは、各機器での電力消費量を変えてもよい。このように、車両制御装置では、下り勾配路途中での停止時間に応じて車両の機器の駆動制御を変えることにより、回生エネルギをより高効率に回収できる。

本発明の上記車両制御装置では、停止情報取得手段は、インフラ情報から下り勾配路途中での車両の停止情報を取得する構成としてもよい。また、本発明の上記車両制御装置では、停止情報取得手段は、地図情報から下り勾配路途中での車両の停止情報を取得する構成としてもよい。

本発明は、下り勾配路途中で車両が停止すると判断した場合には車両の停止に応じて回収可能と予測される回生エネルギ量と停止時間中に消費すると予測されるエネルギ量の少なくとも一方に基づいて下り勾配路走行前にバッテリで消費する電力量を決定することにより、回生エネルギを高効率に回収できる。

本実施の形態に係る車両制御装置の構成図である。 第１の実施の形態に係る制御を適用した場合と適用しない場合の予測ＳＯＣ量の比較例である。 第１の実施の形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る停止時間と駆動制御との関係を示す一例である。 第２の実施の形態に係る制御を適用した場合と第１の実施の形態に係る制御を適用した場合の予測ＳＯＣ量の比較例である。 第２の実施の形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る車両制御装置の実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施の形態では、本発明に係る車両制御装置を、エンジンとモータを駆動源として備えるハイブリッド車両に搭載される車両制御装置に適用する。本実施の形態に係る車両制御装置は、インフラ情報を利用して降坂路（下り勾配路）での停止情報を取得し、その停止情報を用いて降坂路途中での車両停止を考慮した制御を行う。本実施の形態には、２つの実施の形態があり、第１の実施の形態が降坂路途中での車両の停止に応じた回生エネルギ量を考慮する形態であり、第２の実施の形態が降坂路途中での車両の停止に応じた回生エネルギ量と停止時間中の消費エネルギ量を考慮する形態である。

本実施の形態に係るハイブリッド車両は、駆動源としてエンジンとモータを備えており、ハイブリッドＥＣＵによってエンジンとモータ（インバータ）の駆動を制御する。モータは、交流モータであり、インバータからの交流電力によって駆動し、そのモータ出力がディファレンシャルギア等を介して車輪に伝達される。また、モータは、ジェネレータとしての機能を有しており、車両の減速時の運動エネルギや高度差による車両の位置エネルギを電気エネルギに変換して回生発電する。インバータは、ハイブリッドＥＣＵからのモータ駆動制御に応じてバッテリに充電されている電力を直流から交流に変換し、その交流電力をモータに供給する。また、インバータは、ハイブリッドＥＣＵからのモータ回生制御に応じてモータの回生発電による電力を交流から直流に変換し、その直流電力をバッテリに充電する。バッテリにはＳＯＣ（充電量、充電率等）を検出するＳＯＣセンサが取り付けられており、ＳＯＣセンサによってＳＯＣが検出される。

本実施の形態に係るハイブリッド車両は、駆動源のモータ以外にも、バッテリの電力を消費する各機器を備えている。その電力を消費する機器としては、例えば、エアコン、オーディオ、ブレーキの負圧発生装置、ディスプレイがある。

図１、図２を参照して、第１の実施の形態に係る車両制御装置１について説明する。図１は、本実施の形態に係る車両制御装置の構成図である。図２は、第１の実施の形態に係る制御を適用した場合と適用しない場合の予測ＳＯＣ量の比較例である。

車両制御装置１では、路車間通信によりインフラ情報（信号情報等）を受信し、そのインフラ情報に基づいて降坂路の有無や降坂路途中で車両が停止するか否かを判断する。そして、車両制御装置１では、降坂路途中で車両が停止しない場合には通過時の制御によって降坂路突入前にバッテリで消費する電力量を決定し、降坂路途中で車両が停止する場合には車両の停止に応じて回収可能と予測される回生エネルギ量を加味して降坂路突入前にバッテリで消費する電力量を決定し、その決定した電力量を降坂路突入前に消費するように車両の機器を駆動制御する。そのために、車両制御装置１は、車速センサ１０、路車間通信装置１１、ＥＣＵ[Electronic Control Unit]２１を備えている。なお、第１の実施の形態では、路車間通信装置１１が特許請求の範囲に記載する停止情報取得手段に相当し、ＥＣＵ２１が特許請求の範囲に記載する制御手段に相当する。

車速センサ１０は、車両の速度を検出するセンサである。車速センサ１０では、一定時間毎に、車速を検出し、その検出した車速をＥＣＵ２１に送信する。

路車間通信装置１１は、路上に設置されるインフラ装置（例えば、図２に示す新メディア情報送信機Ｔ）と路車間通信するための装置である。路車間通信装置１１は、車両がインフラ装置の通信エリア内に進入すると、インフラ装置からインフラ情報を受信し、その受信したインフラ情報をＥＣＵ２１に送信する。このインフラ情報には、少なくとも道路線形情報、道路勾配情報、信号情報（信号サイクル情報を含む）がある。

なお、道路勾配情報から、車両がこれから走行する道路での降坂路や登坂路の有無、その勾配路の勾配［％］が判る。また、道路線形情報から道路の各区間の距離が得られるので、降坂路の勾配［％］と各区間の距離から高度差を算出できる。図２に示すように、降坂路途中に信号機Ｓが有る場合、降坂路の始点（降坂路突入時）から信号機Ｓでの停止線Ｌまでの距離と勾配［％］から降坂路の始点と停止線Ｌとの間の高度差ｈ_１を算出でき、停止線Ｌから降坂路の終点（降坂路終了時）までの距離と勾配［％］から停止線Ｌと降坂路の終点との高度差ｈ_２を算出できる。また、降坂路の始点から終点までの距離と勾配［％］から降坂路の始点と終点との間の高度差ｈ_０を算出できる。また、信号情報から、降坂路途中での信号機の有無が判る。さらに、信号機が有る場合には、信号サイクル情報から、現時点（インフラ情報受信時）から何秒後に赤信号になり、その赤信号が何秒間点灯するかが判る。

ＥＣＵ２１は、ＣＰＵ[Central ProcessingUnit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[RandomAccess Memory]などからなる電子制御ユニットであり、車両制御装置１を統括制御する。ＥＣＵ２１では、車速センサ１０や路車間通信装置１１から各情報を受信し、その受信した各情報に基づいて降坂路突入前にバッテリで消費する電力量を決定し、その決定した電力量を消費するように車両の機器を駆動制御する。

ここで、以下に示す処理で用いるパラメータについて説明しておく。車速については、図２に示すように、降坂路の始点（降坂路突入時）での車速をＶ_１とし、降坂路途中の信号機Ｓの停止線Ｌでの車速をＶ_２とし、降坂路の終点（降坂路終了時）での車速をＶ_３とする。降坂路の高度差については、図２に示すように、降坂路の始点と停止線Ｌとの間の高度差をｈ_１とし、停止線Ｌと降坂路の終点との間の高度差をｈ_２とし、降坂路の始点と降坂路の終点との間の高度差をｈ_０とする。車両の重量をｍとする。重力加速度をｇとする。降坂路で回収可能な回生エネルギ量については、降坂路の始点から降坂路途中の停止線Ｌまでで回収可能な回生エネルギ量をＥ_１とし、降坂路途中の停止線Ｌから降坂路の終点までで回収可能な回生エネルギ量をＥ_２とし、降坂路の始点から降坂路の終点までで回収可能な回生エネルギ量をＥ_０とする。バッテリのＳＯＣについては、充電可能な最大のＳＯＣをＳＯＣ_ｍａｘとし、降坂路突入前の現時点でのＳＯＣをＳＯＣ_ｎｏｗ１とし、降坂路途中の停止線ＬでのＳＯＣをＳＯＣ_ｎｏｗ２する。

インフラ情報を取得すると、ＥＣＵ２１では、道路勾配情報及び道路線形情報に基づいて、車両が走行中の道路がこの先で降坂路になっているか否かを判定する。降坂路になっている場合、ＥＣＵ２１では、信号情報に基づいて、降坂路途中に信号機が有るか否かを判定する。降坂路途中に信号機が有る場合、ＥＣＵ２１では、信号サイクル情報と道路線形情報及び車速情報に基づいて、車両が降坂路途中の信号機に到着したときに赤信号か否かを判定する。ここでは、上記したように信号サイクル情報から現時点から何秒後から何秒後まで赤信号になっているかが判り、道路線形情報による現在位置から信号停止線までの距離情報と車速情報から車両が現時点から信号停止線に到達するまでに要する時間を算出できるので、この各時間を比較することにより車両が信号機に到着したときに赤信号か否かを判定できる。

車両が降坂路途中の信号機に到着したときに赤信号でない場合（青信号の場合）、車両は、その信号機を通過し、降坂路途中で停止することなく走行する。この場合、降坂路の始点から終点までで回収できる回生エネルギ量Ｅ_０は、高度差ｈ_０に基づく車両の位置エネルギ分のエネルギ量である。そこで、ＥＣＵ２１では、降坂路の道路線形情報（距離情報）と勾配［％］から降坂路の高度差ｈ_０を算出し、式（１）により、高度差ｈ_０を用いて降坂路の終点で回収可能な回生エネルギ量Ｅ_０を算出する。そして、ＥＣＵ２１では、降坂路突入前の現時点でのバッテリのＳＯＣ_ｎｏｗ１に予測回生エネルギ量Ｅ_０を加えた場合に、降坂路の終点でＳＯＣの最大量ＳＯＣ_ｍａｘをオーバーフローするか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ２１では、式（２）により、予測回生エネルギ量Ｅ_０を用いてＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}（すなわち、降坂路の終点でのＳＯＣのオーバーフロー量）を算出し、ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}が０より大きくなるか否かで判定する。オーバーフローする場合、降坂路突入前にバッテリのＳＯＣを減らしておく必要があるので、ＥＣＵ２１では、式（２）により算出したＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}を降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量とする。ちなみに、降坂路途中の停止線までで回収可能な回生エネルギ量Ｅ_１については、降坂路途中の停止線までの高度差ｈ_１に基づく車両の位置エネルギ分のエネルギ量である。したがって、降坂路途中の停止線までで回収可能な回生エネルギ量Ｅ_１は、高度差ｈ_１を用いて、式（３）により算出できる。

一方、車両が降坂路途中の信号機に到着したときに赤信号の場合、車両は、減速して、その信号機での停止線で停止する（Ｖ_２＝０）。この場合、降坂路の始点から降坂路途中の停止線までで回収できる回生エネルギ量Ｅ_１は、降坂路途中の停止線までの高度差ｈ_１に基づく車両の位置エネルギ分と降坂路突入時の車速Ｖ_１から停止するときの減速によって増加する運動エネルギ分のエネルギ量である。そこで、ＥＣＵ２１では、降坂路の道路線形情報（距離情報）と勾配［％］から降坂路の高度差ｈ_１を算出し、式（４）により、高度差ｈ_１と降坂路突入時の車速Ｖ_１を用いて降坂路途中の停止線までで回収可能な回生エネルギ量Ｅ_１を算出する。そして、ＥＣＵ２１では、降坂路突入前の現時点でのバッテリのＳＯＣ_ｎｏｗ１に予測回生エネルギ量Ｅ_１を加えた場合に、降坂路途中の停止線でＳＯＣの最大値ＳＯＣ_ｍａｘをオーバーフローするか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ２１では、式（５）により、予測回生エネルギ量Ｅ_１を用いてＳＯＣ_{ｏｖｅｒ１}（すなわち、降坂路途中の停止線までのＳＯＣのオーバーフロー量）を算出し、ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ１}が０より大きくなるか否かで判定する。

さらに、降坂路途中の停止線から降坂路の終点までで回収できる回生エネルギ量Ｅ_２は、降坂路途中の停止線と降坂路の終点との間の高度差ｈ_２に基づく車両の位置エネルギ分と降坂路終了時の車速Ｖ_３までの加速によって減少する運動エネルギ分のエネルギ量である。そこで、ＥＣＵ２１では、降坂路の道路線形情報（距離情報）と勾配［％］から降坂路の高度差ｈ_２を算出し、式（６）により、高度差ｈ_２と降坂路終了時の車速Ｖ_３を用いて降坂路途中の停止線から降坂路の終点までで回収できる回生エネルギ量Ｅ_２を算出する。但し、降坂路突入前には、通常、降坂路終了時の車速Ｖ_３が得られないので、前提条件として降坂路終了時の車速Ｖ_３を降坂路突入時の車速Ｖ_１とする。なお、自動運転車両等により、降坂路終了時の車速Ｖ_３を予測できる場合には、その予測した車速Ｖ_３を用いる。そして、ＥＣＵ２１では、降坂路途中の停止線でのバッテリのＳＯＣ_ｎｏｗ２に予測回生エネルギ量Ｅ_２を加えた場合に、降坂路の終点でＳＯＣの最大値ＳＯＣ_ｍａｘをオーバーフローするか否かを判定する。ここでは、ＥＣＵ２１では、式（７）により、予測回生エネルギ量Ｅ_２を用いてＳＯＣ_{ｏｖｅｒ２}（すなわち、降坂路の終点でのＳＯＣのオーバーフロー量）を算出し、ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ２}が０より大きくなるか否かで判定する。降坂路途中の停止線でのバッテリのＳＯＣ_ｎｏｗ２については、式（８）により、降坂路突入前の現時点でのバッテリのＳＯＣ_ｎｏｗ１と予測回生エネルギ量Ｅ_１を用いて算出できる。但し、ＳＯＣ_ｎｏｗ２は、ＳＯＣ_ｍａｘが上限であり、降坂路途中の停止線でＳＯＣがオーバーフローする場合に上限のＳＯＣ_ｍａｘとなる。ちなみに、降坂路全体で回収可能な回生エネルギ量Ｅ_０は、式（９）により算出できる。

上記の２つの判定において少なくとも一方の判定でオーバーフローする場合、降坂路突入前にバッテリのＳＯＣを減らしておく必要がある。そこで、ＥＣＵ２１では、式（１０）により、式（５）によって算出した降坂路途中の停止線でのＳＯＣのオーバーフロー量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ１}と式（７）によって算出した降坂路の終点でのＳＯＣのオーバーフロー量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ２}を用いて降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}を算出する。降坂路途中の停止線でオーバーフローする場合、上記したように降坂路途中の停止線でのバッテリのＳＯＣ_ｎｏｗ２（＝ＳＯＣ_ｎｏｗ１＋Ｅ_１）が上限のＳＯＣ_ｍａｘとなるので、この場合には式（１１）によって降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}を算出できる。

図２に示す例で、車両が降坂路途中の信号機に到着したときに赤信号の場合に予測されるＳＯＣの変化について説明する。この例は、降坂路突入前にバッテリのＳＯＣを減少させておかないと降坂路途中の信号停止線Ｌでオーバーフローする場合である。符号Ｃ_０で示すＳＯＣ量が現時点のＳＯＣ_ｎｏｗ１であり、符号Ｃ_１で示すエネルギ量が信号停止線Ｌまでの予測回生エネルギ量（＝停止線Ｌまでの高度差ｈ_１に基づく車両の位置エネルギ分＋降坂路突入時の車速Ｖ_１の車両が停止するときの減速による運動エネルギ分）であり、符号Ｃ_２で示すエネルギ量が信号停止線Ｌからの予測回生エネルギ量（＝信号停止線Ｌからの高度差ｈ_２に基づく車両の位置エネルギ分−降坂路終了時の車速Ｖ_３までの加速による運動エネルギ分）である。信号停止線Ｌまでの予測回生エネルギ量Ｃ_１は、式（４）で算出できる降坂路途中の停止線Ｌまでで回収できる回生エネルギ量Ｅ_１である。また、信号停止線Ｌからの予測回生エネルギ量Ｃ_２は、式（６）で算出できる停止線Ｌから降坂路の終点までで回収できる回生エネルギ量Ｅ_２である。したがって、上側のグラフで示すように、降坂路突入時までに、符号Ｃ_０で示す現時点のＳＯＣ_ｎｏｗ１から降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}（図中の符号Ｃ_３で示すＳＯＣ量）を減らして符号Ｃ_４で示すＳＯＣ量としておくことにより、信号停止線Ｌまでの回生エネルギ量Ｃ_１（＝Ｅ_１）が増加しても、停止線ＬではバッテリのＳＯＣ量がオーバースローすることはなく、回生エネルギを取りこぼさない。さらに、信号停止線Ｌからの回生エネルギ量Ｃ_２（＝Ｅ_２）が増加しても、降坂路の終点ではバッテリのＳＯＣ量がオーバースローすることはなく（ちょうどＳＯＣのＭＡＸとなる）、回生エネルギを取りこぼさない。なお、この予測回生エネルギ量Ｃ_２（＝Ｅ_２）は、高度差ｈ_２と車速Ｖ_１により、プラス値の場合もあれば、マイナス値の場合もある。図２に示す例は、ｍｇｈ_２＞１／２ｍＶ_３ ^２の場合であり、予測回生エネルギ量Ｃ_２がプラス値の場合である。

なお、下側のグラフで示すように、降坂路突入時までに符号Ｃ_０で示す現時点のＳＯＣ_ｎｏｗ１から減らさなかった場合、現時点のＳＯＣ_ｎｏｗ１に信号停止線Ｌまでの回生エネルギ量Ｃ_１を加えるとバッテリのＳＯＣ量がＭＡＸを超えるので、そのＳＯＣ量がＭＡＸを超えた分ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ１}の回生エネルギを取りこぼす。さらに、信号停止線ＬでのＳＯＣ量がＭＡＸの状態からの信号停止線Ｌからの回生エネルギ量Ｃ_２（＝ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ２}）の回生エネルギも取りこぼす。

降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}を算出した場合、ＥＣＵ２１では、その減少量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}分の電気エネルギを消費するために、減少量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}に応じて駆動する機器を決定するとともにその駆動する機器の制御量を設定する。そして、ＥＣＵ２１では、その駆動する機器に制御量を送信する。この駆動する対象の機器としては、例えば、車両駆動力を発生する駆動源のモータ（インバータ制御）、エアコン、オーディオ、ブレーキ負圧発生装置がある。バッテリからの電力を用いて各機器を駆動することにより、ガソリン燃料を低減できる。

図１を参照して、車両制御装置１における動作について説明する。特に、ＥＣＵ２１における制御については図３のフローチャートに沿って説明する。図３は、第１の実施の形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。

車速センサ１０では、一定時間毎に、車速を検出し、その車速情報をＥＣＵ２１に送信している。また、車両がインフラ装置（新メディア情報送信機Ｔ等）の通信エリア内に進入すると、路車間通信装置１１では、インフラ装置から送信されるインフラ情報を受信し、そのインフラ情報をＥＣＵ２１に送信する。

ＥＣＵ２１では、路車間通信によるインフラ情報から信号情報、道路勾配情報、道路線形情報等を入手する（Ｓ１０）。ＥＣＵ２１では、道路勾配情報及び道路線形情報に基づいて、この先に降坂路が有るか否かを判定する（Ｓ１１）。Ｓ１１で降坂路が無いと判定した場合、ＥＣＵ２１では、今回の制御を終了する。

Ｓ１１で降坂路が有ると判定した場合、ＥＣＵ２１では、信号情報に基づいて、降坂路途中に信号機が有るか否かを判定する（Ｓ１２）。Ｓ１２で降坂路途中に信号機が無いと判定した場合、ＥＣＵ２１では、降坂路途中で停止しない場合の通過時の制御を行う（Ｓ１３）。ここでは、式（１）により降坂路の高度差ｈ_０を用いて回生エネルギ量Ｅ_０（高度差に基づく車両の位置エネルギ分だけのエネルギ量）を予測し、式（２）を用いて降坂路突入前のＳＯＣ_ｎｏｗ１に予測回生エネルギ量Ｅ_０を加えた場合にＳＯＣのＭＡＸをオーバーフローするか否かを判定し、オーバーフローする場合には式（２）により降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}を算出し、降坂路突入するまでにその減少量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}の電気エネルギを消費するために各機器の駆動制御を行う。

Ｓ１２で降坂路途中に信号機が有ると判定した場合、ＥＣＵ２１では、信号サイクル情報と道路線形情報及び車速情報に基づいて、車両が降坂路途中の信号機に到着したときに赤信号か否かを判定する（Ｓ１４）。Ｓ１４で赤信号でないと判定した場合、降坂路途中で停止することなく走行できるので、ＥＣＵ２１では、降坂路を停止しない場合の通過時の制御を行う（Ｓ１３）。

Ｓ１４で赤信号と判定した場合、ＥＣＵ２１では、式（４）により、降坂路の高度差ｈ_１と突入時の車速Ｖ_１を用いて、降坂路途中の停止線までの回生エネルギ量Ｅ_１（高度差ｈ_１に基づく車両の位置エネルギ分＋停止するときの減速による運動エネルギ分のエネルギ量）を予測する（Ｓ１５）。また、ＥＣＵ２１では、式（６）により、降坂路の高度差ｈ_２と降坂路終点の車速Ｖ_３（＝Ｖ_１）を用いて、降坂路途中の停止線からの回生エネルギ量Ｅ_２（高度差ｈ_２に基づく車両の位置エネルギ分−加速による運動エネルギ分のエネルギ量）を予測する（Ｓ１５）。そして、ＥＣＵ２１では、式（５）を用いて降坂路突入前のＳＯＣ_ｎｏｗ１に予測回生エネルギ量Ｅ_１を加えた場合にＳＯＣのＭＡＸをオーバーフローするか否かを判定するとともに、式（７）を用いて降坂路途中の停止線でのＳＯＣ_ｎｏｗ２に予測回生エネルギ量Ｅ_２を加えた場合にＳＯＣのＭＡＸをオーバーフローするか否かを判定する（Ｓ１６）。Ｓ１６でオーバーフローしないと判定した場合、ＥＣＵ２１では、今回の制御を終了する。

Ｓ１６でオーバーフローすると判定した場合、ＥＣＵ２１では、式（１０）により、予測回生エネルギ量Ｅ_１，Ｅ_２を用いて降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}（すなわち、ＳＯＣのオーバーフロー量）を算出する（Ｓ１７）。そして、ＥＣＵ２１では、降坂路突入するまでにその減少量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}分の電気エネルギを消費するために車両の各機器の駆動制御を行う（Ｓ１７）。

降坂路突入前までに、この駆動制御によって各機器がそれぞれ駆動し、バッテリの電力を消費する。その結果、降坂路において、降坂路の高度差による位置エネルギと車両停止による運動エネルギを回生エネルギとして全て回収でき、回生エネルギを取りこぼさない。

この車両制御装置１によれば、降坂路途中で車両が停止すると判断した場合には降坂路の高度差に基づく車両の位置エネルギ分の他に停止するときの運動エネルギ分のエネルギ量を加味して回収可能な回生エネルギ量を予測し、降坂路突入前にバッテリで消費するＳＯＣを決定することにより、バッテリのＳＯＣのオーバーフローを防止して、回生エネルギを高効率に回収できる。その結果、ガソリン燃料の消費量を低減できる。

また、車両制御装置１によれば、降坂路途中での停止情報としてインフラ情報（特に、信号サイクル情報）を利用しているので、車両の信号機の赤信号での通過／停止を高精度に判断できる。

図１、図４、図５を参照して、第２の実施の形態に係る車両制御装置２について説明する。図４は、第２の実施の形態に係る停止時間と駆動制御との関係を示す一例である。図５は、第２の実施の形態に係る制御を適用した場合と第１の実施の形態に係る制御を適用した場合の予測ＳＯＣ量の比較例である。

車両制御装置２では、第１の実施の形態に係る車両制御装置１における制御に加えて、より高効率に回生エネルギを回収するために、降坂路途中で車両が停止する場合には車両の停止時間に応じたエネルギ消費量（電力消費量）を考慮して車両の機器を駆動制御する。そのために、車両制御装置２は、車速センサ１０、路車間通信装置１１、ＥＣＵ２２を備えている。なお、第２の実施の形態では、路車間通信装置１１が特許請求の範囲に記載する停止情報取得手段に相当し、ＥＣＵ２２が特許請求の範囲に記載する制御手段及び停止時間予測手段に相当する。

なお、車速センサ１０と路車間通信装置１１については第１の実施の形態に係る車両制御装置１と同様のものなので、説明を省略する。したがって、ＥＣＵ２２についてのみ説明する。

ＥＣＵ２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる電子制御ユニットであり、車両制御装置２を統括制御する。ＥＣＵ２２では、車速センサ１０や路車間通信装置１１から各情報を受信し、その受信した各情報に基づいて降坂路突入前にバッテリで消費する電力量を決定し、その決定した電力量を消費するように車両の機器を駆動制御する。なお、ＥＣＵ２２における制御において、降坂路の有無判定、降坂路途中での信号機有無判定、信号機の赤信号での通過／停止判定、降坂路途中で停止しない場合の通過時の制御については第１の実施の形態に係るＥＣＵ２１での処理と同様の処理なので、説明を省略する。

車両が降坂路途中の信号機に到着したときに赤信号の場合、上記したように、車両は減速してその信号機での停止線で停止するので、回収できる回生エネルギ量は降坂路での高度差に基づく車両の位置エネルギ分と停止した場合の減速（プラス値）及び加速（マイナス値）による運動エネルギ分のエネルギ量である。降坂路途中で停止する場合、一時停止線で短時間停止する場合もあれば、赤信号や踏み切りなどで長時間停止する場合もある。このように停止時間が異なることにより、車両でエアコンやオーディオなどの電力消費機器を使用していると、停止時間によって電力消費量が変わり、バッテリのＳＯＣも変わる。

そこで、ＥＣＵ２２では、降坂路の道路線形情報（距離情報）と勾配［％］から降坂路の高度差ｈ_１，ｈ_２を算出し、式（４）により高度差ｈ_１と車速Ｖ_１を用いて降坂路途中の停止線までで回収可能な回生エネルギ量Ｅ_１を算出するとともに式（６）により高度差ｈ_２と車速Ｖ_３を用いて降坂路途中の停止線から降坂路の終点までで回収可能な回生エネルギ量Ｅ_２を算出する。そして、ＥＣＵ２２では、式（５）を用いて降坂路突入前のＳＯＣ_ｎｏｗ１に予測回生エネルギ量Ｅ_１を加えた場合にＳＯＣのＭＡＸをオーバーフローするか否かを判定するとともに、式（７）を用いて降坂路途中の停止線でのＳＯＣ_ｎｏｗ２に予測回生エネルギ量Ｅ_２を加えた場合にＳＯＣのＭＡＸをオーバーフローするか否かを判定する。

オーバーフローする場合、ＥＣＵ２２では、式（１０）により、降坂路での予測回生エネルギ量Ｅ_１，Ｅ_２を用いて、そのオーバーフロー量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}を算出する。さらに、ＥＣＵ２２では、信号サイクル情報と道路線形情報及び車速情報に基づいて、赤信号での停止時間を算出する。ここでは、車両が降坂路途中の信号機に到着したときに赤信号か否かの判定での情報を利用して車両が信号機に到着時には赤信号に切り替わってから何秒経過しているかを算出し、その経過時間と赤信号の点灯時間から赤信号による停止時間を算出する。そして、ＥＣＵ２２では、その赤信号による停止時間及びオーバーフロー量ＳＯＣ_{ｏｖｅｒ０}に基づいて、降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量を予測し、駆動する機器を決定するとともにその駆動する機器の制御量を設定する。そして、ＥＣＵ２２では、その駆動する機器に制御量を送信する。

図４には、停止時間に応じた駆動制御する機器の一例を示している。この例では、駆動制御の対象機器としてａが車両駆動力を発生する駆動源のモータであり、ｂがエアコンであり、ｃがオーディオであり、ｄがブレーキ負圧発生装置である。一時停止のように短い停止時間（１〜２の区間）の場合、停止中に消費するエネルギ量（電力量）が非常に少ないので（降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量が最も多いので）、ａ，ｂ，ｃ，ｄの全ての機器を駆動すると決定し、ａ，ｂ，ｃ，ｄの各機器の制御量を設定する。次に短い停止時間（２〜３の区間）の場合、ａ，ｂ，ｃの機器を駆動すると決定し、ａ，ｂ，ｃの各機器の制御量を設定する。少し長い停止時間（３〜４の区間）の場合、ａ，ｂの機器を駆動すると決定し、ａ，ｂの各機器の制御量を設定する。長い停止時間（４〜５の区間）の場合、停止中に消費するエネルギ量が非常に多いので（降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量が最も少ないので）、ａの機器だけを駆動すると決定し、ａの機器の制御量を設定する。これ以上長い停止時間（５を超える区間）の場合、バッテリのＳＯＣがオーバーフローしなくなるので（降坂路突入時までのバッテリのＳＯＣの減少量が無いので）、機器を駆動しない。

図５に示す例で、車両が降坂路途中の信号機に到着したときに赤信号の場合に予測されるＳＯＣの変化について説明する。この例は、降坂路突入前にバッテリのＳＯＣを減少させておかないと降坂路途中の信号停止線Ｌでオーバーフローする場合である。符号Ｃ_０で示すＳＯＣ量が現時点のＳＯＣ_ｎｏｗ１であり、符号Ｃ_１で示すエネルギ量が信号停止線Ｌまでの予測回生エネルギ量（＝信号停止線Ｌまでの高度差ｈ_１に基づく車両の位置エネルギ分＋降坂路突入時の車速Ｖ_１の車両が停止するときの減速による運動エネルギ分）であり、符号Ｃ_２で示すエネルギ量が信号停止線Ｌからの予測回生エネルギ量（＝信号停止線Ｌからの高度差ｈ_２に基づく車両の位置エネルギ分−降坂路終了時の車速Ｖ_３までの加速による運動エネルギ分）であり、符号Ｃ_３で示すエネルギ量が停止中の停止時間に応じて車両の機器で消費するエネルギ量である。降坂路突入前には、この符号Ｃ_３で示すエネルギ量を余分に確保しておく必要があり、その余分に確保しておく量を考慮してバッテリのＳＯＣの減少量Ｃ_４を算出している。したがって、上側のグラフで示すように、降坂路突入時までに、符号Ｃ_０で示す現時点のＳＯＣ_ｎｏｗ１からバッテリのＳＯＣの減少量Ｃ_４を減らして符号Ｃ_５で示すＳＯＣ量としておくことにより、信号停止線Ｌまでの回生エネルギ量Ｃ_１と信号停止線Ｌからの回生エネルギ量Ｃ_２が降坂路で増加しかつ停止中に消費エネルギ量Ｃ_３が減少しても、降坂路終了時にバッテリのＳＯＣ量がちょうどＭＡＸになる。図５に示す例も、ｍｇｈ_２＞１／２ｍＶ_３ ^２の場合であり、予測回生エネルギ量Ｃ_２がプラス値の場合である。

なお、下側のグラフで示すように、降坂路突入時までに符号Ｃ_０で示す現時点のＳＯＣ_ｎｏｗ１から停止中の消費エネルギ量Ｃ_３を考慮せずにバッテリのＳＯＣの減少量Ｃ_６（回生エネルギＣ_１とＣ_２によってオーバーフローする量）を減らして符号Ｃ_７で示すＳＯＣ量とした場合、停止中にバッテリのＳＯＣが消費エネルギ量Ｃ_３分減るので、最終的にバッテリのＳＯＣ量がＭＡＸからそのエネルギ量Ｃ_３だけ不足する。つまり、降坂路突入時までに余分にエネルギを消費し過ぎたことになり、降坂路終了時にバッテリのＳＯＣがＭＡＸにならない。

図１を参照して、車両制御装置２における動作について説明する。特に、ＥＣＵ２２における制御については図６のフローチャートに沿って説明する。図６は、第２の実施の形態に係る制御の流れを示すフローチャートである。

車速センサ１０、路車間通信装置１１の動作は、第１の実施の形態と同様の動作である。また、ＥＣＵ２２におけるＳ２０〜Ｓ２６までの処理については、第１の実施の形態に係るＥＣＵ２２と同様の処理である。

Ｓ２６でオーバーフローすると判定した場合、ＥＣＵ２２では、信号サイクル情報と道路線形情報及び車速情報に基づいて、赤信号での停止時間を予測する（Ｓ２７）。そして、ＥＣＵ２２では、この予測停止時間の長さを判別する（Ｓ２８）。

Ｓ２８にて予測停止時間が最も短い停止時間１〜２と判別した場合、ＥＣＵ２２では、４つの駆動する機器を決定するとともにその駆動する機器の制御量を設定し、その駆動する各機器に制御量を送信する（Ｓ２９）。この駆動制御によって４つの各機器は降坂路突入前までにそれぞれ駆動し、バッテリの電力を消費する。Ｓ２８にて予測停止時間が次に短い停止時間２〜３と判別した場合、ＥＣＵ２２では、３つの駆動する機器を決定するとともにその駆動する機器の制御量を設定し、その駆動する各機器に制御量を送信する（Ｓ３０）。この駆動制御によって３つの各機器は降坂路突入前までにそれぞれ駆動し、バッテリの電力を消費する。Ｓ２８にて予測停止時間が少し長い停止時間３〜４と判別した場合、ＥＣＵ２２では、２つの駆動する機器を決定するとともにその駆動する機器の制御量を設定し、その駆動する各機器に制御量を送信する（Ｓ３１）。Ｓ２８にて予測停止時間が長い停止時間４〜５と判別した場合、ＥＣＵ２２では、１つの駆動する機器を決定するとともにその駆動する機器の制御量を設定し、その駆動する機器に制御量を送信する（Ｓ３２）。Ｓ２８にて予測停止時間が非常に長い停止時間５〜と判別した場合、ＥＣＵ２２では、機器を駆動制御しない。

その結果、降坂路途中での停止時間に応じてバッテリの電力を消費しても、降坂路終了時点で降坂路において高度差による位置エネルギと車両停止による運動エネルギを回生エネルギとして全て回収でき、バッテリのＳＯＣがちょうどＭＡＸとなる。

この車両制御装置２は、第１の実施の形態に係る車両制御装置１と同様の効果を有する上に下記の効果も有している。車両制御装置２によれば、降坂路途中での車両の停止時間を予測し、その停止時間に応じて降坂路突入前にバッテリで消費するＳＯＣを決定して各機器を駆動制御することにより、降坂路終了時にバッテリのＳＯＣのＭＡＸからの不足を防止して、回生エネルギをより高効率に回収できる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態ではエンジンとモータを駆動源として備えるハイブリッド車両に搭載される車両制御装置に適用したが、モータのみを駆動源として備える電気自動車に搭載される車両制御装置に適用可能である。電気自動車の場合でも、エアコン、オーディオ、ブレーキの負圧発生装置等の車両搭載の電力消費の各機器を駆動制御することにより、降坂路突入前にＳＯＣを低下させることができる。

また、本実施の形態では路車間通信を利用してインフラ情報の信号情報から降坂路途中での停止情報を取得する構成としたが、ナビゲーションシステムなどの地図情報から一時停止線情報、踏み切り情報、横断歩道情報等の停止情報を取得する構成としてもよいし、また、路車間通信による渋滞情報から停止情報を取得する構成としてもよい。また、車車間通信を利用して停止情報を取得する構成としてもよい。

また、本実施の形態では電力を消費するために複数の機器を対象にして、ＳＯＣの減少量に応じて駆動制御する機器の数を変え、各機器の制御量を設定して駆動制御する構成としたが、電力を消費するための対象の機器が決まっており（１個でも複数個でもよい）、ＳＯＣの減少量に応じてその機器の制御量を変える構成としてもよい。

１，２…車両制御装置、１０…車速センサ、１１…路車間通信装置、２１，２２…ＥＣＵ。

Claims (4)

1. 勾配路情報から予測される回生エネルギ量に応じて下り勾配路走行前に車両でエネルギを消費する機器を駆動制御する車両制御装置であって、
   下り勾配路途中での車両の停止情報を取得する停止情報取得手段と、
   前記停止情報取得手段で取得した停止情報に基づいて下り勾配路途中で車両が停止すると判断した場合、下り勾配路途中での車両の停止に応じて回収可能と予測される回生エネルギ量と下り勾配路途中での停止時間中に車両で消費すると予測されるエネルギ量の少なくとも一方に基づいて下り勾配路走行前にバッテリで消費する電力量を決定し、該電力量を消費するように車両の機器を駆動制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 下り勾配路途中の車両の停止時間を予測する停止時間予測手段を備え、
   前記制御手段は、前記停止時間予測手段で予測した停止時間に応じて車両の機器の駆動制御を変えることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記停止情報取得手段は、インフラ情報から下り勾配路途中での車両の停止情報を取得することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記停止情報取得手段は、地図情報から下り勾配路途中での車両の停止情報を取得することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両制御装置。

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