JP2013099185A - 車両および車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータジェネレータからの駆動力を用いて走行が可能な車両において、車両のイナーシャ変化を考慮して適切に車両走行時のエネルギ効率を向上させる。
【解決手段】車両１００は、走行駆動力を発生するモータジェネレータ１３０と、ＥＣＵ３００と、車両１００のイナーシャの変化を検出するためのイナーシャ検出部２００とを備える。ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０について、所定の駆動力を発生する第１の状態（高出力状態）と、第１の状態よりも駆動力を小さくした第２の状態（低出力状態）とを切換えながら車両１００を走行させる駆動力変更運転を実行する。ＥＣＵ３００は、駆動力変更運転を実行中に、イナーシャの変化に応じてモータジェネレータ１３０の駆動力をフィードバック制御により調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両および車両の制御方法に関し、より特定的には、車両の慣性力を利用して走行する車両の走行制御に関する。

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。

そして、これらの車両において、さらなる環境負荷の削減のために、燃費，電費を低減することによってエネルギ効率を向上することが求められている。

特表２００８−５２０４８５号公報（特許文献１）は、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おいて、モータジェネレータが発電機モードの際に、車両電気系統の実消費電力よりも大きい高出力で動作するようにモータジェネレータを駆動する第１のインターバルと、モータジェネレータをスイッチオフする第２のインターバルとを交互に繰り返すように、モータジェネレータを制御する構成を開示する。

特表２００８−５２０４８５号公報（特許文献１）によれば、モータジェネレータが発電機として動作する際に、第１のインターバルにおいては効率の高い動作点でモータジェネレータを駆動し、第２のインターバルにおいてはモータジェネレータが停止される。これによって、発電動作時に効率の低い状態でモータジェネレータの運転が継続されることが抑制されるので、発電動作における車両のエネルギ効率を向上することができる。

また、特開２０１０−６３０９号公報（特許文献２）は、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おいて、内燃機関の発生する駆動力を用いた走行と、内燃機関を停止した惰性状態での走行とを交互に繰り返す構成を開示する。これにより、内燃機関を高効率の動作点で駆動することができるので、燃費を向上させることができる。

特表２００８−５２０４８５号公報 特開２０１０−６３０９号公報 特開２００９−２９８２３２号公報 特開２００７−１８７０９０号公報

しかしながら、上記の特表２００８−５２０４８５号公報（特許文献１）においては、モータジェネレータで発電を行なう場合に、モータジェネレータの駆動と停止とを繰り返す構成であり、車両の走行のための駆動力を変化させるものではなかった。

また、特開２０１０−６３０９号公報（特許文献２）は、ハイブリッド車両において、内燃機関であるエンジンの駆動と停止とを繰り返して加速惰性走行制御を行なう構成を開示するものであり、モータジェネレータの運転については考慮されていなかった。

特開２０１０−６３０９号公報（特許文献２）のような加速惰性走行を行なう場合、車両が走行する路面の斜度変化などにより車両にかかるイナーシャが変化した場合、そのイナーシャの変化によって車両の加減速が影響される。そのため、車速を維持するためには、イナーシャ変化に対して駆動源の出力を制御することが必要となるが、特開２０１０−６３０９号公報（特許文献２）においては、車両のイナーシャ変化がある場合の具体的な制御については言及されていなかった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、少なくともモータジェネレータからの駆動力を用いて走行が可能な車両において、車両のイナーシャ変化を考慮して適切に車両走行時のエネルギ効率を向上させることである。

本発明による車両は、車両の走行駆動力を発生する回転電機と、回転電機を制御するための制御装置と、車両のイナーシャの変化を検出するための検出部とを備える。制御装置は、回転電機について、第１の駆動力を発生する第１の状態と、第１の状態よりも駆動力を小さくした第２の状態とを切換えながら車両を走行させる駆動力変更運転を実行する。そして、制御装置は、駆動力変更運転実行中に、イナーシャの変化に応じて回転電機の駆動力を調整する。

好ましくは、制御装置は、駆動力変更運転実行中のイナーシャが維持されるように、回転電機の駆動力をフィードバック制御により調整する。

好ましくは、制御装置は、イナーシャが増加する場合には回転電機の駆動力を低下させ、イナーシャが低下する場合には回転電機の駆動力を増加させる。

好ましくは、制御装置は、イナーシャが増加する場合は、第２の状態において回転電機を回生運転する。

好ましくは、制御装置は、駆動力変更運転実行中において、第１の状態における加速度の変動および第２の状態における減速度の変動の少なくとも一方が維持されるように、回転電機の駆動力を調整する。

好ましくは、制御装置は、ユーザからの要求駆動力の変化が所定範囲内の場合に、駆動力変更運転を実行する。

好ましくは、制御装置は、駆動力変更運転の実行中は、車両の速度が許容範囲内に維持されるように、第１および第２の状態を切換える。

好ましくは、制御装置は、車両の速度が許容範囲の下限値まで低下したことに応答して第１の状態に切換え、車両の速度が許容範囲の上限値まで上昇したことに応答して第２の状態に切換える。

好ましくは、制御装置は、イナーシャの増加量が予め定められたしきい値よりも大きい場合には、上限値および下限値の少なくとも一方を増加させる。

好ましくは、制御装置は、イナーシャの低下量が予め定められたしきい値よりも大きい場合には、上限値および下限値の少なくとも一方を低下させる。

好ましくは、車両は、第２の状態においては主に車両の慣性力によって走行する。
好ましくは、車両は、車両の走行駆動力を発生する内燃機関をさらに備える。

好ましくは、制御装置は、第２の駆動力を発生する第３の状態と、第３の状態よりも小さい駆動力とする第４の状態とを切換えながら車両を走行させる駆動力変更運転を実行する。

本発明による車両の制御方法は、走行駆動力を発生する回転電機および車両のイナーシャの変化を検出するための検出部を有する車両についての制御方法である。制御方法は、回転電機が所定のレベルの駆動力を発生する第１の状態にするステップと、回転電機を第１の状態よりも駆動力を小さくした第２の状態にするステップと、第１および第２の状態を切換えながら車両を走行させる駆動力変更運転を実行するステップと、駆動力変更運転実行中に、イナーシャの変化に応じて回転電機の駆動力を調整するステップとを備える。

本発明によれば、少なくともモータジェネレータからの駆動力を用いて走行が可能な車両において、車両のイナーシャ変化を考慮して適切に車両走行時のエネルギ効率を向上させることができる。

実施の形態１に従う車両の全体ブロック図である。 実施の形態１において、ＥＣＵで実行される慣性走行制御を説明するための機能ブロック図である。 図２における出力演算部の詳細を説明するための図である。 イナーシャが増加する例として、下り坂を走行する場合の慣性走行制御を説明するためのタイムチャートである。 イナーシャが低下する例として、登り坂を走行する場合の慣性走行制御を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態１において、ＥＣＵで実行される慣性走行制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に従うハイブリッド車両の全体ブロック図である。 実施の形態２における慣性走行制御の概要を説明するためのタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に従う車両１００の全体ブロック図である。以下で詳細に説明されるように、車両１００は、駆動源として回転電機を用いる電気自動車あるいは燃料電池車である。

図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System Main Relay：ＳＭＲ）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power Control Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、イナーシャ検出部２００と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）３００とを備える。ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２と、電圧センサ１８０，１８５と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１およびＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

蓄電装置１１０には、電圧センサ１７０および電流センサ１７５が設けられる。電圧センサ１７０は、蓄電装置１１０の電圧ＶＢを検出し、その検出結果をＥＣＵ３００へ出力する。電流センサ１７５は、蓄電装置に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、その一方端が蓄電装置１１０の正極端子および負極端子に接続され、他方端がＰＣＵ１２０に接続される電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間における電力の供給と遮断とを切換える。

コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と電力線ＰＬ２，ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

インバータ１２２は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１に接続される。インバータ１２２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩに基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０を駆動する。

コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１およびＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１およびＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２およびＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２およびＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

電圧センサ１８０および１８５は、それぞれコンデンサＣ１およびＣ２の両端にかかる電圧ＶＬおよびＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

モータジェネレータ１３０の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

車両１００の速度（車速）を検出するために、速度センサ１９０が駆動輪１５０の近傍に設けられる。速度センサ１９０は、駆動輪１５０の回転速度に基づいて車速ＳＰＤを検出し、その検出値をＥＣＵ３００に出力する。また、速度センサとして、モータジェネレータ１３０の回転角を検出するための回転角センサ（図示せず）を用いてもよい。この場合には、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０の回転角の時間的変化および減速比などに基づいて、間接的に車速ＳＰＤを演算する。

イナーシャ検出部２００は、車両１００のイナーシャに関する信号ＩＮＴを検出する。イナーシャ検出部２００としては、たとえば、傾斜センサやＧセンサを用いることができる。あるいはサスペンションの伸縮の変化や、アクセル開度と車速との関係から算出した走行抵抗などを用いてイナーシャ変化を検出するようにしてもよい。そして、イナーシャ検出部２００は、検出したイナーシャに関する信号ＩＮＴをＥＣＵ３００へ出力する。

なお、本明細書においては、「イナーシャ」とは車両にかかる慣性力を意味するものとし、車速および車両の駆動力変化に起因するもののほかに、坂路走行時のような重力に起因するもの、あるいは、風圧や路面状況などの走行環境によって車両に作用する力に起因するものなどを含む。

ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置１１０および車両１００の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ１７０，電流センサ１７５からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State of Charge）を演算する。

ＥＣＵ３００は、ユーザによるアクセルペダル（図示せず）の操作に基づいて定められる要求トルクＴＲを、上位ＥＣＵ（図示せず）から受ける。ＥＣＵ３００は、ユーザからの要求トルクＴＲに基づいて、コンバータ１２１およびインバータ１２２の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩをそれぞれ生成し、モータジェネレータ１３０を駆動する。

また、ＥＣＵ３００は、ユーザにより設定されるモード信号ＭＯＤを受ける。このモード信号ＭＯＤは、以下に後述する慣性走行制御を実行するか否かを指示するための信号である。モード信号ＭＯＤは、特定のスイッチや操作画面における設定などによって切換えられる。あるいは、特定の条件が成立したことに応答して、モード信号ＭＯＤが自動的に設定されるようにしてもよい。

ＥＣＵ３００は、たとえば、モード信号ＭＯＤがオンに設定されている場合には、慣性走行制御を行なうように動作し、モード信号ＭＯＤがオフに設定されている場合には、慣性走行制御を行なわない通常の走行を行なうように動作する。

このような車両においては、モータジェネレータ１３０から駆動力が発生されると、蓄電装置の電力が消費される。蓄電装置１１０の容量は予め定められているので、蓄電装置に蓄えられた電力で、できるだけ長距離を走行するためには、走行中のエネルギ効率を向上させて電力消費を抑制することが必要となる。

車両の走行中には車両には慣性力がはたらいているため、走行中にモータジェネレータによる駆動力を、車速を維持するために必要な駆動力よりも低くした場合は、徐々に車速は低下するものの、しばらくの間は車両の慣性力を用いた走行（以下、「慣性走行」とも称する。）が継続される。

この慣性走行中は、モータジェネレータにより出力される駆動力が小さいので、蓄電装置からの電力消費が少なくなる。そのため、慣性走行を活用して走行を行なうことができれば、車両走行時のエネルギ効率を改善することが可能となり得る。

そこで、実施の形態１においては、図１に示した車両において、ユーザからの要求トルクがほぼ一定であり、それによって車速がほぼ一定に維持されるような走行がされている場合に、モータジェネレータからの駆動力が高出力状態である加速走行を行なう場合と、モータジェネレータの駆動力が低出力状態（駆動力がゼロの場合も含む）である慣性走行を行なう場合とを繰り返して走行する運転（以下、「駆動力変更運転」とも称する。）を行なう慣性走行制御を実行し、走行中におけるエネルギ効率の向上を図る。

ところで、このような慣性走行制御においては、上記のようにユーザ要求トルクがほぼ一定であるが、たとえば、車両１００が平坦路から下り坂や登り坂へ移行して、重量の影響で車両のイナーシャが変化した場合には、ユーザ要求トルクが一定であっても、イナーシャの変化によって加減速度が変化してしまう。これによって、車速を所定の許容範囲内に維持できなくなる場合が生じ得る。

そのため、実施の形態１においては、モータジェネレータの駆動力変更運転を用いた慣性走行制御の実行の際に、車両のイナーシャをフィードバック制御することによって、イナーシャ変化の変化に応じて慣性走行制御における駆動力を調整する。これによって、車両のイナーシャが変化した場合であっても、慣性走行制御において車速を所定の許容範囲内に維持できるようにする。

図２は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００で実行される慣性走行制御を説明するための機能ブロック図である。図２の機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ３００によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。

図１および図２を参照して、ＥＣＵ３００は、イナーシャ演算部３１０と、出力演算部３２０と、記憶部３３０と、駆動制御部３４０とを含む。

イナーシャ演算部３１０は、イナーシャ検出部２００で検出されたイナーシャに関する信号ＩＮＴを受ける。イナーシャ演算部３１０は、受信したイナーシャに関する信号ＩＮＴの現在の値を、検出値Ｇｄｅｔとして設定する。

また、イナーシャ演算部３１０は、受信したイナーシャに関する信号ＩＮＴに基づいて目標値Ｇｓｅｔを演算する。この目標値Ｇｓｅｔは、たとえば、ある特定の車速で平坦路を走行している場合に検出される信号ＩＮＴ（またはその平均値）を記憶したものであり、後述するフィードバック制御の際の基準値として用いられる。なお、この目標値Ｇｓｅｔは、上記に限られず、たとえば、実験的に予め定められた固定の基準値であってもよいし、車速がある期間一定に保たれているというような所定の条件が成立した場合にその都度設定される値であってもよい。

イナーシャ演算部３１０は、検出値Ｇｄｅｔおよび目標値Ｇｓｅｔを出力演算部３２０へ出力する。

記憶部３３０は、ユーザからの要求トルクＴＲを受け、実験等により予め定められて記憶されているマップや演算式を用いて、要求トルクＴＲに応じた基準パワーＰｂａｓｅを設定する。そして、記憶部３３０は設定された基準パワーＰｂａｓｅを出力演算部３２０へ出力する。

出力演算部３２０は、イナーシャ演算部３１０からの検出値Ｇｄｅｔおよび目標値Ｇｓｅｔを受ける。また、出力演算部３２０は、記憶部３３０からの基準パワーＰｂａｓｅと、ユーザにより設定されるモード信号ＭＯＤとを受ける。図３において後述するように、出力演算部３２０は、これらの情報を用いてフィードバック制御を行なって、イナーシャ変化を考慮して必要とされるトータル目標パワーＰｏｕｔを演算する。そして、出力演算部３２０は、目標パワーＰｏｕｔを駆動制御部３４０へ出力する。

駆動制御部３４０は、出力演算部３２０からの目標パワーＰｏｕｔと、ユーザの操作により設定されるモード信号ＭＯＤを受ける。駆動制御部３４０は、出力演算部３２０からの目標パワーＰｏｕｔが達成されるように、コンバータ１２１およびインバータ１２２のそれぞれの制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩを演算する。そして、駆動制御部３４０は、これらの制御信号を用いて、コンバータ１２１およびインバータ１２２を駆動する。

このとき、駆動制御部３４０は、モード信号ＭＯＤによって慣性走行制御の実行の要否を判定する。駆動制御部３４０は、慣性走行制御の実行が指示されている場合には、目標パワーＰｏｕｔに基づいて、高出力状態と低出力状態とが切換えられるような制御信号を生成する。駆動制御部３４０は、慣性走行制御の実行が指示されていない場合には、目標要求パワーＰｏｕｔが連続的に出力されるような制御信号を生成する。

次に、図３を用いて、図２における出力演算部３２０の詳細について説明する。図３は、出力演算部３２０の詳細な機能ブロック図である。

図２および図３を参照して、出力演算部３２０は、減算部３２１，３２４と、ゲイン乗算部３２２と、加算部３２３と、ＰＩＤ制御部３２５とを含む。

減算部３２１は、イナーシャ演算部３１０から受けた目標値Ｇｓｅｔから検出値Ｇｄｅｔを減算することによってイナーシャ変化ΔＧを演算し、その演算結果をゲイン乗算部３２２に出力する。

ゲイン乗算部３２２は、ユーザにより設定されるモード信号ＭＯＤと、減算部３２１からのイナーシャ変化ΔＧとを受ける。ゲイン乗算部３２２は、イナーシャ変化ΔＧとゲインＫとを掛け合わせて、イナーシャの変化によるパワーの補正量Ｐａｄｄを演算する。

このとき、ゲイン乗算部３２２は、モード信号ＭＯＤに基づいて慣性走行制御の実行の要否を判定し、慣性走行制御が実行されない場合には、ゲインＫをゼロとして、補正量Ｐａｄｄがゼロとなるようにする。

加算部３２３は、記憶部３３０からの基準パワーＰｂａｓｅとゲイン乗算部３２２からの補正量Ｐａｄｄを加算し、イナーシャ変化を考慮したパワーの目標値Ｐｒｅｆを演算する。

減算部３２４は、目標値Ｐｒｅｆから、駆動制御部３４０へ出力される目標パワーＰｏｕｔを減算し、その偏差ΔＰをＰＩＤ制御部３２５へ出力する。ＰＩＤ制御部３２５は、この偏差ΔＰをＰＩＤ制御（あるいはＰＩ制御）して目標パワーＰｏｕｔを演算し、駆動制御部３４０へ演算結果を出力する。

このように、イナーシャの変化に対応して、フィードバック制御によりパワー（駆動力）を調整することによって、慣性走行制御の応答性を向上させることができる。

このような構成を有する車両１００で実行される慣性走行制御の動作の例を図４および図５を用いて説明する。

図４は、イナーシャが増加する例として、下り坂を走行する場合の慣性走行制御を説明するためのタイムチャートである。図４においては、横軸には時間が示され、縦軸には、路面の斜度、車速ＳＰＤ、モータジェネレータの出力、ユーザからの要求パワー、および蓄電装置のＳＯＣが示される。

図１および図４を参照して、まず、車両１００が、平坦な道路を一定の車速Ｖ１で走行している場合（〜時刻ｔ８）を考える。この場合、図４のように、ユーザから要求されるパワーは、ほぼ一定の値として与えられる。なお、「ユーザから要求されるパワーがほぼ一定の値である」とは、多少の変動はあるものの、ある所定時間内において、ユーザ要求パワーが予め定められた所定範囲内（たとえば、±３％）に維持される状態を意味する。

実施の形態１の慣性走行制御を適用しない場合においては、モータジェネレータ１３０の出力は、図４中の破線Ｗ１３のように、ほぼ一定の大きさで連続して出力される。これにより、車速ＳＰＤは、図４中の破線Ｗ１１のように、ほぼ一定に維持される。

このとき、蓄電装置１１０からは、一定の電力が連続して出力されるために、蓄電装置１１０のＳＯＣは、図４中の破線Ｗ１５のように、直線的に減少する。

ところが、時刻ｔ８において車両１００が下り坂にさしかかると、車両１００に作用する重力の影響によって車両進行方向に作用する駆動力が実質的に増加され、車両のイナーシャが増加する。これによって、図４中の破線Ｗ１１のように、車速が上昇してしまい、車速を許容範囲内に維持することができなくなる場合が起こり得る。そうすると、先行車両との車間距離が徐々に短くなり、衝突などの原因になる可能性がある。

一方、実施の形態１の慣性走行制御を適用した場合には、基本的には、モータジェネレータ１３０を高出力状態とした加速走行と、モータジェネレータ１３０を低出力状態とした慣性走行とが交互に繰り返される。なお、低出力状態には、モータジェネレータ１３０を停止した状態、および、負の出力である状態すなわち回生運転を行なう場合も含まれる。

具体的には、時刻ｔ１までは、実施の形態１の慣性走行制御が適用されていない状態であり、モータ出力ＰＭ０が連続的に出力されている。

時刻ｔ１において、ユーザにより慣性走行制御の実行が指示されると、まずモータジェネレータ１３０が停止される（図４中の実線Ｗ１２）。そうすると、モータジェネレータ１３０からの駆動力がなくなるので、図４中の実線Ｗ１０のように、慣性力による走行が開始されて徐々に車速ＳＰＤが低下する。

このとき、蓄電装置１１０からの充放電電力がゼロとなるので、ＳＯＣの低下が抑制される。

そして、車速ＳＰＤが、目標とする車速Ｖ１に対して予め定められた許容範囲の下限値ＬＬまで低下すると（図４中の時刻ｔ２）、モータジェネレータ１３０の駆動が再開され高出力状態とされる。このときのモータ出力は、車速Ｖ１を維持するために必要とされる出力ＰＭ０よりも大きいＰＭ１に設定される。これによって、車両１００が加速する。このとき、駆動力発生中は、慣性走行を行なわない場合に比べるとＳＯＣの減少量は大きくなるが、時刻ｔ１からｔ２までの惰性走行により電力が消費されていないため、トータルのＳＯＣは高い状態が維持される（図４中の実線Ｗ１４）。

そして、車速ＳＰＤが予め定められた上記の許容範囲の上限値ＵＬまで上昇すると、再びモータジェネレータ１３０が低出力状態に切換えられ（図４中の時刻ｔ３）、慣性走行が実行される。

その後、同様に、車速ＳＰＤが下限値ＬＬまで低下するとモータジェネレータ１３０が高出力状態に切換えられ、さらに車速ＳＰＤが上限値ＵＬまで上昇するとモータジェネレータ１３０が低出力状態に切換えられる。

このような駆動力変更運転を繰り返すことによって、車速ＳＰＤは上記の許容範囲内では変動するものの、平均速度をほぼＶ１に維持しながら、蓄電装置のＳＯＣの減少を抑制することができる。その結果、全体としてエネルギ効率が向上され、蓄電装置に蓄えられた電力による走行可能距離を拡大することができる。

そして、時刻ｔ８において車両１００が下り坂にさしかかりイナーシャが大きくなると、図３で説明したフィードバック制御によって、イナーシャの変化に対応して加速走行時のモータジェネレータ１３０の駆動力がＰＭ２（＜ＰＭ１）に低減される。このように、モータジェネレータ１３０の駆動力を低下することによって、車両に作用する重力に相当する駆動力が低減できるので、結果として車速の上昇を抑制することが可能となる。

また、低出力状態においては減速度が低下するので、図４の例に示されるように、イナーシャが増加した場合には、低出力状態においてモータジェネレータ１３０を回生運転することにより、減速度の低下を抑制することがより好ましい。

なお、モータジェネレータが加速走行を行なう際のモータ出力、および加速時間については、任意に設定可能である。たとえば、加速時間を所定の時間に設定し、その期間内に車速ＳＰＤを下限値ＬＬから上限値ＵＬまで増加できるようなモータ出力とするようにしてもよい。あるいは、加速に用いるモータ出力を所定の出力にして、加速時間については成り行きとするようにしてもよい。加速時間が短すぎると、大きなパワーが必要となるので、トルクショックが生じる可能性がある。逆にモータ出力が小さすぎると、加速時間、すなわちモータジェネレータの駆動時間が長くなり慣性走行が実施されにくくなる。したがって、加速時間と加速時のモータ出力は、ドライバビリティおよびエネルギ効率を勘案して適切に設定される。

また、イナーシャが増加した際のモータ出力の設定については、たとえば、平坦路を走行する場合の慣性走行時間ＴＬ１および加速走行時間ＴＨ１と、下り坂を走行する場合の慣性走行時間ＴＬ２および加速走行時間ＴＨ２とが同等となるようにすると、平坦路および下り坂を通して、ユーザに同じ加速感および減速感を与えることができるので好適である。

さらに、モータ出力は、イナーシャの大きさに応じて変化するようにすることが望ましく、イナーシャがさらに増加したような場合には、それに対応してモータ出力をさらに低下するようにしてもよい。図４においては、イナーシャの変化がステップ状に変化する場合を例として説明したが、イナーシャが連続的に増加するような場合には、それに対応して、高出力状態におけるモータ出力も連続的に低下（または減少）させるようにしてもよい。

なお、上記において、平坦路において駆動力変更運転により定常走行している場合に、加速走行および慣性走行の切換えによって生じるイナーシャ変化についてはフィードバック制御はなされないことに注意すべきである。より具体的には、フィードバック制御が行なわれるイナーシャ変化は、加速走行における加速度の変化、および慣性走行における減速度の変化によって判定する。

一方、図５は、イナーシャが低下する例として、登り坂を走行する場合の慣性走行制御を説明するためのタイムチャートである。

図１および図５を参照して、図４の場合と同様に、時刻ｔ２８までは、平坦路において、平均速度Ｖ１が維持されるように駆動力変更運転が実行される。

そして、時刻ｔ２８において車両１００が平坦路から登り坂に移行し、イナーシャが低下すると、図３で説明したフィードバック制御によって、イナーシャの変化に対応して加速走行時のモータジェネレータ１３０の駆動力がＰＭ２Ａ（＞ＰＭ１Ａ）に増加される。このように、モータジェネレータ１３０の駆動力を増加することによって、イナーシャの低下による減速度の増加が防止できるので、結果として車速の低下を抑制することが可能となる。

また、低出力状態においても減速度が増加するので、図５の例に示されるように、イナーシャが低下した場合に、低出力状態においてモータジェネレータ１３０の駆動力を平坦路の場合よりも増加して運転することにより、減速度の増加を防止することがより好ましい。

なお、イナーシャが低下する場合にも、図４での説明と同様に、平坦路における慣性走行時間および加速走行時間と、登り坂における慣性走行時間および加速走行時間とを、それぞれ同等とすることが好適である。

実施の形態１の慣性走行制御においては、上述のように、ユーザからの要求パワーがほぼ一定である場合に、図４および図５で示したような駆動力変更運転が実行される。一方で、ユーザからの要求パワーが変動する加速時および減速時には、駆動力変更運転は実行されない。ユーザ要求パワーが増加する加速時においては、モータジェネレータ１３０から連続的に駆動力が出力されて車両を加速する。また、ユーザ要求パワーが減少する減速時においては、モータジェネレータ１３０からの駆動力が停止または低下されて、所望の車速まで減速される。

図６は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００で実行される慣性走行制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図６に示されるフローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

図１および図６を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ユーザによって設定されるモード信号ＭＯＤに基づいて、慣性走行制御が選択されているか否かを判定する。

モード信号ＭＯＤがオフに設定されており、慣性走行制御が選択されていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、以降の処理がスキップされ、ＥＣＵ３００は処理をメインルーチンに戻す。

モード信号ＭＯＤがオンに設定されており、慣性走行制御が選択されている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められ、ＥＣＵ３００は、次に、要求トルクＴＲに基づいて、ユーザからの要求パワーがほぼ一定であるか否かを判定する。

ユーザ要求パワーがほぼ一定である場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められて、ＥＣＵ３００は、駆動力変更運転を実行するように選択する。なお、図３には示されていないが、駆動力変更運転の開始直後は、図４で説明したように、まず、モータジェネレータ１３０が停止されて慣性走行が実行される。

Ｓ１３０にて、ＥＣＵ３００は、図３で説明したようなフィードバック制御を用いて、イナーシャ変化に基づいて、高出力状態および低出力状態のモータジェネレータ１３０の駆動力を設定する。

そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４０にて、車速ＳＰＤが速度許容範囲の上限値ＵＬまで上昇したか否かを判定する。

上記のように、駆動力変更運転の開始直後は、まずモータジェネレータ１３０が停止されて慣性走行が実行されるので、車速ＳＰＤは上限値ＵＬよりも低く、かつ徐々に車速ＳＰＤは低下する。

すなわち、車速ＳＰＤが速度許容範囲の上限値ＵＬまで上昇していないので（Ｓ１４０にてＮＯ）、処理がＳ１４５に進められて、次に、ＥＣＵ３００は、車速ＳＰＤが速度許容範囲の下限値ＬＬまで低下したか否かを判定する。

車速ＳＰＤが速度許容範囲内で低下中（ＬＬ＜ＳＰＤ＜ＵＬ）の場合、すなわち、車速ＳＰＤが速度許容範囲の下限値ＬＬまで低下していない場合（Ｓ１４５にてＮＯ）は、処理がＳ１５４に進められ、ＥＣＵ３００は、現在のモータジェネレータ１３０の状態を保持し、慣性走行を継続する。その後、メインルーチンに処理が戻され、次回の制御周期において再びＳ１００から処理が実行される。

慣性走行が継続されている間に、車速ＳＰＤが速度許容範囲の下限値ＬＬまで低下した場合（ＳＰＤ≦ＬＬ）（Ｓ１４５にてＹＥＳ）は、処理がＳ１５２に進められ、ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０で設定された駆動力に基づいてモータジェネレータ１３０を高出力で運転して加速走行を実行する。これにより、車速ＳＰＤが上昇する。

この加速走行が実行されて速度許容範囲内で車速が上昇している間は、Ｓ１４０およびＳ１４５でＮＯが選択されて、ＥＣＵ３００は、Ｓ１５４にて、車速ＳＰＤが速度許容範囲の上限値ＵＬに到達するまで加速走行を継続する。

なお、加速走行中に車両のイナーシャが変化した場合には、Ｓ１３０にて、イナーシャ変化に応じて駆動力のレベルが調整される。

そして、車速ＳＰＤが速度許容範囲の上限値ＵＬまで上昇すると（Ｓ１４０にてＹＥＳ）、処理がＳ１５０に進められて、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０を低出力で運転して慣性走行を実行する。なお、この低出力運転については、図４および図５で説明したように、必要に応じて、モータジェネレータ１３０を回生運転としたり、あるいは停止状態としたりしてもよい。

ユーザ要求パワーがほぼ一定に保持されている間は、車速ＳＰＤが速度許容範囲内に維持されるように、上記のような駆動力変更運転が実行される。

一方、加速または減速のために、ユーザからの要求パワーが変動した場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１２５に進められて、ＥＣＵ３００は駆動力変更運転を中断する。

そして、ＥＣＵ３００は、ユーザ要求パワーによって加速が指示されている場合（Ｓ１２７にてＹＥＳ）は、モータジェネレータ１３０を力行状態で駆動して、車両１００を加速する（Ｓ１５６）。

一方、ユーザから減速が指示されている場合（Ｓ１２７にてＮＯ）は、処理がＳ１５８に進められ、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０を停止した慣性走行による減速、または、より迅速に減速することが必要な場合には、モータジェネレータ１３０を回生状態で駆動することによる回生制動を伴う減速を実行する。あるいは、慣性走行による減速と回生制動を伴う減速とを切換えながら減速するようにしてもよい。

その後、ユーザによる加速または減速動作が終了して、ユーザ要求パワーが再びほぼ一定である状態になると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、駆動力変更運転が再開される。

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、ユーザからの要求パワーがほぼ一定である状態において、慣性走行と加速走行とが繰り返される駆動力変更運転が実行できる。そして、車両のイナーシャが変化する場合には、イナーシャの変化に応じてモータジェネレータの駆動力が調整される。これによって、坂路等においてイナーシャの変化によって車速が所定の許容範囲内から逸脱してしまうことを抑制しつつ、車両走行時のエネルギ効率を向上させることができる。

なお、上記の説明においては、駆動力変更運転を実行中においては、イナーシャが変化しても平坦路と同程度の平均速度となるように制御する構成について説明した。しかしながら、たとえば、急な下り坂や急な登り坂を走行する場合には、ある程度の増速感や減速感が感じられたほうが、ドライバとしては自然に感じる場合がある。

そのため、上記の図においては示されていないが、イナーシャ変化の大きさが所定のしきい値を超過する場合には、車速の許容範囲の上限値および下限値の少なくとも一方を変化させて、駆動力変更運転中の車両の平均速度を増加あるいは低減するようにしてもよい。たとえば、急な下り坂のようにイナーシャの増加量が大きくなる場合には、平均車速が若干増加されるように車速の許容範囲が変更される。一方、急な登り坂のようにイナーシャの低下量が大きくなる場合には、平均車速が若干低下されるように車速の許容範囲が変更される。

［実施の形態２］
実施の形態１では、駆動源としてモータジェネレータ、あるいはエンジンが単独で設けられる場合における慣性走行制御について説明した。

実施の形態２においては、複数の駆動源からの駆動力を用いて走行する車両について慣性走行制御を適用する場合について説明する。

図７は、実施の形態２に従う車両１００Ａの全体ブロック図である。車両１００Ａは、モータジェネレータと内燃機関であるエンジンとを駆動源とするハイブリッド車両である。

図７においては、図１におけるＰＣＵ１２０がＰＣＵ１２０Ａに置き換えられ、駆動源として、モータジェネレータ１３０に代えて、モータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂおよびエンジン１６０が備えられる構成となっている。図７において、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。

図７を参照して、ＰＣＵ１２０Ａは、コンバータ１２１と、インバータ１２２Ａ，１２２Ｂと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電圧センサ１８０，１８５とを含む。

インバータ１２２Ａ，１２２Ｂは、電力線ＰＬ２，ＮＬ１を介して、コンバータ１２１に並列に接続される。

インバータ１２２Ａは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１により制御され、コンバータ１２１からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１３０Ａ（以下、「ＭＧ１」とも称する。）を駆動する。また、インバータ１２２Ａは、モータジェネレータ１３０Ａで発電された交流電力を直流電力に変換し、コンバータ１２１を介して蓄電装置１１０を充電する。

インバータ１２２Ｂは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ２により制御され、コンバータ１２１からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１３０Ｂ（以下、「ＭＧ２」とも称する。）を駆動する。また、インバータ１２２Ｂは、モータジェネレータ１３０Ｂで発電された交流電力を直流電力に変換し、コンバータ１２１を介して蓄電装置１１０を充電する。

モータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂの各出力軸は、たとえばプラネタリギヤのような動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０Ａに結合される。そして、モータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂからの駆動力が駆動輪１５０に伝達される。

また、モータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂは、動力伝達ギヤ１４０Ａを介して、エンジン１６０とも結合される。エンジン１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＤＲＶによって制御される。エンジン１６０から発生される駆動力は、動力伝達ギヤ１４０Ａを介して駆動輪１５０およびモータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂに伝達される。ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂおよびエンジン１６０で発生される駆動力を協調的に制御して、車両を走行させる。

なお、実施の形態２においては、モータジェネレータ１３０Ａは、エンジン１６０を始動する際のスタータモータとして用いられるとともに、エンジン１６０により駆動されて発電を行なう発電機として専ら用いられるものとする。また、モータジェネレータ１３０Ｂは、蓄電装置１１０からの電力を用いて駆動輪１５０を駆動するための電動機として専ら用いられるものとする。

また、図７においては、２台のモータジェネレータと１台のエンジンが備えられる構成の例が示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、たとえば、モータジェネレータが１台であってもよい。あるいは、２台より多くのモータジェネレータが備えられる場合であってもよい。

このような構成では、実施の形態１の図２における機能ブロック図において、駆動制御部３４０は、コンバータおよびインバータの制御信号とともに、エンジンを駆動するための制御信号ＤＲＶも生成する。

図８は、実施の形態２における慣性走行制御の概要を説明するためのタイムチャートである。図８においては、理解を容易にするために、実施の形態１の図５と同様に、車両が登り坂を走行してイナーシャが低下する場合を例として説明するが、イナーシャが増加する場合にも適用可能である。

図２および図８を参照して、時刻ｔ４１から時刻ｔ４８までは、実施の形態１の図５における時刻ｔ２８までの動作と同様に、モータジェネレータ１３０Ｂ（ＭＧ２）からの駆動力により駆動力変更運転が実行される。

そして、時刻ｔ４８において、車両１００Ａが平坦路から登り坂に移行してイナーシャが低下すると、図３で説明したフィードバック制御によって、イナーシャの変化に対応して加速走行時の駆動力が増加される。このとき、エンジン１６０が駆動され、モータジェネレータ１３０Ｂからの駆動力とエンジン１６０からの駆動力とによって、必要とされる駆動力が出力される。

具体的には、図８において登り坂を走行している時刻ｔ４８以降においては、加速走行では、モータジェネレータ１３０Ｂからの駆動力ＰＭ２Ｂとエンジン１６０からの駆動力ＰＥ２Ｂとの和が、平坦路走行時のトータル駆動力よりも大きくなるように設定される。また、慣性走行では、モータジェネレータ１３０Ｂからの駆動力ＰＭＬＢとエンジン１６０からの駆動力ＰＥＬとの和が、平坦路走行時のトータル駆動力よりも小さくなるように設定される。

このとき、図５で説明したのと同様に、平坦路における加速走行時間および慣性走行時間と、登り坂における慣性走行時間および加速走行時間とがそれぞれ同等となるように、モータジェネレータ１３０Ｂおよびエンジン１６０の駆動力を設定することがより好ましい。

なお、図８においては、登り坂によるイナーシャの低下に伴って必要駆動力が増加した状態において、モータジェネレータとエンジンとを併用する場合を例として説明したが、平坦路走行時においてもモータジェネレータおよびエンジンを併用して走行するようにしてもよい。あるいは、いずれか一方の駆動力を一定レベルで連続運転させながら、他方の駆動力を駆動力変更運転させるようにしてもよい。

さらに、複数の駆動力を有する場合として、各々が駆動力を発生することが可能な２つモータジェネレータを用いるようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００，１００Ａ 車両、１１０ 蓄電装置、１２０ ＰＣＵ、１２１ コンバータ、１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ インバータ、１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ モータジェネレータ、１４０，１４０Ａ 動力伝達ギヤ、１５０ 駆動輪、１６０ エンジン、１７０，１８０，１８５ 電圧センサ、１７５ 電流センサ、１９０ 速度センサ、２００ イナーシャ検出部、３００ ＥＣＵ、３１０ イナーシャ演算部、３２０ 出力演算部、３２１，３２４ 減算部、３２２ ゲイン乗算部、３２３ 加算部、３２５ ＰＩＤ制御部、３３０ 記憶部、３４０ 駆動制御部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＰＬ１，ＰＬ２，ＮＬ１ 電力線。

Claims (14)

1. 車両であって、
   前記車両の走行駆動力を発生する回転電機と、
   前記回転電機を制御するための制御装置と、
   前記車両のイナーシャの変化を検出するための検出部とを備え、
   前記制御装置は、前記回転電機について、第１の駆動力を発生する第１の状態と、前記第１の状態よりも駆動力を小さくした第２の状態とを切換えながら前記車両を走行させる駆動力変更運転を実行し、
   前記制御装置は、駆動力変更運転実行中に、前記イナーシャの変化に応じて前記回転電機の駆動力を調整する、車両。
2. 前記制御装置は、駆動力変更運転実行中の前記イナーシャが維持されるように、前記回転電機の駆動力をフィードバック制御により調整する、請求項１に記載の車両。
3. 前記制御装置は、前記イナーシャが増加する場合には前記回転電機の駆動力を低下させ、前記イナーシャが低下する場合には前記回転電機の駆動力を増加させる、請求項２に記載の車両。
4. 前記制御装置は、前記イナーシャが増加する場合は、前記第２の状態において前記回転電機を回生運転する、請求項３に記載の車両。
5. 前記制御装置は、駆動力変更運転実行中において、前記第１の状態における加速度の変動および前記第２の状態における減速度の変動の少なくとも一方が維持されるように、前記回転電機の駆動力を調整する、請求項２に記載の車両。
6. 前記制御装置は、ユーザからの要求駆動力の変化が所定範囲内の場合に、駆動力変更運転を実行する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両。
7. 前記制御装置は、駆動力変更運転の実行中は、前記車両の速度が許容範囲内に維持されるように、前記第１および第２の状態を切換える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両。
8. 前記制御装置は、前記車両の速度が前記許容範囲の下限値まで低下したことに応答して前記第１の状態に切換え、前記車両の速度が前記許容範囲の上限値まで上昇したことに応答して前記第２の状態に切換える、請求項７に記載の車両。
9. 前記制御装置は、前記イナーシャの増加量が予め定められたしきい値よりも大きい場合には、前記上限値および前記下限値の少なくとも一方を増加させる、請求項８に記載の車両。
10. 前記制御装置は、前記イナーシャの低下量が予め定められたしきい値よりも大きい場合には、前記上限値および前記下限値の少なくとも一方を低下させる、請求項８に記載の車両。
11. 前記車両は、前記第２の状態においては、主に前記車両の慣性力によって走行する、請求項１に記載の車両。
12. 前記車両は、
    前記車両の走行駆動力を発生する内燃機関をさらに備える、請求項１に記載の車両。
13. 前記制御装置は、第２の駆動力を発生する第３の状態と、前記第３の状態よりも小さい駆動力とする第４の状態とを切換えながら前記車両を走行させる駆動力変更運転を実行する、請求項１２に記載の車両。
14. 車両の走行駆動力を発生する回転電機および前記車両のイナーシャの変化を検出するための検出部を有する車両の制御方法であって、
    前記回転電機を、所定のレベルの駆動力を発生させる第１の状態にするステップと、
    前記回転電機を、前記第１の状態よりも駆動力を小さくした第２の状態にするステップと、
    前記第１および第２の状態を切換えながら前記車両を走行させる駆動力変更運転を実行するステップと、
    駆動力変更運転実行中に、前記イナーシャの変化に応じて前記回転電機の駆動力を調整するステップとを備える、車両の制御方法。

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