JP2014094665A - 車両のハイブリッドシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】電気エネルギの消費の抑制と騒音の低減とを両立可能な車両のハイブリッドシステムを提供する。
【解決手段】本発明は、エンジン2の駆動力とモータ4の駆動力とを用いて走行する車両1のハイブリッドシステム100であって、車両1の進行方向に位置する地点における当該車両1から発せられる騒音レベルを演算する騒音演算部11と、騒音演算部11が演算した騒音レベルの累積値を演算する騒音累積部12と、騒音累積部12が演算した騒音レベルの累積値が設定値を超えるか否かを判定する騒音判定部13と、騒音レベルの累積値が設定値を超えると騒音判定部13が判定した場合に、エンジン2の回転を抑制又は停止するエンジン制御部14とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両のハイブリッドシステムに関するものである。
従来から、動力源としてエンジンとモータとを併用して車両を走行させるハイブリッドシステムが用いられている。特許文献1には、ハイブリッド車両が住宅地や自宅付近を走行する際に、エンジンを停止させてEV(Electric Vehicle)走行を行う車載装置が開示されている。この車載装置は、時間帯と道路幅とから低騒音にて走行すべきであると判定した場合に、ハイブリッド車両をEV走行に切り換えて走行させるものである。
特開2009−280139号公報
しかしながら、例えば、トラックやバスなどの中型車や大型車では、EV走行を行うためには、乗用車と比較して大きな電気エネルギが必要である。特許文献1の車載装置は、EV走行を行う距離が長くなるおそれがあるため、中型車や大型車に適用することは困難であった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電気エネルギの消費の抑制と騒音の低減とを両立可能な車両のハイブリッドシステムを提供することを目的とする。
本発明は、エンジンの駆動力とモータの駆動力とを用いて走行する車両のハイブリッドシステムであって、前記車両の進行方向に位置する地点における当該車両から発せられる騒音レベルを演算する騒音演算部と、前記騒音演算部が演算した騒音レベルの累積値を演算する騒音累積部と、前記騒音累積部が演算した騒音レベルの累積値が設定値を超えるか否かを判定する騒音判定部と、騒音レベルの累積値が前記設定値を超えると前記騒音判定部が判定した場合に、前記エンジンの回転を抑制又は停止するエンジン制御部と、を備える。
本発明では、エンジン制御部は、車両の進行方向に位置する地点における当該車両から発せられる騒音レベルの累積値が設定値を超える場合にエンジンの回転を抑制又は停止する。即ち、エンジン制御部は、そのままの状態で走行を続けると車両の進行方向に位置する地点における騒音レベルの累積値が設定値を超える場合に、エンジンの回転を抑制又は停止する。よって、騒音の抑制が必要な場合にのみエンジンを停止してEV走行を行うこととなる。したがって、電気エネルギの消費の抑制と騒音の低減とを両立可能である。
本発明の実施の形態に係る車両のハイブリッドシステムの構成図である。 車両のハイブリッドシステムの作用を説明するフローチャートである。 車両のハイブリッドシステムの作用を説明するフローチャートである。 車両のハイブリッドシステムの作用を説明する図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
まず、図1を参照して、本発明の実施の形態に係る車両のハイブリッドシステム(以下、単に「ハイブリッドシステム」と称する。)100の構成について説明する。
ハイブリッドシステム100が適用される車両1は、駆動力を発生する内燃機関であるエンジン2と、エンジン2からの駆動力を伝達及び遮断可能なクラッチ3と、エンジン2が発生する駆動力に更に駆動力を付与するモータ4と、エンジン2及びモータ4から入力された駆動力を変速して駆動輪(図示省略)に伝達するトランスミッション5とを備える。車両1は、エンジン2の駆動力とモータ4の駆動力とを用いて走行するパラレル式のハイブリッド車両である。
エンジン2は、電動モータであるスタータ6によって始動される。エンジン2は、車両1がエンジン2のみの駆動力によって走行する場合、及びエンジン2とモータ4との駆動力によってHEV(Hybrid Electric Vehicle)走行する場合に運転される。エンジン2は、車両1がモータ4のみの駆動力によってEV(Electric Vehicle)走行する場合には停止する。
モータ4は、バッテリ7に蓄えられた電気エネルギを用いて駆動される。また、モータ4は、車両1が惰行運転される際には、トランスミッション5を通じて伝達される駆動輪の回転を受けて発電機として用いられる。この場合、モータ4によって発電された電気エネルギはバッテリ7に充電される。
ハイブリッドシステム100は、システム全体を制御するコントローラ10と、エンジン2の運転を制御するエンジンコントローラ22と、クラッチ3の断接を制御するクラッチコントローラ23と、バッテリ7を制御するバッテリコントローラ24と、トランスミッション5を制御するトランスミッションコントローラ25とを備える。
エンジンコントローラ22は、エンジン2の回転数と発生トルクとを検出する。また、エンジンコントローラ22は、スタータ6の作動を制御する。
クラッチコントローラ23は、クラッチ3を介して伝達される駆動トルクと回転数とを検出する。また、クラッチコントローラ23は、クラッチ3のストロークを検出する。
バッテリコントローラ24は、バッテリ7の電流とSOC(State of charge:充電状態)とを検出する。バッテリコントローラ24は、モータ4の出力を検出する。
トランスミッションコントローラ25は、トランスミッション5の変速状態を検出し、車両1の車速を演算する。また、トランスミッションコントローラ25は、トランスミッション5の状態から、車両1が走行している道路の勾配を検出する。
また、ハイブリッドシステム100は、車両1から実際に発せられる騒音レベルを検出する騒音センサ26と、騒音センサ26を制御する騒音コントローラ27と、車両1から発せられるその他の騒音を検出する車両コントローラ28とを備える。
車両コントローラ28は、車両1において駆動系以外の部分から発せられる騒音を検出する。例えば、車両コントローラ28は、車体に設けられたドア(図示省略)の開閉を検出して、その開閉音を騒音として検出する。
騒音センサ26は、車両1に取り付けられる。騒音センサ26は、検出した騒音レベルに対応する電気信号を騒音コントローラ27に出力する。
騒音コントローラ27は、エンジンコントローラ22,クラッチコントローラ23,バッテリコントローラ24,トランスミッションコントローラ25,及び車両コントローラ28が検出した各種データから、車両1が発する騒音レベルを演算する。騒音コントローラ27は、各種データに基づいてあらかじめ作成されたマップに基づいて騒音レベルを演算する。
なお、この場合、車両1に騒音センサ26を設ける必要はない。例えば、騒音コントローラ27は、エンジンコントローラ22が検出したエンジン2の回転数と、トランスミッションコントローラ25が検出した車速とに基づいてあらかじめ作成されたマップから車両1の騒音レベルを演算する。
騒音コントローラ27は、車両1に騒音センサ26が設けられる場合には、騒音センサ26から騒音コントローラ27に出力された電気信号に基づいて、車両1の実際の騒音レベルを演算する。騒音コントローラ27は、騒音センサ26が検出した車両1の実際の騒音レベルと、上述したマップから演算された騒音レベルとを共に用いて車両1の騒音レベルを演算してもよい。
コントローラ10は、ハイブリッドシステム100の制御を行うものである。コントローラ10は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、及びI/Oインターフェース(入出力インターフェース)を備えたマイクロコンピュータである。RAMは、CPUの処理におけるデータを記憶する。ROMは、CPUの制御プログラム等を予め記憶する。I/Oインターフェースは、接続された機器との情報の入出力に使用される。CPUやRAMなどを、ROMに格納されたプログラムに従って動作させることによって、ハイブリッドシステム100の制御が実現される。
コントローラ10は、ハイブリッドシステム100では、エンジンコントローラ22,クラッチコントローラ23,バッテリコントローラ24,トランスミッションコントローラ25,騒音コントローラ27,及び車両コントローラ28とは別に設けられている。これに限らず、各々のコントローラをコントローラ10と一体に設けてもよい。
コントローラ10は、車両1の進行方向に位置する地点における当該車両1から発せられる騒音レベルを演算する騒音演算部11と、騒音演算部11が演算した騒音レベルの累積値を演算する騒音累積部12と、騒音累積部12が演算した騒音レベルの累積値が設定値を超えるか否かを判定する騒音判定部13と、騒音レベルの累積値が設定値を超えると騒音判定部13が判定した場合に、エンジン2の回転を抑制又は停止するエンジン制御部14と、車両1のロードノイズを演算するロードノイズ演算部15とを備える。
騒音演算部11は、車両1の進行方向に位置する地点であり車両1から所定の距離だけ離れた地点における騒音レベルを演算する。この地点は、図4に示すように、車両1から横方向に例えば5mから10m程度の所定の距離だけ離れた位置に設定される。これは、車両1が走行する道路に隣接する住居などの建物の位置における騒音レベルを想定したものである。騒音演算部11は、最初に、車両1から前方に100m離れた地点をP1とし、更に前方に100m離れた地点をP2とし、同様に前方に100mずつ離れた地点をP3からP8とする。
騒音演算部11は、P1が車両1から後方に400m離れるまでの騒音レベルの演算を継続して実行する。そして、騒音演算部11は、P1が実際に車両1から後方に400m離れると、P8から前方に100m離れた地点を再びP1として騒音レベルの演算を開始する。
このように、騒音演算部11は、車両1の前方400mから後方400mまでの間に100m間隔で設定された8つの地点(図4参照)における騒音レベルを常に演算する。つまり、騒音演算部11は、進行方向に位置する複数の地点における騒音レベルの累積値を演算する。
騒音累積部12は、騒音演算部11によって演算されたP1からP8の各々の地点における設定時間ごとの騒音レベルを累積する。ここでは、設定時間は1秒に設定される。騒音累積部12は、車両1の進行方向に位置する地点を車両1が通過する所定の距離における1秒ごとの騒音レベルの累積値を演算する。ここでは、所定の距離は、上述したように車両1の前方400mから後方400mまでの800mの距離である。
騒音累積部12は、車両1の進行方向に位置する地点の騒音レベルが設定レベルを超えた場合にのみ騒音レベルを累積する。つまり、騒音レベルが無視できる程度に低い場合には、その騒音レベルは累積されない。ここでは、設定レベルは40dBに設定される。
騒音判定部13は、車両1がそのままの状態で走行を続けた場合に、P1からP8の各々の地点における騒音レベルの累積値が設定値を超えるか否かを判定する。具体的には、騒音判定部13は、騒音レベルの累積値が2000dBを超えるか否かを判定する。
エンジン制御部14は、車両1の進行方向に位置する地点の騒音レベルの累積値が設定値を超えると騒音判定部13が判定した場合に、当該地点の騒音レベルが設定レベルを超えないようにエンジン2の回転を抑制又は停止する。具体的には、エンジン制御部14は、P1からP8のうち少なくとも一つの地点の騒音レベルの累積値が設定値を超えると騒音判定部13が判定した場合に、エンジン2の回転を抑制又は停止する。
エンジン制御部14は、車両1がエンジン2を停止した状態で走行している場合に、車両1が次に停止してから発進する際に必要なバッテリ7のSOCを確保するようにエンジン2を始動する。これにより、車両1は、発進時には常にEV走行を行うことが可能となる。
ロードノイズ演算部15は、エンジン2を停止した状態にて車両1の速度に対応してあらかじめ設定されたロードノイズの大きさを演算する。エンジン制御部14は、ロードノイズがエンジン2のアイドル回転時の騒音と比較して大きい場合には、エンジン2を始動可能とする。
次に、図2から図4を参照して、ハイブリッドシステム100の作用について説明する。
図2のフローチャートは、P1における騒音レベルの累積値を演算するものである。P2からP8についても同様の演算が行われるが、P1の場合と同様であるため、ここではP1についてのみ説明する。
ステップ201では、初期値を設定する。具体的には、P1における騒音レベルの累積値を0にリセットし、車両1とP1との距離を100mに設定する。また、ステップ202では、経過時間tを0にリセットする。なお、P2からP8の場合、車両1とP2との距離はP1よりも更に100m前方に設定され、車両1とP3以降との距離は更に100mずつ前方に設定される。
ステップ203では、車両1とP1との距離を演算する。初回演算時には、車両1とP1との距離は、初期値である100mである。
ステップ204では、P1における車両1の騒音レベルを演算する。具体的には、ステップ204では、騒音演算部11が、騒音コントローラ27が演算した車両1が発する騒音レベルに基づいて、P1における騒音レベルを演算する。
ステップ205では、P1における車両1の騒音レベルの累積値を演算する。具体的には、ステップ205では、騒音累積部12が、それまでの騒音レベルの累積値にステップ204にて演算された騒音レベルを加算する。このとき、P1における騒音レベルが設定レベルの40dBよりも低い場合には、その騒音レベルは累積値に加算されない。
ステップ206では、車両1とP1との距離が−400mよりも小さいか否かを判定する。つまり、ステップ206では、P1が車両1から後方に400mよりも大きく離間したか否かを判定する。ステップ206にて、車両1とP1との距離が−400mよりも小さい、即ちP1が車両1から後方に400mよりも大きく離間したと判定された場合には、ステップ208へ移行する。一方、ステップ206にて、車両1とP1との距離が−400mよりも小さくない、即ちP1が車両1から後方に400mの範囲内に位置していると判定された場合には、ステップ207へ移行する。
ステップ207では、車両1の騒音レベルの演算と累積値の演算とを継続するために、経過時間tに1秒を加算する。その後、再びステップ203に移行することとなる。
ステップ203では、車両1とP1との距離を再び演算する。具体的には、ステップ203では、車両1の速度に基づいて、車両1がそのままの状態で走行を続けた場合に、前回の演算から1秒の間に車両1が走行する距離が減算される。
ステップ204では、P1における車両の騒音レベルを演算する。具体的には、前回の演算から1秒後の車両1の位置に基づくため、1秒が経過して車両1がP1に近づく場合には、騒音レベルは大きくなり、1秒が経過して車両1がP1から遠ざかる場合には、騒音レベルは小さくなる。
ステップ205では、P1における車両1の騒音レベルの累積値を演算する。
以上のステップ203からステップ205の処理が、ステップ206にてP1が車両1から後方に400mよりも大きく離間したと判定されるまで繰り返される。これにより、P1が車両1の前方400mに位置してから、P1が車両1の後方に400mよりも大きく離間するまでの、P1における1秒ごとの騒音レベルの累積値が演算されることとなる。つまり、車両1がP1を通過する所定の距離における1秒ごとの騒音レベルの累積値が演算される。
ステップ208では、騒音判定部13が、P1における騒音レベルの累積値が設定値である2000dBを超えるか否かを判定する。ステップ208にて、騒音レベルの累積値が2000dBを超えると判定された場合には、ステップ209へ移行する。一方、ステップ208にて、騒音レベルの累積値が2000dBを超えていないと判定された場合には、ステップ210へ移行する。
ステップ209では、P1における騒音レベルの累積値をこれ以上大きくしないために、P1における騒音レベルが設定レベルである40dBを超えないような車両1の許容騒音レベルを演算する。
一方、ステップ210では、P1における騒音レベルの累積値が設定値である2000dBを超えていないため、許容騒音レベルを車両1が通常に走行した場合の最大騒音レベルよりも大きな値に設定する。この場合の許容騒音レベルの値は100dBに設定される。
ステップ209又はステップ210にて許容騒音レベルが設定されると、図2のフローチャートの処理を終えて、図3のフローチャートの処理に移行する。この図2のフローチャートの処理をP2からP8についても行うことで、図4に示すように車両1の前方400mから後方400mまでの間に100m間隔で設定された8つの地点における騒音レベルの累積値が常に演算されることとなる。
図3のフローチャートは、P1からP8の各々における騒音レベルの累積値に基づいて、車両1の駆動方式を設定するものである。
ステップ301では、バッテリコントローラ24が検出したバッテリ7のSOCが下限値よりも大きいか否かを判定する。この下限値は、車両1が次に停止してから発進する際に必要なバッテリ7のSOCに設定される。ステップ301は、バッテリ7のSOCがEV走行を行うのに充分であるか否かを判定するものである。
ステップ301にて、バッテリ7のSOCが下限値よりも大きいと判定された場合には、ステップ302に移行する。一方、ステップ301にて、バッテリ7のSOCが下限値以下であると判定された場合には、ステップ314に移行する。ステップ314では、バッテリ7のSOCがEV走行を行うのに充分でないため、エンジン2のみによる運転を行い、ステップ301にリターンする。
ステップ302では、図2のフローチャートの処理にて演算されたP1からP8の各々における許容騒音レベルを読み込む。
ステップ303では、トランスミッションコントローラ25が検出した車両1の速度が設定速度よりも低いか否かを判定する。この設定速度は20km/hに設定される。ステップ303の判定は、車両1の速度が比較的低い場合に、基本的にEV走行を行うためのものである。ステップ303にて、車両1の速度が20km/hよりも小さいと判定された場合には、ステップ311へ移行する。一方、ステップ303にて、車両1の速度が20km/h以上であると判定された場合には、ステップ304へ移行する。
ステップ311では、許容騒音レベルの最小値が70dBよりも小さいか否かを判定する。ステップ311にて、許容騒音レベルの最小値が70dBよりも小さいと判定された場合には、ステップ312へ移行してEV走行を行う。このように、車両1の速度が比較的低く、かつ、許容騒音レベルの最小値が比較的小さい場合には、車両1はEV走行を行い、ステップ301にリターンする。
一方、ステップ311にて、許容騒音レベルの最小値が70dB以上であると判定された場合には、ステップ313へ移行してエンジン2の始動を許可する。このように、車両1の速度が比較的低くても、許容騒音レベルの最小値が比較的大きい場合には、車両1はHEV走行を行い、ステップ301にリターンする。
ステップ304では、P1からP8の許容騒音レベルの最小値から、最大エンジン回転数と最大モータ回転数とを演算する。具体的には、ステップ304では、P1からP8の許容騒音レベルの最小値を実際の騒音値が超えないようなエンジン2の回転数とモータ4の回転数とを、あらかじめ設定されたマップから演算する。
ステップ305では、運転者によるアクセル操作に基づき、アクセル開度が50%よりも大きいか否かを判定する。ステップ305にて、アクセル開度が50%よりも大きいと判定された場合には、ステップ307に移行する。一方、ステップ305にて、アクセル開度が50%以下であると判定された場合には、ステップ306に移行する。
ステップ306では、アクセル開度が比較的小さく大きな駆動力が必要でないため、最大モータ回転数以下でモータ4を運転してEV走行を行う。一方、ステップ307では、アクセル開度が比較的大きく大きな駆動力が必要であるため、最大エンジン回転数以下でエンジン2を運転し、最大モータ回転数以下でモータ4を運転してHEV走行を行う。
このように、車両1では、その進行方向に位置するP1からP8において、車両1から発せられる騒音レベルの累積値が設定値である2000dBを超える場合にエンジン2の回転を抑制又は停止する。即ち、エンジン制御部14は、車両1がそのままの状態で走行を続けるとP1からP8における騒音レベルの累積値が2000dBを超える場合に、エンジン2の回転を抑制又は停止する。よって、騒音の抑制が必要な場合にのみエンジン2を停止してEV走行を行うこととなる。したがって、電気エネルギの消費の抑制と騒音の低減とを両立可能である。
車両1が比較的低速で走行している場合には、車両1の前方400mから後方400mまでの区間を抜けるのに時間がかかるため、騒音レベルの累積回数が多くなり、その分累積値も大きくなる。よって、車両1は、比較的低速で走行する場合には、EV走行を行う可能性が高くなる。
一方、車両1が比較的高速で走行している場合には、車両1の前方400mから後方400mまでの区間を抜けるのに時間がかからないため、騒音レベルの累積回数が少なくなり、その分累積値も小さくなる。よって、車両1は、比較的高速で走行する場合には、HEV走行又はエンジン2による走行を行う可能性が高くなる。
ステップ308では、ロードノイズ演算部15が演算した車両1のロードノイズを読み込む。
ステップ309では、車両1のロードノイズがアイドル時のエンジン2の騒音よりも大きいか否かを判定する。ステップ309にて、車両1のロードノイズがアイドル時のエンジン2の騒音よりも大きいと判定された場合には、ステップ310に移行する。一方、ステップ309にて、車両1のロードノイズがアイドル時のエンジン2の騒音以下であると判定された場合には、ステップ301にリターンする。
ステップ310では、車両1のロードノイズが大きく、エンジン2を始動しても影響が小さいため、ロードノイズよりも騒音が小さくなる回転数でのエンジン2の運転を許可する。これにより、車両1はHEV走行を行うこととなる。
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
車両1では、その進行方向に位置するP1からP8において、車両1から発せられる騒音レベルの累積値が設定値である2000dBを超える場合にエンジン2の回転を抑制又は停止する。即ち、エンジン制御部14は、車両1がそのままの状態で走行を続けるとP1からP8における騒音レベルの累積値が2000dBを超える場合に、エンジン2の回転を抑制又は停止する。よって、騒音の抑制が必要な場合にのみエンジン2を停止してEV走行を行うこととなる。したがって、電気エネルギの消費の抑制と騒音の低減とを両立可能である。
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
100 ハイブリッドシステム
1 車両
2 エンジン
4 モータ
7 バッテリ
10 コントローラ
11 騒音演算部
12 騒音累積部
13 騒音判定部
14 エンジン制御部
15 ロードノイズ演算部
26 騒音センサ

Claims (7)

  1. エンジンの駆動力とモータの駆動力とを用いて走行する車両のハイブリッドシステムであって、
    前記車両の進行方向に位置する地点における当該車両から発せられる騒音レベルを演算する騒音演算部と、
    前記騒音演算部が演算した騒音レベルの累積値を演算する騒音累積部と、
    前記騒音累積部が演算した騒音レベルの累積値が設定値を超えるか否かを判定する騒音判定部と、
    騒音レベルの累積値が前記設定値を超えると前記騒音判定部が判定した場合に、前記エンジンの回転を抑制又は停止するエンジン制御部と、を備えることを特徴とする車両のハイブリッドシステム。
  2. 前記騒音累積部は、前記車両の進行方向に位置する地点を前記車両が通過する所定の距離における設定時間ごとの騒音レベルの累積値を演算することを特徴とする請求項1に記載の車両のハイブリッドシステム。
  3. 前記騒音累積部は、前記車両の進行方向に位置する地点の騒音レベルが設定レベルを超えた場合にのみ騒音レベルを累積することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両のハイブリッドシステム。
  4. 前記エンジン制御部は、前記車両の進行方向に位置する地点の騒音レベルの累積値が前記設定値を超えると前記騒音判定部が判定した場合に、当該地点の騒音レベルが前記設定レベルを超えないように前記エンジンの回転を抑制又は停止することを特徴とする請求項3に記載の車両のハイブリッドシステム。
  5. 前記騒音累積部は、進行方向に位置する複数の地点における騒音レベルの累積値を演算し、
    前記騒音判定部は、各々の地点における騒音レベルの累積値が前記設定値を超えるか否かを判定し、
    前記エンジン制御部は、少なくとも一つの地点の騒音レベルの累積値が前記設定値を超えると前記騒音判定部が判定した場合に、前記エンジンの回転を抑制又は停止することを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の車両のハイブリッドシステム。
  6. 前記車両のロードノイズを演算するロードノイズ演算部を更に備え、
    前記エンジン制御部は、前記エンジンを停止した状態で前記ロードノイズが前記エンジンのアイドル回転時の騒音と比較して大きい場合には、前記エンジンを始動可能とすることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の車両のハイブリッドシステム。
  7. 前記エンジン制御部は、前記車両が前記エンジンを停止した状態で走行している場合に、前記車両が次に停止してから発進する際に必要なバッテリのSOCを確保するように前記エンジンを始動することを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の車両のハイブリッドシステム。
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