JP2016175496A - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも高速走行時における回生効率を向上しつつ、オートクルーズモードにおける操舵アシストを停止することなく、かつバッテリーの充電状態を適正範囲に維持しながら燃料消費量を削減して燃費を向上するハイブリッド車両及びその制御方法を提供する。【解決手段】プロペラシャフト２５をモータージェネレーター３３の回転軸３２及び第２パワステポンプ４５の駆動軸４６のそれぞれに接続する減速機構３０と、ステアリングユニット５３へのパワステフルードの供給源を第２パワステポンプ４５に切り換える切換装置とを備え、制御装置８０を、急降坂路Ｌ１を予測し、急降坂路Ｌ１では惰性走行を選択すると共にその惰性走行の開始地点Ｂに到達するまでにアシスト走行又はモータ走行のどちらか一方を選択して、開始地点Ｂにおけるバッテリー３５の充電状態Ｃｅを低充電状態Ｃｌにする制御を行う構成にした。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両及びその制御方法に関し、より詳細には、従来よりも高速走行時における回生効率を向上しつつ、オートクルーズモードにおける操舵アシストを停止することなく、かつバッテリーの充電状態を適正範囲に維持しながら燃料消費量を削減して燃費を向上するハイブリッド車両及びその制御方法に関する。

近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や制動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる（例えば、特許文献１を参照）。

このような、いわゆるパラレル型のＨＥＶでは、モータージェネレーターは、通常はエンジンの回転動力を変速するトランスミッションのエンジン側から車両の駆動系に接続される。そのため、ＨＥＶの高速走行中（例えば、５０〜９０ｋｍ／ｈ）に慣性走行状態になった時は、トランスミッションは高速段に変速されているので、モータージェネレーターにおける回生制動トルクが小さくなって発電の高効率点から外れてしまうため、回生発電の効率を向上することが困難であるという問題があった。

また、モータージェネレーターを配置するために既存の車両のパワートレインコンポーネントのレイアウトの大幅な変更等が必要となるため、既存の車両をＨＥＶ化して転用することが容易ではないという問題もあった。

このような問題を解決するために、発明者は、車両のプロペラシャフトとモータージェネレーターの回転軸とを、モータージェネレーターの回転軸を入力軸とし、かつプロペラシャフトを出力軸とする減速機構を介して接続することを考案した。

また、発明者は、その新たに考案したＨＥＶの燃費を向上するために、詳しくはＨＥＶ化したバスやトラックなどの大型車両の燃費を向上するために、オートクルーズモードにおける燃料消費量に着目した。

オートクルーズモードでは、エンジンの駆動力で走行するエンジン走行、エンジン及びモータージェネレーターの両方の駆動力で走行するアシスト走行、モータージェネレーターの駆動力で走行するモータ走行、並びに、エンジン及びモータージェネレーターの駆動力を付与しない惰性走行を適時選択して、車速を目標速度に維持している。

しかしながら、バスやトラックなどの大型車両においては、運転者の操舵を補助するステアリングユニット（パワーステアリング）として、出力、操舵性、及び信頼性の観点から油圧式のステアリングユニットが採用されており、走行中は、この油圧式のステアリングユニットに、エンジンの駆動力が伝達されて駆動するパワステポンプから常時パワステフルードを供給する必要がある。そのため、モータ走行中や惰性走行中には、エンジンを停止できないために、燃料消費量を削減できないという問題があった。

また、車体に加わる重力加速度による前進方向の力だけで加速できる急降坂路が長く続く場合に、ＨＥＶの車速が目標速度よりも速くなったときには、エンジンブレーキやフッ
トブレーキなどによる制動力で目標速度を維持しようとするので、これらによるエネルギー損失が発生して、燃費が悪化するという問題があった。

さらに、この燃費の悪化を解消するために、急降坂路ではモータージェネレーターで回生発電する回生ブレーキを優先的に作動させるようにするには、そのような急降坂路の開始地点に到達するまでに、バッテリーの充電状態を低い状態にする必要があるという問題もあった。

特開２００２−２３８１０５号公報

本発明の目的は、従来よりも高速走行時における回生効率を向上しつつ、オートクルーズモードにおける操舵アシストを停止することなく、かつバッテリーの充電状態を適正範囲に維持しながら燃料消費量を削減して燃費を向上することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することである。

上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、ディーゼルエンジンにクラッチを介して接続されたトランスミッション及び駆動輪を駆動するデファレンシャルを連結するプロペラシャフトと、該ディーゼルエンジン及びバッテリーに電気的に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、該ディーゼルエンジンに連結された第１パワステポンプと、該第１パワステポンプから供給されたパワステフルードを利用してステアリングの操舵をアシストするステアリングユニットと、地図情報を取得する地図情報取得装置と、車重を推定する車重推定装置と、車速を取得する車速取得装置と、制御装置とを備えたハイブリッド車両において、前記プロペラシャフトと前記モータージェネレーターの回転軸とを、該モータージェネレーターの回転軸を入力軸とし、かつ該プロペラシャフトを出力軸として接続する減速機構と、該減速機構を介して該プロペラシャフトに連結される第２パワステポンプと、前記ディーゼルエンジンの停止に伴って前記第１パワステポンプが停止した場合には、前記ステアリングユニットに供給されるパワステフルードの供給源を該第１パワステポンプから該第２パワステポンプに切り換える切換装置とを備え、前記制御装置を、前記車速を予め設定された目標速度範囲に維持するオートクルーズモードが設定された場合に、前記ディーゼルエンジン及び前記モータージェネレーターの駆動力を前記プロペラシャフトに伝達しない惰性走行を前記地図情報及び前記車重に基づいて選択したときは、該惰性走行中に前記クラッチを切断状態にすると共に燃料の噴射の停止により前記ディーゼルエンジンを停止する制御を行うことに加えて、前記惰性走行中の少なくとも一部の区間で、前記モータージェネレーターにより回生発電して回生ブレーキを作動させたと仮定したときに、前記車速を予め設定された目標速度範囲の上限速度以下に維持する急降坂路を前記地図情報及び前記車重に基づいて予測する制御を行い、さらに、予測した前記急降坂路では前記惰性走行を選択すると共に、該惰性走行の開始地点に到達するまでに、少なくとも前記モータージェネレーターから前記減速機構を経由して前記プロペラシャフトに伝達された駆動力で走行するアシスト走行又はモータ走行のどちらか一方を選択して、該開始地点における前記バッテリーの充電状態を満放電状態以上、半充電状態以下に設定された低充電状態にする制御を行う構成にしたことを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、オートクルーズモードが設定された場合には、ディーゼルエンジンからクラッチ及びトランスミッション
を経由してプロペラシャフトに伝達する駆動力で走行するエンジン走行と、該ディーゼルエンジンの駆動力及びバッテリーに電気的に接続されたモータージェネレーターから減速機構を経由して該プロペラシャフトに伝達する駆動力の両方で走行するアシスト走行と、該モータージェネレーターの駆動力で走行するモータ走行と、該ディーゼルエンジン及び該モータージェネレーターの駆動力を該プロペラシャフトに伝達しない惰性走行とを、地図情報及び車重に基づいて適時選択して、車速を予め設定された目標速度範囲に維持して自動走行すると共に、前記惰性走行を選択した場合には、前記クラッチを切断状態にして前記ディーゼルエンジンを停止すると共に、該ディーゼルエンジンの停止に伴って停止した第１パワステポンプの代わりに、前記プロペラシャフトから前記減速機構を介して伝達された回転動力で第２パワステポンプを駆動させてステアリングユニットにパワステフルードを供給するハイブリッド車両の制御方法であって、前記惰性走行中の少なくとも一部の区間で前記モータージェネレーターにより回生発電して回生ブレーキを作動させたと仮定した場合に、前記車速を前記目標速度範囲の上限速度以下に維持する急降坂路を前記地図情報及び前記車重に基づいて予測し、前記急降坂路では前記惰性走行を選択すると共に、該惰性走行の開始地点に到達するまでに、前記アシスト走行又は前記モータ走行のどちらか一方を選択して、該開始地点における前記バッテリーの充電状態を満放電状態以上、半充電状態以下に設定された低充電状態にすることを特徴とする方法である。

本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、モータージェネレーターの回転軸とプロペラシャフトとを減速機構を介して接続することで、従来よりも高速走行時における回生効率を向上することができる。

また、第２パワステポンプをプロペラシャフトに減速機構を介して接続し、第１パワステポンプの駆動が停止した場合のパワステフルードの供給源を第２パワステポンプに切り換えることで、第１パワステポンプの駆動が停止しても、ステアリングユニットへのパワステフルードの供給が常時維持されるので、操舵アシストが停止されることを回避できる。

加えて、オートクルーズモードでの惰性走行中は、クラッチを切断状態にすると共に燃料の噴射を停止してディーゼルエンジンを停止してアイドリングストップ状態にするようにしたので、惰性走行中の燃料消費量を削減できる。

さらに、惰性走行中の少なくとも一部の区間でモータージェネレーターにより回生発電して回生ブレーキを作動させたと仮定した場合に、車速を上限速度以下に維持可能な急降坂路を予測し、その急降坂路における惰性走行の開始地点までに、バッテリーの充電状態を低充電状態にするようにしたので、実際に急降坂路の惰性走行中には、モータージェネレーターを回生発電する回生ブレーキの作動機会を増加することができる。

これにより、急降坂路でエンジンブレーキやフットブレーキの作動時に無駄に消費されるエネルギーの損失を回避でき、かつモータージェネレーターの発電のためのディーゼルエンジンの駆動による燃料消費量を抑制できるので、燃費を向上することができる。

そのうえ、惰性走行の開始地点まではアシスト走行又はモータ走行を選択するようにしたので、バッテリーに充電された電力によりモータージェネレーターを回転駆動して、ディーゼルエンジンの出力を抑制したり、エンジン回転数を低回転側にしたりできるので、急降坂路以外の走行時の燃料消費量を削減できる。

本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。 図１の車載ネットワークや制御信号線を示す構成図である。 本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。 平坦路及び急降坂路をオートクルーズモードで走行した場合の、車速、エンジントルク、モータージェネレータートルク、バッテリーの充電状態、及び標高との関係を例示した説明図である。 急登坂路及び急降坂路をオートクルーズモードで走行した場合の、車速、エンジントルク、モータージェネレータートルク、バッテリーの充電状態、及び標高との関係を例示した説明図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１及び図２は、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。なお、図２の一点鎖線は、車載ネットワークや制御信号線を示している。

このハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）は、バスやトラックなどの大型車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるディーゼルエンジン１０及びモータージェネレーター３３を有するハイブリッドシステムを備えている。また、このＨＥＶは、パワステフルード５１を利用してステアリング５４の操舵をアシストするステアリングユニット５３を有するパワーステアリングシステムを備えている。さらに、このＨＥＶは、制御装置８０に運転者によってオートクルーズ作動スイッチ８１が投入された場合に、オートクルーズモードを実行するように構成されている。

まず、ＨＥＶのハイブリッドシステムについて説明する。ディーゼルエンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では６個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このクランクシャフト１３の回転動力は、流体継手１４及び湿式多板クラッチ１５（以下、クラッチ１５という。）を通じてトランスミッション２０に伝達される。なお、流体継手１４及び湿式多板クラッチ１５の代わりに、乾式クラッチを用いる場合もある。

トランスミッション２０には、ＨＥＶの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ自動的に変速するＡＭＴが用いられている。このトランスミッション２０は、入力された回転動力を複数段に変速可能な主変速機構２１と、その主変速機構２１から伝達された回転動力を低速段と高速段の２段に変速可能な副変速機構２２とから構成されている。

トランスミッション２０で変速された回転動力は、アウトプットシャフト２３に連結するプロペラシャフト２５を通じてデファレンシャル２６に伝達され、ダブルタイヤからなる一対の駆動輪２７にそれぞれ駆動力として分配される。

モータージェネレーター３３は、インバーター３４を通じてバッテリー３５に電気的に接続されている。

これらのディーゼルエンジン１０及びモータージェネレーター３３は、制御装置８０により制御される。具体的には、ディーゼルエンジン１０は、回転数センサ８６で検出されたエンジン回転数Ｎｅやアクセル開度センサ９２で検出したアクセルペダルの踏み込み量に基づいて気筒１２への燃料の噴射量や噴射タイミングが調節される。また、モータージェネレーター３３は、バッテリー３５の充電状態（ＳＯＣ）などに応じてインバーター３４の周波数やバッテリー３５及びモータージェネレーター３３の間の電流値が調節され、ＨＥＶの発進時や加速時には、モータージェネレーター３３により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター３３による回生発電を行って、余剰の運動エネルギーを電力に変換してバッテリー３５に充電する。

そして、プロペラシャフト２５とモータージェネレーター３３の回転軸３２とは、減速機構３０を介して接続されている。この減速機構３０は、モータージェネレーター３３の回転軸３２を入力軸とし、かつプロペラシャフト２５を出力軸としている。つまり、減速機構３０においては、モータージェネレーター３３の回転数Ｎｍに対するプロペラシャフト２５の回転数Ｎｐの割合である減速比（Ｎｍ／Ｎｐ）が１．０より大となる。なお、この減速比は、固定又は可変のいずれに設定されていてもよい。

この減速機構３０を設けることで、高速走行中の慣性走行時において、トランスミッション２０のギア段にかかわらず、モータージェネレーター３３の回生制動トルクを減速機構３０により大きくすることができるため、回生効率を向上することができる。

また、車両のプロペラシャフト２５に減速機構３０を新たに取り付けるだけであり、パワートレインコンポーネントのレイアウトの変更が非常に小さくて済むため、既存の車両からの転用を従来よりも容易に行うことができる。

続いてＨＥＶのパワースアリングシステムについて説明する。このパワーステアリングシステムにおいては、第１パワステポンプ４０の駆動軸４１がＶベルト４２またはギアを介してディーゼルエンジン１０のクランクシャフト１３に接続されており、ディーゼルエンジン１０によって駆動された第１パワステポンプ４０が、第１油圧回路４３にパワステフルード４４を圧送している。そして、ステアリングユニット５３が、供給されたパワステフルード５１を利用してステアリング５４の操舵をアシストしている。なお、この実施形態のＨＥＶは大型車両であるため、ステアリングユニット５３として、出力が大きく、且つ操舵性及び信頼性に優れた油圧式のパワーシリンダを備えた油圧式のステアリングユニットを用いている。

そして、第２パワステポンプ４５は、減速機構３０を介してプロペラシャフト２５に連結されている。また、パワステフルード５１の供給源を第１パワステポンプ４０から第２パワステポンプ４５に切り換えるダブルチェックバルブ４９、各種油圧回路（第１油圧回路４３、第２油圧回路４７及び主油圧回路５０）、及びアキュムレーター５２からなる切換装置により、ディーゼルエンジン１０の停止に伴って第１パワステポンプ４０が停止した場合には、ステアリングユニット５３に供給されるパワステフルード５１の供給源を第１パワステポンプ４０から第２パワステポンプ４５に切り換えている。

第１油圧回路４３は、第１パワステポンプ４０とダブルチェックバルブ４９とを連通している。第２油圧回路４７は、第２パワステポンプ４５とダブルチェックバルブ４９とを連通している。なお、第１油圧回路４３の第１パワステポンプ４０よりも上流側の端部及び第２油圧回路４７の第２パワステポンプ４５よりも上流側の端部は、パワステフルード４４、４８を貯留する図示しないリザーバタンクに接続されている。主油圧回路５０は、ダブルチェックバルブ４９とステアリングユニット５３とを連通している。また、主油圧回路５０の通路途中は分岐して、アキュムレーター５２に接続されている。

第２パワステポンプ４５の駆動軸４６は、減速機構３０を介してプロペラシャフト２５に連結されており、具体的には、第２パワステポンプ４５の減速機構３０のプロペラシャフト２５及びモータージェネレーター３３を連結する第１動力伝達経路１０４とは別に配設された第２動力伝達経路１０５を介してプロペラシャフト２５に連結されている。なお、第１動力伝達経路１０４及び第２動力伝達経路１０５は、ギア機構、ベルト機構、及びチェーン機構を例示できる。また、第２動力伝達経路１０５をプロペラシャフト２５に連結自在に構成すると、第２パワステポンプ４５を駆動しない場合に、プロペラシャフト２５との連結を解除でき、その分、駆動損失を低減できる。

ダブルチェックバルブ４９は、第１パワステポンプ４０及び第２パワステポンプ４５から供給されたパワステフルード４４、４８のうち圧力の高い方を、主油圧回路５０を介して優先的にステアリングユニット５３へ導出するバルブである。そのため、第２パワステポンプ４５のパワステフルード４８の設定吐出圧は、第１パワステポンプ４０のパワステフルード４４の設定吐出圧よりも小さくなるように設定されることが好ましい。具体的には第２パワステポンプ４５にはリリーフ弁が設けられており、このリリーフ弁を調整することで、第２パワステポンプ４５の設定吐出圧は第１パワステポンプ４０の設定吐出圧よりも小さい値に調整されている。

アキュムレーター５２は、第１パワステポンプ４０及び第２パワステポンプ４５から供給されダブルチェックバルブ４９を経由したパワステフルード５１（＝４４、４８）を蓄積し、パワステフルード５１の供給源がダブルチェックバルブ４９で切り換えられるときに、その蓄積されたパワステフルード５１をステアリングユニット５３に供給する。このアキュムレーター５２により、ステアリングユニット５３に供給されるパワステフルード５１の圧力が大きく変動することを抑制することができるので、ドライバビリティの悪化を回避できる。

このように、減速機構３０を介して第２パワステポンプ４５をプロペラシャフト２５に連結し、さらに、切換装置によりパワステフルード５１の供給源を第１パワステポンプ４０から第２パワステポンプ４５に切り換えることにより、走行中に第１パワステポンプ４０からパワステフルード４４が供給されない場合でも、減速機構３０を介してプロペラシャフト２５の回転動力によって駆動された第２パワステポンプ４５から圧送されたパワステフルード４８をステアリングユニット５３へ供給することができる。これにより、走行中にディーゼルエンジン１０を停止しても、走行中のステアリング５４の操舵アシストが停止されることを回避できる。

なお、走行中に第１パワステポンプ４０からパワステフルード４４が供給されない場合は、例えば、ディーゼルエンジン１０が停止する場合、第１パワステポンプ４０が失陥する又は第１油圧回路４３が破損するなどの状況に陥った場合、及び、ＨＥＶがモータージェネレーター３３の駆動力のみで走行する場合を例示できる。

続いてオートクルーズモードについて説明する。このオートクルーズモードは、特に高速道路を走行する際に使用されており、制御装置８０に記憶されたプログラムが、運転者によってオートクルーズ作動スイッチ８１が投入された場合にＨＥＶを自動走行させて予定通りに運行させるモードである。

具体的には、オートクルーズ作動スイッチ８１が投入された場合に、制御装置８０が、エンジン走行、アシスト走行、モータ走行、及び惰性走行を、地図情報取得装置８２で取得された地図情報及び車重推定装置８３で推定された車重Ｍに基づいて適時選択して、車輪速センサ８４で取得された車速Ｖを予め設定された目標速度範囲に維持してＨＥＶを自動走行させるモードである。

なお、オートクルーズモード中には、アクセル開度センサ９２でアクセルペダルの踏み込みが検出されるとディーゼルエンジン１０からの駆動力により加速させることもできる。また、ブレーキペダル開度センサ９３でブレーキペダルの踏み込みが検出される、図示しないクラッチペダルの踏み込みが検出される、あるいは、オートクルーズ作動スイッチ８１の投入が解除されると、オートクルーズモードは解除される。

目標速度範囲は、目標速度ｖａを基準とした上限速度ｖｂと下限速度ｖｃとの間の範囲のことである。これら目標速度ｖａ、上限速度ｖｂ、及び下限速度ｖｃは、運転手が任意の値にそれぞれ設定でき、例えば、目標速度ｖａは７０ｋｍ／ｈ以上、９０ｋｍ／ｈ以下に設定され、上限速度ｖｂは目標速度ｖａに対して０ｋｍ／以上、＋１０ｋｍ／ｈ以下の速度に設定され、下限速度ｖｃは目標速度ｖａに対して−１０ｋｍ／ｈ以上、０ｋｍ／ｈ以下の速度に設定される。

地図情報取得装置８２としては、制御装置８０にそれぞれ接続された、衛星測位システム（ＧＰＳ）と通信してＨＥＶの現在位置を取得する手段と、三次元道路データが記憶されたサーバーと通信して走行路の勾配θ及び走行距離ｓを含む三次元道路データを取得する手段と、ＨＥＶがこれから走行する走行路の勾配θ及び走行距離ｓを抽出する手段とからなり、例えば、ＨＥＶの前方の１ｋｍ以上、５ｋｍ以下の走行路を、走行距離ｓを５００ｍごとに区切り、その走行距離ｓごとの勾配θを取得する装置や、勾配θごとに区切りその勾配θごとの走行距離ｓを取得する装置を例示できる。

また、この地図情報取得装置８２としては、少なくとも走行路の勾配θ及び走行距離ｓが取得できる機能を有するものであればその具体的構成は特に限定されるものではなく、例えば、ドライブレコーダーに記憶された三次元道路データから走行路の勾配θ及び走行距離ｓを取得するものも例示できる。また、勾配θにおいては、車輪速センサ８４や加速度センサ（Ｇセンサ）８５との取得した値に基づいて算出してもよい。

車重推定装置８３としては、制御装置８０に記憶されて、制御装置８０により発進加速時のモータ走行が行われたときに車重Ｍを推定するプログラム、具体的には、駆動輪２７に伝達される駆動力Ｆｍが走行抵抗Ｒに等しくなるとして、発進加速時のモータ走行におけるインバーター３４で取得したモータージェネレーター３３の出力トルクＴｍと、モータージェネレーター３３の回転数を取得するモータ用回転センサ３６で取得した車両加速度（以下、加速度）ａとに基づいて、車重Ｍを推定するプログラムを例示できる。

この車重推定装置８３としては、ＨＥＶの車重Ｍが推定できる機能を有するものであればその具体的構成は特に限定されるものではないが、モータ走行による発進加速時の出力トルクＴｍと加速度ａとに基づいて車重Ｍを推定する構成にすると、車速Ｖが低速度（３０ｋｍ／ｈ以下の速度）でも車重Ｍを推定でき、かつ、走行抵抗Ｒのうちの転がり抵抗Ｒｒ、空気抵抗Ｒｄ、及び登坂抵抗Ｒｓのそれぞれを無効にして、変数を減らすことができるので、より高精度且つ単純に車重Ｍを推定できる。なお、モータ走行による発進加速時は、ＨＥＶの後退時も含む。

このオートクルーズモードの制御方法を以下に制御装置８０の機能として説明する。まず、ＨＥＶの走行中において運転者によってオートクルーズ作動スイッチ８１が投入されると、制御装置８０が、地図情報及び推定した車重Ｍに基づいて、車速Ｖが目標速度範囲に維持されるようにエンジン走行、アシスト走行、モータ走行、及び惰性走行のいずれかを適時選択する。

エンジン走行は、ディーゼルエンジン１０からクラッチ１５及びトランスミッション２０を経由してプロペラシャフト２５に伝達された駆動力ＦｅでＨＥＶを走行させる。アシスト走行は、ディーゼルエンジン１０からの駆動力Ｆｅ及びモータージェネレーター３３から減速機構３０を経由してプロペラシャフト２５に伝達された駆動力Ｆｍの両方でＨＥＶを走行させる。モータ走行は、クラッチ１５を切断状態にしてモータージェネレーター３３からの駆動力ＦｍでＨＥＶを走行させる。惰性走行は、ディーゼルエンジン１０及びモータージェネレーター３３の駆動力をプロペラシャフト２５に伝達しない状態でＨＥＶを走行させる。

また、制御装置８０は、惰性走行中には、クラッチ１５を切断状態にすると共に燃料の噴射を停止してディーゼルエンジン１０を停止する制御を行って、その惰性走行中にはアイドリングストップ状態を維持している。

前述したように、ディーゼルエンジン１０の停止に伴って第１パワステポンプ４０が停止しても、プロペラシャフト２５に連結された第２パワステポンプ４５から、ステアリングユニット５３にパワステフルード５１を常時供給するので、ＨＥＶの走行中は、操舵アシストを停止することなくディーゼルエンジン１０を停止できる。そこで、惰性走行中に、クラッチ１５を切断状態にすると共に燃料の噴射の停止によりディーゼルエンジン１０を停止したアイドリングストップ状態にしたことで、惰性走行中の燃料消費量を削減できる。

また、惰性走行中にディーゼルエンジン１０を停止するようにしたことで、排気バルブ７０からの排気ガス７１の排出を削減できるので、排気通路７３に配置されて、排気バルブ７０からエグゾーストマニホールド７２を経由してタービン７４を駆動した排気ガス７１を浄化する排気ガス浄化装置７５の浄化能力の低下を抑制できる。これにより、排気ガス浄化装置７５の浄化能力が低下した場合に、ＨＥＶの駆動力に寄与しない燃料を噴射して排気ガス７１の温度を上昇させて排気ガス浄化装置７５の浄化能力を回復して再生する機会が低減するので、その再生に必要な燃料消費も削減できる。この排気ガス浄化装置７５としては、例えば、排気ガス７１中の粒子状物質を捕集する捕集装置を例示でき、モータ走行及び惰性走行中は、捕集装置への粒子状物質の堆積が抑制されるので、捕集装置の再生に必要な燃費を抑制できる。

加えて、惰性走行中にクラッチ１５を切断状態にすると共に燃料の噴射を停止してディーゼルエンジン１０を停止する構成にしたことで、プロペラシャフト２５の回転動力がディーゼルエンジン１０の回転抗力により減少することも回避できるので、モータ走行中及び惰性走行中のエネルギーの損失を低減してより燃費を向上できる。

また、制御装置８０が、モータ走行中にクラッチ１５を切断状態にすると共に燃料の噴射の停止によりディーゼルエンジン１０を停止する制御を行ってもよい。

このように、モータ走行も惰性走行と同様に、ディーゼルエンジン１０を停止することで、モータ走行中の燃料消費量を削減でき、かつ排気ガス浄化装置７５の浄化能力の低下を抑制できるので、より燃費を向上することができる。

このようなＨＥＶにおいて、制御装置８０が、惰性走行中の少なくとも一部の区間で回生ブレーキを作動させたと仮定した場合に、車速Ｖを上限速度ｖｂ以下に維持可能な急降坂路Ｌ１を地図情報及び車重Ｍに基づいて予測する制御を行うように構成される。さらに、制御装置８０が、その急降坂路Ｌ１では惰性走行を選択すると共に、その惰性走行の開始地点に到達するまでに、アシスト走行又はモータ走行のどちらか一方を選択して、開始地点におけるバッテリー３５の充電状態Ｃｅを満放電状態（０％）以上、半充電状態（５０％）未満に設定された低充電状態Ｃｌにする制御を行うように構成される。

急降坂路Ｌ１は、勾配θ１が急な下り坂であり、車体に加わる重力加速度による前進方向の力が走行抵抗以上になり、ディーゼルエンジン１０を停止した惰性走行をさせたと仮定した場合に車速Ｖを下限速度ｖｃ以上に維持すると予測され、しかも、その惰性走行中に少なくとも一部の区間で回生ブレーキを作動させたと仮定した場合に、車速Ｖを上限速
度ｖｂ以下に維持可能と予測される降坂路である。このような急降坂路Ｌ１としては、例えば、ＨＥＶの車重Ｍが２５ｔの場合には、勾配θ１が２％以上で、走行距離ｓ１が５００ｍ以上になる降坂路を例示できる。

高充電状態Ｃｈは、バッテリー３５の充電状態が満放電を０％、満充電を１００％とした場合には、５０％以上、好ましくは６０％以上の状態であり、低充電状態Ｃｌは、５０％未満、好ましくは４０％以下の状態である。なお、バッテリー３５の充電状態Ｃｅは、バッテリー３５の種類により適正な運用範囲が定められており、例えば、高充電状態Ｃｈ及び低充電状態Ｃｌは、その運用範囲の上限値及び下限値に設定されてもよい。

惰性走行の開始地点は、急降坂路Ｌ１の開始地点やその開始地点よりも手前の位置に設定することができる。オートクルーズモードにおいては、急降坂路Ｌ１の開始地点で車速Ｖが下限速度ｖｃになっても、その後に車体に加わる重力加速度による前進方向の力で加速できれば、車速Ｖが目標速度範囲に維持できるので、惰性走行の開始地点は、急降坂路Ｌ１の開始地点よりも手前の位置にも設定できる。

このＨＥＶのオートクルーズモードにおける制御方法を、図３のフローチャートに基づいて制御装置８０の機能として以下に説明する。なお、この制御方法は、ＨＥＶの走行中において運転者によってオートクルーズ作動スイッチ８１が投入されて、急降坂路Ｌ１の手前の平坦路Ｌ０（勾配θ０、走行距離ｓ０）をオートクルーズモードで走行中に行われるものとする。

まず、ステップＳ１０では、制御装置８０が、勾配θ１及び走行距離ｓ１を含む地図情報並びに推定した車重Ｍに基づいて、平坦路Ｌ０の次に急降坂路Ｌ１があるか否かを予測する。このステップＳ１０で平坦路Ｌ０の次に急降坂路Ｌ１が無いと予測するとこの制御方法が完了し、急降坂路Ｌ１があると予測するとステップＳ２０へ進む。

次いで、ステップＳ２０では、制御装置８０が、バッテリー３５の充電状態Ｃｅを取得し、この充電状態Ｃｅが低充電状態Ｃｌ以下か否かを判定する。このステップＳ２０で充電状態Ｃｅが低充電状態Ｃｌ以下の場合はこの制御方法が完了し、充電状態Ｃｅが低充電状態Ｃｌ超の場合はステップＳ３０へ進む。

次いで、ステップＳ３０では、制御装置８０が、バッテリー３５に充電された電力によりモータージェネレーター３３を回転駆動して、ステップＳ４０へ進む。このステップＳ３０では、例えば、平坦路Ｌ０の場合には、ディーゼルエンジン１０の出力を落として、好ましくはディーゼルエンジン１０を停止したモータ走行によりバッテリー３５を放電する。また、平坦路Ｌ０の代わりに急登坂路Ｌ３が急降坂路Ｌ１の手前にある場合には、モータージェネレーター３３からの駆動力を増加して、ディーゼルエンジン１０の出力を低下させるアシスト走行によりバッテリー３５を放電する。

次いで、ステップＳ４０では、制御装置８０が、地図情報に基づいて惰性走行の開始地点まで到達したか否かを判定する。このステップＳ４０で開始地点に到達していない場合には、ステップＳ３０へ戻って、モータージェネレーター３３の回転駆動を維持し、開始地点に到達した場合にはステップＳ５０へ進む。

次いで、ステップＳ５０では、制御装置８０が、開始地点から惰性走行を実施して、かつ少なくとも一部の区間では回生ブレーキを作動させて、この制御方法は完了する。

図４及び図５は、オートクルーズモードにおける車速Ｖ、ディーゼルエンジン１０の出力トルクＴｅ、モータージェネレーター３３の出力トルクＴｍ、バッテリー３５の充電状
態Ｃｅ、及び標高Ｈの関係の一例を示している。

図４に示すように、平坦路Ｌ０をエンジン走行で走行しているときに、Ａ地点でステップＳ１０〜ステップＳ２０が行われる。ここで、Ｂ地点を惰性走行の開始地点（急降坂路Ｌ１の開始地点）と予測し、かつバッテリー３５の充電状態Ｃｅが低充電状態Ｃｌ超と判定する。そして、Ａ地点からステップＳ３０が行われ、クラッチ１５を切断状態にすると共にディーゼルエンジン１０を停止する一方で、モータージェネレーター３３を回転駆動したモータ走行を実施する。

Ａ地点からＢ地点までの間にステップＳ３０が継続されて、Ｂ地点で、モータージェネレーター３３の回転駆動によるバッテリー３５の電力の消費により、バッテリー３５の充電状態Ｃｅが低充電状態Ｃｌになり、ステップＳ４０が行われる。そして、Ｂ地点からステップＳ５０が行われる。

図５に示すように、急登坂路Ｌ３をアシスト走行で走行しているときに、Ａ地点でステップＳ１０〜ステップＳ２０が行われる。ここで、Ｂ地点を惰性走行の開始地点及びＣ地点を急降坂路Ｌ１の開始地点とそれぞれ予測し、かつバッテリー３５の充電状態Ｃｅが低充電状態Ｃｌ超と判定する。そして、Ａ地点からステップＳ３０が行われ、ディーゼルエンジン１０の出力を小さくする一方で、モータージェネレーター３３の出力を大きくしたアシスト走行を実施する。

Ａ地点からＢ地点までの間にステップＳ３０が継続されて、Ｂ地点で、モータージェネレーター３３の回転駆動によるバッテリー３５の電力の消費により、バッテリー３５の充電状態Ｃｅが低充電状態Ｃｌになり、ステップＳ４０が行われる。そして、Ｂ地点からステップＳ５０が行われて、Ｃ地点までは、車速Ｖが下限速度ｖｃまで減速し、Ｃ地点から車速Ｖが増速する。

このような制御を行うようにしたので、惰性走行の開始地点Ｂまでに、バッテリー３５の充電状態Ｃｅを低充電状態Ｃｌにして、急降坂路Ｌ１の惰性走行中には、モータージェネレーター３３により回生発電した回生ブレーキの作動機会を増加することができる。

つまり、バッテリー３５に電力を充電できる機会を予測し、言い換えれば、惰性走行中に回生ブレーキにより回生発電しながら車速Ｖを上限速度ｖｂ以下に維持できる機会を予測し、その前にモータージェネレーター３３を回転駆動してバッテリー３５の充電状態Ｃｅを低充電状態Ｃｌにしておくことで、バッテリー３５の充電状態Ｃｅを適正範囲に維持しながら、急降坂路Ｌ１における回生ブレーキの機会を増やすことができる。

これにより、急降坂路Ｌ１でエンジンブレーキやフットブレーキの作動時に無駄に消費されるエネルギーの損失を回避でき、かつモータージェネレーター３３の発電のためのディーゼルエンジン１０の駆動による燃料消費量を抑制できるので、燃費を向上することができる。

また、惰性走行の開始地点Ｂまではアシスト走行又はモータ走行を選択し、バッテリー３５に充電された電力によりモータージェネレーター３３を回転駆動して、ディーゼルエンジン１０の出力を抑制したり、エンジン回転数Ｎｅを低回転側にしたりするので、急降坂路Ｌ１以外の走行時の燃料消費量を削減できる。

図４ではＣ地点で、図５ではＤ地点で、車体に加わる重力加速度による前進方向の力により車速Ｖが上限速度ｖｂになると、制御装置８０が、モータージェネレーター３３で回生発電する回生ブレーキを作動させる。これにより、バッテリー３５に発電による電力が
充電されると共に重力加速度により前進方向の力と、走行抵抗及び回生ブレーキによる制動力とが釣り合うことで、車速Ｖは上限速度ｖｂに維持される。

回生ブレーキは、制御装置８０がインバーター３４を制御してモータージェネレーター３３を発電機として作動させ、プロペラシャフト２５の回転動力をモータージェネレーター３３の回生による発電で電力に変換するブレーキである。

このように、上記のＨＥＶにおいては、制御装置８０が、急降坂路Ｌ１では、惰性走行中に車速Ｖが上限速度ｖｂを超えて減速する場合には、複数のブレーキのうちの回生ブレーキを最初に作動させる制御を行うように構成されることが望ましい。このような制御により、急降坂路Ｌ１の惰性走行中のモータージェネレーター３３の回生機会を確実に増加して、燃料を消費したディーゼルエンジン１０の駆動によるモータージェネレーター３３の発電を抑制できるので、より燃費を向上できる。

なお、回生ブレーキを作動しても、車速Ｖが上限速度ｖｂを超える場合には、車速Ｖが上限速度ｖｂを超えるごとに、回生ブレーキ、エンジンブレーキ、補助ブレーキ、及びフットブレーキを順次、付加的に作動させるようにすることが好ましい。このように、ブレーキによる制動力を徐々に大きくするようにすると、急激な制動力を与えずにより長く惰性走行を維持できるので、さらに燃費を向上できる。

また、上記のＨＥＶにおいては、上限速度ｖｂを、目標速度ｖａにゼロｋｍ／ｈ以上、５ｋｍ／ｈ以下の値を加算した速度に設定することが望ましい。前述した通り、急降坂路Ｌ１では、ディーゼルエンジン１０を停止した惰性走行中に車速Ｖが上限速度ｖｂを超える場合には、最初に回生ブレーキを作動させる。この上限速度ｖｂをより遅い速度に設定することで、急降坂路Ｌ１における車速Ｖの増加幅を小さくして、確実に予定通りの運行を遂行することができる。

また、上記のＨＥＶにおいては、制御装置８０が、急降坂路Ｌ１の走行距離ｓ１に応じて低充電状態Ｃｌを設定する制御を行うように構成されることが望ましい。例えば、地図情報取得装置８２の取得した走行距離ｓ１の基準を５００ｍに設定した場合には、走行距離ｓ１が５００ｍよりも短いときに低充電状態Ｃｌをより高い値に設定し、走行距離ｓ１が５００ｍよりも長いときには低充電状態Ｃｌをより低い値に設定する。

このような制御を行うことで、急降坂路Ｌ１の惰性走行中にモータージェネレーター３３の回生発電によりバッテリー３５の充電状態が高充電状態Ｃｈになることを抑制して、モータージェネレーター３３で回生発電して制動時のエネルギーを電力に変換してバッテリー３５に充電する機会を増加させることができ、エンジンブレーキやフットブレーキ１２０の作動時に無駄に消費されるエネルギーの損失を少なくすることができる。

１０ ディーゼルエンジン
１５ クラッチ
２０ トランスミッション
２５ プロペラシャフト
２６ デファレンシャル
２７ 駆動輪
３０ 減速機構
３２ 回転軸
３３ モータージェネレーター
３５ バッテリー
４０ 第１パワステポンプ
４５ 第２パワステポンプ
４９ ダブルチェックバルブ
５３ ステアリングユニット
８０ 制御装置
８１ オートクルーズ作動スイッチ
８２ 地図情報取得装置
８３ 車重推定装置
８４ 車輪速センサ
Ｌ１ 急登坂路

Claims (4)

1. ディーゼルエンジンにクラッチを介して接続されたトランスミッション及び駆動輪を駆動するデファレンシャルを連結するプロペラシャフトと、該ディーゼルエンジン及びバッテリーに電気的に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、該ディーゼルエンジンに連結された第１パワステポンプと、該第１パワステポンプから供給されたパワステフルードを利用してステアリングの操舵をアシストするステアリングユニットと、地図情報を取得する地図情報取得装置と、車重を推定する車重推定装置と、車速を取得する車速取得装置と、制御装置とを備えたハイブリッド車両において、
   前記プロペラシャフトと前記モータージェネレーターの回転軸とを、該モータージェネレーターの回転軸を入力軸とし、かつ該プロペラシャフトを出力軸として接続する減速機構と、該減速機構を介して該プロペラシャフトに連結される第２パワステポンプと、前記ディーゼルエンジンの停止に伴って前記第１パワステポンプが停止した場合には、前記ステアリングユニットに供給されるパワステフルードの供給源を該第１パワステポンプから該第２パワステポンプに切り換える切換装置とを備え、
   前記制御装置を、前記車速を予め設定された目標速度範囲に維持するオートクルーズモードが設定された場合に、前記ディーゼルエンジン及び前記モータージェネレーターの駆動力を前記プロペラシャフトに伝達しない惰性走行を前記地図情報及び前記車重に基づいて選択したときは、該惰性走行中に前記クラッチを切断状態にすると共に燃料の噴射の停止により前記ディーゼルエンジンを停止する制御を行うことに加えて、
   前記惰性走行中の少なくとも一部の区間で、前記モータージェネレーターにより回生発電して回生ブレーキを作動させたと仮定したときに、前記車速を予め設定された目標速度範囲の上限速度以下に維持する急降坂路を前記地図情報及び前記車重に基づいて予測する制御を行い、
   さらに、予測した前記急降坂路では前記惰性走行を選択すると共に、該惰性走行の開始地点に到達するまでに、少なくとも前記モータージェネレーターから前記減速機構を経由して前記プロペラシャフトに伝達された駆動力で走行するアシスト走行又はモータ走行のどちらか一方を選択して、該開始地点における前記バッテリーの充電状態を満放電状態以上、半充電状態以下に設定された低充電状態にする制御を行う構成にしたことを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記制御装置を、前記急降坂路では、前記惰性走行中に前記車速が前記目標速度範囲の上限速度を超えて減速する場合には、複数のブレーキのうちの前記モータージェネレーターで回生発電する回生ブレーキを最初に作動させる制御を行う構成にした請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御装置を、前記急降坂路の距離に応じて前記低充電状態を設定する制御を行う構成にした請求項１又は２に記載のハイブリッド車両。
4. オートクルーズモードが設定された場合には、ディーゼルエンジンからクラッチ及びトランスミッションを経由してプロペラシャフトに伝達する駆動力で走行するエンジン走行と、該ディーゼルエンジンの駆動力及びバッテリーに電気的に接続されたモータージェネレーターから減速機構を経由して該プロペラシャフトに伝達する駆動力の両方で走行するアシスト走行と、該モータージェネレーターの駆動力で走行するモータ走行と、該ディーゼルエンジン及び該モータージェネレーターの駆動力を該プロペラシャフトに伝達しない惰性走行とを、地図情報及び車重に基づいて適時選択して、車速を予め設定された目標速度範囲に維持して自動走行すると共に、
   前記惰性走行を選択した場合には、前記クラッチを切断状態にして前記ディーゼルエンジンを停止すると共に、該ディーゼルエンジンの停止に伴って停止した第１パワステポンプの代わりに、前記プロペラシャフトから前記減速機構を介して伝達された回転動力で第
   ２パワステポンプを駆動させてステアリングユニットにパワステフルードを供給するハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記惰性走行中の少なくとも一部の区間で前記モータージェネレーターにより回生発電して回生ブレーキを作動させたと仮定した場合に、前記車速を前記目標速度範囲の上限速度以下に維持する急降坂路を前記地図情報及び前記車重に基づいて予測し、
   前記急降坂路では前記惰性走行を選択すると共に、該惰性走行の開始地点に到達するまでに、前記アシスト走行又は前記モータ走行のどちらか一方を選択して、該開始地点における前記バッテリーの充電状態を満放電状態以上、半充電状態以下に設定された低充電状態にすることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。