JP2016175503A - 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燃料消費量を削減し、かつ勾配が急な坂路におけるバッテリーの劣化を抑制しながら、より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で惰性走行中に回生ブレーキを作動させて、温度センサ１２９で取得した温度Ｔ１が設定温度Ｔｂを超えたときに、モータージェネレーター３３の回生トルクＴｍを低く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燃料消費量を削減し、かつ勾配が急な急降坂路におけるバッテリーの劣化を抑制しながら、より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。

さらに、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、これから走行する走行路の勾配や距離を含む地図情報及びＨＥＶの車重に基づいて、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と、回生効率の悪化や電力ロスの増加に伴ってモータージェネレーターの温度が上昇するため、冷却装置による冷却が必要となり、冷却装置が消費するエネルギー分、燃費が悪化するという問題があった。また、そのような場合には、バッテリーへの充電電流値も高くなるため、バッテリーの劣化が進行して寿命が短くな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燃料消費量を削減し、かつ勾配が急な急降坂路におけるバッテリーの劣化を抑制しながら、より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、前記モータージェネレーターの温度を取得する温度取得装置と、該温度が予め設定された作動温度になった場合に作動して該モータージェネレーターを冷却する冷却装置とを備え、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、前記惰性走行中に前記車速が前記目標速度範囲の上限速度を超えて、最初に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作動させたと仮定した場合に、中途の位置で前記バッテリーの充電状態が半充電状態以上、満充電状態以下に設定された高充電状態にな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、前記急降坂路で前記惰性走行中に前記回生ブレーキを作動させた場合に、前記温度取得装置で取得した前記温度が前記作動温度よりも低く設定された設定温度を超えたときに、前記モータージェネレーターの回生トルクを低く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、前記惰性走行中に前記車速が前記目標速度範囲の上限速度を超えて、最初に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作動させたと仮定した場合に、中途の位置で前記バッテリーの充電状態が半充電状態以上、満充電状態以下に設定された高充電状態にな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、予測された前記急降坂路で前記惰性走行中に前記回生ブレーキを作動させた場合に、前記モータージェネレーターの温度が冷却装置を作動させるように設定された作動温度よりも低い温度に設定された設定温度を超えたときに、該モータージェネレーターの回生トルクを低く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、惰性走行中に回生ブレーキを作動させたと仮定した場合に、中途の位置でバッテリーの充電状態が高充電状態になる急降坂路を予測し、その急降坂路で惰性走行中に回生ブレーキを作動させた場合に、モータージェネレーターの温度が設定温度を超えたときにモータージェネレーターの回生トルクを低くするようにしたので、一定の回生エネルギーを細く長く回収することができる。

これにより、惰性走行中の回生時における回生効率を向上できるので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。また、惰性走行中の回生時において、電力ロスを低減して、モータージェネレーターの温度の上昇を抑制できると共に冷却装置の消費するエネルギーを低減できる。加えて、バッテリーへの充電電流値を下げることができるので、バッテリーの劣化を抑制できる。

つまり、勾配が急な急降坂路における回生ブレーキの回生エネルギーを細く長くするこ
とで、バッテリーの劣化を抑制しながら、より燃費を向上することができる。

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。 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、惰性走行中に車速Ｖが上限速度ｖｂを超えて、最初に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たと仮定した場合に、中途の位置でバッテリー３５の充電状態Ｃｅが半充電状態（５０％）以上、満充電状態（１００％）以下に設定された高充電状態Ｃｈになる急降坂路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、その予測した急降坂路Ｌ１で惰性走行中に回生ブレーキを作動させた場合に、モータージェネレーター３３に配設された温度センサ１２９で取得した温度Ｔ１が、冷却装置１３０の作動する作動温度Ｔａよりも低く設定された設定温度Ｔｂを超えたときに、モータージェネレーター３３の回生トルクＴｍを低く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。また、この急降坂路Ｌ１は惰性走行中に回生ブレーキを作動させた場合に、その回生ブレーキにより中途の位置でバッテリー３５の充電状態Ｃｅが高充電状態Ｃｈになる降坂路である。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。

冷却装置１３０は、モータージェネレーター３３、インバーター３４、及びバッテリー３５を冷却する冷却ファンや、それぞれに冷却水を循環させて冷却する冷却システムなどを例示できる。この冷却装置１３０は、制御装置８０に制御されており、温度センサ１２９で検出した温度Ｔ１が耐久性に基づいて設定された作動温度Ｔａを超えたときに作動するように構成されている。

設定温度Ｔｂは、作動温度Ｔａよりも低く設定されており、冷却装置１３０による冷却が必要ない温度に設定される。この設定温度Ｔｂは、例えば、作動温度Ｔａを６０℃に設定した場合には、５５℃に設定される。

モータージェネレーター３３の回生トルクＴｍを低くする制御は、具体的には、温度Ｔ１が設定温度Ｔｂを超えた場合には、中途の位置でバッテリー３５の充電状態Ｃｅが高充電状態Ｃｈになる高回生トルクＴｈから、地図情報及び車重Ｍに基づいて温度Ｔ１が設定温度Ｔｂを超えた地点から急降坂路Ｌ１の終了地点まで回生ブレーキを作動させたと仮定したときに、その終了地点でバッテリー３５の充電状態Ｃｅを高充電状態Ｃｈにする低回生トルクＴｌに設定する制御である。

低回生トルクＴｌは、温度センサ１２９の検出した温度Ｔ１が設定温度Ｔｂを超えた地点から急降坂路Ｌ１の終了地点までの勾配θ１、走行距離ｓ１、車重Ｍ、並びに、車速Ｖ及び目標速度ｖａの差分に基づいたマップデータに基づいて算出されることが好ましい。この低回生トルクＴｌは、勾配θ１、走行距離ｓ１、車重Ｍ、並びに、車速Ｖ及び目標速度ｖａの差分のそれぞれに対して負の相関となる。

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、勾配θ１が急な急降坂路Ｌ１を走行する前、あるいは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、地図情報及び車重Ｍに基づいて、この先の走行路に急降坂路Ｌ１があるか否かを予測する。なお、ここでいう急降坂路Ｌ１は、惰性走行中に車速Ｖが上限速度ｖｂを超えて、最初に回生ブレーキを作動させたと仮定した場合に、中途の位置でバッテリー３５の充電状態Ｃｅが高充電状態Ｃｈになると予測される降坂路である。このステップＳ１０で急降坂路Ｌ１が無いと予測するとこの制御方法は完了し、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、予測した急降坂路Ｌ１でクラッチ１５を切断状態にして燃料の噴射の停止によりディーゼルエンジン１０を停止した惰性走行を行って、ステップＳ３０へ進む。次いで、ステップＳ３０では、制御装置８０が、車速Ｖが上限速度ｖｂを超えたか否かを判定する。このステップＳ３０で車速Ｖが上限速度ｖｂ以下の場合にはステップＳ２０へ進み、車速Ｖが上限速度ｖｂを超えた場合にはステップＳ４０へ進む。次いで、ステップＳ４０では、制御装置８０がインバーター３４を制御して、回生ブレーキを作動してステップＳ５０へ進む。このステップＳ４０での回生ブレーキにおけるモータージェネレーター３３の回生トルクＴｍは高回生トルクＴｈに設定される。

次いで、ステップＳ５０では、制御装置８０が、温度センサ１２９の取得した温度Ｔ１が予め設定された設定温度Ｔｂを超えたか否かを判定する。このステップＳ５０で温度Ｔ１が設定温度Ｔｂ以下の場合にはステップＳ４０へ戻り、温度Ｔ１が設定温度Ｔｂを超えた場合にはステップＳ６０へ進む。

次いで、ステップＳ６０では、制御装置８０が、インバーター３４を制御して、回生トルクＴｍを減少して、具体的には、勾配θ１、走行距離ｓ１、車重Ｍ、並びに、車速Ｖ及び目標速度ｖａの差分に基づいてマップデータに基づいて低回生トルクＴｌを算出し、回生トルクＴｍを高回生トルクＴｈからその低回生トルクＴｌまで減少してこの制御方法は完了する。

図４は、急降坂路Ｌ１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。

Ａ地点までに、ステップＳ１０及びステップＳ２０が行われており、急降坂路Ｌ１を惰性走行している。このとき、この急降坂路Ｌ１で惰性走行中に回生ブレーキを作動すると、Ｃ地点でバッテリー３５の充電状態Ｃｅが高充電状態Ｃｈ以上になると予測している。次いで、Ａ地点でステップＳ３０が行われ、車速Ｖが上限速度ｖｂを超えたために、ステップＳ４０が行われて回生ブレーキを作動する。

次いで、Ｂ地点でステップＳ５０が行われて、温度センサ１２９の取得した温度Ｔ１が設定温度Ｔｂを超えたときに、ステップＳ６０が行われてモータージェネレーター３３の回生トルクＴｍを低くする。

次いで、Ｃ地点でバッテリー３５の充電状態Ｃｅが高充電状態Ｃｈに到達し、回生ブレーキを停止することなく、Ｄ地点まで回生ブレーキを作動させて、Ｄ地点でバッテリー３５の充電状態Ｃｅを高充電状態Ｃｈにする。

このような制御を行うようにしたので、惰性走行中に回生ブレーキを作動させたと仮定した場合に、中途の位置でバッテリー３５の充電状態Ｃｅが高充電状態Ｃｈになる急降坂路Ｌ１を予測し、その急降坂路Ｌ１で惰性走行中に回生ブレーキを作動させた場合に、モータージェネレーター３３の温度Ｔ１が設定温度Ｔｂを超えたときにモータージェネレーター３３の回生トルクＴｍを低くするようにしたので、一定の回生エネルギーを細く長く回収することができる。

これにより、回生効率を向上できるので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。また、惰性走行中の回生時における電力ロスを低減して、モータージェネレーター３３の温度Ｔ１の上昇を抑制できると共に冷却装置１３０の消費するエネルギーを低減できる。加えて、バッテリー３５への充電電流値を下げることができるので、バッテリー３５の劣化を抑制できる。

つまり、勾配θ１が急な急降坂路Ｌ１における回生ブレーキの回生エネルギーを細く長くすることで、バッテリー３５の劣化を抑制しながら、より燃費を向上することができる。

上記のＨＥＶにおいては、制御装置８０が、温度Ｔ１が設定温度Ｔｂよりも低く設定された低温度Ｔｃ以下になったときに、モータージェネレーター３３の回生トルクＴｍを高回生トルクＴｈにする制御を行うように構成されることが望ましい。

このような制御を行うようにすると、冷却装置１３０が作動しない条件では、高回生トルクＴｈによる回生ブレーキにより高効率に回生発電して、バッテリー３５を充電できる。

また、上記のＨＥＶにおいては、制御装置８０が、回生ブレーキの作動中にモータージェネレーター３３の回生トルクＴｍを低くしたときには、ディーゼルエンジン１０の回転抗力をプロペラシャフト２５に付与するエンジンブレーキ、エンジンブレーキの回転抗力を高める補助ブレーキ、及び駆動輪２７に直接に制動力を付与するフットブレーキのいずれか、又はいくつかの組み合わせを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。また、エンジンブレーキ、補助ブレーキ、及びフットブレーキのうちの制動力が低いものから作動させることがより望ましい。

Ｂ地点で、モータージェネレーター３３の回生トルクＴｍが低回生トルクＴｌにすると、制御装置８０は、クラッチ用アクチュエーター１２０によりクラッチ１５を接続状態にしてエンジンブレーキを作動させる。

このような制御を行うようにしたので、回生トルクＴｍが減少した分の制動力をエンジンブレーキで補って、車速Ｖが上限速度ｖｂを超えることを回避して、ＨＥＶを予定通りに運行させることができる。なお、エンジンブレーキで制動力を補えない場合には、補助ブレーキのうちの排気ブレーキを作動させ、排気ブレーキでも補えない場合には、圧縮開放ブレーキを作動させていく。

なお、上記の実施形態においては、温度センサ１２９をモータージェネレーター３３に配設し、モータージェネレーター３３の温度Ｔ１に基づいて制御を行う構成を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、温度センサ１２９をインバーター３４やバッテリー３５に配設してそれらの温度に基づいて制御してもよい。

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
１２９ 温度センサ
１３０ 冷却装置
Ｔｂ 設定温度
Ｌ１ 急降坂路

Claims (5)

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、前記モータージェネレーターの温度を取得する温度取得装置と、該温度が予め設定された作動温度になった場合に作動して該モータージェネレーターを冷却する冷却装置とを備え、
   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、
   前記惰性走行中に前記車速が前記目標速度範囲の上限速度を超えて、最初に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作動させたと仮定した場合に、中途の位置で前記バッテリーの充電状態が半充電状態以上、満充電状態以下に設定された高充電状態にな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、前記急降坂路で前記惰性走行中に前記回生ブレーキを作動させた場合に、前記温度取得装置で取得した前記温度が前記作動温度よりも低く設定された設定温度を超えたときに、前記モータージェネレーターの回生トルクを低く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、前記回生ブレーキにおける前記モータージェネレーターの回生トルクを、前記急降坂路の中途の位置で前記バッテリーの充電状態が前記高充電状態になる高回生トルクから、前記温度が前記設定温度を超えた場合には、前記地図情報及び前記車重に基づいて該温度が該設定温度を超えた地点から該急降坂路の終了地点まで前記回生ブレーキを作動させたと仮定したときに、該終了地点で該バッテリーの充電状態を該高充電状態にすると予測される低回生トルクに設定す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、前記温度が前記設定温度よりも低く設定された低温度以下になったときに、前記モータージェネレーターの回生トルクを前記高回生トルクにする制御を行う構成にした請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御装置を、前記回生ブレーキの作動中に前記モータージェネレーターの回生トルクを低くしたときには、前記ディーゼルエンジンの回転抗力を前記プロペラシャフトに付与するエンジンブレーキ、該エンジンブレーキの回転抗力を高める補助ブレーキ、及び前記駆動輪に直接に制動力を付与するフットブレーキのいずれか、又はいくつかの組み合わせを作動させる制御を行う構成にした請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
5. 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、
   前記惰性走行中に前記車速が前記目標速度範囲の上限速度を超えて、最初に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作動させたと仮定した場合に、中途の位置で前記バッテリーの充電状態が半充電状態以上、満充電状態以下に設定された高充電状態にな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、
   予測された前記急降坂路で前記惰性走行中に前記回生ブレーキを作動させた場合に、前記モータージェネレーターの温度が冷却装置を作動させるように設定された作動温度よりも低い温度に設定された設定温度を超えたときに、該モータージェネレーターの回生トルクを低くすることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。