JP2016175505A - 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、発進時に車重を高精度に推定でき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、発進時にはモータ走行を選択する制御を行う構成にし、さらに、車重推定装置８３が、発進時の駆動力が走行抵抗に等しくなるとして、発進時の出力トルクと加速度とに基づいて車重を推定するように構成される【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、さらに、発進時に車重を高精度に推定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、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。

さらに、発明者は、その新たに考案したＨＥＶのオートクルーズモードにおける燃費を
向上するために、エンジン走行、アシスト走行、モータ走行、及び惰性走行を選択する際に利用される車重を高精度に推定することに着目した。

大型車両の車重においては、変速時における変速前の加速度及び変速中の減速度を導き、且つ変速前の駆動力を変速前の加速度から変速中の減速度を減算した値で除算して車重を推定する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、特許文献２に記載の装置では、変速中に車重を推定する構成にしているため、例えば、５０ｋｍ／ｈ〜６０Ｋｍ／ｈ程度の車速にならないと、車重を推定できないという問題があった。また、ある程度の車速に到達しても、変速に要する時間が短時間の場合は、車重を推定するために必要なパラメータを正確に取得することができないという問題もあった。

特開２００２−２３８１０５号公報 特開２００２−１３６２０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、さらに、発進時に車重を高精度に推定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、車重を推定する車重推定装置と、車両加速度を取得する加速度取得装置と、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、前記制御装置を、発進時には、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モータ走行を選択する制御を行う構成にし、さらに、前記車重推定装置を、発進時には前記駆動輪に伝達される駆動力が走行抵抗に等しくなるとして、前記モータ走行における前記モータージェネレーターの出力トルクと、前記加速度取得装置で取得した前記車両加速度とに基づいて前記車重を推定する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、走行中に、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された駆動力、及び、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された駆動力の少なくとも一方で走行するエンジン走行、アシスト走行、及びモータ走行のいずれかと、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選択すると共に、前記モータ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、前記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、発進時に、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前記モータ走行を選択し、前記モータ走行中に、前記モータージェネレーターの出力トルクと車両加速度とを取得し、発進時には、前記プロペラシャフトを経由して駆動輪に伝達される駆動力が走行抵抗に等しくなるとして、前記出力トルクと前記車両加速度とに基づいて車重を推定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、油圧式のステアリングユニットを搭載した大型車両でもモータージェネレーターの駆動力のみで走行するモータ走行を選択できる。

そして、モータ走行を選択可能になったことで、発進時にそのモータ走行を選択し、発進時には駆動輪に伝達される駆動力が走行抵抗に等しくなるものとして、そのモータ走行におけるモータージェネレーターの出力トルクと車両加速度とに基づいて車重を推定するようにしたので、車速が一定以上（例えば、５０ｋｍ／ｈ〜６０Ｋｍ／ｈ以上）に到達する前に車重を推定できる。また、発進直後に車重を推定するようにしたことで、走行抵抗のうちの転がり抵抗、空気抵抗、及び登坂抵抗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を推定できる。

これにより、発進直後から高精度に推定した車重に基づいて加速エネルギー量及び制動エネルギー量を予測して、モータージェネレーターの電力の収支制御を行うことができるので、燃費を向上できる。

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。 急登坂路、急降坂路、及び緩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、及び標高の関係を例示した説明図である。 急降坂路、急登坂路、及び平坦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。

このようなＨＥＶにおいて、制御装置８０が、発進時には、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で走行するモータ走行を選択する制御を行うように構成される。さらに、車重推定装置８３が、発進時の駆動輪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、発進時のモータ走行におけるモータージェネレーター３３の出力トルクＴｍと、モータ用回転センサ３６で取得した車両加速度（以下、加速度という）ａとに基づいて車重Ｍを推定するように構成される。

前述した通り、ＨＥＶは、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と第２パワステポンプ４５にそれぞれ接続する減速機構３０を備えたことで、油圧式のステアリングユニット５３を備えたＨＥＶにおけるモータ走行を可能にしたものである。

走行抵抗Ｒは、ＨＥＶの走行時にＨＥＶに掛かる抵抗のことであり、転がり抵抗Ｒｒ、空気抵抗Ｒｄ、登坂抵抗Ｒｓ、及び加速抵抗Ｒａの合計である。駆動力Ｆｍは、モータ走行時にモータージェネレーター３３からＨＥＶの駆動輪２７に伝達される力のことである。

モータージェネレーター３３の出力トルクＴｍは、車載ネットワークを介してインバーター３４から取得でき、例えば、モータージェネレーター３３の出力と定格回転数とから求まる定格出力トルクと、モータージェネレーター３３の特性が設定されたマップデータから求まる周波数による低減率とから算出されている。

加速度ａは、モータ用回転センサ３６で検出されるＨＥＶの発進直後の車速Ｖの変化量であり、具体的には、モータージェネレーター３３の回転軸３２の単位時間当たりの回転数の変化量である。なお、この実施形態では、加速度ａを取得する加速度取得装置としてモータ用回転センサ３６を用いたが、代わりに車輪速センサ８４やＧセンサ８５を用いて
もよい。但し、車速Ｖが１０ｋｍ／ｈ以下の極低速の場合の加速度ａを取得するには、外乱の影響の少ないモータ用回転センサ３６を用いることが好ましい。

ＨＥＶの発進直前には、この走行抵抗Ｒと駆動力Ｆｍとが釣り合う、つまり等しく（Ｒ＝Ｆｍ）になり、走行抵抗Ｒよりも駆動力Ｆｍが大きくなる（Ｆｍ＞Ｒ）とＨＥＶが発進する。

そこで、制御装置８０が発進時にはモータ走行を選択するようにして、車重推定装置８３がモータ走行時のモータージェネレーター３３の出力トルクＴｍを取得可能にすると共に、ＨＥＶの発進時に駆動力Ｆｍが走行抵抗Ｒに等しくなることを利用して車重Ｍを推定するようにした。

なお、ここでいう発進時とは、モータ用回転センサ３６が加速度ａを取得するまでの間、つまりＨＥＶが停止状態から発進して、予め設定された所定速度ｖｅに到達するまでの間の時間を示している。この所定速度ｖｅは、モータ用回転センサ３６の性能に基づいて設定されており、実験や試験により予め求められている。この所定速度ｖｅは遅い速度に設定することで、発進時、つまり駆動力Ｆｍが走行抵抗Ｒに等しくなる状況で車重Ｍを推定できるので、高精度化に有利になる。そのため、この所定速度ｖｅは、例えば、ゼロｋｍ／ｈ超、５ｋｍ／ｈ以下の速度が好ましく、ゼロｋｍ／ｈ超、２ｋｍ／ｈ以下の速度がより好ましい。

発進時の走行抵抗Ｒと駆動力Ｆｍとを等しいとすると、車重Ｍは以下の数式（２）で表される。ここで、転がり抵抗係数をμｒ、重力加速度をｇ、空気抵抗係数をμｄ、ＨＥＶの前面投影面積をＡ、慣性相当重量係数（トランスミッション２０、モータージェネレーター３３、減速機構３０、プロペラシャフト２５、デファレンシャル２６、及び駆動輪２７からなる回転慣性を重量換算したものと車重Ｍとの割合）をφ、減速機構３０のギアレシオをｉ、モータージェネレーター３３から駆動輪２７まで駆動力Ｆｍの伝達効率をη、駆動輪２７のタイヤ動半径をｒとする。

ＨＥＶの発進時では、車速Ｖが低速、且つ加速度ａを取得するまでの車速Ｖの変動が小さい場合には、つまり、車速Ｖが５ｋｍ／ｈ、あるいは２ｋｍ／ｈになるまでは、転がり抵抗Ｒｒ、空気抵抗Ｒｄ、及び登坂抵抗Ｒｓのそれぞれは無効にできる。従って、ＨＥＶの車重Ｍは、上記の数式（２）に基づいて以下の数式（１）で表される。

このＨＥＶの制御方法を、図３に示す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の発進時に行われる方法であるが、ＨＥＶの車重Ｍが推定できていない、あるいは積荷の積み卸しで車重Ｍが変化した場合に限定して行うようにしてもよい。

まず、ステップＳ１０で、運転者によりＨＥＶの発進操作が行われると、制御装置８０がその操作による発信指令を受信して、ステップＳ２０へ進む。次いで、ステップＳ２０では、制御装置８０が、ディーゼルエンジン１０の停止を維持してステップＳ３０へ進む。ＨＥＶの停止中は、燃料の噴射の停止によりディーゼルエンジン１０を停止すると共に、クラッチ１５を切断状態にしている。ステップＳ２０では、このアイドリングストップ状態を維持する。

次いで、ステップＳ３０では、制御装置８０が、インバーター３４を介して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。つまり、このステップＳ３０では、モータ走行を選択し、そのモータ走行によりＨＥＶが発進する。このとき、クラッチ用アクチュエーター１２０によりクラッチ１５を切断状態にしておくことで、発進直後には出力の変動の大きいディーゼルエンジン１０の影響を回避すると共に、流体継手１４及びクラッチ１５を考慮しない慣性相当重量係数φや伝達効率ηを用いることができ、より精度の向上に有利になる。

次いで、ステップＳ４０では、制御装置８０がモータ走行を維持してステップＳ５０へ進む。次いで、ステップＳ５０では、車速Ｖが予め設定された所定速度ｖｅになったか否かを判定する。このステップＳ５０で、車速Ｖが所定速度ｖｅ未満の場合には、ステップＳ４０へ戻り、車速Ｖが所定速度ｖｅ以上の場合には、ステップＳ６０へ進む。

次いで、ステップＳ６０では、車重推定装置８３が、インバーター３４からモータージェネレーター３３の出力トルクＴｍを取得して、ステップＳ７０へ進む。次いで、ステップＳ７０では、車重推定装置８３が、モータ用回転センサ３６から加速度ａを取得して、ステップＳ８０へ進む。次いで、ステップＳ８０では、車重推定装置８３が、上記の数式（１）に取得した加速度ａと出力トルクＴｍとを代入して、車重Ｍを推定して、この制御方法は完了する。なお、慣性相当重量係数φ、ギアレシオｉ、及び伝達効率ηのそれぞれは、予め実験や試験により求めておく。

なお、上記のステップＳ２０では、ディーゼルエンジン１０の停止を維持したが、クラッチ１５を切断状態に維持したまま、ディーゼルエンジン１０を始動するように制御してもよい。このように制御すると、車重Ｍを推定した後にクラッチ１５を接続状態にするだけで、ＨＥＶをエンジン走行、あるいはアシスト走行で走行させることができ、ドライバビリティの向上に有利になる。

以上のような制御を行うようにしたので、車速Ｖが一定以上（例えば、５０ｋｍ／ｈ〜６０Ｋｍ／ｈ以上）に到達する前にモータージェネレーター３３の出力トルクＴｍと加速度ａとの二つのみを変数として、車重Ｍを高精度に推定することができる。また、ＨＥＶの発信時の極低速で走行するときに車重Ｍを推定するようにしたので、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、制御装置８０は、車重推定装置８３が車重Ｍを推定した後には、エンジン走行やアシスト走行を選択することが望ましい。

高精度に推定した車重Ｍを利用した制御としては、例えば、オートクルーズモードにおけるＨＥＶの加速エネルギー及び制動エネルギーを予測した電力の収支制御がある。

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で取得された勾配θを含む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。

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。

この選択のときに、制御装置８０が、地図情報及び車重Ｍに基づいて、アシスト走行で消費する電力、モータ走行で消費する電力、あるいは惰性走行の減速時に生じる電力を予測しておき、バッテリー３５の充電状態Ｃｅを適正範囲、つまり予め設定された低充電状態Ｃｌ以上、高充電状態Ｃｈ以下に維持するように、アシスト走行、モータ走行、及び惰性走行を選択する制御を行うように構成されることが望ましい。

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。

このように、アシスト走行及びモータ走行で消費する電力と、惰性走行の減速時に生じる電力との収支を調節する電力収支制御を行うようにすると、バッテリー３５の充電状態Ｃｅを適正範囲に収めることができることに加えて、燃料の噴射によるディーゼルエンジン１０の始動によるモータージェネレーター３３の回生発電の機会を抑制できるので、より燃費を向上できる。

また、制御装置８０は、モータ走行及び惰性走行中には、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、それらの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、モータ走行中及び惰性走行中に、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、モータ走行中及び惰性走行中の燃料消費量を削減できる。

また、モータ走行中及び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、モータ走行中及び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２
５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。

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、ＨＥＶの走行路は、急登坂路Ｌ３、急降坂路Ｌ１、及び緩降坂路Ｌ２が連続している。この急登坂路Ｌ３は、勾配θ３が急な上り坂であり、車体に加わる重力加速度による後進方向の力を含む走行抵抗により、エンジン走行、つまり、ディーゼルエンジン１０の駆動力のみでは、トランスミッション２０のギア段をダウンシフトしなければ車速Ｖが目標速度ｖａ未満又は下限速度ｖｃ未満になると予測される登坂路である。このような急登坂路Ｌ３としては、例えば、ＨＥＶの車重Ｍが２５ｔの場合には、勾配θ３が３％以上で、走行距離ｓ３が５００ｍ以上になる登坂路を例示できる。

急降坂路Ｌ１は、勾配θ１が急な下り坂であり、惰性走行をさせたと仮定した場合に車速Ｖが下限速度ｖｃ以上に維持される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。

緩降坂路Ｌ２は、下り坂ではあるが勾配θ２が緩く、車体に加わる重力加速度による前進方向の力だけでは走行抵抗に打ち勝てず、ディーゼルエンジン１０及びモータージェネレーター３３のいずれかの駆動力をプロペラシャフト２５に付加しないと車速Ｖが下限速度ｖｃ未満になると予測される降坂路である。具体的には、惰性走行をさせたと仮定した場合に車速Ｖが下限速度ｖｃ未満になると予測され、かつ車速Ｖを目標速度ｖａに維持するようにエンジン走行又はアシスト走行させたと仮定した場合にディーゼルエンジン１０の燃料消費率（ＳＦＣ）Ｓｅが悪化すると予測される降坂路である。このような緩降坂路Ｌ２としては、例えば、ＨＥＶの車重Ｍが２５ｔの場合には、勾配θ２が２％未満で、走行距離ｓ２が５００ｍ以上になる降坂路を例示できる。

このような走行路の場合には、制御装置８０が、地図情報取得装置８２の取得した地図情報及び車重推定装置８３が推定した車重Ｍに基づいて、急登坂路Ｌ３、急降坂路Ｌ１、及び緩降坂路Ｌ２が連続していると予測する。次いで、制御装置８０が、ディーゼルエンジン１０の燃料消費量を削減するように、かつバッテリー３５の充電状態Ｃｅを急登坂路Ｌ３の開始地点Ａでは高充電状態Ｃｈ、惰性走行の開始地点Ｂでは低充電状態Ｃｌ、緩降坂路Ｌ２の開始地点Ｄでは高充電状態Ｃｈにそれぞれするように、急登坂路Ｌ３ではアシスト走行、急降坂路Ｌ１では惰性走行、緩降坂路Ｌ２ではモータ走行を選択する。

Ａ地点からＢ地点までは、ＨＥＶをアシスト走行で走行させて、ディーゼルエンジン１０の出力の増加を抑制すると共に、トランスミッション２０をダウンシフトさせずに走行させる、あるいは一つ上のギア段で走行させるので、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転数Ｎｅを低回転側にして燃料消費量を削減する。また、急降坂路Ｌ１に到達する前、詳しくは、惰性走行が開始されるまでにバッテリー３５の充電状態Ｃｅを低充電状態Ｃｌにする。

次いで、Ｂ地点からＤ地点までは、ＨＥＶを惰性走行で走行させると共に、車速Ｖが上限速度ｖｂを超えるＣ地点から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とで、この区間における燃料消費量を削減する。また、緩降坂路Ｌ２に到達する前に、急登坂路Ｌ３で消費されたバッテリー３５の充電状態Ｃｅを回生ブレーキによる回生発電で高充電状態Ｃｈにする。

次いで、Ｄ地点からＥ地点までは、ＨＥＶをモータ走行で走行させて、エンジン走行やアシスト走行でディーゼルエンジンを低い負荷率で駆動して燃費が悪化することを回避して、その区間における燃料消費量を削減する。

図５に示すように、ＨＥＶの走行路は、急降坂路Ｌ１、急登坂路Ｌ３、及び平坦路Ｌ０が連続している。このような走行路の場合には、制御装置８０が、地図情報及び車重Ｍに基づいて、急降坂路Ｌ１、急登坂路Ｌ３、及び平坦路Ｌ０が連続していると予測する。次いで、制御装置８０が、ディーゼルエンジン１０の燃料消費量を削減するように、かつバッテリー３５の充電状態Ｃｅを急登坂路Ｌ３の開始地点Ｂでは高充電状態Ｃｈにするように、急降坂路Ｌ１では惰性走行、急登坂路Ｌ３ではアシスト走行、平坦路Ｌ０ではエンジン走行を選択する。

Ａ地点からＢ地点までは、ＨＥＶを惰性走行で走行させると共に、車速Ｖが上限速度ｖｂを超えた地点から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とで、この区間における燃料消費量を削減する。また、急登坂路Ｌ３に到達する前に、バッテリー３５の充電状態Ｃｅを高充電状態Ｃｈにする。

Ｂ地点からＣ地点までは、ＨＥＶをアシスト走行で走行させて、ディーゼルエンジン１０の出力の増加を抑制すると共に、トランスミッション２０をダウンシフトさせずに走行させる、あるいは一つ上のギア段で走行させるので、ディーゼルエンジン１０のエンジン回転数Ｎｅを低回転側にして燃料消費量を削減する。

以上のような制御は、ＨＥＶの車重Ｍを高精度に推定することで可能となる。つまり、ＨＥＶの発進直後から高精度に推定した車重Ｍに基づいて加速エネルギー量及び制動エネルギー量を予測することが可能となり、ディーゼルエンジン１０の燃料消費量を削減しつつ、モータージェネレーター３３の電力の収支制御を行うことができるので、燃費を向上できる。

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
３４ インバーター
３６ モータ用回転センサ
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

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、車重を推定する車重推定装置と、車両加速度を取得する加速度取得装置と、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、
   前記制御装置を、発進時には、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モータ走行を選択する制御を行う構成にし、
   さらに、前記車重推定装置を、発進時には前記駆動輪に伝達される駆動力が走行抵抗に等しくなるとして、前記モータ走行における前記モータージェネレーターの出力トルクと、前記加速度取得装置で取得した前記車両加速度とに基づいて前記車重を推定する構成にしたことを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記車重推定装置を、前記車重をＭ、前記出力トルクをＴｍ、前記車両加速度をａ、前記減速機構のギアレシオをｉ、前記モータージェネレーターから前記駆動輪までの動力伝達経路の伝達効率をη、前記駆動輪のタイヤ動半径をｒ、慣性相当重量係数をφとして、以下の数式（１）を用いて前記車重を算出する構成にした請求項１に記載のハイブリッド車両。
   
3. 前記制御装置を、発進直後から前記加速度取得装置が前記車両加速度を取得するまでの間で、前記モータ走行を維持する構成にした請求項１に記載のハイブリッド車両。
4. 地図情報を取得する地図情報取得装置と、車速を取得する車速取得装置とを備え、
   前記制御装置を、オートクルーズモードが設定された場合には、前記ディーゼルエンジンから前記クラッチ及び前記トランスミッションを経由して前記プロペラシャフトに伝達された駆動力、並びに、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該プロペラシャフトに伝達された駆動力の少なくとも一方で走行するエンジン走行、アシスト走行、及び前記モータ走行のいずれかと、該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該ディーゼルエンジンを停止して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、前記地図情報、前記車重、並びに、前記エンジン走行、前記アシスト走行、前記モータ走行、及び前記惰性走行における電力の収支に基づいて適時選択して、前記車速を予め設定された目標速度範囲に維持す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. 走行中に、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された駆動力、及び、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された駆動力の少なくとも一方で走行するエンジン走行、アシスト走行、及びモータ走行のいずれかと、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選択すると共に、
   前記モータ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、前記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、
   発進時に、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前記モータ走行を選択し、
   前記モータ走行中に、前記モータージェネレーターの出力トルクと車両加速度とを取得し、
   発進時には、前記プロペラシャフトを経由して駆動輪に伝達される駆動力が走行抵抗に等しくなるとして、前記出力トルクと前記車両加速度とに基づいて車重を推定することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。