JP2017136938A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、燃費効率を向上できる車両制御装置を提供する。【解決手段】車両制御装置は、自車両の進行方向に渋滞区間を検出する渋滞区間検出部１１４と、渋滞制御区間の開始地点において二次電池の目標充電率を特殊目標充電率に設定し、渋滞制御区間の終了地点を過ぎると二次電池の目標充電率を基本目標充電率に設定する目標設定部１１６と、アクセル開度を検出するセンサユニット１０８と、二次電池の目標充電率に基づいてエンジンおよびモータを制御することにより、二次電池の充電率を制御する充電率制御部１２４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両に用いられる車両制御装置に関する。

ハイブリッド車両は、エンジンとモータの２種類の駆動源を有する。モータは二次電池（バッテリー）の電気エネルギーを駆動力に変換する。車両が下降傾斜する路面を走るときには、車軸の回転をモータに伝え、モータの起電力により二次電池を充電することもできる。エンジンは駆動力を提供するだけでなく、二次電池を充電することもできる。

二次電池の充電率（ＳＯＣ：State of Charge）の大きな変化は二次電池を劣化させてしまう。このため、通常、ＳＯＣには下限値と上限値を設定し、ＳＯＣがその上限値と下限値の間の範囲（以下、「許容範囲」とよぶ）に収まるように充放電制御される。

特許文献１では、走行先に渋滞区間があるときには、渋滞区間の手前のある地点から渋滞区間の開始地点まで二次電池の目標充電率を上げている。目標充電率を上げて積極的にエンジンを駆動させ、充電区間に入る前にＳＯＣを上げることで、渋滞区間においてＳＯＣが下限に達しにくくなり、強制充電が生じるのを防ぐことができるとしている。

特開２０１４−１５１２５号公報

特許文献１に記載の技術では、車両が渋滞区間に進入すると、低速電動走行となるためＳＯＣは徐々に低下する。このため、やはり渋滞区間においてＳＯＣは下限値に到達しやすいと考えられる。ＳＯＣが下限値に達すると、エンジンを駆動して強制充電する必要が生じる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハイブリッド車両において、燃費効率を向上できる車両制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両制御装置は、エンジン、モータおよび前記モータに電力を供給する二次電池を備え、前記エンジンが発生させる起電力により前記二次電池を充電可能なハイブリッド車両に搭載され、自車両の走行経路を予測する予測部と、予測された走行経路において、自車両の進行方向に渋滞区間を検出する渋滞区間検出部と、渋滞区間の開始地点よりも所定距離だけ手前の地点において前記二次電池の目標充電率を通常時の目標充電率よりも高い値に設定し、渋滞区間の終了地点以降の地点において前記二次電池の目標充電率を通常時の目標充電率に設定する目標設定部と、前記二次電池の目標充電率に基づいて前記エンジンおよび前記モータを制御することにより、前記二次電池の充電率を制御する充電率制御部と、を備える。前記渋滞区間検出部は、前記二次電池の目標充電率に通常時の目標充電率が設定されているときは、第１の長さ以上の渋滞区間を検出し、前記二次電池の目標充電率に通常時の目標充電率よりも高い値が設定されているときは、第１の長さよりも短い第２の長さ以上の渋滞区間を検出する。

本発明によれば、燃費効率を向上できる車両制御装置を提供できる。

渋滞区間の充電率制御方法を説明するための模式図である。 車両制御システムの機能ブロック図である。 車両制御装置による処理を示すフローチャートである。

（実施の形態）
実施の形態に係る車両制御装置の概要を説明する。
図１は、車両制御装置による渋滞区間の充電率制御方法を説明するための模式図である。図１の上段は、車両１００が予定する走行経路における渋滞区間を示す。車両制御装置は、カーナビゲーションシステムから渋滞情報を取得する。カーナビゲーションシステムにおいては、走行経路は複数の区間（図１では区間０〜区間７）に分割管理される。車両１００は、区間０を走行中であるとする。区間３〜６は渋滞区間であるとする。図１の下段は、ＳＯＣ（二次電池の充電率）の変化を示す。ＳＯＣは０％が最低値であり、１００％が最大値である。ＳＯＣには許容範囲が設定される。許容範囲は下限値ＣＤ〜上限値ＣＵの範囲であり、具体的には、下限値ＣＤ＝４０％、上限値ＣＵ＝６０％程度が想定される。目標充電率は、この許容範囲内に設定される。通常、目標充電率は下限値ＣＤと上限値ＣＵの平均値ＣＭ、おおむね、５０％程度に設定される。以下、通常時の目標充電率を「基本目標充電率」とよぶ。

渋滞区間においては、車両１００は低速走行となる。そのため、通常、電動走行が優先され、ＳＯＣが低下しやすい。これに対し従来では、当初においては目標充電率を基本目標充電率に固定し、渋滞区間の開始地点（図１の場合、区間２と区間３の境界点）よりも所定距離だけ手前の地点（図１の場合、区間０と区間１の境界点）において目標充電率を上限値ＣＵに上げ（以下、上限値ＣＵまで一時的に上げた目標充電率を「特殊目標準電率」とよぶ）、渋滞区間の開始地点において目標充電率を基本目標充電率に戻す充電率制御方法が提案されている。ＳＯＣ−Ｐ１は、このときのＳＯＣの変化を示す。この制御方法では、渋滞区間に入る前にエンジンを積極的に駆動して、渋滞区間に入る前にＳＯＣ−Ｐ１を上昇させる。しかしながら、車両が区間３（渋滞区間）に進入すると、低速電動走行となるためＳＯＣ−Ｐ１は徐々に低下する。このため、やはり渋滞区間においてＳＯＣ−Ｐ１は下限値ＣＤに到達しやすい。ＳＯＣ−Ｐ１が下限値ＣＤに達すると、エンジンを駆動して強制充電する必要が生じる。

これに対し本実施の形態では、充電区間の開始地点において目標充電率を基本目標充電率に戻さずに目標充電率を特殊目標充電率に上げたままとし、渋滞区間の終了地点（図１の場合、区間６と区間７の境界点）またはその直後の地点において目標充電率を基本目標充電率に戻す。ＳＯＣ−Ｐ２は、このときのＳＯＣの変化を示す。この制御方法では、充電区間に入った後もエンジンを積極的に駆動するため、下限値ＣＤに到達しない程度にすなわち強制充電が生じない程度にＳＯＣ−Ｐ２の低下を抑えることができる。以下、目標充電率が特殊目標充電率に設定される区間、具体的には渋滞区間の開始地点よりも所定距離だけ手前の地点から渋滞区間の終了地点までの区間（図１の場合、区間１〜６）を「渋滞制御区間」とよぶ。また、渋滞制御区間においてエンジンを積極的に駆動することを「渋滞時充電処理」とよぶ。

渋滞の状況は次第に変化する。これまで渋滞区間であった区間の渋滞が解消されて非渋滞区間になることもある。この場合、渋滞制御区間を見直すすなわち検出し直さないと、非渋滞区間であるにもかかわらず渋滞時充電処理を実行してしまい、燃費効率が低下する場合がある。逆に、これまで非渋滞区間であった区間が渋滞して渋滞区間になることもある。この場合、渋滞制御区間を検出し直さないと、渋滞区間であるにもかかわらず渋滞時充電処理が実行されず、その結果強制充電が生じ、燃費効率が低下する場合がある。また、走行経路が変わった場合も、当然ながら渋滞の状況は変化する。この場合、渋滞制御区間を検出し直さないと、当然、燃費効率が低下する。したがって、所定のタイミングで渋滞制御区間を検出し直す必要がある。

ここで、渋滞区間を走行中に渋滞制御区間を検出し直す場合を考える。この場合、検出し直す前の渋滞区間の残り区間が短いと、残り区間が実際に渋滞していても、その残り区間は渋滞区間として検出されなくなる。たとえば、区間６に差し掛かったときに渋滞制御区間を検出し直すと、区間６が短い場合、区間６がもはや渋滞区間として検出されなくなる。この場合、渋滞の途中で渋滞時充電処理が終了してしまう。そこで、本実施の形態では、渋滞区間を走行中は非渋滞区間を走行中よりも、渋滞制御区間の対象とする渋滞区間の最短の長さ（距離）すなわち渋滞時充電処理の対象とする渋滞区間の長さの下限である「下限渋滞長」を短くする。これにより、渋滞の途中で渋滞時充電処理が終了するのを抑止できる。以下、具体的に説明する。

図２は、車両制御システム１０６の機能ブロック図である。車両制御システム１０６の各構成要素は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶ユニット、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。

車両制御システム１０６は、車両制御装置１２８、センサユニット１０８、カーナビゲーションシステム１１０、エンジン１２０、モータ１２２および二次電池１２６を含む。センサユニット１０８は、外部環境や自車の走行軌道に関する情報を検出する。センサユニット１０８は、操舵角センサおよび車速センサを含む。センサユニット１０８は、検出した情報を車両制御装置１２８に送信する。

カーナビゲーションシステム１１０は、データベースの地図情報とＧＰＳ（Global Positioning System）から得られる位置情報を比較することにより走行中または走行先の区間を特定する。また、カーナビゲーションシステム１１０は、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）（登録商標）等から渋滞情報を取得する。

二次電池１２６は、リチウムイオン二次電池（蓄電池）である。車両制御装置１２８は、エンジン１２０およびモータ１２２を制御することにより、二次電池１２６のＳＯＣをコントロールする。

車両制御装置１２８は、予測部１１２、下限渋滞長設定部１１３、渋滞区間検出部１１４、目標設定部１１６、条件設定部１１８および充電率制御部１２４を含む。本実施形態における車両制御装置１２８の各機能ブロックは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）およびその上で実行されるソフトウェアプログラムにより構成される。

予測部１１２は、センサユニット１０８からの車速や操舵角といった情報やカーナビゲーションシステム１１０における経路設定情報から車両１００の走行経路を予測する。渋滞区間検出部１１４は、走行中の区間だけでなく、走行が予測される区間の情報をカーナビゲーションシステム１１０から定期的に取得（先読み）する。

下限渋滞長設定部１１３は、走行中の区間に応じて、下限渋滞長を設定する。下限渋滞長設定部１１３は、渋滞制御区間を走行中（言い換えると、渋滞時充電処理を実行中、すなわち目標充電率に特殊目標充電率が設定されているとき）は、下限渋滞長に第１下限渋滞長α（たとえば５００ｍ）を設定する。また、下限渋滞長設定部１１３は、非渋滞制御区間を走行中（言い換えると、渋滞時充電処理中でないとき、すなわち目標充電率に基本目標充電率が設定されているとき）は、下限渋滞長に第１下限渋滞長αより短い第２下限渋滞長β（たとえば１００ｍ）を設定する。

渋滞区間検出部１１４は、渋滞区間の有無およびその長さといった情報を検出する。渋滞区間検出部１１４は特に、下限渋滞長設定部１１３により設定された下限渋滞長以上の渋滞区間を検出する。詳しくは、渋滞区間検出部１１４は、非渋滞区間を走行中は、第１下限渋滞長以上の渋滞区間を検出し、渋滞区間走行中は、第２下限渋滞長以上の渋滞区間を検出する。

目標設定部１１６は、渋滞区間の有無に応じて、目標充電率を設定する。目標設定部１１６は、通常時の目標充電率には基本目標充電率を設定し、渋滞制御区間の目標充電率には特殊目標充電率（上限値ＵＤ）を設定する。

充電率制御部１２４は、目標設定部１１６により設定された目標充電率に基づきエンジン１２０およびモータ１２２を制御することにより、二次電池１２６のＳＯＣをコントロールする。具体的には、充電率制御部１２４は、通常時は、ＳＯＣが基本目標充電率に近づくようエンジン１２０およびモータ１２２を制御し、渋滞制御区間では、ＳＯＣが特殊目標充電率に近づくようエンジン１２０およびモータ１２２を制御する。

図３は、車両制御装置１２８による処理を示すフローチャートである。図３に示す処理は、目的地が設定された場合に実行される。あるいは図３に示す処理は、走行経路が変わった場合や一定時間（たとえば１０分）が経過した場合にも実行される。後者の場合、それまで実施していた図３の処理を中止して、再度、先頭から実行される。

下限渋滞長設定部１１３は、車両１００が渋滞制御区間を走行中か否かを判定する（Ｓ１０）。車両１００が非渋滞制御区間を走行しているときには（Ｓ１０のＮ）、下限渋滞長設定部１１３は下限渋滞長に第１下限渋滞長αを設定する（Ｓ１４）。渋滞制御区間を走行しているときには（Ｓ１０のＹ）、下限渋滞長設定部１１３は、下限渋滞長に第２下限渋滞長β（＜第１下限渋滞長α）を設定する（Ｓ１２）。本実施の形態では、下限渋滞長設定部１１３は、カーナビゲーションシステム１１０から取得した情報に基づいて、渋滞制御区間を走行しているか否かを判定する。

渋滞区間検出部１１４は、予測部１１２が予測した走行経路の区間の情報をカーナビゲーションシステム１１０から取得（先読み）する。渋滞区間検出部１１４は、取得した情報に基づいて、走行経路上に下限渋滞長以上の長さの渋滞区間が存在するかを判定する（Ｓ１６）。そのような渋滞区間が存在しないときには（Ｓ１６のＮ）、以下の処理は実行されず、次回の実行タイミングを待つ。渋滞区間が存在するときには（Ｓ１６のＹ）、目標設定部１１６は渋滞制御区間の開始地点（すなわち渋滞区間の開始地点より所定距離だけ手前の地点）を決定する（Ｓ１８）。目標設定部１１６は、車両１００が渋滞制御区間の開始地点から渋滞区間の開始地点までを走行したときにＳＯＣが特殊目標充電率まで上昇するよう渋滞制御区間の開始地点を決定すればよい。図１では、区間２と区間３の境界点を渋滞制御区間の開始地点に決定した場合を示している。

車両１００が渋滞制御区間の開始地点に到達していなければ（Ｓ２０のＮ）、処理はＳ２０で待機する。車両１００が渋滞制御区間の開始地点に到達すると（Ｓ２０のＹ）、車両制御装置１２８は渋滞時充電処理を実行する（Ｓ２２）。具体的には、目標設定部１１６が目標充電率を特殊目標充電率に上げ、充電率制御部１２４が特殊目標充電率に基づいてエンジン１２０およびモータ１２２を制御する。これによりエンジン走行が優先される。

車両１００が渋滞制御区間の終了地点（すなわち渋滞区間の終了地点）に到達していない限り（Ｓ２４のＮ）、渋滞時充電処理は継続する。車両１００が渋滞区間の終了地点に到達すると（Ｓ２４のＹ）、渋滞時充電処理は完了し、いったん処理は終了して次回の実行タイミングまで待機する。なお、車両１００が目的地に到達したり、充電制御機能がオフされり、あるいは電源がオフされたときには、図３のループ処理は終了する。

以上説明した本実施の形態に係る車両制御装置１２８によると、渋滞区間においても目標充電率に特殊目標充電率が設定される。すなわち、渋滞区間においても、積極的にエンジンを駆動してＳＯＣの低下を抑えることができる。これにより、渋滞区間において強制充電が生じにくくなる。
また、車両制御装置１２８では、非渋滞制御区間を走行中は下限渋滞長は第１下限渋滞長αに設定され、渋滞制御区間を走行中は下限渋滞長は第２下限渋滞長β（β＜α）に設定される。そのため、渋滞区間の走行中に渋滞制御区間が検出し直された場合、検出し直す前の渋滞区間の残り区間が比較的短くても、その残り区間が実際に渋滞していれば、その残り区間は渋滞区間として検出されうる。したがって、渋滞の途中で渋滞時充電処理が終了するのを抑止できる。これにより、渋滞区間において強制充電が生じるのが抑止できる。あるいは、渋滞区間の走行中に渋滞時充電処理が終了するという違和感をドライバに与えずに済む。
また逆に、渋滞の途中で渋滞時充電処理が終了しにくいよう考慮されているため、渋滞区間を走行中に渋滞制御区間を見直すことが可能となる。渋滞区間を走行中に渋滞制御区間を見直すことで、非渋滞区間であるにもかかわらず渋滞時充電処理を実行したり、渋滞区間であるにもかかわらず渋滞時充電処理が実行されないといった事態が生じるのを抑止できる。
以上より、本実施の形態に係る車両制御装置１２８によると、燃費効率を向上できる。

以上、実施例をもとに本発明を説明した。実施例はあくまでも例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

（変形例）
実施の形態では特に言及しなかったが、渋滞区間に挟まれた非渋滞区間の長さが所定の長さ（たとえば５０ｍ）以下である場合、すなわち渋滞区間に挟まれた非渋滞区間が比較的短い場合、渋滞区間検出部１１４は、非渋滞区間とその非渋滞区間を挟む渋滞区間とをひとまとまりの渋滞区間として取り扱ってもよい。たとえば、カーナビゲーションシステム１１０から取得した渋滞情報によると区間３、４、６が渋滞区間で区間５が非渋滞区間の場合、区間５の長さが５０ｍ以下であれば、渋滞区間検出部１１４は、区間３〜６をひとまとまりの渋滞区間として取り扱う。この場合、区間５の目標充電率には特殊目標充電率が設定される。

１００…車両、１０６…車両制御システム、１０８…センサユニット、１１０…カーナビゲーションシステム、１１２…予測部、１１４…渋滞区間検出部、１１６…目標設定部、１１８…条件設定部、１２０…エンジン、１２２…モータ、１２４…充電率制御部、１２６…二次電池、１２８…車両制御装置。

Claims (1)

1. エンジン、モータおよび前記モータに電力を供給する二次電池を備え、前記エンジンが発生させる起電力により前記二次電池を充電可能なハイブリッド車両に搭載され、
   自車両の走行経路を予測する予測部と、
   予測された走行経路において、自車両の進行方向に渋滞区間を検出する渋滞区間検出部と、
   渋滞区間の開始地点よりも所定距離だけ手前の地点において前記二次電池の目標充電率を通常時の目標充電率よりも高い値に設定し、渋滞区間の終了地点以降の地点において前記二次電池の目標充電率を通常時の目標充電率に設定する目標設定部と、
   前記二次電池の目標充電率に基づいて前記エンジンおよび前記モータを制御することにより、前記二次電池の充電率を制御する充電率制御部と、を備え、
   前記渋滞区間検出部は、前記二次電池の目標充電率に通常時の目標充電率が設定されているときは、第１の長さ以上の渋滞区間を検出し、前記二次電池の目標充電率に通常時の目標充電率よりも高い値が設定されているときは、第１の長さよりも短い第２の長さ以上の渋滞区間を検出することを特徴とする車両制御装置。

Images