JP2019182081A - ハイブリッド車両制御装置及びハイブリッド車両制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、エンジンの始動回数をより適切に低減することで、運転者に与える不快感を低減する。【解決手段】車両要求パワー算出部は、ハイブリッド車両のアクセル操作量と車速とに基づいて車両要求パワーＰｖを算出する。差分積算値算出部２８は、予め設定されたエンジン停止閾値ＰＯＦＦと車両要求パワーＰｖの差分を算出し、エンジン１２が作動している状態において、車両要求パワーＰｖが低下してエンジン停止閾値ＰＯＦＦに達した時点からの当該差分の時間積分値である差分積算値Ｅｄを算出する。エンジン制御部３２は、車両要求パワーＰｖが低下してエンジン停止閾値ＰＯＦＦに達しても、直ちにはエンジン１２を停止させず、差分積算値Ｅｄが差分閾値ＥＯＦＦを超えた場合にエンジン１２を停止させる。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両制御装置及びハイブリッド車両制御プログラムに関する。

従来、駆動源としてエンジン及びモータを用いるハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両においては、モータのみを駆動源として用いて走行するモータ走行モード、及びエンジンとモータの双方を駆動源として用いて走行するハイブリッド走行モードを切り替えて走行できるようになっているのが一般的である。

ハイブリッド車両において、燃費の向上を目的として、モータ走行モードとハイブリッド走行モードとを適宜切り替える技術が提案されている。例えば、特許文献１には、ハイブリッド車両の速度（車速）とトルクの２次元マップ上にモード遷移線を定義し、車速とトルクの組み合わせが、当該２次元マップにおいてモード遷移線以上の位置にある場合はハイブリッド走行モードで走行し、モード遷移線未満の位置にある場合はモータ走行モードで走行するハイブリッド車両が開示されている。特許文献１に記載のハイブリッド車両においては、エンジンの始動と停止の繰り返しを防止して燃費を向上させるべく、ハイブリッド車両の車速とトルクの将来の遷移を予測し、それにより予測されるエンジンの作動時間が２秒未満である場合には、車速とトルクの組み合わせがモード遷移線以上となったとしても、エンジンを始動させない。

特開２００９−２９３８６号公報

ところで、ハイブリッド車両においては、モータ走行モードからハイブリッド走行モードに切り替わるときにエンジンが始動することになるが、エンジン始動時の騒音あるいは振動によって運転者（ドライバ）が不快感を感じるという問題がある。そこで、運転者に与える不快感を低減させるべく、ハイブリッド車両においてエンジンの始動回数を低減させることが望まれている。

例えば上述の特許文献１のような従来技術を用いることで、エンジンの始動回数を低減させることは可能である。しかしながら、従来技術においては、適切にエンジンの始動回数を低減できない場合があった。例えば、交通量が多い一般道などにおいて、隣接車線を走行する他の車両の急な割込みが頻発する場合、あるいは、前方車両が急な加減速を繰り返す場合など、ハイブリッド車両の加速と減速が繰り返される場合には、車速とトルクの予測が難しくなり、結果として適切にエンジンの始動回数を低減することができなくなる場合があった。

本発明の目的は、ハイブリッド車両において、エンジンの始動回数をより適切に低減することで、運転者に与える不快感を低減することにある。

本発明は、エンジン及びモータを駆動力として用いるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御装置であって、前記エンジンが作動している状態において、前記ハイブリッド車両に要求される車両要求パワーが低下してエンジン停止閾値に達した時点からの、前記エンジン停止閾値と前記車両要求パワーとの差分の時間積分値が差分閾値を超えたときに、前記エンジンを停止させるエンジン制御部、を備えることを特徴とするハイブリッド車両制御装置である。

望ましくは、前記差分閾値は、前記ハイブリッド車両の速度及び前記モータを駆動するためのバッテリの残電力量の少なくとも一方に基づいて設定される、ことを特徴とする。

また、本発明は、エンジン及びモータを駆動力として用いるハイブリッド車両に搭載されるコンピュータを、前記エンジンが作動している状態において、前記ハイブリッド車両に要求される車両要求パワーが低下してエンジン停止閾値に達した時点からの、前記エンジン停止閾値と前記車両要求パワーとの差分の時間積分値が差分閾値を超えたときに、前記エンジンを停止させるエンジン制御部、として機能させることを特徴とするハイブリッド車両制御プログラムである。

本発明によれば、ハイブリッド車両において、エンジンの始動回数をより適切に低減することで、運転者に与える不快感を低減することができる。

本実施形態に係るハイブリッド車両制御装置の構成概略図である。 車両要求パワーの時間変化（ａ）、差分積算値の時間変化（ｂ）、及び、エンジンの動作状態の時間変化（ｃ）を示す図である。 エンジン停止制御の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１には、本実施形態に係るハイブリッド車両制御装置１０の構成概略図が示されている。ハイブリッド車両制御装置１０は、エンジン１２及びモータ１４を駆動力とするハイブリッド車両に搭載され、当該ハイブリッド車両を制御するものである。

バッテリ１６は、例えばリチウムイオンなどの二次電池である。バッテリ１６は、インバータ（不図示）を介してモータ１４を駆動するための電力をモータ１４に対して供給すると共に、モータ（ジェネレータ）１４からの電力をインバータを介して受け取る。

アクセル操作量検出部１８は、例えばアクセルポジションセンサなどを含んで構成される。アクセル操作量検出部１８は、現時点におけるハイブリッド車両のアクセルの操作量（開度）を検出する。アクセル操作量検出部１８は、逐次アクセル操作量を検出し、検出したアクセル操作量を逐次ＥＣＵ２４に送る。

車速検出部２０は、例えば車速センサなどを含んで構成される。車速検出部２０は、現時点におけるハイブリッド車両の速度（車速）を検出する。車速センサとしては、例えば車軸の回転数を検出するセンサであってよい。車速検出部２０は、逐次車速を検出し、検出した車速を逐次ＥＣＵ２４に送る。

ＳＯＣ（State Of Charge）検出部２２は、例えば温度計、電圧計、電流計などを含んで構成される。ＳＯＣ検出部２２は、バッテリ１６の残電力量（ＳＯＣ）を検出する。ＳＯＣ検出部２２は、バッテリ１６の温度や、出力電圧値、出力電流値を検出し、それらの検出値に基づき、ＳＯＣを検出する。検出したＳＯＣはＥＣＵ２４に送られる。

ＥＣＵ２４は、例えばマイクロコンピュータなどから構築される。ＥＣＵ２４は、不図示の記憶部に記憶されたハイブリッド車両制御プログラムに従って、ハイブリッド車両の各部を制御する。特に、ＥＣＵ２４は、エンジン１２及びモータ１４の動作制御を行う。図１に示すように、ＥＣＵ２４は、車両要求パワー算出部２６、差分積算値算出部２８、差分閾値設定部３０、及びエンジン制御部３２としても機能する。

車両要求パワー算出部２６は、アクセル操作量検出部１８が検出した現時点におけるハイブリッド車両のアクセル操作量、及び、車速検出部２０が検出した現時点における車速に基づいて、ハイブリッド車両に要求される現時点における車両要求パワーＰ_ｖを算出する。車両要求パワーＰ_ｖとは、運転者によるアクセル操作量及び車速に応じてハイブリッド車両を走行させるのに必要なパワーであり、アクセル操作量及び車速に対応した要求トルクと車輪の回転数との積に相当するものである。

車両要求パワー算出部２６は、アクセル操作量及び車速と、車両要求パワーＰ_ｖとの関係を示すマップを用いて、車両要求パワーＰ_ｖを算出する。あるいは、車両要求パワー算出部２６は、アクセル操作量及び車速と、車両要求パワーＰ_ｖとの関係を示す関数を用いることなどによって、車両要求パワーＰ_ｖを算出してもよい。

車両要求パワー算出部２６は、アクセル操作量検出部１８から逐次送られるアクセル操作量、及び、車速検出部２０から逐次送られる車速に基づいて、車両要求パワーＰ_ｖを逐次算出する。これにより、図２（ａ）に示されるように、車両要求パワーＰ_ｖの時間変化が算出される。図２（ａ）のグラフにおいて、横軸が時間を示し、縦軸が車両要求パワーＰ_ｖを示している。

図２（ａ）に示される通り、車両要求パワーＰ_ｖの軸上に、エンジン始動閾値Ｐ_ＯＮ及びエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦが設定されている。エンジン始動閾値Ｐ_ＯＮ及びエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦは、ＥＣＵ２４の設計者やサービスマンなどによって予め設定されて不図示の記憶部に記憶されている。詳細は後述するが、エンジン始動閾値Ｐ_ＯＮはエンジン１２を始動させる基準となる閾値である。また、エンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦはエンジン１２を停止させる基準となる閾値である。

差分積算値算出部２８は、エンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦから、車両要求パワー算出部２６が算出した車両要求パワーＰ_ｖを差し引いた差分を算出する。その上で、差分積算値算出部２８は、エンジン１２が作動している状態において、車両要求パワーＰ_ｖが低下してエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦに達した時点からの当該差分の時間積分値である差分積算値Ｅ_ｄを算出する。具体的には、差分積算値算出部２８は、以下の式で差分積算値Ｅ_ｄを算出する。

上式において、変数ｔは、車両要求パワーＰ_ｖが低下してエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦに達した時点からの経過時間を示す。

上述のように、車両要求パワーＰ_ｖは逐次算出されるから、差分積算値算出部２８は、逐次差分積算値Ｅ_ｄを算出する。これにより、図２（ｂ）に示されるように、差分積算値Ｅ_ｄの時間変化が算出される。図２（ｂ）のグラフにおいて、横軸が時間を示し、縦軸が差分積算値Ｅ_ｄを示している。

なお、車両要求パワーＰ_ｖがエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦよりも大きい場合、すなわち、エンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦから車両要求パワーＰ_ｖを差し引いた差分がマイナスの値となるときは、差分積算値算出部２８は、当該差分を０として算出してよい。また、差分積算値算出部２８は、車両要求パワーＰ_ｖがエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦを超えたときは、差分積算値Ｅ_ｄを０にリセットする。

差分閾値設定部３０は、差分閾値Ｅ_ＯＦＦを設定する。図２（ｂ）に示される通り、差分閾値Ｅ_ＯＦＦは、差分積算値Ｅ_ｄの軸上に設定される。本実施形態においては、差分閾値設定部３０は、車速検出部２０が検出した車速、及び、ＳＯＣ検出部２２が検出したバッテリ１６のＳＯＣの少なくとも一方に基づいて差分閾値Ｅ_ＯＦＦを設定する。例えば、差分閾値設定部３０は、車速が小さい場合には、車速が大きい場合に比して差分閾値Ｅ_ＯＦＦをより大きくする（これにより後述のようにエンジン１２が始動しにくくなる）。また、差分閾値設定部３０は、ＳＯＣが小さい場合には、ＳＯＣが大きい場合に比して差分閾値Ｅ_ＯＦＦをより小さくする（これにより後述のようにエンジン１２が始動しやすくなる）。なお、差分閾値設定部３０は、差分閾値Ｅ_ＯＦＦをＥＣＵ２４の設計者やサービスマンなどの指示に応じた一定値としてもよい。

エンジン制御部３２は、エンジン１２を作動させる制御を行う。具体的には、エンジン制御部３２は、車両要求パワー算出部２６が算出した車両要求パワーＰ_ｖとエンジン始動閾値Ｐ_ＯＮとに基づいて、エンジン１２を始動させる制御を行う。より詳しくは、エンジン制御部３２は、車両要求パワーＰ_ｖが上昇してエンジン始動閾値Ｐ_ＯＮに達したときに、エンジン１２が停止しているならばエンジン１２を始動させる。車両要求パワーＰ_ｖが上昇してエンジン始動閾値Ｐ_ＯＮに達したときに、エンジン１２がすでに作動しているならば、エンジン制御部３２はエンジン１２を引き続き作動させる。

また、エンジン制御部３２は、エンジン１２を停止させる制御を行う。具体的には、差分積算値算出部２８が算出した差分積算値Ｅ_ｄと差分閾値設定部３０が設定した差分閾値Ｅ_ＯＦＦとに基づいてエンジン１２を停止させる制御を行う。より詳しくは、エンジン制御部３２は、差分積算値Ｅ_ｄが差分閾値Ｅ_ＯＦＦを超えたときに、エンジン１２を停止させる。

以下、図２（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示されたグラフを参照しながら、エンジン制御部３２の制御の詳細について説明する。なお、図２（ｃ）は、エンジン１２の動作状態の時間変化を示すグラフであり、横軸が時間を示し、縦軸がエンジン１２の動作状態（作動又は停止）を示している。

時刻ｔ_１において、エンジン制御部３２は、車両要求パワーＰ_ｖがエンジン始動閾値Ｐ_ＯＮに達したことを検出すると、エンジン１２を始動させる。これにより、図２（ｃ）に示す通り、時刻ｔ_１においてエンジン１２の動作状態が作動に切り替わる。

時刻ｔ_２において、車両要求パワーＰ_ｖがエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦに達するが、エンジン制御部３２は、このタイミングではエンジン１２を停止させない。時刻ｔ_２において車両要求パワーＰ_ｖがエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦに達すると、その後の時刻において差分積算値Ｅ_ｄが徐々に増加していく。

しかし、差分積算値Ｅ_ｄが差分閾値Ｅ_ＯＦＦに達する前に、時刻ｔ_３において、車両要求パワーＰ_ｖがエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦを超えると、差分積算値算出部２８は差分積算値Ｅ_ｄを０にリセットする。

時刻ｔ_４において、車両要求パワーＰ_ｖがエンジン始動閾値Ｐ_ＯＮに達するが、時刻ｔ_４以前においてエンジン１２は既に作動状態であるから、エンジン制御部３２はエンジン１２の作動状態を維持する。

時刻ｔ_５において、再度、車両要求パワーＰ_ｖがエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦに達する。ここでも、エンジン制御部３２は、このタイミングではエンジン１２を停止させない。時刻ｔ_５から差分積算値Ｅ_ｄが徐々に増加していく。

時刻ｔ_６において、差分積算値Ｅ_ｄが差分閾値Ｅ_ＯＦＦを超えると、ここで初めてエンジン制御部３２はエンジン１２を停止させる。これにより、図２（ｃ）に示す通り、時刻ｔ_６においてエンジン１２の動作状態が停止に切り替わる。

以上の通り、ハイブリッド車両制御装置１０によれば、車両要求パワーＰ_ｖがエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦを下回ったとしても、エンジン制御部３２は、直ちにエンジン１２を停止させず、差分積算値Ｅ_ｄが差分閾値Ｅ_ＯＦＦを超えなければ、エンジン１２を停止させることはない。仮に、車両要求パワーＰ_ｖがエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦを下回ったときに直ちにエンジン１２を停止させる場合、図２の例において、時刻ｔ_２でエンジン１２が停止し、時刻ｔ_４でエンジン１２が再度始動することになる。したがって、ハイブリッド車両制御装置１０によれば、車両要求パワーＰ_ｖがエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦを下回ったときに直ちにエンジン１２を停止させる場合に比して、エンジン１２の始動回数を低減させることができる。これにより、運転者に与える不快感を低減させることができる。

以下、図３に示すフローチャートに従って、ハイブリッド車両制御装置１０におけるエンジン停止制御の処理の流れを説明する。なお、図３のフローチャートの開始時においてエンジン１２は作動しているものとする。

ステップＳ１０において、車両要求パワー算出部２６は、ハイブリッド車両のアクセル操作量と車速とに基づいて車両要求パワーＰ_ｖを算出する。

ステップＳ１２において、差分積算値算出部２８は、ステップＳ１０で算出された車両要求パワーＰ_ｖがエンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦを超えているか否かを判定する。超えている場合はステップＳ１４に進み、超えていない場合はステップＳ１６に進む。

ステップＳ１４において、差分積算値算出部２８は、差分積算値Ｅ_ｄを０にリセットする。その後、再度ステップＳ１０に戻り、再度のステップＳ１０において、車両要求パワー算出部２６は、次の時刻の車両要求パワーＰ_ｖを算出する。

ステップＳ１６において、差分積算値算出部２８は、エンジン停止閾値Ｐ_ＯＦＦとステップＳ１０で算出された車両要求パワーＰ_ｖとの差分を算出し、差分積算値Ｅ_ｄを算出する。

ステップＳ１８において、エンジン制御部３２は、ステップＳ１６で算出された差分積算値Ｅ_ｄが差分閾値Ｅ_ＯＦＦを超えたか否かを判定する。超えた場合はステップＳ２０に進み、超えていない場合は再度ステップＳ１０に戻り、再度のステップＳ１０において、車両要求パワー算出部２６は、次の時刻の車両要求パワーＰ_ｖを算出する。

ステップＳ２０において、エンジン制御部３２はエンジン１２を停止させる。

以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

１０ ハイブリッド車両制御装置、１２ エンジン、１４ モータ、１６ バッテリ、１８ アクセル操作量検出部、２０ 車速検出部、２２ ＳＯＣ検出部、２４ ＥＣＵ、２６ 車両要求パワー算出部、２８ 差分積算値算出部、３０ 差分閾値設定部、３２ エンジン制御部。

Claims (3)

1. エンジン及びモータを駆動力として用いるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御装置であって、
   前記エンジンが作動している状態において、前記ハイブリッド車両に要求される車両要求パワーが低下してエンジン停止閾値に達した時点からの、前記エンジン停止閾値と前記車両要求パワーとの差分の時間積分値が差分閾値を超えたときに、前記エンジンを停止させるエンジン制御部、
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両制御装置。
2. 前記差分閾値は、前記ハイブリッド車両の速度及び前記モータを駆動するためのバッテリの残電力量の少なくとも一方に基づいて設定される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両制御装置。
3. エンジン及びモータを駆動力として用いるハイブリッド車両に搭載されるコンピュータを、
   前記エンジンが作動している状態において、前記ハイブリッド車両に要求される車両要求パワーが低下してエンジン停止閾値に達した時点からの、前記エンジン停止閾値と前記車両要求パワーとの差分の時間積分値が差分閾値を超えたときに、前記エンジンを停止させるエンジン制御部、
   として機能させることを特徴とするハイブリッド車両制御プログラム。

Images