JP2021160536A - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】要求駆動力の増加時に加速してもエンジン音および振動の変化を抑制できるハイブリッド車両およびその制御方法を提供する。【解決手段】車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能なハイブリッド車両において、自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が必要であると予測される場合、要求駆動力の増加タイミングまで、ハイブリッド車両の車速を維持あるいは減速しつつ、エンジンの回転数を所定上昇ステップで順次上昇させ、要求駆動力の増加タイミングで、少なくともジェネレータの発電電力をモータへ供給する。【選択図】図４

Description

本発明は自動運転走行における車両の制御技術に関する。

自動運転車両では自車の走行状態および周囲の状況を認識することで、次に実行すべき行動を事前に計算し実行することができる。たとえば自動運転車両が追越走行をする場合、周囲の状況に応じて追越実行の可否判断、追越を実行する場合の加速度計算などが必要である。たとえば特許文献１に開示された走行制御装置によれば、自動運転車両が追越走行をする場合、後方車両の走行状態に応じて追越を実行するか実行しないかを判断し、後方車両が接近してきた場合にどの程度の加速走行が必要かを事前に計算し適切な走行制御を行っている。

特開２０１９−１１９３０３号公報

ＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle；以下、ハイブリッド車両という。）では、自動運転中に追い越しを実行する場合、電動機（以下、モータという。）の要求駆動力を増加させて車両を加速する。その際の加速に必要な電力は、内燃機関（以下、エンジンという。）の回転数ＮＥを上げて発電量を増加させることで得ている。しかしながら、要求駆動力の増加によりエンジン回転数ＮＥが大きく上昇すると、乗員はエンジン音や振動が急に大きくなったような違和感を覚え、乗り心地の劣化につながる。

本発明の目的は、要求駆動力の増加時にエンジン音および振動の変化を抑制することができる車両の制御方法および装置を提供することである。

本発明の第一の態様によれば、車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能なハイブリッド車両であって、エンジンと、前記エンジンの回転により発電するジェネレータと、前記ジェネレータの発電電力およびバッテリの蓄積電力の少なくとも一方により走行駆動力を出力するモータと、前記自動運転制御とともに前記エンジンおよび前記モータの制御を実行する制御装置（１００）と、を備え、前記制御装置（１００）は、前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が必要であると予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで、前記ハイブリッド車両の車速を維持あるいは減速しつつ、前記エンジンの回転数を所定上昇ステップで順次上昇させ、前記要求駆動力の増加タイミングで、少なくとも前記ジェネレータの発電電力を前記モータへ供給する。
本発明の第二の態様によれば、車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能であり、エンジンと、前記エンジンの回転により発電するジェネレータと、前記ジェネレータの発電電力およびバッテリの蓄積電力の少なくとも一方により走行駆動力を出力するモータと、を備えたハイブリッド車両における、前記自動運転制御とともに前記エンジンおよび前記モータの制御を実行する制御方法であって、前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が必要であると予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで、前記ハイブリッド車両の車速を維持あるいは減速しつつ、前記エンジンの回転数を所定上昇ステップで順次上昇させ、前記要求駆動力の増加タイミングで、少なくとも前記ジェネレータの発電電力を前記モータへ供給する。
本発明の第三の態様によれば、車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能であり、エンジンと、前記エンジンの回転により発電するジェネレータと、前記ジェネレータの発電電力およびバッテリの蓄積電力の少なくとも一方により走行駆動力を出力するモータと、前記自動運転制御とともに前記エンジンおよび前記モータの制御を実行するプロセッサとを備えたハイブリッド車両における前記プロセッサを機能させるプログラムであって、前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が必要であると予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで、前記ハイブリッド車両の車速を維持あるいは減速しつつ、前記エンジンの回転数を所定上昇ステップで順次上昇させる機能と、要求駆動力の増加タイミングで、少なくとも前記ジェネレータの発電電力を前記モータへ供給する機能と、を前記プロセッサに実現する。
これにより、要求駆動力の増加タイミングまでの間にエンジン回転数を上昇させておくことができるので、要求駆動力の増加時のエンジン回転数の急激な上昇を回避でき、エンジン音および振動の大きな変化を抑制できる。
前記所定上昇ステップは、現在のエンジン回転数と前記要求駆動力の増加時のエンジン回転数との差より小さい値であることが望ましい。これにより要求駆動力の増加タイミングまでにエンジン回転数が徐々に上昇するので乗員に気付かれ難くなる。
前記制御装置（１００）は、前記要求駆動力の増加を中止した場合、それまでに上昇させた前記エンジンの回転数を所定下降ステップで順次下げ、前記所定下降ステップは前記所定上昇ステップより小さいことが望ましい。要求駆動力の増加が中止されるとエンジン回転数が徐々に下降し、その下降ステップが上昇ステップより小さいことで乗員に気付かれ難くなる。
前記制御装置（１００）は、前記要求駆動力の増加が追い越し時に必要であり、前記追い越しを実行すると追越車線の前方あるいは後方の車両と衝突の可能性がある場合、前記追い越しが可能となるまで前記追い越し制御を待機することが望ましい。これにより、追い越し制御開始タイミングまでの間にエンジン回転数を上昇させておくことができるので、追い越し制御開始時のエンジン回転数の急激な上昇を回避でき、エンジン音および振動の大きな変化を抑制できる。

以上述べたように、本発明によれば、要求駆動力の増加時にエンジン音および振動の変化を抑制することができる。

本発明の一実施形態による車両の制御装置における自動運転制御に関する機能構成図である。 本発明の一実施形態による制御装置を用いたハイブリッド車両の内部構成の一例を模式的に示すブロック図である。 本実施形態による制御方法を説明するために追い越し走行の手順を示す模式図である。 本実施形態による制御方法の一例を示すフローチャートである。 本実施形態による制御方法によるハイブリッド車両の加速待機時および加速実行時の制御状態を例示する波形図である。 本実施形態による制御方法によるハイブリッド車両の加速待機時および加速中止時の制御状態を例示する波形図である。

１．実施形態の概要
エンジンの回転による発電電力を車両駆動用のモータへ供給可能なハイブリッド車両において、自動運転中にモータの要求駆動力を必要とするまで時間がある場合、要求駆動力の増加タイミングまでの間にエンジン回転数を徐々に上昇させる。これにより、実際に駆動力を増加させた時、要求駆動力に必要なエンジン回転数までの上昇幅を縮小できる。このようにエンジン回転数の急激な上昇が緩和されることでエンジン音および振動の大きな変化を抑制できる。

以下、本発明の前提となる自動運転制御とハイブリッド車両の一例について図１および図２を参照しながら説明し、それに続いて本発明の実施形態について詳細に説明する。

２．自動運転制御
図１に例示するように、車両１は二輪、三輪あるいは四輪等の自動車であり、本実施形態では後述するようにエンジン（内燃機関）およびモータ（電動機）を兼ね備えたハイブリッド車両である。ただし、自動運転制御の適用は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等を駆動源とした自動車であってもよいし、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等から得られる電力を使用してモータを駆動する電気自動車であってもよい。

＜車両の装置構成＞
車両１には自動運転制御を含む車両制御を行う車両制御装置１００の他に以下の装置、機器群が搭載されている。
・車両１の外部から各種情報を取り入れるための手段（外部状況取得部１２、経路情報取得部１３、走行状態取得部１４等が含まれ、その他ボタン、ダイヤルスイッチ、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチ等を含んでもよい。）、
・操作デバイス（アクセルペダル７０、ブレーキペダル７２、ステアリングホイール７４、切替スイッチ８０等）、
・操作検出センサ（アクセルペダル７０のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ７１、ブレーキペダル７２の踏量を検出するブレーキ踏量センサ（ブレーキスイッチ）７３、ステアリングホイール７４の操舵角を検出するステアリング操舵角センサ（またはステアリングトルクセンサ）７５）、
・報知装置（出力部）８２、
・車両１の駆動又は操舵を行うための装置（走行用駆動力出力装置（駆動装置）９０、ステアリング装置９２、ブレーキ装置９４）、および
・これらの装置や機器を接続する通信線およびネットワーク（ＣＡＮ（Controller Area Network）、無線通信網等）。

外部状況取得部１２は、車両１の外部状況、例えば走行路の車線や車両周辺の物体といった車両周辺の環境情報を取得するように構成され、例えば各種カメラ（単眼カメラ、ステレオカメラ、赤外線カメラ等）や各種レーダ（ミリ波レーダ、マイクロ波レーダ、レーザレーダ等）等を備える。また、カメラにより得られた情報とレーダにより得られた情報を統合するフュージョンセンサを使用することも可能である。

経路情報取得部１３はナビゲーション装置を含む。ナビゲーション装置はＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機、地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置はＧＮＳＳ受信機によって車両１の位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置により導出された経路は、経路情報１４４として記憶部１４０に格納される。車両１の位置は、走行状態取得部１４の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。また、ナビゲーション装置は、車両制御装置１００が手動運転制御を実行している場合に目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。なお、車両１の位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置とは独立して設けられてもよい。また、ナビゲーション装置は、例えばユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の一機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御装置１００との間で無線または有線による通信によって情報の送受信が行われる。

走行状態取得部１４は車両１の現在の走行状態を取得するように構成される。走行状態取得部１４は、走行位置取得部２６、車速取得部２８、ヨーレート取得部３０、操舵角取得部３２、および走行軌道取得部３４を含む。

走行位置取得部２６は、走行状態の１つである車両１の走行位置及び車両１の姿勢（進行方向）を取得するように構成される。走行位置取得部２６は、各種測位装置、例えば衛星や路上装置から送信される電磁波を受信して位置情報（緯度、経度、高度、座標等）を取得する装置（ＧＰＳ受信機、ＧＮＳＳ受信機、ビーコン受信機等）、ジャイロセンサ、加速度センサ等を備える。車両１の走行位置は車両１の特定部位を基準に測定される。

車速取得部２８は、走行状態の１つである車両１の速度（以下、車速という。）を取得するように構成される。車速取得部２８は、例えば１以上の車輪に設けられる速度センサ等を備える。

ヨーレート取得部３０は、走行状態の１つである車両１のヨーレートを取得するように構成される。ヨーレート取得部３０は、例えばヨーレートセンサ等を備える。

操舵角取得部３２は、走行状態の１つである操舵角を取得するように構成される。操舵角取得部３２は、例えばステアリングシャフトに設けられる操舵角センサ等を備える。ここでは、取得された操舵角に基づいて操舵角速度及び操舵角加速度も取得される。

走行軌道取得部３４は、走行状態の１つである車両１の実走行軌道の情報（実走行軌道）を取得するように構成される。実走行軌道とは、実際に車両１が走行した軌道（軌跡）を含み、これから走行する予定の軌道、例えば走行した軌道（軌跡）の進行方向前側の延長線を含んでいてもよい。走行軌道取得部３４はメモリを備える。メモリは実走行軌道に含まれる一連の点列の位置情報を記憶する。また、延長線はコンピュータ等により予測可能である。

操作検出センサであるアクセル開度センサ７１、ブレーキ踏量センサ７３およびステアリング操舵角センサ７５は、検出結果としてのアクセル開度、ブレーキ踏量およびステアリング操舵角をそれぞれ車両制御装置１００に出力する。

切替スイッチ８０は、車両１の乗員によって操作されるスイッチである。切替スイッチ８０は、乗員の操作を受け付け、受け付けた操作内容から運転モード（例えば、自動運転制御と手動運転制御）を切り替えることができる。切替スイッチ８０は、乗員の操作内容から車両１の運転モードを指定する運転モード指定信号を生成し、車両制御装置１００に出力する。

また、車両１は、運転者によりシフトレバーを介して操作されるシフト装置６０を備える。シフト装置６０におけるシフトレバー（図示せず）のポジションには、図１に示すように、例えば、Ｐ（パーキング）、Ｒ（後進走行）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（自動変速モード（ノーマルモード）での前進走行）、Ｓ（スポーツモードでの前進走行）などがある。シフト装置６０の近傍には、シフトポジションセンサ２０５が設けられる。シフトポジションセンサ２０５は、運転者によって操作されるシフトレバーのポジションを検出する。車両制御装置１００は、シフトポジションセンサ２０５で検出されたシフトポジションの情報を入力する。

報知装置８２は種々の情報を出力可能な装置あるいは機器群である。報知装置８２は、例えば車両１の乗員に、自動運転制御から手動運転制御への移行を促すための情報を出力する。報知装置８２としては、例えばスピーカ、バイブレータ、表示装置、発光装置等のうち少なくとも１つが用いられる。

走行用駆動力出力装置（駆動装置）９０は、本実施形態におけるハイブリッド車両１では、図２に示すように、駆動源としてのエンジンＥＮＧおよび第１、第２モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を備えている。なお、これ以外にも、走行用駆動力出力装置９０としては、車両１が電動機（モータ）を駆動源とした電気自動車である場合には、走行用モータと走行用モータを制御するモータＥＣＵとを備えていてよい。また、走行用駆動力出力装置９０がエンジン及び自動変速機で構成されている場合は、エンジンおよび該エンジンを制御するＦＩ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）と、自動変速機および該自動変速機を制御するＡＴ−ＥＣＵとを備えていてよい。

ステアリング装置９２は、例えば電動モータを備える。電動モータは、例えばラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリング装置９２は走行制御部１２０から入力される情報に従って電動モータを駆動させ、転舵輪の向きを変更する。

ブレーキ装置９４は、例えばブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置である。電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、走行制御部１２０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じた制動力を出力するブレーキトルク（制動力出力装置）が各車輪に出力されるようにする。電動サーボブレーキ装置は、ブレーキペダル７２の操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置９４は、上記説明した電動サーボブレーキ装置に限らず、電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。電子制御式油圧ブレーキ装置は、走行制御部１２０から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する。また、ブレーキ装置９４は、走行用駆動力出力装置９０が走行用モータを備える場合は、当該走行用モータによる回生ブレーキを含んでもよい。

＜制御装置＞
次に、車両制御装置１００について説明する。車両制御装置１００は、自動運転制御部１１０、走行制御部１２０および記憶部１４０を備える。自動運転制御部１１０は、自車位置認識部１１２、外界認識部１１４、行動計画生成部１１６および目標走行状態設定部１１８を備える。自動運転制御部１１０と走行制御部１２０の一部または全部とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現され得る。また、これらのうち一部または全部はＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現されてもよい。また、記憶部１４０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現され得る。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１４０に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１４０にインストールされてもよい。また、車両制御装置１００は、複数のコンピュータ装置によって分散化されたものであってもよい。これにより、車両１の車載コンピュータに対して、上述したハードウェア機能部と、プログラム等からなるソフトウェアとを協働させて、本実施形態における各種処理を実現することもできる。

自動運転制御部１１０は、切替スイッチ８０からの信号の入力に従い、運転モードを切り替えることができる。運転モードとしては、車両１の加減速および操舵を自動的に制御する自動運転モード（自動運転制御）と、車両１の加減速をアクセルペダル７０やブレーキペダル７２等の操作デバイスに対する操作に基づいて制御し、操舵をステアリングホイール７４等の操作デバイスに対する操作に基づいて制御する手動運転モード（手動運転制御）とがあるが、これに限定されるものではない。他の運転モードとして、例えば、車両１の加減速および操舵のうち一方を自動的に制御し、他方を操作デバイスに対する操作に基づいて制御する半自動運転モード（半自動運転制御）を含んでいてもよい。

自動運転制御部１１０の自車位置認識部１１２は、記憶部１４０に格納された地図情報１４２と、外部状況取得部１２、経路情報取得部１３または走行状態取得部１４から入力される情報とに基づいて、車両１が走行している車線（走行車線）および走行車線に対する車両１の相対位置を認識する。地図情報１４２は、例えば、経路情報取得部１３が有するナビ地図よりも高精度な地図情報であり、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。より具体的には、地図情報１４２には、道路情報や、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報等が含まれる。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報が含まれる。

自車位置認識部１１２は、例えば、車両１の基準点（例えば重心）の走行車線中央からの乖離、および車両１の進行方向の走行車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する車両１の相対位置として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１１２は、自車線の何れかの側端部に対する車両１の基準点の位置等を、走行車線に対する車両１の相対位置として認識してもよい。

外界認識部１１４は、外部状況取得部１２等から入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。本実施形態における周辺車両とは、車両１の周辺を走行する他の車両であって、車両１と同じ方向に走行する車両である。なお、特に本実施形態における周辺車両とは、車両１が追い越そうとする前方車両と、車両１を追い越そうとする後方車両である。周辺車両の位置は、車両１の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、車両１の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、上記各種機器の情報に基づいて周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か（あるいは車線変更をしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１１４は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。

行動計画生成部１１６は、自動運転の開始地点、自動運転の終了予定地点、および／または自動運転の目的地を設定する。自動運転の開始地点は、車両１の現在位置であってもよいし、車両１の乗員により自動運転を指示する操作がなされた地点でもよい。行動計画生成部１１６は、その開始地点と終了予定地点の間の区間や、開始地点と自動運転の目的地との間の区間において、行動計画を生成する。なお、これに限定されるものではなく、行動計画生成部１１６は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、車両１を減速させる減速イベントや、車両１を加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように車両１を走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、車両１に前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように車両１を走行させたりする分岐イベント、本線に合流するための合流車線において車両１を加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント等が含まれる。例えば、有料道路（例えば高速道路等）においてジャンクション（分岐点）が存在する場合、車両制御装置１００は、車両１を目的地の方向に進行するように車線を変更したり、車線を維持したりする。従って、行動計画生成部１１６は、地図情報１４２を参照して経路上にジャンクションが存在していると判明した場合、現在の車両１の位置（座標）から当該ジャンクションの位置（座標）までの間に、目的地の方向に進行することができる所望の車線に車線変更するための車線変更イベントを設定する。なお、行動計画生成部１１６によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１４６として記憶部１４０に格納される。

目標走行状態設定部１１８は、行動計画生成部１１６により決定された行動計画と、外部状況取得部１２、経路情報取得部１３および走行状態取得部１４により取得される各種情報に基づいて、車両１の目標とする走行状態である目標走行状態を設定するように構成される。目標走行状態設定部１１８は、目標値設定部５２と目標軌道設定部５４とを含む。また、目標走行状態設定部１１８は、偏差取得部４２、補正部４４も含む。

目標値設定部５２は、車両１が目標とする走行位置（緯度、経度、高度、座標等）の情報（単に目標位置ともいう。）、車速の目標値情報（単に目標車速ともいう。）、ヨーレートの目標値情報（単に目標ヨーレートともいう。）を設定するように構成される。目標軌道設定部５４は、外部状況取得部１２により取得される外部状況、及び、経路情報取得部１３により取得される走行経路情報に基づいて、車両１の目標軌道の情報（単に目標軌道ともいう。）を設定するように構成される。目標軌道は、単位時間毎の目標位置の情報を含む。各目標位置には、車両１の姿勢情報（進行方向）が対応づけられる。また、各目標位置に車速、加速度、ヨーレート、横Ｇ、操舵角、操舵角速度、操舵角加速度等の目標値情報が対応づけられてもよい。上述した目標位置、目標車速、目標ヨーレート、目標軌道は目標走行状態を示す情報である。

偏差取得部４２は、目標走行状態設定部１１８で設定される目標走行状態と、走行状態取得部１４で取得される実走行状態とに基づいて、目標走行状態に対する実走行状態の偏差を取得するように構成される。

補正部４４は、偏差取得部４２により取得される偏差に応じて、目標走行状態を補正するように構成される。具体的には、偏差が大きくなるほど、目標走行状態設定部１１８により設定された目標走行状態を、走行状態取得部１４により取得された実走行状態に近づけて、新たな目標走行状態を設定する。

走行制御部１２０は、車両１の走行を制御するように構成される。具体的には、車両１の走行状態を、目標走行状態設定部１１８により設定された目標走行状態、又は、補正部４４により設定された新たな目標走行状態に一致あるいは近づけるように走行制御の指令値を出力する。走行制御部１２０は、加減速指令部５６と、操舵指令部５８とを含む。

加減速指令部５６は、車両１の走行制御のうち、加減速制御を行うように構成される。具体的には、加減速指令部５６は、目標走行状態設定部１１８又は補正部４４により設定された目標走行状態（目標加減速度）と実走行状態（実加減度）とに基づいて、車両１の走行状態を目標走行状態に一致させるための加減速度指令値を演算する。

操舵指令部５８は、車両１の走行制御のうち、操舵制御を行うように構成される。具体的には、操舵指令部５８は、目標走行状態設定部１１８又は補正部４４により設定された目標走行状態と、実走行状態とに基づいて、車両１の走行状態を目標走行状態に一致させるための操舵角速度指令値を演算する。

＜ハイブリッド車両の駆動系および電源系＞
図２において、車両１の走行用駆動力出力装置（駆動装置）９０の構成が概略的に示される。一般に、ハイブリッド車両は、モータジェネレータ及びエンジンを備え、車両の走行状態に応じてモータジェネレータ及び／又はエンジンの動力によって走行する。ＨＥＶには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の２種類がある。シリーズ方式のＨＥＶは、モータジェネレータの動力によって走行する。エンジンは主に発電のために用いられ、エンジンの動力によって別のモータジェネレータで発電された電力はバッテリに充電されるか、モータジェネレータに供給される。一方、パラレル方式のＨＥＶは、モータジェネレータ及びエンジンのいずれか一方又は双方の動力によって走行する。

そして、本実施形態の車両１は、上記のシリーズ方式とパラレル方式とを切り換え可能なＨＥＶである。すなわち、車両１の走行用駆動力出力装置（駆動装置）９０は、走行状態に応じてクラッチを開放又は締結する（断接する）ことによって、動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替えることが可能である。

図２に示す走行用駆動力出力装置９０は、回転する動力を出力する原動機（駆動源）であるエンジンＥＮＧと、第一モータジェネレータＭＧ１と、第二モータジェネレータＭＧ２と、ロックアップクラッチ（以下、単に「クラッチ」という）ＣＬと、ギアボックス（以下、単に「ギア」という。）ＧＢと、車速センサ７と、バッテリセンサ８と、エンジン回転数（ＮＥ）センサ９と、バッテリ(蓄電装置)ＢＡＴと、電圧制御ユニット（Voltage Control Unit）ＶＣＵと、第一インバータＩＮＶ１と、第二インバータＩＮＶ２とを備える。なお、図２中の太い実線は機械連結を示し、二重破線は電力配線を示し、細い実線の矢印は制御信号又は検出信号を示す。

エンジンＥＮＧは、クラッチＣＬが切断された状態で、第一モータジェネレータＭＧ１を発電機として駆動する。但し、クラッチＣＬが締結されると、エンジンＥＮＧが出力した動力は車両１が走行するための機械エネルギとして第一モータジェネレータＭＧ１、クラッチＣＬ、ギアＧＢ、第二モータジェネレータＭＧ２、ディファレンシャル機構５及びドライブシャフト６Ｒおよび６Ｌを介して、駆動輪ＷＬおよびＷＲに伝達される。

第一モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの動力によって駆動され、電力を発生する。また、第一モータジェネレータＭＧ１は車両１の制動時には電動機として動作し得る。

第二モータジェネレータＭＧ２は、バッテリＢＡＴおよび第一モータジェネレータＭＧ１の少なくとも一方からの電力供給によって電動機として動作し、車両１が走行するための動力を発生する。第二モータジェネレータＭＧ２で発生したトルクは、ディファレンシャル機構５及びドライブシャフト６Ｒ，６Ｌを介して、駆動輪ＷＬ，ＷＲに伝達される。また、第二モータジェネレータＭＧ２は車両１の制動時には発電機として動作し得る。

クラッチＣＬは、車両制御装置１００からの指示に応じて、エンジンＥＮＧから駆動輪ＷＬ，ＷＲまでの動力の伝達経路を切断又は締結する（断接する）。クラッチＣＬが切断状態であれば、エンジンＥＮＧが出力した動力は駆動輪ＷＲ，ＷＬに伝達されず、クラッチＣＬが接続状態であれば、エンジンＥＮＧが出力した動力は駆動輪ＷＬ，ＷＲに伝達される。ギアＧＢは、変速段又は固定段を含み、エンジンＥＮＧからの動力を所定の変速比で変速して駆動輪ＷＬ，ＷＲに伝達する。ギアＧＢにおける変速比は車両制御装置１００からの指示に応じて変更される。

バッテリＢＡＴは、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池である。

車速センサ７は車両１の走行速度（車速Ｖ）を検出する。なお、車速Ｖは駆動輪ＷＬ，ＷＲの回転数と線形に対応する。車速センサ７によって検出された車速Ｖを示す信号は車両制御装置１００に送られる。

バッテリセンサ８はバッテリＢＡＴの出力（端子電圧，充放電電流）を検出する。バッテリセンサ８が検知した端子電圧や充放電電流等を示す信号はバッテリ情報（e.g.残容量の割合ＳＯＣ(State Of Charge)）として車両制御装置１００に送られる。

回転数センサ９はエンジンＥＮＧの回転数ＮＥを検出する。回転数センサ９によって検出された回転数ＮＥを示す信号は車両制御装置１００に送られる。

バッテリ制御ユニットＶＣＵは、第二モータジェネレータＭＧ２が電動機として動作する際にバッテリＢＡＴの出力電圧を昇圧する。また、バッテリ制御ユニットＶＣＵは、車両１の制動時に第二モータジェネレータＭＧ２が発電して直流に変換された回生電力をバッテリＢＡＴに充電する場合、第二モータジェネレータＭＧ２の出力電圧を降圧する。さらに、バッテリ制御ユニットＶＣＵは、エンジンＥＮＧの駆動によって第一モータジェネレータＭＧ１が発電して直流に変換された電力を降圧する。バッテリ制御ユニットＶＣＵによって降圧された電力はバッテリＢＡＴに充電される。

車両制御装置１００は、エンジンＥＮＧの駆動制御、第一インバータＩＮＶ１の制御による第一モータジェネレータＭＧ１の出力制御、クラッチＣＬの断接制御、並びに、第二インバータＩＮＶ２の制御による第二モータジェネレータＭＧ２の出力制御を行う。また、車両制御装置１００は、ＡＰ開度、回転数センサ９からのエンジン回転数ＮＥおよび車速センサ７からの車速Ｖを示す信号を入力し、走行位置取得部２６からの現在の加速度、周辺車両の状態、加速度指令および行動計画に基づいて、エンジンＥＮＧ、第一モータジェネレータＭＧ１及び第二モータジェネレータＭＧ２の各出力を制御する。

本実施形態の車両１の走行用駆動力出力装置９０は、エンジンＥＮＧ、第一モータジェネレータＭＧ１及び第二モータジェネレータＭＧ２を含む駆動源の使用形態がそれぞれ異なる「ＥＶ走行モード（電動機走行モード）」、「シリーズ走行モード」及び「エンジン走行モード（パラレル走行モード）」のいずれか運転モードで車両１を走行させる。

車両１がＥＶ走行モードで走行する際、第一モータジェネレータＭＧ１及び／又は第二モータジェネレータＭＧ２からの動力によって走行する。車両１がシリーズ走行モードで走行する際、クラッチＣＬは開放され、第一モータジェネレータＭＧ１からの動力によって走行する。シリーズ走行モード時には、後述するように、車速ＶとＡＰ開度に応じた要求出力に対応した動力を第二モータジェネレータＭＧ２が出力するべく、エンジンＥＮＧの運転によって第一モータジェネレータＭＧ１が発電した電力が第二モータジェネレータＭＧ２に供給される。なお、シリーズ走行モードは、車両１の要求出力が所定値以上又は車速Ｖが所定値以上であるときに選択される。車両１がエンジン走行モードで走行する際、クラッチＣＬは締結され、エンジンＥＮＧからの動力によって走行する。

＜自動運転制御＞
車両１では、自動運転制御が選択された場合、自動運転制御部１１０は車両１の自動運転制御を行う。この自動運転制御では、自動運転制御部１１０は、外部状況取得部１２、経路情報取得部１３、走行状態取得部１４などから取得した情報、あるいは自車位置認識部１１２及び外界認識部１１４で認識した情報に基づいて、車両１の現在の走行状態（実走行軌道や走行位置等）を把握する。目標走行状態設定部１１８は、行動計画生成部１１６で生成した行動計画に基づいて、車両１の目標とする走行状態である目標走行状態（目標軌道や目標位置）を設定する。偏差取得部４２は、目標走行状態に対する実走行状態の偏差を取得する。走行制御部１２０は、偏差取得部４２により偏差が取得される場合に、車両１の走行状態を目標走行状態に一致あるいは近づけるように走行制御を行う。

補正部４４は、走行位置取得部２６により取得される走行位置に基づいて目標軌道又は目標位置を補正する。走行制御部１２０は、新たな目標軌道又は目標位置に車両１が追従するように、車速取得部により取得される車速等に基づいて、走行用駆動力出力装置９０及びブレーキ装置９４による車両１の加減速制御を行う。

また、補正部４４は、走行位置取得部２６により取得される走行位置に基づいて目標軌道を補正する。走行制御部１２０は、新たな目標軌道に車両１が追従するように、操舵角取得部３２により取得される操舵角速度に基づいて、ステアリング装置９２による操舵制御を行う。

３．一実施形態
以下、本発明の一実施形態による制御方法について詳細に説明する。本実施形態による制御方法は上述したシステムに実装可能である。ここでは追越イベント時の加速・駆動力制御について説明するが、本発明は追い越しの場合だけでなく、駆動力の急な増加が予想される状況であれば適用可能である。

３．１）追越制御
図３において、車両Ａが本実施形態による制御方法を実装した上記車両１であり、車両Ｂが追い越すべき前方車両であり、車両Ｃが車両Ａを追い越そうと接近しつつある後方車両あるいは追越車線を走行している前方車両である。このような周辺車両は上述したように外界認識部１１４によって認識されている。

通常走行３０１において、本実施形態による車両Ａが前方車両Ｂを追い越す判断をした時、外界認識部１１４が後方車両Ｃの接近を認識したとする。車両制御装置１００は、後方車両Ｃが自車両を追い越すべく接近しつつあると判断すると、後方車両Ｃが追い越すまでの期間、追い越しのための加速を中止する（加速待機３０２および３０３）。そして車両Ｃが追い越した後、車両制御装置１００は追い越し可能と判断すると、追越車線へ車線変更し、要求駆動力を増加させて加速して追い越しを実行する（加速追い越し３０４）。なお、追越車線を走行する前方車両Ｃを認識した場合は、前方車両Ｃが通行車線に戻ったときに追い越しを実行すればよい。

本実施形態によれば、図３における加速待機３０２および３０３の状態にある期間、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥを徐々に上昇させておく。これにより、実際に加速追い越しをする場合、その時のエンジン回転数ＮＥを要求駆動力に必要なエンジン回転数まで上昇させるだけで加速に必要な電力を得ることができる。こうしてエンジン回転数ＮＥの急激な上昇が抑制され、エンジン音および振動の急変による乗員の違和感が緩和される。

加速待機中の回転数ＮＥの上昇率あるいは上昇ステップ（以下、適宜、ΔＮＥ_ＵＰと記す。）は、一般的な乗員に違和感のない程度に設定される。たとえば、上昇ステップΔＮＥ_ＵＰは、現在の駆動力と要求駆動力にそれぞれ対応するエンジン回転数ＮＥの差より小さい値である。具体的には、現在の駆動力と要求駆動力にそれぞれ対応するエンジン回転数ＮＥの差を２以上の所望の数で分割することにより上昇ステップΔＮＥ_ＵＰを求めてもよい。ΔＮＥ_ＵＰは小さいほど、すなわち分割数が大きいほど、乗員の違和感も小さくなるが、その反面、加速時の回転数ＮＥの上昇幅が大きくなり乗員の違和感が増大する。したがって、ΔＮＥ_ＵＰの大きさは加速待機中の乗員の違和感と加速時の違和感とのバランスを考慮して決定される。ΔＮＥ_ＵＰは一定でも良いし、変化させてもよい。また、要求駆動力およびその上昇タイミングが予測できる場合には、ΔＮＥ_ＵＰをそれらの予測値から計算してもよい。

本実施形態による制御方法は上述した車両制御装置１００により実施される。その制御機能は車両制御装置１００のプロセッサ上でメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現可能である。以下、本実施形態による制御方法の一例について図４を参照しながら説明する。

図４において、自動運転制御部１１０は、前方車両Ｂの追越を判断した場合（動作４０１のＹＥＳ）、まず目標加速度・駆動力（要求駆動力）を計算し（動作４０２）、続いて外部状況取得部１２からの情報により周囲状況を認識し、追越車線に接近しつつある後方車両Ｃがあるか否かを判断する（動作４０３）。後方車両Ｃがあれば（動作４０３のＹＥＳ）、自動運転制御部１１０は追越加速の実行を待機する（動作４０４）。

加速待機になると、車両制御装置１００は、第二モータジェネレータＭＧ２の駆動力と車速Ｖとを一定に維持しつつ、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥをΔＮＥ_ＵＰだけ上昇させる（動作４０５）。エンジンＥＮＧに連結されたモータジェネレータＭＧ１で発電された電力は電圧制御ユニットＶＣＵを介してバッテリＢＡＴに充電される（動作４０６）。以上の動作４０１〜４０６が繰り返されることで、追越加速を待機している間、車速Ｖおよび駆動力が一定に維持されつつ、エンジン回転数ＮＥがΔＮＥ_ＵＰずつ（違和感なく）上昇し、そのときの発電電力がバッテリＢＡＴに蓄えられる。なお、前方車両Ｂに接近しすぎないように、あるいは後方車両Ｃを早く通過させるように、加速待機期間で車両Ａの車速Ｖを下げてもよい。

後方車両がなくなり追越可能と判断されると（動作４０３のＮＯ）、自動運転制御部１１０は、行動計画に従って、動作４０２で算出された目標加速・駆動力で加速・駆動力制御を実行する（動作４０７）。加速・駆動力制御（動作４０７）は追越が完了するまで実行される（動作４０８）。

追い越しを実行しないと判断されれば（動作４０１のＮＯ）、車両制御装置１００は自動運転用の発電が済んでいるか否かを判断する（動作４０９）。自動運転用発電済みであれば（動作４０９のＹＥＳ）、車両制御装置１００は加速を中止したと判断し、第二モータジェネレータＭＧ２の駆動力と車速Ｖとを一定に維持しつつ、エンジンＥＮＧの回転数ＮＥをΔＮＥ_ＤＯＷＮだけ低下させる（動作４１０）。したがって、加速を中止すると、車速Ｖが一定に維持されるが、エンジン回転数ＮＥはΔＮＥ_ＤＯＷＮずつ（違和感なく）降下する（動作４０１のＮＯ、動作４０９のＹＥＳ、動作４１０）。なお、エンジン回転数ＮＥを降下させる時の幅ΔＮＥ_ＤＯＷＮは、上昇させるときの幅ΔＮＥ_ＵＰより小さいことが望ましい。加速が中止されたのでエンジン回転数ＮＥをゆっくり下げてもよいからであるが、上昇時よりも更に緩慢に低下させる方が乗員に気付かれないからでもある。また、自動運転用発電が済んでいない場合（動作４０９のＮＯ）、次の追越判断まで動作４０１および４０９を繰り返す（動作４０１のＮＯ、動作４０９のＮＯ）。

以上、追い越し時の制御を一例として説明したが、本発明は、駆動力の急な増加が予測され、それまでに時間がある状況であれば適用可能である。以下、一般的な場合を想定し、加速待機後に加速を実行する場合の車両１の状態変化について図５を参照しながら説明する。

３．２）加速待機および加速実行
図５に例示するように、時点ｔ１で加速待機の判断をしたとすれば、車両制御装置１００は必要となる要求駆動力を予め計算しておき、エンジン回転数ＮＥをΔＮＥ_ＵＰ幅で徐々に上昇させる（ｃ）。それに伴って第一モータジェネレータＭＧ１の発電電力が上昇し（ｄ）、それによってバッテリＢＡＴのバッテリ残量ＳＯＣが上昇する（ｅ）。その間、駆動力および車速Ｖは変化しないように制御される。

時点ｔ２で加速のために第二モータジェネレータＭＧ２の実際の駆動力が立ち上がり、時点ｔ３で要求駆動力に到達するものとする（ｂ）。図５（ｃ）に示すように、時点ｔ１〜ｔ２の加速待機の間にエンジン回転数ＮＥはすでに上昇している。したがって、時点ｔ２に実際の駆動力が立ち上がると、要求駆動力に必要なエンジン回転数まで大きく上昇する必要はない。すなわち、時点ｔ２〜ｔ３間のエンジン回転数ＮＥは、図５（ｃ）に示すように急激に上昇することなく、エンジン音および振動の急変による乗員の違和感は緩和される。

従来では時点ｔ２〜ｔ３間にエンジン回転数ＮＥが急に上昇し（図５（ｃ）の破線）、これによってエンジン音および振動が急変して乗員の大きな違和感の原因となっていた。このような違和感は本実施形態により大幅に軽減される。

３．３）加速中止
図６に例示するように、時点ｔ１で加速待機の判断をしたが、時点ｔ４で加速の中止を判断したとする。この場合、時点ｔ４までエンジン回転数ＮＥを上昇させてきたので、車両制御装置１００は回転数ＮＥを徐々に下降させる。本実施形態によれば、上述したように上昇時のΔＮＥ_ＵＰより小さいΔＮＥ_ＤＯＷＮでエンジン回転数ＮＥを下降させる。エンジン回転数ＮＥの下降に従ってモータジェネレータＭＧ１の発電電力も低下し（ｄ）、それによってバッテリＢＡＴのバッテリ残量ＳＯＣの上昇が鈍化する（ｅ）。

４．効果
上述したように、本発明の実施形態によれば、ハイブリッド車両が自動運転中に要求駆動力の必要な変化タイミングまで時間がある場合、その変化タイミングまでの間にエンジン回転数を徐々に上昇させておくことで、実際に駆動力を増加させる時のエンジン回転数の急激な上昇を緩和することができ、エンジン音および振動の大きな変化を抑制することができる。

１ 車両
１００ 車両制御装置
１１０ 自動運転制御部
１２０ 走行制御部
ＥＮＧ エンジン（内燃機関）
ＭＧ１ 第一モータジェネレータ
ＭＧ２ 第二モータジェネレータ
ＢＡＴ バッテリ

Claims (11)

1. 車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能なハイブリッド車両であって、
   エンジンと、
   前記エンジンの回転により発電するジェネレータと、
   前記ジェネレータの発電電力およびバッテリの蓄積電力の少なくとも一方により走行駆動力を出力するモータと、
   前記自動運転制御とともに前記エンジンおよび前記モータの制御を実行する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が必要であると予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで、前記ハイブリッド車両の車速を維持あるいは減速しつつ、前記エンジンの回転数を所定上昇ステップで順次上昇させ、
   前記要求駆動力の増加タイミングで、少なくとも前記ジェネレータの発電電力を前記モータへ供給する、
   ことを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記所定上昇ステップは、現在のエンジン回転数と前記要求駆動力の増加時のエンジン回転数との差より小さい値であ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。
3. 前記制御装置は、前記要求駆動力の増加を中止した場合、それまでに上昇させた前記エンジンの回転数を所定下降ステップで順次下げることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記所定下降ステップは前記所定上昇ステップより小さいことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
5. 前記制御装置は、前記要求駆動力の増加が追い越し時に必要であり、前記追い越しを実行すると追越車線の前方あるいは後方の車両と衝突の可能性がある場合、前記追い越しが可能となるまで前記追い越し制御を待機することを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。
6. 車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能であり、エンジンと、前記エンジンの回転により発電するジェネレータと、前記ジェネレータの発電電力およびバッテリの蓄積電力の少なくとも一方により走行駆動力を出力するモータと、を備えたハイブリッド車両における、前記自動運転制御とともに前記エンジンおよび前記モータの制御を実行する制御方法であって、
   前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が必要であると予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで、前記ハイブリッド車両の車速を維持あるいは減速しつつ、前記エンジンの回転数を所定上昇ステップで順次上昇させ、
   前記要求駆動力の増加タイミングで、少なくとも前記ジェネレータの発電電力を前記モータへ供給する、
   ことを特徴とする、ハイブリッド車両の制御方法。
7. 前記所定上昇ステップは、現在のエンジン回転数と前記要求駆動力の増加時のエンジン回転数との差より小さい値であることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車両の制御方法。
8. 前記要求駆動力の増加を中止した場合、それまでに上昇させた前記エンジンの回転数を所定下降ステップで順次下げることを特徴とする請求項６または７に記載のハイブリッド車両の制御方法。
9. 前記所定下降ステップは前記所定上昇ステップより小さいことを特徴とする請求項６−８のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
10. 前記要求駆動力の増加が追い越し時に必要であり、前記追い越しを実行すると追越車線の前方あるいは後方の車両と衝突の可能性がある場合、前記追い越しが可能となるまで前記追い越し制御を待機する、ことを特徴とする請求項６−９のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。
11. 車両の少なくとも加減速を自動的に制御する自動運転制御が可能であり、エンジンと、前記エンジンの回転により発電するジェネレータと、前記ジェネレータの発電電力およびバッテリの蓄積電力の少なくとも一方により走行駆動力を出力するモータと、前記自動運転制御とともに前記エンジンおよび前記モータの制御を実行するプロセッサとを備えたハイブリッド車両における前記プロセッサを機能させるプログラムであって、
    前記自動運転制御を実施中に、要求駆動力の増加が必要であると予測される場合、前記要求駆動力の増加タイミングまで、前記ハイブリッド車両の車速を維持あるいは減速しつつ、前記エンジンの回転数を所定上昇ステップで順次上昇させる機能と、
    要求駆動力の増加タイミングで、少なくとも前記ジェネレータの発電電力を前記モータへ供給する機能と、
    を前記プロセッサに実現することを特徴とするプログラム。

Images