JP4450087B2 - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両およびその制御方法に関し、より特定的には、エンジンを停止した走行モードを選択可能なハイブリッド車両がロードプライシングによる規制区域に接近した際の制御に関する。

渋滞の緩和や大気汚染の改善を図るために、特定の対象地域を走行する車両に対して課金するロードプライシングが提案されている。たとえば、特開２００５−２７４２１３号公報（特許文献１）には、ロードプライシングによる規制区域（以下、ロードプライシングエリアと称する）を考慮した経路設定を実行するナビゲーションシステムが記載されている。

特に、特許文献１のナビゲーションシステムでは、経路設定の場合に、経路計算に用いるエリア内にロードプライシングエリアがあれば、許可情報（進入許可対象のロードプライシングエリアとその許可期間）に基づいてロードプライシングエリアへの進入可否を判断した上で、進入不可と判断されたロードプライシングエリアを回避した経路が設定される。このようにすると、エリアライセンスが無効な状態でロードプライシングエリアを通過することによって課金されるような事態を回避した経路計算を自動的に実行できる。

また、特開平７−１０７６１７号公報（特許文献２）には、定められた走行経路を走行する場合に、走行環境に応じた走行モード、具体的にはエンジンの駆動力を用いることなくバッテリを電源としてモータのみで走行するモータモードによって走行することが可能なハイブリッド型車両が記載されている。

特に、特許文献２のハイブリッド型車両では、運転者によるモード選択に従って、運転者によって部分地域ゼロエミッションモードが選択されたときには、人口密集地域やガス規制地域においてモータモードを適用して走行することが記載されている。また、運転者が全ゼロエミッションモードが選択したときには、経路探索の結果得られた走行経路から全走行距離を計算するとともに、現在のバッテリ容量の残量によって全走行距離をモータモードで走行することが可能かどうかを判断することによって、充電の必要性が判断される。さらに、充電の必要性がある場合には、走行経路上に充電スタンドがあるか否かを判断し、充電スタンドが存在する場合には音声出力または表示によって充電する意思があるか否かを運転者に問合せることが記載されている。

さらに、特開平１０−１７０２９３号公報（特許文献３）には、電気自動車の航続力を考慮して目的地までの最適な誘導経路を探索するための電気自動車の経路探索装置が記載されている。特に特許文献３の構成によれば、充電ステーションに関する情報を含んだ道路地図データに基づいて、車載バッテリの補充電を考慮した目的地までの誘導経路を探索することが記載されている。

また、特開２００２−１６３７５６号公報（特許文献４）には、特定の先進装備を所有するＡＨＳ（Advanced Cruise-Assist Highway Systems）車両か否かを判別し、ＡＨＳ車のみを専用道路に進入させ、専用道路進入、離脱の車両ＩＤ登録を実行することが可能な、自動走行車両の専用道路進入・退避制御システムが記載されている。
特開２００５−２７４２１３号公報 特開平７−１０７６１７号公報 特開平１０−１７０２９３号公報 特開２００２−１６３７５６号公報

ロードプライシングの一態様として、大気汚染への影響を特に考慮した場合には、排ガス出力車両を課金対象とする、すなわち、いわゆるゼロエミッション車両については課金対象外とする規制が想定される。このような規制の場合には、電力のみを動力とする電気自動車等の他に、内燃機関を停止して電動機出力のみによる走行（以下、ＥＶ走行とも称する）が可能なハイブリッド車両についても、ＥＶ走行を行なえれば課金されることなくロードプライシングエリアを通過することができる。

一方で、ハイブリッド車両では、内燃機関単独による走行あるいは、内燃機関および電動機の出力の両方による走行についても可能であるので、ＥＶ走行が不能である状態でロードプライシングエリアに進入したり、ロードプライシングエリアの通過中に蓄電装置の電力を使い果たしてＥＶ走行が不能となったりすると、ユーザの意に反して課金されるケースが発生し得る。

また、近年では充電スタンド等の車両外部の充電設備によって、電動機駆動電力を蓄積する車載蓄電装置池を充電可能に構成されたハイブリッド車両が提案されている。このようなハイブリッド車両では、充電スタンド等を利用することによってＥＶ走行可能な距離を延ばすことができる。

このため、上記のようなロードプライシングエリアの通過時には、前もって、ＥＶ走行によってロードプライシングエリアを通過することが可能なように車両状況を準備することが好ましい。しかしながら、特許文献１〜４は、いずれもこのようなロードプライシングエリアを考慮したものではなく、そのための制御についても何ら記載していない。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、内燃機関と、蓄電装置からの電力によって車両駆動力を出力する電動機とを備えたハイブリッド車両において、排ガス出力車両を課金対象とするロードプライシングエリアの通過に備えて適切な車両準備を行なうことである。

この発明によるハイブリッド車両は、内燃機関と、車両の外部の充電設備によって充電可能に構成された蓄電装置と、蓄電装置からの電力によって車両駆動力を出力する電動機と、自車位置検知部と、情報取得部と、通過予測部と、取得部と、必要エネルギ推定部と、不足エネルギ算出部と、制御部とを備える。自車位置検知部は、車両の自車位置情報を取得する。情報取得部は、道路地図情報および車両外部からの外部情報の少なくとも一方の情報を取得する。通過予測部は、自車位置情報および少なくとも一方の情報に基づいて、エンジンを用いた車両走行が課金を受ける特定の規制区域の通過を事前に予測するように構成される。取得部は、規制区域の通過予測時に、蓄電装置の現在の残容量を取得する。必要エネルギ推定部は、規制区域の通過予測時に、エンジンを停止して電動機からの車両駆動力により走行する電気走行モードによって規制区域を通過するために蓄電装置から出力を要する必要エネルギ量を推定する。不足エネルギ算出部は、必要エネルギ推定部による必要エネルギ量の推定値と蓄電装置の現在の残容量とに基づいて、ハイブリッド車両が電気走行モードによって規制区域を通過するのに対して不足する蓄電装置のエネルギ量を算出する。制御部は、規制区域への進入前に、不足エネルギ算出部により算出された不足エネルギ量に基づいた規制区域の通過準備のための制御を行なう制御を行なうように構成される。

この発明によるハイブリッド車両の制御方法において、ハイブリッド車両は、内燃機関と、車両の外部の充電設備によって充電可能に構成された蓄電装置と、蓄電装置からの電力によって車両駆動力を出力する電動機と、車両の自車位置情報、道路地図情報、および車両外部からの外部情報の少なくとも一方の情報を取得するように構成されたナビゲーションシステムとを搭載する。そして、制御方法は、自車位置情報ならびに、道路地図情報および少なくとも一方の情報に基づいて、エンジンを用いた車両走行が課金を受ける特定の規制区域の通過を事前に予測するステップと、規制区域の通過予測時に、蓄電装置の現在の残容量を取得するステップと、規制区域の通過予測時に、エンジンを停止して電動機からの車両駆動力により走行する電気走行モードによって規制区域を通過するために蓄電装置から出力を要する必要エネルギ量を推定するステップと、推定するステップによる必要エネルギ量の推定値と蓄電装置の現在の残容量とに基づいて、ハイブリッド車両が電気走行モードによって規制区域を通過するのに対して不足する蓄電装置のエネルギ量を算出するステップと、規制区域への進入前に、算出された不足エネルギ量に基づいて規制区域の通過準備のための制御を行なうステップとを備える。

上記ハイブリッド車両およびその制御方法によれば、エンジンを用いた車両走行が課金を受ける特定の規制区域（ロードプライシングエリア）に接近した際には、車載蓄電装置の現在の残容量に基づいて、電気走行モード（ＥＶ走行）によって課金されることなくロードプライシングエリアを通過するのに対して、不足エネルギ量を推定することができる。そして、不足エネルギ量が生じている場合には、この不足量に対応させて、ロードプライシングエリアの通過に備えた車両状況（蓄電装置の残容量）の準備を適切に実行できる。

好ましくは、制御部は、充電設備による蓄電装置の外部充電時に、蓄電装置の残容量と充電目標レベルとに従って充電を制御する外部充電制御部を含み、この外部充電制御部は、不足エネルギ算出部により不足エネルギ量が算出されると、外部充電による充電エネルギ量が不足エネルギ量に相当するように、充電目標レベルを設定する。あるいは、制御するステップは、算出するステップにより不足エネルギ量が算出されると、充電設備による蓄電装置の外部充電時における充電目標レベルを、外部充電による充電エネルギ量が不足エネルギ量に相当するように設定するステップを含む。

このようにすると、ロードプライシングエリアの通過前に車外の充電設備によって蓄電装置を外部充電する場合には、充電目標レベルを、通常時と同様に満充電レベルではなく、推定した不足エネルギ量を補うための必要最小限のレベルに設定するので、ロードプライシングエリアを通過するための車両状況（蓄電装置の残容量）を効率的に準備できる。

また好ましくは、制御部は、不足エネルギ算出部により不足エネルギ量が算出されると、ハイブリッド車両のユーザに蓄電装置の充電を促すための案内部を含む。あるいは、制御するステップは、不足エネルギ算出部により不足エネルギ量が算出されると、ハイブリッド車両のユーザに蓄電装置の充電を促すための案内を実行する。

さらに好ましくは、案内部は、さらに、少なくとも一方の情報と不足エネルギ量とに基づいて、自車位置付近の充電設備による不足エネルギ量の充電所要時間をユーザに通知するように構成される。さらに、少なくとも一方の情報と不足エネルギ量とに基づいて、自車位置付近の充電設備による不足エネルギ量の充電所要時間をユーザを通知する。

このようにすると、不足エネルギ量に基づく外部充電要求を車両ユーザに対して案内することによって、ロードプライシングエリアを通過するための車両状況（蓄電装置の残容量）を適切に準備できる。特に、付近の充電設備（充電スタンド）による不足エネルギ量の充電所要時間を通知することにより、ロードプライシングエリアの迂回判断に関してユーザ利便性を向上できる。

この発明によれば、蓄電装置からの電力によって車両駆動力を出力する電動機とを備えたハイブリッド車両において、排ガス出力車両を課金対象とするロードプライシングエリアの通過に備えた適切な車両準備を行なうことができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰返さないものとする。

図１は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の構成例を説明する機能ブロック図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、エンジン２０２と、動力分割機構２０４と、モータジェネレータ２０６，２１０と、伝達ギヤ２０８と、駆動軸２１２と、車輪２１４とを備える。また、ハイブリッド車両１００は、蓄電装置２１６と、電力変換器２１８，２２０と、燃料タンク２２２と、充電器２２４と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２５０と、燃料補給口２６０と、充電コネクタ２７０と、ナビゲーションシステム３００とを備える。

動力分割機構２０４は、エンジン２０２、モータジェネレータ２０６および伝達ギヤ２０８に結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車を動力分割機構２０４として用いることができ、この３つの回転軸がエンジン２０２、モータジェネレータ２０６および伝達ギヤ２０８の回転軸にそれぞれ接続される。

エンジン２０２が発生する運動エネルギは、動力分割機構２０４によってモータジェネレータ２０６と伝達ギヤ２０８とに分配される。すなわち、エンジン２０２は、駆動軸２１２に動力を伝達する伝達ギヤ２０８を駆動するとともに、モータジェネレータ２０６を駆動する動力源としてハイブリッド車両１００に組込まれる。モータジェネレータ２０６は、エンジン２０２によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン２０２の始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド車両１００に組込まれる。また、モータジェネレータ２１０は、駆動軸２１２に動力を伝達する伝達ギヤ２０８を駆動する動力源としてハイブリッド車両１００に組込まれる。

蓄電装置２１６は、充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池により構成される。蓄電装置２１６は、電力変換器２１８，２２０へ電力を供給する。また、蓄電装置２１６は、モータジェネレータ２０６および／または２１０の発電時、電力変換器２１８および／または２２０から電力を受けて充電される。

さらに、蓄電装置２１６は、充電コネクタ２７０が、充電ケーブル２８０を介して、充電スタンドに代表される車両外部の充電設備（図示せず）と接続される外部充電時には、充電設備からの外部電力を蓄電装置２１６の充電電力に変換する充電器２２４から電力を受けて充電される。なお、以下では、ハイブリッド車両１００を外部充電可能な充電設備の代表例として「充電スタンド」が示されるものとする。

なお、蓄電装置２１６としては、大容量のキャパシタも採用可能であり、モータジェネレータ２０６，２１０による発電電力や外部電源からの電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をモータジェネレータ２０６，２１０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。なお、蓄電装置２１６の出力電圧ＶＢおよび入出力電流ＩＢは、図示されないセンサによって検出され、その検出値はＥＣＵ２５０へ送出される。

電力変換器２１８は、ＥＣＵ２５０からの信号ＰＷＭ１に基づいて、モータジェネレータ２０６により発電された電力を直流電力に変換して蓄電装置２１６へ出力する。電力変換器２２０は、ＥＣＵ２５０からの信号ＰＷＭ２に基づいて、蓄電装置２１６から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ２１０へ出力する。なお、電力変換器２１８は、エンジン２０２の始動時、信号ＰＷＭ１に基づいて、蓄電装置２１６から供給される直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ２０６へ出力する。また、電力変換器２２０は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、信号ＰＷＭ２に基づいて、モータジェネレータ２１０により発電された電力を直流電力に変換して蓄電装置２１６へ出力する。

モータジェネレータ２０６，２１０は、交流電動機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ２０６は、エンジン２０２により生成された運動エネルギを電気エネルギに変換して電力変換器２１８へ出力する。また、モータジェネレータ２０６は、電力変換器２１８から受ける三相交流電力によって駆動力を発生し、エンジン２０２の始動を行なう。

モータジェネレータ２１０は、電力変換器２２０から受ける三相交流電力によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータ２１０は、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時、運動エネルギや位置エネルギとして車両に蓄えられた力学的エネルギを電気エネルギに変換して電力変換器２２０へ出力する。

エンジン２０２は、燃料の燃焼による熱エネルギをピストンやロータなどの運動子の運動エネルギに変換し、その変換された運動エネルギを動力分割機構２０４へ出力する。たとえば、運動子がピストンであり、その運動が往復運動であれば、いわゆるクランク機構を介して往復運動が回転運動に変換され、ピストンの運動エネルギが動力分割機構２０４に伝達される。なお、エンジン２０２の燃料としては、ガソリンや軽油、エタノール、液体水素、天然ガスなどの炭化水素系燃料、または、液体もしくは気体の水素燃料が好適である。

燃料タンク２２２は、燃料補給口２６０から供給される燃料を貯蔵し、その貯蔵された燃料をエンジン２０２へ供給する。なお、燃料タンク２２２内の燃料残量ＦＬは、図示されないセンサによって検出され、その検出値がＥＣＵ２５０へ出力される。

充電器２２４は、ＥＣＵ２５０からの信号ＰＷＭ３に基づいて、充電コネクタ２７０へ与えられる外部電源からの電力を蓄電装置２１６の充電電力に変換して蓄電装置２１６へ出力する。

ＥＣＵ２５０は、各センサから送信された信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）２５２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処理を行ない、ハイブリッド車両１００が所望の運転状態となるように、機器類を制御する。あるいは、ＥＣＵ２５０の少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。

具体的には、ＥＣＵ２５０は、電力変換器２１８，２２０をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成し、その生成した信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２をそれぞれ電力変換器２１８，２２０へ出力する。また、ＥＣＵ２５０は、充電器２２４による蓄電装置２１６の充電を要求する信号ＲＥＱを受けると、充電器２２４を駆動するための信号ＰＷＭ３を生成し、その生成した信号ＰＷＭ３を充電器２２４へ出力する。

なお、ハイブリッド車両１００の外部充電のための構成は、図１の例示に限定されるものではなく、駐車中に、充電設備（図示せず）からの電力を蓄電装置２１６の充電電力に変換可能であれば、任意の構成を適用できる。たとえば、外部充電専用の充電器２２４の配置を省略して、電力変換器２１８，２２０によって、充電コネクタ２７０へ与えられる外部電源からの電力を蓄電装置２１６の充電電力に変換する構成としてもよい。

さらに、ＥＣＵ２５０は、ハイブリッド車両１００の走行モードを制御する。すなわち、ＥＣＵ２５０は、エンジン２０２を停止してモータジェネレータ２１０のみを用いたＥＶ走行（電気走行モード）、およびエンジン２０２を動作させたハイブリッド走行（ハイブリッド走行モード）の切替を制御する。以下では、電気走行モードを「ＥＶモード」とも称し、ハイブリッド走行モードを「ＨＶモード」とも称する。

また、さらに、ＥＣＵ２５０は、燃料タンク２２２の燃料残量ＦＬならびに蓄電装置２１６の電圧ＶＢおよび電流ＩＢの各検出値に基づいて、あるいは、図示しない他の情報にさらに基づいて、電力を用いた走行に関する情報や燃費に関する情報を生成、管理して、図示しない表示部等へ表示することもできる。また、ＥＣＵ２５０およびナビゲーションシステム３００の間では、後程説明するように、蓄電装置２１６のＳＯＣや、ＥＶ走行の優先的な選択を指示する信号ＩＮＳ（ＥＶ）等が送受信される。

図２は、図１に示したナビゲーションシステムに関連する車両制御構成を説明するブロック図である。

図２を参照して、ＥＣＵ２５０は、ハイブリッド制御部２５２と、バッテリ制御部２５４と、エンジン制御部２５６とを含む。ハイブリッド制御部２５２、バッテリ制御部２５４およびエンジン制御部２５６の各々は、当該ブロックに相当する機能を有する回路（ハードウェア）をＥＣＵ２５０内に構成してもよいし、予め設定されたプログラムに従ってＥＣＵ２５０がソフトウェア処理を実行することにより実現してもよい。

バッテリ制御部２５４は、蓄電装置２１６の残容量を示すＳＯＣを蓄電装置２１６の充放電電流の積算などにより求めて、これをハイブリッド制御部２５２へ送信する。あるいは、蓄電装置２１６の出力電圧や温度をさらに反映してＳＯＣを求めてもよい。

エンジン制御部２５６は、エンジン２０２のスロットル制御を行なうとともに、エンジン２０２のエンジン回転数Ｎｅを検出してハイブリッド制御部２５２に送信する。

ハイブリッド制御部２５２は、アクセルポジションセンサ１４２の出力信号Ａｃｃと車速センサ１４４で検出された車速Ｖとに基づいて、運転者の要求する出力（要求パワー）を算出する。ハイブリッド制御部２５２は、この運転者の要求パワーに加え、蓄電装置２１６の充電状態ＳＯＣを考慮して必要な駆動力（トータルパワー）を算出し、エンジンに要求する回転数とエンジンに要求するパワーとをさらに算出する。すなわち、トータルパワーについての、エンジン２０２およびモータジェネレータ２１０間での出力パワー分担を決定する。

ハイブリッド制御部２５２は、エンジン制御部２５６に要求回転数と要求パワーとを送信し、エンジン制御部２５６にエンジン２０２のスロットル制御を行なわせる。ＥＶモードでは、ハイブリッド制御部２５２は、エンジン制御部２５６に対して、エンジン２０２の停止を指示する。

さらに、ハイブリッド制御部２５２は、モータジェネレータ２１０の出力パワーが上記分担に従うように、モータジェネレータ２０６，２１０を制御する電力変換器２１８，２２０の制御指令（図１の信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２）を生成する。

ナビゲーションシステム３００は、ナビゲーション制御部３１０と、ＧＰＳアンテナ３２０と、ビーコン受信部３３０と、ジャイロセンサ３４０と、表示部３５０と、インタフェース部３６０と、記憶部３７０とを含む。

ナビゲーション制御部３１０は、代表的には、ＥＣＵ２５０と同様の電子制御ユニット（ＥＣＵ）で構成されて、目的地までの走行経路を設定する経路案内を行なう。代表的には、ナビゲーション制御部３１０は、タッチディスプレイを含む表示部３５０から、ユーザによって設定された目的地の情報を得る。なお、本実施の形態を通じて、一旦設定された目的地までの走行経路の探索手法については、周知の任意の手法を適用することが可能であるので、詳細な説明は行なわない。

また、ナビゲーション制御部３１０は、インタフェース部３６０を介して、ＣＤ，ＤＶＤ等の記録媒体３５５に記録された道路地図情報（データ）を読み込む。なお、道路地図データは、ハイブリッド車両１００を外部充電するための充電設備（充電スタンド）に関する情報、たとえば、その位置や充電能力（特に充電速度）を示す情報を含むことが好ましい。記憶部３７０は、たとえばＨＤＤ（Hard Disk Drive）であり、道路地図データを不揮発的に記憶することができる。なお、記憶部３７０は設けられていなくてもよい。

さらに、ナビゲーション制御部３１０は、ビーコン受信部３３０によって受信された、路上に設置されたビーコンからの外部情報を受ける。たとえば、ビーコンからの外部情報によって、渋滞情報、所要時間、工事情報、速度・車線規制情報、駐車場の位置・空車情報等を取得できる他、ロードプライシングエリアへの接近についても認識することができる。あるいは、上記道路地図データ上に予めロードプライシングエリアを示す情報が格納されていてもよい。

すなわち、ナビゲーション制御部３１０のうちの、記録媒体３５５あるいは記憶部３７０から道路地図情報（データ）を読出す機能部分、ならびに、ビーコン受信部３３０によって、「情報取得部」が構成される。

ナビゲーション制御部３１０は、ＧＰＳアンテナ３２０およびジャイロセンサ３４０を用いて、あるいは、車速センサ１４４の出力Ｖをさらに用いて、自車位置情報、すなわち、車両の現在位置および進行方向を把握する。すなわち、ＧＰＳアンテナ３２０、ジャイロセンサ３４０、および、車速センサ１４４、あるいはこれらの一部によって、「自車位置検知部」が構成される。

そして、ナビゲーション制御部３１０は、把握した自車位置を、道路地図データに重ねて表示部３５０に表示する。さらに、ナビゲーション制御部３１０は、ユーザによって目的地が設定された場合には、現在位置から目的地までの走行経路を探索するとともに、表示部３５０により経路案内を行なう。周知の様に、経路案内の一環として、自車位置と探索した走行経路との関係に基づいて、音声ガイダンスが行なわれてもよい。

ナビゲーション制御部３１０は、ハイブリッド車両１００がロードプライシングエリアを通過中であるときには、優先的にＥＶモードを選択することを指示する信号ＩＮＳ（ＥＶ）をハイブリッド制御部２５２に対して出力する。ハイブリッド制御部２５２は、信号ＩＮＳ（ＥＶ）を受けると、蓄電装置２１６のＳＯＣが管理下限値に達しない限り、ＥＶモードを選択する。

図３は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両におけるロードプライシングエリア通過準備のための制御構成を説明する機能ブロック図である。なお、図３中の各機能ブロックは、代表的には、ナビゲーション制御部３１０やＥＣＵ２５０（図１）が所定プログラムを実行することによるソフトウェア処理によって実現されるが、当該ブロックに相当する機能を有する回路（ハードウェア）を当該ＥＣＵ内に構成することによって実現してもよい。

図３を参照して、通過有無予測部４００は、道路地図データやビーコンからの外部情報を含む各種ナビゲーション情報および、自車位置情報に基づいて、排ガス出力車両を課金対象とする、すなわち、ゼロエミッション車両については課金対象外とするロードプライシングエリアを、ハイブリッド車両１００が通過することを事前予測する。そして、ロードプライシングエリアの通過が予測され、かつ、所定距離以内に接近した場合には、接近フラグＦＬＲを「オン」する。

通過有無予測部４００は、たとえば、運転者を含むユーザによって設定された目的地までの経路探索が既に実行されている場合には、探索された走行経路にロードプライシングエリアが含まれているかどうかに基づいて、ロードプライシングエリアの通過を予測することができる。この場合には、ＧＰＳアンテナ３２０等によって把握される自車位置およびその進行方向に基づいて、ロードプライシングエリアの境界までの距離が所定距離未満となったときに、接近フラグＦＬＲをオンすればよい。

あるいは、目的地が設定されていない場合においても、ＧＰＳアンテナ３２０等によって把握される自車位置およびその進行方向とに基づいて、好ましくは、過去の走行履歴をさらに反映して、ロードプライシングエリアの通過を予測することができる。そして、ロードプライシングエリアの境界までの距離が所定距離未満となった場合に、接近フラグＦＬＰをオンすることができる。

接近フラグＦＬＲがオンされると、ＳＯＣ取得部４１０は、ハイブリッド制御部２５２から、蓄電装置２１６の残容量を示すＳＯＣを取得するとともに、取得したＳＯＣに基づいて、ＥＶ走行に使用可能な蓄積エネルギ量Ｗｓｔを算出する。

一方、必要エネルギ推定部４２０は、接近フラグＦＬＰのオンに応答して、ナビゲーション情報に基づいて、ロードプライシングエリアをＥＶ走行によって通過するのに必要なエネルギ量を推定する。より具体的には、必要エネルギ推定部４２０は、ロードプライシングエリアの通過経路を予測するとともに、その予測経路の距離、所要時間および経路情報（勾配等）に基づいて、ＥＶ走行によるロードプライシングエリア通過のための必要エネルギ量Ｗｅｖを算出する。また、ハイブリッド車両１００の乗員数や積載重量等の車両情報をさらに反映して、必要エネルギ量Ｗｅｖを算出してもよい。

不足エネルギ算出部４３０は、蓄電装置２１６の残容量に基づく蓄積エネルギ量Ｗｓｔと、必要エネルギ推定部４２０によって算出出された必要エネルギ量Ｗｅｖとに従って、蓄電装置２１６の現在の蓄積エネルギによって、ロードプライシングエリアをＥＶ走行によって通行可能であるか否かを判断する。そして、Ｗｅｖ＞Ｗｓｔのときに、ＥＶ走行によるロードプライシングエリア通過不能を示すフラグＦＮＥＶをオンする一方で、それ以外のときには、フラグＦＮＥＶをオフする。

さらに、不足エネルギ算出部４３０は、フラグＦＮＥＶのオン時には、ロードプライシングエリアをＥＶ走行によって通過するために、不足するエネルギ量ΔＷ（以下、不足エ
ネルギ量ΔＷとも称する）を算出する。概略的には、ΔＷ＝Ｗｅｖ−Ｗｓｔで示される。

充電要求案内部４４０は、フラグＦＮＥＶがオンされて不足エネルギ量ΔＷが算出されると、ハイブリッド車両１００の乗員（ユーザ）に対して、蓄電装置２１６を外部充電するように催促するガイダンスを行なう。このガイダンスは、ＥＣＵ２５０からナビゲーション制御部３１０への指示に従って、ナビゲーションシステム３００の表示部３５０にメッセージを表示するようにしてもよいし、図示しないスピーカから音声によるものでもよい。すなわち、ユーザが認知可能な任意の態様でガイダンスを行なうことができる。

このように、ハイブリッド車両１００がロードプライシングエリアをＥＶ走行によって通過するのに適切な車両状況、具体的には蓄電装置２１６の残容量を達成するように促すガイダンスを行なうことにより、ロードプライシングエリアの通過に備えた適切な車両準備のための制御を行なうことができる。その際には、不足エネルギ量ΔＷ（あるいは、そのＳＯＣ換算値（％）でもよい）を併せて通知することによって、ユーザによるロードプライシングエリアの迂回判断を補助することが好ましい。

さらに、ナビゲーションシステム３００によって取得される、付近の充電設備（充電スタンド）の情報（充電能力）と組合わせることによって、不足エネルギ量ΔＷを当該充電スタンドで外部充電するための所要時間を通知することが好ましい。このようにすると、ロードプライシングエリアの通過前に外部充電を実行するか否かの判断材料となる情報をより詳細に与えることができるので、ユーザ利便性を向上することができる。

また、外部充電制御部５００は、充電コネクタ２７０に外部電源が接続される外部充電時に、ハイブリッド車両１００内での蓄電装置の充電動作を制御する。外部充電制御部５００は、外部充電時には、蓄電装置２１６のＳＯＣと目標充電レベルとに従って、外部充電の実行／停止を指示する。

そして、後程説明するように、外部充電制御部５００は、フラグＦＮＥＶがオンされて不足エネルギ量ΔＷが算出されると、外部充電の目標充電レベルを、ロードプライシングエリアの通過に備えた車両準備を効率的に実行するために、通常時とは異なる値に設定する。このように、図４の充電要求案内部４４０および外部充電制御部５００は、「制御部」を構成する。

図４は、図３に示した機能ブロック図に従う制御処理手順を示す第１のフローチャートである。なお、図４では、ＥＣＵ２５０（特にハイブリッド制御部２５２）およびナビゲーションシステム３００（特にナビゲーション制御部３１０）との間での情報の授受を含めた協調的な全体制御が実行されるものとして説明する。ただし、以下に説明する制御処理手順を単一のＥＣＵによって実現するように構成することも可能である点について、確認的に記載する。図４に示したフローチャートに従うプログラムは、車両運転時に所定周期毎に実行される。

図４を参照して、ステップＳ１００において、ナビゲーション制御部３１０は、ハイブリッド車両１００が、排ガス出力車両を課金対象とするロードプライシングエリアを通過するか否かを予測する。

ステップＳ１００による判定は、図３に示した通過有無予測部４００による判定と同様に実行できる。すなわち、通過有無予測部４００によって接近フラグＦＬＰがオンされる条件時にはステップＳ１００はＹＥＳ判定とされ、そうでないときにはステップＳ１００はＮＯ判定とされる。

ロードプライシングエリアの通過が予測されたとき（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ２５０は、ステップＳ１１０により、蓄電装置２１６の現在のＳＯＣを取得する。すなわち、ステップＳ１１０の処理は、図３のＳＯＣ取得部４１０の機能に対応する。さらに、ＥＣＵ３２０は、ステップＳ１１０で取得したＳＯＣを、ＥＶ走行に使用可能な蓄積エネルギ量Ｗｓｔに換算する。

一方、ナビゲーション制御部３１０は、ステップＳ１３０により、ロードプライシングエリアの通過経路情報を取得する。すなわち、現在の自車位置からロードプライシングエリアを通過するための経路が探索され、かつ、この探索結果に従って、通過経路の走行距離、道路勾配、渋滞状況および走行所要時間が取得される。さらに、ナビゲーション制御部３１０は、ステップＳ１４０により、ハイブリッド車両１００の車両情報を取得する。車両情報には、たとえば車両乗員数や積載重量等が含まれる。

さらに、ナビゲーション制御部３１０は、ステップＳ１５０により、ロードプライシングエリアの通過経路情報（Ｓ１３０）と、車両情報（Ｓ１４０）とに基づいて、ＥＶ走行によってロードプライシングエリアを通過するための必要エネルギ量Ｗｅｖを推定する。なお、ステップＳ１３０〜Ｓ１５０の処理は、ナビゲーションシステム３００から受取った情報に基づいてＥＣＵ２５０により実行してもよい。

そして、ＥＣＵ２５０は、ステップＳ１６０では、ステップＳ１２０により取得されたＥＶ走行に使用可能な蓄積エネルギ量Ｗｓｔと、ＥＶ走行によってロードプライシングエリアを通過するための必要エネルギ量Ｗｅｖとに従って、不足エネルギ量ΔＷを算出する（概略的には、ΔＷ＝Ｗｅｖ−Ｗｓｔ）。

そして、ＥＣＵ２５０は、ステップＳ１７０により、不足エネルギ量ΔＷが発生したかどうかを判定する。そして、ΔＷ＞０のとき（Ｓ１７０のＹＥＳ判定時）、すなわち、ロードプライシングエリアをＥＶ走行で通行するためには蓄電装置２１６の事前充電が必要であると判断されるときには、ＥＣＵ２５０は、ステップＳ１８０に処理を進めて、不足エネルギ量ΔＷに対応して、ロードプライシングエリアの通過に備えた車両状況を準備するための車両制御を実行する。

たとえば、ステップＳ１８０では、図３に示した充電要求案内部４４０の機能に対応させて、ユーザに対して蓄電装置２１６を外部充電するように催促するメッセージの出力や、不足エネルギ量ΔＷを付近の充電スタンドで充電する際の所要時間の通知等のガイダンスを行なうことができる。あるいは、ステップＳ１８０では、ロードプライシングエリアを通過するための車両準備に特化した外部充電を実行できるように、外部充電がＲＰ対応モードに設定される。

一方、蓄電装置２１６の現在の蓄積エネルギによってロードプライシングエリアをＥＶ走行により通過可能な場合、すなわちΔＷ≦０のとき（Ｓ１７０のＮＯ判定時）は、ステップＳ１８０の処理は非実行とされる。

図５は、図３に示した機能ブロック図に従う制御処理手順を示す第２のフローチャートである。より詳細には、図５には、外部充電制御部５００による制御処理手順が示される。図５に示したフローチャートに従うプログラムは、たとえば、車両停車時に充電ケーブル２８０の装着に応答して実行される。

図５を参照して、ＥＣＵ２５０は、ステップＳ２００により、充電コネクタ２７０に外部電源が接続されたかどうかを判定する。外部電源の非接続時（Ｓ２００のＮＯ判定時）には、以下に説明するステップＳ２１０〜Ｓ２７０の処理は実行されない。なお、このときには、充電ケーブル２８０の接続が不適切である可能性があるので、ユーザに対して警告を発するとともに、充電ケーブル２８０の再操作に応答して、再びステップＳ２００を実行する制御構造とすることが好ましい。

ＥＣＵ２５０は、充電コネクタ２７０に外部電源が接続されて外部充電モードが開始されると（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）、ステップＳ２１０に処理を進めて、充電器２２４を起動するとともに、外部電源から蓄電装置２１６を充電するための充電経路を確保するために図示しないリレーをオンする。

さらに、ＥＣＵ２５０は、ステップＳ２２０に処理を進めて、ステップＳ１８０によってＲＰ対応モードに設定されているか否かを確認する。そして、ＥＣＵ２５０は、ＲＰ対応モードが設定されてない通常時（Ｓ２２０のＮＯ判定時）には、ステップＳ２３０により、外部充電時の充電目標レベルを満充電状態に対応して設定する。

これに対して、ＲＰ対応モードが設定されているとき（Ｓ２２０のＹＥＳ判定時）には、ＥＣＵ２５０は、ステップＳ２４０により、外部充電時の充電目標レベルを、Ｗｓｔ＋ΔＷ相当に設定する。すなわち、ロードプライシングエリアをＥＶ走行によって通過するために必要最小限の充電レベルを外部充電の充電目標レベルとすることになる。

そして、ＥＣＵ２５０は、ステップＳ２５０に処理を進めて、ステップＳ２３０またはＳ２４０で設定された充電目標レベルに従って、外部充電を実行する。すなわち、外部電源からの電力が充電器２２４によって、蓄電装置２１６の充電電流に変換されて、充電が実行される。

ＥＣＵ２５０は、ステップＳ２６０により、蓄電装置２１６のＳＯＣが充電目標レベルに達したどうかを判定する。そして、ＳＯＣが充電目標レベルに達するまで（Ｓ２６０のＮＯ判定時）には、外部充電（Ｓ２５０）が継続的に実行される。これに対して、ＳＯＣが充電目標レベルに達すると（Ｓ２６０のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ２５０は、蓄電装置２１６の充電完了を検知して外部充電を終了する。すなわち、ステップＳ２７０により、充電器２２４が停止され、かつ、ステップＳ２１０でオンされたリレーがオフされる。

これにより、ＲＰ対応モードの設定時には、ロードプライシングエリアをＥＶ走行によって通過するに必要最小限のレベルに外部充電を留めることができるので、充電所要時間を短縮できる。なお、この際には、車両ユーザの要求に基づいて満充電までの外部充電を選択可能に構成してもよい。ただし、本実施の形態では、ＲＰ対応モードにおいて、特段のユーザ要求が存在しない場合には、外部充電の充電目標レベルを、不足エネルギ量ΔＷに対応させた必要最小限に止める点に特徴がある。

このように、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両によれば、不足エネルギ量ΔＷの算出に基づいて、ロードプライシングエリア通過前における、蓄電装置２１６の外部充電のガイダンスや、当該外部充電時における充電目標レベルの設定を行なうことによって、ロードプライシングエリアをＥＶ走行によって通過するための車両状況（蓄電装置の残容量）を適切に準備することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の構成例を説明する機能ブロック図である。 図１に示したナビゲーションシステムに関連する車両制御構成を説明するブロック図である。 本発明の実施の形態によるハイブリッド車両におけるロードプライシングエリア通過準備のための制御構成を説明する機能ブロック図である。 図３に示した機能ブロック図に従う制御処理手順を示す第１のフローチャートである。 図３に示した機能ブロック図に従う制御処理手順を示す第２のフローチャートである。

符号の説明

１００ ハイブリッド車両、１４２ アクセルポジションセンサ、１４４ 車速センサ、２０２ エンジン、２０４ 動力分割機構、２０６，２１０ モータジェネレータ、２０８ 伝達ギヤ、２１２ 駆動軸、２１４ 車輪、２１６ 蓄電装置、２１８，２２０ 電力変換器、２２２ 燃料タンク、２２４ 充電器（外部充電）、２５０ ＥＣＵ、２５２ ハイブリッド制御部、２５４ バッテリ制御部、２５６ エンジン制御部、２６０ 燃料補給口、２７０ 充電コネクタ、２８０ 充電ケーブル、３００ ナビゲーションシステム、３１０ ナビゲーション制御部、３２０ アンテナ、３３０ ビーコン受信部、３４０ ジャイロセンサ、３５０ 表示部、３５５ 記録媒体、３６０ インタフェース部、３７０ 記憶部、４００ 通過有無予測部、４２０ 必要エネルギ推定部、４１０ ＳＯＣ取得部、４３０ 不足エネルギ算出部、４４０ 充電要求案内部、５００ 外部充電制御部、ＦＬＰ 接近フラグ、ＦＮＥＶ フラグ、ＰＷＭ１，ＰＷＭ２，ＰＷＭ３ 信号、ＳＯＣ 充電状態（蓄電装置）、Ｖ 車速、Ｗｅｖ 必要エネルギ量（ＥＶ走行通過）、Ｗｓｔ 蓄積エネルギ量、ΔＷ 不足エネルギ量（Ｗｅｖ−Ｗｓｔ）。

Claims (8)

1. 内燃機関と、
   車両の外部の充電設備によって充電可能に構成された蓄電装置と、
   前記蓄電装置からの電力によって車両駆動力を出力する電動機と、
   車両の自車位置情報を取得する自車位置検知部と、
   道路地図情報および車両外部からの外部情報の少なくとも一方の情報を取得する情報取得部と、
   前記自車位置情報および前記少なくとも一方の情報に基づいて、前記内燃機関を用いた車両走行が課金を受ける特定の規制区域の通過を事前に予測するための通過予測部と、
   前記規制区域の通過予測時に、前記蓄電装置の現在の残容量を取得する取得部と、
   前記規制区域の通過予測時に、前記内燃機関を停止して前記電動機からの車両駆動力により走行する電気走行モードによって前記規制区域を通過するために前記蓄電装置から出力を要する必要エネルギ量を推定する必要エネルギ推定部と、
   前記必要エネルギ推定部による前記必要エネルギ量の推定値と前記蓄電装置の現在の残容量とに基づいて、前記ハイブリッド車両が前記電気走行モードによって前記規制区域を通過するのに対して不足する前記蓄電装置のエネルギ量を算出する不足エネルギ算出部と、
   前記規制区域への進入前に、前記不足エネルギ算出部により算出された不足エネルギ量に基づいた前記規制区域の通過準備のための制御を行なうための制御部とを備え、
   前記制御部は、前記充電設備による前記蓄電装置の外部充電時に、前記蓄電装置の残容量と充電目標レベルとに従って充電を制御する外部充電制御部を含み、
   前記外部充電制御部は、前記不足エネルギ算出部により前記不足エネルギ量が算出されると、前記外部充電による充電エネルギ量が前記不足エネルギ量に相当するように、前記充電目標レベルを設定する、ハイブリッド車両。
2. 前記制御部は、前記不足エネルギ算出部により前記不足エネルギ量が算出されると、前記ハイブリッド車両のユーザに前記蓄電装置の充電を促すための案内部を含む、請求項１記載のハイブリッド車両。
3. 前記案内部は、さらに、前記少なくとも一方の情報と前記不足エネルギ量とに基づいて、前記ハイブリッド車両の現在位置付近の前記充電設備による前記不足エネルギ量の充電所要時間を前記ユーザに通知するように構成される、請求項２記載のハイブリッド車両。
4. 前記外部充電制御部は、前記不足エネルギ算出部により前記不足エネルギ量が算出された場合であっても、車両ユーザの要求に基づいて、前記充電目標レベルを満充電レベルへ設定可能に構成される、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. 内燃機関と、車両の外部の充電設備によって充電可能に構成された蓄電装置と、前記蓄電装置からの電力によって車両駆動力を出力する電動機と、車両の自車位置情報ならびに道路地図情報および車両外部からの外部情報の少なくとも一方の情報を取得するように構成されたナビゲーションシステムとを搭載したハイブリッド車両の制御方法であって、
   前記自車位置情報ならびに、前記道路地図情報および前記少なくとも一方の情報に基づいて、前記内燃機関を用いた車両走行が課金を受ける特定の規制区域の通過を事前に予測するステップと、
   前記規制区域の通過予測時に、前記蓄電装置の現在の残容量を取得するステップと、
   前記規制区域の通過予測時に、前記内燃機関を停止して前記電動機からの車両駆動力により走行する電気走行モードによって前記規制区域を通過するために前記蓄電装置から出力を要する必要エネルギ量を推定するステップと、
   前記推定するステップによる前記必要エネルギ量の推定値と前記蓄電装置の現在の残容量とに基づいて、前記ハイブリッド車両が前記電気走行モードによって前記規制区域を通過するのに対して不足する前記蓄電装置のエネルギ量を算出するステップと、
   前記規制区域への進入前に、前記算出するステップにより算出された前記不足エネルギ量に基づいて前記規制区域の通過準備のための制御を行なうステップと、
   前記算出するステップにより前記不足エネルギ量が算出されると、前記充電設備による前記蓄電装置の外部充電時における充電目標レベルを、前記外部充電による充電エネルギ量が前記不足エネルギ量に相当するように設定するステップとを備える、ハイブリッド車両の制御方法。
6. 前記制御を行なうステップは、前記算出するステップにより前記不足エネルギ量が算出されると、前記ハイブリッド車両のユーザに前記蓄電装置の充電を促すための案内を実行する、請求項５記載のハイブリッド車両の制御方法。
7. 前記制御を行なうステップは、さらに、前記少なくとも一方の情報と前記不足エネルギ量とに基づいて、前記ハイブリッド車両の現在位置付近の前記充電設備による前記不足エネルギ量の充電所要時間を前記ユーザを通知する、請求項６記載のハイブリッド車両の制御方法。
8. 前記設定するステップは、前記不足エネルギ算出部により前記不足エネルギ量が算出された場合であっても、車両ユーザの要求に基づいて、前記充電目標レベルを満充電レベルへ設定可能である、請求項５〜７のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の制御方法。

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