JP5505492B1 - ハイブリッド車両の走行状態制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断続運転モードを実現可能なハイブリッド車両において、断続運転モードへの切り替えタイミングを最適化し、内燃機関の燃料消費を抑制する。
【解決手段】
走行モードとして、回転電機の動力のみを駆動輪に作用させるＥＶ走行モード及び回転電機の動力と内燃機関の動力とを協調的に駆動輪に作用させるＨＶ走行モードを選択可能に構成され、ＨＶ走行モードにおいて、駆動輪を間欠駆動することにより加速走行と惰性走行とを繰り返させる断続運転モードを選択可能に構成されてなるハイブリッド車両を制御する装置（１００）は、断続運転モードが選択された場合における蓄電量の収束値を特定し、ＥＶ走行モードによる定常走行が行われている場合において断続運転モードが要求された場合に、蓄電手段の蓄電量と上記収束値との偏差に基づいてＥＶ走行モードを断続運転モードに切り替える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両の走行状態を制御する、ハイブリッド車両の走行状態制御装置の技術分野に関する。

この種の技術分野において、内燃機関を作動状態として駆動輪に伝達される駆動動力により車両を加速させる加速走行と、内燃機関を非作動状態として慣性力により車両を惰性で走行させる惰性走行とを予め設定された車速域内で繰り返す加速惰性走行が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の車両用制御装置によれば、加速走行中において、車両が下り勾配に入った場合に、燃料消費量に応じて加速走行と惰性走行とが切り替えられる。このため、燃料消費量の少ない走行が可能であるとされている。

尚、特許文献２には、ＥＶ走行が可能なハイブリッド車両において、アクセル開度の変化に応じて惰性走行を行う制御が開示されている。

尚、特許文献３には、バッテリ残量が所定値以下になった場合にエンジンを始動させ、バッテリの充電を行う車両制御装置が記載されている。

尚、特許文献４には、モータを高効率で駆動させて車両を走行させる期間と、モータを駆動させずに車両を惰性走行させる期間とを繰り返す制御が記載されている。

尚、特許文献５には、走行モードとしてＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとを備えるハイブリッド車両が開示されている。また、バッテリ残量が目標値に低下するまではＥＶ走行モードで走行し、目標値を下回った場合にＨＶ走行モードへと切り替わる制御についても記載されている。

特開２０１０−２８０３６３号公報 特開２０１１−０２０５６１号公報 特開２００５−０４７３４２号公報 特開２０１２−１１００８９号公報 特開２０１１−２３５８４９号公報

ハイブリッド車両は、走行モードとして、回転電機の動力と内燃機関の動力との双方を協調的に駆動輪に作用させるＨＶ（Hybrid Vehicle）走行モードに加えて、回転電機の動力のみを駆動輪に作用させるＥＶ（Electric Vehicle）走行モードを備えていることが多い。ＥＶ走行モードとは、端的にはハイブリッド車両を所謂電気自動車として機能させる走行モードを意味する。

一方、近年では、上記引用文献に開示されるように、ＨＶ走行モードにおいて、駆動輪を間欠駆動して加速走行と惰性走行とを繰り返させる、所謂断続運転モードも提案されるところである。断続運転モードにおける走行では、加速走行と惰性走行とが繰り返されつつ、車速は目標車速を含む所定範囲に維持される。即ち、車速は、端的には、加速走行において目標車速よりも高車速側まで上昇し、惰性走行で目標車速よりも低車速まで低下する。断続運転モードは、好適には、目標車速が大略一定である定常走行時であって、且つ定常走行と比較して内燃機関の燃料消費が節減され得る場合に実行される。

ところで、定常走行は、必ずしもＨＶ走行モードでのみ生じる走行状態ではない。即ち、ＥＶ走行モードにおいても、定常走行状態は好適に形成され得る。しかしながら、従来の制御においては、所定の実行条件が成立する等して断続運転モードが要求された場合において、その時点で選択されている走行モードがＥＶ走行モードであるか、或いはＨＶ走行モードを含む他の走行モードであるかは、判断基準とされていなかった。従って、ＥＶ走行モードによる定常走行時においても、断続運転モードが要求された場合には、走行モードはＨＶ走行モードに切り替わり、断続運転モードが実行されていた。

ここで、断続運転モードにおける蓄電手段の蓄電量は、制御上、ある収束値に収束する仕組みとなっている。従って、断続運転モードが要求された場合に、ＥＶ走行モードから無条件に断続運転モード（必然的にＨＶ走行モード）への切り替えが行われると、内燃機関が始動した上で当該蓄電量が収束値へ向けて変化することになる。ＨＶ走行モードにおける内燃機関と回転電機との協調態様は一義的ではないにせよ、ＨＶ走行モードは基本的に内燃機関の始動を伴うからである。

ここで特に、ＥＶ走行モードにおいては、車両が走行している限りにおいて蓄電量は低下する。このため、断続運転モードが要求された時点における蓄電手段の蓄電量が、その時点で断続運転モードが選択された場合に収束すべき収束値に対して十分に大きい場合、蓄電量が収束値に向けて減少する過渡的な期間においては、ＥＶ走行モードを継続したままでも蓄電量が減少するにもかかわらず、内燃機関を始動させた上で蓄電量を減少させていることになる。即ち、この過渡的な期間においては、内燃機関の駆動に要した燃料は、殆ど全てが無駄になる。これは、断続運転モードによる燃料消費の節減効果に背反することであり、断続運転モードを実制御に組み込む上での技術的問題点である。

本発明は、係る技術的問題点に鑑みてなされたものであり、断続運転モードを実現可能なハイブリッド車両において、断続運転モードへの切り替えタイミングを最適化し、もって内燃機関の燃料消費を可及的に抑制し得るハイブリッド車両の走行制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係るハイブリッド車両の走行制御装置は、内燃機関と、少なくとも一つの回転電機と、蓄電手段とを備え、走行モードとして、前記回転電機の動力のみを駆動輪に作用させるＥＶ走行モード及び前記回転電機の動力と前記内燃機関の動力とを協調的に駆動輪に作用させるＨＶ走行モードを選択可能に構成され、更に前記ＨＶ走行モードにおいて、前記駆動輪を間欠駆動することにより加速走行と惰性走行とを繰り返させる断続運転モードを選択可能に構成されてなるハイブリッド車両を制御する、ハイブリッド車両の走行状態制御装置であって、前記蓄電手段の蓄電量と、前記断続運転モードが選択された場合における前記蓄電量の収束値とを比較し、その比較結果に応じて、前記ＥＶ走行モードを前記断続運転モードに切り替える切り替え制御手段を具備することを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド車両は、内燃機関と少なくとも一つの回転電機とを動力源として有する。この回転電機は、好適には、力行機能と回生機能とを併有する電動発電機（モータジェネレータ）であり、特にこの回生機能は、少なくとも内燃機関の動力の一部を利用して実現される。

内燃機関及び回転電機と駆動輪に繋がる駆動軸との間の動力伝達態様は、内燃機関の動力と回転電機の動力とを駆動軸に協調的に作用させ得る限りにおいて、また、回転電機の動力のみを駆動軸に伝達させ得る限りにおいて、どのようなものであってもよい。但し、回転電機の動力のみを駆動軸に伝達させるＥＶ走行モードにおいて電力回生による蓄電手段の充電を実現するのであれば、好適には、回転電機は複数であり、一方が電力回生による発電を行いつつ、他方で力行による駆動輪の駆動を行うといった構成を採る。

本発明に係るハイブリッド車両の走行制御装置によれば、蓄電手段の蓄電量と断続運転モードにおける蓄電量の収束値との比較結果に応じて、ＥＶ走行モードが断続運転モード（必然的にＨＶ走行モード）に切り替えられる。

尚、蓄電手段の蓄電量は、好適にはＳＯＣ（State Of Charge）と称される制御値により代替的に表される。ＳＯＣは、例えば、満充電状態を１００（％）、完全放電状態を０（％）として蓄電手段の蓄電量を規格化してなる指標値である。蓄電量は、例えば、このＳＯＣを監視するＳＯＣセンサ等を利用して特定されてもよいし、蓄電量の初期値が与えられていれば、出力電圧と負荷電流との積に相関する入出力電力の積算処理等により推定することも可能である。

断続運転モードにおいては、内燃機関が始動しており、車両構成によっては、加速走行時において先述したように適宜電力回生による発電が適宜行われる。また、加速走行時においては、回転電機の力行作用により、内燃機関の動力と回転電機の動力との協調により駆動輪が駆動される。一方、惰性走行時には、内燃機関及び回転電機は無負荷状態におかれ、消費電力の大半は、補機装置の消費電力となる。断続運転モードでは、加速走行時と惰性走行時との電力収支の制御により、蓄電手段の蓄電量が、ある収束値へ向けて収束する。

蓄電量の収束値とは、一面的には、断続運転モードにおける蓄電量の制御目標値である。ハイブリッド車両では、上述したように回転電機が力行機能と回生機能とを好適に併有するから、蓄電手段の蓄電量の精細な制御が必要とされる。ハイブリッド車両では一般的に、蓄電手段の蓄電量に制御目標値（実践的には、例えば目標ＳＯＣ）が設けられ、蓄電量がこの制御目標値に維持されるように、蓄電手段の放電量及び充電量の総和としての電力収支が制御される。

蓄電量の収束値とは、一例としては、この制御目標値を意味する。或いは、他の例としては、この制御目標値をベースとする断続運転モードの実行時に特化した制御目標値を意味する。但し、いずれにせよ収束値は、好適には、例えば、目標車速、目標加減速度、車速の変動許容幅、蓄電手段の充放電制限値、或いは補機装置の要求電力等に応じて適宜に変化し得る。

収束値は、例えば、予め実験的な、経験的な、又は理論的なプロセスを経て一又は複数のパラメータに相関付けられて決定されていてもよい。この場合、好適には制御マップ等の形で記憶装置に記憶されていてもよいし、予め実験的な、経験的な、又は理論的なプロセスを経て策定された演算アルゴリズムに従った演算処理により、その一部又は全体がその都度算出されてもよい。

ここで、ＥＶ走行モードにおいて蓄電量は減少するから、断続運転モードの要求時における蓄電量が、断続運転モードにおける収束値よりも大きい場合には、収束値近傍の領域までＥＶ走行モードを継続する方が、内燃機関に始動を伴う断続運転モードにおける電力収支の制御により蓄電量を収束値近傍まで低下させるよりも、内燃機関の燃料消費を節減し得る点において明らかに有利である。

出願人は、この点に着眼し、本発明に係るハイブリッド車両の走行制御装置を、蓄電量と収束値との比較結果に応じてＥＶ走行モードを断続運転モードに切り替える構成とした。

このような構成とすれば、内燃機関の始動を伴う断続運転モードの実行タイミングを最適化することが可能となり、本来始動させる必要のないタイミングで内燃機関を始動させずに済む。即ち、内燃機関の燃料消費を可及的に抑制することが可能となるのである。
また、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一の態様では、前記断続運転モードの要求の有無を判定する判定手段を更に具備し、前記切り替え制御手段は、前記ＥＶ走行モードによる定常走行が行われている場合において、前記判定手段が前記断続運転モードが要求されたと判定した場合に、前記蓄電量と収束値との偏差に基づいて前記ＥＶ走行モードを前記断続運転モードに切り替える（請求項２）。

尚、この態様では、前記切り替え制御手段は、前記蓄電量が前記収束値以上であり且つ前記偏差が基準値未満である場合に、前記ＥＶ走行モードを前記断続運転モードに切り替えてもよい（請求項３）。

この場合、蓄電量が収束値以上且つ基準値未満である場合にＥＶ走行モードから断続運転モードへの切り替えがなされるため、内燃機関の燃料消費を抑制しつつ、ＥＶ走行モードから断続運転モードへの切り替えを円滑に行うことができる。

本発明に係るハイブリッド車両の走行制御装置の他の態様では、前記収束値は、車速、補機消費電力、前記断続運転モードにおける車速の上下限値、前記断続運転モードにおける加減速度及び前記蓄電手段の充放電制限値のうち少なくとも一つに基づいて設定される（請求項４）。

この態様によれば、断続運転モードにおける、目標車速（端的には、断続運転要求時の車速）、補機消費電力、目標車速に対する車速の変動許容幅、加速走行時の加速度、惰性走行時の減速度、蓄電手段の充電制限値（Ｗｉｎ）及び放電制限値（Ｗｏｕｔ）等、ハイブリッド車両の各種運転条件に応じて的確に収束値が設定される。従って、的確なタイミングでＥＶ走行モードを断続運転モードに切り替えることができる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の概略構成図である。 図１のハイブリッド車両における断続運転制御処理のフローチャートである。 図３の断続運転制御処理のサブルーチンである収束値推定処理のフローチャートである。 図４の収束値推定処理において推定される収束値の概念図である。 図３の断続運転制御処理のサブルーチンである制御開始閾値設定処理のフローチャートである。 図６の制御開始閾値設定処理において設定される制御開始閾値の概念図である。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両１の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、ハイブリッド車両１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１００、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２及びハイブリッド駆動装置１０を備えた車両である。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「ハイブリッド車両の走行制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する「断続運転制御処理」を実行することができる。

ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給可能に構成された不図示のインバータを含み、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。

バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な二次電池ユニットである。バッテリ１２は、例えばリチウムイオンバッテリセル等の単位電池セルを複数（例えば、数百個）直列に接続した構成を有する、本発明に係る「蓄電手段」の一例である。

尚、図示は省略するが、ハイブリッド車両１は、ハイブリッド車両１の各種状態量を検出する各種センサを備えている。例えば、この各種センサとは、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出する車速センサ、アクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出するアクセル開度センサ、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルセンサ、バッテリ１２の温度を検出バッテリ温度センサ、バッテリ１２のＳＯＣ（即ち、本発明に係る「蓄電量」の一例）を検出するＳＯＣセンサ等を含む。これら各センサは、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された各種状態量、制御量或いは物理量は、ＥＣＵ１００によって適宜参照される構成となっている。

ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

ハイブリッド駆動装置１０は、エンジン２００、動力分割機構３００、入力軸４００、駆動軸５００、減速機構６００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）を備える。

エンジン２００は、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能する、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。

エンジン２００は、気筒内部に形成された燃焼室で混合気が燃焼した際に生じる爆発力に応じて気筒内部で往復運動を生じるピストンを備える。このピストンの往復運動は、コネクティングロッドを介してクランク軸の回転運動に変換され、クランク軸と連結された入力軸４００から取り出される構成となっている。尚、エンジン２００の詳細な構成は、本発明との関係性が低いため、ここでは省略することとする。

モータジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機であり、本発明に係る「回転電機」の一例である。

モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１よりも体格の大きい電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた、本発明に係る「回転電機」の他の一例である。

モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、無論他の構成を有していてもよい。

動力分割機構３００は、相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えた公知の遊星歯車機構である。

動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア（不図示）と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備える。

サンギアＳ１は、エンジン２００の出力トルクであるエンジントルクＴｅに対する反力トルクを負担するための反力要素であり、モータジェネレータＭＧ１のロータが固定される出力回転軸に固定されている。従って、サンギアＳ１の回転速度は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ1と等価である。

リングギアＲ１は、動力分割機構３００の出力要素であり、動力分割機構３００の動力出力軸である駆動軸５００に、その回転軸を共有する形で連結されている。尚、駆動軸５００は、デファレンシャル等を介してハイブリッド車両１の駆動輪ＤＷに間接的に連結されている。

キャリアＣ１は、トーションダンパＴＤＰを介してエンジン２００のクランク軸に連結される入力軸４００に、その回転軸を共有する形で連結されており、その回転速度は、エンジン２００の機関回転数ＮＥと等価である。

動力分割機構３００は、上述した構成の下で、エンジン２００から入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１によってサンギアＳ１及びリングギアＲ１に所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能である。

この際、動力分割機構３００の動作を分かり易くするため、リングギアＲ１の歯数に対するサンギアＳ１の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン２００からキャリアＣ１に対しエンジントルクＴｅを作用させた場合に、サンギアＳ１に作用するトルクＴｅｓは下記（１）式により、また駆動軸５００に現れる直達トルクＴｅｒは下記（２）式により、夫々表される。

Ｔｅｓ＝−Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）・・・（１）
Ｔｅｒ＝Ｔｅ×１／（１＋ρ）・・・（２）
減速機構６００は、車軸に繋がる駆動軸５００とモータジェネレータＭＧ２との間に介装された、サンギアＳ２、リングギアＲ２、ピニオンギア（不図示）及びキャリアＣ２の各回転要素を備えた遊星歯車機構である。

減速機構６００において、サンギアＳ２は、モータジェネレータＭＧ２のロータに固定された出力回転軸に固定されている。また、キャリアＣ２は、ハイブリッド駆動装置１０の外郭ケースに回転不能に固定されている。更に、リングギアＲ２は、駆動軸５００に連結されている。係る構成において、減速機構６００は、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍｇ２を、駆動軸５００に対し、各回転要素（ギア）のギア比に応じて定まる減速比に従って減速して伝達することが出来る。

尚、減速機構６００の構成は、モータジェネレータＭＧ２の回転を減速する機構の採り得る一形態に過ぎず、この種の減速機構は実践上多様な形態を有し得る。また、この種の減速機構は、必ずしもハイブリッド駆動装置に備わっておらずともよい。即ち、モータジェネレータＭＧ２は、駆動軸５００に直結されていてもよい。

＜実施形態の動作＞
次に本実施形態の動作について説明する。

＜ハイブリッド車両１の走行モード＞
ハイブリッド車両１は、ハイブリッド駆動装置１０と駆動輪ＤＷとの間の動力伝達態様を規定する走行モードとして、ＨＶ走行モードとＥＶ走行モードとを有する。

ＨＶ走行モードは、動力分割機構３００の動力分割作用を利用して、エンジントルクＴｅの一部である直達トルクＴｅｒと、モータジェネレータＭＧ２の出力トルクであるＭＧ２トルクＴｍｇ２とを協調的に駆動軸５００に作用させる走行モードである。ＨＶ走行モードでは、エンジントルクＴｅの他の一部である反力トルクＴｅｓを利用して、モータジェネレータＭＧ１の出力トルクであるＭＧ１トルクＴｍｇ１により電力回生、即ち発電もまた行われる。

この際、エンジン２００の動作点（機関回転数ＮＥとエンジントルクＴｅとにより規定される動作条件）は、ＭＧ１トルクＴｍｇ１を反力トルクとして利用したハイブリッド駆動装置１０の電気的ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）機能により、自由に設定可能である。エンジン２００の動作点は、好適な一形態として、基本的にはエンジン２００の燃料消費率（燃費）が最小となる最適燃費動作点に制御される。

これに対し、ＭＧ２トルクＴｍｇ２は、基本的には、駆動軸５００に要求される駆動軸要求トルクに対して直達トルクＴｅｒでは不足する分を補うように制御される。即ち、ＨＶ走行モードでは、ＭＧ２トルクＴｍｇ２とエンジントルクＴｅとの協調制御がなされる。

例えば、この協調制御においては、バッテリ１２のＳＯＣが目標値としての目標ＳＯＣに維持されるように、モータジェネレータＭＧ１の発電量と、モータジェネレータＭＧ２の放電量或いは更に補機装置の放電量とが絶えず調整される。例えば、バッテリ１２のＳＯＣが目標ＳＯＣよりも高ければ、駆動軸要求トルクに対するＭＧ２トルクＴｍｇ２の比率が増やされる等して電力収支は放電側に傾き、反対に目標ＳＯＣよりも低ければ当該比率が減らされる等して電力収支は充電側に傾く。

一方、ＥＶ走行モードは、ＭＧ２トルクＴｍｇ２のみを駆動軸５００に作用させ、モータジェネレータＭＧ２の動力のみによりハイブリッド車両１を走行させる走行モードである。ＥＶ走行モードでは、基本的にエンジン２００は機関停止状態とされるため（尚、補機装置に対する電力供給のための最低限の機関稼動がなされる場合もある）、燃料消費はゼロか、或いは無視し得る程度に少ない。但し、ＥＶ走行モードは、バッテリ１２の電力収支上は、放電側に傾いた走行モードであるから、バッテリ１２のＳＯＣは基本的に減少し続ける。従って、ＥＶ走行モードは、バッテリ１２のＳＯＣも考慮してその実行可否が決定される。

＜断続運転制御処理の概要＞
ここで、ハイブリッド車両１は、車速Ｖが目標車速に概ね維持される定常走行時において、ＨＶ走行モードの一部として断続運転モードを選択可能に構成されている。

断続運転モードは、加速走行と惰性走行とが繰り返されるモードであり、加速走行時に相対的に多くの燃料消費を要するものの、ハイブリッド駆動装置１０を無負荷運転とすることができる惰性走行時に節減される燃料量がそれを上回っていれば、総体的な燃料消費を節減することができる。

断続運転モードは、例えば、ハイブリッド車両１の運転者が車室内部の操作ボタンを操作した場合や、定常走行状態が所定時間以上継続した場合、或いは、ＥＶ走行モード以外の走行モードにおける定常走行状態において、断続運転モードによる燃料節減効果が見込める場合等において生じる、一種の制御信号としての実行要求に応じて実行される。

ところで、断続運転モードそのものは、従来提案される制御態様であるが、その実行タイミングについては、未だ検討が不十分な面がある。

即ち、ＥＶ走行モードで定常走行しているハイブリッド車両１において、断続運転モードの実行要求が生じた場合、下記の点において、バッテリ１２のＳＯＣを考慮する必要がある。即ち、ＳＯＣが考慮されない場合、本来ＥＶ走行モードにより燃料の消費無しに収束値近傍まで減少させることができるＳＯＣを、敢えてエンジン２００を始動させた上で減少させるといった、極めて非効率な現象が生じ得る。

従来、そのような問題提起はなされておらず、従って、実践的運用面における、ＥＶ走行モードと断続運転モードとの協調については、未だ改善の余地がある。本実施形態では、断続運転制御処理により、ハイブリッド車両１の採り得る走行モードと、断続運転モードとの関係性が最適化されている。

＜断続運転制御処理の詳細＞
ここで、図３を参照し、断続運転制御処理の詳細について説明する。ここに、図３は、断続運転制御処理のフローチャートである。

尚、断続運転制御処理は、定常走行中において、運転者により断続運転モードの実行要求スイッチが操作されたり、或いはＥＣＵ１００により断続運転モードを実行すべき旨の判断が下されたりした場合等（即ち、上述した実行要求が生じた場合）において実行される処理である。

図３において、ＥＣＵ１００は、断続運転制御処理の継続が許可されるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。例えば、ブレーキペダルが操作されたり、アクセルペダルが所定以上操作されたりする等して、ハイブリッド車両１が定常走行条件から逸脱した場合には、断続運転制御処理の継続は許可されない。断続運転制御処理の継続が許可されない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、断続運転制御処理を解除して（ステップＳ１２０）、断続運転制御処理を終了する。

一方、断続運転制御処理が許可される場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、その時点のハイブリッド車両１の走行モードがＥＶ走行モードであるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ＥＶ走行モードによる定常走行でない場合には（ステップＳ１３０：ＮＯ）、断続運転モードが開始される（ステップＳ１９０）。

ＥＶ走行モードによる定常走行時に断続運転モードの実行が要求された場合には（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、サブルーチンとしての収束値推定処理が実行され（ステップＳ２００）、バッテリ１２のＳＯＣの収束値である収束値ＳＯＣｃｖｇが取得される（ステップＳ１４０）。

ここで、図４を参照し、収束値推定処理の詳細について説明する。ここに、図４は、収束値推定処理のフローチャートである。

図４において、ＥＣＵ１００は、車速Ｖを取得する（ステップＳ２１０）。次に、ＥＣＵ１００は、補機消費電力Ｐａｕｘを取得する（ステップＳ２２０）。補機消費電力Ｐａｕｘとは、ハイブリッド車両１に備わる各種電装補機類の消費電力であり、ハイブリッド車両１の動作を制御する上で、ＥＣＵ１００が統括的に把握している値である。尚、補機消費電力Ｐａｕｘの推定方法には、公知の各種方法を適用可能である。

続いてＥＣＵ１００は、断続運転モードにおける加減速度を取得する（ステップＳ２３０）。断続運転モードにおける加減速度とは、加速走行時の加速度と、惰性走行時の減速度とを包括した概念である。この加減速度は、固定値であっても可変値であってもよい。また、予め実験的に、経験的に又は理論的に、運転者のドライブフィールを損ねないように適合された値であってもよい。また、この加減速度は、加速度について、又は減速度について、或いはその両方について、運転者による選択操作や指定操作により個別具体的に設定可能であってもよい。

ＥＣＵ１００は、ステップＳ２１０、Ｓ２２０及びＳ２３０の各ステップにおいて取得された各種参照値に基づいて、収束値ＳＯＣｃｖｇを決定する（ステップＳ２４０）。ここで、収束値ＳＯＣｃｖｇの決定には、ＲＯＭに予め格納された収束値マップが使用される。収束値ＳＯＣｃｖｇが決定されると、収束値推定処理は終了する。

ここで、図５を参照し、収束値ＳＯＣｃｖｇの詳細について説明する。ここに、図５は、収束値ＳＯＣｃｖｇの概念図である。

図５において、縦軸に収束値ＳＯＣｃｖｇを、横軸に車速Ｖを夫々表してなる座標平面が示される。収束値ＳＯＣｃｖｇは、図示実線で例示される基準収束線上の点である基準収束値ＳＯＣｃｖｇｂに対し、ステップＳ２２０で取得された補機消費電力Ｐａｕｘ及びステップＳ２３０で取得された加減速度に応じた補正処理が施されることにより決定される。この補正処理により、最終的な収束ＳＯＣｃｖｇは、図示破線表示される上限側補正線及び下限側補正線により規定される範囲内で決定される。

例えば、図示するように、車速Ｖ１に対して基準収束値ＳＯＣｃｖｇｂ１が与えられ、基準収束値ＳＯＣｃｖｇｂ１が図示矢線で示されるように増減補正されて最終的な収束値ＳＯＣｃｖｇが決定される。

収束値ＳＯＣｃｖｇは、ハイブリッド車両１の総体的なＳＯＣ制御と関連する値である。即ち、先述したように、ハイブリッド車両１では、バッテリ１２のＳＯＣが、定常的に目標ＳＯＣ（又は目標ＳＯＣを含む所定範囲）に維持されるように、バッテリ１２の充放電に係る電力収支が絶えず調整されている。本実施形態における収束値ＳＯＣｃｖｇの基準値である基準収束値ＳＯＣｃｖｇｂは、例えば、この目標ＳＯＣと等価な値である。

本実施形態における基準収束値ＳＯＣｃｖｇｂは、車速Ｖの増加に対して減少傾向を有する。これは、ハイブリッド車両１において減速時に回生制動が行われることを一要因とする。回生制動とは、駆動軸５００からのトルク入力によりモータジェネレータＭＧ２を回生駆動し、回生トルクを一種の制動トルクとして作用させる制動態様である。この回生制動がなされる期間においては、電力回生によりバッテリ１２が充電される。即ち、バッテリ１２のＳＯＣは上昇する。ここで特に、この回生制動により得られる回生電力は、高車速領域からの制動程大きくなる傾向があるから、高車速領域程、バッテリ１２のＳＯＣには相応の充電余裕が必要となる。従って、高車速領域程、目標ＳＯＣ、即ち基準収束値ＳＯＣｃｖｇｂは低下する。

ここで、バッテリ１２のＳＯＣの収束値ＳＯＣｃｖｇへの収束とは、ＥＣＵ１００がＳＯＣの収束制御を行う過程において、加速走行期間における充放電量と惰性走行期間における充放電量とにより規定される電力収支をゼロ又はゼロ近傍の所定範囲に制御することによって実現される。

但し、断続運転モードにおいては、駆動輪ＤＷに継続的に駆動力が供給される訳ではないから、バッテリ１２のＳＯＣは絶えず変動する。例えば、断続運転モードにおける惰性走行期間においては、ハイブリッド駆動装置１０は駆動輪ＤＷに駆動力を供給しない無負荷状態となるから、補機消費電力Ｐａｕｘに応じてＳＯＣは成り行きで低下する。ＳＯＣが低下した分は、引き続く加速走行期間における充放電制御、即ち、エンジン２００とモータジェネレータＭＧ２との協調により回復する。断続運転モードにおけるＳＯＣの収束とはこのような意味を有し得る。

ここで特に、補機消費電力Ｐａｕｘが大きい場合、惰性走行期間におけるＳＯＣの一時的な低下の度合いは大きくなる。一時的なＳＯＣの低下が生じた場合に、突発的にバッテリ１２の要求負荷が上昇すると、バッテリ１２の電力供給余力が不十分になる可能性がある。そこで、本実施形態では、補機消費電力Ｐａｕｘの大小に応じて、基準収束値ＳＯＣｃｖｇｂが夫々大小に補正されて収束値ＳＯＣｃｖｇが決定される。

一方、加速走行期間における設定加速度が大きい場合、相応に大きなエンジントルクＴｅが必要となることから、必然的にバッテリ１２の充電量は増加する。また、惰性走行期間において回生制動を併用する等して比較的大きな減速度を得ようとすれば、回生電力が大きくなる分バッテリ１２の充電量は増加する。このような、一時的なＳＯＣの増加が生じた場合に、突発的な充電要求が生じると、バッテリ１２の充電余裕が不十分になる可能性がある。そこで、本実施形態では、加減速度の大小に応じて、基準収束値ＳＯＣｃｖｇｂが夫々小大に補正されて収束値ＳＯＣｃｖｇが決定される。

本実施形態における、補機消費電力Ｐａｕｘ及び加減速度に応じた収束値ＳＯＣｃｖｇの設定とは、このような趣旨で行われ、収束値ＳＯＣｃｖｇは、上記の要因が複合的に作用した結果、一の値に決定される。実践的には、収束値マップは、車速Ｖ、加減速度及び補機消費電力をパラメータとする、図５に例示される関係を数値化してなるマップであり、ＥＣＵ１００は、その時点の車速Ｖ、加減速度及び補機消費電力に対応する値を収束値マップから選択的に取得して収束値ＳＯＣｃｖｇとして決定する。

尚、このような収束値ＳＯＣｃｖｇの設定態様は一例に過ぎず、他の設定態様が採用されてもよい。例えば、本実施形態では、予め実験的に、経験的に又は理論的に決定された収束値が収束値マップとしてＲＯＭに格納される構成となっているが、予め収束値を求めるための演算アルゴリズムが与えられ、その都度係る演算アルゴリズムに従って個別具体的に収束値が演算される構成となっていてもよい。他の設定態様が採用されたとしても、本発明の本質には影響がない。

また、本実施形態では、収束値ＳＯＣｃｖｇが車速Ｖ、補機消費電力Ｐａｕｘ及び加速走行期間における加減速度に基づいて決定される構成となっているが、収束値ＳＯＣｃｖｇはこれらに替えて又は加えて、他の判断要素を考慮して決定されてもよい。例えば、加速走行期間における車速の許容変動幅（即ち、上限値及び下限値によって規定される幅）やバッテリ１２の充電制限値Ｗｉｎ（単位時間当たりの入力電流の制限値）及び放電制限値Ｗｏｕｔ（単位時間当たりの出力電流の制限値）等が考慮されてもよい。

図３に戻り、収束値ＳＯＣｃｖｇが取得されると、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣ偏差値ΔＳＯＣを算出する（ステップＳ１５０）。ＳＯＣ偏差値ΔＳＯＣは、バッテリ１２のＳＯＣと収束ＳＯＣｃｖｇとの偏差（即ち、ΔＳＯＣ＝ＳＯＣ−ＳＯＣｃｖｇ）であり、現在のバッテリ１２のＳＯＣが、断続運転モードが開始された場合の収束値に対してどの程度乖離しているかを規定する参照値である。

ＳＯＣ偏差値ΔＳＯＣが算出されると、ＥＣＵ１００は、サブルーチンとしての制御開始閾値設定処理を実行する（ステップＳ３００）。制御開始閾値設定処理が実行されると、制御開始閾値設定処理により設定された制御開始閾値ＣＴが取得される（ステップＳ１６０）。

ここで、図６を参照し、制御開始閾値設定処理の詳細について説明する。ここに、図６は、制御開始閾値設定処理のフローチャートである。

図６において、ＥＣＵ１００は、先に述べた収束値推定処理と同様に、車速Ｖを取得し（ステップＳ３１０）、補機消費電力Ｐａｕｘを取得し（ステップＳ３２０）、そして断続運転モードにおける加速走行期間の加減速度を取得する（ステップＳ３３０）。

ＥＣＵ１００は、取得されたこれらの値に基づいて制御開始閾値ＣＴを設定する（ステップＳ３４０）。制御開始閾値ＣＴは、予めＲＯＭに格納された閾値マップから、取得された車速Ｖ、補機消費電力Ｐａｕｘ及び加減速度に該当する値を選択することによって設定される。

図３に戻り、制御開始閾値ＣＴが設定されると、ＥＣＵ１００は、ＳＯＣ偏差値ΔＳＯＣが取得された制御開始閾値ＣＴよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１７０）。

ＳＯＣ偏差値ΔＳＯＣが制御開始閾値ＣＴより大きい場合（ステップＳ１７０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＥＶ走行モードを継続する（ステップＳ１８０）。即ち、断続運転モードの実行が許可されない。

一方、ＳＯＣ偏差値ΔＳＯＣが制御開始閾値ＣＴ以下である場合（ステップＳ１９０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１９０に移行し、断続運転モードを開始する。ＥＶ走行モードと、ＨＶ走行モードにおける断続運転モードとのいずれか一方のモードが選択されると、処理はステップＳ１０１に戻される。断続運転制御処理は以上のように実行される。

ここで、図７を参照し、制御開始閾値ＣＴについて説明する。ここに、図７は、制御開始閾値ＣＴの概念図である。

図７において、縦軸にバッテリ１２のＳＯＣが、横軸にはＥＶ走行モードでの定常走行期間における、任意の基準時刻からの経過時間Ｔが、夫々表されている。また、バッテリ１２のＳＯＣの挙動は、図示Ｌ＿ＳＯＣ（実線参照）にて表されている。

本実施形態に係るＳＯＣ偏差値ΔＳＯＣとは、その時点のバッテリ１２のＳＯＣと収束値ＳＯＣｃｖｇとの偏差の値である。例えば、図７における、ある経過時間Ｔ１におけるＳＯＣ偏差値ΔＳＯＣｔ１は、ＳＯＣｔ１−ＳＯＣｃｖｇである。

ここで、ＳＯＣ偏差値ΔＳＯＣｔ１を制御開始閾値ＣＴとした場合、経過時間Ｔ１に相当する時刻において、断続運転モードが開始される。

ところで、断続運転モード開始以降のバッテリ１２のＳＯＣの変化速度は、上述したＳＯＣの収束制御に影響され、車速Ｖ、補機消費電力Ｐａｕｘ、加速走行期間の加減速度、許容車速範囲及びバッテリ１２の充放電制限値等に応じて変化する。例えば、この変化速度が、図示Ｌ＿ＳＯＣと等しければ、経過時間Ｔ１に相当する時刻において断続運転モードへの切り替えがなされた後、経過時間Ｔ３に相当する時刻においてＳＯＣは収束値ＳＯＣｃｖｇに到達する。

一方、ＳＯＣの変化速度がこれより速い場合（破線参照）、当然ながらＳＯＣが収束値ＳＯＣｃｖｇに到達する時刻は早まり、図示経過時間Ｔ２に相当する時刻においてＳＯＣ収束値ＳＯＣｃｖｇに到達する。他方、ＳＯＣの変化速度がこれより遅い場合（破線参照）、当然ながらＳＯＣが収束値ＳＯＣｃｖｇに到達する時刻は遅くなり、図示経過時間Ｔ４に相当する時刻においてＳＯＣ収束値ＳＯＣｃｖｇに到達する。

従って、断続運転モードへの切り替えがなされて以降、概ね一定の経過時間の後にバッテリ１２のＳＯＣを収束値ＳＯＣｃｖｇに収束させるための制御開始閾値ＣＴは、その時点のハイブリッド車両１に関する上記走行条件に応じて変化する。本実施形態に係る制御開始閾値ＣＴは、例えば、このようにハイブリッド車両１の走行条件に拠らない概ね一定の経過時間の後にＳＯＣが収束値ＳＯＣｃｖｇに到達するように決定されている。

但し、このような制御開始閾値ＣＴの設定態様は一例であり、極端な場合、制御開始閾値ＣＴは、収束値ＳＯＣｃｖｇに対し一定量のオフセットを加算した固定値であってもよい。或いは、収束値ＳＯＣｃｖｇに対し一定割合のオフセットを加算した可変値であってもよい。いずれにせよ、断続運転モードの実行要求に応じて無条件にＥＶ走行モードが停止される場合と較べれば、エンジン２００の燃料消費を節減することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る断続運転制御処理によれば、ＥＶ走行モードにおける定常走行中に断続運転モードが要求された場合において、バッテリ１２のＳＯＣが断続運転モードにおけるＳＯＣの収束値ＳＯＣｃｖｇ又はその近傍値に低下するまで、断続運転モードへの切り替えが禁止され、燃料消費を伴わないＥＶ走行モードが継続する。

従って、エンジン始動を伴うＨＶ走行モードの一環としてなされる断続運転モードにより、エンジン２００での燃料消費を伴いつつバッテリ１２のＳＯＣを収束値ＳＯＣｃｖｇまで低下させる場合と較べて、断続運転モードが要求されてからの暫時の期間について燃料消費を節減することができる。即ち、本発明に係るハイブリッド車両の走行制御装置によれば、ＥＶ走行モードと断続運転モードとを協調させるにあたっての明確な指針を与えることにより、ＥＶ走行モードを最適なタイミングで断続運転モードに切り替えることができるのである。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の走行状態制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明は、走行モードとしてＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとを備え、更にＨＶ走行モードの一環として断続運転モードを有するハイブリッド車両の走行制御に適用可能である。

１…ハイブリッド車両、１０…ハイブリッド駆動装置、１１…ＰＣＵ、１２…バッテリ、ＭＧ１、ＭＧ２…モータジェネレータ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…動力分割機構、４００…入力軸、５００…駆動軸、６００…減速機構。

Claims (4)

1. 内燃機関と、
   少なくとも一つの回転電機と、
   蓄電手段と
   を備え、
   走行モードとして、前記回転電機の動力のみを駆動輪に作用させるＥＶ走行モード及び前記回転電機の動力と前記内燃機関の動力とを協調的に駆動輪に作用させるＨＶ走行モードを選択可能に構成され、
   更に前記ＨＶ走行モードにおいて、前記駆動輪を間欠駆動することにより加速走行と惰性走行とを繰り返させる断続運転モードを選択可能に構成されてなるハイブリッド車両を制御する、ハイブリッド車両の走行状態制御装置であって、
   前記蓄電手段の蓄電量と、前記断続運転モードが選択された場合における前記蓄電量の収束値とを比較し、その比較結果に応じて、前記ＥＶ走行モードを前記断続運転モードに切り替える切り替え制御手段を具備する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の走行状態制御装置。
2. 前記断続運転モードの要求の有無を判定する判定手段を更に具備し、
   前記切り替え制御手段は、前記ＥＶ走行モードによる定常走行が行われている場合において、前記判定手段が前記断続運転モードが要求されたと判定した場合に、前記蓄電量と収束値との偏差に基づいて前記ＥＶ走行モードを前記断続運転モードに切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の走行状態制御装置。
3. 前記切り替え制御手段は、前記蓄電量が前記収束値以上であり且つ前記偏差が基準値未満である場合に、前記ＥＶ走行モードを前記断続運転モードに切り替える
   ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の走行状態制御装置。
4. 前記収束値は、車速、補機消費電力、前記断続運転モードにおける車速の上下限値、前記断続運転モードにおける加減速度及び前記蓄電手段の充放電制限値のうち少なくとも一つに基づいて設定される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の走行状態制御装置。

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