JP5817917B2 - ハイブリッド車両の駆動力制御装置及びハイブリッド車両の駆動力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関と電動モータを駆動源として備えるハイブリッド車両の制御に関する。

内燃機関と電動モータを駆動源とするハイブリッド車両では、内燃機関による走行、電動モータによる走行、または内燃機関及び電動モータによる走行の各運転モードが、運転状態やバッテリ残量等に基づいて行われる。例えば、車両を走行させるのに十分なバッテリ残量があるときは電動モータのみにより走行する。これにより、内燃機関の消費燃料を低減したり、排気性能を向上させたりすることができる。

電動モータにより走行する機会を増加させるためには、バッテリの充放電を効率よく制御する必要がある。例えば、ＪＰ２００６−３０６２３１Ａには、車両の走行経路及び現在地と、バッテリ残量と、その走行経路を走行する間にバッテリから補機類へ供給する電力と、に基づいて電動モータ及び内燃機関の出力を調整する制御が開示されている。

ＪＰ２００６−３０６２３１Ａの制御では、例えば走行経路に登坂路が含まれている場合に、登坂路で電動モータを駆動することにより登坂路の頂点までにバッテリ残量を消費し切り、降坂区間で回生を行うよう制御している。これによれば、登坂路で電動モータを駆動している間は内燃機関を停止することができる。しかし、これはバッテリ残量の消費を早めることで内燃機関を停止する機会を増やしているだけである。つまり、内燃機関の停止、始動のタイミングが変わるだけであって、停止、始動の切り替え頻度自体が減少するわけではない。したがって、走行中に内燃機関の停止、始動を繰り返すことにより生じるショックや運転者の違和感を生じさせる頻度を低減することができない。

本発明の目的は、したがって、内燃機関の停止、始動の切り替え頻度自体を減少させて、走行中に内燃機関の停止、始動を繰り返すことにより生じるショックや運転者の違和感を生じさせる頻度を低減する制御装置を提供することである。

本発明のある態様によれば、駆動源として内燃機関とモータジェネレータを併せ持つハイブリッド車両の駆動力制御装置が提供される。このハイブリッド車両の駆動力制御装置は、現在位置から所定距離先までの予測経路を複数の区間に区切り、区間毎の走行負荷を推定する走行負荷演算部を備える。また、走行負荷演算部の推定結果から内燃機関の出力を停止してモータジェネレータによる回生を行なってもドライバの要求する走行状態を維持可能な回生可能区間を検索し、回生可能区間で回生し得るエネルギ量である充電量期待値を推定し、充電量期待値を、回生可能区間に隣接する区間から優先的に、内燃機関の出力を停止させるように推奨放電量として配分する推奨放電量演算部を備える。さらに、現在位置の走行状態、充電量、及び推奨放電量に基づいて現在位置におけるモータジェネレータの稼働を制御するエネルギーマネージメント部を備える。

この発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は本実施形態によるハイブリッド車両の概略構成図である。 図２は制御システムの概略構成図である。 図３は推奨放電量演算部が行う演算内容を示すフローチャートの一部である。 図４は推奨放電量演算部が行う演算内容を示すフローチャートの一部である。 図５は推奨放電量演算部が行う演算内容を示すフローチャートの一部である。 図６は推奨放電量演算部が行う演算内容を示すフローチャートの一部である。 図７は推奨放電量演算部が行う演算内容を示すフローチャートの一部である。 図８は推奨放電量演算部が行う演算内容の他の例を示すフローチャートの一部である。 図９は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第１の図である。 図１０は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第１の図である。 図１１は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第２の図である。 図１２は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第３の図である。 図１３は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第４の図である。 図１４は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第５の図である。 図１５は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第６の図である。 図１６は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第７の図である。 図１７は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第８の図である。 図１８は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第９の図である。 図１９は図３−図８の演算を実行した場合の動作を時系列で示した第１０の図である。

図１は、本実施形態によるフロントエンジン・リアドライブ方式のハイブリッド車両（以下「ＦＲハイブリッド車両」という。）の概略構成図である。

ＦＲハイブリッド車両は、動力源としての内燃機関１及びモータジェネレータ２と、電力源としてのバッテリ３と、動力源の出力を後輪４７に伝達するための複数の部品からなる駆動系４と、内燃機関１、モータジェネレータ２及び駆動系４の部品を制御するための複数のコントローラ等からなる制御系５と、を備える。

内燃機関１は、ガソリンエンジンである。ディーゼルエンジンを使用することもできる。

モータジェネレータ２は、ロータに永久磁石を埋設し、ステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータである。モータジェネレータ２は、バッテリ３からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機としての機能と、ロータが外力により回転しているときにステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機としての機能と、を有する。

バッテリ３は、モータジェネレータ２などの各種の電気部品に電力を供給するとともに、モータジェネレータ２で発電された電力を蓄える。

ＦＲハイブリッド車両の駆動系４は、第１クラッチ４１と、自動変速機４２と、第２クラッチ４３と、プロペラシャフト４４と、終減速差動装置４５と、ドライブシャフト４６と、を備える。

第１クラッチ４１は、内燃機関１とモータジェネレータ２との間に設けられる。第１クラッチ４１は、第１ソレノイドバルブ４１１によって油流量及び油圧を制御して連続的にトルク容量を変化させることのできる湿式多板クラッチである。第１クラッチ４１は、トルク容量を変化させることで、締結状態、スリップ状態（半クラッチ状態）及び解放状態の３つの状態に制御される。

自動変速機４２は、前進７段・後進１段の有段変速機である。自動変速機４２は、４組の遊星歯車機構と、遊星歯車機構を構成する複数の回転要素に接続されてそれらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素（３組の多板クラッチ、４組の多板ブレーキ、２組のワンウェイクラッチ）と、を備える。各摩擦締結要素への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素の締結・解放状態を変更することで変速段が切り替わる。

第２クラッチ４３は、第２ソレノイドバルブ４３１によって油流量及び油圧を制御して連続的にトルク容量を変化させることのできる湿式多板クラッチである。第２クラッチ４３は、トルク容量を変化させることで、締結状態、スリップ状態（半クラッチ状態）及び解放状態の３つの状態に制御される。本実施形態では、自動変速機４２が備える複数の摩擦締結要素の一部を第２クラッチ４３として流用する。

プロペラシャフト４４は、自動変速機４２の出力軸４２２と終減速差動装置４５の入力軸４２１とを接続する。

終減速差動装置４５は、終減速装置と差動装置とを一体化したものであり、プロペラシャフト４４の回転を減速させた上で左右のドライブシャフト４６に伝達する。また、カーブ走行時など、左右のドライブシャフト４６の回転速度に速度差を生じさせる必要があるときには、自動的に速度差を与えて円滑な走行ができるようにする。左右のドライブシャフト４６の先端にはそれぞれ後輪４７が取り付けられる。

ＦＲハイブリッド車両の制御系５は、統合コントローラ５１と、エンジンコントローラ５２と、モータコントローラ５３と、インバータ５４と、第１クラッチコントローラ５５と、変速機コントローラ５６と、ブレーキコントローラ５７と、を備える。各コントローラは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線５８に接続されており、ＣＡＮ通信によって互いにデータを送受信できるようになっている。

統合コントローラ５１には、アクセルストロークセンサ６０、車速センサ６１、エンジン回転センサ６２、モータジェネレータ回転センサ６３、変速機入力回転センサ６４、変速機出力回転センサ６５、ＳＯＣ（State Of Charge）センサ６６、車輪速センサ６７、ブレーキストロークセンサ６８及び加速度センサ６９などのＦＲハイブリッド車両の走行状態を検出するための各種センサの検出信号が入力される。

アクセルストロークセンサ６０は、ドライバの要求駆動トルクを示すアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル操作量」という。）を検出する。車速センサ６１は、ＦＲハイブリッド車両の走行速度（以下「車速」という。）を検出する。エンジン回転センサ６２は、エンジン回転速度を検出する。モータジェネレータ回転センサ６３は、モータジェネレータ回転速度を検出する。変速機入力回転センサ６４は、自動変速機４２の入力軸４２１の回転速度（以下「変速機入力回転速度」という。）を検出する。変速機出力回転センサ６５は、自動変速機４２の出力軸４２２の回転速度を検出する。ＳＯＣセンサ６６は、バッテリ蓄電量を検出する。車輪速センサ６７は、４輪の各車輪速を検出する。ブレーキストロークセンサ６８は、ブレーキペダルの踏み込み量（以下「ブレーキ操作量」という。）を検出する。加速度センサ６９は、ハイブリッド車両の前後加速度を検出する。

統合コントローラ５１は、ＦＲハイブリッド車両全体の消費エネルギを管理し、ＦＲハイブリッド車両を最高効率で走行させるために、入力された各種センサの検出信号に基づいて各コントローラに出力するための制御指令値を算出する。具体的には、制御指令値として目標エンジントルク、目標モータジェネレータトルク、目標第１クラッチトルク容量、目標第２クラッチトルク容量、目標変速段及び回生協調制御指令などを算出し、各コントローラへ出力する。

エンジンコントローラ５２には、統合コントローラ５１で算出された目標エンジントルクがＣＡＮ通信線５８を介して入力される。エンジンコントローラ５２は、エンジントルクが目標エンジントルクとなるように内燃機関１の吸入空気量（スロットル弁の開度）や燃料噴射量を制御する。

モータコントローラ５３には、統合コントローラ５１で算出された目標モータジェネレータトルクがＣＡＮ通信線５８を介して入力される。モータコントローラ５３は、モータトルクが目標モータジェネレータトルクとなるようにインバータ５４を制御する。

インバータ５４は、直流と交流の２種類の電気を相互に変換する電流変換機である。インバータ５４は、モータトルクが目標モータジェネレータトルクとなるようにバッテリ３からの直流を任意の周波数の三相交流に変換してモータジェネレータ２に供給する。一方、モータジェネレータ２が発電機として機能するときは、モータジェネレータ２からの三相交流を直流に変換してバッテリ３に供給する。

第１クラッチコントローラ５５には、統合コントローラ５１で算出された目標第１クラッチトルク容量がＣＡＮ通信線５８を介して入力される。第１クラッチコントローラ５５は、第１クラッチ４１のトルク容量が目標第１クラッチトルク容量となるように第１ソレノイドバルブ４１１を制御する。

変速機コントローラ５６には、統合コントローラ５１で算出された目標第２クラッチトルク容量及び目標変速段がＣＡＮ通信線５８を介して入力される。変速機コントローラ５６は、第２クラッチ４３のトルク容量が目標第２クラッチトルク容量となるように第２ソレノイドバルブ４３１を制御する。また、自動変速機４２の変速段が目標変速段となるように自動変速機４２の各摩擦締結要素への供給油圧を制御する。

ブレーキコントローラ５７には、統合コントローラ５１からの回生協調制御指令が入力される。ブレーキコントローラ５７は、ブレーキペダルの踏み込み時にブレーキ操作量から算出される要求制動力に対して、モータジェネレータ２による回生制動トルクだけでは不足する場合は、その不足分をブレーキによる摩擦制動トルクで補うように、回生協調制御指令に基づき回生協調ブレーキ制御を実施する。

図２は、統合コントローラ５１の特に本実施形態に関する機能についての構成図である。

勾配信号読み出し部１００は、現在位置から進行方向の所定距離Ｘ（ｍ）までを複数の区間に分割して各区間の勾配及び高度情報を読み出し、かつ、各区間について隣の区間との距離情報を得るための測定点を設定する機能を有する。位置、勾配、高度等については、例えばナビゲーションシステムの地図情報を用いる。

所定距離Ｘ（ｍ）は任意に設定する。例えば、ナビゲーションシステムに目的地が入力されている場合には、目的地までの全行程とすることもできる。しかし、所定距離Ｘ（ｍ）が長くなるほど演算負荷が増大するうえ、信号停止、交差点での停止、渋滞の発生等のような要因により後述する演算による予測精度が低くなる。また、市街地では、短い距離であっても信号停止や交差点での一時停止の機会が多くなるが、郊外路や高速道路等では停止することなく走行可能な距離は長くなる。そこで、自車の走行している環境に応じて、現在の自社位置から数キロから数十キロ程度の距離を設定することが望ましい。各区間の距離も同様に任意に設定する。これらは、例えばバッテリ容量、バッテリ充電量の上下限値、充放電量の時間当たりの上下限値、車両重量、走行抵抗に加え、目標車速、勾配等を想定することで、適切な距離を設定できる。このように距離を設定した区間に、例えば等間隔で勾配データを設定しておけば、逐次計算が容易になる。

勾配及び高度の情報とともに測定点間距離を読み出せば、測定点間距離が不等間隔であっても構わないが、ここでは簡単のため、測定点間距離は所定の一定値とする。これにより各区間の距離も一定値となる。

なお、ナビゲーションシステムに目的地が入力されていなくても、現在の走行環境や進行方向等の地図情報から、市街地であれば数キロ先、郊外路等であれば数十キロ先程度までなら走行経路を予測できる。したがって、目的地が入力されていなくても本実施形態を適用することができる。

走行負荷演算部２００は、勾配信号読み出し部１００から測定点の勾配情報列を読み取る。また、ドライバのアクセルペダル操作量信号、車速、エンジン回転速度等、走行負荷を演算するのに必要な車両運動状態に関する情報と、車重、走行抵抗情報等、車両の特性に基づく情報を読み込む。そして、これらの情報に基づいて書く測定点間でのパワートレインの負荷を演算し、その演算データを走行負荷推定値信号列として推奨放電量演算部３００に渡す。

推奨放電量演算部３００は、走行負荷推定値信号列から、現在の走行区間での推奨放電量を演算し、かつ、記憶し、演算結果をエネルギーマネージメント部４００に送る。

エネルギーマネージメント部４００は、ハイブリッドシステムにおいて、ドライバ要求から求まる要求走行負荷に対応するための必要エネルギができるだけ小さくなるように、目標トルクをエンジン制御、モータ制御に配分し、目標変速比を変速機コントローラ５６に渡す。また、現在のＳＯＣ等に基づいて、モータジェネレータ２の駆動、発電を切り替える。この切り替えの際の指標に推奨放電量を反映させて、勾配を先読みした放電、回生を行なう。

次に、推奨放電量演算部３００が行なう演算内容について具体的に説明する。

図３−図７は、推奨放電量演算部３００が行う演算内容を示すフローチャートである。本演算は、車両の移動に伴って車両の現在位置が次の測定点に到達し、勾配信号列が更新される度に実行するものである。

以下の説明において、走行負荷及びこれと同次元の量は、充電方向であれば負、放電方向であれば正となることを前提とする。それ以外の状態では、現在位置の推奨放電量を保持するものとする。

ステップＳ１０００で、推奨放電量演算部３００は準備作業として推奨放電量Ｗｒｅｃの信号列をリセットする。つまり、現在位置である０（ｍ）地点から最も遠いＸ（ｍ）地点まで推奨放電量Ｗｒｅｃを０にする。

ステップＳ１０１０で、推奨放電量演算部３００は走行負荷推定値ＲＬｅｓｔの信号列を検索することにより、直近の回生可能区間群の始点を求める。回生可能区間とは、Ｘ（ｍ）地点より手前で、かつ、走行負荷推定値ＲＬｅｓｔが、ドライバがアクセルオフすることを期待できる負荷（以下、これをアクセルオフ期待負荷という。）以下という条件を満たす区間をいう。そして、条件を満たす区間の測定点を、下り坂１開始点ＳＰｄｏｗｎ１として記憶する。

ステップＳ１０２０で、推奨放電量演算部３００は、下り坂１開始点ＳＰｄｏｗｎ１がＸ（ｍ）地点より遠いか否かを判定する。遠い場合は、検索範囲内に回生可能区間がないことになる。そこで、図５のステップＳ１２１０にてリセットされたままの推奨放電量信号列から０（ｍ）地点の値を読み、これを推奨放電量最終値Ｗｒｅｃｆｖとする。

一方、近い場合は、ステップＳ１０３０の処理を実行する。

ステップＳ１０３０で、推奨放電量演算部３００はステップＳ１０１０の続きから走行負荷推定信号列を検索し、直近の回生可能区間群の終点を求める。これと同時に、その地点の充電量期待値ＣＨｅｘｐをその地点の走行負荷と充電効率とパワートレインの伝達効率（以下、ＰＴ伝達効率という）から求め、これを充電量期待値に加算する。また、ステップＳ１０１０と同様に、直近の回生可能区間群の終点を下り坂１終了点ＥＰｄｏｗｎ１として記憶する。

ステップＳ１０４０で、推奨放電量演算部３００は下り坂１開始点ＳＰｄｏｗｎ１の一つ手前を下り坂手前検索点ＴＳｄｏｗｎとし、下り坂１終了点ＥＰｄｏｗｎ１の一つ先を下り坂後検索点ＡＰｄｏｗｎとして記憶する。以降、負荷の評価と推奨放電量Ｗｒｅｃの配分はこれらの点を基点として行う。

ステップＳ１０５０で、推奨放電量演算部３００はステップＳ１０３０で求めた充電量期待値ＣＨｅｘｐを残充電量ＣＨｒｅｍとして記憶する。

ステップＳ１０６０で、推奨放電量演算部３００は残充電量ＣＨｒｅｍが０より大きいか否かを判定し、大きい場合はステップＳ１０７０の処理を実行する。

小さい場合は、充電量期待値ＣＨｅｘｐが放電量として各区間に配分されたと判断し、図５のステップＳ１２１０にて０（ｍ）地点の値を読んで、これを推奨放電量最終値Ｗｒｅｃｆｖとする。

ステップＳ１０７０で、推奨放電量演算部３００は下り坂手前検索点ＴＳｄｏｗｎが０（ｍ）地点より手前か否かを判定する。手前であれば、検索終了と判断して図５のステップＳ１２１０の処理を実行する。そうでない場合はステップＳ１０８０の処理を実行する。

上記ステップＳ１０６０、Ｓ１０７０の２つが推奨放電量演算部３００の演算終了条件である。続くステップＳ１０８０からステップＳ１１００は、充電量期待値ＣＨｅｘｐの分配先として回生可能区間群手前の区間を優先する場合、または回生可能区間群後の区間が選択不能である場合の判定である。

ステップＳ１０８０で、推奨放電量演算部３００は残充電量ＣＨｒｅｍと現在のＳＯＣ（ＳＯＣｎｏｗ）との和がＳＯＣ上限値（ＳＯＣｍａｘ）以下か否かを判定する。ＳＯＣｍａｘ以下の場合はステップＳ１０９０の処理を実行する。そうでない場合は、回生可能区間群手前の区間を優先することとし、後述する図６のステップＳ１２２０の処理を実行する。

ステップＳ１０９０で、推奨放電量演算部３００は下り坂後検索点ＡＰｄｏｗｎがＸ（ｍ）より手前か否かを判定する。手前であればステップＳ１１００の処理を実行する。遠い場合は、検索区間が回生可能区間の終点に達していないということなので、回生可能区間群後の区間が選択不能であると判断し、図６のステップＳ１２２０の処理を実行する。

ステップＳ１１００で、推奨放電量演算部３００は下り坂後検索点ＡＰｄｏｗｎにおける走行負荷ＲＬａｐｄｏｗｎがアクセルオフ期待負荷ＲＬｏｆｆ以上か否かを判定する。走行負荷ＲＬａｐｄｏｗｎがアクセルオフ期待負荷ＲＬｏｆｆ以上の場合は、図４のステップＳ１１１０の処理を実行する。走行負荷ＲＬａｐｄｏｗｎがアクセルオフ期待負荷ＲＬｏｆｆより小さい場合は、放電するべきではないと判断し、図６のステップＳ１２２０の処理を実行する。

図６のステップＳ１２２０で、推奨放電量演算部３００は下り坂手前検索点ＴＳｄｏｗｎの走行負荷、放電効率及びＰＴ伝達効率から推奨放電量を求め、これを下り坂手前検索点ＴＳｄｏｗｎの推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）とする。さらに、下り坂手前検索点ＴＳｄｏｗｎを一つ手前にずらす。

推奨放電量演算部３００は、ステップＳ１０８０−Ｓ１１００の判断により回生可能区間群後の区間を選択しない場合を除外したら、ステップＳ１１１０以降で回生可能区間群の前後の走行負荷を比較して、放電区間の選択を行なう。そのために、ステップＳ１１１０で下り坂手前検索点ＴＳｄｏｗｎの走行負荷ＲＬｔｓｄｏｗｎが、下り坂後検索点ＡＰｄｏｗｎの走行負荷ＲＬａｐｄｏｗｎより小さかったら、図７のステップＳ１２３０の処理を実行する。

ステップＳ１２３０で、推奨放電量演算部３００は推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）を下り坂手前検索点ＴＳｄｏｗｎの走行負荷ＲＬｔｓｄｏｗｎと放電効率とＰＴ伝達効率に基づいて求める。

続くステップＳ１２４０で、推奨放電量演算部３００は推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）と残りの充電量ＣＨｒｅｍとを比較し、推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）が残りの充電量ＣＨｒｅｍより小さい場合はステップＳ１２５０の処理を実行する。

ステップＳ１２５０で、推奨放電量演算部３００はステップＳ１２４０の判定結果から内燃機関停止が可能と判断して、下り坂手前検索点ＴＳｄｏｗｎの推奨放電量Ｗｒｅｃｔｓｄｏｗｎを推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）とし、さらに下り坂手前検索点ＴＳｄｏｗｎを一つ手前にずらす。

一方、ステップＳ１２４０の判定で推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）が残りの充電量ＣＨｒｅｍより大きい場合は、ステップＳ１２６０の処理を実行する。

ステップＳ１２６０で、推奨放電量演算部３００は、内燃機関停止が不可能と判断して、負荷の大きい方、つまり回生可能区間群後の区間への配分を優先する。そこで、下り坂後検索点ＡＰｄｏｗｎの走行負荷ＲＬａｐｄｏｗｎと放電効率とＰＴ伝達効率に基づいて推移昇放電量Ｗｒｅｃ１を求め直す。さらに、下り坂後検索点ＡＰｄｏｗｎを一つ先にずらす。ここで、回生可能区間群後の区間については、最終的に現在の推奨放電量に関わらないので、推奨放電量を記憶する必要はない。しかし、何らかの理由で記憶する必要があるならば、下り坂後検索点ＡＰｄｏｗｎの推奨放電量を推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）とすればよい。

推奨放電量演算部３００は、ステップＳ１０８０−Ｓ１１００において回生可能区間群の後を優先すると判定した場合には、ステップＳ１１２０にて下り坂後検索点ＡＰｄｏｗｎを起点として走行負荷推定値信号列の検索を始める。そして、走行負荷推定値ＲＬｅｓｔがアクセルオフ期待負荷ＲＬｏｆｆより小さい測定点が見つかったら、そこから第２の回生可能区間が始まると判断し、その位置を下り坂２開始点ＳＰｄｏｗｎ２として記憶する。

ステップＳ１１２０で第２の回生可能区間があることが判定されたら、ステップＳ１１３０にて、ステップＳ１１２０の続きから走行負荷推定値信号列を検索し、第２の回生可能区間群の終点を検索する。これと同時に各地点の走行負荷と放電効率とＰＴ伝達効率に基づいて充電量期待値ＣＨｅｘｐを求め、これらを充電量期待値２（ＣＨｅｘｐ２）に加算する。

ステップＳ１１４０で、推奨放電量演算部３００は下り坂２開始点の一つ手前ＴＳｄｏｗｎ２から下り坂後検索点ＡＰｄｏｗｎ１までを検索し、各地点の走行負荷と放電効率とＰＴ伝達効率に基づいてその地点の放電必要量Ｗｒｅｑを求め、これらを充電量期待値２（ＣＨｅｘｐ２）から減算する。

ステップＳ１１５０で、推奨放電量演算部３００は、第２の回生可能区間群での充電量期待値ＣＨｅｘｐ２に、下り坂後検索点へ配分する充電量が残っているか否かを検証するため、充電量期待値２（ＣＨｅｘｐ２）と０を比較して大きい方を充電量期待値２最終値ＣＨｅｘｐ２ｆｖとする。

下り坂後検索点への配分分が残っており、次回の下り坂で充電できるのであれば、直近の回生可能区間群での充電量期待値から下り坂後検索点へ配分する際に、上記配分分は差し引いて配分した方がよい。より多くの区間に配分することができ、かつ、より連続的に内燃機関１を停止することが可能となるからである。

そこで、推奨放電量演算部３００はステップＳ１１６０で下り坂後検索点の走行負荷と放電効率とＰＴ伝達効率に基づいて各地点の放電必要量Ｗｒｅｑａｔｈｅｒを求め、これにステップＳ１１５０の充電量期待値２最終値ＣＨｅｘｐ２ｆｖを加えて推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）とする。

ステップＳ１１７０で、推奨放電量演算部３００はステップＳ１２４０と同様に推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）と残りの充電量ＣＨｒｅｍを比較する。推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）の方が小さい場合は、内燃機関停止が可能と判断して、ステップＳ１１８０で下り坂後検索点を一つ後ろにずらす。このとき、ステップＳ１２６０と同様に推奨放電量Ｗｒｅｃを記憶する必要はない。

推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）の方が大きいと判断した場合は、内燃機関停止が不可能と判断して、負荷の大きい方、この場合は回生可能区間分手前の区間への配分を優先する。そのため、ステップＳ１２００にて、推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）を下り坂手前検索点の走行負荷と放電効率とＰＴ伝達効率に基づいて求め直し、これを下り坂手前検索点の推奨放電量とする。そして、下り坂手前検索点を１つ手前にずらす。

ステップＳ１１９０で、推奨放電量演算部３００はステップＳ１２２０、Ｓ１２３０、Ｓ１２６０、Ｓ１１６０、及びＳ１２００で求めた推奨放電量１（Ｗｒｅｃ１）を、残りの充電量ＣＨｒｅｍから減算する。

これをステップＳ１０６０にて、期待される充電量が放電量として各区間に配分されたと判断されるまで、またはステップＳ１０７０にて検索終了と判断されるまで続ける。その結果、最終的にステップＳ１２１０にて推奨放電量最終値Ｗｒｅｃｆｖが現地点での推奨放電量として設定される。

上記の演算をまとめると、次のようになる。

現在位置から所定区間先までの走行負荷、回生可能区間群、及び回生可能区間群での充電量期待値ＣＨｅｘｐを推定し、充電量期待値ＣＨｅｘｐを回生可能群の前後の区間に推奨放電量Ｗｒｅｃとして割り振る。これにより、連続的に内燃機関１を停止してモータジェネレータ２により走行し得る機会が増加する。

推奨放電量Ｗｒｅｃの割り振りは、１つの区間への割り振り毎に充電量期待値ＣＨｅｘｐから割り振った推奨放電量Ｗｒｅｃを減算し、これを充電量期待値ＣＨｅｘｐが０になるまで繰り返す。

回生可能区間群よりも後の区間に対して充電量期待値ＣＨｅｘｐを割り振った場合には、次の割り振り先として、その区間の１つ後の区間を選択する。一方、回生可能区間群よりも前の区間に対して割り振った場合には、次の割り振り先として、その区間の１つ前の区間を選択する。

充電量期待値ＣＨｅｘｐと現在のＳＯＣから、直近の回生可能区間群を走行したらＳＯＣ上限値に達すると推定される場合は、ＳＯＣ上限値に達しないように、回生可能区間群の手前区間に対する割り振りを優先する。

充電量期待値ＣＨｅｘｐと回生可能区間群の前後の区間の走行負荷推定値を比較し、いずれの区間も推奨放電量Ｗｒｅｃを割り振った結果として内燃機関１を停止できないと判断した場合は、走行負荷がより大きい区間に対する推奨放電量Ｗｒｅｃの割り振りを優先する。一方、いずれの区間も割り振りの結果として内燃機関１を停止できると判断した場合は、走行負荷がより小さい区間に対する推奨放電量Ｗｒｅｃの割り振りを優先する。

また、より走行負荷の小さい区間への割り振りを優先した結果、直近の回生可能区間群の後の区間が選択された場合、もう１つ先の回生可能区間群を検索し、それが存在すれば、その区間群での充電量期待値ＣＨｅｘｐを推定する。そして、その充電量期待値ＣＨｅｘｐから、１つ先の回生可能区間群の走行負荷を順次差し引く。ここで充電量期待値に残りが生じたら、直近の回生可能区間群の後の区間の推奨放電量Ｗｒｅｃを、その残りと直近の回生可能区間群の充電量期待値ＣＨｅｘｐと、直近の回生可能区間群の後の区間の走行抵抗とに基づいて演算する。

なお、ステップＳ１１００において、下り坂後検索点の走行負荷ＲＬａｐｄｏｗｎがアクセルオフ期待負荷ＲＬｏｆｆより小さい場合、つまり回生充電が期待できる区間である場合に、ステップＳ１２２０の処理にかえて、図８のステップＳ１２７０の処理を実行するようにしてもよい。

ステップＳ１２７０で、推奨放電量演算部３００は下り坂後検索点の走行負荷ＲＬａｐｄｏｗｎがアクセルオフ期待負荷ＲＬｏｆｆより大きくなるまで、つまり回生充電が期待できなくなるまで、充電量期待値ＣＨｅｘｐと下り坂後検索点ＡＰｄｏｗｎを更新する。

推奨放電量演算部３００は、その後のステップで残りの充電量期待値ＣＨｒｅｑが更新されないようにするために、ステップＳ１２８０で推定放電量１（Ｗｒｅｃ１）を０としてから、ステップＳ１１９０の処理を実行する。

このようにすることで、検索区間内で下り坂が連続する場合に、それらを一つながりとしてモータ走行できるようになることが期待される。

次に、本演算を実行した場合について、具体例を挙げて説明する。ここでは、所定距離Ｘ（ｍ）に対して、現在位置を含めて８つの測定点を設定し、７区間に分割しているが、これは一例であり、バッテリ３の充電量、モータジェネレータ２の発電量、及び位置情報の精度等に応じて定めればよい。

図９−図１９は、本演算を実行した場合の動作を時系列で示したものであり、横軸は距離を示している。各図ともに現在の車両位置が勾配情報の設定された測定点に到達した状態を示しており、その地点で、走行負荷情報検索範囲で定義される範囲の走行負荷情報列を検索し、推奨放電量最終値を求めている。走行負荷情報検索範囲は、充電量期待値及び推奨放電量のチャート中の破線で囲まれた範囲である。走行負荷情報列については後述する。

道路形状のチャートは、上下方向が高度の高低を示しており、一定間隔で示された丸印は測定点を示している。

走行負荷のチャートは、道路形状の上下方向の変化を勾配として読み取り、走行状態や車両特性を加味して各測定点間の走行負荷を示したものである。上述した走行負荷情報列とは、このチャートのデータを走行負荷情報検索範囲内の区間毎にデータ列としてまとめたものである。

充電量期待値と推奨放電量は、本演算の結果を、本走行パターンに対して走行負荷情報検索範囲で適用したものである。

ＳＯＣのチャートはバッテリ３の充電量を示しており、チャートの中央線は、回生充電や本演算による放電を行なわない場合（以下、通常走行状態という）での基準値を示す。統合コントローラ５１は、通常走行状態ではＳＯＣが基準値に維持されるよう充放電制御を実行する。

燃料使用量のチャートは、その区間での燃料噴射量を示しており、下線は燃料噴射量０、つまり内燃機関停止状態を示している。本チャート中の破線は、燃料カットが無いと仮定した場合の燃料噴射量を示している。

以下の説明において、測定点はＰ０、Ｐ１、Ｐ２・・・とし、区間は各走行負荷情報検索範囲内で進行方向に向かって第１区間、第２区間、・・・第７区間とする。

図９は、現在位置がＰ０であり、走行負荷情報検索範囲はＰ０からＰ７までである。走行負荷がアクセルオフ期待負荷を下回る区間、つまり回生可能区間群は第７区間のみである。したがって、第７区間での充電量期待値を演算し、それを隣接する回生可能区間群を優先して、走行負荷が０になるように割り振ると、第５区間及び第６区間に割り振られる。その結果、第１区間では推奨放電量が０となるので、放電が行われず、ＳＯＣは変化せず、また燃料噴射量も０にならない。

図１０は、車両位置が図９から一つ進んだＰ１であり、走行負荷情報検索範囲も一つずれてＰ１からＰ８となる。回生可能区間群は第６区間及び第７区間であり、図９と同様に推奨放電量を割り振ると、推奨放電量は第３区間から第５区間に割り振られる。その結果、現在の車両位置が含まれる第１区間では推奨放電量が０となるので、推奨放電量が０となるので、放電が行われず、ＳＯＣは変化せず、また燃料噴射量も０にならない。

図１１は、現在の車両位置が図１０から一つ進んだＰ２であり、走行負荷情報検索範囲も一つずれてＰ２からＰ９である。回生可能区間群は第５区間から第７区間である。推奨放電量は第１区間から第４区間に割り振られる。第１区間に推奨放電量が設定されることにより、第１区間で放電が行われてＳＯＣは低下する。また、放電によりモータジェネレータ２が駆動されて、内燃機関１が停止するので、燃料噴射量が０になる。

図１２は、現在の車両位置が図１１から一つ進んだＰ３であり、走行負荷情報検索範囲はＰ３からＰ１０である。回生可能区間群は第４区間から第６区間であり、推奨放電量は第１区間から第３区間に割り振られる。第１区間に推奨放電量が設定されることにより、図１１と同様に、ＳＯＣが低下し、燃料噴射量が０になる。

図１３は、現在の車両位置が図１２から一つ進んだＰ４であり、走行負荷情報検索範囲はＰ４からＰ１１である。回生可能区間群は第３区間から第５区間であり、推奨放電量はまず第１区間と第２区間に割り振られる。その結果、第１区間ではＳＯＣが低下し、燃料噴射量が０になる。さらに、推奨放電量を割り振った後、充電期待値に残りが発生したため、第６区間及び第７区間にも推奨放電量が設定されている。

図１４は、現在の車両位置が図１３から一つ進んだＰ５であり、走行負荷情報検索範囲はＰ５からＰ１２である。回生可能区間群は第２区間から第４区間であり、推奨放電量はまず第１区間から第３区間に割り振られる。その結果、図１３と同様に第１区間ではＳＯＣが低下し、燃料噴射量が０になる。また、推奨放電量を割り振った後、充電期待値に残りが発生したため、第５区間から第７区間にも推奨放電量が設定されている。

図１５は、現在の車両位置が図１４から一つ進んだＰ６であり、走行負荷情報検索範囲はＰ６からＰ１３である。回生可能区間群は第１区間から第３区間である。第１区間が回生可能区間である為、放電量の設定は行なわれない。第１区間では、走行負荷がアクセルオフ期待負荷を下回った、つまりドライバがアクセルペダルをオフにしたため、回生充電が行われ、ＳＯＣが増加し、燃料噴射量は０となる。

図１６は、現在の車両位置が図１５から一つ進んだＰ７であり、走行負荷情報検索範囲はＰ７からＰ１４である。回生可能区間群は第１区間及び第２区間である。図１５と同様に、第１区間が回生可能区間である為放電量の設定は行なわれず、回生充電によりＳＯＣはさらに増加し、燃料噴射量は０のままである。

図１７は、現在の車両位置が図１６から一つ進んだＰ８であり、走行負荷情報検索範囲はＰ８からＰ１５である。回生可能区間群は第１区間のみである。ここでも図１５と同様にＳＯＣが増加し、燃料噴射量は０のままとなる。ただし、区間の途中でＳＯＣが基準値を上回っている。

図１８は、現在の車両位置が図１７から一つ進んだＰ９であり、走行負荷情報検索範囲はＰ９からＰ１６である。走行負荷情報検索範囲内に回生可能区間群は存在しない。しかし、走行負荷がアクセルオフ期待負荷を上回ったことでドライバはアクセルペダルを踏み込む。また、ＳＯＣが基準値を上回っている。このため、統合コントローラ５１がＳＯＣを基準値に戻すための放電制御を実行する。その結果、ドライバがアクセルペダルを踏みこんでいるにもかかわらずモータジェネレータ２による走行が行われ、燃料噴射量は０のままとなる。

図１９は、現在の車両位置が図１８から一つ進んだＰ１０であり、走行負荷情報検索範囲はＰ１０からＰ１７である。走行負荷情報検索範囲内に回生可能区間群は存在しない。また、ＳＯＣは基準値に戻っている。すなわち、図９の状態に戻り、走行負荷に応じた燃料噴射量となっている。

上記のように、Ｐ０からＰ１１までに、回生可能区間はＰ６からＰ１０までの３区間だけであるが、その区間の充電量期待値に基づく推奨放電量を、隣接する区間から優先して割り振ることで、Ｐ２からＰ１０までの連続した区間で燃料噴射量が０となる。

以上のように本実施形態によれば、現在位置から所定距離先までの予測経路を複数の区間に区切り、区間毎の走行負荷を推定し、その推定結果から回生可能区間を検索し、回生可能区間での充電量期待値を推定する。そして、充電量期待値を、回生可能区間に隣接する区間から優先的に、内燃機関１の出力を停止または内燃機関１の出力が推定された走行負荷に応じた出力よりも小さくなるように推奨放電量として配分し、配分後の状態に基づいて現在の区間におけるモータジェネレータ２の稼働を制御する。これにより、回生可能区間を中心として、より長い区間にわたってモータジェネレータ２により走行すべく走行スケジュールを計画するため、内燃機関１の停止、始動の切り替え頻度が減少する。

また、各区間に、路面勾配、高度、及び隣接する区間との距離の情報を得るための測定点を設定し、現在位置が各区間の測定点に到達する度に上述した推奨放電量配分のための演算を実行する。このように区間を限定することにより、演算を簡単にすることができる。

また、走行負荷演算部２００は、区間の地形情報及び位置情報を読み込むとともに目標速度を設定し、これらに基づいて走行負荷を推定するので、ナビゲーションシステムに目的地が設定されていなくても推定が可能である。

また、推奨放電量演算部３００は、充電量期待値の配分を、所定距離先までの全区間で内燃機関１の出力が０になるまで、または充電量期待値が０になるまで順次繰り返すので、より長い区間にわたってモータジェネレータ２による走行が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本願は２０１２年３月１６日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−６０１１９に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

1. 駆動源として内燃機関とモータジェネレータを併せ持つハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   現在位置から所定距離先までの予測経路を複数の区間に区切り、区間毎の走行負荷を推定する走行負荷演算部と、
   前記走行負荷演算部の推定結果から前記内燃機関の出力を停止して前記モータジェネレータによる回生を行なってもドライバの要求する走行状態を維持可能な回生可能区間を検索し、前記回生可能区間で回生し得るエネルギ量である充電量期待値を推定し、前記充電量期待値を、前記回生可能区間に隣接する区間から優先的に、前記内燃機関の出力を停止させるように推奨放電量として配分する推奨放電量演算部と、
   現在位置の走行状態、充電量、及び前記推奨放電量に基づいて現在位置における前記モータジェネレータの稼働を制御するエネルギーマネージメント部と、
   を備えるハイブリッド車両の駆動力制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   各区間に、路面勾配、高度、及び隣接する区間との距離の情報を得るための測定点を設定し、現在位置が各区間の前記測定点に到達する度に前記走行負荷演算部及び前記推奨放電量演算部が演算を実行するハイブリッド車両の駆動力制御装置。
3. 請求項１または２に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記走行負荷演算部は、前記区間の地形情報及び位置情報を読み込むとともに目標速度を設定し、これらに基づいて前記走行負荷を推定するハイブリッド車両の駆動力制御装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
   前記推奨放電量演算部は、前記充電量期待値の配分を、前記所定距離先までの全区間で前記内燃機関の出力が０になるまで、または前記充電量期待値が０になるまで順次繰り返すハイブリッド車両の駆動力制御装置。
5. 駆動源として内燃機関とモータジェネレータを併せ持つハイブリッド車両の駆動力制御方法において、
   現在位置から所定距離先までの予測経路を複数の区間に区切り、区間毎の走行負荷を推定し、
   前記走行負荷の推定結果から、前記内燃機関の出力を停止して前記モータジェネレータによる回生を行なってもドライバの要求する走行状態を維持可能な回生可能区間を検索し、前記回生可能区間で回生し得るエネルギ量である充電量期待値を推定し、前記充電量期待値を、前記回生可能区間に隣接する区間から優先的に、前記内燃機関の出力を停止させるように推奨放電量として配分し、
   現在位置の走行状態、充電量、及び前記推奨放電量に基づいて現在位置における前記モータジェネレータの稼働を制御するハイブリッド車両の駆動力制御方法。

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