JP6347229B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転可能なハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、ハイブリッド車両の自動運転中に、運転者に対して注意喚起を行うものが知られている。例えば特許文献１では、自動運転時の難易の観点から周囲状況等を評価し、その結果に基づいて運転者に対して注意喚起を行う装置が提案されている。なお、具体的な注意喚起方法としては、スピーカー、送風、バイブレータ等が挙げられている。

特開２０１５−０３２０５４号公報

しかしながら、特許文献１で注意喚起に用いるスピーカー、送風、バイブレータ等の装置は、全ての車両に必ず搭載されている訳ではない。よって、特許文献１に記載されている技術を採用したとしても、注意喚起に利用可能な装置を搭載していない車両では、注意喚起が行えないという技術的問題点が生ずる。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、自動運転中において、運転者に対する注意喚起を好適に実行することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供すことを課題とする。

本発明のハイブリッド車両の制御装置は上述した課題を解決するため、内燃機関による動力及び蓄電装置による動力の少なくとも一方を利用して走行可能なハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両の自動運転中に、前記自動運転が継続できない状況になるか否かを予測する予測手段と、前記自動運転が継続できない状況になることが予測された場合に、前記内燃機関の出力を周期的に変化させる出力制御手段と、前記内燃機関の出力を変化させる際に、前記ハイブリッド車両が走行するための要求駆動力が維持されるように、前記蓄電装置を充放電許容範囲内で充放電させる充放電制御手段とを備える。

ハイブリッド車両は、例えばガソリンエンジンである内燃機関を動力源として備えている。ハイブリッド車両は更に、例えば二次電池等を含んで構成される蓄電装置（より具体的には、蓄電装置に蓄電された電力で駆動する電動機）を動力源として備えている。なお、蓄電装置は、内燃機関から出力される動力を利用して充電可能に構成されている。ハイブリッド車両は、これらの動力源から出力される動力のうち、少なくとも一方を利用して走行可能である。例えばハイブリッド車両は、内燃機関及び蓄電装置による動力で走行するＨＶモード、及び内燃機関を停止させて蓄電装置による動力のみで走行するＥＶモードで走行可能とされている。

また、ハイブリッド車両は、自動運転が可能とされている。なお、ここでの「自動運転」は、運転者の操作を全く必要としない完全な自動運転だけでなく、運転者が補助的な操作を行う半自動運転も含む概念である。本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、このような自動運転中において、運転者に対する注意喚起を行うことが可能である。

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず予測手段によって、ハイブリッド車両が自動運転を継続できない状況になるか否かが予測される。なお、「自動運転を継続できない状況」とは、適切な自動運転が行えないために手動運転に切り替えることが推奨される状況であり、例えば道路環境が混雑し過ぎて自動運転で考慮されたマージンを確保した運転が不可能な場合、或いは車両周辺を監視するセンサ等に不具合が生じた場合等が挙げられる。

自動運転が継続できない状況になることが予測された場合、出力制御手段により、内燃機関の出力が周期的に変化させられる。これにより、内燃機関の駆動音が急変することになり、運転者に違和感を与えて注意喚起が行える。即ち、自動運転が継続できない状況になることを運転者に知らせることができる。

なお、運転者への注意喚起方法としては、例えば表示パネルへの警告表示も考えられるが、自動運転中には運転者が睡眠状態である可能性もあるため、適切な注意喚起方法とは言えない。また、音楽や光を利用した注意喚起方法も考えられるが、これには音楽や光を発する装置を備えることが要求されるだけでなく、内燃機関の駆動音の急変のように運転者に大きな違和感を与えることができない可能性がある。

しかるに本発明では、上述したように、ハイブリッド車両に備えられる内燃機関の駆動音の変化を利用して、運転者に対して注意喚起が行える。従って、注意喚起を行うための装置を設けずとも、極めて効果の高い注意喚起を実現できる。

本発明では更に、注意喚起のために内燃機関の出力が変化される際には、充放電制御手段により、蓄電装置が充放電許容範囲内で充放電するように制御され、ハイブリッド車両が走行するための要求駆動力が維持される。具体的には、内燃機関の出力が低下する場合には、蓄電装置から放電が行われることで電動機による出力の補填が行われる。一方、内燃機関の出力が増加する場合には、出力増加分が回生され蓄電装置に充電される。

なお、蓄電装置の充放電許容範囲内での充放電で要求駆動力を維持するためには、充放電許容範囲を考慮した上で、内燃機関の出力変化範囲が設定されることが好ましい。

ハイブリッド車両への要求駆動力が維持されれば、ハイブリッド車両の挙動が急変することで周囲の交通を乱してしまうことを回避できる。なお、「要求駆動力が維持される」とは、要求駆動力が全く変化しない状態だけでなく、上述したような要求駆動力が変化することによる不都合を回避できる程度に、要求駆動力の変化量が小さい状態を含む広い概念である。

以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、自動運転を継続することが困難であると判定された場合に、ハイブリッド車両の要求駆動力を維持しつつ、内燃機関の出力が変化される。これにより、極めて好適に運転者への注意喚起を行うことが可能である。

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。

実施形態に係るハイブリッド車両の構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係るハイブリッド車両において実行される自動運転から手動運転への切り替え処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照してハイブリッド車両の制御装置の実施形態について説明する。

＜ハイブリッド車両の構成＞
はじめに、図１を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両１０は、車軸１１と、車輪１２と、「ハイブリッド車両の制御装置」の一具体例であるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１００と、「内燃機関」の一具体例であるエンジンＥＮＧと、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、動力分割機構３００と、インバータ４００と、「蓄電装置」の一具体例であるバッテリ５００とを備えて構成されている。

車軸１１は、エンジンＥＮＧ及びモータジェネレータＭＧ２から出力された動力を車輪１２に伝達するための伝達軸である。車輪１２は、車軸１１を介して伝達される動力を路面に伝達する手段である。

ＥＣＵ１００は、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。本実施形態では特に、ＥＣＵ１００は、その内部に実現される論理的な又は物理的な処理ブロックとして、「予測手段」の一具体例である自動運転継続判定部１０１と、「出力制御手段」の一具体例であるエンジン出力制御部１０２、及び「充放電制御手段」の一具体例である充放電制御部１０３とを備えて構成されている。

自動運転継続判定部１０１は、ハイブリッド車両１０が自動運転されている際に、自動運転が継続できない状況（即ち、適切な自動運転が行えないために手動運転に切り替えることが推奨される状況）になるか否かを判定する。具体的には、自動運転継続判定部１０１は、例えば道路環境が混雑し過ぎて自動運転で考慮されたマージンを確保した運転が不可能な場合、或いは車両周辺を監視するセンサ等に不具合が生じた場合等に、自動運転が継続できないと判定すればよい。自動運転継続判定部１０１における判定結果は、エンジン出力制御部１０２及び充放電制御部１０３に出力される構成となっている。

エンジン出力制御部１０２は、自動運転継続判定部１０１における判定結果に基づいて、ハイブリッド車両１０のエンジンＥＮＧの出力を制御する。具体的には、エンジン出力制御部１０２は、自動運転継続判定部１０１において自動運転が継続できない状況になると判定された場合に、エンジンＥＮＧの出力を周期的に変化させるような制御を実施する。このようなエンジンＥＮＧの出力制御は、運転者に対する注意喚起を目的として行われる。よって、エンジンＥＮＧの出力制御には、運転者に対して違和感を与えるようなものであることが望まれる。

充放電制御部１０３は、エンジン出力制御部１０２によるエンジンＥＮＧの出力制御が実施される場合に、ハイブリッド車両１０の駆動パワーを維持することを目的として、バッテリ５００の充放電を制御する。具体的には、充放電制御部１０３は、エンジンＥＮＧの出力が低下される場合には、バッテリ５００から放電を行うように制御する。これにより、モータジェネレータＭＧ２による出力の補填が行われる。また充放電制御部１０３は、エンジンＥＮＧの出力が増加される場合には、出力増加分をモータジェネレータＭＧ２により回生して、バッテリ５００に充電させる。

エンジンＥＮＧは、ガソリンや軽油等の燃料を燃焼することで駆動する。エンジンＥＮＧは、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する。加えて、エンジンＥＮＧは、後述するモータジェネレータＭＧ１の回転軸を回転させる（言いかえれば、駆動する）ための動力源として機能することもできる。

モータジェネレータＭＧ１は、エンジンＥＮＧの始動時にモータリングを行うモータとして機能する。また、モータジェネレータＭＧ１は、モータジェネレータＭＧ２を駆動するためのモータとしても機能する。更に、モータジェネレータＭＧ１は、余った電力によりバッテリ５００を充電するための発電機として機能してもよい。モータジェネレータＭＧ１は、例えば正回転且つ負トルクの場合に発電機として機能する。

モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ５００に蓄積された電力を用いて駆動することで、ハイブリッド車両１０の動力を供給する電動機として機能する。加えて、モータジェネレータＭＧ２は、バッテリ５００を充電するための発電機として機能してもよい。モータジェネレータＭＧ２が発電機として機能する場合には、モータジェネレータＭＧ２の回転軸は、車軸１１からモータジェネレータＭＧ２に伝達される動力によって回転する。

動力分割機構３００は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。サンギアの回転軸はモータジェネレータＭＧ１の回転軸に連結されている。リングギアの回転軸は、モータジェネレータＭＧ２の回転軸に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジンＥＮＧの回転軸（つまり、クランクシャフト）に連結されている。エンジンＥＮＧの回転は、プラネタリキャリア及びピニオンギアによって、サンギア及びリングギアに伝達される。つまり、エンジンＥＮＧの動力は、２系統に分割される。ハイブリッド車両１０において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド車両１０における車軸１１に連結されており、この車軸１１を介して車輪１２に駆動力が伝達される。

インバータ４００は、バッテリ５００から取り出した直流電力を交流電力に変換して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。更に、インバータ４００は、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５００に供給する。尚、インバータ４００は、所謂ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）の一部として構成されていてもよい。

バッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２が駆動するための電力をモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給する電力供給源である。またバッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ１が発電した電力のうち、モータジェネレータＭＧ２で消費しきれなかった分の電力を充電可能である。或いはバッテリ５００は、モータジェネレータＭＧ２で発電された電力を充電可能である。尚、バッテリ５００は、ハイブリッド車両１０の外部の電源から電力の供給を受けることで充電されてもよい。つまり、ハイブリッド車両１０は、いわゆるプラグインハイブリッド車両であってもよい。

＜運転切り替え制御＞
続いて、図２を参照しながら、本実施形態に係るハイブリッド車両１０において実行される運転切り替え制御（具体的には、自動運転から手動運転への切り替え制御）について説明する。ここに図２は、本実施形態に係るハイブリッド車両において実行される自動運転から手動運転への切り替え処理の流れを示すフローチャートである。

図２に示すように、ハイブリッド車両１０の自動運転中には、自動運転継続判定部１０１により、自動運転の継続ができない状態になるか否かが監視されている（ステップＳ１０１）。なお、自動運転の継続ができない状態にはならない（即ち、自動運転が継続できる）と判定された場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、以降の処理は実行されず、一連の処理は終了することになる。

一方、自動運転の継続ができない状態になると判定された場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、バッテリ５００の充放電許容量であるＷｉｎ及びＷｏｕｔが取得される（ステップＳ１０２）。なお、充放電許容量Ｗｉｎ及びＷｏｕｔは、例えばバッテリの寿命悪化を抑制するための値として設定されている。

続いて、現在のエンジンパワーＰｅが算出される（ステップＳ１０３）。ここでのエンジンパワーＰｅは、ハイブリッド車両１０の要求駆動パワー（即ち、走行に要求されるパワー）に損失分を上乗せしたものと言い換えることもできる。

充放電許容量Ｗｉｎ及びＷｏｕｔが取得され、エンジンパワーＰｅが算出されると、エンジン出力制御部１０２によるエンジンＥＮＧの出力制御、及び充放電制御部１０３によるバッテリ５００の充放電制御が実行される。具体的には、エンジン出力制御部１０２により、充放電許容量ＷｉｎからＷｏｕｔの範囲内で、エンジンパワーＰｅが周期的に変化するよう制御される。また、エンジンＥＮＧの出力の変化に合わせて、ハイブリッド車両１０の駆動パワーを維持するように、充放電制御部１０３によるバッテリ５００の充放電制御が行われる。

上述した制御によれば、エンジンＥＮＧの出力制御によってエンジンＥＮＧの駆動音が急変することになるため、運転者に対して違和感を与えて注意喚起を行うことができる。即ち、運転者に対して、ハイブリッド車両１０の自動運転が継続できなくなることを知らせることができる。

なお、運転者への注意喚起方法としては、例えば表示パネルへの警告表示も考えられるが、自動運転中には運転者が睡眠状態である可能性もあるため、適切な注意喚起方法とは言えない。また、音楽や光を利用した注意喚起方法も考えられるが、これには音楽や光を発する装置を備えることが要求されるだけでなく、エンジンＥＮＧの駆動音の急変のように運転者に大きな違和感を与えることができない可能性がある。

これに対し本実施形態では、上述したように、ハイブリッド車両１０に備えられるエンジンＥＮＧの駆動音の変化を利用して、運転者に対して注意喚起が行える。従って、注意喚起を行うための装置を設けずとも、極めて効果の高い注意喚起を実現できる。

また本実施形態では更に、注意喚起のためにエンジンＥＮＧの出力が変化される際には、バッテリ５００が充放電許容範囲内（即ち、Ｗｉｎ〜Ｗｏｕｔの範囲内）で充放電するように制御され、ハイブリッド車両１０が走行するための駆動パワーが維持される。このように、ハイブリッド車両１０の駆動パワーが維持されれば、ハイブリッド車両１０の挙動が急変することで周囲の交通を乱してしまうことを回避できる。

ステップＳ１０４の制御後には、運転者による手動運転の準備が完了したか否かが判定される（ステップＳ１０５）。即ち、運転者が自動運転を継続できない状況を認識し、手動運転を開始できるような状態になったか否かが判定される。なお、具体的な準備完了の判定方法としては、例えば運転者が手動運転の準備が完了した事を示すスイッチを押す、或いはハンドル操作やアクセル及びブレーキ操作への正当な介入をハイブリッド車両１０側で判断する等の方法が挙げられる。

運転者による手動運転の準備が完了していないと判定された場合には（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０２以降の処理が繰り返される。即ち、運転者による手動運転の準備が完了するまで、エンジンＥＮＧの駆動音を利用した注意喚起が実行され続ける。なお、エンジンＥＮＧの出力制御を行ったにもかかわらず、運転者による手動運転の準備が完了しない場合には、運転者に対する注意喚起効果を高めるために、エンジンＥＮＧの出力制御を一部変化させてもよい（例えば、エンジンＥＮＧの出力変化幅を大きくしたり、変化周期を変更してもよい）。

一方で、運転者による手動運転の準備が完了したと判定された場合には（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ハイブリッド車両１０が自動運転から手動運転へと切り替えられる（ステップＳ１０６）。なお、手動運転への切り替え後、自動運転できない状況ではなくなった場合には、再び自動運転が開始されてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両１０によれば、自動運転中において、運転者に対する注意喚起を好適に実行することが可能である。従って、ハイブリッド車両１０の自動運転を継続することが困難な状況においても、適切に手動運転への切り替えを実現することができる。

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。

１０ ハイブリッド車両
１１ 車軸
１２ 車輪
１００ ＥＣＵ
１０１ 自動運転継続判定部
１０２ エンジン出力制御部
１０３ 充放電制御部
３００ 動力分割機構
４００ インバータ
５００ バッテリ
ＥＮＧ エンジン
ＭＧ１、ＭＧ２ モータジェネレータ

Claims (1)

1. 内燃機関による動力及び蓄電装置に蓄電された電力で駆動する電動機による動力の少なくとも一方を利用して走行可能なハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両の自動運転中に、前記内燃機関及び前記電動機が動作可能であるにもかかわらず前記自動運転を中止すべき状況になるか否かを予測する予測手段と、
   前記自動運転を中止すべき状況になることが予測された場合に、前記内燃機関の出力を周期的に変化させる出力制御手段と、
   前記内燃機関の出力を変化させる際に、前記電動機の力行動作又は回生動作によって前記ハイブリッド車両が走行するための要求駆動力が維持されるように、前記蓄電装置を充放電許容範囲内で充放電させる充放電制御手段と
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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