JP6347235B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関、電動機及び前記電動機に電力を供給する蓄電池を搭載したハイブリッド車両の制御装置に関する。
従来から、ハイブリッド車両(以下、単に「車両」とも称呼される。)は、車両の燃費性能を向上することを目的として、充電及び放電が可能であるという蓄電池の能力を上手に活用するように電動機及び内燃機関を制御しながら走行するようになっている。
一方、蓄電池の残容量(以下、単に「SOC(State Of Charge)」とも称呼する。)が極めて大きな状態又は極めて小さい状態において変化を繰り返すと、蓄電池の性能劣化が早まることが知られている。そこで、蓄電池の劣化防止を目的として蓄電池のSOCが管理されている。具体的には、SOCの上限及び下限が規定され、制御装置は、SOCが上限と下限の範囲(「管理幅」と称呼される。)を超えないように管理する。
即ち、制御装置は、SOCがその上限に達すると蓄電池の充電を禁止する。このとき、回生制動により生じる電気エネルギーは摩擦ブレーキ装置及び/又はインバータ等において熱エネルギーとなるから、本来は回収可能であって車両走行に利用できるエネルギーが無駄に消費されてしまう。これに対し、SOCがその下限に達すると、制御装置は内燃機関の出力を用いて蓄電池を強制充電する。この結果、燃料が車両走行以外の理由で消費される。従って、車両の走行中にSOCがその上限又は下限に達しないようにすることが、車両の燃費性能向上に効果的である。
ところで、内燃機関及び電動機のトルク(駆動力)を用いることなく車両が加速するような下り坂を車両が走行する場合、運転者がアクセルペダルから足を離すこと及び場合により更にブレーキペダルを踏むことによって車両制動力が要求される。このとき、電動機の回生制動力によって車速の上昇が抑えられるとともに回生制動により発生した電力(回生エネルギー)が蓄電池に供給される。その結果、蓄電池のSOCは増加する。
そのため、車両が長い下り坂(即ち、距離が比較的長く且つ標高差が比較的大きい区間)を走行する場合、その下り坂の途中でSOCが上限に達する場合があり、それ以上SOCを増加させることができなくなる。このことから、下り坂を走行することによって得られる燃費の向上効果は、下り坂の開始地点におけるSOCとSOCの上限との差分が大きいほど大きくなると言うことができる。
そこで、従来の車両の制御装置の一つ(以下、「従来装置」と称呼する。)は、ナビゲーションシステムを用いて車両の位置、目的地及び地図情報(道路情報)等を取得し、それらに基づいて走行予定経路及び同走行予定経路上に存在する下り勾配区間(下り坂区間)を特定する。従来装置は、特定した下り勾配区間を車両が走行する期間において回生制動によって蓄電池に新たに蓄電可能な電力量を見積もる。更に、この見積もられた蓄電量が通常の管理幅よりも大きい場合、従来装置は蓄電池の管理幅を拡大管理幅に拡大させる。加えて、従来装置は、車両が下り勾配区間の走行を開始するまでに、蓄電池のSOCを拡大管理幅の下限まで消費するように電動機及び/又は内燃機関を制御する(例えば、特許文献1を参照。)。以下、このような制御を「支援制御」と称呼する。
特開2005−160269号公報
しかしながら、通常、ナビゲーションシステムがナビゲーションデータベースに格納している地図情報(特に、道路区間の開始地点及び終了地点の標高、或いは、道路区間の勾配に関する情報等)は、予め測定された実際の地勢データに基づいて作成されている。そのため、車両が実際に走行する道路の標高(又は勾配)とナビゲーションデータベースに格納されている標高(又は勾配)とが一致しない場合がある。例えば、トンネル内の道路の場合、実際の道路の標高はナビゲーションデータベースに格納されている標高よりも低くなる。橋げた上の道路の場合、実際の道路の標高はナビゲーションデータベースに格納されている標高よりも高くなる。
よって、例えば、トンネル内の道路及び橋げた上の道路が、実際には緩やかな勾配の坂道(又は勾配のない平坦な道路)であっても、従来装置は、その道路が下り坂区間の一部であると誤って判断し、その結果、本来は坂道ではない区間において不要な支援制御を行ってしまう虞がある。
例えば、従来装置は、車両が通過しようとする区間が実際は平坦路であるにもかかわらず下り坂区間の一部であると誤認した場合、車両が下り坂区間の開始地点と認識した地点に到達するまでにSOCを第1の目標SOCから第1の目標SOCよりも低い第2の目標SOCに近付くように低下させる。ところが、車両は、その下り坂区間において実際には下り坂ではなく平坦路を走行するので、蓄電池のSOCは期待されたほど増大せず、寧ろ、平坦路を走行することにより減少し、管理幅の下限に到達する虞がある。SOCが管理幅の下限に達すると、従来装置は、蓄電池を充電するために内燃機関を始動させるので、燃費を悪化させる要因となる。
これに対し、従来装置は、車両が通過しようとする区間が実際は下り坂であるにもかかわらず平坦路であると誤認した場合には支援制御を実行しない。そのため、下り勾配の開始地点までにSOCを十分に低下させることができず、本来であれば回収できた回生エネルギーを回収できない虞がある。
本発明は上記問題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、ハイブリッド車両の走行予定経路に存在する下り坂区間をより精度良く探索可能にすることによって、不要な支援制御を行ったり、必要な支援制御を行うことができなかったりする可能性を低減することが可能な「ハイブリッド車両の制御装置」を提供することにある。
本発明のハイブリッド車両の制御装置(以下、「本発明装置」とも称呼する。)は、車両(10)の駆動源としての内燃機関(20)及び同駆動源としての電動機(MG2)、並びに、前記電動機に電力を供給する蓄電池(64)を搭載したハイブリッド車両(10)に適用される。このハイブリッド車両は、前記電動機を用いて回生制動を行うとともに同回生制動により発生した電力を前記蓄電池に充電可能であり且つ前記内燃機関の出力を用いて発電した電力を前記蓄電池に充電可能に構成されている。
本発明装置は、前記車両に要求される要求駆動力(要求トルク)を満たすように且つ前記蓄電池の残容量(SOC)が標準残容量(SOCcntr-n)に設定された目標残容量(SOCcntr)に近付くように前記内燃機関及び前記発電機を制御する(図6を参照。)。
本発明装置は、更に、
地図情報を記憶する第1記憶手段(86)と、
前記地図情報に基づいて前記車両の現在地から目的地までの走行予定経路を決定する予定経路決定手段(ステップ305)と、
前記走行予定経路を構成する道路区間のそれぞれに対して前記第1記憶手段に記憶されている勾配に関する既計測勾配情報に基づいて同走行予定経路内の所定の条件を満たす対象下り坂区間を探索し(ステップ315乃至ステップ330、ステップ440)、前記対象下り坂区間がある場合に同対象下り坂区間の開始地点(Dk)よりも所定の第1距離だけ手前にある下り坂制御開始地点(Ds)から同対象下り坂区間の終点地点(De)までの区間のうちの少なくとも「下り坂制御開始地点(Ds)から対象下り坂区間の開始地点(Dk)までの区間」を含む制御区間を決定する制御区間決定手段(ステップ335及びステップ340)と、
前記制御区間を前記車両が走行するとき前記目標残容量SOCcntrを「標準残容量(SOCcntr-n)よりも小さい第1残容量(SOCcntr-d)」に変更する下り坂制御を実行する制御実行手段(図5のルーチン)と、
を備える。
加えて、本発明装置は、
前記車両が道路区間を走行したときに同走行した道路区間の実際の勾配に関する実勾配情報を、前記車両が備えるセンサ(82、84、99等)により検出された値に基づいて同走行した道路区間における平均勾配として取得する実勾配情報取得手段(ステップ820、ステップ860)と、
前記実勾配情報を前記道路区間と関連付けて記憶する第2記憶手段(ステップ840乃至ステップ860、89)と、
を備える。
更に、前記制御区間決定手段は、
前記対象下り坂区間を探索する場合、前記走行予定経路を構成する道路区間に対して前記実勾配情報が前記第2記憶手段に記憶されているときには(即ち、前記既計測勾配情報に対応する前記実勾配情報が前記第2記憶手段に記憶されているときには)、その実勾配情報が記憶されている道路区間に対する前記既計測勾配情報に代えて前記実勾配情報を使用して前記対象下り坂区間を探索するように構成される(ステップ320、ステップ325、ステップ420及びステップ330)。
これによれば、対象下り坂区間の探索には、走行予定経路中の道路区間(リンクに対応する区間)であってハイブリッド車両が初めて走行する道路区間(換言すると、未だ走行したことがない道路区間)に対しては第1記憶手段に記憶された既計測勾配情報が用いられ、ハイブリッド車両が過去に走行したことがある道路区間については過去に走行した際に取得して学習した第2記憶手段に記憶されている実勾配情報が用いられる。従って、走行予定経路を構成する道路区間のうち過去にハイブリッド車両が実際に走行した道路区間が多くなるほど、対象下り坂区間をより精度良く探索することができる。その結果、本来は対象下り坂区間ではないのに下り坂区間であると誤認識して不要な下り坂制御(支援制御)を実行してしまう可能性、及び、本来は対象下り坂区間であるにもかかわらず対象下り坂区間ではないと認識して下り坂制御の実行を失してしまう可能性を低減することができる。その結果、本発明装置は、ハイブリッド車両の燃費をより改善することができる。
更に、本発明装置の一態様においては、
前記地図情報の道路区間が変更された場合、前記変更された道路区間に対する前記実勾配情報を前記第2記憶手段から消去する消去手段(図9のルーチン)を備える。
前記地図情報の道路区間が変更された場合、その道路区間については、新たな道路が追加された等の可能性があり、そのため、過去の走行に基づいて取得された実勾配情報が正しくなくなっている可能性が高い。従って、上記のように消去手段を備えることにより、誤った実勾配情報に基づいて対象下り坂区間の探索がなされる可能性を低減することができる。
上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両の制御装置が適用されるハイブリッド車両及び同制御装置の概略図である。 図2は、図1に示したハイブリッド車両の制御装置が実行する下り坂制御における蓄電池の残容量及び従来装置の下り坂制御における蓄電池の残容量の推移を示した図である。 図3は、図1に示したハイブリッド車両のナビゲーションECU(NVECU)のCPUが実行する「支援計画決定ルーチン」を示したフローチャートである。 図4は、図1に示したハイブリッド車両のNVECUのCPUが実行する「勾配値読込みルーチン」を示したフローチャートである。 図5は、図1に示したハイブリッド車両のパワーマネジメントECU(PMECU)のCPUが実行する「下り坂制御ルーチン」を示したフローチャートである。 図6は、図1に示したハイブリッド車両のPMECUのCPUが実行する「車両走行制御ルーチン」を示したフローチャートである。 図7は、図1に示したハイブリッド車両のPMECUが参照するルックアップテーブルであり、図7(A)は目標残容量が第1残容量である場合、図7(B)は目標残容量が標準残容量である場合のルックアップテーブルである。 図8は、図1に示したハイブリッド車両のNVECUのCPUが実行する「勾配値学習ルーチン」を示したフローチャートである。 図9は本発明の第2実施形態に係る制御装置のNVECUのCPUが実行する「学習勾配値消去ルーチン」を示したフローチャートである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置(以下、「本制御装置」と称呼する。)について説明する。
<第1実施形態>
(構成)
本発明の第1実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置(以下、「第1装置」と称呼する。)は、図1に示したハイブリッド車両10(以下、単に「車両」とも称呼する。)に適用される。
車両10は、第1発電電動機MG1、第2発電電動機MG2、内燃機関20、動力分配機構30、駆動力伝達機構50、第1インバータ61、第2インバータ62、昇降圧コンバータ63、蓄電池64、パワーマネジメントECU70、バッテリECU71、モータECU72、エンジンECU73及びナビゲーションECU74等を備えている。これらのECUは、一つのECUに統合されてもよい。
ECUは、エレクトリックコントロールユニットの略称であり、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM(又は不揮発性メモリ)及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。
第1発電電動機MG1は、発電機及び電動機の何れとしても機能することができる同期発電電動機である。第1発電電動機MG1は本例において主として発電機としての機能を発揮する。第1発電電動機MG1は、出力軸である第1シャフト41を備えている。
第2発電電動機MG2は、第1発電電動機MG1と同様、発電機及び電動機の何れとしても機能することができる同期発電電動機である。第2発電電動機MG2は本例において主として電動機としての機能を発揮する。第2発電電動機MG2は、出力軸である第2シャフト42を備えている。
内燃機関(以下、単に「機関」とも称呼する。)20は、4サイクル・火花点火式・多気筒内燃機関である。機関20は、周知のエンジンアクチュエータ21を備えている。例えば、エンジンアクチュエータ21には、燃料噴射弁を含む燃料供給装置、点火プラグを含む点火装置、スロットル弁開度変更用アクチュエータ及び可変吸気弁制御装置(VVT)等が含まれる。機関20は、スロットル弁アクチュエータにより図示しない吸気通路に配設されたスロットル弁の開度を変更することによって吸入空気量を変更すること、及び、その吸入空気量に応じて燃料噴射量を変更したりすること等により、機関20の発生するトルク及び機関回転速度(即ち、機関出力)を変更することができるように構成されている。機関20は、機関20の出力軸であるクランクシャフト22にトルクを発生する。
動力分配機構30は周知の遊星歯車装置31を備えている。遊星歯車装置31はサンギア32と、複数のプラネタリギア33と、リングギア34と、を含んでいる。
サンギア32は第1発電電動機MG1の第1シャフト41に接続されている。従って、第1発電電動機MG1はサンギア32にトルクを出力することができる。第1発電電動機MG1は、サンギア32から第1発電電動機MG1に入力されるトルクによって回転駆動されることにより発電することができる。
複数のプラネタリギア33のそれぞれは、サンギア32と噛合するとともにリングギア34と噛合している。プラネタリギア33の回転軸(自転軸)はプラネタリキャリア35に設けられている。プラネタリキャリア35はサンギア32と同軸に回転可能となるように保持されている。プラネタリキャリア35は機関20のクランクシャフト22に接続されている。
リングギア34は、サンギア32と同軸に回転可能となるように保持されている。
プラネタリギア33からサンギア32にトルクが入力されたときには、そのトルクによってサンギア32が回転駆動される。プラネタリギア33からリングギア34にトルクが入力されたときには、そのトルクによってリングギア34が回転駆動される。逆に、サンギア32からプラネタリギア33にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア33が回転駆動される。リングギア34からプラネタリギア33にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア33が回転駆動される。
リングギア34はリングギアキャリア36を介して第2発電電動機MG2の第2シャフト42に接続されている。従って、第2発電電動機MG2はリングギア34にトルクを出力することができる。第2発電電動機MG2は、リングギア34から第2発電電動機MG2に入力されるトルクによって回転駆動されることにより、発電することができる。
更に、リングギア34はリングギアキャリア36を介して出力ギア37に接続されている。従って、出力ギア37は、リングギア34から出力ギア37に入力されるトルクによって回転駆動され得る。リングギア34は、出力ギア37からリングギア34に入力されるトルクによって回転駆動され得る。
駆動力伝達機構50は、車軸51、ディファレンシャルギア52及び駆動軸(ドライブシャフト)53を含んでいる。
車軸51は、出力ギア37とディファレンシャルギア52とを動力伝達可能に接続している。ディファレンシャルギア52は駆動軸53に取り付けられている。駆動軸53の両端には駆動輪54が取り付けられている。従って、出力ギア37からのトルクは車軸51、ディファレンシャルギア52、及び、駆動軸53を介して駆動輪54に伝達される。この駆動輪54に伝達されたトルクによりハイブリッド車両10は走行することができる。
第1インバータ61は、第1発電電動機MG1と、昇降圧コンバータ63を介して蓄電池64と、に電気的に接続されている。従って、第1発電電動機MG1が発電しているとき、第1発電電動機MG1が発生した電力は第1インバータ61及び昇降圧コンバータ63を介して蓄電池64に供給される。反対に、第1発電電動機MG1は昇降圧コンバータ63及び第1インバータ61を介して蓄電池64から供給される電力によって回転駆動させられる。
第2インバータ62は、第2発電電動機MG2と、昇降圧コンバータ63を介して蓄電池64と、に電気的に接続されている。従って、第2発電電動機MG2は昇降圧コンバータ63及び第2インバータ62を介して蓄電池64から供給される電力によって回転駆動させられる。反対に、第2発電電動機MG2が発電しているとき、第2発電電動機MG2が発生した電力は第2インバータ62及び昇降圧コンバータ63を介して蓄電池64に供給される。
なお、第1発電電動機MG1の発生する電力は第2発電電動機MG2に直接供給可能であり、且つ、第2発電電動機MG2の発生する電力は第1発電電動機MG1に直接供給可能である。
蓄電池64は、第1発電電動機MG1又は第2発電電動機MG2を駆動するための電気エネルギーを蓄える蓄電手段であり、充電と放電とを繰り返すことができるリチウムイオン電池等の二次電池により構成されている。蓄電池64には、SOCの検出に用いられる図示しないSOCセンサが取り付けられており、バッテリECU71が蓄電池64のSOCを監視することができるようになっている。
なお、蓄電池64は、放電及び充電が可能な蓄電装置であればよく、リチウムイオン電池だけでなく、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池及び他の二次電池であってもよい。
パワーマネジメントECU70(以下、「PMECU70」とも表記する。)、及び、後述する「バッテリECU71、モータECU72、エンジンECU73及びナビゲーションECU74」は、CAN(Controller Area Network)通信により互いに情報交換可能に接続されている。
PMECU70は、ハイブリッド車両10のシステム起動用スイッチであるパワースイッチ81、アクセル操作量センサ82、ブレーキ操作量センサ83及び車速センサ84等からの出力信号を受信するようになっている。
アクセル操作量センサ82は、運転者により操作可能に設けられた図示しないアクセルペダルの操作量(以下、「アクセル操作量AP」と称呼する。)を表す出力信号を発生するようになっている。アクセル操作量APは加速操作量と表現することもできる。
ブレーキ操作量センサ83は、運転者により操作される図示しないブレーキペダルの操作量BPを表す出力信号を発生するようになっている。
車速センサ84は、ハイブリッド車両10の車速SPD(=Vx)を表す出力信号を発生するようになっている。
PMECU70は、バッテリECU71により取得される蓄電池64の残容量SOCを入力するようになっている。残容量SOCは、蓄電池64に流出入する電流の積算値等に基づいて周知の手法により算出される。
PMECU70は、モータECU72を介して、第1発電電動機MG1の回転速度を表す信号及び第2発電電動機MG2の回転速度を表す信号を入力するようになっている。第1発電電動機MG1の回転速度を表す信号は「MG1回転速度Nm1」と称呼される。第2発電電動機MG2の回転速度を表す信号は「MG2回転速度Nm2」と称呼される。
MG1回転速度Nm1は、モータECU72によって「第1発電電動機MG1に設けられ且つ第1発電電動機MG1のロータの回転角度に対応する出力値を出力するレゾルバ97の出力値」に基づいて算出される。同様に、MG2回転速度Nm2は、モータECU72によって「第2発電電動機MG2に設けられ且つ第2発電電動機MG2のロータの回転角度に対応する出力値を出力するレゾルバ98の出力値」に基づいて算出される。
PMECU70は、エンジンECU73を介して、エンジン状態量センサ99により検出されるエンジン状態を表す出力信号を入力するようになっている。このエンジン状態を表す出力信号には、機関回転速度NE、スロットル弁開度TA、機関の冷却水温THW及び大気圧Pa等が含まれている。
モータECU72は、第1インバータ61、第2インバータ62及び昇降圧コンバータ63に接続されている。モータECU72は、PMECU70からの指令(例えば、「MG1指令トルクTm1*及びMG2指令トルクTm2*」)に基づいて、第1インバータ61、第2インバータ62及び昇降圧コンバータ63に指示信号を送出するようになっている。これにより、モータECU72は、第1インバータ61及び昇降圧コンバータ63を用いて第1発電電動機MG1を制御し、且つ、第2インバータ62及び昇降圧コンバータ63を用いて第2発電電動機MG2を制御するようになっている。
エンジンECU73は、PMECU70からの指令及びエンジン状態量センサ99からの信号に基づいてエンジンアクチュエータ21に指示信号を送出することにより、機関20を制御するようになっている。
ナビゲーションECU(以下、「NVECU」とも称呼する。)74は、ナビゲーションデータベース86、走行データ取得部87、走行環境データ取得部88及び走行データ記憶部89等と電気的に接続されている。
ナビゲーションデータベース(以下、「NVDB」とも称呼する。)86は、地図データ、経路計算データ、画像データ、音声データ及び索引データ等の各種データを格納している。これらのデータは、運転者(又は搭乗者)へのナビゲーションサービスの提供、機関20及び/又は第2発電電動機MG2の運転スケジュールの決定(以下、「計画」とも称呼する。)、及び、蓄電池64の「目標残容量」の決定等に用いられる。
NVDB86の有する各種データは、磁気ディスク(HDD)及び半導体メモリ等の記憶装置に格納されている。
地図データは、地図データ上の各道路を識別するための道路識別情報を含む道路データ、及び、ルート案内に用いられる交差点名称等を含む誘導データ等を含んでいる。
経路計算データは、道路ネットワークの道路区間に関する情報である「リンク情報」、道路ネットワークの交差点に関する情報である「ノード情報」、及び、道路規制に関する情報である「規制情報」等を含んでいる。ノード情報及びリンク情報は、後述する「下り坂探索(対象下り坂区間の探索)」及び「下り坂制御」等において利用される。なお、各リンクにはそのリンクに対応した道路区間の勾配(平均勾配値)、そのリンクに対応した道路区間の両端の地点の標高(標高データ)及びそのリンクに対応した道路区間の距離等が付随している。リンクには個別のID(リンクID)が付与されている。従って、例えば、あるノードと別のノードとの間に道路が新設された場合、それらのノード間のリンクのID(リンクID)及びそのリンクに付随する情報が変更される。経路計算データ及び地図データを含む情報は「地図情報」とも称呼される。
走行データ取得部87は、車両のパワースイッチ81がオンしてからオフするまでの間、所定間隔毎に車両10の現在位置及び走行速度等の走行データを取得する。所定間隔とは、所定時間間隔(例えば、100msec)及び所定距離間隔(例えば、100m)等をいう。
走行データ取得部87は、GPS(Global Positioning System )受信装置を備えている。走行データ取得部87は、このGPS受信装置を用いてGPS衛星が送信するGPS情報を受信する。走行データ取得部88は、受信したGPS情報を解析して車両の位置情報(緯度及び経度)を取得する。このように、走行データ取得部88は車両10の位置情報を取得する「位置情報取得部」とも言うことができる。
走行環境データ取得部88は、日付、時刻、曜日、車両が出発した日時、気象情報、渋滞情報、交通規制情報、道路工事情報及びイベント情報等の車両走行時における車両周辺の走行環境に関する情報、即ち、経路情報を取得して走行環境データとしてNVECU74に提供する。
より具体的には、走行環境データ取得部88は、現在の時刻、日付及び曜日等の日時情報を取得する。更に、走行環境データ取得部89は、例えば、VICS(登録商標)の情報を受信して取得する装置を備えている。VICSの情報は、渋滞情報、事故・故障車・工事情報及び速度規制・車線規制情報等を含んでいる。このように、走行環境データ取得部88は車両10の走行する経路の状況に関する各種情報を取得する「経路情報取得部」とも言うことができる。
走行データ記憶部89は、走行データ取得部87が取得した走行データと、走行環境データ取得部88が取得した走行環境データとを記憶する。更に、走行データ記憶部89は、後述する学習勾配値を記憶する。
NVECU74が行う情報処理には、運転者への経路案内、PMECU70が「下り坂制御」を行うために用いるナビゲーション情報の生成及び提供等がある。経路案内は、NVECU74がユーザインタフェースを用いて現在地から運転者等により設定された目的地までの経路探索を行って運転者に提示し、現在位置を取得しながら運転者を目的地まで誘導する処理である。
(作動の概要)
次に、図2を参照しながら、本制御装置のPMECU70及びNVECU74等が行う「下り坂制御(支援制御)」について説明する。
<下り坂制御の概要>
図2の横軸は車両10の走行予定経路の地点を距離に応じて示す。図2に示した例においては、走行予定経路は、リンク#0からリンク#5に対応する6つの道路区間が含まれている。隣接するリンク同士の接続点はノードである。図2の縦軸は車両10の走行予定経路における道路の標高及び蓄電池64のSOCである。
図2に示した走行予定経路は、標高Hsの平坦な道路から、標高He(標高Hs>標高He)の平坦な道路へと続く下り坂を含む。下り坂は、リンク#2〜リンク#4に対応する3つの区間により構成されている。
第1装置は、蓄電池64の劣化が進むことを抑制するために、残容量上限値「SOCuplmt 」及び残容量下限値「SOClolmt 」を設定し、残容量SOCが残容量上限値SOCuplmt から残容量下限値SOClolmt までの範囲(SOC管理幅)内になるように、残容量SOCを制御(管理)する。
第1装置は、下り坂走行時及び渋滞走行時等を除く通常走行時においては、目標残容量SOCcntrを通常走行時の目標残容量(以下、「標準残容量」とも称呼する。)「SOCcntr-n」に設定する。例えば、残容量上限値SOCuplmt は満充電の80%、残容量下限値SOClolmt は満充電の40%、標準残容量SOCcntr-nは満充電の60%に相当する値にそれぞれ設定される。
通常走行時において、PMECU70は、車両10に要求される駆動力及び/又は制動力を満たすように、且つ、実際のSOCが標準残容量SOCcntr-nに近付くように、機関20、第2発電電動機MG2及び第1発電電動機MG1を制御する。即ち、標準残容量SOCcntr-nは、通常走行時における「目標残容量」である。図2の例において、地点D0における蓄電池64のSOCは、標準残容量SOCcntr-n近傍の値に制御されている。
通常走行中の車両10は地点D1において「下り坂探索」を実行する。下り坂探索については後述する。本例において、リンク#2〜リンク#4に対応する3つの区間が下り坂制御を実行する下り坂区間(以下、「対象下り坂区間」と称呼される場合がある。)に該当するとして説明を続ける。
NVECU74は、所定時間(本例においては、VICS情報が更新される時間間隔である5分)が経過する毎に「下り坂探索」を行う。いま、下り坂探索を行うタイミングにおいて車両10が地点D1に到達していると仮定する。この時点では車両10は通常走行中であって、下り坂制御を実行していない。なお、NVECU74は、車両が所定距離を走行する毎に「下り坂探索」を行ってもよい。
NVECU74は、この「下り坂探索」において、走行予定経路中の「下り坂制御」の対象となる「対象下り坂区間」を特定する。具体的には、NVECU74は、NVDB86の情報に基づいて、走行予定経路に対応するリンク群のうちの単数又は複数の連続したリンク(以下、「第1リンク群」と称呼する。)であり、以下のすべての条件を満たす第1リンク群に対応する区間を「対象下り坂区間」として特定する。但し、以下の条件は一例に過ぎず、これに限定されない。
(1)車両10の現在位置からの距離が一定距離(例えば、半径10km)以内である。
(2)第1リンク群の各リンクに対応する道路区間が何れも所定閾値勾配未満の下り勾配を有する。なお、本例において、勾配はリンクに対応する道路区間を順方向に走行した場合に下り坂であるとき「負の値」となり、上り坂であるとき「正の値」となるように規定されている。従って、車両進行方向の道路区間が下り勾配が大きい急な坂道であるとき、勾配は絶対値が大きい負の値になる。
(3)第1リンク群の開始地点の標高Hsが第1リンク群の終了地点の標高Heよりも高く(Hs>He)、且つ、その差の絶対値(標高差ΔHa=|Hs−He|)が所定標高差(SOC_STL_H)以上である。
(4)第1リンク群に対応する道路区間の合計距離ΔDaが所定距離(SOC_STL_D)以上である。
図2に示した例においては、リンク#2乃至リンク#4からなる第1リンク群が上記(1)乃至(4)の条件を満たすので、リンク#2乃至リンク#4に対応する道路区間(即ち、地点D3から地点D6までの区間)が対象下り坂区間として特定される。NVECU74は、特定された対象下り坂区間の開始地点Dk(即ち、地点D3の緯度・経度)及び特定された対象下り坂区間の終了地点De(即ち、地点D6の緯度・経度)を記憶する。
更に、NVECU74は、「対象下り坂区間」の開始地点(即ち、地点D3)から所定の第1距離(残容量調整距離(HF_SOCC_DIST))だけ手前にある地点Dsを特定し、その地点の緯度・経度を「下り坂制御の開始地点Ds」の緯度・経度としてPMECU70に通知する。なお、NVECU74は、地点Dsに最も近く且つ地点Dsよりも車両10に近いノードの地点を地点Dsと特定し直してもよい。換言すると、第1距離はある程度の幅がある距離であってもよい。下り坂制御開始地点Dsから対象下り坂区間の開始地点Dk(地点D3)までの区間は「プレユース区間」と称呼される場合がある。なお、図2に示した例においては、残容量調整距離(HF_SOCC_DIST)とリンク#1に対応する区間の距離とが一致している。また、プレユース区間と対象下り坂区間とを合わせた区間は、下り坂制御を実行する区間であるので、「制御対象区間又は下り坂制御区間」とも称呼される。
更に、NVECU74は、下り坂制御開始地点Ds、対象下り坂区間の開始地点Dk(即ち、地点D3)、及び、下り坂制御終了地点De(対象下り坂区間の終了地点De、地点D6)が更新されたとき、これらの地点についてPMECU70に送信する。
PMECU70(及びバッテリECU71)は、車両10の現在地(現在位置)をNVECU74から随時取得していて、現在地が下り坂制御開始地点Dsに一致すると(即ち、車両10が図2の地点D2に到達すると)、下り坂制御の一部である目標残容量低下制御を実行する。より具体的に述べると、PMECU70(及びバッテリECU71)は、現在地が下り坂制御開始地点Dsに一致すると、目標残容量SOCcntrを標準残容量SOCcntr-nから下り坂制御時の目標残容量(便宜上、「低残容量」又は「第1残容量」とも称呼される。)SOCcntr-dに変更する。目標残容量SOCcntrの推移は、図2中の一点鎖線にて示される。下り坂制御時の目標残容量SOCcntr-dは通常時の目標残容量SOCcntr-n(満充電時の60%)よりも小さい値であり、例えば、満充電時の50%に設定される。
ところで、ハイブリッド車両10は、ハイブリッド走行モード(HVモード)にて走行する。ハイブリッド走行モードは、例えば、特開2013−154718号公報及び特開2013−154715号公報等に記載された周知のモードである。
簡単に述べると、ハイブリッド走行モードは、車両10を走行させるにあたり、第2発電電動機MG2に加えて内燃機関20を用いることを許容する走行モードである。具体的には、ハイブリッド走行モードは、第2発電電動機MG2を駆動するとともに内燃機関20をその運転効率が最大となる動作点にて運転し、これら両方の出力により車両10に要求される要求トルク(要求駆動力、即ち、ユーザが要求するユーザ要求トルク)を満たしながら車両10を走行させるモードである。
この走行モードにおいては、内燃機関20に要求される出力が閾値未満であるとき(即ち、内燃機関20を最適動作点にて運転できない場合)、内燃機関20の運転は停止される。一方、内燃機関20に要求される出力が閾値以上であるとき内燃機関20がその要求出力を満足するように最適動作点にて運転され、その結果として要求トルクに対して不足するトルク(駆動力)が第2発電電動機MG2により補われ、同時に内燃機関20の出力によって蓄電池64が充電される。更に、残容量SOCが目標残容量SOCcntrに対して小さくなるほど、内燃機関20に対する「蓄電池64を充電するために要求される出力」は大きくなる。そのため、残容量SOCが小さくなると内燃機関20が運転され易くなる。
なお、残容量SOCが残容量下限値SOClolmt 以下になると、内燃機関20が仮に最適動作点にて運転できない状況にあっても強制的に運転され、内燃機関20の出力によって第2発電電動機MG2及び第1発電電動機MG1が発生した電力により蓄電池64が充電される。即ち、強制充電が行われる。
プレユース区間において、PMECU70は、残容量SOCが目標残容量SOCcntr-dに近付くように第2発電電動機MG2を運転させ、電力を消費することにより残容量SOCを低下させる(図2の実線S1を参照。)。
図2に示した例では、車両10がプレユース区間を走行して対象下り坂区間の開始地点D3に到達するまでに、残容量SOCが第1残容量SOCcntr-dまで低下している。つまり、前述の残容量調整距離HF_SOCC_DISTは、第2発電電動機MG2を作動させて蓄電池64に蓄えられた電力を消費することにより、蓄電池64のSOCを標準残容量SOCcntr-nから下り坂制御時の第1残容量SOCcntr-dに近付けるために十分な距離として設定される。残容量調整距離HF_SOCC_DISTは、例えば5km程度に設定されるが、車両10の走行経路や走行条件によっては、5kmよりも短くてもよいし、長くてもよい。
車両10が対象下り坂区間の走行を開始すると、第1発電電動機MG1及び第2発電電動機MG2を用いた回生制動が頻繁に行われるようになる。その結果、回生制動により発生した電力(回生エネルギー)が蓄電池64に供給されるので、残容量SOCは徐々に上昇していく。換言すると、NVECU74は、回生エネルギーが走行のために使用されるエネルギーを上回り、その結果、残容量SOCが上昇するような下り坂を対象下り坂区間として特定する。
PMECU70(及びバッテリECU71)は、車両10の現在地が下り坂制御終了地点Deに一致すると(即ち、車両10が図2の地点D6に到達すると)、下り坂制御(本例では目標残容量低下制御)を終了する。より具体的に述べると、PMECU70(及びバッテリECU71)は、目標残容量SOCcntrを、第1残容量SOCcntr-dから標準残容量SOCcntr-nに変更する(戻す)。その後、車両10は平坦路(リンク♯5に対応する区間)を走行する。従って、残容量SOCは次第に通常時の目標残容量SOCcntr-nに近付く。なお、NVECU74がPMECU70に対し、車両の現在地が「地点Ds,Dk及びDe」に到達した旨の通知を行い、PMECU70はその通知に従って下り坂制御の開始及び終了を行っても良い。
ところで、対象下り坂区間が実際には走行予定経路中に存在しているにもかかわらず、地図情報に含まれる勾配(又は、地図情報に含まれる標高に基づいて計算される勾配)が実際の勾配と相違しているために、NVECU74(又は、PMECU70)が対象下り坂区間が存在しないと誤判定した場合について説明する。この場合、実際の残容量SOCは図2において二点鎖線S2にて示されるように変化し、残容量SOCが下り坂の走行中に残容量上限値SOCuplmt に到達する。そのため、PMECU70は残容量SOCが残容量上限値SOCuplmt を超えないように、回生制動により発生する電力(回生エネルギー)の蓄電池64への供給を中止する。従って、この場合、蓄電池64に回収されない回生エネルギーは熱エネルギー等に変換されて消費されてしまう。
これに対し、対象下り坂区間が実際には走行予定経路中に存在していないにもかかわらず、地図情報に含まれる勾配(又は、地図情報に含まれる標高に基づいて計算される勾配)が実際の勾配と相違しているために、NVECU74(又は、PMECU70)が対象下り坂区間が存在していると誤判定した場合について説明する。この場合、実際の残容量SOCは図2の地点D3までは実線S1にて示されるように変化し、地点D3以降は例えば破線S3にて示されるように変化する。そして、図2においては、地点D5と地点D6との間においてSOCはSOC下限値SOClolmt に到達し、PMECU70は機関20を運転してSOCがSOC下限値SOClolmt を下回らないように蓄電池64の強制充電を行う。よって、車両10の燃費が悪化する。
このように対象下り坂区間を精度良く探索できない原因の一つは、NVDB86に記憶されている地図情報に含まれる勾配情報(勾配そのもの、又は、勾配を求めるために必要な標高等のデータ)が地勢データに基づいて作成されていることによる。例えば、道路区間がトンネル内にある場合、その道路区間は平坦であったとしても、地勢データはトンネルが設けられている山の各地点の標高に基づいて作成されるため、勾配が存在することを示す場合がある。
第1装置は、このような理由によって対象下り坂区間を精度良く探索できないという問題を次のようにして解決する。即ち、第1装置は、車両10がある道路区間(リンクに相当する区間)を走行しているとき、その道路区間の平均勾配を車両10が備えるセンサを用いて算出し、その道路区間を通過し終えた時点においてその道路区間の勾配(学習勾配値)を「算出した平均勾配データ」に基づいて更新・学習(記憶)する。同時に、第1装置は、その学習された学習勾配値と、その学習勾配値に対応する道路区間の距離とからその道路区間の始点と終点との標高差を計算し学習(記憶)する。これらの学習される値は実勾配情報と総称される。そして、第1装置は、対象下り坂区間の探索を行う場合、その実勾配情報が得られている道路区間に対してはその実勾配情報を用い、そうでない道路区間についてはNVDB86に記憶されている地図情報に含まれる勾配情報(即ち、既計測勾配情報)を用いる。これにより、より実際に近い勾配に基づく情報(勾配値及び標高等)を用いて対象下り坂区間の探索が行われる可能性が高くなるので、上述した誤認識を回避できる可能性が高くなる。従って、下り坂制御をより適切な状況で行う可能性が高くなるので、車両の燃費性能をより高めることができる可能性が増大する。
(実際の作動)
次に、第1装置の実際の作動について説明する。
<支援計画の決定>
NVECU74(実際にはそのCPU)は、一定時間(例えば、VICS情報が更新されるインターバルである5分)が経過する毎に図3にフローチャートにより示した支援計画決定ルーチンを実行するようになっている。従って、NVECU74は所定のタイミングにてステップ300から処理を開始してステップ305に進み、車両10の現在の位置(現在地)、目的地及び最新の道路情報等を取得し、それらとNVDB86に記憶されている地図情報とに基づいて、車両10の走行予定経路を決定する。
次いで、NVECU74はステップ310に進み、先読み情報更新が必要であるか否かを判定する。先読み情報更新が必要である場合とは、例えば、車両10の目的地が運転者の操作によって設定又は変更されたとき、車両10の走行経路が変更されたとき(設定された走行経路から車両10が離脱したとき)及びVICS等の交通情報の更新があったとき等である。
上記のような理由により先読み情報の更新が必要であると判定した場合、NVECU74はステップ310にて「Yes」と判定してステップ315に進んで、走行予定経路を構成する道路区間であって車両10の現在位置から10km程度の範囲内に存在している道路区間に関する情報を取得する。この取得される走行予定経路に関する情報には、走行予定経路上の各道路区間(リンク)の既計測勾配情報(即ち、NVDB86が記憶している地図情報に含まれる勾配に関する情報であり、勾配値(ナビ地図勾配値)を含む。)が含まれる。このとき、NVECU74は、既計測勾配情報が取得された「走行予定経路を構成する道路区間」の総数NLを抽出しておく。
次に、NVECU74は、ステップ320に進んで、道路区間数カウンタiの値を「1」に設定する。同時に、NVECU74は、走行予定経路を構成する道路区間について、車両10の現在地が属する道路区間を1番目の道路区間と規定し、次の道路区間を2番目の道路区間、その次の道路区間を3番目の道路区間・・・というように、道路区間に便宜上の順番を付する。
次いで、NVECU74は、ステップ325に進んで図4に示した「勾配値読込みルーチン(勾配情報読込みルーチン)」を実行する。従って、NVECU74は図4のステップ400から処理を開始してステップ410に進み、i番目の道路区間(この場合、iの値は「1」)について、車両10が過去に走行した際に取得した実勾配情報(「学習勾配値」を含む。)が走行データ記憶部89に記憶されているか否かを判定する。換言すると、NVECU74は、i番目の道路区間について実勾配情報が学習済みであるか否かを判定する。なお、学習勾配値を含む実勾配情報の計算・学習方法については後述する。
i番目の道路区間の「実勾配情報」が走行データ記憶部89に記憶されている場合、NVECU74はステップ410にて「Yes」と判定してステップ420に進み、i番目の道路区間の「実勾配情報」を取得し、その情報をi番目の道路区間の勾配情報としてRAMに記憶する。一方、i番目の道路区間の「実勾配情報」が走行データ記憶部89に記憶されていない場合、NVECU74はステップ410にて「No」と判定してステップ440に進み、i番目の道路区間の「NVDB86に記憶されている既計測勾配情報」を取得し、その情報をi番目の道路区間の勾配情報としてRAMに記憶する。次いで、NVECU74はステップ430に進んで、道路区間iの値が道路区間総数NL以上となったか(即ち、先読み範囲内の道路区間に対する勾配情報の取得を終了したか)否かを判定する。
現時点において、iの値は「1」であり、道路区間総数NLに達していない。即ち、ステップ315にて取得した道路区間のすべてについての勾配情報の取得は終了していない。よって、NVECU74はステップ430にて「No」と判定してステップ450に進み、道路区間数カウンタiの値を「1」だけ増加させてステップ410に戻る。
NVECU74は、このような処理を繰り返し、i番目の道路区間の勾配情報として、「学習勾配値を含む実勾配情報」及び「ナビ地図勾配値を含む既計測勾配情報」の何れかを読み込む。そして、iの値が道路区間総数NLに一致すると(即ち、ステップ315にて取得した道路区間のすべてについての勾配情報の取得が終了すると)、NVECU74は、ステップ430にて「Yes」と判定してステップ495を経由し、図3のステップ330に進む。
NVECU74はステップ330にて「ステップ315において情報を取得した走行予定経路を構成するリンク群(道路区間群)」の中から上述した条件(1)乃至(4)を満たす第1リンク群を探索し、そのような第1リンク群が存在すればその第1リンク群を特定する。即ち、NVECU74は、対象下り坂区間を特定する。より具体的に述べると、NVECU74は、対象下り坂区間が存在する場合、対象下り坂区間の開始地点Dkと終了地点Deとを決定する。
次に、NVECU74はステップ335に進み、走行予定経路中に対象下り坂区間が含まれているか否かを判定する。走行予定経路中に対象下り坂区間が含まれていなければ、NVECU74はステップ335にて「No」と判定し、ステップ395に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、この場合、下り坂制御は実行されない。
これに対し、走行予定経路中に対象下り坂区間が含まれていると、NVECU74はステップ335にて「Yes」と判定してステップ340に進み、対象制御区間(下り坂制御を行うべき区間)を特定する。より具体的に述べると、NVECU74は、対象下り坂区間の開始地点Dkから第1距離(残容量調整距離(HF_SOCC_DIST))だけ手前にある地点を下り坂制御開始地点Dsとして決定する。なお、対象制御区間の終了地点は、対象下り坂区間の終了地点Deである。
次に、NVECU74はステップ345に進み、地点Ds,Dk及びDeを自身のRAMに格納するとともにPMECU70に送信する。その後、NVECU74はステップ395に進み、本ルーチンを一旦終了する。PMECU70は、地点Ds、Dk及びDeの情報がNVECU74から送信されると、それらの情報をPMECU70のRAMに格納する。
このように、ステップ345にて制御対象区間の地点Ds、Dk及びDeをPMECU70に送信すると、NVECU74は、ステップ395に進んで支援計画決定ルーチンを一旦終了する。なお、NVECU74は、ステップ310において先読み情報の更新が必要ではない場合、「No」と判定してステップ395に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
<下り坂制御>
PMECU70(実際にはそのCPU)は、下り坂制御を実行するため図5にフローチャートにより表された「下り坂制御ルーチン」を所定の時間が経過する毎に実行する。従って、適当なタイミングとなると、PMECU70は、図5のステップ500から処理を開始してステップ505に進み、PMECU70のRAM内に下り坂制御区間の開始地点Ds及び終了地点Deの少なくとも一方が格納されているか否かを判定する。
開始地点Ds及び終了地点Deの少なくとも一方が設定されていれば、PMECU70はステップ505にて「Yes」と判定してステップ510に進み、GPS受信装置(走行データ取得部87)が取得した現在位置DnをNVECU74から通信により受け取る。次いでPMECU70は、ステップ515に進み、現在位置Dnが開始地点Dsに一致しているか否かを判定する。
現在位置Dnが開始地点Dsに一致(実際には、±数10m)していれば、PMECU70はステップ515にて「Yes」と判定してステップ520に進み、下り坂制御を開始する。このとき、PMECU70は、目標残容量SOCcntrを標準残容量SOCcntr-nより小さい第1残容量SOCcntr-dに変更する。更に、PMECU70は、開始地点DsのデータをRAMから消去する。次いでPMECU70はステップ595に進み、本ルーチンを一旦終了する。
一方、現在位置Dnが開始地点Dsと一致していなければ(開始地点Dsが消去されている場合を含む。)、PMECU70はステップ515にて「No」と判定してステップ525に進み、現在位置Dnが終了地点Deと一致しているか否かを判定する。
現在位置Dnが終了地点Deと一致していなければ、PMECU70はステップ525にて「No」と判定してステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、現在位置Dnが終了地点Deに一致していれば、PMECU70はステップ525にて「Yes」と判定してステップ530に進み、下り坂制御を終了する。即ち、PMECU70は目標残容量SOCcntrを標準残容量SOCcntr-nに変更する。更に、PMECU70は、終了地点De(及び、対象下り坂区間の開始地点Dk)のデータをRAMから消去する。次いで、PMECU70はステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
なお、開始地点Ds及び終了地点Deがいずれも設定されていなければ、PMECU70はステップ505にて「No」と判定してステップ595に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
<車両走行制御>
PMECU70(実際にはそのCPU)は、十分に短い一定時間(例えば、8ms)が経過する毎に図6にフローチャートにより示した車両走行制御ルーチンを実行するようになっている。従って、PMECU70は所定のタイミングにてステップ600から処理を開始してステップ605に進み、ユーザ要求トルクTuをアクセル操作量AP及び車速SPDに基づいて取得するとともに、ユーザ要求トルクTuに車速SPDを乗じることにより車両要求出力Pv*(ユーザ要求出力Pu*)を取得する。
次に、PMECU70はステップ610に進み、下り坂制御が行われているか否かを判定する。図5に示した下り坂制御ルーチンによって下り坂制御が行われているときは、PMECU70はステップ610にて「Yes」と判定してステップ615に進み、図7の(A)に示したルックアップテーブルMapPb*(SOC−SOCcntr-d)を後述するバッテリ充電要求出力Pb*を決定するためのルックアップテーブルとして設定する。
次いで、PMECU70はステップ620に進み、残容量SOCと、第1残容量SOCcntr-dと、ステップ615にて設定したルックアップテーブルMapPb*(SOC−SOCcntr-d)とに基づいてバッテリ充電要求出力Pb*を決定する。
このテーブルによれば、現時点の残容量SOCと目標残容量(第1残容量)SOCcntr-dとの差(=SOC−SOCcntr-d)が正の値であるとき(即ち、SOC>SOCcntr-dの場合)、充電要求出力Pb*は負の値となり、差(=SOC−SOCcntr-d)の絶対値が大きいほど絶対値が大きくなるように決定される。一方、差(=SOC−SOCcntr-d)が負の値であるとき(即ち、SOC<SOCcntr-dの場合)、充電要求出力Pb*は正の値となり、差(=SOC−SOCcntr-d)の絶対値が大きいほど絶対値が大きくなるように決定される。
これに対し、下り坂制御が行われていないときは、PMECU70はステップ610にて「No」と判定してステップ660に進み、図7の(B)に示したルックアップテーブルMapPb*(SOC−SOCcntr-n)をバッテリ充電要求出力Pb*を決定するためのルックアップテーブルとして設定する。このテーブルは、その横軸が図7の(A)の横軸と異なっている点を除き同一である。その後、PMECU70はステップ620に進み、残容量SOCと、標準残容量SOCcntr-nと、ステップ660にて設定したルックアップテーブルMapPb*(SOC−SOCcntr-n)とに基づいてバッテリ充電要求出力Pb*を決定する。
ところで、実際の残容量SOCが目標残容量SOCcntrよりも大きい場合、バッテリ充電要求出力Pb*は負の値を示す。一方、標準残容量SOCcntr-nは第1残容量SOCcntr-dよりも大きい値である。よって、残容量SOCが所定(任意)の値であるとき、バッテリ充電要求出力Pb*がより小さくなるのは、目標残容量SOCcntrが第1残容量SOCcntr-dに設定されている場合である。つまり、下り坂制御を行っているときは、下り坂制御を行っていないときよりも充電要求出力がPb*が小さい。結果として、下り坂制御を行っているときは、機関20がより運転されにくい状態となる。換言すると、下り坂制御を行っていないときは、下り坂制御を行っているときに比べ、機関20がより運転され易くなる。
次に、PMECU70はステップ625に進み、残容量SOCが残容量下限値SOClolmt よりも大きいか否かを判定する。残容量SOCが残容量下限値SOClolmt よりも大きい場合、PMECU70はステップ625にて「Yes」と判定し、ステップ635に直接進む。これに対し、残容量SOCが残容量下限値SOClolmt 以下である場合、PMECU70はステップ625にて「No」と判定してステップ630に進み、充電要求出力Pb*に非常に大きい値(後述する機関始動閾値Pethよりも大きい値)に設定し、その後、ステップ635に進む。
PMECU70はステップ635にて、車両要求出力Pv*と充電要求出力Pb*と損失(一定値)Plossとの和を機関要求出力Pe*として算出する。
次に、PMECU70はステップ640に進み、機関要求出力Pe*が機関始動閾値Pethよりも大きいか否かを判定する。機関始動閾値Pethは内燃機関20が所定の運転効率よりも高い運転効率にて運転され得る値に設定されている。
機関要求出力Pe*が機関始動閾値Pethよりも大きい場合、PMECU70はステップ640にて「Yes」と判定してステップ645に進み、機関停止中(内燃機関20の運転が停止中)であるか否かを判定する。機関停止中であると、PMECU70はステップ650に進んで内燃機関20を始動させ、ステップ655に進む。これに対し、機関停止中でなければ、PMECU70はステップ645からステップ655に直接進む。そして、PMECU70は、ステップ655において、内燃機関20及び第2発電電動機MG2(実際には、更に第1発電電動機MG1)を周知の手法に従って制御し、内燃機関20及び第2発電電動機MG2の両方からの出力を用いて車両10を走行させる。即ち、車両10はハイブリッド走行を行う。
一方、機関要求出力Pe*が機関始動閾値Peth以下である場合、PMECU70はステップ640にて「No」と判定してステップ665に進み、機関運転中(内燃機関20が運転中)であるか否かを判定する。機関運転中であると、PMECU70はステップ670に進んで内燃機関20の運転を停止させ、ステップ675に進む。これに対し、機関運転中でなければ、PMECU70はステップ665からステップ675に直接進む。そして、PMECU70は、ステップ675において、第2発電電動機MG2を周知の手法に従って制御し、第2発電電動機MG2の出力のみを用いて車両10を走行させる。即ち、車両10は電動機走行(電気走行)を行う。
なお、係る駆動力制御は周知であり、例えば、特開2009−126450号公報(米国公開特許番号 US2010/0241297)、特開平9−308012号公報(米国出願日1997年3月10日の米国特許第6,131,680号)、特開2013−154720号公報、特開2013−154718号公報及び特開2013−154715号公報等に詳細に記載されている。
<回生制動制御>
更に、PMECU70は、図示しないルーチンを実行することにより、アクセル(アクセルペダル)操作量APが「0」であるとき、ブレーキペダルの操作量BPに基づいて、車両10に要求される要求制動力を決定する。そして、PMECU70は、その要求制動力を要求回生制動力と要求摩擦制動力とに分配し、要求回生制動力が回生制動により発生するように第2発電電動機MG2を制御するとともに、要求摩擦制動力が図示しない摩擦ブレーキ装置により発生するように図示しない油圧ブレーキアクチュエータを制御する。なお、PMECU70は、残容量SOCが残容量上限値SOCuplmt を超えない範囲で、できるだけ要求回生制動力が大きくなるように要求回生制動力を決定する。
<勾配値学習>
NVECU74(実際にはそのCPU)は、所定時間が経過する毎に図8にフローチャートにより示した勾配値学習ルーチン(実勾配情報取得・学習ルーチン)を実行するようになっている。従って、NVECU74は所定のタイミングにてステップ800から処理を開始してステップ810に進み、任意の道路区間j(リンクjに対応する道路区間)の一方の端点(一方のノードに対応する地点)から他方の端点(他方のノードに対応する地点)まで走行したか否かを判定する。
ステップ810における判定結果が「No」である場合、NVECU74はステップ820に進み、短区間標高差ΔHight、標高差積算値ΣΔHight、短区間走行距離ΔL及び走行距離積算値ΣΔLを更新する。これらの値の具体的更新方法については後述する。その後、NVECU74はステップ895に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
ステップ810における判定結果が「Yes」である場合、NVECU74はステップ825に進み、通過した道路区間jの平均勾配S_aveを算出する。この算出方法についても後述する。次に、NVECU74はステップ830に進み、車両10が道路区間jを順方向に走行したのか逆方向に走行したのかを判定する。
車両10が道路区間jを順方向に走行していれば、NVECU74はステップ840に進み、道路区間jの暫定勾配値として平均勾配S_aveを格納する。これに対し、車両10が道路区間jを逆方向に走行していれば、NVECU74はステップ850に進み、道路区間jの暫定勾配値として平均勾配S_aveの符号を反転させた値(即ち、−平均勾配S_ave)を格納する。
その後、NVECU74はステップ860に進み、後述する(6)式に従って、道路区間jの学習勾配値を更新し、道路区間jと関連付けて走行データ記憶部89に記憶(格納)する。即ち、道路区間jの勾配値を学習する。更に、NVECU74は、その更新した学習勾配値に道路区間jの距離を乗じて学習標高差を算出し、その学習標高差も道路区間jと関連付けて走行データ記憶部89に記憶(格納)する。即ち、NVECU74はステップ860にて実勾配情報を学習する。次いで、NVECU74はステップ870に進み、各値(ΔHight、ΣΔHight、ΔL、ΣΔL及びS_ave等)をクリアし、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
<平均勾配S_aveの算出及び学習勾配値の更新>
次に、NVECU74が行う平均勾配S_aveの算出及び学習勾配値の更新(即ち、勾配値の学習)について説明する。
1.平均勾配S_aveの算出
NVECU74は、先ず、車両10が走行時に受ける抵抗加速度G_r(m/s)及びロードロード加速度G_road(m/s)より、勾配加速度(以下、「勾配抵抗」とも称呼する。)G_slopeを演算する。
NVECU74は、道路区間内において比較的短い所定時間毎又は所定距離毎に(即ち、短区間を走行する毎に)勾配抵抗G_slopeを演算する。即ち、NVECU74は、車両10が道路区間内を走行しているときに複数の勾配抵抗G_slopeを算出する。
ところで、抵抗加速度G_r(m/s)は、下記(1)式により表すことができる。

G_r = G_fx + G_vx + G_air (1)
(1)式において、G_fx(m/s)は、車両10の駆動力Fxと重量Mとから演算される「推定加速度」である(G_fx = Fx/M)。
G_vx(m/s)は、車速の微分値dVx/dtから演算される「実加速度」である(G_vx = dVx/dt)。
G_air(m/s)は、車速の二乗から演算される「空気抵抗加速度」である(G_air = K・Vx (Kは定数))。
一方、路面に依存する抵抗加速度G_rは、下記(2)式に示すように、勾配抵抗G_slopeと、ロードロード(走行抵抗)に依存するロードロード加速度G_road の和として表すことができる。

G_r = G_slope + G_road (2)

ロードロードとは、駆動源から路面までの間において生じる抵抗であり、駆動輪54と路面との間において発生する路面抵抗及び駆動源で発生した駆動力を伝達する駆動系において発生する抵抗等が含まれる。
よって、勾配抵抗G_slopeは(1)乃至(2)式から下記の(3)式として表すことができる。

G_slope = G_r − G_road
= G_fx + G_vx + G_air − G_road
= Fx/M + dVx/dt + K・Vx −G_road (3)

駆動力Fxは、例えば、エンジン状態量センサ99に含まれる機関20の回転速度センサにより検出された現在の機関回転速度NE及び図示しないシフトポジションセンサにより検出された現在の変速機の変速段の状態等に基づいて算出される。なお、駆動力Fxは、アクセル操作量センサ82により検出された現在のアクセル開度に基づいて算出されてもよい。更に、駆動力Fxは、別途算出される駆動トルク、回生制動トルク及び油圧制動トルク等の値を用いて算出されてもよい。
車速Vxは、車速センサ84から取得される。車重M、定数、ロードロード加速度G_roadは、予め定められ、NVECU74のROMに記録されている。NVECU74は、これらの値を(3)式に代入することにより、勾配抵抗G_slopeを算出することができる。
NVECU74は、算出した勾配抵抗G_slopeから下記の(4)式に示した短区間標高差ΔHightを算出する。

ΔHight = (G_slope/9.8)×ΔL (4)

ΔLは車両10の短区間走行距離であり、車速Vxとサンプリング時間Tsとの積により算出される値である。従って、NVECU74は、リンク内における短区間標高差ΔHightの総和である標高差をリンク長Lで除することにより、リンクの平均勾配S_ave を算出する。

S_ave = ΣΔHight/L (5)

なお、勾配抵抗G_slopeについては、例えば、特開2014−24487号公報に詳細に記載されている。
2.学習勾配値の更新
NVECU74は、図8のステップ860において、以下のように学習勾配値を更新する。即ち、NVECU74は、ステップ860に進んだとき、走行データ記憶部89に記憶されている道路区間jについての平均勾配の記憶値(学習勾配値の前回値)S_ave_mと、ステップ825乃至ステップ850の処理により求めた道路区間jの勾配値S_aveと、を下記の(6)式に適用することにより、新たな記憶値(学習勾配値)S_ave_newを算出する。

S_ave_new = S_ave × α + S_ave_m × (1−α) (6)

上記(6)式中のαは、0<α<1を満たす任意の正の定数である。但し、前回値が存在しない場合、即ち、1回目の学習である場合には、αは「1」に設定される。
なお、NVECU74は、実勾配情報として、エンジン状態量センサ99に含まれる大気圧センサの出力値に基づいて算出してもよい。具体的には、NVECU74は、リンク両端における大気圧センサの出力値を取得し、その差分値とリンクの長さとから勾配を算出する。
以上、説明したように、第1装置は学習勾配値を含む実勾配情報が走行データ記憶部89に格納されている場合には、その実勾配情報を対象下り坂区間を探索するための勾配情報として取得する(ステップ420)。第1装置は実勾配情報が走行データ記憶部89に格納されていない場合には、ナビ地図勾配値を含む既計測勾配情報を対象下り坂区間を探索するための勾配情報として取得する(ステップ440)。その結果、より精度の高い勾配情報を用いて対象下り坂区間を探索することができる。従って、適正な区間において下り坂制御を実行することができるので、燃費向上効果を十分に発揮させることができる。
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置(以下、「第2装置」と称呼する。)は、NVDB86に記憶された道路区間(道路区間に割り振られたリンクID)に変更があった場合に、その道路区間に対応する「学習勾配値を含む実勾配情報」を走行データ記憶部89から消去する点のみにおいて、第1装置と相違している。
より具体的に述べると、第2装置のNVECU74は、図9にフローチャートにより示した実勾配情報消去ルーチン(学習勾配値消去ルーチン)を、第1装置のNVECU74が実行するルーチンに加えて実行する。実勾配情報消去ルーチンは所定時間が経過する毎に実行される。従って、NVECU74は所定のタイミングにてステップ900から処理を開始し、ステップ910に進んで「任意の道路区間iが変更されたか(即ち、道路区間iに対応するリンクiのリンクIDが変更されたか)否か」を判定する。このような道路区間iの変更及び変更された道路区間iについての地図情報は、例えば、外部のセンター等から送信され、NVECU74が備える通信装置によって受信される。
道路区間iが変更された場合、NVECU74はステップ910にて「Yes」と判定してステップ920に進み、道路区間iについての学習勾配値を含む実勾配情報を消去する。これに対し、道路区間iが変更されていない場合、NVECU74はステップ910にて「No」と判定し本ルーチンを一旦終了する。
例えば、道路が新設されたことに対応してNVDB86に新しい道路情報が追加され、それにより、それまで記憶していた道路区間が変更されたとき、その道路区間に対応する学習勾配値を含む実勾配情報は、もはや正しい情報ではなくなっている。従って、このような場合、第2装置は、走行データ記憶部89に記憶されたその道路区間に対応する実勾配情報を消去して、対象下り坂区間の探索に使用されないようにする。その結果、第2装置は、道路区間が変更になった場合に、下り坂区間の探索を精度良く実行することができるので、車両の燃費性能を向上することができる。
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る制御装置は、下り坂制御によりもたらされる燃費改善効果をより確実に享受し得る。なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。以下、そのような変形例を列挙する。
(1)NVECU74は、車両10が所定距離を走行する毎に図3に示したルーチンを実行してもよい。
(2)PMECU70が、図3のルーチンの一部又は全部を実行してもよい。その場合、PMECU70はNVECU74から必要な情報を取得すればよい。
(3)PMECU70が、図8のルーチンの一部又は全部を実行してもよい。
(4)PMECU70又はNVECU74は、車両10が「下り坂制御の制御対象区間の終了地点De」を通過したことを、道路の勾配の大きさが所定勾配未満になったことをもって検出してもよい。
(5)PMECU70又はNVECU74は、下り坂制御の制御対象区間の開始地点Dsから終了地点Deまでの区間において、下り坂制御として目標残容量低下制御を実行していた。しかし、目標残容量低下制御は、車両10が、プレユース区間を通過している場合にのみ実行されてもよく、プレユース区間を通過している場合と、対象下り坂区間の開始地点Dkから、開始地点Dkと終了地点Deとの間の時点Dpまでの区間を通過している場合とにおいて実行されてもよい。
10…ハイブリッド車両、20…内燃機関、50…駆動力伝達機構、64…蓄電池、70…パワーマネジメントECU、71…バッテリECU、72…モータECU、73…エンジンECU、74…ナビゲーションECU。

Claims (2)

  1. 車両の駆動源としての内燃機関及び同駆動源としての電動機、並びに、前記電動機に電力を供給する蓄電池を搭載し、前記電動機を用いて回生制動を行うとともに同回生制動により発生した電力を前記蓄電池に充電可能であり且つ前記内燃機関の出力を用いて発電した電力を前記蓄電池に充電可能に構成されたハイブリッド車両に適用され、
    前記車両に要求される要求駆動力を満たすように且つ前記蓄電池の残容量が標準残容量に設定された目標残容量に近付くように前記内燃機関及び前記電動機を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、
    地図情報を記憶する第1記憶手段と、
    前記地図情報に基づいて前記車両の現在地から目的地までの走行予定経路を決定する予定経路決定手段と、
    前記走行予定経路を構成する道路区間のそれぞれに対して前記第1記憶手段に記憶されている勾配に関する既計測勾配情報に基づいて同走行予定経路内の所定の条件を満たす対象下り坂区間を探索し、前記対象下り坂区間がある場合に同対象下り坂区間の開始地点よりも所定の第1距離だけ手前にある下り坂制御開始地点から同対象下り坂区間の終了地点までの区間のうちの少なくとも同下り坂制御開始地点から同対象下り坂区間の開始地点までの区間を含む制御区間を決定する制御区間決定手段と、
    前記制御区間を前記車両が走行するとき前記目標残容量を前記標準残容量よりも小さい第1残容量に変更する下り坂制御を実行する制御実行手段と、
    前記車両が道路区間を走行したときに同走行した道路区間の実際の勾配に関する実勾配情報を、前記車両が備えるセンサにより検出された値に基づいて同走行した道路区間における平均勾配として取得する実勾配情報取得手段と、
    前記実勾配情報を前記道路区間と関連付けて記憶する第2記憶手段と、
    を備え、
    前記制御区間決定手段は、
    前記対象下り坂区間を探索する場合、前記走行予定経路を構成する道路区間に対して前記実勾配情報が前記第2記憶手段に記憶されているときには、その実勾配情報が記憶されている道路区間に対する前記既計測勾配情報に代えて前記実勾配情報を使用して前記対象下り坂区間を探索するように構成された、
    ハイブリッド車両の制御装置。
  2. 請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
    前記地図情報の道路区間が変更された場合、前記変更された道路区間に対する前記実勾配情報を前記第2記憶手段から消去する消去手段を備えた制御装置。
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