JP6766562B2 - ハイブリッド車 - Google Patents

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Description

本明細書は、走行用にエンジンとモータを備えるハイブリッド車を開示する。特に、走行中の騒音を考慮してエンジン始動のポイントを特定するハイブリッド車を開示する。
ハイブリッド車は、エンジンとモータの双方で走行するHVモードと、エンジンを停止してモータのみで走行するEVモードを自動的に切り換えながら走行する。特許文献1には、EVモードで走行中に、予定経路の道路勾配に基づいてエンジンの始動タイミングを決定する技術が開示されている。その技術は、予定経路上の道路勾配に基づいて、その地点において要求される駆動力がエンジン始動の駆動力閾値を超える地点をエンジン始動予定地点として設定する。特許文献1の技術は、エンジン始動予定地点への到達予定時刻に先立って触媒装置を暖気しておき、エンジン始動直後から排気ガスを効果的に処理する。
特開2013−056614号公報
近年、車速を自動的に調整する機能が普及してきている。車速自動調整中は、運転者はアクセル操作を行わない。車速自動調整機能を使わず、ユーザがアクセル操作をしているときには走行中にエンジンが始動しても、大抵の場合は、アクセルの踏み込みと同時にエンジンが始動することになるので、エンジン始動に伴う騒音はさほど気にならない。しかし、ユーザがアクセル操作をしない車速自動調整中に突然エンジンが始動すると運転者に違和感を与えるおそれがある。本明細書は、車速自動調整中のエンジン始動に起因する騒音が運転者に与える違和感を緩和する技術を提供する。
EVモードで車速自動調整中にハイブリッド車がエンジンを始動するのは主として次の2通りである。一つは、上記したように、走行経路の道路勾配が大きく、モータの駆動力だけでは設定された車速を維持できない場合である。もう一つは、バッテリの残量が減ってモータで発電しなければならない場合である。本明細書が開示するハイブリッド車は、予定経路の各地点における道路勾配と予定車速に基づいて、あるいは、モータに電力を供給するバッテリの残量に基づいて、次にエンジンを始動するエンジン始動ポイントを設定する。そして、エンジン始動ポイントでの騒音レベルが大きいことが予想される場合には、エンジン始動ポイントを前倒しして、騒音レベルが運転者に与えるインパクトが相対的に小さい地点でエンジンを始動させる。
本明細書が開示するハイブリッド車は、車速の自動調整機能を有する車両である。そのハイブリッド車は、車速の自動調整中であってエンジンを停止してモータのみで走行中に、次のエンジン始動ポイントを設定するコントローラを備えている。コントローラは、予定経路の各地点における道路勾配と予定車速に基づいて、あるいは、モータに電力を供給するバッテリの残量に基づいて、次にエンジンを始動するエンジン始動ポイントを設定する。コントローラは、エンジン始動ポイントにおけるエンジン始動時の騒音レベルを推定するとともに、エンジン始動ポイントにおける予定車速から騒音レベル閾値を設定する。コントローラは、エンジン始動ポイントにおける騒音レベルが騒音レベル閾値を上回っている場合、予定経路のエンジン始動ポイントよりも手前の地点におけるエンジン始動時の騒音レベルを推定するとともに当該地点における騒音レベル閾値を設定する。コントローラは、騒音レベルが騒音レベル閾値を下回る地点を新たなエンジン始動ポイントに再設定する。そして、エンジン始動ポイントに到達したらエンジンを始動する。
エンジン始動ポイントは、予定経路上の地点で与えられる。なお、モータに電力を供給するバッテリの残量に基づいてエンジン始動ポイントを設定する場合は、エンジン始動ポイントは時刻で与えられてもよい。即ち、今から何分後にバッテリ残量が残量閾値に到達するかが解ればよい。残量閾値は、バッテリの残量が少ないためにエンジンを始動してモータで発電し、バッテリを充電しなければならないことを示す閾値であり、予めコントローラに記憶されている。
近年は、ステアリングまで自動で行う自動運転の研究が盛んである。自動運転では、車速の調整範囲が広い。例えば、車速調整の範囲は、交差点での停止から、高速道路での高車速域まで拡がる可能性がある。車速が高いほど、周囲の騒音が大きくなるので、エンジン始動に伴う騒音は気にならなくなる。そこで、例えば、当初のエンジン始動ポイントでは予定車速が低く、エンジンを始動してしまうと運転者に違和感を与えてしまうおそれがあれば、コントローラは、当初のエンジン始動ポイントよりも手前で車速の高い地点を改めてエンジン始動ポイントに設定し、そのエンジン始動ポイントに到達したらエンジンを始動する。そうすることで、EVモードで自動車速調整機能を有効にして走行している間、突然のエンジン始動が運転者に与える違和感を低減する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
実施例のハイブリッド車の駆動系のブロック図である。 走行状態(道路勾配)とコンバータの出力電流と騒音レベルの変化を示す模式図である。 車速自動調整中のEVモードからエンジン始動までの処理のフローチャートである(道路傾斜に基づく処理)。 車速自動調整中のEVモードからエンジン始動までの処理のフローチャートである(図3の続き)。 車速自動調整中のEVモードからエンジン始動までの処理のフローチャートである(バッテリ残量に基づく処理)。 エンジン始動を前倒しするか否かを決定するためのグラフの一例である。
図面を参照して実施例のハイブリッド車100を説明する。図1に、ハイブリッド車100の駆動系のブロック図を示す。図1では、太実線が駆動力の伝達経路を示しており、中実線が電力の伝達経路を示しており、破線矢印が信号の伝達経路を示している。
ハイブリッド車100は、走行用に2個のモータ(第1モータ39a、第2モータ39b)と、エンジン34を備える。なお、第1モータ39a、第2モータ39bは、駆動トルクを出力するだけでなく、出力軸側から逆駆動されて発電する場合もある。本明細書では、発電する機能も含めて「モータ」と称する。第1モータ39a、第2モータ39b、エンジン34の出力軸は、動力分配機構30に連結される。エンジン34の出力トルクと第1モータ39a、第2モータ39bの出力トルクは動力分配機構30によって適宜に合成あるいは分割される。動力分配機構30は、プラネタリギア31を主な部品とするギアセットである。プラネタリギア31のサンギア31aが第1モータ39aに連結しており、キャリア31bがエンジン34に連結している。リングギア31cは、カウンタギア32に係合している。カウンタギア32は、車軸35の一端に連結されている。車軸35の他端は駆動輪37に連結されており、途中にデファレンシャルギア36が実装されている。車軸35にはリダクションギア33も固定されており、そのリダクションギア33を介して第2モータ39bが係合している。即ち、第2モータ39bは、リダクションギア33を介して車軸35に係合している。なお、サンギア31aと第1モータ39aの間、あるいは、エンジン34とキャリア31bの間には別のギアが介在してもよい。第2モータ39bと車軸35の間には、カウンタギア32及びリダクションギア33とは別のギアが介在してもよい。
図1のスケルトン図から理解されるように、エンジン34が車軸35にトルクを伝達する際、その反力を第1モータ39aが受ける。第1モータ39aの負荷を調整することで、エンジントルクの車軸35と第1モータ39aへの分配比率が変化する。第1モータ39aの負荷は、第1モータ39aに電気的に接続されているインバータ9aで調整される。インバータ9aは、第1モータ39aが逆駆動されるときに発生する電力の流れを制御することで、第1モータ39aの逆駆動負荷を調整する。第1モータ39aがエンジントルクの一部で逆駆動されるとき、第1モータ39aは発電する。即ち、動力分配機構30によって、エンジントルクは、第1モータ39aで発電するためのトルクと、車軸35へ伝達されるトルクに分配される。分配比率はインバータ9aで調整される。第1モータ39aは、エンジン34を始動するのにも使われる。
ハイブリッド車100は、より大きな推進力が必要なときには第2モータ39bを駆動し、エンジントルクを補助する。また、ハイブリッド車100は、エンジン34を停止し、第2モータ39bの出力だけで走行する場合もある。第2モータ39bは直接的にはインバータ9bによって制御される。エンジン34を停止して第2モータ39bのみで走行する状態は、EVモード(エレクトリックビークルモード)と称される。エンジン34と第2モータ39bの双方の駆動トルクで走行する状態は、HVモード(ハイブリッドビークルモード)と称される。
ドライバがブレーキペダルを踏んだ時、車両の前進慣性力で第2モータ39bを逆駆動し、制動と発電とを同時に行うことがある。制動力は、第2モータ39bの逆駆動負荷と、不図示のブレーキ装置で分担する。第2モータ39bによる制動力は、第2モータ39bが逆駆動されるときに発生する電力の流れをインバータ9bが制御することで調整される。
インバータ9a、9bは、電力制御装置10の一部である。電力制御装置10は、インバータ9a、9bのほか、双方向DC−DCコンバータ8と、平滑化コンデンサ7を備える。双方向DC−DCコンバータ8は、バッテリ2の電力を昇圧してインバータ9a、9bへ供給する昇圧機能と、インバータ9a、9bから出力される回生電力を降圧してバッテリ2へ供給する降圧機能の双方を備える。回生電力とは、第1モータ39a又は第2モータ39bが発電した交流電力をインバータ9a又は9bが直流電力に変換して双方向DC−DCコンバータへ供給する電力のことである。双方向DC−DCコンバータ8とインバータ9a、9bの間に、両者の間を流れる電流の脈動を抑える平滑化コンデンサ7が並列に接続されている。インバータ9a、9bの構造はよく知られているので回路図と説明は省略する。
双方向DC−DCコンバータ8は、直列に接続された2個のトランジスタ6a、6bと、リアクトル4と、フィルタコンデンサ3と、電流センサ5を備える。リアクトル4の一端は、双方向DC−DCコンバータ8のバッテリ側の正極端に接続されている。リアクトル4の他端は、2個のトランジスタ6a、6bの直列接続の中点に接続されている。フィルタコンデンサ3は、バッテリ側の正極端と負極端の間に接続されている。各トランジスタ6a、6bの夫々には、逆方向の電流を通す還流ダイオードが逆並列に接続されている。電流センサ5は、リアクトル4を流れる電流を計測する。
トランジスタ6aは降圧機能に関与し、トランジスタ6bは昇圧機能に関与する。トランジスタ6a、6bは、PWM信号で駆動される。ハイブリッド車では、運転者のアクセル操作とブレーキ操作により、力行(即ち、モータが駆動トルクを出力して車両を加速させること)と回生(即ち、モータが出力軸側から逆駆動されて発電すること)が頻繁に切り換わる。図1の双方向DC−DCコンバータ8は、トランジスタ6a、6bに相補的なPWM信号を供給することで、力行と回生に関わらずに、バッテリ側の電圧とインバータ側の電圧の比を一定に保持するように動作する。相補的なPWM信号により、双方向DC−DCコンバータ8では、モータが逆駆動されて発電すればインバータ側からバッテリ側へと電力が流れ、そうでないときには、バッテリ側からインバータ側へと電力が流れることになる。
双方向DC−DCコンバータ8とインバータ9a、9bは、メインコントローラ21によって制御される。メインコントローラ21は、電流センサ5の計測データ、その他の様々な情報に基づき、第1モータ39a、第2モータ39b、及び、エンジン34の夫々の目標出力を決定し、双方向DC−DCコンバータ8、インバータ9a、9bのトランジスタへ、駆動信号を供給する。また、メインコントローラ21は、エンジン34の目標出力をエンジンコントローラ22に伝達する。エンジンコントローラ22は、受信した目標出力が実現されるように、エンジン34を制御する。メインコントローラ21は、プロセッサ21aとメモリ21bを備えており、メモリ21bに格納された各種のプログラムをプロセッサ21aが実行することにより、各種の制御を行う。なお、図1では、一つのプロセッサ21aがすべての処理を行うように描いてあるが、ハイブリッド車100の各種の制御は、複数のプロセッサ(複数のコントローラ)が協働して実現するものであってもよい。
メインコントローラ21には、エンジンコントローラ22や電流センサ5のほか、例えば、車速センサ23、ナビゲーション装置24、車間距離センサ25、通信器26、バッテリ残量センサ29などが接続されている。通信器26は、アンテナ26aを備えており、車両外部の様々な情報源(例えば、道路交通情報センタなど)から必要な情報を得ることができる。車速センサ23からは現在の車速の情報を得る。ナビゲーション装置24からは目的地までの予定経路における道路勾配の情報を得る。車間距離センサ25からは、前方の車両との距離を得る。バッテリ残量センサ29からはバッテリ2の残量(電力残量)を得る。また、メインコントローラ21は、通信器26を経由して、車両外部から様々情報(例えば、渋滞情報など)を得る。ナビゲーション装置24に代えて車両外部のセンタから予定経路の道路勾配の情報を取得してもよい。
メインコントローラ21は、必要に応じてエンジン34を停止させたり、始動させたりする。例えば、エンジン34の効率が低い低車速域(発進時を含む)では、エンジン34を停止し、第2モータ39bのみで走行する。第2モータ39bのみで走行中に運転者がアクセルペダルを強く踏み込んだときには、エンジン34を始動し、第2モータ39bの出力トルクにエンジン34の出力トルクを加え、運転者が要求する高い駆動トルクを得る。また、メインコントローラ21は、バッテリ2の残量が残量閾値を下回った場合にも、エンジン34を始動する。このとき、エンジン34の駆動力で走行しつつ第1モータ39aで発電し、バッテリ2を充電する。
ハイブリッド車100には、車速自動調整機能が付いている。ハイブリッド車100の車速調整機能では、前方車との距離(車間距離)が一定値以下とならないように車速を制御する機能も付いている。さらには、車速自動調整機能には、走行中の経路の制限速度を上回らないように車速を調整する機能も付いている。走行中の経路の制限速度は、ナビゲーション装置24から、あるいは、通信器26を介して外部の道路交通情報センタから得る。
車速自動調整機能は、メインコントローラ21が実行する。メインコントローラ21は、運転者が設定した車速(設定車速)を維持するようにエンジン34と第1モータ39a、及び、第2モータ39bを制御する。ただし、先に述べたように、メインコントローラ21は、車間距離センサ25から得る前方車との距離(車間距離)が一定値以下になると、ブレーキを加え、車間距離が一定値以上になるように車速を落とす。前方車がいなくなると、メインコントローラ21は、元の設定車速まで加速する。また、走行中の経路の制限速度が設定車速を下回っている場合は、メインコントローラ21は、車速を制限速度まで低下させる。さらに、前方に一時停止すべき交差点が存在すると、ハイブリッド車100は、徐々に速度を落とし、交差点の停止線で一時停止し、ついで設定車速まで加速する。ハイブリッド車100には、様々な障害物センサが取り付けられており、一時停止したのち、前方に障害物が存在しないことを障害物センサで確認してから発進する。
水平な道路では、車速を一定に保持するのに大きなトルクは不要であり、第2モータ39bの出力トルクのみで車速を一定に保持することができる。しかし、所定の傾きよりも急な坂路を登る場合には、第2モータ39bの出力トルクのみでは車速が維持できない場合がある。そのような場合、メインコントローラ21は、エンジン34を始動し、第2モータ39bとエンジン34の合計トルクで、設定車速を維持しつつ登坂する。
また、EVモードで走行中にバッテリ残量が残量閾値を下回ったときも、メインコントローラ21はエンジン34を始動し、第1モータ39aによる発電を開始する。
車速自動調整中は、ユーザはアクセル操作を行わない。一方、メインコントローラ21は、上記したように、EVモードで走行中、急な登坂路を登るとき、あるいは、バッテリ残量が残量閾値を下回るとエンジン34を始動する。ユーザがアクセル操作を行わず、車速自動調整中に突然エンジンが始動すると、エンジン始動に伴う騒音の増大によりユーザに違和感を与えるおそれがある。そこでハイブリッド車100は、EVモードで車速自動調整を行っている場合には、次にエンジンを始動するポイント(エンジン始動ポイント)を設定するとともに、エンジン始動ポイントにてエンジンを始動したときに生じる騒音レベルを推定する。推定した騒音レベルが特定の騒音レベル閾値よりも大きい場合、メインコントローラ21は、予定経路においてエンジン始動ポイントよりも手前でエンジン始動に伴う騒音が周囲の音にまぎれる地点を探し、その地点を新たなエンジン始動ポイントに再設定する。そして、メインコントローラ21は、再設定されたエンジン始動ポイントにてエンジンを始動する。自動車は車速が高くなるにつれて騒音も大きくなる。それゆえ、再設定されるエンジン始動ポイントとは、車速が比較的に高いポイントである。車速が比較的に高く、もともとの騒音が大きいときにエンジンを始動すれば、エンジン始動に伴って発生する騒音は周囲の騒音にまぎれ、運転者に与える違和感も小さくなる。
図2に、走行状態(道路勾配)と騒音レベルの変化の模式図を示す。なお、エンジン始動に伴う騒音には、エンジンの物理的な回転開始に伴う騒音のほかに、例えば、セルモータとして用いる第1モータ39aを駆動するために双方向DC−DCコンバータ8の出力電流を増加させることが原因となり得る。双方向DC−DCコンバータ8の出力電流が急増すると、リアクトル4の振動などに起因して「キーン」という高周波音が発生する。そのような高周波音が運転者に違和感を与えるおそれがある。図2には、双方向DC−DCコンバータ8の出力電流も示してある。なお、図2では、双方向DC−DCコンバータ8を単純に「コンバータ」と表記してある。以下の説明でも、双方向DC−DCコンバータ8を、単純に「コンバータ8」と表記する。
図2(1)は、道路勾配を模式的に示している。図2(2)は、予定車速を維持するのに要求される駆動力(要求駆動力)を示している。図2(3)は、従来技術におけるコンバータ8の出力電流を示している。図2(4)は、従来技術における騒音レベルを示している。図2(5)は、本実施例の技術を使ってエンジン始動ポイントを前倒ししたときのコンバータ8の出力電流を示している。図4(6)は、本実施例の技術を使ってエンジンを始動したときの騒音レベルを示している。
道路勾配が徐々にきつくなり、図2のポイントP1で要求駆動力がエンジン始動の駆動力閾値を超える。従来であれば、ポイントP1でメインコントローラ21はエンジン34を始動する。道路勾配がきつくなるにつれて第2モータ39bへ供給する電流が大きくなり、ポイントP1では、エンジン34を始動するために第1モータ39aも駆動することから、コンバータ8の総出力電流が大きくなる(図2(3))。先に述べたように、騒音レベルには、コンバータ8の総出力電流が寄与するので、コンバータ8の総出力電流が大きいと、騒音レベルも大きくなる。
本実施例の技術では、エンジン始動に先立って、エンジン始動ポイント(即ち、図2のポイントP1)を特定し、そのポイントでの騒音レベルが騒音レベル閾値を超えると予想されるときには、エンジンを始動するポイントを前倒しする(図2(5)、(6))。詳しい処理は後述するが、例えば、ポイントP1より手前のポイントP2でエンジン34を始動する。ポイントP2ではまだ道路勾配がきつくないので、第2モータ39bへの電流も少ない。その段階で第1モータ39aを駆動してエンジン34を始動する。ポイントP2では第2モータ39bへ供給する電流が少ないので、コンバータ8が出力する総電流も、先のポイントP1での総電流と比較して小さくなる(図2(5))。それゆえ、騒音レベルも小さくなる(図2(6))。
なお、騒音レベルは、実際に騒音の大きさを計測したものではなく、次の手順で推定される。メインコントローラ21のメモリ21bには、コンバータ8の総出力電流を入力変数とし、その入力変数に対応する騒音レベルを出力変数とする関数あるいはマップが格納されている。メインコントローラ21は、その関数あるいはマップを参照して、コンバータ8の総出力電流の大きさに基づいて騒音レベルを推定する。なお、騒音レベル推定の関数あるいはマップには、コンバータ8が発する高周波音のレベルのほか、エンジン34が実際に回転始動するときの物理的振動に起因する騒音が含まれていてもよい。また、図2では、騒音レベル閾値は一定であるとして図を描いてあるが、騒音レベル閾値は、車速と正の相関を有して変動するように定められているとよい。車速が高いと周囲の騒音レベルが大きくなるため、エンジン始動に伴って発生する騒音が周囲の騒音にまぎれるからである。騒音レベル閾値も、車速を入力変数とした関数あるいはマップによって設定される。
図3と図4に、車速自動調整中のEVモードでの走行において、エンジン始動までのフローチャートを示す。図3と図4のフローチャートを参照しながら、エンジン始動ポイントの前倒しについて説明する。まず、前提として、ハイブリッド車100では、ナビゲーション装置24を使って目的地が設定されており、目的地までの経路(予定経路)が特定されている。本実施例のハイブリッド車100は、車外の道路交通情報センタから、予定経路上の各地点の制限速度、道路勾配、渋滞情報などを取得し、車速自動調整は、各地点の制限速度以下となるように、さらには、前方車両との車間距離を一定距離以上確保するように、車速を調整する。さらに、ハイブリッド車100では、前方の信号が赤信号である場合は、停止線で、あるいは前方車両から一定の距離を隔てて停止する。先に述べたように、ハイブリッド車100には不図示の障害物センサが搭載されており、メインコントローラ21は、発進に先立って周囲に障害物がないことを確認する。
図3と図4の処理は、EVモードで走行中(即ち、エンジン34を停止して第2モータ39bのみで走行中)であって、上記した車速自動調整機能が動作しているとき、メインコントローラ21にて、一定時間間隔(例えば1分ごと)で繰り返し実行される。メインコントローラ21は、まず、通信器26を介して外部の道路交通情報センタにアクセスし、予定経路の各地点の制限速度と道路勾配、及び、渋滞情報を取得する(S2)。なお、道路勾配の情報などは、ナビゲーション装置24に格納されているデータを使ってもよい。次に、メインコントローラ21は、現在の車速と各地点での渋滞情報及び制限速度から、予定経路の各地点での予定車速を設定する(S3)。メインコントローラ21は、予定経路上に目的地まで例えば100mごとに地点設定を行う。各地点とは、メインコントローラ21が設定した予定経路上の一定間隔の地点のことである。
次にメインコントローラ21は、予定経路の各地点の道路勾配とステップS2で設定した予定車速から、各地点での要求駆動力を求める(S4)。要求駆動力とは、各地点の予定速度を実現するのに必要なモータ出力である。次にメインコントローラ21は、現在地から順に、予定経路の各地点での要求駆動力がエンジン始動の駆動力閾値を超えるか否かをチェックする(S5)。エンジン始動の駆動力閾値を超える地点が無ければ(S5:NO)、EV走行で目的地まで走行できることになり、エンジンを始動する必要がないので処理を終了する。なお、バッテリ残量が少なくなってエンジンを始動する場合については、図5を参照して後述する。
要求駆動力が駆動力閾値を超える地点が見つかると(S5:YES)、メインコントローラ21は、その地点をエンジン始動ポイントに設定する(S6)。次にメインコントローラ21は、エンジン始動ポイントにおける要求駆動力に、エンジン34を始動するのに必要な第1モータ39aの駆動力を加算し、総駆動力に相当するコンバータ8の総出力電流を求める(S7)。そして、メインコントローラ21は、ステップS7で求めた総出力電流から、コンバータ8が発する騒音レベルを求める(S8)。先に述べたように、メインコントローラ21は、コンバータ8の総出力電流を入力変数とする関数あるいはマップを用いて騒音レベルを求める(推定する)。別言すると、メインコントローラ21は、エンジン始動ポイントにおいて予定車速を実現するのに要する駆動力とエンジン34を始動するのに要する駆動力の和に基づいてエンジン始動時の騒音レベルを推定する。
また、メインコントローラ21は、エンジン始動ポイントにおける予定車速から、そのポイントにおける騒音レベル閾値を求める(S9)。騒音レベル閾値も、先に述べたように、予定車速を入力変数とする関数あるいはマップを用いて算出される。そして、メインコントローラ21は、ステップS8で求めた騒音レベルをステップS9で求めた騒音レベル閾値と比較する(S10)。騒音レベルが騒音レベル閾値よりも低ければ(S10:NO)、ステップS6で設定したエンジン始動ポイントで予定通りエンジンを始動しても運転者に違和感を与えるほどの大きな騒音が生じないので、処理を終了する。一方、騒音レベルが騒音レベル閾値よりも大きい場合、図4のステップS12以降の処理により、エンジン始動ポイントを前倒しする。
ステップS12では、ステップS6で設定したエンジン始動ポイントから現在地へ向かって予定経路上の各地点ごとに、順次、エンジン始動時の騒音レベルと騒音レベル閾値を求める。エンジン始動時の騒音レベルは、ステップS7とS8の処理を、各地点に対して行えばよい。騒音レベル閾値は、ステップS9の処理を各地点に対して行えばよい。そして、メインコントローラ21は、各地点の騒音レベルと騒音レベル閾値を比較する(S13)。騒音レベルが騒音レベル閾値よりも大きい場合(S13:NO)、現在地まで全ての地点に対してステップS13の比較を行うまで処理を繰り返す(S14:NO、S12)。騒音レベルが騒音レベル閾値よりも小さい地点が発見されたら(S13:YES)、メインコントローラ21は、その地点を新たなエンジン始動ポイントに設定して(S15)、処理を終了する。一方、全ての地点で騒音レベルを検証しても騒音レベル閾値を下回る地点がなかった場合(S14:YES)、そのまま処理を終了する。その場合、ステップS6で設定されたエンジン始動ポイントがそのまま保持される。
図3、図4の処理とは別に、メインコントローラ21は、図3、図4の処理で設定されたエンジン始動ポイントに到達すると、第1モータ39aを駆動し、エンジン34を始動する。
図4のステップS12からステップS15の処理により、図2の模式図で示したように、メインコントローラ21は、エンジン始動時の騒音レベルが騒音レベル閾値よりも低い地点にて前倒しでエンジンを始動することになる。なお、全ての地点の騒音レベルを検証した結果、いずれの地点でも騒音レベル閾値を下回らない場合は、メインコントローラ21は、当初の予定通りステップS6で設定したエンジン始動ポイントにてエンジンを始動することになる。
なお、図3、図4の処理は、定期的に実行される。従って途中で経路を変更したり、渋滞予測が変化した場合には、最新の情報に基づいてエンジン始動ポイントが更新される。
次に、予定経路を走行中にバッテリ残量が残量閾値まで低下してエンジンを始動する場合の処理を、図5を参照して説明する。なお、図5では、図4の処理と同じ処理には同じステップ番号を付した。即ち、図5の処理は、図4の処理のステップS5の代わりにステップS21とS22を加えたものである。また、図5の(A)の続きは、図4の処理となる。
ステップS2からS4までの処理で、経路上の各地点での要求駆動力が求まる。要求駆動力は、即ち、バッテリの消費電力に相当する。ステップS21において、メインコントローラ21は、各地点でのバッテリ残量を求める。なお、予定経路上の地点は離散的な点であるが、バッテリの電力は連続的に消費される。メインコントローラ21は、各地点での要求駆動力が地点間距離の間継続するとして、地点間距離のバッテリ消費量を求め、各地点におけるバッテリ残量を算出する。次にメインコントローラ21は、ステップS22にて、バッテリ残量が残量閾値に到達する地点があるか否かをチェックする。ここで、残量閾値とは、バッテリ残量がその閾値に達したらエンジンを始動させて充電を開始するという閾値である。バッテリ残量が残量閾値に到達する地点を発見したら、メインコントローラ21は、その地点をエンジン始動ポイントに設定する(S6)。バッテリ残量が残量閾値に到達する地点が無ければ(S22:NO)、現在のバッテリ残量で目的地まで走行できることになるので、エンジン34を始動する必要がなく、処理を終了する。
ステップS6以降は、先の図3、図4の場合と同じである。すなわち、ステップS6で設定されたエンジン始動ポイントでの騒音レベルがその地点での騒音レベル閾値を超えている場合は、メインコントローラ21は、騒音レベルが騒音レベル閾値を下回る地点にて前倒しでエンジン34を始動する。
なお、エンジン始動を前倒しするか否かを、予定車速とエンジン始動時のコンバータ8の総出力電流のグラフから決定してもよい。図6に、横軸に予定車速をとり、縦軸にエンジン始動時のコンバータ8の総出力電流をとったグラフを示す。なお、縦軸は、そのまま騒音レベルを表す。(A)の領域は、低車速であって周囲の騒音が小さく、かつ、コンバータ8の総出力電流が大きいのでエンジン始動に起因する騒音が運転者に違和感を与える可能性が高い。一方、(B)の領域は、車速が比較的に高くて周囲の騒音レベルが大きく、かつ、コンバータ8の総出力電流が小さいのでエンジン始動に起因する騒音が運転者に違和感を与える可能性が小さいといえる。それゆえ、ステップS6にてエンジン始動ポイントを設定した後、そのエンジン始動ポイントが図6のグラフの領域(A)に属する場合、エンジン始動ポイントを前倒しする処理を実行するようにしてもよい。
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例におけるエンジン始動ポイントは、予定経路上の地点で表された。バッテリ残量に関するエンジン始動ポイントは、現在時刻からの経過時間で表してもよい。図3と図4の道路勾配に基づく場合と異なり、バッテリ残量は地点に固定されないからである。実施例のメインコントローラ21が請求項に「コントローラ」の一例に相当する。
実施例では、予定経路はナビゲーション装置24で目的地が設定されていることを前提とした。目的地が設定されていない場合であっても、高速道路や峠道など、一本道を走行中は、現在走行中のその一本道を予定経路としてもよい。
図3と図4の処理を実行するハイブリッド車の特徴をまとめると以下の通りである。ハイブリッド車100は、車速の自動調整機能を有する車両である。ハイブリッド車は、道路情報取得手段とコントローラを備える。道路情報取得手段は、予め設定されている予定経路上、あるいは、現在走行中の道路の前方の予定経路上の道路勾配と各地点の予定車速を取得する。予定車速は、各地点の制限速度であってもよいし、完全自動運転車であれば、予定経路にて予定されている速度プロファイルであってもよい。ナビゲーション装置24や、外部の道路交通情報センタに接続可能な通信器26が、道路情報取得手段の一例に相当する。コントローラは、車速の自動調整中であってエンジンを停止してモータのみで走行中に、予定経路上の各地点における道路勾配と予定車速から、エンジン始動予定ポイントを設定する。コントローラは、各地点における道路勾配と予定車速から、その地点を走行するのに要求される駆動力がエンジン始動の駆動力閾値を超える場合、その地点をエンジン始動予定ポイントに設定する。コントローラは、エンジン始動予定ポイントにおけるエンジン始動時の騒音レベルを推定するとともに、エンジン始動予定ポイントにおける予定車速から騒音レベル閾値を設定する。コントローラは、エンジン始動予定ポイントにおける騒音レベルが騒音レベル閾値を上回っている場合、予定経路上のエンジン始動予定ポイントよりも手前の各地点におけるエンジン始動時の騒音レベルと騒音レベル閾値を特定する。コントローラは、その地点における騒音レベルが騒音レベル閾値を下回る地点のうち、先のエンジン始動予定ポイントに最も近い地点を新たなエンジン始動予定ポイントに再設定する。コントローラは、エンジン始動予定ポイントに到達したらエンジンを始動する。
図5と図4の処理を実行するハイブリッド車の特徴をまとめると以下の通りである。コントローラは、予定経路の各地点におけるバッテリ残量(予定残量)を特定し、バッテリ残量が、エンジンを始動して発電を開始すべきことを示す残量閾値に達する地点をエンジン始動予定ポイントに設定する。騒音レベルと騒音レベル閾値を使ってエンジン始動予定ポイントを再設定するまでの処理は、上記した通りである。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
2:バッテリ
3:フィルタコンデンサ
4:リアクトル
5:電流センサ
6a、6b:トランジスタ
7:平滑化コンデンサ
8:双方向DC−DCコンバータ(コンバータ)
9a、9b:インバータ
10:電力制御装置
21:メインコントローラ
21a:プロセッサ
21b:メモリ
22:エンジンコントローラ
23:車速センサ
24:ナビゲーション装置
25:車間距離センサ
26:通信器
26a:アンテナ
29:バッテリ残量センサ
30:動力分配機構
31:プラネタリギア
31a:サンギア
31b:キャリア
31c:リングギア
32:カウンタギア
33:リダクションギア
34:エンジン
35:車軸
36:デファレンシャルギア
37:駆動輪
39a:第1モータ
39b:第2モータ
100:ハイブリッド車

Claims (1)

  1. 車速の自動調整機能を有するハイブリッド車であり、
    車速の自動調整中であってエンジンを停止してモータのみで走行中に、予定経路上でエンジンを始動すべきエンジン始動ポイントを設定するコントローラを備えており、
    前記コントローラは、
    前記予定経路の各地点における道路勾配と当該地点の予定車速に基づいて、あるいは、前記モータに電力を供給するバッテリの残量に基づいて、次にエンジンを始動する前記エンジン始動ポイントを設定し、
    前記エンジン始動ポイントにおけるエンジン始動時の騒音レベルを推定するとともに、前記エンジン始動ポイントにおける予定車速から騒音レベル閾値を設定し、
    前記エンジン始動ポイントにおける前記騒音レベルが前記騒音レベル閾値を上回っている場合、前記予定経路の前記エンジン始動ポイントよりも手前の地点におけるエンジン始動時の騒音レベルを推定するとともに当該地点における騒音レベル閾値を設定し、騒音レベルが騒音レベル閾値を下回る地点を新たなエンジン始動ポイントに再設定し、
    前記エンジン始動ポイントにて前記エンジンを始動する、ように構成されており、
    エンジン始動時の騒音レベルを推定することは、前記バッテリと前記モータの間に接続されている電力制御装置に含まれるコンバータの総出力電流を入力変数とする関数あるいはマップを用いて騒音レベルを推定する、ことを有する、ハイブリッド車。
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