JP6813430B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力源としてエンジンとモータージェネレーターとを備えたハイブリッド自動車を制御する車両制御装置に関する。

従来から、たとえば特許文献１のように、動力源としてエンジンとモータージェネレーターとを有するハイブリッド自動車が知られている。こうしたハイブリッド自動車においては、バッテリーとモータージェネレーターとがインバーターを介して電気的に接続されている。そして、アクセルオフ時にモータージェネレーターをジェネレーターとして駆動することにより、バッテリーを充電しつつモータージェネレーターの回生トルクを制動トルクとして得ることができる。

特開２０１３−２２０６６３号公報

また、ハイブリッド自動車においては、車速が目標速度に維持される車速維持制御、いわゆるクルーズコントロールも実用化されている。車速維持制御は燃料消費量の低減を図ることが可能であるものの、ハイブリッド自動車における車速維持制御にはさらなる燃料消費量の低減が求められている。

本発明は、ハイブリッド自動車に搭載される車両制御装置であって、車速維持制御における燃料消費量の低減を図ることのできる車両制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する車両制御装置は、エンジンの回転軸とモータージェネレーターの回転軸とがクラッチを介して連結されたハイブリッド自動車に搭載され、前記ハイブリッド自動車を目標速度で走行させる車両制御装置であって、バッテリーの充電率を取得する充電率取得部と、現在位置と予定走行経路とを含む経路情報を取得する経路情報取得部と、前記予定走行経路において前記モータージェネレーターによる回生制動が実施される回生区間を取得する回生区間取得部と、前記回生区間での回生エネルギーを演算する回生エネルギー演算部と、前記回生区間に到達するまでの力行エネルギーを演算する力行エネルギー演算部と、前記充電率、前記回生エネルギー、および、前記力行エネルギーに基づいて前記回生区間の終点における推定充電率を演算する推定充電率演算部と、前記エンジン、前記モータージェネレーター、および、前記クラッチを制御する制御部であって、前記推定充電率が目標充電率以上である場合に前記クラッチを接続状態かつ前記エンジンを休止状態に制御した状態で前記目標速度のモーター走行を行う前記制御部と、を備える。

上記構成によれば、推定充電率が目標充電率以上となる場合、回生区間に到達するまでの区間において、クラッチを接続状態かつエンジンを休止状態に制御した状態でモーター走行が行われる。このとき、エンジンの回転軸の回転がモータージェネレーターによって行われるため、エンジンによって駆動される補機類をエンジンに燃料を供給することなく駆動することができる。その結果、燃料消費量を低減することができる。

上記車両制御装置において、前記制御部は、前記推定充電率が前記目標充電率よりも小さい場合に前記クラッチを切断状態かつ前記エンジンをアイドル状態に制御した状態で前記目標速度のモーター走行を行うことが好ましい。
上記構成によれば、回生区間に到達するまでの区間において、バッテリーの充電率の低下を抑えつつモーター走行を行うことができる。

上記車両制御装置は、前記ハイブリッド自動車の重量を演算する重量演算部を備え、前記回生区間取得部は、前記回生区間を構成する単位区間ごとに勾配値と区間長さとを取得し、前記回生エネルギー演算部は、前記目標速度、前記重量、前記勾配値、および、前記区間長さに基づいて前記回生エネルギーを演算することが好ましい。

上記構成によれば、充電率の増加量の精度、ひいては推定充電率の精度が高められる。これにより、クラッチを接続状態かつエンジンを休止状態に制御したモーター走行が実行される頻度を高めることができる。

上記車両制御装置は、前記回生区間において必要な制動トルクが前記モータージェネレーターの最大回生トルクよりも大きいか否かを判断する制動トルク判断部を備え、前記制御部は、前記制動トルクが前記最大回生トルクよりも大きい場合、前記クラッチを接続状態かつ前記エンジンを休止状態に制御した状態で前記回生区間での回生を行うとよい。
上記構成によれば、回生区間における回生がエンジンに燃料を供給することなく行われる。その結果、燃料消費量をさらに低減することができる。

上記車両制御装置は、前記モーター走行の許否を判断するモーター走行判断部を備え、前記制御部は、前記モーター走行が許可されなかった場合にハイブリッド走行を選択可能に構成されており、前記ハイブリッド走行を選択した場合であって前記回生エネルギーが前記力行エネルギーよりも大きい場合に前記モータージェネレーターのモータートルクを増大させることが好ましい。

上記構成によれば、モータージェネレーターのモータートルクが増大することによってエンジンの出力を抑えることができる。これにより、回生区間に到達するまでの燃料消費量を低減することができる。

車両制御装置の一実施形態を搭載したハイブリッド自動車の概略構成図。 （ａ）予定走行経路の一例を模式的に示す図、（ｂ）経路情報の一例を模式的に示す図。 運転モード選択処理の一例を示すフローチャート。 回生エネルギー演算処理の一例を示すフローチャート。 回生トルクマップの一例を模式的に示す図。 （ａ）比較例での運転状況の一例を示す図、（ｂ）実施例での運転状況の一例を示す図、（ｃ）放電量、回生量、および、燃料消費量の比較結果の一例を示す図。 （ａ）比較例における運転状況の他の例を示す図、（ｂ）実施例における運転状況の他の例を示す図、（ｃ）回生量および燃料消費量の比較結果の他の例を示す図。

図１〜図７を参照して、車両制御装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、ハイブリッド自動車である車両１０は、動力源としてエンジン１１とモータージェネレーター（以下、Ｍ／Ｇという）１２とを備えている。エンジン１１の回転軸１３とＭ／Ｇ１２の回転軸１４とは、クラッチ１５で断接可能に接続されている。Ｍ／Ｇ１２の回転軸１４は、トランスミッション１６および駆動軸１７などを介して駆動輪１８に接続されている。また、車両１０は、車両１０に対して制動力を付与するブレーキ装置１９を備えている。

エンジン１１は、例えば複数の気筒を有するディーゼルエンジンであり、各気筒において燃料が燃焼することにより回転軸１３を回転させるトルクを発生させる。エンジン１１が発生させたトルクは、クラッチ１５が接続状態にあるときに、Ｍ／Ｇ１２の回転軸１４、トランスミッション１６、および、駆動軸１７を介して駆動輪１８に伝達される。

Ｍ／Ｇ１２は、インバーター２１を介してバッテリー２０に電気的に接続されている。バッテリー２０は、充放電可能な二次電池であり、互いに電気的に接続された複数のセルで構成されている。Ｍ／Ｇ１２は、バッテリー２０に蓄電された電力がインバーター２１を介して供給されることにより、回転軸１４を回転させるモーターとして機能する。Ｍ／Ｇ１２がモーターとして機能する際に発生させるモータートルクＴｍは、トランスミッション１６および駆動軸１７を介して駆動輪１８に伝達される。また、Ｍ／Ｇ１２は、例えばアクセルオフ時における回転軸１４の回転を利用して発電した電力をインバーター２１を介してバッテリー２０に蓄電するジェネレーターとして機能する。Ｍ／Ｇ１２がジェネレーターとして機能する際に発生させる制動トルクを回生トルクＴｒという。回生トルクＴｒは、モーター回転数Ｎｍごとに設定された最大回生トルクＴｒｍａｘ以下の範囲において制御可能である。

トランスミッション１６は、Ｍ／Ｇ１２の回転軸１４が有するトルクを変速し、その変速したトルクを駆動軸１７を介して駆動輪１８に伝達する。トランスミッション１６は、複数の変速比Ｒｔを設定可能に構成されている。

ブレーキ装置１９は、例えば、圧縮空気でブレーキシリンダーを動作させることにより制動力を発生するエアブレーキを備えている。エアブレーキは、ドライバーによって操作されるフットブレーキの操作量が多くなるほど高い制動トルクＴｂが得られるとともに、条件に応じて後述するブレーキＥＣＵ３６によって自動的に制動トルクが制御される。

また、ブレーキ装置１９は、所定の制動力を得るうえでドライバーによるフットブレーキの操作力を低減することが可能な補助ブレーキを備えている。補助ブレーキとしては、作動状態に応じて所定の制動トルクＴｂが得られる圧縮開放ブレーキや排気ブレーキなどが挙げられる。これらの補助ブレーキは、条件に応じて後述するブレーキＥＣＵ３６によって自動的に作動状態が制御される。

インバーター２１は、Ｍ／Ｇ１２をモーターとして機能させる場合、バッテリー２０からの直流電圧を交流電圧に変換してＭ／Ｇ１２に電力を供給する。また、インバーター２１は、Ｍ／Ｇ１２をジェネレーターとして機能させる場合、Ｍ／Ｇ１２からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリー２０に供給し、バッテリー２０を充電する。

上述したエンジン１１、クラッチ１５、ブレーキ装置１９、インバーター２１、および、トランスミッション１６などは、車両１０を統括制御する制御装置３０に制御される。
制御装置３０は、ハイブリッドＥＣＵ３１、エンジンＥＣＵ３２、インバーターＥＣＵ３３、バッテリーＥＣＵ３４、トランスミッションＥＣＵ３５、ブレーキＥＣＵ３６、情報ＥＣＵ３７などで構成されており、各ＥＣＵ３１〜３７は、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して互いに接続されている。

各ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３１〜３７は、プロセッサ、メモリ、入力インターフェース、および、出力インターフェース等がバスを介して互いに接続されたマイクロコントローラーを中心に構成されている。各ＥＣＵ３１〜３７は、車両１０の状態に関する情報である状態情報を入力インターフェースを介して取得し、その取得した状態情報、および、メモリに格納された制御プログラムや各種のデータに基づいて各種の処理を実行する。

ハイブリッドＥＣＵ３１は、各ＥＣＵ３２〜３７が出力した各種の情報を入力インターフェースを介して取得する。例えば、ハイブリッドＥＣＵ３１は、エンジンＥＣＵ３２からの信号に基づき、アクセルペダル５１の開度であるアクセル開度ＡＣＣ、エンジン１１の回転軸１３の回転数であるエンジン回転数Ｎｅ、エンジン１１における燃料噴射量Ｇｆなどを取得する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、インバーターＥＣＵ３３からの信号に基づきＭ／Ｇ１２の回転軸１４の回転数であるモーター回転数Ｎｍを取得し、バッテリーＥＣＵ３４からの信号に基づきバッテリー電圧やバッテリー２０の充電率ＳＯＣを取得する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、トランスミッションＥＣＵ３５からの信号に基づき、クラッチ１５の断接状態、トランスミッション１６における変速比Ｒｔなどを取得する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、ブレーキＥＣＵ３６からの信号に基づき、ブレーキ装置１９による制動トルクＴｂを取得する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、情報ＥＣＵ３７からの信号に基づき、車速取得部として車速ｖを取得するとともに経路情報取得部として経路情報などを取得する。

ハイブリッドＥＣＵ３１は、制御部として、取得した情報に基づいて各種制御信号を生成し、その生成した制御信号を出力インターフェースを介して各ＥＣＵ３２〜３７に出力する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、エンジン１１への指示トルクであるエンジン指示トルクＴｅｒｅｆを演算し、その演算したエンジン指示トルクＴｅｒｅｆを示す制御信号をエンジンＥＣＵ３２に出力する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、Ｍ／Ｇ１２に対する指示トルクであるモーター指示トルクＴｍｒｅｆを演算し、その演算したモーター指示トルクＴｍｒｅｆを示す制御信号をインバーターＥＣＵ３３に出力する。また、ハイブリッドＥＣＵ３１は、バッテリー２０の充電率ＳＯＣが最大充電率ＳＯＣｍａｘに到達するとＭ／Ｇ１２による回生を停止する制御信号をインバーターＥＣＵ３３に出力する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、クラッチ１５の断接を指示する制御信号、および、トランスミッション１６における変速比Ｒｔを指示する制御信号をトランスミッションＥＣＵ３５に出力する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、ブレーキ装置１９による制動トルクＴｂを指示する制御信号をブレーキＥＣＵ３６に出力する。

エンジンＥＣＵ３２は、エンジン回転数Ｎｅを取得するとともに、ハイブリッドＥＣＵ３１から入力されたエンジン指示トルクＴｅｒｅｆの分のトルクが回転軸１３に作用するように、燃料噴射量Ｇｆや噴射タイミングなどを制御する。

インバーターＥＣＵ３３は、モーター回転数Ｎｍを取得するとともに、ハイブリッドＥＣＵ３１から入力されたモーター指示トルクＴｍｒｅｆの分のトルクが回転軸１４に作用するようにインバーター２１を制御する。

バッテリーＥＣＵ３４は、バッテリー２０の充放電電流を監視し、該充放電電流の積算値に基づいてバッテリー２０の充電率ＳＯＣを演算する。
トランスミッションＥＣＵ３５は、ハイブリッドＥＣＵ３１からのクラッチ１５の断接要求に応じてクラッチ１５の断接を制御する。また、トランスミッションＥＣＵ３５は、ハイブリッドＥＣＵ３１からの変速比Ｒｔを示す制御信号に基づいてトランスミッション１６の変速比Ｒｔを制御する。

ブレーキＥＣＵ３６は、ハイブリッドＥＣＵ３１がブレーキ装置１９に要求する制動トルクＴｂに応じてブレーキ装置１９を作動させる。
情報ＥＣＵ３７は、例えば情報取得部５３の構成要素である車速センサーからの信号に基づいて車両１０の車速ｖなどの情報を取得し、その取得した情報をハイブリッドＥＣＵ３１に出力する。

また、情報ＥＣＵ３７は、経路情報取得部として、車両１０の現在位置を示す現在位置情報と、車両１０が走行する予定の経路である予定走行経路を示す情報である区間情報とで構成された経路情報を取得する。

情報取得部５３は、上述した経路情報に関わる装置として例えばロケータ装置やカーナビゲーション装置といった経路情報生成部５４を有している。これらロケータ装置やカーナビゲーション装置は、勾配値、道路幅、および、曲率半径などに加えて、例えば高速道路といったその道路の分類が同じである区間を単位区間として、始点および終点の位置情報、区間長さ等が関連付けられた地図情報を有している。

ロケータ装置は、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）を通じて車両１０の現在位置を示す現在位置情報を取得する。ロケータ装置は、その現在位置情報と地図情報とに基づいて予定走行経路を設定し、その設定した予定走行経路の各区間の情報で構成された区間情報を生成する。

カーナビゲーション装置は、ＧＰＳを通じて車両１０の現在位置を示す現在位置情報を取得する。カーナビゲーション装置は、ドライバーが設定した目的地までの経路などを予定走行経路に設定し、その設定した予定走行経路の区間情報を生成する。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、経路情報は、現在位置を示す現在位置情報と予定走行経路の区間情報とで構成されている。現在位置情報は、例えば、現在位置を示す緯度と経度とによって構成されている。区間情報は、１以上所定値以下の整数をｋとしたときに地点Ｐｋ−１から地点Ｐｋまでを第ｋ区間とする各単位区間に対して勾配値θと区間長さＬとが関連付けられた情報である。なお、地点Ｐ０は現在位置であり、勾配値θは、例えば第２区間であれば水平方向を基準とした勾配角度θａ２の正接値で示される。情報ＥＣＵ３７は、こうした経路情報を経路情報生成部５４から取得し、その取得した経路情報をハイブリッドＥＣＵ３１に出力する。

こうした構成の制御装置３０において、ハイブリッドＥＣＵ３１は、ドライバーが設定した目標速度ｖｔに車速ｖを自動的に維持する車速維持制御、いわゆるクルーズコントロールを実行する。車速維持制御において、ハイブリッドＥＣＵ３１は、例えば、車速ｖを目標速度ｖｔに維持する必要トルクＴを演算し、その必要トルクＴと後述する運転モードとに基づいて、エンジン１１、Ｍ／Ｇ１２、クラッチ１５、および、ブレーキ装置１９などを制御する。また、ハイブリッドＥＣＵ３１は、必要トルクＴに適した変速比Ｒｔを演算し、その演算した変速比Ｒｔへとトランスミッション１６を制御する。

車速維持制御において、ハイブリッドＥＣＵ３１は、経路情報に基づいて、勾配値θとして平坦地あるいは上り坂を示す値が関連付けられている力行区間と、勾配値θとして下り坂を示す値が関連付けられている制動区間とを抽出する。なお、図２（ａ）においては、第１区間および第ｋ区間が力行区間として抽出され、第２区間および第３区間が制動区間として抽出される。

ハイブリッドＥＣＵ３１は、力行区間の走行中、車両１０の運転モードを選択する運転モード選択処理を繰り返し実行する。運転モード選択処理において、ハイブリッドＥＣＵ３１は、力行区間の運転モードと後述する回生区間の運転モードとを選択する。

図３に示すように、運転モード選択処理において、ハイブリッドＥＣＵ３１は、回生区間取得部として、経路情報に基づいて回生区間を抽出する（ステップＳ１０１）。回生区間は、現在走行中の力行区間に対する直近の制動区間を含む区間であって、その直近の制動区間に連続する制動区間が存在する場合にはそれら連続する全ての制動区間で構成される。例えば、図２（ａ）では、第２区間と第３区間とによって回生区間が構成される。また、ステップＳ１０１でハイブリッドＥＣＵ３１は、回生区間を構成する各制動区間の勾配値θと区間長さＬとを取得するとともに、充電率取得部としてバッテリー２０の充電率ＳＯＣを取得する。

次に、ハイブリッドＥＣＵ３１は、回生区間における回生モードの選択と回生エネルギーＥ１の演算とを行う回生エネルギー演算処理を実行する。
図４に示すように、回生エネルギー演算処理において、ハイブリッドＥＣＵ３１は、目標速度ｖｔ、車両１０の重量Ｗ（車両総重量）、および、勾配値θなどに基づいて、回生区間を構成する各制動区間における必要制動トルクＴ１を演算する（ステップＳ２０１）。なお、ハイブリッドＥＣＵ３１は、運転モード選択処理とは別個に行われる重量演算処理により、重量演算部として重量Ｗを演算する。ハイブリッドＥＣＵ３１は、例えば、アクセル開度ＡＣＣ、モーター回転数Ｎｍ、車速ｖ、および、トランスミッション１６における変速比Ｒｔなどに基づいて車両１０の重量Ｗを演算する。そして、ハイブリッドＥＣＵ３１は、次のステップＳ２０２において、制動トルク判断部として、各制動区間の必要制動トルクＴ１が最大回生トルクＴｒｍａｘよりも大きいか否かを判断する。

図５に示すように、ハイブリッドＥＣＵ３１は、モーター回転数Ｎｍごとに最大回生トルクＴｒｍａｘが規定された回生トルクマップ５０を保持している。最大回生トルクＴｒｍａｘは、モーター回転数Ｎｍが第１回転数Ｎ１以下の範囲では一定であり、モーター回転数Ｎｍが第１回転数Ｎ１よりも大きい範囲ではモーター回転数Ｎｍが大きくなるほど小さくなる。ハイブリッドＥＣＵ３１は、トランスミッション１６の変速比Ｒｔで目標速度ｖｔが実現されるモーター回転数Ｎｍに対応する最大回生トルクＴｒｍａｘを選択し、その選択した最大回生トルクＴｒｍａｘを用いてステップＳ２０２の判断を行う。

必要制動トルクＴ１が最大回生トルクＴｒｍａｘよりも大きい制動区間について（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、運転モードとして第１回生モードを選択する（ステップＳ２０３）。第１回生モードは、クラッチ１５を接続状態、かつ、エンジン１１を休止状態に制御し、Ｍ／Ｇ１２による回生トルクＴｒおよびエンジンブレーキによる制動トルクＴｅｂに加えて、場合によってはブレーキ装置１９による制動トルクＴｂによって必要制動トルクＴ１が具現化される運転モードである。

第１回生モードにおいて、Ｍ／Ｇ１２の回生トルクＴｒは、例えば、必要制動トルクＴ１が最大回生トルクＴｒｍａｘ＋エンジンブレーキによる制動トルクＴｅｂ以下である場合、必要制動トルクＴ１からエンジンブレーキによる制動トルクＴｅｂを減算した値に設定される。また、第１回生モードにおいて、Ｍ／Ｇ１２の回生トルクＴｒは、例えば、必要制動トルクＴ１が最大回生トルクＴｒｍａｘ＋エンジンブレーキによる制動トルクＴｅｂよりも大きい場合、最大回生トルクＴｒｍａｘに設定される。

必要制動トルクＴ１が最大回生トルクＴｒｍａｘ以下である制動区間について（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、運転モードとして第２回生モードを選択する（ステップＳ２０４）。第２回生モードは、クラッチ１５を切断状態、かつ、エンジン１１をアイドル状態に制御し、Ｍ／Ｇ１２の回生トルクＴｒによって必要制動トルクＴ１が具現化される運転モードである。そして、ハイブリッドＥＣＵ３１は、回生エネルギー演算部として、上述した回生区間を構成する各制動区間について、回生モードに応じた回生トルクＴｒおよび区間長さＬなどに基づいて回生エネルギーＥ１を演算し（ステップＳ２０５）、回生エネルギー演算処理を終了する。回生エネルギーＥ１は、回生区間におけるバッテリー２０の充電率ＳＯＣの増加分である回生量に相当するものである。

回生エネルギー演算処理が終了すると、ハイブリッドＥＣＵ３１は、力行エネルギー演算部として、現在位置から回生区間に到達するまでに消費される力行エネルギーＥ２を演算する（ステップＳ１０３）。力行エネルギーＥ２は、いま現在のＭ／Ｇ１２のモータートルクＴｍを現在位置から回生区間に到達するまで継続した場合に消費されるバッテリー２０の充電率ＳＯＣの低下分である放電量に相当するものである。ハイブリッドＥＣＵ３１は、Ｍ／Ｇ１２のモータートルクＴｍ、および、現在走行中の力行区間の区間長さＬなどに基づいて力行エネルギーＥ２を演算する。

次に、ハイブリッドＥＣＵ３１は、推定充電率演算部として、回生区間の終点（図２（ａ）では第３地点Ｐ３）におけるバッテリー２０の推定充電率ＳＯＣｅを演算する（ステップＳ１０４）。ハイブリッドＥＣＵ３１は、いま現在のバッテリー２０の充電率ＳＯＣ、回生エネルギーＥ１、および、力行エネルギーＥ２などに基づいて推定充電率ＳＯＣｅを演算する。推定充電率ＳＯＣｅは、充電率ＳＯＣに対して回生エネルギーに基づく回生量を加算し、力行エネルギーに基づく放電量を減算した値である。

次に、ハイブリッドＥＣＵ３１は、モーター走行判断部として、モーター走行条件の成否を判断する（ステップＳ１０５）。モーター走行は、Ｍ／Ｇ１２のモータートルクＴｍによって必要トルクＴが具現化される運転モードである。モーター走行条件は、例えば、バッテリー２０の充電率ＳＯＣがモーター走行充電率Ｔｍｇよりも大きく、かつ、必要トルクＴがモーター走行トルクＴｍｇよりも小さいことである。

モーター走行条件が成立している場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、推定充電率ＳＯＣｅが目標充電率ＳＯＣｔ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。目標充電率ＳＯＣｔは、例えば、バッテリー２０の最大充電率ＳＯＣｍａｘを最大値とする所定の範囲を有する充電率である。

推定充電率ＳＯＣｅが目標充電率ＳＯＣｔ以上である場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、第１モーター走行モードを選択して（ステップＳ１０７）一連の処理を終了する。第１モーター走行モードにおいて、ハイブリッドＥＣＵ３１は、クラッチ１５を接続状態、エンジン１１を休止状態に制御し、必要トルクＴをモータートルクＴｍで具現化する。すなわち、第１モーター走行モードは、Ｍ／Ｇ１２でエンジン１１の回転軸１３を回転させながら車両１０をモーター走行させるモードである。

一方、推定充電率ＳＯＣｅが目標充電率ＳＯＣｔよりも小さい場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、第２モーター走行モードを選択して（ステップＳ１０８）一連の処理を終了する。第２モーター走行モードにおいて、ハイブリッドＥＣＵ３１は、クラッチ１５を切断状態、エンジン１１をアイドル状態に制御し、必要トルクＴをモータートルクＴｍで具現化する。すなわち、第２モーター走行モードは、エンジン１１をアイドル状態に制御することで第１モーター走行モードよりも充電率ＳＯＣの低下が抑えられたモードである。第１モーター走行モードと第２モーター走行モードとにおいては、必要トルクＴが同じであれば、Ｍ／Ｇ１２のモータートルクＴｍは第１モーター走行モードが大きく、エンジン１１の燃料噴射量Ｇｆは第２モーター走行モードが多くなる。

他方、モーター走行条件が不成立の場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、続いてＨＶ（ハイブリッド）走行条件が成立しているか否かを判断する（ステップＳ１０９）。ＨＶ走行は、エンジン１１によるエンジントルクＴｅｎとＭ／Ｇ１２によるモータートルクＴｍとによって必要トルクＴが具現化される運転モードである。ＨＶ走行条件は、バッテリー２０の充電率ＳＯＣがＨＶ走行充電率ＳＯＣｈｖ（＜ＳＯＣｍｇ）よりも大きく、かつ、必要トルクＴがＨＶ走行トルクＴｈｖよりも小さいことである。ＨＶ走行充電率ＳＯＣｈｖは、Ｍ／Ｇ１２をモーターとして機能させるうえで必要となる最小限のバッテリー２０の充電率である。

ＨＶ走行条件が成立している場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、ＨＶ走行モードを選択する（ステップＳ１１０）。ＨＶ走行モードにおいて、ハイブリッドＥＣＵ３１は、クラッチ１５を接続状態に制御し、エンジントルクＴｅｎとモータートルクＴｍとによって必要トルクＴを具現化する。なお、ハイブリッドＥＣＵ３１は、一連の処理において初めてＨＶ走行モードを選択したときには、モータートルクＴｍをＨＶ走行モードにおける初期値に設定する。

次に、ハイブリッドＥＣＵ３１は、回生エネルギーＥ１から力行エネルギーＥ２を減算した収支エネルギーΔＥが判別エネルギーΔＥｊよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１１１）。判別エネルギーΔＥｊは、例えば、現在よりもモータートルクＴｍを増大させて力行区間を走行した場合に回生区間の終点における充電率ＳＯＣが現在の充電率ＳＯＣよりも確実に増えている値である。収支エネルギーΔＥが判別エネルギーΔＥｊよりも大きい場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、モータートルクＴｍを単位量だけ増大させ（ステップＳ１１２）、必要トルクＴのうちモータートルクＴｍの割合を大きくして一連の処理を終了する。一方、収支エネルギーΔＥが判別エネルギーΔＥｊ以下である場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、現在のモータートルクＴｍをＨＶ走行モードを維持して一連の処理を終了する。

一方、ＨＶ走行条件が不成立の場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、ハイブリッドＥＣＵ３１は、エンジン運転モードを選択する（ステップＳ１１３）。エンジン走行モードにおいて、ハイブリッドＥＣＵ３１は、例えば、クラッチ１５を接続状態、Ｍ／Ｇ１２を休止状態に制御し、必要トルクＴをエンジントルクＴｅｎで具現化する。なお、エンジン走行モードでは、エンジントルクＴｅｎを利用してバッテリー２０の充電を行ってもよい。

（実施例）
次に、図６および図７を参照して、車速維持制御の実行中にある制御装置３０の作用の一例について具体的な実施例を用いて説明する。図６および図７においては、上記運転モード選択処理を実行することなく走行した場合を比較例として示し、同じ経路を上記運転モード選択処理を実行しながら走行した場合を実施例として示している。

（実施例１）
図６（ａ）に示すように、比較例１では、標高Ｈ１の力行区間において、クラッチ１５を切断状態（Ｃ／Ｌ ＯＦＦ）、かつ、エンジン１１をアイドル状態に制御してモーター走行が行われていた。標高０まで下る回生区間の始点においては、充電率ＳＯＣ１が充電率ＳＯＣ２まで低下していた。そして、回生区間においては、車速ｖが目標速度ｖｔに維持される必要制動トルクＴ１が回生トルクＴｒによって具現化され、距離Ｌａだけ走行したときに充電率ＳＯＣが最大充電率ＳＯＣｍａｘに到達してＭ／Ｇ１２の回生が終了していた。以後、クラッチ１５が接続状態（Ｃ／Ｌ ＯＮ）へと制御され、エンジンブレーキによる制動トルクＴｅｂとブレーキ装置１９の制動トルクＴｂとによって必要制動トルクＴ１が具現化されていた。すなわち、比較例１では、力行区間ではエンジン１１をアイドル状態に維持するためのアイドル噴射量Ｇｉｄｌｅがエンジン１１に供給され続け、回生区間では距離Ｌａだけ走行した後はＭ／Ｇ１２の回生が行われていなかった。

一方、図６（ｂ）に示す実施例１では、力行区間において、クラッチ１５が接続状態、かつ、エンジン１１を休止状態に制御した状態でモーター走行（第１モーター走行モード）を行うことが可能である。そのため、力行区間におけるモータートルクＴｍ２が比較例１のモータートルクＴｍ１よりも大きくなり、回生区間の始点における充電率ＳＯＣが充電率ＳＯＣ２よりも低い充電率ＳＯＣ３まで低下する。そして、回生区間においては、比較例１と同じ大きさの回生トルクＴｒによってＭ／Ｇ１２による回生が行われるものの、回生区間の終点で充電率ＳＯＣが最大充電率ＳＯＣｍａｘに到達するようにＭ／Ｇ１２の回生を行うことが可能である。このように実施例１では、力行区間においてはＭ／Ｇ１２がエンジン１１の回転軸１３を回転させるためエンジン１１に対して燃料を噴射させることなく、また、回生区間においては終点までＭ／Ｇ１２の回生を行うことが可能である。

そのため、図６（ｃ）に示すように、バッテリー２０の放電量および回生量は比較例１よりも実施例１が大きくなり、燃料消費量は力行区間におけるアイドル噴射量Ｇｉｄｌｅの分だけ比較例１よりも実施例１が少なくなる。

（実施例２）
図７（ａ）に示すように、比較例２では、標高Ｈ１から標高０まで下る回生区間において、クラッチ１５が切断状態に制御され、必要制動トルクＴ１が最大回生トルクＴｒｍａｘとブレーキ装置１９による制動トルクＴｂとによって具現化されていた。そのため、比較例２では、回生区間においてはアイドル噴射量Ｇｉｄｌｅがエンジン１１に供給され続けていた。

一方、図７（ｂ）に示す実施例２では、回生区間において比較例２と同様に最大回生トルクＴｒｍａｘで行われるものの、クラッチ１５が接続状態に制御されることで最大回生トルクＴｒｍａｘでは不足する分の制動トルクがエンジンブレーキによる制動トルクＴｅｂとブレーキ装置１９による制動トルクＴｂとによって具現化される。

そのため、図７（ｃ）に示すように、バッテリー２０の回生量は比較例２と実施例２とで同じ量になるが、燃料消費量は回生区間におけるアイドル噴射量Ｇｉｄｌｅの分だけ比較例２よりも実施例１が少なくなる。

上記実施形態の制御装置３０によれば、以下に列挙する効果が得られる。
（１）モーター走行条件が成立し、かつ、推定充電率ＳＯＣｅが目標充電率ＳＯＣｔ以上である場合、ハイブリッドＥＣＵ３１、力行区間におけるモーター走行を第１モーター走行モードで行う。このとき、エンジン１１の回転軸１３がＭ／Ｇ１２によって駆動されるため、エンジン１１によって駆動される補機類をエンジン１１に燃料を供給することなく駆動することができる。その結果、クラッチ１５を切断状態、かつ、エンジン１１をアイドル状態に制御した状態で力行区間のモーター走行が行われる場合に比べて燃料消費量を低減することができる。

（２）ハイブリッドＥＣＵ３１は、モーター走行条件が成立し、かつ、推定充電率ＳＯＣｅが目標充電率ＳＯＣｔよりも小さい場合、力行区間におけるモーター走行を第２モーター走行モードで行う。これにより、力行区間においては充電率ＳＯＣの低下を抑えつつモーター走行を行うことができる。

（３）ハイブリッドＥＣＵ３１は、車両１０の重量Ｗを演算し、その重量Ｗを用いて回生エネルギーＥ１を演算する。そのため、回生エネルギーＥ１の精度、ひいては推定充電率ＳＯＣｅの精度を高めることができる。これにより、運転モードとして第１モーター走行モードが選択される頻度を高めることができる。また、ＨＶ走行モードにおいてモータートルクＴｍが増大される頻度を高めることができる。その結果、燃料消費量のさらなる低減を図ることができる。なお、こうした効果は、上記重量Ｗを用いて力行エネルギーＥ２を演算することでより顕著なものとなる。

（４）ハイブリッドＥＣＵ３１は、回生区間における必要制動トルクＴ１が最大回生トルクＴｒｍａｘよりも大きい場合に、クラッチ１５を接続状態かつエンジン１１を休止状態に制御して回生を行う。すなわち、回生区間における回生がエンジン１１に燃料を供給することなく行われる。その結果、回生エネルギーを確保しつつ、燃料消費量をさらに低減することができる。また、Ｍ／Ｇ１２の回生トルクＴｒとエンジンブレーキの制動トルクＴｅｂとが必要制動トルクＴ１に含まれるため、ブレーキ装置１９によるブレーキ損失およびブレーキ装置１９の劣化を抑えることもできる。

（５）ハイブリッドＥＣＵ３１は、モーター走行条件が不成立である場合にＨＶ走行を選択可能に構成されている。また、回生エネルギーＥ１から力行エネルギーＥ２を減算した収支エネルギーΔＥが判別エネルギーΔＥｊ（＞０）よりも大きい場合にモータートルクＴｍを増大させる。これにより、回生区間の終点における充電率ＳＯＣの低下を抑えること、および、力行区間における車速ｖを目標速度ｖｔに維持することを実現しつつ、エンジン１１の出力が抑えられる。その結果、燃料消費量をさらに低減することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・制御装置３０は、モーター走行条件が不成立の場合、収支エネルギーΔＥにかかわらずモータートルクＴｍを増大させてもよいし、収支エネルギーΔＥにかかわらず所定のモータートルクＴｍによるＨＶ走行を行ってもよい。

・制御装置３０は、モーター走行条件が不成立の場合、第２モーター走行モードではなく、ＨＶ走行モードやエンジン走行モードを選択してもよい。
・制御装置３０は、回生区間における必要制動トルクＴ１が最大回生トルクＴｒｍａｘよりも大きい場合に、クラッチ１５を切断状態、かつ、エンジン１１をアイドル状態に制御する第２回生モードで回生を行ってもよい。こうした場合、回生トルクＴｒが最大回生トルクＴｒｍａｘに制御され、必要制動トルクＴ１の不足分がブレーキ装置１９による制動トルクＴｂで補われる。

・制御装置３０は、回生区間における必要制動トルクＴ１が最大回生トルクＴｒｍａｘよりも大きいか否かにかかわらず、クラッチ１５を接続状態、かつ、エンジン１１を休止状態に制御する第１回生モードで回生を行ってもよい。

・制御装置３０は、重量Ｗを演算することなく回生エネルギーＥ１を演算してもよい。こうした構成においては、例えば、重量Ｗを車両総重量ではなく車両重量として演算することが好ましい。

・制御装置３０は、モーター走行条件が成立し、かつ、推定充電率ＳＯＣｅが目標充電率ＳＯＣｔよりも小さい場合にはＨＶ走行モードを選択してもよい。
・情報ＥＣＵ３７は、上述した地図情報をメモリに格納していてもよい。こうした構成によれば、情報ＥＣＵ３７は、ＧＰＳを情報取得部として現在位置情報を取得し、その取得した現在位置情報に基づいて予定走行経路を設定する。情報ＥＣＵ３７は、その設定した予定走行経路と地図情報とを用いて区間情報を生成する。

・回生区間は、現在走行している力行区間の直近に位置する制動区間を含むものに限らず、例えば、予定走行経路において最も回生エネルギーが得られる区間を対象としてもよい。こうした構成においては、例えば勾配値θと区間長さＬとの乗算値によって回生エネルギーＥ１の大小を判断することが可能である。

・制御装置３０は、複数のＥＣＵによって構成されるものに限らず、１つのＥＣＵによって構成されてもよい。
・車両１０は、エンジン１１とＭ／Ｇ１２とを備えたハイブリッド自動車であればよく、エンジン１１は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンやガスエンジンであってもよい。

１０…車両、１１…エンジン、１２…モータージェネレーター、１３…回転軸、１４…回転軸、１５…クラッチ、１６…トランスミッション、１７…駆動軸、１８…駆動輪、１９…ブレーキ装置、２０…バッテリー、２１…インバーター、３０…制御装置、３１…ハイブリッドＥＣＵ、３２…エンジンＥＣＵ、３３…インバーターＥＣＵ、３４…バッテリーＥＣＵ、３５…トランスミッションＥＣＵ、３６…ブレーキＥＣＵ、３７…情報ＥＣＵ、５０…回生トルクマップ、５１…アクセルペダル、５３…情報取得部、５４…経路情報生成部。

Claims (4)

1. エンジンの回転軸とモータージェネレーターの回転軸とがクラッチを介して連結されて前記エンジンの回転軸の回転により駆動される補機を備えたハイブリッド自動車に搭載され、ドライバーが設定した目標速度に車速を維持した状態で前記ハイブリッド自動車を走行させる車両制御装置であって、
   前記車速を取得する車速取得部と、
   バッテリーの充電率を取得する充電率取得部と、
   現在位置と予定走行経路とを含む経路情報を取得する経路情報取得部と、
   前記予定走行経路において前記モータージェネレーターによる回生制動が実施される回生区間を取得する回生区間取得部と、
   前記回生区間での回生エネルギーを演算する回生エネルギー演算部と、
   前記回生区間に到達するまでの力行エネルギーを演算する力行エネルギー演算部と、
   前記充電率、前記回生エネルギー、および、前記力行エネルギーに基づいて前記回生区間の終点における推定充電率を演算する推定充電率演算部と、
   前記エンジン、前記モータージェネレーター、および、前記クラッチを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記推定充電率が目標充電率以上である場合に、前記回生区間に到達するまでの区間において、前記クラッチを接続状態かつ前記エンジンを休止状態に制御した状態で前記車速を前記目標速度に維持するモーター走行を行い、
   前記推定充電率が前記目標充電率よりも小さい場合に、前記回生区間に到達するまでの区間において、前記クラッチを切断状態かつ前記エンジンをアイドル状態に制御した状態で前記車速を前記目標速度に維持するモーター走行を行う
   車両制御装置。
2. 前記ハイブリッド自動車の重量を演算する重量演算部を備え、
   前記回生区間取得部は、前記回生区間を構成する単位区間ごとに勾配値と区間長さとを取得し、
   前記回生エネルギー演算部は、前記目標速度、前記重量、前記勾配値、および、前記区間長さに基づいて前記回生エネルギーを演算する
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記回生区間において必要な制動トルクが前記モータージェネレーターの最大回生トルクよりも大きいか否かを判断する制動トルク判断部を備え、
   前記制御部は、前記制動トルクが前記最大回生トルクよりも大きい場合、前記クラッチを接続状態かつ前記エンジンを休止状態に制御した状態で前記回生区間での回生を行う
   請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記モーター走行の許否を判断するモーター走行判断部を備え、
   前記制御部は、前記モーター走行が許可されなかった場合にハイブリッド走行を選択可能に構成されており、前記ハイブリッド走行を選択した場合であって前記回生エネルギーが前記力行エネルギーよりも大きい場合に前記モータージェネレーターのモータートルクを増大させる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両制御装置。

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