JP7169537B2 - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置に関するものである。

駆動輪の動力源として、エンジンとモータとを有するハイブリッド車が増加している。また、モータとしての機能と発電機としての機能を兼用したモータ・ジェネレータを、駆動輪の動力源とすることも行われている。つまり、モータ・ジェネレータを、加速時等にはモータとして機能させて駆動補助を行う一方、減速時には発電機として機能させてエネルギの回生を行うことができる。

ハイブリッド車においては、燃費向上が強く望まれることになる。特許文献１には、設定された走行パターンに対応して、燃費改善を行えるようにしたものが開示されている。

特開２０１４－１７７１６１（特許第６２３２７１８）号公報

上記特許文献１のものでは、燃費改善につながるものの、走行パターンの開始時点から終了時点までの全期間を走行した際の総消費燃料量を最小化するものとはならず、さらなる燃費改善の余地がある。また、特許文献１のものでは、走行パターン（の情報）から要求されるエンジンの出力（パワー）増減量を設定したマップ（特に特許文献１の図３のマップ）を、あらかじめ多数用意する必要があることから、制御系（のメモリ）の負担が極めて大きいものとなる。また、任意に設定された走行パターンに対しては、対応するマップが存在しないと対応できず、汎用性の低いものである。

一方、ハイブリッド車両においては、次の走行に備えて、バッテリの蓄電量に不足を生じないようにすることが望まれる。つまり、走行パターンの開始時点と終了時点とで、バッテリの蓄電量が同一であることが望まれるものとなる。特に、車両の基準燃費を測定するために用いられる基準走行パターンにあっては、燃費を正確に知り得るように、走行パターンの開始時点と終了時点とでバッテリの蓄電量を同一にすることが強く要求されるものである。

また、ハイブリッド車の中には、駆動経路に多段変速機が介在されたものあるが、この場合、ギア段（変速段）の選択が燃費に大きな影響を与えることになる。つまり、燃費向上のために、ギア段の選択をいかに行うかも重要となる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、多段変速機を有する車両において、走行パターンの開始時点と終了時点とでバッテリの蓄電量を同一にするという要求を満足させつつ、走行パターンを走行した際の総消費燃料量を最小化でき、制御系の負担も小さく、しかも任意の走行パターンに対応できるようにしたハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
多段変速機を介して駆動輪を駆動するエンジンと、バッテリと、該バッテリからの給電を受けて該エンジンの駆動を補助するモータとして機能されると共に該エンジン側からの逆駆動によって該バッテリへの給電を行う発電機として機能されるモータ・ジェネレータと、を有するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
前記エンジンの駆動トルクとエンジン回転数とをパラメータとして、該エンジンが消費する消費燃料量を算出する消費燃料量算出手段と、
設定された走行パターンを時間で離散化した時系列における各分割時間毎に、走行に必要な要求値としてのエンジン回転数と駆動トルクとを決定する要求値決定手段と、
前記バッテリから充放電される電流値を所定電流値とした状態で、前記各分割時間毎に、前記要求値決定手段で決定された要求値を満足させるように前記エンジンと前記モータ・ジェネレータとからなる駆動システムを運転したときに、前記多段変速機のとり得る変速段の中から前記消費燃料量算出手段で算出される消費燃料量が最小となるギア段を選択するギア段決定手段と、
前記ギア段決定手段で選択されたギア段の条件下で、前記各分割時間毎に、前記バッテリから充放電される電流値に対する前記消費燃料量の変化率を算出する変化率算出手段と、
前記所定の電流値について、前記変化率算出手段で決定された前記各分割時間毎の変化率のうち最大値をとる分割時間について放電の電流値を所定単位だけ増加させる一方、最小値をとる分割時間について充電の電流値を該所定単位だけ増加させる電流値変更手段と、
前記各分割時間毎に、前記ギア段決定手段で決定されたギア段と前記電流値変更手段で変更された後の前記所定の電流値とを用いたときに、前記走行パターンから要求されるエンジン回転数を確保するために前記エンジンの駆動に要求される個別消費燃料量を決定する個別消費燃料量決定手段と、
前記個別消費燃料量決定手段で決定された前記各分割時間毎の個別消費燃料量を合計して、前記走行パターンの開始時点から終了時点までに消費される総消費燃料量を算出する総消費燃料量算出手段と、
前記ギア段決定手段での決定と前記変化率算出手段での変化率の算出と前記電流値変更手段での変更と前記個別消費燃料量決定手段での決定と前記総消費燃料量算出手段での算出とを１サイクルとする処理を順次繰り返させる繰り返し処理を実行させる演算制御手段と、
を備え、
前記演算制御手段は、前記ギア段決定手段での決定を行う際に当初は前記所定の電流値を各分割時間について全て０とする初期条件を付与すると共に、最終的に前記総消費燃料量算出手段で算出される総消費燃料量が最小値に収束された時点での該分割時間毎のギア段と電流値および前記個別消費燃料量とを最終制御値として記憶する、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、バッテリの充放電の電流値が、各分割時間の全てについて当初は０に初期設定されていることから、走行パターンの開示時点と終了時点とでバッテリの蓄電量が同一とされる。この後は、放電用の電流値と充電用の電流値とが、所定単位づつ付け替えられることから、常に、走行パターンの開示時点と終了時点とでバッテリの蓄電量が常に同一に維持されることになる。また、ギア段が、総消費燃料量が最小化されるように最適化されることと、消費燃料量の低減度合いが高くなるタイミングについてモータ・ジェネレータによる駆動補助が行われるように電流値が最適化されて、最終的に、走行パターンに沿って走行する際に必要な総消費燃料量を最小化することができる。また、走行パターンとして限定を受けることがなく、例えば出発地点から目的地までの案内経路について走行パターンを設定することも可能であり、汎用性の高いものである。さらに、多数のマップを記憶しておく必要がないことから、制御系の負担も小さくてすみ、しかも総消費燃料量を最小化するデータを得るまでの演算時間（シミュレーション時間）も短くてすむものとなる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、次のとおりである。すなわち、
前記個別消費燃料量決定手段は、エンジンの駆動トルクとエンジン回転数とを変数として設定された多項式に基づいて個別消費燃料量を算出する、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、消費燃料量を数式に基づいて算出するので、制御系の負担軽減や演算速度向上の上でさらに好ましいものとなる。

前記電流値変更手段は、前記各分割時間の中に前記バッテリの特性からくる上限電流値に達した特定の分割時間を有するときは、該特定の分割時間を除外した残りの分割時間について電流値を変更する、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、バッテリの能力を超えるような電流値の変更を阻止しつつ、電流値の最適化を行うことができる。

前記最終制御値となる前記各分割時間毎のギア段と電流値と個別消費燃料量との少なくとも１つを表示する表示手段を備えている、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、燃費向上のための運転支援情報として好ましいものを提供することができる。

前記モータ・ジェネレータと前記多段変速機とを制御する駆動制御手段をさらに有し、
前記駆動制御手段は、前記最終制御値として記憶されている前記各分割時間毎のギア段となるように前記多段変速機を変速制御すると共に、該最終制御値として記憶されている該各分割時間毎の電流値でもって前記モータ・ジェネレータを制御する、
ようにしてある（請求項５対応）。この場合、消費燃料量を最小化するための運転のうち、変速制御とモータ・ジェネレータの駆動制御を自動化して、燃費向上を図りつつ運転の負担を軽減することができる。

前記駆動制御手段は、さらに、前記最終制御値として記憶されている各分割時間毎の個別消費燃料量でもって前記エンジンの駆動を制御する、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、請求項５に対応した効果をより一層十分に発揮させることができる。

前記走行パターンが、車両の基準燃費を測定するために設定されている基準走行パターンとされている、ようにしてある（請求項７対応）。この場合、車両の基準燃費を最小化する上で好ましいものとなる。

前記走行パターンが、運転者によって任意に設定された開始地点から目的地までの案内経路についての走行パターンとされている、ようにしてある（請求項８対応）。この場合、運転者が希望する経路を走行する際の燃費向上を図る上で好ましいものとなる。

前記走行パターンを複数の分割走行パターンに区切って、該複数の分割走行パターンのそれぞれについて個別に、総消費燃料量が最小となる前記分割時間毎のギア段と電流値とが決定される、ようにしてある（請求項９対応）。この場合、制御系の負担を軽減しつつ、精度よく総消費燃料量を最小化できるようにする上で好ましいものとなる。

前記変化率算出手段により算出される変化率が、次式（５）に基づいて算出される（式（５）は、式（１）～（４）と連鎖則）、ようにしてある（請求項１０対応）。この場合、上記変化率を算出する具体的な手法が提供される。

本発明によれば、多段変速機を有する車両において、走行パターンの開始時点と終了時点とでバッテリの蓄電量を同一にするという要求を満足させつつ、走行パターンを走行した際の総消費燃料量を最小化でき、制御系の負担も小さく、しかも任意の走行パターンに対応できる。

本発明が適用されるハイブリッド車両の駆動系統とその制御系統との一例を示す図。 エンジンの図示平均有効圧力とエンジン回転数とに応じた燃料消費量の関係を示すマップ。 多段変速機のギア段を最適化する過程を示す図。 バッテリの充放電電流を最適化する過程を示す図。 計算ステップの進行に応じて行われるバッテリの充電電流値と放電電流値との付け替えが変化される様子を示すと共に、徐々に総消費燃料量が減少する様子を示す図。 １０モードに相当する走行パターンについて本発明を適用した場合に、ギア段とバッテリの蓄電量とモータトルクと消費燃料量とが変化する状況を示す図。 本発明の制御例を示すもので、ギア段の最適化と電流値の最適化とを行うためのフローチャート。 本発明の制御例を示すもので、時系列における各分割時間毎の消費燃料量とその総和を求めるためのフローチャート。

図１において、１はエンジンであり、エンジン１の駆動力が、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ２、多段変速機３、最終ギア４を介して駆動輪５に伝達される。エンジン１とトルクコンバータ２との間には、チェーン、ギア等の連動機構６を介して、モータ・ジェネレータ７が連結されている。

多段変速機３は、実施形態では、遊星歯車機構を用いた前進６段とされている。モータ・ジェネレータ７は、インバータ８を介してバッテリ９と接続されている。モータ・ジェネレータ７は、バッテリ９からの電流供給を受けることによりモータとして機能されて、エンジン１の駆動を補助する。また、モータ・ジェネレータ７は、減速時等には、エンジン１側から逆駆動されることにより、バッテリ９への充電を行う発電機として機能される。

図１中、Ｕ１～Ｕ３は、マイクロコンピュータを利用して構成された制御ユニット（コントローラ）である。制御ユニットＵ１は、エンジン１の駆動を制御する。制御ユニットＵ２は、多段変速機３の変速を制御する。制御ユニットＵ３は、後述する演算を行って、与えられた走行パターンを走行する際に、総消費燃料量が最小するためのギア段とバッテリ９の充放電の電流値等を決定する（決定した値は記憶される）。

次に、本発明が行う総消費燃料量最小化のための制御内容について、順次説明する。先ず、図２は、消費燃料量を演算するためのマップである。図２では、図示平均有効圧力（つまりエンジン１の駆動トルク）とエンジン回転数とをパラメータとして、エンジン１が消費する消費燃料量を示してある。この図２に示すマップは、実施形態では、計算の簡単化等のために、以下の式（６）で示すように、図示平均有効圧力（ＩＭＥＰで単位はｂａｒ）とエンジン回転数（Ｎｅで単位はｒｐｍ）とをパラメータとして消費燃料量（ｆｃで単位はｇ／ｓ）を算出する２次元のＮ次多項式（近似式）として設定されている。なお、式中、Ｃｍ、ｎは係数である。

ここで、走行パターンは、車速の変化を示すものとして設定されている。走行パターンの一例として、図６（ａ）に、車両の基準燃費を測定する際に用いられる１０モードに相当する走行パターンが示される。

本発明では、与えられた（設定された）走行パターンを、時間で離散化した時系列に分割してある。この時系列を構成する各分割時間が、ｔ（ｋ）（ｋ＝０、１、２、３、・・・・Ｎ）として示される（分割個数はＮ個）。なお、各分割時間の間隔は、実施形態では所定単位時間（例えば０．５秒～１．０秒）の等間隔としてあるが、不等間隔とすることもできる。

走行パターンからは、各分割時間ｔ（ｋ）毎に、要求車速（つまり要求エンジン回転数で、要求モータ回転数ともなる）が与えられると共に、走行に必要な要求トルク（駆動輪５を駆動する要求トルク）が与えられる。駆動輪５を駆動するのに必要な要求駆動トルクは、エンジン１の駆動トルクとモータ・ジェネレータ７も駆動トルクを合算した合計駆動トルクから、駆動系の抵抗（例えば多段変速機３の抵抗）を減じた値となる。多段変速機３の駆動抵抗（ギア段毎の駆動抵抗）はあらかじめ知り得るので、走行パターンが決まれば、各分割時間毎に、エンジン１とモータ・ジェネレータ７とが発揮すべき駆動トルク（合計の駆動トルク）が決まることになる。

エンジン１の駆動トルクは、モータ・ジェネレータ７の駆動トルクが分かれば、上記要求車速（エンジン回転数）と要求トルク（図示平均有効圧力）とを、図２に示すマップ（実際には数（６））に基づいて演算することができる。そして、バッテリ９からの充放電電流値を０にしたとき、つまりモータ・ジェネレータ７による駆動補助や発電がなされない状況では、駆動輪５の要求駆動トルクを、エンジン１が発生する駆動トルクで負担することになる。

モータ・ジェネレータ７の駆動トルクは、その電流値でもって知り得る。したがって、各分割時間毎に発揮すべきエンジン１とモータ・ジェネレータ７との合計駆動トルクから、電流値に応じたモータ・ジェネレータ７の駆動トルク分を差し引くことにより、各分割時間毎にエンジン１が発揮すべき駆動トルクを算出することができる。エンジン１が発揮すべき駆動トルクと、エンジン回転数（多段変速機３のギア段と走行パターンから決まる車速とによってエンジン回転数は自動的に決まる）とを取得することにより、それに必要な消費燃料量を式（６）から算出することができる。

上記時系列を用いて、図３に示すように、まず、多段変速機３のギア段が最適化される。すなわち、各分割時間ｔ（ｋ）において、バッテリ９からの充放電の電流値がそれぞれ０に初期設定される（エンジン１のみで駆動輪５の要求駆動トルクを満足させる状態）。この後は、以下の（１）と（２）の処理が繰り返し行われる。

（１）まず、各分割時間ｔ（ｋ）での電流値が０に初期設定された状態で、多段変速機３のギア段を変更して、消費燃料量が最小となるギア段が決定（選択）される。すなわち、分割時間ｔ（ｋ）毎に、あるギア段での消費燃料量を計算すると共に、別のギア段でも同様に分割時間ｔ（ｋ）毎の消費燃料量を計算する。このようにして、各分割時間ｔ（ｋ）について、前進６段のギア段の中からもっとも消費燃料量が小さくなるギア段が決定される。各分割時間ｔ（ｋ）での電流値が０ということは、走行パターンの開始時点から終了時点との間で、バッテリ９の蓄電量が同一に維持される、ということを意味する。

（２）上記（１）の後、各分割時間ｔ（ｋ）毎の最適化されたギア段を用いて、各分割時間ｔ（ｋ）毎に、消費燃料量が小さくなるように、バッテリ９の電流値が変更される。なお、この電流値の変更については後述する。

（３）上記（２）で変更された各分割時間ｔ（ｋ）毎の電流値を用いて、上記（１）のようにギア段がさらに最適化される。以後は、このような処理が繰り返し行われることになる。

次に、電流値の最適化の点について、図４を参照しつつ説明する。まず、図４（Ａ１）で示すように、当初は各分割時間ｔ（ｋ）での電流値は０に初期設定される（電流値の時系列が０を示す直線）。この状態で、上記ギア段の最適化が行われた際に、各分割時間ｔ（ｋ）毎に、電流値に対する消費燃料量の変化率を示す「∂ｆｃ／∂Ｉ」（ｆｃ＝消費燃料量で、Ｉ＝電流値）が図４（Ｂ１）で示すように取得される。この変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が大きいということは、電流値の変化（つまりモータ・ジェネレータ７での補助駆動力の変化）に対して、エンジン１の消費燃料量に与える影響が大きいということである。つまり、モータ・ジェネレータ７による駆動補助を行った場合に、エンジン１の消費燃料量が大きく低減することが可能なタイミングとなる。

上記変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」の具体的な算出手法は、実施形態では以下の式（５）に基づいて算出するようにしてある。なお、式（５）は、式（１）～式（４）との連鎖則として演算されるものである。

このため、上記変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が最大値となる分割時間での電流値が所定単位（例えば０．５アンペア～１．０アンペア）だけ放電方向（モータ・ジェネレータ７による駆動補助を増大させる方向）に大きくする。これに対応して、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が最小値となる分割時間での電流値が所定単位（例えば０．５アンペア～１．０アンペア）だけ充電方向（モータ・ジェネレータ７による駆動補助が減少する方向）だけ大きくする。このように、ある分割時間でもって上記所定単位分だけ電流値を増大させるのと同時に、別の分割時間でもって上記所定単位だけ電流値を減少させることにより、走行パターンの開始時点と終了時点とでバッテリ９に蓄電量が同一である、という条件が確実に確保されることになる。

図４の（Ｂ１）では、分割時間のうちａ時点で最大値となることから、図４の（Ａ１）で全て０に設定された電流値のうち、ａ時点での電流値が所定単位だけ放電方向（（図４では下向き方向）に変更される。図４の（Ｂ１）では、分割時間のうちｂ時点で最小値となることから、図４の（Ａ１）で全て０に設定された電流値のうち、ｂ時点での電流値が所定単位だけ充電方向（（図４では上向き方向）に変更される。ａ時点とｂ時点で電流値が変更された後の状態（電流値の時系列）が、図４の（Ａ２）に示される。

上記のように電流値が変更された後は、変更された電流値（図４の（Ａ２））を用いて、前述のようにギア段の最適化が行われる。このギア段の再度の最適化が行われた後の各分割時間ｔ（ｋ）毎の変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が図４（Ｂ２）のようになる。図４（Ｂ２）において、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が最大値となるのがｃ時点であり、最小値となるのがｄ時点である。よって、図４（Ａ２）で示す電流値が、ｃ時点で放電方向に所定単位だけ変更され、ｄ時点では充電方向に所定下単位だけ変更される。この変更後の電流値の状態（電流値の時系列）が、図４（Ａ３）に示す。

図４（Ａ３）のように変更された後の電流値でもって、再再度ギア段の最適化が行われて、このときに取得される各分割時間毎の電流値として、図４（Ｂ３）に示すものが取得される。

以上のように、ギア段最適化と電流値のプラスマイナスの付け替えとが多数回繰り返されて、最終的に、各分割時間ｔ（ｋ）毎に、走行パターンを走行した際に必要なエンジン１の総消費燃料量が最小となるギア段と電流値とが決定されることになる。なお、前述した、ギア段の最適化と電流値の付け替えとを繰り返す処理は、最終的に、各分割時間毎に必要な個別消費燃料量を合計した総消費燃料量が最小値に収束するまで行われることになる（走行距離にもよるが、例えば１０００回～２０００回程度の繰り返し処理）。なお、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が各分割時間の間でほぼ同じ状態になるまで収束した時点（図４（Ｂ１）～（Ｂ３）で示す折れ線がほぼフラットな直線状になった時点）が、総消費燃料量が最小値に収束する時点に近づいた状況となる。

図５は、繰り返し処理が進行するのに伴って（シミュレーションの演算進行に伴って）、電流値の付け替えの変化状況と、総消費燃料量の減少状況とが示される。電流値の付け替えは、当初は近い時点同士で行われ、最終的には遠い時点同士での付け替えが行われている様子が理解される。また、総消費燃料量が、繰り返し処理が進行するほど低減されていくことが理解される。

ここで、バッテリ９の充放電電流値には、バッテリ９の特性（性能）上の制約から、上限値と下限値とがある。下限値は、制御可能な最小電流値であり、前述の電流値付け替えに行われる所定単位は、この下限値よりも大きい電流値とされる。また、電流値の付け替えによって、ある分割時間についての電流値が上限値に達することもある。この場合は、上限値に達した電流値となる分割時間を除外した他の分割時間の間で、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が最大値をとる分割時間が電流値付け替えのタイミングとして選択される（電流値が上限値となった分割時間が多数存在する場合もあり）。

図６は、１０モード相当の走行パターンについて本発明を適用した場合に、ギア段の変化する状況と、バッテリ９の蓄電量（ＳＯＣで示す蓄電率）が変化する状況と、エンジン１とモータ・ジェネレータ７とを合計した総トルクおよびモータ・ジェネレータ７のトルクが変化する状況と、消費燃料量が変化する状況とを示してある。総消費燃料量は、ギア段のみの最適化の場合は１４．７（ｇ/Ｓ）程度であった。しかしながら、ギア段の最適化に加えて、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」に基づく電流値の最適化をも行うことによって、総消費燃料量を１１．８（ｇ/ｓ）まで低減させることができた。なお、図６に示すデータは、バッテリ９の電圧が一定で、電気負荷が一定で、トルクコンバータ２の滑りなし（変速の際にロックアップクラッチが切断されるのは瞬時という前提）という条件で得たものである。

次に、図７、図８を参照しつつ、前述したギア段の最適化と電流値の最適化（電流値の付け替え）とを行って、総消費燃料量を最小化するための制御例について説明する。図７が、ギア段の最適化と電流値の最適化（電流値の付け替え）とを行う制御となっている。また、図８が、電流値の変更が１回行われる毎に、各分割時間ｔ（ｋ）での個別消費燃料量の算出と、個別消費燃料量を合計した総消費燃料量を算出する制御となっている。なお、以下の説明でＱはステップを示す。

まず、図７のＱ１において、各分割時間ｔ（ｋ）について、電流値が０に初期化されると共に、ギア段も初期化される（例えば各分割時間のギア段を全て１段に設定する）。Ｑ２では、分割時間を識別するサフィックスｋが０（走行パターンの開始時点に対応）とされ、Ｑ３において、ｋが「ｋ＋１」に更新される。

Ｑ４では、分割時間ｔ（ｋ）について、とり得るギア段のうち消費燃料量を最小にするギア段が選択される。Ｑ４の後、Ｑ５において、ｋがｋmaxであるか否かが判別される。ｋmaxは、走行パターンの終了時点での分割時間に相当する（ｋの最終値をＮとしたとき、ｋmax＝ｋNとなる）。このＱ５の判別でＮＯのときは、Ｑ３に戻る。このようにして、各分割時間ｔ（ｋ）毎に、消費燃料量を最小とするギア段が決定される。

上記Ｑ５の判別でＹＥＳのときは、Ｑ６以下の処理が行われる。このＱ６以下の処理は、電流値の最適化（電流値の付け替え）と、処理終了の判断とを行うものである。まず、Ｑ６において、各分割時間ｔ（ｋ）について全て、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が計算される。Ｑ７では、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が最大値となる分割時間と最小値となる分割時間とが取得される（図４の（Ｂ１）でのａ時点とｂ時点の取得に対応で、図４の（Ｂ２）でのｃ時点とｄ時点の取得にも対応）。

Ｑ８では、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が最大値をとるタイミングとなる分割時間について電流値を所定単位（ΔＩ）だけ減少（放電方向の電流値となる）させる。また、同時に、
変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が最小値をとるタイミングとなる分割時間について電流値を所定単位（ΔＩ）だけ増大（充電方向の電流値となる）させる。

Ｑ９では、既に行われた各分割時間毎に、最適化されたギア段とＱ８で変更された後の電流値でもって、エンジン１の駆動トルクとモータ・ジェネレータ７での駆動トルクが更新され、Ｑ１０では、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が更新される。

Ｑ１１では、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」が収束したか否かが判別される。つまり図４の（Ｂ１）～（Ｂ３）で示すような最大値や最小値を示す分割時間が存在しないで、ほぼフラットな直線状態になったか否かが判別される（電流値の付け替えが不要になった状態の確認）。このＱ１１の判別でＮＯのときは、Ｑ７に戻る。

前記Ｑ１１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１２において、後述するようにして取得された総消費燃料量が最小値に収束したか否かが判別される。このＱ１２の判別でＮＯのときは、Ｑ２に戻る（ギア段の最適化の処理へ復帰）。このように、Ｑ２～Ｑ５でのギア段の最適化と、電流値の変更（電流値の付け替え）とが繰り返し行われて、やがて、Ｑ１２の判別でＹＥＳとなって、制御が終了される。このＱ１２の判別でＹＥＳとなった時点では、各分割時間ｔ（ｋ）毎に、ギア段と、変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」と、個別消費燃料量とが記憶されると共に、総消費燃料量が記憶される（制御ユニットＵ３の記憶手段となるメモリに記憶される）。

次に、各分割時間ｔ（ｋ）毎の個別消費燃料量とこれを合計した総消費燃料量とを算出する制御について、図８を参照しつつ説明する。なお、図８に示す制御は、例えば、ギア段の最適化とこれに続く電流値の変更とが１回分終了する毎に実行される（例えばＱ１０の直後での割り込み処理や、並列処理によって実行される）。

まず、Ｑ２１において、各分割時間毎に、走行パターンに応じて決定される車速（つまりエンジン回転数）と、最適化されたギア段と、電流値とが読み込まれる。Ｑ２２では、サフィックスｋが０に初期化された後、Ｑ２３において、ｋ＝「ｋ＋１」に更新される。Ｑ２４では、Ｑ２３で設定された１つの分割時間について、車両の走行に要求される駆動トルクが得られるように、エンジン回転数（モータ・ジェネレータ７の回転数にも対応）およびそのトルクが計算される。Ｑ２５では、Ｑ２４での計算結果に基づいて、上記１つの分割時間について、消費燃料量（つまり個別消費燃料量）が計算される。

Ｑ２６では、ｋがｋmaxであるか否かが判別される（図６のＱ５と同様の処理）。このＱ２６の判別でＮＯのときは、Ｑ２３に戻る。全ての分割時間について個別消費燃料量が計算されることにより、Ｑ２６の判別でＹＥＳとなる。このときは、Ｑ２７において、各分割時間毎の個別消費燃料量を合計して、総消費燃料量が計算される。このＱ２７で計算された総消費燃料量が、図７のＱ１２での判別に用いられる。

以上のように、各分割時間毎にギア段と電流値と個別消費燃料量とが取得され、また総消費燃料量を取得することができ、これらの値は、全て制御ユニットＵ３に記憶される。記憶された記憶値は、車両の駆動制御のために適宜使用することができる。例えば、各分割時間毎のギア段と電流値と個別消費燃料量と総消費燃料量との少なくとも１つをディスプレイ等の表示手段に表示させたり、音声報知することもできる（省燃費運転のための運転支援情報として提供）。例えば、ギア段を変更するタイミングおよび変速方向（シフトアップかシフトダウンか）を音声やディスプレイで報知することができる。電流値を報知することにより、モータ・ジェネレータ７による駆動補助あるいは発電の状況を知ることができる。さらに、個別消費燃料量や総消費燃料量を報知することにより、どの程度燃料を消費するかを明確に知ることができる。

また、上記記憶値でもって、エンジン１、多段変速機３、モータ・ジェネレータ７の駆動の少なくとも１つを自動制御することもできる。すなわち、エンジンの駆動制御については、制御ユニットＵ３によりエンジン用の制御ユニットＵ１を制御して、各分割時間に対応した個別消費燃料量でもって燃料噴射を行わせることができる（燃費最小化となる燃料噴射で、アクセル操作の自動化ともなる）。

また、多段変速機３の変速制御については、制御ユニットＵ３により多段変速機用の制御ユニットＵ２を制御して、各分割時間に対応したギア段でもって変速を行わせるようにすることができる（燃費最小化となる変速制御）。

さらに、モータ・ジェネレータ７の駆動制御については、制御ユニットＵ３によりインバータ８を制御して、各分割時間に対応した電流値でもってモータ・ジェネレータ７の駆動を制御することができる（燃費最小化となる電流値制御）。勿論、上記燃料噴射制御とギア段の制御と電流値制御との全てを行うことにより、燃費最小化を図りつつ、運転の負担を軽減させることができる（自動運転あるいは半自動運転にもつながる）。

ここで、エンジン１およびモータ・ジェネレータ７から駆動系に向けて出力される実駆動トルクを、イナーシャの影響を考慮して決定することができる。すなわち、出力軸が回転体となるエンジン１およびモータ・ジェネレータ７においては、イナーシャの影響によって駆動トルクが増減される。すなわち、Ｉをイナーシャ（ｋｇ・ｍ²）、ωを回転速度（ｒａｄ／ｓ）としたとき、駆動トルクの増減分は、「Ｉ・ｄω／ｄｔ」となる。駆動トルクの増減方向はωがプラス値をとるかマイナス値をとるかで決定される。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。
（１）多段変速機３のギア段（前進用の変速段）は、６段に限らず、例えば８段や１０段等、適宜の段数とすることができ、１００段以上という極めて多段階とすることも可能である（実質的に無段変速機にも対応できるということ）。
（２）多段変速機３は、トルクコンバータ２を介することなくエンジン１と連結される形式であってもよい（例えばデュアルクラッチ方式の多段変速機）。
（３）走行パターンは、基準燃費を測定する場合に限らず、車速の変化を示すものであれば、任意に設定することができる。例えば、ある出発地点から目的地までの経路を走行パターンとして設定することもできる。特に、高速道路や自動車専用道路のように、交通の流れがスムーズな場合に、目的地までの経路を走行パターンとして、燃費向上を図る上で好ましいものとなる。また、最近の道路値図情報では、路面勾配をも考慮することができ（車両の要求駆動トルクを、車速のみならず、路面勾配をも加味して決定できる）。また、外部の情報センターとの通信によって、渋滞情報等を入手して、目的地までの経路での走行パターンをより適切なものに設定することもできる。
（４）走行パターンが、かなりの長時間となるときは、複数の小走行パターンに区切って、各小走行パターン毎に、前述したようにギア段の最適化と変化率「∂ｆｃ／∂Ｉ」に基づく電流値の変更（電流値の付け替え）とを行って、最終的に小走行パターン毎に総消費燃料量が最小化を図るようにすることもできる。また、目的地に向かうための走行パターンについて、既に総消費燃料量を最小とする各分割時間毎の値が決定されている状態で、例えば交差点で車両が停止した際に、再度目的地までの残りの距離についての走行パターンについて新たに総消費燃料量を最小とする各分割時間毎の値を計算し直すこともできる。
（５）勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、燃費向上の上で極めて好ましいものである。

１：エンジン
２：トルクコンバータ
３：多段変速機
４：最終ギア
５：駆動輪
６：連動機構
７：モータ・ジェネレータ
８：インバータ
９：バッテリ
Ｕ１～Ｕ３：制御ユニット

Claims (10)

1. 多段変速機を介して駆動輪を駆動するエンジンと、バッテリと、該バッテリからの給電を受けて該エンジンの駆動を補助するモータとして機能されると共に該エンジン側からの逆駆動によって該バッテリへの給電を行う発電機として機能されるモータ・ジェネレータと、を有するハイブリッド車両の駆動制御装置であって、
   前記エンジンの駆動トルクとエンジン回転数とをパラメータとして、該エンジンが消費する消費燃料量を算出する消費燃料量算出手段と、
   設定された走行パターンを時間で離散化した時系列における各分割時間毎に、走行に必要な要求値としてのエンジン回転数と駆動トルクとを決定する要求値決定手段と、
   前記バッテリから充放電される電流値を所定電流値とした状態で、前記各分割時間毎に、前記要求値決定手段で決定された要求値を満足させるように前記エンジンと前記モータ・ジェネレータとからなる駆動システムを運転したときに、前記多段変速機のとり得る変速段の中から前記消費燃料量算出手段で算出される消費燃料量が最小となるギア段を選択するギア段決定手段と、
   前記ギア段決定手段で選択されたギア段の条件下で、前記各分割時間毎に、前記バッテリから充放電される電流値に対する前記消費燃料量の変化率を算出する変化率算出手段と、
   前記所定の電流値について、前記変化率算出手段で決定された前記各分割時間毎の変化率のうち最大値をとる分割時間について放電の電流値を所定単位だけ増加させる一方、最小値をとる分割時間について充電の電流値を該所定単位だけ増加させる電流値変更手段と、
   前記各分割時間毎に、前記ギア段決定手段で決定されたギア段と前記電流値変更手段で変更された後の前記所定の電流値とを用いたときに、前記走行パターンから要求されるエンジン回転数を確保するために前記エンジンの駆動に要求される個別消費燃料量を決定する個別消費燃料量決定手段と、
   前記個別消費燃料量決定手段で決定された前記各分割時間毎の個別消費燃料量を合計して、前記走行パターンの開始時点から終了時点までに消費される総消費燃料量を算出する総消費燃料量算出手段と、
   前記ギア段決定手段での決定と前記変化率算出手段での変化率の算出と前記電流値変更手段での変更と前記個別消費燃料量決定手段での決定と前記総消費燃料量算出手段での算出とを１サイクルとする処理を順次繰り返させる繰り返し処理を実行させる演算制御手段と、
   を備え、
   前記演算制御手段は、前記ギア段決定手段での決定を行う際に当初は前記所定の電流値を各分割時間について全て０とする初期条件を付与すると共に、最終的に前記総消費燃料量算出手段で算出される総消費燃料量が最小値に収束された時点での該分割時間毎のギア段と電流値および前記個別消費燃料量とを最終制御値として記憶する、
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
   
2. 請求項１において、
   前記個別消費燃料量決定手段は、エンジンの駆動トルクとエンジン回転数とを変数として設定された多項式に基づいて個別消費燃料量を算出する、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記電流値変更手段は、前記各分割時間の中に前記バッテリの特性からくる上限電流値に達した特定の分割時間を有するときは、該特定の分割時間を除外した残りの分割時間について電流値を変更する、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、
   前記最終制御値となる前記各分割時間毎のギア段と電流値と個別消費燃料量との少なくとも１つを表示する表示手段を備えている、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
   前記モータ・ジェネレータと前記多段変速機とを制御する駆動制御手段をさらに有し、
   前記駆動制御手段は、前記最終制御値として記憶されている前記各分割時間毎のギア段となるように前記多段変速機を変速制御すると共に、該最終制御値として記憶されている該各分割時間毎の電流値でもって前記モータ・ジェネレータを制御する、
   ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
6. 請求項５において、
   前記駆動制御手段は、さらに、前記最終制御値として記憶されている各分割時間毎の個別消費燃料量でもって前記エンジンの駆動を制御する、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、
   前記走行パターンが、車両の基準燃費を測定するために設定されている基準走行パターンとされている、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
8. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、
   前記走行パターンが、運転者によって任意に設定された開始地点から目的地までの案内経路についての走行パターンとされている、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、
   前記走行パターンを複数の分割走行パターンに区切って、該複数の分割走行パターンのそれぞれについて個別に、総消費燃料量が最小となる前記分割時間毎のギア段と電流値とが決定される、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項において、
    前記変化率算出手段により算出される変化率が、次式（５）に基づいて算出される（式（５）は、式（１）～（４）と連鎖則）、ことを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
    

    

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