JP7235784B2 - 車両制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両制御装置に関する。
シリーズ方式のハイブリッド電気自動車(Hybrid Electrical Vehicle)は、内燃機関によって発電機を駆動し、発電された電力によって電動機を駆動することで走行する。このため、発電が必要なときに、効率が最も高くなる動作点で内燃機関を定常運転すれば、燃費は向上する。しかし、定常運転される内燃機関の運転音は、アクセルペダルに対するドライバーの操作や車両の速度(すなわち車速)が変化しても変わらない。この点に、内燃機関と変速機とを有する車両に慣れ親しんだドライバーは違和感を持ち、車両の商品性も高くは望めない。このため、シリーズ方式のハイブリッド電気自動車であっても、ドライバーが自然なフィーリングを得られる商品性の高い車両が望まれていた。
特許文献1には、駆動輪の回転数(すなわち車速)の変化に応じて、内燃機関の回転数を下限回転数と上限回転数の間で増減させるようにした技術が開示されている。特許文献1によれば、あたかも内燃機関と変速機とを有する車両のように、車速と内燃機関の運転音とが連動した自然なフィーリングをドライバーに提供することが可能となる。
国際公開第2019/003443号
しかしながら、車両の速度の増加に応じて内燃機関の回転数を増減させることによって、かえって車両の商品性が低下することもある。すなわち、車両の速度の増加に応じて内燃機関の回転数を増減させると、車両の速度と内燃機関の運転音とが連動した自然なフィーリングをドライバーに提供できるものの、車両の加速性能は低下し得る。したがって、例えば、ドライバーが車両の加速性能を重視するような状況下において、車両の速度の増加に応じて内燃機関の回転数を増減させることで車両の加速性能が低下してしまうと、かえって車両の商品性が低下し得る。
本発明は、車両の速度の増加に応じて内燃機関の回転数を増減させる回転数制御を適切に実行することを可能にし、車両の商品性を向上できる車両制御装置を提供する。
本発明は、
内燃機関と、前記内燃機関から出力された動力によって発電可能な発電機と、駆動輪と連結されて前記発電機から電力が供給されることによって前記駆動輪を駆動可能な電動機と、を備え、前記発電機からの電力を前記電動機に供給し、前記電動機が前記駆動輪を駆動することによって走行するシリーズ走行が可能な車両を制御する車両制御装置であって、
前記車両が前記シリーズ走行しているときに、前記車両の速度の増加に応じて、前記内燃機関の回転数を、第1回転数まで増加させ、該第1回転数に達すると該第1回転数より小さい第2回転数に低下させる回転数制御を実行可能であり、
所定の操作を受け付けた場合には、前記回転数制御の実行を制限し、
前記所定の操作は、ローンチコントロールを作動させる操作、又はアクセル開度が所定の閾値以上となるようにアクセルペダルを踏み込む操作である
本発明によれば、車両の速度の増加に応じて内燃機関の回転数を増減させる回転数制御を適切に実行することを可能にし、車両の商品性を向上できる車両制御装置を提供できる。
本発明の一実施形態の制御装置を備える車両の概略構成を示す図である。 各走行モードの内容を示す図である。 ハイブリッド走行モードにおけるエンジン回転数の一例を示す図である。 本実施形態の制御装置による具体的な制御例を示すタイミングチャートである。 本実施形態の制御装置によるバッテリからモータへの電力供給制御の一例を示す図である。
以下、本発明の車両制御装置の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図1を参照して、本発明の車両制御装置の一実施形態である制御装置100を備える車両1について説明する。図1に示すように、本実施形態の車両1は、車両1の駆動力を出力する駆動装置10と、駆動装置10を含む車両1全体の制御を司る制御装置100と、を備える。
[駆動装置]
図1に示すように、駆動装置10は、本発明における内燃機関の一例であるエンジンENGと、本発明における発電機の一例であるジェネレータGENと、本発明における電動機の一例であるモータMOTと、変速機Tと、これらジェネレータGEN、モータMOT、及び変速機Tを収容するケース11と、を備える。モータMOT及びジェネレータGENは、車両1が備えるバッテリBATに接続されており、バッテリBATからの電力供給と、バッテリBATへのエネルギー回生が可能となっている。バッテリBATは、本発明における蓄電装置の一例である。
[変速機]
ケース11には、軸方向に沿ってエンジンENG側から、変速機Tを収容する変速機収容室11aと、モータMOT及びジェネレータGENを収容するモータ収容室11bとが設けられる。
変速機収容室11aには、互いに平行に配置された入力軸21、ジェネレータ軸23、モータ軸25、及びカウンタ軸27と、デファレンシャル機構Dと、が収容されている。
入力軸21は、エンジンENGのクランク軸12と同軸上に並べて配置されている。クランク軸12の駆動力は、不図示のダンパを介して入力軸21に伝達されるようになっている。入力軸21には、ジェネレータ用ギヤ列Ggを構成するジェネレータドライブギヤ32が設けられている。
入力軸21には、ジェネレータドライブギヤ32に対し、エンジン側に第1クラッチCL1を介して低速側エンジン用ギヤ列GLoを構成する低速側ドライブギヤ34が設けられ、エンジン側とは反対側(以下、モータ側という)に高速側エンジン用ギヤ列GHiを構成する高速側ドライブギヤ36が設けられている。第1クラッチCL1は、入力軸21と低速側ドライブギヤ34とを係脱可能に連結するための油圧クラッチであり、いわゆる多板式の摩擦型クラッチである。
ジェネレータ軸23には、ジェネレータドライブギヤ32と噛合するジェネレータドリブンギヤ40が設けられている。入力軸21のジェネレータドライブギヤ32とジェネレータ軸23のジェネレータドリブンギヤ40とで、入力軸21の回転をジェネレータ軸23に伝達するためのジェネレータ用ギヤ列Ggが構成されている。ジェネレータ軸23のモータ側には、ジェネレータGENが配置されている。ジェネレータGENは、ジェネレータ軸23に固定されたロータRと、ケース11に固定されてロータRの外径側に対向配置されたステータSと、を備えて構成されている。
入力軸21の回転がジェネレータ用ギヤ列Ggを介してジェネレータ軸23に伝達されることで、ジェネレータ軸23の回転でジェネレータGENのロータRが回転する。これにより、エンジンENGの駆動時には、入力軸21から入力されたエンジンENGの動力をジェネレータGENで電力に変換することができる。
モータ軸25には、モータ用ギヤ列Gmを構成するモータドライブギヤ52が設けられている。モータ軸25には、モータドライブギヤ52よりもモータ側に、モータMOTが配置されている。モータMOTは、モータ軸25に固定されたロータRと、ケース11に固定されてロータRの外径側に対向配置されたステータSと、を備えて構成される。
カウンタ軸27には、エンジン側から順に、低速側ドライブギヤ34と噛合する低速側ドリブンギヤ60と、デファレンシャル機構Dのリングギヤ70と噛合する出力ギヤ62と、第2クラッチCL2を介して入力軸21の高速側ドライブギヤ36と噛合する高速側ドリブンギヤ64と、モータ軸25のモータドライブギヤ52と噛合するモータドリブンギヤ66とが設けられている。第2クラッチCL2は、カウンタ軸27と高速側ドリブンギヤ64とを係脱可能に連結するための油圧クラッチであり、いわゆる多板式の摩擦型クラッチである。
入力軸21の低速側ドライブギヤ34とカウンタ軸27の低速側ドリブンギヤ60とで、入力軸21の回転をカウンタ軸27に伝達するための低速側エンジン用ギヤ列GLoが構成されている。また、入力軸21の高速側ドライブギヤ36とカウンタ軸27の高速側ドリブンギヤ64とで、入力軸21の回転をカウンタ軸27に伝達するための高速側エンジン用ギヤ列GHiが構成されている。ここで、低速側ドライブギヤ34と低速側ドリブンギヤ60とを含む低速側エンジン用ギヤ列GLoは、高速側ドライブギヤ36と高速側ドリブンギヤ64とを含む高速側エンジン用ギヤ列GHiよりも減速比が大きい。
したがって、エンジンENGの駆動時に第1クラッチCL1を締結し且つ第2クラッチCL2を解放することで、エンジンENGの駆動力が大きい減速比で低速側エンジン用ギヤ列GLoを介してカウンタ軸27に伝達される。一方、エンジンENGの駆動時に第1クラッチCL1を解放し且つ第2クラッチCL2を締結することで、エンジンENGの駆動力が小さい減速比で高速側エンジン用ギヤ列GHiを介してカウンタ軸27に伝達される。なお、第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2が同時に締結されることはない。
また、モータ軸25のモータドライブギヤ52とカウンタ軸27のモータドリブンギヤ66とで、モータ軸25の回転をカウンタ軸27に伝達するためのモータ用ギヤ列Gmが構成されている。モータMOTのロータRが回転すると、モータ軸25の回転がモータ用ギヤ列Gmを介してカウンタ軸27に伝達される。これにより、モータMOTの駆動時には、モータMOTの駆動力がモータ用ギヤ列Gmを介してカウンタ軸27に伝達される。
また、カウンタ軸27の出力ギヤ62とデファレンシャル機構Dのリングギヤ70とで、カウンタ軸27の回転をデファレンシャル機構Dへ伝達するためのファイナルギヤ列Gfが構成されている。したがって、モータ用ギヤ列Gmを介してカウンタ軸27に入力されたモータMOTの駆動力、低速側エンジン用ギヤ列GLoを介してカウンタ軸27に入力されたエンジンENGの駆動力、及び高速側エンジン用ギヤ列GHiを介してカウンタ軸27に入力されたエンジンENGの駆動力は、ファイナルギヤ列Gfを介してデファレンシャル機構Dに伝達され、デファレンシャル機構Dから車軸DSに伝達される。これにより、車軸DSの両端に設けられた一対の駆動輪DWを介して、車両1が走行するための駆動力が出力される。
このように構成された駆動装置10は、モータMOTの駆動力を車軸DS(すなわち駆動輪DW)に伝達させる動力伝達経路と、エンジンENGの駆動力を車軸DSに伝達させる低速側の動力伝達経路と、エンジンENGの駆動力を車軸DSに伝達させる高速側の動力伝達経路と、を有している。これにより、駆動装置10を搭載した車両1は、後述するように、モータMOTが出力した動力によって走行するEV走行モードやハイブリッド走行モード、エンジンENGが出力した動力によって走行する低速側エンジン走行モードや高速側エンジン走行モードといった複数の走行モードをとり得る。
制御装置100は、車両1が備える各種センサ(不図示)から受け付けた検出信号等に基づいて車両1に関する車両情報を取得し、取得した車両情報に基づいて駆動装置10を制御する。車両1が備えるセンサとしては、車軸DSの回転数を検出する車速センサ、車両1のアクセルペダルに対する操作量を検出するアクセルポジションセンサ(以下、APセンサともいう)、車両1のブレーキペダルに対する操作量を検出するブレーキセンサ、エンジンENGの回転数(以下、エンジン回転数ともいう)を検出するエンジン回転数センサ、バッテリBATの状態(例えば、バッテリBATの端子間電圧、充放電電流、温度)を検出するバッテリセンサ等を挙げることができる。
車両情報は、車両1の走行状態を示す情報を含む。車両1の走行状態としては、車両1の速度(以下、車速ともいう)、車両1が備えるアクセルペダルに対する操作量(すなわちアクセルポジション)を示すAP開度、車両1の走行に要求される駆動力(以下、要求駆動力ともいう)、エンジン回転数等を挙げることができる。
車速は、車速センサからの検出信号に基づき取得することができる。AP開度は、APセンサからの検出信号に基づき取得することができる。エンジン回転数は、エンジン回転数センサからの検出信号に基づき取得することができる。要求駆動力は、車速やAP開度等に基づき導出することができる。
また、車両情報は、車両1が備えるバッテリBATに関するバッテリ情報をさらに含む。バッテリ情報は、バッテリBATの残容量であるSOC(state of charge:充電率)を示す情報を含む。バッテリBATのSOCのことを、以下、バッテリSOCともいう。バッテリSOCは、バッテリセンサからの検出信号(例えば、バッテリBATの端子間電圧や充放電電流)に基づき導出することができる。また、バッテリ情報には、バッテリセンサによって検出されたバッテリBATの端子間電圧、充放電電流、温度等の情報が含まれていてもよい。
制御装置100は、車両情報(すなわち車両1の走行状態やバッテリ情報)に基づいて駆動装置10を制御することで、車両1がとり得る複数の走行モード(後述)のうちのいずれかの走行モードによって車両1を走行させる。駆動装置10の制御に際し、制御装置100は、例えば、エンジンENGへの燃料の供給を制御することでエンジンENGの駆動を制御したり、ジェネレータGENやバッテリBATからモータMOTへの電力の供給を制御することでモータMOTの駆動を制御したり、ジェネレータGENのコイルに流れる界磁電流等を制御することでジェネレータGENの発電を制御したりする。
さらに、制御装置100は、駆動装置10の制御に際し、第1クラッチCL1を動作させる不図示のアクチュエータを制御することで第1クラッチCL1を解放したり締結したりする。同様に、制御装置100は、第2クラッチCL2を動作させる不図示のアクチュエータを制御することで第2クラッチCL2を解放したり締結したりする。
このように、制御装置100は、エンジンENG、ジェネレータGEN、モータMOT、第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2を制御することで、後述する複数の走行モードのうちのいずれかの走行モードによって車両1を走行させることができる。なお、制御装置100は、例えば、プロセッサ、メモリ、インターフェース等を備えるECU(Electronic Control Unit)によって実現される。
[車両がとり得る走行モード]
つぎに、図2に示す走行モードテーブルTaを参照して、車両1がとり得る走行モードについて説明する。図2に示すように、車両1は、EV走行モードと、ハイブリッド走行モードと、低速側エンジン走行モードと、高速側エンジン走行モードと、をとり得る。
[EV走行モード]
EV走行モードは、モータMOTに対してバッテリBATから電力を供給し、この電力に応じてモータMOTが出力した動力によって車両1を走行させる走行モードである。
具体的に説明すると、EV走行モードの場合、制御装置100は、第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2をともに解放する。また、EV走行モードの場合、制御装置100は、エンジンENGへの燃料の噴射を停止して、エンジンENGからの動力の出力を停止させる。そして、EV走行モードの場合、制御装置100は、モータMOTに対してバッテリBATから電力を供給し、この電力に応じた動力をモータMOTに出力させる(モータ「バッテリ駆動」と図示)。これにより、EV走行モードでは、バッテリBATから供給された電力に応じてモータMOTが出力した動力によって車両1が走行する。
なお、EV走行モードでは、前述したように、エンジンENGからの動力の出力が停止され、且つ第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2がともに解放される。したがって、EV走行モードでは、ジェネレータGENに対して動力が入力されず、ジェネレータGENによる発電は行われない(ジェネレータ「発電停止」と図示)。
[ハイブリッド走行モード]
ハイブリッド走行モードは、モータMOTに対して少なくともジェネレータGENから電力を供給し、この電力に応じてモータMOTが出力した動力によって車両1を走行させる走行モードである。ハイブリッド走行モードは、シリーズ走行の一例である。
具体的に説明すると、ハイブリッド走行モードの場合、制御装置100は、第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2をともに解放する。また、ハイブリッド走行モードの場合、制御装置100は、エンジンENGへの燃料の噴射を行って、エンジンENGから動力を出力させる。エンジンENGから出力された動力は、ジェネレータ用ギヤ列Ggを介してジェネレータGENに入力される。これにより、ジェネレータGENによる発電が行われる。
そして、ハイブリッド走行モードの場合、制御装置100は、ジェネレータGENが発電した電力をモータMOTに供給し、この電力に応じた動力をモータMOTに出力させる(モータ「ジェネレータ駆動」と図示)。ジェネレータGENからモータMOTに供給される電力は、バッテリBATからモータMOTに供給される電力よりも大きい。したがって、ハイブリッド走行モードでは、EV走行モードに比べて、モータMOTから出力される動力(モータMOTの駆動力)を大きくすることができ、車両1の駆動力として大きな駆動力を得ることができる。
なお、ハイブリッド走行モードの場合、制御装置100は、必要に応じてバッテリBATからの電力もモータMOTに供給し得る。すなわち、制御装置100は、ハイブリッド走行モードにおいて、ジェネレータGEN及びバッテリBATの双方からモータMOTに電力を供給し得る。これにより、ジェネレータGENのみによってモータMOTに電力を供給する場合に比べて、モータMOTに供給される電力を増加させることができるので、モータMOTから出力される動力をより大きくすることができ、車両1の駆動力として一層と大きな駆動力を得ることができる。
なお、車速が0(ゼロ)であるときから所定の速度に達するまでの速度域においては、このハイブリッド走行モードが、車両1がとり得る走行モードのうちで車両1の駆動力として最も大きな駆動力を得ることができる走行モードとなっている。したがって、制御装置100は、例えば、後述するように停止している車両1を発進させるとともに速やかに加速させるような状況にあっては、車両1の加速性能を確保する観点から、ハイブリッド走行モードによって車両1を走行させる。
[低速側エンジン走行モード]
低速側エンジン走行モードは、エンジンENGが出力した動力を、低速側の動力伝達経路によって駆動輪DWに伝達して車両1を走行させる走行モードである。
具体的に説明すると、低速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、エンジンENGへの燃料の噴射を行って、エンジンENGから動力を出力させる。また、低速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、第1クラッチCL1を締結する一方、第2クラッチCL2を解放する。これにより、低速側エンジン走行モードでは、エンジンENGから出力された動力が、低速側エンジン用ギヤ列GLo、ファイナルギヤ列Gf及びデファレンシャル機構Dを介して、駆動輪DWに伝達され、車両1が走行する。
また、低速側エンジン走行モードの場合、エンジンENGから出力された動力は、ジェネレータ用ギヤ列Ggを介してジェネレータGENにも入力されるが、ジェネレータGENによる発電は行われないように制御される。例えば、低速側エンジン走行モードでは、ジェネレータGENとバッテリBATとの間の電力伝達経路に設けられたスイッチング素子(例えばジェネレータGENとバッテリBATとの間に設けられたインバータ装置のスイッチング素子)がオフとされることで、ジェネレータGENによる発電は行われないように制御される。これにより、低速側エンジン走行モードでは、ジェネレータGENが発電を行うことにより生じる損失を低減できるとともに、ジェネレータGEN等の発熱量を減少させることができる。また、低速側エンジン走行モードにおいて、車両1の制動時には、モータMOTによる回生発電を行って、発電された電力によりバッテリBATを充電するようにしてもよい。
また、低速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、必要に応じてバッテリBATからの電力をモータMOTに供給し得る。これにより、低速側エンジン走行モードでは、バッテリBATから供給された電力によってモータMOTが出力した動力も用いて車両1を走行させることができ、エンジンENGの動力のみによって車両1を走行させる場合に比べて、車両1の駆動力として一層と大きな駆動力を得ることができる。
[高速側エンジン走行モード]
高速側エンジン走行モードは、エンジンENGが出力した動力を、高速側の動力伝達経路によって駆動輪DWに伝達して車両1を走行させる走行モードである。
具体的に説明すると、高速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、エンジンENGへの燃料の噴射を行って、エンジンENGから動力を出力させる。また、高速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、第2クラッチCL2を締結する一方、第1クラッチCL1を解放する。これにより、高速側エンジン走行モードでは、エンジンENGから出力された動力が、高速側エンジン用ギヤ列GHi、ファイナルギヤ列Gf及びデファレンシャル機構Dを介して、駆動輪DWに伝達され、車両1が走行する。
また、高速側エンジン走行モードの場合も、エンジンENGから出力された動力は、ジェネレータ用ギヤ列Ggを介してジェネレータGENにも入力されるが、ジェネレータGENによる発電は行われないように制御される。これにより、高速側エンジン走行モードでは、ジェネレータGENが発電を行うことにより生じる損失を低減できるとともに、ジェネレータGEN等の発熱量を減少させることができる。また、高速側エンジン走行モードにおいても、車両1の制動時には、モータMOTによる回生発電を行って、発電された電力によりバッテリBATを充電するようにしてもよい。
また、高速側エンジン走行モードの場合、制御装置100は、必要に応じてバッテリBATからの電力をモータMOTに供給し得る。これにより、高速側エンジン走行モードでは、バッテリBATから供給された電力によってモータMOTが出力した動力も用いて車両1を走行させることができ、エンジンENGの動力のみによって車両1を走行させる場合に比べて、車両1の駆動力として一層と大きな駆動力を得ることができる。
[ハイブリッド走行モードにおけるエンジン回転数]
つぎに、図3を参照して、ハイブリッド走行モードにおけるエンジン回転数について説明する。なお、図3において、縦軸はエンジン回転数[rpm]を示し、横軸は車速[km/h]を示している。
図3に示すエンジン回転数Ne1は、ハイブリッド走行モードにおけるエンジン回転数である。エンジン回転数Ne1に示すように、ハイブリッド走行モードの場合に、制御装置100は、予め定められた上限回転数NeHと下限回転数NeLとの間で変動させるようにエンジン回転数を制御する。
具体的に説明すると、ハイブリッド走行モードの場合に、制御装置100は、まず、車速及びエンジン回転数がともに0(ゼロ)の状態から予め定められた増加率a1で、車速の増加に伴いエンジン回転数を増加させていく。そして、エンジン回転数がそのときの車速に対応する上限回転数NeHに達すると、そのときの車速に対応する下限回転数NeLまでエンジン回転数を低下させる。その後、制御装置100は、この下限回転数NeLから再び車速の増加に伴ってエンジン回転数を増加させていく。ただし、この際には、増加率a1よりも小さい増加率a2でエンジン回転数を増加させていく。
以降同様にして、制御装置100は、上限回転数NeHに達すると下限回転数NeLまでエンジン回転数を低下させ、その度に増加率a3、増加率a4、増加率a5と増加率を変化させながら、車速の増加に伴ってエンジン回転数を増加させる。なお、ここで、増加率a2>増加率a3>増加率a4>増加率a5である。
ハイブリッド走行モードでは、前述したように第1クラッチCL1及び第2クラッチCL2がともに解放されるため、車速に関わらず任意にエンジン回転数を設定することができる。しかしながら、このように車速の増加に伴って上限回転数NeHと下限回転数NeLとの間で変動させるようにエンジン回転数を制御することで、ハイブリッド走行モードでの走行中であっても、あたかも有段変速機による変速が行われているかのような車速に連動した自然なエンジンENGの運転音の変化をドライバーに体感させることができる。なお、このように車速の増加に伴って上限回転数NeHと下限回転数NeLとの間でエンジン回転数を変動させる制御を、以下、疑似変速回転数制御ともいう。
また、図3に示すエンジン回転数Ne2は、低速側エンジン走行モードにおけるエンジン回転数の一例である。前述したように、低速側エンジン走行モードでは、エンジンENGと車軸DS(即ち駆動輪DW)とが機械的に接続される。このため、エンジン回転数Ne2に示すように、エンジン回転数と車速とは線形に対応する。具体的に、本実施形態では、低速側エンジン走行モードの場合に、車速の増加に伴ってエンジン回転数が増加率a11で増加する。例えば、ここで、増加率a2>増加率a11>増加率a3である。
また、図3に示すエンジン回転数Ne3は、高速側エンジン走行モードにおけるエンジン回転数の一例である。前述したように、高速側エンジン走行モードでは、低速側エンジン走行モードと同様、エンジンENGと車軸DSとが機械的に接続される。このため、エンジン回転数Ne3に示すように、エンジン回転数と車速とは線形に対応する。具体的に、本実施形態では、高速側エンジン走行モードの場合に、車速の増加に伴ってエンジン回転数が増加率a12で増加する。例えば、ここで、増加率a4>増加率a12>増加率a5である。
なお、図3では、便宜上、車速が0(ゼロ)の状態のエンジン回転数Ne2及びエンジン回転数Ne3も図示しているが、実際には車速が0(ゼロ)のときに低速側エンジン走行モードや高速側エンジン走行モードとなることはなくてもよい。
[疑似変速回転数制御の実行制限]
制御装置100は、車両1がハイブリッド走行モードによって走行しているときに疑似変速回転数制御を実行することにより、あたかも有段変速機による変速が行われているかのような車速に連動した自然なエンジンENGの運転音の変化をドライバーに体感させることができる。
その一方で、制御装置100が疑似変速回転数制御を実行することにより、ハイブリッド走行モードにおいて車速の増加時(すなわち車両1の加速時)にもエンジン回転数が低下することがある。そして、エンジン回転数が低下すると、ジェネレータGENからモータMOTに供給される電力が減少して、車両1の加速性能の低下につながることがある。
例えば、車両1をサーキット等でいわゆるスポーツ走行させるような状況にあっては、自然なエンジンENGの運転音の変化よりも加速性能が重視される。したがって、このように車両1の加速性能が重視される状況下においては、自然なエンジンENGの運転音の変化をドライバーに提供するよりも、車両1の加速性能の低下を抑制する方が、車両1の商品性を向上させる観点からは好ましい。
そこで、制御装置100は、所定の操作を受け付けた場合には、疑似変速回転数制御の実行を制限する。すなわち、ドライバーは、車両1に対して所定の操作を行うことにより、自身の意に反して疑似変速回転数制御が実行されることを回避できる。したがって、制御装置100は、ドライバーの意に反して疑似変速回転数制御を実行してしまうことを回避して、疑似変速回転数制御を適切に実行することが可能となり、車両1の商品性を向上させることができる。
具体的に説明すると、制御装置100は、所定の操作を受け付けた場合には、通常時よりも車両1の加速性能を高める(例えば車両1が本来有する加速性能を最大限に発揮させる)ローンチコントロールを作動させる。そして、制御装置100は、ローンチコントロールの作動中には疑似変速回転数制御の実行を制限する。すなわち、制御装置100は、ローンチコントロールを作動させる操作を受け付けた場合に、疑似変速回転数制御の実行を制限する。これにより、制御装置100は、車両1の加速性能が重視される状況下において車両1の加速性能の低下につながり得る疑似変速回転数制御を実行してしまうのを回避でき、疑似変速回転数制御を適切に実行することが可能となる。
ローンチコントロールを作動させる操作は、例えば、ブレーキペダルを踏み込んだ状態で、AP開度が所定のローンチコントロール作動閾値(例えば図4のTh1を参照)以上となるようにアクセルペダルを強く踏み込む操作である。なお、これに限らず、制御装置100は、ブレーキペダルやアクセルペダルとは異なる操作部(例えば車両1に設けられた所定の操作ボタンや操作スイッチ)を介して、ローンチコントロールを作動させる操作(すなわち疑似変速回転数制御の実行を制限する操作)を受け付けてもよい。
また、制御装置100は、ローンチコントロールの作動中に所定の操作を受け付けた場合には、ローンチコントロールを解除し、ローンチコントロールの解除に伴って疑似変速回転数制御の制限も解除する。これにより、制御装置100は、通常時には疑似変速回転数制御を実行し、自然なエンジンENGの運転音の変化をドライバーに体感させることが可能となる。
ローンチコントロールを解除する操作は、例えば、AP開度が所定のローンチコントロール解除閾値(例えば図4のTh2を参照)以下の状態で、ブレーキペダルを踏み込む操作である。なお、ローンチコントロールを作動させる操作と同様に、制御装置100は、ブレーキペダルやアクセルペダルとは異なる操作部を介して、ローンチコントロールを解除する操作を受け付けてもよい。
なお、以上に説明した例では、ローンチコントロールを作動させる操作を受け付けた場合に、制御装置100が疑似変速回転数制御の実行を制限するようにしたが、これに限らない。例えば、制御装置100は、所定値以上の加速度で車両1を加速させる操作を受け付けた場合に、疑似変速回転数制御の実行を制限するようにしてもよい。このようにしても、車両1の加速性能が重視される状況下において車両1の加速性能の低下につながり得る疑似変速回転数制御を実行してしまうのを回避でき、疑似変速回転数制御を適切に実行することが可能となる。なお、所定値以上の加速度で車両1を加速させる操作は、例えば、AP開度が所定の閾値以上となるようにアクセルペダルを強く踏み込む操作とすることができる。
[制御装置による具体的な制御例]
つぎに、図4を参照して、制御装置100による具体的な制御例について説明する。図4に示す例は、主に、停止している車両1を発進させるとともに所定の速度(例えば100[km/h])となるまで可能な限り速やかに加速させるような状況を想定している。このような状況にあっては、車両1の加速性能を確保するため、車両1を走行させる走行モードとしては上記の速度域において最も大きな駆動力を得ることが可能なハイブリッド走行モードが用いられ、さらに前述したローンチコントロールが用いられる。
図4の時期t1に示すように、車両1が停止した(すなわち車速が0(ゼロ)の)状態で、ブレーキペダルが踏み込まれ、さらにAP開度がローンチコントロール作動閾値であるTh1以上となるようにアクセルペダルも踏み込まれると、制御装置100は、ローンチコントロールを作動させる。これに伴って、時期t1から、疑似変速回転数制御の実行が制限される。
また、図4に示すように、制御装置100は、ローンチコントロールを作動させると、通常時(ローンチコントロールの非作動時)よりもエンジン回転数の下限回転数が高くなるように制御してもよい。これにより、ジェネレータGENの発電量、すなわちジェネレータGENからモータMOTに供給可能な電力を増加させることができ、車両1の加速性能の向上を図れる。
時期t1後の時期t2において、ブレーキペダルに対する操作がオフとされると(すなわち操作量が0となると)、制御装置100は、車両1を発進させるとともに限り速やかに加速させる。このときには、疑似変速回転数制御の実行が制限されているため、制御装置100は、車両1における要求駆動力に相当する動力をモータMOTが出力可能なようにモータMOTに供給する電力を確保すべく、車速の増加に伴ってエンジン回転数を所定の回転数まで増加させる。すなわち、このときには、エンジン回転数が途中で低下することはない。所定の回転数は、例えば、エンジンENGからの出力が最大となる回転数である。これにより、車両1は、本来有する加速性能を最大限に発揮することが可能となる。
なお、図4において、符号400に示す一点鎖線は、疑似変速回転数制御の実行が制限されなかった場合、すなわち疑似変速回転数制御が実行された場合のエンジン回転数の一例を示している。エンジン回転数400に示すように、疑似変速回転数制御が実行された場合には、車速が増加している時期t2から時期t3までの間にエンジン回転数が低下することがある。したがって、この場合には、エンジン回転数が低下したタイミングでジェネレータGENからモータMOTに供給される電力が一時的に減少し、車両1の加速がもたつくことがある。
時期t2後の時期t3において、車速が所定の速度に達したため、ドライバーは、アクセルペダルに対する操作をオフ(すなわちAP開度を0)にしている。これにより、AP開度がローンチコントロール解除閾値であるTh2以下となっている。そして、その後の時期t4から、ドライバーは、車両1を減速させるべくブレーキペダルを踏み込んでいる。このように、AP開度がローンチコントロール解除閾値であるTh2以下の状態で、ブレーキペダルが踏み込まれると、制御装置100は、ローンチコントロールを解除する。これに伴って、時期t4から、疑似変速回転数制御の制限も解除される。
したがって、時期t4後の時期t5から、車両1を加速させるべくドライバーによってアクセルペダルが踏み込まれた場合には、制御装置100は、疑似変速回転数制御を実行し、車速の増加に伴ってエンジン回転数を増減させる。これにより、時期t5からの加速時には、あたかも有段変速機による変速が行われているかのような車速に連動した自然なエンジンENGの運転音の変化をドライバーに体感させることができる。
[バッテリからモータへの電力供給制御]
ところで、ハイブリッド走行モードにおいて、車両1の加速性能を向上させるためにはモータMOTの出力を増加させる必要がある。モータMOTの出力を増加させる方法として、モータMOTに供給される電力を増加させる方法が考えられる。モータMOTに供給される電力は、ジェネレータGENからモータMOTに供給される電力と、バッテリBATからモータMOTに供給される電力との和である。このため、ジェネレータGENからモータMOTに供給される電力が上限に達しているときに、バッテリBATが出力可能な最大電力でモータMOTに対して放電できれば、モータMOTに供給される電力を最大化できる。
しかしながら、一般的に、バッテリBATが最大電力で放電可能な期間は限られている。このため、モータMOTに供給される電力を最大化するためには、バッテリBATからモータMOTに電力を供給するタイミングを適切に制御する必要がある。したがって、車両1の加速性能を向上させる観点から、制御装置100は、バッテリBATからモータMOTへの電力供給を下記のように制御するのが好ましい。
制御装置100は、車両1がハイブリッド走行モードによって走行しているときに、車両1の走行状態に基づいて、モータMOTを駆動するための必要電力を導出する。必要電力は、例えば、車両1における要求駆動力に相当する動力をモータMOTが出力するために、モータMOTが必要とする電力である。
そして、車両1がハイブリッド走行モードによって走行しているときに、制御装置100は、導出した必要電力と、ジェネレータGENからモータMOTに供給可能な電力と、に基づいて、バッテリBATからモータMOTへの電力供給を制限する。
具体的には、必要電力が、ジェネレータGENからモータMOTに供給可能な電力以下の場合、すなわち、ジェネレータGENからモータMOTに供給可能な電力のみで必要電力を賄える場合には、制御装置100は、バッテリBATからモータMOTへの電力供給を制限する。これにより、ジェネレータGENからモータMOTに供給可能な電力のみで必要電力を賄えているときにバッテリBATが放電してしまうことを抑制できる。したがって、ジェネレータGENからモータMOTに供給される電力が上限に達する前に、バッテリBATが最大電力でモータMOTに対して放電してしまうのを回避することが可能となる。
そして、必要電力が、ジェネレータGENからモータMOTに供給可能な電力を上回った場合、すなわち、ジェネレータGENからモータMOTに供給可能な電力のみで必要電力を賄えなくなった場合には、制御装置100は、バッテリBATからモータMOTへの電力供給を行う。これにより、モータMOTを駆動するための電力を確保できる。このように、ジェネレータGENからモータMOTに供給可能な電力のみで必要電力を賄えなくなってからバッテリBATの放電を開始することで、ジェネレータGENからモータMOTに供給される電力が上限に達してから、バッテリBATが最大電力でモータMOTに対して放電するのを可能にする。
以上に説明したように、制御装置100は、バッテリBATからモータMOTへの電力供給を行うタイミングを、ジェネレータGENからモータMOTに供給可能な電力のみで必要電力を賄えなくなるまで遅らせることで、モータMOTに供給される電力を最大化し、車両1の加速性能を向上させることができる。これにより、例えば、停止している車両1を発進させるとともに所定の速度となるまで可能な限り速やかに加速させるような状況にあっては、発進してから所定期間が経過した後半においても車両1の加速性能を維持することが可能となる。
バッテリBATからモータMOTへの電力供給の一例について具体的に説明すると、制御装置100は、例えば、図4に示した時期t2から時期t3の間の期間において、エンジン回転数を図5中の符号511で示す実線のように制御し、バッテリBATの出力(すなわちバッテリBATからモータMOTに供給される電力)を図5中の符号512で示す破線のように制御する。
図5に示すように、制御装置100は、バッテリBATからモータMOTへの電力供給を行うタイミングを遅らせる(図5中の符号500の白抜き矢印を参照)ことで、エンジン回転数が所定の回転数に達した後に(すなわちジェネレータGENからモータMOTに供給される電力が上限に達してから)、バッテリBATが最大電力をモータMOTに供給することが可能になる。
一方、バッテリBATからモータMOTへの電力供給を行うタイミングを遅らせず、例えば、エンジン回転数を図5中の符号521で示す一点鎖線のように制御し、バッテリBATの出力を図5中の符号522で示す二点鎖線のように制御したとする。このようにした場合、エンジン回転数が所定の回転数に達した後には、バッテリBATが最大電力で放電することはできない。したがって、前述したようにバッテリBATからモータMOTへの電力供給を行うタイミングを遅らせるようにした場合よりも、モータMOTに供給される電力の最大値が小さくなる。
なお、制御装置100は、例えば、疑似変速回転数制御の実行を制限しているときのみ、バッテリBATからモータMOTへの電力供給を行うタイミングを前述のように遅らせる。これにより、制御装置100は、車両1の加速性能が重視される状況下において、バッテリBATからモータMOTへの電力供給を行うタイミングを適切に制御でき、車両1の加速性能の向上を図れる。
以上説明したように、本実施形態の制御装置100によれば、車両1の速度の増加に応じてエンジン回転数を増減させる疑似変速回転数制御を適切に実行することを可能にし、車両1の商品性の向上を図ることができる。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、前述した実施形態では、エンジンENGの動力を駆動輪DWに伝達して車両1を走行させる走行モード(低速側エンジン走行モード及び高速側エンジン走行モード)を設けたが、車両1がこれらの走行モードをとらないようにしてもよい。また、エンジンENGの動力を駆動輪DWに伝達して車両1を走行させる走行モードとして、低速側エンジン走行モード及び高速側エンジン走行モードの一方のみを設けてもよい。
本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、前述した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。
(1) 内燃機関(エンジンENG)と、前記内燃機関から出力された動力によって発電可能な発電機(ジェネレータGEN)と、駆動輪(駆動輪DW)と連結されて前記発電機から電力が供給されることによって前記駆動輪を駆動可能な電動機(モータMOT)と、を備え、前記発電機からの電力を前記電動機に供給し、前記電動機が前記駆動輪を駆動することによって走行するシリーズ走行が可能な車両(車両1)を制御する車両制御装置(制御装置100)であって、
前記車両が前記シリーズ走行しているときに、前記車両の速度の増加に応じて、前記内燃機関の回転数を、第1回転数(上限回転数NeH)まで増加させ、該第1回転数に達すると該第1回転数より小さい第2回転数(下限回転数NeL)に低下させる回転数制御(疑似変速回転数制御)を実行可能であり、
所定の操作を受け付けた場合には、前記回転数制御の実行を制限する、
車両制御装置。
(1)によれば、所定の操作を受け付けた場合には、車両の速度の増加に応じて内燃機関の回転数を増減させる回転数制御の実行を制限するので、ドライバーの意に反して回転数制御を実行してしまうことを回避できる。このため、回転数制御を適切に実行することが可能となり、車両の商品性を向上させることができる。
(2) (1)に記載の車両制御装置であって、
前記所定の操作は、ローンチコントロールを作動させる操作である、
車両制御装置。
(2)によれば、車両の加速性能が重視される状況下において車両の加速性能の低下につながり得る回転数制御を実行してしまうのを回避できるため、回転数制御を適切に実行することが可能となる。
(3) (1)に記載の車両制御装置であって、
前記所定の操作は、所定値以上の加速度で前記車両を加速させる操作である、
車両制御装置。
(3)によれば、車両の加速性能が重視される状況下において車両の加速性能の低下につながり得る回転数制御を実行してしまうのを回避できるため、回転数制御を適切に実行することが可能となる。
(4) (1)~(3)のいずれかに記載の車両制御装置であって、
前記車両は、前記電動機に電力を供給可能な蓄電装置(バッテリBAT)をさらに備え、
前記車両制御装置は、
前記車両が前記シリーズ走行しているときに、前記車両の走行状態に基づいて、前記電動機を駆動するための必要電力を導出し、
導出した前記必要電力と、前記発電機から前記電動機に供給可能な電力と、に基づいて、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給を制御し、
前記必要電力が、前記発電機から前記電動機に供給可能な電力以下の場合には、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給を制限する、
車両制御装置。
(4)によれば、発電機によって発電された電力のみで必要電力を賄えているときに蓄電装置が放電してしまうことを抑制できる。
(5) (4)に記載の車両制御装置であって、
前記必要電力が、前記発電機から前記電動機に供給可能な電力を上回った場合には、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給を行う、
車両制御装置。
(5)によれば、必要電力が、発電機から電動機に供給可能な電力を上回った場合には、蓄電装置から電動機への電力供給を行うことで、電動機を駆動するための電力を確保できる。
(6) (4)または(5)に記載の車両制御装置であって、
前記回転数制御の実行を制限しており、且つ、前記必要電力が、前記発電機から前記電動機に供給可能な電力以下の場合には、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給を制限する、
車両制御装置。
(6)によれば、車両の加速性能が重視される状況下において、蓄電装置から電動機への電力供給を行うタイミングを適切に制御し、車両の加速性能の向上を図れる。
1 車両
100 制御装置(車両制御装置)
BAT バッテリ(蓄電装置)
DW 駆動輪
ENG エンジン(内燃機関)
GEN ジェネレータ(発電機)
MOT モータ(電動機)
NeH 上限回転数(第1回転数)
NeL 下限回転数(第2回転数)

Claims (4)

  1. 内燃機関と、前記内燃機関から出力された動力によって発電可能な発電機と、駆動輪と連結されて前記発電機から電力が供給されることによって前記駆動輪を駆動可能な電動機と、を備え、前記発電機からの電力を前記電動機に供給し、前記電動機が前記駆動輪を駆動することによって走行するシリーズ走行が可能な車両を制御する車両制御装置であって、
    前記車両が前記シリーズ走行しているときに、前記車両の速度の増加に応じて、前記内燃機関の回転数を、第1回転数まで増加させ、該第1回転数に達すると該第1回転数より小さい第2回転数に低下させる回転数制御を実行可能であり、
    所定の操作を受け付けた場合には、前記回転数制御の実行を制限し、
    前記所定の操作は、ローンチコントロールを作動させる操作、又はアクセル開度が所定の閾値以上となるようにアクセルペダルを踏み込む操作である、
    車両制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両制御装置であって、
    前記車両は、前記電動機に電力を供給可能な蓄電装置をさらに備え、
    前記車両制御装置は、
    前記車両が前記シリーズ走行しているときに、前記車両の走行状態に基づいて、前記電動機を駆動するための必要電力を導出し、
    導出した前記必要電力と、前記発電機から前記電動機に供給可能な電力と、に基づいて、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給を制御し、
    前記必要電力が、前記発電機から前記電動機に供給可能な電力以下の場合には、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給を制限する、
    車両制御装置。
  3. 請求項に記載の車両制御装置であって、
    前記必要電力が、前記発電機から前記電動機に供給可能な電力を上回った場合には、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給を行う、
    車両制御装置。
  4. 請求項またはに記載の車両制御装置であって、
    前記回転数制御の実行を制限しており、且つ、前記必要電力が、前記発電機から前記電動機に供給可能な電力以下の場合には、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給を制限する、
    車両制御装置。
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