WO2013046310A1

WO2013046310A1 - 車両および車両の制御方法

Info

Publication number: WO2013046310A1
Application number: PCT/JP2011/071975
Authority: WO
Inventors: 貴士天野
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-04-04
Also published as: EP2762350A1; US20140214254A1; CN103826900A

Abstract

　車両（１００）は、蓄電装置（１１０）からの電力を用いて走行駆動力を発生させるためのモータジェネレータ（１３０）と、モータジェネレータ（１３０）を制御するためのＥＣＵ（３００）とを備える。ＥＣＵ（３００）は、ユーザ要求パワーがほぼ一定である場合に、モータジェネレータ（１３０）による駆動力の発生を停止して車両（１００）の慣性力で走行する第１の走行パターン（惰性走行）と、モータジェネレータ（１３０）が発生する駆動力を用いて走行する第２の走行パターン（加速走行）とを切換えながら車両（１００）を走行させるインターバル運転を実行する。これによって、車両（１００）のエネルギ効率を向上させる。

Description

車両および車両の制御方法

　本発明は、車両および車両の制御方法に関し、より特定的には、駆動源からの駆動力による走行と車両の慣性力による走行とを切換えながら走行する車両の走行制御に関する。

　近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。

　そして、これらの車両において、さらなる環境負荷の削減のために、燃費，電費を低減することによってエネルギ効率を向上することが求められている。

　特表２００８－５２０４８５号公報（特許文献１）は、内燃機関とモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両において、モータジェネレータが発電機モードの際に、車両電気系統の実消費電力よりも大きい高出力で動作するようにモータジェネレータを駆動する第１のインターバルと、モータジェネレータをスイッチオフする第２のインターバルとを交互に繰り返すように、モータジェネレータを制御する構成を開示する。

　特表２００８－５２０４８５号公報（特許文献１）によれば、モータジェネレータが発電機として動作する際に、第１のインターバルにおいては効率の高い動作点でモータジェネレータを駆動し、第２のインターバルにおいてはモータジェネレータが停止される。これによって、発電動作時に効率の低い状態でモータジェネレータの運転が継続されることが抑制されるので、発電動作における車両のエネルギ効率を向上することができる。

　また、特開２０１０－６３０９号公報（特許文献２）は、内燃機関とモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両において、内燃機関の発生する駆動力を用いた走行と、内燃機関を停止した惰性状態での走行とを交互に繰り返す構成を開示する。これにより、内燃機関を高効率の動作点で駆動することができるので、燃費を向上させることができる。

特表２００８－５２０４８５号公報特開２０１０－６３０９号公報特開２００９－２９８２３２号公報特開２００７－１８７０９０号公報

　しかしながら、上記の特表２００８－５２０４８５号公報（特許文献１）においては、モータジェネレータで発電を行なう場合に、モータジェネレータの駆動と停止とを繰り返す構成であり、モータジェネレータの発生する駆動力を用いて走行する場合については考慮されていなかった。

　また、特開２０１０－６３０９号公報（特許文献２）は、ハイブリッド車両において、内燃機関であるエンジンの駆動と停止とを繰り返す構成を開示するのみであり、モータジェネレータの動作については考慮されていなかった。

　そのため、これらの特許文献に開示される技術においては、たとえば、電気自動車のようにモータジェネレータのみの駆動力で走行する場合、あるいは、ハイブリッド車両においてモータジェネレータの駆動力を優先的に使用して走行する場合には適用できないという課題があった。

　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、少なくともモータジェネレータの駆動力で走行が可能な車両において、車両走行時のエネルギ効率を向上することである。

　本発明による車両は、蓄電装置からの電力を用いて走行が可能な車両であって、蓄電装置からの電力を用いて車両の走行駆動力を発生させるための回転電機と、回転電機を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、回転電機による駆動力の発生を停止して車両の慣性力で走行する第１の走行パターンと、回転電機が発生する駆動力を用いて走行する第２の走行パターンとを切換えながら車両を走行させるインターバル運転を実行する。

　好ましくは、制御装置は、ユーザからの要求駆動力の変化が所定範囲内の場合に、インターバル運転を実行する。

　好ましくは、制御装置は、インターバル運転の実行中は、車両の速度が許容範囲内に維持されるように、第１および第２の走行パターンを切換える。

　好ましくは、制御装置は、車両の速度が許容範囲の上限まで上昇したことに応答して第１の走行パターンに切換え、車両の速度が許容範囲の下限まで低下したことに応答して第２の走行パターンに切換える。

　好ましくは、車両は、車両の駆動力を発生することが可能なエンジンをさらに備える。制御装置は、車両が第２の走行パターンで運転している期間に、エンジンを運転する。

　好ましくは、制御装置は、エンジンが運転されてエンジンからの駆動力が走行に用いられる場合は、エンジンが運転されない場合よりも、回転電機により発生される駆動力を低下させる。

　好ましくは、車両は、エンジンにより駆動されて、蓄電装置を充電するための電力を発電するように構成された発電機をさらに備える。制御装置は、発電機を駆動して蓄電装置を充電する場合に、エンジンを運転する。

　好ましくは、制御装置は、蓄電装置の充電状態が、予め定められたしきい値を下回った場合に、発電機を駆動して蓄電装置を充電する。

　好ましくは、制御装置は、回転電機を第２の走行パターンで運転することに対応してエンジンを運転する。

　好ましくは、車両は、車両の駆動力を発生することが可能な他の回転電機をさらに備える。制御装置は、車両が第２の走行パターンで運転している期間に、他の回転電機を運転する。

　本発明による車両の制御方法は、回転電機からの駆動力を用いて走行が可能な車両についての制御方法である。制御方法は、回転電機による駆動力の発生を停止して車両の慣性力で走行する第１の走行パターンを実行するステップと、回転電機が発生する駆動力を用いて走行する第２の走行パターンを実行するステップと、第１および第２の走行パターンを切換えながら走行するインターバル運転を実行するステップとを備える。

　本発明によれば、少なくともモータジェネレータの駆動力で走行が可能な車両において、車両走行時のエネルギ効率を向上することができる。

実施の形態１に従う車両の全体ブロック図である。実施の形態１における慣性走行制御の概要を説明するためのタイムチャートである。慣性走行制御における加速時の動作を説明するためのタイムチャートである。慣性走行制御における減速時の動作を説明するためのタイムチャートである。実施の形態１において、ＥＣＵで実行される慣性走行制御処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態２に従う車両の全体ブロック図である。実施の形態２における慣性走行制御の第１の例を説明するための図である。実施の形態２における慣性走行制御の第２の例を説明するための図である。実施の形態２において、ＥＣＵで実行される慣性走行制御処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態２の変形例に従う車両の全体ブロック図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

　［実施の形態１］
　図１は、本発明の実施の形態１に従う車両１００の全体ブロック図である。以下で詳細に説明されるように、車両１００は、駆動源として回転電機を用いる電気自動車である。

　図１を参照して、車両１００は、蓄電装置１１０と、システムメインリレー（System　Main　Relay：ＳＭＲ）１１５と、駆動装置であるＰＣＵ（Power　Control　Unit）１２０と、モータジェネレータ１３０と、動力伝達ギヤ１４０と、駆動輪１５０と、制御装置であるＥＣＵ（Electronic　Control　Unit）３００とを備える。ＰＣＵ１２０は、コンバータ１２１と、インバータ１２２と、電圧センサ１８０，１８５と、コンデンサＣ１，Ｃ２とを含む。

　蓄電装置１１０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１１０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

　蓄電装置１１０は、電力線ＰＬ１およびＮＬ１を介してＰＣＵ１２０に接続される。そして、蓄電装置１１０は、車両１００の駆動力を発生させるための電力をＰＣＵ１２０に供給する。また、蓄電装置１１０は、モータジェネレータ１３０で発電された電力を蓄電する。蓄電装置１１０の出力はたとえば２００Ｖ程度である。

　蓄電装置１１０には、電圧センサ１７０および電流センサ１７５が設けられる。電圧センサ１７０は、蓄電装置１１０の電圧ＶＢを検出し、その検出結果をＥＣＵ３００へ出力する。電流センサ１７５は、蓄電装置に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

　ＳＭＲ１１５に含まれるリレーは、その一方端が蓄電装置１１０の正極端子および負極端子に接続され、他方端がＰＣＵ１２０に接続される電力線ＰＬ１，ＮＬ１に接続される。そして、ＳＭＲ１１５は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＳＥ１に基づいて、蓄電装置１１０とＰＣＵ１２０との間における電力の供給と遮断とを切換える。

　コンバータ１２１は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電力線ＰＬ１，ＮＬ１と電力線ＰＬ２，ＮＬ１との間で電圧変換を行なう。

　インバータ１２２は、電力線ＰＬ２，ＮＬ１に接続される。インバータ１２２は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩに基づいて、コンバータ１２１から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１３０を駆動する。

　コンデンサＣ１は、電力線ＰＬ１およびＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ１およびＮＬ１間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサＣ２は、電力線ＰＬ２およびＮＬ１の間に設けられ、電力線ＰＬ２およびＮＬ１間の電圧変動を減少させる。

　電圧センサ１８０および１８５は、それぞれコンデンサＣ１およびＣ２の両端にかかる電圧ＶＬおよびＶＨを検出し、その検出値をＥＣＵ３００へ出力する。

　モータジェネレータ１３０は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

　モータジェネレータ１３０の出力トルクは、減速機や動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０を介して駆動輪１５０に伝達されて、車両１００を走行させる。モータジェネレータ１３０は、車両１００の回生制動動作時には、駆動輪１５０の回転によって発電することができる。そして、その発電電力は、ＰＣＵ１２０によって蓄電装置１１０の充電電力に変換される。

　車両１００の速度（車速）を検出するために、速度センサ１９０が駆動輪１５０の近傍に設けられる。速度センサ１９０は、駆動輪１５０の回転速度に基づいて車速ＳＰＤを検出し、その検出値をＥＣＵ３００に出力する。また、速度センサとして、モータジェネレータ１３０の回転角を検出するための回転角センサ（図示せず）を用いてもよい。この場合には、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０の回転角の時間的変化および減速比などに基づいて、間接的に車速ＳＰＤを演算する。

　ＥＣＵ３００は、いずれも図１には図示しないがＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置１１０および車両１００の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

　ＥＣＵ３００は、ＰＣＵ１２０、ＳＭＲ１１５などを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、図１においては、ＥＣＵ３００として１つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、ＰＣＵ１２０用の制御装置や蓄電装置１１０用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。

　ＥＣＵ３００は、蓄電装置１１０に備えられる電圧センサ１７０，電流センサ１７５からの電圧ＶＢおよび電流ＩＢの検出値に基づいて、蓄電装置１１０の充電状態ＳＯＣ（State　of　Charge）を演算する。

　ＥＣＵ３００は、ユーザによるアクセルペダル（図示せず）の操作に基づいて定められる要求トルクＴＲを、上位ＥＣＵ（図示せず）から受ける。ＥＣＵ３００は、ユーザからの要求トルクＴＲに基づいて、コンバータ１２１およびインバータ１２２の制御信号ＰＷＣ，ＰＷＩをそれぞれ生成し、モータジェネレータ１３０を駆動する。

　また、ＥＣＵ３００は、ユーザにより設定されるモード信号ＭＯＤを受ける。このモード信号ＭＯＤは、以下に後述する慣性走行制御を実行するか否かを指示するための信号である。モード信号ＭＯＤは、特定のスイッチや操作画面における設定などによって切換えられる。あるいは、特定の条件が成立したことに応答して、モード信号ＭＯＤが自動的に設定されるようにしてもよい。

　ＥＣＵ３００は、たとえば、モード信号ＭＯＤがオンに設定されている場合には、慣性走行制御を行なうように動作し、モード信号ＭＯＤがオフに設定されている場合には、慣性走行制御を行なわない通常の走行を行なうように動作する。

　このような車両においては、モータジェネレータ１３０から駆動力が発生されると、蓄電装置の電力が消費される。蓄電装置１１０の容量は予め定められているので、蓄電装置に蓄えられた電力で、できるだけ長距離を走行するためには、走行中のエネルギ効率を向上させて電力消費を抑制することが必要となる。

　車両の走行中には車両には慣性力がはたらいているため、走行中にモータジェネレータによる駆動力の発生を停止しても、しばらくの間は、その慣性力により車両は惰性走行を継続する。

　この惰性走行中は、モータジェネレータが駆動されないので、蓄電装置からの電力が消費されない。そのため、慣性力による惰性走行を活用して走行を行なうことができれば、車両走行時のエネルギ効率を改善することが可能となり得る。

　そこで、本実施の形態においては、図１に示した電気自動車において、ユーザからの要求トルクがほぼ一定であり、それによって車速がほぼ一定に維持されるような走行がされている場合に、モータジェネレータからの駆動力を用いた走行と、モータジェネレータの駆動力を停止した惰性走行とを繰り返して走行する運転（以下、「インターバル運転」とも称する。）を行なう慣性走行制御を実行し、走行中におけるエネルギ効率の向上を図る。

　図２は、実施の形態１における慣性走行制御の概要を説明するためのタイムチャートである。図２においては、横軸には時間が示され、縦軸には車速ＳＰＤ、モータジェネレータの出力、ユーザからの要求パワー、蓄電装置の充放電電力、および蓄電装置のＳＯＣが示される。なお、蓄電装置の充放電電力については、放電電力を正値で表わし、充電電力を負値で表わしている。

　図１および図２を参照して、たとえば、車両１００が、平坦な道路を一定の車速Ｖ１で走行する場合を考える。この場合、図２のように、ユーザから要求されるパワーは、ほぼ一定の値として与えられる。なお、「ユーザから要求されるパワーがほぼ一定の値である」とは、多少の変動はあるものの、ある所定時間内において、ユーザ要求パワーが予め定められた所定範囲内（たとえば、±３ｋｍ／ｈ）に維持される状態を意味する。

　実施の形態１の慣性走行制御を適用しない場合においては、モータジェネレータ１３０の出力は、図２中の破線Ｗ１３のように、ほぼ一定の大きさで連続して出力される。これにより、車速ＳＰＤは、図２中の破線Ｗ１１のように、ほぼ一定に維持される。

　このとき、蓄電装置１１０からは、図２中の破線Ｗ１５のように一定の電力が連続して出力されるために、蓄電装置１１０のＳＯＣは、図２中の破線Ｗ１７のように、直線的に減少する。

　これに対して、実施の形態１の慣性走行制御を適用した場合には、モータジェネレータ１３０の駆動による加速走行と、モータジェネレータ１３０を停止した惰性走行とが交互に繰り返される。

　具体的には、時刻ｔ１までは、実施の形態１の慣性走行制御が適用されていない状態であり、ＰＭ１のモータ出力が連続的に出力されている。

　時刻ｔ１において、ユーザにより慣性走行制御の実行が指示されると、モータジェネレータ１３０が停止される（図２中の実線Ｗ１２）。そうすると、モータジェネレータ１３０からの駆動力がなくなるので、図２中の実線Ｗ１０のように、慣性力による惰性走行が開始され、徐々に車速ＳＰＤが低下する。

　このとき、蓄電装置１１０からの充放電電力がゼロとなるので、ＳＯＣの低下が抑制される。

　そして、車速ＳＰＤが、目標とする車速Ｖ１に対して予め定められた許容範囲の下限値ＬＬまで低下すると（図２中の時刻ｔ２）、モータジェネレータ１３０の駆動が再開される。このときのモータ出力は、車速Ｖ１を維持するために必要とされる出力ＰＭ１よりも大きいＰＭ２に設定される。これによって、車両１００が加速する。このとき、駆動力発生中は、惰性走行を行なわない場合に比べるとＳＯＣの減少量は大きくなるが、時刻ｔ１からｔ２までの惰性走行により電力が消費されていないため、トータルのＳＯＣは高い状態が維持される（図２中の実線Ｗ１６）。

　そして、車速ＳＰＤが予め定められた上記の許容範囲の上限値ＵＬまで上昇すると、再びモータジェネレータ１３０が停止され（図２中の時刻ｔ３）、惰性走行が実行される。

　その後、同様に、車速ＳＰＤが下限値ＬＬまで低下するとモータジェネレータ１３０が駆動され、さらに車速ＳＰＤが上限値ＵＬまで上昇するとモータジェネレータ１３０が停止される。

　このようなインターバル運転を繰り返すことによって、車速ＳＰＤは上記の許容範囲内では変動するものの、平均速度をほぼＶ１に維持しながら、蓄電装置のＳＯＣの減少を抑制することができる。その結果、全体としてエネルギ効率が向上され、蓄電装置に蓄えられた電力による走行可能距離を拡大することができる。

　なお、モータジェネレータを駆動して加速する際のモータ出力、および加速時間については、任意に設定可能である。たとえば、加速時間を所定の時間に設定し、その期間内に車速ＳＰＤを下限値ＬＬから上限値ＵＬまで増加できるようなモータ出力とするようにしてもよい。あるいは、加速に用いるモータ出力を所定の出力にして、加速時間については成り行きとするようにしてもよい。加速時間が短すぎると、大きなパワーが必要となるので、トルクショックが生じる可能性がある。逆にモータ出力が小さすぎると、加速時間、すなわちモータジェネレータの駆動時間が長くなり、惰性走行が実施されにくくなる。また、モータジェネレータは、低出力領域では相対的に効率が低くなる場合があるので、低出力で長時間駆動を行なうと結果的にエネルギ効率の向上が図れないおそれがある。したがって、加速時間と加速時のモータ出力は、ドライバビリティおよびエネルギ効率を勘案して適切に設定される。

　実施の形態１の慣性走行制御においては、上述のように、ユーザからの要求パワーがほぼ一定である場合に、図２で示したようなインターバル運転が実行される。すなわち、ユーザからの要求パワーが変動する加速時および減速時には、インターバル運転は実行されない。

　図３および図４は、慣性走行制御が適用されている際の、加速時および減速時の動作をそれぞれ説明するための図である。図３および図４においても、図２と同様に、横軸には時間が示され、縦軸には車速ＳＰＤ、モータジェネレータの出力、ユーザからの要求パワー、蓄電装置の充放電電力、および蓄電装置のＳＯＣが示される。

　図１および図３を参照して、時刻ｔ１１においてユーザにより慣性走行制御の実行が指示されると、図２と同様に、時刻ｔ１４までは車速Ｖ１を維持するようにインターバル運転が実行される。

　そして、惰性走行中の時刻ｔ１４において、ユーザからの要求パワーが増加されて加速要求を受けると（図３中の実線Ｗ２４）、ユーザ要求パワーが変動している間（時刻ｔ１４～ｔ１５）は、インターバル運転が中断される。そして、加速のためにモータ出力がＰＭ３Ａに増加される（図３中の実線Ｗ２２）。

　そして、時刻ｔ１５において、ユーザによる加速動作が終了し、車速ＳＰＤがＶ２（Ｖ２＞Ｖ１）で一定になったことに応答して、モータジェネレータ１３０からの出力が再び停止され、車速Ｖ２を維持するようにインターバル運転が再開される（図３中の実線Ｗ２０）。

　次に、図４を用いて減速時の動作を説明する。図１および図４を参照して、時刻ｔ２４までは、図３の時刻ｔ１４までと同様に、車速Ｖ１でインターバル運転が実行される。

　そして、惰性走行中の時刻ｔ２４において、ユーザからの要求パワーが低減されて減速要求を受けると（図４中の実線Ｗ３５）、ユーザ要求パワーが変動している間（時刻ｔ２４～ｔ２５）は、インターバル運転が中断される。このとき、モータ出力はゼロのままとされ、惰性走行状態を継続しながら減速を行なう（図４中の実線Ｗ３２）。なお、加速走行中に減速要求を受けた場合には、加速動作を中止して惰性走行へ移行する。

　あるいは、より迅速に減速を行なうことが必要な場合には、モータジェネレータ１３０で回生制動を行なうようにしてもよい。この場合には、モータジェネレータ１３０は、回生発電により負のモータ出力ＰＭ５Ｂを出力し（図４中の一点鎖線Ｗ３４）、蓄電装置１１０を充電する（図４中の一点鎖線Ｗ３７）。これによって、ＳＯＣが増加する（図４中の一点鎖線Ｗ４０）。

　なお、図４中の破線Ｗ３９で示される、慣性走行制御を適用しない場合のＳＯＣ変化においては、減速要求時（時刻ｔ２４～ｔ２５）にモータジェネレータ１３０で回生制動を行なう状態を示したものであり、そのため、時刻ｔ２４～ｔ２５においては、ＳＯＣが増加している。

　一方、減速要求時（時刻ｔ２４～ｔ２５）に惰性走行が実行される場合には、図４には示されないが、時刻ｔ２４～ｔ２５の間においては、モータジェネレータ１３０による電力消費および発電のいずれも実行されないので、図４中の破線Ｗ３９のＳＯＣは変化せず、ほぼ一定となる。

　このように、慣性走行制御が適用されている間に、ユーザ要求パワーの変化に対応して車両の加減速が行なわれる場合は、モータジェネレータ１３０のインターバル運転が中断される。

　図５は、実施の形態１において、ＥＣＵ３００で実行される慣性走行制御処理を説明するためのフローチャートである。図５および後述する図９に示されるフローチャート中の各ステップについては、ＥＣＵ３００に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。

　図１および図５を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ユーザによって設定されるモード信号ＭＯＤに基づいて、慣性走行制御が選択されているか否かを判定する。

　モード信号ＭＯＤがオフに設定されており、慣性走行制御が選択されていない場合（Ｓ１００にてＮＯ）は、以降の処理がスキップされ、ＥＣＵ３００は処理をメインルーチンに戻す。

　モード信号ＭＯＤがオンに設定されており、慣性走行制御が選択されている場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）は、処理がＳ１１０に進められ、ＥＣＵ３００は、次に、要求トルクＴＲに基づいて、ユーザからの要求パワーがほぼ一定であるか否かを判定する。

　ユーザ要求パワーがほぼ一定である場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、処理がＳ１２０に進められて、ＥＣＵ３００は、インターバル運転を実行するように選択する。なお、図５には示されていないが、インターバル運転の開始直後は、図２～図４に示されるように、まず、モータジェネレータ１３０が停止されて惰性走行が実行される。

　そして、ＥＣＵ３００は、Ｓ１３０にて、車速ＳＰＤが速度許容範囲の上限値ＵＬまで上昇したか否かを判定する。

　上記のように、インターバル運転の開始直後は、まずモータジェネレータ１３０が停止されて惰性走行が実行されるので、車速ＳＰＤは上限値ＵＬよりも低く、かつ徐々に車速ＳＰＤは低下する。

　すなわち、車速ＳＰＤが速度許容範囲の上限値ＵＬまで上昇していないので（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理がＳ１３５に進められて、次に、ＥＣＵ３００は、車速ＳＰＤが速度許容範囲の下限値ＬＬまで低下したか否かを判定する。

　車速ＳＰＤが速度許容範囲内で低下中（ＬＬ＜ＳＰＤ＜ＵＬ）の場合、すなわち、車速ＳＰＤが速度許容範囲の下限値ＬＬまで低下していない場合（Ｓ１３５にてＮＯ）は、処理がＳ１４４に進められ、ＥＣＵ３００は、現在のモータジェネレータ１３０の状態を保持し、惰性走行を継続する。その後、メインルーチンに処理が戻され、次回の制御周期において再びＳ１００から処理が実行される。

　惰性走行が継続されている間に、車速ＳＰＤが速度許容範囲の下限値ＬＬまで低下した場合（ＳＰＤ≦ＬＬ）（Ｓ１３５にてＹＥＳ）は、処理がＳ１４２に進められ、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０を駆動して加速走行を実行する。これにより、車速ＳＰＤが上昇する。

　この加速走行が実行されて速度許容範囲内で車速が上昇している間は、Ｓ１３０およびＳ１３５でＮＯが選択されて、ＥＣＵ３００は、Ｓ１４４にて、車速ＳＰＤが速度許容範囲の上限値ＵＬに到達するまで加速走行を継続する。

　そして、車速ＳＰＤが速度許容範囲の上限値ＵＬまで上昇すると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理がＳ１４０に進められて、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０を停止して、惰性走行を実行する。

　ユーザ要求パワーがほぼ一定に保持されている間は、車速ＳＰＤが速度許容範囲内に維持されるように、上記のようなインターバル運転が実行される。

　一方、加速または減速のために、ユーザからの要求パワーが変動した場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、処理がＳ１２５に進められて、ＥＣＵ３００は、インターバル運転を中断する。

　そして、ＥＣＵ３００は、ユーザ要求パワーによって加速が指示されている場合（Ｓ１２７にてＹＥＳ）は、モータジェネレータ１３０を力行状態で駆動して、車両１００を加速する（Ｓ１４６）。

　一方、ユーザから減速が指示されている場合（Ｓ１２７にてＮＯ）は、処理がＳ１４８に進められ、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０を停止した惰性走行による減速、および、モータジェネレータ１３０を回生状態で駆動することによる回生制動を伴う減速のいずれかを実行する。あるいは、惰性走行による減速と回生制動を伴う減速とを切換えながら減速するようにしてもよい。

　その後、ユーザによる加速または減速動作が終了して、ユーザ要求パワーがほぼ一定である状態になると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、インターバル運転が再開される。

　以上のような処理に従って制御を行なうことによって、ユーザからの要求パワーがほぼ一定である状態において、惰性走行と加速走行とが繰り返されるインターバル運転が実行でき、それによって、車両走行時のエネルギ効率を向上させることができる。

　［実施の形態２］
　実施の形態１では、１台のモータジェネレータで発生される駆動力で走行する電気自動車の場合において、惰性走行と加速走行とを繰り返すインターバル運転を行なう慣性走行制御について説明した。

　実施の形態２においては、複数の駆動源からの駆動力を用いて走行する車両について慣性走行制御を適用する場合について説明する。

　図６は、実施の形態２に従う車両１００Ａの全体ブロック図である。車両１００Ａは、回転電機と内燃機関であるエンジンとを駆動源とするハイブリッド車両である。

　図６においては、図１におけるＰＣＵ１２０がＰＣＵ１２０Ａに置き換わり、駆動源として、モータジェネレータ１３０に代えて、モータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂおよびエンジン１６０が備えられる構成となっている。図６において、図１と重複する要素の説明は繰り返さない。

　図６を参照して、ＰＣＵ１２０Ａは、コンバータ１２１と、インバータ１２２Ａ，１２２Ｂと、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電圧センサ１８０，１８５とを含む。

　インバータ１２２Ａ，１２２Ｂは、電力線ＰＬ２，ＮＬ１を介して、コンバータ１２１に並列に接続される。

　インバータ１２２Ａは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ１により制御され、コンバータ１２１からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１３０Ａ（以下、「ＭＧ１」とも称する。）を駆動する。また、インバータ１２２Ａは、モータジェネレータ１３０Ａで発電された交流電力を直流電力に変換し、コンバータ１２１を介して蓄電装置１１０を充電する。

　インバータ１２２Ｂは、ＥＣＵ３００からの制御信号ＰＷＩ２により制御され、コンバータ１２１からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ１３０Ｂ（以下、「ＭＧ２」とも称する。）を駆動する。また、インバータ１２２Ｂは、モータジェネレータ１３０Ｂで発電された交流電力を直流電力に変換し、コンバータ１２１を介して蓄電装置１１０を充電する。

　モータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂの各出力軸は、たとえばプラネタリギヤのような動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ１４０Ａに結合される。そして、モータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂからの駆動力が駆動輪１５０に伝達される。

　また、モータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂは、動力伝達ギヤ１４０Ａを介して、エンジン１６０とも結合される。エンジン１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号ＤＲＶによって制御される。エンジン１６０から発生される駆動力は、動力伝達ギヤ１４０Ａを介して駆動輪１５０およびモータジェネレータ１３０Ａに伝達される。ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１３０Ａ，１３０Ｂおよびエンジン１６０で発生される駆動力を協調的に制御して、車両を走行させる。

　なお、実施の形態２においては、モータジェネレータ１３０Ａは、エンジン１６０を始動する際のスタータモータとして用いられるとともに、エンジン１６０により駆動されて発電を行なう発電機として専ら用いられるものとする。また、モータジェネレータ１３０Ｂは、蓄電装置１１０からの電力を用いて駆動輪１５０を駆動するための電動機として専ら用いられるものとする。

　また、図６においては、２台のモータジェネレータと１台のエンジンが備えられる構成の例が示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、たとえば、モータジェネレータが１台であってもよい。あるいは、２台より多くのモータジェネレータが備えられる場合であってもよい。

　次に、図７および図８を用いて、実施の形態２における慣性走行制御の概要を説明する。図７および図８においては、実施の形態１における図２～図４と同様に、横軸には時間が示され、縦軸には車速ＳＰＤ、モータジェネレータの出力、ユーザからの要求パワー、蓄電装置の充放電電力、および蓄電装置のＳＯＣが示される。

　図６および図７を参照して、時刻ｔ３１にて、ユーザにより慣性走行制御の実行が指示されると、実施の形態１で説明したのと同様に、モータジェネレータ１３０Ｂ（ＭＧ２）の駆動力を停止した惰性走行と、ＭＧ２の駆動力により加速する加速走行とを繰り返すインターバル運転が実行される。

　ＳＯＣが低下して所定のしきい値を下回り、蓄電装置１１０の充電が必要となると、ＭＧ２による加速走行に先立って、エンジン１６０がモータジェネレータ１３０Ａ（ＭＧ１）によりクランキングされて始動される（図７中の時刻ｔ３４）。

　そして、車速ＳＰＤが許容範囲の下限値ＬＬまで低下すると（図７中の時刻ｔ３５）、ＭＧ２およびエンジン１６０からの駆動力を用いた加速走行が実行される（図７中の時刻ｔ３５～ｔ３６）。このとき、エンジン１６０の駆動力の一部によりＭＧ１が駆動され、ＭＧ１による発電電力によって蓄電装置１１０が充電される（図７中の実線Ｗ５４，Ｗ５５）。

　その後、車速ＳＰＤが許容範囲の上限値ＵＬまで上昇すると、ＭＧ２およびエンジン１６０が停止され、再び惰性走行が実行される。

　なお、ＭＧ２およびエンジン１６０の双方が駆動される時刻ｔ３５～ｔ３６の間においては、ＭＧ２で発生される駆動力（出力）は、エンジン１６０が駆動されない場合よりも小さく設定される（ＰＭ３Ｃ＜ＰＭ２Ｃ，ＰＭ４Ｃ）。これは、エンジン１６０をあまりに低負荷で駆動した場合には、エンジン１６０自身の効率がかえって悪くなるおそれがあるためである。すなわち、エンジン１６０にある程度の駆動力を出力させることによって、より効率のよい動作ポイントでエンジン１６０が駆動できるようにする。そして、これに伴ってＭＧ２で発生される駆動力を少なくしてＭＧ２での消費電力を低減し、それによって電費を向上させる。

　したがって、エンジン１６０からの駆動力のみによって、加速走行を行ないつつ、さらにＭＧ１を用いた蓄電装置１１０の充電が可能である場合には、ＭＧ２により発生される駆動力をゼロとしてもよい。また、図７においては、エンジン１６０の駆動による蓄電装置１１０の充電が１回の加速走行で完了しているが、１回の加速走行では十分に充電ができない場合は、連続する複数の加速走行の期間においてエンジン１６０が駆動されるようにしてもよい。

　図７に示される例では、蓄電装置１１０の充電が必要である状態において、エンジン１６０がＭＧ２とともに駆動される場合について説明した。すなわち、蓄電装置１１０の充電を行なうとき以外は、ＭＧ２によって発生される駆動力のみで走行するいわゆるＥＶ（Electric Vehicle）走行が実行される場合である。

　図８は、インターバル運転における加速走行の際には、蓄電装置１１０を充電する場合以外においても、エンジン１６０が駆動される例である。このような状態としては、たとえば、高速道路における走行のように、比較的高出力の状態において一定の要求パワーで走行する場合であって、要求される駆動力を得るために、ＭＧ２とエンジン１６０の双方からの駆動力が必要とされる状態である。

　図８においては、時刻ｔ４１で、ユーザから慣性走行制御の実行が指示されると、インターバル運転によって、惰性走行および加速走行が繰り返される。そして、加速走行が実行される、図８中の時刻ｔ４３～ｔ４４，ｔ４６～４７，ｔ４９～ｔ５０においては、ＭＧ２およびエンジン１６０の双方が駆動される（図８中の実線Ｗ６２，Ｗ６３）。このように、加速走行に必要な駆動力が、ＭＧ２のみで発生される駆動力では十分ではない場合には、加速走行の度にエンジン１６０が始動され（時刻ｔ４２，ｔ４５，ｔ４８）、ＭＧ２およびエンジン１６０によって発生される駆動力が走行に用いられる。

　この場合においても、ＳＯＣが低下して蓄電装置１１０の充電が必要となった場合には、エンジン１６０によってＭＧ１が駆動されて発電が行なわれる（図８中の時刻ｔ４６～ｔ４７）。

　なお、図８において、加速走行を実行する際に、ＭＧ２およびエンジン１６０に配分する駆動力の比率については、ＭＧ２およびエンジン１６０の効率を考慮して適宜決定される。したがって、ＭＧ２およびエンジン１６０の効率に依存して、ＭＧ２に分配される駆動力がエンジン１６０に分配される駆動力よりも大きい場合もあり得るし、その逆の場合もあり得る。

　図９は、実施の形態２において、ＥＣＵ３００で実行される慣性走行制御処理を説明するためのフローチャートである。図９は、実施の形態１において説明した図５のステップＳ１４０，Ｓ１４２，Ｓ１４４，Ｓ１４６，Ｓ１４８が、それぞれＳ１４０Ａ，Ｓ１４２Ａ，Ｓ１４４Ａ，Ｓ１４６Ａ，Ｓ１４８Ａに置き換えられ、さらにステップＳ１５０およびＳ１６０が追加されたものとなっている。図９において、図５と重複するステップの説明は繰り返さない。

　図６および図９を参照して、図９におけるＳ１４０Ａ，Ｓ１４２Ａ，Ｓ１４４Ａ，Ｓ１４６Ａ，Ｓ１４８Ａは、図５におけるＳ１４０，Ｓ１４２，Ｓ１４４，Ｓ１４６，Ｓ１４８において、モータジェネレータ１３０Ｂ（ＭＧ２）に加えてエンジン１６０についての駆動／停止が追加されたものである。すなわち、惰性走行の場合にはＭＧ２およびエンジン１６０の双方が停止され、加速走行の場合にはＭＧ２およびエンジン１６０の双方が駆動される。ただし、図７および図８で説明したように、ユーザから要求されるパワーがＭＧ２のみで発生される駆動力でカバーできる場合には、エンジン１６０が駆動されない場合もあり得る。

　したがって、ユーザ要求パワーが一定でありインターバル運転が実行される場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）には、ＥＣＵ３００は、車速ＳＰＤが下限値ＬＬまで低下すると（Ｓ１３５にてＹＥＳ）、ユーザ要求パワーに基づいて予め定められた比率で分配された駆動力を用いてＭＧ２およびエンジン１６０を駆動して加速走行を実行する（Ｓ１４２Ａ）。そして、ＥＣＵ３００は、車速ＳＰＤが上限値ＵＬまで上昇すると（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、ＭＧ２およびエンジン１６０を停止して惰性走行を実行する（Ｓ１４０Ａ）。

　また、ユーザ要求パワーが変動しインターバル運転が中断される場合（Ｓ１１０にてＮＯ）には、ＥＣＵ３００は、加速中であれば（Ｓ１２７にてＹＥＳ）ＭＧ２およびエンジン１６０を所定の比率の駆動力を用いて駆動して加速し（Ｓ１４６Ａ）、減速中であれば（Ｓ１２７にてＮＯ）ＭＧ２およびエンジン１６０を停止、あるいはＭＧ２による回生動作を実行して減速する（Ｓ１４８Ａ）。

　図９において追加されたステップＳ１５０およびＳ１６０は、ＭＧ１の発電電力によって蓄電装置１１０を充電する際に用いられる処理である。

　Ｓ１４２Ａにて、インターバル運転における加速走行が選択されると、ＥＣＵ３００はＳ１５０にて、蓄電装置１１０を充電してＳＯＣを回復する必要があるか否かを判定する。

　ＳＯＣの回復が必要な場合（Ｓ１５０にてＹＥＳ）は、Ｓ１６０に処理が進められ、ＥＣＵ３００は、エンジン１６０により発生される駆動力を増加し、ＭＧ１で発生する発電電力を用いて蓄電装置１１０を充電する。また、ＥＣＵ３００は、これと共に、ＭＧ２で発生する駆動力とエンジン１６０で発生する駆動力との比率を変更し、ＭＧ２の駆動力を低下する。

　一方、ＳＯＣの回復が必要でない場合（Ｓ１５０にてＮＯ）は、Ｓ１６０の処理がスキップされて、ユーザ要求パワーに基づいて予め定められた比率で分配された駆動力を用いて、ＭＧ２およびエンジン１６０を駆動する。

　以上のような処理に従って制御を行なうことによって、エンジンとモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両において、ユーザ要求パワーがほぼ一定である場合に、インターバル運転を実行することによって、エネルギ効率を向上させることが可能となる。さらに、ＳＯＣが低下した場合には、インターバル運転を継続しつつ、インターバル運転の加速走行時にエンジンの駆動力を増加して、モータジェネレータを用いた発電を行なうことでＳＯＣを回復させることが可能となる。

　なお、上記の図７および図８においては、説明を容易にするために、モータジェネレータとエンジンとの駆動タイミングおよび停止タイミングがほぼ同時であるように記載されているが、モータジェネレータおよびエンジンの駆動／停止タイミングは、厳密に一致する必要はない。すなわち、これらのタイミングは、モータジェネレータおよびエンジンにおける駆動力の応答性等を考慮して適宜設定可能である。たとえば、相対的に応答性の高いモータジェネレータの駆動／停止タイミングを基準とし、それに対応させてエンジンの駆動／停止タイミングを遅延させたり、あるいは早めたりするようにしてもよい。

　［実施の形態２の変形例］
　上記の実施の形態２においては、複数の駆動源としてエンジンとモータジェネレータとが備えられるハイブリッド車両を例として説明したが、本発明は、複数の駆動源として、たとえば、図１０に示されるような、２つのモータジェネレータからの駆動力を用いて走行することが可能なツインモータ構成の電気自動車などの、他の構成を有する車両にも適用可能である。

　図１０の車両１００Ｂは、図６の車両１００Ａにおいてエンジン１６０が装備されていない構成であり、車両１００Ｂは、モータジェネレータ１３０Ａ（ＭＧ１）およびモータジェネレータ１３０Ｂ（ＭＧ２）の両方の駆動力を用いて走行する。

　この場合には、実施の形態２のように蓄電装置１１０を充電することはできないが、実施の形態２における図８において、エンジン１６０の駆動力をＭＧ１で出力するように置き換えることで、インターバル運転を行なうことが可能である。

　また、実施の形態２の図６の構成において、ＭＧ１についても発電機ではなく電動機として用い、ＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１６０の３つの駆動源で発生される駆動力を用いて走行する場合においても、本発明の適用が可能である。

　なお、本実施の形態における「惰性走行」および「加速走行」は、それぞれ本発明の「第１の走行パターン」および「第２の走行パターン」に対応する。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１００，１００Ａ，１００Ｂ　車両、１１０　蓄電装置、１１５　ＳＭＲ、１２０　ＰＣＵ、１２１　コンバータ、１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ　インバータ、１３０Ａ，１３０Ｂ　モータジェネレータ、１４０，１４０Ａ　動力伝達ギヤ、１５０　駆動輪、１６０　エンジン、１７０，１８０，１８５　電圧センサ、１７５　電流センサ、１９０　速度センサ、３００　ＥＣＵ、Ｃ１，Ｃ２　コンデンサ、ＮＬ１，ＰＬ１，ＰＬ２　電力線。

Claims

　蓄電装置（１１０）からの電力を用いて走行が可能な車両であって、
　前記蓄電装置（１１０）からの電力を用いて前記車両（１００，１００Ａ，１００Ｂ）の走行駆動力を発生させるための回転電機（１３０，１３０Ｂ）と、
　前記回転電機（１３０，１３０Ｂ）を制御するための制御装置（３００）とを備え、
　前記制御装置（３００）は、前記回転電機（１３０，１３０Ｂ）による駆動力の発生を停止して前記車両（１００，１００Ａ，１００Ｂ）の慣性力で走行する第１の走行パターンと、前記回転電機（１３０，１３０Ｂ）が発生する駆動力を用いて走行する第２の走行パターンとを切換えながら前記車両（１００，１００Ａ，１００Ｂ）を走行させるインターバル運転を実行する、車両。
　前記制御装置（３００）は、ユーザからの要求駆動力の変化が所定範囲内の場合に、前記インターバル運転を実行する、請求項１に記載の車両。
　前記制御装置（３００）は、前記インターバル運転の実行中は、前記車両（１００，１００Ａ，１００Ｂ）の速度が許容範囲内に維持されるように、前記第１および第２の走行パターンを切換える、請求項２に記載の車両。
　前記制御装置（３００）は、前記車両（１００，１００Ａ，１００Ｂ）の速度が前記許容範囲の上限まで上昇したことに応答して前記第１の走行パターンに切換え、前記車両（１００，１００Ａ，１００Ｂ）の速度が前記許容範囲の下限まで低下したことに応答して前記第２の走行パターンに切換える、請求項３に記載の車両。
　前記車両（１００Ａ）の駆動力を発生することが可能なエンジン（１６０）をさらに備え、
　前記制御装置（３００）は、前記車両（１００Ａ）が前記第２の走行パターンで運転している期間に、前記エンジン（１６０）を運転する、請求項１に記載の車両。
　前記制御装置（３００）は、前記エンジン（１６０）が運転されて前記エンジン（１６０）からの駆動力が走行に用いられる場合は、前記エンジン（１６０）が運転されない場合よりも、前記回転電機（１３０Ｂ）により発生される駆動力を低下させる、請求項５に記載の車両。
　前記エンジン（１６０）により駆動されて、前記蓄電装置（１１０）を充電するための電力を発電するように構成された発電機（１３０Ａ）をさらに備え、
　前記制御装置（３００）は、前記発電機（１３０Ａ）を駆動して前記蓄電装置（１１０）を充電する場合に、前記エンジン（１６０）を運転する、請求項５に記載の車両。
　前記制御装置（３００）は、前記蓄電装置（１１０）の充電状態が、予め定められたしきい値を下回った場合に、前記発電機（１３０Ａ）を駆動して前記蓄電装置（１１０）を充電する、請求項７に記載の車両。
　前記制御装置（３００）は、前記回転電機（１３０Ｂ）を前記第２の走行パターンで運転することに対応して前記エンジン（１６０）を運転する、請求項５に記載の車両。
　前記車両（１００Ｂ）の駆動力を発生することが可能な他の回転電機（１３０Ａ）をさらに備え、
　前記制御装置（３００）は、前記車両（１００Ｂ）が前記第２の走行パターンで運転している期間に、前記他の回転電機（１３０Ａ）を運転する、請求項１に記載の車両。
　回転電機（１３０，１３０Ｂ）からの駆動力を用いて走行が可能な車両の制御方法であって、
　前記回転電機（１３０，１３０Ｂ）による駆動力の発生を停止して前記車両（１００，１００Ａ，１００Ｂ）の慣性力で走行する第１の走行パターンを実行するステップと、
　前記回転電機（１３０，１３０Ｂ）が発生する駆動力を用いて走行する第２の走行パターンを実行するステップと、
　前記第１および第２の走行パターンを切換えながら走行するインターバル運転を実行するステップとを備える、車両の制御方法。