WO2013046311A1 - 車両および車両の制御方法 - Google Patents

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貴士 天野
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle and a vehicle control method, and more particularly, to a travel control of a vehicle that travels using the inertia force of the vehicle.
  • a vehicle that is mounted with a power storage device (for example, a secondary battery or a capacitor) and travels by using a driving force generated from electric power stored in the power storage device as an environment-friendly vehicle.
  • a power storage device for example, a secondary battery or a capacitor
  • Such vehicles include, for example, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and the like.
  • JP-T-2008-520485 discloses that in a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor generator, when the motor generator is in the generator mode, the output is higher than the actual power consumption of the vehicle electrical system.
  • a configuration for controlling the motor generator to alternately repeat a first interval for driving the motor generator to operate and a second interval for switching off the motor generator is disclosed.
  • Patent Document 1 when the motor generator operates as a generator, the motor generator is driven at an operating point with high efficiency in the first interval, and in the second interval. The motor generator is stopped. As a result, the operation of the motor generator is suppressed from being continued at a low efficiency during the power generation operation, so that the energy efficiency of the vehicle in the power generation operation can be improved.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laying-Open No. 2010-6309 describes a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor generator in a traveling state using a driving force generated by the internal combustion engine and an inertia state in which the internal combustion engine is stopped.
  • working alternately is disclosed.
  • the internal combustion engine can be driven at a highly efficient operating point, so that fuel efficiency can be improved.
  • Patent Document 1 when power is generated by the motor generator, the motor generator is driven and stopped repeatedly. It was not something to change.
  • Patent Document 2 JP 2010-6309 A (Patent Document 2) discloses a configuration in which driving and stopping of an engine that is an internal combustion engine are repeated in a hybrid vehicle.
  • the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to achieve energy efficiency during vehicle travel in a vehicle that can travel using driving force from an engine and / or motor generator. It is to improve.
  • the vehicle according to the present invention includes a drive source that generates a driving force for driving the vehicle and a control device for controlling the drive source.
  • the control device changes a driving force for driving the vehicle while switching between a first state in which a driving force of a predetermined level is generated for the driving source and a second state in which a driving force larger than the first state is generated. Run the operation.
  • control device executes the driving force changing operation when the change in the driving force requested by the user is within a predetermined range.
  • control device switches between the first and second states so that the speed of the vehicle is maintained within an allowable range during execution of the driving force change operation.
  • control device switches to the first state in response to the vehicle speed increasing to the upper limit of the allowable range, and the second state in response to the vehicle speed decreasing to the lower limit of the allowable range. Switch to.
  • the driving force in the first state is set to be smaller than a reference driving force having a constant output capable of maintaining the speed of the vehicle, and the driving force in the second state is set to be larger than the reference driving force. Is done.
  • the vehicle travels mainly by the inertial force of the vehicle in the first state.
  • the drive source includes a rotating electric machine.
  • the control device performs the driving force changing operation using the rotating electrical machine.
  • the vehicle can further generate a driving force of the vehicle, and further includes an engine as another driving source different from the driving source.
  • the control device uses the first traveling pattern for stopping the generation of the driving force from the engine and the driving force generated by the engine for traveling during the period in which the driving force changing operation is performed by the rotating electrical machine. Interval operation for switching between two travel patterns is executed.
  • control device causes the rotating electrical machine to be in the second state when the engine is in the second traveling pattern than when the rotating electrical machine is in the second state when the engine is in the first traveling pattern. Also, the driving force generated by the rotating electrical machine is reduced.
  • control device switches the engine to the second traveling pattern during a period in which the rotating electrical machine is in the second state.
  • the vehicle further includes a power storage device that supplies power to the rotating electrical machine and a generator that is driven by the engine to generate power for charging the power storage device.
  • the control device switches the engine to the second travel pattern when driving the generator to charge the power storage device.
  • the vehicle further includes a power storage device that supplies power to the rotating electrical machine and a generator that is driven by the engine to generate power for charging the power storage device.
  • the control device drives the generator to charge the power storage device when the engine is in the second traveling pattern.
  • the control device causes the driving force of the engine when power is generated by the generator to be larger than the driving force of the engine when power is not generated by the generator. .
  • the drive source includes an engine.
  • the control device performs a driving force changing operation using the engine.
  • the vehicle can generate a driving force of the vehicle, and further includes a rotating electric machine as another driving source different from the driving source.
  • the control device sets the first traveling pattern for stopping the generation of the driving force from the rotating electrical machine and the driving force generated by the rotating electrical machine to travel for the rotating electrical machine during the period in which the driving force changing operation is performed by the engine.
  • An interval operation for switching the second running pattern to be used is executed.
  • the control device when the engine is in the second state when the engine is in the second state, the control device is more than when the rotary electric machine is in the second state when the engine is in the first state. The driving force generated by the rotating electrical machine is reduced.
  • control device switches the rotating electric machine to the second traveling pattern during a period in which the engine is in the second state.
  • the vehicle further includes a power storage device that supplies power to the rotating electrical machine, and a generator that is driven by the engine and configured to generate power for charging the power storage device.
  • the control device switches the engine to the second state when driving the generator to charge the power storage device.
  • the vehicle further includes a power storage device that supplies power to the rotating electrical machine and a generator that is driven by the engine to generate power for charging the power storage device.
  • the control device drives the generator to charge the power storage device when the engine is in the second state.
  • the control device causes the driving force of the engine when power is generated by the generator to be greater than the driving force of the engine when power is not generated by the generator.
  • the vehicle can further generate a driving force of the vehicle, and further includes another driving source different from the driving source.
  • the drive source and the other drive source are a first rotating electrical machine and a second rotating electrical machine, respectively.
  • the control device executes a driving force changing operation using the first rotating electrical machine.
  • the control device includes a first traveling pattern for stopping the generation of the driving force from the second rotating electrical machine for the second rotating electrical machine during a period in which the driving force changing operation is being performed by the first rotating electrical machine, An interval operation is performed to switch between the second traveling pattern in which the driving force generated by the second rotating electrical machine is used for traveling.
  • the vehicle travel control is a control method for a vehicle having a drive source that generates a travel drive force, the drive source being set to a first state in which a predetermined level of drive force is generated; A step of bringing the source into a second state in which a driving force greater than that in the first state is generated; and a step of executing a driving force change operation for driving the vehicle while switching between the first and second states.
  • the energy efficiency during vehicle travel can be improved.
  • FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle according to a first embodiment.
  • 3 is a time chart for explaining an overview of inertial running control in the first embodiment. It is a time chart for demonstrating the operation
  • 4 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by an ECU in the first embodiment. It is a time chart for demonstrating the outline
  • 10 is an overall block diagram of a hybrid vehicle according to a third embodiment.
  • 12 is a time chart for explaining a first example of inertial running control in the third embodiment.
  • 10 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by an ECU in the example of FIG. 9.
  • 10 is a time chart for explaining a second example of the inertial traveling control in the third embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by the ECU in the example of FIG. 11.
  • 12 is a time chart for explaining a first example of inertial running control in the fourth embodiment.
  • 14 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by the ECU in the example of FIG.
  • FIG. 10 is a time chart for explaining a second example of the inertial traveling control in the fourth embodiment.
  • 16 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by an ECU in the example of FIG.
  • FIG. 10 is an overall block diagram of a vehicle according to a fifth embodiment using two motor generators as drive sources.
  • FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • vehicle 100 is an electric vehicle that uses a rotating electrical machine as a drive source.
  • vehicle 100 includes a power storage device 110, a system main relay (SMR) 115, a drive control unit (PCU) 120, a motor generator 130, and a power transmission gear. 140, driving wheel 150, and ECU (Electronic Control Unit) 300 which is a control device.
  • PCU 120 includes a converter 121, an inverter 122, voltage sensors 180 and 185, and capacitors C1 and C2.
  • the power storage device 110 is a power storage element configured to be chargeable / dischargeable.
  • the power storage device 110 includes, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or a lead storage battery, or a power storage element such as an electric double layer capacitor.
  • the power storage device 110 is connected to the PCU 120 via the power lines PL1 and NL1. Then, power storage device 110 supplies power for generating driving force of vehicle 100 to PCU 120. The power storage device 110 stores the electric power generated by the motor generator 130. The output of power storage device 110 is, for example, about 200V.
  • the power storage device 110 is provided with a voltage sensor 170 and a current sensor 175.
  • Voltage sensor 170 detects voltage VB of power storage device 110 and outputs the detection result to ECU 300.
  • Current sensor 175 detects current IB input to and output from the power storage device, and outputs the detected value to ECU 300.
  • the relay included in the SMR 115 has one end connected to the positive terminal and the negative terminal of the power storage device 110 and the other end connected to the power lines PL1 and NL1 connected to the PCU 120.
  • SMR 115 switches between power supply and cutoff between power storage device 110 and PCU 120 based on control signal SE ⁇ b> 1 from ECU 300.
  • Converter 121 performs voltage conversion between power lines PL1, NL1 and power lines PL2, NL1 based on control signal PWC from ECU 300.
  • the inverter 122 is connected to the power lines PL2 and NL1. Inverter 122 converts DC power supplied from converter 121 into AC power based on control signal PWI from ECU 300 and drives motor generator 130.
  • Capacitor C1 is provided between power lines PL1 and NL1, and reduces voltage fluctuation between power lines PL1 and NL1.
  • Capacitor C2 is provided between power lines PL2 and NL1, and reduces voltage fluctuation between power lines PL2 and NL1.
  • Voltage sensors 180 and 185 detect voltages VL and VH applied to both ends of capacitors C1 and C2, respectively, and output the detected values to ECU 300.
  • the motor generator 130 is an AC rotating electric machine, for example, a permanent magnet type synchronous motor including a rotor in which a permanent magnet is embedded.
  • the output torque of the motor generator 130 is transmitted to the drive wheels 150 via the power transmission gear 140 configured to include a speed reducer and a power split mechanism, thereby causing the vehicle 100 to travel.
  • the motor generator 130 can generate power by the rotation of the drive wheels 150 during the regenerative braking operation of the vehicle 100. Then, the generated power is converted into charging power for power storage device 110 by PCU 120.
  • a speed sensor 190 In order to detect the speed (vehicle speed) of the vehicle 100, a speed sensor 190 is provided in the vicinity of the drive wheel 150. Speed sensor 190 detects vehicle speed SPD based on the rotational speed of drive wheel 150 and outputs the detected value to ECU 300. Further, a rotation angle sensor (not shown) for detecting the rotation angle of motor generator 130 may be used as the speed sensor. In this case, ECU 300 indirectly calculates vehicle speed SPD based on a temporal change in the rotation angle of motor generator 130, a reduction ratio, and the like.
  • ECU 300 includes a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an input / output buffer, and inputs signals from each sensor and outputs control signals to each device and stores power.
  • the device 110 and each device of the vehicle 100 are controlled. Note that these controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).
  • ECU 300 generates and outputs a control signal for controlling PCU 120, SMR 115, and the like.
  • one control device is provided as the ECU 300.
  • a control device for the PCU 120, a control device for the power storage device 110, or the like is provided individually for each function or for each control target device. It is good also as a structure which provides a control apparatus.
  • ECU 300 calculates a state of charge (SOC) of power storage device 110 based on detected values of voltage VB and current IB from voltage sensor 170 and current sensor 175 provided in power storage device 110.
  • SOC state of charge
  • ECU 300 receives a required torque TR determined based on an operation of an accelerator pedal (not shown) by a user from a host ECU (not shown). ECU 300 generates control signals PWC and PWI for converter 121 and inverter 122 based on torque requested TR from the user, and drives motor generator 130.
  • ECU 300 receives a mode signal MOD set by the user.
  • This mode signal MOD is a signal for instructing whether or not to execute inertial traveling control to be described later.
  • the mode signal MOD is switched by a specific switch or setting on the operation screen. Alternatively, the mode signal MOD may be automatically set in response to the establishment of a specific condition.
  • ECU 300 for example, operates to perform inertial running control when mode signal MOD is set to ON, and does not perform inertial running control when mode signal MOD is set to OFF. It operates so as to perform the running.
  • inertial force Since the inertial force is applied to the vehicle while the vehicle is running, if the driving force generated by the motor generator is made lower than the driving force required to maintain the vehicle speed while the vehicle is running, the vehicle speed gradually decreases. However, traveling for a while using the inertial force of the vehicle (hereinafter also referred to as “inertia traveling”) is continued.
  • the motor in the electric vehicle shown in FIG. 1, the motor is operated when the required torque from the user is approximately constant, and thereby the vehicle speed is maintained substantially constant.
  • Inertia travel in which driving is performed repeatedly when the driving force from the generator is in a high output state and when the driving force of the motor generator is in a low output state (hereinafter also referred to as “driving force changing operation”). Control is executed to improve energy efficiency during traveling.
  • FIG. 2 is a time chart for explaining an overview of the inertial traveling control in the first embodiment.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents vehicle speed SPD, output of the motor generator, required power from the user, charge / discharge power of the power storage device, and SOC of the power storage device.
  • discharging electric power is represented by the positive value and charging electric power is represented by the negative value.
  • the power required by the user is given as a substantially constant value.
  • the output of the motor generator 130 is continuously output with a substantially constant magnitude as indicated by a broken line W13 in FIG.
  • the vehicle speed SPD is maintained substantially constant as indicated by a broken line W11 in FIG.
  • acceleration traveling with the driving force of motor generator 130 in a high output state and inertial traveling with the driving force of motor generator 130 in a low output state are repeated alternately.
  • the inertial traveling control of the first embodiment is not applied, and the motor output PM1 is continuously output.
  • the motor generator 130 is again set to the low output state (time t3 in FIG. 2), and inertial running is executed.
  • motor generator 130 is switched to a high output state, and when vehicle speed SPD further increases to upper limit value UL, motor generator 130 is switched to a low output state.
  • the motor output and acceleration time when the motor generator performs acceleration traveling can be arbitrarily set.
  • the acceleration time may be set to a predetermined time, and the motor output may be set such that the vehicle speed SPD can be increased from the lower limit value LL to the upper limit value UL within that period.
  • the motor output used for acceleration may be set to a predetermined output, and the acceleration time may be achieved. If the acceleration time is too short, a large power is required, and torque shock may occur. On the other hand, if the motor output is too small, the acceleration time, that is, the drive time of the motor generator becomes long, and it becomes difficult to perform inertial running. Therefore, the acceleration time and the motor output during acceleration are appropriately set in consideration of drivability and energy efficiency.
  • the driving force changing operation as shown in FIG. 2 is executed when the power required by the user is substantially constant. That is, the driving force changing operation is not executed at the time of acceleration and deceleration when the power required by the user fluctuates.
  • FIG. 3 and FIG. 4 are diagrams for explaining operations during acceleration and deceleration, respectively, when inertial traveling control is applied. 3 and 4, similarly to FIG. 2, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents vehicle speed SPD, output of the motor generator, required power from the user, charge / discharge power of the power storage device, and power storage. The SOC of the device is shown.
  • the driving force changing operation is executed at vehicle speed V1 until time t24, similarly to time t14 in FIG. 3.
  • regenerative braking may be performed by the motor generator 130 during a period when the deceleration request is received.
  • motor generator 130 outputs negative motor output PM8B by regenerative power generation (one-dot chain line W34 in FIG. 4) and charges power storage device 110 with the generated power (one-dot chain line W37 in FIG. 4). .
  • the SOC increases (one-dot chain line W40 in FIG. 4).
  • the SOC change indicated by the broken line W39 in FIG. 4 when the inertial traveling control is not applied shows a state in which the motor generator 130 performs regenerative braking at the time of deceleration request (time t24 to t25). Therefore, the SOC increases from time t24 to t25.
  • inertial running is executed without regenerative braking at the time of deceleration request (time t24 to t25)
  • motor generator 130 is low during time t24 to t25. Since it is driven in the output state, the SOC of the broken line W39 in FIG. 4 slightly decreases.
  • FIG. 5 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by ECU 300 in the first embodiment.
  • Each step in the flowchart shown in FIG. 5 and FIGS. 7, 10, 12, 14, and 16 described later is realized by executing a program stored in advance in ECU 300 at a predetermined cycle.
  • dedicated hardware electronic circuit
  • step S 100 determines in step (hereinafter, step is abbreviated as S) 100 whether inertial running control is selected based on mode signal MOD set by the user. Determine.
  • mode signal MOD is set to OFF and inertial running control is not selected (NO in S100)
  • the subsequent processing is skipped, and ECU 300 returns the processing to the main routine.
  • mode signal MOD is set to ON and inertial running control is selected (YES in S100)
  • the process proceeds to S110, and ECU 300 next receives a request from user based on required torque TR. It is determined whether or not the required power is substantially constant.
  • the process proceeds to S120, and ECU 300 selects to execute the driving force changing operation.
  • the motor generator 130 is set to a low output state and inertial running is executed. .
  • ECU 300 determines in S130 whether vehicle speed SPD has increased to upper limit value UL of the allowable speed range.
  • the motor generator 130 is set to the low output state and the inertial running is executed. Therefore, the vehicle speed SPD is lower than the upper limit value UL and the vehicle speed SPD gradually decreases. To do.
  • the driving force changing operation as described above is executed so that the vehicle speed SPD is maintained within the allowable speed range.
  • the driving force changing operation in which the inertial traveling and the acceleration traveling are repeated can be executed in a state where the required power from the user is almost constant. Efficiency can be improved.
  • Patent Document 4 For a vehicle that travels with the driving force of an engine, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-187090 (Patent Document 4), a technology for traveling while repeatedly driving and stopping the engine during traveling is known.
  • FIG. 6 is a time chart for explaining an overview of inertial running control in the second embodiment using the engine as a drive source.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents vehicle speed SPD, engine output, and user required power.
  • the engine output is continuously output at a substantially constant magnitude as indicated by a broken line W73 in FIG.
  • the vehicle speed SPD is maintained substantially constant as indicated by a broken line W71 in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by the ECU in the second embodiment.
  • steps S140, S142, S144, S146, and S148 in the flowchart of FIG. 5 of the first embodiment are replaced with S140 #, S142 #, S144 #, S146 #, and S148 #, respectively.
  • the processing of each replaced step is different only in that the driving force is output from the engine instead of the motor generator, and the other processing contents are the same as those in FIG. Therefore, although detailed description of the processing contents will not be repeated, generally, when inertial running control is selected and the user request power is constant, the engine is in a high output state when the vehicle speed decreases to the lower limit value. When the vehicle speed increases to the upper limit value, the engine is switched to a low output state.
  • Embodiment 3 describes a case where inertial traveling control is applied to a vehicle that travels using driving forces from a plurality of driving sources.
  • FIG. 8 is an overall block diagram of vehicle 100A according to the third embodiment.
  • the vehicle 100A is a hybrid vehicle that uses a rotating electrical machine and an engine that is an internal combustion engine as drive sources.
  • the PCU 120 in FIG. 1 is replaced with a PCU 120A, and motor generators 130A and 130B and an engine 160 are provided as drive sources in place of the motor generator 130.
  • motor generators 130A and 130B and an engine 160 are provided as drive sources in place of the motor generator 130.
  • FIG. 8 the description of the same elements as those in FIG. 1 will not be repeated.
  • PCU 120A includes a converter 121, inverters 122A and 122B, capacitors C1 and C2, and voltage sensors 180 and 185.
  • Inverters 122A and 122B are connected in parallel to converter 121 via power lines PL2 and NL1.
  • Inverter 122A is controlled by control signal PWI1 from ECU 300, converts DC power from converter 121 to AC power, and drives motor generator 130A (hereinafter also referred to as “MG1”). Inverter 122 ⁇ / b> A converts AC power generated by motor generator 130 ⁇ / b> A into DC power, and charges power storage device 110 via converter 121.
  • Inverter 122B is controlled by control signal PWI2 from ECU 300, converts DC power from converter 121 to AC power, and drives motor generator 130B (hereinafter also referred to as “MG2”). Inverter 122 ⁇ / b> B converts AC power generated by motor generator 130 ⁇ / b> B into DC power, and charges power storage device 110 via converter 121.
  • Each output shaft of motor generators 130A and 130B is coupled to a power transmission gear 140A configured to include a power split mechanism such as a planetary gear. Then, the driving force from motor generators 130 ⁇ / b> A and 130 ⁇ / b> B is transmitted to driving wheel 150.
  • a power transmission gear 140A configured to include a power split mechanism such as a planetary gear.
  • motor generators 130A and 130B are also coupled to engine 160 through power transmission gear 140A.
  • Engine 160 is controlled by control signal DRV from ECU 300.
  • the driving force generated from engine 160 is transmitted to driving wheel 150 and motor generator 130A via power transmission gear 140A.
  • ECU 300 cooperatively controls the driving forces generated by motor generators 130A and 130B and engine 160 to cause the vehicle to travel.
  • motor generator 130A is used as a starter motor when starting engine 160, and exclusively used as a generator that generates power by being driven by engine 160.
  • Motor generator 130 ⁇ / b> B is exclusively used as an electric motor for driving drive wheels 150 using electric power from power storage device 110.
  • FIG. 8 shows an example of a configuration in which two motor generators and one engine are provided.
  • the number of motor generators is not limited to this. For example, even if there is one motor generator, Good. Or the case where more than two motor generators are provided may be sufficient.
  • FIG. 9 A first example of inertial traveling control in the third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates the vehicle speed SPD, the output of the motor generator, the required power from the user, the charge of the power storage device.
  • the discharge power and the SOC of the power storage device are shown.
  • the driving power of motor generator 130B (MG2) is output at a low output, as in the description in the first embodiment.
  • the driving force changing operation is repeated in which the inertial traveling in the state and the acceleration traveling in which the driving force of MG2 is set to the high output state are repeated.
  • engine 160 is cranked and started by motor generator 130A (MG1) prior to acceleration traveling by MG2 (FIG. 9 at time t34).
  • the MG2 is switched to the low output state and the engine 160 is stopped, and the inertial running is executed again.
  • the driving force (output) generated by MG2 is set smaller than when engine 160 is not driven (PM5C ⁇ PM3C, PM7C). This is because when the engine 160 is driven at an excessively low load, the efficiency of the engine 160 itself may be deteriorated. That is, the engine 160 can be driven at a more efficient operating point by causing the engine 160 to output a certain amount of driving force. Along with this, the driving force generated in MG2 is reduced to reduce the power consumption in MG2, thereby improving the power consumption.
  • the driving force generated by MG2 may be set to zero when the power storage device 110 using MG1 can be charged while performing acceleration traveling only by the driving force from engine 160.
  • charging of the power storage device 110 by driving the engine 160 is completed in one acceleration travel.
  • a plurality of continuous acceleration travels are performed.
  • the engine 160 may be driven during this period.
  • FIG. 10 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by ECU 300 in the first example of the third embodiment.
  • steps S140, S142, S144, S146, and S148 of FIG. 5 described in the first embodiment are replaced with S140A, S142A, S144A, S146A, and S148A, respectively, and steps S150 and S160 are added. It has become.
  • steps S150 and S160 are added. It has become.
  • FIG. 10 the description of the same steps as those in FIG. 5 will not be repeated.
  • steps S150 and S160 added in FIG. 10 are processes used when charging power storage device 110 with the generated power of MG1.
  • S140A, S142A, S144A, S146A, and S148A in FIG. 10 are related to engine 160 in addition to motor generator 130B (MG2) in S140, S142, S144, S146, and S148 in FIG. The driving conditions are added.
  • motor generator 130B MG2
  • ECU 300 reduces vehicle speed SPD to lower limit value LL (YES in S135).
  • MG2 is switched to the high output state and the acceleration running is executed (S142A).
  • ECU 300 switches MG2 to a low output state and executes inertial running (S140A).
  • ECU 300 determines in S150 whether or not the SOC falls below a predetermined threshold value and power storage device 110 needs to be charged to recover the SOC. .
  • ECU 300 when the user requested power fluctuates (NO in S110) and the driving force change operation is interrupted (S125), ECU 300 is accelerating (YES in S127), MG2 or MG2 and the engine Accelerate using 160 together (S146A). If the vehicle is decelerating (NO in S127), ECU 300 stops engine 160 and switches MG2 to the low output state to decelerate (S148A). In the case of deceleration, the MG2 regeneration operation may be executed to decelerate.
  • a hybrid vehicle including an engine and a motor generator
  • the vehicle generator travels by executing a driving force changing operation for the motor generator. It is possible to improve the energy efficiency of the hour. Further, when the SOC decreases, it is possible to recover the SOC by driving the engine during acceleration driving of the driving force changing operation and generating power using the motor generator while continuing the driving force changing operation. It becomes.
  • engine 160 is driven by interval operation during acceleration traveling during inertial traveling control even in a case other than the state where power storage device 110 needs to be charged. The case will be described.
  • FIG. 11 is a time chart for explaining a second example of the inertial traveling control in the third embodiment.
  • the drive pattern of the engine 160 is different from that in FIG. 9 in the first example, and in addition to the period for recovering the SOC during acceleration travel (time t46 to t47 in FIG. 11), The engine 160 is also driven in a period in which another acceleration traveling is executed (time t43 to t44, t49 to t50 in FIG. 11).
  • vehicle 100 travels using the driving force generated by both MG 2 and engine 160.
  • the engine 160 is cranked by the MG1 immediately before the acceleration travel is executed (time t42, t45, t48 in FIG. 11).
  • the ratio of the driving force distributed to MG2 and engine 160 when executing the acceleration travel is appropriately determined in consideration of the efficiency of MG2 and engine 160. Therefore, depending on the efficiency of MG2 and engine 160, the driving force distributed to MG2 may be greater than the driving force distributed to engine 160, and vice versa.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining an inertial traveling control process executed by the ECU 300 in the example of FIG.
  • steps S142A and S160 in the flowchart of FIG. 10 for the first example are replaced with S142B and S160B, respectively.
  • FIG. 12 the description of the same steps as those in FIG. 10 will not be repeated.
  • ECU 300 causes vehicle speed SPD to decrease to lower limit value LL. (YES in S135), MG2 is switched to the high output state, and engine 160 is driven to execute acceleration travel (S142B).
  • ECU 300 stops engine 160 and switches MG2 to a low output state to execute inertial running (S140A).
  • a driving force changing operation is performed for the motor generator.
  • the engine it is possible to improve the energy efficiency during traveling of the vehicle while ensuring the required driving force by performing inertial traveling such as performing interval operation.
  • the SOC decreases, it is possible to recover the SOC by increasing the driving force in the interval operation of the engine and performing power generation using the motor generator.
  • the drive timing and the stop timing of the motor generator and the engine are described as being substantially the same for ease of explanation.
  • the drive / stop timings of the motor generator and the engine do not need to be exactly the same. That is, these timings can be set as appropriate in consideration of responsiveness of driving force in the motor generator and the engine.
  • the drive / stop timing of the motor generator with relatively high responsiveness may be used as a reference, and the drive / stop timing of the engine may be delayed or advanced accordingly.
  • the engine is started every time when the driving force of the engine is required.
  • the engine is started and stopped repeatedly, a loss may occur in the starting operation.
  • it since it takes time to operate the engine independently, it may be difficult to generate a driving force with good response.
  • the driving force changing operation is performed while the engine is kept in the driving state.
  • the motor generator the case of performing inertial running by performing interval operation will be described.
  • FIG. 13 is a time chart for explaining a first example of the inertial traveling control in the fourth embodiment.
  • motor generator 130 ⁇ / b> B accelerates by the traveling pattern in which inertial traveling is stopped by stopping the generation of driving force and the driving force. Interval operation is performed to switch the running pattern.
  • engine 160 is cranked by motor generator 130A (MG1) and starts.
  • MG1 motor generator 130A
  • P1E low output state
  • the driving force of engine 160 is set to a high output state during the subsequent acceleration traveling period, and MG1 is driven to charge power storage device 110 (FIG. 13 at time t75 to t76).
  • the engine driving force is switched to a low output state.
  • the driving force generated by MG2 in the acceleration traveling period in which engine 160 is switched to the high output state is the driving force in the acceleration traveling period in which engine 160 is in the low output state. It is set lower than that.
  • the output from the engine 160 may be transmitted to the drive wheels 150 or may be made non-transmitted by an engagement device (not shown) such as a clutch.
  • FIG. 14 is a flowchart for explaining an inertial traveling control process executed by the ECU 300 in the example of FIG.
  • FIG. 14 the description of the same steps as those in FIG. 10 will not be repeated.
  • ECU 300 stops MG2 and executes inertial running. Then, ECU 300 determines in S121 whether engine 160 is already in operation.
  • ECU 300 starts engine 160 in S122. At this time, after completion of the self-sustained operation, the engine 160 is first operated in a low output state where the driving force is low. Then, the process proceeds to S130.
  • ECU 300 skips S122 and advances the process to S130.
  • ECU 300 maintains the operating state of MG2 and engine 160 in S144C. That is, ECU 300 keeps MG2 in a stopped state and keeps engine 160 in a low output state.
  • ECU 300 drives MG2 and executes accelerated traveling in S142C. At this time, ECU 300 maintains the low output state of engine 160.
  • ECU 300 determines in S150 that the SOC falls below a predetermined threshold value and the SOC needs to be recovered (YES in S150)
  • ECU 300 proceeds to S160C to increase the driving force of engine 160.
  • the MG1 is driven in a high output state, and the power storage device 110 is charged with the power generated by the MG1.
  • SOC recovery is not required (NO in S150)
  • ECU 300 continues the operation state of S142C.
  • ECU 300 when the user requested power fluctuates (NO in S110) and the driving force change operation is interrupted (S125), ECU 300 is accelerating (YES in S127), MG2, engine 160, or The MG2 and the engine 160 are used in combination to accelerate (S146C). If the vehicle is decelerating (NO in S127), ECU 300 reduces the driving force of engine 160 and decelerates by stopping MG2 or executing the regeneration operation of MG2 (S148C).
  • the motor generator By performing control according to the above-described process, in a hybrid vehicle including an engine and a motor generator, when the power required by the user is substantially constant, the motor generator performs an interval operation while the engine requires a driving force. By executing the change operation, it is possible to reduce the loss at the time of starting the engine and improve the energy efficiency at the time of traveling the vehicle. Further, when the SOC decreases, it is possible to recover the SOC by increasing the driving force of the engine during acceleration traveling and performing power generation using the motor generator.
  • the second example in the fourth embodiment is a case where engine 160 is driven in a high output state during acceleration traveling during execution of inertial traveling control, even in a case other than the state where power storage device 110 needs to be charged. .
  • this is in addition to the driving force generated by the motor generator in order to realize the user required power, for example, when traveling on a highway. This is applied when the driving force generated by the engine is also required.
  • FIG. 15 is a time chart for explaining a second example of the inertial traveling control in the fourth embodiment.
  • the driving pattern of the engine 160 is different from that in FIG. 13 in the first example, and in addition to the period for recovering the SOC during acceleration travel (time t85 to t86 in FIG. 15), The engine 160 is also driven during a period in which another acceleration traveling is executed (time t83 to t84, t87 to t88 in FIG. 15).
  • vehicle 100 travels using the driving force generated by both MG 2 and engine 160.
  • the ratio of the driving force distributed to MG2 and engine 160 when executing the acceleration travel is appropriately determined in consideration of the efficiency of MG2 and engine 160.
  • FIG. 16 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by ECU 300 in the example of FIG.
  • steps S142C and S160C in the flowchart of FIG. 14 for the first example are replaced with S142D and S160D, respectively.
  • the description of the same steps as those in FIG. 14 will not be repeated.
  • ECU 300 stops MG2 and executes inertial running. At the same time, the engine 160 is started (S122).
  • ECU 300 maintains the operating state of MG2 and engine 160 in S144C. That is, ECU 300 keeps MG2 in a stopped state and keeps engine 160 in a low output state.
  • ECU 300 drives MG2 and shifts engine 160 to a high output state in S142D, and driving force from MG2 and engine 160 Accelerate running using
  • ECU 300 determines in S150 that the SOC is below a predetermined threshold value and the SOC needs to be recovered (YES in S150)
  • ECU 300 proceeds to S160D, and ECU 300 causes engine 160 to In order to drive using MG2 and the driving force from engine 160 while driving MG1, the ratio of the driving force generated by engine 160 to the total driving force required is increased.
  • SOC recovery is not required (NO in S150)
  • ECU 300 continues the operation state of S142D.
  • the hybrid vehicle provided with an engine and a motor generator as a plurality of drive sources has been described as an example.
  • the present invention is illustrated as a plurality of drive sources, for example, in FIG.
  • the present invention can also be applied to a vehicle having another configuration such as an electric vehicle having a twin motor configuration capable of traveling using driving power from two motor generators.
  • a vehicle 100B in FIG. 17 has a configuration in which the engine 160 is not provided in the vehicle 100A in FIG. 8, and the vehicle 100B travels using the driving power of both the motor generator 130A (MG1) and the motor generator 130B (MG2). To do.
  • MG1 motor generator 130A
  • MG2 motor generator 130B
  • the power storage device 110 cannot be charged as in the third and fourth embodiments, but in FIG. 9 and the like in the third embodiment, the driving force of the engine 160 is replaced with the output of MG1. It is possible to perform driving force change operation.
  • the present invention can be applied even when MG1 is also used as an electric motor instead of a generator and travels using driving forces generated by three driving sources MG1, MG2 and engine 160. Is possible.

Abstract

 車両(100)は、車両(100)の走行駆動力を発生する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、モータジェネレータ(130)について、所定のレベルの駆動力を発生させる第1の状態(低出力状態)と、第1の状態よりも大きい駆動力を発生させる第2の状態(高出力状態)とを切換えながら車両(100)を走行させる駆動力変更運転を実行する。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、車両の慣性力を利用して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、車両の走行のための駆動力を変化させるものではなかった。
 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ものであった。
 上記のように駆動源の駆動と停止を繰り返す場合には、停止状態から駆動状態への移行時(始動時)にロスが生じる場合が起こり得る。
 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、エンジンおよび/またはモータジェネレータからの駆動力を用いて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させることである。
 本発明による車両は、車両の走行駆動力を発生する駆動源と、駆動源を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、駆動源について、所定のレベルの駆動力を発生させる第1の状態と、第1の状態よりも大きい駆動力を発生させる第2の状態とを切換えながら車両を走行させる駆動力変更運転を実行する。
 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、駆動力変更運転を実行する。
 好ましくは、制御装置は、駆動力変更運転の実行中は、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の状態を切換える。
 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の状態に切換え、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の状態に切換える。
 好ましくは、第1の状態における駆動力は、車両の速度を維持することが可能な一定出力の基準駆動力よりも小さく設定され、第2の状態における駆動力は、基準駆動力よりも大きく設定される。
 好ましくは、車両は、第1の状態においては、主に車両の慣性力によって走行する。
 好ましくは、駆動源は、回転電機を含む。制御装置は、回転電機を用いて駆動力変更運転を実行する。
 好ましくは、車両は、車両の駆動力を発生することが可能であり、駆動源とは異なる他の駆動源としてエンジンをさらに備える。制御装置は、回転電機により駆動力変更運転を実行している期間に、エンジンについて、エンジンからの駆動力の発生を停止する第1の走行パターンと、エンジンが発生する駆動力を走行に用いる第2の走行パターンとを切換えるインターバル運転を実行する。
 好ましくは、制御装置は、エンジンが第2の走行パターンの場合に回転電機が第2の状態となるときは、エンジンが第1の走行パターンの場合に回転電機が第2の状態となるときよりも、回転電機により発生される駆動力を低下する。
 好ましくは、制御装置は、回転電機が第2の状態である期間に、エンジンを第2の走行パターンに切換える。
 好ましくは、車両は、回転電機に電力を供給する蓄電装置と、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、エンジンを第2の走行パターンに切換える。
 好ましくは、車両は、回転電機に電力を供給する蓄電装置と、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、エンジンが第2の走行パターンである場合に発電機を駆動して蓄電装置を充電する。制御装置は、エンジンが第2の走行パターンである場合に、発電機による発電を行なうときのエンジンの駆動力が、発電機による発電を行なわないときのエンジンの駆動力よりも大きくなるようにする。
 好ましくは、車両は、駆動源は、エンジンを含む。制御装置は、エンジンを用いて駆動力変更運転を実行する。
 好ましくは、車両は、車両の駆動力を発生することが可能であり、駆動源とは異なる他の駆動源として回転電機をさらに備える。制御装置は、エンジンにより駆動力変更運転を実行している期間に、回転電機について、回転電機からの駆動力の発生を停止する第1の走行パターンと、回転電機が発生する駆動力を走行に用いる第2の走行パターンとを切換えるインターバル運転を実行する。
 好ましくは、制御装置は、エンジンが第2の状態の場合に回転電機が第2の走行パターンとなるときは、エンジンが第1の状態の場合に回転電機が第2の状態となるときよりも、回転電機により発生される駆動力を低下する。
 好ましくは、制御装置は、エンジンが第2の状態である期間に、回転電機を第2の走行パターンに切換える。
 好ましくは、車両は、回転電機に電力を供給する蓄電装置と、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、エンジンを第2の状態に切換える。
 好ましくは、車両は、回転電機に電力を供給する蓄電装置と、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、エンジンが第2の状態である場合に発電機を駆動して蓄電装置を充電する。制御装置は、エンジンが第2の状態である場合に、発電機による発電を行なうときのエンジンの駆動力が、発電機による発電を行なわないときのエンジンの駆動力よりも大きくなるようにする。
 好ましくは、車両は、車両の駆動力を発生することが可能であり、駆動源とは異なる他の駆動源をさらに備える。駆動源および他の駆動源は、それぞれ第1の回転電機および第2の回転電機である。制御装置は、第1の回転電機を用いて駆動力変更運転を実行する。制御装置は、第1の回転電機により駆動力変更運転を実行している期間に、第2の回転電機について、第2の回転電機からの駆動力の発生を停止する第1の走行パターンと、第2の回転電機が発生する駆動力を走行に用いる第2の走行パターンとを切換えるインターバル運転を実行する。
 本発明による車両の走行制御は、走行駆動力を発生する駆動源を有する車両についての制御方法であって、駆動源を所定のレベルの駆動力を発生させる第1の状態にするステップと、駆動源を第1の状態よりも大きい駆動力を発生させる第2の状態にするステップと、第1および第2の状態を切換えながら車両を走行させる駆動力変更運転を実行するステップとを備える。
 本発明によれば、エンジンおよび/またはモータジェネレータからの駆動力を用いて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させることができる。
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。 エンジンを駆動源とする実施の形態2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。 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3に従うハイブリッド車両の全体ブロック図である。 実施の形態3における慣性走行制御の第1の例を説明するためのタイムチャートである。 図9の例において、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3における慣性走行制御の第2の例を説明するためのタイムチャートである。 図11の例において、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4における慣性走行制御の第1の例を説明するためのタイムチャートである。 図13の例において、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4における慣性走行制御の第2の例を説明するためのタイムチャートである。 図15の例において、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。 2つのモータジェネレータを駆動源とする実施の形態5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を、車速を維持するために必要な駆動力よりも低くした場合は、徐々に車速は低下するものの、しばらくの間は車両の慣性力を用いて走行(以下、「慣性走行」とも称する。)が継続される。
 この慣性走行中は、モータジェネレータにより出力される駆動力が小さいので、蓄電装置からの電力消費が少なくなる。そのため、慣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、実施の形態1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が高出力状態である場合と、モータジェネレータの駆動力が低出力状態である場合とを繰り返して走行する運転(以下、「駆動力変更運転」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の駆動力を高出力状態とした加速走行と、モータジェネレータ130の駆動力を低出力状態とした慣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、モータ出力PM1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の駆動力がPM1からPM2に低下される(図2中の実線W12)。駆動力PM2は、現在の車速V1を維持することができる駆動力よりも小さいため、図2中の実線W10のように、慣性力による走行が開始されて徐々に車速SPDが低下する。
 このとき、蓄電装置110からの充放電電力が低下する(図2中の実線W14)ので、一定出力の場合と比べてSOCの減少量が抑制される(図2中の実線W16)。
 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の駆動が高出力状態に切換えられる。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PM3に設定される。これによって、車両100が加速する。この加速走行中は、慣性走行制御を行なわない場合に比べるとSOCの減少量はやや大きくなるが、時刻t1からt2までの慣性走行により電力消費が抑制されるため、一定出力の場合に比べてトータルの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が低出力状態にされ(図2中の時刻t3)、慣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が高出力状態に切換えられ、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が低出力状態に切換えられる。
 このような駆動力変更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が加速走行を行なう際のモータ出力、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慣性走行が実施されにくくなる。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。
 なお、高出力状態におけるモータ出力は、同じ大きさとしてもよいし(PM3=PM5)、異なる大きさにしてもよい(PM3≠PM5)。低出力状態におけるモータ出力についても、同じ大きさとしてもよいし(PM2=PM4)、異なる大きさにしてもよい(PM2≠PM4)。
 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で示したような駆動力変更運転が実行される。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、駆動力変更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を維持するように駆動力変更運転が実行される。
 そして、慣性走行中の時刻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、駆動力変更運転が中断される。そして、加速のためにモータ出力がPM5A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からの出力が再び低出力状態にされ、車速V2を維持するように駆動力変更運転が再開される(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で駆動力変更運転が実行される。
 そして、慣性走行中の時刻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、駆動力変更運転が中断される。このとき、モータ出力は低出力状態にされ、慣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、図4には示されないが、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慣性走行へ移行する。
 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、減速要求を受けている期間に、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PM8Bを出力し(図4中の一点鎖線W34)、その発電電力によって蓄電装置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)に回生制動を行なわずに慣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が低出力状態にて駆動されるので、図4中の破線W39のSOCはやや減少する。
 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の駆動力変更運転が中断される。
 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7,10,12,14,16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、駆動力変更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、駆動力変更運転の開始直後は、図2~図4に示されるように、まず、モータジェネレータ130が低出力状態にされて慣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、駆動力変更運転の開始直後は、まずモータジェネレータ130が低出力状態にされて慣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、慣性走行を継続する。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。
 慣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を高出力状態に切換え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を低出力状態に切換えて慣性走行を実行する。
 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、上記のような駆動力変更運転が実行される。
 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、駆動力変更運転を中断する。
 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を低出力状態に切換えた慣性走行による減速、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、慣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)、駆動力変更運転が再開される。
 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、慣性走行と加速走行とが繰り返される駆動力変更運転が実行でき、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は、モータジェネレータを駆動源とする電気自動車を例として説明したが、上述の駆動力変更制御は、駆動源としてエンジンを有する車両においても適用可能である。
 エンジンの駆動力で走行する車両においては、たとえば特開2007-187090号公報(特許文献4)のように、走行中にエンジンの駆動と停止を繰り返しながら走行する技術が知られている。
 モータジェネレータを駆動源とする場合、モータジェネレータを停止状態から駆動状態に移行する場合は、インバータに含まれるスイッチング素子をスイッチング制御すればよいので大きな損失は発生しにくい傾向にある。しかしながら、エンジンを駆動源とする場合には、始動動作が必要となるので、駆動力の発生と停止とを繰り返す場合には、毎回の始動動作(クランキング動作)において損失が生じてしまう。また、始動動作の開始から実際にエンジンが自立運転を開始するまでには多少の時間がかかるため、応答よく駆動力を発生させることが困難な場合がある。
 そのため、エンジンの駆動力で走行する車両の場合には、特開2007-187090号公報(特許文献4)のようにエンジンを停止するよりも、いわゆるアイドリング状態のように、エンジンを駆動したまま発生する駆動力を低下させた状態とすることで、燃費を改善しつつ、応答性を確保することができる。
 そこで、実施の形態2においては、駆動源としてエンジンを有する車両について、実施の形態1で説明した駆動力変更制御を適用する場合について説明する。
 図6は、エンジンを駆動源とする実施の形態2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6においては、横軸には時間が示され、縦軸には車速SPD、エンジンの出力、ユーザからの要求パワーが示される。
 図6を参照して、エンジンの駆動力を用いて走行する車両が、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6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。
 実施の形態2の慣性走行制御を適用しない場合においては、エンジンの出力は、図6中の破線W73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W71のように、ほぼ一定に維持される。
 これに対して、実施の形態2の慣性走行制御を適用した場合には、エンジンの駆動力を高出力状態とした加速走行と、エンジンの駆動力を低出力状態とした慣性走行とが交互に繰り返される。
 具体的には、時刻t61までは、実施の形態2の慣性走行制御が適用されていない状態であり、PE1のエンジン出力が連続的に出力されている。
 時刻t61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、たとえばクラッチなどを切り離すことにより、エンジンから駆動輪への駆動力の伝達が途絶されるとともに、エンジンの駆動力がPE1からPE2に低下される(図2中の実線W72)。これにより、図2中の実線W70のように、慣性力による走行が開始されて徐々に車速SPDが低下する。
 このとき、エンジン出力の低下により、一定出力の場合と比べて燃料消費量が抑制される。
 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6中の時刻t62)、クラッチが係合されるとともにエンジンの駆動が高出力状態にされる。このときのエンジン出力は、車速V1を維持するために必要とされる出力PE1よりも大きいPE3に設定される。これによって、車両が加速する。
 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、再びエンジンが低出力状態にされ(図6中の時刻t63)、慣性走行が実行される。
 その後、同様に、車速SPDが下限値LLまで低下するとエンジンが高出力状態にされ、さらに車速SPDが上限値ULまで上昇するとエンジンが低出力状態にされる。
 図7は、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。図7は、実施の形態1の図5のフローチャートにおけるステップS140,S142,S144,S146,S148が、それぞれS140#,S142#,S144#,S146#,S148#に置き換えられたものとなっている。置き換えられた各ステップの処理は、駆動力がモータジェネレータに代えてエンジンで出力される点が異なっているのみであり、それ以外の処理内容は図5と同じである。そのため、処理内容の詳細な説明は繰り返さないが、概略的には、慣性走行制御が選択されており、ユーザ要求パワーが一定である場合には、車速が下限値まで低下するとエンジンが高出力状態に切換えられ、車速が上限値まで上昇するとエンジンが低出力状態に切換えられる。
 このように、駆動源としてエンジンを用いる車両において、慣性走行制御を適用することによって、燃費を改善しつつ応答性を確保することができる。
 [実施の形態3]
 実施の形態1および2では、駆動源として1台のモータジェネレータ、あるいはエンジンが単独で設けられる場合における慣性走行制御について説明した。
 実施の形態3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8は、実施の形態3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8においては、図1におけるPCU120がPCU120Aに置き換えられ、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8において、図1と重複する要素の説明は繰り返さない。
 図8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3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8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。
 (実施の形態3の第1の例)
 図9および図10を用いて、実施の形態3における慣性走行制御の第1の例を説明する。図9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8および図9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における説明と同様に、モータジェネレータ130B(MG2)の駆動力を低出力状態にした慣性走行と、MG2の駆動力を高出力状態にした加速走行とを繰り返す駆動力変更運転が実行される。
 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9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9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9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9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が低出力状態に切換えられるとともにエンジン160が停止され、再び慣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(PM5C<PM3C,PM7C)。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9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。
 なお、この実施の形態3の第1の例におけるエンジンのように、車両走行中に、駆動力を停止した第1の走行パターンと、駆動力を発生する第2の走行パターンとを切換える運転を、以下では「インターバル運転」とも称する。
 図10は、実施の形態3の第1の例において、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10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10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。
 なお、図10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。
 図8および図10を参照して、図10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についての駆動条件が追加されたものである。
 具体的には、ユーザ要求パワーが一定であり(S110にてYES)駆動力変更運転が実行される場合(S120)には、ECU300は、車速SPDが下限値LLまで低下すると(S135にてYES)、MG2を高出力状態に切換え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を低出力状態に切換えて慣性走行を実行する(S140A)。
 ここで、S140AおよびS142Aにおいては、基本的には、エンジン160は停止状態とされる。
 一方で、S142Aにおいて加速走行が選択されると、ECU300は、S150にて、SOCが所定のしきい値を下回り、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を駆動し、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、これとともに、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、ECU300は、エンジン160を停止し、かつMG2を高出力状態に切換えて加速走行を実行する。
 また、ユーザ要求パワーが変動し(S110にてNO)駆動力変更運転が中断される場合(S125)には、ECU300は、加速中であれば(S127にてYES)、MG2あるいは、MG2およびエンジン160を併用して加速する(S146A)。また、減速中であれば(S127にてNO)、ECU300は、エンジン160を停止するとともに、MG2を低出力状態に切換えて減速する(S148A)。なお、減速の際には、MG2の回生動作を実行して減速するようにしてもよい。
 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、モータジェネレータについては駆動力変更運転を実行することによって、車両走行時のエネルギ効率を向上させることが可能となる。さらに、SOCが低下した場合には、駆動力変更運転を継続しつつ、駆動力変更運転の加速走行時にエンジンを駆動して、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。
 (実施の形態3の第2の例)
 図9および図10で説明した第1の例では、蓄電装置110の充電が必要である状態においてのみ、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。
 ところが、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で一定の要求パワーで走行するような場合には、MG2のみでは、慣性走行制御の際の加速走行時に要求される駆動力を得ることができない場合があり得る。
 そこで、図11および図12で説明する第2の例においては、蓄電装置110の充電が必要である状態以外の場合にも、慣性走行制御の際の加速走行時にエンジン160をインターバル運転により駆動する場合について説明する。
 図11は、実施の形態3における慣性走行制御の第2の例を説明するためのタイムチャートである。図11においては、上記第1の例における図9とは、エンジン160の駆動パターンが異なっており、加速走行の際にSOCを回復させる期間(図11中の時刻t46~t47)に加えて、他の加速走行が実行される期間(図11中の時刻t43~t44,t49~t50)においてもエンジン160が駆動される。そして、加速走行期間においては、車両100は、MG2およびエンジン160の双方によって発生される駆動力を用いて走行する。
 これに伴って、加速走行が実行される直前において、MG1によってエンジン160がクランキングされる(図11中の時刻t42、t45、t48)。
 なお、図11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12は、図11の例において、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12においては、第1の例についての図10のフローチャートにおけるステップS142AおよびS160が、それぞれS142B,S160Bに置き換わったものとなっている。図12において、図10と重複するステップの説明は繰り返さない。
 図8および図12を参照して、ユーザ要求パワーが一定であり(S110にてYES)駆動力変更運転が実行される場合(S120)には、ECU300は、車速SPDが下限値LLまで低下すると(S135にてYES)、MG2を高出力状態に切換えるとともに、エンジン160を駆動して加速走行を実行する(S142B)。
 そして、ECU300は、車速SPDが上限値ULまで上昇すると(S130にてYES)、エンジン160を停止するとともに、MG2を低出力状態に切換えて慣性走行を実行する(S140A)。
 さらに、加速走行が実行される場合において、SOCの回復が必要である場合(S150にてYES)は、処理がS160Bに進められて、ECU300は、エンジン160によりMG1を駆動して発電しながらMG2およびエンジン160からの駆動力を用いて走行するために、必要とされるトータル駆動力におけるエンジン160で発生される駆動力の比率を増加する。
 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比較的大きくかつほぼ一定である場合に、モータジェネレータについては駆動力変更運転を実行し、エンジンについてはインターバル運転を実行するような慣性走行を行なうことによって、必要とされる駆動力を確保しつつ、車両走行時の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、エンジンのインターバル運転における駆動力を増加して、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、上記の実施の形態3の第1の例および第2の例においては、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4]
 実施の形態3においては、モータジェネレータとエンジンとを備えるハイブリッド車両において、モータジェネレータについて駆動力変更制御を実行し、エンジンについてインターバル運転を実行する慣性走行制御について説明した。
 しかしながら、この場合、図9および図11で説明したように、エンジンについては、エンジンによる駆動力が必要となるときに毎回始動動作が実行される。実施の形態2において述べたように、エンジンの始動および停止が繰り返されると、始動動作において損失が生じる可能性がある。また、エンジン自立運転までに時間が必要であるため、応答よく駆動力を発生させることが困難である場合がある。
 さらに、エンジンを駆動する場合は、触媒により排気ガスを浄化することが必要とされる。しかしながら、触媒は、その温度が活性化温度未満の場合には、適切に排気ガスを浄化することができない。そのため、インターバル運転のようにエンジンが間欠的に運転されると、触媒の温度がその活性化温度まで十分に上昇できずに、エミッションが悪化するおそれがある。
 そこで、実施の形態4においては、図8で示したモータジェネレータとエンジンとを備えるハイブリッド車両において、実施の形態3とは反対に、エンジンについては駆動状態としたままで駆動力変更運転を行ない、モータジェネレータについてはインターバル運転を行なって慣性走行を行なう場合について説明する。
 (実施の形態4の第1の例)
 図13および図14を用いて、実施の形態4における慣性走行制御の第1の例を説明する。図13は実施の形態4における慣性走行制御の第1の例を説明するためのタイムチャートである。
 図8および図13を参照して、時刻t71で慣性走行制御が選択されると、モータジェネレータ130B(MG2)は、駆動力の発生を停止して惰性走行を行なう走行パターンと、駆動力により加速を行なう走行パターンとを切換えるインターバル運転を実行する。
 一方、エンジン160は、時刻t71で慣性走行制御が選択されると、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動作が行なわれる。そして、エンジン160は、自立運転が開始されると、たとえばアイドリング状態のような低出力状態(PE1E)で運転される。
 蓄電装置110のSOCが所定のしきい値を下回ると、その後の加速走行の期間において、エンジン160の駆動力が高出力状態にされ、MG1を駆動して蓄電装置110の充電が行なわれる(図13中の時刻t75~t76)。そして、SOCが所定のレベルまで回復すると、エンジンの駆動力が低出力状態に切換えられる。
 なお、実施の形態3の場合と同様に、エンジン160が高出力状態に切換えられる加速走行の期間においてMG2により発生される駆動力は、エンジン160が低出力状態の加速走行の期間における駆動力に比べて低く設定される。
 また、エンジン160が低出力状態の場合においては、エンジン160からの出力が駆動輪150に伝達されてもよいし、クラッチなどの係合装置(図示せず)によって非伝達とされてもよい。
 図14は、図13の例において、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14は、実施の形態13の図10のフローチャートにおけるステップS140A,S142A,S144A,S146A,S148A,S160が、それぞれS140C,S142C,S144C,S146C,S148C,S160Cに置き換えられ、さらにステップS121,S122が追加されたものとなっている。図14において図10と重複するステップの説明は繰り返さない。
 図8および図14を参照して、ユーザ要求パワーが一定であり(S110にてYES)駆動力変更運転が実行される場合(S120)には、図14には示されないが、図13のように、ECU300は、MG2を停止して慣性走行を実行する。そして、ECU300は、S121にて、すでにエンジン160が運転中であるか否かを判定する。
 エンジン160が運転中でない場合(S121にてNO)は、S122にて、ECU300はエンジン160を始動する。このとき、エンジン160は、自立運転完了後、まずは駆動力が低い低出力状態で運転される。そして、処理がS130に進められる。
 一方、エンジン160がすでに運転中である場合(S121にてYES)は、ECU300は、S122をスキップして処理をS130に進める。
 そして、車速SPDが許容範囲の下限値LLに低下するまでは(S130にてNO、かつS135にてNO)、ECU300は、S144Cにて、MG2およびエンジン160の運転状態を保持する。すなわち、ECU300は、MG2を停止した状態とし、エンジン160を低出力状態としたままとする。
 車速SPDが許容範囲の下限値LLまで低下すると(S135にてYES)、ECU300は、S142Cにて、MG2を駆動し加速走行を実行する。このとき、ECU300は、エンジン160については低出力状態を維持する。
 そして、ECU300は、S150にて、SOCが所定のしきい値を下回りSOCの回復が必要であると判定した場合(S150にてYES)は、S160Cに処理を進めて、エンジン160の駆動力を高出力状態にしてMG1を駆動し、MG1による発電電力で蓄電装置110を充電する。SOCの回復が不要である場合(S150にてNO)は、ECU300は、S142Cの運転状態を継続する。
 一方、加速走行によって、車速SPDが許容範囲の上限値ULまで上昇した場合(S130にてYES)は、S140Cに処理が進められ、ECU300は、エンジン160を低出力状態で駆動しつつMG2を停止する。なお、加速走行において、MG1が駆動されている場合には、S140Cにおいて、ECU300はMG1も停止する。
 また、ユーザ要求パワーが変動し(S110にてNO)駆動力変更運転が中断される場合(S125)には、ECU300は、加速中であれば(S127にてYES)、MG2、エンジン160、あるいはMG2およびエンジン160を併用して加速する(S146C)。また、減速中であれば(S127にてNO)、ECU300は、エンジン160の駆動力を低下するとともに、MG2を停止あるいはMG2の回生動作を実行して減速する(S148C)。
 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、モータジェネレータについてはインターバル運転を実行しつつ、エンジンについては駆動力変更運転を実行することによって、エンジン始動時の損失を低減し、車両走行時の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、加速走行時にエンジンの駆動力を増加させて、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。
 (実施の形態4の第2の例)
 実施の形態4における第2の例は、蓄電装置110の充電が必要である状態以外の場合においても、慣性走行制御を実行中の加速走行時に、エンジン160を高出力状態で駆動する場合である。これは、実施の形態3における第2の例で説明したように、たとえば、高速道路を走行するような場合に、ユーザ要求パワーを実現するために、モータジェネレータで発生される駆動力に加えてエンジンで発生される駆動力も必要となるような場合に適用される。
 図15は、実施の形態4における慣性走行制御の第2の例を説明するためのタイムチャートである。図15においては、上記第1の例における図13とは、エンジン160の駆動パターンが異なっており、加速走行の際にSOCを回復させる期間(図15中の時刻t85~t86)に加えて、他の加速走行が実行される期間(図15中の時刻t83~t84,t87~t88)においてもエンジン160が駆動される。そして、加速走行期間においては、車両100は、MG2およびエンジン160の双方によって発生される駆動力を用いて走行する。
 なお、図15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。
 図16は、図15の例において、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16においては、第1の例についての図14のフローチャートにおけるステップS142CおよびS160Cが、それぞれS142D,S160Dに置き換わったものとなっている。図16において、図14と重複するステップの説明は繰り返さない。
 図8および図16を参照して、ユーザ要求パワーが一定であり(S110にてYES)駆動力変更運転が実行される場合(S120)には、ECU300は、MG2を停止して慣性走行を実行するとともに、エンジン160を始動する(S122)。
 そして、車速SPDが許容範囲の下限値LLに低下するまでは(S130にてNO、かつS135にてNO)、ECU300は、S144Cにて、MG2およびエンジン160の運転状態を保持する。すなわち、ECU300は、MG2を停止した状態とし、エンジン160を低出力状態としたままとする。
 車速SPDが許容範囲の下限値LLまで低下すると(S135にてNO)、ECU300は、S142Dにて、MG2を駆動するとともにエンジン160を高出力状態に移行して、MG2およびエンジン160からの駆動力を用いて加速走行を実行する。
 そして、ECU300は、S150にて、SOCが所定のしきい値を下回りSOCの回復が必要であると判定した場合(S150にてYES)は、S160Dに処理を進めて、ECU300は、エンジン160によりMG1を駆動して発電しながら、MG2およびエンジン160からの駆動力を用いて走行するために、必要とされるトータル駆動力におけるエンジン160で発生される駆動力の比率を増加する。SOCの回復が不要である場合(S150にてNO)は、ECU300は、S142Dの運転状態を継続する。
 一方、加速走行によって、車速SPDが許容範囲の上限値ULまで上昇した場合(S130にてYES)は、S140Cに処理が進められ、ECU300は、エンジン160を低出力状態で駆動しつつMG2を停止する。なお、加速走行において、MG1が駆動されている場合には、S140Cにおいて、ECU300はMG1も停止する。
 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比較的大きくかつほぼ一定である場合に、モータジェネレータについてはインターバル運転を実行し、エンジンについては駆動力変更運転を実行するような慣性走行を行なうことができる。これによって、必要とされる駆動力を確保しつつ、車両走行時の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、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。
 [実施の形態5]
 上記の実施の形態3および4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17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17の車両100Bは、図8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3、4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3における図9等において、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、駆動力変更運転を行なうことが可能である。
 また、図8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。
 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、130,130A,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、PL1,PL2,NL1 電力線。

Claims (20)

  1.  車両であって、
     前記車両(100)の走行駆動力を発生する駆動源(130,130B,160)と、
     前記駆動源(130,130B,160)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、前記駆動源(130,130B,160)について、所定のレベルの駆動力を発生させる第1の状態と、前記第1の状態よりも大きい駆動力を発生させる第2の状態とを切換えながら前記車両(100)を走行させる駆動力変更運転を実行する、車両。
  2.  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、前記駆動力変更運転を実行する、請求項1に記載の車両。
  3.  前記制御装置(300)は、前記駆動力変更運転の実行中は、前記車両(100)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の状態を切換える、請求項2に記載の車両。
  4.  前記制御装置(300)は、前記車両(100)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の状態に切換え、前記車両(100)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の状態に切換える、請求項3に記載の車両。
  5.  前記第1の状態における駆動力は、前記車両(100)の速度を維持することが可能な一定出力の基準駆動力よりも小さく設定され、
     前記第2の状態における駆動力は、前記基準駆動力よりも大きく設定される、請求項1に記載の車両。
  6.  前記車両(100)は、前記第1の状態においては、主に前記車両(100)の慣性力によって走行する、請求項5に記載の車両。
  7.  前記駆動源は、回転電機(130,130B)を含み、
     前記制御装置(300)は、前記回転電機(130,130B)を用いて前記駆動力変更運転を実行する、請求項1に記載の車両。
  8.  前記車両(100)の駆動力を発生することが可能であり、前記駆動源(130B)とは異なる他の駆動源としてエンジン(160)をさらに備え、
     前記制御装置(300)は、前記回転電機(130B)により前記駆動力変更運転を実行している期間に、前記エンジン(160)について、前記エンジン(160)からの駆動力の発生を停止する第1の走行パターンと、前記エンジン(160)が発生する駆動力を走行に用いる第2の走行パターンとを切換えるインターバル運転を実行する、請求項7に記載の車両。
  9.  前記制御装置(300)は、前記エンジン(160)が前記第2の走行パターンの場合に前記回転電機(130B)が前記第2の状態となるときは、前記エンジン(160)が前記第1の走行パターンの場合に前記回転電機(130B)が前記第2の状態となるときよりも、前記回転電機(130B)により発生される駆動力を低下する、請求項8に記載の車両。
  10.  前記制御装置(300)は、前記回転電機(130B)が前記第2の状態である期間に、前記エンジン(160)を前記第2の走行パターンに切換える、請求項8に記載の車両。
  11.  前記回転電機(130B)に電力を供給する蓄電装置(110)と、
     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)を前記第2の走行パターンに切換える、請求項8に記載の車両。
  12.  前記回転電機に電力を供給する蓄電装置(110)と、
     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、前記エンジン(160)が前記第2の走行パターンである場合に前記発電機(130A)を駆動して前記蓄電装置(110)を充電し、
     前記制御装置(300)は、前記エンジン(160)が前記第2の走行パターンである場合に、前記発電機(130A)による発電を行なうときの前記エンジン(160)の駆動力が、前記発電機(130A)による発電を行なわないときの前記エンジン(160)の駆動力よりも大きくなるようにする、請求項8に記載の車両。
  13.  前記駆動源は、エンジン(160)を含み、
     前記制御装置(300)は、前記エンジン(160)を用いて前記駆動力変更運転を実行する、請求項1に記載の車両。
  14.  前記車両(100)の駆動力を発生することが可能であり、前記駆動源(160)とは異なる他の駆動源として回転電機(130B)をさらに備え、
     前記制御装置(300)は、前記エンジン(160)により前記駆動力変更運転を実行している期間に、前記回転電機(130B)について、前記回転電機(130B)からの駆動力の発生を停止する第1の走行パターンと、前記回転電機(130B)が発生する駆動力を走行に用いる第2の走行パターンとを切換えるインターバル運転を実行する、請求項13に記載の車両。
  15.  前記制御装置(300)は、前記エンジン(160)が前記第2の状態の場合に前記回転電機(130B)が前記第2の走行パターンとなるときは、前記エンジン(160)が前記第1の状態の場合に前記回転電機(130B)が前記第2の状態となるときよりも、前記回転電機(130B)により発生される駆動力を低下する、請求項14に記載の車両。
  16.  前記制御装置(300)は、前記エンジン(160)が前記第2の状態である期間に、前記回転電機(130B)を前記第2の走行パターンに切換える、請求項14に記載の車両。
  17.  前記回転電機(130B)に電力を供給する蓄電装置(110)と、
     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)を前記第2の状態に切換える、請求項14に記載の車両。
  18.  前記回転電機に電力を供給する蓄電装置(110)と、
     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、前記エンジン(160)が前記第2の状態である場合に前記発電機(130A)を駆動して前記蓄電装置(110)を充電し、
     前記制御装置(300)は、前記エンジン(160)が前記第2の状態である場合に、前記発電機(130A)による発電を行なうときの前記エンジン(160)の駆動力が、前記発電機(130A)による発電を行なわないときの前記エンジン(160)の駆動力よりも大きくなるようにする、請求項14に記載の車両。
  19.  前記車両(100)の駆動力を発生することが可能であり、前記駆動源とは異なる他の駆動源をさらに備え、
     前記駆動源および前記他の駆動源は、それぞれ第1の回転電機(130A)および第2の回転電機(130B)であり、
     前記制御装置(300)は、前記第1の回転電機(130A)を用いて前記駆動力変更運転を実行し、
     前記制御装置(300)は、前記第1の回転電機(130A)により前記駆動力変更運転を実行している期間に、前記第2の回転電機(130B)について、前記第2の回転電機(130B)からの駆動力の発生を停止する第1の走行パターンと、前記第2の回転電機(130B)が発生する駆動力を走行に用いる第2の走行パターンとを切換えるインターバル運転を実行する、請求項1に記載の車両。
  20.  走行駆動力を発生する駆動源(130,130B,160)を有する車両の制御方法であって、
     前記駆動源(130,130B,160)を、所定のレベルの駆動力を発生させる第1の状態にするステップと、
     前記駆動源(130,130B,160)を、前記第1の状態よりも大きい駆動力を発生させる第2の状態にするステップと、
     前記第1および第2の状態を切換えながら前記車両(100)を走行させる駆動力変更運転を実行するステップとを備える、車両の制御方法。
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