(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる走行制御装置を提供する。【解決手段】モータとエンジンと自動変速機とを含むパワートレインを備えるハイブリッド車両の走行制御装置において、システム効率算出部は、少なくとも熱効率と電気系効率と駆動系効率とに基づいて、自動変速機の全ての動力伝達形態について、モータ或いはエンジンの出力比率の取り得る値毎に車両全体のシステム効率を算出する。動作点設定部は、システム効率を最大にする動力伝達形態と出力比率との組み合わせに基づいてパワートレインの動作点を設定する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータとエンジンと自動変速機とを含むパワートレインを備えるハイブリッド車両の走行制御装置において、
少なくとも熱効率と電気系効率と駆動系効率とに基づいて、前記自動変速機の全ての動力伝達形態について、前記モータ或いは前記エンジンの出力比率の取り得る値毎に車両全体のシステム効率を算出するシステム効率算出部と、
前記システム効率を最大にする前記動力伝達形態と前記出力比率との組み合わせに基づいて前記パワートレインの動作点を設定する動作点設定部と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハイブリッド車両の走行制御装置に関し、特に、モータとエンジンと自動変速機とを含むパワートレインを備えるハイブリッド車両の走行制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータ及びエンジンを備えるハイブリッド車両において、予め作成されたマップを参照することによって、システム効率に基づいて動作点を定める制御装置が開示されている。この制御装置では、エンジンの熱効率と駆動系の伝達効率とを乗算した値がシステム効率として用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７００５５号公報
【特許文献２】特開２０１３−０５２８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃費が最も良くなる最適な動作点を定めるためには、その時の走行状態における正確なシステム効率の算出が不可欠である。しかし、特許文献１に開示された制御装置では、算出されるシステム効率はエンジンの熱効率と駆動系の伝達効率のみで定まるため、車両の走行状態によっては実値と算出値との差が大きくなるおそれがある。また、動作点を定めるマップを全ての走行状態に対して用意することは難しい。最適な動作点は走行状態によって異なるため、動作点をマップに設定する場合、複数の走行状態で中庸的な燃費になるように設定せざるを得ない。このため、マップから定められた動作点は、システム効率の実値と算出値との差が小さくても最適な動作点から乖離したものになるおそれがある。
【０００５】
本発明は、モータとエンジンと自動変速機とを含むパワートレインを備えるハイブリッド車両の燃費を向上させることができる走行制御装置を提供することを目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る走行制御装置は、モータとエンジンと自動変速機とを含むパワートレインを備えるハイブリッド車両に適用される。本発明に係る走行制御装置は、システム効率算出部と、動作点設定部とを備える。システム効率算出部は、少なくとも熱効率と電気系効率と駆動系効率とに基づいて、自動変速機の全ての動力伝達形態について、モータ或いはエンジンの出力比率の取り得る値毎に車両全体のシステム効率を算出するように構成される。動作点設定部は、システム効率を最大にする動力伝達形態と出力比率との組み合わせに基づいてパワートレインの動作点を設定するように構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る走行制御装置によれば、熱効率と電気系効率と駆動系効率とに基づいたシステム効率の計算によって実値に近い算出値を得ることができる。そして、この高い精度で計算されたシステム効率が最大になるようにパワートレインの動作点を選択することによって、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の走行制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】システム効率の算出式を示す図である。
【図３】１ＭＨＶシステムにおける充電時のパワーフローを示す図である。
【図４】１ＭＨＶシステムにおける放電時のパワーフローを示す図である。
【図５】エンジンとモータの合算効率の算出結果の一例を示す図である。
【図６】システム効率が最大になるモータ出力比率の探索ロジックを示すフローチャートである。
【図７】上記探索ロジックを説明するための図である。
【図８】有段変速機を備える車両における動作点の探索のイメージを示す図である。
【図９】無段変速機を備える車両における動作点の探索のイメージを示す図である
【図１０】本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の走行制御装置の効果について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１は、本実施の形態に係るハイブリッド車両の走行制御装置１０の構成を示すブロック図である。走行制御装置１０が適用されるハイブリッド車両は、タイヤを駆動する動力源としてエンジン（ＥＮＧ）４及びモータ（ＭＧ）６を有し、且つ、変速機として自動変速機（ＡＴ）８を有するパワートレイン２を備えたハイブリッド車両であれば、その詳細な構成には限定はない。例えば、走行制御装置１０は、パラレル式ハイブリッドシステム、或いは、動力分割式ハイブリッドシステムを有するハイブリッド車両に適用することができる。エンジン４はガソリンエンジンでもよいしディーゼルエンジンでもよい。モータ６は発電機及び発動機の双方として動作可能なものであればよい。自動変速機８は有段式でもよいし無段式でもよい。また、自動変速機８はトルクコンバータ式でもよいし湿式多板クラッチ式でもよい。
【００１１】
走行制御装置１０は、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリとを有するＥＣＵである。メモリに記憶されているプログラムがプロセッサで実行されることで、ＥＣＵには様々な機能が実現される。その機能には、少なくともシステム効率算出部１２としての機能と、動作点設定部１４としての機能が含まれる。
【００１２】
システム効率算出部１２は、センサ等の情報取得手段から入力される各種情報に基づいて、車両全体としてのシステム効率を常に計算している。図２は、システム効率の算出式を示す図である。システム効率は、少なくとも熱効率、電気系効率、及び駆動系効率の関数で表される。電気系効率には、モータ損失、インバータ損失、充放電損失等の損失が含まれる。駆動系効率には、例えば自動変速機８がトルクコンバータ式の有段変速機の場合、トルコン伝達効率と変速機損失が含まれる。システム効率算出部１２は、図２に示す関数で表されるシステム効率をパワートレイン２のパワーフローに基づいて計算する。
【００１３】
以下、ワンモータパラレルハイブリッドシステム（１ＭＨＶシステム）を例にとってシステム効率の具体的な計算方法について説明する。１ＭＨＶシステムの場合、システム効率は、エンジン４とモータ６の合算効率と自動変速機８の効率との積となる。このうち、エンジン４とモータ６の出力比率に依存するのは、エンジン４とモータ６の合算効率である。ゆえに、以下では、自動変速機８の効率を固定して、システム効率をエンジン４とモータ６の合算効率ηＥＭに置き換えて説明する。
【００１４】
図３は、１ＭＨＶシステムにおける充電時のパワーフローを示す図である。図中、実線矢印で示すフローが充電時のパワーフローである。バッテリ５への充電時は、エンジンパワーがモータ６とタイヤ７に伝わるため、出力パワーは駆動パワーＰｏｕｔと電気パワーＰｂであり、投入パワーは燃料タンク３から得た燃料パワーＰｆである。ただし、電気パワーＰｂはそのうちに駆動パワーＰ’ｍとして使われるため、図中に点線矢印で示す放電時のパワーフローにおける損失も考慮する必要がある。以上より、充電時におけるエンジン４とモータ６の合算効率ηＥＭは式１で表すことができる。
【数１】
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【００１５】
式１をエンジンパワーＰｅとモータパワーＰｍと各ユニットの効率を使って書き換えることにより、充電時における合算効率ηＥＭは式２で表すことができる。なお、式２において、ηｅはエンジン４の効率、ηｂは充電時のバッテリ５の効率、η’ｂは放電時のバッテリ５の効率、ηｍは発電時のモータ６の効率、η’ｍは発動時のモータ６の効率である。
【数２】
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【００１６】
図４は、１ＭＨＶシステムにおける放電時のパワーフローを示す図である。図中、実線矢印で示すフローが放電時のパワーフローである。バッテリ５からの放電時は、エンジンパワーとモータパワーがタイヤ７に伝わるため、出力パワーは駆動パワーＰｏｕｔであり、投入パワーは燃料パワーＰｆと電気パワーＰｂである。ただし、電気パワーＰｂを溜めるときには燃料パワーＰｆを必要とするため、図中に点線矢印で示す充電時のパワーフローにおける損失も考慮する必要がある。以上より、放電時におけるエンジン４とモータ６の合算効率ηＥＭは式３で表すことができる。
【数３】
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【００１７】
式３をエンジンパワーＰｅとモータパワーＰｍと各ユニットの効率を使って書き換えることにより、放電時における合算効率ηＥＭは式４で表すことができる。なお、式４において、ηｅは放電時のエンジン４の効率、η’ｅは充電時のエンジン４の効率、ηｂは放電時のバッテリ５の効率、η’ｂは充電時のバッテリ５の効率、ηｍは発動時のモータ６の効率、η’ｍは発電時のモータ６の効率である。
【数４】
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【００１８】
図５は、上記式２及び式４を用いて算出した合算効率ηＥＭの算出結果の一例を示す図である。合算効率ηＥＭはモータの出力比率によって変化する。モータ６の出力比率は、エンジン出力とモータ出力との和であるシステム出力に対するモータ出力の比で定義される。システム効率算出部１２は、モータ６の出力比率が負の値となる充電時は式２で合算効率ηＥＭを計算し、モータ６の出力比率が正の値となる放電時は式４で合算効率ηＥＭを計算する。なお、モータ６の出力比率に代えて、エンジン４の出力比率を用いることもできる。
【００１９】
システム効率算出部１２は、エンジン４及びモータ６の合算効率ηＥＭに自動変速機８の効率を乗算することによってシステム効率を算出する。自動変速機８の効率は、自動変速機８の動力伝達形態によって変化する。例えば、自動変速機８がトルクコンバータ式の有段変速機の場合、ギア段とロックアップのオン／オフとによって効率が変化する。このため、システム効率算出部１２は、自動変速機８の全ての動力伝達形態について、モータ６の出力比率（或いは、エンジン４の出力比率）の取り得る値毎にシステム効率を算出する。
【００２０】
上記のように、システム効率算出部１２では、自動変速機８の動力伝達形態とモータ６の出力比率との全ての組み合わせについて常にシステム効率が算出されている。動作点設定部１４は、自動変速機８の動力伝達形態とモータ６の出力比率との組み合わせの中からシステム効率を最大にする組み合わせを探索し、探索で得られた組み合わせに基づいてパワートレイン２の動作点を設定する。具体的には、動作点設定部１４は、動力伝達形態ごとに合算効率ηＥＭが最大になるモータ６の出力比率を探索し、次に、全ての動力伝達形態の中で最大のシステム効率が得られる動力伝達形態を選択する。
【００２１】
以下、システム効率が最大になるモータ６の出力比率の探索ロジックについて図６に示すフローチャートに基づき図７を参照しながら説明する。
【００２２】
最初に、ステップＳ１では、各種条件からモータ６の出力比率（以下、Ｒと表記する）の探索範囲を決定する。各種条件はＲが採りうる範囲を限定する条件であり、例えば、バッテリ５のＳＯＣや各部品のハードクライテリア等の制約が含まれる。
【００２３】
次に、ステップＳ２では、Ｒの探索範囲の一番外側の２点（図７中のＡ点及びＢ点）における傾きを算出する。図７にはＲと合算効率ηＥＭとの関係が平面上に表されている。図７に示す例では、Ｒの探索範囲の一番外側の２点はＡ点及びＢ点であるので、Ａ点に接する直線の傾きと、Ｂ点に接する直線の傾きとをそれぞれ算出する。
【００２４】
次に、ステップＳ３では、ステップＳ２で算出した一番外側の２点の傾きの符号の組み合わせについて判定する。符号の組み合わせには、負と負、正と正、正と負の３つの組み合わせがある。
【００２５】
符号の組み合わせが負と負の場合、ステップＳ４において、最も負側の点におけるＲを合算効率ηＥＭが最大となるＲとして決定し、探索を終了する。符号の組み合わせが正と正の場合、ステップＳ５において、最も正側の点におけるＲを合算効率ηＥＭが最大となるＲとして決定し、探索を終了する。
【００２６】
符号の組み合わせが正と負の場合、ステップＳ６において、２点間のＲの差ΔＲを算出する。図７に示す例は、Ａ点の傾きが正でB点の傾きが負であるので、このケースに当てはまる。
【００２７】
次に、ステップＳ７において、ステップＳ６で算出したΔＲが一定値以下かどうか判定する。ΔＲが一定値以下であるならば、ステップＳ８において、２点の中点におけるＲを合算効率ηＥＭが最大となるＲとして決定し、探索を終了する。
【００２８】
ステップＳ６で算出したΔＲが一定値より大きい場合、ステップＳ９において、２点の中点における傾きを算出する。図７に示す例では、Ａ点とＢ点の中点はＣ点であり、Ｃ点の傾きは正である。
【００２９】
次に、ステップＳ１０において、３点（外側の２点とその中点）の傾きの符号の組み合わせについて判定する。３点の傾きの符号の組み合わせには、正と負と負、正と正と負、正とゼロと負の３つの組み合わせがある。
【００３０】
３点の傾きの符号の組み合わせが正と負と負の場合、及び、正と正と負の場合、ステップＳ１１において、外側の２点を内側に寄せていく処理を行う。そして、２点の中点の符号が正から負へ或いは負から正へ変わったとき、２点の移動を停止してそのときのΔＲを算出する。
【００３１】
次に、ステップＳ１３では、ステップＳ１２で算出したΔＲが一定値以下かどうか判定する。ΔＲが一定値よりも大きい場合、ステップＳ９に戻って２点の中点における傾きを算出する。そして、ステップＳ１０において、外側の２点とその中点の傾きの符号の組み合わせについて再び判定する。
【００３２】
３点の傾きの符号の組み合わせが正と負と負、或いは、正と正と負の場合、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ９、及びＳ１０の処理を繰り返す。ただし、ステップＳ１３において、ΔＲが一定値以下になった場合、ステップＳ１４において、２点の中点におけるＲを合算効率ηＥＭが最大となるＲとして決定し、探索を終了する。
【００３３】
また、ステップＳ１０において、３点の符号の組み合わせが正とゼロと負の場合、傾きがゼロとなる点におけるＲを合算効率ηＥＭが最大となるＲとして決定し、探索を終了する。
【００３４】
動作点設定部１４は、上記探索ロジックにしたがい合算効率ηＥＭを最大にするＲの探索を全ての動力伝達形態について行う。そして、各動力伝達形態における自動変速機８の効率を踏まえて、全ての動力伝達形態の中で最大のシステム効率が得られる動力伝達形態を選択する。動作点設定部１４は、システム効率を最大にする自動変速機８の動力伝達形態とモータ６の出力比率との組み合わせに基づいてパワートレイン２の動作点を設定する。
【００３５】
図８は、自動変速機８として有段変速機を備える車両における動作点の探索のイメージを示す図である。全てのギア段とロックアップのオン／オフとの組み合わせの中で、最大のシステム効率が得られる組み合わせが自動変速機８の動作点として設定される。そして、設定した自動変速機８の動作点のもとでシステム効率が最大になるモータ６のトルク及び回転数がモータ６の動作点として設定される。モータ６の動作点が決まれば、エンジン８の動作点は駆動系の運動方程式を用いて算出することができる。
【００３６】
図９は、自動変速機８として無段変速機を備える車両における動作点の探索のイメージを示す図である。無段変速機では、例えば、モータ６の回転数を固定して合算効率ηＥＭが最大になるモータ６の出力比率を探索し、全てのモータ６の回転数の中で最大のシステム効率が得られる回転数とモータ６の出力比率との組み合わせに基づいてパワートレイン２の動作点が設定される。
【００３７】
最後に、本実施の形態に係るハイブリッド車両の走行制御装置１０の効果の一例について図１０を用いて説明する。図１０には、上段から順に、パワートレイン２の駆動パワー、モータ６の出力比率、システム効率、燃料消費量の時間変化が描かれている。モータ６の出力比率、システム効率、及び燃料消費量の時間変化を示す各チャートにおいて、実線は本実施の形態による時間変化を示し、点線は比較例による時間変化を示している。比較例では、モータ６の出力比率は常に０．５に固定されている。本実施の形態によれば、システム効率が最大になるようにモータ６の出力比率を逐次計算しているので、比較例のようにモータ６の出力比率を単純に固定する場合に比較して、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
２  パワートレイン
３  燃料タンク
４  エンジン
５  バッテリ
６  モータ
７  タイヤ
８  自動変速機
１０  走行制御装置
１２  システム効率算出部
１４  動作点設定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019155966.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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