(57)【要約】      （修正有）【課題】高速一定走行時において効率よくエンジン及びモータを運転することができ、より確実に燃費を改善することのできるハイブリッド車両の制御装置を提供すること。【解決手段】高速一定走行していると判定された場合に（Ｓ１０）、要求トルクに対しエンジンのみで走行した場合のエネルギ効率ηengineを算出し（Ｓ１１、１２）、当該エンジンのみで走行した場合のエンジントルクを基準とし、当該基準のエンジントルクからモータのアシストトルクの割合を所定トルク毎に増加した場合のエネルギ効率ηassist（Ｓ１３）、及び基準のエンジントルクからモータ３の発電トルクの割合を所定トルク毎に増加した場合のエネルギ効率ηchargeを算出し（Ｓ１４）、算出したエネルギ効率の内最適なエネルギ効率ηbestを選出して（１５）、エンジン及びモータを制御する（Ｓ１６）。【選択図】図４
2015123925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行用駆動源としてのディーゼルエンジン及びモータと、
前記車両の現在から一定時間前までの所定の判定期間内における運転状態から算出される走行履歴情報を記憶する走行履歴記憶部と、
前記走行履歴記憶部に記憶された走行履歴情報に基づき前記車両が走行している走行状況を判定する走行状況判定部と、
前記走行状況判定部により前記車両が高速且つ一定の速度で走行していると判定された場合に、要求トルクに対し前記ディーゼルエンジンのみで走行した場合のエネルギ効率を算出し、当該ディーゼルエンジンのみで走行した場合のエンジントルクを基準として、当該基準のエンジントルクから前記モータのアシストトルクの割合を所定トルク毎に増加した場合のエネルギ効率、及び前記基準のエンジントルクから前記モータの発電トルクの割合を所定トルク毎に増加した場合のエネルギ効率を算出し、前記算出した各エネルギ効率の内最適なエネルギ効率を選出する最適効率選出部と、
前記最適効率選出部で選出された最適なエネルギ効率となるエンジントルク及びモータトルクで前記ディーゼルエンジン及び前記モータを制御する駆動力制御部と、
を備えるハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行駆動源としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンとモータを走行駆動源とするハイブリッド車両において、エンジンの燃費効率を向上させるべく、特許文献１では、要求トルクに対しエンジンは最良燃費線上で運転させ、トルクが不足する場合にはモータによりアシストし、トルクが余る場合にはモータを回生運転させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２１１５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１は、エンジンとして等燃費曲線の間隔が狭く、トルクに対する燃費変化の大きいガソリンエンジンを想定していることから、エンジントルクを最良燃費線上で運転させ、残りのトルクをモータで調節することで燃費効率を改善させることができている。
【０００５】
しかし、例えばディーゼルエンジンの場合は、等燃費曲線の間隔がガソリンエンジンに比べて広く、トルクに対しての燃費悪化率が低いことから、ディーゼルエンジンを備えたハイブリッド車両では特許文献１の技術を適用したとしても、燃費効率の改善効果は小さい。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高速一定走行時において効率よくエンジン及びモータを運転することができ、より確実に燃費を改善することのできるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、車両の走行用駆動源としてのディーゼルエンジン及びモータと、前記車両の現在から一定時間前までの所定の判定期間内における運転状態から算出される走行履歴情報を記憶する走行履歴記憶部と、前記走行履歴記憶部に記憶された走行履歴情報に基づき前記車両が走行している走行状況を判定する走行状況判定部と、前記走行状況判定部により前記車両が高速且つ一定の速度で走行していると判定された場合に、要求トルクに対し前記ディーゼルエンジンのみで走行した場合のエネルギ効率を算出し、当該ディーゼルエンジンのみで走行した場合のエンジントルクを基準として、当該基準のエンジントルクから前記モータのアシストトルクの割合を所定トルク毎に増加した場合のエネルギ効率、及び前記基準のエンジントルクから前記モータの発電トルクの割合を所定トルク毎に増加した場合のエネルギ効率を算出し、前記算出した各エネルギ効率の内最適なエネルギ効率を選出する最適効率選出部と、前記最適効率選出部で選出された最適なエネルギ効率となるエンジントルク及びモータトルクで前記ディーゼルエンジン及び前記モータを制御する駆動力制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記手段を用いる本発明によれば、高速一定走行時において効率よくエンジン及びモータを運転することができ、より確実に燃費を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態における制御装置を備えたハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】走行履歴についての説明図である。
【図３】車両ＥＣＵにおいて実行される走行状況判定制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】車両ＥＣＵにおいて実行される最適効率選出制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】最適効率選出制御についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本実施形態の制御装置が搭載されたハイブリッド車両を示す全体構成図である。
ハイブリッド車両１はいわゆるパラレル型ハイブリッドのトラックとして構成されており、以下の説明では、車両と称する場合もある。
【００１１】
車両１には走行用動力源としてディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２、及び例えば永久磁石式同期電動機のように発電機としても作動可能なモータ３が搭載されている。エンジン２の出力軸にはクラッチ４が連結され、クラッチ４にはモータ３の回転軸を介して自動変速機５の入力側が連結されている。自動変速機５の出力側にはプロペラシャフト６を介して差動装置７が連結され、差動装置７には駆動軸８を介して左右の駆動輪９が連結されている。
【００１２】
自動変速機５は一般的な手動式変速機をベースとしてクラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を自動化したものであり、本実施形態では、前進６速後退１速の変速段を有している。当然ながら、自動変速機５の構成はこれに限るものではなく任意に変更可能であり、例えば手動式変速機として具体化してもよいし、２系統の動力伝達系を備えたいわゆるデュアルクラッチ式自動変速機として具体化してもよい。
【００１３】
モータ３にはインバータ１０を介してバッテリ１１が接続されている。バッテリ１１に蓄えられた直流電力はインバータ１０により交流電力に変換されてモータ３に供給され、モータ３が発生した駆動力は自動変速機５で変速された後に駆動輪９に伝達されて車両１を走行させる（これを力行運転という）。また、例えば車両１の減速時や降坂路での走行時には、駆動輪９側からの逆駆動によりモータ３が発電機として作動する。モータ３が発生した負側の駆動力は制動力として駆動輪９側に伝達されると共に、モータ３が発電した交流電力がインバータ１０で直流電力に変換されてバッテリ１１に充電される（これを回生運転という）。さらに、エンジン２が発生する駆動力によりモータ３を回転させて発電を行い、バッテリ１１を充電することも可能である（これをエンジン発電という）。
【００１４】
このようなモータ３が発生する駆動力は上記クラッチ４の断接状態に関わらず駆動輪９側に伝達され、これに対してエンジン２が発生する駆動力（以下、エンジントルクという）はクラッチ４の接続時に限って駆動輪９側に伝達される。従って、クラッチ４の切断時には、上記のようにモータ３が発生する正側の駆動力（以下、アシストトルクという）又は負側の駆動力（以下、発電トルクという）が駆動輪９側に伝達されて車両１が走行する。また、クラッチ４の接続時には、エンジン２及びモータ３の駆動力が駆動輪９側に伝達されたり、或いはエンジン２の駆動力のみが駆動輪側に伝達されたりして車両１が走行する。
【００１５】
車両ＥＣＵ１３は車両全体を統合制御するための制御回路である。そのために車両ＥＣＵ１３には、アクセルペダル１４の操作量を検出するアクセルセンサ１５、ブレーキペダル１６の踏込操作を検出するブレーキスイッチ１７、車両１の速度を検出する車速センサ１８、エンジン２の回転速度を検出するエンジン回転速度センサ１９、及びモータ３の回転速度を検出するモータ回転速度センサ２０などの各種センサ・スイッチ類が接続されている。
【００１６】
また、車両ＥＣＵ１３には、図示はしないがクラッチ４を断接操作するアクチュエータ、及び自動変速機５を変速操作するアクチュエータなどが接続されると共に、エンジン制御用のエンジンＥＣＵ２２、インバータ制御用のインバータＥＣＵ２３、及びバッテリ１１を管理するバッテリＥＣＵ２４が接続されている。
【００１７】
車両ＥＣＵ１３は、運転者によるアクセル操作量などに基づき車両１を走行させるために必要な要求トルクを算出し、その要求トルクやバッテリ１１のＳＯＣ（充電量：State Of Charge）などに基づき車両１の走行モードを選択する。本実施形態では走行モードとして、エンジン２の駆動力のみを用いて走行するエンジン走行モード、モータ３の駆動力のみを用いて走行するモータ走行モード、及びエンジン２及びモータ３の駆動力を共に用いて走行するハイブリッド走行モード、エンジン２の駆動力を用いての走行を行いつつ、エンジン２の駆動力を用いてモータ３を回転させて発電を行うエンジン発電走行モードが設定されており、その何れかの走行モードを車両ＥＣＵ１３が選択するようになっている。
【００１８】
車両ＥＣＵ１３は選択した走行モードに基づき、要求トルクをエンジン２やモータ３が出力すべきトルク指令値に換算する。例えばハイブリッド走行モードでは要求トルクをエンジン２側及びモータ３側に配分した上で、その時点の変速段に基づきエンジン２及びモータ３のトルク指令値を算出する。また、エンジン走行モードでは要求トルクを変速段に基づきエンジン２へのトルク指令値に換算し、モータ走行モードでは要求トルクを変速段に基づきモータ３へのトルク指令値に換算する。さらにエンジン発電走行モードでは、要求トルクとモータ３による発電に要するトルクとを合わせた値をエンジン２のトルク指令値として算出する。
【００１９】
そして、車両ＥＣＵ１３は選択した走行モードを実行すべく、モータ走行モードでは上記クラッチ４を切断し、エンジン走行モード、ハイブリッド走行モード及びエンジン発電走行モードではクラッチ４を接続した上で、エンジンＥＣＵ２２及びインバータＥＣＵ２３にトルク指令値を適宜出力する。また、車両１の走行中において車両ＥＣＵ１３は、アクセル操作量や車速などに基づき図示しないシフトマップから目標変速段を算出し、この目標変速段を達成すべく、アクチュエータによりクラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を実行する。
【００２０】
一方、エンジンＥＣＵ２２は、車両ＥＣＵ１３において選択された走行モードに基づくトルク指令値を達成するように噴射量制御や噴射時期制御を実行する。例えばエンジン走行モード、ハイブリッド走行モード及びエンジン発電走行モードでは、正側のトルク指令値に対してエンジン２に駆動力を発生させ、負側のトルク指令値に対してエンジンブレーキを発生させる。また、モータ走行モードの場合には、燃料噴射の中止によりエンジン２を停止保持状態、またはアイドル運転状態とする。
【００２１】
また、インバータＥＣＵ２３は、車両ＥＣＵ１３において選択された走行モードに基づくトルク指令値を達成するように、インバータ１０を介してモータ３を駆動制御する。例えばモータ走行モードやハイブリッド走行モードでは、正側のトルク指令値に対してモータ３を力行制御してアシストトルクを発生させ、負側のトルク指令値に対してはモータ３を回生制御して発電トルクを発生させる。また、エンジン走行モードの場合には、モータ３の駆動力を０に制御する。さらにエンジン発電走行モードの場合には、エンジン２の駆動力を受けて発電トルクを発生させる。
【００２２】
また、バッテリＥＣＵ２４は、バッテリ１１の温度、バッテリ１１の電圧、インバータ１０とバッテリ１１との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１１のＳＯＣ（充電量）を算出し、このＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ１３に出力する。
【００２３】
一方、車両ＥＣＵ１３は、車両１が高速一定走行状態にあるときに、最適なエネルギ効率となるエンジントルク及びモータトルクでエンジン及びモータを制御すべく、走行履歴記憶部３１、走行状況判定部３２、最適効率選出部３３を有している。
【００２４】
詳しくは、走行履歴記憶部３１は、車速センサ１８より得られる車両１の車速情報を逐次記憶する。そして、図２の走行履歴の説明図に示すように、現時点から一定時間前までの所定の判定期間内における停車時間割合、判定期間内の平均車速と上限車速又は下限車速との比である速度比、所定変化率以上の加減速時間割合、所定車速以下の低速走行割合、バッテリ１１のＳＯＣの変化幅（ＳＯＣの上昇率及び下降率）、等の走行履歴データ（走行履歴情報）を演算し、逐次更新して記憶する。
【００２５】
走行状況判定部３２は、走行履歴記憶部３１において記憶された走行履歴データに基づき、現在車両１が走行している状況を判定する。具体的には、停車時間割合、速度比、加減速時間割合、低速走行割合について、それぞれ予め定めた閾値と比較することで、高速道路等で車両１が高速且つ略一定の速度で走行しているか（以下、高速一定走行という）を判定する。
【００２６】
最適効率選出部３３は、走行状況判定部３２において、高速一定走行していると判定された場合に、要求トルクに対しエンジン２のみで走行した場合のエネルギ効率ηengineを算出し、当該エンジン２のみで走行した場合のエンジントルクを基準とし、当該基準のエンジントルクからモータ３のアシストトルクの割合を所定トルク毎に増加した場合のエネルギ効率ηassist、及び基準のエンジントルクからモータ３の発電トルクの割合を所定トルク毎に増加した場合のエネルギ効率ηchargeを算出し、算出したエネルギ効率の内最適なエネルギ効率ηbestを選出する。
【００２７】
車両ＥＣＵ１３は、最適効率選出部３３において選出された最適エネルギ効率ηbestとなるエンジントルク及びモータトルクでエンジン２及びモータ３を制御する（駆動力制御部）。
以下、このように構成された車両ＥＣＵ１３において実行される走行状況判定制御及び最適効率選出制御について説明する。
【００２８】
まず、図３には走行状況判定制御ルーチンを示すフローチャートが示されており、以下、同フローチャートに沿って走行状況判定制御について説明する。
車両ＥＣＵ１３は、ステップＳ１として、走行履歴記憶部３１にて走行履歴データを更新する。
【００２９】
次にステップＳ２では、走行状況判定部３２にて、停車時間割合が０であるか否か、即ち図２に示した判定時間内で車両１が停車している時間がないか否かを判定する。
またステップＳ３では、走行状況判定部３２にて、速度比が閾値ａ（１＜ａ）より小であるか否か、即ち判定時間内における車速の変動が一定値未満であるか否かを判定する。
【００３０】
ステップＳ４では、走行状況判定部３２にて、加減速時間割合が閾値ｂ（０＜ｂ＜１）より小であるか否か、即ち判定時間内における加速及び減速が行われている時間が所定時間未満であるか否かを判定する。
さらに、ステップＳ５では、走行状況判定部３２にて、低速走行割合が０であるか否か、即ち判定時間内において所定車速以下の低速での走行が行われていないか否かを判定する。
【００３１】
上記ステップＳ２からＳ５の判定結果が全て真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、走行状況判定部３２は、車両１が高速且つ一定の速度で走行していると判定し、高速一定走行フラグをオン状態とし、当該ルーチンをリターンする。
【００３２】
一方、ステップＳ２からＳ５の判定結果のいずれかが偽（Ｎｏ）である場合は、ステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、走行状況判定部３２は、車両１は高速一定走行を行っていないと判定し、高速一定走行フラグをオフ状態とし、当該ルーチンをリターンする。
【００３３】
続いて、図４には最適効率選出制御ルーチンを示すフローチャートが、図５には（ａ）エンジンの燃費マップ及び（ｂ）エネルギ効率マップが、それぞれ示されており、以下図５を参照しつつ図４のフローチャートに沿って説明する。
まず、車両ＥＣＵ１３は、ステップＳ１０として、高速一定走行フラグがオン状態にあるか否かを判定する。当該判定結果が偽（Ｎｏ）である場合は、最適効率選出制御は行わないため、当該ルーチンをリターンする。一方、当該判定結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ１１に進む。
【００３４】
ステップＳ１１では、最適効率選出部３３において、図５（ａ）に示すエンジン２の燃費マップから、現在の車速を維持する要求トルクとエンジン回転速度に対して、エンジン単体で走行した場合、即ちエンジン走行モードでの運転ポイントＰengineを算出する。燃費マップは図５（ａ）に示すように等高線状に示されており、運転ポイントが白抜き矢印の向きに向かうにつれ燃費がよくなることを示している。そして、図５（ａ）には最大エンジントルク曲線も示されている。
【００３５】
さらにステップＳ１２において、最適効率選出部３３は、図５（ａ）及び図５（ｂ）のエネルギ効率マップに示すように、エンジン単体での運転ポイントＰengineにおけるエネルギ効率ηengineを算出する。なお、エネルギ効率ηは、出力される有効な仕事量／投入される燃料量またはエネルギ量、として計算される。
【００３６】
続いて、ステップＳ１３において、最適効率選出部３３は、エンジン２の運転ポイントＰengineにおけるエンジントルクを基準として、ハイブリッド走行モードでモータ３のアシストトルク（正のトルク）の割合を所定トルク毎に増加した場合のエネルギ効率ηassistを算出する。なお、当該アシストトルクはモータ３が出力可能な最大トルクに到達するまで算出する。
【００３７】
また、ステップＳ１４において、最適効率選出部３３は、エンジン２の運転ポイントＰengineにおけるエンジントルクを基準として、エンジン発電走行モードでモータ３の発電トルク（負のトルク）の割合を所定トルク毎に増加した場合のエネルギ効率ηchargeを算出する。なお、当該発電トルクについてもモータ３が出力可能な最大トルクに到達するまで算出する。
【００３８】
なお、上記ステップＳ１２からＳ１４においては、現在の車速を維持するのに選択可能な変速段毎に各エネルギ効率ηengine、ηassist、ηchargeを算出する。
そして、ステップＳ１５において、最適効率選出部３３は、上記ステップＳ１２からＳ１４で算出した各エネルギ効率ηengine、ηassist、ηchargeのうち最も効率の良い最適エネルギ効率ηbestを選出する。
【００３９】
続くステップＳ１６では、車両ＥＣＵ１３が上記ステップＳ１５で選出された最適エネルギ効率ηbestを満たす運転ポイントＰbestでのエンジントルク及びモータトルクをエンジンＥＣＵ２２及びインバータＥＣＵ２３へのトルク指令値として出力することで、エンジン２及びモータ３を制御する。また必要に応じて、変速機５を変速する。
【００４０】
このように、エンジン単体でのエネルギ効率ηengine、モータ３でアシストした場合のエネルギ効率ηassist、モータ３を発電した場合のエネルギ効率ηchargeをそれぞれ算出し、その中から最適なエネルギ効率ηbestを選出することで、エンジン効率とモータ効率を考慮した最適な運転ポイントＰbestで運転することができる。
【００４１】
このようなことから本実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置は、高速一定走行時において効率よくエンジン及びモータを運転することができ、より確実に燃費を改善することができる。
以上で本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
【００４２】
上記実施形態では、走行状況判定部３２において、走行履歴データとして停車時間割合、速度比、加減速時間割合、低速走行割合を用いて走行状況を判定しているが、走行状況を判定するのに用いる走行履歴データはこれに限られるものではない。
【符号の説明】
【００４３】
２    エンジン
３    モータ
１１  バッテリ
１３  車両ＥＣＵ
２２  エンジンＥＣＵ（駆動力制御部）
２３  インバータＥＣＵ
３１  走行履歴記憶部
３２  走行状況判定部
３３  最適効率選出部
【図１】
2015123925.tif 000003
【図２】
2015123925.tif 000004
【図３】
2015123925.tif 000005
【図４】
2015123925.tif 000006
【図５】
2015123925.tif 000007