(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動運転制御モード及び手動運転制御モードを備えた車両を制御する車両制御装置であって、
前記車両の速度が所定速度以下であり、且つ目標駆動トルクが所定範囲内である場合に、内燃機関及び回転電機をシャットダウンして惰性走行運転を実施する惰行運転制御手段と、
前記自動運転制御モードの場合において、前記手動運転制御モードの場合と比べて、前記所定速度を高くする又は前記所定範囲を広くする調整手段と
を備えることを特徴とする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両を制御する車両制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された車両の制御装置によれば、車速を目標車速に維持するクルーズコントロール時に、車速が定常走行管理範囲内であることを条件として電動機の出力が略ゼロとされ、積極的に惰性走行が行われる。従って、運動エネルギを車両走行に有効利用することができ、クルーズコントロール時の燃費の向上を図ることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３９６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の燃費向上を図る観点からすれば、惰性走行を実施する機会をできるだけ多くすることが好ましい。よって、上述した自動運転制御時だけでなく、手動運転制御時にも惰性走行を実施することができれば、より燃費を向上させることができると考えられる。しかしながら、手動運転時には加速タイミングが運転者の操作に依存しているため、惰性走行が開始されることにより、運転者に違和感を生じさせてしまうおそれがある。即ち、惰性走行により燃費を向上させることができたとしても、運転者の意図しない車速の変化によりドライバビリティが低下してしまうという技術的問題点が生ずる。
【０００５】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、ドライバビリティを低下させることなく、燃費を向上させることが可能な車両制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る車両制御装置は、自動運転制御モード及び手動運転制御モードを備えた車両を制御する車両制御装置であって、前記車両の速度が所定速度以下であり、且つ目標駆動トルクが所定範囲内である場合に、内燃機関及び回転電機をシャットダウンして惰性走行運転を実施する惰行運転制御手段と、前記自動運転制御モードの場合において、前記手動運転制御モードの場合と比べて、前記所定速度を高くする又は前記所定範囲を広くする調整手段とを備える。
【０００７】
本発明に係る車両は、動力源としてガソリンエンジン等の内燃機関、及びモータジェネレータ等の回転電機を備えるハイブリッド車両であり、走行モードとして、自動運転制御モード及び手動運転制御モードを備えている。具体的には、本発明に係る車両は、例えば先行車両等の車速に応じて自動的に車速を調整する自動運転制御モードと、運転者の操作により車速を調整する手動運転モードとを相互に切り替え可能に構成されている。
【０００８】
本発明に係る車両制御装置は、上述した車両を制御する装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。
【０００９】
本発明に係る車両制御装置の動作時には、惰行運転制御手段により、車両の速度が所定速度以下であるか否か、及び目標駆動トルクが所定範囲内であるか否かが判定される。なお、ここでの「所定速度」とは、車両の速度が惰性走行を実施可能な程度に低いことを判定するために予め設定される閾値であり、「所定範囲」とは、車両の目標駆動トルクが惰性走行を実施可能な値であるか否かを判定するために予め設定される閾値である。具体的には、所定速度及び所定範囲は、例えば惰性走行を実施することで効率的に燃費の向上が図れる状況であるか、或いは惰性走行を実施することで不都合が生じない状況であるかを判定可能な値として設定される。
【００１０】
惰行運転制御手段は、車両の速度が所定速度以下であり、且つ目標駆動トルクが所定範囲内である場合に、内燃機関及び回転電機をシャットダウンして惰性走行運転を実施する。なお、ここでの「シャットダウン」とは、エンジンに対する燃料供給を停止する、又は回転電機を電気的に駆動するインバータ等の電力制御デバイスの稼動を停止させることを意味している。従って、エンジン及び回転電機をシャットダウンさせることにより、車両の燃料消費及び電力消費を低減することができ、燃費の向上を図ることができる。
【００１１】
上述した惰性走行の実施に関して、本発明に係る車両制御装置では特に、調整手段により、所定速度及び所定範囲の少なくとも一方が調整される。即ち、調整手段は、惰性走行の実施条件を変更する。具体的には、調整手段は、車両が自動運転制御モードの場合には、手動運転制御モードの場合と比べて、所定速度を高くする又は所定範囲を広くする。言い換えれば、調整手段は、車両が手動運転制御モードの場合には、自動運転制御モードの場合と比べて、所定速度を低くする又は所定範囲を狭くする。これにより、自動運転制御モードでは惰性走行が実施され易く、手動運転制御モードでは惰性走行が実施され難くなる。
【００１２】
惰性走行は上述したように燃費を向上させる効果があるため、できるかぎり実施される機会が多いことが好ましい。よって、自動運転制御モードの場合にも、手動運転制御モードの場合にも適宜惰性走行が実施されることが好ましい。しかしながら、手動運転制御モードで走行している場合には、車両の加速タイミングが運転者の操作に依存しているため、惰性走行が開始されることにより、運転者に違和感を生じさせてしまうおそれがある。即ち、運転者の意図しない車速の変化によりドライバビリティが低下してしまうおそれがある。
【００１３】
しかるに本発明では上述したように、手動運転制御モードの場合には、自動運転制御モードの場合と比べて、惰性走行が実施され難くなる。従って、手動運転制御モード時に惰性走行が実施されることに起因して、ドライバビリティが低下してしまうことを抑制できる。なお、手動運転制御モードであっても、車両の速度が十分に低い、或いは目標駆動トルクが極めて適切な範囲内にある場合には惰性走行が実施されるため、燃費向上効果も相応に得られる。
【００１４】
一方で、自動運転制御モードの場合には、手動運転制御モードの場合と比べて、惰性走行が実施され易くなる。従って、自動運転制御モードでは、惰性走行の実施機会が増加し、結果として効果的に燃費を向上させることができる。
【００１５】
以上説明したように、本発明に係る車両制御装置によれば、走行モードに応じて惰性走行の実施条件が変更されるため、惰性走行を実施した場合に発生し得る不都合を回避しつつ、好適に燃費を向上させることが可能である。
【００１６】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】実施形態に係るハイブリッド駆動装置の概略構成図である。
【図３】惰性走行を実施するか否かを判定する処理を示すフローチャートである。
【図４】惰性走行の実施条件を変更する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の各種実施形態について説明する。
【００１９】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両１の構成について説明する。ここに図１は、実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００２０】
図１において、ハイブリッド車両１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１００、ＰＣＵ（Power Control Unit）２０、バッテリ３０及びハイブリッド駆動装置１０を備えた、本発明に係る「車両」の一例である。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する「惰性走行実施判定処理」及び「惰性走行実施条件変更処理」を実行することができる。
【００２２】
ＰＣＵ２０は、バッテリ３０から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３０に供給可能に構成された不図示のインバータ２２を含み、バッテリ３０と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ３０を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された制御ユニットである。ＰＣＵ２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００２３】
バッテリ３０は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な二次電池ユニットである。バッテリ３０は、例えばリチウムイオンバッテリセル等の単位電池セルが複数直列に接続された構成を有している。
【００２４】
尚、図示は省略するが、ハイブリッド車両１は、ハイブリッド車両１の各種状態量を検出する各種センサを備えている。例えば、この各種センサとは、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出する車速センサ、アクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出するアクセル開度センサ、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキペダルセンサ、バッテリ１２の温度を検出バッテリ温度センサ、バッテリ１２のＳＯＣを検出するＳＯＣセンサ等を含む。これら各センサは、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された各種状態量、制御量或いは物理量は、ＥＣＵ１００によって適宜参照される構成となっている。
【００２５】
ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両１のパワートレインである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置１０の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００２６】
ハイブリッド駆動装置１０は、エンジン２００、動力分割機構３００、入力軸４００、駆動軸５００、減速機構６００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）を備える。
【００２７】
エンジン２００は、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能する、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンである。
【００２８】
エンジン２００は、気筒内部に形成された燃焼室で混合気が燃焼した際に生じる爆発力に応じて気筒内部で往復運動を生じるピストンを備える。このピストンの往復運動は、コネクティングロッドを介してクランク軸の回転運動に変換され、クランク軸と連結された入力軸４００から取り出される構成となっている。尚、エンジン２００の詳細な構成は、本発明との関係性が低いため、ここでは省略することとする。また、ここではエンジン２００がガソリンエンジンであるとしたが、本発明に係る「内燃機関」の採り得る実践的態様は多岐にわたる。例えば、本発明に係る「内燃機関」は、燃料種別、気筒配列、気筒数、燃料供給態様、動弁系の構成及び吸排気系の構成等において自由である。
【００２９】
モータジェネレータＭＧ１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた電動発電機である。
【００３０】
モータジェネレータＭＧ２は、モータジェネレータＭＧ１よりも体格の大きい電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えている。
【００３１】
モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備えるが、無論他の構成を有していてもよい。
【００３２】
モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、本発明に係る「回転電機」の一例である。
【００３３】
動力分割機構３００は、相互に差動作用をなす複数の回転要素を備えた公知の遊星歯車機構である。
【００３４】
動力分割機構３００は、中心部に設けられたサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギア（不図示）と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するキャリアＣ１とを備える。
【００３５】
サンギアＳ１は、エンジン２００の出力トルクであるエンジントルクＴｅに対する反力トルクを負担するための反力要素であり、モータジェネレータＭＧ１のロータが固定される出力回転軸に固定されている。従って、サンギアＳ１の回転速度は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ1と等価である。
【００３６】
リングギアＲ１は、動力分割機構３００の出力要素であり、動力分割機構３００の動力出力軸である駆動軸５００に、その回転軸を共有する形で連結されている。尚、駆動軸５００は、デファレンシャル等を介してハイブリッド車両１の駆動輪ＤＷに間接的に連結されている。
【００３７】
キャリアＣ１は、トーションダンパＴＤＰを介してエンジン２００のクランク軸に連結される入力軸４００に、その回転軸を共有する形で連結されており、その回転速度は、エンジン２００の機関回転数ＮＥと等価である。
【００３８】
動力分割機構３００は、上述した構成の下で、エンジン２００から入力軸４００に供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１によってサンギアＳ１及びリングギアＲ１に所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能である。
【００３９】
この際、動力分割機構３００の動作を分かり易くするため、リングギアＲ１の歯数に対するサンギアＳ１の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン２００からキャリアＣ１に対しエンジントルクＴｅを作用させた場合に、サンギアＳ１に作用するトルクＴｅｓは下記（１）式により、また駆動軸５００に現れる直達トルクＴｅｒは下記（２）式により、夫々表される。
【００４０】
Ｔｅｓ＝−Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）・・・（１）
Ｔｅｒ＝Ｔｅ×１／（１＋ρ）・・・（２）
減速機構６００は、駆動軸５００とモータジェネレータＭＧ２との間に介装された、サンギアＳ２、リングギアＲ２、ピニオンギア（不図示）及びキャリアＣ２の各回転要素を備えた遊星歯車機構である。
【００４１】
減速機構６００において、サンギアＳ２は、モータジェネレータＭＧ２のロータに固定された出力回転軸に固定されている。また、キャリアＣ２は、ハイブリッド駆動装置１０の外郭ケースに回転不能に固定されている。更に、リングギアＲ２は、駆動軸５００に連結されている。係る構成において、減速機構６００は、モータジェネレータＭＧ２の回転速度Ｎｍｇ２を、駆動軸５００に対し、各回転要素（ギア）のギア比に応じて定まる減速比に従って減速して伝達することが出来る。
【００４２】
尚、減速機構６００の構成は、モータジェネレータＭＧ２の回転を減速する機構の採り得る一形態に過ぎず、この種の減速機構は実践上多様な形態を有し得る。また、この種の減速機構は、必ずしもハイブリッド駆動装置に備わっておらずともよい。即ち、モータジェネレータＭＧ２は、駆動軸５００に直結されていてもよい。
【００４３】
＜ハイブリッド車両の走行モード＞
上述した本実施形態に係るハイブリッド車両１は、走行モードとして、自動運転制御モード及び手動運転制御モードを備えている。
【００４４】
自動運転制御モードでは、例えば前方を走行する車両との車間距離や、その他の車両周辺情報等に基づいて、ハイブリッド車両１の速度が自動的に（即ち、運転者の操作によらずに）調整される。具体的には、前方車両との車間距離が大きくなった場合には、ハイブリッド車両１が自動的に加速され、前方車両との車間距離が小さくされる。一方で、前方車両との車間距離が小さくなった場合には、ハイブリッド車両１が自動的に減速され、前方車両との車間距離が大きくされる。また、他車線を走行する車両や歩行者、その他の障害物等を検出した場合等において、衝突を回避するための減速が実施されてもよい。
【００４５】
本実施形態に係るハイブリッド車両１は、上述した自動運転制御モードを実現するために、例えば車載カメラ、ミリ波レーダ及び通信装置等（いずれも図示せず）を備えている。
【００４６】
手動運転制御モードでは、通常通り、運転者の操作によってハイブリッド車両１の速度が変化する。具体的には、運転者によるアクセルペダル及びブレーキペダルの操作量に基づいて、ハイブリッド車両１の加減速が実現される。なお、手動運転制御モードにおいても、運転者の操作によらない自動的な速度調整が実施されてもよい。
【００４７】
自動運転制御モードと手動運転制御モードとは、例えば運転者によるスイッチのオンオフ操作等により相互に切り替えられる。ただし、ハイブリッド車両１の走行状態等に基づいて、自動的に自動運転制御モードと手動運転制御モードとが切り替えられてもよい。
【００４８】
本実施形態に係るハイブリッド車両１は更に、自動運転制御モード及び手動運転制御モードでの走行中において、惰性走行を実施することが可能とされている。惰性走行は、エンジン２００及びもモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２をシャットダウンすることにより実現される。惰性走行中は、エンジン２００に対する燃料供給が停止され、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２を電気的に駆動するインバータ等の電力制御デバイスの稼動が停止される。このため、惰性走行を実施することにより、ハイブリッド車両１の燃料消費及び電力消費を低減することができ、燃費の向上を図ることができる。
【００４９】
＜惰性走行実施判定処理＞
以下では、図３を参照して、本実施形態に係る車両制御装置による、惰性走行実施判定処理（即ち、惰性走行を実施するか否かを判定する処理）について説明する。ここに図３は、惰性走行を実施するか否かを判定する処理を示すフローチャートである。
【００５０】
図３において、ハイブリッド車両１の走行時には、車速センサ等において車速が検出されＥＣＵ１００に入力される（ステップＳ１０１）。ＥＣＵ１００では、検出された車速及び、運転者のアクセルペダル操作量或いは自動運転制御における目標車速範囲に基づいて、目標駆動トルクが算出される（ステップＳ１０２）。
【００５１】
続いて、ＥＣＵ１００では、車速が所定閾値以下であるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。そして、車速が所定閾値以下であると判定された場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、目標駆動トルクが所定範囲内であるか否かが判定される（ステップＳ１０４）。なお、車速が所定閾値以下でないと判定された場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、或いは目標駆動トルクが所定範囲内でないと判定された場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、以降の処理は省略される。
【００５２】
一方、目標駆動トルクが所定範囲内でないと判定された場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、惰性走行が実施される。即ち、惰性走行は、ハイブリッド車両１の車速が所定値以下であり、且つ目標駆動トルクが所定範囲内である場合に実施される。このように、所定の条件に基づいて惰性走行を実施すれば、ハイブリッド車両１の燃費を効率的に向上させることができる。
【００５３】
＜惰性走行の問題点＞
惰性走行は上述したように燃費を向上させる効果があるため、できるかぎり実施される機会が多いことが好ましい。ここで、自動運転制御モードにおいては、ハイブリッド車両１の加減速が自動的に実行されているため、惰性走行が実施されたとしても、運転者は殆ど或いは全く違和感を覚えない。しかしながら、手動運転制御モードにおいては、ハイブリッド車両１の加減速タイミングが運転者の操作に依存しているため、惰性走行が開始されるタイミングによっては、運転者に違和感を生じさせてしまうおそれがある。即ち、運転者の意図しない車速の変化によりドライバビリティが低下してしまうおそれがある。
【００５４】
本実施形態に係る車両制御装置は、このような問題点を解決するために、走行モードに応じて惰性走行を実施する条件を変更する。
【００５５】
＜惰性走行実施条件変更処理＞
以下では、図４を参照して、本実施形態に係る車両制御装置による、惰性走行実施条件変更処理（即ち、惰性走行の実施条件を変更する処理）について説明する。ここに図４は、惰性走行の実施条件を変更する処理を示すフローチャートである。
【００５６】
図４において、惰性走行実施条件変更処理が開始されると、先ずハイブリッド車両１の走行モードが自動運転制御モードであるか否かが判定される（ステップＳ２０１）。即ち、走行モードが自動運転制御モードであるのか、或いは手動運転制御モードであるのかが判定される。
【００５７】
走行モードが自動運転制御モードであると判定されると（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、車速に対する惰性走行実施条件である所定閾値が高く設定され（ステップＳ２０２）、目標駆動トルクに対する惰性走行実施条件である所定範囲が広く設定される（ステップＳ２０３）。他方で、走行モードが手動運転制御モードであると判定されると（ステップＳ２０１：ＮＯ）、車速に対する惰性走行実施条件である所定閾値が低く設定され（ステップＳ２０４）、目標駆動トルクに対する惰性走行実施条件である所定範囲が狭く設定される（ステップＳ２０５）。
【００５８】
典型的には、自動運転制御モードでの所定閾値をＡ、所定範囲の下限値をＢ、上限値をＣとし、手動運転制御モードでの所定閾値をＤ、所定範囲の下限値をＥ、上限値をＦとすると、Ａ＞Ｄ、Ｂ＜Ｅ＜Ｆ＜Ｃの関係が成立するように各値が設定される。
【００５９】
上述した条件変更により、自動運転制御モードの場合には、手動運転制御モードの場合と比べて、惰性走行が実施され易くなる。言い換えれば、手動運転制御モードの場合には、自動運転制御モードの場合と比べて、惰性走行が実施され難くなる。よって、手動運転制御モード時に惰性走行が実施されることに起因して、ドライバビリティが低下してしまうことを抑制できる。なお、手動運転制御モードであっても、車速が十分に低い、或いは目標駆動トルクが極めて適切な範囲内にある場合には惰性走行が実施されるため、燃費向上効果も相応に得られる。また、自動運転制御モードでは、惰性走行の実施機会が増加し、結果として効果的に燃費を向上させることができる。
【００６０】
なお、上述した惰性走行の実施条件変更による効果を高めるためには、各走行モードにおける所定閾値及び所定範囲をより適切な値として設定すればよい。具体的には、例えば事前のシミュレーション等により、燃費向上効果が最も高くなるような値や、ドライバビリティの低下を最も抑制できるような値を求めて設定すればよい。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置によれば、走行モードに応じて惰性走行の実施条件が変更される。従って、惰性走行を実施した場合に発生し得る不都合を回避しつつ、好適に燃費を向上させることが可能である。
【００６２】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１  ハイブリッド車両
１０  ハイブリッド駆動装置
２０  ＰＣＵ
３０  バッテリ
１００  ＥＣＵ
２００  エンジン
３００  動力分割機構
４００  入力軸
５００  駆動軸
６００  減速機構
ＤＷ  駆動輪
ＭＧ１、ＭＧ２  モータジェネレータ
ＴＤＰ  トーションダンパ
【図１】
0006330648.tif 000002
【図２】
0006330648.tif 000003
【図３】
0006330648.tif 000004
【図４】
0006330648.tif 000005