(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動軸を駆動するエンジンと、電気エネルギにより前記駆動軸の駆動補助を行うとともに前記駆動軸の運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能を有するモータと、該モータへ電力を供給するとともに該モータから出力される電気エネルギを蓄積する蓄電手段とを備えるハイブリッド車両の運転者に推奨シフト位置を提示するシフト位置提示装置において、
当該車両の高負荷走行状態を検出する高負荷走行検出手段を含み、当該車両の運転状態を検出する車両運転状態検出手段と、
検出した車両運転状態に応じて前記運転者にシフトダウンを推奨するシフトダウン推奨手段とを備え、
前記高負荷走行検出手段は、前記エンジンの負荷を表すパラメータ値が、前記蓄電手段の残容量に応じて設定される閾値を越える高負荷運転状態にあることを条件として、当該車両の高負荷走行状態を検出し、
前記シフトダウン推奨手段は、当該車両が前記高負荷走行状態にあることを条件としてシフトダウンを推奨することを特徴とするシフト位置提示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動変速機を備えたハイブリッド車両の運転者に好ましいシフト位置を推奨する手段を備えたシフト位置提示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジンにより駆動される車両において、エンジンの吸気負圧及びエンジン回転速度を検出し、吸気負圧が負圧閾値より高いとき及び／またはエンジン回転速度が回転速度閾値より高いときに、運転者にシフトアップを推奨する表示を行う一方、エンジン回転速度が極端に低下したときにシフトダウンを推奨する表示を行うシフト位置提示装置が従来より知られている（特公昭６０−４７１２８号公報）。この装置は、燃費の向上を主たる目的として、現在のシフト位置よりギヤ比の高いシフト位置への変更が可能なエンジン運転状態を検出したときに、シフトアップを指示する一方、エンジン回転速度が極端に低下したときはエンジンストールを回避すべくシフトダウンを指示するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置では、登坂走行などの高負荷走行では、シフトアップ指示は出されず、またエンジン回転速度が極端に低下しない限りシフトダウン指示も出されないので、その時点のシフト位置が維持される。
【０００４】
このようなシフト位置提示装置を、内燃エンジンとモータとを動力源とするハイブリッド車両に適用した場合、通常走行時におけるシフトアップ指示を行うことにより、燃費の向上を図ることができる。しかしながら、登坂走行等の高負荷走行では、モータによる駆動力補助が行われるため電力の消費が増加し、バッテリなどの蓄電手段に蓄積した電力が減少して必要なときにモータによる駆動補助ができなくなるおそれが生じる。また蓄電手段の蓄積電力が少なくなると、電力の蓄積を優先する制御が行われるため、駆動補助がさらに実行されにくくなり、通常走行時の走行性能を悪化させる場合もある。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、ハイブリッド車両に適したシフト位置を的確に推奨し、蓄電手段の電力を適正に維持することを可能とするシフト位置提示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、車両の駆動軸を駆動するエンジンと、電気エネルギにより前記駆動軸の駆動補助を行うとともに前記駆動軸の運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能を有するモータと、該モータへ電力を供給するとともに該モータから出力される電気エネルギを蓄積する蓄電手段とを備えるハイブリッド車両の運転者に推奨シフト位置を提示するシフト位置提示装置において、当該車両の高負荷走行状態を検出する高負荷走行検出手段を含み、当該車両の運転状態を検出する車両運転状態検出手段と、検出した車両運転状態に応じて前記運転者にシフトダウンを推奨するシフトダウン推奨手段とを備え、前記高負荷走行検出手段は、前記エンジンの負荷を表すパラメータ値が、前記蓄電手段の残容量に応じて設定される閾値を越える高負荷運転状態にあることを条件として、当該車両の高負荷走行状態を検出し、前記シフトダウン推奨手段は、当該車両が前記高負荷走行状態にあることを条件としてシフトダウンを推奨することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、検出した車両運転状態に応じて高負荷走行状態あることを条件として、当該車両の運転者にシフトダウンが推奨されるので、それに応じて運転者がシフトダウンを実行することにより車両駆動力のエンジン側の負担を増加させてモータの負担を減少させる制御が行われる。その結果モータによる大きな電力消費が継続して蓄電手段の蓄積電力量が極端に減少する事態を回避でき、必要なときにモータによる適切な駆動補助を行うことが可能となる。またエンジンの負荷を表すパラメータが蓄電手段の残容量に応じて設定される閾値を越える高負荷運転状態にあることを条件として、当該車両の高負荷走行状態が検出されるので、蓄電手段の残容量に応じた適切なシフト位置の推奨を行うことが可能となる。
【０００８】
前記高負荷走行検出手段は、前記エンジンが高負荷運転状態にありかつ当該車両がほとんど加速していない状態にあるとき、前記高負荷走行状態と判定することが望ましい。ここで、「車両がほとんど加速していない状態」は、例えば検出した車速と平均車速との偏差（＝車速−平均車速）が所定偏差以下であることにより検出される。これにより、登坂走行などの高負荷走行状態を正確に検出することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるハイブリッド車両の要部の構成を示すブロック図であり、内燃エンジン（以下「エンジン」という）１によって駆動される駆動軸２は、手動変速機４を介して駆動輪５を駆動できるように構成されている。モータ３は、駆動軸２を直接回転駆動できるように配設されており、また駆動軸２の回転による運動エネルギを電気エネルギに変換して出力する回生機能を有する。モータ３は、パワードライブユニット（以下「ＰＤＵ」という）６に接続され、ＰＤＵ６は電流センサ２７を介して蓄電手段としての高圧系バッテリ（静電容量の大きな電気二重層コンデンサを用いてもよい）７に接続されるとともに、降圧器８に接続されている。降圧器８は、高圧系バッテリ７の出力電圧を降圧して、１２Ｖバッテリ９に供給する。１２Ｖバッテリ９の出力は、当該車両の各部の電気装置に供給されるように構成されている。
【００１１】
ＰＤＵ６は、モータ３の制御を行うモータ用電子制御ユニット（以下「ＭＯＴＥＣＵ」という）１１に接続されており、ＭＯＴＥＣＵ１１は、エンジン１の制御及び高圧系バッテリ７の蓄電量を監視してエネルギマネジメントを行うエンジン／マネジメント電子制御ユニット（以下「ＥＮＧ／ＭＧＥＣＵ」という）１０に接続されている。ＭＯＴＥＣＵ１１は、ＰＤＵ６を介してモータ３による駆動、回生の制御を行う。ＥＮＧ／ＭＧＥＣＵ１０には、前記電流センサ２７が接続されており、その検出信号がＥＮＧ／ＭＧＥＣＵ１０に供給される。
【００１２】
エンジン１には、スロットル弁の開度ＴＨＡを検出するスロットル弁開度センサ２１と、エンジン１の吸気管のスロットル弁下流側の絶対圧ＰＢＡを検出する吸気管内絶対圧センサ２２と、エンジン１の回転数（回転速度）ＮＥを検出するエンジン回転数センサ２３と、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン水温センサ２４とが設けられており、これらのセンサの検出信号は、ＥＮＧ／ＭＧＥＣＵ１０に供給される。また、変速機４のシフト位置ＮＧＲを検出するシフト位置センサ２５及び当該車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ２６が設けられており、これらセンサの検出信号がＥＮＧ／ＭＧＥＣＵ１０に供給される。
【００１３】
ＥＮＧ／ＭＧＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory），入出力回路などを備え、上記各センサの検出信号に応じてエンジン１に供給する燃料量等の制御を行うとともに、ＭＯＴＥＣＵ１１を介してモータ３による駆動補助及び回生の制御を行う。より具体的には、エンジン回転数ＮＥ、スロットル弁開度ＴＨＡ、エンジン負荷（ＰＢＡ）、車速ＶＰ等に応じて車速加速時にモータ３による駆動力補助を行い、減速時やクルーズ走行時に回生制御を行う。
【００１４】
ＥＮＧ／ＭＧＥＣＵ１０は、さらに当該車両の運転者にシフト位置の変更を推奨するシフトダウン指示ランプ３１及びシフトアップ指示ランプ３２の点灯制御を行う。シフトダウン指示ランプ３１は、ギヤ比が低くなる方向へシフト位置を変更（例えば４速から３速への変更）することを推奨するためのランプであり、シフトアップ指示ランプ３２は、逆にギヤ比が高くなる方向へシフト位置を変更（例えば３速から４速への変更）することを推奨するためのランプであり、それぞれ例えば図２に示すように運転者の前方に配置される表示部に設けられている。
【００１５】
なお、図２に示す表示部には、シフトダウン指示ランプ３１及びシフトアップ指示ランプ３２の他に、残燃料量表示部、バッテリ残量表示部及び回生／駆動補助表示部が設けられており、周縁部に配置されたＬＥＤ（発光ダイオード）を点灯させることにより表示が行われる。
【００１６】
図３，４は、シフトダウン指示ランプ３１の点灯制御を行うシフトダウン指示ランプ制御処理のフローチャートであり、この処理はＥＮＧ／ＭＧＥＣＵ１０で所定時間毎に実行される。
ステップＳ１１では、当該車両がシフトダウン指示ランプ３１を備える仕様のものであることを「１」で示すシフトダウン指示仕様フラグＦＤＳＩＬが「１」であるか否かを判別し、ＦＤＳＩＬ＝０であるときは、直ちにステップＳ３４（図４）に進む。ＦＤＳＩＬ＝１であるときは、平均車速の算出時間間隔を計時するダウンカウントタイマＴＤＳＩＬＶの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。そしてＴＤＳＩＬＶ＞０であるときは、平均車速ＶＡＶＥＤＳＩＬを算出することなくステップＳ１５に進み、ＴＤＳＩＬＶ＝０となると、該タイマＴＤＳＩＬＶに所定時間ＴＭＤＳＩＬＶ（例えば１秒）をセットしてスタートさせ（ステップＳ１３）、下記式により平均車速ＶＡＶＥＤＳＩＬを算出する（ステップＳ１４）。
ＶＡＶＥＤＳＩＬ＝Ａ×ＶＰ＋（１−Ａ）×ＶＡＶＥＤＳＩＬ
ここでＡは０から１の間の値（例えば０．２５）に設定されるなまし係数、ＶＰは検出した車速の今回値、右辺のＶＡＶＥＤＳＩＬは、平均車速の前回算出値である。
【００１７】
ステップＳ１５では、平均車速ＶＡＶＥＤＳＩＬと、車速ＶＰとの偏差ＤＶＡＶＤＳＩＬ（＝ＶＰ−ＶＡＶＥＤＳＩＬ）を算出し、次いで、図示しない処理で設定され、シフトアップ指示ランプ３２を点灯していることを「１」で示すシフトアップ指示ランプフラグＦＳＩＬＵＰが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。ＦＳＩＬＵＰ＝１であるときは直ちにステップＳ３４に進み、ＦＳＩＬＵＰ＝０であるときは、エンジン水温ＴＷが所定水温ＴＷＤＳＩＬ（例えば６０℃）より高いか否かを判別する（ステップＳ１７）。その結果ＴＷ≦ＴＷＤＳＩＬであるときは、ステップＳ３４に進み、ＴＷ＞ＴＷＤＳＩＬであるときは、ステップＳ２１（図４）に進む。
【００１８】
ステップＳ２１では、車速ＶＰが所定車速ＶＤＳＩＬＬ（例えば１０ｋｍ／ｈ）より高いか否かを判別し、ＶＰ＞ＶＤＳＩＬＬであるときは、エンジン回転数ＮＥが所定高回転数ＮＥＤＳＩＬＨ（例えば３５００ｒｐｍ）より低いか否かを判別し（ステップＳ２２）、ＮＥ＜ＮＥＤＳＩＬＨであるときは、エンジン回転数ＮＥが所定低回転数ＮＥＤＳＩＬＬ（例えば５００ｒｐｍ）より高いか否かを判別し（ステップＳ２３）、ＮＥ＞ＮＥＤＳＩＬＬであるときは、吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定圧ＰＢＤＳＩＬ（例えば７１０ｍｍＨｇ）より高いか否かを判別し（ステップＳ２４）、ＰＢＡ＞ＰＢＤＳＩＬであるときは、スロットル弁開度ＴＨＡが所定開度ＴＨＤＳＩＬ（例えば４０ｄｅｇ）より大きいか否かを判別し（ステップＳ２５）、ＴＨＡ＞ＴＨＤＳＩＬであるときは、ステップＳ１５で算出した偏差ＤＶＡＶＤＳＩＬが所定偏差ＤＶＤＳＩＬ（２ｋｍ／ｈ）より小さいか否かを判別し（ステップＳ２６）、ＤＶＡＶＤＳＩＬ＜ＤＶＤＳＩＬであるときは、シフト位置ＮＧＲが所定シフト位置ＮＧＲＤＳＩＬ（例えば３速）以上であるか否かを判別し（ステップＳ２７）、ＮＧＲ≧ＮＧＲＤＳＩＬであるときは、前回のシフト位置ＮＧＲが今回のシフト位置ＮＧＲ以下であるか否かを判別する（ステップＳ２８）。
【００１９】
そしてステップＳ２１〜Ｓ２８のいずれかの答が否定（ＮＯ）のときは、ステップＳ２９で参照されるダウンカウントタイマＴＤＳＩＬＤＮに所定時間ＴＭＤＳＩＬＤＮ（例えば３秒）をセットしてスタートさせ（ステップＳ３０）、ステップＳ３１でスタートされる遅延制御用のダウンカウントタイマＴＤＳＩＬＤＬの値が０か否かを判別する（ステップＳ３２）。シフトダウン指示ランプ３１が点灯されない限り、タイマＴＤＳＩＬＤＬの値は０であるので、ステップＳ３４に進み、シフトダウン指示ランプ（ＤＳＩＬ）３１をオフ状態として、本処理を終了する。
【００２０】
一方ステップＳ２１〜ステップＳ２８の答が全て肯定（ＹＥＳ）であるとき、すなわち車速ＶＰが所定車速ＶＤＳＩＬＬより高く、かつエンジン回転数ＮＥが所定高回転数ＮＥＤＳＩＬＨと、所定低回転数ＮＥＤＳＩＬＬとの間にあり、かつ吸気管内絶対圧ＰＢＡが所定圧ＰＢＤＳＩＬより高く、しかもスロットル弁開度ＴＨＡが所定開度ＴＨＤＩＳＬより大きい高エンジン負荷状態にあり、かつ車速ＶＰと平均車速ＶＡＶＥＤＳＩＬとの偏差ＤＡＶＤＳＩＬが所定偏差ＤＶＤＳＩＬより小さいほとんど加速していない状態にあり、かつシフト位置ＮＧＲが所定シフト位置ＮＧＲＤＳＩＬより大きい高ギヤ比の状態にあってしかもシフト位置が前回より低いギヤ比に対応する位置に変更されていない（シフトダウンされていない）というＤＳＩＬ点灯条件が満たされたときは、ステップＳ３０でスタートされたタイマＴＤＳＩＬＤＮの値が０であるか否かを判別し（ステップＳ２９）、ＴＤＳＩＬＤＮ＞０である間はシフトダウン指示ランプオフの状態を維持し（ステップＳ３４）、ＴＤＳＩＬＤＮ＝０となると、遅延制御用ダウンカウントタイマＴＤＳＩＬＤＬに所定遅延時間ＴＭＤＳＩＬＤＬ（例えば０．５秒）をセットしてスタートさせ（ステップＳ３１）、シフトダウン指示ランプ３１をオン（点灯）する（ステップＳ３３）。
【００２１】
ステップＳ３１を実行後にＤＳＩＬ点灯条件が不成立となったときは、所定遅延時間ＴＭＤＳＩＬＤＬの間はステップＳ３２からステップＳ３３に進んで、点灯状態を維持し、所定遅延時間ＴＭＤＳＩＬＤＬが経過するとシフトダウン指示ランプ３１が消灯される。
【００２２】
上述したＤＳＩＬ点灯条件は、運転者がアクセルペダルを踏み込んでいるのにほとんど加速していない登坂走行のような高負荷走行状態にあることを条件の１つとしている。すなわち、当該車両が高負荷走行状態にありかつ他の条件（図３，ステップＳ１６，Ｓ１７，図４，ステップＳ２１〜Ｓ２３，Ｓ２７，Ｓ２８）が満たされているときは、シフトダウン指示ランプ３１が点灯されて運転者にシフトダウンが推奨される。そして運転者がシフトダウンを実行することにより、エンジン回転数ＮＥが比較的高い運転状態となってモータ３による駆動力補助の比率が低減され、大電力の持続的消費が防止される。その結果高圧系バッテリ７の蓄電量が極端に少ない状態となることがなく、駆動補助が必要なときにモータ３による十分な駆動補助を得ることができる。
【００２３】
本実施形態では、スロットル弁開度センサ２１、吸気管内絶対圧センサ２２，エンジン回転数センサ２３，エンジン水温センサ２４，シフト位置センサ２５，車速センサ２６並びに図３のステップＳ１２〜Ｓ１７及び図４のステップＳ２１〜Ｓ２８が車両運転状態検出手段に相当し、図４のステップＳ２９〜Ｓ３４及びシフトダウン指示ランプ３１がシフトダウン推奨手段に相当する。より具体的には、図４のステップＳ２４〜Ｓ２６が高負荷走行検出手段に相当する。
【００２４】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、エンジン１の高負荷運転状態を判別するための所定圧ＰＢＤＳＩＬ（図４，ステップＳ２４）及び所定開度ＴＨＤＳＩＬ（同図、ステップＳ２５）を一定値としたが、図５に示すように高圧系バッテリ７の残容量ＳＯＣに応じて設定するようにしてもよい。バッテリ７の残容量ＳＯＣは、バッテリ７に蓄積されている電力量を全容量に対する割合（％）で表したものであり、電流センサ２７の出力を積算する（回生によりバッテリ７に入力される電流をプラスとし、駆動補助のためにバッテリ７から出力される電流をマイナスとして積算する）ことにより算出される。所定圧ＰＢＤＳＩＬ及び所定開度ＴＨＤＳＩＬは、図５に示すように残容量ＳＯＣが大きいほど、大きな値に設定することが望ましい。これにより、残容量ＳＯＣが小さくなるほどより低負荷側でシフトダウン指示ランプ３１が点灯されるようになり、より適切なシフト位置の推奨を行うことが可能となる。
【００２５】
また上述した実施形態では、シフトダウン推奨手段としてシフトダウン指示ランプ３１を用いたが、これに限るものではなく、例えば現在のシフト位置と推奨するシフト位置とを数字で表示するなどしてもよく、あるいは音声による推奨を行ってもよい。
またエンジン負荷を表すパラメータとしては、スロットル弁開度ＴＨＡに代えてアクセルペダルの踏み込み量を用いていてもよい。またシフト位置ＮＧＲは、シフト位置センサではなく、車速ＶＰ及びエンジン回転数ＮＥに応じて検出するようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、検出した車両運転状態に応じて高負荷走行状態あることを条件として、当該車両の運転者にシフトダウンが推奨されるので、それに応じて運転者がシフトダウンを実行することにより車両駆動力のエンジン側の負担を増加させてモータの負担を減少させる制御が行われる。その結果モータによる大きな電力消費が継続して蓄電手段の蓄積電力量が極端に減少する事態を回避でき、必要なときにモータによる適切な駆動補助を行うことが可能となる。またエンジンの負荷を表すパラメータが蓄電手段の残容量に応じて設定される閾値を越える高負荷運転状態にあることを条件として、当該車両の高負荷走行状態が検出されるので、蓄電手段の残容量に応じた適切なシフト位置の推奨を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるシフト位置提示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】シフトダウン指示ランプ及びシフトアップ指示ランプの配置例を示す図である。
【図３】シフトダウン指示ランプの点灯制御を行う処理のフローチャートである。
【図４】シフトダウン指示ランプの点灯制御を行う処理のフローチャートである。
【図５】バッテリの残容量（ＳＯＣ）に応じたエンジン負荷パラメータの閾値の設定手法を示す図である。
【符号の説明】
１  内燃エンジン
２  駆動軸
３  モータ
４  手動変速機
７  高圧系バッテリ（蓄電手段）
１０  エンジン制御／マネジメント電子制御ユニット（車両運転状態検出手段、高負荷走行検出手段、高負荷運転状態検出手段、シフトダウン推奨手段）
２１  スロットル弁開度センサ（車両運転状態検出手段）
２２  吸気管内絶対圧センサ（車両運転状態検出手段）
２３  エンジン回転数センサ（車両運転状態検出手段）
２５  シフト位置センサ（車両運転状態検出手段）
２６  車速センサ（車両運転状態検出手段）
３１  シフトダウン指示ランプ（シフトダウン推奨手段）
【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】
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