(57)【要約】【課題】比較的小さい勾配の下り勾配路の走行におけるエネルギを有効に利用すること。【解決手段】本発明のハイブリッド自動車１は、所定の勾配以下の下り勾配路を走行する場合、エンジン１１が所定の効率で駆動できるように、電動発電機１２を発電機として駆動させ、その結果得られた電力をバッテリ１４に充電させる制御装置１０を有する構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、電動発電機と、前記電動発電機に電力を供給するバッテリと、を有し、前記エンジンによる走行、前記電動発電機による走行、または前記エンジンと前記電動発電機とが協働することによる走行のいずれかの走行モードが選択可能であり、前記電動発電機が発電する電力を前記バッテリに充電可能であるハイブリッド自動車において、
所定の勾配以下の下り勾配路を走行する場合、前記エンジンが所定の効率で駆動できるように、電動発電機を発電機として駆動させ、その結果得られた電力を前記バッテリに充電させる制御手段を有する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、走行区間内にある前記所定の勾配以下の下り勾配路の位置の情報を地図情報を参照して特定する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項３】
エンジンと、電動発電機と、前記電動発電機に電力を供給するバッテリと、を有し、前記エンジンによる走行、前記電動発電機による走行、または前記エンジンと前記電動発電機とが協働することによる走行のいずれかの走行モードが選択可能であり、前記電動発電機が発電する電力を前記バッテリに充電可能であるハイブリッド自動車の制御装置が実行するエンジン効率制御方法において、
所定の勾配以下の下り勾配路を走行する場合、前記エンジンが所定の効率で駆動できるように、電動発電機を発電機として駆動させ、その結果得られた電力を前記バッテリに充電させる制御ステップを有する、
ことを特徴とするエンジン効率制御方法。
【請求項４】
請求項３記載のエンジン効率制御方法において、
前記制御ステップは、走行区間内にある前記所定の勾配以下の下り勾配路の位置の情報を地図情報を参照して特定するステップを有する、
ことを特徴とするエンジン効率制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド自動車およびエンジン効率制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車は、エンジンと、電動発電機と、電動発電機に電力を供給するバッテリと、を有し、エンジンによる走行、電動発電機による走行、またはエンジンと電動発電機とが協働する走行のいずれかの走行モードが選択可能である。
【０００３】
また、ハイブリッド自動車は、電動発電機が発電する電力をバッテリに充電することができる（たとえば特許文献１参照）。たとえば、下り勾配路を走行する場合、車輪の回転力によって電動発電機が回生発電を行い、その結果得られた電力がバッテリに充電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１６２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トラックやバスなどの大型車両は、走行抵抗が乗用車などに比べると大きいため、下り勾配路を走行する場合でも、下り勾配路の勾配が小さい場合、エンジンによる加速を行わないと、車両は定速で走行できないことがある。たとえば高速道路において、下り勾配１％を８０ｋｍ／ｈで走行するにはエンジンによる加速が必要となる。しかしながら、このときのエンジンのトルクは、小さいトルクとなり、エンジンの効率が悪い領域でのエンジン走行となる。すなわち大型車両では、勾配が小さい下り勾配路を走行する場合、回生発電も行われず、また効率の悪い領域でのエンジン走行が強いられることがある。
【０００６】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、小さい勾配の下り勾配路の走行時においてもエンジンの効率を最適にする制御を行うことができるハイブリッド自動車およびエンジン効率制御方法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】
【０００７】
本発明は、エンジンと、電動発電機と、電動発電機に電力を供給するバッテリと、を有し、エンジンによる走行、電動発電機による走行、またはエンジンと電動発電機とが協働することによる走行のいずれかの走行モードが選択可能であり、電動発電機が発電する電力をバッテリに充電可能であるハイブリッド自動車において、所定の勾配以下の下り勾配路を走行する場合、エンジンが所定の効率で駆動できるように、電動発電機を発電機として駆動させ、その結果得られた電力をバッテリに充電させる制御手段を有するものである。
【０００８】
たとえば、制御手段は、走行区間内にある所定の勾配以下の下り勾配路の位置の情報を地図情報を参照して特定することができる。
【０００９】
本発明の他の観点は、エンジンと、電動発電機と、電動発電機に電力を供給するバッテリと、を有し、エンジンによる走行、電動発電機による走行、またはエンジンと電動発電機とが協働することによる走行のいずれかの走行モードが選択可能であり、電動発電機が発電する電力をバッテリに充電可能であるハイブリッド自動車の制御装置が実行するエンジン効率制御方法において、所定の勾配以下の下り勾配路を走行する場合、エンジンが所定の効率で駆動できるように、電動発電機を発電機として駆動させ、その結果得られた電力をバッテリに充電させる制御ステップを有するものである。
【００１０】
たとえば、制御ステップは、走行区間内にある所定の勾配以下の下り勾配路の位置の情報を地図情報を参照して特定するステップを有することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小さい勾配の下り勾配路の走行時においてもエンジンの効率を最適にする制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車の要部ブロック構成図である。
【図２】エンジンの効率と回転速度とトルクとの関係を示す図である。
【図３】図２においてエンジンの動作点が引き上げられる状態を示す図である。
【図４】図１の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】一例として所定の走行区間における路面勾配と燃料消費量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車１の要部構成を図１を参照しながら説明する。
【００１４】
ハイブリッド自動車１は、図１に示すように、制御装置１０、エンジン１１、電動発電機１２、インバータ１３、バッテリ１４、クラッチ１５、変速機１６、プロペラシャフト１７、ディファレンシャルギア１８、駆動輪１９、およびスタータ２０を有して構成されている。
【００１５】
このような構成を有するハイブリッド自動車１は、エンジン１１による走行（エンジン走行モード）、電動発電機１２による走行（電動走行モード）、エンジン１１と電動発電機１２とが協働する走行（ハイブリッド走行モード）のいずれかの走行モードが選択可能であり、減速中または所定の勾配を超える下り勾配路を走行中には、駆動輪１９の回転力により電動発電機１２を発電機として動作させてバッテリ１３に充電（回生）が可能である。また、ハイブリッド自動車１は、エンジン走行モードで走行中には、電動発電機１２をエンジン１１の動力によって発電機として動作させてバッテリ１３に充電が可能である。
【００１６】
エンジン１１は、ガソリン、軽油、またはＣＮＧ(Compressed Natural Gas)などを燃料とする内燃機関である。なお、適用が可能であれば、エンジン１１を内燃機関に限定するものではない。
【００１７】
電動発電機１２は、バッテリ１４から供給される電力によって、ハイブリッド自動車１の走行用の動力を発生する。また、電動発電機１２は、他からの動力によって駆動されることで、バッテリ１４に充電を行う発電機としても動作する。ここで電動発電機１２を発電機として動作させる動力としては、たとえば、エンジン１１の動力である。その他にもハイブリッド自動車１の減速時や所定の勾配を超える下り勾配路の走行中などに、駆動輪１９の回転がディファレンシャルギア１８およびプロペラシャフト１７を介して電動発電機１２に伝達されることでも電動発電機１２は発電機として動作する。
【００１８】
インバータ１３は、バッテリ１４の直流電力を３相交流電力に変換して電動発電機１２に供給する。また、インバータ１３は、電動発電機１２が発電機として動作する際には、電動発電機１２が発電する３相交流電力を直流電力に変換してバッテリ１４に供給する整流器としても動作する。
【００１９】
バッテリ１４は、電動発電機１２に電力を供給すると共に、電動発電機１２が発電機として動作する際には、電動発電機１２が発電した電力によって充電される。
【００２０】
クラッチ１５は、エンジン１１の出力軸と変速機１６の入力軸とを接断する。エンジン１１のみによるエンジン走行モードおよびエンジン１１と電動発電機１２とが協働するハイブリッド走行モードの場合、クラッチ１５は接続されている。また、エンジン１１により電動発電機１２を発電機として動作させる場合も、クラッチ１５は接続されている。
【００２１】
変速機１６は、たとえばAMT(Automated Manual Transmission)と呼ばれるものであり、ハイブリッド自動車１の走行中には、車速や要求トルクなどに応じて自動的に変速が行われる機械式の変速装置である。
【００２２】
制御装置１０は、エンジン１１、電動発電機１２、インバータ１３、バッテリ１４、クラッチ１５、およびスタータ２０の動作を制御する。なお、実際には、エンジン１１、電動発電機１２、インバータ１３、バッテリ１４、およびクラッチ１５に、それぞれ個別のＥＣＵ(Electric Control Unit)が配置され、これらが互いにＣＡＮ(Controller Area Network)通信を行いながら協働して制御を実施している場合があるが、ここでは１つの制御装置１０として説明する。
【００２３】
ここで、制御装置１０が行う制御について、その概略を説明する。ハイブリッド自動車１は、大型のトラックやバスを想定している。このような大型の車両は、走行抵抗が乗用車等に比べると大きく、下り勾配路であっても、所定の勾配以下の緩い下り勾配路では、エンジンによる加速を行わないと定速で走行できないことがあるが、このときのエンジントルクは、比較的小さい。
【００２４】
図２は、エンジン１１の効率と回転速度との関係においてエンジン効率の良い領域の一例としての領域Ａ１ａ，Ａ１ｂ，Ａ１ｃとエンジン効率の悪い領域の一例としての領域Ａ２を示している。すなわち、エンジン１１の回転速度とトルクとの関係で示す動作点が図２の領域Ａ１ａ，Ａ１ｂ，Ａ１ｃにあるときには、エンジン１１が良い効率で駆動されている状態であり、動作点が領域Ａ２にあるときには、エンジン１１が悪い効率で駆動されている状態である。なお、領域Ａ１ａは、最も効率が良く、領域Ａ１ｂ，Ａ１ｃの順で効率が下がる。以下では、領域Ａ１ａ，Ａ１ｂ，Ａ１ｃを区別して説明する必要がないときには、単に、領域Ａ１と記す。
【００２５】
上述した領域Ａ２は、ハイブリッド自動車１が下り勾配１％の勾配路を８０ｋｍ／ｈの速度を維持するために駆動するエンジン１１のトルクと回転速度の領域を示している。すなわちハイブリッド自動車１が、緩い下り勾配路の走行中においては、領域Ａ１ａ，Ａ１ｂ，Ａ１ｃの場合に比べエンジンの効率が悪い領域Ａ２でエンジン１１が駆動している。なお、領域Ａ１，Ａ２は、それぞれ領域の一例であるが、以下では説明の便宜上、効率の良い領域Ａ１と効率の悪い領域Ａ２として説明する。
【００２６】
そこで、制御装置１０は、ハイブリッド自動車１が緩い下り勾配路を走行しているとき、エンジン１１が所定の効率（ここでは領域Ａ１内の良い効率）で駆動できるように、電動発電機１２を発電機として駆動させ、その結果得られた電力をバッテリ１４に充電させる制御を実施する。具体的には、ハイブリッド自動車１が緩い下り勾配路を走行しているとき、図２に示す領域Ａ１にエンジン１１の動作点があるように、エンジントルクを発生させる。このときエンジン１１に発生させたトルクによって車速が増加しないように、車速の増加に繋がるトルクの増加分を相殺する発電トルクで電動発電機１２を発電機として駆動させ、その結果得られた電力をバッテリ１４に充電させる制御を実施する。また、このときに、制御装置１０は、走行区間内にある所定の勾配以下の下り勾配路の位置の情報を地図情報を参照して特定する。
【００２７】
次に、制御装置１０の動作を図４のフローチャートを参照しながら説明する。図４のフローチャートのＳＴＡＲＴの条件は、制御装置１０が動作中であるという条件である。ＳＴＡＲＴの条件が満たされると、処理は、ステップＳ１に進む。なお、図４のフローチャートのＳＴＡＲＴからＥＮＤまでの処理は、１周期分の処理であり、１周期分の処理が終了（ＥＮＤ）してもＳＴＡＲＴの条件が満たされていれば、処理は、再び実行される。
【００２８】
ステップＳ１において、制御装置１０は、ハイブリッド自動車１の走行区間内の地図情報を参照する。この地図情報は、制御装置１０内の不図示のメモリに予め記憶されているものであり、走行区間内における走行経路の勾配の情報を含むものである。なお、地図情報が走行経路の勾配の情報を含まず地点の標高の情報を含むような場合には、制御装置１０は、標高の情報から勾配の情報を計算により求めることもできる。ステップＳ１において、地図情報が参照されると、処理は、ステップＳ２に進む。
【００２９】
ステップＳ２において、制御装置１０は、ステップＳ１で参照した地図情報に基づいて、ハイブリッド自動車１が現在走行中の路面が所定の勾配以下の下り勾配路か否かを判定する。ここで、所定の勾配以下の勾配とは、ハイブリッド自動車１がある速度で定速走行するために、エンジン１１の動力を駆動輪１９に伝達する必要のある下り勾配である。言い換えると、下り勾配であるにも関わらずエンジン１１の動力を駆動輪１９に伝達しないと、ハイブリッド自動車１は減速し、やがては停車してしまう下り勾配である。
【００３０】
なお、所定の勾配がどの程度であるかは、ハイブリッド自動車１の走行抵抗によって異なる。ハイブリッド自動車１の走行抵抗は、車体の総重量、前面投影面積、タイヤの種類、およびタイヤの材質などにより様々な値となる。したがって、試験走行等により車種毎に、適切な所定の勾配を定めて適用することがよい。また、ハイブリッド自動車１がトラックやバスなどであり、積荷や乗客数によって車体の総重量が変化するのであれば、軸重センサなどによって、積荷や乗客数による重量変化の情報を取得し、所定の勾配を適宜変更するようにしてもよい。
【００３１】
ステップＳ２で、現在走行中の路面が所定の勾配以下の下り勾配路であると判定される場合、処理は、ステップＳ３に進む。一方、現在走行中の路面が所定の勾配を超える下り勾配路であると判定された場合、処理は、ステップＳ１に戻る。
【００３２】
ステップＳ３において、制御装置１０は、エンジン１１の動作点は効率の悪い領域（ここでは説明の便宜上、領域Ａ２とする。）にあるか否かを判定する。具体的には、制御装置１０は、ハイブリッド自動車１に備えられているエンジン１１のトルクセンサからエンジン１１のトルクを取得し、または、ハイブリッド自動車１に備えられている車速センサ、エンジン回転速度センサなどの各種センサの検出結果からエンジン１１のトルクを計算し、エンジン１１の回転速度とトルクとの関係で示す動作点が、図２および図３に示す効率の悪い領域Ａ２にあるか否かが判定される。エンジン１１の動作点が、効率の悪い領域Ａ２にあると判定されると、処理は、ステップＳ４に進む。一方、ステップＳ３において、エンジン１１の動作点は効率の悪い領域Ａ２にないと判定されると、１周期分の処理は終了する（ＥＮＤ）。
【００３３】
ステップＳ４において、制御装置１０は、エンジン１１の動作点が効率の良い領域Ａ１にあるように、エンジン１１のトルクを増加させる。一方で、エンジン１１のトルクの増加により車速が増加しないように、エンジン１１のトルクの増加分で電動発電機１２を発電機として駆動させる。このとき、電動発電機１２で発電した結果得られた電力をバッテリ１４に充電させる。具体的には、効率の良い領域Ａ１における所定のトルクを目標トルクとしたときに、目標トルクと現状トルク（ステップＳ３で判定したトルク）の差分トルクを算出し、差分トルクをエンジン１１がさらに発生するようにする。エンジン１１が発生した差分トルクによって、電動発電機１２を駆動させる。
【００３４】
このようにエンジン１１に電動発電機１２を発電機として駆動させることにより、エンジン１１のトルクが増加してエンジン１１の動作点が効率の悪い領域Ａ２から効率の良い領域Ａ１に遷移する。ステップＳ４の処理により、エンジン１１の動作点が効率の悪い領域Ａ２から効率が良い領域Ａ１に遷移すると、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００３５】
以上のように、所定の勾配以下の下り勾配路を走行する場合において、効率が悪い領域Ａ２でエンジン１１が駆動しているとき、電動発電機１２を発電機として駆動させるようにしたので、エンジン１１を効率のよい領域Ａ１で駆動させることができる。すなわち、所定の勾配以下の下り勾配路を走行する場合、エンジン１１が所定の効率で駆動できるように、電動発電機１２を発電機として駆動させ、その結果得られた電力をバッテリ１４に充電させる制御を実施するので、ハイブリッド自動車１は、所定の勾配以下の下り勾配路の走行時においてもエンジン１１の効率を最適にする制御を行うことができる。
【００３６】
なお、エンジン１１を効率良く駆動できるが、電動発電機１２を発電機として駆動させることになるため、その分、燃料の使用量は増加する。しかしながら電動発電機１２を発電機として駆動させることにより発生した電力を充電するようにしたので、その電力を、たとえばハイブリット走行モードや電動走行モードで利用することができ、全体としての燃費は向上する。以下では、ハイブリッド自動車１のある走行行程において、従来よりも燃費が向上する効果について説明する。
【００３７】
図５は、ある走行行程をハイブリッド自動車１が走行した場合の燃料消費量を説明するための図であり、上段の符号Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を付した曲線は、参考のために走行行程を示し、下段の実線と破線は燃料消費量を示す。横軸は走行距離であり、縦軸は燃料消費量である。上段の曲線の符号Ｌ１は、平坦路であり、符号Ｌ２は、下り勾配路であり、符号Ｌ３は、上り勾配路である。なお、上段の曲線が示す走行行程は、上に行くほど標高が高い。下段の曲線の実線で示す燃料消費量Ｆ１は、図４のフローチャートの処理を行った場合の燃料消費量であり、破線で示す燃料消費量Ｆ２は、従来の制御による燃料消費量である。
【００３８】
図５の下り勾配路Ｌ２は、図２のフローチャートのステップＳ２でＹｅｓとなる所定の勾配以下の下り勾配路である。下り勾配路Ｌ２を走行中においては、エンジン１１のトルクは発電のために増加する。このため、燃料消費量Ｆ１（実線）は、従来の燃料消費量Ｆ２（破線）よりも若干多くなる。しかしながら、上り勾配路Ｌ３においては、燃料消費量Ｆ１は、従来の燃料消費量Ｆ２よりも少なくなる。これは、下り勾配路Ｌ２において、バッテリ１４に充電した電力を上り勾配路Ｌ３の走行中に電動発電機１２に供給することで、エンジン１１と電動発電機１２とが協働するハイブリッド走行モード、もしくは電動走行モードを長時間継続することができるためである。これにより、エンジン１１の燃料消費量を従来より節約することができる。
【００３９】
（その他の実施の形態）
上述の実施の形態では、エンジン１１の動作点を効率の悪い領域Ａ２から効率の最も良い領域Ａ１ａへ引き上げることが好ましいが、バッテリ１４に充電可能な電力量が少ない場合には、エンジン１１の動作点を効率の悪い領域Ａ２から効率の良い領域Ａ１ｂまたは領域Ａ１ｃに引き上げてもよい。この場合には、領域Ａ１ａへの引き上げの場合に比べて多少エンジン効率は低下するが領域Ａ２のまま走行する場合に比べるとエンジン効率を向上させることができる。
【００４０】
また、上述の実施の形態では、地図情報に基づき所定の勾配以下の下り勾配路の位置情報を特定したが、地図情報を用いずに、ハイブリッド自動車１に勾配センサを搭載し、勾配センサの検出結果により所定の勾配以下の下り勾配路の位置情報を特定するようにしてもよい。
【００４１】
あるいは、ハイブリッド自動車１の走行行程が毎日同じである場合には、地図情報から抽出した勾配情報（すなわち、出発地点からの距離で勾配がわかる。）自体を制御装置１０のメモリに記憶させ、制御装置１０は、出発地点からの距離情報に基づいてハイブリッド自動車１の走行路の勾配を認識するようにしてもよい。
【００４２】
また、上述した実施の形態では、ハイブリッド自動車１に備えられているエンジン１１のトルクセンサからエンジン１１のトルクを取得し、または、ハイブリッド自動車１に備えられている車速センサ、エンジン回転速度センサなどの各種センサの検出結果からエンジン１１のトルクを計算すると説明したが、アクセル開度などから現在の走行に必要なトルクを取得し、これをエンジン１１のトルクとしてもよい。
【００４３】
また、制御装置１０は、情報処理装置が予めインストールされている所定のプログラムを実行することによって実現することができる。このような情報処理装置は、たとえば、不図示のメモリ、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、入出力ポートなどを有する。情報処理装置のＣＰＵは、メモリなどから所定のプログラムとして制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、情報処理装置には、制御装置１０の機能が実現される。なお、ＣＰＵの代わりにＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)などを用いてもよい。
【００４４】
また、上述の所定のプログラムは、制御装置１０の出荷前に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであっても、制御装置１０の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。また、プログラムの一部が、制御装置１０の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。制御装置１０の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されるプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されているものをインストールしたものであっても、インターネットなどの伝送媒体を介してダウンロードしたものをインストールしたものであってもよい。
【００４５】
また、上述の所定のプログラムは、情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。
【００４６】
このように、情報処理装置とプログラムによって制御装置１０を実現することにより、大量生産や仕様変更（または設計変更）に対して柔軟に対応可能となる。
【００４７】
なお、情報処理装置が実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…ハイブリッド自動車、１０…制御装置、１１…エンジン、１２…電動発電機、１３…インバータ、１４…バッテリ、１５…クラッチ、１６…変速機、１７…プロペラシャフト
【図１】
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【図２】
2016060244.tif 000004
【図３】
2016060244.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016060244.tif 000007