(57)【要約】【課題】走路の標高が高い場合や、登坂路を多く含む高負荷条件でのハイブリッド駆動車両の燃料消費を抑制する。【解決手段】コントローラ１０は、走路の情報からハイブリッド駆動車両１が内燃機関２の出力のみで走路を走行する場合に、内燃機関２の燃料増領域での運転が必要となるかどうかを判定する。そして、判定が肯定的な場合には、走路の走行に電動モータ３が出力可能な出力エネルギーを充電装置６の充電量に基づき計算し、出力エネルギーを走路の走行予定時間で除して、電動モータ３のモータアシスト力を計算し、モータアシスト力に基づき電動モータ３の運転を制御する。これにより、内燃機関２の燃料増量域での運転機会が減少し、燃料消費量が低減される。【選択図】図２
2016088441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と蓄電装置の充電電力で運転される電動モータとを動力源として走行するハイブリッド駆動車両の出力制御装置において、
車両が走行予定の走路の情報を取得する走路情報取得手段と、
前記走路の情報から、ハイブリッド駆動車両が前記内燃機関の出力のみで走路を走行する場合に、前記内燃機関の燃料増領域での運転が必要となるかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定が肯定的な場合に、前記走路の走行に前記電動モータが出力可能な出力エネルギーを前記充電装置の充電量に基づき計算する出力エネルギー計算手段と、
前記出力エネルギーを前記走路の走行予定時間で除して、前記電動モータのモータアシスト力を計算するモータアシスト力計算手段と、
前記モータアシスト力に基づき前記電動モータの運転を制御する電動モータ制御手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド駆動車両の出力制御装置。
【請求項２】
前記走路の情報は、前記走路の標高及び勾配に関する情報であることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動車両の出力制御装置。
【請求項３】
車両は、電動モータの電源として外部電源から充電可能な蓄電装置を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド駆動車両の出力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関と電動モータとを動力源として走行するハイブリッド駆動車両の高地あるいは登坂路の出力制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関と電動モータとを動力源として走行するハイブリッド駆動車両では、電気自動車走行（ＥＶモード走行）とハイブリッド駆動走行（ＨＥＶモード走行）とを選択的に適用することが知られている。ＥＶモード走行では内燃機関の運転を停止して電動モータの動力のみで車両の走行を行なう。ＨＥＶモード走行では、内燃機関を運転して走行用動力を内燃機関から得るとともに、必要に応じて内燃機関の出力で電動モータをジェネレータとして運転し、電力供給源である蓄電装置への蓄電を行なう。こうしたハイブリッド駆動車両の走行制御に関して、特許文献１は蓄電装置への外部電源による充電を可能にした、いわゆるプラグイン式のハイブリッド駆動車両において、低温時における内燃機関の作動条件を電気自動車走行時はハイブリッド駆動走行時より限定することで、燃料消費の抑制を図ることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８０３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プラグイン式のハイブリッド駆動車両においては、車両の走行開始時点では蓄電装置がフル充電状態となっていることが多い。このような場合には、まずＥＶモード走行を行なうことで、蓄電装置の蓄電電力で車両を走行させる。これにより、短い距離であれば、蓄電装置の蓄電電力のみで車両を走行させることができ、内燃機関の燃料消費量をゼロに抑えることができる。
【０００５】
そして、ＥＶモード走行の結果、蓄電装置の蓄電量（ＳＯＣ）が低下すると、ＨＥＶモード走行を行なう。ＨＥＶモード走行では電動モータの出力で内燃機関の出力を補うモータアシスト走行と、内燃機関の出力で走行用動力をまかなうとともに、電動モータをジェネレータとして駆動して蓄電装置へ充電する充電走行とを行なって、ＳＯＣが所定量に保たれるようにする。つまり、ＨＥＶモード走行ではＳＯＣに応じた電動モータの制御が行なわれる。
【０００６】
一方、走路の標高が高い場合や、登坂路を多く含む高負荷条件では、必要な出力を満たすために走り始めからＨＥＶモード走行が行なわれる。この場合も、ＳＯＣに応じた電動モータの制御が行なわれる。すなわち、蓄電装置の蓄電電力ＳＯＣが満充電状態であれば、電動モータによるアシスト力をフルに活用したモータアシスト走行を行ない、ＳＯＣの低下とともに電動モータによるアシスト力を低下させている。
【０００７】
このようなＳＯＣに依存した出力制御は、ＳＯＣに余裕がある限り電動モータの出力を優先的に用いるため、蓄電装置のＳＯＣが早期に低下することは避けられない。その結果、早い時期に電動モータの運転を止めて、充電走行に移行しなければならなくなる。
【０００８】
ところで、走路の標高が高いと吸気中の酸素濃度が低下するために内燃機関の出力が低下する。ドライバは走行に必要な出力を得るためにアクセルペダルをより深く踏み込むことになる。走行中に走路の上り勾配が急になった場合も同様である。つまり、標高の高い走路や上り勾配の急な走路において、ハイブリッド駆動車両を充電走行させる場合には、内燃機関の運転は必然的に高負荷領域で行なわれる。
【０００９】
内燃機関の固有の特性として、フルスロットル付近の高負荷領域には機関出力の増大に対して燃料消費量が著しく増大する燃料増量域が存在する。内燃機関を燃料増量域で運転すると燃費の悪化は避けられない。
【００１０】
つまり、ＳＯＣに依存したモータアシスト力の制御は、走路の標高が高い場合や、勾配の急な登坂路を多く含む高負荷走行では、内燃機関の燃料消費量を却って増加させる可能性がある。
【００１１】
この発明は、以上の問題を解決すべくなされたもので、走路の標高が高い場合や、勾配の急な登坂路を多く含む高負荷走行条件におけるハイブリッド駆動車両の燃料消費を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の目的を達成すべく、この発明の実施形態は、内燃機関と蓄電装置の充電電力で運転される電動モータとを動力源として走行するハイブリッド駆動車両の出力制御装置を提供する。出力制御装置は、車両が走行予定の走路の情報を取得する走路情報取得手段と、走路の情報から、ハイブリッド駆動車両が内燃機関の出力のみで走路を走行する場合に、内燃機関の燃料増領域での運転が必要となるかどうかを判定する判定手段と、判定手段の判定が肯定的な場合に、走路の走行に電動モータが出力可能な出力エネルギーを充電装置の充電量に基づき計算する出力エネルギー計算手段と、出力エネルギーを走路の走行予定時間で除して、電動モータのモータアシスト力を計算するモータアシスト力計算手段と、モータアシスト力に基づき電動モータの運転を制御する電動モータ制御手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
以上の構成により、走路の全区間で均一化されたモータアシスト力が得られる。このモータアシスト力により、走行用動力を内燃機関のみで発生させなければならない状況が生じなくなり、内燃機関を燃料増量域で運転する機会を確実に減少させることができる。その結果、車両が必要とする出力を維持しつつ、内燃機関の燃料消費量を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施形態によるプラグイン式のハイブリッド駆動車両と出力制御装置の概略構成図である。
【図２】出力制御装置が備えるコントローラが実行する出力制御ルーチンを説明するフローチャートである。
【図３】出力制御装置による制御の実行結果をＳＯＣに依存じた出力制御の実行結果と比較したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を参照すると、この発明を適用するハイブリッド駆動車両１は走行用動力として内燃機関で構成されたエンジン２と電動モータ３とを備える。エンジン２と電動モータ３の出力は変速機４を介して駆動輪７に伝達される。エンジン２と電動モータ３とは図示されないクラッチを介して結合される。クラッチはエンジン２と電動モータ３の出力をともに用いて走行するハイブリッド駆動走行（ＨＥＶモード走行）においては締結され、電動モータ３の出力のみで走行する電気自動車走行（ＥＶモード走行）においては開放される。
【００１６】
電動モータ３は蓄電装置としてのバッテリ６からインバータ５を介して供給される蓄電電力により駆動される。電動モータ３はまた、エンジン２に回転駆動されることでジェネレータとして機能し、インバータ５を介してバッテリ６に蓄電する。ハイブリッド駆動車両１は外部からの供給電力を用いて蓄電可能な、いわゆるプラグイン方式のハイブリッド駆動車両であり、そのためにハイブリッド駆動車両１はバッテリ６に接続された外部充電プラグ８を備える。
【００１７】
ハイブリッド駆動車両１の出力制御装置はコントローラ１０とナビゲーションシステム１１と、を備える。この実施形態においては、コントローラ１０が判定手段、出力エネルギー計算手段、モータアシスト力計算手段、及び電動モータ制御手段を構成し、ナビゲーションシステム１１が走路情報取得手段を構成する。
【００１８】
コントローラ１０は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ  インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ１０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
【００１９】
次にコントローラ１０が実行するハイブリッド駆動車両１の出力制御を説明する。
【００２０】
この実施形態によるハイブリッド駆動車両１の出力制御装置は前述のように、ＨＥＶモード走行とＥＶモード走行を切り換える。この発明は前述のように、走路の標高が高い場合や、登坂路を多く含む高負荷条件におけるエンジン２の燃料消費を抑制することである。そのため、制御の対象はＨＥＶモード走行に限定される。
【００２１】
図２を参照して、以上の制御のためにコントローラ１０が実行する出力制御ルーチンを説明する。このルーチンは、ハイブリッド駆動車両１のドライバがナビゲーションシステ１１に目標地を設定した時点で実行される。
【００２２】
ステップＳ１で、コントローラ１０はナビゲーションシステム１１から目的地に至る走路の標高と勾配に関する走路情報を取得する。
【００２３】
ステップＳ２で、コントローラ１０は取得した走路情報から、ハイブリッド駆動車両１が走路の走行中にエンジン２が燃料増領域での運転を必要とするかどうかを判定する。言い換えれば、走路をエンジン２の出力のみで走行する場合に、エンジン２の最大負荷が燃料増領域に達するかどうかを判定する。エンジン２の最大負荷は登坂路の最大傾斜箇所における負荷に相当する。コントローラ１０は最大傾斜箇所をエンジン２の出力のみで乗り切るためにエンジン２に要求される出力を要求最大出力として計算する。
【００２４】
エンジン２の要求最大出力は、走路の標高、走路の最大傾斜箇所の勾配、予定走行速度、車両重量などをパラメータとして計算することができる。コントローラ１０は、要求最大出力からエンジン２の運転領域を計算する。
【００２５】
コントローラ１０は、計算したエンジン２の運転領域が燃料増量域に該当するかどうかを判定する。燃料増領域はエンジン２の特性によって異なるが、例えばスロットル開度７／８以上の領域である。
【００２６】
ステップＳ２の判定が否定的な場合、すなわち、エンジン２の運転領域が燃料増量域に達しないと判定した場合には、コントローラ１０はステップＳ５で前述のＳＯＣに応じた出力制御を選択する。以後、ハイブリッド駆動車両１が目的地に到着するまで、ＳＯＣに基づく出力制御が実行される。一方、ステップＳ２の判定が肯定的な場合、すなわちエンジン２の運転領域が燃料増量域に達すると判定した場合には、コントローラ１０はステップＳ３とＳ４の処理を行なう。
【００２７】
ステップＳ３で、コントローラ１０はバッテリ６の充電量（ＳＯＣ）から電動モータ３が出力可能なエネルギーを算出する。得られる出力可能エネルギーはキロワットアワー（Ｋｗｈ）を単位とする値である。次に出力可能エネルギーを予定走行速度から求まる走路の運転所要時間で除すことで、電動モータ３のモータアシスト力が得られる。モータアシスト力の単位はキロワット（Ｋｗ）である。
【００２８】
ステップＳ４で、コントローラ１０は算出したモータアシスト力（Ｋｗ）がハイブリッド駆動車両１の走行中に常に得られるような出力制御を選択する。ステップＳ４またはＳ５の処理の後、コントローラ１０はルーチンを終了する。
【００２９】
図３を参照して、以上の制御がもたらす作用を説明する。この図は、ハイブリッド駆動車両か登坂路を走行してＨＥＶモード走行により目的地に至るケースを想定している。図３の（ａ）はＳＯＣに依存した電動モータ３の運転制御を示す。この制御は図２の出力制御ルーチンにおいて、エンジン２の運転領域が燃料増量域に達するにもかかわらず、ステップＳ５の出力制御を実行した場合に相当する。一方、図３の（ｂ）は図２の出力制御ルーチンにおいて、ステップＳ２の判定が肯定的となり、ステップＳ３とＳ４の出力制御が行われたケースに相当する。図の斜線の領域が電動モータ３によるモータアシスト力を示す。（ａ）と（ｂ）の斜線部の面積は同一である。斜線の下方の領域がエンジン２の出力を示す。いずれのケースでも、ハイブリッド駆動車両１の走り出しの時点ではバッテリ６のＳＯＣは満充電状態とする。
【００３０】
図３の（ａ）では、バッテリ６のＳＯＣが満充電状態であることから、走行開始から電動モータ３の大きなモータアシスト力を用いてハイブリッド駆動車両１の運転が行なわれる。この時点では、電動モータ３のモータアシスト力が大きいことから、エンジン２の出力は低く抑えられている。時間の経過とともに電動モータ３の消費エネルギーが累積し、対応してバッテリ６のＳＯＣが急速に低下する。その結果、時刻ｔ１において、ＳＯＣが所定量へと低下すると、ハイブリッド駆動車両１はモータアシスト走行から充電走行へと移行する。充電走行では、エンジン２の出力のみで走行するとともに、必要に応じて電動モータ３をエンジン２の出力でジェネレータとして駆動し、バッテリ６に蓄電する。このようにして、バッテリ６のＳＯＣが所定量に維持されるようにエンジン２の出力制御が行なわれる。
【００３１】
しかしながら、ハイブリッド駆動車両１は登坂路を走行しているため、上り勾配がきつくなると、予定の走行速度を維持するために、ドライバはアクセルペダルを踏み込まなければならない。結果として、エンジン２は高負荷での運転を強いられる。図では走路の後半になるほど上り勾配がきつくなり、対応して要求出力も徐々に増大している。こうした状況で、エンジン２の出力のみでハイブリッド駆動車両１を予定走行速度で走行させるために、ドライバはアクセルペダルを最大量付近まで踏み込むことになる。結果として、エンジン２の運転は燃料増量域で行なわれることになり、走行区間を通じてのエンジン２の燃料消費量は大きくならざるを得ない。また、電動モータ３のモータアシスト力が得られない状態で勾配のきつい上り坂を登ることになるので、ドライバが出力不足を感じやすくなる。
【００３２】
一方、この実施形態による出力制御装置においては、ハイブリッド駆動車両１が走り始める前に、ドライバがナビゲーションシステム１１に目標地を設定した時点で図２の出力制御ルーチンが実行される。そして、ステップＳ２で、エンジン２の出力のみで走行した場合に、エンジン２の運転領域が燃料増量域に達すると判定された場合は、ステップＳ３とＳ４の処理が実行される。すなわち、図３の（ｂ）に示されるように、一定のモータアシスト力が常時出力されるような出力制御が選択される。図の斜線に示すモータアシスト力は、図２のステップＳ４において、走行区間全体で電動モータ３がモータアシストのために供給可能なエネルギーを運転所要時間で除した値に相当する。
【００３３】
ステップＳ４で算出されるモータアシスト力は比較的小さな値であり、ハイブリッド駆動車両１の走り出しの時点では、要求出力に対するエンジン２の出力分担率は高い。一方、電動モータ３の出力分担率は低く抑えられるため、電動モータ３の運転に伴うバッテリ６のＳＯＣの低下もなだらかである。
【００３４】
モータアシスト力が小さいため、時刻ｔ１に至ってもバッテリ６は依然として高いＳＯＣを維持している。そのため、時刻ｔ１以降も引き続きモータアシスト走行が続行される。エンジン２は走行用動力のすべてを負担する必要はなく、ハイブリッド駆動車両１が目的地に到着するまでエンジン２は燃料増量域より低い運転領域で運転を続けることができる。この制御によれば、走路の全区間を通じて電動モータ３がモータアシストに供するエネルギーの総量は図３（ａ）のケースと等しいにも関わらず、走路の全区間を通じてのエンジン２の燃料消費量は図３（ａ）のケースと比較して小さく抑えられる。
【００３５】
この実施形態では、全区間を通じてモータアシストが行なわれる。したがって、エンジン２は全区間において出力に余裕を持った状態で運転される。言い換えれば、走路の途中で加速が必要となったり、あるいは走路の実勾配が走路情報よりきつくなったりした場合でも、エンジン２の出力の余裕分を充当することで、一時的な出力増加要求に応えることができる。そのため、ドライバが出力不足を感じることはなく、快適な運転感覚のもとでハイブリッド駆動車両１を走行させることができる。
【００３６】
図３の（ａ）と（ｂ）は走路が登坂路で構成される場合を例に取ったが、走路が平坦でかつ標高が極めて高い場合にもこの実施形態により同様の燃料節約効果が得られる。前述のように、高高度では空気が薄くなるためにアクセルの踏み込み量に対するエンジン２の出力が低下する。例えば標高４０００メートルでは一般的にエンジン出力は約６０％に低下する。結果として、標高の極めて高い走路では所望のエンジン出力を得るために、ドライバがアクセルペダルを燃料増量域まで踏み込まなければならないケースが生じる。一方、電動モータ３の出力は標高の影響を受けない。そのため、こうした環境ではこの実施形態がエンジン２の燃料消費の削減と、好ましい運転感覚の維持に特に好ましい効果をもたらす。
【００３７】
以上説明した実施形態では、ハイブリッド駆動車両１の走り始めから目的地に至る走路全体を一区間としてモータアシスト力を決定している。この場合には、走路の延長が長くなるにつれてモータアシスト力が小さくなるため、走行条件によってエンジン２の燃料増量域での運転を余儀なくされる場合も生じる。しかしながら、その場合であっても、図３（ａ）に示すようなＳＯＣに依存した電動モータ３の運転制御と比べて、燃料増量域でのエンジン２の運転機会が減少することは間違いない。そのため、走路全区間でのエンジン２の燃料消費量を小さく抑えられることに変わりはない。
【００３８】
また、この実施形態では走路情報として走路の標高及び勾配に関する情報を用いている。ハイブリッド駆動車両１の走行負荷に最も影響を与えると思われるこれらの情報を用いることで、ハイブリッド駆動車両１の出力制御を走行負荷に最適に適合させることができる。
【００３９】
さらに、この実施形態ではプラグイン式のハイブリッド駆動車両１を対象としている。プラグイン式のハイブリッド駆動車両１ではエンジン２の消費燃料を抑制するために、電動モータ３の出力を優先的に使用する制御が行われる。そのため、標高の高い走路や登坂路の多い走路では、ＨＥＶモード走行への移行が早期に行なわれやすく、結果としてエンジンが燃料増量域で運転される機会が多くなる。この実施形態による出力制御は、プラグイン式のハイブリッド駆動車両１が標高の高い走路や登坂路の多い走路を走行する場合の燃料消費量を低減するうえで特に好ましい効果を発揮する。
【００４０】
以上、この発明を特定の実施形態を通じて説明してきたが、この発明は上記の実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、特許請求の範囲で上記の実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
【００４１】
例えば、走路情報取得手段はナビゲーションシステム１１に限定されない。走路情報取得手段を、外部から電波を介してハイブリッド駆動車両１に提供される情報の受信機で構成することも可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ハイブリッド駆動車両
２  エンジン
３  電動モータ
４  変速機
５  インバータ
６  バッテリ
７  駆動輪
８  外部充電プラグ
１０  コントローラ
１１  ナビゲーションシステム
【図１】
2016088441.tif 000003
【図２】
2016088441.tif 000004
【図３】
2016088441.tif 000005