エンジン回転数に着目したハイブリッド車の燃費改善
2008MI266 山田学
指導教員：大石1

泰章

データに基づく走行パターンが与えられており，異なる走はじめに行時間，天候，曜日においてドライバ満足度パラメータをハイブリッド車は国内にのみならず国外でも幅広く利９０％以上に維持することが求められている．

用されている．ガソリン価格が上昇しているなかで燃費が以上の条件の下でハイブリッド車の走行をシュミレー

良く経済的であるからである．燃費向上の原理は，余剰エトする．Simulink(Matkworks 社) と GT-SUITE(シーデネルギーをバッテリーにため，バッテリーからの電力供給ィーアダプコジャパン社) に基づくプログラムが与えられでエンジンをアシストするというものである．エンジンだており，ベンチマーク問題に挑戦する者は，エンジン制御，けでなく電力を使うことにより，排気ガスを減らし二酸化バッテリー制御，発電用モータ制御，駆動用モータ制御の炭素削減など環境面での活躍も期待できる．しかし，このロジックを書きかえて燃費の向上を試みる．

分野はまだ発展途中であり，さらなる燃費改善の可能性が3ある．

エンジン回転数による燃費改善

そこで本研究では，自動車技術会と計測自動制御学会が本研究では，エンジン回転数に着目して燃費の改善を試共同で設置した自動車制御とモデル研究専門委員会から提みる．図 2 は，横軸をドライバ要求駆動出力，縦軸をエン供されているベンチマーク問題 [1] の第２問であるハイブジン回転数で示したグラフである．まず，図 2 に示した

リッドパワートレインを用いた通勤車両の燃費改善についもともと与えられたエンジン回転数のテーブルは，バッテて考えていく．燃費改善方針として，特にエンジン回転数リーの充電をするために多めにエンジン回転数を設定してに着目していく．

いるのではないかと考えた．そこで，図 2 のグラフを上下2させてシミュレーションを行った．その結果，考えは正し

ベンチマーク問題の概要
このベンチマーク問題では，シリーズパラレルハイブリッド方式の中型セダンを採用している．図 1 はシリーかった．なので，図 2 のグラフの形を変えずに徐々に下げることにより燃費改善を実現していく．

ズパラレルハイブリッド方式の特徴を図で示したものである．シリーズパラレルハイブリッド方式の利点は，プラネタリーギアを用いてモーターとエンジンの出力を自由に組み替えて使用できる点である．これは，パラレルハイブリッド方式とシリーズハイブリッド方式の長所をかねそろえているといえる．これにより，発進時や低速時などのように高効率でエンジンを使用できないときはモーターからの電力のみで走行し，通常走行時のように高効率で走行できるときはエンジンを使用し，その動力を駆動用とバッテリーの充電用に振り分けることを可能にしている．しかエ 4000
ン
ジ3000
ン
回
転
2000
数(回)
1000

40000
20000
60000
ドライバ要求駆動出力 (W)し，その分制御は複雑になってしまう．
図 2 エンジン回転数とドライバ要求駆動出力のグラフ
機械動力の伝達インバータ

発電用モータ

エンジン

プラネタ
リーギア

二次電池

電気動力の伝達

表 1 グラフの座標
インバータ駆動用モータ

車輪

図 1 シリーズパラレルハイブリッド方式の基本構造 [2]また，このベンチマーク問題では，３週間分の実走行

エンジン回転数（回） ドライバ要駆動出力

02050
2051
2055
3300
3700
4300
4700

0178917891
19181
30174
42286
54298

図 3 はシミュレータの発電用モータの部分であり，円で表 2 10 パターンのテーブルのシミュレーション結果

囲んである場所に図 2 の関係が入っている．ここでは，最バッテリーの充電残量（％） 燃費（km/L）

低のエンジン回転数である 1150 回転と比較して大きいほ

60.00
60.09
60.14
60.35
60.48
60.57
60.23
60.18
60.06
59.70

うを選ぶという条件があるので 1150 回転より小さい値を入れても意味がないことが分かる．また，同様に 5000 回転より大きい数値も意味がない．なので，表 1 のエンジン回転数の 2050 の部分が 1150 になるまで図 2 の形が変わらないように下げていく．

21.5445
22.0987
22.6152
23.0953
23.573923.9932
24.3692
24.7501
25.071225.2686

変更前
エ 4000ン
ジ3000ン
回転2000数(回)

図 3 発電用モータのブロック線図

変更後

1000

44000020000
60000
ドライバ要求駆動出力 (W)シミュレーション

図 4 変更前と変更後のグラフの比較

前節のアイデアに基づいて目標エンジン回転数テーブルを変更する．すべてのテーブルにおいて 3 週間分のシミュ
レーションをすると時間がかかりすぎるので最初の走行 1
時間を比較して最も燃費効率が良くバッテリーの充電が保5

おわりにてるものを採用する．もとの数値から 100 回転単位で下げ

本 研 究 で は ，エ ン ジ ン 回 転 数 の テ ー ブ ル を 変 更 し ，ていくと全部で 10 パターンできる．10 パターンのシミュ

0.81km/L の燃費改善に成功した．予想ではもっとバッレーション結果を表 2 に示す．表 2 は 1 番上がもとの回テリーの充電残量が減ると考えていたので，バッテリーを転数 2050 で，下にいくと 100 回転ずつ回転数が下がって充電するために全体的に回転数を上げたテーブルと今回考いる．シミュレーションの結果，燃費効率が最も良くなる

えた図 4 のテーブルを切り替えながらシミュレーションすのはエンジン回転数を最大まで下げたパターンとなった． ることを考えていた．しかし，回転数を下げたテーブルを変更したテーブルのグラフを図 4 に示す．また，1 時間の 使っているにもかかわらず，あまりバッテリーの充電残量シミュレーションでは，ここまでエンジン回転数を下げてが減らなかった．その理由は不明である．また，最初の 1もバッテリーの充電残量が 59 ％あり，もとのテーブルの時間の燃費効率のみで使用するテーブルを選んでしまった

バッテリーの充電残量 60 ％と大差がなかった．本研究でので，より良い回転数を見逃している可能性がある．

は 3 週間分のシミュレーションが目標なので，エンジン回

本研究では，エンジン回転数にのみ着目しているが，エ転数を最大まで下げたパターンで 3 週間分のシミュレーンジンの発火タイミングによる制御や，要求車速によるションを行う．

バッテリーの目標充電率制御など他の制御を組み合わせる

図 4 に示した変更後のテーブルで 3 週間分のシミュレーションに成功した．結果としては燃費が 23.84km/L となり，バッテリーの充電残量が 59 ％となった．スタート時にバッテリーの充電残量が 60 ％だったので，このテーブことでより燃費改善が見込める．

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参考文献

参考文献

ルでもバッテリーを充電するには十分だとわかる．また， [1] 安井裕司：「ハイブリッドパワートレインを用いた通勤
もとのテーブルによる 3 週間分のシミュレーション結果車両の燃費最適化」，（株）本田技術研究所，2011．
は，燃費が 23.03km/L となり，バッテリーの充電残量が65 ％となった．よって，変更したテーブルでは燃費が改善したといえる．

[2] 廣田幸嗣・小笠原悟司：「電気自動車工学」．森北出版，
東京，2010．