JP2012116319A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】力行可能な電動機を備えた車両において、燃費を向上できる車両制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジンと、予め定められた所定領域Ｒ１内の動作点で動作することができる電動機と、エンジンおよび電動機と車両の駆動輪とを接続する変速機と、を備え、変速機を所定の変速比に変速させる所定変速制御を実行可能であり、所定の変速比は、車両に要求される要求出力に対応する電動機の動作点を所定領域内の動作点Ｐ１とする変速比、あるいは要求出力に対応する電動機の動作点を所定領域の近傍の動作点Ｐ１１とする変速比である。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来、力行可能な電動機を備えた車両が公知である。特許文献１には、力行機能と回生機能とを兼備しているモータ・ジェネレータを備え、回生制御を実行する場合に、変速機の変速比を大きくするダウンシフト制御を実行するダウンシフト手段を備えているハイブリッド車の制御装置の技術が開示されている。特許文献１のハイブリッド車両の制御装置によれば、車両の減速時における回生機構の回生効率を向上させることが可能とされている。

特開２００７−０５０８６６号公報

力行可能な電動機を備えた車両において、燃費を向上できることが望まれている。例えば、エンジンと電動機とを備えたハイブリッド車両において、エンジンの出力によらずに電動機の出力によって車両を走行させることができる走行状態を積極的に作り出すことによって、燃費の向上を実現できることが望まれている。

本発明の目的は、力行可能な電動機を備えた車両において、燃費を向上できる車両制御装置を提供することである。

本発明の車両制御装置は、エンジンと、予め定められた所定領域内の動作点で動作することができる電動機と、前記エンジンおよび前記電動機と車両の駆動輪とを接続する変速機と、を備え、前記変速機を所定の変速比に変速させる所定変速制御を実行可能であり、前記所定の変速比は、前記車両に要求される要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域内の動作点とする変速比、あるいは前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域の近傍の動作点とする変速比であることを特徴とする。

上記車両制御装置において、前記エンジンの出力によらずに前記電動機の出力によって前記車両を走行させることができる車速である予め定められた所定車速と、前記車両の現在の車速とに基づいて、前記所定変速制御を行うか否かを決定することが好ましい。

上記車両制御装置において、前記所定変速制御に加えて、前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域内の動作点とすること、あるいは前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域の近傍の動作点とすることのいずれかを実現するように前記車両の補機の負荷トルクを低減させることが好ましい。

本発明の車両制御装置は、エンジンと、予め定められた所定領域内の動作点で動作することができる電動機と、前記エンジンおよび前記電動機と車両の駆動輪とを接続する変速機に対する所定の変速比への変速操作を前記車両の運転者に促す情報提供手段と、を備え、前記所定の変速比は、前記車両に要求される要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域内の動作点とする変速比、あるいは前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域の近傍の動作点とする変速比であることを特徴とする。

上記車両制御装置において、前記エンジンの出力によらずに前記電動機の出力によって前記車両を走行させることができる車速である予め定められた所定車速と、前記車両の現在の車速とに基づいて、前記情報提供手段によって前記所定の変速比への変速操作を前記運転者に促すか否かを決定することが好ましい。

上記車両制御装置において、前記所定の変速比への変速操作を前記運転者に促すことに加えて、前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域内の動作点とすること、あるいは前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域の近傍の動作点とすることのいずれかを実現するように前記車両の補機の負荷トルクを低減させることが好ましい。

本発明の車両制御装置は、エンジンと、電動機と、前記エンジンおよび前記電動機と車両の駆動輪とを接続する変速機と、を備え、前記変速機の変速比が所定の変速比であり、かつ前記車両が所定車速で定常走行する場合に、前記エンジンの出力によらずに前記電動機の出力で前記車両を走行させることが可能であり、前記車両の現在の車速と前記所定車速との差分の大きさが所定値未満である場合、前記変速機を前記所定の変速比に変速させることを特徴とする。

本発明にかかる車両制御装置は、エンジンと、予め定められた所定領域内の動作点で動作することができる電動機と、エンジンおよび電動機と車両の駆動輪とを接続する変速機と、を備え、変速機を所定の変速比に変速させる所定変速制御を実行可能である。所定の変速比は、車両に要求される要求出力に対応する電動機の動作点を所定領域内の動作点とする変速比、あるいは要求出力に対応する電動機の動作点を所定領域の近傍の動作点とする変速比である。本発明にかかる車両制御装置によれば、エンジンの出力によらずに電動機の出力によって車両を走行させる機会を増加させ、燃費の向上を実現できるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 図２は、第１実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成図である。 図３は、実施形態の制御を説明する図である。 図４は、所定領域の説明図である。 図５は、実施形態の変速制御の説明図である。 図６は、第１実施形態の変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成図である。 図７は、シフトインジケータの一例を示す図である。 図８は、第２実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 図９は、実施形態の補機制御の説明図である。

以下に、本発明の実施形態にかかる車両制御装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

（第１実施形態）
図１から図５を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御装置に関する。図１は、第１実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャート、図２は、第１実施形態にかかるハイブリッド車両の概略構成図である。

本実施形態のハイブリッド車両１００のハイブリッドシステムは、極小出力のモータジェネレータを用いた小規模なシステムである。小規模なハイブリッドシステムでは、ＥＶ走行を実行可能な運転領域が極めて限定されるため、限定された条件下でいかに確実にＥＶ走行を行うかが重要な課題となる。

本実施形態の車両制御装置１−１は、車両が定常走行状態であり、かつ車速が設計時に想定されたＥＶ車速条件に近い場合、設計時に想定したＥＶ走行可能なレンジに自動で変速を行う。これにより、実際の車速が想定した車速となった場合、すぐにＥＶ走行を開始することができる。よって、本実施形態の車両制御装置１−１によれば、設計時に想定した燃費効果を発揮させることが可能となる。

図２に示すように、ハイブリッド車両１００は、エンジン１、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２、クラッチ３、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）４、バッテリー５およびＥＣＵ３０を備えている。また、本実施形態の車両制御装置１−１は、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、Ｍ／Ｇ４およびＥＣＵ３０を備える。

エンジン１は、ハイブリッド車両１００の動力源である。エンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを回転軸の回転運動に変換して出力する。エンジン１の回転軸であるクランクシャフト１ａは、クラッチ３を介してＴ／Ｍ２の入力軸２ａと接続されている。

Ｔ／Ｍ２は、エンジン１およびＭ／Ｇ４とハイブリッド車両１００の駆動輪７とを接続する変速機である。Ｔ／Ｍ２は、例えば、自動変速機であり、エンジン１やＭ／Ｇ４から入力軸２ａに入力される動力を変速して出力軸２ｂに出力する。本実施形態のＴ／Ｍ２は、有段の自動変速機であり、それぞれ変速比の異なる複数のギア段に変速可能である。Ｔ／Ｍ２は、例えば、油圧を駆動源とするアクチュエータを有しており、アクチュエータによって任意のギア段に変速することができる。Ｔ／Ｍ２の出力軸２ｂは、図示しない差動機構等を介して駆動輪７と接続されている。

クランクシャフト１ａには、空調装置（Ａ／Ｃ）のコンプレッサ８が配置されている。コンプレッサ８は、クランクシャフト１ａを介して伝達される動力によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機である。コンプレッサ８は、運転状態を切替え可能である。コンプレッサ８は、例えば、クラッチを介してクランクシャフト１ａと接続されており、運転状態あるいは休止状態に切替え可能である。クラッチが係合状態とされると、コンプレッサ８はクランクシャフト１ａに対して係合され、クランクシャフト１ａから伝達される動力によって駆動される運転状態となる。運転状態では、コンプレッサ８がクランクシャフト１ａに対する負荷となり、コンプレッサ８の作動によってクランクシャフト１ａには負荷トルクが作用する。

クラッチが開放状態とされると、コンプレッサ８はクランクシャフト１ａから切り離された休止状態となる。休止状態では、コンプレッサ８とクランクシャフト１ａとの動力の伝達が遮断されていることから、コンプレッサ８はクランクシャフト１ａに対する負荷としては作用しない。

Ｍ／Ｇ（電動機）４は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。Ｍ／Ｇ４としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。Ｍ／Ｇ４は、バッテリー５と接続されている。バッテリー５は、電力を蓄えること、および蓄えた電力を放電することが可能な蓄電装置である。バッテリー５は、例えば、鉛蓄電池とすることができる。

Ｍ／Ｇ４は、オルタネータに代えて搭載された小型のモータジェネレータである。Ｍ／Ｇ４の回転軸４ａと、エンジン１のクランクシャフト１ａとは、ベルト９を介して動力を伝達することができる。つまり、Ｍ／Ｇ４は、クランクシャフト１ａからベルト９を介して伝達される動力によって発電すること、および電力を消費して出力する動力をベルト９を介してクランクシャフト１ａに対して出力することが可能である。Ｍ／Ｇ４において発電された電力は、バッテリー５に充電可能である。

Ｍ／Ｇ４は、エンジン１の動力によって走行するときにエンジン１の動力によって駆動されて発電し、バッテリー５を充電することができる。また、Ｍ／Ｇ４は、ハイブリッド車両１００の減速時に回生発電を行い、バッテリー５を充電することができる。また、Ｍ／Ｇ４は、ハイブリッド車両１００の停止時等にクラッチ３を開放状態としてエンジン１の動力によって駆動されて発電し、バッテリー５を充電することも可能である。

Ｍ／Ｇ４は、力行時にはバッテリー５から供給される電力によって駆動されてクランクシャフト１ａに対して動力を出力することができる。

エンジン１には、スタータ６が設けられている。スタータ６は、電力を消費してエンジン１を始動させる始動装置である。スタータ６は、エンジン１のクランクシャフト１ａに対して動力を伝達可能なモータ（例えば、ＤＣモータ）を有しており、電力を消費してこのモータを回転させることによりエンジン１を始動させる。スタータ６は、バッテリー５およびＭ／Ｇ４と接続されており、バッテリー５およびＭ／Ｇ４から電力の供給を受けることができる。

クラッチ３は、エンジン１およびＭ／Ｇ４とＴ／Ｍ２との動力の伝達を接続あるいは遮断する。クラッチ３は、例えば、摩擦係合式のクラッチ装置である。クラッチ３は、図示しないアクチュエータを有しており、アクチュエータによって係合状態と開放状態とに切替え可能である。

ＥＣＵ３０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の走行制御を行う走行制御装置としての機能を有している。ＥＣＵ３０には、エンジン１、Ｔ／Ｍ２、クラッチ３、Ｍ／Ｇ４、スタータ６およびコンプレッサ８が接続されている。エンジン１、Ｔ／Ｍ２、クラッチ３、Ｍ／Ｇ４、スタータ６およびコンプレッサ８は、それぞれＥＣＵ３０によって制御される。また、ＥＣＵ３０には、車速を検出する車速センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ等が接続されており、それぞれのセンサの検出結果を示す信号がＥＣＵ３０に出力される。

ＥＣＵ３０は、エンジン１、Ｍ／Ｇ４の少なくともいずれか一方が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させることができる。例えば、ＥＣＵ３０は、少なくともエンジン１の動力によってハイブリッド車両１００を走行させるエンジン走行を実行することができる。ＥＣＵ３０は、エンジン１やＭ／Ｇ４が出力する動力を駆動輪７に出力する場合、クラッチ３を係合状態とする。

エンジン走行において、ＥＣＵ３０は、更に、Ｍ／Ｇ４が出力する動力を駆動輪７に伝達してハイブリッド車両１００を走行させることができる。ＥＣＵ３０は、例えば、ハイブリッド車両１００の加速時等にエンジン１のトルクが不足する場合に、Ｍ／Ｇ４にエンジン１をアシストさせることができる。

また、Ｍ／Ｇ４は、エンジン１の動力によらずに単独でハイブリッド車両１００を走行させることが可能である。ＥＣＵ３０は、エンジン１の動力によらずにＭ／Ｇ４が出力する動力によってハイブリッド車両１００を走行させるＥＶ走行を実行することができる。ＥＣＵ３０は、エンジン走行およびＥＶ走行において、シフトポジションや走行状態に応じてＴ／Ｍ２の変速比を制御することができる。ＥＣＵ３０は、Ｔ／Ｍ２の変速を行う場合、変速前のギア段から変速後のギア段にギア段を切替える間、クラッチ３を開放状態とし、ギア段の切替えが完了すると、クラッチ３を係合状態とする。

また、ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の減速時に回生制御を行うことができる。回生制御は、例えば、ハイブリッド車両１００において制動要求が検出されている場合になされる。ＥＣＵ３０は、回生制御を行う場合、Ｍ／Ｇ４に回生発電を行わせ、バッテリー５を充電する。

ＥＣＵ３０は、車速およびアクセル開度などの条件に基づいて、駆動輪７に伝達するべき要求トルクあるいは要求駆動力を算出し、その算出結果に基づいて、エンジン１、Ｔ／Ｍ２およびＭ／Ｇ４を制御する。要求トルクや要求駆動力は、ハイブリッド車両１００の走行負荷に対応する。ＥＣＵ３０は、例えば、要求トルクと車速とに基づいてハイブリッド車両１００に要求される要求出力である要求パワーを算出する。ＥＣＵ３０は、この要求パワーをエンジン１およびＭ／Ｇ４の出力によって実現するようにエンジン１、Ｔ／Ｍ２およびＭ／Ｇ４を制御する。

ＥＣＵ３０は、軽負荷でトルクの小さな領域においてＥＶ走行によってハイブリッド車両１００を走行させることができる。図３は、本実施形態の制御を説明する図である。図３において、横軸は時間、縦軸は車速を示す。符号Ｘは、設計時に予め定められたＥＶ走行を実行可能な所定車速である。本実施形態では、設計時に想定したＥＶ走行を実行可能な所定車速を単に「想定車速Ｘ」とも記載する。想定車速Ｘは、一定の幅を有する車速域であってもよい。

本実施形態では、低速定常走行時に想定車速ＸでＥＶ走行を実行する機会を増やすことを狙いとして変速制御を行う。ＥＶ走行では、エンジン１に対する燃料噴射を停止し、Ｍ／Ｇ４の力によって力行する。このとき、エンジン１はＭ／Ｇ４に連れ回される状態であり、燃料消費量はゼロである。

ハイブリッドシステムにおいて高い燃費効果を望む場合、電力（減速回生によって回収したエネルギ）を用いて、ＥＶ走行することが望ましい。ここで、ＥＶ走行可能な運転領域は、Ｍ／Ｇ４の出力特性等によって異なる。

図４は、Ｍ／Ｇ４が動作可能な所定領域の説明図である。図４において、横軸はＭ／Ｇ４の回転数、縦軸はＭ／Ｇ４の出力トルクを示す。本実施形態では、Ｍ／Ｇ４の回転数を単に「ＭＧ回転数」とも記載し、Ｍ／Ｇ４の出力トルクを単に「ＭＧトルク」とも記載する。符号Ｔmaxは、限界出力トルク線を示す。限界出力トルク線Ｔmaxは、ＭＧ回転数と、Ｍ／Ｇ４が出力可能な最大トルクとの対応関係を示すものである。

Ｍ／Ｇ４は、限界出力トルク線Ｔmax上や限界出力トルク線Ｔmaxよりも原点側の領域の動作点で作動可能である。本実施形態において、動作点とは、ＭＧ回転数とＭＧトルクとの組合せで定まる点を示す。本実施形態では、限界出力トルク線Ｔmax上および限界出力トルク線Ｔmaxよりも原点側の領域を合わせて「所定領域Ｒ１」と記載する。所定領域Ｒ１は、Ｍ／Ｇ４が力行可能な動作点の領域である。一方、Ｍ／Ｇ４は、限界出力トルク線Ｔmaxよりも原点側と反対側の領域の動作点では動作することができない。ＥＣＵ３０は、所定領域Ｒ１外の動作点でＭ／Ｇ４が動作することを禁止する。

従って、ハイブリッド車両１００に対する要求パワーに対応する動作点が、所定領域Ｒ１にあれば、ＭＧトルクのみでハイブリッド車両１００を走行させるＥＶ走行が可能である。一方、要求パワーに対応する動作点が、所定領域Ｒ１にない場合、エンジン１にトルクを出力させることなくＭ／Ｇ４が単独で要求パワーを実現することはできないことになる。本実施形態のハイブリッド車両１００は、Ｔ／Ｍ２の変速段（変速比）が所定の変速段（所定の変速比）であり、かつハイブリッド車両１００が想定車速Ｘで定常走行する場合に、要求パワーに対応する動作点が所定領域Ｒ１内の動作点となり、ＥＶ走行が可能である。

本実施形態のＭ／Ｇ４は、小出力（例えば、３〜５ｋＷ程度）のモータジェネレータである。こうした小出力のモータジェネレータを用いたハイブリッドシステムでは、ＥＶ走行可能な運転領域（回転数・トルク条件）が大きく限定される。例えば、ＥＶ走行可能な運転領域は、低車速（１０〜２０［ｋｍ／ｈ］程度）の定常走行時に限定される。つまり、ＭＧ回転数が比較的低く、かつ軽負荷で要求トルクが小さい走行状態に限り、ＥＶ走行が可能である。従って、ＥＶ走行可能な場面は、時間的に非常に短く、かつ停車に至る直前など場所も限られている。その限定された条件下で、いかに確実にＥＶ走行を行うか、いかにしてＥＶ走行可能な条件を整えるか、が燃費向上のための重要な課題である。

本実施形態の車両制御装置１−１は、ハイブリッド車両１００の現在の車速情報をもとに、定常走行状態であるか、設計時に想定されたＥＶ車速条件に近いか、を判定する。そして、定常走行状態であり、かつＥＶ車速条件に近い場合、Ｔ／Ｍ２において設計時に想定したレンジに自動的に移動させる。

Ｍ／Ｇ４は、Ｔ／Ｍ２を介して駆動輪７に接続されていることから、ＭＧ回転数は、車速とＴ／Ｍ２の変速比とに基づいて決まる。つまり、同じ要求パワーに対して、Ｔ／Ｍ２の変速比が異なれば、要求パワーに対応する動作点は異なるものとなる。従って、図５を参照して説明するように、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の動作点とするようにＴ／Ｍ２の変速制御を行えば、ＥＶ走行可能な機会を増やして燃費の向上を図ることができる。

図５は、本実施形態の変速制御の説明図である。図５において、横軸は、Ｔ／Ｍ２の各ギア段に対応するＭＧ回転数を示し、縦軸はＭＧトルクを示す。符号Ｐ１およびＰ２は、それぞれ同じ要求パワーに対応する異なるギア段での動作点を示す。Ｐ１は、Ｔ／Ｍ２の１速ギア段における要求パワーに対応する動作点であり、Ｐ２は、Ｔ／Ｍ２の２速ギア段における要求パワーに対応する動作点である。

２速ギア段では、ＭＧ回転数は２５００［ｒｐｍ］であり、ＥＶ走行を実行しようとする場合、すなわちＭ／Ｇ４の出力のみで要求パワーを実現しようとする場合に要求されるＭＧトルクは８［Ｎｍ］である。要求されるＭＧトルクは限界出力トルク線Ｔmaxよりも高トルクであり、動作点Ｐ２は所定領域Ｒ１外の点である。このため、２速ギア段ではＥＶ走行を実行することができない。

１速ギア段では、ＭＧ回転数は５０００［ｒｐｍ］であり、ＥＶ走行を実行しようとする場合に要求されるＭＧトルクは４［Ｎｍ］である。要求されるＭＧトルクは限界出力トルク線Ｔmaxに対応するトルクであり、動作点Ｐ１は所定領域Ｒ１内の点である。従って、１速ギア段ではＥＶ走行を実行可能である。例えば、現在のギア段が２速ギア段である場合、現在のギア段のままではＥＶ走行は不可能であるが、１速ギア段にダウンシフトすればＥＶ走行が可能となる。

このようにＴ／Ｍ２によって変速することでＥＶ走行が可能となる場合、ＥＣＵ３０は、ＥＶ走行可能となるギア段に変速し、ＥＶ走行を実行する。つまり、Ｔ／Ｍ２において選択可能ないずれかの変速比が、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の動作点とすることができる場合、ＥＣＵ３０はその変速比を目標変速比として変速制御を行う。これにより、ＥＶ走行を実行する期間の増加による燃費の向上を実現することができる。

また、Ｔ／Ｍ２において選択可能な変速比では要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の動作点にできない場合であっても、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とすることができれば、その後の走行状態の変化によりＥＶ走行可能となることが期待できる。例えば、変速後の変速比における要求パワーに対応する動作点が、変速前の変速比における要求パワーに対応する動作点よりも所定領域Ｒ１に近づくようにすれば、ＥＶ走行を実行できる可能性を高めることができる。変速制御によって要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１に近い動作点に移行させておけば、車速の変化や要求パワーの変化によって動作点が所定領域Ｒ１の点に移行することが期待できる。

例えば、現在の車速が（想定車速Ｘ＋α）であるとして、この車速（Ｘ＋α）では、２速ギア段から１速ギア段にダウンシフトしたとしても変速後の要求パワーに対応する動作点Ｐ１１が所定領域Ｒ１内の点とはならない場合がある。しかしながら、その動作点Ｐ１１は所定領域Ｒ１の近傍の動作点であり、車速が想定車速Ｘに変化して要求パワーに対応する動作点がＰ１に移行すれば、ＥＶ走行が可能となる。このような場合、車速（Ｘ＋α）の時点で前もって１速ギア段にダウンシフトをすることによって、想定車速Ｘとなった場合、すぐにＭ／Ｇ４の運転範囲に入り、ＥＶ走行が可能となる。よって、設計時に想定した燃費効果を発揮することが可能となり、燃費の向上を実現することができる。なお、所定領域Ｒ１の近傍の動作点は、所定領域Ｒ１よりも高回転側の動作点、あるいは所定領域Ｒ１よりも高トルク側の動作点の少なくともいずれか一方とすることができる。

このようにＴ／Ｍ２によって変速することで要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とすることができる場合、ＥＣＵ３０は、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とするギア段に変速し、変速後にＥＶ走行可能となればＥＶ走行を実行する。つまり、Ｔ／Ｍ２において選択可能ないずれかの変速比が、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とすることができる場合、ＥＣＵ３０はその変速比を目標変速比として変速制御を行う。

このように、ＥＣＵ３０は、Ｔ／Ｍ２を所定の変速比に変速させる所定変速制御を実行可能である。この所定の変速比は、要求パワーに対応するＭ／Ｇ４の動作点を所定領域Ｒ１内の動作点とする変速比、あるいは要求パワーに対応するＭ／Ｇ４の動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とする変速比である。所定の変速比が同一（例えば、１速ギア段の変速比）であっても、ハイブリッド車両１００の走行状態に応じて「要求パワーに対応するＭ／Ｇ４の動作点を所定領域Ｒ１内の動作点とする変速比」となる場合もあり、「要求パワーに対応するＭ／Ｇ４の動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とする変速比」となる場合もある。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、現在の車速と想定車速Ｘとの乖離が小さい場合、設計時の想定レンジ（所定の変速比）に自動で変速を行う。例えば、１速ギア段に変速することでＥＶ走行を即座に開始可能となる場合や、１速ギア段への変速後の車速等の変化によりＥＶ走行を開始可能となることが期待できる場合、１速ギア段に自動でダウンシフトを行う。図１を参照して、本実施形態の車両制御装置１−１の動作について説明する。図１に示す制御フローは、ハイブリッド車両１００の走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１では、ＥＣＵ３０により、定常走行を継続した時間が所定時間Ａ［ｓ］よりも大であるか否かが判定される。ステップＳ１では、車速や要求パワー、要求トルクの変化が少ない定常走行状態であるか否かが判定される。ＥＣＵ３０は、ハイブリッド車両１００の現在の走行速度情報、および過去数秒の時系列の車速データに基づいてステップＳ１の判定を行う。ＥＣＵ３０は、所定のサンプリング間隔で車速データを取得しており、過去数秒のデータを時系列データとして記憶している。ＥＣＵ３０は、この時系列データと、現在の車速データとに基づいて、現在までの所定時間Ａ［ｓ］の間に大きな車速の変化がない場合にステップＳ１で肯定判定を行うことができる。

ステップＳ１の判定の結果、定常走行を継続した時間が所定時間Ａ［ｓ］よりも大であると判定された場合（ステップＳ１−Ｙ）にはステップＳ２に進み、そうでない場合（ステップＳ１−Ｎ）にはステップＳ４に進む。

ステップＳ２では、ＥＣＵ３０により、現在車速と想定車速Ｘとの車速差の大きさ（絶対値）が１０［ｋｍ／ｈ］未満であるか否かが判定される。ＥＣＵ３０は、想定車速Ｘに対して現在車速が±１０［ｋｍ／ｈ］未満である場合、ＥＶ走行の実行を狙いとした所定変速制御を実行する。なお、想定車速Ｘが車速域として定められている場合、車速差は、想定車速Ｘの下限に対する現在車速の乖離量、あるいは想定車速Ｘの上限に対する現在車速の乖離量を示す。例えば、現在車速が想定車速Ｘの車速域の上限よりも高速である場合、現在車速と当該車速域の上限との差分が車速差となる。一方、現在車速が想定車速Ｘの車速域の下限よりも低速である場合、現在車速と当該車速域の下限との差分が車速差となる。

なお、車速差の閾値（所定値）は、１０［ｋｍ／ｈ］には限定されない。車速域の閾値は、適合実験等に基づいて適宜定めることができる。ステップＳ２の判定の結果、現在車速と想定車速Ｘとの車速差の大きさが１０［ｋｍ／ｈ］未満であると判定された場合（ステップＳ２−Ｙ）にはステップＳ３に進み、そうでない場合（ステップＳ２−Ｎ）にはステップＳ４に進む。

ステップＳ３では、ＥＣＵ３０により、設計想定レンジへの変速が自動的に行われる。ＥＣＵ３０は、Ｔ／Ｍ２の変速比を「要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の点とするギア段（変速比）」や「要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の点とするギア段（変速比）」に変更する。ＥＣＵ３０は、例えば、想定車速ＸとＥＶ走行可能なギア段（設計想定レンジ）との組合せを予め記憶しており、この組合せに基づいて変速制御を行う。ステップＳ３で変速が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ４では、ＥＣＵ３０により、制御なしと決定される。定常走行状態でない場合や、想定車速Ｘとの車速差が大きい場合、ＥＶ走行可能な状態とはなりにくい。ＥＣＵ３０は、ＥＶ走行可能とするための所定変速制御を行うことなく、本制御フローを終了する。

本実施形態の車両制御装置１−１は、ＥＶ走行可能とできる変速比が存在する場合、その変速比に自動で変速する。また、車両制御装置１−１は、ＥＶ走行可能とできる変速比が存在しない場合、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とする変速比に自動で変速する。これにより、本実施形態の車両制御装置１−１によれば、設計時に想定したＥＶ走行の機会を最大限取りこぼさないようにし、実環境下における燃費効果を最大限向上させることができる。

なお、本実施形態の車両制御装置１−１は、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の動作点とする変速制御、および要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とする変速制御の両方を実行したが、これらのいずれか一方の変速制御のみ行うようにしてもよい。例えば、所定変速制御の目標変速比である所定の変速比は、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の点とする変速比に限定されてもよい。これは、例えば、現在車速が想定車速Ｘと等しい場合に限り所定変速制御を実行することに相当する。

また、所定の変速比は、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の点とする変速比に限定されてもよい。これは、例えば、現在車速と想定車速Ｘとの車速差の大きさが０よりも大きくかつ車速差の閾値未満である場合に所定変速制御を実行することに相当する。

なお、上記ステップＳ２では、現在車速と想定車速Ｘとの車速差の大きさに基づいて設計想定レンジへの変速を行うか否かが決定されたが、更に、過去の車速の推移に基づいて設計想定レンジへの変速を行うか否かが決定されてもよい。例えば、現在までの車速の推移が、想定車速Ｘに近づくように変化している場合は設計想定レンジへの変速を行い、現在までの車速の推移が、想定車速Ｘから離れるように変化している場合は設計想定レンジへの変速を行わないようにしてもよい。

ステップＳ２における車速差の閾値は、可変とされてもよい。一例として、車速差の閾値は、バッテリー５の充電量に応じて変化するものであってもよい。例えば、バッテリー５の充電量が多い場合、充電量が少ない場合よりも閾値が大きな値とされてもよい。また、車速差の閾値は、学習制御に基づいて定められてもよい。例えば、運転者の走行パターンを学習して最適な燃費を実現するように車速差の閾値を定めるようにしてもよい。

本実施形態のＭ／Ｇ４は、極めて小出力のものであったが、Ｍ／Ｇ４は、このような小出力のものには限定されない。つまり、本実施形態の車両制御装置１−１は、Ｍ／Ｇ４の出力の大きさを問わずに適用可能である。また、Ｍ／Ｇ４とエンジン１やＴ／Ｍ２との接続の形態は図示したものには限定されない。例えば、本実施形態ではＥＶ走行においてエンジン１がＭ／Ｇ４によって連れ回されるが、これに代えて、ＥＶ走行においてエンジン１がＭ／Ｇ４から切り離されるようにしてもよい。一例として、エンジン１とＴ／Ｍ２との間にＭ／Ｇ４が配置され、かつエンジン１とＭ／Ｇ４との間にクラッチを配置して、ＥＶ走行ではこのクラッチを開放することでエンジン１がＭ／Ｇ４および駆動輪７から切り離されるようにすることができる。

なお、本実施形態では、Ｔ／Ｍ２が有段の自動変速機であったが、これに限定されるものではなく、Ｔ／Ｍ２は、エンジン１やＭ／Ｇ４から入力される回転を変速して駆動輪７に対して出力できるものであればよい。例えば、Ｔ／Ｍ２は、無段変速機等であってもよい。

（第１実施形態の変形例）
本変形例において、上記第１実施形態と異なる点は、Ｔ／Ｍ２が手動変速機（Ｍ／Ｔ）である点である。本変形例では、ＥＶ走行可能なギア段が現在のギア段と異なる場合、ＥＶ走行可能なギア段への変速を運転者に促す。図６は、本変形例にかかるハイブリッド車両の概略構成図、図７は、シフトインジケータの一例を示す図である。

図６に示すハイブリッド車両１１０において、Ｔ／Ｍ２は、手動変速機である。Ｔ／Ｍ２は、運転者によって図示しないシフトレバーが操作されることによってギア段の切替えが手動でなされる。また、クラッチ３は、運転者のクラッチ操作によって開放状態と係合状態との切替えがなされる。なお、クラッチ３は、手動操作が可能であることに加えて、上記第１実施形態と同様にアクチュエータを備え、ＥＣＵ３０によって制御可能なものであってもよい。

ハイブリッド車両１１０は、シフトインジケータ４０を備える。シフトインジケータ４０は、現在のシフト位置および推奨するシフト操作を表示するインジケータである。シフトインジケータ４０は、既存のインジケータを用いてその機能を流用するようにしてもよい。シフトインジケータ４０は、Ｔ／Ｍ２に対する所定の変速比への変速操作を運転者に促す情報提供手段としての機能を有する。本変形例の車両制御装置１−２は、上記第１実施形態の構成要素に加えて、シフトインジケータ４０を備える。シフトインジケータ４０は、ＥＣＵ３０と接続されており、ＥＣＵ３０によって制御される。ＥＣＵ３０は、図示しないシフトポジションセンサの信号に基づいて、現在のシフト位置を取得することができる。

図７に示すように、シフトインジケータ４０は、シフト位置表示部４１、アップシフトガイドランプ４２およびダウンシフトガイドランプ４３を有する。シフト位置表示部４１には、現在のシフト位置が表示される。アップシフトガイドランプ４２は、現在のシフト位置からのアップシフトが推奨されることを点灯（点滅でもよい）することによって示すものである。ＥＣＵ３０は、現在のシフト位置からアップシフトすることによって即座にＥＶ走行が可能となる場合や、現在のシフト位置からアップシフトすることによって、要求パワーに対応する動作点が所定領域Ｒ１の近傍の動作点となる場合、アップシフトガイドランプ４２を点灯させる。この場合、アップシフト先のギア段の変速比は、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の動作点とする変速比、あるいは要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とする変速比である。

ダウンシフトガイドランプ４３は、現在のシフト位置からのダウンシフトが推奨されることを点灯（点滅でもよい）することによって示すものである。ＥＣＵ３０は、現在のシフト位置からダウンシフトすることによって即座にＥＶ走行が可能となる場合や、現在のシフト位置からダウンシフトすることによって、要求パワーに対応する動作点が所定領域Ｒ１の近傍の動作点となる場合、ダウンシフトガイドランプ４３を点灯させる。この場合、ダウンシフト先のギア段の変速比は、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の動作点とする変速比、あるいは要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とする変速比である。

本変形例の車両制御装置１−２の動作について説明する。ＥＣＵ３０は、上記第１実施形態（図１参照）と同様に、定常走行状態であり（Ｓ１−Ｙ）、かつ現在車速と想定車速Ｘとの車速差の大きさが１０［ｋｍ／ｈ］未満である（Ｓ２−Ｙ）場合、シフトインジケータ４０によって運転者に変速を要求する。つまり、ＥＣＵ３０は、現在車速と想定車速Ｘとに基づいてシフトインジケータ４０によって変速操作を促すか否かを決定する。

ＥＣＵ３０は、アップシフトガイドランプ４２を点灯させることで運転者に対してアップシフトを要求し、ダウンシフトガイドランプ４３を点灯させることで運転者に対してダウンシフトを要求することができる。ＥＣＵ３０によるシフト要求に応じて運転者によってアップシフトやダウンシフトがなされることで、ＥＶ走行が可能な変速比やＥＶ走行可能となることが期待できる変速比でハイブリッド車両１１０を走行させることができる。

なお、アップシフトやダウンシフトを運転者に促す手段は、シフトインジケータ４０には限定されない。例えば、音声によって運転者に対してシフト操作を促すようにしてもよい。すなわち、視覚や聴覚等によって認識可能な方法によって、運転者に対してシフト操作を促すことができるものであればよい。

（第２実施形態）
図８および図９を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図８は、本実施形態の車両制御装置１−２の動作を示すフローチャートである。

本実施形態において、上記第１実施形態と異なる点は、補機の負荷を調節することにより、ＥＶ走行を可能とする点である。具体的には、空調装置のコンプレッサ８をＯＦＦすることにより要求パワーを低減させてＥＶ走行を可能とする。

図９は、本実施形態の補機制御の説明図である。図９において、横軸はＭＧ回転数、縦軸はＭＧトルクを示す。エンジン１およびＭ／Ｇ４を含むパワートレーンに対する要求パワーは、補機の負荷トルクも考慮して定められるものであるため、補機の負荷トルクを低減することによって要求パワーを低減させることが可能である。

図９において、符号Ｐ３は、コンプレッサ８がＯＮであるときの要求パワーに対応する動作点であり、Ｐ４は、コンプレッサ８をＯＦＦとしたときの要求パワーに対応する動作点である。コンプレッサ８がＯＮであるときの要求パワーに対応する動作点Ｐ３は、所定領域Ｒ１外の点であり、そのままではＥＶ走行を実行できない。一方、コンプレッサ８をＯＦＦとすると、クランクシャフト１ａに作用するコンプレッサ８による負荷トルク分だけ要求トルクが低減する。これにより、ＥＶ走行に必要なトルク（負荷に打勝つために必要なＭＧ出力トルク）が減少する。コンプレッサ８をＯＦＦとした場合、例えば、要求パワーに対応する動作点Ｐ４は限界出力トルク線Ｔmax上の点となり、Ｍ／Ｇ４は、ＥＶ走行に必要なトルクを出力可能となる。よって、ＥＶ走行を想定した車速となった場合、すぐにＭ／Ｇ４の運転範囲に入り、ＥＶ走行が可能となる。

ＥＣＵ３０は、空調負荷分のトルクを低減することで要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の点とできる場合、コンプレッサ８を停止する。ＥＣＵ３０は、コンプレッサ８とクランクシャフト１ａとを接続するクラッチを開放することで、クランクシャフト１ａとコンプレッサ８との動力の伝達を遮断する。これにより、要求パワーに対応する動作点はＰ４で示す点に移行し、ＥＶ走行が可能となる。

また、コンプレッサ８をＯＦＦとすることでは要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の動作点にできない場合であっても、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１の近傍の動作点とすることができれば、その後の走行状態の変化によりＥＶ走行可能となることが期待できる。

例えば、現在の車速が（想定車速Ｘ＋α）であるとして、この車速（Ｘ＋α）では、コンプレッサ８をＯＦＦしたとしても要求パワーに対応する動作点が所定領域Ｒ１内の点とはならない場合がある。しかしながら、コンプレッサ８をＯＦＦしたときの動作点Ｐ４１は所定領域Ｒ１の近傍の動作点であり、車速が想定車速Ｘに変化して要求パワーに対応する動作点がＰ４に移行すれば、ＥＶ走行が可能となる。このような場合、車速（Ｘ＋α）の時点で前もってコンプレッサ８をＯＦＦすることによって、想定車速Ｘとなった場合、すぐにＭ／Ｇ４の運転範囲に入り、ＥＶ走行が可能となる。よって、設計時に想定した燃費効果を発揮することが可能となり、燃費の向上を実現することができる。

図８を参照して、本実施形態の動作について説明する。図８に示す制御フローは、ハイブリッド車両１００の走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１１では、ＥＣＵ３０により、定常走行を継続した時間が所定時間Ａ［ｓ］よりも大であるか否かが判定される。その判定の結果、肯定判定がなされた場合（ステップＳ１１−Ｙ）にはステップＳ１２に進み、そうでない場合（ステップＳ１１−Ｎ）にはステップＳ１４に進む。

ステップＳ１２では、ＥＣＵ３０により、現在車速と想定車速Ｘとの車速差の大きさが１０［ｋｍ／ｈ］未満であるか否かが判定される。その判定の結果、肯定判定がなされた場合（ステップＳ１２−Ｙ）にはステップＳ１３に進み、そうでない場合（ステップＳ１２−Ｎ）にはステップＳ１４に進む。

ステップＳ１３では、ＥＣＵ３０により、自動的にコンプレッサ８の駆動がＯＦＦされる。なお、空調装置がマニュアル式である場合、ＥＣＵ３０により自動でコンプレッサ８をＯＦＦすることに代えて、インジケータ等によって運転者に対して空調をＯＦＦするように促すようにしてもよい。ステップＳ１３が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ１４では、ＥＣＵ３０により、制御なしと決定される。ＥＣＵ３０は、ＥＶ走行可能とするためのコンプレッサ８に対する制御を行うことなく、本制御フローを終了する。

本実施形態によれば、コンプレッサ８の負荷トルクを調節することにより、ＥＶ走行が可能とされる。よって、設計時に想定したＥＶ走行の機会を可能な限り取りこぼさないようにし、燃費効果を最大限向上させることができる。

なお、コンプレッサ８の負荷トルクを低減する場合に、コンプレッサ８の駆動をＯＦＦすることに代えて、コンプレッサ８の負荷を低減するようにしてもよい。例えば、コンプレッサ８として可変容量のコンプレッサを用いた場合、容量を調節することによってコンプレッサ８の負荷を低減することが可能である。

要求トルクを低減する制御は、コンプレッサ８の負荷トルクを調節することには限定されない。コンプレッサ８以外の補機のトルクを調節することにより、要求トルクをＥＶ走行可能なトルクまで低減させるようにしてもよい。

また、補機の負荷トルクを調節する制御は、上記第１実施形態の変速制御と組み合わせて実行されてもよい。例えば、所定変速制御のみでは要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の動作点とすることができない場合に、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の動作点や所定領域Ｒ１の近傍の動作点に移行させるように補機の負荷トルクを低減するようにしてもよい。

また、補機の負荷トルクを調節する制御は、上記第１実施形態の変形例と組み合わせて実行されてもよい。例えば、シフトインジケータ４０によって所定の変速比への変速操作を運転者に促すことに加えて、要求パワーに対応する動作点を所定領域Ｒ１内の動作点や所定領域Ｒ１の近傍の動作点に移行させるように補機の負荷トルクを低減するようにしてもよい。

上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

以上のように、本発明にかかる車両制御装置は、力行可能な電動機を備えた車両において、燃費を向上するのに適している。

１−１，１−２ 車両制御装置
１ エンジン
２ Ｔ／Ｍ（変速機）
４ Ｍ／Ｇ（電動機）
７ 駆動輪
８ コンプレッサ
３０ ＥＣＵ
４０ シフトインジケータ
１００，１１０ ハイブリッド車両
Ｒ１ 所定領域
Ｔmax 限界出力トルク線
Ｘ 想定車速（所定車速）

Claims (7)

1. エンジンと、
   予め定められた所定領域内の動作点で動作することができる電動機と、
   前記エンジンおよび前記電動機と車両の駆動輪とを接続する変速機と、
   を備え、
   前記変速機を所定の変速比に変速させる所定変速制御を実行可能であり、
   前記所定の変速比は、前記車両に要求される要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域内の動作点とする変速比、あるいは前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域の近傍の動作点とする変速比である
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記エンジンの出力によらずに前記電動機の出力によって前記車両を走行させることができる車速である予め定められた所定車速と、前記車両の現在の車速とに基づいて、前記所定変速制御を行うか否かを決定する
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記所定変速制御に加えて、前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域内の動作点とすること、あるいは前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域の近傍の動作点とすることのいずれかを実現するように前記車両の補機の負荷トルクを低減させる
   請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. エンジンと、
   予め定められた所定領域内の動作点で動作することができる電動機と、
   前記エンジンおよび前記電動機と車両の駆動輪とを接続する変速機に対する所定の変速比への変速操作を前記車両の運転者に促す情報提供手段と、
   を備え、
   前記所定の変速比は、前記車両に要求される要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域内の動作点とする変速比、あるいは前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域の近傍の動作点とする変速比である
   ことを特徴とする車両制御装置。
5. 前記エンジンの出力によらずに前記電動機の出力によって前記車両を走行させることができる車速である予め定められた所定車速と、前記車両の現在の車速とに基づいて、前記情報提供手段によって前記所定の変速比への変速操作を前記運転者に促すか否かを決定する
   請求項４に記載の車両制御装置。
6. 前記所定の変速比への変速操作を前記運転者に促すことに加えて、前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域内の動作点とすること、あるいは前記要求出力に対応する前記電動機の動作点を前記所定領域の近傍の動作点とすることのいずれかを実現するように前記車両の補機の負荷トルクを低減させる
   請求項４または５に記載の車両制御装置。
7. エンジンと、
   電動機と、
   前記エンジンおよび前記電動機と車両の駆動輪とを接続する変速機と、
   を備え、
   前記変速機の変速比が所定の変速比であり、かつ前記車両が所定車速で定常走行する場合に、前記エンジンの出力によらずに前記電動機の出力で前記車両を走行させることが可能であり、
   前記車両の現在の車速と前記所定車速との差分の大きさが所定値未満である場合、前記変速機を前記所定の変速比に変速させる
   ことを特徴とする車両制御装置。

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