JP2014054874A

JP2014054874A - ハイブリッド車両のオートクルーズ制御装置

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Publication number: JP2014054874A
Application number: JP2012199528A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Sakuta; 和昌作田
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-09-11
Also published as: JP6008425B2

Abstract

【課題】目標車速を確実に維持して良好な走行フィーリングを実現できると共に、可能な限りＥＶモードの期間を確保することによりハイブリッド車両の利点を十分に活かすことができるハイブリッド車両のオートクルーズ制御装置を提供する。
【解決手段】オートクルーズ制御中において、目標車速Ｖtgtを維持するために必要な要求トルクをモータ３により達成可能なときにはＥＶ走行モードを選択し（S4がYes）、達成不能なときにはＨＥＶ走行モードを選択する（S4がNo）。車速Ｖが目標車速Ｖtgtから外れると、ＨＥＶ走行モードでは、エンジン２に対応する低い制御ゲインを適用して目標車速Ｖtgtと車速Ｖとの偏差ΔＶに基づき要求トルクを算出し（S6）、ＥＶ走行モードでは、モータ３に対応する高い制御ゲインを適用して偏差ΔＶに基づき要求トルクを算出し（S10）、それぞれエンジン２やモータ３を駆動制御する（S8,12）。
【選択図】図２

Description

本発明はハイブリッド車両のオートクルーズ制御装置に係り、詳しくはモータ単独の走行モード（以下、ＥＶモードという）とモータ及びエンジンを併用する走行モード（以下、ＨＥＶモードという）とで共に最適な特性で車速を制御できるオートクルーズ制御装置に関する。

高速道路などで車両を定速走行させる際の運転者の負担を軽減するために、オートクルーズ制御装置を搭載した車両が普及している。周知のようにオートクルーズ装置は、運転者が設定した目標車速に基づきエンジン出力やブレーキを制御することにより、運転者がアクセル操作やブレーキ操作を行わなくても自動的に車速を目標車速に保つ装備である。
一方で、近年では環境問題を考慮して、走行用動力源としてエンジンと共にモータを搭載したハイブリッド車両が実用化されている。この種のハイブリッド車両は、走行状態などに応じてエンジン及びモータを適切に運転させることにより、車両全体としてのエネルギ効率を向上させて燃費節減やエミッション低減を達成するものである。例えば車両の加速時には、モータを力行制御して発生した駆動力でエンジンを補助することにより、エンジン側の負担を軽減しつつ効率の良好な領域でエンジンを運転させている。また、車両の減速時には、モータを回生制御して制動力を発生させると共に、車両の運動エネルギを回生電力として回収して後のモータ運転に有効利用している。

このようなハイブリッド車両にオートクルーズ制御装置を装備する場合もある。例えば特許文献１には、モータとエンジンとを併用するＨＥＶモード中のオートクルーズ制御が開示されている。
運転者により目標車速が設定されてオートクルーズ制御が開始されると、まず、平坦路で目標車速を維持するために必要なエンジン出力を算出し、このエンジン出力に基づきエンジンを制御する。

そして、路面状況が登坂路になると、その登坂路で目標車速を維持するために必要な目標出力を算出し、目標出力からエンジン出力を減算した差分に基づきモータを力行制御する。また、路面状況が降坂路になると、その降坂路で目標車速を維持するために必要な目標出力を算出し、エンジン出力から目標出力を減算した差分に基づきモータを回生制御する。
結果として目標車速を維持した上で、登坂路での出力増加分や降坂路での出力低下分をモータの駆動力により補ってエンジン出力を一定に保つことにより、燃費節減やエミッション低減を図っている。

一方、このようなＨＥＶモード中のオートクルーズ制御とは別に、ＨＥＶモードとＥＶモードとの間で走行モードを切り換えながら目標車速を維持するオートクルーズ制御も実用化されている。
図４はこの従来技術のオートクルーズ制御の実行状況を示すタイムチャートである。なお、図中の路面勾配については０を平坦路として表し、要求トルクの欄にはモータの出力可能範囲Ｔev（最大力行トルクＴm1と最大回生トルクＴm2との間の領域）を併記している。

基本的にオートクルーズ制御中の走行モードの切換は、目標車速Ｖtgtを維持するために必要な要求トルクと上記モータの出力可能範囲Ｔevとの比較に基づいて行われる。要求トルクは車速Ｖと目標車速Ｖtgtとの偏差ΔＶに基づくＰＩＤ制御などにより、偏差ΔＶを縮小する方向に順次算出される。
要求トルクがモータの出力可能範囲Ｔev内にあり、モータのみで要求トルクを達成可能なときには、走行モードとしてＥＶ走行が選択される。また要求トルクがモータの出力可能範囲Ｔevを超えているとき、即ち登坂路で駆動力が不足したり降坂路で制動力が不足したりした場合には、エンジンの駆動力或いはエンジンブレーキを併用すべくＨＥＶモードが選択される。

偏差ΔＶに基づく要求トルクの制御ゲインは各走行モードの間で共通化されている。具体的には、モータ側の制御応答性に比較してエンジン側の制御応答性が良好でない点を考慮して、ＨＥＶモードで実施されるエンジン制御でも追従可能なように比較的低い制御ゲインが双方の走行モードに対して設定されている。
図４に示すように、まず登坂路の走行中にはＨＥＶモードが選択され、モータのみでは不足する駆動力がエンジンにより補われて目標車速Ｖtgtが維持されている。車両が降坂路に侵入すると、車速Ｖの増加に伴って目標車速Ｖtgtとの偏差ΔＶ（＝Ｖtgt−Ｖ）が次第に負側に増加する。従って、上記制御ゲインにより偏差ΔＶに基づき要求トルクが順次減少側に算出される。

要求トルクの減少に応じて、まずＨＥＶモードを継続しながらエンジンの駆動力が減少され、要求トルクが最大力行トルクＴm1を下回ると走行モードがＥＶモードに切り換えられる。そして、ＥＶモードにおいてモータの駆動力は次第に減少し、０を経て負側（回生制御による制動力）に転じて減少し続ける。
これにより大きく増加していた車速Ｖが低下方向に転じ、それに応じて偏差ΔＶが減少し始める。要求トルクが減少し続けて最大回生トルクＴm2を下回ると、走行モードが再びＨＥＶモードに切り換えられて、モータの負側の駆動力の不足分がエンジンブレーキにより補われる。そして、要求トルクが増加に転じて最大回生トルクＴm2を上回ると、走行モードが再びＥＶモードに切り換えられる。

その後に車両が降坂路から平坦路に侵入すると、車速Ｖの低下に伴って目標車速Ｖtgtとの偏差ΔＶが次第に正側に増加する。従って、制御ゲインにより偏差ΔＶに基づき要求トルクが順次増加側に算出される。要求トルクの増加に応じて、まずＥＶモードにおいてモータの駆動力が次第に増加して負側から正側（力行制御による駆動力）に転じる。
モータの駆動力が最大力行トルクＴm1を上回ると、走行モードが再びＨＥＶモードに切り換えられ、モータの駆動力の不足分がエンジンの駆動力により補われる。これにより大きく減少していた車速Ｖが増加方向に転じ、それに応じて偏差ΔＶが減少し始める。そして、要求トルクが低下して最大力行トルクＴm1を下回ると、走行モードが再びＥＶモードに切り換えられて、車速Ｖが目標車速Ｖtgt付近に復帰する。

特開２００１−１５７３０５号公報

上記したように図４の従来技術では、応答性が良好でないエンジン２側の制御でも追従可能なように、要求トルクの算出に比較的低い制御ゲインを適用している。このため、路面勾配の変化に起因して車速Ｖが変動しても、その車速変動の抑制のために要求トルクを迅速に変化させることができない。結果として、目標車速Ｖtgtから車速Ｖが大きく外れた後でなければ車速Ｖが目標車速Ｖtgtに復帰せず、車速変動により走行フィーリングが悪化するという問題がある。
また、車速Ｖを目標車速Ｖtgtに復帰させるためにＨＥＶモードへの切換が必要になるため、頻繁な走行モードの切換により実質的なＥＶモードの期間が短縮化してしまう。結果として降坂路でモータの回生制御により車両の運動エネルギを十分に回収できなくなると共に、ＨＥＶモードへの切換毎にエンジン始動により無駄な電力を消費してしまい、ハイブリッド車両の利点を活かすことができなかった。

また、その対策として偏差ΔＶに基づく要求トルクの制御ゲインを高めることも考えられるが、ＨＥＶモードにおいてエンジン側の制御を追従できなくなるため実現が困難である。さらに、ＨＥＶモードを前提とした特許文献１の技術では問題解決にならないことは明らかである。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、目標車速を確実に維持して良好な走行フィーリングを実現できると共に、可能な限りＥＶモードの期間を確保することによりハイブリッド車両の利点を十分に活かすことができるハイブリッド車両のオートクルーズ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、走行用動力源としてエンジン及びモータを搭載し、少なくともモータを単独で使用する第１の走行モードと、モータ及びエンジンを併用する第２の走行モードとを選択的に実行して走行するハイブリッド車両において、運転者により設定された目標車速に基づき車速を制御するオートクルーズ制御中に、目標車速を維持するために必要な要求トルクをモータにより達成可能なときには第１の走行モードを選択し、モータのみでは要求トルクを達成不能なときには第２の走行モードを選択する走行モード切換手段と、第２の走行モードの実行中には、予め設定された第２の制御ゲインを適用して、目標車速と車速との偏差または車両が走行中の路面勾配に基づき要求トルクを算出し、第１の走行モードの実行中には、予めモータの制御応答性に対応して第２の制御ゲインよりも高い値に設定された第１の制御ゲインを適用して、偏差または路面勾配に基づき要求トルクを算出する要求トルク設定手段と、要求トルク設定手段により算出された要求トルクに基づき、各走行モードに応じてモータ及びエンジンを駆動制御して要求トルクを達成する駆動制御手段とを備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１において、走行モード切換手段が、第１の走行モードの実行中において、予め目標車速を含むように設定されたモード切換禁止範囲内に偏差があるときには、モータのみで要求トルクを達成不能な場合でも第１の走行モードを継続するものである。

以上説明したように請求項１の発明のハイブリッド車両のオートクルーズ制御装置によれば、目標車速に基づき車速を制御するオートクルーズ制御中において、モータ及びエンジン併用の第２の走行モードの実行中には、第２の制御ゲインを適用して、目標車速と車速との偏差または車両が走行中の路面勾配に基づき要求トルクを算出し、モータ単独の第１の走行モードの実行中には、モータの制御応答性に対応して第２の制御ゲインよりも高い値に設定された第１の制御ゲインを適用して、偏差または路面勾配に基づき要求トルクを算出し、算出した要求トルクに基づきモータ及びエンジンを駆動制御するようにした。

従って、オートクルーズ制御中に車速が目標車速から外れると、目標車速と車速との偏差または路面勾配に基づき要求トルクが算出され、その要求トルクに基づきモータやエンジンが駆動制御される。モータ単独の第１の走行モードでは、応答性が良好なモータに対応して設定された高い値の第１の制御ゲインが適用される。このため、要求トルクが迅速に変化してモータの駆動力が急激に増加または減少することから、車速を迅速に目標車速に復帰させて良好な走行フィーリングを実現することができる。
また、要求トルクの迅速な変化により車速が目標車速から大きく外れる事態を防止できるため、多くの場合には第２の走行モードに切り換えることなく第１の走行モードを継続したまま目標車速への復帰を達成できる。結果として、可能な限り第１の走行モードの期間を確保することによりハイブリッド車両の利点を十分に活かすことができる。

請求項２の発明のハイブリッド車両のオートクルーズ制御装置によれば、請求項１に加えて、第１の走行モード中において偏差がモード切換禁止範囲内にあるときには、モータのみで要求トルクを達成不能と判断しても第１の走行モードを継続するようにした。
偏差がモード切換禁止範囲内にあるときには、例えば偏差の増減が未だ少なく第１の走行モードを継続しても支障ない状況、或いは、要求トルクの変化によって既に偏差の増加が抑制されており、そのままで目標車速に復帰する状況と見なせる。よって、これらの場合には第２の走行モードへの切換は必要なく第１の走行モードを継続でき、これにより目標車速を確実に維持可能とした上で、第１の走行モードの期間を一層延長化することができる。

実施形態のオートクルーズ制御装置が搭載されたハイブリッド型トラックを示す全体構成図である。ＥＣＵが実行するオートクルーズ制御ルーチンを示すフローチャートである。実施形態におけるオートクルーズ制御の実行状況を示すタイムチャートである。従来技術におけるオートクルーズ制御の実行状況を示すタイムチャートである。

以下、本発明をハイブリッド型トラックのオートクルーズ制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のオートクルーズ制御装置が搭載されたハイブリッド型トラックを示す全体構成図である。
ハイブリッド型トラック１はいわゆるパラレル型ハイブリッド車両として構成されており、以下の説明では、車両と称する場合もある。車両１には走行用動力源としてディーゼルエンジン（以下、エンジンという）２、及び例えば永久磁石式同期電動機のように発電機としても作動可能なモータ３が搭載されている。エンジン１の出力軸にはクラッチ４が連結され、クラッチ４にはモータ３の回転軸を介して自動変速機５の入力側が連結されている。自動変速機５の出力側にはプロペラシャフト６を介して差動装置７が連結され、作動装置７には駆動軸８を介して左右の駆動輪９が連結されている。

自動変速機５は一般的な手動変速機をベースとしてクラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を自動化したものであり、本実施形態では、前進１２速後退１速の変速段を有している。当然ながら、変速機５の構成はこれに限るものではなく任意に変更可能であり、例えば手動式変速機として具体化してもよいし、２系統の動力伝達系を備えたいわゆるデュアルクラッチ式自動変速機として具体化してもよい。

モータ３にはインバータ１０を介してバッテリ１１が接続されている。バッテリ１１に蓄えられた直流電力はインバータ１０により交流電力に変換されてモータ３に供給され（力行制御）、モータ３が発生した駆動力は自動変速機５で変速された後に駆動輪９に伝達されて車両１を走行させる。また、例えば車両１の減速時には、駆動輪９側からの逆駆動によりモータ３が発電機として作動する(回生制御)。モータ３が発生した負側の駆動力は制動力として駆動輪９側に伝達されると共に、モータ３が発電した交流電力がインバータ１０で直流電力に変換されてバッテリ１１に充電される。

このようなモータ３が発生する駆動力は上記クラッチ４の断接状態に関わらず駆動輪９側に伝達され、これに対してエンジン２が発生する駆動力（負側は、エンジンブレーキや圧縮開放型ブレーキなどに相当）はクラッチ４の接続時に限って駆動輪９側に伝達される。
従って、クラッチ４の切断時には、上記のようにモータ３が発生する正側または負側の駆動力が駆動輪９側に伝達されて車両１が走行する。また、クラッチ４の接続時には、エンジン２及びモータ３の駆動力が駆動輪９側に伝達されたり、或いはエンジン２の駆動力のみが駆動輪側に伝達されたりして車両１が走行する。

車両ＥＣＵ１３は車両全体を統合制御するための制御回路である。そのために車両ＥＣＵ１３には、アクセルペダル１４の操作量θaccを検出するアクセルセンサ１５、ブレーキペダル１６の踏込操作を検出するブレーキスイッチ１７、車両１の速度Ｖを検出する車速センサ１８、エンジン２の回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ１９、モータ３の回転速度Ｎtを検出するモータ回転速度センサ２０、オートクルーズの実行・中止及び目標車速Ｖtgtの設定を行うためのオートクルーズ設定部２１などの各種センサ・スイッチ類が接続されている。
また、車両ＥＣＵ１３には、図示はしないがクラッチ４を断接操作するアクチュエータ、及び自動変速機５を変速操作するアクチュエータなどが接続されると共に、エンジン制御用のエンジンＥＣＵ２２、インバータ制御用のインバータＥＣＵ２３、及びバッテリ１１を管理するバッテリＥＣＵ２４が接続されている。

車両ＥＣＵ１３は、運転者によるアクセル操作量θaccなどに基づき車両１を走行させるために必要な要求トルクを算出し、その要求トルクやバッテリ１１のＳＯＣなどに基づき車両１の走行モードを選択する（走行モード切換手段）。本実施形態では走行モードとして、エンジン単独のＥ/Ｇモード、モータ単独のＥＶモード（第１の走行モード）、及びエンジン２とモータ３とを併用するＨＥＶモード（第２の走行モード）が設定されており、その何れかの走行モードを車両ＥＣＵ１３が選択するようになっている。
基本的に走行モードの切換は、ハイブリッド車両の特徴を活かすために可能な限りＥＶモードを優先して行われ、要求トルクやバッテリＳＯＣなどからの要請に応じてＨＥＶモードやＥ/Ｇモードに切り換えられる。
例えばＥＶモードによる走行中において、アクセル操作に応じて要求トルクが増加または減少してモータ３の出力可能範囲Ｔev（図４に示す）を外れたときには、ＨＥＶモードに切り換えられてモータ駆動力の不足分がエンジン２の駆動力或いはエンジンブレーキにより補われる。また、例えばバッテリ１１のＳＯＣ低下により充電を要する場合には、Ｅ/Ｇモードに切り換えられた上でモータ３が回生制御され、車両１の走行を継続させながらエンジン２の駆動力の一部を用いてモータ３を発電させ、その発電電力をバッテリ１１に充電する。

車両ＥＣＵ１３は選択した走行モードに基づき、要求トルクをエンジン２やモータ３が出力すべきトルク指令値に換算する。例えばＨＥＶモードでは要求トルクをエンジン２側及びモータ３側に配分した上で、その時点の変速段に基づきエンジン２及びモータ３のトルク指令値を算出する。また、Ｅ/Ｇモードでは要求トルクを変速段に基づきエンジン２へのトルク指令値に換算し、ＥＶモードでは要求トルクを変速段に基づきモータ３へのトルク指令値に換算する。

そして、車両ＥＣＵ１３は選択した走行モードを実行すべく、ＥＶモードでは上記クラッチ４を切断し、Ｅ/Ｇモード及びＨＥＶモードではクラッチ４を接続した上で、エンジンＥＣＵ２２及びインバータＥＣＵ２３にトルク指令値を適宜出力する。
また、車両１の走行中において車両ＥＣＵ１３は、アクセル操作量θaccや車速Ｖなどに基づき図示しないシフトマップから目標変速段を算出し、この目標変速段を達成すべく、アクチュエータによりクラッチ４の断接操作及び変速段の切換操作を実行する。

一方、エンジンＥＣＵ２２は、車両ＥＣＵ１３から入力された走行モード及びトルク指令値を達成するように噴射量制御や噴射時期制御を実行する。例えばＥ/ＧモードやＨＥＶモードでは、正側のトルク指令値に対してエンジン２に駆動力を発生させ、負側のトルク指令値に対してエンジンブレーキを発生させる。また、ＥＶモードの場合には、燃料噴射の中止によりエンジン２を停止保持する。
また、インバータＥＣＵ２３は、車両ＥＣＵ１３から入力された走行モード及びトルク指令値を達成するように、インバータ１０を駆動制御する。例えばＥＶモードやＨＥＶモードでは、正側のトルク指令値に対してモータ３を力行制御して正側の駆動力を発生させ、負側のトルク指令値に対してはモータ３を力行制御して負側の駆動力を発生させる。また、Ｅ/Ｇモードの場合には、モータ３の駆動力を０に制御する。
また、バッテリＥＣＵ２４は、バッテリ１１の温度、バッテリ１１の電圧、インバータ１０とバッテリ１１との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ１１のＳＯＣを求め、このＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ１３に出力する。

一方、車両ＥＣＵ１３は、オートクルーズ設定部２１によりオートクルーズが指示されているときにオートクルーズ制御を実行する。当該オートクルーズ制御では、運転者により設定されている目標車速Ｖtgtを維持するようにエンジン２及びモータ３の駆動力が制御される。
オートクルーズ制御中の要求トルクはアクセル操作量θaccなどに基づくことなく、目標車速Ｖtgtを維持するために必要な駆動力として算出される。例えば、車速Ｖと目標車速Ｖtgtとの偏差ΔＶに基づくＰＩＤ制御などにより、偏差ΔＶを縮小する方向に要求トルクが順次算出される。
そして、このオートクルーズ制御中においても、要求トルクがモータ３の出力可能範囲Ｔev内にあり、モータ３のみで要求トルクを達成可能なときには、走行モードとしてＥＶ走行が選択される。また、要求トルクがモータ３の出力可能範囲Ｔevを超えてモータ３のみでは達成不能なとき、即ち登坂路で駆動力が不足したり降坂路で制動力が不足したりした場合には、エンジン２の駆動力或いはエンジンブレーキを併用すべくＨＥＶモードに切り換えられる。

ところが、［発明が解決しようとする課題］でも述べたように、図４の従来技術では、応答性が良好でないエンジン２側の制御でも追従可能なように、比較的低い制御ゲインをＨＥＶモードとＥＶモードとで共通化して設定している。このため、路面勾配の変化に起因して車速Ｖが変動しても、その車速変動の抑制のために要求トルクが迅速に変化せず、走行フィーリングの悪化やＥＶモードの期間の短縮化などの問題が生じた。
そこで、本実施形態では、予め走行モードに対応して最適な制御ゲインをそれぞれ設定し、オートクルーズ制御中には走行モードに応じた制御ゲインにより要求トルクを算出しており、以下、その制御内容を説明する。

まず、制御ゲインの設定状況について述べると、ＨＥＶモードで適用する制御ゲイン（以下、第２の制御ゲインという）は、例えば図４の従来技術と同じく、応答性が良好でないエンジン２側の制御を考慮して比較的低い値に設定されている。
これに対してＥＶモードで適用する制御ゲイン（以下、第１の制御ゲインという）は、エンジン２側の制御に比べて格段に応答性が良好なモータ３側の制御に対応して高い値（偏差ΔＶに対する制御量が大であり応答性が良好な値）が設定されている。例えばＰＩＤ制御の場合には制御ゲインとして、Ｐ動作の比例ゲイン、Ｉ動作の積分ゲイン及びＤ動作の微分ゲインの少なくとも何れかが高い値に設定される。オートクルーズ制御中には、これらの第１及び第２の制御ゲインが走行モードに応じて車両ＥＣＵ１３により使い分けられる。

車両１の走行中において、車両ＥＣＵ１３は図２に示すオートクルーズ制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
まず、車両ＥＣＵ１３は、ステップＳ２で現在オートクルーズ制御を実行中であるか否かを判定し、Ｎo（否定）のときには一旦ルーチンを終了する。ステップＳ２の判定がＹes（肯定）のときには、ステップＳ４に移行してＥＶモードを実行可能であるか否かを判定する。上記したように当該判定はモータ３の出力可能範囲Ｔevに基づき行われ、要求トルクが出力可能範囲Ｔev内にある場合には走行モードとしてＥＶモードが選択され、出力可能範囲Ｔevを外れるとＨＥＶモードに切り換えられる。

なお、本実施形態では、バッテリ１１のＳＯＣや温度に応じて出力可能範囲Ｔevを可変設定している。例えば、バッテリ１１のＳＯＣが低い場合やバッテリ１１の温度が高い場合には、出力可能範囲Ｔevを縮小側に設定することにより、ＥＶモードを選択し難くしてバッテリ１１の負担軽減を図っている。但し、これに限ることはなく、例えば出力可能範囲Ｔevを予め設定した固定値としてもよい。

ステップＳ４の判定がＮoのときには走行モードとしてＨＥＶモードを選択した上で、ステップＳ６でＨＥＶモードに対応して設定された第２の制御ゲインを適用して、目標車速Ｖtgtと車速Ｖとの偏差ΔＶに基づき要求トルクを算出する（要求トルク設定手段）。続くステップＳ８では、算出した要求トルクをエンジン２側及びモータ３側に配分し、それぞれのトルク指令値をエンジンＥＣＵ２２及びインバータＥＣＵ２３に出力する。
従って、以上の処理が繰り返されることで各ＥＣＵ２２，２３によりエンジン２及びモータ３が制御されてＨＥＶモードが実行されると共に（駆動制御手段）、要求トルクの達成により目標車速Ｖtgtへの復帰が図られる。

一方、車両ＥＣＵ１３は、上記ステップＳ４の判定がＹesのときには走行モードとしてＥＶモードを選択した上で、ステップＳ１０でＥＶモードに対応して設定された第１の制御ゲインを適用して、目標車速Ｖtgtと車速Ｖとの偏差ΔＶに基づき現在の要求トルクを算出する（要求トルク設定手段）。続くステップＳ１２では、算出した要求トルクから求めたトルク指令値をインバータＥＣＵ２３に出力する。
その後にステップＳ１４で、目標車速Ｖtgtと車速Ｖとの偏差ΔＶが予め設定されたモード切換禁止範囲Ｖev内にあるか否かを判定する。モード切換禁止範囲Ｖevは、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切換を禁止するための要件であり、例えば目標車速Ｖtgtを中心とした±５Km/hの速度領域が設定されている。ステップＳ１４の判定がＹesのときには上記ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１４の判定がＮoになるとルーチンを終了する。

なお、モード切換禁止範囲Ｖevは、目標車速Ｖtgtを含むように設定されていれば必ずしも目標車速Ｖtgtを中心とする必要はない。例えばＶtgt＋１０Km/h，Ｖtgt−５Km/hの速度領域として、モード切換禁止範囲Ｖevを設定してもよい。
従って、ステップＳ１０，１２の処理が繰り返されることでインバータＥＣＵ２３によりモータ３が制御されてＥＶモードが実行されると共に（駆動制御手段）、要求トルクの達成により目標車速Ｖtgtへの復帰が図られる。偏差ΔＶがモード切換禁止範囲Ｖev内にあるとしてステップＳ１４でＹesの判定が下されている限り、ステップＳ１０，１２の処理によりＥＶモードが継続されてＨＥＶモードへの切換が禁止される。そして、偏差ΔＶがモード切換禁止範囲Ｖevを外れてステップＳ１４の判定がＮoになった時点でモード切換の禁止が解除され、再びステップＳ４での判定に基づき走行モードが選択される。

次に、以上の車両ＥＣＵ１３の処理に基づくオートクルーズ制御の実行状況を図３に従って説明する。
まず登坂路の走行中にはＨＥＶモードが選択され、モータ３のみでは不足する駆動力がエンジン２により補われて目標車速Ｖtgtが維持されている。車両１が降坂路に侵入すると、車速Ｖの増加に伴って目標車速Ｖtgtとの偏差ΔＶ（＝Ｖtgt−Ｖ）が次第に負側に増加し、偏差ΔＶに応じて要求トルクが順次減少側に変化する。

ＨＥＶモードでは低い第２の制御ゲインに基づき要求トルクが算出されるが、要求トルクが最大力行トルクＴm1を下回って図４のステップＳ４の判定に基づきＥＶモードに切り換えられた後は、モータ３側の制御応答性に対応する高い第１の制御ゲインが要求トルクの算出処理に適用される。従って、要求トルクは迅速に減少側に変化し、それに伴ってモータ３の駆動力は０を経て負側に転じて急激に減少し続け、車両１には速やかに制動力が作用する。
このため、車速Ｖは早期時点で増加を抑制されて低下方向に転じ、それに応じて偏差ΔＶはモード切換禁止範囲Ｖevの上限を超える以前に減少し始める。偏差ΔＶの減少開始は、その時点のモータ３の駆動力を継続すれば目標車速Ｖtgtへの復帰が可能であることを意味する。よって、このときには図４のステップＳ１４の処理によりＥＶモードが継続される（換言すれば、ＨＥＶモードへの切換によるエンジンブレーキの補助が行われない）ことになるが、車速Ｖは目標車速Ｖtgtから大きく外れることなく迅速に目標車速Ｖtgtに復帰する。

その後に車両１が降坂路から平坦路に侵入すると、車速Ｖの低下に伴って目標車速Ｖtgtとの偏差ΔＶが次第に正側に増加する。このときにも、モータ３側に対応する高い第１の制御ゲインに基づき要求トルクが迅速に増加側に変化し、それに伴ってモータ３の駆動力は０を経て正側に転じて急激に増加する。このため、車速Ｖは早期時点で低下を抑制されて増加方向に転じ、それに応じて偏差ΔＶはモード切換禁止範囲Ｖevの下限を超える以前に減少方向に転じる。上記降坂路の場合と同様に偏差ΔＶの減少開始は、その時点のモータ３の駆動力により目標車速Ｖtgtへの復帰が可能なことを意味する。よって、この場合もＥＶモードが継続されるが、車速Ｖは目標車速Ｖtgtから大きく外れることなく迅速に目標車速Ｖtgtに復帰する。

なお、例えば降坂路や登坂路が急勾配の場合には、ＥＶモードで高い第１の制御ゲインを適用しても車速Ｖの増減を抑制しきれずに、車速Ｖがモード切換禁止範囲Ｖevの上限や下限を超えてＨＥＶモードに切り換えられる場合もある。しかし、このときでもＥＶモード中の迅速な要求トルクの変化によって車速Ｖの増減が既にある程度抑制されているため、その後のＨＥＶモードでは早期時点で目標車速Ｖtgtへの復帰を達成できる。

以上のように本実施形態のハイブリッド型トラック１のオートクルーズ制御装置によれば、ＨＥＶモードで適用される第２の制御ゲインとは別に、ＥＶモードではモータ３に対応する第１の制御ゲインを適用することにより、偏差ΔＶに応じて要求トルクを迅速に変化させるようにした。このため、路面勾配の変化に起因して目標車速Ｖtgtから車速Ｖが外れた場合であっても、モータ３が有する駆動力を最大限に利用して、車速Ｖが大きく外れる以前の早期時点で車速Ｖを目標車速Ｖtgtに復帰させることができる。結果として目標車速Ｖtgtを確実に維持でき、もって良好な走行フィーリングを実現することができる。

また、車速Ｖが目標車速Ｖtgtから大きく逸脱するのを防止できるため、多くの場合にはＨＥＶモードに切り換えることなくＥＶモードを継続したまま目標車速Ｖtgtへの復帰を達成できる。結果として、降坂路でモータ３の回生制御により車両１の運動エネルギを十分に回収できると共に、ＨＥＶモードの開始毎のエンジン始動による無駄な電力消費を節減でき、結果としてハイブリッド車両の利点を十分に活かすことができる。
しかも本実施形態では、従来技術などと同様にモータ３の出力可能範囲Ｔevに基づき走行モードを切り換えると共に、それに加えてオートクルーズ制御のＥＶモードからＨＥＶモードへの切換については所定の制限を付加している。即ち、本実施形態ではＥＶモードの実行中には、たとえ要求トルクが出力可能範囲Ｔevを外れたとしても、このときの偏差ΔＶがモード切換禁止範囲Ｖev内にある限りＥＶモードを継続している。

偏差ΔＶがモード切換禁止範囲Ｖev内にあるときには、偏差ΔＶの増減（目標車速Ｖtgtからの逸脱）が未だ少なくＥＶモードを継続しても支障ない状況と見なせる。或いは、上記のように要求トルクの変化によって既に偏差ΔＶの増加が抑制されており、そのままで目標車速Ｖtgtに復帰する状況と見なせる。
よって、これらの場合にはＨＥＶモードへの切換は必要なく、ＥＶモードを継続しても何ら問題は生じない。このため、目標車速Ｖtgtを確実に維持可能とした上で、全体としてのＥＶモードの期間を一層延長化できると共に、モータ３の回生制御によるエネルギ回収やエンジン始動に要する電力節減を達成することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ハイブリッド型トラック１のオートクルーズ制御装置に具体化し、Ｅ/Ｇモード、ＥＶモード、ＨＥＶモードの間で走行モードを切換可能としたが、これに限るものではない。例えばバスや乗用車に適用してもよいし、Ｅ/Ｇモードを省略してＥＶモードとＨＥＶモードとの間で走行モードを切換可能としてもよい。加えて、ハイブリッド車両としてのエンジン２やモータ３などのレイアウトについても、上記実施形態に限るものではなく任意に変更可能である。
また上記実施形態では、ＥＶモードの実行中において偏差ΔＶがモード切換禁止範囲Ｖev内にある場合にはＥＶモードを継続したが（図２のステップＳ１４）、これに限るものではなく、当該処理を省略してもよい。

また上記実施形態では、走行モードに応じた制御ゲインを適用して車速Ｖと目標車速Ｖtgtとの偏差ΔＶに基づき要求トルクを算出したが、これに限るものではない。偏差ΔＶと同様に、車速Ｖを目標車速Ｖtgtに復帰させる要求トルクを算出可能であれば、他の指標を用いてもよい。例えば目標車速Ｖtgtからの車速Ｖの逸脱は路面勾配の変化に起因して発生することから、現在車両１が走行している路面勾配に基づき要求トルクを算出するようにしてもよい。この場合には、路面勾配が降坂側に変化したときには、目標車速Ｖtgtを維持するのに必要な要求トルクから、路面勾配に応じて要求トルクを減少方向に補正し、路面勾配が登坂側に変化したときには、目標車速Ｖtgtを維持するのに必要な要求トルクから、路面勾配に応じて要求トルクを増加方向に補正すればよい。

この別例においても、ＥＶモードでモータ３に対応する第１の制御ゲインを適用して路面勾配から要求トルクを算出すれば、重複する説明はしないが、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、路面勾配θを推定するための手法は種々の文献に開示されており、例えば特開２００３−０９７９４５号公報に記載されたものを用いることができる。当該公報の技術では、加速度センサにより検出された前後加速度から車輪速センサにより検出された実際の前後加速度を減算することで路面勾配に起因する加速度を求め、この路面勾配による加速度を角度換算して路面勾配を求めている。

２エンジン
３モータ
１３車両ＥＣＵ（走行モード切換手段、要求トルク設定手段）
２２エンジンＥＣＵ（駆動制御手段）
２３インバータＥＣＵ（駆動制御手段）

Claims

走行用動力源としてエンジン及びモータを搭載し、少なくとも上記モータを単独で使用する第１の走行モードと、上記モータ及びエンジンを併用する第２の走行モードとを選択的に実行して走行するハイブリッド車両において、
運転者により設定された目標車速に基づき車速を制御するオートクルーズ制御中に、該目標車速を維持するために必要な要求トルクを上記モータにより達成可能なときには上記第１の走行モードを選択し、上記モータのみでは上記要求トルクを達成不能なときには上記第２の走行モードを選択する走行モード切換手段と、
上記第２の走行モードの実行中には、予め設定された第２の制御ゲインを適用して、上記目標車速と車速との偏差または上記車両が走行中の路面勾配に基づき上記要求トルクを算出し、上記第１の走行モードの実行中には、予め上記モータの制御応答性に対応して上記第２の制御ゲインよりも高い値に設定された第１の制御ゲインを適用して、上記偏差または上記路面勾配に基づき上記要求トルクを算出する要求トルク設定手段と、
上記要求トルク設定手段により算出された要求トルクに基づき、上記各走行モードに応じて上記モータ及びエンジンを駆動制御して該要求トルクを達成する駆動制御手段と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両のオートクルーズ制御装置。
上記走行モード切換手段は、上記第１の走行モード中において、上記目標車速を含むように予め設定されたモード切換禁止範囲内に上記偏差があるときには、上記モータのみで上記要求トルクを達成不能な場合でも上記第１の走行モードを継続することを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両のオートクルーズ制御装置。