JP2015067201A - ハイブリッド自動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者のアクセルペダルの操作の如何に係らず、電動機による走行モードを選択すること。【解決手段】本発明のハイブリッド自動車の制御装置１は、路面の上り勾配の大きさに応じて電動機による走行モードまたはエンジンと電動機とが協働する走行モードのいずれかを選択する制御部３０を有する構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド自動車の制御装置に関する。

ハイブリッド自動車は、エンジンと電動機とを有し、エンジンによる走行モードと電動機による走行モードとエンジンと電動機とが協働する走行モードとが選択可能である。

たとえば、特許文献１では、運転者がアクセルペダルを踏み込む際の踏力に応じて走行モードの選択を行っている。

特開平６−４８１９０号公報

上述したように、特許文献１では、運転者がアクセルペダルを踏み込む際の踏力によって、走行モードを選択している。この場合、実際には、電動機による走行モードで十分走行が可能な状況下においても運転者のアクセルペダルの操作の状況によっては、エンジンによる走行モードに切り替わってしまう場合がある。たとえば、アクセルペダルの操作が急な運転者が運転すると、電動機による走行モードが選択され難く、燃費が悪化する場合がある。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、運転者のアクセルペダルの操作の如何に係らず、電動機による走行モードを選択することができるハイブリッド自動車の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンと電動機とを有し、エンジンによる走行モードと、電動機による走行モードと、エンジンと電動機とが協働する走行モードの切替が可能なハイブリッド自動車の制御装置において、路面の上り勾配の大きさに応じて電動機による走行モードまたはエンジンと電動機とが協働する走行モードのいずれかを選択する制御手段を有するものである。

このときに、ハイブリッド自動車は、勾配センサと路面の勾配を推定演算する勾配演算手段とを有し、制御手段は、ハイブリッド自動車が停車中には、勾配センサによって路面の勾配情報を取得し、ハイブリッド自動車が走行中には、勾配演算手段により路面の勾配情報を取得することができる。

本発明によれば、運転者のアクセルペダルの操作の如何に係らず、電動機による走行モードを選択することができる。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車の制御装置の要部構成図である。 一般的な走行モードの選択基準を説明するための図である。 図１の制御部が行う勾配情報取得の際の状態遷移を示す図である。 図１の制御部が行う走行モード選択の際の状態遷移を示す図である。 図１の制御部の動作を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車の制御装置１について、図１〜図５を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車の制御装置１は、図１に示すように、要部構成として、勾配センサ１０と、路面勾配演算部２０と、制御部３０とを有する。

勾配センサ１０は、路面勾配に応じて振り子１１が傾くことで、路面勾配を検出する。なお、勾配センサ１０は、振り子１１の傾きで路面の勾配を検出するので、ハイブリッド自動車の走行中には、車体の揺れや振動等によって、検出結果に誤差が生じ易い。

路面勾配演算部２０は、特許第４９７５４５５号にて開示した演算を実行することにより路面勾配を演算する。この演算方法を簡単に説明すると、ハイブリッド自動車１の変速前と変速中の加速度データに基づいて車両推定質量ＦＭを算出し、運動方程式ｓｉｎθ＝（Ｆ−Ａ・（ＦＭ＋Ｗｒ）−μｒ・ＦＭ−μｃ・Ｖ^２）／（ＦＭ・ｇ）より、路面の勾配ｓｉｎθを算出する。ここで、Ｆは駆動力（Ｎ）、Ａは加速度（ｍ／ｓ^２）、ｇは重力加速度、μｒは転がり抵抗係数、μｃは空気抵抗係数、Ｖは車速（ｋｍ／ｈ）、Ｗｒは現在の変速段数位置における回転相当質量（ｋｇ）である。このようにして路面の勾配を算出するようにしたので、走行中においても、車体の揺れや振動等の影響を抑えて路面の勾配を算出することができる。

制御部３０は、路面の上り勾配の大きさに応じて電動機による走行モード（以下ではＥＶ走行モード）またはエンジンと電動機とが協働する走行モード（以下ではＨＶ走行モード）のいずれかを選択する。このとき、制御部３０は、ハイブリッド自動車が停車中には、勾配センサ１０によって路面の勾配情報を取得し、ハイブリッド自動車が走行中には、路面勾配演算部２０により路面の勾配情報を取得する。なお、ハイブリッド自動車の走行中には、勾配センサ１０を利用しない理由は、前述したように、走行中には勾配センサ１０の検出誤差が生じ易いためである。

次に、走行モードの選択基準について、図２を参照しながら説明する。図２は、横軸にバッテリの充電状態を示す値（ＳＯＣ：State of Charge）をとり、縦軸に路面の勾配をとる。

図２に示すように、バッテリのＳＯＣが高いときには、路面の上り勾配がさほど大きくなければ（図２の例では勾配がα％未満）、ＥＶ走行モードが選択され、バッテリの電力が消費される。しかし、バッテリのＳＯＣが高いときであっても、路面の上り勾配が大きいときには（図２の例では勾配がα％以上）、上り勾配の走行を維持するためにＨＶ走行モードが選択される。

すなわち、ＳＯＣと勾配のみによって走行モードが切り替わり、アクセルペダルの操作の状況によって切り替わらない。制御部３０は、図２に示すＥＶ走行モードが選択されるべき領域内において、運転者のアクセルペダルの急な操作等によって、ＨＶ走行モードが選択されてしまうことを回避し、ハイブリッド自動車の燃費の向上を図るものである。よって、以下の説明では、バッテリのＳＯＣについては、ＥＶ走行モードを選択し得る高い状態であるという前提で説明をする。

次に、勾配情報を取得する際の情報源の選択および走行モードの選択について説明する。なお、ここでは、上述したように、ＥＶ走行モードが選択可能なＳＯＣの値がある場合を例として説明する。

図３を参照して、勾配情報を取得する際の情報源の選択について説明する。状態ＳＴ１において、ハイブリッド自動車のキースイッチがＯＮ状態に操作されると、ハイブリッド自動車は、未だ走行していないので、制御部３０は、状態ＳＴ２において、勾配センサ１０から勾配情報を取得する。その後、ハイブリッド自動車が走行を開始すると、制御部３０は、状態ＳＴ３において、路面勾配演算部２０から勾配情報を取得する。この後、車両が停止すると、状態ＳＴ２に遷移する。

次に、図４を参照して走行モードの選択について説明する。状態ＳＴ１０において、ハイブリッド自動車が駐車場に停車中の状態でキースイッチがＯＮ状態に操作されると、制御部３０は、状態ＳＴ１１において、初期状態となり図３の状態ＳＴ２で説明したように、未だハイブリッド自動車が停車中であるため、勾配センサ２０から勾配情報を取得する。

状態ＳＴ１１において、勾配がα％以上であれば、制御部３０は、状態ＳＴ１２において、エンジンと電動機が協働するＨＶ走行モードを選択する。一方、状態ＳＴ１１において、勾配がα％未満であれば、制御部３０は、状態ＳＴ１３において、電動機によるＥＶ走行モードを選択する（上述したように、図２においてＥＶ走行モード選択可能なＳＯＣの値があることを前提としている）。

状態ＳＴ１２において、ＨＶ走行モードで走行中に、勾配がα未満になると、制御部３０は、状態ＳＴ１５において、エンジンを停止する。エンジン停止が完了すると、制御部３０は、状態ＳＴ１３において、ＥＶ走行モードを選択する。

状態ＳＴ１３において、ＥＶ走行モードで走行中に、勾配がα以上になると、制御部３０は、状態ＳＴ１４において、エンジンを始動する。エンジン始動が完了すると、制御部３０は、状態ＳＴ１２において、ＨＶ走行モードを選択する。

次に、図３および図４を参照して説明した制御部３０の動作を図５のフローチャートを参照しながら説明する。なお、この例においても、上述したように、図２においてＥＶ走行モード選択可能なＳＯＣの値があることを前提とする。

図５のフローチャートのＳＴＡＲＴの条件は、ハイブリッド自動車のキースイッチがＯＮ状態であるという条件である。なお、図５のフローチャートの処理は、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、処理は再び開始される。

ステップＳ１において、制御部３０は、ハイブリッド自動車が走行中であるか否かを判定する。ステップＳ１において、ハイブリッド自動車が走行中であると判定されると、処理は、ステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、ハイブリッド自動車が走行中でないと判定されると、処理は、ステップＳ３に進む。なお、ハイブリッド自動車が走行中であるか否かは、たとえば車速情報によって制御部３０が認識することができる。

ステップＳ２において、制御部３０は、路面勾配演算部２０を利用して路面勾配を演算する。ステップＳ２において、路面勾配演算部２０を利用した路面勾配の演算が完了すると、処理は、ステップＳ４に進む。

ステップＳ３において、制御部３０は、勾配センサ１０を利用して路面勾配を検出する。ステップＳ３において、勾配センサ１０を利用した路面勾配の検出が完了すると、処理は、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、制御部３０は、路面勾配情報を取得する。ステップＳ４において、路面勾配情報の取得が完了すると、処理は、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、制御部３０は、ステップＳ４で取得した勾配情報に基づいて勾配がα％以上か否かを判定する。ステップＳ５において、勾配がα％以上であると判定されると、処理は、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５において、勾配がα％未満であると判定されると、処理は、ステップＳ７に進む。

ステップＳ６において、制御部３０は、ＨＶ走行モードを選択し、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。

ステップＳ７において、制御部３０は、ＥＶ走行モードを選択し、１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。

このように、従来は、アクセルペダルの操作により走行モードが変わる。すなわちＥＶ走行モード選択可能なＳＯＣ値がある場合においても、ＨＶ走行モードまたはエンジン走行モードに変わる。

しかし、制御部３０は、ハイブリッド自動車の現在の位置における路面の勾配情報に基づいて、ＨＶ走行モードまたはＥＶ走行モードのいずれかを選択する。これによれば、運転者のアクセルペダルの操作の如何に係らず、ＥＶ走行モードを選択することができる。したがって、運転者のアクセルペダルの操作の如何に係らずＥＶ走行モードの選択期間を長くしてハイブリッド自動車の燃費の向上を図ることができる。

なお、実際の制御においては、図２に示すように、ＳＯＣの値によって、走行モードの選択が併せて実施されている。

また、以上説明した制御部３０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、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、制御部３０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。

また、上述の所定のプログラムは、制御部３０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、制御部３０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、制御部３０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。制御部３０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。

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。

このように、情報処理装置とプログラムによって制御部３０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。

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。

また、制御部３０は、上述した制御と他の制御とを併用してもよい。たとえば、制御部３０は、上述した制御と、アクセルペダルの操作情報を取得してアクセルペダルの踏力に応じて走行モードを選択する制御とを併用してもよい。ただし、このとき、上述の走行モードの選択を優先することが好ましい。

１…制御装置、１０…勾配センサ、２０…路面勾配演算部（勾配演算手段）、３０…制御部（制御手段）

Claims (2)

1. エンジンと電動機とを有し、エンジンによる走行モードと、電動機による走行モードと、エンジンと電動機とが協働する走行モードの切替が可能なハイブリッド自動車の制御装置において、
   路面の上り勾配の大きさに応じて前記電動機による走行モードまたは前記エンジンと電動機とが協働する走行モードのいずれかを選択する制御手段を有する、
   ことを特徴とする制御装置。
2. 請求項１記載の制御装置において、
   前記ハイブリッド自動車は、勾配センサと路面の勾配を推定演算する勾配演算手段とを有し、
   前記制御手段は、前記ハイブリッド自動車が停車中には、前記勾配センサによって路面の勾配情報を取得し、前記ハイブリッド自動車が走行中には、前記勾配演算手段により路面の勾配情報を取得する、
   ことを特徴とする制御装置。

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