JP2019093917A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回生減速時に併用されるエンジンブレーキによる騒音を抑制可能な車両用制御装置を提供する。【解決手段】ＥＶモードで走行中に、降坂路の情報および車両の情報に基づいてエンジン回転数Neにおける音レベルが運転者の許容可能な回転数の上限値Ne2を超えないようにするための蓄電装置のＳＯＣの前出し上限値Ｓ４を予め設定する。降坂路の情報に基づいて減速を行う場合に、モータの電力回生によりＳＯＣが許容可能な回転数の上限値Ne2に対応するＳＯＣの許容値Ｓ２を超えると推定される場合に前出し上限値Ｓ４を使用して、ＳＯＣが許容値Ｓ２を超えない条件でエンジンによる制動トルクを回生制動トルクに加えるように制御する。【選択図】図６

Description

本発明は、エンジンの運転を停止し、かつ変速機をニュートラルにした運転状態で走行中に、蓄電装置のＳＯＣが充電制限値に達するとエンジンの始動要求がなされる車両用制御装置に関するものである。

従来、エンジンの出力軸と電動機の回転軸との間にクラッチを設け、クラッチの解放により電動機の駆動力を車両の駆動輪側に伝達可能にするとともに、クラッチの係合により電動機の駆動力に加えてエンジンの駆動力を駆動輪側に伝達可能なハイブリッド電気自動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種のハイブリッド車は、電動機の駆動力により走行するＥＶ(Electric Vehicle)走行と、電動機およびエンジンの少なくとも一方の駆動力により走行するＨＶ（hybrid vehicle）走行との間で効率的に切り替えて車両を走行させることが可能である。

例えばＥＶ走行モードでの減速時には、電動機を発電機として利用して車両の運動エネルギを回生して二次電池（蓄電装置）に蓄電し、その蓄電エネルギを利用してＥＶ走行を実施することにより燃料消費量を削減する。減速時に電動機による運動エネルギの回生を実施する際には、エンジンを停止するとともに、エンジンをクラッチにより車両の駆動軸から切り離すことにより、エンジン回転によるフリクション損失を低減し、回生量を増量している。

また、アクセルペダルの踏み込みが無いアクセルオフの際の減速回生時に、電力回生による制動力とエンジンブレーキとを併用するハイブリッド車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この種の装置は、電力回生の非実行時よりもエンジンにおける吸気バルブのリフト量および作用角の少なくとも一方の上限を制限することで、エンジンによる制動トルクを増大させ、かつ電力回生による制動トルクを減少させるように制御して蓄電装置の劣化を抑制している。

さらに、走行中の車両の前方に存在する降坂路の情報を取得し、取得された降坂路の情報に基づいて走行モードを変えるハイブリッド車両のオートクルーズ制御装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。走行モードは、変速機に設けられたクラッチ機構の解放か係合か、電力回生制御の有無、エンジンの運転か停止かなどの組み合わせを変えた複数の走行モードで構成されている。降坂路の情報に基づき要求制動力（負側の要求トルク）が、例えば中レベルである場合には、クラッチを接続し、かつ電力回生制御を実施し、かつモータリングによりエンジンを始動してエンジンブレーキを作動させている。

特開２０１１−８８５９５号公報 特開２０１５−５８８２８号公報 特開２０１５−１３５０９号公報

しかしながら、例えば降坂路を走行中における減速回生時に、蓄電装置における充電状態（(State Of Charge)ＳＯＣ）が充電電力の充電制限値を超えると、電動機による回生量が制限されて回生制動力が低減される。このようになると、車両の制動力が要求制動力に満たなくなるためエンジンブレーキを併用してエンジンによる制動トルクが電動機による回生制動トルクに付与される。つまり、エンジンを停止し、かつクラッチを解放した走行中の減速回生時に実行されるエンジンブレーキは、ＳＯＣが上限値を超えた際にエンジンを始動し、かつクラッチを係合し、かつエンジン始動時点の運転状態に基づいて決められるギヤ段を変速機に形成する制御である。エンジンブレーキを実行する際には、降坂路の勾配や車重によりエンジンの回転数が吹き上がってエンジン回転速度が高域回転数に上昇し、高域回転に起因する騒音を発生させることがある。よって、エンジンブレーキ制御に更なる改善の余地がある。

本発明は上記の技術的課題に着目して成されたものであり、回生減速時に併用されるエンジンブレーキにより生じる騒音を低減することができる車両用制御装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、動力源であるエンジンおよび発電機能を有するモータと、前記エンジンから伝達される駆動トルクを増減して駆動輪側に伝達する変速機と、前記エンジンと前記変速機との間または前記変速機に設けられており、前記駆動トルクの駆動輪側への伝達を断続するクラッチと、前記モータに電力を供給するための蓄電装置と、前記蓄電装置の充電状態であるＳＯＣを判定するＳＯＣ判定部と、自車両が走行する走行路の情報を取得する取得部とを備えた車両用制御装置において、前記取得部で取得された前記走行路の情報に基づいて目標減速度を判定し、前記目標減速度が前記モータの回生制動トルクの上限値で確保できる減速度か否かを判断し、前記目標減速度が前記減速度を超える場合に、前記目標減速度に対する前記減速度の不足分を、前記クラッチを係合させかつ前記変速機のギヤ段を形成することで発生するエンジンによる制動トルクで確保できる減速度により補足して前記目標減速度を確保するように制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記走行路の情報および前記車両の情報に基づいて、エンジン回転数における音レベルが運転者の許容可能な回転数の上限値を超えないようにするための前記ＳＯＣの前出し上限値を予め設定し、前記走行路の情報に基づいて減速を行う場合に、前記モータの電力回生により前記ＳＯＣが前記許容可能な回転数の上限値に対応するＳＯＣの許容値を超えると推定される場合に前記前出し上限値を使用して、前記ＳＯＣが前記許容値を超えない条件で前記エンジンによる制動トルクを前記回生制動トルクに加えるように制御することを特徴とするものである。

本発明によれば、走行路の情報に基づいて減速を行う場合に、モータにより発電された電力により蓄電された蓄電装置のＳＯＣが前出し上限値を超えると判断される際に、回生制動トルクが上限値を超えない条件でエンジンによる制動力を発生させる。このため、ＳＯＣが充電制限値を超えない条件でエンジンによる制動トルクを回生制動トルクに併用することができる。これにより、エンジンの回転数における騒音が許容できる回転数の範囲内で減速度を確保でき、よってエンジン回転数の吹き上がりによる騒音を抑制できるため、ドライバビリティを向上させることができる。

本発明にかかる車両用制御装置の一例を示す説明図である。 目的地までの走行路と高度との関係を示すグラフである。 回生制動トルクとエンジンによる制動トルクとの分担の一例を示すグラフである。 エンジントルクとエンジン回転数Neとの関係の一例を示すグラフである。 補足分の制動トルクとエンジン回転数Neとの関係の一例を示すグラフである。 ＳＯＣと制動トルクとエンジン回転数との関係の一例を示すグラフであり、（Ａ）は従来技術の例を、（Ｂ）は本実施形態を示す。 前出し上限値を設定するＥＣＵの手順の一例を示すフローチャートである。 前出し上限値を設定した際のＳＯＣと時間との関係の一例を示すグラフである。

図１は、本発明にかかる車両用制御装置の一例を示す説明図である。図１では、ハイブリッド車両（以下、車両）１０のパワートレーンの一例を示す。図１に示す実施形態では、車両１０を四輪駆動車として説明するが、本発明では四輪駆動車に限らず、例えば二輪駆動車でもよい。また、図１に示す実施形態は、エンジン１１を車体１２の前側に配置し、エンジン１１の動力を後輪１３に伝達する、いわゆるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車をベースとした四輪駆動車の一例である。車体１２の前側には、前輪１４が左右に設けられている。車体１２の後側には、後輪１３が左右に設けられている。エンジン１１は、前輪１４側で左右の前輪１４の間（車体１２の車幅方向での略中央に、出力軸（クランクシャフト）１１ａを車体１２の前後方向に向けて配置されている。

エンジン１１の出力側に自動変速装置（変速装置）１５が配置され、エンジン１１の出力軸１１ａから伝達される動力は、変速装置１５の入力軸１５ａに伝達される。変速装置１５は、トルクコンバータ１７、および変速機１８を備える。変速機１８は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、変速比の異なる複数のギヤ段を有する有段変速機により構成されている。変速機１８は、複数の係合機構１８ａ，１８ｂ・・・１８ｎを備えており、複数の係合機構１８ｎのうち、例えば２つ以上の係合機構１８ｎを係合状態にすることにより所定のギヤ段が形成される。所定のギヤ段が形成されると、トルクコンバータ１７から伝達される駆動トルクを増減し、増減された駆動トルクを後輪１３側に向けて伝達する。また、全ての係合機構１８ｎを解放状態にすることにより後輪１３側に向けて駆動トルクを伝達する経路を遮断してニュートラル状態を設定する。なお、トルクコンバータ３３を省略してもよい。係合機構１８ｎは、本発明の実施形態におけるクラッチの一例である。

なお、変速装置１５は、入力軸１５ａから伝達される駆動トルクを変速機１８に向けて伝達する経路を断接するエンジン断接用クラッチを有してもよい。この場合には、エンジン断接用クラッチを本発明の実施形態におけるクラッチの一例としてもよい。また、エンジン断接用クラッチをエンジン１１と変速装置１５との間に配置してもよい。

エンジン１１と変速装置１５とは、同一の軸線上に配置されており、そのエンジン１１と変速装置１５との間に、ダンパ機構１９、および第１モータ・ジェネレータ（第１モータ）２０が配置されている。ダンパ機構１９は、出力軸１１ａから伝達される駆動トルクの捩り振動を低減する。なお、ダンパ機構１９を省略してもよい。

第１モータ２０は、主として、走行のための駆動力を出力し、また、エンジン１１をモータリングするトルクを出力し、さらにはシリーズハイブリッド走行モードで発電を行う。したがって、第１モータ２０のステータ２０Ｓが所定の固定部２１に固定されている。第１モータ２０のロータ２０Ｒは、エンジン１１の出力軸１１ａ、もしくは変速装置１５の入力軸１５ａに連結されている。第１モータ２０は、エンジン１１の出力軸１１ａ、もしくは変速装置１５の入力軸１５ａに直接連結されていてもよく、あるいは適宜の伝動機構２２を介してエンジン１１の出力軸１１ａ、あるいは変速装置１５の入力軸１５ａに連結されていてよい。

後輪１３の車軸１３ａには、リヤプロペラシャフト２３がリヤデファレンシャルギヤ２４を介して連結されている。リヤデファレンシャルギヤ２４は、左右の後輪１３にトルクを伝達する終減速機である。前輪１４の車軸１４ａには、フロントプロペラシャフト２５がフロントデファレンシャルギヤ２６を介して連結されている。フロントデファレンシャルギヤ２６は、左右の前輪１４に駆動トルクを伝達する終減速機である。

変速装置１５の出力側には、四輪駆動用（４ＷＤ用）のトランスファ２７が配置されている。トランスファ２７は、エンジン１１が出力した動力もしくは変速装置１５の出力軸１５ｂから出力される動力を後輪１３側と前輪１４側とに分配する機構である。

トランスファ２７は、チェーンやベルトを使用した巻き掛け伝動機構や歯車機構によって構成することができる。また、トランスファ２７は、前輪１４と後輪１３との差動回転を可能にする差動機構や、その差動回転を摩擦クラッチなどによって制限する差動制限機構を備えた差動機構からなるフルタイム四輪駆動機構、もしくは前輪１４側へのトルクの伝達を選択的に遮断するパートタイム四輪駆動機構などによって構成することができる。

フロントプロペラシャフト２５には、本発明の実施形態におけるモータの一例である第２モータ・ジェネレータ（第２モータ）２８が連結されている。第２モータ２８は、走行のための駆動力を出力し、また減速時にエネルギ回生を行うためのものであり、例えば永久磁石式の同期電動機のような発電機能のあるモータが採用されている。その第２モータ２８は、トランスファ２７に対して車体１２の後方に配置され、フロントプロペラシャフト２５を介して前輪１４とトルクを授受する。第２モータ２８は、減速機構２９を介して第２モータ２８とフロントプロペラシャフト２５とが連結されていてもよい。なお、減速機構２９を省略して、第２モータ２８をフロントプロペラシャフト２５に直接連結してもよい。

伝動機構２２の一例としては、周知のように３つの回転要素を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構で構成された動力分割機構としてよい。例えば動力分割機構（図示なし）は、サンギヤ（反力要素）に第１モータ２０のロータが連結され、キャリヤ（出力要素）に出力軸１１ａが連結され、リングギヤ（入力要素）に入力軸１５ａが連結されている。エンジン１１が出力した動力は、第１モータ２０と変速装置１５とに分割され、第１モータ２０は、エンジン１１によって回転させられることにより発電を行い、それに伴う反力をサンギヤに加える。したがって、エンジン１１の回転数が第１モータ２０によって燃費効率の良い回転数に制御されるとともに、変速装置１５にはエンジン１１の出力トルクと第１モータ２０による反力トルクとが合算されて入力される。

なお、上述した伝動機構２２を省略して、第１モータ２０を出力軸１１ａもしくは入力軸１５ａに直接連結してもよい。この場合には、出力軸１１ａもしくは入力軸１５ａに第１モータ２０のロータ２０Ｒを直接嵌合させて一体化すればよい。また、第１モータ２０および伝動機構２２を省略してもよい。

ＥＣＵ３０は、エンジン１１、伝動機構２２、および変速装置１５などをそれぞれ制御するとともに、コントローラ３２を介して第１モータ２０および第２モータ２８を制御する。コントローラ３２は、二次電池である蓄電装置３４、およびインバータ３５を含み、第１モータ２０および第２モータ２８をモータとして機能させ、あるいは発電機として機能させるように制御する。

コントローラ３２は、蓄電装置３４の温度、蓄電装置３４の電圧、インバータ３５と蓄電装置３４との間に流れる電流などを検出するとともに、これらの検出結果から蓄電装置３４のＳＯＣを求めるＳＯＣ判定部３６を有する。ＳＯＣ判定部３６は、求めたＳＯＣをＥＣＵ３０に送る。ＥＣＵ３０、およびコントローラ３２などは、本発明の実施形態におけるコントローラの一例である。

ＥＣＵ３０は、ＳＯＣ判定部３６から送られてくるＳＯＣが充電電力の前出し上限値を超えるか否かを判断する第１判定部３７を備える。前出し上限値は、ＥＣＵ３０に設けられた記憶部３８に予め記憶されている。前出し上限値は、ＳＯＣの充電制限値Ｓ１よりも低い値になっている。充電制限値Ｓ１は、例えば蓄電装置３４の充電可能な上限値である。

前出し上限値は、エンジン回転数における音レベルが運転者の許容可能な回転数の上限値Ｓ２を超えないように設定するための値である。つまり前出し上限値は、ＥＶ走行モードでかつ降坂路を走行中における減速回生時となる第１条件が成立した際に、第２モータ２８の電力回生により蓄電装置３４のＳＯＣが充電制限値Ｓ１を超え、かつ音レベルが運転者の許容可能なレベルと判断されるエンジン回転数の上限値Ｓ２を超えると予測される際に使用される。なお、第１条件は、アクセルペダルの踏み込み量が所定量以下（アクセルオフを含む）である条件を含んでよい

音レベルは、エンジン回転数ごとに車内で音を騒音計で測定したレベルである。音レベルが許容可能な回転数、つまりエンジン回転数が騒音と見なされない回転数は、車内外の騒音とのバランスを取りながら、車内の人体への影響、車内での会話や電話に及ぼす影響などを考慮して許容値が予め決められている。音レベルが許容可能な回転数は、車両１０の種類ごとに異なっていてよい。

車両１０は、自車両が走行する走行路、例えば少なくとも自車両の前方に存在する降坂路の情報を取得する取得部４０を備える。取得部４０は、ＥＣＵ３０にそれぞれ接続された入力部、無線通信部、現在位置取得部、道路情報取得部、および抽出部（いずれも図示なし）を備える。入力部は、目的地が入力される。現在位置取得部は、全地球的測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）と通信して自車両の現在位置を取得する。道路情報取得部は、三次元道路データが記憶されたサーバと通信して目的地を含む範囲の走行路の勾配、および走行距離を含む三次元道路データを取得する。抽出部は、自車両が目的地に向けて走行する走行路の勾配、および走行距離を抽出する。

抽出部は、一例として図２に示すように目的地までの走行路の勾配θ１〜θ６を抽出し、抽出された勾配θ１〜θ６ごとに分割した分割走行路ａ１〜ａ６を設定し、設定された分割走行路ａ１〜ａ６ごとの走行距離を抽出する。図２は、目的地までの走行路と高度との関係を示すグラフである。

なお、取得部４０としては、少なくとも走行路の勾配、および走行距離が取得できる機能を有するものであればその具体的構成は特に限定されるものではなく、例えば、ドライブレコーダーに記憶された三次元道路データから目的地までの走行路の勾配、および走行距離を取得する装置であってもよい。また、勾配においては、車輪速センサや加速度センサ（Ｇセンサ）との取得した値に基づいて算出してもよい。さらには走行路の勾配、および走行距離を記憶するカーナビゲーション装置を備え、カーナビゲーション装置から情報を取得してもよい。なお、入力部を省略してもよい。この場合には、自車両を中心する所定範囲の道路情報を常に取得しながら、所定範囲ごとに自車両が走行する走行路の勾配、および走行距離を抽出してもよい。

図１に示す記憶部３８には、車両１０の車重を推定するプログラムが記憶されている。ＥＣＵ３０は、発進加速時のモータ走行が行われた際にプログラムを実行する。プログラムとしては、例えば駆動輪に伝達される駆動力が走行抵抗に等しくなるとして、発進加速時のＥＶ走行時におけるインバータ３５で取得した第２モータ２８の出力トルクと、第２モータ２８の回転数を取得するモータ用回転センサで取得した車両加速度（以下、加速度）とに基づいて車重を推定する。ＥＣＵ３０およびプログラムなどは、車重取得装置を構成する。なお、車重取得装置としては、車両１０の車重が推定できる機能を有するものであればその具体的構成は特に限定されるものではない。

ＥＣＵ３０は、車速設定部４１を有する。車速設定部４１は、取得した走行路の情報、推定した重量、および自車両の前方を走行する前方車両の走行情報などに基づいて目的地までの推定車速を算出する。推定車速は、一般道路で使用する標準速度、および高速道路で使用する標準速度を前方車両の走行情報に基づいて補正した速度である。

前方車両の走行情報は、環境認識センサ部などにより取得してもよい。環境認識センサ部は、自車両の前方に存在する前方車両に対する距離、相対速度、角度などを検出し、その結果をＥＣＵ３０へ送信する。環境認識センサ部としては、例えばステレオカメラ、単眼カメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダなどであってよい。なお、前方車両の走行情報は、車両情報蓄積用サーバから取得してもよい。車両情報蓄積用サーバは、無線通信部を介して各車両と接続されており、各車両からの車両情報を受信して記憶部３８に蓄積する。

ＥＣＵ３０は、設定部４２を有する。設定部４２は、推定車速、推定重量、走行路の情報などに基づいて分割走行路ごとに所定の目標速度の範囲に維持されるように要求トルクを求める。要求トルクは、正の要求トルクと負の要求トルク（制動トルク）とを含む。つまり、設定部４２は、分割走行路ごとに走行に必要なエネルギと回生エネルギとを算出する。

ＥＣＵ３０は、分割設定部４３を有する。分割設定部４３は、分割走行路ごとに算出した走行に必要なエネルギに基づいて、ＥＶ走行モードで走行する際の第２モータ２８の出力トルクと、例えばパラレル走行モードで走行する際のエンジン１１による出力トルクとに分割する割合を推定する。

ＥＣＵ３０は、回生トルク算出部４４を有する。回生トルク算出部４４は、分割走行路ごとに算出した回生エネルギに基づいて、分割走行路ごとに減速時の回生制動トルクを算出する。その回生制動トルクは、走行路の勾配、その走行距離、推定車速、および推定重力などに基づいて推定されてよい。なお、パラレル走行モードで走行中では、第２モータ２８の回生制動トルクに第１モータ２０の回生制動トルクを加えてもよい。

ＥＣＵ３０は、ＳＯＣ推定部４５を有する。ＳＯＣ推定部４５は、分割走行路ごとに蓄電装置３４の消費電力（出力電力）、および回生電力（充電電力）を算出し、分割走行路ごとにその分割走行路を走行した後の推定のＳＯＣを算出する。

ＥＣＵ３０は、ＳＯＣ判断部４６を有する。ＳＯＣ判断部４６は、制動トルクとＳＯＣとエンジン回転数との関係が予め設定されたマップに基づいて、分割走行路ごとに推定ＳＯＣが許容値Ｓ２を超えるか否かを判断する。許容値Ｓ２は、音レベルが運転者の許容可能なレベルと判断されるエンジン回転数の上限値Ne2に対応するＳＯＣの値である。

ＥＣＵ３０は、上限値設定部４７を有する。上限値設定部４７は、ＳＯＣ判断部４６にて推定ＳＯＣが許容値Ｓ２を超えると判断した場合に、充電制限値Ｓ１を前出しした前出し上限値Ｓ４を設定する。

ＥＣＵ３０は、モード選択部４８を有する。モード選択部４８は、要求駆動力（アクセル開度）、および車速などをパラメータとする運転状態に基づいて複数の走行モードのうち、例えば最適な燃費が得られる走行モードを選択する。複数の走行モードは、ＥＶ走行モード、およびハイブリッド（ＨＶ）走行モードを有する。ＨＶ走行モードは、シリーズ走行モード、およびパラレル走行モードを有する。

例えばモード選択部４８は、要求駆動力、および車速に基づいて予め実験などで求められた要求駆動力、および車速をパラメータとする二次元のモード切換マップなどに基づいて走行モードを設定してもよい。モード選択部４８は、要求駆動力、および車速などの条件以外に、ＳＯＣやエンジン１１の温度、目標制動トルクなどの条件に基づいて走行モードを選択してもよい。

一般的に、低要求駆動力、および低車速側などの条件が成立するとＥＶ走行モードが選択され、要求駆動力や車速が増大するなどの条件が成立するとシリーズ走行モード、あるいはパラレル走行モードが選択される。そして、ＳＯＣが十分に多く、かつアクセル開度が小さいなどの条件が成立する場合には、ＥＶ走行モードが設定される。要求駆動力は、アクセル開度以外に、オートクルーズ制御時などのアクセル操作以外の駆動力を含む。

ＥＶ走行モードは、エンジン１１を停止、つまりエンジン１１の点火および燃料の供給を停止して、かつ第１モータ２０の駆動を停止し、かつ第２モータ２８の駆動により走行する。ＥＶ走行モードの場合には、エンジン１１を引きずらないように変速装置１５がニュートラル状態（全ての係合機構１８ｎを解放状態）に制御される。

ＨＶ走行モードは、少なくともエンジン１１の駆動力で走行するモードである。シリーズ走行モードは、第１モータ２０で発電した電力で第２モータ２８を駆動して走行するモードである。パラレル走行モードは、エンジン１１および少なくとも第２モータ２８の駆動力で走行するモードである。

ＥＶ走行モードからパラレル走行モードへの移行条件が成立する際には、エンジン１１を始動するためのクランキングが実施される。クランキングは、第１モータ２０によって行われる。モータリングを実施する要因は、ＳＯＣが所定値を低下した場合、ＳＯＣが許容値Ｓ２または前出し上限値Ｓ４を超えた場合、エンジン１１の温度が低下した場合、アクセル開度すなわち駆動要求量が増大した場合、およびエンジンブレーキを必要とする要求制動力が発生した場合などの条件のうちのいずれかの条件が成立した場合である。ＨＶ走行モードへの移行条件が成立すると、第１モータ２０がモータリング時にトルクを出力するモータとして動作するように制御される。

なお、エンジン１１の始動を第１モータ２０で行う代わりに、例えばスタータ装置を使用してもよい。スタータ装置は、例えばスタータモータの出力をピニオンに伝達させた状態で、フライホイールの外周に形成されたギヤに噛み合うようにスタータピニオンを突出させることによりエンジン１１の出力軸を駆動する。

なお、パラレル走行モードは、第１モータ２０の駆動力を使用してもよい。この場合には、シリーズ走行モードでの動作状態に対して、第１モータ２０が蓄電装置３４の電力によってモータとして動作し、またエンジン１１の駆動トルクを後輪１３に伝達するために変速装置１５は、所定のギヤ段を設定する状態に制御される。ＥＶ走行モードからパラレル走行モードへの移行条件には、前出し上限値Ｓ４が設定された際に、ＳＯＣが前出し上限値Ｓ４を超え、かつ第２モータ２８による回生制動トルクが目標制動トルクに対して不足する場合などの条件がある。

つまり、ＥＣＵ３０は、ＥＶ走行モードで走行中に前出し上限値が設定されると、現在のＳＯＣが前出し上限値Ｓ４を超えるか否かを常に判断する。ＥＣＵ３０は、現在のＳＯＣが前出し上限値Ｓ４を超えると判断すると、目標減速度が第２モータ２８の回生制動トルクの上限値で確保できる減速度か否かを判断する。目標減速度は、目標制動トルクに応じて降坂路を走行中に発生する減速抵抗の度合いである。

ＥＣＵ３０は、目標減速度が現在の減速度を超えると判定する場合に、エンジン側および第２モータ側に負の駆動力をそれぞれ配分することにより、目標制動トルクに応じた減速抵抗を発生させる。つまり、ＥＣＵ３０は、変速機１８の係合機構を係合させ、かつ目標減速度に対する減速度の不足分をエンジン１１による制動力（エンジンブレーキ）により補足して目標減速度を確保するように制御する。したがって、ＥＶ走行モードで前方に存在する道路を走行すると、目標制動トルクが電力回生による制動トルクで確保できないと予測する場合にＥＣＵ３０は、ＳＯＣが許容値Ｓ２を超えない条件で、エンジンブレーキで補足するためにパラレル走行モードに移行するように制御する。

図３は、回生制動トルクとエンジンによる制動トルクとの分担の一例を示すグラフである。図３では、横軸が車速を、縦軸が減速トルクを示し、符号５１で示す点線が回生制動トルクの限界値を、符号５２で示す実線が回生制動トルクとエンジン１１による制動トルクとを加算した制動トルクを示す。エンジン１１による制動トルクは、エンジントルクと変速機１８に形成されるギヤ段の変速比との積により決められる。

減速トルクは、通常時は、第２モータ２８による回生制動力にて確保される。ＳＯＣが上限値を超える高い値で、かつ目標制動トルクを回生制動トルクで確保できない場合には、図２に示すような回生制動トルクとエンジン１１による制動トルクとの分担で目標制動トルクを確保する。エンジンによる制動トルクは、フューエルカット（燃料カット）制御、および変速機１８のギヤ段をロー側ギヤ段にシフトすることにより発生する制動トルクを含む。ＥＣＵ３０は、図３に示した二次元のマップに基づいて、車速と目標制動力とをパラメータとして回生制動トルクとエンジンによる制動トルクとの配分を決める。

図４は、エンジントルクとエンジン回転数Neとの関係の一例を示すグラフである。図４に示すエンジントルクは、燃料カット時に発生する負側のエンジン制動トルクである。図４に示すようにエンジン制動トルクは、負側に増大するにつれてエンジン回転数Neが増大する。目標制動力に満たない補足分の制動トルクは、エンジン制動トルクと変速機１８に形成されるギヤ段の変速比との積から求められる。つまり、ＥＣＵ３０は、ギヤ段の変速比を補足分の制動トルクとエンジン制動トルクとの比から求める。

図５は、補足分の制動トルクとエンジン回転数Neとの関係の一例を示すグラフである。図５では、所定の車速における補足分の制動トルクとエンジン回転数Neとの関係の一例を示している。ＥＣＵ３０は、所定の車速、変速比、デファレンシャル比、およびタイヤ径などのパラメータに基づいてエンジン回転数Neを算出し、算出したエンジン回転数Neに基づいて各車速における補足分の制動トルクを求める。

図６は、ＳＯＣと制動トルクとエンジン回転数との関係の一例を示すグラフであり、（Ａ）は従来技術の例を、（Ｂ）は本実施形態を示す。図６は、第１条件、つまりＥＶ走行モードでかつ降坂路を走行中における減速回生時の条件が成立している状態におけるＳＯＣと制動トルクとエンジン回転数との関係を示している。図６（Ａ）では、上方の横軸がＳＯＣを示し、符号Ｓ１が充電制限値を、また、符号Ｓ２が許容値を示す。縦軸は制動トルクを示す。下方の横軸はエンジン回転数Neを示す。回転数Ne1は、第１条件が成立した場合にＳＯＣが充電制限値Ｓ１に達することでエンジンが始動される際の回転数、つまりアイドリング回転数（例えば1000rpm）を示す。

図６（Ａ）に示すようにＳＯＣが充電制限値Ｓ１よりも低い低域Ｌ１では、目標制動トルクを、例えば第２モータ２８による回生制動トルクＴｍにより作り出す。ＳＯＣが低域Ｌ１から上昇して充電制限値Ｓ１に達すると回生電力が絞られて、電力減少に応じて回生制動トルクが減少する。これにより、制動トルクが回生制動トルクの上限値Ｔmaxから減少され、かつ充電電力によりＳＯＣが上昇するため、同図に示す△点の制動トルクに移行する。このとき、回生制動トルクの上限値Ｔmaxが目標制動トルクＴtargetに満たなくなる。同図に示す△点の制動トルクでは、その補足分を、エンジン１１を始動し、かつギヤ段を形成することにより発生するエンジン１１による制動トルク（エンジンブレーキトルク）Ｔ１で補うことで目標制動トルクＴtargetを維持している。このとき、エンジン回転数Neが回転数Ne2（例えば2000rpm)になっている。回転数Ne2は、エンジン回転数における音レベルが許容可能な回転数（許容回転数）の上限値の一例である。

同図に示す△点では、ＳＯＣが充電制限値Ｓ１よりも高い許容値Ｓ２になる。その後、充電制限値Ｓ１の際に実行される回生電力の絞り制御が継続されるが、ＳＯＣが上昇するため、同図に示す○点に至る。この時点では、目標制動トルクを構成する回生制動トルクとエンジンブレーキとの分担を△点の際よりもエンジンブレーキが多くなるように分担を変更して、回生電力を絞っている。しかし、○点の際には、エンジン回転数Neが許容回転数の上限値Ne2よりも高い回転数Ne3（例えば3000rpm)に上昇する。エンジンの回転数Ne3は、高回転に起因する騒音を発生させる回転数、つまり運転者が許容できない音レベルのエンジン回転数になる。

図６（Ｂ）に示すように本実施形態では、充電制限値Ｓ１よりも低い値で、かつ低域Ｌ１の範囲に前出し上限値Ｓ４が設定される。前出し上限値Ｓ４は、車両の前方に存在する道路を走行しても、許容回転数の上限値Ne2に対応するＳＯＣの許容値Ｓ２を超えないようにするために設定される値である。これにより、図６（Ｂ）では、第１条件が成立し、かつ分割走行路を走行中にＳＯＣが前出し上限値Ｓ４を超えると、エンジン１１により生じる制動トルクＴ１が回生制動トルクＴｍに加えられる。つまりＳＯＣが許容値Ｓ２を超えない条件でエンジン１１により生じる制動トルクＴ１が回生制動トルクＴｍに加えられる。

図７は、前出し上限値を設定するＥＣＵの手順の一例を示すフローチャートである。図７に示すようにステップＳ１では、取得部４０に目的地が入力される。ステップＳ２にて取得部４０は、目的地までの道路情報を、例えば無線通信部により外部サーバから取得する。ステップＳ３にて抽出部は、取得した目的地までの走行路の情報に基づいて、例えば図２に示したように目的地までの走行路の勾配θ１〜θ６を抽出し、勾配θ１〜θ６ごとに分割した分割走行路ａ１〜ａ６を設定し、設定された分割走行路ａ１〜ａ６ごとの走行距離を抽出する。

ステップＳ４にて第１判定部３７は、現在のＳＯＣを読み取る。ステップＳ５にて車速設定部４１は、推定車速を算出する。推定車速は、一般道路で使用する標準速度、および高速道路で使用する標準速度を、車両１０の前方を走行する車両の走行情報に基づいて補正された車速になる。ステップＳ６にて設定部４２は分割走行路ごとに、必要なエネルギ、および回生エネルギを算出する。この算出は、推定車速、推定重量、勾配、およびその走行距離などに基づいて算出される。

ステップＳ７にて分割設定部４３は、分割走行路ごとに算出した走行に必要なエネルギに基づいて、例えばＥＶ走行モードで走行する際の第２モータ２８の出力トルクと、パラレル走行モードで走行する際のエンジン１１による出力トルクとに分割する割合を推定する。ステップＳ８にて回生トルク算出部４４は、分割走行路ごとに算出した回生エネルギに基づいて、分割走行路ごとに減速時の回生制動トルクを算出する。その回生制動トルクは、走行路の勾配、その走行距離、推定車速、および推定重力などに基づいて推定されてよい。

ステップＳ９にてＳＯＣ推定部４５は、分割走行路ごとのバッテリ収支を算出し、そのバッテリ収支に基づいた推定ＳＯＣを算出する。バッテリ収支は、蓄電装置３４に対する消費電力と発電電力との電力収支である。ステップＳ１０にてＳＯＣ判断部４６は、推定ＳＯＣが、エンジン回転数Neが許容回転数の上限値Ne2に対応するＳＯＣの許容値Ｓ２を超えるか否かを判断する。許容回転数の上限値Ne2は、図６（Ｂ）に示したように音レベルが運転者に許容可能なレベルであると判断されるエンジン回転数Neである。ステップＳ１０にて肯定的である場合、つまりＳＯＣの許容値Ｓ２を超える場合（Ｙｅｓ側の場合）にはステップＳ１１に移行し、そうでない場合（Ｎｏ側の場合）にはリターンに移行する。ステップＳ１１にてエンジン回転数Neが許容回転数の上限値Ne2以下になるようにＳＯＣの充電制限値Ｓ１を前出して前出し上限値Ｓ４を設定する。その後、ステップＳ７に移行される。

図８は、前出し上限値を設定した際のＳＯＣと時間との関係の一例を示すグラフである。図８では、符号５５で示す点線は、ＳＯＣが充電制限値Ｓ１に達するまたは超えることでエンジン１１を始動させる従来例を示し、また符号５６で示す実線は、ＳＯＣが前出し上限値Ｓ４に達するまたは超えることでエンジン１１を始動させる本実施形態を示す。

点線５５で示す従来の例では、時刻ｔ１にてＳＯＣが充電制限値Ｓ１に達するまたは超える。この時点でエンジン１１の始動が開始され、かつ回生電力が絞られて充電電力が減少される。時刻ｔ２では、回生電力よりＳＯＣが充電制限値Ｓ１よりも高い許容値Ｓ２に上昇し、かつエンジン回転数Neが許容回転数の上限値Ne2に上昇する。時刻ｔ３では、回生電力によりＳＯＣが許容値Ｓ２よりも高い値Ｓ３に上昇し、かつエンジン回転数Neが回転数Ne3に上昇する。回転数Ne3は、運転者が許容できない音レベルのエンジン回転数である。つまり、従来例では、時刻ｔ４よりも時間的に遅い時刻ｔ１にてエンジンブレーキを併用している。このため、時刻ｔ３にてエンジン回転数Neが許容回転数の上限値Ne2を超える回転数Ne3に達する。これにより、エンジンの吹き上がり感を騒音として運転者に感じさせてしまい、ドライバビリティが悪化する。

これに対し、本実施形態では、分割走行路でＳＯＣが充電制限値Ｓ１に達するまたは超えると予測されると、実線５６で示すように充電制限値Ｓ１よりも低い前出し上限値Ｓ４が設定される。このため、時刻ｔ１よりも時間的に前の時刻ｔ４にてＳＯＣが前出し上限値Ｓ４に達した時点でエンジンブレーキが併用される。このため早期に回生制動力とエンジンブレーキとが車両１０に発生するため、時刻ｔ３に達してもエンジン回転数Neが許容回転数の上限値Ne2以下に収まる。このため、エンジン回転数Neの吹き上がりに起因する騒音を抑制できるため、ドライバビリティが向上する。

以上、本発明は、上述した実施形態で示した構成に限定されないのであって、特許を請求している範囲で適宜に変更して実施することができる。

一例として、上記実施形態の車両１０は、エンジン１１、第１モータ２０、および第２モータ２８を有するハイブリッド車両として説明しているが、本発明ではハイブリッド車両に限定されず、例えばエンジン１１の運転を停止し、かつ変速装置１５をニュートラルにした運転状態でＥＶ走行可能な車両１０であればいずれの車両であってよい。例えば、第１モータ２０を省略し、例えばエンジン１１で前輪１４および後輪１３を駆動して走行するエンジン走行モードと、第２モータ２８から伝達される駆動力により前輪１４および後輪１３を駆動して走行するＥＶ走行モードとを切り替えて走行する車両であってよい。また、本発明では、４輪駆動車両に限定されることはなく、例えばトランスファ２７を省略し、例えばエンジン１１で後輪１３を駆動し、かつ第２モータ２８から伝達される駆動力を後輪１３に伝達するように構成された２輪駆動車両としてもよい。

また、上記各実施形態では、エンジンの運転を停止し、かつ変速機をニュートラルにしたＥＶ走行モードで走行中に、蓄電装置のＳＯＣが充電制限値Ｓ１に達するとエンジン１１の始動要求がなされる車両用制御装置として説明しているが、本発明ではこれに限らず、例えばエンジン１１の運転を停止し、かつ変速装置１５をニュートラルにした惰性走行中に、蓄電装置のＳＯＣが充電制限値Ｓ１に達するとエンジン１１の始動要求がなされる車両用制御装置であってもよい。

１０…車両、 １１…エンジン、 ２８…第２モータ、 ３０…ＥＣＵ、 ３２…コントローラ、 ３４…蓄電装置、 ３６…ＳＯＣ判定部、 ３７…第１判定部、 ３８…記憶部、 ４０…取得部、 ４１…車速設定部、 ４２…設定部、 ４３…分割設定部、 ４４…回生トルク算出部、 ４５…ＳＯＣ推定部、 ４６…ＳＯＣ判断部、 ４７…上限値設定部、 ４８…モード選択部。

Claims (1)

1. 動力源であるエンジン(11)および発電機能を有するモータ(28)と、
   前記エンジン(11)から伝達される駆動トルクを増減して駆動輪(13,14)側に伝達する変速機(18)と、
   前記エンジン(11)と前記変速機(18)との間または前記変速機(18)に設けられており、前記駆動トルクの駆動輪(13,14)側への伝達を断続するクラッチ(18n)と、
   前記モータ(28)に電力を供給するための蓄電装置(34)と、
   前記蓄電装置(34)の充電状態であるＳＯＣを判定するＳＯＣ判定部(36)と、
   自車両が走行する走行路の情報を取得する取得部(40)とを備えた車両用制御装置において、
   前記取得部(40)で取得された前記走行路の情報に基づいて目標減速度を判定し、前記目標減速度が前記モータ(28)の回生制動トルクの上限値で確保できる減速度か否かを判断し、前記目標減速度が前記減速度を超える場合に、前記目標減速度に対する前記減速度の不足分を、前記クラッチ(18n)を係合させかつ前記変速機(18)のギヤ段を形成することで発生するエンジン(11)による制動トルクで確保できる減速度により補足して前記目標減速度を確保するように制御するコントローラ(30,32)を備え、
   前記コントローラ(30,32)は、
   前記走行路の情報および前記車両の情報に基づいて、エンジン回転数(Ne)における音レベルが運転者の許容可能な回転数の上限値(Ne2)を超えないようにするための前記ＳＯＣの前出し上限値(S4)を予め設定し(S11)、
   前記走行路の情報に基づいて減速を行う場合に、前記モータ(28)の電力回生により前記ＳＯＣが前記許容可能な回転数の上限値Ne2に対応するＳＯＣの許容値(S2)を超えると推定される場合に前記前出し上限値(S4)を使用して、前記ＳＯＣが前記許容値(S2)を超えない条件で前記エンジン(11)による制動トルクを前記回生制動トルクに加えるように制御する
   ことを特徴とする車両用制御装置。（図１、図６、図７）

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