JP4325626B2 - ハイブリッド車両の運行制御システム - Google Patents

Description

本発明はハイブリッド車両の運行制御システムに係り、特に、前方車両の走行に自動的に追従して自車の走行を制御する追従走行機能を有するハイブリッド車両の運行制御システムに関する。

前方に走行車両がいる場合に、その前方車両の走行に合わせて自車の走行を行うことは、一定の車両間隔を取ることができるので安全運転に寄与し、また、道路の局所的な輻輳をなくして車両の流れを順調なものにし、あるいは複数台の車両がグループとなって目的地に行く場合も他の車両と離れることを防ぐことができる。このような前方車両の走行に自車の走行を追従させる機能のことは、追従走行機能、あるいはクルーズ機能と呼ばれる。前方の車両が安定して走行しているような場合、クルーズ機能を利用して走行する後続車両は、急停止や急発進が少なく、定速走行に近い運行走行となるので、燃費のよい走行を行うことができる。

また、車両には、エンジンとモータの両方を搭載するハイブリッド車があるが、ハイブリッド車両についてもクルーズ機能が搭載されている。

例えば特許文献１には、車速が予め設定された電動機走行許可車速以下の時にエンジンを停止した状態で電動機のみによる動力で走行する電動機走行モード（モータクルーズモード）を有する車両において、車速度とＳＯＣとによって、モータクルーズする時間を定めることが開示されている。ここでは、ＳＯＣが所定値以上の場合に、電動機走行許可車速を引き上げ、これによりバッテリを消費させ、それによってＳＯＣが減少し、所定のヒステリシス範囲を越えて低下すると充電モードに入る。したがって、ＳＯＣはこのヒステリシス分確実に減少させることができ、ＳＯＣが高いときにバッテリの保護のために回生量を絞らなくてもよくなることが述べられている。

特許文献２には、エンジンとモータの両方を搭載するハイブリッド車において、定速走行制御をエンジンで行っているときに、先行車両が検出されると減速要求が出されて車間距離を所定のものに維持する制御に移行する定速走行装置が述べられている。そして、先行車両がなくなる等で追従制御が不要となって減速要求条件が解除され、定速走行制御が再開される場合、所定時間だけモータによるトルクアシストを行うことで、速やかな加速が得られることが述べられる。

特許文献３には、隊列を組んで複数の車両が連携走行する場合に、ＳＯＣを常に高く維持する必要がある自車両のみで単独走行する場合とは異なる制御が行われることが開示されている。すなわち、連携車両間で電力を融通し、各車両で均一なＳＯＣとなるようにし、また、充電はＳＯＣが十分下がってからでよいことが述べられている。

特許文献４には、車両の走行速度と車間距離の少なくとも一方を自動的に一定に保持する自動速度制御装置（アダプティブ・クルーズ・コントロール）を備えた車両において、燃料カットを伴うモータ走行中には、自動走行の有無によってスロットル開度を制御することが開示されている。すなわち、燃料カットを伴うモータ走行中にはクランクシャフトが連れ回りしてポンプ損失を招くが、自動走行中は急激な加速を要求される可能性は低いので、スロットル開度を開くことで燃費を向上させ、自動走行でないときはスロットル開度を絞って応答性を向上させることができることが述べられている。

特開２００４−２３９５９号公報 特開２０００−２９５７１４号公報 特開２０００−３０８２０８号公報 特開２００４−２７０５１２号公報

上記のように、クルーズ機能を有するハイブリッド車両が知られているが、通常のクルーズ機能は、前方車両の車速に自車の車速を維持することに重点がおかれている。追従走行をきめ細かく行うには、加速と制動とを適宜に実行することが好ましいが、実際には自動制動を早めにかけるよりも、ぎりぎりまで待って強い制動をかけることが多い。一方、ハイブリッド車両は、走行中の制動によって発電して制動エネルギの回収が図られるが、エネルギを回収する電池の充電パワー状態が温度等の条件によって変化する。例えば、充電可能パワーが大きいときは強めの制動でもエネルギ回収を十分に行うことができるが、充電可能パワーが少ないときは、制動エネルギの回収を十分に行うことができない。したがって、ぎりぎりまで待って強い制動をかける従来のクルーズ制御においては、追従性はともかく、制動エネルギ回収が不十分で燃費を損失している。

本発明の目的は、追従走行機能を有するハイブリッド車両において、制動エネルギの回収を向上させて燃費をさらに向上させることを可能にするハイブリッド車両の運行制御システムを提供することである。

本発明に係るハイブリッド車両の運行制御システムは、前方車両の走行に自動的に追従して自車の走行を制御する追従走行機能を有するハイブリッド車両の運行制御システムであって、アクセル開度を加減することで制動できる目標制動トルクをエンジンのフリクション分の制動トルクＴ_peとモータの回生分の制動トルクＴ_pmの和とし、これとは別に追加的にモータから出すブレーキトルクを追加制動トルクＴ_bkとして、自車と前方車両との走行状態に基づいて、自車と前方車両との追従走行状態を適正にするための制動トルク（Ｔ_pe＋Ｔ_pm＋Ｔ_bk）のうち、そのエンジンフリクション分の制動トルク（Ｔ_pe）を除いたモータ制動トルク（Ｔ_bkm＝Ｔ_pm＋Ｔ_bk）を算出する適正モータ制動トルク算出手段と、電池の充電可能なパワー（Ｗ_in）と、モータ回転数とに基づき、モータが出せる最大の制動トルクである最大負トルク（Ｔ_mmin）を算出する最大負トルク算出手段と、算出された適正モータ制動トルク（Ｔ_pm＋Ｔ_bk）が、最大負トルク（Ｔ_mmin）から所定の適合値βを減算した閾値（Ｔ_mmin−β）を越えるタイミングで、追従走行のために必要な追加制動トルク（Ｔ_bk）の印加を開始する追加制動開始手段と、を備えることを特徴とする。

また、追加制動開始手段は、電池の充電可能なパワー（Ｗ _in ）が絞られて小さい場合に、閾値（Ｔ _mmin −β）が小さくなって適正モータ制動トルク（Ｔ _pm ＋Ｔ _bk ）が閾値（Ｔ _mmin −β）を越えるタイミングである追加制動開始のタイミングが早くなり、追加制動トルクの大きさ（Ｔ _bk ）が小さくなり、一方、電池の充電可能なパワー（Ｗ _in ）が大きい場合に、追加制動開始のタイミングが遅くなり、追加制動トルクの大きさ（Ｔ _bk ）が大きくなることが好ましい。

また、本発明に係るハイブリッド車両の運行制御システムにおいて、さらに、自車の車速と前方車両の車速との差が所定の範囲内に収まるタイミングで、追加制動を止める追加制動終了手段を備えることが好ましい。

また、適正モータ制動トルク算出手段は、自車と前方車両との走行状態について、自車及び前方車両の車速（Ｖ ₂ ，Ｖ ₁ ）と、自車と前方車両との間の車間距離（Ｘ _n ）と、適正車間距離（Ｘ _r ）とをそれぞれ取得する走行状態取得手段と、自車の走行抵抗（Ｒ _f ）を取得する走行抵抗取得手段と、自車のアクセル開度と自車車速とに基づいて、エンジンフリクション分の制動トルク（Ｔ _pe ）と、モータ回生分の制動トルク（Ｔ _pm ）とをそれぞれ求める制動トルク算出手段と、を有し、自車の質量をＭ、制動による加速度をαとして、取得された走行状態から求められる減速トルクＭα＝［Ｖ ₁ ² −Ｖ ₂ ² ／[２（ｘ _n −ｘ _r ）｝］Ｍと、走行抵抗に対応する走行抵抗トルク（−Ｒ _f ）と、エンジンフリクション分の制動トルク（Ｔ _pe ）とに基づいて、適正モータ制動トルク（Ｔ _pm ＋Ｔ _bk ＝Ｍα＋Ｒ _f −Ｔ _pe ）を算出することが好ましい。

また、本発明に係るハイブリッド車両の運行制御システムにおいて、自車と前方車両との関係が所定の追従走行条件を満たすか否かに応じ、制動トルク（Ｔ _pe ＋Ｔ _pm ）について、エンジンフリクション分の制動トルク（Ｔ _pe ）と、モータ回生分の制動トルク（Ｔ _pm ）との配分を変更する配分手段を備えることが好ましい。

また、本発明に係るハイブリッド車両の運行制御システムにおいて、電池の充電可能パワーと、現在のブレーキ状態によって回収される制動エネルギとを示し、電池に充電可能な余裕があってさらにブレーキをかけてもその制動エネルギが十分に回収できるか否かに関する情報を表示する減速目標表示手段を備えることが好ましい。

上記構成により、自車と前方車両との追従走行状態を適正にするための制動トルクのうち、そのエンジンフリクション分の制動トルクを除いたモータ制動トルクを適正モータ制動トルクとして算出し、また、電池の充電可能なパワー等に基づき、モータが制動可能なトルクに対応する最大負トルクを算出し、適正モータ制動トルクが、最大負トルクから所定の適合値を減算した閾値を越えるタイミングで、モータによる追加制動を開始する。したがって、電池の充電可能なパワー等に基づいて、制動を早めにかけるので、制動エネルギの回収をきめ細かく行うことができ、燃費を改善することができる。

また、電池の充電可能なパワーが絞られて小さい場合に、追加制動開始のタイミングを早く、追加制動の大きさを小さくし、電池の充電可能なパワーが大きい場合に、追加制動開始のタイミングを遅く、追加制動の大きさを大きくするので、電池の充電可能なパワー等に応じて制動エネルギの回収をきめ細かく行うことができ、燃費を改善することができる。

また、自車の車速と前方車両の車速との差が所定の範囲内に収まるタイミングで、追加制動を止めるので、追従走行を損なうことなく燃費を改善することができる。

また、自車と前方車両との走行状態を取得し、自車の走行抵抗を取得し、自車のアクセル開度と自車車速とに基づいて、エンジンフリクション分の制動トルクと、モータ回生分の制動トルクとをそれぞれ求め、取得された走行状態から求められる減速トルクと、走行抵抗に対応する走行抵抗トルクと、エンジンフリクション分の制動トルクとに基づいて、適正モータ制動トルクを算出する。したがって、走行状態に対応した適正モータ制動トルクに基づいて制動をかけることができる。

また、所定の追従走行条件を満たすか否かに応じ、制動トルクについて、エンジンフリクション分の制動トルクと、モータ回生分の制動トルクとの配分を変更するので、一般走行状態と追従走行状態とを区別して、モータ回生分の制動トルクの大きさを定めることができる。

また、追加制動のタイミングに対応する減速タイミングと、追加制動の大きさに対応する減速の大きさとを表示する。したがって、制動エネルギを効果的に回収する具体的な減速目標を運転者等に示すことができる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、ハイブリッド車両の運行制御システム１０の構成を示す。ハイブリッド車両の運行制御システム１０は、ハイブリッド車両の駆動源であるエンジン１２とモータ１４と、回生エネルギを蓄え、ハイブリッド車両の各要素に電力を供給するための電池１６と、自車の車速を検出する車速センサ１８と、前方車両との間の距離等を検出する距離センサ２０と、道路の傾斜等を含む走行環境を提供するナビゲーション装置２２等を含む。さらに、運行制御システム１０は、エンジン１２及びモータ１４の駆動等を制御するハイブリッドＣＰＵ（ＨＶＣＰＵ）２４と、電池１６の充放電等を制御するバッテリＣＰＵ（ＢＡＴＣＰＵ）２６と、ハイブリッド車両の運行走行についての制御を行う運行制御部３０とを含んで構成される。

エンジン１２、モータ１４、電池１６、ＨＶＣＰＵ２４、ＢＡＴＣＰＵ２６は、ハイブリッド車両に一般的に備えられるものであるので、詳細な説明を省略する。

車速センサ１８は、自車の車速を検出あるいは算出する機能を有し、例えば車軸の回転速度から車両速度を求めることができる。エンジン１２のみによって車両を駆動しているときには、エンジン回転数と変速状態等から車速を求めることもできる。

距離センサ２０は、前方車両と自車との間の車間距離を検出あるいは算出する機能を有する。例えば、前方車両に対し、電波等を放射し、その反射を検出して車両間隔を検出することができる。また、この車両間隔の時間変化と、自車の車速とから、前方車の車速を算出することができる。あるいは、ドップラ効果を用いて前方車両の車速を検出するものとすることもできる。なお、その他の原理、例えばナビゲーション機能を用いて車間距離を求め、また前方車両の車速を求めることができる。

ナビゲーション装置２２は、地図等を用いて自車の走行状態を表示する装置である。ここでは、特に道路状況、例えば、道路の勾配や道路の舗装状況等の情報を提供する機能を有するものが好ましい。

運行制御部３０は、ＨＶＣＰＵ２４、ＢＡＴＣＰＵ２６等と協働してハイブリッド車両の走行についての制御全般を行う機能を有する。ここでは特に、車速センサ１８、距離センサ２０、ナビゲーション装置２２等の情報に従って前方車両の走行に自車の走行を追従させるクルーズ制御の機能と、それに伴う燃費改善機能を有する。もちろん、ＨＶＣＰＵ２４、ＢＡＴＣＰＵ２６等の制御機能を１つのコントローラにまとめ、あるいは他の機能の車両用制御部と組み合わせてもよい。

運行制御部３０は、ＣＰＵ３２と、車速センサ１８及び距離センサ２０等の自車及び前方車両の走行状態情報についてのインタフェースである走行状態情報Ｉ／Ｆ３４、ナビゲーション装置２２等の走行抵抗情報に関するインタフェースである走行抵抗情報Ｉ／Ｆ３６、ＨＶＣＰＵ２４と交信でき駆動・回生に関するインタフェースとなる駆動・回生Ｉ／Ｆ３８、ＢＡＴＣＰＵ２６と交信でき電池１６の充電状態情報のインタフェースとなる電池情報Ｉ／Ｆ４０、制動エネルギ回収に適した減速目標を表示する減速目標表示部４２、図示されていないがプログラム等を記憶する記憶装置等を含んで構成される。各要素は、内部バスによって相互に接続される。かかる運行制御部３０は、車両用コンピュータ等によって構成することができる。

ＣＰＵ３２は、前方車両との関係で追従走行を行うクルーズ制御モジュール４４、走行状態情報Ｉ／Ｆ３４を介して走行状態情報を取得する走行状態取得モジュール４６、走行抵抗情報Ｉ／Ｆ３６を介して走行抵抗情報を取得する走行抵抗取得モジュール４８、エンジンフリクション分の制動トルクとモータ回生分の制動トルクとから制動トルクの目標値を求める目標制動トルク算出モジュール５０と、走行状態から求められる減速トルクと走行抵抗トルクとエンジンフリクション分の制動トルクとから適正なモータ制動トルクを算出する適正モータ制動トルク算出モジュール５２と、電池の充電可能状態に応じてモータが制動可能なトルクに対応する最大負トルクを算出するモータ最大負トルク算出モジュール５４と、適正モータ制動トルクとモータ最大負トルクとに基づいてモータによる追加制動を開始する追加制動開始モジュール５６と、自車及び前方車両の車速に基づくタイミングで追加制動を止める追加制動終了モジュール５８を含んで構成される。これらの機能はソフトウェアによって実現でき、具体的には、対応するクルーズ制御プログラムを実行することで実現される。

かかる構成のハイブリッド車両用運行制御システム１０の作用を図２のフローチャート及び関連する図面を用いて詳細に説明する。図２は、ハイブリッド車両のクルーズ制御において燃費を考慮した制動のかけ方の手順を示すフローチャートで、これらの手順は、対応するクルーズ制御プログラムの各処理手順に該当する。

ハイブリッド車両が走行をしているときは、その車両、すなわち自車と、前方車両との間に追従走行条件が成立するか否かが判断される。追従走行条件とは、前方車両の走行に自車の走行を追従させることが適切であるための条件である。追従走行条件は、自車と前方車両との間の間隔、すなわち車両間隔が所定の距離内に入るほど接近したかどうか等の基準で定めることができる。追従走行条件は、自車及び前方車両のそれぞれの車速を考慮するものとしてもよく、また、車両間隔の時間変化を考慮に加えてもよい。いずれにせよ、前方車両及び自車と間の走行に関する状況を車両各種センサから取得し、図示されていない記憶装置に予め記憶されている設定条件と比較して、追従走行条件が成立するか否かが判断される。この機能は、ＣＰＵ３２のクルーズ制御モジュール４４によって実行される。

図３は、追従走行の概念を説明する図である。ここでは自車６０の走行する前方に車間距離ｘ_ｎを置いて前方車両６２が走行している。ここで現在の車間距離ｘ_ｎが、前方車両６２に追従する場合に予め定めてある所定の車間距離ｘ_ｒと適当な範囲で異なる場合に、追従走行が行われる。例えばｘ_ｎがｘ_ｒよりも長い場合、自車６０を加速し、自車６０の車速Ｖ_２を前方車両６２の車速Ｖ_１より上げて、車両間隔を詰めてｘ_ｒに近づける。逆に、ｘ_ｎがｘ_ｒよりも短い場合、自車６０に制動をかけて減速し、自車６０の車速Ｖ_２を前方車両６２の車速Ｖ_１より下げて、車両間隔を広げてｘ_ｒに近づける。ｘ_ｎがｘ_ｒになれば、自車６０の車速Ｖ_２を前方車両６２の車速Ｖ_１と同じにして、車両間隔をｘ_ｒに維持する。このようにして、車両間隔をｘ_ｒに維持するために、自車６０に対し加速及び制動を適切に行い、自車６０の車速Ｖ_２を前方車両６２の車速Ｖ_１に自動的に追従させる追従走行が行われる。

ハイブリッド車両のクルーズ制御において燃費を考慮した制動をかける手順の最初は、図２に示されている自車６０と前方車両６２についての走行状態情報の取得が行われる。具体的には、上記のＶ_１、Ｖ_２、ｘ_ｎ、ｘ_ｒが取得される（Ｓ１０）。この機能は、ＣＰＵ３２の走行状態取得モジュール４６が、走行状態情報Ｉ／Ｆ３４を介し、車速センサ１８、距離センサ２０に指令を与えて実行される。自車６０の車速Ｖ_２は車速センサ１８から、自車６０と前方車両６２との車間距離ｘ_ｎは距離センサ２０から直接取得できる。また、前方車両６２の車速Ｖ_１は、距離センサ２０のデータ取得の１サンプリング間隔の前後での車間距離ｘ_ｎの変化と、自車６０の車速Ｖ_２とに基づいて算出させこれを取得することができる。あるいは上記に述べたように、ドップラ効果を用いて前方車両６２の車速Ｖ_１を求める装置がある場合や、ナビゲーション装置を使用できるときは、これらから前方車両６２の車速Ｖ_１を取得するものとしてもよい。

ここで、追従走行において、自車６０の車速Ｖ₂が前方車両６２の車速Ｖ₁より速い場合の制動トルクを検討すると、図３中に示す各式が成立する。すなわち、まず自車６０の加速度をαとすると、式（１）の関係が成立している。
Ｖ₁ ²−Ｖ₂ ²＝２α（ｘ_n−ｘ_r） ・・・（１）
そして、自車６０の質量をＭ、走行抵抗をＲ_f、制動力（エンブレ力）のうちエンジンフリクション分をＴ_Pe、モータ回生分をＴ_Pm とし、また、モータによる追加制動力をＴ_bkとすると、式（２）の関係が成立している。
Ｍα＝−Ｒ_f＋Ｔ_Pe＋Ｔ_Pm＋Ｔ_bk ・・・（２）
式（１）、（２）から式（３）を導くことができる。
Ｔ_Pm＋Ｔ_bk＝［Ｖ₁ ²−Ｖ₂ ²／[２（ｘ_n−ｘ_r）｝］Ｍ＋Ｒ_f−Ｔ_Pe ・・・（３）
このＴ_Pm＋Ｔ_bkは、追従走行を維持するために必要なモータの制動力であるので、これを適正モータ制動力Ｔ_bkmとして表すことにする。

上記の式では、力の次元で式を立てているが、車両の場合はトルクで表すことがよいので、これらの制動力Ｔ_Ｐｅ、Ｔ_Ｐｍ、Ｔ_ｂｋ、Ｔ_ｂｋｍを、そのまま対応する制動トルクを表すものとし、以後では、制動トルクで説明を進めることとする。したがって、Ｔ_ｂｋｍは適正モータ制動トルクを表すことになる。

再び図２に戻り、適正モータ制動トルクＴ_ｂｋｍを求めるにはＳ１２−Ｓ１６の手順による。すなわち、車速センサ１８から取得された自車車速Ｖ_２と、図示されていないアクセル開度センサ等から取得される自車のアクセル開度とに基づいて、自車６０の目標制動トルクとして、エンジンフリクション分の制動トルクと、モータ回生分の制動トルクとをそれぞれ求める（Ｓ１２）。なお、予め、自車と前方車両との関係が所定の追従走行条件を満たすか否かに応じ、エンジンフリクション分の制動トルクと、モータ回生分の制動トルクとの配分を変更するものとすることが好ましい。

また、ナビゲーション装置２２から走行抵抗に対応する走行抵抗トルクＲ_ｆを求める（Ｓ１４）。そして、これらから式（１）、（２）、（３）により、適正モータ制動トルクＴ_ｂｋｍを算出する（Ｓ１６）。これらの機能は、走行抵抗取得モジュール４８、目標制動トルク算出モジュール５０、適正モータ制動トルク算出モジュール５２によって実行される。

次に、ＢＡＴＣＰＵ２６を介して電池１６の充電可能パワーＷ_ｉｎを取得する（Ｓ１８）。図４に、電池１６の放電可能パワーＷ_ｏｕｔと、充電可能パワーＷ_ｉｎの温度特性の１例を示す。電池１６は、このように温度によって充電可能な電力である充電可能パワーＷ_ｉｎが変動するので、図示されていない温度センサ等を用いて電池１６の温度を検出し、図４に示されるデータを用いて充電可能パワーＷ_ｉｎを求める。

次に、モータ１４が出せる最大の制動トルクであるモータ最大負トルクＴ_ｍｍｉｎを算出する（Ｓ２０）。モータ最大負トルクＴ_ｍｍｉｎとは、電池１６の充電可能なパワー内でモータ１４が出せる最大の制動トルクである。これは次の手順で求めることができる。すなわち、Ｓ１８で電池の充電可能パワーＷ_ｉｎを取得し、さらに電池１６がすでに充電している電力についてＢＡＴＣＰＵ２６を介して取得し、それらの差分から電池１６が現在充電可能な最大パワーを求める。そして、自車６０のモータ１４の回転数Ｎ_ｍＶ２を用いて現在充電可能な最大パワーをトルクに換算する。換算されたトルクが、現在の電池１６の状態及び追従走行の状態において、モータ１４が出せる最大の制動トルク、すなわちモータ最大負トルクＴ_ｍｍｉｎである。したがって、モータ最大負トルクＴ_ｍｍｉｎは、Ｗ_ｉｎとＮ_ｍＶ２の関数である。これらの機能は、モータ最大負トルク算出モジュール５４により実行される。

自車６０の車速Ｖ₂が前方車両６２の車速Ｖ₁より速い場合に追加制動を開始するタイミング等は、Ｓ１６で求められた適正モータ制動トルクＴ_bkmと、Ｓ２０で求められたモータ最大負トルクＴ_mminとの比較によって決定される。すなわち、算出された適正モータ制動トルクＴ_bkmが、モータ最大負トルクＴ_mminから所定の適合値βを減算した閾値を越えるタイミングで、モータによる追加制動が開始される（Ｓ２２，Ｓ２４）。そして、追加制動を止めるタイミング等は、自車６０の車速Ｖ₂と前方車両の車速Ｖ₁との比較によって決定される。すなわち、自車６０の車速Ｖ₂が減速して、前方車両の車速Ｖ₁に所定の余裕速度γを加算した閾値を越えるタイミングで、モータによる追加制動を終了する（Ｓ２６，Ｓ２８）。これらの機能は、追加制動開始モジュール５６及び追加制動終了モジュール５８によって、ＨＶＣＰＵ ２４を介しモータ１４の作動を制御することで実行される。

その様子を図５に示す。図５（ａ）は、縦軸に車速をとり、横軸に時間をとって、自車の車速Ｖ_２の制動による時間変化を前方車両の車速Ｖ_１と対比して示してある。図５（ｂ）は、縦軸に制動トルク、すなわち減速トルクの絶対値をとり、横軸は図５（ａ）と原点を揃えた時間をとって、制動による自車の減速トルクの変化を示してある。

図５（ｂ）に示されるように、モータによる追加制動は、減速トルクが、モータ最大負トルクＴ_ｍｍｉｎの絶対値に至る時刻ｔ２より早めの時刻ｔ１で開始する。換言すれば、モータ最大負トルクＴ_ｍｍｉｎから所定の適合値βを減算した閾値を越えるタイミングの時刻ｔ１で、モータによる追加制動が開始される。所定の適合値βは、車速Ｖ_１、Ｖ_２に依存して適当に定めることができる。そして、減速トルクは徐々にモータ最大負トルクＴ_ｍｍｉｎ付近まで近づけられ、ｔ２において最大の制動としてモータ最大負トルクＴ_ｍｍｉｎがかけられる。

モータ最大負トルクＴ_ｍｍｉｎは、上記のように電池１６の充電可能パワーＷ_ｉｎの関数であるので、例えば、温度等によって図５（ｂ）において矢印で示すようにその値が上下する。すなわち、電池１６の充電可能なパワーＷ_ｉｎが絞られて小さい場合には、追加制動開始のタイミングの時刻ｔ１が早くなり、追加制動の大きさも小さくなる。逆に、電池１６の充電可能なパワーＷ_ｉｎが大きい場合には、追加制動開始のタイミングの時刻ｔ１が遅くなり、追加制動の大きさも大きくなる。このように、電池１６の充電可能な状態に応じて制動のかかり方を変えることができるので、制動エネルギをきめ細かく回収することが可能になる。

追加制動は、図５（ａ）に示されるように、自車の車速Ｖ_２と前方車両の車速Ｖ_１との差が所定の範囲内に収まるタイミングの時刻ｔ３で終了する。換言すれば、前方車両の車速Ｖ_１に余裕速度γを加えた速度、すなわちＶ_１＋γに自車の車速Ｖ_２が減速するタイミングの時刻ｔ３で終了する。Ｖ_１＋γの値は、自車の車速がＶ_１＋γになるときの減速トルクが、その車速におけるエンジンフリクション分による制動トルクに近くなるように定めることができる。このようにして、エンジンフリクション分の制動トルクと連続性を保ちながら、モータによる追加制動を終了させることができる。

運転者に燃費改善に適した制動を知らせるために、減速目標表示装置を設けることができる。図６はそのような減速目標メータ６４の画面を示すもので、減速目標メータ６４は、電池の充電状態を示すパワーメータの減速側を表示するものに対応する。図６において数字は電池の充電可能パワーを示す目盛で、現在の電池の充電可能パワーは、点滅する星型マーク６６の位置で示される。図６の例では約１５ｋＷの充電が可能であることが示される。図６における下段の横棒マーク６８は、現在のブレーキ状態によって回収される制動エネルギのレベルを示すもので、図６の例では、約１２ｋＷ程度であることが示されている。この場合には、電池にまだ余裕があり、運転者に、さらにブレーキをかけてもその制動エネルギが十分に回収できることを、情報として与えることができる。このように、減速目標メータ６４は、燃費向上あるいは回生向上を促す情報を運転者等に与えることができる。

本発明に係る実施の形態において、ハイブリッド車両の運行制御システムの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、ハイブリッド車両のクルーズ制御の下で燃費を考慮した制動のかけ方の手順を示すフローチャートである。 追従走行の概念を説明する図である。 電池の放電可能パワーと、充電可能パワーの温度特性の１例を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、追加制動を開始するタイミングと、追加制動を止めるタイミングを説明する図である。 本発明に係る実施の形態において、減速目標メータの画面の例を示す図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両用運行制御システム、１２ エンジン、１４ モータ、１６ 電池、１８ 車速センサ、２０ 距離センサ、２２ ナビゲーション装置、２４ ＨＶＣＰＵ、２６ ＢＡＴＣＰＵ、２８ 記憶装置、３０ 運行制御部、３２ ＣＰＵ、３４ 走行状態情報Ｉ／Ｆ、３６ 走行抵抗情報Ｉ／Ｆ、３８ 駆動・回生Ｉ／Ｆ、４０ 電池情報Ｉ／Ｆ、４２ 減速目標表示部、４４ クルーズ制御モジュール、４６ 走行状態取得モジュール、４８ 走行抵抗取得モジュール、５０ 目標制動トルク算出モジュール、５２ 適正モータ制動トルク算出モジュール、５４ モータ最大負トルク算出モジュール、５６ 追加制動開始モジュール、５８ 追加制動終了モジュール、６０ 自車、６２ 前方車両、６４ 減速目標メータ、６６ 星型マーク、６８ 横棒マーク。

Claims (6)

1. 前方車両の走行に自動的に追従して自車の走行を制御する追従走行機能を有するハイブリッド車両の運行制御システムであって、
   アクセル開度を加減することで制動できる目標制動トルクをエンジンのフリクション分の制動トルクＴ_peとモータの回生分の制動トルクＴ_pmの和とし、これとは別に追加的にモータから出すブレーキトルクを追加制動トルクＴ_bkとして、
   自車と前方車両との走行状態に基づいて、自車と前方車両との追従走行状態を適正にするための制動トルク（Ｔ_pe＋Ｔ_pm＋Ｔ_bk）のうち、そのエンジンフリクション分の制動トルク（Ｔ_pe）を除いた適正モータ制動トルク（Ｔ_bkm＝Ｔ_pm＋Ｔ_bk）を算出する適正モータ制動トルク算出手段と、
   電池の充電可能なパワー（Ｗ_in）と、モータ回転数とに基づき、モータが出せる最大の制動トルクである最大負トルク（Ｔ_mmin）を算出する最大負トルク算出手段と、
   算出された適正モータ制動トルク（Ｔ_pm＋Ｔ_bk）が、最大負トルク（Ｔ_mmin）から所定の適合値βを減算した閾値（Ｔ_mmin−β）を越えるタイミングで、追従走行のために必要な追加制動トルク（Ｔ_bk）の印加を開始する追加制動開始手段と、
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両の運行制御システム。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の運行制御システムにおいて、
   追加制動開始手段は、
   電池の充電可能なパワー（Ｗ_in）が絞られて小さい場合に、閾値（Ｔ_mmin−β）が小さくなって適正モータ制動トルク（Ｔ_pm＋Ｔ_bk）が閾値（Ｔ_mmin−β）を越えるタイミングである追加制動開始のタイミングが早くなり、追加制動トルクの大きさ（Ｔ_bk）が小さくなり、一方、電池の充電可能なパワー（Ｗ_in）が大きい場合に、追加制動開始のタイミングが遅くなり、追加制動トルクの大きさ（Ｔ_bk）が大きくなることを特徴とするハイブリッド車両の運行制御システム。
3. 請求項１に記載のハイブリッド車両の運行制御システムにおいて、さらに、
   自車の車速と前方車両の車速との差が所定の範囲内に収まるタイミングで、追加制動を止める追加制動終了手段を備えることを特徴とするハイブリッド車両の運行制御システム。
4. 請求項１に記載のハイブリッド車両の運行制御システムにおいて、
   適正モータ制動トルク算出手段は、
   自車と前方車両との走行状態について、自車及び前方車両の車速（Ｖ₂，Ｖ₁）と、自車と前方車両との間の車間距離（Ｘ_n）と、適正車間距離（Ｘ_r）とをそれぞれ取得する走行状態取得手段と、
   自車の走行抵抗（Ｒ_f）を取得する走行抵抗取得手段と、
   自車のアクセル開度と自車車速とに基づいて、エンジンフリクション分の制動トルク（Ｔ_pe）と、モータ回生分の制動トルク（Ｔ_pm）とをそれぞれ求める制動トルク算出手段と、
   を有し、自車の質量をＭ、制動による加速度をαとして、取得された走行状態から求められる減速トルクＭα＝［Ｖ₁ ²−Ｖ₂ ²／[２（ｘ_n−ｘ_r）｝］Ｍと、走行抵抗に対応する走行抵抗トルク（−Ｒ_f）と、エンジンフリクション分の制動トルク（Ｔ_pe）とに基づいて、適正モータ制動トルク（Ｔ_pm＋Ｔ_bk＝Ｍα＋Ｒ_f−Ｔ_pe）を算出することを特徴とするハイブリッド車両の運行制御システム。
5. 請求項１又は請求項４に記載のハイブリッド車両の運行制御システムにおいて、
   自車と前方車両との関係が所定の追従走行条件を満たすか否かに応じ、制動トルク（Ｔ_pe＋Ｔ_pm）について、エンジンフリクション分の制動トルク（Ｔ_pe）と、モータ回生分の制動トルク（Ｔ_pm）との配分を変更する配分手段を備えることを特徴とするハイブリッド車両の運行制御システム。
6. 請求項２に記載のハイブリッド車両の運行制御システムにおいて、
   電池の充電可能パワーと、現在のブレーキ状態によって回収される制動エネルギとを示し、電池に充電可能な余裕があってさらにブレーキをかけてもその制動エネルギが十分に回収できるか否かに関する情報を表示する減速目標表示手段を備えることを特徴とするハイブリッド車両の運行制御システム。

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