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特開2024-130339ハイブリッド車両制御方法及びハイブリッド車両制御装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024130339
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】ハイブリッド車両制御方法及びハイブリッド車両制御装置
(51)【国際特許分類】
B60W 20/12 20160101AFI20240920BHJP
B60K 6/46 20071001ALI20240920BHJP
B60W 20/15 20160101ALI20240920BHJP
B60W 10/06 20060101ALI20240920BHJP
B60W 10/08 20060101ALI20240920BHJP
B60L 15/20 20060101ALI20240920BHJP
B60L 50/61 20190101ALI20240920BHJP
B60L 58/10 20190101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
B60W20/12
B60K6/46 ZHV
B60W20/15
B60W10/06 900
B60W10/08 900
B60L15/20 J
B60L50/61
B60L58/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023040004
(22)【出願日】2023-03-14
(71)【出願人】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002468
【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小石 瑛文
【テーマコード（参考）】
3D202
5H125
【Ｆターム（参考）】
3D202AA07
3D202BB00
3D202BB08
3D202BB51
3D202CC35
3D202DD00
3D202DD16
3D202DD24
3D202DD50
5H125AA01
5H125AC08
5H125AC12
5H125BA00
5H125BC05
5H125BD17
5H125CA01
5H125CA09
5H125CA18
5H125CC03
5H125EE41
5H125EE51
5H125EE52
5H125EE53
5H125EE61
5H125EE66
(57)【要約】
【課題】エンジンの不必要な始動・停止の回数を減少させ、ハイブリッド車両の燃費性能及び音振性能の向上を図る。
【解決手段】ＥＶモード又はＨＥＶモードで走行するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御方法において、コントローラが、ハイブリッド車両の、走行ルートと、走行ルート上の各地点における車速及び必要駆動力と、を含む走行計画を作成し、走行ルート上に、必要駆動力が定常ＨＥＶ閾値を超える高出力区間がある場合には、高出力区間をＨＥＶモードで走行した場合の第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率と、ＥＶモードで走行した場合の第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率と、を推定し、第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率の方が第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率より高いときだけ、高出力区間でＨＥＶモードに切り替えることを特徴とする、ハイブリッド車両制御方法。
【選択図】図１
【解決手段】ＥＶモード又はＨＥＶモードで走行するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御方法において、コントローラが、ハイブリッド車両の、走行ルートと、走行ルート上の各地点における車速及び必要駆動力と、を含む走行計画を作成し、走行ルート上に、必要駆動力が定常ＨＥＶ閾値を超える高出力区間がある場合には、高出力区間をＨＥＶモードで走行した場合の第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率と、ＥＶモードで走行した場合の第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率と、を推定し、第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率の方が第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率より高いときだけ、高出力区間でＨＥＶモードに切り替えることを特徴とする、ハイブリッド車両制御方法。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッテリの電力により作動する走行用モータと、
発電した電力を前記バッテリ又は前記走行用モータの少なくとも一方に供給する発電用モータと、
前記発電用モータの駆動源となる内燃機関と、を備え、
前記内燃機関を停止させた状態で走行するＥＶモード、又は、前記内燃機関を作動させた状態で走行するＨＥＶモードで走行するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御方法において、
コントローラが、
前記ハイブリッド車両の、走行ルートと、前記走行ルート上の各地点における車速及び必要駆動力と、を含む走行計画を作成し、
前記走行ルート上に、前記必要駆動力が、加減速度が無視し得る程度に小さい走行状態である定常状態における前記ＥＶモードから前記ＨＥＶモードへの切り替え用判定値である定常ＨＥＶ閾値を超える高出力区間がある場合には、
前記高出力区間を前記ＨＥＶモードで走行した場合の第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率と、前記ＥＶモードで走行した場合の第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率と、を推定し、
前記第１エネルギ効率又は前記第１ＣＯ２負荷率の方が前記第２エネルギ効率又は前記第２ＣＯ２負荷率より高いときだけ、前記高出力区間で前記ＨＥＶモードに切り替えることを特徴とする、ハイブリッド車両制御方法。
発電した電力を前記バッテリ又は前記走行用モータの少なくとも一方に供給する発電用モータと、
前記発電用モータの駆動源となる内燃機関と、を備え、
前記内燃機関を停止させた状態で走行するＥＶモード、又は、前記内燃機関を作動させた状態で走行するＨＥＶモードで走行するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御方法において、
コントローラが、
前記ハイブリッド車両の、走行ルートと、前記走行ルート上の各地点における車速及び必要駆動力と、を含む走行計画を作成し、
前記走行ルート上に、前記必要駆動力が、加減速度が無視し得る程度に小さい走行状態である定常状態における前記ＥＶモードから前記ＨＥＶモードへの切り替え用判定値である定常ＨＥＶ閾値を超える高出力区間がある場合には、
前記高出力区間を前記ＨＥＶモードで走行した場合の第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率と、前記ＥＶモードで走行した場合の第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率と、を推定し、
前記第１エネルギ効率又は前記第１ＣＯ２負荷率の方が前記第２エネルギ効率又は前記第２ＣＯ２負荷率より高いときだけ、前記高出力区間で前記ＨＥＶモードに切り替えることを特徴とする、ハイブリッド車両制御方法。
【請求項2】
請求項１に記載のハイブリッド車両制御方法において、
前記コントローラは、前記走行計画を、少なくとも道路情報及び前記ハイブリッド車両の周辺情報に基づいて作成する、ハイブリッド車両制御方法。
前記コントローラは、前記走行計画を、少なくとも道路情報及び前記ハイブリッド車両の周辺情報に基づいて作成する、ハイブリッド車両制御方法。
【請求項3】
請求項２に記載のハイブリッド車両制御方法において、
前記コントローラは、前記ハイブリッド車両の車両特性及び前記ハイブリッド車両のユーザーの志向を前記走行計画に反映させる、ハイブリッド車両制御方法。
前記コントローラは、前記ハイブリッド車両の車両特性及び前記ハイブリッド車両のユーザーの志向を前記走行計画に反映させる、ハイブリッド車両制御方法。
【請求項4】
請求項１に記載のハイブリッド車両制御方法において、
前記コントローラは、先行車両がある場合には、前記先行車両をセンシングしたセンシングデータ及び前記先行車両との通信で得られた情報の少なくとも一方に基づいて前記先行車両の現時点以降の挙動を推定し、推定結果を前記走行計画に反映させる、ハイブリッド車両制御方法。
前記コントローラは、先行車両がある場合には、前記先行車両をセンシングしたセンシングデータ及び前記先行車両との通信で得られた情報の少なくとも一方に基づいて前記先行車両の現時点以降の挙動を推定し、推定結果を前記走行計画に反映させる、ハイブリッド車両制御方法。
【請求項5】
請求項１に記載のハイブリッド車両制御方法において、
前記コントローラは、前記第１エネルギ効率及び前記第２エネルギ効率を推定する前に、
前記高出力区間において前記ＥＶモードで前記必要駆動力を発生できるか否かを判定し、
発生できないと判定した場合は前記ＨＥＶモードへの切り替えを行い、
発生できると判定した場合は前記第１エネルギ効率及び前記第２エネルギ効率を推定し、前記第１エネルギ効率の方が前記第２エネルギ効率より高いときだけ、前記高出力区間で前記ＨＥＶモードに切り替える、ハイブリッド車両制御方法。
前記コントローラは、前記第１エネルギ効率及び前記第２エネルギ効率を推定する前に、
前記高出力区間において前記ＥＶモードで前記必要駆動力を発生できるか否かを判定し、
発生できないと判定した場合は前記ＨＥＶモードへの切り替えを行い、
発生できると判定した場合は前記第１エネルギ効率及び前記第２エネルギ効率を推定し、前記第１エネルギ効率の方が前記第２エネルギ効率より高いときだけ、前記高出力区間で前記ＨＥＶモードに切り替える、ハイブリッド車両制御方法。
【請求項6】
請求項１に記載のハイブリッド車両制御方法において、
前記コントローラは、前記第１エネルギ効率及び前記第２エネルギ効率を推定する前に、
前記高出力区間において前記ＥＶモードで前記必要駆動力を発生できるか否かを判定し、
発生できないと判定した場合は、前記走行計画の前記必要駆動力を前記ＥＶモードで発生できる大きさに変更し、変更後の前記必要駆動力に基づいて前記第１エネルギ効率及び前記第２エネルギ効率を推定し、前記第１エネルギ効率の方が前記第２エネルギ効率より高いときだけ、前記高出力区間で前記ＨＥＶモードに切り替える、ハイブリッド車両制御方法。
前記コントローラは、前記第１エネルギ効率及び前記第２エネルギ効率を推定する前に、
前記高出力区間において前記ＥＶモードで前記必要駆動力を発生できるか否かを判定し、
発生できないと判定した場合は、前記走行計画の前記必要駆動力を前記ＥＶモードで発生できる大きさに変更し、変更後の前記必要駆動力に基づいて前記第１エネルギ効率及び前記第２エネルギ効率を推定し、前記第１エネルギ効率の方が前記第２エネルギ効率より高いときだけ、前記高出力区間で前記ＨＥＶモードに切り替える、ハイブリッド車両制御方法。
【請求項7】
バッテリの電力により作動する走行用モータと、
発電した電力を前記バッテリ又は前記走行用モータの少なくとも一方に供給する発電用モータと、
前記発電用モータの駆動源となる内燃機関と、を備え、
前記内燃機関を停止させた状態で走行するＥＶモード、又は、前記内燃機関を作動させた状態で走行するＨＥＶモードで走行するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御装置において、
前記ハイブリッド車両の、走行ルートと、前記走行ルート上の各地点における車速及び必要駆動力と、を含む走行計画を作成し、
前記走行ルート上に、前記必要駆動力が、加減速度が無視し得る程度に小さい走行状態である定常状態における前記ＥＶモードから前記ＨＥＶモードへの切り替え用判定値である定常ＨＥＶ閾値を超える高出力区間がある場合には、
前記高出力区間を前記ＨＥＶモードで走行した場合の第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率と、前記ＥＶモードで走行した場合の第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率と、を推定し、
前記第１エネルギ効率又は前記第１ＣＯ２負荷率の方が前記第２エネルギ効率又は前記第２ＣＯ２負荷率より高いときだけ、前記高出力区間で前記ＨＥＶモードに切り替えるモード切替部を備えることを特徴とする、ハイブリッド車両制御装置。
発電した電力を前記バッテリ又は前記走行用モータの少なくとも一方に供給する発電用モータと、
前記発電用モータの駆動源となる内燃機関と、を備え、
前記内燃機関を停止させた状態で走行するＥＶモード、又は、前記内燃機関を作動させた状態で走行するＨＥＶモードで走行するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御装置において、
前記ハイブリッド車両の、走行ルートと、前記走行ルート上の各地点における車速及び必要駆動力と、を含む走行計画を作成し、
前記走行ルート上に、前記必要駆動力が、加減速度が無視し得る程度に小さい走行状態である定常状態における前記ＥＶモードから前記ＨＥＶモードへの切り替え用判定値である定常ＨＥＶ閾値を超える高出力区間がある場合には、
前記高出力区間を前記ＨＥＶモードで走行した場合の第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率と、前記ＥＶモードで走行した場合の第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率と、を推定し、
前記第１エネルギ効率又は前記第１ＣＯ２負荷率の方が前記第２エネルギ効率又は前記第２ＣＯ２負荷率より高いときだけ、前記高出力区間で前記ＨＥＶモードに切り替えるモード切替部を備えることを特徴とする、ハイブリッド車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ハイブリッド車両の制御方法及び制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
駆動源としてエンジンと走行用モータを備えるハイブリッド車両では、エンジンの始動と停止が短時間で繰り返されると燃費性能が悪化するという問題がある。また、エンジンと走行用モータによる走行モード（ＨＥＶモード）と走行用モータのみを駆動源とする走行モード（ＥＶモード）とが頻繁に切り替わると、燃費性能の悪化だけでなく、切り替わり時に生じるトルク変動が頻繁に起こることとなり、いわゆる音振性能が悪化するという問題がある。例えば、自車両が加速の途中でＥＶモードからＨＥＶモードへ切り替わった直後に、隣接する車線を走行する車両が自車両の前方に割り込んできた場合、自車両の運転者はアクセルペダルを開放する等の減速操作を行う。すると、走行モードはＥＶモードに再び切り替えられてエンジンが停止するので、短時間でトルク変動が発生する。
【0003】
特許文献１には、自車両前方への割込車を認識した際に、減速操作を行うと予測した場合にＥＶモードからＨＥＶモードへの入り替えを中断させる制御が記載されている。これによれば、短時間でＥＶモードに再び切り替わることが予測される状況ではＥＶモードのまま走行することになるので、上記問題を解決できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－１１８６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、自車両が減速する必要があるような割り込みをしてくる車両の走行リズムは安定していないことがある。例えば、減速しながら割り込んできて、その後すぐに加速に転じる場合がある。この場合、上記文献の制御では、割込車が割り込んでくる段階ではＥＶモードのまま走行しているが、割込車の加速に応じて自車両も加速した場合には、ＨＥＶモードへの切り替え、つまりエンジンの始動が許可されてしまう。そして、割込車が前方車両に追いついた等の理由で割込車の加速が長く続かなかった場合には、自車両も加速を緩めざるを得ないので、ＨＥＶモードへ切り替えたことで無駄なエネルギを使用したことになる。つまり、上記文献の制御には、燃費性能及び音振性能の観点から改善の余地がある。
【0006】
そこで本発明は、エンジンの不必要な始動・停止の回数を減少させ、ハイブリッド車両の燃費性能及び音振性能の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のある態様によれば、バッテリの電力により作動する走行用モータと、発電した電力をバッテリ又は走行用モータの少なくとも一方に供給する発電用モータと、発電用モータの駆動源となる内燃機関と、を備え、内燃機関を停止させた状態で走行するＥＶモード、又は、内燃機関を作動させた状態で走行するＨＥＶモードで走行するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御方法が提供される。この制御方法において、コントローラが、ハイブリッド車両の、走行ルートと、走行ルート上の各地点における車速及び必要駆動力と、を含む走行計画を作成し、走行ルート上に、必要駆動力が、加減速度が無視し得る程度に小さい走行状態である定常状態におけるＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替え用判定値である定常ＨＥＶ閾値を超える高出力区間がある場合には、高出力区間をＨＥＶモードで走行した場合の第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率と、ＥＶモードで走行した場合の第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率と、を推定し、第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率の方が第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率より高いときだけ、高出力区間でＨＥＶモードに切り替えることを特徴とする。
【0008】
本発明の別のある態様によれば、バッテリの電力により作動する走行用モータと、発電した電力を前記バッテリ又は走行用モータの少なくとも一方に供給する発電用モータと、発電用モータの駆動源となる内燃機関と、を備え、内燃機関を停止させた状態で走行するＥＶモード、又は、内燃機関を作動させた状態で走行するＨＥＶモードで走行するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御装置が提供される。この制御装置において、ハイブリッド車両の、走行ルートと、走行ルート上の各地点における車速及び必要駆動力と、を含む走行計画を作成し、走行ルート上に、必要駆動力が、加減速度が無視し得る程度に小さい走行状態である定常状態におけるＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替え用判定値である定常ＨＥＶ閾値を超える高出力区間がある場合には、高出力区間をＨＥＶモードで走行した場合の第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率と、ＥＶモードで走行した場合の第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率と、を推定し、第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率の方が第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率より高いときだけ、高出力区間でＨＥＶモードに切り替えるモード切替部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
上記態様によれば、エンジンの不必要な始動・停止の回数を減少させ、ハイブリッド車両の燃費性能及び音振性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【0012】
［システム構成］
図１は、本実施形態の制御を適用するハイブリッド車両１００の概略構成図である。
図１は、本実施形態の制御を適用するハイブリッド車両１００の概略構成図である。
【0013】
ハイブリッド車両（以下、単に「車両」ともいう。）１００は、バッテリ４の電力により作動する走行用モータ３と、発電した電力をバッテリ４又は走行用モータ３の少なくとも一方に供給する発電用モータ２と、発電用モータ２の駆動源となる内燃機関１と、を備える。
【0014】
内燃機関１は、図示しない減速機構を介して発電用モータ２に接続される。発電用モータ２は内燃機関１により駆動されて発電する。なお、発電用モータ２は、バッテリ４の電力により力行して内燃機関１を回転させる、いわゆるモータリングを行うこともできる。
【0015】
走行用モータ３は駆動輪５と接続されている。走行用モータ３は、車両１００の駆動を行う一方、減速時には回生発電を行う。
【0016】
発電用モータ２及び走行用モータ３は三相交流モータであり、図示しないインバータを介してコントローラ１０により制御される。
【0017】
バッテリ４は、発電用モータ２及び走行用モータ３の電力源を構成する。バッテリ４は発電用モータ２で発電された電力及び走行用モータ３で回生発電された電力により充電される。
【0018】
上記の通り、車両１００のハイブリッドシステムは、内燃機関１が専ら発電用モータ２の駆動に用いられ、駆動輪５は専ら走行用モータ３により駆動される、シリーズ式である。ただし、本実施形態を適用可能なハイブリッドシステムはこれに限られるわけではなく、走行中に内燃機関１を始動・停止するものであれば同様に適用可能である。また、外部電力によりバッテリ４を充電可能な、いわゆるプラグイン・ハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）であっても構わない。
【0019】
コントローラ１０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えた１又は複数のマイクロコンピュータで構成される。コントローラ１０は、ＲＯＭ又はＲＡＭに格納されたプログラムをＣＰＵによって実行することで、内燃機関１及び図示しないインバータ等を統合的に制御する。
【0020】
コントローラ１０には、バッテリ４の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出するためのＳＯＣセンサ２０、内燃機関１の冷却液の温度を検出する冷却液温センサ２１、車外の温度を検出する外気温センサ２２、アクセルペダル操作量を検出するためのアクセルペダル開度センサ２３、車速を検出するための車速センサ２４の他、様々なセンサ・スイッチ類からの信号が入力される。また、コントローラ１０には、ナビゲーションシステム６、カメラ７、レーダ８、及び通信装置９等が接続されており、これらから種々の情報が入力される。上記の信号及び情報はコントローラ１０による各種制御に用いられる。
【0021】
［走行計画の作成］
ここで、コントローラ１０が行う制御の１つである、走行計画の作成について説明する。
ここで、コントローラ１０が行う制御の１つである、走行計画の作成について説明する。
【0022】
コントローラ１０は、走行ルートと、走行ルート上の各地点における車速及び必要駆動力と、を含む走行計画を作成する。走行ルートは、目的地が設定されている場合は目的地に応じて設定され、目的地が設定されていない場合は、現在走行している車線を現在の進行方向に進むものとして設定される。
【0023】
走行計画は、少なくとも道路情報及び車両１００の周辺情報に基づいて作成する。
【0024】
道路情報とは、例えば、制限速度や道路勾配に関する情報、渋滞情報、走行ルート周辺の天候に関する情報等である。制限速度や道路勾配に関する情報は、ナビゲーションシステム６の地図情報及び位置情報により取得可能である。渋滞情報は、例えばナビゲーションシステム６での取得や、通信装置９による車車間通信又は路車間通信での取得が可能である。天候に関する情報は、インターネットを介して取得してもよいし、車車間通信や路車間通信により取得してもよい。
【0025】
周辺情報は、例えば、先行車両の有無、先行車両の車速、先行車両との車間距離等である。先行車両に関する情報はカメラ７及びレーダ８により取得可能である。
【0026】
走行計画を作成するにあたり、コントローラ１０は、先行車両がある場合には、上記の道路情報及び周辺情報に加え、さらに先行車両をセンシングしたセンシングデータ（上記の先行車両に関する情報）を用いて先行車両の現時点以降の挙動を推定し、推定結果を走行計画に反映させる。なお、車両１００と先行車両との間で通信可能な場合には、通信により先行車両の車速や走行計画等を取得し、これを走行計画に反映させてもよい。
【0027】
また、走行計画に、車両１００の車両特性及びユーザーの志向を反映させてもよい。車両特性とは、例えば、車両重量、走行用モータ３の出力、及び制動力等といった、加速性能や制動性能に関係する特性である。ユーザーの志向とは、例えば、加速の際のアクセルペダルの踏み込み方、制動の際のブレーキペダルの踏み込み方等といった、車速の変化のしかたに関係する特性である。なお、ユーザーの志向については、直接的にユーザーの志向を用いて走行計画を作成してもよいし、基準となる志向を予め設定しておき、当該基準となる志向に基づいて走行計画を作成し、これを今回のユーザーの志向と基準となる志向との違いに基づいて補正してもよい。
【0028】
コントローラ１０は、上記の走行計画を所定の周期で繰り返し作成し、上書きする。
【0029】
［走行モード切替］
次に、コントローラ１０が走行モード切替部として行う制御の１つである走行モード切替について説明する。
次に、コントローラ１０が走行モード切替部として行う制御の１つである走行モード切替について説明する。
【0030】
車両１００は、ＥＶモードとハイブリッドモード（以下、ＨＥＶモードと称す）という２つの走行モードを有し、コントローラ１０はこれらを選択的に切り替えて実行する。
【0031】
ＥＶモードは、内燃機関１を停止し、バッテリ４から供給される電力によって走行用モータ３を駆動し、走行用モータ３のみの駆動力によって走行するモードである。
【0032】
ＨＥＶモードは、内燃機関１を駆動して、発電用モータ２で発電を行いながら走行用モータ３を駆動するモードである。
【0033】
まず、コントローラ１０による走行モード切り替え制御の原則について説明する。
【0034】
コントローラ１０は、走行計画の各地点について後述する走行モードマップを用いて走行モードを決定し、当該地点に到達したら決定した走行モードが実現されるよう内燃機関１及び走行用モータ３を駆動する。
【0035】
図２は走行モードマップの一例を示す図である。当該マップは、ｘ軸を車速、ｙ軸を必要駆動力、ｚ軸をバッテリＳＯＣとする三次元マップである。なお、ｙ軸の必要駆動力は、アクセルペダル開度と車速とに基づいて図示しない駆動力マップを用いて算出する。また、図中の面ＴＨは、ＥＶモードの方が高効率の領域とＨＥＶモードの方が高効率の領域との境界面である。この面ＴＨは、シミュレーションや実験等により予め求めておく。なお、ここでいう効率とは、投入エネルギに対する出力エネルギの割合、つまりエネルギ効率のことをいう。
【0036】
コントローラ１０は、車速、バッテリＳＯＣ、及び必要駆動力で定まる動作点が面ＴＨより低駆動力側であればＥＶモードを、面ＴＨより高駆動力側であればＨＥＶモードを、それぞれ選択する。換言すると、動作点の必要駆動力が、面ＴＨ上の駆動力（以下、定常ＨＥＶ閾値ともいう。）より小さい場合はＥＶモードを選択し、ＨＥＶ閾値以上の場合はＨＥＶモードを選択する。
【0037】
以上が走行モード切り替え制御の原則である。車両１００の加減速が無視し得る程度に小さい走行状態（以下、これを定常状態ともいう。）であれば、この原則通りの制御で問題はない。
【0038】
しかし、加減速度が変化する過渡状態においては、原則通りの制御では燃費性能及び音振性能の悪化を招く場合がある。これについて図３を参照して説明する。
【0039】
図３は、走行計画に基づく必要駆動力のプロファイルと、これに応じた走行モード切替パターンのタイミングチャートである。必要駆動力の推移は、いったん定常ＨＥＶ閾値を超えたらそのまま高駆動力側で推移する高駆動力パターンと、定常ＨＥＶ閾値を超えた後、再び定常ＨＥＶ閾値より低駆動力に戻る低駆動力パターンの２つを示している。
【0040】
走行モード切替パターンは、上記の原則にしたがって切り替える第１パターンと、燃費性能及び音振性能の悪化を回避可能な第２パターンの２つを示している。第１パターンと第２パターンのいずれも、実線は高駆動力パターンに対応する場合を示し、一点鎖線は低駆動力パターンに対応する場合を示している。なお、図３では説明を簡略化するために定常ＨＥＶ閾値を一定値としているが、定常ＨＥＶ閾値は実際には車速やバッテリＳＯＣに応じて変動するものである。
【0041】
高駆動力パターン及び低駆動力パターンのいずれも、タイミングｔ３までは同一である。すなわち、必要駆動力は、タイミングｔ０では定常ＨＥＶ閾値より低く、そこから増大してタイミングｔ１で定常ＨＥＶ閾値を超え、その後のタイミングｔ２で減少に転じ、タイミングｔ３で定常ＨＥＶ閾値に到達する。
【0042】
高駆動力パターンでは、必要駆動力はタイミングｔ３で再び増大に転じ、その後も定常ＨＥＶ閾値より高い状態を維持する。一方の低駆動力パターンでは、必要駆動力はタイミングｔ３以降も減少し、タイミングｔ４で増大に転じるものの定常ＨＥＶ閾値を超えることはなくタイミングｔ５で減少に転じ、タイミングｔ６まで定常ＨＥＶ閾値より低い状態を維持する。
【0043】
高駆動力パターンの場合は、第１パターン及び第２パターンのいずれも、タイミングｔ１でＥＶモードからＨＥＶモードに切り替わり、タイミングｔ６までＨＥＶモードが維持されている。
【0044】
一方、低駆動力パターンの場合には、第１パターンではタイミングｔ３でＨＥＶモードからＥＶモードへ切り替わっている。つまり、走行計画でタイミングｔ３以降は必要駆動力が定常ＨＥＶ閾値を下回ることが分かっているのに、タイミングｔ１からタイミングｔ３の間だけＨＥＶモードを実行している。これに対し第２パターンでは、すぐに必要駆動力が定常ＨＥＶ閾値を下回ることを見越して、タイミングｔ１からタイミングｔ３の間もＥＶモードを維持している。
【0045】
内燃機関１を始動する際には、いわゆる始動時増量によって余分に燃料を噴射することになる。このため、第１パターンのようにいったんＨＥＶモードに切り替えてから再びＥＶモードに戻す場合には、タイミングｔ１からタイミングｔ３までの時間によっては、第２パターンのようにＥＶモードを維持する場合に比べてエネルギ効率で損をするおそれがある。また、内燃機関１の始動と停止が行われれば、これに伴う振動やトルクショックが発生するため、音振性能も悪化する。
【0046】
そこで本実施形態では、低駆動力パターンの場合に、タイミングｔ１からタイミングｔ３までの区間を、ＥＶモードのまま走行するのとＨＥＶモードに切り替えて走行するのとで、どちらがエネルギ効率で有利かを判定し、ＥＶモードの方が有利であれば第２パターンを実行し、ＨＥＶモードの方が有利であれば第１パターンを実行する。
【0047】
以下、本実施形態に係る走行計画の作成及び走行モード切替制御について説明する。
【0048】
図４は、コントローラ１０が実行する走行計画の作成のための制御ルーチンを示すフローチャートである。図５は、コントローラ１０が実行する走行モード切替制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。まず、図４のフローチャートから説明する。
【0049】
ステップＳ１００で、コントローラ１０は各種の情報、つまり上記の道路情報及び周辺情報、を取得する。
【0050】
ステップＳ１１０で、コントローラ１０はステップＳ１００で取得した情報に基づいて先行車両の有無を判定し、先行車両がいる場合はステップＳ１２０の処理を実行し、いない場合はステップＳ１５０の処理を実行する。
【0051】
ステップＳ１２０で、コントローラ１０は先行車両の情報を取得する。ここで取得する情報は、先行車両の車速、加減速度等である。これらはステップＳ１００で取得した情報から抽出してもよいし、ステップＳ１００では取得せずに本ステップで初めて取得してもよい。また、可能であれば先行車両との車車間通信により先行車両の走行計画を取得する。
【0052】
ステップＳ１３０で、コントローラ１０は車両１００の走行計画と先行車両の情報とに基づいて、車両１００が先行車両に追従するか否かを判定し、追従する場合はステップＳ１４０の処理を実行し、追従しない場合はステップＳ１５０の処理を実行する。追従する場合とは、例えば、先行車両と所定の車間距離をもって走行する場合である。追従しない場合とは、例えば、車両１００の前方に隣車線から他車両が割り込んできたためステップＳ１１０では先行車両有りと判定されたものの、他車両の車速や加速度等から、他車両がすぐに車両１００の遥か前方へ行ってしまうと推定される場合である。
【0053】
ステップＳ１４０で、コントローラ１０は第１走行計画を作成する。第１走行計画とは、先行車両に追従することを前提とする走行計画である。ステップＳ１５０で、コントローラ１０は第２走行計画を作成する。第２走行計画とは、車両１００が単独で走行することを前提とする走行計画である。なお、第１走行計画の作成にあたり、先行車両の走行計画が分かっている方が走行計画の精度が高くなる。このため、先行車両も走行計画を作成しており、これを車車間通信で取得できることが望ましい。ただし、レーダ８等で先行車両の前方を走る先々行車両の有無、先行車両と先々行車両の車間距離等を取得し、これらに基づいて先行車両の動きを推定することもできる。
【0054】
第１走行計画、第２走行計画のいずれも、少なくとも走行ルートの制限速度や勾配、カーブの曲率等といった道路情報及び車両１００の特性に基づいて作成する。第１走行計画では先行車両との車間距離等も考慮する。また、走行計画に車両１００の特性やユーザーの運転特性等を反映させてもよい。例えば、必要駆動力の大きさ及び増加の傾きを、車両１００がスポーツタイプであれば大きくし、ミニバンタイプであれば小さくする。また例えば、標準となる運転特性を予め設定しておき、過去の運転履歴に基づいて、ユーザーの運転特性が標準よりも積極的に加速するタイプ、標準より緩やかに加速するタイプ、標準タイプのいずれに該当するかを判定し、判定結果に応じて必要駆動力の大きさ及び増加の傾き等を変える。
【0055】
また、先行車両の特性や先行車両のユーザーの運転特性が分かる場合には、これを第１走行計画に反映させてもよい。例えば、先行車両がミニバンタイプであったり、先行車両のユーザーが緩やかに加速するタイプであったりする場合には、車両１００がスポーツタイプや車両１００のユーザーが積極的に加速するタイプであっても、緩やかに加速する走行計画を作成する。
【0056】
上記のように第１走行計画又は第２走行計画を作成したら、コントローラ１０は図５の制御ルーチンを実行することによって、走行ルート上の各地点の走行モードを設定する。
【0057】
ステップＳ２００で、コントローラ１０は必要駆動力が定常ＨＥＶ閾値を超える区間（以下、高出力区間ともいう。）があるか否かを判定し、ある場合はステップＳ２１０の処理を実行し、ない場合はステップＳ２５０の処理を実行する。
【0058】
ステップＳ２１０で、コントローラ１０は、高出力区間をＥＶモードで走行した場合のエネルギ効率Ｅｅｖを算出する。高出力区間が複数ある場合は、それぞれの高出力区間について算出する。エネルギ効率Ｅｅｖは上記の通り投入エネルギに対する出力エネルギの割合である。ここでは、出力エネルギは当該高出力区間を走行するのに要する出力（以下、力行出力ともいう。）、入力エネルギはバッテリ４からの持ち出し電力、バッテリ４の充放電効率、及びバッテリ４の充電に供した燃料量に基づいて算出する。
【0059】
なお、ＰＨＥＶの場合には、エネルギ効率に替えてＣＯ２負荷率を算出する。この場合、バッテリ４の充電に供した燃料量に替えて、バッテリ４の充電に伴うＣＯ２排出量を用いる。ＰＨＥＶの場合、バッテリ４を外部電力でも充電可能であるため、充電に要した外部電力の発電時のＣＯ２排出量も考慮し、充電電力当たりのＣＯ２排出量が少ないほど高くなるＣＯ２負荷率を算出する。
【0060】
ステップＳ２２０で、コントローラ１０は高出力区間をＨＥＶモードで走行した場合のエネルギ効率Ｅｈｅｖを算出する。高出力区間が複数ある場合は、それぞれの高出力区間について算出する。具体的には、まず、力行出力をバッテリ４で担う分（以下、バッテリ相当分ともいう。）と内燃機関１で担う分（以下、内燃機関相当分ともいう。）に分け、それぞれに対する投入エネルギを算出する。バッテリ相当分に対する投入エネルギは、ステップＳ２１０と同様に、バッテリ４からの持ち出し電力、バッテリ４の充放電効率、及びバッテリ４の充電に供した燃料量に基づいて算出する。内燃機関相当分に対する投入エネルギは、内燃機関１の出力と内燃機関１の熱効率とに基づいて算出する。ＰＨＥＶの場合は、内燃機関１の熱効率に基づいてＣＯ２排出量を算出すればよい。そして、バッテリ相当分と内燃機関相当分との合計を全出力エネルギとし、バッテリ相当分に対する投入エネルギと内燃機関相当分に対する投入エネルギの合計を全入力エネルギとして、エネルギ効率を算出する。
【0061】
なお、エネルギ効率Ｅｅｖ及びエネルギ効率Ｅｈｅｖは、過去のトリップの平均値を用いてもよいし、直近の所定時間の履歴に基づいて算出してもよい。
【0062】
ステップＳ２３０で、コントローラ１０はエネルギ効率Ｅｈｅｖがエネルギ効率Ｅｅｖより高いか否かを判定し、高い場合はステップＳ２４０の処理を実行し、そうでない場合はステップＳ２５０の処理を実行する。
【0063】
コントローラ１０は、ステップＳ２４０ではＨＥＶモードで走行させることを決定し、ステップＳ２５０ではＥＶモードで走行させることを決定する。
【0064】
ＰＨＥＶの場合は、エネルギ効率に替えてＣＯ２負荷率を用いる。そして、高出力区間をＨＥＶモードで走行した場合の第１ＣＯ２負荷率と、ＥＶモードで走行した場合の第２ＣＯ２負荷率とを比較し、高い方のモードを選択する。
【0065】
図６は、走行計画による必要駆動力及び車速のプロファイルの一例を示す図である。図中の実線は必要駆動力、破線は定常ＨＥＶ閾値、一点鎖線は車速をそれぞれ示している。この走行計画では、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの区間Ｓ１、タイミングｔ３からタイミングｔ４までの区間Ｓ２、及びタイミングｔ５からタイミングｔ６までの区間Ｓ３の３つの高出力区間がある。そして、区間Ｓ１と区間Ｓ２はエネルギ効率Ｅｅｖ≧エネルギ効率Ｅｈｅｖ、区間Ｓ３はエネルギ効率Ｅｅｖ＞エネルギ効率Ｅｈｅｖであるものとする。
【0066】
この場合、区間Ｓ１と区間Ｓ２はＨＥＶモードに切り替えずＥＶモードを維持し、区間Ｓ３はＥＶモードからＨＥＶモードへ切り替えることになる。その結果、区間Ｓ１及び区間Ｓ２でＨＥＶモードに切り替える場合に比べて、エネルギ効率を向上させ、かつ内燃機関１の始動・停止によるトルクショックの発生を回避できる。
【0067】
以上の通り本実施形態では、バッテリ４の電力により作動する走行用モータ３と、発電した電力をバッテリ４又は走行用モータ３の少なくとも一方に供給する発電用モータ２と、発電用モータ２の駆動源となる内燃機関１と、を備え、内燃機関１を停止させた状態で走行するＥＶモード、又は、内燃機関１を作動させた状態で走行するＨＥＶモードで走行するハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御方法が提供される。この制御方法において、コントローラ１０が、ハイブリッド車両１００の、走行ルートと、走行ルート上の各地点における車速及び必要駆動力と、を含む走行計画を作成する。そして、走行ルート上に、必要駆動力が、加減速度が無視し得る程度に小さい走行状態である定常状態におけるＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替え用判定値である定常ＨＥＶ閾値（その車速、そのＳＯＣ、その駆動力が（仮に長期的に）維持された場合、ＨＥＶモードの方がエネルギ効率が良くなると判定できる閾値）を超える高出力区間がある場合には、高出力区間をＨＥＶモードで走行した場合の第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率と、ＥＶモードで走行した場合の第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率と、を推定し、第１エネルギ効率又は第１ＣＯ２負荷率の方が第２エネルギ効率又は第２ＣＯ２負荷率より高いときだけ、高出力区間でＨＥＶモードに切り替える。これにより、内燃機関１が短時間だけ稼働する機会を減らすことができるので、燃費性能及び音振性能の悪化を抑制できる。
【0068】
本実施形態では、コントローラ１０は、走行計画を少なくとも道路情報及びハイブリッド車両１００の周辺情報に基づいて作成する。これにより、実際の状況に応じた、より精度の高い走行計画を作成できる。
【0069】
本実施形態において、コントローラ１０は、ハイブリッド車両１００の車両特性及びハイブリッド車両１００のユーザーの志向を走行計画に反映させる。これにより、より実情に則した走行計画を作成できる。
【0070】
本実施形態では、コントローラ１０は、先行車両がある場合には、先行車両をセンシングしたセンシングデータ及び先行車両との通信で得られた情報の少なくとも一方に基づいて先行車両の現時点以降の挙動を推定し、推定結果を走行計画に反映させる。これにより、先行車の動きに応じた精度の高い走行計画を作成できる。
【0071】
［第２実施形態］
本実施形態は、高出力区間についてはＨＥＶモードとＥＶモードのうちエネルギ効率の高い方を選択するという基本的な考え方は第１実施形態と同じだが、エネルギ効率を比較する前に、ＥＶモードのまま当該区間を走行できるか否かの判定を行う点で第１実施形態と相違する。
本実施形態は、高出力区間についてはＨＥＶモードとＥＶモードのうちエネルギ効率の高い方を選択するという基本的な考え方は第１実施形態と同じだが、エネルギ効率を比較する前に、ＥＶモードのまま当該区間を走行できるか否かの判定を行う点で第１実施形態と相違する。
【0072】
第１実施形態では、高出力区間においてＥＶモードのままでも必要駆動力を発生させられることが前提となっている。しかし、バッテリ４の供給電力はバッテリ４の容量、温度、ＳＯＣ、及び劣化度等によって定まる閾値によって制限されるので、必要駆動力を発生させられない場合もある。
【0073】
上記の閾値は、一般的に安定して連続供給できる電力の上限とされる。したがって、一時的であれば閾値を超えて供給させても問題ない場合もある。一方、供給電力の制限がなくても、バッテリ４の供給電力だけでは必要駆動力を発生させられない場合もある。これらを図にまとめると図７のようになる。
【0074】
図７は縦軸を必要駆動力、横軸を車速とする出力領域マップの一例を示す図である。領域Ａはバッテリ４の供給電力だけで必要駆動力を発生可能な領域、つまりＥＶモードで走行可能な領域である。領域Ｂは、一時的であればバッテリ４の供給電力だけで必要駆動力を発生可能な領域である。領域Ｃは、バッテリ４の供給電力だけでは必要駆動力を発生させられない領域である。
【0075】
つまり、走行計画中の高出力区間が領域Ａに該当すれば第１実施形態と同様にエネルギ効率Ｅｅｖとエネルギ効率Ｅｈｅｖの大小関係に基づいてＥＶモードかＨＥＶモードのいずれかを選択すればよい。走行計画中の高出力区間が領域Ｃに該当する場合には、当然、ＥＶモードからＨＥＶモードへ切り替える必要がある。
【0076】
走行計画中の高出力区間が領域Ｂに該当する場合には、領域Ｂに滞在する時間（以下、滞在時間ともいう。）が、閾値を超えて供給しても問題ない時間（以下、許容時間ともいう。）を超えるか否かによって対応を変える必要がある。滞在時間が許容時間以内であれば、領域Ａと同様の処理で問題ない。一方、滞在時間が許容時間を超える場合には、ＥＶモードからＨＥＶモードへ切り替える必要がある。
【0077】
図８は、供給電力の制限を考慮した場合の、走行モードを設定するための制御ルーチンを示すフローチャートである。ステップＳ２００、Ｓ２１０～Ｓ２５０は図５と同様なので説明を省略する。以下、本実施形態の特徴であるステップＳ２０２～Ｓ２０６について説明する。
【0078】
ステップＳ２０２で、コントローラ１０は高出力領域の動作点が図７の領域Ｃ内にあるか否かを判定し、領域Ｃ内にある場合はステップＳ２４０でＨＥＶ走行させることを決定し、そうでない場合はステップＳ２０４の処理を実行する。
【0079】
ステップＳ２０４で、コントローラ１０は高出力領域の動作点が図７の領域Ｂ内にあるか否かを判定し、領域Ｂ内にある場合はステップＳ２０６の処理を実行し、そうでない場合は領域Ａ内にあるということなのでステップＳ２１０の処理を実行する。
【0080】
ステップＳ２０６で、コントローラ１０は走行計画に基づいて領域Ｂ内にいる時間が許容時間内か否かを判定し、許容時間内である場合にはステップＳ２１０の処理を実行し、そうでない場合はステップＳ２４０の処理を実行する。許容時間は、走行計画の必要駆動力のプロファイルと、現在のバッテリ４の状態（容量、温度、ＳＯＣ、劣化度等）に応じて定まる。
【0081】
以上のように本実施形態では、コントローラ１０は、第１エネルギ効率及び第２エネルギ効率を推定する前に、高出力区間においてＥＶモードで必要駆動力を発生できるか否かを判定し、発生できないと判定した場合はＨＥＶモードへの切り替えを行い、発生できると判定した場合は第１エネルギ効率及び第２エネルギ効率を推定し、第１エネルギ効率の方が第２エネルギ効率より高いときだけ、高出力区間でＨＥＶモードに切り替える。これにより、バッテリ４の供給電力が制限を受けている場合であっても、ＥＶモードを選択したら、その高出力区間をＥＶモードで走り切ることができる。
【0082】
［変形例］
次に、第２実施形態の変形例について説明する。本変形例も第２実施形態と同様に本発明の範囲に属する。
次に、第２実施形態の変形例について説明する。本変形例も第２実施形態と同様に本発明の範囲に属する。
【0083】
第２実施形態では、ステップＳ２０２で動作点が領域Ｃ内にないと判定した場合と、ステップＳ２０６で動作点の領域Ｂ内の滞在時間が許容時間を超えると判定した場合には、ステップＳ２４０においてＨＥＶモードで走行させることを決定している。つまり、ＥＶモードで走り切れない場合にはＨＥＶモードへの切り替えを決定している。これに対し本変形例では、ＥＶモードで走り切れない場合には、走行計画を修正する。
【0084】
図９は、本変形例に係る走行モードを設定するための制御ルーチンを示すフローチャートである。ステップＳ２００、Ｓ２０２、Ｓ２０４、Ｓ２０６、Ｓ２１０～Ｓ２５０は図８と同じなので説明を省略する。以下、図８との相違点であるステップＳ２０３及びステップＳ２０７について説明する。
【0085】
コントローラ１０は、ステップＳ２０２で動作点が領域Ｃ内にあると判定した場合は、ステップＳ２０３で走行計画を修正する。ここでの修正を第１修正という。第１修正では、動作点が領域Ｃに入らないようにする修正、つまり必要駆動力を低下させる修正を行う。例えば、走行計画の車速を低下させたり、加速度を低下させたりする。具体的には、例えば車速及び加速度を所定の割合で低下させてもよいし、領域Ｂと領域Ｃとの境界値に基づいて車速及び加速度を再設定してもよい。そして、第１修正を行ったら、ステップＳ２００の処理に戻る。
【0086】
また、コントローラ１０は、ステップＳ２０６で動作点が領域Ｂ内にいる時間が許容範囲を超えると判定した場合には、ステップＳ２０７で走行計画を修正する。ここでの修正を第２修正という。第２修正では、動作点が領域Ｂ内にいる時間が許容範囲を超えないように、第１修正と同様に必要駆動力を低下させる修正を行う。そして、第２修正を行ったら、ステップＳ２００の処理に戻る。
【0087】
上記のように第１修正又は第２修正を行うことで、ＨＥＶモードへ切り替える頻度をより低下させることができる。
【0088】
以上のように本変形例では、コントローラ１０は、第１エネルギ効率及び第２エネルギ効率を推定する前に、高出力区間においてＥＶモードで必要駆動力を発生できるか否かを判定し、発生できないと判定した場合は、走行計画の必要駆動力をＥＶモードで発生できる大きさに変更し、変更後の必要駆動力に基づいて第１エネルギ効率及び第２エネルギ効率を推定し、第１エネルギ効率の方が第２エネルギ効率より高いときだけ、高出力区間でＨＥＶモードに切り替える。これにより、バッテリ４の供給電力が制限を受けている場合であっても、ＥＶモードで走行する機会を増加させることができる。
【0089】
なお、パラレル式のハイブリッドシステムの場合には、モータの体格による制限を受けることもある。この場合、モータについても、出力領域を安定的に発生可能な領域と、一時的であれば発生可能な領域と、モータだけでは出力不可能な領域とに分けて、モータについてのステップＳ２０２、Ｓ２０４及びＳ２０６と同様の処理を図８又は図９に追加すればよい。
【0090】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【0091】
１ 内燃機関、 ２ 発電用モータ、 ３ 走行用モータ、 ４ バッテリ、 ６ ナビゲーションシステム、 ７ カメラ、 ８ レーダ、 ９ 通信装置、 １０ コントローラ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】