特許 7589700 ハイブリッド電気車両及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】ハイブリッド電気車両及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/13 20160101AFI20241119BHJP

   B60K 6/445 20071001ALI20241119BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20241119BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20241119BHJP

   B60W 10/26 20060101ALI20241119BHJP

   B60W 20/12 20160101ALI20241119BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20241119BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

B60W20/13

B60K6/445 ZHV

B60W10/06 900

B60W10/08 900

B60W10/26 900

B60W20/12

B60L50/16

B60L58/12

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022023640

(22)【出願日】2022-02-18

(65)【公開番号】P2023120671

(43)【公開日】2023-08-30

【審査請求日】2023-11-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 友希

【審査官】中川 隆司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１０４７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０１３１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１８０５９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００３－０９５０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６５５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９１４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８６９７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ ２０／１３

Ｂ６０Ｋ ６／４４５

Ｂ６０Ｗ １０／０６

Ｂ６０Ｗ １０／０８

Ｂ６０Ｗ １０／２６

Ｂ６０Ｗ ２０／１２

Ｂ６０Ｌ ５０／１６

Ｂ６０Ｌ ５８／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関と１又は複数の電動機の協働によるハイブリッド走行及び発電と、前記内燃機関を作動させずに前記１又は複数の電動機によって行う電気走行と、を実行可能なパワートレーンと、
前記パワートレーンとの間で電力を授受するバッテリと、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記内燃機関の運転が制限される特定区間が予測走行経路上に存在する場合、前記特定区間を前記電気走行によって走破するための必要電池残量にマージンを加えた特定電池残量を確保するための前記バッテリの電池残量の管理を走行支援として実行し、
前記走行支援の実行履歴の有無及び前記電池残量に基づいて、前記特定区間への進入前の走行モードを、前記電気走行を行うＢＥＶモード、前記電池残量を維持しつつ前記ハイブリッド走行を行うＨＥＶモード、及び、前記電池残量を増やしつつ前記ハイブリッド走行を行う充電モードの中から選択する選択処理を実行し、
前記選択処理において、前記制御装置は、
前記実行履歴がなく且つ前記電池残量が前記特定電池残量より少ない場合には、前記電池残量が前記特定電池残量にまで増えるように前記充電モードを選択し、
前記実行履歴がある場合、前記電池残量が前記特定電池残量より少なく前記必要電池残量以上であれば前記ＨＥＶモードを選択し、前記電池残量が前記必要電池残量より少なければ前記電池残量が前記特定電池残量にまで増えるように前記充電モードを選択する
ハイブリッド電気車両。

【請求項2】

請求項１に記載のハイブリッド電気車両であって、
前記選択処理において、前記制御装置は、前記電池残量が前記特定電池残量以上である場合、前記ＢＥＶモードを選択する
ハイブリッド電気車両。

【請求項3】

内燃機関と１又は複数の電動機の協働によるハイブリッド走行及び発電と、前記内燃機関を作動させずに前記１又は複数の電動機によって行う電気走行と、を実行可能なパワートレーンと、
前記パワートレーンとの間で電力を授受するバッテリと、
を備えるハイブリッド電気車両を制御する制御方法であって、
前記内燃機関の運転が制限される特定区間が予測走行経路上に存在する場合、前記特定区間を前記電気走行によって走破するための必要電池残量にマージンを加えた特定電池残量を確保するための前記バッテリの電池残量の管理を走行支援として実行することと、
前記走行支援の実行履歴の有無及び前記電池残量に基づいて、前記特定区間への進入前の走行モードを、前記電気走行を行うＢＥＶモード、前記電池残量を維持しつつ前記ハイブリッド走行を行うＨＥＶモード、及び、前記電池残量を増やしつつ前記ハイブリッド走行を行う充電モードの中から選択する選択処理を実行することと、
を含み、
前記選択処理は、
前記実行履歴がなく且つ前記電池残量が前記特定電池残量より少ない場合には、前記電池残量が前記特定電池残量にまで増えるように前記充電モードを選択することと、
前記実行履歴がある場合、前記電池残量が前記特定電池残量より少なく前記必要電池残量以上であれば前記ＨＥＶモードを選択し、前記電池残量が前記必要電池残量より少なければ前記電池残量が前記特定電池残量にまで増えるように前記充電モードを選択することと、
を含む
ハイブリッド電気車両の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ハイブリッド電気車両及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、車両用の発電制御装置を開示している。走行経路全体における燃料の消費を低減するために、発電制御装置は、車両の走行予定経路の内容に基づいて車両用発電機の発電電圧の制御を行う。走行予定経路は、例えば、市街地、郊外、高速の３種類の走行内容に分類されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－０９５０４２号公報

【文献】特開２００８－２６５５９４号公報

【文献】特開２０１４－１９１４５６号公報

【文献】特開２０１８－０８６９７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

内燃機関を作動させずに電動機を用いた電気走行（ＢＥＶ走行）を実行可能なハイブリッド電気車両において、内燃機関の運転が制限される特定区間をＢＥＶ走行で走破するための必要電池残量を確保するための適切な電池残量の管理を走行支援として行うことが考えられる。

【0005】

上述のような電池残量の管理は、必要電池残量の予測誤差及び走行ばらつき等の誤差要因を考慮するためのマージンを必要電池残量とともに確保できるようにしつつ行われることが望まれる。その一方で、例えば、電池残量の確保のために内燃機関の動力を利用した過度な充電がなされると、燃費悪化を招くことになる。

【0006】

本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の運転が制限される特定区間をＢＥＶ走行で走破するための電池残量の管理を適切に行えるようにしたハイブリッド電気車両及びその制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に係るハイブリッド電気車両は、パワートレーンと、バッテリと、制御装置と、を備える。パワートレーンは、内燃機関と１又は複数の電動機の協働によるハイブリッド走行及び発電と、内燃機関を作動させずに１又は複数の電動機によって行う電気走行と、を実行可能に構成されている。バッテリは、パワートレーンとの間で電力を授受する。制御装置は、内燃機関の運転が制限される特定区間が予測走行経路上に存在する場合、特定区間を電気走行によって走破するための必要電池残量にマージンを加えた特定電池残量を確保するためのバッテリの電池残量の管理を走行支援として実行する。制御装置は、走行支援の実行履歴の有無及び電池残量に基づいて、特定区間への進入前の走行モードを、電気走行を行うＢＥＶモード、電池残量を維持しつつハイブリッド走行を行うＨＥＶモード、及び、電池残量を増やしつつハイブリッド走行を行う充電モードの中から選択する選択処理を実行する。
選択処理において、制御装置は、実行履歴がなく且つ電池残量が特定電池残量より少ない場合には、電池残量が特定電池残量にまで増えるように充電モードを選択し、実行履歴がある場合、電池残量が特定電池残量より少なく必要電池残量以上であればＨＥＶモードを選択し、電池残量が必要電池残量より少なければ電池残量が特定電池残量にまで増えるように充電モードを選択する。

【0009】

選択処理において、制御装置は、電池残量が特定電池残量以上である場合、ＢＥＶモードを選択してもよい。

【0011】

本開示に係るハイブリッド電気車両の制御方法は、内燃機関と１又は複数の電動機の協働によるハイブリッド走行及び発電と、内燃機関を作動させずに１又は複数の電動機によって行う電気走行と、を実行可能なパワートレーンと、パワートレーンとの間で電力を授受するバッテリと、を備えるハイブリッド電気車両を制御する制御方法である。この制御方法は、内燃機関の運転が制限される特定区間が予測走行経路上に存在する場合、特定区間を電気走行によって走破するための必要電池残量にマージンを加えた特定電池残量を確保するためのバッテリの電池残量の管理を走行支援として実行することと、走行支援の実行履歴の有無及び電池残量に基づいて、特定区間への進入前の走行モードを、電気走行を行うＢＥＶモード、電池残量を維持しつつハイブリッド走行を行うＨＥＶモード、及び、電池残量を増やしつつハイブリッド走行を行う充電モードの中から選択する選択処理を実行することと、を含む。
選択処理は、実行履歴がなく且つ電池残量が特定電池残量より少ない場合には、電池残量が特定電池残量にまで増えるように充電モードを選択することと、実行履歴がある場合、電池残量が特定電池残量より少なく必要電池残量以上であればＨＥＶモードを選択し、電池残量が必要電池残量より少なければ電池残量が特定電池残量にまで増えるように充電モードを選択することと、を含む。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、特定区間を電気走行（ＢＥＶ走行）で走破するための電池残量の管理を適切に行えるようになる。

【0013】

具体的には、本開示によれば、内燃機関の運転が制限される特定区間が予測走行経路上に存在する場合、当該特定区間を電気走行によって走破するための必要電池残量にマージンを加えた特定電池残量を確保するための電池残量の管理が走行支援として実行される。これにより、上述の必要電池残量の予測誤差及び走行ばらつき等の誤差要因を考慮して適切な電池残量の管理を行える。そして、本開示によれば、特定区間への進入前の走行モードが、当該走行支援の実行履歴の有無及び電池残量に基づいてＢＥＶモード、ＨＥＶモード、及び充電モードの中から選択される。これにより、例えば、当該走行支援によってマージンを満たす特定電池残量が得られた後はＨＥＶモードを選択することにより、過度な充電を控えつつ特定区間の走破のために特定電池残量相当の電池残量を確保（維持）しておくことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態に係るハイブリッド電気車両の構成の一例を概略的に示す図である。

【図2】図１に示すハイブリッド電気車両の制御系の機能構成を示すブロック図である。

【図3】実施の形態に係る特定区間ＢＥＶ制御（ＳＯＣ管理）に基づく動作の一例を示す図である。

【図4】実施の形態に係る特定区間ＢＥＶ制御に関する課題が生じる比較例を説明するための図である。

【図5】図４と同じＳＯＣ条件における実施の形態に係る特定区間ＢＥＶ制御の動作を説明するための図である。

【図6】実施の形態に係る特定区間ＢＥＶ制御に関する処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。ただし、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る技術思想が限定されるものではない。

【0016】

１．ハイブリッド電気車両（ＨＥＶ）の構成例
図１は、実施の形態に係るハイブリッド電気車両１の構成の一例を概略的に示す図である。図２は、図１に示すハイブリッド電気車両１の制御系の機能構成を示すブロック図である。ハイブリッド電気車両（以下、単に「車両」とも称する）１は、一例として動力分割式のハイブリッドシステムを構成するパワートレーン１０を備える。

【0017】

パワートレーン１０は、動力源としての内燃機関１２並びに２つの電動機１４及び１６とともに、動力分割機構１８、減速機２０、及び駆動軸２２を含む。以下に説明されるように、パワートレーン１０は、内燃機関１２と電動機１４及び１６の協働により、ハイブリッド走行（ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）走行）及び発電を実行可能に構成されている。また、パワートレーン１０は、内燃機関１２を作動させずに電動機１６によって行う電気走行（ＢＥＶ（Battery Electric Vehicle）走行）を実行可能に構成されている。

【0018】

電動機１４及び１６は、それぞれ発電機としても機能する。より詳細には、電動機１４は主に発電機として機能し、電動機１６は主に電動機として機能する。電動機１４及び１６は、例えば交流同期電動機である。電動機１４及び内燃機関１２は、動力分割機構１８により互いに接続されている。動力分割機構１８及び電動機１６は、減速機２０を介して互いに接続されている。減速機２０は、ディファレンシャルギアを含み、駆動軸２２を介して車輪２４（図１に示す例では、前輪２４Ｆ）に接続されている。動力分割機構１８は、内燃機関１２の動力を電動機（発電機）１４及び減速機２０に分配する。減速機２０は、動力分割機構１８を介して伝達される内燃機関１２の動力及び電動機１６の動力を減速し、駆動軸２２を介して車輪２４に伝達する。

【0019】

また、車両１は、バッテリ２６と、電力制御ユニット（ＰＣＵ）２８とを備える。バッテリ２６は、ＰＣＵ２８を介してパワートレーン１０（より詳細には、電動機１４及び１６のそれぞれ）との間で電力を授受する。ＰＣＵ２８は、インバータを含み、バッテリ２６に蓄えられた電力を直流から交流に変換して電動機１６に供給する。その結果、電動機１６が駆動される。また、電動機１４は、内燃機関１２の動力によって駆動されることにより電力を生成可能である。電動機１６は、車輪２４の回転によって駆動されることにより電力を生成可能である。電動機１４又は電動機１６によって生成される電力は、ＰＣＵ２８によって交流から直流に変換された後にバッテリ２６に蓄えられる。このように、バッテリ２６は、電動機１４及び１６で生じた電力によって充電され、電動機１６で消費される電力により放電される。

【0020】

さらに、車両１は、車両１を制御する「制御装置」に相当する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３０を備えている。以下の説明では、ＥＣＵ３０は、車両制御ＥＣＵ３０とも称される。ＥＣＵ３０は、プロセッサ及び記憶装置を備えている。ＥＣＵ３０は、車両１に取り付けられたセンサ類３２からセンサ信号を取り込むとともに、パワートレーン１０（内燃機関１２、電動機１４及び１６）及びＰＣＵ２８に対して操作信号を出力する。記憶装置には、パワートレーン１０及びＰＣＵ２８を制御するための各種の制御プログラムが記憶されている。プロセッサは、制御プログラムを記憶装置から読み出して実行し、これにより、パワートレーン１０及びＰＣＵ２８に関する各種制御が実現される。なお、下記のＥＣＵ３０の機能は複数のＥＣＵによって実現されてもよい。

【0021】

センサ類３２は、車速センサ、アクセルポジションセンサ、ブレーキポジションセンサ、及びＳＯＣセンサ等のパワートレーン１０の制御に用いられる各種センサを含む。ＳＯＣセンサは、バッテリ２６の残量（換言すると、充電状態（ＳＯＣ））を検出する。以下の説明では、バッテリ２６の残量のことを「電池残量ＳＯＣ」と称する。

【0022】

ＥＣＵ３０は、車両１の走行モードとして、「ＢＥＶモード」、「ＨＥＶモード」、及び「充電モード」を含む複数の走行モードを選択的に実行可能である。

【0023】

ＢＥＶモードは、内燃機関１２を作動させずに電動機１６を用いて行われるＢＥＶ走行を行うモードである。

【0024】

ＨＥＶモードは、電池残量ＳＯＣを維持しつつ、ＨＥＶ走行（内燃機関１２と電動機１４、１６の協働による車両走行）を行うモードである。より詳細には、図１に示す車両１の例では、ＨＥＶモードは、内燃機関１２の動力を用いて電動機１４が生成した電力をバッテリ２６の充電及び電動機１６への供給に利用しつつ、内燃機関１２及び電動機１６の駆動力を用いて車輪２４を駆動することによって実行される。また、電池残量ＳＯＣの維持は、ＥＣＵ３０が、（実）電池残量ＳＯＣを例えば現在の電池残量ＳＯＣと等しい目標電池残量（目標ＳＯＣ）に近づけるように、内燃機関１２の運転、電動機１４及び１６の作動、並びにバッテリ２６の充電を制御することによって実現される。

【0025】

充電モードは、電池残量ＳＯＣを増やしつつ、ＨＥＶ走行を行うモード（換言すると、第２のＨＥＶモード）である。より詳細には、車両１の例では、充電モードによって電池残量ＳＯＣを増やすことは、現在の電池残量ＳＯＣよりも高い目標ＳＯＣを設定しつつ、ＨＥＶ走行中に当該目標ＳＯＣが満たされるように内燃機関１２の運転、電動機１４及び１６の作動、並びにバッテリ２６の充電を制御することによって実現される。

【0026】

なお、上述のＢＥＶモード、ＨＥＶモード、及び充電モードを実行可能である限り、本開示に係る「ハイブリッド電気車両」のハイブリッドシステムは、上述の動力分割式に代え、シリーズ方式又はパラレル方式等の他の方式であってもよい。また、本開示に係る「ハイブリッド電気車両」は、外部充電可能なプラグインハイブリッド電気車両（ＰＨＥＶ）として構成されていてもよい。さらに、「ハイブリッド電気車両」は、ユーザによって運転操作されるものに限られず、外部装置によって遠隔操作されてもよく、又は自動運転システムによって運転操作の少なくとも一部が自動化されていてもよい。

【0027】

また、図１及び２に示すように、車両１は、ナビゲーションＥＣＵ（以下、「ナビＥＣＵ」とも称する）３４を備えている。ナビＥＣＵ３４は、プロセッサ及び記憶装置を備えている。ナビＥＣＵ３４は、無線通信ネットワークを介して外部システムと互いに通信可能に構成されており、外部システムから様々なデータを取得できる。

【0028】

例えば、ナビＥＣＵ３４は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を利用して車両１の現在位置を取得する。さらに、ナビＥＣＵ３４は、例えば外部のサーバから地図情報を取得することで、地図上の車両１の現在位置を特定できる。ここでいう地図情報には、内燃機関１２の運転を伴う車両１の走行が制限される「特定区域ＩＡ」に関する情報、及び地理的情報（例えば、速度制限、距離、及び道路種別）が含まれる。特に限定されないが、このような特定区域ＩＡ（例えば、ローエミッションゾーン）は、環境負荷の低減を目的として、特定の市街地区域に定められていたり、例えば時間帯若しくは交通状況に応じて一時的に定められたりすることがある。ナビＥＣＵ３４は、ＶＩＣＳ（登録商標；Vehicle Information and Communication System）センタのような交通情報センタから、渋滞情報、規制情報、及び交通事故情報等の各種の交通情報を取得することもできる。ナビＥＣＵ３４は、このような様々な情報をＨＭＩ（Human Machine Interface）機器３６を用いて車両１のユーザに通知することができる。ＨＭＩ機器３６は、例えば、車両１の室内に設けられた表示部及び入力部を含む。表示部は、例えば、ナビゲーションシステムのディスプレイ、又はインストルメントパネルに設置されたメータである。入力部は、タッチパネル又はスイッチ類である。

【0029】

ナビＥＣＵ３４は、さらに、ＨＭＩ機器３６を介してユーザによる操作を受け付けることができる。例えば、ユーザがＨＭＩ機器３６を操作して目的地を入力すると、ナビＥＣＵ３４は、車両１の現在位置から目的地までの予測走行経路ＰＲを作成し、ＨＭＩ機器３６に表示する。なお、ナビＥＣＵ３４は、必ずしもユーザによって入力された目的地に基づいて予測走行経路ＰＲを作成する必要はない。一例として、ナビＥＣＵ３４は、過去の走行データに基づいて車両１が走行すると推定される予測走行経路ＰＲを作成してもよい。また、特定区域ＩＡは、例えば、ＨＭＩ機器３６を操作するユーザによって設定されてもよい。

【0030】

また、ナビＥＣＵ３４は、過去の走行データ、及び、地図情報に含まれる路面の種類又は勾配等の情報の少なくとも一方に基づいて、予測走行経路ＰＲの各走行区間を走行するのに要する所要走行パワーの推定値ＥＰを算出することができる。また、ナビＥＣＵ３４は、予測走行経路ＰＲにおける所要走行パワーの推定値ＥＰを積算することによって、予測走行経路ＰＲを走破するのに要する所要エネルギーの推定値ＥＰｔを算出することもできる。付け加えると、ナビＥＣＵ３４は、後述の特定区間ＩＳをＢＥＶ走行で走破するために必要とされる所要エネルギーの推定値Ｅｚｅｖを算出することもできる。

【0031】

図２に示すように、ナビＥＣＵ３４は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）通信によって、車両制御ＥＣＵ３０と通信可能に接続されている。これにより、車両制御ＥＣＵ３０は、前述した予測走行経路ＰＲと、予測走行経路ＰＲに関する各種情報（先読み情報）とを含む様々な情報をナビＥＣＵ３４から取得できる。先読み情報は、予測走行経路ＰＲに沿った各走行区間に関する情報である。具体的には、先読み情報は、例えば、上述の地図情報（特定区域ＩＡに関する情報、及び地理的情報（例えば、速度制限、距離、及び道路種別））と、交通情報（例えば、渋滞情報、規制情報、及び交通事故情報等）と、車速と、所要走行パワーの推定値ＥＰと、を含む。

【0032】

なお、車両制御ＥＣＵ３０に送信される様々な情報（予測走行経路ＰＲ及び先読み情報を含む）の少なくとも一部は、車両１に搭載されたナビＥＣＵ３４に代え、或いはそれとともに、クラウドサーバ及びユーザの携帯端末の少なくとも一方によって作成及び取得されてもよい。

【0033】

２．走行モードの自動選択制御
車両制御ＥＣＵ３０は、先読み情報を利用して車両１の走行モードを自動的に選択する自動選択制御として、次のような「基本制御Ａ」と「特定区間ＢＥＶ制御」とを実行する。なお、自動選択制御として、基本制御Ａは実行されずに特定区間ＢＥＶ制御のみが実行されてもよい。

【0034】

２－１．基本制御Ａ
基本制御Ａは、ユーザによる車両１の高燃費走行を支援するために、ナビＥＣＵ３４から取得される上述の先読み情報を用いて実行される。基本制御Ａにおいて、ＥＣＵ３０は、先読み情報に基づいて予測走行経路ＰＲの全体の走行負荷を先読みし、予測走行経路ＰＲを複数の走行区間に区分する。そして、ＥＣＵ３０は、高燃費走行を実現するうえで最適な走行モードとなるように、区分された走行区間のそれぞれで用いられる走行モードを選択する。

【0035】

基本制御Ａにおける走行モードの選択は、一例として次のように行うことができる。すなわち、ＥＣＵ３０は、予測走行経路ＰＲの全体から見てエンジン効率が相対的に低くなる低負荷区間についてはＢＥＶモードを選択し、当該低負荷区間以外の走行区間についてはＨＥＶモードを選択する。このような走行モード選択のための先読み情報として、例えば、各走行区間の所要走行パワーの推定値ＥＰ、走行区間の長さ、及び車速の情報が用いられる。より詳細には、例えば、ＥＣＵ３０は、推定値ＥＰが閾値未満の場合にはＢＥＶモードを選択し、推定値ＥＰが当該閾値以上の場合にはＨＥＶモードを選択する。

【0036】

２－２．特定区間ＢＥＶ制御（ＳＯＣ管理）
予測走行経路ＰＲは、上述の特定区域ＩＡ（内燃機関１２の運転が制限される区域）を通過するように作成される場合がある。以下の説明では、特定区域ＩＡに含まれる予測走行経路ＰＲ上の走行区間は「特定区間ＩＳ」と称される。

【0037】

特定区間ＢＥＶ制御は、例えば基本制御Ａの実行中に、車両１の予測走行経路ＰＲ上に特定区間ＩＳが存在する場合に実行される。特定区間ＢＥＶ制御は、特定区間ＩＳをＢＥＶ走行で走破するために必要とされる適切な電池残量ＳＯＣの管理（ＳＯＣ管理）を車両１の走行支援機能の１つとして行うものである。

【0038】

具体的には、特定区間ＩＳをＢＥＶ走行で走破するために必要とされる所要エネルギーの推定値Ｅｚｅｖは、上述のようにナビＥＣＵ３４によって算出される。特定区間ＢＥＶ制御（ＳＯＣ管理）の概要は、車両１が特定区間ＩＳに到達する前に推定値Ｅｚｅｖに相当する必要電池残量ＳＯＣｒが確保されるように電池残量ＳＯＣを制御する（残す／増やす）というものである。

【0039】

ここで、先読み情報に基づく必要電池残量ＳＯＣｒ（推定値Ｅｚｅｖ）の予測（推定）には、誤差が含まれ得る。また、ユーザによる車両１の走行には、ばらつきが含まれ得る。特定区間ＢＥＶ制御によるＳＯＣ管理は、このような必要電池残量ＳＯＣｒの予測誤差及び走行ばらつき等の誤差要因を考慮するための電池残量ＳＯＣのマージンαを必要電池残量ＳＯＣｒとともに確保できるようにしつつ行われることが望まれる。

【0040】

そこで、上述のような誤差要因を考慮した適切な電池残量ＳＯＣの確保に関する課題と、詳細は図４を参照して後述される過度な充電の抑制に関する課題とに鑑み、本実施形態に係る特定区間ＢＥＶ制御は、次のように実行される。

【0041】

すなわち、ＥＣＵ３０は、予測走行経路ＰＲ上に特定区間ＩＳが存在する場合、必要電池残量ＳＯＣｒにマージンαを加えた特定電池残量ＳＯＣｘを確保するためのＳＯＣ管理を走行支援として実行する。そして、ＥＣＵ３０は、当該走行支援（ＳＯＣ管理）の実行履歴の有無及び電池残量ＳＯＣに基づいて、特定区間ＩＳへの進入前の走行モードをＢＥＶモード、ＨＥＶモード、及び充電モードの中から選択する。以下、説明の便宜上、このように走行モードを選択する処理は「選択処理」と称される。

【0042】

具体的には、選択処理において、ＥＣＵ３０は、上記の実行履歴がない場合にはＢＥＶモード又は充電モードを選択する。一方、実行履歴がある場合には、ＥＣＵ３０は、ＢＥＶモード、ＨＥＶモード、及び充電モードの何れか１つを選択する。

【0043】

より詳細には、選択処理において、ＥＣＵ３０は、電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘ（＝ＳＯＣｒ＋α）以上である場合、実行履歴の有無によらずにＢＥＶモードを選択する。

【0044】

また、選択処理において、ＥＣＵ３０は、実行履歴がなく、且つ電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘより少ない場合には、電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘにまで増えるように充電モードを選択する。一方、実行履歴がある場合、電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘより少なく必要電池残量ＳＯＣｒ以上であれば、ＨＥＶモードを選択し、電池残量ＳＯＣが必要電池残量ＳＯＣｒより少なければ、電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘにまで増えるように充電モードを選択する。

【0045】

図３（Ａ）及び３（Ｂ）は、実施の形態に係る特定区間ＢＥＶ制御（ＳＯＣ管理）に基づく動作の一例を示す図である。図３（Ａ）及び３（Ｂ）には、特定区間ＩＳが表されている。地点Ｐ１は、特定区間ＢＥＶ制御によるＳＯＣ管理を開始する地点に相当する。地点Ｐ１は、予測走行経路ＰＲの出発地又は通過点の何れであってもよい。また、特定区間ＩＳの終了地点Ｐ４は、予測走行経路ＰＲの目的地又は通過点の何れであってもよい。

【0046】

図３（Ａ）に示す例では、地点Ｐ１において、バッテリ２６は、必要電池残量ＳＯＣｒに上記マージンαを加えて得られる「特定電池残量ＳＯＣｘ（＝ＳＯＣｒ＋α）」より多い電池残量ＳＯＣ１を有している。この場合、特定区間ＢＥＶ制御に従い、ＥＣＵ３０は、地点Ｐ１からＢＥＶモードを選択する。

【0047】

地点Ｐ２は、地点Ｐ１からのＢＥＶモードに従うＢＥＶ走行によって電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘにまで低下した地点に相当する。ＥＣＵ３０は、この地点Ｐ２において、走行モードをＢＥＶモードからＨＥＶモードに切り替える。これにより、図３（Ａ）に示すように、車両１は、地点Ｐ２における電池残量ＳＯＣの値（すなわち、特定電池残量ＳＯＣｘ）を維持するようにＨＥＶ走行を行う。

【0048】

上述した図３（Ａ）に示す例のように、マージンαを含む特定電池残量ＳＯＣｘ以上の電池残量ＳＯＣ（例えば、ＳＯＣ１）を有する状態でＳＯＣ管理が開始された場合には、ＢＥＶモードが選択された後、特定電池残量ＳＯＣｘを残して地点Ｐ３において特定区間ＩＳに進入できるようにＨＥＶモードが選択される。

【0049】

次に、図３（Ｂ）に示す例では、地点Ｐ１において、バッテリ２６は、必要電池残量ＳＯＣｒより少ない電池残量ＳＯＣ２しか有していない。この場合、特定区間ＢＥＶ制御に従い、ＥＣＵ３０は、地点Ｐ１から充電モードを選択する。その結果、電池残量ＳＯＣを増やしつつ、ＨＥＶ走行が行われる。

【0050】

地点Ｐ５は、地点Ｐ１からの充電モードに従うＨＥＶ走行によって電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘにまで増加した地点に相当する。ＥＣＵ３０は、この地点Ｐ５において、走行モードを充電モードからＨＥＶモードに切り替える。これにより、図３（Ｂ）に示すように、車両１は、地点Ｐ５における電池残量ＳＯＣの値（すなわち、特定電池残量ＳＯＣｘ）を維持するようにＨＥＶ走行を行う。

【0051】

上述した図３（Ｂ）に示す例のように、必要電池残量ＳＯＣｒより少ない電池残量ＳＯＣ（例えば、ＳＯＣ２）しか有しない状態でＳＯＣ管理が開始された場合には、充電モードが選択され、特定電池残量ＳＯＣｘが得られるように電池残量ＳＯＣが増やされる。そして、特定電池残量ＳＯＣｘが確保された後は、特定電池残量ＳＯＣｘを残して特定区間ＩＳに進入できるようにＨＥＶモードが選択される。

【0052】

次に、図４は、実施の形態に係る特定区間ＢＥＶ制御に関する課題が生じる比較例を説明するための図である。上述の図３（Ａ）及び３（Ｂ）とは異なり、図４は、地点Ｐ１において、電池残量ＳＯＣが必要電池残量ＳＯＣｒを満たしているけれどもマージンαを含む特定電池残量ＳＯＣｘは満たしていないＳＯＣ条件（ＳＯＣｒ≦ＳＯＣ＜ＳＯＣｘ）を表している。

【0053】

ＨＥＶ走行を利用した充電モードは、内燃機関１２と電動機（発電機）１４の協働により生成される電力を利用する。このため、電池残量ＳＯＣの確保のために内燃機関１２を用いて過度な充電がなされると、燃費悪化を招くことになる。そこで、上記ＳＯＣ条件においては、必要電池残量ＳＯＣｒが満たされていることを理由として、図４に示す比較例のように地点Ｐ１からＨＥＶモードを選択することが考えられる。しかしながら、このようなＳＯＣ条件においてＨＥＶモードが継続的に選択されると、特定区間ＩＳに到達する地点Ｐ３において、図４に示す比較例のように必要電池残量ＳＯＣｒに対するマージンが十分に確保されなくなることが生じ得る。その結果、上述の誤差要因に起因して特定区間ＩＳをＢＥＶ走行にて走破できなくなる可能性がある。より詳細には、図４に示す比較例では、特定区間ＩＳの途中の地点Ｐ６において、ＢＥＶ走行を実行可能な電池残量ＳＯＣの範囲の下限値にまで電池残量ＳＯＣが低下してしまい、ＢＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが行われている。

【0054】

図５は、図４と同じＳＯＣ条件（ＳＯＣｒ≦ＳＯＣ＜ＳＯＣｘ）における実施の形態に係る特定区間ＢＥＶ制御（ＳＯＣ管理）の動作を説明するための図である。本実施形態では、図５に示すＳＯＣ条件下で地点Ｐ１において特定区間ＢＥＶ制御（走行支援）を開始する場合、ＥＣＵ３０は、特定電池残量ＳＯＣｘを確保するために充電モードを選択する。

【0055】

図５中の地点Ｐ７は、充電モードの選択後に電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘに到達した地点に相当する。ＥＣＵ３０は、一例として、この地点Ｐ７において、特定区間ＢＥＶ制御（すなわち、ＳＯＣ管理）による走行支援の実行履歴（実績）があるか否かを示す実行履歴フラグをＯＮとする。なお、実行履歴フラグは、地点Ｐ７から地点Ｐ３までの走行区間において車両１のパワースイッチ（イグニッションスイッチ）がユーザによってＯＦＦにされても、当該走行支援が中止されていない場合にはＯＮ状態で保持される。

【0056】

このことは、上述の図３（Ａ）に示す例のように、地点Ｐ１において特定電池残量ＳＯＣｘよりも多い電池残量ＳＯＣ（例えば、ＳＯＣ１）を有する状態から特定区間ＢＥＶ制御（走行支援）を開始した場合においても同様である。すなわち、図３（Ａ）に示す例では、電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘよりも多い値から特定電池残量ＳＯＣｘにまで低下した地点Ｐ２において、実行履歴フラグがＯＮとされる。

【0057】

また、図５及び図３（Ａ）に示す例のように走行支援開始後に電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘとなる状態（すなわち、マージンαが確保された状態）でＨＥＶモードに切り替わった後に、ＨＥＶモードによる電池残量ＳＯＣの制御中の電池残量ＳＯＣの変動に起因して電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘを下回る可能性がある。本実施形態では、このようにＨＥＶモードの実行中に電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘを下回って上記ＳＯＣ条件（ＳＯＣｒ≦ＳＯＣ＜ＳＯＣｘ）が満たされても、特定電池残量ＳＯＣｘを再び確保するために充電モードに切り替えることは実行されない。

【0058】

その理由は、ＨＥＶモードは、上述のように電池残量ＳＯＣを維持するように実行されるためである。より詳細には、走行支援の実行履歴がある場合、ＨＥＶモードによれば、ＨＥＶモードへの切り替えが行われた時の電池残量ＳＯＣの値（すなわち、特定電池残量ＳＯＣｘ）を維持するようにＨＥＶ走行が行われる。このため、ＨＥＶモードの実行中には、電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘを下回ることがあっても、電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘから大きく離れることはないといえる。また、マージンαは、ＨＥＶモードによって電池残量ＳＯＣを特定電池残量ＳＯＣｘに維持しようとする際に生じ得る電池残量ＳＯＣの変動に対するマージンとしても機能するといえる。

【0059】

したがって、上述のように走行支援の実行履歴がある場合においてＨＥＶモードが選択された後は上記ＳＯＣ条件となっても充電モードへの切り替えを行わないことにより、過度な充電の回避によって燃費悪化を抑制しつつ、特定区間ＩＳをＢＥＶ走行で走破できるようになる。

【0060】

２－２－１．ＥＣＵによる処理
図６は、実施の形態に係る特定区間ＢＥＶ制御に関する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、先読み情報を利用した走行モードの自動選択制御の実行中に繰り返し実行される。

【0061】

ステップＳ１００において、ＥＣＵ３０は、ナビＥＣＵ３４からの通知の有無に基づいて、自動選択制御のための先読み情報が更新されたか否かを判定する。既に説明されたように、先読み情報は、予測走行経路ＰＲに沿った各走行区間に関する情報（例えば、特定区域ＩＡに関する情報、車速、所要走行パワーの推定値ＥＰ、距離、道路種別、及び渋滞情報）である。なお、先読み情報は、例えば、ユーザのＨＭＩ機器３６の操作による目的地の変更に起因する予測走行経路ＰＲの変更に伴って更新される。そして、先読み情報が更新されると、所要走行パワーの推定値ＥＰも変化し得る。

【0062】

先読み情報が更新された場合には、処理はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、ＥＣＵ３０は、最新の先読み情報をナビＥＣＵ３４から取得する。その後、処理はステップＳ１０４に進む。また、先読み情報が更新されていない場合にも、処理はステップＳ１０４に進む。

【0063】

ステップＳ１０４において、ＥＣＵ３０は、支援開始条件が成立したか否かを判定する。ここでいう支援開始条件は、特定区間ＢＥＶ制御による走行支援（ＳＯＣ管理）を開始可能な時に成立する条件であり、例えば、車両１が道路上にあること、及び、車両１に異常が生じていないことを含む。支援開始条件が不成立の場合には処理はステップＳ１００に戻り、一方、支援開始条件が成立している場合には処理はステップＳ１０６に進む。なお、支援開始条件の成立に伴って、自動選択制御が上述の基本制御Ａから特定区間ＢＥＶ制御に切り替わる。

【0064】

ステップＳ１０６において、ＥＣＵ３０は、ナビＥＣＵ３４からの通知の有無に基づいて、予測走行経路ＰＲの前方に特定区間ＩＳがあるか否かを判定する。その結果、特定区間ＩＳがない場合には処理はステップＳ１００に戻り、一方、特定区間ＩＳがある場合には処理はステップＳ１０８に進む。

【0065】

ステップＳ１０８において、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１０６において存在すると判定された特定区間ＩＳをＢＥＶ走行で走破するために必要とされる所要エネルギーの推定値Ｅｚｅｖ（すなわち、必要電池残量ＳＯＣｒ）を、ナビＥＣＵ３４から取得する。なお、当該推定値Ｅｚｅｖ（必要電池残量ＳＯＣｒ）の演算は、車両制御ＥＣＵ３０によって行われてもよい。

【0066】

次いで、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ３０は、ナビＥＣＵ３４によって特定された地図上の車両１の位置情報に基づいて、車両１が特定区間ＩＳに進入したか否かを判定する。その結果、当該判定結果がＮｏの場合（すなわち、車両１が特定区間ＩＳへの進入前の走行区間を走行している場合）には、処理はステップＳ１１２に進む。

【0067】

ステップＳ１１２において、ＥＣＵ３０は、特定区間ＢＥＶ制御（ＳＯＣ管理）による走行支援に関する実行履歴フラグがＯＦＦであるか否かを判定する。その結果、実行履歴フラグがＯＦＦの場合（つまり、当該走行支援の実行履歴（実績）がない場合）には、処理はステップＳ１１４に進む。

【0068】

ステップＳ１１４の処理は、処理がステップＳ１０６からステップＳ１０８～Ｓ１１２を介して最初にステップＳ１１４に進んだ場合に走行モードを選択（判定）するために実行される。ステップＳ１１４の処理は、上述の「選択処理」に相当する。

【0069】

ステップＳ１１４において、ＥＣＵ３０は、現在の電池残量ＳＯＣと特定電池残量ＳＯＣｘ（＝必要電池残量ＳＯＣｒ＋マージンα）とを比較する。マージンαの大きさは、例えば、上述の予測誤差及び走行ばらつき等の誤差要因を考慮して事前に決定されている。より詳細には、さらに、マージンαは、特定電池残量ＳＯＣｘを維持するようにＨＥＶモードが実行された際に、ＨＥＶモードによって制御される電池残量ＳＯＣが必要電池残量ＳＯＣｒを下回ることがないような大きさを有するように決定されている。

【0070】

ステップＳ１１４において現在の電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘ以上の場合（ＳＯＣ≧ＳＯＣｘ）には、ＥＣＵ３０はＢＥＶモードを選択（実行）する。一方、現在の電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘより少ない場合（ＳＯＣ＜ＳＯＣｘ）には、ＥＣＵ３０は、電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘにまで増えるように充電モードを選択（実行）する。

【0071】

上述のステップＳ１１４の処理が実行されることにより、走行支援（ＳＯＣ管理）の開始時の電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘより少ない場合を含め、マージンαを満たす特定電池残量ＳＯＣｘが確保されるように当該走行支援がなされたといえる。そこで、続くステップＳ１１６において、ＥＣＵ３０は、実行履歴フラグをＯＮとする。

【0072】

一方、ステップＳ１１２において実行履歴フラグがＯＮの場合（つまり、当該走行支援の実行履歴（実績）がある場合）には、処理はステップＳ１１８に進む。ステップＳ１１８の処理も、上述の「選択処理」に相当する。

【0073】

ステップＳ１１８において、ＥＣＵ３０は、現在の電池残量ＳＯＣを特定電池残量ＳＯＣｘ又は必要電池残量ＳＯＣｒと比較する。具体的には、現在の電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘ以上の場合（ＳＯＣ≧ＳＯＣｘ）には、ステップＳ１１４と同様に、ＥＣＵ３０はＢＥＶモードを選択（実行）する。また、現在の電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘより少なく必要電池残量ＳＯＣｒ以上となる場合（ＳＯＸｒ≦ＳＯＣ＜ＳＯＣｘ）には、ＥＣＵ３０は、ＨＥＶモードを選択（実行）する。さらに、現在の電池残量ＳＯＣが必要電池残量ＳＯＣｒより少ない場合（ＳＯＣ＜ＳＯＣｒ）には、ＥＣＵ３０は、電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘにまで増えるように充電モードを選択（実行）する。

【0074】

一方、ステップＳ１１０の判定結果がＹｅｓの場合（すなわち、車両１が特定区間ＩＳに進入した場合）には、ステップＳ１２０において、ＥＣＵ３０はＢＥＶモードを選択（実行）する。

【0075】

また、ステップＳ１１６、Ｓ１１８、又はＳ１２０の処理に続くステップＳ１２２において、ＥＣＵ３０は、支援終了条件が成立したか否かを判定する。ここでいう支援終了条件は、特定区間ＢＥＶ制御による走行支援（ＳＯＣ管理）を終了させる時に成立する条件である。支援終了条件は、例えば、車両１が特定区域ＩＡから退出する時、又は、ユーザがＨＭＩ機器３６を操作して当該走行支援を中止した時、又は、ナビゲーションシステムによる径路案内自体を中止した時に成立する。

【0076】

ステップＳ１２２において支援終了条件が成立しない間は、ステップＳ１００以降の処理を繰り返し実行する。一方、支援終了条件が成立した場合には、特定区間ＢＥＶ制御が終了し、また、ステップＳ１２４において、ＥＣＵ３０は実行履歴フラグをＯＦＦとする。すなわち、今回の走行支援の履歴がクリアされる。なお、実行履歴フラグは、支援終了条件が成立した時だけでなく、例えば、走行支援の実行中に目的地又は予測走行経路ＰＲが更新された場合にＯＦＦとされてもよい。

【0077】

３．効果
以上説明したように、本実施形態によれば、特定区間ＢＥＶ制御の実行により、特定区間ＩＳをＢＥＶ走行によって走破するための必要電池残量ＳＯＣｒにマージンαを加えた特定電池残量ＳＯＣｘを確保するためのＳＯＣ管理が走行支援として実行される。これにより、上述の予測誤差及び走行ばらつき等の誤差要因を考慮して適切な電池残量ＳＯＣの管理を行える。

【0078】

そして、本実施形態によれば、特定区間ＩＳへの進入前の走行モードが、当該走行支援の実行履歴の有無及び電池残量ＳＯＣに基づいてＢＥＶモード、ＨＥＶモード、及び充電モードの中から選択される。具体的には、図６に示すステップＳ１１２～Ｓ１１８の処理によれば、ステップＳ１１４において走行支援の開始後の初回にＢＥＶが選択された場合には、その後に電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘにまで低下した際にＨＥＶモードが選択されることになる（図３（Ａ）参照）。すなわち、マージンαが確保された状態でＨＥＶモードへの移行が行われる。また、ステップＳ１１４において充電モードが選択された場合には、その後に電池残量ＳＯＣが特定電池残量ＳＯＣｘにまで増えた際にＨＥＶモードが選択されることになる（図５参照）。すなわち、この場合にも、マージンαが確保された状態でＨＥＶモードへの移行が行われる。ＨＥＶモードによれば、過度な充電を控えつつ特定区間ＩＳの走破のために特定電池残量ＳＯＣｘ相当の電池残量ＳＯＣを確保（維持）しておくことが可能となる。このように、本実施形態によれば、特定区間ＩＳをＢＥＶ走行で走破するための適切な電池残量ＳＯＣの管理を行えるようになる。より詳細には、特定区間ＩＳをＢＥＶ走行で走破するための適切な電池残量ＳＯＣの確保と過度な充電の抑制とを両立可能な電池残量ＳＯＣの管理を行えるようになる。

【符号の説明】

【0079】

１ ハイブリッド電気車両（ＨＥＶ）
１０ パワートレーン
１２ 内燃機関
１４、１６ 電動機
１８ 動力分割機構
２０ 減速機
２２ 駆動軸
２４ 車輪
２６ バッテリ
３０ 車両制御ＥＣＵ
３２ センサ類
３４ ナビゲーションＥＣＵ
３６ ＨＭＩ機器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】