JP3956929B2

JP3956929B2 - ハイブリッド車両用定速走行制御装置

Info

Publication number: JP3956929B2
Application number: JP2003372393A
Authority: JP
Inventors: 大輔金石
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005133682A

Description

本発明は、車両を設定された速度で定速走行させる定速走行制御システムに関し、特に、エンジンとモータとを駆動源として備えるハイブリッド車両の定速走行制御システムに関する。

駆動源としてエンジンとモータとを備えるハイブリッド車両（以下、ＨＥＶ車両と記す）において、車両停止時や、走行中であっても大きな駆動力要求がないとき等にエンジンを停止する、いわゆるアイドルストップ（以下、I／Ｓと記す）を行う技術は公知である。なお、Ｉ／Ｓ中の走行はモータによってのみ行なわれることになり、バッテリやモータのスペック、車両の構造等により、モータ走行が可能な車速が決まる。

また、高速走行時等に、運転者がアクセル操作をしなくても車速を一定に保ち定速走行を行う、いわゆるオートクルーズ機能も公知の技術である。

上記の技術を組み合わせて、バッテリの充電量が十分にあってモータ走行が可能な場合には、定速走行中であってもＩ／Ｓを行うようにするとモータのみによる走行となり、定速走行中は原則としてアクセル操作が行なわれないため、駆動力要求が急激に変化することがなく、バッテリの充電量がＩ／Ｓ可能条件を満たさなくなり発電要求が出されるまでエンジンは始動しない。

バッテリの充電量がたりなくなってエンジンが始動すると、エンジンの駆動力により発電が行われてバッテリは充電されるが、Ｉ／Ｓ可能な領域まで充電されると再度Ｉ／Ｓを行い、モータ走行となる。

エンジン始動時等にはショックが発生するので、運転者の操作とは無関係に行なわれる上記のようなエンジンの始動・停止が頻繁に行なわれると、運転者に不快感を与えることになる。

そこで、特許文献１には、定速走行設定時にエンジン出力を一定に保持し、モータにより駆動力の調整を行うことによって、定速走行中の頻繁なエンジンの始動・停止を防止する技術が開示されている。
特開２００１−１５７３０５号

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、定速走行の設定を行ったときがＩ／Ｓ中であった場合には、定速走行中にエンジンはＩ／Ｓしたままとなり、バッテリの充電量および電力使用量が不足して発電要求が出されるとエンジンを始動し、エンジンの駆動により走行するのに十分な電力が充電されると再びＩ／Ｓを行う。以降、このエンジンの始動・停止を繰り返すことになる。

このエンジンの始動・停止の繰り返しは運転者の意思とは無関係に行なわれ、始動・停止の度に運転者および同乗者にとっては不快なショックを発生することになる。

そこで、本発明では定速走行中に頻繁にエンジンの始動・停止を繰り返すことがないハイブリッド車両用定速走行制御システムとすることを目的とする。

本発明のハイブリッド車両用定速走行制御装置は、車両の駆動力としてエンジン出力とモータ出力のいずれか一方もしくは両方の利用が可能であり、前記エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機により充電され、またモータの駆動源であるバッテリと、を備えるハイブリッド車両において、走行中に運転者の操作により車両の目標車速を設定する手段と、前記目標車速で定速走行を行うように前記エンジン出力およびモータ出力を制御する定速走行制御手段と、車両停止時、駆動力の小さい領域で、かつ前記バッテリの充電量が所定値以上のときにエンジンのアイドルストップを行うアイドルストップ制御手段と、エンジン出力による走行中に前記目標車速が設定された場合にはアイドルストップを禁止し、モータ出力のみによる走行中に前記目標車速が設定された場合にはアイドルストップを解除して前記エンジンを始動するアイドルストップ禁止手段と、を備え、前記アイドルストップ禁止手段は、所定時間後までの走行負荷の積算値とバッテリの充電量とからモータ出力のみによる走行可能時間を算出し、前記走行可能時間が前記所定時間より短い場合にはアイドルストップを禁止し、長い場合には定速走行制御中であってもアイドルストップを許可することを特徴とする。

本発明によれば、定速走行制御中には、モータ出力による走行が可能な車速領域であり、かつバッテリの充電量がアイドルストップを行うのに十分であってもアイドルストップを禁止するので、エンジンが運転者の意思とは関係なくバッテリ充電量の変動に応じて始動・停止を繰り返してショックを発生することを防止できる。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１はハイブリッド車両のシステム構成の一例を表す図である。

１はエンジン、２はエンジン出力を車輪駆動用と発電機駆動用とに分割する出力分割機構、３は出力分割機構２を介して伝達されたエンジン出力を車輪に伝達するトランスアクスル、４は発電機としてのジェネレータ、５はジェネレータ４で発電された電力を駆動用モータ６やバッテリ７に伝達したり、バッテリ７の電力をモータ６に伝達したりするインバータ、８はエンジン１の点火時期や燃料噴射量、スロットル開度等を制御するエンジンコントローラ、９は定速走行の開始・終了の判定を行い、判定結果をエンジンコントローラ８に出力する定速走行制御部、１０は車両の走行状態やバッテリ７の充電量等に基づいてジェネレータ４の駆動やインバータ５の制御を行うモータコントローラである。なお、モータ６は交流誘導型モータであり、トランスアクスル３に接続されて走行用に用いられる。

上記のように構成されたシステムにおいて、エンジン１の出力は出力分割機構２で分割され、一方は車輪駆動用のエンジン出力としてトランスアクスル３に入力され、車輪軸を介して車輪に伝達される。他方は発電機駆動用として、発電機としてのジェネレータ４を駆動する。

ジェネレータ４で発電された電力は、インバータ５を介してモータ６の駆動やバッテリ７の充電に使用される。

定速走行制御部９には、車速を検知する車速センサ１２、シフトレバーの位置から変速機の走行レンジを検知するシフト位置検知部１３、定速走行開始時に運転者がＯＮにする定速走行スイッチ１４、ブレーキペダルが微少ストロークでも踏み込まれた場合にはＯＮになるブレーキスイッチ１５、バッテリ７の充電量（バッテリＳＯＣ）を検知するバッテリ残量検知部１１からの検出信号が入力され、これに基づいて定速走行の開始・終了の判定を行う。例えば、車速が５０〜１１０ｋｍ／ｈの範囲にあるときに定速走行スイッチ１４がＯＮになると、そのときの車速を維持するようにエンジン出力等を制御する定速走行制御に入り、また、この定速走行制御中にシフト位置が変更されたり、ブレーキが踏み込まれたり、定速走行スイッチ１４をＯＦＦにしたりすると、定速走行制御を終了させる。

定速走行制御は車速が５０〜１１０ｋｍ/ｈで実行可能となっており、それ以外の車速時には定速走行スイッチ１４をＯＮにしても定速走行制御を行わないようになっている。

また、車両停止時、駆動力の小さい領域で、かつ前記バッテリの充電量が所定値以上のときには、エンジン１を停止させてアイドルストップを行ない、アイドルストップ条件が解除されると自動的にエンジン１を始動させる。ただし、定速走行制御中はアイドルストップを禁止するようエンジンコントローラ８に出力し、アイドルストップ中に定速走行制御が開始された場合にはアイドルストップを解除するようエンジンコントローラ８に出力する。

次に、定速走行制御部９が実行する制御について図２のフローチャートを参照して説明する。定速走行制御部９は上記のように車速センサ１２、シフト位置検知部１３等からの信号に基いて定速走行制御可能か否かを判断する。

ステップＳ１０では定速走行スイッチ１４がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮの場合はステップＳ２０に進み、ＯＦＦの場合はステップＳ８０に進む。

ステップＳ２０では車速センサ１２の検出値から車速が５０〜１１０ｋｍ/ｈであるか否かを判定し、前記範囲に入っていればステップＳ３０に進み、前記範囲外の場合はステップＳ８０に進む。

ステップＳ３０ではシフト位置検知部１３の検出値から走行レンジがドライブレンジ（以下、Ｄレンジという）であるか否かを判定し、Ｄレンジである場合はステップＳ６０に進み、定速走行制御を許可して、ステップＳ７０でアイドルストップを禁止する。

なお、アイドルストップ可能な状態であるにもかかわらずアイドルストップを禁止することになるので、アイドルストップを行う場合に比べて燃費が悪化する等、効率は低下してしまうが、定速走行制御時専用の出力配分マップを設定し、できるだけ効率の高いエンジン１とモータ６の出力配分を決定することとする。

ステップＳ３０でＤレンジ以外であった場合はステップＳ８０に進む。

ステップＳ８０では定速走行制御を禁止して、ステップＳ９０でアイドルストップを許可する。

上述した定速走行中に頻繁にエンジンの始動・停止を繰り返すことがないハイブリッド車両用定速走行制御と従来の制御とについて、図３、図４を用いて説明する。

図３、図４はともにバッテリ充電量（ＳＯＣ）、定速走行制御の許可・禁止（ＯＮ・ＯＦＦ）、エンジン１のＯＮ・ＯＦＦの時間変化を表すタイムチャートであり、図３が従来の制御、図４が本実施形態の制御を実行した場合である。

ｔ０〜ｔ１は図３、図４ともにエンジン１がＯＦＦである。つまりバッテリ７の電力によりモータ６を駆動して走行している状態である。したがってバッテリＳＯＣは減少し続けている。

ｔ１で図３、図４ともに定速走行制御を開始する。この時従来の制御ではバッテリＳＯＣがまだ発電要求レベルまで減少していないのでエンジンは停止したままである。上述したハイブリッド車両用定速走行制御では定速走行制御中のアイドルストップは禁止しているので、定速走行開始とともにエンジン１を始動している。また、上述したハイブリッド車両用定速走行制御では定速走行制御中の出力配分は、専用のマップを用いてバッテリＳＯＣが一定値となるように決定する。そして、ｔ７で定速走行スイッチ１４がＯＦＦにされるまでバッテリＳＯＣは一定のまま、エンジン１は駆動したままとなる。

一方、従来の制御では、ｔ２でバッテリＳＯＣが発電要求レベルまで低下すると、エンジン１を始動して発電を行い、バッテリ７に充電する。ｔ３でバッテリＳＯＣがアイドルストップ可能レベルに達すると、エンジン１を停止してモータ６のみによる走行となる。

モータ６のみによる走行を行うことにより再びバッテリＳＯＣが低下し、ｔ４で発電要求レベルまで低下するとエンジン１を始動する。以下、定速走行スイッチ１４がＯＦＦになるｔ７まで同様にエンジン１の始動・停止を繰り返す。

以上のように、従来の制御では定速走行中に運転者の意思とは無関係にエンジン１の始動・停止が繰り返してショックを発生するのに対して、上述したハイブリッド車両用定速走行制御では定速走行中のアイドルストップを禁止するので、当然、エンジン始動・停止に伴うショックは発生しない。

以上により、上述したハイブリッド車両用定速走行制御では、定速走行制御中にはアイドルストップを禁止するので、エンジン１の始動・停止に伴うショックを発生することがなく、運転者に不快感を与えることを防止できる。

定速走行制御中のエンジン１とモータ６の出力配分は専用のマップを用いて行なうので、定速走行制御中のアイドルストップ禁止による効率低下を最低限に抑えることが可能である。

次に第１実施形態について説明する。

本実施形態はシステムの構成、制御ともに基本的には前述したハイブリッド車両用定速走行制御と同様であるが、図５のシステム図に示すように、定速走行制御部９に車両の位置、道路状況、渋滞情報等の情報を検知するカーナビゲーションシステムからの情報（ナビ情報）１６が読込まれること、および図６の制御フローに示すように、図２のステップＳ３０で変速機の走行レンジがＤレンジに入っていると判定した後、ステップＳ４０でアイドルストップ中であるか否かの判定をするまでの間にステップＳ３１、Ｓ３２を実行することが異なる。

ステップＳ３１ではナビ情報１６に基づいて、所定時間後までの走行負荷の積算値を演算する。ここで用いるナビ情報１６とは、例えばカーナビゲーションシステムに設定されているルート上で、現在から任意に定めた所定時間後までに走行するルートの勾配や渋滞情報等である。

ステップＳ３２では、ステップＳ３１で演算した走行負荷の積算値とバッテリ残量検知部１１により検出されるバッテリＳＯＣに基づいて、モータ６のみによる走行が可能な時間（モータ走行可能時間）を算出し、このモータ走行可能時間が前記所定時間より短いか否かの判定を行う。

モータ走行可能時間が所定時間より短い場合、つまり、バッテリＳＯＣに余裕がない場合にはステップＳ４０に進み、アイドルストップ中であるか否かの判定を行う。

モータ走行可能時間が所定時間より長い場合、つまり、バッテリＳＯＣに余裕があり、しばらくの間はエンジン１を始動して発電する必要がない場合にはステップＳ９０に進み、アイドルストップを許可する。

これにより、モータ走行可能時間が所定時間より長い場合には、定速走行制御に入ったら直ちにエンジン１のアイドルストップを禁止するのではなく、しばらくはアイドルストップを許可するので、定速走行中にエンジン１を駆動する時間を第１実施形態に比べて短くすることが可能となる。

以上により本実施形態では、前述したハイブリッド車両用定速走行制御と同様の効果に加えてさらに、定速走行制御中にナビ情報、バッテリ残量検知部１１により検出されるバッテリＳＯＣ等に基づいて今後の走行負荷積算値、およびモータ６による走行可能時間を推定し、この推定値に応じて定速走行制御中のアイドルストップの許可・禁止を決定するので、定速走行制御中のエンジン稼働時間を短くし、効率の悪化を抑えることが可能となる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

本発明は、駆動源としてエンジンとモータを備えるハイブリッド車両に適用することが可能である。

ハイブリッド車両のシステム構成の一例を表す概略図である。定速走行制御の制御フローチャートの一例である。従来の制御を実行した場合のタイムチャートである。定速走行制御の一例を実行した場合のタイムチャートである。第１実施形態のシステム構成の概略図である。第１実施形態の制御フローチャートである。

符号の説明

１エンジン
２出力分割機構
３トランスアクスル
４ジェネレータ
５インバータ
６モータ
７バッテリ
８エンジンコントローラ
９定速走行制御部
１０モータコントローラ
１１バッテリ残量検知部
１２車速センサ
１３シフト位置検知部
１４定速走行スイッチ
１５ブレーキスイッチ
１６ナビ情報

Claims

車両の駆動力としてエンジン出力とモータ出力のいずれか一方もしくは両方の利用が可能であり、
前記エンジンにより駆動される発電機と、
前記発電機により充電され、またモータの駆動源であるバッテリと、を備えるハイブリッド車両において、
走行中に運転者の操作により車両の目標車速を設定する手段と、
前記目標車速で定速走行を行うように前記エンジン出力およびモータ出力を制御する定速走行制御手段と、
車両停止時、駆動力の小さい領域で、かつ前記バッテリの充電量が所定値以上のときに
エンジンのアイドルストップを行うアイドルストップ制御手段と、
エンジン出力による走行中に前記目標車速が設定された場合にはアイドルストップを禁止し、モータ出力のみによる走行中に前記目標車速が設定された場合にはアイドルストップを解除して前記エンジンを始動するアイドルストップ禁止手段と、を備え、
前記アイドルストップ禁止手段は、所定時間後までの走行負荷の積算値とバッテリの充電量とからモータ出力のみによる走行可能時間を算出し、前記走行可能時間が前記所定時間より短い場合にはアイドルストップを禁止し、長い場合には定速走行制御中であってもアイドルストップを許可することを特徴とするハイブリッド車両用の定速走行制御装置。
前記定速走行制御手段は、定速走行中はエンジンとモータの出力配分を、エンジンの出力効率が最良となるように調整する請求項１に記載のハイブリッド車両用の定速走行制御装置。
前記アイドルストップ禁止手段は、カーナビゲーションシステムからの情報に基づいて所定時間後までの走行負荷の積算値を算出し、前記積算値とバッテリ充電量とに基づいてアイドルストップ禁止への移行を遅延させる請求項１または２に記載のハイブリッド車両用の定速走行制御装置。