JP2017030596A

JP2017030596A - ハイブリッド車両及びその制御方法

Info

Publication number: JP2017030596A
Application number: JP2015153417A
Authority: JP
Inventors: 修松下; Osamu Matsushita; 伸一石黒; Shinichi Ishiguro; 義幸阿部; Yoshiyuki Abe; 竜山角; Ryu Yamakado; 隆文深田; Takafumi Fukada; 悟白鳥; Satoru Shiratori; 小川　誠; Makoto Ogawa; 誠小川; 浅野　雅樹; Masaki Asano; 雅樹浅野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2017-02-09

Abstract

【課題】従来よりも高速走行時における回生効率を向上しつつ、モータージェネレーターの出力抑制を回避して燃費をより向上するハイブリッド車両及びその制御方法を提供する。【解決手段】プロペラシャフト２５にモータージェネレーター３３及び第２パワステポンプ４５を接続する減速機構３０を備え、制御装置８０を予測した降坂路を惰性走行するときには、ディーゼルエンジン１０の停止を維持しながら湿式多板クラッチ１５を接続状態にしてオルタネーター１７で発電された電力により電動ポンプ１３１を駆動して、水冷式のモータージェネレーター３３およびインバーター３４を冷却する制御を行う構成にした。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両及びその制御方法に関し、より詳細には、従来よりも高速走行時における回生効率を向上しつつ、モータージェネレーターの出力抑制を回避して燃費をより向上するハイブリッド車両及びその制御方法に関する。

近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や制動時にはモータージェネレーターによる回生発電が行われる（例えば、特許文献１を参照）。

このような、いわゆるパラレル型のＨＥＶでは、モータージェネレーターは、通常はエンジンの回転動力を変速するトランスミッションのエンジン側から車両の駆動系に、即ち、トランスミッションを介して車両の駆動系に接続される。そのため、ＨＥＶの高速走行中（例えば、５０〜９０ｋｍ／ｈ）に慣性走行状態になった時は、トランスミッションは高速段に変速されているので、この高速段のギアを介して動力が伝達されてモータージェネレーターにおける回生制動トルクが小さくなって発電の高効率点から外れてしまうため、回生発電の効率を向上することが困難であるという問題があった。

また、このＨＥＶでは、モータージェネレーターを配置するために既存の車両のパワートレインコンポーネントのレイアウトの大幅な変更等が必要となるため、既存の車両をＨＥＶ化して転用することが容易ではないという問題もあった。

このような問題を解決するために、発明者は、車両のプロペラシャフトとモータージェネレーターの回転軸とを、モータージェネレーターの回転軸を入力軸とし、かつプロペラシャフトを出力軸とする減速機構を介して接続することを考案した。

また、発明者は、その新たに考案したＨＥＶ化したバスやトラックなどの大型車両のモータージェネレーターの出力抑制の回避による燃費の向上に着目した。

モータージェネレーターを使用するとモータージェネレーター、インバーター、およびバッテリーの温度が上昇する。そこで、ハイブリッド車両には、ディーゼルエンジンに連結されたオルタネーターで発電された電力により電動ポンプを駆動して冷却水を循環させて、水冷式のモータージェネレーターおよびインバーターを冷却する冷却システムが搭載されている。

モータージェネレーターの出力は、この冷却システムの冷却水の温度が予め設定された上限値を超えるとインバーターにより抑制されるように設定されている。そのために、この冷却システムは上限値よりも低い駆動開始温度が設定されており、冷却水の温度がその駆動開始温度以上になったときに電動ポンプを駆動するように設定されている。例えば、上限値を６０℃とした場合の駆動開始温度は５０℃程度を例示できる。

しかし、降坂路でモータージェネレーターによる回生ブレーキを使用した後や、登坂路でモータージェネレーターによるアシストを使用した後には、冷却システムの冷却水の温度が上限値を超えて、インバーターがモータージェネレーターの出力を抑制することでモ
ータージェネレーターのアシストが不足したり、回生による発電量が低減したりして燃費が悪化するという問題があった。

一方で、駆動開始温度をより低い温度に設定してモータージェネレーターの出力抑制を回避しようとすると、電動ポンプの消費電力が多くなることに伴ってオルタネーターの発電機会が多くなり燃費が悪化するという問題があった。

特開２００２−２３８１０５号公報

本発明の目的は、従来よりも高速走行時における回生効率を向上しつつ、モータージェネレーターの出力抑制を回避して燃費をより向上することができるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することである。

上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、ディーゼルエンジンにクラッチ装置を介して接続されたトランスミッションおよび車輪を駆動するデファレンシャルを連結するプロペラシャフトと、前記ディーゼルエンジンおよびバッテリーにインバーターを介して接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、水冷式の前記モータージェネレーターおよび前記インバーターを冷却する冷却水の温度が予め設定された駆動開始温度以上になったときに前記ディーゼルエンジンに連結されたオルタネーターで発電された電力で駆動する電動ポンプを駆動してその冷却水を循環させる冷却システムと、地図情報を取得する地図情報取得装置と、車重を取得する車重取得装置と、車速を取得する車速取得装置と、制御装置とを備えたハイブリッド車両において、前記モータージェネレーターの回転軸と前記プロペラシャフトとを、前記回転軸を入力軸とし、かつ該プロペラシャフトを出力軸とする減速機構を介して接続し、前記制御装置を、前記車速を予め設定された目標速度範囲に維持するオートクルーズモードが設定された場合に、前記車速が増加する降坂路の有無を前記地図情報および前記車重に基づいて予測し、予測された前記降坂路では前記クラッチ装置を切断状態にするとともに燃料の噴射の停止により前記ディーゼルエンジンを停止する惰性走行で走行させるときに、前記ディーゼルエンジンの停止を維持しながら前記クラッチ装置を接続状態にして前記オルタネーターを発電するとともに、該オルタネーターで発電された電力により前記電動ポンプを駆動して、前記モータージェネレーターおよび前記インバーターを冷却する制御を行う構成にしたことを特徴とするものである。

また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、オートクルーズモードが設定された場合には、ディーゼルエンジンからクラッチ装置およびトランスミッションを経由してプロペラシャフトに伝達された駆動力、ならびに、バッテリーにインバーターを介して接続されたモータージェネレーターから減速機構を経由して該プロペラシャフトに伝達された駆動力のどちらか一方および両方で走行するエンジン走行、モータ走行、およびアシスト走行のいずれかと、前記クラッチ装置を切断状態にするとともに該ディーゼルエンジンを停止して該ディーゼルエンジンおよび該モータージェネレーターの駆動力を該プロペラシャフトに伝達しない惰性走行とのいずれかを、少なくとも勾配を含む地図情報および車重に基づいて適時選択して、車速を予め設定された目標速度範囲に維持して自動走行するハイブリッド車両の制御方法であって、前記車速が増加する降坂路の有無を前記地図情報および前記車重に基づいて予測し、予測されたその降坂路における前記惰性走行中に、前記ディーゼルエンジンの停止を維持しながら前記クラッチ装置を接続状態にして該ディーゼルエンジンに連結されたオルタネーターを発電するとともに、該オルタネーターで発電された電力により電動ポンプを駆動して冷却水を循環して、その冷却水で水冷式の前記モータージェネレーターおよび前記インバーターを冷却することを特徴とする方法である。

本発明のハイブリッド車両及びその制御方法によれば、モータージェネレーターの回転軸とプロペラシャフトとを減速機構を介して接続することで、従来よりも高速走行時における回生効率を向上することができる。

また、降坂路でディーゼルエンジンを停止した惰性走行中に、ディーゼルエンジンの停止を維持したままクラッチ装置を接続状態にしてプロペラシャフトから伝達される動力によりオルタネーターで電力を発電し、その発電された電力で電動ポンプを駆動してモータージェネレーターおよびインバーターを冷却するようにしたことで、燃料を消費せずに電動ポンプを駆動して燃料消費量を抑制しながら、冷却システムの冷却水の温度に関係なく強制的に水冷式のモータージェネレーターおよびインバーターを冷却することができる。

これにより、惰性走行中のディーゼルエンジンの停止とプロペラシャフトから伝達される動力によるオルタネーターの発電とによる燃料消費量の削減効果に加えて、駆動開始温度をより低い温度に設定しなくても冷却水の温度を低い状態に維持することができるので、モータージェネレーターおよびインバーターの温度による劣化を回避することができ、さらに、次回の駆動時にモータージェネレーターの出力が抑制されることを回避してモータージェネレーターの回生制動力やアシスト力を最大限に確保することができるので、燃費をより向上できる。

加えて、降坂路におけるディーゼルエンジンを停止した惰性走行中に、車速を減速する場合に、ディーゼルエンジンの停止を維持したままクラッチ装置を接続状態にしてオルタネーターを発電するようにしたことで、そのオルタネーターの発電による制動力を付与することができるので、車速を目標速度範囲に維持する際のフットブレーキの使用頻度を低減して、そのフットブレーキの寿命を向上させることができる。

本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。図１の車載ネットワークや制御信号線を示す構成図である。本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。降坂路をオートクルーズモードで走行した場合の、車速、エンジントルク、モータージェネレータートルク、冷却システムの冷却水の温度、および標高との関係を例示した説明図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１および図２は、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。なお、図１ではオルタネーター１７と冷却回路１３０の電動ポンプ１３１および電動ファン１３２とが接続されていないが、実際には図示しない配線によって電気的に接続されている。また、図２の一点鎖線は、車載ネットワークや制御信号線を示している。

このハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）は、バスやトラックなどの大型車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるディーゼルエンジン１０及びモータージェネレーター３３を有するハイブリッドシステムを備えている。また、このＨＥＶは水冷式のモータージェネレーター３３およびインバーター３４を冷却する冷却システムを備えている。さらに、このＨＥＶは運転者によってオートクルーズ作動スイッチ８１が投入された場合に、制御装置８０がオートクルーズモードを実行するように構成されている。

まず、ＨＥＶのハイブリッドシステムについて説明する。ディーゼルエンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では６個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このクランクシャフト１３の回転動力は、流体継手１４及び湿式多板クラッチ１５を通じてトランスミッション２０に伝達される。なお、流体継手１４及び湿式多板クラッチ１５の代わりに、乾式クラッチを用いる場合もある。

トランスミッション２０には、ＨＥＶの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ自動的に変速するＡＭＴが用いられている。このトランスミッション２０は、入力された回転動力を複数段に変速可能な主変速機構２１と、その主変速機構２１から伝達された回転動力を低速段と高速段の２段に変速可能な副変速機構２２とから構成されている。

トランスミッション２０で変速された回転動力は、アウトプットシャフト２３に連結するプロペラシャフト２５を通じてデファレンシャル２６に伝達され、ダブルタイヤからなる一対の駆動輪２７にそれぞれ駆動力として分配される。

モータージェネレーター３３は、インバーター３４を通じてバッテリー３５に電気的に接続されている。

これらのディーゼルエンジン１０及びモータージェネレーター３３は、制御装置８０により制御される。具体的には、ディーゼルエンジン１０は、回転数センサ８６で検出されたエンジン回転数Ｎｅやアクセル開度センサ９２で検出したアクセルペダルの踏み込み量に基づいて気筒１２への燃料の噴射量や噴射タイミングが調節される。また、モータージェネレーター３３は、バッテリー３５の充電状態（ＳＯＣ）などに応じてインバーター３４の周波数やバッテリー３５及びモータージェネレーター３３の間の電流値が調節され、ＨＥＶの発進時や加速時には、モータージェネレーター３３により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター３３による回生発電を行って、余剰の運動エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテリー３５に充電する。

そして、プロペラシャフト２５とモータージェネレーター３３の回転軸３２とは、減速機構３０を介して接続されている。この減速機構３０は、モータージェネレーター３３の回転軸３２を入力軸とし、かつプロペラシャフト２５を出力軸としている。つまり、減速機構３０においては、モータージェネレーター３３の回転数Ｎｍに対するプロペラシャフト２５の回転数Ｎｐの割合である減速比（Ｎｍ／Ｎｐ）が１．０より大となる。なお、この減速比は、固定又は可変のいずれに設定されていてもよい。

この減速機構３０を設けることで、高速走行中の慣性走行時において、トランスミッション２０のギア段にかかわらず、モータージェネレーター３３の回生制動トルクを減速機構３０により大きくすることができるため、回生効率を向上することができる。

また、車両のプロペラシャフト２５に減速機構３０を新たに取り付けるだけであり、パワートレインコンポーネントのレイアウトの変更が非常に小さくて済むため、既存のエンジンのみ車両からＨＥＶへの転用を従来よりも容易に行うことができる。

続いてＨＥＶのパワースアリングシステムについて説明する。このパワーステアリングシステムにおいては、第１パワステポンプ４０の駆動軸４１がＶベルト４２またはギアを介してディーゼルエンジン１０のクランクシャフト１３に接続されており、ディーゼルエンジン１０によって駆動された第１パワステポンプ４０が、第１油圧回路４３にパワステフルード４４を圧送している。そして、ステアリングユニット５３が、供給されたパワステフルード５１を利用してステアリング５４の操舵をアシストしている。なお、この実施形態のＨＥＶは大型車両であるため、ステアリングユニット５３として、出力が大きく、且つ操舵性及び信頼性に優れた油圧式のパワーシリンダを備えた油圧式のステアリングユニットを用いている。

そして、第２パワステポンプ４５は、減速機構３０を介してプロペラシャフト２５に連結されている。また、パワステフルード５１の供給源を第１パワステポンプ４０から第２パワステポンプ４５に切り換えるダブルチェックバルブ４９、各種油圧回路（第１油圧回路４３、第２油圧回路４７及び主油圧回路５０）、及びアキュムレーター５２からなる切換装置により、ディーゼルエンジン１０の停止に伴って第１パワステポンプ４０が停止した場合には、ステアリングユニット５３に供給されるパワステフルード５１の供給源を第１パワステポンプ４０から第２パワステポンプ４５に切り換えている。

第１油圧回路４３は、第１パワステポンプ４０とダブルチェックバルブ４９とを連通している。第２油圧回路４７は、第２パワステポンプ４５とダブルチェックバルブ４９とを連通している。なお、第１油圧回路４３の第１パワステポンプ４０よりも上流側の端部、及び第２油圧回路４７の第２パワステポンプ４５よりも上流側の端部は、パワステフルード４４、４８を貯留する図示しないリザーバタンクに接続されている。主油圧回路５０は、ダブルチェックバルブ４９とステアリングユニット５３とを連通している。また、主油圧回路５０の通路途中は分岐して、アキュムレーター５２に接続されている。

第２パワステポンプ４５の駆動軸４６は、減速機構３０を介してプロペラシャフト２５に連結されており、具体的には、第２パワステポンプ４５の減速機構３０のプロペラシャフト２５及びモータージェネレーター３３を連結する第１動力伝達経路１０４とは別に配設された第２動力伝達経路１０５を介してプロペラシャフト２５に連結されている。なお、第１動力伝達経路１０４及び第２動力伝達経路１０５は、ギア機構、ベルト機構、及びチェーン機構を例示できる。また、第２動力伝達経路１０５をプロペラシャフト２５に連結自在に構成すると、第２パワステポンプ４５を駆動しない場合に、プロペラシャフト２５との連結を解除でき、その分、駆動損失を低減できる。

ダブルチェックバルブ４９は、第１パワステポンプ４０及び第２パワステポンプ４５から供給されたパワステフルード４４、４８のうち圧力の高い方を、主油圧回路５０を介して優先的にステアリングユニット５３へ導出するバルブである。そのため、第２パワステポンプ４５のパワステフルード４８の設定吐出圧は、第１パワステポンプ４０のパワステフルード４４の設定吐出圧よりも小さくなるように設定されることが好ましい。具体的には第２パワステポンプ４５にはリリーフ弁（図示しない）が設けられており、このリリーフ弁を調整することで、第２パワステポンプ４５の設定吐出圧は第１パワステポンプ４０の設定吐出圧よりも小さい値に調整されている。

アキュムレーター５２は、第１パワステポンプ４０及び第２パワステポンプ４５から供給されダブルチェックバルブ４９を経由したパワステフルード５１（＝４４、４８）を蓄積し、パワステフルード５１の供給源がダブルチェックバルブ４９で切り換えられるときに、その蓄積されたパワステフルード５１をステアリングユニット５３に供給する。このアキュムレーター５２により、ステアリングユニット５３に供給されるパワステフルード
５１の圧力が大きく変動することを抑制することができるので、ドライバビリティの悪化を回避できる。

このように、減速機構３０を介して第２パワステポンプ４５をプロペラシャフト２５に連結し、さらに、切換装置によりパワステフルード５１の供給源を第１パワステポンプ４０から第２パワステポンプ４５に切り換えることにより、走行中に第１パワステポンプ４０からパワステフルード４４が供給されない場合でも、減速機構３０を介してプロペラシャフト２５の回転動力によって駆動された第２パワステポンプ４５から圧送されたパワステフルード４８をステアリングユニット５３へ供給することができる。これにより、走行中にディーゼルエンジン１０を停止しても、走行中のステアリング５４の操舵アシストが停止されることを回避できる。

なお、走行中に第１パワステポンプ４０からパワステフルード４４が供給されない場合は、例えば、ディーゼルエンジン１０が停止する場合、第１パワステポンプ４０が失陥する又は第１油圧回路４３が破損するなどの状況に陥った場合、及び、ＨＥＶがモータージェネレーター３３の駆動力のみで走行する場合を例示できる。

続いて冷却システムについて説明する。この冷却システムにおいては、オルタネーター１７がＶベルト４２またはギアを介してディーゼルエンジン１０のクランクシャフト１３に接続されており、ディーゼルエンジン１０によって駆動されたオルタネーター１７で発電された電力が直接的にまたは間接的に冷却回路１３０の電動ポンプ１３１と電動ファン１３２に供給されている。冷却回路１３０では電動ポンプ１３１により冷却水１３３が、電動ポンプ１３１、ラジエーター１３４、水冷式のインバーター３４、水冷式のモータージェネレーター３３、キャッチタンク１３５、および電動ポンプ１３１の順に循環してモータージェネレーター３３およびインバーター３４を冷却している。また、電動ファン１３２により冷却風がユニットボックス１３６に配置されているバッテリー３５およびラジエーター１３４を冷却している。

また、冷却回路１３０には冷却水１３３の温度Ｔ１を検知する温度センサ１３７がラジエーター１３４の下流側に配置されており、冷却システムはこの温度センサ１３７で検知された冷却水１３３の温度Ｔ１が予め設定された駆動開始温度Ｔａ以上になったときに電動ポンプ１３１および電動ファン１３２が駆動するように構成されている。駆動開始温度Ｔａはモータージェネレーター３３の永久磁石の劣化が懸念される上限温度Ｔｂよりも低い温度で、かつ消費電力の増加による燃費の悪化を抑制するために電動ポンプ１３１の駆動が頻繁に起きない温度に設定されており、例えば、上限温度Ｔｂが６０℃〜７０℃に設定されている場合には駆動開始温度Ｔａが５０℃〜６０℃に設定される。

一方、この冷却システムは、冷却水１３３の温度Ｔ１が予め設定された駆動停止温度Ｔｄ以下になったときに電動ポンプ１３１および電動ファン１３２の駆動を停止するように構成されている。駆動停止温度Ｔｄはモータージェネレーター３３およびインバーター３４を過剰に冷却して電動ポンプ１３１の消費電力が増加しないような温度に設定されており、例えば、４０℃〜５０℃に設定される。

なお、この冷却回路１３０は、回路内の装置の配置順は限定されないが、エンジン本体１１を冷却するエンジン冷却回路（図示しない）とは別体の回路にすることが好ましい。冷却回路１３０がエンジン冷却回路と別体の回路で構成されることで、エンジン冷却回路の熱の影響を受けずに水冷式のモータージェネレーター３３およびインバーター３４をより低温まで冷却できる。

続いてオートクルーズモードについて説明する。このオートクルーズモードは、特に高
速道路を走行する際に使用されており、制御装置８０に記憶されたプログラムが、運転者によってオートクルーズ作動スイッチ８１が投入された場合にＨＥＶを自動走行させて予定通りに運行させるモードである。

具体的には、オートクルーズ作動スイッチ８１が投入された場合に、制御装置８０が、エンジン走行、アシスト走行、モータ走行、及び惰性走行を、地図情報取得装置８２で取得された地図情報及び車重取得装置８３で推定された車重Ｍに基づいて適時選択して、車輪速センサ８４で取得された車速Ｖを予め設定された目標速度範囲に維持してＨＥＶを自動走行させるモードである。

なお、オートクルーズモード中には、アクセル開度センサ９２でアクセルペダルの踏み込みが検出されるとディーゼルエンジン１０からの駆動力により加速させることもできる。また、ブレーキペダル開度センサ９３でブレーキペダルの踏み込みが検出されるか、図示しないクラッチ装置ペダルの踏み込みが検出されるか、あるいは、オートクルーズ作動スイッチ８１の投入が解除されるかすると、オートクルーズモードは解除される。

目標速度範囲は、目標速度ｖａを基準とした上限速度ｖｂと下限速度ｖｃとの間の範囲のことである。これら目標速度ｖａ、上限速度ｖｂ、及び下限速度ｖｃは、運転手が任意の値にそれぞれ設定でき、例えば、目標速度ｖａは７０ｋｍ／ｈ以上、９０ｋｍ／ｈ以下に設定され、上限速度ｖｂは目標速度ｖａに対して０ｋｍ／以上、＋１０ｋｍ／ｈ以下の速度に設定され、下限速度ｖｃは目標速度ｖａに対して−１０ｋｍ／ｈ以上、０ｋｍ／ｈ以下の速度に設定される。

地図情報取得装置８２としては、制御装置８０にそれぞれ接続された、衛星測位システム（ＧＰＳ）と通信してＨＥＶの現在位置を取得する手段と、三次元道路データが記憶されたサーバーと通信して走行路の勾配θ及び走行距離ｓを含む三次元道路データを取得する手段と、ＨＥＶがこれから走行する走行路の勾配θ及び走行距離ｓを抽出する手段とからなり、例えば、ＨＥＶの前方の１ｋｍ以上、５ｋｍ以下の走行路を、走行距離ｓを５００ｍごとに区切り、その走行距離ｓごとの勾配θを取得する装置や、勾配θごとに区切りその勾配θごとの走行距離ｓを取得する装置を例示できる。

また、この地図情報取得装置８２としては、少なくとも走行路の勾配θ及び走行距離ｓ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走行路の勾配θ及び走行距離ｓを取得するものも例示できる。また、勾配θにおいては、車輪速センサ８４や加速度センサ（Ｇセンサ）８５との取得した値に基づいて算出してもよい。

車重取得装置８３としては、制御装置８０に記憶されて、制御装置８０により発進加速時のモータ走行が行われたときに車重Ｍを推定するプログラム、具体的には、駆動輪２７に伝達される駆動力Ｆｍが走行抵抗Ｒに等しくなるとして、発進加速時のモータ走行におけるインバーター３４で取得したモータージェネレーター３３の出力トルクＴｍと、モータージェネレーター３３の回転数を取得するモータ用回転センサ３６で取得した車両加速度（以下、加速度）ａとに基づいて、車重Ｍを推定するプログラムを例示できる。

この車重取得装置８３としては、ＨＥＶの車重Ｍ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が、モータ走行による発進加速時の出力トルクＴｍと加速度ａとに基づいて車重Ｍを推定する構成にすると、車速Ｖが低速度（３０ｋｍ／ｈ以下の速度）でも車重Ｍを推定でき、且つ、走行抵抗のうちの転がり抵抗、空気抵抗、及び登坂抵抗のそれぞれを無効にして、変数を減らすことができるので、より高精度且つ単純に車重Ｍを推定できる。なお、モータ走行による発進加速時は、ＨＥＶの後退時も含む。

このオートクルーズモードの制御方法を以下に制御装置８０の機能として説明する。まず、ＨＥＶの走行中において運転者によってオートクルーズ作動スイッチ８１が投入されると、制御装置８０が、地図情報及び推定した車重Ｍに基づいて、車速Ｖが目標速度範囲に維持されるようにエンジン走行、アシスト走行、モータ走行、及び惰性走行のいずれかを適時選択する。

エンジン走行では、ディーゼルエンジン１０から湿式多板クラッチ１５及びトランスミッション２０を経由してプロペラシャフト２５に伝達された駆動力ＦｅでＨＥＶを走行させる。アシスト走行では、ディーゼルエンジン１０からの駆動力Ｆｅ及びモータージェネレーター３３から減速機構３０を経由してプロペラシャフト２５に伝達された駆動力Ｆｍの両方でＨＥＶを走行させる。モータ走行では、湿式多板クラッチ１５を切断状態にしてモータージェネレーター３３からの駆動力ＦｍでＨＥＶを走行させる。惰性走行では、ディーゼルエンジン１０及びモータージェネレーター３３の駆動力をプロペラシャフト２５に伝達しない状態でＨＥＶを走行させる。

また、制御装置８０は、惰性走行中には湿式多板クラッチ１５を切断状態にすると共に燃料の噴射を停止してディーゼルエンジン１０を停止する制御を行って、その惰性走行中にはディーゼルエンジン１０をアイドリングストップ状態に維持している。

前述したように、ディーゼルエンジン１０の停止に伴って第１パワステポンプ４０が停止しても、プロペラシャフト２５に連結された第２パワステポンプ４５から、ステアリングユニット５３にパワステフルード５１を常時供給するので、ＨＥＶの走行中は、操舵アシストを停止することなくディーゼルエンジン１０を停止できる。そこで、惰性走行中に、湿式多板クラッチ１５を切断状態にすると共に燃料の噴射の停止によりディーゼルエンジン１０を停止したアイドリングストップ状態にすることで、惰性走行中の燃料消費量を削減できる。

また、惰性走行中にディーゼルエンジン１０を停止することで、排気バルブ７０からの排気ガス７１の排出を削減できるので、排気通路７３に配置されて、排気バルブ７０からエグゾーストマニホールド７２を経由してタービン７４を駆動した排気ガス７１を浄化する排気ガス浄化装置７５の浄化能力の低下を抑制できる。これにより、排気ガス浄化装置７５の浄化能力が低下した場合に、ＨＥＶの駆動力に寄与しない燃料を噴射して排気ガス７１の温度を上昇させて排気ガス浄化装置７５の浄化能力を回復して再生する機会が低減するので、その再生に必要な燃料消費も削減できる。この排気ガス浄化装置７５としては、例えば、排気ガス７１中の粒子状物質を捕集する捕集装置を例示でき、モータ走行及び惰性走行中は、捕集装置への粒子状物質の堆積が抑制されるので、捕集装置の再生に必要な燃費を抑制できる。

加えて、惰性走行中に湿式多板クラッチ１５を切断状態にすると共に燃料の噴射を停止してディーゼルエンジン１０を停止する構成にしたことで、プロペラシャフト２５の回転動力がディーゼルエンジン１０の回転抗力により減少することも回避できるので、モータ走行中及び惰性走行中のエネルギーの損失を低減して燃費をより向上できる。

また、制御装置８０が、モータ走行中に湿式多板クラッチ１５を切断状態にすると共に燃料の噴射の停止によりディーゼルエンジン１０を停止する制御を行ってもよい。

このように、モータ走行も惰性走行と同様に、ディーゼルエンジン１０を停止することで、モータ走行中の燃料消費量を削減でき、かつ排気ガス浄化装置７５の浄化能力の低下
を抑制できるので、燃費をより向上することができる。

このようなＨＥＶにおいて、制御装置８０が、車速Ｖを予め設定された目標速度範囲に維持するオートクルーズモードが設定された場合に、車速Ｖが増加する降坂路Ｌ１の有無を地図情報および車重Ｍに基づいて予測し、予測された降坂路Ｌ１では湿式多板クラッチ１５を切断状態にするとともに燃料の噴射の停止によりディーゼルエンジン１０を停止する惰性走行を選択するように構成される。また、制御装置８０が、その予測された降坂路Ｌ１を惰性走行で走行させるときに、ディーゼルエンジン１０の停止を維持しながら湿式多板クラッチ１５を接続状態にしてオルタネーター１７を発電するとともに、そのオルタネーター１７で発電された電力により電動ポンプ１３１を駆動して、水冷式のモータージェネレーター３３およびインバーター３４を冷却する制御を行うように構成される。

降坂路Ｌ１は、勾配θ１が急な下り坂であり、車体に加わる重力加速度による前進方向の力が走行抵抗以上になり、ディーゼルエンジン１０を停止した惰性走行をさせたと仮定した場合に車速Ｖが増加する、つまり車速Ｖを下限速度ｖｃ以上に維持すると予測される降坂路である。このような降坂路Ｌ１としては、例えば、ＨＥＶの車重Ｍが２５ｔの場合には、勾配θ１が２％以上で、走行距離ｓ１が５００ｍ以上になる降坂路を例示できる。

このＨＥＶのオートクルーズモードにおける制御方法を、図３に示すフローチャートに基づいて制御装置８０の機能として以下に説明する。なお、この制御方法は、ＨＥＶがオートクルーズモードで走行路を走行中に行われる。

まず、ステップＳ１０では、制御装置８０が地図情報取得装置８２で取得した勾配θおよび走行距離ｓ、ならびに車重取得装置８３で推定した車重Ｍに基づいて、前方の走行路に降坂路Ｌ１があるか否かを判定する。このステップＳ１０で降坂路Ｌ１がないと判定した場合はこの制御方法は完了する一方、降坂路Ｌ１があると判定した場合はステップＳ２０へ進む。

次いで、ステップＳ２０では、制御装置８０が降坂路Ｌ１におけるＨＥＶの走行として惰性走行を選択する。そして、制御装置８０が湿式多板クラッチ１５を切断状態にするとともに燃料噴射の停止によりディーゼルエンジン１０を停止する。

次いで、ステップＳ３０では、制御装置８０が湿式多板クラッチ１５を切断状態から接続状態にする。このとき、クランクシャフト１３にはプロペラシャフト２５の回転動力がトランスミッション２０を介して徐々に伝達されるようになり、クランクシャフト１３が回転して、エンジンブレーキを作動する。

次いで、ステップＳ４０では、ステップＳ３０でクランクシャフト１３が回転することによりオルタネーター１７を回生駆動する。このオルタネーター１７の回生駆動の抵抗力が制動力となりプロペラシャフト２５に伝達される。また、このとき第１パワステポンプ４０も駆動することになりプロペラシャフト２５にその駆動による制動力が付加される。

次いで、ステップＳ５０では、制御装置８０が電動ポンプ１３１を駆動してこの制御方法は完了する。この電動ポンプ１３１の駆動により冷却回路１３０に冷却水１３３が循環して水冷式のインバーター３４およびモータージェネレーター３３を冷却する。また、このステップＳ５０では、電動ポンプ１３１を駆動するとともに電動ファン１３２を駆動して、バッテリー３５およびラジエーター１３４を電動ファン１３２の冷却風で冷却することが好ましい。

なお、冷却水１３３の温度Ｔ１が駆動停止温度Ｔｄ以下の場合には、制御装置８０が、
電動ポンプ１３１および電動ファン１３２を停止する制御を行うようにすると、電動ポンプ１３１および電動ファン１３２の消費電力を抑制できるので燃費の向上に有利になる。

以上のような制御を行うようにしたので、降坂路Ｌ１では燃料を消費せずに電動ポンプ１３１を駆動することで燃料消費量を抑制しながら、冷却システムの冷却水１３３の温度Ｔ１に関係なく強制的に水冷式のモータージェネレーター３３およびインバーター３４を冷却することができる。また、同時に電動ファン１３２によりバッテリー３５も冷却することができる。

これにより、惰性走行中のディーゼルエンジン１０の停止とプロペラシャフト２５から伝達される動力によるオルタネーター１７の発電とによる燃料消費量の削減効果に加えて、冷却水１３３の温度Ｔ１を低い状態に維持することができるので、モータージェネレーター３３、インバーター３４、およびバッテリー３５の温度による劣化を回避することができ、さらに、次回の駆動時にモータージェネレーター３３の出力が抑制されることを回避してモータージェネレーター３３の回生制動力やアシスト力を最大限に確保することができるので、燃費をより向上できる。

そのうえ、ディーゼルエンジン１０を停止した惰性走行中に、降坂路Ｌ１を走行する場合には、ディーゼルエンジン１０の停止を維持したまま湿式多板クラッチ１５を接続状態にしてオルタネーター１７を発電するようにしたことで、そのオルタネーター１７の発電による制動力をプロペラシャフト２５に付与することができるので、車速Ｖを目標速度範囲に維持する際のフットブレーキの使用頻度を低減して、そのフットブレーキの寿命を向上させることができる。

このＨＥＶにおいては、制御装置８０が降坂路Ｌ１における惰性走行中にモータージェネレーター３３を回生発電する回生ブレーキを作動して車速Ｖを目標速度範囲に維持する場合には、モータージェネレーター３３の回生トルクを絞り、かつ湿式多板クラッチ１５を切断状態にしてオルタネーター１７により発電された電力で電動ポンプ１３１を駆動する制御を行うように構成されることが望ましい。

図４は、オートクルーズモードにおける車速Ｖ、ディーゼルエンジン１０の出力トルクＴｅ、モータージェネレーター３３の出力トルクＴｍ、冷却システムの冷却水１３３の温度Ｔ１、及び標高Ｈの関係の一例を示している。なお、ディーゼルエンジン１０の負になる出力トルクＴｅはエンジンブレーキ（オルタネーター１７および第１パワステポンプ４０により制動力も含む）を示しており、モータージェネレーター３３の負になる出力トルクＴｍは回生トルクを示しているものとする。また、一点鎖線は上記の制御を行わない従来技術の冷却システムの冷却水１３３の温度を示す。

図４に示すように、降坂路Ｌ１の手前の登坂路では、アシスト走行が行われており、冷却システムの冷却水１３３の温度Ｔ１は上昇する。この登坂路を走行中に、制御装置８０が、地図情報取得装置８２で取得した勾配θ１および走行距離ｓ１、ならびに車重取得装置８３で推定した車重Ｍを取得する。次いで、制御装置８０が、それらに基づいて惰性走行させたと仮定した場合に車速Ｖが下限速度ｖｃ以上に維持される降坂路Ｌ１を予測する（ステップＳ１０）。

Ａ地点で、降坂路Ｌ１が開始すると、制御装置８０がＨＥＶに惰性走行を開始させる（ステップＳ２０）。同時にディーゼルエンジン１０の停止を維持したまま湿式多板クラッチ１５を接続状態にして（ステップＳ３０）、オルタネーター１７の発電を開始する（ステップＳ４０）。この発電で得られた電力が電動ポンプ１３１と電動ファン１３２とに供給されてそれぞれが駆動する（ステップＳ５０）。

そして、電動ポンプ１３１を駆動することで冷却水１３３を循環させて、電動ポンプ１３１から吐出された冷却水１３３をラジエーター１３４で冷却した後に水冷式のインバーター３４およびモータージェネレーター３３で熱交換して、そのときの熱交換によりインバーター３４およびモータージェネレーター３３を冷却する。これにより、Ｂ地点からＣ地点までの間に冷却水１３３の温度Ｔ１は低下する。

また、Ａ地点で、モータージェネレーター３３を回生発電する回生ブレーキを作動するが、この回生ブレーキにおけるモータージェネレーター３３の回生トルクＴｍを絞る。この回生ブレーキを絞る制御は、例えば、回生トルクＴｍを、地図情報及び車重Ｍに基づいて降坂路Ｌ１の終了地点まで回生ブレーキを作動させたと仮定したときに降坂路Ｌ１の中途の位置でバッテリー３５の充電状態Ｃｅが高充電状態Ｃｈにならないようなトルク以下にする制御である。なお、このトルクは、降坂路Ｌ１の終了地点までの勾配θ１、走行距離ｓ１、車重Ｍ、ならびに、車速Ｖおよび目標速度ｖａの差分に基づいたマップデータに基づいて算出され、勾配θ１、走行距離ｓ１、車重Ｍ、ならびに、車速Ｖおよび目標速度ｖａの差分のそれぞれに対して負の相関となる。

次いで、Ｂ地点で、制御装置８０が、車速Ｖが上限速度ｖｂを超えたと判定すると、絞っていたモータージェネレーター３３の回生トルクＴｍを大きくして回生ブレーキを作動する。これにより、Ｂ地点を超えた地点では、より制動力の大きい回生ブレーキとオルタネーター１７を回生駆動することで生じる制動力、および第１パワステポンプ４０を駆動することで生じる制動力を含むエンジンブレーキとにより車速Ｖが減少して、目標速度ｖａに向って減少する。

次いで、Ｃ地点で、降坂路Ｌ１の終点で車速Ｖが目標速度ｖａになったときに、制御装置８０が作動している回生ブレーキおよびエンジンブレーキを停止するとともに気筒１２への燃料の噴射を開始してディーゼルエンジン１０を始動する。また、冷却システムの冷却水１３３の温度Ｔ１が駆動停止温度Ｔｄ以下のため電動ポンプ１３１および電動ファン１３２の駆動を停止する。このときのバッテリー３５の充電状態Ｃｅは高充電状態Ｃｈとなることが好ましい。

一方で、上記の制御を行わない従来技術のＨＥＶでは、一点鎖線に示すように、Ａ地点とＢ地点との間のＤ地点で冷却システムの冷却水１３３の温度Ｔ１が駆動開始温度Ｔａ以上になり、このＤ地点で電動ポンプ１３１および電動ファン１３２を駆動してモータージェネレーター３３、インバーター３４、およびバッテリー３５を冷却する。そのため、Ｂ地点で車速Ｖが上限速度ｖｂ以上になったときにより回生制動力の大きい回生ブレーキを作動すると、Ｅ地点で冷却水１３３の温度Ｔ１が上限温度Ｔｂに達してしまい、その後にインバーター３４によってモータージェネレーター３３の出力が抑制されてしまう。そのため、この従来技術のＨＥＶではフットブレーキを使用することになる。

このように降坂路Ｌ１を惰性走行する場合に、冷却回路１３０の冷却水１３３の温度Ｔ１に依らずに強制的に水冷式のモータージェネレーター３３およびインバーター３４を冷却することで、冷却水１３３の温度Ｔ１を低い状態、つまり上限温度Ｔｂ以上にならないような状態に維持して、モータージェネレーター３３の出力抑制を回避して、次回にモータージェネレーター３３を使用するときのアシスト量や回生制動力を最大限に発揮させることを可能としたことで、燃費をより向上できる。

また、降坂路Ｌ１で車速Ｖを目標速度範囲に維持する場合には、積極的に回生ブレーキを作動することで、モータージェネレーター３３の回生機会が増加し、モータージェネレーター３３の発電のためのディーゼルエンジン１０の駆動による燃料消費量を抑制できるので、燃費をより向上できる。

また、回生ブレーキを絞っても、湿式多板クラッチ１５を接続状態にすることにより作動するオルタネーター１７および第１パワステポンプ４０による制動力を含むエンジンブレーキにより制動力を確保することができるので、フットブレーキの使用頻度を低減して、急激な制動力を与えずにより長く惰性走行を維持できるとともに、そのフットブレーキの寿命を向上させることができる。

なお、この実施形態では、降坂路Ｌ１を走行中に車速Ｖが上限速度ｖｂを超えてから回生ブレーキの制動力を大きくする構成としたが、降坂路Ｌ１の走行開始から回生ブレーキの制動力を大きくし、中途の位置で回生ブレーキを絞るとともに冷却システムの冷却を開始するようにしてもよい。また、回生ブレーキおよび湿式多板クラッチ１５を接続状態にしたエンジンブレーキの両方を作動させても降坂路Ｌ１の中途の位置で車速Ｖが上限速度ｖｂを超えるような場合には、排気ブレーキ、圧縮開放ブレーキ、およびリターダーなどの補助ブレーキを作動してフットブレーキを作動する機会を低減するとよい。

１０ディーゼルエンジン
１５クラッチ装置
１７オルタネーター
２０トランスミッション
２５プロペラシャフト
２６デファレンシャル
２７駆動輪
３０減速機構
３２回転軸
３３モータージェネレーター
８０制御装置
８１オートクルーズ作動スイッチ
８２地図情報取得装置
８３車重取得装置
８４車輪速センサ
１３０冷却回路
１３１電動ポンプ
１３３冷却水
１３４ラジエーター
Ｌ１降坂路

Claims

ディーゼルエンジンにクラッチ装置を介して接続されたトランスミッションおよび車輪を駆動するデファレンシャルを連結するプロペラシャフトと、前記ディーゼルエンジンおよびバッテリーにインバーターを介して接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、水冷式の前記モータージェネレーターおよび前記インバーターを冷却する冷却水の温度が予め設定された駆動開始温度以上になったときに前記ディーゼルエンジンに連結されたオルタネーターで発電された電力で駆動する電動ポンプを駆動してその冷却水を循環させる冷却システムと、地図情報を取得する地図情報取得装置と、車重を取得する車重取得装置と、車速を取得する車速取得装置と、制御装置とを備えたハイブリッド車両において、
前記モータージェネレーターの回転軸と前記プロペラシャフトとを、前記回転軸を入力軸とし、かつ該プロペラシャフトを出力軸とする減速機構を介して接続し、
前記制御装置を、前記車速を予め設定された目標速度範囲に維持するオートクルーズモードが設定された場合に、前記車速が増加する降坂路の有無を前記地図情報および前記車重に基づいて予測し、
予測された前記降坂路では前記クラッチ装置を切断状態にするとともに燃料の噴射の停止により前記ディーゼルエンジンを停止する惰性走行で走行させるときに、前記ディーゼルエンジンの停止を維持しながら前記クラッチ装置を接続状態にして前記オルタネーターを発電するとともに、該オルタネーターで発電された電力により前記電動ポンプを駆動して、前記モータージェネレーターおよび前記インバーターを冷却する制御を行う構成にしたことを特徴とするハイブリッド車両。
前記制御装置を、前記降坂路における前記惰性走行中に前記モータージェネレーターを回生発電する回生ブレーキを作動して前記車速を前記目標速度範囲に維持する場合には、前記モータージェネレーターの回生トルクを絞り、かつ前記クラッチ装置を切断状態にして前記オルタネーターにより発電された電力で前記電動ポンプを駆動する制御を行う構成にした請求項１に記載のハイブリッド車両。
オートクルーズモードが設定された場合には、ディーゼルエンジンからクラッチ装置およびトランスミッションを経由してプロペラシャフトに伝達された駆動力、ならびに、バッテリーにインバーターを介して接続されたモータージェネレーターから減速機構を経由して該プロペラシャフトに伝達された駆動力のどちらか一方および両方で走行するエンジン走行、モータ走行、およびアシスト走行のいずれかと、前記クラッチ装置を切断状態にするとともに該ディーゼルエンジンを停止して該ディーゼルエンジンおよび該モータージェネレーターの駆動力を該プロペラシャフトに伝達しない惰性走行とのいずれかを、少なくとも勾配を含む地図情報および車重に基づいて適時選択して、車速を予め設定された目標速度範囲に維持して自動走行するハイブリッド車両の制御方法であって、
前記車速が増加する降坂路の有無を前記地図情報および前記車重に基づいて予測し、予測されたその降坂路における前記惰性走行中に、前記ディーゼルエンジンの停止を維持しながら前記クラッチ装置を接続状態にして該ディーゼルエンジンに連結されたオルタネーターを発電するとともに、該オルタネーターで発電された電力により電動ポンプを駆動して冷却水を循環して、その冷却水で水冷式の前記モータージェネレーターおよび前記インバーターを冷却することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。