JP2010221745A

JP2010221745A - 車両制御装置

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Publication number: JP2010221745A
Application number: JP2009068380A
Authority: JP
Inventors: Eiji Fukushiro; 英司福代
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】車両制御装置において、エンジンと発電用回転電機と走行用回転電機の間で動力分配を行なう車両について、坂道後進を十分に行うことを可能とすることである。
【解決手段】エンジン２８と、回転電機２４，２６と、動力分配機構３０とを含む車両制御システム８における車両制御装置４０は、車両の傾斜度θを取得する傾斜度取得処理部４２と、シフトポジションを取得するシフトポジション取得処理部４４と、蓄電装置１２のＳＯＣ値を取得するＳＯＣ取得処理部４６と、シフトポジションが後進レンジであるＲレンジであって、傾斜度θが予め定めた傾斜度閾値θ_th以上のときに、充電開始ＳＯＣ値と充電終了ＳＯＣ値とをそれぞれ通常の場合よりも低い値に設定変更するＳＯＣ閾値変更処理部５０とを含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置に係り、特にエンジンと発電用回転電機と走行用回転電機の間で動力分配を行なう車両における車両制御装置に関する。

回転電機をエンジンと共に搭載する車両では、エンジンと回転電機との間で動力分配が行なわれる。この場合、回転電機に接続される電源回路に含まれる蓄電装置も含め、車両全体の燃費向上等を考慮し、車両の様々な運行状態に応じた動力分配が行なわれる。

本発明に関連する技術として、特許文献１には、出力軸が固定できる内燃機関と２つの電動機とを備える車両の制御方法として、エンジンの異常等の他に、シフトポジションが後進走行用のＲポジションであって所定の勾配以上のとき、バッテリの残容量であるＳＯＣが閾値以上のときに、クラッチをオンにする条件を満たすとしてエンジンのクランクシャフトを固定して２つの電動機で走行し、クラッチをオンにする条件を満たさないときは、エンジンと２つの電動機で走行する制御を行うことが述べられている。

特開２００８−２６５５９８号公報

特許文献１に述べられているように、車両の運行状態は様々なものがあって、例えば、坂道における後進状態等においても、蓄電装置を含めた動力分配がその状況に応じて行なわれる。

坂道における後進状態では、車両としては、ある程度の傾斜度の坂道であれば、適当な走行持続距離が有することが望ましい。このようなときに、回転電機で坂道後進をすることを考えると、ある程度の傾斜度で適当な走行持続距離を確保するには、蓄電装置にその条件を満たす程度の充電が行われていることが必要である。仮に、蓄電装置に十分な充電量がないときには、エンジンが始動されて発電が行なわれる。

ところで、走行用の回転電機の駆動力で後進運転を行なっているときに、発電用の回転電機を駆動するためにエンジンを始動させると、動力分配機構によって走行用の回転電機の駆動力に、エンジンによる駆動力が分配されて車両の車軸に出力されることになる。このときに、エンジンによる駆動力の分配が走行用の回転電機の駆動力をアシストするほうこうであればよいが、動力分配の機構によっては、後進運転のときに、エンジンの駆動力の分配が走行用の回転電機の駆動力に対し逆向きに分配されることが生じる。

このように動力分配が行なわれると、エンジンが始動されることで、車軸における駆動力は、エンジンが始動されないときに比較して小さなものとなるので、十分な坂道後進ができなくなることが生じる。

本発明の目的は、エンジンと発電用回転電機と走行用回転電機の間で動力分配を行なう車両について、坂道後進を十分に行うことを可能とする車両制御装置を提供することである。

本発明に係る車両制御装置は、エンジンと発電用回転電機と走行用回転電機の間で動力分配を行なう車両の車両制御装置であって、路面の勾配斜度による車両の傾斜度を取得する傾斜度取得手段と、シフトポジションを取得するシフトポジション取得手段と、回転電機用蓄電装置の充電状態であるＳＯＣ値を取得するＳＯＣ取得手段と、ＳＯＣ値が予め定めた充電開始ＳＯＣ値以下に低下するとエンジンを始動して発電用回転電機による強制充電を開始し、予め定めた充電終了ＳＯＣ値以上に上昇すると強制充電を終了する制御を行う充放電制御部と、シフトポジションが後進レンジであって、傾斜度が予め定めた傾斜度閾値以上のときに、充電開始ＳＯＣ値を通常の場合よりも低い値に設定変更する変更手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る車両制御装置において、変更手段は、さらに、充電終了ＳＯＣ値を通常の場合よりも低い値に設定変更することが好ましい。

上記構成により、車両制御装置は、シフトポジションが後進レンジであって、傾斜度が予め定めた傾斜度閾値以上のときに、充電開始ＳＯＣ値を通常の場合よりも低い値に設定変更する。これにより、蓄電装置を充電するために行われるエンジンの始動時期を遅らせることができ、エンジン始動による車軸への駆動力分配時期を遅らせて、坂道後進の走行持続距離を延ばすことができる。

また、車両制御装置において、変更手段は、さらに、充電終了ＳＯＣ値を通常の場合よりも低い値に設定変更するので、強制充電の期間が不必要に長くなることを抑制できる。

本発明に係る実施の形態の車両制御装置が適用される車両制御システムの構成を説明する図である。坂道後進のときのＳＯＣ値と走行持続距離との関係を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、坂道後進の際にエンジン始動による影響を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、坂道後進の際にエンジン始動による影響を説明するための共線図である。本発明に係る実施の形態における車両制御の手順を示すフローチャートである。図５におけるＳＯＣ閾値の設定の様子を説明する図である。

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。以下では、車両制御システムの対象として、エンジンと２つの回転電機とが動力分配機構によって動力分配が行なわれる車両を説明するが、具体的な構成は例示であって、これ以外の構成要素を付加するものであってもよい。例えば、動力分配機構にさらに減速機構を設けるものとしてもよい。また、回転電機に接続される電源回路についても、説明する構成にさらにシステムメインリレー、ＤＣ／ＤＣコンバータ等を付加するものとしてもよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、エンジンと回転電機とを搭載する車両についての車両制御システム８の構成を示す図である。ここでは、傾斜度θの坂道の路面４において車両６が登坂後進、つまり、後進しながら坂道を登る状況が示されている。

車両制御システム８は、車両６の駆動のための駆動ブロック１０と、駆動ブロックの構成要素の動作を全体として制御する車両制御装置４０とを含んで構成される。

駆動ブロック１０は、大別して、蓄電装置１２を含む電源回路と、これに接続される２つの回転電機２４，２６と、エンジン２８と、回転電機２４，２６とエンジン２８との間の動力分配を行って車軸３２に駆動力を出力する動力分配機構３０とを含んで構成される。

蓄電装置１２を含む電源回路は、回転電機２４，２６と接続される回路であり、回転電機２４，２６が駆動モータとして機能するときにこれに電力を供給し、あるいは回転電機２４，２６が発電機として機能するときは回生電力を受け取って蓄電装置１２を充電する機能を有する。電源回路は、２次電池である蓄電装置１２と、蓄電装置１２側の平滑コンデンサ１４と、電圧変換器１６と、インバータ２０，２２側の平滑コンデンサ１８と、インバータ２０，２２とを含んで構成される。

蓄電装置１２としては、例えば、約２００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池、またはキャパシタ等を用いることができる。

電圧変換器１６は、蓄電装置１２側の電圧をリアクトルのエネルギ蓄積作用を利用して例えば約６５０Ｖに昇圧する機能を有する回路である。なお、電圧変換器１６は双方向機能を有し、インバータ２０，２２側からの電力を蓄電装置１２側に充電電力として供給するときには、インバータ２０，２２側の高圧を蓄電装置１２に適した電圧に降圧する作用も有する。

蓄電装置１２側の平滑コンデンサ１４と、インバータ２０，２２側の平滑コンデンサ１８は、それぞれの側における電圧、電流の変動を抑制し平滑化する機能を有する。

インバータ２０，２２は、交流電力と直流電力との間の電力変換を行う回路である。インバータ２０，２２は、車両制御装置４０の制御の下で作動する複数のスイッチング素子を含んで構成される。２つのインバータ回路のうち１つは第１の回転電機（ＭＧ１）２４の作動用のＭＧ１インバータであり、もう１つは第２の回転電機（ＭＧ２）２６の作動用のＭＧ２インバータである。

第１の回転電機（ＭＧ１）２４を発電機として機能させるときには、ＭＧ１インバータは、第１の回転電機（ＭＧ１）２４からの交流３相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置側に充電電流として供給する交直変換機能を有する。また、第２の回転電機（ＭＧ２）２６の作動用のＭＧ２インバータ２２は、車両が力行のとき、蓄電装置側からの直流電力を交流３相駆動電力に変換し、第２の回転電機（ＭＧ２）２６に駆動電力として供給する直交変換機能と、車両が制動のとき、逆に第２の回転電機（ＭＧ２）２６からの交流３相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置側に充電電流として供給する交直変換機能とを有する。

上記のように、車両６の駆動源としては、エンジン２８と、蓄電装置１２とを動力源とし、第１の回転電機（ＭＧ１）２４と第２の回転電機（ＭＧ２）２６とを備える。

エンジン２８は、複数の気筒を有する内燃機関で、第１の回転電機２４と第２の回転電機２６とともに車両の駆動源を構成する。エンジン２８は、動力分配機構３０等を介して車両の駆動軸である車軸３２を駆動し、車両の走行を行わせる機能と共に、第１の回転電機２４を発電機として用いて発電を行わせ、蓄電装置１２を充電する機能を有する。

２つの回転電機２４，２６は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であって、基本的に同様の構成を有し、共に、蓄電装置１２から電力が供給されるときはモータとして機能し、エンジン２８による駆動時、あるいは車両の制動時には発電機として機能することができる３相同期型回転電機である。

２つの回転電機２４，２６の役割分担として、第１の回転電機（ＭＧ１）２４を主に発電用の回転電機、第２の回転電機（ＭＧ２）２６を走行用の回転電機とすることができる。このようにすることで、第１の回転電機（ＭＧ１）２４は、エンジン２８によって駆動されて発電機として用いられ、発電された電力をＭＧ１インバータ２０、電圧変換器１６を介して蓄電装置１２に供給するものとして用いられる。また、第２の回転電機（ＭＧ２）２６は、車両走行のために用いられ、力行時には蓄電装置１２から直流電力の供給を受けて電圧変換器１６、ＭＧ２インバータ２２を介して変換された交流電力によってモータとして機能して車両の駆動軸である車軸３２を駆動し、制動時には発電機として機能して回生エネルギを回収し、ＭＧ２インバータ２２、電圧変換器１６を介して蓄電装置１２に供給するものとできる。

動力分配機構３０は、エンジン２８と第１の回転電機２４と第２の回転電機２６との間で動力を分配する機能を有するもので、プラネタリ機構を用いることができる。図１の例では２つのプラネタリ機構が用いられている。

第１のプラネタリ機構においては、エンジン２８と第１の回転電機２４との間に第１のプラネタリ機構が設けられ、そのサンギヤ（Ｓ１）に第１の回転電機２４の出力軸が接続され、遊星歯車のキャリア（Ｃ１）にエンジン２８の出力軸が接続される。そして、リングギヤ（Ｒ１）は、次の第２のプラネタリ機構のリングギヤ（Ｒ２）と共に、車軸３２に接続される。

第２のプラネタリ機構においては、そのサンギヤ（Ｓ２）に第２の回転電機２６の出力軸が接続され、遊星歯車のキャリア（Ｃ２）は固定位置とされる。そして、上記のように、そのリングギヤ（Ｒ２）は、第１のプラネタリ機構のリングギヤ（Ｒ１）と共通接続されて、車軸３２に接続される。なお、動力分配機構３０の作用については、後に詳述する。

図１において、車両６に設けられる傾斜度センサ３４は、路面の勾配斜度に対応する車両の傾斜度θを検出する機能を有する。検出された傾斜度θは、適当な信号線で車両制御装置４０に伝送される。かかる傾斜度センサ３４として、例えば、適当な加速度計を利用することができる。

車両６に設けられるシフトポジション検出部３６は、シフトレバーのシフト位置であるシフトポジションを検出する機能を有する。特にここでは、シフトレバーが後進レンジであるＲレンジにあるか否かに関する情報を適当な信号線を介して車両制御装置４０に伝送する機能を有する。

蓄電装置１２に接続されるＳＯＣ算出部３８は、蓄電装置１２が過充電、過放電にならないように、蓄電装置１２の充電状態であるＳＯＣ値を時々刻々算出する機能を有する。具体的には、電圧変換器１６、インバータ２０，２２を介して蓄電装置１２に出入りする電力に基づいて、蓄電装置１２の充電容量に対する現在の充電量を算出する。ＳＯＣ値は、この充電容量に対する現在の充電量の比である残充電量で示すことができる。算出されたＳＯＣ値は、適当な信号線を介して車両制御装置４０に伝送される。

車両制御装置４０は、上記の各要素の作動を全体として制御する機能を有する。例えば、エンジン２８の作動を制御する機能、２つの回転電機２４，２６の作動を制御する機能、電圧変換器１６、インバータ２０，２２の作動を制御する機能、動力分配機構３０の作動を制御する機能、蓄電装置１２に対する充放電を制御する機能等を有する。

かかる車両制御装置４０は、車両の搭載に適した制御装置、例えば車載用コンピュータによって構成することができる。車両制御装置４０を１つのコンピュータで構成することもできるが、必要な処理速度が各構成要素によって異なること等を考慮し、複数のコンピュータにこれらの機能を分担させることもできる。例えば、エンジン２８の作動を制御する機能をエンジン電気制御ユニット（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：ＥＣＵ）に分担させ、２つの回転電機２４，２６の作動を制御する機能をＭＧ−ＥＣＵに分担させ、電圧変換器１６、インバータ２０，２２の作動を制御する機能をＰＣＵ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）、蓄電装置１２の充放電をバッテリＥＣＵに分担させ、これらと動力分配機構３０を含む全体を統合ＥＣＵで制御する等の構成とすることもできる。

図１において、車両制御装置４０は、これらの機能のうち、特に、車両６が坂道後進の状態のとき駆動を十分なものとする制御機能を有する。そのために、路面の勾配斜度による車両の傾斜度θを取得する傾斜度取得処理部４２と、シフトポジションを取得するシフトポジション取得処理部４４と、蓄電装置１２の充電状態であるＳＯＣ値を取得するＳＯＣ取得処理部４６と、ＳＯＣ値が予め定めた充電開始ＳＯＣ値以下に低下するとエンジンを始動して発電用回転電機による強制充電を開始し、予め定めた充電終了ＳＯＣ値以上に上昇すると強制充電を終了する制御を行う充放電制御処理部４８と、シフトポジションが後進レンジであるＲレンジであって、傾斜度θが予め定めた傾斜度閾値θ_th以上のときに、充電開始ＳＯＣ値と充電終了ＳＯＣ値とをそれぞれ通常の場合よりも低い値に設定変更するＳＯＣ閾値変更処理部５０とを含んで構成される。

これらの機能は、ソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には、車両制御プログラムの中のＳＯＣ設定パートを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアによって実現するものとしてもよい。

上記構成の作用、特に車両制御装置４０の各機能について以下に詳細に説明する。最初に図２から図４を用いて車両６の坂道後進状態のときの様子について説明し、次に、図５，６を用いて車両６が坂道後進の状態のとき駆動を十分なものとする制御機能について説明する。

図２は、車両６が第２の回転電機２６によって坂道後進するときにおいて、ＳＯＣ値と走行持続距離との関係を説明する図である。図２の横軸はＳＯＣ値、縦軸は走行持続距離で、ここでは傾斜度をパラメータで示してある。この場合の走行持続距離とは、Ｒレンジで坂道をそのときのＳＯＣ値でどの程度持続して登坂できるかを示す走行距離である。走行持続距離Ｌ₀は車両の目標仕様で設定される。図２に示されるように、この目標仕様であるＬ₀を達成するための蓄電装置１２の残充電量であるＳＯＣ値は、傾斜度が大きくなるほど大きな値となる。

すなわち、坂道の勾配斜度が大きくなるほど、同じＳＯＣ値であれば走行持続距離は短くなり、走行持続距離を目標仕様であるＬ₀とすると、傾斜度θが大きいほど、必要なＳＯＣ値は大きな値となる。車両制御装置４０は、図２のような特性図を参照し、傾斜度θが与えられると、走行持続距離Ｌ₀を達成するために必要なＳＯＣ値を求め、現在のＳＯＣ値と比較する。

現在のＳＯＣ値がＬ₀達成に必要なＳＯＣ値よりも高ければ、そのまま第２の回転電機２６に蓄電装置１２から電力を供給して、坂道後進を第２の回転電機２６の駆動力で実行させる。逆に、現在のＳＯＣ値がＬ₀達成に必要なＳＯＣ値よりも低いときは、エンジン２８を始動させて第１の回転電機２４によって発電された電力を蓄電装置１２に供給し、必要なＳＯＣ値まで残充電量を高めることを実行させる。

図３は、坂道後進の際にエンジン始動による影響を説明する図である。図３の横軸は路面４の勾配斜度で、実際には車両６の傾斜度センサ３４の検出値である傾斜度θと同じものである。縦軸は車軸３２において坂道を登坂するときに必要な駆動力がとられている。図３において、破線は、車両６が坂道で停車時の状態から登坂を行なうときに必要な発進時登坂必要駆動力６０である。実線は、車両６が坂道ですでに登坂中で、その登坂動作状態を維持して登坂を続けるときに必要な航続時登坂必要駆動力６２である。図３に示されるように、同じθであれば、発進時登坂必要駆動力６０の方が航続時登坂必要駆動力６２
よりも大きくなる。

第２の回転電機２６の駆動力の設定は、図２で説明した走行持続距離Ｌ₀の目標仕様と、そのときの傾斜度θ₀とを参照し、第２の回転電機２６の駆動力のみでこの目標を達成できるように行なわれる。すなわち、図３において、θ＝θ₀としたときの発進時登坂必要駆動力６０を満たすように、第２の回転電機２６の駆動力が設定される。図３では、枠でＭＧ２として、そのときの駆動力が示されている。このときの前提は、蓄電装置１２から十分な電力供給が第２の回転電機２６に対し行なわれていることである。

ところで、図２において、この傾斜度θ₀と走行持続距離Ｌ₀を達成するために必要なＳＯＣ値であるＳＯＣ（θ₀)よりも蓄電装置１２の現在のＳＯＣ値が低いと、上記のようにエンジン２８が始動する。したがって、車軸３２には、第２の回転電機２６による駆動力と、エンジン２８の駆動力が第１のプラネタリ機構によってリング（Ｒ１）に分配される駆動力とが出力される。

そのとき、図１の構成の動力分配機構３０においては、エンジン２８によってリング（Ｒ１）に分配される駆動力が、第２の回転電機２６によってリング（Ｒ２）に出力される駆動力を低下させるように作用する。図３では、枠で、ＭＧ２・エンジンとして、その駆動力が示されているが、先ほどの枠のＭＧ２の駆動力よりも低い値となることが示されている。

図４はその様子について、共線図を用いて説明する図である。図４の上段は、エンジン２８が作動していない状態で、第２の回転電機２６の駆動力のみで車軸３２が駆動されているときの共線図であり、下段は、上段の状態においてさらにエンジン２８が始動して第１の回転電機２４を発電するときの共線図である。共線図は縦軸に回転数をとり、横軸に動力分配機構３０の各要素をそれぞれの歯車の歯数比に応じた間隔で配置したものである。

図４では、第１のプラネタリ機構のサンギヤ（Ｓ１）、キャリア（Ｃ２）、リング（Ｒ１）と、第２のプラネタリ機構のリング（Ｒ２）、キャリア（Ｃ２）、サンギヤ（Ｓ２）がこの順序で横軸上に配置されていることが示されている。そして上記のように、Ｒ１とＲ２とは共通として車軸３２に接続される。車軸３２側の共通軸はプロペラシャフト（Ｐ）と呼ばれるので、図４では、Ｐ＝Ｒ１＝Ｒ２としてそのことが示されている。

なお、図４は模式図であって、実際の歯数比で各要素が横軸上に配置されているものではない。よく知られているように、このような共線図において、複数の要素の間の回転数の関係は、それらの要素の回転数の位置を結んだときに直線となる。

図４の上段は、エンジン２８が始動していない状態であるときの共線図である。ここでは、第２のプラネタリ機構においてキャリア（Ｃ２）が固定位置であるので、サンギヤ（Ｓ２）の第２の回転電機２６の回転数と、リング（Ｒ２）における回転数との関係は、キャリア（Ｃ２）の回転数＝０として、サンギヤ（Ｓ２）、キャリア（Ｃ２）、リング（Ｒ２）とが一直線となる関係となる。

したがって、車軸３２と接続されるプロペラシャフト（Ｐ）の駆動力に相当するトルクは、サンギヤ（Ｓ２）における第２の回転電機２６のトルクＴ_MG2と、第のプラネタリ機構における歯数比とから計算され、図４ではこれをＴ_R（ＭＧ２）として示してある。このＴ_R（ＭＧ２）に対応する駆動力が、プロペラシャフト（Ｐ）の出力として車軸３２に伝達されることになる。

図４の下段は、図２で説明したように、その傾斜度θ₀では目標とする走行持続距離Ｌ₀を達成できないとして、エンジン２８が始動されて第１の回転電機２４が駆動される場合の共線図である。ここでは、エンジン２８の出力するトルクＴ_Eが、第１のプラネタリ機構の歯数比に応じて、サンギヤ（Ｓ１）の第１の回転電機２４と、リング（Ｒ２）とに分配される。ここでも共線図が直線関係となるように、サンギヤ（Ｓ１）においては、分配されたトルクＴ_S（Ｅ）に対応する発電トルクＴ_MG1が発生するように第１の回転電機２４の作動が制御される。

図４の下段において示されるように、リング（Ｒ１）に分配されるトルクＴ_R（Ｅ）は、先ほどのリング（Ｒ２）に出力されるトルクＴ_R（ＭＧ２）と方向が逆になる。このことから、リング（Ｒ１）とリング（Ｒ２）を共通に接続するプロペラシャフト（Ｐ）におけるトルクは、先ほどのトルクＴ_R（ＭＧ２）よりも小さな値となる。すなわち、エンジン２８を第１の回転電機２４の発電のために始動すると、始動しないときのプロペラシャフト（Ｐ）に出力されるトルクよりも小さなトルクしか出力されないことになる。つまり、車軸３２における駆動力が低下することになる。

以上で、車両６の坂道後進状態のときの様子、特に第１の回転電機２４の発電のためにエンジン２８を始動すると、車軸３２における駆動力が低下することについて説明したので、次に、図５，６を用いて車両６が坂道後進の状態のとき駆動を十分なものとする制御機能について説明する。

図５は、坂道後進を含めて、車両制御の全体の手順を示すフローチャートである。各手順は、車両制御プログラムのＳＯＣ設定パートの各処理手順に対応する。

はじめに、シフトポジションＳＰと、車両６の傾斜度θと、ＳＯＣ値とを取得する（Ｓ１０）。この工程は、車両制御装置４０のシフトポジション取得処理部４４、傾斜度取得処理部４２、ＳＯＣ取得処理部４６の機能によって実行される。具体的には、シフトポジション検出部３６、傾斜度センサ３４、ＳＯＣ算出部３８から伝送される各データをそれぞれ取得する。

取得されたシフトポジションＳＰのデータについて、Ｒレンジであるか否かが判断される（Ｓ１２）。Ｒレンジは車両６が後進するときにユーザによって設定されるシフトポジションである。Ｓ１２の判断が肯定されないときはＳ１０に戻り、適当なサンプリングタイムをおいて再びシフトポジションＳＰが取得される。

Ｓ１２において判断が肯定されると、傾斜度θが予め定めた傾斜度閾値θ_thか否かが判断される（Ｓ１４）。傾斜度閾値θ_thは車両６の仕様等から設定される。例えば、θ_thを１０度から１５度程度とすることができる。

Ｓ１４で判断が否定されるときは、通常の後進状態と判断され、強制充電に関するＳＯＣ閾値が通常の範囲として設定されたものが用いられる（Ｓ１６）。強制充電に関するＳＯＣ閾値とは、充電開始閾値と、充電終了閾値とがある。充電開始閾値とは、ＳＯＣ値が予め定めた充電開始ＳＯＣ値以下に低下するとエンジン２８を始動して発電用回転電機による強制充電を開始するときの充電開始ＳＯＣ値のことである。充電終了閾値とは、ＳＯＣ値が予め定めた充電終了ＳＯＣ値以上に上昇すると強制充電を終了するときの充電終了ＳＯＣ値のことである。

強制充電に関する閾値を通常範囲に設定されたものを用いるとは、通常走行、つまり、前進走行等を含め、車両６において予め標準的に設定されている充電開始閾値と充電終了閾値とを用いる意味である。ＳＯＣ閾値の通常範囲としては、例えば、充電開始閾値を４０％、充電終了閾値を５０％等とすることができる。勿論、車両６の仕様等で、これ以外の範囲をＳＯＣ閾値の通常範囲としてもよい。

Ｓ１４で判断が肯定されると、傾斜度がきつい後進状態であるので、強制充電に関するＳＯＣ閾値が通常範囲よりも低い低下範囲に設定される（Ｓ１８）。この設定は、Ｓ１４で判断が肯定されたときにＳＯＣ閾値の範囲が変更されるもので、例外的で一時的なものである。この工程は、車両制御装置４０のＳＯＣ閾値変更処理部５０の機能によって実行される。

図６に、このＳＯＣ閾値の範囲の変更の様子を示す。図６において（ａ）は通常状態にけるＳＯＣ閾値で、斜線を付した範囲が通常範囲に相当する。ここでは、上記のように充電開始閾値を４０％、充電終了閾値を５０％としてある。（ｂ）は、Ｓ１４で判断が肯定されてＳ１８において変更されたＳＯＣ閾値で、斜線を付した範囲が低下範囲である。ここでは、低下範囲として、通常範囲を５％低下させた例が示されている。すなわち、充電開始閾値が３５％、充電終了閾値が４５％として示されている。

勿論、これ以外の設定によって低下範囲を定めてもよい。例えば、充電開始閾値を通常の場合より１０％低下させてもよく、充電終了閾値を通常の場合と同じとしてもよい。好ましくは、充電開始閾値と充電終了閾値との間の値を通常範囲の場合と同じとして、全体を適当に低下させることがよい。これによって、坂道後進において、エンジン２８の始動による車軸３２における駆動力の低下を遅らせて目標の走行持続距離を達成することができると共に、強制充電が開始しても通常と同じ％だけの追加充電を行ったときに充電を終了させることができ、燃費向上に寄与できる。

再び図５に戻り、Ｓ１６，Ｓ１８によっていずれかの範囲でＳＯＣ閾値が設定されると、現在のＳＯＣ値がその設定されたＳＯＣ閾値と比較される。まず、現在のＳＯＣ値が充電開始のＳＯＣ閾値未満であるか否かが判断される（Ｓ２０）。判断が肯定されると強制充電が開始される（Ｓ２２）。具体的には、エンジン２８が始動し、第１の回転電機２４が発電開始する。

Ｓ２０で判断が否定されると、次に現在のＳＯＣ値が充電終了のＳＯＣ閾値を超えるか否かが判断される（Ｓ２４）。判断が肯定されると強制充電が終了される（Ｓ２６）。具体的には、エンジン２８が停止し、第１の回転電機２４の発電が終了する。判断が否定されるときは、第１の回転電機２４がエンジン２８によって駆動されて発電し、蓄電装置１２がちょうど充電中であるときである。

このようにして、設定されたＳＯＣ閾値と現在のＳＯＣ値とが比較されて、蓄電装置１２に関する充放電が制御される。これらの工程は、ＳＯＣ算出部３８によって算出された現在のＳＯＣ値に基づいて、車両制御装置４０の充放電制御処理部４８の機能によって実行される。

したがって、上記構成によって、車両６が坂道後進の状態で、坂道が予め定めた勾配斜度以上であるときは、ＳＯＣ閾値を通常のものより低めに設定されることで、エンジン２８の始動による車軸３２における駆動力の低下を遅らせて、坂道後進走行において目標の走行持続距離を達成することができる。

本発明に係る車両制御装置は、エンジンと回転電機とを搭載する車両の駆動制御に利用できる。

４路面、６車両、８車両制御システム、１０駆動ブロック、１２蓄電装置、１４，１８平滑コンデンサ、１６電圧変換器、２０，２２インバータ、２４，２６回転電機、２８エンジン、３０動力分配機構、３２車軸、３４傾斜度センサ、３６シフトポジション検出部、３８ＳＯＣ算出部、４０車両制御装置、４２傾斜度取得処理部、４４シフトポジション取得処理部、４６ＳＯＣ取得処理部、４８充放電制御処理部、５０閾値変更処理部、６０発進時登坂必要駆動力、６２航続時登坂必要駆動力。

Claims

エンジンと発電用回転電機と走行用回転電機の間で動力分配を行なう車両の車両制御装置であって、
シフトポジションを取得するシフトポジション取得手段と、
回転電機用蓄電装置の充電状態であるＳＯＣ値を取得するＳＯＣ取得手段と、
ＳＯＣ値が予め定めた充電開始ＳＯＣ値以下に低下するとエンジンを始動して発電用回転電機による強制充電を開始し、予め定めた充電終了ＳＯＣ値以上に上昇すると強制充電を終了する制御を行う充放電制御部と、
路面の勾配斜度による車両の傾斜度を取得する傾斜度取得手段と、
シフトポジションが後進レンジであって、傾斜度が予め定めた傾斜度閾値以上のときに、充電開始ＳＯＣ値を通常の場合よりも低い値に設定変更する変更手段と、
を備えることを特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
変更手段は、さらに、充電終了ＳＯＣ値を通常の場合よりも低い値に設定変更することを特徴とする車両制御装置。