JP7545839B2 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関と電動モータとを有するハイブリッド駆動装置に関する。

従来、運転者によるアクセル操作が無くても、制御部が走行中に自動的に車速を調整する自動車速モード（例えばクルーズコントロールモード）を備えた電動車両がある。特許文献１には、自動車速モードの走行中に走行用バッテリの充放電バランスを維持する制御について記載されている。

特開２０００－１７５３０６号公報

自動車速モードにおいては、要求トルクが激しく変化するような走行状態になることが少ない。したがって、燃費又は電費を向上する高効率な走行を期待できる。しかしながら、従来の自動車速モードの走行システムでは、効率の点で改善の余地がある。

本発明は、自動的に車速が調整される自動車速モードにおいて走行の高効率化を図りやすいハイブリッド駆動装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、
回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のエンジン動作領域で動作する内燃機関と、
回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のモータ動作領域で動作する電動モータと、
前記電動モータに供給される電力を蓄える走行用バッテリと、
前記内燃機関及び前記電動モータから送られる合計の動力を変速比を変えて駆動輪に伝達可能な変速機と、
前記内燃機関の回転速度、前記電動モータの回転速度、前記変速機の変速比を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記任意のエンジン動作領域の中から１つ又は複数の特定エンジン動作領域を設定し、
前記任意のモータ動作領域の中から正のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域と負のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域とを含んだ複数の特定モータ動作領域を設定し、かつ、
車速を自動で調整する自動車速モードの際、目標車速と車速との差、並びに、前記走行用バッテリの充電残量に基づいて、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の複数の組み合わせの中から１つの組み合わせを選択し、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を選択された１つの組み合わせに切り替えていくことを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項２記載の発明は、
回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のエンジン動作領域で動作する内燃機関と、
回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のモータ動作領域で動作する電動モータと、
前記電動モータに供給される電力を蓄える走行用バッテリと、
前記内燃機関及び前記電動モータから送られる合計の動力を変速比を変えて駆動輪に伝達可能な変速機と、
前記内燃機関の回転速度、前記電動モータの回転速度、前記変速機の変速比を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記任意のエンジン動作領域の中から１つ又は複数の特定エンジン動作領域を設定し、
前記任意のモータ動作領域の中から正のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域と負のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域とを含んだ複数の特定モータ動作領域を設定し、
車速を自動で調整する自動車速モードの際、前記走行用バッテリの充電残量に基づいて、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の複数の組み合わせの中から１つの組み合わせを選択し、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を選択された１つの組み合わせに切り替えていき、かつ、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の組合せの切り替えにより実現できない前記充電残量の上昇抑止と車速の下降要求とが生じた場合に、走行モードを別のモードに切り替えることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項３記載の発明は、
回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のエンジン動作領域で動作する内燃機関と、
回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のモータ動作領域で動作する電動モータと、
前記電動モータに供給される電力を蓄える走行用バッテリと、
前記内燃機関及び前記電動モータから送られる合計の動力を変速比を変えて駆動輪に伝達可能な変速機と、
前記内燃機関の回転速度、前記電動モータの回転速度、前記変速機の変速比を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記任意のエンジン動作領域の中から１つ又は複数の特定エンジン動作領域を設定し、
前記任意のモータ動作領域の中から正のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域と負のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域とを含んだ複数の特定モータ動作領域を設定し、
車速を自動で調整する自動車速モードの際、前記走行用バッテリの充電残量に基づいて、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の複数の組み合わせの中から１つの組み合わせを選択し、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を選択された１つの組み合わせに切り替えていき、かつ、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の組合せの切り替えにより実現できない前記充電残量の低下の抑止と車速の上昇要求とが生じた場合に、走行モードを別のモードに切り替えることを特徴とするハイブリッド駆動装置である。

請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置おいて、
前記１つ又は複数の特定エンジン動作領域には、前記内燃機関の効率が、前記内燃機関の最大効率の７５％以上の領域が含まれ、
前記複数の特定モータ動作領域には、前記電動モータの効率が、前記電動モータの最大効率の７５％以上の領域が含まれることを特とする。

本発明によれば、制御部は、１つの又は複数の特定エンジン動作領域と、正のトルク領域及び負のトルク領域を含む複数の特定モータ動作領域とを設定し、自動車速モードの際に、上記の特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との複数の組み合わせの中から、車速と走行用バッテリの充電残量とに応じて、１つの組み合わせを選択し、内燃機関及び電動モータの動作領域を選択された特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域とに切替えていく。したがって、自動車速モードの走行中、内燃機関は特定エンジン動作領域で動作し、電動モータは特定モータ動作領域で動作することとなり、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域とを効率の良いところに設定することで、高効率な走行を実現できる。

さらに、本発明によれば、複数の特定モータ動作領域には、正のトルク領域に含まれるモータ動作領域と負のトルク領域に含まれるモータ動作領域とが含まれ、制御部は、走行用バッテリの充電残量に応じて、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との組み合わせを選択する。よって、走行用バッテリの充電残量が長い期間過不足が生じないような切替えが可能となり、高効率な走行を実現する自動車速モードを長く継続することができる。したがって、電動車両の燃費又は電費をより向上できる。

本発明の実施形態の電動車両及びハイブリッド駆動装置を示すブロック図である。 エンジンの特性グラフ（Ａ）と走行モータの特性グラフ（Ｂ）である。 エコ自動車速モードで走行制御部が実行する第１の車速調整処理の手順を示すフローチャートである。 エコ自動車速モードで走行制御部が実行する第２の車速調整処理の手順を示すフローチャートの一部である。 エコ自動車速モードで走行制御部が実行する第２の車速調整処理の手順を示すフローチャートの一部である。 エコ自動車速モードの走行例１を説明するタイムチャートである。 エコ自動車速モードの走行例２を説明するタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態の電動車両及びハイブリッド駆動装置を示すブロック図である。本実施形態の電動車両１は、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）であり、駆動輪２と、駆動輪２に動力を出力するエンジン３及び走行モータ５と、エンジン３を駆動するための補機４と、走行モータ５を駆動するインバータ６と、走行モータ５に供給される電力を蓄積する走行用バッテリ７と、エンジン３及び走行モータ５の動力を変速して駆動輪２へ伝達する変速機８と、車速を検出する車速センサ１１と、周囲の車両を検出するカメラ、レーダー又はソナーなどの周囲センサ１２と、走行の制御を行う走行制御部３１とを備える。

エンジン３は内燃機関であり、走行モータ５は電動モータである。走行モータ５は力行運転と回生運転とが可能であり、回生運転時には動力を電力に変換し、インバータ６を介して走行用バッテリ７を充電する。走行用バッテリ７のＳＯＣ（State of Charge：充電残量）の情報は走行制御部３１へ送られる。変速機８は、変速比を制御により変更できる無段階変速機である。走行制御部３１は、本発明に係る制御部の一例に相当する。

電動車両１は、さらに、運転者から運転操作を受ける運転操作部２１と、運転者から走行モードの切替え操作を受けるモード切替スイッチ２２と、運転者により自動車速モードの目標速度を入力可能な目標車速設定操作部２３とを備える。運転操作部２１には、アクセル操作部、ブレーキ操作部及び操舵ハンドルが含まれる。

上記の構成のうち、エンジン３、補機４、走行モータ５、インバータ６、走行用バッテリ７、変速機８、車速センサ１１、周囲センサ１２、モード切替スイッチ２２、目標車速設定操作部２３及び走行制御部３１が、本実施形態のハイブリッド駆動装置１Ａに相当する。

走行制御部３１は、１つのＥＣＵ（Electronic Control Unit）又は互いに連携して動作する複数のＥＣＵを含み、補機４、インバータ６及び変速機８を制御する。車速センサ１１が検出した車速値と、周囲センサ１２が検出した周囲の車両の検出情報とは、走行制御部３１へ入力される。

通常の走行モードの際、アクセル操作部及びブレーキ操作部の操作量の信号を含んだ運転操作信号は走行制御部３１へ送られる。走行制御部３１は、上記の操作量に応じた加速トルク又は減速トルクが生じるように補機４及びインバータ６を動作させる。このような走行制御部３１の制御によって運転操作に応じた走行が実現される。

電動車両１で選択可能な走行モードには、通常の走行モードに加え、自動的に車速が調整される自動車速モードが含まれる。自動車速モードでは、走行制御部３１に目標車速が設定され、運転者がアクセル操作部及びブレーキ操作部を操作することなく、車速が目標車速に調整される。目標車速は、目標車速設定操作部２３を介して運転者が設定する場合と、前走車に追従するように走行制御部３１が設定する場合と、これらの設定が複合される場合とがある。走行制御部３１は、周囲センサ１２の情報から前走車の速度を推測できる。また、目標車速は、空いている高速道路の走行の際などに、例えば６０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈなどと、幅を持って設定されることもある。

＜エンジン及び走行モータの動作特性＞
図２（Ａ）は、エンジンの特性グラフを示す。この特性グラフにおいて、実線は効率値を表わす特性線であり、一点鎖線はパワーを示す特性線である。エンジン３は、トルクと回転速度との２つのパラメータによって定められる任意の動作領域（当該特性グラフ上の任意な領域）で動作する。なお、任意の動作領域には、トルクがゼロで回転速度がゼロである停止の領域も含まれるものとする。エンジン３は、補機４の状態（スロットル開度、燃料噴射量、点火タイミング等）と、エンジン３に作用する負荷とを変化させることで、いずれの動作領域で動作させるか制御することができる。エンジン３の負荷には、駆動輪２から作用される負荷と、走行モータ５から作用される負荷とが含まれる。走行モータ５が回生運転されるとき走行モータ５から作用される負荷は正値となり、走行モータ５が力行運転されるときには走行モータ５から作用される負荷は負値となる。よって、エンジン３の負荷は、走行モータ５の運転状態と、変速機８の変速比を制御することで、任意の値に制御することができる。したがって、走行制御部３１は、エンジン３を所定の動作領域で駆動させることができる。

エンジン３の動作領域には、効率（熱効率）が高い領域と、効率が低い領域とが含まれる。図２（Ａ）の特性グラフでは、実線の特性線で結ばれる一連の動作点の効率が同一であることが示される。周回する特性線の中央の領域Ｐ１が効率が最も高い動作領域である。

図２（Ｂ）は、走行モータの特性グラフである。この特性グラフにおいて特性線は効率値を表わす。走行モータ５は、トルクと回転速度との２つのパラメータによって定められる任意の動作領域（当該特性グラフ上の任意な領域）で動作する。正トルクの領域は力行運転の領域であり、負トルクの領域は回生運転の領域である。なお、任意の動作領域には、トルクがゼロで回転速度が任意の停止の領域が含まれるものとする。走行モータ５は、インバータ６の動作と走行モータ５に作用する負荷とを変化させることで、いずれの動作領域で動作させるか制御することができる。走行モータ５に作用する負荷は、変速機８の変速比の変更と、エンジン３の出力トルクを変更することで、任意の値に制御することができる。したがって、走行制御部３１は、走行モータ５を所定の動作領域で駆動させることができる。

走行モータ５の動作領域には、効率（エネルギー効率）が高い領域と、効率が低い領域とが含まれる。図２（Ｂ）の特性グラフでは、特性線で結ばれる一連の動作点の効率が同一であることが示される。周回する特性線の中央の領域Ｐ１１、Ｐ１２が効率が最も高い動作領域である。領域Ｐ１３はモータトルクがゼロの動作領域であり、インバータ６のゼロトルク動作により実現される。

＜自動車速モード＞
本実施形態において自動車速モードは、燃費又は電費をより低減できるエコモードと（以下、「エコ自動車速モード」とも呼ぶ）、エコモードの処理を行わない通常モード（以下、「通常自動車速モード」とも呼ぶ）とを含む。エコ自動車速モードにおいて、走行制御部３１は、エンジン３の動作領域及び走行モータ５の動作領域を、予め設定された特定エンジン動作領域、並びに、予め定められた特定モータ動作領域になるように制限して、エンジン３及び走行モータ５を駆動する。エコ自動車速モードが、本発明に係る自動車速モードの一例に相当する。

予め設定された特定エンジン動作領域には、効率が最も高い１つの動作領域Ｐ１（図２（Ａ））が含まれる。当該特定エンジン動作領域Ｐ１は、例えばトルクが１００［Ｎｍ］で回転速度が所定値の領域である。なお、特定エンジン動作領域の設定パターンは、上記の例に限らない。例えば効率が高い領域（例えば最高効率の７５％以上の領域）で、トルク又は回転速度が異なる複数の動作領域が、特定エンジン動作領域として設定されてもよい。また、特定エンジン動作領域には、トルクゼロで回転速度ゼロの停止の領域が含まれてもよい。複数の特定エンジン動作領域が設定される場合、複数の特定エンジン動作領域は互いに離散した領域であってよい。

特定モータ動作領域には、図２（Ｂ）に示すように、正トルクの領域で効率が最も高い動作領域Ｐ１１と、負トルクの領域で効率が最も高い動作領域Ｐ１２と、トルクゼロで回転速度が任意の動作領域Ｐ１３とが含まれる。一方の特定モータ動作領域Ｐ１１は、例えばトルクが３０［Ｎｍ］で回転速度が所定値の領域である。もう一方の特定モータ動作領域Ｐ１２は、例えばトルクが－３０［Ｎｍ］で回転速度が所定値の領域である。なお、特定モータ動作領域の設定パターンは、上記の例に限られない。例えば効率が高い領域（例えば最高効率の７５％以上の領域）で、トルク又は回転速度が異なるより多くの動作領域が、特定モータ動作領域として設定されてもよい。複数の特定モータ動作領域は、互いに離散した動作領域である。

エコ自動車速モードの際、走行制御部３１は、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との複数の組み合わせのうち、何れかの組み合わせを選択する。上記の例では、次の組合せ表に示すように、第１組合せから第３組合せが存在し、走行制御部３１は、第１組合せ～第３組合せの中から、１つの組み合わせを選択する。

１つの組合せか選択されたら、走行制御部３１は、選択された組み合わせの動作領域でエンジン３及び走行モータ５を駆動する。さらに、走行制御部３１は、走行用バッテリ７のＳＯＣと車速とに応じて、選択する組合せを切り替えることで、走行用バッテリ７のＳＯＣに過不足が生じないようにＳＯＣのバランスを図りつつ、車速の調整を行う。

＜第１の車速調整処理＞
図３は、エコ自動車速モードの際に走行制御部により実行される第１の車速調整処理を示すフローチャートである。第１の車速調整処理は、例えば空いている高速道路の走行時など、幅広の目標車速が設定される場合に実行される。

幅広の目標車速の設定でエコ自動車速モードへ走行モードが切り替えられると、走行制御部３１は、第１の車速調整処理を開始する。第１の車速調整処理が開始されると、まず、走行制御部３１は、目標車速の最高値及び最低値の読み込みと、エンジン３と走行モータ５の動作領域の初期の選択とを含む初期化処理を行う（ステップＳ１）。初期化処理において初期に選択される動作領域は、例えば走行用バッテリ７のＳＯＣが５０％以上の場合には放電が行われる第２組合せの動作領域とされ、ＳＯＣが５０％未満の場合には充電が行われる第３組合せの動作領域とされる。

初期化処理を行ったら、走行制御部３１は、走行用バッテリ７のＳＯＣが上閾値を越えたか（ステップＳ２）、あるいは、下閾値を下回ったか（ステップＳ３）、現在の車速が目標車速の最高値を越えたか（ステップＳ４）、あるいは、最低値を下回ったか（ステップＳ５）、目標車速の更新が有るか（ステップＳ６）の判別処理を行う。ＳＯＣの上閾値はＳＯＣの上限値よりも低い値が設定され、ＳＯＣの下閾値はＳＯＣの下限地よりも高い値が設定される。

そして、ステップＳ２でＳＯＣが上閾値を越えたと判別されたら、走行制御部３１は、エンジン３と走行モータ５の動作領域を放電が行われる第２組合せの動作領域に切り替える（ステップＳ８）。また、ステップＳ３でＳＯＣが下閾値を下回ったと判別されたら、走行制御部３１は、エンジン３と走行モータ５の動作領域を充電が行われる第３組合せの動作領域に切り替える（ステップＳ９）。このような制御により、ＳＯＣは下閾値と上閾値との間に維持することができる。

また、ステップＳ２からＳ６の判別の結果が全てＮＯである場合、あるいは、ステップＳ８、Ｓ９で動作領域の選択の切り替えがあった場合には、走行制御部３１は、現在選択されている動作領域でエンジン３と走行モータ５が動作するように補機４とインバータ６とを制御する（ステップＳ７）。そして、走行制御部３１は、処理をステップＳ２からの判別処理に戻す。

一方、ステップＳ４で車速が目標車速の最高値を越えたと判別されるか、ステップＳ５で車速が目標車速の最低値を下回ったと判別されるか、あるいは、ステップＳ６で目標車速の更新があると判別されたら、走行制御部３１は、走行モードを通常自動車速モードに切り替えて（ステップＳ１０）、第１の車速調整処理を終了する。目標車速は、目標車速設定操作部２３を運転者が操作して変更することができる。また、走行制御部３１は、周囲センサ１２の検出情報に基づき、前走車がある場合に、目標車速を前走車に追従するように更新する。

上記の第１の車速調整処理により、エコ自動車速モードの走行中、走行用バッテリ７のＳＯＣに応じてエンジン３及び走行モータ５の動作領域が、放電される第２組合せの動作領域と充電される第３組合せの動作領域とに切り替えられるので、ＳＯＣを上閾値と下閾値との間で維持しつつつ、高効率な走行を実現できる。目標車速が、例えば６０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈなどと幅広な場合には、ステップＳ８、Ｓ９でＳＯＣに基づく動作領域の切り替えが行われても、長い期間、目標車速の範囲内で走行を継続できる。そして、前走車が現れるなどして目標車速が狭まった場合、あるいは、目標車速の最高値又は最低値に達した場合には、走行モードがエコ自動車速モードから他のモードに切り替えられることで、電動車両１はそれらの状況に対応して走行を継続することができる。

＜第２の車速調整処理＞
図４及び図５は、エコ自動車速モードで走行制御部により実行される第２の車速調整処理を示すフローチャートである。第２の車速調整処理は、エコ自動車速モードにおいて１点又は狭い幅で目標車速が設定されている場合に実行される。

第２の車速調整処理では、ＳＯＣの調整のためにＳＯＣの上閾値、下閾値、高ＳＯＣ帯及び低ＳＯＣ帯が、予め導入される。ＳＯＣの上閾値にはＳＯＣの上限値よりも低い値が設定され、ＳＯＣの下閾値にはＳＯＣの下限値よりも高い値が設定される。高ＳＯＣ帯とは上閾値からヒステリシス分低い値から高い方の領域を意味し、一例を挙げれば、ＳＯＣの上閾値が８０％、高ＳＯＣ帯が７５％～１００％である。低ＳＯＣ帯とは下閾値からヒステリシス分高い値から低い方の領域を意味し、一例を挙げれば、ＳＯＣの下閾値が２０％、低ＳＯＣ帯が０％～２５％などである。

エコ自動車速モードに移行して第２の車速調整処理が開始されると、まず、走行制御部３１は、目標車速に許容誤差を加算した上車速閾値と下車速閾値との設定、並びに、エンジン３及び走行モータ５の初期の動作領域として第１組合せを選択するなどの初期化処理を行う（ステップＳ２１）。

初期化処理を行ったら、走行制御部３１は、走行用バッテリ７のＳＯＣが上閾値を越えたか（ステップＳ２２）、あるいは、下閾値を下回ったか（ステップＳ２３）、現在の車速が上車速閾値より高いか（ステップＳ２４）、あるいは、下車速閾値より低いか（ステップＳ２５）を判別する。ここで、閾値を超える又は閾値を下回るとは、値が閾値をまたいで閾値より高くなること、あるいは値が閾値をまたいで閾値より低くなることを意味する。すなわち、ステップＳ２２の判別では、所定の制御サイクル前のＳＯＣが上限値以下で、現サイクルのＳＯＣが上限値より高い値である場合に、ＳＯＣが上限値を越えたと判別される。ステップＳ２３の判別では、所定の制御サイクル前のＳＯＣが下限値以上で、現サイクルのＳＯＣが下限値より低い値で有る場合に、ＳＯＣが下限値を下回ったと判別される。

さらに、走行制御部３１は、ステップＳ２４でＹＥＳと判別したら、走行用バッテリ７のＳＯＣが上閾値を越えた後に高ＳＯＣ帯に位置しているか（ステップＳ２６）、さらに、車速が上車速閾値よりも高い方に所定幅以上乖離したか（ステップＳ２７）を判別する。

また、走行制御部３１は、ステップＳ２５でＹＥＳと判別したら、走行用バッテリ７のＳＯＣが下閾値を下回った後に低ＳＯＣ帯に位置したままか（ステップＳ２８）、あるいは、車速が下車速閾値よりも低い方に所定幅以上乖離したか（ステップＳ２９）を判別する。

そして、走行制御部３１は、上記の判別の結果に基づく分岐処理を実行する。すなわち、ステップＳ２２でＹＥＳと判別したら、ＳＯＣが高い状態なので、走行制御部３１は、エンジン３及び走行モータ５の動作領域として第２組合せの動作領域を選択する（ステップＳ３１）。また、ステップＳ２３でＹＥＳと判別したら、ＳＯＣが低い状態なので、走行制御部３１は、エンジン３及び走行モータ５の動作領域として第３組合せの動作領域を選択する（ステップＳ３２）。

また、ステップＳ２４でＹＥＳ、ステップＳ２６でＮＯと判別したら、ＳＯＣが中庸で、車速が高い状態なので、走行制御部３１は、エンジン３及び走行モータ５の動作領域として第３組合せの動作領域を選択する（ステップＳ３３）。また、ステップＳ２５でＹＥＳ、ステップＳ２８でＮＯと判別したら、ＳＯＣが中庸で、車速が低い状態なので、走行制御部３１は、エンジン３及び走行モータ５の動作領域として第２組合せの動作領域を選択する（ステップＳ３６）。

さらに、ステップＳ２４でＹＥＳ、ステップＳ２６でＹＥＳ、ステップＳ２７でＮＯと判別したら、ＳＯＣが高く、車速が高い状態なので、走行制御部３１は、エンジン３及び走行モータ５の動作領域として第１組合せの動作領域を選択する（ステップＳ３４）。また、ステップＳ２５でＹＥＳ、ステップＳ２８でＹＥＳ、ステップＳ２９でＮＯと判別したら、ＳＯＣが低く、車速が低い状態なので、走行制御部３１は、エンジン３及び走行モータ５の動作領域として第１組合せの動作領域を選択する（ステップＳ３７）。

さらに、ステップＳ２４でＹＥＳ、ステップＳ２６でＹＥＳ、ステップＳ２７でＹＥＳと判別したら、ＳＯＣが高く、車速が早い状態で、車速が下がらない状況を意味するので、走行制御部３１は、走行モードを通常の自動車速モード又は通常の走行モードに切り替えて（ステップＳ３５）、第２車速調整処理を終了する。また、ステップＳ２５でＹＥＳ、ステップＳ２８でＹＥＳ、ステップＳ２９でＹＥＳと判別したら、ＳＯＣが低く、車速が低い状態で、車速が上がらない状況を意味するので、走行制御部３１は、走行モードを通常の自動車速モード又は通常の走行モードに切り替えて（ステップＳ３８）、第２車速調整処理を終了する。

走行制御部３１は、ステップＳ２２～Ｓ２５の判別の結果が全てＮＯである場合、あるいは、いずれの判別処理でＹＥＳと判別されてエンジン３及び走行モータ５の動作領域を切り替えると、現在選択されている動作領域でエンジン３及び走行モータ５が動作するように補機４及びインバータ６を制御する（ステップＳ４１）。続いて、走行制御部３１は、目標車速の更新が有るか判別処理を行い（ステップＳ４２）、更新が有れば、更新された目標車速に合わせて上車速閾値と下車速閾値とを更新し（ステップＳ４３）、処理をステップＳ２２からの判別処理に戻す。目標車速は、目標車速設定操作部２３を運転者が操作して変更することができる。また、走行制御部３１は、周囲センサ１２の検出情報に基づき、前走車が近づいてきた場合あるいは離れていく場合に、目標車速を前走車に追従するように更新する。

第２車速調整処理により、エコ自動車速モードの走行中、走行用バッテリ７のＳＯＣと車速とに応じて、エンジン３及び走行モータ５の動作領域が、特定エンジン動作領域及び特定モータ動作領域の複数の組合せの中で切り替えられるので、ＳＯＣの過不足と車速の目標車速からの乖離とを抑制しつつ、高効率な走行を実現できる。続いて、その走行例について幾つか例示する。

＜エコ自動車速モードの走行例１＞
図６は、エコ自動車速モードの走行例１を説明するタイムチャートである動作の説明中、対応する第２車速調整処理（図４及び図５）のステップ番号を併記する。走行例１は、車速が上車速閾値より高くなったときのエンジン３及び走行モータ５の動作領域の切り替えと、走行用バッテリ７のＳＯＣが上閾値を越えたときのエンジン３及び走行モータ５の動作領域の切り替えとが繰り返されて、ＳＯＣの維持と車速の調整とが実現される例である。

例えば、当初、第２組合せの動作領域が選択されており、タイミングｔ１で、ＳＯＣが上閾値と下閾値との間にあり、車速が上車速閾値を越えると、エンジン３及び走行モータ５の動作領域が第３の組合せの動作領域に切り替えられる（ステップＳ２４、Ｓ２６、Ｓ３３）。この切替えにより、出力トルクが下がりかつ充電が行われるので、その後、車速は低下し、ＳＯＣは上昇する。そして、その後のタイミングｔ２で、車速が上車速閾値と下車速閾値との間にあるときにＳＯＣが上閾値を超えることで、エンジン３及び走行モータ５の動作領域が第２組合せの動作領域に切り替えられる（ステップＳ２２、Ｓ３１）。そして、このような動作及び処理が繰り返されて、走行が継続される。

なお、走行例の図示は省略するが、車速が下車速閾値より低くなったときのエンジン３及び走行モータ５の動作領域の切り替えと、走行用バッテリ７のＳＯＣが下閾値を下回ったときのエンジン３及び走行モータ５の動作領域の切り替えとが繰り返される場合にも、図６の走行例と類似の態様で、ＳＯＣの維持と車速の調整とが継続される走行を実現できる。

＜エコ自動車速モードの走行例２＞
図７は、エコ自動車速モードの走行例２を説明するタイムチャートである。動作の説明中、対応する第２車速調整処理（図４及び図５）のステップ番号を併記する。走行例２は、エコ自動車速モードの走行中に、車速が目標車速に対して高く、かつ、ＳＯＣも高くなったときの例を示す。

或るタイミングｔ１１において、ＳＯＣが上閾値を越えてエンジン３及び走行モータ５の動作領域が第２組合せの動作領域に切り替えられた際（ステップＳ２２、Ｓ３１）、既に車速が上車速閾値に近いと、その後、車速が上車速閾値より高くなったときに、未だ、ＳＯＣが高ＳＯＣ帯に位置する状況が生じる（タイミングｔ１２）。このような状況は、前走車の速度に追従するなどして目標車速が変わったときに生じえる。そして、このような状況では、ＳＯＣを上げずに車速を落とす必要があるため、出力トルクがやや低く、充放電がほぼゼロとなる第１組合せの動作領域に切り替えられる（ステップＳ２４、Ｓ２６、Ｓ２７、Ｓ３４）。

ここで、第１組合せの動作領域に切り替えられることで、期間Ｔ１１の実線で示すように、車速が下降していく場合がある。この場合、その後、ＳＯＣが高く、車速が低い状態となって、走行例１で示したように、ＳＯＣの維持と車速の調整とを継続できる。

一方、期間Ｔ１１の破線で示すように、第１組合せの動作領域に切り替えられた後、走行路面の勾配又は目標車速によっては、車速が下降せずに上昇していく場合がある。このようような場合、ＳＯＣの維持と車速の調整との両立が困難であるので、走行モードがエコ自動車速モードから通常の自動車速モード又は通常の走行モードへ切り替えられる（タイミングｔ１３、ステップＳ２４、Ｓ２６、Ｓ２７、Ｓ３５）。そして、走行モードが切り替わることで、その後、ＳＯＣを過大にすることなく車速を下降させることができる。

なお、走行例の図示を省略するが、車速が目標車速に対して低く、かつ、ＳＯＣも低くなったときにも、第２の車速調整処理により、図７の走行例と類似の態様で、ＳＯＣの維持と車速の調整とが困難な状況に対処することができる。

以上のように、本実施形態の電動車両１及びハイブリッド駆動装置１Ａによれば、エコ自動車速モードにおいて、走行制御部３１は、予め設定された１つの特定エンジン動作領域と、正トルク領域と負トルク領域とを含む３つの特定モータ動作領域との複数の組み合わせ（第１組合せ～第３組合せ）の中からいずれかの組み合わせを選択し、選択された組合せの動作領域でエンジン３と走行モータ５とを駆動する。したがって、エンジン３と走行モータ５とは、予め設定された特定エンジン動作領域、並びに、予め設定された特定モータ動作領域で動作することとなり、これらの動作領域を効率の高い領域に設定しておくことで、高効率な走行を実現できる。

さらに、走行制御部３１は、エコ自動車速モードにおいて、走行用バッテリ７のＳＯＣに基づいて、動作領域の組み合わせの選択を切り替える。したがって、ＳＯＣが過小又は過大になることを抑制するような、動作領域の切り替えが可能となり、エコ自動車速モードの継続時間を延ばすことができる。継続時間が長くなることで、電動車両１の燃費又は電費をより向上できる。

さらに、本実施形態の電動車両１及びハイブリッド駆動装置１Ａによれば、予め設定された特定エンジン動作領域には、エンジン３の効率が最も高い動作領域Ｐ１が含まれ、予め設定された特定モータ動作領域には、走行モータ５の効率が最も高い動作領域Ｐ１１、Ｐ１２が含まれる。このような動作領域が使用されることで、エコ自動車速モードにおける、より高効率な走行が実現される。なお、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域に、必ずしも最も高い効率の動作領域を含める必要はない。例えば、高い頻度で選択される動作領域に、最高効率の７５％以上の効率を有する動作領域を含めておくことで、エコ自動車速モードにおける効率的な走行が実現される。

さらに、本実施形態の電動車両１及びハイブリッド駆動装置１Ａによれば、エコ自動車速モードの第２の車速調整処理において、目標車速と車速との差と、走行用バッテリ７のＳＯＣとに基づいて、動作領域の組合せの選択が切り替えられる。したがって、エコ自動車速モードにおいて、ＳＯＣの過不足を抑制しつつ、目標車速近傍に車速を維持するような走行が実現される。

さらに、本実施形態の電動車両１及びハイブリッド駆動装置１Ａによれば、図７の破線に示したように、ＳＯＣが高ＳＯＣ帯に位置し、かつ、車速が上車速閾値を超えたときに、第１組合せの動作領域が選択されるが、それでも車速が下がらない場合に、すなわち、ＳＯＣの上昇抑止と車速の下降要求との両立が図れない場合に、走行制御部３１は、走行モードをエコ自動車速モードから別のモードへ切り替える。したがって、エコ自動車速モードが継続されてしまうことで、ＳＯＣが過大になったり、車速が目標車速から大幅に乖離したりすることを抑制できる。

同様に、本実施形態の電動車両１及びハイブリッド駆動装置１Ａによれば、ＳＯＣが低ＳＯＣ帯に位置し、かつ、車速が下車速閾値より低くなったときに、第１組合せの動作領域が選択されるが、それでも車速が上がらない場合、すなわち、ＳＯＣの低下の抑止と車速の上昇要求との両立が図れないときに、走行モードをエコ自動車速モードから別のモードへ切り替える。したがって、エコ自動車速モードが継続されてしまうことで、ＳＯＣが過小になったり、車速が目標車速から大幅に乖離したりすることを抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、予め設定される特定エンジン動作領域の数及び領域の位置は、様々に変更可能である。また、予め設定される特定モータ動作領域の数及び領域の位置は、少なくとも１つの正トルク領域と負トルク領域とが含まれば、様々に変更可能である。また、上記実施形態では、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との複数の組合せの中から１つの組合せを選択する方法の一例を、図３の第１の車速調整処理及び図４及び図５の第２の車速調整処理において示したが、これらの方法は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。また、上記実施形態では、ハイブリッド駆動装置１Ａが、通常自動車速モードとエコ自動車速モードとの２つの走行モードを有する例を示したが、自動的に車速を調整する走行モードとして、エコ自動車速モードのみを有していてもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 電動車両
２ 駆動輪
３ エンジン
４ 補機
５ 走行モータ
６ インバータ
７ 走行用バッテリ
８ 変速機
１１ 車速センサ
１２ 周囲センサ
２１ 運転操作部
２２ モード切替スイッチ
２３ 目標車速設定操作部
３１ 走行制御部
Ｐ１ 特定エンジン動作領域
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３ 特定モータ動作領域

Claims (4)

1. 回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のエンジン動作領域で動作する内燃機関と、
   回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のモータ動作領域で動作する電動モータと、
   前記電動モータに供給される電力を蓄える走行用バッテリと、
   前記内燃機関及び前記電動モータから送られる合計の動力を変速比を変えて駆動輪に伝達可能な変速機と、
   前記内燃機関の回転速度、前記電動モータの回転速度、前記変速機の変速比を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記任意のエンジン動作領域の中から１つ又は複数の特定エンジン動作領域を設定し、
   前記任意のモータ動作領域の中から正のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域と負のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域とを含んだ複数の特定モータ動作領域を設定し、かつ、
   車速を自動で調整する自動車速モードの際、目標車速と車速との差、並びに、前記走行用バッテリの充電残量に基づいて、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の複数の組み合わせの中から１つの組み合わせを選択し、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を選択された１つの組み合わせに切り替えていくことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のエンジン動作領域で動作する内燃機関と、
   回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のモータ動作領域で動作する電動モータと、
   前記電動モータに供給される電力を蓄える走行用バッテリと、
   前記内燃機関及び前記電動モータから送られる合計の動力を変速比を変えて駆動輪に伝達可能な変速機と、
   前記内燃機関の回転速度、前記電動モータの回転速度、前記変速機の変速比を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記任意のエンジン動作領域の中から１つ又は複数の特定エンジン動作領域を設定し、
   前記任意のモータ動作領域の中から正のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域と負のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域とを含んだ複数の特定モータ動作領域を設定し、
   車速を自動で調整する自動車速モードの際、前記走行用バッテリの充電残量に基づいて、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の複数の組み合わせの中から１つの組み合わせを選択し、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を選択された１つの組み合わせに切り替えていき、かつ、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の組合せの切り替えにより実現できない前記充電残量の上昇抑止と車速の下降要求とが生じた場合に、走行モードを別のモードに切り替えることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
3. 回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のエンジン動作領域で動作する内燃機関と、
   回転速度及びトルクの２つのパラメータによって定められる任意のモータ動作領域で動作する電動モータと、
   前記電動モータに供給される電力を蓄える走行用バッテリと、
   前記内燃機関及び前記電動モータから送られる合計の動力を変速比を変えて駆動輪に伝達可能な変速機と、
   前記内燃機関の回転速度、前記電動モータの回転速度、前記変速機の変速比を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記任意のエンジン動作領域の中から１つ又は複数の特定エンジン動作領域を設定し、
   前記任意のモータ動作領域の中から正のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域と負のトルク領域に含まれる１つ又は複数のモータ動作領域とを含んだ複数の特定モータ動作領域を設定し、
   車速を自動で調整する自動車速モードの際、前記走行用バッテリの充電残量に基づいて、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の複数の組み合わせの中から１つの組み合わせを選択し、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を選択された１つの組み合わせに切り替えていき、かつ、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の組合せの切り替えにより実現できない前記充電残量の低下の抑止と車速の上昇要求とが生じた場合に、走行モードを別のモードに切り替えることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
4. 前記１つ又は複数の特定エンジン動作領域には、前記内燃機関の効率が、前記内燃機関の最大効率の７５％以上の領域が含まれ、
   前記複数の特定モータ動作領域には、前記電動モータの効率が、前記電動モータの最大効率の７５％以上の領域が含まれることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。

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