JP2023001690A - ハイブリッド車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃費性能の向上とＡＣＣ機能における先行車への追従性を両立するハイブリッド車両の走行制御装置を提供する。【解決手段】 ハイブリッド車両（１）の走行制御装置であって、自車線に先行車がない場合は目標車速に従って定速走行し、自車線に先行車がある場合は目標車間時間に従って先行車に追従するＡＣＣ機能を有するものにおいて、追従中の先行車が加速した場合、（ｉ）エンジン走行モードまたはＨＥＶ走行モードでは、先行車の加速度に応じて決定される第１のトルク要求（Ｔ１）により加速制御を実行し、（ｉｉ）ＥＶ走行モードでは、先行車の加速度に応じて決定される第２のトルク要求（Ｔ２）により加速制御を実行するように構成され、第２のトルク要求（Ｔ２）は、第１のトルク要求よりも大きい傾きで上昇する。【選択図】 図５

Description

本発明は、ハイブリッド車両の走行制御装置に関し、さらに詳しくは、ＡＣＣ機能を有するハイブリッド車両の走行制御装置に関する。

エンジンとモータを駆動系に備えたハイブリッド車両では、エンジンの駆動力のみで走行するエンジン走行モード、モータの駆動力のみで走行するＥＶ走行モード、および、エンジンとモータの駆動力で走行するＨＥＶ走行モードを切り替えることで、状況に応じた走行性能と燃費性能が得られるような制御が求められている。

例えば、特許文献１には、車間距離制御機能を有するハイブリッド車両において、モータの制御応答性を利用して加速応答性を増し、先行車への追従性を高めるために、先行車との車間距離が短くなるほど、要求駆動力に対するモータの駆動力配分比を高くすることが開示されている。

特許第４５８１９８８号公報

ところで、フルハイブリッド車両はもちろん、モータの動力を補助的に用いるマイルドハイブリッド車両においても、低速域ではＥＶ走行モードに移行することが燃費性能の向上に有利である。すなわち、減速状態でＥＶ走行モードに移行して回生制動を行い、減速後に停止した場合にもＥＶ走行モードが維持されており、発進時にはＥＶ走行モードで発進するが、アクセルオンによりＨＥＶ走行モードに移行する。

しかし、上記のような車両やモータ出力の小さいフルハイブリッド車両において、ＡＣＣ（アダプティブクルーズコントロール）機能により先行車に追従して発進する場合、モータのみではトルクが不足し、発進直後に十分な加速度が得られず、先行車への追従性に課題があった。

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃費性能の向上とＡＣＣ機能における先行車への追従性を両立するハイブリッド車両の走行制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
エンジンとモータを駆動系に備え、
前記エンジンと前記モータの制駆動力を制御する制御システムを備えており、
前記エンジンの駆動力のみで走行するエンジン走行モードと、
前記モータの駆動力のみで走行するＥＶ走行モードと、
前記エンジンの駆動力と前記モータの駆動力とで走行するＨＥＶ走行モードと、
を選択的に実行可能なハイブリッド車両の走行制御装置であって、
自車線に先行車がない場合は目標車速に従って定速走行し、自車線に先行車がある場合は目標車間時間に従って前記先行車に追従するＡＣＣ機能を有するものにおいて、
前記ＡＣＣ機能により追従中の先行車が加速した場合、
前記エンジン走行モードまたは前記ＨＥＶ走行モードでは、前記先行車の加速度に応じて決定される第１のトルク要求により加速制御を実行し、
前記ＥＶ走行モードでは、前記先行車の加速度に応じて決定される第２のトルク要求により加速制御を実行するように構成され、
前記第２のトルク要求は、前記第１のトルク要求よりも大きい傾きで上昇することを特徴とする。

本発明に係るハイブリッド車両の走行制御装置は、上記のように、ＡＣＣ機能により追従中の先行車が加速した場合、ＥＶ走行モードでは、エンジン走行モードおよびＨＥＶ走行モードよりも大きい傾きで上昇するトルク要求により加速制御を実行するので、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに切り替わるタイミングが早まり、ＥＶ走行モードからの先行車への追従性を向上するうえで有利である。

ハイブリッド車両の制御系を示すブロック図である。 本発明第１実施形態に係る走行制御を示すフローチャートである。 本発明第２実施形態に係る走行制御を示すフローチャートである。 本発明第３実施形態に係る走行制御を示すフローチャートである。 本発明実施形態に係る走行制御における（ａ）トルクおよび（ｂ）加速度を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１において、車両１は、内燃式のエンジン２とモータ３を駆動系に備え、エンジン２の制御を行うエンジンコントローラ２０と、エンジンコントローラ２０と連携してモータ３の制御を行うＨＥＶコントローラ３０を備えたハイブリット車両である。

車両１は、モータ３として、エンジン２のクランクシャフトに直結されるかまたはベルトを介して駆動力を伝達可能なＩＳＧ（Integrated Starter Generator）を備えたマイルドハイブリット車両であり、モータ３によるエンジン２の再始動や回生発電に加えて、エンジン２の駆動力のみで走行するエンジン走行モード、エンジン２の駆動力とモータ３の駆動力とで走行するＨＥＶ走行モード、および、エンジン２を気筒休止することでモータ３の駆動力のみで走行するＥＶ走行モードで走行可能である。

車両１は、各車輪のブレーキ４の制動力を、ブレーキアクチュエータを介して制御するブレーキコントローラ４０、および、各車輪の速度を個別に検出可能な車輪速センサ１４を備え、ＡＢＳ／車両挙動安定化装置を構成するブレーキシステムを備えている。

さらに、車両１は、エンジンコントローラ２０、ＨＥＶコントローラ３０、ブレーキコントローラ４０を統括的に制御するＡＣＣコントローラ１０を備え、このＡＣＣコントローラ１０とともにＡＣＣシステムを構成する先行車検知手段１１を備えている。

先行車検知手段１１は、ミリ波レーダ、ステレオカメラ、ＬＩＤＥＲなど、自車前方の先行車や物体（障害物、構造物）の存在を検知する機能を有するとともに、先行車や障害物と自車両との相対距離を測定可能な１つまたは複数の検出手段を利用できる。相対距離の測定は所定のタイムレートで動的に実行され、単位時間当たりの相対距離変化として、自車に対する先行車の相対速度が求まり、先行車の加速度／減速度が求まる。

なお、エンジンコントローラ２０、ＨＥＶコントローラ３０、ブレーキコントローラ４０、および、ＡＣＣコントローラ１０は、何れも制御プログラムや設定データなどを格納するＲＯＭ、演算処理結果を一時記憶するＲＡＭ、演算処理を行うＣＰＵ、通信Ｉ／Ｆなどからなるマイコン（ＭＣＵ）もしくは電子制御ユニット（ＥＣＵ）で構成され、車載ネットワーク（ＣＡＮなど）を介して、先行車検知手段１１および車輪速センサ１４を含むセンサ群とともに相互通信可能に接続されている。

ＡＣＣコントローラ１０は、先行車検知手段１１の検出情報と、車輪速センサ１４の検出値から算出される車速に基づいて、運転者のアクセル／ブレーキ操作に代わり、エンジンコントローラ２０、ＨＥＶコントローラ３０、およびブレーキコントローラ４０に加減速指令を出し、全車速域対応アダプティブクルーズコントロール（定速走行／追従走行制御／減速停止・再発進制御）を実行可能である。

すなわち、車両１は、ＡＣＣ機能の作動中においては、ＡＣＣコントローラ１０からの加減速指令により、自車線に先行車がない場合は目標車速に従って定速走行し、自車線に先行車がある場合は目標車間時間に従って先行車に追従走行し、先行車が減速停止した場合は設定車間を保って減速停止し、先行車が発進した場合は再発進する。

ＡＣＣ機能の作動中においても、車両１は、燃費性能を向上するために、可及的にＥＶ走行モードで走行し、ＡＣＣコントローラ１０からの加速指令に対してモータ３のトルクが不足する場合に、ＨＥＶ走行モードに切り替えるようにしている。

例えば、ＥＶ走行モードで追従走行中に、先行車の増速により、ＡＣＣコントローラ１０から加速指令（トルク要求）が出されると、ＨＥＶコントローラ３０は、要求トルクに従ってモータ３を作動させ、車両１を加速させる。ＡＣＣコントローラ１０からのトルク要求値が閾値を超過する場合には、ＨＥＶコントローラ３０は、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに切り替え、エンジンコントローラ２０によりエンジン２を始動し、エンジン２の駆動力により車両１を加速させる。

また、ＨＥＶ走行モードで走行中に、先行車の減速等により、ＡＣＣコントローラ１０から減速指令（ブレーキ要求）が出された場合、ＨＥＶコントローラ３０は、モータ３を回生モードに切り替えて回生制動を行い、回生制動を超過するブレーキ要求に対して、ブレーキコントローラ４０は、ブレーキアクチュエータによりブレーキ４の制動力を発生させることで車両１を減速させる。

さらに、ＨＥＶコントローラ３０は、減速状態ではＨＥＶ走行モードからＥＶ走行モードに切り替え、エンジンコントローラ２０はエンジン２の作動を停止させる。その後、先行車の停止により減速状態から停車した場合、エンジン２は停止状態に維持され、停車中もＥＶ走行モードが維持される。

このような停車状態から先行車が発進すると、ＡＣＣコントローラ１０から加速指令が出され、ＨＥＶコントローラ３０は、モータ３の駆動力により車両１を発進させる。このような状況で、通常走行ではアクセルオンによりＨＥＶ走行モードに移行し、エンジン２が始動するが、ＡＣＣ機能の作動時には、ＨＥＶコントローラ３０は、モータ３の駆動による実トルク（電流値）が閾値を超過した時点でＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに切り替え、エンジン２を始動させる。そのため、モータ３の駆動力を補助的に用いるマイルドハイブリッド車両では、モータ３の駆動力のみでは再発進直後の加速が遅れる問題があった。

そこで、本発明に係るＡＣＣコントローラ１０は、ＡＣＣ機能により追従している先行車が加速した場合に、車両１が（ｉ）エンジン走行モードまたはＨＥＶ走行モードであれば、第１のトルク要求Ｔ１により加速制御を実行し、（ｉｉ）ＥＶ走行モードであれば、第２のトルク要求Ｔ２により加速制御を実行する。

第１および第２のトルク要求Ｔ１、Ｔ２は、何れも、先行車の加速度（相対速度）に応じて動的に決定されるトルクマップによって与えられるが、図５（ａ）に示すように、
（ｉ）第１のトルク要求Ｔ１では、急激なトルク変動を抑えるために傾きに上限値を設けているのに対して、
（ｉｉ）第２のトルク要求Ｔ２では、第１のトルク要求Ｔ１よりも大きい傾きで上昇する第１区間Ｔ２ａと、第１のトルク要求Ｔ１よりも小さい傾きで上昇して第１のトルク要求Ｔ１と同じトルク要求値に移行する第２区間Ｔ２ｂを含むトルクマップとする。

なお、第２区間Ｔ２ｂは、図５（ａ）に示すように、マイナスの傾きで第１のトルク要求Ｔ１と同じトルク要求値に移行する区間Ｔ２ｃを含むことがさらに好適である。

上記のような第２のトルク要求Ｔ２により加速制御を実行することで、先述したＨＥＶコントローラ３０の制御において、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切り替えタイミングが早まり、エンジン２の駆動力を主体とした走行に早期に移行することで、先行車への追従性が向上する。

特に、制御開始とともに（第１のトルク要求Ｔ１と同じ）既定トルク要求値よりも大きいトルク要求を出し、実トルクを一旦既定トルク要求値以上に上昇させてから既定値に移行させることで、先行車への追従性を一層向上させながらも、ドライバが不快に感じるような急加速は発生させないようにすることができる。

（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態における制御に対応するフローチャートである。図２において、ＡＣＣ機能の作動中（ステップ１００）は、ＡＣＣ機能により追従している先行車の加速度すなわち車間時間の増加率が常に監視されており（ステップ１１１）、先行車の加速度（車間時間の増加率）が閾値ａ０以上になったことが検出された場合に、
（ｉ）車両１がＥＶ走行モード以外であれば（ステップ１１２、ＮＯ）、第１のトルク要求Ｔ１により加速制御が実行され（ステップ１２１）、
（ｉｉ）車両１がＥＶ走行モードであれば（ステップ１１２、ＹＥＳ）、第２のトルク要求Ｔ２により加速制御が実行される（ステップ１２２）。

上記何れかのステップが実行された後、それぞれの終了条件を満たせば１回のフローは終了する（ステップ１３０）が、ＡＣＣ機能の作動中は、このフローが常時実行されている。

なお、上記閾値ａ０は、単に正値（ａ０＞０）とすることもできるが、制御の安定性の点から、有意な値とすることが好ましい。また、車速に応じて閾値ａ０が動的に設定されても良い。特に車速ゼロすなわち再発進時に、先行車の加速度が小さい場合が除外されるような値とすることが好ましい。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態における制御に対応するフローチャートであり、先行車に追従して減速停車した状態から再発進する場合と先行車に追従して走行中に再加速する場合とで異なる制御が実行される態様を示している。図３において、ＡＣＣ機能の作動中（ステップ１００）は、ＡＣＣ機能により追従している先行車の加速度すなわち車間時間の増加率が常に監視されており（ステップ１１１）、先行車の加速（車間時間の増加率）が閾値ａ０以上になったことが検出された場合に、
（ｉ）車両１がＥＶ走行モード以外であるか（ステップ１１２、ＮＯ）、または、車両1の車速＞０ｋｍ／ｈ、すなわち走行中であれば（ステップ１１３、ＮＯ）、第１のトルク要求Ｔ１により加速制御が実行され（ステップ１２１）、
（ｉｉ）車両１がＥＶ走行モードであり（ステップ１１２、ＹＥＳ）、かつ、先行車の加速度が検出された時点で車両１の車速が０ｋｍ／ｈ、すなわち停車中であれば（ステップ１１３、ＹＥＳ）、第２のトルク要求Ｔ２により加速制御が実行される（ステップ１２２）。

上記ステップ１２２で、ＥＶ走行モードで停止状態から発進（ステップ１４０）した後に実トルクが所定閾値Ｔ３に達すると（ステップ１４１）、ＨＥＶコントローラ３０は、ＨＥＶ走行モードに切り替え（ステップ１４２）、エンジンコントローラ２０がエンジン２を始動することで、ＥＶ走行モードは終了する（ステップ１４３）。

上記ステップ１２１，１２２の何れかが実行された後、それぞれの終了条件を満たせば１回のフローは終了する（ステップ１３０）が、ＡＣＣ機能の作動中は、このフローが常時実行されている。

なお、車両１の停止状態を判定する上記閾値（０ｋｍ／ｈ）は、実質的に停止状態と見做せる値（例えば１～３ｋｍ／ｈ）とすることもできる。

この第２実施形態に係る加速制御は、ＥＶ走行モードで停車中に、先行車の発進によりＡＣＣコントローラ１０から加速指令が出され、先行車に追従して再発進する場合に第２のトルク要求Ｔ２により加速制御が実行されることで、図５（ａ）に符号Ｔ２′で示すように、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切り替えタイミングが早まり、エンジン２の駆動力による加速に早期に移行し、実トルクＴ２′の立ち上がりが速くなるので、図５（ｂ）に符号Ａ２で示すように、加速度の立ち上がりも速くなり、先行車への追従性が向上する。

一方、ＥＶ走行モードで走行中に、先行車の再加速等によりＡＣＣコントローラ１０から加速指令が出され、再加速するような場合には、停車状態から再発進する場合と比較して低いトルクで先行車に追従できるため、トルク要求値を急激に上げる処理はせず、通常のタイミングでＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードに切り替わるようにすることで、燃費性能や乗り心地を優先した制御を実行できる。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態における制御に対応するフローチャートを示している。この第３実施形態は、先行車に追従して減速停車した状態から再発進する場合と先行車に追従して走行中に再加速する場合とで異なる制御が実行される点は第２実施形態と同様であるが、ＡＣＣ機能における目標車間時間ＴＧを考慮して加速制御が実行される点が異なる。

ＡＣＣコントローラ１０は、ドライバのスイッチ操作により、先行車に追従走行する場合の目標車間時間（ＴＧ＝車間距離／車速）を、複数段階、例えば、短（ＴＧ１）、中（ＴＧ２）、長（ＴＧ３）の３段階から選択的に設定可能である場合に、図４に示すように、ＡＣＣ機能の作動時（ステップ１００）に、目標車間時間ＴＧが、その設定範囲における短い側の「短（ＴＧ１）」に設定されている場合（ステップ１０１、ＹＥＳ）に、ステップ１１１以下の制御を実行するようにしている。

すなわち、先行車の加速（車間時間の増加率）が閾値ａ０以上になったことが検出された場合（ステップ１１１、ＹＥＳ）に、
（ｉ）車両１がＥＶ走行モード以外であるか（ステップ１１２、ＮＯ）、または、車両1の車速＞０ｋｍ／ｈ、すなわち走行中であれば（ステップ１１３、ＮＯ）、第１のトルク要求Ｔ１により加速制御が実行され（ステップ１２１）、
（ｉｉ）車両１がＥＶ走行モードであり（ステップ１１２、ＹＥＳ）、かつ、先行車の加速度が検出された時点で車両１の車速が０ｋｍ／ｈ、すなわち停車中であれば（ステップ１１３、ＹＥＳ）、第２のトルク要求Ｔ２により加速制御が実行される（ステップ１２２）。

そして、第２のトルク要求Ｔ２が出されてから所定時間（例えば２～３秒）経過後に先行車の加速度Ａ０（車間時間の増加率）が所定閾値ａ１以上であれば（ステップ１２３、ＹＥＳ）、第２のトルク要求Ｔ２による加速制御が継続される（ステップ１２４）が、所定時間経過しても先行車の加速度Ａ０が所定閾値ａ１に達しない場合（ステップ１２３、ＮＯ）は、第１のトルク要求Ｔ１による加速制御に切り替わる。

その後、それぞれの加速制御（Ｔ１，Ｔ２）の終了条件の成立をもって１回のフローは終了する（ステップ１３０）が、ＡＣＣ機能の作動中は、このフローが常時実行される点は先の実施形態と同様である。

この第３実施形態に係る加速制御では、目標車間時間（目標車間距離）の設定範囲において短い目標車間時間ＴＧ１が設定されている場合は、ドライバに追従性を重視する意図があると見做せる。したがって、そのような場合に、ＥＶ走行モードからＨＥＶ走行モードへの切り替えタイミングを早め、エンジン２の駆動力による加速に早期に移行するような制御を行い、加速性および先行車への追従性を向上させることで、ドライバの嗜好に合った走行を実現できる。

また、先行車の加速度Ａ０（車間時間の増加率）が所定時間経過しても所定閾値ａ１に達しない場合は、第１のトルク要求Ｔ１による加速制御に切り替わることで、短めの目標車間時間ＴＧ１が設定されている状況での過接近や不必要な制動を抑制できる。

なお、上記実施形態では、車両１がマイルドハイブリット車両である場合について述べたが、本発明に係る制御装置は、エンジン２とモータ３の駆動力で走行するＨＥＶ走行モードで最大出力が得られるフルハイブリッド車両においても実施可能である。

以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１ 車両
２ エンジン
３ モータ
４ ブレーキ
１０ ＡＣＣコントローラ
１１ 先行車検知手段
１４ 車輪速センサ
２０ エンジンコントローラ
３０ ＨＥＶコントローラ
４０ ブレーキコントローラ

Claims (4)

1. エンジンとモータを駆動系に備え、
   前記エンジンと前記モータの制駆動力を制御する制御システムを備えており、
   前記エンジンの駆動力のみで走行するエンジン走行モードと、
   前記モータの駆動力のみで走行するＥＶ走行モードと、
   前記エンジンの駆動力と前記モータの駆動力とで走行するＨＥＶ走行モードと、
   を選択的に実行可能なハイブリッド車両の走行制御装置であって、
   自車線に先行車がない場合は目標車速に従って定速走行し、自車線に先行車がある場合は目標車間時間に従って前記先行車に追従するＡＣＣ機能を有するものにおいて、
   前記ＡＣＣ機能により追従中の先行車が加速した場合、
   前記エンジン走行モードまたは前記ＨＥＶ走行モードでは、前記先行車の加速度に応じて決定される第１のトルク要求により加速制御を実行し、
   前記ＥＶ走行モードでは、前記先行車の加速度に応じて決定される第２のトルク要求により加速制御を実行するように構成され、
   前記第２のトルク要求は、前記第１のトルク要求よりも大きい傾きで上昇することを特徴とする、
   ハイブリッド車両の走行制御装置。
2. 前記制御システムは、実トルクが所定閾値未満になるとＥＶ走行モードに移行し、かつ、ＥＶ走行モードで走行中に実トルクが所定閾値以上になるとＨＥＶ走行モードに移行する制御を実行可能であることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両の走行制御装置。
3. 前記第２のトルク要求による前記加速制御は、前記ＡＣＣ機能により追従中の先行車が加速した前記場合が、前記先行車の停止に伴い自車両がＥＶ走行モードで停止した状態で前記先行車が発進した場合に実行されることを特徴とする、請求項２に記載のハイブリッド車両の走行制御装置。
4. 前記第２のトルク要求による前記ＥＶ走行モードでの前記加速制御は、前記ＡＣＣ機能における前記目標車間時間が、その設定範囲における所定値以下の場合に実行されることを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載のハイブリッド車両の走行制御装置。

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