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技術 ハイブリッド車両の制御装置

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 菅野善仁
出願日 2015年5月14日 (3年8ヶ月経過) 出願番号 2015-099192
公開日 2016年12月22日 (2年0ヶ月経過) 公開番号 2016-215676
状態 特許登録済
技術分野 ハイブリッド電気車両 駆動装置の関連制御、車両の運動制御 車両の電気的な推進・制動
主要キーワード 出力変化幅 半自動運転 出力増加分 注意喚起効果 駆動パワー 変化周期 手動運転 駆動音
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月22日)のものです。
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図面 (3)

課題

自動運転中において、運転者に対して好適に注意喚起を行う。

解決手段

ハイブリッド車両制御装置100は、内燃機関ENGによる動力及び蓄電装置500による動力の少なくとも一方を利用して走行可能なハイブリッド車両10を制御する。ハイブリッド車両の制御装置は、ハイブリッド車両の自動運転中に、自動運転が継続できない状況になるか否かを予測する予測手段101と、自動運転が継続できない状況になることが予測された場合に、内燃機関の出力を周期的に変化させる出力制御手段102と、内燃機関の出力を変化させる際に、ハイブリッド車両が走行するための要求駆動力が維持されるように、蓄電装置を充放電許容範囲内で充放電させる充放電制御手段103とを備える。

概要

背景

この種の装置として、ハイブリッド車両自動運転中に、運転者に対して注意喚起を行うものが知られている。例えば特許文献1では、自動運転時の難易の観点から周囲状況等を評価し、その結果に基づいて運転者に対して注意喚起を行う装置が提案されている。なお、具体的な注意喚起方法としては、スピーカー送風バイブレータ等が挙げられている。

概要

自動運転中において、運転者に対して好適に注意喚起を行う。ハイブリッド車両の制御装置100は、内燃機関ENGによる動力及び蓄電装置500による動力の少なくとも一方を利用して走行可能なハイブリッド車両10を制御する。ハイブリッド車両の制御装置は、ハイブリッド車両の自動運転中に、自動運転が継続できない状況になるか否かを予測する予測手段101と、自動運転が継続できない状況になることが予測された場合に、内燃機関の出力を周期的に変化させる出力制御手段102と、内燃機関の出力を変化させる際に、ハイブリッド車両が走行するための要求駆動力が維持されるように、蓄電装置を充放電許容範囲内で充放電させる充放電制御手段103とを備える。

目的

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、自動運転中において、運転者に対する注意喚起を好適に実行することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供すことを課題とする

効果

実績

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請求項1

内燃機関による動力及び蓄電装置による動力の少なくとも一方を利用して走行可能なハイブリッド車両制御装置であって、前記ハイブリッド車両の自動運転中に、前記自動運転が継続できない状況になるか否かを予測する予測手段と、前記自動運転が継続できない状況になることが予測された場合に、前記内燃機関の出力を周期的に変化させる出力制御手段と、前記内燃機関の出力を変化させる際に、前記ハイブリッド車両が走行するための要求駆動力が維持されるように、前記蓄電装置を充放電許容範囲内で充放電させる充放電制御手段とを備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

技術分野

0001

本発明は、自動運転可能なハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両の制御装置の技術分野に関する。

背景技術

0002

この種の装置として、ハイブリッド車両の自動運転中に、運転者に対して注意喚起を行うものが知られている。例えば特許文献1では、自動運転時の難易の観点から周囲状況等を評価し、その結果に基づいて運転者に対して注意喚起を行う装置が提案されている。なお、具体的な注意喚起方法としては、スピーカー送風バイブレータ等が挙げられている。

先行技術

0003

特開2015−032054号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1で注意喚起に用いるスピーカー、送風、バイブレータ等の装置は、全ての車両に必ず搭載されている訳ではない。よって、特許文献1に記載されている技術を採用したとしても、注意喚起に利用可能な装置を搭載していない車両では、注意喚起が行えないという技術的問題点が生ずる。

0005

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、自動運転中において、運転者に対する注意喚起を好適に実行することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供すことを課題とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明のハイブリッド車両の制御装置は上述した課題を解決するため、内燃機関による動力及び蓄電装置による動力の少なくとも一方を利用して走行可能なハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両の自動運転中に、前記自動運転が継続できない状況になるか否かを予測する予測手段と、前記自動運転が継続できない状況になることが予測された場合に、前記内燃機関の出力を周期的に変化させる出力制御手段と、前記内燃機関の出力を変化させる際に、前記ハイブリッド車両が走行するための要求駆動力が維持されるように、前記蓄電装置を充放電許容範囲内で充放電させる充放電制御手段とを備える。

0007

ハイブリッド車両は、例えばガソリンエンジンである内燃機関を動力源として備えている。ハイブリッド車両は更に、例えば二次電池等を含んで構成される蓄電装置(より具体的には、蓄電装置に蓄電された電力で駆動する電動機)を動力源として備えている。なお、蓄電装置は、内燃機関から出力される動力を利用して充電可能に構成されている。ハイブリッド車両は、これらの動力源から出力される動力のうち、少なくとも一方を利用して走行可能である。例えばハイブリッド車両は、内燃機関及び蓄電装置による動力で走行するHVモード、及び内燃機関を停止させて蓄電装置による動力のみで走行するEVモードで走行可能とされている。

0008

また、ハイブリッド車両は、自動運転が可能とされている。なお、ここでの「自動運転」は、運転者の操作を全く必要としない完全な自動運転だけでなく、運転者が補助的な操作を行う半自動運転も含む概念である。本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、このような自動運転中において、運転者に対する注意喚起を行うことが可能である。

0009

本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の動作時には、先ず予測手段によって、ハイブリッド車両が自動運転を継続できない状況になるか否かが予測される。なお、「自動運転を継続できない状況」とは、適切な自動運転が行えないために手動運転切り替えることが推奨される状況であり、例えば道路環境混雑し過ぎて自動運転で考慮されたマージンを確保した運転が不可能な場合、或いは車両周辺監視するセンサ等に不具合が生じた場合等が挙げられる。

0010

自動運転が継続できない状況になることが予測された場合、出力制御手段により、内燃機関の出力が周期的に変化させられる。これにより、内燃機関の駆動音急変することになり、運転者に違和感を与えて注意喚起が行える。即ち、自動運転が継続できない状況になることを運転者に知らせることができる。

0011

なお、運転者への注意喚起方法としては、例えば表示パネルへの警告表示も考えられるが、自動運転中には運転者が睡眠状態である可能性もあるため、適切な注意喚起方法とは言えない。また、音楽や光を利用した注意喚起方法も考えられるが、これには音楽や光を発する装置を備えることが要求されるだけでなく、内燃機関の駆動音の急変のように運転者に大きな違和感を与えることができない可能性がある。

0012

しかるに本発明では、上述したように、ハイブリッド車両に備えられる内燃機関の駆動音の変化を利用して、運転者に対して注意喚起が行える。従って、注意喚起を行うための装置を設けずとも、極めて効果の高い注意喚起を実現できる。

0013

本発明では更に、注意喚起のために内燃機関の出力が変化される際には、充放電制御手段により、蓄電装置が充放電許容範囲内で充放電するように制御され、ハイブリッド車両が走行するための要求駆動力が維持される。具体的には、内燃機関の出力が低下する場合には、蓄電装置から放電が行われることで電動機による出力の補填が行われる。一方、内燃機関の出力が増加する場合には、出力増加分回生され蓄電装置に充電される。

0014

なお、蓄電装置の充放電許容範囲内での充放電で要求駆動力を維持するためには、充放電許容範囲を考慮した上で、内燃機関の出力変化範囲が設定されることが好ましい。

0015

ハイブリッド車両への要求駆動力が維持されれば、ハイブリッド車両の挙動が急変することで周囲の交通を乱してしまうことを回避できる。なお、「要求駆動力が維持される」とは、要求駆動力が全く変化しない状態だけでなく、上述したような要求駆動力が変化することによる不都合を回避できる程度に、要求駆動力の変化量が小さい状態を含む広い概念である。

0016

以上説明したように、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置によれば、自動運転を継続することが困難であると判定された場合に、ハイブリッド車両の要求駆動力を維持しつつ、内燃機関の出力が変化される。これにより、極めて好適に運転者への注意喚起を行うことが可能である。

0017

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

図面の簡単な説明

0018

実施形態に係るハイブリッド車両の構成の一例を示すブロック図である。
実施形態に係るハイブリッド車両において実行される自動運転から手動運転への切り替え処理の流れを示すフローチャートである。

実施例

0019

以下、図面を参照してハイブリッド車両の制御装置の実施形態について説明する。

0020

<ハイブリッド車両の構成>
はじめに、図1を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両10の構成について説明する。ここに図1は、本実施形態に係るハイブリッド車両10の構成の一例を示すブロック図である。

0021

図1に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両10は、車軸11と、車輪12と、「ハイブリッド車両の制御装置」の一具体例であるECU(Electronic Control Unit)100と、「内燃機関」の一具体例であるエンジンENGと、モータジェネレータMG1と、モータジェネレータMG2と、動力分割機構300と、インバータ400と、「蓄電装置」の一具体例であるバッテリ500とを備えて構成されている。

0022

車軸11は、エンジンENG及びモータジェネレータMG2から出力された動力を車輪12に伝達するための伝達軸である。車輪12は、車軸11を介して伝達される動力を路面に伝達する手段である。

0023

ECU100は、ハイブリッド車両10の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。本実施形態では特に、ECU100は、その内部に実現される論理的な又は物理的な処理ブロックとして、「予測手段」の一具体例である自動運転継続判定部101と、「出力制御手段」の一具体例であるエンジン出力制御部102、及び「充放電制御手段」の一具体例である充放電制御部103とを備えて構成されている。

0024

自動運転継続判定部101は、ハイブリッド車両10が自動運転されている際に、自動運転が継続できない状況(即ち、適切な自動運転が行えないために手動運転に切り替えることが推奨される状況)になるか否かを判定する。具体的には、自動運転継続判定部101は、例えば道路環境が混雑し過ぎて自動運転で考慮されたマージンを確保した運転が不可能な場合、或いは車両周辺を監視するセンサ等に不具合が生じた場合等に、自動運転が継続できないと判定すればよい。自動運転継続判定部101における判定結果は、エンジン出力制御部102及び充放電制御部103に出力される構成となっている。

0025

エンジン出力制御部102は、自動運転継続判定部101における判定結果に基づいて、ハイブリッド車両10のエンジンENGの出力を制御する。具体的には、エンジン出力制御部102は、自動運転継続判定部101において自動運転が継続できない状況になると判定された場合に、エンジンENGの出力を周期的に変化させるような制御を実施する。このようなエンジンENGの出力制御は、運転者に対する注意喚起を目的として行われる。よって、エンジンENGの出力制御には、運転者に対して違和感を与えるようなものであることが望まれる。

0026

充放電制御部103は、エンジン出力制御部102によるエンジンENGの出力制御が実施される場合に、ハイブリッド車両10の駆動パワーを維持することを目的として、バッテリ500の充放電を制御する。具体的には、充放電制御部103は、エンジンENGの出力が低下される場合には、バッテリ500から放電を行うように制御する。これにより、モータジェネレータMG2による出力の補填が行われる。また充放電制御部103は、エンジンENGの出力が増加される場合には、出力増加分をモータジェネレータMG2により回生して、バッテリ500に充電させる。

0027

エンジンENGは、ガソリン軽油等の燃料燃焼することで駆動する。エンジンENGは、ハイブリッド車両10の主たる動力源として機能する。加えて、エンジンENGは、後述するモータジェネレータMG1の回転軸を回転させる(言いかえれば、駆動する)ための動力源として機能することもできる。

0028

モータジェネレータMG1は、エンジンENGの始動時にモータリングを行うモータとして機能する。また、モータジェネレータMG1は、モータジェネレータMG2を駆動するためのモータとしても機能する。更に、モータジェネレータMG1は、余った電力によりバッテリ500を充電するための発電機として機能してもよい。モータジェネレータMG1は、例えば正回転且つ負トルクの場合に発電機として機能する。

0029

モータジェネレータMG2は、バッテリ500に蓄積された電力を用いて駆動することで、ハイブリッド車両10の動力を供給する電動機として機能する。加えて、モータジェネレータMG2は、バッテリ500を充電するための発電機として機能してもよい。モータジェネレータMG2が発電機として機能する場合には、モータジェネレータMG2の回転軸は、車軸11からモータジェネレータMG2に伝達される動力によって回転する。

0030

動力分割機構300は、図示せぬサンギアプラネタリキャリアピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。サンギアの回転軸はモータジェネレータMG1の回転軸に連結されている。リングギアの回転軸は、モータジェネレータMG2の回転軸に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジンENGの回転軸(つまり、クランクシャフト)に連結されている。エンジンENGの回転は、プラネタリキャリア及びピニオンギアによって、サンギア及びリングギアに伝達される。つまり、エンジンENGの動力は、2系統に分割される。ハイブリッド車両10において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド車両10における車軸11に連結されており、この車軸11を介して車輪12に駆動力が伝達される。

0031

インバータ400は、バッテリ500から取り出した直流電力交流電力に変換してモータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2に供給する。更に、インバータ400は、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ500に供給する。尚、インバータ400は、所謂PCU(Power Control Unit)の一部として構成されていてもよい。

0032

バッテリ500は、モータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2が駆動するための電力をモータジェネレータMG1及びモータジェネレータMG2に供給する電力供給源である。またバッテリ500は、モータジェネレータMG1が発電した電力のうち、モータジェネレータMG2で消費しきれなかった分の電力を充電可能である。或いはバッテリ500は、モータジェネレータMG2で発電された電力を充電可能である。尚、バッテリ500は、ハイブリッド車両10の外部の電源から電力の供給を受けることで充電されてもよい。つまり、ハイブリッド車両10は、いわゆるプラグインハイブリッド車両であってもよい。

0033

運転切り替え制御>
続いて、図2を参照しながら、本実施形態に係るハイブリッド車両10において実行される運転切り替え制御(具体的には、自動運転から手動運転への切り替え制御)について説明する。ここに図2は、本実施形態に係るハイブリッド車両において実行される自動運転から手動運転への切り替え処理の流れを示すフローチャートである。

0034

図2に示すように、ハイブリッド車両10の自動運転中には、自動運転継続判定部101により、自動運転の継続ができない状態になるか否かが監視されている(ステップS101)。なお、自動運転の継続ができない状態にはならない(即ち、自動運転が継続できる)と判定された場合には(ステップS101:NO)、以降の処理は実行されず、一連の処理は終了することになる。

0035

一方、自動運転の継続ができない状態になると判定された場合(ステップS101:YES)、バッテリ500の充放電許容量であるWin及びWoutが取得される(ステップS102)。なお、充放電許容量Win及びWoutは、例えばバッテリの寿命悪化を抑制するための値として設定されている。

0036

続いて、現在のエンジンパワーPeが算出される(ステップS103)。ここでのエンジンパワーPeは、ハイブリッド車両10の要求駆動パワー(即ち、走行に要求されるパワー)に損失分を上乗せしたものと言い換えることもできる。

0037

充放電許容量Win及びWoutが取得され、エンジンパワーPeが算出されると、エンジン出力制御部102によるエンジンENGの出力制御、及び充放電制御部103によるバッテリ500の充放電制御が実行される。具体的には、エンジン出力制御部102により、充放電許容量WinからWoutの範囲内で、エンジンパワーPeが周期的に変化するよう制御される。また、エンジンENGの出力の変化に合わせて、ハイブリッド車両10の駆動パワーを維持するように、充放電制御部103によるバッテリ500の充放電制御が行われる。

0038

上述した制御によれば、エンジンENGの出力制御によってエンジンENGの駆動音が急変することになるため、運転者に対して違和感を与えて注意喚起を行うことができる。即ち、運転者に対して、ハイブリッド車両10の自動運転が継続できなくなることを知らせることができる。

0039

なお、運転者への注意喚起方法としては、例えば表示パネルへの警告表示も考えられるが、自動運転中には運転者が睡眠状態である可能性もあるため、適切な注意喚起方法とは言えない。また、音楽や光を利用した注意喚起方法も考えられるが、これには音楽や光を発する装置を備えることが要求されるだけでなく、エンジンENGの駆動音の急変のように運転者に大きな違和感を与えることができない可能性がある。

0040

これに対し本実施形態では、上述したように、ハイブリッド車両10に備えられるエンジンENGの駆動音の変化を利用して、運転者に対して注意喚起が行える。従って、注意喚起を行うための装置を設けずとも、極めて効果の高い注意喚起を実現できる。

0041

また本実施形態では更に、注意喚起のためにエンジンENGの出力が変化される際には、バッテリ500が充放電許容範囲内(即ち、Win〜Woutの範囲内)で充放電するように制御され、ハイブリッド車両10が走行するための駆動パワーが維持される。このように、ハイブリッド車両10の駆動パワーが維持されれば、ハイブリッド車両10の挙動が急変することで周囲の交通を乱してしまうことを回避できる。

0042

ステップS104の制御後には、運転者による手動運転の準備が完了したか否かが判定される(ステップS105)。即ち、運転者が自動運転を継続できない状況を認識し、手動運転を開始できるような状態になったか否かが判定される。なお、具体的な準備完了判定方法としては、例えば運転者が手動運転の準備が完了した事を示すスイッチを押す、或いはハンドル操作アクセル及びブレーキ操作への正当介入をハイブリッド車両10側で判断する等の方法が挙げられる。

0043

運転者による手動運転の準備が完了していないと判定された場合には(ステップS105:NO)、ステップS102以降の処理が繰り返される。即ち、運転者による手動運転の準備が完了するまで、エンジンENGの駆動音を利用した注意喚起が実行され続ける。なお、エンジンENGの出力制御を行ったにもかかわらず、運転者による手動運転の準備が完了しない場合には、運転者に対する注意喚起効果を高めるために、エンジンENGの出力制御を一部変化させてもよい(例えば、エンジンENGの出力変化幅を大きくしたり、変化周期を変更してもよい)。

0044

一方で、運転者による手動運転の準備が完了したと判定された場合には(ステップS105:YES)、ハイブリッド車両10が自動運転から手動運転へと切り替えられる(ステップS106)。なお、手動運転への切り替え後、自動運転できない状況ではなくなった場合には、再び自動運転が開始されてもよい。

0045

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両10によれば、自動運転中において、運転者に対する注意喚起を好適に実行することが可能である。従って、ハイブリッド車両10の自動運転を継続することが困難な状況においても、適切に手動運転への切り替えを実現することができる。

0046

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

0047

10ハイブリッド車両
11車軸
12車輪
100 ECU
101自動運転継続判定部
102エンジン出力制御部
103充放電制御部
300動力分割機構
400インバータ
500バッテリ
ENGエンジン
MG1、MG2 モータジェネレータ

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