JP2001227374A - ハイブリッド電気自動車の暖機制御装置 - Google Patents

ハイブリッド電気自動車の暖機制御装置

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JP2001227374A JP2000038602A JP2000038602A JP2001227374A JP 2001227374 A JP2001227374 A JP 2001227374A JP 2000038602 A JP2000038602 A JP 2000038602A JP 2000038602 A JP2000038602 A JP 2000038602A JP 2001227374 A JP2001227374 A JP 2001227374A
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尚志 梁▲瀬▼
Makoto Ogata
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電機を駆動するエンジンの暖機運転をエン
ジンの延命化を図りながら静粛性高く実施可能なハイブ
リッド電気自動車の暖機制御装置を提供する。 【解決手段】 発電機を駆動するエンジンが始動された
後、エンジンの温度が設定温度以下のときには(S12)、
発電機の負荷が制御され、さらにエンジンの回転速度が
維持されるよう当該発電機の負荷に応じてエンジンの出
力が制御される(S16,S20)。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド電気
自動車に係り、詳しくは、発電用エンジンの暖機制御技
術に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近年、車両の駆動力源として電動
機（モータ）を搭載し、電動機に電力を供給する２次電
池（バッテリ）の充電を比較的小型の内燃機関（エンジ
ン）により駆動される発電機で行うよう構成したシリー
ズ式ハイブリッド型車両が開発され実用化されており、
通常、当該シリーズ式ハイブリッド型車両においては、
バッテリの充電レベル（ＳＯＣ：State Of Charge）が
少なくなるとエンジンを作動させ発電機を作動させて充
電を行うようにしている。
【０００３】しかしながら、このようなシリーズ式ハイ
ブリッド型車両では、車両走行中常に充電を行っている
わけではなく、充電を行うときには、エンジンは長時間
に亘って停止した後の冷態状態であることが多い。従っ
て、このようにエンジンが冷態状態である一方、要求さ
れる目標発電量が大きいような場合にあっては、無理に
エンジン出力を上げようとするために、燃料消費量が増
大して燃費の悪化を招くとともにオイル消費量が増大
し、結果的にエンジン寿命が低下するという問題があ
る。
【０００４】このようなことから、例えば、発電用エン
ジンが冷態状態にあるような場合に、発電機を制御する
とともにエンジン回転速度を増加制御して暖機を行う装
置が特開平５−３２８５２８号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
開示されるように、エンジン回転速度を増加側に制御す
るようにすると、エンジン回転速度の増加に伴って音や
振動が大きくなるという問題がある。また、エンジンが
冷態状態にあり潤滑が完全ではないときにエンジン回転
速度が高速化するとエンジンの各種摺動部が損傷し易い
という問題もある。このように音や振動が大きく、各種
摺動部が損傷し易いと、やはりエンジン寿命が低下する
ことになり好ましいことではない。
【０００６】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、発電機を
駆動するエンジンの暖機運転をエンジンの延命化を図り
ながら静粛性高く実施可能なハイブリッド電気自動車の
暖機制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１の発明では、発電機を駆動するエンジ
ンが始動された後、温度検出手段により検出されるエン
ジンの温度が設定温度以下のときには、制御手段によ
り、発電機の負荷が制御され、さらにエンジンの回転速
度が維持されるよう当該発電機の負荷に応じてエンジン
の出力が制御される。
【０００８】従って、発電機を駆動するエンジンが始動
時に冷態状態であっても、発電機の負荷に応じてエンジ
ンの出力が制御されて燃焼熱の発生量が調節されること
になり、エンジンの回転速度を上昇させることなく静粛
性を保持しながらエンジンの暖機運転を行うことが可能
とされ、また冷態状態でのエンジンの回転速度の上昇に
伴うエンジンの各種摺動部の損傷も好適に防止され、エ
ンジンの延命化が図られる。
【０００９】また、請求項２の発明では、温度検出手段
により検出される温度が設定温度以下のときには、制御
手段により、発電機の負荷が当該温度に応じて変更され
てエンジンの出力が制御される。これにより、例えば、
エンジンの温度が低いほど発電機の負荷が大きくされ、
これに応じてエンジンの出力が大きくされて燃焼熱の発
生量が多くされ、エンジンの回転速度を上昇させず、延
命化を図りながら、エンジンの温度に拘わらず、エンジ
ンの暖機時間の短縮化が図られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づき説明する。図１を参照すると、本発明に係る
ハイブリッド電気自動車の暖機制御装置が適用されるシ
リーズ式ハイブリッド型車両の概略構成図が示されてお
り、以下、同図に基づき本発明に係るハイブリッド電気
自動車の暖機制御装置の構成を説明する。なお、シリー
ズ式ハイブリッド型車両として、ここでは、例えば、都
市部で低速走行を多用するような乗合バス等の大型車両
が想定される。
【００１１】同図に示すように、シリーズ式ハイブリッ
ド型車両には駆動力源として走行モータ１０が搭載され
ており、当該走行モータ１０には、走行モータ１０駆動
用の高電圧２次電池（バッテリ）１２がインバータ１４
を介して電気的に接続されている。走行モータ１０は、
例えば誘導型モータであるが、永久磁石同期型モータで
あってもよい。
【００１２】走行モータ１０は、車両の制動時にはエネ
ルギ回生ブレーキ、即ち制動エネルギを利用した発電機
（ジェネレータ）としても機能する。つまり、車両の運
転者がブレーキ（図示せず）を操作すると、走行モータ
１０が制動力を発生しながら同時に発電を行い、この発
電電力がバッテリ１２に充電される。インバータ１４
は、バッテリ１２または後述のジェネレータ２２からの
電圧と電流とを調整して安定した電力を走行モータ１０
に供給するため、或いは、上記の如く走行モータ１０に
より発電された電圧と電流とを調整して安定した電力を
バッテリ１２に供給するための装置である。
【００１３】そして、同図に示すように、走行モータ１
０の回転軸には、減速機１６、差動装置１８を介して一
対の駆動論ＷR、ＷLが接続されている。なお、減速機１
６は特に無くてもよい。また、バッテリ１２とインバー
タ１４には、もう一つのインバータ２０を介してジェネ
レータ（発電機）２２が電気的に接続されており、当該
ジェネレータ２２の回転軸はエンジン２４の出力軸に接
続されている。エンジン２４は、発電専用の内燃機関で
ある。なお、ジェネレータ２２としては例えば永久磁石
型のものが使用される。
【００１４】そして、インバータ２０には、エアブレー
キ用のエアコンプレッサ２７やパワステポンプ２８等の
補機を駆動させる補機モータ２６も電気的に接続されて
いる。インバータ２０は、上記インバータ１４と同様
に、ジェネレータ２２によって発電された電圧と電流と
を調整して安定した電力をバッテリ１２または走行モー
タ１０に供給するため、或いは、バッテリ１２からの電
圧と電流とを調整し安定した電力を補機モータ２６に供
給するための装置である。さらに、インバータ２０は、
バッテリ１２からの電圧と電流とを調整してジェネレー
タ２２に供給する機能をも有している。
【００１５】また、バッテリ１２とインバータ１４、２
０との間には、リレー・ヒューズ３０が介装されてい
る。このリレー・ヒューズ３０は、インバータ１４に電
気的に接続されており、当該インバータ１４からの情報
を受けて、バッテリ１２から走行モータ１０への通電を
許容したり、バッテリ１２から走行モータ１０に過剰電
流が流れるのを防止したり、或いは、ジェネレータ２２
や回生制動（エネルギ回生）中の走行モータ１０がバッ
テリ１２に過剰充電するのを防止したりする機能を有し
ている。
【００１６】そして、同図に示すように、バッテリ１２
やインバータ１４、２０は電子コントロールユニット
（ＥＣＵ）４０に相互通信可能に電気的に接続されてお
り、さらに、インバータ１４と走行モータ１０、またイ
ンバータ２０とジェネレータ２２についても相互通信可
能に電気的に接続されている。また、ＥＣＵ４０には、
バッテリ１２の充電レベル（ＳＯＣ）等を監視するバッ
テリコントローラ４６や、エンジン２４の運転制御を行
うエンジンコントローラ４８が接続されている。なお、
エンジンコントローラ４８は、エンジン回転速度Ｎeを
検出する機能やエンジン２４の冷却水温度からエンジン
温度Ｔeを検出する機能も有している（温度検出手
段）。
【００１７】そして、このように構成されたハイブリッ
ド型車両では、一般的な作用として、車両走行時には、
アクセルペダル（図示せず）の操作量に対応した要求モ
ータトルク信号がインバータ１４に供給されてバッテリ
１２からの電圧、電流が調整され、これにより走行モー
タ１０が所望のモータトルクを発生する。また、バッテ
リコントローラ４６によりバッテリ１２のＳＯＣが低下
したことが検出された場合には、エンジンコントローラ
４８によりエンジン２４が始動されてジェネレータ２２
が作動し発電が行われ、ＳＯＣに応じてバッテリ１２の
充電が行われる。なお、バッテリ１２のＳＯＣが低いよ
うな場合には、走行モータ１０の消費電力相当分の電力
がジェネレータ２２から直接に走行モータ１０に給電さ
れ、ジェネレータ２２の発電余剰分がバッテリ１２に充
電される。
【００１８】さらに、例えばブレーキペダル（図示せ
ず）が操作されて車両が制動状態にあり、アクセルペダ
ルの操作量が値０とされているときには、走行モータ１
０により回生制動が行われ、やはり走行モータ１０によ
って発電が行われ、バッテリ１２の充電が行われる。ま
た、車両走行時には、エアコンプレッサ２７やパワステ
ポンプ２８等の補機を駆動させるため、バッテリ１２か
らの電力によって補機モータ２６が適宜駆動されてい
る。
【００１９】ところで、バッテリ１２のＳＯＣが低下す
ると、上述したようにエンジン２４が始動されてジェネ
レータ２２が発電を行うことになるが、エンジン２４が
長時間に亘って停止していたような場合には、エンジン
２４は冷態状態にあり、安定した出力を得るためにはエ
ンジン２４を暖機運転する必要がある。以下、上記のよ
うに構成されたハイブリッド型車両の本発明に係るハイ
ブリッド電気自動車の暖機制御装置の作用、即ちエンジ
ン２４の暖機制御について説明する。
【００２０】図２を参照すると、ＥＣＵ４０が実行す
る、本発明に係る暖機制御の制御ルーチンがフローチャ
ートで示されており、当該フローチャートに沿い説明す
る。バッテリコントローラ４６からの情報に基づきバッ
テリ１２のＳＯＣが低下したことが検出されると、エン
ジンコントローラ４８によりエンジン２４が始動される
が、先ず、ステップＳ１０では、エンジンコントローラ
４８からの情報に基づき、エンジン２４が始動されたか
否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）でエンジン２
４が始動されたと判定されたら、次にステップＳ１２に
進む。
【００２１】ステップＳ１２では、エンジンコントロー
ラ４８からのエンジン温度情報Ｔeに基づき、当該エン
ジン温度Ｔeが予め設定された設定温度Ｔwよりも大きい
（Ｔe＞Ｔw）か否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅ
ｓ）の場合には、何もせず当該ルーチンを抜け、一方、
判別結果が偽（Ｎｏ）でエンジン温度Ｔeが設定温度Ｔw
以下の場合には、次にステップＳ１４に進む。
【００２２】ステップＳ１４では、さらに、エンジン温
度Ｔeが予め設定された所定温度Ｔwa（但し、Ｔwa＜Ｔ
w）よりも大きい（Ｔe＞Ｔwa）か否かを判別する。判別
結果が真（Ｙｅｓ）で、エンジン温度Ｔeが所定温度Ｔw
aよりも大きく、即ちエンジン温度Ｔeが所定温度Ｔwaよ
り大きく設定温度Ｔw以下と判定された場合には、次に
ステップＳ１６に進む。
【００２３】ステップＳ１６では、小発電負荷付加を行
う（制御手段）。つまり、エンジン２４に対し小発電に
相当する負荷を付加するようにしてエンジン２４の暖機
運転を行う。詳しくは、ＥＣＵ４０からの情報に基づ
き、ジェネレータ２２に小発電を実施させるべく該ジェ
ネレータ２２に小発電負荷を持たせ、これに対し、エン
ジンコントローラ４８からエンジン２４に、上記ジェネ
レータ２２の小発電負荷に対抗してエンジン回転速度Ｎ
eを所定の低回転速度Ｎe1（例えば、５００rpm）に保持
できるだけのエンジン出力指令を発する。即ち、エンジ
ン２４の燃料噴射弁（図示せず）に、ジェネレータ２２
の小発電負荷に対抗してエンジン回転速度Ｎeを所定の
低回転速度Ｎe1に保持できるだけの燃料噴射情報を供給
する。
【００２４】このようにすると、エンジン回転速度Ｎe
が所定の低回転速度Ｎe1のように低いながらも、エンジ
ン２４は、ジェネレータ２２の小発電負荷に対抗するエ
ンジン出力を発揮すべく、無負荷状態のジェネレータ２
２を作動させる場合よりも多くの燃料を燃料噴射弁から
噴射することになり、これにより燃焼熱の発生量が多く
され、エンジン２４の暖機の促進が図られる。つまり、
ジェネレータ２２に負荷を持たせることで、エンジン回
転速度Ｎeを上げることなく、無負荷状態のジェネレー
タ２２を作動させる場合よりも急速且つ短時間にエンジ
ン２４の暖機を行うことが可能とされる。
【００２５】そして、このようにエンジン２４の暖機時
においてエンジン回転速度Ｎeを所定の低回転速度Ｎe1
（例えば、５００rpm）のように低く保持することがで
きると、エンジン２４の音や振動を抑えて静粛性を保持
することができ、さらに、エンジン２４が冷態状態にあ
り潤滑が完全でないときにエンジン回転速度の高速化に
より生じ易いエンジン２４の各種摺動部の損傷を好適に
防止でき、エンジン２４の延命化を図ることが可能であ
る。
【００２６】つまり、本発明の暖機制御装置では、エン
ジン２４の延命化を図りながらエンジン２４の暖機運転
を行うことが可能とされている。次のステップＳ１８で
は、エンジン温度Ｔeが予め暖機完了温度として設定さ
れた所定温度Ｔwe（但し、Ｔwe＞Ｔw）を越えた（Ｔe＞
Ｔwe）か否かを判別する。判別結果が偽（Ｎｏ）で、エ
ンジン温度Ｔeが未だ所定温度Ｔweに達していないと判
定された場合には、ステップＳ１６においてエンジン２
４の暖機運転を継続する。一方、ステップＳ１８の判別
結果が真（Ｙｅｓ）で、エンジン温度Ｔeが所定温度Ｔw
eを越えたと判定された場合には、ステップＳ２４に進
み、暖機運転が完了したと判断して発電負荷付加を終了
する。
【００２７】上記ステップＳ１４の判別結果が偽（Ｎ
ｏ）、即ちエンジン温度Ｔeが所定温度Ｔwa以下で、エ
ンジン２４がかなりの冷態状態にあると判定された場合
には、次にステップＳ２０に進む。ステップＳ２０で
は、中発電負荷付加を行う（制御手段）。つまり、エン
ジン２４に対し中発電に相当する負荷を付加するように
してエンジン２４の暖機運転を行う。
【００２８】詳しくは、上記小発電負荷付加の場合と同
様にして、ジェネレータ２２に中発電を実施させるべく
該ジェネレータ２２に上記小発電負荷よりも大きな中発
電負荷を持たせ、これに対し、エンジンコントローラ４
８からエンジン２４に、当該中発電負荷に対抗してエン
ジン回転速度Ｎeをやはり所定の低回転速度Ｎe1（例え
ば、５００rpm）に維持できるだけのエンジン出力指令
を発する。即ち、エンジン２４の燃料噴射弁に、ジェネ
レータ２２の中発電負荷に対抗してエンジン回転速度Ｎ
eを所定の低回転速度Ｎe1に維持できるだけの燃料噴射
情報を供給する。
【００２９】図３を参照すると、ジェネレータ回転速度
Ｎg（＝Ｎe）とジェネレータ２２の発生トルクＴg、即
ち負荷との関係が示されているが、つまり、エンジン２
４に中発電相当の負荷を付加する場合には、このよう
に、小発電負荷（Ｔg1：黒丸印）よりも大きな中発電負
荷（Ｔg2：白丸印）をジェネレータ２２に持たせるよう
にし、ジェネレータ回転速度Ｎg（＝Ｎe）が所定の低回
転速度Ｎg1（＝Ｎe1：例えば、５００rpm）に維持され
るようにエンジン２４を制御する。
【００３０】このようにすると、エンジン回転速度Ｎe
が所定の低回転速度Ｎe1のように低いながらも、エンジ
ン２４は、当該中発電負荷に対抗できるだけのエンジン
出力を発揮すべく、上記小発電負荷状態のジェネレータ
２２を作動させる場合よりも多くの燃料を燃料噴射弁か
ら噴射することになり、これにより燃焼熱の発生量がさ
らに多くされ、エンジン２４の暖機のさらなる促進が図
られる。
【００３１】つまり、ジェネレータ２２に小発電負荷よ
りも大きな中発電負荷を持たせ、エンジン回転速度Ｎe
を所定の低回転速度Ｎe1に維持するようにしながらエン
ジン２４を制御することにより、エンジン２４の静粛性
を保持しエンジン２４の延命化を図りながら、小発電負
荷状態のジェネレータ２２を作動させる場合よりもより
一層急速且つ短時間にエンジン２４の暖機を行うことが
可能とされる。
【００３２】ステップＳ２２では、上記ステップＳ１８
の場合と同様、エンジン温度Ｔeが所定温度Ｔweを越え
た（Ｔe＞Ｔwe）か否かを判別する。判別結果が偽（Ｎ
ｏ）で、エンジン温度Ｔeが未だ所定温度Ｔweに達して
いないと判定された場合には、ステップＳ２０において
エンジン２４の暖機運転を継続する。一方、ステップＳ
２２の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、エンジン温度Ｔeが
所定温度Ｔweを越えたと判定された場合には、ステップ
Ｓ２４に進み、上記同様に暖機運転が完了したと判断し
て発電負荷付加を終了する。
【００３３】エンジン２４の暖機運転が完了したら、そ
の後は通常通りジェネレータ２２により発電が実施され
る。なお、上記実施形態では、ジェネレータ２２の負荷
を小発電に相当する小発電負荷と中発電に相当する中発
電負荷の２段階としたが、これに限らず、ジェネレータ
２２の負荷をエンジン温度Ｔeに応じて変化させるよう
にし、これに応じて、エンジン回転速度Ｎeを所定の低
回転速度Ｎe1に維持すべくエンジン２４を制御するよう
にしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項１のハイブリッド電気自動車の暖機制御装置によれ
ば、発電機を駆動するエンジンが始動時に冷態状態であ
っても、発電機の負荷に応じてエンジンの出力を制御し
燃焼熱の発生量を調節することにより、エンジンの回転
速度を上昇させることなく静粛性を保持したままエンジ
ンの暖機運転を行うことができ、また冷態状態でのエン
ジンの回転速度の上昇に伴うエンジンの各種摺動部の損
傷をも好適に防止でき、エンジンの延命化を図ることが
できる。
【００３５】また、請求項２のハイブリッド電気自動車
の暖機制御装置によれば、例えば、エンジンの温度が低
いほど発電機の負荷を大きくし、これに応じてエンジン
の出力を大きくして燃焼熱の発生量を多くできることに
なり、エンジンの回転速度を上昇させることなく延命化
を図りながら、エンジンの温度に拘わらず、エンジンの
暖機時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るハイブリッド電気自動車の暖機制
御装置が適用されるシリーズ式ハイブリッド型車両の概
略構成図である。
【図２】本発明に係る暖機制御の制御ルーチンを示すフ
ローチャートである。
【図３】ジェネレータ回転速度Ｎg（＝Ｎe）とジェネレ
ータの発生トルクＴg、即ち負荷との関係を示す図であ
って、小発電相当の負荷（Ｔg1：黒丸印）と中発電負荷
（Ｔg2：白丸印）との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ 走行モータ １２ 高電圧２次電池（バッテリ） ２０ インバータ ２２ ジェネレータ（発電機） ２４ エンジン ４０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ） ４６ バッテリコントローラ ４８ エンジンコントローラ（温度検出手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G093 AA01 AA07 AA16 BA17 BA21 BA32 CA01 CA03 DA01 DA05 DA06 DB00 DB15 EA05 EB02 EB09 EC02 FA07 5H115 PA15 PG04 PI16 PI24 PI29 PI30 PO17 PU09 PU10 PU26 PV09 QA10 QE10 QI04 RB08 RE05 SE04 SE05 TE02 TE08 TI01 TO21 TR19 TU16

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの駆動力により回転されて発電
    を行い、バッテリまたはモータに電力を供給する発電機
    と、 前記エンジンの温度を検出する温度検出手段と、 前記エンジンの始動後、前記温度検出手段により検出さ
    れる前記エンジンの温度が設定温度以下のとき、前記エ
    ンジンの回転速度を維持しながら前記発電機の負荷を制
    御するとともに前記エンジンの出力を制御する制御手段
    と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド電気自動車の暖
    機制御装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記温度検出手段によ
    り検出される温度が前記設定温度以下のとき、該温度に
    応じて前記発電機の負荷を変更し前記エンジンの出力を
    制御することを特徴とする、請求項１記載のハイブリッ
    ド電気自動車の暖機制御装置。
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