JP2005036700A - ハイブリット車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】蓄電装置の過充電を防止するハイブリット車両の制御装置を提供する。
【解決手段】アクセルペダル操作量に応じてスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段を含むECU13と、走行用モータ1の駆動や回生に伴い電力を充放電する高電圧バッテリ6とを備え、エンジン3または走行用モータ1の少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両において、ECU13は、現在の車速がゼロで、かつ高電圧バッテリ6の温度が規定値より低い、高電圧バッテリ6の内部抵抗が規定値より大きい、走行用モータ1の回転数またはエンジン3の回転数の上昇速度が規定値より大きい、高電圧バッテリ6の入出力電圧の変化量が規定値より大きい、アクセルペダル操作量の変化量が規定値より大きいのいずれかであった場合、アクセルペダル操作量に対するスロットル開度の応答特性が通常より遅れると共に上限値が制限されたDBW制御を実行する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えばエンジンまたは走行用モータの少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両には、走行用モータを制御するモータ電子コントロールユニットと、エンジンを制御するエンジン電子コントロールユニットとを備えると共に、スロットルアクチュエータをエンジン電子コントロールユニットが制御することにより、エンジンのスロットルの開度を電気的に制御するDBW(Drive By Wire )制御技術を採用したものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
一方、エンジンの回転により駆動されて発電する発電機を備え、車両に搭載された電気負荷に電力を供給する蓄電装置(バッテリ)を充電する車両には、蓄電装置が過充電されないように発電機の発電量をゼロとする場合等、エンジン負荷の変動に起因してエンジン回転数の上昇が発生する場合、エンジン回転数の上昇を防止する事ができるエンジン回転数変動防止装置を備えたものがある。この装置では、発電機から蓄電装置に流れる発電機電流の減少変化量を検出し、減少変化量が小さい場合にはエンジンの吸入空気量を補正する吸入空気量補正部の作動を有効とし、減少変化量が中位の場合には点火時期を補正する点火時期制御部の作動を有効とし、減少変化量が大きい場合には燃料噴射停止を指示する燃料カット部の作動を有効とする(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−4608号公報
【特許文献2】
特開平09−14009号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の技術では、上述のように蓄電装置に流れる電流値を電流センサにより検出し、エンジンへの吸入空気量、エンジンの点火時期、及びエンジンの燃料噴射量等を制御して、エンジン負荷の変動に起因するエンジン回転数の変動を防止するような制御は行われるものの、アクセル(=アクセレレータ:accelerator )の急激な操作に起因してエンジンの回転数が急激に上昇し、これにより発電機や走行用モータから蓄電装置へ充電電流が流れた場合、例えばバッテリ(蓄電池)のように特に低温になるほど内部抵抗が大きくなる蓄電装置では、必要以上の充電が行われてしまう可能性があるという問題があった。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、蓄電装置の過充電を防止するハイブリット車両の制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明に係るハイブリット車両の制御装置は、スロットル操作手段の操作量(例えば実施の形態のアクセルペダル操作量Ap)に応じて電気的にスロットルの開度を制御するスロットル開度制御手段(例えば実施の形態のECU13)と、走行用モータ(例えば実施の形態の走行用モータ1)の駆動または回生に伴い電力を充放電する蓄電装置(例えば実施の形態の高電圧バッテリ6)とを備え、エンジン(例えば実施の形態のエンジン3)または前記走行用モータの少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両の制御装置において、前記スロットル開度制御手段が、前記ハイブリット車両の走行速度が所定値以下で、かつ前記蓄電装置の温度、前記蓄電装置の内部抵抗、前記蓄電装置の出力電圧、前記エンジンまたは前記走行用モータの回転数、前記スロットル操作手段の操作変化量の少なくとも一つが所定の条件下にある場合、前記スロットル操作手段の操作量に対する前記スロットルの開度の応答性を遅らせることを特徴とする。
【0008】
以上の構成を備えたハイブリット車両の制御装置は、車両が所定値以下の速度で走行している状態で、蓄電装置の温度、蓄電装置の内部抵抗、蓄電装置の出力電圧、エンジンまたは前記走行用モータの回転数、スロットル操作手段の操作変化量の少なくとも一つが所定の条件下にある場合、スロットル操作手段の操作量に対するスロットルの開度の応答性を遅らせることで、スロットル操作手段の急激な操作によるエンジン回転の急激な上昇を抑制することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(全体構成)
図1は、本発明の一実施の形態のハイブリット車両の制御装置の構成を示すブロック図である。図1において、走行用モータ1は、車両に搭載され、車両を走行駆動するエンジン3を補助するか、または車両を走行駆動するように、その回転子が車両のエンジン3に連結された三相電動機であって、走行用モータ1単独によるモータ駆動走行や、エンジン3による走行駆動時に走行用モータ1で駆動力を補助するアシスト走行を可能にしている。なお、エンジン3は、スロットルアクチュエータを備え、エンジン3のスロットルの開度を電気的に制御するDBW(Drive By Wire )制御を行うことができる。
【0010】
また、走行用モータ1には、走行用モータ1の回転子の回転角度を電圧変化として出力し、走行用モータ1の回転数Nmを測定する、例えばレゾルバ等を備えた回転数センサ2が設けられると共に、主にインバータ回路から構成されたモータ制御部としてのパワードライブユニット(Power Drive Unit:以下、PDUと略す)4が接続されている。PDU4は、電源電圧を安定させる平滑コンデンサ4aを備えており、該平滑コンデンサ4aがメインコンタクタ手段5を介して車両に搭載された高電圧バッテリ(蓄電装置)6に接続されている。ここで、高電圧バッテリ6としては、例えば144[V]系のバッテリを用いることができる。
【0011】
また、PDU4は、メインコンタクタ手段5を導通させた状態において、高電圧バッテリ6から直流電力を得るとともに、該直流電力を三相の交流電力に変換して走行用モータ1を駆動し、一方、走行用モータ1の回生電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ6を充電する。また、高電圧バッテリ6には、電流センサ7及び電圧センサ8が接続され、電流センサ7で検出される高電圧バッテリ6の入出力電流Abatt、及び電圧センサ8で検出される高電圧バッテリ6の入出力電圧Vbattから、高電圧バッテリ6のI−V(電流−電圧)特性や電流積算値に基づいて高電圧バッテリ6の残容量SOCを推定することができる。更に、高電圧バッテリ6には温度センサ9が設けられており、温度センサ9で検出される高電圧バッテリ6の温度Tbattから、高電圧バッテリ6の内部抵抗の状態を推定することができる。
【0012】
一方、メインコンタクタ手段5は、回路を自動的に開閉できるような機構を備えることにより端子間を断続可能な継電器、接触器、開閉器等の開閉手段であるメインコンタクタ5aと、該メインコンタクタ5aに並列に設けられた同様な開閉手段であるプリチャージコンタクタ5b、及びプリチャージ抵抗器5cとを備えて構成されている。これにより、メインコンタクタ手段5を介してPDU4と高電圧バッテリ6とを接続する際には、まず、プリチャージコンタクタ5bを作動(導通)させてPDU4の平滑コンデンサ4aにプリチャージを行った後、メインコンタクタ5aを作動(導通)させることで、平滑コンデンサ4aに対する突入電流によるコンタクタの破損を防止することができる。また、平滑コンデンサ4aには、電圧センサ10が接続されており、電圧センサ10で検出される電圧値Vpduに応じてメインコンタクタ5aの作動タイミングを調整することができる。
【0013】
また、高電圧バッテリ6には、メインコンタクタ手段5を介してDC/DCコンバータ11が接続されており、DC/DCコンバータ11は、高電圧バッテリ6から得た高電圧直流電力を低電圧直流電力に降圧して低電圧バッテリ12を充電する。また、この低電圧バッテリ12からは、本実施の形態のハイブリット車両の制御装置における制御部である後述する電子制御ユニット(Electronic Control Unit :以下、ECUと略す)13や低電圧駆動の補機類14等の低電圧系回路(例えば12[V]系回路)へ低電圧(例えば14.5[V])の直流電力が供給される。
【0014】
また、ECU13には、回転数センサ2、電流センサ7、電圧センサ8、温度センサ9、及び電圧センサ10の各出力信号が入力され、ECU13は、電流センサ7により検出した高電圧バッテリ6の入出力電流Abattの平均値が零、すなわち高電圧バッテリ6から流れ出る電流量と高電圧バッテリ6へ流れ込む電流量とが平衡するようにPDU4やDC/DCコンバータ11を制御する、バッテリ端におけるゼロ電力制御を実行する。
【0015】
また、ECU13には、車両のイグニッションスイッチのON/OFF信号IG_SW、車両の走行速度を検出する車速センサからの車速信号Vcar、及びエンジン3のスロットル開度を調節するためのアクセル(=アクセレレータ:accelerator )ペダル操作量を示すアクセルペダル操作量Apが入力される。一方、ECU13は、メインコンタクタ手段5、PDU4、及びDC/DCコンバータ11へ、それぞれ制御信号を出力する。また、ECU13は、DBW(Drive By Wire )制御により、エンジン3のスロットルアクチュエータに対してスロットル開度THを指示する。
なお、走行用モータ1をエンジン3の出力軸に直結する場合、モータ回転数は、エンジン3の回転数に一致するので、走行用モータ1の回転数Nmに代えてエンジン3の回転数Neを代用することができる。
【0016】
(バッテリ保護動作)
次に、図面を参照して上述のECU13によるバッテリ保護動作ついて説明する。図2は、本実施の形態のハイブリット車両の制御装置のECU13によるバッテリ保護動作を示すフローチャートである。
図2において、まずECU13は、現在の車両の走行速度(車速)がゼロか否か(車両が停止しているか否か)を判定する(ステップS1)。
ステップS1において、現在の車両の走行速度がゼロである場合(ステップS1のYES)、ECU13は、次に高電圧バッテリ6の温度が規定値T[度](例えば規定値Tは、摂氏−20[度]とする)より低いか否かを判定する(ステップS2)。
【0017】
ステップS2において、高電圧バッテリ6の温度が規定値T[度]以上の場合(ステップS2のNO)、ECU13は、次に電流センサ7で検出される高電圧バッテリ6の入出力電流Abatt及び電圧センサ8で検出される高電圧バッテリ6の入出力電圧Vbattによって、高電圧バッテリ6の内部抵抗が規定値R[Ω](例えば規定値Rは、144[V]のNi−MHバッテリの場合1[Ω]とする)より大きいか否かを判定する(ステップS3)。
ステップS3において、高電圧バッテリ6の内部抵抗が規定値R[Ω]以下の場合(ステップS3のNO)、ECU13は、次に回転数センサ2で検出される走行用モータ1の回転数Nm、またはエンジン3の回転数Neの上昇速度が規定値Nb[回転/s](例えば規定値Nbは、0.1[sec]あたりに500[rpm]とする)より大きいか否かを判定する(ステップS4)。
【0018】
また、ステップS4において、走行用モータ1の回転数Nm、またはエンジン3の回転数Neの上昇速度が規定値Nb[回転/s]以下の場合(ステップS4のNO)、電圧センサ8で検出される高電圧バッテリ6の入出力電圧Vbattの変化量(=変化する傾きの絶対値)が規定値Vb[V/s](例えば規定値Vbは、0.1[sec]あたりに+3[V]、あるいは0.1[sec]あたりに−3[V]変化する傾きの絶対値、すなわち0.1[sec]あたりに3[V]とする)より大きいか否かを判定する(ステップS5)。
ステップS5において、高電圧バッテリ6の入出力電圧Vbattの変化量が規定値Vb[V/s]以下の場合(ステップS5のNO)、アクセルペダル操作量Apの変化量が規定値Aps[%/s](例えば規定値Apsは、0.1[sec]あたりに20[%]、但し0[%]を全閉状態とし80[%]を全開状態とする)より大きいか否かを判定する(ステップS6)。
【0019】
ステップS6において、アクセルペダル操作量Apの変化量が規定値Aps[%/s]以下の場合(ステップS6のNO)、ECU13は、図3に示すアクセルペダル操作量対目標スロットル開度特性の通常特性Aに基づいて、通常のDBW制御を実行し(ステップS7)、バッテリ保護動作を終了する。
また、ステップS1において、現在の車両の走行速度がゼロでない場合(ステップS1のNO)も、ECU13は、ステップS7へ進み、図3に示すアクセルペダル操作量対目標スロットル開度特性の通常特性Aに基づいて、通常のDBW制御を実行し(ステップS7)、バッテリ保護動作を終了する。
【0020】
一方、ステップS2において、高電圧バッテリ6の温度が規定値T[度]より低い場合(ステップS2のYES)、あるいはステップS3において、高電圧バッテリ6の内部抵抗が規定値R[Ω]より大きい場合(ステップS3のYES)、あるいはステップS4において、走行用モータ1の回転数Nm、またはエンジン3の回転数Neの上昇速度が規定値Nb[回転/s]より大きい場合(ステップS4のYES)、あるいはステップS5において、高電圧バッテリ6の入出力電圧Vbattの変化量が規定値Vb[V/s]より大きい場合(ステップS5のYES)、あるいはステップS6において、アクセルペダル操作量Apの変化量が規定値Aps[%/s]より大きい場合(ステップS6のYES)のいずれかであった場合、ECU13は、図3に示すアクセルペダル操作量対目標スロットル開度特性の制限特性Bに基づいて、アクセルペダル操作量に対してスロットル開度THの応答特性が通常の制御より遅れると共に、その上限値が制限されたDBW制御を実行し(ステップS8)、バッテリ保護動作を終了する。
【0021】
なお、アクセルペダル操作量対目標スロットル開度特性の制限特性Bは、図3に示すように、通常特性Aの応答特性よりアクセルペダル操作量Apに対する立ち上がりが遅れると共に、通常特性Aの上限スロットル開度を制限した特性とする。
また、上述の実施の形態では、車両の走行速度がゼロか否かを判定することにより、アクセルペダル操作量対目標スロットル開度特性の制限特性Bに基づくバッテリ保護動作を行うか否かを決定する例について説明したが、バッテリ保護動作を行うか否かの決定は、車両の走行速度に対する規定値を定め、車両の走行速度が規定値以下か否かを判定することによって判断するようにしても良い。具体的には、車両の走行速度が規定値以下で、かつ上述のステップS2からステップS5の条件のいずれか一つを満たせば、アクセルペダル操作量対目標スロットル開度特性の制限特性Bに基づくバッテリ保護動作を行うものとする。
【0022】
また、走行用モータ1を駆動するための電力を蓄電する装置は、高電圧バッテリ6に限らず、直流電力を蓄電可能な、キャパシタ等を含む蓄電装置(エネルギーストレージデバイス)であれば何を用いても良い。同様に、低電圧駆動の補機類14等に低電圧の直流電力を供給する装置は、低電圧バッテリ12に限らず、直流電力を蓄電可能な、キャパシタ等を含む蓄電装置(エネルギーストレージデバイス)であれば何を用いても良い。
【0023】
以上説明したように、本実施の形態のハイブリット車両の制御装置によれば、アクセルペダルの操作量に応じて電気的にスロットルの開度を制御するスロットル開度制御手段を含むECU13と、走行用モータ1の駆動または回生に伴い電力を充放電する高電圧バッテリ6とを備え、エンジン3または走行用モータ1の少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両の制御装置において、ECU13が、現在の車両の走行速度がゼロで、かつ高電圧バッテリ6の温度が規定値より低いか、高電圧バッテリ6の内部抵抗が規定値より大きいか、走行用モータ1の回転数、またはエンジン3の回転数の上昇速度が規定値より大きいか、高電圧バッテリ6の入出力電圧の変化量が規定値より大きいか、アクセルペダル操作量の変化量が規定値より大きいかのいずれかであった場合、図3に示すアクセルペダル操作量対目標スロットル開度特性の制限特性Bに基づいて、アクセルペダル操作量Apに対してスロットル開度THの応答特性が通常の制御より遅れると共に、その上限値が制限されたDBW制御を実行する。
【0024】
従って、本実施の形態のバッテリ保護動作による制御では、アクセルペダルの急激な操作に対して、スロットル開度TH及びエンジン回転数Neが共に緩やかに変化する。そのため、エンジン3の回転数が急激に上昇することが抑制され、エンジン3の緩やかな回転に伴い発電された電力では、高電圧バッテリ6の入出力電圧Vbattに大きな変動が発生せず、高電圧バッテリ6が必要以上に充電されることを防止できるという効果が得られる。
【0025】
具体的に、本実施の形態のバッテリ保護動作による各部の状態変化を図面を参照して説明する。図4は、本実施の形態のハイブリット車両の制御装置のバッテリ保護動作による各部の状態変化を横軸を時刻として示した図である。
図4に示すように、例えば車両が停止すると共に、エンジン3がアイドリング状態である時に、時刻t1において、例えば車両の運転者によりアクセルペダル操作がなされると、スロットル開度THをアクセルペダル操作変化量(△Ap)に応じた目標スロットル開度になるように制御する。従って、アクセルペダル操作量Apが急激に変化すると、スロットル開度THも急激に変化してしまう。これに伴い、従来の方法による制御では、アクセルペダル操作量Apに追従して、スロットル開度TH及びエンジン回転数Neが共に急激に変化する。そのため、エンジン3の急激な回転に伴い発電された電力により、高電圧バッテリ6の入出力電圧Vbattに大きな変動が発生し、高電圧バッテリ6が必要以上に充電されてしまう可能性があった。
【0026】
これに対し、本実施の形態のバッテリ保護動作による制御では、アクセルペダル操作量Apに追従して、スロットル開度TH及びエンジン回転数Neが共に緩やかに変化する。そのため、エンジン3の緩やかな回転に伴い発電された電力では、高電圧バッテリ6の入出力電圧Vbattに大きな変動が発生せず、高電圧バッテリ6が必要以上に充電されることを防止できる。
【0027】
なお、上述の説明では、四輪車両を一例として説明し、エンジン3のスロットル開度を調節するスロットル操作手段を「アクセルペダル」と表したが、エンジン3のスロットル開度を調節するスロットル操作手段は、自動二輪車等のアクセルグリップ(スロットルグリップ)等も含むものとする。
【0028】
【発明の効果】
以上の如く、本発明のハイブリット車両の制御装置によれば、車両が所定値以下の速度で走行している状態で、蓄電装置の温度、蓄電装置の内部抵抗、蓄電装置の出力電圧、エンジンまたは走行用モータの回転数、スロットル操作手段の操作変化量の少なくとも一つが所定の条件下にある場合、スロットル操作手段の操作量に対するスロットルの開度の応答性を遅らせることで、スロットル操作手段の急激な操作によるエンジン回転の急激な上昇を抑制することができる。
【0029】
従って、エンジンの回転数が急激に上昇することが抑制され、エンジンの緩やかな回転に伴い発電された電力では、蓄電装置の入出力電圧に大きな変動が発生せず、蓄電装置が必要以上に充電されることを防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のハイブリット車両の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】同実施の形態のハイブリット車両の制御装置によるバッテリ保護動作を示すフローチャートである。
【図3】同実施の形態のハイブリット車両の制御装置によるバッテリ保護動作で利用されるアクセルペダル操作量対目標スロットル開度特性を示す図である。
【図4】同実施の形態のハイブリット車両の制御装置のバッテリ保護動作による各部の状態変化を示す図である。
【符号の説明】
1 走行用モータ
3 エンジン
6 高電圧バッテリ(蓄電装置)
13 ECU(スロットル開度制御手段)

Claims (1)

  1. スロットル操作手段の操作量に応じて電気的にスロットルの開度を制御するスロットル開度制御手段と、走行用モータの駆動または回生に伴い電力を充放電する蓄電装置とを備え、エンジンまたは前記走行用モータの少なくとも一方の動力により走行可能なハイブリット車両の制御装置において、
    前記スロットル開度制御手段が、前記ハイブリット車両の走行速度が所定値以下で、かつ前記蓄電装置の温度、前記蓄電装置の内部抵抗、前記蓄電装置の出力電圧、前記エンジンまたは前記走行用モータの回転数、前記スロットル操作手段の操作変化量の少なくとも一つが所定の条件下にある場合、前記スロットル操作手段の操作量に対する前記スロットルの開度の応答性を遅らせる
    ことを特徴とするハイブリット車両の制御装置。
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