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／ｓ２］（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／ｓ２］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／ｓ２］（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／ｓ２］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／ｓ２］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／ｓ２］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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