JP2005045858A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の出力を制限する許容出力値の最適化を図る。
【解決手段】動力源としての内燃機関ＥおよびモータＭと、モータＭと電気エネルギーの授受を行うバッテリ３とを備え、内燃機関ＥとモータＭの少なくともいずれか一方の駆動力を自車両の駆動輪Ｗに伝達して駆動するハイブリッド車両の制御装置であって、バッテリ３の出力を制限する許容出力値を設定する複数の許容出力設定手段と、前記複数の許容出力設定手段で設定された許容出力値から一つの許容出力値を自車両の動作モードに応じて選択する許容出力選択手段と、を備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関およびモータを併用して走行駆動するハイブリッド車両の制御装置に関するものであり、特に、前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置の出力を制限する制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、動力源としての内燃機関およびモータを備え、内燃機関とモータの少なくともいずれか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両において、前記モータと電気エネルギーの授受を行うバッテリ（蓄電装置）の出力を制限するハイブリッド車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この制御装置では、バッテリの過放電、過充電を防止するためや過昇温を防止するために、バッテリの温度に応じて出力を制限する制御が行われている。
【０００３】
ところで、バッテリの過放電、過充電防止を目的とするときには、比較的に短時間（例えば数秒単位）の出力を制限する必要があるのに対して、バッテリの過昇温防止を目的とするときには、比較的に長時間（例えば数分単位）における平均出力を制限する必要がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５８１１３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、バッテリの過昇温防止を基準にして、バッテリ温度に応じたバッテリの許容出力値が一律に設定されていた。そのため、例えば、短時間だけ前記モータによって前記内燃機関をアシストするときや、短時間だけ前記モータの回生制動を行うときにも、過昇温防止を目的とした許容出力値で制限されてしまい、本来、短時間であればもう少し大きい出力を許容できるにもかかわらず、それができないという問題があった。
そこで、この発明は、車両の動作モードに応じて設定される最適な許容出力値まで蓄電装置が出力可能なハイブリッド車両の制御装置を提供するものである。
【０００６】
【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に係る発明は、動力源としての内燃機関（例えば、後述する実施の形態における内燃機関Ｅ）およびモータ（例えば、後述する実施の形態におけるモータＭ）と、前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置（例えば、後述する実施の形態におけるバッテリ３）とを備え、前記内燃機関と前記モータの少なくともいずれか一方の駆動力を自車両の駆動輪（例えば、後述する実施の形態における駆動輪Ｗ）に伝達して駆動するハイブリッド車両の制御装置であって、
前記蓄電装置の出力を制限する許容出力値を自車両の動作モードに応じて決定する許容出力決定手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０５）、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である。
このように構成することにより、自車両の動作モードに応じて蓄電装置の許容出力値を変えることができるので、蓄電装置は、自車両の動作モードに応じて決定される最適な許容出力値まで出力することが可能になる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、動力源としての内燃機関（例えば、後述する実施の形態における内燃機関Ｅ）およびモータ（例えば、後述する実施の形態におけるモータＭ）と、前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置（例えば、後述する実施の形態におけるバッテリ３）とを備え、前記内燃機関と前記モータの少なくともいずれか一方の駆動力を自車両の駆動輪（例えば、後述する実施の形態における駆動輪Ｗ）に伝達して駆動するハイブリッド車両の制御装置であって、前記蓄電装置の出力を制限する許容出力値を設定する複数の許容出力設定手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ１０１，Ｓ１０２）と、前記複数の許容出力設定手段で設定された許容出力値から一つの許容出力値を自車両の動作モードに応じて選択する許容出力選択手段（例えば、後述する実施の形態におけるステップＳ１０３〜Ｓ１０５）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である。
このように構成することにより、自車両の動作モードに応じて蓄電装置の許容出力値を変えることができるので、蓄電装置は、自車両の動作モードに応じて選択される最適な許容出力値まで出力することが可能になる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記許容出力値は、前記蓄電装置の温度と残容量に応じて設定されることを特徴とする。
このように構成することにより、蓄電装置の許容出力値を最適に設定することが可能になる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記自車両の動作モードは、通常制御モードと、前記内燃機関の始動制御もしくは変速制御を含む高応答制御モードを備えることを特徴とする。
このように構成することにより、高応答制御モードにおける蓄電装置の許容出力値を、通常制御モードにおける許容出力値よりも高出力にすることが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一実施の形態を図１から図３の図面を参照して説明する。
図１に示すように、この実施の形態におけるハイブリッド車両は、内燃機関Ｅ、モータＭ、トランスミッションＴを直列に直結したパラレル型のハイブリッド車両である。内燃機関ＥおよびモータＭの両方の駆動力は、例えばオートマチックトランスミッション（ＡＴ）あるいはマニュアルトランスミッション（ＭＴ）等のトランスミッションＴから左右の駆動輪（前輪あるいは後輪）Ｗ，Ｗ間で駆動力を配分するディファレンシャル（図示せず）を介して、車両の駆動輪Ｗ，Ｗに伝達される。また、ハイブリッド車両の減速時に駆動輪Ｗ側からモータＭ側に駆動力が伝達されると、モータＭは発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００１１】
例えば３相のＤＣブラシレスモータ等からなるモータＭは、パワードライブユニット（ＰＤＵ）２に接続されている。パワードライブユニット２は、例えばトランジスタのスイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路を具備するパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータを備え、モータＭと電力（モータＭの力行（駆動またはアシスト）動作時にモータＭに供給される供給電力や回生動作時にモータＭから出力される回生電力）の授受を行う高圧系のニッケル−水素バッテリ（蓄電装置）３が接続されている。
そして、モータＭの駆動及び回生作動は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１からの制御指令を受けてパワードライブユニット２により行われる。すなわち、パワードライブユニット２は、例えばモータＭの駆動時には、ＥＣＵ１から出力されるトルク指令に基づき、バッテリ３から出力される直流電力を３相交流電力に変換してモータＭへ供給する。一方、モータＭの回生動作時には、モータＭから出力される３相交流電力を直流電力に変換してバッテリ３を充電する。
【００１２】
そして、各種補機類を駆動するための１２ボルトの補助バッテリ４は、ＤＣ−ＤＣコンバータであるダウンバータ５を介して、パワードライブユニット２およびバッテリ３に対して並列に接続されている。ＥＣＵ１により制御されるダウンバータ５は、パワードライブユニット２やバッテリ３の電圧を降圧して補助バッテリ４を充電する。
【００１３】
また、内燃機関Ｅのクランクシャフトには、例えばベルトおよびクラッチ等を介して、空調装置用のハイブリッドエアコンコンプレッサ（ＨＢＡＣ）６に具備される空調装置用モータ（図示せず）の回転軸が接続され、この空調装置用モータは、空調装置用インバータ（ＨＢＡＣ ＩＮＶ）７に接続されている。空調装置用インバータ７は、パワードライブユニット２およびバッテリ３に対して並列に接続され、ＥＣＵ１の制御により、パワードライブユニット２やバッテリ３から出力される直流電力を３相交流電力に変換して空調装置用モータへ供給し、ハイブリッドエアコンコンプレッサ６を駆動制御する。
すなわち、前記ハイブリッドエアコンコンプレッサ６は、少なくとも内燃機関Ｅの駆動力または空調装置用モータの力行動作時の駆動力の何れか一方の駆動力により、駆動負荷量、例えば冷媒の吐出容量が可変制御される。つまり、ハイブリッドエアコンコンプレッサ６における「ハイブリッド」とは、内燃機関Ｅと空調装置用モータの何れでも駆動できることを意味している。
【００１４】
なお、内燃機関Ｅと空調装置用モータとの間には、例えば内燃機関Ｅのクランクシャフトと一体に設けられたクランク軸プーリと、このクランク軸プーリと対をなし、クラッチを介して空調装置用モータの回転軸と接続可能な駆動軸と一体に設けられた駆動軸プーリと、クランク軸プーリおよび駆動軸プーリ間に掛け渡されたベルトとが備えられている。すなわち、クランク軸プーリおよび駆動軸プーリ間においては、ベルトを介して駆動力が伝達される。
【００１５】
内燃機関Ｅは、いわゆるＳＯＨＣのＶ型６気筒エンジンであって、一方のバンクの３つの気筒は気筒休止運転可能な可変バルブタイミング機構ＶＴを備えた構造で、他方のバンクの３つの気筒は気筒休止運転（休筒運転）を行わない通常の動弁機構（図示せず）を備えた構造となっている。そして、気筒休止可能な３気筒は各々２つの吸気弁と２つの排気弁が油圧ポンプ１１、スプールバルブ１２、気筒休止側通路１３、気筒休止解除側通路１４を介して可変バルブタイミング機構ＶＴにより閉状態を維持できるような構造となっている。
すなわち、内燃機関Ｅは、片側のバンクの３つの気筒が休止した状態の３気筒運転（休筒運転）と、両方のバンクの６気筒全部が駆動する６気筒運転（全筒運転）とが切り換えられることとなる。
【００１６】
具体的には、油圧ポンプ１１から潤滑系配管１１ａを介してエンジン潤滑系へ供給される作動油の一部が、ＥＣＵ１により制御されるソレノイドを具備するスプールバルブ１２を介して、気筒休止可能なバンクの気筒休止側通路１３に供給されると、各々ロッカーシャフト１５に支持され、それまで一体で駆動していたカムリフト用ロッカーアーム１６ａ（１６ｂ）と弁駆動用ロッカーアーム１７ａ，１７ａ（１７ｂ，１７ｂ）が分離して駆動可能となるため、カムシャフト１８の回転により駆動するカムリフト用ロッカーアーム１６ａ，１６ｂの駆動力が弁駆動用ロッカーアーム１７ａ，１７ｂに伝達されず、吸気弁と排気弁が閉状態のままとなる。これにより３つの気筒の吸気弁と排気弁が閉状態となる休筒運転を行うことができる。
そして、内燃機関Ｅは制振装置（ＡＣＭ：Ａｃｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅ Ｍｏｕｎｔ）１９を介して車体に搭載され、制振装置１９は、内燃機関Ｅの運転状態つまり３気筒運転（休筒運転）と６気筒運転（全筒運転）との切り替えに伴う車体振動の発生を抑制するようになっている。
【００１７】
また、この内燃機関Ｅには、スロットルバルブ（図示略）を電子制御する電子制御スロットル（ＥＴＣＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｈｒｏｔｔｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）２０が備えられている。
電子制御スロットル２０は、例えば、運転者によるアクセルペダル（図示略）の操作量に係るアクセルペダル開度、および、例えば車両の速度（車速）ＶＰやエンジン回転数ＮＥ等の車両の運転状態、および、例えば内燃機関ＥとモータＭとの間のトルク配分等に基づいてＥＣＵ１にて算出されるスロットル開度に応じて、ＥＴＣＳドライバを駆動し、スロットルバルブを直接的に制御する。
【００１８】
例えばオートマチックトランスミッション（ＡＴ）とされるトランスミッションＴは、ロックアップクラッチ（ＬＣ）２１を具備するトルクコンバータ２２を備えて構成され、さらに、トルクコンバータ２２およびトランスミッションＴの変速動作を駆動制御するための油圧を発生する電動オイルポンプ２３が備えられている。
なお、電動オイルポンプ２３は、バッテリ３からの電力供給によりＥＣＵ１により駆動制御される。
【００１９】
トルクコンバータ２２は、内部に封入された作動油（ＡＴＦ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）の螺旋流によってトルクの伝達を行うものであって、ロックアップクラッチ２１の係合が解除されたＬＣ＿ＯＦＦ状態では、作動油を介してモータＭの回転軸からトランスミッションＴの入力軸へとトルクが伝達（例えば、増幅伝達）される。
また、ロックアップクラッチ２１が係合状態に設定されたＬＣ＿ＯＮ状態では、作動油を介さず直接にモータＭの回転軸からトランスミッションＴの入力軸へと回転駆動力が伝達される。
【００２０】
ＥＣＵ１には、例えば、車両の速度（車速）ＶＰを検出する車速センサＳ１からの検出信号と、エンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサＳ２からの検出信号と、トランスミッションＴのシフトポジションＳＨを検出するシフトポジションセンサＳ３からの検出信号と、アクセルペダルの操作量に係るアクセルペダル開度ＡＰを検出するアクセルペダル開度センサＳ５からの検出信号と、スロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度センサＳ６からの検出信号と、吸気管負圧ＰＢを検出する吸気管負圧センサＳ７からの検出信号と、バッテリ３の温度ＴＢＡＴを検出するバッテリ温度センサＳ８からの検出信号と、バッテリ３の残容量ＳＯＣを検出するバッテリ残容量センサＳ４からの検出信号等が入力されている。
【００２１】
このように構成されたハイブリッド車両は、ＥＣＵ１によって、内燃機関Ｅへの燃料供給制御、点火タイミングの制御や、モータＭの駆動および回生動作の制御や、内燃機関ＥとモータＭのトルク配分の制御や、バッテリ３を保護するためにバッテリ３の出力制限（電力制限）の制御が行われる。
特に、この実施の形態のハイブリッド車両の制御装置では、バッテリ３の出力制限制御において、ハイブリッド車両の動作モードに応じて出力制限値である許容出力値を変更可能にし、これによって、バッテリ３の許容出力値の最適化を図り、結果的に許容出力値の拡大を図っている。
【００２２】
詳述すると、内燃機関Ｅの始動時にモータＭを力行させる始動制御や、トランスミッションＴの変速時においてトランスミッションＴの入力軸とモータＭとの回転数を同期させるためにモータＭを力行動作または回生動作させる変速制御（以下、始動制御と変速制御をまとめて高応答制御と称す）のときには、制御時間は短時間であるが高い応答性を要求されるため、過放電、過充電防止を目的として設定した瞬時出力リミット（許容出力値）を選択するようにした。
【００２３】
これに対して、内燃機関Ｅの出力をモータＭの出力により補助する通常のアシスト制御や、車両減速時に車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する通常の回生制御（以下、これら通常のアシスト制御や回生制御を通常制御と称す）のときには、制御時間が長いため、過昇温防止を目的として設定した連続出力リミット（許容出力値）を選択するようにした。
【００２４】
なお、瞬時出力リミットおよび連続出力リミットはいずれもバッテリ３の温度ＴＢＡＴと残容量ＳＯＣに応じて設定する。図２は、残容量ＳＯＣがある一定値のときのバッテリ３の温度ＴＢＡＴをパラメータとする瞬時出力リミットと連続出力リミットの一例を示しており、瞬時出力リミットは連続出力リミットよりも大きい値に設定する。
【００２５】
次に、この実施の形態におけるバッテリ３の出力制限制御について、図３のフローチャートに従って説明する。
図３のフローチャートに示す出力制限制御ルーチンは、ＥＣＵ１によって一定時間毎に繰り返し実行される。
この実施の形態では、バッテリ３の温度ＴＢＡＴおよび残容量ＳＯＣをパラメータとして瞬時出力リミットを設定する瞬時出力リミットテーブル（図示せず）と、バッテリ３の温度ＴＢＡＴおよび残容量ＳＯＣをパラメータとして連続出力リミットを設定する連続出力リミットテーブル（図示せず）が、ＥＣＵ１のＲＯＭに記憶されている。
【００２６】
まず、ステップＳ１０１において、前記瞬時出力リミット用テーブルを参照して、バッテリ温度センサＳ８で検出されたバッテリ３の温度ＴＢＡＴと、バッテリ残容量センサＳ４で検出されたバッテリ３の残容量ＳＯＣに基づき、瞬時出力リミットを求める。
次に、ステップＳ１０２において、前記連続出力リミットテーブルを参照して、前記したバッテリ３の温度ＴＢＡＴとバッテリ３の残容量ＳＯＣに基づき、連続出力リミットを求める。
次に、ステップＳ１０３に進み、現在の自車両の動作モードが、高応答制御モードと通常制御モードのいずれであるかを判別する。
【００２７】
ステップＳ１０３において通常制御モードであると判別された場合には、ステップＳ１０４に進み、ステップＳ１０２で求めた連続出力リミットをバッテリ３の出力リミットとして設定し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
一方、ステップＳ１０３において高応答制御モードであると判別された場合には、ステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０１で求めた瞬時出力リミットをバッテリ３の出力リミットとして設定し、本ルーチンの実行を一旦終了する。
【００２８】
なお、この実施の形態において、ＥＣＵ１がステップＳ１０１またはＳ１０２の処理を実行することにより許容出力設定手段が実現され、ＥＣＵ１がステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理を実行することにより、複数の許容出力設定手段で設定された許容出力値から一つの許容出力値を自車両の動作モードに応じて選択する許容出力選択手段が実現される。さらに、ＥＣＵ１がステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理を実行することにより、バッテリ３の許容出力値を自車両の動作モードに応じて決定する許容出力決定手段が実現される。
【００２９】
このように、この実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置によれば、自車両の動作モードに応じて最適な出力リミットが選択されて決定され、この出力リミットまでバッテリ３が出力可能になるので、バッテリ３の保護を図りつつ出力リミットを拡大することができ、商品性が向上する。
【００３０】
〔他の実施の形態〕
前述した実施の形態では、高応答制御モードには内燃機関の始動制御と変速制御が含まれているが、いずれか一方の制御だけであってもよいし、あるいは、始動制御と変速制御に加えて短時間でより高出力が必要な他の制御を含ませてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明するように、請求項１に係る発明によれば、蓄電装置は、自車両の動作モードに応じて決定される最適な許容出力値まで出力することが可能になるので、蓄電装置の保護を図りつつ許容出力値を拡大することができ、商品性を向上することができる。
請求項２に係る発明によれば、蓄電装置は、自車両の動作モードに応じて選択される最適な許容出力値まで出力することが可能になるので、蓄電装置の保護を図りつつ許容出力値を拡大することができ、商品性を向上することができる。
【００３２】
請求項３に係る発明によれば、蓄電装置の許容出力値を最適に設定することが可能になるので、蓄電装置を確実に保護することができる。
請求項４に係る発明によれば、高応答制御モードにおける蓄電装置の許容出力値を、通常制御モードにおける許容出力値よりも高出力にすることが可能になるので、商品性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置の構成図である。
【図２】蓄電装置の出力リミットの一例を示す図である。
【図３】前記実施の形態における蓄電装置の出力制限制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ＥＣＵ（許容出力決定手段、許容出力設定手段）
３ バッテリ（蓄電装置）
Ｅ 内燃機関
Ｍ モータ
Ｗ 駆動輪
Ｓ１０１，Ｓ１０２ 許容出力設定手段
Ｓ１０３〜Ｓ１０５ 許容出力選択手段
Ｓ１０１〜Ｓ１０５ 許容出力決定手段

Claims (4)

1. 動力源としての内燃機関およびモータと、前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置とを備え、前記内燃機関と前記モータの少なくともいずれか一方の駆動力を自車両の駆動輪に伝達して駆動するハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記蓄電装置の出力を制限する許容出力値を自車両の動作モードに応じて決定する許容出力決定手段、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。
2. 動力源としての内燃機関およびモータと、前記モータと電気エネルギーの授受を行う蓄電装置とを備え、前記内燃機関と前記モータの少なくともいずれか一方の駆動力を自車両の駆動輪に伝達して駆動するハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記蓄電装置の出力を制限する許容出力値を設定する複数の許容出力設定手段と、
   前記複数の許容出力設定手段で設定された許容出力値から一つの許容出力値を自車両の動作モードに応じて選択する許容出力選択手段と、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。
3. 前記許容出力値は、前記蓄電装置の温度と残容量に応じて設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
4. 前記自車両の動作モードは、通常制御モードと、前記内燃機関の始動制御もしくは変速制御を含む高応答制御モードを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。

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