JP2007176392A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ハイブリッド車両に関し、特に車輪を駆動するために回転電機と内燃機関とを併用するハイブリッド車両に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly to a hybrid vehicle that uses a rotary electric machine and an internal combustion engine in combination to drive wheels.
近年、環境に配慮した自動車としてハイブリッド自動車が大きく注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、蓄電装置(バッテリ)とインバータとインバータによって駆動される電動機(モータ)とを動力源とする自動車である。 In recent years, hybrid vehicles have attracted a great deal of attention as environmentally friendly vehicles. A hybrid vehicle is a vehicle that uses a power storage device (battery), an inverter, and an electric motor (motor) driven by the inverter in addition to a conventional engine.
このようなハイブリッド自動車では、蓄電装置の充電状態が所定値より小さくなったり、また車両に対して大きな加速や高速走行が要求されたりしたような場合にはエンジンを運転させた状態で走行を行なうハイブリッド自動車(HV)モードで走行を行ない、発進時や蓄電装置の充電状態が十分である場合にはエンジンを停止させた状態でモータのみで走行を行なわせる電気自動車(EV)モードで走行を行なうものがある。 In such a hybrid vehicle, when the state of charge of the power storage device becomes smaller than a predetermined value, or when the vehicle is required to be accelerated or run at a high speed, the vehicle is driven with the engine running. Runs in hybrid vehicle (HV) mode, and runs in an electric vehicle (EV) mode in which the vehicle is run only with a motor while the engine is stopped when starting or when the power storage device is sufficiently charged There is something.
このような車両では、エンジンが走行中であっても始動および停止を繰返すような場合が考えられる。しかしながら、エンジンおよびその周辺の暖機が不十分な状態でエンジンに高負荷運転を行なわせるとエミッションの低下および燃費の悪化を招く恐れがある。 In such a vehicle, there may be a case where start and stop are repeated even when the engine is running. However, if the engine is operated at a high load while the engine and its surroundings are not sufficiently warmed up, there is a risk of reducing emissions and fuel consumption.
特開2005−146910号公報(特許文献1)は、排気ガスを浄化する触媒の周りに触媒加熱器を設け、車両がEVモードで運転している間に触媒を暖機しておき、触媒暖機が終了した後にHVモードに移行する車両について開示している。
近年、運転者が外部から充電可能なハイブリッド車両について検討がなされている。このような車両では、搭載する蓄電装置の充電容量が大きく設定され、たとえば商用電力や太陽光発電で得た電力で蓄電装置が充電される。すると、通常はモータの出力のみで走行を行なう場合が多くなると考えられる。バッテリの充電状態が十分である場合には、エンジンが運転されるのは高速走行時や高負荷状態の走行時という特定の条件のみとなる。 In recent years, a hybrid vehicle in which a driver can be charged from the outside has been studied. In such a vehicle, the charging capacity of the power storage device to be mounted is set large, and the power storage device is charged with, for example, commercial power or power obtained by solar power generation. Then, it is considered that there are more cases where the vehicle is usually driven only by the output of the motor. When the state of charge of the battery is sufficient, the engine is operated only under specific conditions such as when traveling at a high speed or when traveling in a high load state.
しかしながら、高速走行や高負荷状態の走行が要求されてからエンジンや触媒を暖機して走行するのでは、運転者の要求に対して時間的遅れが発生し応答性がよくない車となってしまう。 However, if the engine or catalyst is warmed up after high-speed driving or high-load driving is required, a time delay occurs with respect to the driver's request and the vehicle is not responsive. End up.
一方、エンジンや触媒の暖機が十分でないままエンジンを高負荷で運転させると、燃焼が悪く燃費およびエミッションの悪化を招く。また潤滑油の循環も不十分であることにより、焼付きなどによりエンジンが故障する可能性があるという問題がある。 On the other hand, if the engine is operated at a high load while the engine and catalyst are not sufficiently warmed up, combustion is poor and fuel consumption and emissions are deteriorated. Moreover, there is a problem that the engine may break down due to seizure or the like due to insufficient circulation of the lubricating oil.
この発明の目的は、燃費やエミッションの悪化を抑制しつつ、かつ高速または高負荷運転が実現できるハイブリッド車両を提供することである。 An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle capable of realizing high speed or high load operation while suppressing deterioration of fuel consumption and emission.
この発明は、要約すると、ハイブリッド車両であって、車輪を駆動する回転電機と、車輪を駆動するために回転電機と併用される内燃機関と、内燃機関を停止させた状態で車両を走行させるEVモードと内燃機関を運転させた状態で車両を走行させるHVモードとを切換える制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、EVモードからHVモードに切換える切換タイミングを予測し、予測した切換タイミングより前に内燃機関を運転するための準備を指令する。 In summary, the present invention is a hybrid vehicle, which is a rotating electric machine that drives wheels, an internal combustion engine that is used in combination with the rotating electric machine to drive the wheels, and an EV that runs the vehicle with the internal combustion engine stopped. And a control device that performs control to switch between the mode and the HV mode in which the vehicle is driven while the internal combustion engine is operated. The control device predicts a switching timing for switching from the EV mode to the HV mode, and commands preparation for operating the internal combustion engine before the predicted switching timing.
好ましくは、ハイブリッド車両は、車外と通信を行ない車両の走行に関する情報を得る情報機器をさらに備える。制御装置は、情報機器が得た情報に基づいて切換タイミングを予測する。 Preferably, the hybrid vehicle further includes an information device that communicates with the outside of the vehicle and obtains information related to traveling of the vehicle. The control device predicts switching timing based on information obtained by the information equipment.
より好ましくは、情報機器は、高速道路の出入口に設置される料金徴収装置と通信し、高速道路外から高速道路にハイブリッド車両が侵入する地点が近いことを情報として制御装置に与える。 More preferably, the information device communicates with a toll collection device installed at the entrance / exit of the expressway, and gives the control device as information that the point where the hybrid vehicle enters from the outside of the expressway to the expressway is near.
より好ましくは、情報機器は、道路地図情報からハイブリッド車両の走行経路を案内するカーナビゲーション装置である。制御装置は、カーナビゲーション装置が指示する走行経路上にHVモードの走行を必要とする部分があるときに部分に到達する予想時刻からEVモードからHVモードに切換えるタイミングを予測する。 More preferably, the information device is a car navigation device that guides a travel route of a hybrid vehicle from road map information. The control device predicts the timing for switching from the EV mode to the HV mode from the expected time when the vehicle travels instructed by the car navigation device, and when there is a portion that needs to travel in the HV mode.
より好ましくは、情報機器は、道路地図情報からハイブリッド車両の走行経路を案内し、かつ渋滞情報を受信するカーナビゲーション装置である。制御装置は、カーナビゲーション装置が指示する走行経路上にHVモードの走行を必要とする部分があり、かつカーナビゲーション装置が現在位置を渋滞地点と判断した場合に、その部分を走行中に渋滞区間を抜ける予想時刻からEVモードからHVモードに切換えるタイミングを予測する。 More preferably, the information device is a car navigation device that guides a travel route of a hybrid vehicle from road map information and receives traffic jam information. The control device has a portion that requires traveling in the HV mode on the traveling route instructed by the car navigation device, and when the car navigation device determines that the current position is a traffic jam point, the traffic jam section The timing for switching from the EV mode to the HV mode is predicted from the expected time of exiting from the above.
好ましくは、制御装置は、準備として、内燃機関に暖機運転を行なわせる。
好ましくは、ハイブリッド車両は、内燃機関からの排気を浄化する触媒装置をさらに備える。制御装置は、準備として、触媒装置の予熱を行なわせる。
Preferably, the control device causes the internal combustion engine to perform a warm-up operation as preparation.
Preferably, the hybrid vehicle further includes a catalyst device that purifies exhaust from the internal combustion engine. As a preparation, the control device causes the catalyst device to be preheated.
好ましくは、ハイブリッド車両は、回転電機を駆動する駆動部と、駆動部を冷却する第1の冷却系と、内燃機関を冷却し、第1の冷却系とは独立して運転される第2の冷却系とをさらに備える。 Preferably, the hybrid vehicle includes a drive unit that drives the rotating electrical machine, a first cooling system that cools the drive unit, a second cooling unit that cools the internal combustion engine and that is operated independently of the first cooling system. And a cooling system.
好ましくは、ハイブリッド車両は、回転電機に対して電力を供給する、運転者が外部から充電可能な蓄電装置をさらに備える。 Preferably, the hybrid vehicle further includes a power storage device that supplies electric power to the rotating electrical machine and that can be externally charged by the driver.
本発明によれば、燃費やエミッションの悪化を抑制しつつ、かつ高速または高負荷運転が実現できるハイブリッド車両を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hybrid vehicle which can implement | achieve a high speed or high load driving | running can be implement | achieved, suppressing the deterioration of a fuel consumption or an emission.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の実施の形態に係る車両100の構成を示したブロック図である。
図1を参照して、車両100は、エンジン4と、エンジン4の吸気側に設けられるエアクリーナ5と、エアフローメータ6と、電子制御スロットル7と、吸気通路8と、エンジン4に取付けられ、エンジン4の冷却水通路を流れる冷却水温度を測定する温度センサ15とを含む。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
Referring to FIG. 1,
エアクリーナ5の下流にはエアフローメータ6が配置されている。エアフローメータ6は吸気通路を流れる吸入空気量を検出するセンサである。エアフローメータ6の下流には電子制御スロットル7が設けられている。電子制御スロットル7の近傍には図示しないスロットル回動を検出するスロットルセンサと電子制御スロットルが全閉となることでオンとなるアイドルスイッチとが配置されている。
An
電子制御スロットル7の下流には図示しない内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁が配置されている。
A fuel injection valve for injecting fuel into an intake port of an internal combustion engine (not shown) is disposed downstream of the
車両100は、さらに、エンジン4の排気側に接続される排気通路9と、空燃比センサ11と、三元触媒12とを含む。三元触媒12は、ある程度の酸素を吸蔵することができ、排気ガス中にHC(炭化水素)やCO(一酸化炭素)などの未燃成分が含まれている場合は、吸蔵している酸素を用いてそれらを酸化し、また、排気ガス中にNOx(窒素酸化物)などの酸化成分が含まれている場合は、それらを還元し、還元により放出された酸素を吸蔵することができる。排気通路9から排出される排気ガスは三元触媒12の内部で処理されることにより浄化される。三元触媒は、暖機により適温に加熱されることによりその性能が最大限に発揮される。
ハイブリッド車両100は、さらに、バッテリB1と、バッテリB1の出力する直流電力を昇圧する昇圧コンバータ10と、昇圧コンバータ10との間で直流電力を授受するインバータ20,30とを含む。
ハイブリッド車両100は、さらに、ダンパ13と、プラネタリギヤである動力分配機構3と、ダンパ13および動力分配機構3を介してエンジン4の動力を受けて発電を行なうモータジェネレータMG1と、動力分配機構に回転軸が接続されるモータジェネレータMG2とを含む。インバータ20,30は、モータジェネレータMG1,MG2に接続され交流電力と昇圧回路からの直流電力との間の変換を行なう。
動力分配機構はプラネタリギヤの3つの回転軸のうちの2つの回転軸の回転が定まれば残る1つの回転軸の回転はおのずと定められるよう構成される。したがって、エンジン4を最も効率のよい領域で動作させつつ、モータジェネレータMG1の発電量を制御してモータジェネレータMG2を駆動させることにより車速の制御を行ない、全体としてエネルギ効率のよい自動車を実現している。
The power distribution mechanism is configured such that the rotation of the remaining one rotation shaft is naturally determined when the rotation of two of the three rotation shafts of the planetary gear is determined. Accordingly, the vehicle speed is controlled by controlling the power generation amount of the motor generator MG1 and driving the motor generator MG2 while operating the
昇圧コンバータ10は、バッテリB1から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧された直流電圧をインバータ20,30に供給する。インバータ20,30は、供給された直流電圧を交流電圧に変換してエンジン始動時にはモータジェネレータMG1を駆動制御する。また、エンジン始動後にはモータジェネレータMG1が発電した交流電力はインバータ20,30によって直流に変換されて、さらに昇圧コンバータ10によってバッテリB1の充電に適切な電圧に変換されバッテリB1が充電される。
また、インバータ20,30はモータジェネレータMG2を駆動する。モータジェネレータMG2はエンジン4を補助して車輪2を駆動する。制動時にはモータジェネレータMG2は回生運転を行ない、車輪の回転エネルギを電気エネルギに変換する。得られた電気エネルギは、インバータ20,30および昇圧コンバータ10を経由してバッテリB1に戻される。
車両100は、さらに、エンジン4、インバータ20,30および昇圧コンバータ10を制御する制御装置60と、高速道路の出入口に設置される料金徴収装置と通信可能であり、また道路地図情報からハイブリッド車両100の走行経路を案内するETC&カーナビゲーション装置58とを含む。ETC&カーナビゲーション装置58は、車外と通信を行ない車両の走行に関する情報を得る情報機器であって、この情報として、高速道路の出入口に設置される料金徴収装置と通信して高速道路外から高速道路に前記ハイブリッド車両が侵入する地点が近いことを制御装置60に報知したり、またGPSで衛星と通信して車両の現在位置を特定し道路地図情報から前記ハイブリッド車両の走行経路を制御装置60に報知したりする。
The
制御装置60は、エンジンECU61と、ハイブリッド(HV)ECU62とを含む。エンジンECU61は、エンジン4からエンジン回転数NEやエンジントルクTEなどのエンジン情報を受け、エンジン4に対してスロットル回動、点火時期および噴射量などのエンジン制御信号を出力する。またエンジンECU61は、三元触媒12に設けられた温度センサから触媒温度を取得する。
HVECU62は、インバータ20,30および昇圧コンバータ10に対して制御を行ないモータジェネレータMG1,MG2の制御を行なうとともに、バッテリB1からバッテリ温度TBや充電状態SOCなどのバッテリ情報を取得する。
またハイブリッド車両100は、商用電源や太陽光発電等の外部電源55と接続可能に構成されており、外部電源55からバッテリB1に充電が可能である。
The
以上のように、ハイブリッド車両100は、車輪2を駆動するモータジェネレータMG2と、車輪2を駆動するためにモータジェネレータMG2と併用されるエンジン4と、エンジン4を停止させた状態で車両を走行させるEVモードと内燃機関を運転させた状態で車両を走行させるHVモードとを切換える制御を行なう制御装置60とを備える。そして、制御装置60は、ETC&カーナビゲーション装置58等の、車外と通信を行ない車両の走行に関する情報を得る情報機器から得た情報に基づき、EVモードからHVモードに切換えるタイミングを予測する。そして制御装置60は、エンジン4を運転するための準備に要する時間を考慮して、予測したタイミングより前にエンジン4に運転するための準備を指令する。好ましくは、制御装置60は、この準備として、エンジン4に暖機運転を行なわせる。また、暖機運転触媒温度が低い場合には、この準備として、図示しない触媒ヒータによって三元触媒12の予熱を行なわせてもよい。
As described above,
図2は、図1に示したハイブリッド車両100についてインバータおよび昇圧コンバータ周辺を詳細に示した回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing in detail the periphery of the inverter and the boost converter in
図2を参照して、この車両100は、バッテリユニットBUと、昇圧コンバータ10と、インバータ20,30と、電源ラインPL1,PL2と、接地ラインSLと、U相ラインUL1,UL2と、V相ラインVL1,VL2と、W相ラインWL1,WL2と、モータジェネレータMG1,MG2と、エンジン4と、動力分配機構3と、車輪2とを含む。
Referring to FIG. 2,
この車両100は、車輪の駆動にモータとエンジンとを併用するハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)である。
The
動力分配機構3は、エンジン4とモータジェネレータMG1,MG2に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分配機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この3つの回転軸がエンジン4、モータジェネレータMG1,MG2の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータMG1のロータを中空としてその中心にエンジン4のクランクシャフトを通すことで動力分配機構3にエンジン4とモータジェネレータMG1,MG2とを機械的に接続することができる。
なお、モータジェネレータMG2の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪2に結合されている。また動力分配機構3の内部にモータジェネレータMG2の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。
The rotating shaft of motor generator MG2 is coupled to
そして、モータジェネレータMG1は、エンジンによって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車に組み込まれ、モータジェネレータMG2は、ハイブリッド自動車の駆動輪を駆動する電動機としてハイブリッド自動車に組み込まれる。 Motor generator MG1 operates as a generator driven by the engine and is incorporated in the hybrid vehicle as an electric motor that can start the engine, and motor generator MG2 drives the drive wheels of the hybrid vehicle. As an electric motor, it is installed in a hybrid vehicle.
モータジェネレータMG1,MG2は、たとえば、3相交流同期電動機である。モータジェネレータMG1はU相コイルU1、V相コイルV1、W相コイルW1からなる3相コイルをステータコイルとして含む。モータジェネレータMG2はU相コイルU2、V相コイルV2、W相コイルW2からなる3相コイルをステータコイルとして含む。 Motor generators MG1 and MG2 are, for example, three-phase AC synchronous motors. Motor generator MG1 includes a three-phase coil including a U-phase coil U1, a V-phase coil V1, and a W-phase coil W1 as a stator coil. Motor generator MG2 includes a three-phase coil including a U-phase coil U2, a V-phase coil V2, and a W-phase coil W2 as a stator coil.
そして、モータジェネレータMG1は、エンジン出力を用いて3相交流電圧を発生し、その発生した3相交流電圧をインバータ20へ出力する。また、モータジェネレータMG1は、インバータ20から受ける3相交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンの始動を行なう。
Motor generator MG1 generates a three-phase AC voltage using the engine output, and outputs the generated three-phase AC voltage to
モータジェネレータMG2は、インバータ30から受ける3相交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータMG2は、車両の回生制動時、3相交流電圧を発生してインバータ30へ出力する。
Motor generator MG <b> 2 generates vehicle driving torque by the three-phase AC voltage received from
バッテリユニットBUは、負極が接地ラインSLに接続された蓄電装置であるバッテリB1と、バッテリB1の電圧を測定する電圧センサ70と、バッテリB1の電流を測定する電流センサ84とを含む。モータジェネレータMG1,MG2と、インバータ20,30と、インバータ20,30に昇圧した電圧を供給する昇圧コンバータ10とは車両負荷に相当する。
Battery unit BU includes a battery B1 that is a power storage device having a negative electrode connected to ground line SL, a
バッテリB1は、たとえば、ニッケル水素、リチウムイオンや鉛蓄電池等の二次電池を用いることができる。また、バッテリB1に代えて大容量の電気二重層コンデンサ等の蓄電用キャパシタを用いることもできる。 As the battery B1, for example, a secondary battery such as nickel metal hydride, lithium ion, or a lead storage battery can be used. Further, a storage capacitor such as a large-capacity electric double layer capacitor can be used instead of the battery B1.
バッテリユニットBUは、バッテリB1から出力される直流電圧を昇圧コンバータ10へ出力する。また、昇圧コンバータ10から出力される直流電圧によってバッテリユニットBU内部のバッテリB1が充電される。
Battery unit BU outputs a DC voltage output from battery B <b> 1 to boost
昇圧コンバータ10は、リアクトルLと、npn型トランジスタQ1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。リアクトルLは、電源ラインPL1に一端が接続され、npn型トランジスタQ1,Q2の接続点に他端が接続される。npn型トランジスタQ1,Q2は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列に接続され、制御装置60からの信号PWCをベースに受ける。そして、各npn型トランジスタQ1,Q2のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードD1,D2がそれぞれ接続される。
なお、上記のnpn型トランジスタおよび以下の本明細書中のnpn型トランジスタとして、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができ、またnpn型トランジスタに代えて、パワーMOSFET(metal oxide semiconductor field-effect transistor)等の電力スイッチング素子を用いることができる。 For example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used as the npn-type transistor described above and the npn-type transistor described below, and a power MOSFET (metal oxide semiconductor field) is used instead of the npn-type transistor. -effect transistor) or the like can be used.
インバータ20は、U相アーム22、V相アーム24およびW相アーム26を含む。U相アーム22、V相アーム24およびW相アーム26は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に並列に接続される。
U相アーム22は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ11,Q12を含み、V相アーム24は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ13,Q14を含み、W相アーム26は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ15,Q16を含む。各npn型トランジスタQ11〜Q16のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD11〜D16がそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各npn型トランジスタの接続点は、U,V,W各相ラインUL1,VL1,WL1を介してモータジェネレータMG1の各相コイルの中性点N1と異なるコイル端にそれぞれ接続される。
インバータ30は、U相アーム32、V相アーム34およびW相アーム36を含む。U相アーム32、V相アーム34およびW相アーム36は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に並列に接続される。
U相アーム32は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ21,Q22を含み、V相アーム34は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ23,Q24を含み、W相アーム36は、直列に接続されたnpn型トランジスタQ25,Q26を含む。各npn型トランジスタQ21〜Q26のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD21〜D26がそれぞれ接続される。そして、インバータ30においても、各相アームにおける各npn型トランジスタの接続点は、U,V,W各相ラインUL2,VL2,WL2を介してモータジェネレータMG2の各相コイルの中性点N2と異なるコイル端にそれぞれ接続される。
車両100は、さらに、コンデンサC1,C2と、リレー回路40と、コネクタ50と、制御装置60と、ACラインACL1,ACL2と、電圧センサ72〜74と、電流センサ80,82とを含む。
コンデンサC1は、電源ラインPL1と接地ラインSLとの間に接続され、電圧変動に起因するバッテリB1および昇圧コンバータ10への影響を低減する。電源ラインPL1と接地ラインSLとの間の電圧VLは、電圧センサ73で測定される。
Capacitor C1 is connected between power supply line PL1 and ground line SL, and reduces the influence on battery B1 and boost
コンデンサC2は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ20,30および昇圧コンバータ10への影響を低減する。電源ラインPL2と接地ラインSLとの間の電圧VHは、電圧センサ72で測定される。
Capacitor C2 is connected between power supply line PL2 and ground line SL, and reduces the influence on
昇圧コンバータ10は、バッテリユニットBUから電源ラインPL1を介して供給される直流電圧を昇圧して電源ラインPL2へ出力する。より具体的には、昇圧コンバータ10は、制御装置60からの信号PWCに基づいて、npn型トランジスタQ2のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルLに磁場エネルギを蓄積し、その蓄積したエネルギをnpn型トランジスタQ2がOFFされたタイミングに同期してダイオードD1を介して電源ラインPL2へ電流を流すことによって放出することにより昇圧動作を行なう。
また、昇圧コンバータ10は、制御装置60からの信号PWCに基づいて、電源ラインPL2を介してインバータ20および30のいずれか一方または両方から受ける直流電圧をバッテリユニットBUの電圧レベルに降圧してバッテリユニットBU内部のバッテリを充電する。
インバータ20は、制御装置60からの信号PWM1に基づいて、電源ラインPL2から供給される直流電圧を3相交流電圧に変換してモータジェネレータMG1を駆動する。
これにより、モータジェネレータMG1は、トルク指令値TR1によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ20は、エンジンからの出力を受けてモータジェネレータMG1が発電した3相交流電圧を制御装置60からの信号PWM1に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインPL2へ出力する。
Thereby, motor generator MG1 is driven to generate torque specified by torque command value TR1.
インバータ30は、制御装置60からの信号PWM2に基づいて、電源ラインPL2から供給される直流電圧を3相交流電圧に変換してモータジェネレータMG2を駆動する。
これにより、モータジェネレータMG2は、トルク指令値TR2によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ30は、車両100が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、駆動軸からの回転力を受けてモータジェネレータMG2が発電した3相交流電圧を制御装置60からの信号PWM2に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインPL2へ出力する。
Thereby, motor generator MG2 is driven so as to generate torque specified by torque command value TR2.
なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをOFFすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。 Note that regenerative braking here refers to braking that involves regenerative power generation when the driver operating the hybrid vehicle performs a foot brake operation, or the foot brake is not operated, but regenerative braking is performed by turning off the accelerator pedal while driving. This includes decelerating (or stopping acceleration) the vehicle while generating electricity.
リレー回路40は、リレーRY1,RY2を含む。リレーRY1,RY2としては、たとえば、機械的な接点リレーを用いることができるが、半導体リレーを用いてもよい。リレーRY1は、ACラインACL1とコネクタ50との間に設けられ、制御装置60からの制御信号CNTLに応じてON/OFFされる。リレーRY2は、ACラインACL2とコネクタ50との間に設けられ、制御装置60からの制御信号CNTLに応じてON/OFFされる。
このリレー回路40は、制御装置60からの制御信号CNTLに応じて、ACラインACL1,ACL2とコネクタ50との接続/切離しを行なう。すなわち、リレー回路40は、制御装置60からH(論理ハイ)レベルの制御信号CNTLを受けると、ACラインACL1,ACL2をコネクタ50と電気的に接続し、制御装置60からL(論理ロー)レベルの制御信号CNTLを受けると、ACラインACL1,ACL2をコネクタ50から電気的に切離す。
コネクタ50は、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に外部の外部電源55から交流電圧を入力するための端子である。この交流電圧としては、たとえば、家庭用商用電力線から交流100Vを入力することができる。コネクタ50に入力される電圧は、電圧センサ74で測定され測定値が制御装置60に送信される。
電圧センサ70は、バッテリB1のバッテリ電圧VB1を検出し、その検出したバッテリ電圧VB1を制御装置60へ出力する。電圧センサ73は、コンデンサC1の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ10の入力電圧VLを検出し、その検出した電圧VLを制御装置60へ出力する。電圧センサ72は、コンデンサC2の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ10の出力電圧VH(インバータ20,30の入力電圧に相当する。以下同じ。)を検出し、その検出した電圧VHを制御装置60へ出力する。
電流センサ80は、モータジェネレータMG1に流れるモータ電流MCRT1を検出し、その検出したモータ電流MCRT1を制御装置60へ出力する。電流センサ82は、モータジェネレータMG2に流れるモータ電流MCRT2を検出し、その検出したモータ電流MCRT2を制御装置60へ出力する。
制御装置60は、外部に設けられるECU(Electronic Control Unit)から出力されたモータジェネレータMG1,MG2のトルク指令値TR1,TR2およびモータ回転数MRN1,MRN2、電圧センサ73からの電圧VL、ならびに電圧センサ72からの電圧VHに基づいて、昇圧コンバータ10を駆動するための信号PWCを生成し、その生成した信号PWCを昇圧コンバータ10へ出力する。
また、制御装置60は、電圧VHならびにモータジェネレータMG1のモータ電流MCRT1およびトルク指令値TR1に基づいて、モータジェネレータMG1を駆動するための信号PWM1を生成し、その生成した信号PWM1をインバータ20へ出力する。さらに、制御装置60は、電圧VHならびにモータジェネレータMG2のモータ電流MCRT2およびトルク指令値TR2に基づいて、モータジェネレータMG2を駆動するための信号PWM2を生成し、その生成した信号PWM2をインバータ30へ出力する。
ここで、制御装置60は、イグニッションスイッチ(またはイグニッションキー)からの信号IGおよびバッテリB1の充電状態SOCに基づいて、モータジェネレータMG1,MG2の中性点N1,N2間に与えられる商用電源用の交流電圧からバッテリB1に対する充電が行なわれるようにインバータ20,30を制御するための信号PWM1,PWM2を生成する。
Here,
さらに、制御装置60は、バッテリB1の充電状態SOCに基づいて、外部から充電可能かを判断し、充電可能と判断したときは、Hレベルの制御信号CNTLをリレー回路40へ出力する。一方、制御装置60は、バッテリB1がほぼ満充電状態であり、充電可能でないと判断したときは、Lレベルの制御信号CNTLをリレー回路40へ出力し、信号IGが停止状態を示す場合にはインバータ20および30を停止させる。
Further,
車両100は、さらに、EVドライブスイッチ52を含む。EVドライブスイッチ52は、EVドライブモードに設定するためのスイッチであり、深夜や早朝の住宅密集地での低騒音化や、屋内駐車場や車庫内での排気ガス低減化を目的としてエンジン作動を低減しモータのみで走行可能なEVドライブモードに設定するためのスイッチである。
このEVドライブモードは、EVドライブスイッチ52がオフ状態にセットされた場合か、バッテリの充電状態が規定値以下となった場合か、車速が所定速度以上になった場合か、またはアクセル開度が規定値以上となった場合に自動的に解除される。
This EV drive mode is performed when the
車両100は、さらに、車両の状況を表示するとともにカーナビゲーションシステム等に対する入力装置としても機能するタッチディスプレイを含む。
また、制御装置60は、データの読み出し・書き込みが可能なメモリ57を内蔵している。なお、制御装置60は、図1に示すようにエンジンECUとHVECU等の複数のコンピュータによって実現されるものであっても良い。
Further, the
[車両外部からの充電についての説明]
次に、車両100において外部電源55の交流電圧VACから直流の充電電圧を発生する方法について説明する。
[Explanation of charging from outside the vehicle]
Next, a method for generating a DC charging voltage from AC voltage VAC of
制御装置60は、車外から充電を行なう場合には、インバータ20(または30)のU相アーム22(または32)、V相アーム24(または34)およびW相アーム26(または36)に同位相の交流電流を流すようにnpn型トランジスタQ11〜Q16(またはQ21〜Q26)をON/OFFする。
When charging from outside the vehicle,
U,V,Wの各相コイルに同位相の交流電流が流れる場合には、モータジェネレータMG1,MG2には回転トルクは発生しない。そしてインバータ20および30が協調制御されることにより交流の電圧VACが直流の充電電圧に変換される。
When alternating current of the same phase flows through the U, V, and W phase coils, no rotational torque is generated in motor generators MG1 and MG2. The
図3は、図2の回路図を充電に関する部分に簡略化して示した図である。
図3では、図2のインバータ20および30のうちのU相アームが代表として示されている。またモータジェネレータの3相コイルのうちU相コイルが代表として示されている。
FIG. 3 is a simplified diagram of the circuit diagram of FIG.
In FIG. 3, the U-phase arm of
U相について代表的に説明すれば各相コイルには同相の電流が流されるので、他の2相の回路もU相と同じ動きをする。図3を見ればわかるように、U相コイルU1とU相アーム22の組、およびU相コイルU2とU相アーム32の組はそれぞれ昇圧コンバータ10と同様な構成となっている。したがって、たとえば100Vの交流電圧を直流電圧に変換するだけでなく、さらに昇圧してたとえば200V程度のバッテリ充電電圧に変換することが可能である。
If the U phase is described as a representative, the same phase current flows through each phase coil, so the other two phase circuits also operate in the same manner as the U phase. As can be seen from FIG. 3, the set of U-phase coil U <b> 1 and
図4は、充電時のトランジスタの制御状態を示した図である。
図3、図4を参照して、まず電圧VAC>0すなわちラインACL1の電圧VM1がラインACL2の電圧VM2よりも高い場合には、昇圧コンバータのトランジスタQ1はON状態とされ、トランジスタQ2はOFF状態とされる。これにより昇圧コンバータ10は電源ラインPL2から電源ラインPL1に向けて充電電流を流すことができるようになる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a control state of the transistor during charging.
3 and 4, first, when voltage VAC> 0, that is, when voltage VM1 on line ACL1 is higher than voltage VM2 on line ACL2, transistor Q1 of the boost converter is turned on and transistor Q2 is turned off. It is said. Thus, boost
そして第1のインバータではトランジスタQ12が電圧VACに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、トランジスタQ11はOFF状態またはダイオードD11の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき第2のインバータではトランジスタQ21はOFF状態とされ、トランジスタQ22はON状態に制御される。 In the first inverter, the transistor Q12 is switched at a cycle and a duty ratio corresponding to the voltage VAC, and the transistor Q11 is controlled to be in an OFF state or a switching state in which the transistor Q11 is turned on in synchronization with the conduction of the diode D11. At this time, in the second inverter, the transistor Q21 is turned off and the transistor Q22 is controlled to be turned on.
電圧VAC>0ならば、トランジスタQ12のON状態において電流がコイルU1→トランジスタQ12→ダイオードD22→コイルU2の経路で流れる。このときコイルU1,U2に蓄積されたエネルギはトランジスタQ12がOFF状態となると放出され、ダイオードD11を経由して電流が電源ラインPL2に流れる。ダイオードD11による損失を低減させるためにダイオードD11の導通期間に同期させてトランジスタQ11を導通させても良い。電圧VACおよび電圧VHの値に基づいて、昇圧比が求められトランジスタQ12のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。 If voltage VAC> 0, in the ON state of transistor Q12, a current flows through the path of coil U1, transistor Q12, diode D22, and coil U2. At this time, the energy accumulated in the coils U1 and U2 is released when the transistor Q12 is turned off, and a current flows to the power supply line PL2 via the diode D11. In order to reduce the loss due to the diode D11, the transistor Q11 may be turned on in synchronization with the conduction period of the diode D11. Based on the values of voltage VAC and voltage VH, the boost ratio is obtained, and the switching cycle and duty ratio of transistor Q12 are determined.
次に、電圧VAC<0すなわちラインACL1の電圧VM1がラインACL2の電圧VM2よりも低い場合には、昇圧コンバータのトランジスタQ1はON状態とされ、トランジスタQ2はOFF状態とされる。これにより昇圧コンバータ10は電源ラインPL2から電源ラインPL1に向けて充電電流を流すことができるようになる。
Next, when voltage VAC <0, that is, voltage VM1 on line ACL1 is lower than voltage VM2 on line ACL2, transistor Q1 of the boost converter is turned on and transistor Q2 is turned off. Thus, boost
そして第2のインバータではトランジスタQ22が電圧VACに応じた周期およびデューティー比でスイッチングされ、トランジスタQ21はOFF状態またはダイオードD21の導通に同期して導通されるスイッチング状態に制御される。このとき第1のインバータではトランジスタQ11はOFF状態とされ、トランジスタQ12はON状態に制御される。 In the second inverter, the transistor Q22 is switched at a cycle and a duty ratio corresponding to the voltage VAC, and the transistor Q21 is controlled to be in an OFF state or a switching state in which the transistor Q21 is turned on in synchronization with the conduction of the diode D21. At this time, in the first inverter, the transistor Q11 is turned off and the transistor Q12 is controlled to be turned on.
電圧VAC<0ならば、トランジスタQ22のON状態において電流がコイルU2→トランジスタQ22→ダイオードD12→コイルU1の経路で流れる。このときコイルU1,U2に蓄積されたエネルギはトランジスタQ22がOFF状態となると放出され、ダイオードD21を経由して電流が電源ラインPL2に流れる。ダイオードD21による損失を低減させるためにダイオードD21の導通期間に同期させてトランジスタQ21を導通させても良い。このときも電圧VACおよび電圧VHの値に基づいて、昇圧比が求められトランジスタQ22のスイッチングの周期およびデューティー比が定められる。 If voltage VAC <0, in the ON state of transistor Q22, current flows through the path of coil U2, transistor Q22, diode D12, and coil U1. At this time, the energy stored in the coils U1 and U2 is released when the transistor Q22 is turned off, and a current flows to the power supply line PL2 via the diode D21. In order to reduce the loss due to the diode D21, the transistor Q21 may be turned on in synchronization with the conduction period of the diode D21. At this time, the step-up ratio is obtained based on the values of the voltage VAC and the voltage VH, and the switching cycle and the duty ratio of the transistor Q22 are determined.
図5は、図2の制御装置60が行なう充電開始の判断に関するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。
FIG. 5 is a flowchart showing a control structure of a program relating to the determination of the start of charging performed by
図2、図5を参照して、まずステップS1において制御装置60は、信号IGがOFF状態であるか否かを判断する。ステップS1で信号IGがOFF状態でなければ、充電ケーブルを車両に接続して充電を行なわせるのは不適切であるのでステップS6に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。
Referring to FIGS. 2 and 5, first in step S <b> 1,
ステップS1において、信号IGがOFF状態である場合には、充電を行なうのに適切であると判断されステップS2に処理が進む。ステップS2では電圧センサ74によって電圧VACが測定される。そして、交流電圧が観測されない場合には、充電ケーブルがコネクタ50のソケットに接続されていないと考えられるため充電処理を行なわずにステップS6に処理が進み、制御はメインルーチンに移される。
If the signal IG is in the OFF state in step S1, it is determined that charging is appropriate and the process proceeds to step S2. In step S2, the voltage VAC is measured by the voltage sensor 74. If no AC voltage is observed, it is considered that the charging cable is not connected to the socket of
一方、ステップS2において電圧VACとして交流電圧が観測されたら処理はステップS3に進む。ステップS3ではバッテリB1の充電状態SOC(B1)が満充電状態を表すしきい値Sth(F1)より小さいか否かが判断される。 On the other hand, if an AC voltage is observed as voltage VAC in step S2, the process proceeds to step S3. In step S3, it is determined whether or not the state of charge SOC (B1) of the battery B1 is smaller than a threshold value Sth (F1) indicating a fully charged state.
SOC(B1)<Sth(F1)が成立すれば充電可能状態であるため処理はステップS4に進む。ステップS4では、リレーRY1およびRY2が非導通状態から導通状態に制御され、制御装置60は、2つのインバータを協調制御してバッテリB1に充電を行なう。
If SOC (B1) <Sth (F1) is satisfied, the process proceeds to step S4 because it is in a chargeable state. In step S4, relays RY1 and RY2 are controlled from a non-conducting state to a conducting state, and
ステップS3においてSOC(B1)<Sth(F1)が成立しないときは、バッテリB1は、満充電状態であるので充電を行なう必要がなく、ステップS5に処理が進む。ステップS5では、充電停止処理が行なわれる。具体的には、インバータ20及び30は停止され、リレーRY1,RY2は開放されて交流電力の車両100への入力は遮断される。そして処理はステップS6に進み制御はメインルーチンに戻される。
When SOC (B1) <Sth (F1) is not established in step S3, battery B1 is in a fully charged state, so there is no need to charge, and the process proceeds to step S5. In step S5, a charge stop process is performed. Specifically,
[冷却系の説明]
図6は、本実施の形態のハイブリッド車両の駆動装置の冷却系を示すブロック図である。
[Description of cooling system]
FIG. 6 is a block diagram showing a cooling system of the hybrid vehicle drive device of the present embodiment.
図6を参照して、エンジン4およびモータジェネレータMG1,MG2およびインバータ20,30を冷却するためのラジエータ140は、エンジン系統を冷却するラジエータ106とハイブリッド系統を冷却するラジエータ128とに内部で分割されている。
Referring to FIG. 6,
ウォータポンプ110によって冷却水がシリンダブロック112およびシリンダヘッド102に送出される。ウォータポンプ110は、エンジンのクランクシャフトの回転によって回転する機械式ポンプである。したがってエンジンが運手中においては冷却水が以上に説明したように流れてエンジンが適温に保たれる。
Cooling water is sent to the
エンジンの暖機がまだ不十分である場合にはサーモスタット弁108がラジエータ106からの通路よりもバイパス流路114を選択するのでウォータポンプ110から送出された冷却水はシリンダブロック112、シリンダヘッド102を経由してバイパス流路114からウォータポンプ110に戻る。
When engine warm-up is still insufficient, the
なお極寒時においては、スロットルボディ116に設けられた通水路にシリンダヘッド102からの温水が通水される。またシリンダヘッド102を通過して温まった冷却水はヒータ118にも導かれる。これにより車室内の暖房にもエンジン4からの熱が使用される。
In extreme cold, hot water from the
一方、エンジンの暖機が十分な状態では、サーモスタット弁108はバイパス流路114からラジエータ106からの流路側に流入口を切換える。これによってウォータポンプ110から送出された冷却水はシリンダブロック112、シリンダヘッド102、流路104、ラジエータ106の順に流れ、サーモスタット弁108を経由してウォータポンプ110に戻される。
On the other hand, when the engine is sufficiently warmed up, the
以上説明したように、シリンダブロック112の内部には冷却水通路が設けられており、吸気側から排気側に向けて4つの気筒の周囲を図6の矢印のように冷却水が流れる。このように、エンジンのシリンダブロック112は冷却水の循環によって適温に保たれている。
As described above, the cooling water passage is provided in the
一方、ハイブリッド系統については電動ウォータポンプ124が必要に応じて制御装置によって駆動される。電動ウォータポンプ124から送出された冷却水はモータジェネレータMG1,MG2を通って流路126に導かれラジエータ128で放熱される。そしてラジエータ128を通った冷却水は流路130に導かれインバータ20,30を冷却する。そしてリザーバタンク122をさらに通過して冷却水は電動ウォータポンプ124に戻る。
On the other hand, for the hybrid system, the
[エンジンの暖機運転開始制御]
図7は、制御装置60で実行されるエンジンの暖機運転開始制御を説明するためのフローチャートである。
[Engine warm-up start control]
FIG. 7 is a flowchart for illustrating engine warm-up operation start control executed by
図1、図7を参照して、まず処理が開始されると、ステップS1において制御装置60は高速道路の判定を行なう。この高速道路の判定は図1のエンジンECU61で行なってもHVECU62で行なってもよい。
Referring to FIG. 1 and FIG. 7, when the process is first started,
具体的には、たとえばカーナビゲーション装置が高速道路の料金所部分を車両が通過したことを検知して制御装置60に高速道路にこれから進入することを報知してもよい。また、制御装置60は、ETC&カーナビゲーション装置58からこれから高速道路に進入することを検知して高速道路の判定を行なう。たとえば高速道路の料金所においてETC装置が料金徴収装置と通信を行なうことに応じてこれから高速道路に進入することを判断してもよい。ETCゲートとの送受信によって高速道路の進入を予測するのは、カーナビゲーションよりもさらに確実である。
Specifically, for example, the car navigation device may detect that the vehicle has passed through the toll gate portion of the highway and notify the
ステップS1において高速道路を走行しないと判断されている間はステップS4に進み制御はメインルーチンに戻される。一方ステップS1においてこれから高速道路に進入すると判定された場合には処理はステップS2に進む。 While it is determined in step S1 that the vehicle does not travel on the highway, the process proceeds to step S4 and the control is returned to the main routine. On the other hand, if it is determined in step S1 that the vehicle will enter the expressway, the process proceeds to step S2.
ステップS2においては温度センサ15で検知されたエンジン水温が所定の判定値より小さいか否かが判断される。エンジン水温<判定値が成立しない場合、すなわちエンジンが暖機済みの状態であれば処理はステップS4に進み制御はメインルーチンに移される。
In step S2, it is determined whether or not the engine water temperature detected by the
一方、エンジン水温<判定値である場合にはステップS3に処理が進みエンジンECU61からエンジン4に対してエンジン制御信号が送られるとともにHVECU62からインバータ20,30に対してエンジン4をクランキングするようにモータジェネレータMG1,MG2を制御する指示が行なわれる。
On the other hand, if the engine water temperature is smaller than the determination value, the process proceeds to step S3 and an engine control signal is sent from the
なお、高速道路への進入までに時間的に余裕がある場合には、エンジン水温を観測して観測したエンジン水温から暖機完了となるエンジン水温まで暖機運転により水温を上昇させるのに要する時間、すなわちエンジンの運転の準備に要する時間を考慮して、エンジン暖機を開始するタイミングを設定しても良い。また、エンジン水温に代えてまたは加えて三元触媒12の温度に基づいてエンジン暖機を開始するタイミングを設定しても良い。
If there is enough time to enter the expressway, the time required to increase the water temperature by warm-up from the observed engine water temperature to the engine water temperature at which warm-up is completed That is, the timing for starting engine warm-up may be set in consideration of the time required for preparation for engine operation. Further, the timing for starting the engine warm-up may be set based on the temperature of the three-
図8は、図7のフローチャートの処理が実行された場合の動作を説明するための波形図である。 FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation when the process of the flowchart of FIG. 7 is executed.
図8を参照して、まず時刻t1において図7のステップS1の高速道路進入の判定がなされたとする。するとエンジンが始動され波形A2に示すように一定負荷で運転が開始される。これに伴い波形A1に示すようにエンジン水温は徐々に上昇して時刻t2において水温条件たとえば40℃に到達する。この水温条件が成立するまでは波形A2に示すように一定負荷のエンジン運転が行なわれる。そして時刻t2においてエンジン水温が水温条件以上となると時刻t2以降はドライバの要求に応じたエンジン負荷でエンジンが運転される。 Referring to FIG. 8, it is first assumed that the highway approach determination in step S1 of FIG. 7 is made at time t1. Then, the engine is started and the operation is started at a constant load as shown in the waveform A2. Along with this, the engine water temperature gradually rises as shown by waveform A1, and reaches a water temperature condition, for example, 40 ° C. at time t2. Until this water temperature condition is satisfied, the engine operation with a constant load is performed as shown in the waveform A2. When the engine water temperature becomes equal to or higher than the water temperature condition at time t2, the engine is operated with the engine load according to the driver's request after time t2.
触媒の活性温度は一般には触媒床温度350℃程度と言われており、たとえば外気温25℃の条件下で触媒の暖機完了まではエンジン始動後であれば約20秒で触媒の暖機が完了する。またエンジン水温がたとえば40℃に到達するまでの暖機完了はエンジン始動からおよそ60秒程度であると考えられる。したがって、料金所を通過して本線合流までの距離が約500〜600mぐらいあれば、時速40km/hで合流点まで走行した場合十分であると考えられる。 The catalyst activation temperature is generally said to be about the catalyst bed temperature of about 350 ° C. For example, the catalyst warm-up takes approximately 20 seconds after the engine is started until the catalyst warm-up is completed under the condition of the outside air temperature of 25 ° C. Complete. Further, the completion of warming up until the engine water temperature reaches 40 ° C., for example, is considered to be about 60 seconds from the start of the engine. Therefore, if the distance from the toll gate to the main line merge is about 500 to 600 m, it is considered sufficient when traveling to the merge point at a speed of 40 km / h.
一方、高速判定が行なわれたとしても図7のステップS2において波形B1のようにエンジン水温が既に上昇していると判断された場合には、波形B2に示すように時刻t2まですなわち実際にドライバの要求がエンジンの駆動が必要な状態に至るまではエンジンは始動されない。この場合には時刻t2において波形B2に示すようにエンジンが始動されることになる。 On the other hand, even if the high speed determination is made, if it is determined in step S2 of FIG. 7 that the engine water temperature has already increased as shown by waveform B1, the driver is actually driven until time t2, as shown by waveform B2. The engine is not started until the request reaches a state where the engine needs to be driven. In this case, the engine is started as indicated by waveform B2 at time t2.
なお、触媒の暖機については、エンジンを回転させずにヒータなどを触媒付近に設けておくことにより電力で予め昇温させるように制御してもよい。 Note that the warming up of the catalyst may be controlled to be preheated with electric power by providing a heater or the like in the vicinity of the catalyst without rotating the engine.
図9は、制御装置60で実行されるエンジン暖機開始の他の制御について説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining another control of the engine warm-up start that is executed by the
図9を参照して、たとえば車両が高速道路を走行中において渋滞に巻き込まれた場合にこのフローチャートの処理が実行される。まず、ステップS11において渋滞通過予測時間をカーナビゲーションを用いて算出し、これが所定の判定値より小さいか否かが判断される。 Referring to FIG. 9, for example, when the vehicle is involved in a traffic jam while traveling on a highway, the processing of this flowchart is executed. First, in step S11, a predicted traffic jam passage time is calculated using car navigation, and it is determined whether or not this is smaller than a predetermined determination value.
ステップS11において渋滞通過予想時間が判定値より小さくない場合は、まだまだ低速の走行が続くと考えられるのでHV走行を行なう必要がない。この場合はステップS14に処理が進み制御はメインルーチンに移される。 If the estimated traffic passage time is not smaller than the determination value in step S11, it is considered that low-speed driving still continues and it is not necessary to perform HV driving. In this case, the process proceeds to step S14, and the control is moved to the main routine.
一方、ステップS11において渋滞通過予想時間が判定値より小さいと判断された場合にはステップS12に処理が進む。ステップS12では、エンジン水温が判定値より小さいか否かが判断され、エンジンの暖機が必要であるか否かが判定される。 On the other hand, if it is determined in step S11 that the estimated traffic congestion passing time is smaller than the determination value, the process proceeds to step S12. In step S12, it is determined whether the engine water temperature is lower than a determination value, and it is determined whether the engine needs to be warmed up.
エンジン水温が判定値以上である場合にはエンジンを暖機済みであり、エンジンを始動して暖機を開始する必要がないので、処理はステップS14に進み制御はメインルーチンに移される。一方ステップS12においてエンジン水温が判定値より小さい場合にはステップS13に処理が進む。ステップS13では制御装置60がエンジン4に対してエンジン制御情報を送信しかつインバータ20,30に対してエンジンをクランキングするように指示が行なわれる。ステップS13の処理が終了するとステップS14において制御はメインルーチンに移される。
If the engine water temperature is equal to or higher than the determination value, the engine has been warmed up, and there is no need to start the engine and start warming up. Therefore, the process proceeds to step S14, and the control is moved to the main routine. On the other hand, if the engine water temperature is lower than the determination value in step S12, the process proceeds to step S13. In step S13,
なお、たとえば、高速道路上での渋滞解消までに時間的に余裕がある場合には、エンジン水温を観測して観測したエンジン水温から暖機完了となるエンジン水温まで暖機運転により水温を上昇させるのに要する時間、すなわちエンジンの運転の準備に要する時間を考慮して、エンジン暖機を開始するタイミングを設定しても良い。また、エンジン水温に代えてまたは加えて三元触媒12の温度に基づいてエンジン暖機を開始するタイミングを設定しても良い。
For example, if there is enough time to eliminate congestion on an expressway, the water temperature is increased by warming up from the observed engine water temperature to the engine water temperature at which the warm-up is completed. The timing for starting engine warm-up may be set in consideration of the time required for the engine, that is, the time required for preparation for engine operation. Further, the timing for starting the engine warm-up may be set based on the temperature of the three-
図10は、図9のフローチャートの処理が実行された場合の動作を説明するための波形図である。 FIG. 10 is a waveform diagram for explaining the operation when the process of the flowchart of FIG. 9 is executed.
図10において、当初から高速道路を走行中に渋滞に巻き込まれ速度が低下したことに応じて渋滞であると判断された状態であるとする。そしてカーナビゲーション装置から得られるVICSなどの渋滞情報を参照して車両現在位置から渋滞通過予想時間を判定する。たとえば現在位置から渋滞終了地点まで現在の速度で走行した場合の所要時間に基づき渋滞通過予想時間が算出される。 In FIG. 10, it is assumed that the vehicle is in a state where it is determined that the vehicle is congested in response to the fact that it has been involved in the traffic while driving on the expressway and the speed has decreased. Then, the traffic jam estimated time is determined from the current vehicle position with reference to traffic information such as VICS obtained from the car navigation device. For example, the estimated traffic passage time is calculated based on the required time when traveling at the current speed from the current position to the congestion end point.
また、水温条件が40℃を満たすように予め現在のエンジン水温から昇温幅を算出する等などにより、エンジンを始動させてから暖機が完了するのに要する時間を予め判定値(たとえば60秒)として算出しておく。 In addition, the time required for warming up after the engine is started is calculated in advance by, for example, calculating the temperature increase range from the current engine water temperature so that the water temperature condition satisfies 40 ° C. ).
そして、図9のステップS11の渋滞通過予想時間と判定値の大小比較が行なわれる。図10の時刻t1にいたるまでは、渋滞通過予想時間≧判定値であったが、時刻t1において渋滞通過予想時間<判定値が成立する。 And the magnitude comparison of the traffic jam estimated time and judgment value of step S11 of FIG. 9 is performed. Until time t1 in FIG. 10, the estimated traffic congestion passing time is greater than or equal to the determination value, but at time t1 the expected traffic congestion passing time is less than the determination value.
そして時刻t1においてさらに図9のステップS12のエンジン水温と判定値(例えば40℃)の大小比較が行なわれる。波形C1に示すように水温条件の判定値より水温が低い場合は、ステップS12からステップS13に処理が進むので、制御装置60は、時刻t1においてエンジンを始動させる。
At time t1, the engine water temperature is further compared with a determination value (for example, 40 ° C.) in step S12 of FIG. When the water temperature is lower than the determination value of the water temperature condition as shown in the waveform C1, the process proceeds from step S12 to step S13, and the
すると波形C1に示すように、エンジン水温は次第に上昇を開始しこのエンジン水温が水温条件たとえば40℃に至るまでは波形C2に示すようにエンジン負荷を一定負荷として運転を行なう。時刻t2において渋滞解消したとしても、まだ水温が波形C1に示すように水温が水温条件を満たすまでは一定負荷運転が継続される。そして時刻t3においてエンジン水温が水温条件を満たした場合に時刻t3以降はドライバの要求に応じたエンジン負荷で運転が行なわれる。 Then, as shown in the waveform C1, the engine water temperature starts to rise gradually, and the engine load is operated at a constant load as shown in the waveform C2 until the engine water temperature reaches a water temperature condition, for example, 40 ° C. Even if the congestion is resolved at time t2, the constant load operation is continued until the water temperature satisfies the water temperature condition as shown in the waveform C1. When the engine water temperature satisfies the water temperature condition at time t3, operation is performed with the engine load according to the driver's request after time t3.
一方、エンジン水温が渋滞発生時において所定の水温条件よりも高かった場合には、波形D1,D2に示すように制御が行なわれる。 On the other hand, when the engine water temperature is higher than a predetermined water temperature condition when a traffic jam occurs, control is performed as indicated by waveforms D1 and D2.
すなわち時刻t2の渋滞解消予定時刻までは、EV走行が継続されエンジンは始動されない。そして時刻t2において渋滞解消予定時間になった場合に初めてエンジンが始動され、以降ドライバの要求に応じたエンジン負荷でエンジンが運転される。そしてこの運転に伴いエンジン水温は上昇を開始する。 In other words, the EV traveling is continued and the engine is not started until the scheduled time for traffic jam resolution at time t2. Then, the engine is started for the first time at the time t2 when the scheduled time for traffic jam elimination is reached, and thereafter the engine is operated with the engine load according to the driver's request. The engine water temperature starts to rise with this operation.
以上説明したように、本実施の形態においては、ハイブリッド自動車がEV走行中に、カーナビゲーションシステムやETC装置などによりハイブリッドモードに移行すると予測されたときに予めエンジン周りを暖機することで、エミッションの悪化を防止することができる。 As described above, in the present embodiment, when the hybrid vehicle is predicted to shift to the hybrid mode by the car navigation system, the ETC device, or the like during EV traveling, the engine is warmed up in advance to thereby reduce the emission. Can be prevented.
なお、本発明は、外部から充電可能な車両に限定されるものではないが、ハイブリッド自動車において、EV走行可能な距離が飛躍的に伸びたときに、具体的には大容量のバッテリを搭載して外部から充電可能にした場合などに、特に効果があると考えられる。 The present invention is not limited to a vehicle that can be charged from the outside. However, in a hybrid vehicle, when the EV travelable distance is dramatically increased, specifically, a large-capacity battery is mounted. This is especially effective when charging is possible from the outside.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
2 車輪、3 動力分配機構、4 エンジン、5 エアクリーナ、6 エアフローメータ、7 電子制御スロットル、8 吸気通路、9 排気通路、10 昇圧コンバータ、11 空燃比センサ、12 三元触媒、13 ダンパ、15 温度センサ、20,30 インバータ、22,32 U相アーム、24,34 V相アーム、26,36 W相アーム、40 リレー回路、50 コネクタ、52 ドライブスイッチ、55 外部電源、57 メモリ、58 カーナビゲーション装置、60 制御装置、70,72〜74 電圧センサ、80,82,84 電流センサ、100 ハイブリッド車両、102 シリンダヘッド、104,126,130 流路、106,128,140 ラジエータ、108 サーモスタット弁、110 ウォータポンプ、112 シリンダブロック、114 バイパス流路、116 スロットルボディ、118 ヒータ、122 リザーバタンク、124 電動ウォータポンプ、ACL1,ACL2 ライン、B1 バッテリ、BU バッテリユニット、C1,C2 コンデンサ、D1,D2,D11〜D16,D21〜D26 ダイオード、61 エンジンECU、L リアクトル、MG1,MG2 モータジェネレータ、PL1,PL2 電源ライン、Q1,Q2,Q11〜Q16,Q21〜Q26 トランジスタ、RY1,RY2 リレー、SL 接地ライン、U1,U2 U相コイル、UL1,UL2 U相ライン、V1,V2 V相コイル、VL1,VL2 V相ライン、W1,W2 W相コイル、WL1,WL2 W相ライン。 2 wheels, 3 power distribution mechanism, 4 engine, 5 air cleaner, 6 air flow meter, 7 electronic throttle, 8 intake passage, 9 exhaust passage, 10 boost converter, 11 air-fuel ratio sensor, 12 three-way catalyst, 13 damper, 15 temperature Sensor, 20, 30 Inverter, 22, 32 U-phase arm, 24, 34 V-phase arm, 26, 36 W-phase arm, 40 Relay circuit, 50 connector, 52 Drive switch, 55 External power supply, 57 Memory, 58 Car navigation system , 60 control device, 70, 72 to 74 voltage sensor, 80, 82, 84 current sensor, 100 hybrid vehicle, 102 cylinder head, 104, 126, 130 flow path, 106, 128, 140 radiator, 108 thermostat valve, 110 water Pump, 112 Linda block, 114 bypass passage, 116 throttle body, 118 heater, 122 reservoir tank, 124 electric water pump, ACL1, ACL2 line, B1 battery, BU battery unit, C1, C2 capacitor, D1, D2, D11 to D16, D21 ~ D26 Diode, 61 Engine ECU, L reactor, MG1, MG2 Motor generator, PL1, PL2 Power line, Q1, Q2, Q11-Q16, Q21-Q26 Transistor, RY1, RY2 relay, SL ground line, U1, U2 U phase Coil, UL1, UL2 U phase line, V1, V2 V phase coil, VL1, VL2 V phase line, W1, W2 W phase coil, WL1, WL2 W phase line.
Claims (9)
前記車輪を駆動するために前記回転電機と併用される内燃機関と、
前記内燃機関を停止させた状態で車両を走行させるEVモードと前記内燃機関を運転させた状態で車両を走行させるHVモードとを切換える制御を行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記EVモードから前記HVモードに切換える切換タイミングを予測し、予測した前記切換タイミングより前に前記内燃機関を運転するための準備を指令する、ハイブリッド車両。 A rotating electric machine that drives the wheels;
An internal combustion engine used in combination with the rotating electrical machine to drive the wheels;
A control device that performs control to switch between an EV mode in which the vehicle is driven while the internal combustion engine is stopped and an HV mode in which the vehicle is driven while the internal combustion engine is operated;
The control device predicts a switching timing for switching from the EV mode to the HV mode, and commands a preparation for operating the internal combustion engine before the predicted switching timing.
前記制御装置は、前記情報機器が得た前記情報に基づいて前記切換タイミングを予測する、請求項1に記載のハイブリッド車両。 It further comprises an information device that communicates with the outside of the vehicle and obtains information related to vehicle travel,
The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the control device predicts the switching timing based on the information obtained by the information device.
前記制御装置は、前記カーナビゲーション装置が指示する前記走行経路上に前記HVモードの走行を必要とする部分があるときに前記部分に到達する予想時刻から前記EVモードから前記HVモードに切換える前記タイミングを予測する、請求項2に記載のハイブリッド車両。 The information device is a car navigation device that guides a travel route of the hybrid vehicle from road map information,
The control device is configured to switch the EV mode to the HV mode from an expected time to reach the portion when there is a portion that needs to travel in the HV mode on the travel route instructed by the car navigation device. The hybrid vehicle according to claim 2, wherein
前記制御装置は、前記カーナビゲーション装置が指示する前記走行経路上に前記HVモードの走行を必要とする部分があり、かつ前記カーナビゲーション装置が現在位置を渋滞地点と判断した場合に、前記部分を走行中に渋滞区間を抜ける予想時刻から前記EVモードから前記HVモードに切換える前記タイミングを予測する、請求項2に記載のハイブリッド車両。 The information device is a car navigation device that guides a travel route of the hybrid vehicle from road map information and receives traffic information,
The control device includes a portion that requires traveling in the HV mode on the travel route instructed by the car navigation device, and the car navigation device determines that the current position is a traffic jam point. The hybrid vehicle according to claim 2, wherein the timing for switching from the EV mode to the HV mode is predicted from an expected time when the vehicle exits a traffic jam section.
前記制御装置は、前記準備として、前記触媒装置の予熱を行なわせる、請求項1に記載のハイブリッド車両。 A catalyst device for purifying exhaust from the internal combustion engine;
The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the control device causes the catalyst device to be preheated as the preparation.
前記駆動部を冷却する第1の冷却系と、
前記内燃機関を冷却し、前記第1の冷却系とは独立して運転される第2の冷却系とをさらに備える、請求項1に記載のハイブリッド車両。 A drive unit for driving the rotating electrical machine;
A first cooling system for cooling the drive unit;
The hybrid vehicle according to claim 1, further comprising: a second cooling system that cools the internal combustion engine and is operated independently of the first cooling system.
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