JP2013014219A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの残存容量（ＳＯＣ）が不足している場合等でも、運転者の意図通りに、エンジンを停止した状態を維持して、運転者に違和感を与えることを、回避する。
【解決手段】エンジンを停止してモータジェネレータにより車両が走行する状態から、エンジンを運転する状態へ移行することが報知された後に、アクセル開度が閾値より減少した場合、エンジンを停止したままモータジェネレータにより車両が走行する状態を、維持する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、エンジンと電動モータとが搭載された車両において、エンジンを停止して電動モータにより車両が走行する状態を維持する技術に関する。

エンジンに加えて、駆動源として電動モータが搭載されたハイブリッド車が知られている。このようなハイブリッド車は、たとえば車速が低い場合にエンジンを停止し、電動モータのみを用いて走行することが可能である。アクセル開度が大きくなった場合などには、エンジンが始動される。

エンジンが始動すると、燃料が消費されるとともに、排気ガスが排出される。したがって、できるだけエンジンを停止したまま電動モータだけを用いて車両を走行することを運転者が好む場合もある。このようなニーズに応えるべく、特開２００８−７４３２１号公報（特許文献１）は、エンジンを停止している走行モードからエンジンを運転する走行モードへ切り替わるアクセル開度を表示することを開示する。同様に、特開２００８−１１４７９１号公報（特許文献２）は、エンジンを作動させないで電動モータにより車両を素行させることが可能なパワーを表示することを開示する。

特開２００８−７４３２１号公報 特開２００８−１１４７９１号公報

しかしながら、エンジンを停止したままにすることができる運転状態は、たとえばバッテリの残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）ならびに温度等によっても変化するため、エンジンを始動させないように運転者がアクセルペダルを戻しても、エンジンが始動することがあり得る。運転者の意図に反してエンジンが始動されると、運転者に違和感を与ええる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンを停止した状態を維持することである。

エンジンと、電動モータとが搭載された車両の制御装置は、エンジンを停止して電動モータにより車両が走行する状態からエンジンを運転する状態へ移行することを報知するための手段と、エンジンを停止して電動モータにより車両が走行する状態からエンジンを運転する状態へ移行することを報知した後にアクセル開度が減少した場合、エンジンを停止して電動モータにより車両が走行する状態を維持するための手段とを備える。

この構成によると、エンジンを停止させたいという運転者の意図通りにエンジンを停止することができる。

ハイブリッド車を示す概略構成図である。 エンジンが駆動する期間および停止する期間を示す図である。 インジケータ（その１）を示す図である。 インジケータ（その２）を示す図である。 ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、ハイブリッド車には、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。本実施形態において、ハイブリッド車は、外部の電源からの充電機能を有するプラグインハイブリッド車、あるいは航続距離拡張機能付の電気自動車である。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。

この車両は、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。

たとえば、運転者がアクセルペダル１７２を操作した結果に応じて、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０が制御される。アクセルペダル１７２の操作量（アクセル開度）は、アクセル開度センサ１７４により検出される。

アクセル開度が小さい場合および車速が低い場合などには、第２モータジェネレータ１２０のみを駆動源としてハイブリッド車が走行する。アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が小さい場合などには、エンジン１００が駆動される。この場合、エンジン１００のみ、もしくはエンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を駆動源としてハイブリッド車が走行する。

エンジン１００は、内燃機関である。燃料と空気の混合気が燃焼室内で燃焼することよって、出力軸であるクランクシャフトが回転する。エンジン１００から排出される排気ガスは、触媒１０２によって浄化された後、車外に排出される。触媒１０２は、特定の温度まで暖機されることによって浄化作用を発揮する。触媒１０２の暖機は、排気ガスの熱を利用して行なわれる。触媒１０２は、たとえば三元触媒である。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１モータジェネレータ１１０を駆動させて発電する経路である。

第１モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力はそのまま第２モータジェネレータ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。

第１モータジェネレータ１１０が発電機として作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１モータジェネレータ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２モータジェネレータ１２０についても同様である。

第２モータジェネレータ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。

第２モータジェネレータ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２モータジェネレータ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２モータジェネレータ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。

ハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２モータジェネレータ１２０が駆動され、第２モータジェネレータ１２０が発電機として作動する。これにより第２モータジェネレータ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２モータジェネレータ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。

動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１モータジェネレータ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。

バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ１５０の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。

図２を参照して、エンジン１００の制御態様についてさらに説明する。図２に示すように、ハイブリッド車の出力パワー（要求パワーとも呼ばれる）がエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。

出力パワーは、ハイブリッド車の走行に用いられるパワーとして設定される。出力パワーは、たとえば、アクセル開度および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１７０により算出される。なお、出力パワーを算出する方法はこれに限らない。なお、出力パワーの代わりに、トルク、加速度、駆動力およびアクセル開度などを用いるようにしてもよい。

ハイブリッド車の出力パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ１２０の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ１１０が発電した電力が第２モータジェネレータ１２０に直接供給される。

エンジン始動しきい値は、バッテリ１５０のＳＯＣおよび温度などの任意のパラメータに応じて変動するように定められる。エンジン始動しきい値は、たとえば実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて開発者により予め作成されたマップに従って定められる。

図３に示すように、本実施の形態においては、エンジン始動しきい値が、車室内の前方のインストルメントパネルに設けられたディスプレイに、インジケータ２００として表示される。図３の線２０２が、エンジン始動しきい値を示す。線２０２、すなわちエンジン始動しきい値は、バッテリ１５０のＳＯＣおよび温度などに応じて、図３において左右に移動する。エンジン始動しきい値が図３において左に移動した場合、エンジン始動しきい値が低くなったことを示す。逆に、エンジン始動しきい値が図３において右に移動した場合、エンジン始動しきい値が高くなったことを示す。

図３における斜線で示す領域２０４は、ハイブリッド車の現在の出力パワーを示す。出力パワーに応じて、斜線の領域２０４の右端が図３において左右に移動する。斜線の領域２０４の右端が右にあるほど、出力パワーが大きいことを示す。斜線の領域２０４に右端がエンジン始動しきい値（線２０２）よりも左側にあると、エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０だけを用いてハイブリッド車が走行する。斜線の領域２０４の右端がエンジン始動しきい値（線２０２）と重なる、あるいは超えると、エンジン１００が運転してハイブリッド車が走行する。

インジケータの形態は図３に示されるものに限定されない。図４に示すように、現在の出力パワーを、エンジン始動しきい値に対する相対的な大きさ（割合）として斜線の領域２１２で示すようにしてもよい。図４に示される例においては、インジケータ２１０の右端がエンジン始動しきい値を示し、エンジン始動しきい値の見かけ上の大きさが一定にされる。その他、メータの色の変化、一定の、もしくは段階的に音量または音階が変化する警告音によって、エンジン始動しきい値と現在の出力パワーとの相対的な大きさを運転者に報知するようにしてもよい。

図１に戻って、さらに、本実施の形態においては、出力パワーがエンジン始動しきい値以上になると、音、光、振動等の任意の手段を用いる報知機１８０によって、エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０により車両が走行する状態から、エンジン１００を運転する状態へ移行することが運転者に報知される。

ところで、上述したように、エンジン始動しきい値は運転者のアクセル操作とは関係なく変動し得るため、エンジン１００を始動させないように運転者がアクセルペダル１７２を操作したとしても、エンジン始動しきい値が、出力パワーよりも低くなることがあり得る。

このような場合においても、エンジン１００を停止した状態に維持すべく、本実施の形態においては、エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０により車両が走行する状態からエンジン１００を運転する状態へ移行することが報知された後に、アクセル開度が減少した場合、エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０により車両が走行する状態が維持される。

以下、図５を参照して、本実施の形態においてＥＣＵ１７０が実行する処理について説明する。以下に説明する処理は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現されてもよい。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０により車両が走行中であるか否かが判断される。エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０により車両が走行中であると（Ｓ１００にてＹＳ）、Ｓ１０２にて、現在の出力パワーがエンジン始動しきい値以上であるか否かが判断される。

現在の出力パワーがエンジン始動しきい値以上であると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０４にて、エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０により車両が走行する状態から、エンジン１００を運転する状態へ移行することが運転者に報知される。

その後、Ｓ１０６にて、アクセル開度が減少したか否かが判断される。より具体的には、たとえば、アクセル開度の減少量がしきい値以上であるか否か、もしくは、アクセル開度の減少率がしきい値以上であるか否かが判断される。

アクセル開度が一定である場合、もしくは増大した場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、Ｓ１１０にて、エンジン１００が運転される。

一方、アクセル開度が減少した場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、より具体的には、たとえば、アクセル開度の減少量がしきい値以上である場合、もしくは、アクセル開度の減少率がしきい値以上である場合、Ｓ１０８にて、エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０により車両が走行する状態が維持される。

なお、エンジン１００の運転を強制的に禁止するためのスイッチを運転者がオンにすることよってエンジン１００の運転が禁止された場合に、エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０により車両が走行する状態を維持するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態において、エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０により車両が走行する状態からエンジン１００を運転する状態へ移行することが報知された後に、アクセル開度が減少した場合、エンジン１００を停止して第２モータジェネレータ１２０により車両が走行する状態が維持される。これにより、エンジン１００を停止させたいという運転者の意図通りにエンジン１００を停止することができる。

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。

１００ エンジン、１１０ 第１モータジェネレータ、１２０ 第２モータジェネレータ、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ、１６０ 前輪、１７０ ＥＣＵ、１７２ アクセルペダル、１７４ アクセル開度センサ、１８０ 報知機、２００，２１０ インジケータ、２０２ 線、２０４，２１２ 領域。

Claims (1)

1. エンジンと、電動モータとが搭載された車両の制御装置であって、
   前記エンジンを停止して前記電動モータにより前記車両が走行する状態から前記エンジンを運転する状態へ移行することを報知するための手段と、
   前記エンジンを停止して前記電動モータにより前記車両が走行する状態から前記エンジンを運転する状態へ移行することを報知した後にアクセル開度が減少した場合、前記エンジンを停止して前記電動モータにより前記車両が走行する状態を維持するための手段とを備える、車両の制御装置。

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