JP2013139224A - 車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】走行中に車両システムの停止操作がされた後に、車両システムの起動操作がされた場合に、エンジンをクランキングすることが可能な車両を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両は、エンジンをクランキング可能に構成された第1モータジェネレータと、第1モータジェネレータを駆動するために設けられたインバータとを備える。そして、HVECUは、シフトポジションがNポジションである場合に、インバータを停止するように構成されている。また、HVECUは、走行中にハイブリッドシステムを停止させる操作がされた後において、走行が停止する前にハイブリッドシステムを起動させる操作がされた場合に(ステップS12:Yes)、インバータを動作させる(ステップS13)。
【選択図】図6

Description

本発明は、エンジンを備える車両に関する。
従来、エンジンと、主に発電機として機能する第1モータジェネレータと、エンジンの動力を駆動輪および第1モータジェネレータに分割して伝達する動力分割機構と、主に電動機として機能する第2モータジェネレータとを備えるハイブリッド車両が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1のハイブリッド車両には、第1モータジェネレータを駆動するための第1インバータと、第2モータジェネレータを駆動するための第2インバータとが設けられている。第1インバータおよび第2インバータは、複数のスイッチング素子を含んでいる。そして、このハイブリッド車両は、シフトポジションがニュートラルポジションの場合に、第1インバータおよび第2インバータをシャットダウン(スイッチング素子のゲート遮断)するように構成されている。また、このハイブリッド車両では、エンジンの始動時には、第1インバータにより第1モータジェネレータが駆動されることによって、エンジンがクランキングされる。
また、このようなハイブリッド車両には、一般的に、ドライバ(運転手)がハイブリッドシステム(車両システム)を起動および停止させるためのパワースイッチが設けられている。
特開2005−306238号公報
ここで、ハイブリッド車両の走行中に、ドライバがハイブリッドシステムの停止操作を行った場合には、ハイブリッド車両の走行が停止する前(惰性走行中)に、ドライバがハイブリッドシステムの起動操作を行うことが考えられる。
しかしながら、従来のハイブリッド車両では、ハイブリッドシステムが再び起動される際に、シフトポジションがニュートラルポジションの場合に、第1インバータがシャットダウンされると考えられるので、エンジンをクランキングすることができないという問題点がある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、走行中に車両システムの停止操作がされた後に、車両システムの起動操作がされた場合に、エンジンをクランキングすることが可能な車両を提供することである。
本発明による車両は、エンジンと、エンジンをクランキング可能に構成された第1電動機と、第1電動機を駆動するために設けられた第1インバータと、第1インバータを制御する制御装置と、車両システムを起動および停止させる操作を受け付ける操作部とを備える。そして、制御装置は、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に、第1インバータを停止するように構成されている。また、制御装置は、走行中に車両システムを停止させる操作がされた後において、走行が停止する前に車両システムを起動させる操作がされた場合に、第1インバータを動作させるように構成されている。
このように構成することによって、走行中に車両システムの停止操作がされた後に、走行が停止する前に車両システムの起動操作がされた場合に、シフトポジションがニュートラルポジションであっても、第1インバータを動作させることにより第1電動機を駆動することができるので、エンジンをクランキングすることができる。
上記車両において、制御装置は、走行中に車両システムを停止させる操作がされた後において、走行が停止する前に車両システムを起動させる操作がされた場合に、第1電動機がエンジンをクランキングするように第1インバータを制御するようにしてもよい。
このように構成すれば、走行中に車両システムを停止させる操作を操作部が受け付けた後において、走行が停止する前に車両システムを起動させる操作を操作部が受け付けた場合に、エンジンを始動させることができる。
上記車両において、走行用の第2電動機と、第2電動機を駆動するために設けられた第2インバータとを備え、制御装置は、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に、第2インバータを停止するように構成され、かつ、走行中に車両システムを停止させる操作がされた後において、走行が停止する前に車両システムを起動させる操作がされた場合に、第2インバータを動作させるようにしてもよい。
このように構成すれば、第2インバータにより、クランキングトルクを打ち消すように第2電動機を制御することができるので、ドライバビリティが低下するのを抑制することができる。
この場合において、制御装置は、走行中に車両システムを停止させる操作がされた場合に、第1インバータおよび第2インバータを停止するようにしてもよい。
このように構成すれば、走行が停止する前に車両システムを起動させる操作を操作部が受け付けた場合に、停止していた第1インバータおよび第2インバータを動作させることができる。
また、本発明による車両は、エンジンと、エンジンをクランキング可能に構成された第1電動機と、第1電動機を駆動するために設けられた第1インバータと、第1インバータを制御する制御装置と、車両システムを起動および停止させる操作を受け付ける操作部とを備える。そして、制御装置は、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に、第1インバータを停止するように構成されている。また、制御装置は、走行中に搭乗者が操作部を用いて車両システムを停止させる操作を行った後において、走行が停止する前に搭乗者が操作部を用いて車両システムを起動させる操作を行った場合に、第1インバータを動作させるように構成されている。
このように構成することによって、走行中に車両システムの停止操作がされた後に、走行が停止する前に車両システムの起動操作がされた場合に、シフトポジションがニュートラルポジションであっても、第1インバータを動作させることにより第1電動機を駆動することができるので、エンジンをクランキングすることができる。
また、本発明による車両は、エンジンと、エンジンをクランキング可能に構成された第1電動機と、第1電動機を駆動するために設けられた第1インバータと、第1インバータを制御する制御装置と、車両システムを起動および停止させる操作を受け付ける操作部とを備える。そして、制御装置は、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に、第1インバータを停止するように構成されている。また、制御装置は、走行中に操作部から車両システムを停止させる信号を受信した後において、走行が停止する前に操作部から車両システムを起動させる信号を受信した場合に、第1インバータを動作させるように構成されている。
このように構成することによって、走行中に車両システムの停止操作がされた後に、走行が停止する前に車両システムの起動操作がされた場合に、シフトポジションがニュートラルポジションであっても、第1インバータを動作させることにより第1電動機を駆動することができるので、エンジンをクランキングすることができる。
本発明の車両によれば、走行中に車両システムの停止操作がされた後に、車両システムの起動操作がされた場合に、エンジンをクランキングすることができる。
本発明の一実施形態によるECUが設けられたハイブリッド車両を示した概略構成図である。 図1に示したハイブリッド車両のシフト操作装置を示した概略図である。 図1に示したハイブリッド車両のECUを示したブロック図である。 図1に示したハイブリッド車両のインバータを示した回路図である。 図1に示したハイブリッド車両の走行時におけるハイブリッドシステムの起動処理を説明するためのフローチャートである。 図5のステップS4における走行中システム起動時制御を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の変形例によるハイブリッド車両を示した概略構成図である。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式のハイブリッド車両に本発明を適用した場合について説明する。
図1は本実施形態に係るハイブリッド車両を示す概略構成図である。この図1に示すように、ハイブリッド車両HVは、車両走行用の駆動力を発生するエンジン(内燃機関)1、主に発電機として機能する第1モータジェネレータMG1、主に電動機として機能する第2モータジェネレータMG2、動力分割機構3、リダクション機構4、カウンタドライブギヤ51、カウンタドリブンギヤ52、ファイナルギヤ53、デファレンシャル装置54、前輪車軸(ドライブシャフト)61,61、前輪(駆動輪)6L,6R、および、HVECU100aなどを備えている。
次に、エンジン1、モータジェネレータMG1,MG2、動力分割機構3、リダクション機構4、および、HVECU100aなどの各部について説明する。
−エンジン−
エンジン1は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置(内燃機関)であって、吸気通路11に設けられたスロットルバルブ13のスロットル開度(吸入空気量)、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御できるように構成されている。また、燃焼後の排気ガスは排気通路12を経て図示しない酸化触媒による浄化が行われた後に外気に放出される。
上記エンジン1のスロットルバルブ13の制御には、例えば、エンジン回転数とドライバのアクセルペダル踏み込み量(アクセル開度)等のエンジン1の状態に応じた最適な吸入空気量(目標吸気量)が得られるようにスロットル開度を制御する電子スロットル制御が採用されている。このような電子スロットル制御では、スロットル開度センサ102を用いてスロットルバルブ13の実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が、上記目標吸気量が得られるスロットル開度(目標スロットル開度)に一致するようにスロットルバルブ13のスロットルモータ14をフィードバック制御している。
そして、エンジン1の出力は、クランクシャフト10およびダンパ2を介してインプットシャフト21に伝達される。ダンパ2は、例えばコイルスプリング式トランスアクスルダンパであってエンジン1のトルク変動を吸収する。
−モータジェネレータ−
第1モータジェネレータMG1は、インプットシャフト21に対して相対回転自在に支持された永久磁石からなるロータMG1Rと、3相巻線が巻回されたステータMG1Sとを備えた交流同期発電機であって、発電機として機能するとともに電動機(電動モータ)としても機能する。また、第2モータジェネレータMG2も同様に、インプットシャフト21に対して相対回転自在に支持された永久磁石からなるロータMG2Rと、3相巻線が巻回されたステータMG2Sとを備えた交流同期発電機であって、電動機(電動モータ)として機能するとともに発電機としても機能する。なお、第1モータジェネレータMG1は、本発明の「第1電動機」の一例であり、第2モータジェネレータMG2は、本発明の「第2電動機」の一例である。
図3に示すように、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2は、それぞれインバータ200および210を介してバッテリ(蓄電装置)300に接続されている。インバータ200および210はMGECU100cによって制御され、そのインバータ200および210の制御により各モータジェネレータMG1,MG2の回生または力行(アシスト)が設定される。その際の回生電力はインバータ200および210を介してバッテリ300に充電される。また、各モータジェネレータMG1,MG2の駆動用電力はバッテリ300からインバータ200および210を介して供給される。
−インバータ−
インバータ200は、バッテリ300からの直流電流を交流電流に変換して第1モータジェネレータMG1に供給するとともに、エンジン1の動力により第1モータジェネレータMG1で発電された交流電流を直流電流に変換してバッテリ300に供給する。
インバータ210は、バッテリ300からの直流電流を交流電流に変換して第2モータジェネレータMG2に供給するとともに、回生ブレーキにより第2モータジェネレータMG2で発電された交流電流を直流電流に変換してバッテリ300に供給する。また、インバータ210は、第1モータジェネレータMG1で発電された交流電流を走行状態に応じて、第2モータジェネレータMG2の駆動用電力として供給する。なお、インバータ200および210は、それぞれ、本発明の「第1インバータ」および「第2インバータ」の一例である。
具体的には、インバータ200は、図4に示すように、三相ブリッジ回路であり、U相アーム201と、V相アーム202と、W相アーム203とを含んでいる。U相アーム201、V相アーム202およびW相アーム203は、正極母線250aおよび負極母線250bの間に並列に接続されている。
U相アーム201は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)201aおよび201bと、ダイオード201cおよび201dとを有する。V相アーム202は、IGBT202aおよび202bと、ダイオード202cおよび202dとを有する。W相アーム203は、IGBT203aおよび203bと、ダイオード203cおよび203dとを有する。
IGBT201a、201b、202a、202b、203aおよび203bは、MGECU100cから出力される駆動信号(PWM信号)がゲートに入力されており、その駆動信号に応じてオン/オフ状態が制御される。
IGBT201a、202aおよび203aは、コレクタが正極母線250aに接続されるとともに、エミッタが各相アームの中間点に接続されている。また、IGBT201b、202bおよび203bは、コレクタが各相アームの中間点に接続されるとともに、エミッタが負極母線250bに接続されている。
ダイオード201c、202cおよび203cは、カソードが正極母線250aに接続されるとともに、アノードが各相アームの中間点に接続されている。また、ダイオード201d、202dおよび203dは、カソードが各相アームの中間点に接続されるとともに、アノードが負極母線250bに接続されている。
また、各相アームの中間点は、第1モータジェネレータMG1のステータMG1Sの各相コイルの一端に接続されている。なお、各相コイルの他端は、中性点に接続されている。
同様に、インバータ210は、三相ブリッジ回路であり、U相アーム211と、V相アーム212と、W相アーム213とを含んでいる。U相アーム211、V相アーム212およびW相アーム213は、正極母線250aおよび負極母線250bの間に並列に接続されている。
U相アーム211は、IGBT211aおよび211bと、ダイオード211cおよび211dとを有する。V相アーム212は、IGBT212aおよび212bと、ダイオード212cおよび212dとを有する。W相アーム213は、IGBT213aおよび213bと、ダイオード213cおよび213dとを有する。
U相アーム211、V相アーム212およびW相アーム213は、各相アームの中間点が第2モータジェネレータMG2のステータMG2Sの各相コイルの一端に接続されている。なお、U相アーム211、V相アーム212およびW相アーム213のその他の構成は、上記したU相アーム201、V相アーム202およびW相アーム203と同様である。
−動力分割機構−
図1に示すように、動力分割機構3は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤS3と、サンギヤS3に外接しながらその周辺を自転しつつ公転する外歯歯車のピニオンギヤP3と、ピニオンギヤP3と噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤR3と、ピニオンギヤP3を支持するとともに、このピニオンギヤP3の公転を通じて自転するプラネタリキャリアCA3とを有する遊星歯車機構によって構成されている。プラネタリキャリアCA3はエンジン1側のインプットシャフト21に回転一体に連結されている。サンギヤS3は、第1モータジェネレータMG1のロータMG1Rに回転一体に連結されている。
この動力分割機構3は、エンジン1および第2モータジェネレータMG2の少なくとも一方の駆動力を、カウンタドライブギヤ51、カウンタドリブンギヤ52、ファイナルギヤ53、デファレンシャル装置54、および、ドライブシャフト61,61を介して左右の駆動輪6L,6Rに伝達する。
また、動力分割機構3は、エンジン1が出力した動力をサンギヤS3に伝達される動力と、リングギヤR3に伝達される動力とに分割する。そして、サンギヤS3に伝達された動力が第1モータジェネレータMG1に伝達されることにより、第1モータジェネレータMG1が発電を行う。なお、第1モータジェネレータMG1はエンジン1の始動時にはスタータモータとしても機能する。
−リダクション機構−
リダクション機構4は、複数の歯車要素の中心で自転する外歯歯車のサンギヤS4と、キャリア(トランスアクスルケース)CA4に回転自在に支持され、サンギヤS4に外接しながら自転する外歯歯車のピニオンギヤP4と、ピニオンギヤP4と噛み合うように中空環状に形成された内歯歯車のリングギヤR4とを有する遊星歯車機構によって構成されている。リダクション機構4のリングギヤR4と、上記動力分割機構3のリングギヤR3と、カウンタドライブギヤ51とは互いに一体となっている。また、サンギヤS4は第2モータジェネレータMG2のロータMG2Rと回転一体に連結されている。
このリダクション機構4は、第2モータジェネレータMG2の駆動力を適宜の減速比で減速する。この減速された駆動力は、カウンタドライブギヤ51、カウンタドリブンギヤ52、ファイナルギヤ53、デファレンシャル装置54、および、ドライブシャフト61を介して左右の駆動輪6L,6Rに伝達される。
−シフト操作装置−
ハイブリッド車両HVにおける運転席の近傍にシフト操作装置7(図2参照)が配置されている。シフト操作装置7は、ハイブリッド車両HVのシフトポジションの切替指示をドライバから受け付けるために設けられている。図2に示すように、このシフト操作装置7にはシフトレバー71が変位可能に設けられている。そして、この例のシフト操作装置7には、前進走行用のドライブポジション(Dポジション)、アクセルオフ時の制動力(エンジンブレーキ)が大きな前進走行用のブレーキポジション(Bポジション)、後進走行用のリバースポジション(Rポジション)、中立のニュートラルポジション(Nポジション)が設定されており、ドライバが所望のポジションへシフトレバー71を変位させることが可能となっている。これらDポジション、Bポジション、Rポジション、Nポジションの各位置はシフトポジションセンサ103によって検出される。シフトポジションセンサ103の出力信号はHVECU100aに入力される。また、シフトレバー71の近傍には、駐車用のパーキングポジション(Pポジション)に設定するためのPポジションスイッチ72が設けられている。このPポジションスイッチ72は、ドライバにより操作された場合に、操作信号をHVECU100aに出力する。
−パワースイッチ−
ハイブリッド車両HVには、ハイブリッドシステム(車両システム)を起動および停止させるためのパワースイッチ8が設けられている。このパワースイッチ8は、例えば、跳ね返り式のプッシュスイッチである。なお、パワースイッチ8は、本発明の「操作部」の一例である。
ここで、ハイブリッドシステムとは、エンジン1の運転制御、モータジェネレータMG1,MG2の駆動制御、エンジン1およびモータジェネレータMG1,MG2の協調制御などを含む各種制御を実行することにより、ハイブリッド車両HVの走行を制御するシステムである。
パワースイッチ8は、ドライバを含む搭乗者により操作された場合に、その操作に応じた信号をHVECU100aに出力する。HVECU100aは、パワースイッチ8から出力された信号などに基づいてハイブリッドシステムの起動および停止を開始する。すなわち、パワースイッチ8は、ハイブリッドシステムを起動および停止させる、ドライバを含む搭乗者からの操作を受け付けるために設けられている。
HVECU100aは、例えば、ハイブリッドシステムが起動中であり、停車時にPポジションであるときに、パワースイッチ8が操作(例えば、短押し)された場合に、ハイブリッドシステムを停止させる。
また、HVECU100aは、例えば、ハイブリッド車両HVが停車中で、かつ、ブレーキペダルが踏まれているときに、パワースイッチ8が操作(例えば、短押し)された場合に、ハイブリッドシステムを起動させる。なお、ハイブリッド車両HVの走行中にパワースイッチ8が操作された際の動作については、後で詳細に説明する。
−ECU−
HVECU100aは、ハイブリッド車両HVを統括的に制御するために設けられており、図3に示すように、エンジンECU100b、MGECU100cおよびバッテリECU100dと通信可能に接続されている。なお、HVECU100aは、本発明の「制御装置」の一例である。
HVECU100aは、上記したハイブリッドシステムを実行する電子制御装置であって、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)およびバックアップRAMなどを備えている。
ROMには、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPUは、ROMに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、RAMはCPUでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAMはイグニッションのOff時などにおいて保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
HVECU100aには、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサ101、スロットル開度センサ102、シフトポジションセンサ103、Pポジションスイッチ72およびパワースイッチ8等が接続されており、これらの各センサからの信号がHVECU100aに入力されるようになっている。
HVECU100aは、ハイブリッド車両HVのシフトポジションを管理する機能を有する。具体的には、HVECU100aは、シフトポジションセンサ103およびPポジションスイッチ72からの出力信号に応じてシフトポジションを切り替えるとともに、ハイブリッド車両HVの状況によってはシフトポジションの切替指示を拒否するように構成されている。例えば、HVECU100aは、走行中にPポジションへの切替指示がされた場合に、シフトポジションをNポジションへと切り替える。
HVECU100aは、シフトポジションをPポジションに設定した場合に、パーキングロック機構(図示省略)を作動させることにより、ハイブリッド車両HVの移動を規制する。また、HVECU100aは、シフトポジションをDポジションまたはBポジションに設定した場合に、エンジン1およびモータジェネレータMG1,MG2の協調制御を行うことにより、ハイブリッド車両HVを前進可能な状態にする。また、HVECU100aは、シフトポジションをRポジションに設定した場合に、エンジン1およびモータジェネレータMG1,MG2の協調制御を行うことにより、ハイブリッド車両HVを後進可能な状態にする。
また、HVECU100aは、シフトポジションをNポジションに設定した場合に、インバータ200および210を停止させることにより、エンジン1の動力が前輪6L,6Rに伝達されない状態にする。なお、インバータ200を停止させるとは、インバータ200のIGBT201a、201b、202a、202b、203aおよび203bをゲート遮断する(オフ状態にする)ことであり、インバータ210を停止させるとは、インバータ210のIGBT211a、211b、212a、212b、213aおよび213bをゲート遮断する(オフ状態にする)ことである。すなわち、HVECU100aは、シフトポジションをNポジションに設定した場合には、駆動信号の出力を停止するようにMGECU100cを制御する。ここで、ハイブリッド車両HVでは、第1モータジェネレータMG1がスタータモータとして機能することから、インバータ200が停止された状態では、エンジン1をクランキングすることができず、エンジン1を始動させることができない。
エンジンECU100bには、エンジン1のスロットルバルブ13を開閉駆動するスロットルモータ14、燃料噴射装置(インジェクタ)15、点火装置16などが接続されている。
そして、エンジンECU100bは、上記した各種センサの出力信号に基づいて、エンジン1のスロットル開度制御(吸入空気量制御)、燃料噴射量制御、および、点火時期制御などを含むエンジン1の各種制御を実行する。
MGECU100cは、HVECU100aからの出力要求などに基づいてインバータ200および210の駆動信号を生成するとともに、その駆動信号をインバータ200および210に出力する。このため、MGECU100cから駆動信号がインバータ200および210に出力されることにより、インバータ200および210が動作(駆動)され、MGECU100cからの駆動信号の出力が停止されることにより、インバータ200および210が停止される。
バッテリECU100dは、バッテリ300の電圧、充放電電流および温度を検出するとともに、その検出結果をHVECU100aに送信する。そして、HVECU100aは、充放電電流の積算値に基づいてバッテリ300の充電状態(SOC:State of Charge)を演算するとともに、充電状態および温度に基づいてバッテリ300の入力制限Winおよび出力制限Woutを演算する。
−走行モード−
本実施形態に係るハイブリッド車両HVにおいては、発進時や低速走行時等であってエンジン1の運転効率が悪い場合には、第2モータジェネレータMG2のみにより走行(以下、「EV走行」ともいう)を行う。また、車室内に配置された走行モード選択スイッチによって運転者がEV走行モードを選択した場合にもEV走行を行う。
一方、通常走行時には、例えば上記動力分割機構3によりエンジン1の動力を2経路に分け(トルクスプリット)、一方で駆動輪6L,6Rの直接駆動(直達トルクによる駆動)を行い、他方で第1モータジェネレータMG1を駆動して発電を行う。この時、発生する電力で第2モータジェネレータMG2を駆動して駆動輪6L,6Rの駆動補助を行う(電気パスによる駆動)。このように、上記動力分割機構3が差動機構として機能し、その差動作用によりエンジン1からの動力の主部を駆動輪6L,6Rに機械的に伝達し、そのエンジン1からの動力の残部を第1モータジェネレータMG1から第2モータジェネレータMG2への電気パスを用いて電気的に伝達することにより、電気的に変速比が変更される変速機としての機能が発揮される。これにより、駆動輪6L,6R(リングギヤR3,R4)の回転数およびトルクに依存することなく、エンジン回転数およびエンジントルクを自由に操作することが可能となり、駆動輪6L,6Rに要求される駆動力を得ながらも、燃料消費率が最適化されたエンジンの運転状態を得ることが可能となる。
また、高速走行時には、さらにバッテリ(走行用バッテリ)300からの電力を第2モータジェネレータMG2に供給し、この第2モータジェネレータMG2の出力を増大させて駆動輪6L,6Rに対して駆動力の追加(駆動力アシスト;力行)を行う。
更に、減速時には、第2モータジェネレータMG2が発電機として機能して回生発電を行い、回収した電力をバッテリ300に蓄える。尚、バッテリ300の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン1の出力を増加して第1モータジェネレータMG1による発電量を増やしてバッテリ300に対する充電量を増加する。もちろん、低速走行時においても必要に応じてエンジン1の出力を増加する制御を行う場合もある。例えば、前述のようにバッテリ300の充電が必要な場合や、エアコン等の補機を駆動する場合や、エンジン1の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。
さらに、上記ハイブリッド車両HVにおいては、ハイブリッド車両HVの運転状態やバッテリ300の状態などに基づいて判断されるEV走行条件が成立した場合には、燃費を向上させるために、エンジン1を停止させる。そして、その後、EV走行条件が成立しなくなった場合には、エンジン1を再始動させる。このように、ハイブリッド車両HVにおいては、イグニッションがOnであってもエンジン1は間欠運転される。
−ハイブリッドシステムの起動処理−
次に、ハイブリッド車両HVにおけるハイブリッドシステムの起動処理を停車時および走行時に場合分けして説明する。以下の処理は、HVECU100aにより実行される。
[停車時]
停車時では、ブレーキペダルが踏まれた状態でパワースイッチ8が操作(例えば、短押し)された場合に、ハイブリッドシステムの起動処理が開始される。まず、予め設定されたシステムチェックが実行される。そして、システムチェックが完了すると、システムメインリレー(図示省略)が接続される。なお、シフトポジションはPポジションに設定される。
このシステムメインリレーは、バッテリ300とインバータ200および210とを接続または遮断するためのリレーである。このため、システムメインリレーが接続されることにより、バッテリ300から供給される電力によりモータジェネレータMG1,MG2が駆動可能になるとともに、モータジェネレータMG1,MG2で発電された電力をバッテリ300が充電可能になる。
そして、冷間時である場合またはバッテリ300のSOCが低下している場合等、すなわちEV走行条件不成立の場合には、エンジン1が始動される。なお、エンジン1の始動は、バッテリ300の電力により駆動される第1モータジェネレータMG1によって行われる。その後、Ready−On状態(走行可能な状態)になり、コンビネーションメータ(図示省略)にその旨を示すインジケータランプが点灯される。
その一方、エンジン1の暖機が必要ない場合およびバッテリ300を充電する必要がない場合等、すなわちEV走行条件成立の場合には、エンジン1が始動されることなく、Ready−On状態になり、コンビネーションメータにその旨を示すインジケータランプが点灯される。
[走行時]
図5および図6は、ハイブリッド車両の走行時におけるハイブリッドシステムの起動処理を説明するためのフローチャートである。図5および図6を参照して、ハイブリッド車両HVの走行時におけるハイブリッドシステムの起動処理について説明する。なお、ハイブリッド車両HVでは、走行を開始するためにはハイブリッドシステムを起動させる必要があり、通常の走行時にはハイブリッドシステムが起動しているため、以下では、走行中におけるハイブリッドシステムの停止から再起動されるまでの一連の流れについて説明する。
まず、図5のステップS1において、HVECU100aにより、走行中であるか否かが判断される。HVECU100aは、例えば、車速センサ(図示省略)から出力される信号に基づいて走行中であるか否かを判断する。なお、この走行は、EV走行、エンジン1の動力のみによる走行、および、エンジン1の動力を第2モータジェネレータMG2でアシストする走行のいずれであってもよい。また、このときのシフトポジションは、例えばDポジションであるが、BポジションまたはNポジションであってもよい。そして、走行中であると判断された場合には、ステップS2に移る。その一方、走行中ではないと判断された場合には、リターンに移る。
次に、ステップS2において、HVECU100aにより、ハイブリッドシステムの停止操作(例えば、パワースイッチ8の長押し)がされたか否かが判断される。具体的には、HVECU100aは、パワースイッチ8から出力される信号に基づいて停止操作がされたか否かを判断する。そして、ハイブリッドシステムの停止操作がされたと判断された場合には、ステップS3に移る。その一方、ハイブリッドシステムの停止操作がされていないと判断された場合には、リターンに移る。
次に、ステップS3において、HVECU100aにより、ハイブリッドシステムの停止処理が開始される。このハイブリッドシステムの停止処理には、例えば、エンジン1が駆動されていた場合にはフューエルカットによるエンジン1の停止、インバータ200および210のゲート遮断によるモータジェネレータMG1,MG2の駆動停止、システムメインリレーの遮断などが含まれる。なお、ハイブリッドシステムの停止処理が開始されると、Ready−On状態を示すインジケータランプが消灯されるようにしてもよい。
次に、ステップS4において、HVECU100aにより、走行中システム起動時制御が行われる。そして、この走行中システム起動時制御が終了(エンド)した後に、リターンに移る。
この走行中システム起動時制御では、まず、図6のステップS11において、HVECU100aにより、走行中であるか否かが判断される。そして、走行中であると判断された場合には、ステップS12に移る。その一方、走行中ではないと判断された場合には、惰性走行が停止されており、走行中のシステム起動が行われることなく、エンドに移る。
次に、ステップS12において、HVECU100aにより、ハイブリッドシステムの起動操作(例えば、パワースイッチ8の短押し)がされたか否かが判断される。具体的には、HVECU100aは、パワースイッチ8から出力される信号に基づいて起動操作がされたか否かを判断する。そして、ハイブリッドシステムの起動操作がされたと判断された場合には、ステップS13に移る。その一方、ハイブリッドシステムの起動操作がされていないと判断された場合には、ステップS11に戻る。
次に、ステップS13において、HVECU100aにより、ゲート遮断の解除を含むハイブリッドシステムの起動処理が行われる。このハイブリッドシステムの起動処理には、例えば、システムチェック、システムメインリレーの接続、インバータ200および210のゲート遮断の解除、エンジン1の始動などが含まれる。なお、このハイブリッドシステムの起動処理時には、シフトポジションが例えばNポジションに設定される。すなわち、ハイブリッド車両HVの走行時に、ハイブリッドシステムの起動が行われる場合には、シフトポジションがNポジションであっても、インバータ200および210のゲート遮断を解除する(インバータ200および210を動作させる)。つまり、本実施形態では、通常時においてシフトポジションがNポジションであれば、インバータ200および210のゲート遮断を行うが、走行中のハイブリッドシステムの再起動時においてシフトポジションがNポジションであっても、例外的に、インバータ200および210のゲート遮断を解除する。
これにより、シフトポジションがNポジションであっても、第1モータジェネレータMG1によりエンジン1をクランキングすることが可能になり、エンジン1を始動することができる。なお、このエンジン1の始動は、EV走行条件が成立するか否かにかかわらず行われる。そして、起動処理が完了することにより、Ready−On状態になり、コンビネーションメータにその旨を示すインジケータランプが点灯される。
このエンジン1の始動は、ドライバを含む搭乗者に対して、起動操作が受け入れられたことを報知する目的で行われる。このため、エンジン1の動力がドライブシャフト61に出力されるとドライバビリティが低下するおそれがある。そこで、このエンジン1の始動時には、エンジン1の動力がドライブシャフト61に出力されるのを抑制するように、モータジェネレータMG1,MG2が協調制御される。
次に、ステップS14において、HVECU100aにより、エンジン1の始動後、所定の時間が経過したか否かが判断される。なお、所定の時間とは、予め設定された時間であり、例えば、10秒である。そして、所定の時間経過していないと判断された場合には、ステップS15に移る。その一方、所定の時間経過したと判断された場合には、ステップS16に移る。
次に、ステップS15において、HVECU100aにより、シフトレバー71(図2参照)が操作されたか否かが判断される。なお、シフトレバー71の操作とは、例えば、NポジションからDポジションに設定する操作であり、HVECU100aは、シフトポジションセンサ103から出力される信号に基づいて操作の有無を判断する。そして、シフトレバー71が操作されていないと判断された場合には、ステップS14に戻る。その一方、シフトレバー71が操作されたと判断された場合には、ステップS16に移る。
次に、ステップS16において、HVECU100aにより、ハイブリッド車両HVの運転状態やバッテリ300の状態などに基づいて、EV走行条件が成立するか否かが判断される。そして、EV走行条件が成立すると判断された場合には、ステップS17に移る。その一方、EV走行条件が成立しないと判断された場合には、エンジン1の駆動が継続され、エンドに移る。
次に、ステップS17において、HVECU100aにより、フューエルカットが行われ、エンジン1の駆動が停止され、EV走行の状態でエンドに移る。
−効果−
本実施形態では、上記のように、走行中にハイブリッドシステムの停止操作がされることにより、ハイブリッドシステムが停止され、その後のハイブリッド車両HVの停止前にハイブリッドシステムの起動操作がされた場合に、シフトポジションがNポジションであっても、インバータ200を動作させることによって、第1モータジェネレータMG1を駆動することができるので、エンジン1をクランキングすることができる。これにより、エンジン1を始動させることができる。したがって、エンジン1の始動による音や振動が発生するので、起動操作が受け付けられたことがドライバに認識されやすくなる。
また、本実施形態では、走行中にハイブリッドシステムの停止操作がされることにより、ハイブリッドシステムが停止され、その後のハイブリッド車両HVの停止前にハイブリッドシステムの起動操作がされた場合に、シフトポジションがNポジションであっても、インバータ210を動作させることによって、クランキングトルクを打ち消すように第2モータジェネレータMG2を制御することができるので、ドライバビリティが低下するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、エンジン1の始動後、所定の時間経過した場合に(ステップS14:Yes)、EV走行条件が成立すれば(ステップS16:Yes)、エンジン1の駆動を停止することによって、ドライバがエンストしたと勘違いするのを抑制しながら、エンジン1の燃料が消費されるのを抑制することができる。すなわち、燃費の低下を抑制することができる。
また、本実施形態では、シフトレバー71が操作された場合に(ステップS15:Yes)、EV走行条件が成立すれば(ステップS16:Yes)、エンジン1の駆動を停止することによって、ドライバが起動操作が受け付けられたことを認識した後に、エンジン1の燃料が無駄に消費されるのを抑制することができる。
−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、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。
例えば、本実施形態では、FF方式のハイブリッド車両HVに本発明を適用する例を示したが、これに限らず、FR方式または4WD方式のハイブリッド車両に本発明を適用してもよい。
例えば、図7に示した変形例のように、FR方式のハイブリッド車両500に本発明を適用してもよい。このハイブリッド車両500は、エンジン501と、原動機および発電機として機能するモータジェネレータ502と、モータジェネレータ502を駆動するインバータ503と、モータジェネレータ502を駆動する電力を供給するとともに、モータジェネレータ502で発電された電力を蓄電するバッテリ504とを備えている。そして、ハイブリッド車両500では、クラッチ505aが接続されるとともに、クラッチ505bが遮断されることにより、モータジェネレータ502のみが後輪506を駆動することが可能である。また、クラッチ505aおよび505bが接続されることにより、エンジン501が後輪506を駆動することが可能であるとともに、モータジェネレータ502が充電またはアシストトルクを発生させることが可能である。
また、本実施形態のステップS13において、エンジン1を始動した後に、インバータ200および210をゲート遮断するようにしてもよいし、インバータ200および210のゲート遮断を解除する状態を維持するようにしてもよい。
また、本実施形態では、2個のモータジェネレータMG1,MG2がハイブリッド車両HVに設けられる例を示したが、これに限らず、1個または3個以上のモータジェネレータがハイブリッド車両に設けられていてもよい。例えば、本実施形態によるハイブリッド車両HVにおいて、第1モータジェネレータMG1および第2モータジェネレータMG2に加えて、後輪車軸を駆動する第3モータジェネレータが設けられていてもよい。
また、本実施形態では、本発明の操作部の一例として、跳ね返り式のプッシュスイッチであるパワースイッチ8を示したが、これに限らず、本発明の操作部は、操作を受け付け可能であればどのようなものであってもよい。例えば、本発明の操作部が、レバースイッチ、スライドスイッチ、または、シリンダにキーを挿入して回転させるキースイッチなどであってもよい。
また、本実施形態において、ステップS3で開始されたハイブリッドシステムの停止処理が全て完了した後、すなわち、ハイブリッドシステムが完全に停止された状態で、ステップS12のハイブリッドシステムの起動操作がされていてもよい。また、ステップS3で開始されたハイブリッドシステムの停止処理が全て完了する前、すなわち、ハイブリッドシステムの一部のみが終了され、残余の部分が起動された状態で、ステップS12のハイブリッドシステムの起動操作がされていてもよい。
また、本実施形態のステップS13において、エンジン1の始動を含むハイブリッドシステムの起動処理が行われるときに、起動処理の一部が実行されなくてもよい。例えば、エンジン1が故障している場合や、エンジン1の始動に起因してハイブリッド車両HVに不具合が発生する場合などには、エンジン1の始動を回避するようにしてもよい。
また、本実施形態では、ハイブリッドシステムが再起動される際に、インバータ200および210のゲート遮断の解除が行われる例を示したが、これに限らず、ハイブリッドシステムが再起動される際に、アクセルペダルが踏まれるなどの予め設定された条件を満たした場合に、インバータ200および210のゲート遮断の解除を行うようにしてもよい。
また、本実施形態では、ハイブリッドシステムが再起動される際に、シフトポジションがNポジションであっても、インバータ200および210のゲート遮断の解除を行う例を示したが、これに限らず、ハイブリッドシステムが再起動される際に、シフトポジションがNポジションの場合に、シフトポジションをDポジションと読み替えることにより、インバータ200および210のゲート遮断の解除を行うようにしてもよい。
また、本実施形態では、走行中のハイブリッドシステムの停止操作の一例としてパワースイッチ8の長押しを示したが、これに限らず、ハイブリッドシステムの停止操作がパワースイッチ8の複数回の短押しであってもよい。また、ハイブリッドシステムの停止操作が、ハイブリッド車両HVの停車中および走行中で同じであってもよい。
また、本実施形態において、インバータ200および210とバッテリ300との間に昇降圧コンバータが設けられていてもよい。
また、本実施形態では、インバータ200および210のスイッチング素子の一例としてIGBTを示したが、これに限らず、インバータ200および210のスイッチング素子としてパワーMOSFETを用いてもよい。
また、本実施形態のステップS14では、エンジン1が始動してから所定の時間が経過したか否かを判断する例を示したが、これに限らず、ハイブリッドシステムの起動操作がされてから所定の時間が経過したか否かを判断するようにしてもよい。
また、本実施形態において、所定の時間が固定値であってもよいし、所定の時間が変化するようにしてもよい。たとえば、所定の時間が種々のパラメータから算出されることにより変化してもよい。
また、本実施形態において、シフトレバー71の所定の操作(たとえば、NポジションからDポジションへの設定)が行われた場合にのみ、エンジン1を停止するようにしてもよいし、シフトレバー71のいずれの操作が行われた場合にも、エンジン1を停止するようにしてもよい。
また、本実施形態では、EV走行条件が成立した場合に(ステップS16:Yes)、エンジン1を停止する(ステップS17)例を示したが、これに限らず、エンジン1の始動後所定の時間経過した場合、または、シフト操作がされた場合に、エンジン1を停止するようにしてもよい。すなわち、図5のステップS16を省略するようにしてもよい。
また、本実施形態では、走行中であればブレーキペダルが踏まれていなくてもパワースイッチ8が操作された場合に、ハイブリッドシステムが起動されるようにしたが、これに限らず、走行中であっても、ブレーキペダルが踏まれているときのみ、パワースイッチ8の操作によってハイブリッドシステムが起動されるようにしてもよい。なお、ハイブリッド車両HVの停車時にブレーキペダルが踏まれていない状態でパワースイッチ8が操作された場合に、例えば、補機の駆動のみが可能な状態(いわゆるアクセサリOn)になるようにしてもよい。
また、本実施形態では、走行中のハイブリッドシステムの再起動時にエンジンを始動させる例を示したが、これに限らず、車両の走行中にハイブリッドシステムの停止操作がされたのであれば、その後、車両が停車されたとしても、ハイブリッドシステムの再起動時にエンジンを始動させるようにしてもよい。
1 エンジン
8 パワースイッチ(操作部)
100a HVECU(制御装置)
200 インバータ(第1インバータ)
210 インバータ(第2インバータ)
HV ハイブリッド車両(車両)
MG1 第1モータジェネレータ(第1電動機)
MG2 第2モータジェネレータ(第2電動機)
500 ハイブリッド車両(車両)
501 エンジン
502 モータジェネレータ(第1電動機)
503 インバータ(第1インバータ)

Claims (6)

  1. エンジンと、
    前記エンジンをクランキング可能に構成された第1電動機と、
    前記第1電動機を駆動するために設けられた第1インバータと、
    前記第1インバータを制御する制御装置と、
    車両システムを起動および停止させる操作を受け付ける操作部とを備え、
    前記制御装置は、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に、前記第1インバータを停止するように構成され、かつ、走行中に前記車両システムを停止させる操作がされた後において、走行が停止する前に前記車両システムを起動させる操作がされた場合に、前記第1インバータを動作させるように構成されていることを特徴とする車両。
  2. 請求項1に記載の車両において、
    前記制御装置は、走行中に前記車両システムを停止させる操作がされた後において、走行が停止する前に前記車両システムを起動させる操作がされた場合に、前記第1電動機が前記エンジンをクランキングするように前記第1インバータを制御するように構成されていることを特徴とする車両。
  3. 請求項1または2に記載の車両において、
    走行用の第2電動機と、
    前記第2電動機を駆動するために設けられた第2インバータとを備え、
    前記制御装置は、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に、前記第2インバータを停止するように構成され、かつ、走行中に前記車両システムを停止させる操作がされた後において、走行が停止する前に前記車両システムを起動させる操作がされた場合に、前記第2インバータを動作させるように構成されていることを特徴とする車両。
  4. 請求項3に記載の車両において、
    前記制御装置は、走行中に前記車両システムを停止させる操作がされた場合に、前記第1インバータおよび前記第2インバータを停止するように構成されていることを特徴とする車両。
  5. エンジンと、
    前記エンジンをクランキング可能に構成された第1電動機と、
    前記第1電動機を駆動するために設けられた第1インバータと、
    前記第1インバータを制御する制御装置と、
    車両システムを起動および停止させる操作を受け付ける操作部とを備え、
    前記制御装置は、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に、前記第1インバータを停止するように構成され、かつ、走行中に搭乗者が前記操作部を用いて前記車両システムを停止させる操作を行った後において、走行が停止する前に前記搭乗者が前記操作部を用いて前記車両システムを起動させる操作を行った場合に、前記第1インバータを動作させるように構成されていることを特徴とする車両。
  6. エンジンと、
    前記エンジンをクランキング可能に構成された第1電動機と、
    前記第1電動機を駆動するために設けられた第1インバータと、
    前記第1インバータを制御する制御装置と、
    車両システムを起動および停止させる操作を受け付ける操作部とを備え、
    前記制御装置は、シフトポジションがニュートラルポジションである場合に、前記第1インバータを停止するように構成され、かつ、走行中に前記操作部から前記車両システムを停止させる信号を受信した後において、走行が停止する前に前記操作部から前記車両システムを起動させる信号を受信した場合に、前記第1インバータを動作させるように構成されていることを特徴とする車両。
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