JP2013141860A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンコンパートメント内の温度上昇を抑制する。
【解決手段】車両には、フードロック１８４によって固定された状態においてエンジンコンパートメント１８０を閉ざし、フードロック１８４による固定が解除されると開かれるボンネットフード１８２と、エンジンコンパートメント１８０内に収容されたエンジン１００と、エンジン１００によって駆動されるモータジェネレータ１１０とが搭載される。車両から車両の外部の機器に電力を供給するようにエンジン１００およびモータジェネレータ１１０を制御している間に、フードロック１８４による固定が解除される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、エンジンに連結された発電機を用いて発電し、外部の機器に電力を供給可能な車両を制御する技術に関する。

電動モータによって走行可能なハイブリッド車および電気自動車が知られている。ハイブリッド車や、航続距離拡張機能（レンジエクステンダー）付電気自動車あるいはレンジエンクステンデッド電気自動車の中には、エンジンによって発電機を駆動し、発電することが可能なものもある。通常、発電された電力は、車両に搭載されたバッテリに蓄えられ、走行用の電動モータを駆動するために用いられる。

バッテリに蓄えられた電力の他の使い道として、車両の外部の電気機器に電力を供給することも検討されている。車両の外部の電気機器に車両から電力を供給することにより、停電時や災害時などの非常用電源として車両が用いられる。

このような機能を備えた車両においては、バッテリの残存容量が十分である間は、発電機を駆動せずとも電力を供給することが可能であるが、バッテリの残存容量が低下した場合は、特開２００１−２３１１０６号公報（特許文献１）に記載のように、エンジンを駆動して発電機によって発電して電力供給が継続される。

特開２００１−２３１１０６号公報

しかしながら、車両の停車中にエンジンを駆動すると、走行風が得られないことによりエンジンコンパートメント（エンジンルーム）の温度が上昇し易い。エンジンコンパートメントの温度が上昇した場合、エンジンを停止して外部への電力供給を停止した後に、車両の走行のためにエンジンを始動しようとするときに、吸気温度が高いことや、燃料配管内の燃料温度が高いことなどに起因して、エンジンの始動性が悪化し得る。

本発明は、上述の課題を解消するためになされたものであって、その目的は、エンジンコンパートメント内の温度上昇を抑制することである。

ある実施例において、車両には、固定手段によって固定された状態においてエンジンコンパートメントを閉ざし、固定手段による固定が解除されると開かれるボンネットフードと、エンジンコンパートメント内に収容されたエンジンと、エンジンによって駆動される発電機とが搭載される。車両の制御装置は、車両から車両の外部の機器に電力を供給するようにエンジンおよび発電機を制御するための手段と、車両から車両の外部の機器に電力を供給している間に、固定手段によるボンネットフードの固定を解除する解除手段とを備える。

この構成によると、ボンネットフードを開くことにより、エンジンコンパートメント内の熱をエンジンコンパートメント外に放出し易くできる。そのため、エンジンコンパートメント内の温度上昇を抑制できる。

別の実施例において、車両から車両の外部の機器に電力を供給している間に、エンジンコンパートメント内の温度が所定温度以上であると、固定手段によるボンネットフードの固定が解除される。

この構成によると、エンジンコンパートメント内の温度が高い場合に、ボンネットフードを開くことができる。

さらに別の実施例において、車両から車両の外部の機器に電力を供給している間に、エンジンの冷却水の温度が所定温度以上であると、固定手段によるボンネットフードの固定が解除される。

この構成によると、エンジンコンパートメント内の温度が高い場合に、ボンネットフードを開くことができる。

さらに別の実施例において、車両から車両の外部の機器に電力を供給している間に、エンジンに吸入される空気の温度が所定温度以上であると、固定手段によるボンネットフードの固定が解除される。

この構成によると、エンジンコンパートメント内の温度が高い場合に、ボンネットフードを開くことができる。

さらに別の実施例において、車両には、エンジンを冷却する冷却装置がさらに搭載される。車両から車両の外部の機器に電力を供給した場合、車両から車両の外部の機器への電力供給が停止した後に、冷却装置が作動される。

この構成によると、エンジンを強制的に冷却して、エンジンの始動性を良好にできる。
さらに別の実施例において、車両から車両の外部の機器への電力供給が停止した後に、エンジンコンパートメント内の温度が所定温度以上であると、冷却装置が作動される。

この構成によると、エンジンコンパートメント内の温度が高い場合に、エンジンを強制的に冷却できる。

さらに別の実施例において、車両から車両の外部の機器への電力供給が停止した後に、エンジンの冷却水の温度が所定温度以上であると、冷却装置が作動される。

この構成によると、エンジンコンパートメント内の温度が高い場合に、エンジンを強制的に冷却できる。

さらに別の実施例において、車両から車両の外部の機器への電力供給が停止した後に、エンジンに吸入される空気の温度が所定温度以上であると、冷却装置が作動される。

この構成によると、エンジンコンパートメント内の温度が高い場合に、エンジンを強制的に冷却できる。

車両を示す概略構成図である。 動力分割機構の共線図を示す図である。 車両の前部を示す図である。 車両の電気システムを示す図である。 ＥＣＵが実行する処理（その１）を示すフローチャートである。 ＥＣＵが実行する処理（その２）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、車両には、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。なお、以下の説明においては一例としてハイブリッド車について説明するが、レンジエクステンダー付電気自動車あるいはレンジエクステンデッド電気自動車と呼ばれる車両を用いるようにしてもよい。

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。

一例として、スタートスイッチ１７１がユーザによりオンにされると、ＥＣＵ１７０は、車両の走行が可能となるように、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等を含むシステムを制御する。

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車両が走行する。この場合、エンジン１００が停止される。ただし、発電などのためにエンジン１００が駆動する場合がある。

また、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を走行用の駆動源として用いずに、発電のためにだけ用いるようにしてもよい。すなわち、ハイブリッド車は、シリーズハイブリッド車であってもよい。

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を冷却する冷却装置として、電動ファン１０２および電動ウォーターポンプ１０４が設けられる。電動ファン１０２は、エンジン１００を冷却するための冷却風を発生する。電動ウォーターポンプ１０４は、エンジン１００の冷却水を循環させる。エンジン１００の冷却水の温度は、温度センサ１０６により検出され、エンジン１００に吸入される空気の温度は温度センサ１０８により検出される。温度センサ１０６，１０８の出力は、ＥＣＵ１７０に入力される。

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。すなわち、第１モータジェネレータ１１０は発電機としての機能を有する。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、図２で示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。

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および動力分割機構１３０は、エンジンコンパートメント（またはエンジンルーム）内に収容される。

図３に示すように、エンジンコンパートメント１８０の上部は、ボンネットフード１８２によって閉ざされる。周知のように、ボンネットフード１８２の後端部はヒンジ（図示せず）によって搖動可能に支持される。ボンネットフード１８２の前端部は、フードロック１８４によって車体に固定される。ボンネットフード１８２がフードロック１８４によって固定された状態において、ボンネットフード１８２はエンジンコンパートメント１８０の上部を閉ざす。

フードロック１８４による固定が解除されると、図３において破線で示すように、ボンネットフード１８２が少し開かれる。周知のように、車室内に設けられたオープナーをユーザ（図示せず）が操作してケーブルを引くことにより、フードロック１８４による固定が解除される。また、本実施の形態においては、ＥＣＵ１７０によって制御される電動モータ１８６によってケーブルを引くことにより、フードロック１８４による固定を解除することも可能である。詳細を後述するように、本実施の形態においては、車両から車両の外部の機器に電力を供給している間に、フードロック１８４によるボンネットフード１８２の固定を解除するように、電動モータ１８６が制御される。

ボンネットフード１８２は、フードロック１８４内あるいはボンネットフード１８２の下部に設けられたスプリング（図示せず）によって、上方に向かって開くように付勢される。

フードロック１８４による固定が解除された後、ユーザが車両の前方からレバーを操作し、フードロック１８４のフックをボンネットフード１８２のストライカーから外すことにより、ボンネットフード１８２を図３において破線で示す位置からさらに大きく開くことが可能となる。

図１に戻って、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、電圧センサ１５２により検出され、検出された電圧を表す信号がＥＣＵ１７０に入力される。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４を参照して、ハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。ハイブリッド車には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、システムメインリレー（ＳＭＲ）２３０と、充放電器２４０と、インレット２５０とが設けられる。

バッテリ１５０から放電された電力を第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。

第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１モータジェネレータ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１モータジェネレータ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。

同様に、第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２モータジェネレータ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２モータジェネレータ１２０により発電された交流電流を直流電流に変換する。

コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。

システムメインリレー２３０は、バッテリ１５０と充放電器２４０との間に設けられる。システムメインリレー２３０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。システムメインリレー２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。システムメインリレー２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。

充放電器２４０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に接続される。充放電器２４０は、充電ステーション４００や家屋などを介して車両の外部の電源４０２から車両に供給される電力でバッテリ１５０を充電する場合、交流電力を直流電力に変換する。また、充放電器２４０は、停電時などにおいて、充電ステーション４００や家屋などを介して、車両から車両の外部の電気機器４０４に電力を供給する場合、バッテリ１５０などから供給される直流電力を交流電力に変換する。なお、バッテリ１５０の充電系統と、車両から外部への給電系統とを別々に設けてもよい。

インレット２５０は、たとえばハイブリッド車の側部に設けられる。インレット２５０には、車両と充電ステーション４００とを連結するケーブル３００のコネクタ３１０が接続される。

ケーブル３００のプラグ３２０は、充電ステーション４００に接続される。充電ステーション４００は、家屋の分電盤に接続される。したがって、充電ステーション４００は、分電盤を介して車両の外部の電源４０２ならびに家屋内の電気機器４０４に接続される。なお、充電ステーション４００を介さずに電気機器４０４を車両に接続するようにしてもよい。

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（その１）について説明する。以下に説明する処理は、ソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアとの協働により実行される。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、車両から車両の外部の機器（充電ステーション４００または電気機器４０４）に電力を供給するか否かが判断される。たとえば、ユーザが車室内のインターフェース、インレット２５０付近に設けられたスイッチ、あるいは、コネクタ３１０に設けられたスイッチを所定の態様で操作することにより、車両から車両の外部の機器に電力を供給すると判断される。

車両から車両の外部の機器に電力を供給する場合、Ｓ１０２にて、車両から車両の外部の機器へ電力を供給するように、充放電器２４０、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第１インバータ２１０が制御される。たとえば、バッテリ１５０の残存容量が所定の値以上であれば、エンジン１００を停止したまま、バッテリ１５０から放電された電力が充放電器２４０を介して車両の外部の機器に供給される。バッテリ１５０の残存容量が所定の値を下回ると、エンジン１００が運転されるとともに第１モータジェネレータ１１０が発電機として作動される。

車両から車両の外部の機器へ電力を供給した場合、車両から車両の外部の機器へ電力を供給したことを示す履歴がＥＣＵ１７０内のメモリに記憶される。

その後、エンジンコンパートメント１８０内の温度が所定温度以上であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、Ｓ１０６にて、フードロック１８４によるボンネットフード１８２の固定が解除される。

これにより、ボンネットフード１８２が開かれ、エンジンコンパートメント１８０内の熱をエンジンコンパートメント１８０外に放出し易くできる。そのため、エンジンコンパートメント１８０内の温度上昇を抑制できる。

本実施の形態においては、一例として、エンジン１００の冷却水の温度が所定温度以上であり、かつエンジン１００に吸入される空気の温度が所定温度以上であると、エンジンコンパートメント１８０内の温度が所定温度以上であると判断される。なお、冷却水の温度と吸気温度とのうちのいずれか一方のみを用いてエンジンコンパートメント１８０内の温度を判定してもよく、エンジンコンパートメント１８０内の温度を直接検出するようにしてもよい。

さらにその後、電力供給を停止するための操作がユーザにより行なわれたり、車両内あるいは車両外部の制御機器から電力供給の停止指令が発せられると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、Ｓ１１０にて、車両から車両の外部の機器への電力供給が停止される。

図６を参照して、本実施の形態において、ＥＣＵ１７０が実行する処理（その２）について説明する。以下に説明する処理は、ソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアとの協働により実行される。

Ｓ２００にて、スタートスイッチ１７１がオフからオンにされたか否かが判断される。スタートスイッチ１７１がオフからオンされると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、Ｓ２０２にて、スタートスイッチ１７１がオンにされる前に、車両から車両の外部の機器へ電力を供給した履歴があるかか否かが判断される。

車両から車両の外部の機器へ電力を供給した履歴があると（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、Ｓ２０４にて、エンジンコンパートメント１８０内の温度が所定温度以上であるか否かが判断される。

エンジンコンパートメント１８０内の温度が所定温度以上であると（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、Ｓ２０６にて、エンジン１００の冷却装置である電動ファン１０２および電動ウォーターポンプ１０４が駆動される。

これにより、エンジン１００を強制的に冷却し、エンジン１００の始動性を良好にできる。

電動ファン１０２および電動ウォーターポンプ１０４を駆動してエンジン１００を強制的に冷却する場合は、電動ファン１０２および電動ウォーターポンプ１０４を駆動してから所定時間が経過するまでエンジン１００の始動を遅延するようにしてもよい。すなわち、電動ファン１０２および電動ウォーターポンプ１０４を駆動してから所定時間が経過するまでの間、エンジン１００の始動を禁止するようにしてもよい。

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、１０２ 電動ファン、１０４ 電動ウォーターポンプ、１０６，１０８ 温度センサ、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、１５２ 電圧センサ、１６０ 前輪、１７０ ＥＣＵ、１７１ スタートスイッチ、１８０ エンジンコンパートメント、１８２ ボンネットフード、１８４ フードロック、１８６ 電動モータ、２００ コンバータ、２１０ 第１インバータ、２２０ 第２インバータ、２３０ システムメインリレー、２４０ 充放電器、２５０ インレット、３００ ケーブル、３１０ コネクタ、３２０ プラグ、４００ 充電ステーション、４０２ 電源、４０４ 電気機器。

Claims (8)

1. 固定手段によって固定された状態においてエンジンコンパートメントを閉ざし、前記固定手段による固定が解除されると開かれるボンネットフードと、前記エンジンコンパートメント内に収容されたエンジンと、前記エンジンによって駆動される発電機とを搭載した車両の制御装置であって、
   前記車両から前記車両の外部の機器に電力を供給するように前記エンジンおよび前記発電機を制御するための手段と、
   前記車両から前記車両の外部の機器に電力を供給している間に、前記固定手段による前記ボンネットフードの固定を解除する解除手段とを備える、車両の制御装置。
2. 前記解除手段は、前記車両から前記車両の外部の機器に電力を供給している間に、前記エンジンコンパートメント内の温度が所定温度以上であると、前記固定手段による前記ボンネットフードの固定を解除する、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記解除手段は、前記車両から前記車両の外部の機器に電力を供給している間に、前記エンジンの冷却水の温度が所定温度以上であると、前記固定手段による前記ボンネットフードの固定を解除する、請求項１に記載の車両の制御装置。
4. 前記解除手段は、前記車両から前記車両の外部の機器に電力を供給している間に、前記エンジンに吸入される空気の温度が所定温度以上であると、前記固定手段による前記ボンネットフードの固定を解除する、請求項１に記載の車両の制御装置。
5. 前記車両には、前記エンジンを冷却する冷却装置がさらに搭載され、
   前記制御装置は、前記車両から前記車両の外部の機器に電力を供給した場合、前記車両から前記車両の外部の機器への電力供給が停止した後に、前記冷却装置を作動させるための作動手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれかに記載の車両の制御装置。
6. 前記作動手段は、前記車両から前記車両の外部の機器への電力供給が停止した後に、前記エンジンコンパートメント内の温度が所定温度以上であると、前記冷却装置を作動させる、請求項５に記載の車両の制御装置。
7. 前記作動手段は、前記車両から前記車両の外部の機器への電力供給が停止した後に、前記エンジンの冷却水の温度が所定温度以上であると、前記冷却装置を作動させる、請求項５に記載の車両の制御装置。
8. 前記作動手段は、前記車両から前記車両の外部の機器への電力供給が停止した後に、前記エンジンに吸入される空気の温度が所定温度以上であると、前記冷却装置を作動させる、請求項５に記載の車両の制御装置。

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