JP2014151695A - Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動源としてエンジンおよびモータを備える車両(いわゆるハイブリッド車両)に関する。 The present invention relates to a vehicle (so-called hybrid vehicle) including an engine and a motor as drive sources.
特開2010−111291号公報(特許文献1)には、駆動源としてエンジンおよびモータを備えるハイブリッド車両において、エンジンの異常が生じた後にバッテリの電力でモータを駆動させて退避走行を行なう際に、退避走行開始後のエンジン再始動回数を所定の許容回数に制限することが開示されている。 In Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-111291 (Patent Document 1), in a hybrid vehicle including an engine and a motor as a drive source, when the motor is driven by battery power after the engine malfunctions, It is disclosed that the number of engine restarts after the start of evacuation travel is limited to a predetermined allowable number.
上述のように、特許文献1に開示されたハイブリッド車両においては、退避走行開始後のエンジン再始動回数が所定の許容回数に制限されるが、この「所定の許容回数」はバッテリの蓄電量の使用下限値(固定値)などから決められた値であって、実際のバッテリの蓄電量(変動値)に応じた値ではない。そのため、バッテリの実際の蓄電量が使用下限値よりも多い場合には、エンジンの再始動が不当に制限されてしまう。 As described above, in the hybrid vehicle disclosed in Patent Document 1, the number of engine restarts after the start of evacuation travel is limited to a predetermined permissible number. It is a value determined from the lower limit of use (fixed value) or the like, and is not a value according to the actual battery storage amount (variation value). Therefore, when the actual amount of electricity stored in the battery is larger than the lower limit value of use, the restart of the engine is unduly limited.
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、退避走行開始後のエンジンの再始動を不当に制限することを回避することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to avoid unduly limiting restarting of the engine after the start of retreat travel.
この発明に係る車両は、バッテリと、バッテリの電力を用いたクランキングによって始動されるエンジンと、エンジンの動力を用いて発電可能なジェネレータと、バッテリおよびジェネレータの少なくとも一方からの電力で駆動可能なモータと、バッテリの状態を監視する監視装置と、エンジン、モータおよびジェネレータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、バッテリおよび監視装置の少なくとも一方の異常が発生した場合、異常発生前のバッテリの蓄電量に応じてクランキングの許容回数を算出し、異常発生後のクランキング回数が許容回数に達していないときはクランキングによってエンジンを始動させてバッテリの電力を用いずにジェネレータの発電電力でモータを駆動させるバッテリレス走行を行ない、異常発生後のクランキング回数が許容回数に達したときはクランキングを許容せずにバッテリレス走行を行なわない。 The vehicle according to the present invention can be driven by electric power from a battery, an engine that is started by cranking using electric power of the battery, a generator that can generate electric power using the power of the engine, and at least one of the battery and the generator. A motor, a monitoring device that monitors the state of the battery, and a control device that controls the engine, the motor, and the generator are provided. When an abnormality occurs in at least one of the battery and the monitoring device, the control device calculates the allowable number of cranking according to the storage amount of the battery before the abnormality occurs, and the number of cranking after the occurrence of the abnormality reaches the allowable number. If it is not, start the engine by cranking and use the power generated by the generator to drive the motor without using the battery power. Do not run without battery without allowing ranking.
本発明によれば、退避走行(バッテリレス走行)開始後のエンジンの再始動を不当に制限することを回避することができる。 According to the present invention, it is possible to avoid unduly restricting restart of the engine after the start of retreat travel (battery-less travel).
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じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1は、本実施の形態に従う車両1の全体ブロック図である。車両1は、エンジン100と、第1モータジェネレータ(以下「第1MG」という)200と、動力分割機構300と、第2モータジェネレータ(以下「第2MG」という)400と、出力軸560と、パワーコントロールユニット(以下「PCU」という)600と、バッテリ700と、システムメインリレー(以下「SMR」という)710と、監視ユニット720と、制御装置(以下「ECU」という)1000とを備える。
FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle 1 according to the present embodiment. The vehicle 1 includes an
エンジン100は、燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。エンジン100の動力は動力分割機構300に入力される。
The
動力分割機構300は、エンジン100から入力された動力を、出力軸560への動力と第1MG200への動力とに分割する。
動力分割機構300は、サンギヤ(S)310と、リングギヤ(R)320と、サンギヤ(S)310とリングギヤ(R)320とに噛合するピニオンギヤ(P)340と、ピニオンギヤ(P)340を自転かつ公転自在に保持しているキャリア(C)330とを有する遊星歯車機構である。
キャリア(C)330はエンジン100のクランクシャフトに連結される。サンギヤ(S)310は第1MG200のロータに連結される。リングギヤ(R)320は出力軸560に連結される。
Carrier (C) 330 is connected to the crankshaft of
第1MG200および第2MG400は、交流の回転電機であって、電動機(モータ)としても発電機(ジェネレータ)としても機能する。第1MG200は、主として、動力分割機構300を介して伝達されるエンジン100の動力を用いて発電するジェネレータとして機能するように制御される。なお、本実施の形態においては、第1MG200は、エンジン100をクランキングするためのモータとしても機能する。すなわち、エンジン100をクランキングする際には、バッテリ700の電力で第1MG200を駆動して第1MG200からエンジン100にクランキングトルクを付与させる。第1MG200からのクランキングトルクによってエンジン100の回転速度が所定速度まで上昇すると、エンジン100の燃料制御が開始されエンジン100が始動される。
The first MG 200 and the second MG 400 are AC rotating electrical machines, and function as both an electric motor (motor) and a generator (generator). First MG 200 is mainly controlled to function as a generator that generates electric power using the power of
第2MG400のロータは、出力軸560に連結される。出力軸560は、動力分割機構300を介して伝達されるエンジン100の動力、および第2MG400の動力の少なくともいずれかの動力によって回転する。出力軸560の回転力は減速機81を介して左右の駆動輪82に伝達される。これにより、車両1が走行される。
The rotor of second MG 400 is connected to
動力分割機構300が上述のように構成されることによって、サンギヤ(S)310の回転速度(=第1MG200の回転速度)、キャリア(C)330の回転速度(=エンジン100の回転速度)、リングギヤ(R)320の回転速度(=第2MG400の回転速度、すなわち車速)は、動力分割機構300の共線図上で直線で結ばれる関係(いずれか2つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係)になる。
By configuring
PCU600は、バッテリ700から供給される高電圧の直流電力を交流電力に変換して第1MG200および/または第2MG400に出力する。これにより、第1MG200および/または第2MG400が駆動される。また、PCU600は、第1MG200および/または第2MG400によって発電される交流電力を直流電力に変換してバッテリ700へ出力する。これにより、バッテリ700が充電される。
PCU 600 converts high-voltage DC power supplied from
バッテリ700は、第1MG200および/または第2MG400を駆動するための高電圧(たとえば200V程度)の直流電力を蓄える。バッテリ700は、代表的にはニッケル水素やリチウムイオンを含んで構成される。なお、バッテリ700に代えて、大容量のキャパシタも採用可能である。
SMR710は、バッテリ700とPCU600との接続および遮断を切り替えるためのリレーである。SMR710は、バッテリ700とPCU600とを接続する2本の電力線上にそれぞれ設けられる2つのリレーを備える。SMR710がオフ状態(2つのリレーの少なくとも一方がオフ状態)であると、バッテリ700はPCU600から切り離される。SMR710がオン状態(2つのリレーの双方がオン状態)であると、バッテリ700がPCU600に接続される。SMR710は、ECU1000からの制御信号に応じて制御される。
SMR 710 is a relay for switching connection and disconnection between
監視ユニット720は、バッテリ700の状態(たとえばバッテリ700の電流、電圧、温度など)を監視する。監視ユニット720は、ECU1000との間でCAN(Controller Area Network)通信可能に構成される。監視ユニット720は、バッテリ700の監視結果をCAN通信でECU1000に出力する。
The
ECU1000には、アクセルポジションセンサ31、イグニッション(以下「IG」という)スイッチ32などが接続される。
The ECU 1000 is connected to an
アクセルポジションセンサ31は、実アクセル開度A(ユーザによるアクセルペダルの実操作量)を検出し、検出結果をECU1000に出力する。
The
IGスイッチ32は、車両走行可能状態(以下「Ready−ON状態」ともいう)と車両走行不可能状態(以下「Ready−OFF状態」ともいう)とを切り替えるための操作をユーザが行なうためのスイッチである。IGスイッチ32は、ユーザ操作に応じた信号IGをECU1000に出力する。
The
ECU1000は、図示しないCPU(Central Processing Unit)および内部メモリを備え、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行し、演算処理の結果に基づいて各機器を制御する。たとえば、ECU1000は、監視ユニット720からの情報に基づいて、バッテリ700の蓄電量(以下「SOC」という)を演算する。
Ready−OFF状態でユーザがIGスイッチ32を押すと、図示しないIGリレーがオンされ(閉じられ)、ECU1000を含む車両制御システムが起動される。起動されたECU1000がSMR710をオフ状態からオン状態に切り替えると、バッテリ700がPCU600に接続され、Ready−ON状態となる。
When the user presses the
次に、バッテリレス走行について説明する。ECU1000は、CAN通信によって監視ユニット720から受けた情報に基づいて、バッテリ700の異常の有無(たとえば過電圧であるか否かなど)を判定する。そして、ECU1000は、バッテリ700の異常が発生した場合には、SMR710をオフ状態としてバッテリ700をPCU600から切り離した状態で車両1を退避走行させる。この退避走行が「バッテリレス走行」である。
Next, battery-less traveling will be described.
バッテリレス走行中は、バッテリ700の電力を使用できないため、エンジン100の動力を用いて第1MG200が発電した電力で第2MG400を駆動させる。そのため、バッテリレス走行に移行する際には、ECU1000は、SMR710をオフ状態とする前にバッテリ700の電力を用いて第1MG200を駆動させてエンジン100をクランキングし、クランキングによってエンジン100が始動した後にSMR710をオフ状態としてバッテリレス走行に移行する。
Since the electric power of
このように、バッテリレス走行に移行する際には、バッテリ700の電力を用いてエンジン100をクランキングする必要がある。そのため、従来においては、SOCの使用下限値(固定値)を基にクランキングの許容回数を予め決めておき、異常発生後のクランキング回数が許容回数に達した場合にエンジン100の再始動(バッテリレス走行への移行)を制限していた。しかしながら、このような従来の制御では、実際のSOCに関わらずクランキングの許容回数が固定値となってしまう。そのため、実際のSOCが使用下限値よりも多い場合には、エンジン100の再始動が不当に制限され、バッテリレス走行回数が減少するという問題があった。
Thus, when shifting to battery-less travel, it is necessary to crank
このような問題に鑑み、本実施の形態によるECU1000は、バッテリ700の異常が発生した場合、SOCの使用下限値(固定値)ではなく異常発生直前のSOC(可変値)に基づいてクランキング許容回数Ncを算出し、異常発生後の実クランキング回数が許容回数Ncに達したか否かに応じてエンジン100の再始動(バッテリレス走行への移行)を許容するか否かを判定する。この点が本発明の最も特徴的な点である。
In view of such a problem, when an abnormality occurs in
図2は、ECU1000の処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、Ready−ON状態である場合に所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the
S10にて、ECU1000は、監視ユニット720からの情報に基づいてバッテリ700が異常であるか否かを判定する。
In S10,
バッテリ700が異常である場合(S10にてYES)、ECU1000は、S11にて、前回のトリップ終了時に記憶したクランキング許容回数Ncが内部メモリに存在するか否かを判定する。なお、「トリップ」とは、車両の走行期間を表わす単位であり、通常は車両制御システムが起動してから次に停止するまでの期間を意味する。
If
クランキング許容回数Ncが内部メモリに存在しない場合(S11にてNO)、ECU1000は、処理をS12に移し、バッテリ700の異常が検出される直前に監視ユニット720から取得した情報に基づいて算出されたSOCに応じてクランキング許容回数Ncを算出する。このように、本実施の形態では、SOCの使用下限値(固定値)ではなく異常発生前のSOC(可変値)に基づいてクランキング許容回数Ncを算出する。なお、異常発生直前に監視ユニット720から取得したバッテリ700の電圧に基づいてクランキング許容回数Ncを算出するようにしてもよい。その後、ECU1000は、処理をS13に移す。
If cranking allowable number Nc does not exist in the internal memory (NO in S11),
一方、クランキング許容回数Ncが内部メモリに既に存在する場合(S11にてYES)、ECU1000は、S12の処理を行なうことなく、処理をS13に移す。
On the other hand, when cranking allowable number Nc already exists in the internal memory (YES in S11),
S13にて、ECU1000は、クランキング許容回数Ncが0よりも大きいか否かを判定する。なお、クランキング許容回数Ncは、後述のS15の処理で、クランキングが実行される毎に1づつ減算される。そのため、クランキング許容回数Ncが0よりも大きいとは、異常発生後の実クランキング回数がクランキング許容回数Ncに達していないことを意味する。
In S13,
クランキング許容回数Ncが0よりも大きい場合(S13にてYES)、すなわち異常発生後の実クランキング回数がクランキング許容回数Ncに達していない場合、ECU1000は、処理をS14に移す。
If allowable cranking number Nc is greater than 0 (YES in S13), that is, if the actual number of cranking after occurrence of abnormality does not reach allowable cranking number Nc,
S14にて、ECU1000は、バッテリレス走行への移行が可能であるか否かを判定する。たとえば、ECU1000は、SOCがしきい値(たとえば使用下限値)よりも高い場合にバッテリレス走行への移行が可能であると判定する。
In S14,
バッテリレス走行への移行が可能である場合(S14にてYES)、ECU1000は、処理をS15に移し、クランキングを実行してバッテリレス走行に移行する。この際、ECU1000はクランキング許容回数Ncを1だけ減算(Nc=Nc−1)する。S16にて、ECU1000は今回のトリップ終了時にクランキング許容回数Ncを内部メモリに記憶する。
If it is possible to shift to battery-less travel (YES in S14),
一方、クランキング許容回数Ncが0である場合(S13にてNO)、あるいは、バッテリレス走行への移行が可能でない場合(S14にてNO)、ECU1000は、処理をS17に移し、バッテリレス走行には移行せずにReady−OFF状態とする。これにより、車両1は走行不可となる。
On the other hand, if cranking allowable number Nc is 0 (NO in S13), or if it is not possible to shift to batteryless running (NO in S14),
なお、バッテリ700が異常でないと判定された場合(S10にてYES)、ECU1000は、処理をS18に移し、内部メモリに記憶されているクランキング許容回数Ncをクリア(消去)する。
If it is determined that
図3は、ECU1000の動作を説明するための図である。
時刻t1にてユーザがIGオン操作(Ready−OFF状態でIGスイッチ32を押す操作)を行なうと、ECU1000が起動され、起動されたECU1000がSMR710をオンする(閉じる)。これにより、Ready−ON状態となり、第1トリップが開始される。時刻t2にてユーザがIGオフ操作(Ready−ON状態でIGスイッチ32を押す操作)を行なうと、ECU1000はSMR710をオフする(開く)。これにより、Ready−OFF状態となり、第1トリップが終了される。なお、第1トリップはエンジン100の異常は検出されていない。そのため、エンジン100は必要に応じて作動される。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of
When the user performs an IG on operation (operation of pressing the
時刻t3にてユーザがIGオン操作を行なうと、第2トリップが開始される。時刻t4にてバッテリ700の異常が検出されると、ECU1000は、異常発生直前(時刻tt4直前)のSOCに応じてクランキング許容回数Ncを算出する。図3には、異常発生直前のSOCに応じたクランキング許容回数Ncが「20」と算出された例が示されている。
When the user performs the IG on operation at time t3, the second trip is started. When abnormality of
従来においては、実際のSOCが使用下限値よりも多い場合であっても、クランキング許容回数がSOCの使用下限値に基づいて決められた値(図3に示す例では「15」)に固定されていた。そのため、クランキング(エンジンの再始動)が不当に制限されてしまうという問題があった。これに対し、本実施の形態では、クランキング許容回数Ncを実際のSOCに応じた可変値としているため、従来のような問題が解消される。 Conventionally, even when the actual SOC is larger than the lower limit value of use, the allowable number of cranking is fixed to a value determined based on the lower limit value of use of SOC (“15” in the example shown in FIG. 3). It had been. Therefore, there has been a problem that cranking (engine restart) is unduly limited. On the other hand, in the present embodiment, since the allowable number of crankings Nc is a variable value corresponding to the actual SOC, the conventional problem is solved.
時刻t4で算出されたクランキング許容回数Nc(=「20」)が0よりも大きいため、ECU1000は、クランキングを実行してバッテリレス走行(退避走行)に移行する。この際、ECU1000はクランキング許容回数Ncを1だけ減算して「19(=20−1)」とする。時刻t5にて第2トリップが終了されると、第2トリップ終了時のクランキング許容回数Nc(=「19」)が内部メモリに記憶される。
Since the allowable cranking count Nc (= “20”) calculated at time t4 is greater than 0, the
時刻t6にて第3トリップが開始されると、バッテリ700の異常が継続しており、第3トリップ開始時からバッテリ700の異常が検出される。ECU1000の内部メモリには第2トリップ終了時のクランキング許容回数Nc(=「19」)が記憶されており、このクランキング許容回数Ncが0よりも大きい。そのため、時刻t6直後の時刻t7にて、ECU1000は、クランキングを実行してバッテリレス走行(退避走行)を行なう。この際、ECU1000はクランキング許容回数Ncを1だけ減算して「18(=19−1)」とする。
When the third trip is started at time t6, the abnormality of the
以上のように、本実施の形態によるECU1000は、バッテリ700の異常が発生した場合、異常発生直前のSOC(可変値)に基づいてクランキング許容回数Ncを算出し、異常発生後のクランキング回数が許容回数Ncに達したか否かに応じてエンジン100のクランキング(再始動)を許容してバッテリレス走行に移行するか否かを判定する。そのため、エンジン100のクランキング(再始動)が不当に制限されてバッテリレス走行回数が減少してしまうことを回避することができる。
As described above, when an abnormality occurs in
<変形例>
上述の図2の「S10」の処理では、バッテリ700の異常の有無を判定していたが、これに代えてあるいは加えて、バッテリ700の状態を監視する監視ユニット720の異常の有無(たとえば監視ユニット720との間のCAN通信異常が生じたか否か)を判定するようにしてもよい。
<Modification>
In the process of “S10” in FIG. 2 described above, the presence / absence of an abnormality in the
図4は、本実施の形態の変形例によるECU1000の処理手順の一例を示すフローチャートである。図4のフローチャートは、上述の図2のS10をS20に変更したものである。その他のステップS11〜S18は上述の図2と同じであり、既に説明したため詳細な説明はここでは繰り返さない。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of
たとえば、ECU1000と監視ユニット720との間のCAN通信異常が生じた場合、バッテリ700の状態をECU1000で把握することができなくなるため、バッテリレス走行で退避走行することが望ましい。
For example, when a CAN communication abnormality occurs between the
そこで、ECU1000は、S20にて、監視ユニット720とのCAN通信異常が生じたか否かを判定する。そして、ECU1000は、CAN通信異常が生じた場合(S20にてYES)は処理をS11に移し、CAN通信異常が生じていない場合(S20にてNO)は処理をS18に移す。これにより、CAN通信異常(監視ユニット720の異常)が生じた場合においても、エンジン100のクランキング(再始動)が不当に制限されることを回避することができる。
Therefore,
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.
1 車両、31 アクセルポジションセンサ、32 IGスイッチ、81 減速機、82 駆動輪、100 エンジン、200 第1MG、300 動力分割機構、400 第2MG、560 出力軸、600 PCU、700 バッテリ、720 監視ユニット、1000 ECU。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle, 31 Accelerator position sensor, 32 IG switch, 81 Reducer, 82 Drive wheel, 100 Engine, 200 1st MG, 300 Power split mechanism, 400 2nd MG, 560 Output shaft, 600 PCU, 700 Battery, 720 Monitoring unit, 1000 ECU.
Claims (1)
前記バッテリの電力を用いたクランキングによって始動されるエンジンと、
前記エンジンの動力を用いて発電可能なジェネレータと、
前記バッテリおよび前記ジェネレータの少なくとも一方からの電力で駆動可能なモータと、
前記バッテリの状態を監視する監視装置と、
前記エンジン、前記モータおよび前記ジェネレータを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記バッテリおよび前記監視装置の少なくとも一方の異常が発生した場合、異常発生前の前記バッテリの蓄電量に応じて前記クランキングの許容回数を算出し、異常発生後のクランキング回数が前記許容回数に達していないときは前記クランキングによって前記エンジンを始動させて前記バッテリの電力を用いずに前記ジェネレータの発電電力で前記モータを駆動させるバッテリレス走行を行ない、異常発生後のクランキング回数が前記許容回数に達したときは前記クランキングを許容せずに前記バッテリレス走行を行なわない、車両。 Battery,
An engine that is started by cranking using the power of the battery;
A generator capable of generating electric power using the power of the engine;
A motor that can be driven by electric power from at least one of the battery and the generator;
A monitoring device for monitoring the state of the battery;
A control device for controlling the engine, the motor and the generator;
The control device calculates an allowable number of cranking according to a storage amount of the battery before the occurrence of an abnormality when at least one abnormality of the battery and the monitoring device occurs, and the number of times of cranking after the occurrence of the abnormality When the engine has not reached the allowable number of times, the engine is started by cranking and the motor is driven by the power generated by the generator without using the power of the battery. A vehicle in which the batteryless running is not performed without allowing the cranking when the number of rankings reaches the allowable number.
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