JP2015217757A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両において、電動機走行時とエンジン走行時との騒音の差異を低減し、ユーザへの違和感を抑制する。
【解決手段】ハイブリッド制御コントローラによれば、エンジン走行時に車速Ｖが所定車速より低く且つ駆動力が所定駆動力より低く、且つ鉛バッテリの充電状態が十分であり、且つオルタネータの充電系統に異常がない場合には、ＤＣＤＣコンバータの動作を停止させ、オルタネータで発電した電力を補機へ供給させる。このため、エンジンが低負荷且つ低回転で作動させられるエンジン走行状態においてＤＣＤＣコンバータの高周波ノイズの発生が解消されるので、電動機走行時とエンジン走行時との騒音の差異が低減され、ユーザへの違和感が抑制される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両において電動機走行時とエンジン走行時との間の騒音の差異を低減し、ユーザへの違和感を抑制する技術に関する。

エンジンと、該エンジン以外の駆動力源および発電機として機能するモータジェネレータと、前記エンジンによって駆動されるオルタネータにより発電された電力を蓄電する低圧バッテリを有し、車両の補機に電力を供給する低圧回路と、前記モータジェネレータにより発電された電力を蓄電する高圧バッテリを有し、前記モータジェネレータに電力供給する高圧回路と、上記高圧回路と上記低圧回路との間にＤＣＤＣコンバータとを備えるハイブリッド車両が知られている。たとえば、特許文献１および特許文献２のハイブリッド車両がそれである。

特許文献１のハイブリッド車両においては、エンジンの駆動力の一部により駆動されて主として反力を発生させるために発電機として機能する第１モータジェネレータと、前記高圧回路からの電力が供給されて電動機として機能するとともに回生制動力を発生させる場合には発電機として機能し、前記高圧バッテリに蓄電する第２モータジェネレータとが備えられ、高圧バッテリに蓄電された高圧電力がＤＣＤＣコンバータにより降圧されて前記車両の補機に供給されるようにＤＣＤＣコンバータが作動される。

特許文献２のハイブリッド車両においては、エンジンの作動時にエンジンにより駆動されるオルタネータで発電された電力は低圧バッテリおよび補機へ供給されるとともに、オルタネータの負荷を増やしてエンジン回転数およびエンジントルクに基づく燃費効率が上がるように、ＤＣＤＣコンバータで高圧に変換され、高圧バッテリに供給される。このとき、低圧バッテリの電圧が所定電圧を下回らないように、エンジンおよびＤＣＤＣコンバータが制御される。これにより、低圧バッテリの電圧が低い状態が継続することが回避されて、低圧バッテリの寿命の低下が抑えられつつ、燃費の向上が図られる。

特開２０１３−１８０６４７号公報 特開２０１３−９５２４６号公報

ところで、ハイブリッド車両は、エンジンが停止されて走行する電動機走行（エンジン停止走行）とエンジンが作動されて走行するエンジン走行とがあり、電動機走行時には暗騒音などが小さいが、エンジン走行ではエンジンに起因する騒音が大きいことから、電動機走行時とエンジン走行時との間の騒音に差異が生じるので、ユーザへ違和感を与える場合があった。特に、低車速で駆動力が小さいエンジン走行で、エンジンが低負荷且つ低回転で作動させられる状態においては、たとえば、エアコンなどの補機に供給する電力をＤＣＤＣコンバータを介して高圧回路から低圧回路へ供給するので、高周波でスイッチングを行うＤＣＤＣコンバータから発生する高周波ノイズの存在により、上記騒音の差異が顕著になり、ユーザへ一層違和感を与える可能性があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ハイブリッド車両において、電動機走行時とエンジン走行時との騒音の差異を低減し、ユーザへの違和感を抑制することにある。

すなわち、本発明の要旨とするところは、エンジンと、該エンジン以外の駆動力源および発電機として機能するモータジェネレータと、前記エンジンによって駆動されるオルタネータにより発電された電力を蓄電する低圧バッテリを有し、車両の補機に電力を供給する低圧回路と、前記モータジェネレータにより発電された電力を蓄電する高圧バッテリを有し、前記モータジェネレータに電力供給する高圧回路と、上記高圧回路と上記低圧回路との間にＤＣＤＣコンバータとを備えるハイブリッド車両において、前記高圧回路から前記ＤＣＤＣコンバータを通じた前記補機への電力供給を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、
車速が所定車速より低く且つ駆動力が所定駆動力より低いエンジン走行時には、前記ＤＣＤＣコンバータの動作を停止させ、前記オルタネータで発電した電力を前記補機へ供給させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。

本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、車速が所定車速より低く且つ駆動力が所定駆動力より低いエンジン走行時には、前記ＤＣＤＣコンバータの動作を停止させ、前記オルタネータで発電した電力を前記補機へ供給させる。このため、エンジンが低負荷且つ低回転で作動させられる状態においてＤＣＤＣコンバータの高周波ノイズの発生が解消されるので、電動機走行時とエンジン走行時との騒音の差異が低減されて、ユーザへの違和感が抑制される。

本発明の一実施例であるハイブリッド車両の制御装置の構成を説明する概略図である。 図１のハイブリッド制御コントローラに備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。 図１のハイブリッド制御コントローラの制御作動の要部、すなわちＤＣＤＣコンバータの制御を実行する制御作動を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置の一実施例について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド車両１０の概略図である。車両用駆動装置１２は、エンジン１６および電動機１８を備えており、エンジン１６は、トルクコンバータ２２、自動変速機２４、差動歯車装置２６を介して一対の前輪２８を駆動する。電動機１８は差動歯車装置３０を介して一対の後輪３１を駆動する。そして、エンジン１６が作動するエンジン走行と、上記エンジン１６が停止し、電動機１８が作動する電動機走行（エンジン停止走行）とを選択的に切換可能である。電動機１８は、駆動力源としてのモータと発電機能を有するジェネレータとしての機能を併せ持つ、モータジェネレータから構成される。

エンジン１６は、エンジン１６を始動させるスタータモータ３２と、エンジン１６によって駆動されて発電するオルタネータ３４とを備えている。オルタネータ３４は、３相全波整流回路を介して直流電圧を出力する。

低圧回路４２は、スタータモータ３２と、オルタネータ３４と、エンジン１６によって駆動されるオルタネータ３４により発電された電力が蓄電される鉛バッテリ３６と、車両の補機３８とが低圧配線４０で接続されて構成される。鉛バッテリ３６は、定格電圧がたとえば１２Ｖの低圧バッテリとして機能するものである。補機３８は、たとえば空調機、ヘッドライト、オーディオなどであり、オルタネータ３４および鉛バッテリ３６から低電圧の電力が供給されて作動する。なお、オルタネータ３４には、図示しないレギュレータが備えられており、回転数に拘らず一定の直流電圧が出力されるようになっている。

電動機１８は、低圧回路４２よりも高圧たとえば５００Ｖの高圧バッテリとして機能するリチウムイオンバッテリ４６と、インバータ４８を介して高圧配線５０で接続されており、電動機１８、リチウムイオンバッテリ４６、インバータ４８から高圧回路５２が構成される。電動機１８は、車両の減速走行時には、一対の後輪３１により駆動させられ走行エネルギーを回収することにより、高圧の交流電力を発電する。インバータ４８は、電動機１８により発電された交流電力を直流に変換してリチウムイオンバッテリ４６へ供給する。また、インバータ４８は、車両の電動機走行時或いは加速走行時には、リチウムイオンバッテリ４６からの直流の電力を交流に変換して電動機１８へ供給し、電動機１８を一対の後輪３１を駆動するモータとして作動させる。

高圧回路５２と低圧回路４２とはＤＣＤＣコンバータ５４を介して接続されて、それ等の間の電力の授受が可能となっている。たとえば、ＤＣＤＣコンバータ５４は、高圧回路５２の高圧電力を低圧電力へ変換し、低圧回路４２の鉛バッテリ３６および補機３８へ電力を供給する。

ハイブリッド車両１０は、たとえば燃費と走行性を両立することを目的としてエンジン１６と電動機１８とを制御するハイブリッド制御コントローラ５６と、ハイブリッド制御コントローラ５６の指示を受けてエンジン１６を制御するエンジン制御コントローラ５８とを備えている。ハイブリッド制御コントローラ５６およびエンジン制御コントローラ５８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン１６、電動機１８に関するハイブリッド駆動制御、自動変速機２４の変速制御等を実行するものである。なお、ハイブリッド制御コントローラ５６は、本発明のハイブリッド車両の制御装置に相当する。

ハイブリッド制御コントローラ５６には、スロットル開度センサにより検出される電子スロットル弁の開度θthすなわちスロットル開度θthを表す信号、エンジン回転数センサにより検出されるエンジン回転数Ｎe（rpm）を表す信号、運転者の要求出力に対応するアクセルペダルの踏込量であるアクセル開度PAP（単位は例えば％）を表すアクセル開度センサからの信号、低圧バッテリ電圧センサにより検出される鉛バッテリ３６の電圧（Ｖ）を表す信号、車速センサにより検出される車速Ｖを表す信号、オルタネータ出力電圧センサにより検出されるオルタネータ３４の出力電圧を現す信号などがそれぞれ供給される。

ハイブリッド制御コントローラ５６は、たとえば中速度低負荷走行時などのエンジン効率の良い領域や、たとえば加速時などの要求駆動力が大きい場合には、エンジン制御コントローラ５８を介してスタータモータ３２によりエンジン１６を作動させることによりエンジン走行を選択し、たとえば、エンジン効率の悪い領域や、緩やかな発進時や減速走行時には、エンジン１６の作動を停止し、インバータ４８を通じてリチウムイオンバッテリ４６からの高圧電力により電動機１８をモータとして作動させることで電動機走行を選択する。また、ハイブリッド制御コントローラ５６は、車両１０の減速時および制動時には、車輪の走行エネルギーを回収するように電動機１８をジェネレータとして作動させる。発電された高圧電力は、インバータ４８を通じてリチウムイオンバッテリ４６に蓄電される。

図２は、ハイブリッド制御コントローラ５６に備えられた制御機能の要部を説明するための機能ブロック線図である。上記高圧回路５２から補機３８への電力供給の制御は、ハイブリッド制御コントローラ５６に設けられた走行状態判定手段６０、低圧バッテリ充電状態判定手段６２、オルタネータ系統異常判定手段６４、ＤＣＤＣコンバータ制御手段６６により実行される。

走行状態判定手段６０は、エンジン回転数センサにより検出されるエンジン回転数Ｎe、スロットル開度センサにより検出されるスロットル開度θth、車速センサにより検出される車速Ｖに基づき、ハイブリッド車両１０の走行状態が所定の低速且つ低負荷エンジン走行状態であるか否かを判定する。上記所定の状態とは、エンジン走行時において車速Ｖが所定速度Ａ（ｋｍ／ｈ）より低く、且つ駆動力Ｆcが所定駆動力Ｂ（Ｎ）より低い状態であり、所定速度Ａおよび所定駆動力ＢはＤＣＤＣコンバータ５４の作動音である高周波ノイズにより、エンジン走行時と電動機走行時との間で騒音の差異が顕著となる、換言すれば、ＤＣＤＣコンバータ５４が作動されなければエンジン走行時と電動機走行時との間の騒音の差異が抑制される、車両の低速、低負荷走行であるか否かを判定するために予め実験的に求められた閾値である。所定速度Ａおよび所定駆動力Ｂの閾値によって決定されるエンジン走行領域は、車種ごとに選定される。走行状態判定手段６０は、駆動力Ｆcが所定駆動力Ｂよりも低いか否かは、たとえば、エンジン回転数Ｎeおよびスロットル開度θthに基づいた運転者が要求する要求エンジントルクＴetrが所定のエンジントルクＣ（Ｎｍ）よりも低いか否かにより判定する。要するに、走行状態判定手段６０は、エンジン回転数Ｎeがゼロではなく、且つ車速Ｖが所定速度Ａより低く、且つ要求エンジントルクＴetrが所定のエンジントルクＣよりも低いときに、ハイブリッド車両１０の走行状態が上記所定の状態、すなわちエンジン走行時において車速Ｖが所定速度Ａより低く、且つ駆動力Ｆcが所定駆動力Ｂより低い状態であると判定する。

低圧バッテリ充電状態判定手段６２は、低圧バッテリ電圧センサにより検出される鉛バッテリ３６の電圧を表す信号を逐次取得し、鉛バッテリ３６の充電残量が十分であるか否かを判定する。具体的には、低圧バッテリ充電状態判定手段６２は、鉛バッテリ３６の電圧の鉛バッテリ３６の定格電圧に対する割合を算出し、上記割合が所定の割合よりも大きいか否かを判定する。上記割合が所定の割合よりも大きい場合には、鉛バッテリ３６の充電残量が十分であると判定する。この所定の割合は、鉛バッテリ３６から補機３８への電力の供給が一定時間安定して行われるか否かを判定する閾値である。

オルタネータ系統異常判定手段６４は、オルタネータ３４の充電系統に異常がないか否かを判定する。具体的には、たとえば、オルタネータ出力電圧センサにより検出されるオルタネータ３４の出力電圧を現す信号から、オルタネータ３４の充電作動が正常に作動しているか否かを判定する。

ＤＣＤＣコンバータ制御手段６６は、走行状態判定手段６０からのハイブリッド車両１０の走行状態がエンジン走行時において車速Ｖが所定速度Ａより低く、且つ駆動力Ｆcが所定駆動力Ｂより低い状態であることを肯定する信号、低圧バッテリ充電状態判定手段６２の鉛バッテリ３６の充電状態が十分であることを肯定する信号およびオルタネータ系統異常判定手段６４からのオルタネータ３４の充電系統に異常がないことを肯定する信号が入力されるときには、高圧回路５２の高圧電力を降圧して低圧回路４２の補機３８へ供給するＤＣＤＣコンバータ５４の作動を停止する。このとき、充電状態の十分な鉛バッテリ３６および充電系統に異常のないオルタネータ３４により発電された電力が補機３８へ供給される。また、走行状態判定手段６０からのハイブリッド車両１０の走行状態がエンジン走行時において車速Ｖが所定速度Ａより低く、且つ駆動力Ｆcが所定駆動力Ｂより低い状態であることを否定する信号、低圧バッテリ充電状態判定手段６２の鉛バッテリ３６の充電状態が十分であることを否定する信号およびオルタネータ系統異常判定手段６４からのオルタネータ３４の充電系統に異常がないことを否定する信号のうち少なくともいずれか１つが入力されるときには、ＤＣＤＣコンバータ制御手段６６は、エンジン１６によるオルタネータ３４の駆動負荷を軽減するために、ＤＣＤＣコンバータ５４を作動させ、高圧回路５２の高圧電力を低圧電力に変換して低圧回路４２の補機３８へ供給させる。

図３は、ハイブリッド制御コントローラ５６の制御作動の要部を説明するためのフローチャートである。この図３に示す制御作動は、数ｍｓ乃至数十ｍｓのサイクルで繰り返し実行される。

先ず、走行状態判定手段６０に対応するステップ（以下、「ステップ」を省略する。）Ｓ１においては、エンジン１６が作動し且つ車速Ｖが所定値以上であることに基づいてエンジン走行中であるか否かが判定される。Ｓ１の判定が肯定される場合には、Ｓ２が実行され、Ｓ１の判定が否定される場合には、Ｓ６が実行される。

次に、走行状態判定手段６０に対応するＳ２においては、エンジン走行中において、ＤＣＤＣコンバータ５４の作動を停止させると高周波ノイズカットの効果がある車両走行状態であるか否かが判定される。具体的には、車速Ｖが所定速度Ａより低く、且つ駆動力Ｆcが所定駆動力Ｂより低い状態であるか否かが判定される。Ｓ２の判定が肯定される場合には、Ｓ３が実行される。Ｓ２の判定が否定される場合にはＳ６が実行される。

次に、低圧バッテリ充電状態判定手段６２に対応するＳ３においては、鉛バッテリ３６の充電状態は十分であるか否かが判定される。Ｓ３の判定が肯定される場合にはＳ４が実行される。Ｓ３の判定が否定される場合には、Ｓ６が実行される。

次に、オルタネータ系統異常判定手段６４に対応するＳ４においては、オルタネータ３４の充電系統に異常がないか否かが判定される。Ｓ４の判定が肯定される場合にはＳ５が実行される。Ｓ４の判定が否定される場合には、Ｓ６が実行される。

次に、ＤＣＤＣコンバータ制御手段６６に対応するＳ５においては、Ｓ４の判定が肯定されるとき、すなわちＳ１ないしＳ４の判定が肯定されるときにＤＣＤＣコンバータ５４の作動が停止される。このとき、鉛バッテリ３６に蓄電された電力およびオルタネータ３４により発電された電力が低圧回路４２の補機３８へ供給される。Ｓ５実行後、本フローチャートは終了する。

次に、ＤＣＤＣコンバータ制御手段６６に対応するＳ６においては、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３およびＳ４のうちのいずれか１つの判定が否定されるときにＤＣＤＣコンバータ５４が作動され、高圧回路５２からの高圧電力が降圧されて低圧回路４２の補機３８へ供給される。これにより、エンジン１６の負荷が軽減される。Ｓ６実行後、本フローチャートは終了する。

上述のように、本実施例のハイブリッド制御コントローラ５６によれば、エンジン走行時に車速Ｖが所定車速Ａより低く且つ駆動力Ｆcが所定駆動力Ｂより低く、且つ鉛バッテリ３６の充電状態が十分であり、且つオルタネータ３４の充電系統に異常がない場合には、ＤＣＤＣコンバータ５４の動作を停止させ、オルタネータ３４で発電した電力を補機３８へ供給させる。このため、エンジン１６が低負荷且つ低回転で作動させられるエンジン走行状態においてＤＣＤＣコンバータ５４の高周波ノイズの発生が解消されるので、電動機走行時とエンジン走行時との騒音の差異を低減し、ユーザへの違和感を抑制することができる。

以上、本発明を表及び図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。

たとえば、前述の実施例のハイブリッド車両１０は、エンジン１６により前輪２８が、電動機１８により後輪３１が駆動される型式のものであったが、エンジン１６から差動歯車装置を介して駆動輪へ伝達される直達トルクを第１モータジェネレータで制御し、且つ第２モータジェネレータでその駆動輪を駆動する型式のものであってもよい。

また、前述の実施例では、リチウムイオンバッテリ４６が高圧バッテリとして用いられていたが、他の型式の二次電池、たとえばニッケル水素バッテリが用いられてもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ハイブリッド車両
１６：エンジン
１８：電動機（モータジェネレータ）
３４：オルタネータ
３６：鉛バッテリ（低圧バッテリ）
３８：補機
４２：低圧回路
４６：リチウムイオンバッテリ（高圧バッテリ）
５２：高圧回路
５４：ＤＣＤＣコンバータ
５６：ハイブリッド制御コントローラ（ハイブリッド車両の制御装置）

Claims (1)

1. エンジンと、該エンジン以外の駆動力源および発電機として機能するモータジェネレータと、前記エンジンによって駆動されるオルタネータにより発電された電力を蓄電する低圧バッテリを有し、車両の補機に電力を供給する低圧回路と、前記モータジェネレータにより発電された電力を蓄電する高圧バッテリを有し、前記モータジェネレータに電力を供給する高圧回路と、該高圧回路と前記低圧回路との間にＤＣＤＣコンバータとを備えるハイブリッド車両において、前記高圧回路から前記ＤＣＤＣコンバータを通じた前記補機への電力供給を制御するハイブリッド車両の制御装置であって、
   車速が所定車速より低く且つ駆動力が所定駆動力より低いエンジン走行時には、前記ＤＣＤＣコンバータの動作を停止させ、前記オルタネータで発電した電力を前記補機へ供給させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。

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