JP2017007419A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ヘッドライトなどの電気負荷に供給する電圧の急激な変動を抑えることができるハイブリッド車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジン2と、バッテリ6に供給可能な電力を発電するとともに、予め設定されたアシスト条件が成立した場合にエンジン2の駆動力をアシストするモータジェネレータ3と、バッテリ6から電力を供給される電気負荷7と、アシスト条件が成立した場合に、電気負荷7が作動しているときには、バッテリ6の電圧を漸減させてから、モータジェネレータ3によるエンジン2のアシストを開始させるECU8と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、エンジンの駆動をモータでアシストするハイブリッド車両の制御装置に関する。
従来、特許文献1に記載されているように、ヘッドライトの照度変化が過大になることを防ぐことを目的として、電気負荷への急激な通電増大に伴う電圧変動を防止するため、電気負荷への通電が増大する場合に、発電機の発電電圧を徐々に低下させる制御装置が知られている。
特許第5489899号公報
しかしながら、特許文献1に記載された制御装置においては、エンジンとモータジェネレータを備え、モータジェネレータの駆動力をエンジンの駆動力に加えることによってエンジンのトルクのアシストを行なうとともに、モータジェネレータを発電機として駆動し、発電した電力をバッテリに充電するハイブリッド車両における、モータジェネレータによるトルクのアシスト時の急激な電圧変動を抑えることは考慮されていなかった。
そこで、本発明は、ヘッドライトなどの電気負荷に供給する電圧の急激な変動を抑えることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するハイブリッド車両の制御装置の発明の一態様は、内燃機関と、バッテリに供給可能な電力を発電するとともに、予め設定されたアシスト条件が成立した場合に内燃機関の駆動力をアシストする電動機と、バッテリから電力を供給される電気負荷と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、アシスト条件が成立した場合に、電気負荷が作動しているときには、バッテリの電圧を漸減させてからアシストを開始させる制御部を備えるものである。
このように本発明の一態様によれば、ヘッドライトなどの電気負荷に供給する電圧の急激な変動を抑えることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、その概念ブロック図である。 図2は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、そのバッテリ電圧制御処理手順を説明するフローチャートである。 図3は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、そのアシスト許可判定処理手順を説明するフローチャートである。 図4は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す図であり、そのバッテリ電圧制御処理によるバッテリ電圧の変化を示すタイムチャートである。 図5は、従来のハイブリッド車両の制御装置のアシスト処理におけるバッテリ電圧の変化を示すタイムチャートである。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1において、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を搭載した車両1は、内燃機関型のエンジン2と、モータジェネレータ3と、変速機4と、駆動輪5と、バッテリ6と、電気負荷7と、制御部としてのECU(Electronic Control Unit)8とを含んで構成されている。
エンジン2は、不図示のピストン、シリンダ、コネクティングロッド等を備え、ピスト
ンがシリンダ内を2往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一
連の4行程を行なう4サイクルのエンジンによって構成されている。
モータジェネレータ3は、例えば、三相交流モータによって構成される。モータジェネレータ3は、バッテリ6から出力される電力が不図示のインバータによって三相の交流電力に変換され、この三相の交流電力が三相交流モータに供給されることによって駆動する。このように、モータジェネレータ3は、電動機として機能し、エンジン2の出力トルクを補うアシストトルクを生成できるようになっている。
また、モータジェネレータ3は、発電時における回転抵抗を車両1の制動に利用するように駆動される。これにより、モータジェネレータ3は、回生によって発電できる機能を有する。このように、モータジェネレータ3は、発電機としても機能し、バッテリ6を充電するための電力を生成できるようになっている。
モータジェネレータ3は、モータジェネレータ3の回転子軸に連結された電動発電機プーリ31を備えている。電動発電機プーリ31は、エンジン2のクランクシャフトに連結されたクランク軸プーリ21とベルト22を介して動力伝達可能に接続されている。
ECU8は、インバータを制御して、モータジェネレータ3の出力トルクや発電電力を制御できるようになっている。
変速機4は、エンジン2のクランクシャフトの回転を所定の変速比で変速して不図示のディファレンシャルギアなどを介して駆動輪5に出力するようになっている。
バッテリ6は、例えば鉛蓄電池で構成されている。このバッテリ6は、電気負荷7及びモータジェネレータ3と電気的に接続されている。バッテリ6には、電流センサ、電圧センサ及びバッテリ温度センサなどにより構成されるバッテリセンサ61が接続されている。バッテリセンサ61は、ECU8に接続されている。ECU8は、バッテリセンサ61の出力によりバッテリ6の電圧や充電状態を検知できるようになっている。
電気負荷7は、不図示のヘッドライトやブロワファンなどの電装品から構成される。電気負荷7は、バッテリ6の電力により作動するものである。
ECU8は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
ECU8のROMには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをECU8として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、CPUがROMに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、本実施の形態におけるECU8として機能する。ECU8は、モータジェネレータ3及びバッテリセンサ61に接続され、これら各装置と相互にデータのやりとりを行なう。
ECU8の入力ポートには、エンジン2の機関回転数(以下、「エンジン回転数」ともいう)を検出するエンジン回転数センサ11と、車速を検出する車速センサ12と、不図示のアクセルペダルの操作量(以下、「アクセル開度」ともいう)を検出するアクセル開度センサ13とを含む各種センサ類が接続されている。
また、ECU8の出力ポートには、不図示のインジェクタ、点火プラグ、スロットルバルブを含む各種制御対象類が接続されている。
ECU8は、各種センサ類から得られる情報に基づいて、各種制御対象類を制御するようになっている。例えば、ECU8は、アクセル開度センサ13によって検出されたアクセル開度やエンジン回転数センサ11によって検出されたエンジン回転数などに基づいて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度などを制御してエンジン2の駆動を制御するようになっている。
また、ECU8は、車両1の停止時に自動的にエンジン2の停止及び再始動を行なわせるアイドルストップスタート制御を行なうようになっている。
本実施形態において、ECU8は、予め設定されたアシスト許可条件が成立した場合、モータジェネレータ3の駆動によりエンジン2の駆動をアシストする走行アシストを行なわせるようになっている。
ECU8は、例えば、以下の条件の全てが成立したとき、アシスト許可条件が成立した
と判定する。
・エンジン回転数センサ11が検出したエンジン回転数が所定回転数未満であること。
・バッテリセンサ61の検出値に基づいて算出したバッテリ6の充電率が所定充電率以上であること。
・車速センサ12が検出した車速が所定車速以上であること。
・アクセル開度センサ13が検出したアクセル開度に基づいて算出したドライバ要求トルクが所定トルク以上であること。
なお、これらの条件は一例であり、他の条件を含めてもよい。また、これらの条件の全てが成立したときに限定されず、少なくとも条件が成立した数が所定の数以上のときに、アシスト許可条件が成立したと判定してもよい。
また、所定回転数、所定充電率、所定車速、所定トルクは、予め実験等により求められ、ECU8のROMに記憶されている。
ECU8は、アシスト許可条件が成立し、電気負荷7、例えば、ヘッドライトなどが作動している場合、バッテリ6の電圧を漸減目標電圧まで漸減させた後、モータジェネレータ3によるエンジン2のアシストを実行させる。ここで、漸減目標電圧は、予め実験等により求められ、ECU8のROMに記憶されている。
ECU8は、モータジェネレータ3の発電電圧を漸減させて、バッテリ6の電圧を漸減させる。ECU8は、例えば、モータジェネレータ3の発電電圧を所定時間間隔で予め設定された電圧漸減量ずつ減少させて、モータジェネレータ3の発電電圧を漸減させる。ここで、電圧漸減量は、予め実験等により求められ、ECU8のROMに記憶されている。電圧漸減量が少ないほどヘッドライトのちらつきやブロワファンの音変化を抑制することができる。電圧漸減量を多くするとアシスト許可条件が成立してからアシスト開始までの時間を短くすることができる。
また、ECU8は、アシスト許可条件が成立しない場合、発電許可判定を行なう。ECU8は、以下の条件のうちいずれか一つが成立すると発電禁止と判定する。すなわち、以下の条件のすべてが不成立であれば、ECU8は、発電許可条件が成立したと判定する。
・モータジェネレータ3によるエンジン2の再始動時であること。
・急発進が検出された発電カット状態であること。
・バッテリ6の充電率が目標充電率以上の無発電状態であること。
ECU8は、発電許可条件が成立し、電気負荷7が作動している場合、バッテリ6の電圧を漸増目標電圧まで漸増させる。ここで、漸増目標電圧は、予め実験等により求められ、ECU8のROMに記憶されている。
ECU8は、モータジェネレータ3の発電電圧を漸増させて、バッテリ6の電圧を漸増させる。ECU8は、例えば、モータジェネレータ3の発電電圧を所定時間間隔で予め設定された電圧漸増量ずつ増加させて、モータジェネレータ3の発電電圧を漸増させる。ここで、電圧漸増量は、予め実験等により求められ、ECU8のROMに記憶されている。
以上のように構成された本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置によるバッテリ電圧制御処理について、図2及び図3を参照して説明する。なお、以下に説明するバッテリ電圧制御処理は、ECU8が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。
まず、ECU8は、図3に示すアシスト許可判定処理を実行する(ステップS101)。図3において、ECU8は、アシスト許可判定に必要なアシスト判定情報として、エンジン回転数センサ11からエンジン回転数を、車速センサ12から車速を、アクセル開度センサ13からアクセル開度を、バッテリセンサ61から検出値を取得する(ステップS201)。
ECU8は、取得した情報に基づいて、上述のアシスト許可条件が成立したか否かを判定する(ステップS202)。
アシスト許可条件が成立したと判定した場合、ECU8は、アシスト判定結果にアシスト許可を設定し(ステップS203)、アシスト許可判定処理を終了する。
一方、アシスト許可条件が成立していないと判定した場合、ECU8は、アシスト判定結果にアシスト禁止を設定し(ステップS204)、アシスト許可判定処理を終了する。
図2に戻って、ECU8は、図3のアシスト許可判定処理で設定されたアシスト判定結果の設定値がアシスト許可か否かを判定する(ステップS102)。
アシスト判定結果の設定値がアシスト許可であると判定した場合、ECU8は、電気負荷7が作動しているか否かを判定する(ステップS103)。
電気負荷7が作動していると判定した場合、ECU8は、モータジェネレータ3の発電電圧を上述の電圧漸減量だけ漸減させる(ステップS104)。
次いで、ECU8は、バッテリセンサ61が検出するバッテリ6の電圧が上述の漸減目標電圧以下か否かを判定する(ステップS105)。バッテリ6の電圧が漸減目標電圧以下でないと判定した場合、ECU8は、バッテリ電圧制御処理を終了する。
一方、バッテリ6の電圧が漸減目標電圧以下であると判定した場合、または、ステップS103において電気負荷7が作動していないと判定した場合、ECU8は、モータジェネレータ3を所定時間だけ駆動してエンジン2の駆動のアシストを実行させて(ステップS106)、バッテリ電圧制御処理を終了する。
一方、ステップS102において、アシスト判定結果の設定値がアシスト許可でないと判定した場合、ECU8は、上述の発電許可条件が成立しているか否かにより発電が許可されるか否かを判定する(ステップS107)。発電が許可されていないと判定した場合、ECU8は、バッテリ電圧制御処理を終了する。
一方、発電が許可されていると判定した場合、ECU8は、電気負荷7が作動しているか否かを判定する(ステップS108)。
電気負荷7が作動していると判定した場合、ECU8は、モータジェネレータ3の発電電圧を上述の電圧漸増量だけ漸増させる(ステップS109)。
次いで、ECU8は、バッテリセンサ61が検出するバッテリ6の電圧が上述の漸増目標電圧以上か否かを判定する(ステップS110)。バッテリ6の電圧が漸増目標電圧以上でないと判定した場合、ECU8は、バッテリ電圧制御処理を終了する。
一方、バッテリ6の電圧が漸増目標電圧以上であると判定した場合、または、ステップS108において電気負荷7が作動していないと判定した場合、ECU8は、モータジェネレータ3の発電電圧を一定値にして(ステップS111)、バッテリ電圧制御処理を終了する。
このようなバッテリ電圧制御処理による動作について図4を参照して説明する。また、従来のアシスト処理による動作について図5を参照して説明する。
図4に示すように、本実施形態のバッテリ電圧制御処理によれば、アシスト許可条件が成立した時刻T1において、モータジェネレータ3は、発電電圧を漸減させるアシスト遷移モードに移行し、時刻T2において、バッテリ6の電圧が上述の漸減目標電圧以下となると、モータジェネレータ3が駆動されてアシストが開始され、モータジェネレータ3はアシストモードに移行する。
時刻T3において、アシスト許可条件が不成立となり、発電許可判定により発電が許可される状態であると、モータジェネレータ3は、発電電圧を漸増させる発電遷移モードに移行し、時刻T4において、バッテリ6の電圧が上述の漸増目標電圧以上となると、モータジェネレータ3の発電電圧は一定値に設定され、モータジェネレータ3は、発電モードに移行する。
図5に示すように、従来のアシスト処理によれば、アシスト許可条件が成立した時刻T5において、モータジェネレータ3が駆動されてアシストが開始され、モータジェネレータ3はアシストモードに移行し、アシスト許可条件が不成立となる時刻T6において、モータジェネレータ3は発電を開始し、発電モードに移行する。バッテリ電圧の漸減及び漸増を行なっていないので、アシスト開始時及びアシスト終了時にバッテリ6の電圧が急激に変化することになる。
本実施形態では、モータジェネレータ3が駆動されてバッテリ6の電圧が低下するアシスト開始前に、バッテリ6の電圧を漸減させているため、従来に比べバッテリ6の電圧の急激な変化を抑えることができる。
また、モータジェネレータ3が駆動されてバッテリ6の電圧が低下するアシスト開始前に、バッテリ6の電圧を漸減目標電圧以下まで低下させているため、アシスト開始時の電圧の低下量を少なくすることができ、従来に比べバッテリ6の電圧の急激な変化を抑えることができる。
また、モータジェネレータ3によるアシストが終了し、モータジェネレータ3が発電を開始する場合に、モータジェネレータ3の発電電圧を漸増させているため、バッテリ6の電圧を漸増させることができ、従来に比べバッテリ6の電圧の急激な変化を抑えることができる。
このように、上述の実施形態では、アシスト条件が成立した場合に、電気負荷7が作動しているときには、バッテリ6の電圧を漸減させてから、モータジェネレータ3によるエンジン2のアシストを開始させるECU8を備える。
これにより、バッテリ6の電圧が漸減されてからモータジェネレータ3によるアシストが行なわれる。このため、モータジェネレータ3が駆動されてバッテリ6の電圧が低下するアシスト開始前に、バッテリ6の電圧が漸減され、電気負荷7に供給する電圧の急激な変動を抑えることができる。
また、ECU8は、バッテリ6の電圧が漸減目標電圧以下となったときに、モータジェネレータ3によるエンジン2のアシストを開始させる。
これにより、バッテリ6の電圧が漸減目標電圧まで低下されてからモータジェネレータ3によるアシストが行なわれる。このため、アシスト開始時の電圧の低下量を少なくすることができ、電気負荷7に供給する電圧の急激な変動を抑えることができる。
また、ECU8は、モータジェネレータ3の発電電圧を漸減させることによって、バッテリ6の電圧を漸減させるとよい。
また、ECU8は、アシスト実行中にアシスト条件が不成立となった場合に、発電が許可される状態で、電気負荷7が作動しているときは、モータジェネレータ3の発電電圧を漸増させる。
これにより、アシスト終了後のバッテリ6の電圧が低下した状態から、モータジェネレータ3の発電電圧が漸増される。このため、バッテリ6の電圧を低下した状態から漸増させることができ、電気負荷7に供給する電圧の急激な変動を抑えることができる。
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
2 エンジン(内燃機関)
3 モータジェネレータ(電動機)
6 バッテリ
7 電気負荷
8 ECU(制御部)
11 エンジン回転数センサ
12 車速センサ
13 アクセル開度センサ
61 バッテリセンサ

Claims (4)

  1. 内燃機関と、
    バッテリに供給可能な電力を発電するとともに、予め設定されたアシスト条件が成立した場合に前記内燃機関の駆動力をアシストする電動機と、
    前記バッテリから電力を供給される電気負荷と、を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記アシスト条件が成立した場合に、前記電気負荷が作動しているときには、前記バッテリの電圧を漸減させてから前記アシストを開始させる制御部を備えるハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前記制御部は、前記バッテリの電圧が設定値以下になったときに、前記アシストを開始する請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  3. 前記制御部は、前記電動機の発電電圧を漸減させることによって前記バッテリの電圧を漸減させる請求項1または2に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  4. 前記制御部は、前記アシスト実行中に前記アシスト条件が不成立となり前記電動機に発電させる場合に、前記電気負荷が作動しているときは、前記電動機の発電電圧を漸増させる請求項1から3のいずれか1項に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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