JP2017007457A - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃費を向上させることができるハイブリッド車両を提供すること。【解決手段】エンジンと、エンジンの駆動をアシストするモータジェネレータとが設けられたハイブリッド車両において、エンジンの燃費効率を算出し、算出したエンジンの燃費効率が所定の燃費効率判定値以下であることを条件に(ステップS15)、モータジェネレータによるアシストを禁止する(ステップS17)。【選択図】図4
Description
本発明は、ハイブリッド車両に関する。
特許文献1では、車両減速時に回生による発電を行うモータジェネレータがエンジンの出力軸に機械的に連結された車両において、車両の走行開始後に加速要求があるときに、モータジェネレータによってエンジンの駆動をアシストするトルクアシストを許可する技術が提案されている。
しかしながら、特許文献1に提案されたような従来の技術は、モータジェネレータによるトルクアシストを行うときのエンジンの燃費効率について考慮されていなかった。したがって、特許文献1に提案されたような従来の技術は、燃費を効率的に向上させることができないといった課題があった。
本発明は、上述のような事情に鑑みてなれたもので、燃費を向上させることができるハイブリッド車両を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明に係るハイブリッド車両の一態様は、内燃機関と、内燃機関の駆動をアシストする電動モータとが設けられたハイブリッド車両であって、内燃機関の燃費効率を算出する燃費効率算出部と、燃費効率算出部により算出された内燃機関の燃費効率が所定の燃費効率判定値以下であることを条件に、電動モータによるアシストを禁止する制御部とを備える。
本発明は、燃費を向上させることができるハイブリッド車両を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両について説明する。
図1に示すように、ハイブリッド車両1は、内燃機関型のエンジン2と、ベルトなどを介してエンジン2の駆動をアシストする電動モータとして機能するモータジェネレータ5と、エンジン2から出力された動力を変速する変速機3と、変速機3から出力された動力により図示しないディファレンシャルギア等を介して駆動される駆動輪4と、バッテリ6と、ECU(Electronic Control Unit)7と、を含んで構成される。
エンジン2には、複数の気筒が形成されている。本実施の形態において、エンジン2は、各気筒に対して、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行程を行うように構成されている。
モータジェネレータ5は、バッテリ6から供給された電力によって駆動することにより、エンジン2の出力軸を回転させる電動機として機能する。また、モータジェネレータ5は、エンジン2の出力軸によって駆動されることにより、バッテリ6に充電する電力を生成する発電機として機能する。
ECU7は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、バックアップ用のデータなどを保存する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。
コンピュータユニットの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ECU7として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、CPUがROMに格納されたプログラムをRAMを作業領域として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ECU7として機能する。
ECU7の入力ポートには、エンジン2の出力軸であるクランクシャフト8の回転角を検出するクランク角センサ81と、図示しないアクセルペダルの操作量(以下、単に「アクセル開度」という)を検出するアクセルセンサ82と、図示しないブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ83と、ハイブリッド車両1の速度を検出する車速センサ84と、図示しないクラッチペダルの操作量を検出するクラッチセンサ85とを含む各種センサ類が接続されている。
ECU7の入力ポートに接続されるセンサ類には、バッテリ6に流出入する電流の値を検出する電流センサ86と、エンジン2のインテークマニホールド内の圧力(以下、「吸気圧」という)を検出する吸気圧センサ87と、エンジン2の冷却水の温度(以下、「冷却水温」という)を検出する水温センサ88と、変速機3の入力軸の回転角を検出する入力軸回転角センサ89と、変速機3の出力軸の回転角を検出する出力軸回転角センサ90とが含まれる。
ECU7の出力ポートには、モータジェネレータ5と、エンジン2に燃料を供給する図示しないインジェクタとを含む各種制御対象類が接続されている。ECU7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、ECU7は、エンジン2が運転状態で予め設定された自動停止条件が成立した場合には、エンジン2に対する燃料の供給を停止させることにより、エンジン2を停止させ、エンジン2がアイドリングストップ機能により停止されている状態で、予め設定された再始動条件が成立した場合には、エンジン2を始動させるアイドリングストップ機能を有する。
ECU7は、クランク角センサ81によって検出されたクランクシャフト8の回転角から求められるエンジン2の機関回転数(以下、単に「エンジン回転数」という)、吸気圧センサ87によって検出された吸気圧、及び、水温センサ88によって検出された冷却水温などからエンジン2の出力トルク(以下、単に「エンジントルク」という)を算出するエンジントルク算出部71としての機能を有する。
図2に示すように、ECU7のROMには、エンジン回転数と、エンジントルクとに対して、エンジン2の燃費効率が対応付けられた燃費効率マップが予め格納されている。ECU7は、燃費効率マップを参照し、エンジントルクと、エンジン回転数とに基づいて、エンジン2の燃費効率を算出するようになっている。このように、ECU7は、エンジン2の燃費効率を算出する燃費効率算出部72としての機能を有する。
図1において、ECU7は、エンジン2の燃費効率が燃費効率判定値以下であることを条件に、モータジェネレータ5によるアシストを禁止する制御部74としての機能を有する。また、ECU7は、ハイブリッド車両1の走行中に加速要求がないことを条件に、モータジェネレータ5によるアシストを禁止するようになっている。
詳細には、ECU7は、エンジン2が運転中であること、ハイブリッド車両1が走行中であること、バッテリ6の充電率が充電率判定値以上であること、加速の要求があること、及び、エンジン2の燃費効率が燃費効率判定値より高いことの全ての条件が成立した場合には、モータジェネレータ5によるアシストを許可するアシスト許可モードとなる。
一方、エンジン2が運転中であること、ハイブリッド車両1が走行中であること、バッテリ6の充電率が充電率判定値以上であること、加速の要求があること、及び、エンジン2の燃費効率が燃費効率判定値より高いことのいずれかの条件が成立しなかった場合には、モータジェネレータ5によるアシストを禁止するアシスト禁止モードとなる。充電率判定値及び燃費効率判定値は、それぞれ予め実験的に定められた適合値である。
ECU7は、エンジン回転数が始動判定値以上であれば、エンジン2が運転中であると判定し、エンジン回転数が始動判定値以上でなければ、エンジン2が運転中でないと判定するようになっている。始動判定値は、予め実験的に定められた適合値である。
ECU7は、車速センサ84によって検出されたハイブリッド車両1の速度が走行判定値以上であれば、ハイブリッド車両1が走行中であると判定し、ハイブリッド車両1の速度が走行判定値以上でなければ、ハイブリッド車両1が走行中でないと判定するようになっている。走行判定値は、予め実験的に定められた適合値である。
ECU7は、例えば、電流センサ86によって検出されたバッテリ6に流出入する電流の値を積算することにより求められるバッテリ6の充電率が充電率判定値より高いか否かを判定するようになっている。
充電率判定値は、アイドリングストップ機能などにより停止したエンジン2をモータジェネレータ5によって始動させるために必要なバッテリ6の充電率以上の値に設定されている。
ECU7は、以下に説明する第1条件ないし第3条件のうち、いずれか1つの条件が成立していれば、加速の要求があると判定し、全ての条件が成立していなければ、加速の要求がないと判定する加速要求判定部73としての機能を有する。
ECU7は、アクセルセンサ82によって検出されたアクセル開度がアクセル判定値以上であり、かつ、アクセル開度の変化率がアクセル変化率判定値以上であれば、第1条件が成立していると判定する。アクセル判定値及びアクセル変化率判定値は、それぞれ予め実験的に定められた適合値である。
ECU7は、クラッチセンサ85によって検出されたクラッチペダルの操作量が実質的に0であるクラッチ判定値未満である、すなわち、図示しないクラッチが接続状態であれば、第2条件が成立していると判定する。クラッチ判定値は、予め実験的に定められた適合値である。
ECU7は、ブレーキセンサ83によって検出されたブレーキペダルの操作量が実質的に0であるブレーキ判定値未満であれば、第3条件が成立していると判定する。ブレーキ判定値は、予め実験的に定められた適合値である。
ECU7は、アシスト許可モードにおいて、モータジェネレータ5によるアシストの実行中には、トルクスプリット制御又はトルクアシスト制御のいずれか一方の制御を実行するようになっている。
ECU7は、アクセルセンサ82によって検出されたアクセル開度が閾値未満の場合には、トルクスプリット制御を実行し、アクセル開度が閾値以上の場合には、トルクアシスト制御を実行するようになっている。
ECU7のROMには、変速機3に形成された変速段と、要求駆動力に応じたアクセル開度の閾値(以下、単に「アクセル開度閾値」という)とが対応付けられた閾値マップが格納されている。なお、閾値マップでは、変速機3の変速比と、アクセル開度閾値とが対応付けられていてもよい。
例えば、閾値マップにおいて、変速機3が前進5速の変速機構によって構成されている場合には、アクセル開度閾値として、2速及び3速には50%が対応付けられ、1速、4速及び5速には80%が対応付けられている。
ECU7は、入力軸回転角センサ89及び出力軸回転角センサ90の検出結果の比から変速機3に形成された変速段を特定し、閾値マップによって、特定した変速段に対応付けられたアクセル開度閾値を特定するようになっている。ECU7は、アクセルセンサ82によって検出されたアクセル開度がアクセル開度閾値以上となった場合には、要求駆動力が閾値以上となったと判定するようになっている。
ECU7は、トルクスプリット制御において、エンジン2の駆動力を制限し、アクセルペダルの操作による加速要求に応じた要求駆動力に対してエンジン2の駆動力が不足する駆動力をモータジェネレータ5の駆動力で補うようモータジェネレータ5を制御するようになっている。
ECU7は、トルクスプリット制御において、エンジン2の駆動力を制限する場合には、エンジン回転数に対して、エンジン2の燃費効率が高くなるようにエンジン2の出力トルクを制限するようになっている。
図2に示した燃費効率マップを参照してトルクスプリット制御について説明すると、ECU7は、エンジン2が動作点Bで運転している場合には、エンジン2が動作点Aで運転するように、エンジン2に供給される燃料などを調整するようになっている。
ECU7は、エンジン2の動作点が動作点Bから動作点Aに変更されたことにより減少される出力トルクをモータジェネレータ5の駆動力で補うようモータジェネレータ5を制御するようになっている。
図1において、ECU7は、トルクアシスト制御において、エンジン2の駆動力を制限せずに、モータジェネレータ5の駆動力をエンジン2の駆動力に加えることによって要求駆動力を満たすようモータジェネレータ5を制御するようになっている。
以上のように構成されたECU7による駆動力制御動作について図3及び図4を参照して説明する。なお、以下に説明する駆動力制御動作は、ECU7の起動が完了してから停止するまで、繰り返し実行される。
まず、図3において、ECU7は、モータジェネレータ5によるアシストを許可するか否かを判定するアシスト許可判定処理を実行する(ステップS1)。
図4に示すアシスト許可判定処理において、まず、ECU7は、エンジン2が運転中であるか否かを判定する(ステップS11)。エンジン2が運転中であると判定した場合には、ECU7は、ハイブリッド車両1が走行中であるか否かを判定する(ステップS12)。
ハイブリッド車両1が走行中であると判定した場合には、ECU7は、バッテリ6の充電率が充電率判定値以上であるか否かを判定する(ステップS13)。バッテリ6の充電率が充電率判定値以上であると判定した場合には、ECU7は、加速の要求があるか否かを判定する(ステップS14)。
加速の要求があると判定した場合には、ECU7は、エンジン2の燃費効率が燃費効率判定値より高いか否かを判定する(ステップS15)。エンジン2の燃費効率が燃費効率判定値より高いと判定した場合には、ECU7は、アシスト許可モードとなり(ステップS16)、アシスト許可判定処理を終了する。
ステップS11においてエンジン2が運転中でないと判定した場合、ステップS12においてハイブリッド車両1が走行中でないと判定した場合、ステップS13においてバッテリ6の充電率が充電率判定値以上でないと判定した場合、ステップS14において加速の要求がないと判定した場合、又は、ステップS15においてエンジン2の燃費効率が燃費効率判定値より高くないと判定した場合には、ECU7は、アシスト禁止モードとなり(ステップS17)、アシスト許可判定処理を終了する。
図3に戻り、ECU7は、アシスト許可モードである否かを判定する(ステップS2)。アシスト許可モードではないと判定した場合には、ECU7は、駆動力制御動作を終了する。
一方、アシスト許可モードであると判定した場合には、ECU7は、アクセルセンサ82によって検出されたアクセル開度がアクセル開度閾値以上であるか否かを判定する(ステップS3)。
アクセルセンサ82によって検出されたアクセル開度がアクセル開度閾値以上であると判定した場合には、ECU7は、トルクアシスト制御を実行し(ステップS4)、駆動力制御動作を終了する。
一方、アクセルセンサ82によって検出されたアクセル開度がアクセル開度閾値以上でないと判定した場合には、ECU7は、トルクスプリット制御を実行し(ステップS5)、駆動力制御動作を終了する。
以上に説明した駆動力制御動作の作用について図5及び図6を参照して説明する。図5及び図6において、縦軸は、上から、ハイブリッド車両1のトルク、アクセル開度、アシスト許可モードであるか否か、及び、トルクアシスト制御の実行条件が成立したか否かを示し、横軸は、時刻を示している。また、図5及び図6において、駆動力は、トルクで示されている。
図5において、時刻t1で、アクセル開度が高くなることにより加速が要求され、時刻t2で、ECU7がアシスト許可モードとなると、トルクスプリット制御が実行され、燃費効率が高い状態を維持するようにエンジントルクが制御され、要求トルクからエンジントルクを減じたトルクに相当するモータトルク(図中、「MGトルク」と記す)を出力するようにモータジェネレータ5がECU7によって制御される。
図6において、時刻t11で、アクセル開度が高くなることにより加速が要求され、時刻t12で、ECU7がアシスト許可モードとなると、トルクスプリット制御が実行され、燃費効率が高い状態を維持するようにエンジントルクがECU7によって制限され、要求トルクからエンジントルクを減じたトルクに相当するモータトルクを出力するようにモータジェネレータ5がECU7によって制御される。
時刻t13で、アクセルセンサ82によって検出されたアクセル開度がアクセル開度閾値以上となると、トルクアシスト制御が実行され、エンジントルクがECU7によって制限されなくなり、エンジントルクとモータトルクとの和が要求トルク以上となるように、モータジェネレータ5がECU7によって制御される。
以上のように、本実施の形態は、エンジン2の燃費効率が所定の燃費効率判定値以下であることを条件に、モータジェネレータ5によるアシストを禁止することにより、燃費効果が得られる範囲でモータジェネレータ5によるアシストを行うため、燃費を向上させることができる。
また、本実施の形態は、燃費効果が得られる範囲でモータジェネレータ5によるアシストを行うため、燃費効果が得られないモータジェネレータ5によるアシストによってバッテリ6の充電率が低下し、アイドリングストップ機能が作動しなくなることを防止することができる。
また、本実施の形態は、ハイブリッド車両1の走行中に加速要求がないことを条件に、モータジェネレータ5によるアシストを禁止することにより、エンジン2がアシストを必要としていない状況で、モータジェネレータ5によるアシストが行われてしまうことを防止することができる。
また、本実施の形態は、トルクスプリット制御では、エンジン2の駆動力を制限し、要求駆動力に対してエンジン2の駆動力が不足する駆動力をモータジェネレータ5の駆動力で補うようモータジェネレータ5を制御するため、エンジン2を燃費効率が高い状態で維持させながら、ハイブリッド車両1を要求駆動力に応じて走行させることができる。
また、本実施の形態は、トルクアシスト制御では、エンジン2の駆動力を制限せずに、モータジェネレータ5の駆動力をエンジン2の駆動力に加えることによって要求駆動力を満たすようモータジェネレータ5を制御するため、加速の要求に対する応答性を確保することができる。
以上、本発明の実施の形態について開示したが、本発明の範囲を逸脱することなく本実施の形態に変更を加えられ得ることは明白である。本発明の実施の形態は、このような変更が加えられた等価物が特許請求の範囲に記載された発明に含まれることを前提として開示されている。
1 ハイブリッド車両
2 エンジン(内燃機関)
5 モータジェネレータ(電動モータ)
72 燃費効率算出部
74 制御部
2 エンジン(内燃機関)
5 モータジェネレータ(電動モータ)
72 燃費効率算出部
74 制御部
Claims (4)
- 内燃機関と、前記内燃機関の駆動をアシストする電動モータとが設けられたハイブリッド車両であって、
前記内燃機関の燃費効率を算出する燃費効率算出部と、
前記燃費効率算出部により算出された前記内燃機関の燃費効率が所定の燃費効率判定値以下であることを条件に、前記電動モータによるアシストを禁止する制御部と、を備えたハイブリッド車両。 - 前記制御部は、前記ハイブリッド車両の走行中に加速要求がないことを条件に、前記アシストを禁止する請求項1に記載のハイブリッド車両。
- 前記制御部は、前記アシストの実行中には、前記内燃機関の駆動力を制限し、要求駆動力に対して前記内燃機関の駆動力が不足する駆動力を前記電動モータの駆動力で補うよう前記電動モータを制御する請求項1又は請求項2に記載のハイブリッド車両。
- 前記制御部は、前記アシストの実行中に前記要求駆動力が閾値以上となったことを条件に、前記内燃機関の駆動力を制限せずに、前記電動モータの駆動力を前記内燃機関の駆動力に加えることによって前記要求駆動力を満たすよう前記電動モータを制御する請求項3に記載のハイブリッド車両。
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