JP2017136899A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】シフトポジションが第１走行用ポジションよりもアクセルオフ時に大きな制動力が要求される第２走行用ポジションであるときにアクセルオフされた場合に、減速感を確保する。【解決手段】シフトポジションＢＰがＢレンジであるときのアクセルオフ時において、入力制限Ｗｉｎが閾値Ａ未満である、または、蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｂより高いときには（ステップＳ１１０）、車両の前方に配置されているグリルシャッタが閉じられるようグリルシャッタを制御する（ステップＳ１２０）。これにより、車両の走行抵抗が増加するから、減速感を確保することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関し、詳しくは、車両の前方にグリルシャッタが配置されたハイブリッド車両に関する。

従来、この種のハイブリッド車両としては、エンジンと、モータと、バッテリと、グリルシャッタと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。エンジンは、車軸に連結された駆動軸に走行用の動力を出力する。モータは、駆動軸に走行用の動力を出力する。バッテリは、モータと電力をやりとりする。グリルシャッタは、車両の前方に配置されている。この車両では、グリルシャッタを開状態とすることにより、外部の空気をエンジンが配置されたエンジンコンパートメント内に取り入れている。

特開２０１５−１３１５３０号公報

上述のハイブリッド車両では、アクセルオフにモータの回生駆動による制動力を駆動軸に出力して、エンジンブレーキの減速感を模擬している。バッテリの充電許容電力が低下したり、バッテリの蓄電割合が大きくなると、モータからの回生電力を小さくするためにモータから出力する制動力が小さくなり、減速感が不足してしまう。特に、シフトポジションとして第１走行用ポジションと、第１走行ポジションよりもアクセルオフ時に大きな制動力が要求される第２走行用ポジションとが設定された車両では、第２走行用ポジションであるときにモータから出力する制動力が小さくなると、減速感の不足による違和感を感じやすくなる。

本発明のハイブリッド車両は、シフトポジションが第１走行用ポジションよりもアクセルオフ時に大きな制動力が要求される第２走行用ポジションであるときにアクセルオフされた場合に、減速感を確保することを主目的とする。

本発明のハイブリッド車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車両は、
車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、
前記駆動軸に動力を出力するモータと、
前記モータと電力をやりとりするバッテリと、
車両の前方に配置され、前記エンジンの冷却に用いられるラジエータへの走行風の導入を調整するグリルシャッタと、
シフトポジションが第１走行用ポジションよりもアクセルオフ時に大きな制動力が要求される第２走行用ポジションであるときには、前記バッテリの許容充電電力の範囲内で、前記エンジンによる制動力と前記モータの回生制動力とが車両に作用するように前記エンジンと前記モータとを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド車両であって、
前記制御手段は、シフトポジションが第１走行用ポジションよりもアクセルオフ時に大きな制動力が要求される第２走行用ポジションであるときにアクセルオフされた場合において、前記バッテリの許容充電電力が所定電力未満である、または、前記バッテリの蓄電割合が所定割合より大きいときには、前記グリルシャッタが閉じられるように前記グリルシャッタを制御する、
ことを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車両では、シフトポジションが第１走行用ポジションよりもアクセルオフ時に大きな制動力が要求される第２走行用ポジションであるときにアクセルオフされた場合において、バッテリの許容充電電力が所定電力未満である、または、バッテリの蓄電割合が所定割合より大きいときには、アクセルオフされたときには、グリルシャッタが閉じられるようグリルシャッタを制御する。これにより、走行抵抗が増加するから、減速感を確保することができる。

こうした本発明のハイブリッド車両において、前記バッテリとしての第１バッテリと、前記第１バッテリとコンバータを介して接続された第２バッテリと、前記コンバータと前記第２バッテリとの間に接続された補機と、を備え、前記制御手段は、前記シフトポジションが前記第２走行用ポジションであるときにアクセルオフされた場合において、前記許容充電電力が前記所定電力未満である、または、前記蓄電割合が前記所定割合より大きい所定時には、前記グリルシャッタが閉じられるよう前記グリルシャッタを制御すると共に、前記所定時となる前より前記補機の電力を増加させてもよい。こうすれば、第１バッテリの電力を消費することができ、第１バッテリの許容充電電力を高くしたり、第１バッテリの蓄電割合を低下させることができる。これにより、モータから回生可能な電力を大きくすることができるから、減速感を確保することができる。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 グリルシャッタ９６が配置されている位置を説明するための説明図である。 ＨＶＥＣＵ７０により実行されるＢレンジアクセルオフ時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、プラネタリギヤ３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、インバータ４１，４２と、バッテリ５０と、グリルシャッタと、補機バッテリ９０と、補機９４と、ハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ＨＶＥＣＵ」という）７０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４によって運転制御されている。

エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートから入力されている。エンジンＥＣＵ２４に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・エンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒ
・スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度ＴＨ

エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンＥＣＵ２４から出力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動制御信号
・燃料噴射弁への駆動制御信号
・イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの駆動制御信号

エンジンＥＣＵ２４は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ２３からのクランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト２６の回転数、即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。

プラネタリギヤ３０は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ３０のサンギヤには、モータＭＧ１の回転子が接続されている。プラネタリギヤ３０のリングギヤには、駆動輪３９ａ，３９ｂにデファレンシャルギヤ３８を介して連結された駆動軸３６が接続されている。プラネタリギヤ３０のキャリヤには、ダンパ２８を介してエンジン２２のクランクシャフト２６が接続されている。

モータＭＧ１は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ３０のサンギヤに接続されている。モータＭＧ２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸３６に接続されている。インバータ４１，４２は、電力ライン５４ａを介してバッテリ５０と接続されている。モータＭＧ１，ＭＧ２は、モータ用電子制御ユニット（以下、「モータＥＣＵ」という）４０によって、インバータ４１，４２の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。

モータＥＣＵ４０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶
するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータＥＣＵ４０に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの回転位置θｍ１，θｍ２
・モータＭＧ１，ＭＧ２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流
・モータＭＧ１の温度を検出する温度センサ４５からの温度ｔｍ１

モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

モータＥＣＵ４０は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、ＨＶＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の駆動状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からのモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置θｍ１，θｍ２に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を演算している。

バッテリ５０は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン５４ａを介してインバータ４１，４２と接続されている。このバッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という）５２によって管理されている。

バッテリＥＣＵ５２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリＥＣＵ５２に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・バッテリ５０の端子間に設置された電圧センサ５１ａからの電池電圧Ｖｂ
・バッテリ５０の出力端子に取り付けられた電流センサ５１ｂからの電池電流Ｉｂ
・バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１ｃからの電池温度Ｔｂ

バッテリＥＣＵ５２は、ＨＶＥＣＵ７０と通信ポートを介して接続されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータをＨＶＥＣＵ７０に出力する。バッテリＥＣＵ５２は、電流センサからの電池電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ５０の全容量に対するバッテリ５０から放電可能な電力の容量の割合である。バッテリＥＣＵ５２は、蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて入力制限Ｗｉｎを演算している。入力制限Ｗｉｎは、バッテリ５０に対して充電が許容される許容充電電力の最大値である。

補機バッテリ９０は、例えば鉛蓄電池として構成されており、低電圧系の電力ライン５４ｂに接続されている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ９２は、電力ライン５４ａと電力ライン５４ｂとに接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ９２は、ＨＶＥＣＵ７０によって制御されることにより、電力ライン５４ａの電圧を降圧して電力ライン５４ｂに供給している。

補機９４は、電力ライン５４ｂに接続されている。補機９４は、例えば、エンジン２２の冷却系のラジエータファンや電動ウォータポンプ、車内を暖めるＰＴＣヒータなどが含まれる。補機９４は、ＨＶＥＣＵ７０により駆動制御されている。

図２は、グリルシャッタ９６が配置されている位置を説明するための説明図である。グリルシャッタ９６は、エンジン２２を冷却水により冷却するエンジン冷却系の一部を構成し、図示するように、ハイブリッド自動車２０の前面、エンジン冷却系のラジエータ９８の前方に配置されている。グリルシャッタ９６は、開閉することによりラジエータ９８へ供給される走行風の量を調整している。つまり、グリルシャッタ９６を開けると走行風をラジエータ９８へ供給することができ、グリルシャッタ９６を閉じるとラジエータ９８への走行風の供給を遮断することができる。グリルシャッタ９６は、ＨＶＥＣＵ７０により制御されている。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ，データを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

ＨＶＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＨＶＥＣＵ７０に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号
・シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジ
ションＳＰ
・アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ
・ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ
・車速センサ８８からの車速Ｖ

ＨＶＥＣＵ７０からは、グリルシャッタ９６への制御信号や補機９４への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

ＨＶＥＣＵ７０は、上述したように、エンジンＥＣＵ２４，モータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

なお、シフトポジションＳＰとしては、駐車時に用いる駐車レンジ（Ｐレンジ）、後進走行用のリバースレンジ（Ｒレンジ）、中立のニュートラルレンジ（Ｎレンジ）、前進走行用の通常のドライブレンジ（Ｄレンジ）の他に、アクセルオン時の駆動力の設定等はＤレンジと同一であるが走行中のアクセルオフ時に車両に作用させる制動力がＤレンジより大きく設定されるブレーキレンジ（Ｂレンジ）が用意されている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、ハイブリッド走行（ＨＶ走行）モードと電動走行（ＥＶ走行）モードとを含む複数の走行モードの何れかで走行する。ここで、ＨＶ走行モードは、エンジン２２を運転しながら、エンジン２２からの動力とモータＭＧ１，ＭＧ２からの動力とを用いて走行するモードである。ＥＶ走行モードは、エンジン２２を運転せずに、モータＭＧ２からの動力によって走行するモードである。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトポジションＳＰがＤレンジでアクセルオフのときには、エンジン２２の運転を停止した状態で、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ２の回生駆動によって生じる制動力である回生制動力により要求制動力が車両に作用するようにエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。シフトポジションＳＰがＢレンジでアクセルオフのときには、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎの範囲内でモータＭＧ１でエンジン２２をモータリングすることによって生じる制動力と回生制動力とにより要求制動力が車両に作用するようにエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御する。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、走行中にエンジン２２の温度が所定温度より低いときには、グリルシャッタ９６を閉じることにより、エンジン２２の暖機を促進している。

次にこうして構成されたハイブリッド自動車２０の動作、特に、シフトポジションＳＰがＢレンジでアクセルオフされたときのグリルシャッタ９６と補機９４の制御について説明する。図３は、実施例のＨＶＥＣＵ７０によって実行されるＢレンジアクセルオフ時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、シフトポジションＳＰがＢレンジで、かつ、アクセルペダル８３がオフされたとき（例えば、アクセル開度Ａｃｃが０％であるとき）に、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返して実行される。

本ルーチンが実行されると、ＨＶＥＣＵ７０は、バッテリ５０の入力制限Ｗｉｎと蓄電割合ＳＯＣを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。入力制限Ｗｉｎおよび蓄電割合ＳＯＣは、バッテリＥＣＵ５２により演算されたものを通信により入力している。

続いて、入力制限Ｗｉｎが閾値Ａより低いか否かと蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｂより高い否かとを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ａは、Ｂレンジでのアクセルオフ時にモータＭＧ２の回生により要求制動力を実現するために必要な電力として予め定めた電力であり、例えば、０．８ｋＷ，１ｋＷ，１．２ｋＷなどである。閾値Ｂは、バッテリ５０に許容される充電割合の最大値として予め定めた値であり、例えば、７０％，７５％，８０％などである。

入力制限Ｗｉｎが閾値Ａ以上であり、且つ、蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｂ以下であるときには（ステップＳ１１０）、バッテリ５０に充電に対する余裕があるため、モータＭＧ２の回生により要求制動力を確保することができると判断して、本ルーチンを終了する。

入力制限Ｗｉｎが閾値Ａより低いとき、または、蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｂより高いときには（ステップＳ１１０）、バッテリ５０に充電に対する余裕がないため、モータＭＧ２の回生が制限されて要求制動力を確保できない場合があると判断して、グリルシャッタが閉じられるようグリルシャッタを制御し（ステップＳ１２０）、補機９４の消費電力を増加させる補機電力増加制御を実行して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。ここで、補機電力増加制御は、補機９４がラジエータファンであるときには、ラジエータファンが停止しているときにはその駆動を開始し、ラジエータファンが駆動中であるときには、そのスピードをアップする制御である。また、補機９４がエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２の冷却系において冷却水を圧送する電動ウォータポンプである場合には、電動ウォータポンプの駆動のデューティ比をアップさせる制御である。補機９４がＰＴＣヒータである場合には、ＰＴＣヒータがオフされているときにはオンする制御である。グリルシャッタ９６を閉じることにより、走行抵抗が大きくなるから、減速感を確保することができる。また、補機９４の消費電力を増加させるから、バッテリ５０の電力を消費して、入力制限Ｗｉｎを高くしたり、蓄電割合ＳＯＣを低下させることができる。これにより、バッテリ５０を充電に対して余裕を持たせることができ、モータＭＧ２の回生に対する制限が緩和されて、要求制動力を確保しやすくなる。したがって、減速感を確保することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、シフトポジションＢＰがＢレンジであるときのアクセルオフ時において、入力制限Ｗｉｎが閾値Ａ未満である、または、蓄電割合ＳＯＣが閾値Ｂより高いときには、グリルシャッタ９６が閉じられるよう制御することにより、減速感を確保することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、図３に例示したＢレンジアクセルオフ時制御ルーチンにおいて、ステップＳ１３０の処理を実行しているが、ステップＳ１３０の処理を実行しなくてもよい。

実施例では、本発明を、エンジン２２とモータＭＧ１，ＭＧ２とプラネタリギヤ３０とを備えるハイブリッド自動車２０に適用するものとしたが、車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、駆動軸に動力を入出力するモータと、を備えるハイブリッド車両であれば如何なるものに適用してもよく、モータＭＧ１とプラネタリギヤ３０とを備えないものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータＭＧ２が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、グリルシャッタ９６が「グリルシャッタ」に相当し、エンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とバッテリＥＣＵ５２とＨＶＥＣＵ７０とが「制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２３ クランクポジションセンサ、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ プラネタリギヤ、３６ 駆動軸、３８ デファレンシャルギヤ、３９ａ，３９ｂ 駆動輪、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ 温度センサ、５０ バッテリ、５１ａ 電圧センサ、５１ｂ 電流センサ、５１ｃ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ａ，５４ｂ 電力ライン、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット（ＨＶＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９０ 補機バッテリ、９２ ＤＣ／ＤＣコンバータ、９４ 補機、９６ グリルシャッタ、９８ ラジエータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. 車軸に連結された駆動軸に動力を出力するエンジンと、
   前記駆動軸に動力を出力するモータと、
   前記モータと電力をやりとりするバッテリと、
   車両の前方に配置され、前記エンジンの冷却に用いられるラジエータへの走行風の導入を調整するグリルシャッタと、
   シフトポジションが第１走行用ポジションよりもアクセルオフ時に大きな制動力が要求される第２走行用ポジションであるときには、前記バッテリの許容充電電力の範囲内で、前記エンジンによる制動力と前記モータの回生制動力とが車両に作用するように前記エンジンと前記モータとを制御する制御手段と、
   を備えるハイブリッド車両であって、
   前記制御手段は、シフトポジションが第１走行用ポジションよりもアクセルオフ時に大きな制動力が要求される第２走行用ポジションであるときにアクセルオフされた場合において、前記バッテリの許容充電電力が所定電力未満である、または、前記バッテリの蓄電割合が所定割合より大きいときには、前記グリルシャッタが閉じられるように前記グリルシャッタを制御する、
   ハイブリッド車両。

Images