JP2017185927A - ハイブリッド車及びハイブリッド車の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車のエンジンを適切に保護する。【解決手段】走行駆動源としてエンジン１０及びモータ３０を備え、モータ３０による単独走行が可能なハイブリッド車１は、エンジン１０の回転に連動して動作して、エンジン１０に潤滑油を供給するオイルポンプ７０と、エンジン１０の回転状態を検出する回転状態検出部１２４と、エンジン１０の停止期間が所定期間経過している場合には、モータ３０による単独走行での減速時に駆動輪２１の回転力をエンジン１０に伝達してエンジン１０を強制的に回転させる駆動制御部１２６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車及びハイブリッド車の制御方法に関する。

近年、低燃費を図るために、ハイブリッド車が開発されている。ハイブリッド車は、エンジン及び電気モータを備え、エンジンによって発電機を駆動し、発電した電力をバッテリに蓄電すると共に、必要に応じてバッテリから電力を供給して電気モータを回転駆動し、車両を走行させる。また、ハイブリッド車においては、エンジンを停止した状態で電気モータによって車両を走行させるモータ走行が可能である。

特開２０１１−２０１３９３号公報

ところで、モータ走行を長い間行うと、その後のエンジンの始動時に、エンジンに不具合が発生する恐れがある。例えば、モータ走行によってエンジンの停止期間が長くなると、エンジン内の摺動部からオイルが流出して少なくなり、摺動部が焼き付く等の不具合が発生する恐れがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ハイブリッド車のエンジンを適切に保護することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、走行駆動源としてエンジン及びモータを備え、前記モータによる単独走行が可能なハイブリッド車であって、前記エンジンの回転に連動して動作して、前記エンジンに潤滑油を供給するポンプと、前記エンジンの回転状態を検出する検出部と、前記エンジンの停止期間が所定期間経過している場合には、前記モータによる単独走行での減速時に駆動輪の回転力を前記エンジンに伝達して前記エンジンを強制的に回転させる制御部と、を備える、ハイブリッド車を提供する。
かかるハイブリッド車によれば、モータ走行での減速時に、エンジン内に燃料を噴射せずに、駆動輪の回転力を用いてエンジンを強制回転させる。かかる場合には、エンジンの強制回転に連動してポンプがエンジンに潤滑油を供給するので、例えば潤滑油が流出していた摺動部に潤滑油の膜を適切に形成できる。この結果、その後に、燃料を噴射してエンジンを駆動させても、摺動部が焼き付く等の不具合の発生を防止できる。

また、前記制御部は、前記モータによる単独走行での減速時に前記エンジンを強制的に回転させる際には、前記モータによる発電量を小さくすることとしてもよい。

また、前記制御部は、前記モータによる単独走行での減速時に前記エンジンを強制的に回転させる際には、前記モータのオン・オフを切り替えて前記発電量を小さくすることとしてもよい。

また、前記ハイブリッド車は、前記エンジンの回転に伴い充電可能なバッテリを更に備え、前記制御部は、前記バッテリの残量が閾値以下になった場合には、前記モータによる単独走行での減速時に駆動輪の回転力を前記エンジンに伝達して前記エンジンを強制的に回転させることとしてもよい。

本発明の第２の態様においては、走行駆動源としてエンジン及びモータを備え、前記モータによる単独走行が可能なハイブリッド車の制御方法であって、前記エンジンの回転状態を検出するステップと、前記エンジンの停止期間が所定期間経過している場合には、前記エンジンに潤滑油を供給するポンプを動作させるために、前記モータによる単独走行での減速時に駆動輪の回転力を前記エンジンに伝達して前記エンジンを強制的に回転させるステップと、を有する、ハイブリッド車の制御方法を提供する。
かかるハイブリッド車の制御方法によれば、エンジンの強制回転に連動してポンプがエンジンに潤滑油を供給するので、例えば潤滑油が流出していた摺動部に潤滑油の膜を適切に形成できる。この結果、その後に、燃料を噴射してエンジンを駆動させても、摺動部が焼き付く等の不具合の発生を防止できる。

本発明によれば、ハイブリッド車のエンジンを適切に保護できるという効果を奏する。

本発明の一の実施形態に係るハイブリッド車１の構成の一例を示す図である。 制御装置１００の詳細構成の一例を示すブロック図である。 モータ走行時のエンジン１０の強制回転の制御例を説明するためのフローチャートである。

＜ハイブリッド車の構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係るハイブリッド車１の構成について説明する。

図１は、一の実施形態に係るハイブリッド車１の構成の一例を示す図である。ハイブリッド車１は、ここではバスやトラック等の大型車両である。図１に示すように、ハイブリッド車１は、エンジン１０と、出力軸２０と、モータ３０と、吸気通路４０と、排気通路５０と、ＥＧＲ通路６０と、オイルポンプ７０とを有する。

エンジン１０は、ここでは４気筒のディーゼルエンジンであるが、これに限定されない。エンジン１０は、気筒で燃料と吸気の混合気を燃焼・膨張させて、駆動輪２１を駆動させる駆動力を発生させる。エンジン１０は、クランク軸１１と、多岐管であるインテークマニホールド１２及びエキゾーストマニホールド１３とを有する。

出力軸２０は、一対の駆動輪２１に駆動力を伝達する。出力軸２０は、変速機２２を介して、エンジン１０とモータ３０に連結されている。例えば、変速機２２は、エンジン１０のクランク軸１１とモータ３０の回転軸３１とを、無端状のベルト又はチェーンで接続するベルト式の無段変速機である。また、変速機２２とエンジン１０の間には、クラッチ２３が設けられている。

モータ３０は、駆動輪２１を駆動させる駆動力を発生させる。例えば、モータ３０は、ハイブリッド車１の走行時に出力軸２０に加わる負荷等に応じて、エンジン１０の駆動力をアシストする。また、モータ３０は、ハイブリッド車１の制動時における回生エネルギーを電力として回収して、インバータ３２を介してバッテリ３３に充電する。バッテリ３３は、例えばリチウムイオンバッテリ等が用いられる。また、バッテリ３３は、エンジン１０が回転することで充電可能となっている。

なお、本実施形態のハイブリッド車１では、エンジン１０を停止した状態で、モータ３０による単独走行（以下、モータ走行とも呼ぶ）が可能となっている。このように、本実施形態では、エンジン１０及びモータ３０が走行駆動源として機能する。

吸気通路４０は、エンジン１０のインテークマニホールド１２に接続されており、吸気をエンジン１０の気筒へ吸入させるための通路である。吸気通路４０には、エアークリーナ４１と、過給機のコンプレッサ４２と、インタークーラ４３と、吸気スロットル４４とが設けられている。エアークリーナ４１は、吸気中の異物を除去する。コンプレッサ４２は、回転することで吸気を圧縮する。インタークーラ４３は、例えば冷却液や大気により吸気を冷却する。吸気スロットル４４は、吸気の流量を調整する。

排気通路５０は、エンジン１０のエキゾーストマニホールド１３に接続されており、エンジン１０の排ガスを外部へ排出するための通路である。排気通路５０には、過給機のタービン５１と、排ガス浄化装置５２とが設けられている。タービン５１は、連結軸５３によりコンプレッサ４２と連結されており、通過する排ガスのエネルギーを受けて回転することで連結軸５３を介してコンプレッサ４２も回転させる。排ガス浄化装置５２は、排ガスを浄化する。

ＥＧＲ通路６０は、排気通路５０と吸気通路４０を接続しており、排気通路５０の排ガスの一部又は全部を吸気通路４０へ還流させる還流通路である。ＥＧＲ通路６０には、ＥＧＲクーラ６１と、ＥＧＲバルブ６２とが設けられている。ＥＧＲクーラ６１は、排ガスを冷却する。ＥＧＲバルブ６２は、通過する排ガスの流量を調整する。

オイルポンプ７０は、エンジン１０内の摺動部（例えば、ピストン、シリンダ、クランク軸、軸受け等）に潤滑油であるエンジンオイルを供給する。これにより、エンジン１０内の摺動部にエンジンオイルの膜が形成され、摺動部が円滑に動作する。

ところで、オイルポンプ７０は、エンジン１０の回転に連動して動作して、エンジン１０の摺動部にエンジンオイルを供給する。このため、エンジン１０が停止している時には、オイルポンプ７０がエンジンオイルを摺動部に供給しない。そして、モータ３０単独によるモータ走行等によりエンジン１０の停止期間が長くなると、摺動部からエンジンオイルが流出して少なくなる。これにより、エンジン１０の始動時に摺動部が焼き付く等の不具合が発生する恐れがある。

これに対して、本実施形態では、モータ走行等によってエンジン１０の停止期間が長くなる場合には、詳細は後述するが、モータ走行での減速時に駆動輪２１の回転力をエンジン１０に伝達して、エンジン１０を強制的に回転させる制御を行う。かかる場合には、エンジン１０の強制回転に伴いオイルポンプ７０も動作するので、エンジンオイルがエンジン１０の摺動部に供給される。この結果、摺動部にエンジンオイルの膜が再度形成される。エンジン１０の強制回転は、ハイブリッド車１の制御装置１００（図２）によって制御される。

＜制御装置の構成＞
図２を参照しながら、制御装置１００の詳細構成について説明する。

図２は、制御装置１００の詳細構成の一例を示すブロック図である。制御装置１００は、ハイブリッド車１の動作全体を制御する。図２に示すように、制御装置１００は、記憶部１１０と、制御部１２０とを有する。

記憶部１１０は、例えばEEPROM（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）又はフラッシュメモリを含む。記憶部１１０は、制御部１２０が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。

制御部１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することにより、エンジン１０の動作を制御する。制御部１２０は、バッテリ検出部１２２と、回転状態検出部１２４と、駆動制御部１２６として機能する。

バッテリ検出部１２２は、バッテリ３３の残量を検出する。例えば、バッテリ検出部１２２は、バッテリ３３の残量が所定の閾値以下になっているか否かを判断する。ここで、閾値とは、バッテリ３３の充電が必要となる直前の値であり、例えば記憶部１１０に記憶されている。バッテリ検出部１２２は、バッテリ３３の残量が閾値以下になっていると判断した場合には、駆動制御部１２６にその旨を出力する。

回転状態検出部１２４は、エンジン１０の回転状態を検出する。例えば、回転状態検出部１２４は、エンジン１０の停止期間が所定期間経過しているか否かを判断する。ここで、エンジン１０の停止期間は、ハイブリッド車１が停止している期間だけでなく、ハイブリッド車１がモータ３０によって単独走行（モータ走行）している期間も含まれる。また、所定期間は、エンジン１０内の摺動部からエンジンオイルが流出していると想定される期間であり、記憶部１１０に記憶されている。回転状態検出部１２４は、エンジン１０の停止期間が所定期間経過していると判断した場合には、駆動制御部１２６にその旨を出力する。

駆動制御部１２６は、走行駆動源であるエンジン１０及びモータ３０の動作を制御する。本実施形態では、駆動制御部１２６は、エンジン１０の停止期間が所定期間経過している場合には、モータ走行での減速時に駆動輪２１の回転力をエンジン１０に伝達してエンジン１０を強制的に回転させる。すなわち、駆動制御部１２６は、回転状態検出部１２４によってエンジン１０の停止期間が所定期間経過していることが検出されると、駆動輪２１の回転力を用いてエンジン１０を強制的に回転させる。この際、駆動制御部１２６は、所定の回転量だけエンジン１０を強制回転させる。なお、エンジン１０を強制的に回転させる際には、エンジン１０の気筒内に燃料は噴射されない。

前述したように、エンジン１０の停止期間が所定期間経過している場合には、エンジン１０の摺動部からエンジンオイルが流出している可能性がある。かかる場合に、燃料を噴射してエンジン１０を駆動させると、摺動部が焼き付く恐れがある。これに対して、本実施形態では、エンジン１０の停止期間が所定期間経過している場合には、モータ走行での減速時に、燃料を噴射せずに駆動輪２１の回転力を用いてエンジン１０を強制的に回転させる。ここで、エンジン１０の強制回転に連動してオイルポンプ７０が摺動部にエンジンオイルを供給するので、摺動部にエンジンオイルの膜を適切に形成できる。この結果、その後に、燃料を噴射してエンジン１０を駆動させても、摺動部が焼き付くことを防止できる。

駆動制御部１２６は、モータ走行での減速時にエンジン１０を強制的に回転させる際には、モータ３０による発電量を小さくする。すなわち、駆動制御部１２６は、減速時のモータ３０による回生エネルギーの回収量を小さくする。通常、エンジン１０を強制的に回転させる際にモータ３０も発電すると、ブレーキ力が過大になる恐れがある。これに対して、本実施形態では、エンジン１０の強制回転時にモータ３０の発電量を少なくすることで、ブレーキ力が過大になることを抑制できる。

駆動制御部１２６は、モータ走行での減速時にエンジン１０を強制的に回転させる際には、例えばモータ３０のオン・オフを切り替えてモータ３０の発電量を小さくする。ここで、モータ３０のオン・オフの切り替えは、一定期間毎に行ってもよいし、エンジン１０の回転量に応じてオフの期間を設定してもよい。これにより、ブレーキ力を一定に保ちやすくなる。

駆動制御部１２６は、バッテリ３３の残量が閾値以下になった場合には、モータ走行での減速時に駆動輪２１の回転力をエンジン１０に伝達してエンジン１０を強制的に回転させる。すなわち、駆動制御部１２６は、回転状態検出部１２４によってバッテリ３３の充電が必要な状態であると判断した場合には、駆動輪２１の回転力を用いてエンジン１０を強制的に回転させる。

バッテリ３３の充電のためには、エンジン１０を駆動させる必要がある。そこで、バッテリ３３の充電のためのエンジン１０の駆動前に、エンジン１０を強制的に回転させることで、エンジン１０の摺動部にエンジンオイルの膜が適切に形成された状態となる。これにより、摺動部が焼き付く等の不具合が発生せずにエンジン１０が駆動するので、バッテリ３３の充電も適切に行われる。

＜モータ走行時の制御例＞
図３を参照しながら、ハイブリッド車１のモータ走行時のエンジン１０の強制回転の制御例について説明する。本制御は、制御装置１００の制御部１２０が記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することで実現される。

図３は、モータ走行時のエンジン１０の強制回転の制御例を説明するためのフローチャートである。図３のフローチャートは、ハイブリッド車１が、モータ３０単独によるモータ走行を行っているところから開始される（ステップＳ１０２）。モータ走行中に、モータ３０は、バッテリ３３の電力を用いて駆動する。モータ走行時に、エンジン１０は停止している。

次に、回転状態検出部１２４は、エンジン１０の停止期間が所定期間経過しているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。ここで、エンジン１０の停止期間は、モータ走行前の停止期間も含まれる。そして、ステップＳ１０４においてエンジン１０の停止期間が所定期間経過していると判断された場合には（Ｙｅｓ）、駆動制御部１２６は、モータ走行での減速時に、駆動輪２１の回転力を用いてエンジン１０を強制回転させる（ステップＳ１０８）。エンジン１０の強制回転に連動してオイルポンプ７０も動作して、エンジン１０の摺動部にエンジンオイルが供給される。この結果、摺動部にエンジンオイルの膜が形成される。なお、エンジン１０の強制回転は、例えばエンジン１０の回転量が所定数に達したら停止する。

一方で、ステップＳ１０４においてエンジン１０の停止期間が所定期間経過していないと判断された場合には（Ｎｏ）、バッテリ検出部１２２は、バッテリ３３の残量が閾値以下となっているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。そして、ステップＳ１０６においてバッテリ３３の残量が閾値以下となっていると判断された場合には（Ｙｅｓ）、駆動制御部１２６は、モータ走行での減速時に、駆動輪２１の回転力を用いてエンジン１０を強制回転させる（ステップＳ１０８）。これにより、摺動部にエンジンオイルの膜が形成される。その後、エンジン１０が駆動して、バッテリ３３が充電される。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態のハイブリッド車１においては、エンジン１０の停止期間が所定期間経過している場合には、モータ走行での減速時に駆動輪２１の回転力をエンジン１０に伝達してエンジン１０を強制的に回転させる。すなわち、エンジン１０内に燃料を噴射せずに、駆動輪２１の回転力を用いてエンジン１０を強制回転させる。
かかる場合には、エンジン１０の強制回転に連動してオイルポンプ７０がエンジン１０の摺動部にエンジンオイルを供給するので、エンジンオイルが流出していた摺動部にエンジンオイルの膜を適切に形成できる。この結果、その後に、燃料を噴射してエンジン１０を駆動させても、摺動部が焼き付く等の不具合の発生を防止できる。

なお、上記では、エンジン１０が燃料を気筒内に直噴するディーゼルエンジンであることとしたが、これに限定されない。例えば、エンジン１０は、ガソリンエンジンであってもよい。
また、上記では、ハイブリッド車１がトラックやバス等の大型車両であることとしたが、これに限定されない。例えば、ハイブリッド車１は、乗用車、建設機械であってもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ ハイブリッド車
１０ エンジン
２１ 駆動輪
３０ モータ
３３ バッテリ
７０ オイルポンプ
１２４ 回転状態検出部
１２６ 駆動制御部

Claims (5)

1. 走行駆動源としてエンジン及びモータを備え、前記モータによる単独走行が可能なハイブリッド車であって、
   前記エンジンの回転に連動して動作して、前記エンジンに潤滑油を供給するポンプと、
   前記エンジンの回転状態を検出する検出部と、
   前記エンジンの停止期間が所定期間経過している場合には、前記モータによる単独走行での減速時に駆動輪の回転力を前記エンジンに伝達して前記エンジンを強制的に回転させる制御部と、
   を備える、ハイブリッド車。
2. 前記制御部は、前記モータによる単独走行での減速時に前記エンジンを強制的に回転させる際には、前記モータによる発電量を小さくする、
   請求項１に記載のハイブリッド車。
3. 前記制御部は、前記モータによる単独走行での減速時に前記エンジンを強制的に回転させる際には、前記モータのオン・オフを切り替えて前記発電量を小さくする、
   請求項２に記載のハイブリッド車。
4. 前記エンジンの回転に伴い充電可能なバッテリを更に備え、
   前記制御部は、前記バッテリの残量が閾値以下になった場合には、前記モータによる単独走行での減速時に駆動輪の回転力を前記エンジンに伝達して前記エンジンを強制的に回転させる、
   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。
5. 走行駆動源としてエンジン及びモータを備え、前記モータによる単独走行が可能なハイブリッド車の制御方法であって、
   前記エンジンの回転状態を検出するステップと、
   前記エンジンの停止期間が所定期間経過している場合には、前記エンジンに潤滑油を供給するポンプを動作させるために、前記モータによる単独走行での減速時に駆動輪の回転力を前記エンジンに伝達して前記エンジンを強制的に回転させるステップと、
   を有する、ハイブリッド車の制御方法。
   
   

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