JP2018002057A - ハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間時車両停車状態においてエンジンの暖機を促進させることができるとともに、発進時においてドライバーに飛び出し感を与えることを抑制できるハイブリッド車両を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両は、ハイブリッド車両の制御装置７０が、冷間時車両停車状態においてエンジン１０の暖機を促進させる場合に、エンジンクラッチ１４を断状態にするとともに排気絞り弁４４を閉弁方向に変位させ且つエンジンの回転数を上昇させる暖機促進制御を実行し、暖機促進制御が実行された状態でハイブリッド車両が発進するときには、エンジンクラッチを断状態にしたままでモータージェネレーター２１によってハイブリッド車両を発進させるモーター発進制御を実行することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明はハイブリッド車両及びその制御方法に関する。

従来、エンジンとトランスミッションとの間にモータージェネレーターが配置され、エンジンとモータージェネレーターとの間にクラッチが配置された構造を有するハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」と称する）が知られている（例えば特許文献１参照）。また、エンジンの排気通路に配置された排気絞り弁を閉弁方向に変位させるとともにエンジンのアイドルアップを行ってエンジンの回転数を上昇させる制御（以下「暖機促進制御」と称する）を実行することで、エンジンの暖機を促進させる技術も知られている（例えば特許文献２参照）。

特開２０１０−２６５８２７号公報 特開平１１−１４８３７６号公報

エンジンとトランスミッションとの間にモータージェネレーターが配置され、エンジンとモータージェネレーターとの間にクラッチが配置された構造のＨＥＶにおいて、冷間時且つ車両が停車した状態（以下「冷間時車両停車状態」と称する）で、エンジンの暖機を促進させるために、クラッチが接状態のままで上記の暖機促進制御が実行された場合、ＨＥＶの発進時において、暖機促進制御の実行によって上昇したエンジンのトルクによってＨＥＶが発進して、ドライバーが飛び出し感を感じる可能性がある。

本発明は上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、冷間時車両停車状態においてエンジンの暖機を促進させることができるとともに、発進時においてドライバーに飛び出し感を与えることを抑制できるハイブリッド車両及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車両は、エンジンとトランスミッションとの間にモータージェネレーターが配置され且つ前記エンジンと前記モータージェネレーターとの間にクラッチが配置された構造を有するとともに、前記エンジンの排気通路に配置された排気絞り弁と、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、前記制御装置は、冷間時車両停車状態において前記エンジンの暖機を促進させる場合に、前記クラッチを断状態にするとともに前記排気絞り弁を閉弁方向に変位させ且つ前記エンジンの回転数を所定回転数よりも上昇させる暖機促進制御を実行し、前記暖機促進制御が実行された状態で前記ハイブリッド車両が発進するときには、前記クラッチを断状態にしたままで前記モータージェネレーターによって前記ハイブリッド車両を発進させるモーター発進制御を実行することを特徴とする。

また上記目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車両の制御方法は、エンジンとトランスミッションとの間にモータージェネレーターが配置され且つ前記エンジンと前記モータージェネレーターとの間にクラッチが配置された構造を有するとともに、前記エンジンの排気通路に配置された排気絞り弁を備えたハイブリッド車両の制御方法において
、冷間時車両停車状態において前記エンジンの暖機を促進させる場合に、前記クラッチを断状態にするとともに前記排気絞り弁を閉弁方向に変位させ且つ前記エンジンの回転数を所定回転数よりも上昇させる暖機促進制御を実行し、前記暖機促進制御が実行された状態で前記ハイブリッド車両が発進するときには、前記クラッチを断状態にしたままで前記モータージェネレーターによって前記ハイブリッド車両を発進させるモーター発進制御を実行することを特徴とする。

本発明によれば、冷間時車両停車状態においてエンジンの暖機を促進させる場合に、クラッチ（エンジンとモータージェネレーターとの間のクラッチ）を断状態にするとともに排気絞り弁を閉弁方向に変位させ且つエンジンの回転数を所定回転数よりも上昇させる暖機促進制御が実行されるので、エンジンのトルクがトランスミッションに伝達されない状態で、暖機を促進させることができる。そして、この暖機促進制御が実行された状態でハイブリッド車両が発進するときには、上記クラッチを断状態にしたままでモータージェネレーターによってハイブリッド車両を発進させるモーター発進制御が実行されるので、暖機促進制御の実行によって上昇したエンジンのトルクがトランスミッションに伝達されてハイブリッド車両が発進することを回避できる。これにより、発進時においてドライバーに飛び出し感を与えることを抑制できる。

以上のように本発明によれば、冷間時車両停車状態においてエンジンの暖機を促進させることができるとともに、発進時においてドライバーに飛び出し感を与えることを抑制できる。

実施形態に係るハイブリッド車両の構成の一例を示す図である。 モーター発進制御及びエンジン走行制御の詳細を説明するためのフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両及びその制御方法について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」と称する）の構成の一例を示す図である。なお、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御方法は、後述する制御装置７０の制御処理によって実現されている。

ＨＥＶは、エンジン１０とトランスミッション３０との間にモータージェネレーター２１が配置され且つエンジン１０とモータージェネレーター２１との間にエンジンクラッチ１４が配置された構造を有するとともに、エンジン１０の排気通路４１に配置された排気絞り弁４４と、ＨＥＶを制御する制御装置７０と、を少なくとも備える構成となっている。この一例として、本実施形態に係るＨＥＶは、図１に例示する構成を有している。

具体的には、図１に例示するように、エンジン１０は、複数個の気筒１２（図１では４個、例示されている）を有するエンジン本体１１を備えている。エンジン１０においては、気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、エンジン本体１１の出力軸としてのクランクシャフト１３が回転駆動される。エンジン１０の種類は特に限定されるものではなく、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン等を用いることができる。本実施形態ではエンジン１０の一例として、ディーゼルエンジンを用いている。

クランクシャフト１３の一端は、エンジンクラッチ１４を介してモータージェネレーター２１の回転軸２２の一端に接続されている。エンジンクラッチ１４としては、例えば湿式多板クラッチ等を用いることができる。このエンジンクラッチ１４の動作は制御装置７０によって制御される。

ＨＥＶのハイブリッドシステム２０は、上述したモータージェネレーター２１を備えるとともに、このモータージェネレーター２１に順に電気的に接続するインバーター２３、高電圧バッテリー２４、ＤＣ／ＤＣコンバーター２５及び低電圧バッテリー２６を備えている。本実施形態においては、モータージェネレーター２１の一例として、発電運転が可能な永久磁石式の交流同期モーターが用いられている。

高電圧バッテリー２４としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリー等が好ましく例示される。低電圧バッテリー２６には鉛バッテリーが用いられる。ＤＣ／ＤＣコンバーター２５は、高電圧バッテリー２４と低電圧バッテリー２６との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー２６は、各種の車両電装品２７に電力を供給する。このハイブリッドシステム２０における種々のパラメータ（例えば、電流値、電圧値やＳＯＣ等）は、ＢＭＳ２８（バッテリーマネージメントシステム）により検出される。

モータージェネレーター２１の回転軸２２の他端は、モータークラッチ１５を介してトランスミッション３０のインプットシャフト３１に接続されている。モータークラッチ１５としては、例えば湿式多板クラッチ等を用いることができる。モータークラッチ１５の動作は制御装置７０によって制御される。エンジンクラッチ１４及びモータークラッチ１５が接状態になった場合、エンジン１０のトルクは、エンジンクラッチ１４、モータージェネレーター２１、及びモータークラッチ１５を介してトランスミッション３０に伝達される。

ＨＥＶのトランスミッション３０には、ＨＥＶの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ自動的に変速するＡＭＴ又はＡＴが用いられる。トランスミッション３０で変速された回転動力は、アウトプットシャフト３２に接続されたプロペラシャフト３３を通じてデファレンシャル３４に伝達され、後輪である一対の駆動輪３５にそれぞれ駆動力として分配される。

またＨＥＶは、エンジン１０の排気が通過する排気通路４１の途中に、排気浄化用のフィルター４２を備えている。フィルター４２の種類は排気中のＰＭを捕集して除去することができるものであれば特に限定されるものではないが、本実施形態ではフィルター４２の一例として、ディーゼルパティキュレートフィルターを用いる。なお、排気通路４１のうち、フィルター４２よりも上流側には、排気浄化用の酸化触媒（図示せず）も配置されている。

ＨＥＶの排気通路４１に配置された排気絞り弁４４は制御装置７０によって制御されて開閉する。排気絞り弁４４が閉弁方向に変位することで、排気通路４１の排気絞り弁４４よりも上流側の部分の圧力が上昇し、エンジン１０の負荷が増大する。

なお、排気絞り弁４４の排気通路４１における配置箇所は、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、フィルター４２よりも上流側の部分に配置されている。より具体的には、本実施形態に係る排気絞り弁４４は、排気通路４１におけるフィルター４２よりも上流側であって、ターボチャージャのタービン（図示せず）よりも下流側の部分に配置されている。なお、排気絞り弁４４の排気通路４１における配置箇所が、排気流動方向でエンジン１０に近い箇所であるほど、排気絞り弁４４を閉弁方向に変位させたときのエンジン１０の負荷の増大効果が大きくなる。

ＨＥＶの制御装置７０として、本実施形態では、電子制御装置を用いている。この電子
制御装置は、各種の制御処理を実行する制御部としての機能を有するＣＰＵと、ＣＰＵの動作に用いられる各種データやプログラム等を記憶する記憶部としての機能を有するＲＯＭ、ＲＡＭ等とを有するマイクロコンピュータを備えている。この制御装置７０は、信号線（一点鎖線で示す）を通じて、モータージェネレーター２１等と電気的に接続している。

制御装置７０は、ＨＥＶの加速時等においては、高電圧バッテリー２４の電力によってモータージェネレーター２１を駆動させて、エンジン１０によるＨＥＶの走行をモータージェネレーター２１にアシストさせる（すなわち、モーターアシスト制御を実行する）。また、制御装置７０は、ＨＥＶの慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター２１に回生発電を実行させて、プロペラシャフト３３等に発生する余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー２４に充電させる。また、制御装置７０は、例えばエンジンクラッチ１４を断状態、且つモータークラッチ１５を接状態に制御して、モータージェネレーター２１を高電圧バッテリー２４の電力で駆動させることで、エンジン１０のトルクを用いずにモータージェネレーター２１のトルクを用いてＨＥＶを走行させることもできる。すなわち、本実施形態に係るＨＥＶは、モーター単独走行が可能なＨＥＶである。

また、制御装置７０は、ＨＥＶの冷間時においてＨＥＶが停車した状態（すなわち、冷間時車両停車状態）で、エンジン１０の暖機を促進させる場合には、エンジンクラッチ１４を断状態にするとともに排気絞り弁４４を閉弁方向に変位させ且つエンジン１０の回転数を所定回転数よりも上昇させる暖機促進制御を実行する。なお、この所定回転数としては、例えば、エンジン１０の通常運転時（すなわち非暖機運転時）におけるエンジン１０のアイドル回転数を用いることができる。

この暖機促進制御におけるエンジン１０の目標回転数は、所定回転数よりも高いものであれば特に限定されるものではないが、例えば次の観点に基づいて設定することができる。具体的には、この目標回転数が高いほどエンジン１０の暖機をより促進できる点で好ましい。一方で目標回転数が高くなるほど燃料消費量は増大してしまう。そのため、エンジン１０の暖機促進効果と燃料消費量（燃費）とのバランスを考慮して、適切な目標回転数を設定して、予め制御装置７０の記憶部（例えばＲＯＭ等）に記憶させておけばよい。

本実施形態によれば、上記暖機促進制御においてエンジンクラッチ１４が断状態になっているので、暖機促進制御において、エンジン１０を回転させる際に、モータージェネレーター２１がエンジン１０と一緒に回転しないようになっている。すなわち、エンジン１０は暖機促進に特化して稼動することができる。これにより、エンジン１０の暖機を効果的に促進させることができる。また、暖機促進制御においてエンジンクラッチ１４が断状態になっているので、エンジン１０の回転数が上昇しても（すなわち、エンジン１０がアイドルアップされても）、エンジン１０のトルクがトランスミッション３０に伝達されてＨＥＶが発進することは回避されている。

なお、冷間時車両停車状態において暖機促進制御が実行されたときに、モータークラッチ１５は断状態になっていてもよく、接状態になっていてもよい。但し、冷間時車両停車状態において暖機促進制御が実行されたときにモータークラッチ１５が接状態になっている場合の方が、その後にＨＥＶを発進させる際にモータークラッチ１５を断状態から接状態に変化させる動作を省略できる点において、ＨＥＶの発進性を向上させることができる。

また、制御装置７０は、ＨＥＶが冷間車両停車状態であるか否かを判定するにあたり、例えば、エンジン１０の冷却水の温度が所定の基準温度以下であり且つ車速が０ｋｍ／ｈ
以下の場合に、ＨＥＶが冷間時車両停車状態であると判定することができる。また、制御装置７０は、ＨＥＶが冷間車両停車状態において、例えばＨＥＶの運転席に配置された暖機促進スイッチがドライバーによってＯＮに操作された場合に、冷間時車両停車状態でエンジン１０の暖機を促進させる場合であると判定して、上述した暖機促進制御を実行すればよい。

また、制御装置７０は、上述した暖機促進制御が実行された状態でＨＥＶが発進するときには、エンジンクラッチ１４を断状態にしたままで、エンジン１０のトルクを用いずにモータージェネレーター２１のトルクによってＨＥＶを発進させるモーター発進制御を実行する。さらに制御装置７０は、モーター発進制御の実行開始後にモータージェネレーター２１の回転数とエンジン１０の回転数との差が所定範囲内になった場合に、エンジンクラッチ１４を接状態にするとともにモーター発進制御を終了させてエンジン１０のトルクによってＨＥＶを走行させるエンジン走行制御を実行する。

上記モーター発進制御及びエンジン走行制御の詳細について、フローチャートを用いて説明すると、次のようになる。図２は、モーター発進制御及びエンジン走行制御の詳細を説明するためのフローチャートである。制御装置７０は、このフローチャートをＨＥＶの始動後において所定周期で繰り返し実行する。なお図２の各ステップは、制御装置７０の具体的には制御部（ＣＰＵ）が実行する。

まず、ステップＳ１０において制御装置７０は、ＨＥＶが冷間時車両停車状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の具体的な実行内容は特に限定されるものではないが、本実施形態に係る制御装置７０は、一例として、エンジン１０の冷却水の温度が所定の基準温度以下であり且つ車速が０ｋｍ／ｈ以下の場合に、ＨＥＶが冷間時車両停車状態である（ＹＥＳ）と判定する。

なお、本実施形態において、冷間時車両停車状態は、冷間時において、トランスミッション３０がＤレンジの状態でＨＥＶが停車した状態（冷間時車両Ｄレンジ停車状態）も含んでいる。

ステップＳ１０はＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合、制御装置７０は、前述した暖機促進制御が実行されているか否かを判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０はＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。

ステップＳ２０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、冷間時車両停車状態において暖機促進制御が実行された状態の場合）、制御装置７０は、ＨＥＶの発進要求があるか否かを判定する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０の具体的な実行内容は、特に限定されるものではないが、本実施形態に係る制御装置７０は、一例として、次の手法でステップＳ３０を実行している。まず、制御装置７０は、ブレーキペダルポジションセンサ（図示せず）の検出結果を取得することでブレーキペダル（図示せず）の踏み込み量を取得し、アクセルペダルポジションセンサ（図示せず）の検出結果を取得することで、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量を取得する。そして制御装置７０は、ブレーキペダルの踏み込み量がゼロになり、且つアクセルペダルの踏み込み量がゼロより大きい値になったと判定した場合に、発進要求がある（ＹＥＳ）と判定する。

ステップＳ３０はＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。ステップＳ３０でＹＥＳと判定された場合（すなわち、冷間時車両停車状態において暖機促進制御が実行された状態でＨＥＶが発進する場合）、制御装置７０は、モータージェネレーター２１によってＨＥＶを発進させるモーター発進制御の実行を開始する（ステップＳ４０）。

具体的にはステップＳ４０において、制御装置７０は、エンジンクラッチ１４を断状態にしたままで、モータージェネレーター２１を高電圧バッテリー２４の電力によって駆動させるとともに、モータークラッチ１５を接状態にする。これにより、モータージェネレーター２１のトルクがモータークラッチ１５及びトランスミッション３０に伝達される。この結果、ＨＥＶは、エンジン１０のトルクを用いずにモータージェネレーター２１のトルクを用いて発進する。

ステップＳ４０の後に制御装置７０は、モータージェネレーター２１の回転数（Ｍｒ（ｒｍｐ））とエンジン１０の回転数（Ｅｒ（ｒｐｍ））との差が所定範囲内になったか否かを判定する（ステップＳ５０）。この所定範囲の具体的な値は、特に限定されるものではないが、例えば、モーター発進の状態から後述するステップＳ６０に係るエンジン走行の状態に移行する際にドライバーが加速感や減速感を感じることを抑制できるようなモータージェネレーター２１の回転数とエンジン１０の回転数との差（回転数差）を用いることができる。この所定範囲内は、予め実験、シミュレーション等によって適切な値を求めておき、制御装置７０の記憶部（例えばＲＯＭ等）に記憶させておけばよい。

具体的にはこのステップＳ５０において、本実施形態に係る制御装置７０は、モータージェネレーター２１の回転数を検出する回転数センサ（図示せず）の検出結果を取得することで、モータージェネレーター２１の回転数（Ｍｒ）を取得し、エンジン１０の回転数を検出する回転数センサ（図示せず）の検出結果を取得することで、エンジン１０の回転数（Ｅｒ）を取得する。そして、制御装置７０は、このようにして取得されたモータージェネレーター２１の回転数（Ｍｒ）とエンジン１０の回転数（Ｅｒ）との差が、予め制御装置７０の記憶部に記憶されている所定範囲内に入っているか否かを判定することで、ステップＳ５０を実行している。ステップＳ５０はＹＥＳと判定されるまで繰り返し実行される。

ステップＳ５０でＹＥＳと判定された場合、制御装置７０は、エンジンクラッチ１４を接状態にするとともにモーター発進制御を終了させて、エンジン１０によってＨＥＶを発進させるエンジン走行制御を実行する（ステップＳ６０）。

具体的にはステップＳ６０において、制御装置７０は、エンジンクラッチ１４を接状態にするとともに、高電圧バッテリー２４の電力によるモータージェネレーター２１の駆動を停止させることで、モーター発進制御を終了させる。これにより、エンジン１０のトルクがエンジンクラッチ１４、モータージェネレーター２１、及びモータークラッチ１５を介してトランスミッション３０に伝達されて、エンジン１０のトルクによるエンジン走行に切り替わる。ステップＳ６０の後に制御装置７０は、フローチャートの実行を終了させる。

以上説明した本実施形態の作用効果をまとめると次のようになる。まず、本実施形態によれば、冷間時車両停車状態においてエンジン１０の暖機を促進させる場合に、エンジンクラッチ１４を断状態にするとともに排気絞り弁４４を閉弁方向に変位させ且つエンジン１０の回転数を所定回転数よりも上昇させる暖機促進制御が実行されるので、エンジン１０のトルクがトランスミッション３０に伝達されない状態で、エンジン１０の暖機を促進させることができる。そして、この暖機促進制御が実行された状態でＨＥＶが発進するときには、エンジンクラッチ１４を断状態にしたままでモータージェネレーター２１によってＨＥＶを発進させるモーター発進制御（ステップＳ４０）が実行されるので、暖機促進制御の実行によって上昇したエンジン１０のトルクがトランスミッション３０に伝達されてＨＥＶが発進することを回避できる。これにより、発進時においてドライバーに飛び出し感を与えることを抑制できる。

また、本実施形態によれば、冷間時車両停車状態の場合であっても暖機促進制御を実行できるので、例えばドライバーの飛び出し感を抑制するために冷間時車両停車状態の場合（特に、冷間時車両Ｄレンジ停車状態の場合）に暖機促進制御の実行を禁止する場合に比較して、暖機促進制御を長い時間、実行することができる。これにより、エンジン１０の暖機を早期に完了させることができる。

また、本実施形態によれば、モーター発進制御の実行開始後にモータージェネレーター２１の回転数（Ｍｒ）とエンジン１０の回転数（Ｅｒ）との差が所定範囲内になった場合に、エンジンクラッチ１４を接状態にするとともにモーター発進制御を終了させてエンジン１０によってＨＥＶを走行させるエンジン走行制御（ステップＳ６０）が実行されるので、モーター発進の状態からエンジン走行の状態に移行する際にドライバーが加速感や減速感を感じることを効果的に抑制できる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ エンジン
１４ エンジンクラッチ（クラッチ）
２１ モータージェネレーター
３０ トランスミッション
４１ 排気通路
４４ 排気絞り弁
７０ 制御装置

Claims (3)

1. エンジンとトランスミッションとの間にモータージェネレーターが配置され且つ前記エンジンと前記モータージェネレーターとの間にクラッチが配置された構造を有するとともに、前記エンジンの排気通路に配置された排気絞り弁と、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、
   前記制御装置は、冷間時車両停車状態において前記エンジンの暖機を促進させる場合に、前記クラッチを断状態にするとともに前記排気絞り弁を閉弁方向に変位させ且つ前記エンジンの回転数を所定回転数よりも上昇させる暖機促進制御を実行し、
   前記暖機促進制御が実行された状態で前記ハイブリッド車両が発進するときには、前記クラッチを断状態にしたままで前記モータージェネレーターによって前記ハイブリッド車両を発進させるモーター発進制御を実行することを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記制御装置は、前記モーター発進制御の実行開始後に前記モータージェネレーターの回転数と前記エンジンの回転数との差が所定範囲内になった場合に、前記クラッチを接状態にするとともに前記モーター発進制御を終了させて前記エンジンによって前記ハイブリッド車両を走行させるエンジン走行制御を実行する請求項１記載のハイブリッド車両。
3. エンジンとトランスミッションとの間にモータージェネレーターが配置され且つ前記エンジンと前記モータージェネレーターとの間にクラッチが配置された構造を有するとともに、前記エンジンの排気通路に配置された排気絞り弁を備えたハイブリッド車両の制御方法において、
   冷間時車両停車状態において前記エンジンの暖機を促進させる場合に、前記クラッチを断状態にするとともに前記排気絞り弁を閉弁方向に変位させ且つ前記エンジンの回転数を所定回転数よりも上昇させる暖機促進制御を実行し、
   前記暖機促進制御が実行された状態で前記ハイブリッド車両が発進するときには、前記クラッチを断状態にしたままで前記モータージェネレーターによって前記ハイブリッド車両を発進させるモーター発進制御を実行することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。

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