JP2018095036A - 車両用制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃費の悪化を抑制しつつ、排気管内での凝縮水の凍結を抑制する。【解決手段】イグニッションスイッチがオフにされると、排気管内での凝縮水の凍結が予想される条件を満たす場合に、エンジン115によってMG1を駆動させてバッテリ150を充電した後に、エンジン115を停止させる。バッテリ150への充電の際においてエンジン115が作動することで、エンジン115から排気ガスが排気管へ排出されるので、この排気ガスの排気圧力によって、排気管内に溜まった凝縮水を排気管外へ排出することができる。このため、排気管内に凝縮水が残留しにくく、低温雰囲気下で長時間駐車した場合でも、排気管内での凝縮水の凍結を抑制できる。また、エンジン115によるMG1の駆動によってバッテリ150を充電するので、この電力を車両の走行に利用でき、燃費の悪化が抑制される。【選択図】図1

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。
特許文献1には、ハイブリッド車の排気管内での凝縮水の凍結が予想される場合において、イグニッションスイッチがオフにされた際に、エンジンを始動しない状態でモータによる駆動によってエンジンをエアポンプとして機能させるモータリング、又は、エンジンのレーシング(空吹かし)を行う技術が開示されている。
特開2016−89704号公報
ここで、モータリングは、エンジンをエアポンプとして機能させることで、その空気圧によって、排気管内に溜まった凝縮水を排出する。しかしながら、モータリングは、エンジンが燃料により作動する場合に比べ、排気管内の圧力が上がりにくく、モータリングだけでは、排気管内の凝縮水を排出しきれない場合がある。そして、排気管内の凝縮水が排出されずに排気管内で残留した状態で、低温雰囲気下で長時間駐車した場合では、凝縮水が凍結するおそれがある。
一方、エンジンのレーシング(空吹かし)は、車両の走行に寄与しないエンジンの作動であるため、燃費が悪化する。
本発明は、上記事実を考慮して、燃費の悪化を抑制しつつ、排気管内での凝縮水の凍結を抑制することが目的である。
請求項1に係る車両用制御装置は、駆動輪を駆動するモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリを充電する発電機と、前記発電機を駆動するエンジンと、前記エンジンが作動することで前記エンジンから排出される排気ガスが流通する排気管と、を有するハイブリッド車における車両用制御装置において、前記ハイブリッド車のイグニッションスイッチがオフにされると、前記排気管内での凝縮水の凍結が予想される条件を満たす場合において、前記エンジンによって前記発電機を駆動させて前記バッテリを充電した後に、前記エンジンを停止させる。
このように、請求項1に係る車両用制御装置では、ハイブリッド車のイグニッションスイッチがオフにされると、排気管内での凝縮水の凍結が予想される条件を満たす場合において、エンジンによって発電機を駆動させてバッテリを充電した後に、エンジンを停止させる。
バッテリ充電の際においてエンジンが作動することで、エンジンから排気ガスが排気管へ排出されるため、この排気ガスの排気圧力によって、排気管内に溜まった凝縮水を排気管外へ排出することができる。このため、排気管内に凝縮水が残留しにくく、低温雰囲気下で長時間駐車した場合でも、排気管内での凝縮水の凍結を抑制できる。
さらに、請求項1に係る車両用制御装置では、エンジンによる発電機の駆動によってバッテリを充電するので、この電力を車両の走行に利用でき、燃費(エネルギー効率)の悪化が抑制される。
以上のように、請求項1に係る車両用制御装置によれば、燃費の悪化を抑制しつつ、排気管内での凝縮水の凍結を抑制できる。
請求項2に係る車両用制御装置は、前記ハイブリッド車のイグニッションスイッチがオフにされると、前記排気管内での凝縮水の凍結が予想される条件を満たし、且つ前記バッテリの充電量が所定値以上である場合において、前記バッテリの放電を行った後に、前記エンジンによって前記発電機を駆動させて前記バッテリを充電し、その後に前記エンジンを停止させる。
請求項2に係る車両用制御装置によれば、バッテリの充電量が所定値以上である場合において、バッテリの放電を行うので、バッテリの空き容量が少ない場合(例えば、バッテリが満タンである場合)であっても、エンジンによる発電機の駆動によって、バッテリ充電を行うことができる。
請求項3に係る車両用制御装置は、前記バッテリの放電は、前記バッテリの電力を用いた駆動によってエンジンをエアポンプとして機能させるモータリングによって、行われる。
請求項3に係る車両用制御装置によれば、バッテリの放電の際において、エンジンをエアポンプとして機能させることで、その空気圧によって排気管内に溜まった凝縮水を排気管外へ排出することができる。
さらに、バッテリ充電の際においてエンジンが作動することで、エンジンから排気ガスが排気管へ排出されるので、この排気ガスの排気圧力によって、排気管内に溜まった凝縮水を排気管外へ排出することができる。
このように、請求項3に係る車両用制御装置によれば、エンジンをエアポンプとして機能させることによる凝縮水の排水と、バッテリ充電の際におけるエンジンの作動による凝縮水の排水と、の両方が行われるので、凝縮水の排水性を高めることができる。
本発明は、上記構成としたので、燃費の悪化を抑制しつつ、排気管内での凝縮水の凍結を抑制できるという優れた効果を有する。
本実施形態に係るハイブリッド車を示す概略図である。 本実施形態に係るハイブリッド車の排気管構造を示す概略側面図である。 本実施形態に係る車両用制御装置及びその制御対象などを示すブロック図である。 エンジン及び第1モータジェネレータの駆動制御の処理手順の一例を示すフローチャートである。 変形例に係るハイブリッド車の駆動系を示す概略図である。
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。なお、各図に適宜示される矢印RR、矢印UP及び矢印OUTは、それぞれ、車両後方側、車両上方側、車両幅方向外側を示している。また、以下では、車両前後方向及び車両上下方向について、それぞれ、単に、前後、上下と表現する場合がある。また、以下の説明で用いる「車両側面視」とは、車両幅方向の一方側から他方側へ向けて見た場合をいい、構成部品の一部を透視して見た場合が含まれる。
(ハイブリッド車100)
まず、本実施形態に係る車両用制御装置10が適用されたハイブリッド車100について説明する。図1は、ハイブリッド車100を示す概略図である。
ハイブリッド車100は、図1に示されるように、エンジン115と、発電機の一例としての第1モータジェネレータ1(以下、「MG1」と示す)と、モータの一例としての第2モータジェネレータ2(以下、「MG2」と示す)と、動力分割機構130と、減速機140と、を有している。エンジン115、MG1及びMG2は、車両用制御装置10(ECU)により制御される。
ハイブリッド車100は、エンジン115及びMG2のうちの少なくとも一方からの駆動力により駆動輪145が駆動されて走行する。エンジン115、MG1及びMG2は、動力分割機構130を介して接続されている。エンジン115が発生する動力は、動力分割機構130により、2経路に分割される。一方は減速機140を介して駆動輪145を駆動する経路である。もう一方は、MG1を駆動して発電する経路である。
エンジン115は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により作動して、動力を出力する。エンジン115は、車両用制御装置10からの指令に従って、停止あるいは始動される。エンジン始動後には、エンジン115が車両用制御装置10によって定められた動作点(トルク・回転数)で動作するように、燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量制御などのエンジン制御が実行される。
MG1及びMG2の各々は、例えば、三相の交流回転電機で構成されている。MG1は、動力分割機構130により分割されたエンジン115の動力により発電する。MG1により発電された電力は、バッテリ150に充電され、または、MG2を駆動するのに用いられる。また、MG1は、バッテリ150からの電力を受けてエンジン115の出力軸であるクランク軸を駆動させる。MG1によるエンジン115の出力軸の駆動は、エンジン115を始動する際、及び、バッテリ150を放電するための後述のモータリングの際に行われる。
MG2は、バッテリ150からの電力及びMG1により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により、減速機140を介して駆動輪145を駆動する。ハイブリッド車100の回生制動時には、減速機140を介して駆動輪145によりMG2が駆動され、MG2が発電機として作動し、バッテリ150が充電される。
動力分割機構130は、サンギヤ131と、ピニオンギヤ132と、キャリア133と、リングギヤ134とを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤ132は、サンギヤ131及びリングギヤ134と係合する。キャリア133は、ピニオンギヤ132が自転可能であるように支持する。サンギヤ131はMG1の回転軸に連結される。キャリア133は、エンジン115の出力軸に連結される。リングギヤ134は、MG2の回転軸及び減速機140に連結される。
ハイブリッド車100は、発進時や低車速時等のエンジン115の効率が悪い運転領域では、基本的には、エンジン115を停止してMG2による駆動力のみによって走行する(低負荷走行)。通常走行時には、エンジン115を効率の高い領域で作動させるとともに、動力分割機構130によりエンジン115の動力を2経路に分ける。一方の経路に伝達された動力は、駆動輪145を駆動する。他方の経路に伝達された動力は、MG1を駆動して発電を行なう。MG1により発電された電力はそのままMG2を駆動させる電力として用いることができる。すなわち、MG2は、MG1の発電電力を用いて、駆動輪145の駆動を補助する。
高速走行時には、さらにバッテリ150からの電力をMG2に供給することでMG2のトルクを増大させることにより、駆動輪145に対して駆動力の追加を行なうことができる。
一方、減速時には、駆動輪145により従動するMG2が発電機として機能して回生制動による発電を行なう。回生発電によって回収された電力は、バッテリ150に充電される。
(排気管構造50)
次に、ハイブリッド車100の排気管構造50について説明する。
図2は、排気管構造50を示す側面図である。図2では、本実施形態に係る排気管構造50を理解しやすくするため、構造を簡略化して図示している。
排気管構造50は、エンジン115(図1参照)から排出された排気ガスを大気(ハイブリッド車100の外)へ排出するための管構造である。具体的には、排気管構造50は、図2に示されるように、第一排気管61と第二排気管62とを有する排気管60と、メインマフラ70と、排出管72と、を備えている。
第一排気管61は、図2に示されるように、車両側面視にて車両前後方向に沿って延びる管で構成されている。第一排気管61の前端部は、エンジン115(図1参照)の排出口に接続されている。これにより、エンジン115が作動することでエンジン115から排出された排気ガスが、第一排気管61の前端部から流入し、車両後方側へ(第一排気管61の後端部へ)流通する。
第一排気管61には、触媒コンバータ54と、排熱回収器56と、サブマフラ58とが、この順で車両前方側から配置されている。触媒コンバータ54は、触媒コンバータ54を通過する排気ガスから特定の物質を除去し、排気ガスを浄化する機能を有している。
排熱回収器56は、水などの熱媒体との間で熱交換することで排気ガスの熱を回収し、その熱を再利用する機能を有している。サブマフラ58は、排気ガスの排気音を低減する機能を有している。
第二排気管62は、第一排気管61と同様に、車両側面視にて車両前後方向に沿って延びる管で構成されている。第二排気管62の前端部は、第一排気管61の後端部と連通している。これにより、第一排気管61からの排気ガスが、第二排気管62の前端部から流入し、車両後方側へ(第二排気管62の後端部へ)流通する。第二排気管62の後端側部分は、車両後方側へ向かって上り勾配を有する傾斜部62Aとされている。
メインマフラ70は、図2に示されるように、第二排気管62に対する車両後方側且つ車両上方側に配置されている。このメインマフラ70には、第二排気管62の傾斜部62Aが連通している。これにより、第二排気管62からメインマフラ70の内部に排気ガスが流入する。メインマフラ70は、内部に流入した排気ガスの排気音を低減する機能を有している。
排出管72は、メインマフラ70から車両後方側へ延出されている。そして、排出管72は、メインマフラ70から排気ガスを大気へ排出する。
ここで、排気管構造50では、例えば、排気管60(第一排気管61及び第二排気管62)を流通する排気ガスに含まれる水蒸気が、排気管60を流通する途中での温度低下などによって凝縮すると、排気管60内に凝縮水が生じ、凝縮水が排気管に溜まる場合がある。特に、排気管構造50では、排熱回収器56によって排気ガスの熱が回収されて排気ガスの温度が低下するため、水蒸気の凝縮が生じやすい。
そして、傾斜地に駐車などしてハイブリッド車100の姿勢が後傾になると、排気管60に溜まった凝縮水が、第二排気管62の傾斜部62Aへ流れて、傾斜部62Aの前端側部分(上り勾配が開始される部分)に溜まる。凝縮水が傾斜部62Aの前端側部分に溜まった状態で、低温雰囲気下で長時間駐車すると、凝縮水が凍結して傾斜部62Aで排気管60が閉塞する場合がある。
そこで、本実施形態では、後述するように、車両用制御装置10によって、エンジン115及びMG1の駆動を制御し、排気管60内での凝縮水の凍結を抑制するための処理手順を実行する。以下、車両用制御装置10の構成、及び車両用制御装置10による処理手順を説明する。
(車両用制御装置10)
車両用制御装置10は、エンジン115、MG1及びMG2の駆動を制御する制御装置(ECU(Electronic Control Unit))である。この車両用制御装置10には、図3に示されるように、エンジン115の各部(点火装置、燃料噴射装置、スロットルバルブアクチュエータなど)、MG1及びMG2が接続されている。
なお、本実施形態では、車両用制御装置10を包括的に共通の機能ブロックとして記載しているが、車両用制御装置10の機能を分割した複数個の制御装置(制御部)を用いてもよい。
また、車両用制御装置10には、イグニッションスイッチ23が接続されており、イグニッションスイッチ23の操作状態が車両用制御装置10に入力される。イグニッションスイッチ23は、エンジン115の始動及び停止を指示するための操作スイッチである。すなわち、エンジン115の始動を指示するための操作として、イグニッションスイッチ23に対して乗員によってオン操作がなされる。また、エンジン115の停止を指示するための操作として、イグニッションスイッチ23に対して乗員によってオフ操作がなされる。
また、車両用制御装置10には、外気温センサ26が接続されており、外気温センサ26が外気温を検出した検出結果が車両用制御装置10に入力される。また、車両用制御装置10には、SOCセンサ28が接続されており、SOCセンサ28がバッテリ150の充電量(SOC)を検出した検出結果が車両用制御装置10に入力される。
さらに、車両用制御装置10は、ハイブリッド車100の走行履歴として、走行時間などの情報をハイブリッド車100の各種装置から取得し、前回を含む過去の走行時間を記憶可能となっている。
(車両用制御装置10による処理手順)
車両用制御装置10は、排気管60内での凝縮水の凍結を抑制するために、一例として、以下のように、エンジン115及びMG1の駆動を制御する。図4は、本処理手順を示すフローチャートである。なお、本処理手順は、イグニッションスイッチ23がオフにされた場合に開始される。また、図中の「S」は「ステップ」を略して示したものである。
図4に示されるように、イグニッションスイッチ23がオフにされると、ステップ202において、車両用制御装置10が外気温センサ26の検出結果に基づいて、外気温が予め定めた所定温度(一例として、0℃)以下であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ204へ移行し、否定された場合にはステップ212へ移行する。
ステップ202は、具体的には、排気管60内に凝縮水が残留している場合に該凝縮水が凍結温度に達するか否かを判定するステップである。ステップ202では、他の方法を用いて、排気管60内に凝縮水が残留している場合に該凝縮水が凍結温度に達するか否かを判定してもよい。例えば、ステップ202において、ハイブリッド車100の走行地域における気温情報(平均気温、最低気温)に基づき、凝縮水が凍結温度に達するか否かを判定してもよい。気温情報は、一例として、ハイブリッド車100が車両外部との間での通信により取得する。なお、この場合では、ハイブリッド車100は外気温センサ26を有していなくてもよい。
ステップ204では、車両用制御装置10が走行履歴に基づいて、前回走行時間が予め定めた所定時間(一例として、10分)以内であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ206へ移行し、否定された場合にはステップ212へ移行する。
このステップ204は、具体的には、排気管60内に凝縮水が残留しているか否かを判定するステップである。ここで、走行時間が所定時間よりも長い場合には、エンジン115を作動させる通常走行及び高速走行が行われて、エンジン115から排出された排気ガスの排気圧力によって、排気管60内に溜まった凝縮水が排気管60外へ排出される。これに対して、走行時間が所定時間以内である場合には、エンジン115を停止してMG2による駆動力のみによって走行する低負荷走行が主に行われて、排気管60内に溜まった凝縮水が排気管60から排出されず、排気管60に残留している可能性が高い。そこで、ステップ204では、前回走行時間が所定時間以内である場合には、排気管60内に凝縮水が残留しているものとして判定する。
なお、ステップ204では、前回の走行時間だけでなく、過去の複数回の走行時間を参照してもよい。また、ステップ204では、走行時間以外の走行履歴に基づいて、凝縮水が残留しているか否かを判定するようにしてもよい。走行履歴としては、例えば、排出される最大排気ガス量、燃料消費量、エンジンの最大回転数、車速の最大速度、排気温度の最大ガス温度等を適用するようにしてもよい。さらに、ステップ204では、走行履歴以外の情報に基づき、排気管60内に凝縮水が残留しているか否かを判定してもよい。例えば、排気管60内の凝縮水を検出する水検出センサを排気管60に直接設けて、水検出センサの検出結果に基づき、排気管60内に凝縮水が残留しているか否かを判定してもよい。
本処理手順では、排気管60内に残留している場合の凝縮水が凍結温度に達するか否かを判定するステップ202と、排気管60内に凝縮水が残留しているか否かを判定するステップ204とによって、排気管60内での凝縮水の凍結が予想される条件を満たすか否かを判定する。
ステップ206では、車両用制御装置10がSOCセンサ28の検出結果に基づいて、バッテリ150の充電量が所定値以上であるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ208へ移行し、否定された場合にはステップ210へ移行する。当該所定値は、バッテリ150の最大充電可能量から、後述のPチャージ(駆動輪145の車軸にエンジン115からの動力を伝達していない状態でのバッテリ150への充電)によって充電される充電量を減算した値以下の値に設定される。
ステップ208では、車両用制御装置10がバッテリ150を放電するためのモータリングが行う。その後、ステップ206に戻る。すなわち、ステップ206において、該判定が否定されるまで、モータリングを繰り返す。
モータリングでは、バッテリ150からMG1へ電力を供給し、MG1がエンジン115の出力軸であるクランク軸を駆動する。これにより、エンジン115の排出口から排気管60に空気が排出される。すなわち、エンジン115がエアポンプとして機能する。
ステップ210では、車両用制御装置10が、エンジン115からの動力が駆動輪145の車軸に伝達されない状態において、エンジン115がMG1を駆動することでバッテリ150を充電するPチャージを行い、ステップ212に移行する。
ステップ212では、車両用制御装置10がエンジン115を停止して一連の処理を終了する。
このように、本処理手順では、ハイブリッド車100のイグニッションスイッチ23がオフにされると、排気管60内での凝縮水の凍結が予想される条件を満たす場合において、エンジン115によってMG1を駆動させてバッテリ150を充電するPチャージを行った後に、エンジン115を停止させる。
バッテリ150へ充電するPチャージにおいてエンジン115が作動することで、エンジン115から排気ガスが排気管60へ排出されるので、この排気ガスの排気圧力によって、排気管60内に溜まった凝縮水を排気管60外へ排出することができる。このため、排気管60内に凝縮水が残留しにくく、低温雰囲気下で長時間駐車した場合でも、排気管60内での凝縮水の凍結を抑制できる。
特に、Pチャージの動作では、エンジン115のレーシング(MG1での発電を伴わない単なる空吹かし)を行う場合(比較例)よりも、MG1で発電する分、エンジン115の負荷が大きく排気ガスの排気圧力が上がるため、排気管60内に溜まった凝縮水を効果的に排気管60外へ排出することができる。
さらに、本実施形態の車両用制御装置10では、エンジン115によるMG1の駆動によってバッテリ150を充電するので、この電力をハイブリッド車100の走行に利用でき、燃費(エネルギー効率)の悪化が抑制される。
以上のように、本実施形態に係る車両用制御装置10によれば、燃費の悪化を抑制しつつ、排気管60内での凝縮水の凍結を抑制できる。
また、本実施形態に係る車両用制御装置10によれば、バッテリ150の充電量が所定値以上である場合において、バッテリ150の放電を行うので、バッテリ150の空き容量が少ない場合(例えば、バッテリ150が満タンである場合)であっても、エンジン115によるMG1の駆動によって、バッテリ充電を行うことができる。
本実施形態に係る車両用制御装置10によれば、バッテリ150を放電するモータリングにおいて、エンジン115をエアポンプとして機能させるので、その空気圧によって、排気管60内に溜まった凝縮水を排気管60外へ排出することができる。
このように、本実施形態に係る車両用制御装置10によれば、エンジン115をエアポンプとして機能させることによる凝縮水の排水と、バッテリ充電の際におけるエンジン115の作動による凝縮水の排水と、の両方が行われるので、凝縮水の排水性を高めることができる。
(変形例)
車両用制御装置10が適用されたハイブリッド車としては、動力分割機構130を用いた前述のハイブリッド車100に限られない。ハイブリッド車としては、エンジンによる発電機の駆動により、バッテリを充電可能なハイブリッド車であればよく、例えば、シリーズハイブリッド型などのハイブリッド車であってもよい。シリーズハイブリッド型のハイブリッド車の一例としては、図5に示すハイブリッド車200が挙げられる。図5に示すハイブリッド車200は、エンジン215と、エンジン215によって駆動される発電機211と、発電機211の出力を整流する整流器214と、を備えている。整流器214の出力端には、例えば、6セルモジュールの鉛電池であるバッテリ250が並列接続されている。
整流器214及びバッテリ250は、インバータ218を介して三相交流モータ212に接続されている。整流器214の出力電力は、インバータ218によって三相交流電流に変換されモータ212を駆動する電力、又は、バッテリ250を充電する電力に用いられる。モータ212は、トランスミッション(T/M)222、ディファレンシャルギア(デフ)224等を介して駆動輪245を駆動する。
図5に示すハイブリッド車200のおいても、前述のハイブリッド車100の場合と同様に、車両用制御装置10が、排気管内での凝縮水の凍結が予想される条件を満たす場合に、ハイブリッド車200のイグニッションスイッチがオフにされると、エンジン215の駆動により発電機211がバッテリ250を充電した後に、エンジン215を停止させる。バッテリ250の充電に際して、バッテリ250の充電量が所定値以上である場合には、バッテリ250の放電を行った後に、バッテリ250の充電が行われる。ハイブリッド車200では、バッテリ250の放電は、一例として、バッテリ250からモータ212へ電力を供給して、モータ212を空回しすることで、行われる。
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。
1 第1モータジェネレータ(発電機の一例)
2 第2モータジェネレータ(モータの一例)
10 車両用制御装置
23 イグニッションスイッチ
60 排気管
100 ハイブリッド車
115 エンジン
145 駆動輪
150 バッテリ
211 発電機
212 モータ
215 エンジン
245 駆動輪
250 バッテリ

Claims (3)

  1. 駆動輪を駆動するモータと、
    前記モータに電力を供給するバッテリと、
    前記バッテリを充電する発電機と、
    前記発電機を駆動するエンジンと、
    前記エンジンが作動することで前記エンジンから排出される排気ガスが流通する排気管と、
    を有するハイブリッド車における車両用制御装置において、
    前記ハイブリッド車のイグニッションスイッチがオフにされると、前記排気管内での凝縮水の凍結が予想される条件を満たす場合において、前記エンジンによって前記発電機を駆動させて前記バッテリを充電した後に、前記エンジンを停止させる
    車両用制御装置。
  2. 前記ハイブリッド車のイグニッションスイッチがオフにされると、前記排気管内での凝縮水の凍結が予想される条件を満たし、且つ前記バッテリの充電量が所定値以上である場合において、前記バッテリの放電を行った後に、前記エンジンによって前記発電機を駆動させて前記バッテリを充電し、その後に前記エンジンを停止させる
    請求項1に記載の車両用制御装置。
  3. 前記バッテリの放電は、前記バッテリの電力を用いた駆動によってエンジンをエアポンプとして機能させるモータリングによって、行われる
    請求項2に記載の車両用制御装置。
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