JP2018103737A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＶ走行中の車両の挙動を安定させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】エンジン２と、ベルト２７を介してエンジン２と動力伝達可能に接続されているモータ３３と、モータ３３に電力を供給するサブバッテリ３２と、サブバッテリ３２の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出するバッテリ状態センサ３２ａと、ＥＶ走行中に、サブバッテリ３２のＳＯＣがＥＶ実施下限値を下回った場合、エンジン２への燃料噴射の停止を継続するＥＣＵ４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。

特許文献１には、アイドリングストップ機能を備えたハイブリッド車輌が開示されており、モータのみを回転駆動した走行であるＥＶ走行を行なうことが記載されている。

特開２００４−７６５９２号公報

しかしながら、ＥＶ走行中にＥＶ走行を許可しない閾値までバッテリのＳＯＣ（State Of Charge）が減少すると、ＥＶ走行が解除される。ＥＶ走行が解除されると、エンジンを始動して発電を行なうが、ＥＶ走行を許可する閾値までバッテリのＳＯＣが回復すると、ＥＶ走行が許可される。

このように、ＥＶ走行の実施と解除が繰り返されると、車両挙動が安定せずに乗員に不快感を与える可能性がある。

そこで、本発明は、ＥＶ走行中の車両の挙動を安定させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、内燃機関及び電動機の少なくとも一方の駆動力により走行するハイブリッド車両の制御装置であって、前記電動機に電力を供給するバッテリのＳＯＣに基づいて、前記内燃機関への燃料噴射を停止して前記電動機の駆動力で走行するＥＶ走行を行なわせる制御部を備え、前記制御部は、前記ＥＶ走行中に、前記バッテリのＳＯＣが前記ＥＶ走行を継続する下限値を下回った場合、前記内燃機関への燃料噴射の停止を継続するものである。

このように、本発明によれば、ＥＶ走行中の車両の挙動を安定させることができる。

図１は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置の概略ブロック図である。 図２は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置のサブバッテリのＳＯＣによる制御領域を示す図である。 図３は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置のトルク制限要求時の制御領域の変化を示す図である。 図４は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置の処理手順を示すフローチャートである。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関及び電動機の少なくとも一方の駆動力により走行するハイブリッド車両の制御装置であって、電動機に電力を供給するバッテリのＳＯＣに基づいて、内燃機関への燃料噴射を停止して電動機の駆動力で走行するＥＶ走行を行なわせる制御部を備え、制御部は、ＥＶ走行中に、バッテリのＳＯＣがＥＶ走行を継続する下限値を下回った場合、内燃機関への燃料噴射の停止を継続するよう構成されている。これにより、ＥＶ走行中の車両の挙動を安定させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係るハイブリッド車両の制御装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両の制御装置を搭載した車両１は、内燃機関としてのエンジン２と、電源システム３と、制御部としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）４とを含んで構成されている。また、本実施例に係る車両１は、後述するようにアイドルストップ機能を備えた車両である。

エンジン２は、不図示のピストン、シリンダ、コネクティングロッド等を備え、ピストンがシリンダ内を２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行なう４サイクルのエンジンによって構成されている。

シリンダに収納されたピストンは、コネクティングロッドを介してクランクシャフトに連結されている。コネクティングロッドは、ピストンの往復動をクランクシャフトの回転運動に変換するようになっている。

エンジン２には、変速機２３が接続されている。変速機２３は、エンジン２のクランクシャフトの回転を所定の変速比で変速して不図示のディファレンシャルギア等を介してドライブシャフト２５に伝達し、左右の車輪２６を回転させるようになっている。なお、図１では、２つの車輪２６のみ図示しており、残りの２つの車輪については図示を省略している。

電源システム３は、第１バッテリとしてのメインバッテリ３１と、第２バッテリとしてのサブバッテリ３２と、電動機としてのモータ３３と、スイッチ（ＳＷ）回路３４とを含んで構成されている。

メインバッテリ３１は、例えば鉛蓄電池で構成されている。このメインバッテリ３１は、スイッチ回路３４を介してモータ３３と電気的に接続されている。メインバッテリ３１には、バッテリ状態センサ３１ａが設けられている。バッテリ状態センサ３１ａは、メインバッテリ３１の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。バッテリ状態センサ３１ａは、ＥＣＵ４に接続されている。ＥＣＵ４は、バッテリ状態センサ３１ａの出力によりメインバッテリ３１の充電状態を検知できるようになっている。

サブバッテリ３２は、例えばリチウムイオン蓄電池で構成されている。このサブバッテリ３２は、スイッチ回路３４を介してモータ３３と電気的に接続されている。サブバッテリ３２には、バッテリ状態センサ３２ａが設けられている。バッテリ状態センサ３２ａは、サブバッテリ３２の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。バッテリ状態センサ３２ａは、ＥＣＵ４に接続されている。ＥＣＵ４は、バッテリ状態センサ３２ａの出力によりサブバッテリ３２の充電状態を検知できるようになっている。

スイッチ回路３４は、モータ３３に電力を供給する電源として、メインバッテリ３１及びサブバッテリ３２の少なくともいずれか一方を選択して接続するようになっている。スイッチ回路３４は、ＥＣＵ４の制御によりモータ３３とメインバッテリ３１及びサブバッテリ３２との接続を行なうようになっている。

モータ３３は、エンジン２を始動するスタータとしての機能に加え、エンジン２の駆動により発電するオルタネータとしての機能を有するモータである。モータ３３は、少なくともメインバッテリ３１及びサブバッテリ３２のいずれか一方から供給される電力によって駆動される。モータ３３は、ＥＣＵ４の出力するトルク指令信号に従って出力トルクを制御するようになっている。

モータ３３は、モータ３３の回転子軸に連結された不図示のモータ用プーリを備えている。モータ用プーリは、エンジン２のクランクシャフトに連結された不図示のクランク軸プーリとベルト２７を介して動力伝達可能に接続されている。

ＥＣＵ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、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。

ＥＣＵ４のＲＯＭには、各種制御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ＥＣＵ４として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、ＥＣＵ４として機能する。

ＥＣＵ４の入力ポートには、上述のバッテリ状態センサ３１ａ、バッテリ状態センサ３２ａに加え、エンジン回転数センサ５１、車速センサ５２等の各種センサ類が接続されている。

エンジン回転数センサ５１は、エンジン２の機関回転数を検出する。車速センサ５２は、車輪２６の回転速度などから車両１の速度を検出する。

一方、ＥＣＵ４の出力ポートには、エンジン２、モータ３３、スイッチ回路３４等の各種制御対象類が接続されている。

ＥＣＵ４は、所定の自動停止条件が成立するとエンジン２を自動停止させ、所定の再始動条件が成立するとエンジン２を再始動させるアイドルストップ制御を実行可能である。所定の自動停止条件としては、例えば車両速度が所定値より小さいこと、ブレーキが踏まれていること、メインバッテリ３１及びサブバッテリ３２のＳＯＣ（State Of Charge）が所定値より大きいこと等が含まれる。また、所定の再始動条件としては、例えばアクセル操作がなされたこと、ブレーキが踏まれなくなったこと等が含まれる。

ＥＣＵ４は、前述の自動停止条件が成立すると、車両速度が所定値より小さい状態でエンジン２を自動停止させ、コースト走行を行なう。ＥＣＵ４は、コースト走行中に車両速度が所定値以上でブレーキがオフの状態であるとき、所定のＥＶ条件が成立するとモータ３３のみにより車両１を駆動させるＥＶ走行を行なわせる。ＥＶ走行中は、サブバッテリ３２からモータ３３に電力が供給される。

ＥＶ条件は、例えば、メインバッテリ３１及びサブバッテリ３２のＳＯＣが所定値より大きいこと、アクセル開度が「０」であること等が含まれる。

ＥＣＵ４は、ＥＶ走行中に、所定のＥＶ走行禁止条件が成立すると、ＥＶ走行をやめて、エンジン２を再始動させる。ＥＶ走行禁止条件としては、サブバッテリ３２の温度が閾値を超えたこと、モータ３３の温度が閾値を超えたこと等が含まれる。ＥＶ走行禁止条件は、部品の保護が必要な場合や、エンジンストップが予測される場合が設定される。

ＥＣＵ４は、ＥＶ走行中に、所定のＥＶ走行終了条件が成立すると、ＥＶ走行をやめて、エンジン２を再始動させる。ＥＶ走行終了条件としては、アクセルがオンになったこと、ＥＶ走行を開始してからの経過時間が閾値を超えたこと等が含まれる。

ＥＣＵ４は、所定のアシスト許可条件が成立した場合、モータ３３の駆動によりエンジン２の駆動をアシストする走行アシストを行なわせるようになっている。所定のアシスト許可条件としては、例えば車両速度が所定値より大きいこと、エンジン回転数が所定値より小さいこと、サブバッテリ３２のＳＯＣが所定値より大きいこと等が含まれる。

ＥＣＵ４は、サブバッテリ３２のＳＯＣについて、走行アシストの可否や、ＥＶ走行の可否や、アイドルストップの可否を判定する。

ＥＣＵ４は、アシスト許可上限値とアシスト許可下限値との間のアシスト許可領域にサブバッテリ３２のＳＯＣがある場合、走行アシストを許可する。

ＥＣＵ４は、アシスト実施上限値とアシスト実施下限値との間のアシスト実施領域にサブバッテリ３２のＳＯＣがある場合、実行中の走行アシストを継続する。

ＥＣＵ４は、ＥＶ許可上限値とＥＶ許可下限値との間のＥＶ許可領域にサブバッテリ３２のＳＯＣがある場合、ＥＶ走行を許可する。

ＥＣＵ４は、ＥＶ実施上限値とＥＶ実施下限値との間のＥＶ実施領域にサブバッテリ３２のＳＯＣがある場合、実行中のＥＶ走行を継続する。

ＥＣＵ４は、ＩＳ許可上限値とＩＳ許可下限値との間のＩＳ許可領域にサブバッテリ３２のＳＯＣがある場合、アイドルストップを許可する。

ＥＣＵ４は、ＩＳマージン上限値とＩＳマージン下限値との間のＩＳマージンにサブバッテリ３２のＳＯＣがある場合、実行中のアイドルストップを継続する。

ＥＣＵ４は、サブバッテリ３２のＳＯＣがＥＶ実施下限値を下回るとモータ３３を停止させる。

サブバッテリ３２のＳＯＣにおけるＥＶ許可領域、ＥＶ実施領域、ＩＳ許可領域、ＩＳマージンは、例えば、図２に示すように設定される。

図２に示す例では、ＩＳマージン上限値がＥＶ実施下限値よりも大きく設定されている。これにより、ＥＶ走行中にサブバッテリ３２のＳＯＣが減少してＥＶ実施下限値を下回ったとしても、ＩＳマージン内であるので、すぐにエンジン２が再始動されることがなく、エンジン２が停止した状態を長く維持することができる。

ＥＣＵ４は、ＥＶ走行中に、ＡＥＢ（Autonomous Emergency Braking）や、ＥＳＰ（Electronic Stability Control）、エンジン２、変速機２３などのコントローラからトルク制限要求が出された場合、図３に示すように、ＥＶ実施下限値を下げる。これは、ＥＶ走行中にトルク制限要求が出されているときにエンジン２に燃料復帰させると、エンジン２の燃料復帰時の吹け上がりでトルク制限値を超えてしまう可能性があるからである。モータ３３であれば、トルク制限値内で制御することができ、要求トルクを満たすことができ、車両１の挙動を安定させることができる。

以上のように構成された本実施例に係るハイブリッド車両の制御装置によるＥＶ走行制御処理について、図４を参照して説明する。なお、ＥＣＵ４は、以下に説明するＥＶ走行制御処理を、予め設定された時間間隔で実行する。

ステップＳ１において、ＥＣＵ４は、ＥＶ走行中か否かを判定する。ＥＶ走行中でないと判定した場合、ＥＣＵ４は、ステップＳ１の処理を繰り返し、ＥＶ走行中になるのを待ち合わせる。

ＥＶ走行中であると判定した場合、ステップＳ２において、ＥＣＵ４は、上述したＥＶ走行禁止条件が成立しているか否かを判定する。ＥＶ走行禁止条件が成立していると判定した場合、ステップＳ１０において、ＥＣＵ４は、エンジン２を再始動させて、処理を終了する。この場合、車両１は、エンジンストップが予測されるような状態や、モータ３３やサブバッテリ３２の保護が必要となるような状態にあるため、エンジン２を再始動させて、そのような状態になることを回避する。

ＥＶ走行禁止条件が成立していないと判定した場合、ステップＳ３において、ＥＣＵ４は、トルク制限要求が出ているか否かを判定する。トルク制限要求が出ていると判定した場合、ステップＳ４において、ＥＣＵ４は、ＥＶ実施下限値を下げ、ステップＳ５に処理を進める。この場合、車両１は、ＡＥＢや、ＥＳＰ、エンジン２、変速機２３などのコントローラからトルク制限要求が出ていて、トルクの制限値内でトルクを制御する必要がある。このため、燃料復帰時の吹け上がりでトルク制限値を超えてしまう可能性があるエンジン２ではなく、トルクを制御し易いモータ３３を使うように、ＥＶ実施下限値を下げて、サブバッテリ３２のＳＯＣが低い状態でもＥＶ走行を継続しやすくする。

ステップＳ３において、トルク制限要求が出ていないと判定した場合、ステップＳ７において、ＥＣＵ４は、上述したＥＶ走行終了条件が成立しているか否かを判定する。ＥＶ走行終了条件が成立していると判定した場合、ステップＳ１０において、ＥＣＵ４は、エンジン２を再始動させて、処理を終了する。この場合、車両１は、ＥＶ走行の継続時間が長くなっていたり、運転者がアクセルを踏み込んで再加速の意志を示していたりするため、エンジン２を再始動させて、サブバッテリ３２やモータ３３の保護や、運転者の操作に対する応答性の向上を図っている。

ＥＶ走行終了条件が成立していないと判定した場合、ステップＳ５において、ＥＣＵ４は、サブバッテリ３２のＳＯＣが上述したＥＶ実施下限値以上か否かを判定する。サブバッテリ３２のＳＯＣがＥＶ実施下限値以上であると判定した場合、ステップＳ６において、ＥＣＵ４は、ＥＶ走行を継続させ、処理を終了する。この場合、サブバッテリ３２は、ＥＶ走行を継続することができる状態であるため、ＥＶ走行を継続させる。

サブバッテリ３２のＳＯＣがＥＶ実施下限値以上でないと判定した場合、ステップＳ８において、ＥＣＵ４は、サブバッテリ３２のＳＯＣが上述したＩＳマージン内に収まっているか否かを判定する。サブバッテリ３２のＳＯＣがＩＳマージン内に収まっていないと判定した場合、ステップＳ１０において、ＥＣＵ４は、エンジン２を再始動させて、処理を終了する。この場合、サブバッテリ３２は、アイドルストップを継続することができない状態となっているため、エンジン２を再始動させて、アイドルストップを終了する。

サブバッテリ３２のＳＯＣがＩＳマージン内に収まっていると判定した場合、ステップＳ９において、ＥＣＵ４は、モータ３３を停止させて、処理を終了する。この場合、サブバッテリ３２は、ＥＶ走行は継続できないが、アイドルストップは継続可能な状態であるので、モータ３３を停止させるのみでエンジン２の停止状態を維持させる。

このように、上述の実施例では、ＥＶ走行中に、サブバッテリ３２のＳＯＣがＥＶ実施下限値を下回った場合、エンジン２への燃料噴射の停止を継続するＥＣＵ４を備える。

これにより、サブバッテリ３２の充電状態がＥＶ走行を継続する領域を下回ったとしても、即座にエンジン２を再始動させずにエンジン２の停止を継続するため、車両１の挙動を安定させることができる。

また、ＥＣＵ４は、ＥＶ走行中に、サブバッテリ３２のＳＯＣがＥＶ実施下限値を下回った場合、モータ３３を停止する。

これにより、サブバッテリ３２の充電状態がＥＶ走行を継続する領域を下回った場合に、モータ３３を停止させ、かつエンジン２の停止を継続させるため、サブバッテリ３２の消費を抑制することができ、車両１の挙動を安定させることができる。

また、ＥＣＵ４は、ＥＶ走行中に、トルク制限要求が出ている場合、エンジン２への燃料噴射の停止を継続する。

これにより、ＥＶ走行中に車両１の駆動力を制限する必要があり、サブバッテリ３２のＳＯＣがＥＶ実施下限値を下回った場合、エンジン２の停止を継続させて、車両１の挙動を安定させることができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 車両
２ エンジン（内燃機関）
４ ＥＣＵ（制御部）
３１ メインバッテリ
３１ａ バッテリ状態センサ
３２ サブバッテリ
３２ａ バッテリ状態センサ
３３ モータ（電動機）
３４ スイッチ回路
５１ エンジン回転数センサ
５２ 車速センサ

Claims (3)

1. 内燃機関及び電動機の少なくとも一方の駆動力により走行するハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記電動機に電力を供給するバッテリのＳＯＣに基づいて、前記内燃機関への燃料噴射を停止して前記電動機の駆動力で走行するＥＶ走行を行なわせる制御部を備え、
   前記制御部は、前記ＥＶ走行中に、前記バッテリのＳＯＣが前記ＥＶ走行を継続する下限値を下回った場合、前記内燃機関への燃料噴射の停止を継続するハイブリッド車両の制御装置。
2. 前記制御部は、前記ＥＶ走行中に、前記バッテリのＳＯＣが前記ＥＶ走行を継続する下限値を下回った場合、前記電動機を停止する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
3. 前記制御部は、前記ＥＶ走行中に、前記車両のトルクに制限が必要な場合、前記内燃機関への燃料噴射の停止を継続する請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。