JP2019018691A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリーズモードで走行中のハイブリッド車両においてアクセルペダルをオフにしてから再加速をする際の発進性を向上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】アクセルペダルのオン又はオフを検出するアクセル操作検出手段１１と、ハイブリッド車両の車速を検出する車速検出手段１２と、エンジン２をジェネレーターの動力源として用いるシリーズモードにおいて、アクセルペダルがオフであると検出されたとき、エンジン２の回転数の下限値を設定する回転制御手段１４とを備え、回転制御手段１４は、下限値を車速に応じて設定し、かつ、少なくとも車速の一部の範囲において下限値をエンジン２の最低回転数よりも高く設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の再加速時の発進性を向上することができるハイブリッド車両の制御装置に関する。

近年、走行用モータとエンジンとを組み合わせて車両の駆動力を得るようにしたハイブリッド車両が開発され、実用化が進んでいる。ハイブリッド車両としては、走行用モータのみを動力源として駆動輪を駆動させるＥＶモードや、走行用モータを動力源とすると共にエンジンにより発電機を駆動させてバッテリーや走行用モータに電力を供給するシリーズモードなどの各種モードを運転状況に応じて切り替えるものがある。

シリーズモードにおいて走行している際にアクセルペダルがオフにされると、エンジンの回転数を最低回転数に落としてアイドリング状態とする制御が行われるものがある。エンジンを最低回転数とすることで、エンジンにより駆動された発電機からの電力を低減し、その分、回生エネルギーを回収してバッテリーに充電する。

このようにしてアクセルペダルをオフにした際に、エンジンの回転数を最低回転数とした場合、ハイブリッド車両を再加速するときに若干時間を要し、発進性が低下するという問題がある。これは、再加速の際に、エンジン回転数を最低回転数から上昇させる必要があるためである。

特許文献１には、先行車両の加速状況に基づいてエンジンの回転速度を下限値以上に保持することで、再加速時の発進性を向上させる制御装置が開示されている。しかしながら、このような制御装置は、シリーズモード中にアクセルペダルがオフにされたときに再加速の発進性を向上させるものではない。

特開２０１６−３１０３０号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、シリーズモードで走行中のハイブリッド車両においてアクセルペダルをオフにしてから再加速をする際の発進性を向上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する。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、走行用モータと、該走行用モータに電力を供給するバッテリーと、エンジンにより駆動され少なくとも前記バッテリーに供給する電力を発電する発電機と、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、アクセルペダルのオン又はオフを検出するアクセル操作検出手段と、前記ハイブリッド車両の車速を検出する車速検出手段と、前記エンジンを前記発電機の動力源として用いるシリーズモードにおいて、前記アクセルペダルがオフであると検出されたとき、前記エンジンの回転数の下限値を設定する回転制御手段とを備え、前記回転制御手段は、前記下限値を車速に応じて設定し、かつ、少なくとも車速の一部の範囲において前記下限値を前記エンジンの最低回転数よりも高く設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。

第１の態様では、シリーズモードにおいてアクセルペダルがオフになると、最低回転数よりも高く定められた下限値以上の回転数でエンジンを稼動させる。すなわち、再加速の際には、従来よりも高い出力をエンジンから発電機に供給することができる。したがって、再加速に必要な電力を早期に走行用モータに供給することができ、再加速時の発進性を向上させることができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記回転制御手段は、前記車速が速いほど前記下限値を高く設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。

第２の態様では、ハイブリッド車両の再加速時の発進性をより高めることができる。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記バッテリーの充電量を検出する充電量検出手段を備え、前記回転制御手段は、前記充電量が低いほど前記下限値を高く設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。

第３の態様では、バッテリーの充電量が低い場合であっても、それを補うように、エンジンの回転数の下限値を高めるので、再加速時において十分な電力を走行用モータに供給することができる。

本発明の第４の態様は、第１から第３の何れか一つの態様に記載のハイブリッド車両の制御装置において、前記回転制御手段は、加速優先モードを含む複数のモードを選択可能であり、運転者により前記加速優先モードが選択された場合、前記エンジンの回転数の前記下限値を、他のモードにおける前記エンジンの回転数の下限値よりも高く設定することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。

第４の態様では、運転者が加速優先モードを選択すれば、それに応じて、実際に車両１の発進性を向上させることができる。

本発明によれば、シリーズモードで走行中のハイブリッド車両においてアクセルペダルをオフにしてから再加速をする際の発進性を向上させることができるハイブリッド車両の制御装置が提供される。

ハイブリッド車両の概略構成図である。 ハイブリッド車両の制御装置のブロック図である。 シリーズモードにおいてアクセルペダルがオフであるときの車速とエンジンの回転数の下限値との対応関係を示す図である。 シリーズモードにおいてアクセルペダルがオフであるときの充電量（ＳＯＣ）とエンジンの回転数の下限値との対応関係を示す図である。 シリーズモードにおいてアクセルペダルがオフであるときの車速とエンジンの回転数の下限値との対応関係を充電量ごと示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。

図１は本実施形態に係るハイブリッド車両（以下、単に車両という）の概略構成図であり、図２は本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置（以下、単に制御装置という）のブロック図である。

図１に示すように、車両１は、電動車両の一種であるプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）である。車両１は、走行用モータ５及びエンジン２を、走行用の駆動源として備えている。

走行用モータ５は、インバータ４を介して駆動用バッテリー３に接続されている。走行用モータ５の駆動力は前輪７に伝達される。駆動用バッテリー３は、複数のバッテリーセルが直並列に接続されてなるバッテリユニットであり、各バッテリーセルは、例えば、リチウムイオン二次電池からなる。

エンジン２は、発電機であるジェネレーター６に接続されている。ジェネレーター６は、インバータ４を介して駆動用バッテリー３に接続されている。ジェネレーター６は、エンジン２の駆動力により回転し、ジェネレーター６で発電された電力が、インバータ４を介して駆動用バッテリー３に供給される。

走行用モータ５の駆動力は前輪７に伝達され、また、エンジン２の駆動力は前輪７に伝達されることが可能な構成となっている。

このような構成の車両１は、車両１の運転状態に応じて、ＥＶモード、シリーズモード、パラレルモードの何れかのモードに切り替えることが可能となっている。ＥＶモードでは、走行用モータ５のみを動力源とする。シリーズモードは、走行用モータ５を車両走行の動力源とし、エンジン２をジェネレーター６の動力源とする。パラレルモードは、走行用モータ５とエンジン２とのそれぞれを動力源とする。

車両１の減速時・制動時には、前輪７が走行用モータ５を駆動して回生発電を行い、その回生電力をインバータ４を介して駆動用バッテリー３に蓄える。このとき、エンジン２は運転を継続するが、アクセルペダル（図示せず）の操作状況に応じてエンジン２の回転数の下限値が制御されるようになっている。このような制御についての詳細は後述する。

このような車両１に本実施形態に係る制御装置１０が搭載されている。制御装置１０は、車両１に搭載された各種装置を総括的に制御するＥＣＵなどの装置である。制御装置１０は、車両１に設けられた各種センサからの信号に基づいて車両１の運転状態を把握し、それに基づいて各種装置を総括的に制御する。

図２に示すように、制御装置１０は、アクセル操作検出手段１１と、車速検出手段１２と、充電量検出手段１３と、回転制御手段１４とを備えている。これらの各手段は、制御装置１０により実行されるコンピュータソフトウェアとして実装されているが、これに限定されず電子回路などハードウェアとして実装されていてもよい。

アクセル操作検出手段１１は、アクセルペダルのオン（踏まれている状態）又はオフ（踏まれていない状態）を検出する。アクセルペダルのオン又はオフを検出する方法は特に限定されない。例えば、アクセル操作検出手段１１は、アクセルペダルのストロークを検出するアクセルペダルセンサ９からアクセルペダルの開度を表す信号を得る。そして当該信号に基づいてアクセルペダルがオンであるかオフであるかを検出する。

車速検出手段１２は、車両１の速度を検出する。車速の検出方法は、特に限定されない。例えば、車速検出手段１２は、車両１が備える車速センサ８からの信号に基づいて車両１の速度を検出する。

充電量検出手段１３は、駆動用バッテリー３の充電量（ＳＯＣ）を検出する。充電量の検出方法は、特に限定されない。例えば、駆動用バッテリー３は電圧計を備えており、充電量検出手段１３は、電圧計の計測結果に基づいて駆動用バッテリー３の充電量を検出している。

回転制御手段１４は、シリーズモードにおいて、アクセル操作検出手段１１によりアクセルペダルがオフであると検出されたとき、エンジン２の回転数の下限値を設定する。エンジン２の回転数の下限値を設定する、とは、当該下限値以上の回転数でエンジン２を制御することをいう。

具体的には、回転制御手段１４は、エンジン２の回転数の下限値を車速に応じて設定し、かつ、少なくとも車速の一部の範囲において下限値をエンジン２の最低回転数よりも高く設定する。すなわち、エンジン２の回転数が車速に応じて予め定められた下限値以上となるようにエンジン２を制御する。このような車速に応じて予め定められた下限値について詳細に説明する。

図３を用いて、回転制御手段１４によるエンジン２の回転数の設定について詳細に説明する。図３は、シリーズモードにおいてアクセルペダルがオフであるときの車速とエンジンの回転数の下限値との対応関係を示す図である。

エンジン２の最低回転数とは、エンジン２がアイドリング状態であるときの回転数である。本実施形態では、車速に関わらず、１１００ｒｐｍと一定の値である。

エンジン２の回転数の下限値とは、エンジン２の回転数が当該下限値以上となるように制御する際に用いられる設定値である。この下限値は、車速に応じて予め定められている。本実施形態では、車速が３０ｋｍ／ｈ未満では１１００ｒｐｍ、車速が３０ｋｍ／ｈ以上１００ｋｍ／ｈ未満では車速に比例した回転数、車速が１００ｋｍ／ｈ以上では１８００ｒｐｍという値が下限値として定められている。

このような車速に応じて定められた下限値は、車速の一部の範囲において、最低回転数よりも高く設定されている。同図の例では、車速が３０ｋｍ／ｈ以上の範囲において、最低回転数である１１００ｒｐｍよりも高い下限値が設定されている。

このような車速と回転数の下限値との対応関係（マップ）は、例えば制御装置１０の記憶装置に記憶させておく。なお、車速と回転数の下限値との対応関係は、図３のようにマップとして記憶されている必要はなく、例えば、車速から下限値を得る計算式として記憶されていてもよい。

回転制御手段１４は、次のように動作する。まず、回転制御手段１４は、シリーズモードで走行している際に、アクセルペダルがオフであるかを検出する。アクセルペダルがオフであるとき、回転制御手段１４は、車両１の車速を取得する。具体的には、図３に示したマップから車速に対応する下限値を取得する。そして、回転制御手段１４は、回転数が取得した下限値以上となるようにエンジン２を制御する。具体的には、回転制御手段１４は、エンジン２のスロットルバルブやインジェクタ等に制御信号を出力し、エンジン２のエンジン２の回転数を制御する。例えば、車速が５０ｋｍ／ｈであれば、下限値は１３００ｒｐｍであるので、回転制御手段１４は、回転数が１３００ｒｐｍ以上となるようにエンジン２を制御する。

従来技術においては、シリーズモードにおいてアクセルペダルがオフになると、エンジン２はアイドリング状態となり、回転数は最低回転数となる。これにより、ジェネレーター６による発電電力を低減する代わりに、減速時の回生電力をより多く駆動用バッテリー３に充電させることができる。しかしながら、エンジン２の回転数が最低回転数となっているため、再加速の際には、発進性が低下する原因となっていた。

一方、本発明の制御装置１０によれば、シリーズモードにおいてアクセルペダルがオフになると、最低回転数よりも高く定められた下限値以上の回転数でエンジン２を稼動させる。すなわち、再加速の際には、従来よりも高い出力をエンジン２からジェネレーター６に供給することができる。したがって、ジェネレーター６及びインバータ４を介して、再加速に必要な電力を早期に走行用モータ５に供給することができ、再加速時の発進性を向上させることができる。

図３に示したマップは、３０ｋｍ／ｈ以上１００ｋｍ／ｈ未満では、車速が速いほど下限値が高くなっている。このように下限値を定めることで、車両１の再加速時の発進性をより高めることができる。

このことを詳細に説明する。アクセルペダルをオフにしているときの車両１の車速が速いほど、再加速時において走行用モータ５の回転数を高くする必要があり、走行用モータ５に必要とされる電力も増大する。

一方、回転制御手段１４は、車速が速いほど、エンジン２の回転数の下限値を高く設定する。すなわち、車速が速いほど、より高い回転数でエンジン２は稼動した状態とされる。このため、再加速の際には、エンジン２からジェネレーター６及びインバータ４を介して、車速が速いほど高い電力を走行用モータ５に供給することができる。これにより、再加速時の車速が高速であっても、その車速を出すために必要な電力を走行用モータ５に供給することができ、発進性を向上することができる。

ここで、制御装置１０は、車速だけでなく駆動用バッテリー３の充電量を併用して下限値を定めてもよい。図４は、ある車速において、シリーズモードにおいてアクセルペダルがオフであるときの充電量（ＳＯＣ）とエンジンの回転数の下限値との対応関係を示す図である。図５は、シリーズモードにおいてアクセルペダルがオフであるときの車速とエンジンの回転数の下限値との対応関係を充電量ごとに示す図である。

図４に示すように、エンジン２の回転数の下限値は、充電量が低いほど高く定められている。本実施形態では、充電量が０以上３０％未満では１８００ｒｐｍ、充電量が３０％以上９０％未満では充電量が低いほど高い回転数、充電量が９０％以上では１１００ｒｐｍという値が下限値として定められている。

図５には、そのような充電量と回転数の下限値との関係を、車速ごとに定義したマップが示されている。充電量が９０％の場合、下限値は、車速０ｋｍ／ｈ以上３０ｋｍ／ｈ未満では１１００ｒｐｍであり、３０ｋｍ／ｈ以上１００ｋｍ／ｈ未満では車速に比例し、１００ｋｍ／ｈ以上では１８００ｒｐｍと定められている。充電量が７０％、５０％、３０％についても同様に、車速に応じた下限値が定められている。

そして、何れの充電量の場合においても、車速の範囲の一部で、下限値は最低回転数である１１００ｒｐｍよりも高く設定されている。このため、車速のみで下限値を定めた場合と同様に、再加速の際には、従来よりも高い出力をエンジン２からジェネレーター６に供給することができる。したがって、ジェネレーター６及びインバータ４を介して、再加速に必要な電力を早期に走行用モータ５に供給することができ、再加速時の発進性を向上させることができる。

また、図４に示したように、駆動用バッテリー３の充電量が低いほど高く設定された下限値以上でエンジン２が稼動している。これにより、駆動用バッテリー３の充電量が低い場合であっても、エンジン２が当該下限値以上の回転数で稼動してジェネレーター６に発電させるので、より多くの電力が走行用モータ５に供給される。このように駆動用バッテリー３の充電量が低い場合であっても、それを補うように、エンジン２の回転数の下限値を高めるので、再加速時において十分な電力を走行用モータ５に供給することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。

上述したような回転数の下限値をエンジン２に設定することを常時行う必要はない。例えば、加速優先モードを含む複数のモードを選択可能とし、運転者が加速優先モードを選択したときに、上述した回転数の下限値をエンジン２に設定するようにしてもよい。このとき加速優先モードにおけるエンジン２の回転数の下限値を、他のモードにおけるエンジン２の回転数の下限値よりも高く設定しておく。

これにより、シリーズモード中にアクセルペダルをオフにし、その後、再加速したときの発進性を向上させることを、運転者が加速優先モードを選択したときにおいてのみ実行させることができる。すなわち、運転者が加速優先モードを選択すれば、それ応じて、実際に車両１の発進性を向上させることができる。

また、車速とエンジン２の回転数の下限値とのマップは、上述したものに限定されない。図３では、車速が３０ｋｍ／ｈ以上の範囲において、下限値が車速に対して直線上に比例しているが、これに限定されない。例えば、車速に対して下限値が曲線状や段階的に定められていてもよい。また、車速が速いほど回転数の下限値が高くなっている必要はなく、少なくとも下限値が最低回転数よりも高く設定されていればよい。

また、図３に示すように、下限値が最低回転数よりも高く設定されている部分は、車速の範囲の一部（車速が３０ｋｍ／ｈ以上）であるが、これに限定されず、図４の充電量が３０％についてもの場合のように全範囲（車速が０ｋｍ／ｈ以上）であってもよい。

１…車両、２…エンジン、３…駆動用バッテリー（バッテリー）、４…インバータ、５…走行用モータ、６…ジェネレーター（発電機）、１０…制御装置、１１…アクセル操作検出手段、１２…車速検出手段、１３…充電量検出手段、１４…回転制御手段

Claims (4)

1. 走行用モータと、該走行用モータに電力を供給するバッテリーと、エンジンにより駆動され少なくとも前記バッテリーに供給する電力を発電する発電機と、を有するハイブリッド車両の制御装置であって、
   アクセルペダルのオン又はオフを検出するアクセル操作検出手段と、
   前記ハイブリッド車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記エンジンを前記発電機の動力源として用いるシリーズモードにおいて、前記アクセルペダルがオフであると検出されたとき、前記エンジンの回転数の下限値を設定する回転制御手段とを備え、
   前記回転制御手段は、前記下限値を車速に応じて設定し、かつ、少なくとも車速の一部の範囲において前記下限値を前記エンジンの最低回転数よりも高く設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記回転制御手段は、前記車速が速いほど前記下限値を高く設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記バッテリーの充電量を検出する充電量検出手段を備え、
   前記回転制御手段は、前記充電量が低いほど前記下限値を高く設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
   前記回転制御手段は、加速優先モードを含む複数のモードを選択可能であり、運転者により前記加速優先モードが選択された場合、前記エンジンの回転数の前記下限値を、他のモードにおける前記エンジンの回転数の下限値よりも高く設定する
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
   

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