JP2020093727A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源オフ操作が行われた際にシステムリレーが溶着することを抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供すること。【解決手段】制御装置６０は、エンジン２０が運転されている状況下で電源オフ操作が行われたときにエンジン２０の運転を停止させるエンジン制御部６１と、電源オフ操作が行われた場合、パワーコントロールユニット４１とバッテリ４３との間に配置されているシステムリレー４２を、モータ回転数が規定回転数以下であるときに遮断するリレー制御部６４と、モータジェネレータ４０が回転している状況下で電源オフ操作が行われたときにはクラッチ３０を係合状態とするクラッチ制御部６３とを備えている。【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、車両の動力源としてエンジン及びモータジェネレータを備えるハイブリッド車両の一例が記載されている。こうしたハイブリッド車両では、モータジェネレータを発電機として用いる場合、同モータジェネレータで発生した交流電圧がパワーコントロールユニットで直流電圧に変換され、当該直流電圧がバッテリに供給される。一方、モータジェネレータを電動機として用いる場合、バッテリからの直流電圧がパワーコントロールユニットで交流電圧に変換され、当該交流電圧がモータジェネレータに供給される。

特開２０１７−１５９６８０号公報

車両の電源をオフにする操作が車両の運転者によって行われると、停車しているのであれば、パワーコントロールユニットとバッテリとの間に配置されているシステムリレーが遮断される。このとき、モータジェネレータが未だ回転している場合、同モータジェネレータで発生する逆起電力によってシステムリレーが溶着してしまうおそれがある。

上記課題を解決するためのハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に配置されているクラッチと、前記動力伝達経路における前記クラッチと前記駆動輪との間に配置されているモータジェネレータと、前記動力伝達経路における前記モータジェネレータと前記駆動輪との間に配置されている自動変速機と、バッテリと、前記バッテリと前記モータジェネレータとの間に配置されているパワーコントロールユニットと、前記バッテリと前記パワーコントロールユニットとの間に配置されているシステムリレーと、を備えるハイブリッド車両に適用される。車両の電源をオフにする操作のことを電源オフ操作とした場合、ハイブリッド車両の制御装置は、前記エンジンが運転されている状況下で前記電源オフ操作が行われたときに前記エンジンの運転を停止させるエンジン制御部と、前記電源オフ操作が行われた場合、前記モータジェネレータの回転数であるモータ回転数が規定回転数以下であるときに前記システムリレーを遮断するリレー制御部と、前記モータジェネレータが回転している状況下で前記電源オフ操作が行われたときには前記クラッチを係合状態とするクラッチ制御部と、を備えている。

モータジェネレータが惰性で回転している場合、モータジェネレータでは逆起電力が発生する。逆起電力は、モータ回転数が高いほど大きくなる。そして、大きな逆起電力がモータジェネレータで発生している状況下でシステムリレーを遮断しようとすると、当該逆起電力によってシステムリレーが溶着するおそれがある。この点、上記構成によれば、車両の運転者によって電源オフ操作が行われた場合、モータ回転数が規定回転数よりも高いときには、モータジェネレータで発生する逆起電力が大きいと判断できるため、システムリレーが遮断されない。そして、モータ回転数が規定回転数以下になると、逆起電力が小さくなったと判断できるため、システムリレーが遮断される。すなわち、逆起電力が大きい状態でシステムリレーが遮断されることを抑制できる。したがって、運転者によって電源オフ操作が行われた際にシステムリレーが溶着してしまうことを抑制できる。

また、上記構成によれば、電源オフ操作が行われた時点でモータジェネレータが回転している場合、クラッチが係合される。すると、モータジェネレータが、クラッチを介し、運転の停止されたエンジンと連結される。これにより、エンジンのイナーシャの分、モータジェネレータにかかる負荷が大きくなる。その結果、モータ回転数を早期に低下させることができる、すなわちモータジェネレータで発生する逆起電力を早期に小さくすることができる。したがって、電源オフ操作が行われた時点からシステムリレーが遮断されるまでの期間の長期化を抑制することもできる。

実施形態のハイブリッド車両の制御装置の機能構成と、同制御装置によって制御されるハイブリッド車両の概略構成とを示す図。 電源オフ操作が行われてからシステムリレーを遮断状態にするまでの一連の処理を説明するフローチャート。 電源オフ操作が行われてからシステムリレーを遮断状態にするまでのタイミングチャート。

以下、ハイブリッド車両の制御装置の一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１には、本実施形態の制御装置６０が適用されるハイブリッド車両１０が図示されている。ハイブリッド車両１０は、車両の動力源としてエンジン２０及びモータジェネレータ４０を備えている。モータジェネレータ４０は、エンジン２０と車両の駆動輪１１との間の動力伝達経路に設けられている。動力伝達経路におけるモータジェネレータ４０と駆動輪１１との間には自動変速機５０が配置されている。自動変速機５０は、トルクコンバータ５１と変速機構５５とを有している。

動力伝達経路におけるエンジン２０とモータジェネレータ４０との間には、クラッチ３０が配置されている。クラッチ３０が連結状態であるときには、エンジン２０の出力を自動変速機５０に入力することができる。一方、クラッチ３０が非連結状態であるときには、エンジン２０の出力が自動変速機５０に入力されなくなる。

モータジェネレータ４０を電動機として機能させた場合は、モータジェネレータ４０の出力トルクを自動変速機５０に入力させたり、エンジン２０のクランク軸２１に入力させたりすることができる。一方、モータジェネレータ４０を発電機として機能させた場合は、エンジン２０から出力されたトルクによって、モータジェネレータ４０に発電させることができる。

ハイブリッド車両１０の電源回路は、モータジェネレータ４０に接続されているパワーコントロールユニット４１と、パワーコントロールユニット４１に接続されているバッテリ４３とを備えている。パワーコントロールユニット４１とバッテリ４３との間には、システムリレー４２が配置されている。システムリレー４２が接続状態である場合、バッテリ４３の充放電が可能である。一方、システムリレー４２が遮断状態である場合、バッテリ４３の充放電は不能である。システムリレー４２が接続状態である状況下でモータジェネレータ４０を発電機として機能させる場合、パワーコントロールユニット４１は、モータジェネレータ４０で発生した交流電圧を直流電圧に変換する。すると、この直流電圧がバッテリ４３に供給され、バッテリ４３が充電される。一方、システムリレー４２が接続状態である状況下でモータジェネレータ４０を電動機として機能させる場合、パワーコントロールユニット４１は、バッテリ４３から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、この交流電圧をモータジェネレータ４０に供給する。これにより、モータジェネレータ４０を駆動させることができる。

図１に示すように、制御装置６０には、クランク角センサ１０１、モータ回転数検出センサ１０２及び車速センサ１０３などの各種のセンサの検出信号が入力される。クランク角センサ１０１は、エンジン２０のクランク軸２１の回転速度であるエンジン回転数ＮＥに応じた信号を出力する。モータ回転数検出センサ１０２は、モータジェネレータ４０の回転軸の回転速度であるモータ回転数ＮＭＧに応じた信号を出力する。車速センサ１０３は、車速Ｖを検出し、検出した車速Ｖに応じた信号を出力する。そして、制御装置６０は、各種のセンサ１０１〜１０３の検出信号を基に、エンジン２０、クラッチ３０、モータジェネレータ４０（すなわち、パワーコントロールユニット４１）及び自動変速機５０を制御する。

なお、システムリレー４２は、車両に設けられている車両の電源スイッチ１１１がオンになっている場合、接続状態になっている。この状態で電源スイッチ１１１がオフ操作された場合、後述する遮断条件が成立していることを条件に、制御装置６０は、システムリレー４２を遮断状態にする。

制御装置６０は、機能部として、エンジン制御部６１、モータジェネレータ制御部６２、クラッチ制御部６３及びリレー制御部６４を有している。以降の記載では、モータジェネレータ制御部６２のことを「ＭＧ制御部６２」と略記する。

エンジン制御部６１は、エンジン２０を制御する。ＭＧ制御部６２は、パワーコントロールユニット４１の制御を通じてモータジェネレータ４０を制御する。クラッチ制御部６３は、クラッチ３０を制御する。リレー制御部６４は、システムリレー４２を制御する。

次に、図２を参照し、車両の運転者によって電源スイッチ１１１をオフにする操作、すなわち電源オフ操作が行われたためにシステムリレー４２を遮断状態にする際の一連の処理の流れについて説明する。

まずはじめにステップＳ１１において、電源オフ操作が行われたか否かの判定が行われる。電源オフ操作が行われていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、電源オフ操作が行われるまでステップＳ１１の判定が繰り返し実行される。一方、電源オフ操作が行われた場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１２に移行される。ステップＳ１２において、エンジン２０が運転中であるか否かの判定が行われる。エンジン２０が運転中であるとの判定がなされていない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、エンジン２０の運転が停止されていると判断できるため、処理が後述するステップＳ１５に移行される。一方、エンジン２０が運転中であるとの判定がなされている場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１３に移行される。ステップＳ１３において、エンジン制御部６１によって、エンジン２０の運転が停止される。また、ステップＳ１４において、クラッチ制御部６３によって、クラッチ３０の係合が解除される。これにより、エンジン２０とモータジェネレータ４０との間での動力伝達が遮断される。そして、処理が次のステップＳ１５に移行される。

ステップＳ１５において、ＭＧ制御部６２によって、モータジェネレータ４０が回転しているか否かの判定が行われる。すなわち、ＭＧ制御部６２は、モータ回転数ＮＭＧを基に、惰性でモータジェネレータ４０が回転しているか否かを判定する。そして、モータジェネレータ４０が惰性で回転しているとの判定がなされていない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、処理が後述するステップＳ１９に移行される。一方、モータジェネレータ４０が惰性で回転しているとの判定がなされている場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１６に移行される。ステップＳ１６において、クラッチ制御部６３によって、クラッチ３０が係合される。

続いて、次のステップＳ１７では、ＭＧ制御部６２によって、モータ回転数ＮＭＧが規定回転数ＮＭＧＴｈ以下であるか否かの判定が行われる。エンジン２０の運転が停止されており、且つクラッチ３０の係合が解除されている場合であっても、モータジェネレータ４０の回転軸が惰性で回転していることがある。このようにモータジェネレータ４０が回転している場合、モータジェネレータ４０では逆起電力が発生する。逆起電力は、モータ回転数ＮＭＧが高いほど大きい。そして、逆起電力が大きいと、システムリレー４２を接続状態から遮断状態にしようとした際にシステムリレー４２が溶着するおそれがある。そこで、システムリレー４２を遮断状態にしたときに溶着が発生する可能性があるか否かの判断基準として、規定回転数ＮＭＧＴｈが設定されている。モータ回転数ＮＭＧが規定回転数ＮＭＧＴｈ以下である場合、システムリレー４２を遮断状態にしても溶着が発生しない。一方、モータ回転数ＮＭＧが規定回転数ＮＭＧＴｈよりも高い場合、システムリレー４２を遮断状態にすると溶着が発生する可能性がある。本実施形態では、規定回転数ＮＭＧＴｈは「０」に設定されている。

ステップＳ１７において、モータ回転数ＮＭＧが規定回転数ＮＭＧＴｈよりも高い場合（ＮＯ）、モータ回転数ＮＭＧが規定回転数ＮＭＧＴｈ以下になるまでステップＳ１７の判定が繰り返し実行される。一方、モータ回転数ＮＭＧが規定回転数ＮＭＧＴｈ以下である場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１８に移行される。ステップＳ１８において、クラッチ制御部６３によって、クラッチ３０の係合が解除される。そして、クラッチ３０の係合が解除されると、処理が次のステップＳ１９に移行される。

ステップＳ１９において、停車しているか否かの判定が行われる。例えば、車速Ｖが停車判定値以下である状態が判定時間以上継続しているときに、停車していると判定することができる。そして、停車しているとの判定がなされていない場合（Ｓ１９：ＮＯ）、停車しているとの判定がなされるまでステップＳ１９の判定が繰り返し実行される。一方、停車しているとの判定がなされている場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２０に移行される。ステップＳ２０において、リレー制御部６４によって、システムリレー４２が遮断される。そして、図２に示す一連の処理が終了する。

すなわち、本実施形態では、エンジン２０の運転が停止されていること、モータ回転数ＮＭＧが規定回転数ＮＭＧＴｈ以下であること、及び、停車していることの何れもが成立しているときに、遮断条件が成立していると判定され、システムリレー４２が遮断状態にされる。

次に、図３を参照し、本実施形態の作用及び効果について説明する。なお、図３に示す例は、エンジン２０の運転中において未だ停車していない段階で電源オフ操作が行われた場合の例である。なお、図３におけるモータ回転数ＮＭＧの推移を示すタイミングチャート及びシステムリレー４２の状態の推移を示すタイミングチャートにおいて、本実施形態の場合が実線で表されている。一方、クラッチ３０を係合させない比較例の場合が破線で表されている。

図３に示すように、車両の減速途中のタイミングｔ１１で電源オフ操作が行われる。図３に示す例では、エンジン２０が運転しているとともに、クラッチ３０が係合されている。そのため、エンジン２０の運転が停止され、且つ、クラッチ３０の係合が解除される。そして、エンジン回転数ＮＥが「０」である状態のタイミングｔ１２では、モータジェネレータ４０が未だ回転しているため、クラッチ３０が係合される。すると、エンジン２０のイナーシャによって、モータジェネレータ４０の回転軸に加わる負荷が大きくなる。その結果、実線で示すように、モータ回転数ＮＭＧが急低下する。そして、モータ回転数ＮＭＧが規定回転数ＮＭＧＴｈ以下である状態のタイミングｔ１３でクラッチ３０の係合が解除される。

ここで、比較例の場合にあっては、モータジェネレータ４０が回転している場合であってもクラッチ３０が係合されない。そのため、破線で示すように、タイミングｔ１３よりも後のタイミングｔ１５で、モータ回転数ＮＭＧがやっと規定回転数ＮＭＧＴｈ以下となる。その結果、タイミングｔ１５よりも後のタイミングｔ１６で、システムリレー４２が遮断状態にされる。

これに対し、本実施形態では、モータジェネレータ４０が回転している場合にはクラッチ３０が係合されるため、比較例の場合よりもモータ回転数ＮＭＧを早期に低下させることができる。すなわち、モータジェネレータ４０で発生する逆起電力を早期に小さくすることができる。そして、タイミングｔ１５よりも手前でモータ回転数ＮＭＧを規定回転数ＮＭＧＴｈ以下とすることができる。その結果、タイミングｔ１６よりも手前のタイミングｔ１４でシステムリレー４２を遮断状態にすることができる。

これにより、比較例の場合と比較し、電源オフ操作が行われてからシステムリレー４２を遮断状態にするまでに要する時間を短縮することができる。また、モータ回転数ＮＭＧを規定回転数ＮＭＧＴｈ以下にしてからシステムリレー４２を遮断状態にしているため、モータジェネレータ４０で発生する逆起電力によってシステムリレー４２が溶着することを抑制できる。

なお、図３には停車前に電源オフ操作が行われる例が示されているが、停車してから電源オフ操作が行われることもある。このように停車後に電源オフ操作が行われた場合であっても、電源オフ操作が行われた時点でモータジェネレータ４０が回転しているときには、クラッチ３０が係合され、モータ回転数ＮＭＧを規定回転数ＮＭＧＴｈ以下にしてからシステムリレー４２が遮断状態とされる。

上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・モータジェネレータ４０で逆起電力が発生していても当該逆起電力が小さい場合、システムリレー４２を遮断状態にしても溶着が発生しない。そのため、溶着が発生しない程度の逆起電力がモータジェネレータ４０で発生しているときにシステムリレー４２を遮断状態にすることができる範囲で、規定回転数ＮＭＧＴｈを「０」よりも大きい値としてもよい。

そして、規定回転数ＮＭＧＴｈを「０」よりも大きい値とした場合、モータ回転数ＮＭＧが規定回転数ＮＭＧＴｈよりも高い状況下で電源オフ操作が行われたときにクラッチ３０を係合させるようにしてもよい。すなわち、モータ回転数ＮＭＧが規定回転数ＮＭＧＴｈ以下の状況下で電源オフ操作が行われたときには、クラッチ３０を係合させる処理を実行することなく、システムリレー４２を遮断させるようにしてもよい。

１０…ハイブリッド車両、１１…駆動輪、２０…エンジン、３０…クラッチ、４０…モータジェネレータ、４１…パワーコントロールユニット、４２…システムリレー、４３…バッテリ、５０…自動変速機、６０…制御装置、６１…エンジン制御部、６３…クラッチ制御部、６４…リレー制御部。

Claims (1)

1. エンジンと、前記エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路に配置されているクラッチと、前記動力伝達経路における前記クラッチと前記駆動輪との間に配置されているモータジェネレータと、前記動力伝達経路における前記モータジェネレータと前記駆動輪との間に配置されている自動変速機と、バッテリと、前記バッテリと前記モータジェネレータとの間に配置されているパワーコントロールユニットと、前記バッテリと前記パワーコントロールユニットとの間に配置されているシステムリレーと、を備えるハイブリッド車両に適用され、
   車両の電源をオフにする操作のことを電源オフ操作とした場合、
   前記エンジンが運転されている状況下で前記電源オフ操作が行われたときに前記エンジンの運転を停止させるエンジン制御部と、
   前記電源オフ操作が行われた場合、前記モータジェネレータの回転数であるモータ回転数が規定回転数以下であるときに前記システムリレーを遮断するリレー制御部と、
   前記モータジェネレータが回転している状況下で前記電源オフ操作が行われたときには前記クラッチを係合状態とするクラッチ制御部と、を備える
   ハイブリッド車両の制御装置。