JP2020125006A - Control device of hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はハイブリッド車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle.
過給機付きの内燃機関と、電動機とを駆動源とするハイブリッド車両が開発されている。こうした車両では、水冷式のクーラとインバータとを組み入れた水冷回路が用いられる(特許文献1など)。
A hybrid vehicle has been developed which uses an internal combustion engine with a supercharger and an electric motor as drive sources. In such a vehicle, a water cooling circuit incorporating a water cooling type cooler and an inverter is used (
しかしハイブリッド車両では例えばガソリン車などに比べて内燃機関が低負荷で駆動する時間が長く、吸気が低温になる。このため、インタークーラ内において吸気中の水分が凍結しやすい。そこで、吸気中の水分の凍結を抑制することが可能な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。 However, in a hybrid vehicle, compared to a gasoline vehicle, for example, the internal combustion engine is driven at a low load for a longer time, and the intake air temperature becomes lower. Therefore, the water in the intake air is likely to freeze in the intercooler. Then, it aims at providing the control apparatus of the hybrid vehicle which can suppress the freezing of the water|moisture content in intake air.
上記目的は、過給機付き内燃機関、および電動機を駆動源とするハイブリッド車両の制御装置であって、バッテリおよび前記電動機に接続され、前記バッテリの電力を前記電動機に供給するインバータと、前記過給機により過給された空気が流通するインタークーラと、前記インバータおよび前記インタークーラを通り、冷却水が流れる冷却水通路と、前記インタークーラにおいて前記空気中の水分が凍結していると判断した場合、前記内燃機関の負荷の増加、バッテリの使用可能電力の増加、および前記インバータの発熱量の増加の少なくとも1つを行う制御部と、を具備するハイブリッド車両の制御装置によって達成できる。 An object of the present invention is to provide an internal combustion engine with a supercharger and a control device for a hybrid vehicle using an electric motor as a drive source, the inverter being connected to a battery and the electric motor, and supplying an electric power of the battery to the electric motor. It was judged that the intercooler in which the air supercharged by the feeder flows, the cooling water passage through which the cooling water flows through the inverter and the intercooler, and the water content in the air is frozen in the intercooler. In this case, it can be achieved by a control device for a hybrid vehicle including a control unit that performs at least one of increasing the load on the internal combustion engine, increasing the usable power of the battery, and increasing the heat generation amount of the inverter.
吸気中の水分の凍結を抑制することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供できる。 A control device for a hybrid vehicle capable of suppressing freezing of water in intake air can be provided.
以下、図面を参照して本実施例のハイブリッド車両の制御装置について説明する。図1はハイブリッド車両1を例示する模式図であり、蒸発燃料処理装置はハイブリッド車両1に適用される。図1に示すように、ハイブリッド車両1はハイブリッドシステム9および内燃機関10(エンジン)を搭載するハイブリッド車両であり、駆動輪1aおよび1bを有する。ハイブリッド車両1は、バッテリ2が外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド車両でもよい。内燃機関10は例えばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンなどであり、燃料を燃焼させて動力を発生させる。
Hereinafter, a control device for a hybrid vehicle according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a
ハイブリッドシステム9は、バッテリ2、インバータ3、モータジェネレータ(MG:Motor Generator)4および5、動力分割機構6、リダクションギヤ7および減速機8を含む。MG4および5は、モータ機能(力行)および発電機能(回生)を有し、インバータ3を介してバッテリ2に接続されている。
The hybrid system 9 includes a
動力分割機構6は例えばサンギヤ、プラネタリギヤおよびリングギヤを含む遊星歯車から構成され、内燃機関10およびMG4に連結され、かつ減速機8を介して駆動輪1aに連結されている。内燃機関10が出力する動力は、動力分割機構6により駆動輪1a側とMG4側とに分割して伝達される。リダクションギヤ7はMG5に連結され、減速機8を介して駆動輪1aに連結されている。MG5が出力する動力はリダクションギヤ7および減速機8を介して駆動輪1aに伝達される。
バッテリ2が放電する直流電力はインバータ3により交流電力に変換され、MG4または5に供給される。バッテリ2の充電に際しては、MG4または5が発電する交流電力はインバータ3により直流電力に変換され、バッテリ2に供給される。バッテリ2には電力の昇圧および降圧を行うコンバータが接続されてもよい。なお、ハイブリッド車両1が内燃機関10を使用せずにMG4または5のみで走行するモードをEVモードと記載し、内燃機関10とMG4または5とを併用して走行するモードをHVモードと記載する。ECU(Electronic Control Unit)40(制御部)は内燃機関10、ハイブリッドシステム9を制御する。
DC power discharged from
(内燃機関)
図2は内燃機関10を例示する模式図である。内燃機関10には吸気通路12および排気通路14が接続されている。吸気通路12には上流側から順にエアクリーナ20、エアフロ―メータ22、温度センサ32、圧力センサ23、圧力センサ24、インタークーラ25、圧力センサ29、温度センサ30、スロットルバルブ26が設けられている。排気通路14には上流側から順に空燃比センサ27および触媒28が設けられている。
(Internal combustion engine)
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the
過給機18は、互いに連結されたタービン18aとコンプレッサ18bとを備える。タービン18aは排気通路14のうち空燃比センサ27よりも上流側に位置する。コンプレッサ18bは吸気通路12のうち圧力センサ23よりも下流側であって圧力センサ24よりも上流側に位置する。吸気通路12にはコンプレッサ18bを迂回するバイパス通路13が接続され、バイパス通路13にはバルブ11が設けられている。排気通路14にはタービン18aを迂回するバイパス通路15が接続され、バイパス通路15にはバルブ16が設けられている。
The
吸気は吸気通路12を通り、エアクリーナ20で浄化され、インタークーラ25で冷却され、内燃機関10の燃焼室に導入される。燃料噴射弁が燃料を噴射することで、吸気と燃料との混合気が形成される。内燃機関10において混合気が燃焼し、燃焼後の排気は排気通路14に排出される。排気は排気通路14の触媒28で浄化され、排出される。触媒28は例えば三元触媒であり、排気中のCO、HCおよびNOxなどを浄化する。
The intake air passes through the
排気によってタービン18aが回転すると、タービン18aに連結されたコンプレッサ18bも回転し、吸気が圧縮される。これによりコンプレッサ18bよりも下流側の吸気は上流側に比べて高圧になる。
When the
圧力センサ23は過給機18よりも上流側における吸気の圧力を検出する。圧力センサ24は過給機18よりも下流側における吸気の圧力を検出する。圧力センサ29はインタークーラ25よりも下流側における吸気の圧力を検出する。エアフロ―メータ22は吸気の流量を検出する。温度センサ32は吸気の温度を検出する。空燃比センサ27は混合気の空燃比を検出する。
The
図3は冷却回路50を例示する模式図である。冷却回路50は複数の冷却水通路、ラジエータ66および70、インバータ3およびインタークーラ25を含む。冷却水通路52は内燃機関10のウォータジャケットに接続され、冷却水が循環する通路である。冷却水通路52の途中にはヒータ62およびポンプ74が設けられている。冷却水通路52のうちヒータ62よりも上流側からは冷却水通路53および54が分岐する。
FIG. 3 is a schematic view illustrating the
冷却水通路53にはトランスミッションフルード熱交換器(ATF/W)64が設けられている。冷却水通路53は、冷却水通路52のヒータ62よりも下流側の部分に合流する。冷却水通路54はラジエータ66に接続されている。冷却水通路55はラジエータ66とリザーブタンク68とに接続されている。リザーブタンク68は冷却水通路51を介して内燃機関10に接続される。ポンプ74は冷却水通路51および52に設けられ、冷却水をくみ上げて内燃機関10に供給する。
A transmission fluid heat exchanger (ATF/W) 64 is provided in the
冷却水通路56はインバータ3とインタークーラ25とに接続され、冷却水通路57はインタークーラ25とラジエータ70とに接続されている。冷却水通路58はインバータ3に接続され、かつ冷却水通路57に接続され、冷却水通路58の途中に過給機18が位置する。冷却水通路59はラジエータ70とリザーブタンク72とに接続されている。冷却水通路60はリザーブタンク72とインバータ3とに接続され、途中にポンプ76が設けられている。
The cooling
内燃機関10を冷却した冷却水は、冷却水通路52、53および54を流れる。冷却水通路52中の冷却水はヒータ62において熱交換を行い、内燃機関10に還流する。冷却水通路53を流れる冷却水は、ATF/W64において熱交換を行い、内燃機関10に還流する。冷却水通路54を流れる冷却水は、ラジエータ66を通る際に外気と熱交換し、冷却される。冷却水はリザーブタンク68に一時的に貯留され、ポンプ74はリザーブタンク68内の冷却水を内燃機関10に供給する。
The cooling water that has cooled the
冷却水通路60からインバータ3に流れる冷却水はインバータ3を冷却し、インタークーラ25において吸気と熱交換し、吸気を冷却する。インタークーラ25および過給機18から流出する冷却水はラジエータ70を通る際に外気と熱交換し、冷却される。冷却水はリザーブタンク72に一時的に貯留され、ポンプ76はリザーブタンク72内の冷却水をインバータ3に供給する。
The cooling water flowing from the cooling
以上のように、冷却回路50のうち冷却水通路60、56および57は、水冷式のインタークーラ25とインバータ3とを通る。これにより、インタークーラ25とインバータ3とで別の冷却水路を設ける冷却回路に比べ、冷却回路50は軽量かつ低コストである。
As described above, the cooling
インバータ3には冷却水を流し続けるため、インタークーラ25にも冷却水が流れ、インタークーラ25において吸気が冷却されることになる。冷却により吸気中の水分が凝縮および凍結すると、インタークーラ25が閉塞する恐れがある。外気温が低くなると吸気の温度も低下し、凝縮および凍結が発生しやすい。
Since the cooling water continues to flow to the
本実施形態ではECU40が内燃機関10およびハイブリッドシステム9を制御することで、凍結を抑制する。ECU40は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)などの記憶装置を備える。ECU40は、ROMや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。
In this embodiment, the
ECU40は、図2に示すバルブ11および16の開度、スロットルバルブ26の開度を調節する。ECU40は、エアフローメータ22から吸気の流量を取得し、空燃比センサ27から空燃比を取得し、圧力センサ23、24および29から吸気通路12内の圧力を取得し、温度センサ30および32から吸気の温度を取得する。また、ECU40は、図1に示したバッテリ2の残容量(SOC:State of Charge)を取得し、使用可能なSOC(許容SOC)を制御し、インバータ3のキャリア周波数を制御する。
The
図4はECU40が実行する制御を例示するフローチャートである。ECU40は吸気中に含まれる水分の凍結の可能性があるか否かを判定する(ステップS10)。
FIG. 4 is a flowchart illustrating the control executed by the
凍結の可能性の判定は例えば以下のように行う。ECU40は、図2に示す圧力センサ24および29が検出する圧力からインタークーラ25の上流側と下流側との間の差圧を取得し、インタークーラ25における圧力損失を算出する。圧力損失が所定値より大きければ、ECU40は凍結が発生していると判定する。
The determination of the possibility of freezing is performed as follows, for example. The
また、以下のような判定方法でもよい。ECU40は、温度センサ32が検出する吸気の温度から吸気中の水蒸気量を推定し、温度センサ30が検出する吸気の温度および圧力センサ29が検出する圧力から飽和水蒸気量を推定する。ECU40は、水蒸気量と飽和水蒸気量との差に基づき、結露する水分の量を得る。ECU40は、吸気の温度が例えば0℃以下ならば水分が凍結すると判定し、結露水量および時間に基づき氷の量を推定する。
Alternatively, the following determination method may be used. The
ステップS10において否定判定(No)の場合、制御は終了する。肯定判定(Yes)の場合、ECU40は、ハイブリッド車両1がEVモードによる走行(EV走行)が可能であるか否かを判定する(ステップS12)。例えばSOCが所定値以上であること、ドライバの要求する出力がEVモードで可能な大きさであることなどがEV走行可能の条件である。
If the determination is negative (No) in step S10, the control ends. In the affirmative determination (Yes), the
否定判定の場合、ハイブリッド車両1はHVモードで走行する。ECU40は、スロットルバルブ26の開度を大きくし、内燃機関10の負荷を増加させる(ステップS14)。さらに、ECU40は、バッテリ2の許容SOCの増加、およびインバータ3のキャリア周波数を上昇させることによる発熱量の増加を行う(ステップS16)。一方、肯定判定の場合にもECU40は、バッテリ2の許容SOCの増加、およびインバータ3のキャリア周波数を上昇させることによる発熱量の増加を行う(ステップS16)。ステップS16の後、制御は終了する。
In the case of a negative determination, the
本実施形態によれば、インタークーラ25において吸気中の水分が凍結していると判断した場合、HVモードにおいてECU40は内燃機関10の負荷を増加させる(図4のステップS14)。これにより、吸気の流量が増加し、吸気圧が上昇することで吸気の温度が上昇する。吸気の温度上昇により、吸気中の水分の凝縮および凍結が抑制される。また、高温の吸気がインタークーラ25に供給されることで、インタークーラ25内で凍結していた水分は解凍される。さらに、流量の増加により凝縮水がインタークーラ25から排出され、凍結が抑制される。
According to the present embodiment, when the
HVモードにおいて内燃機関10が発生させる出力のうち、走行に使用される出力を超える分はバッテリ2の充電に用いられる。このためインバータ3などハイブリッドシステム9の電気系の発熱量が増加し、冷却水の温度が上昇する。温度上昇した冷却水がインバータ3からインタークーラ25に供給されることで、吸気中の水分の凍結を抑制することができる。また、バッテリ2が充電されることでEVモードによる走行が可能となり、燃費が改善する。吸気の温度上昇および流量増加により暖機も促進される。
Of the output generated by the
HVモードおよびEVモードにおいて、ECU40は、許容SOCおよびインバータ3の発熱量を増加させる(図4のステップS16)。許容SOCが増加することにより、バッテリ2に充放電される電力量が増加し、充電時間が長くなる。この場合、バッテリ2の充電のために、HVモードにおいて内燃機関10の負荷を増加させることになり、吸気の温度が上昇し、かつ流量が増加する。この結果、水分の凝縮および凍結の抑制が可能である。例えば温度センサ32が検出する吸気の温度が所定値より低い場合などは、許容SOCを大幅に増加させ、充電量および充電時間を増加させる。これにより内燃機関10の負荷および運転時間が大きく増加し、効果的に水分を解凍し、凍結を抑制することができる。
In the HV mode and the EV mode, the
キャリア周波数の上昇によりインバータ3の発熱量が増加することで、インバータ3を流れる冷却水の温度が上昇する。インバータ3において温度上昇した冷却水がインタークーラ25に供給されることで、水分の凍結を抑制することができ、かつ解凍も可能となる。なお、キャリア周波数の上昇以外に、HVモードにおいてシリーズ方式とすることによっても発熱量の増加が可能である。
Since the amount of heat generated by the
ECU40はEVモードとHVモードとの切り替えを繰り返す。このため、負荷の増加、許容SOCの増加およびインバータ3の発熱量の増加が繰り返される。このため効果的に凍結を抑制することができる。ステップS16においてECU40は、許容SOCの増加およびインバータ3の発熱量増加のうち両方を行ってもよいし、少なくとも一方を行ってもよい。
The
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係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。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
1 ハイブリッド車両
1a、1b 駆動輪
2 バッテリ
4、5 MG
6 動力分割機構
7 リダクションギヤ
8 減速機
9 ハイブリッドシステム
10 内燃機関
11、16 バルブ
12 吸気通路
13、15 バイパス通路
14 排気通路
18 過給機
18a タービン
18b コンプレッサ
20 エアクリーナ
22 エアフロ―メータ
23、24、29 圧力センサ
30、32 温度センサ
25 インタークーラ
26 スロットルバルブ
27 空燃比センサ
28 触媒
40 ECU
50 冷却回路
51〜60 冷却水通路
62 ヒータ
64 ATF/W
66、70 ラジエータ
74、76 ポンプ
1
6
50 Cooling Circuit 51-60
66,70
Claims (1)
バッテリおよび前記電動機に接続され、前記バッテリの電力を前記電動機に供給するインバータと、
前記過給機により過給された空気が流通するインタークーラと、
前記インバータおよび前記インタークーラを通り、冷却水が流れる冷却水通路と、
前記インタークーラにおいて前記空気中の水分が凍結していると判断した場合、前記内燃機関の負荷の増加、バッテリの使用可能電力の増加、および前記インバータの発熱量の増加の少なくとも1つを行う制御部と、を具備するハイブリッド車両の制御装置。 A control device for a hybrid vehicle using an internal combustion engine with a supercharger and an electric motor as a drive source,
An inverter connected to a battery and the electric motor to supply electric power of the battery to the electric motor;
An intercooler through which air supercharged by the supercharger flows,
A cooling water passage through which the cooling water flows, passing through the inverter and the intercooler,
When it is determined that the water in the air is frozen in the intercooler, control for performing at least one of increasing the load of the internal combustion engine, increasing the usable power of the battery, and increasing the heat generation amount of the inverter And a control unit for a hybrid vehicle including the section.
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JP2022056954A (en) * | 2020-09-30 | 2022-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | Cooling device |
WO2024084704A1 (en) * | 2022-10-21 | 2024-04-25 | 日産自動車株式会社 | Battery heating method and battery heating device |
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2019
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WO2024084704A1 (en) * | 2022-10-21 | 2024-04-25 | 日産自動車株式会社 | Battery heating method and battery heating device |
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