JP2022175021A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】退避走行の走行距離を確保したハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】エンジン、前記エンジンと車輪との動力伝達経路に設けられたモータ、前記動力伝達経路における前記エンジンと前記モータとの間の部分に設けられたクラッチ、前記モータでの発電電力を充電するバッテリ、前記バッテリの充電電力により駆動する補機を有したハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンに異常があるか否かを判定する異常判定部と、前記エンジンに異常があると判定された場合に、前記クラッチを係合させて前記エンジンによる退避走行制御を実行しつつ、前記エンジンにより前記モータを回転させて前記モータの発電電力を前記バッテリに充電するフェールセーフ制御部と、を備えたハイブリット車両の制御装置。【選択図】図3
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、エンジンの異常時にはモータにより退避走行を行うハイブリッド車両が記載されている。
上述のようにモータによる退避走行時には、モータは発電することができないため、バッテリを充電することができない。このバッテリの充電電力はハイブリッド車両の補機類にも使用されるため、バッテリの充電電力が不足して補機類が駆動できなくなり、これにより退避走行での走行距離が不足するおそれがある。
そこで本発明は、退避走行の走行距離を確保した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。
上記目的は、エンジン、前記エンジンと車輪との動力伝達経路に設けられたモータ、前記動力伝達経路における前記エンジンと前記モータとの間の部分に設けられたクラッチ、前記モータでの発電電力を充電するバッテリ、前記バッテリの充電電力により駆動する補機を有したハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンに異常があるか否かを判定する異常判定部と、前記エンジンに異常があると判定された場合に、前記クラッチを係合させて前記エンジンによる退避走行制御を実行しつつ、前記エンジンにより前記モータを回転させて前記モータの発電電力を前記バッテリに充電するフェールセーフ制御部と、を備えたハイブリット車両の制御装置によって達成できる。
前記フェールセーフ制御部は、前記モータの発電電力による前記バッテリの充電量を、前記補機の電力消費分に制限してもよい。
前記フェールセーフ制御部は、前記モータにより前記エンジンをアシストするモータアシスト制御を停止してもよい。
前記フェールセーフ制御部は、前記エンジンの運転を自動で停止させて再始動させる間欠運転制御を停止してもよい。
本発明によれば、退避走行の走行距離を確保したハイブリッド車両の制御装置を提供できる。
[ハイブリッド車両の概略構成]
図1は、ハイブリッド車両の概略構成図である。ハイブリッド車両には、走行用の駆動源としてエンジン10とモータ15が搭載されている。エンジン10は内燃機関であり、本実施例では後述するように火花点火式のガソリンエンジンであるが、これに限定されず、例えばディーゼルエンジンであってもよい。エンジン10から車輪13への動力伝達経路には、変速ユニット11が設けられている。変速ユニット11と左右の車輪13とは、ディファレンシャル12を介して駆動連結されている。
図1は、ハイブリッド車両の概略構成図である。ハイブリッド車両には、走行用の駆動源としてエンジン10とモータ15が搭載されている。エンジン10は内燃機関であり、本実施例では後述するように火花点火式のガソリンエンジンであるが、これに限定されず、例えばディーゼルエンジンであってもよい。エンジン10から車輪13への動力伝達経路には、変速ユニット11が設けられている。変速ユニット11と左右の車輪13とは、ディファレンシャル12を介して駆動連結されている。
変速ユニット11には、K0クラッチ14とモータ15とが設けられている。変速ユニット11においてモータ15は、エンジン10から車輪13への動力伝達経路上に位置するように設置されている。
K0クラッチ14は、同動力伝達経路におけるエンジン10とモータ15との間の部分に位置するように設置されている。K0クラッチ14は、油圧の供給を受けて係合状態となって、エンジン10とモータ15との動力伝達を接続する。K0クラッチ14は、油圧供給の停止に応じて開放状態となって、エンジン10とモータ15との動力伝達を遮断する。また、K0クラッチ14は、トルク伝達を開始してから完全係合するまでスリップ状態となる。尚、後述するECU50は、油圧制御機構22によりK0クラッチ14に供給される油圧を調整することにより、K0クラッチ14を開放状態、スリップ状態、及び係合状態の何れに制御することができる。
モータ15は、インバータ17を介してメインバッテリ16に接続されている。メインバッテリ16は、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池である。モータ15は、メインバッテリ16からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能する一方で、エンジン10や車輪13からの動力伝達に応じてメインバッテリ16に充電する電力を発電する発電機としても機能する。モータ15とメインバッテリ16との間で授受される電力は、インバータ17により調整されている。
メインバッテリ16には、DC/DCコンバータ17aを介して補機バッテリ16aが接続されている。DC/DCコンバータ17aは、メインバッテリ16の高圧電力を降圧し、低圧電力を補機バッテリ16aに出力する。補機バッテリ16aは、例えば鉛蓄電池等の二次電池であり、DC/DCコンバータ17aが出力した低圧電力により充電される。補機バッテリ16aは、車両の補機類24に低圧電力を供給する。補機類24には、例えばエアコンコンプレッサ、ヘッドライド、ブロワファン、ワイパー、ハザードランプ、メータパネル、オーディオ、シートヒータ、電動パワーステアリング、ナビゲーションシステム、ブレーキアクチュエータ等、退避走行時に必要な機能を有するものが含まれる。
変速ユニット11には、トルク増幅機能を有した流体継ぎ手であるトルクコンバータ18、及びギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機19が設けられている。変速ユニット11において自動変速機19は、上記動力伝達経路におけるモータ15よりも車輪13側の部分に位置するように設置されている。モータ15と自動変速機19とはトルクコンバータ18を介して連結されている。トルクコンバータ18には、油圧の供給を受けて係合してモータ15と自動変速機19とを直結するロックアップクラッチ20が設けられている。
変速ユニット11には、更にオイルポンプ21及び油圧制御機構22が設けられている。オイルポンプ21で発生した油圧は、油圧制御機構22を介して、K0クラッチ14、トルクコンバータ18、自動変速機19、及びロックアップクラッチ20にそれぞれ供給される。油圧制御機構22には、K0クラッチ14、トルクコンバータ18、自動変速機19、及びロックアップクラッチ20のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。
ハイブリッド車両には、同車両の制御装置としてのECU(Electronic Control Unit)50が設けられている。ECU50は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ECU50は、ハイブリッド車両の制御装置の一例であり、詳しくは後述する異常判定部及びフェールセーフ制御部を機能的に実現する。
ECU50は、エンジン10及びモータ15の駆動を制御する。例えばECU50は、インバータ17を制御して、モータ15とメインバッテリ16との間での電力の授受量を調整することで、モータ15のトルク制御を行う。ECU50は、油圧制御機構22の制御を通じて、K0クラッチ14やロックアップクラッチ20、自動変速機19の駆動制御を行う。ECU50には、運転者のアクセルペダルの踏込量であるアクセルペダル開度などの検出信号が入力されている。また、ECU50には、車室内に設置された警告灯25が接続されており、例えばエンジン10に異常が生じた場合には、警告灯25を点灯させることにより運転者にその旨を報知する。ECU50には、メインバッテリ16の充電残量を検出するSOCセンサ26が接続されている。
ECU50は、モータ走行モード、ハイブリッド走行モード、及びエンジン走行モードの何れかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。モータ走行モードでは、ECU50はK0クラッチ14を開放してモータ15の動力で車輪13を回転させる。ハイブリッド走行モードでは、ECU50はK0クラッチ14を係合してエンジン10及びモータ15の動力で車輪13を回転させる。エンジン走行モードでは、ECU50はK0クラッチ14を係合してエンジン10の動力で車輪13を回転させる。尚、走行モードの切替えは、車速やアクセルペダル開度から求められた車両の要求駆動力と、メインバッテリ16の充電状態などに基づいて行われる。
[エンジンの概略構成]
図2は、エンジン10の概略構成図である。エンジン10は、気筒30、ピストン31、コネクティングロッド32、クランク軸33、吸気通路35、吸気バルブ36、吸気バルブタイミング機構36v、及び排気通路37を有している。気筒30は、混合気の燃焼を行う。図2には、エンジン10が有する複数の気筒30のうちの一つのみが表示されている。ピストン31は、各気筒30に往復動可能に収容され、エンジン10の出力軸であるクランク軸33に、コネクティングロッド32を介して連結されている。コネクティングロッド32及びクランク軸33は、ピストン31の往復運動をクランク軸33の回転運動に変換するクランク機構を構成する。エンジン10には、クランク軸33の回転角を検出するクランク角センサ34が設けられている。
図2は、エンジン10の概略構成図である。エンジン10は、気筒30、ピストン31、コネクティングロッド32、クランク軸33、吸気通路35、吸気バルブ36、吸気バルブタイミング機構36v、及び排気通路37を有している。気筒30は、混合気の燃焼を行う。図2には、エンジン10が有する複数の気筒30のうちの一つのみが表示されている。ピストン31は、各気筒30に往復動可能に収容され、エンジン10の出力軸であるクランク軸33に、コネクティングロッド32を介して連結されている。コネクティングロッド32及びクランク軸33は、ピストン31の往復運動をクランク軸33の回転運動に変換するクランク機構を構成する。エンジン10には、クランク軸33の回転角を検出するクランク角センサ34が設けられている。
吸気通路35は、吸気の導入路であり、各気筒30に吸気バルブ36を介して接続されている。排気通路37は、排気の排出路であり、各気筒30に排気バルブ38を介して接続されている。吸気バルブ36及び排気バルブ38には、それぞれ吸気バルブ36及び排気バルブ38の開閉タイミングを変更する油圧式の吸気バルブタイミング機構36v及び排気バルブタイミング機構38vが設けられている。吸気通路35には、吸入空気量を検出するエアフローメータ39、吸気の流量を調整するための弁であるスロットルバルブ40、及び吸入空気の温度を検出する吸気温センサ45が設けられている。
各気筒30には燃料噴射弁41が設けられている。燃料噴射弁41は、気筒30内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁であるが、これに限定されず、吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁であってもよいし、筒内噴射弁とポート噴射弁の双方が設けられていてもよい。各気筒30には、吸気通路35を通じて導入された吸気と燃料噴射弁41が噴射した燃料との混合気を火花放電により点火する点火装置42が設けられている。排気通路37には、排気浄化用の触媒43が設けられ、触媒43よりも上流側に空燃比を検出する空燃比センサ44が設けられている。また、エンジン10には、エンジン10を冷却するための冷却水の温度を検出する水温センサ46が設けられている。
ECU50には、クランク角センサ34、エアフローメータ39、空燃比センサ44、吸気温センサ45、及び水温センサ46の検出信号が入力される。ECU50は、クランク角センサ34の検出信号からエンジン回転数の演算を行う。ECU50は、スロットルバルブ40の開度制御、燃料噴射弁41の燃料噴射制御、点火装置42の点火制御、吸気バルブタイミング機構36v及び排気バルブタイミング機構38vによる吸気バルブ36及び排気バルブ38の開閉制御などを通じてエンジン10の駆動を制御する。
[エンジンの異常判定]
ECU50は、エンジン10に異常があるか否かを判定する。具体的にはECU50は、クランク角センサ34、吸気バルブタイミング機構36v、排気バルブタイミング機構38v、エアフローメータ39、スロットルバルブ40、燃料噴射弁41、吸気温センサ45、水温センサ46等の各種機器やエンジン10の燃焼状態の少なくとも一つに異常である場合には、エンジン10に異常があると判定する。
ECU50は、エンジン10に異常があるか否かを判定する。具体的にはECU50は、クランク角センサ34、吸気バルブタイミング機構36v、排気バルブタイミング機構38v、エアフローメータ39、スロットルバルブ40、燃料噴射弁41、吸気温センサ45、水温センサ46等の各種機器やエンジン10の燃焼状態の少なくとも一つに異常である場合には、エンジン10に異常があると判定する。
ECU50はこれらの異常を、例えば以下のようにして判定する。エンジン10の駆動中にクランク角センサ34の検出値が所定期間にわたってECU50に入力されなかった場合には、ECU50はクランク角センサ34に異常が生じていると判定する。吸気バルブタイミング機構36vの駆動時に駆動量に見合った分だけカム角信号とクランク角信号との関係が変化していない場合には、ECU50は吸気バルブタイミング機構36vに異常が生じていると判定する。排気バルブタイミング機構38vについても同様である。空燃比センサ44が検出値と目標値のずれが大きい場合には、ECU50は燃料噴射弁41に異常が生じていると判定する。定常運転時にスロットルバルブ40を開閉動作に応じてエアフローメータ39が検出する吸入空気量が変動していない場合には、ECU50はエアフローメータ39に異常が生じていると判定する。エンジン10の始動直後等に吸気温センサ45及び水温センサ46の検出温度が大きく乖離していた場合に、ECU50は吸気温センサ45及び水温センサ46の少なくとも一方に異常が生じていると判定する。各気筒の燃焼行程に対応した所定のクランク角での回転変動量が大きい場合には、何れかの気筒で失火が生じているものとしてECU50は燃料状態に異常が生じていると判定する。尚、エンジン10の異常判定の対象となる機器や制御は、上記に限定されない。また、上記の異常判定の方法は一例であり、その他の方法によって異常判定してもよい。
[エンジン異常時でのフェールセーフ制御]
次に、ECU50が実行するエンジン10の異常時でのフェールセーフ制御について説明する。図3は、ECU50が実行するフェールセーフ制御の一例を示したフローチャートである。この制御は本ハイブリッド車両のシステム起動中に繰り返し実行される。最初にECU50は、上述したようにエンジン10に異常があるか否かを判定する(ステップS1)。ステップS1は、異常判定部が実行する処理の一例である。ステップS1でNoの場合には、本制御は終了する。
次に、ECU50が実行するエンジン10の異常時でのフェールセーフ制御について説明する。図3は、ECU50が実行するフェールセーフ制御の一例を示したフローチャートである。この制御は本ハイブリッド車両のシステム起動中に繰り返し実行される。最初にECU50は、上述したようにエンジン10に異常があるか否かを判定する(ステップS1)。ステップS1は、異常判定部が実行する処理の一例である。ステップS1でNoの場合には、本制御は終了する。
ステップS1でYesの場合、ECU50はフェールセーフ制御を実行する(ステップS2)。具体的には本実施例でのフェールセーフ制御では、ECU50はエンジン10による退避走行制御を実行しつつ、モータ15のモータアシスト制御を停止し、モータ15によるメインバッテリ16への充電量を補機類24による消費電力分に制限し、エンジン10の間欠運転制御を停止する。エンジン10による退避走行制御では、エンジン10の回転速度及び出力トルクが制限される。ステップS2は、フェールセーフ制御部が実行する処理の一例である。
上述のフェールセーフ制御では、K0クラッチ14を係合することにより、エンジン10による退避走行制御を実行する。この場合、エンジン10の回転に伴ってモータ15も回転する。この状態で、モータアシスト制御が停止されるため、即ちモータ15による力行運転が停止されるため、モータ15によるメインバッテリ16の電力消費が抑制される。ここでメインバッテリ16の充電電力は、DC/DCコンバータ17aを介して補機バッテリ16aに充電され、補機バッテリ16aの充電電力が補機類24で消費される。このため、モータ15によるメインバッテリ16の電力消費が抑制することにより、補機類24に消費される電力を確保することができる。これにより、エンジン10による退避走行の距離を確保することができる。また、モータアシスト制御が停止されることにより、例えば燃焼状態の異常(失火)が発生している場合には、モータアシスト制御により未燃燃料と多くの酸素量が触媒43に供給されて触媒43が過昇温することを回避できる。
上述のフェールセーフ制御において、モータ15によるメインバッテリ16への充電電力が補機類24による消費電力分に制限されるため、補機類24による消費電力分を確保しつつ、必要以上にモータ15の発電電力が増大してエンジン10の回転に対して負荷が増大することを抑制できる。また、上述したようにモータアシスト制御が停止されているため、モータ15によりメインバッテリ16の充電電力が消費されることはない。このため、フェールセーフ制御を開始してからのメインバッテリ16の充電残量の減少分は、ほぼ補機類24の消費電力に相当する。ここで、メインバッテリ16の充電残量の減少分は、SOCセンサ26の検出値に基づいて算出できる。ECU50は、メインバッテリ16の充電残量の減少分がメインバッテリ16に充電されるように、モータ15の発電電力をインバータ17により制御してメインバッテリ16に充電させ、DC/DCコンバータ17aを制御してメインバッテリ16の充電電力を補機バッテリ16aに充電させる。これにより、補機類24の消費電力を確保して補機類24の駆動を継続することができ、よって退避走行の距離を確保することができる。
上述のフェールセーフ制御において、エンジン10の運転を自動で停止させて再始動させる間欠運転制御が停止される。間欠運転制御は、エンジン10の停止時のクランク角を基準にして再始動時での燃料噴射制御や点火時期制御を開始することで、燃費や始動性、及び始動時の排気エミッションを向上させることができる制御である。しかしながら、上述したようにクランク角センサ34や、エアフローメータ39、スロットルバルブ40、燃料噴射弁41等に異常があると、再始動時に燃料噴射制御や点火時期制御を適切に開始することができずに、燃費等の向上を十分に図ることができないおそれがある。このため、間欠運転制御を停止する。
次にECU50は、警告灯25を点灯させる(ステップS3)。これにより、運転者にエンジン10に異常が生じていることを報知することができ、運転者に点検や修理を促すことができる。
以上のように、上記のフェールセーフ制御においては、エンジン10による退避走行での走行距離を確保することができる。また、エンジン10による退避走行時にモータアシスト制御を停止してモータ15による発電電力を補機類24の消費電力分に制限することにより、エンジン車両と同等の退避走行を実現できる。これにより、例えばエンジン車両での退避走行時でのエンジンの制御方法を、本実施例のハイブリッド車両での退避走行にも流用することができる。
本実施例では、単一のECU50によりハイブリッド車両を制御する場合を例示したが、これに限定されず、例えばエンジン10を制御するエンジンECU、モータ15を制御するモータECU、K0クラッチ14を制御するクラッチECU、メインバッテリ16を制御するバッテリECU等の複数のECUによって、上述した制御を実行してもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例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。
10 エンジン
14 K0クラッチ
15 モータ
16 メインバッテリ
16a 補機バッテリ
17 インバータ
17a DC/DCコンバータ
24 補機類
25 警告灯
26 SOCセンサ
50 ECU(ハイブリッド車両の制御装置)
14 K0クラッチ
15 モータ
16 メインバッテリ
16a 補機バッテリ
17 インバータ
17a DC/DCコンバータ
24 補機類
25 警告灯
26 SOCセンサ
50 ECU(ハイブリッド車両の制御装置)
Claims (4)
- エンジン、前記エンジンと車輪との動力伝達経路に設けられたモータ、前記動力伝達経路における前記エンジンと前記モータとの間の部分に設けられたクラッチ、前記モータでの発電電力を充電するバッテリ、前記バッテリの充電電力により駆動する補機を有したハイブリッド車両の制御装置であって、
前記エンジンに異常があるか否かを判定する異常判定部と、
前記エンジンに異常があると判定された場合に、前記クラッチを係合させて前記エンジンによる退避走行制御を実行しつつ、前記エンジンにより前記モータを回転させて前記モータの発電電力を前記バッテリに充電するフェールセーフ制御部と、を備えたハイブリット車両の制御装置。 - 前記フェールセーフ制御部は、前記モータの発電電力による前記バッテリの充電量を、前記補機の電力消費分に制限する、請求項1のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記フェールセーフ制御部は、前記モータにより前記エンジンをアシストするモータアシスト制御を停止する、請求項1又は2のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記フェールセーフ制御部は、前記エンジンの運転を自動で停止させて再始動させる間欠運転制御を停止する、請求項1乃至3の何れかのハイブリッド車両の制御装置。
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JP2021081127A Pending JP2022175021A (ja) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | ハイブリッド車両の制御装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2022175021A (ja) |
-
2021
- 2021-05-12 JP JP2021081127A patent/JP2022175021A/ja active Pending
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
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