JP2024033861A - Hybrid vehicle control device - Google Patents
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Abstract
【課題】インバータの急激な温度変化を抑制す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】エンジンおよびモータと、モータの出力を制御するためのインバータと、インバータを冷却する冷却水が流動するとともに、エンジンの吸気管との間で熱交換する冷却水循環路とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、冷却水循環路を流動する冷却水の流量を変更可能なウォータポンプと、ウォータポンプを制御するコントローラとを備え、コントローラは、エンジンを停止している場合に、ウォータポンプによる冷却水の流量を、予め定められた所定量未満に制御する第1制御と、エンジンを駆動している場合に、ウォータポンプによる冷却水の流量を、所定量以上に制御する第2制御とを切り替え可能に構成されている。【選択図】図2The present invention provides a control device for a hybrid vehicle that can suppress rapid temperature changes in an inverter. [Solution] A hybrid equipped with an engine and a motor, an inverter for controlling the output of the motor, and a cooling water circulation path through which cooling water flows to cool the inverter and exchanges heat with the intake pipe of the engine. A control device for a vehicle, comprising a water pump that can change the flow rate of cooling water flowing through a cooling water circulation path, and a controller that controls the water pump. a first control that controls the flow rate of cooling water by the water pump to less than a predetermined amount; and a second control that controls the flow rate of cooling water by the water pump to a predetermined amount or more when the engine is being driven. It is configured so that it can be switched. [Selection diagram] Figure 2
Description
本発明は、駆動力源としてのエンジンおよびモータと、モータの出力を制御するためのインバータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、特にインバータを冷却する制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle that includes an engine and a motor as a driving force source, and an inverter for controlling the output of the motor, and particularly relates to a control device for cooling the inverter.
特許文献1には、インバータを冷却するための冷却水から吸気に放熱することにより、冷却水の温度を低下させるように構成されたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。この制御装置は、モータの動力のみで走行している際に、インバータの温度と外気温とに基づいて推定される吸気温度が予め定められた所定温度以上となる場合に、エンジンを強制始動するように構成されている。すなわち、エンジンを始動することによって吸気を流動させ、その吸気に冷却水から放熱することにより、インバータの温度上昇を抑制するように構成されている。 Patent Document 1 describes a control device for a hybrid vehicle that is configured to reduce the temperature of cooling water by dissipating heat from cooling water for cooling an inverter to intake air. This control device forcibly starts the engine when the intake air temperature, estimated based on the inverter temperature and outside air temperature, exceeds a predetermined temperature when the vehicle is running using only the power of the motor. It is configured as follows. That is, by starting the engine, intake air is made to flow, and heat is radiated from the cooling water to the intake air, thereby suppressing a rise in temperature of the inverter.
特許文献1に記載された制御装置は、モータの動力のみで走行するEV走行時に、推定される吸気温度が所定温度以上となる場合にエンジンを強制始動するため、EV走行可能な期間や機会が限られ、燃費が悪化する可能性がある。そのようなエンジンの強制始動が生じることを抑制するために冷却水の流量を多くすると、エンジンが駆動した走行モードからEV走行モードに切り替わりエンジンからインバータに伝達される熱量が少なくなると、インバータの温度が急激に低下するため、急激な温度変化に伴う負荷によってインバータの耐久性が低下する可能性がある。 The control device described in Patent Document 1 forcibly starts the engine when the estimated intake air temperature exceeds a predetermined temperature during EV driving using only the power of the motor. limited, and fuel efficiency may deteriorate. If the flow rate of cooling water is increased to prevent such a forced start of the engine, the driving mode in which the engine is driven switches to the EV driving mode, and the amount of heat transferred from the engine to the inverter decreases, causing the inverter temperature to decrease. Since the temperature decreases rapidly, there is a possibility that the durability of the inverter will decrease due to the load associated with the sudden temperature change.
本発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、インバータの急激な温度変化を抑制す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ものである。 The present invention has been made with attention to the above-mentioned technical problem, and an object of the present invention is to provide a control device for a hybrid vehicle that can suppress rapid temperature changes of an inverter.
本発明は、上記の目的を達成するために、駆動力源としてのエンジンおよびモータと、前記モータの出力を制御するためのインバータと、前記インバータを冷却する冷却水が流動するとともに、前記エンジンの吸気管との間で熱交換する冷却水循環路とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記冷却水循環路を流動する前記冷却水の流量を変更可能なウォータポンプと、前記ウォータポンプを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記エンジンを停止している場合に、前記ウォータポンプによる前記冷却水の流量を、予め定められた所定量未満に制御する第1制御と、前記エンジンを駆動している場合に、前記ウォータポンプによる前記冷却水の流量を、前記所定量以上に制御する第2制御とを切り替え可能に構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention includes an engine and a motor as a driving power source, an inverter for controlling the output of the motor, a cooling water for cooling the inverter, and a cooling water for cooling the inverter. A control device for a hybrid vehicle comprising a cooling water circulation path that exchanges heat with an intake pipe, the control device controlling the water pump and a water pump capable of changing the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water circulation path. a controller for controlling the flow rate of the cooling water by the water pump to less than a predetermined amount when the engine is stopped; and a controller for driving the engine. The cooling water flow rate of the cooling water by the water pump is configured to be switchable between a second control that controls the flow rate of the cooling water to be equal to or more than the predetermined amount.
本発明によれば、エンジンが停止している場合には、ウォータポンプによる冷却水の流量を所定量未満に制御する。したがって、エンジンが停止していることによってインバータが受熱する熱量が小さい場合に、冷却水によってインバータが急激に冷却されることを抑制できる。それとは反対に、エンジンが駆動している場合には、ウォータポンプによる冷却水の流量を所定量以上に制御する。したがって、エンジンが駆動していることによってインバータが受熱する熱量が大きい場合に、冷却水によるインバータの放熱量を増加させることができ、インバータが急激に昇温することを抑制できる。すなわち、エンジンの駆動の有無に応じてウォータポンプによる冷却水の流量を制御することにより、インバータを適切に冷却することができる。そのため、モータのみの動力によって走行している場合に、冷却水の放熱量を増加させるためにエンジンが強制始動されることを抑制でき、燃費の悪化を抑制できる。加えて、インバータの温度が急激に変化することによるインバータの耐久性の低下を抑制できる。 According to the present invention, when the engine is stopped, the flow rate of cooling water by the water pump is controlled to be less than a predetermined amount. Therefore, when the amount of heat received by the inverter is small due to the engine being stopped, it is possible to prevent the inverter from being rapidly cooled by the cooling water. On the other hand, when the engine is running, the flow rate of cooling water by the water pump is controlled to a predetermined amount or more. Therefore, when the amount of heat received by the inverter due to the engine being driven is large, the amount of heat radiated from the inverter by the cooling water can be increased, and it is possible to suppress the inverter from rapidly rising in temperature. That is, by controlling the flow rate of cooling water by the water pump depending on whether or not the engine is being driven, the inverter can be appropriately cooled. Therefore, when the vehicle is running using only the power of the motor, it is possible to prevent the engine from being forced to start in order to increase the amount of heat dissipated from the cooling water, and it is possible to suppress deterioration of fuel efficiency. In addition, deterioration in the durability of the inverter due to sudden changes in the temperature of the inverter can be suppressed.
本発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明を具体化した場合の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。 The present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. Note that the embodiments described below are merely examples of embodying the present invention, and are not intended to limit the present invention.
本発明の実施形態におけるハイブリッド車両は、エンジンとモータとを駆動力源として設けられた車両であって、具体的には、エンジンを駆動することによる機械的なエネルギーのみをエネルギー源として走行し、またはエンジンを駆動することによる機械的なエネルギーに加えて、バッテリの電力をエネルギーとして走行するエンジン走行モードと、エンジンを停止してバッテリの電力のみをエネルギー源として走行するEV走行モードとを設定することができるように構成された車両である。すなわち、本発明の実施形態におけるハイブリッド車両は、シリーズ方式のハイブリッド車両、パラレル方式のハイブリッド車両、およびシリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両を含む。 A hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention is a vehicle that is provided with an engine and a motor as driving power sources, and specifically, runs using only mechanical energy generated by driving the engine as an energy source, Alternatively, you can set an engine drive mode in which the vehicle uses battery power as energy in addition to the mechanical energy generated by driving the engine, or an EV drive mode in which the engine is stopped and the vehicle travels using only battery power as an energy source. This is a vehicle configured to allow That is, the hybrid vehicle in the embodiment of the present invention includes a series type hybrid vehicle, a parallel type hybrid vehicle, and a series-parallel type hybrid vehicle.
エンジンは、従来のエンジンと同様に構成することができる。すなわち、ガソリンやディーゼルなどの燃料と空気との混合気を燃焼することによって動力を発生するように構成されている。図1には、エンジン1の吸排気系の概略構成を示してある。図1に示すエンジン1は、4つのシリンダ(気筒)2を有する水冷式のエンジンであり、各シリンダ2には、吸気マニホールド3が接続されている。この吸気マニホールド3には、吸気管4が接続され、その吸気管4には、排気エネルギーを駆動力源として作動するターボチャージャ(過給機)5のコンプレッサ6が設けられている。そのコンプレッサ6によって加圧されて昇温した吸気を冷却するために水冷式のインタークーラ(I/C)7が、コンプレッサ6の下流側に設けられている。
The engine can be configured similar to conventional engines. That is, it is configured to generate power by burning a mixture of air and fuel such as gasoline or diesel. FIG. 1 shows a schematic configuration of an intake and exhaust system of an engine 1. As shown in FIG. An engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled engine having four
また、図1に示す例では、インタークーラ7を迂回して吸気を流動させるためのバイパス管8が設けられている。すなわち、バイパス管8の上流側の端部が、吸気管4におけるインタークーラ7の上流側に接続され、かつバイパス管8の下流側の端部が、吸気管4におけるインタークーラ7の下流側に接続されている。このバイパス管8を流動する吸気量を制御するための分流比変更弁9がバイパス管8における上流部に設けられている。この分流比変更弁9は、その開度を制御することによって、吸気管4を流動する全流量に対するバイパス管8を流動する吸気の流量の比を変更することができるように構成されている。
Further, in the example shown in FIG. 1, a
なお、吸気管4におけるコンプレッサ6よりも上流側の部分には、吸気管4内を流通する空気中の塵や埃を除去するエアクリーナ10が配置され、エアクリーナ10の下流側には、吸気管4を流れる空気の流量を計測するエアフロメータ11が設けられ、更に、エアフロメータ11の下流側にスロットルバルブ12が設けられている。また、各シリンダ2には、燃料を噴射する燃料噴射弁13が設けられている。
Note that an
上記の各シリンダ2には、更に、排気マニホールド14が接続されている。排気マニホールド14には、排気管15が接続され、その排気管15にターボチャージャ5のタービン16が配置されている。また、排気に含まれる未燃ガス(一酸化炭素(CO)および炭化水素(HC))や窒素酸化物(NOx)を浄化し、また粒子状物質を捕集するための排気浄化装置17が、排気管15におけるタービン16よりも下流側に設けられている。なお、排気浄化装置17には、酸化触媒(三元触媒)やPMを捕集するためのフィルタが含まれる。
An
上記の排気管15における排気浄化装置17よりも下流側の部分には、EGR管18が接続されている。このEGR管18は、排気の一部を吸気管4に還流させるためのものであり、したがって、EGR管18の一方の端部は、排気管15に接続され、他方の端部は、吸気管4におけるコンプレッサ6の上流側に接続されている。なお、EGR管18には、還流する排気を冷却するためのEGRクーラ19が設けられるとともに、そのEGRクーラ19よりも吸気管4側に、還流する排気の流量を制御するためのEGRバルブ20が設けられている。
An EGR
モータは、従来のハイブリッド車両や電気自動車の駆動力源として設けられたモータと同様に構成することができる。すなわち、図示しないバッテリから電力が供給されることにより動力を出力するモータとしての機能に加えて、駆動輪などの動力が伝達されて連れ回されることにより機械的なエネルギー(動力)を電気的なエネルギー(電力)に変換する発電機として機能することができるように構成されている。具体的には、ロータに永久磁石を組み込んだ永久磁石式の同期モータや、誘導モータなどの交流モータによって構成されている。 The motor can be configured in the same way as a motor provided as a driving force source for a conventional hybrid vehicle or electric vehicle. In other words, in addition to functioning as a motor that outputs power by being supplied with power from a battery (not shown), it also converts mechanical energy (power) into electrical power by transmitting and entraining power from drive wheels, etc. It is configured so that it can function as a generator that converts it into energy (electricity). Specifically, it is composed of a permanent magnet type synchronous motor in which a permanent magnet is incorporated in the rotor, or an AC motor such as an induction motor.
モータとバッテリとの間で授受する電力を制御するためのインバータ21が設けられている。このインバータ21は、従来のインバータと同様に構成することができ、図示しないバッテリから出力される直流電力を所望の三相交流電力に変化してモータに出力するとともに、モータによって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリに出力することができるように構成されている。インバータ21は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やパワーMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタといったスイッチ素子によって構成されたスイッチング回路と、スイッチ素子の動作を制御するスイッチング制御回路などによって構成されている。なお、インバータ21とバッテリとの間に、図示しないDCDCコンバータなどの昇圧回路が設けられていてもよい。
An
上記のエンジン1、モータ、インバータ21、および図示しない変速機などのギヤトレーンなどが一体化された機電一体化構造によって構成されていて、それらがエンジンルーム内に設けられている。すなわち、エンジン1によって生じた熱は、モータや変速機などのeAxle部を介してインバータ21に伝達される。また、インバータ21は、スイッチング動作や電気抵抗などに応じて発熱する。そのため、図1に示すようにインバータ21を冷却するための冷却装置22が設けられている。
The engine 1, the motor, the
冷却装置22は、水冷式の装置であって、インバータ21を冷却するための冷却水が循環する循環路23と、循環路23を流動する冷却水の流量(流速)を制御できるウォータポンプ(P)24とによって構成されている。なお、ウォータポンプ24は、例えば、図示しない直流モータの動力などによって冷却水の流量を制御することができるように構成されている。上記循環路23が、本発明の実施形態における「冷却水循環路」に相当する。
The
循環路23は、インバータ21の周囲を流動するとともに、バイパス管8との間で熱交換するように構成されている。その熱交換する領域を「A」で示してあり、熱交換部Aは、例えば、バイパス管8の外周を囲った熱伝導率の高い材料によって構成された円筒管によって構成することができる。したがって、インバータ21で吸熱して昇温した冷却水が熱交換部Aに流動することにより、冷却水からバイパス管8を流動する吸気に放熱して、冷却水を冷却することができる。なお、インバータ21には、インバータ21の温度を検出するための温度センサ25が設けられている。
The
上記のウォータポンプ24を制御するための電子制御装置(以下、ECUと記す)26が設けられている。このECU26は、本発明の実施形態における「コントローラ」に相当するものであって、従来のECUと同様に、マイクロコンピュータによって構成することができる。すなわち、入力されたデータと、予め記憶されている演算式やマップなどとに基づいて出力信号を定め、その定められた出力信号をウォータポンプ24に出力する要に構成されている。
An electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 26 is provided to control the
ECU26に入力されるデータは、例えば、エンジン1の駆動の有無、スロットルバルブ12やEGRバルブ20の開度、エアフロメータ11によって検出された空気量、温度センサ25によって検出された温度などである。
The data input to the
上述したように構成されたハイブリッド車両は、エンジン1を駆動して走行している場合には、エンジン1で発生した熱がeAxle部を介してインバータ21に伝達される。それとは反対に、エンジン1を停止している場合には、エンジン1からの放熱量が低下するため、エンジン1からインバータ21に伝達される熱量が低下する。したがって、エンジン1の始動と停止とを繰り返した場合などには、インバータ21の温度を所定温度の範囲に制御するために必要な放熱量が急激に変化する。
When the hybrid vehicle configured as described above is running while driving the engine 1, heat generated by the engine 1 is transmitted to the
そのため、本発明の実施形態における制御装置は、エンジン1の駆動の有無に応じてウォータポンプ24による冷却水の流量(流速)を制御するように構成されている。具体的には、エンジン1を駆動している場合には、インバータ21の放熱量を増加させるために、ウォータポンプ24による冷却水の流量(流速)を所定量以上に制御するように構成されている。同様に、エンジン1を停止している場合には、インバータ21の放熱量を減少させるために、ウォータポンプ24による冷却水の流量(流速)を所定量未満に制御するように構成されている。なお、ウォータポンプ24による冷却水の流量(流速)を所定量未満とする制御が、本発明の実施形態における「第1制御」に相当し、ウォータポンプ24による冷却水の流量(流速)を所定量以上とする制御が、本発明の実施形態における「第2制御」に相当する。
Therefore, the control device in the embodiment of the present invention is configured to control the flow rate (flow velocity) of the cooling water by the
図2には、上述したようにエンジン1の駆動の有無に応じて冷却水の流量を制御した場合におけるインバータ21の温度(実線)と、冷却水の流量を一定にした場合におけるインバータ21の温度(破線)とを比較した例を示してある。図2に示す例では、車両に要求される駆動力や車速などに応じてエンジン1の始動および停止が繰り返された場合の例を示してあり、t1時点およびt3時点でエンジン1を停止し、t2時点およびt4時点でエンジン1を始動している。
FIG. 2 shows the temperature of the inverter 21 (solid line) when the flow rate of the cooling water is controlled depending on whether or not the engine 1 is driven as described above, and the temperature of the
図2に示すように冷却水の流量を制御するか否かに拘わらず、エンジン1を駆動している場合、すなわちt1時点以前、t2時点からt3時点、およびt4以降では、インバータ21が昇温し、エンジン1を停止している場合、すなわちt1時点からt2時点、t3時点からt4時点では、インバータ21の温度が低下している。
As shown in FIG. 2, regardless of whether or not the flow rate of cooling water is controlled, when the engine 1 is being driven, that is, before time t1, from time t2 to time t3, and after time t4, the temperature of the
一方、エンジン1の駆動の有無に応じて冷却水の流量を制御した場合、すなわちエンジン1が駆動している場合には冷却水の流量を所定量以上に制御し、エンジン1が停止している場合には冷却水の流量を所定量未満に制御した場合には、エンジン1の温度変化率が小さい。それに対して、エンジン1の駆動の有無に拘わらず冷却水の流量を一定に維持した場合には、エンジン1の温度変化率が大きい。 On the other hand, when the flow rate of the cooling water is controlled depending on whether or not the engine 1 is being driven, that is, when the engine 1 is being driven, the flow rate of the cooling water is controlled to a predetermined amount or more, and the engine 1 is stopped. In this case, when the flow rate of the cooling water is controlled to be less than a predetermined amount, the rate of temperature change of the engine 1 is small. On the other hand, when the flow rate of the cooling water is maintained constant regardless of whether or not the engine 1 is driven, the rate of temperature change of the engine 1 is large.
上述したようにエンジン1の駆動の有無に応じて、インバータ21を冷却する冷却水の流量を制御することにより、インバータ21の温度が急激に変化することを抑制できる。その結果、例えば、モータのみの動力によって走行している場合に、インバータ21の温度が急激に昇温して、冷却水の放熱量を増加させるためにエンジン1が強制始動されることを抑制でき、燃費の悪化を抑制できる。さらに、インバータ21の温度が急激に変化することによるインバータ21の耐久性の低下を抑制できる。
As described above, by controlling the flow rate of the cooling water that cools the
1 エンジン
4 吸気管
7 インタークーラ
8 バイパス管
9 分流比変更弁
21 インバータ
22 冷却装置
23 循環路
24 ウォータポンプ
25 温度センサ
26 電子制御装置(ECU)
A 熱交換部
1
A Heat exchange section
Claims (1)
前記冷却水循環路を流動する前記冷却水の流量を変更可能なウォータポンプと、
前記ウォータポンプを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記エンジンを停止している場合に、前記ウォータポンプによる前記冷却水の流量を、予め定められた所定量未満に制御する第1制御と、前記エンジンを駆動している場合に、前記ウォータポンプによる前記冷却水の流量を、前記所定量以上に制御する第2制御とを切り替え可能に構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 An engine and a motor as a driving power source, an inverter for controlling the output of the motor, and a cooling water circulation path through which cooling water flows to cool the inverter and exchanges heat with an intake pipe of the engine. A control device for a hybrid vehicle, comprising:
a water pump capable of changing the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water circulation path;
and a controller that controls the water pump,
The controller includes:
a first control for controlling the flow rate of the cooling water by the water pump to less than a predetermined amount when the engine is stopped; and a first control for controlling the flow rate of the cooling water by the water pump to be less than a predetermined amount when the engine is being driven. A control device for a hybrid vehicle, characterized in that the control device for a hybrid vehicle is configured to be able to switch between a second control that controls the flow rate of the cooling water to be equal to or more than the predetermined amount.
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