JP3094872B2 - ハイブリッド車用制御装置 - Google Patents
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Description
関(以下ICEと呼ぶ)を共に搭載するハイブリッド車
に関し、特にその制御装置に関する。
等の目的で、ICEの他に電動機を搭載するハイブリッ
ド車が多数開発されている。その中でも特開平6−80
048号公報に記載されているハイブリッド車では、電
動機単独にて車両を走行させる電動機単独モード、IC
E単独にて車両を走行させるICE単独モード、並びに
電動機及びICE双方にて車両を走行させる電動機IC
E併用モードが準備されている。これらのうち電動機単
独モードは車両が低速走行しているときに採用され、I
CE単独モードは車両が高速走行しているときに採用さ
れ、電動機ICE併用モードは車両が低速走行している
ものの急な加速が要求されているとき(アクセル開度が
大きいとき)に採用される。また、これら3種類の走行
モードを相互に切り替えるためのしきい値は、電動機に
駆動電力を供給する車載の電池の充電状態(SOC)、
充電深度(DOD)、電動機の温度等に応じて変更可能
である(当該公報の図3を参照のこと)。
速やアクセル開度等の運転状態を検出しその後に初めて
走行モードを切り替えるのでは、駆動輪への出力トルク
が走行モードの切替に十分追従しないことがある。例え
ばアクセルの踏み込みに応じて電動機単独モードから電
動機ICE併用モードへと切り替える際を考えると、エ
ンジンの出力の立上がりにある程度の時間が必要である
ため、電動機ICE併用モードへの切り替えの後ある程
度の時間が経過した時点にならなければ必要な出力トル
クが得られない。
とを課題としてなされたものであり、車両又は電動機の
負荷の増大を予測することにより、走行モードの切替の
際のICEの追従遅れを低減乃至防止することを目的と
する。
るために、本発明は電動機及びICEを有する車両に搭
載されるハイブリッド車用制御装置において、専ら電動
機のみを駆動する第1モードを車両又は電動機の負荷が
小さいときに、少なくともICEを駆動する第2モード
を車両又は電動機の負荷が大きいときに、それぞれ実行
する実行手段と、車両又は電動機の負荷の増加を予測す
る予測手段と、この予測手段により負荷の増加が予測さ
れ、上記実行手段におけるモードが第1モードから第2
モードへ切り替わることが予測されたときに、その切り
替わりに先立ちICEを待機運転させる待機運転手段
と、を備えることを特徴とする。このように、車両又は
電動機の負荷の増加に先立ちICEが待機運転されるか
ら、第2モードへと移行したときICEから直ちに必要
な出力が得られる。
関し図面に基づき説明する。図1には本発明の一実施形
態に係るハイブリッド車のシステム構成が、図2にはそ
のコントローラ10により所定頻度で繰り返し実行され
るモード制御動作の流れが、それぞれ示されている。図
1中、機械的な結合は太い実線で、電気的な結合は細い
実線で、それぞれ示されている。
ICE12及び電動機14を有している。電動機14は
変速機16及び減速機18を介して駆動輪20に連結さ
れており、ICE12はクラッチ22を介して電動機1
4に、またクラッチ22、変速機16及び減速機18を
介して駆動輪20に、それぞれ連結されている。従っ
て、本実施形態においては、ICE12及び電動機14
をそれぞれ単独で用いて、あるいは併用して、車両を推
進することが可能である。すなわち、本実施形態では、
電動機14単独で車両を走行させる電動機単独モード、
ICE12単独で車両を走行させるICE単独モード、
ICE12及び電動機14双方にて車両を走行させるI
CE電動機併用モードが準備されている。さらに、電動
機14は電動機としてのみならず発電機としても動作さ
せることができるから、ICE電動機併用モードは電動
機14が力行するモードと発電するモードとに細分でき
る。コントローラ10は車両乗員からの要求に応じ又は
駆動輪18側に供給すべき出力に応じいずれかのモード
を選択する。その際、特開平6−80048号公報と同
様の論理(しきい値の変更も含む)を用いてもよい。
を用いて電動機14の出力を制御する。電動機制御装置
24は例えばインバータであり、二次電池、コンデンサ
等の蓄電装置26から電動機14へ電圧・電流を供給す
る際、コントローラ10からの制御信号に応じて電力変
換を実行する。コントローラ10は、アクセルペダルの
踏込量を示すアクセルペダル開度信号、ブレーキペダル
が踏まれたことを示すブレーキ信号、ブレーキペダルに
加わる踏力を示すブレーキ踏力信号、車速/車輪速セン
サ28により検出される車速/車輪速、後述のシフト位
置信号及びエンジンブレーキシフト位置信号に基づき、
制御信号を発生させ、電動機制御装置24に供給する。
コントローラ10は、これにより、電動機14の出力ト
ルクを力行領域から回生領域に亘り制御すると共に、蓄
電装置26のSOCを管理・維持する。
Ne及び触媒床温等を参照しながら、アクチュエータ3
0〜36等を用いてICE12の出力を制御する。アク
チュエータ30はICEにおける燃料噴射量を、32は
スロットル開度を、34は点火時期を、36は吸排気バ
ルブをそれぞれ制御するためのアクチュエータである。
コントローラ10は、アクチュエータ38を用いてクラ
ッチ22を制御する。クラッチ22を開いた状態では電
動機単独モードを実行できる。電動機単独モードでは、
コントローラ10は、ICE12が電動機14の負荷と
なることを、クラッチ22を開くことにより防ぐ。クラ
ッチ22をつないだ状態ではICE単独モード及びIC
E電動機併用モードを実行できる。さらに、ICE12
を始動する際には、コントローラ10は、クラッチ22
をつないだ上で電動機14を駆動する。すなわち、電動
機14はスタータとして利用される。
るシフトレバー40の操作に応じアクチュエータ42に
より切り換る。シフトポジションスイッチ44は、シフ
トレバー40が投入されているレンジを示すシフト位置
信号や、シフトレバー40がエンジンブレーキレンジに
投入されている場合にはエンジンブレーキレンジ内にお
けるシフトレバー40の位置を示すエンジンブレーキシ
フト位置信号を、コントローラ10に供給する。コント
ローラ10は、変速比の切替の際やクラッチ22をつな
ぐ際等には変速機16の入力回転数Ni及び出力回転数
Noを参照する。
る補機と機械的に駆動できる補機とがある。これらのう
ち電気的補機、すなわち蓄電装置26や補機駆動用の蓄
電装置(二次電池、コンデンサ等)46の放電出力によ
り電気的に駆動される補機については図示を省略してい
る。なお、図中の電圧制御変換装置48は例えばチョッ
パ回路であり、コントローラ10の制御の下に蓄電装置
26の放電出力をより低い電圧に変換して蓄電装置46
側に供給する。コントローラ10は、この電圧制御変換
装置48を用い蓄電装置46のSOCを管理・維持す
る。また、機械的補機には、ICE12に連結された補
機50、電動機14に連結された補機52、及び電動機
54に連結された補機56がある。補機50及び52
は、それぞれICE12及び電動機14により駆動でき
る他、クラッチ22をつなげばいずれもICE12・電
動機14双方により駆動できる。電動機54は蓄電装置
46の放電出力により駆動されているから、補機56は
ICE12、電動機14及びクラッチ22の状態如何に
よらず駆動できる。図中、電動機制御装置58はコント
ローラ10の制御の下に電動機54の出力を制御する。
テムを制御するに際して図2に示されるモード制御手順
を実行する。図2においては、コントローラ10はまず
アクセルペダル開度信号、ブレーキ信号、ブレーキ踏力
信号、シフト位置信号、エンジンブレーキシフト位置信
号等の他、発進/パワーモードスイッチ60の状態や、
各種の外部信号を入力する(100)。発進/パワーモ
ードスイッチ60は車両乗員によりオン/オフされるス
イッチである。例えば坂道発進するときや他の車両を牽
引するときや車載重量が重いことが予め判明していると
き等、ICE12を運転したいときに、車両の乗員がこ
のスイッチ60をオンさせる。また、外部信号には、車
載重量信号、路面勾配信号、牽引重量信号、高速道進入
信号、外気温信号、室内温信号等がある。
えば車重センサ62から得られる信号であり、車両、乗
員、荷物等の重量又は合計重量を示している。路面勾配
信号は勾配センサ64やナビゲーションシステム66か
ら得られる信号であり、車両の現在地点又はまもなく通
過するであろう地点の路面勾配を表している。特に、勾
配センサ64を利用した場合には現在地点の路面勾配を
得ることができ、ナビゲーションシステム66を利用し
た場合には現在地点の路面勾配及び/又はまもなく通過
するであろう地点の路面勾配を得ることができる。牽引
重量信号は牽引センサ68により得られ、自車が牽引し
ている他車の重量を表している。当該他車から通信によ
り入力してもよい。高速道進入信号は、ナビゲーション
システム66から得られる信号であり、車両が高速道に
進入したこと、進入しつつあることあるいはまもなく進
入することを表している。外気温信号及び室内温信号は
それぞれ外気温センサ70又は室内温センサ72から得
られる信号であり、車両の外又は中の温度を表してい
る。なお、ナビゲーションシステム66は、路面勾配信
号、高速道進入信号等の外部信号を、内蔵する地図デー
タベース上の地図情報に基づき、あるいは路側・ゲート
のビーコン、VICS等のインフラストラクチャからの
情報に基づき、生成している。
スイッチ60がオフしており(102)、外部信号に基
づき予測した近い将来の車両負荷又は電動機負荷(10
4)が十分小さいときには(106)、アクセル開度や
ブレーキ踏力により与えられる車両乗員からの要求、各
種補機の動作状態、各蓄電装置のSOC等に応じ、車両
の走行モードを決定し(108)、これに応じてICE
12及び電動機14を制御する(110)。例えば、決
定した走行モードが電動機単独モードである場合には電
動機14のみが(112)、ICE単独モードである場
合にはICE12のみが(114)、ICE電動機併用
モードである場合にはICE12及び電動機14双方が
(116,118)、駆動される。特にICE電動機併
用モードである場合には電動機14を力行させるか(1
16)発電させるか(118)によっても駆動状態が分
岐する。ステップ112〜118が実行された後は、原
則として図2の動作は終了する。
スイッチ60がオンしているときには(102)、外部
信号等の如何によらずICE12を始動させアイドル運
転に移行させる(120)。コントローラ10は、ま
た、外部信号に基づき予測した近い将来の車両負荷又は
電動機負荷(104)が大きいときには(106)、I
CE12を運転する必要があると見なし、ICE12を
始動させアイドル運転に移行させる(120)。コント
ローラ10は、さらに、電動機単独モード時においてア
クセル開度変化率が所定値を上回ったときには(12
2)、ICE12を始動させアイドル運転に移行させる
(120)。ICE12をアイドル運転させた後は、コ
ントローラ10はアクセル開度やブレーキ踏力により与
えられる車両乗員からの要求、各種補機の動作状態、各
蓄電装置のSOC等に応じ、車両の走行モードを決定し
(124)、ステップ110以降の動作を実行する。ま
た、電動機単独モードからステップ120に移行した場
合には、ICE12の始動に必要な出力がそれまでの電
動機出力に上乗せされるよう、電動機制御装置24に制
御信号が供給され電動機14が制御される。
ッチ60のオン状態を検出しこれに応じてICE12を
予めアイドル運転(待機運転)させその後にICE12
を用いるモードに移行するようにしているため、ICE
12を使用したいと車両乗員が望んでいるときにこれに
応じることができる。また、本実施形態においては、ア
クセル開度の増加傾向をその変化率から検出し同様のア
イドル運転・モード移行制御を実行しているため、各瞬
間瞬間における車両乗員の急加速意思に応えることがで
きる。さらに、本実施形態においては、ICE12を運
転しない限り駆動輪20に十分な出力を供給できないと
き(外部信号に基づき予測した近い将来の車両負荷が大
きいとき)に、同様のアイドル運転・モード移行制御を
実行しているため、急発進・坂道発進等の際に必要なト
ルクを直ちに発生させることができ、トルク不足が発生
することがない。そして、本実施形態においては、IC
E12を運転しない限り補機52に十分な出力を供給で
きないとき(外部信号に基づき予測した近い将来の電動
機負荷が大きいとき)に、同様のアイドル運転・モード
移行制御を実行しているため、補機52(例えば空調装
置)の出力の不足による車内居住環境の悪化等を防ぐこ
とができる。
成によれば、車両又は電動機の負荷が増加することを予
測し、専ら電動機のみを駆動する第1モードから少なく
ともICEを駆動する第2モードへと移行するのに先立
ちICEを待機運転するようにしたため、第2モードへ
の移行後直ちにICEから必要な出力が得られる。その
結果、発進時、加速時における出力不足を解消できる。
可能である。
ッド車用制御装置は、第1の構成において、車載重量が
増加したとき、路面勾配が増加したとき若しくはこれか
ら増加することを予測したとき、アクセル開度の変化率
が所定値を上回ったとき、他の車両を牽引しているとき
若しくは牽引する旨の予告を受けたとき、又は高速道に
進入したとき若しくは進入することを予測したときに、
車両の負荷が増加する旨予測することを特徴とする。本
構成においては、比較的単純な情報に基づき車両負荷の
増加を予測できるため、第1の構成に係る作用効果を比
較的簡単かつ安価に実現できる。また、上述の各予測基
礎指標のうち車載重量、路面勾配、アクセル開度の変化
率等に関する情報は車載のセンサから得ることができま
た牽引の有無、車載重量等に関する情報は車載のスイッ
チから得ることができるから、これらの指標を用いた予
測は格別の部材の追加なしに又はセンサやスイッチの追
加のみで簡単に実現できる。さらに、ナビゲーションシ
ステムを搭載している車両であれば上述の各予測基礎指
標のうち路面勾配、高速道への進入等に関する情報を車
載の地図データベースから得ることができ、またそのナ
ビゲーションシステムがインフラストラクチャ利用型の
システムである場合には路面勾配、高速道への進入等に
関する情報を車両外部のインフラストラクチャから得る
ことができる。従って、これらの指標を用いた予測は格
別の部材の追加なしにすなわちナビゲーションシステム
で使用する情報の転用により簡単に実現できる。
ッド車用制御装置は、第1又は第2の構成において、電
動機のみでは車載補機を駆動困難乃至不可能なときに、
電動機の負荷が増加する旨予測することを特徴とする。
本構成においては、比較的単純な情報に基づき電動機負
荷の増加を予測できるため、第1の構成に係る作用効果
を比較的簡単かつ安価に実現できる。特に、上述の車載
補機が例えば空調装置である場合には、車内及び車外の
温度を検出・比較することにより電動機負荷の増加を検
出できるため、室内温センサ及び外気温センサを設ける
のみでよい。
ッド車用制御装置は、第1乃至第3の構成において、車
両の乗員により操作されるスイッチと、当該スイッチが
オンしているときに、強制的に第2モードに移行する手
段と、を備えることを特徴とする。本構成によれば、車
両の乗員がICEの駆動を要求している場合にこれに応
じてICEを駆動できる。また、例えば車両発進時には
常にこのスイッチをオンしておくようにすれば、車両発
進時に出力が不足することがなくなる。
ッド車用制御装置は、第1乃至第4の構成において、第
2モードを実行する際、車両の乗員からの指令に応じ又
は車両の乗員から要求されている出力に応じ、ICEを
単独で駆動するか、ICEを駆動し電動機を力行させる
か、又はICEを駆動し電動機を発電動作させるかを決
定する手段を備えることを特徴とする。本構成によれ
ば、より多様な形態で車両を駆動可能になる。
びICEを有する車両に搭載されるハイブリッド車用制
御装置において実行される制御方法は、専ら電動機のみ
を駆動する第1モードを車両又は電動機の負荷が小さい
ときに、少なくともICEを駆動する第2モードを車両
又は電動機の負荷が大きいときに、それぞれ実行するス
テップと、車両又は電動機の負荷の増加を予測するステ
ップと、上記増加が予測された場合にまずICEを待機
運転させた上で第1モードから第2モードへ移行するス
テップと、を有することを特徴とする。本構成に関して
は、第2乃至第5の構成と同様の変形乃至下位概念化が
可能である。また、本発明の第7の構成に係るハイブリ
ッド車は、少なくとも第1モードにて駆動される電動機
と、第2モードにて駆動されるICEと、本発明の第1
乃至第5の構成に係るハイブリッド車用制御装置と、を
備えることを特徴とする。これらの構成によれば、第1
乃至第5の構成と同様の作用効果を得ることができる。
システム構成を示すブロック図である。
特にモード制御動作の流れを示すフローチャートであ
る。
電動機、60 発進/パワーモードスイッチ、62
車重センサ、64 勾配センサ、66 ナビゲーション
システム、68 牽引センサ、70 外気温センサ、7
2 室内温センサ。
Claims (2)
- 【請求項1】 電動機及び内燃機関を有する車両に搭載
されるハイブリッド車用制御装置において、 専ら電動機のみを駆動する第1モードを車両又は電動機
の負荷が小さいときに、少なくとも内燃機関を駆動する
第2モードを車両又は電動機の負荷が大きいときに、そ
れぞれ実行する実行手段と、 車両又は電動機の負荷の増加を予測する予測手段と、この予測手段により負荷の増加が予測され、上記実行手
段におけるモードが第1モードから第2モードへ切り替
わることが予測されたときに、その切り替わりに 先立ち
内燃機関を待機運転させる待機運転手段と、 を備えることを特徴とするハイブリッド車用制御装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のハイブリッド車用制御装
置において、 上記待機運転が内燃機関のアイドル運転であることを特
徴とするハイブリッド車用制御装置。
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