JP3772683B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に係り、特に車両の減速時に燃料カット制御を最大限に実施するとともに、エンジンをアイドル運転に円滑に移行することができるハイブリッド車両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両においては、車両の減速時に、燃料カット実施条件を満足した場合にのみエンジンへの燃料供給を停止する燃料カット制御を行うとともに、エンジン回転数が設定された復帰回転数まで低下した場合には燃料カット制御を解除してエンジンへの燃料供給を復帰させる燃料カット制御手段を設け、これにより、この車両の減速時の未燃ガスの低減を図るとともに、燃料消費量を低減している。
【0003】
また、車両においては、燃料の燃焼によって駆動するエンジンに、電気エネルギで駆動して発電機能を有する発電機である電動発電機(モータ)を連結した、いわゆるハイブリッド車両がある。このハイブリッド車両は、エンジンと、このエンジンの出力軸に直結した電動発電機とを搭載して設け、そして、エンジン及び電動発電機の運転状態を制御する車両の制御装置のエンジン制御手段及びアシスト制御手段であるモータ制御手段を備え、運転時にエンジン及び電動発電機の運転状態を夫々のエンジン制御手段及びモータ制御手段が検出し、エンジン及び電動発電機の運転状態を関連して制御することにより、要求される性能(燃費や排気有害成分値、動力性能等)を高次元で達成している。モータ制御手段には、電動発電機に駆動電力を供給するとともに電動発電機の発電電力により充電される電池を連絡している。
【0004】
このようなハイブリッド車両の制御装置としては、例えば、特開平10−23604号公報に開示されている。この公報に記載のものは、車両の走行時に、エンジン回転数が所定値以下且つ変化量が負の場合に、電動発電機を駆動させてアシスト制御を行って、エンジンストールを未然に防止するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、車両の燃料カット制御において、図7に示す如く、スロットル開度が小さくなり、アイドルスイッチがオンになって車両が減速状態になると(時間X1で示す)、燃料カット制御を開始してエンジンへの燃料供給を停止(カット)し、そして、そのままのエンジンブレーキ発生状態で、エンジン回転数が低下して復帰回転数に到達するまで(時間X2で示す)の所定時間(M1)、燃料カット制御を実施し、エンジン回転数がその復帰回転数に到達したら(時間X2で示す)、燃料カット制御を停止してエンジンへの燃料供給を開始する。この復帰回転数は、通常、1300〜1500rpm程度で設定されている。そして、エンジン回転数が復帰回転数に到達した時(時間X2で示す)から、燃料を消費しながら減速を行い、所定時間(M2)の経過後(時間X3で示す)に、クラッチの解放あるいは変速機がニュートラル等になると、エンジン回転数がアイドル回転数に収束される。
【0006】
一方、図8に示す如く、スロットル開度が小さくなり、アイドルスイッチがオンになって車両が減速状態になると(時間Y1で示す)、燃料カット制御を開始してエンジンへの燃料供給を停止(カット)し、そして、そのままのエンジンブレーキ発生状態で、所定時間(M3)経過した時に、クラッチ解放等によりエンジンがフリー状態になると(時間Y2で示す)、エンジン回転数が復帰回転数未満となり、燃料カット制御を停止して燃料供給を再開し、その後、エンジン回転数が徐々に低下し、所定時間(M4)経過した時には(時間Y3で示す)、エンジン回転数がアイドル回転数に収束される。
【0007】
しかしながら、燃料カット制御を実施した後、早い段階でエンジンへの燃料供給が復帰するように、復帰回転数をある値に設定しておかないと、エンジンへの燃料供給が再開されても、そのままエンジンストールに至る場合があり、このため、多めのマージン(数値)を採った比較的高い復帰回転数に設定せざるを得ず、燃費改善効果が低くなるという不都合があった。
【0008】
また、上述の公報の記載のものにおいては、エンジンが何らかの原因でストールしてしまうのを、エンジンストールの手前でアシストするものであり、車両の減速時に燃料カット制御を最大限に実施することができないという不都合がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、車両にエンジンとこのエンジンの出力軸に直結されて駆動機能及び発電機能を有する電動発電機とを搭載して設け、この電動発電機に接続する電池を設けたハイブリッド車両の制御装置において、前記車両の減速状態を検出する減速検出手段を設け、前記車両の減速時に燃料カット実施条件を満足した場合にのみ前記エンジンへの燃料供給を停止する燃料カット制御を行うとともにエンジン回転数が設定された復帰回転数まで低下した場合には前記燃料カット制御を解除して前記エンジンへの燃料供給を復帰させる燃料カット制御手段を設け、エンジン回転数が前記復帰回転数未満に低下ときには前記電動発電機を駆動してアシスト制御し、エンジン回転数が前記復帰回転数よりも低く且つ前記内燃機関のアイドル運転時のアイドル回転数よりも高い設定回転数よりも高くなったときに、前記電動発電機のアシスト制御を停止するアシスト制御手段を設けたことを特徴とする。
また、車両にエンジンとこのエンジンの出力軸に直結されて駆動機能及び発電機能を有する電動発電機とを搭載して設け、この電動発電機に接続する電池を設けたハイブリッド車両の制御装置において、前記車両の減速状態を検出する減速検出手段を設け、前記車両の減速時に燃料カット実施条件を満足した場合にのみ前記エンジンへの燃料供給を停止する燃料カット制御を行うとともにエンジン回転数が予め設定され且つ前記電池の状態に応じて変更される復帰回転数まで低下した場合には、前記燃料カット制御を解除して前記エンジンへの燃料供給を復帰させる燃料カット制御手段を設け、エンジン回転数が前記復帰回転数未満に低下ときには、前記電動発電機を駆動してアシスト制御をするアシスト制御手段を設けたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
この発明は、車両の減速時の燃料カット制御において、エンジン側では必ずエンジンストールに至るような復帰回転数に設定して復帰回転数をできるだけ低く設定することで、燃料カット制御の時間をできるだけ長く実施させて燃費改善効果を上げ、また、電動発電機側ではエンジンストールが生じないようなエンジン回転数に維持するようにアシスト制御を行ってエンジンを違和感がなく円滑にアイドル回転数に収束させることができ、更に、エンジン回転数が復帰回転数よりも低く且つアイドル回転数よりも高い設定回転数よりも高くなったときに、電動発電機のアシスト制御を停止するので、エンジン回転数がエンジンストールを生じない程度の回転数まで高くなったら、即座にアシスト制御を停止することから、アシスト制御による電池の消耗を最小限に抑えることが可能となり、システムの安定化と商品性を向上することができる。
また、電池の状態に応じて復帰回転数を変更するので、電池の状態が良好でない場合には、燃料カット制御からの復帰回転数の値を高くすることが可能となり、電池を必要以上に消耗させることがなく、システムの安定化と商品性を向上することができる。
【0011】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図1〜6は、この発明の実施例を示すものである。図5において、2はハイブリッド車両(以下「車両」という)、4は燃料の燃焼によって駆動するエンジン、6は変速機、8はエンジン4と変速機6との間に介設されてエンジン4から変速機6側へのエンジン出力を伝達・遮断するクラッチ、10はエンジン2とクラッチ8との間でエンジン2の出力軸(図示せず)に直結されて駆動機能及び発電機能を有する電動発電機(モータ)、12は車両の制御装置である。
【0012】
この車両の制御装置12には、エンジン4に連絡してこのエンジンの運転状態を制御するたエンジン制御手段14と、電動発電機10に連絡してこの電動発電機10を駆動制御するアシスト制御手段であるモータ制御手段16と、車両2の減速時に燃料供給を停止する燃料カット(F/C)制御手段18とが備えられている。
【0013】
また、車両の制御装置12には、車両2の減速状態を検出する減速検出手段としてのアイドルスイッチ20と、エンジン回転数(Ne)を検出するエンジン回転センサ22と、車速(Vs)を検出する車速センサ24と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ26と、変速機6のギヤ位置を検出するギヤポジションスイッチ28とが連絡している。
【0014】
モータ制御手段16には、電池30が連絡している。この電池30は、電動発電機10に駆動電力を供給するとともに、電動発電機10の発電電力によって充電されるものである。
【0015】
燃料カット制御手段18は、車両2の減速時に、所定の燃料カット実施条件を満足した場合のみ、例えば、アイドルスイッチ20がオフからオンになったときにのみ、エンジン4への燃料供給を停止(カット)する燃料カット制御を行うとともに、エンジン回転数(Ne)が設定された復帰回転数(復帰Ne)まで低下した場合には、燃料カット制御を解除してエンジン4への燃料供給を復帰させるものである。
【0016】
前記復帰回転数は、従来では、1300〜1500rpm程度で設定されているが、この実施例においては、図2、3に示す如く、例えば、1000rpm以下で且つ内燃機関2のアイドル運転時のアイドル回転数(例えば900rpm程度)よりも少し高く設定されているとともに、電池30の状態に応じて設定変更されるものである。
【0017】
モータ制御手段16には、図4に示す如く、電動発電機10を駆動制御するように、初期アシスト量と維持時間と減衰速度とがプリセットされている。このモータ制御手段16は、エンジン回転数(図4のエンジンNeで示す)が低下して復帰回転数(図4の復帰Neで示す)(復帰Ne≦#Ne2)とアイドル回転数(図4のアイドルNeで示す)との間の設定回転数(図4の#Ne3で示す)未満になると(時間C1で示す)、電動発電機10を駆動して基本アシスト制御を実施し、エンジン回転数(Ne)をアイドル回転数に収束させる一方、エンジン回転数(Ne)が復帰回転数とアイドル回転数との間から上昇して設定回転数(#Ne3)に到達した場合には(時間C2で示す)、電動発電機10の駆動を停止し、エンジン回転数をアイドル回転数に収束させる。つまり、モータ制御手段16は、エンジン回転数(Ne)が復帰回転数(復帰Ne)未満に低下したときには電動発電機10を駆動してアシスト制御を行い、また、エンジン回転数が復帰回転数(復帰Ne)よりも低く且つアイドル回転数(アイドルNe)よりも高い設定回転数(#Ne3)よりも高くなったときに、電動発電機10のアシスト制御を停止するものである。また、このモータ制御手段16においては、燃料カット制御範囲か否かを判定する判定回転数(図1の#Ne1で示す)と燃料カット制御範囲か否かを判定する判定車速(図1の#Vs1で示す)とが設定されているとともに、#Ne1>#Ne2>#Ne3の関係と、#Ne2≦復帰Neの関係と、#Ne3>アイドルNeの関係とが設定されている。
【0018】
次に、この実施例の作用を図1のフローチャートに基づいて説明する。
【0019】
制御装置12において、プログラムがスタートすると(ステップ102)、先ず、エンジン回転数(Ne)が判定回転数(#Ne1)を越えたか否か、Ne>#Ne1を判断する(ステップ104)。
【0020】
このステップ104がYESで、Ne>#Ne1の場合には、エンジン回転数においては燃料カット制御範囲であり、車速(Vs)が判定車速(#Vs1)を越えたか否か、Vs>#Vs1を判断する(ステップ106)。
【0021】
このステップ104がYESで、Vs>#Vs1の場合には、燃料カット制御範囲であることから、燃料カット復帰時の回転数維持制御のスタンバイ(準備)を行う(ステップ108)。
【0022】
そして、アイドルスイッチ20がオンか否かを判断し(ステップ110)、このステップ110がYESで、アイドルスイッチ20がオンの場合には、車両2の減速状態であり、Ne<#Ne2か否かを判断する(ステップ112)。
【0023】
このステップ112がYESで、Ne<#Ne2の場合には、電動発電機(モータ)10の駆動開始の減衰制御移行を行う(ステップ114)。
【0024】
そして、電動発電機(モータ)10の出力が零か否かを判断する(ステップ116)。このステップ116がNOで、電動発電機(モータ)10の出力が零でない場合には、エンジン回転数(Ne)が設定回転数(#Ne3)を越えたか否か、Ne>#Ne3を判断する(ステップ118)。
【0025】
このステップ118がNOで、Ne<#Ne3の場合には、前記ステップ114に戻す。
【0026】
このステップ118がYESで、Ne>#Ne3の場合には、エンジン回転数(Ne)が設定回転数(#Ne3)に到達したので、電動発電機(モータ)10の駆動を停止し(ステップ120)、プログラムをリターンさせる(ステップ122)。
【0027】
前記ステップ104、106、110、112がNOの場合、及び、前記ステップ116がYESの場合には、プログラムを直ぐにリターンさせる(ステップ122)。
【0028】
次いで、図2、3のタイムチャートに基づいて、電動発電機(モータ)10の駆動制御を説明する。
【0029】
図2に示す如く、スロットル開度が小さくなり、アイドルスイッチ20がオンになって車両2が減速状態になり、燃料カット制御を開始すると(時間A1で示す)、そのままのエンジンブレーキ発生状態で、エンジン回転数が復帰回転数に到達するまで(時間A2で示す)の所定時間T1、燃料カット制御を実施してエンジン4への燃料供給を停止(カット)し、そして、エンジン回転数が復帰回転数に到達したら(時間A2で示す)、燃料カット制御を停止してエンジン4への燃料供給を開始するとともに、電動発電機10の駆動を開始する。この復帰回転数は、従来では、1300〜1500rpm程度で設定されているが、この実施例においては、1000rpm以下に設定されていることで、燃料カット制御の所定時間T1が、従来の所定時間(図7の所定時間M1参照)よりも長くなるものである。そして、エンジン回転数が復帰回転数に到達した時から(時間A2で示す)、燃料を消費しながら減速を行い、所定時間T2経過した時に(時間A3で示す)、クラッチ8の解放等があると、エンジン回転数がアイドル回転数に円滑に収束される。
【0030】
一方、図3に示す如く、スロットル開度が小さくなり、アイドルスイッチ20がオンになって車両2が減速状態になり、燃料カット制御を開始し(時間B1で示す)、そのままのエンジンブレーキ発生状態において、所定時間T3経過し、クラッチ8の解放等があってエンジン4がフリー状態になった時には(時間B2で示す)には、燃料カット制御を停止して燃料供給を復帰するとともに、エンジンストールが生じないように、電動発電機10を所定時間T4だけ駆動してアシスト制御を実施する。その後、エンジン回転数は、アイドル回転数に円滑に収束される。
【0031】
しかし、このアシスト制御を行わなかった場合には、図6に示す如く、クラッチ8の解放等によりエンジン4をフリー状態にした場合(時間B2で示す)には、エンジン4が持ちこたえられず、エンジンストールが発生してしまうものである。
【0032】
この結果、車両2の減速時の燃料カット制御において、エンジン4側では、復帰回転数(復帰Ne)の値を、必ずエンジンストールに至るような復帰回転数(復帰Ne)に設定する。このように、この復帰回転数(復帰Ne)をできるだけ低く設定することで、燃料カット制御の時間をできるだけ長く実施させて燃費改善効果を上げ、また、電動発電機側10ではエンジンストールが生じないようなエンジン回転数(Ne)に維持するようにアシストを行ってエンジン4を違和感がなく円滑にアイドル回転数に収束させることができる。
【0033】
また、モータ制御手段16は、エンジン回転数(Ne)が復帰回転数(復帰Ne)よりも低く且つアイドル回転数よりも高い設定回転数(#Ne3)よりも高くなったときに、電動発電機10のアシスト制御を停止するので、エンジン回転数(Ne)がエンジンストールを生じない程度の回転数まで高くなったら、即座にアシスト制御を停止することから、アシスト制御による電池30の消耗を最小限に抑えることが可能となり、システムの安定化と商品性を向上することができる。
【0034】
燃料カット制御手段18は、電池30の状態に応じて復帰回転数(復帰Ne)を変更するので、電池30の状態が良好でない場合には、燃料カット制御からの復帰回転数(復帰Ne)の値を高くすることが可能となり、電池30を必要以上に消耗させることがなく、システムの安定化と商品性を向上することができる。
【0035】
即ち、この実施例においては、アイドルスイッチ20がオンになって車両2が減速状態になると、燃料カット制御を行い、そして、そのままの状態、つまり、エンジンブレーキ発生状態で、エンジン回転数(Ne)が復帰回転数(復帰Ne)に到達したら、燃料供給を再開始する。このとき、この復帰回転数(復帰Ne)を、従来の1300〜1500rpm程度ではなく、1000rpm以下に設定していることから、燃料カット制御の時間を長くし、燃料の消費量を減少させることができる。
【0036】
また、この車両2の減速中に、クラッチ8を解放あるいは変速機6においてギヤを抜いてニュートラル状態等になったような場合には、1000rpm以下の復帰回転数(復帰Ne)では、エンジン4への燃料供給を再開してもエンジン回転数(Ne)を維持することができず、エンジンストールが発生しようとする。しかし、この実施例においては、電動発電機10を駆動し、従来よりも低く設定した復帰回転数(復帰Ne)から僅かに低い回転数でエンジン回転数を維持するように、電動発電機10のアシスト制御を行うことにより、エンジン4の燃焼状態が安定し、回転数低下速度もゼロとなり、エンジン4は、自力で回転を維持できるようになる。
【0037】
また、エンジン4が安定するために必要な所要時間だけ、所定量のアシスト制御を実施したならば、電動発電機10のトルク(出力)をゼロとする。これにより、電動発電機10の駆動を最小限とし、電池30の消耗を抑制することができる。
【0038】
更に、万一、電池30が消耗して機能を果たさないと判断された場合には、電動発電機10のアシスト制御を禁止し、その以上の消耗を防止するとともに、復帰回転数を従来の通り単独でエンジンストールのおそれのない設定値に変更する。
【0039】
従って、車両2の減速時の燃料カットを、最大限実施するとともに、エンジンストールの発生を防止し、また、電池30が消耗した場合でも、車両2を通常に使用させることができる。
【0040】
なお、この発明においては、ハイブリッド車両のみならず、モータとして、エンジンの始動を行うとともに他に発電を行うスタータ発電機を備えた車両にも、上記実施例の制御を適用させることができる。また、電池において36V(ボルト)化が進めば、簡易的なハイブリッド車両を主流とすることも可能である。
【0041】
また、電動発電機のアシスト制御を車両の減速状態に応じて変更し、例えば、車両の減速が急激な場合には、エンジン回転数が復帰回転数に到達する前で電動発電機を早めに駆動開始して、エンジン回転数が急落してエンジンストールが生ずるのを防止したり、一方、車両の減速が緩やかな場合には、エンジン回転数が復帰回転数になってから電動発電機を遅めに駆動開始して、燃費をさらに改善することができる。
【0042】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、車両の減速状態を検出する減速検出手段を設け、車両の減速時に燃料カット実施条件を満足した場合にのみエンジンへの燃料供給を停止する燃料カット制御を行うとともにエンジン回転数が設定された復帰回転数まで低下した場合には燃料カット制御を解除してエンジンへの燃料供給を復帰させる燃料カット制御手段を設け、エンジン回転数が復帰回転数未満に低下ときには電動発電機を駆動してアシスト制御し、エンジン回転数が復帰回転数よりも低く且つ内燃機関のアイドル運転時のアイドル回転数よりも高い設定回転数よりも高くなったときに、電動発電機のアシスト制御を停止するアシスト制御手段を設けたことにより、車両の減速時の燃料カット制御において、エンジン側では必ずエンジンストールに至るような復帰回転数に設定して復帰回転数をできるだけ低く設定することで、燃料カット制御の時間をできるだけ長く実施させて燃費改善効果を上げ、また、電動発電機側ではエンジンストールが生じないようなエンジン回転数に維持するようにアシスト制御を行ってエンジンを違和感がなく円滑にアイドル回転数に収束させ、更に、エンジン回転数が復帰回転数よりも低く且つアイドル回転数よりも高い設定回転数よりも高くなったときに、電動発電機のアシスト制御を停止するので、エンジン回転数がエンジンストールを生じない程度の回転数まで高くなったら、即座にアシスト制御を停止することから、アシスト制御による電池の消耗を最小限に抑えることが可能となり、システムの安定化と商品性を向上し得る。
また、電池の状態に応じて復帰回転数を変更することにより、電池の状態が良好でない場合には、燃料カット制御からの復帰回転数の値を高くすることが可能となり、電池を必要以上に消耗させることがなく、システムの安定化と商品性を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】電動発電機の制御のフローチャートである。
【図2】電動発電機の制御のタイムチャートである。
【図3】エンジンブレーキ発生状態においてクラッチ解放等を行った場合の電動発電機の制御のタイムチャートである。
【図4】電動発電機の駆動状態を説明するタイムチャートである。
【図5】ハイブリッド車両の構成図である。
【図6】電動発電機でアシスト制御を行わなかった場合のタイムチャートである。
【図7】従来における燃料カット・復帰制御のタイムチャートである。
【図8】従来のエンジンブレーキ発生状態においてクラッチ解放等を行った場合の電動発電機の制御のタイムチャートである。
【符号の説明】
2 車両
4 エンジン
8 クラッチ
10 電動発電機
12 車両の制御装置
14 エンジン制御手段
16 モータ制御手段
18 燃料カットシステム
20 アイドルスイッチ
22 エンジン回転数センサ
30 電池

Claims (2)

  1. 車両にエンジンとこのエンジンの出力軸に直結されて駆動機能及び発電機能を有する電動発電機とを搭載して設け、この電動発電機に接続する電池を設けたハイブリッド車両の制御装置において、前記車両の減速状態を検出する減速検出手段を設け、前記車両の減速時に燃料カット実施条件を満足した場合にのみ前記エンジンへの燃料供給を停止する燃料カット制御を行うとともにエンジン回転数が設定された復帰回転数まで低下した場合には前記燃料カット制御を解除して前記エンジンへの燃料供給を復帰させる燃料カット制御手段を設け、エンジン回転数が前記復帰回転数未満に低下ときには前記電動発電機を駆動してアシスト制御し、エンジン回転数が前記復帰回転数よりも低く且つ前記内燃機関のアイドル運転時のアイドル回転数よりも高い設定回転数よりも高くなったときに、前記電動発電機のアシスト制御を停止するアシスト制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 車両にエンジンとこのエンジンの出力軸に直結されて駆動機能及び発電機能を有する電動発電機とを搭載して設け、この電動発電機に接続する電池を設けたハイブリッド車両の制御装置において、前記車両の減速状態を検出する減速検出手段を設け、前記車両の減速時に燃料カット実施条件を満足した場合にのみ前記エンジンへの燃料供給を停止する燃料カット制御を行うとともにエンジン回転数が予め設定され且つ前記電池の状態に応じて変更される復帰回転数まで低下した場合には、前記燃料カット制御を解除して前記エンジンへの燃料供給を復帰させる燃料カット制御手段を設け、エンジン回転数が前記復帰回転数未満に低下ときには、前記電動発電機を駆動してアシスト制御をするアシスト制御手段を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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