JP3915689B2 - 車両制御装置及びその車両制御装置を備えたハイブリッド車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等のエンジンと他の動力源を備えた車両、及び車両を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の動力源として利用される内燃機関等の熱機関（以下、エンジンと呼ぶ。）の効率を向上させるため、低負荷運転時には冷却水温を高く維持する高水温制御を実行し、高負荷運転時には冷却水温を低く維持する低水温制御をするものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８８１３８号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００１−１４０６７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷却水温は、制御の応答性が悪いので、エンジン負荷が変化する過渡時には冷却水温の応答遅れにより、エンジン効率が最適となる冷却水温で運転ができないことがある。例えば、高負荷運転で低水温制御を実行している状態からエンジンの負荷を急に下げて低負荷運転に移行すると、水温制御の応答遅れにより、低負荷運転で冷却水温が低い状態が一時的に生じる。この運転状態では、フリクションション損失及び冷却損失が大きくなり、エンジンの効率が低下する。
【０００６】
そこで、本発明は、エンジンの負荷が低く且つ冷却水温も低い状態が生じる頻度を減らすことが可能な車両制御装置等を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両制御装置は、燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと他の動力源とを備えたハイブリッド車両に適用され、前記エンジンに対する要求出力が停止閾値を下回った場合に前記エンジンの運転を停止させる処理を実行する停止制御手段と、低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御を実行する水温制御手段と、前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記停止閾値を高く設定する停止閾値制御手段とを備え、前記停止制御手段は、前記エンジンの運転停止時に前記他の動力源から駆動力を取り出して前記車両を走行させる処理を実行し、前記他の動力源は蓄電器から電力の供給を受けて動作するモータであり、前記蓄電器の充電容量が所定容量を下回ると、前記エンジンから取り出した動力を電力に変換して前記蓄電器に蓄電すると共に、前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記所定容量を高く設定する処理を実行する充電容量制御手段を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
低温制御中にエンジンに対する要求出力が低下して低負荷領域に移行すると、高温制御が実行されるが、冷却水の温度制御の応答遅れにより、実際に冷却水の温度が高温域に達するまでにはある程度の時間がかかるので、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温という状態が一時的に生じる。この発明によれば、低温制御中は停止閾値を高温制御中と比較して高く設定するので、低温制御中にエンジンの要求出力が低下したときに、エンジンが停止し易くなる。これにより、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温の状態でエンジンを運転する頻度を低減することが可能となる。
【０００９】
また、この発明によれば、効率の悪い負荷領域でエンジンの運転を停止させても、不足する駆動力を他の動力源によって補うことができるから、適切な出力で車両を走行させることができる。
【００１０】
上述したように低温制御中にエンジンの要求出力が低下するとエンジンが停止する頻度が高くなるが、エンジンが停止している期間は、モータから動力を取り出す必要がある。そして、モータは蓄電器からの電力によって駆動されるから、低温制御中はエンジンの要求出力の低下に備えて、蓄電器に大きな電力を蓄電しておくことが望ましい。この発明によれば、低温制御中は高温制御中と比較して充電実行の条件である所定容量を高く設定するから、エンジンの停止頻度が高くなっても、モータから動力を取り出して車両を走行させることが可能となる。なお、モータには、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電動機のみならず、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と電動機との機能を有するモータジェネレータが含まれる。
【００１１】
本発明に係る他の車両制御装置は、燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと他の動力源とを備えたハイブリッド車両に適用され、低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御とを実行する水温制御手段と、前記低温制御から前記高温制御へと切り替わる場合に、その高温制御への移行に伴って冷却水温が上昇する過渡期間において、前記エンジンを前記高負荷領域で運転できるように前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力が得られるように前記エンジンを運転し、前記冷却水温が所定レベルまで上昇すると、前記要求出力通りの実運転出力が得られるように前記エンジンを運転する処理を実行する運転制御手段とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項２）。
【００１２】
この発明によれば、過渡期間において、要求出力に所定出力を上乗せしてエンジンを運転するから当該期間は高負荷領域の運転が継続する。よって、水温制御の応答遅れにより、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温の状態でエンジンを運転する頻度を低減することが可能となる。そして、冷却水の温度が所定レベルに至った後は、低負荷領域の要求出力に従ってエンジンを運転するから、フリクション損や熱損を低減してエンジン効率を向上させることができる。
【００１３】
なお、前記運転制御手段は、前記エンジンの効率が最大となるように前記所定出力を設定することが好ましい。これにより、エンジン効率をより一層向上させることができる。さらに、前記運転制御手段は、前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力と前記冷却水の温度とを対応付けて記憶する記憶手段を備え、前記過渡期間中は、前記冷却水の温度に基づいて前記記憶手段を参照して得た前記実運転出力となるように前記エンジンを運転する処理を実行することが好ましい。この発明によれば、過渡期間中は、冷却水の温度に応じてエンジンの出力を制御することが可能となる。この場合、連続的にエンジンの出力を制御してもよいし、あるいは、温度範囲を区切って、区切り毎にエンジンの出力を制御してもよい。
【００１４】
また、前記他の動力源は、蓄電器から電力の供給を受けて動作するモータであり、前記過渡期間において、前記エンジンから取り出される前記所定出力を電力に変換して前記蓄電器に蓄電する処理を実行する蓄電制御手段とを備えることが好ましい（請求項３）。この発明によれば、余分なエンジン出力を電力に変換して蓄電できるから、車両全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１５】
さらに、前記蓄電器の充電容量に基づいて充電を許容できるか否かを判定する判定手段を備え、前記蓄電制御手段は、充電を許容できる場合に前記蓄電器に蓄電する処理を実行し、充電を許容できない場合には前記蓄電器に蓄電する処理を中止し、前記運転制御手段は、前記過渡期間において、充電を許容できる場合に前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力が得られるように前記エンジンを運転し、充電を許容できない場合には前記要求出力で前記エンジンを運転する処理を実行することが好ましい（請求項４）。ここで、充電を許容できない場合とは、例えば、蓄電器の充電容量が満充電である場合が含まれる。
【００１６】
次に、本発明に係るハイブリッド車両は、燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと、他の動力源と、前記エンジンを冷却水によって冷却する冷却手段と、前記エンジンに対する要求出力が停止閾値を下回った場合に前記エンジンの運転を停止させる処理を実行する停止制御手段と、低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御とを実行する水温制御手段と、前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記停止閾値を高く設定する停止閾値制御手段とを備え、前記停止制御手段は、前記エンジンの運転停止時に前記他の動力源から駆動力を取り出して車両を走行させる処理を実行し、前記他の動力源は蓄電器から電力の供給を受けて動作するモータであり、前記蓄電器の充電容量が所定容量を下回ると、前記エンジンから取り出した動力を電力に変換して前記蓄電器に蓄電すると共に、前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記所定容量を高く設定する処理を実行する充電容量制御手段を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項５）。このハイブリッド車両によれば、低温制御中は停止閾値を高温制御中と比較して高く設定するので、低温制御中にエンジンの要求出力が低下したときに、エンジンが停止し易くなる。これにより、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温の状態でエンジンを運転する頻度を低減することが可能となる。また、効率の悪い負荷領域でエンジンの運転を停止させても、不足する駆動力を他の動力源によって補うことができるから、適切な出力で車両を走行させることができる。さらに、この発明によれば、低温制御中は高温制御中と比較して充電実行の条件である所定容量を高く設定するから、低温制御中におけるエンジンの要求出力の低下に備えて、蓄電器に大きな電力を蓄電することができる。そのため、低温制御中にエンジンの要求出力が低下してエンジンの停止頻度が高くなっても、モータから動力を取り出して車両を走行させることが可能となる。なお、このハイブリッド車両に設けられるモータにも、電動機及びモータジェネレータのいずれもが含まれる。
【００１７】
また、本発明に係る他のハイブリッド車両は、燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと、他の動力源と、前記エンジンを冷却水によって冷却する冷却手段と、低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御とを実行する水温制御手段と、前記低温制御から前記高温制御へと切り替わる場合に、その高温制御への移行に伴って冷却水温が上昇する過渡期間において、前記エンジンを前記高負荷領域で運転できるように前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力が得られるように前記エンジンを運転し、前記冷却水温が所定レベルまで上昇すると、前記要求出力通りの実運転出力が得られるように前記エンジンを運転する処理を実行する運転制御手段とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項６）。
【００１８】
この発明によれば、過渡期間において、要求出力に所定出力を上乗せしてエンジンを運転するから当該期間は高負荷領域の運転が継続する。よって、水温制御の応答遅れにより、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温の状態でエンジンを運転する頻度を低減することが可能となる。そして、冷却水の温度が所定レベルに至った後は、低負荷領域の要求出力に従ってエンジンを運転するから、フリクション損や熱損を低減してエンジン効率を向上させることができる。
【００１９】
なお、本発明において冷却手段は、例えば、エンジンと熱交換器とを含んだ所定経路内で冷却水を循環させるものであればよい。また、冷却水の用語は広義に解されるべきであり、水そのものに限定されることなく、エンジンから熱を奪って熱交換器にて熱を放出する熱媒体としての機能を奏する各種の流体が冷却水の範囲に含まれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
[第１の実施形態]
図１は、本発明の一実施形態に係る冷却制御装置が組み込まれたハイブリッド車両の要部を示す概略図である。内燃機関であるガソリンエンジン１と、２台のモータジェネレータ（ＭＧ）２、３とは、それぞれの出力軸が駆動制御手段たる動力分割機構４に接続されている。動力分割機構４には遊星歯車機構等を用いることができる。そして、動力分割機構４を制御することにより、エンジン１、ＭＧ２、ＭＧ３のそれぞれの接続状態が切り替えられる。そして、動力分割機構４の出力は伝達機構５を介して駆動輪６に伝えられる。ＭＧ２及びＭＧ３はインバータ７を介してバッテリ８に接続されている。
【００２１】
冷却水循環経路１２には、エンジン１の冷却手段として電動式のウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）１０、熱交換器としてのラジエータ１１、及び電動サーモスタット１３が設けられている。冷却水循環経路１２で冷却水を循環させつつ冷却水がエンジン１から奪った熱をラジエータ１１で放熱することによりエンジン１が冷却される。電動サーモスタット１３は、制御装置１５からの信号に基づいて、制御弁の開度を調整する。なお、ウォーターポンプ１０は冷却水を循環させることができる限り様々な態様で設けられてよい。
【００２２】
ウォーターポンプ１０の動作は駆動回路１４を介して制御装置１５により制御される。制御装置１５はマイクロプロセッサとＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺装置とを組み合わせたコンピュータとして構成され、種々のセンサの出力信号を参照しつつ所定のプログラムに従って駆動系全体の駆動状態やエンジン１の燃料噴射装置（不図示）による燃料噴射の制御等を実行する。制御装置１５が参照するセンサは必要に応じて適宜定めてよいが、本実施形態に関連して参照されるセンサとしては、エンジン１の冷却水の水温（冷却水温）に対応した信号を出力する水温センサ１６と、エンジン１のスロットルバルブの開度に対応した信号を出力するスロットル開度センサ１７と、車速に対応した信号を出力する車速センサ１８と、バッテリ８の充電容量（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣセンサ１９とが挙げられる。これらのセンサ１６〜１９以外にも制御装置１５が種々のセンサ類を参照して各種の制御を実行してよい。
【００２３】
図１のハイブリッド車両では、主として電動機として機能するＭＧ３とエンジン１とのそれぞれの駆動力配分が動力分割機構４により制御されて最適な運転が行われる。例えば、エンジン１の効率が良い高負荷領域では、エンジン１の駆動力を機械的に駆動輪６に伝達する運転モードが用いられる。エンジン１の効率が低下する低負荷領域ではエンジン１を停止してＭＧ３の動力のみを利用する運転モードが用いられる。さらに、エンジン１だけではトルクが不足する場合はＭＧ３によりアシストして駆動輪６を駆動する運転モードが用いられる。また、バッテリ８の蓄電量が不足しているときは、エンジン１でＭＧ２を駆動して発電しつつ、ＭＧ３により駆動輪６を駆動する運転モードが用いることもできる。
【００２４】
エンジン１の始動及びその停止を上記のように切り替えるため、制御装置１５は、エンジン要求出力Ｐｅを繰り返し演算する。そして、制御装置１５は、エンジン要求出力Ｐｅとエンジン停止閾値とを比較して、エンジン要求出力Ｐｅがエンジン停止閾値を下回る場合には、エンジン１の運転を停止してＭＧ３の動力のみで運転を行う。
【００２５】
エンジン要求出力Ｐｅはエンジン１から取り出すことが予定される出力であって、実際にエンジン１から取り出す実運転出力ＰＥとは異なる。図２はその制御装置１５によるエンジン要求出力Ｐｅの演算方法を示している。制御装置１５は、スロットル開度センサ１７及び車速センサ１８の出力信号に基づいてアクセル開度と車速とを取得し、制御装置１５のＲＯＭに記録されたマップを参照してアクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（伝達機構５に出力されるべきトルク）を求める。また、制御装置１５はＳＯＣセンサ１９の出力信号に基づいて要求発電量を求める。そして、要求発電量と各種の補機類（Ａ／Ｃ）の要求とを参照して出力軸トルクを補正することにより、エンジン要求出力Ｐｅを求める。なお、エンジン要求出力Ｐｅの演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更してよい。
【００２６】
また、制御装置１５は、エンジン効率の観点より冷却水温を制御する。具体的には、エンジン１の負荷が低い低負荷領域では冷却水温の目標値を所定の高温域に設定する高水温制御を実行する一方、エンジン１の負荷が高い高負荷領域では冷却水温の目標値を所定の低温域に設定する低水温制御とを実行する。いずれの制御においても冷却水温が目標値に維持されるように、ウォーターポンプ１０の循環流量がフィードバック制御される。
【００２７】
図３にエンジン１の出力特性と水温制御との関係を示す。同図に示すように、エンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの積（エンジン出力）が比較的大きい領域では低水温制御がなされ、エンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの積が比較的小さい領域では高水温制御がなされる。即ち、エンジン１の運転状態に応じて低水温制御と高水温制御とが切り替わる。低水温制御領域と高水温制御領域とは、境界特性Ｑによって区別される。このような水温制御を行うことにより、エンジン負荷が小さいときには、冷却を弱めてエンジン１の熱損失、フリクション損失、及びウォーターポンプ１０の駆動による損失等を低減する一方、エンジン負荷の大きいときには、冷却を促進してノッキングを回避してエンジン１のドライバビリティを高めることができる。
【００２８】
以上のハイブリッド車両において、低水温制御を実行している状態からエンジンの負荷を下げて低負荷運転に移行すると、水温制御の応答遅れにより、低負荷運転で冷却水温が低い状態になる。この運転状態では、フリクションション損失及び熱損失が大きくなり、エンジンの効率が低下する。そこで、本実施形態にあっては、低水温制御中は、エンジン１を停止させる閾値（エンジン停止閾値）を上げて、エンジン１を間欠的に停止し易くする。図４はそのような制御を実現するために制御装置１５が実行するエンジン間欠停止制御ルーチンを示している。このエンジン間欠停止制御ルーチンは車両のイグニッションキーがオンしている場合に所定の周期で繰り返し実行される。
【００２９】
図４のエンジン間欠停止制御ルーチンにおいて、制御装置１５は、冷却水温の目標値に基づいて、現在の制御状態が低水温制御中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００３０】
高水温制御中の制御装置１５は、処理をステップＳ２に進め、エンジン停止閾値を低閾値Ｐ１に設定する。即ち、高水温制御中は、エンジン停止閾値が比較的低くなる。低閾値Ｐ１は、低負荷におけるエンジン１の効率とモータジェネレータ３の効率を比較考慮して、ハイブリッド車両全体のエネルギー効率が高くなるように設定されている。また、制御装置１５は、目標ＳＯＣをＳＯＣ＿ref１に設定する。バッテリ８の充電容量ＳＯＣが目標ＳＯＣを下回ると、制御装置１５は、モータジェネレータ２による発電を行って、バッテリ８に電力を充電する。
【００３１】
一方、ステップＳ１の条件が成立する場合には、制御装置１５は、処理をステップＳ３に進め、エンジン停止閾値を高閾値Ｐ２に設定する。即ち、低水温制御中は、エンジン停止閾値が比較的高くなる。図３に示すようにＰ２＞Ｐ１となる。従って、低水温制御中は、エンジン要求出力Ｐｅが小さくなったときに、エンジン１の運転が停止され駆動力をモータジェネレータ３により補償する機会が多くなる。これにより、エンジン効率が悪い低負荷かつ低水温の状態で、エンジン１が使用される頻度を減らし、車両全体のエネルギー効率を向上させることが可能となる。
【００３２】
ところで、モータジェネレータ３はバッテリ８からの電力によって駆動されるから、バッテリ８の充電容量ＳＯＣが所定値を下回る場合には、モータジェネレータ３から駆動力を取り出すことが困難になる。従って、低水温制御中は、バッテリ８に大きな電力を充電しておくことが好ましい。そこで、制御装置１５は、目標ＳＯＣをＳＯＣ＿ref２に設定する。ここで、ＳＯＣ＿ref１＜ＳＯＣ＿ref２である。つまり、低水温制御中は充電容量ＳＯＣが高温制御中と比較して高くなる。これにより、低温制御中はエンジン要求出力Ｐｅの低下に備えて、バッテリ８に大きな電力を蓄電しておくことできる。この結果、低水温制御中は、モータジェネレータ３から駆動力を取り出してエンジン１を間欠的に停止させ易くできる。
【００３３】
[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態に係る車両は、制御装置１５による車両制御の一部の動作を除いて、図１に示す第１実施形態の車両と同様である。水温制御の応答遅れによるエンジン効率の低下を防止するために、本実施形態においては、エンジン要求出力Ｐｅが低負荷となった場合であっても、一時的にエンジン要求出力Ｐｅよりも高負荷側でエンジン１を運転し、余分なエンジン出力はＭＧ２で発電して電力をバッテリ８に蓄電する。図５はそのような制御を実現するために制御装置１５が水温制御の切替過渡時に実行するエンジン出力決定ルーチンを示している。このエンジン出力決定ルーチンは車両のイグニッションキーがオンしている場合に所定の周期で繰り返し実行される。
【００３４】
まず、制御装置１５は、低水温から高水温への切替え制御中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。切替え制御中とは、水温制御の目標値が低温値から高温値に変更されてから、実際の冷却水温が高温値になるまでの過渡期間をいう。このため、制御装置１５は、目標値と冷却水温とに基づいてステップＳ１１の判定を実行する。例えば、図６に示すように目標値と冷却水温とが変化したとすると、制御装置１５は、時刻ｔ１において目標値が低温値から高温値へ変化したことを検知し、時刻ｔ２において冷却水温が高温値に達したことを検知する。そして、制御装置１５は期間Ｔにおいて切替え制御中であると判定する。
【００３５】
図５に示すステップＳ１１の条件が成立する場合、制御装置１５は処理をステップＳ１２に進め、充電容量ＳＯＣが満充電でないかを判定する。満充電とは、バッテリ８の充電率が略１００％であることをいう。具体的には、制御装置１５はＳＯＣセンサ１９の出力信号に基づいて充電容量ＳＯＣを検知し、これを基準値と比較する。
【００３６】
充電容量ＳＯＣが満充電でない場合、即ち、基準値を下回る場合には、制御装置１５は処理をステップＳ１３に進める。ステップＳ１３では、エンジン出力の上乗せ制御と早期高水温化制御とが実行される。
【００３７】
まず、エンジン出力の上乗せ制御では、エンジン要求出力Ｐｅに上乗せ量αを加算した値をエンジン１の実運転出力ＰＥの目標値とする。ここで上乗せ量αは、効率の悪いエンジンの使用領域を回避できるように定められている。例えば、切替え制御中のエンジン要求出力Ｐｅが図７に示すものである場合には、上乗せ量αを加算することによって、エンジン１から実運転出力ＰＥとしてＰｅ＋αを取り出す。すると、エンジン１の運転状態が高負荷運転領域に移行し、水温制御が低水温制御から高水温制御へと遷移する。そして、高水温制御への移行に伴って冷却水温が上昇する過渡期間において、エンジン効率の悪い低負荷且つ低水温という運転状態を回避することができる。この場合、上乗せ量αは余分なエンジン出力となるが、ハイブリッド車両はこのエンジン出力をＭＧ２で発電して電力をバッテリ８に蓄電する。
【００３８】
エンジン１の運転状態を高水温制御領域から低水温制御領域に移行させることができるのであれば、上乗せ量αはどのように定めてもよい。但し、エンジン効率が最も高くなるように定めることが好ましい。図７に示す最大効率特性曲線Ｋｍａｘは、エンジン効率が最も高くなるトルクＴｅと回転数Ｎｅとの関係を示している。従って、エンジン１の運転状態が最大効率特性曲線Ｋｍａｘ上にくるように上乗せ量αを定めることが好ましい。
【００３９】
実際の制御では、上乗せ量αを決定するというよりは、エンジン１から取り出す実運転出力ＰＥの目標値を定めることが必要となる。このため、制御装置１５は、冷却水温値と実運転出力ＰＥの目標値とを対応付けて記憶する目標値マップＭを備え、切替え制御中（過渡期間中）は、目標値マップＭを参照して、実運転出力の目標値を決定する。
【００４０】
図８に目標値マップＭの記憶内容の一例を示す。この図に示すように冷却水温値が８０度以下であれば、実運転出力ＰＥの目標値はＰｅ１（例えば、１０ｋｗ）となり、冷却水温値が９０度であれば、実運転出力の目標値はＰｅ２（例えば、７ｋｗ）となる。ここで、目標値マップＭを参照して求めた実運転出力の目標値をＰｅ_tempHiとすると、上乗せ量αは、エンジン要求出力Ｐｅを用いて以下の式で与えられる。α＝Ｐｅ_tempHi−Ｐｅ≧０（ｋｗ）
【００４１】
目標値Ｐｅ１は図７に示す最大効率特性曲線Ｋｍａｘ上の点であり、目標値Ｐｅ２は境界特性曲線Ｑ上の点である。また、この例において、８０度は目標低水温値であり、９０度は目標高水温値である。従って、図６に示す期間Ｔでは、エンジンの冷却水温値の変化に応じて実運転出力の目標値が低水温制御領域中で変化することになる。なお、この例では、実運転出力の目標値を直線的に変化させているが、エンジン効率やドライバビリティを考慮してエンジンの冷却水温値と実運転出力の目標値との関係を定めてもよい。また、実運転出力の目標値を連続的に変化させてもよいし、あるいは、温度範囲を区切って、区切り毎に実運転出力の目標値を設定してもよい。
【００４２】
次に、早期高水温化制御では、制御装置１５は、電動ウォーターポンプ１０の駆動を停止すると共に、電動サーモスタット１３を制御して制御弁を閉じる。これにより、冷却水の循環を停止させて短時間で冷却水温を上昇させることができる。なお、早期高水温化制御では、通常時と比較して、循環流量を減少させればよく、必ずしも冷却水の循環を完全に停止させなくてもよい。
【００４３】
次に、図５に示すステップＳ１１の条件が不成立の場合、即ち、切替え制御中でない場合には、制御装置１５は、処理をステップＳ１４に進め、通常の水温制御を実行する。
【００４４】
また、ステップＳ１２の条件が不成立の場合、即ち、充電容量ＳＯＣが満充電である場合には、制御装置１５は、処理をステップＳ１５に進め、早期高水温化制御を実行する。具体的な制御内容は、上述したものと同様である。充電容量ＳＯＣが満充電である場合にエンジン出力の上乗せ制御を実行しなかったのは、バッテリ８に電力を充電することができないので、エンジン１の余分な出力を蓄えることができないからである。
【００４５】
冷却水温の切替過渡時に上述した制御を実行し、冷却水温が上昇して目標高温値に達すると、制御装置１５は、電動ウォーターポンプ１０を作動させて通常の水温制御に移行するとともに、エンジン出力の上乗せ制御を中止する。この状態では、冷却水温が上昇しているので、低負荷であっても高い効率でエンジン１を運転することができる。
【００４６】
以上の実施形態では、図４のエンジン間欠停止制御ルーチンを制御装置１５が実行することにより、制御装置１５が本発明の停止制御手段、停止閾値制御手段、及び充電容量制御手段としてそれぞれ機能する。また、図５のエンジン出力決定ルーチンを制御装置１５が実行することにより、制御装置１５が本発明の運転制御手段、判定手段及び蓄電制御手段として機能する。また、上記の実施形態においては、モータジェネレータ３が他の動力源として設けられているが、他の動力源としてはこれに限らず種々の手段が利用されてよい。
【００４７】
また、冷却水から熱を放出させる処理はウォーターポンプ１０の駆動に限らず、ラジエータ１１の電動ファンの駆動によっても実現できるし、上記のように暖房用のヒータコアを利用して冷却水から熱を放出させてもよい。その他にも、冷却水から熱を放出させてその温度を低下させ得る各種の処理を実行してよい。
【００４８】
本発明において、冷却水温度は水温センサ１６によって直接的に検出する場合に限らず、冷却水温度に関連する各種の物理量のセンサによる測定値又は演算値に基づいて冷却水温度を判別してよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の車両制御装置によれば、低温制御中にエンジンの要求出力が低下した場合に、エンジン効率の悪い低負荷且つ低水温におけるエンジンの運転を回避できるので、エンジン効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両制御装置が組み込まれた車両の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の制御装置１５による車両要求出力の演算方法を示す説明図である。
【図３】エンジン１の出力特性、水温制御、及びエンジン停止閾値の関係を示す説明図である。
【図４】エンジン間欠停止制御ルーチンの処理を示すフローチャートである。
【図５】エンジン出力決定ルーチンの処理を示すフローチャートである。
【図６】目標値と冷却水温との関係を示すタイミングチャートである。
【図７】エンジン１の出力特性、水温制御、及び上乗せ量αの関係を示す説明図である。
【図８】目標値マップＭの記憶内容の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ モータジェネレータ
３ モータジェネレータ（他の動力源）
８ バッテリ（蓄電器）
１０ ウォーターポンプ
１１ ラジエータ（熱交換器）
１２ 冷却水循環経路（所定経路）
１５ 制御装置
１６ 水温センサ
１７ スロットル開度センサ
１８ 車速センサ
１９ ＳＯＣセンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等のエンジンと他の動力源を備えた車両、及び車両を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の動力源として利用される内燃機関等の熱機関（以下、エンジンと呼ぶ。）の効率を向上させるため、低負荷運転時には冷却水温を高く維持する高水温制御を実行し、高負荷運転時には冷却水温を低く維持する低水温制御をするものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２８８１３８号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００１−１４０６７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷却水温は、制御の応答性が悪いので、エンジン負荷が変化する過渡時には冷却水温の応答遅れにより、エンジン効率が最適となる冷却水温で運転ができないことがある。例えば、高負荷運転で低水温制御を実行している状態からエンジンの負荷を急に下げて低負荷運転に移行すると、水温制御の応答遅れにより、低負荷運転で冷却水温が低い状態が一時的に生じる。この運転状態では、フリクションション損失及び冷却損失が大きくなり、エンジンの効率が低下する。
【０００６】
そこで、本発明は、エンジンの負荷が低く且つ冷却水温も低い状態が生じる頻度を減らすことが可能な車両制御装置等を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両制御装置は、燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと他の動力源とを備えたハイブリッド車両に適用され、前記エンジンに対する要求出力が停止閾値を下回った場合に前記エンジンの運転を停止させる処理を実行する停止制御手段と、低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御を実行する水温制御手段と、前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記停止閾値を高く設定する停止閾値制御手段とを備え、前記停止制御手段は、前記エンジンの運転停止時に前記他の動力源から駆動力を取り出して前記車両を走行させる処理を実行し、前記他の動力源は蓄電器から電力の供給を受けて動作するモータであり、前記蓄電器の充電容量が所定容量を下回ると、前記エンジンから取り出した動力を電力に変換して前記蓄電器に蓄電すると共に、前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記所定容量を高く設定する処理を実行する充電容量制御手段を備えたことにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００８】
低温制御中にエンジンに対する要求出力が低下して低負荷領域に移行すると、高温制御が実行されるが、冷却水の温度制御の応答遅れにより、実際に冷却水の温度が高温域に達するまでにはある程度の時間がかかるので、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温という状態が一時的に生じる。この発明によれば、低温制御中は停止閾値を高温制御中と比較して高く設定するので、低温制御中にエンジンの要求出力が低下したときに、エンジンが停止し易くなる。これにより、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温の状態でエンジンを運転する頻度を低減することが可能となる。
【０００９】
また、この発明によれば、効率の悪い負荷領域でエンジンの運転を停止させても、不足する駆動力を他の動力源によって補うことができるから、適切な出力で車両を走行させることができる。
【００１０】
上述したように低温制御中にエンジンの要求出力が低下するとエンジンが停止する頻度が高くなるが、エンジンが停止している期間は、モータから動力を取り出す必要がある。そして、モータは蓄電器からの電力によって駆動されるから、低温制御中はエンジンの要求出力の低下に備えて、蓄電器に大きな電力を蓄電しておくことが望ましい。この発明によれば、低温制御中は高温制御中と比較して充電実行の条件である所定容量を高く設定するから、エンジンの停止頻度が高くなっても、モータから動力を取り出して車両を走行させることが可能となる。なお、モータには、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電動機のみならず、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と電動機との機能を有するモータジェネレータが含まれる。
【００１１】
本発明に係る他の車両制御装置は、燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと他の動力源とを備えたハイブリッド車両に適用され、低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御とを実行する水温制御手段と、前記低温制御から前記高温制御へと切り替わる場合に、その高温制御への移行に伴って冷却水温が上昇する過渡期間において、前記エンジンを前記高負荷領域で運転できるように前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力が得られるように前記エンジンを運転し、前記冷却水温が所定レベルまで上昇すると、前記要求出力通りの実運転出力が得られるように前記エンジンを運転する処理を実行する運転制御手段とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項２）。
【００１２】
この発明によれば、過渡期間において、要求出力に所定出力を上乗せしてエンジンを運転するから当該期間は高負荷領域の運転が継続する。よって、水温制御の応答遅れにより、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温の状態でエンジンを運転する頻度を低減することが可能となる。そして、冷却水の温度が所定レベルに至った後は、低負荷領域の要求出力に従ってエンジンを運転するから、フリクション損や熱損を低減してエンジン効率を向上させることができる。
【００１３】
なお、前記運転制御手段は、前記エンジンの効率が最大となるように前記所定出力を設定することが好ましい。これにより、エンジン効率をより一層向上させることができる。さらに、前記運転制御手段は、前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力と前記冷却水の温度とを対応付けて記憶する記憶手段を備え、前記過渡期間中は、前記冷却水の温度に基づいて前記記憶手段を参照して得た前記実運転出力となるように前記エンジンを運転する処理を実行することが好ましい。この発明によれば、過渡期間中は、冷却水の温度に応じてエンジンの出力を制御することが可能となる。この場合、連続的にエンジンの出力を制御してもよいし、あるいは、温度範囲を区切って、区切り毎にエンジンの出力を制御してもよい。
【００１４】
また、前記他の動力源は、蓄電器から電力の供給を受けて動作するモータであり、前記過渡期間において、前記エンジンから取り出される前記所定出力を電力に変換して前記蓄電器に蓄電する処理を実行する蓄電制御手段とを備えることが好ましい（請求項３）。この発明によれば、余分なエンジン出力を電力に変換して蓄電できるから、車両全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１５】
さらに、前記蓄電器の充電容量に基づいて充電を許容できるか否かを判定する判定手段を備え、前記蓄電制御手段は、充電を許容できる場合に前記蓄電器に蓄電する処理を実行し、充電を許容できない場合には前記蓄電器に蓄電する処理を中止し、前記運転制御手段は、前記過渡期間において、充電を許容できる場合に前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力が得られるように前記エンジンを運転し、充電を許容できない場合には前記要求出力で前記エンジンを運転する処理を実行することが好ましい（請求項４）。ここで、充電を許容できない場合とは、例えば、蓄電器の充電容量が満充電である場合が含まれる。
【００１６】
次に、本発明に係るハイブリッド車両は、燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと、他の動力源と、前記エンジンを冷却水によって冷却する冷却手段と、前記エンジンに対する要求出力が停止閾値を下回った場合に前記エンジンの運転を停止させる処理を実行する停止制御手段と、低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御とを実行する水温制御手段と、前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記停止閾値を高く設定する停止閾値制御手段とを備え、前記停止制御手段は、前記エンジンの運転停止時に前記他の動力源から駆動力を取り出して車両を走行させる処理を実行し、前記他の動力源は蓄電器から電力の供給を受けて動作するモータであり、前記蓄電器の充電容量が所定容量を下回ると、前記エンジンから取り出した動力を電力に変換して前記蓄電器に蓄電すると共に、前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記所定容量を高く設定する処理を実行する充電容量制御手段を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項５）。このハイブリッド車両によれば、低温制御中は停止閾値を高温制御中と比較して高く設定するので、低温制御中にエンジンの要求出力が低下したときに、エンジンが停止し易くなる。これにより、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温の状態でエンジンを運転する頻度を低減することが可能となる。また、効率の悪い負荷領域でエンジンの運転を停止させても、不足する駆動力を他の動力源によって補うことができるから、適切な出力で車両を走行させることができる。さらに、この発明によれば、低温制御中は高温制御中と比較して充電実行の条件である所定容量を高く設定するから、低温制御中におけるエンジンの要求出力の低下に備えて、蓄電器に大きな電力を蓄電することができる。そのため、低温制御中にエンジンの要求出力が低下してエンジンの停止頻度が高くなっても、モータから動力を取り出して車両を走行させることが可能となる。なお、このハイブリッド車両に設けられるモータにも、電動機及びモータジェネレータのいずれもが含まれる。
【００１７】
また、本発明に係る他のハイブリッド車両は、燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと、他の動力源と、前記エンジンを冷却水によって冷却する冷却手段と、低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御とを実行する水温制御手段と、前記低温制御から前記高温制御へと切り替わる場合に、その高温制御への移行に伴って冷却水温が上昇する過渡期間において、前記エンジンを前記高負荷領域で運転できるように前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力が得られるように前記エンジンを運転し、前記冷却水温が所定レベルまで上昇すると、前記要求出力通りの実運転出力が得られるように前記エンジンを運転する処理を実行する運転制御手段とを備えることにより、上述した課題を解決する（請求項６）。
【００１８】
この発明によれば、過渡期間において、要求出力に所定出力を上乗せしてエンジンを運転するから当該期間は高負荷領域の運転が継続する。よって、水温制御の応答遅れにより、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温の状態でエンジンを運転する頻度を低減することが可能となる。そして、冷却水の温度が所定レベルに至った後は、低負荷領域の要求出力に従ってエンジンを運転するから、フリクション損や熱損を低減してエンジン効率を向上させることができる。
【００１９】
なお、本発明において冷却手段は、例えば、エンジンと熱交換器とを含んだ所定経路内で冷却水を循環させるものであればよい。また、冷却水の用語は広義に解されるべきであり、水そのものに限定されることなく、エンジンから熱を奪って熱交換器にて熱を放出する熱媒体としての機能を奏する各種の流体が冷却水の範囲に含まれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
[第１の実施形態]
図１は、本発明の一実施形態に係る冷却制御装置が組み込まれたハイブリッド車両の要部を示す概略図である。内燃機関であるガソリンエンジン１と、２台のモータジェネレータ（ＭＧ）２、３とは、それぞれの出力軸が駆動制御手段たる動力分割機構４に接続されている。動力分割機構４には遊星歯車機構等を用いることができる。そして、動力分割機構４を制御することにより、エンジン１、ＭＧ２、ＭＧ３のそれぞれの接続状態が切り替えられる。そして、動力分割機構４の出力は伝達機構５を介して駆動輪６に伝えられる。ＭＧ２及びＭＧ３はインバータ７を介してバッテリ８に接続されている。
【００２１】
冷却水循環経路１２には、エンジン１の冷却手段として電動式のウォーターポンプ（Ｗ／Ｐ）１０、熱交換器としてのラジエータ１１、及び電動サーモスタット１３が設けられている。冷却水循環経路１２で冷却水を循環させつつ冷却水がエンジン１から奪った熱をラジエータ１１で放熱することによりエンジン１が冷却される。電動サーモスタット１３は、制御装置１５からの信号に基づいて、制御弁の開度を調整する。なお、ウォーターポンプ１０は冷却水を循環させることができる限り様々な態様で設けられてよい。
【００２２】
ウォーターポンプ１０の動作は駆動回路１４を介して制御装置１５により制御される。制御装置１５はマイクロプロセッサとＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺装置とを組み合わせたコンピュータとして構成され、種々のセンサの出力信号を参照しつつ所定のプログラムに従って駆動系全体の駆動状態やエンジン１の燃料噴射装置（不図示）による燃料噴射の制御等を実行する。制御装置１５が参照するセンサは必要に応じて適宜定めてよいが、本実施形態に関連して参照されるセンサとしては、エンジン１の冷却水の水温（冷却水温）に対応した信号を出力する水温センサ１６と、エンジン１のスロットルバルブの開度に対応した信号を出力するスロットル開度センサ１７と、車速に対応した信号を出力する車速センサ１８と、バッテリ８の充電容量（ＳＯＣ）を検出するＳＯＣセンサ１９とが挙げられる。これらのセンサ１６〜１９以外にも制御装置１５が種々のセンサ類を参照して各種の制御を実行してよい。
【００２３】
図１のハイブリッド車両では、主として電動機として機能するＭＧ３とエンジン１とのそれぞれの駆動力配分が動力分割機構４により制御されて最適な運転が行われる。例えば、エンジン１の効率が良い高負荷領域では、エンジン１の駆動力を機械的に駆動輪６に伝達する運転モードが用いられる。エンジン１の効率が低下する低負荷領域ではエンジン１を停止してＭＧ３の動力のみを利用する運転モードが用いられる。さらに、エンジン１だけではトルクが不足する場合はＭＧ３によりアシストして駆動輪６を駆動する運転モードが用いられる。また、バッテリ８の蓄電量が不足しているときは、エンジン１でＭＧ２を駆動して発電しつつ、ＭＧ３により駆動輪６を駆動する運転モードが用いることもできる。
【００２４】
エンジン１の始動及びその停止を上記のように切り替えるため、制御装置１５は、エンジン要求出力Ｐｅを繰り返し演算する。そして、制御装置１５は、エンジン要求出力Ｐｅとエンジン停止閾値とを比較して、エンジン要求出力Ｐｅがエンジン停止閾値を下回る場合には、エンジン１の運転を停止してＭＧ３の動力のみで運転を行う。
【００２５】
エンジン要求出力Ｐｅはエンジン１から取り出すことが予定される出力であって、実際にエンジン１から取り出す実運転出力ＰＥとは異なる。図２はその制御装置１５によるエンジン要求出力Ｐｅの演算方法を示している。制御装置１５は、スロットル開度センサ１７及び車速センサ１８の出力信号に基づいてアクセル開度と車速とを取得し、制御装置１５のＲＯＭに記録されたマップを参照してアクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（伝達機構５に出力されるべきトルク）を求める。また、制御装置１５はＳＯＣセンサ１９の出力信号に基づいて要求発電量を求める。そして、要求発電量と各種の補機類（Ａ／Ｃ）の要求とを参照して出力軸トルクを補正することにより、エンジン要求出力Ｐｅを求める。なお、エンジン要求出力Ｐｅの演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更してよい。
【００２６】
また、制御装置１５は、エンジン効率の観点より冷却水温を制御する。具体的には、エンジン１の負荷が低い低負荷領域では冷却水温の目標値を所定の高温域に設定する高水温制御を実行する一方、エンジン１の負荷が高い高負荷領域では冷却水温の目標値を所定の低温域に設定する低水温制御とを実行する。いずれの制御においても冷却水温が目標値に維持されるように、ウォーターポンプ１０の循環流量がフィードバック制御される。
【００２７】
図３にエンジン１の出力特性と水温制御との関係を示す。同図に示すように、エンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの積（エンジン出力）が比較的大きい領域では低水温制御がなされ、エンジントルクＴｅとエンジン回転数Ｎｅとの積が比較的小さい領域では高水温制御がなされる。即ち、エンジン１の運転状態に応じて低水温制御と高水温制御とが切り替わる。低水温制御領域と高水温制御領域とは、境界特性Ｑによって区別される。このような水温制御を行うことにより、エンジン負荷が小さいときには、冷却を弱めてエンジン１の熱損失、フリクション損失、及びウォーターポンプ１０の駆動による損失等を低減する一方、エンジン負荷の大きいときには、冷却を促進してノッキングを回避してエンジン１のドライバビリティを高めることができる。
【００２８】
以上のハイブリッド車両において、低水温制御を実行している状態からエンジンの負荷を下げて低負荷運転に移行すると、水温制御の応答遅れにより、低負荷運転で冷却水温が低い状態になる。この運転状態では、フリクションション損失及び熱損失が大きくなり、エンジンの効率が低下する。そこで、本実施形態にあっては、低水温制御中は、エンジン１を停止させる閾値（エンジン停止閾値）を上げて、エンジン１を間欠的に停止し易くする。図４はそのような制御を実現するために制御装置１５が実行するエンジン間欠停止制御ルーチンを示している。このエンジン間欠停止制御ルーチンは車両のイグニッションキーがオンしている場合に所定の周期で繰り返し実行される。
【００２９】
図４のエンジン間欠停止制御ルーチンにおいて、制御装置１５は、冷却水温の目標値に基づいて、現在の制御状態が低水温制御中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００３０】
高水温制御中の制御装置１５は、処理をステップＳ２に進め、エンジン停止閾値を低閾値Ｐ１に設定する。即ち、高水温制御中は、エンジン停止閾値が比較的低くなる。低閾値Ｐ１は、低負荷におけるエンジン１の効率とモータジェネレータ３の効率を比較考慮して、ハイブリッド車両全体のエネルギー効率が高くなるように設定されている。また、制御装置１５は、目標ＳＯＣをＳＯＣ＿ref１に設定する。バッテリ８の充電容量ＳＯＣが目標ＳＯＣを下回ると、制御装置１５は、モータジェネレータ２による発電を行って、バッテリ８に電力を充電する。
【００３１】
一方、ステップＳ１の条件が成立する場合には、制御装置１５は、処理をステップＳ３に進め、エンジン停止閾値を高閾値Ｐ２に設定する。即ち、低水温制御中は、エンジン停止閾値が比較的高くなる。図３に示すようにＰ２＞Ｐ１となる。従って、低水温制御中は、エンジン要求出力Ｐｅが小さくなったときに、エンジン１の運転が停止され駆動力をモータジェネレータ３により補償する機会が多くなる。これにより、エンジン効率が悪い低負荷かつ低水温の状態で、エンジン１が使用される頻度を減らし、車両全体のエネルギー効率を向上させることが可能となる。
【００３２】
ところで、モータジェネレータ３はバッテリ８からの電力によって駆動されるから、バッテリ８の充電容量ＳＯＣが所定値を下回る場合には、モータジェネレータ３から駆動力を取り出すことが困難になる。従って、低水温制御中は、バッテリ８に大きな電力を充電しておくことが好ましい。そこで、制御装置１５は、目標ＳＯＣをＳＯＣ＿ref２に設定する。ここで、ＳＯＣ＿ref１＜ＳＯＣ＿ref２である。つまり、低水温制御中は充電容量ＳＯＣが高温制御中と比較して高くなる。これにより、低温制御中はエンジン要求出力Ｐｅの低下に備えて、バッテリ８に大きな電力を蓄電しておくことできる。この結果、低水温制御中は、モータジェネレータ３から駆動力を取り出してエンジン１を間欠的に停止させ易くできる。
【００３３】
[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態に係る車両は、制御装置１５による車両制御の一部の動作を除いて、図１に示す第１実施形態の車両と同様である。水温制御の応答遅れによるエンジン効率の低下を防止するために、本実施形態においては、エンジン要求出力Ｐｅが低負荷となった場合であっても、一時的にエンジン要求出力Ｐｅよりも高負荷側でエンジン１を運転し、余分なエンジン出力はＭＧ２で発電して電力をバッテリ８に蓄電する。図５はそのような制御を実現するために制御装置１５が水温制御の切替過渡時に実行するエンジン出力決定ルーチンを示している。このエンジン出力決定ルーチンは車両のイグニッションキーがオンしている場合に所定の周期で繰り返し実行される。
【００３４】
まず、制御装置１５は、低水温から高水温への切替え制御中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。切替え制御中とは、水温制御の目標値が低温値から高温値に変更されてから、実際の冷却水温が高温値になるまでの過渡期間をいう。このため、制御装置１５は、目標値と冷却水温とに基づいてステップＳ１１の判定を実行する。例えば、図６に示すように目標値と冷却水温とが変化したとすると、制御装置１５は、時刻ｔ１において目標値が低温値から高温値へ変化したことを検知し、時刻ｔ２において冷却水温が高温値に達したことを検知する。そして、制御装置１５は期間Ｔにおいて切替え制御中であると判定する。
【００３５】
図５に示すステップＳ１１の条件が成立する場合、制御装置１５は処理をステップＳ１２に進め、充電容量ＳＯＣが満充電でないかを判定する。満充電とは、バッテリ８の充電率が略１００％であることをいう。具体的には、制御装置１５はＳＯＣセンサ１９の出力信号に基づいて充電容量ＳＯＣを検知し、これを基準値と比較する。
【００３６】
充電容量ＳＯＣが満充電でない場合、即ち、基準値を下回る場合には、制御装置１５は処理をステップＳ１３に進める。ステップＳ１３では、エンジン出力の上乗せ制御と早期高水温化制御とが実行される。
【００３７】
まず、エンジン出力の上乗せ制御では、エンジン要求出力Ｐｅに上乗せ量αを加算した値をエンジン１の実運転出力ＰＥの目標値とする。ここで上乗せ量αは、効率の悪いエンジンの使用領域を回避できるように定められている。例えば、切替え制御中のエンジン要求出力Ｐｅが図７に示すものである場合には、上乗せ量αを加算することによって、エンジン１から実運転出力ＰＥとしてＰｅ＋αを取り出す。すると、エンジン１の運転状態が高負荷運転領域に移行し、水温制御が低水温制御から高水温制御へと遷移する。そして、高水温制御への移行に伴って冷却水温が上昇する過渡期間において、エンジン効率の悪い低負荷且つ低水温という運転状態を回避することができる。この場合、上乗せ量αは余分なエンジン出力となるが、ハイブリッド車両はこのエンジン出力をＭＧ２で発電して電力をバッテリ８に蓄電する。
【００３８】
エンジン１の運転状態を高水温制御領域から低水温制御領域に移行させることができるのであれば、上乗せ量αはどのように定めてもよい。但し、エンジン効率が最も高くなるように定めることが好ましい。図７に示す最大効率特性曲線Ｋｍａｘは、エンジン効率が最も高くなるトルクＴｅと回転数Ｎｅとの関係を示している。従って、エンジン１の運転状態が最大効率特性曲線Ｋｍａｘ上にくるように上乗せ量αを定めることが好ましい。
【００３９】
実際の制御では、上乗せ量αを決定するというよりは、エンジン１から取り出す実運転出力ＰＥの目標値を定めることが必要となる。このため、制御装置１５は、冷却水温値と実運転出力ＰＥの目標値とを対応付けて記憶する目標値マップＭを備え、切替え制御中（過渡期間中）は、目標値マップＭを参照して、実運転出力の目標値を決定する。
【００４０】
図８に目標値マップＭの記憶内容の一例を示す。この図に示すように冷却水温値が８０度以下であれば、実運転出力ＰＥの目標値はＰｅ１（例えば、１０ｋｗ）となり、冷却水温値が９０度であれば、実運転出力の目標値はＰｅ２（例えば、７ｋｗ）となる。ここで、目標値マップＭを参照して求めた実運転出力の目標値をＰｅ_tempHiとすると、上乗せ量αは、エンジン要求出力Ｐｅを用いて以下の式で与えられる。α＝Ｐｅ_tempHi−Ｐｅ≧０（ｋｗ）
【００４１】
目標値Ｐｅ１は図７に示す最大効率特性曲線Ｋｍａｘ上の点であり、目標値Ｐｅ２は境界特性曲線Ｑ上の点である。また、この例において、８０度は目標低水温値であり、９０度は目標高水温値である。従って、図６に示す期間Ｔでは、エンジンの冷却水温値の変化に応じて実運転出力の目標値が低水温制御領域中で変化することになる。なお、この例では、実運転出力の目標値を直線的に変化させているが、エンジン効率やドライバビリティを考慮してエンジンの冷却水温値と実運転出力の目標値との関係を定めてもよい。また、実運転出力の目標値を連続的に変化させてもよいし、あるいは、温度範囲を区切って、区切り毎に実運転出力の目標値を設定してもよい。
【００４２】
次に、早期高水温化制御では、制御装置１５は、電動ウォーターポンプ１０の駆動を停止すると共に、電動サーモスタット１３を制御して制御弁を閉じる。これにより、冷却水の循環を停止させて短時間で冷却水温を上昇させることができる。なお、早期高水温化制御では、通常時と比較して、循環流量を減少させればよく、必ずしも冷却水の循環を完全に停止させなくてもよい。
【００４３】
次に、図５に示すステップＳ１１の条件が不成立の場合、即ち、切替え制御中でない場合には、制御装置１５は、処理をステップＳ１４に進め、通常の水温制御を実行する。
【００４４】
また、ステップＳ１２の条件が不成立の場合、即ち、充電容量ＳＯＣが満充電である場合には、制御装置１５は、処理をステップＳ１５に進め、早期高水温化制御を実行する。具体的な制御内容は、上述したものと同様である。充電容量ＳＯＣが満充電である場合にエンジン出力の上乗せ制御を実行しなかったのは、バッテリ８に電力を充電することができないので、エンジン１の余分な出力を蓄えることができないからである。
【００４５】
冷却水温の切替過渡時に上述した制御を実行し、冷却水温が上昇して目標高温値に達すると、制御装置１５は、電動ウォーターポンプ１０を作動させて通常の水温制御に移行するとともに、エンジン出力の上乗せ制御を中止する。この状態では、冷却水温が上昇しているので、低負荷であっても高い効率でエンジン１を運転することができる。
【００４６】
以上の実施形態では、図４のエンジン間欠停止制御ルーチンを制御装置１５が実行することにより、制御装置１５が本発明の停止制御手段、停止閾値制御手段、及び充電容量制御手段としてそれぞれ機能する。また、図５のエンジン出力決定ルーチンを制御装置１５が実行することにより、制御装置１５が本発明の運転制御手段、判定手段及び蓄電制御手段として機能する。また、上記の実施形態においては、モータジェネレータ３が他の動力源として設けられているが、他の動力源としてはこれに限らず種々の手段が利用されてよい。
【００４７】
また、冷却水から熱を放出させる処理はウォーターポンプ１０の駆動に限らず、ラジエータ１１の電動ファンの駆動によっても実現できるし、上記のように暖房用のヒータコアを利用して冷却水から熱を放出させてもよい。その他にも、冷却水から熱を放出させてその温度を低下させ得る各種の処理を実行してよい。
【００４８】
本発明において、冷却水温度は水温センサ１６によって直接的に検出する場合に限らず、冷却水温度に関連する各種の物理量のセンサによる測定値又は演算値に基づいて冷却水温度を判別してよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の車両制御装置によれば、低温制御中にエンジンの要求出力が低下した場合に、エンジン効率の悪い低負荷且つ低水温におけるエンジンの運転を回避できるので、エンジン効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両制御装置が組み込まれた車両の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の制御装置１５による車両要求出力の演算方法を示す説明図である。
【図３】エンジン１の出力特性、水温制御、及びエンジン停止閾値の関係を示す説明図である。
【図４】エンジン間欠停止制御ルーチンの処理を示すフローチャートである。
【図５】エンジン出力決定ルーチンの処理を示すフローチャートである。
【図６】目標値と冷却水温との関係を示すタイミングチャートである。
【図７】エンジン１の出力特性、水温制御、及び上乗せ量αの関係を示す説明図である。
【図８】目標値マップＭの記憶内容の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１ エンジン
２ モータジェネレータ
３ モータジェネレータ（他の動力源）
８ バッテリ（蓄電器）
１０ ウォーターポンプ
１１ ラジエータ（熱交換器）
１２ 冷却水循環経路（所定経路）
１５ 制御装置
１６ 水温センサ
１７ スロットル開度センサ
１８ 車速センサ
１９ ＳＯＣセンサ
Claims (6)
- 燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと他の動力源とを備えたハイブリッド車両に適用され、
前記エンジンに対する要求出力が停止閾値を下回った場合に前記エンジンの運転を停止させる処理を実行する停止制御手段と、
低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御を実行する水温制御手段と、
前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記停止閾値を高く設定する停止閾値制御手段と、
を備え、
前記停止制御手段は、前記エンジンの運転停止時に前記他の動力源から駆動力を取り出して前記車両を走行させる処理を実行し、
前記他の動力源は蓄電器から電力の供給を受けて動作するモータであり、
前記蓄電器の充電容量が所定容量を下回ると、前記エンジンから取り出した動力を電力に変換して前記蓄電器に蓄電すると共に、前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記所定容量を高く設定する処理を実行する充電容量制御手段を備えたことを特徴とする車両制御装置。 - 燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと他の動力源とを備えたハイブリッド車両に適用され、
低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御とを実行する水温制御手段と、
前記低温制御から前記高温制御へと切り替わる場合に、その高温制御への移行に伴って冷却水温が上昇する過渡期間において、前記エンジンを前記高負荷領域で運転できるように前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力が得られるように前記エンジンを運転し、前記冷却水温が所定レベルまで上昇すると、前記要求出力通りの実運転出力が得られるように前記エンジンを運転する処理を実行する運転制御手段と
を備えたことを特徴とする車両制御装置。 - 前記他の動力源は、蓄電器から電力の供給を受けて動作するモータであり、
前記過渡期間において、前記エンジンから取り出される前記所定出力を電力に変換して前記蓄電器に蓄電する処理を実行する蓄電制御手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。 - 前記蓄電器の充電容量に基づいて充電を許容できるか否かを判定する判定手段を備え、
前記蓄電制御手段は、充電を許容できる場合に前記蓄電器に蓄電する処理を実行し、充電を許容できない場合には前記蓄電器に蓄電する処理を中止し、
前記運転制御手段は、前記過渡期間において、充電を許容できる場合に前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力が得られるように前記エンジンを運転し、充電を許容できない場合には前記要求出力で前記エンジンを運転する処理を実行する
ことを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。 - 燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと、
他の動力源と、
前記エンジンを冷却水によって冷却する冷却手段と、
前記エンジンに対する要求出力が停止閾値を下回った場合に前記エンジンの運転を停止させる処理を実行する停止制御手段と、
低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御とを実行する水温制御手段と、
前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記停止閾値を高く設定する停止閾値制御手段と
を備え、
前記停止制御手段は、前記エンジンの運転停止時に前記他の動力源から駆動力を取り出して車両を走行させる処理を実行し、
前記他の動力源は蓄電器から電力の供給を受けて動作するモータであり、
前記蓄電器の充電容量が所定容量を下回ると、前記エンジンから取り出した動力を電力に変換して前記蓄電器に蓄電すると共に、前記低温制御中は前記高温制御中と比較して前記所定容量を高く設定する処理を実行する充電容量制御手段を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。 - 燃料の燃焼によって作動する一動力源としてのエンジンと、
他の動力源と、
前記エンジンを冷却水によって冷却する冷却手段と、
低負荷領域では前記エンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では前記冷却水の温度を低くする低温制御とを実行する水温制御手段と、
前記低温制御から前記高温制御へと切り替わる場合に、その高温制御への移行に伴って冷却水温が上昇する過渡期間において、前記エンジンを前記高負荷領域で運転できるように前記要求出力に所定出力を上乗せした実運転出力が得られるように前記エンジンを運転し、前記冷却水温が所定レベルまで上昇すると、前記要求出力通りの実運転出力が得られるように前記エンジンを運転する処理を実行する運転制御手段と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。
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