JP4049138B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、電動機で発生した駆動力により走行可能な車両の制御装置に関する。

従来より、エンジンおよびモータの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する、いわゆるハイブリッド車両が知られている。このハイブリッド車両は、エンジンおよびモータのそれぞれの特性を活かすように、車両の走行状態等に応じてエンジンとモータとを使い分けている。このようなハイブリッド車両には、エンジンの停止中にも空調を行ないたいというニーズがある。

特開平９−７６７４０号公報（特許文献１）は、エンジンの停止中に冷房を行なうことができるハイブリッド車両を開示する。特許文献１に記載のハイブリッド車両は、燃料を用いる駆動機関（エンジン）と、走行用のバッテリと、バッテリに充電された電力によってモータを駆動するモータ駆動装置と、走行用のバッテリの電力により駆動される冷房装置とを含む。

この公報に記載のハイブリッド車両によれば、冷房装置が、走行用のバッテリの電力を用いて駆動される。そのため、駆動機関の停止中でも冷房を行なうことができる。
特開平９−７６７４０号公報

ところで、ハイブリッド車両においても、燃料を燃焼してエンジンを駆動させているため、排気ガスを排出することに変わりはなく、この排気ガスを浄化する触媒が必要である。また、この触媒が排気ガスの浄化作用を発揮するには、十分に暖められている必要があり、例えば長時間停止後のエンジン始動時等に、触媒の温度を上昇させるための暖機が必要であることが知られている。触媒暖機中は、暖機中の触媒が浄化可能な範囲内の排気ガスが排出されるように、エンジンが制御される。このとき、エンジンで発生した駆動力は、車両の走行に用いられず、車両は、バッテリから電力が供給されたモータで発生した駆動力により走行する。

しかしながら、特開平９−７６７４０号公報に記載のハイブリッド車両においては、エンジンの停止中に冷房装置を駆動させることにより、バッテリの電力を消費する。そのため、バッテリの残存容量が、モータにより車両を走行させるために必要な残存容量を下回るおそれがある。バッテリの残存容量が、モータにより車両を走行させるために必要な残存容量を下回ると、触媒の暖機中であっても、車両を走行させるために必要な出力でエンジンを駆動させなければならない。したがって、暖機中の触媒の浄化能力を上回る量の排気ガスが排出されてしまうおそれがあるという問題点があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、暖機中の触媒の浄化能力を上回る量のガスが排出されることを防止した車両の制御装置を提供することである。

また、本発明の目的は、乗員が車両の状態を把握することができる車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、駆動力を発生させる電動機と、電動機に電力を供給する蓄電機構と、車両の駆動力生成に伴い排出されるガスを浄化する触媒とが搭載された車両の制御装置である。この制御装置は、触媒の暖機が必要であるか否かを判別するための手段と、触媒の暖機が必要であると判別された場合において、蓄電機構から電力が供給された車両走行時の排気性能を確保可能であるか否かに関する予め定められた条件に基づいて、蓄電機構から供給される電力により作動する補機を制御するための制御手段とを含む。

第１の発明によると、触媒の暖機が必要であると判別された場合において、蓄電機構から電力が供給された車両走行時の排気性能を確保可能であるか否かに関する予め定められた条件に基づいて、蓄電機構から供給される電力により作動する補機が制御される。たとえば、蓄電機構の残存容量が、予め定められた残存容量より大きいという条件が満たされない場合、空調装置の作動が禁止される。これにより、蓄電機構の残存容量が、触媒の暖機中に電動機により車両を走行させるために必要な残存容量より小さくなることを抑制できる。そのため、触媒の暖機中は、電動機で発生した駆動力により車両を走行させることができる。したがって、たとえば、エンジンと、電動機と、蓄電機構とが搭載されたハイブリッド車両であれば、触媒の暖機中は、エンジンの出力を車両の走行のために費やすことを抑制できる。そのため、触媒の暖機中は、エンジンを駆動させることにより発生するガス（排気ガス）の量を抑制することができる。また、燃料電池と、改質器と、改質器により水素を取出す際に発生するガス（特にＣＯ）を浄化する触媒とが搭載された燃料電池車両であれば、触媒の暖機中は燃料電池で発電される電力を車両の走行のために費やすことを抑制できる。そのため、燃料電池の発電量を抑制し、改質器で取出される水素の量を抑制できる。したがって、水素を取出す際に発生するガス（特にＣＯ）の量を抑制することができる。その結果、いずれの場合においても、暖機中の触媒の浄化能力を上回る量のガスが排出されることを防止した車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加え、予め定められた条件は、蓄電機構の残存容量が予め定められた残存容量より大きいという条件である。制御手段は、条件が満たされない場合、補機の作動を禁止するための手段を含む。

第２の発明によると、蓄電機構の残存容量が、予め定められた残存容量より大きいという条件が満たされない場合、空調装置の作動が禁止される。これにより、蓄電機構の残存容量が、触媒の暖機中に、蓄電機構から電力が供給された電動機により車両を走行させるために必要な残存容量より小さくなることを抑制できる。そのため、触媒の暖機中は、電動機で発生した駆動力により車両を走行させることができる。したがって、たとえば、エンジンと、電動機と、蓄電機構とが搭載されたハイブリッド車両であれば、触媒の暖機中は、エンジンの出力を車両の走行のために費やすことを抑制できる。そのため、触媒の暖機中は、エンジンを駆動させることにより発生するガス（排気ガス）の量を抑制することができる。また、燃料電池と、改質器と、改質器により水素を取出す際に発生するガス（特にＣＯ）を浄化する触媒とが搭載された燃料電池車両であれば、触媒の暖機中は燃料電池で発電される電力を車両の走行のために費やすことを抑制できる。そのため、燃料電池の発電量を抑制し、改質器で取出される水素の量を抑制できる。したがって、水素を取出す際に発生するガス（特にＣＯ）の量を抑制することができる。

第３の発明に係る車両の制御装置においては、第２の発明の構成に加え、制御装置は、補機の作動が禁止された場合は、補機の作動が禁止されたことを乗員に報知するための手段をさらに含む。

第３の発明によると、補機の作動が禁止された場合は、乗員にその旨が報知される。これにより、乗員が車両の状態を把握することができる車両の制御装置を提供することができる。

第４の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加え、車両には、駆動力を発生させるエンジンが搭載されている。触媒は、エンジンから排出されるガスを浄化する。

第４の発明によると、エンジンを駆動力源として利用する車両において、暖機中の触媒の浄化能力を上回る量のガスが排出されることを防止することができる。

第５の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加え、補機は、空調装置である。

第５の発明によると、空調装置が設けられた車両において、暖機中の触媒の浄化能力を上回る量のガスが排出されることを防止することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両について説明する。この車両は、エンジン１００と、ＭＧ（Motor Generator）（１）２００と、ＰＣＵ（Power Control Unit）３００と、バッテリ４００、ＭＧ（２）５００と、ハイブリッドＥＣＵ（Electronic Control Unit）６００と、Ａ／Ｃ（Air Conditioner）＿ＥＣＵ７００と、Ａ／Ｃユニット７０２とを含む。本発明の実施の形態に係る制御装置は、たとえばハイブリッドＥＣＵ６００が実行するプログラムにより実現される。

なお、本実施の形態において、車両は、エンジン１００を搭載したハイブリッド車両を用いて説明するが、ハイブリッド車両の代わりに、燃料電池を搭載した燃料電池車や、電気自動車などを用いてもよい。

エンジン１００は、燃料と空気との混合気を燃焼させてクランクシャフト（図示せず）を回転させ、駆動力を発生する。エンジン１００が発生した駆動力は、動力分割機構１０２により、２経路に分割される。一方は減速機１０４を介して車輪１０６を駆動する経路である。もう一方は、ＭＧ（１）２００を駆動させて発電する経路である。

また、エンジン１００には、燃料を燃焼することにより発生する排気ガスを排出する排気管が連結されている。この排気管には、排気ガスを浄化する触媒１０８が設けられている。この触媒１０８は、炭化水素や一酸化炭素を酸化して、二酸化炭素や水分にするとともに、窒素酸化物を還元する、いわゆる三元触媒である。この触媒１０８が浄化作用を発揮するには、十分に暖められている必要があり、長時間停止後等のエンジン１００の始動時には、触媒１０８の温度が低いため、温度を上昇させる暖気が必要である。本実施の形態においては、触媒１０８の暖機が必要であるか否かを、触媒温度ＴＣで判別している。

そのために、触媒温度センサ６０２が、排気管上であって、触媒１０８付近に設けられている。この触媒温度センサ６０２は、ハイブリッドＥＣＵ６００に接続されており、触媒温度ＴＣを表す信号をハイブリッドＥＣＵ６００に送信する。触媒温度ＴＣが予め定められた温度よりも低い場合は、触媒１０８の暖機が必要であると判別される。

なお、触媒１０８の暖機が必要であるか否かは、たとえば、イグニッションスイッチ（図示せず）がスタート操作されてからの経過時間やエンジン水温、または、システムが作動し始めてからの経過時間を計測することで判別してもよい。

また、本実施の形態に係るハイブリッド車両は、エンジン１００および触媒１０８を備えているが、これらの代わりに、たとえば、燃料電池と、改質器と、改質器により水素を取出す際に発生するガス（特にＣＯ）を浄化する触媒とを備えるように構成してもよい。

ＭＧ（１）２００は、動力分割機構１０２により分割されたエンジン１００の動力により駆動させられ、発電する。ＭＧ（１）２００により発電された電力は、車両の運転状態や、バッテリ４００の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時や急加速時では、ＭＧ（１）２００により発電された電力は、ＰＣＵ３００を介してＭＧ（２）５００に供給される。

一方、バッテリ４００のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、ＭＧ（１）２００により発電された電力は、ＰＣＵ３００のインバータ３０２により交流電力から直流電力に変換され、コンバータ３０４により電圧が調整された後、バッテリ４００に蓄えられる。

バッテリ４００は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。なお、バッテリ４００の代わりに、キャパシタ（コンデンサ）を用いてもよい。

ＭＧ（２）５００は、三相交流回転電機である。ＭＧ（２）５００は、バッテリ４００に蓄えられた電力およびＭＧ（１）２００により発電された電力の少なくともいずれか一方の電力により駆動する。ＭＧ（２）５００の駆動力は、減速機１０４を介して車輪１０
６に伝えられる。これにより、ＭＧ（２）５００は、エンジン１００をアシストして車両を走行させたり、ＭＧ（２）５００からの駆動力のみにより車両を走行させたりする。

車両の回生制動時には、減速機１０４を介して車輪１０６によりＭＧ（２）５００が駆動させられ、ＭＧ（２）５００が発電機として作動させられる。これによりＭＧ（２）５００は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。ＭＧ（２）５００により発電された電力は、インバータ３０２およびコンバータ３０４を介してバッテリ４００に蓄えられる。

ハイブリッドＥＣＵ６００は、触媒温度ＴＣ、車両の運転状態、アクセル開度、アクセル開度の変化率、シフトポジション、バッテリ４００のＳＯＣおよび温度、メモリに記憶されたマップおよびプログラムなどに基づいて演算処理を行なう。これにより、ハイブリッドＥＣＵ６００は、車両が所望の運転状態となるように車両に搭載された機器類を制御する。

ハイブリッドＥＣＵ６００は、触媒温度ＴＣが予め定められた温度よりも低く、触媒１０８の暖機が必要であると判別された場合は、エンジン１００を始動し、エンジン１００が排出する排気ガスにより触媒１０８を暖機しつつ、バッテリ４００から電力が供給されたＭＧ（２）５００からの駆動力で車両を走行させる暖機走行を実行する。

ハイブリッド車両の走行中、バッテリ４００のＳＯＣがＸ％（たとえば４０％）まで減少した場合は、バッテリ４００からＭＧ（２）５００に電力が供給できない状態であると判別される。この場合、バッテリ４００からＭＧ（２）５００に電力を供給せずに、エンジン１００の駆動力のみにより、ハイブリッド車両が走行される。このとき、エンジン１００によりＭＧ（１）２００が駆動させられ、ＭＧ（１）２００により発電された電力がバッテリ４００に蓄えられる。

ハイブリッドＥＣＵ６００とＡ／Ｃ＿ＥＣＵ７００とは、相互に信号を送受信可能であるように接続されている。また、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ７００には、Ａ／Ｃユニット７０２が接続されている。Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ７００は、車室内温度センサ７０６により検知された車室内温度および乗員により操作されるスイッチ７０８の操作状態に応じて、Ａ／Ｃユニット７０２を制御する。Ａ／Ｃユニット７０２からは、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ７００により設定された吹出し温度の空気が吹出される。Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ７００は、車室内温度に基づいて、Ａ／Ｃファン７０４を駆動させる電圧を段階的に決定する。

また、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ７００は、Ａ／Ｃユニット７０２が冷房運転を行なう場合に駆動されるコンプレッサ８００の回転数を算出する。なお、コンプレッサ８００の回転数を算出する方法には、公知の技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。

算出されたコンプレッサ８００の回転数は、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ７００からハイブリッドＥＣＵ６００に送信される。ハイブリッドＥＣＵ６００は、コンプレッサ８００の回転数が、算出された回転数となるように、バッテリ４００に接続されたＡ／Ｃインバータ８０２を制御する。コンプレッサ８００は、Ａ／Ｃインバータ８０２を介してバッテリ４００から電力が供給されることにより駆動する。コンプレッサ８００が駆動して、冷媒が圧縮されることにより、Ａ／Ｃユニット７０２は冷房運転を行なう。なお、バッテリ４００から供給される電力を用いて、Ａ／Ｃユニット７０２が暖房運転を行なうように構成してもよい。

Ａ／Ｃユニット７０２は、乗員が車室内からスイッチ７０８を操作した場合の他、車外から送信機９００を操作した場合にも運転可能である。送信機９００から送信された信号を受信するために、受信機９０２がＡ／Ｃ＿ＥＣＵ７００に接続されている。これらの送信機９００および受信機９０２により、乗員が車両に乗り込む前に、冷房運転または暖房運転を行なうプレ空調が行なわれる。

このプレ空調は、予め定められた条件が満たされない場合には禁止される。プレ空調が禁止された場合、コンビネーションメータ（図示せず）内のインジケータランプ１０００を用いて、乗員にプレ空調が禁止されたことが報知される。この場合、乗員は、車両に乗り込んだ際にプレ空調が禁止されたことを把握することができる。

なお、プレ空調が禁止されたことを報知する方法はこれに限られず、その他、ダッシュパネル上のディスプレイや、カーナビゲーションのディスプレイに、プレ空調が禁止されたことを表示するようにしてもよい。また、音により、プレ空調が禁止されたことを報知するようにしてもよい。さらに、Ａ／Ｃユニット７０２や送信機９００のスイッチに設けられたランプを点灯または点滅させてもよい。

図２を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置においてハイブリッドＥＣＵ６００が実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下ステップをＳと略す）１００にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ７００から送信される信号に基づいて、プレ空調の作動要求があるか否かを判別する。プレ空調の作動要求がある場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。そうでない場合（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０２にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ４００のＳＯＣを算出する。ＳＯＣは、バッテリ４００の充放電電流値の積分値に基づいて算出される。なお、ＳＯＣの算出方法については、公知の技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。

Ｓ１０４にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、バッテリ４００のＳＯＣが、Ｙ％（たとえば５０％）よりも大きいか否かを判別する。ここで、Ｙ％は、暖機走行を実施している間にバッテリ４００のＳＯＣが減少しても、暖機が終了する時点で、バッテリ４００のＳＯＣがＸ％を下回らないような値に設定される。具体的には、ハイブリッド車両を、長時間停車、緩加速、急加速などの種々の走行パターンを組合わせて実験することにより、暖機終了までに減少するバッテリ４００のＳＯＣの減少量を求め、その分をバッテリ４００が電力を供給可能な下限値（Ｘ％）に加算した値である。バッテリ４００のＳＯＣが、Ｙ％よりも大きい場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。そうでない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０８に移される。

Ｓ１０６にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、プレ空調を許可する。このとき、ハイブリッドＥＣＵ６００は、プレ空調の許可を表す信号をＡ／Ｃ＿ＥＣＵ７００に送信する。これにより、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ７００は、プレ空調が作動するように、Ａ／Ｃユニット７０２を制御する。

Ｓ１０８にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、プレ空調を禁止する。このとき、ハイブリッドＥＣＵ６００は、プレ空調の禁止を表す信号をＡ／Ｃ＿ＥＣＵ７００に送信する。これにより、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ７００は、プレ空調を行なわない、あるいは停止するように、Ａ／Ｃユニット７０２を制御する。

Ｓ１１０にて、ハイブリッドＥＣＵ６００は、コンビネーションメータ（図示せず）内のインジケータランプ１０００を点灯させ、乗員に対してプレ空調の作動が禁止されたことを報知する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置のハイブリッドＥＣＵ６００の動作について説明する。

車両システムの停止中において、送信機９００が操作され、プレ空調の作動が要求されると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、バッテリ４００のＳＯＣが算出され（Ｓ１０２）、ＳＯＣがＹ％よりも大きいか否かが判別される（Ｓ１０４）。

バッテリ４００のＳＯＣが、Ｙ％よりも大きい場合（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、プレ空調が許可され（Ｓ１０６）、許可を表す信号がＡ／Ｃ＿ＥＣＵ７００に送信される。これにより、Ａ／Ｃユニット７０２がプレ空調を作動するように制御される。

一方、プレ空調の作動が要求された際（Ｓ１００にてＹＥＳ）、すでにＳＯＣがＹ％に満たない場合（Ｓ１０４にてＮＯ）や、プレ空調によりＳＯＣが減少してＹ％に満たなくなった場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、プレ空調が禁止される（Ｓ１０８）。これにより、ＳＯＣの減少が抑制され、暖機走行を行なうために必要な電力を確保することができる。なお、プレ空調を禁止するしきい値であるＳＯＣ（Ｙ％）には、プレ空調を始動する際と作動中のプレ空調を停止させる際との間でヒステリシスがあってもよい。

プレ空調の作動が禁止されると（Ｓ１０８）、インジケータランプ１０００が点灯され、乗員に対してプレ空調の作動が禁止されたことが報知される（Ｓ１１０）。これにより、乗員は、車両に乗り込んだ際に、バッテリ４００の電力が不足しており、プレ空調が禁止されたことを把握することができる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置のハイブリッドＥＣＵは、バッテリのＳＯＣが、暖機走行を行なうために必要なＳＯＣより大きいという条件を満たさない場合、プレ空調の作動を禁止する。これにより、ＳＯＣの減少を抑制し、暖機走行を行なうために必要な電力を確保することができる。そのため、触媒の暖機中は、エンジンで発生した駆動力を走行に費やす必要がなく、エンジンの出力を、触媒を暖機させるために必要な出力に抑制することができる。その結果、触媒の浄化能力を超える量の排気ガスが排出されること抑制することができる。

なお、暖機を要する触媒には、炭化水素系燃料を水素ガスに改質し、エンジンまたは燃料電池に供給するための改質器より排出されるガスを浄化する触媒なども含まれる。

さらに、上述の実施の形態においては、プレ空調の作動可否を、バッテリのＳＯＣに応じて決定したが、プレ空調の他、盗難防止警報装置などの補機類の作動可否を、ＳＯＣに応じて決定するようにしてもよい。

さらに、上述の実施の形態においては、ハイブリッドＥＣＵが、プレ空調の作動可否を決定したが、その他、Ａ／Ｃ＿ＥＣＵがプレ空調の作動可否を決定するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両の構成を示した制御ブロック図である。 本実施の形態に係る制御装置のハイブリッドＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示したフローチャートである。

符号の説明

１００ エンジン、１０２ 動力分割機構、１０４ 減速機、１０６ 車輪、１０８ 触媒、２００ ＭＧ（１）、３００ ＰＣＵ、３０２ インバータ、３０４ コンバータ、４００ バッテリ、５００ ＭＧ（２）、６００ ハイブリッドＥＣＵ、６０２ 触媒温度センサ、７００ Ａ／Ｃ＿ＥＣＵ、７０２ Ａ／Ｃユニット、７０４ Ａ／Ｃファン、７０６ 室内温度センサ、７０８ スイッチ、８００ コンプレッサ、８０２ Ａ／Ｃインバータ、９００ 送信機、９０２ 受信機、１０００ インジケータランプ。

Claims (4)

1. 駆動力を発生させる電動機と、前記電動機に電力を供給する蓄電機構と、車両の駆動力生成に伴い排出されるガスを浄化する触媒と、乗員が車両に乗り込む前に前記蓄電機構から供給される電力により作動する空調装置とが搭載された車両の制御装置であって、
   前記触媒の暖機が必要であるか否かを判別するための手段と、
   前記触媒の暖機が必要であると判別された場合において、前記蓄電機構から電力が供給された車両走行時の排気性能を確保可能であるか否かに関する予め定められた条件に基づいて、乗員が前記車両に乗り込む前に前記蓄電機構から供給される電力による前記空調装置の作動を制御するための制御手段とを含む、車両の制御装置。
2. 前記予め定められた条件は、前記蓄電機構の残存容量が予め定められた残存容量より大きいという条件であり、
   前記制御手段は、前記条件が満たされない場合、乗員が前記車両に乗り込む前に前記蓄電機構から供給される電力による前記空調装置の作動を禁止するための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記制御装置は、乗員が前記車両に乗り込む前に前記蓄電機構から供給される電力による前記空調装置の作動が禁止された場合は、前記空調装置の作動が禁止されたことを運転者に報知するための手段をさらに含む、請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記車両には、駆動力を発生させるエンジンが搭載され、
   前記触媒は、前記エンジンから排出されるガスを浄化する、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。

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