JP4411811B2 - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車の制御装置に関し、特に高圧バッテリと、同高圧バッテリからの電力がコンバータを介して供給される低圧バッテリと、高圧バッテリにて駆動される電動機と、エンジンとを備えたハイブリッド車の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のハイブリッド車では、電動機への電力供給源としての高圧バッテリに加えて、エンジンの制御装置や車両の点灯装置等の補機類を駆動するための電力供給源として低圧バッテリが用いられている。そして、特に電動機や補機類等への電力供給が適切になされるように、これら高圧バッテリや低圧バッテリの電力管理がなされている。
【0003】
こうした電力管理手法の一例として、例えば特開2000−253507号公報に記載のハイブリッド車の制御装置では、高圧バッテリと低圧バッテリとを備え、高圧バッテリからの電力をコンバータを介して低圧バッテリに供給する構成において次のような手法がとられている。すなわち、高圧バッテリの状態に基づいて、高圧バッテリから上記電動機等への電力の分配態様を制御する手法がとられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記態様にて電力分配を行うことで、高圧バッテリの状態に応じた適切な電力の分配供給を行うことはできる。ただし、上記電動機によってエンジンを始動する際には、同電動機の起動態様によってドライバビリティに影響が生じやすいために、こうした電力の分配を通じて必ずしも適切な始動性を確保することができるとは限らなかった。
【0005】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンのより適切な始動性を確保することのできるハイブリッド車の制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1記載の発明は、高圧バッテリと、該高圧バッテリの電力がコンバータを介して供給される低圧バッテリと、前記高圧バッテリにて駆動される電動機と、エンジンと、イグニッションスイッチとを備えるハイブリッド車を制御する装置において、前記ハイブリッド車は、前記イグニッションスイッチがオン状態に操作されることで起動され、前記イグニッションスイッチのオン状態における前記ハイブリッド車の停止状態を検知して前記エンジンの自動停止制御を行い、該自動停止制御後における前記ハイブリッド車の発進を検知して前記エンジンの自動始動制御を行い、前記自動始動制御において前記電動機により前記エンジンを再始動する際、前記コンバータの駆動を停止させることをその要旨とする。
【0007】
上記構成によれば、電動機によりエンジンを始動する際、コンバータの駆動を停止させるために、高圧バッテリからのコンバータを介しての電力の持ち出しを回避することができ、ひいては、エンジンの始動性を向上させることができる。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記低圧バッテリから供給される電力によって前記エンジンを始動させる始動手段を更に備え、前記始動手段は、前記イグニッションスイッチがスタート状態に操作されることで駆動され、前記始動手段により前記エンジンを始動する際、前記コンバータを駆動させて前記高圧バッテリにより前記低圧バッテリによる前記始動手段への給電を補助することをその要旨とする。
【0009】
上記構成では、始動手段によりエンジンを始動する際、コンバータを駆動させて高圧バッテリにより低圧バッテリによる始動手段への給電を補助する。このため、低圧バッテリによって電力を供給される始動手段の起動性を向上させることができ、ひいてはエンジンの始動性を向上させることができる。
【0010】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記電動機は、前記エンジンの稼動時に該エンジンの駆動力を電気的エネルギに変換して前記高圧バッテリに供給する発電機を兼ねることをその要旨とする。
【0011】
上記構成によれば、電動機が、エンジンの稼動時に該エンジンの駆動力を電気的エネルギに変換して高圧バッテリに供給する発電機を兼ねるために、高圧バッテリや低圧バッテリの電力をより適切に確保することができるようになる。
【0012】
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記エンジンによって駆動される補機を備え、前記エンジンの停止時には、前記電動機にて前記補機を駆動することをその要旨とする。
【0013】
上記構成によれば、電動機にて補機を駆動することで、エンジンの停止時であれ、補機を駆動することができるようになる。
請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、前記電動機及び前記補機間を機械的に連結及び非連結とする手段を備え、前記電動機によって前記エンジンを始動する際には、前記電動機及び前記補機間を非連結とすることをその要旨とする。
【0014】
上記構成によれば、電動機によってエンジンを始動する際には、前記電動機及び前記補機間を非連結とするために、電動機による駆動力、換言すれば、高圧バッテリの電力の補機への持ち出しを回避することができ、ひいてはエンジン始動性を向上させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるハイブリッド車の制御装置の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態にかかるハイブリッド車の制御装置の全体構成を示す。
【0016】
同図1に示すように、本実施形態では、車両の駆動源として、エンジン(内燃機関)2とモータジェネレータ4とを備えている。すなわち、エンジン2は、駆動輪へと駆動力を伝達すべく、その出力軸が駆動伝達系(図示略)に連結されており、この駆動伝達系を介して駆動力を車両に付与する。これに対し、モータジェネレータ4は、プーリ10及びベルト12、プーリ14、電磁クラッチ16を介してエンジン2の出力軸に回転力を付与することで、車両に駆動力を付与することができる構成となっている。すなわち、モータジェネレータ4及びプーリ10間が機械的に連結されているとともに、エンジン2及びプーリ14間が電磁クラッチ16の作動によって断続されるようになっている。そして、電磁クラッチ16によってエンジン2及びプーリ14間が連結された状態においては、モータジェネレータ4からエンジン2を介して上記駆動輪に駆動力を付与することが可能となる。
【0017】
これらエンジン2及びモータジェネレータ4は、車両に駆動力を供給するのみならず、車両に搭載された補機としてのエアコン用コンプレッサ20の動力供給源ともなっている。すなわち、エアコン用コンプレッサ20は、プーリ18と機械的に連結されているとともに、このプーリ18と上記ベルト12とが機械的に連結される構成を有し、これにより、エンジン2及びモータジェネレータ4のいずれかによってエアコン用コンプレッサ20が駆動される。
【0018】
上記モータジェネレータ4は、インバータ30を介して高圧バッテリ32と接続されており、同高圧バッテリ32から供給される電力によって、駆動力を発生する。更に、このモータジェネレータ4は、プーリ10へと回転力を供給する電動機(モータ)としての機能に加えて、プーリ10からの回転力の供給によって発電を行う発電機としての機能を併せ持っている。
【0019】
すなわち、モータジェネレータ4が電動機として機能する場合、高圧バッテリ32に蓄電された電力がインバータ30を介してモータジェネレータ4に供給される。このときのモータジェネレータ4の駆動制御は、インバータ30の位相制御によって行われている。
【0020】
一方、モータジェネレータ4が発電機として機能する場合、発電した電力はインバータ30を介して高圧バッテリ32へと送られる。このとき、インバータ30の位相制御を通じて高圧バッテリ32へと送られる電力量を調整することで、モータジェネレータ4の発電量が調整されている。
【0021】
上記エンジン2や電磁クラッチ16、インバータ30は、電子制御装置40によって制御される。例えば発電時には、高圧バッテリ32のバッテリ容量をモニタしつつ、上記インバータ30の位相制御を行う。また、この電子制御装置40及び図示しない点火プラグ等のエンジン2の制御装置や、車両の点灯装置等の各種補機などへの電力供給源として、本実施形態では、低圧バッテリ34を備えている。
【0022】
この低圧バッテリ34は、上記高圧バッテリ32の出力電圧よりその出力電圧が低電圧に設定されている。そして、同低圧バッテリ34は、高圧バッテリ32の電力が供給されることで、充電される。詳しくは、本実施形態では、高圧バッテリ32の出力電圧を降圧させるDC/DCコンバータ36を備え、同DC/DCコンバータ36を介して、高圧バッテリ32から低圧バッテリへ電力が供給されるようになっている。
【0023】
このDC/DCコンバータ36は、電子制御装置40によって制御される。詳しくは、例えば運転席近傍に設けられるなどしたイグニッションスイッチ50がオン状態とされてから所定時間後に作動制御されている。そして、作動時においては、低圧バッテリ34から上記各補機等への電力の持ち出し態様に応じて、高圧バッテリ32から低圧バッテリ34へ供給される電力量が調整される。
【0024】
上記電子制御装置40では、燃費の向上を図るべく、エンジン2の搭載される車両の停止状態を検知してエンジン2の自動停止制御を行い、且つ運転者の発進の意志に基づいてエンジン2の自動始動制御を行うようにしている。以下、これについて説明する。
【0025】
本実施形態のおいては、下記の条件、すなわち、
(イ)イグニッションスイッチがオンされている。
(ロ)車速が「0」であることが検出されている。
(ハ)アクセルペダルが踏み込まれていないことが検出されている。
(ニ)ブレーキが所定以上踏み込まれていることが検出されている。
などの条件がすべて所定時間以上満たされたときにエンジンの自動停止制御がなされる。
【0026】
すなわち、インジェクタ(図示略)からの燃料噴射と点火プラグ(図示略)の火花放電とが停止されるとともに、電磁クラッチ16をつないで上記モータジェネレータ4によってエンジン2へ回転力を付与する。これにより、エンジン2の回転速度を一旦アイドル時の回転速度に維持する。そして、モータジェネレータ4によるエンジン2の回転速度を徐々に「0」へと近づけエンジン2を停止させる。これにより、エンジン2の停止制御に際し生じる振動を低減することができる。
【0027】
なお、エンジン2が停止されると、電磁クラッチ16を切り離すことで、エンジン2の出力軸とプーリ14とが非連結とされる。そして、このエンジン2の自動停止中、エアコン用コンプレッサ20の駆動要求が生じたときには、モータジェネレータ4を駆動することで、エアコン用コンプレッサ20を駆動させる。
【0028】
一方、本実施形態においては、上記(ロ)〜(ニ)の条件のいずれか一つでも満たされなくなることを条件に、エンジン2の自動始動制御がなされる。
この自動始動制御に際しては、電磁クラッチ16によってエンジン2の出力軸とプーリ14とが連結されることで、上記モータジェネレータ4によってエンジン2の出力軸に駆動力が付与される。そして、エンジン2の回転速度がアイドリング時の回転速度で安定したときに、エンジン2のファイアリングが開始される。すなわち、上記インジェクタからの燃料噴射と上記点火プラグの火花放電とが開始される。
【0029】
なお、本実施形態では、モータジェネレータ4に加えてスタータ6を備え、上記イグニッションスイッチ50の操作によるエンジン2の始動時には、スタータ6によってエンジン2を始動させる。すなわち、イグニッションスイッチ50は、電子制御装置40等を起動させる上記オン状態への操作に加えて、スタート状態に操作することができる構成となっている。そして、イグニッションスイッチ50がスタート状態に操作されると、スタータ6によりエンジン2が始動される。
【0030】
上記エンジンの自動停止制御や自動始動制御を行うべく、本実施形態では、上記イグニッションスイッチ50に加えて、次のものを備えている。すなわち、車速を検出する車速センサ51や、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ52、ブレーキの踏み込みの量を検出するブレーキセンサ53、エンジン2の出力軸の回転速度を検出するクランク角センサ54を備えている。そして、こうした各種センサの検出結果に基づいて、上記電子制御装置40では、上記エンジン自動停止制御や自動始動制御を行う。
【0031】
ところで、上記のようにモータジェネレータ4によってエンジン2に駆動力を付与することでエンジン2の自動始動制御を行うと、エンジン2の始動性が悪化することがある。すなわち、高圧バッテリ32のバッテリ容量の低下時等において、同高圧バッテリ32から供給される電力にてモータジェネレータ4を駆動することでエンジン2を始動する場合、その始動性が悪化することがある。
【0032】
そこで、本実施形態では、モータジェネレータ4によるエンジン2を始動する際、上記DC/DCコンバータ36の駆動を停止させるようにする。これにより、モータジェネレータ4によるエンジン2の始動時、DC/DCコンバータ36により高圧バッテリ32の電力が低圧バッテリ34側へ持ち出されることを回避することができ、ひいては、エンジン2の始動性を向上させることができる。
【0033】
更に、本実施形態では、上記スタータ6によるエンジン2の始動時には、DC/DCコンバータ36を駆動させて高圧バッテリ32により低圧バッテリ34によるスタータ6への給電を補助する。すなわち、上述したようにDC/DCコンバータ36はイグニッションスイッチ50がオン状態に操作された後、所定時間後に駆動される構成となっている。このため、イグニッションスイッチ50がオン状態からスタート状態へと直ちに操作された場合、スタータ6の起動時にはDC/DCコンバータ36が停止していることがある。そして、この際、低圧バッテリ34のバッテリ容量の低下時等においては、スタータ6によるエンジン2の始動性が悪化することがある。この点、上記のように、スタータ6によるエンジン2の始動時に、DC/DCコンバータ36を駆動することで、スタータ6を的確に駆動することができ、ひいては始動性を向上させることができる。
【0034】
以下、本実施形態における上記エンジン2の始動制御について、図2に基づき説明する。図2は、本実施形態にかかるエンジン始動制御にかかる処理手順を示すフローチャートである。この処理は、所定の周期で繰り返し実行される。
【0035】
この一連の処理においては、まずステップ100において、上記(イ)〜(ニ)の条件に基づくエンジン2の自動停止中であるか否かを判断する。そして、エンジンの自動停止中であるときには、上記自動始動条件が満たされるまで待機する(ステップ110)。そして、上記自動始動条件が満たされることで、エンジン2が自動始動されるときには、上記DC/DCコンバータ36の駆動を停止する(ステップ120)。
【0036】
このDC/DCコンバータ36の停止制御は、エンジン2の始動が完了するまで行われる(ステップ130)。このエンジン2の始動完了は、例えば上述したエンジン2のファイアリング開始後、所定時間経過後とするなどすればよい。こうしてエンジン2の始動が完了したと判断されると、ステップ140において、DC/DCコンバータ36を起動する。
【0037】
一方、ステップ100において、エンジン2の自動停止中でないと判断されると、ステップ150において、エンジン2の停止中であるか否かが判断される。この判断は、スタータ6による起動が行われる直前と想定される時期を判断するものである。この時期とは、例えばイグニッションスイッチ50がオン状態に操作されているものの、未だスタート状態に操作されていない時期や、エンストのためイグニッションスイッチ50をスタート状態に操作する必要がある時期などが考えられる。
【0038】
そして、エンジン2の停止中であると判断されると、イグニッションスイッチ50がスタート状態に操作されるまで、換言すればスタータ6の起動時まで待機する(ステップ160)。そして、スタータ6が起動されると判断されると、DC/DCコンバータ36を駆動し、高圧バッテリ32から低圧バッテリ34へ電力を供給することでスタータ6によるエンジン2の始動をアシストする(ステップ170)。ここでは、高圧バッテリ32から低圧バッテリ34への電力供給量が最大となるようDC/DCコンバータ36を駆動制御することが望ましい。この際、スタータ6によるエンジン2の始動が完了したときには(ステップ180)、DC/DCコンバータ36の制御を、上述したように低圧バッテリ34から上記補機等に持ち出される電力量によって可変制御する。
【0039】
なお、上記ステップ140にてDC/DCコンバータ36の起動制御がなされた後や、ステップ150にてエンジン停止中でないと判断されたとき、ステップ180にてエンジン2の始動が完了したと判断されたときには、この処理を一旦終了する。
【0040】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)モータジェネレータ4によりエンジン2を始動する際、DC/DCコンバータ36の駆動を停止させることで、高圧バッテリ32からモータジェネレータ4以外への電力の持ち出しを回避することができ、ひいてはエンジン2の始動性を向上させることができる。
【0041】
(2)スタータ6によりエンジン2を始動する際、DC/DCコンバータ36を駆動させて高圧バッテリ32により低圧バッテリ34によるスタータ6への給電を補助した。これにより、低圧バッテリ34からの給電によるスタータ6の起動性を向上させることができ、ひいては、エンジン2の始動性を向上させることができる。
【0042】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・エンジン2の始動時以外のDC/DCコンバータ36の駆動制御については、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、電子制御装置40によって低圧バッテリ34のバッテリ容量をモニタし、同容量が不足したときに駆動するようにしてもよい。なお、この際、先の図2のステップ140の処理は、DC/DCコンバータ36起動に代えて、DC/DCコンバータ36起動許可とすればよい。
【0043】
・DC/DCコンバータは、高圧バッテリの電圧を降圧して低圧バッテリに供給する機能に加えて、低圧バッテリの電圧を昇圧して高圧バッテリに供給する機能を兼ね備えていてもよい。
【0044】
・上記実施形態では、エアコン用コンプレッサ20及びプーリ18間を機械的に常時連結状態としたが、エンジン2及びプーリ14間同様、エアコン用コンプレッサ20及びプーリ18間に電磁クラッチ16を設けてもよい。このように、エアコン用コンプレッサ20等の補機及びモータジェネレータ4間を断続制御可能とすることで、モータジェネレータ4によるエンジン2の始動時には補機及びモータジェネレータ4間を非連結とすることができる。そして、この始動時の非連結制御によれば、始動性をいっそう向上させることができる。
【0045】
・エンジン2の自動始動時に用いる手段としては、モータジェネレータ4に限らず、モータ電動機(モータ)の機能のみを有するものでもよい。
・エンジンの自動停止始動制御条件は、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、シフト操作をこの条件に加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるハイブリッド車の制御装置の一実施形態の全体構成を示す図。
【図2】同実施形態のエンジン始動制御処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
2…エンジン、4…モータジェネレータ、6…スタータ、10、14、18…プーリ、12…ベルト、16…電磁クラッチ、20…エアコン用コンプレッサ、30…インバータ、32…高圧バッテリ、34…低圧バッテリ、36…DC/DCコンバータ、40…電子制御装置、50…イグニッションスイッチ。51…車速センサ、52…アクセルセンサ、53…ブレーキセンサ、54…クランク角センサ。

Claims (5)

  1. 高圧バッテリと、該高圧バッテリの電力がコンバータを介して供給される低圧バッテリと、前記高圧バッテリにて駆動される電動機と、エンジンと、イグニッションスイッチとを備えるハイブリッド車を制御する装置において、
    前記ハイブリッド車は、前記イグニッションスイッチがオン状態に操作されることで起動され、
    前記イグニッションスイッチのオン状態における前記ハイブリッド車の停止状態を検知して前記エンジンの自動停止制御を行い、該自動停止制御後における前記ハイブリッド車の発進を検知して前記エンジンの自動始動制御を行い、
    前記自動始動制御において前記電動機により前記エンジンを再始動する際、前記コンバータの駆動を停止させる
    ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
  2. 請求項1記載のハイブリッド車の制御装置において、
    前記低圧バッテリから供給される電力によって前記エンジンを始動させる始動手段を更に備え、
    前記始動手段は、前記イグニッションスイッチがスタート状態に操作されることで駆動され、
    前記始動手段により前記エンジンを始動する際、前記コンバータを駆動させて前記高圧バッテリにより前記低圧バッテリによる前記始動手段への給電を補助する
    ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
  3. 前記電動機は、前記エンジンの稼動時に該エンジンの駆動力を電気的エネルギに変換して前記高圧バッテリに供給する発電機を兼ねる
    請求項1又は2記載のハイブリッド車の制御装置。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載のハイブリッド車の制御装置において、
    前記エンジンによって駆動される補機を備え、
    前記エンジンの停止時には、前記電動機にて前記補機を駆動する
    ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
  5. 請求項4記載のハイブリッド車の制御装置において、
    前記電動機及び前記補機間を機械的に連結及び非連結とする手段を備え、
    前記電動機によって前記エンジンを始動する際には、前記電動機及び前記補機間を非連結とする
    ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
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