JP5131108B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばハイブリッド車両を制御するための制御装置の技術分野に関する。
内燃機関に加えて、充電池によって駆動する電動機などの動力源を備えるハイブリッド車両が知られている。ここに、一般的なハイブリッド車両は、内燃機関及び電動機のいずれか一方、又は両方を併用して駆動させることで走行することが可能であるよう構成されている。そして、このような構成においては、内燃機関の冷却水の水温及び充電池の充電状況などに基づき、より効率的な走行が可能となるよう、内燃機関と電動機夫々の駆動に伴う出力(つまり、駆動出力)の割合を動力分配機構によって連続的又は段階的に切り替えが可能となる。典型的なハイブリッド車両においては、内燃機関は高出力負荷での走行に用いられ、他方電動機は低出力負荷での走行に用いられる傾向がある。
このようなハイブリッド車両の制御装置の一例として、特許文献1には、通常電動機による駆動出力のみで走行し、充電池の充電状況(SOC)が低下した場合や、比較的大きな駆動出力が必要となった場合に、内燃機関を駆動させて走行のための出力に供する構成が開示されている。
特開2008−87516号公報
ところで、内燃機関の冷却水の水温が比較的低い場合には、内燃機関の始動が困難になり、始動に失敗する可能性もある。例えば、電動機のみの駆動によるハイブリッド車両の走行中に、充電池のSOCの低下、又はドライバなどの操作によって比較的大きな駆動出力が要求されることなどによって内燃機関の始動が実施される際に、内燃機関の冷却水の水温が比較的低い場合には、内燃機関の始動動作によっても内燃機関が始動されない、又は始動性の悪化による内燃機関の停止などが発生するという技術的問題点があった。
本発明は、上述した問題点に鑑みて為されたものであり、ハイブリッド車両の走行中に内燃機関の始動が実施される場合において、上述のような内燃機関の始動に失敗するような事態を好適に抑制することが出来るハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。
上記問題を解決するために、本発明のハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関と、充電池によって駆動される電動機とを備え、前記電動機の出力のみを動力源とする態様と、前記内燃機関及び前記電動機の夫々の出力を動力源とする態様のいずれか一方で走行することが出来るハイブリッド車両の制御装置であって、前記内燃機関の冷却水の水温を検出する水温検出手段と、前記ハイブリッド車両の始動時に、前記内燃機関の始動を実施することで、前記内燃機関の始動性を確認する始動確認手段とを備え、前記始動確認手段は、前記ハイブリッド車両の始動時に、前記ハイブリッド車両が前記電動機のみを動力源として走行する態様であり、且つ前記内燃機関の冷却水の水温が所定の水温を下回る場合に、前記内燃機関の始動性を確認する。
本発明に係る「ハイブリッド車両」とは、例えばエンジンなどの内燃機関とともに、例えばモータなどの電動機をその動力機構として備える車両であり、例えば遊星歯車などの動力分配機構によって、内燃機関と電動機との間で駆動出力の割合が調整可能となるよう構成されている車両を指す。このようなハイブリッド車両は、内燃機関及び電動機の出力の一方、或いは両者の出力の組み合わせによって、車両が走行するための駆動出力を発生することが可能となる。
一般的なハイブリッド車両においては、電動機のみの駆動による出力(言い換えれば、EV走行)によって走行する所謂CD(Charge Depletive)モードと、電動機及び内燃機関の駆動による出力によって走行する所謂CS(Charge Sustaining)モードとの間で、走行の態様を選択出来るように構成されている。言い換えれば、当該ハイブリッド車量は、上述の動力分配機構によって、内燃機関と電動機との間での駆動出力の分担を決定するにあたって、少なくとも電動機のみの出力によって該ハイブリッド車両が走行するよう調整出来るように構成されている。
また、このようなCDモードで走行中のハイブリッド車両においては、充電池の充電状況が低下した状態、又は、車両の走行に必要な駆動出力が電動機によって発生される駆動出力を上回るなどの場合に、内燃機関の始動を実施するよう構成されていても良い(言い換えれば、所定の状況下でCDモードからCSモードへと切り替わる)。
ところで、典型的な水冷式の内燃機関においては、内燃機関のウォータージャケット内を循環する冷却水の水温が低下することによって、始動性及び駆動効率などが悪化することが知られている。特に、内燃機関の水温が極めて低い場合(例えば、−25℃以下)、通常のスタータ等を用いる内燃機関の始動動作によっては、内燃機関の始動に失敗する可能性も生じる。
一般的に、車両始動時に内燃機関の始動を行う場合には、内燃機関の冷却水の水温低下による始動性の悪化に対しても、始動処理を再試行することなどによって、好適な内燃機関の始動を実施可能とすることが出来る。しかしながら、例えば、CDモードで走行中のハイブリッド車両が何らかの要因により内燃機関の始動を必要とする場合(すなわち、CSモードへと移行する必要が生じた場合)、内燃機関の始動に失敗することで、ハイブリッド車両の好適な走行に著しい悪影響を及ぼす虞があるという技術的な問題点がある。
そこで、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両の始動時に、内燃機関の始動を行わない、電動機のみの駆動による走行の態様が選択されている場合(つまり、CDモードである場合)であっても、水温検出手段によって検出される内燃機関の冷却水の水温が所定の閾値を下回る場合には、始動確認手段の動作によって、内燃機関の始動性の確認が実施される。ここに、内燃機関の始動性の確認とは、実際の内燃機関の始動処理を行うことによって内燃機関を始動させ、内燃機関の回転数などに基づき、始動性が良好であるか否かを判定することを示す趣旨である。従って、本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両がCDモードにおいて始動される際にも、内燃機関の始動処理が実施されることになる。
このように構成することで、ハイブリッド車両の走行中に内燃機関の始動が必要となる事態に先駆けて、好適に内燃機関の始動性の良し悪しを判定することが可能となる。結果として、ハイブリッド車両の走行中に内燃機関の始動が要求される場合に、内燃機関の始動性が劣悪なことに起因する、内燃機関の始動の失敗及び好適な走行への悪影響を好適に抑制することが可能となる。
本発明のハイブリッド車両の制御装置の一の態様は、前記充電池の充電状況を検出する充電電力検出手段を更に備え、前記始動確認手段は、前記ハイブリッド車両の始動時に、前記ハイブリッド車両が前記電動機のみを動力源として走行する態様であり、且つ更に前記充電状況が所定の充電状況を下回る場合に、前記内燃機関の始動を実施することで、前記内燃機関の始動性を確認する。
この態様によれば、ハイブリッド車両がCDモードでの走行の態様に設定されている場合であっても、該ハイブリッド車両の始動時に、充電池のSOC値が所定の閾値を下回る場合に、内燃機関の始動性の確認を行う。
通常、電動機による駆動出力のみでハイブリッド車両の走行を行うCDモードでの走行が選択されている場合であっても、充電池のSOCが所定の設定値を下回るまで減少した場合には、内燃機関の始動を実施し、内燃機関による出力を用いる走行の実施(例えば、CSモードへの移行)を図ることが知られている。
このようなハイブリッド車両において、内燃機関の始動性が悪化している場合には、内燃機関の始動の失敗により、好適なCSモードへの移行を実施することが出来なくなるという可能性が生じる。
他方で、このように構成することによって、ハイブリッド車両の始動時に、充電池のSOC値を検出し、該SOC値が所定の設定SOC値を下回る場合に、走行中の内燃機関の始動が必要となると判断され、内燃機関の始動性の確認が実施される。このときのSOC閾値は、一例として最大SOC値の65%が設定されても良く、また、実際の走行及びシミュレーションなどから適宜好適な数値が設定されても良い。
以上のことから、ハイブリッド車両の始動時に、CDモードでの走行が選択されている場合においても、エンジン水温が比較的低い状況に加えて、充電池のSOCより、ハイブリッド車両の走行中にエンジンの始動が必要とされることを推測し、内燃機関の始動性の確認を実施することが出来る。従って、CDモードでのハイブリッド車両の走行中に、内燃機関の始動が実施される場合に、内燃機関の始動に失敗する事態を好適に抑制することが出来る。
本発明のハイブリッド車両の制御装置の他の態様は、前記内燃機関の始動性が所定の要件を満たさない場合、前記ハイブリッド車両の走行において、前記充電池の電池使用量を制限する退避制御手段を更に備える。
この態様によれば、ハイブリッド車両の始動時に、内燃機関の始動性が良好でなく、始動に失敗する可能性があると判断される場合には、電池使用量を制限することで、CDモードでの走行における航続距離の延長を行うことが出来る。
上述したように、内燃機関の冷却水の水温が比較的低い場合、内燃機関の始動性が悪化し、通常の始動動作が実施されたとしても、始動に失敗する可能性があり、好適なハイブリッド車両の走行が行えないという技術的問題点がある。また、CDモードで走行中のハイブリッド車両においては、ユーザの操作によらず、充電池のSOC値が所定の設定値を下回る場合に、内燃機関の再始動が要求されることがあり、このときに内燃機関の始動性が始動に失敗する可能性が生じる程度に悪化している場合には、ハイブリッド車両の走行に著しい悪影響を与える虞があるという技術的な問題点がある。
他方で、このように構成すれば、ハイブリッド車両の始動時に内燃機関の始動性が良好でないと判断される場合において、充電池の電池使用量を抑制して走行するよう制御が可能となり、充電池のSOC値が低下することに起因して、内燃機関の始動が必要となる事態を防止することが出来る。また、電動機のみの出力による走行の航続距離が延長され、その間に内燃機関の始動性が回復すること、又は目的地へ到達することなどが期待できる。従って、ハイブリッド車両の好適な走行を享受することが可能となる。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
(1)基本構成
始めに、図1を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両10の構成について説明する。ここに、図1は、ハイブリッド車両10の構成を概念的に表す概略構成図である。
図1に記載されるように、ハイブリッド車両10は、エンジン20、モータジェネレータ30、バッテリ40、動力分配機構50、伝達機構60、車輪61及びHV−ECU70を備える。
エンジン20は、本発明に係る「内燃機関」の一具体例であり、典型的にはガソリンなどを燃料として駆動する原動機であって、ハイブリッド車両10の一の動力源として機能する。エンジン20には、エンジン20を冷却するための冷却水を通す不図示のウォータージャケットが設置されている。また、エンジン20には、冷却水の水温を検出するための水温センサ21及びエンジン回転数を検出するためのエンジン回転数センサ22が接続されている。水温センサ21は、本発明における水温検出手段の一具体例であって、エンジン回転数センサ22は、後述するHV−ECU70とともに、本発明における「始動確認手段」の一具体例である。これらのセンサ類は、後述するHV−ECU70に例えば電気的に接続され、検出した水温データや回転数データを伝達出来る。
モータジェネレータ30は、本発明に係る「電動機」の一例であり、ハイブリッド車両10の他の動力源として機能するよう構成されている。モータジェネレータ30は、インバータ31を介してバッテリ40に接続され、バッテリ40に充電された電力を使用して駆動する一方で、状況に応じて発電された電力をバッテリ40に充電することが出来る。また、バッテリ40には、充電状況(SOC)を測定するためのSOCセンサ41が接続されている。SOCセンサ41は、本発明における「充電電力検出手段」の一具体例であって、後述するHV−ECU70に例えば電気的に接続され、検出したSOCデータを伝達出来る。
エンジン20及びモータジェネレータ30の夫々の出力軸は、動力分配機構50に接続されており、エンジン20及びモータジェネレータ30の夫々の出力は、動力分配機構50及び伝達機構60を介して、車輪61に伝達される。ハイブリッド車両10では、エンジン20及びモータジェネレータ30との間での夫々の出力配分が動力分配機構50により決定され、適正な運転が行われる。
エンジン20及びモータジェネレータ30の駆動、バッテリ40の充放電、並びに動力分配機構50の動作の夫々の態様は、HV−ECU(hybrid-Electronic control unit)70によって制御される。HV−ECU70は、CPU(Central Processing Unit)、並びにROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等の不図示のメモリを備える電子制御ユニットであって、本発明に係る「ハイブリッド車両の制御装置」の一具体例である。HV−ECU70は、ハイブリッド車両10の動作全体を制御することが可能であるように構成されており、エンジン20における冷却水の水温を検出する水温センサ21などの各種センサからの入力を受ける。
本実施形態において、HV−ECU70は、特に、水温センサ21及びSOCセンサ41からの入力を受け、ハイブリッド車両10の始動時に、エンジン20の始動性の確認を行う「始動確認手段」の一具体例としての機能も備える。
尚、本実施形態におけるエンジン20、モータジェネレータ30などの構成は、特に記述のない場合、公知の構成であっても良く、また、その細部は必要に応じて種々変更されても良い。
(2)基本動作例
続いて、図2を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両10の基本動作例について説明する。ここでは、特に、ハイブリッド車両10始動時におけるエンジン20の水温に基づく動作制御について説明する。ここに、図2は、本実施形態に係るハイブリッド車両10の基本動作例の流れを概念的に示すフローチャートである。
図2に示すように、先ずハイブリッド車両10のドライバなどによってハイブリッド車両10のスタートスイッチがONにされることで(ステップS100:Yes)、制御動作が開始される。
続いて、ハイブリッド車両10における現在の走行モードが検出される(ステップS110)。ここでは、HV−ECU70の制御の下、メモリなどに格納される情報や、動力分配機構50の設定などを参照することで、ハイブリッド車両10の現在の走行モードの検出を行う。ここに、ハイブリッド車両10の走行モードとは、典型的には、モータジェネレータ30の駆動のみによって走行に要する出力を発生させ、SOC値の低下又は走行に要する出力の増加に応じてエンジン20の駆動も行うCDモードと、エンジン20とモータジェネレータ30との駆動を併用して走行のための出力を発生させるCSモードとの2つのモードのいずれかに設定される。
このとき、ハイブリッド車両10の走行モードがCSモードである場合(ステップS110:No)、エンジン20の始動及びモータジェネレータ30の駆動が実施され、CSモードでの走行制御が開始される(ステップS170)。
他方、ハイブリッド車両10の走行モードがCDモードである場合(ステップS110:Yes)、次に、HV−ECU70の制御のもと水温センサ21によるエンジン水温の検出が行われ、予め設定される閾値となる水温A℃(この場合、A℃=−25℃)との比較が行われる(ステップS120)。
このとき、エンジン水温が閾値A℃よりも低い場合(ステップS120:Yes)、HV−ECU70の制御のもと、エンジン20の始動動作が実施される(ステップS130)。そして、エンジン回転数センサ22によって検出されるエンジン回転数などに基づき、エンジン20の始動性に不具合が生じているか否かの判定が行われる(ステップS140)。
尚、本実施形態におけるエンジン20の始動性に不具合が生じる場合とは、典型的には、特にエンジン20の冷却水温度が低いことなどに起因して、エンジン20が所定の始動動作を行っても駆動しない場合や、駆動した場合であってもエンジン回転数が低迷している場合、又はエンジン20が停止してしまう場合などを指す。このような状況において、エンジン20の所定の始動動作を行った後、エンジン20の駆動の態様が所定の要件を満たす場合(例えば、エンジン20が所定の回転数を達成して駆動する場合など)、エンジン20の始動性は良好(又は、問題なし)と判断され(ステップS140:Yes)、他方で所定の要件を満たしていない場合(例えば、エンジン20の回転数が低下して停止してしまう場合など)、エンジン20の始動性は不良(又は、問題あり)と判断される(ステップS140:No)。
エンジン20の始動性が良好であると確認された場合(ステップS140:Yes)、HV−ECU70の制御のもと、ハイブリッド車両10は、CDモードでの走行制御を開始する(ステップS150)。
エンジン20の始動性に問題があると判断された場合(ステップS140:No)、HV−ECU70は、バッテリ40のSOC値に基づき、EV走行をより長期間継続可能となるよう、ハイブリッド車両10における電池使用量に制限を課したうえでCDモードでの走行制御を実施する(ステップS160)。従って、ハイブリッド車両10は、CDモードでの走行を開始するものの、SOC値やドライバなどの意図する要求出力の大きさによっては、通常より比較的低出力での走行制御を実施することとなる。
また、エンジン水温が所定の閾値A℃以上である場合(ステップS120:No)、エンジン水温によるエンジン20の始動性への悪影響はないものと考えられることから、通常のCDモードでの走行制御が実施される(ステップS150)。
ここに、エンジン20は、冷却水の水温に応じて始動性や燃焼効率が変化するという特性を有している。このため、比較的水温が低温である場合には、通常の始動動作(つまり、水温が適温とされる場合において、従来的に実施される始動動作)が行われた場合であっても、始動しない場合や、始動後に停止してしまう場合があるなどの技術的な問題がある。ハイブリッド車両10の始動時であれば、エンジン20の駆動が確認されるまで再始動動作を行うことによって、このような技術的問題点を回避することは可能である。しかしながら、ハイブリッド車両10の走行中にエンジン20の始動が必要となる場合(例えば、SOC値が低下した場合など)、エンジン20の始動に失敗することで、ハイブリッド車両10の走行に支障をきたしかねないという技術的な問題が発生する虞がある。
しかるに、本実施形態においては、ハイブリッド車両10の始動時に、CDモードでの走行に設定されている場合であっても、エンジン20の始動性の確認が行われる。このとき、エンジン20の始動性に問題があると判定される場合には(ステップS140:No)、電池使用量に制限を課したCDモードでの走行制御を実施することで、エンジン20の始動性が悪化している状況下での、SOC値の低下によるエンジン20の始動の発生の抑制を図る。また、CDモードでの走行における航続距離の延長をも図ることが出来る。このため、始動性の悪化した状態でのエンジン20の始動を防止した走行を実現することが出来る。
(3)変形動作例
続いて、図3を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両10の変形動作例について説明する。ここでは、特に、ハイブリッド車両10始動時におけるエンジン20の水温及びバッテリ40の充電状況に基づく制御動作の変形例について説明する。ここに、図3は、本実施形態に係るハイブリッド車両10の変形動作例の流れを概念的に示すフローチャートである。尚、上述した基本動作例と同様の動作については同様のステップ番号を付して、その詳細な説明については省略する。
図3に示すように、先ずハイブリッド車両10のドライバなどによってハイブリッド車両10のスタートスイッチがONにされることで(ステップS100:Yes)、制御動作が開始される。
続いて、ハイブリッド車両10における現在の走行モードが検出される(ステップS110)。
このとき、ハイブリッド車両10の走行モードがCSモードである場合(ステップS110:No)、エンジン20の始動及びモータジェネレータ30の駆動が実施され、CSモードでの走行制御が開始される(ステップS170)。
他方、ハイブリッド車両10の走行モードがCDモードである場合(ステップS110:Yes)、次に、HV−ECU70の制御のもと水温センサ21によるエンジン水温の検出が行われ、予め設定される閾値となる水温A℃(この場合、A℃=−25℃)との比較が行われる(ステップS120)。
このとき、エンジン水温が閾値A℃よりも低い場合(ステップS120:Yes)、次いで、HV−ECU70の制御のもとSOCセンサ41によるバッテリ40のSOC値の検出が行われ、予め設定される閾値となるSOC値の割合B%(この場合、B%=65%)との比較が行われる(ステップS200)。
そして、エンジン水温が閾値A℃よりも低く(ステップS120:Yes)、且つバッテリ40のSOC値が所定の割合B%よりも低い場合(ステップS200:Yes)、HV−ECU70の制御のもと、エンジン20の始動動作が実施される(ステップS130)。そして、エンジン回転数センサ22によって検出されるエンジン回転数などに基づき、エンジン20の始動性に不具合が生じているか否かの判定が行われる(ステップS140)。
エンジン20の始動性が良好であると確認された場合(ステップS140:Yes)、HV−ECU70の制御のもと、ハイブリッド車両10は、CDモードでの走行制御を開始する(ステップS150)。
エンジン20の始動性に問題があると判断された場合(ステップS140:No)、HV−ECU70は、バッテリ40のSOC値に基づき、EV走行をより長期間継続可能となるよう、ハイブリッド車両10における電池使用量に制限を課したうえでCDモードでの走行制御を実施する(ステップS160)。
また、エンジン水温が所定の閾値A℃以上である場合(ステップS120:No)、エンジン水温によるエンジン20の始動性への悪影響はないものと考えられることから、通常のCDモードでの走行制御が実施される(ステップS150)。又、エンジン水温がA℃より低く(ステップS120:Yes)、且つバッテリ40のSOC値の割合がB%以上である場合(ステップS200:No)、エンジン水温によるエンジン20の始動性への悪影響の有無にかかわらず、バッテリ40駆動によるCDモードでの走行がある程度の区間で維持されると考えられることから、通常のCDモードでの走行制御が実施される(ステップS150)。
つまり、本実施形態の変形動作例によれば、エンジン20の冷却水の温度が低い状況に加えて更に、バッテリ40のSOC値が低下している場合において、エンジン20の始動性の確認を実施する。従って、基本動作例と比べて、エンジン水温が比較的低いながらもSOC値が十分に高い場合には、エンジン20の始動性の確認を行わないよう制御される。これによって、例えば、ドライバがエンジン20の駆動の必要性の生じない短距離の走行を意図している場合において、エンジン水温が低くともSOC値が十分に高い場合には、エンジン20の始動確認が実施されることによる時間的損失や煩わしさが解消される。
このように構成しても、上述した基本動作例において享受することができる効果と同様の効果を好適に享受することが出来ることは明確である。
尚、上述した実施例では、ハイブリッド車両10について説明を進めたが、例えば、プラグインハイブリッド車両についても同様の構成を採用することで、同様の効果を相応に享受することが出来ることもまた明確である。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うハイブリッド車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
本発明に係るハイブリッド車両の構成を概念的に示すブロック図である。 本実施形態のハイブリッド車両の基本動作例の動作制御の流れを示すフローチャートである。 本実施形態のハイブリッド車両の変形動作例の動作制御の流れを示すフローチャートである。
符号の説明
10…ハイブリッド車両
20…エンジン
21…水温センサ
22…エンジン回転数センサ
30…モータジェネレータ
31…インバータ
40…バッテリ
41…SOCセンサ
50…動力分配機構
60…伝達機構
61…車輪
70…HV−ECU

Claims (3)

  1. 内燃機関と、充電池によって駆動される電動機とを備え、前記電動機の出力のみを動力源とする態様と、前記内燃機関及び前記電動機の夫々の出力を動力源とする態様のいずれか一方で走行することが出来るハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記内燃機関の冷却水の水温を検出する水温検出手段と、
    前記ハイブリッド車両の始動時に、前記内燃機関の始動を実施することで、前記内燃機関の始動性を確認する始動確認手段とを備え、
    前記始動確認手段は、前記ハイブリッド車両の始動時に、前記ハイブリッド車両が前記電動機のみを動力源として走行する態様であり、且つ前記内燃機関の冷却水の水温が所定の水温を下回る場合に、前記内燃機関の始動性を確認することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 前記充電池の充電状況を検出する充電電力検出手段を更に備え、
    前記始動確認手段は、前記ハイブリッド車両の始動時に、前記ハイブリッド車両が前記電動機のみを動力源として走行する態様であり、且つ更に前記充電状況が所定の充電状況を下回る場合に、前記内燃機関の始動を実施することで、前記内燃機関の始動性を確認することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置。
  3. 前記内燃機関の始動性が所定の要件を満たさない場合、前記ハイブリッド車両の走行において、前記充電池の電池使用量を制限する退避制御手段を更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド車両の制御装置。
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