JP5862692B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関し、とくに、グリルシャッタが故障したときのハイブリッド車両の制御に関する。

近年、エンジンと走行用モータとを駆動源として搭載するハイブリッド車両が実用に供されている。

ハイブリッド車両では、エンジンや走行用モータなどで発熱が生じる。エンジンや走行用モータなどの放熱は、ラジエータの冷却によって行なわれる。

ラジエータは、たとえば、エンジンが搭載される車体内空間（エンジンコンパートメント内）に配置される。エンジンコンパートメント内に車両の外の空気（外気）が取込まれることによって、ラジエータが冷却される。外気の取込みは、たとえば、エンジンコンパートメントに外気を取込む通気口に設けられたグリルシャッタにより行なわれる。グリルシャッタは開閉可能に構成される。

特開２０１１−１０５２１９号公報は、グリルシャッタが故障した場合に、その故障を検出し、またはその故障を通知することを提案する。

特開２０１１−１０５２１９号公報 国際公開第２０１２／０２９５２１号パンフレット

ハイブリッド車両は、バッテリの電力で走行用モータを駆動するだけでなく、そのバッテリの電力で空調装置（エアコン）の電動コンプレッサも駆動できる。また、ハイブリッド車両では、バッテリの残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が低下するとエンジンが始動され、エンジンよって発電機が駆動されてバッテリが充電されるといった制御が行なわれることもある。

そのようなハイブリッド車両において、グリルシャッタが閉状態で固定されて開状態に移行できなくなった場合（閉故障）にエアコンが使用される、つまり電動コンプレッサが駆動されると、次のような問題が生じ得る。すなわち、エアコンの使用によってバッテリのＳＯＣが低下し、バッテリを充電するために、エンジンが始動されて発熱する。エンジンが発熱しているにもかかわらずグリルシャッタが開状態に移行できないため、エンジンコンパートメント内の温度が上昇する。エンジンコンパートメント内の温度が上昇すると、保護機能が働くなどによって、エンジンや走行用モータなどの出力が制限されるおそれがある。

本発明の目的は、ハイブリッド車両において、グリルシャッタが閉故障した場合であっても、エアコンを動作させつつエンジンコンパートメント内の温度上昇を抑制することを可能にすることである。

本発明は、要約すると、エンジンとモータと発電機とを備えたハイブリッド車両であって、残存容量が低下するとエンジンが発電機を駆動することによって充電されるバッテリと、エンジンおよびモータを収容するエンジンコンパートメントと、エンジンコンパートメントにハイブリッド車両の外部から空気を取込む通気口に設けられ、開閉可能なシャッタと、バッテリからの電力を受けて駆動される電動コンプレッサを含むエアコンと、シャッタが開状態になることができない閉故障となったときには電動コンプレッサの出力を制限する制御部とを備える。

上記構成のハイブリッド車両では、シャッタを開状態にすることができる場合は、エンジンコンパートメント内に外気を取込むことで、エンジンコンパートメント内の温度上昇が抑制される。一方、シャッタが閉故障となると、電動コンプレッサの出力が制限される。電動コンプレッサの出力が制限されれば、電動コンプレッサの消費電力が低減し、バッテリのＳＯＣの低下が抑制される。バッテリのＳＯＣの低下が抑制されれば、バッテリを充電するためにエンジンによって発電機が駆動される機会が低減される。その結果、エンジンの発熱によってエンジンコンパートメント内の温度が上昇する可能性も低減される。

好ましくは、エアコンは、冷媒をさらに含む。制御部は、冷媒の圧力が第１所定値よりも大きくなった場合には、電動コンプレッサの出力を低下させる。制御部は、冷媒の圧力が第２所定値よりも大きくなった場合には、電動コンプレッサを停止させる。第２所定値は、第１所定値よりも大きい。

シャッタの閉故障に応じてエアコンの冷媒の圧力が変化する場合もある。上記構成によれば、エアコンの冷媒の圧力に基づいて、シャッタの閉故障に対して行なわれる制御、すなわち電動コンプレッサの出力の制限が行なわれる。また、上記構成によれば、第１所定値と第２所定値の２つの閾値に基づいて、電動コンプレッサの出力が段階的に制限される。

好ましくは、制御部は、シャッタが閉故障となったときには電動コンプレッサの回転速度を制限する。

電動コンプレッサの回転速度が制限されれば、電動コンプレッサの消費電力も低減される。

本発明によれば、ハイブリッド車両において、グリルシャッタが閉故障した場合であっても、エアコンを動作させつつエンジンコンパートメント内の温度上昇を抑制することが可能になる。

実施の形態に係るハイブリッド車両１０の概略構成を説明するための図である。 グリルシャッタの閉故障に関して実行される処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、実施の形態に係るハイブリッド車両１０の概略構成を説明するための図である。

図１を参照して、ハイブリッド車両１０は、エンジンコンパートメント１００と、ＨＶ（Hybrid Vehicle）バッテリ２００と、エアコンユニット３００と、ＥＣＵ４００と、駆動輪５００と、通気口６００とを含む。

エンジンコンパートメント１００は、ハイブリッド車両１０の車体内空間である。エンジンコンパートメント１００は、エンジン１１０と、エンジンラジエータ１１１とを収容する。

エンジン１１０は駆動力を発生する内燃機関である。エンジン１１０は、駆動力を発生すると発熱する。エンジン１１０は、冷却水によって冷却される。この冷却水は、エンジン１１０とエンジンラジエータ１１１との間を循環する。

エンジンラジエータ１１１は、エンジン１１０の冷却水と外気との間で熱交換を行なわせて冷却水を冷却する熱交換器である。

エンジンコンパートメント１００は、電動駆動部１５０をさらに収容する。電動駆動部１５０は、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）１６０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構１７０とを含む。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、ＰＣＵ１６０から電力を受けて駆動力を発生する。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、エンジン１１０の駆動力を利用して発電することもできる。また、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、ハイブリッド車両１０の回生制動動作時には、回生エネルギを利用して発電することもできる。

ＰＣＵ１６０は、ＨＶバッテリ２００（後述）の電力を、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するための電力に変換する。ＰＣＵ１６０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２からの電力をＨＶバッテリ２００の充電電力に変換することもできる。

動力分割機構１７０は、エンジン１１０からの動力を分割し、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に伝達する。

ＰＣＵ１６０は、インバータ１６１とインバータ１６２とを含む。インバータ１６１は、モータジェネレータＭＧ１とＨＶバッテリ２００との間の電力変換に用いられる。インバータ１６２は、モータジェネレータＭＧ２とＨＶバッテリ２００との間の電力変換に用いられる。

ＰＣＵ１６０やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を含む電動駆動部１５０は発熱する。そのため、電動駆動部１５０は、冷却水によって冷却される。この冷却水は、電動駆動部１５０とＨＶ（Hybrid Vehicle）ラジエータ１５１との間を循環する。

ＨＶラジエータ１５１は、電動駆動部１５０の冷却水と、外気との間で熱交換を行なわせて冷却水を冷却する熱交換器である。

エンジンコンパートメント１００は、コンデンサ３４０をさらに搭載する。コンデンサ３４０は、エアコンユニット３００の冷媒と、ハイブリッド車両１０の外気との間で熱交換を行なわせて冷媒を冷却する熱交換器である。

また、エンジンコンパートメント１００は、グリルシャッタ１２０と、アクチュエータ１２１と、センサ１２２とを含む。グリルシャッタ１２０は通気口６００（後述）に設けられる。

グリルシャッタ１２０は、開状態および閉状態を切替え可能に構成される。グリルシャッタ１２０を開状態とすることで、たとえば、ハイブリッド車両１０の外部の空気（外気）を、エンジンコンパートメント１００内に取込むことが可能になる。また、グリルシャッタ１２０を閉状態とすることで、たとえば走行時の空力を改善すること（空気抵抗の軽減など）が可能になる。

アクチュエータ１２１は、グリルシャッタ１２０を開閉させる。センサ１２２は、グリルシャッタ１２０の開閉状態をセンシングする。

ＨＶバッテリ２００は、充放電可能に構成された蓄電装置である。ＨＶバッテリ２００は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

ハイブリッド車両１０において、ＨＶバッテリ２００は必要に応じて充電される。一例として、ＨＶバッテリ２００のＳＯＣが低下すると、エンジン１１０がモータジェネレータＭＧ１を駆動し、モータジェネレータＭＧ１は発電する。モータジェネレータＭＧ１が発電した電力は、ＰＣＵ１６０により、ＨＶバッテリ２００の充電電力に変換される。これにより、ＨＶバッテリ２００は充電され、ＨＶバッテリ２００のＳＯＣが維持または上昇する。

エアコンユニット３００は、圧縮機（コンプレッサ）３１０と、エバポレータ３２０と、膨張弁３３０と、コンデンサ３４０と、サーミスタ３５０と、インバータ３６０と、圧力センサ３７０とを含む。

エアコンユニット３００は、冷房運転や暖房運転などを行なうことができる。エアコンユニット３００は、冷媒（たとえば冷媒ガス）を利用する。

たとえば冷房運転において、冷媒は、膨張弁３３０によってエバポレータ３２０内に噴出される。エバポレータ３２０内に噴出された冷媒によってエバポレータ３２０の温度は低下する。これにより、エバポレータ３２０の冷却機能が発揮される。エアコンユニット３００は、このエバポレータ３２０の冷却機能を利用して冷房運転を行なう。

エバポレータ３２０内に噴出された冷媒は、その後、コンプレッサ３１０により圧縮され、コンデンサ３４０に送られる。コンデンサ３４０に送られた冷媒は、コンデンサ３４０の熱交換器機能によって冷却される。その後、冷媒は、再び、膨張弁３３０によってエバポレータ３２０内に噴出される。

なお、暖房運転は、コンプレッサ３１０の出力方向が冷房運転と逆方向に切替えられることによって行なわれる。この切替えは、たとえば、コンプレッサ３１０に図示しない四方弁を設けることによって実現される。

ハイブリッド車両１０において、エアコンユニット３００に含まれるコンプレッサ３１０は、電気エネルギを利用して動作する電動圧縮機である。具体的に、コンプレッサ３１０は、インバータ３６０からの交流電力を受けて動作する。コンプレッサ３１０は、代表的には、回転式の電動圧縮機である。

コンプレッサ３１０の出力（回転速度）が大きくなると、エアコンユニット３００の冷房機能や暖房機能（冷暖房機能）は高まるが、コンプレッサ３１０の消費電力は大きくなる。一方、コンプレッサ３１０の出力が小さくなると、エアコンユニット３００の冷暖房機能は低下するが、コンプレッサ３１０の消費電力は小さくなる。

サーミスタ３５０は、エバポレータ３２０の温度を検出するために用いられる。
インバータ３６０は、ＨＶバッテリ２００からの直流電力を交流電力に変換し、コンプレッサ３１０に出力する。すなわち、コンプレッサ３１０の消費電力は、ＨＶバッテリ２００によって賄われる。

圧力センサ３７０は、エアコンユニット３００を流れる冷媒の圧力を検出する。冷媒の圧力は、たとえば、冷媒の圧力が比較的大きく変化するコンプレッサ３１０の前後や膨張弁３３０の前後において測定される。

なお、図１において、エアコンユニット３００のうち、コンデンサ３４０のみが、エンジンコンパートメント１００に含まれて示されるが、このような構成には限られない。たとえば、エアコンユニット３００自体がエンジンコンパートメント１００に含まれていてもよい。

ＥＣＵ４００は、いずれも図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、ハイブリッド車両１０および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

駆動輪５００は、ハイブリッド車両１０の走行に利用される。駆動輪５００は、モータジェネレータＭＧ２によって駆動される。

通気口６００は、ハイブリッド車両１０の外部から空気を取込むために設けられる。
ハイブリッド車両１０において、グリルシャッタ１２０は、故障する場合がある。故障には、グリルシャッタ１２０が閉状態で固定され、開状態になることができない閉故障や、逆にグリルシャッタ１２０が開状態で固定され、閉状態になることができない開故障などがある。

グリルシャッタ１２０が閉故障になった場合にエアコンユニット３００が動作、つまり、コンプレッサ３１０が動作すると、次のような問題が生じ得る。すなわち、コンプレッサ３１０が動作して、ＨＶバッテリ２００の電力が消費されると、ＨＶバッテリ２００のＳＯＣが低下する。ＨＶバッテリ２００のＳＯＣが低下すると、ＨＶバッテリ２００を充電するためにエンジン１１０が始動される。しかし、エンジン１１０が始動されると、エンジン１１０が発熱する。このとき、グリルシャッタ１２０が開状態になることができないため、エンジンコンパートメント１００内の温度が上昇してしまう。エンジンコンパートメント１００内の温度が上昇すると、保護機能が働くなどによって、エンジン１１０やモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２などの出力が制限されるおそれがある。

そこで、本実施の形態では、グリルシャッタが閉故障となったときには、エアコンユニット３００のコンプレッサ３１０の出力が制限される。

コンプレッサ３１０の出力が制限されると、コンプレッサ３１０の消費電力を供給するＨＶバッテリ２００のＳＯＣの低下が抑制される。ＨＶバッテリ２００のＳＯＣの低下が抑制されると、ＨＶバッテリ２００を充電するためにエンジン１１０によってモータジェネレータＭＧ１が駆動される機会も低減される。その結果、エンジン１１０の発熱によってエンジンコンパートメント１００内の温度が上昇する可能性も低減される。

また、実施の形態では、エアコンユニット３００を流れる冷媒の圧力に基づいて、コンプレッサ３１０の出力が制限される。具体的に、冷媒の圧力が第１所定値よりも大きくなった場合には、コンプレッサ３１０の出力が（定格の大きさから）低下される。また、冷媒の圧力が第２所定値よりも大きくなった場合には、コンプレッサ３１０が停止される。第２所定値は、第１所定値よりも大きく設定される。

グリルシャッタ１２０が閉故障となり、コンデンサ３４０の冷却が充分に行なわれない場合、エアコンユニット３００を流れる冷媒の圧力が上昇する傾向にある。したがって、冷媒の圧力に基づいて、コンプレッサ３１０の出力を段階的に制限することで、ＨＶバッテリ２００のＳＯＣの低下を抑制し、ひいては、エンジン１１０の発熱により、エンジンコンパートメント１００内の温度上昇を抑制することが可能になる。

コンプレッサ３１０の出力の制限は、たとえば、コンプレッサ３１０の回転速度を制限することによって行なわれる。

コンプレッサ３１０の出力の制限は、コンプレッサ３１０が間欠動作されることによって行なわれてもよい。

以上説明したような実施の形態におけるハイブリッド車両１０の動作は、制御部４００がハイブリッド車両１０の各要素を制御することによって実現される。

本実施の形態に係るハイブリッド車両１０によれば、グリルシャッタ１２０が閉故障した場合であっても、エアコンユニット３００を動作させつつもエンジンコンパートメント１００内の温度上昇を抑制することが可能になる。

図２は、グリルシャッタの閉故障に関して実行される処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから呼び出されるサブルーチンとして実行される。また、このフローチャートの処理は、図１に示す制御部４００によって実行される。

図１および図２を参照して、はじめに、ステップＳ１において、グリルシャッタ１２０が閉故障であるか否かが判断される。この判断は、たとえば、センサ１２２のセンシング結果に基づいて行なわれる。グリルシャッタ１２０が閉故障である場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ２に処理が進められる。一方、グリルシャッタ１２０が閉故障でない場合（ステップＳ１でＮＯ）、図２のフローチャートは終了し、メインルーチンに処理が戻される。

ステップＳ２において、エアコンユニット３００を流れる冷媒の圧力（冷媒圧）が第１所定値であるＰ１よりも大きいか否かが判断される。冷媒圧がＰ１より大きい場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ３に処理が進められる。一方、冷媒圧がＰ１以下の場合（ステップＳ２でＮＯ）、図２のフローチャートは終了し、メインルーチンに処理が戻される。

ステップＳ３において、エアコンユニット３００の出力が制限される。具体的に、コンプレッサ３１０の回転速度が制限される。なお、コンプレッサ３１０の回転速度がすでに制限されている場合は、その制限された回転速度が維持される。その後、ステップＳ４に処理が進められる。

ステップＳ４において、冷媒圧が第２所定値であるＰ２よりも大きいか否かが判断される。Ｐ２は、ステップＳ２で用いられたＰ１よりも大きな値である。冷媒圧がＰ２より大きい場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５に処理が進められる。一方、冷媒圧がＰ２以下の場合（ステップＳ４でＮＯ）、図２のフローチャートは終了し、メインルーチンに処理が戻される。

ステップＳ５において、エアコンユニット３００の出力が停止される。具体的に、コンプレッサ３１０の動作が停止される。なお、コンプレッサ３１０の動作がすでに停止されている場合は、その停止された状態が維持される。ステップＳ５の処理が完了した後、図２のフローチャートは終了し、メインルーチンに処理が戻される。

図２のフローチャートによれば、グリルシャッタ１２０が閉故障となった場合、エアコンユニット３００を流れる冷媒圧に応じて、エアコンユニット３００の出力が段階的に制限される。エアコンユニット３００の出力が制限されれば、ＨＶバッテリ２００のＳＯＣ低下が抑制される。その結果、エンジン１１０によりモータジェネレータＭＧ１が駆動される機会が低減され、エンジン１１０の発熱によってエンジンコンパートメント１００内の温度が上昇することが抑制される。

最後に、本発明の実施の形態について総括する。図１を参照して、実施の形態に係るハイブリッド車両１０は、エンジン１１０とモータと発電機（モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２）とを備える。ハイブリッド車両１０は、残存容量（ＳＯＣ）が低下するとエンジン１１０が発電機（モータジェネレータＭＧ１）を駆動することによって充電されるバッテリ（ＨＶバッテリ２００）と、エンジン１１０およびモータ（モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２）を収容するエンジンコンパートメント１００と、エンジンコンパートメント１００にハイブリッド車両１０の外部から空気を取込む通気口６００に設けられ、開閉可能なシャッタ（グリルシャッタ１２０）と、バッテリ（ＨＶバッテリ２００）からの電力を受けて駆動される電動コンプレッサ（コンプレッサ３１０）を含むエアコン（エアコンユニット３００）と、シャッタ（グリルシャッタ１２０）が開状態になることができない閉故障となったときには電動コンプレッサ（コンプレッサ３１０）の出力を制限する制御部４００とを備える。

好ましくは、エアコン（エアコンユニット３００）は、冷媒をさらに含む。図２に示すように、制御部４００は、冷媒の圧力が第１所定値（Ｐ１）よりも大きくなった場合には（ステップＳ２でＹＥＳ)、電動コンプレッサ（コンプレッサ３１０）の出力を低下させる（ステップＳ３）。制御部４００は、冷媒の圧力が第２所定値（Ｐ２）よりも大きくなった場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、電動コンプレッサ（コンプレッサ３１０）を停止させる（ステップＳ５）。第２所定値（Ｐ２）は、第１所定値（Ｐ１）よりも大きい。

好ましくは、制御部４００は、シャッタ（グリルシャッタ１２０）が閉故障となったときには電動コンプレッサ（コンプレッサ３１０）の回転速度を制限する。

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、上記した実施の形態の説明で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。

ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、１０ ハイブリッド車両、１００ エンジンコンパートメント、１１０ エンジン、１１１ エンジンラジエータ、１２０ グリルシャッタ、１２１ アクチュエータ、１２２ センサ、１５０ 電動駆動部、１５１ ラジエータ、１６１，１６２，３６０ インバータ、１７０ 動力分割機構、２００ ＨＶバッテリ、３００ エアコンユニット、３１０ コンプレッサ、３２０ エバポレータ、３３０ 膨張弁、３４０ コンデンサ、３５０ サーミスタ、３７０ 圧力センサ、４００ 制御部、５００ 駆動輪、６００ 通気口。

Claims (3)

1. エンジンとモータと発電機とを備えたハイブリッド車両であって、
   残存容量が低下すると前記エンジンが前記発電機を駆動することによって充電されるバッテリと、
   前記エンジンおよび前記モータを収容するエンジンコンパートメントと、
   前記エンジンコンパートメントに前記ハイブリッド車両の外部から空気を取込む通気口に設けられ、開閉可能なシャッタと、
   前記バッテリからの電力を受けて駆動される電動コンプレッサを含むエアコンと、
   前記シャッタが開状態になることができない閉故障となったときには前記電動コンプレッサの出力を制限する制御部とを備える、ハイブリッド車両。
2. 前記エアコンは、冷媒をさらに含み、
   前記制御部は、前記冷媒の圧力が第１所定値よりも大きくなった場合には、前記電動コンプレッサの出力を低下させ、
   前記制御部は、前記冷媒の圧力が第２所定値よりも大きくなった場合には、前記電動コンプレッサを停止させ、
   前記第２所定値は、前記第１所定値よりも大きい、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御部は、前記シャッタが前記閉故障となったときには前記電動コンプレッサの回転速度を制限する、請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。

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