JP5958457B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

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本発明は、エンジンと、エンジンに連結される回転電機と、外部電源を用いて充電可能な蓄電装置とを搭載する車両に関する。
特開2013−005520号公報(特許文献1)には、低温時に、車載バッテリに隣接して設けられるヒータに外部電源からの電力を供給することによって車載バッテリを昇温させる技術が公知である。
特開2013−005520号公報
ところで、外部電源の電力を用いた外部充電が可能であって、かつ、エンジンと回転電機とを搭載するハイブリッド車両においては、低温時、放置中にエンジンのフリクションロスが高くなる可能性がある。エンジンのフリクションロスが高くなると、外部充電の完了後に車両が使用される場合において、エンジンの始動時にショックが発生したり、エンジンの始動の完了が遅延したり、エンジンの作動後に燃費が悪化したりする場合がある。このような問題について、上述した特許文献1において考慮されていない。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、放置中にエンジンのフリクションロスの増大を抑制するハイブリッド車両を提供することである。
この発明のある局面に係る車両は、エンジンと、エンジンの出力軸に連結される回転電機と、車両の駆動源に電力を供給し、かつ、車両の外部に設けられる外部電源の電力を用いた充電が可能な蓄電装置と、外部電源の電力を用いた蓄電装置の外部充電が可能な状態であるときに回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸を回転させる制御装置とを含む。
このようにすると、外部充電が可能な状態であるときに回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸を回転させることができるので、蓄電装置の電力を消費することなくエンジンの出力軸を回転させることができる。さらに、エンジンの出力軸を回転させることによって、エンジン内部の作動油が撹拌され、エンジンの可動部品の摺動箇所に作動油が供給され、供給された作動油によって当該可動箇所を潤滑することができる。また、作動油の温度が上昇するため作動油の粘度を改善することができる。その結果、放置中にエンジンのフリクションロスの増大を抑制することができる。
好ましくは、制御装置は、外部充電の終了設定時点よりも所定時間前の時点で回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸の回転を開始する。
このようにすると、外部充電の終了設定時点が経過した後に車両が使用される可能性が高いため、外部充電の終了設定時点よりも所定時間前の時点で、回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸の回転を開始することによって、潤滑されたエンジンの可動部品の摺動箇所において車両が使用される前に作動油が切れることを抑制することができる。
さらに好ましくは、制御装置は、外部充電の終了設定時点が利用者により設定されている場合には、外部充電が可能な状態であるときに回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸を回転させる。
このようにすると、外部充電の終了設定時点が利用者により設定されている場合には、外部充電の終了設定時点が経過した後に車両が使用される可能性が高いため、潤滑されたエンジンの可動部品の摺動箇所において車両が使用される前に作動油が切れることを抑制することができる。
さらに好ましくは、制御装置は、外部充電の終了設定時点で回転電機への電力の供給を停止する。
このようにすると、外部充電の終了設定時点が経過した後に車両が使用される可能性が高いため、外部充電の終了設定時点で回転電機への電力の供給を停止することによって、回転電機が作動状態であることについて車両の利用者が違和感を覚えることを抑制することができる。
さらに好ましくは、車両は、エンジンの温度を検出する第1検出装置をさらに含む。制御装置は、外部充電が可能な状態であるときに、第1検出装置によって検出されたエンジンの温度がしきい値よりも低い場合には、回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸を回転させる。
このようにすると、外部充電が可能な状態であるときにエンジンの温度がしきい値よりも低い場合には、エンジンのフリクションロスが増大している可能性が高いため、回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸を回転させることによって、エンジンの可動部品の摺動箇所を潤滑して、エンジンのフリクションロスの増大を抑制することができる。
さらに好ましくは、制御装置は、外部充電が可能な状態であって、かつ、エンジンが停止状態になってから所定時間が経過する場合に、回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸を回転させる。
このようにすると、エンジンが停止状態になってから所定時間が経過する場合、エンジンのフリクションロスが増大している可能性が高いため、回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸を回転させることによって、エンジンの可動部品の摺動箇所を潤滑して、エンジンのフリクションロスの増大を抑制することができる。
さらに好ましくは、車両は、蓄電装置の温度を検出する第2検出装置をさらに含む。制御装置は、外部充電が可能な状態であって、かつ、第2検出装置によって検出された蓄電装置の温度がしきい値よりも高い場合に、回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸を回転させ、外部充電が可能な状態であって、かつ、蓄電装置の温度がしきい値よりも低い場合に、回転電機に蓄電装置の電力を供給して出力軸を回転させる。
このようにすると、蓄電装置の温度がしきい値よりも低い場合には、蓄電装置の電力を回転電機に供給して出力軸を回転させることにより、蓄電装置を放電させることができるため、蓄電装置の温度を上昇させることができる。また、蓄電装置の放電により蓄電装置の残容量(SOC)を下げることで低温時の充電受け入れ特性を改善することができる。
さらに好ましくは、制御装置は、外部充電が可能な状態であるときに、回転電機とともに車両の室内の温度を調整する空調装置を作動させる場合には、蓄電装置の状態に応じて外部電源の電力および蓄電装置から供給される電力のうちの少なくともいずれかの電力を回転電機に供給して出力軸を回転させる。
このようにすると、回転電機とともに空調装置を作動させる場合には、蓄電装置の状態に応じて外部電源の電力および蓄電装置から供給される電力のうちの少なくともいずれかの電力を回転電機に供給して出力軸を回転させることにより、回転電機に対して適切に電力を供給することができる。
さらに好ましくは、制御装置は、外部充電が可能な状態であるときに、外部電源からの電力供給能力に応じて外部電源の電力および蓄電装置から供給される電力のうちの少なくともいずれかの電力を回転電機に供給して出力軸を回転させる。
このようにすると、外部電源からの電力供給能力に応じて外部電源の電力および蓄電装置から供給される電力のうちの少なくともいずれかの電力を回転電機に供給して出力軸を回転させることにより、外部電源からの電力供給能力に変動が生じた場合にも、回転電機に対して適切に電力を供給することができる。
この発明によると、外部充電が可能な状態であるときに回転電機に外部電源の電力を供給して出力軸を回転させることができるので、蓄電装置の電力を消費することなくエンジンの出力軸を回転させることができる。さらに、出力軸を回転させることによって、エンジン内部の作動油が撹拌され、エンジンの可動部品の摺動箇所に作動油が供給され、供給された作動油によって当該可動箇所を潤滑することができる。また、作動油の温度が上昇するため作動油の粘度を改善することができる。したがって、放置中にエンジンのフリクションロスの増大を抑制するハイブリッド車両を提供することができる。
車両の全体ブロック図である。 ECUの機能ブロック図である。 ECUで実行される制御処理を示すフローチャートである。 ECUの動作を示すタイミングチャートである。
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が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。
図1を参照して、本実施の形態に係るハイブリッド車両1(以下、単に車両1と記載する)の全体ブロック図を説明する。車両1は、トランスミッション8と、エンジン10と、加熱装置12と、駆動軸17と、PCU(Power Control Unit)60と、バッテリ70と、駆動輪72と、充電装置78と、ECU(Electronic Control Unit)200とを含む。
トランスミッション8は、第1出力軸14と、第2出力軸16と、第1モータジェネレータ(以下、第1MGと記載する)20と、第2モータジェネレータ(以下、第2MGと記載する)30と、動力分割装置40と、減速機58とを含む。
ECU200には、エンジン回転速度センサ11と、水温センサ13と、外気温センサ81と、電流センサ152と、電圧センサ154と、電池温度センサ156とが、各センサから各種信号を受信できるように接続される。さらに、ECU200には、タイマ設定スイッチ90から操作信号Mtを受信できるように接続される。
このような構成を有する車両1は、エンジン10および第2MG30のうちの少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン10が発生する動力は、動力分割装置40によって2経路に分割される。2経路のうちの一方の経路は減速機58を介して駆動輪72へ伝達される経路であり、他方の経路は第1MG20へ伝達される経路である。
第1MG20および第2MG30は、たとえば、三相交流回転電機である。第1MG20および第2MG30は、PCU60によって駆動される。
第1MG20は、動力分割装置40によって分割されたエンジン10の動力を用いて発電してPCU60を経由してバッテリ70を充電するジェネレータ(発電装置)としての機能を有する。また、第1MG20は、バッテリ70からの電力を受けてエンジン10の第1出力軸14(クランク軸)を回転させる。これによって、第1MG20は、エンジン10を始動するスタータとしての機能を有する。
第2MG30は、バッテリ70に蓄えられた電力および第1MG20により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪72に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第2MG30は、回生制動によって発電された電力を用いてPCU60を経由してバッテリ70を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。
エンジン10は、複数の気筒112を含む。複数の気筒112内の頂部の各々には、点火プラグ(図示せず)が設けられる。また、エンジン10には、複数の気筒112の各々に対応した燃料噴射装置(図示せず)が気筒内あるいは吸気ポート内に設けられる。エンジン10としては、特に直列の4気筒のエンジンに限定されるものではなく、ディーゼルエンジンであってもよいし、ガソリンエンジンであってもよい。エンジン10は、ガソリンエンジンであって、ECU200からの制御信号S1に基づいて制御される。
加熱装置12は、電力を用いてエンジン10の温度を上昇させる。加熱装置12は、たとえば、エンジン10のエンジンブロックに当接して設けられ、直接エンジン10の温度を上昇させるヒータであってもよい。また、加熱装置12は、エンジン10の冷却水の通路上に設けられ、冷却水を加熱するヒータと、エンジン10の冷却水を循環させる電動ポンプとを含むものであってもよい。
エンジン回転速度センサ11は、エンジン10に設けられ、エンジン10の第1出力軸14の回転速度(以下、エンジン回転速度とも記載する)Neを検出する。エンジン回転速度センサ11は、検出されたエンジン回転速度Neを示す信号をECU200に送信する。
水温センサ13は、エンジン10に設けられ、エンジン10の内部を流通する冷却水の温度Tw(以下、冷却水温Twと記載する)を検出する。水温センサ13は、検出された冷却水温Twを示す信号をECU200に送信する。
動力分割装置40は、エンジン10の発生する動力を、第2出力軸16を経由した駆動軸17への経路と、第1MG20への経路とに分割可能に構成される。動力分割装置40としては、サンギヤ、プラネタリギヤおよびリングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。たとえば、第1MG20のロータをサンギヤに接続し、エンジン10の第1出力軸14をプラネタリギヤに接続し、かつ、第2出力軸16をリングギヤに接続することによって、動力分割装置40に、エンジン10と第1MG20と第2MG30とを機械的に接続することができる。
第2MG30のロータとも接続された第2出力軸16は、減速機58を経由して、駆動輪72を回転駆動するための駆動軸17と機械的に連結される。なお、第2MG30の回転軸と第2出力軸16との間に変速機をさらに組み込んでもよい。
PCU60は、バッテリ70から供給される直流電力を交流電力に変換し、第1MG20および第2MG30を駆動する。また、PCU60は、第1MG20および第2MG30が発電した交流電力を直流電力に変換し、バッテリ70を充電する。たとえば、PCU60は、直流/交流電力変換のためのインバータ(図示せず)と、インバータの直流リンク側とバッテリ70との間で直流電圧変換を実行するためのコンバータ(図示せず)とを含むように構成される。また、PCU60は、ECU200からの空調装置80あるいは加熱装置12の作動要求を受けると、作動要求に応じて空調装置80や加熱装置12に電力を供給する。
バッテリ70は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ70としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ70の電圧は、たとえば200V程度である。バッテリ70は、上述したように第1MG20および/または第2MG30により発電された電力を用いて充電される他、外部電源(図示せず)から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ70は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。
バッテリ70には、電流センサ152と、電圧センサ154と、電池温度センサ156とが設けられる。電流センサ152は、バッテリ70の電流IBを検出する。電流センサ152は、電流IBを示す信号をECU200に送信する。電圧センサ154は、バッテリ70の電圧VBを検出する。電圧センサ154は、電圧VBを示す信号をECU200に送信する。電池温度センサ156は、バッテリ70の電池温度TBを検出する。電池温度センサ156は、電池温度TBを示す信号をECU200に送信する。
ECU200は、バッテリ70の電流IBと、電圧VBと、電池温度TBとに基づいてバッテリ70の残存容量(以下、SOC(State Of Charge)と記載する)を推定する。ECU200は、たとえば、電流IBと、電圧VBと、電池温度TBとに基づいてOCV(Open Circuit Voltage)を推定し、推定されたOCVと所定のマップとに基づいてバッテリ70のSOCを推定してもよい。あるいは、ECU200は、たとえば、バッテリ70の充電電流と放電電流とを積算することによってバッテリ70のSOCを推定してもよい。
充電装置78は、車両1の停止中において、充電プラグ300が車両1に取り付けられることによって外部電源302から供給される電力を用いてバッテリ70を充電する。充電プラグ300は、充電ケーブル304の一方端に接続される。充電ケーブル304の他方端は、電力管理システム306を経由して外部電源302に接続される。充電装置78の正極端子は、PCU60の正極端子とバッテリ70の正極端子とを接続する電源ラインPLに接続される。充電装置78の負極端子は、PCU60の負極端子とバッテリ70の負極端子とを接続するアースラインNLに接続される。なお、充電プラグ300等を用いた接触給電によって外部電源302から車両1のバッテリ70に電力が供給される充電方法に加えてまたは代えて、共鳴法や電磁誘導等の非接触給電によって外部電源302から車両1のバッテリ70に電力が供給される充電方法が用いられてもよい。外部電源302は、たとえば、商用電源である。また、ECU200は、後述する充電開始時刻が設定されている場合には、充電プラグ300が車両1に取り付けられた場合でも、バッテリ70の充電を待機する。
電力管理システム306には、車両1を含む複数の電気機器が接続される。電力管理システム306は、たとえば、住宅等の建物に設けられる。複数の電気機器は、建物の内外に設けられる電気機器であって、たとえば、家庭用電気機器である。電力管理システム306は、車両1を含む複数の電気機器の電力の使用量(消費量)を管理する。なお、電力管理システム306は、たとえば、車両1を含む複数の電気機器の各々の電力の使用状況に応じて特定の電気機器の電力の使用を制限してもよい。電力管理システム306は、たとえば、車両1に対して供給可能な電力量が制限される場合には、その旨あるいは制限された電力量等の情報が制限情報としてECU200に送信される。なお、電力管理システム306と、ECU200との通信は、充電ケーブル304を経由した有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。
空調装置80は、車両1の室内の換気をするか、あるいは、車両1の室内の温度を目標値になるように冷房および暖房のいずれかを行なう。
外気温センサ81は、車両1の外部の温度To(以下、外気温Toと記載する)を検出する。外気温センサ81は、検出された外気温Toを示す信号をECU200に送信する。
タイマ設定スイッチ90は、外部電源302を用いたバッテリ70の充電を利用者がタイマ予約するための操作部材である。タイマ設定スイッチ90は、たとえば、ボタン等であってもよい、ロータリースイッチであってもよい。車両1の利用者は、タイマ設定スイッチ90を操作して、バッテリ70の充電開始時刻や充電終了時刻を入力する。
ECU200は、エンジン10を制御するための制御信号S1と、PCU60を制御するための制御信号S2と、充電装置78を制御するための制御信号S3と、空調装置80を制御するための制御信号S4と、加熱装置12を制御するための制御信号S5とのうちの制御対象となる制御信号を生成し、生成した制御信号を制御対象へ出力する。
ECU200は、エンジン10およびPCU60等を制御することによって車両1が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体、すなわち、バッテリ70の充放電状態、エンジン10、第1MG20および第2MG30の動作状態を制御する制御装置である。
また、ECU200は、メモリ201と、タイマ202とを含む。利用者がタイマ設定スイッチ90を用いて充電開始時刻や充電終了時刻を入力した場合に、ECU200は、入力された充電開始時刻や充電終了時刻をメモリ201に記憶させる。
ECU200は、タイマ202によって現在時刻を取得する。タイマ202は、たとえば、電波時計であって外部から受信する電波によって同期された時刻を基準として現在時刻を計時するようにしてもよいし、あるいは、利用者によって調整された時刻を基準として現在時刻を計時するようにしてもよい。
ECU200は、たとえば、タイマ202によって取得された現在時刻が充電開始時刻を経過した場合には、充電プラグ300が車両1の所定位置に取り付けられていると、外部電源302の電力を用いたバッテリ70の充電(以下、外部充電ともいう)を開始するように充電装置78を制御する。なお、充電プラグ300が取り付けられているか否かについては、たとえば、充電プラグ300が取り付けられたか否かを検出するセンサを用いてもよいし、充電プラグ300を経由して電力管理システム306からの所定の信号を受信した場合に充電プラグ300が取り付けられていると判定するようにしてもよい。
ECU200は、たとえば、外部充電中に、タイマ202によって取得された現在時刻が充電終了時刻を経過した場合、外部充電を停止するように充電装置78を制御する。
以上のような構成を有する車両1において、低温時、放置中に、エンジン10の可動部品の摺動箇所において作動油が切れることにより、エンジン10のフリクションロスが高くなる可能性がある。エンジンのフリクションロスが高くなると、外部充電の完了後に車両1が使用される場合において、エンジン10の始動時にショックが発生したり、エンジン10の始動の完了が遅延したり、エンジン10の作動後に燃費が悪化したりする場合がある。特に、極低温時においては、第2MG30のみで走行するEV走行が制限されて、エンジン10の作動(暖機)が優先される場合には、このような現象が生じる。
そこで、本実施の形態においては、ECU200が、外部充電が可能な状態であるときに第1MG20に外部電源302の電力を供給してエンジン10の第1出力軸14を回転させる点を特徴とする。以下の説明において、第1MG20を作動させてエンジン10の第1出力軸14を回転させる制御をモータリング制御と記載する。
本実施の形態において、ECU200は、利用者によって設定された充電終了時刻よりも所定時間前の時点で、冷却水温Twがしきい値Aよりも低い場合に、外部電源302の電力を第1MG20に供給してモータリング制御を実行する。ECU200は、現在の時刻がバッテリ70の充電終了時刻を経過した場合に第1MG20への電力の供給を停止する。しきい値Aは、たとえば、始動時のショック、始動完了の遅延、あるいは、作動時の燃費の悪化が、利用者が違和感を覚える程度に発生しないあるいは発生しても速やかに解消する程度に暖機が進行していると判断できる値である。
さらに本実施の形態においては、ECU200は、充電終了時刻よりも前の時点で、エンジン10の温度が上昇するように加熱装置12を制御する。ECU200は、充電終了時刻において冷却水温がしきい値B以上になるように加熱装置12の作動を開始させる。ECU200は、たとえば、現在の冷却水温Twとしきい値Bとの差に基づいて加熱装置12の作動期間を決定し、充電終了時刻よりも作動期間だけ前の時点において加熱装置12の作動を開始させるようにしてもよい。しきい値Bは、たとえば、エンジン10の暖機が完了したと判定できる値あるいはエンジン10の暖機が所定の程度まで進行したと判定できる値であって、しきい値Aよりも高い値である。本実施の形態においては、前述の所定時間は、加熱装置12の作動期間であるものとして説明する。
図2に、本実施の形態に係る車両1に搭載されたECU200の機能ブロック図を示す。ECU200は、タイマ設定判定部210と、状態判定部212と、時刻判定部214と、温度判定部216と、モータリング制御部218と、終了判定部220とを含む。
タイマ設定判定部210は、外部充電の充電終了時刻が設定されているか否かを判定する。タイマ設定判定部210は、たとえば、メモリ201に充電終了時刻が記憶されている場合には、充電終了時刻が設定されていると判定する。なお、タイマ設定判定部210は、たとえば、充電終了時刻が設定されていると判定された場合には、タイマ設定判定フラグをオン状態にしてもよい。
状態判定部212は、外部電源302から電力供給が可能な状態であるか否か(外部充電が可能な状態であるか否か)を判定する。具体的には、状態判定部212は、充電プラグ300が車両1に取り付けられている場合に、外部電源302から電力供給が可能な状態であると判定してもよい。なお、充電プラグ300が車両1に取り付けられているか否かの判定については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。なお、状態判定部212は、たとえば、外部電源302から電力供給が可能な状態であると判定された場合には状態判定フラグをオン状態にしてもよい。
時刻判定部214は、タイマ設定判定部210によって充電終了時刻が設定されていると判定された場合において、現在の時刻が充電終了時刻よりも所定時間前の時刻(以下、モータリング開始時刻ともいう)を経過したか否かを判定する。
なお、時刻判定部214は、たとえば、タイマ設定判定フラグがオン状態である場合に、現在の時刻がモータリング開始時刻を経過したか否かを判定してもよく、現在の時刻がモータリング開始時刻を経過した場合に、時刻判定フラグをオン状態にしてもよい。
温度判定部216は、冷却水温Twがしきい値A以下であるか否かを判定する。なお、温度判定部216は、たとえば、冷却水温Twがしきい値A以下であると判定された場合には、温度判定フラグをオン状態にしてもよい。
モータリング制御部218は、タイマ設定判定部210によって充電終了時刻が設定されていると判定され、状態判定部212によって外部電源302から電力供給が可能な状態であると判定され、時刻判定部214によって現在の時刻がモータリング開始時刻を経過したと判定され、かつ、温度判定部216によって冷却水温Twがしきい値A以下であると判定された場合に、モータリング制御を実行する。
モータリング制御部218は、エンジン回転速度Neを目標回転速度まで上昇させる。モータリング制御部218は、エンジン回転速度Neを目標回転速度まで上昇させた後に、エンジン回転速度Neを維持する。
目標回転速度は、特に限定されるものではないが、モータリングにより運転者が違和感を覚えるような騒音が生じない程度であり、かつ、適切に潤滑が行なわれる回転速度に設定されることが望ましい。目標回転速度は、たとえば、エンジン10のクランキングと同程度の回転速度である。
なお、モータリング制御部218は、後述する終了判定部220においてモータリングを終了すると判定された場合に、モータリング制御を終了する。
なお、モータリング制御部218は、たとえば、タイマ設定判定フラグ、状態判定フラグ、時刻判定フラグおよび温度判定フラグがいずれもオン状態である場合に、モータリング制御を実行する。また、モータリング制御部218は、後述する終了判定フラグがオン状態となる場合に、モータリング制御を終了させる。モータリング制御部218は、モータリング制御を終了させるとともに終了判定フラグをオフ状態にする。
終了判定部220は、モータリング制御を終了させるか否かを判定する。終了判定部220は、たとえば、現在の時刻が充電終了時刻を経過した場合にモータリング制御を終了させると判定する。あるいは、終了判定部220は、冷却水温Twがしきい値B以上となる場合に、モータリング制御を終了させると判定する。
なお、終了判定部220は、モータリング制御部218によってモータリング制御が実行された場合に、モータリング制御を終了させるか否かの判定を開始し、モータリング制御を終了させると判定する場合には、終了判定フラグをオン状態にしてもよい。
図3を参照して、本実施の形態に係る車両1に搭載されたECU200で実行される制御処理について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、ECU200は、充電終了時刻の設定があるか否かを判定する。充電終了時刻の設定がある場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでない場合(S100にてNO)、処理はS100に戻される。
S102にて、ECU200は、外部電源302から電力供給が可能な状態であるか否かを判定する。外部電源302から電力供給が可能な状態であると判定される場合(S102にてYES)、処理はS104に移される。もしそうでない場合(S102にてNO)、処理はS100に戻される。
S104にて、ECU200は、現在の時刻が充電終了時刻よりも所定時間前のモータリング開始時刻を経過したか否かを判定する。現在の時刻がモータリング開始時刻を経過したと判定される場合(S104にてYES)、処理はS106に移される。もしそうでない場合(S104にてNO)、処理はS100に戻される。
S106にて、ECU200は、冷却水温Twがしきい値A以下であるか否かを判定する。冷却水温Twがしきい値A以下であると判定される場合(S106にてYES)、処理はS108に移される。もしそうでない場合(S106にてNO)、処理はS100に戻される。
S108にて、ECU200は、モータリング制御を実行する。S110にて、ECU200は、冷却水温Twがしきい値B以上であるか否かを判定する。冷却水温Twがしきい値B以上であると判定される場合(S110にてYES)、処理はS112に移される。もしそうでない場合(S110にてNO)、処理はS114に移される。
S112にて、ECU200は、モータリング制御を終了する。S114にて、ECU200は、現在の時刻が充電終了時刻を経過したか否かを判定する。現在の時刻が充電終了時刻を経過したと判定される場合(S114にてYES)、処理はS112に移される。もしそうでない場合(S114にてNO)、処理はS108に戻される。
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車両1に搭載されたECU200の動作について図4を参照しつつ説明する。
たとえば、時間t(0)にて、充電プラグ300が車両1に取り付けられ、外部電源302を用いたバッテリ70の充電が開始される場合(外部充電がオン状態となる場合)を想定する。また、利用者は、タイマ設定スイッチ90を操作して、充電終了時刻を時間t(2)に設定しているものとする(S100にてYES)。
時間t(0)にて、外部電源302から電力供給が可能な状態となり、バッテリ70の充電が開始されると(S102にてYES)、外部電源302の電力が充電プラグ300および充電装置78を経由してバッテリ70に供給されることによってバッテリ70のSOCが時間の経過とともに増加していく。
時間t(1)にて、充電終了時刻の所定時間前のモータリング開始時刻を経過すると(S104にてYES)、加熱装置12の作動が開始される(加熱装置12がオン状態となる)とともに、冷却水温Twがしきい値A以下であるため(S106にてYES)、モータリング制御が実行される(S108)。そのため、モータリング制御がオフ状態からオン状態になる。
加熱装置12の作動が開始されることによって、冷却水温Twは、時間T(1)以降においては時間の経過とともに上昇していく。また、モータリング制御が実行されることにより第1MG20からエンジン10の第1出力軸14に対して回転力が付与されて、エンジン回転速度Neが上昇する。エンジン回転速度Neが目標回転速度に到達した後、エンジン回転速度Neが維持される。エンジン10の第1出力軸14が回転させられることにより、エンジン10の内部の作動油が撹拌され、可動部品の摺動箇所に作動油が供給される。そのため、モータ輪制御の実行によりエンジン10の可動部品の当該摺動箇所が潤滑され、エンジン10のフリクションロスの増大が抑制される。
時間t(2)にて、冷却水温Twがしきい値B以上となるか(S110にてYES)、現在の時刻が充電終了時刻を経過するか(S114にてYES)によって、モータリング制御が終了する(S112)。そのため、モータリング制御がオン状態からオフ状態になる。また、加熱装置12の作動が停止する(加熱装置12がオフ状態となる)。
以上のようにして、本実施の形態に係る車両1によると、外部充電が可能な状態であるときに第1MG20に外部電源302の電力を供給して、エンジン10の第1出力軸14を回転させることができるので、バッテリ70の電力を消費することなくエンジン10の第1出力軸14を回転させることができる。さらに、エンジン10の第1出力軸14を回転させることによって、エンジン10内部の作動油が撹拌され、エンジン10の可動部品(たとえば、気筒112内のピストン等)の摺動箇所に作動油が供給され、供給された作動油によって当該可動箇所を潤滑することができる。また、作動油の温度が上昇するため作動油の粘度を改善することができる。その結果、放置中にエンジンのフリクションロスの増大を抑制するハイブリッド車両を提供することができる。
さらに、利用者により設定された充電終了時刻を経過した後に車両1が使用される可能性が高いため、充電終了時刻の所定時間前の時点で、第1MG20に外部電源302の電力を供給してエンジン10の第1出力軸14を回転させることによって、車両が使用されるまでに潤滑された摺動箇所の作動油が切れることを抑制することができる。さらに、モータリング制御の実行時間を必要最低限の時間にすることができるため、電力の消費を最小限にすることができる。
さらに、充電終了時刻が経過した時点で第1MG20への電力の供給を停止することにより、充電終了時刻が経過した後に利用者により車両が使用された場合に第1MG20が作動状態であることについて違和感を覚えることを抑制することができる。
さらに、モータリング制御の終了後においては、時間が経過するとともにフリクションロスの改善の効果が減少するため、充電終了時刻が経過する時点までモータリング制御を実行することにより、充電終了時刻の経過後、フリクションロスの改善の効果をより長く持続させることができる。
さらに、外部充電が可能な状態であるときに冷却水温Twがしきい値A以下である場合には、エンジン10のフリクションロスが増大している可能性が高いため、第1MG20に外部電源302の電力を供給して第1出力軸14を回転させることによって、エンジン10の可動部品の摺動箇所を潤滑して、エンジンのフリクションロスの増大を抑制することができる。
さらに、利用者により充電終了時刻が設定されていない場合には、モータリング制御が実行されないため、不必要なモータリング制御の実行を抑制することができる。
また、エンジン10の第1出力軸14に連結され、第1出力軸14の回転にともなって作動し、エンジンオイルを可動部品の各摺動箇所に供給するオイルポンプが設けられる場合には、上述のようなモータリング制御の実行により各摺動箇所の潤滑をより確実に行なうことができる。
以下に変形例について記載する。
本実施の形態においては、エンジン10の冷却水温Twをエンジン10の温度として検出するものとして説明したが、たとえば、検出可能なエンジン10の周辺の部品の温度をエンジン10の温度として検出してもよい。また、たとえば、エンジン10が非作動状態であって、かつ、車両1の放置時間が十分に長い場合には、エンジン10外気温Toをエンジン10の温度として検出してもよい。
本実施の形態においては、外部充電が開始される時点よりも前にエンジン10が停止状態となった時点からの経過時間について考慮することなく、モータリング制御を実行することについて説明したが、モータリング制御は、たとえば、外部充電が開始される時点よりも前に、エンジン10が停止状態になってから所定時間が経過している場合に実行可能としてもよい。すなわち、エンジン10が停止状態となった時点から所定時間が経過するまではモータリング制御の実行を制限してもよい。このようにすると、エンジンが停止状態になると、所定時間が経過するまでは、可動部品の摺動箇所の作動油が切れずに残存するため、フリクションロスの増大が抑制される。そのため、不必要なモータリング制御の実行を抑制することができる。
本実施の形態においては、モータリング制御の実行時に、バッテリ70の温度TBについて考慮することなく、外部電源302の電力を用いてモータリング制御を実行するものとして説明したが、たとえば、バッテリ70の温度TBに応じて外部電源302の電力と、バッテリ70の電力のうちの少なくともいずれか一方の電力を用いて第1MG20を作動させるようにしてもよい。たとえば、バッテリ70の温度TBがしきい値TB(0)よりも高い場合に、第1MG20に外部電源302の電力を供給してエンジン10の第1出力軸14が回転させ、バッテリ70の温度TBがしきい値TB(0)よりも低い場合には、第1MG20にバッテリ70の電力を供給して第1出力軸14を回転させてもよい。なお、第1MG20にバッテリ70の電力が供給される場合においては、充電装置78の作動を停止する。
このようにすると、バッテリ70の温度TBがしきい値TB(0)よりも低い場合には、バッテリ70の電力を用いて第1MG20を作動させることにより、バッテリ70の温度を上昇させることができる。また、バッテリ70の放電によりバッテリ70の残容量であるSOCを下げることで低温時の充電受け入れ特性を改善することができる。なお、バッテリ70の温度TBがしきい値TB(0)よりも高くなる場合や、バッテリ70の電力を用いた第1MG20の作動が所定期間継続する場合には、外部電源302の電力を用いて第1MG20の作動とバッテリ70の充電とのうちの少なくともいずれかを行なってもよい。バッテリ70の充電が行なわれることにより、バッテリ70の温度をさらに上昇させることができる。
本実施の形態において、外部充電が可能となった状態であるときに第1MG20のみを作動させる場合について説明したが、第1MG20とともに空調装置80を作動させて、充電終了時刻において車室内の換気が完了するように充電終了時刻まで換気を行なったり、あるいは、車室内の温度が目標温度になるように充電終了時刻になるまで冷房または暖房を行なったりしてもよい。
この場合において、外部充電が可能となった状態であるときに第1MG20と空調装置80との双方を作動させる場合には、バッテリ70の状態に応じて外部電源302の電力およびバッテリ70の電力のうちの少なくともいずれか一方の電力を用いてモータリング制御を実行することが望ましい。
たとえば、外部充電が可能となった状態であるときに第1MG20と空調装置80との双方を作動させる場合には、バッテリ70の充電電流の許容値が所定値よりも小さいと、バッテリ70のSOCが高い状態であるため、バッテリ70の電力を用いてモータリング制御が実行されてもよい。さらに、バッテリ70の充電電流の許容値が所定値よりも大きい場合には、バッテリ70のSOCが低い状態であるため、外部電源302の電力を用いてモータリング制御が実行されるようにしてもよい。なお、充電電流の許容値は、たとえば、バッテリ70の温度TBと、バッテリ70のSOCと、温度TBとSOCと許容値との関係を規定するマップとによって算出される。たとえば、低温時の環境においては、バッテリ70の温度TBが低くなるほど、充電電流の許容値は低下するように算出される。また、バッテリ70のSOCが高くなるほど、充電電流の許容値は低下するように算出される。
あるいは、外部充電が可能となった状態であるときに第1MG20と空調装置80との双方を作動させる場合には、バッテリ70の放電電流の許容値が所定値よりも大きいと、バッテリ70のSOCが高い状態であるため、バッテリ70の電力を用いてモータリング制御が実行されてもよい。さらに、バッテリ70の放電電流の許容値が所定値よりも小さい場合には、バッテリ70のSOCが低い状態であるため、外部電源302の電力を用いてモータリング制御が実行されるようにしてもよい。なお、放電電流の許容値は、たとえば、バッテリ70の温度TBと、バッテリ70のSOCと、温度TBとSOCと許容値との関係を規定するマップとによって算出される。たとえば、低温時の環境においては、バッテリ70の温度TBが低くなるほど、放電電流の許容値は低下するように算出される。また、バッテリ70のSOCが低くなるほど、放電電流の許容値は低下するように算出される。
さらに、外部充電が可能となった状態であるときに第1MG20と空調装置80との双方を作動させる場合には、バッテリ70の温度TBが所定値よりも低い場合には、バッテリ70の温度TBを上昇させるため、バッテリ70の電力を用いてモータリング制御が実行され、バッテリ70の温度TBが所定値よりも高い場合には、外部電源302の電力を用いてモータリング制御が実行されるようにしてもよい。
さらに、外部充電が可能となった状態であるときに第1MG20と空調装置80との双方を作動させる場合には、バッテリ70のSOCが所定値よりも大きいと、バッテリ70の電力を用いてモータリング制御が実行され、バッテリ70のSOCが所定値よりも小さいと、外部電源302の電力を用いてモータリング制御が実行されるようにしてもよい。
このようにすると、バッテリ70の状態に応じて、外部電源302の電力およびバッテリ70の電力のうちの少なくともいずれか一方の電力を用いて、モータリング制御を実行することにより、モータリング制御の実行時に第1MG20に対して適切に電力を供給することができる。
さらに、バッテリ70が満充電状態であって、外部電源302から電力供給が可能な状態(すなわち、充電プラグ300が車両1に取り付けられた状態)であって、かつ、充電終了時刻になる前の空調装置80の作動がユーザにより設定されている場合には、充電終了時刻に併せて外部電源302の電力を用いてモータリング制御を実行してもよい。充電終了時刻が経過する時点までモータリング制御が実行されるので、充電終了時刻の経過後、フリクションロスの改善の効果をより長く持続させることができる。
本実施の形態においては、外部充電が可能となった状態であるときに、バッテリ70の充電および第1MG20の作動(あるいは、バッテリ70の充電、第1MG20の作動および空調装置80の作動)が可能であるものとして説明したが、たとえば、外部電源からの電力供給能力に応じて外部電源の電力およびバッテリ70の電力のうちの少なくともいずれか一方の電力を用いて、第1MG20を作動させる(あるいは、第1MG20および空調装置80を作動させる)ようにしてもよい。
たとえば、ECU200は、電力管理システム306から受信した制限情報に含まれる車両1に対して供給可能な電力量が所定値よりも大きい場合には、外部電源302の電力を用いて第1MG20(あるいは、第1MG20および空調装置80)を作動させるようにしてもよい。所定値は、たとえば、第1MG20(あるいは、第1MG20および空調装置80)を作動可能な電力量である。また、ECU200は、電力管理システム306から受信した制限情報に含まれる車両1に対して供給可能な電力量が所定値よりも小さい場合には、外部電源302からの電力とバッテリ70の電力とを用いて第1MG20(あるいは、第1MG20および空調装置80)を作動させるようにしてもよいし、バッテリ70の電力を用いて第1MG20を作動させるようにしてもよいし、あるいは、空調装置80の作動量を低減してもよい。
このようにすると、たとえば、現在の時刻が電力使用量のピーク時間帯内の時刻である等、外部電源302からの電力供給能力に変動がある場合には、外部電源302からの電力だけで第1MG20に十分に電力を供給できない可能性もあるため、外部電源302からの電力供給能力に応じて外部電源302の電力およびバッテリ70の電力のうちの少なくともいずれか一方の電力を用いて、モータリング制御を実行したり、空調装置80など他の電気機器の使用量を低したりすることにより、第1MG20に対して適切に電力を供給することができる。
本実施の形態においては、モータリング制御の実行とともに加熱装置12を作動させるものとして説明したが、加熱装置12を非作動としてもよい。
本実施の形態においては、モータリング開始時刻を決定するための所定時間としては、加熱装置12の作動が開始されてから、冷却水温Twが充電終了時刻においてしきい値B以上となると予測されるまでの期間が設定されるものとして説明したが、所定時間は、外気温や日付等に基づく気温予測情報に基づいて変化する時間であってもよいし、モータリングによりエンジン10の内部の作動油が撹拌され、可動部品の摺動箇所を十分に潤滑できる時間であってもよい。
本実施の形態においては、加熱装置12の作動開始タイミングとモータリング制御の開始タイミングとは、一致するものとして説明したが、加熱装置12の作動開始タイミングとモータリング制御の開始タイミングとは異なっていてもよい。
本実施の形態においては、モータリング制御の実行時に、エンジン回転速度Neを目標回転速度まで上昇させるものとして説明したが、第1MG20の回転速度を目標回転速度まで上昇させるようにしてもよい。ECU200は、たとえば、第1MG20に設けられるレゾルバ等により第1MG20の回転速度を検出すればよい。
本実施の形態においては、モータリング制御はユーザにより設定された充電終了時刻で終了するものとして説明したが、外部充電が完了する時点でモータリング制御を終了してもよい。
また、本実施の形態においては、モータリング制御は充電終了時刻で終了するものとして説明したが、たとえば、モータリング制御が終了する際において、エンジン10のフリクションロスが改善されたか否かについて所定の方法で判断されてもよい。
たとえば、モータリング制御の終了直前あるいはモータリング制御の終了後に所定の回転指令を与えたときの第1MG10に供給される電力の変動に基づいてエンジン10のフリクションロスが改善されたか否かが判断されてもよい。フィードバック制御により、フリクションロスが改善するに従って所定の回転指令に対する必要な電力が減少し、所定の電力に収束していく。そのため、たとえば、所定の回転指令を与えた後に第1MG10に供給される電力がしきい値よりも低下した場合に、あるいは、第1MG10に供給される電力の変動量がしきい値よりも低下した場合に、エンジン10のフリクションロスが改善したと判断されてもよい。
または、モータリング制御の終了直前あるいはモータリング制御の終了後に一定の電力を第1MG20に供給したときのエンジン回転速度Ne(あるいは、第1MG20の回転速度)の変動に基づいてエンジン10のフリクションロスが改善されたか否かが判断されてもよい。エンジン10のフリクションロスが改善するに従って一定の電力に対するエンジン回転速度Neは上昇し、所定の回転速度に収束していく。そのため、たとえば、一定の電力を第1MG20に供給した後のエンジン回転速度Neがしきい値よりも上昇した場合、あるいは、エンジン回転速度Neの変動量がしきい値よりも低下した場合に、エンジン10のフリクションロスが改善したと判断してもよい。なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
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。
1 車両、8 トランスミッション、10 エンジン、11 エンジン回転速度センサ、12 加熱装置、13 水温センサ、14,16 出力軸、17 駆動軸、20,30 MG、40 動力分割装置、58 減速機、60 PCU、70 バッテリ、72 駆動輪、78 充電装置、80 空調装置、81 外気温センサ、90 タイマ設定スイッチ、112 気筒、152 電流センサ、154 電圧センサ、156 電池温度センサ、200 ECU、201 メモリ、202 タイマ、210 タイマ設定判定部、212 状態判定部、214 時刻判定部、216 温度判定部、218 モータリング制御部、220 終了判定部、300 充電プラグ、302 外部電源、304 充電ケーブル、306 電力管理システム。

Claims (8)

  1. エンジンと、
    前記エンジンの出力軸に連結される回転電機と、
    車両の駆動源に電力を供給し、かつ、前記車両の外部に設けられる外部電源の電力を用いた充電が可能な蓄電装置と、
    前記外部電源の電力を用いた前記蓄電装置の外部充電が可能な状態であるときに前記回転電機に前記外部電源の電力を供給して前記出力軸を回転させる制御装置とを含み、
    前記制御装置は、前記外部充電が可能な状態であるときに、前記外部充電を終了させる時点として予め設定された終了設定時点よりも所定時間前の時点で前記回転電機に前記外部電源の電力を供給して前記出力軸の回転を開始する、ハイブリッド車両。
  2. エンジンと、
    前記エンジンの出力軸に連結される回転電機と、
    車両の駆動源に電力を供給し、かつ、前記車両の外部に設けられる外部電源の電力を用いた充電が可能な蓄電装置と、
    前記外部電源の電力を用いた前記蓄電装置の外部充電が可能な状態であるときに前記回転電機に前記外部電源の電力を供給して前記出力軸を回転させる制御装置とを含み、
    前記制御装置は、前記外部充電が可能な状態であるときに、前記外部充電を終了させる時点として予め設定された終了設定時点で前記回転電機への電力の供給を停止する、ハイブリッド車両。
  3. 前記制御装置は、前記終了設定時点が利用者により設定されている場合には、前記外部充電が可能な状態であるときに前記回転電機に前記外部電源の電力を供給して前記出力軸を回転させる、請求項1または2に記載のハイブリッド車両。
  4. 前記車両は、前記エンジンの温度を検出する第1検出装置をさらに含み、
    前記制御装置は、前記外部充電が可能な状態であるときに、前記第1検出装置によって検出された前記エンジンの温度がしきい値よりも低い場合には、前記回転電機に前記外部電源の電力を供給して前記出力軸を回転させる、請求項1〜のいずれかに記載のハイブリッド車両。
  5. 前記制御装置は、前記外部充電が可能な状態であって、かつ、前記エンジンが停止状態になってから所定時間が経過する場合に、前記回転電機に前記外部電源の電力を供給して前記出力軸を回転させる、請求項1〜のいずれかに記載のハイブリッド車両。
  6. 前記車両は、前記蓄電装置の温度を検出する第2検出装置をさらに含み、
    前記制御装置は、前記外部充電が可能な状態であって、かつ、前記第2検出装置によって検出された前記蓄電装置の温度がしきい値よりも高い場合に、前記回転電機に前記外部電源の電力を供給して前記出力軸を回転させ、前記外部充電が可能な状態であって、かつ、前記蓄電装置の温度が前記しきい値よりも低い場合に、前記回転電機に前記蓄電装置の電力を供給して前記出力軸を回転させる、請求項1〜のいずれかに記載のハイブリッド車両。
  7. 前記制御装置は、前記外部充電が可能な状態であるときに、前記回転電機とともに前記車両の室内の温度を調整する空調装置を作動させる場合には、前記蓄電装置の状態に応じて前記外部電源の電力および前記蓄電装置から供給される電力のうちの少なくともいずれかの電力を前記空調装置に供給するとともに、前記回転電機に供給して前記出力軸を回転させる、請求項1〜のいずれかに記載のハイブリッド車両。
  8. 前記制御装置は、前記外部充電が可能な状態であるときに、前記外部電源から電力供給が可能な電力量に応じて前記外部電源の電力および前記蓄電装置から供給される電力のうちの少なくともいずれかの電力を前記回転電機に供給して前記出力軸を回転させる、請求項1〜のいずれかに記載のハイブリッド車両。
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