JP6064824B2

JP6064824B2 - ハイブリッド車両の制御装置

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Publication number: JP6064824B2
Application number: JP2013155768A
Authority: JP
Inventors: 大悟鶴岡; 博史胡本; 朗大室; 平野　拓男; 拓男平野
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-07-26
Also published as: JP2015024751A

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する技術分野に属する。

従来より、ハイブリッド車両において、例えば、エンジンと、該エンジンを駆動して始動させかつ該始動後のエンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータと、該モータジェネレータによる発電電力が充電されるバッテリと、該バッテリの放電電力及び上記モータジェネレータによる発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動される走行用モータとを備えたものが知られている。このようなハイブリッド車両では、モータジェネレータによる発電の要求があった場合に、エンジンが始動されて、該エンジンによりモータジェネレータが駆動されることで、モータジェネレータによる発電が行われ、この発電電力がバッテリに充電されたり走行用モータに供給されたりすることになる。

上記バッテリは、その充電率（ＳＯＣ）及び温度によって、該バッテリに充電することが可能な電力である充電可能電力が変化し、バッテリのＳＯＣが高い場合や、バッテリの温度が所定範囲外にある場合（低温や高温である場合）には、充電可能電力が小さくなる。このように充電可能電力が低下した状態でバッテリに充電すると、充電可能電力を超えた電力がバッテリに充電される可能性があり、このようになると、バッテリの早期劣化を招いてしまう。このバッテリの早期劣化を抑制するためには、充電可能電力を超えた電力がバッテリに充電されないようにする必要がある。

そこで、例えば特許文献１では、バッテリが満充電状態のときや低温時等のように充電可能電力が低いとき（ここでは、基本的に０であるとき）に、内燃機関をモータリングすることで電力消費を行うことが提案されている。また、特許文献２では、バッテリへの充電が規制されているときに、走行用モータによる回生制動が必要になったとき、回生制動による発電電力を用いてモータジェネレータを作動させてエンジンを駆動するようにすることが提案されている。

特開２００４−３１２９６２号公報特開２０１２−６５２５号公報

ところで、上記ハイブリッド車両に、エンジンの冷却水を利用して車室内を暖房する暖房装置が設けられている場合がある。この場合、エンジン冷却水の温度に基づいてエンジンの始動停止制御が行われる。すなわち、エンジンの停止中に、エンジン冷却水の温度が、予め設定された下限温度以下になったときには、暖房性能を確保するために、エンジンを始動させる一方、エンジンの運転中に、エンジン冷却水の温度が、上記下限温度よりも高い値に予め設定された上限温度以上になったときには、エンジンを停止させる。これにより、暖房性能を確保することができる。

ここで、エンジンの始動時には、モータジェネレータによる発電電力が生じ易い。すなわち、モータジェネレータによるエンジンのクランキング時に、燃料が着火しエンジンがトルクを発生させ始めるとモータジェネレータを駆動し始めることになり、これによってモータジェネレータが発電することになる。エンジンが自立的に回転する状態に移行すれば、モータジェネレータが発電しない状態にすることは可能であるが、それまでの発電は避けることができない。

このため、バッテリの充電可能電力が低下した状態にあるときに、暖房性能確保の観点からエンジンを始動させると、そのエンジン始動に伴って発電電力が生じ、このとき、例えば停車中であって走行用モータが駆動力を出力していなければ、走行用モータがその発電電力を消費することは不可能である。また、上記エンジン始動に伴う発電電力を消費可能な他の車載電装品（例えば電動コンプレッサやＰＴＣヒータ等）が設けられていたとしても、それらが作動していなければ、その発電電力を消費することは不可能である。このように走行用モータ等の車載電装品が、エンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にないとき（電力を消費して作動していないとき）には、その発電電力がバッテリに供給されることになるが、この場合、バッテリの充電可能電力よりも高い電力がバッテリに供給される可能性が高くなる。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの冷却水を利用して車室内を暖房する暖房装置が設けられたハイブリッド車両において、エンジン冷却水の温度に基づいてエンジンの始動停止制御を行う場合に、上記暖房装置による暖房性能を確保しながら、バッテリの早期劣化を出来る限り抑制しようとすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、エンジンと、該エンジンの出力軸に連結されていて、該エンジンを駆動して始動させかつ該始動後のエンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータと、該モータジェネレータによる発電電力が充電されるバッテリと、上記エンジンの冷却水を利用して車室内を暖房する暖房装置とを備えたハイブリッド車両の制御装置を対象として、上記バッテリの充電可能電力を検出する充電可能電力検出手段と、上記エンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段と、上記エンジン及び上記モータジェネレータの作動を制御する制御手段であって、上記充電可能電力検出手段により検出された充電可能電力が所定値よりも大きいときにおいて、上記エンジンの停止中に、上記エンジン水温検出手段により検出されたエンジン冷却水の温度が、予め設定された第１下限温度以下になったときに、上記モータジェネレータの駆動により上記エンジンを始動させる一方、上記エンジンの運転中に、上記エンジン冷却水の温度が、上記第１下限温度よりも高い値に予め設定された第１上限温度以上になったときに、上記エンジンを停止させる制御手段とを備え、上記制御手段は、上記充電可能電力が上記所定値以下であるときにおいて、上記エンジンの停止中に、上記エンジン冷却水の温度が、上記第１下限温度よりも高くかつ上記第１上限温度よりも低い値に設定された第２下限温度以下になったときに、上記エンジンの始動に伴って上記モータジェネレータにより発生する発電電力を、所定の車載電装品が消費可能な状態にないときには、遅延制御を実行して上記エンジンを始動させ、上記エンジンの運転中に、上記エンジン冷却水の温度が、上記第２下限温度よりも高い値に予め設定された第２上限温度以上になったときに、上記エンジンを停止させるように構成されており、上記遅延制御は、上記エンジン冷却水の温度が上記第２下限温度になったときから、所定時間が経過するまでの間、又は、上記エンジン冷却水の温度が上記第１下限温度になるまでの間に、上記所定の車載電装品が上記エンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にならないときには、上記所定時間が経過したとき、又は、上記エンジン冷却水の温度が上記第１下限温度以下になったときに、上記エンジンを始動させる一方、上記の間に、上記所定の車載電装品が上記エンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態になったときには、該消費可能な状態になった時点で、上記エンジンを始動させる制御である、という構成とした。

上記の構成により、バッテリの充電可能電力が所定値以下であるときにおいて、エンジンの停止中に、エンジン冷却水の温度が第２下限温度以下になったときに、エンジンの始動に伴ってモータジェネレータにより発生する発電電力を、所定の車載電装品が消費可能な状態にないときには、遅延制御が実行される。これにより、エンジンは、エンジン冷却水の温度が第２下限温度になったときから、所定時間が経過するまでの間、又は、エンジン冷却水の温度が第１下限温度になるまでの間に、例えば走行用モータの駆動トルクの出力により車両が走行してエンジン始動に伴う発電電力を走行用モータが消費可能な状態になれば、エンジンが始動し、そのエンジン始動に伴う発電電力は、走行用モータで消費される。上記の間に、エンジン始動に伴う発電電力を所定の車載電装品が消費可能な状態にならない場合には、上記所定時間が経過したとき、又は、上記エンジン冷却水の温度が上記第１下限温度以下になったときにエンジンが始動されて、そのエンジン始動に伴う発電電力がバッテリに供給されることになるが、このバッテリへの供給の頻度は、遅延制御を実行しない場合よりも低くなる。また、上記所定時間を、エンジン冷却水の温度が第２下限温度になったときから第１下限温度になるまでの時間と略同じに設定しておけば、エンジン冷却水の温度が第１下限温度を下回らないようにすることができ、この結果、暖房装置による暖房性能を確保することができる。よって、暖房性能を確保しながら、バッテリの早期劣化を出来る限り抑制することができる。

上記ハイブリッド車両の制御装置において、上記第２上限温度は、上記第１上限温度よりも高い値に設定されている、ことが好ましい。

このことにより、バッテリの充電可能電力が所定値以下であるときには、エンジン冷却水の温度が高い状態でエンジンが停止されるので、エンジン停止中にエンジン冷却水の温度が第２下限温度以下になり難くなり、この結果、エンジン始動に伴う発電電力がバッテリに供給される頻度がより一層低下する。

上記ハイブリッド車両の制御装置において、上記制御手段は、上記充電可能電力が上記所定値以下であるときにおいて、上記エンジンの停止中に、上記エンジン冷却水の温度が上記第２下限温度以下になったときに、上記所定の車載電装品が上記エンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にあるときには、上記遅延制御を実行しないで上記エンジンを始動させるように構成されている、ことが好ましい。

すなわち、バッテリの充電可能電力が所定値以下であるときにおいて、エンジンの停止中に、エンジン冷却水の温度が第２下限温度以下になったときに、所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にあるときには、遅延制御を実行する必要はなく、エンジン冷却水の温度が第２下限温度以下になったときにエンジンを始動しても、そのエンジン始動に伴う発電電力を所定の車載電装品に供給して、バッテリの早期劣化を抑制することができる。

以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によると、バッテリの充電可能電力が所定値以下であるときに、エンジン冷却水の温度が第１下限温度を下回らないようにしながら、エンジン始動に伴う発電電力がバッテリに供給される頻度を出来る限り低下させることができ、よって、暖房装置による暖房性能を確保しながら、バッテリの早期劣化を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る制御装置が搭載されたハイブリッド車両を示す概略構成図である。図１に示すハイブリッド車両のエンジン及び制御システムを示す図である。バッテリの充電率（ＳＯＣ）及び温度と該バッテリの充電可能電力との関係を表すマップを示す図である。エンジン始動時における、エンジン回転数、エンジントルク、モータジェネレータトルク及び発電量の関係を示すグラフである。バッテリの充電可能電力が所定値よりも大きいときにおける、エンジン水温とエンジンの運転状態及び停止状態との関係を示すグラフである。バッテリの充電可能電力が所定値以下であるときにおける、エンジン水温とエンジンの運転状態及び停止状態との関係を示すグラフであって、エンジン水温が第２下限温度になったときから所定時間が経過するまでの間に、所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にならなかった場合を示す。バッテリの充電可能電力が所定値以下であるときにおける、エンジン水温とエンジンの運転状態及び停止状態との関係を示すグラフであって、エンジン水温が第２下限温度以下になったときに、所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にある場合を示す。コントロールユニットによるエンジンの暖房用始動停止制御の処理動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る制御装置が搭載されたハイブリッド車両１（以下、単に車両１という）を示す。この車両１は、所謂シリーズ型ハイブリッド車両であって、エンジン１０と、回転軸が該エンジン１０の出力軸（後述のエキセントリックシャフト１３）に連結されていて、エンジン１０を駆動して始動させかつ該始動後のエンジン１０により駆動されて発電するモータジェネレータ２０と、このモータジェネレータ２０によって発電された電力が蓄電（充電）される高電圧・大容量のバッテリ３０と、エンジン１０に駆動されることによるモータジェネレータ２０の発電電力及びバッテリ３０の蓄電電力（放電電力）のうちの少なくとも一方の電力で駆動される走行用モータ４０とを備えている。

モータジェネレータ２０、バッテリ３０及び走行用モータ４０の間には、インバータ５０が設けられている。このインバータ５０を介して、モータジェネレータ２０の発電電力が、バッテリ３０及び／又は走行用モータ４０に供給されるとともに、バッテリ３０からの放電電力が、モータジェネレータ２０及び／又は走行用モータ４０に供給される。

走行用モータ４０は、モータジェネレータ２０の発電電力及びバッテリ３０からの放電電力の少なくとも一方が供給されることにより駆動される。この走行用モータ４０の駆動力が、デファレンシャル装置６０を介して、駆動輪としての左右の前輪６１に伝達され、これにより、車両１が走行する。尚、走行用モータ４０は、車両１の減速時には、ジェネレータとして作動して、その発電した電力がバッテリ３０に充電される。また、バッテリ３０は、車両１の外部の電源による外部充電が可能である。

エンジン１０は、モータジェネレータ２０による発電用にのみ使用される。エンジン１０は、本実施形態では、水素タンク７０に貯留されている水素ガスが、燃料として供給される水素エンジンである。

図２に示すように、エンジン１０は、ツインロータ式（２気筒）のロータリピストンエンジンであって、２つの繭状のロータハウジング１１内（気筒内）に形成されるロータ収容室１１ａに、概略三角形状のロータ１２がそれぞれ収容されて構成されている。２つのロータハウジング１１は、３つのサイドハウジング（図示せず）の間に挟み込むようにして該サイドハウジングと一体化されてなり、各ロータハウジング１１とその両側のサイドハウジングとで各ロータ収容室１１ａが形成される。尚、図２では、２つのロータハウジング１１（２つの気筒）を展開した状態で図示しており、２つのロータハウジング１１内の中央部にそれぞれ描いているエキセントリックシャフト１３は、同じものである。

上記各ロータ１２は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがロータハウジング１１のトロコイド内周面に摺接しており、このことで、各ロータ１２により各ロータ収容室１１ａ（各気筒内）に３つの作動室（燃焼室に相当）が画成される。そして、各ロータ１２は、該ロータ１２の３つのアペックスシールが各々ロータハウジング１１のトロコイド内周面に当接した状態でエキセントリックシャフト１３の周りを自転しながら、該エキセントリックシャフト１３の軸心の周りに公転するようになっている。ロータ１２が１回転する間に、該ロータ１２の各頂部間にそれぞれ形成された作動室が周方向に移動しながら、吸気、圧縮、膨張（燃焼）及び排気の各行程を行い、これにより発生する回転力がロータ１２を介して出力軸としてのエキセントリックシャフト１３から出力される。

上記各ロータ収容室１１ａには、吸気行程にある作動室に連通するように吸気通路１４が連通しているとともに、排気行程にある作動室に連通するように排気通路１５が連通している。吸気通路１４は、上流側では１つであるが、下流側では、２つの分岐路に分岐してそれぞれ上記各ロータ収容室１１ａに連通している。吸気通路１４の上記分岐部よりも上流側には、ステッピングモータ等のスロットル弁アクチュエータ９０により駆動されて吸気通路１４の断面積（弁開度）を調節するスロットル弁１６が配設されている。吸気通路１４の上記分岐部よりも下流側の各分岐路には、上記水素タンク７０から供給された水素（燃料）を吸気通路１４内に噴射する予混合用インジェクタ１７が配設されている。この予混合用インジェクタ１７により噴射された水素は空気と混合された状態（予混合状態）で、吸気行程にある作動室に供給される。

上記排気通路１５は、上流側では、各ロータ収容室１１にそれぞれ連通するように２つ設けられているが、下流側では、１つに合流されている。この排気通路１５の該合流部よりも下流側には、排気ガスを浄化するための排気ガス浄化触媒８０が配設されている。この排気ガス浄化触媒８０は、本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒とされている。尚、図２において吸気通路１４及び排気通路１５に図示した矢印は、吸気及び排気の流れを示している。

上記各ロータハウジング１１（各気筒）には、上記水素タンク７０から供給された水素（燃料）をロータ収容室１１内（気筒内）に直接噴射する直噴用インジェクタ１８と、上記予混合用インジェクタ１７又は直噴用インジェクタ１８より噴射された水素の点火を行う点火プラグ１９とが設けられている。

予混合用インジェクタ１７は、後述のエンジン水温センサ１０６により検出されたエンジン冷却水の温度（エンジン水温）が、予め設定された設定温度よりも低いときに作動する。一方、直噴用インジェクタ１８は、上記エンジン水温が上記設定温度以上であるときに作動する。これは、上記エンジン水温が上記設定温度よりも低いときには、燃料（水素）が燃焼した際に生じる水蒸気が直噴用インジェクタ１８の噴口において氷結して該噴口が塞がれる場合があるからである。また、ロータハウジング１１のトロコイド内周面に付着した氷が、ロータ１２のアペックスシールによって直噴用インジェクタ１８の噴口内に掻き込まれ、このことによっても直噴用インジェクタ１８の噴口が塞がれる場合がある。このように直噴用インジェクタ１８の噴口が塞がれると、ロータ収容室１１内に供給される燃料量が不足する。そこで、上記氷結によるロータ収容室１１内への供給燃料量の不足を防止するべく、上記エンジン水温が、直噴用インジェクタ１８の噴口で氷結が生じるような温度にあるときには、予混合用インジェクタ１７により燃料の噴射を行う。上記エンジン水温が上記設定温度以上になれば、直噴用インジェクタ１８の噴口内の氷が溶けるとともに、燃料（水素）が燃焼した際に生じる水蒸気が氷結することもないので、空気の充填率を高めて高トルクが得られるように直噴用インジェクタ１８から水素を噴射する。

ここで、エンジン１０の始動時においては、その前のエンジン停止直前のエンジン水温が、通常は、上記設定温度以上であり、そのエンジン停止直前に発生した水蒸気は蒸発しているので、始動時における上記エンジン水温が上記設定温度よりも低くても、直噴用インジェクタ１８の噴口内に氷が存在する可能性は低い。そこで、エンジン１０の始動性を高めるべく、直噴用インジェクタ１８から燃料を噴射する。そして、エンジン１０の始動後においても、上記エンジン水温が上記設定温度よりも低い場合には、直噴用インジェクタ１８から予混合用インジェクタ１７に切り換えることになる。

尚、本実施形態では、予混合用インジェクタ１７は各分岐路において１つしか設けられていないが、直噴用インジェクタ１８は、各ロータハウジング１１において、エキセントリックシャフト１３の軸方向（図２の紙面に垂直な方向）に２つ並んで配設されている（図２では、１つしか見えていない）。

車両１には、バッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ１０１と、車両１のドライバによるアクセルペダルの踏み込み量（ドライバの操作によるアクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１０２と、車両１の車速を検出する車速センサ１０３と、エキセントリックシャフト１３に設けられ、エキセントリックシャフト１３の回転角度位置を検出する回転角センサ１０４（エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサを兼ねる）と、エンジン１０の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１０５と、ロータハウジング１１の内部に形成されたウォータジャケット（図示せず）に臨んで該ウォータジャケット内を流れるエンジン冷却水の温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサ１０６（エンジン水温検出手段）と、水素タンク７０内の圧力（つまり水素タンク７０内の水素残量）を検出するタンク圧力センサ１０７と、吸気通路１４内に吸入される吸気流量を検出するエアフローセンサ１０８と、バッテリ３０の温度を検出するバッテリ温度センサ１０９と、エンジン１０の作動制御や、インバータ５０の作動制御（つまりモータジェネレータ２０及び走行用モータ４０の作動制御）等を行うコントロールユニット１００（制御手段）とが設けられている。

コントロールユニット１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。コントロールユニット１００には、バッテリ電流・電圧センサ１０１、アクセル開度センサ１０２、車速センサ１０３、回転角センサ１０４、空燃比センサ１０５、エンジン水温センサ１０６、タンク圧力センサ１０７、エアフローセンサ１０８、バッテリ温度センサ１０９等からの各種信号が入力されるようになっている。

そして、コントロールユニット１００は、上記入力信号に基づいて、スロットル弁アクチュエータ９０、ポート噴射用インジェクタ１７、直噴用インジェクタ１８、点火プラグ１９に対して制御信号を出力してエンジン１０を制御するとともに、インバータ５０に対して制御信号を出力してモータジェネレータ２０及び走行用モータ４０を制御する。

コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、モータジェネレータ２０の作動状態を、バッテリ３０からの電力供給によりエンジン１０を駆動する駆動状態と、エンジン１０による駆動により発電して該発電電力をバッテリ３０や走行用モータ４０に供給する発電状態とに切り換えることが可能になっている。そして、コントロールユニット１００は、エンジン１０の始動時には、モータジェネレータ２０の作動状態を上記駆動状態としてエンジン１０を始動し、エンジン１０の始動後には、上記発電状態に切り換える。尚、モータジェネレータ２０を、エンジン１０を駆動もせずかつ発電もしない空回り状態にすることも可能である。

また、コントロールユニット１００は、バッテリ電流・電圧センサ１０１により検出された、バッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧に基づいて、バッテリ３０の充電率（ＳＯＣ）を検出し、このバッテリ３０のＳＯＣと、バッテリ温度センサ１０９により検出されたバッテリ３０の温度とに基づいて、例えば図３に示すような、コントロールユニット１００の上記メモリに記憶されているマップ（図３のマップに記載されている温度は、バッテリ３０の温度である）から、バッテリ３０に充電することが可能な電力である充電可能電力Ｐｉｎを検出する。このことで、バッテリ電流・電圧センサ１０１、バッテリ温度センサ１０９及びコントロールユニット１００は、バッテリ３０の充電可能電力Ｐｉｎを検出する充電可能電力検出手段を構成することになる。図３から分かるように、バッテリ３０の充電可能電力Ｐｉｎは、バッテリ３０のＳＯＣが高い場合に低くなるとともに、バッテリ３０の温度が第１所定範囲外にある場合（例えば−１０℃以下の低温や６０℃以上の高温である場合）には、０ないしそれに近い値になる。

尚、バッテリ３０から放電することが可能な電力である放電可能電力は、充電可能電力Ｐｉｎとは逆に、バッテリ３０のＳＯＣが小さい場合に低くなる。また、バッテリ３０の温度に対しての放電可能電力は、充電可能電力Ｐｉｎと同様の傾向にあり、バッテリ３０の温度が第２所定範囲外にある場合に、０ないしそれに近い値になる。

さらに、インバータ５０は、走行用モータ４０の駆動を、バッテリ３０からの放電電力のみでもって行う態様１と、モータジェネレータ２０からの発電電力のみでもって行う態様２と、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の両方からの電力でもって行う態様３とに切換えることができる機能を持っている。この機能により、コントロールユニット１００は、バッテリ３０のＳＯＣが高い場面では、態様１を優先的に使用してＳＯＣを低下させ、ＳＯＣが低い場面では、態様２を優先的に使用してＳＯＣを維持させることが可能になる。ここでの態様２とは、発電電力が全て走行用モータ４０で消費される場合と、発電電力が走行用モータ４０での消費とバッテリ３０の充電との両方に使われる場合とがある。ＳＯＣを維持しながら走行する場合には、低車速域では態様１で走行し、高車速域では態様２を選択して走行用モータ４０の出力よりも多くの電力を発電しながら走行するように、エンジン１０の発電用始動停止制御を行うことも可能である。また、態様３の場面としては、アクセル開度センサ１０２等からの入力情報に基づくドライバの加速要求が非常に大きい場面が挙げられる。

コントロールユニット１００は、エンジン１０の停止中に、エンジン１０を始動させる必要があったときには、モータジェネレータ２０を駆動することによってエンジン１０を回転させながら（クランキングしながら）、該エンジン１０において燃料（水素）の噴射及び該噴射された燃料の点火を行うことで、該エンジン１０を始動させる。こうしてエンジン１０のトルクが発生すると、モータジェネレータ２０の作動状態が上記発電状態となって、モータジェネレータ２０により発電が行われる。

ここで、エンジン１０の始動時には、モータジェネレータ２０による発電電力が生じ易い。すなわち、図４に示すように、モータジェネレータ２０によるエンジンのクランキング時に、モータジェネレータ２０の回転軸に作用するトルク（モータジェネレータトルク）が正の値で増大していくが、エンジン１０がトルクを発生し始めるとモータジェネレータ２０を駆動し始めることになり、やがてモータジェネレータトルクは０を超えて負の値となり、モータジェネレータトルクが負の値となったときからモータジェネレータ２０による発電電力が生じる。上記負の値の絶対値が、予め設定された設定値に達したときに、エンジン１０が自立的に回転したと判断して、モータジェネレータ２０によるエンジン１０の駆動を停止し、このときに、モータジェネレータ２０を空回り状態にすれば、モータジェネレータ２０による発電電力が０になり（図４参照）、また、エンジン１０のトルクが上昇してモータジェネレータトルクが小さくなれば（負の値の絶対値が大きくなれば）、モータジェネレータ２０の回転数とトルクとに基づいた発電電力が発生することになる。尚、上記モータジェネレータトルクは、インバータ５０からコントロールユニット１００に送信された、モータジェネレータ２０に流れる電流（駆動電流又は発電電流）及びモータジェネレータ２０にかかる電圧の情報に基づいて、コントロールユニット１００が算出する。

車両１には、上記エンジン冷却水を利用して車室内を暖房する暖房装置を含む空調装置が設けられている。本実施形態では、上記空調装置は、上記暖房装置に加えて、バッテリ３０の放電電力及びモータジェネレータ２０による発電電力のうちの少なくとも一方の電力で作動する電動コンプレッサ８１及びＰＴＣヒータ８２を含む（図１参照）。これら電動コンプレッサ８１及びＰＴＣヒータ８２は、バッテリ３０とインバータ５０との接続ライン（高電圧ライン）に接続される。

コントロールユニット１００は、上記エンジン水温に基づいてエンジン１０の暖房用始動停止制御を実行する。このエンジン水温に基づくエンジン１０の始動完了後、エンジン１０はアイドル回転とされ、モータジェネレータ２０は空回り状態とされる。上記暖房用始動停止制御は、上記の如く検出されたバッテリ３０の充電可能電力Ｐｉｎが所定値以下であるときと、該所定値よりも大きいときとで異なっている。

具体的に、上記充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値よりも大きいときにおいては、図５に示すように、エンジン１０の停止中に、エンジン水温センサ１０６により検出されたエンジン水温が、予め設定された第１下限温度Ｔ１以下になったときに、モータジェネレータ２０の駆動によりエンジン１０を始動させる一方、エンジン１０の運転中に、上記エンジン水温が、上記第１下限温度Ｔ１よりも高い値に予め設定された第１上限温度Ｔ２以上になったときに、エンジン１０を停止させる。上記第１下限温度Ｔ１は、上記エンジン水温が該第１下限温度Ｔ１を下回ると、上記暖房装置による暖房性能を十分に確保することが困難な温度（例えば、３０℃）である。一方、上記第１上限温度Ｔ２は、高すぎると、発生した熱を無駄に放出してしまい、低すぎると、エンジン１０の始動の頻度が多くなって、クランキング等により電力を余分に消費するので、これらを考慮して適切な値に設定される（例えば、４５℃）。

上記のようにエンジン１０の始動時には、始動完了後にモータジェネレータ２０を空回り状態にしたとしても、それまでの発電は避けることができない。このようにエンジン１０の始動に伴ってモータジェネレータ２０により発電電力が発生する。そして、上記充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値以下であるときに、そのようなエンジン始動に伴う発電電力をバッテリ３０に供給するようにすると、充電可能電力Ｐｉｎよりも高い電力がバッテリ３０に供給されることがある。そこで、本実施形態では、上記充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値以下であるときには、エンジン冷却水の温度が第１下限温度Ｔ１を下回らないようにしながら、エンジン始動に伴う発電電力がバッテリ３０に供給される頻度を出来る限り低下させるようにしている。

具体的に、上記充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値以下であるときにおいては、エンジン１０の停止中に、上記エンジン水温が、第１下限温度Ｔ１よりも高くかつ第１上限温度Ｔ２よりも低い値に設定された第２下限温度Ｔ３以下になったときに、エンジン１０の始動に伴ってモータジェネレータ２０により発生する発電電力を、所定の車載電装品が消費可能な状態にないときには、遅延制御を実行してエンジン１０を始動させる。すなわち、上記エンジン水温が上記第２下限温度Ｔ３以下になっても、エンジン１０を即座に始動するのではなく、エンジン１０の始動を遅らせる。

上記所定の車載電装品は、エンジン始動に伴う発電電力を消費しながら作動可能な車載電装品であって、本実施形態では、走行用モータ４０、電動コンプレッサ８１及びＰＴＣヒータ８２である。車両１が停車中である場合のように走行用モータ４０が駆動トルクを出力していない場合には、エンジン始動に伴う発電電力を走行用モータ４０が消費することはできない。また、電動コンプレッサ８１及びＰＴＣヒータ８２が電力を消費して作動していないときには、エンジン始動に伴う発電電力を電動コンプレッサ８１及びＰＴＣヒータ８２が消費することはできない。このようにこれらが電力を消費して作動していないときには、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にはないということになる。一方、車両１が走行して走行用モータ４０が駆動トルクを出力しているとき、又は、電動コンプレッサ８１若しくはＰＴＣヒータ８２が電力を消費して作動しているときには、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にあるということになる。尚、上記所定の車載電装品としては、エンジン始動に伴う発電電力を消費しながら作動可能なものであれば、どのような車載電装品であってもよく、このような車載電装品として走行用モータ４０しか有していない車両である場合には、走行用モータ４０のみが上記所定の車載電装品とされる。また、本実施形態のように、走行用モータ４０以外に、エンジン始動に伴う発電電力を消費しながら作動可能な車載電装品を有する車両で、その車載電装品（例えばＰＴＣヒータ８２）のみを上記所定の車載電装品としてもよい。

上記遅延制御は、図６に示すように、上記エンジン水温が第２下限温度Ｔ３になったときから所定時間ｔが経過するまでの間に、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にならないときには、上記所定時間ｔが経過したときに、エンジン１０を始動させる一方、上記の間に、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態になったときには、該消費可能な状態になった時点で、エンジン１０を始動させる制御である。図６は、上記の間に、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にならなかった場合を示す。上記所定時間ｔは、上記エンジン水温が第２下限温度Ｔ３になったときから第１下限温度Ｔ１になるまでの時間と略同じに設定している。これにより、上記所定時間ｔが経過したときの上記エンジン水温は、基本的に、第１下限温度Ｔ１に略等しくなる。この結果、エンジン水温が第１下限温度Ｔ１を下回らないようにすることができ、上記暖房装置による暖房性能を確保することができる。

上記所定時間ｔが経過するまでの間に、例えば車両１が走行してエンジン始動に伴う発電電力を走行用モータ４０が消費可能な状態になる可能性があり、このような状態になれば、エンジン１０を始動しても、エンジン始動に伴う発電電力を走行用モータ４０に供給することができる。したがって、上記遅延制御により、エンジン始動に伴う発電電力がバッテリ３０に供給される頻度が低下する。

上記所定時間ｔを長く設定すれば、所定時間ｔが経過するまでの間に、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態になる可能性が高くなる。一方、所定時間ｔが長すぎると、第２下限温度Ｔ３を高くする必要があり、燃費の悪化が懸念される。これらのことを考慮して所定時間ｔを適切に設定する。例えば所定時間ｔは３０秒とし、第２下限温度Ｔ３を３５℃とする。

上記充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値以下であるときにおいて、エンジン１０の運転中に、上記エンジン水温が、上記第２下限温度Ｔ３よりも高い値に予め設定された第２上限温度Ｔ４以上になったときには、エンジン１０を停止させる（図６参照）。本実施形態では、第２上限温度Ｔ４は、第１上限温度Ｔ２よりも高い値に設定される。こうすることで、エンジン水温が高い状態でエンジンが停止されるので、エンジン停止中にエンジン水温が第２下限温度Ｔ３以下になり難くなり、この結果、エンジン始動に伴う発電電力がバッテリ３０に供給される頻度がより一層低下する。第２上限温度Ｔ４が高くなりすぎると、燃費の悪化が懸念されるので、第２上限温度Ｔ４は、第２下限温度Ｔ３と第１下限温度Ｔ１との差を、第１上限温度Ｔ２に加えた値とするのがよい。尚、第２上限温度Ｔ４は、第２下限温度Ｔ３よりも高い値であれば、第１上限温度Ｔ２と同じ値か又は第１上限温度Ｔ２よりも低い値であってもよいが、エンジン停止中にエンジン水温が第２下限温度Ｔ３以下になり難くするべく、第１上限温度Ｔ２よりも高い値にする方がよい。

本実施形態では、上記遅延制御において、上記エンジン水温が第２下限温度Ｔ３になったときから所定時間ｔが経過するまでの間に、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にならないときには、上記所定時間ｔが経過したときに、エンジン１０を始動させるようにしたが、これに代えて、上記エンジン水温が第２下限温度Ｔ３になったときから第１下限温度Ｔ１になるまでの間に、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にならないときには、上記エンジン水温が上記第１下限温度Ｔ１以下になったときに、エンジン１０を始動させるようにしてもよい。

上記充電可能電力が上記所定値以下であるときにおいて、エンジン１０の停止中に、上記エンジン水温が第２下限温度Ｔ３以下になったときに、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にあるときには、上記遅延制御を実行しないで上記エンジンを始動させる（図７参照）。上記遅延制御を実行した場合と同様に、上記充電可能電力が上記所定値以下であるときにおいて、エンジン１０の運転中に、上記エンジン水温が、上記第２上限温度Ｔ４以上になったときには、エンジン１０を停止させる。

ここで、コントロールユニット１００によるエンジン１０の暖房用始動停止制御の処理動作を、図８のフローチャートに基づいて説明する。

最初のステップＳ１で、暖房装置が作動中であるか否かを判定し、このステップＳ１の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ１の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、バッテリ３０のＳＯＣと、バッテリ温度センサ１０９により検出されたバッテリ３０の温度とに基づいて、図３のマップから充電可能電力Ｐｉｎを検出する。

次のステップＳ３で、上記検出した充電可能電力Ｐｉｎの値に応じて、暖房用始動停止制御におけるエンジン１０の始動及び停止のためのエンジン水温下限閾値及び上限閾値を設定する。すなわち、充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値よりも大きいときには、上記下限閾値を第１下限温度Ｔ１に、上記上限閾値を第１上限温度Ｔ２にそれぞれ設定し、充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値以下であるときには、上記下限閾値を第２下限温度Ｔ３に、上記上限閾値を第２上限温度Ｔ４にそれぞれ設定する。

次のステップＳ４では、エンジン１０が運転中であるか否かを判定し、このステップＳ４の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ５に進む一方、ステップＳ４の判定がＮＯであるときには、ステップＳ７に進む。

上記ステップＳ５では、エンジン水温が、上記設定された上限閾値（充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値よりも大きいときには、第１上限温度Ｔ２であり、充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値以下であるときには、第２上限温度Ｔ４である）以上であるか否かを判定する。

上記ステップＳ５の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ５の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ６に進んで、エンジン１０を停止させ、しかる後にリターンする。

ステップＳ４の判定がＮＯであるときに進むステップＳ７では、上記充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値以下であるか否かを判定する。このステップＳ７の判定がＮＯであるときには、ステップＳ８に進んで、エンジン水温が、上記設定された下限閾値（つまり第１下限温度Ｔ１）以下であるか否かを判定する。このステップＳ８の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ８の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ７の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ９に進んで、エンジン水温が、上記設定された下限閾値（つまり第２下限温度Ｔ３）以下であるか否かを判定する。このステップＳ９の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ９の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にあるか否かを判定する。このステップＳ１０の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１２に進む一方、ステップＳ１０の判定がＮＯであるときには、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、エンジン水温が第２下限温度Ｔ３になったときから所定時間ｔが経過したか否かを判定する。このステップＳ１１の判定がＮＯであるときには、そのままリターンする一方、ステップＳ１１の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ８の判定がＹＥＳであるとき、ステップＳ１０の判定がＹＥＳであるとき、及び、ステップＳ１１の判定がＹＥＳであるときに進むステップＳ１２では、エンジン１０を始動させ、しかる後にリターンする。

上記コントロールユニット１００による暖房用始動停止制御により、充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値以下であるときにおいては、エンジン１０の停止中に、エンジン水温が第２下限温度Ｔ３以下になったときに、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にあるときには、即座にエンジン１０が始動する。このエンジン始動に伴う発電電力は、該発電電力を消費可能な状態にある上記所定の車載電装品に供給される。例えば走行用モータ４０の駆動トルクの出力により車両１が走行しているときに、エンジン水温が第２下限温度Ｔ３以下になったときには、即座にエンジン１０が始動する。このエンジン始動に伴う発電電力は、走行用モータ４０に供給される。

一方、エンジン水温が第２下限温度Ｔ３以下になっても、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にないときには、遅延制御が実行される。例えば、エンジン水温が第２下限温度Ｔ３以下になる直前で車両１が停止したとき（電動コンプレッサ８１及びＰＴＣヒータ８２も作動していないとする）、エンジン水温が第２下限温度Ｔ３以下になったときには、上記所定の車載電装品がエンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にはなく、遅延制御が実行される。そして、エンジン水温が第２下限温度Ｔ３になったときから所定時間ｔが経過するまでの間に、走行用モータ４０の駆動トルクの出力により車両１が走行してエンジン始動に伴う発電電力を走行用モータ４０が消費可能な状態になれば、エンジン１０が始動する。このエンジン始動に伴う発電電力は、走行用モータ４０に供給される。これに対し、上記所定時間ｔが経過しても、車両１が停止したままであれば、上記所定時間ｔが経過したときに、エンジン１０が始動する。このエンジン始動に伴う発電電力はバッテリ３０に供給されることになるが、このような供給の頻度は、遅延制御を実行しない場合よりも低くなる。また、上記所定時間ｔは、エンジン水温が第２下限温度Ｔ３になったときから第１下限温度Ｔ１になるまでの時間と略同じに設定されているので、エンジン水温が第１下限温度Ｔ１を下回らないようにすることができ、この結果、上記暖房装置による暖房性能を確保することができる。よって、暖房性能を確保しながら、バッテリ３０の早期劣化を出来る限り抑制することができる。

また、第２上限温度Ｔ４が、第１上限温度Ｔ２よりも高い値に設定されているので、エンジン停止中にエンジン水温が第２下限温度Ｔ３以下になり難くなって、エンジン始動に伴う発電電力がバッテリ３０に供給される頻度がより一層低下する。

したがって、本実施形態では、エンジン冷却水を利用して車室内を暖房する暖房装置による暖房性能を確保しながら、バッテリ３０の早期劣化を出来る限り抑制することができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上記実施形態では、エンジン１０の暖房用始動停止制御によりエンジン１０を始動した後にアイドル回転させるようにしているが、バッテリ３０の充電可能電力Ｐｉｎの値又は車載電装品の消費電力によっては、その範囲内で有負荷回転（発電）をしてもよい。

また、上記実施形態では、上記充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値以下になった際にエンジン始動の上記遅延制御を実行させるとしているが、その後に上記充電可能電力Ｐｉｎが上記所定値よりも高い値に回復したとしても、暫くの間、上記遅延制御を実行させてもよい。さらに、エンジン１０がエンストにより停止した際には、改めて上記充電可能電力Ｐｉｎや上記エンジン水温に基づいて上記遅延制御を実行させてもよい。

また、上記暖房用始動停止制御よりも、発電要求（ＳＯＣ維持や走行要件からの要求）によるエンジン１０の発電用始動停止制御を優先させるようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、シリーズ型ハイブリッド車両について述べたが、エンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータと、該モータジェネレータによる発電電力が充電されるバッテリとを備える構成を有するパラレル型ハイブリッド車両においても、本発明を適用することができる。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、エンジンと、該エンジンの出力軸に連結されていて、該エンジンを駆動して始動させかつ該始動後のエンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータと、該モータジェネレータによる発電電力が充電されるバッテリと、上記エンジンの冷却水を利用して車室内を暖房する暖房装置とを備えたハイブリッド車両の制御装置に有用である。

１ハイブリッド車両
１０エンジン
２０モータジェネレータ
３０バッテリ
４０走行用モータ（車載電装品）
８１電動コンプレッサ（車載電装品）
８２ＰＴＣヒータ（車載電装品）
１００コントロールユニット（制御手段）（充電可能電力検出手段）
１０１バッテリ電流・電圧センサ（充電可能電力検出手段）
１０６エンジン水温センサ（エンジン水温検出手段）
１０９バッテリ温度センサ（充電可能電力検出手段）

Claims

エンジンと、該エンジンの出力軸に連結されていて、該エンジンを駆動して始動させかつ該始動後のエンジンにより駆動されて発電するモータジェネレータと、該モータジェネレータによる発電電力が充電されるバッテリと、上記エンジンの冷却水を利用して車室内を暖房する暖房装置とを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
上記バッテリの充電可能電力を検出する充電可能電力検出手段と、
上記エンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段と、
上記エンジン及び上記モータジェネレータの作動を制御する制御手段であって、上記充電可能電力検出手段により検出された充電可能電力が所定値よりも大きいときにおいて、上記エンジンの停止中に、上記エンジン水温検出手段により検出されたエンジン冷却水の温度が、予め設定された第１下限温度以下になったときに、上記モータジェネレータの駆動により上記エンジンを始動させる一方、上記エンジンの運転中に、上記エンジン冷却水の温度が、上記第１下限温度よりも高い値に予め設定された第１上限温度以上になったときに、上記エンジンを停止させる制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記充電可能電力が上記所定値以下であるときにおいて、上記エンジンの停止中に、上記エンジン冷却水の温度が、上記第１下限温度よりも高くかつ上記第１上限温度よりも低い値に設定された第２下限温度以下になったときに、上記エンジンの始動に伴って上記モータジェネレータにより発生する発電電力を、所定の車載電装品が消費可能な状態にないときには、遅延制御を実行して上記エンジンを始動させ、上記エンジンの運転中に、上記エンジン冷却水の温度が、上記第２下限温度よりも高い値に予め設定された第２上限温度以上になったときに、上記エンジンを停止させるように構成されており、
上記遅延制御は、上記エンジン冷却水の温度が上記第２下限温度になったときから、所定時間が経過するまでの間、又は、上記エンジン冷却水の温度が上記第１下限温度になるまでの間に、上記所定の車載電装品が上記エンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にならないときには、上記所定時間が経過したとき、又は、上記エンジン冷却水の温度が上記第１下限温度以下になったときに、上記エンジンを始動させる一方、上記の間に、上記所定の車載電装品が上記エンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態になったときには、該消費可能な状態になった時点で、上記エンジンを始動させる制御であることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、
上記第２上限温度は、上記第１上限温度よりも高い値に設定されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１又は２記載のハイブリッド車両の制御装置において、
上記制御手段は、上記充電可能電力が上記所定値以下であるときにおいて、上記エンジンの停止中に、上記エンジン冷却水の温度が上記第２下限温度以下になったときに、上記所定の車載電装品が上記エンジン始動に伴う発電電力を消費可能な状態にあるときには、上記遅延制御を実行しないで上記エンジンを始動させるように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。