JP6191247B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
このハイブリッド車両の制御装置において、前記キャパシタの劣化進行度を判断する劣化進行度判断手段と、前記スタータ始動の要求に対して前記スタータ始動の実行を制限する条件を与えるスタータ始動制限制御手段と、を設ける。
前記スタータ始動制限制御手段は、前記スタータ始動を許可するキャパシタ温度条件としてキャパシタ温度の上限閾値であるスタータ始動許可温度を設定し、前記キャパシタの劣化進行度が進んでいると判断されるほど、前記スタータ始動許可温度を低い温度に変更する。
すなわち、キャパシタは、充放電の繰り返しや大電流での充放電で発熱するが、キャパシタの発熱温度は、劣化の進行により内部抵抗が増大するほど高くなる。そして、キャパシタ温度が高くなると、内部抵抗の増大も早くなり、キャパシタの劣化が進行する。
これに対し、キャパシタ温度がスタータ始動許可温度より高いと、エンジン始動要求に対してスタータ始動の実行が制限されることで、これ以上のキャパシタの劣化進行が抑えられる。つまり、スタータ始動許可温度を、内部抵抗の増大が早くなることの予測情報として用いている。
この結果、スタータ始動に用いられるキャパシタの劣化進行を抑えることで、キャパシタ寿命の延長を図ることができる。
実施例1の制御装置が適用されたFFプラグインハイブリッド車両(ハイブリッド車両の一例)の構成を、「駆動システム構成」、「電源システム構成」、「制御システム構成」、「スタータ始動制限制御の詳細構成」に分けて説明する。
図1はFFプラグインハイブリッド車両の全体を示す。以下、図1に基づいて、FFプラグインハイブリッド車両の駆動システム構成を説明する。
図1はFFプラグインハイブリッド車両の全体システムを示し、図2はスタータ電源を中心とする電源システム構成を示す。以下、図1及び図2に基づいて、FFプラグインハイブリッド車両の電源システム構成を説明する。
図1はFFプラグインハイブリッド車両の全体システムを示し、図2はスタータ電源を中心とする電源システム構成を示し、図3は制御システム構成を示す。以下、図1〜図3に基づいて、FFプラグインハイブリッド車両の制御システム構成を説明する。
(A)エンジン始動後からスタータ始動許可までの時間短縮制御。
(B)イグニッションオンからスタータ始動許可までの時間短縮制御。
(C)キャパシタ23の劣化進行抑制制御。
(D)キャパシタ23の高温/低温時対策制御(実施例1)。
(E)車両用補機の電圧瞬低防止制御。
図4はハイブリッドコントロールモジュール81にて実行されるキャパシタの劣化進行に基づくスタータ始動制限制御処理流れを示す(劣化進行度判断手段、スタータ始動制限制御手段)。以下、イグニッションオンにて開始するスタータ始動制限制御処理構成をあらわす図4の各ステップについて説明する。
ここで、合計抵抗値(Rc+Rh)の計算を、図5に基づき説明する。スタータ始動時、スタータモータ1へ電流(放電電流Ic)を流す場合、リレースイッチ44がオンになった直後は、
Vm=Vc−Ic・(Rc+Rh) …(1)
の式が成り立つ。
上記(1)式を、書き換えると、
(Rc+Rh)=(Vc−Vm)/Ic …(2)
となり、キャパシタ電圧Vc、スタータ電圧Vm、放電電流Icを計測することで、(2)式により合計抵抗値(Rc+Rh)が計算される。なお、図5において、Qはキャパシタ電荷量、Cはキャパシタ静電容量である。そして、合計抵抗値(Rc+Rh)が増大すると、電圧差(Vc−Vm)が大きくなるため、スタータ始動時間が悪化する。
なお、ステップS1及びステップS2は、劣化進行度判断手段に相当する。
ここで、「劣化進行閾値」としては、例えば、スタータ始動に要する時間が、予め決められたスタータ始動目標時間以下が成立する限界の合計抵抗値に設定している。つまり、キャパシタ23を温度保護するにあたって、スタータ始動に要する時間として、劣化進行後も目標時間をできる限り保つように設定している。
ここで、「制限A」は、キャパシタ23の使用許可温度領域の上限温度に設定している。例えば、キャパシタ23の使用許可温度領域が、-5℃〜65℃であるとき、その上限温度である65℃に設定される。
ここで、「制限B」は、制限Aから、基準とするスタータ始動インターバルでの温度上昇量を減算した温度に設定している。例えば、郊外路や山岳路で最短のスタータ始動インターバルが25secであるとき、この25secを基準とするスタータ始動インターバルとし、25secでの温度上昇量15℃とすると、制限Bは、65℃(制限A)から15℃を減算した50℃に設定される。
ここで、スタータ始動の禁止は、例えば、イグニッションオンの間、スタータ始動禁止フラグを立てることで行われるもので、スタータ始動禁止フラグが立っていると、エンジン始動要求に対し、スタータ始動に代え、M/G始動が行われる。
ここで、「制限A」は、ステップS4での制限Aと同じ値であり、「制限B」は、ステップS5での制限Bと同じ値である。
実施例1のFFプラグインハイブリッド車両の制御装置における作用を、[キャパシタ電源回路構成による特徴作用]、[キャパシタ電源による充放電作用]、[劣化進行度判断作用]、[スタータ始動制限制御作用]に分けて説明する。
例えば、アイドルストップ車において、スタータモータの電源を12Vバッテリとする場合、電源回路構成は、実施例1のキャパシタ電源回路構成からDLCユニット45とヒューズ40を除いた構成とされ、これを比較例とする。
上記キャパシタ電源回路に対しハイブリッドコントロールモジュール81により行われる「スタータモータ1によるエンジン始動制御作用」、「キャパシタ23への充電制御作用」、「キャパシタ23からの放電制御作用」を説明する。
したがって、スタータモータ1によるエンジン始動制御は、原則として、スタータ始動許可条件下でのスタータ始動指令によりHEV/IS/リレー60が通電されている間、キャパシタ23の電力を用いてスタータモータ1が駆動し、横置きエンジン2を始動させる。
したがって、キャパシタ23への充電制御は、充電指令が出力されている間、強電バッテリ21からの電力を用い、選択されているキャパシタ充電電流によりキャパシタ23を充電する。
したがって、キャパシタ23への自然放電制御は、自然放電指令に基づいて自然放電用スイッチ47を閉としている間、キャパシタ23の電力を抵抗熱に変換して放電を行う。キャパシタ23への強制放電制御は、強制放電指令に基づいて強制放電用スイッチ48を閉としている間、キャパシタ23の電力を抵抗熱に変換し、自然放電よりも短時間にて放電を行う。
スタータモータ1の電源として用いられるキャパシタ23の劣化進行度情報を用いた制御を行う場合、精度良い劣化進行度の判断が重要である。以下、図4に基づき、これを反映して行われる劣化進行度判断作用を説明する。
キャパシタの劣化進行度の判断は、キャパシタの充電制御時における電圧と電流と所要時間に基づいて推定されるパラメータの変化、例えば、充電制御時の充電電流とキャパシタの電圧上昇速度によって推定することができる。また、キャパシタの放電制御時における電圧と電流と所要時間に基づいて推定されるパラメータの変化、例えば、スタータ始動時におけるスタータ始動に要する時間計測によって推定することができる。
しかし、これらの劣化進行度判断情報は、劣化進行によりあらわれる間接情報であり、データを取得する環境が変化すると、同じ劣化進行度であっても変化することで、実験的に精度良く劣化進行度を判断できても、車載状態では劣化進行度の判断精度が低くなる。
これに対し、キャパシタの劣化は、キャパシタ内部抵抗が徐々に増大することにより進行する。つまり、キャパシタ内部抵抗を劣化進行度判断情報とすると、劣化進行に対する直接情報となり、例えば、新品時の内部抵抗からの抵抗値の上昇変化幅により判断すると、車載状態でも劣化進行度の判断精度が高くなる。
キャパシタ単体の劣化進行度を判断するには、キャパシタ内部抵抗のみを取得する必要がある。しかし、キャパシタが劣化すると、キャパシタ内部抵抗が増大するだけでなく、劣化に伴い回路抵抗も増大する。そして、車載状態では、キャパシタ内部抵抗だけを分けて計算できない。このため、劣化進行度判断情報を、キャパシタ内部抵抗Rcとキャパシタ回路抵抗Rhの合計抵抗値(Rc+Rh)とした。このため、スタータ始動を行った直後に取得されるキャパシタ電圧Vcとスタータ電圧Vmの電圧差(Vc−Vm)と放電電流Icのデータを用い、上記(2)式を用いて合計抵抗値(Rc+Rh)を計算できる。
したがって、スタータ始動を経験すると、車載状態で簡単に劣化進行度判断情報の計算データを取得できると共に、キャパシタ23の劣化進行度を、合計抵抗値(Rc+Rh)により精度良く判断することができる。
横置きエンジン2の始動方式として、スタータ始動とM/G始動が可能なシステムでは、スタータ始動を禁止してもM/G始動により横置きエンジン2を始動することができる。一方で、スタータモータ1の電源であるキャパシタ23は、劣化が進行するとスタータ始動時間が悪化するため、キャパシタ23の劣化進行を抑制したいという要求がある。以下、図4に基づき、これを反映して行われるスタータ始動制限制御作用を説明する。
したがって、キャパシタセル温度が「制限A」未満であれば、スタータ始動が自由に許可される。しかし、キャパシタセル温度が「制限A」以上になると、スタータ始動が許可されず、エンジン始動要求に対し、M/G始動にて対応する。
したがって、キャパシタセル温度が「制限B」未満であれば、スタータ始動が自由に許可される。しかし、キャパシタセル温度が「制限B」以上になると、スタータ始動が許可されず、エンジン始動要求に対し、M/G始動にて対応する。
すなわち、キャパシタ23は、充放電の繰り返しや大電流での充放電で発熱するが、キャパシタ23の発熱温度は、劣化の進行により内部抵抗が増大するほど高くなる。そして、キャパシタ温度が高くなると、内部抵抗の増大も早くなり、キャパシタ23の劣化が進行する。
これに対し、キャパシタ温度がスタータ始動許可温度より高いと、エンジン始動要求に対してスタータ始動の実行が制限されることで、これ以上のキャパシタ23の劣化進行が抑えられる。つまり、劣化進行度に応じて低く変更されるスタータ始動許可温度は、許可温度を超えた状況でスタータ始動を実行すると、キャパシタ温度が高くなって内部抵抗の増大が早くなることの予測情報として用いられる。
この結果、スタータ始動に用いられるキャパシタ23の劣化進行を抑え、キャパシタ寿命の延長を図ることができる。
このように、合計抵抗値(Rc+Rh)が劣化進行閾値未満の間は、スタータ始動許可温度として「制限A」を用いることで、スタータ始動が確保され、EV走行領域を拡大することができる。そして、合計抵抗値(Rc+Rh)が劣化進行閾値以上になると、「制限A」から「制限B」に切り替えることで、劣化進行閾値を超える領域でのキャパシタ23の劣化進行が抑えられる。
したがって、1つの劣化進行閾値を用いた簡単な制御としながら、EV走行領域拡大と、キャパシタ23の劣化進行抑制と、の両立を図ることができる。
このように、「制限A」として、キャパシタ23の使用許可温度領域の上限温度を用いることで、合計抵抗値(Rc+Rh)が劣化進行閾値以上になるまでの劣化進行を遅くすることができる。そして、「制限B」として、「制限A」から、基準とするスタータ始動インターバルでの温度上昇量を減算した温度に設定することで、スタータ始動インターバルが短い走行状況にて、キャパシタ23の劣化進行が抑えられる。
したがって、劣化進行閾値以上になるまでの劣化進行を遅くしながら、スタータ始動インターバルが短い走行状況において、キャパシタ23の劣化進行を抑えることができる。
このように、キャパシタ23の劣化進行が判断されている状況で、キャパシタ温度が高くなると、その後、キャパシタ温度が「制限B」未満となってスタータ始動を許可しても、キャパシタ温度が「制限B」を境に変動し、スタータ始動の許可/不許可を繰り返す。このように、キャパシタ温度が高い状況で、スタータ始動制限制御によりスタータ始動の許可/不許可を繰り返すと、キャパシタ23の劣化進行を促すことになる。
これに対し、キャパシタ23の劣化進行が判断されている状況で、キャパシタ温度が高くなると、その後、スタータ始動を禁止することで、キャパシタ温度が高くなった領域でスタータ始動の許可/不許可を繰り返すことがなくなり、キャパシタ23の劣化進行を有効に抑制することができる。
実施例1のFFプラグインハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
電源システムとして、前記モータ/ジェネレータ4の電源である強電バッテリ21と、前記スタータモータ1の電源であるキャパシタ23と、を備え、エンジン始動方式として、スタータ始動とモータ/ジェネレータ始動(M/G始動)が可能なハイブリッド車両(FFプラグインハイブリッド車両)の制御装置において、
前記キャパシタ23の劣化進行度を判断する劣化進行度判断手段(ハイブリッドコントロールモジュール81、図4のステップS2)と、
前記スタータ始動の要求に対して前記スタータ始動の実行を制限する条件を与えるスタータ始動制限制御手段(ハイブリッドコントロールモジュール81)と、を設け、
前記スタータ始動制限制御手段(ハイブリッドコントロールモジュール81、図4のステップS3〜S7)は、前記スタータ始動を許可するキャパシタ温度条件としてスタータ始動許可温度を設定し、前記キャパシタ23の劣化進行度が進んでいると判断されるほど、前記スタータ始動許可温度を低い温度に変更する(図4)。
このため、スタータ始動に用いられるキャパシタ23の劣化進行を抑え、キャパシタ寿命の延長を図ることができる。
このため、(1)の効果に加え、スタータ始動を経験すると、車載状態で簡単に劣化進行度判断情報の計算データを取得できると共に、キャパシタ23の劣化進行度を、合計抵抗値(Rc+Rh)により精度良く判断することができる。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、1つの劣化進行閾値を用いた簡単な制御としながら、EV走行領域拡大と、キャパシタ23の劣化進行抑制と、の両立を図ることができる。
このため、(3)の効果に加え、キャパシタ23の劣化進行度が劣化進行閾値以上になるまでの劣化進行を遅くしながら、スタータ始動インターバルが短い走行状況において、キャパシタ23の劣化進行を抑えることができる。
このため、(3)又は(4)の効果に加え、キャパシタ温度が高くなった領域でスタータ始動の許可/不許可を繰り返すことがなくなり、キャパシタ23の劣化進行を有効に抑制することができる。
2 横置きエンジン(エンジン)
3 第1クラッチ
4 モータ/ジェネレータ
5 第2クラッチ
6 ベルト式無段変速機
10R,10L 左右前輪
11R,11L 左右後輪
21 強電バッテリ
22 12Vバッテリ
23 キャパシタ
37 DC/DCコンバータ
41 キャパシタ充電回路
45 DLCユニット
49 セル電圧モニタ
50 キャパシタ温度センサ
51 半導体リレー
52 DC/DCコンバータ
81 ハイブリッドコントロールモジュール(劣化進行度判断手段、スタータ始動制限制御手段)
Claims (5)
- 駆動系にスタータモータとエンジンとモータ/ジェネレータを有し、
電源システムとして、前記モータ/ジェネレータの電源である強電バッテリと、前記スタータモータの電源であるキャパシタと、を備え、エンジン始動方式として、スタータ始動とモータ/ジェネレータ始動が可能なハイブリッド車両の制御装置において、
前記キャパシタの劣化進行度を判断する劣化進行度判断手段と、
前記スタータ始動の要求に対して前記スタータ始動の実行を制限する条件を与えるスタータ始動制限制御手段と、を設け、
前記スタータ始動制限制御手段は、前記スタータ始動を許可するキャパシタ温度条件としてキャパシタ温度の上限閾値であるスタータ始動許可温度を設定し、前記キャパシタの劣化進行度が進んでいると判断されるほど、前記スタータ始動許可温度を低い温度に変更する
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に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記劣化進行度判断手段は、前記キャパシタの劣化進行度を、前記スタータ始動を行った直後のキャパシタ電圧とスタータ電圧の電圧差と放電電流を用いて計算されるキャパシタ内部抵抗とキャパシタ回路抵抗の合計抵抗値により判断する
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に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記スタータ始動制限制御手段は、前記スタータ始動を許可するスタータ始動許可温度として予め第1上限温度を設定しておき、前記キャパシタの劣化進行度が劣化進行閾値以上になると、前記スタータ始動許可温度を、前記第1上限温度より低い第2上限温度まで下げる
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項3に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記スタータ始動制限制御手段は、前記第1上限温度を、前記キャパシタの使用許可温度領域の上限温度に設定し、前記第2上限温度を、前記第1上限温度から、基準とするスタータ始動インターバルでの温度上昇量を減算した温度に設定した
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項3又は4に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記スタータ始動制限制御手段は、前記キャパシタの劣化進行度が劣化進行閾値以上であるとき、前記キャパシタの温度が前記第1上限温度以上であるか否かを判断し、前記キャパシタの温度が前記第1上限温度以上のとき、前記スタータ始動を禁止し、前記キャパシタの温度が前記第1上限温度未満のとき、前記キャパシタの温度が前記第2上限温度以上であるか否かを判断し、前記キャパシタの温度が前記第2上限温度以上のとき、前記スタータ始動を禁止し、前記キャパシタの温度が前記第2上限温度未満のとき、前記スタータ始動許可温度を前記第2上限温度まで下げる
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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