JP6268665B2 - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents
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Description
このようなハイブリッド車の制御装置には、図9に示すものがある。図9において、制御装置101は、出力要求値検出部102から運転者の出力要求値を入力し、走行状況検出部103からハイブリッド車の走行状況(車速、路面の傾斜など)を入力し、車両状態検出部104からハイブリッド車の車両状態(バッテリの充電量(SOC)、内燃機関の水温・吸気圧など)を入力する。
制御装置101は、これら検出部102〜104から入力した情報から最適な動作を実現する内燃機関105や電動機106のトルクや回転速度などの計算を行い、内燃機関105や電動機106に動作要求を出力する。なお、運転者の出力要求値は、運転者がハイブリッド車を走行させるために必要としている駆動力であり、運転者が操作するアクセルペダルのアクセル開度から算出する。
ハイブリッド車の制御装置は、図10に示すように、運転者の出力要求値やバッテリの充電量などに基づいて、予め設定された遷移条件を判定する。制御装置101は、遷移条件の成立時に、電動機106により走行するモード(EVモード)と、内燃機関105により走行および発電するモード(HEVモード)とに切り替えるモード遷移制御を行う。この2つのモードの切り替え(以下「モード遷移」と記す。)においては、制御装置101の始動停止判定部107により内燃機関105の始動停止を行う。
始動停止判定部107は、EVモード(運転者の出力要求値が停止判定値以下の時)では内燃機関105の駆動を停止し、バッテリの電力を電動機106で消費してハイブリッド車の駆動力を確保する。また、始動停止判定部107は、HEVモード(運転者の出力要求値が始動判定値以上の時)では内燃機関105を始動して駆動し、ガソリンなどの燃料を内燃機関105で消費してハイブリッド車の駆動力を確保し、また、EVモードで消費したバッテリの電力を蓄積するために電動機106の発電を実施する。
ハイブリッド車の制御装置101は、図11に示すように、一般的に内燃機関105の効率が悪い走行状況や走行領域ではEVモードに切り替えてハイブリッド車を走行させ、内燃機関105の効率が良い走行領域ではHEVモードに切り替えてハイブリッド車を走行させる。制御装置101は、この2つのモード遷移を最適に制御することで、ハイブリッド車のエネルギー効率を向上させることが可能であり、走行に必要な燃料の消費量を低減することできる。
特開2009−137401号公報(特許文献1)では、内燃機関の始動および停止が頻繁に繰り返されることを防ぐために、内燃機関の始動および停止を判定するための閾値にヒステリシスを持たせた始動停止判定部を備えたハイブリッド車の制御装置であって、始動停止判定部によって内燃機関の始動および停止を判定する際に、内燃機関の始動から停止までの経過時間が長いほど、ヒステリシスを小さく設定するハイブリッド車の制御装置が提案されている。
この発明は、内燃機関の始動を判定した時に、第1の所定時間が経過するまで内燃機関の停止判定値を始動判定前の停止判定値よりも小さな一定値に補正するため、始動判定後、内燃機関の状態を第1の所定時間維持することができる。このため、電動機による発電時間を確保することができる。
この発明は、内燃機関の停止を判定した時に、第2の所定時間が経過するまで内燃機関の始動判定値を停止判定前の始動判定値よりも大きな一定値に補正するため、停止判定後、内燃機関の状態を第2の所定時間維持することができる。このため、燃料消費量を抑えることができる。
前記内燃機関2は、ガソリンなどの燃料を消費してハイブリッド車1を走行させる駆動力を発生し、バッテリ5に電力を蓄積するために電動機4を駆動して発電する。前記発電機4は、バッテリ5の電力を消費してハイブリッド車1を走行させる駆動力を発生する。前記バッテリ5は、発電機4に電力を供給して駆動力を発生させ、内燃機関2により駆動された電動機4が発生する電力を蓄積する。
前記電動機4とバッテリ5とは、電力制御部8を介して接続されている。電力制御部8は、バッテリ5から電動機4へ駆動力を発生させる電力の供給を行い、電動機4からバッテリ5へ蓄積のための電力の供給を行う。前記内燃機関2および電動機4は、制御装置9により動作制御を行われる。前記電動機4は、電力制御部8を介して動作制御を行われる。また、前記バッテリ5は、バッテリ管理部10によって状態を管理される。バッテリ管理部10は、バッテリ5の状態を認識し、電力制御部8や制御装置9にバッテリ5の情報(充電量など)の伝達を行う。
制御装置9は、これら入力した情報から内燃機関2と電動機4とが出力する駆動力を計算し、またそのときの各トルク・各回転速度を計算し、内燃機関2や電動機4に動作要求を出力し、内燃機関2や電動機4を駆動する。
ハイブリッド車1の制御装置9は、運転者の出力要求値やバッテリ5の充電量などに基づいて、予め設定された遷移条件を判定する。制御装置9は、遷移条件の成立時に、電動機4により走行するモード(EVモード)と、内燃機関2により走行および電動機4で発電するモード(HEVモード)とに切り替えるモード遷移制御を行う。この2つのモードの切り替え(以下「モード遷移」と記す。)においては、制御装置9の始動停止判定部14により内燃機関2の始動および停止を行う。
始動停止判定部14は、運転者の出力要求値が停止判定値以下の時のEVモードでは内燃機関2の駆動を停止し、バッテリ5の電力を電動機4で消費してハイブリッド車1の駆動力を確保する。また、始動停止判定部14は、運転者の出力要求値が始動判定値以上の時のHEVモードでは内燃機関2を始動して駆動し、ガソリンなどの燃料を内燃機関2で消費してハイブリッド車1の駆動力を確保し、また、EVモードで消費したバッテリ5の電力を蓄積するために電動機4の発電を実施する。
ハイブリッド車1の制御装置9は、一般的に内燃機関2の効率が悪い走行状況や走行領域ではEVモードに切り替えてハイブリッド車1を走行させ、内燃機関2の効率が良い走行領域ではHEVモードに切り替えてハイブリッド車を走行させる。制御装置9は、この2つのモード遷移を最適に制御(モード遷移制御)することで、ハイブリッド車1のエネルギー効率を向上させることが可能であり、走行に必要な燃料の消費量を低減することできる。
ハイブリッド車1の制御装置9は、運転者からの出力要求値、車速、路面の傾斜、バッテリ5の充電量(SOC)、内燃機関2の水温、吸気圧などを使用して、EVモードからHEVモード、またはHEVモードからEVモードヘの遷移条件を判定する。制御装置9は、図4に示すように、上記の閾値のうち、始動判定値、停止判定値、始動後保持時間、停止後保持時間、始動判定補正値、停止判定補正値、始動後徐変量、停止後徐変量を、車速とSOCを軸としたマップで設定する。これらマップは、一例として、SOCが低い揚合は内燃機関2が停止しにくく、SOCが高い場合は内燃機関2が停止しやすくなるように設定する。
制御装置9は、マップから読み出した始動判定値、停止判定値、始動後保持時間、停止後保持時間、始動判定補正値、停止判定補正値、始動後徐変量、停止後徐変量により遷移条件を判定し、内燃機関2および電動機4にモード遷移要求を出力して動作を制御する。制御装置9は、モード遷移後に、始動判定値、停止判定値を一定値に補正し、所定時間が経過すると一定値から通常の始動判定値、停止判定値に戻す。
前記制御装置9は、前記車両状態検出部13にバッテリ5の充電量を検出する充電量検出部16を備え、前記走行状況検出部12にハイブリッド車両1の車速を検出する車速検出部17を備え、前記第1の所定時間(始動後保持時間)および前記第2の所定時間(停止後保持時間)を算出する維持時間算出部18を備えている。維持時間算出部18は、充電量検出部16によって検出されたバッテリ5の充電量に基づいて第1の所定時間および第2の所定時間を算出し、または、車速検出部17によって検出されたハイブリッド車両1の車速に基づいて第1の所定時間および第2の所定時間を算出する。
さらに、前記制御装置9は、前記充電量検出部16によって検出された充電量と前記車速検出部17によって検出された車速とに基づいて、第1の徐変量(始動後徐変量)および第2の徐変量(停止後徐変量)を算出する徐変量算出部19を備えている。
前記判定値補正部15は、始動停止判定部14によって内燃機関2の始動を判定し、第1の所定時間(始動後保持時間)が経過した後に、小さな一定値(停止判定補正値)に補正した停止判定値を始動判定前の停止判定値まで、徐変量算出部19によって算出された第1の徐変量(始動後徐変量)で漸増させる。また、前記判定値補正部15は、始動停止判定部14によって内燃機関2の停止を判定し、第2の所定時間(停止後保持時間)が経過した後に、大きな一定値(始動判定補正値)に補正した始動判定値を停止判定前の始動判定値まで、徐変量算出部19によって算出された第2の徐変量(停止後徐変量)で漸減させる。
ハイブリッド車1の制御装置9は、図5に示すように、モード遷移制御のプログラムがスタートすると(A01)、運転者からの出力要求値、車速、路面の傾斜、バッテリ5の充電量(SOC)、内燃機関2の水温、吸気圧などを算出し(A02)、HEVモード(内燃機関2により走行および電動機4で発電するモード)であるかを判断する(A03)。
この判断(A03)がYESの場合は、HEVモードへの遷移後経過時間が第1の所定時間(始動後保持時間)以下であるかを判断する(A04)。
この判断(A04)がYESの場合は、運転者の出力要求値がHEVモードの小さな一定値(停止判定補正値)以下であるかを判断する(A05)。
この判断(A05)がYESの場合は、EVモード(電動機4により走行するモード)へ遷移し(A06)、内燃機関2を停止し、処理(A02)にリターンする(A07)。この判断(A05)がNOの場合は、HEVモードを継続(A08)、処理(A02)にリターンする(A07)。
前記判断(A04)がNOの場合は、運転者の出力要求値がHEVモードの停止判定値以下であるかを判断する(A09)。
この判断(A09)がYESの場合は、電動機4により走行するモード(EVモード)へ遷移し(A10)、内燃機関2を停止し、処理(A02)にリターンする(A07)。この判断(A09)がNOの場合は、HEVモードを継続(A11)、処理(A02)にリターンする(A07)。
この判断(A12)がYESの場合は、運転者の出力要求値がEVモードの大きな一定値(始動判定補正値)以上であるかを判断する(A13)。
この判断(A13)がYESの場合は、HEVモードへ遷移し(A14)、内燃機関2を始動し、処理(A02)にリターンする(A07)。この判断(A13)がNOの場合は、EVモードを継続(A15)、処理(A02)にリターンする(A07)。
前記判断(A12)がNOの場合は、運転者の出力要求値がEVモードの始動判定値以上であるかを判断する(A16)。
この判断(A16)がYESの場合は、HEVモードへ遷移し(A17)、内燃機関2を始動し、処理(A02)にリターンする(A07)。この判断(A16)がNOの場合は、EVモードを継続(A18)、処理(A02)にリターンする(A07)。
ハイブリッド車1の制御装置9は、図6に示すように、内燃機関2の始動停止制御のプログラムがスタートすると(B01)、アクセル開度から運転者の出力要求値を算出し(B02)、バッテリ5の充電量あるいは車速に基づいて第1の所定時間(始動後保持時間)および第2の所定時間(停止後保持時間)を算出し(B03)、バッテリ5の充電量と車速とに基づいて第1の徐変量(始動後徐変量)および第2の徐変量(停止後徐変量)を算出し(B04)、内燃機関2を始動する判定がなされたかを判断する(B05)。
この判断(B05)がYESの場合は、モード遷移後経過時間が第1の所定時間(始動後保持時間)を経過したかを判断する(B06)。
この判断(B06)がNO(第1の所定時間以下)の場合は、停止判定値を始動判定前の停止判定値よりも小さな一定値(停止判定補正値)に低下させる補正をし(B07)、運転者の出力要求値がこの小さな一定値(停止判定補正値)以下であるかを判断する(B08)。
また、この判断(B06)がYES(第1の所定時間経過)の場合は、小さな一定値(停止判定補正値)に補正した停止判定値を、第1の徐変量(始動後徐変量)で始動判定前の停止判定値まで漸増させ(B09)、運転者の出力要求値がこの漸増中の停止判定値以下であるかを判断する(B08)。
この判断(B08)がNOの場合は、判断(B06)に戻る。この判断(B08)がYESの場合は、内燃機関2を停止し(B10)、処理(B02)にリターンする(B11)。
この判断(B12)がNO(第2の所定時間以下)の場合は、始動判定値を停止判定前の始動判定値よりも大きな一定値(始動判定補正値)に上昇させる補正をし(B13)、運転者の出力要求値がこの大きな一定値(始動判定補正値)以上であるかを判断する(B14)。
また、この判断(B12)がYES(第2の所定時間経過)の場合は、大きな一定値(始動判定補正値)に補正した始動判定値を、第2の徐変量(停止後徐変量)で停止判定前の始動判定値まで漸減させ(B15)、運転者の出力要求値がこの漸減中の始動判定値以上であるかを判断する(B14)。
この判断(B14)がNOの場合は、判断(B12)に戻る。この判断(B14)がYESの場合は、内燃機関2を始動し(B16)、処理(B02)にリターンする(B11)。
制御装置9は、図7に示すように、ハイブリッド車1をEVモードで走行中に運転者からの出力要求値が始動判定値以上になると(t1)、内燃機関2を始動させる(EVモードからHEVモードヘの遷移)。制御装置9は、内燃機関2の始動直後から第1の所定時間(始動後保持時間)の間は通常の停止判定値に対して低い一定値(停止判定補正値)に補正し、運転者からの出力要求値に対する停止判定値とする。制御装置9は、第1の所定時間(始動後保持時間)が経過した後(t2)、停止判定補正値から通常の停止判定値に向けて、第1の徐変量(始動後徐変量)にしたがって値を変化させる。
これにより、ハイブリッド車1の制御装置9は、内燃機関2の始動後の第1の所定時間(始動後保持時間)はHEVモードを維持しやすくすることができ、運転者の出力要求値の変動によるモード遷移を抑制することが可能となる。また、制御装置9は、始動後保持時間中であっても、運転者の出力要求値が停止判定補正値よりも低ければ、内燃機関2の停止判定をすることが可能である。
また、制御装置9は、図8に示すように、ハイブリッド車1をHEVモードで走行中に運転者からの出力要求値が停止判定値以下になると(t1)、内燃機関2を停止させる(HEVモードからEVモードヘの遷移)。制御装置9は、内燃機関2の停止直後から第2の所定時間(停止後保持時間)の間は通常の始動判定値に対して高い一定値(始動判定補正値)に補正し、運転者からの出力要求値に対する始動判定値とする。制御装置9は、停止後保持時間が経過した後(t2)、始動判定補正値から通常の始動判定値に向けて第2の徐変量(停止後徐変量)にしたがって値を変化させる。
これにより、ハイブリッド車1の制御装置9は、内燃機関2の始動後の第2の所定時間(停止後保持時間)はEVモードを維持しやすくすることができ、運転者の出力要求値の変動によるモード遷移を抑制することが可能となる。また、制御装置9は、停止後保持時間中であっても、運転者の出力要求値が始動判定補正値よりも高ければ、内燃機関2の始動判定をすることが可能である。
また、このハイブリッド車1の制御装置9は、内燃機関2の始動を判定した時に、第1の所定時間(始動後保持時間)が経過するまで、内燃機関2の停止判定値を始動判定前の停止判定値よりも小さな一定値(停止判定補正値)に補正するため、始動判定後、始動した内燃機関2の状態を第1の所定時間(始動後保持時間)維持することができる。このため、制御装置9は、電動機4による発電時間を確保することができる。
さらに、このハイブリッド車1の制御装置9は、内燃機関2の停止を判定した時に、第2の所定時間(停止後保持時間)が経過するまで、内燃機関2の始動判定値を停止判定前の始動判定値よりも大きな一定値(始動判定補正値)に補正するため、停止判定後、停止した内燃機関2の状態を所定時間維持することができる。このため、制御装置9は、内燃機関2の燃料消費量を抑えることができる。
これにより、このハイブリッド車1の制御装置9は、バッテリ5の充電量に基づいて、内燃機関2の始動判定時の第1の所定時間および内燃機関2の停止判定時の第2の所定時間を算出するため、バッテリ5の充電量を所定範囲内に維持することができる。
また、ハイブリッド車1の制御装置9は、ハイブリッド車両1の車速を検出する車速検出部17を備え、車速検出部17によって検出された車速に基づいて第1の所定時間(始動後保持時間)および第2の所定時間(停止後保持時間)を算出する維持時間算出部18を備えている。
これにより、このハイブリッド車1の制御装置9は、ハイブリッド車両1の車速に基づいて、内燃機関2の始動判定時の第1の所定時間および内燃機関2の停止判定時の第2の所定時間を算出するため、実際の運転者の要求出力値に適した状態でモード遷移を行うことができる。
さらに、ハイブリッド車1の制御装置9は、充電量検出部16によって検出されたバッテリ5の充電量と車速検出部17によって検出された車速とに基づいて、第1の徐変量(始動後徐変量)および第2の徐変量(停止後徐変量)を算出する徐変量算出部19を備えている。
前記判定値補正部15は、始動停止判定部14によって内燃機関2の始動を判定し、第1の所定時間(始動後保持時間)が経過した後に、小さな一定値(停止判定補正値)に補正した停止判定値を始動判定前の停止判定値まで、第1の徐変量(始動後徐変量)で漸増させる。また、前記判定値補正部15は、始動停止判定部14によって内燃機関2の停止を判定し、第2の所定時間(停止後保持時間)が経過した後に、大きな一定値(始動判定補正値)に補正した始動判定値を停止判定前の始動判定値まで、第2の徐変量(停止後徐変量)で漸減させる。
これにより、このハイブリッド車1の制御装置9は、内燃機関2の始動判定後、第1の所定時間が経過した後に、小さな一定値に補正した停止判定値を補正前の停止判定値まで漸増させるため、内燃機関2の始動と判定した後に運転者の出力要求値が変化したとしても、内燃機関2の始動停止頻度を抑えることができる。
また、このハイブリッド車1の制御装置9は、内燃機関2の停止判定後、第2の所定時間が経過した後に、大きな一定値に補正した始動判定値を補正前の始動判定値まで漸減させるため、内燃機関2が停止と判定した後に運転者の出力要求値が変化したとしても、内燃機関2の始動停止頻度を抑えることができる。
さらに、このハイブリッド車1の制御装置9は、バッテリ5の充電量に基づいて第1の徐変量および第2の徐変量を算出するため、バッテリ5の充電量を所定範囲内に維持することができる。
2 内燃機関
3 駆動力配分機構
4 電動機
5 バッテリ
6 駆動機構
7 駆動輪
8 電力制御部
9 制御装置
10 バッテリ管理部
11 出力要求値検出部
12 走行状況検出部
13 車両状態検出部
14 始動停止判定部
15 判定値補正部
16 充電量検出部
17 車速検出部
18 維持時間算出部
19 徐変量算出部
Claims (4)
- 内燃機関と、前記内燃機関と機械的に接続され、前記内燃機関によって発電可能な電動機と、運転者の出力要求値が始動判定値以上である時に前記内燃機関を始動し、前記運転者の出力要求値が停止判定値以下である時に前記内燃機関を停止する始動停止判定部と、を備え、少なくとも前記電動機が発生する駆動力で走行可能なハイブリッド車の制御装置において、
前記始動停止判定部によって前記内燃機関の始動を判定した場合、前記内燃機関の始動直後から第1の所定時間が経過するまで前記内燃機関の停止判定値を始動判定前の停止判定値よりも小さな一定値に補正した後に、前記停止判定値を前記補正された値から徐々に前記始動判定前の停止判定値まで漸増させ、前記始動停止判定部によって前記内燃機関の停止を判定した場合、前記内燃機関の停止直後から第2の所定時間が経過するまで前記内燃機関の始動判定値を停止判定前の始動判定値よりも大きな一定値に補正した後に、前記始動判定値を前記補正された値から徐々に前記停止判定前の始動判定値まで漸減させる判定値補正部を備えることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。 - バッテリの充電量を検出する充電量検出部と、前記充電量検出部によって検出された充電量に基づいて前記第1の所定時間および前記第2の所定時間を算出する維持時間算出部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車の制御装置。
- 車両の速度を検出する車速検出部と、前記車速検出部によって検出された車速に基づいて前記第1の所定時間および前記第2の所定時間を算出する維持時間算出部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車の制御装置。
- バッテリの充電量を検出する充電量検出部と、車両の速度を検出する車速検出部と、前記充電量検出部によって検出された充電量と前記車速検出部によって検出された車速とに基づいて第1の徐変量および第2の徐変量を算出する徐変量算出部を備え、
前記判定値補正部は、前記始動停止判定部によって前記内燃機関の始動を判定し、前記第1の所定時間が経過した後に、小さな一定値に補正した停止判定値を始動判定前の停止判定値まで、前記徐変量算出部によって算出された第1の徐変量で漸増させ、前記始動停止判定部によって前記内燃機関の停止を判定し、前記第2の所定時間が経過した後に、大きな一定値に補正した始動判定値を停止判定前の始動判定値まで、前記徐変量算出部によって算出された第2の徐変量で漸減させることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のハイブリッド車の制御装置。
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