JP6753130B2 - Hybrid vehicle - Google Patents

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Description

本発明はハイブリッド車両に関し、更に詳しくは、従来よりもエンジンの暖機を促進したハイブリッド車両に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly to a hybrid vehicle in which the engine warm-up is promoted more than before.

近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や制動時にはモータージェネレーターによる回生発電によりバッテリーの充電が行われる。 In recent years, from the viewpoint of improving fuel efficiency and environmental measures, a hybrid vehicle (hereinafter referred to as "HEV") equipped with a hybrid system having an engine and a motor generator that are controlled in a complex manner according to the driving state of the vehicle has attracted attention. There is. In this HEV, the driving force is assisted by the motor generator when the vehicle is accelerating or starting, while the battery is charged by the regenerative power generation by the motor generator during inertial running or braking.

このＨＥＶにおいて、エンジンの暖機を促進するために、モータージェネレーターによる発電を行うことで、エンジンの出力を増大させる暖機制御方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。 In this HEV, in order to promote the warm-up of the engine, a warm-up control method for increasing the output of the engine by generating electricity by a motor generator has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特許第４０８６００５号公報Japanese Patent No. 4086005

しかしながら、上記特許文献１のような暖機制御方法では、バッテリーの容量やＨＥＶの運転状態によっては、モータージェネレーターによる発電を持続できない場合があるため、エンジンの暖機が不十分になるおそれがある。 However, in the warm-up control method as in Patent Document 1, the power generation by the motor generator may not be sustained depending on the capacity of the battery and the operating state of the HEV, so that the warm-up of the engine may be insufficient. ..

本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりもエンジンの暖機を促進することができるハイブリッド車両を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle capable of promoting warming up of an engine more than before.

上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、エンジンクラッチを介して接続されたエンジン及びモータージェネレーターと、前記モータージェネレーターにモータークラッチを介して接続されたトランスミッションと、前記モータージェネレーターに電気的に接続するバッテリーと、前記モータージェネレーター及びバッテリーを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの排気通路に介設された排気ブレーキバルブと、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記エンジンが冷間時であるときは、前記エンジンクラッチを接状態にして前記エンジンを駆動することで、前記モータージェネレーターに発電をさせて前記バッテリーを充電し、前記モータージェネレーターで発電させ、前記エンジンの負荷を増加させることで暖機を促進し、前記バッテリーのＳＯＣ値が、予め設定された該バッテリーの上限ＳＯＣ値以上となったとき、又は前記ハイブリッド車両が減速状態になったときは、前記エンジンクラッチを断状態にし、かつ前記モータークラッチを接状態にした直後に、前記エンジンの回転数を増加させ、かつ前記排気ブレーキバルブを全閉する制御を行うように構成されていることを特徴とするものである。 The hybrid vehicle of the present invention that achieves the above object is electrically connected to an engine and a motor generator connected via an engine clutch, a transmission connected to the motor generator via a motor clutch, and the motor generator. In a hybrid vehicle including a battery, a hybrid system having the motor generator and a battery, an exhaust brake valve interposed in an exhaust passage of the engine, and a control device, the control device is such that the engine is cooled by the control device. In the interim, by driving the engine with the engine clutch in contact, the motor generator is made to generate power to charge the battery, and the motor generator is used to generate power to increase the load on the engine. By letting the engine warm up, the engine clutch is disengaged when the SOC value of the battery becomes equal to or higher than the preset upper limit SOC value of the battery, or when the hybrid vehicle is in a decelerated state. It is characterized in that the engine speed is increased and the exhaust brake valve is controlled to be fully closed immediately after the engine is brought into a state and the motor clutch is brought into contact with the engine. ..

本発明のハイブリッド車両によれば、エンジンが冷間時であるときには、モータージェネレーターに発電させることでエンジンに負荷を加えるとともに、そのモータージェネレーターの発電が不必要となった後は、アイドルアップ及び排気ブレーキバルブの全閉によりエンジンに負荷を加え続けるようにしたので、従来よりもエンジンの暖機を促進することができる。 According to the hybrid vehicle of the present invention, when the engine is cold, the motor generator is made to generate power to add a load to the engine, and after the motor generator's power generation becomes unnecessary, idle up and exhaust are performed. Since the load is continuously applied to the engine by fully closing the brake valve, it is possible to promote warming up of the engine more than before.

本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。It is a block diagram of the hybrid vehicle which comprises the embodiment of this invention. 本発明の実施形態からなるハイブリッド車両における制御装置の機能を説明するフロー図である。It is a flow diagram explaining the function of the control device in the hybrid vehicle which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態からなるハイブリッド車両における制御装置の機能の別の例を説明するフロー図である。It is a flow diagram explaining another example of the function of the control device in the hybrid vehicle which concerns on embodiment of this invention.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.

このハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という。）は、普通乗用車又はバスやトラックなどの大型自動車であり、エンジン１０、モータージェネレーター２１及びトランスミッション３０と、運転状態に応じて車両を複合的に制御するハイブリッドシステム２０とを主に備えている。 This hybrid vehicle (hereinafter referred to as "HEV") is an ordinary passenger car or a large vehicle such as a bus or a truck, and is a hybrid that controls the engine 10, the motor generator 21, and the transmission 30 in a complex manner according to the driving state. It mainly has a system 20.

エンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このエンジン１０には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。エンジン本体１１は、冷却水４６が循環するエンジン冷却回路４５により冷却される。また、エンジン本体１１の排ガスＧが流れる排気通路４１には、排気ブレーキバルブ４３が介設されている。 In the engine 10, the crankshaft 13 is rotationally driven by heat energy generated by combustion of fuel in a plurality of (four in this example) cylinders 12 formed in the engine body 11. A diesel engine or a gasoline engine is used for the engine 10. The engine body 11 is cooled by the engine cooling circuit 45 in which the cooling water 46 circulates. Further, an exhaust brake valve 43 is interposed in the exhaust passage 41 through which the exhaust gas G of the engine body 11 flows.

クランクシャフト１３の一端は、エンジンクラッチ１４（例えば、湿式多板クラッチなど）を介してモータージェネレーター２１の回転軸２２の一端に接続されている。 One end of the crankshaft 13 is connected to one end of the rotating shaft 22 of the motor generator 21 via an engine clutch 14 (for example, a wet multi-plate clutch).

モータージェネレーター２１には、発電運転が可能な永久磁石式の交流同期モーターが用いられている。このモータージェネレーター２１の回転軸２２の他端は、モータークラッチ１５（例えば、湿式多板クラッチなど）を通じて、トランスミッション３０のインプットシャフト３１に接続されている。 The motor generator 21 uses a permanent magnet type AC synchronous motor capable of generating electricity. The other end of the rotating shaft 22 of the motor generator 21 is connected to the input shaft 31 of the transmission 30 through a motor clutch 15 (for example, a wet multi-plate clutch).

トランスミッション３０には、ＨＥＶの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ自動的に変速するＡＭＴ又はＡＴが用いられている。なお、トランスミッション３０は、ＡＭＴのような自動変速式に限るものではなく、ドライバーが手動で変速するマニュアル式であってもよい。 The transmission 30 uses an AMT or AT that automatically shifts to a target shift stage determined based on the operating state of the HEV and preset map data. The transmission 30 is not limited to the automatic transmission type such as AMT, and may be a manual type in which the driver manually shifts the gear.

トランスミッション３０で変速された回転動力は、アウトプットシャフト３２に接続されたプロペラシャフト３３を通じてデファレンシャル３４に伝達され、後輪である一対の駆動輪３５にそれぞれ駆動力として分配される。 The rotational power shifted by the transmission 30 is transmitted to the differential 34 through the propeller shaft 33 connected to the output shaft 32, and is distributed as driving force to the pair of drive wheels 35, which are the rear wheels.

ハイブリッドシステム２０は、モータージェネレーター２１と、そのモータージェネレーター２１に電気的に接続するインバーター２３、高電圧バッテリー２４、ＤＣ／ＤＣコンバーター２５及び低電圧バッテリー２６とを有している。 The hybrid system 20 includes a motor generator 21, an inverter 23 electrically connected to the motor generator 21, a high voltage battery 24, a DC / DC converter 25, and a low voltage battery 26.

高電圧バッテリー２４としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー２６には鉛バッテリーが用いられる。 As the high voltage battery 24, a lithium ion battery, a nickel hydrogen battery, and the like are preferably exemplified. A lead battery is used as the low voltage battery 26.

ＤＣ／ＤＣコンバーター２５は、高電圧バッテリー２４と低電圧バッテリー２６との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー２６は、各種の車両電装品２７やＨＥＶの車室内を暖房する電熱ヒーター４７に電力を供給する。 The DC / DC converter 25 has a function of controlling the charge / discharge direction and the output voltage between the high voltage battery 24 and the low voltage battery 26. Further, the low-voltage battery 26 supplies electric power to various vehicle electrical components 27 and an electric heater 47 that heats the interior of the HEV.

このハイブリッドシステム２０における種々のパラメータ、例えば、電流値、電圧値やＳＯＣなどは、ＢＭＳ２８により検出される。 Various parameters in the hybrid system 20, such as current value, voltage value, SOC, etc., are detected by the BMS 28.

これらのエンジン１０及びハイブリッドシステム２０は、制御装置７０により制御される。具体的には、ＨＥＶの発進時や加速時には、ハイブリッドシステム２０は高電圧バッテリー２４から電力を供給されたモータージェネレーター２１により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター２１による回生発電を行い、プロペラシャフト３３等に発生する余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー２４を充電する。また、このＨＥＶは、エンジンクラッチ１４を断状態、かつモータークラッチ１５を接状態にすることで、モータージェネレーター２１のみを駆動源とする、いわゆるモーター単独走行が可能となる。 The engine 10 and the hybrid system 20 are controlled by the control device 70. Specifically, when the HEV is started or accelerated, the hybrid system 20 assists at least a part of the driving force by the motor generator 21 powered by the high-voltage battery 24, while during inertial driving or braking. Performs regenerative power generation by the motor generator 21 and converts excess kinetic energy generated in the propeller shaft 33 and the like into electric power to charge the high-voltage battery 24. Further, by keeping the engine clutch 14 in the disengaged state and the motor clutch 15 in the contact state, the HEV enables so-called motor independent traveling using only the motor generator 21 as a drive source.

このようなＨＥＶにおける制御装置７０の機能を、図２に基づいて以下に説明する。なお、制御装置７０は、信号線（一点鎖線で示す）を通じて、エンジンクラッチ１４、モータークラッチ１５、ＢＭＳ２８、排気ブレーキバルブ４３及びアクセル開度センサ６０などの各部と接続している。 The function of the control device 70 in such an HEV will be described below with reference to FIG. The control device 70 is connected to each part such as the engine clutch 14, the motor clutch 15, the BMS 28, the exhaust brake valve 43, and the accelerator opening sensor 60 through a signal line (indicated by a one-point chain line).

制御装置７０は、ＨＥＶの走行中又は停車中（アイドル中）に、エンジン冷却回路４５の冷却水４６の水温に基づいて、エンジン１０が冷間時であるか否かを判定する（Ｓ１０）。そして、制御装置７０は、エンジン１０が冷間時であるときは、エンジンクラッチ１４を接状態にして（Ｓ２０）、エンジン１０を駆動することで、モータージェネレーター２１に発電を開始させるとともに、車両駆動力を同一にするため、モータージェネレーター２１の発電トルクを補うようにエンジン１０の出力トルクを増加させ（Ｓ３０）、高電圧バッテリー２４を充電する（Ｓ４０）。このとき、モータークラッチ１５は、ＨＥＶが走行中であるときは接状態となり、停車中であるときは断状態となっている。 The control device 70 determines whether or not the engine 10 is cold based on the water temperature of the cooling water 46 of the engine cooling circuit 45 while the HEV is running or stopped (idle) (S10). Then, when the engine 10 is cold, the control device 70 puts the engine clutch 14 in contact (S20) and drives the engine 10 to cause the motor generator 21 to start power generation and drive the vehicle. In order to make the forces the same, the output torque of the engine 10 is increased (S30) so as to supplement the generated torque of the motor generator 21, and the high voltage battery 24 is charged (S40). At this time, the motor clutch 15 is in the contact state when the HEV is running, and is in the disengaged state when the vehicle is stopped.

次に、制御装置７０は、ＢＭＳ２８を通じて取得した高電圧バッテリー２４のＳＯＣ値を、予め設定された上限ＳＯＣ値と比較する（Ｓ５０）。この高電圧バッテリー２４の上限ＳＯＣ値は、バッテリーの仕様から定められた推奨使用範囲の上限値であり、例えばリチウムイオンバッテリーの場合には約７０〜８０％の範囲の値となる。 Next, the control device 70 compares the SOC value of the high-voltage battery 24 acquired through the BMS 28 with the preset upper limit SOC value (S50). The upper limit SOC value of the high-voltage battery 24 is an upper limit value of the recommended usage range determined from the battery specifications, and is, for example, a value in the range of about 70 to 80% in the case of a lithium ion battery.

そして、制御装置７０は、高電圧バッテリー２４のＳＯＣ値が上限ＳＯＣ値以上となったときは、エンジンクラッチ１４を断状態にし、かつモータークラッチ１５を接状態にして（Ｓ６０）、高電圧バッテリー２４からモータージェネレーター２１に電力を供給してモーター単独走行状態にする（Ｓ７０）。その後に、制御装置７０は、エンジン１０の回転数を増加させる（アイドルアップ）とともに、排気ブレーキバルブ４３を全閉にする（Ｓ８０）。 Then, when the SOC value of the high-voltage battery 24 becomes equal to or higher than the upper limit SOC value, the control device 70 disengages the engine clutch 14 and engages the motor clutch 15 (S60), and the high-voltage battery 24 Power is supplied to the motor generator 21 to bring the motor into a single running state (S70). After that, the control device 70 increases the rotation speed of the engine 10 (idle up) and fully closes the exhaust brake valve 43 (S80).

ＨＥＶの制御装置の機能の別の例を、図３に基づいて以下に説明する。なお、図２と同じ処理内容には同一のステップ番号を付し、その説明を省略する。 Another example of the function of the HEV control device will be described below with reference to FIG. The same process contents as those in FIG. 2 are assigned the same step numbers, and the description thereof will be omitted.

制御装置７０は、ステップ４０の処理を行った後に、アクセル開度センサ６０の測定値からアクセルオフであるか否かを判定する（Ｓ５５）。そして、制御装置７０は、アクセルオフとなったときは、ＨＥＶが減速状態であると判断して、エンジンクラッチ１４を断状態にし、かつモータークラッチ１５を接状態にして（Ｓ６０）、モータージェネレーター２１による回生発電を行って高電圧バッテリー２４を充電する（Ｓ７５）。その後に、制御装置７０は、ステップ８０を実施する。 After performing the process of step 40, the control device 70 determines whether or not the accelerator is off from the measured value of the accelerator opening sensor 60 (S55). Then, when the accelerator is off, the control device 70 determines that the HEV is in the deceleration state, disengages the engine clutch 14, and brings the motor clutch 15 into contact (S60), and the motor generator 21 The high-voltage battery 24 is charged by performing regenerative power generation according to (S75). After that, the control device 70 performs step 80.

このように、エンジン１０が冷間時であるときには、モータージェネレーター２１に発電させることでエンジン１０に負荷を加えるとともに、そのモータージェネレーター２１の発電が不必要となった後は、アイドルアップ及び排気ブレーキバルブ４３の全閉によりエンジン１０に負荷を加え続けるようにしたので、従来よりもエンジン１０の暖機を促進することができるのである。 In this way, when the engine 10 is cold, the motor generator 21 is used to generate power to add a load to the engine 10, and after the motor generator 21 is no longer required to generate power, idle up and exhaust braking are performed. Since the load is continuously applied to the engine 10 by fully closing the valve 43, the warm-up of the engine 10 can be promoted more than before.

制御装置７０は、上記のステップ３０においてモータージェネレーター２１が発電した電力を、低電圧バッテリー２６等を通じて電熱ヒーター４７に供給することが望ましい。そのようにすることで、ＨＥＶの車室内の暖房も促進されるので、ＨＥＶの発進に係る商品性を向上することができる。 It is desirable that the control device 70 supplies the electric power generated by the motor generator 21 in the above step 30 to the electric heater 47 through the low voltage battery 26 or the like. By doing so, the heating of the vehicle interior of the HEV is also promoted, so that the commercial value of the start of the HEV can be improved.

１０ エンジン
１４ エンジンクラッチ
１５ モータークラッチ
２０ ハイブリッドシステム
２１ モータージェネレーター
２４ 高電圧バッテリー
４１ 排気通路
４３ 排気ブレーキバルブ
４５ エンジン冷却回路
４６ 冷却水
４７ 電熱ヒーター
６０ アクセル開度センサ 10 Engine 14 Engine Clutch 15 Motor Clutch 20 Hybrid System 21 Motor Generator 24 High Voltage Battery 41 Exhaust Passage 43 Exhaust Brake Valve 45 Engine Cooling Circuit 46 Cooling Water 47 Electric Heater 60 Accelerator Opening Sensor

Claims (4)

エンジンクラッチを介して接続されたエンジン及びモータージェネレーターと、前記モータージェネレーターにモータークラッチを介して接続されたトランスミッションと、前記モータージェネレーターに電気的に接続するバッテリーと、前記モータージェネレーター及びバッテリーを有するハイブリッドシステムと、前記エンジンの排気通路に介設された排気ブレーキバルブと、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、
前記制御装置は、
前記エンジンが冷間時であるときは、前記エンジンクラッチを接状態にして前記エンジンを駆動することで、前記モータージェネレーターに発電をさせて前記バッテリーを充電し、
前記モータージェネレーターで発電させ、前記エンジンの負荷を増加させることで暖機を促進し、
前記バッテリーのＳＯＣ値が、予め設定された該バッテリーの上限ＳＯＣ値以上となったとき、又は前記ハイブリッド車両が減速状態になったときは、前記エンジンクラッチを断状態にし、かつ前記モータークラッチを接状態にした直後に、前記エンジンの回転数を増加させ、かつ前記排気ブレーキバルブを全閉する制御を行う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。 A hybrid system having an engine and a motor generator connected via an engine clutch, a transmission connected to the motor generator via a motor clutch, a battery electrically connected to the motor generator, and the motor generator and the battery. In a hybrid vehicle provided with an exhaust brake valve provided in the exhaust passage of the engine and a control device.
The control device is
When the engine is cold, the engine clutch is brought into contact with the engine to drive the engine, thereby causing the motor generator to generate electricity and charging the battery.
The motor generator generates electricity and increases the load on the engine to promote warm-up.
When the SOC value of the battery becomes equal to or higher than the preset upper limit SOC value of the battery, or when the hybrid vehicle is in the deceleration state, the engine clutch is disengaged and the motor clutch is engaged. A hybrid vehicle characterized in that it is configured to increase the number of revolutions of the engine and control the exhaust brake valve to be fully closed immediately after the state is set. 前記制御装置は、前記バッテリーのＳＯＣ値が、予め設定された該バッテリーの上限ＳＯＣ値以上となったときは、前記エンジンクラッチを断状態にし、かつ前記モータークラッチを接状態にして、前記バッテリーから前記モータージェネレーターに電力を供給してモーター単独走行状態にするとともに、前記エンジンの回転数を増加させ、かつ前記排気ブレーキバルブを全閉する制御を行うように構成されている請求項１に記載のハイブリッド車両。 When the SOC value of the battery becomes equal to or higher than the preset upper limit SOC value of the battery, the control device disengages the engine clutch and engages the motor clutch from the battery. The first aspect of claim 1, wherein power is supplied to the motor generator to bring the motor into a single running state, the number of revolutions of the engine is increased, and the exhaust brake valve is controlled to be fully closed. Hybrid vehicle. 前記制御装置は、前記ハイブリッド車両が減速状態になったときは、前記エンジンクラッチを断状態にし、かつ前記モータークラッチを接状態にして、前記モータージェネレーターによる回生発電を行って前記バッテリーを充電するとともに、前記エンジンの回転数を増加させ、かつ前記排気ブレーキバルブを全閉する制御を行うように構成されている請求項１に記載のハイブリッド車両。 When the hybrid vehicle is in a decelerated state, the control device disengages the engine clutch and engages the motor clutch to regenerate power by the motor generator to charge the battery. The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the number of revolutions of the engine is increased and the exhaust brake valve is controlled to be fully closed. 前記ハイブリッド車両は、車室内を暖房する電熱ヒーターを備え、
前記制御装置は、前記エンジンが冷間時であるときは、前記エンジンクラッチを接状態にして前記エンジンを駆動することで前記モータージェネレーターに発電をさせて前記バッテリーを充電するとともに、前記電熱ヒーターに電力を供給する制御を行うように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両。 The hybrid vehicle is equipped with an electric heater that heats the passenger compartment.
When the engine is cold, the control device causes the motor generator to generate electric power by driving the engine with the engine clutch in contact state to charge the battery and the electric heater. The hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3, which is configured to control the supply of electric power.
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