JP6759604B2 - ハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法に関し、更に詳しくは、クラッチを介して接続された車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えるとともに、前記エンジンに過給システムを備えて構成されるハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法に関する。

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が行われる（例えば、特許文献１を参照）。

このＨＥＶにおいても、エンジンに過給システム（ターボチャージャシステム等）を備えている場合は、エンジンのみを車両の走行用の動力源とする車両と同様に、車両の走行状態が定常走行状態または減速状態から加速状態に移行するときに、吸気通路に備えた吸気スロットルバルブの開度が大きくなり、エンジンに大量の新気が供給されるのに遅れて、過給システムによる過給圧力が上昇する（過給遅れ）。この過給遅れの最中は、ＥＧＲ率（エンジンに流入する新気の量に対するＥＧＲガスの量の割合）が低下するため、排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の量が増加して、排気ガスが悪化してしまう。従来技術では、この排気ガスの悪化を抑制するために、エンジンへの燃料噴射のタイミングを通常の運転状態時のタイミングより遅らせているが、燃料噴射のタイミングを遅らせる場合、通常の運転状態時より燃料噴射量を増加させる必要があるので、燃費が悪化してしまう。

特開２００２−２３８１０５号公報

本発明の目的は、車両の走行状態が加速状態に移行するときに、排気ガスの悪化を抑制しつつ、燃費の悪化を抑制することができるハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、車両走行用の動力源であるエンジンと、車両走行用の動力源であるとともにエンジンクラッチを介して前記エンジンと接続されるモータージェネレーターと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えるとともに、前記エンジンに過給システムを備えて構成されるハイブリッド車両において、前記制御装置が、前記ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときに、前記エンジンクラッチを断状態にして、前記モータージェネレーターの動力のみを車両走行用の動力源として前記ハイブリッド車両を走行させるモーター単独走行に移行するとともに、前記エンジンを運転状態とし、前記ハイブリッド車両の走行状態に基づいて設定される目標過給圧力を前記エンジンにおける車両走行分の負荷の低減により低下させ、前記過給システムによる過給圧力が低下させた目標過給圧力に達するまで、前記モーター単独走行を継続する制御を行うように構成される。

また、上記のハイブリッド車両において、前記制御装置が、前記過給システムによる過給圧力が前記目標過給圧力に達したときに、前記エンジンの動力を車両走行用の動力源として前記ハイブリッド車両を走行させるとともに、前記ハイブリッド車両に対する要求駆動力と前記モータージェネレーターに接続されるバッテリーの充電量に基づいて、前記モータージェネレーターの動力を車両走行用の動力源として前記エンジンの動力をアシストする制御を行うように構成される。

また、上記のハイブリッド車両において、前記制御装置が、アクセル開度が増加したときに、前記ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときであると判定するように構成される。

また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、車両走行用の動力源であるエンジンと、車両走行用の動力源であるとともにエンジンクラッチを介して前記エンジンと接続されるモータージェネレーターとを有するハイブリッドシステムを備えるとともに、前記エンジンに過給システムを備えて構成されるハイブリッド車両の制御方法において、前記ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときに、前記エンジンクラッチを断状態にして、前記モータージェネレーターの動力のみを車両走行用の動力源として前記ハイブリッド車両を走行させるモーター単独走行に移行するとともに、前記エンジンを運転状態とし、前記ハイブリッド車両の走行状態に基づいて設定される目標過給圧力を前記エンジンにおける車両走行分の負荷の低減により低下させ、前記過給システムによる過給圧力が低下させた目標過給圧力に達するまで、前記モーター単独走行を継続する制御を行うことを特徴とする方法である。

また、上記のハイブリッド車両の制御方法において、前記過給システムによる過給圧力が前記目標過給圧力に達したときに、前記エンジンの動力を車両走行用の動力源として前記ハイブリッド車両を走行させるとともに、前記ハイブリッド車両に対する要求駆動力と前記モータージェネレーターに接続されるバッテリーの充電量に基づいて、前記モータージェネレーターの動力を車両走行用の動力源として前記エンジンの動力をアシストする制御を行うことを特徴とする方法である。

また、上記のハイブリッド車両の制御方法において、アクセル開度が増加したときに、前記ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときであると判定することを特徴とする方法である。

本発明のハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法によれば、車両の走行状態が加速状態に移行してから、過給システムによる過給圧力がハイブリッド車両の走行状態に基づいて設定される目標過給圧力に達するまで、エンジンを運転状態としながら（エンジン内に燃料を噴射して、過給システムによる過給圧力を上昇させながら）、モーター単独走行を行うので、車両の走行状態をモータージェネレーターにより維持しつつ、エンジンにおける車両走行分の負荷を低減して目標過給圧力を低下させることができ、過給システムによる過給の遅れを抑制することができる。その結果、従来技術のように、排気ガスの悪化（窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量の増加）の抑制のために燃料噴射のタイミングを通常の燃料噴射のタイミングより遅らせる必要がなくなるので、燃料噴射のタイミングの遅れに伴う燃料噴射量の増加を抑制することができる。すなわち、排気ガスの悪化を抑制しつつ、燃費の悪化を抑制することができる。

また、過給システムによる過給圧力が目標過給圧力に達した後は、ハイブリッド車両に対する要求駆動力とバッテリーの充電量に基づいて、エンジンの動力のみを車両の走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるエンジン単独走行を行うか、または、エンジンの動力とモータージェネレーターの動力（アシスト動力）の両方の動力を車両の走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるモーターアシスト走行を行うので、ハイブリッド車両の燃費を最適化することができる。

また、アクセル開度が増加したときに、ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときであると判定するので、過給システムの立ち上がり（高過給状態への移行）のタイミングを最適に把握することができる。

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。 本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明する制御フロー図である。

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。

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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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に電力を供給する。

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ー、例えば、電流値、電圧値やＳＯＣなどは、ＢＭＳ２８により検出される。

これらのエンジン１０及びモータージェネレーター２１を有するハイブリッドシステム２０は、制御装置７０を備え、この制御装置７０により、ハイブリッドシステム２０は制御される。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のみを車両の走行用の動力源とする、いわゆるモーター単独走行が可能となる。

本発明のハイブリッド車両は、車両走行用の動力源であるエンジン１０及びモータージェネレーター２１と、制御装置７０と、を有するハイブリッドシステム２０を備えるとともに、エンジン１０に過給システム（図示しない）を備えて構成される車両である。図１の構成では、トランスミッション３０はモータークラッチ１５を介してモータージェネレーター２１に接続されており、このモータージェネレーター２１は、エンジンクラッチ１４を介してエンジン１０と接続されている。

この過給システムとしては、一般的に、ターボチャージャーシステム（ターボ式過給システム）が用いられる。ターボチャージャーシステムとは、エンジン１０の吸気通路（図示しない）にコンプレッサ（図示しない）を、排気通路（図示しない）にタービン（図示しない）を備えて、このタービンの回転動力がコンプレッサに伝達されるように、タービンとコンプレッサを連結するとともに、排気ガスのエネルギーによりタービンを回転させ、このタービンの回転に連動してコンプレッサを回転させることで、吸気通路を通過する吸気ガス（新気＋ＥＧＲガス（排気再循環ガス））を圧縮して、エンジン１０に送気するシステムである。

そして、制御装置７０が、ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときに、エンジンクラッチ１４を断状態にして、モータージェネレーター２１の動力のみを車両走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるモーター単独走行に移行するとともに、過給システムによる過給圧力Ｐがハイブリッド車両の走行状態に基づいて設定される目標過給圧力Ｐｔに達するまで、エンジン１０を運転状態としながら（エンジン１０内に燃料を噴射して、過給システムによる過給圧力Ｐを上昇させながら）、モーター単独走行を継続する制御を行うように構成する。

ここで、ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するか否かの判定は、アクセル開度（車両の運転席に備えたアクセルペダル（図示しない）の踏込量）が増加するか否かにより行う。このアクセル開度としては、アクセル開度センサ（図示しない）の検出値を用いる。また、過給圧力Ｐとしては、例えば、エンジン１０の吸気通路に過給圧力センサ（図示しない）を備えて、この過給圧力センサの検出値を用いる。

また、上記のハイブリッド車両において、制御装置７０が、過給システムによる過給圧力Ｐが目標過給圧力Ｐｔに達したときに、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替えて、エンジン１０の動力を車両走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるとともに、ハイブリッド車両に対する要求駆動力とモータージェネレーター２１に接続される高電圧バッテリー（バッテリー）２４の充電量（ＳＯＣ）に基づいて、モータージェネレーター２１の動力を車両走行用の動力源としてエンジン１０の動力をアシストする制御を行うように構成する。

次に、このようなハイブリッド車両（ＨＥＶ）の制御方法を、制御装置７０の機能として図２に基づいて制御フロー図の形で以下に説明する。なお、制御装置７０は、信号線（一点鎖線で示す）を通じて、モータージェネレーター２１などの各部と接続している。

図２の制御フローについて説明する。図２の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するか否かの判定を行う。この判定方法については、上記した方法と同様の方法であるので省略する。ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行しないと判定するとき（ＮＯ）は、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一方、ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行すると判定するとき（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０に進み、ステップＳ２０にて、エンジン１０を運転状態としながら、エンジンクラッチ１４を断状態にして、モータージェネレーター２１の動力のみを車両走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるモーター単独走行に移行する。ステップＳ２０の制御を実施後、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０にて、過給システムによる過給圧力Ｐがハイブリッド車両の走行状態に基づいて設定される目標過給圧力Ｐｔに達しているか否かを判定する。過給圧力Ｐが目標過給圧力Ｐｔに達していないと判定するとき（ＮＯ）は、予め設定した制御時間の経過後、再度ステップＳ３０の判定を行う。一方、過給圧力Ｐが目標過給圧力Ｐｔに達していると判定するとき（ＹＥＳ）は、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替えて、エンジン１０の動力のみを車両の走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるエンジン単独走行を行うか、または、エンジン１０の動力とモータージェネレーター２１の動力（アシスト動力）の両方の動力を車両の走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるモーターアシスト走行を行う。このエンジン単独走行とモーターアシスト走行の選択は、ハイブリッド車両に対する要求駆動力と高電圧バッテリー２４の充電量に基づいて行われる。ステップＳ４０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。

以上のように、上記のハイブリッド車両を基にした、本発明のハイブリッド車両の制御方法は、エンジンクラッチ１４を介して接続された車両走行用の動力源であるエンジン１０及びモータージェネレーター２１を有するハイブリッドシステム２０を備えるとともに、エンジン１０に過給システムを備えて構成されるハイブリッド車両の制御方法において、ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときに、エンジンクラッチ１４を断状態にして、モータージェネレーター２１の動力のみを車両走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるモーター単独走行に移行するとともに、過給システムによる過給圧力Ｐがハイブリッド車両の走行状態に基づいて設定される目標過給圧力Ｐｔに達するまで、エンジン１０を運転状態としながら、モーター単独走行を継続する制御を行うことを特徴とする方法となる。

また、上記のハイブリッド車両の制御方法において、過給システムによる過給圧力Ｐが目標過給圧力Ｐｔに達したときに、エンジンクラッチ１４を断状態から接状態に切り替えて、エンジン１０の動力を車両走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるとともに、ハイブリッド車両に対する要求駆動力とモータージェネレーター２１に接続されるバッテリー２４の充電量に基づいて、モータージェネレーター２１の動力を車両走行用の動力源としてエンジン１０の動力をアシストする制御を行うことを特徴とする方法となる。

また、上記のハイブリッド車両の制御方法において、アクセル開度が増加したときに、ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときであると判定することを特徴とする方法となる。

本発明のハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法によれば、車両の走行状態が加速状態に移行してから、過給システムによる過給圧力Ｐがハイブリッド車両の走行状態に基づいて設定される目標過給圧力Ｐｔに達するまで、エンジン１０を運転状態としながら（エンジン１０内に燃料を噴射して、過給システムによる過給圧力Ｐを上昇させながら）、モーター単独走行を行うので、車両の走行状態をモータージェネレーター２１により維持しつつ、エンジン１０より車両走行分の負荷を低減して目標過給圧力Ｐｔを低下させることができ、過給システムによる過給の遅れを抑制することができる。その結果、従来技術のように、排気ガスの悪化（窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量の増加）の抑制のために燃料噴射のタイミングを通常の燃料噴射のタイミングより遅らせる必要がなくなるので、燃料噴射のタイミングの遅れに伴う燃料噴射量の増加を抑制することができる。すなわち、排気ガスの悪化を抑制しつつ、燃費の悪化を抑制することができる。

また、過給システムによる過給圧力Ｐが目標過給圧力Ｐｔに達した後は、ハイブリッド車両に対する要求駆動力とバッテリー２４の充電量に基づいて、エンジン１０の動力のみを車両の走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるエンジン単独走行を行うか、または、エンジン１０の動力とモータージェネレーター２１の動力（アシスト動力）の両方の動力を車両の走行用の動力源としてハイブリッド車両を走行させるモーターアシスト走行を行うので、ハイブリッド車両の燃費を最適化することができる。

また、アクセル開度が増加したときに、ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときであると判定するので、過給システムの立ち上がり（高過給状態への移行）のタイミングを最適に把握することができる。

１０ エンジン
１１ エンジン本体
１４ エンジンクラッチ（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（バッテリー）
７０ 制御装置
Ｐ 過給圧力
Ｐｔ 目標過給圧力

Claims (6)

1. 車両走行用の動力源であるエンジンと、車両走行用の動力源であるとともにエンジンクラッチを介して前記エンジンと接続されるモータージェネレーターと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えるとともに、前記エンジンに過給システムを備えて構成されるハイブリッド車両において、
   前記制御装置が、
   前記ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときに、
   前記エンジンクラッチを断状態にして、前記モータージェネレーターの動力のみを車両走行用の動力源として前記ハイブリッド車両を走行させるモーター単独走行に移行するとともに、前記エンジンを運転状態とし、
   前記ハイブリッド車両の走行状態に基づいて設定される目標過給圧力を前記エンジンにおける車両走行分の負荷の低減により低下させ、前記過給システムによる過給圧力が低下させた目標過給圧力に達するまで、前記モーター単独走行を継続する制御を行うように構成されるハイブリッド車両。
2. 前記制御装置が、
   前記過給システムによる過給圧力が前記目標過給圧力に達したときに、
   前記エンジンの動力を車両走行用の動力源として前記ハイブリッド車両を走行させるとともに、前記ハイブリッド車両に対する要求駆動力と前記モータージェネレーターに接続されるバッテリーの充電量に基づいて、前記モータージェネレーターの動力を車両走行用の動力源として前記エンジンの動力をアシストする制御を行うように構成される請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御装置が、
   アクセル開度が増加したときに、前記ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときであると判定するように構成される請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
4. 車両走行用の動力源であるエンジンと、車両走行用の動力源であるとともにエンジンクラッチを介して前記エンジンと接続されるモータージェネレーターとを有するハイブリッドシステムを備えるとともに、前記エンジンに過給システムを備えて構成されるハイブリッド車両の制御方法において、
   前記ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときに、
   前記エンジンクラッチを断状態にして、前記モータージェネレーターの動力のみを車両走行用の動力源として前記ハイブリッド車両を走行させるモーター単独走行に移行するとともに、前記エンジンを運転状態とし、
   前記ハイブリッド車両の走行状態に基づいて設定される目標過給圧力を前記エンジンにおける車両走行分の負荷の低減により低下させ、前記過給システムによる過給圧力が低下させた目標過給圧力に達するまで、前記モーター単独走行を継続する制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
5. 前記過給システムによる過給圧力が前記目標過給圧力に達したときに、
   前記エンジンの動力を車両走行用の動力源として前記ハイブリッド車両を走行させるとともに、前記ハイブリッド車両に対する要求駆動力と前記モータージェネレーターに接続されるバッテリーの充電量に基づいて、前記モータージェネレーターの動力を車両走行用の動力源として前記エンジンの動力をアシストする制御を行うことを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の制御方法。
6. アクセル開度が増加したときに、前記ハイブリッド車両の走行状態が加速状態に移行するときであると判定することを特徴とする請求項４または５に記載のハイブリッド車両の制御方法。

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