JP7433711B2 - ハイブリッド車の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車の制御装置に関する。

従来、ハイブリッドシステムを駆動系に採用した車両、いわゆるハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）が知られている。たとえば、シリーズ方式のハイブリッド車では、エンジンの動力が発電用のモータで電力に変換され、その電力およびバッテリの電力で駆動用のモータが駆動されて、駆動用のモータの動力が駆動輪に伝達される。

エンジンの制御では、車室内に設けられたアクセルペダルの最大操作量に対する運転者による操作量の割合であるアクセル開度が求められ、そのアクセル開度および車両の車速などを基に、駆動用のモータのモータトルクの目標である目標モータトルクが設定される。そして、目標モータトルクから発電用のモータに要求される発電電力が求められ、さらにその発電電力に応じた目標エンジントルクおよび目標エンジン回転数が設定されて、目標エンジントルクおよび目標エンジン回転数が得られるようにエンジンが制御される。

特開２０１５－１９６４９１号公報

車両の加速性能は、一般的に、車両が停車状態から所定の距離または車速に到達するまでの時間、たとえば、０－４００ｍ加速タイムや０－１００ｋｍ／ｈ加速タイムなどで表される。ところが、ユーザが必ずしも加速性能の優れた車両の加速に加速感を感じるとは言えない。たとえば、過給器付きのエンジンを搭載したコンベンショナルな車両では、重い出だしでその後に加速が盛り上がり、軽量な車両では、軽い出だしでその後の加速は伸び悩むが、いずれに加速感を感じるかはユーザによって異なる。

そこで、本発明の目的は、ユーザが要求通りの加速感を得ることができる、ハイブリッド車の制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車の制御装置は、エンジンと、エンジンの動力で発電する発電機と、発電機の発電電力で駆動されるモータとを搭載したハイブリッド車の制御装置であって、複数の制御モードのうちの１の制御モードを選択的に設定するモード設定手段と、ハイブリッド車の発進時に、モード設定手段により選択的に設定された制御モードに従って、エンジンを制御するエンジン制御手段とを含み、制御モードには、エンジンの出力を発電機の発電よりもエンジンの回転数の上昇に優先して使用する第１モードと、エンジンの出力をエンジンの回転数の上昇よりも発電機の発電に優先して使用する第２モードとが含まれる。

この構成によれば、ハイブリッド車の発進時には、複数の制御モードの中から選択的に設定された１の制御モードに従って、エンジンが制御される。

制御モードには、第１モードおよび第２モードが含まれる。

第１モードでは、エンジンの出力が発電機の発電よりもエンジンの回転数の上昇に優先的に使用される。そのため、エンジンの回転数を早期に立ち上げることができる。そして、エンジンの回転数が所定回転数まで立ち上がった後、発電機の発電に使用されるエンジンの出力が増えるので、発電機の発電電力が増大し、これに伴って、モータの出力が増大し、ハイブリッド車の加速度が上昇する。その結果、ハイブリッド車の発進加速は、出だしは重いが、その後に加速が盛り上がる態様となる。

一方、第２モードでは、エンジンの出力がエンジンの回転数の上昇よりも発電機の発電に優先的に使用される。そのため、エンジンの回転数の立ち上がりは緩やかであるが、その立ち上がり時に、発電機の発電電力が多く確保されるので、モータの出力の上昇度合が大きく、ハイブリッド車の加速度が上昇する。そして、エンジンの回転数がある程度まで立ち上がると、その後は、エンジンの回転数が上昇するにつれて、発電機の発電電力が低下し、モータの出力の上昇度合が低下するので、ハイブリッド車の加速度が低下する。その結果、ハイブリッド車の発進加速は、出だしが軽く、その後の加速は伸び悩む態様となる。

よって、ユーザの好みに応じてハイブリッド車の発進時の制御モードが選択的に設定されることにより、ユーザが要求通りの加速感を得ることができる。

本発明によれば、ユーザが要求通りの加速感を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車の構成を示すブロック図である。 ハイブリッド車の発進時のエンジン回転数の時間変化の例を示す図である。 ハイブリッド車の発進時の加速度の時間変化の例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜ハイブリッド車＞
図１は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車１の構成を示すブロック図である。

ハイブリッド車１は、シリーズ方式のハイブリッドシステムの構成で、エンジン（Ｅ／Ｇ）１１、発電機（モータ）１２およびモータ（発電機）１３を搭載している。なお、ハイブリッドシステムの方式は、シリーズ方式に限らず、シリーズ・パラレル方式であってもよい。

エンジン１１は、たとえば、ガソリンエンジンであり、エンジン１１の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどを備えている。

発電機１２は、たとえば、永久磁石同期モータからなる。発電機１２の回転軸は、エンジン１１のクランクシャフトと機械的に連結されている。

モータ１３は、たとえば、発電機１２よりも大型の永久磁石同期モータからなる。モータ１３の回転軸は、動力を駆動輪１４に伝達する動力伝達機構に連結されている。

ハイブリッド車１には、発電機１２およびモータ１３をそれぞれ駆動するためのインバータやマイコン（マイクロコントローラユニット）などを内蔵するＰＣＵ（Power Control Unit：パワーコントロールユニット）１５と、複数の二次電池を組み合わせた組電池からなる蓄電池１６とが搭載されている。

ハイブリッド車１の加速走行時には、モータ１３が力行運転されて、モータ１３がハイブリッド車１の走行のための動力を発生する。動力伝達機構には、デファレンシャルギヤが含まれており、モータ１３の動力は、その動力伝達機構により、左右の前輪または後輪からなる駆動輪１４に分配される。

ユーザによる駆動要求（アクセル開度）が小さいとき、エンジン１１が停止されたまま、ＰＣＵ１５により、蓄電池１６からの電力がモータ１３に供給される。このとき、蓄電池１６からの電力のみでモータ１３が駆動され、ハイブリッド車１は、そのモータ１３の動力でＥＶ走行する。一方、駆動要求が大きい場合には、エンジン１１が始動されて、発電機１２による発電が行われる。そして、ＰＣＵ１５により、発電機１２による発電電力と蓄電池１６からの電力とがモータ１３に供給される。これにより、発電機１２による発電電力と蓄電池１６からの電力とでモータ１３が駆動され、ハイブリッド車１は、そのモータ１３の動力でＨＶ走行する。

また、エンジン１１の始動時には、ＰＣＵ１５により、蓄電池１６からの電力が発電機１２に供給される。これにより、発電機１２がモータとして力行運転されて、エンジン１１が発電機１２によりモータリングされる。このモータリングによりエンジン１１のクランクシャフトが回転し（クランキング）、その回転数が始動に必要な回転数まで上昇すると、エンジン１１の点火プラグがスパークされて、エンジン１１が始動される。

発電機１２の発電時に、発電機１２からモータ１３への電力の供給が不要なときには、ＰＣＵ１５により、発電機１２の発電電力が蓄電池１６に供給されて、その発電機１２の発電電力で蓄電池１６が充電される。

また、ハイブリッド車１の減速走行時には、モータ１３が発電機として回生運転されて、駆動輪１４からモータ１３に伝達される動力が電力に変換される。このとき、モータ１３が走行駆動系の抵抗となり、その抵抗がハイブリッド車１を制動する制動力（回生制動力）として作用する。ＰＣＵ１５により、モータ１３の発電電力が蓄電池１６に供給されて、そのモータ１３の発電電力で蓄電池１６が充電される。

また、ハイブリッド車１には、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリが内蔵されている。ハイブリッド車１には、各部を制御するため、複数のＥＣＵが搭載されている。その複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

複数のＥＣＵには、エンジン１１の制御のためのＥＣＵ２１が含まれる。ＥＣＵ２１には、エンジン１１の制御に必要なセンサやスイッチ類が接続されている。スイッチ類には、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードを設定するための設定スイッチ２２が含まれる。設定スイッチ２２は、たとえば、プッシュ式のスイッチであり、ステアリングホイールに配設されている。ＥＣＵ２１は、各種センサの検出信号やスイッチ類の接点信号、他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン１１の始動、停止および出力調整などのため、エンジン１１の電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグなどを制御する。

＜発進制御モード＞
図２は、ハイブリッド車１の発進時のエンジン回転数（エンジン１１の回転数）の時間変化の例を示す図であり、図３は、その発進時のハイブリッド車１の加速度の時間変化の例を示す図である。

ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードとして、第１モードおよび第２モードが設けられている。ユーザは、設定スイッチ２２の操作により、第１モードまたは第２モードを選択的に設定することができる。そして、ハイブリッド車１の発進時には、その設定された第１モードまたは第２モードでエンジン１１が制御される。

第１モードは、エンジン１１の出力を発電機１２の発電よりもエンジン１１の回転数であるエンジン回転数の上昇に優先的に使用するモードである。そのため、エンジン１１が第１モードで制御される場合、図２に実線で示されるように、エンジン回転数がエンジン１１の始動から第１時間Ｔ１で所定回転数まで立ち上がる。エンジン回転数が所定回転数まで立ち上がった後は、発電機１２の発電に使用するエンジンの出力が増えるので、発電機１２の発電電力の上昇度合が増大し、これに伴って、モータ１３の出力の上昇度合が増大する。その結果、ハイブリッド車１の発進加速は、図３に実線で示されるように、出だしは重いが、その後に加速が盛り上がる態様となる。

第２モードは、エンジン１１の出力をエンジン回転数の上昇よりも発電機１２の発電に優先的に使用するモードである。そのため、エンジン１１が第２モードで制御される場合、図２に一点鎖線で示されるように、エンジン回転数がエンジン１１の始動から第２時間Ｔ２で所定回転数まで立ち上がる。エンジン回転数の立ち上がりは緩やかであるが、その立ち上がり時に、発電機１２の発電電力が多く確保されるので、モータ１３の出力が大きく、ハイブリッド車１の加速度が上昇する。そして、エンジン回転数がある程度まで立ち上がると、その後は、エンジン回転数が上昇するにつれて、発電機１２の発電電力の上昇度合が低下し、モータ１３の出力の上昇度合が低下するので、図３に一点鎖線で示されるように、ハイブリッド車１の加速度の上昇度合が低下する。その結果、ハイブリッド車１の発進加速は、出だしが軽く、その後の加速は伸び悩む態様となる。

＜作用効果＞
以上のように、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードとして、第１モードおよび第２モードが設けられているので、ユーザが好みに応じて第１モードまたは第２モードに選択的に設定することにより、ユーザが要求通りの加速感を得ることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、プッシュ式の設定スイッチ２２の操作により、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードが第１モードまたは第２モードに選択的に設定されるとしたが、これに限らず、ボリューム式（ダイヤル式）の設定スイッチが設けられて、その設定スイッチの回動操作により、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードが第１モードおよび第２モード間で連続的に設定されてもよい。

また、設定スイッチの操作に限らず、ユーザによるアクセルペダルの操作速度（アクセル開速度）に応じて、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードが第１モードまたは第２モードの一方に自動的に設定されてもよい。すなわち、ハイブリッド車１の発進時におけるアクセルペダルの操作速度が一定以上である場合には、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードが第２モードに設定され、ハイブリッド車１の発進時におけるアクセルペダルの操作速度が一定未満である場合には、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードが第１モードに設定されてもよい。かかる場合、ハイブリッド車１の発進時にアクセルペダルを一定以上の操作速度で踏み込むことにより、ハイブリッド車１を軽い出だしで発進させることができる。

また、ハイブリッド車１の車室内にシフトレバーが設けられ、そのシフトレバーのポジションとして、たとえば、Ｐポジション、Ｒポジション、ＮポジションおよびＤポジションに加えて、Ｄポジションの右側にＳポジションが設定されている場合、シフトレバーがＤポジションに入れられているか、Ｓポジションに入れられているかに応じて、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードが第１モードまたは第２モードに選択的に設定されてもよい。すなわち、シフトレバーがＤポジションに入れられている場合には、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードが第１モードに設定され、シフトレバーがＳポジションに入れられている場合には、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードが第２モードに設定されてもよい。かかる場合、シフトレバーをＳポジションに入れることにより、ハイブリッド車１を軽い出だしで発進させることができる。

また、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードは、ユーザの意志で設定されるのではなく、ハイブリッド車１の状況を表すパラメータに応じて自動的に設定されてもよい。たとえば、ハイブリッド車１が上り勾配の路面上で発進する場合には、エンジン１１の制御モードが第１モードに設定されて、ハイブリッド車１のずり下がりの発生が抑制されてもよい。ハイブリッド車１の状況を表すパラメータは、路面勾配以外に、ハイブリッド車１の車速やステアリング機構の舵角などであってもよい。

さらには、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン１１の制御モードとして、第１モードおよび第２モードに加えて、エンジン回転数が図２に破線で示されるような時間変化を示し、ハイブリッド車１の加速度が図３に破線で示されるような時間変化を示す第３モードが設けられてもよい。

また、ハイブリッド車１の発進時におけるエンジン回転数の変化またはハイブリッド車１の加速度の変化の態様を無段階または多段階で設定可能な構成が採用されてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：ハイブリッド車
１１：エンジン
１２：発電機
１３：モータ
２１：ＥＣＵ（制御装置、モード設定手段、エンジン制御手段）
２２：設定スイッチ（モード設定手段）

Claims (2)

1. エンジンと、前記エンジンの動力で発電する発電機と、前記発電機の発電電力で駆動されるモータとを搭載したハイブリッド車の制御装置であって、
   複数の制御モードのうちの１の前記制御モードを選択的に設定するモード設定手段と、
   前記ハイブリッド車の発進時に、前記モード設定手段により選択的に設定された前記制御モードに従って、前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、を含み、
   前記制御モードには、前記エンジンの出力を前記発電機の発電よりも前記エンジンの回転数の上昇に優先して使用し、前記エンジンの回転数が前記エンジンの始動から第１時間で所定回転数まで立ち上がる第１モードと、前記エンジンの出力を前記エンジンの回転数の上昇よりも前記発電機の発電に優先して使用し、前記エンジンの回転数が前記エンジンの始動から前記第１時間よりも長い第２時間で前記所定回転数まで立ち上がる第２モードとが含まれる、制御装置。
2. 前記制御モードには、前記エンジンの回転数が前記エンジンの始動から前記第１時間と前記第２時間との間の第３時間で前記所定回転数まで立ち上がる第３モードがさらに含まれる、請求項１に記載の制御装置。

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