KR101434813B1 - 하이브리드 차량의 제어 장치 - Google Patents

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KR101434813B1
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요시마사 도키
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

내연 기관과, 내연 기관을 시동하는 전동기와, 전동기를 제어하는 인버터(35)와, 내연 기관과 전동기 사이의 동력 전달을 차단 및 접속하는 클러치와, 전동기에 전력을 공급하는 배터리(30)를 구비한 하이브리드 차량을 제어하는 제어 장치로서, 배터리(30)의 전압을 검출하는 전압 검출 수단과, 배터리(30)의 제한 전압의 범위 내에서 현시점에서 출력 가능한 제1 전력값에 따라서 배터리(30)의 출력을 제어하는 전압 제어 수단과, 클러치를 체결시켜서, 전압 제어 수단에 의해 제어되는 배터리(30)의 출력에 의해, 인버터(35)를 제어하여 내연 기관을 시동시키는 내연 기관 시동 수단을 구비한다.

Description

하이브리드 차량의 제어 장치{HYBRID VEHICLE CONTROL DEVICE}
본 발명은 하이브리드 차량의 제어 장치에 관한 것이다.
본 출원은, 2010년 10월 28일에 출원된 일본 특허 출원의 특원2010-241796에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로, 문헌의 참조에 의한 포함이 인정되는 지정국에 대해서는, 상기 출원에 기재된 내용을 참조에 의해 본 출원에 포함하여, 본 출원 기재의 일부로 한다.
엔진, 엔진의 시동을 행하는 모터, 모터를 제어하는 인버터 및, 인버터를 통해 상기 모터에 전력을 공급하는 배터리를 적어도 구비한 하이브리드차의 엔진 시동 제어 장치에 있어서, 배터리 온도와 배터리 잔존 용량과 배터리 출력 가능 출력의 관계를 나타내는 데이터와, 배터리 온도 센서에 의해 검출되는 배터리 온도 및 배터리 컨트롤에 의해 검출되는 배터리 잔존 용량에 기초해서, 배터리의 출력 가능 전력을 산출하고, 엔진을 시동하기 위해 필요한 배터리의 전력을 산출하고, 엔진의 시동 시에, 출력 가능 전력이 필요 전력 이상으로 되도록, 모터의 목표 회전수를 설정하는 것이 알려져 있다(특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2008-62745호 공보
그런데, 종래 기술에 있어서 산출되는 당해 출력 가능 전력은, 소정의 기간, 안정되게 출력할 수 있는 전력값(일반적으로 전력 제어에서 사용되는 「수초값」에 상당)을 나타내고 있고, 필요 전력과의 비교에도 이 전력값(수초값)을 사용하고 있다. 이 전력값(수초값)은 상기와 같이, 소정 시간, 안정되게 출력 가능한 전력값을 나타내고 있기 때문에, 순간적으로 출력 가능한 전력값(순시값)보다도 작은 값이 된다. 이러한 전력값(수초값)을 사용해서 필요 전력과의 비교를 행하면, 순간적으로 출력 가능한 전력값(순시값)은 필요 전력을 상회하고 있음에도 불구하고, 전력값(수초값)이 필요 전력을 하회하기 때문에, 모터 목표 회전수를 필요 이상으로 저하하지 않을 수 없게 될 우려가 있었다. 모터 목표 회전수가 저하하면 할수록, 엔진 시동의 확실성은 저하하고 엔진 시동 완료까지의 시간이 장기화할 우려가 있다. 당연히 엔진 시동 완료까지의 시간이 장기화하면, 전력값(수초값)으로 상정하고 있었던 안정 출력 가능한 소정 기간을 초과할 가능성도 높아져, 결과적으로 엔진 시동의 확실성을 더 저하시켜 버릴 우려가 있었다.
해결하고자 하는 과제는, 배터리로부터의 전력 공급에 의해 구동되는 모터로 엔진을 시동시키는 차량에 있어서, 엔진의 시동의 확실성을 향상시키는데 있다.
본 발명은 전압 제어 수단에 의해 배터리의 제한 전압의 범위 내에서 현시점에서 출력 가능한 제1 전력값에 따라서 상기 배터리의 출력을 제어하면서, 상기 인버터를 제어하여 내연 기관을 시동시킴으로써, 상기 과제를 해결한다.
본 발명에 따르면, 엔진의 시동의 확실성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 파워 트레인을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 파워 트레인을 도시하는 도면.
도 4는 도 1의 통합 컨트롤 유닛의 세부를 나타내는 제어 블록도.
도 5a는 도 1의 통합 컨트롤 유닛에 있어서의 제어 수순을 나타내는 플로우차트.
도 5b는 도 1의 통합 컨트롤 유닛에 있어서의 제어 수순을 나타내는 플로우차트.
본 발명의 실시 형태에 따른 제어 장치를 포함하는 하이브리드 차량(1)은 내연 기관과 전동 발전기와 같은 복수의 동력원을 차량의 구동에 사용하는 패러렐 방식 자동차이며, 도 1에 도시하는 본 예의 하이브리드 차량(1)은 내연 기관(이하, 엔진)(10), 제1 클러치(15), 전동 발전기(이하, 모터 제너레이터)(20), 제2 클러치(25), 배터리(30), 인버터(35), 자동 변속기(40), 프로펠러 샤프트(51), 차동 기어 유닛(52), 드라이브 샤프트(53) 및 좌우 구동륜(54)을 구비한다.
엔진(10)은 가솔린, 경유 기타의 연료를 연소시켜서 구동 에너지를 출력하는 구동원 중 하나이며, 엔진 컨트롤 유닛(70)으로부터의 제어 신호에 기초하여, 스로틀 밸브의 밸브 개방도나 연료 분사 밸브의 연료 분사량 등을 제어한다.
제1 클러치(15)는 엔진(10)의 출력축과 모터 제너레이터(20)의 회전축 사이에 개재 장착되며, 엔진(10)과 모터 제너레이터(20) 사이의 동력 전달을 차단 및 접속(ON/OFF)한다. 제1 클러치(15)로서는, 비례 솔레노이드로 오일 유량 및 유압을 연속적으로 제어할 수 있는 습식 다판 클러치 등을 예시할 수 있다. 제1 클러치(15)에 있어서, 통합 컨트롤 유닛(60)으로부터의 제어 신호에 기초하여 유압 유닛(16)의 유압이 제어되고, 이에 의해 제1 클러치(15)의 클러치판이 체결(슬립 상태도 포함) 또는 해방한다. 또한, 제1 클러치(15)에 건식 클러치를 채용해도 된다.
모터 제너레이터(20)는 로터에 영구 자석을 매설하고, 스테이터에 스테이터 코일이 권취된 동기형 모터 제너레이터이다. 이 모터 제너레이터(20)에는, 로터 회전각을 검출하는 리졸버 등의 회전각 센서(21)가 설치되어 있다. 모터 제너레이터의 회전 속도는 인버터(35)의 구동 주파수에 따라서 제어되며, 인버터(35)의 구동 주파수의 비가 회전 속도비(변속비)로 되고, 인버터(35)로부터 공급되는 전력이 모터 제너레이터(20)의 구동력으로 된다. 모터 제너레이터(20)는 전동기로서도 기능하고 발전기로서도 기능한다.
한편, 외력에 의해 로터가 회전하고 있는 경우에는, 모터 제너레이터(20)는 스테이터 코일의 양단에 기전력을 발생시킴으로써 교류 전력을 생성한다(회생). 모터 제너레이터(20)에 의해 발전된 교류 전력은, 인버터(35)에 의해 직류 전력으로 변환된 후에, 배터리(30)에 충전된다. 또한, 회생 중에 있어서 모터 제너레이터(20)에는 부의 토크가 발생하므로, 구동륜에 대해서 제동 기능도 발휘한다.
또한 모터 제너레이터(20)는 스타터 모터의 기능을 구비하고 있다. 엔진(10)을 시동시키기 위해서, 배터리(30)로부터 모터 제너레이터(20)에 전력을 공급하고, 모터 제너레이터(20)를 동작시켜서 엔진(10)의 크랭킹을 행한다.
배터리(30)는 복수의 리튬 이온 이차 전지나 니켈 수소 이차 전지 등을 직렬 또는 병렬로 접속한 조전지를 예시할 수 있다. 배터리(30)에는 전류·전압 센서(31)와 내부 저항값을 추정하기 위한 온도 센서(32)가 장착되고, 이들 검출 결과를 모터 컨트롤 유닛(80)에 출력한다.
제2 클러치(25)는 모터 제너레이터(20)와 좌우 구동륜(54) 사이에 개재 장착되며, 모터 제너레이터(20)와 좌우 구동륜(54) 사이의 동력 전달을 차단 및 접속(ON/OFF)한다. 제2 클러치(25)는 전술한 제1 클러치(15)와 마찬가지로, 예를 들어 습식 다판 클러치 등을 예시할 수 있다. 제2 클러치(25)에 있어서, 트랜스미션 콘트롤 유닛(90)으로부터의 제어 신호에 기초하여 유압 유닛(26)의 유압이 제어되고, 이에 의해 제2 클러치(25)의 클러치판이 체결(슬립 상태도 포함)/해방한다.
자동 변속기(40)는 전진 7속, 후퇴 1속 등과 같은 변속비를 단계적으로 전환하는 유단식 변속기이며, 차속이나 액셀러레이터 개방도 등에 따라서 변속비를 자동으로 전환한다. 자동 변속기(40)의 변속비는, 트랜스미션 콘트롤 유닛(90)으로부터의 제어 신호에 기초하여 제어된다.
제2 클러치(25)는 도 1에 도시한 바와 같이, 자동 변속기(40)의 각 변속단으로 체결되는 복수의 마찰 체결 요소 중, 몇몇 마찰 체결 요소를 유용한 것으로 할 수 있다. 또한 이 대신에 제2 클러치(25)를 자동 변속기(40)와는 다른 전용 클러치로 해도 된다. 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 클러치(25)를 모터 제너레이터(20)의 출력축과 자동 변속기(40)의 입력축 사이에 개재 장착한 전용 클러치로 해도 된다. 또는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 클러치(25)를 자동 변속기(40)의 출력축과 프로펠러 샤프트(51) 사이에 개재 장착한 전용 클러치로 해도 된다. 또한, 도 2 및 도 3은 다른 실시 형태에 따른 하이브리드 차량의 구성을 도시하는 도면이며, 도 2 및 도 3에 있어서는, 파워 트레인 이외의 구성은 도 1과 마찬가지이기 때문에, 파워 트레인만을 나타낸다.
또한, 본 예의 자동 변속기(40)는 일반적인 유단식 자동 변속기를 사용할 수 있으므로 그 상세한 구성은 생략하는데, 자동 변속기(40)의 각 변속단으로 체결되는 복수의 마찰 체결 요소 중, 몇몇 마찰 체결 요소를 유용하여 제2 클러치(25)를 구성하는 경우에는, 자동 변속기(40) 내의 마찰 체결 요소 중 현변속단에서 체결시켜야 할 마찰 체결 요소를 제2 클러치(25)로서 구성한다.
또한, 자동 변속기(40)로서, 전술한 전진 7속, 후퇴 1속의 유단식 자동 변속기에 특별히 한정되지 않고 그 밖의 예를 들어 전진 5속, 후퇴 1속의 유단계의 변속기여도 된다. 제2 클러치(25)를 자동 변속기(40)의 마찰 체결 요소를 유용하지 않고 구성하는 경우에는, 무단식 자동 변속기를 사용할 수도 있다.
도 1로 되돌아가서, 자동 변속기(40)의 출력축은, 프로펠러 샤프트(51), 차동 기어 유닛(52) 및 좌우 드라이브 샤프트(53)를 개재해서, 좌우 구동륜(54)에 연결되어 있다. 또한, 도 1에 있어서, 참조 부호 55는 좌우 조타 전륜이다. 또한, 도 1 내지 도 3에 있어서는, 후륜 구동의 하이브리드 차량을 예시했지만, 전륜 구동의 하이브리드 차량이나 사륜 구동의 하이브리드 차량으로 하는 것도 가능하다.
본 실시 형태에 있어서의 하이브리드 차량(1)은 구동원을 엔진(10) 및/또는 모터 제너레이터(20)로 설정함으로써, 바꾸어 말하면 제1 및 제2 클러치(15, 25)의 체결/슬립/해방 상태에 따라, 이하에 설명하는 각 주행 모드로 전환할 수 있다.
모터 제너레이터 사용 주행 모드(이하, EV 주행 모드)는 제1 클러치(15)를 해방시키는 동시에 제2 클러치(25)를 체결시켜서, 모터 제너레이터(20)의 동력만을 구동원으로 하여 주행하는 모드이다.
엔진 사용 주행 모드(이하, HEV 주행 모드)는 제1 클러치(15) 및 제2 클러치(25)를 모두 체결시켜서, 적어도 엔진(10)의 동력을 구동원에 포함하면서 주행하는 모드이다.
상기 EV 주행 모드 및 HEV 주행 모드 외에, 제1 클러치(15)를 체결시킴과 함께 제2 클러치(25)를 슬립 상태로 하여, 엔진(10)의 동력을 구동원에 포함하면서 주행하는 엔진 사용 슬립 주행 모드(이하, WSC 주행 모드, Wet Start Clutch)를 설정해도 된다. WSC 주행 모드는, 특히 배터리(30)의 충전 상태 SOC(State of Charge)가 저하되어 있는 경우나, 엔진(10)의 냉각수의 온도가 낮은 경우에 크리프 주행을 달성할 수 있는 모드이다.
또한, EV 주행 모드로부터 HEV 주행 모드로 이행할 때에는, 해방하고 있었던 제1 클러치(15)를 체결하고, 모터 제너레이터(20)의 토크를 이용함으로써, 엔진 시동을 행할 수 있다.
또한, HEV 주행 모드에는, 엔진 주행 모드, 모터 어시스트 주행 모드 및 주행 발전 모드가 설정되어 있다. 엔진 주행 모드에서는, 모터 제너레이터(20)를 구동시키지 않고, 엔진(10)만을 동력원으로 해서 구동륜(54)을 움직이게 한다. 모터 어시스트 주행 모드에서는, 엔진(10)과 모터 제너레이터(20)의 양쪽을 구동시키고, 이들 2개를 동력원으로 해서 구동륜(54)을 움직이게 한다. 주행 발전 모드에서는, 엔진(10)을 동력원으로 해서 구동륜(54)을 움직이게 하는 동시에, 모터 제너레이터(20)를 발전기로서 기능시켜, 배터리(30)를 충전한다.
또한, 이상에서 설명한 모드 외에, 정차 시에 있어서, 엔진(10)의 동력을 이용해서 모터 제너레이터(20)를 발전기로서 기능시켜, 배터리(30)를 충전하거나 전장품에 전력을 공급하거나 하는 발전 모드를 구비해도 된다.
본 실시 형태에 있어서의 하이브리드 차량(1)의 제어계는, 도 1에 도시한 바와 같이, 통합 컨트롤 유닛(60), 엔진 컨트롤 유닛(70), 모터 컨트롤 유닛(80) 및 트랜스미션 콘트롤 유닛(90)을 구비한다. 이들 각 컨트롤 유닛(60, 70, 80, 90)은, 예를 들어 CAN 통신을 통해서 서로 접속되어 있다.
엔진 컨트롤 유닛(70)은 통합 컨트롤 유닛(60)에 의해 연산되는 목표 엔진 토크가 얻어지도록, 전자 제어 스로틀의 개방도를 제어한다. 스로틀 개방도에 따른 흡입 공기량이 엔진(10)에 유입되고, 흡입 공기 유량은 전자 제어 스로틀의 상류에 설치한 에어플로우 미터(도시 생략)에 의해 계측된다. 엔진 컨트롤 유닛(70)은 흡입 공기 유량과 크랭크각 센서(도시 생략)로부터 검출되는 엔진(10)의 회전 속도에 기초해서 연료 인젝터를 사용해서 연료의 분사를 제어하고, 점화 플러그를 사용해서 점화의 시기를 제어한다. 또한, 엔진 회전수 Ne, 엔진 토크 Te의 정보는, CAN 통신선을 통해서 통합 컨트롤(60)에 출력된다.
모터 컨트롤 유닛(80)은 모터 제너레이터(20)에 설치된 회전각 센서(21)로부터의 정보를 입력하고, 통합 컨트롤 유닛(60)에 의해 연산되는 목표 회전 속도와 목표 토크가 얻어지도록, 모터 제너레이터(20)의 동작점[모터 회전수 Nm, 모터 토크 Tm]을 제어하는 명령을 인버터(35)에 출력하고, 인버터(35)의 구동 주파수를 제어한다. 또한, 모터 컨트롤 유닛(80)은 전류·전압 센서(31)에 의해 검출된 전류값 및 전압값에 기초해서 배터리(30)의 SOC를 연산 및 관리한다. 이 배터리 SOC 정보는, 모터 제너레이터(20)의 제어 정보에 사용됨과 함께, CAN 통신을 통해서 통합 컨트롤 유닛(60)으로 송출된다. 또한, 모터 컨트롤 유닛(80)은 모터 제너레이터(20)에 흐르는 전류값(전류값의 정부에 의해 역행 제어 토크와 회생 제어 토크를 구별하고 있음)에 기초해서, 모터 제너레이터 토크 Tm을 추정한다. 이 모터 제너레이터 토크 Tm의 정보는, CAN 통신을 통해서 통합 컨트롤 유닛(60)으로 송출된다. 또한 모터 컨트롤 유닛(80)은 온도 센서(32)에 의해 검출된 배터리 온도를 통합 컨트롤 유닛(60)으로 송출한다.
트랜스미션 콘트롤 유닛(90)은 액셀러레이터 개방도 센서(91), 차속 센서(92), 제2 클러치 유압 센서(93) 및 드라이버가 조작하는 시프트 레버의 위치에 따른 신호를 출력하는 인히비터 스위치(94)로부터의 센서 정보를 입력하여, 통합 컨트롤 유닛(60)으로부터의 제2 클러치 제어 명령에 따라, 제2 클러치(25)의 체결·해방을 제어하는 명령을, 유압 유닛(26)에 출력한다. 또한, 액셀러레이터 개방도 APO, 차속 VSP 및 인히비터 스위치의 정보는, CAN 통신을 통해서 통합 컨트롤 유닛(60)으로 송출된다.
통합 컨트롤 유닛(60)은 하이브리드 차량(1) 전체의 소비 에너지를 관리함으로써, 하이브리드 차량(1)을 효율적으로 주행시키기 위한 기능을 담당한다. 통합 컨트롤 유닛(60)은 제2 클러치(25)의 출력 회전수(N2out)를 검출하는 제2 클러치 출력 회전수 센서(61), 제2 클러치(25)의 전달 토크 용량(TCL2)을 검출하는 제2 클러치 토크 센서(62), 브레이크 유압 센서(63), 제2 클러치(25)의 온도를 검지하는 온도 센서(64) 및 차량의 전후 가속도 및 횡가속도를 검출하는 G 센서(65)로부터의 센서 정보를 취득한다. 또한, 통합 컨트롤 유닛(60)은 이들 정보에 더하여, CAN 통신을 통해서 얻어진 센서 정보의 취득도 행한다.
그리고, 통합 컨트롤 유닛(60)은 이들 정보에 기초해서, 엔진 컨트롤 유닛(70)에의 제어 명령에 의한 엔진(10)의 동작 제어, 모터 컨트롤 유닛(80)에의 제어 명령에 의한 모터 제너레이터(20)의 동작 제어, 트랜스미션 콘트롤 유닛(90)에의 제어 명령에 의한 자동 변속기(40)의 동작 제어, 제1 클러치(15)의 유압 유닛(16)에의 제어 명령에 의한 제1 클러치(15)의 체결·해방 제어 및 제2 클러치(25)의 유압 유닛(26)에의 제어 명령에 의한 제2 클러치(25)의 체결·해방 제어를 실행한다.
또한, 통합 컨트롤 니트(60)에는, 운전자에 의한 이그니션 키 온 또는, 아이들 스톱 해제 조건이 성립한 것에 의한 신호가 전달된다. 또한, 정차 시나 저부하 운전 시에는, 소정의 엔진 자동 정지 조건(차속이 소정 차속 이하, 액셀러레이터 스텝핑양이 소정량 이하 등)이 성립한 것을 조건으로 해서 엔진(10)을 자동으로 정지시켜, 연료 소비량 및 배기 에미션의 가일층의 저감을 도모한다.
계속해서, 통합 컨트롤 유닛(60)에 의해 실행되는 제어에 대해서 설명한다. 도 4는 통합 컨트롤 유닛(60)의 세부를 나타내는 제어 블록도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 통합 컨트롤 유닛(60)은 전압 제어부(601), 전력 제어부(602), 내연 기관 시동부(603) 및 회전수 설정부(604)를 구비한다.
전압 제어부(601)는 전압 센서(31)에 의해 검출되는 배터리(30)의 검출 전압, 배터리 온도 및 열화 상태에 따라, 배터리(30)로부터 출력되는 전력을 제어한다. 전압 제어부(601)에는, 배터리(30)의 상한 전압과 하한 전압이 설정되어 있고, 배터리(30)의 전압이 하한 전압으로부터 상한 전압까지의 범위 내에서 나타나는 안전한 전압 범위에 들어가도록 제어한다. 상한 전압 또는 하한 전압은, 배터리(30)를 안전하게 사용 가능한 제한 전압을 나타낸다.
모터 컨트롤 유닛(80)은, 상기한 바와 같이, 통합 컨트롤 유닛(60)으로부터 요구되는 모터 제너레이터(20)에의 목표 토크 요구에 따라서 인버터(35)의 구동 주파수를 설정한다. 그리고, 당해 구동 주파수로 인버터(35)를 동작시키기 위해서, 배터리(30)로부터 인버터(35)에 대해서 배터리(30)의 방전 전류가 흐른다.
배터리(30)의 검출 전압이 하한 전압보다 높은 경우에는, 설정된 구동 주파수에 따른 전류가 배터리(30)로부터 방전된다. 즉, 전압 제어부(601)는 제한 전압의 범위 내에서 배터리(30)의 전력에 제한을 가하는 일 없이, 배터리(30)로부터 인버터(35)에 전력을 공급시킨다. 한편, 배터리(30)의 검출 전압이 하강하여 하한 전압에 도달한 경우에는, 전압 제어부(601)는 구동 주파수에 따른 전류를, 배터리(5)로부터 방전시키지 않고, 배터리(5)의 방전 전류를 줄임으로써, 배터리(30)의 검출 전압이 하한 전압보다 낮아지지 않도록 제어한다. 그리고, 배터리(30)의 검출 전압이 더욱 하강하여 하한 전압을 하회하는 경우에는, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 방전 전류를 더 줄인다. 즉, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 검출 전압이 하한 전압보다 높은 경우에는, 배터리(30)의 출력 가능한 전력에 제한을 가하지 않고, 인버터의 구동 주파수에 대응한 전력을, 배터리(30)로부터 출력시킨다. 한편, 배터리(30)의 검출 전압이 하한 전압 이하인 경우에는, 배터리(30)의 전력에 제한을 가하여, 배터리(30)의 출력 가능한 전력보다 낮은 전력을, 배터리(30)로부터 출력시킨다. 이에 의해, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 검출 전압과, 제한 전압인 하한 전압을 비교하여, 비교 결과에 따라서, 배터리(30)의 출력을 제어한다.
모터 제너레이터(20)의 회생에 의해 배터리(30)를 충전할 때에는, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 검출 전압과 상한 전압과의 비교 결과에 따라서, 배터리(30)에의 입력 전압을 제어한다. 즉, 배터리(30)의 검출 전압이 상한 전압보다 낮은 경우에는, 전압 제어부(601)는 모터 제너레이터(20)의 회생에 의한 전력에 대해서 제한을 가하지 않고, 배터리(30)에 공급한다. 그리고, 배터리(30)의 검출 전압이 상한 전압에 도달한 경우에는, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 충전 전압을 낮추는 제어를 행함으로써, 모터 제너레이터(20)의 회생에 의한 전력에 대해서 제한을 가하여, 배터리(30)를 충전한다. 이에 의해, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 전압이 상한 전압을 초과하지 않도록, 배터리(30)에의 입력 전력을 제어한다.
전력 제어부(602)는 배터리(30)의 상태로부터, 미리 저장되어 있는 맵을 참조하여, 배터리(30)의 출력을 연산하고, 인버터의 구동 주파수에 따른 출력이 배터리(30)로부터 인버터(35)에 출력되도록, 배터리(30)의 출력을 제어한다. 전력 제어부(602)는 배터리(30)의 상태로서, 배터리(30)의 충전 상태(SOC; State of Charge) 및 배터리(30)의 온도, 배터리(30)의 열화도 등을 사용한다. 배터리(30)의 SOC는, 전류 센서 및 전압 센서(31)에 의해 검출되는 전류 및 전압으로부터 산출되며, 배터리(30)의 온도는 온도 센서(32)에 의해 검출된다. 전력 제어부(602)에 저장되는 맵에는, 배터리(30)의 SOC 및 온도와, 열화와, 배터리(30)의 출력 전력이 대응지어져 있다. 그리고, 전력 제어부(602)는 연산한 SOC와 검출 온도에 기초해서, 당해 맵을 참조함으로써, 배터리(30)의 출력 전력을 연산한다.
여기서, 전력 제어부(602)에 의해 맵을 사용해서 연산된 출력 전력은, 소정 시간(예를 들어 2초) 동안, 배터리(30)로부터 출력 가능한 전력(예를 들어 2초값)을 나타내고 있다. 그 때문에, 전력 제어부(602)에 의해 연산된 전력을 초과하는 전력이 배터리(30)에 요구된 경우에, 전력 제어 수단(602)은 연산된 전력을 초과하는 전력을 배터리(30)로부터 출력하지 않도록 제어한다. 또한 전력 제어부(602)는 소정 시간, 출력 가능한 전력을 연산하기 위한 맵을 사용하고 있으며, 소정 시간보다 긴 시간, 배터리(30)로부터 출력 가능한 전력을 연산하고 있지 않다. 그 때문에, 연산된 전력이, 소정 시간보다 긴 시간, 배터리(30)에 대해서 요구되는 경우에는, 전력 제어부(602)는 당해 소정 시간보다 긴 시간, 연산된 전력을 배터리(30)로부터 출력하지 않는 경우가 있다.
내연 기관 시동부(603)는 엔진(10)을 시동시키는 시동 신호에 기초해서, 모터 컨트롤 유닛(80)을 통해서, 모터 제너레이터(20)를 구동시키고, 엔진(10)을 구동시킨다. 이그니션 스위치(도시 생략)가 온이 되면, 엔진(10)을 시동시키는 시동 신호가 당해 스위치로부터 송신되고, 모터 컨트롤 유닛(80)에 의해 수신된다. 또한 내연 기관 개시 수단(603)은 EV 주행 모드로부터 HEV 주행 모드로 이행할 때 및 EV 주행 모드로부터 엔진만으로의 주행 모드로 이행할 때에도, 엔진(10)을 시동시킨다. 또한, 주행 모드의 전환은, 액셀러레이터 개방도 및 차속에 따라, 통합 컨트롤 유닛(60)에 의해 관리되고 있다.
회전수 설정부(604)는 엔진(10)을 시동시키기 위해서 크랭킹할 때의 모터 제너레이터(20)의 회전수를 설정한다. 또한, 회전수 설정부(604)는 전압 제어부(601)에 의해 연산된 전력값(순시값)이 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력보다 낮은 경우에는, 모터 제너레이터(20)의 회전수를 낮추고, 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력을 낮춘다.
이어서, 엔진(10)을 시동시킬 때의 제어에 대해서, 도 1 및 도 4를 사용해서, 설명한다. 우선, 통합 컨트롤 유닛(60)은 배터리(30)의 SOC가 낮아, 차량이 정지하고 있는 상태로부터, 엔진(10)을 시동시키는 시동 신호를 수신하면, 전압 제어부(601)에 의해 배터리(30)의 전력을 제어한다. 또한 통합 컨트롤 유닛(60)은 온도 센서(32)에 의해, 배터리(30)의 온도를 검출한다. 통합 컨트롤 유닛(60)에는, 하한 전압을 전환하기 위한 임계값 온도가 설정되어 있다. 그리고, 배터리(30)의 온도가 당해 하한 온도보다 높은 경우에는, 전압 제어부(601)는 미리 설정되어 있는 하한 전압을 낮추지 않고 배터리(30)를 제어하고, 배터리(30)의 온도가 당해 하한 전압을 전환하기 위한 임계값 온도보다 낮은 경우에는, 전압 제어부(601)는 미리 설정되어 있는 하한 전압을 낮추어서 배터리(30)를 제어한다.
여기서, 배터리(30)의 특성으로서, 배터리(30)의 온도가 하한 전압을 전환하기 위한 임계값 온도보다 낮은 경우에는, IV 특성(전류 전압 특성)이 아래로 볼록해지는 특성을 나타내기 때문에, 배터리(30)의 출력 전압을 낮추면, 그 이상으로 배터리(30)의 방전 전류가 높아지고, 전압과 전류의 곱에 상당하는, 배터리(30)의 전력은, 전압을 낮추기 전의 전력보다 높아진다. 한편, 배터리(30)의 온도가 임계값 온도보다도 높은 경우(예를 들어 상온의 상태)에는, 배터리(30)의 출력 전압을 저하시킴으로써, 배터리(30)의 전력이 높아지지만, 배터리(30)의 온도가 임계값 온도보다 낮은 경우에 비해, 전력의 증가량은 적다. 또한, 배터리(30)의 안전을 확보할 수 있는 전압 범위라도, 배터리(30)의 전압이 낮은 상태에서, 배터리(30)가 방전되면, 전지의 열화가 가속한다. 그 때문에, 임계값 온도에는, 배터리(30)의 특성에 따라, 전압을 저하시킴으로써 전력의 증가를 예상할 수 있는 온도가 미리 설정된다. 이에 의해, 배터리(30)의 온도가 임계값 온도보다 높은 경우에는, 전압 제어부(601)는 하한 전압을 낮추지 않기 때문에, 배터리(30) 수명의 단축화를 방지하면서, 배터리(30)의 온도가 임계값 온도보다 낮은 경우에는, 전압 제어부(601)가 하한 전압을 낮춤으로써, 배터리(30)의 전력을 높일 수 있다.
또한 전압 제어부(601)는 전압 센서(31)의 검출 전압과, 배터리(32)로부터 방전 가능한 전류로부터, 배터리(30)로부터 순간적으로 출력 가능한 전력값(순시값)을 연산하고, 당해 연산에 의해 산출되는 전력값(순시값)과 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력을 비교한다. 그리고, 연산된 전력값(순시값)이 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력보다 높은 경우에는, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 전력을 모터 제너레이터(20)에 공급하고, 내연 기관 시동부(603)는 클러치(15)를 체결시켜서, 엔진(10)을 시동시킨다. 한편, 연산된 전력이 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력보다 낮은 경우에는, 회전수 설정부(604)가 전력값(순시값)이 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력보다 높아지도록 모터의 회전수를 낮춘 후에, 내연 기관 시동 수단(601)은 클러치(15)를 체결시켜서, 엔진(10)을 시동시킨다.
모터 컨트롤 유닛(80)은 엔진(10)을 시동시키는 구동 주파수를 설정하고, 인버터(35)를 제어한다. 그리고, 배터리(30)의 검출 전압이 하한 전압보다 높은 경우에는, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 전력에 제한을 가하지 않기 때문에, 설정된 구동 주파수에 따라서 전력이 배터리(30)로부터 출력된다.
배터리(30)의 전압이 하한 전압에 도달하기 전에, 엔진(10)이 완폭된 경우에는, 엔진(10)의 동력을 이용한 모터 제너레이터(20)의 회생에 의해, 배터리(30)를 충전할 수 있기 때문에, 배터리(30)의 전압을 하한 전압보다 높은 상태를 유지할 수 있다. 한편, 엔진(10)을 크랭킹하고 있을 때에, 배터리(30)의 전압이 하강하여 하한 전압에 도달한 경우에는, 전압 제어부(601)는 배터리(30)로부터의 출력 전력에 제한을 가하여, 배터리(30)의 전압이 하한 전압보다 낮아지지 않도록 제어한다. 이때, 엔진(10)은 이미 크랭킹하고 있기 때문에, 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력보다 낮은 전력으로도, 엔진(10)을 계속해서 크랭킹시킬 수 있다.
그런데, 맵을 이용한 전력 제어에 의해 엔진(10)을 시동시키는 경우에 대해서, 상기와 같이 전력 제어부(602)는 소정 시간에 있어서, 배터리(30)로부터 출력 가능한 전력(수초값)을 연산하고 있다. 그 때문에, 순간적으로 출력 가능한 전력값(순시값)은 필요 전력을 상회하고 있음에도 불구하고, 전력값(수초값)이 필요 전력을 하회하기 때문에, 모터 목표 회전수를 필요 이상으로 저하시키지 않을 수 없게 될 우려가 있었다. 모터 목표 회전수가 저하하면 할수록, 엔진(10)의 크랭킹으로부터 완폭할 때까지의 시간이 길어져서 엔진 시동의 확실성은 저하하고 엔진 시동 완료까지의 시간도 장기화한다. 당연히 엔진 시동 완료까지의 시간이 장기화하면, 전력 제어부(602)의 연산 상, 연산된 전력값(수초값)이 엔진(10)의 완폭까지 계속해서 출력되지 않는 경우가 있다. 또한, 회전수 설정부(604)에 의해 엔진(10)을 시동시키기 위한 회전수가 낮은 회전수로 설정되어 있는 경우에는, 완폭까지의 연료 분사의 횟수가 많아져서, 엔진(10)을 시동시키는 확실성이 떨어지기 때문에, 완폭할 때까지의 시간을 파악하는 것 자체가 곤란해진다. 그 때문에, 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력의 정밀도가 나빠지는 경우가 있다.
또한, 전력 제어부(602)의 전력 제어에 사용되는 센서나 통합 컨트롤 유닛(60) 등의 CPU에서는, 반드시 배터리(30)의 상태를 정확하게 추정할 수 있는 것은 아니기 때문에, 연산된 전력과, 배터리(30)의 실제의 출력 가능한 전력이 상이하거나, 배터리(30)의 실제의 출력 가능 기간이, 연산된 전력값의 소정 기간보다 길어지거나 할 가능성이 있다. 그 때문에, 배터리(30)의 실제의 출력 전력에 대해서 연산된 전력의 정밀도가 나빠진다.
즉, 전력 제어에 의해 엔진(10)을 시동시키는 경우에는, 필요 이상으로 모터의 회전수를 낮은 회전수로 설정하거나, 연산 상은 배터리(30)를 시동할 수 있는 경우에도 실제로는 엔진(10)이 시동하고 있지 않거나 할 가능성이 있었다.
본 예는, 상기와 같이, 전압 제어부(601)에 의해 제어되는 배터리(30)의 출력에 의해, 엔진(10)을 시동시키기 위해서, 배터리(30)의 전압이 하한 전압에 도달할 때까지, 배터리(30)의 실제의 출력 가능한 전력을 모터 제너레이터(20)에 공급하여, 엔진(10)을 시동시킬 수 있다. 본 예는, 예를 들어 운전수에 의한 이그니션 스위치의 온에 기초해서 엔진(10)을 시동시킬 때, 전력 제어부(602)에 의한 배터리(30)의 전력 제어를 금지하고, 전압 제어부(601)만에 의한 전압 제어에 의해, 배터리의 출력을 제어하고, 엔진(10)을 시동시킨다.
또한, 전압 제어에 의해, 전력값(순시값)과 필요 전력의 비교에 기초해서, 회전수 설정부(604)에 의한 회전수 설정을 실행시킴으로써, 엔진(10)의 시동을 위한 모터 제너레이터(20)의 회전수가 필요 이상으로 낮게 설정되는 것을 억제한다. 이와 같이, 전력값(순시값)을 사용해서 회전수 설정을 행함과 함께, 상하한 전압의 범위 내에서 출력을 제어함으로써 엔진 시동의 확실성을 현저히 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이어서, 도 5a 및 도 5b를 사용해서, 본 예의 하이브리드 차량의 제어 장치의 제어 수순을 설명한다. 도 5a 및 도 5b는 본 예의 하이브리드 차량의 제어 장치의 제어 수순을 나타내는 플로우차트이다.
본 예의 제어 장치의 시스템이 개시되면, 스텝 S1에서, 운전자에 의해 이그니션 스위치가 온으로 되고, 통합 컨트롤 유닛(60)은 엔진(10)을 시동시키는 시동 신호를 수신한다. 스텝 S2에서, 통합 컨트롤 유닛(60)은 전압 제어부(601)에 의해, 배터리(30)의 출력을 제어한다. 스텝 S3에서, 전압 제어부(601)는 전압 센서(31)를 사용해서, 배터리(30)의 개방 전압을 검출하고, 소정의 임계값 전압(Vx)과 비교한다. 당해 소정의 임계값 전압(Vx)은 배터리(30)의 보호를 위해 미리 설정되는 전압이다. 배터리(30)의 개방 전압이 임계값 전압(Vx)보다 높은 경우에는, 스텝 S4로 이행한다. 한편, 배터리(10)의 개방 전압이 임계값 전압(Vx)보다 낮은 경우에는, 스텝 S31에서, 전압 제어부(601)는 엔진(10)을 시동시키지 않고, 도시하지 않은 경고등을 점등하여, 탑승원에 대하여 경고를 통지한다.
스텝 S4에서, 통합 컨트롤 유닛(60)은 온도 센서(32)에 의해 검출되는 배터리(30)의 검출 온도(T)와, 미리 설정되어 있는 임계값 온도(TL)를 비교한다. 검출 온도(T)가 임계값 온도(TL) 이상인 경우에는, 도 5b에 나타내는, 스텝 S41로 이행한다. 한편, 검출 온도(T)가 임계값 온도(TL)보다 낮은 경우에는, 스텝 S5로 이행한다.
우선, 스텝 S5 이후의 제어 수순을 설명한다. 스텝 S5에서, 통합 컨트롤 유닛(60)은 미리 설정되어 있는 하한 전압(VL)을, 당해 하한 전압(VL)보다 낮은 하한 전압(VL1)으로 설정한다. 또한, 하한 전압(VL)은 배터리(30)의 온도가 임계값 온도(TL)보다 높은, 통상의 온도 상태에 있어서, 배터리(30)를 안전하게 사용할 수 있는 하한의 전압값을 나타내고 있다. 또한 하한 전압(VL1)은 배터리(30)의 온도가 하한 전압(TL)보다 낮은, 저온 상태에 있어서, 배터리(30)를 안전하게 사용할 수 있는 하한의 전압값을 나타내고 있다.
스텝 S6에서, 전압 제어부(601)는 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력을 배터리(30)에 공급하고, 내연 기관 시동부(603)는 엔진(10)을 크랭킹한다. 스텝 S7에서, 통합 컨트롤 유닛(60)은 엔진 컨트롤 유닛(70)으로부터 송신시키는 신호에 의해, 완폭을 나타내는 완폭 플래그가 온이 되어 있는지 여부를 판정한다. 엔진 컨트롤 유닛(70)은 엔진(10)의 회전수로부터, 엔진(10)의 상태를 관리하고 있다. 엔진(10)의 회전수가, 완폭했다고 판정하는 소정의 임계값 회전수보다 높은 경우에는, 엔진 컨트롤 유닛(70)은 완폭 플래그를 온으로 하고, 완폭했다고 판정하는 소정의 임계값 회전수보다 낮은 경우에는, 엔진 컨트롤 유닛(70)은 완폭 플래그를 오프로 한다.
완폭 플래그가 오프 상태인 경우에는, 스텝 S71에서, 통합 컨트롤 유닛(60)은 시동 신호를 수신하고 나서의 경과 시간이 소정 시간을 경과했는지 여부를 판정한다. 소정 시간을 경과(타임 아웃)한 경우에는, 본 예의 제어를 종료한다. 이에 의해, 배터리(30)의 출력에 의해 엔진을 완폭할 수 없는 경우에는, 배터리(30)로부터의 방전이 금지된다. 한편, 소정 기간을 경과하지 않은 경우에는, 스텝 S72로 이행한다. 스텝 S72에서, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 검출 전압과 하한 전압(VL1)을 비교한다. 검출 전압이 하한 전압(VL1) 이상인 경우에는, 전압 제어부(601)는 현재의 출력 전력을 계속해서 모터 제너레이터(20)에 공급함으로써, 계속해서, 엔진(10)을 크랭킹시킨다. 그리고 스텝 S6으로 되돌아간다. 한편, 검출 전압이 하한 전압(VL1)보다 낮거나, 또는 검출 전압이 하강하여 하한 전압(VL1)에 도달한 경우에는, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 전력을 낮추고, 배터리(30)의 전압을 하한 전압(VL1)보다 높게 되도록, 배터리(30)를 제어한다. 그리고 스텝 S7로 되돌아간다.
스텝 S7에서 완폭 플래그가 온이 되면, 스텝 S8에서, 통합 컨트롤 유닛(60)은 전력 제어부(602)에 의해, 배터리(30)의 전력을 제어한다. 이에 의해, 차량 주행 중에는, 전력 제어부(602)에 의해 제어되기 때문에, 차량 거동을 안정시킬 수 있다. 스텝 S9에서, 통합 컨트롤 유닛(60)은 배터리(30)의 검출 전압과, 하한 전압(VL)을 비교한다. 즉, 배터리(30)의 검출 전압이, 스텝 S5에 의해 하한 전압(VL1)으로 설정되기 전의 하한 전압(VL)보다 높게 되는지 여부를 판정한다. 스텝 S91에서, 배터리(30)의 검출 전압이 하한 전압(VL)보다 낮은 경우에는, 배터리(30)를 충전하고, 스텝 S8로 되돌아간다. 배터리(30)의 전압이 낮은 상태에서, 배터리(30)가 장시간 계속해서 사용되면, 열화가 가속된다. 그 때문에, 엔진(10)이 완폭한 후에는 엔진(10)의 동력을 이용해서, 배터리(30)를 충전하여, 배터리(30)의 전압을 상승시킨다. 또한, 배터리(30)의 전압은, 배터리(30)에 가해지고 있는 방전의 부하를 없앰으로써, 하한 전압(VL)보다 높아지는 경우가 있기 때문에, 스텝 S91의 제어 처리는 반드시 필요한 것은 아니며, 배터리(30)에 방전의 부하를 가하지 않는 제어를 행해도 된다. 배터리(30)의 검출 전압이 하한 전압(VL)보다 높은 경우에는, 통합 컨트롤 유닛(60)은 하한 전압(VL1)을 하한 전압(VL)으로 되돌려(스텝 S10), 본 예의 제어를 종료한다.
이어서, 스텝 S4에서, 검출 온도(T)가 임계값 온도(TL) 이상인 경우에 있어서, 스텝 S41 이후의 제어 수순을, 도 5b를 사용해서 설명한다. 스텝 S41에서, 전압 제어부(601)는 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력과, 배터리(30)의 출력 전력(순시값)을 비교한다. 배터리(30)의 출력 전력(순시값)이, 당해 필요한 전력 이상인 경우에는, 스텝 S43으로 이행한다. 한편, 배터리(30)의 출력 전력(순시값)이 당해 필요한 전력보다 낮은 경우에는, 스텝 S42에서 회전수 설정부(604)는 엔진(10)을 시동시키기 위한 모터 제너레이터(20)의 회전수를 낮게 한다. 이에 의해, 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력이 내려간다. 또한, 회전수 설정부(604)는 당해 회전수를 단계적으로 낮추어도 되고, 회전수 설정부(604)는 당해 필요한 전력이 출력 전력이 되는 회전수로 낮추어도 된다.
스텝 S43에서, 전압 제어부(601)는 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력을 배터리(30)에 공급하고, 내연 기관 시동부(603)는 엔진(10)을 크랭킹한다. 스텝 S44에서, 통합 컨트롤 유닛(60)은 완폭 플래그가 온이 되어 있는지 여부를 판정한다. 완폭 플래그가 오프 상태인 경우에는, 스텝 S441에서, 통합 컨트롤 유닛(60)은 타임 아웃이 되었는지 여부를 판정한다. 타임 아웃이 된 경우에는, 본 예의 제어를 종료한다. 이에 의해, 배터리(30)의 출력에 의해 엔진을 완폭할 수 없는 경우에는, 배터리(30)로부터의 방전이 금지된다. 타임 아웃이 되어 있지 않은 경우에는, 스텝 S442에서, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 검출 전압과 하한 전압(VL)을 비교한다. 검출 전압이 하한 전압(VL) 이상인 경우에는, 전압 제어부(601)는 현재의 출력 전력을 계속해서 모터 제너레이터(20)에 공급함으로써, 계속해서, 엔진(10)을 크랭킹시킨다. 그리고 스텝 S44로 되돌아간다. 한편, 검출 전압이 하한 전압(VL)보다 낮거나, 또는 검출 전압이 하강하여 하한 전압(VL)에 도달한 경우에는, 전압 제어부(601)는 배터리(30)의 전력을 낮추어(스텝 S443), 배터리(30)의 전압을 하한 전압(VL)보다 높게 되도록 하여, 배터리(30)를 제어한다. 그리고 스텝 S44로 되돌아간다.
스텝 S44에서 완폭 플래그가 온이 되면, 스텝 S45에서, 통합 컨트롤 유닛(60)은 전력 제어부(602)에 의해, 배터리(30)의 전력을 제어하고, 본 예의 제어를 종료한다.
상기한 바와 같이 본 예는, 전압 제어부(601)에 의해, 전압 센서(31)의 검출 전압과 배터리(30)의 제한 전압의 비교 결과에 따라서, 배터리(30)의 출력을 제어하고, 전압 제어부(601)에 의해 제어되는 배터리(30)의 출력에 따라, 인버터(35)를 제어하여 엔진(10)을 시동시킨다. 이에 의해, 안전한 전압 범위 내에서 배터리(30)를 제어하고, 엔진(10)을 시동시키므로, 배터리(30)의 전압의 제한값까지 전력을 효율적으로 출력시킬 수 있고, 그 결과, 엔진(10)을 시동하기 위한, 배터리(30)의 사용 조건의 범위를 넓힐 수 있다. 또한, 본 예는, 전력 제어를 해제하고, 전압 제어로 함으로써, 배터리(30)가 갖는 전체 에너지를 사용해서, 엔진(10)을 크랭킹하는 것이 가능하게 되어 엔진(10)의 시동 가능한 조건을 넓힐 수 있다.
또한 본 예는, 엔진(10)을 시동시킬 때에, 전압 제어부(601)에 의해 배터리(30)의 출력을 제어하고, 전력 제어부(602)에 의한 배터리(30)의 출력의 제어를 금지하여, 전력 제어부(602)에 의한 전력 제어를 행하지 않는다. 이에 의해, 엔진(10)을 시동시킬 때, 배터리(30)가 순간적으로 출력 가능한 전력값(순시값)을 사용해서 회전수 설정이 가능하게 되어, 엔진(10)을 완폭시키는 확실성을 높일 수 있다. 또한, 엔진(10)을 크랭킹시키고 나서 완폭할 때까지의 시간이 긴 경우에도, 상하한의 범위 내이면 배터리(30)가 실제로 출력 가능한 전력을, 완폭까지 계속적으로, 공급할 수 있다.
또한 본 예는, 배터리(30)의 검출 전압이 하한 전압(VL 또는 VL1)보다 낮은 경우에는, 배터리(30)의 출력에 제한을 가한다. 이에 의해, 배터리(30)의 검출 전압이, 더 하강하여, 배터리(30)가 과방전이 되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 예는, 배터리(30)로부터 출력되는 전력이 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력보다 낮은 경우에, 엔진(10)을 시동시키기 위한 모터 제너레이터(20)의 회전수를 낮춘다. 이에 의해, 엔진(10)을 시동시키기 위해 필요한 전력을 낮출 수 있어, 엔진(10)을 크랭킹시킬 수 있다.
또한 본 예는, 온도 센서(32)에 의해 검출되는 배터리(30)의 검출 온도가 임계값 온도(TL)보다 낮은 경우에는, 전압 제어부(601)에 의해, 하한 전압(VL)을 하한 전압(VL1)으로 설정한다. 이에 의해, 배터리(30)가 저온 상태인 경우에는, 하한 전압(VL)을 저하시킴으로써, 배터리(30)의 출력을 높일 수 있다. 그 결과로서, 배터리(30)의 사용 조건의 범위를 넓힐 수 있다.
또한 본 예는, 하한 전압을 하한 전압(VL1)으로 낮춘 후에, 배터리(30)의 전압이 하한 전압(VL)보다 높은 경우에는, 하한 전압(VL1)을 하한 전압(VL)으로 되돌린다. 이에 의해, 저전압의 영역에서, 배터리(30)가 장시간 사용되는 것을 방지할 수 있어, 배터리(30)의 보호를 도모할 수 있다.
또한 본 예는, 엔진(10)을 시동시키는 시동 신호를 수신한 경우에, 전압 제어부(601)에 의해 배터리(30)를 제어하고, 엔진(10)의 완폭을 나타내는 신호를 수신한 경우에, 전력 제어부(602)에 의해 배터리(30)를 제어한다. 이에 의해, 엔진(10)을 시동시킬 때, 배터리(30)의 하한 전압까지 전력을 인출할 수 있기 때문에, 배터리(30)의 사용 조건의 범위를 넓힐 수 있다. 또한, 엔진(10)의 완폭 후에는, 엔진(10)의 동력에 의해 배터리(30)의 전압을 높일 수 있기 때문에, 전력 제어 하에서도, 배터리(30)의 전압을 안전 전압 범위에 들게 할 수 있어, 배터리(30)를 보호하면서, 배터리(30)의 수명의 연명을 도모할 수 있다. 또한 차량의 구동을 안정화시킬 수 있다.
또한 본 예는 배터리(30)의 출력에 의해 엔진을 완폭할 수 없는 경우에는, 배터리(30)로부터의 방전이 금지된다. 이에 의해, 배터리(30)의 과방전을 방지할 수 있다.
또한, 본 예에 있어서, 엔진(10)이 완폭한 후에는, 전력 제어부(602)에 의해 배터리(30)를 제어하는데, 전압 제어부(601)에 의한 제어를 병용시켜도 된다. 또한, 본 예는, 운전수에 의해 이그니션 스위치가 온이 되어, 엔진(10)을 시동시키는 시동 신호를 수신한 경우에, 전압 제어부(601)에 의한 전압 제어를 행하는데, 차량 주행 중, EV 주행 모드로부터 HEV 주행 모드로 이행할 때, 또는 EV 주행 모드로부터 엔진만의 주행 모드로 이행할 때의 엔진(10)을 시동시키는 경우에, 전압 제어부(601)에 의한 전압 제어를 행해도 된다. 또한, 예를 들어 신호 대기 등으로 차량이 정차하고 있는 상태에서, 엔진(10)을 시동시키는 경우에, 전압 제어부(601)에 의한 전압 제어를 행해도 된다. 또한, 운전수에 의해 이그니션 스위치가 온이 되어, 엔진(10)을 시동시키는 시동 신호를 수신한 경우만, 전압 제어부(601)에 의한 전압 제어를 행해도 된다.
또한, 본 예에 있어서, 엔진(10)을 시동시키는 시동 신호를 수신하기 전에, 전력 제어부(602)에 의한 전력 제어를 행하고 있는 경우에는, 엔진(10)을 시동시키는 시동 신호를 수신했을 때에, 당해 전력 제어로부터, 전압 제어부(601)에 의한 전압 제어로 전환하면 된다.
또한, 전압 센서(32)에 의한 전압의 검출에 대해서, 배터리(30)에 복수의 셀 전지가 탑재되어 있는 경우에는, 모터 컨트롤 유닛(80)은 셀마다의 전압과, 당해 복수의 셀 전지를 포함하는 전지 팩 토탈의 전압을 각각 감시하면 된다. 이때, 제한 전압은, 각 셀 전지의 전압 및 전지 팩 토탈의 전압, 각각으로 설정하면 된다. 또한, 복수의 셀 전지의 전압 및 전지 팩 토탈의 전압을 관리하는 경우에는, 스텝 S4에서, 각각의 하한 전압을 낮추어도 되고, 또한 전압이 낮아져 있는 셀 전압의 하한 전압을 낮추어도 된다.
또한 본 예의 제어 장치에 있어서의 제어 수순에 대해서, 반드시 도 5에 도시하는 수순으로 할 필요는 없고, 각 스텝을 교체해도 되고, 또한 일부 스텝을 생략해도 된다.
또한, 스텝 S71 및 스텝 S441에 있어서, 타임 아웃으로 종료한 후에, 몇번이나 엔진(10)의 시동을 행하면, 배터리(30)가 과방전이 될 가능성이 있기 때문에, 예를 들어 소정의 횟수, 엔진 시동을 시도하여 엔진을 시동하지 않은 경우에는, 재시동을 행하지 않는 제어를 행해도 된다. 또한, 배터리(30)의 전압이 소정의 전압보다 낮은 경우에는, 재시동을 행하지 않는 제어를 행해도 된다. 당해 소정의 전압에는, 엔진(10)을 재시동시킴으로써, 배터리(30)에 부하가 가해져, 배터리(30)가 과방전이 되는 것을 나타내는 전압이 설정되면 된다.
상기 엔진(10)이 본 발명에 따른 내연 기관에 상당하고, 상기 모터 제너레이터(20)가 본 발명에 따른 전동기에 상당하고, 상기 제1 클러치(CL1)가 본 발명에 따른 클러치에 상당하고, 상기 전압 센서(31)가 본 발명에 따른 전압 검출 수단에 상당하고, 상기 전압 제어부(601)가 본 발명에 따른 전압 검출 수단에 상당하고, 상기 전력 제어부(602)가 본 발명에 따른 전력 제어 수단에 상당하고, 상기 내연 기관 시동부(603)가 본 발명에 따른 내연 기관 시동 수단에 상당하고, 상기 회전수 설정부(604)가 본 발명에 따른 회전수 설정 수단에 상당하고, 상기 온도 센서(32)가 본 발명에 따른 온도 검출 수단에 상당하고, 하한 전압(VL)이 본 발명에 따른 제1 하한 전압에 상당하고, 하한 전압(VL1)이 본 발명에 따른 제2 하한 전압에 상당한다.
1 : 하이브리드 차량
10 : 엔진
15 : 제1 클러치
20 : 모터 제너레이터
25 : 제2 클러치
30 : 배터리
35 : 인버터
40 : 자동 변속기
60 : 통합 컨트롤 유닛
601 : 전압 제어부
602 : 전력 제어부
603 : 내연 기관 시동부
604 : 회전수 설정부
70 : 엔진 컨트롤 유닛
80 : 모터 컨트롤 유닛
90 : 트랜스미션 콘트롤 유닛

Claims (8)

  1. 내연 기관과, 상기 내연 기관을 시동하는 전동기와, 상기 전동기를 제어하는 인버터와, 상기 내연 기관과 상기 전동기 사이의 동력 전달을 차단 및 접속하는 클러치와, 상기 전동기에 전력을 공급하는 배터리를 구비한 하이브리드 차량을 제어하는 제어 장치로서,
    상기 배터리의 전압을 검출하는 전압 검출 수단과,
    상기 전압 검출 수단에 의해 검출되는 배터리의 전압이, 미리 설정된 전압 범위 내로 되도록 제어함과 함께, 상기 전압 검출 수단에 의해 검출되는 배터리의 전압에 기초하여 현시점에서 출력 가능한 제1 전력값을 산출하는 전압 제어 수단과,
    상기 배터리의 상태에서 현시점으로부터 소정 시간 안정되게 출력 가능한 상기 배터리의 제2 전력값을 연산하고, 그 연산 결과에 따라서, 상기 배터리의 출력을 제어하는 전력 제어 수단과,
    상기 클러치를 체결시켜서, 상기 배터리의 출력에 의해, 상기 인버터를 제어해서 상기 내연 기관을 시동시키는 내연 기관 시동 수단과,
    상기 내연 기관을 시동시의 상기 전동기의 회전수를 설정하는 회전수 설정 수단을 구비하고,
    상기 내연 기관의 시동 시에,
    상기 회전수 설정 수단은, 상기 제1 전력값이 상기 내연 기관을 시동시키기 위해서 필요한 필요 전력보다 낮은 경우에, 상기 제1 전력값이 상기 필요 전력보다 높게 되도록, 상기 설정하는 회전수를 낮추어 설정하고, 또한 상기 전력 제어 수단은, 상기 제2 전력값에 따라서 상기 배터리의 출력을 제어하는 것을 금지하는
    것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 제어 수단은,
    상기 검출 전압이 상기 배터리의 하한 전압보다 낮은 경우에는, 상기 배터리의 출력에 제한을 가하는
    것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전압 제어 수단은, 상기 내연 기관을 시동시키는 시동 신호를 수신한 경우에, 상기 배터리를 제어하고,
    상기 전력 제어 수단은, 상기 내연 기관의 완폭을 나타내는 신호를 수신한 경우에, 상기 배터리를 제어하는
    것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배터리의 온도를 검출하는 온도 검출 수단을 더 구비하고,
    상기 전압 제어 수단은,
    상기 온도 검출 수단에 의해 검출되는 상기 배터리의 온도가 소정의 온도보다 낮은 경우에는, 상기 배터리의 하한 전압을, 제1 하한 전압으로부터, 상기 제1 하한 전압보다 낮은 제2 하한 전압으로 설정하는
    것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전압 제어 수단은, 상기 제2 하한 전압으로 설정한 후에, 상기 검출 전압이 상기 제1 하한 전압보다 높아지는 경우에는, 상기 제2 하한 전압으로부터 상기 제1 하한 전압으로 설정하는
    것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전압 제어 수단은,
    상기 배터리의 출력에 의해 상기 내연 기관을 완폭할 수 없는 경우에는, 상기 배터리로부터의 방전을 금지하는
    것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 제어 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
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