JP2010269626A - 車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンを停止する運転領域を拡大する。
【解決手段】PM−ECUは、エンジンが停止中であると(S100にてYES)、第1MGによる電力の損失が増大するように制御するステップ(S104)と、エンジンを始動するときに第1MGにより発電される電力WCRKの予測値が、バッテリへの充電電力の上限値WINよりも小さいと(S106にてYES)、エンジンが停止した状態を継続するように制御するステップ(S108)と、エンジンを始動するときに第1MGにより発電される電力WCRKの予測値が、バッテリへの充電電力の上限値WIN以上であると(S106にてNO)、エンジンが始動するように制御するステップ(S110)とを備える、プログラムを実行する。
【選択図】図12
【解決手段】PM−ECUは、エンジンが停止中であると(S100にてYES)、第1MGによる電力の損失が増大するように制御するステップ(S104)と、エンジンを始動するときに第1MGにより発電される電力WCRKの予測値が、バッテリへの充電電力の上限値WINよりも小さいと(S106にてYES)、エンジンが停止した状態を継続するように制御するステップ(S108)と、エンジンを始動するときに第1MGにより発電される電力WCRKの予測値が、バッテリへの充電電力の上限値WIN以上であると(S106にてNO)、エンジンが始動するように制御するステップ(S110)とを備える、プログラムを実行する。
【選択図】図12
Description
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、エンジンと、エンジンを始動するときに発電する回転電機と、回転電機により発電される電力が充電される蓄電装置とが搭載された車両において、エンジンの始動を制御する技術に関する。
従来より、エンジンおよび電動モータを駆動源として有するハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両には、種々の形式がある。たとえば、プラネタリギヤユニットにより発電機、電動モータおよびエンジンとを連結したハイブリッド車両が実用化されている。プラネタリギヤユニットのサンギヤに発電機が連結される。リングギヤに電動モータが連結される。プラネタリキャリアにエンジンが連結される。
発電機の出力軸回転数、電動モータの出力軸回転数およびエンジンの出力軸回転数は、プラネタリギヤユニットにより制限される。たとえば、エンジンの出力軸回転数が零である場合に電動モータの出力軸回転数が正であると、発電機の出力軸回転数が負になる。
したがって、エンジンを停止し、電動モータのみの駆動力でハイブリッド車両が走行していると、発電機の出力軸回転数が負になる。このような走行状態において、エンジンを始動するために発電機をモータとして作動してエンジンをクランキングする際、発電機の出力軸回転数が正になるまで発電機が発電し得る。
通常、発電機が発電した電力はバッテリなどの蓄電装置に充電される。しかしながら、たとえばバッテリの温度が低い場合などにおいて、エンジンを始動するときに発電機により発電される電力が、バッテリに充電可能な電力の上限値を超え得る。
そこで、ハイブリッド車両のモータ走行中にエンジンを始動させるときにバッテリへ充電される電力が入力制限を超えないようにする技術が提案されている。
特開2007−131103号公報(特許文献1)は、内燃機関と、車両の何れかの車軸である第1車軸と内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って第1車軸および出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力部と、第1車軸または第1車軸とは異なる車軸の何れかである第2車軸に動力を入出力可能な電動機と、電力動力入出力部および電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電部と、車速を検出する車速検出部と、蓄電部の状態に基づいて蓄電部を充電する電力の最大値である入力制限を設定する入力制限設定部と、走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定部と、設定された入力制限に基づいて内燃機関の間欠運転を禁止するための間欠運転禁止車速を設定する間欠運転禁止車速設定部と、検出された車速が設定された間欠運転禁止車速未満のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに従った内燃機関の間欠運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が得られるように内燃機関と電力動力入出力部と電動機とを制御する一方、検出された車速が設定された間欠運転禁止車速以上のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに拘わらず内燃機関の運転を伴って要求駆動力に基づく駆動力が得られるように内燃機関と電力動力入出力部と電動機とを制御する制御部と、を備えた車両を開示する。入力制限が小さいほど、間欠運転禁止車速が小さく設定される。
この公報に記載の車両によれば、車速が蓄電部の入力制限に基づいて設定される間欠運転禁止車速未満のときには、内燃機関の間欠運転が許容される。一方、車速が蓄電部の入力制限に基づいて設定される間欠運転禁止車速以上のときには、所定の始動条件と所定の停止条件とに拘わらず内燃機関を運転することにより、適正なタイミングで内燃機関を始動させると共に、内燃機関を始動させるときに蓄電部への入力制限を超えた電力の入力を抑制することが可能となる。特に、入力制限が小さいほど、間欠運転禁止車速が小さく設定されることにより、車速が比較的低いうちに内燃機関を始動させて蓄電部への入力制限を超えた電力の入力を抑制することが可能となる。
しかしながら、特開2007−131103号公報においては、車速が間欠運転禁止車速以上のときにエンジンが始動されるため、エンジンが消費する燃料を低減するためにはさらなる改善の余地があった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンを停止する運転領域を拡大することである。
第1の発明に係る車両の制御装置は、エンジンと、エンジンを始動するときに発電する回転電機と、回転電機により発電される電力が充電される蓄電装置とが搭載された車両の制御装置である。制御装置は、回転電機による電力の損失が増大するように制御するための制御手段と、エンジンを始動するときに回転電機により発電される電力の予測値が、しきい値よりも小さい場合、エンジンが停止した状態を継続するための継続手段と、エンジンを始動するときに回転電機により発電される電力の予測値が、しきい値以上である場合、エンジンを始動するための始動手段とを備える。
この構成によると、回転電機により発電される電力の予測値が、しきい値よりも小さい場合、エンジンが停止した状態が継続される。一方、回転電機により発電される電力の予測値が、しきい値以上である場合、エンジンが始動される。エンジンを始動するときに回転電機により発電される電力は、回転電機による電力の損失が増大することにより低減される。これにより、回転電機により発電される電力がしきい値よりも小さくなる頻度を多くすることができる。そのため、エンジンを停止する運転領域を拡大することができる。
第2の発明に係る車両の制御装置は、第1の発明の構成に加え、回転電機は、第1の回転電機と第2の回転電機とを含む。制御手段は、第1の回転電機による電力の損失ならびに第2の回転電機による電力の損失が増大するように制御するための手段を含む。継続手段は、予測値から、第2の回転電機により消費される電力の増大量を減算した値が、しきい値よりも小さい場合、エンジンが停止した状態を継続するための手段を含む。始動手段は、予測値から、第2の回転電機により消費される電力の増大量を減算した値が、しきい値以上である場合、エンジンを始動するための手段を含む。
この構成によると、第1の回転電機により発電される電力の予測値から、第2の回転電機により消費される電力の増大量をさらに減算した値が、しきい値よりも小さい場合、エンジンが停止した状態が継続される。一方、第1の回転電機により発電される電力の予測値から、第2の回転電機により消費される電力の増大量をさらに減算した値が、しきい値以上である場合、エンジンが始動される。第1回転電機により発電される電力が低減されることに加えて、第2の回転電機により消費される電力が大きくされることにより、エンジンが停止した状態を継続するために必要な条件をさらに満たし易くすることができる。そのため、エンジンを停止する運転領域をさらに拡大することができる。
第3の発明に係る車両の制御装置おいては、第2の発明の構成に加え、車両には、蓄電装置から供給された電力により作動する補機が設けられる。制御装置は、補機により消費される電力を増大するための手段をさらに備える。継続手段は、予測値から、第2の回転電機により消費される電力の増大量ならびに補機により消費される電力を減算した値が、しきい値よりも小さい場合、エンジンが停止した状態を継続するための手段を有する。始動手段は、予測値から、第2の回転電機により消費される電力の増大量ならびに補機により消費される電力を減算した値が、しきい値以上である場合、エンジンを始動するように制御するための手段を有する。
この構成によると、第1の回転電機により発電される電力の予測値から、第2の回転電機により消費される電力の増大量ならびに補機により消費される電力をさらに減算した値が、しきい値よりも小さい場合、エンジンが停止した状態が継続される。一方、第1の回転電機により発電される電力の予測値から、第2の回転電機により消費される電力の増大量ならびに補機により消費される電力をさらに減算した値が、しきい値以上である場合、エンジンが始動される。補機により消費される電力が増大されることにより、エンジンが停止した状態を継続するために必要な条件をさらに満たし易くすることができる。そのため、エンジンを停止する運転領域をさらに拡大することができる。
第4の発明に係る車両の制御装置においては、第2〜3のいずれかの発明の構成に加え、車両には、サンギヤ、リングギヤ、プラネタリギヤ、プラネタリギヤを自転可能に支持するキャリアから構成されるプラネタリギヤユニットが設けられる。第1の回転電機はサンギヤに連結される。第2の回転電機はリングギヤに連結される。エンジンはキャリアに連結される。
この構成によると、プラネタリギヤユニットにより第1の回転電機、第2の回転電機およびエンジンが相互に連結された車両において、エンジンを停止する運転領域を拡大することができる。
第5の発明に係る車両の制御装置においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加え、しきい値は、蓄電装置の温度が低いほどより小さくなるように定められる。
この構成によると、蓄電装置の温度が低いためにしきい値が低くされても、回転電機における損失などを増大することによって、エンジンが停止した状態を維持するために必要な条件を満たし易くすることができる。そのため、蓄電装置の温度が低い場合であってもエンジンを停止することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
<第1の実施の形態>
図1を参照して、第1の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両について説明する。この車両は、エンジン100と、第1MG(Motor Generator)110と、第2MG120と、動力分割機構130と、減速機140と、バッテリ150とを備える。
図1を参照して、第1の実施の形態に係る制御装置を搭載したハイブリッド車両について説明する。この車両は、エンジン100と、第1MG(Motor Generator)110と、第2MG120と、動力分割機構130と、減速機140と、バッテリ150とを備える。
この車両は、エンジン100および第2MG120のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。エンジン100、第1MG110および第2MG120は、動力分割機構130を介して連結されている。エンジン100が発生する動力は、動力分割機構130により、2経路に分割される。一方は減速機140を介して前輪160を駆動する経路である。もう一方は、第1MG110を駆動させて発電する経路である。
第1MG110は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルを備える、三相交流回転電機である。第1MG110は、動力分割機構130により分割されたエンジン100の駆動力により発電する。第1MG110により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ150のSOC(State Of Charge)の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第1MG110により発電された電力はそのまま第2MG120を駆動させる電力となる。一方、バッテリ150のSOCが予め定められた値よりも低い場合、第1MG110により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ150に蓄えられる。
第2MG120は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルを備える、三相交流回転電機である。第2MG120は、バッテリ150に蓄えられた電力および第1MG110により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。
第2MG120の駆動力は、減速機140を介して前輪160に伝えられる。これにより、第2MG120はエンジン100をアシストしたり、第2MG120からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪160の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
ハイブリッド車両の回生制動時には、減速機140を介して前輪160により第2MG120が駆動され、第2MG120が発電機として作動する。これにより第2MG120は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第2MG120により発電された電力は、バッテリ150に蓄えられる。
第1MG110および第2MG120の制御には、たとえばPWM(Pulse Width Modulation)制御が用いられる。なお、第1MG110および第2MG120をPWM制御を用いて制御する方法には、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではさらなる詳細な説明は繰返さない。
動力分割機構130は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含むプラネタリギヤユニットである。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと噛合う。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第1MG110の回転軸に連結される。キャリアはエンジン100のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第2MG120の回転軸および減速機140に連結される。
エンジン100、第1MG110および第2MG120が、プラネタリギヤユニットを介して連結されることで、エンジン100、第1MG110および第2MG120の回転数は、図2に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。
したがって、図3に示すように、エンジン100を停止するとともに、第2MG120の駆動力のみでハイブリッド車両が走行する場合、第2MG120の出力軸回転数が正になるとともに、第1MG110の出力軸回転数が負になる。
エンジン100を始動する場合、図4に示すように、第1MG110を用いてエンジン100をクランキングするように、第1MG110をモータとして作動させることによって第1MG110の出力軸回転数が正にされる。
図1に戻って、バッテリ150は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ150の電圧は、たとえば200V程度である。バッテリ150には、第1MG110もしくは第2MG120により発電された電力が充電される。バッテリ150の温度は、温度センサ152により検出される。
バッテリ150への充電電力は、上限値WIN[W]を超えないように制限される。上限値WINは、バッテリ150のSOC、温度、温度の変化率などの種々のパラメータに基づいて定められる。
たとえば、図5に示すように、上限値WINは、バッテリ150の温度が小さいほどより小さくなるように定められる。図5では、バッテリ150への充電電力ならびに上限値WINを正値として表わす。
なお、バッテリ150への充電電力を負値で表わすようにしてもよい。この場合、バッテリ150への充電電力の絶対値は、上限値WINの絶対値を超えないように制限される(負値である充電電力が、負値である上限値WINを下回らないように制限される)。また、上限値WINの絶対値は、バッテリ150の温度が小さいほどより小さくなるように定められる(負値である上限値WINは、バッテリ150の温度が小さいほどより大きくなるように定められる)。
図1に戻って、エンジン100は、PM(Power train Manager)−ECU(Electronic Control Unit)170により制御される。第1MG110および第2MG120は、MG−ECU172により制御される。PM−ECU170とMG−ECU172とは双方向に通信可能に接続される。
PM−ECU170は、エンジン100の制御機能の他、MG−ECU172を管理する機能を有する。たとえば、PM−ECU170からの指令信号により、MG−ECU172の起動(電源オン)および停止(電源オフ)が制御される。また、PM−ECU170は、MG−ECU172に対して第1MG110のトルクおよび第2MG120のトルクなどを指令する。
PM−ECU170は、PM−ECU170自身の指令により停止することが可能である。PM−ECU170の起動は、電源ECU174により管理される。
図6を参照して、ハイブリッド車両の電気システムについてさらに説明する。ハイブリッド車両には、コンバータ200と、第1インバータ210と、第2インバータ220と、SMR(System Main Relay)230と、DC/DCコンバータ240と、補機250とが設けられる。
コンバータ200は、リアクトルと、二つのnpn型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、バッテリ150の正極側に一端が接続され、2つのnpn型トランジスタの接続点に他端が接続される。
2つのnpn型トランジスタは、直列に接続される。npn型トランジスタは、MG−ECU172により制御される。各npn型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。
なお、npn型トランジスタとして、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。npn型トランジスタに代えて、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)等の電力スイッチング素子を用いることができる。
バッテリ150から放電された電力を第1MG110もしくは第2MG120に供給する際、電圧がコンバータ200により昇圧される。逆に、第1MG110もしくは第2MG120により発電された電力をバッテリ150に充電する際、電圧がコンバータ200により降圧される。
コンバータ200と、第1インバータ210および第2インバータ220との間のシステム電圧VHは、電圧センサ180により検出される。電圧センサ180の検出結果は、MG−ECU172に送信される。
第1インバータ210は、U相アーム、V相アームおよびW相アームを含む。U相アーム、V相アームおよびW相アームは並列に接続される。U相アーム、V相アームおよびW相アームは、それぞれ、直列に接続された2つのnpn型トランジスタを有する。各npn型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各npn型トランジスタの接続点は、第1MG110の各コイルの中性点112とは異なる端部にそれぞれ接続される。
第1インバータ210は、バッテリ150から供給される直流電流を交流電流に変換し、第1MG110に供給する。また、第1インバータ210は、第1MG110により発電された交流電流を直流電流に変換する。
第2インバータ220は、U相アーム、V相アームおよびW相アームを含む。U相アーム、V相アームおよびW相アームは並列に接続される。U相アーム、V相アームおよびW相アームは、それぞれ、直列に接続された2つのnpn型トランジスタを有する。各npn型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各npn型トランジスタの接続点は、第2MG120の各コイルの中性点122とは異なる端部にそれぞれ接続される。
第2インバータ220は、バッテリ150から供給される直流電流を交流電流に変換し、第2MG120に供給する。また、第2インバータ220は、第2MG120により発電された交流電流を直流電流に変換する。
コンバータ200、第1インバータ210および第2インバータ220は、MG−ECU172により制御される。MG−ECU172は、PM−ECU170から入力されたトルク指令値に従ったトルクを出力するように、第1インバータ210を制御する。同様に、MG−ECU172は、PM−ECU170から入力されたトルク指令値に従ったトルクを出力するように、第2インバータ220を制御する。
通常走行時は、第1MG110に供給する電流の振幅および位相角、ならびに第2MG120に供給する電流の振幅および位相角が、図7において破線で示す最適効率特性線CL上の振幅および位相角となるように、第1インバータ210ならびに第2インバータ220が制御される。すなわち、トルク指令値に対して、最適効率特性線CL上の振幅および位相角を有する電流が第1MG110ならびに第2MG120に供給される。
最適効率特性線CLは、図7において実線で示す特性線を用いて定められる。特性線は、電流の振幅を変化させずに、電流の位相角のみを変化させた場合における出力トルクの変化を示す。たとえば、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて、電流の各振幅に対して特性線が作成される。
電流の各振幅に対して得られた特性線において、出力トルクが最大となる位相角を結ぶことにより、最適効率特性線CLが得られる。たとえば、最適効率特性線CL上の振幅および位相角がマップとしてメモリに記憶される。
なお、第1MG110に供給する電流の振幅および位相角、ならびに第2MG120に供給する電流の振幅および位相角を定める方法はこれに限らない。
図6に戻って、SMR230は、バッテリ150とコンバータ200との間に設けられる。SMR230は、バッテリ150と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。SMR230が開いた状態であると、バッテリ150が電気システムから遮断される。SMR230が閉じた状態であると、バッテリ150が電気システムに接続される。
すなわち、SMR230が開いた状態であると、バッテリ150が、コンバータ200などから電気的に遮断される。SMR230が閉じた状態であると、バッテリ150がコンバータ200などと電気的に接続される。
SMR230の状態は、PM−ECU170により制御される。たとえば、PM−ECU170が起動すると、SMR230が閉じられる。PM−ECU170が停止する際、SMR230が開かれる。
DC/DCコンバータ240は、バッテリ150と補機バッテリ154との間に接続される。DC/DCコンバータ240は、バッテリ150の電圧を降圧する。補機バッテリ154には、DC/DCコンバータ240から出力された電力が充電される。
補機バッテリ154に充電された電力、すなわち、DC/DCコンバータ240から出力された電力は、補機250に供給される。補機250は、たとえば電動オイルポンプ、電動ウォータポンプ、空調装置のインバータなどである。なお、補機250はこれらに限らない。DC/DCコンバータ240を介さずに補機250をバッテリ150に接続するようにしてもよい。
図8を参照して、PM−ECU170の機能ついてさらに説明する。なお、以下に説明する機能はソフトウエアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。
PM−ECU170は、制御部300と、継続部310と、始動部320とを備える。制御部300は、第1MG110による電力の損失が増大するように制御する。より具体的には、図9において破線で示す最適効率特性線CL上の振幅および位相角とは異なる振幅および位相角を有する電流を第1MG110に供給することにより、損失が増大される。
たとえば、図9において矢印で示すように、エンジン100のクランキングのために必要なクランキングトルクに対して、電流の振幅が最も大きくなるように、損失が増大される。クランキングトルクに対して最も大きくなる振幅ならびに位相角がマップとしてメモリに記憶される。電流の振幅の増大量と第1MG110の電圧との積が電力の損失の増大量ΔWLOS[W]である。
なお、損失を増大する方法はこれに限らない。電流の振幅の増大量、すなわち損失の増大量は、任意に設定してもよい。第1MG110の温度に応じて損失の増大量を定めるようにしてもよい。
図8に戻って、継続部310は、停止しているエンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRK[W]の予測値が、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さい場合、エンジン100が停止した状態を継続するようにエンジン100を制御する。
すなわち、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値が、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さい場合、エンジン100が停止した状態を継続するようにエンジン100を制御することが許可される。
なお、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値が、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さい場合であっても、たとえばバッテリSOCが低下したことによりエンジン100の始動が要求されると、エンジン100が始動される。
エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値は、たとえば、エンジン100のクランキングを開始するときに発電される電力Bおよびエンジン100の完爆後(始動後)において発電される電力Cのうちの大きい電力Aの予測値から、電力の損失の増大量ΔWLOSの予測値を減算することにより算出される。
すなわち、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKが、電力の損失の増大量ΔWLOSだけ小さくされる。
すなわち、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKが、電力の損失の増大量ΔWLOSだけ小さくされる。
図10に示すように、エンジン100のクランキングを開始するとき、第1MG110は出力軸回転数が増大するようにトルクを出力するとともに、第1MG110の出力軸回転数が負であるため、第1MG110が発電する。エンジン100のクランキングを開始するときに第1MG110により発電される電力Bの予測値は、たとえば、エンジン100のクランキングを開始するときの第1MG110の出力軸回転数と、クランキングトルクの積として算出される。
エンジン100のクランキングを開始するときの第1MG110の出力軸回転数は、車速から求められる第2MG120の出力軸回転数と、動力分割機構130(プラネタリギヤユニット)のギヤ比に基づいて算出される。クランキングトルクは、開発者により予め定められる。なお、エンジン100のクランキングを開始するときに第1MG110により発電される電力Bの予測値の算出方法はこれに限らない。
図11に示すように、エンジン100の完爆後(始動後)にエンジン100の出力軸回転数の急上昇を防止するためのトルクをエンジン100の出力軸に付与するとき、第1MG110は出力軸回転数が減少するようにトルクを出力するとともに、第1MG110の出力軸回転数が正であるため、第1MG110が発電する。
エンジン100の完爆後において発電される電力Cの予測値は、実験およびシミュレーションの結果などに基づいて、開発者により定められる。なお、エンジン100の完爆後において発電される電力Cの予測値を定める方法はこれに限らない。
図8に戻って、始動部320は、停止しているエンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値が、バッテリ150への充電電力の上限値WIN以上である場合、エンジン100が始動するようにエンジン100を制御する。
なお、第1MG110により発電される電力ならびにバッテリ150への充電電力が負値で表わされる場合には、なお、第1MG110により発電される電力WCRKの予測値の絶対値と、上限値WINの絶対値とを比較するようにしてもよい。後述する第2の実施の形態ならびに第3の実施の形態においても同様である。
図12を参照して、PM−ECU170が実行するプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、PM−ECU170は、エンジン100が停止中であるか否かを判断する。たとえば、エンジン100の出力軸回転数が零であると、エンジン100が停止中であると判断される。エンジン100が停止中であると(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでないと(S100にてNO)、この処理は終了する。
S102にて、PM−ECU170は、上限値WINについて定められた条件に基づく始動要求とは異なるエンジン100の始動要求があるか否かを判断する。たとえば、バッテリ150のSOCがしきい値以下である場合、空調装置の暖房がオンにされた場合など、エンジン100の始動が要求される。なお、エンジンの始動要求があるか否かを判断する方法はこれらに限らない。
エンジン100の始動要求があると(S102にてYES)、処理はS104に移される。もしそうでないと(S102にてNO)、処理はS110に移される。
S104にて、PM−ECU170は、第1MG110による電力の損失が増大した場合においてエンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値を算出する。
S106にて、PM−ECU170は、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値が、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さいか否かを判断する。
エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値が、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さいと(S106にてYES)、処理はS108に移される。もしそうでないと(S106にてNO)、処理はS109に移される。
S108にて、PM−ECU170は、エンジン100が停止した状態を継続するようにエンジン100を制御する。
S109にて、PM−ECU170は、第1MG110による電力の損失が増大するように制御する。
S110にて、PM−ECU170は、エンジン100が始動するようにエンジン100を制御する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、エンジン100の運転状態を制御する方法について説明する。
エンジン100が停止中であり(S100にてYES)、かつエンジンの始動要求がないと(S102にてNO)、第1MG110による電力の損失が増大した場合においてエンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値が算出される(S104)。
エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値が、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さいと(S106にてYES)、エンジン100が停止した状態が継続される(S108)。
一方、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値が、バッテリ150への充電電力の上限値WIN以上であると(S106にてNO)、第1MG110による電力の損失が増大される(S109)。その後、エンジン100が始動される(S110)。
エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKは、第1MG110による電力の損失を増大することにより低減される。したがって、バッテリ150に充電される電力が低減される。
これにより、エンジン100が停止した状態を継続するために必要な条件が満たされ易くすることができる。そのため、エンジン100が停止される運転領域を拡大することができる。
たとえば、図13に示すように、バッテリ150の温度Tが低温T1である場合の上限値WINが、バッテリ150の温度Tが高温T2である場合よりも上限値WINよりも低くなるように定められていても、第1MG110による電力の損失を増大することによって、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値を上限値WINよりも小さくすることができる。そのため、エンジン100が停止される領域を、バッテリ150の温度が低い領域に拡大することができる。
<第2の実施の形態>
以下、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1MG110による電力の損失を増大することに加えて、第2MG120による電力の損失を増大する点で前述の第1の実施の形態と相違する。
以下、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1MG110による電力の損失を増大することに加えて、第2MG120による電力の損失を増大する点で前述の第1の実施の形態と相違する。
また、本実施の形態は、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2を減算した値Dと、上限値WINとを比較する点で、前述の第1の実施の形態と相違する。
なお、第1MG110により発電される電力ならびにバッテリ150への充電電力が負値で表わされる場合には、値Dの絶対値と上限値WINの絶対値とを比較するようにしてもよい。
その他の構造などについては、前述の第1の実施の形態と同じである。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。
図14を参照して、本実施の形態におけるPM−ECU170の機能ついて説明する。本実施の形態において、制御部302は、第1MG110による電力の損失が増大するように制御するとともに、第2MG120による電力の損失が増大するように制御する。損失を増大する方法には、前述の第1の実施の形態と同じ方法を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
継続部312は、停止しているエンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2を減算した値Dが、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さい場合、エンジン100が停止した状態を継続するようにエンジン100を制御する。
すなわち、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2を減算した値Dが、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さい場合、エンジン100が停止した状態を継続するようにエンジン100を制御することが許可される。
始動部322は、停止しているエンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2を減算した値Dが、バッテリ150への充電電力の上限値WIN以上である場合、エンジン100が始動するようにエンジン100を制御する。
図15を参照して、本実施の形態においてPM−ECU170が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、前述の第1の実施の形態と同じ処理には、同じステップ番号を付してある。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。
S204にて、PM−ECU170は、第1MG110による電力の損失が増大するとともに、第2MG120による電力の損失が増大した場合においてエンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値を算出する。
S206にて、PM−ECU170は、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2を減算した値Dが、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さいか否かを判断する。
エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2を減算した値Dが、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さいと(S206にてYES)、処理はS108に移される。もしそうでないと(S206にてNO)、処理はS209に移される。
S209にて、PM−ECU170は、第1MG110による電力の損失が増大するとともに、第2MG120による電力の損失が増大するように制御する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、エンジン100の運転状態を制御する方法について説明する。
エンジン100が停止中であり(S100にてYES)、かつエンジンの始動要求がないと(S102にてNO)、第1MG110による電力の損失が増大するとともに、第2MG120による電力の損失が増大した場合においてエンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値が算出される(S204)。
図16に示すように、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2を減算した値Dが、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さいと(S206にてYES)、エンジン100が停止した状態が継続される(S108)。
一方、図17に示すように、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2を減算した値Dが、バッテリ150への充電電力の上限値WIN以上であると(S206にてNO)、第1MG110による電力の損失が増大されるとともに、第2MG120による電力の損失が増大される(S209)。その後、エンジン100が始動される(S110)。
エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKは、第1MG110による電力の損失を増大することにより低減される。さらに、第2MG120による電力の損失が増大することにより、第2MG120により消費される電力が大きくされる。したがって、バッテリ150に充電される電力がさらに低減される。
これにより、エンジン100が停止した状態を継続するために必要な条件がさらに満たされ易くされる。そのため、エンジン100が停止される運転領域をさらに拡大することができる。
<第3の実施の形態>
以下、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2ならびに補機250により消費される電力Eを減算した値Fと、上限値WINとを比較する点で、前述の第1の実施の形態ならびに第2の実施の形態と相違する。
以下、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2ならびに補機250により消費される電力Eを減算した値Fと、上限値WINとを比較する点で、前述の第1の実施の形態ならびに第2の実施の形態と相違する。
なお、第1MG110により発電される電力ならびにバッテリ150への充電電力が負値で表わされる場合には、値Fの絶対値と上限値WINの絶対値とを比較するようにしてもよい。
その他の構造などについては、前述の第1の実施の形態ならびに第2の実施の形態と同じである。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。
図18を参照して、本実施の形態におけるPM−ECU170の機能ついて説明する。なお、前述の第1の実施の形態もしくは第2の実施の形態と同じ機能を有する構成については、同じ番号を付してある。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。
本実施の形態において、継続部313は、停止しているエンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2ならびに補機250により消費される電力Eを減算した値Fが、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さい場合、エンジン100が停止した状態を継続するようにエンジン100を制御する。
すなわち、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2ならびに補機250により消費される電力Eを減算した値Fが、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さい場合、エンジン100が停止した状態を継続するようにエンジン100を制御することが許可される。
始動部323は、停止しているエンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2ならびに補機250により消費される電力Eを減算した値Fが、バッテリ150への充電電力の上限値WIN以上である場合、エンジン100が始動するようにエンジン100を制御する。
補機250により消費される電力Eは、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて開発者により予め定められる。補機250により消費される電力Eには、好ましくは、補機250により消費される電力Eには、エンジン100を始動するときに補機250により消費される電力の推定値が用いられる。たとえば、補機250により消費される電力の最大値が用いられる。なお、実際に消費される電力よりも予め定められた増大量だけ大きい電力を、補機250により消費される電力Eとして用いるようにしてもよい。
PM−ECU170は、補機制御部330をさらに備える。補機制御部330は、補機250により消費される電力を増大するように補機250を制御する。より具体的には、エンジン100を始動する場合、補機250により消費される電力が増大される。
好ましくは、補機250により消費される電力が最大にされる。なお、エンジン100の停止中において補機250により消費される電力よりも予め定められた増大量だけ大きくなるように補機250により消費される電力を増大するようにしてもよい。
図19を参照して、本実施の形態においてPM−ECU170が実行するプログラムの制御構造について説明する。なお、前述の第1の実施の形態もしくは第2の実施の形態と同じ処理には、同じステップ番号を付してある。したがって、ここではそれらの詳細な説明は繰返さない。
S306にて、PM−ECU170は、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2ならびに補機250により消費される電力Eを減算した値Fが、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さいか否かを判断する。
エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2ならびに補機250により消費される電力Eを減算した値Fが、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さいと(S306にてYES)、処理はS108に移される。もしそうでないと(S306にてNO)、処理はS310に移される。
S310にて、PM−ECU170は、補機250により消費される電力を増大するように補機250を制御する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、エンジン100の運転状態を制御する方法について説明する。
図20に示すように、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2ならびに補機250により消費される電力Eを減算した値Fが、バッテリ150への充電電力の上限値WINよりも小さいと(S306にてYES)、エンジン100が停止した状態が継続される(S108)。
一方、図21に示すように、エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKの予測値から、第2MG120により消費される電力の増大量ΔWLOS2ならびに補機250により消費される電力Eを減算した値Fが、バッテリ150への充電電力の上限値WIN以上であると(S306にてNO)、補機250により消費される電力が増大される(S310)。その後、エンジン100が始動される(S110)。
エンジン100を始動するときに第1MG110により発電される電力WCRKは、第1MG110による電力の損失を増大することにより低減される。第2MG120による電力の損失が増大することにより、第2MG120により消費される電力が大きくされる。さらに、補機250により消費される電力が増大される(S310)。したがって、バッテリ150に充電される電力がさらに低減される。
これにより、エンジン100が停止した状態を継続するために必要な条件をさらに満たし易くすることができる。そのため、エンジン100が停止される運転領域をさらに拡大することができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100 エンジン、110 第1MG、120 第2MG、130 動力分割機構、140 減速機、150 バッテリ、152 温度センサ、154 補機バッテリ、160 前輪、170 PM−ECU、172 MG−ECU、174 電源ECU、180 電圧センサ、200 コンバータ、210 第1インバータ、220 第2インバータ、230 SMR、240 DC/DCコンバータ、250 補機、300,302 制御部、310,312,313 継続部、320,322,323 始動部、330 補機制御部。
Claims (5)
- エンジンと、前記エンジンを始動するときに発電する回転電機と、前記回転電機により発電される電力が充電される蓄電装置とが搭載された車両の制御装置であって、
前記回転電機による電力の損失が増大するように制御するための制御手段と、
前記エンジンを始動するときに前記回転電機により発電される電力の予測値が、しきい値よりも小さい場合、前記エンジンが停止した状態を継続するための継続手段と、
前記エンジンを始動するときに前記回転電機により発電される電力の予測値が、前記しきい値以上である場合、前記エンジンを始動するための始動手段とを備える、車両の制御装置。 - 前記回転電機は、第1の回転電機と第2の回転電機とを含み、
前記制御手段は、前記第1の回転電機による電力の損失ならびに前記第2の回転電機による電力の損失が増大するように制御するための手段を含み、
前記継続手段は、前記予測値から、前記第2の回転電機により消費される電力の増大量を減算した値が、前記しきい値よりも小さい場合、前記エンジンが停止した状態を継続するための手段を含み、
前記始動手段は、前記予測値から、前記第2の回転電機により消費される電力の増大量を減算した値が、前記しきい値以上である場合、前記エンジンを始動するための手段を含む、請求項1に記載の車両の制御装置。 - 前記車両には、前記蓄電装置から供給された電力により作動する補機が設けられ、
前記補機により消費される電力を増大するための手段をさらに備え、
前記継続手段は、前記予測値から、前記第2の回転電機により消費される電力の増大量ならびに前記補機により消費される電力を減算した値が、前記しきい値よりも小さい場合、前記エンジンが停止した状態を継続するための手段を有し、
前記始動手段は、前記予測値から、前記第2の回転電機により消費される電力の増大量ならびに前記補機により消費される電力を減算した値が、前記しきい値以上である場合、前記エンジンを始動するように制御するための手段を有する、請求項2に記載の車両の制御装置。 - 前記車両には、サンギヤ、リングギヤ、プラネタリギヤ、プラネタリギヤを自転可能に支持するキャリアから構成されるプラネタリギヤユニットが設けられ、
前記第1の回転電機は前記サンギヤに連結され、
前記第2の回転電機は前記リングギヤに連結され、
前記エンジンは前記キャリアに連結される、請求項2〜3のいずれかに記載の車両の制御装置。 - 前記しきい値は、前記蓄電装置の温度が低いほどより小さくなるように定められる、請求項1〜4のいずれかに記載の車両の制御装置。
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2009
- 2009-05-19 JP JP2009121057A patent/JP2010269626A/ja not_active Withdrawn
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