JP2017136974A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両のバッテリの過充電を抑制する。
【解決手段】本発明のハイブリッド車両の制御装置は、回生発電機と回生電力を充電するバッテリと、バッテリを電源とする電動コンプレッサとを備える。吸気通路には電動コンプレッサをバイパスするバイパス通路が接続され、バイパス通路にはバイパス通路を開閉する開閉弁が設けられる。制御装置は、回生発電機の回生作動中に、開閉弁を開いた状態で電動コンプレッサを作動させたときの、電動コンプレッサの圧力比に基づいて、電動コンプレッサの消費可能電力を推定し、推定された消費可能電力の低下が認められた場合に、バッテリの過充電を防止するための制御を実行する。
【選択図】図３

Description

この発明はハイブリッド車両の制御装置に関する。より具体的には、回生発電機により回生された電力により駆動する電動コンプレッサを有するハイブリッド車両の制御装置に関する。

特許文献１のシステムは、内燃機関の運動エネルギを電力に変換して回収する回生発電機と、回生電力を充電可能なバッテリと、過給装置とを備えている。過給装置は、所謂モータアシストターボチャージャであり、タービンとコンプレッサとを接続する回転軸に装備されたターボ用電動機を備えている。ターボ用電動機は、インバータユニットを介してバッテリに接続されており、回生発電機によって回収された回生電力を利用してコンプレッサを駆動することができる。特許文献１のシステムでは、回生発電機が回生作動中であり、かつバッテリが充電されている場合に、バッテリが満充電状態にあるか規定充電電力を上回る充電状態にあることが認められると、回生電力によりターボ用電動機が作動される。

特開２００４−２７０６０２号公報 特開２００８−１１５７９２号公報 特開平０１−１２１５１３号公報 特開２００６−３４８８３１号公報

上記特許文献１の技術のように、回生発電機の作動中、バッテリが規定充電電力を上回る充電状態にあるような場合には、ターボ用電動機を作動させることで回生電力の消費を図ることができる。しかし、ターボ用電動機の作動状態によっては、ターボ用電動機によって消費される電力よりも、回生ブレーキにより回収され充電される電力の方が上回る場合がある。このような場合、バッテリが過充電となることが考えられる。

本発明は上記課題を解決することを目的とし、バッテリの過充電を抑制するよう改良されたハイブリッド車両の制御装置を提供するものである。

本発明は、ハイブリッド車両の制御装置であって、回生発電機と、回生発電機に接続され、回生発電機により回収された回生電力を充電するバッテリと、電動コンプレッサとを備える車両に適用される。電動コンプレッサは、内燃機関の吸気通路に設置され、バッテリを電源とする。吸気通路には、電動コンプレッサの上流側と下流側とを接続し、電動コンプレッサをバイパスするバイパス通路が接続されている。バイパス通路には、バイパス通路を開閉する開閉弁が設けられている。制御装置は、回生発電機の回生作動中に、開閉弁を開いた状態で電動コンプレッサを作動させたときの、電動コンプレッサの圧力比に基づいて、電動コンプレッサの消費可能電力を推定する手段と、電動コンプレッサの消費可能電力の低下が認められた場合に、バッテリの過充電を防止するための制御を実行する手段とを備えている。

回生発電機が回生作動中であり、かつ電動コンプレッサにより回生電力を消費している場合において、電動コンプレッサによる消費可能電力が低下すると、バッテリに充電される回生電力の量が増加する。このときバッテリの充電量が高い状態にあるとバッテリが過充電となる恐れがある。この点、本発明では、電動コンプレッサの消費可能電力を推定することで、消費可能電力の低下を的確に検知することができる。これによりバッテリの過充電を抑制する制御を適切なタイミングで実行することができ、バッテリの過充電を回避することができる。

実施の形態におけるシステムの全体構成について説明するための模式図である。 電動コンプレッサの圧力比と電動コンプレッサの回転数と消費可能電力との関係について説明するための図である。 実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

実施の形態．
図１は、実施の形態にかかるシステムの全体構成について説明するための図である。図１にかかるシステムは、ハイブリッド車両に動力装置として搭載される内燃機関（以下、単にエンジンと称す）１０を備える。図示を省略するが、エンジン１０は、クランクシャフトに連結し、エンジン１０の運動エネルギを電力に変換して回収することにより、エンジン１０に制動力を作用させる回生発電機を有している。ここで回生発電機は、発電機及び電動機の双方として機能する所謂モータ／ジェネレータである。回生発電機はインバータを介してバッテリに接続されており、回生発電機により回生された電力は、バッテリに充電されて利用される。

エンジン１０の各気筒の吸気ポートには吸気通路１２が連結し、排気ポートには排気通路１４が連結している。エンジン１０は過給機１６を有している。過給機１６は、タービン１８とコンプレッサ２０とを有している。タービン１８は、排気通路１４の途中に配置されている。タービン１８より下流側の排気通路１４には、各種触媒が設けられている。

コンプレッサ２０は吸気通路１２の途中に配置されている。コンプレッサ２０近傍には、吸気通路１２のコンプレッサ２０の上流側と下流側とを接続しコンプレッサ２０をバイパスするバイパス通路２２が設けられている。バイパス通路２２には、バルブ２４が設置されている。バルブ２４が開かれると、吸気の一部はコンプレッサ２０を通過せずバイパス通路２２を通って、コンプレッサ２０より下流の吸気通路１２内に導かれる。吸気通路１２の、バイパス通路２２との合流部よりも下流には、インタークーラ２６が設置されている。

吸気通路１２の、コンプレッサ２０より上流には、電動コンプレッサ３０が設けられている。電動コンプレッサ３０はアクチュエータとしてモータ３１を有する。モータ３１はバッテリに接続されておりバッテリの電力を動力源とする。電動コンプレッサ３０の近傍には、吸気通路１２の電動コンプレッサ３０の上流側と下流側とを接続し電動コンプレッサ３０をバイパスするバイパス通路３２が設置されている。バイパス通路３２には、バイパスバルブ３４が設けられている。バイパスバルブ３４が開かれると、吸気の一部は電動コンプレッサ３０を通過せず、バイパス通路３２を通って、電動コンプレッサ３０の下流かつ、バイパス通路２２と吸気通路１２との分岐部より上流において、再び吸気通路１２に導かれる。吸気通路１２の、電動コンプレッサ３０の下流側かつ、バイパス通路３２と吸気通路１２との合流部より上流側には、電動コンプレッサ３０で圧縮された吸気を冷却するインタークーラ３６が設置されている。

図示を省略するが、本実施の形態のシステムは、制御装置を備えている。制御装置には、過給圧センサ等の各種のセンサ及び上述したバルブ２４、バイパスバルブ３４、モータ３１等のアクチュエータが電気的に接続されている。制御装置はエンジン１０のシステム全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。ＲＯＭには、後述するバッテリの過充電抑制のための制御のルーチンを含む各種制御ルーチンが記憶されている。制御装置は、各センサからの信号に基づいて各アクチュエータに対する操作量を決定し、それにより各アクチュエータを制御する。

本実施の形態において、制御装置は、回生発電機による回生作動中に、バイパスバルブ３４を開いた状態で電動コンプレッサ３０を駆動する場合に、電動コンプレッサ３０の圧力比をモニターし、圧力比を基に電動コンプレッサ３０の消費可能電力を算出する。そして消費可能電力の低下が認められた場合、バッテリの過充電を抑制する制御を行う。以下詳細に説明する。

例えば回生ブレーキが長時間続く場合など、バッテリの充電が高くなっている状態において、更にバッテリへの充電を伴う制御を続けたいような場合、本実施の形態ではバイパスバルブ３４を開いた状態で吸気の通路を作り、電動コンプレッサ３０を駆動させる。これによりエンジン１０の運転条件を変更することなく、充電される回生電力を消費する状態をつくることができる。本実施の形態において制御装置は、このようにバイパスバルブ３４が開かれている状態で電動コンプレッサ３０を駆動するときの、電動コンプレッサ３０の消費可能電力を算出する。

図２は、電動コンプレッサ３０の圧力比と電動コンプレッサ３０の回転数と消費電力との関係について説明するための図である。例えば、電動コンプレッサ３０の圧力比が大気圧の変化やバルブの固着等により変化すると、電動コンプレッサ３０の消費可能電力は低下する。電動コンプレッサ３０がある決まった回転数の上限の中で消費できる最大の電力（消費可能電力）と、電動コンプレッサ３０の圧力比とは図２に示されるような相関を有し、電動コンプレッサ３０の圧力比ごとに異なる。

図２のような電動コンプレッサ３０の圧力比と消費可能電力との実際の相関関係は、電動コンプレッサ３０の回転数の上限ごとに、実験やシミュレーション、演算等によって予め求めることができる。本実施の形態では、電動コンプレッサ３０の圧力比と消費可能電力との関係は回転数ごとに求め、これをマップとして定め予め制御装置に記憶しておく。

制御装置は、過給圧センサの出力を検出して電動コンプレッサ３０の過給圧の値をモニターし、これにより電動コンプレッサ３０の圧力比、即ち、電動コンプレッサ３０の入口圧に対する電動コンプレッサ３０の過給圧の値を求め、求められた圧力比と電動コンプレッサ３０の回転数の上限とに応じて、マップに従って電動コンプレッサ３０の消費可能電力を算出する。

制御装置は、算出された消費可能電力が低下していると判断した場合、バッテリの過充電を抑制するための制御を実行する。ここで過充電抑制のための制御には、電動コンプレッサ３０以外のデバイスでの電力消費量を増やす制御と、回生発電機による発電量を減らす制御とがある。また回生発電機による発電量を減らす制御を実行する場合、減速度を維持できるように、機械式ブレーキを強める制御を同時に実行する。

図３は実施の形態において制御装置が実行する制御のルーチンについて説明するためのフローチャートである。図３のルーチンではまず、過給圧センサにより電動コンプレッサ３０の過給圧がモニターされる（Ｓ１０）。次に、ステップＳ１０においてモニターされた過給圧を基に、電動コンプレッサ３０における消費可能電力が算出される（Ｓ１２）。消費可能電力は、過給圧に応じて求められる電動コンプレッサ３０の圧力比と、電動コンプレッサ３０の回転数の上限とに応じて、制御装置に記憶されたマップに従って算出される。

次に消費可能電力が減少したか否かが判別される（Ｓ１４）。消費可能電力が減少したか否かは、例えば、前回までの消費可能電力の値との差が基準値よりも大きくなっているか否かにより判別される。

ステップＳ１４において、消費可能電力が減少したことが認められると、次に、バッテリに接続された他のデバイスの電力消費量を増加させることができるか否かが判別される（Ｓ１６）。ステップＳ１６において他のデバイスの電力消費量の増加が可能であると判別された場合、次に、電力消費量を増加できるデバイスの消費電力を増加させる（Ｓ１８）。

一方、ステップＳ１６において、他のデバイスの電力消費量を増加できないと判別された場合、次に、回生発電機による発電量、即ちバッテリへの充電量を減少させる（Ｓ２０）。次に、ブレーキの制動力維持のため、機械式ブレーキを強化する制御を実行する（Ｓ２２）。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電動コンプレッサ３０の圧力比に基づいて消費可能電力を推定し、消費可能電力の減少が見られる場合に、バッテリの過充電を防止するための制御が実行される。従って、実際の消費可能電力の変動に対応して、バッテリの過充電をより確実に防止することができる。

なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１０ エンジン
１２ 吸気通路
１４ 排気通路
１６ 過給機
１８ タービン
２０ コンプレッサ
２２ バイパス通路
２４ バルブ
２６ インタークーラ
３０ 電動コンプレッサ
３１ モータ
３２ バイパス通路
３４ バイパスバルブ
３６ インタークーラ

Claims (1)

1. 回生発電機と、
   前記回生発電機に接続され、前記回生発電機により回収された回生電力を充電するバッテリと、
   内燃機関の吸気通路に設置され、前記バッテリを電源とする電動コンプレッサと、
   前記吸気通路の、前記電動コンプレッサの上流側と下流側とを接続し、前記電動コンプレッサをバイパスするバイパス通路と、
   前記バイパス通路を開閉する開閉弁と、
   前記回生発電機の回生作動中に、前記開閉弁を開いた状態で前記電動コンプレッサを作動させたときの、前記電動コンプレッサの圧力比に基づいて、前記電動コンプレッサの消費可能電力を推定する手段と、
   前記消費可能電力の低下が認められた場合に、前記バッテリの過充電を防止するための制御を実行する手段と、
   を備えるハイブリッド車両の制御装置。

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