JP2018140719A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖機のための燃料消費を抑制しつつ、ハイブリッド車両の減速中又は停止中にエンジンの暖機を促進する。
【解決手段】ハイブリッド車両は、エンジンとモータとバッテリとを備える。制御装置はエンジンの吸気壁面の温度が露点未満である暖機前の状態であり、かつ、バッテリの充電状態が所定の充電判定値以上であることを条件として、次の制御を行う。即ち、制御装置は、ハイブリッド車両の減速時には、モータとエンジンとの間のクラッチを接続状態とし、エンジンの駆動を行わずにエンジンを回転させる。また制御装置は、ハイブリッド車両の停止時には、モータとエンジンとの間のクラッチを接続状態とし、かつ、モータとトランスミッションとの間のクラッチを非接続状態とし、エンジンの駆動を行わずにモータの回転によってエンジンを回転させる。
【選択図】図６

Description

本発明はハイブリッド車両の制御装置に関する。

例えば特許文献１には、ハイブリッド車両の暖機時の制御が開示されている。特許文献１の制御では、ハイブリッド車両のバッテリの充電状態であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が所定範囲内にある等の所定の停止条件が成立する場合に、エンジンを停止させる自動停止制御を実行し、モータのみで走行するＥＶ走行を実行する。

ここで、エンジンの冷間始動時にはＥＧＲ装置で排気が冷却されることにより凝縮水が発生する場合がある。凝縮水が発生している状態でエンジンの自動停止が実行されエンジンが停止すると凝縮水が滞留する恐れがある。これに対し、特許文献１の制御では、凝縮水の滞留を抑制するため、ＥＧＲ装置の壁面温度が露点以上でない場合には、ＳＯＣが所定範囲内にある場合であっても、エンジンの自動停止制御を禁止する。つまり、ＥＧＲ装置が昇温されて発生した凝縮水の蒸発が促進される状態となるまでは、エンジンの自動停止制御を禁止してエンジンを駆動することで、エンジンの暖機を優先させている。

特開２０１０−１２１５７４号公報 特開２０１１−０３２８９０号公報 特開２０１５−１５５２７６号公報 特開２０１６−０７５２５９号公報 特開２０１３−１２７２２４号公報 特開２００４−０６０４４９号公報 特開２０１１−２４７１７６号公報 特開２０１０−２７４７６２号公報

車両の減速時や車両停止中であっても、特許文献１のようにエンジンを駆動することでエンジンの暖機を優先することは可能である。しかしながら、燃料消費量低減の観点からは、エンジンの暖機のために燃料が消費されることは好ましいものではない。

本発明は上記の課題を解決することを目的として、エンジンの暖機のための燃料消費を抑制しつつ、ハイブリッド車両の減速中又は車両停止中にエンジンの暖機を可能と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。

上記の目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の制御装置において、ハイブリッド車両は、車両の動力源としてのエンジンとモータと、モータと電気エネルギーの授受を行うバッテリとを備える。

更に、ハイブリッド車両の制御装置は、ハイブリッド車両の減速時、かつ、エンジンの吸気壁面の温度が露点未満である暖機前の状態であり、かつ、バッテリの充電状態が所定の充電判定値以上である場合に、モータとエンジンとの間のクラッチを接続状態とし、エンジンの駆動を行わずにエンジンを回転させる。

あるいは、ハイブリッド車両の制御装置は、ハイブリッド車両の停止時、かつ、エンジンの吸気壁面の温度が露点未満である暖機前の状態であり、かつ、バッテリの充電状態が所定の充電判定値以上である場合に、モータとエンジンとの間のクラッチを接続状態とし、かつ、モータとトランスミッションとの間のクラッチを非接続状態とし、エンジンの駆動を行わずにモータの回転によってエンジンを回転させる。

本発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、ハイブリッド車両の減速時、又は停止時に、エンジンの暖機が完了する前の状態である場合に、エンジンの駆動を行わずにエンジンを回転させる。したがって、燃料消費を抑制しつつ、エンジンの回転による摩擦熱により、エンジンの暖機を促進することができる。

実施の形態１のエンジンの構成を模式的に示す図である。 ＨＰ−ＥＧＲの構成を模式的に示す図である。 実施の形態１のディーゼルハイブリッド車両の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１のエンジンの暖機完了後の減速時の制御状態と、エンジンの暖機完了前の減速時の制御状態とを示す図である。 外気温と、湿度１００％時の露点温度との関係を説明するための図である。 実施の形態１のエンジンの暖機完了前の減速時の制御について説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態１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。 実施の形態２のエンジンの暖機完了前の車両停止時の制御状態と、エンジン暖機完了後の車両停止時の制御状態とを示す図である。 実施の形態２のエンジンの暖機完了前の車両停止時の制御について説明するためのタイミングチャートである。 実施の形態２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。

図１は、実施の形態１のエンジンの構成を模式的に示す図である。図１のエンジン２は、複数のシリンダを有するディーゼルエンジンである。エンジン２のシリンダの数と配置に限定はない。エンジン２はハイブリッド車両に搭載されてその動力源として用いられる。

各シリンダの燃焼室には吸気ポート及び排気ポートが連通している。吸気ポートは、吸気マニホールド４を含む吸気通路１０に連通している。吸気通路１０には吸気の上流側から順に、エアクリーナ１２、ウォーマ１４、電磁バルブ１６、過給機１８のコンプレッサ２０、ＬＴラジエータ２２、及び、スロットルバルブ２４が配置されている。一方、排気ポートは排気マニホールド６を含む排気通路３０に連通している。排気通路３０には、排気の上流側から順に、過給機１８のタービン３２及びＮＳＲ触媒３４、およびＤＰＦ/ＳＣＲ/ＳＣＲＦ触媒３６が配置されている。

エンジン２のＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）系は、高圧ＥＧＲ装置（以下「ＨＰ−ＥＧＲ」とも称する）４０と低圧ＥＧＲ装置（以下「ＬＰ−ＥＧＲ」とも称する）６０とを備えている。

図２は、ＨＰ−ＥＧＲ４０の構成を模式的に示す図である。図２に示されるように、ＨＰ−ＥＧＲ４０は、高圧側ＥＧＲ通路（以下「ＨＰ−ＥＧＲ通路」）４２を備えている。ＨＰ−ＥＧＲ通路４２は、その一端が排気通路３０のタービン３２より上流の部分に接続され、他端が吸気通路１０のスロットルバルブ２４より下流の部分に接続されている。ＨＰ−ＥＧＲ通路４２には、当該通路４２を開閉するためのＥＧＲバルブ４４、ＥＧＲガスを冷却するためのＨＰ−ＥＧＲクーラ４６、ＨＰ−ＥＧＲクーラ４６をバイパスするバイパス通路４８、およびＨＰ−ＥＧＲクーラ４６の出口に設置されたバイパス弁５０が設けられている。

図１に示されるように、ＬＰ−ＥＧＲ６０は、低圧側ＥＧＲ通路（以下「ＬＰ−ＥＧＲ通路」とも称する）６２を備えている。ＬＰ−ＥＧＲ通路６２は、その一端が排気通路３０の、ＤＰＦ/ＳＣＲ/ＳＣＲＦ触媒３６より下流の部分に接続され、他端が吸気通路１０の、ウォーマ１４とコンプレッサ２０との間に接続されている。ＬＰ−ＥＧＲ通路６２の途中には、ＥＧＲガスを冷却するためのＬＰ−ＥＧＲクーラ６４が設置されている。

図３は、実施の形態１のディーゼルハイブリッド車両の構成を模式的に示す図である。図３のハイブリッド車両は、動力源として、図１のエンジン２とモータジェネレータ（以下「ＭＧ」とも称する）７０とを備えている。ＭＧ７０は、電動モータとしての機能と回生発電機としての機能を併せ持つ。図示を省略するが、ＭＧ７０にはバッテリが接続されている。ＭＧ７０の回生により得られた電力はバッテリに蓄電され、ＭＧ７０を駆動するための電力がバッテリから供給される。

エンジン２とモータジェネレータ７０とは、動力伝達を断続するクラッチ７２を介して接続している。エンジン２の出力軸はクラッチ７４を介してトランスミッション（以下「Ｔ／Ｍ」とも称する）７６に接続し、Ｔ/Ｍ７６の出力軸の動力はデファレンシャルギア等を介して車輪に伝達される。ただし、エンジン２、モータジェネレータ７０、およびＴＭ７６との連結構成は図３に示す例に限られない。

本実施の形態１の車両に備えられた各種のセンサ及びアクチュエータは、制御装置に電気的に接続されている。制御装置はＥＣＵ(Electronic Control Unit)である。制御装置は、車両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、後述する車両減速時又は車両停止時の制御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制御ルーチンに従って各アクチュエータを操作することによって車両を制御する。

このハイブリッド車両においては、高負荷領域ではエンジン２を駆動してエンジン２の駆動力により車両を走行させる「ＨＶ走行」が実行される。また、低負荷領域ではエンジン２を停止してＭＧ７０の駆動力により車両を走行させる「ＥＶ走行」に切り替えられる。したがってエンジン２が停止される機会が多くなるため、エンジン２の暖機（即ち、エンジン水温、壁温、および触媒床温の昇温）が遅れる場合がある。

一方、ＥＶ走行領域を外れるような高負荷運転領域の場合、ＮＯｘ排出を抑制するため多量にＥＧＲを導入して排気ガスを抑制する必要がある。しかし、エンジン２の暖機が完了していない状態で、高負荷要求が出されＥＧＲ導入が実行されると、凝縮水が発生する恐れがある。なお、凝縮水は、水冷Ｉ/Ｃ周囲、ＨＰ−ＥＧＲ通路４２内とＨＰ−ＥＧＲクーラ４６内、ＬＰ−ＥＧＲ通路６２と吸気通路１０との合流部、およびＬＰ−ＥＧＲクーラ６４内で特に発生しやすい。

これに対し、実施の形態１では、車両の減速中にエンジン２の暖機を促進する制御を実行する。図４は、本実施の形態の暖機完了後の減速時の制御状態と、暖機完了前の減速時の制御状態とを示す図である。図４の（Ａ）に示されるように、エンジン２の暖機が完了している場合の減速時には、ＭＧ７０の回生量を高く確保するため、クラッチ７２によりエンジン２とＭＧ７０とが切り離された状態とされ、ＭＧ７０の回生エネルギーが回収される。

一方、暖機完了前の減速時には、バッテリの充電が十分であることを条件として、図４の（Ｂ）に示されるように、クラッチ７２を連結した状態とする。その結果、車両とエンジン２とが連結した状態となり減速時にもエンジン２が回転し摩擦熱によりエンジン２の昇温が促進される。これにより凝縮水の発生を抑制することが可能となる。

ところで、本実施の形態では、エンジン２の暖機が完了し、凝縮水が生じない状態になったか否かの判定を、エンジン水温が所定の暖機判定温度に達したか否かによって判定する。ここで所定の暖機判定温度は、外気温に応じて設定する。図５は、外気温と、湿度１００％時の露点温度との関係を説明するための図である。図５に示されるように、露点温度は外気温によって変化する。即ち、エンジン２の内部において凝縮水が発生する温度は、外気温に応じて変化する。したがって本実施の形態では、外気温と、エンジン水温に対する暖機判定温度との関係を予め求め、制御装置に記憶しておき、外気温に応じた暖機判定温度が設定されるようにする。

なお、本実施の形態では、エンジン水温を暖機完了判定のパラメータとして用いるが、エンジン２が暖機したか否かの判定はこれに限られない。また本実施の形態での暖機は、エンジン２の完全な暖機に限られず、凝縮水が滞留しない状態、たとえば吸気壁面の温度が露点を超えていればよい。したがって、このような暖機を判定するために、エンジン水温に代えて、油温、エンジン壁温等をパラメータとして用いるようにしてもよい。また、水温、油温、壁温等、エンジン各部の温度をそれぞれ検出して、検出された各温度が、外気温に基づいて算出される最高露点温度を超えているか否かによって、暖機完了を判定することもできる。なお、このとき最高露点温度は、エンジン各部ごとに設定することもできる。

図６は、暖機完了前の減速時の制御について説明するためのタイミングチャートである。図６では、説明の簡略化のため、アクセル開度を完全なＯＮ/ＯＦＦ、即ち全開/全閉のみで表している。

図６の制御の例では、開始時点ｔ０から時間ｔ８になるまでの間、エンジン水温は暖機判定温度より低く、即ちエンジン２の暖機完了前の状態である。

暖機完了前、かつ、アクセル開度がゼロであり車両の減速中となる時間ｔ２〜ｔ３間、および時間ｔ４〜ｔ５間は、ＳＯＣが充電判定値よりも高い状態にある。ここで充電判定値はバッテリの充電が十分であること判定するための閾値である。したがって、クラッチ７２によりエンジン２及びＭＧ７０を連結した状態（即ち、ＯＮ状態）とする。その結果、時間ｔ２〜ｔ３間、および時間ｔ４〜ｔ５間においては、エンジン２が回転し、回転の摩擦熱によりエンジン２の暖機が促進される。

一方、車両の減速中である時間ｔ６〜ｔ７間では、ＳＯＣが充電判定値よりも低い状態となっている。したがって、クラッチ７２の連結がＯＦＦとされ、ＭＧ７０により回生エネルギーが回収される。即ち、バッテリの充電が優先される。

その後、エンジン水温が暖機判定温度を超えた時間ｔ８では、減速時にはクラッチ７２によりエンジン２とＭＧ７０との連結が切り離される（即ち、クラッチ７２はＯＦＦ状態とされる）。これにより、暖機完了後は、バッテリの充電が優先される。

図７は、本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７に示されるルーチンでは、まず、ステップＳ１０２において外気温が取得される。次に、ステップＳ１０４に進み、ステップＳ１０２で取得された外気温に応じて暖機判定温度が算出される。次に、ステップＳ１０６において、エンジン水温が取得される。

次に、ステップＳ１０８に進み、ステップＳ１０６で取得されたエンジン水温が、ステップＳ１０４において算出された暖機判定温度以上であるか否かが判別される。ステップＳ１０８の判別結果がＹＥＳである場合、即ち、エンジン水温が暖機判定温度以上であると判別された場合には、エンジン２の暖機が完了していると判断されるため、今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ１０８の判別結果がＮＯである場合、即ち、エンジン水温が暖機判定温度より低いと判別された場合、次に、ステップＳ１１０において、現在がアクセルＯＦＦの減速時であるか否かが判別される。ステップＳ１１０の判別結果がＮＯである場合、即ち、減速時でないと判別された場合、今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ１１０の判別結果がＹＥＳである場合、即ち、現在がアクセルＯＦＦの減速時であると判別された場合、次に、ステップＳ１１２においてバッテリのＳＯＣが充電判定値以上であるか否かが判別される。

ステップＳ１１２の判別結果がＹＥＳである場合、即ち、バッテリのＳＯＣが充電判定値以上であると判別された場合、次に、ステップＳ１１４に進み、クラッチ７２は結合状態に維持される。これにより減速時にもエンジン２が回転し、摩擦によりエンジン２の各部の暖機が促進される。

一方、ステップＳ１１２の判別結果がＮＯである場合、即ち、バッテリのＳＯＣが充電判定値より小さいと判別された場合、ステップＳ１１６に進み、クラッチ７２は切り離される。これにより、バッテリの充電が優先され、ＭＧ７０の回生エネルギーはバッテリに回収される。ステップＳ１１４又はＳ１１６の処理の後、今回の処理は終了する。

以上説明したように、本実施の形態では、エンジン２の暖機完了前かつ減速時には、バッテリの充電が十分であることを条件として、エンジン２とＭＧ７０とを連結し、エンジン２を回転させることで、減速時にも摩擦熱によりエンジン２の暖機を促進することができる。したがって、凝縮水の滞留を抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態２のシステムは、実施の形態１のシステムと同一の構成を有している。実施の形態２は、エンジン２の暖機完了前かつ車両停止時に、エンジン２の暖機を促進する制御を実行する。図８は、エンジンの暖機完了前の車両停止時の制御状態と、エンジン暖機完了後の車両停止時の制御状態とを示す図である。

図８の（Ａ）に示されるように、エンジン２の暖機完了前、車両停止時には、バッテリのＳＯＣが十分であることを条件として、ＭＧ７０とエンジン２とがクラッチ７２によって連結される。一方、クラッチ７４によってＴ/Ｍ７６は切り離され、車両とエンジン２とは連結が切り離された状態とされる。更に、車両停止時にはＭＧ７０を回転駆動させる。これによりエンジン２を回転させ、その摩擦熱によりエンジン２の暖機を促進する。一方、エンジン２の暖機完了後、車両の停止中は、図８の（Ｂ）に示されるように、クラッチ７２およびクラッチ７４を連結状態で維持し、エンジン２およびＭＧ７０を停止する。

図９は実施の形態２の制御について説明するためのタイミングチャートである。図９に示される例では、開始時点ｔ０から時間ｔ７までの間、エンジン水温は暖機判定温度より低く、即ち、エンジン２は暖機完了前の状態である。

車両停止中である時間ｔ１からｔ２の間、および時間ｔ３からｔ４の間は、バッテリのＳＯＣが充電判定値より高い。したがって時間ｔ１からｔ２の間、および時間ｔ３からｔ４の間は、Ｔ/Ｍ７６がＮ制御され、即ち車両とエンジン２とが切り離される。また、この間、クラッチ７２によりＭＧ７０とエンジン２とは連結されてＭＧ７０の回転によりエンジン２が回転する。これにより、エンジン２の暖機が促進される。

また暖機完了前かつ車両停止中であるが、時間ｔ５からｔ６の間は、バッテリのＳＯＣが充電判定値を下回っている。したがって、ＭＧ７０によるモータ駆動は実行しない。ここでは、クラッチ７４によりＴ/Ｍ７６が連結した状態とされ、エンジン２およびＭＧ７０は停止される。

図１０は、実施の形態２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１０のルーチンは、図７のルーチンに替えて実行されるルーチンであり、図７のステップＳ１０８〜Ｓ１１６の処理に替えて、ステップＳ２０４〜Ｓ２１２の処理を有する点を除き、図７のルーチンと同一である。

具体的に、ステップＳ１０６の処理の後、ステップＳ２０２においてＴ/Ｍ７６の油温が取得される。次に、ステップＳ２０４において、エンジン水温が暖機判定温度以上であり、かつ、Ｔ/Ｍ７６の油温が所定の温度以上であるかが判別される。

ステップＳ２０４の判別結果がＹＥＳである場合、即ち、エンジン水温が暖機判定温度以上であり、かつＴ/Ｍ７６の油温が所定の温度以上であると判別された場合、今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ２０４の判別結果がＮＯである場合、即ち、エンジン水温が暖機判定温度より低い、又は、Ｔ/Ｍ７６の油温が所定の温度より低いと判別された場合には、次に、ステップＳ２０６に進み、現在、車両停止中であるか否かが判別される。ステップＳ２０６の判別結果がＮＯである場合、即ち、車両停止中ではないと判別された場合、今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ２０６の判別結果がＹＥＳである場合、即ち、車両停止中であると判別された場合、次に、ステップＳ２０８において、バッテリのＳＯＣが充電判定値以上であるか否かが判別される。ステップＳ２０８の判別結果がＮＯである場合、即ち、バッテリのＳＯＣが充電判定値より低いと判別された場合、今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ２０８の判別結果がＹＥＳである場合、即ち、バッテリのＳＯＣが充電判定値以上であると判別された場合、次に、ステップＳ２１０においてＴ/Ｍ７６がＮ制御される。即ち、クラッチ７４により車両とＴ/Ｍ７６との連結が切り離される。

次に、ステップＳ２１２において、ＭＧ７０が回転され、その結果、エンジン２およびＴ/Ｍ７６を回転させる。これにより車両停止中にエンジン２の暖機が促進される。その後、今回の処理は終了する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、エンジン２の暖機完了前の車両の停止中に、エンジン２をＭＧ７０により回転させることで、エンジン２の暖機を促進することができる。これにより、燃料消費を抑制しつつ、エンジン２の暖機を図ることができ、凝縮水の発生を抑制することができる。

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。

２ エンジン
４０ ＨＰ−ＥＧＲ
６０ ＬＰ−ＥＧＲ
７０ モータジェネレータ
７２ クラッチ
７４ クラッチ
７６ Ｔ/Ｍ

Claims (2)

1. 車両の動力源としてのエンジンとモータと、
   前記モータと電気エネルギーの授受を行うバッテリと、
   を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両の減速時、かつ、
   前記エンジンの吸気壁面の温度が露点未満である暖機前の状態であり、かつ、
   前記バッテリの充電状態が所定の充電判定値以上である場合に、
   前記モータと前記エンジンとの間のクラッチを接続状態とし、前記エンジンの駆動を行わずに前記エンジンを回転させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
2. 車両の動力源としてのエンジンとモータと、
   前記モータと電気エネルギーの授受を行うバッテリと、
   を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
   前記ハイブリッド車両の停止時、かつ、
   前記エンジンの吸気壁面の温度が露点未満である暖機前の状態であり、かつ、
   前記バッテリの充電状態が所定の充電判定値以上である場合に、
   前記モータと前記エンジンとの間のクラッチを接続状態とし、かつ、前記モータとトランスミッションとの間のクラッチを非接続状態とし、前記エンジンの駆動を行わずに前記モータの回転によって前記エンジンを回転させることを特徴とするエンジンの制御装置。

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