JP2023178738A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ドライバへの違和感を抑制しつつエミッションの悪化を抑制したハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】走行用動力源であるエンジン及びモータ、前記エンジンの排気ガス中の所定の成分を検出して前記エンジンの燃焼状態をフィードバック制御するために用いられるガスセンサ、前記ガスセンサを活性化させるヒータ、を有したハイブリッド車両の制御装置であって、走行モードとして前記エンジンを停止し前記モータにより走行する電気走行モードが選択されており且つ前記エンジンの冷却水の温度が第1閾値未満の場合に、前記エンジンを始動する第1始動制御部と、前記電気走行モードが選択されており且つ前記冷却水の温度が前記第1閾値以上であって前記第1閾値よりも高い第2閾値未満の場合に、前記ヒータにより前記ガスセンサを活性化させてから前記エンジンを始動する第2始動制御部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置。【選択図】図3
Description
本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
エンジン及びモータを備えたハイブリッド車両では、モータによる電気走行モードで走行することができる(例えば特許文献1参照)。
電気走行モードで車両への要求出力の増大によりエンジンを始動させると、エンジンの暖機完了前にエンジンの出力が高出力となるように制御され、エミッションが悪化するおそれがある。従って、車両への要求出力が増大する前に予めエンジンの暖機を完了させておくことが望ましい。しかしながら、電気走行モードが選択された状態で一律にエンジンの暖機を完了させるためにエンジンを始動させると、電気走行モードが選択されてるにも関わらずエンジンが始動するため、ドライバに違和感を与える。
そこで本発明は、ドライバへの違和感を抑制しつつエミッションの悪化を抑制したハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
上記目的は、走行用動力源であるエンジン及びモータ、前記エンジンの排気ガス中の所定の成分を検出して前記エンジンの燃焼状態をフィードバック制御するために用いられるガスセンサ、前記ガスセンサを活性化させるヒータ、を有したハイブリッド車両の制御装置であって、走行モードとして前記エンジンを停止し前記モータにより走行する電気走行モードが選択されており且つ前記エンジンの冷却水の温度が第1閾値未満の場合に、前記エンジンを始動する第1始動制御部と、前記電気走行モードが選択されており且つ前記冷却水の温度が前記第1閾値以上であって前記第1閾値よりも高い第2閾値未満の場合に、前記ヒータにより前記ガスセンサを活性化させてから前記エンジンを始動する第2始動制御部と、を備えたハイブリッド車両の制御装置によって達成できる。
本発明によれば、ドライバへの違和感を抑制しつつエミッションの悪化を抑制したハイブリッド車両の制御装置を提供できる。
[ハイブリッド車両の概略構成]
図1は、ハイブリッド車両1の概略構成図である。ハイブリッド車両1には、エンジン10から駆動輪13までの動力伝達経路に、K0クラッチ14、モータ15、湿式クラッチ18、及び変速機19が順に設けられている。エンジン10及びモータ15はハイブリッド車両1の走行動力源として搭載されている。エンジン10は、例えばV型6気筒ガソリンエンジンであるが気筒数はこれに限定されず、直列型のガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。K0クラッチ14、モータ15、湿式クラッチ18、及び変速機19は、変速ユニット11内に設けられている。変速ユニット11と左右の駆動輪13とは、ディファレンシャル12を介して駆動連結されている。
図1は、ハイブリッド車両1の概略構成図である。ハイブリッド車両1には、エンジン10から駆動輪13までの動力伝達経路に、K0クラッチ14、モータ15、湿式クラッチ18、及び変速機19が順に設けられている。エンジン10及びモータ15はハイブリッド車両1の走行動力源として搭載されている。エンジン10は、例えばV型6気筒ガソリンエンジンであるが気筒数はこれに限定されず、直列型のガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。K0クラッチ14、モータ15、湿式クラッチ18、及び変速機19は、変速ユニット11内に設けられている。変速ユニット11と左右の駆動輪13とは、ディファレンシャル12を介して駆動連結されている。
K0クラッチ14は、同動力伝達経路上のエンジン10とモータ15との間に設けられている。K0クラッチ14は、解放状態から油圧の供給を受けて係合状態となって、エンジン10とモータ15との動力伝達を接続する。K0クラッチ14は、油圧供給の停止に応じて解放状態となって、エンジン10とモータ15との動力伝達を遮断する。係合状態とは、K0クラッチ14の両係合要素が連結しエンジン10とモータ15が同じ回転数となっている状態である。解放状態とは、K0クラッチ14の両係合要素が離れた状態である。
モータ15は、インバータ17を介してバッテリ16に接続されている。モータ15は、バッテリ16からの給電に応じて車両の駆動力を発生するモータとして機能し、更にエンジン10や駆動輪13からの動力伝達に応じてバッテリ16に充電する電力を発電する発電機としても機能する。モータ15とバッテリ16との間で授受される電力は、インバータ17により調整されている。
インバータ17は、後述するECU(Electronic Control Unit)100によって制御され、バッテリ16からの直流電圧を交流電圧に変換し、またはモータ15からの交流電圧を直流電圧に変換する。モータ15がトルクを出力する力行運転の場合、インバータ17はバッテリ16の直流電圧を交流電圧に変換してモータ15に供給される電力を調整する。モータ15が発電する回生運転の場合、インバータ17はモータ15からの交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ16に供給される電力を調整する。
変速機19は、ギア段の切替えにより変速比を多段階に切替える有段式の自動変速機であるが、これに限定されず無段式の自動変速機であってもよい。変速機19は、動力伝達経路上のモータ15と駆動輪13の間に設けられている。油圧の供給を受けて係合状態となってモータ15と変速機19とを直結する湿式クラッチ18が設けられている。
変速ユニット11には、更にオイルポンプ21と油圧制御機構22とが設けられている。オイルポンプ21で発生した油圧は、油圧制御機構22を介して、K0クラッチ14、湿式クラッチ18、及び変速機19にそれぞれ供給されている。油圧制御機構22には、K0クラッチ14、湿式クラッチ18、及び変速機19のそれぞれの油圧回路と、それらの作動油圧を制御するための各種の油圧制御弁と、が設けられている。尚、湿式クラッチ18の代わりに、ロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを設けてもよい。
ハイブリッド車両1には、同車両の制御装置としてのECU100が設けられている。ECU100は、車両の走行制御に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリと、を備える電子制御ユニットである。ECU100は、詳しくは後述する第1始動制御部、及び第2始動制御部を機能的に実現する。
ECU100は、エンジン10及びモータ15の駆動を制御する。具体的にはECU100は、エンジン10のスロットル開度、点火時期、燃料噴射量を制御することにより、エンジン10のトルクや回転数を制御する。ECU100は、インバータ17を制御してモータ15とバッテリ16との間での電力の授受量を調整することで、モータ15の回転数やトルクを制御する。またECU100は、油圧制御機構22の制御を通じて、K0クラッチ14や湿式クラッチ18、変速機19の駆動制御を行う。
ECU100には、イグニッションスイッチ71、クランク角センサ72a、モータ回転数センサ72b、水温センサ73、エアフローメータ74、空燃比センサ75からの信号が入力される。クランク角センサ72aは、エンジン10のクランクシャフトの回転数、即ちエンジン回転数を検出する。モータ回転数センサ72bは、モータ15の出力軸の回転速度を検出する。水温センサ73は、エンジン10の冷却水の温度を検出する。エアフローメータ74は、エンジン10の吸入空気量を検出する。空燃比センサ75は、触媒43を通過した排気ガスの空燃比を検出する。
また、ECU100にはヒータ76が電気的に接続されている。ヒータ76は、空燃比センサ75の素子を活性化温度にまで加熱する。空燃比センサ75が活性化温度にまで昇温すると、ECU100は空燃比センサ75の検出結果に基づいてエンジン10の空燃比をフィードバック制御することが可能となる。例えば目標空燃比が理論空燃比であり空燃比センサ75の検出結果がリッチ空燃比を示した場合、ECU100は例えば燃料噴射量を削減して空燃比を理論空燃比に調整する。また、空燃比センサ75の検出結果がリーン空燃比を示した場合、ECU100は燃料噴射量を増量することにより空燃比を理論空燃比に調整する。このように空燃比センサ75の検出結果に基づいてエンジン10の燃焼状態をフィードバック制御することができる。
ECU100は、電気走行モード(以下、BEV(Battery Electric Vehicle)モードと称する)及びハイブリッド走行モード(以下、HEV(Hybrid Electric Vehicle)モードと称する)の何れかの走行モードでハイブリッド車両を走行させる。BEVモードでは、ECU100はK0クラッチ14を解放し、モータ15の動力により走行する。HEVモードでは、ECU100はK0クラッチ14を係合状態に切り替えて少なくともエンジン10の動力により走行する。尚、HEVモードには、エンジン10のみの動力で走行するモード、モータ15を力行運転させてエンジン10及びモータ15の双方を動力源として走行するモードを含む。
走行モードの切り替えは、車速やアクセル開度から求められた車両の要求駆動力と、バッテリ16の蓄電量を示すSOC(State Of Charge)などに基づいて行われる。例えば、要求駆動力が比較的小さくSOCが比較的高い場合には、BEVモードが選択される。要求駆動力が比較的大きい場合やバッテリ16のSOCが比較的低い場合には、HEVモードが選択される。
ECU100には、BEVスイッチ77が接続されている。BEVスイッチ77は、車室内に設けられており、運転者の手動操作により走行モードをBEVモードに切り替えることができるスイッチである。ECU100は、BEVスイッチ77がオンの場合には、オフの場合と比較して走行モードがBEVモードからHEVモードへの切り替えが行われにくくなる。
[エンジンの概略構成]
図2は、エンジン10の概略構成図である。エンジン10は、気筒30、ピストン31、コネクティングロッド32、クランク軸33、吸気通路35、吸気弁36、排気通路37、及び排気弁38を有している。図2には、エンジン10が有する複数の気筒30のうちの一つのみが表示されている。気筒30では混合気の燃焼が行われる。ピストン31は、各気筒30に往復動可能に収容され、エンジン10の出力軸であるクランク軸33にコネクティングロッド32を介して連結されている。コネクティングロッド32は、ピストン31の往復運動をクランク軸33の回転運動に変換する。
図2は、エンジン10の概略構成図である。エンジン10は、気筒30、ピストン31、コネクティングロッド32、クランク軸33、吸気通路35、吸気弁36、排気通路37、及び排気弁38を有している。図2には、エンジン10が有する複数の気筒30のうちの一つのみが表示されている。気筒30では混合気の燃焼が行われる。ピストン31は、各気筒30に往復動可能に収容され、エンジン10の出力軸であるクランク軸33にコネクティングロッド32を介して連結されている。コネクティングロッド32は、ピストン31の往復運動をクランク軸33の回転運動に変換する。
吸気通路35は、各気筒30の吸気ポートに吸気弁36を介して接続されている。排気通路37は、各気筒30の排気ポートに排気弁38を介して接続されている。吸気通路35には、エアフローメータ74、及び吸入空気量を調整するスロットル弁40が設けられている。排気通路37には排気浄化用の触媒43が設けられている。触媒43の下流には空燃比センサ75が設けられている。
気筒30には筒内噴射弁41が設けられている。筒内噴射弁41は気筒30内に直接燃料を噴射する。尚、筒内噴射弁41の代わりに、又は筒内噴射弁41に加えて、吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射弁が設けられていてもよい。各気筒30には、吸気通路35を通じて導入された吸気と筒内噴射弁41が噴射した燃料との混合気を火花放電により点火する点火装置42が設けられている。
[ECUが実行する制御]
図3は、ECU100が実行する制御の一例を示したフローチャートである。本制御は、イグニッションがオンの状態で所定の周期ごとに繰り返し実行される。ECU100は、イグニッションがオンにされてからエンジン10の初回始動前であるか否かを判定する(ステップS1)。ステップS1でNoの場合には、本制御を終了する。ステップS1でYesの場合にECU100は、BEVスイッチ77がオンであるか否かを判定する(ステップS2)。ステップS2でNoの場合には本制御を終了する。
図3は、ECU100が実行する制御の一例を示したフローチャートである。本制御は、イグニッションがオンの状態で所定の周期ごとに繰り返し実行される。ECU100は、イグニッションがオンにされてからエンジン10の初回始動前であるか否かを判定する(ステップS1)。ステップS1でNoの場合には、本制御を終了する。ステップS1でYesの場合にECU100は、BEVスイッチ77がオンであるか否かを判定する(ステップS2)。ステップS2でNoの場合には本制御を終了する。
ステップS2でYesの場合にECU100は、エンジン10の冷却水の温度が閾値α未満であるか否かを判定する(ステップS3)。閾値αは、エンジン10を始動させて直ちにエンジン10から高出力を出力させた場合にエミッションが悪化するおそれがある冷却水の温度の最大値に設定されている。閾値αは第1閾値の一例である。
ステップS3でYesの場合にECU100は、エンジン10を始動させる(ステップS4)。具体的にはK0クラッチ14を係合させることによりモータ15によりエンジン10をクランキングさせてエンジン10を始動する。これにより、走行モードがBEVモードからHEVモードに切り替えられ、エンジン10の暖機運転が行われ、エンジン10の昇温と触媒43の昇温とが図られる。これにより、BEVモードで走行中にハイブリッド車両1への要求出力が増大してエンジン10を高出力で始動させた際のエミッションの悪化を抑制できる。ステップS2~S4は、第1始動制御部が実行する処理の一例である。
ステップS4でのエンジン10への要求出力は、暖機運転に必要な程度の出力に制限されており、エミッションの悪化を抑制する観点からできるだけ低い方が好ましい。また、ステップS4が実行される際にECU100は、併せてBEVスイッチ77をオフにする。
ステップS3でNoの場合には、冷却水の温度が閾値β未満であるか否かを判定する(ステップS5)。閾値βは閾値αよりも高い温度である。閾値βは第2閾値の一例である。閾値βは、エンジン10を始動させた場合にエミッションの悪化が抑制される冷却水の温度の最小値に設定されている。即ち、冷却水の温度が閾値β以上の場合には、BEVモードで走行中にハイブリッド車両1への要求出力が増大してエンジン10を高出力で始動させたとしても、エミッションの悪化は抑制される。従ってステップS5でNoの場合にECU100は、BEV走行を許可する(ステップS6)。
ステップS5でYesの場合にECU100は、空燃比センサ75の活性化が完了したか否かを判定する(ステップS7)。ECU100は、空燃比センサ75の素子のインピーダンスが所定値以下になった場合に空燃比センサ75は活性化したものとみなす。空燃比センサ75の素子の温度とインピーダンスとの間には反比例の関係を有している。尚、ヒータ76による空燃比センサ75の加熱は、イグニッションがオンにされた際に開始される。
ステップS7でNoの場合にECU100は、BEV走行を許可する(ステップS6)。ステップS7でYesの場合にECU100は、エンジン10を始動する(ステップS4)。ステップS2、S3、S5、S7、及びS4は、第2始動制御部が実行する処理の一例である。このように、少なくとも空燃比センサ75が活性化するまでの間にはBEVモードで走行が継続される。このようにできるだけBEVモードでの走行を維持することによりドライバの違和感を抑制しつつ、空燃比センサ75の活性化の完了後にエンジン10を始動することによりエミッションの悪化を抑制することができる。
上記実施例では、ガスセンサの一例として空燃比センサ75を用いたがこれに限定されない。例えば、ガスセンサとして、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサを用いてもよい。
上記実施例では、ハイブリッド車両の一例として、走行動力源としてエンジン10及びモータ15を備えたものを例示したがこれに限定されない。例えば、走行動力源としてエンジンと第1及び第2モータを備え、更に第1モータに連結されたサンギヤ、駆動輪および第2モータに連結されたリングギヤ、及びエンジンに連結されたキャリアを含む遊星歯車機構を備えたハイブリッド車両であってもよい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
1 ハイブリッド車両
10 エンジン
15 モータ
75 空燃比センサ(ガスセンサ)
76 ヒータ
100 ECU(第1始動制御部、第2始動制御部)
10 エンジン
15 モータ
75 空燃比センサ(ガスセンサ)
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100 ECU(第1始動制御部、第2始動制御部)
Claims (1)
- 走行用動力源であるエンジン及びモータ、前記エンジンの排気ガス中の所定の成分を検出して前記エンジンの燃焼状態をフィードバック制御するために用いられるガスセンサ、前記ガスセンサを活性化させるヒータ、を有したハイブリッド車両の制御装置であって、
走行モードとして前記エンジンを停止し前記モータにより走行する電気走行モードが選択されており且つ前記エンジンの冷却水の温度が第1閾値未満の場合に、前記エンジンを始動する第1始動制御部と、
前記電気走行モードが選択されており且つ前記冷却水の温度が前記第1閾値以上であって前記第1閾値よりも高い第2閾値未満の場合に、前記ヒータにより前記ガスセンサを活性化させてから前記エンジンを始動する第2始動制御部と、
を備えたハイブリッド車両の制御装置。
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