JP3673200B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関するものであり、特に、暖機促進制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、車両走行用の駆動源としてエンジンの他にモータを備えたハイブリッド車両が知られており、このハイブリッド車両の一種に、エンジンの出力をモータにより駆動補助するパラレルハイブリッド車両がある。
前記パラレルハイブリッド車両は、加速時においてはモータによってエンジンの出力を駆動補助し、減速時においては減速回生によってバッテリ等への充電を行うなどの様々な制御を行い、バッテリの残容量を確保しつつ運転者の要求を満足できるようになっている。また、構造的にはエンジンとモータとが直列に配置される機構で構成されるため、構造がシンプル化できシステム全体の重量が少なくて済み、車両搭載の自由度が高い利点がある。
【0003】
ところで、このようなハイブリッド車両において暖機運転開始時に点火時期を遅角(リタード)することで暖機を促進する点火時期リタード技術が知られている(例えば、特開平11−173175号公報参照)。
このように点火時期をリタードすることにより効率が低下したロス分が熱エネルギーとなり暖機を促進することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、点火時期リタード処理を行っている間は、適正な点火時期でエンジンを駆動している場合に比較して燃焼効率が低下してしまうという問題がある。
これに対して、点火時期リタードを行う時間を短くすることも考えられるが、暖機完了までの時間が必要以上に長くなり、暖機運転時に通常よりもアイドリング回転数を高く設定しているような場合には、燃料消費量が増加してしまうという問題がある。
そこで、この発明は、ハイブリッド車両の特質を生かしつつ、上記問題を解決して速やかに暖機運転を促進することができるハイブリッド車両の制御装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、エンジン(例えば、実施形態におけるエンジンE)及びモータ(例えば、実施形態におけるモータM)を駆動源とするハイブリッド車両の制御装置において、エンジン冷却水温に応じて点火時期を制御するエンジンの暖機促進手段(例えば、実施形態におけるエンジンFIECU11)と、バッテリ(例えば、実施形態におけるバッテリ3)の残容量に応じてモータによる発電を行う発電制御装置(例えば、実施形態におけるモータECU1)と、暖機促進手段は発電制御手段による発電量に応じて点火時期を補正する点火時期補正手段(例えば、実施形態における図3のステップS34)を備えていることを特徴とする。
このように構成することで、基本的にエンジン冷却水温に応じて設定される点火時期を発電量に応じて補正していることにより、その分だけ点火時期の遅角量を少なくできる。
【0006】
請求項2に記載した発明は、前記バッテリの残容量が上限値より多い場合は、暖機促進手段による点火時期の遅角を行い、バッテリの残容量が上限値以下の場合は、発電制御手段によるモータでの発電と暖機促進手段による点火時期の遅角を行い、バッテリの残容量が上限値以下の場合であってバッテリの消費電力が所定値よりも多い場合は、発電制御手段によるモータでの発電を行うことを特徴とする。
このように構成することで、バッテリの消費電力やバッテリの残容量に応じて、点火時期リタード制御による暖機とモータで発電を行うことによる暖機とを組み合わせてモード切換を行うことができる。
【0007】
請求項3に記載した発明は、前記エンジン冷却水温度、吸気温度に応じて前記モータによる発電トルクと点火時期の遅角量を変化させることを特徴とする。
このように構成することで、例えば、エンジン水温が低い場合、吸気温度が低い場合は、モータ発電トルクを増加し、あるいは、点火時期の遅角量を増加することができる。常に適正な暖機促進制御が可能となる。
【0008】
請求項4に記載した発明は、前記暖機促進手段による点火時期の制御を走行時に行うことを特徴とする。
このように構成することで、暖機のための発電を行う環境を確保することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1はこの発明の第1実施形態のパラレルハイブリッド車両を示し、エンジンE、モータM、トランスミッションTを直列に直結した構造のものである。エンジンE及びモータMの両方の駆動力は、CVTなどのトランスミッションT(マニュアルトランスミッションでもよい)を介して駆動輪たる前輪Wfに伝達される。また、ハイブリッド車両の減速時に前輪Wf側からモータM側に駆動力が伝達されると、モータMは発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。尚、図1においては、説明の都合上マニュアルミッション車及びCVT車の双方について関連する部品を合わせて記載する。
【0010】
モータMの駆動及び回生作動は、モータECU1のモータCPU1Mからの制御指令を受けてパワードライブユニット(PDU)2により行われる。パワードライブユニット2にはモータMと電気エネルギーの授受を行う高圧系のニッケル−水素バッテリ3が接続され、バッテリ3は、例えば、複数のセルを直列に接続したモジュールを1単位として更に複数個のモジュールを直列に接続したものである。ハイブリッド車両には各種補機類を駆動するための12ボルトの補助バッテリ4が搭載され、この補助バッテリ4はバッテリ3にDC−DCコンバータであるダウンバータ5を介して接続される。FIECU11により制御されるダウンバータ5は、バッテリ3の電圧を降圧して補助バッテリ4を充電する。尚、モータECU1は、バッテリ3を保護すると共にその残容量を算出するバッテリCPU1Bを備えている。また、前記CVTであるトランスミッションTにはこれを制御するCVTECU21が接続されている。
【0011】
FIECU11は、前記モータECU1及び前記ダウンバータ5に加えて、エンジンEへの燃料供給量を制御する図示しない燃料供給量制御手段、スタータモータの作動の他、点火時期等の制御を行う。そのためFIECU11には、車速VPを検出する車速センサS1からの信号と、エンジン回転数NEを検出するエンジン回転数センサS2からの信号と、トランスミッションTのシフトポジションを検出するシフトポジションセンサS3からの信号と、ブレーキペダル8の操作を検出するブレーキスイッチS4からの信号と、クラッチペダル9の操作を検出するクラッチスイッチS5からの信号と、スロットル弁6のスロットル開度THを検出するスロットル開度センサS6からの信号と、吸気管負圧PBAを検出する吸気管負圧センサS7からの信号、エンジン冷却水温(以下エンジン水温という)TWを検出するエンジン水温センサS8からの信号等が入力される。
【0012】
「バッテリ残容量SOCのゾーニング」
次に、バッテリ残容量SOCのゾーンニング(いわゆる残容量のゾーン分け)について説明する。バッテリ3の残容量の算出はバッテリCPU1Bにて行われ、例えば、電圧、放電電流、温度等により算出される。
この一例を説明すると通常使用領域であるゾーンA(SOC40%からSOC80%)を基本として、その下に暫定使用領域であるゾーンB(SOC20%からSOC40%)、更にその下に、過放電領域であるゾーンC(SOC0%からSOC20%)が区画されている。ゾーンAの上には過充電領域であるゾーンD(SOC80%から100%)が設けられている。
【0013】
「点火時期ヒーターウォーミングアップリタード算出処理」
次に、図2に示すフローチャートに基づいて点火時期ヒーターウォーミングアップリタード(以下点火時期リタードという)算出処理について説明する。
この処理は、エンジンが暖機されていない走行初期の状態において、運転性を損ねることがない範囲で、点火時期を遅角させることにより、エンジンの冷却水温の上昇を促進させるものである。ここで、遅角量を設定するにあたってはモータMによる発電量、つまりトルクが加味される(図3にて説明)。つまり、モータMによる発電を行うことでエンジンには負荷がかかる。この負荷により暖機を促進させるのである。
【0014】
ステップS01において、指定F/S(フェールセーフ)検知済みか否かを判定する。判定結果が「NO」である場合はステップS02に進み、判定結果が「YES」である場合はステップS18に進む。何らかの異常がある場合は、点火時期リタード処理をするべきではないからである。
【0015】
ステップS18においては、点火時期リタードタイマTIGHWRDに所定値#TMIGHWRD(例えば、2sec)をセットし、次にステップS19において、点火時期リタード量の初期値IGHWURに「0」をセットして処理を終了する。ステップS19により点火時期リタード中にギアを抜いた場合のエンストが防止される。
ステップS02において、始動モードか否かを判定する。判定結果が「YES」である場合はステップS18に進み、判定結果が「NO」である場合はステップS03に進む。
【0016】
ステップS03において、MT/CVT判定フラグF_ATが「1」か否かを判定する。判定結果が「NO」(MT車)である場合はステップS06に進む。判定結果が「YES」(AT/CVT車)である場合はステップS04に進む。ステップS04において、インギア判定フラグF_ATNPが「1」か否かを判定する。判定結果が「NO」(インギア)である場合はステップS18に進む。判定結果が「YES」(N/Pレンジ)である場合はステップS05に進む。
【0017】
ステップS05において、リバースポジション判定フラグF_ATPRが「1」か否かを判定する。判定結果が「YES」(Rレンジ)である場合はステップS18に進む。判定結果が「NO」(Rレンジ以外)である場合はステップS09に進む。
ステップS06において、クラッチスイッチフラグF_CLSWが「1」か否かを判定する。判定結果が「YES」である場合(クラッチ断)はステップS18に進み、判定結果が「NO」である場合(クラッチ接)はステップS07に進む。
【0018】
ステップS07では、ニュートラルスイッチフラグF_NSWが「1」か否かを判定する。判定結果が「YES」である場合(ニュートラル)はステップS18に進み、判定結果が「NO」である場合(インギア)はステップS08に進む。
ステップS08では、リバーススイッチフラグRVSSWが「1」か否かを判定する。判定結果が「YES」である場合(リバースポジション)はステップS18に進み、判定結果が「NO」である場合(リバースポジション以外)はステップS09に進む。
これらステップS03〜ステップS08の処理により走行中か否かを判定し、走行中である場合に点火時期リタード(ステップS14)を行うようにしている。走行中に行うことにより、暖機のための発電を行う環境を確保することができ、停止時に行った場合に比較してエンジンにかかる負荷を最小限に食い止めることができる。
【0019】
ステップS09では、アイドルフラグF_IDLEが「1」か否かを判定する。判定結果が「YES」である場合(アイドル中)はステップS18に進み、判定結果が「NO」である場合(アイドル中以外)はステップS10に進む。
【0020】
ステップS10では、点火時期リタードを行うために必要な以下の条件を全て満たしているか否かを判定する。
条件としては、エンジン回転数NEが所定範囲内(下限回転数#NIGHWL(例えば、1000rpm)<NE<上限回転数#NIGHWH(例えば、2000rpm))か、吸気管負圧PBAが所定範囲内(#下限負圧PBIGHWL(例えば、−400mmHG)<PBA<上限負圧#PBIGHWH(例えば、−550mmHG))か、車速VPが所定範囲内(下限車速#VIGHWL(例えば、20km/h)<VP<上限車速#VIGHWH(例えば、60km/h))か、エンジン水温TWが所定範囲内(下限水温#TWIGHWL(例えば、20℃)<TW<上限水温#TWIGHWH(例えば、70℃))か、外気温(推定値)TAFCMGが上限外気温#TAIGHWH(例えば、0℃)より低いか、が設定されている。尚、外気温TAFCMGに代えて吸気温を用いてもよい。
これらの条件のうち1つでも条件を満たしていない場合には、エンジンにかかる負荷が大きいため点火時期リタードを行うことが好ましくないからである。
【0021】
ステップS10における判定結果が「YES」(範囲内)である場合はステップS11に進み、判定結果が「NO」である場合はステップS15に進む。
ステップS11においては、点火時期リタードタイマTIGHWRDが「0」か否かを判定する。判定結果が「YES」である場合はステップS12に進み、判定結果が「NO」である場合は処理を終了する。
ステップS12では、点火時期リタード量の初期値IGHWURに点火時期リタード徐々加算量#DIGHWURを加えてステップS13に進む。
【0022】
ステップS13では、前記点火時期リタード量の初期値IGHWURが点火時期リタード量の目標値IGHRLMTより大きいか否かを判定する。判定結果が「YES」である場合はステップS20に進み、判定結果が「NO」である場合はステップS14に進む。
ステップS14では点火時期リタードフラグF_IGHWURに「1」をセットして処理を終了する。尚、この点火時期リタードフラグF_IGHWURは、この点火時期リタード処理が開始された時点で「1」となり、終了しても「1」のままで、初期状態で初めて「0」となるフラグである。
ステップS20では前記点火時期リタード量の初期値IGHWURに前記点火時期リタード量の目標値IGHRLMTをセットして処理を終了する。
【0023】
ステップS15において、前記点火時期リタード量の初期値IGHWURから点火時期リタード徐々減算量#DIGHWURを減算してステップS16に進む。
ステップS16では、前記点火時期リタード量の初期値IGHWURが0以下か否かを判定する。判定結果が「YES」である場合はステップS18に進み、判定結果が「NO」である場合はステップS17に進む。
ステップS17では、点火時期リタードタイマTIGHWRDに所定値#TMIGHWRDをセットして処理を終了する。
【0024】
したがって、車両走行中(ステップS03〜ステップS09)に一定の条件(ステップS10)が満たされると(ステップS10の判別が「YES」)、点火時期リタード量の目標値IGHRLMTになるまでは点火時期リタード量が初期値IGHWURから徐々に加算されて点火時期リタード量が設定される。また、一定の条件のうちの1つでも満足しなくなると(ステップS10の判別が「NO」)、点火時期リタード量が「0」になるまでは点火時期リタード量が初期値IGHWURから徐々に減算されて点火時期リタード量が設定される。
【0025】
「点火時期リタード量IGHWRLMTの算出処理」
次に、図3に示すフローチャートに基づいて点火時期タード量IGHWRLMTの算出処理を説明する。
ステップS31において、エンジン水温TWに応じて点火時期リタードテーブル#IGHRLMTNを検索し点火時期リタード量の基準値IGHWRTWを求めてステップS32に進む。
【0026】
この点火時期リタードテーブル#IGHRLMTNは、図4に示すようにエンジン水温TWIGHRに応じて点火時期のみで暖機性能を満足させることができるテーブル値IGHRLMT(通常値)を検索するものである。そして、このテーブル値IGHRLMT(通常値)を基準値IGHWRTWとする。尚、図4は横軸のエンジン水温TWIGHRに対応して通常の点火時期リタード量の目標値IGHRLMT(通常値)を縦軸に示す。この図4からもわかるようにエンジン水温TWIGHRが低いとき及び高いときは点火時期リタード量を小さく設定している。
【0027】
ステップS32では、外気温TAFCMGに応じて外気温による点火時期リタード量補正係数テーブル#KIGHWTAを検索して外気温による点火時期リタード量補正係数KIGHWTAを求めてステップS33に進む。
この係数は図5に示すように外気温TAFCMGが低いほど、大きく(1に近く)なる値であり、これにより外気温TAFCMGが低いほどリタード量が大きくなるようにしてある。
【0028】
ステップS33では、モータ発電トルクACTTRFに応じて点火時期リタード量補正係数テーブル#KIGHWATQを検索してモータ発電トルクによる点火時期リタード補正係数KIGHWATQを求めてステップS34に進む。
この係数は図6に示すようにモータ発電トルクACTTRFが大きいほど、小さく(0に近づく)なる値であり、これによりモータ発電トルクACTTRFが小さいほど、つまり発電量が少ないほどリタード量が大きくなるようにしてある。尚、モータ発電トルクはエンジン回転数センサNEと電流値により検出する。
【0029】
ステップS34では、ステップS31で求めた点火時期リタード量の基準値IGHWRTWに、2つの係数、つまりステップS32で求めた外気温による点火時期リタード量補正係数KIGHWTAと、ステップS33で求めたモータ発電トルクによる点火時期リタード補正係数KIGHWATQを乗じて、点火時期リタード量の目標値IGHRLMTを求め処理を終了する。この点火時期リタード量の目標値IGHRLMTが、図2のステップS13において用いられる。
【0030】
上述した処理では、点火時期リタード量補正係数KIGHWTAと、モータ発電トルクによる点火時期リタード補正係数KIGHWATQを用いることで、エンジン水温と外気温度(吸気温度)に応じてモータ発電トルクと点火時期リタード量を補正することになるため、常に最適な暖機促進制御を行うことができる。
【0031】
「暖機モード切換処理」
次に、図7に示すフローチャートに基づいて暖機モード切換処理について説明する。
前述したように、基本的にエンジン水温に応じて点火時期リタード量を設定し、モータのトルク(発電量)により点火時期リタード量を補正しているのであるが、例えば、バッテリの残容量やバッテリ3の消費電力が大きい場合には、これを考慮して暖機促進制御を行わなければならない。したがって、以下のような処理を行っている。
【0032】
ステップS51において点火時期リタードフラグF_IGHWURが「1」か否かを判定する。判定結果が「YES」である場合はステップS52に進み、判定結果が「NO」である場合は処理を終了する。前提として点火時期リタード量の算出が終了している必要があるからである。
ステップS52においてはバッテリ3の残容量が上限値、例えば、ゾーンAとゾーンDとの間である80%を越えているか否かを判定する。判定結果が「YES」である場合はステップS56に進み、判定結果が「NO」である場合はステップS53に進む。バッテリ3の残容量が80%を越えるか否かは、更にバッテリ3に充電を行うことができるか否かを決定するからである。
ステップS56においては、図2に示した点火時期リタード制御による暖機を行い処理を終了する。したがって、モータで発電を行うことによる暖機は行われず、バッテリ3が充電されることはないため、バッテリ3が過充電となることはない。
【0033】
ステップS53においては、バッテリの消費電力大か否か、つまりバッテリ3の消費電力が所定値(例えば、平均で50A/h)より多いか否かを判定する。判定結果が「YES」である場合はステップS55に進み、判定結果が「NO」である場合はステップS54に進む。尚、このバッテリ3の消費電力は、12V系及びその他発電を要する(例えば、バッテリ3の残容量から要求される)電力を意味する。
ステップS55においては、モータMで発電を行うことにより暖機を行い処理を終了する。したがって、このとき点火時期リタード制御は行われない。バッテリ3の消費電力が所定値より多いので、発電により電力を確保することによって暖機を行う。つまり、バッテリ3の消費電力に対して、発電に要するモータMの発電トルクが大きい場合には発電だけを行うようにしてこれにより暖機を行っている。
ステップS54においては、点火時期リタード制御による暖機とモータMで発電を行うことによる暖機との双方が、発電量に応じて点火時期リタード量を補正することにより行われて処理を終了する。
したがって、バッテリ3の消費電力やバッテリの残容量に応じて、点火時期リタード制御による暖機とモータMで発電を行うことによる暖機とを組み合わせてモード切換を行うため、エネルギーマネージメントの上でも何ら問題を生ずることはなく実情に則した制御を行うことができる。
【0034】
上記実施形態によれば、発電を行うハイブリッド車両の特質を生かして、エンジン水温に応じて設定される点火時期リタード量を、発電量であるモータMのトルクに応じて補正していることにより、その分だけ点火時期リタード量を少なくできる。したがって、単に点火時期リタードと発電による暖機を併用した場合に比較して、点火時期が適正な位置に近づく分だけ燃焼効率も高まりエンジンの出力低下を最小限に食い止めることができ、燃費向上と走行フィーリングの向上を図ることができる。
また、バッテリ3の消費電力やバッテリの残容量に応じて、点火時期リタード制御による暖機とモータMで発電を行うことによる暖機とを組み合わせてモード切換を行うため、エネルギーマネージメント上も有利となる。
さらに、図5、図6に示すように、エンジン水温や外気温度(吸気温度)に応じて、モータ発電トルクと点火時期リタード量を補正しているため、常に適正な暖機促進制御が可能となる。
【0035】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、車速に関する条件をなくせば、車両停止中における暖機運転に適用することもできる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項1に記載した発明によれば、発電を行うハイブリッド車両の特質を生かして、エンジン冷却水温に応じて設定される点火時期を発電量に応じて補正していることにより、その分だけ点火時期の遅角量を少なくでき、したがって、単に点火時期と発電による暖機を併用した場合に比較して、点火時期が適正な位置に近づく分だけ燃焼効率も高まりエンジンの出力低下を最小限に食い止めることができ、燃費向上と走行フィーリングの向上を図ることができる効果がある。
【0037】
請求項2に記載した発明によれば、バッテリの消費電力やバッテリの残容量に応じて、点火時期リタード制御による暖機とモータで発電を行うことによる暖機とを組み合わせてモード切換を行うため、エネルギーマネージメントの上でも何ら問題を生ずることはなく実情に則した制御を行うことができる効果がある。
【0038】
請求項3に記載した発明によれば、例えば、エンジン水温が低い場合、吸気温度が低い場合は、モータ発電トルクを増加し、あるいは、点火時期の遅角量を増加することができるため、常に適正な暖機促進制御が可能となる効果がある。
【0039】
請求項4に記載した発明によれば、暖機のための発電を行う環境を確保することができるため、停止時に行った場合に比較してエンジンにかかる負荷を最小限に食い止めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施形態のハイブリッド車両の概略構成図である。
【図2】 この発明の実施形態のヒーターウォームアップリタード算出処理を示すフローチャート図である。
【図3】 この発明の実施形態のリタード量の目標値算出処理を示すフローチャート図である。
【図4】 この発明の実施形態のエンジン水温とリタード量の目標値との関係を示すフローチャート図である。
【図5】 この発明の実施形態の外気温の推定値と補正係数との関係を示すグラフ図である。
【図6】 この発明の実施形態のモータのトルクと補正係数との関係を示すグラフ図である。
【図7】 この発明の実施形態の暖機モード切換処理を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
E エンジン
M モータ
1 モータECU(発電制御装置)
3 バッテリ
11 エンジンFIECU(暖機促進手段)
S34 点火時期補正手段
Claims (4)
- エンジン及びモータを駆動源とするハイブリッド車両の制御装置において、エンジン冷却水温に応じて点火時期を制御するエンジンの暖機促進手段と、バッテリの残容量に応じてモータによる発電を行う発電制御装置と、暖機促進手段は発電制御手段による発電量に応じて点火時期を補正する点火時期補正手段を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
- 前記バッテリの残容量が上限値より多い場合は、暖機促進手段による点火時期の遅角を行い、バッテリの残容量が上限値以下の場合は、発電制御手段によるモータでの発電と暖機促進手段による点火時期の遅角を行い、バッテリの残容量が上限値以下の場合であってバッテリの消費電力が所定値よりも多い場合は、発電制御手段によるモータでの発電を行うことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記エンジン冷却水温度、吸気温度に応じて前記モータによる発電トルクと点火時期の遅角量を変化させることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置。
- 前記暖機促進手段による点火時期の制御を走行時に行うことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両の制御装置。
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