JP5104708B2

JP5104708B2 - ハイブリッド車両の制御装置および制御方法

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Publication number: JP5104708B2
Application number: JP2008263691A
Authority: JP
Inventors: 憲治板垣; 博樹澤田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: JP2010089718A

Description

本発明は、少なくとも内燃機関を１つの動力源とするハイブリッド車両の制御に関し、特に、内燃機関の冷却水の温度制御に関する。

エンジンおよびモータの少なくともいずれかを動力源とするハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両の制御技術が、たとえば特開２００８−１０９８４０号公報（特許文献１）、特許第３９１５６８９号公報（特許文献２）に開示されている。

特開２００８−１０９８４０号公報は、複数の蓄電装置を備えたハイブリッド車両において、複数の蓄電装置の充放電特性が異なる場合にも、システムの性能を最大限に引出すことが可能な電源システムを開示する。特開２００８−１０９８４０号公報に開示された電源システムは、負荷装置と電力を授受可能な電源システムであって、充電可能な複数の蓄電装置と、電源システムと負荷装置との間で電力を授受するための電力線と、複数の蓄電装置に対応して設けられ、各々が対応の蓄電装置と電力線との間で電圧変換を行なう複数のコンバータと、複数のコンバータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、複数の蓄電装置からの放電電力の分配率を算出する第１の演算、および、複数の蓄電装置への充電電力の分配率を算出する第２の演算の少なくとも一方を実行する分配率算出部と、電源システムから負荷装置への給電時に放電電力分配率に従って複数のコンバータを制御する第１の制御、および、負荷装置から電源システムへの給電時に充電電力分配率に従って複数のコンバータを制御する第２の制御の少なくとも一方を実行するコンバータ制御部とを含む。第１の演算では、許容放電電力が制限される充電状態までの残存電力量が複数の蓄電装置の各々について算出され、複数の蓄電装置間における残存電力量の比率に応じて放電電力分配率が算出される。第２の演算では、許容充電電力が制限される充電状態までの充電許容量が複数の蓄電装置の各々について算出され、複数の蓄電装置間における充電許容量の比率に応じて充電電力分配率が算出される。

特開２００８−１０９８４０号公報に開示された電源システムによると、許容放電電力が制限される充電状態（ＳＯＣ）までの残存電力量が各蓄電装置について算出され、その残存電力量の比率に応じて複数の蓄電装置からの放電電力の分配率が算出される。そして、電源システムから負荷装置への給電時、放電電力分配率に従って複数のコンバータが制御されるので、いずれかの蓄電装置において他の蓄電装置よりも早く放電限界に達してしまうケースが抑制される。また、許容充電電力が制限される充電状態（ＳＯＣ）までの充電許容量が各蓄電装置について算出され、その充電許容量の比率に応じて複数の蓄電装置への充電電力の分配率が算出される。そして、負荷装置から電源システムへの給電時、充電電力分配率に従って複数のコンバータが制御されるので、いずれかの蓄電装置において他の蓄電装置よりも早く充電限界に達してしまうケースが抑制される。したがって、電源システム全体としての最大の充放電特性を得ることができる機会が最大となる。その結果、複数の蓄電装置の充放電特性が異なる場合にも、電源システムの性能を最大限に発揮することができる。

特許第３９１５６８９号公報は、燃料の燃焼によって作動するエンジンと蓄電器から電力の供給を受けて動作するモータとを動力源として備えたバイブリッド車両のエネルギ効率を向上させる制御装置を開示する。特許第３９１５６８９号公報に開示された制御装置は、エンジンに対する要求出力が停止閾値を下回った場合にエンジンの運転を停止させる処理を実行する停止制御部と、低負荷領域ではエンジンを冷却する冷却水の温度を高くする高温制御を実行し、高負荷領域では冷却水の温度を低くする低温制御を実行する水温制御部と、低温制御中は高温制御中と比較して停止閾値を高く設定する停止閾値制御部と、を備える。

特許第３９１５６８９号公報に開示された制御装置によると、低温制御中にエンジンに対する要求出力が低下して低負荷領域に移行すると、高温制御が実行されるが、冷却水の温度制御の応答遅れにより、実際に冷却水の温度が高温域に達するまでにはある程度の時間がかかるので、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温という状態が一時的に生じる。そこで、低温制御中は停止閾値を高温制御中と比較して高く設定する。これにより、低温制御中にエンジンの要求出力が低下したときに、エンジンが停止し易くなる。そのため、エンジン効率が悪い低負荷且つ低水温の状態でエンジンを運転する頻度を低減することが可能となる。
特開２００８−１０９８４０号公報特許第３９１５６８９号公報

ところで、ハイブリッド車両においてエンジンを運転させる場合、通常、エンジンの冷却水温がしきい値よりも低いときは、エンジンストールの防止などの理由でエンジンへの燃料供給量を通常よりも増量する暖機制御が行なわれる。ハイブリッド車両では、燃費向上を図るためにエンジンを停止させてモータの動力で車両を走行させる場合があるが、エンジンの停止時間が長くなりエンジンの冷却水温が上述のしきい値よりも低下した場合、その後のエンジンの再始動時に再び暖機制御を行なう必要がある。暖機制御はエンジンの暖機のために多量の燃料を消費するので、暖機制御の実行は燃費悪化の１つの要因となる。

しかしながら、特開２００８−１０９８４０号公報および特許第３９１５６８９号公報のいずれにおいても、このような問題については何ら考慮されていない。

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、内燃機関および回転電機の少なくともいずれかの動力で走行するハイブリッド車両において、内燃機関の暖機のために消費される燃料の量を低減することができる制御装置および制御方法を提供することである。

第１の発明に係る制御装置は、内燃機関および回転電機の少なくともいずれかの動力で走行するハイブリッド車両の制御装置である。ハイブリッド車両の走行中においては、内燃機関および回転電機の双方の動力でハイブリッド車両を走行させるハイブリッド走行制御、および内燃機関を停止させて回転電機の動力でハイブリッド車両を走行させる電気走行制御のいずれかの走行制御が実行されるとともに、ハイブリッド走行制御において内燃機関を運転する際、内燃機関の冷却水の温度が予め定められたしきい値よりも低いときに内燃機関への燃料供給量を増加させる暖機制御が行なわれる。制御装置は、内燃機関の冷却水の温度を調整する水温調整装置と、水温調整装置に接続された制御部とを含む。制御部は、電気走行制御の実行によって内燃機関が停止している停止時間を予測する予測部と、予測された停止時間が第１時間である場合、予測された停止時間が第１時間よりも短い第２時間である場合に比べて、冷却水の温度を高く維持するように、水温調整装置を制御する水温制御部とを含む。

第２の発明に係る制御装置においては、水温調整装置は、冷却水を冷却する冷却装置である。水温制御部は、冷却水の温度が予め定められた目標温度を超えた場合に冷却装置を作動させるとともに、予測された停止時間が第１時間である場合、予測された停止時間が第２時間である場合に比べて、目標温度を高い値に設定する。

第３の発明に係る制御装置においては、制御装置は、外気温を検出するセンサをさらに含む。水温制御部は、予測された停止時間に加えて、外気温が低いほど目標温度を高い値に設定する。

第４の発明に係る制御装置においては、ハイブリッド車両には、回転電機に電力を供給する蓄電装置が備えられる。予測部は、蓄電装置の充電状態を示す値を算出し、算出した充電状態を示す値が高いほど、停止時間が長いと予測する。

第５の発明に係る制御装置においては、ハイブリッド車両には、走行ルートの勾配情報を検出するナビゲーション装置が備えられる。予測部は、走行ルートの勾配情報のうち降坂路を示す情報の割合が多いほど、停止時間が長いと予測する。

第６の発明に係る制御装置においては、ハイブリッド車両には、電気走行制御を要求していることを示す電気走行要求を運転者が入力する入力部が備えられる。予測部は、電気走行要求がある場合、電気走行要求がない場合に比べて、停止時間が長いと予測する。

第７の発明に係る制御装置は、内燃機関および回転電機の少なくともいずれかの動力で走行するハイブリッド車両の制御装置である。ハイブリッド車両の走行中においては、内燃機関および回転電機の双方の動力でハイブリッド車両を走行させるハイブリッド走行制御、および内燃機関を停止させて回転電機の動力でハイブリッド車両を走行させる電気走行制御のいずれかの走行制御が実行されるとともに、ハイブリッド走行制御において内燃機関を運転する際、内燃機関の冷却水の温度が予め定められたしきい値よりも低いときに内燃機関への燃料供給量を増加させる暖機制御が行なわれる。制御装置は、内燃機関の冷却水を冷却する冷却装置と、冷却装置に接続された制御部とを含む。制御部は、電気走行制御の実行によって内燃機関が停止している停止時間を予測するためのパラメータ情報を取得し、取得したパラメータ情報に基づいて停止時間を予測し、予測された停止時間が長いほどおよび外気温が低いほど冷却水の目標温度を高い値に設定し、冷却水の温度が目標温度を超えた場合に冷却装置を作動させ、冷却水の温度が目標温度を超えない場合に冷却装置を停止させる。

第８の発明に係る制御装置は、内燃機関および回転電機の少なくともいずれかの動力で走行するハイブリッド車両の制御装置が行なう制御方法である。ハイブリッド車両の走行中においては、内燃機関および回転電機の双方の動力でハイブリッド車両を走行させるハイブリッド走行制御、および内燃機関を停止させて回転電機の動力でハイブリッド車両を走行させる電気走行制御のいずれかの走行制御が実行されるとともに、ハイブリッド走行制御において内燃機関を運転する際、内燃機関の冷却水の温度が予め定められたしきい値よりも低いときに内燃機関への燃料供給量を増加させる暖機制御が行なわれる。制御装置には、内燃機関の冷却水の温度を調整する水温調整装置が接続される。制御方法は、電気走行制御の実行によって内燃機関が停止している停止時間を予測するステップと、予測された停止時間が第１時間である場合、予測された停止時間が第１時間よりも短い第２時間である場合に比べて、冷却水の温度を高く維持するように、水温調整装置を制御するステップとを含む。

本発明によれば、電気走行制御の実行によって内燃機関が停止している停止時間を予測し、予測された停止時間が第１時間である場合、予測された停止時間が第１時間よりも短い第２時間である場合に比べて、冷却水の温度を高く維持するように、水温制御装置を制御する。これにより、電気走行制御を積極的に行なった場合においても、その後に内燃機関を再始動させる際に暖機制御が行なわれにくくなる。そのため、エンジンの暖機のために消費される燃料の量を低減することができる。

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じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る制御装置を備えたハイブリッド車両全体の制御ブロック図を説明する。なお、本発明に係る制御装置を適用できる車両は、少なくともエンジンを一時的に停止した状態での走行が可能な車両であれば、図１に示すハイブリッド車両に限定されない。

ハイブリッド車両は、エンジン１２０と、モータジェネレータ１４０Ａ（ＭＧ（２）１４０Ａ）と、モータジェネレータ１４０Ｂ（ＭＧ（１）１４０Ｂ）とを含む。なお、以下、ＭＧ（２）１４０ＡとＭＧ（１）１４０Ｂとを区別することなく「モータジェネレータ１４０」とも記載する。

さらに、ハイブリッド車両は、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１８０に伝達したり、駆動輪１８０の駆動をエンジン１２０やモータジェネレータ１４０に伝達したりする減速機１６０と、入力軸２１０がエンジン１２０のクランクシャフトに接続され、エンジン１２０の発生する動力を出力軸２２０経由で駆動輪１８０に伝達される経路とＭＧ（１）１４０Ｂに伝達される経路とに分配する動力分割機構２００と、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を蓄電するバッテリ１５０と、バッテリ１５０の直流電力とＭＧ（２）１４０ＡおよびＭＧ（１）１４０Ｂの交流電力とを互いに変換しながら電流制御を行なうインバータ１５４と、ハイブリッド車両が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御するＥＣＵ８０００等を含む。

ハイブリッド車両は、エンジン１２０を停止させてモータジェネレータ１４０の動力を用いて走行する電気自動車走行（以下「ＥＶ走行」ともいう）と、エンジン１２０およびモータジェネレータ１４０の双方の動力を用いて走行するハイブリッド走行（以下「ＨＶ走行」ともいう）とが可能である。

エンジン１２０は、インジェクタ（図示せず）から噴射された燃料と空気との混合気を、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。エンジン１２０の内部には、冷却水が流れるウォータジャケットが形成されている。この冷却水は、ＥＣＵ８０００によって制御される電動ポンプ１３２が作動することによって、エンジン１２０とラジエータ１３０との間を循環する。エンジン１２０の熱を吸収したエンジン冷却水は、ラジエータ１３０に入り、ラジエータ１３０で冷却された後、再びエンジン１２０に戻される。なお、電動ポンプ１３２は、少なくともエンジン１２０の運転中においては常時作動される。

さらに、ハイブリッド車両には、エンジン１２０の冷却水の温度を調整する他の装置として、切換弁１３３と冷却ファン１３１とが設けられる。

切換弁１３３は、内部を流れる冷却水の温度に応じて機械的に作動する弁（いわゆるサーモスタット）であり、エンジン１２０とラジエータ１３０との間の冷却水の循環路の一部に設けられる。切換弁１３３は、内部を流れる冷却水の温度が所定温度よりも高い場合、冷却水をラジエータ１３０を経由させて循環させるように作動する。これにより、冷却水がラジエータ１３０で冷却される。一方、切換弁１３３は、内部を流れる冷却水の温度が所定温度よりも低い場合、冷却水をバイパス路１３４を経由させて（ラジエータ１３０を経由させずに）循環させるように作動する。これにより、冷却水がラジエータ１３０で冷却されないため、冷却水の温度が速やかに上昇しエンジン１２０が速やかに暖機される。

冷却ファン１３１は、ラジエータ１３０の近傍に設けられる。冷却ファン１３１は、ＥＣＵ８０００によって制御される。冷却ファン１３１の作動によって、ラジエータ１３０が冷却され、ラジエータ１３０の放熱効率（ラジエータ１３０を流れる冷却水の熱を外気に放出させる効率）が向上する。

モータジェネレータ１４０は、ハイブリッド車両の走行状態に応じて、ジェネレータとして機能したりモータとして機能したりする。モータジェネレータ１４０の回転軸は、ドライブシャフト１７０を経由して、駆動輪１８０に駆動力を伝達する。車両は、モータジェネレータ１４０からの駆動力により走行する。モータジェネレータ１４０がジェネレータとして機能する場合に回生制動が行なわれる。モータジェネレータ１４０がジェネレータとして機能するときには、車両の運動エネルギが電気エネルギに変換されて、車両が減速される。

インバータ１５４は、モータジェネレータ１４０をモータとして機能させる場合、バッテリ１５０の直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ１４０に供給する。インバータ１５４は、モータジェネレータ１４０に供給する電力を制御することにより、モータジェネレータ１４０がＥＣＵ８０００からの制御信号で要求される回転数および回転方向になるように制御する。

さらに、バッテリ１５０とインバータ１５４との間には、昇圧コンバータ１５２が設けられている。これは、バッテリ１５０の定格電圧が、ＭＧ（２）１４０ＡやＭＧ（１）１４０Ｂの定格電圧よりも低いので、バッテリ１５０からＭＧ（２）１４０ＡやＭＧ（１）１４０Ｂに電力を供給するときには、昇圧コンバータ１５２で電力を昇圧する。なお、ＭＧ（２）１４０ＡやＭＧ（１）１４０Ｂで発電した電力をバッテリ１５０に充電する場合には、昇圧コンバータで電力を降圧する。

ＥＣＵ８０００には、レゾルバ回路１４２Ａ，１４２Ｂと、シフトポジションセンサ５０４と、アクセル開度センサ５０８と、エンジン回転数センサ５１０と、車速センサ５１２と、ブレーキ踏力センサ５１６と、エンジン水温センサ５２４と、外気温センサ５２２と、監視ユニット１５６とがハーネスなどを経由して接続されている。

レゾルバ回路１４２Ａは、ＭＧ（２）１４０Ａのロータの回転位置θ２を検出する。レゾルバ回路１４２Ｂは、ＭＧ（１）１４０Ｂのロータの回転位置θ１を検出する。シフトポジションセンサ５０４は、シフトゲート１００に形成されたシフト通路に沿って移動可能に設けられるシフトレバー５０２の位置（シフトポジションＳＰ）を検出する。アクセル開度センサ５０８は、アクセルペダル５０６の開度（アクセル開度ＡＣＣ）を検出する。エンジン回転数センサ５１０は、エンジン１２０の出力軸であるクランクシャフトの回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出する。車速センサ５１２は、ドライブシャフト１７０の回転数を車速Ｖとして検出する。ブレーキ踏力センサ５１６は、運転者によるブレーキペダル５１４の踏み込み力（ブレーキ踏力Ｆｂ）を検出する。エンジン水温センサ５２４は、エンジン冷却水の温度（エンジン水温）ＴＷを検出する。外気温センサ５２２は、外気温Ｔｏｕｔを検出する。監視ユニット１５６は、バッテリ１５０の状態（バッテリ電圧値ＶＢ、バッテリ電流値ＩＢ、バッテリ温度ＴＢなど）を検出する。各センサは、検出結果を表わす信号をＥＣＵ８０００に送信する。

さらに、ＥＣＵ８０００には、ＥＶスイッチ５１８と、ナビゲーション装置５２０とが接続される。

ＥＶスイッチ５１８は、上述のＥＶ走行を運転者が要求するときに運転者によって操作されるスイッチである。運転者によってＥＶスイッチ５１８がオンされると、ＥＶスイッチ５１８は、運転者がＥＶ走行を要求していることを示すＥＶ要求信号をＥＣＵ８０００に送信する。

ナビゲーション装置５２０は、ハイブリッド車両の走行位置をＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて検出し、検出した走行位置と予め記憶された地図情報とに基づいて、ハイブリッド車両の目的地までの走行ルートや走行ルートの勾配情報を検出し、検出結果をＥＣＵ８０００に送信する。

ＥＣＵ８０００は、各センサ、ＥＶスイッチ５１８、ナビゲーション装置５２０などから送られてきた信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両が所望の走行状態となるように、機器類を制御する。

図２に、ＥＣＵ８０００がＥＶ走行とＨＶ走行との選択を行なう際に実行するプログラムの制御構造を示す。図２に示すように、ＥＣＵ８０００は、ＥＶ走行が可能か否かを判断する（ステップ（以下、ステップをＳと略す）１）。この判断では、たとえば、バッテリ１５０の充電状態を示すＳＯＣ（State Of Charge）が十分に高い場合、ＥＶ要求信号が検出された場合、走行ルートの勾配情報が降坂路を示す場合などには、ＥＶ走行が可能と判断される頻度が多くなる。ＥＣＵ８０００は、燃費を向上させるために、ＥＶ走行が可能である場合（Ｓ１にてＹＥＳ）にはエンジン１２０を停止してＥＶ走行を行ない（Ｓ２）、そうでない場合（Ｓ１にてＮＯ）にはエンジン１２０を運転させてＨＶ走行を行なう（Ｓ３）。このＥＶ走行とＨＶ走行との間の切換によって、エンジン１２０の間欠運転（エンジン１２０を一時的に停止させる運転）が行なわれる。

図３に、ＥＣＵ８０００が暖機運転と通常運転との選択を行なう際に実行するプログラムの制御構造を示す。図３に示すように、ＥＣＵ８０００は、エンジン１２０が運転中である場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、エンジン水温ＴＷがしきい値ＴＷｌｏｗ（たとえば８０度）よりも低いか否かを判断し（Ｓ２０）、ＴＷ＜ＴＷｌｏｗである場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）、エンジンストールを防止するなどの理由でエンジン１２０への燃料供給量を通常制御時よりも増量する暖機制御を行ない（Ｓ３０）、そうでない場合（Ｓ２０にてＮＯ）、通常制御を行なう（Ｓ４０）。

これらの制御を実行することにより、たとえば、バッテリ１５０のＳＯＣが十分に高い場合、ＥＶ要求信号が検出された場合、目的地までの走行ルートの勾配情報が降坂路が続くことを示す場合などには、以降の走行においてＥＶ走行（Ｓ２）が行なわれる頻度が多くなることが予想される。ＥＶ走行が行なわれる頻度が多くなると、エンジン１２０の停止時間が長くなり、エンジン水温ＴＷがしきい値ＴＷｌｏｗよりも低下してしまう場合（Ｓ２０にてＹＥＳ）が考えられる。この場合、エンジン１２０の運転時（再始動時）に上述の暖機制御（Ｓ３０）が行なわれて、燃費が悪化することが懸念される。

そこで、本実施の形態に係る制御装置は、バッテリ１５０のＳＯＣ、ＥＶ要求信号の有無、走行ルートの勾配情報などに基づいて以降の走行でＥＶ走行が行なわれる頻度あるいはＥＶ走行が継続する時間を予測し、ＥＶ走行の頻度が多いあるいはＥＶ走行の継続時間が長いと予想される場合、以降の走行でエンジン水温ＴＷが低下することを考慮して、エンジン水温ＴＷを予め高めに保つように冷却ファン１３１を制御する。

図４に、本実施の形態に係る車両の制御装置の機能ブロック図を示す。以下の説明においては、本実施の形態に係る車両の制御装置の機能をＥＣＵ８０００で実現する場合について説明する。なお、制御装置の機能をＥＣＵ８０００以外の他の機器で実現するようにしてもよい。

ＥＣＵ８０００は、各センサなどからの情報を受信する入力インターフェイス８１００と、各種情報、プログラム、しきい値、マップ等が記憶され、必要に応じて演算処理部８２００からデータが読み出されたり格納されたりする記憶部８３００と、入力インターフェイス８１００および記憶部８３００からの情報に基づいて演算処理を行なう演算処理部８２００と、演算処理部８２００の処理結果を各機器に出力する出力インターフェイス８４００とを含む。

演算処理部８２００は、予測部８２１０と、設定部８２２０と、制御部８２３０とを含む。

予測部８２１０は、バッテリ１５０のＳＯＣ、ＥＶ要求信号の有無、目的地までの走行ルートの勾配情報などをパラメータとして、以降の走行におけるＥＶ走行の頻度あるいはＥＶ走行の継続時間を予測する。予測部８２１０は、バッテリ電圧値ＶＢおよびバッテリ電流値ＩＢに基づいてバッテリ１５０のＳＯＣを算出し、ＳＯＣが高いほど、ＥＶ走行の頻度が高い、あるいはＥＶ走行の継続時間が長いと予測する。また、予測部８２１０は、ＥＶ要求信号が検出された場合は検出されない場合に比べて、ＥＶ走行頻度が高い、あるいはＥＶ走行の継続時間が長いと予測する。また、予測部８２１０は、走行ルートの勾配情報のうち降坂路の割合が多いほどＥＶ走行の頻度が高いと予測し、あるいは降坂路が連続して続く距離が長いほどＥＶ走行の継続時間が長いと予測する。

図５に、ＥＶ走行の頻度の予測に用いられるマップを示す。図５に示すマップは、ＳＯＣおよび降坂路の割合をパラメータとしてエンジン停止予測時間を予め記憶したマップである。ここで、エンジン停止予測時間とは、所定時間（たとえば目的地到着までの時間）が経過するまでにエンジン１２０が停止されると予測される時間の合計を示すもので、ＥＶ走行の頻度に対応する値である。なお、エンジン停止予測時間を、エンジン１２０の停止が継続される時間を示すものとして、ＥＶ走行の継続時間に対応する値に設定してもよい。図５に示すように、エンジン停止予測時間は、ＳＯＣが高いほど、また降坂路の割合が多いほど、長い時間に設定される。このようなマップは、ＥＶ要求信号の有無などの走行パターンに応じて複数設けられて予め記憶部８３００に記憶される。予測部８２１０は、ＥＶ要求信号の有無などに基づいて走行パターンに応じたマップを選択し、選択したマップ、ＳＯＣ、勾配情報に基づいて、エンジン停止予測時間を算出する。なお、図５に示すマップは一例であってこれに限定されるものではない。

図４に戻って、設定部８２２０は、外気温Ｔｏｕｔ、および予測部８２１０で算出されたエンジン停止予測時間に基づいて、エンジン水温目標値ＴＷｔａｇを設定する。

図６に、エンジン水温目標値ＴＷｔａｇの設定に用いられるマップを示す。図６に示すマップは、外気温Ｔｏｕｔおよびエンジン停止予測時間をパラメータとしてエンジン水温目標値ＴＷｔａｇを予め記憶したマップである。図６においては、エンジン停止予測時間が長いほど（すなわちＥＶ走行の頻度が多いあるいはＥＶ走行の継続時間が長いほど）、エンジン水温目標値ＴＷｔａｇが高い値に設定される。このようにエンジン停止予測時間が長いほどエンジン水温目標値ＴＷｔａｇが高い値に設定されるのは、以降の走行においてエンジン停止によってエンジン水温ＴＷが低下した場合であっても、その後のエンジン再始動時のエンジン水温ＴＷが上述のしきい値ＴＷｌｏｗよりも低下することを防止するためである。また、エンジン停止予測時間が同じ場合であっても外気温Ｔｏｕｔが低いほどエンジン水温ＴＷが早期に低下することを考慮して、外気温Ｔｏｕｔが低いほどエンジン水温目標値ＴＷｔａｇが高い値に設定される。図６に示すマップは、予め記憶部８３００に記憶される。設定部８２２０は、外気温Ｔｏｕｔ、および予測部８２１０で算出されたエンジン停止予測時間に基づいて、エンジン水温目標値ＴＷｔａｇを設定する。なお、図６に示すマップは一例であってこれに限定されるものではない。

図４に戻って、制御部８２３０は、エンジン水温ＴＷと設定部８２２０によって設定されたエンジン水温目標値ＴＷｔａｇとに基づいて、冷却ファン１３１を制御する。制御部８２３０は、ＴＷ＞ＴＷｔａｇの場合に冷却ファン１３１を作動させて、ラジエータ１３０の放熱効率を向上させる。また、制御部８２３０は、ＴＷ＜ＴＷｔａｇの場合に冷却ファン１３１を停止させる。

なお、上述した各機能は、ソフトウェアによって実現されるようにしてもよく、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。以下の説明では、上述した機能がソフトウェアによって実現される場合（具体的には、演算処理部８２００であるＣＰＵが記憶部８３００に記憶されたプログラムを実行することによって上述した機能が実現される場合）について説明する。

以下、図７を参照して、ＥＣＵ８０００が実行するプログラムの制御構造について説明する。このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

Ｓ１００にて、ＥＣＵ８０００は、エンジン停止予測時間の算出に必要なパラメータ情報を取得する。パラメータ情報とは、ＥＶ要求信号の有無、バッテリ１５０のＳＯＣ、走行ルートの勾配情報のうちの降坂路の割合などである。すなわち、ＥＣＵ８０００は、ＥＶ要求信号の検出、バッテリ１５０のＳＯＣの算出、走行ルートの勾配情報のうちの降坂路の割合の算出を行なう。

Ｓ１０２にて、ＥＣＵ８０００は、取得したパラメータ情報、上述の図５に示したマップなどに基づいて、エンジン停止予測時間を算出する。すなわち、ＥＣＵ８０００は、バッテリ１５０のＳＯＣが高いほど、また走行ルートの勾配情報のうち降坂路の割合が多いほど、エンジン停止予測時間を長く算出する。また、ＥＣＵ８０００は、ＥＶ要求信号が検出された場合は検出されない場合に比べて、エンジン停止予測時間を長く算出する。

Ｓ１０４にて、ＥＣＵ８０００は、エンジン停止予測時間、外気温Ｔｏｕｔ、および上述の図６に示したマップとに基づいて、エンジン水温目標値ＴＷｔａｇを設定する。すなわち、ＥＣＵ８０００は、以降の走行において、エンジン停止によってエンジン水温ＴＷが低下した場合であっても、その後のエンジン再始動時のエンジン水温ＴＷが上述のしきい値ＴＷｌｏｗ（暖機制御が行なわれるしきい値）よりも低下することを防止するために、エンジン停止予測時間が長いほど、エンジン水温目標値ＴＷｔａｇを予め高い値に設定する。また、ＥＣＵ８０００は、外気温Ｔｏｕｔが低いほどエンジン水温ＴＷが早期に低下することを考慮して、外気温Ｔｏｕｔが低いほどエンジン水温目標値ＴＷｔａｇを予め高い値に設定する。

Ｓ１０６にて、ＥＣＵ８０００は、エンジン水温ＴＷがエンジン水温目標値ＴＷｔａｇよりも高いか否かを判断する。エンジン水温ＴＷがエンジン水温目標値ＴＷｔａｇよりも高いと（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。そうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。

Ｓ１０８にて、ＥＣＵ８０００は、冷却ファン１３１を作動させる。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ８０００は、冷却ファン１３１を停止させる。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵ８０００の動作について説明する。

バッテリ１５０のＳＯＣが十分に高い場合、ＥＶ要求信号が検出された場合、走行ルートの勾配情報が降坂路を示す場合などには、ＥＶ走行可能との判断（Ｓ１にてＹＥＳ）が行われやすくなる。これにより、エンジン１２０を停止してＥＶ走行（Ｓ２）が行われる頻度が多くなり、またＥＶ走行（Ｓ２）が継続して行なわれる時間も高くなる。この影響で、エンジン１２０の停止時間が長くなり、エンジン水温ＴＷが低下する。その後のエンジン始動時のエンジン水温ＴＷがしきい値ＴＷｌｏｗよりも低下していると（Ｓ２０にてＹＥＳ）、上述の暖機制御（Ｓ３０）が行なわれて燃費が悪化する。

そこで、ＥＣＵ８０００は、以降の走行でＥＶ走行が行なわれる頻度あるいは継続時間を示す値としてエンジン停止予測時間を算出する（Ｓ１００、Ｓ１０４）。そして、ＥＣＵ８０００は、図６のマップに示したように、エンジン停止予測時間が長いほど、エンジン水温目標値ＴＷｔａｇを予め高い値に設定し（Ｓ１０４）、エンジン水温ＴＷがエンジン水温目標値ＴＷｔａｇを超えないように冷却ファン１３１を制御する（Ｓ１０６、１０８、Ｓ１１０）。

これにより、ＥＶ走行が可能な場合は極力ＥＶ走行を行ないつつ、ＥＶ走行によってエンジン水温ＴＷが低下した場合であっても、その後のエンジン再始動時のエンジン水温ＴＷが上述のしきい値ＴＷｌｏｗ（暖機制御が行なわれるしきい値）よりも低下することが防止されやすくなる。そのため、ＥＶ走行を積極的に行ないつつ、その後のＨＶ走行（エンジン再始動）時の暖機制御の抑制あるいは暖機制御の継続時間の短縮化を図ることができ、燃費を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置によると、以降の走行でＥＶ走行が行なわれる頻度あるいは継続時間を予測し、ＥＶ走行の頻度が多いあるいはＥＶ走行の継続時間が多いと予想される場合に、通常よりもエンジン水温ＴＷを予め高めに保つように冷却ファン１３１を制御する。そのため、ＥＶ走行を積極的に行ないつつ、その後のＨＶ走行時の暖機制御の抑制あるいは暖機制御時間の短縮が可能となるため、燃費を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、切換弁１３３を機械的に作動するサーモスタットとして説明したが、この切換弁１３３を、サーモスタットに代えて、ＥＣＵ８０００の制御信号によって電気的に作動する弁にしてもよい。このように切換弁１３３を電気的に作動する弁にした場合には、冷却ファン１３１と同様に、エンジン停止予測時間に応じて通常よりもエンジン水温ＴＷを予め高めに保つように切換弁１３３を制御するようにしてもよい。

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。

本発明の実施の形態に係る制御装置が搭載される車両の構造を示す図である。ＥＣＵの制御構造を示すフローチャート（その１）である。ＥＣＵの制御構造を示すフローチャート（その２）である。本発明の実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵの機能ブロック図である。ＥＶ走行の頻度の予測に用いられるマップを示す図である。エンジン水温目標値ＴＷｔａｇの設定に用いられるマップを示す図である。ＥＣＵの制御構造を示すフローチャート（その３）である。

符号の説明

１００シフトゲート、１２０エンジン、１３０ラジエータ、１３１冷却ファン、１３２電動ポンプ、１３３切換弁、１３４バイパス路、１４０，１４０Ａ，１４０Ｂモータジェネレータ、１４２Ａ，１４２Ｂレゾルバ回路、１５０バッテリ、１５２昇圧コンバータ、１５４インバータ、１５６監視ユニット、１６０減速機、１７０ドライブシャフト、１８０駆動輪、２００動力分割機構、２１０入力軸、２２０出力軸、５０２シフトレバー、５０４シフトポジションセンサ、５０６アクセルペダル、５０８アクセル開度センサ、５１０エンジン回転数センサ、５１２車速センサ、５１４ブレーキペダル、５１６ブレーキ踏力センサ、５１８ＥＶスイッチ、５２０ナビゲーション装置、５２２外気温センサ、５２４エンジン水温センサ、８０００ＥＣＵ、８１００入力インターフェイス、８２００演算処理部、８２１０予測部、８２２０設定部、８２３０制御部、８３００記憶部、８４００出力インターフェイス。

Claims

内燃機関および回転電機の少なくともいずれかの動力で走行す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走行中においては、前記内燃機関および前記回転電機の双方の動力で前記ハイブリッド車両を走行させるハイブリッド走行制御、および前記内燃機関を停止させて前記回転電機の動力で前記ハイブリッド車両を走行させる電気走行制御のいずれかの走行制御が実行されるとともに、前記ハイブリッド走行制御において前記内燃機関を運転する際、前記内燃機関の冷却水の温度が予め定められたしきい値よりも低いときに前記内燃機関への燃料供給量を増加させる暖機制御が行なわれ、
前記制御装置は、
前記内燃機関の冷却水の温度を調整する水温調整装置と、
前記水温調整装置に接続された制御部とを含み、
前記制御部は、
前記電気走行制御の実行によって前記内燃機関が停止している停止時間を予測する予測部と、
前記予測された停止時間が第１時間である場合、前記予測された停止時間が前記第１時間よりも短い第２時間である場合に比べて、前記冷却水の温度を高く維持するように、前記水温調整装置を制御する水温制御部とを含む、ハイブリッド車両の制御装置。
前記水温調整装置は、前記冷却水を冷却する冷却装置であり、
前記水温制御部は、前記冷却水の温度が予め定められた目標温度を超えた場合に前記冷却装置を作動させるとともに、前記予測された停止時間が第１時間である場合、前記予測された停止時間が前記第２時間である場合に比べて、前記目標温度を高い値に設定する、請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記制御装置は、外気温を検出するセンサをさらに含み、
前記水温制御部は、前記予測された停止時間に加えて、前記外気温が低いほど前記目標温度を高い値に設定する、請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記ハイブリッド車両には、前記回転電機に電力を供給する蓄電装置が備えられ、
前記予測部は、前記蓄電装置の充電状態を示す値を算出し、算出した前記充電状態を示す値が高いほど、前記停止時間が長いと予測する、請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記ハイブリッド車両には、走行ルートの勾配情報を検出するナビゲーション装置が備えられ、
前記予測部は、前記走行ルートの勾配情報のうち降坂路を示す情報の割合が多いほど、前記停止時間が長いと予測する、請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
前記ハイブリッド車両には、前記電気走行制御を要求していることを示す電気走行要求を運転者が入力する入力部が備えられ、
前記予測部は、前記電気走行要求がある場合、前記電気走行要求がない場合に比べて、前記停止時間が長いと予測する、請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
内燃機関および回転電機の少なくともいずれかの動力で走行す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走行中においては、前記内燃機関および前記回転電機の双方の動力で前記ハイブリッド車両を走行させるハイブリッド走行制御、および前記内燃機関を停止させて前記回転電機の動力で前記ハイブリッド車両を走行させる電気走行制御のいずれかの走行制御が実行されるとともに、前記ハイブリッド走行制御において前記内燃機関を運転する際、前記内燃機関の冷却水の温度が予め定められたしきい値よりも低いときに前記内燃機関への燃料供給量を増加させる暖機制御が行なわれ、
前記制御装置は、
前記内燃機関の冷却水を冷却する冷却装置と、
前記冷却装置に接続された制御部とを含み、
前記制御部は、前記電気走行制御の実行によって前記内燃機関が停止している停止時間を予測するためのパラメータ情報を取得し、取得した前記パラメータ情報に基づいて前記停止時間を予測し、前記予測された停止時間が長いほどおよび外気温が低いほど前記冷却水の目標温度を高い値に設定し、前記冷却水の温度が前記目標温度を超えた場合に前記冷却装置を作動させ、前記冷却水の温度が前記目標温度を超えない場合に前記冷却装置を停止させる、ハイブリッド車両の制御装置。
内燃機関および回転電機の少なくともいずれかの動力で走行するハイブリッド車両の制御装置が行なう制御方法であって、前記ハイブリッド車両の走行中においては、前記内燃機関および前記回転電機の双方の動力で前記ハイブリッド車両を走行させるハイブリッド走行制御、および前記内燃機関を停止させて前記回転電機の動力で前記ハイブリッド車両を走行させる電気走行制御のいずれかの走行制御が実行されるとともに、前記ハイブリッド走行制御において前記内燃機関を運転する際、前記内燃機関の冷却水の温度が予め定められたしきい値よりも低いときに前記内燃機関への燃料供給量を増加させる暖機制御が行なわれ、前記制御装置には、前記内燃機関の冷却水の温度を調整する水温調整装置が接続され、
前記制御方法は、
前記電気走行制御の実行によって前記内燃機関が停止している停止時間を予測するステップと、
前記予測された停止時間が第１時間である場合、前記予測された停止時間が前記第１時間よりも短い第２時間である場合に比べて、前記冷却水の温度を高く維持するように、前記水温調整装置を制御するステップとを含む、ハイブリッド車両の制御方法。