JP6303664B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、実施例1のハイブリッド車両の駆動系およびその全体制御システムを示す概略系統図である。図1のハイブリッド車両は、エンジン1および電動モータ2を動力源として搭載し、エンジン1は、スタータモータ3もしくはSSGモータ31により始動する。SSGモータ31とは、通常のエンジン作動時はオルタネータとして機能しつつ、所定の条件が成立した場合には駆動トルクを出力し、エンジントルクのアシストやエンジン始動を行うことが可能な多機能オルタネータを指す。エンジン1には、エンジン1の暖気を促進するためにエンジン水温を加熱するエンジンヒータ32が備えられている。このエンジンヒータ32は後述するバッテリ12もしくは電動モータ2の回生エネルギーを電源として作動可能に構成されている。エンジン1は、トルクコンバータT/C、Vベルト式の無段変速機4を介して駆動輪5に適宜切り離し可能に駆動結合する。
インバータ13は、バッテリ12の直流電力を交流電力に変換して電動モータ2へ供給すると共に、電動モータ2への供給電力を加減することにより、電動モータ2を駆動力制御および回転方向制御する。なお電動モータ2は、上記のモータ駆動のほかに発電機としても機能し、回生制動の用にも供する。この回生制動時はインバータ13が、電動モータ2に回生制動力分の発電負荷をかけることにより、電動モータ2を発電機として作用させ、電動モータ2の発電電力をバッテリ12に蓄電する。尚、バッテリ12は、スタータモータ3と接続される通常の14V鉛酸バッテリである第1バッテリBat1と、48Vリチウムイオンバッテリである第2バッテリBat2から構成され、両バッテリの間には後述するDC-DCコンバータ34を経て電気的に接続されている(図3参照)。
次に変速制御処理について説明する。変速機コントローラ24は、予め設定された変速マップを参照しながら、車両の運転状態(実施例1では車速VSP、プライマリ回転速度Npri、アクセルペダル開度APO)に応じて、バリエータCVTを制御する。この変速マップでは、バリエータCVTの動作点が車速VSPとプライマリ回転速度Npriとにより定義される。変速マップには、従来のベルト式無段変速機の変速マップと同様に、アクセルペダル開度APO毎に変速線が設定されており、バリエータCVTの変速はアクセルペダル開度APOに応じて選択される変速線に従って行われる。
図2は実施例1のハイブリッド車両の走行モードが設定されたモードマップである。図2のモードマップでは、縦軸の0より上はアクセルペダル開度に応じて設定され、0より下についてはブレーキスイッチ26のオン・オフ状態に応じて設定されている。アクセルペダル19が踏み込まれたEV力行領域にあっては、力行車速VSPXまでEVモードによる力行領域が設定されている。また、アクセルペダル19がほとんど踏み込まれていない状態(例えば、1/8よりも十分に小さなアクセルペダル開度)を表す領域には、力行車速VSPXよりも更に高車速の所定車速VSP1までEVモードによる力行領域が設定されている。この所定車速VSP1以下の領域はアクセルペダル19が踏み込まれた状態ではほとんど選択されることはない。
一方、HEVモードによる走行中にアクセルペダル19を解放してコースティング(惰性)走行へ移行した場合や、HEVモードによる力行状態からブレーキペダル16を踏み込んで車両を制動する場合、電動モータ2による回生制動によって車両の運動エネルギーを電力に変換し、これをバッテリ12に蓄電しておくことでエネルギー効率の向上を図る(HEV回生状態)。
次に、ヒータモードの作動制御について説明する。リチウムイオンバッテリは、極低温環境下(バッテリ温度TbatがHEV許可閾値T1以下の冷機状態)で充電可能電力が低下してしまう。よって、イグニッションスイッチをONしてから、リチウムイオンバッテリの暖気が終了するまでは、EVモードで回生電力を発生させたとしても、充電可能電力の上限を超えた分の回生電力をリチウムイオンバッテリに充電することができない。この場合は、摩擦ブレーキを作動させる必要が生じ、回生エネルギーを捨てて熱エネルギーとして放出することとなり、燃費を十分に改善できないおそれがある。
そこで、実施例1では、エンジン1の冷却水を加熱可能なエンジンヒータ32を設け、イグニッションスイッチをONとした後、エンジン1及び第2バッテリBat2が冷機状態の間は、電動モータ2による回生エネルギーをエンジンヒータ32に供給して加熱するヒータモードを実行することとした。
ステップS0では、イグニッションスイッチがONか否かを判断し、ONの場合はステップS1に進み、それ以外は待機する。
ステップS1では、バッテリ温度TbatがHEV許可閾値T1以下か否かを判断し、T1以下のときはステップS2に進んでバッテリ充放電許可フラグFbatをOFFにセットし、T1より高いときはステップS3に進んでバッテリ充放電許可フラグFbatをONにセットする。
ステップS4では、エンジン冷却水温度TengがHEV許可閾値T2以下か否かを判断し、T2以下のときはステップS5に進んでHEV許可フラグFhevをOFFにセットし、T2より高いときはステップS6に進んでHEV許可フラグFhevをONにセットする。HEV許可フラグFhevとは、HEVモードで走行中の減速時において電動モータ2による回生を行って第2バッテリBat2に充電を許可するか否かを判断するフラグであり、HEV許可フラグがOFFの場合は第2バッテリBat2への充電が禁止され、ONの場合は第2バッテリBat2への充電が許可される。
ステップS8では、ヒータモード開始フラグFheatをONにセットする。
ステップS9では、減速回生許可フラグFdgをONにセットする。
ステップS10では、減速回生要求が出されているか否かを判断し、減速回生要求が出ているときはステップS101へ進んでヒータリレースイッチ33をONとし、バッテリ端子33aから熱供給端子33bに切り替えることで、エンジンヒータ32に電動モータ2の回生エネルギーを供給可能な状態を達成する。一方、減速回生要求が出ていないときはステップS102へと進んでヒータリレースイッチ33をOFFとする。
ステップS12では、ヒータモード開始フラグFheatをOFFにセットする。
ステップS13では、ヒータリレースイッチ33のOFF処理を実行する。具体的には、現時点でヒータリレースイッチ33がOFFであればそのままとし、ONであればOFFとして熱供給端子33bからバッテリ端子33aに切り替える。
ステップS14では、減速回生許可フラグFdgをOFFにセットする。
時刻t1において、イグニッションスイッチがONとされる。このとき、エンジン冷却水温度TengがHEV許可閾値T2よりも低く、かつ、バッテリ温度TbatもHEV許可閾値T1よりも低いため、時刻t2において冷機状態と判断され、エンジン1のみを動力源として走行する。また、HEVモード許可フラグFhevがOFFのままであるため減速回生要求があったとしても電動モータ2により回生して第2バッテリBat2に充電する作動は行われない。そして、時刻t3において、ヒータモード開始フラグFheatがONにセットされ、減速回生許可フラグFdgがONとされる。このとき、エンジン1を動力源としてSSGモータ31により発電された電力は、第2バッテリBat2の充放電可能電力範囲内で供給されるため、第2バッテリBat2も徐々に発熱する。
(1)エンジン1と、駆動輪5に機械的に結合された電動モータ2と、電動モータ2に電気的に結合された第2バッテリBat2(バッテリ)と、電動モータ2及び第2バッテリBat2と電気的に結合され、電力が供給されることによりエンジン1(暖気中に加熱が必要となる部位)に熱を供給可能なエンジンヒータ32(熱供給手段)と、電動モータ2及び/又は第2バッテリBat2からエンジンヒータ32へ電力を供給する経路上に配置され、エンジンヒータ32への電力を供給状態または遮断状態に切り替え可能なヒータリレースイッチ33(切り替え手段)と、運転状態に応じてエンジン1の出力と電動モータ2の力行/回生を制御すると共に、エンジン1の暖気状態に応じてヒータリレースイッチ33による切り替えを制御するハイブリッドコントローラ21(制御手段)と、を備えた。
よって、電動モータ2による回生時であって、暖気が必要な冷間始動直後のように第2バッテリBat2の充電可能電力が低いときは、回生エネルギーをエンジンヒータ32に供給することができ、回生エネルギーを捨てることなく暖気中に加熱が必要となる部位の加熱のために使用することができる。よって、回生エネルギーの無駄を排除しつつ暖気性能を向上することができる。
よって、第2バッテリBat2の充放電性能に制限されることなく電動モータ2で回生したエネルギーを全てエンジンヒータ32に供給することが可能となり、効果的に暖気できる。
よって、エンジンヒータ32を電気的に独立した状態とすることが可能となり、電気的な損失を低減できる。
次に、実施例2について説明する。基本的な構成は実施例1と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。図6は実施例2の電動機器類とバッテリとの電気的結合関係を示す概略回路図である。基本的な回路構成は実施例1と同じであるが、ヒータリレースイッチ33の構成が異なる。実施例1では、ヒータリレースイッチ33が、第2バッテリBat2のプラス側と接続されたバッテリ端子33aと、エンジンヒータ32と接続された熱供給端子33bとの間を切り替え可能なスイッチとされていた。そして、ヒータリレースイッチ33がOFFとなり、バッテリ端子33aと接続されたときは、第2バッテリBat2とSSGモータ31及び電動モータ2とが電気的に結合され、エンジンヒータ32はこれら電気的な結合から遮断されていた。
(5)ヒータリレースイッチ33は、供給状態及び遮断状態に関わらず電動モータ2と第2バッテリBat2との間の電気的な結合を維持するように配置されている。
よって、ヒータリレースイッチ33の状態に関わらずSSGモータ31や電動モータ2で発生した回生電力を第2バッテリBat2にも供給することが可能となり、第2バッテリBat2の自己発熱による第2バッテリBat2の暖気も促進される。
以上、本願発明を実施例1に基づいて説明したが、上記構成に限られず、他の構成であっても本願発明に含まれる。
図7は他の実施例の構成を表す概略説明図である。実施例1の「暖気中に加熱が必要となる部位」をエンジン1とし、エンジンヒータ32を備えた構成をしめしたが、エンジン1に代えてシートヒータ52aとしてもよい。これにより、早期に乗員に快適な車室内環境を提供できる。
また、暖気中に加熱が必要となる部位として、ステアリングホイール51の把持部を温めるステアリングヒーター51aとしてもよい。これにより、早期に乗員に快適な車室内環境を提供できる。
また、暖気中に加熱が必要となる部位として、エンジン1と駆動輪5との間に配置された無段変速機4(変速機)のオイルウォーマー41aとしてもよい。これにより、無段変速機4の適切な制御状態を早期に確保できる。
また、暖気中に加熱が必要となる部位として、エアコン53の車室内空気温度調整用ヒーター53aとしてもよい。これにより、早期に乗員に快適な車室内環境を提供できる。
2 電動モータ
3 スタータモータ
4 無段変速機
5 駆動輪
6 プライマリプーリ
7 セカンダリプーリ
8 Vベルト
32 エンジンヒータ
33 ヒータリレースイッチ
Bat1 第1バッテリ
Bat2 第2バッテリ
CVT バリエータ
T/C トルクコンバータ
12 バッテリ
13 インバータ
21 ハイブリッドコントローラ
O/P 機械式オイルポンプ
CL クラッチ
Claims (3)
- エンジンと、
駆動輪に機械的に結合された電動モータと、
前記電動モータに電気的に結合されたバッテリと、
前記電動モータ及び前記バッテリと電気的に結合され、電力が供給されることにより前記エンジンに熱を供給可能なヒータと、
前記電動モータから前記ヒータへ電力を供給する経路上に配置され、前記ヒータへの電力を供給状態または遮断状態に切り替え可能な切り替え手段と、
運転状態に応じて前記エンジンの出力と前記電動モータの力行/回生を制御する制御手段であって、
前記エンジンおよび前記バッテリの暖気が完了するまでは、前記電動モータの回生を制御するときに前記切り替え手段を前記供給状態とし、前記電動モータの回生を制御しないときに前記切り替え手段を前記遮断状態とし、
前記エンジンおよび前記バッテリの暖気が完了した後は、前記切り替え手段を前記遮断状態とする
前記制御手段と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記切り替え手段は、前記供給状態に切り替えると前記電動モータと前記バッテリとの間の電気的な結合を遮断するように配置されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記切り替え手段は、前記供給状態及び遮断状態に関わらず前記電動モータと前記バッテリとの間の電気的な結合を維持するように配置されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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