(57)【要約】【課題】シリーズモードにおいてエンジンの運転点を適切に設定して、燃費を向上させる。【解決手段】車両１に搭載されるエンジン２と、当該エンジン２により駆動されて発電する発電機９と、発電機９から電力を供給されて充電可能な駆動用バッテリ１１と、駆動用バッテリ１１や発電機９から電力を供給されて駆動輪を駆動するフロントモータ４及びリヤモータ６と、を具備し、エンジン２を所定の設定回転速度で運転して発電機９を駆動し発電しながら、フロントモータ４により前輪３やリヤモータ６により後輪５を駆動する走行モードが可能なハイブリッド車のエンジン運転制御装置であって、当該走行モードにおいて、車両の現在地における大気圧が低下するに伴って設定回転速度を上昇させるように補正する。【選択図】図１
2014133457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるエンジンと、当該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、前記発電機から電力を供給されて充電可能な駆動用バッテリと、前記駆動用バッテリから供給される電力、または前記発電機から供給される電力で駆動輪を駆動する駆動用モータと、を具備し、
前記車両の走行状態に基づいて前記エンジンの回転速度を所定の設定回転速度で運転するように設定することで前記発電機を駆動し発電するとともに前記駆動用モータにより前記駆動輪を駆動する走行モードを有するハイブリッド車のエンジン運転制御装置であって、
前記車両の現在位置における大気圧を検出する大気圧検出手段と、
前記走行モードにおいて、前記大気圧検出手段により検出された前記大気圧に基づいて前記設定回転速度を補正する補正手段を備え、
前記補正手段は、前記大気圧が低下するに伴って前記設定回転速度が上昇するように補正することを特徴とするハイブリッド車のエンジン運転制御装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記大気圧が所定の平地気圧では前記設定回転速度の補正を禁止して前記エンジンの回転速度を一定の値に設定することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車のエンジン運転制御装置。
【請求項３】
前記エンジンの吸気温度を検出する吸気温度検出手段を備え、
前記補正手段は、前記吸気温度検出手段により検出された前記エンジンの吸気温度が上昇するに伴って前記設定回転速度が上昇するように補正することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車のエンジン運転制御装置。
【請求項４】
前記エンジンのフリクションを推定するフリクション推定手段を備え、
前記補正手段は、前記フリクション推定手段により検出された前記エンジンのフリクションが増加するに伴って前記設定回転速度が上昇するように補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のハイブリッド車のエンジン運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車のシリーズモードにおけるエンジンの運転制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年開発されているハイブリッド車において、エンジンにより発電機を駆動して発電しつつ、電気モータで走行駆動する走行モードであるシリーズモードが可能な車両が知られている。
シリーズモードにおいては、電気モータのみによって車両の駆動輪の駆動を行うので、走行速度の変動に拘わらず、エンジンの回転速度を任意に設定することができる。
【０００３】
一般的に、シリーズモードにおいては、発電機における必要な出力（発電電力）を確保した上で、燃料消費効率の低い値に設定されるように、エンジンの運動点（回転速度、出力トルク）が設定される。
更に、シリーズモードにおけるエンジンの運動点を変更するハイブリッド車が知られている。例えば、特許文献１では、電気モータに電力を供給する駆動用バッテリの充電率に基づいてシリーズモードにおけるエンジンの運転点を設定し、駆動用バッテリの充電率を所定の範囲内に維持する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３７１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、大気圧の低い高地では、エンジンの最大出力トルクが低下するため、平地（低地）を条件としてエンジンの運転点を設定すると、出力を確保できる程度に発電機を駆動することが困難となる虞がある。そこで、車両の使用地域で設定される最高標高地でも出力を確保できるようにエンジンの運転点を設定すると、低地では必要以上にエンジンの回転速度が高くなって、燃費の低下を招く虞がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、エンジンにより発電機を駆動して発電するとともに、電気モータで走行駆動する走行モードにおいて、エンジンの運転点を適切に設定して、燃費の向上が可能なハイブリッド車のエンジン運転制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するべく、請求項１のハイブリッド車のエンジン運転制御装置は、車両に搭載されるエンジンと、当該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、発電機から電力を供給されて充電可能な駆動用バッテリと、駆動用バッテリから供給される電力、または発電機から供給される電力で駆動輪を駆動する駆動用モータと、を具備し、前記車両の走行状態に基づいて前記エンジンの回転速度を所定の設定回転速度で運転するように設定することで発電機を駆動し発電するとともに駆動用モータにより駆動輪を駆動する走行モードを有するハイブリッド車のエンジン運転制御装置であって、車両の現在位置における大気圧を検出する大気圧検出手段と、前記走行モードにおいて、大気圧検出手段により検出された大気圧に基づいて設定回転速度を補正する補正手段を備え、補正手段は、大気圧が低下するに伴って設定回転速度が上昇するように補正することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２のハイブリッド車のエンジン運転制御装置は、請求項１において、補正手段は、大気圧が所定の平地気圧では設定回転速度の補正を禁止してエンジンの回転速度を一定の値に設定する大気圧の領域を設けることを特徴とする。
また、請求項３のハイブリッド車のエンジン運転制御装置は、請求項１または２において、エンジンの吸気温度を検出する吸気温度検出手段を備え、補正手段は、温度検出手段により検出されたエンジンの温度が上昇するに伴って設定回転速度が上昇するように補正することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４のハイブリッド車のエンジン運転制御装置は、請求項１から３のいずれか１項において、エンジンのフリクションを推定するフリクション推定手段を備え、補正手段は、フリクション推定手段により検出されたエンジンのフリクションが増加するに伴って設定回転速度が上昇するように補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１のハイブリッド車のエンジン運転制御装置によれば、車両の現在位置における大気圧が低下するに伴って、走行モードにおけるエンジンの設定回転速度が上昇するように補正されるので、大気圧の低下に伴いエンジンの最大出力トルクが低下しても回転速度を上昇させてエンジンの出力を確保し発電機の出力(発電電力)を確保することができるとともに、大気圧が比較的高い場合には、エンジンの回転速度を抑制して燃費の向上ならびにエンジン音の低減を図ることができる。
【００１１】
また、請求項２のハイブリッド車のエンジン運転制御装置によれば、大気圧が所定の平地気圧では設定回転速度の補正が禁止されて、エンジンの回転速度が一定の値に設定されるので、平地において大気圧が小さく変動しても、走行モードにおけるエンジンの回転速度を一定に保つことができ、エンジン音の変化を抑え、乗員の快適性を向上させることができる。
【００１２】
また、請求項３のハイブリッド車のエンジン運転制御装置によれば、エンジンの吸気温度が上昇するに伴って、走行モードにおけるエンジンの設定回転速度が上昇するよう補正されるので、エンジンの吸気温度上昇に伴ってエンジンの最大出力トルクが低下しても、エンジンの出力を確保して、発電機の出力を確保することができるとともに、低温時ではエンジンの設定回転速度を抑えて燃費の向上を図ることができる。
【００１３】
また、請求項４のハイブリッド車のエンジン運転制御装置によれば、エンジンのフリクションが増加するに伴って、走行モードにおけるエンジンの設定回転速度が上昇するよう補正されるので、エンジンのフリクション増加に伴ってエンジンの最大出力トルクが低下しても、エンジンの出力を確保して、発電機の出力を確保することができるとともに、低フリクション時ではエンジンの設定回転速度を抑えて燃費の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラグインハイブリッド車の概略構成図である。
【図２】本実施形態におけるエンジン運転点の設定状態の一例を示すグラフである。
【図３】本実施形態における環境補正係数の設定の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラグインハイブリッド車（以下、車両１という）の概略構成図である。
本実施形態の車両１は、エンジン２の出力によって前輪３を駆動して走行可能であるとともに、前輪３を駆動する電動のフロントモータ４(駆動用モータ)及び後輪５を駆動する電動のリヤモータ６(駆動用モータ)を備えた４輪駆動車である。
【００１６】
エンジン２は、減速機７を介して前輪３の駆動軸８を駆動可能であるとともに、減速機７を介して発電機９を駆動して発電させることが可能となっている。
フロントモータ４は、フロントインバータ１０を介して、車両１に搭載された駆動用バッテリ１１及び発電機９から高電圧の電力を供給されて駆動し、減速機７を介して前輪３の駆動軸８を駆動する。減速機７には、エンジン２の出力軸と前輪３の駆動軸８との間の動力の伝達を断接切換え可能なクラッチ７ａが内蔵されている。
【００１７】
リヤモータ６は、リヤインバータ１２を介して駆動用バッテリ１１及び発電機９から高電圧の電力を供給されて駆動し、減速機１３を介して後輪５の駆動軸１４を駆動する。
発電機９によって発電された電力は、フロントインバータ１０を介して駆動用バッテリ１１を充電可能であるとともに、フロントモータ４及びリヤモータ６に電力を供給可能である。
【００１８】
駆動用バッテリ１１は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成され、複数の電池セルをまとめて構成された図示しない電池モジュールを有しており、更に、電池モジュールの充電率（State Of Charge、以下、ＳＯＣ）等を監視するバッテリモニタリングユニット１１ａを備えている。
フロントインバータ１０は、フロントモータコントロールユニット１０ａとジェネレータコントロールユニット１０ｂを有している。フロントモータコントロールユニット１０ａは、ハイブリッドコントロールユニット２０（補正手段）からの制御信号に基づきフロントモータ４の出力を制御する。ジェネレータコントロールユニット１０ｂは、ハイブリッドコントロールユニット２０からの制御信号に基づき発電機９の発電量を制御する機能を有する。
【００１９】
リヤインバータ１２は、リヤモータコントロールユニット１２ａを有している。リヤモータコントロールユニット１２ａは、ハイブリッドコントロールユニット２０からの制御信号に基づきリヤモータ６の出力を制御する機能を有する。
また、車両１には、駆動用バッテリ１１を外部電源によって充電する充電機２１が備えられている。
【００２０】
エンジン２の駆動制御を行うエンジンコントロールユニット２２は、エンジン２の吸気圧を検出する吸気圧センサ３１（大気圧検出手段）及び吸気温度を検出する吸気温度センサ３２（吸気温度検出手段）から、吸気圧と吸気温度を入力し、現在のエンジン２の回転速度Ｎにおける最大可能トルクＭmaxを演算する機能を有している。
ハイブリッドコンロトールユニット２０は、車両１の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びタイマ等を含んで構成される。
【００２１】
ハイブリッドコンロトールユニット２０の入力側には、駆動用バッテリ１１のバッテリモニタリングユニット１１ａ、フロントインバータ１０のフロントモータコントロールユニット１０ａとジェネレータコントロールユニット１０ｂ、リヤインバータ１２のリヤモータコントロールユニット１２ａ、エンジンコントロールユニット２２、及びアクセル操作量を検出するアクセル開度センサ４０が接続されており、これらの機器からの検出及び作動情報が入力される。
【００２２】
一方、ハイブリッドコンロトールユニット２０の出力側には、フロントインバータ１０のフロントモータコントロールユニット１０ａとジェネレータコントロールユニット１０ｂ、リヤインバータ１２のリヤモータコントロールユニット１２ａ、減速機７（クラッチ７ａ）、エンジンコントロールユニット２２が接続されている。
そして、ハイブリッドコンロトールユニット２０は、アクセル開度センサ４０等の上記各種検出量及び各種作動情報に基づいて、車両１の走行駆動に必要とする車両要求出力Ｐを演算し、エンジンコントロールユニット２２、フロントモータコントロールユニット１０ａ、ジェネレータコントロールユニット１０ｂ及びリヤモータコントロールユニット１２ａ、減速機７に制御信号を送信して、走行モード（（ＥＶモード、電気自動車モード）、シリーズモード、パラレルモード）の切換え、エンジン４とフロントモータ９とリヤモータ１１の出力、発電機９の出力（発電電力）を制御する。
【００２３】
ＥＶモードでは、エンジン２を停止し、駆動用バッテリ１１から供給される電力によりフロントモータ４やリヤモータ６を駆動して走行させる。
シリーズモード（本願発明の走行モードに該当する）では、減速機７のクラッチ７ａを切断し、エンジン２により発電機９を作動する。そして、発電機９により発電された電力及び駆動用バッテリ１１から供給される電力によりフロントモータ４やリヤモータ６を駆動して走行させる。また、シリーズモードでは、エンジン２の回転速度を設定回転速度Ｎsに設定し、余剰出力によって発電した電力を駆動用バッテリ１１に供給して駆動用バッテリ１１を充電する。
【００２４】
パラレルモードでは、減速機７のクラッチ７ａを接続し、エンジン２から減速機７を介して機械的に動力を伝達して前輪３を駆動させる。また、エンジン２により発電機９を作動させて発電した電力及び駆動用バッテリ１１から供給される電力によってフロントモータ４やリヤモータ６を駆動して走行させる。
ハイブリッドコントロールユニット２０は、高速領域のように、エンジン２の効率のよい領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、パラレルモードを除く領域、即ち中低速領域では、駆動用バッテリ１１の充電率ＳＯＣに基づいてＥＶモードとシリーズモードとの間で切換える。
【００２５】
ハイブリッドコントロールユニット２０は、更に、駆動用バッテリ１１の充電率ＳＯＣが許容範囲より低下したときには、エンジン２を強制的に駆動して発電させて駆動用バッテリ１１を充電させる機能を有している。
また、本実施形態では、シリーズモードにおけるエンジン２の運転点の設定に特徴を有している。エンジン２の運転点は、エンジン２の設定回転速度Ｎsと出力トルクＴによって規定される。ハイブリッドコントロールユニット２０は、発電機９を駆動するのに必要な要求出力に基づいて、エンジン２の設定回転速度Ｎsと出力トルクＴを設定するが、本実施形態ではエンジン２の運転環境（大気圧等）に基づいて設定回転速度Ｎsを補正する機能を有している。
【００２６】
ハイブリッドコントロールユニット２０は、次式（１）のように、エンジンコントロールユニット２２から現在のエンジン２の回転速度Ｎにおける最大可能トルクＭmaxを入力し、この最大可能トルクＭmaxを、当該回転速度Ｎにおける標準状態最大トルクＴmax及び１のうち高い方の値で除算して、環境補正係数Ｃを求める。
Ｃ＝Ｍmax/max（１(Ｎm)、Ｔmax）・・・（1）
標準状態最大トルクＴmaxは、標準状態（平地（例えば大気圧７６０mmＨg）かつ基準温度（例えば２７℃））でのエンジン２の最大出力トルクである。標準状態最大トルクＴmaxは、エンジン２の回転速度に対応した値が、あらかじめマップとしてハイブリッドコントロールユニット２０に記憶されている。
【００２７】
次に、ハイブリッドコントロールユニット２０は、環境補正係数Ｃに基づいて、シリーズモードにおけるエンジン２の設定回転速度Ｎsを設定する。
詳しくは、次式（2）に示すように、シリーズモードにおけるエンジン２の設定回転速度Ｎsを、環境補正係数Ｃを用いて、基準エンジン回転速度Ｎslと高地用設定回転速度Ｎshとの間に設定する。
【００２８】
Ｎs＝Ｃ×Ｎsl＋（１-Ｃ）×Ｎsh・・・（2）
なお、基準エンジン回転速度Ｎslは上記標準状態で設定される設定回転速度Ｎsであり、高地用設定回転速度Ｎshは、車両１の使用地域においてあらかじめ規定される最高標高値を運転環境として設定される設定回転速度Ｎsである。この基準エンジン回転速度Ｎsl及び高地用設定回転速度Ｎshは、あらかじめハイブリッドコントロールユニット２０に記憶されている。
【００２９】
以上のように制御することで、現在のエンジン２の回転速度Ｎでの標準状態最大トルクＴmaxとエンジンコントロールユニット２２から入力した最大可能トルクＭmaxとの比に基づいて、大気圧を含むエンジン２の運転環境が環境補正係数Ｃとして推定される。そして、この環境補正係数Ｃを用いて標準状態（平地用）の基準エンジン回転速度Ｎslと高地用設定回転速度Ｎshとの間に、シリーズモードにおけるエンジン２の設定回転速度Ｎsが設定される。
【００３０】
図２は、エンジン２の運転点の設定状態の一例を示すグラフである。図２に示すグラフの横軸がエンジン２の回転速度、縦軸がエンジン２の出力トルクを示し、標準状態（大気圧７６０mmＨg）及び各使用地域毎に異なって設定される最高標高地（例えば、高地Ａ：大気圧５５０mmＨg、高地Ｂ：大気圧５１０mmＨg、高地Ｃ：大気圧４６０mmＨg）におけるシリーズモードでのエンジン２の運転点が記載されている。図２中実線が、各運転環境（大気圧）におけるエンジン２の要求出力に応じた運転点を示し、破線が、各運転環境でのエンジン２の最大出力トルクを示している。
【００３１】
図２に示すように、エンジン２の最大出力トルクは大気圧によって大幅に異なる。これに対応して、本実施形態では、上記のように、車両１の使用地域に応じて高地用設定回転速度Ｎshが異なり、環境補正係数Ｃが大気圧によって変更されることで、エンジン２の出力（出力トルク×回転速度）を確保しながら、平地と高地との間で、図２中の一点鎖線で示すように、エンジン２の設定回転速度Ｎsが変更される。
【００３２】
このように、シリーズモードにおいて発電に必要な出力に応じて設定されるエンジン２の設定回転速度Ｎsは、大気圧の低下に伴って増加し、大気圧の低下に伴うエンジン２の最大出力トルクの低下を補うようにエンジン２の設定回転速度Ｎsを上昇させ、必要な出力を確保するように補正されて設定される。これに伴い、大気圧が比較的高い平地では、エンジン２の設定回転速度Ｎsを抑制して、燃費を向上させることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、エンジンコントロールユニット２２からハイブリッドコントロールユニット２０に入力する最大可能トルクＭmaxを用いて環境補正係数Ｃを演算しているので、大気圧及びその他エンジン２の運転環境（吸気温度、フリクション等）を含めて設定回転速度Ｎsを補正して設定することが可能となる。また、吸気圧センサ３１が検出した吸気圧をエンジンコントロールユニット２２からハイブリッドコントロールユニット２０に新たに伝達する必要がなく、エンジンコントロールユニット２２からハイブリッドコントロールユニット２０への情報伝達量を抑制することができる。
【００３４】
図３は、環境補正係数Ｃの設定例を示すグラフである。
また、上記実施形態では、式（1）により環境補正係数Ｃを求めており、大気圧が低下するに伴って環境補正係数Ｃが一様に減少するが、環境補正係数Ｃを大気圧が低下するに伴って一様に減少させるのではなく、図３に示すように、所定の平地気圧（７６０mmＨg）近傍で環境補正係数Ｃが略一定となるような領域を設けるとよい。
【００３５】
このように、平地近傍で環境補正係数Ｃが略一定となる領域を有することで、この領域においてはエンジン２の設定回転速度Ｎsも略一定に設定される。よって、最大出力トルクが比較的高くかつ車両１の使用頻度の高い平地では、シリーズモードにおけるエンジン２の設定回転速度Ｎsの変更を抑え、エンジン音の変動を抑制して、乗員の快適性を向上させることができる。一方、高地では大気圧の低下に伴って環境補正係数Ｃが低下して、エンジン２の回転速度が上昇することで、エンジン２の出力を確保することができる。
【００３６】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定するものでない。例えば、吸気圧センサ３１が検出した吸気圧をハイブリッドコントロールユニット２０に入力して、吸気圧に基づいて環境補正係数Ｃを設定し、設定回転速度Ｎsを補正するように設定してもよい。
また、エンジン２の最大出力トルクは、吸気温度に応じても変化するので、上記のように吸気圧に基づいて設定回転速度Ｎsを補正した場合には、更に、エンジン２の吸気温センサ３２（吸気温度検出手段）により検出した吸気温度が上昇するに伴って環境補正係数Ｃを低下させるように補正して、エンジン２の設定回転速度Ｎsを上昇させるように補正するとよい。このように吸気温度に基づいて補正することで、発電機９を駆動するためのエンジン２の出力をより正確に確保しつつ、エンジン２の設定回転速度Ｎsをより低く設定して、燃費をより向上させることができる。
【００３７】
また、エンジン２のフリクションによっても最大出力トルクが変化するので、ハイブリッドコントロールユニット２０は、更に、フリクションに基づいてシリーズモード時における設定回転速度Ｎsを補正するとよい。詳しくは、フリクションの増加に対応して環境補正係数Ｃを低下させ、設定回転速度Ｎsを上昇させるように設定する。なお、エンジン２のフリクションについては、エンジンコントロールユニット２２（フリクション推定手段）において一般的に演算されているので、この情報を用いればよい。このようにフリクションに基づいて補正することで、発電機９を駆動するためのエンジン２の出力をより正確に確保しつつ、エンジン２の設定回転速度Ｎsをより低く設定して、燃費をより向上させることができる。
【００３８】
エンジン２の最大出力トルクは、特に大気圧に大きく影響を受けるので、上記大気圧に基づいて環境補正係数Ｃを設定した上で、更に上記のように吸気温度やフリクションを組み合わせて設定回転速度Ｎsを補正することで、エンジン２の設定回転速度Ｎsをより適切に設定することが可能となる。
また、本実施形態では、ＥＶモード、シリーズモード及びパラレルモードの切換え可能なプラグインハイブリッド車に本発明を適用しているが、少なくともエンジンにより発電機を駆動し発電するとともに、駆動用モータにより駆動輪を駆動する走行モードが可能なハイブリッド車に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  車両
２  エンジン
４  フロントモータ(駆動用モータ)
６  リヤモータ（駆動用モータ）
９  発電機
１１  駆動用バッテリ
２０  ハイブリッドコントロールユニット（補正手段）
２２  エンジンコントロールユニット（フリクション推定手段）
３１  吸気圧センサ（大気圧検出手段）
３２  吸気温度センサ（吸気温度検出手段）
【図１】
2014133457.tif 000003
【図２】
2014133457.tif 000004
【図３】
2014133457.tif 000005