(57)【要約】【課題】  エンジンの回転数制御が正常に行われないような場合にも発電機の過回転を確実に防止できるようにした、ハイブリッド電気自動車用エンジン制御装置を提供する。【解決手段】  車両の駆動力を発生するモータ１０６と、モータ１０６に電力供給するバッテリ１０５と、モータ１０６及びバッテリ１０５のうちの少なくとも一方に電力を供給する発電機１０２と、発電機を駆動するエンジン１０１とを備えたハイブリッド電気自動車において、発電機１０２が過回転状態であるかを判定する過回転判定手段１３０と、過回転判定手段１３０が発電機１０２が過回転状態であると判定すると、前記エンジンを停止させる緊急エンジン停止手段とを備えて構成する。【選択図】        図１
2006280111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動力を発生するモータと、
前記モータに電力供給するバッテリと、
前記モータ及び前記バッテリのうちの少なくとも一方に電力を供給する発電機と、
前記発電機を駆動するエンジンと、
を備えたハイブリッド電気自動車において、
前記発電機が過回転状態であるかを判定する過回転判定手段と、
前記過回転判定手段が前記発電機が過回転状態であると判定すると、前記エンジンを停止させる緊急エンジン停止手段と、を備えた
ことを特徴とする、ハイブリッド電気自動車用エンジン制御装置。
【請求項２】
前記緊急エンジン停止手段は、前記過回転判定手段により前記発電機が過回転状態であると判定されると、前記エンジンの回転数を制御するエンジンコントローラの制御電源をカットする
ことを特徴とする、請求項１記載のハイブリッド電気自動車用エンジン制御装置。
【請求項３】
前記発電機の回転数を検知する発電機回転数検知手段を備え、
前記過回転判定手段は、前記発電機回転数検知手段により検知された前記発電機の回転数が予め設定した所定値を越えると前記発電機が過回転状態であると判定することを特徴とする、請求項１又は２記載のハイブリッド電気自動車用エンジン制御装置。
【請求項４】
前記発電機の発電電力を検知する発電電力検知手段を備え、
前記過回転判定手段は、前記発電電力検知手段により検知された前記発電電力が予め設定した所定値を越えると前記発電機が過回転状態であると判定することを特徴とする、請求項１又は２記載のハイブリッド電気自動車用エンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド電気自動車に用いられる発電機の過回転を防止するエンジン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンによって駆動する発電機、比較的高電圧の走行用バッテリ及び走行用モータ等を備えたハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が実用化されており、ハイブリッド電気自動車には、エンジンの駆動力と走行用モータの駆動力を併用して駆動輪を回転駆動させて走行するパラレル式ハイブリッド電気自動車や、エンジンによって駆動する発電機が発電した電力によって走行用モータを駆動させて走行するシリーズ式ハイブリッド電気自動車があり、また、これらの特徴を融合させたものがある。
シリーズ式ハイブリッド電気自動車は、常に走行用モータの駆動力によって走行するが、走行用モータの駆動には、バッテリに充電されている電力及び発電機が発電する電力のいずれか又は両方が利用可能である。
【０００３】
即ち、バッテリの蓄電量が十分にあれば、エンジンを停止させ、エンジンによって駆動する発電機が作動していない状態で、バッテリの電力によって走行用モータを駆動して走行させる。また、バッテリに充電されている電力が減少するとエンジンを始動させて、発電機で発電を行い、発電電力によってモータを駆動させると共に発電機の発電電力をバッテリに充電する。また、この時、走行用モータにバッテリの電力も供給する場合もある。
【０００４】
図５は、従来のシリーズ式ハイブリッド電気自動車のエンジンあるいはエンジン駆動発電機の制御系を示す模式図である。
図５に示すように、従来のシリーズ式ハイブリッド電気自動車は、エンジン１０１、発電機１０２、エンジンコントローラ１０３、発電機コントローラ１０４、バッテリ１０５を備えている。
【０００５】
発電機１０２の回転軸は、エンジン１０１の出力軸に接続されており、また、発電機１０２はバッテリ１０５及びモータ１０６と電気的に接続されている。
発電機コントローラ１０４は、バッテリ１０５の充電状態（ＳＯＣ）及びモータ１０６の負荷（電力消費量）についての情報に基づいて目標とする発電量を設定する。そして、この目標発電量に基づいて、エネルギー効率及び排ガス特性が良好な状態で発電を行うように、発電機の目標回転数及びエンジンの目標回転数を設定し、この目標エンジン回転数をエンジンコントローラ１０３に指示する。
【０００６】
エンジンコントローラ１０３には、エンジン１０１に備えられたエンジン回転数センサ（クランク角センサ）からの情報が入力される。エンジンコントローラ１０３は、発電機コントローラ１０４から目標エンジン回転数の指示が入力されると、エンジンを始動させ、エンジン回転数センサで検出されるエンジン回転数が目標エンジン回転数になるようにエンジンの吸入空気量及び燃料噴射量（ガソリンエンジンの場合は点火時期も含む）等を制御する。
【０００７】
したがって、バッテリ１０５が十分に充電されている状態では、バッテリ１０５の電力を使用してモータ１０６を駆動させて走行する。また、バッテリ１０５に充電されている電力が減少すると、発電機コントローラ１０４は、目標発電量及び目標エンジン回転数を設定し、エンジンコントローラ１０３に目標エンジン回転数を指示する。エンジンコントローラ１０３は、発電機コントローラ１０４の指示に基づいてエンジン１０１を始動させて、エンジン回転数が目標回転数となるようにエンジン回転数の検出値に基いてフィードバック制御する。
【０００８】
そして、エンジン１０１が作動している場合には、発電機１０２で発電した電力を使用してモータ１０６を駆動して走行するとともに発電機１０２の発電電力によってバッテリ１０５を充電する。また、バッテリ１０５の電力も加えてモータ１０６を駆動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述の従来技術においては、例えば、エンジン実回転数の誤検出やエンジンコントローラ１０３自体の故障等の何らかの不具合によってエンジン回転数の制御が正常に行われず、エンジン１０１が目標の回転数を大きく超えて回転した場合、発電機１０２にもエンジン１０１の回転力がそのまま加わることになるため、エンジン１０１の回転数上昇に伴って発電機１０２の回転数も目標の回転数を大きく超えることになる。
【００１０】
このような場合、発電機１０２は、目標の回転数よりも高い回転数で発電を行うため、発電に際して、エネルギー効率及び排ガス性能が悪化するばかりでなく、発電機１０２の回転数が許容回転数を越えた場合には、発電機１０２に焼き付き等の破損を招く虞もある。
また、シリーズ式ハイブリッド電気自動車に限らず、走行用にも用いられるエンジンによって駆動される発電機とこのエンジンと駆動輪との動力伝達を断接するクラッチとを備えたパラレル式ハイブリッド電気自動車において、エンジンを発電専用に用い、モータの駆動力のみで走行するような場合にも上記課題が考えられる。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、エンジンの回転数制御が正常に行われないような場合にも発電機の過回転を確実に防止できるようにした、ハイブリッド電気自動車用エンジン制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る本発明のエンジン制御装置は、車両の駆動力を発生するモータと、前記モータに電力供給するバッテリと、前記モータ及び前記バッテリのうちの少なくとも一方に電力を供給する発電機と、前記発電機を駆動するエンジンとを備えたハイブリッド電気自動車において、前記発電機が過回転状態であるかを判定する過回転判定手段と、前記過回転判定手段が前記発電機が過回転状態であると判定すると、前記エンジンを停止させる緊急エンジン停止手段とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２に係る本発明のエンジン制御装置は、請求項１にものにおいて、前記緊急エンジン停止手段は、前記過回転判定手段により前記発電機が過回転状態であると判定されると、前記エンジンの回転数を制御するエンジンコントローラの制御電源をカットすることを特徴としている。
また、請求項３に係る本発明のエンジン制御装置は、請求項１又は２のものにおいて、前記発電機の回転数を検知する発電機回転数検知手段を備え、前記過回転判定手段は、前記発電機回転数検知手段により検知された前記発電機の回転数が予め設定した所定値を越えると前記発電機が過回転状態であると判定することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明のエンジン制御装置は、請求項１又は２のものにおいて、  前記発電機の発電電力を検知する発電電力検知手段を備え、前記過回転判定手段は、前記発電電力検知手段により検知された前記発電電力が予め設定した所定値を越えると前記発電機が過回転状態であると判定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、請求項１記載の本発明のエンジン制御装置によれば、過回転判定手段によって、発電機が過回転状態であると判定されると、エンジンを停止させるので、発電機がそれ以上過剰な回転数で回転することがなく、過回転による発電機の破損等の発生を防止することができる。
また、請求項２記載の本発明のエンジン制御装置によれば、発電機が過回転状態であると判定されると、エンジンコントローラの制御電源を遮断するようにしているので、エンジンを確実に停止させて、発電機の過回転を防止することができる。
【００１６】
また、請求項３記載の本発明のエンジン制御装置によれば、発電機の回転数を検知して、検知した発電機の回転数と所定値を比較するようにしているので、確実に発電機が過回転状態であることを判定することができる。
また、請求項４記載の本発明のエンジン制御装置によれば、発電機の発電電力を検知して、検知した発電電力と所定値を比較するようにしているので、確実に発電機が過回転状態であることを判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１，図２は本発明の第１実施形態に係るエンジン制御装置を説明するためのものであって、図１はエンジン及び発電機の制御系を示す模式図である。また、図２は、本実施形態におけるエンジン制御についてのフローチャートである。なお、図１について、図５の従来技術に相当するものについては同符号を付してある。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のエンジン制御装置は、従来技術と同様にエンジン１０１、エンジンによって駆動する発電機１０２、エンジンコントローラ１０３、発電機コントローラ１０４、バッテリ（高圧バッテリ）１０５、及びモータ１０６を備えており、さらに、エンジンコントローラ１０３への制御電源の入力ライン上にスイッチ１２０を備え、また、発電機コントローラ１０４側で通電することによってスイッチ１２０を開閉するソレノイド１２１を備えている。
【００１９】
エンジンコントローラの制御電源は図示しない低圧バッテリ（例えば２４Ｖ）から供給されている。ソレノイド１２１は発電機コントローラ１０４に接続されている。
また、エンジン１０１には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ１１０が備えられており、発電機には発電機回転数Ｎｇを検出する発電機回転数センサ１１１が備えられている。
【００２０】
発電機１０２は、エンジン１０１と動力伝達可能に接続されており、バッテリ１０５及びモータ１０６と電気的に接続されている。
発電機コントローラ１０４には、バッテリ１０４からバッテリ充電状態（ＳＯＣ、ここでは充電率とする）が入力され、図示しないＥＣＵからはモータ１０６の要求電力を検出するためにアクセル開度情報が入力される。また、発電機コントローラ１０４は、バッテリ１０５の充電状態（ＳＯＣ）及びモータ１０６の出力（電力消費量）に基づいて、要求される発電量に応じて、且つ、エネルギー効率及び排ガス特性が良好な状態で発電を行うように、発電機の目標回転数Ｎｅｇ及びこれに対応したエンジンの目標回転数Ｎｅｔを設定し、目標エンジン回転数をエンジンコントローラ１０３に指示するとともに、発電機１０２の界磁電流を制御する。
【００２１】
また、発電機１０２に備えられた発電機回転数センサ１１１からは発電機１０２の回転数の検出値が発電機コントローラ１０４の内部に備えられた機能要素（過回転判定手段）１３０に入力され、過回転判定手段１３０では、入力された発電機１０２の回転数検出値Ｎｇと予め設定された所定値Ｎｇ０とが比較され、発電機１０２が過回転状態であるかが判定される。
【００２２】
さらに、発電機コントローラ１０４は、ソレノイド１２１の通電の断接を制御する機能を有し、過回転判定手段１３０が発電機１０２が過回転状態であると判定するとソレノイド１２１を通電することでスイッチ１２０をオフにしてエンジンコントローラ１０３の制御電源をカットできるようになっている。つまり、ここでは発電機コントローラ１０４、ソレノイド１２１及びスイッチ１２０が緊急エンジン停止手段として機能するようになっている。
エンジンコントローラ１０３は、発電機コントローラ１０４から目標エンジン回転数の指示が入力されると、エンジン１０１を始動させ、エンジン回転数センサ１１０で検出されるエンジン回転数Ｎｅが目標エンジン回転数Ｎｅｔとなるようにエンジン１０１の吸入空気量及び燃料噴射量等を制御するようになっている。
【００２３】
本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置はこのように構成されているので、バッテリ１０５が十分に充電されている状態では、バッテリ１０５の電力を使用してモータ１０６を駆動させて走行する。また、バッテリ１０５に充電されている電力が減少すると、発電機コントローラ１０４は、エンジンコントローラ１０３に始動指令を行い、エンジンコントローラ１０３は、発電機コントローラ１０４の指示に基づいてエンジン１０１を始動させ、エンジン１０１が目標エンジン回転数Ｎｅｔで作動するようにエンジン回転数センサの検出情報に基づいてフィードバック制御する。
【００２４】
そして、エンジン１０１の作動中には、発電機１０２で発電した電力を使用してモータ１０６を駆動して走行するとともに発電機１０２の発電電力によってバッテリ１０５を充電する。
エンジンコントローラ１０３及び発電機コントローラ１０４による制御をさらに説明すると、例えば図２に示すような制御が行われる。なお、ステップＳ４０の制御はエンジンコントローラ１０３で行われ、その他の制御は発電機コントローラ１０４で行われる。
【００２５】
まず、発電機コントローラ１０４はステップＳ１０において、バッテリ１０５から入力されるバッテリ１０５の充電率ＳＯＣと予め設定された所定値ＳＯＣ０とを比較してバッテリ１０５の充電状況を確認する。    
ステップＳ１０において、バッテリ１０５の充電率が所定値ＳＯＣ０よりも高い場合には、バッテリ１０５は十分に充電されていると判断してスタートに戻る。また、バッテリ１０５の充電率が所定値ＳＯＣ０よりも低い場合には、バッテリ１０５に充電されている電力が減少していると判断してステップＳ２０へ進む。
【００２６】
そして、ステップＳ２０においては、ステップＳ１０で確認したバッテリ充電状況及びモータ１０６で要求される電力に基いて要求発電量に応じて、且つ、エネルギー効率及び排ガス特性が良好な状態で発電を行うように、発電機の目標回転数Ｎｅｇ及びこれに対応したエンジンの目標回転数Ｎｅｔを設定を算出する。
そしてステップＳ３０では、エンジンコントローラ１０４に設定した目標エンジン回転数Ｎｅｔを指示する。
【００２７】
エンジンコントローラ１０３は、ステップＳ４０において、エンジン１０１を始動させ、エンジン回転数センサ１１０から入力されるエンジン回転数情報が、目標エンジン回転数となるようにエンジン１０１の吸入空気量及び燃料噴射量等を制御する。
また、ステップＳ５０では、発電機コントローラ１０４は、発電機回転数センサ１１１の検知結果の入力に基いて発電機１０２の回転数を取得する。
【００２８】
ステップＳ６０では、過回転判定手段１３０において、ステップＳ５０において検知した発電機１０２の回転数Ｎｇと予め設定されている所定回転数Ｎｇ０との大小関係が比較され、発電機１０２の回転数Ｎｇの検出値が所定回転数Ｎｇ０よりも小さい場合にはスタートに戻り、再びバッテリ１０５の電圧と所定値Ｖ０とが比較される。
また、発電機１０２の回転数Ｎｇが所定回転数Ｎｇ０以上である場合には、過回転判定手段１３０が発電機１０２が過回転していると判定し、ステップＳ７０に進む。ステップＳ７０では、発電機コントローラ１０４がソレノイド１２１を通電させる。そして、通電したソレノイド１２１によってスイッチ１２０がオフにされ、エンジンコントローラ１０３に入力される制御電源がカットされる。
【００２９】
ステップＳ７０においてエンジンコントローラ１０３に入力される制御電源がカットされると、当然エンジンコントローラ１０３は作動しなくなる。こうすることによりエンジンコントローラ１０３による燃料噴射制御も行われなくなるので、エンジン１０１は燃料の供給を断たれて停止することになる。
したがって、エンジン回転数センサ１１０の不具合等により、エンジンコントローラ１０３によるエンジン回転数制御が正常に行われず、エンジン１０１が、目標エンジン回転数を大きく超えて回転するような場合においては、発電機コントローラ１０４及び発電機回転数センサ１１１によって発電機１０２の過回転を検知すると、エンジンコントローラ１０３に入力される制御電源がカットしてエンジン１０１を停止させるのでエンジンの回転と連動して回転する発電機１０２の回転も停止することになり、発電機１０２がこれ以上過回転することはなく、過回転による発電機１０２の破損等の発生を防止することができる。
【００３０】
［第２実施形態］
図３，図４は本発明の第２実施形態に係るエンジン制御装置を説明するためのものであって、エンジン及び発電機の制御系を示す模式図である。なお、図１と同符号は同様のものを示し、図４において、図２と同符号のステップは同様の処理を示す。このため、図１，図２と同様な部分については一部説明を省略する。
【００３１】
図３に示すように本実施形態においては、発電機１０２に発電機１０２から出力される発電電力の電流値Ｉｓを検知する電流センサ１１２及び発電機１０２から出力される発電電力の電圧値Ｅｓを検知する電圧センサ１１３を備えて、電流値及び電圧値を検知することで、発電機１０２の発電電力を検知できるようにしている点が第１実施形態のものと異なっている。
【００３２】
即ち、本実施形態においては、発電機コントローラ１０４は、電流センサ１１２の検出値Ｉｓと電圧センサの検出値Ｅｓとを乗算して発電電力Ｗｓを演算することで、発電機１０２の発電電力を検知する。
発電機１０２の発電する電力Ｗｓは発電機１０２の回転数Ｎｇによって定まるので、発電機１０２の回転数Ｎｇを検知する代わりに発電機１０２の発電電力Ｗｓを検知することによって過回転判定手段１３０は発電機１０２が過回転状態であることを判定できるようになっている。
【００３３】
本実施形態におけるエンジン制御装置はこのように構成されているので、図４に示すようなフローでエンジンの制御が行われる。
まず、第１実施形態のものと同様に、ステップＳ１０〜Ｓ３０まで進み、ステップＳ４０で、エンジンコントローラ１０３がエンジン１０１を始動させてエンジン回転数センサ１１０から入力されるエンジン回転数情報が、目標エンジン回転数となるようにエンジン１０１の吸入空気量及び燃料噴射量を制御すると、図４のステップＳ５５に進む。
【００３４】
Ｓ５５において発電機コントローラ１０４は、発電機１０２に備えられている電流センサ１１２及び電圧センサ１１３の検知結果Ｉｓ，Ｅｓを乗算して、発電機１０２の実際の発電電力Ｗｓ（＝Ｉｓ×Ｅｓ）を検知する。
そして、ステップＳ６５において、ステップＳ５５で検出した発電機１０２の発電電力Ｗｓと所定電力Ｗ０との大小関係が比較され、発電機１０２の発電電力が所定電力Ｗ０よりも小さい場合にはスタートに戻り、再びバッテリ充電状況が確認される。
【００３５】
また、発電機１０２の発電電力Ｗｓが所定電力Ｗ０以上である場合には、ステップＳ７５に進み、ステップＳ７５では、第１実施形態のものと同様に発電機コントローラ１０４が、ソレノイド１２１を通電させ、通電したソレノイド１２１によってスイッチ１２０がオフにされて、エンジンコントローラ１０３に入力される制御電源がカットされる。
したがって、発電機コントローラ１０４は、発電機１０２に備えられた電流センサ１１２、電圧センサ１１３の検知結果に基いて、発電機１０２の過回転を検出することができ、エンジンコントローラの制御電源をオフにすることで、エンジン１０１を停止させて発電機１０２の過回転を防止して、さらには発電機１０２の破損等を防止することができる。
【００３６】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、発電機の実回転数Ｎｇと所定回転数Ｎｇ０との比較、又は、発電機の発電電力Ｗｓと所定電力Ｗ０との比較によって発電機の過回転を検出しているが、回転数及び発電電力の両方の検出値に基いて発電機の過回転状態であることを判定するようにしてもよい。この場合には、より正確に発電機の過回転状態を判定することができる。
【００３７】
また、所定回転数Ｎｇ０及び所定電力Ｗ０は、発電機１０２の許容回転数又は許容発電量の範囲で適宜設定可能である。例えば、発電機の許容回転数の範囲であっても、過回転によるエネルギー効率及び排ガス性能の低下を考慮して、所定回転数Ｎｇ０を、発電機コントローラが設定した発電機１０２の目標回転数Ｎｇｔに所定の許容値を加えた値として、所定回転数Ｎｇ０は、発電機１０２の目標回転数Ｎｇｔによって異なる値としてもよい。
【００３８】
また、上述の実施形態では、エンジンコントローラ１０３の制御電源をカットすることで、エンジン１０１を停止させているが、エンジン１０１の停止手段も上述の実施形態のものに限らない。例えば、発電機１０２が過回転状態であると判定すると、例えば、ディーゼルエンジンの場合には、メカニカルガバナを燃料供給停止状態にするなど機械的にエンジンへの燃料供給を断ってエンジンを停止させるようにしてもよい。
【００３９】
また、本発明はシリーズ式ハイブリッド電気自動車に限らず、走行用にも用いられるエンジンによって駆動される発電機とこのエンジンと駆動輪との動力伝達を断接するクラッチとを備えたパラレル式ハイブリッド電気自動車において、エンジンを発電専用に用い、モータの駆動力のみで走行するような場合においても適用すれば有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジン及び発電機の制御系を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエンジン及び発電機の制御を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係るエンジン及び発電機の制御系を示す模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るエンジン及び発電機の制御を示すフローチャートである。
【図５】従来技術におけるエンジン及び発電機の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１０１  エンジン
１０２  発電機
１０３  エンジンコントローラ
１０４  発電機コントローラ
１０５  バッテリ（高圧バッテリ）
１０６  モータ
１１０  エンジン回転数センサ
１１１  発電機回転数センサ
１１２  電流センサ
１１３  電圧センサ
１２０  スイッチ
１２１  ソレノイド
１３０  過回転判定手段
【図１】
2006280111.tif 000003
【図２】
2006280111.tif 000004
【図３】
2006280111.tif 000005
【図４】
2006280111.tif 000006
【図５】
2006280111.tif 000007