(57)【要約】【課題】システム全体効率を高めつつモータジェネレータの冷却性能を確保し、ラジエータの小型化を図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こと。【解決手段】エンジンと、モータジェネレータ、発電機、及び、バッテリを含む電気系とを、備えるハイブリッド車両の制御装置であって、エンジンを冷却する冷却水の温度が高くて、電気系を冷却する冷却水の温度が低い場合には、エンジン側の効率点で動作し、エンジンを冷却する冷却水の温度が低くて、電気系を冷却する冷却水の温度が高い場合には、モータジェネレータ側の効率点で動作する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、モータジェネレータ、発電機、及び、バッテリを含む電気系とを、備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記エンジンを冷却する冷却水の温度が高くて、前記電気系を冷却する冷却水の温度が低い場合には、前記エンジン側の効率点で動作し、
前記エンジンを冷却する冷却水の温度が低くて、前記電気系を冷却する冷却水の温度が高い場合には、前記モータジェネレータ側の効率点で動作することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ハイブリッド車両の制御装置において、バッテリのＳＯＣと外気温と将来の走行情報と冷却水の温度との少なくとも１つに基づいて、エンジン、モータジェネレータ、発電機、及び、バッテリなどを含むシステム全体効率が最大値付近となる動作点でエンジンを作動させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１９８４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１において、システム全体の効率化をするためには、いかなる発電動作点でもエンジン用ラジエータと電気系ラジエータとの放射性能を担保する必要があり、エンジン用ラジエータと電気系ラジエータとを共に大きいサイズにする必要がある。また、シリーズハイブリッド車両の場合は、モータジェネレータの発熱量が多くなるので、ラジエータが大型化するおそれがある。すなわち、シリーズハイブリッド車両では、発電しながらその電力を駆動出力に使用するため、発電用モータジェネレータと駆動用モータジェネレータとを冷却する必要があり、電気系の発熱量が増加するため、電気系のラジエータの大型化が課題となる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、システム全体効率を高めつつモータジェネレータの冷却性能を確保し、ラジエータの小型化を図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ことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、エンジンと、モータジェネレータ、発電機、及び、バッテリを含む電気系とを、備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンを冷却する冷却水の温度が高くて、前記電気系を冷却する冷却水の温度が低い場合には、前記エンジン側の効率点で動作し、前記エンジンを冷却する冷却水の温度が低くて、前記電気系を冷却する冷却水の温度が高い場合には、前記モータジェネレータ側の効率点で動作することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るハイブリッド車両の制御装置は、エンジンの冷却水の温度が高くて、電気系の冷却水の温度が低い場合には、発電用エンジン側の効率点で動作し、エンジンの冷却水の温度が低くて、電気系の冷却水の温度が高い場合には、モータジェネレータ側の効率点で動作するように制御を行うことで、システム全体効率を高めつつモータジェネレータの冷却性能を確保することができるという効果を奏する。また、エンジンの冷却水及び電気系の冷却水の水温を、上述したような方法によって調整することによって、エンジンの冷却水と電気系の冷却水の冷却に必要なラジエータを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係るシリーズハイブリッド車両での力と電気の流れを示した図である。
【図２】図２は、構成例１に係るシリーズハイブリッド車両に適用される冷却システムの構成を示した図である。
【図３】図３は、温調ロジックの一例を表したブロック線図である。
【図４】図４は、等パワー時における動作点の違いによる発熱量を示したグラフである。
【図５】図５は、効率優先マップの一例を示した図である。
【図６】図６は、構成例２に係るシリーズハイブリッド車両に適用される冷却システムの構成を示した図である。
【図７】図７は、構成例３に係るシリーズハイブリッド車両に適用される冷却システムの構成を示した図である。
【図８】図８は、実施形態に係る制御装置が行う温調制御の一例を示したフローチャートである。
【図９】図９は、アクセル開度、駆動用ＭＧ出力、発電用ＭＧ出力、及び、ＳＯＣの出力例を表したタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、ラジエータ通過風量と面積当たりのラジエータ放熱量との関係を示したグラフである。
【図１１】図１１は、動作点選択例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
図１は、実施形態に係るシリーズハイブリッド車両１での力と電気の流れを示した図である。図１に示すように、シリーズハイブリッド車両１は、駆動輪６Ｌ，６Ｒへの動力伝達機構として、発電用エンジン２、発電用モータジェネレータ（以下、発電用ＭＧという。）３、発電用インバータを含む発電用ＰＣＵ７（図２、図６、図７参照）、バッテリ４、駆動用モータジェネレータ（以下、駆動用ＭＧという。）５、及び、駆動用インバータを含む駆動用ＰＣＵ８（図２、図６、図７参照）などを備えている。なお、モータジェネレータ（ＭＧ）は、モータ機能と発電機能とを有するものであるが、発電用ＭＧ３としては発電機能を少なくとも有していればよく、発電用ＭＧ３に替えて発電機を用いても良い。また、シリーズハイブリッド車両１は、シリーズハイブリッド車両１の種々の制御を行う制御装置１００や、後述する冷却システム５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ（図２、図６、図７参照、冷却システム５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを区別しないときは冷却システム５０という。）などを備えている。
【００１１】
シリーズハイブリッド車両１では、発電用エンジン２からのトルクによって発電用ＭＧ３を作動させて発電した電力をバッテリ４に蓄える。そして、力行（加速）時には、バッテリ４から出力された電力によって駆動用ＭＧ５をモータ機能として作動させることにより、駆動用ＭＧ５からの駆動力によって駆動輪６Ｌ，６Ｒが駆動される。なお、力行時では、駆動出力＝発電出力＋バッテリ出力となり、ここで言う「発電出力」は発電用エンジン２由来の電力であって、「バッテリ出力」はバッテリ４由来の電力である。一方、回生（減速）時には、駆動輪６Ｌ，６Ｒからの駆動力により、発電機能として駆動用ＭＧ５を作動させて発電した電力をバッテリ４に蓄える。
【００１２】
［構成例１］
図２は、構成例１に係るシリーズハイブリッド車両１に適用される冷却システム５０Ａの構成を示した図である。構成例１に係る冷却システム５０Ａは、発電用ＭＧ３、バッテリ４（図１参照）、駆動用ＭＧ５、発電用ＰＣＵ７、及び、駆動用ＰＣＵ８などの電気系の冷却を主に担当する相対的に低温の冷却水が循環する冷却水循環システムであるＬＴ冷却水循環システム１０と、発電用エンジン２の冷却を主に担当する相対的に高温の冷却水が循環する冷却水循環システムであるＨＴ冷却水循環システム２０とを備えている。なお、「ＬＴ」は「Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」の略であり、「ＨＴ」は「Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」の略である。
【００１３】
ＬＴ冷却水循環システム１０とＨＴ冷却水循環システム２０とで閉ループが形成されている。また、構成例１に係る冷却システム５０Ａにおいては、発電用エンジン２、発電用ＭＧ３、発電用ＰＣＵ７、及び、ヒータコア２２などによって発電ユニット３０が構成されている。
【００１４】
ＬＴ冷却水循環システム１０には、ＬＴラジエータ１２の下流側にウォータポンプＷＰが配置されている。そして、ＬＴ冷却水循環システム１０では、ウォータポンプＷＰを作動させることによって電気系冷却水（以下、ＬＴ冷却水という。）が、ＬＴラジエータ１２からＬＴ冷却水路１１を通って電気系に送られ、電気系の冷却が行われる。そして、電気系の冷却を行ったＬＴ冷却水は、切替バルブ１３を介してバイパス水路１４を通りＬＴラジエータ１２に送られて放熱される。
【００１５】
ＨＴ冷却水循環システム２０では、ウォータポンプＷＰを作動させることにより、ＬＴ冷却水循環システム１０のＬＴ冷却水路１１から切替バルブ１３を介してＨＴ冷却水路２１に送られたＬＴ冷却水が、エンジン冷却水（以下、ＨＴ冷却水という。）として発電用エンジン２とヒータコア２２とに送られ、発電用エンジン２の冷却や、ヒータコア２２による排熱の再利用などが行われる。そして、発電用エンジン２の冷却などを行ったＨＴ冷却水は、ＬＴラジエータ１２に送られて放熱される。
【００１６】
図３は、温調ロジックの一例を表したブロック線図である。構成例１に係る冷却システム５０Ａにおいては、ＬＴ冷却水の温度である電気系水温（以下、ＬＴ温度という。）とＨＴ冷却水の温度であるエンジン水温（以下、ＨＴ温度という。）とを参照して、切替バルブ１３を切り替えて、常時、ＬＴ冷却水及びＨＴ冷却水の流量を制御する。また、発電用エンジン２と発電用ＭＧ３との最適効率動作点が異なることから、要求発電パワーライン上で動作点を変えることによって、図４に示すように、発電用エンジン２と発電用ＭＧ３との発熱量が変化する。そのため、この特性から図５に示すような効率優先マップを作成し、発電用エンジン２と発電用ＭＧ３との効率を変化させることによって、発電用エンジン２と発電用ＭＧ３との発熱量を調整し、ＬＴ温度とＨＴ温度とを調整する。
【００１７】
これにより、構成例１に係る冷却システム５０Ａにおいては、システム全体効率を高めつつ発電用ＭＧ３の冷却性能を確保するとともに、図２に示すように、ＨＴ冷却水循環システム２０とＬＴ冷却水循環システム１０とでＬＴラジエータ１２を共用し、冷却システム５０Ａ（ラジエータ）を簡略化（１枚化）することができる。
【００１８】
［構成例２］
図６は、構成例２に係るシリーズハイブリッド車両１に適用される冷却システム５０Ｂの構成を示した図である。構成例２に係る冷却システム５０Ｂにおいては、ＬＴ冷却水循環システム１０とＨＴ冷却水循環システム２０とが、それぞれ独立で閉ループを形成している。また、構成例２に係る冷却システム５０Ｂにおいては、発電用ＰＣＵ７、発電用ＭＧ３、及び、発電用エンジン２などによって発電ユニット３０が構成されている。
【００１９】
ＬＴ冷却水循環システム１０では、ウォータポンプＷＰ１を作動させることによってＬＴ冷却水路１１をＬＴ冷却水が循環する。具体的には、ＬＴ冷却水がＬＴラジエータ１２から電気系に送られて電気系の冷却が行われる。そして、電気系の冷却を行ったＬＴ冷却水は、熱交換器４０によってＨＴ冷却水路２１を流れるＨＴ冷却水との間で熱交換が行われた後、ＬＴラジエータ１２に送られて放熱される。
【００２０】
ＨＴ冷却水循環システム２０では、ウォータポンプＷＰ２を作動させることによってＨＴ冷却水路２１をＨＴ冷却水が循環する。具体的には、熱交換器４０によってＬＴ冷却水路１１を流れるＬＴ冷却水との間で熱交換が行われた後のＨＴ冷却水が、発電用エンジン２に送られて発電用エンジン２の冷却が行われる。そして、発電用エンジン２の冷却を行ったＨＴ冷却水は、熱交換器４０に送られる。なお、熱交換器４０では、相対的に温度が高いＨＴ冷却水からＬＴ冷却水に熱が移動するため、熱交換後のＨＴ冷却水は熱交換前よりも温度が低くなる。
【００２１】
構成例２に係る冷却システム５０Ｂにおいては、ＬＴ温度とＨＴ温度とを参照し、ＬＴ冷却水を循環させるためのウォータポンプＷＰ１と、ＨＴ冷却水を循環させるためのウォータポンプＷＰ２との出力を変化させて、常時、ＬＴ冷却水及びＨＴ冷却水の流量を制御する。また、ＬＴ冷却水路１１を流れるＬＴ冷却水とＨＴ冷却水路２１を流れるＨＴ冷却水との間で、熱交換器４０により熱交換を行って、ＨＴ冷却水の温度を下げる。さらには、上述した特性から図５に示すような効率優先マップを作成し、発電用エンジン２と発電用ＭＧ３との効率を変化させることによって、発電用エンジン２と発電用ＭＧ３との発熱量を調整し、ＬＴ温度とＨＴ温度とを調整する。
【００２２】
これにより、構成例２に係る冷却システム５０Ｂにおいては、システム全体効率を高めつつ発電用ＭＧ３の冷却性能を確保するとともに、図６に示すように、ＨＴ冷却水循環システム２０とＬＴ冷却水循環システム１０とでＬＴラジエータ１２を共用し、冷却システム５０Ｂ（ラジエータ）を簡略化（１枚化）することができる。
【００２３】
［構成例３］
図７は、構成例３に係るシリーズハイブリッド車両１に適用される冷却システム５０Ｃの構成を示した図である。構成例３に係る冷却システム５０Ｃにおいては、ＬＴ冷却水循環システム１０とＨＴ冷却水循環システム２０とが、それぞれ独立で閉ループを形成している。そして、ＨＴ冷却水循環システム２０は、ＬＴ冷却水循環システム１０の閉ループ内側における発電用ＰＣＵ７及び発電用ＭＧ３とＬＴラジエータ１２との間に配置されている。また、構成例３に係る冷却システム５０Ｃにおいては、発電用ＰＣＵ７、発電用ＭＧ３、及び、発電用エンジン２などによって発電ユニット３０が構成されている。
【００２４】
ＬＴ冷却水循環システム１０では、ウォータポンプＷＰ１を作動させることによってＬＴ冷却水路１１をＬＴ冷却水が循環する。具体的には、ＬＴ冷却水がＬＴラジエータ１２から電気系に送られて電気系の冷却が行われる。そして、電気系の冷却を行ったＬＴ冷却水は、ＬＴラジエータ１２に送られて放熱される。
【００２５】
ＨＴ冷却水循環システム２０では、ウォータポンプＷＰ２を作動させることによってＨＴ冷却水路２１をＨＴ冷却水が循環する。具体的には、ＨＴ冷却水がＨＴラジエータ２３から発電用エンジン２に送られて、発電用エンジン２の冷却が行われる。そして、発電用エンジン２の冷却を行ったＨＴ冷却水は、ＨＴラジエータ２３に送られて放熱される。
【００２６】
構成例３に係る冷却システム５０Ｃにおいては、ＬＴ温度とＨＴ温度とを参照し、ＬＴ冷却水を循環させるためのウォータポンプＷＰ１と、ＨＴ冷却水を循環させるためのウォータポンプＷＰ２との出力を変化させて、常時、ＬＴ冷却水及びＨＴ冷却水の流量を制御する。また、ＨＴ冷却水循環システム２０をＬＴ冷却水循環システム１０の閉ループ内側に配置し、ＬＴラジエータ１２及びＨＴラジエータ２３によって、ＬＴ冷却水及びＨＴ冷却水のそれぞれの放熱を行って温度を下げる。さらには、上述した特性から図５に示すような効率優先マップを作成し、発電用エンジン２と発電用ＭＧ３との効率を変化させることによって、発電用エンジン２と発電用ＭＧ３との発熱量を調整し、ＬＴ温度とＨＴ温度とを調整する。
【００２７】
これにより、構成例３に係る冷却システム５０Ｃにおいては、システム全体効率を高めつつ発電用ＭＧ３の冷却性能を確保するとともに、図７に示すように、ＨＴ冷却水循環システム２０をＬＴ冷却水循環システム１０の閉ループ内側に配置して、冷却システム５０Ｃ（ラジエータ）の小型化を図ることができる。
【００２８】
図８は、実施形態に係る制御装置１００が行う温調制御の一例を示したフローチャートである。まず、制御装置１００は、エンジン水温（ＨＴ温度）＜ＨＴ最適温度、且つ、電気系水温（ＬＴ温度）≧ＬＴ最適温度であるかを判断する（ステップＳ１）。エンジン水温（ＨＴ温度）＜ＨＴ最適温度、且つ、電気系水温（ＬＴ温度）≧ＬＴ最適温度である場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御装置１００は、ＭＧ効率優先とし、発電用ＭＧ３の効率点に近づけるように制御する（ステップＳ２）。
【００２９】
一方、エンジン水温（ＨＴ温度）＜ＨＴ最適温度、且つ、電気系水温（ＬＴ温度）≧ＬＴ最適温度ではない場合（ステップＳ１でＮｏ）、制御装置１００は、エンジン水温（ＨＴ温度）≧ＨＴ最適温度、且つ、電気系水温（ＬＴ温度）＜ＬＴ最適温度であるかを判断する（ステップＳ３）。エンジン水温（ＨＴ温度）≧ＨＴ最適温度、且つ、電気系水温（ＬＴ温度）＜ＬＴ最適温度である場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、制御装置１００は、エンジン効率優先とし、エンジンの効率点に近づけるように制御する（ステップＳ４）。一方、エンジン水温（ＨＴ温度）≧ＨＴ最適温度、且つ、電気系水温（ＬＴ温度）＜ＬＴ最適温度ではない場合（ステップＳ３でＮｏ）、制御装置１００は、通常の優先として制御を行う。
【００３０】
このように、実施形態に係る制御装置１００は、エンジン冷却水（ＨＴ冷却水）の温度が高くて、電気系冷却水（ＬＴ冷却水）の温度が低い場合には、発電用エンジン２側の効率点で動作し、エンジン冷却水（ＨＴ冷却水）の温度が低くて、電気系冷却水（ＬＴ冷却水）の水温が高い場合には、ＭＧ側の効率点で動作するように制御を行う。すなわち、エンジン冷却水（ＨＴ冷却水）の温度が高い場合は、ＨＴ冷却水循環システム２０のＨＴ冷却水の流量を増やし、発電パワーを担保しながら、低回転高トルク（エンジン高効率、ＭＧ低効率）で動作させる。また、電気系冷却水（ＬＴ冷却水）の温度が高い場合は、ＬＴ冷却水循環システム１０のＬＴ冷却水の流量を増やし、発電パワーは担保しながら、高回転低トルク（エンジン低抗率、ＭＧ高効率）で動作させる。これにより、システム全体効率を高めつつ、ＭＧの冷却性能を確保することができる。
【００３１】
ここで、図１に示したシリーズハイブリッド車両１の電気系の冷却では、駆動用ＭＧ５と発電用ＭＧ３とを冷却する必要がある。また、バッテリ４の出力（放電）と入力（充電）があるため、必ずしも発電用ＭＧ３と駆動用ＭＧ５とは同じ出力ではなく、例えば、バッテリ４のＳＯＣなどにより発電量が決定される（図９参照）。
【００３２】
また、冷却に必要な放熱量は、ラジエータサイズ（ラジエータの数）と通過風量（≒車速）によって変化するため（図１０参照）、低車速時と高車速時とで、ＬＴ冷却水循環システム１０とＨＴ冷却水循環システム２０との必要とするラジエータ面積が異なる。一方で、停車〜高車速まで冷却性を成立させるために、ラジエータ面積を大きく構える必要があった（表１参照）。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
これに対して、上記構成例１〜３の冷却システム５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃの構成や図８などを用いて説明した冷却システム５０の制御などを、図１に示したシリーズハイブリッド車両１に適用することによって、ＬＴ冷却水とＨＴ冷却水とを温調でき、ラジエータサイズを小型化することができる（表２、図１１参照）。
【００３５】
【表２】
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【符号の説明】
【００３６】
１  シリーズハイブリッド車両
２  発電用エンジン
３  発電用モータジェネレータ（発電用ＭＧ）
４  バッテリ
５  駆動用モータジェネレータ（駆動用ＭＧ）
６Ｌ，６Ｒ  駆動輪
７  発電用ＰＣＵ
８  駆動用ＰＣＵ
１０  ＬＴ冷却水循環システム
２０  ＨＴ冷却水循環システム
３０  発電ユニット
４０  熱交換器
５０  冷却システム
１００  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019127223.tif 000010
【図７】
2019127223.tif 000011
【図８】
2019127223.tif 000012
【図９】
2019127223.tif 000013
【図１０】
2019127223.tif 000014
【図１１】
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