(57)【要約】【課題】バッテリの状態に拘わらず、所望の回生制動力が得られ、且つ排ガスの悪化も抑制す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。【解決手段】車両の減速時に回生動作を実行する際、バッテリ１４が受電可能状態であるか受電不可状態であるかを判定し、バッテリ１４が受電不可状態であると判定された場合に、回生動作により得られた回生電力でジェネレータ３５を駆動させ、排気弁５６を閉じた状態でエンジン４０を強制回転させる構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、バッテリから供給される電力で作動する第１モータジェネレータと、前記エンジンに接続された第２モータジェネレータと、を備え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減速時に、車輪の回転を利用して前記第１モータジェネレータで発電させると共に前記ハイブリッド車両を制動させる回生動作を制御する回生動作制御手段と、
前記エンジンの排気弁を閉状態に保持する閉弁保持機構と、
前記バッテリが受電可能状態であるか受電不可状態であるかを判定する受電状態判定手段と、を有し、
前記回生動作制御手段は、前記受電状態判定手段によって前記バッテリが受電不可状態であると判定された場合に、前記回生動作により得られた回生電力で前記第２モータジェネレータを駆動させ、前記排気弁を閉じた状態で前記エンジンを強制回転させる
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
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、
前記エンジンの吸気通路に配置され、前記エンジンに吸入される吸気量を検出するエアフローセンサと、
前記エアフローセンサの検出値に基づき前記エンジンの異常判定を行う吸気量異常判定手段と、をさらに有し、
前記吸気量異常判定手段は、前記回生動作制御手段によって前記エンジンが強制回転されている間、前記異常判定を中断す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３】
請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記エンジンの吸気通路に配置され、前記エンジンに吸入される空気の圧力を検出する吸気圧センサと、
前記吸気圧センサの検出値に基づき前記エンジンの異常判定を行う吸気圧異常判定手段と、をさらに有し、
前記吸気圧異常判定手段は、前記回生動作制御手段によって前記エンジンが強制回転されている間、前記異常判定を中断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、モータとエンジンとを有するハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、減速時等にモータを利用して発電する回生動作時の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータとエンジン（内燃機関）とを備えるハイブリッド車両においては、車両の減速時等に、車輪の回転を利用してモータで発電させる回生動作を実行することで、制動力（回生制動力）を得る技術が知られている。回生動作により得られた電力（回生電力）は、一般的には、バッテリの充電に用いられる。
【０００３】
しかしながら、例えば、満充電時などのように、バッテリが十分に電力の受け入れができない状態である場合、回生動作により所望の回生制動力を得ることができない虞がある。すなわち回生動作による回生制動力の変化により、運転者に違和感を与えてしまう虞がある。
【０００４】
このような問題を解消するために、バッテリが電力の受け入れができない状態である場合に、エンジンに直結されたジェネレータに回生電力を供給し、停止状態であるエンジンを強制的に回転駆動させることで、すなわちエンジンを空回りさせることで、回生電力を消費するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１６４９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような技術を採用することで、バッテリが電力の受け入れができない状態（受電不可状態）であっても、所望の回生制動力を得ることができる。
【０００７】
しかしながら、エンジンを空回りさせるため、温度の低い新気が吸気通路から燃焼室内を通過して排気通路内に流れ込み、それに伴い排気通路に設けられた排気浄化触媒の温度が低下してしまう虞がある。排気浄化触媒の温度が低下してしまうと、その後にエンジンを始動する際、一時的に排ガスが悪化してしまう虞がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バッテリの状態に拘わらず、所望の回生制動力が得られ、且つ排ガスの悪化も抑制す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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、エンジンと、バッテリから供給される電力で作動する第１モータジェネレータと、前記エンジンに接続された第２モータジェネレータと、を備え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減速時に、車輪の回転を利用して前記第１モータジェネレータで発電させると共に前記ハイブリッド車両を制動させる回生動作を制御する回生動作制御手段と、前記エンジンの排気弁を閉状態に保持する閉弁保持機構と、前記バッテリが受電可能状態であるか受電不可状態であるかを判定する受電状態判定手段と、を有し、前記回生動作制御手段は、前記受電状態判定手段によって前記バッテリが受電不可状態であると判定された場合に、前記回生動作により得られた回生電力で前記第２モータジェネレータを駆動させ、前記排気弁を閉じた状態で前記エンジンを強制回転させることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様のハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンの吸気通路に配置され、前記エンジンに吸入される吸気量を検出するエアフローセンサと、前記エアフローセンサの検出値に基づき前記エンジンの異常判定を行う吸気量異常判定手段と、をさらに有し、前記吸気量異常判定手段は、前記回生動作制御手段によって前記エンジンが強制回転されている間、前記異常判定を中断することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様のハイブリッド車両の制御装置において、前記エンジンの吸気通路に配置され、前記エンジンに吸入される空気の圧力を検出する吸気圧センサと、前記吸気圧センサの検出値に基づき前記エンジンの異常判定を行う吸気圧異常判定手段と、をさらに有し、前記吸気圧異常判定手段は、前記回生動作制御手段によって前記エンジンが強制回転されている間、前記異常判定を中断することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。
【発明の効果】
【００１２】
かかる本発明では、回生動作時にバッテリが充電不可状態であっても、回生電力によりエンジンを空回りさせることで所望の回生制動力を得ることができる。その際、排気弁を閉弁状態に保持するようにしたので、排気通路に新気が流れ込むことがない。このため、排気通路に設けられる排気浄化触媒の温度の低下を抑制することができる。したがって、その後にエンジンを始動させた際にも、排気浄化触媒によって排ガスを良好に浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る回生動作の制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
まずは、本実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両（以下、単に「車両」ともいう）１０は、第１モータジェネレータであるフロントモータ３０と、エンジン４０とを、走行用の駆動源として備えている。フロントモータ３０の駆動力は前駆動伝達機構１１を介して前輪１２に伝達される。フロントモータ３０は、モータコントロールユニット（ＭＣＵ）１３を介してバッテリ１４に接続されている。そして、乗員のペダル操作、例えば、アクセルペダル１５（図２参照）の操作に応じた電力が、バッテリ１４からＭＣＵ１３を介してフロントモータ３０に供給される。
【００１６】
エンジン４０は、燃料タンク１７から供給される燃料が燃焼されることにより駆動される。このエンジン４０には出力系１８を介して第２モータジェネレータであるジェネレータ３５に接続されている。ジェネレータ３５は、ジェネレータコントロールユニット（ＧＣＵ）１９を介してバッテリ１４に接続されている。また出力系１８は、ジェネレータ３５に接続される一方で、クラッチ２０を介して前駆動伝達機構１１にも接続されている。
【００１７】
次に、図２を参照してエンジン４０の概略構成を説明すると共に、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置の概略構成について説明する。
【００１８】
エンジン４０は、シリンダヘッド４１とシリンダブロック４２とを有し、シリンダブロック４２内には、ピストン４３が収容されている。ピストン４３は、コンロッド４４を介してクランクシャフト４５に接続されている。なお上述したジェネレータ３５は、このクランクシャフト４５に接続されている。またピストン４３とシリンダヘッド４１及びシリンダブロック４２とで燃焼室４６が形成されている。シリンダブロック４２には、エンジン４０を冷却する冷却水の温度を検出する水温センサ４７が設けられている。
【００１９】
シリンダヘッド４１には吸気ポート４８が形成され、吸気ポート４８には吸気マニホールド４９を含む吸気管（吸気通路）５０が接続されている。吸気管５０には、例えば、吸気マニホールド４９内の吸気圧を検出する吸気圧センサ（ＭＡＰセンサ）５１が設けられている。吸気ポート４８内には吸気弁５２が設けられ、この吸気弁５２によって吸気ポート４８が開閉されるようになっている。またシリンダヘッド４１には排気ポート５３が形成され、排気ポート５３には、排気マニホールド５４を含む排気管（排気通路）５５が接続されている。排気ポート５３には排気弁５６が設けられ、この排気弁５６によって排気ポート５３が開閉されるようになっている。
【００２０】
またエンジン４０は、可変動弁機構５７を備えており、吸気弁５２及び排気弁５６のそれぞれは、この可変動弁機構５７によってバルブリフト量及びバルブタイミングが適宜変更可能に構成されている。
【００２１】
また排気管５５には、排気浄化用触媒である三元触媒５８が介装されている。三元触媒５８には、触媒の温度を検出する触媒温度センサ５９と、排ガスのＯ２濃度を検出するＯ２センサ６０とが設けられている。
【００２２】
また吸気マニホールド４９には、各気筒の燃焼室４６内に燃料を噴射する燃料噴射弁６１が設けられている。図示は省略するが、燃料噴射弁６１には高圧燃料デリバリー配管から燃料が供給される。高圧燃料デリバリー配管には、燃料タンク内の低圧燃料ポンプから供給された燃料が、高圧燃料ポンプにて所定圧まで加圧された状態で供給される。また図示は省略するが、シリンダヘッド４１には気筒毎に点火プラグが取り付けられている。
【００２３】
また吸気管５０には、吸気量（新気）の流量を調整するスロットルバルブ６２が設けられており、併せてスロットルバルブ６２の開度を検出するスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）６３が設けられている。スロットルバルブ６２は、アクセルペダル１５等の操作に連動して開度が調整される。またスロットルバルブ６２の上流には、吸気量を計測するエアフローセンサ６３が介装されている。
【００２４】
そして、このような各種装置を備える車両１０は、これら各種装置を総括的に制御する制御部７０を備えている。制御部７０は、車両１０に設けられた各種センサ、例えば、アクセルペダル１５の位置を検出するアクセルペダルセンサ６４、ブレーキペダル１６の位置を検出するブレーキペダルセンサ６５、車速センサ６６等からの信号に基づいて車両１０の走行状態を的確に把握し、それに基づいて各種装置を総括的に制御する。
【００２５】
例えば、車両１０の減速時には、車輪（本実施形態では、前輪１２）の回転エネルギをフロントモータ３０によって電気エネルギに変換して回生する回生動作を実行し、所望の制動力（回生制動力）を得ている。詳しくは後述するが、この回生動作によりフロントモータ３０で発生させた回生電力を、バッテリ１４で回収又はジェネレータ３５で消費することで、所望の回生制動力を得ている。
【００２６】
そして、このような回生動作も、以下に説明するように、車両１０に設けられた各種センサ類と、制御部７０と、で構成されるハイブリッド車両の制御装置によって適宜制御される。制御部７０は、走行状態判定手段７１と、回生動作制御手段７２と、受電状態判定手段７３と、異常判定手段７４と、を有する。
【００２７】
走行状態判定手段７１は、エンジン４０に設けられた各種センサ類の検出結果に基づいて車両１０の走行状態を判定する。例えば、回生動作に関して言えば、走行状態判定手段７１は、アクセルペダルセンサ６４、ブレーキペダルセンサ６５、車速センサ６６、クランク角センサ６７等の検出結果に基づいて、車両１０が減速状態であるか否かを判定する。
【００２８】
回生動作制御手段７２は、走行状態判定手段７１によって車両１０が減速状態であることが検出された場合に、要求減速度を算出する。この要求減速度は、所定時間で車速を所定速度まで減速するために必要な減速度であり、例えば、アクセルペダル１５の位置と、ブレーキペダル１６の位置と、車速と、から算出される。そして、回生動作制御手段７２は、この要求減速度に応じた所望の制動力（回生制動力）を得るべく、前輪１２の回転を利用してフロントモータ３０で発電させる回生動作を実行する。
【００２９】
例えば、本実施形態では、回生動作制御手段７２は、要求減速度と車速とから必要回生電力量を算出し、フロントモータ３０の発電によって、この必要回生電力量が得られるように回生動作を実行する。
【００３０】
受電状態判定手段７３は、回生動作制御手段７２が回生動作を実行するに先立って、バッテリ１４が回生電力を受け入れられる状態（受電可能状態）であるか、回生電力を受け入れられない状態（受電不可状態）であるか、を判定する。この判定条件は、適宜決定すればよいが、本実施形態では、受電状態判定手段７３は、バッテリ１４が充電率（ＳＯＣ）や温度に基づいて、バッテリ１４が受電可能状態であるか受電不可状態であるかを判定する。
【００３１】
具体的には、バッテリ１４の充電率とバッテリ１４の温度に応じて、バッテリ１４が受け入れ可能な電力量（受入可能電力量）を算出する。そして、この受入可能電力量が上記必要回生電力量以上の場合には、受電状態判定手段７３は、バッテリ１４が受電可能状態であると判定する。一方、受入可能電力量が必要回生電力量よりも小さい場合には、受電状態判定手段７３は、バッテリ１４が受電不可状態であると判定する。
【００３２】
そして回生動作制御手段７２は、受電状態判定手段７３によってバッテリ１４が受電可能状態であると判定された場合には、回生動作時にフロントモータ３０によって発電された電力（回生電力）をバッテリ１４に供給する。すなわちバッテリ１４で回生電力を回収する。これにより、回生動作によって所望の制動力が得られる。
【００３３】
一方、受電状態判定手段７３によってバッテリ１４が受電不可状態であると判定された場合には、回生動作制御手段７２は、電力消費動作を実行する。具体的には、回生電力によりジェネレータ３５を駆動してエンジン４０を強制回転（モータリング）させる。すなわちエンジン４０が停止した状態で、ジェネレータ３５によりエンジン４０を強制的に回転駆動させる。これにより回生電力が消費される。したがって、この場合にも、回生動作により所望の制動力が得られる。
【００３４】
さらに回生動作制御手段７２は、このような電力消費動作を実行する際、エンジン４０の排気弁５６を閉じた状態に保持する。排気弁５６を閉弁状態に保持する方法は、特に限定されず、既存の機構を採用すればよい。本実施形態では、可変動弁機構５７が閉弁保持機構５７ａを備え、この閉弁保持機構５７ａによりロッカアーム５７ｂの揺動を規制することで、排気弁５６を閉弁状態に保持するようにしている（図２参照）。
【００３５】
これにより、回生動作に起因する排気浄化触媒である三元触媒５８の温度低下を抑制することができる。電力消費動作によってエンジン４０を強制回転させた場合、温度の低い新気（外気）は吸気管から燃焼室内までは流れ込む。しかしながら、排気弁５６が閉弁状態に保持されていることで、三元触媒５８が配されている排気管５５にまで新気が流れ込むことはなく、三元触媒５８の温度低下を抑制することができる。したがって、その後に燃料噴射弁６１から燃料を供給してエンジン４０を始動する際に、一時的な排ガスの悪化を抑制することができる。
【００３６】
また、異常判定手段７４は、エンジン４０に設けられた各種センサ類の検出結果に基づいてエンジン４０の異常の有無を判定する。本実施形態では、異常判定手段７４は、吸気量異常判定手段７４ａと、吸気圧異常判定手段７４ｂとを備える。吸気量異常判定手段７４ａは、エンジン４０の吸気管（吸気通路）５０に配置されたエアフローセンサ６３の検出値に基づいて吸気量異常の有無を判定する。一方、吸気圧異常判定手段７４ｂは、エンジン４０の吸気管（吸気通路）５０に配置された吸気圧センサ５１の検出値に基づいて吸気圧異常の有無を判定する。
【００３７】
ただし、上述のように排気弁５６を閉じた状態で電力消費動作を実行する場合には、異常判定手段７４は、その間、吸気圧センサ５１或いはエアフローセンサ６３の検出値に基づくエンジン４０の異常判定を中断することが好ましい。なお、異常判定の中断とは、例えば、異常判定手段７４による異常判定を中断することだけでなく、例えば、吸気圧センサ５１及びエアフローセンサ６３をマスクすることで、これらセンサによる検出を中断することも含むものとする。
【００３８】
排気弁５６を閉じた状態で電力消費動作を実行する場合、燃焼室４６内に流れ込んだ吸気は、通常の運転時とは異なり、吸気ポート４８から吸気管５０に排出されることになる。このため、吸気管５０に設けられた上記のようなセンサで検出された値によって異常判定を行うと、誤判定してしまう虞がある。電力消費動作を実行する間のみ、異常判定を中断することで、異常判定手段７４による誤判定を防止することができる。
【００３９】
次に、図３のフローチャートを参照して本実施形態に係る回生動作の制御の一例について説明する。
【００４０】
上述のように走行状態判定手段７１によって車両１０が減速状態であることが検出されると、まずステップＳ１で、回生動作制御手段７２が要求減速度を算出する。具体的には、アクセルペダルセンサ６４によって検出されるアクセルペダル１５の位置及びブレーキペダルセンサ６５によって検出されるブレーキペダル１６の位置と、車速センサ６６によって検出される車速と、から要求減速度を算出する。次いで、回生動作制御手段７２は、要求減速度と車速とから必要回生電力量を算出する（ステップＳ２）。その後、受電状態判定手段７３が、この必要回生電力量に基づいて、バッテリ１４が受電可能状態であるか受電不可状態であるかを判定する。具体的には、受電状態判定手段７３は、バッテリ１４の充電率（ＳＯＣ）とバッテリ１４の温度とから、バッテリ１４の受入可能電力量を算出する（ステップＳ３）。そしてこの受入可能電力量が、必要回生電力量よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００４１】
ここで、バッテリ１４の受入可能電力量が必要回生電力量以上である場合には（ステップＳ４：Ｎｏ）、バッテリ１４が受電可能状態であると判定され、バッテリ１４に回生電力を供給してバッテリ１４の充電を実行する（ステップＳ５）。一方、バッテリ１４の受入可能電力量が必要回生電力量よりも小さい場合には（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、バッテリ１４が充電不可状態であると判定され、ジェネレータ３５を駆動して（ステップＳ６）、それと共に電力消費動作を実行する（ステップＳ７）。すなわち可変動弁機構５７を制御して排気弁５６を閉じた状態で吸気弁５２を適宜制御してポンピングロスを調整し、ジェネレータ３５の駆動により回生電力を消費する。これにより、一連の回生動作の制御が終了する。
【００４２】
上述したように本発明によれば、回生動作時にバッテリ１４が充電不可状態であっても、回生電力によりジェネレータ３５を駆動させてエンジン４０を強制回転させることで、所望の回生制動力を得ることができる。その際、排気弁５６を閉弁状態に保持するようにしたので、排気管５５に新気が流れ込むことがなく、三元触媒５８の温度低下を抑制することができる。したがって、その後にエンジン４０を始動させた際にも、三元触媒５８によって排ガスを良好に浄化することができる。
【００４３】
以上、本発明の一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、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
【００４４】
例えば、上述の実施形態では、フロントモータとエンジンとを備えるハイブリッド車両を例示して本発明を説明したが、勿論、車両は、フロントモータに替えて、あるいはフロントモータと共にリアモータを備える構成であってもよい。
【００４５】
また上述の実施形態では、バッテリの受入可能電力量が必要回生電力量よりも小さい場合には、バッテリが受電不可状態であると判定するようにしたが、バッテリが受電可能状態であるか、受電不可状態であるかの判定は、これに限定されるものではない。例えば、受入可能電力量よりも必要回生電力量の方が大きい場合でも、バッテリの充電率（ＳＯＣ）が略１００％となるまでは、バッテリは受電可能状態であると判定するようにしてもよい。つまり回生動作時、バッテリの充電率が満充電になるまではバッテリに回生電力を供給し、その後、回生電力をジェネレータに供給するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０  車両（ハイブリッド車両）
１１  前駆動伝達機構
１２  前輪
１３  モータコントロールユニット（ＭＣＵ）
１４  バッテリ
１５  アクセルペダル
１６  ブレーキペダル
１７  燃料タンク
１８  出力系
１９  ジェネレータコントロールユニット（ＧＣＵ）
２０  クラッチ
３０  フロントモータ（第１モータジェネレータ）
３５  ジェネレータ（第２モータジェネレータ）
４０  エンジン
４１  シリンダヘッド
４２  シリンダブロック
４３  ピストン
４４  コンロッド
４５  クランクシャフト
４６  燃焼室
４７  水温センサ
４８  吸気ポート
４９  吸気マニホールド
５０  吸気管（吸気通路）
５１  吸気圧センサ（ＭＡＰセンサ）
５２  吸気弁
５３  排気ポート
５４  排気マニホールド
５５  排気管（排気通路）
５６  排気弁
５７  可変動弁機構
５７ａ  弁停止機構（閉弁保持機構）
５７ｂ  ロッカアーム
５８  三元触媒（排気浄化触媒）
５９  触媒温度センサ
６０  Ｏ２センサ
６１  燃料噴射弁
６２  スロットルバルブ
６３  エアフローセンサ
６４  アクセルペダルセンサ
６５  ブレーキペダルセンサ
６６  車速センサ
６７  クランク角センサ
７０  制御部
７１  走行状態判定手段
７２  回生動作制御手段
７３  受電状態判定手段
７４  異常判定手段
７４ａ  吸気量異常判定手段
７４ｂ  吸気圧異常判定手段
【図１】
2015113045.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015113045.tif 000005