(57)【要約】【課題】燃料を消費することなく暖機運転を可能とする。【解決手段】エンジン１０と、電動機１１と、エンジン１０を始動させると共にエンジン１０に駆動されて発電機として動作するスタータ・ジェネレータ１２と、スタータ・ジェネレータ１２に電力を供給するバッテリ１３と、エンジン１０を冷却する水冷回路１４と、を有するハイブリッド自動車１において、スタータ・ジェネレータ１２は、水冷回路１４によってエンジン１０と共に冷却される構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、前記エンジンを始動させると共に前記エンジンに駆動されて発電機として動作するスタータ・ジェネレータと、前記スタータ・ジェネレータに電力を供給するバッテリと、前記エンジンを冷却する水冷回路と、を有するハイブリッド自動車において、
前記スタータ・ジェネレータは、前記水冷回路によって前記エンジンと共に冷却される、
ことを特徴とする自動車。
【請求項２】
請求項１記載の自動車の制御装置において、
前記エンジンへの燃料供給を停止した状態で前記スタータ・ジェネレータを駆動することにより前記水冷回路の水温を上昇させる水温上昇制御手段を有する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の制御装置において、
前記水温上昇制御手段は、
前記バッテリの充電状態を示す値が低いときには、前記スタータ・ジェネレータにより前記エンジンを始動させて前記スタータ・ジェネレータを発電機として動作させ、
前記バッテリの充電状態を示す値が高いときには、前記エンジンへの燃料供給を停止した状態で前記スタータ・ジェネレータを駆動することにより前記水冷回路の水温を上昇させる、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項４】
エンジンと、前記エンジンを始動させると共に前記エンジンに駆動されて発電機として動作するスタータ・ジェネレータと、前記スタータ・ジェネレータに電力を供給するバッテリと、前記エンジンを冷却する水冷回路と、を有し、前記スタータ・ジェネレータは、前記水冷回路によって前記エンジンと共に冷却される自動車の制御装置が実行する冷却水温上昇制御方法において、
前記エンジンへの燃料供給を停止した状態で前記スタータ・ジェネレータを駆動することにより前記水冷回路の水温を上昇させる水温上昇制御ステップを有する、
ことを特徴とする冷却水温上昇制御方法。
【請求項５】
請求項４記載の冷却水温上昇制御方法において、
前記水温上昇制御ステップの処理は、
前記バッテリの充電状態を示す値が低いときには、前記スタータ・ジェネレータにより前記エンジンを始動させて前記スタータ・ジェネレータを発電機として動作させ、前記バッテリの充電状態を示す値が高いときには、前記エンジンへの燃料供給を停止した状態で前記スタータ・ジェネレータを駆動することにより前記水冷回路の水温を上昇させるステップを有する、
ことを特徴とする冷却水温上昇制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車および制御装置ならびに冷却水温上昇制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車は、エンジンと電動機を走行用の動力として有し、走行用の電動機を用いてエンジンの始動が可能である。一方、エンジンの始動を確実に行うために、エンジン始動用の電動機を別に設けたものもある（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
このようなハイブリッド自動車は、電動機のみによる走行が可能であり、特に、発進時などのように、大きなトルクを用いる状況下において、電動機を用いることで燃費を改善すると共に、排気ガスの排出量を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１７８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハイブリッド自動車は、電動機のみによる発進または走行が可能である。このため、全く暖機運転をしないまま走行が可能である。これに対し、運転室の室内暖房などは、暖機していないときには使用できない。その他にもエンジンオイルの粘度等は、暖機していることを前提に適切な粘度が設定されている。したがって、ハイブリッド自動車の発進または走行において、暖機運転は必須ではないものの暖機運転することが好ましい場合がある。
【０００６】
しかしながら、暖機運転のために、エンジンを始動させて燃料を消費することは、低燃費を謳っているハイブリッド自動車において好ましくない。
【０００７】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、燃料を消費することなく暖機運転を可能とする自動車および制御装置ならびに冷却水温上昇制御方法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】
【０００８】
本発明は、エンジンと、エンジンを始動させると共にエンジンに駆動されて発電機として動作するスタータ・ジェネレータと、スタータ・ジェネレータに電力を供給するバッテリと、エンジンを冷却する水冷回路と、を有する自動車において、スタータ・ジェネレータは、水冷回路によってエンジンと共に冷却されるものである。
【０００９】
本発明の他の観点は、自動車の制御装置である。本発明は、本発明の自動車の制御装置において、エンジンへの燃料供給を停止した状態でスタータ・ジェネレータを駆動することにより水冷回路の水温を上昇させる水温上昇制御手段を有するものである。
【００１０】
このときに、水温上昇制御手段は、バッテリの充電状態を示す値が低いときには、スタータ・ジェネレータによりエンジンを始動させてスタータ・ジェネレータを発電機として動作させ、バッテリの充電状態を示す値が高いときには、エンジンへの燃料供給を停止した状態でスタータ・ジェネレータを駆動することにより水冷回路の水温を上昇させることができる。
【００１１】
本発明の他の観点は、冷却水温上昇制御方法としての観点である。本発明は、エンジンと、エンジンを始動させると共にエンジンに駆動されて発電機として動作するスタータ・ジェネレータと、スタータ・ジェネレータに電力を供給するバッテリと、エンジンを冷却する水冷回路と、を有し、スタータ・ジェネレータは、水冷回路によってエンジンと共に冷却される自動車の制御装置が実行する冷却水温上昇制御方法において、エンジンへの燃料供給を停止した状態でスタータ・ジェネレータを駆動することにより水冷回路の水温を上昇させる水温上昇制御ステップを有するものである。
【００１２】
たとえば、水温上昇制御ステップの処理は、バッテリの充電状態を示す値が低いときには、スタータ・ジェネレータによりエンジンを始動させてスタータ・ジェネレータを発電機として動作させ、バッテリの充電状態を示す値が高いときには、エンジンへの燃料供給を停止した状態でスタータ・ジェネレータを駆動することにより水冷回路の水温を上昇させるステップを有することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃料を消費することなく暖機運転を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車の要部構成図である。
【図２】図１の制御装置がエンジンへの燃料供給を停止した状態でスタータ・ジェネレータを駆動することにより水冷回路の水温を上昇させる際のスタータ・ジェネレータの回転速度を示す図である。
【図３】図１の制御装置がエンジンへの燃料供給を停止した状態でスタータ・ジェネレータを駆動することにより水冷回路の水温を上昇させる際のエンジンのフリクションによる発熱量を示す図である。
【図４】図１の制御装置がエンジンへの燃料供給を停止した状態でスタータ・ジェネレータを駆動することにより水冷回路の水温を上昇させる際のスタータ・ジェネレータによる発熱量を示す図である。
【図５】図１の制御装置がエンジンへの燃料供給を停止した状態でスタータ・ジェネレータを駆動することにより水冷回路の水温を上昇させる際の冷却水温を示す図である。
【図６】図１の制御装置の動作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】
【００１５】
本発明の実施の形態に係るハイブリッド自動車を図１〜図６を参照しながら説明する。
【００１６】
ハイブリッド自動車１は、図１に示すように、主な構成として、エンジン１０と、電動機１１と、スタータ・ジェネレータ１２と、バッテリ１３と、水冷回路１４と、クラッチ１５と、インバータ１６と、変速機１７と、制御装置２０と、を有する。ベルト２１によって、スタータ・ジェネレータ１２の回転軸２２とエンジン１０の回転軸２３との間で動力の伝達が行われる。さらに、変速機１７の出力は、ディファレンシャルギア３０を介して駆動輪４０に伝達される。
【００１７】
エンジン１０は、ハイブリッド自動車１を走行させる動力源の１つである。エンジン１０は、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関である。エンジン１０の回転軸は、クラッチ１５を介して電動機１１のクラッチ１５側の回転軸に接続される。エンジン１０は、水冷回路１４によって冷却される。また、エンジン１０は、スタータ・ジェネレータ１２または電動機１１によって始動される。また、エンジン１０は、スタータ・ジェネレータ１２または電動機１１を発電機として駆動する。
【００１８】
電動機１１は、ハイブリッド自動車１を走行させる動力源の１つである。電動機１１のクラッチ１５側の回転軸は、クラッチ１５を介してエンジン１０の回転軸と接続される。電動機１１のクラッチ１５側とは反対側の回転軸は、変速機１７に接続される。なお、電動機１１は、バッテリ１３または不図示の別のバッテリから供給される電力によって駆動される。また、クラッチ１５が接続されているときに、電動機１１は、エンジン１０によって発電機として動作が可能であると共に、エンジン１０を始動可能である。また、ハイブリッド自動車１が減速中には、駆動輪４０の回転がディファレンシャルギア３０および変速機１７を介して電動機１１に伝達されることで、電動機１１は発電機として動作が可能である。
【００１９】
スタータ・ジェネレータ１２は、エンジン１０を始動させると共にエンジン１０に駆動されて発電機として動作する。スタータ・ジェネレータ１２がエンジン１０を始動する際には、バッテリ１３の電力がインバータ１６を介してスタータ・ジェネレータ１２に供給される。また、スタータ・ジェネレータ１２が発電機として動作する際には、スタータ・ジェネレータ１２の発電電力がインバータ１６を介してバッテリ１３に充電される。また、スタータ・ジェネレータ１２は、エンジン１０と共通に、水冷回路１４によって冷却される。
【００２０】
バッテリ１３は、インバータ１６を介してスタータ・ジェネレータ１２に電力を供給すると共に、スタータ・ジェネレータ１２が発電した電力がインバータ１６を介してバッテリ１３に供給されて充電される。なお、図１では、バッテリ１３は、スタータ・ジェネレータ１２に電力を供給しているが、電動機１１にも電力を供給するような構成であってもよい。また、このときには、バッテリ１３は、電動機１１が発電した電力によっても充電される。
【００２１】
水冷回路１４は、エンジン１０とスタータ・ジェネレータ１２とを共通に冷却する。これにより、エンジン１０またはスタータ・ジェネレータ１２を冷却することにより冷却水温は上昇する。
【００２２】
クラッチ１５は、エンジン１０の回転軸と電動機１１の回転軸とを接断する。たとえば、クラッチ１５が接続状態であれば、エンジン１０は、電動機１１によって始動が可能であり、電動機１１は、エンジン１０によって発電機として動作が可能であり、エンジン１０と電動機１１が協働する走行モードの選択が可能である。また、クラッチ１５が切断状態であれば、電動機１１のみによって走行する電動機走行モードの選択が可能であり、電動機１１が駆動輪４０の回転力によって発電する際には、エンジン１０のフリクションの影響を受けずに効率良く発電が可能である。
【００２３】
インバータ１６は、バッテリ１３の直流電力を交流電力に変換してスタータ・ジェネレータ１２に供給すると共に、スタータ・ジェネレータ１２が発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ１３に供給する。
【００２４】
変速機１７は、電動機１１の回転速度をギア段数に応じて適宜変速してディファレンシャルギア３０を介して駆動輪４０に出力する。また、変速機１７は、駆動輪４０のディファレンシャルギア３０を介した回転速度をギア段数に応じて適宜変速して電動機１１に伝達する。
【００２５】
制御装置２０は、エンジン１０、電動機１１、スタータ・ジェネレータ１２、バッテリ１３、水冷回路１４、クラッチ１５、インバータ１６、および変速機１７を制御するものである。なお、実際には、複数のＥＣＵ(Electric Control Unit)が互いに協働して制御を実施しているが、ここでは、複数のＥＣＵを１つにまとめて１つの制御装置２０として説明する。
【００２６】
また、制御装置２０は、コンピュータ装置の一例であり、制御装置２０を構成するハードウェアである不図示のメモリに予めインストールされているプログラムを制御装置２０を構成するハードウェアである不図示のＣＰＵ(Central Processing Unit)が実行することにより、制御装置２０の機能が実現される。
【００２７】
すなわち、制御装置２０は、情報処理装置が予めインストールされている所定のプログラムを実行することによって実現することができる。このような情報処理装置は、たとえば、メモリ、ＣＰＵ、入出力ポートなどを有する。情報処理装置のＣＰＵは、メモリなどから所定のプログラムとして制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、情報処理装置には、制御装置２０の機能が実現される。なお、ＣＰＵの代わりにＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)などを用いてもよい。
【００２８】
また、上述の所定のプログラムは、制御装置２０の出荷前に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであっても、制御装置２０の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。また、プログラムの一部が、制御装置２０の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。制御装置２０の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されるプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されているものをインストールしたものであっても、インターネットなどの伝送媒体を介してダウンロードしたものをインストールしたものであってもよい。
【００２９】
また、上述の所定のプログラムは、情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。
【００３０】
このように、情報処理装置とプログラムによって制御装置２０を実現することにより、大量生産や仕様変更（または設計変更）に対して柔軟に対応可能となる。
【００３１】
なお、情報処理装置が実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
【００３２】
次に、制御装置２０の動作を説明する。制御装置２０は、エンジン１０への燃料供給を停止した状態でスタータ・ジェネレータ１２を駆動することにより水冷回路１４の水温を上昇させる。
【００３３】
制御装置２０がエンジン１０への燃料供給を停止した状態でスタータ・ジェネレータ１２を駆動することにより水冷回路１４の水温を上昇させる際のスタータ・ジェネレータ１２の回転速度を図２に示し、エンジン１０のフリクション発熱量を図３に示し、スタータ・ジェネレータ１２の発熱量を図４に示し、水冷回路１４の冷却水温を図５に示す。
【００３４】
図２に示すように、スタータ・ジェネレータ１２がエンジン１０を回転させると、図３に示すように、エンジン１０は、フリクションによって発熱する。また、図４に示すように、スタータ・ジェネレータ１２も発熱する。これにより、図５に示すように、水冷回路１４の冷却水温は徐々に上昇する。図５には閾値Ａとして冷却水温の目標値が示されている。冷却水温が閾値Ａに達すると、制御装置２０は、スタータ・ジェネレータ１２を停止する。
【００３５】
このようにして、ハイブリッド自動車１は、燃料を消費することなく暖機運転を行うことができる。
【００３６】
次に、ハイブリッド自動車１が暖機運転スイッチ（不図示）を有する場合を想定し、上述した冷却水温上昇制御の応用例を図６を参照しながら説明する。ここで、暖機運転スイッチとは、ハイブリッド自動車１が停車状態で暖機が行われていない状態のとき、運転者がハイブリッド自動車１の暖機を要望する際に、運転者によってＯＮ状態に操作されるスイッチである。
【００３７】
図６のフローチャートにおけるＳＴＡＲＴの条件は、ハイブリッド自動車１のキースイッチがＯＮ状態であるという条件である。なお、図６のフローチャートの処理は、１周期分の処理であり、１周期分の処理が終了（ＥＮＤ）してもＳＴＡＲＴの条件が満たされていれば処理は、繰り返し実行される。
【００３８】
ステップＳ１において、制御装置２０は、暖機運転スイッチがＯＮ状態であるか否かを判定する。ステップＳ１において、暖機運転スイッチがＯＮ状態であると判定されると、処理は、ステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、暖機運転スイッチがＯＦＦ状態であると判定されると、処理は、ステップＳ１を繰り返す。
【００３９】
ステップＳ２において、制御装置２０は、バッテリ１３の充電状態(ＳＯＣ:State of Charge)は、所定値以上か否かを判定する。ここでＳＯＣが所定値以上とは、スタータ・ジェネレータ１２を駆動するのに十分なＳＯＣである。
【００４０】
ステップＳ３において、制御装置２０は、スタータ・ジェネレータ１２による暖機運転を実行し、処理は、ステップＳ４に進む。すなわち、制御装置２０は、スタータ・ジェネレータ１２を駆動してエンジン１０を回転させるがエンジン１０への燃料噴射は行わず、エンジン１０を始動させない。
【００４１】
ステップＳ４において、制御装置２０は、冷却水温は、所定値（たとえば図５の閾値Ａ）まで上昇したか否かを判定する。ステップＳ４において、冷却水温が所定値まで上昇したと判定されると、処理は、ステップＳ５に進む。一方、ステップＳ４において、冷却水温が未だ所定値まで達していないと判定されると、処理は、ステップＳ１に戻る。
【００４２】
ステップＳ５において、制御装置２０は、暖機運転を停止する。すなわち、ステップＳ５において、制御装置２０は、暖機運転のために動作していたスタータ・ジェネレータ１２またはエンジン１０を停止する。これにより図６のフローチャートの１周期分の処理は終了する。このとき、ＯＮ状態である暖機運転スイッチをＯＦＦ状態にしてもよいし、または、暖機運転スイッチはＯＮ状態のまま暖機運転終了の表示（ランプ点滅、ブザー鳴動、またはディスプレイ表示等）を行ってもよい。
【００４３】
ステップＳ６において、制御装置２０は、エンジン１０による暖機運転を実行し、処理は、ステップＳ４に進む。すなわち、制御装置２０は、スタータ・ジェネレータ１２によって、エンジン１０を始動させることで暖機運転を実行する。
【００４４】
このように、スタータ・ジェネレータ１２は、水冷回路１４によってエンジン１０と共に冷却される構造を有することで、バッテリ１３のＳＯＣに応じてスタータ・ジェネレータ１２による暖機運転と、エンジン１０による暖機運転を使い分けることができる（ステップＳ２）。これによれば、バッテリ１３のＳＯＣが高いときには（ステップＳ２でＹｅｓ）、燃料を消費させずにスタータ・ジェネレータ１２による暖機運転を行うことができるので（ステップＳ３）、燃費を向上させることができる。一方、バッテリ１３のＳＯＣが低いときには（ステップＳ２でＮｏ）、エンジン１０を始動して暖機運転するものの（ステップＳ６）やがてスタータ・ジェネレータ１２による発電によって、バッテリ１３のＳＯＣが高くなれば（ステップＳ２でＹｅｓ）、エンジン１０への燃料噴射を停止させて、スタータ・ジェネレータ１２による暖機運転に切り替えることができる（ステップＳ３）。
【００４５】
この際、運転者は、暖機運転スイッチをＯＮ状態にするだけで、図６のフローチャートの制御を制御装置２０が自動的に行うので、暖機運転の際の燃料の消費を必要最小に抑えることができる。
【００４６】
なお、上述の説明では、エンジン１０の暖機運転のみに着目したが、バッテリ１３やインバータ１６についても暖機運転を行うことができ、これらバッテリ１３およびインバータ１６の動作においても上述の制御は有用である。
【００４７】
上述の実施の形態では、ハイブリッド自動車１について説明したが、走行用の電動機１１を有さない自動車であってもよい。たとえば、電動補機を有する自動車で、バッテリ１３の電力を補機に供給する構成であるときに、スタータ・ジェネレータ１２で発電した電力によってバッテリ１３に充電を行うような自動車においても上述した実施の形態における水温上昇制御は有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１…ハイブリッド自動車、１０…エンジン、１１…電動機、１２…スタータ・ジェネレータ、１３…バッテリ、１４…水冷回路、１５…クラッチ、１６…インバータ、１７…変速機、２０…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】
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