(57)【要約】【課題】確実にハイブリッド車両を停止状態から運転状態に切り換える。【解決手段】ハイブリッド車両は、モータジェネレータの電源となる高電圧バッテリと、スタータモータや補機類の電源となる低電圧バッテリとを備え、高電圧バッテリと低電圧バッテリとはコンバータを介して接続される。このハイブリッド車両を運転状態から停止状態に切り換えるため、イグニッションスイッチをオフ側に操作すると、低電圧バッテリの電圧が終了時電圧に達するまでコンバータは作動状態に切り換えられ、高電圧バッテリから供給される電力によって低電圧バッテリは充電される。これにより、車両の運転状態に備えて低電圧バッテリの電力を確保することができるため、再びイグニッションスイッチがオン側に操作されたときには、スタータモータや補機類などに十分な電力を供給することができ、素早くかつ確実に車両を停止状態から運転状態に切り換えることができる。【選択図】図２
2008007003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧源と低電圧源とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
前記高電圧源と前記低電圧源との間に設けられ、前記高電圧源から前記低電圧源に電力を供給するコンバータと、
イグニッションスイッチ操作によって車両を停止状態に切り換える際に、前記低電圧源の電圧が所定値を下回る場合には、前記コンバータを作動状態に保って前記高電圧源から前記低電圧源に電力を供給するコンバータ制御手段とを有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２】
請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記低電圧源からの電力によってエンジンを始動回転させる始動モータを有し、
前記コンバータ制御手段は、所定の電圧に達するまで前記高電圧源から前記低電圧源に電力を供給することにより、エンジン始動時に要求される電力を確保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記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記低電圧源からの電力によってエンジンを始動回転させる始動モータを有し、
前記コンバータ制御手段は、所定の充電時間が経過するまで前記高電圧源から前記低電圧源に電力を供給することにより、エンジン始動時に要求される電力を確保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４】
請求項３に記載のハイブリッド車両の制御装置において、
前記コンバータ制御手段は、イグニッションスイッチ操作時における前記低電圧源の電圧に基づいて充電時間を設定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、コンバータを介して高電圧源から低電圧源に電力を供給するようにしたハイブリッド車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよび電動モータを駆動源とするハイブリッド車両には、電動モータに電力を供給する高電圧バッテリ(高電圧源)と、スタータモータや各種補機類に電力を供給する低電圧バッテリ(低電圧源)とが搭載されている。また、高電圧バッテリと低電圧バッテリとの間にはコンバータが設けられており、このコンバータを介して高電圧バッテリから低電圧バッテリに電力が供給されている。
【０００３】
ところで、低電圧バッテリの残存容量が低下した状態のもとで、イグニッションスイッチをオフ側に操作してしまうと、再びイグニッションスイッチをオン側に操作したとしても、スタータモータに供給する電力が不足してエンジン始動が困難になるおそれがある。このような状況を回避するため、低電圧バッテリの残存容量が所定値を下回るときには、コンバータを作動させて低電圧バッテリを充電することにより、低電圧バッテリを常に満充電に近い状態で制御しておくことが考えられる。しかしながら、常に満充電に近い状態で低電圧バッテリを制御することは、電気エネルギの一部を熱エネルギに変えてしまうことになり、ハイブリッド車両のエネルギ効率を低下させてしまう要因となっていた。
【０００４】
また、エンジンを確実に始動させるため、特許文献１に示されるように、スタータモータを駆動する前に低電圧バッテリを充電するようにした制御装置も提案されている。この制御装置にあっては、イグニッションスイッチがオン側に操作されたときに、低電圧バッテリの残存容量が所定値を下回ると判定されると、スタータモータを駆動する前にコンバータを作動状態に切り換え、高電圧バッテリから供給される電力によって低電圧バッテリを充電するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−３２０８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された制御装置にあっては、低電圧バッテリを充電した後にスタータモータを駆動する構成であるため、早急にエンジンを始動すべき状況であってもエンジンを始動させることが困難であった。しかも、高電圧バッテリの種類によっては、極低温時に電圧が著しく低下してしまうこともあるため、高電圧バッテリから低電圧バッテリを充電することが困難となり、エンジン始動に必要な電力を確保することが困難となるおそれもある。
【０００６】
本発明の目的は、イグニッションスイッチがオン側に操作されたときには、低電圧源から十分な電力を出力させることにより、ハイブリッド車両を素早くかつ確実に運転状態に切り換えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、高電圧源と低電圧源とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記高電圧源と前記低電圧源との間に設けられ、前記高電圧源から前記低電圧源に電力を供給するコンバータと、イグニッションスイッチ操作によって車両を停止状態に切り換える際に、前記低電圧源の電圧が所定値を下回る場合には、前記コンバータを作動状態に保って前記高電圧源から前記低電圧源に電力を供給するコンバータ制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記低電圧源からの電力によってエンジンを始動回転させる始動モータを有し、前記コンバータ制御手段は、所定の電圧に達するまで前記高電圧源から前記低電圧源に電力を供給することにより、エンジン始動時に要求される電力を確保することを特徴とする。
【０００９】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記低電圧源からの電力によってエンジンを始動回転させる始動モータを有し、前記コンバータ制御手段は、所定の充電時間が経過するまで前記高電圧源から前記低電圧源に電力を供給することにより、エンジン始動時に要求される電力を確保することを特徴とする。
【００１０】
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記コンバータ制御手段は、イグニッションスイッチ操作時における前記低電圧源の電圧に基づいて充電時間を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車両を運転状態から停止状態に切り換える際に、低電圧源の電圧が所定値を下回る場合には、コンバータを作動状態に保って高電圧源から低電圧源に電力を供給するようにしたので、運転状態に切り換える際に備えて低電圧源の電力を確保することが可能となる。これにより、車両を運転状態に切り換える際には、始動モータや補機類等に対して十分な電力を供給することができ、素早くかつ確実に車両を停止状態から運転状態に切り換えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるハイブリッド車両の制御装置を示す概略図である。図１に示すように、ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニット１０には、駆動源としてエンジン１１とモータジェネレータ１２とが設けられている。エンジン１１やモータジェネレータ１２から出力される動力は、トルクコンバータ１３および変速機構１４を介して変速出力軸１５に伝達された後に、図示しないデファレンシャル機構等を介して各駆動輪に伝達される。なお、図示するパワーユニット１０はパラレル方式のパワーユニットであり、走行用の主要な駆動源としてエンジン１１が駆動される一方、発進時や加速時には補助的な駆動源としてモータジェネレータ１２が駆動される。また、減速時や定常走行時にはモータジェネレータ１２を発電駆動させることにより、減速エネルギや余剰動力を電気エネルギに変換して回収することが可能となる。
【００１３】
モータジェネレータ１２は、図示しないミッションケースに固定されるステータ２０と、エンジン１１のクランク軸２１に連結されるロータ２２とを備えており、三相交流によって駆動制御される永久磁石型同期モータとなっている。また、モータジェネレータ１２を駆動する際には、高電圧源である高電圧バッテリ(たとえばリチウムイオンバッテリ)２３から出力される直流電流が、バッテリリレー２４を介して接続されるインバータ２５によって交流電流に変換されている。そして、このインバータ２５を用いて交流電流の電流値や周波数を制御することにより、モータジェネレータ１２から出力されるモータトルクやモータ回転数を制御することが可能となる。
【００１４】
また、トルクコンバータ１３の近傍には始動モータとしてのスタータモータ２６が設けられており、スタータモータ２６が備えるピニオン２７はトルクコンバータ１３のリングギヤ２８に噛み合っている。このスタータモータ２６のピニオン２７は、リングギヤ２８に噛み合う突出位置と噛み合わない退避位置とに移動自在になっており、ピニオン２７を突出位置に移動させてスタータモータ２６を駆動することにより、クランク軸２１を始動回転させることが可能となる。なお、図示するスタータモータ２６は直流電流によって駆動制御される直流モータであり、スタータモータ２６には低電圧源である低電圧バッテリ(たとえば１２Ｖの鉛蓄電池)２９から直流電流が供給されている。
【００１５】
また、モータジェネレータ１２の電源となる高電圧バッテリ２３と、スタータモータ２６の電源となる低電圧バッテリ２９とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ(以下、コンバータという)３０を介して接続されている。このコンバータ３０を用いて高電圧電流から低電圧電流を生成することができるため、高電圧バッテリ２３から低電圧バッテリ２９に対して電力を供給することが可能となる。なお、低電圧バッテリ２９はスタータモータ２６の電源として機能するだけでなく、ヘッドライト、テールランプ、ウインカー、ブロワ等の補機類３１に対して電力を供給するとともに、インバータ２５、コンバータ３０、後述する各制御ユニット等に対しても電力を供給するようになっている。
【００１６】
また、高電圧バッテリ２３にはバッテリ制御ユニット３２が接続されており、バッテリ制御ユニット３２によって高電圧バッテリ２３の充放電量が制御されるとともに、電圧、電流、セル温度などに基づき残存容量ＳＯＣ(state of charge)が算出されている。また、ハイブリッド車両にはエンジン制御ユニット３３が設けられており、このエンジン制御ユニット３３から、スロットルバルブ、インジェクタ、イグナイタ等に対して制御信号が出力されている。さらに、ハイブリッド車両にはハイブリッド制御ユニット３４が設けられており、このハイブリッド制御ユニット３４から、インバータ２５、コンバータ３０、スタータモータ２６、バッテリリレー２４等に対して制御信号が出力されている。これらの制御ユニット３２〜３４は、制御信号等を演算するＣＰＵを備えるとともに、制御プログラム、演算式、マップデータ等を格納するＲＯＭや、一時的にデータを格納するＲＡＭを備えている。なお、制御ユニット３２〜３４は通信ネットワークを介して相互に接続されており、制御ユニット３２〜３４間において各種情報を共有することが可能となっている。
【００１７】
また、ハイブリッド制御ユニット３４には、車両を運転状態と停止状態とに切り換えるためのイグニッションスイッチ３５、低電圧バッテリ２９の電圧を検出する電圧センサ３６、セレクトレバーの操作レンジを検出するインヒビタスイッチ、アクセルペダルの踏み込み状況を検出するアクセルペダルセンサ、ブレーキペダルの踏み込み状況を検出するブレーキペダルセンサ等が接続されている。そして、ハイブリッド制御ユニット３４は、制御ユニット３２，３３、イグニッションスイッチ３５、各種センサ等から入力される各種情報に基づき車両状態を判定するとともに、インバータ２５、エンジン制御ユニット３３、バッテリ制御ユニット３２に対して制御信号を出力し、モータジェネレータ１２、エンジン１１、高電圧バッテリ２３等を互いに協調させながら制御することになる。
【００１８】
続いて、イグニッションスイッチ３５をオン側からオフ側に操作することにより、ハイブリッド車両を運転状態から停止状態に切り換える車両停止制御について説明する。図２は車両停止制御に伴うコンバータ３０およびバッテリリレー２４の作動状態と低電圧バッテリ２９の電圧変化とを示すタイミングチャートである。
【００１９】
まず、イグニッションスイッチ３５がオン側に操作される運転状態にあっては、ハイブリッド制御ユニット３４によってエンジン１１やモータジェネレータ１２等が制御されるだけでなく、図２に示すように、コンバータ制御手段として機能するハイブリッド制御ユニット３４により、低電圧バッテリ２９の充放電状態が制御されている。すなわち、ハイブリッド制御ユニット３４によって、低電圧バッテリ２９の電圧(低圧系電圧)が所定の下限電圧を下回ったと判定されると、コンバータ３０が作動状態(オン状態)に切り換えられ、高電圧バッテリ２３から低電圧バッテリ２９に対する充電制御が開始される。一方、ハイブリッド制御ユニット３４によって、充電によって低圧系電圧が所定の上限電圧を上回ったと判定されると、コンバータ３０が停止状態(オフ状態)に切り換えられ、高電圧バッテリ２３から低電圧バッテリ２９に対する充電制御が停止されるようになっている。なお、イグニッションスイッチ３５がオン側に操作される運転状態にあっては、バッテリリレー２４は接続状態(オン状態)に切り換えられており、高電圧バッテリ２３はバッテリリレー２４を介してインバータ２５やコンバータ３０に接続されている。
【００２０】
続いて、ハイブリッド車両を運転状態から停止状態に切り換えるため、運転者によってイグニッションスイッチ３５がオフ側に操作されると、ハイブリッド制御ユニット３４は、エンジン制御ユニット３３を介してエンジン１１を停止させる一方、コンバータ３０およびバッテリリレー２４をオン状態に制御する。そして、ハイブリッド制御ユニット３４によって低圧系電圧がエンジン再始動時に要求される終了時電圧を上回るか否かが判定され、低圧系電圧が終了時電圧に達していないと判定された場合には、コンバータ３０およびバッテリリレー２４のオン状態が維持される。一方、ハイブリッド制御ユニット３４によって低圧系電圧が終了時電圧に達したと判定された場合には、コンバータ３０およびバッテリリレー２４がオフ状態に切り換えられることになる。
【００２１】
このように、イグニッションスイッチ３５がオフ側に操作された場合であっても、低電圧バッテリ２９が所定の終了時電圧に達していない場合には、低電圧バッテリ２９が終了時電圧に達するまでコンバータ３０およびバッテリリレー２４をオン状態に制御するようにしたので、エンジン１１の再始動に備えて低電圧バッテリ２９の電力を十分に確保することが可能となる。これにより、イグニッションスイッチ３５がオン側に操作された場合には、素早くかつ確実にエンジン１１を再始動させて、車両を運転状態に切り換えることが可能となる。
【００２２】
以下、前述した車両停止制御をフローチャートに従って説明する。ここで、図３は車両停止制御の実行手順を示すフローチャートである。図３に示すように、ステップＳ１では、コンバータ３０およびバッテリリレー２４がオン状態であるか否かが判定される。コンバータ３０およびバッテリリレー２４がオフ状態である場合には、既に車両が停止状態であるためそのままルーチンを抜ける一方、コンバータ３０およびバッテリリレー２４がオン状態である場合には、ステップＳ２に進み、イグニッションスイッチ３５がオフ側に操作されているか否かが判定される。ステップＳ２において、イグニッションスイッチ３５がオン状態であると判定された場合には、車両の運転状態であるため、ステップＳ３に進み、低圧系電圧を上限電圧と下限電圧との間に収めるコンバータ３０の通常時制御が実行される。一方、ステップＳ２において、イグニッションスイッチ３５がオフ状態であると判定された場合には、車両停止制御を開始するため、コンバータ３０およびバッテリリレー２４のオン状態を保持して、高電圧バッテリ２３から低電圧バッテリ２９に対する充電制御が実行される。
【００２３】
続いて、ステップＳ４に進み、低電圧バッテリ２９の電圧が終了時電圧を上回るか否かが判定される。ステップＳ４において、低圧系電圧が終了時電圧を下回ると判定された場合には、エンジン再始動に向けて十分な電力が確保されていない状態であるため、高電圧バッテリ２３から低電圧バッテリ２９に対する充電制御が継続される。そして、ステップＳ４において、低圧系電圧が終了時電圧を上回ると判定された場合には、エンジン再始動に向けて十分な電力が確保された状態であるため、ステップＳ５に進み、コンバータ３０およびバッテリリレー２４がオフ状態に切り換えられ、車両は完全に停止状態に切り換えられることになる。
【００２４】
なお、前述の説明では、通常時制御において低電圧バッテリ２９の電圧が終了時電圧を上回ることがないため、イグニッションスイッチ３５がオフ側に操作されると、直ちにコンバータ３０およびバッテリリレー２４をオン状態に制御している。これに対し、通常時制御において低電圧バッテリ２９の電圧が終了時電圧を上回るハイブリッド車両にあっては、低電圧バッテリ２９の電圧が終了時電圧を下回るか否かを判定した後に、高電圧バッテリ２３から低電圧バッテリ２９に対する充電を実行するか否かを判断しても良いことはいうまでもない。
【００２５】
また、ハイブリッド制御ユニット３４は、イグニッションスイッチ３５がオフ側に操作されてから、低圧系電圧が終了時電圧に達するまでコンバータ３０のオン状態を保持しているが、所定の充電時間が経過するまでコンバータ３０のオン状態を保持するように制御しても良い。さらに、イグニッションスイッチ３５がオフ側に操作されたときの低圧系電圧の大きさに基づいて、コンバータ３０をオン状態に保持する充電時間の長さを設定しても良い。
【００２６】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、モータジェネレータ１２に電力を供給する高電圧バッテリ２３としては、リチウムイオンバッテリに限られることはなく、ニッケル水素バッテリやキャパシタ等であっても良い。同様に、スタータモータ２６に電力を供給する低電圧バッテリ２９についても、鉛蓄電池に限られることなく、他の形式のバッテリやキャパシタを用いても良いことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態であるハイブリッド車両の制御装置を示す概略図である。
【図２】車両停止制御に伴うコンバータおよびバッテリリレーの作動状態と低電圧バッテリの出力電圧の変化状態とを示すタイミングチャートである。
【図３】車両停止制御の実行手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２８】
１１    エンジン
２３    高電圧バッテリ(高電圧源)
２６    スタータモータ(始動モータ)
２８    低電圧バッテリ(低電圧源)
３０    ＤＣ／ＤＣコンバータ(コンバータ)
３４    ハイブリッド制御ユニット(コンバータ制御手段)
３５    イグニッションスイッチ
【図１】
2008007003.tif 000003
【図２】
2008007003.tif 000004
【図３】
2008007003.tif 000005