| 【発明の名称】 |
車両の発電制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】田端 淳
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| 【要約】 |
【課題】自動変速機を備える車両において、自動変速機用流体の温度の上昇を抑制し、その劣化を防止する車両の発電制御装置を提供する。
【解決手段】専用の発電モードに切り替えるためのマニュアル発電スイッチ１２を有し、専用の発電モードにおいて、流体温度センサ１９により自動変速機用流体の温度Ｔａｔｆを測定し、この値が所定の閾値Ｔｅｍｐ１を超えている場合に、ＥＣＵ８が外部への給電を禁止する。これにより、外部給電のためにエンジン１が駆動されることがなくなり、エンジン１とともに自動変速機が回転することがなくなり、自動変速機用流体の温度が高温となることを防止できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンと、ジェネレータと、流体継手と、発電で得た電力を車両外部へ給電するための外部端子と、を有し、車両停車時に、エンジンによりジェネレータで発電し、前記外部端子を通じて車両外部に給電を行う車両の発電制御装置であって、前記流体継手用流体の温度が所定値より高い場合に、前記外部端子を通じた車両外部への給電を禁止することを特徴とする車両の発電制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の発電制御装置、特に外部へ給電するための外部端子を有する車両の発電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年は自動車を利用したオートキャンプがさかんであり、照明器具、調理器具又はＴＶ等の各種の家庭用電化製品をキャンプ地でも利用できるようにするために、発電機を持参していく場合がある。しかし、発電機運搬のために車内スペースが削られてしまうことや、発電機が生ずる騒音等不便な点もある。そこで、車両に外部コンセント（外部端子）を設けて、積載してあるバッテリの電力又はエンジントルクによりジェネレータで発電した電力が利用できれば発電機を持参する必要がなくなり便利である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、流体継手を備える車両において、エンジントルクをジェネレータに伝達してこのジェネレータにて発電する場合、流体継手用流体の温度が高い状態で発電を継続すると、流体継手のすべり等により、さらに流体継手用流体の温度が上昇し、この流体継手用流体が劣化するという問題があった。
【０００４】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、流体継手を備える車両において、流体継手用流体の温度の上昇を抑制し、その劣化を防止する車両の発電制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、第１の発明は、エンジンと、ジェネレータと、流体継手と、発電で得た電力を車両外部へ給電するための外部端子と、を有し、車両停車時に、エンジンによりジェネレータで発電し、外部端子を通じて車両外部に給電を行う車両の発電制御装置であって、流体継手用流体の温度が所定値より高い場合に、外部端子を通じた車両外部への給電を禁止することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【０００７】図１には、本実施形態におけるハイブリッド車両の構成ブロック図が示される。エンジン１の出力軸は、本発明に係るジェネレータであるモータジェネレータ（ＭＧ）２に接続されており、モータジェネレータ２の出力軸は、トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）３に接続され、トルクコンバータ３の出力軸は、歯車変速機部４ａに接続されている。すなわち、エンジン１の動力とモータジェネレータ２の動力とをトルクコンバータ３を介して歯車変速機部４ａに出力できるように構成されている。また、歯車変速機部４ａで発生した油圧によりどのギヤを使用するかを制御する油圧制御部４ｂも設けられている。
【０００８】なお、上記構成は例として挙げたものであり他の構成であっても本発明は適用可能である。例えば、ハイブリッド車だけでなく、通常のエンジン駆動車両において、エンジンで駆動されるオルタネータの電力を外部へ給電するもの、あるいは、モータジェネレータを車両の駆動には用いず、エンジンの始動及び発電にのみ用いる方式でもよい。
【０００９】エンジン１は、燃料の燃焼によって動力を出力する形式の装置であり、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの他、液化石油ガスや天然ガス等のガス燃料を燃焼させるエンジンが含まれる。モータジェネレータ２は、電気的エネルギを回転運動等の運動エネルギに変換して出力するモータ機能と、伝達された動力エネルギを電気エネルギに変換する発電機能を併せ持つ。
【００１０】トルクコンバータ３は、駆動部材のトルクを流体により従動部材に伝達させるもので、例えば図示しないがポンプインペラに一体化されたフロントカバーとタービンライナを一体に取付けたハブと、ロックアップクラッチからなる。また、歯車変速機部４ａと油圧制御部４ｂとの組み合わせにより入力回転数と出力回転数の比（変速比）を自動で適宜変更することのできる装置が構成され、これには有段式の変速機や変速比を連続式に変化させることのできる無段変速機等がある。これらのトルクコンバータ３、歯車変速機部４ａ、油圧制御部４ｂにより本発明の流体継手に相当する自動変速機が構成される。この自動変速機には、自動変速機用流体が封入されており、トルクコンバータ３、歯車変速機部４ａ、油圧制御部４ｂにおいて、各油圧動作及び各部の潤滑に使用される。
【００１１】図２に本実施形態のシステム構成図を示す。モータジェネレータ２にはインバータ５を介してバッテリ６が接続されている。インバータ５は、モータジェネレータ２に対する電流及び周波数を制御し、またモータジェネレータ２で発電する際の電流を制御するように構成されている。そしてそれらの制御を行うためにコントローラ７が設けられている。このコントローラ７は、例えば、エンジン１の始動要求、発進要求及び制動要求に従ってインバータ５及びバッテリ６を制御するように構成されている。
【００１２】エンジン１、モータジェネレータ２、トルクコンバータ３、歯車変速機部４ａ、油圧制御部４ｂ、バッテリ６等には、各種センサが設けられており、そのセンサの検出信号は、ＥＣＵ８に送られる。ＥＣＵ８は、マイクロコンピュータで構成され、エンジン１等に制御信号を送り、車速信号やアクセル開度信号、ＳＯＣ（State Of Charge;充電状態）信号等の検出信号に基づいてトルクコンバータ３のスリップ率や歯車変速機部４ａ、油圧制御部４ｂの変速比等を制御する。
【００１３】他方、車室内に設けられたシフトレバー（図示せず）の基部の近傍には、図３に示すようにロックソレノイド２１を設置する。このロックソレノイド２１は、ＥＣＵ８に電気的に接続されており、その制御信号に応じて後述のとおり突出後退作動するものであり、ロックソレノイド２１の突出作動時には、シフトレバーは、その操作位置すなわちシフトレバー位置が、停車位置であるＰポジション（パーキングポジション）から走行位置であるＲ（後退）・Ｎ（中立）・Ｄ（通常走行）・４・３・２・Ｌ（ロー）の各ポジションに移動しないようにロックされる。
【００１４】インバータ５には、本発明に係る外部端子に相当する外部電源コンセント９が接続されており、インバータ５と外部電源コンセント９の間にはＯＮ／ＯＦＦの切替スイッチ１０が設けられている。
【００１５】図示していないが、エンジン１から排出された排気ガス経路である排気管には、排気ガス浄化用の触媒が設けられている。触媒は、一般に固体金属触媒であり、網状の金属担体上に保持されている。この触媒層を排気ガスが通過することにより排気ガス中の一酸化炭素、炭化水素、酸化窒素等の有害成分が除去される。排気管内には触媒の近傍の排気ガスの温度を検知するための触媒温度センサ１１が設けられており、ＥＣＵ８に検知信号を送る。
【００１６】本実施形態においては、通常のモードとは別に外部給電のための発電モードを有し、そのためのマニュアル発電スイッチ１２が設けられている。また、外部給電のための発電モードで発電していることを乗員に知らせるためのモードインジケータ１３が備えられている。
【００１７】車両発進時や低速走行時にはモータジェネレータ２をモータとして機能させモータ出力のみで走行する。通常走行時には、エンジン１を始動させてエンジン出力で走行する。上坂路や加速時等エンジン１に高負荷がかかる時にはエンジン１に加えモータジェネレータ２をモータとして機能させ両動力源より走行する。車両減速時や制動時には、モータジェネレータ２を発電機として機能させ、バッテリ６に電力を回生する。さらにバッテリ６のＳＯＣが低下した場合には、エンジン１の出力を増大させ、エンジン出力をモータジェネレータ２で電力に変換してバッテリ６に充電する。
【００１８】また、上記シフトレバー位置がＰポジションの場合には、マニュアル発電スイッチ１２により発電モードを選択し、エンジン１の出力によりモータジェネレータ２で発電しつつ、この電力を外部電源コンセント９から外部へ給電させることもできる。この場合、ハイブリッド車の走行直後等に、自動変速機用流体の温度が高い状態でエンジン１を駆動し、モータジェネレータ２での発電を行わせると、前述したとおり、トルクコンバータやクラッチのすべり等により、さらに自動変速機用流体の温度が上昇する。このように、自動変速機用流体の温度が高くなると、自動変速機用流体が劣化する危険がある。したがって、自動変速機用流体が高温の時には、上記外部への給電を禁止する必要がある。
【００１９】このため、本実施形態では、図２に示された流体温度センサ１９により自動変速機用流体の温度Ｔａｔｆを測定してＥＣＵ８に入力し、Ｔａｔｆが所定の閾値Ｔｅｍｐ１を超えていると、ＥＣＵ８が車両外部への給電を禁止する構成となっている。外部給電が禁止されれば、外部給電のためにエンジン１が駆動されることもなくなるので、エンジン１とともにトルクコンバータ３や歯車変速機部４ａが回転することもなくなる。これにより自動変速機用流体の温度上昇も抑制できる。
【００２０】次に、図４に示す本実施形態における車両の発電制御装置の処理フローチャートを用いて外部給電のための発電手順を説明する。
【００２１】まず、ＥＣＵ８は、各種センサの入力信号を処理し（Ｓ２０）、次に、マニュアル発電スイッチ１２がＯＮ状態かどうかを判定する（Ｓ３０）。乗員が外部給電のためにモータジェネレータ２による発電若しくはバッテリ６からの放電を行いたい場合は、マニュアル発電スイッチ１２をＯＮにして外部給電のための発電モードを設定し、このマニュアル発電スイッチ１２からＥＣＵ８に送られる信号１４によってＯＮ／ＯＦＦが判定される。マニュアル発電スイッチ１２がＯＦＦ状態の場合は、外部電源コンセント９からの電力取出を禁止する（Ｓ１００）。この場合はＥＣＵ８から切替スイッチ１０をＯＮにする信号１５が送られず、切替スイッチ１０がＯＦＦ状態にあるため外部電源コンセント９から電力を取出すことができない。外部への給電をマニュアル発電スイッチ１２がＯＮされた場合のみに限定するように構成したのは、この発電モードの実行中であれば、発電を行わずにバッテリ６の放電により給電した場合でも、ＳＯＣが低くなればエンジン１が始動され、バッテリ６への充電が開始される結果、バッテリ６内の電力が全て消費される事態を回避できるからである。
【００２２】ステップ３０にてスイッチＯＮの場合は、続いてシフトレバー位置がＰポジション（停車位置）かどうかを、シフトレバーの位置センサ（図示せず）の検出信号に基づいて判定する（Ｓ４０）。ステップ４０においてシフトレバー位置がＰポジション以外である場合には、発電を開始せず、外部電源コンセント９からの電力取出を禁止する（Ｓ１００）。また、モードインジケータ１３を消灯し、外部電源コンセント９が使用できない状態にあることを乗員に認識させる（Ｓ１１０）。このようにシフトレバー位置がＰポジションの場合にのみ発電を行うこととしたのは、Ｐポジションの場合には車両が停車中であり、エンジン１に負荷がかかっていない状態だからである。
【００２３】他方、シフトレバー位置がＰポジションにあるときは、流体温度センサ１９により測定した自動変速機用流体の温度Ｔａｔｆが所定の閾値Ｔｅｍｐ１を超えていないかどうかを判定する（Ｓ４５）。ＴａｔｆがＴｅｍｐ１を超えている場合は、ＥＣＵ８が外部電源コンセント９からの電力取出を禁止する（Ｓ１００）。
【００２４】これに対し、ＴａｔｆがＴｅｍｐ１以下の場合には、続いてＳＯＣが所定値Ａ％以上かどうかを、バッテリ６に設けられたＳＯＣセンサ（図示せず）からの信号１６に基づいて判定する（Ｓ５０）。
【００２５】ＳＯＣが所定値Ａ％以上のときは、バッテリ６の容量が充分であるため、発電を開始しない。所定値Ａ％未満のときは、専用制御ロジックでエンジン１を駆動させる（Ｓ６０）。ここで専用制御ロジックとは、例えば触媒温度センサ１１により触媒近傍の排気ガス温度をモニターし信号１７としてＥＣＵ８に送り、排気ガス温度が所定の触媒活性温度より低い場合に、エンジン回転数を増加させて排気ガス温度を高める制御をいう。エンジン回転数の制御はスロットルバルブの開閉によって行われる。ここではエンジン始動当初よりむしろアイドリング程度のエンジン回転数を長時間続けた場合の排気ガス温度の低下が問題となる。なお、このように触媒温度センサ１１の検出値が所定値を維持するように制御する構成に代えて、エンジン回転数が所定値を維持するように制御する構成としてもよく、このような構成によっても触媒の温度低下による排気ガス浄化能力低下を防止することができる。このような専用制御ロジックの実行により、排気ガス浄化用の触媒が常に十分な活性化温度範囲に維持される。
【００２６】また、図５に示すモータジェネレータ２の特性図におけるモータ効率の最高点で発電できるように、モータトルクと回転数を制御してもよい。図５は横軸にモータ回転数ＮＭ、縦軸にモータトルクＴＭをとった場合のモータ効率ηＭが示されている。図に示すように回転数ＮＭ及びトルクＴＭが増大するほどモータ効率ηＭは増大し、ある回転数ＮＭ及びトルクＴＭの範囲で極大となる。
【００２７】さらに排気ガス温度が触媒活性温度以上となるエンジン１の最低回転数Ｎ１以上の回転数であって、最もモータジェネレータ２のモータ効率が良くなる点で発電できるようモータトルク又はモータ回転数を制御してもよい。尚、この専用制御ロジックは、外部電源コンセント９と特別なマニュアル発電スイッチ１２を設けた本実施形態に限らず、これらを有しない一般のハイブリッド車にも、例えば歯車変速機部４ａ、油圧制御部４ｂの変速比を適切に制御する構成とすることによって適用することが可能である。
【００２８】続いて補機の作動が禁止される（Ｓ７０）。補機とはここでは、外部給電のための発電と無関係の装置、例えばエアコンや、歯車変速機部４ａ、油圧制御部４ｂの電動オイルポンプのモータをいう。ガソリン車はエンジン始動とともにクランクシャフトの回転を伝達して機械式のオイルポンプを作動させるが、ハイブリッド車両は、発進時はエンジン１が始動しないため、バッテリ６の電力を用いて電動オイルポンプを作動させている。従って、通常の車両を停止させてのバッテリ６の充電モードにおいては、前記の電動オイルポンプは作動しており、エンジン１に対する負荷となるため、燃費が悪くなる。同様にエアコン等も負荷となる。これに対し本実施形態では、外部給電のための発電モードの実行中には、ステップ７０で補機の作動を禁止した結果、これらの負荷がなく燃費を向上できる一方、車両停車中にはトルクをタイヤに伝えることを考慮する必要がないため、補機を作動させなくとも不都合はない。
【００２９】続いてステップ６０にいう専用制御ロジックに基づいて所定のモータトルク・回転数にてモータジェネレータ２が駆動され発電が行われる（Ｓ８０）。
【００３０】モータジェネレータ２で発電された電力はインバータ５により所定の電圧に落とされ、外部電源コンセント９へ送られる。このとき、余剰に発電された電力はバッテリ６へ送られ、バッテリ６を充電する（Ｓ９０）。尚、このように余剰に発電された電力を利用してバッテリ６を充電することに加え、バッテリ６のＳＯＣの低下が検出された場合には積極的に充電を行う構成としてもよい。
【００３１】続いて外部電源コンセント９からの電力の取出が許可される（Ｓ１４０）。この場合ＥＣＵ８から切替スイッチ１０へ信号１５が送られ、スイッチ１０がＯＮに切り替えられインバータ５から外部電源コンセント９へ送電される。
【００３２】次に、ステップ１５０において、シフトレバー近傍のロックソレノイド２１に対して制御信号が送られ、これによりロックソレノイド２１が突出作動し、シフトレバー位置が停車位置であるＰポジションから走行位置であるＲ・Ｎ・Ｄ・４・３・２・Ｌの各ポジションに移動しないようにロックされる。このようにしてシフトレバーが停車位置であるＰポジションでロックされる結果、モータジェネレータ２の給電運転中にシフトレバーが走行位置に誤操作されることに起因した車両の飛び出しやショックの発生を防止でき、また他方、このような車両の飛び出しやショックの発生のおそれを考慮することなく、例えば高い回転数でモータジェネレータ２を運転する等、発電モードの制御内容を自由に設計できるという利点がある。
【００３３】最後にＥＣＵ８から発電モードインジケータ１３へ点灯信号１８が送られ、インジケータ１３が点灯する（Ｓ１６０）。これにより乗員は、外部給電が可能な状態であることを知ることができる。
【００３４】他方、ステップ５０においてＳＯＣが所定値Ａ％以上と判定された場合、エンジン１が作動している場合にはこれを停止する（Ｓ１２０）。従って、このときは発電は行われない。次にバッテリ６の放電モードが設定され（Ｓ１３０）、これによりバッテリ６の電力がインバータ５を介して外部電源コンセント９へ送られる。ステップ１４０以下の処理は同じである。尚、バッテリ６の放電の結果、ＳＯＣが所定値Ａ％を下回ると、ステップ５０で再び否定判定され、ステップ６０より専用制御ロジックでエンジン１が駆動され、再びモータジェネレータ２による発電が開始される。
【００３５】ここで、切替スイッチ１０により外部への給電をカットしたのは、シフトレバー位置がＰポジション以外の場合だけであるが、この他、モータジェネレータ２による発電及びバッテリ６の放電が正常状態でない場合に切替スイッチ１０により給電をカットする構成としてもよい。モータジェネレータ２による発電及びバッテリ６の放電が正常状態でない場合としては、例えば、バッテリ６のＳＯＣの極度の低下や、電圧低下、モータジェネレータ２による発電ができないとき、外部電源コンセント９系の故障等がある。これにより、車両の移動を防止できる他、バッテリ６等を保護することができる。本実施形態では、ハイブリッド車両について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、通常のエンジンにより駆動される車両であって、このエンジンの動力で発電を行うジェネレータの電力を外部へ給電するように構成した車両であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】このように、本発明では、外部給電のための発電モードを通常の充電モード以外に別途設け、流体継手用流体の温度が所定値より高い場合に、外部への給電を禁止するので、外部給電中に流体継手用流体の温度がさらに上昇し、劣化することを防止できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年４月１９日（１９９９．４．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５２５８
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 研二 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３０８２０１（Ｐ２０００−３０８２０１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２日（２０００．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１１０４６８ |
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