| 【発明の名称】 |
ハイブリッド車両の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】清水 伯紀
【氏名】森本 一彦
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンとこのエンジンの出力軸に接続された電動発電機とを搭載したハイブリッド車両において、前記エンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段を設け、前記モータの駆動状態を前記エンジン制御手段によるエンジンの制御から独立して制御するモータ制御手段を設け、第１の蓄電池と、この第１の蓄電池よりも高電圧の第２の蓄電池とを備え、前記エンジンにより駆動され前記第１の蓄電池を充電する発電機を設け、前記第２の蓄電池と電動発電機とを前記モータ制御手段を介して連絡して設け、前記モータ制御手段の作動維持用電源を維持すべく前記第１の蓄電池または発電機をモータ制御手段に連絡して設けるとともに前記エンジン制御手段の作動維持用電源を維持すべく前記第１の蓄電池または発電機を前記エンジン制御手段に連絡して設けた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】 前記第１の蓄電池は、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して第２の蓄電池に接続される請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】 エンジンとこのエンジンの出力軸に接続された電動発電機とを搭載したハイブリッド車両において、前記エンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段を設け、前記モータの駆動状態を前記エンジン制御手段によるエンジンの制御から独立して制御するモータ制御手段を設け、第１の蓄電池と、この第１の蓄電池よりも高電圧の第２の蓄電池とを備え、前記エンジンにより駆動され前記第１の蓄電池を充電する発電機を設け、前記エンジン制御手段の作動維持用電源を維持すべく前記第１の蓄電池または発電機を前記エンジン制御手段に連絡して設け、前記第２の蓄電池と電動発電機とを前記モータ制御手段を介して連絡して設け、前記モータ制御手段の作動維持用電源を維持すべく前記第２の蓄電池または電動発電機をＤＣ−ＤＣコンバータを介してモータ制御手段に連絡して設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はハイブリッド車両の制御装置に係り、特に電動発電機を含む高電圧系が故障した際の車両の駆動を可能とするハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両には、推進装置の動力源としてエンジンと電動発電機とを搭載する、いわゆるハイブリッド車両がある。このハイブリッド車両は、エンジン及び電動発電機の運転状態を制御するエンジン制御手段及びモータ制御手段を設け、ハイブリッド車両の運転時にエンジン及び電動発電機の運転状態を夫々のエンジン制御手段及びモータ制御手段が検出し、検出したエンジン及び電動発電機の運転データをエンジン制御手段及びモータ制御手段間で交換し、エンジン及び電動発電機の運転状態を関連して制御することにより、要求される性能（燃費や排気有害成分値、動力性能等）を高次元で達成している。
【０００３】このようなハイブリッド車両の制御装置としては、特開平７−１１５７０４号公報や特開平８−９８３１８号公報、特開平９−５６００７号公報、特開平１０−１７４２０１号公報に開示されるものがある。
【０００４】しかし、特開平７−１１５７０４号公報に開示されるリターダ装置においては、モータ（１２）やコントローラ（３４）、昇圧チョッパ付整流回路（３２）が故障した際の対応策について言及していない。
【０００５】また、特開平８−９８３１８号公報に開示されるハイブリッド型電気自動車の制御方法においては、走行用としてモータ（１８）のみが使用できる状態となっており、エンジンは走行用の駆動源ではなく、発電機を駆動するのみである。このため、このような構造では、モータ（１８）や走行用バッテリ（２０）、ＥＶ−ＥＣＵ（２６）が故障したときに、走行不能となってしまう。
【０００６】更に、特開平９−５６００７号公報に開示されるハイブリッド車両においては、１２Ｖ（２４Ｖ）の低電圧系と、３６〜２２８Ｖの高電圧系とを独立させているが、エンジン始動時の方法、インバータ（３０）への制御用電源（低電圧）及び高電圧系の故障時の対応策について何ら言及されていない。
【０００７】更にまた、特開平１０−１７４２０１号公報に開示されるハイブリッド電気自動車の補機用電源装置は、上述した特開平８−９８３１８号公報のものと同様である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のハイブリッド車両の制御装置においては、モータ用高電圧（１５０〜３００Ｖ程度）バッテリからＤＣ−ＤＣコンバータにより、１２Ｖの通常電源を作り出している。
【０００９】従って、１２Ｖの低電圧バッテリを備えるものの、発電機であるオルタネータを装備していない状態となっている。
【００１０】このとき、高電圧バッテリがあくまで主であり、この高電圧バッテリがダウンすることは、車両としての機能を停止することを意味している。
【００１１】また、高電圧バッテリをダウンさせることなく、十分な機能を発揮させるためには、ニッケル・水素電池やリチウム・イオン電池等からなる高価なバッテリが必要であるとともに、複雑なバッテリ管理機能をも持たせる必要があり、実用上不利であるという不都合がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンとこのエンジンの出力軸に接続された電動発電機とを搭載したハイブリッド車両において、前記エンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段を設け、前記モータの駆動状態を前記エンジン制御手段によるエンジンの制御から独立して制御するモータ制御手段を設け、第１の蓄電池と、この第１の蓄電池よりも高電圧の第２の蓄電池とを備え、前記エンジンにより駆動され前記第１の蓄電池を充電する発電機を設け、前記第２の蓄電池と電動発電機とを前記モータ制御手段を介して連絡して設け、前記モータ制御手段の作動維持用電源を維持すべく前記第１の蓄電池または発電機をモータ制御手段に連絡して設けるとともに前記エンジン制御手段の作動維持用電源を維持すべく前記第１の蓄電池または発電機を前記エンジン制御手段に連絡して設けたことを特徴とする。
【００１３】また、エンジンとこのエンジンの出力軸に接続された電動発電機とを搭載したハイブリッド車両において、前記エンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段を設け、前記モータの駆動状態を前記エンジン制御手段によるエンジンの制御から独立して制御するモータ制御手段を設け、第１の蓄電池と、この第１の蓄電池よりも高電圧の第２の蓄電池とを備え、前記エンジンにより駆動され前記第１の蓄電池を充電する発電機を設け、前記エンジン制御手段の作動維持用電源を維持すべく前記第１の蓄電池または発電機を前記エンジン制御手段に連絡して設け、前記第２の蓄電池と電動発電機とを前記モータ制御手段を介して連絡して設け、前記モータ制御手段の作動維持用電源を維持すべく前記第２の蓄電池または電動発電機をＤＣ−ＤＣコンバータを介してモータ制御手段に連絡して設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】上述の如く発明したことにより、ハイブリット車両の制御装置において、第１の蓄電池または発電機をモータ制御手段に連絡するとともに、第１の蓄電池または発電機をエンジン制御手段に連絡し、電動発電機を含む高電圧系が故障した際に、エンジンより単独走行を可能としている。
【００１５】また、ハイブリット車両の制御装置において、第１の蓄電池または発電機をエンジン制御手段に連絡し、第２の蓄電池と電動発電機とをモータ制御手段を介して連絡するとともに、第２の蓄電池または電動発電機をＤＣ−ＤＣコンバータを介してモータ制御手段に連絡し、エンジンを含む低電圧系統であるエンジン制御手段側と電動発電機を含む高電圧系統であるモータ駆動手段側とを完全独立タイプとし、高電圧系統であるモータ駆動手段側が故障した場合でも、何の影響も受けず、低電圧系統であるエンジン制御手段側のみで、車両の駆動を可能としている。
【００１６】
【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１７】図１〜図３はこの発明の第１実施例を示すものである。図３において、２は図示しないハイブリッド車両の車両推進装置、４はエンジン、６は電動発電機、８はクラッチ、１０は変速機である。このハイブリッド車両には、車両推進装置２として、エンジン４とこのエンジン４の出力軸（図示せず）に接続された駆動機能及び発電機能を有する電動発電機６とを搭載して設ける。
【００１８】前記エンジン４には、例えば電動発電機６を直結して設け、この電動発電機６にクラッチ８を介して変速機１０を連結して設けている。前記エンジン４には、発電機であるオルタネータ１２とＡ／Ｃ（エアコン）コンプレッサ１４とスタータモータ１６とを設ける。
【００１９】なお、前記電動発電機６は、エンジン４と変速機１０間に配設され、図示しないステータコイルとフライホイール等のロータ（図示せず）とを有している。
【００２０】前記車両推進装置２に、制御装置１８として、エンジン４の運転状態を制御するエンジン制御手段２０を設け、電動発電機６の駆動状態及び発電状態を制御するモータ制御手段（「インバータ／コントローラ」ともいう）２２を設ける。
【００２１】前記エンジン４は、エンジン制御用信号線２４によりエンジン制御手段２０に接続され、このエンジン制御手段２０は、エンジン制御手段用電力線２６により第１の蓄電池２８に接続されている。この第１の蓄電池２８は、エンジン制御用及びランプ、ブロアなど補機類の駆動用電源であり、例えば１２Ｖバッテリからなる。また、第１の蓄電池２８は、前記オルタネータ１２及びスタータモータ１６に第１の蓄電池用電力線３０により接続されており、オルタネータ１２によって、第１の蓄電池２８の充電及び消費対象への供給を行っている。
【００２２】前記電動発電機６は、モータ制御用動力線３２によりモータ制御手段２２に接続されている。モータ制御手段２２は、モータ制御手段用副動力線３４によりＤＣ−ＤＣコンバータ３６を介して、前記第１の蓄電池２８よりも高電圧の第２の蓄電池３８に接続され、また、モータ制御手段用主動力線４０により第２の蓄電池３８に接続されている。この第２の蓄電池３８は、電動発電機６に駆動電力を供給するとともに電動発電機６の発電電力により充電される。
【００２３】前記エンジン制御手段２０の入力側には、スタータ信号、車速信号、エンジン回転数信号、水温信号、吸入負圧信号、アクセル状態信号、クラッチ状態信号、そしてブレーキ状態信号等を取り込むべく接続されている。
【００２４】前記モータ制御手段２２に、制御回路であるモータ制御部４２、駆動回路であるモータ駆動部４４、入出力処理部（インターフェイス）４６を設ける。
【００２５】また、前記電動発電機６に連絡する冷却用サブラジエタ４８を設けるとともに、前記モータ制御手段２２によって駆動制御され、電動発電機とエンジン制御手段とに冷却水を供給する冷却水循環ポンプ５０を設ける。なお、符号５２は、前記冷却用サブラジエタ４６近傍に配設されるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３６に連絡する冷却ファン、５４は冷却水循環ポンプ５０と冷却ファン５２とを前記ＤＣ−ＤＣコンバータ３６に接続させる動力線である。
【００２６】前記モータ制御手段２２の出力側には、前記電動発電機６を接続して設ける。
【００２７】更に、前記車両推進装置２の制御装置１８に、エンジン４の運転状態を制御するエンジン制御手段２０を設け、電動発電機６の駆動状態及び発電状態を制御するモータ制御手段２２を設ける。このモータ制御手段２２は、エンジン制御手段２０との間でデータ交換をせずに、エンジン制御手段２０によるエンジン４の制御から独立して、電動発電機６の駆動状態及び発電状態を独自に判断して制御する。
【００２８】そして、前記エンジン制御手段２０の作動維持用電源を維持するために、前記第１の蓄電池２８または発電機であるオルタネータ１２を前記エンジン制御手段２０に連絡して設け、前記第２の蓄電池３８と電動発電機６とを前記モータ制御手段２２を介して連絡して設け、前記モータ制御手段２２の作動維持用電源を維持するために、前記第２の蓄電池３８または電動発電機６をＤＣ−ＤＣコンバータ３６を介してモータ制御手段２２に連絡して設ける。
【００２９】詳述すれば、前記制御装置１８において、図２に示す如く、低電圧系統であるエンジン制御手段２０側と高電圧系統であるモータ駆動手段２２側とを完全独立タイプとするものである。
【００３０】このとき、低電圧系統であるエンジン制御手段２０側に、図２に示す如く、オルタネータ１２と、スタータモータ１６と、第１の蓄電池２８と、エンジン制御手段２０とを位置させる。
【００３１】また、高電圧系統であるモータ駆動手段２２側には、図２に示す如く、電動発電機６と、モータ駆動手段２２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３６と、第２の蓄電池３８と、冷却水循環ポンプ５０と、冷却ファン５２とを位置させる。
【００３２】先ず、図１の制御装置１８の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００３３】イグニションスイッチのＯＮ操作によって制御用プログラムがスタート（１００）すると、低電圧系においては、スタータモータ１６が始動（１０２）し、エンジン４を始動（１０４）させる。
【００３４】そして、エンジン始動処理（１０４）の後に、エンジン制御手段２０によってエンジン制御（１０６）が行われ、リターン（１０８）に移行する。
【００３５】また、イグニションスイッチのＯＮ操作によって制御用プログラムがスタート（１００）すると、高電圧系においては、高電圧系システムのチェック（１１０）が行われる。
【００３６】そして、このチェック（１１０）において、「ＮＧ」の場合には、制御動作を停止させる「ＳＴＯＰ」（１１２）に移行し、「ＯＫ」の場合には、モータ制御手段２２によってモータ制御（１１４）が行われ、リターン（１１６）に移行する。
【００３７】これにより、エンジン４を含む低電圧系統であるエンジン制御手段２０側と電動発電機６を含む高電圧系統であるモータ駆動手段２２側とを完全独立タイプとしたハイブリッド車両の制御装置１８によって、高電圧系統であるモータ駆動手段２２側が故障した場合でも、何の影響も受けず、低電圧系統であるエンジン制御手段２０側のみで、車両を駆動させることができ、実用上有利である。
【００３８】また、エンジン始動用のスタータモータ１６が、低電圧系のみに電源を依存していることにより、たとえ高電圧系が故障しても、エンジンの始動性に影響を与える惧れがなく、良好なエンジンの始動性を維持し得る。
【００３９】図４は、この発明の第２実施例を示すものである。
【００４０】この第２実施例において、上述の第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００４１】この第２実施例の特徴とするところは、前記モータ制御手段２２の作動維持用電源を維持すべく低電圧系バッテリである前記第１の蓄電池２８または発電機であるオルタネータ１２をモータ制御手段２２に連絡して設けるとともに、前記エンジン制御手段２０の作動維持用電源を維持すべく前記第１の蓄電池２８または発電機であるオルタネータ１２を前記エンジン制御手段２０に連絡して設けた点にある。
【００４２】すなわち、低電圧系統であるエンジン制御手段２０側に、図４に示す如く、オルタネータ１２と、スタータモータ１６と、第１の蓄電池２８と、エンジン制御手段２０とを位置させ、高電圧系統であるモータ駆動手段２２側には、図４に示す如く、電動発電機６と、インバータ／コントローラであるモータ駆動手段２２と、高電圧系バッテリである第２の蓄電池３８と、冷却水循環ポンプ５０と、冷却ファン５２とを位置させる。
【００４３】そして、前記第１の蓄電池２８またはオルタネータ１２を、図４に示す如く、電力線６２によってモータ制御手段２２に連絡して設けるものである。
【００４４】さすれば、ハイブリッド車両ではあるが、電動発電機６を含む高電圧系が故障しても、エンジン４により単独走行が可能となり、実用上有利であるとともに、ハイブリッド車両に装着された冷却水循環ポンプ５０や冷却ファン５２等の電装品も、第１の蓄電池２８あるいはオルタネータ１２から電気が供給されることとなり、何ら問題なく使用することが可能である。
【００４５】また、一般的なエンジンを搭載した車両に、電動発電機６を含む高電圧系を付加するのみの構成であることにより、システムが単純であり、既存の車両に搭載し易いとともに、製作が容易で、安価とし得るものである。
【００４６】更に、高電圧系から低電圧系へ電力を供給する必要がないとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータを搭載する必要がないことにより、システムの簡略化が図れ、スペースの有効利用が可能であるとともに、部品点数を減少し得る。
【００４７】更にまた、エンジン始動用のスタータモータ１６も、低電圧系のみに電源を依存していることにより、たとえ高電圧系が故障した場合でも、エンジンの始動性に影響を与えることがなく、実用上有利である。
【００４８】図５は、この発明の第３実施例を示すものである。
【００４９】この第３実施例の特徴とするところは、低電圧系バッテリである第１の蓄電池２８を、ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を介して、高電圧系バッテリである第２の蓄電池３８に接続した点にある。
【００５０】すなわち、低電圧系統であるエンジン制御手段２０側に、図５に示す如く、オルタネータ１２と、スタータモータ１６と、第１の蓄電池２８と、エンジン制御手段２０とを位置させ、高電圧系統であるモータ駆動手段２２側には、図５に示す如く、電動発電機６と、インバータ／コントローラであるモータ駆動手段２２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３６と、高電圧系バッテリである第２の蓄電池３８と、冷却水循環ポンプ５０と、冷却ファン５２とを位置させる。
【００５１】そして、前記第１の蓄電池２８を、図５に示す如く、電力線７２によって、ＤＣ−ＤＣコンバータ３６を介して、第２の蓄電池３８にに連絡して設けるものである。
【００５２】さすれば、第２の蓄電池３８から第１の蓄電池２８へ電力の供給が可能であるが、第１の蓄電池２８が低電圧系のオルタネータ１２からも電力供給を受けているので、第２の蓄電池３８やＤＣ−ＤＣコンバータ３６が故障した場合でも、低電圧系システムがダウンすることはなく、実用上有利である。
【００５３】また、回生電力等による余剰電力を第１の蓄電池２８に供給することができることにより、電力の有効活用に貢献し得る。
【００５４】なお、この発明は上述第１〜第３実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００５５】例えば、この発明の第１実施例においては、エンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段側と、モータの駆動状態をエンジン制御手段によるエンジンの制御から独立して制御するモータ制御手段側との電路を完全に独立させる構成としたが、エンジン制御手段側とモータ制御手段側との電路を連絡した従来技術の構成と、この発明の第１実施例の構成とを切り換え可能な構成とする特別構成とすることも可能である。
【００５６】すなわち、従来技術の構成においても、顕著な効果を得ることのできる使用状態があり、このような使用状態を有効利用すべく、従来技術の構成とこの発明の第１実施例の構成とを切り換える手動式の切換スイッチを設け、事情に応じてこの切換スイッチによって構成状態を切り換え、夫々の構成における長所を利用しようとするものである。
【００５７】また、前記切換スイッチを設ける際には、手動式のみでなく、コンピュータによってハイブリッド車両の状態を判断し、最良のハイブリッド車両スタイルとすべく、自動的に切換制御できる特別構成とすることも可能である。
【００５８】
【発明の効果】以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、エンジンとこのエンジンの出力軸に接続された電動発電機とを搭載したハイブリッド車両において、エンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段を設け、モータの駆動状態をエンジン制御手段によるエンジンの制御から独立して制御するモータ制御手段を設け、第１の蓄電池と、この第１の蓄電池よりも高電圧の第２の蓄電池とを備え、エンジンにより駆動され第１の蓄電池を充電する発電機を設け、第２の蓄電池と電動発電機とをモータ制御手段を介して連絡して設け、モータ制御手段の作動維持用電源を維持すべく第１の蓄電池または発電機をモータ制御手段に連絡して設けるとともにエンジン制御手段の作動維持用電源を維持すべく第１の蓄電池または発電機をエンジン制御手段に連絡して設けたので、電動発電機を含む高電圧系が故障しても、エンジンにより単独走行が可能となり、実用上有利である。また、一般的なエンジンを搭載した車両に、電動発電機を含む高電圧系を付加するのみの構成であることにより、システムが単純であり、既存の車両に搭載し易いとともに、製作が容易で、安価とし得る。更に、高電圧系から低電圧系へ電力を供給する必要がないとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータを搭載する必要がないことにより、システムの簡略化が図れ、スペースの有効利用が可能であるとともに、部品点数を減少し得る。
【００５９】また、エンジンとこのエンジンの出力軸に接続された電動発電機とを搭載したハイブリッド車両において、エンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段を設け、モータの駆動状態を前記エンジン制御手段によるエンジンの制御から独立して制御するモータ制御手段を設け、第１の蓄電池と、この第１の蓄電池よりも高電圧の第２の蓄電池とを備え、エンジンにより駆動され第１の蓄電池を充電する発電機を設け、エンジン制御手段の作動維持用電源を維持すべく第１の蓄電池または発電機をエンジン制御手段に連絡して設け、第２の蓄電池と電動発電機とをモータ制御手段を介して連絡して設け、モータ制御手段の作動維持用電源を維持すべく第２の蓄電池または電動発電機をＤＣ−ＤＣコンバータを介してモータ制御手段に連絡して設けたので、エンジンを含む低電圧系統であるエンジン制御手段側と電動発電機を含む高電圧系統であるモータ駆動手段側とを完全独立タイプとしたハイブリッド車両の制御装置によって、高電圧系統であるモータ駆動手段側が故障した場合でも、何の影響も受けず、低電圧系統であるエンジン制御手段側のみで、車両を駆動させることができ、実用上有利である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２０８２
【氏名又は名称】スズキ株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月６日（２０００．６．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８００５６
【弁理士】
【氏名又は名称】西郷 義美
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３５２６０３（Ｐ２００１−３５２６０３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月２１日（２００１．１２．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１６８７７８（Ｐ２０００−１６８７７８） |
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